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JP7575333B2 - Sensor Device - Google Patents

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JP7575333B2
JP7575333B2 JP2021057855A JP2021057855A JP7575333B2 JP 7575333 B2 JP7575333 B2 JP 7575333B2 JP 2021057855 A JP2021057855 A JP 2021057855A JP 2021057855 A JP2021057855 A JP 2021057855A JP 7575333 B2 JP7575333 B2 JP 7575333B2
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sensor
space
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wiring
case
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雷太 森
聡 神谷
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Azbil Corp
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Description

本発明は、隔膜真空計などの各種のセンサ装置に関する。 The present invention relates to various sensor devices such as diaphragm vacuum gauges.

特許文献1には、ヒータにより加熱されるセンサを含むセンサ部(センサ2及びヒータH)と、センサ部の上方に間隔をあけて配置された回路基板(基板31)と、センサ部と回路基板とを繋ぐ配線(コネクタ5又はその中の信号線)と、センサ部、回路基板、及び、配線を収容するケース(外側ケース41)と、を備えるセンサ装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a sensor device that includes a sensor unit (sensor 2 and heater H) that includes a sensor that is heated by a heater, a circuit board (board 31) that is spaced above the sensor unit, wiring (connector 5 or a signal line therein) that connects the sensor unit and the circuit board, and a case (outer case 41) that houses the sensor unit, the circuit board, and the wiring.

特開2007-155500号公報JP 2007-155500 A

上記のセンサ装置では、ヒータによるセンサ加熱時の熱が、配線と断熱材との隙間から上方に移動して回路基板を加熱してしまう。 In the above sensor device, when the heater heats the sensor, the heat moves upward through the gap between the wiring and the insulation material and heats the circuit board.

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、ヒータによるセンサ加熱時の熱により回路基板が加熱されることを抑制することを課題とする。 The present invention was made in consideration of the above points, and aims to prevent the circuit board from being heated by the heat generated when the sensor is heated by the heater.

上記課題を解決するため、本発明に係るセンサ装置は、ヒータにより加熱されるセンサを含むセンサ部と、前記センサ部の上方に間隔をあけて配置された回路基板と、前記センサ部と前記回路基板とを繋ぐ配線と、前記センサ部、前記回路基板、及び、前記配線を収容するケースと、を備え、前記ケースは、当該ケース内の空間を前記回路基板を収容する第1空間と当該第1空間の下かつ前記センサ部の上の第2空間とに仕切る天井板と、前記第2空間を区画する内壁面を構成する筒状の側壁と、を備え、前記配線は、前記センサ部から前記第2空間を上下方向に縦断して、前記天井板に形成された孔を通って前記回路基板に至っており、前記側壁には、前記ケースの外部の空気が前記第2空間内に流入する流入口と、前記第2空間に流入した前記空気が前記ケースの外部に流出する、前記流入口よりも上方の位置に配置された流出口と、が設けられている。 In order to solve the above problems, the sensor device according to the present invention comprises a sensor unit including a sensor heated by a heater, a circuit board arranged above the sensor unit with a gap therebetween, wiring connecting the sensor unit and the circuit board, and a case accommodating the sensor unit, the circuit board, and the wiring. The case comprises a ceiling plate that divides the space within the case into a first space accommodating the circuit board and a second space below the first space and above the sensor unit, and a cylindrical side wall that constitutes an inner wall surface that divides the second space. The wiring runs vertically from the sensor unit through the second space and reaches the circuit board through a hole formed in the ceiling plate. The side wall is provided with an inlet through which air outside the case flows into the second space, and an outlet located above the inlet through which the air that has flowed into the second space flows out to the outside of the case.

前記センサ部は、前記ヒータと前記センサの温度を測定する温度センサとを備え、前記配線は、前記センサ、前記ヒータ、又は、前記温度センサと前記回路基板とを繋いでいる、ようにしてもよい。 The sensor unit may include the heater and a temperature sensor that measures the temperature of the sensor, and the wiring may connect the sensor, the heater, or the temperature sensor to the circuit board.

前記配線は、前記流入口から流入した空気が前記配線を横切る位置を通っている、ようにしてもよい。 The wiring may be arranged so that the air flowing in from the inlet passes through a position where the air crosses the wiring.

前記配線は、前記流入口から流入した空気が前記配線に直接当たる位置を通っている、ようにしてもよい。 The wiring may be arranged so that it passes through a position where the air flowing in from the inlet directly hits the wiring.

前記ケースは、前記流入口から前記第2空間に流入した空気が、前記流入口側に逆流することを防止する、前記天井板の前記流入口側の端部から下方向に延びた逆流防止板を備える、ようにしてもよい。 The case may be provided with a backflow prevention plate extending downward from the end of the ceiling plate on the inlet side to prevent air that has flowed into the second space from the inlet from flowing back toward the inlet side.

前記第2空間と前記センサ部との間に断熱材をさらに備える、ようにしてもよい。 A thermal insulator may be further provided between the second space and the sensor unit.

本発明によれば、ヒータによるセンサ加熱時の熱により回路基板が加熱されることが抑制される。 The present invention prevents the circuit board from being heated by the heat generated when the sensor is heated by the heater.

図1は、本発明の実施の形態に係るセンサ装置の要部断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a sensor device according to an embodiment of the present invention. 図2は、側壁に設けられた流入口及び流出口の位置関係を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the positional relationship between an inlet and an outlet provided in a side wall. 図3は、センサ装置内の空気の流れを説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the air flow within the sensor device.

以下、本発明の実施の形態に係るセンサ装置を、図面を参照して説明する。 The sensor device according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1に示すように、本実施の形態に係るセンサ装置10は、半導体制御装置等の真空チャンバTに接続された配管Hに不図示の継手を介して接続され、真空チャンバTから配管Hに導入されるプロセスガスの気圧を測定する隔膜真空計として構成されている。 As shown in FIG. 1, the sensor device 10 according to this embodiment is connected to a pipe H connected to a vacuum chamber T of a semiconductor control device or the like via a joint (not shown), and is configured as a diaphragm vacuum gauge that measures the air pressure of the process gas introduced from the vacuum chamber T to the pipe H.

センサ装置10は、センサ部20と、断熱部30と、回路基板40と、ケース50と、を備える。センサ装置10は、センサ部20と回路基板40とを繋ぐ配線L1~L3も備える。なお、図1において、配線L1~L3は断面図ではなく立面図として描かれている。 The sensor device 10 includes a sensor unit 20, a heat insulating unit 30, a circuit board 40, and a case 50. The sensor device 10 also includes wiring L1 to L3 that connects the sensor unit 20 and the circuit board 40. Note that in FIG. 1, wiring L1 to L3 are depicted as an elevation view rather than a cross-sectional view.

センサ部20は、圧力センサ21と、端子板22と、ヒータ25と、ヒータ支持部材26と、温度センサ27と、を備える。 The sensor unit 20 includes a pressure sensor 21, a terminal board 22, a heater 25, a heater support member 26, and a temperature sensor 27.

圧力センサ21は、そのケース21Aの内部に、真空室R1と、配管H内のプロセスガスが流入する流入室R2と、を備える。圧力センサ21は、上記プロセスガスの気圧を検出するように構成されている。具体的に、圧力センサ21は、真空室R1と流入室R2との境界に配置されたセンサ素子21B(図1等では、模式的にブロックで描いている)と、センサ素子21Bに接続された導電ピン21Cと、を備える。センサ素子21Bは、真空室R1及び流入室R2の各気圧の差圧に応じて変形するダイアフラム(隔膜)を有する。センサ素子21Bは、ダイアフラムの変形度に応じた抵抗値又は静電容量値を示す電気信号を出力することで、真空室R1の気圧を基準としたプロセスガスの気圧を検出する。導電ピン21Cは、ケース21Aを貫通しており、センサ素子21Bが出力する電気信号をケース21A外部に伝送する。 The pressure sensor 21 includes a vacuum chamber R1 and an inflow chamber R2 into which the process gas in the pipe H flows in, inside the case 21A. The pressure sensor 21 is configured to detect the air pressure of the process gas. Specifically, the pressure sensor 21 includes a sensor element 21B (schematically drawn as a block in FIG. 1 and other figures) disposed at the boundary between the vacuum chamber R1 and the inflow chamber R2, and a conductive pin 21C connected to the sensor element 21B. The sensor element 21B has a diaphragm that deforms in response to the differential pressure between the vacuum chamber R1 and the inflow chamber R2. The sensor element 21B detects the air pressure of the process gas based on the air pressure of the vacuum chamber R1 by outputting an electrical signal indicating a resistance value or electrostatic capacitance value corresponding to the degree of deformation of the diaphragm. The conductive pin 21C penetrates the case 21A and transmits the electrical signal output by the sensor element 21B to the outside of the case 21A.

導電ピン21Cは、導電性を有する端子板22を介して、同軸ケーブルである配線L1に電気的に接続されている。端子板22と導電ピン21Cとの接続、及び、端子板22と配線L1との接続は、溶接等により行われる。なお、導電ピン21Cを囲むように円筒状のシールドを設け、このシールドと同軸ケーブルの外部導体とを接続し、導電ピン21Cなどの信号電位が圧力センサ21の金属製のケース21Aの電位の影響を受けないようにしてもよい。また、導電ピン21C及び配線L1の数は、図1においては1つであるが、2以上であってもよい。 The conductive pin 21C is electrically connected to the wiring L1, which is a coaxial cable, via a conductive terminal plate 22. The connection between the terminal plate 22 and the conductive pin 21C, and between the terminal plate 22 and the wiring L1 are performed by welding or the like. A cylindrical shield may be provided to surround the conductive pin 21C and connected to the outer conductor of the coaxial cable, so that the signal potential of the conductive pin 21C and the like is not affected by the potential of the metal case 21A of the pressure sensor 21. Although the number of conductive pins 21C and wiring L1 is one in FIG. 1, it may be two or more.

ヒータ25は、プロセスガスが圧力センサ21内で析出することを防止するために圧力センサ21を加熱する。ヒータ25は、円筒状のバンドヒータであり(図1において内部構造は省略)、円筒状のヒータ支持部材26に締め付け固定されている。この締め付け固定により、ヒータ支持部材26はヒータ25を支持している。ヒータ25には、回路基板40から配線L2を介して電力が供給される。この供給によりヒータ25は発熱する。ヒータ支持部材26は、内周方向に突出した円環状の突出部26Aを備える。突出部26Aは、圧力センサ21の外周部の段差に係合している。この係合により、ヒータ支持部材26は、ヒータ25とともに圧力センサ21により支持される。 The heater 25 heats the pressure sensor 21 to prevent the process gas from precipitating inside the pressure sensor 21. The heater 25 is a cylindrical band heater (the internal structure is omitted in FIG. 1) and is fastened to a cylindrical heater support member 26. This fastening allows the heater support member 26 to support the heater 25. Power is supplied to the heater 25 from the circuit board 40 via the wiring L2. This power supply causes the heater 25 to generate heat. The heater support member 26 has an annular protrusion 26A that protrudes inward. The protrusion 26A engages with a step on the outer periphery of the pressure sensor 21. This engagement allows the heater support member 26 to be supported by the pressure sensor 21 together with the heater 25.

温度センサ27は、圧力センサ21に接触し、ヒータ25により加熱される圧力センサ21の温度を検出する。図1において温度センサ27の内部構造は省略されている。温度センサ27は、検出した温度を、配線L3を介して回路基板40に出力する。 The temperature sensor 27 is in contact with the pressure sensor 21 and detects the temperature of the pressure sensor 21 heated by the heater 25. The internal structure of the temperature sensor 27 is omitted in FIG. 1. The temperature sensor 27 outputs the detected temperature to the circuit board 40 via the wiring L3.

断熱部30は、センサ部20を囲む円筒状の断熱材31と、センサ部20の上方に配置された円板形状の断熱材32と、を備える。断熱部30は、全体として、センサ部20を上方から覆い、ヒータ25の熱乃至圧力センサ21の熱が回路基板40などに悪影響を与えないように、当該熱を断熱する。断熱材31及び32は、断熱効果のある任意の材料(合成樹脂など)により構成される。断熱材32は、圧力センサ21などの熱が上方に移動することを抑制している。 The heat insulating section 30 comprises a cylindrical heat insulating material 31 that surrounds the sensor section 20, and a disk-shaped heat insulating material 32 that is disposed above the sensor section 20. The heat insulating section 30 as a whole covers the sensor section 20 from above, and insulates against heat from the heater 25 or the pressure sensor 21 so that the heat does not adversely affect the circuit board 40, etc. The heat insulating materials 31 and 32 are made of any material (such as synthetic resin) that has a heat insulating effect. The heat insulating material 32 prevents heat from the pressure sensor 21, etc. from moving upward.

回路基板40は、複数の基板が組み立てられて構成されている。回路基板40には、各種の処理を行う回路(マイコンなどを含む)が実装されている。回路基板40は、配線L1~L3が接続されている。例えば、センサ素子21Bが容量式の場合、回路基板40は、複数の配線L1のいずれかを介してセンサ素子21Bに交流電圧を印加する。さらに、回路基板40は、複数の配線L1のいずれかを介して、センサ素子21Bにより構成されるコンデンサの容量値に応じて変化する電圧信号を取得する。これらにより、センサ素子21Bにより出力され導電ピン21Cにより取り出された電気信号が、配線L1により伝送されて回路基板40に供給される。回路基板40は、取得した電気信号に基づいて処理を行う。例えば、回路基板40は、電気信号を増幅、アナログデジタル変換等して、当該電気信号が示すプロセスガスの気圧を表す所定形式のデータを得る。この所定形式のデータは、例えば、センサ装置10の上位装置(例えば、半導体製造装置等のコントローラ)が扱える形式のデータであり、当該上位装置に出力される。回路基板40は、温度センサ27から出力された温度を配線L3を介して受信し、当該温度をフィードバック値として、圧力センサ21が所望の温度(例えば、200℃)となるように、配線L2を介してヒータ25に供給する電力を制御する。以上のように、回路基板40は、配線L1~L3を介してセンサ部20を制御等する。 The circuit board 40 is constructed by assembling a plurality of boards. Circuits (including microcomputers, etc.) that perform various processes are mounted on the circuit board 40. Wires L1 to L3 are connected to the circuit board 40. For example, when the sensor element 21B is a capacitive type, the circuit board 40 applies an AC voltage to the sensor element 21B through one of the plurality of wires L1. Furthermore, the circuit board 40 acquires a voltage signal that changes according to the capacitance value of the capacitor constituted by the sensor element 21B through one of the plurality of wires L1. As a result, the electrical signal output by the sensor element 21B and taken out by the conductive pin 21C is transmitted by the wire L1 and supplied to the circuit board 40. The circuit board 40 performs processing based on the acquired electrical signal. For example, the circuit board 40 amplifies the electrical signal, converts it from analog to digital, etc., to obtain data in a predetermined format that represents the air pressure of the process gas indicated by the electrical signal. This predetermined format data is, for example, data in a format that can be handled by a higher-level device of the sensor device 10 (for example, a controller of a semiconductor manufacturing device, etc.), and is output to the higher-level device. The circuit board 40 receives the temperature output from the temperature sensor 27 via the wiring L3, and uses the temperature as a feedback value to control the power supplied to the heater 25 via the wiring L2 so that the pressure sensor 21 reaches the desired temperature (e.g., 200°C). As described above, the circuit board 40 controls the sensor unit 20 via the wirings L1 to L3.

ケース50は、センサ部20、断熱部30、回路基板40、及び、配線L1~L3を収容する。ケース50は、センサ部20及び断熱部30を収容するセンサケース51と、回路基板40を収容する基板ケース56と、を備える。 The case 50 houses the sensor unit 20, the heat insulating unit 30, the circuit board 40, and the wiring L1 to L3. The case 50 includes a sensor case 51 that houses the sensor unit 20 and the heat insulating unit 30, and a board case 56 that houses the circuit board 40.

センサケース51は、全体として径方向に厚みを有する円筒形状の内ケース52と、内ケース52を外側から覆うカップ状の外ケース53と、を備える。内ケース52は、断面が逆U字形状の円環状の上内ケース52Aと、中央が貫通孔となっているカップ状の下内ケース52Bとを含んで構成されている。内ケース52は、内部に円筒状の断熱材31を収容している。円板状の断熱材32は、上内ケース52Aの内周壁に嵌め込まれている。断熱材32は、柔軟性を有しており、上内ケース52Aの中を通る配線L1~L3を上内ケース52Aの内周壁に押し付ける。配線L1~L3は、断熱材32の外周部が周囲に回り込む態様で、断熱材32と上内ケース52Aの内周壁とにより挟まれ保持される。内ケース52は、断熱材31の断熱効果を阻害しないよう合成樹脂で形成されている。一方、外ケース53は、金属で形成されている。センサケース51は、全体として底の中央に貫通孔を備えるカップ形状を有し、上部の開口は、断熱材32によりふたされている。 The sensor case 51 comprises a cylindrical inner case 52 having a thickness in the radial direction as a whole, and a cup-shaped outer case 53 that covers the inner case 52 from the outside. The inner case 52 is composed of an upper inner case 52A having an annular shape with an inverted U-shaped cross section, and a cup-shaped lower inner case 52B with a through hole in the center. The inner case 52 contains a cylindrical insulating material 31 inside. The disk-shaped insulating material 32 is fitted into the inner wall of the upper inner case 52A. The insulating material 32 is flexible, and presses the wiring L1 to L3 passing through the upper inner case 52A against the inner wall of the upper inner case 52A. The wiring L1 to L3 are sandwiched and held between the insulating material 32 and the inner wall of the upper inner case 52A in a manner that the outer periphery of the insulating material 32 wraps around the periphery. The inner case 52 is made of synthetic resin so as not to impede the insulating effect of the insulating material 31. On the other hand, the outer case 53 is made of metal. The sensor case 51 has an overall cup shape with a through hole in the center of the bottom, and the opening at the top is covered with a heat insulating material 32.

基板ケース56は、金属製又は合成樹脂製でセンサケース51に上方から被さっている。基板ケース56は、回路基板40を収容する第1空間R11と、第1空間の下かつ断熱材32の上の第2空間R12とを構成している。第2空間R12は、センサケース51の上部、基板ケース56、及び、断熱材32により区画されている。断熱材32は、第2空間R12とセンサ部20との間に配置され、ヒータ25による圧力センサ21加熱時の熱が第2空間R12に伝わらないよう断熱する。 The board case 56 is made of metal or synthetic resin and covers the sensor case 51 from above. The board case 56 defines a first space R11 that houses the circuit board 40, and a second space R12 below the first space and above the insulating material 32. The second space R12 is partitioned by the upper part of the sensor case 51, the board case 56, and the insulating material 32. The insulating material 32 is disposed between the second space R12 and the sensor unit 20, and provides insulation to prevent heat from being transferred to the second space R12 when the heater 25 heats the pressure sensor 21.

基板ケース56は、ケース50内の空間、より詳細には基板ケース56により囲まれた空間を、第1空間R11と第2空間R12とに仕切り、かつ、第2空間R12を区画する天井を構成する天井板56Aを備える。さらに、基板ケース56は、第2空間R12を囲み、第2空間R12を区画する内壁面を構成する筒状の側壁56Bと、を備える。側壁56Bは、ここでは、四角筒形状であるが、円筒形状などであってもよい。 The substrate case 56 divides the space within the case 50, more specifically the space surrounded by the substrate case 56, into a first space R11 and a second space R12, and includes a ceiling plate 56A that constitutes a ceiling that defines the second space R12. The substrate case 56 further includes a cylindrical side wall 56B that surrounds the second space R12 and constitutes an inner wall surface that defines the second space R12. Here, the side wall 56B has a rectangular tube shape, but it may also have a cylindrical shape, etc.

天井板56Aには、右側の側壁56Bの近傍に、上下に貫通孔する貫通孔H1(切り欠きを含む)が設けられている。貫通孔H1には、配線L1~L3が通っている。配線L1は、端子板22から左側に延び、その後、上方に向かい断熱材32の外周を通過し、その後、右に延びたあと、上方に向かい貫通孔H1を通過して回路基板40に至っている。配線L2及びL3は、センサ部20から断熱材32の外周を通過し、第2空間R12を上下方向に縦断して回路基板40に至る配線L2及びL3が通っている。なお、配線L1も配線L2及びL3と同様に、第2空間R12を上下方向に縦断して回路基板40に至るようにしてもよい。この場合、配線L1が端子板22から右方向に延びるようにする。 The ceiling plate 56A has a through hole H1 (including a notch) that penetrates vertically near the right side wall 56B. Wires L1 to L3 pass through the through hole H1. Wire L1 extends from the terminal plate 22 to the left, then passes upward and around the outer periphery of the heat insulating material 32, then extends to the right, then passes upward and through the through hole H1 to reach the circuit board 40. Wires L2 and L3 pass from the sensor unit 20 through the outer periphery of the heat insulating material 32, and run vertically through the second space R12 to reach the circuit board 40. Wire L1 may also run vertically through the second space R12 to reach the circuit board 40, just like wires L2 and L3. In this case, wire L1 extends to the right from the terminal plate 22.

図1及び図2に示すように、側壁56Bは、貫通孔からなる流入口56BAと複数の流出口56BBが設けられている。流入口56BAは、流出口56BBよりも配線L2及びL3の近傍に設けられている。複数の流出口56BBは、側壁56Bの、流入口56BAよりも上方の位置かつ上下方向と直交する左右方向において配線L1~L3を挟んで流入口56BAと対向する。 As shown in Figures 1 and 2, the side wall 56B is provided with an inlet 56BA consisting of a through hole and multiple outlets 56BB. The inlet 56BA is provided closer to the wires L2 and L3 than the outlet 56BB. The multiple outlets 56BB face the inlet 56BA at a position on the side wall 56B above the inlet 56BA and in the left-right direction perpendicular to the up-down direction, sandwiching the wires L1 to L3 between them.

ここで、流入口56BA及び流出口56BBについて、図3を参照してより詳細に説明する。ヒータ25により圧力センサ21を加熱したとき、圧力センサ21周囲の空気も加熱される。加熱された空気は、例えば、図3の矢印X1のように、配線L2又はL3と断熱材32又は上内ケース52Aとの隙間を通って配線L2又はL3に沿うように上方に移動する。側壁56Bに流入口56BA及び流出口56BBを設けていない場合、この空気は、貫通孔H1を通って回路基板40に至り、回路基板40を加熱してしまう。本実施の形態では、側壁56Bに、流出口56BBよりも配線L2又はL3の近傍に位置する流入口56BAと、流入口56BAよりも上方の位置かつ上下方向と直交する左右方向において配線L2及びL3を挟んで流入口56BAと対向する流出口56BBと、を設けたので、この加熱を抑制すること(より具体的には無くす又は軽減すること)ができる。具体的に、まず、ヒータ25により圧力センサ21を加熱したとき、断熱部30による断熱効果はあるものの、第2空間R12内の下側の空気がある程度温められる。その結果、当該空気は、上方に移動し、上方に位置する流出口56BBからケース50外部に流出する。これにより、第2空間R12の上部の気圧が下がり、流入口56BAからケース50外部の空気が第2空間R12に流入する(右から左に流入する)。流入した空気は、図3の矢印X2に示すように、配線L2及びL3を横切り、上方に向かって移動する上記の加熱された空気を巻き込み、加熱された空気の熱により斜め上方に向かい、最終的には、流出口56BBからケース50外部に流出する。このような空気の流れつまり自然対流により、前記隙間を通って上方に向かって移動する前記加熱された空気、つまり、ヒータ25によるセンサ21加熱時の熱は、流出口56BBからケース50の外部に排出されるので、回路基板40が加熱されてしまうことが抑制される。さらに、この実施の形態では、流入口56BAから流入する空気が配線L1~L3を横切る(右から左に横切る)ので、当該空気で配線L1~L3を冷却できる。従って、ヒータ25によるセンサ21加熱時の熱(ヒータ25の熱、温度センサ27の熱、センサ21の熱、又は、ヒータ25により加熱された周囲の空気の熱)が配線L1~L3を伝って回路基板40に到達する量も低下させ、圧力センサ21の加熱時の熱により回路基板40が加熱されることも抑制される。 Here, the inlet 56BA and the outlet 56BB will be described in more detail with reference to Figure 3. When the pressure sensor 21 is heated by the heater 25, the air around the pressure sensor 21 is also heated. The heated air passes through the gap between the wiring L2 or L3 and the insulating material 32 or the upper inner case 52A and moves upward along the wiring L2 or L3, as indicated by the arrow X1 in Figure 3. If the inlet 56BA and the outlet 56BB are not provided in the side wall 56B, this air passes through the through hole H1 to reach the circuit board 40 and heats the circuit board 40. In this embodiment, the side wall 56B is provided with an inlet 56BA located closer to the wire L2 or L3 than the outlet 56BB, and an outlet 56BB located above the inlet 56BA and facing the inlet 56BA across the wires L2 and L3 in the left-right direction perpendicular to the up-down direction, so that the heating can be suppressed (more specifically, eliminated or reduced). Specifically, when the pressure sensor 21 is heated by the heater 25, the air below in the second space R12 is heated to a certain extent, although there is an insulating effect due to the insulating part 30. As a result, the air moves upward and flows out of the case 50 from the outlet 56BB located above. This causes the air pressure in the upper part of the second space R12 to decrease, and the air outside the case 50 flows into the second space R12 from the inlet 56BA (flowing from right to left). 3, the air that flows in crosses the wires L2 and L3, engulfs the heated air moving upward, and flows diagonally upward due to the heat of the heated air, and finally flows out of the case 50 from the outlet 56BB. This air flow, i.e., natural convection, causes the heated air that flows upward through the gap, i.e., the heat generated when the heater 25 heats the sensor 21, to be discharged from the outlet 56BB to the outside of the case 50, thereby preventing the circuit board 40 from being heated. Furthermore, in this embodiment, the air that flows in from the inlet 56BA crosses the wires L1 to L3 (crosses from right to left), and therefore the air can cool the wires L1 to L3. Therefore, the amount of heat (heat from heater 25, heat from temperature sensor 27, heat from sensor 21, or heat from the surrounding air heated by heater 25) that reaches circuit board 40 through wiring L1-L3 when sensor 21 is heated by heater 25 is also reduced, and heating of circuit board 40 by heat from pressure sensor 21 when it is heated is also suppressed.

流入口56BA及び流出口56BBの各位置は、上記で説明した位置には限定されず、流入口56BAから第2空間R12内に流入した空気が配線L2及びL3を横切って流出口56BBから流出できる位置とするとよい。これにより、ヒータ25による圧力センサ21の加熱時の熱により回路基板40が加熱されることが抑制される。流入口56BAの数、及び、流出口56BBの数は、任意であるが、流入口56BAの合計開口面積は、流出口56BBの合計開口面積未満であると、前記の自然対流が生じやすい。各開口面積の関係は任意であり、流入口56BAの開口面積の方が大きくてもよい。なお、流出口56BBが設けられている側壁56Bには、流入口56BAと同じ高さ又はそれより下の位置に貫通孔が設けられていない方が良い。これにより、上記の自然対流が生じやすく、加熱された空気が第2空間R12の天井付近でこもることが抑制される。なお、流入口56BAを通った空気が上方に向かわないよう、基板ケース56は、流入口56BAの天井を構成する部材として、当該空気を左右方向に進ませるよう左右方向に延びた板材56Cを備えるとよい。 The positions of the inlet 56BA and the outlet 56BB are not limited to the positions described above, and may be positions where the air flowing into the second space R12 from the inlet 56BA can flow out from the outlet 56BB across the wiring L2 and L3. This prevents the circuit board 40 from being heated by the heat generated when the pressure sensor 21 is heated by the heater 25. The number of inlets 56BA and the number of outlets 56BB are arbitrary, but if the total opening area of the inlets 56BA is less than the total opening area of the outlets 56BB, the above-mentioned natural convection is likely to occur. The relationship between the opening areas is arbitrary, and the opening area of the inlet 56BA may be larger. It is preferable that the side wall 56B on which the outlet 56BB is provided does not have a through hole at the same height as the inlet 56BA or lower. This makes it easier for the above-mentioned natural convection to occur, and prevents the heated air from being trapped near the ceiling of the second space R12. In addition, to prevent the air that passes through the air inlet 56BA from moving upward, the circuit board case 56 may be provided with a plate material 56C that extends in the left-right direction and serves as a member that constitutes the ceiling of the air inlet 56BA so that the air moves in the left-right direction.

流入口56BAは、図1及び図3に示すように、流入口56BAを通った空気が配線L2及びL3に直接当たる位置に配置されているとよい。「直接当たる」とは、流入口56BAを通ったあとの空気の進行方向が変わらないうちに当該空気が配線L2及びL3に当たることをいう。これにより、前記隙間を通って上方に移動する前記の加熱された空気をより効果的に流出口56BB側に移動させることができる。さらに、図1及び図3に示すように、流入口56BAを通った空気が配線L1~L3に直接当たる位置に配置されていることで、配線L1~L3を効果的に冷却でき、配線L1~L3を伝わる熱を効果的に減少させて、回路基板40が加熱されることを効果的に抑制できる。 As shown in Figs. 1 and 3, the inlet 56BA is preferably positioned at a position where the air that has passed through the inlet 56BA hits the wires L2 and L3 directly. "Directly hitting" means that the air hits the wires L2 and L3 before the air changes direction after passing through the inlet 56BA. This allows the heated air moving upward through the gap to be more effectively moved toward the outlet 56BB. Furthermore, as shown in Figs. 1 and 3, by being positioned at a position where the air that has passed through the inlet 56BA hits the wires L1 to L3 directly, the wires L1 to L3 can be effectively cooled, the heat transmitted through the wires L1 to L3 can be effectively reduced, and heating of the circuit board 40 can be effectively suppressed.

また、図2に示すように、基板ケース56は、流入口56BAから流路に流入した空気が、流入口56BA側に逆流することを防止する、天井板56Aの流入口56BA側の端部から下方向に延びた逆流防止板56Dを備えるとよい。これにより、加熱された空気が回路基板40側に流入することが抑制される。 As shown in FIG. 2, the circuit board case 56 may be provided with a backflow prevention plate 56D extending downward from the end of the ceiling plate 56A on the inlet 56BA side to prevent air that has flowed into the flow path from the inlet 56BA from flowing back toward the inlet 56BA side. This prevents heated air from flowing toward the circuit board 40 side.

上記実施の形態については、種々の変形が可能である。例えば、上記で説明した各部材の形状は、任意である。上記で説明した円筒、円板などは、それぞれ、多角筒、多角板などに変更可能である。また、本発明は、隔膜真空計以外のセンサ装置に適用可能である。本発明が適用されるセンサ装置は、圧力以外の物理量を計測する装置であってもよい。ヒータ25は、センサ装置10とは別体に設けられ、センサ装置10の外部から取り付けられて圧力センサ21を加熱するものであってもよい。配線L1~L3は、上記のように断熱材32の外周(周縁部)を通過するほか、断熱材32の任意の箇所を貫通して通過してもよい。センサ部20と回路基板40とを繋ぐ配線のセンサ部20側の接続先は、センサ部20がどのような部品を備えるかで変更可能であり、上記実施の形態に限られない。断熱材32などを省略してもよい。このような場合であっても、センサ部20から上方に移動する、ヒータ25によるセンサ21の加熱時の熱(例えば、熱によって加熱された空気など)を流入口56BAから流出口56BBに流れる空気により、ケース50外部に排出でき、回路基板40の加熱が抑制される。 Various modifications are possible to the above embodiment. For example, the shape of each component described above is arbitrary. The cylinder, disk, etc. described above can be changed to a polygonal tube, polygonal plate, etc., respectively. The present invention is also applicable to sensor devices other than diaphragm vacuum gauges. The sensor device to which the present invention is applied may be a device that measures a physical quantity other than pressure. The heater 25 may be provided separately from the sensor device 10 and attached from the outside of the sensor device 10 to heat the pressure sensor 21. The wiring L1 to L3 may pass through the outer periphery (peripheral part) of the insulating material 32 as described above, or may pass through any part of the insulating material 32. The connection destination of the wiring connecting the sensor unit 20 and the circuit board 40 on the sensor unit 20 side can be changed depending on what parts the sensor unit 20 has, and is not limited to the above embodiment. The insulating material 32, etc. may be omitted. Even in such a case, the heat (e.g., air heated by heat) that moves upward from the sensor unit 20 when the heater 25 heats the sensor 21 can be discharged to the outside of the case 50 by the air flowing from the inlet 56BA to the outlet 56BB, suppressing heating of the circuit board 40.

以上、実施の形態及び変形例を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではない。例えば、本発明には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る、上記の実施の形態及び変形例に対する様々な変更が含まれる。上記実施の形態及び変形例に挙げた各構成は、矛盾の無い範囲で適宜組み合わせることができる。 Although the present invention has been described above with reference to the embodiments and modifications, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments and modifications. For example, the present invention includes various modifications to the above-mentioned embodiments and modifications that can be understood by a person skilled in the art within the scope of the technical concept of the present invention. The configurations listed in the above-mentioned embodiments and modifications can be combined as appropriate within a range that does not cause inconsistencies.

10…センサ装置、20…センサ部、21…圧力センサ、21A…ケース、21B…センサ素子、21C…導電ピン、22…端子板、25…ヒータ、27…温度センサ、30…断熱部、31…断熱材、32…断熱材、40…回路基板、50…ケース、51…センサケース、52…内ケース、52A…上内ケース、52B…下内ケース、53…外ケース、56…基板ケース、56A…天井板、56B…側壁、56BA…流入口、56BB…流出口、56C…板材、56D…逆流防止板、H1…貫通孔、L1~L3…配線、R1…真空室、R2…流入室、R11…第1空間、R12…第2空間。 10...sensor device, 20...sensor section, 21...pressure sensor, 21A...case, 21B...sensor element, 21C...conductive pin, 22...terminal board, 25...heater, 27...temperature sensor, 30...insulating section, 31...insulating material, 32...insulating material, 40...circuit board, 50...case, 51...sensor case, 52...inner case, 52A...upper inner case, 52B...lower inner case, 53...outer case, 56...board case, 56A...ceiling plate, 56B...side wall, 56BA...inlet, 56BB...outlet, 56C...plate, 56D...backflow prevention plate, H1...through hole, L1-L3...wiring, R1...vacuum chamber, R2...inlet chamber, R11...first space, R12...second space.

Claims (6)

ヒータにより加熱されるセンサを含むセンサ部と、
前記センサ部の上方に間隔をあけて配置された回路基板と、
前記センサ部と前記回路基板とを繋ぐ配線と、
前記センサ部、前記回路基板、及び、前記配線を収容するケースと、を備え、
前記ケースは、当該ケース内の空間を前記回路基板を収容する第1空間と当該第1空間の下かつ前記センサ部の上の第2空間とに仕切る天井板と、前記第2空間を区画する内壁面を構成する筒状の側壁と、を備え、
前記配線は、前記センサ部から前記第2空間を上下方向に縦断して、前記天井板に形成された孔を通って前記回路基板に至っており、
前記側壁には、前記ケースの外部の空気が前記第2空間内に流入する流入口と、前記第2空間に流入した前記空気が前記ケースの外部に流出する、前記流入口よりも上方の位置に配置された流出口と、が設けられている、
センサ装置。
a sensor unit including a sensor heated by a heater;
a circuit board disposed above the sensor unit with a gap therebetween;
A wiring that connects the sensor unit and the circuit board;
a case that houses the sensor unit, the circuit board, and the wiring;
the case includes a ceiling plate that divides a space within the case into a first space that accommodates the circuit board and a second space below the first space and above the sensor unit, and a cylindrical side wall that constitutes an inner wall surface that divides the second space,
the wiring extends vertically from the sensor unit through the second space and through a hole formed in the ceiling plate to the circuit board,
The side wall is provided with an inlet through which air outside the case flows into the second space, and an outlet arranged at a position above the inlet through which the air that has flowed into the second space flows out to the outside of the case.
Sensor device.
前記センサ部は、前記ヒータと前記センサの温度を測定する温度センサとを備え、
前記配線は、前記センサ、前記ヒータ、又は、前記温度センサと前記回路基板とを繋いでいる、
請求項1に記載のセンサ装置。
the sensor unit includes the heater and a temperature sensor that measures a temperature of the sensor,
The wiring connects the sensor, the heater, or the temperature sensor to the circuit board.
The sensor device according to claim 1 .
前記配線は、前記流入口から流入した空気が前記配線を横切る位置を通っている、
請求項1又は2に記載のセンサ装置。
The wiring passes through a position where the air flowing in from the inlet crosses the wiring.
The sensor device according to claim 1 or 2.
前記配線は、前記流入口から流入した空気が前記配線に直接当たる位置を通っている、
請求項3に記載のセンサ装置。
The wiring passes through a position where the air flowing in from the inlet directly hits the wiring.
The sensor device according to claim 3 .
前記ケースは、前記流入口から前記第2空間に流入した空気が、前記流入口側に逆流することを防止する、前記天井板の前記流入口側の端部から下方向に延びた逆流防止板を備える、
請求項1~4のいずれか1項に記載のセンサ装置。
The case includes a backflow prevention plate extending downward from an end of the ceiling plate on the inlet side to prevent the air that has flowed into the second space from the inlet from flowing back toward the inlet side.
The sensor device according to any one of claims 1 to 4.
前記第2空間と前記センサ部との間に断熱材をさらに備える、
請求項1~5のいずれか1項に記載のセンサ装置。
A heat insulating material is further provided between the second space and the sensor unit.
The sensor device according to any one of claims 1 to 5.
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