(57)【要約】【課題】  イオン導電性の液体でなくても検知可能であると共に、簡易な構造で液面の微小変化を高精度に検知することが可能な液位計を提供すること。【解決手段】  上下方向に延在して設置される絶縁性基板２と、絶縁性基板の表面に上下方向に複数並べて形成されたセンサ部３とを備え、センサ部が、絶縁性基板の表面にサーミスタ材料でパターン形成された薄膜サーミスタ部４と、薄膜サーミスタ部の上に互いに対向してパターン形成された一対のサーミスタ用電極５とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に延在して設置される絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の表面に上下方向に複数並べて形成されたセンサ部とを備え、
前記センサ部が、前記絶縁性基板の表面にサーミスタ材料でパターン形成された薄膜サーミスタ部と、前記薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方に互いに対向してパターン形成された一対のサーミスタ用電極とを備えていることを特徴とする液位計。
【請求項２】
請求項１に記載の液位計において、
前記薄膜サーミスタ部が、水平面に沿って延在した帯状に形成され、
前記サーミスタ用電極が、前記薄膜サーミスタ部に沿って延在した帯状又は線状に形成されていることを特徴とする液位計。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液位計において、
前記絶縁性基板が、絶縁性フィルムであることを特徴とする液位計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯留槽等における液面の微小変化に対応可能で精度良く液面の位置を測定することができる液位計に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、排水液の貯留槽は深さが数ｍであると共に一辺が数ｍで、数十トンの排水が貯留できる大きさになっている。しかもこのような貯留槽は、地下に埋設された土木水槽の場合が多い。このため、貯留槽において液漏れが生じた場合、液漏れの有無を検知することが難しい。このような液漏れの有無を検知するためには、液面の位置の変化を測定する液位計等の装置が必要となる。
【０００３】
従来、液面の位置を測定する装置として、例えば特許文献１には、所定時間毎に、針状の内部電極と筒状の外部電極とからなる検出電極を液体の液面から侵入させ、次いで液体の液面に接触して検出計が感応したことを検出することで、液面の位置を測定する液面の微小変化測定装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、負特性サーミスタからなる上下に長尺な検知素子と、その検知素子に直列に接続された電源と、その検知素子に流れる電流の表示装置と、検知素子に流れる電流と温度補償用の検知素子に流れる電流との比を表示する比率計とを有した連続式液位計が提案されている。この液位計の検知素子は、板状であり、例えば形状が厚さ１ｍｍ×幅２ｍｍ×長さ５０ｍｍとされている負特性サーミスタや、小さなチップサーミスタを複数固着させて長尺形状としたものが採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２３１９０４号公報
【特許文献２】特公平６−４３９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、貯留槽で液漏れが生じた場合、定量的に精度良く液面の変化を測定することは非常に困難であった。貯留槽からの液漏れは、微少量であっても間断なく漏れ続けるので、そのことを考慮すれば、最近では例えば１００ｍｌ／日といった微少量の液漏れを測定することが要求されている。
上記特許文献１に記載の装置では、電極が液体に接触したときに電極間（内部電極−外部電極）の導電率が変化することを利用しているため、イオン導電性の液体でないと測定することができないという問題があった。また、液位を測定するために、内部電極の位置を機械的に可動させる機構も必要であった。
また、上記特許文献２に記載の液位計では、測定するために機械的に可動させる必要がないが、負特性サーミスタである検知素子が、長尺の板状サーミスタ又は長尺状に固着させた複数のチップサーミスタであるため、液面変化に対する抵抗変化が小さく、液面の微小変化を高精度に測定することが困難であるという不都合があった。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、イオン導電性の液体でなくても検知可能であると共に、簡易な構造で液面の微小変化を高精度に検知することが可能な液位計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】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る液位計は、上下方向に延在して設置される絶縁性基板と、前記絶縁性基板の表面に上下方向に複数並べて形成されたセンサ部とを備え、前記センサ部が、前記絶縁性基板の表面にサーミスタ材料でパターン形成された薄膜サーミスタ部と、前記薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方に互いに対向してパターン形成された一対のサーミスタ用電極とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
この液位計では、センサ部が、絶縁性基板の表面にサーミスタ材料でパターン形成された薄膜サーミスタ部と、薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方に互いに対向してパターン形成された一対のサーミスタ用電極とを備えているので、イオン導電性の液体でなくても検知可能であると共に、パターン形成によってセンサ部を微細にかつ多数形成することができ、液面の微小な変化も高精度に測定することが可能である。
【００１０】
第２の発明に係る液位計は、第１の発明において、前記薄膜サーミスタ部が、水平面に沿って延在した帯状に形成され、前記サーミスタ用電極が、前記薄膜サーミスタ部に沿って延在した帯状又は線状に形成されていることを特徴とする。
すなわち、この液位計では、薄膜サーミスタ部が、水平面に沿って延在した帯状に形成され、サーミスタ用電極が、薄膜サーミスタ部に沿って延在した帯状又は線状に形成されているので、横長の帯状に形成されたセンサ部によって液面の傾きも検出することが可能になる。また、パターン形成によって薄膜サーミスタ部及びサーミスタ用電極を水平方向に長く設定することで、水平方向における液体との接触面積を増大させ液面変化に対する抵抗変化の割合を大きくすることができる。
【００１１】
第３の発明に係る液位計は、第１又は第２の発明において、前記絶縁性基板が、絶縁性フィルムであることを特徴とする。
すなわち、この液位計では、絶縁性基板が絶縁性フィルムであるので、全体として柔軟性があり、貯留槽の内面が曲面形状であっても、内面に沿って設置することが可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る液位計によれば、センサ部が、絶縁性基板の表面にサーミスタ材料でパターン形成された薄膜サーミスタ部と、薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方に互いに対向してパターン形成された一対のサーミスタ用電極とを備えているので、イオン導電性の液体でなくても検知可能であると共に、パターン形成によってセンサ部を微細にかつ多数形成することができ、液面の微小な変化も高精度に測定することが可能である。
したがって、本発明の液位計は、大きな貯留槽に蓄えられた排水液の微少量の液漏れも検出することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る液位計の一実施形態を示す正面図である。
【図２】本実施形態において、貯留槽に設置した液位計を示す概略的な断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る液位計の一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１５】
本実施形態の液位計１は、図１から図３に示すように、上下方向に延在して設置される絶縁性基板２と、絶縁性基板２の表面に上下方向に複数並べて形成されたセンサ部３とを備えている。
上記センサ部３は、絶縁性基板２の表面にサーミスタ材料でパターン形成された薄膜サーミスタ部４と、薄膜サーミスタ部４の上に互いに対向してパターン形成された一対のサーミスタ用電極５とを備えている。
【００１６】
上記薄膜サーミスタ部４は、水平面に沿って延在した帯状に形成されている。
また、上記サーミスタ用電極５は、薄膜サーミスタ部４に沿って延在した帯状又は線状に形成されている。
また、本実施形態の液位計１は、絶縁性基板２上にパターン形成され各センサ部３の一対のサーミスタ用電極５の基端に接続された一対のパターン電極６と、薄膜サーミスタ部４を覆う保護膜７と、絶縁性基板２の表面に接着された絶縁性の保護シート８とを備えている。
なお、一対のパターン電極６の他端には一対のリード線９が接続されている。
【００１７】
上記絶縁性基板２は、絶縁性フィルムであり、例えば厚さ７．５〜１２５μｍのポリイミド樹脂シートで帯状に形成されている。
上記サーミスタ用電極５及びパターン電極６は、例えばＮｉＣｒ膜とＰｔ膜との積層金属膜でパターン形成されている。また、一対のパターン電極６の基端部上には、リード線９の引き出し部としてめっき部６ａが形成されている。さらに、このめっき部６ａにリード線９の一端が半田材で接合されている。
【００１８】
上記薄膜サーミスタ部４は、例えば膜厚１００〜１０００ｎｍのＴｉＡｌＮ等の窒化物からなる薄膜サーミスタ材料で、帯状に絶縁性基板２にパターン形成されている。
特に、本実施形態の薄膜サーミスタ部４は、一般式：ＴｉｘＡｌｙＮｚ（０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相である。
【００１９】
上記保護膜７は、絶縁性樹脂膜等であり、例えば厚さ２０μｍのポリイミド膜が採用される。この保護膜７は、各センサ部３の薄膜サーミスタ部４と共にサーミスタ用電極５を覆ってパターン形成されている。
上記保護シート８は、ポリイミドフィルムやテフロン（登録商標）フィルム等であり、パターン電極６及び全センサ部３を覆って絶縁性基板２表面に接着剤で接着されている。
【００２０】
この液位計１は、図２に示すように、例えば貯留槽１０の内面に貼り付けて設置される。この場合、貯留槽１０の内面が曲面であっても液位計１全体が柔軟であるため、内面に沿って曲げることができ、隙間なく貯留槽１０の内面に取り付けることが可能である。
【００２１】
各センサ部３は定電流駆動され、液面下の液体Ｌに接触したセンサ部３では、電流印加によるジュール熱が液体Ｌに取られるので、液面上にあるセンサ部３よりも大きな電力が必要になり、定電流を印加した際の電圧が高くなる。このため、液面下にあるセンサ部３の数と液面より上にあるセンサ部３の数との比率によってパターン電極６にかかる電圧が変化する。したがって、薄膜サーミスタ部４の発熱状態から得られる液面位置と電圧との関係を予め計測しておくことで、定電流時の電圧変化から液面の位置を検出することが可能になる。
【００２２】
例えば、上記サーミスタ用電極５を、幅５０ｍｍの絶縁性基板２上にＬｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅ１０μｍで線状に上下方向に多数並べてパターン形成し、多数の微細なセンサ部３を上下方向に形成した場合、液面が０．０２ｍｍ（＝２０μｍ）変化した場合でも、その変化を検知することが可能である。
【００２３】
このように本実施形態の液位計１では、センサ部３が、絶縁性基板２の表面にサーミスタ材料でパターン形成された薄膜サーミスタ部４と、薄膜サーミスタ部４の上に互いに対向してパターン形成された一対のサーミスタ用電極５とを備えているので、イオン導電性の液体でなくても検知可能であると共に、パターン形成によってセンサ部３を微細にかつ多数形成することができ、液面の微小な変化も高精度に測定することが可能である。すなわち、この液位計１では、機械的な可動が不要であり、比較的簡易な構造で液面変化を高精度に検出することが可能になる。
【００２４】
また、薄膜サーミスタ部４が、水平面に沿って延在した帯状に形成され、サーミスタ用電極５が、薄膜サーミスタ部４に沿って延在した帯状又は線状に形成されているので、横長の帯状に形成されたセンサ部３によって液面のゆらぎも検出することが可能になる。また、パターン形成によって薄膜サーミスタ部４及びサーミスタ用電極５を水平方向に長く設定することで、水平方向における液体Ｌとの接触面積を増大させ液面変化に対する抵抗変化の割合を大きくすることができる。
さらに、絶縁性基板２が絶縁性フィルムであるので、全体として柔軟性があり、貯留槽１０の内面が曲面形状であっても、内面に沿って設置することが可能になる。
【００２５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００２６】
例えば、上記実施形態では、センサ部３毎に分割された薄膜サーミスタ部４をパターン形成したが、複数個のセンサ部３毎に又は全センサ部３で一体となった広い面積の薄膜サーミスタ部を用いても構わない。
また、上記実施形態では、各対のサーミスタ用電極５を全て一対のパターン電極６に接続しているが、パターン電極６をサーミスタ用電極５の対毎に複数対パターン形成しても構わない。この場合、液体Ｌに接触したセンサ部３に接続されたパターン電極６にかかる電圧だけが変化するため、どの位置のセンサ部３が液体Ｌに接触したかが判別可能であると共に液面の傾きも検出することが可能になる。
【００２７】
また、上記実施形態では、絶縁性基板２に柔軟な絶縁性フィルムを採用したが、他の絶縁性基板を採用しても構わない。例えば、図２に示す液位計２１のように、絶縁性基板２としてアルミナ基板等の硬質な基板を採用し、貯留槽１０の内面に取り付けるのではなく、該内面から離して液体Ｌ中に上方から挿入した状態で設置しても構わない。
【符号の説明】
【００２８】
１，２１…液位計、２，２２…絶縁性基板、３…センサ部、４…薄膜サーミスタ部、５…サーミスタ用電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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