JP4582883B2 - 抵抗率計の電極 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体の洗浄装置、産業機械、農業、食品、医療関係などの各分野における水質管理、原子力発電所の冷却水の絶縁性及び各種の薬液の濃度管理などに用いられる抵抗率計の電極に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体の洗浄装置、産業機械、農業、食品、医療関係などの各分野における水質管理、原子力発電所の冷却水の絶縁性及び各種の薬液の濃度管理などにおいて、超純水の純度や電解質液の濃度を測定するために、前記超純水や電解質液の抵抗率を測定する抵抗率計が用いられる。
【0003】
例えば、半導体の製造工程では、被洗浄物としての半導体ウェーハを洗浄槽内に挿入してアンモニアなどの洗浄液で洗浄する(洗浄工程)。そして、前記アンモニアを排出するとともに超純水(不純物を意図的に極めて少なくした水:超高純度水ともいう)を洗浄槽内に入れて、前記半導体ウェーハを濯いでいる(リンス工程)。前記リンス工程において、アンモニアと入れ替えられた超純水の純度を測定する際には、例えば、図7に示す電極101を備えた抵抗率計が用いられる。
【0004】
図7に例示された抵抗率計の電極101は、内電極102と、外電極103と、前記内電極102及び外電極103を支持する支持部104と、前記内電極102と電気的に接続した内電極リード線106と、前記外電極103と電気的に接続した外電極リード線107と、を備えている。
【0005】
内電極102は、円柱状に形成されている。内電極102は、基端部側に位置する端面から凹の温度検出部挿入孔102dを備えている。外電極103は、その内径が前記内電極102の外径より大きく形成された円管状に形成されている。内電極102と外電極103とは、互いに同軸的でかつ前記外電極103内に内電極102が挿入された状態で配されている。
【0006】
内電極102は、その先端部102b側に位置する先端面102cが、前記外電極103の先端部103b側に位置する先端面103cより若干外電極103の奥側に位置した状態で配されている。内電極102と外電極103は、共に導電性を有する金属やカーボンなどの非金属から構成されている。
【0007】
前記支持部104は、前記内電極102及び外電極103それぞれの基端部102a,103aを支持している。支持部104は、内電極ホルダ110と、外電極ホルダ111などを備えている。
【0008】
内電極ホルダ110は、内径が内電極102の基端部102aの外径と略等しく形成された円管状に形成されている。内電極ホルダ110は、前記内電極102の基端部102aの外周に嵌合する。内電極ホルダ110は、絶縁性を有する樹脂などから形成されている。
【0009】
外電極ホルダ111は、円管状に形成されている。外電極ホルダ111は、導電性を有する金属などから構成されている。外電極ホルダ111は外電極103の基端部103a及び内電極ホルダ110の外周に嵌合する。外電極ホルダ111の内周面には、導電性を有するリング117が嵌合している。
【0010】
また、前記内電極102の長手方向に沿った方向において、前記内電極ホルダ110と外電極103との間には、中間部材115が設けられている。中間部材115は、円環状に形成されている。中間部材115は、内電極ホルダ110の外周に嵌合しかつ外電極ホルダ111の内周に嵌合している。中間部材115は、絶縁性を有する樹脂などから構成されている。
【0011】
さらに、前記温度検出部挿入孔102dには、円管ばね部材125が挿入されている。円管ばね部材25は、導電性を有しかつ径が伸縮自在に弾性変形可能な円管状に形成されている。円管ばね部材125は、温度検出部挿入孔102d内に挿入されると、内電極102の内周面と接触する。
【0012】
内電極リード線106は、円管ばね部材125と電気的に接続されている。外電極リード線107は、前記リング117と電気的に接続されている。
【0013】
前述した構成によって、抵抗率計の電極101は、前記内電極102及び外電極103それぞれの少なくとも先端部102b,103bを、計測対象の電解質液の流路中に配置し、これらの電極102,103間の電気抵抗を測定することにより前記電解質液の抵抗率を測定する。そして、測定した抵抗率に基いて、超純水などの電解質液の純度を求める。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
前述した抵抗率計の電極101は、電極102,103間の電気抵抗を測定する際には、円管ばね部材125と電気的に接続した内電極リード線106と、前記リング117と電気的に接続された外電極リード線107と、を通して、前記電極102,103間の抵抗に応じた情報を取り出している。
【0015】
しかしながら、前述した超純水などの極めて抵抗率の高い即ち電流の流れ難い電解質液の抵抗率を測定する際には、前記外電極ホルダ111を構成する金属などから金属イオンなどが溶出して正確に抵抗率を測定できないことが考えられる。このため、前記支持部104のうち少なくとも外電極ホルダ111を非溶出性の樹脂などから成形することが望まれている。
【0016】
前記外電極ホルダ111を樹脂から成形すると、図7に例示した電極101の外電極リード線107の接続構造では、外電極103からの前記電極102,103間の抵抗に応じた情報を得ることが困難となる。
【0017】
したがって、本発明の目的は、測定対象物としての電解質液の抵抗率に応じた情報を確実に得ることができる抵抗率計の電極を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し目的を達成するために、請求項1に記載の本発明の抵抗率計の電極は、円柱状の電極部材とこの円柱状の電極部材の外径よりも内径の大きな円管状の電極部材とが計測対象の電解質液の流路中に互いに同軸でかつ所定間隔をおいて配置され、電極部材間の電気抵抗に基いて前記電解質液の抵抗率を測定する抵抗率計の電極において、前記電極部材それぞれの基端部を支持するとともに前記電極部材それぞれと接続した複数の電線を収容する空間を有する支持部と、前記複数の電極部材相互間及び前記複数の電極部材と前記支持部とを互いに密接させる方向に前記複数の電極部材及び支持部を付勢する付勢手段と、導電性を有する材料からなりかつ前記空間内に挿入された挿入部材と、前記複数の電極部材のうち一つの基端部と前記挿入部材とを互いに電気的に接続する接続手段と、を備え、前記接続手段が、前記一つの電極部材の基端部に取り付けられる導電性を有する環状部材を備え、前記挿入部材が、前記空間内に軸線が前記電極部材の長手方向に沿って挿入された管状の円管部と、前記環状部材と電気的に接続された導電性を有する環状部と、を備えたことを特徴としている。
【0020】
請求項2に記載の本発明の抵抗率計の電極は、請求項1記載の抵抗率計の電極において、前記接続手段が、前記空間内に配されかつ前記挿入部材に接触可能であるとともに、前記環状部材と電気的に接続された導電性を有する第2環状部材を備え、前記付勢手段が前記複数の電極部材及び支持部を付勢すると、前記挿入部材の環状部と前記第2環状部材とを互いに近づける方向に付勢して互いに接触させることを特徴としている。
【0021】
請求項3に記載の本発明の抵抗率計の電極は、円柱状の電極部材とこの円柱状の電極部材の外径よりも内径の大きな円管状の電極部材とが計測対象の電解質液の流路中に互いに同軸でかつ所定間隔をおいて配置され、電極部材間の電気抵抗に基いて前記電解質液の抵抗率を測定する抵抗率計の電極において、前記電極部材それぞれの基端部を支持するとともに前記電極部材それぞれと接続した複数の電線を収容する空間を有する支持部と、前記複数の電極部材相互間及び前記複数の電極部材と前記支持部とを互いに密接させる方向に前記複数の電極部材及び支持部を付勢する付勢手段と、導電性を有する材料からなりかつ前記空間内に挿入された挿入部材と、前記複数の電極部材のうち一つの基端部と前記挿入部材とを互いに電気的に接続する接続手段と、を備え、前記挿入部材が、軸線が前記空間内に前記電極部材の長手方向に沿って挿入された管状に形成されているとともに、
前記接続手段が、一端が前記一つの電極部材の基端部の外周に嵌合可能でかつ他端が前記挿入部材の内周に嵌合可能なコイルばねであることを特徴としている。
【0022】
請求項4に記載の本発明の抵抗率計の電極は、円柱状の電極部材とこの円柱状の電極部材の外径よりも内径の大きな円管状の電極部材とが計測対象の電解質液の流路中に互いに同軸でかつ所定間隔をおいて配置され、電極部材間の電気抵抗に基いて前記電解質液の抵抗率を測定する抵抗率計の電極において、前記電極部材それぞれの基端部を支持するとともに前記電極部材それぞれと接続した複数の電線を収容する空間を有する支持部と、前記空間内に収容されかつ前記円柱状の電極部材の基端部を前記支持部内に収容する方向に付勢して、前記複数の電極部材相互間及び前記複数の電極部材と前記支持部とを互いに密接させる方向に前記複数の電極部材及び支持部を付勢するとともに、高いばね定数を有する付勢手段と、前記複数の電極部材のうち一つの基端部と前記複数の電線のうち一つとが互いに接合されていることを特徴としている。
【0023】
請求項1に記載した本発明の抵抗率計の電極によれば、導電性を有する挿入部材が空間内に挿入されかつ接続手段が一つの電極部材の基端部と前記挿入部材とを互いに電気的に接続している。このため、前記空間を形成する支持部の母材が絶縁性を有する樹脂から成形されても、前記挿入部材を通して前記一つの電極部材の電解質液の抵抗率に応じた情報を得ることができる。
【0024】
挿入部材が円管部と環状部とを備えているので、一つの電極部材の電解質液の抵抗率に応じた情報を、環状部材、環状部及び円管部を通して確実に得ることができる。なお、前記挿入部材は、前記円管部と環状部とが一体に形成されているのが望ましい。この場合、一つの電極部材の電解質液の抵抗率に応じた情報を、環状部と円管部とを通してより確実に得ることができる。
【0025】
請求項2に記載した本発明の抵抗率計の電極によれば、付勢手段が環状部と第2環状部材とを互いに接触させる方向に付勢している。また、第2環状部材が環状部材と電気的に接続されている。このため、一つの電極部材の電解質液の抵抗率に応じた情報を、環状部材、第2環状部材、環状部及び円管部を通して確実に得ることができる。
【0026】
請求項3に記載した本発明の抵抗率計の電極によれば、接続手段としてのコイルばねが、一端が一つの電極部材の基端部の外周に嵌合しかつ他端が挿入部材の内周に嵌合する。このため、前記一つの電極部材の電解質液の抵抗率に応じた情報を、コイルばね及び挿入部材を通して確実に得ることができる。
【0027】
請求項4に記載した本発明の抵抗率計の電極によれば、一つの電極部材の基端部と一つの電線とが互いに接合されているので、前記一つの電線を通して、前記一つの電極部材の電解質液の抵抗率に応じた情報を得ることができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施形態にかかる抵抗率計の電極1を、図1ないし図3を参照して説明する。図1などに示す抵抗率計の電極1は、半導体の洗浄装置、産業機械、農業、食品、医療関係などの各分野における超純水などの水質管理、原子力発電所の冷却水の絶縁性及び電解質液としての各種の薬液の濃度管理などに用いられる。
【0029】
電極1は、例えば、半導体ウェーハなどの被洗浄物などを洗浄する半導体の製造過程におけるリンス工程において、洗浄液としての超純水(特許請求の範囲等に記載した電解質液に相当する)の純度を測定するために用いられる。前記電極1を用いる抵抗率計は、計測対象物としての前述した超純水などの電解質液の純度を測定するために、前記電解質液の抵抗率を測定する装置である。
【0030】
前記電極1は、前記超純水などの流路中に配されかつ図1に示すように前記流路を構成するT字管継手60に取り付けられる。T字管継手60は、図1に示すように、管部61a,61b,61cを備えている。
【0031】
一つの管部61aには、半導体ウェーハを収容しかつ前記洗浄工程及びリンス工程などを行う前述した洗浄槽などが連結している。他の一つの管部61bには、前述した洗浄工程及びリンス工程などに用いられた処理液などを排出する排出管が連結している。他の一つの管部61cに、電極1が取り付けられる。前記管部61cの外周面には、ねじ山としてのテーパねじ62が形成されている。
【0032】
抵抗率計の電極1は、図1に示すように、電極部材としての内電極2と、電極部材としての外電極3と、シール部材8と、前記内電極2及び外電極3を支持する支持部4と、温度検出部5と、前記内電極2と電気的に接続した電線としての内電極リード線6と、前記外電極3と電気的に接続した電線としての外電極リード線7と、袋ナット71と、コイルばね72と、シール突起33と、を備えている。
【0033】
内電極2は、円柱状に形成されている。内電極2は、外径が比較的小さく形成された小径部2aと、外径が比較的大きく形成された大径部2bと、を一体に備えている。これらの小径部2a及び大径部2bは、互いに同軸的でかつ直列に連結している。小径部2a及び大径部2bは、それぞれ、外径が全長に亘って略一定に形成されている。小径部2aには、外表面から凹に形成された凹溝2hを備えている。凹溝2hは、小径部2aの周方向に沿って形成されている。
【0034】
内電極2は、前記大径部2bが抵抗率計の電極1の先端側に位置しかつ小径部2aが基端側に位置した状態で配される。前記内電極2は、前記小径部2a側に位置する端面2cから前記大径部2bに向かって凹の温度検出部挿入孔2dが形成されている。
【0035】
前記温度検出部挿入孔2dは、前記小径部2a及び大径部2bそれぞれと互いに同軸的に配されている。温度検出部挿入孔2dは、前記端面2cから前記内電極2の先端側に向かって延在している。温度検出部挿入孔2dは、前記端面2cと前記内電極2の先端部2gとに亘って形成されている。なお、温度検出部挿入孔2dは、前記端面2cには開口しているが、前記内電極2の先端部2g側に位置する端面2eには開口していない。
【0036】
外電極3は、円管状に形成されている。外電極3は、内外径が比較的小さく形成された小径部3dと、内外径が比較的大きく形成された大径部3eと、を一体に備えている。小径部3d及び大径部3eは、それぞれ、全長に亘って内外径が略一定に形成されている。小径部3dの内径は、内電極2の小径部2aの外径より大きく形成されている。大径部3eの内径は、内電極2の大径部2bの外径より大きく形成されている。
【0037】
これらの小径部3dと大径部3eとは、互いに同軸的でかつ直列に連結している。なお、前記小径部3dと大径部3eとを互いに連ねる段差部3fは、後述するように内外電極2,3が互いに同軸に配された際に内電極2の段差部2iに沿う。
【0038】
内電極2と外電極3とは、小径部2aが小径部3d内に配され大径部2bが大径部3e内に配された格好で、互いに同軸でかつ前記外電極3内に内電極2が挿入された状態で配されている。内電極2は、前記大径部2bの端面2eが、前記外電極3の先端部3c側に位置する端面3aより若干外電極3の奥側に位置した状態で配されている。内電極2と外電極3は、共に導電性を有する金属などから構成されている。
【0039】
シール部材8は、プラストマ性を有する即ちエラストマ性を有さない合成樹脂からなる。即ち、シール部材8は、殆ど弾性変形しない。シール部材8は、可塑性の大きい高分子物質からなる。本実施形態では、シール部材8は、前述した電解質液に対する溶出する物質が少ない非溶出性のフッ素樹脂などからなる。即ち、シール部材8は、非溶出性である。
【0040】
シール部材8は、図1及び図2(A)に示すように、円板部8aと筒部8bとを一体に備えている。円板部8aは、平面形状が円形でかつ厚みが略一定の円板状に形成されている、円板部8aの両表面は、平坦に形成されている。円板部8aは、外径が外電極3の大径部3eの内径と略等しく形成されている。
【0041】
円板部8aは、中央に孔8cを設けている。孔8cは、円板部8aを貫通している。孔8cは、平面形状が円形に形成されている。孔8cは、内径が内電極2の小径部2aの外径と略等しく形成されている。
【0042】
筒部8bは、孔8cの縁に連なっている。筒部8bは円筒状に形成されている。筒部8bは、円板部8aに対し立設している。筒部8bは、内径が内電極2の小径部2aの外径と略等しく形成されている。筒部8bは、外径が外電極3の小径部3dの内径と略等しく形成されている。筒部8bは、小径部2aの外周と小径部3dの内周との双方に嵌合して、電極2,3間の間隔を所定間隔tに保つ。
【0043】
前述した構成のシール部材8は、支持部4が電極2,3それぞれの基端部2f,3bを支持する際に、図1及び図2(A)に示すように、円板部8aが段差部2i,3f相互間に配され筒部8bが小径部2a,3d相互間に配される。
【0044】
このとき、シール部材8は殆ど弾性変形しなくかつ円板部8aの両表面が平坦に形成されているので、前記両表面が段差部2i,3f双方に隙間無く接するとともに、筒部3bが小径部2a,3d双方に隙間無く接する。シール部材8は、内外電極2,3間を液密に保ち、内外電極2,3間から後述する空間16内に電解質液が侵入することを防止する。
【0045】
前記支持部4は、内電極2の小径部2a寄りの端部2f(以下基端部と呼ぶ)と、外電極3の前記小径部3d寄りの端部3b(以下基端部と呼ぶ)と、の双方を支持している。支持部4は、支持部本体としての外電極ホルダ11と、基端キャップ12などを備えている。
【0046】
外電極ホルダ11は、絶縁性を有しかつ前述した電解質液に対する溶出する物質が少ない即ち非溶出性の合成樹脂からなる。外電極ホルダ11を構成する合成樹脂として、ポリフェニレンスルフィド(Polyphenylenesulfide:以下PPSと呼ぶ)、ポリエーテルエーテルケトン(Polyetheretherketone:以下PEEKと呼ぶ)、ポリテトラフルオロエチレン(Polytetrafluoroethylene:以下PTFEと呼ぶ)などのフッ素樹脂を用いることができる。
【0047】
外電極ホルダ11は、円板部11cと筒部11dとを備えた有底筒状に形成されている。円板部11cは、平面形状が円形に形成されている。円板部11cは、表面が略平坦に形成されている。円板部11cの外径は、前記管部61cの端面61dの外径と略等しく形成されている。
【0048】
円板部11cの中央には孔11eが設けられている。孔11eは円板部11cを貫通している。孔11eは、平面形状が円形に形成されている。孔11eの内径は、円板部11cの一方の面から他方の面に向かうにしたがって略等しく形成されている。孔11eは、内径が外電極3の小径部2dの外径と略等しく形成されている。
【0049】
筒部11dは、それぞれ円筒状に形成されかつ互いに内径が等しく形成されているとともに同軸的に直列に配された小径部11aと大径部11bとを備えている。小径部11aより大径部11bの方が外径が大きく形成されている。大径部11bは、小径部11aより円板部11c寄りに配されている。大径部11bは、円板部10aの外縁に連なっている。筒部11dは、円板部11cに対し立設している。
【0050】
外電極ホルダ11は、孔11e内に外電極3の小径部3dを挿入した状態で配される。なお、このとき、小径部3dの外径が長手方向に沿って略一定でかつ孔11eの内径が略一定であり、かつ外電極ホルダ11が前述した合成樹脂からなるので、孔11eの内面と小径部3dの外周面とが互いに隙間無く密接する。
【0051】
このため、外電極ホルダ11即ち支持部4と外電極3との間が液密に保たれ、前記空間16内に外電極ホルダ11と外電極3との間から前記電解質液が侵入することが防止される。また、凹溝2hが円板部11cより基端部2f側に位置しているとともに、空間16内に配されている。
【0052】
基端キャップ12は、円板部12aと筒部12bとを有する有底筒状に形成されている。円板部12aは、円板状に形成されている。筒部12bは、筒状に形成されかつ円板部12aの周縁に連なっている。
【0053】
基端キャップ12は、周知のポリアミド樹脂(ナイロン)などの合成樹脂から形成されている。基端キャップ12は、前記筒部12bが前記外電極ホルダ11の小径部11aの外周に嵌合して配されている、基端キャップ12は、前記筒部12bが前記小径部11aに、周知のエポキシ系接着剤によって接着されて固定されている。
【0054】
基端キャップ12は、前記円板部12aを貫通する丸孔12cを備えている。
丸孔12cは、その平面形状が略円形に形成されている。丸孔12cは、前記円板部12aと同軸に配されている。丸孔12cは、その内側に、温度検出部5の後述する電線束26が通る。
【0055】
また、支持部4は、外電極ホルダ11の円板部11cと、筒部11dと、基端キャップ12の円板部12a等で囲まれた空間16を、その内部に形成している。
【0056】
支持部4は、さらに、前記空間16内に配された絶縁ワッシャ20と止め輪19と挿入部材としての導電ホルダー27と付勢手段としてのコイルばね9などを備えている。
【0057】
絶縁ワッシャ20は、絶縁性を有する合成樹脂からなりかつ円環状に形成されている。絶縁ワッシャ20は、内径が小径部2aの外径と略等しく形成され、かつ、外径が導電ホルダー27の後述する円管部22の内径と略等しいか若干小さく形成されている。絶縁ワッシャ20は、小径部2aの外周に嵌合している。絶縁ワッシャ20は小径部3dの端と、凹溝2hと、の間に配されている。
【0058】
止め輪19は、ステンレス鋼などの導電性を有する周知の鋼などからなりかつ円環状に形成されている。止め輪19は、その内側に内電極2の小径部2aが通った状態で、外電極ホルダ11の筒部11d内に収容されている。
【0059】
止め輪19は、その内縁が、小径部2aの凹溝2hに嵌合している。止め輪19は、絶縁ワッシャ20の端面2c寄りの表面に密接している。止め輪19は、内縁が凹溝2hに嵌合することによって絶縁ワッシャ20が小径部2aの基端部2fから抜け出ることを防止している。
【0060】
導電ホルダー27は、導電性を有する金属からなりかつ環状部21と円管部22とを一体に備えている。環状部21は、内径が外電極3の小径部3dの外径と略等しい円環状に形成されている。環状部21は、外径が筒部11dの内径と略等しく形成されている。
【0061】
円管部22は、内径が小径部3dの外径より十分に大きい円管状に形成されている。円管部22は、外径が筒部11dの内径と略等しく形成されている。円管部22は、環状部21の内縁に連なっている。円管部22の軸線が内外電極2,3の長手方向に沿っているとともに、環状部21が小径部3dの外周と外電極ホルダ11の内周とに嵌合しかつ円板部11cに重ねられた状態で、導電ホルダー27は、前記筒部11d内即ち空間16内に挿入されている。
【0062】
コイルばね9は、比較的ばね定数が小さくされている。コイルばね9は、ステンレス鋼などの周知の鋼などから構成されている。コイルばね9は、導電ホルダー27の円管部22内でかつ絶縁ワッシャ20と導電ホルダー27の環状部21との間に設けられている。コイルばね9は、その内側に内外電極2,3の小径部2a,3dが通った状態で配されている。
【0063】
コイルばね9は、互いに離れる方向に、絶縁ワッシャ20と導電ホルダー27の環状部21とを互いに付勢している。コイルばね9が、絶縁ワッシャ20と導電ホルダー27の環状部21が互いに離れる方向に付勢し、かつ、絶縁ワッシャ20が止め輪19によって基端部2fから抜け出ることを防止されているため、内電極2の基端部2fが支持部4内に収容されるように付勢される。
【0064】
そして、コイルばね9は、内電極2の基端部2fを支持部4内に収容するように付勢することによって、円板部11cと段差部3fと円板部8aと段差部2iとが相互に近づくように、内外電極2,3とシール部材8と外電極ホルダ11とが付勢される。このように、コイルばね9は、内電極2の基端部2fと支持部4との間の間隔が狭くなる方向に、内電極2と支持部4とを付勢している。
【0065】
また、前記コイルばね9によって互いの間隔が狭くなるように、内電極2と支持部4との双方が付勢されているため、シール部材8の両表面が段差部2i,3f双方に確実に隙間無く密接する。即ち、シール部材8は、内外電極2,3に隙間無く密接する。そして、シール部材8は、内外電極2,3相互間を液密に保って、空間16内に前述した超純水が侵入することを防止する。
【0066】
さらに、前記コイルばね9によって互いの間隔が狭くなるように、内電極2と支持部4との双方が付勢されているため、円板部11cと段差部3fとが確実に隙間無く密接する。そして、円板部11cと段差部3fとの相互間が液密に保たれて、空間16内に前述した超純水が侵入することが防止される。
【0067】
また、前記空間16には、前記温度検出部挿入孔2dが開口している。さらに、空間16は、その内側に、環状部材としての導電リング23と、導電線24と、前記導電ホルダー27の円管部22の内周面に嵌合するなどして取り付けられるリング17などを収容している。
【0068】
導電リング23は、導電性を有する金属などからなりかつ円環状に形成されている。導電リング23は、内径が小径部3dの外径と略等しく形成されている。
導電リング23は、外径が導電ホルダー27の円管部22の内径より十分に小さく形成されている。導電リング23は、図3(A)に示すように、小径部3dの基端部3b寄りの端部の外周に嵌合している。
【0069】
導電線24は、図3(A)に示すように、一端が導電リング23に半田など用いたろう付けによって固定され、他端が環状部21に半田など用いたろう付けによって固定されている。導電線24は、導電リング23と環状部21即ち導電ホルダー27とを互いに電気的に接続する。なお、前記導電リング23と導電線24とは、本明細書に記した接続手段をなしている。
【0070】
リング17は、図示例では、円環状のリング本体17aと、このリング本体17aの外縁から外周方向に向かって突出した爪17bと、を備えている。爪17bは複数設けられている。爪17bは、リング本体17aの周方向に沿って略等間隔に配されている。
【0071】
リング17は、爪17bが、導電ホルダー27の円管部22の内周面に嵌合して、導電ホルダー27の円管部22に固定される。リング17は、ステンレス鋼などの周知の鋼などから構成されている。さらに、リング17は、爪17bが導電ホルダー27の円管部22の内周面に設けられた溝などに嵌合しても良い。
【0072】
前記温度検出部5は、図示しない一対の温度センサ素子と、円管ばね部材25などを備えている。温度検出部5は、前記温度検出部挿入孔2d内に配されている。温度センサ素子は、それぞれ、温度検出部挿入孔2d内でかつ内電極2の先端部2gに配されている。温度センサ素子は、それぞれ、温度を測定する感温部を備えている。
【0073】
温度センサ素子は、それぞれ、感温部がディスク形、ペレット形あるいはそれに類似した面部を有する形状のサーミスタ及び薄膜式白金温度センサにより構成されている。温度センサ素子は、それぞれの感温部の面部が、前記温度検出部挿入孔2d内において、前記電解質液の流路に対し略平行となるように配置されている。これらの温度センサ素子にはそれぞれ図示しない電線が接続している。
【0074】
前記電線は、それぞれ一端部が前記温度センサ素子の感温部に電気的に接続している。前記電線は、前記内電極2の先端部2gから内電極2の基端部2fに向かって延びて、温度検出部挿入孔2d内に配されている。これらの電線は、それぞれ、図示しない演算装置などに電気的に接続している。
【0075】
これら図示しない電線の長手方向に沿った中央部から他端部に至る部分と、内電極リード線6と、外電極リード線7と、は互いに束ねられて電線束26を構成している。電線束26は、温度検出部5が温度検出部挿入孔2d内に収容された際に、内電極2及び外電極3の基端部2f,3b側に位置する基端キャップ12の丸孔12cを通って外部に導かれる。
【0076】
円管ばね部材25は、導電性を有する周知の鋼などから構成されている。円管ばね部材25は、円管状に形成されている。円管ばね部材25は、一部が、長手方向に沿って切りかかれている。円管ばね部材25は、その長手方向に対し交差する断面の断面形状がC状に形成されている。円管ばね部材25は、その外径が伸縮自在となる弾性を有している。円管ばね部材25は、初期状態において、内電極2の小径部2aの内径より大きな外径となっている。
【0077】
円管ばね部材25は、前記電線束26の温度センサ素子寄りに配されている。
円管ばね部材25は、前述した図示しない前記電線を互いに束ねている。円管ばね部材25は、その弾性復元力に抗して、小径部2a内に挿入される。円管ばね部材25は、小径部2a内に挿入されると、弾性復元力を生じて、小径部2aの内周面と密接する。
【0078】
内電極リード線6は、空間16内に収容されかつ一端部が円管ばね部材25と電気的に接続している。内電極リード線6は、円管ばね部材25と電気的に接続することによって、内電極2と電気的に接続する。内電極リード線6は、前述した図示しない電線などとともに電線束26として基端キャップ12まで導かれ、丸孔12c内を通って外部に導かれる。内電極リード線6は、前述した図示しない演算装置などに電気的に接続している。
【0079】
外電極リード線7は、空間16内に収容されかつ一端部がリング17に電気的に接続している。外電極リード線7は、リング17に電気的に接続することによって、導電ホルダー27、導電リング23及び外電極3と電気的に接続する。外電極リード線7は、前述した図示しない電線などとともに電線束26として基端キャップ12まで導かれ、前記丸孔12c内を通って外部に導かれる。外電極リード線7は、前述した図示しない演算装置などに電気的に接続している。
【0080】
また、前記基端キャップ12内には、シリコンゴムなどの弾性体からなるOリング30が設けられている。Oリング30は、円環状に形成されている。Oリング30は、その初期状態において、内径が電線束26の外径より小さくかつ外径が外電極ホルダ11の小径部11aの内径より大きく形成されている。
【0081】
Oリング30は、内周側に電線束26を通しかつ外電極ホルダ11の小径部11aの内側即ち基端キャップ12の筒部12bの内側に配される。Oリング30は、基端キャップ12内に設けられると、電線束26と、外電極ホルダ11の小径部11aの内周面と、の間を液密に保つ。
【0082】
Oリング30は、例えは、電解質液の温度が比較的低くて、基端キャップ12の丸孔12cの近傍などに凝縮した結露水が付着する場合にも、空間16内にこの結露水が侵入することを防止する。
【0083】
また、前記温度検出部挿入孔2d内に温度検出部5が設けられ、かつ前記空間16内にリング17及び止め輪19などが収容された状態で、空間16内には、非弾性層31と弾性層32とが充填されて積層されている。
【0084】
非弾性層31は、小径部11a内でかつ電線束26の外周に充填されている。
非弾性層31は、内外電極2,3の長手方向に沿ってOリング30とリング17との間に配されている。非弾性層31は、弾性を有さないエポキシ樹脂などの非弾性体からなる合成樹脂から形成されている。
【0085】
弾性層32は、電極2,3の長手方向に沿って、非弾性層31とリング17との間に充填されている。弾性層32は、スポンジゴムなどの弾性体からなる合成樹脂から形成されている。これらの非弾性層31と弾性層32は、丸孔12cの近傍などに付着した結露水が空間16内に侵入することを防止する。
【0086】
袋ナット71は、前述したPPS、PEEK、PTFEなどのフッ素樹脂などの合成樹脂からなり、平面形状が円形の円板部73と円筒状の筒部74とを一体に備えている。円板部73は、その外径が外電極ホルダ11及び管部61cの外径より大きく形成されている。
【0087】
円板部73は、その中央に貫通孔75が設けられている。貫通孔75は、その内径が外電極ホルダ11の小径部11aの外径と略等しく形成されている。筒部74は、円板部73の外縁に連なっている。筒部74の内周面には、平行ねじ76が形成されている。
【0088】
袋ナット71は、貫通孔75内に小径部11a即ち支持部4を通した状態で、平行ねじ76がテーパねじ62にねじ込まれて管部61cに取り付けられる。なお、このとき、筒部71の円板部73より離れた縁部が、管部61cの軸線方向に沿ってテーパねじ62の中央付近に位置する。また、袋ナット71は、外電極ホルダ11即ち支持部4と管部61cとの双方の外周を包囲する。 袋ナット71は、管部61cに取り付けられることによって、外電極ホルダ11即ち支持部4を管部61cの端面61dに向かって押しつける。市販の管継手の雄シールねじは、殆どのものが図示するようにテーパねじ62が切られている。しかしながら、本発明では、管継手に平行ねじが切られていても勿論良く、この場合前記袋ナット71が平行ねじに螺合することは勿論である。
【0089】
コイルばね72は、比較的ばね定数が小さい。コイルばね72は、ステンレス鋼などの周知の鋼などから構成され、断面形状が矩形状に形成されている。袋ナット71の平行ねじ76が管部61cのテーパねじ62にねじ込まれた際に、コイルばね72は、その内側に小径部11aを挿入しかつ小径部11aと大径部11bとを連ねる段差面11fと円板部73との間に配される。
【0090】
コイルばね72は、外電極ホルダ11即ち支持部4を管部61cの端面61dに向かって付勢する。コイルばね72は、シール突起33を管部61cの端面61dに密接させる。また、図示例では、コイルばね71は断面形状が矩形状に形成されている。しかしながら、本発明ではこれに限定されることなく、コイルばね72は、断面形状が丸形に形成されても良いことは勿論である。
【0091】
シール突起33は、外電極ホルダ11の管部61cの端面61dに相対する円板部11cの表面から突出している。シール突起33は、管部61cの端面61dに向かって突出している。シール突起33は、孔11e及び円板部11cと同軸的な円環状に延在している。
【0092】
シール突起33は、円板部11cの周方向に沿って配されている。シール突起33は、外電極ホルダ11と同じPPS、PEEK、PTFEなどのフッ素樹脂などの合成樹脂からなる。図示例では、シール突起33は、外電極ホルダ11と一体に形成されかつ断面形状が前記円板部11cから離れるのにしたがって徐々に細くなるU字状に形成されている。
【0093】
前述した構成によれば、抵抗率計の電極1は、内外電極2,3が前記管部61cの開口部を通して挿入され、テーパねじ62に平行ねじ76がねじ込まれて、前記管部61c即ちT字管継手60に取り付けられる。前記内電極2及び外電極3それぞれの少なくとも先端部2g,3cは、前記T字管継手60内を流れる電解質液としての超純水の流路中に配される。
【0094】
そして、電極1を用いた抵抗率計は、前記リード線6,7などを介して演算装置などに伝えられる電極2,3間の電気抵抗を測定することにより前記電解質液の抵抗率を測定する。
【0095】
このとき、前記温度センサ素子の感温部から、前記電線などを介して前記電解質液の温度に応じた情報が、前記演算装置に伝えられる。そして、この演算装置などが電解質液の温度の補償を行い、この電解質液のあらかじめ決められた一定温度における抵抗率を算出する。そして、前記演算装置などが抵抗率に基いて電解質液の純度を算出する。
【0096】
本実施形態の抵抗率計の電極1によれば、導電性を有する導電ホルダー27が空間16内に挿入されかつ導電リング23と導電線24を介して前記導電ホルダー27と外電極3とを互いに電気的に接続している。さらに、外電極リード線7が接続した導電性を有するリング17が導電ホルダー27の円管部22の内周面に嵌合している。
【0097】
このため、主に空間16を形成する外電極ホルダ11が絶縁性を有する樹脂から成形されても、前記導電ホルダー27の円管部22及び外電極リード線7を介して前記外電極3の電位即ち電解質液の抵抗率に応じた情報を得ることができる。したがって、電解質液の抵抗率に応じた情報を確実に得ることができる。
【0098】
また、本実施形態では、円管部22と環状部21とを一体にして導電ホルダー27を形成し、導電線24を環状部21に半田などを用いてろう付けしている。
しかしながら、本発明では、図2(B)及び図3(B)に示すように、導電線24を環状部21とコイルばね9との間に配された第2環状部材としての導電ワッシャ28に半田などを用いてろう付けしても良い。
【0099】
導電ワッシャ28は、導電性を有する金属からなり円環状に形成されている。
導電ワッシャ28は、内径が基端部3の外径より大きく、外径が円管部22の内径より小さく形成されている。導電ワッシャ28は、図2(B)及び図3(B)に示すように、内側に基端部3bを通した状態で環状部21に重ねられて空間16内に配されている。なお、この導電ワッシャ28は、本明細書に記した接続手段を構成している。
【0100】
この場合でも、コイルばね9が、環状部21と導電ワッシャ28とを互いに近づける方向に付勢するので、外電極3の電位即ち電解質液の抵抗率に応じた情報を、導電リング23と導電線24と導電ワッシャ28と環状部21即ち導電ホルダー27などを介して確実に得ることができる。したがって、電解質液の抵抗率に応じた情報を確実に得ることができる。
【0101】
さらに、本発明では、導電線24をコイルばね9と環状部21即ち導電ホルダー27との間に挟み込ませて、外電極3の電位即ち電解質液の抵抗率に応じた情報を取り出せるようにしても良い。なお、この場合、特許請求の範囲に記載した接続手段は前記コイルばね9が相当する。
【0102】
次に、本発明の第2の実施形態にかかる抵抗率計の電極1を、図4及び図5を参照して説明する。なお、前述した第1の実施形態にかかる電極1と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態では、環状部21を省略しかつ円管部22のみから導電ホルダー27を形成している。さらに、外電極3と円管部22即ち導電ホルダー27とを互いに電気的に接続するために、図4に示すように、導電リング23と導電線24と導電ワッシャ28とを用いずに、付勢手段と接続手段との双方をなす円すいコイルばね40を用いている。
【0103】
円すいコイルばね40は、導電性を有する周知の鋼からなる。円すいコイルばね40は、図5に示すように、小径側(以下一端と呼ぶ)の内径rが外電極3の小径部3dの外径と略等しいか若干小さく形成されている。円すいコイルばね40は、図5に示すように、大径側(以下他端と呼ぶ)の外径Rが導電ホルダー27の円管部22の内径と略等しいか若干大きく形成されている。
【0104】
円すいコイルばね40は、図4に示すように、一端が小径部3dの外周に嵌合しかつ他端が導電ホルダー27の円管部22の内周に嵌合した状態で空間16内に配されている。円すいコイルばね40は、小径部3dの外周と導電ホルダー27の円管部22の内周との双方に嵌合して外電極3と円管部22とを互いに電気的に接続している。
【0105】
また、円すいコイルばね40は、互いに離れる方向に、絶縁ワッシャ20と環状部21とを互いに付勢している。円すいコイルばね40が、絶縁ワッシャ20と環状部21とが互いに離れる方向に付勢し、かつ、絶縁ワッシャ20が止め輪19によって基端部2fから抜け出ることを防止されているため、内電極2の基端部2fが支持部4内に収容されるように付勢される。
【0106】
本実施形態によれば、円すいコイルばね40が、一端が外電極3の基端部3bに位置する小径部3dの外周に嵌合しかつ他端が導電ホルダー27の円管部22の内周に嵌合している。このため、外電極3の電位即ち電解質液の抵抗率に応じた情報を、円すいコイルばね40及び導電ホルダー27の円管部22を介して外電極リード線7から確実に得ることができる。したがって、電解質液の抵抗率に応じた情報を確実に得ることができる。
【0107】
次に、本発明の第3の実施形態にかかる抵抗率計の電極1を、図6を参照して説明する。なお、前述した第1の実施形態にかかる電極1と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
【0108】
また、本実施形態では、コイルばね9の代わりに比較的ばね定数の大きな皿ばね92を用いている。この場合、皿ばね92の内側に内電極2の小径部2aを通し、前記皿ばね92を止め輪19と絶縁ワッシャ20との間に配している。さらに、外電極リード線7を外電極3の小径部3dの端面3eに溶接などによって接合している。
【0109】
本実施形態によれば、外電極3の基端部3bに位置する端面3eと外電極リード線7とが互いに接合されているので、外電極ホルダ11が樹脂から成形されても、外電極リード線7を通して外電極3の電位即ち電解質液の抵抗率に応じた情報を得ることができる。したがって、電解質液の抵抗率に応じた情報を確実に得ることができる。
【0110】
なお、本実施形態では、図6に示すように、皿ばね92と止め輪19の組み合わせを用いているがこれに限定することなく、ばね定数の高いばねであればスプリングワッシャーなどの薄い形状のばねでも良く、このように、ばね定数が高いものに対しては凹溝2hの代わりにねじ溝を形成してこのねじ溝に螺合するナットを用いた方が良いことは勿論である。なお、この場合、前記ナットがねじ溝に螺合することによって、前記スプリングワッシャなどが固定されることは勿論である。
【0111】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1に記載の本発明によれば、導電性を有する挿入部材が空間内に挿入されかつ接続手段が一つの電極部材の基端部と前記挿入部材とを互いに電気的に接続している。このため、前記空間を形成する支持部の母材が絶縁性を有する樹脂から成形されても、前記挿入部材を通して前記一つの電極部材の電解質液の抵抗率に応じた情報を得ることができる。したがって、電解質液の抵抗率に応じた情報を確実に得ることができる。
【0112】
挿入部材が環状部と円管部とを備えているので、一つの電極部材の電解質液の抵抗率に応じた情報を、環状部材、環状部及び円管部などを通して確実に得ることができる。したがって、電解質液の抵抗率に応じた情報を確実に得ることができる。
【0113】
請求項2に記載の本発明によれば、付勢手段が第2環状部材と環状部とを互いに接触させるので、一つの電極部材の電解質液の抵抗率に応じた情報を、環状部材、第2環状部材、環状部及び円管部などを通して確実に得ることができる。したがって、電解質液の抵抗率に応じた情報を確実に得ることができる。
【0114】
請求項3に記載の本発明によれば、接続手段としてのコイルばねが、一端が一つの電極部材の基端部の外周に嵌合しかつ他端が挿入部材の内周に嵌合する。このため、前記一つの電極部材の電解質液の抵抗率に応じた情報を、コイルばね及び挿入部材を通して確実に得ることができる。したがって、電解質液の抵抗率に応じた情報を確実に得ることができる。
【0115】
請求項4に記載の本発明によれば、一つの電極部材の基端部と一つの電線とが互いに接合されているので、前記一つの電線を通して、前記一つの電極部材の電解質液の抵抗率に応じた情報を得ることができる。したがって、電解質液の抵抗率に応じた情報を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態にかかる抵抗率計の電極の全体構成を示す断面図である。
【図2】(A)は図1に示された電極の要部を拡大して示す断面図である。(B)は図2(A)に示された電極の要部の変形例を示す断面図である。
【図3】(A)は同実施形態の外電極の基端部を拡大して示す斜視図である。(B)は図3(A)に示された外電極の基端部の変形例を拡大して示す斜視図である。
【図4】本発明の第2の実施形態にかかる抵抗率計の電極の要部を拡大して示す断面図である。
【図5】図4に示された電極の円すいコイルばねを示す斜視図である。
【図6】本発明の第3の実施形態にかかる抵抗率計の電極の要部を拡大して示す断面図である。
【図7】従来の抵抗率計の電極の全体構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1 抵抗率計の電極
2 内電極(電極部材)
2f 基端部
3 外電極(電極部材)
3b 基端部
4 支持部
6 内電極リード線(電線)
7 外電極リード線(電線)
9 コイルばね(付勢手段)
16 空間
21 環状部
22 円管部
23 導電リング(環状部材、接続手段)
24 導電線(接続手段)
27 導電ホルダー(挿入部材)
28 導電ワッシャ(第2環状部材、接続手段)
40 円すいコイルばね(接続手段、付勢手段)
92 皿ばね(付勢手段)
t 所定間隔
Claims (4)
- 円柱状の電極部材とこの円柱状の電極部材の外径よりも内径の大きな円管状の電極部材とが計測対象の電解質液の流路中に互いに同軸でかつ所定間隔をおいて配置され、電極部材間の電気抵抗に基いて前記電解質液の抵抗率を測定する抵抗率計の電極において、
前記電極部材それぞれの基端部を支持するとともに前記電極部材それぞれと接続した複数の電線を収容する空間を有する支持部と、
前記複数の電極部材相互間及び前記複数の電極部材と前記支持部とを互いに密接させる方向に前記複数の電極部材及び支持部を付勢する付勢手段と、
導電性を有する材料からなりかつ前記空間内に挿入された挿入部材と、
前記複数の電極部材のうち一つの基端部と前記挿入部材とを互いに電気的に接続する接続手段と、を備え、
前記接続手段が、前記一つの電極部材の基端部に取り付けられる導電性を有する環状部材を備え、
前記挿入部材が、前記空間内に軸線が前記電極部材の長手方向に沿って挿入された管状の円管部と、前記環状部材と電気的に接続された導電性を有する環状部と、を備えたことを特徴とする抵抗率計の電極。 - 前記接続手段が、前記空間内に配されかつ前記挿入部材に接触可能であるとともに、前記環状部材と電気的に接続された導電性を有する第2環状部材を備え、
前記付勢手段が前記複数の電極部材及び支持部を付勢すると、前記挿入部材の環状部と前記第2環状部材とを互いに近づける方向に付勢して互いに接触させることを特徴とする請求項1記載の抵抗率計の電極。 - 円柱状の電極部材とこの円柱状の電極部材の外径よりも内径の大きな円管状の電極部材とが計測対象の電解質液の流路中に互いに同軸でかつ所定間隔をおいて配置され、電極部材間の電気抵抗に基いて前記電解質液の抵抗率を測定する抵抗率計の電極において、
前記電極部材それぞれの基端部を支持するとともに前記電極部材それぞれと接続した複数の電線を収容する空間を有する支持部と、
前記複数の電極部材相互間及び前記複数の電極部材と前記支持部とを互いに密接させる方向に前記複数の電極部材及び支持部を付勢する付勢手段と、
導電性を有する材料からなりかつ前記空間内に挿入された挿入部材と、
前記複数の電極部材のうち一つの基端部と前記挿入部材とを互いに電気的に接続する接続手段と、を備え、
前記挿入部材が、軸線が前記空間内に前記電極部材の長手方向に沿って挿入された管状に形成されているとともに、
前記接続手段が、一端が前記一つの電極部材の基端部の外周に嵌合可能でかつ他端が前記挿入部材の内周に嵌合可能なコイルばねであることを特徴とする抵抗率計の電極。 - 円柱状の電極部材とこの円柱状の電極部材の外径よりも内径の大きな円管状の電極部材とが計測対象の電解質液の流路中に互いに同軸でかつ所定間隔をおいて配置され、電極部材間の電気抵抗に基いて前記電解質液の抵抗率を測定する抵抗率計の電極において、
前記電極部材それぞれの基端部を支持するとともに前記電極部材それぞれと接続した複数の電線を収容する空間を有する支持部と、
前記空間内に収容されかつ前記円柱状の電極部材の基端部を前記支持部内に収容する方向に付勢して、前記複数の電極部材相互間及び前記複数の電極部材と前記支持部とを互いに密接させる方向に前記複数の電極部材及び支持部を付勢するとともに、高いばね定数を有する付勢手段と、
前記複数の電極部材のうち一つの基端部と前記複数の電線のうち一つとが互いに接合されていることを特徴とする抵抗率計の電極。
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