JP6093722B2 - Capacitive pressure sensor - Google Patents

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Description

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。   The present invention relates to a capacitance type pressure sensor that detects a change in a diaphragm (diaphragm) that is bent under the pressure of a fluid to be measured as a change in capacitance.

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。   2. Description of the Related Art Conventionally, a capacitance type pressure sensor that detects a change in a diaphragm that is bent under the pressure of a fluid to be measured as a change in capacitance has been widely known. For example, a capacitive pressure sensor is used to measure a vacuum pressure during a thin film formation process in a semiconductor manufacturing apparatus or the like, and a capacitive pressure sensor for measuring the vacuum pressure is used. This is called a diaphragm gauge.

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。   This diaphragm vacuum gauge is a sensor that detects a change in the capacitance of a housing that has an introduction portion of a fluid to be measured and that is deflected by the pressure of the fluid to be measured guided through the introduction portion of the housing as a change in capacitance. It has a chip and a sensor case that covers the main body of the housing that houses the sensor chip.

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。   In this diaphragm vacuum gauge, basically, the same material as the thin film to be processed and its by-products are deposited on the diaphragm. Hereinafter, this deposited substance is called a contaminant. When this pollutant accumulates on the diaphragm, the stress caused by them causes the diaphragm to bend, resulting in a shift (zero drift) in the output signal of the sensor. Further, since the diaphragm is apparently thick due to the accumulated contaminants, the diaphragm is difficult to bend, and the change width (span) of the output signal due to the pressure application is also smaller than the change width of the original output signal.

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)。   Therefore, in the diaphragm vacuum gauge, there is a baffle between the introduction portion and the diaphragm that prevents the deposition of contaminants contained in the measured fluid on the diaphragm by making the plate surface perpendicular to the direction of passage of the measured fluid. Is provided. Further, by heating with a heater, the temperature in the sensor case is kept at a high temperature at which no contaminants are deposited (see, for example, Patent Document 1).

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。   In Patent Document 1, a heater is provided in the sensor case. For example, as shown in Patent Documents 2 and 3, a heater is wound around the outer peripheral wall of the sensor case, or a slot-shaped heater is tightened from the outside. A method such as mounting is also conceivable.

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。   Such a diaphragm vacuum gauge is used not only in semiconductor manufacturing apparatuses but also in freeze-drying apparatuses. In the freeze-drying apparatus, heat is applied to the frozen (preliminarily frozen) product under vacuum, and the water is directly evaporated from the frozen state and removed as water vapor.

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。   Even when a diaphragm vacuum gauge is used in such a freeze-drying apparatus, the output to the heater is controlled so that the temperature in the sensor case becomes a predetermined temperature. In particular, liquid (water) is guided to the inside of the housing through the introduction portion to perform cleaning. This cleaning by introducing the liquid (water) is called CIP.

特開2007−155500号公報JP 2007-155500 A 特開平5−281073号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-281073 特開2007−002986号公報JP 2007-002986 A 特開2002−111011号公報JP 2002-1111011 A

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。   However, in the freeze-drying device, the fluid (gas) to be measured is guided through the gap of the baffle in the normal environment during the process, but in the CIP (special environment during non-process), the liquid (water) enters through the gap of the baffle. , Reach the diaphragm. Unlike the manufacturing process, CIP has an extremely large amount of liquid (water) as compared to normal pressure measurement. For this reason, the cooling history of the sensor unit is affected, the residual stress in the pressure receiving unit is affected, and problems such as zero shift occur.

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。   Although it is possible to reduce the adverse effects of the cooling history by adjusting the position of the baffle, CIP is not a precise process, so the shift can be suppressed as expected due to variations in the washing water temperature and washing time. Things that can't be done can happen.

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。   The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to simply estimate the adverse effects of the cooling history due to cleaning and to determine whether or not it is suitable for pressure measurement. It is an object of the present invention to provide a capacitance type pressure sensor capable of knowing at an early stage.

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)。   In order to achieve such an object, the present invention relates to a change in the capacitance of a housing having an introduction portion for a fluid to be measured and a diaphragm that is bent by receiving the pressure of the fluid to be measured guided through the introduction portion. A sensor chip that covers the body of the housing that houses the sensor chip, a heater that heats the inside of the sensor case, a temperature sensor that measures the temperature inside the sensor case, and the temperature inside the sensor case And a heater control unit that controls the output to the heater so as to reach a predetermined temperature, and the electrostatic capacity type in which the liquid is guided to the inside of the housing through the introduction unit during the control of the output to the heater In the pressure sensor, based on at least one of the transition of the temperature in the sensor case measured by the temperature sensor and the transition of the output from the heater controller to the heater Characterized in that it comprises determining state determination unit that determines whether a state suitable for measurement of pressure (claim 1).

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)。   For example, in the present invention, the temperature in the sensor case measured by the temperature sensor is the measured temperature Tpv, the predetermined temperature is the set temperature Tsp, and the output to the heater is set so that the measured temperature Tpv is equal to the set temperature Tsp ( In the case of closed-loop control of the heater output), it is determined whether or not it is in a state suitable for pressure measurement based on the heater output when the measured temperature Tpv and the set temperature Tsp are equally controlled ( Claim 2).

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。   In the case of closed loop control, for example, when the remaining amount of cleaning water is large, the heater output may be higher than the normal value and may not return to the original value (or return may be slow). In this case, by comparing the heater output when the measured temperature Tpv and the set temperature Tsp are controlled to be equal (when reaching a high temperature) with the normal value (standard value), whether or not the adverse effect of the cooling history due to cleaning is large. Can be determined.

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)。   In the present invention, the temperature in the sensor case measured by the temperature sensor is set as the measured temperature Tpv, the predetermined temperature is set as the set temperature Tsp, and the output to the heater is set so that the measured temperature Tpv becomes equal to the set temperature Tsp ( When the closed loop control of the heater output) is performed, it is determined whether or not the state is suitable for pressure measurement based on at least one of the measured temperature Tpv during cleaning and the heater output (claim 3).

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。   In the case of closed loop control, for example, when the temperature of the wash water is lower than normal or the amount of water is higher than normal, the measured temperature Tpv during cleaning is lower than the normal value, or the heater output is normal. It may be higher than the hour value. In this case, by comparing the measured temperature Tpv during cleaning with a normal value and by comparing the heater output during cleaning with a normal value, it is determined whether or not the adverse effect of the cooling history due to cleaning is large. Is possible.

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)。   Further, in the present invention, when the predetermined temperature is set as the target temperature Ttp and the output to the heater (heater output) is subjected to open loop control so that the temperature in the sensor case becomes the target temperature Ttp, the temperature sensor measures. The temperature in the sensor case is acquired as the measured temperature Tpv, and it is determined whether or not it is in a state suitable for pressure measurement based on at least one of the measured temperature Tpv during cleaning and the measured temperature Tpv at the completion of cleaning. (Claim 4).

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。   In the case of open loop control, for example, when the temperature of the wash water is lower than normal or the amount of water is higher than normal, the measured temperature Tpv during cleaning is lower than the normal value. When the remaining amount of cleaning water is large, the measured temperature Tpv at the completion of cleaning may be lower than the normal value and may not return (or return slowly). In this case, by comparing the measured temperature Tpv during cleaning with a normal value, or by comparing the measured temperature Tpv when cleaning is completed with a normal value (target temperature Tsp), the adverse effect of the cooling history due to cleaning is reduced. It is possible to determine whether or not is large.

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。   According to the present invention, based on at least one of the transition of the temperature in the sensor case measured by the temperature sensor and the transition of the output from the heater control unit to the heater, it is determined whether or not the state is suitable for the pressure measurement. Since the measurement temperature Tpv and the set temperature Tsp are controlled to be equal to each other, it is determined whether or not the pressure is suitable for the measurement of the pressure based on the heater output. Based on at least one of the temperature Tpv and the heater output, it is determined whether or not it is in a state suitable for pressure measurement, or based on at least one of the measured temperature Tpv during cleaning and the measured temperature Tpv at the completion of cleaning. Whether it is suitable for pressure measurement, such as by determining whether it is suitable for pressure measurement, or simply estimating the adverse effects of cooling history due to cleaning, and whether it is suitable for pressure measurement Whether it is possible to know at an early stage. As a result, it is possible to detect a state where the probability of occurrence of a malfunction of the capacitive pressure sensor is not low, and to improve the health of the capacitive pressure sensor itself.

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。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of one Embodiment of the capacitive pressure sensor which concerns on this invention. この隔膜真空計に用いるバッフルの平面図である。It is a top view of the baffle used for this diaphragm vacuum gauge. 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。It is a figure which shows the principal part of the 1st example of the heating control circuit in this diaphragm vacuum gauge. 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。It is a time chart for demonstrating operation | movement of the 1st example of a heating control circuit. 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。It is a figure which shows the principal part of the 2nd example of the heating control circuit in this diaphragm vacuum gauge. 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。It is a time chart for demonstrating operation | movement of the 2nd example of a heating control circuit. 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。It is a figure which shows the principal part of the 3rd example of the heating control circuit in this diaphragm vacuum gauge. 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。It is a time chart for demonstrating operation | movement of the 3rd example of a heating control circuit. 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。It is a time chart when there is much remaining amount of washing water at the time of open loop control.

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。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of an embodiment of a capacitive pressure sensor according to the present invention.

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。   This capacitive pressure sensor (diaphragm vacuum gauge) 1 includes a housing 10, a pedestal plate 20 accommodated in the housing 10, and a sensor chip 30 that is also accommodated in the housing 10 and joined to the pedestal plate 20. And an electrode lead portion 40 that is directly attached to the housing 10 and electrically connects the inside and outside of the housing 10.

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。   The pedestal plate 20 includes a first pedestal plate 21 and a second pedestal plate 22. The pedestal plate 20 is spaced from the housing 10 and is supported by the housing 10 only through the support diaphragm 50. .

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。   The housing 10 includes a lower housing 11, an upper housing 12, and a cover 13. The lower housing 11, the upper housing 12, and the cover 13 are made of Inconel, which is a corrosion-resistant metal, and are joined by welding.

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。   The lower edging 11 has a shape in which cylindrical bodies having different diameters are connected, the large diameter portion 11a has a joint portion with the support diaphragm 50, and the small diameter portion 11b forms an introduction portion 10A into which a fluid to be measured flows. Yes.

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。   The upper housing 12 has a substantially cylindrical shape, and forms an independent vacuum reference vacuum chamber 10 </ b> B in the housing 10 via the cover 13, the support diaphragm 50, the pedestal plate 20, and the sensor chip 30. The reference vacuum chamber 10B is provided with a gas adsorbing material called a getter (not shown) to maintain the degree of vacuum.

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。   Further, the cover 13 is made of a circular plate, and an electrode lead insertion hole 13a is formed at a predetermined position of the cover 13, and the electrode lead portion 40 is embedded through a hermetic seal 60, and the sealing performance of this portion is ensured. Has been.

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。   On the other hand, the support diaphragm 50 is made of an Inconel thin plate having an outer shape matched to the shape of the housing 10, and is sandwiched between the first pedestal plate 21 and the second pedestal plate 22 and its outer peripheral portion ( The peripheral edge) is sandwiched between the lower housing 11 and the upper housing 12 and joined by welding or the like.

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。   The thickness of the support diaphragm 50 is, for example, several tens of microns in the case of the present embodiment, and is sufficiently thinner than the pedestal plates 21 and 22. Further, a large-diameter hole 50 a that forms a slit-like space (cavity) 20 </ b> A is formed between the first pedestal plate 21 and the second pedestal plate 22 in the central portion of the support diaphragm 50.

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。   The first pedestal plate 21 and the second pedestal plate 22 are made of sapphire, which is a single crystal of aluminum oxide, and the first pedestal plate 21 is spaced from the inner surface of the housing 10 on the upper surface of the support diaphragm 50. The second pedestal plate 22 is bonded to the lower surface of the support diaphragm 50 while being separated from the inner surface of the housing 10.

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。   The first pedestal plate 21 is formed with an introduction hole 21a for a fluid to be measured that communicates with a slit-shaped space (cavity) 20A at the center thereof. The second pedestal plate 22 has a slit-like shape. A plurality of (four in this example) lead-out holes 22a are formed in the sensor chip 30 and communicated with the space (cavity) 20A.

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。   Each pedestal plate 21, 22 is sufficiently thick as described above with respect to the thickness of the support diaphragm 50, and has a structure in which the support diaphragm 50 is sandwiched between both pedestal plates 21, 22. ing. This prevents this portion from warping due to thermal stress generated by the difference in thermal expansion coefficient between the support diaphragm 50 and the base plate 20.

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。   A sensor chip 30 having a rectangular shape in a top view made of sapphire, which is a single crystal of aluminum oxide, is bonded to the second pedestal plate 22 via an aluminum oxide-based bonding material. The sensor chip 30 joining method is described in detail in Patent Document 4 and will not be described here.

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。   The sensor chip 30 has a size of 1 cm square or less in a top view, a spacer 31 made of a rectangular thin plate, a sensor diaphragm 32 that is bonded to the spacer 31 and generates a strain in response to application of pressure, and a sensor diaphragm. The sensor pedestal 33 is formed so as to form a vacuum capacity chamber (reference chamber) 30A. The vacuum capacity chamber 30 </ b> A and the reference vacuum chamber 10 </ b> B maintain the same degree of vacuum through a communication hole (not shown) drilled at an appropriate position of the sensor base 32.

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。   The spacer 31, the sensor diaphragm 32, and the sensor pedestal 33 are joined together by so-called direct joining to constitute an integrated sensor chip 30. The sensor diaphragm 32 which is a component of the sensor chip 30 corresponds to the diaphragm referred to in the present invention.

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。   Further, in the capacity chamber 30A of the sensor chip 30, a fixed electrode (not shown) made of a conductor such as gold or platinum is formed on the inner surface of the sensor pedestal 33, and the inner surface of the sensor diaphragm 32 facing the fixed electrode. A movable electrode (not shown) made of a conductor such as gold or platinum is formed on the (back surface). Further, contact pads 35 and 36 made of gold or platinum are formed on the upper surface of the sensor chip 30, and the fixed electrode and the movable electrode in the capacity chamber 30A are connected to the contact pads 35 and 36 by wiring (not shown).

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。   On the other hand, the electrode lead portion 40 includes an electrode lead pin 41 and a metal shield 42. The electrode lead pin 41 is embedded in the metal shield 42 with a hermetic seal 43 made of an insulating material such as glass, An airtight state is maintained between both end portions of the lead pin 41. One end of the electrode lead pin 41 is exposed to the outside of the housing 10 so that the output of the diaphragm vacuum gauge 1 is transmitted to an external signal processing unit through a wiring (not shown). A hermetic seal 60 is interposed between the shield 42 and the cover 13 as described above. Further, conductive contact springs 45 and 46 are connected to the other end of the electrode lead pin 41.

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。   Even if the support diaphragm 50 is slightly changed due to a sudden pressure increase caused by a sudden flow of the fluid to be measured from the introduction portion 10A, the contact springs 45 and 46 have a biasing force of the contact springs 45 and 46 of the sensor chip 30. It is soft enough not to affect the measurement accuracy.

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。   In this diaphragm vacuum gauge 1, between the sensor diaphragm 32 of the sensor chip 30 and the introduction part 10A, the plate surface is orthogonal to the measurement fluid passage direction F at the outlet of the measurement fluid from the introduction part 10A. Thus, a first baffle 70 made of Inconel is disposed.

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。   FIG. 2 shows a plan view of the baffle 70. The baffle 70 has tabs 70 a formed at predetermined angular intervals on the outer periphery thereof, and the fluid to be measured passes through the gap 70 b between the tabs 70 a and is sent to the sensor diaphragm 32.

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。   Further, a second baffle 71 is provided in the middle of the conduit of the introduction portion 10 </ b> A for the purpose of preventing liquid (water) from entering the housing 10.

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。   Further, in the diaphragm vacuum gauge 1, the housing 10 is provided inside the cylindrical sensor case 80 so that the introduction portion (pressure guiding tube) 10A of the fluid to be measured is drawn out (downward). The upper part of the sensor case 80 is closed with a lid 80a that forms a part of the sensor case 80, that is, the body of the housing 10 that houses the sensor chip 30 is covered with the sensor case 80, and this sensor Through the lead-out hole (not shown) provided in the lid 80a of the case 80, the wiring connected to the electrode lead pin 41 is guided to an external signal processing unit.

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。   Further, in this diaphragm vacuum gauge 1, a heater 90 is provided so as to surround the outer peripheral wall of the sensor case 80 and the portion where the second baffle 71 of the introducing portion 10A is located. The sensor case 80 including the heater 90 is covered with a heat insulating material 100.

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。   On the other hand, the diaphragm vacuum gauge 1 is provided with a heating control circuit 400 that controls the heating of the heater 90. The heating control circuit 400 uses a measured value (measured temperature) Tpv of the temperature in the sensor case 80 and a predetermined temperature (set temperature Tsp for feedback control, target temperature Ttp for open loop control). As an input, the output to the heater 90 for heating (heater output) is controlled.

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。   In this example, the temperature sensor 14 is provided outside the housing 10, and the sensor temperature detected by the temperature sensor 14 is sent to the heating control circuit 400 as the measured temperature Tpv in the sensor case 80. It is said that.

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。   In the heating control circuit 400, the set temperature Tsp (target temperature Ttp) is set to 125 ° C., for example. The heating control circuit 400 is realized by hardware including a processor and a storage device, and a program that realizes various functions in cooperation with the hardware.

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。   Further, the diaphragm vacuum gauge 1 is used in a freeze-drying apparatus, and a liquid (water) is introduced into the housing 10 through the introduction portion 10A periodically while controlling the heater output to the heater 90 for heating by the heating control circuit 400. Cleaning (CIP) is performed.

〔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。
[First example of heating control circuit (Embodiment 1): Closed loop control, when the remaining amount of cleaning water is large]
The principal part of the 1st example of the heating control circuit 400 is shown in FIG. The heating control circuit 400 (400A) includes a closed loop temperature control unit 401A, a state determination unit 402A, and an alarm signal transmission unit 403A.

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。   The closed loop temperature control unit 401A performs closed loop control of the heater output Pout to the heater 90 so that the measured temperature Tpv from the temperature sensor 14 becomes equal to the set temperature Tsp. In this example, feedback control such as PID control is adopted as closed loop control.

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。   The state determination unit 402A receives the measured temperature Tpv from the temperature sensor 14, the heater output Pout from the closed loop temperature control unit 401A, and the set temperature Tsp, and the measured temperature Tpv and the set temperature Tsp are controlled to be equal. It is determined whether the diaphragm vacuum gauge 1 is in a state suitable for pressure measurement based on the heater output Pout.

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。   In the state determination unit 402A, the normal value (standard value) of the heater output Pout when the measured temperature Tpv and the set temperature Tsp are controlled to be equal is set as Pst, which is suitable for pressure measurement. A threshold value used for determining whether or not is α is set.

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。   The alarm signal transmission unit 403A receives the determination result as to whether or not the state is suitable for pressure measurement from the state determination unit 402A, and transmits the determination result to a higher-level device (not shown).

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。   Hereinafter, the operation of the heating control circuit 400A will be specifically described with reference to the time chart shown in FIG. In the time chart shown in FIG. 4, FIG. 4 (a) shows a change in the measured temperature Tpv, and FIG. 4 (b) shows a change in the heater output Pout.

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。   The closed loop temperature control unit 401A controls the heater output Pout to the heater 90 (closed loop control) so that the measured temperature Tpv from the temperature sensor 14 becomes equal to the set temperature Tsp. During the control of the heater output Pout to the heater 90, CIP (cleaning) is periodically performed.

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。   Since the measured temperature Tpv decreases during the CIP, the closed loop temperature control unit 401A increases the heater output Pout so as to return the decreased measured temperature Tpv to the set temperature Tsp.

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)。   The example shown in FIG. 4 shows a case where the CIP is normally performed in the periods T1, T2, and T3, but the remaining amount of the cleaning water after the cleaning in the period T3 is large. In this case, even if the measured temperature Tpv is equal to the set temperature Tsp, the heater output Pout is higher than the normal value (normal value (standard value) Pst) and does not return to the original value (or the return is slow).

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。   The state determination unit 402A monitors the heater output Pout when the measured temperature Tpv and the set temperature Tsp are controlled to be equal, and the heater output Pout is measured when the measured temperature Tpv and the set temperature Tsp are controlled equally. When the threshold value α is higher than the normal value (standard value) Pst, it is determined that there is a possibility that the cleaning water may enter the inside of the sensor and cause a zero point shift, and it is determined that the state is not suitable for pressure measurement. The result is sent to the alarm signal transmission unit 403A. The alarm signal transmission unit 403A transmits the determination result from the state determination unit 402A to the host device.

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。   In this manner, in the heating control circuit 400A, the heater output Pout when the measured temperature Tpv and the set temperature Tsp are controlled to be equal (at the time of reaching high temperature) is processed with data (difference from the normal value (standard value) Pst). ) Can be easily estimated to determine the adverse effect of the cooling history due to CIP, so that it is possible to know at an early stage whether the pressure is suitable for measurement. As a result, it is possible to detect a state in which the probability of occurrence of the malfunction of the diaphragm vacuum gauge 1 is not low and improve the health of the diaphragm vacuum gauge 1 itself.

〔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。
[Second Example of Heating Control Circuit (Embodiment 2): Closed Loop Control, When Washing Water Temperature is Lower than Normal or Water Volume is More Than Normal]
FIG. 5 shows a main part of a second example of the heating control circuit 400. The heating control circuit 400 (400B) of the second example includes a closed loop temperature control unit 401B, a state determination unit 402B, and an alarm signal transmission unit 403B.

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。   In the heating control circuit 400B, the functions of the closed loop temperature control unit 401B and the alarm signal transmitting unit 403B are the same as those of the closed loop temperature control unit 401A and the alarm signal transmitting unit 403A in the heating control circuit 400A of the first example. . In the heating control circuit 400B of the second example, only the function of the state determination unit 402B is different from the state determination unit 402A in the heating control circuit 400A of the first example.

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。   In this heating control circuit 400B, the normal value (standard value) of the heater output Pout when the measured temperature Tpv and the set temperature Tsp are controlled to be equal is set as Pst in the state determination unit 402B. The first threshold value used for determining whether or not the state is suitable for measurement is set as β, and the second threshold value is set as γ.

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。   Hereinafter, the operation of the heating control circuit 400B will be specifically described with reference to a time chart shown in FIG. In the time chart shown in FIG. 6, FIG. 6 (a) shows a change in the measured temperature Tpv, and FIG. 6 (b) shows a change in the heater output Pout.

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。   The closed loop temperature control unit 401B controls the heater output Pout to the heater 90 (closed loop control) so that the measured temperature Tpv from the temperature sensor 14 becomes equal to the set temperature Tsp. During the control of the heater output Pout to the heater 90, CIP (cleaning) is periodically performed.

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。   Since the measured temperature Tpv decreases during the CIP, the closed loop temperature control unit 401B increases the heater output Pout so as to return the decreased measured temperature Tpv to the set temperature Tsp.

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。   In the example shown in FIG. 6, CIP is normally performed in the periods T1 and T2, but CIP is not normally performed in the period T3, and the temperature of the washing water is lower than normal or the amount of water is normal. It shows the case of more than. In this case, in the CIP of the period T3, the measured temperature Tpv is lower than the normal value, and the heater output Pout is higher than the normal value.

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。   The state determination unit 402B monitors the measured temperature Tpv and heater output Pout during CIP, the measured temperature Tpv during CIP is lower than the set temperature Tsp by a threshold value β or more, and the heater output Pout during CIP is set to the measured temperature Tpv. When the temperature Tsp is equally controlled and the normal value (standard value) Pst is higher than the threshold value γ, it is determined that there is a possibility that the cleaning water may enter the inside of the sensor and cause a zero point shift. The determination result indicating that the state is not suitable for the measurement is sent to the alarm signal transmitting unit 403B. The alarm signal transmission unit 403B transmits the determination result from the state determination unit 402B to the host device.

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。   The threshold value β in the state determination unit 402B is determined as a value where Tsp−β is smaller than the normal value of the measured temperature Tpv during CIP. Thereby, the normal value of the measured temperature Tpv during CIP is substantially compared with the measured temperature Tpv during CIP. The threshold value γ in the state determination unit 402B is determined as a value at which Pst + γ is larger than the normal value of the heater output Pout during CIP. Thereby, the normal value of the heater output Pout during CIP is substantially compared with the heater output Pout during CIP.

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。   In this way, in the heating control circuit 400B, the measured temperature Tpv and the heater output Pout in the CIP are processed (detecting a difference from the normal value), thereby simplifying the adverse effects of the cooling history due to the CIP. It is possible to estimate at an early stage whether or not the state is suitable for pressure measurement. As a result, it is possible to detect a state in which the probability of occurrence of the malfunction of the diaphragm vacuum gauge 1 is not low and improve the health of the diaphragm vacuum gauge 1 itself.

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。   In this example, both the measured temperature Tpv and the heater output Pout in CIP are monitored, but either one may be monitored. That is, only the measured temperature Tpv in CIP is monitored, and when this measured temperature Tpv is lower than the set temperature Tsp by a threshold value β or more, a determination result indicating that the pressure is not suitable is measured to the alarm signal transmitting unit 403B. Only the heater output Pout in the CIP may be monitored, and if this heater output Pout is higher than the normal value (standard value) Pst by a threshold γ or more, it is determined that the state is not suitable for pressure measurement. The result may be sent to the alarm signal transmission unit 403B.

〔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。
[Third example of heating control circuit (Embodiment 3): Open loop control, when the temperature of the washing water is lower than normal, or when the amount of water is higher than normal)
FIG. 7 shows a main part of a third example of the heating control circuit 400. The heating control circuit 400 (400C) of the third example includes an open loop temperature control unit 401C, a state determination unit 402C, and an alarm signal transmission unit 403C.

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。   In the heating control circuit 400C, the open loop temperature control unit 401C performs open loop control of the heater output Pout to the heater 90 so that the temperature in the sensor case 80 becomes the target temperature Ttp. As the open loop control in the heating control circuit 400C, feedforward control is adopted.

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。   The state determination unit 402C receives the measured temperature Tpv from the temperature sensor 14, the heater output Pout from the open loop temperature control unit 401C, and the target temperature Ttp as inputs, and sets the measured temperature Tpv during CIP and the measured temperature Tpv when CIP is completed. Based on this, it is determined whether the diaphragm vacuum gauge 1 is in a state suitable for pressure measurement.

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。   In the state determination unit 402C, the first threshold value used for determining whether or not the state is suitable for pressure measurement is set as σ, and the second threshold value is set as δ.

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。   The alarm signal transmission unit 403C receives the determination result from the state determination unit 402C as to whether or not the state is suitable for pressure measurement, and transmits the determination result to a higher-level device (not shown).

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。   Hereinafter, the operation of the heating control circuit 400C will be specifically described with reference to a time chart shown in FIG. In the time chart shown in FIG. 8, FIG. 8A shows a change in the measured temperature Tpv, and FIG. 8B shows a change in the heater output Pout.

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。   The open loop temperature control unit 401C controls the heater output Pout to the heater 90 (open loop control) so that the temperature in the sensor case 80 becomes the target temperature Ttp. CIP is periodically performed during control of the heater output Pout to the heater 90.

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。   Since the temperature in the sensor case 80 decreases during the CIP, the open loop temperature control unit 401C increases the heater output Pout so that the temperature in the sensor case 80 becomes the target temperature Ttp.

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)。   In the example shown in FIG. 8, the CIP is normally performed in the periods T1 and T2, but the CIP is not normally performed in the period T3, and the temperature of the washing water is lower than normal or the amount of water is normal. It shows the case of more than. In this case, in the CIP in the period T3, the measured temperature Tpv is lower than the normal value. Further, even when CIP in the period T3 is completed, the measured temperature Tpv is lower than the normal value (target temperature Ttp) and does not return (or return is slow).

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。   The state determination unit 402C monitors the measured temperature Tpv during CIP and when CIP is completed, the measured temperature Tpv during CIP is lower than the target temperature Ttp by the threshold σ, and the measured temperature Tpv when CIP is completed is lower than the target temperature Ttp. If the threshold value δ is lower than the threshold value δ, it is determined that there is a possibility that the cleaning water may enter the inside of the sensor and cause a zero point shift, and a determination result indicating that the pressure is not suitable is measured to the alarm signal transmission unit 403C. send. The alarm signal transmission unit 403C transmits the determination result from the state determination unit 402C to the host device.

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。   The threshold σ in the state determination unit 402C is determined as a value where Ttp−σ is smaller than the normal value of the measured temperature Tpv during CIP. Thereby, the normal value of the measured temperature Tpv during CIP is substantially compared with the measured temperature Tpv during CIP.

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。   In this way, in this heating control circuit 400C, the measured temperature Tpv during CIP and the measured temperature Tpv at the completion of CIP are data-processed (detection of a difference from the normal value), thereby adversely affecting the cooling history due to CIP. It is possible to easily estimate whether or not it is in a state suitable for pressure measurement. As a result, it is possible to detect a state in which the probability of occurrence of the malfunction of the diaphragm vacuum gauge 1 is not low and improve the health of the diaphragm vacuum gauge 1 itself.

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。   In this example, both the measured temperature Tpv during CIP and the measured temperature Tpv at the completion of CIP are monitored, but either one may be monitored. That is, only the measured temperature Tpv in the CIP is monitored, and when this measured temperature Tpv is lower than the target temperature Ttp by the threshold σ, a determination result indicating that the pressure is not suitable is measured to the alarm signal transmitting unit 403C. Only the measured temperature Tpv at the completion of CIP may be monitored, and if this measured temperature Tpv is lower than the target temperature Ttp by a threshold value δ or more, an alarm is sent indicating that the pressure is not suitable for measurement. You may make it send to the equal signal transmission part 403C.

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。   Also, both the measured temperature Tpv during CIP and the measured temperature Tpv at the completion of CIP are monitored, and if either one falls below a threshold value determined for the target temperature Ttp, it is not in a state suitable for pressure measurement. The determination result may be sent to the alarm signal transmission unit 403C. By doing so, it is possible to determine when the remaining amount of cleaning water is large. For example, as shown in FIG. 9, when the CIP is normally performed in the periods T1, T2, and T3, but the remaining amount of cleaning water after the cleaning in the period T3 is large, the heater output is output when the CIP cleaning is completed. Even if Pout is returned to the normal value (standard value) Pst, the measured temperature Tpv does not reach the target temperature Ttp. In such a case, by comparing the measured temperature Tpv at the time of completion of CIP and the target temperature Ttp using the threshold value δ, it can be determined whether or not it is in a state suitable for pressure measurement.

〔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。
[Extension of the embodiment]
The present invention has been described above with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the technical idea of the present invention.

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。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diaphragm gauge (capacitance type pressure sensor), 10 ... Housing, 10A ... Introduction part, 11 ... Lower housing, 12 ... Upper housing, 13 ... Cover, 14 ... Temperature sensor, 20 ... Base plate, 21 ... No. 1 pedestal plate, 22 ... second pedestal plate, 30 ... sensor chip, 31 ... sensor plate, 32 ... sensor diaphragm, 33 ... sensor pedestal, 50 ... support diaphragm, 70, 71 ... baffle, 80 ... sensor case, 90 ... Heating heater, 100 ... Insulating material, 400 (400A to 400C) ... Heating control circuit, 401A, 401B ... Closed loop temperature control unit, 401C ... Open loop temperature control unit, 402A to 402C ... State determination unit, 403A to 403C ... Alarm signal transmission unit.

Claims (4)

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。
A housing having an introduction section for a fluid to be measured;
A sensor chip that detects a change in the diaphragm that is deflected by receiving the pressure of the fluid to be measured guided through the introduction unit, as a change in capacitance;
A sensor case that covers the body of the housing that houses the sensor chip;
A heater for heating the inside of the sensor case;
A temperature sensor for measuring the temperature in the sensor case;
A heater control unit that controls the output to the heater so that the temperature in the sensor case becomes a predetermined temperature;
In the capacitive pressure sensor in which cleaning is performed by introducing a liquid into the housing through the introduction portion during control of the output to the heater,
A state in which it is determined whether or not it is a state suitable for pressure measurement based on at least one of a transition in temperature in the sensor case measured by the temperature sensor and a transition in output from the heater control unit to the heater A capacitance type pressure sensor comprising a determination unit.
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。
The capacitive pressure sensor according to claim 1,
The heater control unit
The temperature in the sensor case measured by the temperature sensor is a measured temperature Tpv, the predetermined temperature is a set temperature Tsp, and the output to the heater is closed loop so that the measured temperature Tpv is equal to the set temperature Tsp. Control
The state determination unit
It is determined whether or not it is in a state suitable for pressure measurement based on an output to the heater from the heater control unit when the measured temperature Tpv and the set temperature Tsp are controlled to be equal. Capacitance type pressure sensor.
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。
The capacitive pressure sensor according to claim 1,
The heater control unit
The temperature in the sensor case measured by the temperature sensor is a measured temperature Tpv, the predetermined temperature is a set temperature Tsp, and the output to the heater is closed loop so that the measured temperature Tpv is equal to the set temperature Tsp. Control
The state determination unit
It is determined whether or not it is in a state suitable for pressure measurement based on at least one of the measured temperature Tpv during the cleaning and the output from the heater control unit to the heater. Pressure sensor.
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。
The capacitive pressure sensor according to claim 1,
The heater control unit
The predetermined temperature is set as the target temperature Ttp, and the output to the heater is subjected to open loop control so that the temperature in the sensor case becomes the target temperature Ttp,
The state determination unit
The temperature in the sensor case measured by the temperature sensor is acquired as a measured temperature Tpv, and is in a state suitable for pressure measurement based on at least one of the measured temperature Tpv during the cleaning and the measured temperature Tpv when the cleaning is completed. A capacitance type pressure sensor characterized by determining whether or not.
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