(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体中に浸漬可能に設けられて液体の有無を光学的に検出する液体検出ユニットであって、
透光部材からなり、縦長にして液体中に浸漬される棒状のハウジングと、
このハウジング内に収納された投光部及び受光部と、
前記ハウジングの周壁に該ハウジングの長手方向に沿って形成された長溝であって、溝内に入り込む液体の有無により溝壁面における光学特性を変化させて前記投光部と受光部とを結ぶ光路を形成または遮断する溝部とを具備し、
前記溝部は、前記ハウジングの長手方向における溝端部に向けてその溝深さを徐々に浅く形成していることを特徴とする液体検出ユニット。
【請求項２】
前記溝部は、長手方向中央部の溝幅を最も広く形成すると共に溝深さを最も深く形成し、この幅広部から該溝部の両端部に向かってそれぞれその溝幅を徐々に狭くすると共に溝深さを徐々に浅く形成したものである請求項１に記載の液体検出ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体中に浸漬されることにより、液体の存在を検出する液体検出ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、液面の検出等においては、例えば特開平９−１６６４７５号公報に示されたような光学式の液体検出ユニットが使用されている。しかし、液体有り時が正常状態で液体無し時が異常状態であるようなアプリケーションにおいて、このような液体有り時に検出光を遮光し液体無し時に検出光を受光素子に入光させる方式の液体検出ユニットを用いると、断線や素子劣化等の不具合が生じた場合の出力と正常状態（液体有り時）の出力が同じであるため、これらの不具合が起きても異常状態として検出することができない。
【０００３】
従って、液体有り時が正常状態で液体無し時が異常状態であるようなアプリケーションにおいては、液体有り時に検出光が受光素子に入光し液体無し時に検出光が遮光される方式の液体検出ユニット、すなわち断線や素子劣化等の不具合時の出力と異常状態（液体無し時）の出力が同じになるような液体検出ユニットを使用し、フェールセーフ性を確保することが望ましい。
【０００４】
このような液体検出ユニットの一例として図５に示すものがある。
図５に示す液体検出ユニット５０は、内部に光ファイバの投受光部５３ａ，５４ａを収容した透光性のハウジング５１を有し、ハウジング５１の基端側にはフレキシブルチューブ（図５では一部のみ図示）５２の端部が密嵌されている。そして、ハウジング５１には、投光部５３ａと受光部５４ａで挟まれる位置に液体が存在しない時に少なくとも一方の面が全反射面となるような溝部５１ａが長手方向に沿って形成されている。
【０００５】
溝部５１ａの屈折率は液体の屈折率に近くなっているので、溝部内の検出領域Ａに液体が有る時には検出光が受光部に入光し（図５中、矢印の経路参照）、液体が無い時には溝部５１ａの溝面で検出光が全反射して受光部に入射しない（遮光する）ようになっている。このような構造をとることで液体無し時と断線や素子劣化等の不具合時の出力が同一となり、これによってフェールセーフ性を確保している。
【０００６】
尚、この液体検出ユニット５０と同等の構成を有するものが、例えば特開平１０−２６７７３１号公報の図２、図５に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
かかる液体検出ユニット５０を半導体製造装置等に適用する場合について考える。
このようなアプリケーションでは、液体検知を行いたい位置（取付位置から見た液面レべル）は装置によって様々なので、液体検出ユニットを適当な長さのフレキシブルチューブに接続し、アプリケーションごとに任意の位置で液体検知を行えるようにすることが望ましい。
【０００８】
しかし、溝部が仮に液体検出ユニットの長手方向全体に亘って形成されていると、フレキシブルチューブとハウジングとの接続部において密閉性が保てなくなる。
そこで、図５に示す液体検出ユニットはこの点を踏まえて溝部５１ａに段差部５１ｂを設け、ハウジング５１とフレキシブルチューブ５２との接続部まで溝部５１ａが延在しないようになっている。
【０００９】
しかしながら、このような段差部５１ｂが存在すると、段差部５１ｂに残留した液体Ｒ（図５及び図６参照）が、時間の経過や振動によって溝部５１ａに沿って流下して溝部５１ａの液体検出領域Ａまで到達することがある（図６中の２点鎖線で示すＲ'参照）。その為、液体検出ユニット５０が液体に浸漬していないにもかかわらず液体有りの出力を発生してしまう。その結果、液体検出ユニット５０の誤作動につながる。
【００１０】
本発明の目的は、液体検出ユニットの検出部上部に残留する液体によって誤動作することのない液体検出ユニットを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために本発明に係る液体検出ユニットは、透光部材からなり、縦長にして液体中に浸漬される棒状のハウジングと、このハウジング内に収納された投光部及び受光部と、前記ハウジングの周壁に該ハウジングの長手方向に沿って形成された長溝であって、溝内に入り込む液体の有無により溝壁面における光学特性を変化させて前記投光部と受光部とを結ぶ光路を形成または遮断する溝部とを備え、特に前記溝部は、前記ハウジングの長手方向における溝端部に向けてその溝深さを徐々に浅くした構造をなすことを特徴としている。
【００１２】
好ましくは前記溝部は、長手方向中央部の溝幅を最も広く形成すると共に溝深さを最も深く形成し、この幅広部から該溝部の両端部に向かってそれぞれその溝幅を徐々に狭くすると共に溝深さを徐々に浅く形成した構造をなすことを特徴とする。
このような構造の溝部であれば、従来構造のように段差部が形成されていないので液体が残留することはない。従って段差部に残留した液体が、前記溝部における前記投光部と受光部とを結ぶ光路を形成または遮断する領域に流下してくることはなく、これに起因する誤検出を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る液体検出ユニットについて説明する。
本発明の一実施形態に係る液体検出ユニット１０は、図１及び図２に示すように、透光性材料でできた円柱状のハウジング１１と、ハウジング１１内に収納された投光ファイバ１２、受光ファイバ１３（図２（Ａ）にのみ図示）とを備えている。
【００１４】
ハウジング１１にはその周面と面一になるように第１のチューブ１４が密嵌接続され、第１のチューブ１４の端部からは投受光ファイバを保護する第２のチューブ１５が同じく密嵌接続されている。
第１のチューブ１４には、図２に示すように、投受光ファイバのシース１２ｓ，１３ｓの端部をそれぞれ保持する第１のホルダ１６が収容され、第２のチューブ１５には投受光ファイバのシース１２ｓ，１３ｓをまとめて保持する第２のホルダ１７が収容されている。また、シース端部から導出したファイバ芯線１２ａ，１３ａは第１のホルダ１６のファイバ芯線挿通孔を貫通してハウジング内に収容されている。
【００１５】
尚、ハウジング１１、第１及び第２のチューブ１４，１５は、フッ素樹脂でできており、第１及び第２のホルダ１６，１７は、フェノール樹脂でできている。しかしながら、ハウジングが透光性材料でできてさえいれば、これらの材質は上記材質に限定されるものではない。
ハウジング１１には、先端部（図１中下端部）に面一の傾斜面１１ａが形成されている。そして、ハウジング基端部（図１中上端部）の近傍から傾斜面１１ａの下端部に向かって断面Ｖ字型の溝部１１ｂが形成されている。
【００１６】
より詳細には、溝部１１ｂは、その長手方向ほぼ中央部が最も幅広に形成され、この幅広部から溝部先端側及び溝部基端側に向かって狭まっている。又、溝部１１ｂの深さも溝幅に対応してハウジングの先端側及び基端側に向かうに従って浅くなるように形成されている。即ち、溝部１１ｂのハウジング基端側溝部（図１に示す溝部の上側）はハウジングの外周面に収束するようになっている。
【００１７】
又、溝部１１ｂのハウジング基端側端部（図１に示す溝部の最上端）はハウジングの長手方向基端側端部（フレキシブルチューブとの嵌合部分）と一定距離（図１中、Ｓだけ）離間しており、液体検出ユニット１０を液体に浸漬しても溝部１１ｂから当該嵌合部分に液体が侵入しないようになっている。
ハウジング内部には、図２に示すように、投光ファイバの芯線を収容するファイバ挿通穴１１ｃ、及び受光ファイバの芯線を収容するファイバ挿通穴１１ｄが長手方向に平行して形成されている。そして、ファイバ挿通穴の端部（底部）１１ｅ，１１ｆは溝部１１ｂを挟むように溝部１１ｂの両側に形成されている。従って、投光ファイバ端部（投光部）１２ｂはファイバ挿通穴の端部１１ｅに位置し、受光ファイバ端部（受光部）１３ｂはファイバ挿通穴の端部１１ｆに位置するようになっている。
【００１８】
又、溝部１１ｂは当該溝を形成する面同士のなす角度が例えば約９５度に形成されている。
これによって、従来技術の説明と同様に、溝部１１ｂに液体が存在する場合にのみ投光ファイバ端部１２ｂからの検出光が受光ファイバ端部１３ｂで受光され、それ以外の場合、即ち、溝部１１ｂに液体が存在しない場合には検出光が溝部１１ｂで全反射して受光ファイバ端部１３ｂで受光されない。また、光ファイバ断線、素子劣化等の不具合が生じた場合にも受光されないようになっている。
【００１９】
続いて、以上の構成を有した液体検出ユニット１０の使用状態について説明する。
図３に示すようにタンク（図示せず）内に鉛直に液体検出ユニット１０を配置する。そして、検出すべき液体の液位が図３（Ａ）に示す（溝部より上方である）液位Ｘの状態から図３（Ｂ）に示す（溝部基端より下方である）液位Ｙの状態まで移動するとする。この場合、ハウジング基端側の溝部端部は、その溝深さがハウジングの外周面に向かって徐々に減少している。言い換えれば、ハウジング基端側の溝部端部は、その溝深さがハウジングの基端方向に徐々に減少している。そのため、溝部に液体の一部を残留させるだけの付着力が液体に作用することはない。従って、このように液位が低下しても、溝部内の液体はその周囲液体と共に下方に移動してハウジング基端側の溝部に液体が残留することはない。
【００２０】
そして、液位が更に低下すると、溝部内の液体は溝部最下端に移動すると共にハウジング周囲の液体も（溝部最下端と同位置である）ハウジング傾斜部最下端に集中していく。
液位が更に低下すると、ここでは図示しないが液位がハウジング傾斜部（溝部）最下端より徐々に低くなるとともにこの液体検出ユニット最下端と液面との間に存在する液体の連続部分はやがて液体の液面に吸収される。
【００２１】
液体検出ユニット１０の溝部１１ｂは以上のような特有の形状を備えているので、溝部１１ｂの基端部側に液体を残留させない。従って、基端部に残留した液体がしばらくすると溝部に沿って流下してくることも当然にあり得ず、信頼性の高い液体検出を行うことができる。
尚、液体検出ユニットの溝部はハウジング端部の傾斜部に必ずしも形成されている必要はない。また、ハウジング基端部側の溝部は、ハウジング外周面に直線的に収束している必要はない。
【００２２】
従って、図４の変形例に示すように、（ハウジング先端部に傾斜部の形成されていない）円柱状からなるハウジング２１の基端部側で溝幅と溝深さが曲線的に（即ち、溝自体が曲面的に）変化するような溝部２１ｂを備えていても良い。このような溝部であっても、基端側端部には段差部が形成されていないので、液体の液位が低下しても液体の一部がハウジング基端側の溝部に残留することはない。その為、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
【００２３】
尚、ハウジング基端部側の溝部は、上述した実施例のようにハウジング外周面に必ずしも収束している必要はない。即ち、当該溝部の溝幅が狭まることなく、溝部の深さのみがハウジング基端側に向かって徐々に減少していくようにハウジング基端部側溝部が形成されていても良い。
又、ハウジング基端側の溝部端部は、その溝深さがハウジングの基端方向に実質的に徐々に減少していれば良い。従って、溝部に沿った残留液体の流下を妨げない程度の僅かな段差であれば、このような段差がハウジング基端側の溝部端部に形成されていてもかまわない。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る液体検出ユニットは、透光部材からなり、縦長にして液体中に浸漬して用いられる棒状のハウジング内に収納された投光部及び受光部と、前記ハウジングの周壁に該ハウジングの長手方向に沿って形成された長溝であって、溝内に入り込む液体の有無により溝壁面における光学特性を変化させて前記投光部と受光部とを結ぶ光路を形成または遮断する溝部とを備え、特に前記溝部を前記ハウジングの長手方向における溝端部に向けてその溝深さを徐々に浅くした構造として形成している。
従って溝部の端部における液体の付着力を弱くし、いわゆる水切れを良くすることができるので、液位の低下時に溝部に液体が残留することがなくなる。従って、従来のような溝部に残留した液体に起因する誤検出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる液体検出ユニットの斜視図である。
【図２】図１の液体検出ユニットの長手方向断面図（図２（Ａ））及び側面図（図２（Ｂ））である。
【図３】図１の液体検出ユニットの実際の使用状態を示す説明図である。
【図４】図１の液体検出ユニットの変形例を示す図である。
【図５】従来の液体検出ユニットを示す斜視図である。
【図６】図５の液体検出ユニットの問題点を説明する図である。
【符号の説明】
１０    液体検出ユニット
１１    ハウジング
１１ａ    傾斜面
１１ｂ    溝部
１２    投光ファイバ
１２ｂ    投光ファイバ端部（投光部）
１３    受光ファイバ
１３ｂ    受光ファイバ端部（受光部）
２１    ハウジング
２１ｂ    溝部
【図１】
0003722032.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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