(57)【要約】      （修正有）【課題】流体ラインに設けられた流体導入管の急激な温度変化によるダイヤフラムの撓みを抑制することができる圧力センサを提供する。【解決手段】被測定流体の圧力を受ける受圧面を有したダイヤフラム１０と、前記受圧面の裏面とギャップを形成して対向する電極面を有した電極体２０と、前記受圧面を囲んで、測定室を形成するように前記ダイヤフラム１０にされているハウジング３０と、前記ハウジング３０に接続されて、前記被測定流体を前記測定室に導く入口管５０とを有し、所定の熱容量を有する熱緩衝部材６０を前記入口管５０に設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定流体の圧力を受ける受圧面を有したダイヤフラムと、
前記受圧面の裏面とギャップを形成して対向する電極面を有した電極体と、
前記受圧面を囲んで、測定室を形成するように前記ダイヤフラムに支持されているハウジングと、
前記ハウジングに接続されて、前記被測定流体を前記測定室に導く入口管と、
前記入口管に設けられた、所定の熱容量を有する熱緩衝部材と
を有する圧力センサ。
【請求項２】
前記ハウジングおよび前記ダイヤフラムの一部または全部を、空間を介して取囲むシェルと、
前記シェルを加熱するヒーターと
をさらに有し、
前記熱緩衝部材と前記シェルとが熱的に接続されている請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記熱緩衝部材は前記シェルの外面に接触している請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記熱緩衝部材は前記入口管の外側周面に設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記熱緩衝部材は前記入口管に一体成形されたものである請求項１〜４のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記熱緩衝部材は円板状をなし、前記入口管に軸線を合致させて設けられている請求項１〜５のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記ハウジングは側壁と底壁とを有し、前記ダイヤフラムと前記側壁と前記底壁とによって前記測定室を形成するものであって、
前記側壁の一部に、他の部分より厚みが小さく、周回する薄肉部が設けられている請求項１〜６のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項８】
被測定流体の圧力を受ける受圧面を有したダイヤフラムと、
前記受圧面の裏面とギャップを形成して対向する電極面を有した電極体と、
前記受圧面を囲んで、測定室を形成するように前記ダイヤフラムに支持されているハウジングと、
前記ハウジングに接続されて、前記被測定流体を前記測定室に導く入口管とを有し、
前記ハウジングは側壁および底壁を有し、前記底壁の一部または全部の壁厚が、前記側壁の壁厚よりも厚い、圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力により変形するダイヤフラムと電極体との間の静電容量の変化に基づいて流体の圧力を測定するための圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造工程等において薄膜形成プロセス中の真空状態の圧力を計測するために、圧力センサが用いられている。この種の圧力センサとして、例えば、特許文献１および図４に開示されているように、被測定流体の導入部を有するハウジング１１と、このハウジング１１の導入部１０Ａを通して導かれてくる被測定流体の圧力を受けて撓むダイヤフラム３２と、ダイヤフラム３２の変化を静電容量の変化として導出するセンサチップ３０とを有するものが知られている。ハウジングの導入部１０Ａに、半導体製造装置の流体ラインに設けられた流体導入管を接続することで、流体ラインを流れるガス等の被測定流体が、ハウジング１１の内部に取り込まれる。このような圧力センサでは、プロセス対象の薄膜と同じ物質やその副生成物（以下において、汚染物質と称する）が、使用時にダイヤフラムに付着し、当該付着した汚染物質による応力によってダイヤフラムに撓みが生じて、センサの出力信号のシフトを生じることがある。そのため、ダイヤフラム等への汚染物質の付着を防止するために、例えば特許文献１に記載されているように、ハウジング１１を取り囲むセンサケース８０をヒーター９０によって加熱することで、ハウジング１１内の温度を汚染物質が析出することのない程度の高温に保つようにすることが知られている。
【０００３】
ところで、このような圧力センサでは、被測定流体を圧力センサに導くための流体導入管をハウジングに接続した後、使用時において、流体導入管へのガス等の流体の凝着を防止することを目的として、流体導入管をヒーターにより加熱することが行われている。このように流体導入管を加熱することにより流体導入管へのガスの付着を防止することができる。
しかし、流体導入管をヒーターで加熱すると、その熱が圧力センサのハウジングの下部に伝導し、ハウジングの下部において急激な温度上昇が起こり、それに伴いハウジングの下部が急激に熱膨張する。一方、流体導入管と離れているハウジングの上部においては、流体導入管をヒーターで急加熱した場合であっても、その熱はハウジング内を伝導するため、ハウジングの上部の温度は急激に上昇することなく緩やかに上昇し、それに伴うハウジング上部の熱膨張は、ハウジング下部の熱膨張に比べて小さくなる。そのため、ハウジングの上部と下部との間で熱膨張の差が生じ、ハウジングの下部においては熱膨張により外側、すなわち、ダイヤフラムの面方向においてダイヤフラムの略中心から円周に向かう方向、に広がる応力が生じる一方で、ハウジングの上部では内側、すなわち、ダイヤフラムの面方向においてダイヤフラムの円周から略中心に向かう方向、に戻そうとする応力が生じる。その結果、ハウジングの上部に支持（または接合）されているダイヤフラムに撓みが生じ、圧力センサから出力される測定圧力の信頼性が低下する恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５―１４８５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、流体ラインに設けられた流体導入管の急激な温度変化によるダイヤフラムの撓み（以下において、配管熱影響と称することがある）を抑制することができる圧力センサ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】
【０００６】
すなわち、本発明の圧力センサは、被測定流体の圧力を受ける受圧面を有したダイヤフラムと、前記受圧面の裏面とギャップを形成して対向する電極面を有した電極体と、前記受圧面を囲んで、測定室を形成するように前記ダイヤフラムに支持されているハウジングと、前記ハウジングに接続されて、前記被測定流体を前記測定室に導く入口管と、前記入口管に設けられた、所定の熱容量を有する熱緩衝部材とを有することを特徴とする。
【０００７】
このようなものであれば、所定の熱容量を有する熱緩衝部材が入口管に取付けられているので、ヒーターにより流体導入管を急速加熱した場合であっても、その熱の一部は、入口管に設けられた熱緩衝部材を昇温するために消費される。そのため、入口管およびそれに接続されているハウジングの下部の温度は急激に上昇することなく、緩やかに上昇する。そして、入口管およびハウジングの下部の温度が時間をかけて緩やかに上昇する間に、流体導入管から熱がハウジング内を伝導し、ダイヤフラムが接続されているハウジング上部の温度が上昇する。このように、入口管に所定の熱容量を有する熱緩衝部材が設けられていることにより、ヒーターにより流体導入管を急速加熱した場合であっても、ハウジング下部のみが急激に温度上昇することなく、ハウジング全体の温度を緩やかに上昇することができる。すなわち、熱緩衝部材を入口管に設けることにより、熱緩衝部材が温度調整機構として機能し、流体導入管の加熱時における、ハウジング内の温度分布の偏りを低減することができるのである。そのため、ダイヤフラムに支持されるハウジングの上部と下部における熱膨張の差を小さくすることができ、ダイヤフラムの撓みを抑制することができる。
【０００８】
なお、本明細書において「所定の熱容量を有する」とは、流体導入管が急加熱された場合であっても、ハウジング下部の急激な温度上昇を防止し、ハウジング内の温度分布の偏りを低減することにより、ハウジングの上部と下部の熱膨張差に起因するダイヤフラムの撓みを許容範囲以内に抑えることができる程度の熱容量を意味する。
【０００９】
本発明の圧力センサは、前記ハウジングおよび前記ダイヤフラムの一部または全部を空間を介して取囲むシェルと、前記シェルを加熱するヒーターとをさらに有し、前記熱緩衝部材と前記シェルとが熱的に接続されていることが好ましい。
【００１０】
このようなものであれば、シェルとハウジングの間に空間が存在しているので、ヒーターによって加熱されたシェルから放射される熱が空間内を拡散するので、ハウジング全体をより均一に、すなわち温度分布の偏りが少ない状態で昇温することができ、熱膨張差に起因するダイヤフラムの撓みをより低減することができる。さらには、熱緩衝部材とシェルとが熱的に接続されているので、加熱した流体導入管からの熱を、熱緩衝部材を介してシェルに伝導させることができる。つまり、流体導入管からハウジングに伝導する熱量をより少なくすることができるので、ハウジングの下部における急激な温度変化をより抑制することができる。さらには、熱緩衝部材からシェルに伝導した熱が、シェル内側の空間を拡散してハウジングに伝わるので、ハウジング全体をより均一に昇温することができる。その結果、ハウジング全体をより均一に、すなわち温度分布の偏りが少ない状態で昇温することができるので、ハウジングの上部と下部の熱膨張差によるダイヤフラムの撓みをより小さくすることができる。
【００１１】
本明細書において、「前記熱緩衝部材と前記シェルとが熱的に接続されている」とは、熱緩衝部材とシェルとの間で、直接的または間接的に熱が伝導するように構成されていることを意味する。「間接的に熱が伝導する」とは、熱緩衝部材とシェルとの間に、熱を伝導する別の部材が介在してもよいことを意味する。他の部材間における「熱的な接続」についても、同様の意味である。
【００１２】
本発明の圧力センサは、前記熱緩衝部材は前記シェルの外面に接触していることが好ましい。
【００１３】
このようなものであれば、シェルとハウジングとの間に熱緩衝部材が存在しないので、シェルから放射される熱が空間によってより拡散される。そのため、ハウジング全体をより均一に昇温することができ、熱膨張差に起因するダイヤフラムの撓みをより低減することができる。
【００１４】
本発明の圧力センサは、前記熱緩衝部材が前記入口管の外側周面に取付けられていることが好ましい。
【００１５】
このようなものであれば、入口管の周方向を取り囲むように熱緩衝部材が設けられているので、加熱した流体導入管から伝導する熱を、入口管の周方向により均一に熱緩衝部材に伝導させることができる。そのため、入口管が接続されるハウジングにおいて、周方向における温度分布の偏りをより小さくすることができ、熱膨張差に起因するダイヤフラムの撓みをより低減することができる。
本明細書において、「入口管の外側周面に取付けられている」とは、入口管の外面を周方向に取り囲んで、入口管に接触するように取付けられていることを意味する。
【００１６】
本発明の圧力センサは、前記熱緩衝部材が前記入口管に一体成形されたものであることが好ましい。
【００１７】
このようなものであれば、圧力センサを製造する際に、熱緩衝部材と入口管とを溶接により接合する工程を省略できるので、生産性を高めることができる。
【００１８】
本発明の圧力センサは、前記熱緩衝部材が円板状をなし、前記入口管に軸線を合致させて設けられていることが好ましい。
【００１９】
このようなものであれば、加熱した流体導入管からの熱を、入口管の周方向にさらに均一に熱緩衝部材に伝導させることができる。そのため、入口管が接続されるハウジングにおいて、周方向における温度分布の偏りをさらに小さくすることができ、熱膨張差に起因するダイヤフラムの撓みをより一層低減することができる。
本明細書において、「軸線」とは、断面が円形状である部材の、円形断面の円中心を通り、かつ円形断面に垂直な線のことをいう。また、「熱緩衝部材を入口管に軸線を合致させて設ける」とは、断面形状が円形である入口管と、断面が同心円状になるように、熱緩衝部材を入口管に取り付けることを意味する。
【００２０】
本発明の圧力センサは、前記ハウジングは側壁と底壁とを有し、前記ダイヤフラムと前記側壁と前記底壁とによって前記測定室を形成するものであって、前記側壁の一部に、他の部分より厚みが小さく、周回する薄肉部が設けられていることが好ましい。
【００２１】
このようなものであれば、ハウジングの一部に剛性が低い薄肉部が設けられているので、ハウジングの下部において熱膨張によりハウジングの外側に広がる応力が生じた場合であっても、薄肉部が撓んで変形することにより、ハウジングの上部において内側に戻そうとする応力が低減し、その結果、ハウジングの上部と下部の熱膨張差に起因するダイヤフラムの撓みをより低減することができる。
【００２２】
本発明の圧力センサは、被測定流体の圧力を受ける受圧面を有したダイヤフラムと、前記受圧面の裏面とギャップを形成して対向する電極面を有した電極体と、前記受圧面を囲んで、測定室を形成するように前記ダイヤフラムに支持されているハウジングと、前記ハウジングに接続されて、前記被測定流体を前記測定室に導く入口管とを有し、前記ハウジングは側壁および底壁を有し、前記底壁の一部または全部の壁厚が、前記側壁の壁厚よりも厚いことを特徴とする。
【００２３】
このようなものであれば、入口管が接続しているハウジングの底壁の熱容量を大きくすることができる。そのため、ヒーターにより流体導入管を急速加熱した場合であっても、その熱はまずハウジングの底壁を昇温するために消費されるので、ハウジングの下部の側壁の温度が急激に上昇することなく、緩やかに上昇する。そして、ハウジングの下部の側壁の温度が時間をかけて緩やかに上昇する間に、流体導入管からの熱がハウジング内を伝導して、ダイヤフラムが接続されているハウジングの上部の側壁の温度が上昇する。このように、ハウジングの底壁の熱容量を大きくすることにより、ヒーターにより流体導入管を急速加熱した場合であっても、ハウジングの下部の側壁のみが急激に温度上昇することなく、ハウジングの側壁の全体の温度を緩やかに上昇することができる。すなわち、ハウジングの底壁の一部または全部の壁厚を側壁の壁厚よりも大きくすることにより、すなわち底壁の熱容量を大きくすることにより、ハウジングの底壁が温度調整機構として機能し、流体導入管の加熱時における、ハウジング内の温度分布の偏りを低減することができる。そのため、ダイヤフラムに支持されるハウジングの上部の側壁とハウジングの下部の側壁における熱膨張の差を小さくすることができ、ダイヤフラムの撓みを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２４】
このように、本発明の圧力センサによれば、所定の熱容量を有する熱緩衝部材を入口管に設けているので、流体導入管で急激な温度上昇が生じた場合であっても、ハウジング下部における急激な温度上昇およびそれに伴う局所的な熱膨張を防止することができ、ハウジング全体をより均一に、すなわち温度分布の偏りが少ない状態で昇温昇温することができる。そのため、ハウジングの上部と下部の熱膨張差を小さくすることができ、その結果、流体導入管の急激な温度変化に伴うダイヤフラムの撓みを抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る圧力センサの構成を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本発明のその他の実施形態に係る圧力センサの構成を示す概略断面図である。
【図３】図３は、本発明のその他の実施形態に係る圧力センサの構成を示す概略断面図である。
【図４】図４は、従来の静電量型圧力センサの構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る圧力センサの一実施形態について、図面を参照して説明する。但し、以下に説明する圧力センサは、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、一の実施形態において説明する内容は、他の実施形態にも適用可能である。また、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
【００２７】
本実施形態の圧力センサ１００は、全圧真空計の絶対圧計測型に該当する静電容量型ダイヤフラム真空計であり、圧力により変位するダイヤフラム１０と、固定電極２０との間の静電容量の変位量を検出し、その変位量を圧力に換算して圧力を測定するものである。使用時に、被測定流体を導く流体導入管を、圧力センサ１００に接続することにより、被測定流体は圧力センサ１００内の測定室Ｓに取り込まれる。
【００２８】
具体的には、図１に示すように、圧力センサ１００は、被測定流体の圧力を受けて変形するダイヤフラム１０と、ダイヤフラム１０とギャップを形成して配置される電極体２０と、ダイヤフラム１０に支持（または、接合）されて測定室Ｓを形成するハウジング３０と、ハウジング３０に接続されて、被測定流体を測定室Ｓに導く入口管５０と、入口管５０に取付けられた熱緩衝部材６０とを備える。
【００２９】
以下、各構成部材について説明する。
【００３０】
ダイヤフラム１０は、電極体２０の一端面である電極面２２とともに、コンデンサを構成するものである。
図１に示すように、ダイヤフラム１０は、測定室Ｓに導入された被測定流体と接触して被測定流体の圧力を受ける受圧面１２を有しており、受圧面１２の裏面１４が電極体２０の電極面２２とギャップを形成して対向するように、構成されている。
【００３１】
本実施形態のダイヤフラム１０の受圧面１２の形状は、被測定流体の圧力を受けていない状態では、略円板状である。このような形態であれば、受圧面１２が被測定流体の圧力を受けた際に、ダイヤフラム１０の中心からの方向によらず、ダイヤフラム１０は均一に撓むことができるので、被測定流体の圧力をより精度よく測定することができる。
【００３２】
ダイヤフラム１０は、受圧面１２が受ける微小な圧力変化により弾性変形するものであり、耐食性及び耐熱性に優れた金属薄板である。本実施形態のダイヤフラム１０は、主成分をニッケルおよびコバルトとして、タングステン、モリブデン、チタン、クロム等を含むＮｉ−Ｃｏ合金から形成されていることが好ましい。また、ダイヤフラム１０は、主成分をニッケルとし、鉄、クロムおよびニオブ等を含むＮｉ合金から形成されていてもよい。
【００３３】
ダイヤフラム１０の厚みは、被測定流体の圧力変化に対する感度を向上するために、例えば、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
【００３４】
電極体２０は、ダイヤフラム１０の一端面である裏面１４とともに、コンデンサを構成するものである。電極体２０は、電極面２２がダイヤフラム１０の裏面１４と所定のギャップを形成して対向するようにして設けられている。
【００３５】
電極体２０の上端部（電極面２２を形成する端部とは反対側の端部）には、静電容量の変化を検出するためのリード線（図示しない）が接続されている。このリード線は、静電容量の変化量を圧力信号に変換して出力する演算回路（図示しない）に接続されている。
【００３６】
ハウジング３０は、ダイヤフラム１０の受圧面１２を囲んで被測定流体が導入される測定室Ｓを形成するとともに、電極体２０の少なくとも一部を取り囲んで固定するものである。図１に示すように、ハウジング３０は、ダイヤフラム１０を挟んで反対方向に形成されている第１要素３２と第２要素３４とを備えている。
【００３７】
第１要素３２は、ダイヤフラム１０の受圧面１２を囲んで、被測定流体が導入される測定室Ｓを形成するものである。
図１に示すように第１要素３２は、ダイヤフラム１０の受圧面１２側の外縁に接合されている。第１要素３２は、ダイヤフラム１０の外縁部に接合されている側壁３２ａと、入口管５０が接続される底壁３２ｂと、底壁３２ｂの中央に設けられた流体入口孔３２ｃとを有する。側壁３２ａ、底壁３２ｂおよび受圧面１２によって囲まれた領域が測定室Ｓとなっている。
【００３８】
本実施形態の第１要素３２は、ダイヤフラム１０の面方向と垂直な方向に軸方向を有する略円筒形状に形成されたものであり、側壁３２ａの壁厚が均一になるように形成されている。第１要素３２は、単一の部材により構成されてもよく、または複数の部材を接合して構成したものであってもよい。
【００３９】
第２要素３４は、ダイヤフラム１０の裏面１４側に設けられ、電極体２０を固定するものである。
図１に示すように、第２要素３４は、ダイヤフラム１０の裏面１４の外縁に接合されている。本実施形態の第２要素３４は、ダイヤフラム１０の面方向と垂直な方向に軸方向を有する略円筒形状に形成されたものであり、ダイヤフラム１０の外縁部に接合されている側壁３４ａと、電極体２０が接合されている上壁３４ｂとを有している。電極体２０は、上壁３４ｂの中央を貫通するように設けられている。第２要素３４と電極体２０とは、第２要素３４と電極体２０との間を気密に封止する封止ガラス等の封止部材２４を介して接合されている。第２要素３４は、単一の部材により構成されてもよく、または複数の部材を接合して構成したものであってもよい。
【００４０】
入口管５０は、流体導入管に接続され、被測定流体を第１要素３２内に形成された測定室Ｓに導くものである。
入口管５０は、略円筒形状に形成されたものであり、第１要素３２の底壁３２ｂに設けられた流体入口孔３２ｃに接続されている。
本実施形態の入口管５０は、第１要素３２とは別の部材により構成されているが、この形態に限定されない。例えば、入口管５０と第１要素３２とは、一体成型されたものであってもよい。
【００４１】
本実施形態の圧力センサ１００は、ダイヤフラム１０およびハウジング３０を間接的に加熱して温調する、温調機構およびシェル７０を備える。温調機構は、熱を放射するヒーター４０と、シェル７０の外面に取り付けられた温度センサ（図示しない）と、温度センサにより測定される温度が所望の目標温度に保持されるようにヒーター４０が放射する熱量を調整する制御回路とを備える。
【００４２】
シェル７０は、ヒーター４０から放射された熱をダイヤフラム１０およびハウジング３０の外面に均一に放射するものである。
【００４３】
シェル７０は、熱伝導率に優れた材料を主成分とするものであり、例えばＡｌまたはＣｕ等の金属からなる。そのため、ヒーター４０から放射された熱がシェル７０の内部をよく伝導し、シェル７０内の温度分布に偏りが少ないものとすることができる。
【００４４】
シェル７０は、ダイヤフラム１０の外周面、第１要素３２の側壁３２ａおよび底壁３２ｂならびに第２要素３４の側壁３４ａおよび上壁３４ｂを取り囲むように形成されている。このような形態であれば、上述したようにシェル７０内の温度分布に偏りが少ないものとなっているので、シェル７０から放射される熱によって、ダイヤフラム１０、第１要素３２および第２要素３４の外面を、位置によらずより均一に加熱することができる。そのため、ダイヤフラム１０、第１要素３２および第２要素３４をより均一に、すなわち温度分布の偏りがより少ない状態で昇温することができ、熱膨張差に起因するダイヤフラム１０の撓みをより低減することができる。
【００４５】
本実施形態の圧力センサ１００では、シェル７０と、ダイヤフラム１０およびハウジング３０との間に、熱を拡散するための空間７２が設けられている。このような空間７２が存在していることにより、シェル７０から放射された熱は、空間７２内を拡散するので、空間７２を設けない場合に比べて、ダイヤフラム１０、第１要素３２および第２要素３４をより均一に、すなわち温度分布の偏りがより少ない状態で昇温することができる。そのため、熱膨張差に起因するダイヤフラム１０の撓みをより低減することができる。
なお、空間７２内に熱拡散性に優れた素材（例えば、セラミック、カーボン等）が含まれていてもよい。
【００４６】
ヒーター４０は、シェル７０および空間７２を介してダイヤフラム１０およびハウジング３０を加熱するものである。これにより、測定室Ｓ内、すなわちダイヤフラム１０の受圧面１２および第１要素３２の内壁に、汚染物質が付着することを防止することができる。
【００４７】
ヒーター４０は、その一部または全部がシェル７０と熱的に接続するように構成されている。本実施形態のヒーター４０は、シェル７０の外側周面を接触して取巻くように構成されている。
【００４８】
熱緩衝部材６０は、所定の熱容量を有するものであり、入口管５０およびハウジング３０の温度上昇（または下降）速度を調整するものである。熱緩衝部材６０は、入口管５０に熱的に接触するように設けられているので、流体導入管から入口管５０に伝導する熱の少なくとも一部は、熱緩衝部材６０を昇温するために消費される。そのため、流体導入管が加熱され急激に温度が上昇した場合であっても、入口管５０およびハウジング３０（とりわけ、第１要素３２）の下部における急激な温度の上昇を抑制することができる。
【００４９】
本実施形態の熱緩衝部材６０は、入口管５０の外側周面に設けられている。より具体的には、熱緩衝部材６０は上面６２および下面６４を有する円板状をなすものであり、入口管５０に軸線を合致させて設けられている。このような形態であれば、加熱した流体導入管から伝導する熱を、入口管５０の周方向において、より均一に熱緩衝部材６０に伝導させることができる。そのため、入口管５０が接続される第１要素３２において、入口管５０から伝導する熱量が周方向においてより均一になり、周方向の温度分布の偏りを一層小さくすることができ、熱膨張差に起因するダイヤフラムの撓みをより一層低減することができる。
【００５０】
本実施形態の熱緩衝部材６０は、シェル７０と熱的に接続されている。より具体的には、図１に示すように、熱緩衝部材６０の上面６２の全てが、シェル７０の下面７４に接触するようにして設けられている。このような形態であることで、加熱した流体導入管からの熱を、熱緩衝部材６０を介してシェル７０に伝導させることができる。つまり、流体導入管から入口管５０を経由して第１要素３２に伝導する熱量をより少なくすることができるので、第１要素３２の下部における急激な温度変化をより抑制することができる。さらには、熱緩衝部材６０からシェル７０に伝導した熱が、シェル７０の内側の空間７２を拡散して第１要素３２に伝わるので、第１要素３２全体をより均一に昇温することができる。その結果、第１要素３２全体をより均一に、すなわち温度分布の偏りが少ない状態で昇温することができるので、第１要素３２の上部と下部の熱膨張差によるダイヤフラム１０の撓みをより小さくすることができる。
【００５１】
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態の圧力センサ１００によれば、所定の熱容量を有する熱緩衝部材６０が入口管５０に取付けられているので、ヒーターにより流体導入管（図示しない）を急速加熱した場合であっても、その熱の少なくとも一部は、入口管５０に設けられた熱緩衝部材６０を昇温するために消費される。そのため、入口管５０およびそれに接続されているハウジング３０の下部の温度は急激に上昇することなく、緩やかに上昇する。そして、入口管５０およびハウジング３０の下部の温度が時間をかけて緩やかに上昇する間に、流体導入管からの熱がハウジング３０内を伝導し、ダイヤフラム１０が接続されているハウジング３０の上部の温度が上昇する。このように、入口管５０に所定の熱容量を有する熱緩衝部材６０が設けられていることにより、ヒーターにより流体導入管を急速加熱した場合であっても、ハウジング３０の下部のみが急激に温度上昇することなく、ハウジング３０全体の温度を緩やかに上昇することができる。すなわち、熱緩衝部材６０を入口管５０に設けることにより、熱緩衝部材６０が温度調整機構として機能し、流体導入管を加熱した際の、ハウジング３０内の温度分布の偏りを低減することができる。そのため、ダイヤフラム１０に支持（または接合）されるハウジング３０の上部とハウジング３０の下部における熱膨張の差を小さくすることができ、ダイヤフラム１０の撓みを抑制することができる。
【００５２】
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記の実施形態に限られるものではない。以下に、その他の変形実施形態に係る圧力センサについて、前記実施形態と異なる部分を中心に説明する。以下の実施形態に係る圧力センサ１００の各要素について、特段の説明の無いものについては、前記実施形態の対応する要素と同じ構成を有してもよい。
【００５３】
例えば、前記実施形態の圧力センサ１００は、入口管５０に所定の熱容量を有する熱緩衝部材６０が設けられたものであったが、図２に示すように、変形実施形態では、入口管５０に熱緩衝部材６０が設けられておらず、第１要素３２の底壁３２ｂの一部または全部の壁厚が、側壁３２ａの壁厚より厚くなるように構成されていてもよい。このような形態であれば、入口管５０が接続している第１要素３２の底壁３２ｂの熱容量を大きくすることができる。そのため、ヒーターにより流体導入管を急速加熱した場合であっても、その熱はまず第１要素３２の底壁３２ｂを昇温するために消費されるので、第１要素３２の下部の側壁３４の温度が、急激に上昇することなく緩やかに上昇する。そして、第１要素３２の下部の側壁３４の温度が時間をかけて緩やかに上昇する間に、流体導入管からの熱が第１要素３２内を伝導して、ダイヤフラム１０が接続されている第１要素３２の上部の側壁３２ａの温度が上昇する。このように、第１要素３２の底壁３２ｂの熱容量を大きくすることにより、ヒーターにより流体導入管を急速加熱した場合であっても、第１要素３２の下部の側壁３２ａのみが急激に温度上昇することなく、第１要素３２の側壁３２ａの全体の温度を緩やかに上昇することができる。すなわち、第１要素３２の底壁３２ｂの一部または全部の壁厚を側壁３２ａの壁厚よりも大きくすることにより、すなわち底壁３２ｂの熱容量を大きくすることにより、第１要素３２の底壁３２ｂが温度調整機構として機能し、流体導入管の加熱時における、第１要素３２内の温度分布の偏りを低減することができる。そのため、ダイヤフラム１０に支持される第１要素３２の上部の側壁３４と第１要素３２の下部の側壁３２ａにおける熱膨張の差を小さくすることができ、ダイヤフラム１０の撓みを抑制することができる。
【００５４】
また、前記実施形態の圧力センサ１００は、第１要素３２の側壁３４の壁厚が高さ方向の位置によらず一定であったが、変形実施形態では、図３に示すように、側壁３２ａの一部に、他の部分より厚みが小さい円筒形状の薄肉部３６が設けられていてもよい。
このような形態であれば、第１要素３２の側壁の一部に、他の部分よりも剛性が低い薄肉部３６が設けられているので、第１要素３２の下部の側壁３２ａにおいて、熱膨張による外側に広がる応力が生じた場合であっても、薄肉部３６が優先的に撓んで変形する。これにより、第１要素３２の下部の側壁３２ａにおける熱膨張による生じる、外側に広がる応力が、薄肉部３６によって緩和され、それにより、第１要素３２の上部において側壁３２ａを内側に戻そうとする応力が低減する。その結果、第１要素３２の上部と下部の熱膨張差に起因するダイヤフラム１０の撓みをより低減することができる。
【００５５】
第１要素３２と薄肉部３６とは、一体成形されたものであってよい。すなわち、第１要素３２の側壁３２ａが、高さ方向の所定の区間においてのみ、その厚さが薄くなるように構成されていてよい。
あるいは、第１要素３２と薄肉部３６とは、異なる複数の部材によって構成されていてもよい。すなわち、第１要素３２と薄肉部３６とが、溶接などにより接合されたものであってよい。
【００５６】
また、前記実施形態の圧力センサ１００は、熱緩衝部材６０はシェル７０に接触するように構成されるものであったが、この形態に限定されない。熱緩衝部材６０はシェル７０と熱的に接触するように構成されていれば、入口管５０からの熱を、熱緩衝部材６０を経由してシェル７０に逃がすことができる。例えば、熱緩衝部材６０とシェル７０との間にＣｕまたＡｌなどから成る熱伝導性に優れた部材が配置され、当該部材が熱緩衝部材６０およびシェル７０と接触していてもよい。
【００５７】
また、前記実施形態の圧力センサ１００は、熱緩衝部材６０はシェル７０の外面（下面７４）に接触するように構成されるものであったが、変形実施形態では、熱緩衝部材６０は、シェル７０と第１要素３２の底壁３２ｃとの間に形成され、シェル７０の内面に接触するように構成されてもよい。このような形態であっても、加熱した流体導入管からの熱を、熱緩衝部材６０を介してシェル７０に伝導させることができるので、第１要素３２の下部における急激な温度変化をより抑制するとともに、第１要素３２全体をより均一に、すなわち温度分布の偏りが少ない状態で昇温することができる。その結果、第１要素３２の上部と下部の熱膨張差によるダイヤフラム１０の撓みをより小さくすることができる。
【００５８】
また、前記実施形態の圧力センサ１００は、熱緩衝部材６０は円板状をなすものであったが、この形態に限定されない。変形実施形態では、熱緩衝部材６０は、円柱状、ブロック状または矩形状等であってもよい。
【００５９】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６０】
１００：圧力センサ
１０：ダイヤフラム
１２：受圧面
１４：裏面
２０：電極体
２２：電極面
２４：封止部材
３０：ハウジング
３２：第１要素
３２ａ：側壁
３２ｂ：底壁
３２ｃ：流体入口孔
３４：第２要素
３４ａ：側壁
３４ｂ：上壁
３６：薄肉部
４０：ヒーター
５０：入口管
６０：熱緩衝部材
６２：上面
６４：下面
７０：シェル
７２：空間
７４：下面
Ｓ：測定室
【図１】
2018169226.tif 000003
【図２】
2018169226.tif 000004
【図３】
2018169226.tif 000005
【図４】
2018169226.tif 000006