(57)【要約】【課題】増加された数の超音波センサを有する超音波探針のための現存の標準化された容器取り付け部を使用することができる技術を提供する。【解決手段】本発明の実施形態は、密閉容器内の液体の高さを測定するための増加された数（例えば、十二個）の超音波センサを有する超音波探針を提供する。この超音波探針は、増加された数の超音波センサを収納するための拡大された樽部を有するにもかかわらず、超音波探針が現存する標準容器取り付け部により使用されることを可能とする細管を含有する。本発明の実施形態は、さらに、超音波センサとそれらの配線との間の混信を低減するように超音波探針内の超音波センサが一度に一つを作動させられる装置及び方法を提供する。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と共に使用するための超音波探針において、
外径を有する樽部と、
前記樽部内に配置された流路と、
前記樽部及び取り付け部組立体の一部に連結された細管であって、肩部と、前記肩部により確定される下側開口と、側壁と、前記側壁により確定される第一外径とを具備し、前記細管の前記第一外径は前記樽部の前記外径より小さい細管と、
前記樽部内に配置された内側容積部であって、前記流路から分離される内部容積部と、
前記内側容積部内に配置された複数の超音波センサであって、前記複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサが、前記内側容積部から前記細管を通り延在する配線を有する複数の超音波センサと、を具備する超音波探針。
【請求項２】
前記取り付け部組立体の前記一部が内側縁を有する密閉表面を具備し、前記内側縁が前記細管の前記側壁から少なくとも２．０ｍｍに配置される請求項１に記載の超音波探針。
【請求項３】
前記樽部の前記外径は少なくとも７．９ｍｍ（十六分の五インチ）である請求項２に記載の超音波探針。
【請求項４】
前記樽部の前記外径に対する前記細管の前記第一外径の比は０．９５以下である請求項１に記載の超音波探針。
【請求項５】
前記樽部の前記外径に対する前記細管の前記第一外径の比は０．３以上で０．９５以下である請求項１に記載の超音波探針。
【請求項６】
前記細管の前記第一外径は２１．０ｍｍ以下である請求項１に記載の超音波探針。
【請求項７】
前記樽部は、
上側開口、下側開口、側壁、前記側壁に配置された側面開口、及び、前記側壁により確定される外径を有するカラー部と、
上側開口、下側開口、側壁、及び、前記側壁により確定される外径を具備する外側管と、
上側開口、下側開口、及び、側壁を具備する内側管であって、前記内側管の前記上側開口が前記カラー部の前記側面開口と整列される内側管と、を具備し、
前記内側管は前記流路を確定し、前記内側容積部は前記内側管の前記側壁と前記外側管の前記側壁との間に配置され、前記カラー部の前記側面開口は前記内側管の前記上側開口と整列され、前記カラー部は前記細管と前記外側管との間に配置される請求項１に記載の超音波探針。
【請求項８】
前記樽部は、
上側開口、下側開口、側壁、前記側壁に配置された側面開口、及び、前記側壁により確定される外径を有するカラー部であって、前記カラー部の前記上側開口は前記細管の前記下側開口に連結されるカラー部と、
上側開口、下側開口、側壁、及び、前記側壁により確定される外径を具備する外側管であって、前記外側管の前記上側開口は前記カラー部の前記下側開口に連結される外側管と、
前記外側管及び前記カラー部に連結される内側管であって、上側開口、下側開口、及び、側壁を具備し、前記内側管の前記上側開口が前記カラー部の前記側面開口と整列され、前記内側管の前記下側開口が前記外側管の前記下側開口と整列される内側管と、を具備し、
前記内側管は前記流路を確定し、前記内側容積部は前記内側管の前記側壁と前記外側管の前記側壁との間に配置される請求項１に記載の超音波探針。
【請求項９】
前記細管の前記肩部により確定される前記下側開口は第二外径を有し、前記第二外径は前記細管の前記第一外径より大きい請求項７に記載の超音波探針。
【請求項１０】
前記第二外径は実質的に前記外側管の前記外径及び前記カラー部の前記外径に等しい請求項９に記載の超音波探針。
【請求項１１】
前記樽部は、
上側開口、下側開口、側壁、及び、前記側壁に配置された側面開口を具備する外側管と、
前記外側管に連結される内側管であって、上側開口、下側開口、及び、側壁を具備し、前記内側管の前記上側開口が外側管の前記側面開口と整列され、前記内側管の前記下側開口が前記外側管の前記下側開口と整列される内側管と、を具備し、前記内側管は前記流路を確定し、前記内側容積部は前記内側管の前記側壁と前記外側管の前記側壁との間に配置される請求項１に記載の超音波探針。
【請求項１２】
前記細管の前記肩部は、
前記細管の前記側壁に連結される肩部管を具備し、前記肩部管は前記外側管に連結され、前記肩部管は前記第一外径より大きな外径を有する請求項１１に記載の超音波探針。
【請求項１３】
前記取り付け部組立体の前記一部は、
前記細管の一部に連結された第一密閉取り付け部材を具備し、前記第一密閉取り付け部材は第一ネジ領域及び突出密閉表面を具備し、前記第一密閉取り付け部材の前記突出密閉表面は前記細管の周りに延在し、前記第一密閉取り付け部材の前記突出密閉表面は第一距離だけ前記細管の前記側壁から離間させられる請求項１に記載の超音波探針。
【請求項１４】
第二密閉取り付け部材であって、第二ネジ領域を具備し、前記第二ネジ領域は前記第一ネジ領域に係合するのに適する第二密閉取り付け部材と、
それを通して前記細管が配置される貫通孔を有するガスケットであって、前記第一密閉取り付け部材の前記突出密閉表面と前記容器の突出密閉表面との間に配置されるのに適するガスケットと、をさらに具備する請求項１３に記載の超音波探針。
【請求項１５】
前記第一距離は少なくとも２．０ｍｍである請求項１３に記載の超音波探針。
【請求項１６】
前記第一密閉取り付け部材は、１９．１ｍｍ（四分の三インチ）の面密閉取り付け部を具備する請求項１３に記載の超音波探針。
【請求項１７】
液体を保持するための容器を具備する装置において、
前記容器は、
上側部及び内側容積部を有する本体と、
前記本体の前記上側部の孔に配置された茎部であって、内径、側壁、唇部、及び、突出密閉表面を有する茎部と、
前記容器の前記内側容積部内の液体の高さを測定するための超音波探針と、を具備し、超音波探針は、
前記茎部の前記内径より小さな外径を有する樽部であって、前記樽部内に配置された流路を有し、前記流路は前記容器の前記本体の前記内側容積部と流れ連通状態にある樽部と、
前記樽部及び取り付け部組立体の一部に連結された細管であって、肩部と、前記肩部により確定される下側開口と、側壁と、前記側壁により確定される第一外径と、を具備し、前記細管の前記第一外径は前記樽部の外径より小さく、前記細管の一部が前記茎部内に配置される細管と、
前記樽部内に配置された内側容積部であって、前記流路及び前記容器の前記本体の前記内側容積部から分離される前記樽部の内側容積部と、
前記樽部の前記内側容積部内に配置された複数の超音波センサであって、前記複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサは、前記樽部の前記内側容積部から前記細管を通り延在する配線を有し、前記複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサは、前記流路の少なくとも一部に音波を発するように向けられて配置される複数の超音波センサと、を具備する装置。
【請求項１８】
前記取り付け部組立体の前記一部は内側縁を有する密閉表面を具備し、前記内側縁は前記細管の前記側壁から少なくとも２．０ｍｍに配置される請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記樽部の前記外径に対する前記細管の前記第一外径の比は０．９５以下である請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記樽部は、さらに、
上側開口、下側開口、側壁、前記側壁に配置された側面開口、及び、前記側壁により確定される外径を有するカラー部であって、前記カラー部の前記上側開口は前記細管に連結されるカラー部と、
上側開口、下側開口、側壁、及び、前記側壁により確定される外径を具備する外側管であって、前記外側管の前記上側開口は前記カラー部の前記下側開口に連結される外側管と、
前記外側管及び前記カラー部に連結される内側管であって、上側開口、下側開口、及び、側壁を具備し、前記内側管の前記上側開口が前記カラー部の前記側面開口と整列され、前記内側管の前記下側開口が前記外側管の前記下側開口と整列される内側管と、を具備し、前記内側管は前記流路を確定し、前記内側容積部は前記内側管の前記側壁と前記外側管の前記側壁との間に配置される請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
前記細管の前記肩部により確定される前記下側開口は、前記超音波探針が前記容器に完全に取り付けられるときに、前記茎部の最下部より下側に配置される請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記細管の前記肩部により確定される前記下側開口は第二外径を有し、前記第二外径は前記細管の前記第一外径より大きい請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記第二外径は実質的に前記外側管の前記外径及び前記カラー部の前記外径と等しい請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記樽部は、
上側開口、下側開口、側壁、及び、前記側壁に配置された側面開口を具備する外側管と、
前記外側管に連結される内側管であって、上側開口、下側開口、及び、側壁を具備し、前記内側管の前記上側開口が前記外側管の前記側面開口と整列され、前記内側管の前記下側開口が前記外側管の前記下側開口と整列される内側管と、を具備し、前記内側管は前記流路を確定し、前記樽部の前記内側容積部は前記内側管の前記側壁と前記外側管の前記側壁との間に配置される請求項１７に記載の装置。
【請求項２５】
前記細管の前記肩部は、
前記細管の前記側壁に連結された肩部管を具備し、前記肩部管は前記外側管に連結され、前記肩部管は前記第一外径より大きな外径を有する請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記肩部管の前記下側開口は、前記超音波探針が前記容器に完全に取り付けられるときに、前記茎部の最下部より下側に配置される請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記取り付け部組立体の前記一部は、
前記細管の一部に連結された第一密閉取り付け部材を具備し、前記第一密閉取り付け部材は第一ネジ領域及び前記細管の周りに延在する突出密閉表面を具備し、前記第一密閉取り付け部材の前記突出密閉表面は、少なくとも２．０ｍｍだけ前記細管の前記側壁から離間させられる請求項１７に記載の装置。
【請求項２８】
第二密閉取り付け部材であって、第二ネジ領域を具備し、前記第二ネジ領域は前記第一ネジ領域に係合し、前記容器の前記茎部の前記唇部が前記第二密閉取り付け部材の一部に係合する第二密閉取り付け部材と、
前記第一密閉取り付け部材の前記突出密閉表面と前記容器の前記茎部の前記突出密閉表面との間に配置されるガスケットであって、それを通して前記細管が配置される貫通孔を有するガスケットと、をさらに具備する請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記茎部内に配置された前記細管の前記一部は０．７０ｍｍ以上の距離だけ前記茎部の前記側壁から離間させられる請求項１７に記載の装置。
【請求項３０】
電気信号を送信及び受信するように作用的に形成された制御器と、
取り付け部組立体、前記取り付け部組立体から下方向に延在する樽部、及び、前記樽部内に配置された複数の超音波センサを具備する超音波探針と、を具備し、前記複数の超音波センサのそれぞれは、前記制御器から送信された電気信号を受信し、前記制御器から送信された前記電気信号に応じて音波を発し、音波を検出し、及び、前記検出された音波の制御器表示部へ電気信号を送信するのに適する装置において、
前記制御器は、一度に前記複数の超音波センサの一つだけへ電気信号を送信するようにプログラムされる装置。
【請求項３１】
前記制御器は、前記複数の超音波センサの任意の他の超音波センサへ電気信号を送信する以前に、前記複数の超音波センサの第一超音波センサへ電気信号を送信して前記複数の超音波センサの前記第一超音波センサから電気信号を受信するようにプログラムされる請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記複数の超音波センサは少なくとも五個の超音波センサを含有する請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
前記複数の超音波センサは少なくとも十二個の超音波センサを含有する請求項３０に記載の装置。
【請求項３４】
前記複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサは、少なくとも一つの遮蔽されていない配線によって前記制御器に電気的に連結される請求項３０に記載の装置。
【請求項３５】
多導体遮蔽ケーブルをさらに具備し、前記複数の超音波センサの全ての超音波センサは、前記多導体遮蔽ケーブルによって前記制御器に電気的に連結される請求項３０に記載の装置。
【請求項３６】
複数の超音波センサを有する探針を作動する方法において、
前記複数の超音波センサの一つへ電気信号を送信する段階ａと、
段階ａの前記超音波センサから電気信号を受信する段階ｂと、
段階ｂが実施された後だけに、前記複数の超音波センサのもう一つへ電気信号を送信する段階ｃと、
段階ｃの前記超音波センサから電気信号を受信する段階ｄと、を有する方法。
【請求項３７】
段階ａ及び段階ｂ、又は、段階ｃ及び段階ｄが、前記複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサのための一回目に実施されるように、段階ａから段階ｄを繰り返す段階ｅをさらに有する請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
段階ａ及び段階ｂ、又は、段階ｃ及び段階ｄが、前記複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサのための二回目に実施されるように、段階ａから段階ｄを繰り返す段階ｆをさらに有し、段階ｆは段階ｅが実施された後だけに実施される請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
電気信号は多導体遮蔽ケーブルの複数の内側導体を使用して前記複数の超音波センサへ送信され、電気信号は前記多導体遮蔽ケーブルの外側シールドを使用して前記複数の超音波センサから受信される請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
細管、カラー部、内側管、外側管、及び、複数の超音波センサを具備する探針を組み立てる方法において、
前記内側管を前記カラー部に連結する段階ａと、
前記カラー部を前記細管に連結する段階ｂと、
前記複数の超音波センサを前記内側管の側壁に連結する段階ｃと、
段階ａから段階ｃを実施した後だけに、前記外側管を前記カラー部に連結し、それにより、前記内側管と前記外側管との間に前記複数の超音波センサを封入する内側容積部を形成する段階ｄと、を有する方法。
【請求項４１】
前記外側管を前記カラー部に連結する以前に、前記複数の超音波センサのそれぞれから前記内側容積部を通り、前記カラー部を通り、前記細管を通って延在する一つ以上の配線を介して、前記複数の超音波センサの一つ以上の超音波センサへ電流を提供する段階ｅをさらに有する請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記内側管の上側開口は前記カラー部の側面開口に溶接され、前記カラー部の上側開口は前記細管の下側開口に溶接され、前記カラー部の下側開口は前記外側管の上側開口に溶接される請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記外側管を前記カラー部に連結することは、前記外側管を前記カラー部に溶接することからなる請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
前記外側管を前記カラー部に連結する以前に、前記複数の超音波センサの全ての超音波センサを単一の多導体遮蔽ケーブルによって制御器へ接続する段階ｅをさらに有する請求項４０に記載の方法。
【請求項４５】
前記外側管を前記カラー部に連結する以前に、個々に遮蔽されていない分離信号線を前記複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサへ接続し、前記複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサを共通の戻し線へ接続する段階ｅをさらに有する請求項４０に記載の方法。
【請求項４６】
それぞれの前記分離信号線は多導体遮蔽ケーブルの内側導体である請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記共通の戻し線は前記多導体遮蔽ケーブルの外側シールドである請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
探針を組み立てる方法において、
内側管を具備する探針樽部組立体を提供する段階ａと、
細管を前記探針樽部組立体に連結する段階ｂと、
複数の超音波センサを前記探針樽部組立体に取り付ける段階ｃと、
外側管を前記探針樽部組立体に連結する段階ｄと、を有し、段階ｄは段階ａから段階ｃを実施した後だけに実施される方法。
【請求項４９】
前記探針樽部組立体はさらに前記内側管へ溶接されたカラー部を具備する請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記外側管を前記探針樽部組立体に連結することは、前記外側管を前記カラー部に溶接することからなる請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記外側管を前記探針樽部組立体に連結する以前に、前記複数の超音波センサのそれぞれから延在する一つ以上の配線を介して前記複数の超音波センサの一つ以上の超音波センサへ電流を提供する段階ｅをさらに有する請求項４８に記載の方法。
【請求項５２】
前記段階ｃは、
前記複数の超音波センサを前記内側管の側壁に連結することと、
多導体遮蔽ケーブルによって前記複数の超音波センサの全ての超音波センサを制御器に接続することと、を有する請求項４８に記載の方法。
【請求項５３】
前記段階ｃは、
前記複数の超音波センサを前記内側管の側壁に連結することと、
個々に遮蔽されていない分離信号線を前記複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサに接続することと、
前記複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサを共通の戻し線に接続することと、を有する請求項４８に記載の方法。
【請求項５４】
それぞれの前記分離信号線は多導体遮蔽ケーブルの内側導体である請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記共通の戻し線は前記多導体遮蔽ケーブルの外側シールドである請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
超音波探針の内側容積部内に配置された複数の超音波センサを具備し、前記複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサは個々に遮蔽されていない分離信号線に接続される超音波探針。
【請求項５７】
前記複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサはさらに共通の戻し線に接続される請求項５６に記載の超音波探針。
【請求項５８】
それぞれの超音波センサに接続された前記分離信号線は同軸ケーブルの内側導体であり、前記共通の戻し線は前記同軸ケーブルの外側シールドである請求項５７に記載の超音波探針。
【請求項５９】
同軸ケーブルをさらに具備し、前記複数の超音波センサの全ての超音波センサは前記同軸ケーブルに接続される請求項５６に記載の超音波探針。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１３年５月１３日に出願された米国仮出願第６１／８２３６２５号の利益を主張し、これによって、この米国仮出願は、参照することにより完全に記載されているかのように本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程は、厳しい純度要求を満足させなければならない化学試薬の使用を必要とする。これらの液体化学試薬は、一般的に、化学試薬の汚染を防いで漏れを防止するために、密閉容器（例えば、アンプル）に入れられている。これら化学試薬は、一般的に、金属容器と、腐食、汚染、及び、上昇圧力の下での漏れを回避するために金属同士密閉方式を使用する容器取り付け部を必要とする。このような容器に貯蔵された化学試薬を使用するときに、しばしば、化学試薬を周囲に晒すことなく、作業者を化学試薬に晒すことなく、容器に残された化学試薬の量を決定することができることが必要である。
【０００３】
超音波探針が、一般的に、密閉容器内の化学試薬の高さを測定するために、半導体産業において使用される。一般的な形状は、ダム(Dam)及びその他の者の特許文献に開示されたセンサ及び構成のような探針内の流路の長さに沿って連続して配置された多数の超音波センサを含有する（例えば、特許文献１参照。）。信号処理装置（例えば、制御器、計器、及び、パーソナルコンピュータ等）は、超音波センサへ電気信号を送信し、次に、流路を通過してセンサへ戻し反射する連発の音波を発生する。各センサは、それが受け取る反射された音波を、単一の処理装置へ返送される電気信号へ変換する。次いで、信号処理装置は、反射された音波の発送と到着との間の経過時間と共に、反射された音波の強さを決定するように、電気信号を読み取る。流路の特定部に沿って配置された各センサにとって、超音波が流路を通り移動する速度及び反射された超音波の強さは、流路のどの部分が、化学試薬又は気体又は蒸気を含有するかに依存して異なるであろう（すなわち、音は気体又は蒸気に比較して液体媒質をより速く移動する）。このように、信号処理装置は、流路の長さに沿う化学試薬の高さ、それにより、容器内の化学試薬の量を決定することができる。
【０００４】
一般的に、超音波探針内に配置されるより多い数の超音波センサは、化学試薬の高さの測定において高められた正確性と言い換えられる。しかしながら、一般的に、増加された数の超音波センサ及びそれらの配線を収納するためには、より大きな探針が必要とされる。半導体製造工程及び環境の厳しい要求が与えられ、密閉容器、容器取り付け部、密閉方式、及び、関連機材の寸法は、広く標準化され、これは、超音波探針が、より大きな取り付け部及び非標準化要素の少なくとも一方への変更を必要とせずに、より多い数（例えば、四個より多い）の超音波センサを含有するのに適合することができる範囲を制限する。
【０００５】
従って、増加された数の超音波センサを有する超音波探針のための現存の標準化された容器取り付け部を使用することができる技術の必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５６６３５０３号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の一つの実施形態により、容器と共に使用するための超音波探針が開示される。この超音波探針は、外径を有する樽部と樽部内に配置された流路とを具備し、流路は上側開口及び下側開口を有する。細管が樽部及び取り付け部組立体の一部に連結され、細管は、肩部と、肩部により確定される下側開口と、側壁と、側壁により確定される第一外径とを具備し、細管の第一外径は樽部の外径より小さい。内側容積部が樽部内に配置され、内側容積部は流路から分離される。複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサが内側容積部から細管を通り延在する配線を有すると共に、複数の超音波センサが内側容積部内に配置される。
【０００８】
加えて、本発明の装置及び方法の幾つかの態様が以下に述べられる。
【０００９】
態様１
容器と共に使用するための超音波探針において、
外径を有する樽部と、
樽部内に配置された流路と、
樽部及び取り付け部組立体の一部に連結された細管であって、肩部と、肩部により確定される下側開口と、側壁と、側壁により確定される第一外径とを具備し、細管の第一外径は樽部の外径より小さい細管と、
樽部内に配置された内側容積部であって、流路から分離される内部容積部と、
内側容積部内に配置された複数の超音波センサであって、複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサが、内側容積部から細管を通り延在する配線を有する複数の超音波センサと、を具備する超音波探針。
【００１０】
態様２
取り付け部組立体の一部が内側縁を有する密閉表面を具備し、内側縁が細管の側壁から少なくとも２．０ｍｍに配置される態様１の超音波探針。
【００１１】
態様３
樽部の外径は少なくとも７．９ｍｍ（十六分の五インチ）である態様１又は２の超音波探針。
【００１２】
態様４
樽部の外径に対する細管の第一外径の比は０．９５以下である態様１から３のいずれか一つの超音波探針。
【００１３】
態様５
樽部の外径に対する細管の第一外径の比は０．３以上で０．９５以下である態様１から３のいずれか一つの超音波探針。
【００１４】
態様６
細管の第一外径は２１．０ｍｍ以下である態様１から５のいずれか一つの超音波探針。
【００１５】
態様７
樽部は、
上側開口、下側開口、側壁、側壁に配置された側面開口、及び、側壁により確定される外径を有するカラー部と、
上側開口、下側開口、側壁、及び、側壁により確定される外径を具備する外側管と、
上側開口、下側開口、及び、側壁を具備する内側管であって、内側管の上側開口がカラー部の側面開口と整列される内側管と、を具備し、
内側管は流路を確定し、内側容積部は内側管の側壁と外側管の側壁との間に配置され、カラー部の側面開口は内側管の上側開口と整列され、カラー部は細管と外側管との間に配置される態様１から６のいずれか一つの超音波探針。
【００１６】
態様８
樽部は、
上側開口、下側開口、側壁、側壁に配置された側面開口、及び、側壁により確定される外径を有するカラー部であって、カラー部の上側開口は細管の下側開口に連結されるカラー部と、
上側開口、下側開口、側壁、及び、側壁により確定される外径を具備する外側管であって、外側管の上側開口はカラー部の下側開口に連結される外側管と、
外側管及びカラー部に連結される内側管であって、上側開口、下側開口、及び、側壁を具備し、内側管の上側開口がカラー部の側面開口と整列され、内側管の下側開口が外側管の下側開口と整列される内側管と、を具備し、
内側管は流路を確定し、内側容積部は内側管の側壁と外側管の側壁との間に配置される態様１から７のいずれか一つの超音波探針。
【００１７】
態様９
細管の肩部により確定される下側開口は第二外径を有し、第二外径は細管の第一外径より大きい態様１から８のいずれか一つの超音波探針。
【００１８】
態様１０
第二外径は実質的に外側管の外径及びカラー部の外径に等しい態様９の超音波探針。
【００１９】
態様１１
樽部は、
上側開口、下側開口、側壁、及び、側壁に配置された側面開口を具備する外側管と、
外側管に連結される内側管であって、上側開口、下側開口、及び、側壁を具備し、内側管の上側開口が外側管の側面開口と整列され、内側管の下側開口が外側管の下側開口と整列される内側管と、を具備し、内側管は流路を確定し、内側容積部は内側管の側壁と外側管の側壁との間に配置される態様１から６のいずれか一つの超音波探針。
【００２０】
態様１２
細管の肩部は、
細管の側壁に連結される肩部管を具備し、肩部管は外側管に連結され、肩部管は第一外径より大きな外径を有する態様１１の超音波探針。
【００２１】
態様１３
取り付け部組立体の一部は、
細管の一部に連結された第一密閉取り付け部材を具備し、第一密閉取り付け部材は第一ネジ領域及び突出密閉表面を具備し、第一密閉取り付け部材の突出密閉表面は細管の周りに延在し、第一密閉取り付け部材の突出密閉表面は第一距離だけ細管の側壁から離間させられる態様１から１２のいずれか一つの超音波探針。
【００２２】
態様１４
第二密閉取り付け部材であって、第二ネジ領域を具備し、第二ネジ領域は第一ネジ領域に係合するのに適する第二密閉取り付け部材と、
それを通して細管が配置される貫通孔を有するガスケットであって、第一密閉取り付け部材の突出密閉表面と容器の突出密閉表面との間に配置されるのに適するガスケットと、をさらに具備する態様１３の超音波探針。
【００２３】
態様１５
第一距離は少なくとも２．０ｍｍである態様１３又は１４の超音波探針。
【００２４】
態様１６
第一密閉取り付け部材は、１９．１ｍｍ（四分の三インチ）の面密閉取り付け部を具備する態様１３から１５のいずれか一つの超音波探針。
【００２５】
態様１７
液体を保持するための容器を具備する装置において、
容器は、
上側部及び内側容積部を有する本体と、
本体の上側部の孔に配置された茎部であって、内径、側壁、唇部、及び、突出密閉表面を有する茎部と、
容器の内側容積部内の液体の高さを測定するための超音波探針と、を具備し、超音波探針は、
茎部の内径より小さな外径を有する樽部であって、樽部内に配置された流路を有し、流路は容器の本体の内側容積部と流れ連通状態にある樽部と、
樽部及び取り付け部組立体の一部に連結された細管であって、肩部と、肩部により確定される下側開口と、側壁と、側壁により確定される第一外径と、を具備し、細管の第一外径は樽部の外径より小さく、細管の一部が茎部内に配置される細管と、
樽部内に配置された内側容積部であって、流路及び容器の本体の内側容積部から分離される樽部の内側容積部と、
樽部の内側容積部内に配置された複数の超音波センサであって、複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサは、樽部の内側容積部から細管を通り延在する配線を有し、複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサは、流路の少なくとも一部に音波を発するように向けられて配置される複数の超音波センサと、を具備する装置。
【００２６】
態様１８
取り付け部組立体の一部は内側縁を有する密閉表面を具備し、内側縁は細管の側壁から少なくとも２．０ｍｍに配置される態様１７の装置。
【００２７】
態様１９
樽部の外径に対する細管の第一外径の比は０．９５以下である態様１７又は１８の装置。
【００２８】
態様２０
樽部は、さらに、
上側開口、下側開口、側壁、側壁に配置された側面開口、及び、側壁により確定される外径を有するカラー部であって、カラー部の上側開口は細管に連結されるカラー部と、
上側開口、下側開口、側壁、及び、側壁により確定される外径を具備する外側管であって、外側管の上側開口はカラー部の下側開口に連結される外側管と、
外側管及びカラー部に連結される内側管であって、上側開口、下側開口、及び、側壁を具備し、内側管の上側開口がカラー部の側面開口と整列され、内側管の下側開口が外側管の下側開口と整列される内側管と、を具備し、内側管は流路を確定し、内側容積部は内側管の側壁と外側管の側壁との間に配置される態様１７から１９のいずれか一つの装置。
【００２９】
態様２１
細管の肩部により確定される下側開口は、超音波探針が容器に完全に取り付けられるときに、茎部の最下部より下側に配置される態様１７から２０のいずれか一つの装置。
【００３０】
態様２２  細管の肩部により確定される下側開口は第二外径を有し、第二外径は細管の第一外径より大きい態様１７から２１のいずれか一つの装置。
【００３１】
態様２３
第二外径は実質的に外側管の外径及びカラー部の外径と等しい態様２０から２２のいずれか一つの装置。
【００３２】
態様２４
樽部は、
上側開口、下側開口、側壁、及び、側壁に配置された側面開口を具備する外側管と、
外側管に連結される内側管であって、上側開口、下側開口、及び、側壁を具備し、内側管の上側開口が外側管の側面開口と整列され、内側管の下側開口が外側管の下側開口と整列される内側管と、を具備し、内側管は流路を確定し、樽部の内側容積部は内側管の側壁と外側管の側壁との間に配置される態様１７から１９のいずれか一つの装置。
【００３３】
態様２５
細管の肩部は、
細管の側壁に連結された肩部管を具備し、肩部管は外側管に連結され、肩部管は第一外径より大きな外径を有する態様２４の装置。
【００３４】
態様２６
肩部管の下側開口は、超音波探針が容器に完全に取り付けられるときに、茎部の最下部より下側に配置される態様２５の装置。
【００３５】
態様２７
取り付け部組立体の一部は、
細管の一部に連結された第一密閉取り付け部材を具備し、第一密閉取り付け部材は第一ネジ領域及び細管の周りに延在する突出密閉表面を具備し、第一密閉取り付け部材の突出密閉表面は、少なくとも２．０ｍｍだけ細管の側壁から離間させられる態様１７から２６のいずれか一つの装置。
【００３６】
態様２８
第二密閉取り付け部材であって、第二ネジ領域を具備し、第二ネジ領域は第一ネジ領域に係合し、容器の茎部の唇部が第二密閉取り付け部材の一部に係合する第二密閉取り付け部材と、
第一密閉取り付け部材の突出密閉表面と容器の茎部の突出密閉表面との間に配置されるガスケットであって、それを通して細管が配置される貫通孔を有するガスケットと、をさらに具備する態様２７の装置。
【００３７】
態様２９
茎部内に配置された細管の一部は０．７０ｍｍ以上の距離だけ茎部の側壁から離間させられる態様１７から２８のいずれか一つの装置。
【００３８】
態様３０
電気信号を送信及び受信するように作用的に形成された制御器と、
取り付け部組立体、取り付け部組立体から下方向に延在する樽部、及び、樽部内に配置された複数の超音波センサを具備する超音波探針と、を具備し、複数の超音波センサのそれぞれは、制御器から送信された電気信号を受信し、制御器から送信された電気信号に応じて音波を発し、音波を検出し、及び、検出された音波の制御器表示部へ電気信号を送信するのに適する装置において、
制御器は、一度に複数の超音波センサの一つだけへ電気信号を送信するようにプログラムされる装置。
【００３９】
態様３１
制御器は、複数の超音波センサの任意の他の超音波センサへ電気信号を送信する以前に、複数の超音波センサの第一超音波センサへ電気信号を送信して複数の超音波センサの第一超音波センサから電気信号を受信するようにプログラムされる態様３０の装置。
【００４０】
態様３２
複数の超音波センサは少なくとも五個の超音波センサを含有する態様３０又は３１の装置。
【００４１】
態様３３
複数の超音波センサは少なくとも十二個の超音波センサを含有する態様３０又は３１の装置。
【００４２】
態様３４
複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサは、少なくとも一つの遮蔽されていない配線によって制御器に電気的に連結される態様３０から３３のいずれか一つの装置。
【００４３】
態様３５
多導体遮蔽ケーブルをさらに具備し、複数の超音波センサの全ての超音波センサは、多導体遮蔽ケーブルによって制御器に電気的に連結される態様３０から３４のいずれか一つの装置。
【００４４】
態様３６
複数の超音波センサを有する探針を作動する方法において、
複数の超音波センサの一つへ電気信号を送信する段階ａと、
段階ａの超音波センサから電気信号を受信する段階ｂと、
段階ｂが実施された後だけに、複数の超音波センサのもう一つへ電気信号を送信する段階ｃと、
段階ｃの超音波センサから電気信号を受信する段階ｄと、を有する方法。
【００４５】
態様３７
段階ａ及び段階ｂ、又は、段階ｃ及び段階ｄが、複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサのための一回目に実施されるように、段階ａから段階ｄを繰り返す段階ｅをさらに有する態様３６の方法。
【００４６】
態様３８
段階ａ及び段階ｂ、又は、段階ｃ及び段階ｄが、複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサのための二回目に実施されるように、段階ａから段階ｄを繰り返す段階ｆをさらに有し、段階ｆは段階ｅが実施された後だけに実施される態様３７の方法。
【００４７】
態様３９
電気信号は多導体遮蔽ケーブルの複数の内側導体を使用して複数の超音波センサへ送信され、電気信号は多導体遮蔽ケーブルの外側シールドを使用して複数の超音波センサから受信される態様３６から３８のいずれか一つの方法。
【００４８】
態様４０
細管、カラー部、内側管、外側管、及び、複数の超音波センサを具備する探針を組み立てる方法において、
内側管をカラー部に連結する段階ａと、
カラー部を細管に連結する段階ｂと、
複数の超音波センサを内側管の側壁に連結する段階ｃと、
段階ａから段階ｃを実施した後だけに、外側管をカラー部に連結し、それにより、内側管と外側管との間に複数の超音波センサを封入する内側容積部を形成する段階ｄと、を有する方法。
【００４９】
態様４１
外側管をカラー部に連結する以前に、複数の超音波センサのそれぞれから内側容積部を通り、カラー部を通り、細管を通って延在する一つ以上の配線を介して、複数の超音波センサの一つ以上の超音波センサへ電流を提供する段階ｅをさらに有する態様４０の方法。
【００５０】
態様４２
内側管の上側開口はカラー部の側面開口に溶接され、カラー部の上側開口は細管の下側開口に溶接され、カラー部の下側開口は外側管の上側開口に溶接される態様４０又は４１の方法。
【００５１】
態様４３
外側管をカラー部に連結することは、外側管をカラー部に溶接することからなる態様４０から４２のいずれか一つの方法。
【００５２】
態様４４
外側管をカラー部に連結する以前に、複数の超音波センサの全ての超音波センサを単一の多導体遮蔽ケーブルによって制御器へ接続する段階ｅをさらに有する態様４０から４３のいずれか一つの方法。
【００５３】
態様４５
外側管をカラー部に連結する以前に、個々に遮蔽されていない分離信号線を複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサへ接続し、複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサを共通の戻し線へ接続する段階ｅをさらに有する態様４０から４４のいずれか一つの方法。
【００５４】
態様４６
それぞれの分離信号線は多導体遮蔽ケーブルの内側導体である態様４５の方法。
【００５５】
態様４７
共通の戻し線は多導体遮蔽ケーブルの外側シールドである態様４６の方法。
【００５６】
態様４８
探針を組み立てる方法において、
内側管を具備する探針樽部組立体を提供する段階ａと、
細管を探針樽部組立体に連結する段階ｂと、
複数の超音波センサを探針樽部組立体に取り付ける段階ｃと、
外側管を探針樽部組立体に連結する段階ｄと、を有し、段階ｄは段階ａから段階ｃを実施した後だけに実施される方法。
【００５７】
態様４９
探針樽部組立体はさらに内側管へ溶接されたカラー部を具備する態様４８の方法。
【００５８】
態様５０
外側管を探針樽部組立体に連結することは、外側管をカラー部に溶接することからなる態様４９の方法。
【００５９】
態様５１
外側管を探針樽部組立体に連結する以前に、複数の超音波センサのそれぞれから延在する一つ以上の配線を介して複数の超音波センサの一つ以上の超音波センサへ電流を提供する段階ｅをさらに有する態様４８から５０のいずれか一つの方法。
【００６０】
態様５２
段階ｃは、
複数の超音波センサを内側管の側壁に連結することと、
多導体遮蔽ケーブルによって複数の超音波センサの全ての超音波センサを制御器に接続することと、を有する態様４８から５１のいずれか一つの方法。
【００６１】
態様５３
段階ｃは、
複数の超音波センサを内側管の側壁に連結することと、
個々に遮蔽されていない分離信号線を複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサに接続することと、
複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサを共通の戻し線に接続することと、を有する態様４８から５１のいずれか一つの方法。
【００６２】
態様５４
それぞれの分離信号線は多導体遮蔽ケーブルの内側導体である態様５３の方法。
【００６３】
態様５５
共通の戻し線は多導体遮蔽ケーブルの外側シールドである態様５４の方法。
【００６４】
態様５６
超音波探針の内側容積部内に配置された複数の超音波センサを具備し、複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサは個々に遮蔽されていない分離信号線に接続される超音波探針。
【００６５】
態様５７
複数の超音波センサのそれぞれの超音波センサはさらに共通の戻し線に接続される態様５６の超音波探針。
【００６６】
態様５８
それぞれの超音波センサに接続された信号線は同軸ケーブルの内側導体であり、共通の戻し線は同軸ケーブルの外側シールドである態様５７の超音波探針。
【００６７】
態様５９
同軸ケーブルをさらに具備し、複数の超音波センサの全ての超音波センサは同軸ケーブルに接続される態様５６の超音波探針。
【００６８】
本発明は、以下に、同じ番号が同じ要素を示す添付図面と協働して述べられるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１Ａ】本発明の例示的な実施形態による超音波探針の分解斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの超音波探針の線１Ｂ−１Ｂに沿って取り除かれた非分解断面図である。
【図２Ａ】本発明の例示的な実施形態による容器に取り付けられた図１Ａ及び１Ｂの超音波探針の斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａの点線領域内に図示された超音波探針及び容器の一部の線２Ｂ−２Ｂに沿って取り除かれた拡大部分断面図である。
【図３Ａ】本発明のもう一つの例示的な実施形態による超音波探針の分解斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａの超音波探針の線３Ｂ−３Ｂに沿って取り除かれた非分解断面図である。
【図４Ａ】図３Ａ及び３Ｂの超音波探針のある要素の分解斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａに図示された超音波探針の要素の非分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
次の詳細な記述は、好適で例示的な実施形態だけを提供し、発明の範囲、適用可能性、又は、構成を制限するように意図されていない。むしろ、好適で例示的な実施形態の次の詳細な記述は、本発明の好適で例示的な実施形態を実施可能にするための記述を当業者に提供するであろう。様々な変更が、添付請求の範囲に記載されたような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく要素の機能及び配置に成されても良い。
【００７１】
図面において、本発明の他の実施形態の要素と同様な要素は、１００の位だけ増加された参照番号によって表される。このような要素は、ここで、異なって述べられ又は描かれない限り、同じ機能及び特徴を有するとみなされるべきであり、それにより、このような要素の説明は、多数の実施形態のために繰り返されないかもしれない。
【００７２】
本明細書及び請求の範囲で使用される用語「流路」は、それを通して流体が装置の二つ以上の要素の間を移送されることができる一つ以上の構造を示している。例えば、流路は、液体、蒸気、及び、気体の少なくとも一つを移送するパイプ、ダクト、通路、及び、それらの組み合わせを含むことができる。
【００７３】
本明細書及び請求の範囲で使用される用語「流れ連通状態」は、液体、蒸気、及び、気体の少なくとも一つが、制御された様子（すなわち、漏れ無し）において要素間を移送されることを可能とする二つ以上の要素の間の結合特性を示している。互いに流れ連通状態にあるような二つ以上の要素の連結は、溶接式、フランジ結合流路式、ガスケット式、及び、ボルト式を使用するような任意の適当な公知の方法を伴うことができる。二つ以上の要素は、さらに、分離されても良い装置の他の要素を介して共に連結されても良い。
【００７４】
本発明を述べるのに役立つために、方向用語が、本発明の一部を述べるのに、明細書及び請求の範囲において使用されるかもしれない（例えば、上、下、左、右など）。これらの方向用語は、単に、本発明を述べ主張するのを助けることが意図され、多少でも本発明を制限するように意図されていない。加えて、図面に関連して明細書に導入された参照番号は、他の特徴のための関係を提供するために、明細書内の追加記述なしに一つ以上の連続する図面において繰り返されるかもしれない。
【００７５】
図１Ａ及び１Ｂは、本発明の例示的な実施形態による超音波探針１００を図示している。特に、図１Ａは超音波探針１００の分解斜視図を示し、図１Ｂは図１Ａの線１Ｂ−１Ｂに沿って取り除かれた超音波探針１００の非分解断面図を示している。
【００７６】
超音波探針１００は、密閉取り付け部材１０２ａ及び１０２ｂと、可撓性接続部１０４と、ケーブル外装１０６と、肩部１１３を有する細管１０８と、樽部１２３とを具備する。ここに非常に詳細に説明されるように、密閉取り付け部材１０２ａ及び１０２ｂは、容器１５９へ超音波探針１００を固定する密閉取り付け部組立体１５７（図２Ｂも参照）の一部である。この例示的な実施形態において、密閉取り付け部組立体１５７は、面密閉取り付け部組立体であり、ここで、密閉取り付け部材１０２ａは、貫通孔１０３を有する面密閉取り付け押えであり、密閉取り付け部材１０２ｂは、１９．１ｍｍ（四分の三インチ）の六角ナットを有する標準的な大きさの面密閉取り付け部材である。この実施形態において、密閉取り付け部材１０２ｂは、密閉取り付け部材１０２ａの唇部１４９に当接し、貫通孔１０３を貫通して描かれる軸線回りに密閉取り付け部材１０２ａに関して回転させられることができる。選択的な実施形態において、当業者に明らかであるように、密閉取り付け部材１０２ａ及び１０２ｂは、より長い押え、１２．７ｍｍ（０．５インチ）、又は、非標準的な大きさの面密閉取り付け部材、及び、密閉取り付け部材１０２ａに接着される密閉取り付け部材１０２ｂの少なくとも一方のような他の寸法及び特徴を有することができる。同様に、例えば、表面取り付けＣ形密閉部材のような他の種類の取り付け部材が、密閉取り付け部組立体１５７のために使用されることができる。
【００７７】
密閉取り付け部材１０２ａは、可撓性接続部１０４及びケーブル外被１０６に連結される。細管１０８は、上側開口を確定する上側端部１１０と、下側開口を確定する下側端部１１２と、側壁１１４とを具備する。この実施形態において、細管１０８の肩部１１３は、上側開口を確定する上側端部１１８と下側開口を確定する下側端部１２０とを有する肩部管１１６を具備する。肩部管１１６は、円錐形状であり、細管１０８から樽部１２３の外側管１２２へ滑らかな変移を提供する。細管１０８の下側端部１１２は肩部管１１６内に配置され、肩部管１１６は細管１０８の側壁１１４に連結される。他の実施形態において、肩部１１３を含有する全体細管１０８が、単一の一体部材から形成されることができる。細管１０８の上側端部１１０は、密閉取り付け部材１０２ａの貫通孔１０３内及び可撓性接続部１０４内に配置される。
【００７８】
樽部１２３は、外側管１２２と、内側管１３２と、円盤キャップ１４０とを具備する。外側管１２２は、上側開口を確定する上側端部１２４と、下側開口を確定する下側端部１２６と、側壁１２８と、上側端部１２４近傍において側壁１２８に配置された貫通孔１３０とを有する。外側管１２２の上側端部１２４は、肩部管１１６の下側端部１２０に連結される。
【００７９】
内側管１３２は、上側開口を確定する上側端部１２４と、下側開口を確定する下側端部１３６と、側壁１３８とを具備する。この例示的な実施形態において、上側端部１３４は、下側端部１３６によって確定される下側開口とほぼ垂直な上側開口を確定する。内側管１３２は、流路１４４を確定する（図１Ｂ参照）。本発明の他の実施形態において、流路は、超音波探針１００の場合のように完全に囲まれなくても良いことが理解されるべきである。例えば、「音叉」形状樽部を有する（すなわち、下方向に延在する二つの分離部材を有する）探針において、流路は、二つの分離部材の間に位置する空間を包含することができる。
【００８０】
円盤キャップ１４０は、開口を確定する内側周辺部１４２を具備する。組み立てられた形状において、内側管１３２の全体が外側管１２２内に配置され、内側管１３２の上側端部１３４は側壁１２８内に配置された貫通孔１３０と整列され、内側管１３２の下側端部１３６は外側管１２２の下側端部１２６と整列される。内側管１３２の上側端部１３４は、側壁１２８に連結される。円盤キャップ１４０は、外側管１２２の下側端部１２６及び内側管１３２の下側端部１３６に連結され、それにより、外側管１２２の下側端部１２６を内側管１３２の下側端部１３６に連結する。
【００８１】
流路１４４は、樽部１２３内に配置され、内側管１３２の下側端部１３６によって確定される下側開口を有する（この下側開口は、円盤キャップ１４０の内側周辺部１４２によって確定されるようにもみなされることができる）（図１Ｂ参照）。樽部１２３が容器内へ挿入されると（図２Ａ及び２Ｂの容器１５９参照）、流路１４４は、液体が流路１４４を通り流れることができるように、液体を保持する容器の内側容積部と流れ連通状態にある。
【００８２】
外側管１２２の側壁１２８及び内側管１３２の側壁１３８は、それらの間に、図示されたように円盤キャップ１４０によっても制限される内側容積部１４６（すなわち、隔室）を確定する。内側容積部１４６は、流路１４４を通る任意の液体流れが内側容積部１４６へ流入することができないように流路１４４から分離される（すなわち、内側容積部１４６は、流路１４４と流れ連通状態にない）。
【００８３】
複数の超音波センサ１５６が樽部１２３の内側容積部１４６内に配置される。この例示的な実施形態において、複数の超音波センサ１５６は、内側管１３２の側壁１３８に連結された十二個（１２）の超音波センサ１５６ａから１５６ｌを含んでいる。この実施形態において、複数の超音波センサ１５６のそれぞれは、エポキシ樹脂で側壁１３８へ接着される。両面接着テープ又は他の接着剤のような連結のための他の適当な手段も使用可能である。他の実施形態において、複数の超音波センサ１５６は、より多い又はより少ない数のセンサを含むことができる。好ましくは、複数の超音波センサ１５６は、少なくとも五個の超音波センサを含んでいる。複数の超音波センサ１５６は、例えば、圧電結晶のような当業者に公知の任意の適当な超音波センサによって具体化されることができる。複数の超音波センサ１５６のそれぞれの超音波センサは、側壁１３８及び流路１４４（及び流路内に存在するの任意の液体）を通して音波を発して、反射して戻る音波を検出するように向けられる。複数の超音波センサ１５６のそれぞれの超音波センサは、内側容積部１４６から細管１０８を通り、ケーブル外被１０６を通って延在する配線１５８（少なくとも一つの配線からなる）を含有する。配線１５８は、制御器１０９へ差し込まれる接続部１０７で終端する（図２Ａ参照）。
【００８４】
制御器１０９は、複数の超音波センサ１５６へ電気信号を送信し、複数の超音波センサ１５６から電気信号を受信し、超音波探針１００が挿入される容器内の液体高さを決定するプログラム可能なデータ処理装置である。この実施形態において、制御器１０９は、一つ以上のマイクロプロセッサ（図示せず）と、電源供給器（図示せず）と、接続部１０７を受け入れる少なくとも一つの入力及び出力口（図示せず）と、容器内の液体量の視覚表示を提供する発光ダイオード（ＬＥＤ）計器１１１とを具備する。選択的な実施形態において、制御器１０９は、他の入力及び出力口、及び、容器内の液体高さを表示するための他の聴覚及び視覚機構の少なくとも一方を含有することができる。同様に、制御器１０９は、制御ソフトウェアを実行するパーソナルコンピュータを含む任意の種類のプログラム可能なデータ処理装置によって具体化されても良い。
【００８５】
複数の超音波センサ１５６のそれぞれの超音波センサのために、制御器１０９は、配線１５８を介して超音波センサへ電気信号（すなわち、パルス）を送信し、これは、超音波センサが音波を発することを引き起こす（すなわち、圧電結晶発振器）。次に、超音波センサは、反射された音波を受け取り、この反射された音波を、配線１５８を介して制御器１０９へ戻り送信される電気信号へ変換する。前述したように、制御器１０９は、特定のセンサが配置された流路１４４の部分において液体が存在するかを決定するために、超音波センサへ電気信号を送って超音波センサからの電気信号を受け取る間に経過する時間と共に、受け取られた信号の強さを読み取る。従って、複数の超音波センサ１５６を使用することによって、制御器１０９は、流路１４４の長さに沿う液体の高さ、その結果、樽部１２３が挿入される容器内の液体量を決定することができる。複数の超音波センサ１５６のそれぞれのセンサは、容器内の液体量の視覚表示を提供するために、ＬＥＤ計器１１１内のＬＥＤによって表される（例えば、各ＬＥＤは、液体が特定のセンサによって検出されるときにだけ発光させられる）。
【００８６】
制御器１０９は、同時に、複数の超音波センサ１５６の全ての超音波センサ１５６ａから１５６ｌより少ない超音波センサへ信号を送信し、全ての超音波センサより少ない超音波センサから信号を受信するように、プログラムされることができる。この特徴は、複数の超音波センサ１５６のための配線１５８が個々に遮蔽される必要性を無くし、さらに、超音波センサ１５６ａから１５６ｌが共により接近して配置されることを可能とする。先行技術の装置において、超音波センサを制御器へ接続する配線は、一般的に、同時に電気信号が探針内の全ての超音波センサへ送信されて全ての超音波センサから送信される結果として生じる相互干渉（すなわち、混信）を防ぐために、個々に遮蔽される。例えば、一般的な先行技術形状における各超音波センサのための配線は、同軸ケーブルを含有し、この同軸ケーブルにおいては、内側導体は超音波センサへの信号線として機能し、外側シールドは接地（探針の鋼管へ接地される）及び超音波センサからの信号戻しとして機能する。先行技術の装置において、探針内の超音波センサは、さらに、超音波センサが同時に音波を発する結果として生じる相互干渉を回避するために、より遠くに離間されなければならない。これらの特徴のそれぞれ（すなわち、多数の遮蔽ケーブルからの追加された大きさ及びセンサ間のより大きな空間）は、探針及び関連機器の大きさを増大すること無しに探針内に配置されることができる超音波センサの数を制限する。
【００８７】
好適な実施形態において、制御器１０９は、一度に、複数の超音波センサ１５６の一つの超音波センサへ信号を送信し、この一つの超音波センサから信号を受信するように、プログラムされ、又は、その他の方法で作用的に形成される。例えば、制御器１０９は、複数の超音波センサ１５６のそれぞれの超音波センサのために、最初に、超音波センサ１５６ａへ電気信号を送信して超音波センサ１５６ａからの戻り信号を待ち受けし、次に、超音波センサ１５６ｂへ電気信号を送信して超音波センサ１５６ｂからの戻り信号を待ち受けるなどするようにプログラムされることができる。一回目（この実施形態において、超音波センサ１５６ａにより開始し、超音波センサ１５６ｌにより終了する）において、複数の超音波センサ１５６のそれぞれへ電気信号を送信し、複数の超音波センサのそれぞれから電気信号を受信すると、制御器１０９は、超音波探針１００が作動させられる限り、この連続動作を繰り返し、二回目において、超音波センサ１５６ａ及び複数の超音波センサ１５６のそれぞれへ電気信号を送信し、超音波センサ１５６ａ及び複数の超音波センサのそれぞれから電気信号を受信するなどする。このように、超音波センサ１５６ａから１５６ｌの全てが同時に音波を発せず、又は、受け取らず、超音波センサ１５６ａから１５６ｌのそれぞれのための配線１５８が同時に電気信号を通さないために、超音波センサ１５６ａから１５６ｌのそれぞれのための配線１５８の間及び超音波センサ自身の間の相互干渉の可能性は大幅に低減され、又は、除去される。
【００８８】
複数の超音波センサ１５６を作動させるこの方法は、超音波センサ１５６ａから１５６ｌのそれぞれのための配線１５８が個々に遮蔽される必要性を無くし、超音波センサ１５６ａから１５６ｌが共により接近して配置されることができ（すなわち、図１Ｂに図示されるより接近させることでさえも）、これらの両方は、樽部１２３内により多くの数の超音波センサが配置されることを可能とする。例示的な形状において、配線１５８は、個々に遮蔽されない複数の内側導体を有する多導体遮蔽ケーブルを具備し、ここで、分離された内側導体は、信号線として機能するように複数の超音波センサ１５６のそれぞれの超音波センサへ接続され、多導体遮蔽ケーブルの外側シールドは、複数の超音波センサ１５６の全ての超音波センサのための共通の戻し線及び接地として機能する。例えば、同軸ケーブルは、多導体遮蔽ケーブルとして使用されることができ、ここで、内側導体は、信号線として機能するように複数の超音波センサ１５６へ接続され、同軸ケーブルの外側シールドは、共通の戻し線として機能する。
【００８９】
細管１０８は、密閉取り付け部材１０２ａ及び１０２ｂ内、及び、可撓性接続部１０４内に配置される。細管１０８は、溶接領域１４８内に形成された融解溶接部（すなわち、ビード）によって密閉取り付け部材１０２ａへ固定される。好ましくは、溶接部は、溶接領域１４８の一部だけを占め、細管１０８の側壁１１４が密閉取り付け部材１０２ａに当接するようにされる。密閉取り付け部材１０２ａは、細管１０８の周りに延在する突出密閉表面（すなわち、密閉面）１５０を含有する。突出密閉表面１５０は、距離Ｄ１だけ細管１０８の側壁１１４から離される内側縁１５１を有する。溶接領域１４８内の溶接部による突出密閉表面１５０の損傷を防止するために（例えば、溶接材料は盛り上がり表面を形成し、及び、溶接熱は突出密閉表面１５０を変形させる少なくとも一方の可能性がある）、距離Ｄ１は、好ましくは少なくとも２．０ｍｍ、さらに好ましくは少なくとも６．０ｍｍである。密閉取り付け部材１０２ｂは、この明細書において後に説明されるように、密閉取り付け部組立体１５７のもう一つの密閉取り付け部材１６４（図２Ｂ参照）の反対側ネジ領域１６６に係合するネジ領域１５２を含有する。図２Ｂに関してより詳細に説明されるように、試験孔１５４ａ及び１５４ｂは、超音波探針１００が容器１５９へ固定されるときに、漏れ検出のために使用される。
【００９０】
樽部１２３は、外径Ｄ３（すなわち、外側管１２２の外径）を有する。細管１０８及び内側管１３２は、樽部１２３の外径Ｄ３より小さな外径Ｄ２を有する。内側管１３２の外径Ｄ２に比較してより大きな樽部１２３の外径Ｄ３は、増加された数の超音波センサ１５６ａから１５６ｌ及びそれらの各配線１５８を収納するのに必要な内側容積部１４６内の増大された空間量を提供する。好ましくは、樽部１２３の外径Ｄ３に対する内側管１３２の外径Ｄ２の比は０．９５以下である。より好ましくは、樽部１２３の外径Ｄ３に対する内側管１３２の外径Ｄ２の比は、０．９５以下で０．３以上である。より好ましくは、樽部１２３の外径Ｄ３に対する内側管１３２の外径Ｄ２の比は０．８以下で、樽部１２３の外径Ｄ３は２１．０ｍｍ（０．８２７インチ）以下である。より好ましくは、樽部１２３の外径Ｄ３に対する内側管１３２の外径Ｄ２の比は０．８以下で０．４以上である。より好ましくは、内側管１３２の外径Ｄ２は約７．９ｍｍ（約十六分の五インチ）であり、樽部１２３の外径Ｄ３は約１５．９ｍｍ（約八分の五インチ）である。好ましくは、外側管１２２の側壁１２８と内側管１３２の側壁１３８との間の少なくとも２．５ｍｍ（０．１０インチ）の最小距離が存在し、そこでは、複数の超音波センサ１５６が四個の超音波センサを含有し、少なくとも３．８ｍｍ（０．１５インチ）の最小距離では、複数の超音波センサ１５６が十二個の超音波センサ１５６ａから１５６ｌを含有する。
【００９１】
図２Ａは、本発明の例示的な実施形態による容器１５９に取り付けられた超音波探針１００の斜視図を示している。超音波探針１００は、前述したように、制御器１０９及びＬＥＤ計器１１１を含有する。容器１５９は、本体１６０と、上側部分１６２と、上側部分１６２に連結された密閉取り付け部材１６４とを具備している。当業者に明らかであろうように、容器１５９は、明確化及び例示的な目的のために図２Ａ及び２Ｂに図示されていない他の要素（例えば、容器１５９を再充填するためのさらなる弁及び機材）を含有しても良い。本体１６０及び上側部分１６２は、流体を含有することができる内側容積部を確定する。この実施形態において、上側部分１６２は、本体１６０へ連結される蓋部である。他の実施形態において、上側部分１６２は、本体１６０の一体部分であることができる。密閉取り付け部材１０２ａ及び１０２ｂのような密閉取り付け部材１６４は、容器１５９へ超音波探針１００を固定する密閉取り付け部組立体１５７の一部である。この例示的な実施形態において、容器１５９の要素は一つ以上の金属から構成される。
【００９２】
図２Ｂは、線２Ｂ−２Ｂに沿って取り除かれた図２Ａの点線箱部内の超音波探針１００及び容器１５９の一部の断面図を示している。図示されたように、茎部１６８は容器１５９の本体１６０の上側部分１６２における穴部内に配置される。本実施形態において、茎部１６８は、本体１６０の上側部分１６２に接着（例えば、溶接）される面密閉取り付け押えである。茎部１６８は、突出密閉表面１７０と、唇部１７２と、側壁１７４とを具備する。茎部１６８の側壁１７４は、樽部１２３が茎部１６８内へ挿入されることができるように、樽部１２３の外径Ｄ３より大きな内径Ｄ４を有する。密閉取り付け部材１６４は、茎部１６８の周りに配置され、密閉取り付け部材１０２ｂのネジ領域１５２に係合するネジ領域１６６を具備する（すなわち、ネジ領域１５２及び１６６は、それぞれ、雌及び雄ネジのような相補的ネジ部を有する）。貫通孔を有する金属ガスケット１７６は、密閉取り付け部材１０２ａの突出密閉表面１５０と茎部１６８の突出密閉表面１７０との間に配置される。
【００９３】
完全に取り付けられた形状において、樽部が容器１５９内に配置され、細管が茎部１６８及び金属ガスケット１７６内に配置されるように、樽部１２３は、金属ガスケット１７６及び茎部１６８を通り挿入される。次に、密閉取り付け部材１０２ｂが密閉取り付け部材１０２ａの唇部１４９に係合し（すなわち、押圧し）、密閉取り付け部材１６４が茎部１６８の唇部１７２に係合し、金属ガスケット１７６が密閉取り付け部材１０２ａの突出密閉表面１５０と茎部１６８の突出密閉表面１７０との間で押圧されるように、密閉取り付け部材１０２ｂのネジ領域１５２は、密閉取り付け部材１６４のネジ領域１６６にねじ込まれる。このように、突出密閉表面１７０、突出密閉表面１５０、及び、金属ガスケット１７６は、流体（すなわち、液体、蒸気、及び、気体の少なくとも一つ）の容器１５９からの出入りを防止する金属同士密閉を形成する。
【００９４】
完全に取り付けられた形状において、例示的な実施形態では、距離Ｓ１が細管１０８の側壁１１４と茎部１６８の側壁１７４との間に存在し、距離Ｓ２が容器１５９の上側部分１６２（すなわち、蓋部）と肩部管１１６の上側端部１１８との間に存在し、肩部管１１６の上側端部１１８が茎部１６８の最下部の下側に配置され、距離Ｓ３が容器１５９の上側部分１６２と樽部１２３の外側管１２２の上側端部１２４との間に存在する。好ましくは、距離Ｓ２は２．５ｍｍ（０．１０インチ）以上であり、距離Ｓ１は０．７０ｍｍ以上である。一般的に、距離Ｓ１、Ｓ２、及び、Ｓ３は、好ましくは、流体が細管１０８の側壁１１４と茎部１６８の側壁１７４との間を移動することを可能とするが、さらに、重力を受けて容器１５９内へ流れ落ちて戻るのに十分な大きさである。異なって述べれば、距離Ｓ１、Ｓ２、及び、Ｓ３は、好ましくは、流体が細管１０８の側壁１１４と茎部１６８の側壁１７４との間に保持される毛管作用を回避するのに十分な大きさである。このような毛管作用の提供を回避することは、使用のために容器１５９から抜き取られることができる使用可能な化学試薬量を最大化し、さらに、完全な取り付け形状における容器１５９及び超音波探針１００の浄化中において、後に容器１５９へ加えられる新たな化学試薬を汚染する可能性のある残留化学物質が置き去りにされないことを保証する。
【００９５】
超音波探針１００は、標準寸法を有する現存の容器取り付け部を使用することができる増加された数の超音波センサを有する超音波探針のための技術の必要性を満足させる。樽部１２３は、増加させた数の超音波センサ１５６ａから１５６ｌとそれらの各配線１５８とを収納するのに必要な内側容積部１４６内の増大された空間量を提供する外径Ｄ３を有する。先行技術の超音波探針形状においては、樽部は、一般的に、密閉取り付け部組立体内に延在する。それにより、樽部の増大された外径は、より大きな及び非標準の少なくとも一方の密閉取り付け部組立体、又は、より大きな樽部外径を受け入れることができるように貫通孔（例えば、密閉取り付け部材１０２ａの貫通孔１０３）を穴明けすることによるように標準密閉取り付け部組立体を変更することを必要とするであろう。しかしながら、非標準の取り付け部組立体は、一般的に、標準化された等価物より非常に高価であり、さらに、他の非標準の要素の使用を必要とするかもしれない。非標準の取り付け部組立体は、さらに、半導体製造工程における使用のための標準化された取り付け部組立体の広範な試験及び立証されたことから恩恵を受けられない。より大きな密閉取り付け部は、さらに、容器の蓋部（例えば、上側部分１６２）により大きな空間を必要とし、しっかりした密閉を得ることをより困難とする可能性がある。最後に、本発明者は、より大きな樽部直径を受け入れるように密閉取り付け部組立体を変更する試みが、超音波探針及び密閉取り付け部組立体の少なくとも一方の構造的完全性に悪影響する可能性があることを見出した。例えば、図１Ｂを参照すると、もし、密閉取り付け部材１０２ａの貫通孔１０３が細管１０８の外径Ｄ２に代えてより大きな外径Ｄ２を受け入れるように穴明けされるならば、距離Ｄ１は減少させられるであろう。その結果として、溶接領域１４８の大きさも減少させられ、溶接熱は、突出密閉表面１５０を損傷し（すなわち、ゆがめ）、突出密閉表面１５０と金属ガスケット１７６との間に形成される密閉の完全性に悪影響する可能性がある。
【００９６】
先行技術の探針形状とは異なり、超音波探針１００の樽部１２３は、密閉取り付け部材１０２ａ内に延在していない。その代わりに、樽部１２３は、次に密閉取り付け部材１０２ａに連結される細管１０８に連結される。茎部１６８の内径Ｄ４が樽部１２３の外径Ｄ３より大きく、樽部１２３が茎部１６８内へ挿入されることができるように、茎部１６８は穴明けされる。細管１０８は、樽部１２３の外径Ｄ３より小さな外径Ｄ２を有し（すなわち、Ｄ２とＤ３との比は１より小さい）、これは、より大きな取り付け部（例えば、２５．４ｍｍ（１インチ）の密閉取り付け部）を必要とすること、又は、樽部１２３の増大された外径Ｄ３を収納するように密閉取り付け部材１０２ａに貫通孔１０３を穴明けすることと対照的に、密閉取り付け部材１０２ａの貫通孔１０３がより小さな孔の大きさを有することを可能とする。さらに、溶接材料及び溶接熱の少なくとも一方が突出密閉表面１５０を損傷することなく細管１０８及び密閉取り付け部材１０２ａが共に溶接されることができるように、細管１０８のより小さな外径Ｄ２は、十分に大きな溶接領域１４８を有するのに必要な距離Ｄ１を提供する。突出密閉表面１５０へのこのような損傷を防止することは、突出密閉表面１５０と金属ガスケット１７６との間の密閉の完全性を維持し、それにより、半導体製造に使用するための化学試薬の評価（純度）を維持するために重要である。
【００９７】
図３Ａは、本発明のもう一つの例示的な実施形態による超音波探針２００の分解斜視図である。図３Ｂは、線３Ｂ−３Ｂに沿って取り除かれた超音波探針２００の非分解断面図である。図４Ａは超音波探針２００のある要素の分解斜視図であり、図４Ｂは図４Ａに図示された超音波探針２００の要素の非分解斜視図である。
【００９８】
超音波探針２００は、超音波探針１００と多くの類似点を共有するが、細管２０８及び樽部２２３の構成に関して異なっている。この実施形態において、細管２０８の肩部２１３は、側壁２１４によって形成され（超音波探針１００の肩部管１１６の場合のような分離部品ではなくて）、細管２０８の残部と一体である（すなわち、細管２０８及び肩部２１３は単一材料体である）。肩部２１３は、２１１で示した側壁２１４の一部において始まり、細管２０８の外径Ｄ２から樽部２２３の外径でもある細管２０８の外径Ｄ３へ変化する鐘形状を有する。細管２０８の下側端部２１２は、さらに、細管２０８の外径Ｄ２より大きな直径を有する下側開口を確定する。
【００９９】
この実施形態において、樽部２２３は、カラー部２１５、外側管２２２、内側管２３２、及び、円盤キャップ２４０を具備する。カラー部２１５は、上側開口を確定する上側端部２１７と、下側開口を確定する下側端部２１９と、側壁２２１と、側壁２２１に配置された貫通孔２２５とを具備する。
【０１００】
超音波探針１００とは異なり、超音波探針２００の外側管２２２は、側壁２２８に配置された貫通孔を含有しておらず、外側管２２２の上側端部２２４は、肩部管又は細管２０８の下側端部２１２へ連結されていない。その代わりに、内側管２３２の上側端部２３４がカラー部２１５の側壁２２１に連結されると共に、内側管２３２の上側端部２３４は、カラー部２１５の側壁２２１に配置された貫通孔２２５に整列される。カラー部２１５の上側端部２１７は、細管２０８の下側端部２１２に連結され、外側管２２２の上側端部２２４はカラー部２１５の下側端部２１９に連結される。円盤キャップ２４０は、外側管２２２の下側端部２２６及び内側管２３２の下側端部２３６に連結され、それにより、外側管２２２の下側端部２２６を内側管２３２の下側端部２３６に連結する。
【０１０１】
カラー部２１５は、樽部２２３が一つ以上の組立体として構成されることを可能とする。この特徴は、樽部２２３が部分的に組み立てられることができ、また、複数の超音波センサ２５６が樽部２２３の組み立てを完成する以前及び内側容積部２４６内に複数の超音波センサ２５６を封入する以前に試験されることができるために、有利であることが見出された。加えて、この特徴は、樽部２２３の多くの要素が複数の超音波センサ２５６を取り付ける以前に共に溶接されることができるために有利であり、さもなければ、溶接からの熱は、複数の超音波センサ２５６及び内側容積部２４６内の所定位置に複数の超音波センサ２５６を保持する接着剤の少なくとも一方を損傷させるかもしれない。
【０１０２】
好適な実施形態において、例えば、先ず、組立体は、カラー部２１５へ内側管２３２の上側端部２３４を溶接し、円盤キャップ２４０へ内側管２３２の下側端部２３６を溶接することによって、カラー部２１５と、内側管２３２と、円盤キャップ２４０とによって構成される。この組立体は、次に、細管２０８の下側端部２１２へカラー部２１５の上側端部２１７を溶接することによって細管２０８に連結される。複数の超音波センサ２５６は、次に、エポキシ樹脂又は他の公知の取り付け手段を介して側壁２３８に複数の超音波センサ２５６を連結することによって（図３Ｂ参照）、この組立体内に取り付けられる。複数の超音波センサ２５６のそれぞれの超音波センサに連結される配線２５８（少なくとも一つの配線からなる）は、カラー部２１５を通り、肩部２１３及び細管２０８の残部を通って、側壁２３８に沿って延在させられる。超音波探針１００の配線１５８のような各超音波センサに連結される配線２５８は、個々に遮蔽されることを必要とせず、配線２５８は、各超音波センサのための分離内側導体と、複数の超音波センサ２５６の全ての超音波センサのための共通の戻し線及び接地として機能する外側シールドとを有する多導体遮蔽ケーブルにより具体化されることができる。この点において、複数の超音波センサ２５６は、それらが依然として容易に近づき可能である一方で、試験されること（例えば、制御器にそれらを接続して電流を供給することによって）、調整されること、及び、交換されることの少なくとも一つが可能である。さらに、その熱が超音波センサ２５６及びそれらの側壁２３８への接着剤の少なくとも一方を損傷するかもしれない任意の溶接は、複数の超音波センサ２５６を取り付ける以前に既に実施されている。
【０１０３】
次に、樽部２２３の組み立ては、組立体に外側管２２２を連結することによって完成されることができる。この例において、外側管２２２は、外側管２２２の上側端部２２４がカラー部２１５の下側端部２１９に当接するまで、円盤キャップ２４０上及び内側管２３２上を滑らされる。カラー部２１５は、周方向溶接線２２３ａ（図４Ｂ参照）に沿う溶接を介して細管２０８に、周方向溶接線２２３ｂに沿う溶接を介して外側管２２２に連結され、それにより、外側管２２２の側壁２２８と内側管２３２の側壁２３８との間に確定される内側容積部２４６内に複数の超音波センサ２５６を封入する。本発明者は、樽部２２３の外側から周方向溶接線２２３ａ及び２２３ｂに沿って溶接すると、内側容積部２４６内に発生する任意の熱は、複数の超音波センサ２５６及び内側容積部２４６内の所定位置に複数の超音波センサ２５６を保持する接着剤の少なくとも一方を損傷するほどの大きさではないことを見出した。
【０１０４】
超音波探針２００は、超音波探針１００に関して前述されたように、容器１５９に超音波探針２００を取り付けるために、密閉取り付け部組立体１５７と協働して使用されることができる。しかしながら、超音波探針２００が容器１５９に完全に取り付けられると、等価距離Ｓ２は、容器１５９の上側部１６２と、肩部管１１６の上側端部１１８ではなく２１１で示される側壁２１４の一部（すなわち、肩部２１３の最上部）との間で測定され、等価距離Ｓ３は、容器１５９の上側部１６２と、外側管１２２の上側端部ではなくカラー部２１５の上側端部２１７との間で測定される。
【０１０５】
本発明の原理が好適な実施形態に関して述べられた一方で、この記載は、本発明の範囲を制限するものでなく、例としてだけなされることが、明確に理解されることになる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【外国語明細書】
2014224818000001.pdf