(57)【要約】【課題】液体検出器の交換を容易とするとともに、容器内に収容される液体の有無をリアルタイムに検出できるようにする。【解決手段】透明な樹脂で形成された液体検出器１に、容器の側壁に向けて光を投光する投光部３と投光部３の外周に配設される複数の受光部４と投光部３の投光方向Ａにおいて投光部３と容器２の側壁２０との間に配設される凸レンズ５と受光部４の受光量によって液体９の有無を判断する判断部７とを備え、投光部３から投光される光は、凸レンズ５によって集光され光の最も集中する集光点Ｆが容器２の側壁２０の内面２１より容器内部側に位置する。液体検出器１に動作不良が生じたとしても、容易に別の液体検出器に交換することができるとともに、内面２１における反射光を受光部４において受光するか否かにより容器２内に収容される液体９をリアルタイムに検出することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な樹脂で形成された容器の内部において増減する液体を検出する液体検出器であって、
該容器の側壁の外側に配設され、
該容器の側壁に向けて光を投光する投光部と、
該投光部の外周に配設される複数の受光部と、
該投光部の投光方向において該投光部と該容器の側壁との間に配設される凸レンズと、
該受光部の受光量によって液体の有無を判断する判断部と、
を少なくとも備え、
該投光部から投光される光は、該凸レンズによって集光され光が最も集中する点が該容器の側壁の内面より容器内部側に位置する液体検出器。
【請求項２】
前記容器には、該容器の材質と屈折率が略等しい透明な液体が収容される
請求項１記載の液体検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器に収容される液体を検出する液体検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、容器内に収容される液体の水位の検出には、容器内にセンサーが配設されている機構の液体検出器を用いていた（例えば、下記の特許文献１、特許文献２及び特許文献３を参照）。
【０００３】
また、下記の特許文献４の図１２に示す従来の液体検知装置においては、液体を収容する容器（タンク）の外側に液体の液面を検出するためのパイプを配設し、そのパイプを挟むように投光ファイバーと受光ファイバーとを備えるセンサーを配設して、パイプ内を通過する液体の液面を検出していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０９０２１１
【特許文献２】特開２００２−２４３５２５
【特許文献３】特開平０８−０６８６８３
【特許文献４】特開２００２−１４８１０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、センサーが容器内に配設されている機構の液体検出器では、センサーが動作不良になった場合において別のセンサーに交換する際に、液体の種類によっては注意深く作業をする必要がある。一方で、センサーが容器の外側に配設されている機構の液体検出器においては、容器内の液面が変動した後、一定時間経過後にパイプ内に既に溜まっている液体の量が変動するといったタイムラグが発生して、センサーにより効率よく液体を検出することが困難となっていた。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、センサーの交換を容易にするとともに、容器内に収容される液体をリアルタイムに検出することができるようにすることに解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、透明な樹脂で形成された容器の内部において増減する液体を検出する液体検出器であって、容器の側壁の外側に配設され、容器の側壁に向けて光を投光する投光部と、投光部の外周に配設される複数の受光部と、投光部の投光方向において投光部と容器の側壁との間に配設される凸レンズと、受光部の受光量によって液体の有無を判断する判断部と、を少なくとも備え、投光部から投光される光は、凸レンズによって集光され光が最も集中する点が容器の側壁の内面より容器内部側に位置する。
【０００８】
上記容器には、容器の材質と屈折率が略等しい透明な液体が収容されることが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、投光部から投光された光が凸レンズにおいて屈折し、屈折した光が容器の側壁の内面よりも容器内部側に集光されるため、容器の内部に液体がない場合は、容器の側壁の屈折率と空気の屈折率との違いによって側壁の内面において光が反射し、受光部においてその反射光をとらえることができる。一方、容器の内部に液体がある場合は、光が容器内部を透過し受光部において反射光をとらえることができない。したがって、受光部が反射光をとらえることができたか否かによって、容器中における光が投光された部分に液体が存在するか否かを容易かつリアルタイムに判断することができる。また、本液体検出器は、容器の外側に配設されるため、液体検出器に動作不良が生じたとしても、容易に別の液体検出器に交換することができる。
【００１０】
上記容器には、容器の材質と屈折率が略等しい透明な液体が収容されるため、投光部から投光された光が凸レンズで集光された位置に液体が存在する場合は、容器の側壁および容器内の液体を通過し、容器内に液体があることを確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】液体を収容する容器及び液体検出器を示す断面図である。
【図２】容器内部の投光位置に液体が満たされていることを液体検出器によって検出する状態を示す断面図である。
【図３】容器の内面に液体が付着した状態において、容器内部の投光位置に液体がないことを液体検出器によって検出する状態を示す断面図である。
【図４】容器内部の投光位置に液体がないことを液体検出器によって検出する状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に示す液体検出器１は、透明な樹脂で形成されている容器２の内部において増減する液体の有無を検出する液体検出器の一例である。
【００１３】
容器２は、液体９を収容する容器であって、透明な樹脂板である側壁２０と、複数の側壁２０の下端部とつながる底部２３と、底部２３に連結され液体を外部へ供給する供給部２４とを備え、複数の液体検出器１が容器２の側壁２０に固定されて配設されている、複数の液体検出器１は、互いが異なる高さ位置に位置している。
【００１４】
容器２の上部には、液体９を容器２に流入させる液体流入部８が配設されている。容器２の内部には、液体９が流入する際等に液体９に発生する泡等を取り除くための網１０が配設されている。
【００１５】
図２に示すように、液体検出器１は、検出光を投光する投光部３と、投光部３の外周に配設される複数の受光部４と、投光部３の投光方向Ａにおいて投光部３と容器２の側壁２０との間に配設される凸レンズ５と、受光部４の受光量によって容器２内の液体の有無を判断する判断部７と、を少なくとも備えている。図１及び図２に示すように、複数の液体検出器１は、投光方向Ａが側壁２０に向いており、図示の例では投光方向Ａが外面２２に対して垂直となるように配設されている。また、図１に示す液体検出器１は複数（図示の例では３つ）配設されているため、容器２内の液体の水位に応じてそれぞれの液体検出器１における液体の有無の検出結果が異なり、複数の検出結果の組み合わせにより、液体の水位を概ね把握することが可能となる。
【００１６】
投光部３は、容器２の所定の高さ位置における液体９の有無を調べるために、投光方向Ａと平行に複数の検出光を投光することができる。受光部４は、投光部３から投光され側壁２０の内面２１において反射して戻ってくる反射光を受光することができる。
【００１７】
図２に示すように、凸レンズ５は、投光部３の投光方向Ａにおいて投光部３と容器２の側壁２０との間に配設されることにより、投光部３から投光される複数の検出光を屈折させて容器２の内面２１の内側、すなわち容器２の内部側に集光させることができる。
【００１８】
液体検出器１の一端には、アンプ６を介して判断部７が接続されている。アンプ６では、受光部４が受光する受光量のレベルや受光の有無の判断の基準となるしきい値を設定することができる。判断部７は、受光部４が受光した受光量に基づいて、容器２内の投光位置に液体９があるかないかを判断することができる。
【００１９】
具体的には、投光部３から投光される検出光の反射光を受光部４が受光したとき、反射光の受光量がしきい値以上となっているときには、判断部７により容器２の内部の投光位置に液体９がないと判断される。一方で、受光部４が受光した受光量がしきい値以下となっているときには、判断部７により容器２の内部の投光位置に液体９があると判断される。
【００２０】
以下に、液体検出器１による液体９の液面検出の動作例を説明する。なお、アンプ６において、受光量のしきい値を予めに設定しておく。
【００２１】
図２に示すように、容器２には、容器２を構成する側壁２０と屈折率が略等しい樹脂からなる液体９が貯留されており、液体検出器１の投光部３が、投光方向Ａと平行な複数の検出光を投光する。検出光は、凸レンズ５を通過するときに屈折するとともに側壁２０の外面２２を通過するときに屈折する。
【００２２】
図２に示すように、側壁２０の内面２１に液体９が存在していると、側壁２０の屈折率と液体９の屈折率とは略同様となっているため、複数の検出光は、側壁２０の内面２１と液体９との境界面Ｂ１及びＢ２を通過する際に屈折することなく、液体９内を矢印Ｌ１及びＬ２方向に進む。
【００２３】
このとき、容器２の内部に満たされている液体９内を矢印Ｌ１及びＬ２方向に進む複数の検出光の交点、すなわち、凸レンズ５によって検出光が集光され最も集中する集光点Ｆが、側壁２０の内面２１よりも容器内部側に位置している。
【００２４】
このように、投光部３からの検出光が側壁２０の内面２１でほとんど反射せず、透明の側壁２０を透過することとなるため、液体検出器１の受光部４が検出光の反射光を受光せず、判断部７は、受光部４における受光量がしきい値以下であるとして、容器２の内部の投光位置に液体９が存在するものと判断する。
【００２５】
図３に示すように、容器２の内部に収容される液体９が減少して内面２１に液体９が僅かに付着している場合においては、図２に示した場合と異なり、容器２の内面２１には、液体９が付着している部分と空気が接触している部分とがある。そのため、液体検出器１の投光部３が投光方向Ａと平行な複数の検出光を投光し、図３の部分拡大図に示すように、容器２の内面２１のうち空気と触れている部分である境界面Ｂ１に検出光が当たると、凸レンズ５による光の屈折と側壁２０と空気との屈折率の差により、その検出光は矢印Ｌ３方向に反射し、受光部４が反射光を受光する。一方で、容器２の内面２１のうち液体９が付着している部分である境界面Ｂ２に検出光が当たると、検出光は矢印Ｌ４方向に通過していく。
【００２６】
このように、容器２の内部に収容される液体９が減少して内面２１に液体が僅かに付着している場合では、側壁２０の内面２１で反射する検出光と透明の側壁２０を透過する検出光とがあり、液体検出器１の受光部４が検出光の反射光を受光しているため、受光部４が受光した受光量がしきい値以上となっているときには、判断部７により容器２の内部の投光位置に液体９がないものと判断される。一方、受光部４が受光した受光量がしきい値以下となっているときには、判断部７により容器２の内部の投光位置に液体９があるものと判断される。なお、内面２１と接触する空気に投光される検出光の反射率を１００％とすると、側壁２０の内面２１に液体９が付着している場合の検出光の反射率は、内面２１に空気が接触している場合の５０％〜７０％である。
【００２７】
図４に示すように、容器２の内部に収容される液体９が減少して液体９の液面が下がっている場合においては、容器２の内面２１のほとんどが空気と接触している。そのため、投光部３が投光方向Ａと平行な複数の検出光を投光し、複数の検出光が容器２の内面２１と空気とが触れている境界面Ｂ１及びＢ２に当たると、凸レンズ５における検出光の屈折及び容器２の内面２１と空気との屈折率の差により、その検出光は矢印Ｌ５及びＬ６方向に反射して、受光部４が反射光を受光する。
【００２８】
容器２の内部に収容される液体９が減少して液体９の液面が底部２３に近くなっている場合は、液体検出器１の受光部４が検出光の反射光を受光しているため、判断部７によって、しきい値以上の受光量であるとして容器２の内部の投光位置に液体９がないものと判断される。以上のようにして、液体検出器１による液体９の液面検出が行なわれ、液体９が減少していることを判断部７において把握することができる。
【００２９】
液体検出器１及び容器２は、例えば、ウエーハの加工装置に搭載され、液体は、ウエーハの表面等を被覆する樹脂として使用される。そして、液体樹脂が容器に常に入っている状態を維持できるように、複数の液体検出器１における検出結果の組み合わせにより、容器内の液体の量を検出する。
【００３０】
図２〜図４に示したように、投光された光がレンズ５により集光される集光点Ｆは、容器２の側壁２０の内面２１より容器内部側に位置するため、その位置に液体がなく側壁２０と空気との境界において光が反射する場合は、反射前の検出光よりも内側に向けて反射光が反射する。したがって、受光部４において確実に反射光を検出することが可能となる。
【００３１】
そして、反射光をとらえることができたか否かによって、容器中の光が投光された部分に液体が存在するか否かを判断することができるため、投光位置に液体があるかないかを容易に判断することができるとともに、容器内に収容される液体の液面をリアルタイムに検出することができる。
【００３２】
また、液体検出器１は、容器２の側壁２０の外側に配設されるため、液体検出器１に動作不良が生じたとしても、容易に別の液体検出器に交換することができる。
【実施例１】
【００３３】
本発明の実施例においては、容器２の材料として以下のものを使用した。
ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）        屈折率      １．５２〜１．５５
ポリビニールアルコ−ル（ＰＶＡ）  屈折率      １．４９〜１．５３
【００３４】
また、容器２に収容される液体９としては、以下のものを使用した。
ポリビニールアルコ−ル            屈折率  略１．５
【００３５】
図２に示すように、容器２の内部に液体９が満たされている場合においては、側壁２０の内面２１に液体９が接触しており、側壁２０の材料と液体との屈折率の差が小さくなる。容器２の材料としてポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）を使用した場合、屈折率は１．５２〜１．５５となり、液体９の材料であるポリビニールアルコ−ルの屈折率との間には差がほとんどない。また、容器２の材料としてポリビニールアルコ−ル（ＰＶＡ）を使用した場合、屈折率は１．４９〜１．５３となり、液体９の主材料をポリビニールアルコ−ルとした場合、屈折率は略１．５となるため、両者の屈折率の差は小さい。
【００３６】
このように、側壁２０の材料の屈折率と液体の屈折率とがほぼ等しいため、受光部４において反射光を受光できないことが確認された。すなわち、液体検出器１の投光部３から投光される複数の検出光は、図２に示したように、側壁２０の内面２１と液体９との境界面Ｂ１及びＢ２を通過し、容器２内に収容されている液体９内を矢印Ｌ１及びＬ２方向に進み、液体９が容器２の内部に満たされているときには、反射光は受光部４において受光されず、判断部７は容器２内の投光位置に液体９があることを容易に判断することができた。
【符号の説明】
【００３７】
１：液体検出器
２：容器  ２０：側壁  ２１：内面  ２２：外面
２３：底部  ２４：供給部
３：投光部
４：受光部
５：凸レンズ
６：アンプ
７：判断部
８：液体流入部
９：液体
１０：網
Ａ：投光方向  Ｂ１，Ｂ２：境界面
Ｆ：集光点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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