特許 6093722 静電容量型圧力センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6093722

(24)【登録日】2017年2月17日

(45)【発行日】2017年3月8日

(54)【発明の名称】静電容量型圧力センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 9/12 20060101AFI20170227BHJP

   G01L 19/06 20060101ALI20170227BHJP

【ＦＩ】

   G01L9/12

   G01L19/06 Z

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-24461(P2014-24461)

(22)【出願日】2014年2月12日

(65)【公開番号】特開2015-152348(P2015-152348A)

(43)【公開日】2015年8月24日

【審査請求日】2016年3月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】関根 正志

【審査官】 公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１３３８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５４１０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５０４５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０８５９０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ７／００−２３／３２

Ｇ０１Ｌ ２７／００−２７／０２

Ｈ０１Ｌ ２９／８４

Ｇ０１Ｋ １／００−１９／００

Ｇ０１Ｄ １８／００−２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定流体の導入部を有するハウジングと、
前記導入部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アフラムの変化を静電容量の変化として検出するセンサチップと、
前記センサチップを内部に収容した前記ハウジングの本体を覆うセンサケースと、
前記センサケース内を加熱するヒータと、
前記センサケース内の温度を測定する温度センサと、
前記センサケース内の温度が予め定められた温度となるように前記ヒータへの出力を制御するヒータ制御部とを備え、
前記ヒータへの出力の制御中に前記導入部を通して前記ハウジングの内部に液体を導いて洗浄が行われる静電容量型圧力センサにおいて、
前記温度センサが測定する前記センサケース内の温度の推移および前記ヒータ制御部からの前記ヒータへの出力の推移の少なくとも一方に基づいて圧力の測定に適した状態であるか否かを判定する状態判定部
を備えることを特徴とする静電容量型圧力センサ。

【請求項2】

請求項１に記載された静電容量型圧力センサにおいて、
前記ヒータ制御部は、
前記温度センサが測定する前記センサケース内の温度を計測温度Ｔｐｖとし、前記予め定められた温度を設定温度Ｔｓｐとし、計測温度Ｔｐｖが設定温度Ｔｓｐと等しくなるように前記ヒータへの出力をクローズドループ制御し、
前記状態判定部は、
前記計測温度Ｔｐｖと前記設定温度Ｔｓｐとが等しく制御されている時の前記ヒータ制御部からの前記ヒータへの出力に基づいて圧力の測定に適した状態であるか否かを判定する
ことを特徴とする静電容量型圧力センサ。

【請求項3】

請求項１に記載された静電容量型圧力センサにおいて、
前記ヒータ制御部は、
前記温度センサが測定する前記センサケース内の温度を計測温度Ｔｐｖとし、前記予め定められた温度を設定温度Ｔｓｐとし、計測温度Ｔｐｖが設定温度Ｔｓｐと等しくなるように前記ヒータへの出力をクローズドループ制御し、
前記状態判定部は、
前記洗浄中の前記計測温度Ｔｐｖおよび前記ヒータ制御部からの前記ヒータへの出力の少なくとも一方に基づいて圧力の測定に適した状態であるか否かを判定する
ことを特徴とする静電容量型圧力センサ。

【請求項4】

請求項１に記載された静電容量型圧力センサにおいて、
前記ヒータ制御部は、
前記予め定められた温度を目標温度Ｔｔｐとし、前記センサケース内の温度が目標温度Ｔｔｐとなるように前記ヒータへの出力をオープンループ制御し、
前記状態判定部は、
前記温度センサが測定する前記センサケース内の温度を計測温度Ｔｐｖとして取得し、前記洗浄中の計測温度Ｔｐｖおよび洗浄完了時の計測温度Ｔｐｖの少なくとも一方に基づいて圧力の測定に適した状態であるか否かを判定する
ことを特徴とする静電容量型圧力センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、被測定流体の圧力を受けて撓むダイアフラム（隔膜）の変化を静電容量の変化として検出する静電容量型圧力センサに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、被測定流体の圧力を受けて撓むダイアフラムの変化を静電容量の変化として検出する静電容量型圧力センサは広く知られている。例えば、半導体製造装置などにおける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静電容量型圧力センサが利用されており、この真空状態の圧力を計測するための静電容量型圧力センサを隔膜真空計と呼んでいる。

【0003】

この隔膜真空計は、被測定流体の導入部を有するハウジングと、このハウジングの導入部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アフラムの変化を静電容量の変化として検出するセンサチップと、センサチップを内部に収容したハウジングの本体を覆うセンサケースとを有している。

【0004】

この隔膜真空計は、基本的に、そのダイアフラムにプロセス対象の薄膜と同じ物質やその副生成物等が堆積する。以下、この堆積する物質を汚染物質と呼ぶ。この汚染物質がダイアフラムに堆積すると、それらによる応力によりダイアフラムの撓みが生じて、センサの出力信号にシフト（零点ドリフト）を生じる。また、堆積した汚染物質により見かけ上ダイアフラムが厚くなるので、ダイアフラムが撓みにくくなり、圧力印加に伴う出力信号の変化幅（スパン）も本来の出力信号の変化幅よりも小さくなってしまう。

【0005】

そこで、隔膜真空計には、導入部とダイアフラムとの間に、被測定流体の通過方向にその板面を直交させて、被測定流体に含まれる汚染物質のダイアフラムへの堆積を防止するバッフルが設けられている。また、ヒータによって加熱することにより、センサケース内の温度を汚染物質が析出することのない高温度に保つようにしている（例えば、特許文献１参照）。

【0006】

なお、特許文献１ではセンサケース内にヒータを設けているが、例えば特許文献２，３に示されるように、センサケースの外周壁にヒータを巻き付けたり、すり割り状のヒータを外側から締め付けて取り付けるなどの方法も考えられる。

【0007】

このような隔膜真空計は、半導体製造装置の他、凍結乾燥装置などでも利用されている。凍結乾燥装置では、凍結（予備凍結）した品物に真空下で熱を加えて、その水分を凍結状態から直接気化させて、水蒸気として除去する。

【0008】

このような凍結乾燥装置で隔膜真空計を用いる場合にも、センサケース内の温度が予め定められた温度となるようにヒータへの出力を制御するが、このヒータへの出力の制御中に定期的に導入部を通してハウジングの内部に液体（水）を導いて洗浄を行うようにしている。この液体（水）を導いての洗浄をＣＩＰと呼んでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００７−１５５５００号公報

【特許文献2】特開平５−２８１０７３号公報

【特許文献3】特開２００７−００２９８６号公報

【特許文献4】特開２００２−１１１０１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、凍結乾燥装置では、プロセス時の通常環境では被測定流体（気体）がバッフルの隙間を通して導かれるが、ＣＩＰ（非プロセス時の特殊環境）時には、液体（水）がバッフルの隙間を通して侵入し、ダイアフラムに到達する。ＣＩＰは製造プロセスとは異なり、液体（水）の量が通常の圧力計測時に比べて極端に多い。このため、センサ部の冷却履歴に影響を与え、受圧部内の残留応力に影響が現れ、零点シフトなどの不具合が発生する。

【0011】

なお、バッフルの位置を調整することにより、冷却履歴の悪影響を低減することは可能であるが、ＣＩＰは精密なプロセスではないので、洗浄水温や洗浄時間のばらつきなどにより、想定通りのシフト抑制ができないことも起こり得る。

【0012】

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、洗浄による冷却履歴の悪影響を簡易的に推定し、圧力の測定に適した状態であるか否かを早期に知ることが可能な静電容量型圧力センサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

このような目的を達成するために本発明は、被測定流体の導入部を有するハウジングと、導入部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アフラムの変化を静電容量の変化として検出するセンサチップと、センサチップを内部に収容したハウジングの本体を覆うセンサケースと、センサケース内を加熱するヒータと、センサケース内の温度を測定する温度センサと、センサケース内の温度が予め定められた温度となるようにヒータへの出力を制御するヒータ制御部とを備え、ヒータへの出力の制御中に導入部を通してハウジングの内部に液体を導いて洗浄が行われる静電容量型圧力センサにおいて、温度センサが測定するセンサケース内の温度の推移およびヒータ制御部からのヒータへの出力の推移の少なくとも一方に基づいて圧力の測定に適した状態であるか否かを判定する状態判定部を備えることを特徴とする（請求項１）。

【0014】

例えば、本発明では、温度センサが測定するセンサケース内の温度を計測温度Ｔｐｖとし、予め定められた温度を設定温度Ｔｓｐとし、計測温度Ｔｐｖが設定温度Ｔｓｐと等しくなるようにヒータへの出力（ヒータ出力）をクローズドループ制御する場合、計測温度Ｔｐｖと設定温度Ｔｓｐとが等しく制御されている時のヒータ出力に基づいて圧力の測定に適した状態であるか否かを判定するようにする（請求項２）。

【0015】

クローズドループ制御の場合、例えば、洗浄水の残量が多いような場合、ヒータ出力が正常時の値よりも高く元には戻らない（または戻りが遅い）ことがある。この場合、計測温度Ｔｐｖと設定温度Ｔｓｐとが等しく制御されている時（高温到達時）のヒータ出力を正常値（標準値）と比較することにより、洗浄による冷却履歴の悪影響が大きいか否かを判断することが可能である。

【0016】

また、本発明では、温度センサが測定するセンサケース内の温度を計測温度Ｔｐｖとし、予め定められた温度を設定温度Ｔｓｐとし、計測温度Ｔｐｖが設定温度Ｔｓｐと等しくなるようにヒータへの出力（ヒータ出力）をクローズドループ制御する場合、洗浄中の計測温度Ｔｐｖおよびヒータ出力の少なくとも一方に基づいて圧力の測定に適した状態であるか否かを判定するようにする（請求項３）。

【0017】

クローズドループ制御の場合、例えば、洗浄水の水温が通常よりも低かったり、水量が通常よりも多いような場合、洗浄中の計測温度Ｔｐｖが正常時の値よりも低くなったり、ヒータ出力が正常時の値よりも高くなったりする。この場合、洗浄中の計測温度Ｔｐｖを正常時の値と比較することにより、また洗浄中のヒータ出力を正常時の値と比較することにより、洗浄による冷却履歴の悪影響が大きいか否かを判断することが可能である。

【0018】

また、本発明では、予め定められた温度を目標温度Ｔｔｐとし、センサケース内の温度が目標温度Ｔｔｐとなるようにヒータへの出力（ヒータ出力）をオープンループ制御する場合、温度センサが測定するセンサケース内の温度を計測温度Ｔｐｖとして取得し、洗浄中の計測温度Ｔｐｖおよび洗浄完了時の計測温度Ｔｐｖの少なくとも一方に基づいて圧力の測定に適した状態であるか否かを判定するようにする（請求項４）。

【0019】

オープンループ制御の場合、例えば、洗浄水の水温が通常よりも低かったり、水量が通常よりも多いような場合、洗浄中の計測温度Ｔｐｖが正常時の値よりも低くなる。また、洗浄水の残量が多いような場合、洗浄完了時の計測温度Ｔｐｖが正常時の値よりも低く元には戻らない（または戻りが遅い）ことがある。この場合、洗浄中の計測温度Ｔｐｖを正常時の値と比較したり、洗浄完了時の計測温度Ｔｐｖを正常時の値（目標温度Ｔｓｐ）と比較したりすることにより、洗浄による冷却履歴の悪影響が大きいか否かを判断することが可能である。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、温度センサが測定するセンサケース内の温度の推移およびヒータ制御部からのヒータへの出力の推移の少なくとも一方に基づいて圧力の測定に適した状態であるか否かを判定するようにしたので、計測温度Ｔｐｖと設定温度Ｔｓｐとが等しく制御されている時のヒータ出力に基づいて圧力の測定に適した状態であるか否かを判定するようにしたり、洗浄中の計測温度Ｔｐｖおよびヒータ出力の少なくとも一方に基づいて圧力の測定に適した状態であるか否かを判定するようにしたり、洗浄中の計測温度Ｔｐｖおよび洗浄完了時の計測温度Ｔｐｖの少なくとも一方に基づいて圧力の測定に適した状態であるか否かを判定するようにしたりして、洗浄による冷却履歴の悪影響を簡易的に推定し、圧力の測定に適した状態であるか否かを早期に知ることが可能となる。これにより、静電容量型圧力センサの不具合発生の確率が低くない状態を検出し、静電容量型圧力センサ自体の健常性を向上させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明に係る静電容量型圧力センサの一実施の形態の要部を示す縦断面図である。

【図2】この隔膜真空計に用いるバッフルの平面図である。

【図3】この隔膜真空計における加熱制御回路の第１例の要部を示す図である。

【図4】加熱制御回路の第１例の動作を説明するためのタイムチャートである。

【図5】この隔膜真空計における加熱制御回路の第２例の要部を示す図である。

【図6】加熱制御回路の第２例の動作を説明するためのタイムチャートである。

【図7】この隔膜真空計における加熱制御回路の第３例の要部を示す図である。

【図8】加熱制御回路の第３例の動作を説明するためのタイムチャートである。

【図9】オープンループ制御時の洗浄水の残量が多い場合のタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明に係る静電容量型圧力センサの一実施の形態の要部を示す縦断面図である。

【0023】

この静電容量型圧力センサ（隔膜真空計）１は、ハウジング１０と、ハウジング１０内に収容された台座プレート２０と、同じくハウジング１０内に収容され台座プレート２０に接合されたセンサチップ３０と、ハウジング１０に直接取付けられハウジング１０内外を導通接続する電極リード部４０とを備えている。

【0024】

また、台座プレート２０は、第１の台座プレート２１と第２の台座プレート２２とから構成され、ハウジング１０に対して隔間しており、支持ダイアフラム５０のみを介してハウジング１０に支持されている。

【0025】

ハウジング１０は、ロアハウジング１１、アッパハウジング１２、及びカバー１３から構成されている。なお、ロアハウジング１１、アッパハウジング１２、及びカバー１３は、耐食性の金属であるインコネルからなり、それぞれ溶接により接合されている。

【0026】

ロアウジング１１は、径の異なる円筒体を連結した形状を備え、その大径部１１ａは支持ダイアフラム５０との接合部を有し、その小径部１１ｂは被測定流体が流入する導入部１０Ａをなしている。

【0027】

アッパハウジング１２は略円筒体形状を有し、カバー１３、支持ダイアフラム５０、台座プレート２０、及びセンサチップ３０を介してハウジング１０内に独立した真空の基準真空室１０Ｂを形成している。なお、基準真空室１０Ｂにはいわゆるゲッター（図示せず）と呼ばれる気体吸着物質が備わり、真空度を維持している。

【0028】

また、カバー１３は円形のプレートからなり、カバー１３の所定位置には電極リード挿通孔１３ａが形成されており、ハーメチックシール６０を介して電極リード部４０が埋め込まれ、この部分のシール性が確保されている。

【0029】

一方、支持ダイアフラム５０はハウジング１０の形状に合わせた外形形状を有するインコネルの薄板からなり、第１の台座プレート２１と第２の台座プレート２２との間に挟まれた状態で、その外周部（周囲縁部）が上述したロアハウジング１１とアッパハウジング１２の縁部に挟まれて溶接等により接合されている。

【0030】

なお、支持ダイアフラム５０の厚さは、例えば本実施形態の場合数十ミクロンであって、各台座プレート２１，２２より充分薄い厚さとなっている。また、支持ダイアフラム５０の中央部には、第１の台座プレート２１と第２の台座プレート２２との間にスリット状の空間（キャビティ）２０Ａを作る大径の孔５０ａが形成されている。

【0031】

第１の台座プレート２１および第２の台座プレート２２は、酸化アルミニウムの単結晶体であるサファイアからなり、第１の台座プレート２１はハウジング１０の内面から離間させた状態で支持ダイアフラム５０の上面に接合され、第２の台座プレート２２はハウジング１０の内面から離間させた状態で支持ダイアフラム５０の下面に接合されている。

【0032】

また、第１の台座プレート２１には、スリット状の空間（キャビティ）２０Ａに連通する被測定流体の導入孔２１ａがその中央部に形成されており、第２の台座プレート２２には、スリット状の空間（キャビティ）２０Ａに連通するとともにセンサチップ３０のセンサダイアフラム３２への導出孔２２ａが複数（この例では、４つ）形成されている。

【0033】

なお、各台座プレート２１，２２は、支持ダイアフラム５０の厚さに対して上述の通り十分に厚くなっており、かつ支持ダイアフラム５０を両台座プレート２１，２２でいわゆるサンドイッチ状に挟み込む構造を有している。これによって、支持ダイアフラム５０と台座プレート２０の熱膨張率の違いによって発生する熱応力でこの部分が反るのを防止している。

【0034】

また、第２の台座プレート２２には酸化アルミニウムの単結晶体であるサファイアでできた上面視矩形状のセンサチップ３０が酸化アルミニウムベースの接合材を介して接合されている。なお、このセンサチップ３０の接合方法については、特許文献４に詳しく記載されているのでここでの説明は省略する。

【0035】

センサチップ３０は上面視で１ｃｍ角以下の大きさを有し、四角角型の薄板からなるスペーサ３１と、スペーサ３１に接合されかつ圧力の印加に応じてひずみが生じるセンサダイアフラム３２と、センサダイアフラム３２に接合して真空の容量室（リファレンス室）３０Ａを形成するセンサ台座３３を有している。また、真空の容量室３０Ａと基準真空室１０Ｂとはセンサ台座３２の適所に穿設された図示しない連通孔を介して共に同一の真空度を保っている。

【0036】

なお、スペーサ３１、センサダイアフラム３２、及びセンサ台座３３はいわゆる直接接合によって互いに接合され、一体化したセンサチップ３０を構成している。このセンサチップ３０の構成要素とされるセンサダイアフラム３２が本発明でいうダイアフラムに相当する。

【0037】

また、センサチップ３０の容量室３０Ａには、センサ台座３３の内面に金又は白金等の導体でできた固定電極（図示せず）が形成されているとともに、これと対向するセンサダイアフラム３２の内面（裏面）上に金又は白金等の導体でできた可動電極（図示せず）が形成されている。また、センサチップ３０の上面には金又は白金からなるコンタクトパッド３５，３６が形成され、容量室３０Ａ内の固定電極や可動電極はコンタクトパッド３５，３６と図示しない配線によって接続されている。

【0038】

一方、電極リード部４０は電極リードピン４１と金属製のシールド４２とを備え、電極リードピン４１は金属製のシールド４２にガラスなどの絶縁性材料からなるハーメチックシール４３によってその中央部分が埋設され、電極リードピン４１の両端部間で気密状態を保っている。そして、電極リードピン４１の一端はハウジング１０の外部に露出して図示しない配線によって隔膜真空計１の出力を外部の信号処理部に伝達するようになっている。なお、シールド４２とカバー１３との間にも上述の通りハーメチックシール６０が介在している。また、電極リードピン４１の他方の端部には導電性を有するコンタクトバネ４５，４６が接続されている。

【0039】

コンタクトバネ４５，４６は、導入部１０Ａから被測定流体が急に流れ込むことで発生する急激な圧力上昇により支持ダイアフラム５０が若干変移しても、コンタクトバネ４５，４６の付勢力がセンサチップ３０の測定精度に影響を与えない程度の十分な柔らかさを有している。

【0040】

この隔膜真空計１において、センサチップ３０のセンサダイアフラム３２と導入部１０Ａとの間には、導入部１０Ａからの被測定流体の出口に、被測定流体の通過方向Ｆにその板面を直交させて、インコネルからなる第１のバッフル７０が配置されている。

【0041】

図２にバッフル７０の平面図を示す。バッフル７０には、その外周部に所定の角度間隔でタブ７０ａが形成されており、このタブ７０ａ間の隙間７０ｂを被測定流体が通過して、センサダイアフラム３２へと送られる。

【0042】

また、導入部１０Ａの管路の途中には、ハウジング１０の内部への液体（水）の侵入を防止することを目的として、第２のバッフル７１が設けられている。

【0043】

また、この隔膜真空計１において、ハウジング１０は、その被測定流体の導入部（導圧管）１０Ａを外部（下方）に引き出すようにして、円筒状のセンサケース８０の内部に設けられている。センサケース８０の上部は、このセンサケース８０の一部をなす蓋８０ａで塞がれており、すなわちセンサチップ３０を内部に収容したハウジング１０の本体がセンサケース８０によって覆われており、このセンサケース８０の蓋８０ａに設けられた導出孔（図示せず）を通して、電極リードピン４１に接続された配線が外部の信号処理部に導かれている。

【0044】

また、この隔膜真空計１において、センサケース８０の外周壁および導入部１０Ａの第２のバッフル７１が位置する部分には、その周囲を囲むように加熱用ヒータ９０が設けられている。加熱用ヒータ９０を含むセンサケース８０は断熱材１００で覆われている。

【0045】

一方、この隔膜真空計１には、加熱用ヒータ９０を加熱制御する加熱制御回路４００が設けられている。この加熱制御回路４００は、センサケース８０内の温度の計測値（計測温度）Ｔｐｖと、予め定められた温度（フィードバック制御の場合は設定温度Ｔｓｐ、オープンループ制御の場合は目標温度Ｔｔｐ）とを入力とし、加熱用ヒータ９０への出力(ヒータ出力)を制御する。

【0046】

なお、この例では、ハウジング１０の外側に温度センサ１４が設けられており、この温度センサ１４が検出するセンサ温度がセンサケース８０内の計測温度Ｔｐｖとして、加熱制御回路４００に送られてくるものとされている。

【0047】

また、加熱制御回路４００において、設定温度Ｔｓｐ（目標温度Ｔｔｐ）は、例えば１２５℃として定められている。この加熱制御回路４００は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現される。

【0048】

また、この隔膜真空計１は、凍結乾燥装置で用いられ、加熱制御回路４００による加熱用ヒータ９０へのヒータ出力の制御中に定期的に、導入部１０Ａを通してハウジング１０の内部に液体（水）を導いて洗浄（ＣＩＰ）が行われる。

【0049】

〔加熱制御回路の第１例(実施の形態１)：クローズドループ制御、洗浄水の残量が多い場合〕
図３に加熱制御回路４００の第１例の要部を示す。この加熱制御回路４００（４００Ａ）は、クローズドループ温度制御部４０１Ａと、状態判定部４０２Ａと、アラーム等信号送信部４０３Ａとを備えている。

【0050】

クローズドループ温度制御部４０１Ａは、温度センサ１４からの計測温度Ｔｐｖが設定温度Ｔｓｐと等しくなるように加熱用ヒータ９０へのヒータ出力Ｐｏｕｔをクローズドループ制御する。なお、この例において、クローズドループ制御としては、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御が採用されている。

【0051】

状態判定部４０２Ａは、温度センサ１４からの計測温度Ｔｐｖとクローズドループ温度制御部４０１Ａからのヒータ出力Ｐｏｕｔと設定温度Ｔｓｐとを入力とし、計測温度Ｔｐｖと設定温度Ｔｓｐとが等しく制御されている時のヒータ出力Ｐｏｕｔに基づいて隔膜真空計１が圧力の測定に適した状態であるか否かを判定する。

【0052】

なお、状態判定部４０２Ａには、計測温度Ｔｐｖと設定温度Ｔｓｐとが等しく制御されている時のヒータ出力Ｐｏｕｔの正常値(標準値)がＰｓｔとして設定されており、圧力の測定に適した状態であるか否かの判定に際して用いられる閾値がαとして設定されている。

【0053】

アラーム等信号送信部４０３Ａは、状態判定部４０２Ａからの圧力の測定に適した状態であるか否かの判定結果を受けて、その判定結果を上位装置（図示せず）へ送信する。

【0054】

以下、図４に示すタイムチャートを用いて、加熱制御回路４００Ａの動作について具体的に説明する。図４に示すタイムチャートにおいて、図４（ａ）は計測温度Ｔｐｖの変化を示し、図４（ｂ）はヒータ出力Ｐｏｕｔの変化を示す。

【0055】

クローズドループ温度制御部４０１Ａは、温度センサ１４からの計測温度Ｔｐｖが設定温度Ｔｓｐと等しくなるように加熱用ヒータ９０へのヒータ出力Ｐｏｕｔを制御（クローズドループ制御）する。この加熱用ヒータ９０へのヒータ出力Ｐｏｕｔの制御中に定期的にＣＩＰ（洗浄）が行われる。

【0056】

クローズドループ温度制御部４０１Ａは、ＣＩＰの実施中、計測温度Ｔｐｖが低下するので、この低下した計測温度Ｔｐｖを設定温度Ｔｓｐに戻すようにヒータ出力Ｐｏｕｔを高める。

【0057】

図４に示した例は、期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ではＣＩＰが正常に行われているが、期間Ｔ３で洗浄した後の洗浄水の残量が多い場合を示している。この場合、計測温度Ｔｐｖが設定温度Ｔｓｐと等しくなっても、ヒータ出力Ｐｏｕｔは正常時の値（正常値（標準値）Ｐｓｔ）よりも高く元には戻らない（または戻りが遅い）。

【0058】

状態判定部４０２Ａは、計測温度Ｔｐｖと設定温度Ｔｓｐとが等しく制御されている時のヒータ出力Ｐｏｕｔを監視し、このヒータ出力Ｐｏｕｔが計測温度Ｔｐｖと設定温度Ｔｓｐとが等しく制御されている時の正常値(標準値)Ｐｓｔよりも閾値α以上高い場合、センサ内部まで洗浄水が浸入してゼロ点シフトを生じてしまう可能性があると判断し、圧力の測定に適した状態でない旨の判定結果をアラーム等信号送信部４０３Ａへ送る。アラーム等信号送信部４０３Ａは、この状態判定部４０２Ａからの判定結果を上位装置へ送信する。

【0059】

このようにして、この加熱制御回路４００Ａでは、計測温度Ｔｐｖと設定温度Ｔｓｐとが等しく制御されている時（高温到達時）のヒータ出力Ｐｏｕｔをデータ処理（正常値(標準値)Ｐｓｔとの差異を検出）することで、ＣＩＰによる冷却履歴の悪影響を簡易的に推定し、圧力の測定に適した状態であるか否かを早期に知ることが可能となる。これにより、隔膜真空計１の不具合発生の確率が低くない状態を検出し、隔膜真空計１自体の健常性を向上させることができるようになる。

【0060】

〔加熱制御回路の第２例(実施の形態２)：クローズドループ制御、洗浄水の水温が通常よりも低い、または水量が通常よりも多い場合〕
図５に加熱制御回路４００の第２例の要部を示す。この第２例の加熱制御回路４００(４００Ｂ)は、クローズドループ温度制御部４０１Ｂと、状態判定部４０２Ｂと、アラーム等信号送信部４０３Ｂとを備えている。

【0061】

この加熱制御回路４００Ｂにおいて、クローズドループ温度制御部４０１Ｂおよびアラーム等信号送信部４０３Ｂの機能は、第１例の加熱制御回路４００Ａにおけるクローズドループ温度制御部４０１Ａおよびアラーム等信号送信部４０３Ａと同じである。この第２例の加熱制御回路４００Ｂでは、状態判定部４０２Ｂの機能のみが第１例の加熱制御回路４００Ａにおける状態判定部４０２Ａとは異なっている。

【0062】

この加熱制御回路４００Ｂにおいて、状態判定部４０２Ｂには、計測温度Ｔｐｖと設定温度Ｔｓｐとが等しく制御されている時のヒータ出力Ｐｏｕｔの正常値(標準値)がＰｓｔとして設定されており、圧力の測定に適した状態であるか否かの判定に際して用いられる第１の閾値がβとして、第２の閾値がγとして設定されている。

【0063】

以下、図６に示すタイムチャートを用いて、加熱制御回路４００Ｂの動作について具体的に説明する。図６に示すタイムチャートにおいて、図６（ａ）は計測温度Ｔｐｖの変化を示し、図６（ｂ）はヒータ出力Ｐｏｕｔの変化を示す。

【0064】

クローズドループ温度制御部４０１Ｂは、温度センサ１４からの計測温度Ｔｐｖが設定温度Ｔｓｐと等しくなるように加熱用ヒータ９０へのヒータ出力Ｐｏｕｔを制御（クローズドループ制御）する。この加熱用ヒータ９０へのヒータ出力Ｐｏｕｔの制御中に定期的にＣＩＰ（洗浄）が行われる。

【0065】

クローズドループ温度制御部４０１Ｂは、ＣＩＰの実施中、計測温度Ｔｐｖが低下するので、この低下した計測温度Ｔｐｖを設定温度Ｔｓｐに戻すようにヒータ出力Ｐｏｕｔを高める。

【0066】

図６に示した例は、期間Ｔ１，Ｔ２ではＣＩＰが正常に行われているが、期間Ｔ３ではＣＩＰが正常に行われておらず、洗浄水の水温が通常よりも低い、または水量が通常よりも多い場合を示している。この場合、期間Ｔ３のＣＩＰでは、計測温度Ｔｐｖが正常時の値よりも低下し、ヒータ出力Ｐｏｕｔが正常時の値よりも高くなる。

【0067】

状態判定部４０２Ｂは、ＣＩＰ中の計測温度Ｔｐｖおよびヒータ出力Ｐｏｕｔを監視し、ＣＩＰ中の計測温度Ｔｐｖが設定温度Ｔｓｐよりも閾値β以上低く、かつＣＩＰ中のヒータ出力Ｐｏｕｔが計測温度Ｔｐｖと設定温度Ｔｓｐとが等しく制御されている時の正常値(標準値)Ｐｓｔよりも閾値γ以上高い場合、センサ内部まで洗浄水が浸入しゼロ点シフトを生じてしまう可能性があると判断し、圧力の測定に適した状態でない旨の判定結果をアラーム等信号送信部４０３Ｂへ送る。アラーム等信号送信部４０３Ｂは、この状態判定部４０２Ｂからの判定結果を上位装置へ送信する。

【0068】

なお、状態判定部４０２Ｂにおける閾値βは、Ｔｓｐ−βがＣＩＰ中の計測温度Ｔｐｖの正常時の値よりも小さくなる値として定められている。これにより、ＣＩＰ中の計測温度Ｔｐｖの正常時の値とＣＩＰ中の計測温度Ｔｐｖとが実質的に比較される。また、状態判定部４０２Ｂにおける閾値γは、Ｐｓｔ＋γがＣＩＰ中のヒータ出力Ｐｏｕｔの正常時の値よりも大きくなる値として定められている。これにより、ＣＩＰ中のヒータ出力Ｐｏｕｔの正常時の値とＣＩＰ中のヒータ出力Ｐｏｕｔとが実質的に比較される。

【0069】

このようにして、この加熱制御回路４００Ｂでは、ＣＩＰ中の計測温度Ｔｐｖやヒータ出力Ｐｏｕｔをデータ処理（正常時の値との差異を検出）することで、ＣＩＰによる冷却履歴の悪影響を簡易的に推定し、圧力の測定に適した状態であるか否かを早期に知ることが可能となる。これにより、隔膜真空計１の不具合発生の確率が低くない状態を検出し、隔膜真空計１自体の健常性を向上させることができるようになる。

【0070】

なお、この例では、ＣＩＰ中の計測温度Ｔｐｖとヒータ出力Ｐｏｕｔの両方を監視するようにしたが、何れか一方を監視するようにしてもよい。すなわち、ＣＩＰ中の計測温度Ｔｐｖのみを監視し、この計測温度Ｔｐｖが設定温度Ｔｓｐよりも閾値β以上低い場合に、圧力の測定に適した状態でない旨の判定結果をアラーム等信号送信部４０３Ｂへ送るようにしてもよく、ＣＩＰ中のヒータ出力Ｐｏｕｔのみを監視し、このヒータ出力Ｐｏｕｔが正常値(標準値)Ｐｓｔよりも閾値γ以上高い場合に、圧力の測定に適した状態でない旨の判定結果をアラーム等信号送信部４０３Ｂへ送るようにしてもよい。

【0071】

〔加熱制御回路の第３例(実施の形態３)：オープンループ制御、洗浄水の水温が通常よりも低い場合、または水量が通常よりも多い場合〕
図７に加熱制御回路４００の第３例の要部を示す。この第３例の加熱制御回路４００(４００Ｃ)は、オープンループ温度制御部４０１Ｃと、状態判定部４０２Ｃと、アラーム等信号送信部４０３Ｃとを備えている。

【0072】

この加熱制御回路４００Ｃにおいて、オープンループ温度制御部４０１Ｃは、センサケース８０内の温度が目標温度Ｔｔｐとなるように加熱用ヒータ９０へのヒータ出力Ｐｏｕｔをオープンループ制御する。加熱制御回路４００Ｃにおけるオープンループ制御としては、フィードフォワード制御が採用されている。

【0073】

状態判定部４０２Ｃは、温度センサ１４からの計測温度Ｔｐｖとオープンループ温度制御部４０１Ｃからのヒータ出力Ｐｏｕｔと目標温度Ｔｔｐとを入力とし、ＣＩＰ中の計測温度ＴｐｖおよびＣＩＰ完了時の計測温度Ｔｐｖに基づいて隔膜真空計１が圧力の測定に適した状態であるか否かを判定する。

【0074】

なお、状態判定部４０２Ｃには、圧力の測定に適した状態であるか否かの判定に際して用いられる第１の閾値がσとして、第２の閾値がδとして設定されている。

【0075】

アラーム等信号送信部４０３Ｃは、状態判定部４０２Ｃからの圧力の測定に適した状態であるか否かの判定結果を受けて、その判定結果を上位装置（図示せず）へ送信する。

【0076】

以下、図８に示すタイムチャートを用いて、加熱制御回路４００Ｃの動作について具体的に説明する。図８に示すタイムチャートにおいて、図８（ａ）は計測温度Ｔｐｖの変化を示し、図８（ｂ）はヒータ出力Ｐｏｕｔの変化を示す。

【0077】

オープンループ温度制御部４０１Ｃは、センサケース８０内の温度が目標温度Ｔｔｐとなるように加熱用ヒータ９０へのヒータ出力Ｐｏｕｔを制御（オープンループ制御）する。この加熱用ヒータ９０へのヒータ出力Ｐｏｕｔの制御中に定期的にＣＩＰが行われる。

【0078】

オープンループ温度制御部４０１Ｃは、ＣＩＰの実施中、センサケース８０内の温度が低下するので、センサケース８０内の温度を目標温度Ｔｔｐとするようにヒータ出力Ｐｏｕｔを高める。

【0079】

図８に示した例は、期間Ｔ１，Ｔ２ではＣＩＰが正常に行われているが、期間Ｔ３ではＣＩＰが正常に行われておらず、洗浄水の水温が通常よりも低い、または水量が通常よりも多い場合を示している。この場合、期間Ｔ３のＣＩＰでは、計測温度Ｔｐｖが正常時の値よりも低下する。また、期間Ｔ３でのＣＩＰが完了しても、計測温度Ｔｐｖは正常時の値（目標温度Ｔｔｐ）よりも低く元には戻らない（または戻りが遅い）。

【0080】

状態判定部４０２Ｃは、ＣＩＰ中およびＣＩＰ完了時の計測温度Ｔｐｖを監視し、ＣＩＰ中の計測温度Ｔｐｖが目標温度Ｔｔｐよりも閾値σ以上低く、かつＣＩＰ完了時の計測温度Ｔｐｖが目標温度Ｔｔｐよりも閾値δ以上低い場合、センサ内部まで洗浄水が浸入しゼロ点シフトを生じてしまう可能性があると判断し、圧力の測定に適した状態でない旨の判定結果をアラーム等信号送信部４０３Ｃへ送る。アラーム等信号送信部４０３Ｃは、この状態判定部４０２Ｃからの判定結果を上位装置へ送信する。

【0081】

なお、状態判定部４０２Ｃにおける閾値σは、Ｔｔｐ−σがＣＩＰ中の計測温度Ｔｐｖの正常時の値よりも小さくなる値として定められている。これにより、ＣＩＰ中の計測温度Ｔｐｖの正常時の値とＣＩＰ中の計測温度Ｔｐｖとが実質的に比較される。

【0082】

このようにして、この加熱制御回路４００Ｃでは、ＣＩＰ中の計測温度ＴｐｖやＣＩＰ完了時の計測温度Ｔｐｖをデータ処理（正常時の値との差異を検出）することで、ＣＩＰによる冷却履歴の悪影響を簡易的に推定し、圧力の測定に適した状態であるか否かを早期に知ることが可能となる。これにより、隔膜真空計１の不具合発生の確率が低くない状態を検出し、隔膜真空計１自体の健常性を向上させることができるようになる。

【0083】

なお、この例では、ＣＩＰ中の計測温度ＴｐｖとＣＩＰ完了時の計測温度Ｔｐｖの両方を監視するようにしたが、何れか一方を監視するようにしてもよい。すなわち、ＣＩＰ中の計測温度Ｔｐｖのみを監視し、この計測温度Ｔｐｖが目標温度Ｔｔｐよりも閾値σ以上低い場合に、圧力の測定に適した状態でない旨の判定結果をアラーム等信号送信部４０３Ｃへ送るようにしてもよく、ＣＩＰ完了時の計測温度Ｔｐｖのみを監視し、この計測温度Ｔｐｖが目標温度Ｔｔｐよりも閾値δ以上低い場合に、圧力の測定に適した状態でない旨の判定結果をアラーム等信号送信部４０３Ｃへ送るようにしてもよい。

【0084】

また、ＣＩＰ中の計測温度ＴｐｖとＣＩＰ完了時の計測温度Ｔｐｖの両方を監視し、何れか一方が目標温度Ｔｔｐに対して定められる閾値を下回った場合に圧力の測定に適した状態でない旨の判定結果をアラーム等信号送信部４０３Ｃへ送るようにしてもよい。このようにすることにより、洗浄水の残量が多いような場合の判断も可能となる。例えば、図９に示すように、期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ではＣＩＰが正常に行われているが、期間Ｔ３で洗浄した後の洗浄水の残量が多いような場合、ＣＩＰ洗浄完了時にヒータ出力Ｐｏｕｔが正常値（標準値）Ｐｓｔに戻されても計測温度Ｔｐｖは目標温度Ｔｔｐに到達しない。このような場合、ＣＩＰ完了時の計測温度Ｔｐｖと目標温度Ｔｔｐとを閾値δを用いて比較することにより、圧力の測定に適した状態であるか否かを判断することができる。

【0085】

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態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に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【符号の説明】

【0086】

１…隔膜真空計（静電容量型圧力センサ）、１０…ハウジング、１０Ａ…導入部、１１…ロアハウジング、１２…アッパハウジング、１３…カバー、１４…温度センサ、２０…台座プレート、２１…第１の台座プレート、２２…第２の台座プレート、３０…センサチップ、３１…センサプレート、３２…センサダイアフラム、３３…センサ台座、５０…支持ダイアフラム、７０，７１…バッフル、８０…センサケース、９０…加熱用ヒータ、１００…断熱材、４００（４００Ａ〜４００Ｃ）…加熱制御回路、４０１Ａ，４０１Ｂ…クローズドループ温度制御部、４０１Ｃ…オープンループ温度制御部、４０２Ａ〜４０２Ｃ…状態判定部、４０３Ａ〜４０３Ｃ…アラーム等信号送信部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】