(57)【要約】【課題】本発明は、液位センサの周囲の温度が変化しても中点電位が変動してしまうということはなく、出力特性が安定している液位センサを提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明の液位センサは、絶縁基板１１の一面に設けられるとともに第１のサーミスタ１６および第２のサーミスタ１８と電気的に接続されることによりハーフブリッジ回路を構成する回路パターン１７を備えるとともに、前記第１のサーミスタ１６と第２のサーミスタ１８のうち、いずれか一方を断熱材２７で覆うようにしたものである。【選択図】図２
2008151525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、この絶縁基板の一面に設けられた第１のサーミスタと、前記絶縁基板の一面に前記第１のサーミスタとは別の位置に設けられた第２のサーミスタと、前記絶縁基板の一面に設けられ、かつ前記第１のサーミスタおよび第２のサーミスタと電気的に接続されることによりハーフブリッジ回路を構成する回路パターンとを備え、前記第１のサーミスタと第２のサーミスタのうち、いずれか一方を断熱材で覆うようにした液位センサ。
【請求項２】
屈曲部を設けた絶縁基板と、この絶縁基板の一面に屈曲部からみて一方の側に設けられた第１のサーミスタと、前記絶縁基板の一面に屈曲部からみて他方の側に設けられた第２のサーミスタと、前記絶縁基板の一面に設けられ、かつ前記第１のサーミスタおよび第２のサーミスタと電気的に接続されることによりハーフブリッジ回路を構成する回路パターンとを備え、前記第１のサーミスタおよび第２のサーミスタがそれぞれ外側に位置するように、前記絶縁基板を屈曲部で折り曲げるとともに、折り曲げた絶縁基板の内側に断熱材を設けた液位センサ。
【請求項３】
絶縁基板に第１のサーミスタと第２のサーミスタを昇温させるためのヒーター層を設けた請求項１または２記載の液位センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、スチーム型電子レンジに使用される水タンクの液面を検知する液位センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の液位センサは、図９に示すように構成されていた。
【０００３】
図９は従来の液位センサの上面図を示したもので、この図９において、１はＡｌ2Ｏ3からなる絶縁基板で、この絶縁基板１は長手方向に略垂直に立設させ、かつこの絶縁基板１の一側面には上側に位置して電源電極２、中間電極３およびＧＮＤ電極４を並列に設けている。さらに、この絶縁基板１の一側面には、第１の回路パターン５を介して前記ＧＮＤ電極４と一端が電気的に接続されるように複数のサーミスタ抵抗層６を上側から下側にわたって設けている。そして、このサーミスタ抵抗層６は温度が上昇すると抵抗値が急激に下がる特性を有している。そしてまた、前記絶縁基板１の一側面にはサーミスタ抵抗層６と同じ高さに位置して複数の固定抵抗層７を設けており、この固定抵抗層７は一端を第２の回路パターン８を介して前記電源電極２に電気的に接続している。さらに、前記絶縁基板１の一側面には第３の回路パターン９を設けており、この第３の回路パターン９により、前記サーミスタ抵抗層６の他端と固定抵抗層７の他端を電気的に接続している。
【０００４】
以上のように構成された従来の液位センサについて、次にその動作を図面を参照しながら説明する。
【０００５】
液位センサを図１０に示すように、液面に対して略垂直に立設して水１０に浸漬し、そしてこの状態で、電源電極２とＧＮＤ電極４との間に直流電圧を印加する。この場合、液面より上方に位置するサーミスタ抵抗層６は通電によって発熱し、一方、液面より下方に位置するサーミスタ抵抗層６は水１０によって冷却される。そして、サーミスタ抵抗層６は温度が上昇すると抵抗値が急激に下がる特性を有しているため、液面より上方に位置するサーミスタ抵抗層６の抵抗値は液面より下方に位置するサーミスタ抵抗層６の抵抗値に比べて十分に小さな値となり、これにより、液面より上方に位置するサーミスタ抵抗層６に流れる電流は、液面より下方に位置するサーミスタ抵抗層６に流れる電流に比べて十分大きな値となる。したがって、電源電極２およびＧＮＤ電極４に直列に電流計（図示せず）を接続すると、電源電極２とＧＮＤ電極４との間に流れる電流は液面より上方に位置するサーミスタ抵抗層６の個数に応じて増加した値となるため、これにより、液面の高さを知ることができるものである。
【０００６】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開昭６２−１０２１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記従来の液位センサにおいては、サーミスタ抵抗層６および固定抵抗層７とでハーフブリッジ回路を形成し、そして中点電位を中間電極３から出力することにより液位を検出するようにしていたため、液位センサの周囲の温度が変動すると、サーミスタ抵抗層６の抵抗値が変化することになり、その結果、液位が変化していないにも関わらず、中点電位が変動するため、液位を正確に検出できなくなってしまうという課題を有していた。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、液位センサの周囲の温度が変化しても中点電位が変動してしまうということはなく、出力特性が安定している液位センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１０】
本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁基板と、この絶縁基板の一面に設けられた第１のサーミスタと、前記絶縁基板の一面に前記第１のサーミスタとは別の位置に設けられた第２のサーミスタと、前記絶縁基板の一面に設けられ、かつ前記第１のサーミスタおよび第２のサーミスタと電気的に接続されることによりハーフブリッジ回路を構成する回路パターンとを備え、前記第１のサーミスタと第２のサーミスタのうち、いずれか一方を断熱材で覆うようにしたもので、この構成によれば、第１のサーミスタおよび第２のサーミスタと回路パターンとを電気的に接続することによりハーフブリッジ回路を構成するとともに、前記第１のサーミスタと第２のサーミスタのうち、いずれか一方を断熱材で覆うようにしているため、第１のサーミスタと第２のサーミスタのうち、断熱材で覆われた方のサーミスタが基準抵抗となり、そして液位の変化により中点電位が変動するため、液位を検出することができるとともに、液位センサの周囲の温度変化に対しては、第１のサーミスタおよび第２のサーミスタの抵抗値が同じように変化することになり、その結果、温度変化のみでは中点電位が変動しないため、液位センサの周囲の温度が変化しても、液位を正確に検出することができるという作用効果を有するものである。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の発明は、屈曲部を設けた絶縁基板と、この絶縁基板の一面に屈曲部からみて一方の側に設けられた第１のサーミスタと、前記絶縁基板の一面に屈曲部からみて他方の側に設けられた第２のサーミスタと、前記絶縁基板の一面に設けられ、かつ前記第１のサーミスタおよび第２のサーミスタと電気的に接続されることによりハーフブリッジ回路を構成する回路パターンとを備え、前記第１のサーミスタおよび第２のサーミスタがそれぞれ外側に位置するように、前記絶縁基板を屈曲部で折り曲げるとともに、折り曲げた絶縁基板の内側に断熱材を設けたもので、この構成によれば、第１のサーミスタおよび第２のサーミスタがそれぞれ外側に位置するように、絶縁基板を屈曲部で折り曲げるとともに、折り曲げた絶縁基板の内側に断熱材を設けているため、第１のサーミスタと第２のサーミスタのうち、液位が検出される被検出媒体と接しない方のサーミスタが基準抵抗となり、これにより、液位の変化により中点電位が変動して液位を検出することができるとともに、液位センサの周囲の温度変化に対しては、第１のサーミスタおよび第２のサーミスタの抵抗値が同じように変化し、そして温度変化のみでは中点電位が変動しないため、液位センサの周囲の温度が変化しても、液位を正確に検出することができるという作用効果を有するものである。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、絶縁基板に第１のサーミスタと第２のサーミスタを昇温させるためのヒーター層を設けたもので、この構成によれば、絶縁基板に第１のサーミスタと第２のサーミスタを昇温させるためのヒーター層を設けているため、第１のサーミスタと第２のサーミスタの周囲の温度は高くなり、これにより、第１のサーミスタと第２のサーミスタからの出力信号が増加するという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明の液位センサは、絶縁基板と、この絶縁基板の一面に設けられた第１のサーミスタと、前記絶縁基板の一面に前記第１のサーミスタとは別の位置に設けられた第２のサーミスタと、前記絶縁基板の一面に設けられ、かつ前記第１のサーミスタおよび第２のサーミスタと電気的に接続されることによりハーフブリッジ回路を構成する回路パターンとを備え、前記第１のサーミスタと第２のサーミスタのうち、いずれか一方を断熱材で覆うようにしているため、第１のサーミスタと第２のサーミスタのうち、断熱材で覆われた方のサーミスタが基準抵抗となり、そして液位の変化により中点電位が変動するため、液位を検出することができるとともに、液位センサの周囲の温度変化に対しては、第１のサーミスタおよび第２のサーミスタの抵抗値が同じように変化することになり、その結果、温度変化のみでは中点電位が変動しないため、周囲の温度が変化しても、液位を正確に検出することができる液位センサを提供することができるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１および３に記載の発明について説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態１における液位センサの上面図、図２は同液位センサの側断面図、図３は同液位センサの絶縁基板におけるサーミスタおよび回路パターンを示す上面図、図４は同液位センサの絶縁基板におけるヒーター層を示す上面図である。
【００１６】
図１〜図４において、１１はポリイミドからなる樹脂系材料によりフィルム状に構成された絶縁基板で、この絶縁基板１１の長手方向の一端側にはＡｇからなる電源電極１２、出力電極１３およびＧＮＤ電極１５を設けている。１６は第１のサーミスタで、この第１のサーミスタ１６は前記絶縁基板１１の上面に設けられるとともに、一端を回路パターン１７を介して前記電源電極１２と電気的に接続するとともに、他端を回路パターン１７を介して出力電極１３と電気的に接続している。１８は第２のサーミスタで、この第２のサーミスタ１８は絶縁基板１１の上面に前記第１のサーミスタ１６と離間して並設されるとともに、一端を前記出力電極１３と回路パターン１７を介して電気的に接続し、かつ他端をＧＮＤ電極１５と電気的に接続している。そして、前記電源電極１２、出力電極１３、ＧＮＤ電極１５、第１のサーミスタ１６および第２のサーミスタ１８により、図６に示すようにハーフブリッジ回路２１を構成している。また、前記第１のサーミスタ１６および第２のサーミスタ１８は樹脂系材料によりフィルム状に構成されているものである。
【００１７】
２３は絶縁層で、この絶縁層２３は前記絶縁基板１１の上面に設けた第１のサーミスタ１６および第２のサーミスタ１８と回路パターン１７の上面を覆うように設けられている。２４はヒーター層で、このヒーター層２４は前記絶縁層２３の上面に蛇行するように設けられているとともに、回路パターン１７を介して前記絶縁基板１１の上面に設けたＡｇからなるヒーター電極２５に電気的に接続されている。
【００１８】
２６は保護層で、この保護層２６は前記ヒーター層２４の上面を覆うように設けられている。２７は断熱材で、この断熱材２７は前記第１のサーミスタ１６および第２のサーミスタ１８のうち、いずれか一方の第１のサーミスタ１６の上側を覆うように保護層２６の上面に設けられている。
【００１９】
上記したように本発明の実施の形態１においては、絶縁基板１１の上面側に第１のサーミスタ１６および第２のサーミスタ１８を昇温させるためのヒーター層２４を設けているため、第１のサーミスタ１６と第２のサーミスタ１８の周囲の温度は高くなり、これにより、第１のサーミスタ１６と第２のサーミスタ１８からの出力信号が増加するという効果が得られるものである。
【００２０】
以上のように構成された本発明の実施の形態１における液位センサについて、次にその組立方法を説明する。
【００２１】
まず、ポリイミド製の絶縁基板１１の上面における電源電極１２、出力電極１３、ＧＮＤ電極１５、ヒーター電極２５および回路パターン１７を設ける位置に、厚膜印刷工法によりＡｇペーストを印刷した後、約２５０℃で約３０分間焼成することにより、絶縁基板１１の上面に電源電極１２、出力電極１３、ＧＮＤ電極１５、ヒーター電極２５および回路パターン１７を形成する。
【００２２】
次に、絶縁基板１１および回路パターン１７の上面における第１のサーミスタ１６および第２のサーミスタ１８を設ける位置にサーミスタペーストを印刷した後、約２７０℃で約２時間焼成することにより、絶縁基板１１および回路パターン１７の上面に第１のサーミスタ１６および第２のサーミスタ１８を形成する。
【００２３】
次に、前記絶縁基板１１、回路パターン１７、第１のサーミスタ１６、第２のサーミスタ１８の上面に絶縁層ペーストを印刷した後、紫外線を照射して硬化させることにより、絶縁層２３を形成する。
【００２４】
次に、前記絶縁層２３の上面におけるヒーター層２４を設ける位置にヒーターペーストを印刷した後、約１５０℃で約３０分間焼成することにより、絶縁層２３の上面にヒーター層２４を形成する。
【００２５】
次に、前記絶縁基板１１およびヒーター層２４の上面に保護層ペーストを印刷した後、紫外線を照射して硬化させることにより、絶縁基板１１およびヒーター層２４の上面に保護層２６を形成する。
【００２６】
最後に、前記第１のサーミスタ１６および第２のサーミスタ１８のうち、いずれか一方の第１のサーミスタ１６の上側を覆うように保護層２６の上面に断熱材２７を接着する。
【００２７】
以上のようにして組み立てられた本発明の実施の形態１における液位センサについて、次にその動作を図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図５に示すように、予めスチーム型電子レンジ（図示せず）等に使用される熱伝導性のプラスチック容器２８に水２９を満たした後、プラスチック容器２８の外側面に液位センサを立設するように接着剤で貼り付けて取り付ける。
【００２９】
この場合、前記絶縁基板１１および第１のサーミスタ１６、第２のサーミスタ１８は樹脂系材料によりフィルム状に構成しているため、プラスチック容器２８の外側面の凹凸にあわせて液位センサを貼り付けて取り付けることができ、これにより、プラスチック容器２８の温度を正確に第１のサーミスタ１６および第２のサーミスタ１８に伝えることができるため、液位センサの出力信号の精度が向上するという効果が得られるものである。
【００３０】
また、液位センサにおける電源電極１２、出力電極１３、ＧＮＤ電極１５、ヒーター電極２５をコネクタ３０に固定する。この場合、液位センサにおける電源電極１２およびＧＮＤ電極１５は予め５Ｖの電源と接続されており、初期状態では、出力電極１３は２．５Ｖに設定されている。そして、コネクタ３０からリード線３１を介して図６に示すように、ハーフブリッジ回路２１の出力電極１３における中点電位が液位センサに外付けされ、かつ予め２．６Ｖに設定された第１の基準電位３２と第１のコンパレータ３３により比較する。一方、絶縁基板１１におけるヒーター電極２５に電圧を印加することにより、ヒーター２４を発熱させる。
【００３１】
このような状態において、プラスチック容器２８内の水２９がスチーム型電子レンジ（図示せず）の使用により、減少していく場合を考えると、液位が満水である初期状態の場合は、第２のサーミスタ１８は水没している。したがって、第２のサーミスタ１８は水２９により冷却されているため、第２のサーミスタ１８の抵抗値は高い状態である。一方、第１のサーミスタ１６は空気と接しているため、冷却されておらず抵抗値は低い状態である。それゆえに、初期状態では、ハーフブリッジ回路２１の中点電位は第１の基準電位３２の２．６Ｖよりも高い値となっているため、第１のコンパレータ３３からはローの出力信号を出力する。
【００３２】
次に、プラスチック容器２８内の水２９が減少して液面が第２のサーミスタ１８の下側に位置するレベルになった場合は、第２のサーミスタ１８は空気に接することになる。一方、第１のサーミスタ１６も空気と接しているため、冷却されておらず抵抗値は低い状態である。それゆえに、この状態では、ハーフブリッジ回路２１の中点電位は、第１のサーミスタ１６および第２のサーミスタ１８が共に空気に接して低い抵抗値となっているため、第１の基準電位３２の２．６Ｖよりも低い値となり、これにより、第１のコンパレータ３３からはハイの出力信号を出力する。
【００３３】
ここで、液位センサの周囲の温度が変動する場合を考えると、本発明の実施の形態１における液位センサにおいては、第１のサーミスタ１６および第２のサーミスタ１８と回路パターンとを電気的に接続することによりハーフブリッジ回路２１を構成するとともに、前記第１のサーミスタ１６の上側を断熱材２７で覆うように断熱材２７を保護層２６の上面に取り付けているため、この第１のサーミスタ１６が基準抵抗となり、そして液位の変化により中点電位が変動するため、液位を検出することができるとともに、液位センサの周囲の温度変化に対しては、第１のサーミスタ１６および第２のサーミスタ１８の抵抗値が、同じように変化することになり、その結果、温度変化のみでは中点電位が変動しないため、液位センサの周囲の温度が変化しても、液位を正確に検出することができるものである。
【００３４】
なお、上記本発明の実施の形態１における液位センサにおいては、第１のサーミスタ１６および第２のサーミスタ１８のうち、いずれか一方の第１のサーミスタ１６の上側を断熱材２７で覆うように断熱材２７を保護層２６の上面に取り付けた構成について説明したが、これに限定されるものではなく、いずれか他方の第２のサーミスタ１８の上側を断熱材２７で覆うように断熱材２７を保護層２６の上面に取り付けるようにしてもよく、この場合においても、上記本発明の実施の形態１と同様の効果が得られるものである。
【００３５】
また、上記本発明の実施の形態１における液位センサにおいては、絶縁基板１１の一面において、上側に設けた第１のサーミスタ１６と下側に設けた第２のサーミスタ１８とによって、ハーフブリッジ回路２１を設けた構成としているが、さらに、多数のサーミスタを設けることにより、複数のハーフブリッジ回路を構成したり、またはフルブリッジ回路を構成した場合でも、上記本発明の実施の形態１と同様の効果が得られるものである。
【００３６】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２に記載の発明について説明する。なお、この実施の形態２においては、上記実施の形態１の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しており、その説明は省略する。
【００３７】
図７は本発明の実施の形態２における液位センサの側断面図、図８は液位センサをスチーム型電子レンジのプラスチック容器に貼り付けて取り付けた状態を示す側断面図を示したもので、この図７、図８に示すように、本発明の実施の形態２における液位センサは、絶縁基板１１に屈曲部４１を設け、そしてこの絶縁基板１１における屈曲部４１からみて一方の側に第１のサーミスタ１６を設けている。また、前記絶縁基板１１からみて他方の側には第２のサーミスタ１８を設けている。そして、前記第１のサーミスタ１６と第２のサーミスタ１８とが外側に位置するように、前記絶縁基板１１を屈曲部４１で折り曲げている。そしてまた、前記絶縁基板１１の内側には断熱材４２を設けている。
【００３８】
ここで、液位センサの周囲の温度が変動する場合を考えると、本発明の実施の形態２における液位センサにおいては、第１のサーミスタ１６と第２のサーミスタ１８とが外側に位置するように、絶縁基板１１を屈曲部４１で折り曲げるとともに、折り曲げた絶縁基板１１の内側に断熱材４２を設けているため、液位が検出される被検出媒体であるプラスチック容器２８と接しない方の第１のサーミスタ１６が基準抵抗となり、これにより、プラスチック容器２８の液位の変化により中点電位が変動して液位を検出することができるとともに、液位センサの周囲の温度変化に対しては、第１のサーミスタ１６および第２のサーミスタ１８の抵抗値が同じように変化し、そして温度変化のみでは中点電位が変動しないため、液位センサの周囲の温度が変化しても、液位を正確に検出することができるという効果が得られるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る液位センサは、液位センサの周囲の温度が変化しても出力信号は常に安定したものが得られるという効果を有するものであり、スチーム型電子レンジ等に使用されるプラスチック容器の液面を検出する液位センサとして有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１における液位センサの上面図
【図２】同液位センサの側断面図
【図３】同液位センサの絶縁基板におけるサーミスタおよび回路パターンを示す上面図
【図４】同液位センサの絶縁基板におけるヒーター層を示す上面図
【図５】同液位センサをスチーム型電子レンジのプラスチック容器に貼り付けて取り付けた状態を示す側断面図
【図６】同液位センサを出力検出回路に接続した状態を示す回路図
【図７】本発明の実施の形態２における液位センサの側断面図
【図８】同液位センサをスチーム型電子レンジのプラスチック容器に貼り付けて取り付けた状態を示す側断面図
【図９】従来の液位センサの上面図
【図１０】同液位センサの動作状態を示す図
【符号の説明】
【００４１】
１１  絶縁基板
１６  第１のサーミスタ
１７  回路パターン
１８  第２のサーミスタ
２１  ハーフブリッジ回路
２４  ヒーター層
２７，４２  断熱材
【図１】
2008151525.tif 000003
【図２】
2008151525.tif 000004
【図３】
2008151525.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2008151525.tif 000008
【図７】
2008151525.tif 000009
【図８】
2008151525.tif 000010
【図９】
2008151525.tif 000011
【図１０】
2008151525.tif 000012