(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入管と、
前記導入管により導入される被測定気体によって変位するダイヤフラムと、
一端が前記ダイヤフラムに接続されて前記ダイヤフラムと共に変位する圧電素子と、
前記ダイヤフラムの周縁と前記圧電素子の他端とが固定され、前記導入管と連結される内部構造体と、
前記導入管及び前記内部構造体を気密に包囲する気密容器と、
を有し、
前記気密容器内は、前記内部構造体、前記導入管及び前記ダイヤフラムにより、前記ダイヤフラムの一面側で前記被測定気体が導入される圧力導入室と、前記ダイヤフラムの他面側の基準圧力室とに気密に区画され、
前記基準圧力室は、前記被測定気体の圧力下限よりも低い高真空に設定されること特徴とする真空計。
【請求項２】
請求項１に記載の真空計において、
前記基準圧力室は、前記被測定気体の圧力下限の１／１０００以下の高真空に設定されること特徴とする真空計。
【請求項３】
請求項１または２に記載の真空計において、
前記導入管は、第１部分と第２部分とを含み、前記第１部分は前記内部構造体と連結され、かつ、前記気密容器に包囲され、前記第２部分は前記気密容器の外方に突出し、
前記第１部分及び前記第２部分の一方は、前記第１部分及び前記第２部分の他方よりも熱伝導率が小さいことを特徴とする真空計。
【請求項４】
請求項３に記載の真空計において、
前記導入管の前記第１部分の第１管容積は、前記導入管の前記第２部分の第２管容積の１／２〜１／６であることを特徴とする真空計。
【請求項５】
請求項１または２に記載の真空計において、
前記導入管は、第１部分と第２部分とを含み、前記第１部分は前記内部構造体と連結され、かつ、前記気密容器に包囲され、前記第２部分は前記気密容器の外方に突出し、
前記第１部分及び前記第２部分の少なくとも一方は、２〜１０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する材質で形成されていること特徴とする真空計。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の真空計において、
前記内部構造体は、
前記ダイヤフラムの周縁が固定された基端部と、
前記圧電素子の前記他端が固定される固定部と、
前記基端部より前記圧電素子の長手方向に沿って前記固定部まで伸びる補強部と、
を含み、
前記長手方向と直交する前記補強部の横断面では、前記圧電素子が配置される領域の周囲に、前記補強部が（３６０°／Ｎ）の範囲（１＜Ｎ≦２）に亘って配置されることを特徴とする真空計。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項において、
前記内部構造体は、前記ダイヤフラムが前記気密容器の内方に過度に変位することを規制するストッパーを有することを特徴とする真空計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空計等に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子を用いた物理量検出器が知られている。特許文献１は、両端に基部を設けた圧電素子と、この圧電素子を収納する気密容器（ハウジング）とを有する物理量検出器を開示している。ハウジングは、ダイヤフラムを固定するリング部と、リング部より突出して設けられた突出部と、突出部から垂直方向に延びる２つの柱部材と、２つの柱部材の自由端部を結ぶ梁部材と、を有する。圧電素子の一方の基部がダイヤフラムに固定され、圧電素子の他方の基部が梁部材に固定される。ダイヤフラムに外圧が作用すると、外圧に応じて圧電素子が圧縮又は伸長される。それにより、ダイヤフラムが受けた圧力に応じて圧電素子の共振周波数が変化し、共振周波数に基づいて圧力を高精度に検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１０４７５３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、上記のような構造の物理量検出器では、特にダイヤフラムに作用する正または負の圧力が大きい場合や、外部温度変化が大きい場合には、測定精度が悪化するという課題があった。【０００５】
本発明の幾つかの態様は、外部温度変化の影響を抑制して、正確に真空度を測定することができる真空計を提供することを目的とする。【０００６】
本発明の他の幾つかの態様は、圧電素子の一端の変位を許容し他端の変位を低減することで、正確に真空度を測定することができる真空計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】
【０００７】
（１）本発明の一態様は、
導入管と、
前記導入管により導入される被測定気体により変位するダイヤフラムと、
一端が前記ダイヤフラムに接続されて前記ダイヤフラムと共に変位する圧電素子と、
前記圧電素子の他端及び前記ダイヤフラムの周縁が固定され、前記導入管と連結される内部構造体と、
前記導入管及び前記内部構造体を気密に包囲する気密容器と、
を有し、
前記気密容器内は、前記内部構造体、前記導入管及び前記ダイヤフラムにより、前記ダイヤフラムの一面側で前記被測定気体が導入される圧力導入室と、前記ダイヤフラムの他面側の基準圧力室とに気密に区画され、
前記基準圧力室は、前記被測定気体の圧力下限よりも低い高真空に設定される真空計に関する。【０００８】
真空計の誤差の最も大きな要因は、圧力が変化しないにもかかわらず、周囲温度の変化でダイヤフラム、圧電素子または圧電素子を支持する内部構造体が変形し、圧電素子の変位による誤差が発生することである。この誤差を避けるために、被測定気体と接するダイヤフラムの一面側を除いて、ダイヤフラムの他面側及び圧電素子と、それらを支持する内部構造体とを基準圧力室で覆っている。基準圧力室は本来、圧力導入室に導入される被測定気体の圧力に対する基準圧力を設定するものである。本発明の一態様では、基準圧力室の高真空を真空断熱部として兼用して、真空断熱部により対流伝熱を抑制することで、真空計の誤差の最も大きな要因である温度変化による影響を低減している。【０００９】
（２）本発明の一態様では、前記基準圧力室は、前記被測定気体の圧力下限の１／１０００以下、より好ましくは１／１００００以下の高真空に設定される。こうすると、基準圧力室の圧力の影響を受けずに、０．１％以下の高精度で計測でき、しかも基準圧力室の真空断熱部としての機能をより高めることができる。【００１０】
（３）本発明の一態様では、前記導入管は、第１部分と第２部分とを含み、前記第１部分は前記内部構造体と連結され、かつ、前記気密容器に包囲され、前記第２部分は前記気密容器の外方に突出し、前記第１部分及び前記第２部分の一方は、前記第１部分及び前記第２部分の他方よりも熱伝導率を小さくすることができる。こうすると、真空断熱部を区画する気密容器の内外に延びる導入管を介して気密容器の外部の熱が、固体熱伝導により内部構造体に伝達することを抑制できる。【００１１】
（４）本発明の一態様では、前記第１部分の第１管容積は、前記第２部分の第２管容積の１／２〜１／６とすることができる。管容積は、管の開口断面積と長さの積で表わされる。導入管の第１部分の管容積が１／２〜１／６と小さくなれば、熱伝導率も管容積に比例して小さくなる。【００１２】
（５）本発明の一態様では、前記導入管は、第１部分と第２部分とを含み、前記第１部分は前記内部構造体と連結され、かつ、前記気密容器に包囲され、前記第２部分は前記気密容器の外方に突出し、前記第１部分及び前記第２部分の少なくとも一方は、２〜１０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する材質で形成することができる。【００１３】
本発明の一態様によれば、真空断熱部を区画する気密容器の内外に延びる導入管を有する場合、第１部分及び第２部分の少なくとも一方が２〜１０Ｗ／ｍ・Ｋの低熱伝導率を有する材質で形成された導入管により固体熱伝達を抑制することで、圧電素子が受ける外部温度変化の影響を抑制して、正確に圧力測定することができる。こうすると、周囲温度を２０秒間に２５℃から３０℃に昇温させた時の圧電素子付近の温度上昇速度を５×１０−３（℃／ｓｅｃ）以下とすることができる。それにより、少なくとも０．０１℃の温度精度で約２秒に１回の温度補正が可能となり、リアルタイムで温度補正に追従させることができる。【００１４】
（６）本発明の一態様では、
前記内部構造体は、
前記ダイヤアフラムの周縁が固定された基端部と、
前記圧電素子の前記他端が固定される固定部と、
前記基端部より前記圧電素子の長手方向に沿って前記固定部まで伸びる補強部と、
を含み、
前記長手方向と直交する前記補強部の横断面では、前記圧電素子が配置される領域の周囲に、前記補強部を（３６０°／Ｎ）の範囲（１＜Ｎ≦２）に亘って配置することがすることができる。【００１５】
こうすると、補強部により、圧電素子の他端を固定する固定部を強固に支持できる。それにより、ダイヤフラムと共に一端が変位する圧電素子は、固定部に他端が固定支持されることで、圧力のみに依存した応力を圧電素子に生じさせることができる。【００１６】
（７）本発明の一態様では、前記内部構造体は、前記ダイヤフラムが前記気密容器の内方に過度に変位することを規制するストッパーを有することができる。こうすると、ストッパーがダイヤフラムの移動を規制して、真空計で許容できる上限圧力を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】真空断熱部と低熱伝達材質の導入管とを組み合わせた本発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】外気温を２０秒間に２５℃から３０℃に昇温させた時の、本実施形態と比較例の真空計の温度変化を示す特性図である。
【図３】外気温を２０秒間に２５℃から３０℃に昇温させた時の、本実施形態と他の比較例の真空計の温度変化を示す特性図である。
【図４】図４（Ａ）（Ｂ）は、内部構造体にダイヤフラムを取り付けた状態を示す平面図及び断面図である。
【図５】図５（Ａ）（Ｂ）は、内部構造体に接合部を位置決め固定した状態を示す平面図及び断面図である。
【図６】図６（Ａ）（Ｂ）は、内部構造体にダイヤフラムを取り付けた状態を示す平面図及び断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００１９】
１．真空断熱部を有する真空計
図１は、本発明の実施形態に係る真空計の概略断面図である。図１に示す真空計は、気密容器３００と、気密容器３００内に配置される内部構造体３１０と、被測定気体が導入される導入管３２０と、を有する。導入管３２０は、内部構造体３１０と連結され、かつ、気密容器３００に包囲される第１部分３２０Ａを有する。導入管３２０はさらに、第１部分３２０Ａと連結されて気密容器３００の外方に突出する第２部分３２０Ｂを含むことができる。導入管３２０の第２部分３２０Ｂの自由端部にはフランジ１１０が固定される。フランジ１１０は、被測定気体が収容されるチャンバーまたは配管に連通するようにして固定される。
【００２０】
ダイヤフラム４０には、圧電素子５０の一端が接続される。本実施形態では、圧電素子５０の一端が接合された接合部６０が、ダイヤフラム４０の中心部に接着固定されている。圧電素子５０の他端は、内部構造体３１０に固定される。
【００２１】
ダイヤフラム４０と共に変位する圧電素子５０は、水晶振動子、好ましくは双音叉型水晶振動子を用いることができる。ここで、気密容器３００は、例えば筒状体３０と隔壁３１とを気密に結合することで形成される。図１に示すように、隔壁３１からは、圧電素子５０と接続される２本の配線３２ａ，３２ｂが気密を保持して取り出される。圧電素子５０の付近の温度を計測する温度センサーが設けられる場合、温度センサーに接属される２本の配線が隔壁３１を介してさらに取り出される。隔壁３１の外側には筒状体１００がさらに固定され、この筒状体１００内に、２本の配線３２ａ，３２ｂ等と接続される回路基板９０，９１が配置される。そして、回路基板９０，９１及び配線３２ａ，３２ｂを介して圧電素子５０の一対の励振電極間に電圧を印加することにより、圧電素子５０を固有の共振周波数で励振させることができる。被測定気体によって変位するダイヤフラム４０に直結された圧電素子５０が圧縮応力を受けると、共振周波数が小さくなる。逆に、圧電素子５０が引張応力を受けると、共振周波数が大きくなる。そのため、このような共振周波数に基づいて、圧力を高精度に検出することができる。
【００２２】
導入管３２０の第１部分３２０Ａ及び内部構造体３１０は、気密容器３００により気密に包囲され、導入管３２０の第２部分３２０Ｂが気密容器３００より外方に突出される。
【００２３】
気密容器３００内は、内部構造体３１０、導入管３２０の第１部分３２０Ａ及びダイヤフラム４０により、ダイヤフラム４０の一面側で被測定気体が導入される圧力導入室１３０と、ダイヤフラム４０の他面側の基準圧力室１２０とに気密に区画される。ここで、基準圧力室１２０は、被測定気体の圧力下限よりも低い高真空に設定される。
【００２４】
基準圧力室１２０の圧力の影響を受けずに高精度で計測するには、基準圧力室１２０の圧力は最小測定圧力（圧力下限）の１／１０００以下、より好ましくは１００００分の一以下とすることができる。例えば、圧力導入室１３０内の最小測定圧力（圧力下限）を０．１Ｐａとした場合、基準圧力室１２０の圧力の影響を受けずに０．１％以下の高精度で計測するには、基準圧力室１２０の圧力は最小測定圧力の１０００分の一以下、つまり１ｘ１０−４Ｐａ以下にすることが好ましい。基準圧力室１２０は、高真空でバルクゲッター材を活性化した後、チップオフを行い、バルクゲッターポンプで基準圧力室１２０を排気、長期間（例えば３０年）に亘って１ｘ１０−４Ｐａ以下に保持する方法を採用することができる。
【００２５】
圧力導入室１３０は、初期状態では大気圧またはパージガスによる圧力に設定されるので、ダイヤフラム４０は基準圧力室１２０の内方に変位した位置にある（あるいは、ダイヤフラム４０は後述するストッパー２９で規制された位置にある）。その後、真空チャンバー内の被測定気体がフランジ１１０及び導入管３２０を介して圧力導入室１３０に導入されて、圧力導入室１３０が真空排気されると、基準圧力室１２０の内方に位置していたダイヤフラム４０が基準圧力室１２０の外方に向けて変位する。ダイヤフラム４０に一端が連結された圧電素子５０の他端は内部構造体３１０に固定されているので、圧電素子５０に応力が加わる。圧電素子５０は、発振回路に接続され、圧力に起因したダイヤフラム４０の変位によって応力を受けて、周波数が変化する。その周波数は分周器によって例えば１／６４に分周され、その後周波数カウンタでカウントされて、圧力が計測される。上述した温度センサーを有する場合には、測定温度に基づいて温度に起因した誤差が補正されたより正確な圧力を計測することができる。
【００２６】
真空計の誤差の最も大きな要因は、圧力が変化しないにもかかわらず、周囲温度の変化でダイヤフラム及び圧電素子を支持する構造体が変形し、圧電素子の変位による誤差が発生することである。この誤差を避けるために本実施形態では、被測定気体と接するダイヤフラム４０の一面側を除いて、ダイヤフラム４０の他面側及び圧電素子５０と、それらを支持する内部構造体３１０とを基準圧力室１２０で覆っている。基準圧力室１２０は本来、圧力導入室１３０に導入される被測定気体の圧力に対する基準圧力を設定するものである。本実施形態では、基準圧力室１２０の高真空を真空断熱部として兼用して、真空計の誤差の最も大きな要因である温度変化による影響を低減している。
【００２７】
真空断熱部１２０より対流伝熱が抑制されるため、対流により圧電素子５０が受ける外部温度変化の影響は十分に低減される。
【００２８】
２．導入管の低熱伝達率
本実施形態では、真空断熱部１２０を区画する気密容器３００の内外に延び、気密容器３００の内側で内部構造体３１０と連結される導入管３２０を有する。よって、導入管３２０は、外部熱を固体熱伝導により内部構造体３１０に伝達してしまう。
【００２９】
そこで、本実施形態では、少なくとも一部が低熱伝達材質の導入管３２０により固体熱伝達を抑制することで、圧電素子５０が受ける外部温度変化の影響を低減している。本実施形態では、図１に示す導入管３２０のうち、気密容器３００内に配置される内側管（第１部分）３２０Ａを低熱伝達材質、例えば金属酸化物の一例であるジルコニア（ＺｎＯ２）で形成し、それを除く外側管（第２部分）３２０Ｂは金属例えばステンレス（ＳＵＳ）で形成している。これに代えて、外側管（第２部分）３２０Ｂまたは導入管３２０全体を低熱伝達材質で形成しても良い。導入管３２０のうちの内側管（第１部分）３２０Ａ及び外側管（第２部分）３２０Ｂの少なくとも一方に設けられる低熱伝達材質は、外部熱の伝達部分と内部構造体３１０との間で熱伝達を抑制するものであればよい。
【００３０】
図２は、外気温ＴＡを２０秒間に２５℃から３０℃に昇温させた時の３種類の真空計の圧電素子５０付近の温度ＴＢ，ＴＣ，ＴＤの実験データを示している。温度ＴＤが図１に示す実施形態の真空計の温度であり、温度ＴＢ，ＴＣは比較例１，２である真空計の温度を示す。比較例１は、図１の真空計のうち真空断熱部１２０を形成せず、かつ、導入管３２０を金属（ＳＵＳ）で形成した真空計であり、その温度がＴＢである。比較例２は、図１の真空計の導入管３２０を金属（ＳＵＳ）で形成した真空計（真空断熱部１２０はあり）であり、その温度がＴＢである。図２から明らかなように、真空断熱部１２０を有する比較例２と本実施形態との温度ＴＣ，ＴＤは、真空断熱部１２０が形成されない比較例１の温度ＴＢよりも格段に低い温度に維持されており、真空断熱部１２０の効果が明らかである。
【００３１】
図２からは本実施形態と比較例２との差異が明確でないので、さらに図３に別の実験データを示す。図３では、図２に示す温度ＴＡと温度ＴＤとに加えて、温度ＴＣ１と温度ＴＣ２が示されている。温度ＴＣ１，ＴＣ２は図２に示す比較例２と同様に真空断熱部１２０を有するが外圧導入管３２０がＳＵＳで形成された真空計の温度を示すが、導入管３２０のサイズのみが異なっている。温度ＴＣ１が検出された比較例２−１は、図１に示す導入管３２０の寸法は、外径ｄ１＝＝ｄ３＝５ｍｍ、内径ｄ２＝ｄ４＝４ｍｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝１３．５ｃｍである。これに対して、温度ＴＣ２が検出された比較例２−２は、外径ｄ１＝３ｍｍ、内径ｄ２＝２ｍｍと比較例２−１よりも小径とし、長さＬは比較例２−１と同じとした。本実施形態の真空計は比較例２−１と同じサイズの導入管３２０を用いた。
【００３２】
図２と同じく外気温ＴＡを２０秒間に２５℃から３０℃に昇温させた時に、図３から分かるように、一部がジルコニアで形成された導入管３２０を用いた本実施形態の温度ＴＤは、ＳＵＳ３０４で形成された導入管３２０を用いた比較例２−１，２−２の温度ＴＣ１，ＴＣ２よりも低く維持されることが分かる。比較例２−１よりも導入管３２０の断面積が小さい比較例２−２の方が温度上昇は抑制されるが、比較例２−１と同じサイズである本実施形態は比較例２−２よりもさらに温度上昇が抑制されることが分かった。導入管３２０の断面積を小さくしたり、長さＬを長くすることで固体熱伝達量を抑制できるが、導入管として一般的なサイズである外径ｄ１＝ｄ３＝５ｍｍ、内径ｄ２＝ｄ４＝４ｍｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝１３．５ｃｍを維持した上で固体熱伝達量を抑制するために、本実施形態のように材質変更が効果的である。
【００３３】
上述した結果は、ＳＵＳ３０４の熱伝導率［１６．３Ｗ／ｍ・Ｋ］とジルコニアの熱伝導率［３Ｗ／ｍ・Ｋ］の違いに起因している。そこで、本実施形態に用いられる導入管３２０の内側管（第１部分）３２０Ａ及び外側管（第２部分）３２０Ｂの少なくとも一方の材質は、一般の金属よりも十分に低くなる２〜１０Ｗ／ｍ・Ｋ、好ましくは２〜７Ｗ／ｍ・Ｋ、さらに好ましくは２〜５Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する材質とすることができる。
【００３４】
本実施形態の温度ＴＤの温度上昇率を計算すると、最大で１×１０−４℃／ｓｅｃであった。外気温を２０秒間に２５℃から３０℃に昇温させた時の真空計（圧電素子付近）の温度上昇率が５×１０−３（℃／ｓｅｃ）以下であれば、少なくとも０．０１℃の温度精度で約２秒に１回の温度補正が可能となり、リアルタイムで温度補正に追従させることができる。
【００３５】
フランジ１１０と連結される第２部分３２０Ｂの強度を維持したまま、導入管３２０の第１部分３２０Ａの熱伝導率を第２部分３２０Ｂよりも小さくするには、第１部分３２０Ａのサイズを第２部分３２０Ｂよりも小さく変更する（ｄ１＜ｄ３，ｄ２＜ｄ４）ことができる。例えば、導入管３２０の第１部分３２０Ａの第１管容積（π・（ｄ２／２）２×Ｌ１）は、第２部分３２０Ｂの第２管容積（π・（ｄ４／２）２×Ｌ２）の１／２〜１／６とすることができる。ただし、第１部分３２０Ａの肉厚［（ｄ１−ｄ２）／２］と第２部分３２０Ｂの肉厚［（ｄ３−ｄ４）／２］は実質的に等しいものとする。導入管の３２０第１部分３２０Ａの管容積が１／２〜１／６と小さくなれば、管容積に比例して熱伝導率も小さくなる。なお、一般に、管容積を小さくすると導入管３２０のコンダクタンスが低下し、真空計の応答速度は低くなる。しかし、圧力導入室１３０の容積のうち導入管３２０の容積を除いた圧力測定室の容積を小さくすれば、応答速度の低下はほとんど問題にならない。
【００３６】
本実施形態では、ダイヤフラム４０が、気密容器３００の内方に過度に移動することを規制するストッパー２９を内部構造体３１０にさらに設けることができる。このストッパー２９は、基端部２３、補強部２５または接合部６０のいずれかに設けることができる。図１に示すように、内部構造体３１０の基端部２３に設けられるストッパー２９とダイヤフラム４０との間にはギャップＳが設けられる。ストッパー２９がダイヤフラム４０の移動を規制して、真空計で測定される圧力の上限（高圧力）における圧電素子５０の破損やダイヤフラム４０の塑性変形を回避することができる。これに代えて、内部構造体３１０の基端部２３または補強部２５に設けられるストッパー２９により、ダイヤフラム４０または接合部６０の移動を規制しても良い。
【００３７】
３．内部構造体の詳細構造
以下、図４（Ａ）（Ｂ）及び図５（Ａ）（Ｂ）を参照して、真空計の内部構造体３１０を組み立て順に従って説明する。図４（Ａ）（Ｂ）は内部構造体３１０の平面図及び断面図である。内部構造体３１０は、ダイヤフラム４０の周縁部及び導入管３２０の第１部分３２０Ａが連結される基端部２３と、圧電素子５０の他端（図１の上端）が固定される固定部２４と、基端部２３及び固定部２４を連結する補強部２５とを含む。基端部２３の第１開口部２１を封止するダイヤフラム４０と、基端部２３の第２開口２１Ｂに連結される導入管３２０は、例えばレーザー溶接等によって気密に固定される。
【００３８】
補強部２５は肉厚ｔの筒状体であり、固定部２４はその筒状体の一端に配置される天井壁に相当する。固定部２４に、圧電素子５０の固定端部を接合する接合面２６を有する。補強部２５は、圧電素子５０が配置される中空部（補強部２５の内部空間）の周囲に、θ＝（３６０／Ｎ）°の範囲（１＜Ｎ≦２）に亘って配置される。つまり、補強部２５は、圧電素子５０の周囲にて１８０°以上で３６０°より狭い角度範囲に亘って配置される。この補強部２５により、圧電素子５０の他端を固定する固定部２４を強固に支持できる。それにより、ダイヤフラム４０と共に一端が変位する圧電素子５０は、固定部２４に他端が固定支持されることで、圧力のみに依存した応力を圧電素子５０に生じさせることができる。換言すれば、内部構造体３１０は、平面視で（３６０°−θ）の角度範囲の切り欠き部２７を有し、この切り欠き部２７は中空部（補強部２５の内部空間）に連通している。本実施形態では、例えばθ＝２７０°とし、切り欠き部２７は平面視で（３６０°−θ）＝９０°の角度範囲に形成される。また、固定部２４には、図１の軸方向Ａに沿って貫通する少なくとも一つ例えば２つの孔２８Ａ，２８Ｂが形成される。
【００３９】
図５（Ａ）（Ｂ）は、治具２００に保持された内部構造体３１０に接合部６０を固定する状態を示す平面図及び断面図である。図５（Ｂ）に示すように、内部構造体３１０の固定部２４に形成された２つの孔２８Ａ，２８Ｂにはそれぞれ位置決め軸２０１が挿入されている。接合部６０にも、内部構造体３１０の固定部２４と同様に２つの孔（図示しないが、平面視にて図５（Ａ）の２つの孔２８Ａ，２８Ｂと重なる２つの孔で、図６（Ａ）に示す２つの孔６２ａ，６２ｂと同じ）が設けられ、これら２つの孔にも図５（Ｂ）に示す状態で位置決め軸２０１の下端部が挿入される。こうして、接合部６０は内部構造体３１０に対して位置決めされる。図５（Ｂ）に示す状態で、接合部６０はダイヤフラム４０と例えば接着される。その際、接合部６０に設けられた２つの孔は、ダイヤフラム４０が位置する側に底部を有する非貫通の孔とすることができる。非貫通の孔に位置決め軸２０１を挿入すると、接合部６０をダイヤフラム４０に固定する際に位置決め軸２０１の自重を錘として利用することができる。２本の位置決め軸２０１の自重に加えて、２本の位置決め軸２０１に追加の錘を連結しても良い。接合部６０は、圧電素子５０の可動端部（図１に示す下端部）が接合される接合面（第４平面）６１を有し、上述した組み立てにより接合部６０の接合面６１と固定部２４の接合面２６とは、同一線上で平行に配置される。
【００４０】
圧電素子５０は単結晶の水晶板から成り、その一端が接合部６０の接合面（第２平面）６１と接着され、他端が固定部２４の接合面（第４平面）２６と接着される。このとき、内部構造体３１０には図４（Ａ）に示すように９０°（＝３６０°−θ）に亘って切り欠き部２７が設けられているので、圧電素子５０の配置や、接着時の圧電素子５０への錘の作用を、切り欠き部２７を介して行うことができ、作業性が良い。
【００４１】
本実施形態によれば、ダイヤフラム４０により封止される第１開口部２１を有する内部構造体３１０に固定部２４が一体的に形成される。こうすると、圧電素子５０の可動端部はダイヤフラム４０と共に変位する一方で、圧電素子５０の固定端部は内部構造体３１０と一体の固定部２４に固定されて変位しない。そのため、圧電素子５０はダイヤフラム４０の変位に基づいてダイヤフラム４０に作用する圧力を精度よく検出することができる。
【００４２】
加えて、固定部２２Ａは、補強部２５を介して基端部２３と連結されている。この補強部２５は、圧電素子５０が配置される中空部の周囲に、（３６０／Ｎ）°の範囲（１＜Ｎ≦２）に亘って形成される。つまり圧電素子５０の周囲の１８０°以上で３６０°より狭い角度範囲に亘って補強部２５を有するので、補強部２５が変形することを抑制できる。そのため、ダイヤフラム４０に作用する正または負の圧力が大きい場合でも、圧電素子５０の固定端部は内部構造体３１０に対して変位しない。こうして、圧電素子５０はダイヤフラム４０の変位に基づいてダイヤフラム４０に作用する圧力を精度よく検出することができる。
【００４３】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であることは言うまでもない。例えば、上述した実施形態の構造は、真空以外の圧力を計測する計器にも適用できる。また、補強部が形成される範囲を示す（３６０／Ｎ）°の定義に用いられるＮは、上述の通り１＜Ｎ≦２が最も好ましいが、１＜Ｎ≦４としても所定精度の圧力計側が可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
２１Ａ，２１Ｂ  開口部、２３  基端部、２４  固定部、２５  補強部、２９  ストッパー、３０  筒状体、３１  隔壁、３２ａ，３２ｂ  配線、４０  ダイヤフラム、５０  圧電素子、６０  接合部、９０，９１  回路基板、１００  筒状体、１１０  フランジ、１２０  基準圧力室（真空断熱部）、１３０  圧力導入室、２００  治具、２０１  位置決め軸、３００  密閉容器、３１０  内部構造体、３２０  導入管、３２０Ａ  第１部分（内側管）、３２０Ｂ  第２部分（外側管）
【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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【図６】
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