(57)【要約】【課題】環状磁性体の温度を正確に求めることで、環状磁性体の温度ごとに測定部より得られる測定導電率の補正を行い、導電率を高精度に測定する。【解決手段】一次側磁束環を形成し、閉ループをなす測定対象が該一次側磁束環を貫通するように配設された一次コイル３１と、二次側磁束環を形成し、前記測定対象が該二次側磁束環を貫通するように配設された二次コイル３２と、前記一次コイル３１が巻回される一次側磁性体２１及び前記二次コイルが巻回される二次側磁性体２２と、前記一次コイル３１に所定の交流電圧を印加する電源部５と、前記二次コイル３２に発生する誘導電流から前記測定対象の導電率を測定する測定部６とを具備した導電率測定計１００において、前記一次側磁性体２１又は前記二次側磁性体２２の少なくともいずれか一方の温度を直接的又は間接的に測定する温度センサ４５を具備するようにした。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側磁束環を形成し、閉ループをなす測定対象が該一次側磁束環を貫通するように配設された一次コイルと、二次側磁束環を形成し、前記測定対象が該二次側磁束環を貫通するように配設された二次コイルと、前記一次コイルが巻回される一次側環状磁性体及び前記二次コイルが巻回される二次側環状磁性体と、前記一次コイルに所定の交流電圧を印加する電源部と、前記二次コイルに発生する誘導電流から前記測定対象の導電率を測定する測定部とを具備した導電率測定計において、
前記一次側環状磁性体又は前記二次側環状磁性体の少なくともいずれか一方の温度を直接的又は間接的に測定する温度センサを具備していることを特徴とする導電率測定計。
【請求項２】
前記温度センサが、前記一次側環状磁性体を収容する一次側収容部材又は前記二次側環状磁性体を収容する二次側収容部材の少なくともいずれか一方に設けられ、該収容部材の温度を測定することを特徴とする請求項１記載の導電率測定計。
【請求項３】
前記一次側収容部材及び前記二次側収容部材が金属製であることを特徴とする請求項２記載の導電率測定計。
【請求項４】
前記環状磁性体の温度と測定導電率との関係を示すデータである温度特性データを記憶している温度特性データ記憶部と、
前記温度特性データと前記収容部材の温度とに基づいて、前記測定部で測定された測定導電率を補正する補正部とを具備することを特徴とする請求項２又は３に記載の導電率測定計。
【請求項５】
前記収容部材が、前記環状磁性体を収容する環状の収容空間を有し、
前記コイルが巻回された前記環状磁性体が、前記収容空間を形成する外筒部と内筒部とで挟まれてガタなく収容されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の導電率測定計。
【請求項６】
前記各収容部材が接して又は近接して設けられており、同じ材質からなり、互いに等しい形状を有していることを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の導電率測定計。
【請求項７】
前記測定対象が液体であって、
前記液体が流れる環状流路を形成する環状管部材を更に具備し、
前記収容部材の内周面と前記環状管部材の外周面とが接して、該収容部材がガタなく取り付けられていることを特徴とする請求項２乃至６の何れかに記載の導電率測定計。
【請求項８】
一次側磁束環を形成し、閉ループをなす測定対象が該一次側磁束環を貫通するように配設された一次コイルと、二次側磁束環を形成し、前記測定対象が該二次側磁束環を貫通するように配設された二次コイルと、前記一次コイルが巻回される一次側環状磁性体及び前記二次コイルが巻回される二次側環状磁性体と、前記一次コイルに所定の交流電圧を印加する電源部と、前記二次コイルに発生する誘導電流から前記測定対象の導電率を測定する測定部とを具備した導電率測定計の測定値補正方法であって、
前記一次側環状磁性体又は前記二次側環状磁性体の少なくともいずれか一方の温度を直接的又は間接的に測定することを特徴とする導電率測定計の測定値補正方法。
【請求項９】
前記一次側環状磁性体を収容する金属製の一次側収容部材又は前記二次側環状磁性体を収容する金属製の二次側収容部材の少なくともいずれか一方の温度を測定し、
前記環状磁性体の温度と測定導電率との関係を示すデータである温度特性データを記録し、
前記収容部材の温度を前記環状磁性体の温度とみなし、該収容部材の温度と前記温度特性データとに基づいて、前記測定部で測定された測定導電率を補正することを特徴とする請求項８記載の導電率測定計の測定値補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次コイルに所定の交流電圧を印加したときに測定対象を介して二次コイルに発生する誘導電流から該測定対象の導電率を測定する導電率測定計及びその測定値補正方法である。
【背景技術】
【０００２】
この種の導電率測定計としては、測定対象が導入される環状管部材と、この環状管部材が貫通する環状磁性体と、この環状磁性体に巻回され、一次側磁束環を形成する一次コイル及び二次側磁束環を形成する二次コイルと、一次コイルに所定の交流電圧を印加する電源部と、前記交流電圧の印加によって生じる二次コイルの誘導電流を測定し、その誘導電流に基づいて測定対象の導電率を算出する測定部とを有したものが知られている。
【０００３】
ところで、環状磁性体の透磁率は、該環状磁性体の温度によって変化することが知られている。例えば、特許文献１には、環状磁性体の周囲温度変化に伴う透磁率の変化が導電率の検出精度に限界を与えていることが記載されている。
【０００４】
しかしながら、環状磁性体の温度を測定するような特許文献は見当たらない。例えば、特許文献２には、環状磁性体の近傍に温度検出用の白金抵抗が設けられているものの、この白金抵抗は樹脂で覆われており、環状磁性体からの伝熱性が悪いため、環状磁性体の温度を測定できるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１５３５６４号公報
【特許文献２】特開２０００−１３１２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであって、環状磁性体の温度を正確に求め、精度良く導電率を測定することをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る導電率測定計は、一次側磁束環を形成し、閉ループをなす測定対象が該一次側磁束環を貫通するように配設された一次コイルと、二次側磁束環を形成し、前記測定対象が該二次側磁束環を貫通するように配設された二次コイルと、前記一次コイルが巻回される一次側環状磁性体及び前記二次コイルが巻回される二次側環状磁性体と、前記一次コイルに所定の交流電圧を印加する電源部と、前記二次コイルに発生する誘導電流から前記測定対象の導電率を測定する測定部とを具備した導電率測定計において、前記一次側環状磁性体又は前記二次側環状磁性体の少なくともいずれか一方の温度を直接的又は間接的に測定する温度センサを具備していることを特徴とするものである。
【０００８】
このようなものであれば、温度センサが環状磁性体の温度を直接的又は間接的に測定するため、該温度センサによる温度が環状磁性体の正確な温度を示し、この温度を用いて測定部で測定された測定導電率を補正することで、精度良く導電率を求めることができる。
【０００９】
温度センサの具体的な実施態様としては、前記温度センサが、前記一次側環状磁性体を収容する一次側収容部材又は前記二次側環状磁性体を収容する二次側収容部材の少なくともいずれか一方に設けられ、該収容部材の温度を測定するものが挙げられる。
【００１０】
環状磁性体から温度センサへの伝熱性を良くして、環状磁性体の温度を間接的に測定しながらも、温度センサによる温度が応答性良く環状磁性体の正確な温度を示すためには、前記一次側収容部材及び前記二次側収容部材が金属製であることが望ましい。
【００１１】
収容部材の温度から測定導電率を補正するための具体的な実施の態様としては、前記環状磁性体の温度と測定導電率との関係を示すデータである温度特性データを記憶している温度特性データ記憶部と、前記温度特性データと前記収容部材の温度とに基づいて、前記測定部で測定された測定導電率を補正する補正部とを具備するものであることが望ましい。
【００１２】
より応答性良く温度センサによる測定温度が環状磁性体の温度を示すためには、前記収容部材が、前記環状磁性体を収容する環状の収容空間を有し、前記コイルが巻回された前記環状磁性体が、前記収容空間を形成する外筒部と内筒部とで挟まれてガタなく収容されていることが望ましい。
【００１３】
また、前記各収容部材が接して又は近接して設けられており、同じ材質からなり、互いに等しい形状を有していることが好ましい。
【００１４】
ここで、近接とは、一次側収容部材及び二次側収容部材それぞれの周囲の温度が等しい、もしくは、異なる温度であっても僅かな差で実質的に測定に影響を与えないように、各収容部材が配設される位置関係のことを言う。
【００１５】
このように構成すれば、各収容部材の収容部材温度が等しくなるため、一次側収容部材又は二次側収容部材のいずれか一方に温度センサを設ければよい。
【００１６】
本発明の効果が特に顕著となる具体的な実施態様としては、前記測定対象が液体であって、前記液体が流れる環状流路を形成する環状管部材を更に具備し、前記収容部材の内周面と前記環状管部材の外周面とが接して、該収容部材がガタなく取り付けられているものが挙げられる。
【００１７】
このように、収容部材をガタなく取り付けるために、収容部材の内周面と環状管部材の外周面とが接している場合、環状磁性体は測定対象の温度による影響を受けやすいが、本発明によれば、収容部材の温度が応答性良く正確に環状磁性体の温度を示すため、収容部材の温度を環状磁性体の温度とみなして測定導電率を補正することで、導電率を精度良く求めることが可能である。
【００１８】
本発明に係る導電率測定計の測定値補正方法は、一次側磁束環を形成し、閉ループをなす測定対象が該一次側磁束環を貫通するように配設された一次コイルと、二次側磁束環を形成し、前記測定対象が該二次側磁束環を貫通するように配設された二次コイルと、前記一次コイルが巻回される一次側環状磁性体及び前記二次コイルが巻回される二次側環状磁性体と、前記一次コイルに所定の交流電圧を印加する電源部と、前記二次コイルに発生する誘導電流から前記測定対象の導電率を測定する測定部とを具備した導電率測定計の測定値補正方法であって、前記一次側環状磁性体又は前記二次側環状磁性体の少なくともいずれか一方の温度を直接的又は間接的に測定することを特徴とするものである。
【００１９】
このようなものであれば、環状磁性体の温度を直接的又は間接的に測定しており、該環状磁性体の正確な温度を用いて測定導電率を補正することができ、精度良く導電率を求めることが可能となる。
【００２０】
応答性良く環状磁性体の正確な温度を求めるためには、前記一次側環状磁性体を収容する金属製の一次側収容部材又は前記二次側環状磁性体を収容する金属製の二次側収容部材の少なくともいずれか一方の温度を測定し、前記環状磁性体の温度と測定導電率との関係を示すデータである温度特性データを記録し、前記収容部材の温度を前記環状磁性体の温度とみなし、該収容部材の温度と前記温度特性データとに基づいて、前記測定部で測定された測定導電率を補正することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
このように構成した本発明によれば、温度センサが環状磁性体の温度を直接的又は間接的に測定するため、該温度センサによる温度が環状磁性体の正確な温度を示すし、この温度を用いて測定導電率を補正することで、精度良く導電率を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態における導電率測定計を示す模式図。
【図２】同実施形態における収容部材を模式的に示す斜視図。
【図３】同実施形態における収容部本体を模式的に示す斜視図。
【図４】同実施形態における測定装置の機能を示す機能ブロック図。
【図５】同実施形態における磁性体温度と測定導電率との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の一実施形態について図１〜図５を参照して説明する。
【００２４】
本実施形態に係る導電率測定計１００は、例えば半導体プロセスで用いられる、例えば材料液や洗浄液などの液体サンプルの導電率を測定する際に用いられるものである。
【００２５】
より具体的に述べると、導電率測定計１００は、図１及び図２に示すように、液体サンプルが導入される環状管部材１０と、環状管部材１０が貫通する一次側環状磁性体２１及び二次側環状磁性体２２と、これらの環状磁性体２１、２２に巻回される一次コイル３１及び二次コイル３２と、一次コイル３１に接続される電源部５と、二次コイル３２に接続され、測定対象の導電率を測定する測定装置６とから構成されている。
なお、図１では一次コイル３１及び二次コイル３２は図示していない。
【００２６】
前記環状管部材１０は、図１に示すように、導入された液体サンプルの流路を環状に形成するものであり、第１流路を形成する第１管部材１１と、第１流路から分岐してループを形成するように合流する第２流路を形成する第２管部材１２とから構成されている。
【００２７】
上述した流路を流れることで液体サンプルは閉ループをなし、この状態において該液体サンプルの導電率が測定される。
なお、第２管部材１２には第２流路に突き出す突出部が形成されており、第２流路に流入する液体サンプルの液温を測定する液温測定計８が前記突出部内に設けられている。この液温測定計８は、第２流路の流出側に設けられるようにしても構わない。
【００２８】
前記各管部材１１、１２は、例えばプラスチック等の合成樹脂からなり、第１管部材１１は一次側環状磁性体２１を貫通し、第２管部材１２は二次側環状磁性体２２を貫通している。
【００２９】
これらの環状磁性体２１、２２は、いずれも互いに等しい形状のフェライトからなるトロイダルコアである。
【００３０】
各環状磁性体２１、２２には、例えば銅線からなる一次コイル３１及び二次コイル３２が巻回されている。
【００３１】
一次コイル３１には、該一次コイル３１に所定の交流電圧を印加する電源部５が接続されている。
【００３２】
二次コイル３２には、一次コイル３１に交流電圧が印加されたときに、二次コイル３２に発生する誘導電流から液体サンプルの導電率を測定する測定装置６が接続されている。
【００３３】
本実施形態では、コイル３１、３２が巻回された各環状磁性体２１、２２をそれぞれ収容するための一次側収容部材４１及び二次側収容部材４２が、管部材１１、１２の外周を取り巻くように取り付けられている。
【００３４】
これらの収容部材４１、４２について図２及び図３を参照して説明する。
【００３５】
収容部材４１、４２は、前記環状磁性体２１、２２を収容する環状の収容空間Ｓが外筒部４３２と内筒部４３３との間に形成される二重筒状のものであり、内筒部４３３には、管部材１１、１２が嵌り込でいる。
【００３６】
また、収容部材４１、４２は、外筒部４３２と内筒部４３３との間に介在する環状底板４３１から、外筒部４３２及び内筒部４３３とは逆側に温度センサ４５を取り付けるための突出部が形成されたものである。
【００３７】
より具体的には、収容部材４１、４２は、図２に示すように、前記収容空間Ｓを形成する収容部本体４３と、前記収容空間Ｓを密閉する蓋体４４とから構成されている。
【００３８】
収容部本体４３は、環状底板４３１と、該環状底板４３１の一方の面の外周縁部から形成される外筒部４３２と、内周縁部から形成される内筒部４３３とを有するものである。
【００３９】
そして、これらの環状底板４３１、外筒部４３２及び内筒部４３３に囲まれた環状の空間を前記収容空間Ｓとして形成するものである。
【００４０】
この収容空間Ｓにコイル３１、３２が巻回された環状磁性体２１、２２を隙間が最も少なくなるように収容するために、外筒部４３２の内径は環状磁性体２１、２２の外径より若干大きく、内筒部４３３の外径は環状磁性体２１、２２の内径より若干小さく形成されている。
【００４１】
また、内筒部４３３は、管部材１１、１２がガタなく嵌るように、該内筒部４３３の内径と管部材１１、１２の外径とが等しくなるように形成されている。
【００４２】
蓋体４４は、前述した収容部本体４３と、例えば脱着可能に取り付けられるものであり、収容部本体４３に取り付けられることで収容空間Ｓを密閉する。
【００４３】
より具体的には、蓋体４４は、円環状をなす平板であり、外径が前記外筒部４３２の外径と等しく、内形が前記内筒部４３３の内径と等しくなるように形成されたものである。
【００４４】
しかして、本実施形態では、温度センサ４５を取り付けるための中実円筒状をなす温度センサ取付部４３４が、前記環状底板４３１の他方の面から外筒部４３２及び内筒部４３３とは逆側に収容部本体４３と一体に形成されている。
【００４５】
この温度センサ取付部４３４には、該温度センサ取付部４３４の外側周面から内部へ温度センサ４５を挿入するための温度センサ取付孔４３５が形成されている。
【００４６】
収容部材４１、４２のいずれか一方の収容部本体４３には、図３に示すように、この温度センサ取付孔４３５に、例えば温度検出用の白金抵抗などの温度センサ４５が取り付けられている。
【００４７】
以上のように構成された一次側収容部材４１及び二次側収容部材４２は、本実施形態では、互いに等しい形状をなした鉄等の金属製のものであり、前記環状底板４３１の他方の面が接するように配設されている。
【００４８】
次に、二次コイル３２に発生する誘導電流から液体サンプルの導電率を測定する測定装置６について説明する。
【００４９】
測定装置６は、図示しない、ＣＰＵ、メモリ及びＡ／Ｄコンバータ等を具備するものであり、そのメモリに所定のプログラムを格納し、当該プログラムに従ってＣＰＵやその周辺機器を協働動作させることによって、図４に示すように、測定部６１、温度特性データ記憶部６２、補正部６３としての機能を発揮するものである。
【００５０】
測定部６１は、一次コイル３１に所定の交流電圧を印加したときに二次コイル３２に発生する誘導電流に基づいて測定導電率を測定し、その値を示す測定信号を後述する補正部６３へ出力するものである。
【００５１】
温度特性データ記憶部６２は、磁性体温度と測定導電率との関係を示すデータである温度特性データを記憶しているものである。
【００５２】
詳述すると、温度特性データ記憶部６２は、模擬抵抗（図示しない）の測定により得られる、図５上段に示すような、磁性体温度と測定導電率との関係から、図５下段に示すような、あらかじめ定められた磁性体温度である基準温度、例えば２５℃、における測定導電率を示す基準導電率を１．０としたときの、各磁性体温度における測定導電率の値である規格化値を温度特性データとして記憶しているものである。
【００５３】
補正部６３は、測定部６１からの測定信号と、温度センサ４５からの収容部材温度を示す収容部材温度信号と、温度特性データ記憶部６２からの温度特性データとを受信し、測定導電率を補正して、補正導電率をディスプレイ７等に表示するものである。
【００５４】
より詳細には、まず、収容部材温度を磁性体温度とみなし、前記温度特性データから該磁性体温度における規格化値を取得する。
【００５５】
そして、測定導電率を前記規格化値で割ることにより補正導電率を算出する。
【００５６】
なお、この補正部６３は、磁性体温度と規格化値との関係が、模擬抵抗（図示しない）の抵抗値によらず一定の関係であるとして補正導電率を算出するように構成されている。
【００５７】
また、補正部６３は、液温測定計８により得られる液温データを受信して、液温もパラメータとして測定導電率を補正するようにしてもよい。
具体的には、液温測定計８により得られる液温データに基づいて、液体サンプルが２５℃のときの導電率を求めるように補正する方法が挙げられる。
【００５８】
このように構成された本発明によれば、環状磁性体２１、２２が金属製の収容部材４１、４２に収容されており、環状磁性体２１、２２と収容部材４１、４２との間の伝熱性が良いため、収容部材温度を磁性体温度とみなして測定導電率を補正することで、導電率を精度良く求めることが可能となる。
さらに、種々の温度での導電率を所定の温度での導電率に換算することができ、比較が容易になる。
【００５９】
また、収容空間Ｓにコイル３１、３２が巻回された環状磁性体２１、２２を隙間が最も少なくなるように収容するため、環状磁性体２１、２２と収容部材４１、４２との間の伝熱性が良く、高精度な測定が可能である。
【００６０】
さらに、環状磁性体２１、２２を収容する収容空間Ｓが密閉されるため、収容部材温度と磁性体温度とはより等しい温度となる。
【００６１】
各収容部材４１、４２が鉄等の金属製の互いに等しい形状をなしたものであり、互いの環状底板４３１が接するように配設されているため、各収容部材４１、４２の収容部材温度は等しくなり、温度センサ４５はいずれかの収容部材４１、４２に取り付ければよい。
【００６２】
また、温度センサ４５が温度センサ取付部４３４の外側周面から内部へ挿入されるため、外側周面又は内側周面に取り付けられるよりも環状磁性体２１、２２の近傍で収容部材温度を検出することができ、検出される収容部材温度がより正確な磁性体温度となる。
【００６３】
測定対象に関して言えば、収容部材４１、４２は金属製であるが、液体サンプルが導入される環状管部材１０が合成樹脂からなるため、腐食性を有する液体サンプルであっても導電率の測定が可能である。
【００６４】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００６５】
例えば、前記実施形態では、一次側収容部材４１と二次側収容部材４２とのいずれか一方に温度センサ４５が取り付けられていたが、各収容部材４１、４２に温度センサ４５を取り付けるようにしてもよい。
【００６６】
このように構成することで、一次側収容部材４１と二次側収容部材４２との大きさや形状が異なる場合や、第１管部材１１と第２管部材１２との寸法が異なる場合であっても、各収容部材４１、４２の温度を検出し、これらの温度をパラメータとして測定導電率を補正することで、導電率を精度良く求めることが可能となる。
【００６７】
また、前記実施形態では、温度センサ４５を温度センサ取付孔４３５に取り付けていたが、収容部本体４３の製造を容易とするために該収容部本体４３の外側周面又は内側周面に温度センサ４５を取り付けるようにしてもよい。
【００６８】
さらに、温度センサ取付部４３４は中実の半円筒状をなすものであったが、円筒状や部分円筒状など、その形状は限定されるものではない。
【００６９】
測定装置６に関して言えば、温度特性データ記憶部６２は、いくつかの代表温度における規格化値を記憶しているものであってもよい。
【００７０】
この場合は、代表温度以外の磁性体温度に対応する規格化値は、代表温度における規格化値を補間して求められるように構成されていればよい。
【００７１】
補正部６３は、模擬抵抗の抵抗値によらず磁性体温度と規格化値との関係が一定の関係として補正導電率を算出するように構成されていたが、より正確な補正をするために、異なる抵抗値を有する複数の模擬抵抗から得られる磁性体温度と規格化値との関係に基づいて補正測定導電率を算出するように構成してもよい。
【００７２】
さらに、収容部材４１、４２をいずれも第１管部材１１又は第２管部材１２に直列に並べて取り付けても良い。
【００７３】
また、前記実施形態では、液体サンプルの導電率を測定する際に用いられるものであったが、測定された導電率から液体サンプルに含有されている測定対象物の濃度を測定することもできる。
さらに、液体サンプルの抵抗値を測定する抵抗計としても用いることもできる。
【００７４】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１００・・・導電率測定計
１０・・・環状管部材
２１・・・一次側環状磁性体
２２・・・二次側環状磁性体
３１・・・一次コイル
３２・・・二次コイル
４１・・・一次側収容部材
４２・・・二次側収容部材
４３・・・収容部本体
４３５・・・温度センサ取付孔
４５・・・温度センサ
Ｓ・・・収容空間
【図１】
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【図２】
2014149283.tif 000004
【図３】
2014149283.tif 000005
【図４】
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【図５】
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