(57)【要約】【課題】弾性表面波を利用して被検溶液中の化学物質濃度を検出するように構成された濃度センサにおいて、濃度検出を精度良く行えるようにする。【解決手段】濃度センサを、ショートチャンネル３４Ａおよびオープンチャンネル３４Ｂを有する自励式の濃度センサとして構成する。そして、そのセンサ本体３０として、各チャンネル部３４Ａ、３４Ｂが、圧電基板３２上の一側端近傍部位に形成されるとともに、５つの外部接続端子３６Ａｉ〜３６Ｂｉが、圧電基板３２上の他側端近傍部位に形成された構成とする。その上で、センサ本体３０を、その各チャンネル部３４Ａ、３４Ｂを被検溶液の収容空間７６に露出させるとともに、その５つの外部接続端子３６Ａｉ〜３６Ｂｉを筐体７０の外部空間に露出させた状態で、筐体７０に片持ち支持された構成とする。これにより、各チャンネル部３４Ａ、３４Ｂに歪が生じないようにして、弾性表面波の発振精度を維持する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検溶液を収容するための収容空間が形成された筐体と、
圧電基板上に、１対の交差指電極が所定間隔を置いて配置されてなる第１のチャンネル部と、この第１のチャンネル部と並列で１対の交差指電極が所定間隔を置いて配置されてなる第２のチャンネル部とが形成されてなり、上記第１および第２のチャンネル部を上記収容空間に露出させた状態で上記筐体に取り付けられたセンサ本体と、
このセンサ本体の各チャンネル部に接続され、該チャンネル部とで自励発振を生起させる閉ループ回路を構成する第１および第２の発振用回路と、を備えてなり、
上記第１のチャンネル部が、該チャンネル部の両交差指電極間における上記圧電基板上の領域を、これら両交差指電極のアース電極指に短絡された導電層で覆ったショートチャンネルとして構成されるとともに、上記第２のチャンネル部が、該チャンネル部の両交差指電極間における上記圧電基板上の領域を露出させたオープンチャンネルとして構成されており、
上記各発振用回路が、高周波増幅器と、この高周波増幅器のゲインを調整する自動利得制御回路とを備えてなり、
上記各チャンネル部における１対の交差指電極のうち、一方の交差指電極を励振させて上記圧電基板上に弾性表面波を発生させるとともに、他方の交差指電極まで伝播した上記弾性表面波を該交差指電極で受振させるように構成された濃度センサにおいて、
上記第１および第２のチャンネル部が、上記圧電基板上の一側端近傍部位に形成されており、
上記各チャンネル部の各交差指電極を構成する各電極指を上記各発振用回路と電気的に接続するための複数の外部接続端子が、上記圧電基板上の他側端近傍部位に形成されており、
上記センサ本体が、上記第１および第２のチャンネル部を上記収容空間に露出させるとともに、上記複数の外部接続端子を上記筐体の外部空間に露出させた状態で、上記筐体に片持ち支持されている、ことを特徴とする濃度センサ。
【請求項２】
上記筐体が、上部筐体と下部筐体とからなり、
この筐体による上記センサ本体の片持ち支持が、上記上部筐体と上記下部筐体とで上記センサ本体を挟持することにより行われている、ことを特徴とする請求項１記載の濃度センサ。
【請求項３】
上記下部筐体の上面に、上記センサ本体を載置するための段下がり凹部が形成されており、
この段下がり凹部に、上記センサ本体が第１のシール部材を介して載置されており、
上記上部筐体と上記下部筐体および上記センサ本体との間に、上記収容空間を囲む第２のシール部材が配置されている、ことを特徴とする請求項２記載の濃度センサ。
【請求項４】
上記下部筐体の段下がり凹部に、上記第１のシール部材を配置するためのシール溝が形成されており、
上記上部筐体の下面に、上記第２のシール部材を配置するためのシール溝が形成されている、ことを特徴とする請求項３記載の濃度センサ。
【請求項５】
上記下部筐体に、上記被検溶液の流入孔が形成されており、
上記上部筐体に、上記被検溶液の排出孔が形成されている、ことを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の濃度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、弾性表面波を利用して被検溶液中の化学物質濃度を検出するように構成された濃度センサに関するものであり、特に、そのセンサ本体として、ショートチャンネルおよびオープンチャンネルを備えた濃度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被検溶液中の化学物質濃度（例えばメタノール濃度）を検出するための濃度センサとして、弾性表面波を利用したものが知られている。
【０００３】
この濃度センサは、そのセンサ本体として、例えば「特許文献１」に記載されているように、圧電基板上に１対の交差指電極が所定間隔を置いて配置されてなるチャンネル部を備えた構成となっている。
【０００４】
そして、この濃度センサにおいては、一方の交差指電極を励振させて圧電基板上に弾性表面波を発生させるとともに、これにより他方の交差指電極まで伝播した弾性表面波を該交差指電極で受振させる構成となっている。その際、弾性表面波の伝播速度は化学物質濃度により変化するので、他方の交差指電極で受振した弾性表面波の周波数に基づいて濃度検出を行うことが可能となる。
【０００５】
従来の濃度センサの多くは、上記「特許文献１」にも記載されているように、一方の交差指電極の励振を、該交差指電極に所定の高周波信号電圧を印加することにより行う、いわゆる他励式の濃度センサとして構成されている。
【０００６】
その際「特許文献２」には、このような他励式の濃度センサにおいて、そのセンサ本体のチャンネル部として、両交差指電極間における圧電基板上の領域が、両交差指電極のアース電極指に短絡された導電層によって覆われているショートチャンネルと、両交差指電極間における圧電基板上の領域が露出しているオープンチャンネルとを備えた構成で、かつ、両チャンネル部が並列で配置された構成が記載されている。
【０００７】
そして、この「特許文献２」に記載された濃度センサにおいては、ショートチャンネルにおける弾性表面波の伝播速度と、オープンチャンネルにおける弾性表面波の伝播速度との差に基づいて、濃度検出を行う構成となっている。
【０００８】
なお、「特許文献３」、「特許文献４」、「特許文献５」には、濃度センサのセンサ本体ではないが、通信機器の構成要素として組み込まれた弾性表面波発振器が、筐体内において片持ち支持された構成が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３１５６４６号公報
【特許文献２】特開平９−８００３５号公報
【特許文献３】実公平２−３８５０１号公報
【特許文献４】特開平１１−３３０８８２号公報
【特許文献５】特開２００２−２６６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来の濃度センサは、いずれも他励式の濃度センサとして構成されているが、チャンネル部に発振用回路を接続して閉ループ回路を構成し、これにより自励発振を生起させる、いわゆる自励式の濃度センサとして構成することも可能である。
【００１１】
その際、この自励式の濃度センサの発振用回路として、高周波増幅器とそのゲインを調整する自動利得制御回路とを備えた構成とした上で、この発振用回路をショートチャンネルおよびオープンチャンネルの各々に接続して、それぞれ閉ループ回路を構成するようにすれば、ショートチャンネル側の発振用回路の高周波増幅器から出力される発振周波数信号およびその自動利得制御回路から出力されるゲイン調整電圧信号と、オープンチャンネル側の発振用回路の高周波増幅器から出力される発振周波数信号およびその自動利得制御回路から出力されるゲイン調整電圧信号とに基づいて、被検溶液中の化学物質濃度を算出することが可能となる。そして、このような構成を採用することにより、他励式の濃度センサに比して、濃度検出を精度良く行うことが可能となる。
【００１２】
しかしながら、このような自励式の濃度センサ濃度を採用した場合には、各発振周波数信号および各ゲイン調整電圧信号が外乱の影響を受けやすくなり、その出力値に誤差が生じやすくなってしまう、という問題もある。
【００１３】
すなわち、濃度センサにおいては、そのセンサ本体を筐体に取り付けたとき、その第１および第２のチャンネル部が被検溶液の収容空間に露出する構成としておくことが必要となる。
【００１４】
このため、従来の濃度センサにおいては、上記「特許文献２」にも記載されているように、筐体が、センサ本体の圧電基板に対して、その第１および第２のチャンネル部の周囲において当接し、これにより被検溶液が貯留可能な収容空間を形成するとともに各チャンネル部を被検溶液の収容空間に露出させる構成となっている。
【００１５】
しかしながら、このような構成を自励式の濃度センサに適用した場合には、筐体との当接によりセンサ本体に生じる歪によって、各チャンネル部における弾性表面波の発振精度が低下してしまうので、これにより濃度検出の精度も低下してしまう、という問題がある。
【００１６】
なお、上記「特許文献３」〜「特許文献５」に記載された構成は、そもそも濃度センサに関する構成ではないため、被検溶液の収容空間を確保しつつセンサ本体への歪を排除するという課題が存在しない。
【００１７】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、弾性表面波を利用して被検溶液中の化学物質濃度を検出するように構成された濃度センサにおいて、濃度検出を精度良く行うことができる濃度センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願発明は、ショートチャンネルおよびオープンチャンネルを有する自励式の濃度センサを採用した上で、そのセンサ本体の支持構造に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【００１９】
すなわち、本願発明に係る濃度センサは、
被検溶液を収容するための収容空間が形成された筐体と、
圧電基板上に、１対の交差指電極が所定間隔を置いて配置されてなる第１のチャンネル部と、この第１のチャンネル部と並列で１対の交差指電極が所定間隔を置いて配置されてなる第２のチャンネル部とが形成されてなり、上記第１および第２のチャンネル部を上記収容空間に露出させた状態で上記筐体に取り付けられたセンサ本体と、
このセンサ本体の各チャンネル部に接続され、該チャンネル部とで自励発振を生起させる閉ループ回路を構成する第１および第２の発振用回路と、を備えてなり、
上記第１のチャンネル部が、該チャンネル部の両交差指電極間における上記圧電基板上の領域を、これら両交差指電極のアース電極指に短絡された導電層で覆ったショートチャンネルとして構成されるとともに、上記第２のチャンネル部が、該チャンネル部の両交差指電極間における上記圧電基板上の領域を露出させたオープンチャンネルとして構成されており、
上記各発振用回路が、高周波増幅器と、この高周波増幅器のゲインを調整する自動利得制御回路とを備えてなり、
上記各チャンネル部における１対の交差指電極のうち、一方の交差指電極を励振させて上記圧電基板上に弾性表面波を発生させるとともに、他方の交差指電極まで伝播した上記弾性表面波を該交差指電極で受振させるように構成された濃度センサにおいて、
上記第１および第２のチャンネル部が、上記圧電基板上の一側端近傍部位に形成されており、
上記各チャンネル部の各交差指電極を構成する各電極指を上記各発振用回路と電気的に接続するための複数の外部接続端子が、上記圧電基板上の他側端近傍部位に形成されており、
上記センサ本体が、上記第１および第２のチャンネル部を上記収容空間に露出させるとともに、上記複数の外部接続端子を上記筐体の外部空間に露出させた状態で、上記筐体に片持ち支持されている、ことを特徴とするものである。
【００２０】
本願発明に係る濃度センサの濃度検出の対象となる「被検溶液中の化学物質濃度」の種類は特に限定されるものではなく、例えばメタノール濃度や蟻酸濃度等が採用可能である。
【００２１】
上記筐体によるセンサ本体の「片持ち支持」は、その第１および第２のチャンネル部を被検溶液の収容空間に露出させるとともに、その複数の外部接続端子を筐体の外部空間に露出させた状態で行われていれば、その具体的な支持構造は特に限定されるものでない。
【発明の効果】
【００２２】
上記構成に示すように、本願発明に係る濃度センサは、ショートチャンネルを構成する第１チャンネル部とオープンチャンネルを構成する第２チャンネル部とを備えた自励式の濃度センサとして構成されているので、ショートチャンネル側の発振用回路の高周波増幅器から出力される発振周波数信号およびその自動利得制御回路から出力されるゲイン調整電圧信号と、オープンチャンネル側の発振用回路の高周波増幅器から出力される発振周波数信号およびその自動利得制御回路から出力されるゲイン調整電圧信号とに基づいて、被検溶液中の化学物質濃度を算出することが可能となり、これにより濃度検出を精度良く行うことが可能となる。
【００２３】
その際、本願発明においては、第１および第２のチャンネル部が、圧電基板上の一側端近傍部位に形成されるとともに、これら各チャンネル部の各交差指電極を構成する各電極指を各発振用回路と電気的に接続するための複数の外部接続端子が、圧電基板上の他側端近傍部位に形成された構成となっており、その上で、センサ本体が、第１および第２のチャンネル部を被検溶液の収容空間に露出させるとともに、複数の外部接続端子を筐体の外部空間に露出させた状態で、筐体に片持ち支持された構成となっているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００２４】
すなわち、このようにして片持ち支持されたセンサ本体においては、センサ本体全体として歪が生じにくくなる。また、このようにして片持ち支持されたセンサ本体においては、たとえ、その固定端である筐体への支持部分に歪が生じたとしても、その自由端の近傍部位に位置する第１および第２のチャンネル部には、歪が生じないようにすることができる。
【００２５】
そしてこれにより、各チャンネル部における弾性表面波の発振精度が低下してしまうのを未然に防止することができる。したがって、上記のような構造上の外乱要因により、濃度検出の精度が低下してしまうのを未然に防止することができる。
【００２６】
このように本願発明によれば、弾性表面波を利用して被検溶液中の化学物質濃度を検出するように構成された濃度センサにおいて、濃度検出を精度良く行うことができる。
【００２７】
上記構成において、筐体を上部筐体と下部筐体とからなる構成とし、この筐体によるセンサ本体の片持ち支持を、上部筐体と下部筐体とでセンサ本体を挟持することにより行う構成とすれば、濃度センサの組付けを容易に行うことができる。
【００２８】
この場合において、下部筐体の上面に、センサ本体を載置するための段下がり凹部が形成されるとともに、この段下がり凹部に、センサ本体が第１のシール部材を介して載置された構成とし、かつ、上部筐体と下部筐体およびセンサ本体との間に、被検溶液の収容空間を囲む第２のシール部材が配置された構成とすれば、収容空間の液密性を十分に確保することができる。
【００２９】
その際、各シール部材の素材は特に限定されるものではないが、シール後も弾性を有する素材を用いるようにすれば、センサ本体の筐体への支持部分に歪が生じてしまうおそれをより小さくすることができる。
【００３０】
さらに、この場合において、下部筐体の段下がり凹部に、第１のシール部材を配置するためのシール溝が形成された構成とするとともに、上部筐体の下面に、第２のシール部材を配置するためのシール溝が形成された構成とすれば、収容空間の液密性をより一層確実なものとすることができる。その際、各シール部材がシール後も弾性を有する素材で構成されている場合には、センサ本体の筐体への支持部分に歪が生じてしまうおそれをさらに小さくすることができる。
【００３１】
上記構成において、下部筐体に被検溶液の流入孔が形成されるとともに、上部筐体に被検溶液の排出孔が形成された構成とすれば、収容空間における被検溶液の流れを円滑なものとすることができる。また、このような構成を採用することにより、収容空間に収容された被検溶液に気泡が生じるようなことがあっても、この気泡が濃度検出の際の外乱となるほどの大きさになる前にこれを排出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００３３】
図１は、本願発明の一実施形態に係る濃度センサ１０を示すブロック図である。
【００３４】
同図に示すように、本実施形態に係る濃度センサ１０は、センサユニット２０と、このセンサユニット２０に接続された制御ユニット５０とを備えてなっている。その際、センサユニット２０は、センサ本体３０と、第１および第２の発振用回路４０Ａ、４０Ｂとを備えてなっている。
【００３５】
そして、この濃度センサ１０は、そのセンサ本体３０を被検溶液中に配置した状態で、この被検溶液に含まれている化学物質（例えばメタノール）の濃度を検出するようになっている。
【００３６】
センサ本体３０は、圧電基板３２上に、１対の交差指電極３４Ａ１、３４Ａ２が所定間隔を置いて配置されてなる第１のチャンネル部３４Ａと、この第１のチャンネル部３４Ａと並列で１対の交差指電極３４Ｂ１、３４Ｂ２が上記所定間隔と同じ間隔を置いて配置されてなる第２のチャンネル部３４Ｂとが形成された構成となっている。
【００３７】
第１のチャンネル部３４Ａは、その一方の交差指電極３４Ａ１における一方の電極指が入力用電極指３４Ａｉを構成しており、また、その他方の交差指電極３４Ａ２における一方の電極指が出力用電極指３４Ａｏを構成している。
【００３８】
一方、第２のチャンネル部３４Ｂは、その一方の交差指電極３４Ｂ１における一方の電極指が入力用電極指３４Ｂｉを構成しており、また、その他方の交差指電極３４Ｂ２における一方の電極指が出力用電極指３４Ｂｏを構成している。
【００３９】
そして、第１のチャンネル部３４Ａの各交差指電極３４Ａ１、３４Ａ２における他方の電極指と、第２のチャンネル部３４Ｂの各交差指電極３４Ｂ１、３４Ｂ２における他方の電極指とが、共通のアース電極指３４ｇを構成している。
【００４０】
これら各チャンネル部３４Ａ、３４Ｂにおいては、その一方の交差指電極３４Ａ１、３４Ｂ１が励振することにより圧電基板３２上に横波型の弾性表面波を発生させるように構成されており、そして、これにより圧電基板３２上をその他方の交差指電極３４Ａ２、３４Ｂ２まで伝播した弾性表面波を、これら各交差指電極３４Ａ２、３４Ｂ２で受振するように構成されている。
【００４１】
第１および第２のチャンネル部３４Ａ、３４Ｂは、互いに線対称の構成を有しており、かつ互いに隣接して配置されているが、以下の構成が両者間で異なっている。
【００４２】
すなわち、第１のチャンネル部３４Ａは、その交差指電極３４Ａ１、３４Ａ２間における圧電基板３２上の領域が、アース電極指３４ｇに短絡された導電層３４Ａ３で覆われたショートチャンネルとして構成されている。一方、第２のチャンネル部３４Ｂは、その交差指電極３４Ｂ１、３４Ｂ２間における圧電基板３２上の領域が露出したオープンチャンネルとして構成されている。
【００４３】
以下、第１のチャンネル部３４Ａを「ショートチャンネル３４Ａ」、第２のチャンネル部３４Ｂを「オープンチャンネル３４Ｂ」という。
【００４４】
第１および第２の発振用回路４０Ａ、４０Ｂは、第１の発振用回路４０Ａがショートチャンネル３４Ａに接続されており、第２の発振用回路４０Ｂがショートチャンネル３４Ｂに接続されている。そして、発振用回路４０Ａは、ショートチャンネル３４Ａとで、自励発振を生起させる閉ループ回路２２Ａを構成するようになっており、発振用回路４０Ｂは、オープンチャンネル３４Ｂとで、自励発振を生起させる閉ループ回路２２Ｂを構成するようになっている。
【００４５】
ショートチャンネル側の発振用回路４０Ａは、高周波増幅器４２Ａと、自動利得制御回路４４Ａと、ローパスフィルタ４６Ａとで構成されている。
【００４６】
高周波増幅器４２Ａは、ショートチャンネル３４Ａの出力用電極指３４Ａｏから出力される発振周波数信号を増幅して、これをショートチャンネル３４Ａの入力用電極指３４Ａｉに戻すように構成されている。
【００４７】
自動利得制御回路４４Ａは、高周波増幅器４２Ａからの出力信号（すなわちショートチャンネル３４Ａへの入力信号）の電圧振幅を一定に維持することにより、高周波増幅器４２Ａのゲイン調整を行うようになっている。
【００４８】
ローパスフィルタ４６Ａは、閉ループ回路２２Ａにおいて発振させようとする周波数（例えば５０ＭＨｚ）よりも高い周波数領域での発振を阻止するために、ショートチャンネル３４Ａの出力用電極指３４Ａｏと高周波増幅器４２Ａとの間に配置されている。
【００４９】
オープンチャンネル側の発振用回路４０Ｂも、ショートチャンネル側の発振用回路４０Ａと同様の構成を有している。すなわち、この発振用回路４０Ｂは、高周波増幅器４２Ｂと、自動利得制御回路４４Ｂと、ローパスフィルタ４６Ｂとで構成されている。
【００５０】
そして、センサユニット２０は、ショートチャンネル側の発振用回路４０Ａにおける高周波増幅器４２Ａから出力される発振周波数ｆｓの信号および自動利得制御回路４４Ａから出力されるゲイン調整電圧（ＡＧＣ電圧）Ｖｓの信号と、オープンチャンネル側の発振用回路４０Ｂにおける高周波増幅器４２Ｂから出力される発振周波数ｆｏの信号および自動利得制御回路４４Ｂから出力されるゲイン調整電圧Ｖｏの信号とを、制御ユニット５０に入力するようになっている。
【００５１】
制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２と、このＣＰＵ５２に接続された周波数カウンタ５４およびＡ／Ｄ変換器５６とを備えてなっている。
【００５２】
周波数カウンタ５４には、ショートチャンネル側の閉ループ回路２２Ａから出力される発振周波数ｆｓの信号と、オープンチャンネル側の閉ループ回路２２Ｂから出力される発振周波数ｆｏの信号とが入力されるようになっている。そして、この周波数カウンタ５４において、これら各発振周波数ｆｓ、ｆｏの計測を行うようになっている。
【００５３】
Ａ／Ｄ変換器５６には、ショートチャンネル側の閉ループ回路２２Ａから出力されるゲイン調整電圧Ｖｓの信号と、オープンチャンネル側の閉ループ回路２２Ｂから出力されるゲイン調整電圧Ｖｏの信号とが入力されるようになっている。そして、このＡ／Ｄ変換器５６において、これら各ゲイン調整電圧Ｖｓ、Ｖｏの信号をＡ／Ｄ変換するようになっている。
【００５４】
ＣＰＵ５２は、周波数カウンタ５４で計測された各発振周波数信号の出力値ｆｓ、ｆｏと、Ａ／Ｄ変換された各ゲイン調整電圧信号の出力値Ｖｓ、Ｖｏとに基づいて、被検溶液中の化学物質濃度を算出するようになっている。
【００５５】
このＣＰＵ５２による化学物質濃度の算出は、次のようにして行われるようになっている。
【００５６】
すなわち、発振周波数ｆｓは、ショートチャンネル３４Ａの圧電基板３２上を伝播する弾性表面波の速度に応じた値となり、また、発振周波数ｆｏは、オープンチャンネル３４Ｂの圧電基板３２上を伝播する弾性表面波の速度に応じた値となる。
【００５７】
一方、被検溶液中の化学物質濃度が変化すると、これに伴って被検溶液の誘電率も変化する。そして、この誘電率が変化すると、弾性表面波の伝播速度も変化する。その際、ショートチャンネル３４Ａとオープンチャンネル３４Ｂとでは、導電層３４Ａ３の有無の差により、誘電率の変化に対する弾性表面波の伝播速度の変化の度合が異なったものとなる。
【００５８】
そして、この弾性表面波の伝播速度の差が、ショートチャンネル側の閉ループ回路２２Ａから出力される発振周波数ｆｓとオープンチャンネル側の閉ループ回路２２Ｂから出力される発振周波数ｆｏとの差となって現れる。また、各ゲイン調整電圧Ｖｓ、Ｖｏは、弾性表面波が伝播する際のエネルギの減衰の度合に応じた値となる。
【００５９】
そこで、これら発振周波数ｆｓ、ｆｏおよびゲイン調整電圧Ｖｓ、Ｖｏという４つの出力値を用いて、所定のアルゴリズムに基づいて演算を行うことにより、被検溶液中の化学物質濃度を算出するようになっている。
【００６０】
なお、センサユニット２０における各発振用回路４０Ａ、４０Ｂの高周波増幅器４２Ａ、４２Ｂと、その電源６０との間には、オンオフスイッチ６２Ａ、６２Ｂがそれぞれ配置されている。これら各オンオフスイッチ６２Ａ、６２Ｂは、ＣＰＵ５２からの制御信号により、その開閉動作が行われるようになっている。
【００６１】
図２は、センサ本体３０を単品で示す平面図である。
【００６２】
同図に示すように、圧電基板３２は、タンタル酸リチウム製の基板であって、平面視において左右両側端縁の形状が山形に設定された６角形の外形形状を有している。そして、ショートチャンネル３４Ａおよびオープンチャンネル３４Ｂは、この圧電基板３２の上面における一側端近傍部位（同図では右側端近傍部位）に形成されている。
【００６３】
この圧電基板３２の上面における他側端近傍部位（同図では左側端近傍部位）には、５つの外部接続端子３６Ａｉ、３６Ａｏ、３６Ｂｉ、３６Ｂｏ、３６ｇが、互いに略等間隔で形成されている。
【００６４】
外部接続端子３６Ａｉは、ショートチャンネル３４Ａの入力用電極指３４Ａｉから左方向へ延びる帯状の導電層３８Ａｉのターミナル部として形成されており、高周波増幅器４２Ａの出力端に接続されるようになっている。
【００６５】
外部接続端子３６Ａｏは、ショートチャンネル３４Ａの出力用電極指３４Ａｏから左方向へ延びる帯状の導電層３８Ａｏのターミナル部として形成されており、ローパスフィルタ４６Ａの入力端に接続されるようになっている。
【００６６】
外部接続端子３６Ｂｉは、オープンチャンネル３４Ｂの入力用電極指３４Ｂｉから左方向へ延びる帯状の導電層３８Ｂｉのターミナル部として形成されており、高周波増幅器４２Ｂの出力端に接続されるようになっている。
【００６７】
外部接続端子３６Ｂｏは、オープンチャンネル３４Ｂの出力用電極指３４Ｂｏから左方向へ延びる帯状の導電層３８Ｂｏのターミナル部として形成されており、ローパスフィルタ４６Ｂの入力端に接続されるようになっている。
【００６８】
外部接続端子３６ｇは、ショートチャンネル３４Ａおよびオープンチャンネル３４Ｂ共通のアース電極指３４ｇから左方向へ延びる帯状の導電層３８ｇのターミナル部として形成されており、グラウンド電位に接地されるようになっている。
【００６９】
図３は、センサユニット２０を示す平面図である。
【００７０】
同図に示すように、センサユニット２０は、センサ本体３０が筐体７０に取り付けられた構造を有している。
【００７１】
ただし、同図においては、図１に示すセンサユニット２０のうち、発振用回路４０Ａ、４０Ｂを省略して示している。なお、これら発振用回路４０Ａ、４０Ｂは、筐体７０またはこれ以外の部材に取り付けられた基板等に設けておくようにすることが可能である。
【００７２】
図４は、図３のIV−IV線断面図である。また、図５は、図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【００７３】
これらの図にも示すように、筐体７０は、上部筐体７２と下部筐体７４とからなり、さらに上部筐体７２は、本体部７２Ａとカバー部材７２Ｂとからなっている。
【００７４】
下部筐体７４は、平面視において略矩形状の外形形状を有する板状部材の上面に、矩形穴７４ａが形成された構成となっている。
【００７５】
上部筐体７２の本体部７２Ａは、平面視において下部筐体７４と略同一の外形形状を有する板状部材に、下部筐体７４の矩形穴７４ａと同一の断面形状で該本体部７２Ａを上下方向に貫通する矩形開口部７２ａが形成された構成となっている。
【００７６】
上部筐体７２のカバー部材７２Ｂは、平面視において下部筐体７４と略同一の外形形状を有する透明の板状部材である。
【００７７】
そして、下部筐体７４に上部筐体７２を構成する本体部７２Ａおよびカバー部材７２Ｂが載置固定されることにより、その内部に、被検溶液を収容するための収容空間７６が形成されるようになっている。
【００７８】
下部筐体７４の左側端面（すなわち上記他端部側の側面）には、平面視においてコ字形の有底切欠き部７４ｂが形成されている。また、上部筐体７２の本体部７２Ａの左側端面には、平面視において有底切欠き部７４ｂと同一の断面形状の切欠き部７２ｂが形成されている。
【００７９】
センサ本体３０は、そのショートチャンネル３４Ａおよびオープンチャンネル３４Ｂを収容空間７６に露出させるとともに、その５つの外部接続端子３６Ａｉ、３６Ａｏ、３６Ｂｉ、３６Ｂｏ、３６ｇを筐体７０の外部空間に露出させた状態で、筐体７０に片持ち支持されている。
【００８０】
この片持ち支持は、上部筐体７２の本体部７２Ａと下部筐体７４とで、センサ本体３０を挟持することにより行われている。その際、この挟持は、センサ本体３０における左右方向の中央位置よりも左端縁寄りの位置において行われている。
【００８１】
下部筐体７４における矩形穴７４ａと有底切欠き部７４ｂとの間の帯状突起部７４ｃの上面には、センサ本体３０を載置するための段下がり凹部７４ｄが形成されている。この段下がり凹部７４ｄは、帯状突起部７４ｃの上面における他の部分よりも一段低くなった部分であって、センサ本体３０の厚みより僅かに深く形成されており、また、センサ本体３０の幅よりも僅かに広く形成されている。
【００８２】
そして、センサ本体３０は、この段下がり凹部７４ｄに、シール部材８２（第１のシール部材）を介して載置されている。その際、この段下がり凹部７４ｄには、シール部材８２を配置するためのシール溝７４ｅが、その底面部およびその両側の側壁部に形成されている。このシール溝７４ｅは、帯状突起部７４ｃの左右方向の略中央位置を通るようにして、断面円弧状に形成されている。そしてこれにより、シール溝７４ｅにシール部材８２が配置された段下がり凹部７４ｄに、センサ本体３０が載置されたとき、シール部材８２がシール溝７４ｅからその両側へ多少溢れ出すようにしている。
【００８３】
下部筐体７４に対する上部筐体７２の本体部７２Ａの載置固定は、シール部材８４（第２のシール部材）を介して行われている。その際、上部筐体７２の本体部７２Ａの下面には、その矩形開口部７２ａを略等距離で囲むシール溝７２ｃが形成されている。このシール溝７２ｃは、本体部７２Ａにおける矩形開口部７２ａと切欠き部７２ｂとの間に位置する梁状部７２ｄの左右方向の略中央位置を通るようにして、断面円弧状に形成されている。そしてこれにより、シール溝７２ｃにシール部材８４が配置された本体部７２Ａを下部筐体７４に載置したとき、シール部材８４がシール溝７２ｃからその両側へ多少溢れ出すようにしている。
【００８４】
上部筐体７２の本体部７２Ａに対するカバー部材７２Ｂの載置固定は、シール部材８６を介して行われている。その際、上部筐体７２の本体部７２Ａの上面には、その矩形開口部７２ａを略等距離で囲むシール溝７２ｅが形成されている。このシール溝７２ｅは、シール溝７２ｃの略真上の位置を通るようにして、断面円弧状に形成されている。そしてこれにより、シール溝７２ｅにシール部材８６が配置された本体部７２Ａにカバー部材７２Ｂを載置したとき、シール部材８６がシール溝７４ｅからその両側へ多少溢れ出すようにしている。
【００８５】
上記各シール部材８２、８４、８６としては、シール後も弾性を有する素材が用いられている。具体的には、例えば、スリーボンド社製の一液性加熱硬化型オレフィン系シール剤「スリーボンド１１５２Ｂ、スリーボンド１１５３Ｂ」（いずれも商品名）等を用いることが可能である。
【００８６】
そして、筐体７０は、その下部筐体７４に上部筐体７２の本体部７２Ａおよびカバー部材７２Ｂが載置固定された状態で、その四隅においてボルト８８により締付け固定されている。そしてこれにより、この載置固定状態において、下部筐体７４、上部筐体７２の本体部７２Ａおよびカバー部材７２Ｂ相互間の位置関係を一定に維持するとともに、収容空間７６の液密性を十分に確保するようになっている。
【００８７】
この筐体７０には、その下部筐体７４に被検溶液の流入孔７４ｆが形成されており、その上部筐体７２の本体部７２Ａに被検溶液の排出孔７２ｆが形成されている。その際、流入孔７４ｆは、収容空間７６における隅角部の下端位置に形成されており、排出孔７２ｆは、収容空間７６における、流入孔７４ｆの位置と対角の位置にある隅角部の上端位置に形成されている。
【００８８】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
【００８９】
本実施形態に係る濃度センサ１０は、ショートチャンネル３４Ａおよびオープンチャンネル３４Ｂを有する自励式の濃度センサとして構成されているので、ショートチャンネル側の発振用回路４０Ａの高周波増幅器４２Ａから出力される発振周波数信号およびその自動利得制御回路４４Ａから出力されるゲイン調整電圧信号と、オープンチャンネル側の発振用回路４０Ｂの高周波増幅器４２Ｂから出力される発振周波数信号およびその自動利得制御回路４４Ｂから出力されるゲイン調整電圧信号とに基づいて、被検溶液中の化学物質濃度を算出することが可能となり、これにより濃度検出を精度良く行うことが可能となる。
【００９０】
その際、本実施形態においては、ショートチャンネル３４Ａおよびオープンチャンネル３４Ｂが、圧電基板３２上の一側端近傍部位に形成されるとともに、これら各チャンネル部３４Ａ、３４Ｂの各交差指電極３４Ａ１、３４Ａ２、３４Ｂ１、３４Ｂ２を構成する各電極指３４Ａｉ、３４Ａｏ、３４Ｂｉ、３４Ｂｏ、３４ｇを各発振用回路４０Ａ、４０Ｂと電気的に接続するための５つの外部接続端子３６Ａｉ、３６Ａｏ、３６Ｂｉ、３６Ｂｏ、３６ｇが、圧電基板３２上の他側端近傍部位に形成された構成となっており、その上で、センサ本体３０が、そのショートチャンネル３４Ａおよびオープンチャンネル３４Ｂを被検溶液の収容空間７６に露出させるとともに、その５つの外部接続端子３６Ａｉ、３６Ａｏ、３６Ｂｉ、３６Ｂｏ、３６ｇを筐体７０の外部空間に露出させた状態で、筐体７０に片持ち支持された構成となっているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００９１】
すなわち、このようにして片持ち支持されたセンサ本体３０においては、センサ本体３０全体として歪が生じにくくなる。また、このようにして片持ち支持されたセンサ本体３０においては、たとえ、その固定端である筐体７０への支持部分に歪が生じたとしても、その自由端の近傍部位に位置する各チャンネル部３４Ａ、３４Ｂには、歪が生じないようにすることができる。
【００９２】
そしてこれにより、各チャンネル部３４Ａ、３４Ｂにおける弾性表面波の発振精度が低下してしまうのを未然に防止することができる。したがって、上記のような構造上の外乱要因により、濃度検出の精度が低下してしまうのを未然に防止することができる。
【００９３】
このように本実施形態によれば、弾性表面波を利用して被検溶液中の化学物質濃度を検出するように構成された濃度センサ１０において、濃度検出を精度良く行うことができる。
【００９４】
しかも本実施形態においては、筐体７０が上部筐体７２と下部筐体７４とからなり、この筐体７０によるセンサ本体３０の片持ち支持が、上部筐体７２と下部筐体７４とでセンサ本体３０を挟持することにより行われているので、濃度センサ１０のセンサユニット２０の組付けを容易に行うことができる。
【００９５】
また本実施形態においては、下部筐体７４の上面に、センサ本体３０を載置するための段下がり凹部７４ｄが形成されるとともに、この段下がり凹部７４ｄに、センサ本体３０がシール部材８２を介して載置されており、かつ、上部筐体７２と下部筐体７４およびセンサ本体３０との間に、被検溶液の収容空間７６を囲むシール部材８４が配置されているので、収容空間７６の液密性を十分に確保することができる。
【００９６】
さらに本実施形態においては、下部筐体７４の段下がり凹部７４ｄに、シール部材８２を配置するためのシール溝７４ｅが形成されるとともに、上部筐体７２の下面に、シール部材８４を配置するためのシール溝７２ｃが形成されているので、収容空間７６の液密性をより一層確実なものとすることができる。
【００９７】
しかも本実施形態においては、各シール部材８２、８４がシール後も弾性を有する素材で構成されているので、センサ本体３０の筐体７０への支持部分に歪が生じてしまうおそれを十分小さくすることができる。
【００９８】
また本実施形態においては、下部筐体７４に被検溶液の流入孔７４ｆが形成されるとともに、上部筐体７２に被検溶液の排出孔７２ｆが形成されているので、収容空間７６における被検溶液の流れを円滑なものとすることができる。また、収容空間７６に収容された被検溶液に気泡が生じるようなことがあっても、この気泡が濃度検出の際の外乱となるほどの大きさになる前にこれを排出することができる。その際、流入孔７４ｆは、収容空間７６における隅角部の下端位置に形成されており、排出孔７２ｆは、収容空間７６における、流入孔７４ｆの位置と対角の位置にある隅角部の上端位置に形成されているので、気泡が十分小さいうちにこれを排出することができる。
【００９９】
さらに本実施形態においては、上部筐体７２が、本体部７２Ａと透明のカバー部材７２Ｂとからなっているので、そのカバー部材７２Ｂを透して収容空間７６の様子を観察することができる。
【０１００】
上記実施形態においては、上部筐体７２が本体部７２Ａとカバー部材７２Ｂとからなっているものとして説明したが、上部筐体７２を単一の部材で構成されたものとすることももちろん可能である。
【０１０１】
なお、上記実施形態において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本願発明の一実施形態に係る濃度センサを示すブロック図
【図２】上記濃度センサのセンサ本体を単品で示す平面図
【図３】上記濃度センサのセンサユニットを示す平面図
【図４】図３のIV−IV線断面図
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図
【符号の説明】
【０１０３】
１０  濃度センサ
２０  センサユニット
２２Ａ  ショートチャンネル側の閉ループ回路
２２Ｂ  オープンチャンネル側の閉ループ回路
３０  センサ本体
３２  圧電基板
３４Ａ  ショートチャンネル（第１のチャンネル部）
３４Ａｉ、３４Ｂｉ  入力用電極指
３４Ａｏ、３４Ｂｏ  出力用電極指
３４Ａ１、３４Ａ２、３４Ｂ１、３４Ｂ２  交差指電極
３４Ａ３  導電層
３４Ｂ  オープンチャンネル（第２のチャンネル部）
３４ｇ  アース電極指
３６Ａｉ、３６Ａｏ、３６Ｂｉ、３６Ｂｏ、３６ｇ  外部接続端子
３８Ａｉ、３８Ａｏ、３８Ｂｉ、３８Ｂｏ、３８ｇ  導電層
４０Ａ  ショートチャンネル側の発振用回路（第１の発振用回路）
４０Ｂ  オープンチャンネル側の発振用回路（第２の発振用回路）
４２Ａ、４２Ｂ  高周波増幅器
４４Ａ、４４Ｂ  自動利得制御回路
４６Ａ、４６Ｂ  ローパスフィルタ
５０  制御ユニット
５２  ＣＰＵ
５４  周波数カウンタ
５６  Ａ／Ｄ変換器
６０  電源
６２Ａ、６２Ｂ  オンオフスイッチ
７０  筐体
７２  上部筐体
７２Ａ  本体部
７２Ｂ  カバー部材
７２ａ  矩形開口部
７２ｂ  切欠き部
７２ｃ、７２ｅ、７４ｅ  シール溝
７２ｄ  梁状部
７２ｆ  排出孔
７４  下部筐体
７４ａ  矩形穴
７４ｂ  有底切欠き部
７４ｃ  帯状突起部
７４ｄ  段下がり凹部
７４ｆ  流入孔
７６  収容空間
８２  シール部材（第１のシール部材）
８４  シール部材（第２のシール部材）
８６  シール部材
８８  ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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