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【発明の名称】 漏液検知センサー及び該センサーを具備した漏液検知システム
【発明者】 【氏名】松本 良成
【住所又は居所】神奈川県川崎市中原区市ノ坪３７０番地 東横化学株式会社内

【氏名】大竹 紀夫
【住所又は居所】神奈川県川崎市中原区市ノ坪３７０番地 東横化学株式会社内
【要約】 【課題】広域での漏液を少ない漏液センサーで検知可能とし、その結果、広域での漏液検知を多額の設備投資をすることなく行なうことができる漏液検知センサー及び該センサーを具備した漏液検知システムを提供する。

【解決手段】漏液センサーの漏液検知領域から離れた個所からの漏液を、前記漏液センサーに導く導液路を設けて、広域での漏液を少ない漏液センサーで検知可能とした。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
漏液センサーの漏液検知領域から離れた個所からの漏液を、前記漏液センサーに導く表面液体不浸透性の長い導液路を具備したことを特徴とする漏液検知センサー。
【請求項２】
前記導液路は、前記漏液センサーの漏液検知領域の１０倍以上の長さを有する請求項１記載のセンサー。
【請求項３】
前記導液路は、液体不浸透性材料の表面が親水性に形成されている請求項１又は２記載のセンサー。
【請求項４】
前記導液路が、光触媒作用のある物質を含み該物質に紫外線が当って表面親水性に形成される請求項３に記載のセンサー。
【請求項５】
液の通路となる前記導液路中央が表面親水性素材で、両側が表面疎水性若しくは撥水性素材で形成されている請求項３又は４に記載のセンサー。
【請求項６】
前記導液路の親水性表面と漏液の流路となる空間を介して、上下に対向した第二の親水性表面を有する請求項３〜５のいずれかに記載のセンサー。
【請求項７】
前記漏液センサーが、吸液性のよい紙の表面に発光ダイオードからの光を当て、その散乱光強度を計るものである請求項１〜６のいずれかに記載のセンサー。
【請求項８】
前記請求項４〜７の漏液検知センサーと、該漏液検知センサーの導液路の光触媒作用のある物質に当る紫外線と、を具備したことを特徴とする漏液検知システム。
【請求項９】
前記導液路に、紫外線を発する光源を設けるか、紫外線が当るようにする請求項７記載の漏液検知システム。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏液検知領域から離れた個所からの漏液を検知することができる漏液検知センサー及び該センサーを具備した漏液検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水（純水を除く）などの導電性を有する液体に限られるが、漏液を検知する装置の最も基本的なアイデイアは、実用新案登録第３０９４００２号に開示されている。即ち、導線２本をそれぞれ紙などで包み、さらにその２本の導線を束ねて、漏液を感知する場所にセットし、漏液が起きた場合には紙に浸透した水分が2本の導線間の電気抵抗を低下させるので、これを電気的に感知し、警報を出すようになっている。
【０００３】
その他、種々の漏液検出センサーが提案されているが、原理的には上記実用新案の技術思想の延長線上にある。このようなものとして、漏液感知部をテープにしてテープの両端に電極を取り付けてこの電気抵抗の変化を感知するもの、あるいは絶縁紙を挟んだコンデンサー形式をとり、絶縁紙に水がしみ込むと静電容量が変化するのでこれを感知するなどのセンサーが挙げられる。これらは基本的にセンサーが設置されている限定された場所での漏液を検知しようとするものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように、従来技術ではセンサーが設置されている限定された場所、すなわち基本的には点での漏液を感知するセンサーに限られていたが、多量の冷却水などを使用する半導体製造装置などにあっては、漏水がセンサー設置点で起こるとは限らない。従って、装置の周り等をなるべく広く観測するためには、多数の漏水センサーの設置が必要になる。
【０００５】
例えば特開平5-79941号公報の、従来例として図4に開示されている漏水センサーは、多数の漏水検知センサーが設置されており、この漏水検知センサーの数に応じた配線がなされている。なお、特開平5-79941号自体の発明においても、漏水検知センサーが多数設けられていることに変わりはない。
【０００６】
この特開平5-79941号公報に開示された従来例の漏水検出センサーは、基本的に漏水による電気抵抗変化を計るものであるが、漏水の種類などで誤報を発生するなどの問題があることは、特開平5-79941号公報中でも述べられていることである。
【０００７】
特開平5-79941号公報に記載の発明は、このような誤報の軽減を、2回検出確認や現場の状態（湿度等）、環境、漏水の種類などに応じての検出感度などの調整を行うようにすることで解決したものである。この工夫からもわかるとおり、従来の漏水検知センサーは、きめ細かい監視や調整なしに、環境の変化や漏水の種類等のさまざまな要因で誤報が生じることは避けられない。しかして、半導体製造ライン等での漏液は、冷却水等の導電性をもった液とは限らず、きわめて高抵抗の純水だったり、絶縁性の有機溶媒の場合もあるが、これらに対しては、上記従来技術は無力である。
【０００８】
本出願人は、このような誤報の点を解決、あるいはあらゆる液体に対応できる極めて優れた漏液センサーを開発している。すなわち、図示はしないが、原理は簡単で吸液性のよい紙の表面に発光ダイオードからの光をあて、この散乱光強度を計るものである。紙が液に濡れると紙の表面での光の散乱が減少し、半導体光検出器の出力が低下することを利用したものである。紙が水に濡れることによる光の散乱をモニターするものであるから、どのように高抵抗の純水であろうと、また絶縁性の有機溶媒であろうと確実に検知でき、紙を交換すれば直ちに再利用できるものである。
【０００９】
この方法は、センシングを行う紙の大きさを大きくすれば漏液検知領域は増大するが、紙の量に応じて液の浸透量も増え、浸透長も長くなることから、応答速度は低下する。このため現実には、紙の大きさは３０ｍｍ直径程度にしてあるが、実際の漏液検知領域、すなわち光の散乱強度をモニターする場所は紙の中心付近２−３ｍｍ直径ほどのところである。
【００１０】
紙の外周で漏液が起こった場合には、液が浸透して紙の中心付近を濡らすので検知できるわけであり、実際の検知領域に較べて検知可能領域を紙の大きさまで広げて漏液センサーとするものである。このセンサーは漏液の種類によらず漏液を検知できるという点で極めて優れたものであるが、センサーが設置されている限定された場所での漏液しか検知できない点では、従来技術となんら変わるものではない。
【００１１】
この発明は、このような点に鑑みなされたものであり、センサーが設置されている限定された場所での漏液を検知するものではなく、広域での漏液を少ない漏液センサーの数で検知可能とし、その結果、広域での漏液検知を多額の設備投資をすることなく行なうことができる漏液検知センサー及び該センサーを具備した漏液検知システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため本発明者は、鋭意研究の結果、漏液センサーの漏液検知領域から離れた個所からの漏液を、漏液センサーに導く表面液体不浸透性の導液路を、漏液検知センサーに結合させることにより、広域での漏液検知が可能であることを見出し、本発明に到達した。しかして従来、漏液センサーに導液路を設けることは知られていないし、このような発想も全く知られていない。
【００１３】
即ち本発明は漏液センサーの漏液検知領域から離れた個所からの漏液を、前記漏液センサーに導く表面液体不浸透性の導液路を具備したことを特徴とする。
前記導液路は、前記漏液センサーの漏液検知領域の１０倍以上の長さとするのが好ましい（請求項２）。
【００１４】
前記導液路は、液体不浸透性材料の表面が親水性に形成されているのが好ましく、超親水性に形成されているのが特に好ましい（請求項３）。ここで親水性とは接触角30度以下を意味し、超親水性とは、接触角5度以下を意味する。
【００１５】
前記導液路が、光触媒作用のある物質を含み、該物質に紫外線が当って表面親水性に形成されるようにするのが特に好ましい（請求項４）。
【００１６】
液の通路となる前記導液路中央を表面親水性素材とし、両側を表面疎水性あるいは撥水性素材で形成するのがよい(請求項５)。
【００１７】
前記導液路の親水性表面と漏液の流路となる空間を介して、上下に対向した第二の親水性表面を設けるのが好ましい（請求項６）。
【００１８】
前記漏液センサーが、吸液性のよい紙の表面に発光ダイオードからの光を当て、その散乱光強度を計るものであるのが好ましい（請求項６）。
【００１９】
また本発明の漏液検知システムは、上記導液路が光触媒作用のある物質を含む漏液検知センサーと、該漏液検知センサーの導液路の光触媒作用のある物質に当る紫外線と、を具備したことを特徴とする（請求項８）。
【００２０】
前記導液路に、紫外線を発する光源を配するか、紫外線が当るようにするのが好ましい（請求項９）。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、導液路が設けられているので、広域での漏液を少ない漏液センサーの数で検知することが可能となり、広域での漏液検知を多額の設備投資をすることなく行うことができるというこの種従来の漏液センサーには全くみられない著しく顕著な効果を奏する。また、本発明は、従来の漏液センサーに導液路を結合するだけであるので、従来の漏液センサーは、そのまま使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明システムの原理を示すために描かれたもので、センサーが設置されている限定された場所での漏液しか検知できない通常の漏液センサー（漏水センサー）１に近接して、少なくともその表面においては液が浸透することのない素材で作られ、表面に親水コーティング層が形成された導液路（導水路）２が設置された構造となっている。
【００２３】
漏液検知センサー（漏液センサー）１に近接した導液路２の端面に漏液があった場合には導液路２を通して漏液センサー１に漏液が運ばれ、漏液を感知するというものである。
【００２４】
最も単純に考えれば、導液路２がセンサー１に向かって下降するようになっていればよいことになる。1度の傾きをもたせたとすると、センサー１から１ｍ離れたところでの導液路２の高さは１７ｍｍほどになり、水平な床等に導液路２付のセンサー１を設置する場合は、センサー１から１ｍ先では１７ｍｍ以上の水位になる大きな漏液であれば検知することが可能である。
【００２５】
しかし、これでは導液路２の高さは２０ｍｍ以上となり、漏水を検知しなければならない床に設置することはできない。本発明の真の目的は、導液路２に傾きを持たせないでセンサー１から離れた場所での漏液を検知するにある。
【００２６】
有機溶媒などの場合には、導液路の素材としてはアルミニューム、銅、鉄などの日常的な金属又はプラスチックを導液路２とすればよく、ことさら素材を厳密に考えなくとも、センサー１の大きさの１０倍以上離れた地点での漏液も簡単に検知できた。
【００２７】
なお、上記実験で使用したセンサーは、前記段落[０００８]に記載した紙の光散乱をモニターするもので、直径３０ｍｍの紙の外周に接するように、長さ９００ｍｍで幅５ｍｍのAl製導液路を水平に置いて実験したものである。
【００２８】
上記センサーを使用した実験において、エタノール１ｍｌを導液路のさまざまな位置に落として、どこに落とそうともセンサーの紙をエタノールで濡らすことができた。これは有機溶媒がさまざまな素材に良く濡れる性質をもっているからである。すなわち、有機溶媒等の漏液に限るならば、導液路の一端が少なくとも漏液センサーに接するように配置しておけば、漏液センサーそのものをなんら変更することなく漏液検知領域を拡大することができる。
【００２９】
ここで問題となるのは水あるいは酸、アルカリなどの水溶液の漏液、すなわち漏水に対する検知である。導液路の素材を選ばないとスムースに導液されない漏液の種類は実に、水あるいは酸、アルカリなどの水溶液であるので、以後の記述はもっぱら水あるいは水溶液の漏水検知に絞って記述する。
【００３０】
水あるいは水溶液の漏水検知に最も有効な発明のエッセンシャルな形態を、図１にしたがって説明する。すなわち、導水路２の少なくとも表面を親水性を高めた構造にすることである。導水路２としては、幅10ｍｍ、板厚0.1mm程度のステンレス板の上に、二酸化珪素やジルコニア等のセラミックコーテイングを薄く施し、この上に二酸化チタン光触媒コーテイングを行ったものを使用した。
【００３１】
この実験では、二酸化チタン光触媒コーテイングとして、TiO２およびSiO２の微粉体を水に分散させたものを塗布、乾燥させたものを用いた。ここでSiO２の微粉体を加えたのは、充分な紫外光強度を持たせられない場合や紫外光源が破損したりした場合にも親水性を維持するのに有効なためである。なお、光触媒のコーテイング方法としては、ゾルゲル法、スパッタリング法、化学蒸着法、溶射法など種々の方法があるが、本発明はコーテイング方法には限定されず、コーテングにあたっての下地材料の耐熱性等を考慮し、適宜選択すればよい。また、可視光にも適用できる光触媒材料を鋭意、開発中であるが、これが実用化されるならば導液路への紫外光源も不要になる。
【００３２】
通常、表面の撥水性や親水性は水を落とした場合の接触角で表現され、下記接触角に応じて下記表現のように分類されている。
接触角１５０度以上 ：超撥水性
９０度以上 ：撥水性
９０−３０度：疎水性
３０度以下 ：親水性
５度以下 ：超親水性
【００３３】
二酸化チタン光触媒コーテイングを施した表面に波長380ｎｍ以下の紫外線をあてると、超親水性表面になる。接触角の測定は必ずしも簡単ではないので、ここでは図２の模式図で示すように水平に置かれたいくつかの材質の表面上に0.5ｍｌの水道水を静かに滴下した時に等方的に広がる水の直径を計って評価した。この結果は、下記の通りであった。
リノリュウム床：１７ｍｍ
デコラ板：１７ｍｍ
塩ビ板：１５ｍｍ
暗所保存の二酸化チタン光触媒コーテイング面（on Si）：２５ｍｍ
1時間50分日干しの二酸化チタン光触媒コーテイング面：６５ｍｍ
上記結果から、二酸化チタンゲル液を塗布乾燥した後、日光に晒した二酸化チタン光触媒コーテイング面では、超親水面が実現したことから格段に大きく水が広がるので明らかになった。
【００３４】
さて、図1に示した構造での二酸化チタン光触媒コーテイングした幅10ｍｍの導水路２についても日干しにした後、漏液センサー１側とは逆の端に水道水を0.5ｍｌ落としてみた。この結果、水道水を滴下した場所から290ｍｍまで水が広がっていくことが解った。等方的広がりでは65ｍｍ直径であったので、水道水が広がった面積は約3300ｍｍ2であるが、図１のような幅10ｍｍの導水路での水道水の広がりは2900ｍｍ2であり、この実験ではどちらもほぼ同程度の面積に水道水が広がることがわかる。
【００３５】
上の論理で考えるとリノリュウム床のようなもので導水路ができていた場合には、22ｍｍ程度しか水は広がらないことになる。超親水性表面の導水路の幅を10ｍｍから5ｍｍにしてみると、550ｍｍを超えて水が広がることもわかった。
【００３６】
そこで水道水を滴下する量を1ｍｌにしてみると、9割の確率で、1000ｍｍ先にある漏液センサーまで水道水は到達した。滴下量をさらに1.5ｍｌに増やしたところ、すべての場合に水道水は漏液センサー１に到達した。
【００３７】
漏液センサー１までの到達時間は滴下量1ｍｌの場合には10秒以上かかる場合もあったが、滴下量1.5ｍｌの場合には5秒以下であった。こうした極少量の水であっても、1000ｍｍ離れた位置に滴下された水がセンサーに運ばれることがわかったが、到達時間を早めたい場合には図５に示すように、導水路を傾斜させておくことが効果的である。例えば0.1度程度傾斜させただけで、滴下量1ｍｌでも到達時間は5秒を割るようになり、滴下量1.5ｍｌでは3秒以下となった。
【００３８】
0.1度の傾きというのは1000ｍｍで僅かに1.7ｍｍの高低差に過ぎず、これに親水面までの高さが加わったとしても、床から2−3ｍｍのところに親水面を置くことができるので、表面張力によって盛り上がりをみせる漏液を充分にとらえることができる。この0.1度程度の傾きで到達時間が早まるのは、やはり導水路表面が超親水面であることの効果である。導水路表面が塩ビ板であった場合には、0.1度程度の傾きによっては、1ｍｌの水道水を滴下しても導水路上を伸びるだけで、10分たっても漏液センサーに到達しなかった。
【００３９】
図３は、水滴１３が親水面３上を広がる状態を図示したものであり、図３（a）に示すように、疎水面４上では水は持ち上がっているが、これに親水面３が触れると、図３（ｂ）に示すように、水は親水面３上で広がる。
【００４０】
以上の実験においては、二酸化チタン光触媒コーテイング面に超親水性をもたせるために、コーテイング後においては日光に2時間あまりさらした。
【００４１】
しかし、実際の半導体工場内では紫外線量はきわめて少ない。そこで漏液センサーとして適用するには紫外線源が必要である。図４は導水路２を囲む覆い（カバー）５の上面内側に、導水路２と対向させて紫外発光ダイオード６を配置した例を示すものである。図４の実施例においては、導水路２の囲い５の両側面７，７´はメッシュ構造にしたり、縦にスリットを入れて水がはいるように形成した。尚、上記実施例においては、導水路２には、光触媒作用のある物質を含ませた。
【００４２】
光触媒作用のある物質を含む素材を導水路２に使用すると、以下の効果が得られる。
（１）紫外線が当ることによって超親水性となる。
（２）有機物等で導水路が汚れても、光触媒作用で有機物を分解するため、導水路の超親水性が確実に維持される。
【００４３】
しかし、本発明の導水路２に用いる素材は、親水性素材であればよく、光触媒作用のある素材にこだわるものではない。親水性に優れた素材を用いれば、センサー自身からよりはなれた場所からの導水を可能にするということである。親水性が劣る素材を用いればセンサーへの導水領域が狭まるだけである。接触角３０度以下の親水性素材を導水路に用いれば、漏液センサーの水分検知部の１０倍以上離れた場所での漏液検知が充分可能である。
【００４４】
以上の説明では、発明の最良の形態を示すべく、水あるいは水溶液の漏水検知に対しては、TiO２を含んだ光触媒コーテイングした導水路について示した。この場合には漏水の後の復旧は乾燥だけであるが、こうした簡単な復旧を考えなければ、TiO２を含んだ光触媒コーテイングした導水路に限るものではない。導水路表面に洗剤に使用されるような良く知られた表面活性剤をコーテイングすれば同様の効果を得ることができる。しかしながらこの場合においては、復旧は導水路の乾燥後に再度、表面活性剤をコーテイングするなどの作業が必要となる。
【００４５】
なお、水あるいは水溶液の漏水検知に必要なTiO２を含んだ光触媒コーテイングした導水路、あるいは表面活性剤でコーテイングした導水路は、有機溶媒等に対しても効果的に導液することが実験により確認されている。
【００４６】
図６は、本発明の他の実施例を示すものであり、導液路２の通液方向
両側部に、非親水性被膜８，８´を形成した例を示す。尚、導液路２には、導液路基板（導水路基板）９上に親水性被膜３を形成することにより構成され、親水性被膜３の両側に親水性被膜３より厚い非親水性被膜８，８´が形成されている。
【００４７】
このように構成することによって漏液を効果的に漏液センサーに導くことができる。
【００４８】
図７は、導液路を断面略Ｕ字形の囲い５で覆って、囲い５の上面内側の長さ方向に間隔づけて紫外発光ダイオード６を固定した例を示す。尚、Ｕ字形の囲い５は、上記実施例では、導水路基板９両側の凸条１０，１０´に、Ｕ字形の囲い５下記内面の凹条１１，１１´が嵌合固定するようになっている。
【００４９】
Ｕ字形の囲い５の両側部は、導液路２の面より所定の高さは、メッシュ若しくはスリット領域７に形成され、漏液が導液路２に達するようになっている。
【００５０】
図８及び図９は、本発明の他の実施例を示すものであり、導液路の親水性表面３と漏液の流路となる空間１２を介して第二の親水性表面３´を対向配設させた例を示す。
【００５１】
漏液は、漏液の流路となる空間１２を移動することになるが、上記のように構成することによってよりスムーズに移動させることができる。
【００５２】
第一の親水性表面３より所定の高さはメッシュ或いはスリット領域７に形成され、漏水が第二の親水性表面３´の基板９´上に流入した場合は、第一の親水性表面３上に落下するような開口が、第二の親水性表面と基板に形成されている。
【００５３】
上記実施例においては、第二の親水性表面３´と基板９´とは、光の透過する透明若しくは半透明材料で形成されているので、発光ダイオード６からの紫外線は、支障なく第一の親水性表面３に当るようになっている。
【００５４】
図１０に示すように、漏液センサー１１の吸液紙１５の導液路２との連結部には、舌片１６を形成し、同舌片１６を導液路２の親水性表面３に接触させるようにするのが好ましい。
【００５５】
本発明の漏液検知センサーを使用後は、図１２に示すようにカバー５端部に、例えばゴム製のパイプ１６を外嵌し、細径となった他端のパイプ１７から窒素を吹き込んでブロー乾燥すればよい。
【００５６】
本発明に使用する漏液センサー自体は特に限定されないが、吸液性のよい紙の表面に発光ダイオードからの光を当て、その散乱光強度を計るものとするのが、誤報の問題が生じないことから好ましい。
【００５７】
図１１は、漏液センサーの他の例を示すものである。
【００５８】
導液路の親水性表面３上を移動してきた漏液は、底面メッシュ１８から封し吸水ポリマー１９内に浸入し、吸水ポリマー１９が体積膨張して、落し蓋２０と弾性体２１を介して導通電極２２を上昇させ、上記に固定した絶縁板２３裏面に固定した第１電極２４及び第２電極２５をショートする。この時ブザーがなるとか電灯が点灯するように構成して、漏水を検知することができる。
【００５９】
上記実施例においては、ハウジングの円筒容器２６は、大径部に小径部を連設した形状に構成され、導通電極２２は小径部を上昇するようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例を示す（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。
【図２】本発明の超親水面での水滴の広がりを示す平面図である。
【図３】（ａ）は疎水面上の水滴の様子を示す側面図、（ｂ）は水滴が親水面に触れた状態の側面図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。
【図６】本発明の他の実施例を示す（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す正面図である。
【図８】本発明の他の実施例を示す（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。
【図９】本発明の他の実施例を示す正面図である。
【図１０】本発明の導液路と漏液センサーとの結合状態を示す平面図である。
【図１１】本発明の他の実施例を示す側面図である。
【図１２】本発明の導液路を使用後乾燥する状態を示す（ａ）正面図、（ｂ）断面側面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１・・・・・漏液センサー（漏水センサー）
２・・・・・導液路（導水路）
３・・・・・親水面
４・・・・・疎水面
５・・・・・カバー（囲い）
６・・・・・発光ダイオード
７，７´・・・・・カバー両側面
８，８´・・・・・非親水性被膜
【出願人】 【識別番号】０００２１９５６５
【氏名又は名称】東横化学株式会社
【住所又は居所】神奈川県川崎市中原区市ノ坪３７０番地
【出願日】 平成１６年１１月５日（２００４．１１．５）
【代理人】 【識別番号】１０００８０２７４
【弁理士】
【氏名又は名称】稲垣 仁義
【公開番号】 特開２００６−１３３０７５（Ｐ２００６−１３３０７５Ａ）
【公開日】 平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【出願番号】 特願２００４−３２２２５５（Ｐ２００４−３２２２５５）