(57)【要約】【課題】過大な変位でダイアフラムが破損することを防止するためのストッパーが不要な圧力センサーを提供する。【解決手段】圧力センサー１０は、圧力を受ける受圧面を備え、該圧力の変化に対する変位量が異なっている複数の受圧部としての第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５と、それぞれの受圧面と平面視で重なる位置に配置され、第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５の変位方向に延在する感圧部としての振動腕２７，３７が設けられている複数の感圧素子としての第１振動素子２０および第２振動素子３０とを有し、第１振動素子２０および第２振動素子３０は、それぞれの振動腕２７，３７の厚みが異なっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力を受ける受圧面を備え、前記圧力の変化に対する変位量が異なっている複数の受圧部と、
感圧部を備え、前記感圧部の厚みが異なっている複数の感圧素子と、を有し、
前記感圧素子は、前記受圧面と平面視で重なる位置に配置され、
前記感圧部は前記受圧部の変位方向に延在していることを特徴とする圧力センサー。
【請求項２】
前記複数の受圧部の内の一の受圧部は、前記複数の受圧部の内の他の受圧部より前記変位量が大きく、
前記複数の感圧素子の内の一の感圧素子の前記感圧部は、前記複数の感圧素子の内の他の感圧素子の前記感圧部より厚みが厚く、
前記一の受圧部には、前記一の感圧素子が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサー。
【請求項３】
前記感圧素子は、
第１の基部と、第２の基部と、前記感圧部と、を含み、
前記第１の基部と前記第２の基部とは、空隙を有して並行している複数の振動部を含んでいる前記感圧部によって接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧力センサー。
【請求項４】
前記感圧素子は、水晶を材料とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧力センサー。
【請求項５】
前記感圧素子と接続された処理回路が備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の圧力センサー。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の圧力センサーを備えていることを特徴とする真空装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサー、およびそれを用いた真空装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水晶振動片、例えば双音叉振動片を用いた圧力センサーが提案されている。特許文献１には、２つのダイアフラム（ダイヤフラム）のそれぞれに双音叉振動片の主面が対向するように配置された２つの双音叉振動片を用いた圧力センサーが開示されている。この圧力センサーは、気密空間をなすように設けられた第１ダイアフラムと第２ダイアフラムのそれぞれに対向するように２つの双音叉振動片の主面が対向するように配置され、変位の伝播部によって圧力変化による第１ダイアフラムと第２ダイアフラムの変位をそれぞれの双音叉振動片に伝える。伝わった第１ダイアフラムと第２ダイアフラムの変位により変化する双音叉振動片の共振周波数を検知して圧力を測定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２６９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の構成の圧力センサーでは、２つのダイアフラムのそれぞれに双音叉振動片の主面が対向するように配置されており、伝播部によってダイアフラムの変位をそれぞれの双音叉振動片に伝える。したがって、ダイアフラムに直接圧力を受ける領域が多く存在し、想定以上の過大な圧力変化をダイアフラムが受けると、ダイアフラムの変位が過大となり破損してしまう虞があった。この課題に対応するため、前述した従来の構成では、ダイアフラムに直接圧力を受ける領域にダイアフラムの変位が過大とならないようにストッパーを設けている。このように、前述した従来の構成では、ストッパーを構成することが必要となり、製造の困難さ、コスト上昇などの課題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係る圧力センサーは、圧力を受ける受圧面を備え、前記圧力の変化に対する変位量が異なっている複数の受圧部と、感圧部を備え、前記感圧部の厚みが異なっている複数の感圧素子と、を有し、前記感圧素子は、前記受圧面と平面視で重なる位置に配置され、前記感圧部は前記受圧部の変位方向に延在していることを特徴とする。
【０００７】
本適用例によれば、受圧面の変位方向に延在する感圧部が設けられた感圧素子が、受圧面に平面視で重なる位置に設けられていることから、この感圧素子によって受圧部の変位量を抑制することが可能となり、受圧部の過大変位による受圧部の破壊を防止することが可能となる。即ち、受圧部の過大変位を防止するストッパーを設けることなく所定範囲の圧力を測定可能な圧力センサーを提供することができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に記載の圧力センサーにおいて、前記複数の受圧部の内の一の受圧部は、前記複数の受圧部の内の他の受圧部より変位量が大きく、前記複数の感圧素子の内の一の感圧素子の前記感圧部は、前記複数の感圧素子の内の他の感圧素子の前記感圧部より厚みが厚く、前記一の受圧部に前記一の感圧素子が配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本適用例に記載の圧力センサーでは、変位量が大きい受圧部に厚みの厚い感圧素子が配置され、変位量の小さい受圧部に厚みの薄い感圧素子が配置されている。変位量が大きい受圧部は、過大な変位による破損や劣化が起き易いため、配置された厚みの厚い感圧素子により過大な変位を防止することができ、変位量の小さい受圧部は、過大な変位が起こり難いため、厚みの薄い感圧素子を配置することができる。
【００１０】
また、感圧素子は厚みが厚くなると周波数の温度特性が小さくなる。また、受圧部は変位量が大きくなると感度の温度特性が小さくなる。したがって、変位量が大きい受圧部に重なるように厚みの厚い感圧素子を配置することで、温度変化の影響を受け難い測定を行うことができ、温度変化の大きな常圧に近い領域の圧力（低真空）の測定を精度良く行うことが可能となる。そして、温度変化の小さな常圧から離れた領域の圧力（高真空）の測定は、変位量が小さい受圧部に重なるように厚みの薄い感圧素子を配置した構成で測定を行うことができる。これらにより、温度変化に影響されることなく、常圧に近い領域から常圧と離れた領域までの圧力の測定を行うことが可能な圧力センサーを提供することが可能となる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に記載の圧力センサーにおいて、前記感圧素子は、第１の基部と、第２の基部と、前記感圧部と、を含み、前記第１の基部と前記第２の基部とは、空隙を有して並行する複数の振動部を含む前記感圧部によって接続されていることを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、感圧素子が所謂双音叉振動片である。双音叉振動子は、受圧部（受圧面）の変位方向に感圧部である音叉片を延在させることで、その共振周波数の変化による圧力変化を検知することができる。したがって、圧力変化を検知しながら受圧部の変位量を抑制することが可能となり、受圧部の過大変位による受圧部の破壊を防止することが可能となる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に記載の圧力センサーにおいて、前記感圧素子は、水晶を材料とすることを特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、感圧素子が水晶を材料とすることから、安定した共振周波数を得ることが可能となり、この共振周波数の変化を検知して得られる圧力変化も安定して測定することが可能となる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例に記載の圧力センサーにおいて、前記感圧素子と接続された処理回路が備えられていることを特徴とする。
【００１６】
本適用例によれば、感圧素子と接続された処理回路が備えられていることから、検出された圧力変化による検知信号を処理し、圧力情報として信号出力することが可能な圧力センサーを提供することができる。
【００１７】
［適用例６］本適用例に記載の真空装置は、上記適用例のいずれか一例に記載の圧力センサーを備えていることを特徴とする。
【００１８】
本適用例に記載の真空装置によれば、温度変化に対応可能であり、且つ広範囲なセンシングが可能な圧力センサーを備えていることから、広範囲な真空領域に対応可能な真空装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る圧力センサーの第１実施形態の概略示す正断面図と構成図。
【図２】本発明に係る圧力センサーの第１実施形態の概略を示し、（ａ）は図１に示すＱ−Ｑ断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ断面図。
【図３】本発明に係る圧力センサーの第２実施形態の概略示す正断面図。
【図４】本発明に係る圧力センサーの特性を示すグラフであり、（ａ）は温度特性を示すグラフであり、（ｂ）は圧力による振動素子の周波数変化量を示すグラフ。
【図５】本発明に係る真空装置の一例を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る圧力センサーおよび真空装置の実施例について、図面に示す実施形態を用いて説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
本発明に係る圧力センサーの第１実施形態について、図１および図２を用いて説明する。図１は、第１実施形態の圧力センサーの概略構成を示す正断面図と圧力センサーと接続される処理部の概略を示す構成図との併合図である。図２は、第１実施形態の圧力センサーの概略構成を示し、（ａ）は図１に示すＱ−Ｑ断面図であり、（ｂ）は図２（ａ）のＰ−Ｐ断面図である。
【００２２】
図１、および図２に示すように、第１実施形態の圧力センサー１０は、受圧部としての第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５と、第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５の変位を受ける感圧部としての２つの振動ビーム（振動腕２７，３７）を含む感圧素子としての第１振動素子２０および第２振動素子３０とを有している。さらに、圧力センサー１０は、第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５を保持するダイアフラム保持部（以下、保持部４１という）と、保持部４１を固定すると共に、保持部４１との間に第１振動素子２０および第２振動素子３０を収納するハウジング１１と、を有している。また、圧力センサー１０は、第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５と保持部４１とを収納し、ハウジング１１に接続された蓋体４６を有している。なお、蓋体４６には、外気と通じる通気穴４７が設けられている。
【００２３】
圧力センサー１０は、保持部４１と、保持部４１に保持された第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５と、ハウジング１１とに囲まれた内部空間が減圧（真空）空間として気密封止され、減圧された圧力（真空）を基準とした絶対圧を測定する圧力センサーである。
【００２４】
ハウジング１１は、内部を減圧状態（以下、真空ということもある。）に封止して後述の各構成要素を収容するものである。これにより圧力センサー１０は、感圧素子のＱ値を高め、安定した共振周波数を確保することができるので、圧力センサー１０の長期安定性を確保することができる。
【００２５】
ハウジング１１は、円筒形の壁部１２、および底部１３を有しており、壁部１２の上面１２ａ側に開口した構成である。ハウジング１１は、ステンレス等の金属で形成することが好ましい。底部１３には、ハーメ端子部１７、振動片支持部１６、排気穴１４が設けられている。ハーメ端子部１７は、ハウジング１１内部の第１振動素子２０および第２振動素子３０とハウジング１１外部の発振回路５０などと電気的導通を取るための接続端子である。振動片支持部１６は、第１振動素子２０および第２振動素子３０支持する。振動片支持部１６には、第１振動素子２０および第２振動素子３０の電極（図示せず）と電気的導通を取るための接続電極（図示せず）が設けられており、接続電極とハーメ端子部１７とが接続されている。排気穴１４は、ハウジング１１内部を減圧状態にするための排気穴である。排気穴１４からの排気が所定の減圧状態に達した後、封止金属（例えば、金錫合金）を溶融させた封止部１５によってハウジング１１内部が封止される。
【００２６】
ハウジング１１の上面１２ａ側に設けられた開口は、上面１２ａに接続された保持部４１と、保持部４１に保持された第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５とによって封止されている。即ち、ハウジング１１の内部は壁部１２、底部１３、および保持部４１と、保持部４１に保持された第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５とによって密閉空間が形成される。
【００２７】
受圧部としての第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５は、ハウジング１１の外部に面した一方の主面（蓋体４６側の面）が受圧面となっており、該受圧面が被測定圧力環境の圧力を受けて撓み変形する可撓部を有している。第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５は、該可撓部がハウジング１１内部側に撓み変形することにより、感圧部としての第１振動素子２０および第２振動素子３０に圧縮力或いは引張り力を伝達するものである。
【００２８】
第１ダイアフラム４０は、外部からの圧力によって変位する中央領域４０ａと、中央領域４０ａの外周にあり、外部からの圧力により撓み変形する可撓領域４０ｂと、可撓領域４０ｂの外周にあり、保持部４１に形成された開口部４２の内壁に接合して固定される周縁領域４０ｃを有している。第１ダイアフラム４０は、周縁領域４０ｃが保持部４１に形成された開口部４２の内壁に気密に固定されている。第１ダイアフラム４０の中央領域４０ａであって受圧面の反対側の面には、図示しない固定部が設けられ、この固定部で後述の感圧部としての第１振動素子２０の長手方向（検出軸方向）の一端と接着剤等を介して接続される。なお、第１ダイアフラム４０と、第１振動素子２０とを固定する固定部は、第１ダイアフラム４０と同一材料であることが望ましい。
【００２９】
第２ダイアフラム４５は、外部からの圧力によって変位する中央領域４５ａと、中央領域４５ａの外周にあり、外部からの圧力により撓み変形する可撓領域４５ｂと、可撓領域４５ｂの外周にあり、保持部４１に形成された開口部４３の内壁に接合して固定される周縁領域４５ｃを有している。第２ダイアフラム４５は、周縁領域４５ｃが保持部４１に形成された開口部４３の内壁に気密に固定されている。第２ダイアフラム４５の中央領域４５ａであって受圧面の反対側の面には、図示しない固定部が設けられており、この固定部で後述の感圧部としての第２振動素子３０の長手方向（検出軸方向）の一端と接着剤等を介して接続される。なお、第２ダイアフラム４５と、第２振動素子３０とを固定する固定部は、第２ダイアフラム４５と同一材料であることが望ましい。
【００３０】
第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５の材質は、ステンレスのような金属やセラミックなどの耐腐食性に優れたものがよく、また、水晶のような単結晶体やその他の非結晶体でもよい。金属で形成する場合は、金属母材をプレス加工して形成してもよい。
【００３１】
第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５を金属で形成する場合は、第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５の可撓領域４０ｂ，４５ｂに対応する波型の同心円形状に対応する凹部（不図示）を有する一対のプレス金型（不図示）により金属母材（不図示）の両面からプレスすればよい。
【００３２】
第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５は、それぞれの厚みが異なっている。第１ダイアフラム４０は、厚みｔ１が２０μｍ程度となるような板材から形成され、第２ダイアフラム４５は、厚みｔ２が２００μｍ程度となるような板材から形成される。即ち、第１ダイアフラム４０の厚みｔ１の方が、第２ダイアフラム４５の厚みｔ２よりも薄くなるように設けられる。これにより、第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５に外部から同圧力が加わった場合には、第１ダイアフラム４０と第２ダイアフラム４５との変位量が異なることになる。即ち、第１ダイアフラム４０の方が第２ダイアフラム４５よりも変位量が大きくなる。
【００３３】
なお、第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５は、液体やガス等により腐食しないように、外部に露出する表面をコーティングしてもよい。例えば、金属製のダイアフラムであれば、ニッケルの化合物をコーティングしてもよいし、ダイアフラムが水晶のような圧電結晶体であれば珪素をコーティングすればよい。
【００３４】
感圧素子としての第１振動素子２０および第２振動素子３０は、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の圧電材料により形成することができる。第１振動素子２０および第２振動素子３０は、感圧部としての２つの振動ビーム（振動腕２７，３７）と２つの振動ビーム（振動腕２７，３７）の両端側に接続された一対の基部とを有している。そして、第１振動素子２０および第２振動素子３０は、力の検出方向を検出軸として設定し、第１振動素子２０および第２振動素子３０の一対の基部の並ぶ方向は検出軸と平行関係にある。本実施形態で用いている双音叉型圧電振動素子の場合は、振動腕２７として機能する梁（ビーム）の延びる方向と検出軸とが平行関係となっている。
【００３５】
双音叉型振動子である第１振動素子２０は、感圧部としての振動腕２７の両端部に、肩部２６，２５および括れ部２３，２４を介して固定端となる一対の基部（第１の基部２２、第２の基部２１）を有している。第１振動素子２０は、０．２ｍｍ程度の厚み（ｔ３）を有しており、２つの基部（第１の基部２２、第２の基部２１）の間に２つの振動ビーム（振動腕２７）が形成されている。同様に、双音叉型振動子である第２振動素子３０は、感圧部としての振動腕３７の両端部に、肩部３６，３５および括れ部３３，３４を介して固定端となる一対の基部（第１の基部３２、第２の基部３１）を有している。第２振動素子３０は、０．１ｍｍ程度の厚み（ｔ４）を有しており、２つの基部（第１の基部３２、第２の基部３１）の間に２つの振動ビーム（振動腕３７）が形成されている。
【００３６】
双音叉型振動子（第１振動素子２０、第２振動素子３０）は、その感圧部（振動腕２７，３７）である２つの振動ビームに引張り応力（伸長応力）或いは圧縮応力が印加されると、その共振周波数が印加される応力にほぼ比例して変化するという特性がある。
【００３７】
第１振動素子２０および第２振動素子３０は、その長手方向、すなわち第１の基部２２，３２と第２の基部２１，３１とが並ぶ方向を第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５の変位方向と同軸になるように配置し、その変位方向を検出軸としている。換言すれば、第１振動素子２０および第２振動素子３０は、その感圧部（二つの振動腕２７，３７）が、第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５の変位方向に延在するように設けられている。
【００３８】
第１振動素子２０の第２の基部２１は、固定部（図示せず）に固定されるととともに第１ダイアフラム４０の中央領域４０ａに当接し、振動腕２７を挟んで第２の基部２１の反対側にある第１の基部２２が振動片支持部１６に接続されている。なお第２の基部２１を固定部に固定することにより、第１振動素子２０を第１ダイアフラム４０の中央領域４０ａに容易に固定できる。加えて、振動片支持部１６側の第１の基部２２を振動片支持部１６に接続することで、第１振動素子２０が検出軸方向以外の方向に動くことが阻止でき、第１振動素子２０の検出軸方向の感度を向上させることができ、高精度な圧力センサー１０となる。
【００３９】
第２振動素子３０の第２の基部３１は、固定部（図示せず）に固定されるととともに第２ダイアフラム４５の中央領域４５ａに当接し、振動腕３７を挟んで第２の基部３１の反対側にある第１の基部３２が振動片支持部１６に接続されている。なお、第２の基部３１を固定部に固定することにより、第２振動素子３０を第２ダイアフラム４５の中央領域４５ａに容易に固定できる。加えて、振動片支持部１６側の第１の基部３２を振動片支持部１６に接続することで、第２振動素子３０が検出軸方向以外の方向に動くことが阻止でき、第２振動素子３０の検出軸方向の感度を向上させることができ、高精度な圧力センサー１０となる。
【００４０】
第１振動素子２０および第２振動素子３０は、処理回路の一つとしての発振回路５０と電気的に接続され、発振回路５０から供給される交流電圧により、固有の共振周波数で振動するものである。そして第１振動素子２０および第２振動素子３０は、その長手方向から伸長応力または圧縮応力を受けることにより共振周波数が変動する。特に、双音叉型圧電振動片（第１振動素子２０および第２振動素子３０）は、厚みすべり振動子などに比べて、伸長・圧縮応力に対する共振周波数の変化が極めて大きく共振周波数の可変幅が大きいので、わずかな圧力差を検出するような分解能力に優れる圧力センサーにおいては好適である。双音叉型圧電振動子は、伸長応力を受けると振動腕（振動部）の振幅幅が小さくなるので共振周波数が高くなり、圧縮応力を受けると振動腕（振動部）の振幅幅が大きくなるので共振周波数は低くなる。本実施形態では絶対圧を測定するため圧縮応力のみを受けることになる。
【００４１】
発振回路５０は、さらに、処理回路の一つとしての信号処理回路５１と接続されている。この信号処理回路５１は、発振回路５０から出力される第１振動素子２０および第２振動素子３０が検知したわずかな圧力差による共振周波数の変動を電気的に処理し、圧力変化の測定値として信号出力Ｓする。
【００４２】
上述した第１実施形態によれば、厚みの異なる第１ダイアフラム４０の中央領域４０ａおよび第２ダイアフラム４５の中央領域４５ａに、第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５の変位方向に延在する厚みの異なる第１振動素子２０および第２振動素子３０が当接されている。これにより、第１振動素子２０および第２振動素子３０が、第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５の変位量を抑制することができる。換言すれば、第１振動素子２０および第２振動素子３０が、第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５の変位ストッパーとして機能する。したがって、従来設けられていたダイアフラム（受圧部）の過大変位による破壊を防止するためのストッパーを設けることなく、ダイアフラム（受圧部）の破壊を防止することが可能となる。
【００４３】
また、第２ダイアフラム４５より厚みが薄い第１ダイアフラム４０の中央領域４０ａに第２振動素子３０より厚みの厚い第１振動素子２０が当接し、第１ダイアフラム４０より厚みが厚い第２ダイアフラム４５の中央領域４５ａに第１振動素子２０より厚みの薄い第２振動素子３０が当接している。このように、厚みが薄い第１ダイアフラム４０の中央領域４０ａに厚みの厚い第１振動素子２０が当接するように配置することで、厚みを厚くすることで強度を向上させた第１振動素子２０の、過大な変位の起き易い第１ダイアフラム４０のストッパーとしての機能をさらに高めることができる。また、厚みが厚い第２ダイアフラム４５の中央領域４５ａに厚みの薄い第２振動素子３０が当接するように配置することで、過大な変位の起こり難い厚みが厚い第２ダイアフラム４５によって、厚みが薄く強度の弱い第２振動素子３０にかかる過大な変位を抑制できる。このように、厚みの薄いダイアフラムと厚みの薄い振動素子とを配置した圧力センサーを提供することが可能となる。
【００４４】
（第２実施形態）
本発明に係る圧力センサーの第２実施形態について、図３を用いて説明する。図３は、第２実施形態の圧力センサーの概略構成を示す正断面図である。なお、第２実施形態の圧力センサーは、前述の第１実施形態と、第２振動素子３０の配置が異なる点を除き、その構成は同じである。したがって、本説明では第１実施形態と同じ構成には同符号を付けてその説明は省略する。
【００４５】
図３に示すように、第２実施形態の圧力センサー７０は、受圧部としての第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５と、第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５の変位を受ける感圧部としての２つの振動ビーム（振動腕２７，３７）を含む感圧素子としての第１振動素子２０および第２振動素子３０とを有している。さらに、圧力センサー１０は、第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５を保持するダイアフラム保持部（以下、保持部４１という）と、保持部４１を固定すると共に、保持部４１との間に第１振動素子２０および第２振動素子３０を収納するハウジング１１と、を有している。また、圧力センサー１０は、第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５と保持部４１とを収納し、ハウジング１１に接続された蓋体４６を有している。なお、蓋体４６には、外気と通じる通気穴４７が設けられている。
【００４６】
圧力センサー１０は、保持部４１と、保持部４１に保持された第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５と、ハウジング１１とに囲まれた内部空間が減圧（真空）空間として気密封止され、減圧された圧力（真空）を基準とした絶対圧を測定する圧力センサーである。なお、この構成は、前述の第１実施形態と同様である。
【００４７】
第２実施形態の圧力センサー７０は、第２振動素子３０の配置が第１実施形態の圧力センサー１０と異なる。第１実施形態の圧力センサー１０では、第１振動素子２０と第２振動素子３０とが、その主面を同一方向に向けて並ぶ構成であった。これに対し第２実施形態の圧力センサー７０では、第１振動素子２０と第２振動素子３０とが、その主面を直交する方向に向けて配置されている構成である。
【００４８】
第１振動素子２０および第２振動素子３０は、その長手方向、すなわち第１の基部２２，３２と第２の基部２１，３１とが並ぶ方向を第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５の変位方向と同軸になるように配置し、その変位方向を検出軸としている。換言すれば、第１振動素子２０および第２振動素子３０は、その感圧部（二つの振動腕２７，３７）が、第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５の変位方向に延在するように設けられている。
【００４９】
第１振動素子２０の第２の基部２１は、固定部（図示せず）に固定されるととともに第１ダイアフラム４０の中央領域４０ａに当接し、振動腕２７を挟んで第２の基部２１の反対側にある第１の基部２２が振動片支持部１６ａに接続されている。第２振動素子３０の第２の基部３１は、固定部（図示せず）に固定されるととともに第２ダイアフラム４５の中央領域４５ａに当接し、振動腕３７を挟んで第２の基部３１の反対側にある第１の基部３２が振動片支持部１６ｂに接続されている。
【００５０】
第２実施形態の圧力センサー７０においても、第１実施形態の圧力センサー１０と同様な効果を有している。即ち、第１振動素子２０および第２振動素子３０が、第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５の変位量を抑制することができる。換言すれば、第１振動素子２０および第２振動素子３０が、第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５の変位ストッパーとして機能し、従来設けられていたダイアフラム（受圧部）の破壊を防止するためのストッパーを設けることなく、ダイアフラム（受圧部）の破壊を防止することが可能となる。
【００５１】
また、厚みが薄い第１ダイアフラム４０の中央領域４０ａに厚みの厚い第１振動素子２０が当接するように配置することで、厚みを厚くして強度を向上させた第１振動素子２０の、過大な変位の起き易い第１ダイアフラム４０のストッパーとしての機能をさらに高めることができる。また、厚みが厚い第２ダイアフラム４５の中央領域４５ａに厚みの薄い第２振動素子３０が当接するように配置することで、過大な変位の起こり難い厚みが厚い第２ダイアフラム４５によって、厚みが薄く強度の弱い第２振動素子３０にかかる過大な変位を抑制できる。このように、厚みの薄いダイアフラムと厚みの薄い振動素子とを配置した圧力センサーを提供することが可能となる。
【００５２】
なお、第２実施形態では、第１振動素子２０と第２振動素子３０とが、その主面を直交する方向に向けて配置されている構成で説明したが、配置方向はこれに限らず、第１振動素子２０と第２振動素子３０との配置角度は、特に問わない。
【００５３】
また、第１実施形態の圧力センサー１０および第２実施形態の圧力センサー７０の構成によれば、前述の効果に加えて、次に説明する効果を有している。この効果について図４を参照しながら説明する。図４は、圧力センサーの特性を示すグラフであり、（ａ）は温度特性を示すグラフであり、（ｂ）は圧力による振動素子の周波数変化量を示すグラフである。
【００５４】
図４（ａ）に示すように、受圧部としてのダイアフラム（ベローズ）、および感圧素子としての振動素子（振動片）は、それぞれが温度に対する特性の変化、所謂温度特性を持っている。振動素子は、厚みが厚くなると周波数の温度特性が小さくなり、ダイアフラムは、厚みが薄くなると温度特性が小さくなる。したがって、厚みが薄いダイアフラムに重なるように厚みの厚い振動素子を配置することで、温度変化の影響を受け難い測定を行うことができ、温度変化が大きくなる常圧に近い領域の圧力（真空）の測定を（精度良く）行うことが可能となる。そして、温度変化の小さな常圧から離れた領域の圧力（真空）の測定は、厚みが厚いダイアフラムに重なるように厚みの薄い振動素子を配置した構成で測定を行うことができる。これらにより、温度変化に影響されることなく、常圧に近い領域から常圧と離れた領域までの圧力の測定を行うことが可能な圧力センサーを提供することが可能となる。
【００５５】
また、図４（ｂ）に示すように、振動素子（振動片）は、その共振周波数によって圧力による周波数変動量が異なる。同図に示すように、同じ圧力が加わった場合の周波数変動量は、例えば、共振周波数が４００ＫＨｚの振動素子の方が、共振周波数が４０ＫＨｚの振動素子よりも大きく、約１０倍となる。したがって、圧力感度の小さな厚みが厚いダイアフラムに共振周波数の高い振動素子を配置し、圧力感度の大きな厚みが薄いダイアフラムに共振周波数の低い振動素子を配置することで、広範囲な圧力変化を測定することが可能な圧力センサーを提供することが可能となる。
【００５６】
また、上述の実施形態においては、感圧部として、２つの振動ビーム（振動腕２７，３７）を有する第１振動素子２０および第２振動素子３０を用いて説明したが、感圧部はこれに限らない。例えば、一本の振動ビーム（シングルビーム）からなる感圧部を有する振動素子を適用することができる。感圧素子としての振動素子の感圧部（振動腕２７，３７）をシングルビームにより構成すると、長手方向（検出軸方向）から同一の応力を受けた場合、その変位が２倍になるため、双音叉の場合よりさらに高感度な圧力センサーとすることができる。なお、双音叉型またはシングルビーム型の振動素子を形成する基板としては、上述したような温度特性に優れた水晶が望ましい。
【００５７】
また、上述の実施形態においては、２つの厚みの異なるダイアフラム（第１ダイアフラム４０および第２ダイアフラム４５）を配置することで、それぞれのダイアフラムの変位量を異ならせる一例を説明したがこれに限らない。ダイアフラムの変位量を異ならせる構成としては、例えば、同じ厚みの基板を用い、ダイアフラムの面積を異ならせることで、それぞれのダイアフラムの剛性を変え、変位量を異ならせることができる。この場合、面積が大きいダイアフラムの方が剛性が小さくなり変位量が大きくなるため、面積が大きいダイアフラムの中央領域に、厚みの厚い振動素子を当接させる。また、面積が小さいダイアフラムの方が剛性が大きくなり変位量が小さくなるため、面積が小さいダイアフラムの中央領域に、厚みの薄い振動素子を当接させることで上述の実施形態と同様な効果となる。
【００５８】
また、上述の実施形態においては、第１振動素子２０および第２振動素子３０全体が一つの厚みの板から構成された例、即ち第１振動素子２０の感圧部としての振動腕２７の厚みも０．２ｍｍ、第２振動素子３０の感圧部としての振動腕３７の厚みも０．１ｍｍの例で説明したが、これに限らない。本発明に係る感圧素子においては、それぞれの感圧部の厚みが異なっていればよく、例えば第１振動素子２０の振動腕２７の厚みが第１の基部２２、第２の基部２１など他の部位と異なっている構成、または第２振動素子３０の振動腕３７の厚みが第１の基部３２、第２の基部３１など他の部位と異なっている構成であってもよい。この場合においても、二つの振動素子（第１振動素子２０、第２振動素子３０）の感圧部としての振動腕２７と、感圧部としての振動腕３７との厚みが異なっていればよい。
【００５９】
（真空装置）
図５を参照して本発明に係る真空装置について説明する。図５は、本発明に係る真空装置の一例を示す概略構成図（概念図）である。
【００６０】
図５に示すように、真空装置１００は、筐体１０２に納められた排気系としてロータリポンプＲＰおよび拡散ポンプＤＰとチャンバー１０１とを有している。真空装置１００は、この２つのポンプ（ロータリポンプＲＰおよび拡散ポンプＤＰ）により低真空環境（ロータリポンプＲＰで実現）から高真空環境（拡散ポンプＤＰで実現）へとチャンバー１０１内部の気圧を変化させ高真空環境を得ることができる。そして、チャンバー１０１内部の真空状態（減圧状態：真空度）は、前述の実施形態で説明した圧力センサー１０などで真空度具合を測定する。
【００６１】
ここで、真空装置１００の排気系を説明する。先ず、ロータリポンプＲＰにより低真空（一般に言う荒引き）環境を実現する。この状態では真空装置１００の排気系は、ロータリポンプのバルブＲＶを開け、メインバルブＭＶとフォアバルブＦＶを閉めた状態でロータリポンプＲＰから排気を行う。（ベントバルブＶＶとパイロットバルブＰＬＶは閉状態）次に、高真空環境を実現するために、ロータリポンプのバルブＲＶを閉めメインバルブＭＶを開けて拡散ポンプからの排気を行うことで、チャンバー１０１内は高真空の環境となる。
【００６２】
なお、本発明では、ロータリポンプと拡散ポンプによる真空装置１００の概念で説明したが、拡散ポンプに代えてクライオポンプであっても、また他の機構で高真空環境を得る場合や、他の手法での蒸着装置（例えば電子ビーム蒸着装置、スパッタ蒸着装置など）であっても同様に作用することは言うまでもない。
【００６３】
上述によれば、温度変化に対応可能であり、且つ広範囲なセンシングが可能な圧力センサー１０を備えていることから、温度変化を生じる圧力変化に対しても広範囲に測定可能な真空装置１００を提供することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０，７０…圧力センサー、１１…ハウジング、１２…壁部、１２ａ…壁部の上面、１３…底部、１４…排気穴、１５…封止部、１６…振動片支持部、１７…ハーメ端子部、２０…第１振動素子、２１…第２の基部、２２…第１の基部、２３，２４…括れ部、２５，２６…肩部、２７…感圧部としての振動腕、３０…第２振動素子、３１…第２の基部、３２…第１の基部、３３，３４…括れ部、３５，３６…肩部、３７…感圧部としての振動腕、４０…第１ダイアフラム、４０ａ…中央領域、４０ｂ…可撓領域、４０ｃ…周縁領域、４１…保持部、４２…開口部、４５…第２ダイアフラム、４５ａ…中央領域、４５ｂ…可撓領域、４５ｃ…周縁領域、４６…蓋体、４７…通気穴、５０…発振回路、５１…信号処理回路、１００…真空装置、１０１…チャンバー、１０２…筐体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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