JP2003075286A - 液体検知用光学ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体検知に至るまでの検出液体の量を少な
く、且つ検知までの時間を短縮することが可能な液体検
知用光学ユニットを提供する。 【解決手段】 液体が接触可能な検出面２ａ、２ｂを下
部に有するハウジング２と、ハウジング２の一側に設け
られ液体を受容する受液容器４０に固定される固定部３
と、検出面２ａ、２ｂに液体が接触しているときと接触
していないときとで受光量が異なるようにハウジング内
で支持される投光光学系２７・受光光学系３１とを備
え、固定部３は、受液容器４０に固定されたときに受液
容器との間に固定部３の周囲と検出面２ａ、２ｂとを導
通させる隙間５を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体検知用光学ユ
ニットに関し、例えば半導体製造設備内で漏液を検知す
るために受液容器に取り付けて好適な液体検知用光学ユ
ニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体製造設備においては、
水、塩酸、引火性の強い液体、腐食性の液体等種々の処
理液が使用されており、これらの液体の通路としての配
管が多数設けられている。これらの配管は、途中に弁装
置が介装されたり、配管同士が継手により接続されてい
る。配管と弁装置との接続部や配管同士の接続部（継
目）の下方位置にはステンレス鋼等の耐食性の受液容器
が配置されており、接続部から万一処理液が漏れた場合
に漏液を受容するようにしている。そして、受液容器に
は前記接続部の略真下に漏液を検出するためのセンサが
配設されており、速やかに漏液を検知するようにしてい
る。

【０００３】図１０は、受液容器に取り付けた従来の液
体検知用光学ユニットの斜視図、図１１は、図１０の矢
線XI―XIに沿う断面図、図１２は、図１０の矢線XII―X
IIに沿う断面図を示す。図１０乃至図１２に示すように
液体検知用光学ユニット（以下、単に「光学ユニット」
という）２０は、ハウジング２１と固定部２２とが透光
性及び耐薬品性を有する例えば、フッ素樹脂部材で一体
に形成されており、固定部２２が耐食性を有する例え
ば、ステンレスの受液容器４０の上面４０ａに固着され
た取付ボルト４１に装着され、固定ナット４２により着
脱可能に固定されている。

【０００４】図１１及び図１２に示すようにハウジング
２１内には光ファイバ２４、レンズ２５及び投光用プリ
ズム２６から成る投光光学系２７と、光ファイバ２８、
レンズ２９及び受光用プリズム３０から成る受光光学系
３１とが収納されており、ハウジング２１の下面２１ｃ
は平面とされて受液容器４０の上面４０ａ（以下「受液
面４０ａ」という）との間に僅かな間隙を存して並行に
離隔対向している。

【０００５】発光素子（図示せず）から光ファイバ２４
に導入された光は、レンズ２５を通して投光用プリズム
２６に入射され、当該投光用プリズム２６により下方に
反射され、一部が点線ａで示すようにハウジング２１の
検出面２１ａ、２１ｂで反射されて受光用プリズム３０
に至り、レンズ２９から光ファイバ２８を通して受光素
子（図示せず）に至り検出されるようになっている。

【０００６】図１２に示すように光学ユニット２０が受
液容器４０にセットされた状態において、漏液がなく、
検出面２１ａ及び２１ｂに漏液（液体）が接触していな
いときには、投光用プリズム２６から出た光は、一部が
点線ａで示すようにハウジング２１の検出面２１ａ、２
１ｂで反射されて受光用プリズム３０に至り（以下「反
射光ａ」という）、一部が１点鎖線ｂで示すように受液
面４０ａで反射されて受光用プリズム３０に至り（以下
「反射光ｂ」という）、レンズ２９から光ファイバ２８
を通して前記受光素子に検出される。

【０００７】また、漏液があり、ハウジング２１の固定
部２２と反対側近傍に漏液１が滴下して検出面２１ａに
接触すると、投光用プリズム２６から出た光は、実線ｃ
で示すように検出面２１ａを透過して漏液（液体）に至
り、反射光ｂのみが検出される。また、固定部２２のハ
ウジング２１側近傍上面に滴下した漏液２が当該固定部
２２に貫設された孔２２ａを通して検出面２１ｂに接触
すると、投光用プリズム２６から出た光は、検出面２１
ａで反射された後検出面２１ｂを透過して漏液（液体）
に至り、反射光ｂのみが検出される。このようにして、
ハウジング２１の下部に液体が接触可能な検出面２１
ａ、２１ｂが設けられている。尚、図１２において、光
の経路を分かりやすくするためにハウジング２１のハッ
チングを省いてある。

【０００８】反射光ａ、ｂの光量をＬａ、Ｌｂとする
と、前記受光素子の受光量は、光学ユニット２０がセッ
ト状態で漏液が無いときには（Ｌａ＋Ｌｂ）、漏液があ
るときにはＬｂとなり、非セット状態のときにはＬａと
なる。前記受光素子は、受光量に応じた信号を出力し、
受光量を判別するための閾値Ｌｈを、（Ｌａ、Ｌｂ）＜
Ｌｈ＜（Ｌａ＋Ｌｂ）に設定することで、光学ユニット
２０がセット状態で前記受光素子の受光量が閾値Ｌｈよ
りも低いとき（Ｌｂ＜Ｌｈ）に漏液があったことを検知
することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように光学ユ
ニット２０は、検出面２１ａ、２１ｂを有するハウジン
グ２１とこのハウジング２１の一側に設けられた固定部
２２とにより構成されており、固定部２２の下面が受液
面４０ａに当接して固定されているために、検出面２１
ａ、２１ｂに近い側の漏液１、漏液２は、少量の漏液で
もこれらの検出面２１ａ、２１ｂに到達して短時間に検
知される。しかしながら、検出面２１ａ、２１ｂから遠
い側即ち、固定部２２の周囲例えば、側方２２ｆ側に滴
下した漏液３は、固定部２２に阻まれて検出面２１ａ、
２１ｂに到達し難く、これらの検出面２１ａ、２１ｂに
到達するまでに多量の漏液が必要となる。この結果、漏
液を検知するまでに時間が掛かるか、場合によっては検
知することができないこともあり得る等の問題がある。

【００１０】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、液体検知に至るまでの検出液体の量を少なく、且つ
検知までの時間を短縮することが可能な液体検知用光学
ユニットを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の液体検知用光学ユニットは、液体が接触可
能な検出面を下部に有するハウジングと、前記ハウジン
グの一側に設けられ前記液体を受容する受液容器に固定
される固定部と、前記検出面に前記液体が接触している
ときと接触していないときとで受光量が異なるように前
記ハウジング内で支持される投光光学系・受光光学系と
を備え、前記固定部は、前記受液容器に固定されたとき
に前記受液容器との間に前記固定部の周囲と前記検出面
とを導通させる隙間を形成する液体導通構造を備えたこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項２に記載したように、前記固定部と
前記固定部が固定される前記受液容器の対向する各面の
少なくとも一方は、前記液体に対して濡れ性を有するこ
とを特徴とする。請求項３に記載したように、前記液体
導通構造は、前記隙間を前記固定部周囲から前記検出面
近傍に向かって狭くなる傾斜面とされていることを特徴
とする。

【００１３】液体検知用光学ユニットは、固定部が受液
容器の受液面に固定された状態においてハウジングの液
体を検出する検出面と前記受液面とが間隙を存して対向
し、且つ、液体導通構造即ち、前記固定部と前記受液面
との間に形成された隙間により当該固定部周囲と前記検
出面とが導通されている。前記受液面のハウジングの固
定部と反対側即ち、検出面に近い側に滴下した液体は、
少量でも検出面に到達して短時間に検知される。また、
前記受液面の前記検出面から遠い固定部周囲に滴下した
液体は、固定部と受液面との間の隙間を通って前記検出
面に至る。これにより、少量の液体でも前記検出面に到
達可能となり、短時間に検知可能となる（請求項１）。

【００１４】前記固定部と受液面の対向する各面の少な
くとも一方の面が液体に対して濡れ性を有することで、
前記固定部周囲の液体が少量でも毛細管現象により前記
隙間を容易に通り抜けて検出面に至り、検知される（請
求項２）。液体導通構造を構成する固定部と受液面の対
向する各面の隙間が、固定部周囲から検出面に向かって
狭くなることで、前記隙間を通る液体の流速が、検出面
に近づくにつれて速くなり、少量の液体でも検知時間が
短くなる（請求項３）。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明に係る液体検知用光
学ユニットの第１実施形態を示す平面図、図２は、図１
に示す液体検知用光学ユニットの側面図、図３は、図１
に示す液体検知用光学ユニットの正面図、図４は、図１
に示す液体検知用光学ユニットの底面図である。

【００１６】図１乃至図４に示すように液体検知用光学
ユニット（以下、単に「光学ユニット」という）１は、
ハウジング２と、ハウジング２の一側部に設けられた固
定部３とから成り、ハウジング２内には図１１及び図１
２に示す従来の液体検知用光学ユニット２０と同様の投
光光学系２７及び受光光学系３１が収納されている。
尚、これら投光光学系２７、受光光学系３１の詳細につ
いては説明を省略する。ハウジング２の下部には図４に
示すように前記投光光学系・受光光学系から成る検出部
と対応する位置に液体が接触可能な検出面２ａ、２ｂが
設けられている。

【００１７】固定部３は、ハウジング２を受液容器の受
液面に固定するためのもので、板状をなし、下面３ａが
平坦をなし、ハウジング２の下面２ｃと面一をなしてい
る。固定部３の上面３ｂの略中央に取付用の孔３ｃが穿
設され、補強用の金属製のカラー４がインサートされて
いる。固定部３の下面３ａには孔３ｃと同心的にスペー
サ部３ｄが円板状に膨出して形成されている。

【００１８】スペーサ３ｄは、固定部３を受液容器の受
液面に固定したときに当該受液面とハウジング２の下面
２ｃとの間に僅かな間隔ｄ（例えば、0.5mm程度）を形
成すると共に、固定部３の平坦な下面３ａと前記受液面
との間に隙間５を形成して当該固定部３の周囲即ち、側
部３ｆ、前後部３ｇ、３ｈと検出面２ａ、２ｂとを導通
させるためのものである（図５）。

【００１９】また、固定部３の上面３ｂのハウジング２
との付根部分には検出面２ｂと対応する位置に液体導通
孔３ｅが穿設されており、当該上面３ｂに滴下した液体
を検出面２ｂ、２ａに導くようになっている。これらの
ハウジング２と固定部３は、透光性及び耐薬品性を有す
る例えば、ＰＦＡ等の透光性のフッ素樹脂部材やポリプ
ロピレンにより形成されている。

【００２０】図５に示すように光学ユニット１は、前述
したステンレス製の受液容器４０の受液面４０ａの所定
位置に配置され、固定部３が孔３ｃのカラー４に介して
当該位置に設けられた取付ボルト４１に取り付けられ、
ナット４２により締め付け固定される。光学ユニット１
は、受液面４０ａに固定された状態において、スペーサ
部３ｄにより、ハウジング２の下面２ｃと受液面４０ａ
とが前記間隔ｄを存して対向すると共に、固定部３の下
面３ａと受液面４０ａとが間隔ｄを存して対向して当該
固定部３の周囲とハウジング２の検出面２ａ、２ｂとを
導通させる液体導通構造としての隙間５が形成される。

【００２１】以下、光学ユニット１の液体検知について
説明する。図５に示すように受液面４０ａのハウジング
２の固定部３と反対側即ち、検出面２ａに近い側に滴下
した漏液１は、受液面４０ａを流れて検出面２ａに到達
し、更には下面２ｃとの間の隙間を通して検出面２ｂに
接触することで検知される。また、固定部３の上面３ｂ
に滴下した漏液２は、上面３ｂを流れて液体導通孔３ｅ
を通して検出面２ｂに到達し、更には、下面２ｃとの間
を通して検出面２ａに接触することで検知される。従っ
て、これらの漏液１、２は、少量でも検出面２ａ、２ｂ
に到達して接触可能となり、短時間で検知される。

【００２２】受液面４０ａのハウジング２の検出面２ｂ
から遠い固定部３の周囲例えば、側部３ｆの近傍に滴下
した漏液３は、受液面４０ａを流れて固定部３の下面３
ａと受液面４０ａとの間の隙間５に流れ込み、図４に矢
印で示すようにスペーサ部３ｄの両側を流れてハウジン
グ２の検出面２ａと２ｂとの間の下面２ｃに至り、その
略真ん中で衝突して両側に溢れ、検出面２ａ、２ｂに到
達して接触する。これにより、漏液３が検知される。

【００２３】ところで、前述したようにハウジング２及
び固定部３が、ＰＦＡ等のフッ素樹脂部材により形成さ
れており、受液容器４０がステンレスで形成され、漏液
が水である場合、フッ素系樹脂は、水に対して濡れ性が
ないが、ステンレスが水に対して濡れ性を有しているこ
とで、ハウジング２の下面２ｃ及び固定部３の下面３ａ
と受液面４０ａとの間に形成される隙間５において毛細
管現象により移動可能となる。

【００２４】従って、上述したように固定部３の下面３
ａと受液面４０ａとの間の隙間５に流れ込んだ漏液３
は、毛細管現象により図４に矢印で示すように迅速に移
動して、検出面２ａ、２ｂに到達して接触する。これに
より、漏液３が少量でも検出面２ａ、２ｂに到達可能と
なり、短時間に検知可能となる。前記漏液１、２につい
ても漏液３と同様にハウジング２の下面２ｃと受液面４
０ａとの間を毛細管現象により迅速に移動して検出面２
ａ、２ｂ接触する。このように、固定部３の下面３ａと
対向する受液面４０ａの少なくとも一方の面が液体（漏
液）に対して濡れ性を有すれば、固定部３の周囲の漏液
（液体）が少量であっても毛細管現象により隙間５を容
易に移動して（通り抜けて）検出面２ａ、２ｂに到達可
能となる。尚、固定部３の下面３ａと受液面４０ａとの
間の隙間５の間隔ｄは、検知する液体の粘性に応じて最
適な間隔に設定することが好ましい。

【００２５】（第２の実施形態）図６乃至図８は、本発
明に係る光学ユニットの第２実施形態を示し、図６は、
液体検知用光学ユニットの側面図、図７は、図６に示す
液体検知用光学ユニットの正面図、図８は、図６に示す
液体検知用光学ユニットの底面図である。尚、図１乃至
図４に示す第１実施形態における液体検出用光学ユニッ
トの構成要素と同一の構成要素には同一符号を付して説
明を省略する。

【００２６】図６乃至図８に示すようにハウジング２の
下面２ｃ'は、前後両端部から検出面２ａ、２ｂ間の下
面２ｃ"に向かって僅かに下方に傾斜するテーパ面をな
し、これらの検出面２ａ、２ｂ間の下面２ｃ"が平面と
されている。また、固定部３の下面３ａ'と受液面４０
ａとの間に形成される隙間７（液体導通構造）は、固定
部３の下面３ａ'が、当該固定部３のハウジング２から
遠い側の側部３ｆ、及び前後部３ｇ、３ｈからハウジン
グ２の下面２ｃ"に向かって僅かに下方に傾斜するテー
パ面をなし、前記下面２ｃ"と滑らかに連設されて形成
されている。この隙間７は、固定部３の側部３ｆにおけ
る受液面４０ａからの開口高さが最も高く（広く）例え
ば、1.5mm程度とされている。即ち、隙間７は、受光面
４０ａからの高さが、固定部３の周囲から検出面２ａ、
２ｂ近傍に向かって狭くなる傾斜面（テーパ面）とされ
ている。

【００２７】図９に示すように、受液面４０ａのハウジ
ング２の検出面２ｂから遠い固定部３の例えば、側部３
ｆの近傍に滴下した漏液３は、受液面４０ａを流れて固
定部３の下面３ａ'と受液面４０ａとの間の隙間７に流
れ込み、図８に矢印で示すようにスペーサ部３ｄの両側
を流れてハウジング２の検出面２ａと２ｂとの間の下面
２ｃ"に至り、その略真ん中で衝突して両側に溢れ、検
出面２ａ、２ｂに到達して接触する。これにより、漏液
３が検知される。

【００２８】固定部３の周囲では隙間７は、下面３ａ'
が平坦な場合の隙間５（図５）と比較すると圧力は等し
いが、側部３ｆ、前後部３ｇ、３ｈの開口面積が広いの
で、より多くの液体が隙間７に供給され、検出面２ａ、
２ｂ近傍では前記平坦な場合と比べると下面２ｃ"と受
液面４０ａとの間隔ｄは同じであるが液体供給量が多い
ので、液体の移動速度が速くなり、毛細管現象と相俟っ
て検出までの時間が更に短縮する。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、液
体は、ハウジングを受液容器に固定する固定部に阻まれ
ずに隙間を通して前記ハウジングの検出面に向けて移動
することが可能となり、少量の液体であっても検出まで
の時間を短縮することが可能となる（請求項１）。ま
た、液体は、前記固定部に阻まれずに隙間を通して前記
検出面に向けて毛細管現象により移動可能となり、検出
までの時間を更に短縮することが可能となる（請求項
２）。

【００３０】更に、前記固定部周囲では平坦な場合と比
較すると圧力は等しいが、開口面積が広く流体が流れや
すいので、より多くの液体が供給され、検出面近傍では
平坦な場合と比べると隙間は同じであるが液体供給量が
多いので、液体の移動スピードが速くなり、検出までの
時間を更に短縮することができる（請求項３）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液体検知用光学ユニットの第１実
施形態の平面図である。

【図２】図１に示す液体検知用光学ユニットの側面図で
ある。

【図３】図１に示す液体検知用光学ユニットの正面図で
ある。

【図４】図１に示す液体検知用光学ユニットの底面図で
ある。

【図５】図４に示す液体検知用光学ユニットを受液容器
に取り付けた状態の矢線Ｖ−Ｖに沿う断面図である。

【図６】本発明に係る液体検知用光学ユニットの第２実
施形態を示す側面図である。

【図７】図６に示す液体検知用光学ユニットの正面図で
ある。

【図８】図６に示す液体検知用光学ユニットの底面図で
ある。

【図９】図８に示す液体検知用光学ユニットを受液容器
に取り付けた状態の矢線IX―IXに沿う断面図である。

【図１０】従来の液体検知用光学ユニットの一例を示
し、受液容器に取り付けた状態の斜視図である。

【図１１】図１０に示す液体検知用光学ユニットの矢線
XI―XIに沿う断面図である。

【図１２】図１０に示す液体検知用光学ユニットの矢線
XII-XIIに沿う断面図である。

【符号の説明】

１ 液体検知用光学ユニット（光学ユニット） ２ ハウジング ２ａ、２ｂ 検出面 ３ 固定部 ３ａ 下面（平面） ３ａ' 下面（傾斜面） ３ｄ スペーサ部 ５、７ 隙間（液体導通構造） ２７ 投光光学系 ３１ 受光光学系 ４０ 受液容器 ４０ａ 受液面（受液容器上面） ４１ 取付ボルト ４２ 固定ナット

フロントページの続き (72)発明者 小池 哲夫 東京都渋谷区渋谷２丁目12番19号 株式会 社山武内 Ｆターム(参考） 2G067 AA48 BB16 CC01 DD11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体が接触可能な検出面を下部に有する
   ハウジングと、 前記ハウジングの一側に設けられ前記液体を受容する受
   液容器に固定される固定部と、 前記検出面に前記液体が接触しているときと接触してい
   ないときとで受光量が異なるように前記ハウジング内で
   支持される投光光学系・受光光学系とを備え、 前記固定部は、前記受液容器に固定されたときに前記受
   液容器との間に前記固定部の周囲と前記検出面とを導通
   させる隙間を形成する液体導通構造を備えたことを特徴
   とする液体検知用光学ユニット。
2. 【請求項２】 前記固定部と前記固定部が固定される前
   記受液容器の対向する各面の少なくとも一方は、前記液
   体に対して濡れ性を有することを特徴とする請求項１に
   記載の液体検知用光学ユニット。
3. 【請求項３】 前記液体導通構造は、前記隙間を前記固
   定部周囲から前記検出面近傍に向かって狭くなる傾斜面
   とされていることを特徴とする請求項１に記載の液体検
   知用光学ユニット。