(57)【要約】【課題】本発明は、液位を検出する金属容器の表面が複雑な形状であっても、金属容器の液位を正確に測定することができ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に弾性を有する磁石からなる支持部材２７を固着するとともに、この支持部材２７により前記絶縁基板１１を金属容器３１に対して付勢するように構成したものであり、これにより、サーミスタと金属容器との間に空気層はできないため、サーミスタの抵抗値は液位の変化に合わせて正確に変化することになり、その結果、金属容器の液位を正確に測定できるという優れた効果を奏する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に電源電極、出力電極およびＧＮＤ電極を設けるとともに、立設されたフィルム状の絶縁基板と、この絶縁基板の上面に設けられ、かつ前記電源電極、出力電極およびＧＮＤ電極と電気的に接続されることによりブリッジ回路を構成する少なくとも２つのサーミスタとを備え、前記絶縁基板に弾性を有する磁石からなる支持部材を固着するとともに、この支持部材により前記絶縁基板を金属容器に対して付勢するように構成した液位センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、自動販売機に使用され、かつ金属容器内に入れられたジュースやビール等の液体の液量を検出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７、図８に示すような構成となっていた。
【０００３】
図７は従来の液位センサを支持アームに取り付けた状態を示す斜視図、図８は同液位センサにおける絶縁基板の上面図である。
【０００４】
図７、図８において、１はポリイミドで構成された絶縁基板、２はサーミスタで、このサーミスタ２は前記絶縁基板１の側面に上方から下方にわたって設けられている。３はヒーターで、このヒーター３は前記絶縁基板１の側面に上方から下方にわたって前記サーミスタ２の両側に位置して並設されている。４は一対のガイドバーで、このガイドバー４は前記絶縁基板１を立設するように固定している。５は一対の支持アームで、この支持アーム５は、前記一対のガイドバー４が並設されるようにガイドバー４の上下を固定している。６は把持部で、この把持部６は前記一対の支持アーム５を固定している。
【０００５】
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。
【０００６】
図９に示すように、液位センサを液体を内側に入れた金属容器７の外側面に、把持部６を手８に持って金属容器７に向って押し付け、かつガイドバー４が金属容器７に密着するように固定する。そして、この固定状態において、ヒーター３を加熱して金属容器７の表面から熱伝達を行い、金属容器７の温度をサーミスタ２によって抵抗値の変化として測定するものである。この場合、金属容器７の内部に液体が接するか否かによって、金属容器７の表面の温度が変化するため、サーミスタ２の抵抗値変化を測定することにより、金属容器７の内側に充填した液体の液面を検出することができるものである。
【０００７】
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２００１−３４９７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の液位センサにおいては、把持部６を手８に持ってガイドバー４が金属容器７に密着するように押し付けて固定していたため、金属容器７の表面が複雑な形状の場合には、絶縁基板１におけるサーミスタ２が金属容器７に密着しなくなり、その結果、サーミスタ２と金属容器７との間に空気層ができ、これにより、サーミスタ２の抵抗値変化が不安定となって、金属容器７の液位を正確に測定できなくなってしまうという課題を有していた。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、液位を検出する金属容器の表面が複雑な形状であっても、金属容器の液位を正確に測定することができ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】
【００１０】
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。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の発明は、上面に電源電極、出力電極およびＧＮＤ電極を設けるとともに、立設されたフィルム状の絶縁基板と、この絶縁基板の上面に設けられ、かつ前記電源電極、出力電極およびＧＮＤ電極と電気的に接続されることによりブリッジ回路を構成する少なくとも２つのサーミスタとを備え、前記絶縁基板に弾性を有する磁石からなる支持部材を固着するとともに、この支持部材により前記絶縁基板を金属容器に対して付勢するようにしたもので、この構成によれば、絶縁基板に弾性を有する磁石からなる支持部材を固着するとともに、この支持部材により前記絶縁基板を金属容器に対して付勢するようにしているため、金属容器の表面が複雑な形状であっても、金属容器と支持部材とが引き合うことによって、絶縁基板は金属容器に密着することになり、これにより、サーミスタと金属容器との間に空気層はできないため、サーミスタの抵抗値は液位の変化に合わせて正確に変化することになり、その結果、金属容器の液位を正確に測定できるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明の液位センサは、上面に電源電極、出力電極およびＧＮＤ電極を設けるとともに、立設されたフィルム状の絶縁基板と、この絶縁基板の上面に設けられ、かつ前記電源電極、出力電極およびＧＮＤ電極と電気的に接続されることによりブリッジ回路を構成する少なくとも２つのサーミスタとを備え、前記絶縁基板に弾性を有する磁石からなる支持部材を固着するとともに、この支持部材により前記絶縁基板を金属容器に対して付勢するようにしているため、金属容器の表面が複雑な形状であっても、金属容器と支持部材とが引き合うことによって、絶縁基板は金属容器に密着することになり、これにより、サーミスタと金属容器との間に空気層はできないため、サーミスタの抵抗値は液位の変化に合わせて正確に変化することになり、その結果、金属容器の液位を正確に測定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】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態における液位センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態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。
【００１５】
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、第１の出力電極１３、第２の出力電極１４およびＧＮＤ電極１５を設けている。１６はポリイミドからなる樹脂とＭｎ、Ｃｏ、Ｎｉを含有する金属酸化物とカーボンとの混合物からなる第１の上位側サーミスタで、この第１の上位側サーミスタ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を介して第１の出力電極１３と電気的に接続している。
【００１６】
１８は前記第１の上位側サーミスタ１６と同一の材料からなる第１の下位側サーミスタで、この第１の下位側サーミスタ１８は前記絶縁基板１１の上面に前記第１の上位側サーミスタ１６と離間して並設されるとともに、一端を前記第１の出力電極１３に回路パターン１７を介して電気的に接続し、かつ他端をＧＮＤ電極１５に電気的に接続している。１９は前記第１の上位側サーミスタ１６と同一の材料からなる第２の上位側サーミスタで、この第２の上位側サーミスタ１９は前記絶縁基板１１の上面に前記第１の上位側サーミスタ１６と第１の下位側サーミスタ１８との間に位置して設けられるとともに、一端を前記電源電極１２に電気的に接続し、かつ他端を第２の出力電極１４に電気的に接続している。２０は前記第１の上位側サーミスタ１６と同一の材料からなる第２の下位側サーミスタで、この第２の下位側サーミスタ２０は前記絶縁基板１１の上面に前記第２の上位側サーミスタ１９と離間して並設されるとともに、一端を前記第２の出力電極１４に回路パターン１７を介して電気的に接続し、かつ他端をＧＮＤ電極１５に電気的に接続している。そして、前記電源電極１２、第１の出力電極１３、ＧＮＤ電極１５、第１の上位側サーミスタ１６および第１の下位側サーミスタ１８により、図６に示すように第１のハーフブリッジ回路２１を構成している。
【００１７】
また、これと同様に、前記電源電極１２、第２の出力電極１４、ＧＮＤ電極１５、第２の上位側サーミスタ１９および第２の下位側サーミスタ２０により第２のハーフブリッジ回路２２を構成している。そしてまた、前記第１の上位側サーミスタ１６、第２の上位側サーミスタ１９、第１の下位側サーミスタ１８、第２の下位側サーミスタ２０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。
【００１８】
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の上位側サーミスタ１６、第２の上位側サーミスタ１９、第１の下位側サーミスタ１８、第２の下位側サーミスタ２０および回路パターン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。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は弾性を有する磁石からなる支持部材で、この支持部材２７は前記絶縁基板１１の下面に接着剤２８により固着されている。２９は樹脂製の外枠で、この外枠２９は前記支持部材２７の外周辺を、支持部材２７が変位可能となるように固定するとともに、この外枠２９に３つの取り付け用の凹部３０を設けている。
【００１９】
以上のように構成された本発明の一実施の形態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。
【００２０】
まず、ポリイミドで構成された絶縁基板１１の上面における電源電極１２、第１の出力電極１３、第２の出力電極１４、ＧＮＤ電極１５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、第１の出力電極１３、第２の出力電極１４、ＧＮＤ電極１５および回路パターン１７を形成する。
【００２１】
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の上位側サーミスタ１６、第１下位側サーミスタ１８、第２の上位側サーミスタ１９および第２の下位側サーミスタ２０を設ける位置に厚膜ＮＴＣ素子の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の上位側サーミスタ１６、第１の下位側サーミスタ１８、第２の上位側サーミスタ１９および第２の下位側サーミスタ２０を形成する。
【００２２】
次に、前記絶縁基板１１、回路パターン１７、第１の上位側サーミスタ１６、第１の下位側サーミスタ１８、第２の上位側サーミスタ１９および第２の下位側サーミスタ２０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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
次に、弾性を有する磁石からなる支持部材２７の外周辺を支持するように樹脂製の外枠２９をインサート成形により形成する。
【００２６】
最後に、支持部材２７に絶縁基板１１を接着剤２８により固定する。
【００２７】
以上のようにして組み立てられた本発明の一実施の形態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、予めジュース等を販売する自動販売機（図示せず）に使用される熱伝導性の金属容器３１にジュース３２を満たした後、金属容器３１の外側面に液位センサを立設するように、金属容器３１における凸部３３に外枠２９における凹部３０を嵌合させて、金属容器３１に液位センサを取り付ける。そうすると、弾性を有する磁石からなる支持部材２７と金属容器３１とが磁力により、互いに引き合い、絶縁基板１１における第１の上位側サーミスタ１６、第１の下位側サーミスタ１８、第２の上位側サーミスタ１９および第２の下位側サーミスタ２０が金属容器３１に密着する。そして、液位センサにおける電源電極１２およびＧＮＤ電極１５を予め５Ｖの電源と接続すると、初期状態では、第１の出力電極１３および第２の出力電極１４は２．５Ｖに設定される。第１のハーフブリッジ回路２１の第１の出力電極１３における中点電位を、液位センサに外付けされて予め２．６Ｖに設定された第１の基準電位３４と第１のコンパレータ３５により比較する。また、第２のハーフブリッジ回路２２の第２の出力電極１４における中点電位を、液位センサに外付けされて予め２．６Ｖに設定された第２の基準電位３６と第２のコンパレータ３７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、ヒーター層２４を発熱させる。
【００２９】
このような状態において、金属容器３１内のジュース３２が自動販売機（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レベル３の場合は、第１の上位側サーミスタ１６のみがジュース３２の液面より高い位置にあり、一方、その他の第２の上位側サーミスタ１９、第１の下位側サーミスタ１８および第２の下位側サーミスタ２０は液面下にある。したがって、第２の上位側サーミスタ１９、第１の下位側サーミスタ１８および第２の下位側サーミスタ２０のすべてはジュース３２により冷却されているため、第２の上位側サーミスタ１９、第１の下位側サーミスタ１８および第２の下位側サーミスタ２０の抵抗値は高い状態である。一方、第１の上位側サーミスタ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、第１のハーフブリッジ回路２１の中点電位は第１の基準電位３４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３５からローの出力信号を出力する。一方、第２のハーフブリッジ回路２２における第２の上位側サーミスタ１９および第２の下位側サーミスタ２０は共に液面下にあり、高い抵抗値となっているため、第２の出力電極１４からの出力電位が第２の基準電位３６より低い値となり、これにより、第２のコンパレータ３７からハイの出力信号を出力する。
【００３０】
次に、金属容器３１内のジュース３２が減少して液面が第２の上位側サーミスタ１９と第１の下位側サーミスタ１８との間に位置するレベル２になった場合は、第１の上位側サーミスタ１６および第２の上位側サーミスタ１９はジュース３２の液面より高い位置にあり、一方、その他の第１の下位側サーミスタ１８および第２の下位側サーミスタ２０は液面下にある。したがって、第１の下位側サーミスタ１８および第２の下位側サーミスタ２０はジュース３２により冷却されているため、第１の下位側サーミスタ１８および第２の下位側サーミスタ２０の抵抗値は高い状態である。一方、第１の上位側サーミスタ１６および第２の上位側サーミスタ１９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、この状態では、第１のハーフブリッジ回路２１および第２のハーフブリッジ回路２２の中点電位は第１の基準電位３４および第２の基準電位３６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３５および第２のコンパレータ３７からローの出力信号を出力する。
【００３１】
次に、金属容器３１内のジュース３２がさらに減少して液面が第１の下位側サーミスタ１８と第２の下位側サーミスタ２０との間に位置するレベル１になった場合は、第２の下位側サーミスタ２０のみがジュース３２の液面より低い位置にあり、一方、その他の第１の上位側サーミスタ１６、第２の上位側サーミスタ１９および第１の下位側サーミスタ１８は空気に接している。したがって、第２の下位側サーミスタ２０のみがジュース３２により冷却されているため、第２の下位側サーミスタ２０の抵抗値だけが高い状態である。一方、第１の上位側サーミスタ１６、第２の上位側サーミスタ１９および第１の下位側サーミスタ１８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、この状態では、第１のハーフブリッジ回路２１の中点電位は、第１の上位側サーミスタ１６および第１の下位側サーミスタ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３４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３５からハイの出力信号を出力する。一方、第２のハーフブリッジ回路２２における第２の下位側サーミスタ２０は液面下にあり、高い抵抗値となり、かつ第２の上位側サーミスタ１９は空気と接して低い抵抗値となっているため、第２の基準電位３６より高い値となり、これにより、第２のコンパレータ３７からローの出力信号を出力する。
【００３２】
次に、金属容器３１内のジュース３２がさらに減少して液面が第２の下位側サーミスタ２０よりも下側に位置するレベル０になった場合は、第１の上位側サーミスタ１６、第２の上位側サーミスタ１９、第１の下位側サーミスタ１８および第２の下位側サーミスタ２０はジュース３２の液位より高い位置にあり、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、第１のハーフブリッジ回路２１および第２のハーフブリッジ回路２２の中点電位は第１の基準電位３４および第２の基準電位３６の２．６Ｖよりも低い値となっているため、第１のコンパレータ３５および第２のコンパレータ３７からハイの出力信号を出力する。すなわち、金属容器３１内のジュース３２の液面の増減に合わせて、（表１）に示す真理表のようにレベル０からレベル３までの４つの段階の出力信号を第１のコンパレータ３５および第２のコンパレータ３７から出力するものである。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
上記のように本発明の一実施の形態においては、絶縁基板１１に弾性を有する磁石からなる支持部材２７を固着するとともに、この支持部材２７により前記絶縁基板１１を金属容器３１に対して付勢するようにしているため、金属容器３１の表面が複雑な形状であっても、金属容器３１と支持部材２７とが引き合うことによって、絶縁基板１１は金属容器３１に密着することになり、これにより、第１の上位側サーミスタ１６、第１の下位側サーミスタ１８、第２の上位側サーミスタ１９および第２の下位側サーミスタ２０と金属容器３１との間に空気層はできないため、第１の上位側サーミスタ１６、第１の下位側サーミスタ１８、第２の上位側サーミスタ１９および第２の下位側サーミスタ２０の抵抗値は液位の変化に合わせて正確に変化することになり、その結果、金属容器３１の液位を正確に測定できるという効果を有するものである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る液位センサは、液位を検出する金属容器の表面が複雑な形状であっても、金属容器の液位を正確に測定することができるという効果を有するものであり、特に自動販売機に使用され、かつ金属容器内に入れられたジュースやビール等の液体の液量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】
【００３６】
【図１】本発明の一実施の形態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】同液位センサを金属容器に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】従来の液位センサを支持アームに取り付けた状態を示す斜視図
【図８】同液位センサにおける絶縁基板の上面図
【図９】同液位センサを金属容器に取り付けた状態を示す斜視図
【符号の説明】
【００３７】
１１  絶縁基板
１２  電源電極
１３  第１の出力電極
１４  第２の出力電極
１５  ＧＮＤ電極
１６，１８，１９，２０  サーミスタ
２７  支持部材
３１  金属容器
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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