知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】
(24)【登録日】2024-06-03
(45)【発行日】2024-06-11
(54)【発明の名称】圧力センサ
(51)【国際特許分類】
G01L 19/04 20060101AFI20240604BHJP
【ＦＩ】
G01L19/04
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020083749
(22)【出願日】2020-05-12
(65)【公開番号】P2021179330
(43)【公開日】2021-11-18
【審査請求日】2023-03-24
(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】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(74)【代理人】
【識別番号】100064621
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 政樹
(72)【発明者】
【氏名】瀬戸 祐希
(72)【発明者】
【氏名】小笠原 里奈
【審査官】藤澤 和浩
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２００２／００２６８３５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第０６５８８２８０（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】特開２０１８－０４８８５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１３５４６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１８－５３４５７４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｌ ７／００ ～ ２３／３２
２７／００ ～ ２７／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定対象の流体の圧力を受ける第１主面及びこの第１主面の反対側に位置する第２主面を含むダイアフラムと、前記ダイアフラムの外周縁に接続してこれを支持するハウジングとを含むセンサボディと、前記ダイアフラムの前記第２主面上に配設され、前記ダイアフラムの変形に対応した変形電圧値Ｖｒを第１の値として出力するように構成されたセンシング部と、
前記センサボディ上の少なくとも２つの位置の温度を測定するように構成された温度測定部と、
前記少なくとも２つの位置の温度を用いて前記第１の値を補正するように構成された補正部と、
補正された前記第１の値から前記流体の圧力を算出するように構成された圧力算出部とを備え、
前記温度測定部は、少なくとも、前記ダイアフラムの前記第２主面に垂直な方向に互いに離間して前記ハウジングに設けられ、前記２つの位置の温度をそれぞれ測定する第１温度センサおよび第２温度センサを含み、
前記補正部は、前記第１の値としての前記変形電圧値Ｖｒから、前記温度測定部により測定された前記少なくとも２つの位置の温度の温度差又は温度勾配に予め定められた定数ａを乗じた熱変形電圧値Ｖｈを減じることで、前記第１の値を補正する、
圧力センサ。
【請求項2】
請求項１に記載の圧力センサにおいて、前記第１温度センサは、前記ダイアフラムの前記第２主面の近傍に設けられ、
前記第２温度センサは、前記ダイアフラムの前記第２主面から離間した位置に設けられている
ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項3】
請求項１または２に記載の圧力センサにおいて、前記ハウジングは、前記ダイアフラムの前記第２主面とともに柱状の空間を形成する内壁を備え、
前記第１温度センサおよび前記第２温度センサは、前記ハウジングの前記内壁の面上に設けられている
ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項4】
請求項１または２に記載の圧力センサにおいて、前記ハウジングは、前記ダイアフラムの前記第２主面とともに柱状の空間を形成する内壁と、前記内壁の前記第２主面の近傍において前記内壁に垂直な方向に形成された凹部とを備え、
前記第１温度センサは、前記ハウジングの前記内壁に形成された前記凹部の中に設けられ、
前記第２温度センサは、前記ハウジングの前記ダイアフラムを支持する側とは反対側の端面の上に設けられている
ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項5】
請求項１または２に記載の圧力センサにおいて、前記ハウジングは、前記ダイアフラムを支持する側とは反対側の端面に開口し前記ダイアフラムの前記第２主面に近づく方向に掘り下げられた孔を備え、
前記第１温度センサは、前記ハウジングに形成された前記孔の底面上に設けられ、
前記第２温度センサは、前記ハウジングの前記ダイアフラムを支持する側とは反対側の端面の上に設けられている
ことを特徴とする圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ダイアフラムを有する圧力センサに関する。
【背景技術】
【0002】
流体の圧力を検出する圧力センサのうち、衛生的な配慮が必要とされる食品分野や医薬品分野等の製造現場等で用いられるサニタリー用圧力センサに対しては、一般的に耐食性、清浄性、信頼性および汎用性等に関して厳しい要件が課せられている。
【0003】
例えば、耐食性の要件から、サニタリー用圧力センサは、圧力の測定対象の流体（例えば液体）が接触する接液部分にステンレス鋼（ＳＵＳ）、セラミックスおよびチタン等の耐食性の高い材料を用いなければならない。また、清浄性の要件から、サニタリー用圧力センサは、洗浄しやすいフラッシュダイアフラム構造を有し、且つ蒸気洗浄に対する高い耐熱衝撃性を有していなければならない。また、信頼性の要件から、サニタリー用圧力センサは、封入剤を使用しない構造（オイルフリー構造）およびダイアフラムが破れ難い構造（バリア高剛性）を有していなければならない。
【0004】
このように、サニタリー用圧力センサは、使用する材料や構造が他の圧力センサに比べて制限されるため、高感度化が容易ではない。例えば、ダイアフラムが破れ難い構造を実現するためには、ダイアフラムの膜厚を大きくする（ダイアフラムの厚みに対する径のアスペクト比を小さくする）必要があるが、ダイアフラムの膜厚を大きくするとダイアフラムの変形が微小となり、センサ感度が低下するという問題が生じる。このため、サニタリー用圧力センサでは、ダイアフラムの微小な変形を精度良く検出するための技術が求められている。
【0005】
オイルフリー構造のサニタリー用圧力センサにあっては、測定対象である流体が、オイルを介することなく圧力測定部であるダイアフラムおよびこれを支持するハウジングに直接接することになるため、例えば、上記ダイアフラムおよびこれを支持するハウジングが、これら部材よりも高温または低温の流体に接すると、ダイアフラムおよびハウジングに（不均一な）温度分布が生じる。このダイアフラムおよびハウジングの温度分布は、測定対象である流体の圧力とは無関係にダイアフラムを変形させ（以下、このダイアフラムの変形を単に「熱変形」と称することがある。）、圧力センサにおいて、流体の圧力とは無関係な熱変形に起因した出力変動を生じさせる。このため、測定対象である流体の熱エネルギに起因した温度分布は、サニタリー用圧力センサを用いた圧力測定において、誤差要因の１つになっている。
【0006】
ダイアフラムおよびこれを支持するハウジングと、これら部材に接する測定対象である流体との間の温度差（以下、「熱衝撃」と称することがある。）に起因した熱変形による測定誤差は、衛生管理に関する法規制の厳格化が図られている現状に鑑みれば、早急に解消しなければならない技術課題の１つである。
【0007】
これに対し、特許文献１には、一面が測定流体に接するダイアフラムの他面における中心部および外縁部にそれぞれ配置された第１歪ゲージ配置および第２歪ゲージを備えた圧力センサにおいて、ダイアフラムの中心部に配置された第１温度センサと、ダイアフラムの撓みによる応力の影響を受けない位置に配置された第２温度センサと、これらの第１温度センサおよび第２温度センサの検出結果を用いて、ブリッジ回路の検出結果に基づいて測定された圧力を補正する補正部とを設けることが記載されている。
【0008】
また、特許文献２には、圧力変化が生じた場合に電圧変化が誘起されるように回路に配置された所定数のピエゾ抵抗器（Ｒ１～Ｒｎ）を有するダイアフラム（センサ膜１０）を備えた圧力センサのためのセンサ素子（１００）において、ピエゾ抵抗器（Ｒ１～Ｒｎ）の位置においてダイアフラム（センサ膜１０）の温度を測定する少なくとも２つの温度測定素子（Ｔ１～Ｔｎ）を設け、測定された温度を用いた計算により、温度勾配に基づいてピエゾ抵抗器（Ｒ１～Ｒｎ）の回路に生じた電圧を補正することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】特開２０１８－４８８５９号公報
【文献】特表２０１８－５３４５７４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、特許文献１および特許文献２に開示された圧力センサにおいては、温度センサが接液ダイアフラムに直接配置されている。温度センサを接液ダイアフラムに配置することは、圧力測定における熱の影響を補正するうえで、圧力印加の影響を受けるために好ましくない。
【0011】
そこで、本発明は、圧力印加の影響を抑えつつ、熱変形に起因した測定誤差を抑制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】
【0012】
本発明に係る圧力センサ（１０）は、測定対象の流体の圧力を受ける第１主面及びこの第１主面の反対側に位置する第２主面を含むダイアフラム（２０）と、前記ダイアフラムの外周縁に接続してこれを支持するハウジング（３０）とを含むセンサボディ（４０）と、前記ダイアフラムの前記第２主面上に配設され、前記ダイアフラムの変形に対応した第１の値を出力するように構成されたセンシング部（５０）と、前記センサボディ上の少なくとも２つの位置の温度を測定するように構成された温度測定部（６０）と、前記少なくとも２つの位置の温度を用いて前記第１の値を補正するように構成された補正部（７０）と、補正された前記第１の値から前記流体の圧力を算出するように構成された圧力算出部（８０）とを備え、前記温度測定部（６０）は、少なくとも、前記ダイアフラムの前記第２主面に垂直な方向に互いに離間して前記ハウジングに設けられた第１温度センサ（６０－１）および第２温度センサ（６０－２）を含むことを特徴とする。
【0013】
前記圧力センサにおいて、前記第１温度センサ（６０－１）は、前記ダイアフラムの前記第２主面の近傍に設けられ、前記第２温度センサ（６０－２）は、前記ダイアフラムの前記第２主面から離間した位置に設けられていてもよい。
【0014】
ここで、前記ハウジング（３０）は、前記ダイアフラムの前記第２主面とともに柱状の空間を形成する内壁（３０Ａ）を備え、前記第１温度センサおよび前記第２温度センサは、前記ハウジングの前記内壁の面上に設けられていてもよい。
【0015】
また、前記ハウジングは、前記ダイアフラムの前記第２主面とともに柱状の空間を形成する内壁（３０Ａ）と、前記内壁の前記第２主面の近傍において前記内壁に垂直な方向に形成された凹部（６０－３）とを備え、前記第１温度センサは、前記ハウジングの前記内壁に形成された前記凹部の中に設けられ、前記第２温度センサは、前記ハウジングの前記ダイアフラムを支持する側とは反対側の端面（３２）の上に設けられていてもよい。
【0016】
また、前記ハウジング（３０）は、前記ダイアフラムを支持する側とは反対側の端面（３２）に開口し前記ダイアフラムの前記第２主面に近づく方向に掘り下げられた孔（６０－４）を備え、前記第１温度センサは、前記ハウジングに形成された前記孔の底面（６０－４ｂ）上に設けられ、前記第２温度センサは、前記ハウジングの前記ダイアフラムを支持する側とは反対側の端面の上に設けられていてもよい。
【0017】
前記圧力センサにおいて、前記補正部は、前記少なくとも２つの位置の温度を用いて前記ダイアフラムの熱変形に起因した前記センシング部の出力の変動分を第２の値として算出するように構成された出力変動値算出部と、この第２の値を用いて前記第１の値を補正するように構成された出力値補正部を含むように構成してもよい。
【0018】
また、前記圧力センサにおいて、前記補正部は、前記少なくとも２つの異なる位置の温度から補正用パラメータを算出するように構成された補正用パラメータ算出部をさらに含み、前記出力変動値算出部は、前記補正用パラメータの値を用いて前記第２の値を算出するように構成してもよい。
【0019】
さらに、前記圧力センサにおいて、前記補正用パラメータは、前記少なくとも２つの位置の温度の差分であってもよい。
【0020】
また、前記圧力センサにおいて、前記補正用パラメータは、前記少なくとも２つの位置の間の温度勾配であってもよい。
【0021】
さらに、前記圧力センサにおいて、前記出力値補正部は、前記少なくとも２つの異なる位置の測定温度に基づいて決定される所定の係数を前記補正用パラメータに乗じることで前記第２の値を算出するように構成してもよい。
【0022】
また、前記圧力センサにおいて、前記出力変動値算出部は、前記温度測定部によって時系列的に測定される前記少なくとも２つの位置の温度のうちの一つの時点における温度に基づいて前記係数を決定するように構成してもよい。
【0023】
さらに、前記圧力センサにおいて、前記出力変動値算出部は、前記温度測定部によって時系列的に測定された前記少なくとも２つの位置の温度のうちの少なくとも２つの異なる時点における温度ごとに前記係数をそれぞれ決定するように構成してもよい。
【0024】
なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、圧力印加の影響を抑えつつ、熱変形に起因した測定誤差を抑制できる圧力センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【発明を実施するための形態】
【0027】
≪圧力センサの構成≫
はじめに、本実施の形態に係る圧力センサ素子１Ａおよびこれを含む圧力センサ１０の構成を、図１Ａおよび図２～図４を参照しながら説明する。なお、説明文中の前後方向、上下方向および左右方向は、図２に示された圧力センサ素子１の紙面に対する奥行き方向、上下方向および左右方向としてそれぞれ定義されるものとする。
はじめに、本実施の形態に係る圧力センサ素子１Ａおよびこれを含む圧力センサ１０の構成を、図１Ａおよび図２～図４を参照しながら説明する。なお、説明文中の前後方向、上下方向および左右方向は、図２に示された圧力センサ素子１の紙面に対する奥行き方向、上下方向および左右方向としてそれぞれ定義されるものとする。
【0028】
圧力センサ素子１Ａは、図１Ａおよび図２に示すように、ダイアフラム２０と、このダイアフラム２０の外周縁に接続してこれを支持するハウジング３０とから構成されたセンサボディ４０によってその外形が形成されている。さらに、ダイアフラム２０の変形量を電気的信号として検出し所定の値（この所定の値は、本発明の「第１の値」に相当する。）を出力するセンシング部５０と、センサボディ４０上の少なくとも２つの位置の温度を測定する温度測定部６０とを備えている。
【0029】
また、圧力センサ１０は、圧力センサ素子１を含み、さらに、温度測定部６０によって測定された温度を用いて算出される値（この値は、本発明の一態様における「第２の値」に相当する。）を用いてセンシング部５０が出力する上記所定の値を補正する補正部７０、および補正された上記所定の値に対応した補正圧力を算出する圧力算出部８０から構成された制御部９０を備える。
【0030】
センサボディ４０の下端面４１の一部を形成するダイアフラム２０は、測定対象である流体Ｆから圧力Ｐを受ける薄膜状の要素であって、例えば、円盤状に薄く成形されたステンレス鋼（ＳＵＳ）からなるが、セラミックスまたはチタン等の他の耐食性の高い材料を用いて成形してもよい。ダイアフラム２０の下面は、流体Ｆと接して圧力Ｐを受ける接液面２１（この接液面２１は、本発明の一態様における「第１主面」に相当する。）を形成し、また、ダイアフラム２０の上面は、センシング部５０が配設される変形測定面２２（この変形測定面２２は、本発明の一態様における「第２主面」に相当する。）を形成する。変形測定面２２は、例えば、大気圧を受ける受圧面としても機能する。
【0031】
ダイアフラム２０とともにセンサボディ４０を構成するハウジング３０は、円筒状を呈した要素であって、ダイアフラム２０の外周縁に接続してこれを支持する。ハウジング３０は、例えば、耐食性の高いステンレス鋼（ＳＵＳ）からなるが、セラミックスまたはチタン等の他の耐食性の高い材料を用いて成形してもよい。ハウジング３０の外周縁には、図１および図２に示すように、半径方向外側に向かって突出したフェルールフランジ部３０ｆが設けられており、また、配管Ｈの接合端部にもフェルールフランジ部Ｈｆが設けられている。圧力センサ素子１と配管Ｈとは、図２に示すように、ハウジング３０のフェルールフランジ部３０ｆと配管Ｈのフェルールフランジ部Ｈｆとが互いに重なり合い、これらがクランプバンドによって上下方向に挟持されることで互いが連結する構造（いわゆる、フェルール継手構造）となっている。
ハウジング３０の内周側壁面３０Ａは、その下部でダイアフラム２０の外周縁と接続し、ダイアフラム２０と共に、流体Ｆが流れる配管Ｈの内部と隔絶された円柱状の空間を形成している。また、この空間には、次に述べるセンシング部５０が配設されている。
ハウジング３０の内周側壁面３０Ａは、その下部でダイアフラム２０の外周縁と接続し、ダイアフラム２０と共に、流体Ｆが流れる配管Ｈの内部と隔絶された円柱状の空間を形成している。また、この空間には、次に述べるセンシング部５０が配設されている。
【0032】
センシング部５０は、ダイアフラム２０の変形を検出し、この変形量に応じた電気的信号、より具体的には、電圧値（この電圧値は、本発明の「第１の値」に相当する。）を出力する機能部である。なお、この電圧値を、以下、「変形電圧値Ｖｒ」と称することとする。
このようなセンシング部５０は、例えば、ダイアフラム２０の変形測定面２２上に立設された複数の構造体５１ａ、５１ｂ、５１ｃと、これら構造体５１ａ、５１ｂ、５１ｃによって支持された半導体チップ５１とから構成されている。 この半導体チップ５１は、例えば平面視多角形状に形成され、Ｓｉ等の半導体材料から成る基板Ｂと、この基板Ｂの上に形成されたホイートストンブリッジ回路５３からなるひずみゲージ５２とを含む。
なお、上述の構造体５１ａ、５１ｂ、５１ｃによって支持された半導体チップ５１は、本発明者らが創作した特許文献３に記載の半導体チップに準じたものであるが、これら構造体５１ａ、５１ｂ、５１ｃを介さずに、例えば半導体チップ５１を直接変形測定面２２に貼設してもよい。
このようなセンシング部５０は、例えば、ダイアフラム２０の変形測定面２２上に立設された複数の構造体５１ａ、５１ｂ、５１ｃと、これら構造体５１ａ、５１ｂ、５１ｃによって支持された半導体チップ５１とから構成されている。 この半導体チップ５１は、例えば平面視多角形状に形成され、Ｓｉ等の半導体材料から成る基板Ｂと、この基板Ｂの上に形成されたホイートストンブリッジ回路５３からなるひずみゲージ５２とを含む。
なお、上述の構造体５１ａ、５１ｂ、５１ｃによって支持された半導体チップ５１は、本発明者らが創作した特許文献３に記載の半導体チップに準じたものであるが、これら構造体５１ａ、５１ｂ、５１ｃを介さずに、例えば半導体チップ５１を直接変形測定面２２に貼設してもよい。
【0033】
ひずみゲージ５２として機能するホイートストンブリッジ回路５３は、図４に示すように、構造体５１ａ、５１ｂ、５１ｃを介してダイアフラム２０上に貼設された抵抗素子Ｒ１ないしＲ４（例えば拡散抵抗）を具備し、ダイアフラム２０の変形を、以下のようにして変形電圧値Ｖｒの形で検出する。すなわち、ダイアフラム２０が変形すると、この上に前記構造体を介して貼設された抵抗素子Ｒ１ないしＲ４の長さが変形（伸縮）して、その抵抗値Ｒが増減する。この抵抗値Ｒの変化を、一定の電流Ｉが流れたホイートストンブリッジ回路５３を用いて、互いが並列に接続された２組の抵抗対（抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２とからなる抵抗対および抵抗素子Ｒ３と抵抗素子Ｒ４とからなる抵抗対）の接点間（接点Ａと接点Ｂとの間）の電圧値（変形電圧値Ｖｒ）の変化として検出する。
【0034】
温度測定部６０は、センサボディ４０上の少なくとも２つの位置の温度を測定する複数の温度センサからなる。本実施の形態においては、温度測定部６０は、少なくとも、ダイアフラム２０の第２主面２２に垂直な方向に互いに離間してハウジング３０に設けられた第１温度センサ６０－１および第２温度センサ６０－２からなる。２つの温度センサ６０－１および温度センサ６０－２は、センサボディ４０上の異なる２つの位置にそれぞれ貼設された熱電対によって構成されている。以下、熱電対６１－１が貼設される位置を「第１温度測定位置Ｎ１」と称し、熱電対６１－２が貼設される位置を「第２温度測定位置Ｎ２」と称し、第１温度測定位置Ｎ１の測定温度および第２温度測定位置Ｎ２の測定温度をそれぞれ「第１測定温度Ｔ１」および「第２測定温度Ｔ２」と称することとする。
【0035】
上記第１温度測定位置Ｎ１および第２温度測定位置Ｎ２は、熱衝撃が加わることで生じるセンサボディ４０の温度分布を検出できる位置にあることが望ましい。このため、第１温度測定位置Ｎ１および第２温度測定位置Ｎ２は、熱衝撃が加わる接液面２１に垂直な方向、換言すれば、円筒状を呈したハウジング３０の軸心が延在する方向に沿って離間していることが望ましい。第１温度測定位置Ｎ１および第２温度測定位置Ｎ２を結ぶ直線と接液面２１の法線とが平行となるように、第１温度センサ６０－１および第２温度センサ６０－２を配置してもよい。本実施の形態に係る圧力センサ素子１Ａにおいては、図１Ａに示すように、第１温度センサ６０－１が、センサボディ４０を構成するハウジング３０の内周側壁面３０Ａ上のダイアフラム２０の変形測定面２２の近傍に設けられ、第２温度センサ６０－２が、センサボディ４０を構成するハウジング３０の内周側壁面３０Ａ上のダイアフラム２０の変形測定面２２から最も離間した位置に設けられている。このように、第１温度測定位置Ｎ１をダイアフラム２０の変形測定面２２の近傍に配置する一方、第２温度測定位置Ｎ２を、ダイアフラム２０の接液面２１に垂直な方向に沿って、換言すれば、ハウジング３０の軸心が延在する方向に沿って、最大限離間する位置に配置することによって、センサボディ４０の温度差δＴの最大値を検出することができる。
【0036】
本実施の形態に係る圧力センサ素子においては、図１Ａに示すように、第１温度センサ６０－１および第２温度センサ６０－２を共にハウジング３０の内壁３０Ａ上に配置するが、第１温度測定位置Ｎ１および第２温度測定位置Ｎ２は、上述した２つの位置に限定されるわけではない。例えば、ダイアフラム２０の変形測定面２２上に配設された温度センサ６０－１を、ハウジング３０の内周側壁面３０Ａまたは外周側壁面３０Ｂに配設するなど、センサボディ４０上のその他の位置に設けてもよい。この場合、内周側壁面３０Ａまたは外周側壁面３０Ｂに設けられた穴部に熱電対を嵌入するようにして設置してもよい。
【0037】
例えば、第１温度センサ６０－１をダイアフラム２０の変形測定面２２の近傍に設けるには、図１Ｂに示すように、ハウジング３０の内壁３０Ａのダイアフラム２０の変形測定面２２の近傍において、内壁３０Ａに垂直な方向に凹部６０－３を形成し、第１温度センサ６０－１をこの凹部６０－３内に設け、第２温度センサ６０－２をハウジング３０の上端面３２上に設けるようにしてもよい。このとき、第１温度センサ６０－１を設ける凹部６０－３の下側の面をダイアフラム２０の変形測定面２２と面一とすることによって、第１温度測定位置Ｎ１を上下方向においてダイアフラム２０の変形測定面２２とほぼ同じ位置とすることができる。なお、第２温度センサ６０－２を、図１Ａに示すように、ハウジング３０の内壁３０Ａの上端近傍に設けてもよい。
【0038】
また、図１Ｃに示すように、ハウジング３０の上端面３０Ａに開口しダイアフラム２０の変形測定面２２に近づく方向に掘り下げられた孔６０－４を設け、第１温度センサ６０－１を孔６０－４の底面６０－４ｂ上に設け、第２温度センサ６０－２をハウジング３０の上端面３２上に設けるようにしてもよい。このとき、孔６０－４の底面６０－４ｂが上下方向においてダイアフラム２０の変形測定面２２と同じ位置になるように孔６０－４を形成することによって、第１温度測定位置Ｎ１を上下方向においてダイアフラム２０の変形測定面２２とほぼ同じ位置とすることができる。なお、第２温度センサ６０－２を、図１Ａに示すように、ハウジング３０の内壁３０Ａの上端近傍に設けてもよい。
【0039】
以上のような位置に第１温度センサ６０－１を配設することで、例えば、ダイアフラム２０の変形測定面２２に温度センサ（熱電対）が貼設されることで生じ得るダイアフラム２０の応答性（圧力感度）の低下を回避することができる。
【0040】
また、温度測定部６０を構成する温度センサの数（換言すれば、温度測定部６０によって温度測定される位置の数）は、２つに限定されるわけではなく、３つ以上であってもよい。３つ以上の温度センサ６０－ｗ（ｗは３以上の整数）を、ダイアフラム２０の接液面２１に垂直な方向に沿って離間するように配設することによって、例えば、後述する第２の補正方法を用いた圧力センサ素子１およびこれを含む圧力センサ１０において、センサボディ４０の温度分布をより高い精度で検出することができる。
【0041】
制御部９０を構成する補正部７０は、センシング部５０により検出されたダイアフラム２０の変形量に応じた変形電圧値Ｖｒと、温度測定部６０により測定された第１測定温度Ｔ１および第２測定温度Ｔ２とから、熱変形に起因した出力変動を排除した補正電圧値Ｖｃを算出する演算部である。本実施の形態の補正部７０は、例えば図３Ａに示すように、補正用パラメータ算出部７１と出力変動値算出部７２と出力値補正部７３とから構成されている。
【0042】
補正用パラメータ算出部７１は、変形電圧値Ｖｒを補正するための補正用パラメータ、例えば、温度センサ６０－１および温度センサ６０－２によって測定された第１測定温度Ｔ１および第２測定温度Ｔ２の差分δＴを算出する演算部である。補正用パラメータ算出部７１は、温度測定部６０と電気的に接続されており、この温度測定部６０から出力される信号ＳＴを受信することで、第１測定温度Ｔ１および第２測定温度Ｔ２に関する情報を取得して、例えば、これらの差分δＴを時系列的に算出する。
【0043】
出力変動値算出部７２は、補正用パラメータ算出部７１で算出された補正用パラメータと後述する係数ａとを用いて、熱変形に起因した出力変動に相当する電圧値（以下、この電圧値を「熱変形電圧値Ｖｈ」と称する。この熱変形電圧値Ｖｈは、本発明の一態様における「第２の値」に相当する。）を算出する演算部である。
【0044】
出力値補正部７３は、熱変形電圧値Ｖｈと変形電圧値Ｖｒとから、熱変形に起因した出力変動を排除した補正電圧値Ｖｃを求める演算部である。出力値補正部７３は、センシング部５０と電気的に接続されており、このセンシング部５０から出力される信号ＳＶｒを受信することで、変形電圧値Ｖｒに関する情報を取得する。
【0045】
制御部９０を構成する圧力算出部８０は、補正部７０によって補正された補正電圧値Ｖｃに対応する補正圧力Ｐｃを、例えば所定の較正曲線を用いて時系列的に算出する演算部である。
【0046】
補正用パラメータ算出部７１、出力変動値算出部７２および出力値補正部７３からなる補正部７０と圧力算出部８０とから構成される制御部９０は、例えば、図３Ｂに示すＣＰＵおよびメモリ等のハードウェア資源からなり、センサボディ４０と物理的に離間した位置に配設されている。補正用パラメータ算出部７１および出力値補正部７３、ならびに圧力算出部８０における各演算は、上記ハードウェア資源と上記メモリ内に記憶された所定の演算プログラムとが協働することによって実行される。
【0047】
≪補正方法≫
次に、本実施の形態に係る圧力センサ素子１およびこれを含む圧力センサ１０において実行される熱変形に起因した出力変動の算出方法、およびこれを用いた測定圧力値の補正方法について、図５ないし図１０を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、便宜上、装置の清浄性を保つために定期的に実施される蒸気洗浄によって圧力センサ素子１およびこれを含む圧力センサ１０に熱衝撃が加えられた場面を例に説明するが、以下に述べる補正方法は、この蒸気洗浄時に限って適用されるわけではなく、例えば、通常動作時において生じ得る流体Ｆの温度変化に起因した出力変動に対しても適用することができる。
次に、本実施の形態に係る圧力センサ素子１およびこれを含む圧力センサ１０において実行される熱変形に起因した出力変動の算出方法、およびこれを用いた測定圧力値の補正方法について、図５ないし図１０を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、便宜上、装置の清浄性を保つために定期的に実施される蒸気洗浄によって圧力センサ素子１およびこれを含む圧力センサ１０に熱衝撃が加えられた場面を例に説明するが、以下に述べる補正方法は、この蒸気洗浄時に限って適用されるわけではなく、例えば、通常動作時において生じ得る流体Ｆの温度変化に起因した出力変動に対しても適用することができる。
【0048】
【0049】
上述したように、本実施の形態に係る圧力センサ素子１およびこれを含む圧力センサ１０が取付けられた装置において、清浄性を保持するために定期的に行われる蒸気洗浄が実施され配管内へ高温・高圧の蒸気が導入されると、ダイアフラム２０の接液面２１およびハウジング３０の下端面３１に熱衝撃が加わる。このとき、蒸気と接する部分の温度、例えば接液ダイアフラムの温度は、図５における実線で示すように、急激に上昇する。これに対し、熱源である蒸気から離間しかつ外気に触れているハウジング３０の上端面３２の温度は、図５における破線で示すように、高温・高圧の蒸気が導入された直後は外気と略同じであり、時間の経過とともに蒸気の熱がハウジング３０の中を伝達することで、次第に上昇していく。
【0050】
図６は、蒸気洗浄が開始された直後の圧力センサ素子１の温度分布を示したコンター図（等値線図）である。この図６からも解るように、蒸気洗浄開始直後のセンサボディ４０にあっては、ダイアフラム２０およびハウジング３０の下端面３１と略平行に（換言すれば、熱源に接する接液面２１に垂直な方向に沿って）複数の等温面がならぶ形で温度分布が形成される。
【0051】
ここで、一般的な金属材料においては、その性質上、温度に略比例して熱膨張する。このため、金属製のセンサボディ４０において、図６にみられるような温度分布、すなわち、センサボディ４０の下端面４１（ダイアフラム２０およびハウジング３０の下端面３１）が高温状態にあり上端面４２（ハウジング３０の上端面３２）が低温状態にある温度分布が生じると、センサボディ４０全体が下方へ突出するようにして熱変形することが想定される。
【0052】
そこで、熱変形に起因する出力変動を補正するために、本発明者らは、次のような前提事項を考えた。
すなわち、［ｉ］熱衝撃を受けたときのダイアフラム２０の変形は、接液面２１に加わる流体の圧力に起因した変形に、センサボディ４０の上記熱変形に起因した変形が加わる。［ｉｉ］センサボディ４０の上記熱変形は、センサボディ４０の温度分布、具体的には、接液面２１に垂直な方向に沿って温度勾配が生じるような温度分布に依存する。［ｉｉｉ］センサボディ４０の温度分布は、センサボディ４０上の異なる複数の位置で測定された温度を指標（以下、この指標を「指標α」と称する。）として近似的かつ部分的に把握することができる。［ｉｖ］上記指標αとして、例えば、異なる複数の位置で測定された温度の差分δＴを用いることができる。
上記前提事項［ｉ］ないし［ｉｖ］に基づけば、センサボディ４０の上記熱変形に起因したダイアフラム２０の変形（ダイアフラム２０の熱変形）と指標α、例えば、センサボディ４０上の異なる複数の位置で測定された温度の差分δＴ（以下、「センサボディ温度差δＴ」と称する。）との間には相関があり、この相関を利用することによって、センサボディ温度差δＴ等の指標αからダイアフラム２０の熱変形を算出できることになる。
すなわち、［ｉ］熱衝撃を受けたときのダイアフラム２０の変形は、接液面２１に加わる流体の圧力に起因した変形に、センサボディ４０の上記熱変形に起因した変形が加わる。［ｉｉ］センサボディ４０の上記熱変形は、センサボディ４０の温度分布、具体的には、接液面２１に垂直な方向に沿って温度勾配が生じるような温度分布に依存する。［ｉｉｉ］センサボディ４０の温度分布は、センサボディ４０上の異なる複数の位置で測定された温度を指標（以下、この指標を「指標α」と称する。）として近似的かつ部分的に把握することができる。［ｉｖ］上記指標αとして、例えば、異なる複数の位置で測定された温度の差分δＴを用いることができる。
上記前提事項［ｉ］ないし［ｉｖ］に基づけば、センサボディ４０の上記熱変形に起因したダイアフラム２０の変形（ダイアフラム２０の熱変形）と指標α、例えば、センサボディ４０上の異なる複数の位置で測定された温度の差分δＴ（以下、「センサボディ温度差δＴ」と称する。）との間には相関があり、この相関を利用することによって、センサボディ温度差δＴ等の指標αからダイアフラム２０の熱変形を算出できることになる。
【0053】
図７は、熱衝撃時におけるダイアフラム熱変形の時間応答に関するシミュレーション結果と指標αの時間応答とを比較した図である。図７では、指標αとしてセンサボディ温度差δＴの代わりに温度比が用いられており、左側の縦軸は温度比である。また、図７におけるダイアフラム熱変形量を表す線図には、センサボディ温度差δＴの線図と重なるように、所定の係数を乗じている。
【0054】
図７から、ダイアフラム２０の熱変形と、センサボディ温度差δＴとの間には、一方を他方の一次関数で略表せる程度の強い相関関係があることが解る。
【0055】
このため、ダイアフラム２０の熱変形をセンサボディ温度差δＴの一次関数として近似的に表し、このときの傾きに相当する値を、例えば一時刻ｔにおけるセンサボディ温度差δＴを用いて求めることができれば、一時刻ｔ以降の時々刻々と変化するダイアフラム熱変形の近似値を、このセンサボディ温度差δＴを用いて算出することができる。なお、この傾きに相当する値は、上記所定の係数に相当する値である。
【0056】
本実施の形態における補正方法は、前記前提事項［ｉ］ないし［ｉｖ］から導かれる上記理解、すなわち、センサボディ４０の温度分布を表す指標α（例えば、センサボディ温度差δＴ）とダイアフラム熱変形との間には相関関係があり、ダイアフラム熱変形は、指標αの一次関数として近似的に算出できるとの理解に立脚するものである。
【0057】
なお、本実施の形態に係る圧力センサ素子１およびこれを含む圧力センサ１０にあっては、上述したように、ダイアフラム熱変形が、ひずみゲージ５２を含むホイートストンブリッジ回路５３を用いて変形電圧値Ｖｒの形で検出される。このため、詳細については後述する第１の補正方法および第２の補正方法等においては、ダイアフラム熱変形に対応する変形電圧値Ｖｈを指標αの一次関数として近似的に算出することができる。例えば、センサボディ温度差δＴを指標αとし、この指標αに対する変形電圧値Ｖｒの傾きを所定の定数ａとした場合、熱変形電圧値Ｖｈは、関係式Ｖｈ＝ａ×δＴを用いて近似的に算出することができる。
【0058】
＜第１の補正方法＞
次に、図８Ａおよび８Ｂを参照しながら、第１の補正方法について説明する。
この第１の補正方法は、例えば図８Ａに示すように、ステップＳ１ないしＳ７によって実行される。ここで、ステップＳ１およびＳ２は、並列的に実行され、ステップＳ３ないしＳ７は、これらステップＳ１およびＳ２続いて順次実行されるように構成されている。
次に、図８Ａおよび８Ｂを参照しながら、第１の補正方法について説明する。
この第１の補正方法は、例えば図８Ａに示すように、ステップＳ１ないしＳ７によって実行される。ここで、ステップＳ１およびＳ２は、並列的に実行され、ステップＳ３ないしＳ７は、これらステップＳ１およびＳ２続いて順次実行されるように構成されている。
【0059】
まず、圧力センサ素子１を構成するセンシング部５０によって、ダイアフラム２０の変形に対応する変形電圧値Ｖｒを検出する（ステップＳ１）。
【0060】
ここで、ダイアフラム２０の変形は、流体Ｆの圧力Ｐに起因した変形と熱衝撃に起因した変形Ｌｈとを含んでいる。このため、ダイアフラム２０の変形に対応する変形電圧値Ｖｒは、流体Ｆの圧力Ｐに起因した出力成分（以下、「流体圧力電圧値Ｖｐ」と称する。）と熱衝撃に起因した出力成分（熱変形電圧値Ｖｈに相当）との合算値（Ｖｒ＝Ｖｐ＋Ｖｈ）となる。
【0061】
また、ステップＳ１と並行して、圧力センサ素子１を構成する温度測定部６０によって、センサボディ４０上の少なくとも２つの異なる位置である第１温度測定位置Ｎ１および第２温度測定位置Ｎ２のそれぞれの温度、すなわち、第１測定温度Ｔ１および第２測定温度Ｔ２を測定する（ステップＳ２）。
【0062】
さらに、ステップＳ１およびＳ２に続くステップＳ３では、熱衝撃が加わったときのセンサボディ４０の温度分布を表す指標αに相当し、かつ変形電圧値Ｖｒを補正する補正用パラメータに相当するセンサボディ温度差δＴを算出する。このステップＳ３は、補正部７０、より具体的には、補正用パラメータ算出部７１によって実行される。
センサボディ温度差δＴは、ステップＳ２で測定される第１温度測定位置Ｎ１の第１測定温度Ｔ１と第２温度測定位置Ｎ２の第２測定温度Ｔ２とを用いて算出され、補正部７０の出力値補正部７３に向けて出力される。
センサボディ温度差δＴは、ステップＳ２で測定される第１温度測定位置Ｎ１の第１測定温度Ｔ１と第２温度測定位置Ｎ２の第２測定温度Ｔ２とを用いて算出され、補正部７０の出力値補正部７３に向けて出力される。
【0063】
センサボディ温度差δＴが算出されると、補正部７０、より具体的には、出力変動値算出部７２において、このセンサボディ温度差δＴを用いて熱変形電圧値Ｖｈが算出される（ステップＳ４）。熱変形電圧値Ｖｈは、上述したように、関係式Ｖｈ＝ａ×δＴ（ａは係数）から近似的に算出される。
【0064】
ここで、係数ａの算出方法について説明する。係数ａは、上述したように、ダイアフラム熱変形に対応する変形電圧値Ｖｈをセンサボディ温度差δＴの一次関数（原点を通る一次関数）で表したときの傾き（Ｖｈ／δＴ）に相当する値である。ここで、変形電圧値Ｖｒ、流体圧力電圧値Ｖｐおよび熱変形電圧値Ｖｈの間には、上述したように、関係式Ｖｒ＝Ｖｐ＋Ｖｈが成り立つ。したがって、係数ａは、センサボディ温度差δＴ、変形電圧値Ｖｒおよび流体圧力電圧値Ｖｐをパラメータとして、関係式ａ＝（Ｖｒ―Ｖｐ）／δＴから算出することができる。
【0065】
図８Ｂは、係数ａの算出方法の一例を示したものである。
変形電圧値Ｖｒおよびセンサボディ温度差δＴは、それぞれステップＳ１およびステップＳ３で検出または算出された値を用いる。流体圧力電圧値Ｖｐについては、例えば、測定対象である流体Ｆの供給源に配設されているリファレンス圧力計から出力されるリファレンス電圧値Ｖｐｒｅｆを取得してこれを用いる（ステップＳ４―２）。これらパラメータの値を関係式ａ＝（Ｖｒ―Ｖｐ）／δＴに代入することで、係数ａが算出される（ステップＳ４―３）。
変形電圧値Ｖｒおよびセンサボディ温度差δＴは、それぞれステップＳ１およびステップＳ３で検出または算出された値を用いる。流体圧力電圧値Ｖｐについては、例えば、測定対象である流体Ｆの供給源に配設されているリファレンス圧力計から出力されるリファレンス電圧値Ｖｐｒｅｆを取得してこれを用いる（ステップＳ４―２）。これらパラメータの値を関係式ａ＝（Ｖｒ―Ｖｐ）／δＴに代入することで、係数ａが算出される（ステップＳ４―３）。
【0066】
第１の補正方法においては、係数ａの算出に用いられる変形電圧値Ｖｒ、リファレンス電圧値Ｖｐおよび温度差δＴの値は、いずれも同一の時刻、例えば時刻ｔで測定された値とする。また、第１の補正方法では、この同一の時刻ｔにおける変形電圧値Ｖｒ、リファレンス電圧値Ｖｐおよび温度差δＴの値を用いて算出された係数ａを、時系列的に不変の係数として用いる。
【0067】
ステップＳ４において、関係式Ｖｈ＝ａ×δＴを用いて熱変形電圧値Ｖｈが算出されると、補正部７０、より具体的には、出力値補正部７３において、この熱変形電圧値ＶｈとステップＳ１によって検出された変形電圧値Ｖｒとを用いて、関係式Ｖｃ＝Ｖｒ―Ｖｈから熱変形に起因した出力変動が排除された補正電圧値Ｖｃが算出される（ステップＳ５）。
【0068】
補正電圧値Ｖｃが算出されると、圧力算出部８０において、補正電圧値Ｖｃに対応する補正圧力値Ｐｃが算出される（ステップＳ６）。
補正圧力値Ｐｃは、圧力センサ素子１およびこれを含む圧力センサ１０の製品特性、より具体的には、センシング部５０を構成する半導体チップ５１の製品特性である電圧値および圧力に関する較正曲線を用いて算出される。
補正圧力値Ｐｃは、圧力センサ素子１およびこれを含む圧力センサ１０の製品特性、より具体的には、センシング部５０を構成する半導体チップ５１の製品特性である電圧値および圧力に関する較正曲線を用いて算出される。
【0069】
以上のステップＳ１ないしＳ６は、圧力センサ素子１およびこれを含む圧力センサ１０が備え付けられた装置が停止するまで繰り返され、装置が停止することによって終了する（ステップＳ７）。
【0070】
第１の補正方法を経て算出された補正電圧値Ｖｃと、センシング部５０から出力される変形電圧値Ｖｒ（補正前の出力電圧値）とを比較した結果を図９に示す。図９の縦軸は、熱変形に起因した出力変動を表し、横軸は時間を表す。この図９から、熱衝撃が加えられた直後を除く補正電圧値Ｖｃにおいて、熱変形に起因した出力変動が排除されていることが解る。
【0071】
〔第１の補正方法の効果〕
第１の補正方法を用いた本実施の形態に係る圧力センサ素子１およびこれを含む圧力センサ１０によれば、センサボディ４０上の少なくとも２つの位置の温度を測定する２つの温度センサ６０－１および温度センサ６０－２を所定の位置に配設し、また、補正部７０を構成する各種演算処理プログラムを既存の制御装置等に付加するだけの簡易かつ単純な構造・構成によって、熱変形に起因した出力変動（熱変形電圧値Ｖｈ）を効果的に排除することができる。これによって、例え熱衝撃等が加えられる使用環境にあっても、常に高い精度で流体圧力の測定が可能な圧力センサ素子１およびこれを含む圧力センサ１０を提供することができる。
第１の補正方法を用いた本実施の形態に係る圧力センサ素子１およびこれを含む圧力センサ１０によれば、センサボディ４０上の少なくとも２つの位置の温度を測定する２つの温度センサ６０－１および温度センサ６０－２を所定の位置に配設し、また、補正部７０を構成する各種演算処理プログラムを既存の制御装置等に付加するだけの簡易かつ単純な構造・構成によって、熱変形に起因した出力変動（熱変形電圧値Ｖｈ）を効果的に排除することができる。これによって、例え熱衝撃等が加えられる使用環境にあっても、常に高い精度で流体圧力の測定が可能な圧力センサ素子１およびこれを含む圧力センサ１０を提供することができる。
【0072】
また、温度センサ６０－１が、ハウジング３０の内周側壁面３０Ａまたは外周側壁面３０Ｂに配設された仕様、すなわち、ダイアフラム２０に温度センサが貼設されていない仕様にあっては、流体圧力に対するダイアフラム２０の応答性（圧力感度）を低下させることがなく、また、以下に述べるように、熱変形に対する補正の精度に関しても、温度センサ６０－１がダイアフラム２０に貼設された仕様と同程度の高い精度を維持することができる。
すなわち、熱衝撃が加わったときのダイアフラム２０は、上述したように、センサボディ４０の熱変形に倣って変形し（前提事項［ｉ］参照）、さらに、センサボディ４０の熱変形は、専ら体積占有率の大きなハウジング３０の熱変形に支配されると考えられる。このため、ダイアフラム２０の温度を測定することなくハウジング３０の温度分布を検出するだけの仕様によっても、ダイアフラム２０に温度センサ６０－１が貼設された仕様と同程度の圧力測定精度が維持できると考えられる。
すなわち、熱衝撃が加わったときのダイアフラム２０は、上述したように、センサボディ４０の熱変形に倣って変形し（前提事項［ｉ］参照）、さらに、センサボディ４０の熱変形は、専ら体積占有率の大きなハウジング３０の熱変形に支配されると考えられる。このため、ダイアフラム２０の温度を測定することなくハウジング３０の温度分布を検出するだけの仕様によっても、ダイアフラム２０に温度センサ６０－１が貼設された仕様と同程度の圧力測定精度が維持できると考えられる。
【0073】
＜第２の補正方法＞
次に、図１０を参照しながら、第２の補正方法について説明する。この第２の補正方法と第１の補正方法との相違点は、上述したように、係数ａの算出・決定の方法にある。
次に、図１０を参照しながら、第２の補正方法について説明する。この第２の補正方法と第１の補正方法との相違点は、上述したように、係数ａの算出・決定の方法にある。
【0074】
第２の補正方法は、図１０に示すように、ステップＳ１００ないしＳ１０８によって説明される。このうちのステップＳ１０３およびステップＳ１０４は、係数ａの算出に関するステップであって、図８Ｂで示される第１の補正方法におけるステップＳ４－２およびＳ４－３に代わるものある。
なお、ステップＳ１０１は第１の補正方法におけるステップＳ２、ステップＳ１０２は同ステップＳ３、ステップＳ１０５は同ステップＳ４、ステップＳ１０６は同ステップＳ５、ステップＳ１０７は同ステップＳ６、ステップＳ１０８は同ステップＳ７にそれぞれ対応する。このため、重複する部分の説明は省略する。
なお、ステップＳ１０１は第１の補正方法におけるステップＳ２、ステップＳ１０２は同ステップＳ３、ステップＳ１０５は同ステップＳ４、ステップＳ１０６は同ステップＳ５、ステップＳ１０７は同ステップＳ６、ステップＳ１０８は同ステップＳ７にそれぞれ対応する。このため、重複する部分の説明は省略する。
【0075】
まず、第２の補正方法における係数ａの算出・決定の考え方について説明する。
係数ａは、上述したように、ダイアフラム熱変形に対応する変形電圧値Ｖｈをセンサボディ温度差δＴの一次関数（原点を通る一次関数）で表したときの傾き（Ｖｈ／δＴ）に相当する値である。
係数ａは、上述したように、ダイアフラム熱変形に対応する変形電圧値Ｖｈをセンサボディ温度差δＴの一次関数（原点を通る一次関数）で表したときの傾き（Ｖｈ／δＴ）に相当する値である。
【0076】
ここで、熱変形電圧値Ｖｈは、上述した「補正の原理」および図７によって示される内容によれば、センサボディ４０の一つの温度分布から一意に定まる。また、センサボディ温度差δＴは、温度測定位置Ｎが変わらない限り、センサボディ４０の一つの温度分布の態様から一意に定まる。
したがって、熱変形電圧値Ｖｈとセンサボディ温度差δＴとの比として算出される係数ａも、所定の温度測定位置Ｎにおいて、センサボディ４０の一つの温度分布に対して一意に定まる。
したがって、熱変形電圧値Ｖｈとセンサボディ温度差δＴとの比として算出される係数ａも、所定の温度測定位置Ｎにおいて、センサボディ４０の一つの温度分布に対して一意に定まる。
【0077】
そこで、第２の補正方法では、予め次の方法にしたがって複数の温度分布データに対応する係数ａを求めておく。
例えば、センサボディ４０の異なるｐ個（ｐは２以上の整数）の温度測定位置Ｎｙ（ｙ＝１、２、・・・ｐ）における温度データ｛ＴＮ１、ＴＮ２、・・・ＴＮｐ｝からなる温度分布データを予めｍ個（ｍは２以上の自然数）用意し（以下、各温度分布データを「温度分布データＴＤｊ（ｊ＝１、２、・・・ｍ）」と称し、これらを「温度分布データＴＤ」と総称することがある。）、これら温度分布データＴＤｊとこれらに対応する係数ａｊとを、個々の圧力センサ１０に関する製品特性値として、各圧力センサ１０が備えるメモリ等に温度分布データＴＤｊと対応付けて記憶しておく。ここで、温度分布データＴＤｊおよびこれらに対応する係数ａｊは、実機および／またはシミュレーションを用いて測定または算出することができる。また、ｍ個の温度分布データＴＤｊおよび係数ａｊは、これらを互いに対応付けたテーブルの形式で記憶しておくことができる。
例えば、センサボディ４０の異なるｐ個（ｐは２以上の整数）の温度測定位置Ｎｙ（ｙ＝１、２、・・・ｐ）における温度データ｛ＴＮ１、ＴＮ２、・・・ＴＮｐ｝からなる温度分布データを予めｍ個（ｍは２以上の自然数）用意し（以下、各温度分布データを「温度分布データＴＤｊ（ｊ＝１、２、・・・ｍ）」と称し、これらを「温度分布データＴＤ」と総称することがある。）、これら温度分布データＴＤｊとこれらに対応する係数ａｊとを、個々の圧力センサ１０に関する製品特性値として、各圧力センサ１０が備えるメモリ等に温度分布データＴＤｊと対応付けて記憶しておく。ここで、温度分布データＴＤｊおよびこれらに対応する係数ａｊは、実機および／またはシミュレーションを用いて測定または算出することができる。また、ｍ個の温度分布データＴＤｊおよび係数ａｊは、これらを互いに対応付けたテーブルの形式で記憶しておくことができる。
【0078】
なお、温度測定位置Ｎが任意に変更され得る場合には、ｍ個の温度分布データＴＤｊ毎に、センサボディ４０上に設けられた複数の温度測定位置Ｎｘと係数ａｊとが関連付けられたマッピングデータＭＤｊを用意しておくことが望ましい。
【0079】
第２の補正方法では、センサボディ４０上の少なくとも２つの異なる位置に相当する第１温度測定位置Ｎ１および第２温度測定位置Ｎ２の実測温度（第１測定温度Ｔ１および第２測定温度Ｔ２）を測定すると（ステップＳ１０１（第１のステップＳ２に対応））、補正部７０は、これら実測温度とメモリ内のｍ個の温度分布データＴＤｊ（ｊ＝１～ｍ）とを照合する（ステップＳ１０３）。
【0080】
上記照合は、例えば補正部７０の補正用パラメータ算出部７１において、以下のようにして実行される。
すなわち、ｍ個の温度分布データＴＤｊ（ｊ＝１～ｍ）におけるそれぞれの第１温度測定位置Ｎ１の温度（以下、「第１リファレンス温度ＲＴ１ｊ（ｊ＝１～ｍ）」と称する。）および第２温度測定位置Ｎ２の温度（以下、「第２リファレンス温度ＲＴ２ｊ（ｊ＝１～ｍ）」と称する。）と、温度測定部６０によって計測された第１温度測定位置Ｎ１の第１測定温度Ｔ１および第２温度測定位置Ｎ２の第２測定温度Ｔ２とを比較する。当該照合の結果、双方が一致、または最も近い温度分布データＴＤｉが、データベースＤＢの中から１つ選択される。
すなわち、ｍ個の温度分布データＴＤｊ（ｊ＝１～ｍ）におけるそれぞれの第１温度測定位置Ｎ１の温度（以下、「第１リファレンス温度ＲＴ１ｊ（ｊ＝１～ｍ）」と称する。）および第２温度測定位置Ｎ２の温度（以下、「第２リファレンス温度ＲＴ２ｊ（ｊ＝１～ｍ）」と称する。）と、温度測定部６０によって計測された第１温度測定位置Ｎ１の第１測定温度Ｔ１および第２温度測定位置Ｎ２の第２測定温度Ｔ２とを比較する。当該照合の結果、双方が一致、または最も近い温度分布データＴＤｉが、データベースＤＢの中から１つ選択される。
【0081】
次にステップＳ１０３において選択された温度分布データＴＤｉに対応する係数ａｉを、補正用の係数ａとして決定する（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０４は、例えば補正部７０の出力値補正部７３において実行される。
【0082】
上述したステップＳ１０３およびＳ１０４によって決定された補正用の係数ａにステップＳ１０２で算出されたセンサボディ温度差δＴを乗じることで、熱衝撃に起因した熱変形電圧値Ｖｈが算出される（ステップＳ１０５）。このステップＳ１０５は、上述したように、第１の補正方法のステップＳ４に対応し、以降、ステップＳ１０５ないしステップＳ１０７（第１の補正方法のステップＳ５およびＳ６に対応）を経て、補正圧力値Ｐｃが算出される。
【0083】
以上のステップＳ１００ないしＳ１０７は、圧力センサ素子１およびこれを含む圧力センサ１０が備え付けられた装置が停止するまで繰り返され、装置が停止することによって終了する（ステップＳ１０８）。
【0084】
〔第２の補正方法の効果〕
第２の補正方法を用いた本実施の形態に係る圧力センサ素子１およびこれを含む圧力センサ１０によれば、温度分布データＴＤｉと係数ａｉとを対応付けてこれらをメモリ等に記憶・保存しておく点で第１に補正方法と異なるが、ハードウェア等の基本的な構造・構成は、第１の補正方法を用いた本実施の形態と同様である。したがって、第１の補正方法を用いた本実施の形態の効果と同様に、簡易かつ単純な構造・構成によって、熱変形に起因した出力変動（熱変形電圧値Ｖｈ）を排除することができる。
また、次に述べるように、温度測定位置を３つ以上設けることで、センサボディ４０の温度分布をより高い精度で検出できる仕様にすることもできる。
第２の補正方法を用いた本実施の形態に係る圧力センサ素子１およびこれを含む圧力センサ１０によれば、温度分布データＴＤｉと係数ａｉとを対応付けてこれらをメモリ等に記憶・保存しておく点で第１に補正方法と異なるが、ハードウェア等の基本的な構造・構成は、第１の補正方法を用いた本実施の形態と同様である。したがって、第１の補正方法を用いた本実施の形態の効果と同様に、簡易かつ単純な構造・構成によって、熱変形に起因した出力変動（熱変形電圧値Ｖｈ）を排除することができる。
また、次に述べるように、温度測定位置を３つ以上設けることで、センサボディ４０の温度分布をより高い精度で検出できる仕様にすることもできる。
【0085】
＜変形例１：温度測定位置を３つ以上設けた場合の補正方法＞
上記第１の補正方法および第２の補正方法では、センサボディ４０上の異なる２つの位置の温度を測定する仕様であったが、センサボディ４０上の異なる３つ以上の位置の温度を測定する仕様としてもよい。
この仕様によれば、例えば、第２の補正方法のステップＳ１０３で実行される、測定温度データとデータベースＤＢ内に記憶・保存されている温度分布データＴＤｊ（ｊ＝１～ｍ）との照合を、３つ以上の温度測定位置で行うことになるため、高精度の照合が可能になる。この結果、より高い精度で補正圧力値Ｐｃを算出することができる。
上記第１の補正方法および第２の補正方法では、センサボディ４０上の異なる２つの位置の温度を測定する仕様であったが、センサボディ４０上の異なる３つ以上の位置の温度を測定する仕様としてもよい。
この仕様によれば、例えば、第２の補正方法のステップＳ１０３で実行される、測定温度データとデータベースＤＢ内に記憶・保存されている温度分布データＴＤｊ（ｊ＝１～ｍ）との照合を、３つ以上の温度測定位置で行うことになるため、高精度の照合が可能になる。この結果、より高い精度で補正圧力値Ｐｃを算出することができる。
【0086】
＜変形例２：異なる複数の時点で算出・決定された係数ａを用いた補正方法＞
第１の補正方法のステップＳ４および第２の補正方法のステップＳ１０５では、熱変形電圧値Ｖｈを算出するにあたり、一時刻ｔで測定された各パラメータ値（変形電圧値Ｖｒ、リファレンス電圧値Ｖｐ、温度差δＴ（第１測定温度Ｔ１、第２測定温度Ｔ２））を用いて算出・決定された係数ａを、時系列的に不変の固定された係数として用いていた。しかし、これに代えて、温度測定部６０において計測・取得される第１測定温度Ｔ１および第２測定温度Ｔ２に関する時系列情報の中から、所定の周期でサンプリングした情報、すなわち、一定の間隔でならぶ複数の時刻ｔｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）ごとに測定された第１測定温度Ｔ１ｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）および第２測定温度Ｔ２ｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）を用いて、それぞれの時刻ｔｋごとに係数ａｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）を算出・決定するように構成してもよい（図７参照）。なお、ｔｋは、必ずしも一定の周期でサンプリングされたものに限定さるわけではない。
第１の補正方法のステップＳ４および第２の補正方法のステップＳ１０５では、熱変形電圧値Ｖｈを算出するにあたり、一時刻ｔで測定された各パラメータ値（変形電圧値Ｖｒ、リファレンス電圧値Ｖｐ、温度差δＴ（第１測定温度Ｔ１、第２測定温度Ｔ２））を用いて算出・決定された係数ａを、時系列的に不変の固定された係数として用いていた。しかし、これに代えて、温度測定部６０において計測・取得される第１測定温度Ｔ１および第２測定温度Ｔ２に関する時系列情報の中から、所定の周期でサンプリングした情報、すなわち、一定の間隔でならぶ複数の時刻ｔｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）ごとに測定された第１測定温度Ｔ１ｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）および第２測定温度Ｔ２ｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）を用いて、それぞれの時刻ｔｋごとに係数ａｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）を算出・決定するように構成してもよい（図７参照）。なお、ｔｋは、必ずしも一定の周期でサンプリングされたものに限定さるわけではない。
【0087】
例えば、第１の補正方法では、温度測定部６０において逐次計測・取得される第１測定温度Ｔ１および第２測定温度Ｔ２に関する時系列情報の中から、時刻ｔｋにおける第１測定温度Ｔ１ｋおよび第２測定温度Ｔ２ｋの値を取得し（図８ＡのステップＳ２）、補正部７０の補正用パラメータ算出部７１において逐次算出されるセンサボディ温度差δＴに関する時系列情報の中から、時刻ｔｋにおけるセンサボディ温度差δＴｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）を取得し（図８ＡのステップＳ３）、さらに、センシング部５０において逐次計測・取得される変形電圧値Ｖｒの中から、時刻ｔｋにおける変形電圧値Ｖｒｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）を取得する（図８ＢのステップＳ１）。また、時刻ｔｋにおけるリファレンス電圧値Ｖｐｒｅｆｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）をリファレンス圧力計から取得する（図８ＢのステップＳ４－２）。
これら時刻ｔｋにおける温度差δＴｋ、変形電圧値Ｖｒｋおよびリファレンス電圧値Ｖｐｋを用いて、時刻ｔｋごとに係数ａｋを算出する（図８ＢのステップＳ４－３）。
これら時刻ｔｋにおける温度差δＴｋ、変形電圧値Ｖｒｋおよびリファレンス電圧値Ｖｐｋを用いて、時刻ｔｋごとに係数ａｋを算出する（図８ＢのステップＳ４－３）。
【0088】
熱衝撃電圧値Ｖｈは、この時刻ｔｋごとに算出された係数ａｋを用いて各時刻間ごとに算出される（同図のステップＳ４）。例えば、ｔｋ≦ｔ＜ｔｋ＋１（ｋ＝１、２、・・・ｎ－１）の熱衝撃電圧値Ｖｈｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ－１）は、係数ａｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ－１）を用いて算出され、ｔ≦ｔｎの熱衝撃電圧値Ｖｈｎは、係数ａｎを用いて算出される。
以下、各時刻間の熱衝撃電圧値Ｖｈｋを用いて、各時刻間（ｔｋ≦ｔ＜ｔｋ＋１（ｋ＝１、２、・・・ｎ－１）およびｔ≦ｔｎ）ごとに、補正電圧値Ｖｃｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ－１）および補正圧力Ｐｃｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ－１）を算出する（同図のステップＳ５およびステップＳ６）。
以下、各時刻間の熱衝撃電圧値Ｖｈｋを用いて、各時刻間（ｔｋ≦ｔ＜ｔｋ＋１（ｋ＝１、２、・・・ｎ－１）およびｔ≦ｔｎ）ごとに、補正電圧値Ｖｃｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ－１）および補正圧力Ｐｃｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ－１）を算出する（同図のステップＳ５およびステップＳ６）。
【0089】
また、第２の補正方法において、時刻ｔｋごとに、第１測定温度Ｔ１ｋおよび第２測定温度Ｔ２ｋとメモリ内に記憶されたｍ個の温度分布データＴＤｊ（ｊ＝１～ｍ）との照合（図１０のステップＳ１０３）と、温度分布データＴＤｉｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）の選択および補正用係数ａｉｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）の決定（同図ステップＳ１０４）とが行われる。
さらに、この補正用係数ａｉｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）を用いて、各時刻間（ｔｋ≦ｔ＜ｔｋ＋１（ｋ＝１、２、・・・ｎ－１）およびｔ≦ｔｎ）ごとに、熱衝撃電圧値Ｖｈｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）の算出（同図のステップＳ１０５）と、補正電圧値Ｖｃｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）の算出（同図のステップＳ１０６）と、補正圧力Ｐｃｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）の算出（同図のステップＳ１０７）とが行われる。
さらに、この補正用係数ａｉｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）を用いて、各時刻間（ｔｋ≦ｔ＜ｔｋ＋１（ｋ＝１、２、・・・ｎ－１）およびｔ≦ｔｎ）ごとに、熱衝撃電圧値Ｖｈｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）の算出（同図のステップＳ１０５）と、補正電圧値Ｖｃｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）の算出（同図のステップＳ１０６）と、補正圧力Ｐｃｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）の算出（同図のステップＳ１０７）とが行われる。
【0090】
時系列的に求めた係数ａｋを用いて補正圧力Ｐｃｋ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）を算出することで、より高い精度の圧力測定が可能になる。
【0091】
＜変形例３：補正用パラメータを温度勾配とした場合の補正方法＞
第１の補正方法のステップＳ３および第２の補正方法のステップＳ１０２では、第１温度測定位置Ｎ１における第１測定温度Ｔ１と第２温度測定位置Ｎ２における第２測定温度Ｔ２との差分である温度差δＴをセンサボディ４０の温度分布を検出する指標αとし、かつこれを補正用パラメータとして用いて補正電圧値Ｖｃを算出したが、これに替えて、温度勾配、例えば、δＴを第１温度測定位置Ｎ１と第２温度測定位置Ｎ２との（法線方向に沿った）距離ｌで除したδＴ／ｌを、センサボディ４０の温度分布を検出する指標αとして用いてもよい。
第１の補正方法のステップＳ３および第２の補正方法のステップＳ１０２では、第１温度測定位置Ｎ１における第１測定温度Ｔ１と第２温度測定位置Ｎ２における第２測定温度Ｔ２との差分である温度差δＴをセンサボディ４０の温度分布を検出する指標αとし、かつこれを補正用パラメータとして用いて補正電圧値Ｖｃを算出したが、これに替えて、温度勾配、例えば、δＴを第１温度測定位置Ｎ１と第２温度測定位置Ｎ２との（法線方向に沿った）距離ｌで除したδＴ／ｌを、センサボディ４０の温度分布を検出する指標αとして用いてもよい。
【0092】
ここで、センサボディ４０が同一の材料（熱伝導率が同一）からなり、かつその形状が比較的単純であれば、温度勾配δＴ／ｌは略一定となる。すなわち、上記条件下での温度勾配δＴ／ｌは、温度測定位置に依存しない指標αとして用いることができる。
【0093】
温度勾配δＴ／ｌをセンサボディ４０の温度分布を検出する指標αとし用い、かつこれを補正用パラメータとして用いて上記第１の補正方法および第２の補正方法を実行する際は、「温度差δＴ」を「温度勾配δＴ／ｌ」に置き換えて実行すればよい。
なお、係数ａは、例えば以下のようにして算出・決定される。
なお、係数ａは、例えば以下のようにして算出・決定される。
【0094】
第１の補正方法においては、係数ａは、関係式ａ＝（Ｖｒ－Ｖｐ）／｛（Ｔ２－Ｔ１）／ｌ｝を用いて算出・決定される。
【0095】
第２の補正方法においては、ｍ個の温度分布データＴＤｊ（ｊ＝１～ｍ）に、それぞれ温度勾配に関する情報（リファレンス温度勾配δＴ／ｌ ｒｅｆ ｊ（ｊ＝１～ｍ））を含ませておき、測定された温度勾配δＴ／ｌと同値しまたは最も近い値のリファレンス温度勾配δＴ／ｌ ｒｅｆ ｉを含む温度分布データＴＤｉ（ｉ＝１～ｍのいずれか１つ）をデータベースＤＢの中から１つ選択する（図１０のステップＳ１０３）。この選択された温度分布データＴＤｉに対応する係数ａｉを補正用係数ａｉとして決定する（同図のステップＳ１０４）。
【0096】
センサボディ４０の温度分布を検出する指標αに、温度測定位置に依存しない温度勾配δＴ／ｌを用いることで、例えば、上記第２の補正方法において実行される測定温度データとデータベースＤＢ内の温度分布データＴＤｊ（ｊ＝１～ｍ）との照合（ステップＳ１０３）を、２つの温度測定位置が所定の位置に固定されているか否かおよびマッピングデータＭＤｊ（ｊ＝１～ｍ）があるか否かに関わらず行うことができる（２つの温度測定位置が所定の位置に固定されていない状況下でセンサボディ４０温度差δＴを指標αとして用いた場合、上記照合を適正に行うためには、マッピングデータＭＤｊ（ｊ＝１～ｍ）が必要になる）。
【0097】
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、明細書および図面に直接記載のない構成であっても、本発明の作用・効果を奏する以上、本発明の技術的思想の範囲内である。さらに、上記記載および各図で示した実施の形態は、その目的および構成等に矛盾がない限り、互いの記載内容を組み合わせることも可能である。
【0098】
例えば、上記実施の形態においては、ダイアフラム変形による圧力検出手法（センシング原理）として、ひずみゲージ５２を含む半導体チップ５１（半導体ひずみゲージ式）を用いているが、これに限定されるわけではなく、例えば、静電容量式、金属歪みゲージ式、抵抗ゲージをスパッタ等により成膜した方式を用いた圧力検出手法（センシング原理）であってもよい。
【符号の説明】
【0099】
１…圧力センサ素子、１０…圧力センサ、２０…ダイアフラム、２１…接液面、２２…変形測定面、３０…ハウジング、３１…ハウジング下端面、３２…ハウジング上端面、４０…センサボディ、４１…センサボディ下端面、４２…センサボディ上端面、５０…センシング部、５１…半導体チップ、５２…ひずみゲージ、５３…ホイートストンブリッジ回路、６０…温度測定部、６０－１…温度センサ、６０－２…温度センサ、６０－３…凹部、６０－４…孔、６０－４ｂ・・・底部、７０…補正部、７１…補正用パラメータ算出部、７２…出力変動値算出部、７３…出力値補正部、８０…圧力算出部、９０…制御部、Ｖｒ…変形電圧値、Ｖｈ…熱衝撃電圧値、Ｖｐ…流体圧力電圧値、Ｎ１…第１温度測定位置、Ｎ２…第２温度測定位置、Ｔ１…第１測定温度、Ｔ２…第２測定温度、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ…構造体。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】