JP2016130666A - 酸素濃度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸引ポンプの駆動による筐体の振動を抑制することができる酸素濃度測定装置を提供する。【解決手段】酸素濃度測定装置は、測定ガスに含まれる酸素の濃度に応じた検知結果を出力する酸素センサ４０と、測定ガスを吸引して、酸素センサ４０に送出する吸引ポンプ３０と、吸引ポンプ３０を保持するポンプ保持板６０と、測定ガスを流通させ、導入口２１と吸引ポンプ３０とを連通する吸引管５０と、測定ガスを流通させ、吸引ポンプ３０と酸素センサ４０とを連通する送出管５１と、測定されたガスを流通させ、酸素センサ４０と排出口２２とを連通する排出管５３と、筐体１０と、ポンプ保持板６０が筐体１０に固定され、筐体１０とポンプ保持板６０との間に設置される防振ゴム６６とを備える。防振ゴム６６は、吸引ポンプ３０に設けられるモータ３１の回転軸３１ａの延出方向に対し、線対称に配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、測定ガスを吸引して、測定ガスに含まれる酸素の濃度を測定する酸素濃度測定装置に関する。

従来、半導体製造装置や半田付け装置等においては、雰囲気中の酸素濃度を製造に影響のない値に制御するために、上記装置内の酸素濃度を測定する酸素濃度測定装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

また、包装体の製造においては、包装体の内部が低酸素状態であることが必要なので、包装体の内部の酸素濃度を確認するために、酸素濃度測定装置が用いられている（例えば、特許文献２，３参照）。

特許文献に記載の酸素濃度測定装置は、測定ガスの酸素濃度を測定する酸素センサを備え、測定対象から測定ガスを吸引する吸引ポンプをさらに備えている。吸引ポンプは、酸素濃度測定装置の外部から測定ガスを吸引して、吸引した測定ガスを酸素センサに送出する。酸素センサは、送り込まれた測定ガスの酸素濃度を測定する。

特開２００７−９３２９５号公報 特開平６−１０２１５４号公報 特開２０１１−１３３２３１号公報

従来の酸素濃度測定装置では、特許文献２の酸素濃度測定装置のように、吸引ポンプが酸素濃度測定装置の筐体に直接固定されており、吸引ポンプの駆動に伴って振動が発生すると、筐体自体が振動することがある。筐体が振動すると、酸素濃度測定装置に付着した粉塵や筐体が設置された周囲の粉塵が舞い上がり、半導体製造装置や半田付け装置等の内部に入るおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸引ポンプの駆動による筐体の振動を抑制することができる酸素濃度測定装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について説明する。
上記課題を解決する酸素濃度測定装置は、測定ガスに含まれる酸素の濃度に応じた検知結果を出力する酸素センサと、測定ガスを吸引して、前記酸素センサに送出する吸引ポンプと、前記吸引ポンプを保持するポンプ保持板と、測定ガスを通過させ、導入口と前記吸引ポンプとを連通する吸引管と、測定ガスを通過させ、前記吸引ポンプと前記酸素センサとを連通する送出管と、測定されたガスを通過させ、前記酸素センサと排出口とを連通する排出管と、筐体と、前記ポンプ保持板が前記筐体に固定され、前記筐体と前記ポンプ保持板との間に設置される防振部材と、を備え、前記筐体は、前記酸素センサと、前記吸引ポンプと、前記ポンプ保持板と、前記吸引管と、前記送出管と、前記排出管とを収容し、前記防振部材は、前記吸引ポンプに設けられるモータの回転軸の延出方向に対し、線対称に配置されていることをその要旨としている。

上記構成によれば、吸引ポンプによって筐体外部から吸引された測定ガスが酸素センサに送り込まれて、測定ガスの酸素濃度に応じた検知結果を出力することができる。この酸素濃度測定装置は、吸引ポンプの駆動によって振動が発生するが、吸引ポンプを保持するポンプ保持板が振動しても防振部材が振動を吸収して、ポンプ保持板から筐体へ振動が伝わることを抑制することができる。また、吸引ポンプに設けられるモータの回転軸の延出方向において線対称なので、回転軸の両側において振動を均等に抑えることができる。よって、吸引ポンプの駆動による筐体の振動を抑制することができる。

上記酸素濃度測定装置について、前記ポンプ保持板は、凹部が設けられた板であって、前記吸引ポンプは、前記ポンプ保持板の凹部に保持されることが好ましい。
上記構成によれば、ポンプ保持板に設けられた凹部に吸引ポンプが保持されるので、吸引ポンプの位置がポンプ保持板の最上部の位置よりも低くなり、低重心とすることができ、吸引ポンプの振動の抑制効果を高めることができる。

上記酸素濃度測定装置について、前記吸引管及び前記送出管の一部は、弾性変形可能な可撓管とするとともに、前記吸引管及び前記送出管の一部を巻回した状態で設置することが好ましい。

上記構成によれば、吸引管及び送出管が可撓管であるので、吸引ポンプの振動が吸引管、送出管に伝わったとしても、弾性変形によって吸収することができる。また、少なくとも送出管を巻回した状態で設置するので、直線状よりも振動を分散することができ、吸引ポンプから酸素センサへ振動が伝わることを抑制することができる。

上記酸素濃度測定装置について、前記吸引ポンプは、前記モータの回転運動を往復運動に変換する変換部を備え、前記酸素センサと前記変換部とは、前記モータの回転軸の延出方向に対して垂直方向に並んで配置されていることが好ましい。

上記構成によれば、吸引ポンプの変換部と酸素センサとが並んで配置されているので、変換部において発生した気流によって酸素センサを冷却することができる。
上記酸素濃度測定装置について、前記筐体の少なくとも一側面に複数のスリットが設けられ、前記吸引ポンプは、前記スリットが設けられた側面の傍に配置されていることが好ましい。

上記構成によれば、吸引ポンプが筐体においてスリットの設けられた側面の傍に配置されているので、スリットから流入した空気によって吸引ポンプや酸素センサを冷却することができる。

本発明によれば、吸引ポンプの駆動による筐体の振動を抑制することができる。

酸素濃度測定装置の構成を示す正面図。 酸素濃度測定装置の構成を示す背面図。 酸素濃度測定装置の概略構成を示す上面図。 酸素濃度測定装置の概略構成を示す左側面図。

以下、図１〜図４を参照して、酸素濃度測定装置の一実施形態について説明する。本実施形態の酸素濃度測定装置は、測定ガスを外部から吸引して、測定ガスの酸素濃度を測定し、測定結果を表示する装置である。

図１に示されるように、酸素濃度測定装置は、直方体状の筐体１０を備えている。筐体１０の正面板１１には、測定結果を表示する表示部１６、装置の電源をオンオフする電源スイッチ１７、吸引ポンプの電源をオンオフするポンプスイッチ１８、表示を変更したり、測定を指示したりする操作スイッチ１９等が設けられている。

図２に示されるように、筐体１０の背面板１２には、測定ガスが装置に導入される導入口２１と、測定されたガスが装置の外に排出される排出口２２と、流量を調節したことで余ったガスを送出する調整口２３とが備えられている。また、背面板１２には、電源が接続される接続端子や測定結果を出力する接続端子が設けられている。

図３に示されるように、筐体１０内部には、測定ガスを吸引する吸引ポンプ３０と、測定ガスの酸素濃度を測定する酸素センサ４０とが備えられている。吸引ポンプ３０は、ダイヤフラムポンプである。吸引ポンプ３０は、筐体１０の左側面板１４の傍に配置されている。左側面板１４には、複数のスリットが設けられている。左側面板１４の複数のスリットから通過した空気によって吸引ポンプ３０や酸素センサ４０を冷却することができる。

酸素センサ４０は、ジルコニア式の酸素センサである。筐体１０内部には、測定ガスを一時的に溜める円筒状のガス収容部４２が備えられている。酸素センサ４０は、ガス収容部４２に装着されている。

酸素センサ４０の基端には、測定結果を出力する接続端子４１が設けられている。筐体１０の右側面板１５寄りには、測定を制御する制御回路等が搭載された基板２５が設置されている。酸素センサ４０の接続端子４１は、この基板２５に接続されている。また、基板２５には、表示部１６、電源スイッチ１７、操作スイッチ１９等が接続線を介して接続されている。右側面板１５には、複数の換気用のスリットが設けられている。右側面板１５の複数のスリットから通過した空気によって基板２５の熱を奪うことができる。

導入口２１と吸引ポンプ３０とは、吸引管５０によって連通されている。吸引管５０は、弾性変形可能な可撓管であって、例えば樹脂製の管である。導入口２１は、筐体１０の背面板１２を貫通して設けられている。吸引管５０の一端は、導入口２１の筐体１０内側に接続されている。吸引管５０の他端は、吸引ポンプ３０の吸引側に接続されている。

酸素センサ４０が取り付けられたガス収容部４２と吸引ポンプ３０とは、送出管５１によって連通されている。送出管５１には、ガス収容部４２に流入する測定ガスの流量を調整する流量調整部４３が設けられている。吸引ポンプ３０から送り出された測定ガスは、流量調整部４３で流量が調整されつつ、送出管５１を介してガス収容部４２に流入する。

送出管５１は、吸引ポンプ３０と流量調整部４３とを連通する第１送出管５１ａと、流量調整部４３とガス収容部４２とを連通する第２送出管５１ｂとを有している。第１送出管５１ａの一端は、吸引ポンプ３０の排出側に接続されている。第１送出管５１ａの他端は、流量調整部４３の流入側に接続されている。第１送出管５１ａは、弾性変形可能な可撓管であって、例えば樹脂製の管である。第１送出管５１ａは、巻回された状態で設置されている。第２送出管５１ｂの一端は、流量調整部４３の排出側に接続されている。第２送出管５１ｂの他端は、ガス収容部４２の流入側に接続されている。第２送出管５１ｂは、金属管である。なお、第１送出管５１ａが送出管の一部に相当する。

流量調整部４３には、流量を調節したことで余ったガスを送出する送出口４４が設けられている。流量調整部４３の送出口４４と背面板１２に設けられた調整口２３とは、接続管５２によって連通されている。接続管５２は、弾性変形可能な可撓管であって、例えば樹脂製の管である。

酸素センサ４０が取り付けられたガス収容部４２と排出口２２とは、排出管５３によって連通されている。排出管５３には、測定ガスの流量を表示する流量計４５が設けられている。ガス収容部４２から送り出された測定ガスは、流量計４５を通過して、排出口２２から排出される。

排出管５３は、ガス収容部４２と流量計４５とを連通する第１排出管５３ａと、流量計４５と排出口２２とを連通する第２排出管５３ｂとを有している。第１排出管５３ａの一端は、ガス収容部４２の排出側に接続されている。第１排出管５３ａの他端は、流量計４５の流入側に接続されている。第１排出管５３ａは、金属管である。第２排出管５３ｂの一端は、流量計４５の排出側に接続されている。第２排出管５３ｂの他端は、排出口２２の筐体１０内側に接続されている。第２排出管５３ｂは、弾性変形可能な可撓管であって、例えば樹脂製の管である。

図４に示されるように、吸引ポンプ３０は、ポンプを駆動するモータ３１と、モータ３１の回転運動を往復運動に変換する変換部３２と、ガスの吸引と押出とが行われるダイヤフラム部３３とを備えている。モータ３１の回転運動は、背面板１２側から見て反時計回りに回転している。吸引ポンプ３０の変換部３２には、筐体１０内において変換部３２が露出している。変換部３２と酸素センサ４０とは、並んで配置されている。

筐体１０には、吸引ポンプ３０を保持するポンプ保持板６０が備えられている。ポンプ保持板６０は、側面視で上向きコ字状の凹部６１と、凹部６１の両側に連続する保持部６２，６３とが設けられた板である。吸引ポンプ３０は、このポンプ保持板６０の凹部６１にボルト６４とナット６５にて固定されている。このため、ポンプ保持板６０における吸引ポンプ３０の位置が低くなり、低重心とすることができる。

ポンプ保持板６０は、筐体１０の底面板１３に防振部材としての防振ゴム６６を介して固定されている。防振ゴム６６は、円柱状であって、中央部が括れた形状である。防振ゴム６６の上下端部には、ボルト６７がそれぞれ固定されている。防振ゴム６６は、中央部を中心に上下部分が左右に変位することで振動を吸収する。防振ゴム６６の上端側のボルト６７がポンプ保持板６０の保持部６２，６３に挿通されて、ボルト６７にナット６８が螺着されることで、防振ゴム６６がポンプ保持板６０の保持部６２，６３に固定されている。防振ゴム６６の下端側のボルト６７が底面板１３に挿通されて、ボルト６７にナット６８が螺着されることで、底面板１３が防振ゴム６６に固定されている。

図３に示されるように、酸素センサ４０は、モータ３１の回転軸３１ａの延出方向Ｘに対して垂直方向Ｙにおいて変換部３２と並んで配置されている。このため、変換部３２の回転運動によって発生した気流によって酸素センサ４０を冷却することができる。そして、上記気流によって筐体１０内部を換気することができる。

また、ポンプ保持板６０を筐体１０の底面板１３に固定するボルト６７とナット６８と、及び防振ゴム６６は、モータ３１の回転軸３１ａの延出方向Ｘに対し、線対称に配置されている。ポンプ保持板６０の背面板１２側の保持部６２，６３には、回転軸３１ａの延出方向Ｘ上に１組のボルト６７とナット６８と防振ゴム６６とが配置されている。ポンプ保持板６０の正面板１１側の保持部６２，６３には、回転軸３１ａの延出方向Ｘを挟んで、回転軸３１ａの延出方向Ｘが中央になるように、２組のボルト６７とナット６８と防振ゴム６６とが配置されている。３個の防振ゴム６６は、二点鎖線で示した三角形状にポンプ保持板６０に配置されている。

次に、上記のように構成された酸素濃度測定装置の動作について説明する。
酸素濃度測定装置は、電源スイッチ１７が電源オン側に操作されると起動される。装置が起動されると、操作スイッチ１９が操作されることで、検知範囲等が設定される。

そして、ポンプスイッチ１８がオン側に通常固定されているので、吸引ポンプ３０のモータ３１が駆動される。モータ３１が駆動すると、モータ３１の回転軸３１ａの回転運動が変換部３２によって往復運動に変換され、ダイヤフラム部３３において吸引と送出とが繰り返される。

ここで、吸引ポンプ３０は、上記の変換部３２の運動によって振動が発生する。吸引ポンプ３０に接続される吸引管５０と第１送出管５１ａとは、可撓管であって巻回された状態で設置されているので、振動を吸収することができる。また、ポンプ保持板６０は、吸引ポンプ３０が固定されているので、吸引ポンプ３０と一体となって振動する。ポンプ保持板６０は筐体１０の底面板１３に固定されているが、防振ゴム６６によってポンプ保持板６０の振動が吸収されて、筐体１０への振動の伝達が抑制される。防振ゴム６６は振動が発生するモータ３１の回転軸３１ａの延出方向Ｘにおいて線対称に配置されているので、防振ゴム６６によって振動が均等に吸収されて、振動の抑制効果が高められている。

続いて、測定ガスの流れを説明する。測定ガスは、吸引ポンプ３０の起動によって導入口２１から導入されて、吸引管５０を通過して吸引ポンプ３０のダイヤフラム部３３に引き込まれる。ダイヤフラム部３３から送り出された測定ガスは、第１送出管５１ａを通過して流量調整部４３に流入し、流量調整部４３にて流量が調整される。流量調整部４３には、使用者が流量の変更操作を行う操作部４６が設けられている。操作部４６は、正面板１１から突出しており、回動操作される。流量調整部４３は、操作部４６が操作されると、流量が変更される。流量調整部４３において余った測定ガスは、接続管５２を通過して調整口２３から排出される。

流量調整部４３にて流量が調整された測定ガスは、第２送出管５１ｂを通過してガス収容部４２に流入してガス収容部４２から送出される。ガス収容部４２に装着されている酸素センサ４０は、吸引された測定ガスの酸素濃度を測定し、その測定値を制御回路に出力する。測定された酸素濃度は、制御回路によって表示部１６に表示される。ガス収容部４２から送出された測定ガスは、第１排出管５３ａ、流量計４５、第２排出管５３ｂを通過して排出口２２から排出される。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）吸引ポンプ３０によって筐体１０外部から吸引された測定ガスが酸素センサ４０に送り込まれて、測定ガスの酸素濃度に応じた検知結果を出力することができる。この酸素濃度測定装置は、吸引ポンプ３０の駆動によって振動が発生するが、吸引ポンプ３０を保持するポンプ保持板６０が振動しても防振ゴム６６が振動を吸収して、ポンプ保持板６０から筐体１０へ振動が伝わることを抑制することができる。また、吸引ポンプ３０に設けられるモータ３１の回転軸３１ａの延出方向Ｘにおいて線対称なので、回転軸３１ａの両側において振動を均等に抑えることができる。よって、吸引ポンプ３０の駆動による筐体１０の振動を抑制することができる。

（２）ポンプ保持板６０に設けられた凹部６１に吸引ポンプ３０が保持されるので、吸引ポンプ３０の位置がポンプ保持板６０の最上部の位置よりも低くなり、低重心とすることができ、吸引ポンプ３０の振動の抑制効果を高めることができる。

（３）吸引管５０及び第１送出管５１ａが可撓管であるので、吸引ポンプ３０の振動が吸引管５０及び送出管５１に伝わったとしても、弾性変形によって吸収することができる。また、送出管５１を巻回した状態で設置するので、直線状よりも振動を分散することができ、吸引ポンプ３０から酸素センサ４０へ振動が伝わることを抑制することができる。

（４）吸引ポンプ３０の変換部３２と酸素センサ４０とが並んで配置されているので、変換部３２において発生した気流によって酸素センサ４０を冷却することができる。また、筐体１０内部を換気することができる。

（５）吸引ポンプ３０が筐体１０においてスリットの設けられた左側面板１４の傍に配置されているので、スリットから流入した空気によって吸引ポンプ３０や酸素センサ４０を冷却することができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもができる。
・上記実施形態では、吸引ポンプ３０を左側面板１４の傍に設置したが、吸引ポンプ３０において発生する熱が問題なければ、左側面板１４の傍に限定しない。また、左側面板１４及び右側面板１５の少なくとも一方にスリットが不要であれば、スリットを省略してもよい。

・上記実施形態では、吸引ポンプ３０の変換部３２と酸素センサ４０とを並べて配置したが、変換部３２による酸素センサ４０の冷却効果が不要であれば、吸引ポンプ３０の変換部３２と酸素センサ４０とを並べて配置しなくてもよい。

・上記実施形態では、第１送出管５１ａを巻回した状態で設置したが、吸引ポンプ３０の振動が小さければ、第１送出管５１ａを巻回した状態で設置しなくてもよい。
・上記実施形態では、吸引管５０と第１送出管５１ａとを可撓管としたが、吸引ポンプ３０の振動が小さければ、吸引管５０と第１送出管５１ａとを可撓管にしなくてもよい。

・上記実施形態では、ポンプ保持板６０に側面視で上向きコ字状の凹部６１を設けたが、吸引ポンプ３０の重心を低くすることができれば、凹部の形状はこれに限らない。また、ポンプ保持板６０において吸引ポンプ３０の重心が低くなくてもよければ、ポンプ保持板６０を凹部のない板としてもよい。

・上記実施形態では、モータ３１の回転軸３１ａの延出方向Ｘに対して線対称となるように、背面板１２側の保持部６２，６３の延出方向Ｘ上に１組のボルト６７とナット６８と防振ゴム６６とを配置した。しかしながら、ポンプ保持板６０の背面板１２側の保持部６２，６３に、回転軸３１ａの延出方向Ｘを挟んで、回転軸３１ａの延出方向Ｘが中央になるように、２組のボルト６７とナット６８と防振ゴム６６とが配置してもよい。

・上記実施形態では、中央が括れた形状の防振ゴム６６を採用したが、中央が括れた形状に限らず、防振することができるならば、円柱状の防振ゴム等の他の形状でもよい。
・上記実施形態では、防振部材として防振ゴムを採用したが、防振することができれば、ゴム以外の材質のものを採用してもよい。

１０…筐体、１１…正面板、１２…背面板、１３…底面板、１４…左側面板、１５…右側面板、１６…表示部、１７…電源スイッチ、１８…ポンプスイッチ、１９…操作スイッチ、２１…導入口、２２…排出口、２３…調整口、３０…吸引ポンプ、３１…モータ、３１ａ…回転軸、３２…変換部、３３…ダイヤフラム部、４０…酸素センサ、４１…接続端子、４２…ガス収容部、４３…流量調整部、４４…送出口、４５…流量計、４６…操作部、５０…吸引管、５１…送出管、５１ａ…第１送出管、５１ｂ…第２送出管、５２…接続管、５３…排出管、５３ａ…第１排出管、５３ｂ…第２排出管、６０…ポンプ保持板、６１…凹部、６２…第１保持部、６３…第２保持部、６４…ボルト、６５…ナット、６６…防振ゴム、６７…ボルト、６８…ナット、Ｘ…延出方向、Ｙ…垂直方向。

Claims (5)

1. 測定ガスに含まれる酸素の濃度に応じた検知結果を出力する酸素センサと、
   測定ガスを吸引して、前記酸素センサに送出する吸引ポンプと、
   前記吸引ポンプを保持するポンプ保持板と、
   測定ガスを通過させ、導入口と前記吸引ポンプとを連通する吸引管と、
   測定ガスを通過させ、前記吸引ポンプと前記酸素センサとを連通する送出管と、
   測定されたガスを通過させ、前記酸素センサと排出口とを連通する排出管と、
   筐体と、
   前記ポンプ保持板が前記筐体に固定され、前記筐体と前記ポンプ保持板との間に設置される防振部材と、を備え、
   前記筐体は、前記酸素センサと、前記吸引ポンプと、前記ポンプ保持板と、前記吸引管と、前記送出管と、前記排出管とを収容し、
   前記防振部材は、前記吸引ポンプに設けられるモータの回転軸の延出方向に対し、線対称に配置されている
   ことを特徴とする酸素濃度測定装置。
2. 前記ポンプ保持板は、凹部が設けられた板であって、
   前記吸引ポンプは、前記ポンプ保持板の凹部に保持される
   請求項１に記載の酸素濃度測定装置。
3. 前記吸引管及び前記送出管の一部は、弾性変形可能な可撓管とするとともに、前記吸引管及び前記送出管の一部を巻回した状態で設置する
   請求項１又は２に記載の酸素濃度測定装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の酸素濃度測定装置において、
   前記吸引ポンプは、前記モータの回転運動を往復運動に変換する変換部を備え、
   前記酸素センサと前記変換部とは、前記モータの回転軸の延出方向に対して垂直方向に並んで配置されている
   ことを特徴とする酸素濃度測定装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の酸素濃度測定装置において、
   前記筐体の少なくとも一側面に複数のスリットが設けられ、
   前記吸引ポンプは、前記スリットが設けられた側面の傍に配置されている
   ことを特徴とする酸素濃度測定装置。

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