温度測定装置および温度センサ
【課題】被測定流体の圧力変化などによって保護管に引張力や押し込み力が作用しても、リード線に負荷がかかることがなく、また、液漏れなどが生ずることのない温度測定装置を提供すること。
【解決手段】保護管の内部に収容されたセンサ部と、センサ部と電気的に接続されたリード線と、を有する温度センサと、被測定流体の流路が形成された管継手本体と、を少なくとも備え、管継手本体に形成されている挿入孔に温度センサの保護管が挿入され、保護管が流路内に露出するように、温度センサが管継手本体に取り付けられている温度測定装置であって、温度センサの保護管には、伸縮および屈曲自在に形成された筒状部材の一端側が接続されており、筒状部材に保護管から導出されたリード線が遊挿されている。
【解決手段】保護管の内部に収容されたセンサ部と、センサ部と電気的に接続されたリード線と、を有する温度センサと、被測定流体の流路が形成された管継手本体と、を少なくとも備え、管継手本体に形成されている挿入孔に温度センサの保護管が挿入され、保護管が流路内に露出するように、温度センサが管継手本体に取り付けられている温度測定装置であって、温度センサの保護管には、伸縮および屈曲自在に形成された筒状部材の一端側が接続されており、筒状部材に保護管から導出されたリード線が遊挿されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度測定装置および温度センサに関し、詳しくは、例えば、半導体製造時においてシリコンウェハなどを洗浄するために用いられる薬液や純水などの流体の温度を測定するための温度測定装置および温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば半導体製造工程では、シリコンウェハの表面に付着した酸化物や不純物などを取り除くために、洗浄工程が実施されている。この洗浄工程では、例えばフッ酸，硝酸，塩酸，リン酸，フッ硝酸，硫酸，アンモニアなどからなる薬液を用いて、シリコンウェハの表面から酸化物を取り除いたり、純水を用いて、シリコンウェハの表面から不純物を取り除いたりすることが行なわれる。
【０００３】
薬液や純水の洗浄能力は、その温度によって大きく変化する。このため、洗浄工程においては、温度測定装置などを用いて薬液や純水などの流体の温度を適切に管理する必要がある。
【０００４】
図１１は、このような半導体製造工程における洗浄工程で用いられる従来の温度測定装置を側面から示した概略断面図である。図１２は、従来の温度センサを側面から示した概略断面図である。
【０００５】
この従来の温度測定装置１００は、図１１に示したように、その内部に薬液や純水などの被測定流体が流れる流路１３０Ａが形成された管状の管継手本体１３０に、温度センサ１１０が取り付けられることで構成されている。
【０００６】
温度センサ１１０は、図１２に示したように、有底筒状の保護管１１４の内部に収容されたセンサ部１１２と、このセンサ部１１２と電気的に接続された３本のリード線１１６，１１６，１１６と、を有している。センサ部１１２およびリード線１１６は、保護管１１４の内部に注入された樹脂製の充填材１２５などよって、保護管１１４の内部に固定されている。また、３本のリード線１１６，１１６，１１６は、シールド線１２０によって被覆された状態で保護管１１４の開口端１１４ａから導出されて、例えば不図示の表示機器などに接続されている。
【０００７】
また、図１１に示したように、温度センサ１１０の保護管１１４は、取付継手１３２の中央部に形成されている挿入孔１３２ａに挿入されている。この取付継手１３２は、その一端側が管継手本体１３０と螺合によって固定されているとともに、この取付継手１３２の他端側には、スリーブ１２４を介してナット１３４が螺合されており、これにより、シール性を確保しつつ、保護管１１４が取付継手１３２に固定されるようになっている。
【０００８】
そして、図１１に示したように、この温度センサ１１０は、その保護管１１４が管継手本体１３０の流路１３０Ａ内に露出した状態となるように、管継手本体１３０に固定されている。なお、この図１１に示した状態において、保護管１１４の先端は流路１３０Ａの内周面とは当接していない。すなわち保護管１１４は、いわゆる片持ち梁構造で、管継手本体１３０と固定されている。
【０００９】
このようにして構成される従来の温度測定装置１００は、管継手本体１３０の流路１３０Ａを流れる被測定流体の温度を、保護管１１４を介してセンサ部１１２で検知し、その温度データを電気抵抗などの形で、リード線１１６を介して不図示の表示機器などに伝達されるようになっている。
【００１０】
このような従来の温度測定装置１００における温度センサ１１０の取付構造については、例えば、特許文献１などに開示されている。また、この従来の温度センサ１１０の保護管１１４は、特許文献２などに開示されているように、耐薬液性に優れたＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）樹脂などの合成樹脂から構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公平１−５４５９９号公報
【特許文献２】特開２００１−８３０１８号公報
【特許文献３】特開平１０−１４９８９３号公報
【特許文献４】特開２００９−５８２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上述したような温度測定装置１００にあっては、保護管１１４が流路１３０Ａの内部に露出する構造であるため、被測定流体の流体力やその圧力変化などによって、保護管１１４が流路１３０Ａの方向に引っ張られたり、逆に取付継手１３２の方向へ押し込まれたりすることがある。そして、保護管１１４にこのような引張力や押し込み力が作用した場合には、リード線１１６のセンサ部１１２との接続部（図中のＡ部）に負荷がかかり、リード線１１６の破断の原因となることがあった。
【００１３】
また、保護管１１４にこのような引張力や押し込み力が作用すると、保護管１１４のスリーブ１２４との当接部分（図中のＢ部）にも負荷がかかり、保護管１１４とスリーブ１２４との間に隙間が形成され、シール性が失われて液漏れが生ずることがあった。
【００１４】
また、上述した従来の温度測定装置１００は、取付継手１３２およびナット１３４を用いて保護管１１４を管継手本体１３０に固定する構造であり、図１１に示したように、保護管１１４が管継手本体１３０の外側に大きく突出するように構成されている。このように、保護管１１４が管継手本体１３０の外側に大きく突出していると、この突出している部分から被測定流体以外の温度が伝達されてしまい、温度センサ１１０の測定精度が低下するとの問題があった。また、保護管１１４が管継手本体１３０の外側に大きく突出するように構成されていると、温度測定装置１００の小型化が難しいとの問題があった。
【００１５】
また、半導体製造時に用いられる薬液や純水は、概して電気抵抗率が高いため、このような流体を流路１３０Ａに流すと、保護管１１４などに静電気が帯電してしまう。そして、保護管１１４に静電気が帯電すると、センサ部１１２で検知される温度データに誤差が生ずるため、上述した従来の温度測定装置１００においては、上述した構成の他に、例えば静電気を放電するための静電気除去装置（例えば特許文献３）を別途設置するなどの対策を講ずる必要があり、半導体製造装置のコスト高を招くとの問題があった。
【００１６】
また、保護管１１４には商用電源などからも電源ノイズが伝播するため、上述した従来の温度測定装置１００においては、上述した構成の他に、例えばノイズ減衰器（例えば特許文献４）によってノイズを除去するなどの対策を講ずる必要があり、温度測定装置１００の大型化や半導体製造装置のコスト高を招くとの問題があった。
【００１７】
本発明はこのような現状に鑑みなされた発明であって、被測定流体の圧力変化などによって保護管に引張力や押し込み力が作用しても、リード線に負荷がかかることがなく、また、液漏れなどが生ずることのない温度測定装置を提供することを目的としている。
【００１８】
また本発明は、保護管の長さを出来るだけコンパクトにすることで、測定精度の低下を防ぐとともに、装置の小型化が可能となる温度測定装置を提供することを目的とする。
また本発明は、保護管に帯電した静電気や電源ノイズなどを簡単な構造で効果的に除去することができる温度測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、
本発明の温度測定装置は、
保護管の内部に収容されたセンサ部と、該センサ部と電気的に接続されたリード線と、を有する温度センサと、
被測定流体の流路が形成された管継手本体と、を少なくとも備え、
前記管継手本体に形成されている挿入孔に前記温度センサの保護管が挿入され、前記保護管が前記流路内に露出するように、前記温度センサが前記管継手本体に取り付けられている温度測定装置であって、
前記温度センサの保護管には、伸縮および屈曲自在に形成された筒状部材の一端側が接続されており、該筒状部材に前記保護管から導出されたリード線が遊挿されていることを特徴とする。
【００２０】
このように構成されていれば、筒状部材に遊挿されたリード線は、空間的に余裕のある状態で筒状部材に保持されるため、保護管に引張力や押し込み力が作用した場合であっても、リード線のセンサ部との接続部に過度の負荷がかかるのを防止することができる。
【００２１】
また、保護管が伸縮および屈曲自在な筒状部材と接続されているため、保護管に引張力や押し込み力が作用した場合であっても、その引張力や押し込み力が筒状部材の変形によって吸収されるため、保護管に過度の負荷がかかることも防止することができる。
【００２２】
また、上記発明において、
前記リード線が遊挿されている筒状部材は、前記管継手本体の外側において屈曲した状態で固定されていることが望ましい。
【００２３】
このように、リード線が遊挿されている筒状部材を屈曲させて固定すれば、リード線に適度な遊び（弛み）を簡単に与えることができるため、簡単な構造で、リード線のセンサ部との接続部に負荷がかかるのを防止することができるようになる。
【００２４】
また、筒状部材を屈曲した状態で固定することで、温度測定装置を小型化することも可能となる。
上記発明において、
前記筒状部材が導電性の材料によって形成されているとともに、
前記保護管と前記筒状部材とが電気的に接続されていることが望ましい。
【００２５】
このように構成されていれば、保護管に帯電した静電気や電源ノイズなどを、筒状部材を介して除去することができるため、簡単な構造で、保護管に帯電した静電気や電源ノイズなどを除去することが可能となる。
【００２６】
この際、上記発明において、
前記筒状部材の他端側には、この筒状部材の他端側から導出されたリード線を被覆するシールド線の一端側が接続され、該シールド線のシールドと前記筒状部材とが電気的に接続されているとともに、
前記シールド線の他端側には、該シールド線のシールドと電気的に接続されるように、アース線が接続されていることが望ましい。
【００２７】
このように構成されていれば、保護管に帯電した静電気や電源ノイズなどを、筒状部材およびシールド線を介してアース線によって除去することができるため、より簡単な構造で、保護管に帯電した静電気や電源ノイズなどを除去することが可能となる。
【００２８】
また、上記発明において、
前記管継手本体の挿入孔に挿入された前記温度センサの保護管が、前記管継手本体の外側に突出しないように構成されていることが望ましい。
【００２９】
このように、保護管が管継手本体の外側に突出しないように構成することで、必要最小限の長さからなるコンパクトな保護管とすることができる。よって、保護管の長さが長いことに起因する測定精度の低下を防ぐことができるとともに、温度測定装置を小型することが可能となる。
【００３０】
また、上記発明において、
前記管継手本体の内周面には凹部が形成されており、
前記管継手本体の挿入孔に挿入された前記保護管の先端が、前記凹部に嵌挿されるように構成されていることが望ましい。
【００３１】
このように構成されていれば、挿入孔に挿入された保護管は、その両端が支持された状態で管継手本体に固定されるため、被測定流体の圧力変化などに伴って保護管に作用する引張力や押し込み力そのものを小さく抑えることができる。
【００３２】
また、上記発明において、
前記管継手本体の挿入孔には、前記保護管と周状に当接するシール部材が装着されていることが望ましい。
【００３３】
このように構成されていれば、保護管に引張力や押し込み力が作用して保護管が変位した場合であっても、保護管と周状に当接するシール部材によって液漏れを防ぐことができる。
【００３４】
また、上記発明において、
前記伸縮および屈曲自在に形成された筒状部材がコイルスプリングであることが望ましい。
【００３５】
上述した本発明の温度測定装置における筒状部材としては、汎用のコイルスプリングを好適に用いることができる。
また、上記発明において、
前記温度センサの保護管が、炭素を主成分とした材料から形成されていることが望ましく、
この際、前記炭素を主成分とした材料が、アモルファスカーボン，炭化ケイ素，グラファイト，ダイヤモンドライクカーボンのいずれかであることが望ましい。
【００３６】
このように、保護管が炭素を主成分とした材料、特に、アモルファスカーボン，炭化ケイ素，グラファイト，ダイヤモンドライクカーボンのいずれかから形成されていれば、被測定流体として薬液を用いた場合であっても、保護管が腐食することがなく、所望の測定精度を長期間維持することができる。また、温度応答性に優れるため、高い精度の温度測定装置とすることができる。
【００３７】
また、炭素を主成分とした材料は電気伝導性に優れるため、保護管に帯電した静電気や電源ノイズを効果的に除去することが可能となる。
また、本発明の温度センサは、
保護管の内部に収容されたセンサ部と、
前記センサ部と電気的に接続されたリード線と、
屈曲自在に形成された筒状部材と、を少なくとも備えた温度センサであって、
前記保護管には前記筒状部材の一端側が接続されるとともに、
前記保護管から導出されたリード線が、前記筒状部材に遊挿されていることを特徴とする。
【００３８】
このような温度センサであれば、上述した本発明の温度測定装置に用いられる温度センサとして、特に好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の温度測定装置によれば、被測定流体の圧力変化などによって保護管に引張力や押し込み力が作用しても、リード線に負荷がかかることがなく、リード線の断線などの問題は生じない。また、液漏れなどが生ずることもない。
【００４０】
また、本発明の温度測定装置によれば、保護管の長さを出来るだけコンパクトにすることができるため、測定精度の低下を防ぐとともに、装置の小型化が可能となる。
また、本発明の温度測定装置によれば、保護管に帯電した静電気や電源ノイズなどを簡単な構造で効果的に除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明の温度測定装置を側面から示した概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の温度センサを側面から示した概略断面図である。
【図３】図３は、図２のＡ部を拡大して示した概略断面図である。
【図４】図４の（ａ）は、図２のａ−ａ線における断面図、図４の（ｂ）は、図２のｂ−ｂ線における断面図である。
【図５】図５は、本発明のシールド線の一端側に形成されているシールド露出部の形成方法を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明のシールド線の他端側に形成されているシールド部の形成方法を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の温度センサの組み立て方法を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明の温度センサの組み立て方法を説明するための図である。
【図９】図９は、本発明の管継手本体を側面から示した断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の温度測定装置の組み立て方法を説明するための図である。
【図１１】図１１は、従来の温度測定装置を側面から示した概略断面図である。
【図１２】図１２は、従来の温度センサを側面から示した概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本発明の温度測定装置を側面から示した概略断面図である。図２は、本発明の温度センサを側面から示した概略断面図である。図３は、図２のＡ部を拡大して示した概略断面図である。図４の（ａ）は、図２のａ−ａ線における断面図、図４の（ｂ）は、図２のｂ−ｂ線における断面図である。
【００４３】
本発明の温度測定装置および温度センサは、例えば、半導体製造時において、シリコンウェハなどを洗浄するために用いられる薬液や純水などの被測定流体の温度を測定するために用いられるものである。
【００４４】
図１に示したように、本発明の温度測定装置１は、管継手本体３０に温度センサ１０が取り付けられることで構成されている。
以下、本発明の温度測定装置１および温度センサ１０を説明するにあたり、先ず、温度センサ１０について詳細に説明するとともに、次いで温度測定装置１について詳細に説明するものとする。
＜温度センサ１０＞
本発明の温度センサ１０は、図２に示したように、有底筒状の保護管１４の内部に収容されたセンサ部１２と、このセンサ部１２と電気的に接続された３本のリード線１６，１６，１６と、を有している。
【００４５】
保護管１４は、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）樹脂などの合成樹脂や、ステンレス，チタンなどの金属によって形成することも可能であるが、炭素を主成分とした材料から形成されていることが好ましく、特に、アモルファスカーボン，炭化ケイ素，グラファイト，ダイヤモンドライクカーボンのいずれかであることが好ましい。炭素を主成分とした材料は、耐薬液性に優れるとともに、温度応答性にも優れるため、保護管１４をこのような炭素を主成分とした材料から形成すれば、被測定流体として薬液を用いた場合であっても、所望の測定精度を長期間維持することができるとともに、温度応答性に優れた高精度の温度センサ１０とすることができる。
【００４６】
また、炭素を主成分とした材料は電気伝導性に優れるため、後述するように、保護管１４に帯電した静電気や電源ノイズを効果的に除去することが可能となる。
センサ部１２は、保護管１４を介して被測定流体の温度を検知する部分であり、例えば熱電対や白金抵抗素子などから構成されている。センサ部１２で検知された被測定流体の温度は、例えば電気抵抗などの形で、リード線１６を介して、別途に配置される不図示の表示機器などに伝達されるようになっている。
【００４７】
なお、図１において、センサ部１２には３本のリード線１６，１６，１６が電気的に接続されているが、本発明において、リード線１６の本数は特に限定されるものではない。
そして、上述したセンサ部１２およびリード線１６は、図２に示したように、保護管１４の内部に注入された樹脂製の充填材２５などによって、保護管１４の内部に固定されている。
【００４８】
また、図２に示したように、保護管１４の開口端１４ａには、伸縮および屈曲自在に形成された筒状部材１８の一端側が接続されている。この筒状部材１８は、その内部に保持されるリード線１６を保護するために用いられるものである。
【００４９】
本実施形態において、この保護管１４と筒状部材１８とは、筒状部材１８の一端側の内部に保護管１４の開口端１４ａが圧入されることで接続されている。この際、後述するように、筒状部材１８が導電性の材料によって形成されていれば、筒状部材１８と保護管１４とは、電気的にも接続された状態で接続される。
【００５０】
そして、図２に示したように、保護管１４の開口端１４ａから導出されているリード線１６は、上述した筒状部材１８に遊挿されている。ここで遊挿とは、空間的に余裕のある状態に挿入することを意味する。本発明において、筒状部材１８は、図２に示したように、３本のリード線１６，１６，１６が挿入されても、その内周面とリード線１６との間に所定の隙間ｄが形成されるように、十分に余裕のある内径に形成されている。そして、筒状部材１８に遊挿されたリード線１６は、筒状部材１８の内部において空間的に余裕のある状態で保持されている。
【００５１】
本発明において、このような伸縮および屈曲自在な筒状部材１８としては、例えば汎用のコイルスプリングを好適に用いることができる。また、筒状部材１８の材料は、特に限定されるものではないが、例えばステンレスや、りん青銅、ベリリウム銅などの導電性の材料によって形成されていることが好ましい。このように、筒状部材１８が導電性材料によって形成されていれば、後述するように、保護管１４に帯電した静電気や電源ノイズなどを簡単に除去することが可能となる。
【００５２】
また、図２に示したように、筒状部材１８の他端側には、シールド線２０の一端側が接続されている。このシールド線２０は、図４の（ａ）に示したように、例えばＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）樹脂などからなる絶縁性の外被２０ａの内側に、編組された銅線からなる導電性のシールド２０ｂが形成された２重構造となっている。
【００５３】
そして、このシールド線２０によって、筒状部材１８の他端側から導出された３本のリード線１６，１６，１６を被覆することで、リード線１６に電源ノイズが混入するのを防止している。
【００５４】
また、図２および図３に示したように、シールド線２０の一端側には、シールド２０ｂ´が露出したシールド露出部２４が形成されている。このシールド露出部２４は、図５に示したように、シールド線２０の一端側の外被２０ａを切除し、その切除した外被２０ａの内側にあるシールド２０ｂ´を外側に折り返すことで形成されている。
【００５５】
したがって、図４の（ｂ）に示したように、このシールド露出部２４の断面構造は、外被２０ａを挟んでその内側にシールド２０ｂ、その外側にシールド２０ｂ´が積層された３重構造に形成されている。また、図３に示したように、このシールド露出部２４の内側のシールド２０ｂと外側のシールド２０ｂ´とは、シールド線２０の一端部において連続しており、電気的にも接続された状態となっている。
【００５６】
そして、このシールド露出部２４を筒状部材１８の他端側の内部に圧入することで、シールド露出部２４の外側のシールド２０ｂ´と筒状部材１８の内周面とが当接し、筒状部材１８の他端側とシールド線２０の一端側とが電気的にも接続した状態で接続されている。
【００５７】
また、図２および図３に示したように、シールド線２０の他端側には、シールド部２６が形成されている。このシールド部２６は、図６に示したように、シールド線２０の他端側の外被２０ａを切除し、その切除した外被２０ａの内側にあるシールド２０ｂを捩ることで形成されている。
【００５８】
そして、このシールド２０ｂには、アース線２２の一端側が電気的に接続している。そして、このアース線２２の他端側は、例えば不図示の地面などに接地されている。
このようにして構成される本発明の温度センサ１０は、例えば、図７および図８に示すように組み立てられる。すなわち先ず、リード線１６を被覆したシールド線２０を用意し、そのリード線１６とセンサ部１２とを電気的に接続した状態で接続する。また、シールド線２０の一端側には、上述したようにシールド露出部２４を形成するとともに、その他端側には、上述したようにシールド部２６を形成する。そして、このシールド部２６にアース線２２の一端側を電気的に接続した状態で接続する。
【００５９】
そして、図７に示したように、筒状部材１８の内部にセンサ部１２およびリード線１６を挿通させるようにして、センサ部１２の先端側から筒状部材１８を装着する。この際、上述したように、リード線１６は筒状部材１８の内部に遊挿されており、筒状部材１８の内部において空間的に余裕のある状態で保持されている。そして、この筒状部材１８の他端側の内部にシールド線２０のシールド露出部２４を圧入して、筒状部材１８とシールド線２０とを電気的に接続した状態で接続する。
【００６０】
次に、図８に示したように、保護管１４の開口端１４ａからセンサ部１２およびリード線１６の一部を保護管１４の内部に挿入する。そして、保護管１４の開口端１４ａを筒状部材１８の一端側の内部に圧入して、筒状部材１８と保護管１４とを接続する。
【００６１】
そして最後に、保護管１４の内部に樹脂製の充填材２５などを注入し、センサ部１２およびリード線１６を保護管１４の内部に固定することで、本発明の温度センサ１０が組み立てられる。
【００６２】
このようにして構成される本発明の温度センサ１０は、筒状部材１８に遊挿されたリード線１６が、空間的に余裕のある状態で筒状部材１８に保持されるため、保護管１４に多少の変位が生じた場合であっても、リード線１６には大きな引張力や押し込み力が作用しない構造になっている。このため、後述するように、保護管１４に引張力や押し込み力が作用した場合であっても、リード線１６のセンサ部１２との接続部には過度の負荷がかからないようになっている。
【００６３】
また、保護管１４とシールド線２０との間が伸縮および屈曲自在に形成された筒状部材１８によって接続されているため、図２に示したように、この筒状部材１８を例えば略直角方向に屈曲することも可能である。したがって、このような温度センサ１０にあっては、リード線１６が遊挿されている筒状部材１８を屈曲させることで、リード線１６に適度な遊び（弛み）を簡単に与えることができるとともに、後述する温度測定装置１を小型化することも可能となる。
＜温度測定装置１＞
次に、本発明の温度測定装置１について詳細に説明する。
【００６４】
本発明の温度測定装置１は、上述したように、管継手本体３０に上述した温度センサ１０が取り付けられることで構成されている。
図９は、本発明の管継手本体を側面から示した断面図である。
【００６５】
図９に示したように、管継手本体３０の内部には、被測定流体の流路である流路３０Ａが形成されている。また、管継手本体３０には、その外周面から流路３０Ａに連通する挿入孔３２が形成されている。そして、この挿入孔３２に上述した温度センサ１０の保護管１４が挿入されることで、温度センサ１０が管継手本体３０に取り付けられる。
【００６６】
なお、本発明において管継手本体３０の材料は特に限定されないが、例えばＰＦＡなどの耐薬液性に優れる合成樹脂によって形成することができる。
また、図９に示したように、上述した挿入孔３２は、大径部３２ａ、中径部３２ｂ、および小径部３２ｃの径が異なる３つの部分から構成されており、外周面から流路３０Ａに向かって段々とその径が小さくなるように形成されている。
【００６７】
そして、図１に示したように、この挿入孔３２に保護管１４が挿入され、温度センサ１０が管継手本体３０に取り付けられた状態において、上述した中径部３２ｂには、Ｏリングなどの環状のシール部材３６が装着されるとともに、上述した大径部３２ａには、このシール部材３６を固定するための環状のシール押さえ部材３８が装着されている。
【００６８】
この際、図１０に示したように、上述したシール部材３６およびシール押さえ部材３８を予め保護管１４に装着した状態で、保護管１４をその先端側から挿入孔３２へと挿入することで、シール部材３６およびシール押さえ部材３８を、挿入孔３２の所定の位置に簡単に装着することができる。そして、シール押さえ部材３８および保護管１４の上に、例えば固定板２８などの固定部材を配置し、この固定板２８と管継手本体３０とをネジ２９によってネジ止めすることで、温度センサ１０を管継手本体３０に固定することができる。
【００６９】
また、図１に示したように、管継手本体３０の外周面には、その側面に開口部４０ａが形成されたカバー部材４０が配置されている。このカバー部材４０は、例えば外部にある腐食性ガスなどから、筒状部材１８およびこの内部に保持されているリード線１６を保護するために配置されるものであり、管継手本体３０から突出している筒状部材１８を覆うようにして配置されている。また、カバー部材４０の開口部４０ａの外側には、筒状部材１８に接続するシールド線２０を保持するケーブル固定部材４２が装着されている。
【００７０】
この際、管継手本体３０から突出している筒状部材１８は、略直角方向に屈曲した状態となっている。このように、筒状部材１８が略直角に屈曲した状態になっていれば、その中に遊挿されているリード線１６は、適度に遊び（弛み）を持った弛緩した状態で筒状部材１８に保持されることとなる。
【００７１】
なお、本発明において、筒状部材１８の屈曲角度は特に限定されないが、屈曲角度が直角に近いほど、筒状部材１８の中に遊挿されているリード線１６が、適度に遊び（弛み）を持った弛緩した状態で筒状部材１８に保持されることとなるため、好ましいものである。また、ここで「略直角」との意味は、伸縮および屈曲自在な部材を屈曲させるにあたり、おおよそ直角に屈曲しているとみなせる程度の状態を意味し、おおよそ９０度に対して±１０度ぐらいの幅を有しているものである。
【００７２】
そして、筒状部材１８の他端側がカバー部材４０の開口部４０ａ内に位置し、筒状部材１８の他端側に接続するシールド線２０が、上述したケーブル固定部材４２によって固定されることで、管継手本体３０から突出している筒状部材１８が、略直角方向に屈曲された状態で固定されている。
【００７３】
このようにして構成される本発明の温度測定装置１は、流路３０Ａを流れる被測定流体の温度を、保護管１４の内部に収容されているセンサ部１２で検知し、その温度データを電気抵抗などの形で、リード線１６を介して、不図示の表示機器などに伝達するように構成されている。
【００７４】
この際、本発明の温度測定装置１は、上述したように、リード線１６が筒状部材１８の内部において、適度に遊び（弛み）を持った弛緩した状態で保持されている。したがって、被測定流体の流体力や圧力変化などによって保護管１４に引張力や押し込み力が作用し、保護管１４に多少の変位が生じた場合であっても、リード線１６に大きな引張力や押し込み力が作用しない構造になっている。よって、リード線１６のセンサ部１２との接続部に負荷がかかることがなく、リード線１６が破断するのを防止することができるようになっている。
【００７５】
なお、上述した温度測定装置１において、リード線１６が筒状部材１８に遊挿されていれば、リード線１６が筒状部材１８の内部において空間的に余裕のある状態で保持されるため、筒状部材１８が屈曲されていなくても、リード線１６の破断防止にある程度の効果は期待できる。しかしながら、上述した温度測定装置１のように、筒状部材１８がある程度の角度で屈曲、好ましくは略直角に屈曲されていれば、リード線１６が筒状部材１８の内部において、適度に遊び（弛み）を持った弛緩した状態で保持されるため、リード線１６の破断防止により大きな効果を奏するものである。
【００７６】
また、本発明の温度測定装置１では、上述したように、保護管１４が伸縮および屈曲自在な筒状部材１８と接続されているため、保護管１４に引張力や押し込み力が作用した場合であっても、その引張力や押し込み力を筒状部材１８の変形によって吸収することができるようになっている。このため、保護管１４に過度の負荷がかかるのを防止できるようになっている。
【００７７】
またこの際、上述したように、管継手本体３０の挿入孔３２に環状のシール部材３６が装着されていれば、このシール部材３６と保護管１４とが周状に当接するため、保護管１４に多少の変位が生じた場合であっても、保護管１４と挿入孔との間から薬液や純水などの被測定流体が漏れるのを防ぐことができる。
【００７８】
また、本発明の温度測定装置１では、上述したように、流路３０Ａの内周面に形成されている凹部３４に、挿入孔３２に挿入された保護管１４の先端が嵌挿されている。したがって、挿入孔３２に挿入された保護管１４は、その両端が支持された状態で管継手本体３０に固定されるため、被測定流体の圧力変化などに伴って保護管１４に作用する引張力や押し込み力そのものを小さく抑えることができるように構成されている。
【００７９】
また、本発明の温度測定装置１では、上述したように、筒状部材１８が略直角方向に屈曲した状態で固定されているため、従来の温度測定装置１００と比べて装置の小型化を図ることができるようになっている。
【００８０】
さらに、図１に示したように、挿入孔３２に挿入された保護管１４が、管継手本体３０の外側に突出しないように構成することで、温度測定装置１の更なる小型化を図ることが可能となる。
【００８１】
すなわち、図１１などに示した従来の温度測定装置１００にあっては、取付継手１３２とナット１３４によって保護管１１４を管継手本体１３０に固定する構造であったため、保護管１１４は必然的に管継手本体１３０の外側に突出せざるを得なかった。これに対して、本発明の温度測定装置１では、取付継手やナットなどを用いずとも、保護管１４を管継手本体３０に固定することができるため、保護管１４が管継手本体３０の外側に突出しないように構成することが可能である。
【００８２】
また、保護管１４が管継手本体３０の外側に突出しないように構成することで、保護管１４に被測定流体以外の温度が伝達されて、測定精度が低下するとの問題を回避することも可能となる。
【００８３】
また、本発明の温度測定装置１では、上述したように、筒状部材１８が導電性の材料によって形成されているとともに、保護管１４と筒状部材１８とが電気的に接続されている。また、筒状部材１８の他端側には、シールド線２０のシールド露出部２４が電気的に接続されているとともに、シールド線２０の他端側のシールド部２６には、アース線２２が電気的に接続されている。したがって、保護管１４に帯電した静電気や電源ノイズなどを、筒状部材１８およびシールド線２０を介してアース線２２によって簡単に除去することができるようになっている。
【００８４】
よって、本発明の温度測定装置１においては、従来の温度測定装置１００のように静電気除去装置やノイズ減衰器などを別途設置する必要がなく、半導体製造装置の低コスト化や、温度測定装置１の小型化を図ることが可能である。
【００８５】
以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能なものである。
【符号の説明】
【００８６】
１ 温度測定装置
１０ 温度センサ
１２ センサ部
１４ 保護管
１４ａ 開口端
１６ リード線
１８ 筒状部材
２０ シールド線
２０ａ 外被
２０ｂ，２０ｂ´ シールド
２２ アース線
２４ シールド露出部
２５ 充填材
２６ シールド部
２８ 固定板
２９ ネジ
３０ 管継手本体
３０Ａ 流路
３２ 挿入孔
３２ａ 大径部
３２ｂ 中径部
３２ｃ 小径部
３４ 凹部
３６ シール部材
３８ シール押さえ部材
４０ カバー部材
４０ａ 開口部
４２ ケーブル固定部材
１００ 温度測定装置
１１０ 温度センサ
１１２ センサ部
１１４ 保護管
１１４ａ 開口端
１１６ リード線
１２０ シールド線
１２４ スリーブ
１２５ 充填材
１３０ 管継手本体
１３０Ａ 流路
１３２ 取付継手
１３２ａ 挿入孔
１３４ ナット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度測定装置および温度センサに関し、詳しくは、例えば、半導体製造時においてシリコンウェハなどを洗浄するために用いられる薬液や純水などの流体の温度を測定するための温度測定装置および温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば半導体製造工程では、シリコンウェハの表面に付着した酸化物や不純物などを取り除くために、洗浄工程が実施されている。この洗浄工程では、例えばフッ酸，硝酸，塩酸，リン酸，フッ硝酸，硫酸，アンモニアなどからなる薬液を用いて、シリコンウェハの表面から酸化物を取り除いたり、純水を用いて、シリコンウェハの表面から不純物を取り除いたりすることが行なわれる。
【０００３】
薬液や純水の洗浄能力は、その温度によって大きく変化する。このため、洗浄工程においては、温度測定装置などを用いて薬液や純水などの流体の温度を適切に管理する必要がある。
【０００４】
図１１は、このような半導体製造工程における洗浄工程で用いられる従来の温度測定装置を側面から示した概略断面図である。図１２は、従来の温度センサを側面から示した概略断面図である。
【０００５】
この従来の温度測定装置１００は、図１１に示したように、その内部に薬液や純水などの被測定流体が流れる流路１３０Ａが形成された管状の管継手本体１３０に、温度センサ１１０が取り付けられることで構成されている。
【０００６】
温度センサ１１０は、図１２に示したように、有底筒状の保護管１１４の内部に収容されたセンサ部１１２と、このセンサ部１１２と電気的に接続された３本のリード線１１６，１１６，１１６と、を有している。センサ部１１２およびリード線１１６は、保護管１１４の内部に注入された樹脂製の充填材１２５などよって、保護管１１４の内部に固定されている。また、３本のリード線１１６，１１６，１１６は、シールド線１２０によって被覆された状態で保護管１１４の開口端１１４ａから導出されて、例えば不図示の表示機器などに接続されている。
【０００７】
また、図１１に示したように、温度センサ１１０の保護管１１４は、取付継手１３２の中央部に形成されている挿入孔１３２ａに挿入されている。この取付継手１３２は、その一端側が管継手本体１３０と螺合によって固定されているとともに、この取付継手１３２の他端側には、スリーブ１２４を介してナット１３４が螺合されており、これにより、シール性を確保しつつ、保護管１１４が取付継手１３２に固定されるようになっている。
【０００８】
そして、図１１に示したように、この温度センサ１１０は、その保護管１１４が管継手本体１３０の流路１３０Ａ内に露出した状態となるように、管継手本体１３０に固定されている。なお、この図１１に示した状態において、保護管１１４の先端は流路１３０Ａの内周面とは当接していない。すなわち保護管１１４は、いわゆる片持ち梁構造で、管継手本体１３０と固定されている。
【０００９】
このようにして構成される従来の温度測定装置１００は、管継手本体１３０の流路１３０Ａを流れる被測定流体の温度を、保護管１１４を介してセンサ部１１２で検知し、その温度データを電気抵抗などの形で、リード線１１６を介して不図示の表示機器などに伝達されるようになっている。
【００１０】
このような従来の温度測定装置１００における温度センサ１１０の取付構造については、例えば、特許文献１などに開示されている。また、この従来の温度センサ１１０の保護管１１４は、特許文献２などに開示されているように、耐薬液性に優れたＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）樹脂などの合成樹脂から構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公平１−５４５９９号公報
【特許文献２】特開２００１−８３０１８号公報
【特許文献３】特開平１０−１４９８９３号公報
【特許文献４】特開２００９−５８２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上述したような温度測定装置１００にあっては、保護管１１４が流路１３０Ａの内部に露出する構造であるため、被測定流体の流体力やその圧力変化などによって、保護管１１４が流路１３０Ａの方向に引っ張られたり、逆に取付継手１３２の方向へ押し込まれたりすることがある。そして、保護管１１４にこのような引張力や押し込み力が作用した場合には、リード線１１６のセンサ部１１２との接続部（図中のＡ部）に負荷がかかり、リード線１１６の破断の原因となることがあった。
【００１３】
また、保護管１１４にこのような引張力や押し込み力が作用すると、保護管１１４のスリーブ１２４との当接部分（図中のＢ部）にも負荷がかかり、保護管１１４とスリーブ１２４との間に隙間が形成され、シール性が失われて液漏れが生ずることがあった。
【００１４】
また、上述した従来の温度測定装置１００は、取付継手１３２およびナット１３４を用いて保護管１１４を管継手本体１３０に固定する構造であり、図１１に示したように、保護管１１４が管継手本体１３０の外側に大きく突出するように構成されている。このように、保護管１１４が管継手本体１３０の外側に大きく突出していると、この突出している部分から被測定流体以外の温度が伝達されてしまい、温度センサ１１０の測定精度が低下するとの問題があった。また、保護管１１４が管継手本体１３０の外側に大きく突出するように構成されていると、温度測定装置１００の小型化が難しいとの問題があった。
【００１５】
また、半導体製造時に用いられる薬液や純水は、概して電気抵抗率が高いため、このような流体を流路１３０Ａに流すと、保護管１１４などに静電気が帯電してしまう。そして、保護管１１４に静電気が帯電すると、センサ部１１２で検知される温度データに誤差が生ずるため、上述した従来の温度測定装置１００においては、上述した構成の他に、例えば静電気を放電するための静電気除去装置（例えば特許文献３）を別途設置するなどの対策を講ずる必要があり、半導体製造装置のコスト高を招くとの問題があった。
【００１６】
また、保護管１１４には商用電源などからも電源ノイズが伝播するため、上述した従来の温度測定装置１００においては、上述した構成の他に、例えばノイズ減衰器（例えば特許文献４）によってノイズを除去するなどの対策を講ずる必要があり、温度測定装置１００の大型化や半導体製造装置のコスト高を招くとの問題があった。
【００１７】
本発明はこのような現状に鑑みなされた発明であって、被測定流体の圧力変化などによって保護管に引張力や押し込み力が作用しても、リード線に負荷がかかることがなく、また、液漏れなどが生ずることのない温度測定装置を提供することを目的としている。
【００１８】
また本発明は、保護管の長さを出来るだけコンパクトにすることで、測定精度の低下を防ぐとともに、装置の小型化が可能となる温度測定装置を提供することを目的とする。
また本発明は、保護管に帯電した静電気や電源ノイズなどを簡単な構造で効果的に除去することができる温度測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、
本発明の温度測定装置は、
保護管の内部に収容されたセンサ部と、該センサ部と電気的に接続されたリード線と、を有する温度センサと、
被測定流体の流路が形成された管継手本体と、を少なくとも備え、
前記管継手本体に形成されている挿入孔に前記温度センサの保護管が挿入され、前記保護管が前記流路内に露出するように、前記温度センサが前記管継手本体に取り付けられている温度測定装置であって、
前記温度センサの保護管には、伸縮および屈曲自在に形成された筒状部材の一端側が接続されており、該筒状部材に前記保護管から導出されたリード線が遊挿されていることを特徴とする。
【００２０】
このように構成されていれば、筒状部材に遊挿されたリード線は、空間的に余裕のある状態で筒状部材に保持されるため、保護管に引張力や押し込み力が作用した場合であっても、リード線のセンサ部との接続部に過度の負荷がかかるのを防止することができる。
【００２１】
また、保護管が伸縮および屈曲自在な筒状部材と接続されているため、保護管に引張力や押し込み力が作用した場合であっても、その引張力や押し込み力が筒状部材の変形によって吸収されるため、保護管に過度の負荷がかかることも防止することができる。
【００２２】
また、上記発明において、
前記リード線が遊挿されている筒状部材は、前記管継手本体の外側において屈曲した状態で固定されていることが望ましい。
【００２３】
このように、リード線が遊挿されている筒状部材を屈曲させて固定すれば、リード線に適度な遊び（弛み）を簡単に与えることができるため、簡単な構造で、リード線のセンサ部との接続部に負荷がかかるのを防止することができるようになる。
【００２４】
また、筒状部材を屈曲した状態で固定することで、温度測定装置を小型化することも可能となる。
上記発明において、
前記筒状部材が導電性の材料によって形成されているとともに、
前記保護管と前記筒状部材とが電気的に接続されていることが望ましい。
【００２５】
このように構成されていれば、保護管に帯電した静電気や電源ノイズなどを、筒状部材を介して除去することができるため、簡単な構造で、保護管に帯電した静電気や電源ノイズなどを除去することが可能となる。
【００２６】
この際、上記発明において、
前記筒状部材の他端側には、この筒状部材の他端側から導出されたリード線を被覆するシールド線の一端側が接続され、該シールド線のシールドと前記筒状部材とが電気的に接続されているとともに、
前記シールド線の他端側には、該シールド線のシールドと電気的に接続されるように、アース線が接続されていることが望ましい。
【００２７】
このように構成されていれば、保護管に帯電した静電気や電源ノイズなどを、筒状部材およびシールド線を介してアース線によって除去することができるため、より簡単な構造で、保護管に帯電した静電気や電源ノイズなどを除去することが可能となる。
【００２８】
また、上記発明において、
前記管継手本体の挿入孔に挿入された前記温度センサの保護管が、前記管継手本体の外側に突出しないように構成されていることが望ましい。
【００２９】
このように、保護管が管継手本体の外側に突出しないように構成することで、必要最小限の長さからなるコンパクトな保護管とすることができる。よって、保護管の長さが長いことに起因する測定精度の低下を防ぐことができるとともに、温度測定装置を小型することが可能となる。
【００３０】
また、上記発明において、
前記管継手本体の内周面には凹部が形成されており、
前記管継手本体の挿入孔に挿入された前記保護管の先端が、前記凹部に嵌挿されるように構成されていることが望ましい。
【００３１】
このように構成されていれば、挿入孔に挿入された保護管は、その両端が支持された状態で管継手本体に固定されるため、被測定流体の圧力変化などに伴って保護管に作用する引張力や押し込み力そのものを小さく抑えることができる。
【００３２】
また、上記発明において、
前記管継手本体の挿入孔には、前記保護管と周状に当接するシール部材が装着されていることが望ましい。
【００３３】
このように構成されていれば、保護管に引張力や押し込み力が作用して保護管が変位した場合であっても、保護管と周状に当接するシール部材によって液漏れを防ぐことができる。
【００３４】
また、上記発明において、
前記伸縮および屈曲自在に形成された筒状部材がコイルスプリングであることが望ましい。
【００３５】
上述した本発明の温度測定装置における筒状部材としては、汎用のコイルスプリングを好適に用いることができる。
また、上記発明において、
前記温度センサの保護管が、炭素を主成分とした材料から形成されていることが望ましく、
この際、前記炭素を主成分とした材料が、アモルファスカーボン，炭化ケイ素，グラファイト，ダイヤモンドライクカーボンのいずれかであることが望ましい。
【００３６】
このように、保護管が炭素を主成分とした材料、特に、アモルファスカーボン，炭化ケイ素，グラファイト，ダイヤモンドライクカーボンのいずれかから形成されていれば、被測定流体として薬液を用いた場合であっても、保護管が腐食することがなく、所望の測定精度を長期間維持することができる。また、温度応答性に優れるため、高い精度の温度測定装置とすることができる。
【００３７】
また、炭素を主成分とした材料は電気伝導性に優れるため、保護管に帯電した静電気や電源ノイズを効果的に除去することが可能となる。
また、本発明の温度センサは、
保護管の内部に収容されたセンサ部と、
前記センサ部と電気的に接続されたリード線と、
屈曲自在に形成された筒状部材と、を少なくとも備えた温度センサであって、
前記保護管には前記筒状部材の一端側が接続されるとともに、
前記保護管から導出されたリード線が、前記筒状部材に遊挿されていることを特徴とする。
【００３８】
このような温度センサであれば、上述した本発明の温度測定装置に用いられる温度センサとして、特に好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の温度測定装置によれば、被測定流体の圧力変化などによって保護管に引張力や押し込み力が作用しても、リード線に負荷がかかることがなく、リード線の断線などの問題は生じない。また、液漏れなどが生ずることもない。
【００４０】
また、本発明の温度測定装置によれば、保護管の長さを出来るだけコンパクトにすることができるため、測定精度の低下を防ぐとともに、装置の小型化が可能となる。
また、本発明の温度測定装置によれば、保護管に帯電した静電気や電源ノイズなどを簡単な構造で効果的に除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明の温度測定装置を側面から示した概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の温度センサを側面から示した概略断面図である。
【図３】図３は、図２のＡ部を拡大して示した概略断面図である。
【図４】図４の（ａ）は、図２のａ−ａ線における断面図、図４の（ｂ）は、図２のｂ−ｂ線における断面図である。
【図５】図５は、本発明のシールド線の一端側に形成されているシールド露出部の形成方法を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明のシールド線の他端側に形成されているシールド部の形成方法を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の温度センサの組み立て方法を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明の温度センサの組み立て方法を説明するための図である。
【図９】図９は、本発明の管継手本体を側面から示した断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の温度測定装置の組み立て方法を説明するための図である。
【図１１】図１１は、従来の温度測定装置を側面から示した概略断面図である。
【図１２】図１２は、従来の温度センサを側面から示した概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本発明の温度測定装置を側面から示した概略断面図である。図２は、本発明の温度センサを側面から示した概略断面図である。図３は、図２のＡ部を拡大して示した概略断面図である。図４の（ａ）は、図２のａ−ａ線における断面図、図４の（ｂ）は、図２のｂ−ｂ線における断面図である。
【００４３】
本発明の温度測定装置および温度センサは、例えば、半導体製造時において、シリコンウェハなどを洗浄するために用いられる薬液や純水などの被測定流体の温度を測定するために用いられるものである。
【００４４】
図１に示したように、本発明の温度測定装置１は、管継手本体３０に温度センサ１０が取り付けられることで構成されている。
以下、本発明の温度測定装置１および温度センサ１０を説明するにあたり、先ず、温度センサ１０について詳細に説明するとともに、次いで温度測定装置１について詳細に説明するものとする。
＜温度センサ１０＞
本発明の温度センサ１０は、図２に示したように、有底筒状の保護管１４の内部に収容されたセンサ部１２と、このセンサ部１２と電気的に接続された３本のリード線１６，１６，１６と、を有している。
【００４５】
保護管１４は、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）樹脂などの合成樹脂や、ステンレス，チタンなどの金属によって形成することも可能であるが、炭素を主成分とした材料から形成されていることが好ましく、特に、アモルファスカーボン，炭化ケイ素，グラファイト，ダイヤモンドライクカーボンのいずれかであることが好ましい。炭素を主成分とした材料は、耐薬液性に優れるとともに、温度応答性にも優れるため、保護管１４をこのような炭素を主成分とした材料から形成すれば、被測定流体として薬液を用いた場合であっても、所望の測定精度を長期間維持することができるとともに、温度応答性に優れた高精度の温度センサ１０とすることができる。
【００４６】
また、炭素を主成分とした材料は電気伝導性に優れるため、後述するように、保護管１４に帯電した静電気や電源ノイズを効果的に除去することが可能となる。
センサ部１２は、保護管１４を介して被測定流体の温度を検知する部分であり、例えば熱電対や白金抵抗素子などから構成されている。センサ部１２で検知された被測定流体の温度は、例えば電気抵抗などの形で、リード線１６を介して、別途に配置される不図示の表示機器などに伝達されるようになっている。
【００４７】
なお、図１において、センサ部１２には３本のリード線１６，１６，１６が電気的に接続されているが、本発明において、リード線１６の本数は特に限定されるものではない。
そして、上述したセンサ部１２およびリード線１６は、図２に示したように、保護管１４の内部に注入された樹脂製の充填材２５などによって、保護管１４の内部に固定されている。
【００４８】
また、図２に示したように、保護管１４の開口端１４ａには、伸縮および屈曲自在に形成された筒状部材１８の一端側が接続されている。この筒状部材１８は、その内部に保持されるリード線１６を保護するために用いられるものである。
【００４９】
本実施形態において、この保護管１４と筒状部材１８とは、筒状部材１８の一端側の内部に保護管１４の開口端１４ａが圧入されることで接続されている。この際、後述するように、筒状部材１８が導電性の材料によって形成されていれば、筒状部材１８と保護管１４とは、電気的にも接続された状態で接続される。
【００５０】
そして、図２に示したように、保護管１４の開口端１４ａから導出されているリード線１６は、上述した筒状部材１８に遊挿されている。ここで遊挿とは、空間的に余裕のある状態に挿入することを意味する。本発明において、筒状部材１８は、図２に示したように、３本のリード線１６，１６，１６が挿入されても、その内周面とリード線１６との間に所定の隙間ｄが形成されるように、十分に余裕のある内径に形成されている。そして、筒状部材１８に遊挿されたリード線１６は、筒状部材１８の内部において空間的に余裕のある状態で保持されている。
【００５１】
本発明において、このような伸縮および屈曲自在な筒状部材１８としては、例えば汎用のコイルスプリングを好適に用いることができる。また、筒状部材１８の材料は、特に限定されるものではないが、例えばステンレスや、りん青銅、ベリリウム銅などの導電性の材料によって形成されていることが好ましい。このように、筒状部材１８が導電性材料によって形成されていれば、後述するように、保護管１４に帯電した静電気や電源ノイズなどを簡単に除去することが可能となる。
【００５２】
また、図２に示したように、筒状部材１８の他端側には、シールド線２０の一端側が接続されている。このシールド線２０は、図４の（ａ）に示したように、例えばＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）樹脂などからなる絶縁性の外被２０ａの内側に、編組された銅線からなる導電性のシールド２０ｂが形成された２重構造となっている。
【００５３】
そして、このシールド線２０によって、筒状部材１８の他端側から導出された３本のリード線１６，１６，１６を被覆することで、リード線１６に電源ノイズが混入するのを防止している。
【００５４】
また、図２および図３に示したように、シールド線２０の一端側には、シールド２０ｂ´が露出したシールド露出部２４が形成されている。このシールド露出部２４は、図５に示したように、シールド線２０の一端側の外被２０ａを切除し、その切除した外被２０ａの内側にあるシールド２０ｂ´を外側に折り返すことで形成されている。
【００５５】
したがって、図４の（ｂ）に示したように、このシールド露出部２４の断面構造は、外被２０ａを挟んでその内側にシールド２０ｂ、その外側にシールド２０ｂ´が積層された３重構造に形成されている。また、図３に示したように、このシールド露出部２４の内側のシールド２０ｂと外側のシールド２０ｂ´とは、シールド線２０の一端部において連続しており、電気的にも接続された状態となっている。
【００５６】
そして、このシールド露出部２４を筒状部材１８の他端側の内部に圧入することで、シールド露出部２４の外側のシールド２０ｂ´と筒状部材１８の内周面とが当接し、筒状部材１８の他端側とシールド線２０の一端側とが電気的にも接続した状態で接続されている。
【００５７】
また、図２および図３に示したように、シールド線２０の他端側には、シールド部２６が形成されている。このシールド部２６は、図６に示したように、シールド線２０の他端側の外被２０ａを切除し、その切除した外被２０ａの内側にあるシールド２０ｂを捩ることで形成されている。
【００５８】
そして、このシールド２０ｂには、アース線２２の一端側が電気的に接続している。そして、このアース線２２の他端側は、例えば不図示の地面などに接地されている。
このようにして構成される本発明の温度センサ１０は、例えば、図７および図８に示すように組み立てられる。すなわち先ず、リード線１６を被覆したシールド線２０を用意し、そのリード線１６とセンサ部１２とを電気的に接続した状態で接続する。また、シールド線２０の一端側には、上述したようにシールド露出部２４を形成するとともに、その他端側には、上述したようにシールド部２６を形成する。そして、このシールド部２６にアース線２２の一端側を電気的に接続した状態で接続する。
【００５９】
そして、図７に示したように、筒状部材１８の内部にセンサ部１２およびリード線１６を挿通させるようにして、センサ部１２の先端側から筒状部材１８を装着する。この際、上述したように、リード線１６は筒状部材１８の内部に遊挿されており、筒状部材１８の内部において空間的に余裕のある状態で保持されている。そして、この筒状部材１８の他端側の内部にシールド線２０のシールド露出部２４を圧入して、筒状部材１８とシールド線２０とを電気的に接続した状態で接続する。
【００６０】
次に、図８に示したように、保護管１４の開口端１４ａからセンサ部１２およびリード線１６の一部を保護管１４の内部に挿入する。そして、保護管１４の開口端１４ａを筒状部材１８の一端側の内部に圧入して、筒状部材１８と保護管１４とを接続する。
【００６１】
そして最後に、保護管１４の内部に樹脂製の充填材２５などを注入し、センサ部１２およびリード線１６を保護管１４の内部に固定することで、本発明の温度センサ１０が組み立てられる。
【００６２】
このようにして構成される本発明の温度センサ１０は、筒状部材１８に遊挿されたリード線１６が、空間的に余裕のある状態で筒状部材１８に保持されるため、保護管１４に多少の変位が生じた場合であっても、リード線１６には大きな引張力や押し込み力が作用しない構造になっている。このため、後述するように、保護管１４に引張力や押し込み力が作用した場合であっても、リード線１６のセンサ部１２との接続部には過度の負荷がかからないようになっている。
【００６３】
また、保護管１４とシールド線２０との間が伸縮および屈曲自在に形成された筒状部材１８によって接続されているため、図２に示したように、この筒状部材１８を例えば略直角方向に屈曲することも可能である。したがって、このような温度センサ１０にあっては、リード線１６が遊挿されている筒状部材１８を屈曲させることで、リード線１６に適度な遊び（弛み）を簡単に与えることができるとともに、後述する温度測定装置１を小型化することも可能となる。
＜温度測定装置１＞
次に、本発明の温度測定装置１について詳細に説明する。
【００６４】
本発明の温度測定装置１は、上述したように、管継手本体３０に上述した温度センサ１０が取り付けられることで構成されている。
図９は、本発明の管継手本体を側面から示した断面図である。
【００６５】
図９に示したように、管継手本体３０の内部には、被測定流体の流路である流路３０Ａが形成されている。また、管継手本体３０には、その外周面から流路３０Ａに連通する挿入孔３２が形成されている。そして、この挿入孔３２に上述した温度センサ１０の保護管１４が挿入されることで、温度センサ１０が管継手本体３０に取り付けられる。
【００６６】
なお、本発明において管継手本体３０の材料は特に限定されないが、例えばＰＦＡなどの耐薬液性に優れる合成樹脂によって形成することができる。
また、図９に示したように、上述した挿入孔３２は、大径部３２ａ、中径部３２ｂ、および小径部３２ｃの径が異なる３つの部分から構成されており、外周面から流路３０Ａに向かって段々とその径が小さくなるように形成されている。
【００６７】
そして、図１に示したように、この挿入孔３２に保護管１４が挿入され、温度センサ１０が管継手本体３０に取り付けられた状態において、上述した中径部３２ｂには、Ｏリングなどの環状のシール部材３６が装着されるとともに、上述した大径部３２ａには、このシール部材３６を固定するための環状のシール押さえ部材３８が装着されている。
【００６８】
この際、図１０に示したように、上述したシール部材３６およびシール押さえ部材３８を予め保護管１４に装着した状態で、保護管１４をその先端側から挿入孔３２へと挿入することで、シール部材３６およびシール押さえ部材３８を、挿入孔３２の所定の位置に簡単に装着することができる。そして、シール押さえ部材３８および保護管１４の上に、例えば固定板２８などの固定部材を配置し、この固定板２８と管継手本体３０とをネジ２９によってネジ止めすることで、温度センサ１０を管継手本体３０に固定することができる。
【００６９】
また、図１に示したように、管継手本体３０の外周面には、その側面に開口部４０ａが形成されたカバー部材４０が配置されている。このカバー部材４０は、例えば外部にある腐食性ガスなどから、筒状部材１８およびこの内部に保持されているリード線１６を保護するために配置されるものであり、管継手本体３０から突出している筒状部材１８を覆うようにして配置されている。また、カバー部材４０の開口部４０ａの外側には、筒状部材１８に接続するシールド線２０を保持するケーブル固定部材４２が装着されている。
【００７０】
この際、管継手本体３０から突出している筒状部材１８は、略直角方向に屈曲した状態となっている。このように、筒状部材１８が略直角に屈曲した状態になっていれば、その中に遊挿されているリード線１６は、適度に遊び（弛み）を持った弛緩した状態で筒状部材１８に保持されることとなる。
【００７１】
なお、本発明において、筒状部材１８の屈曲角度は特に限定されないが、屈曲角度が直角に近いほど、筒状部材１８の中に遊挿されているリード線１６が、適度に遊び（弛み）を持った弛緩した状態で筒状部材１８に保持されることとなるため、好ましいものである。また、ここで「略直角」との意味は、伸縮および屈曲自在な部材を屈曲させるにあたり、おおよそ直角に屈曲しているとみなせる程度の状態を意味し、おおよそ９０度に対して±１０度ぐらいの幅を有しているものである。
【００７２】
そして、筒状部材１８の他端側がカバー部材４０の開口部４０ａ内に位置し、筒状部材１８の他端側に接続するシールド線２０が、上述したケーブル固定部材４２によって固定されることで、管継手本体３０から突出している筒状部材１８が、略直角方向に屈曲された状態で固定されている。
【００７３】
このようにして構成される本発明の温度測定装置１は、流路３０Ａを流れる被測定流体の温度を、保護管１４の内部に収容されているセンサ部１２で検知し、その温度データを電気抵抗などの形で、リード線１６を介して、不図示の表示機器などに伝達するように構成されている。
【００７４】
この際、本発明の温度測定装置１は、上述したように、リード線１６が筒状部材１８の内部において、適度に遊び（弛み）を持った弛緩した状態で保持されている。したがって、被測定流体の流体力や圧力変化などによって保護管１４に引張力や押し込み力が作用し、保護管１４に多少の変位が生じた場合であっても、リード線１６に大きな引張力や押し込み力が作用しない構造になっている。よって、リード線１６のセンサ部１２との接続部に負荷がかかることがなく、リード線１６が破断するのを防止することができるようになっている。
【００７５】
なお、上述した温度測定装置１において、リード線１６が筒状部材１８に遊挿されていれば、リード線１６が筒状部材１８の内部において空間的に余裕のある状態で保持されるため、筒状部材１８が屈曲されていなくても、リード線１６の破断防止にある程度の効果は期待できる。しかしながら、上述した温度測定装置１のように、筒状部材１８がある程度の角度で屈曲、好ましくは略直角に屈曲されていれば、リード線１６が筒状部材１８の内部において、適度に遊び（弛み）を持った弛緩した状態で保持されるため、リード線１６の破断防止により大きな効果を奏するものである。
【００７６】
また、本発明の温度測定装置１では、上述したように、保護管１４が伸縮および屈曲自在な筒状部材１８と接続されているため、保護管１４に引張力や押し込み力が作用した場合であっても、その引張力や押し込み力を筒状部材１８の変形によって吸収することができるようになっている。このため、保護管１４に過度の負荷がかかるのを防止できるようになっている。
【００７７】
またこの際、上述したように、管継手本体３０の挿入孔３２に環状のシール部材３６が装着されていれば、このシール部材３６と保護管１４とが周状に当接するため、保護管１４に多少の変位が生じた場合であっても、保護管１４と挿入孔との間から薬液や純水などの被測定流体が漏れるのを防ぐことができる。
【００７８】
また、本発明の温度測定装置１では、上述したように、流路３０Ａの内周面に形成されている凹部３４に、挿入孔３２に挿入された保護管１４の先端が嵌挿されている。したがって、挿入孔３２に挿入された保護管１４は、その両端が支持された状態で管継手本体３０に固定されるため、被測定流体の圧力変化などに伴って保護管１４に作用する引張力や押し込み力そのものを小さく抑えることができるように構成されている。
【００７９】
また、本発明の温度測定装置１では、上述したように、筒状部材１８が略直角方向に屈曲した状態で固定されているため、従来の温度測定装置１００と比べて装置の小型化を図ることができるようになっている。
【００８０】
さらに、図１に示したように、挿入孔３２に挿入された保護管１４が、管継手本体３０の外側に突出しないように構成することで、温度測定装置１の更なる小型化を図ることが可能となる。
【００８１】
すなわち、図１１などに示した従来の温度測定装置１００にあっては、取付継手１３２とナット１３４によって保護管１１４を管継手本体１３０に固定する構造であったため、保護管１１４は必然的に管継手本体１３０の外側に突出せざるを得なかった。これに対して、本発明の温度測定装置１では、取付継手やナットなどを用いずとも、保護管１４を管継手本体３０に固定することができるため、保護管１４が管継手本体３０の外側に突出しないように構成することが可能である。
【００８２】
また、保護管１４が管継手本体３０の外側に突出しないように構成することで、保護管１４に被測定流体以外の温度が伝達されて、測定精度が低下するとの問題を回避することも可能となる。
【００８３】
また、本発明の温度測定装置１では、上述したように、筒状部材１８が導電性の材料によって形成されているとともに、保護管１４と筒状部材１８とが電気的に接続されている。また、筒状部材１８の他端側には、シールド線２０のシールド露出部２４が電気的に接続されているとともに、シールド線２０の他端側のシールド部２６には、アース線２２が電気的に接続されている。したがって、保護管１４に帯電した静電気や電源ノイズなどを、筒状部材１８およびシールド線２０を介してアース線２２によって簡単に除去することができるようになっている。
【００８４】
よって、本発明の温度測定装置１においては、従来の温度測定装置１００のように静電気除去装置やノイズ減衰器などを別途設置する必要がなく、半導体製造装置の低コスト化や、温度測定装置１の小型化を図ることが可能である。
【００８５】
以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能なものである。
【符号の説明】
【００８６】
１ 温度測定装置
１０ 温度センサ
１２ センサ部
１４ 保護管
１４ａ 開口端
１６ リード線
１８ 筒状部材
２０ シールド線
２０ａ 外被
２０ｂ，２０ｂ´ シールド
２２ アース線
２４ シールド露出部
２５ 充填材
２６ シールド部
２８ 固定板
２９ ネジ
３０ 管継手本体
３０Ａ 流路
３２ 挿入孔
３２ａ 大径部
３２ｂ 中径部
３２ｃ 小径部
３４ 凹部
３６ シール部材
３８ シール押さえ部材
４０ カバー部材
４０ａ 開口部
４２ ケーブル固定部材
１００ 温度測定装置
１１０ 温度センサ
１１２ センサ部
１１４ 保護管
１１４ａ 開口端
１１６ リード線
１２０ シールド線
１２４ スリーブ
１２５ 充填材
１３０ 管継手本体
１３０Ａ 流路
１３２ 取付継手
１３２ａ 挿入孔
１３４ ナット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護管の内部に収容されたセンサ部と、該センサ部と電気的に接続されたリード線と、を有する温度センサと、
被測定流体の流路が形成された管継手本体と、を少なくとも備え、
前記管継手本体に形成されている挿入孔に前記温度センサの保護管が挿入され、前記保護管が前記流路内に露出するように、前記温度センサが前記管継手本体に取り付けられている温度測定装置であって、
前記温度センサの保護管には、伸縮および屈曲自在に形成された筒状部材の一端側が接続されており、該筒状部材に前記保護管から導出されたリード線が遊挿されていることを特徴とする温度測定装置。
【請求項２】
前記リード線が遊挿されている筒状部材が、前記管継手本体の外側において屈曲した状態で固定されていることを特徴とする請求項１に記載の温度測定装置。
【請求項３】
前記筒状部材が導電性の材料によって形成されているとともに、
前記保護管と前記筒状部材とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の温度測定装置。
【請求項４】
前記筒状部材の他端側には、この筒状部材の他端側から導出されたリード線を被覆するシールド線の一端側が接続され、該シールド線のシールドと前記筒状部材とが電気的に接続されているとともに、
前記シールド線の他端側には、該シールド線のシールドと電気的に接続されるように、アース線が接続されていることを特徴とする請求項３に記載の温度測定装置。
【請求項５】
前記管継手本体の挿入孔に挿入された前記温度センサの保護管が、前記管継手本体の外側に突出しないように構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の温度測定装置。
【請求項６】
前記管継手本体の内周面には凹部が形成されており、
前記管継手本体の挿入孔に挿入された前記保護管の先端が、前記凹部に嵌挿されるように構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の温度測定装置。
【請求項７】
前記管継手本体の挿入孔には、前記保護管と周状に当接するシール部材が装着されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の温度測定装置。
【請求項８】
前記伸縮および屈曲自在に形成された筒状部材がコイルスプリングであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の温度測定装置。
【請求項９】
前記温度センサの保護管が、炭素を主成分とした材料から形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の温度測定装置。
【請求項１０】
前記炭素を主成分とした材料が、アモルファスカーボン，炭化ケイ素，グラファイト，ダイヤモンドライクカーボンのいずれかであることを特徴とする請求項９に記載の温度測定装置。
【請求項１１】
保護管の内部に収容されたセンサ部と、
前記センサ部と電気的に接続されたリード線と、
屈曲自在に形成された筒状部材と、を少なくとも備えた温度センサであって、
前記保護管には前記筒状部材の一端側が接続されるとともに、
前記保護管から導出されたリード線が、前記筒状部材に遊挿されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項１】
保護管の内部に収容されたセンサ部と、該センサ部と電気的に接続されたリード線と、を有する温度センサと、
被測定流体の流路が形成された管継手本体と、を少なくとも備え、
前記管継手本体に形成されている挿入孔に前記温度センサの保護管が挿入され、前記保護管が前記流路内に露出するように、前記温度センサが前記管継手本体に取り付けられている温度測定装置であって、
前記温度センサの保護管には、伸縮および屈曲自在に形成された筒状部材の一端側が接続されており、該筒状部材に前記保護管から導出されたリード線が遊挿されていることを特徴とする温度測定装置。
【請求項２】
前記リード線が遊挿されている筒状部材が、前記管継手本体の外側において屈曲した状態で固定されていることを特徴とする請求項１に記載の温度測定装置。
【請求項３】
前記筒状部材が導電性の材料によって形成されているとともに、
前記保護管と前記筒状部材とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の温度測定装置。
【請求項４】
前記筒状部材の他端側には、この筒状部材の他端側から導出されたリード線を被覆するシールド線の一端側が接続され、該シールド線のシールドと前記筒状部材とが電気的に接続されているとともに、
前記シールド線の他端側には、該シールド線のシールドと電気的に接続されるように、アース線が接続されていることを特徴とする請求項３に記載の温度測定装置。
【請求項５】
前記管継手本体の挿入孔に挿入された前記温度センサの保護管が、前記管継手本体の外側に突出しないように構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の温度測定装置。
【請求項６】
前記管継手本体の内周面には凹部が形成されており、
前記管継手本体の挿入孔に挿入された前記保護管の先端が、前記凹部に嵌挿されるように構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の温度測定装置。
【請求項７】
前記管継手本体の挿入孔には、前記保護管と周状に当接するシール部材が装着されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の温度測定装置。
【請求項８】
前記伸縮および屈曲自在に形成された筒状部材がコイルスプリングであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の温度測定装置。
【請求項９】
前記温度センサの保護管が、炭素を主成分とした材料から形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の温度測定装置。
【請求項１０】
前記炭素を主成分とした材料が、アモルファスカーボン，炭化ケイ素，グラファイト，ダイヤモンドライクカーボンのいずれかであることを特徴とする請求項９に記載の温度測定装置。
【請求項１１】
保護管の内部に収容されたセンサ部と、
前記センサ部と電気的に接続されたリード線と、
屈曲自在に形成された筒状部材と、を少なくとも備えた温度センサであって、
前記保護管には前記筒状部材の一端側が接続されるとともに、
前記保護管から導出されたリード線が、前記筒状部材に遊挿されていることを特徴とする温度センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２２５７３９（Ｐ２０１２−２２５７３９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９２９０７（Ｐ２０１１−９２９０７）
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【出願人】（０００１４３９４９）株式会社鷺宮製作所 (253)
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【出願人】（０００１４３９４９）株式会社鷺宮製作所 (253)
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