(57)【要約】      （修正有）【課題】振動・衝撃に強く、真空領域から大気圧以上の圧力領域の測定ができ、雰囲気温度の影響が少なく、電気的ノイズを遮蔽し、狭小空間の動的な圧力測定ができる熱伝導型真空圧力計を提供する。【解決手段】圧力検出フィラメントの周囲に囲むように、測定気体の流通のための開口部３と加熱ヒータ４で一定温度を保つように温度制御されたヒートシンク２を設け、圧力検出フィラメントとして純白金（Ｐｔ）を用い、圧力検出フィラメントを微小な巻き線構造として小型化し、開口部に金属メッシュ６を取り付け、オイルミストやダストの付着を防止し、電気的ノイズを遮蔽する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
圧力検出フィラメントの周囲に囲むように、測定気体の流通のための開口部と加熱ヒータで一定温度を保つように温度制御されたヒートシンクを設け、正確な温度補償と測定圧力領域を拡大したことを特徴とする熱伝導型真空圧力計。
【請求項２】
圧力検出フィラメントとして純白金（Ｐｔ）を用いたことを特徴とする請求項１記載の熱伝導型真空圧力計。
【請求項３】
圧力検出フィラメントを微小な巻き線構造としたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の熱伝導型真空圧力計。
【請求項４】
開口部に金属メッシュを取り付け、オイルミストやダストの付着を防止し、加工に使用するプラズマ等から発生する電気的ノイズを遮蔽することを特徴とする請求項１記載の熱伝導型真空圧力計。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本考案は気体の熱伝導を利用して、真空領域から大気圧近辺の加圧領域の圧力測定に利用される熱伝導型真空圧力計に関する。
【背景技術】
【０００２】ピラニ真空計に代表される従来の熱伝導型真空計は、真空中に張った金属製フィラメントを加熱し、熱フィラメントから奪い去られた熱量に相当する温度変化を電気抵抗の変化として検知し、更に電気抵抗の変化を圧力値に換算して気体の圧力を測定するものである。一般的なピラニ真空計のセンサは、電極間にタングステン（Ｗ）や白金（Ｐｔ）の合金線をフィラメントとして張り、周辺を一方に測定気体流通用の開口を設けた円筒形の筒で構成されている。【０００３】市販されているセンサのフィラメントには線径数十μｍで線長数十ｍｍの細線が使われているが、粘性流領域での気体の流れによるフィラメントの振動による測定への影響を防ぐため、緊張させた状態で張られている。このため、センサを取り付けた装置から受ける振動や衝撃によって、容易に破損する場合があり、頻繁に交換する必要がある。また、線長が長いため、中間流や粘性流領域では気体の対流の影響を受けるため取り付け方向によって測定に影響を及ぼすだけでなく、測定圧力上限の制約になっている。
さらにフィラメントからの熱放射は周囲の本体筒の温度に影響を受けるため、圧力測定には正確な温度測定による温度補正が必要であるが、市販のピラニ真空計センサの大きさから真空容器壁にしか取り付けることができないため、正確なセンサの温度測定や温度補償が行われていない。また、生産プロセス等では真空装置内の必要な狭小空間の動的な圧力測定が不可欠であるが、センサの大きさや応答速度の制約等の現在の計測技術では不可能に近く、生産結果やシミュレーションに基づく計算知見や経験に基づき行われているにとどまり、正確な圧力測定ができていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１８８７５２号公報
【特許文献２】特開平５−２８１０７３公報
【特許文献３】特開平７−１２０３３９公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】振動・衝撃に強く、真空領域から大気圧以上の圧力領域の測定ができ、雰囲気温度の影響が少なく、電気的ノイズを遮蔽し、狭小空間の動的な圧力測定ができる熱伝導型真空圧力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】
【０００６】圧力検出フィラメントの周囲に囲むように、測定気体の流通のための開口部と加熱ヒータで一定温度を保つように温度制御されたヒートシンクを設け、正確な温度補償と測定圧力領域を拡大したことを特徴とする熱伝導型真空圧力計。【０００７】圧力検出フィラメントとして純白金（Ｐｔ）を用いたことを特徴とする熱伝導型真空圧力計。【０００８】圧力検出フィラメントを微小な巻き線構造とし小型化したことを特徴とする熱伝導型真空圧力計。【０００９】開口部に金属メッシュを取り付け、オイルミストやダストの付着を防止し、加工に使用するプラズマ等から発生する電気的ノイズを遮蔽することを特徴とする熱伝導型真空圧力計。
【考案の効果】
【００１０】本考案の熱伝導型真空圧力計によれば、１０−２Ｐａの真空から２気圧以上の広領域を１種類の真空圧力計で測定することができ、精度の高い温度補償機能により安定した測定が可能になる。また、フィラメントを小型マイクロ化することによりフィラメントの破損による熱伝導型真空圧力計の交換は大幅に低減でき、さらに真空装置容器内等の必要な狭小空間の動的な圧力測定が可能になる。また、金属メッシュにより熱伝導型真空圧力計の汚染を防止し、電気的ノイズなどが遮蔽でき、万一微細な異物が付着しても定期的なフィラメントの加熱によりフィラメントの清掃がし、安定した測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】熱伝導型真空圧力計の全体構造を示す図である。（ａ）ヒートシンクの形状が直方体の場合の実施例を示す。（ｂ）ヒートシンクの形状が円筒型の場合の実施例を示す。（ｃ）ヒートシンクの形状が球型の場合の実施例を示す。
【図２】ヒートシンクを取り外した熱伝導型真空圧力計の内部構造例を示す。
【図３】熱伝導型真空圧力計の計測制御回路図を示す。（ａ）圧力測定計測回路を示す。（ｂ）ヒートシンクの温度制御回路を示す。
【考案を実施するための形態】
【００１２】圧力検出フィラメント周囲に加熱ヒータで精密に温度制御されたヒートシンクを設け、正確な温度補償と測定圧力領域を拡大した熱伝導型真空圧力計である。
【００１３】図１に本考案の熱伝導型真空圧力計の全体構造を示す。
熱伝導型真空圧力計１は、圧力検出フィラメント９、ヒートシンク２、フィラメント固定ベース８を備える。ヒートシンク２は金属製で、加熱ヒータ４を備え、フィラメントを保護するためフィラメントを囲う構造をしており、測定気体を流通させるための開口部３を設けている。
開口部には、金属メッシュ６を取り付け、測定条件に応じて取替えができるようにしている。熱伝導型真空圧力計は、ヒートシンクの形状により、図１の（ａ）直方体、（ｂ）円筒形，（ｃ）球形等のように用途と精度に応じて変更してもよい。球形の場合、圧力検出フィラメント９とヒートシンク２との距離がほぼ均一であるので、圧力検出フィラメント９が、ヒートシンクの温度に影響されることが少なく高精度の測定が期待できる。
【００１４】図２にヒートシンクを取り外した熱伝導型真空圧力計の内部構造を示す。熱伝導型真空圧力計は、圧力検出フィラメント９をフィラメント固定ベース８に支持されたフィラメント端子７間に微小な巻き線状にして張った構造である。フィラメント端子７は、フィラメント固定ベース８を貫通してフィラメント端子７に接続され、図３（ａ）のブリッジ回路により一定の温度になるように温度制御され、そこに流れる電流、電圧を計測することにより、相応する圧力を計測する。
【００１５】圧力検出フィラメント９は、一般のフィラメント材より大きな抵抗温度係数（ＴＣＲ：３５００ｐｐｍ以上）を有する純白金（Ｐｔ）を巻き線状にしたもので、実施例では線径１５μｍ、巻き数７回の形状のフィラメントを採用している。フィラメントの寸法、形状は測定条件に応じて変更してもよい。
【００１６】フィラメントの線径を細くし、巻き線状にすることによって、フィラメント寸法、容積、重量が小さくなり、機械的強度が増すだけでなく熱容量が小さくなるため、応答速度が速くなり、動的な圧力変化の測定が可能になる。また、高い抵抗温度係数（ＴＣＲ）を有する純白金（Ｐｔ）材をフィラメント材にすることによって、感度が高くなる。さらに、フィラメントを小型マイクロ化することによって、熱伝導型真空圧力計の取り付け方向による対流の影響を受けにくくなり、大気圧以上の圧力領域の安定した測定が実現でき、測定圧力領域の拡大が実現できる。フィラメントの小型マイクロ化により、熱伝導型真空圧力計の大きさを小さくすることができ、その結果、真空応用加工装置等の任意の狭小空間への取り付けが可能になり、生産プロセス等における必要な個所の動的な圧力測定が可能になる。
【００１７】図３に熱伝導型真空圧力計の計測制御回路を示す。図３（ａ）は圧力測定制御回路、図３（ｂ）はヒートシンクの温度制御回路を示す。
図３（ａ）は、圧力検出フィラメント９の温度変化を抵抗値の変化として測定する回路である。測定方式は、圧力検出フィラメント９の温度が一定になるようにブリッジ電圧を調節する定温度制御方式である。気体の圧力に応じて圧力検出フィラメント９から熱量が奪われ温度が変化するが、常に一定となる制御を自動的に行い、その制御値を圧力値に換算している。
図３（ｂ）は加熱ヒータ４の温度が一定になるようにブリッジ電圧を調節する定温度制御方式回路である。気体の圧力に応じて加熱ヒータ４から熱量が奪われ温度が変化するが、常に一定となる制御を自動的に行っている。そのため、気体の圧力に依存なくヒートシンク２はニッケル（Ｎｉ）等の薄膜温度センサを一体化した加熱ヒータ４によりヒートシンクの表面全体が一定温度に保たれている。また、圧力検出フィラメントに隣接しているヒートシンクを一定温度に制御していることから、周囲温度変化による影響がなく正確な温度補償を実現し、高精度な安定した圧力制御を可能にする。
【００１８】前記ヒートシンク２の開口部３には、脱着可能な１００メッシュ以上の金属メッシュ６を取り付け、排気ポンプや配管系あるいは真空装置容器内で発生するオイルミストやダストの付着を防止し、加工に使用するプラズマ等から発生する電気的ノイズなどを遮蔽することができる。金属メッシュ６は用途、目的に応じて形状、寸法を変更してもよい。金属メッシュは、開口部のみではなく、電磁シールドなどを考え、ヒートシンク全体に覆うように被せてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１９】１０−２Ｐａから２気圧の広領域の圧力を測定でき、狭小空間の動的な圧力測定ができる耐環境性の優れた熱伝導型真空圧力計を提供する。
【符号の説明】
【００２０】１    熱伝導型真空圧力計
２    ヒートシンク
３    開口部
４    加熱ヒータ
５    加熱ヒータ端子
６    金属メッシュ
７    フィラメント端子
８    フィラメント固定ベース
９    圧力検出フィラメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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