(57)【要約】【課題】本発明は、ヒーターの通電直後から容器内の液位を正確に検出することが可能な応答性に優れた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、第２のハーフブリッジ回路における第２の上位側サーミスタ１９および第１のハーフブリッジ回路における第１の下位側サーミスタ１８の近傍に位置してヒーターを設けたものであり、第２の上位側サーミスタおよび第１の下位側サーミスタが水没せず、空気中にある場合には、ヒーターの通電加熱直後からサーミスタの抵抗値が変化することになり、ヒーターの通電直後から容器内の液位を検出することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に電源電極、第１の出力電極、第２の出力電極およびＧＮＤ電極を設け、かつ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、第１の出力電極、ＧＮＤ電極と電気的に接続されることにより第１のハーフブリッジ回路を構成する第１の上位側サーミスタおよび第１の下位側サーミスタと、前記絶縁基板の上面に前記第１のハーフブリッジ回路と並設するように設けられ、かつ前記電源電極、第２の出力電極、ＧＮＤ電極と電気的に接続されることにより第２のハーフブリッジ回路を構成する第２の上位側サーミスタおよび第２の下位側サーミスタとを備え、前記第２のハーフブリッジ回路における第２の上位側サーミスタおよび前記第１のハーフブリッジ回路における第１の下位側サーミスタの近傍に位置してヒーターを設けた液位センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、自動車のエンジンのオイルパンや、燃料タンク、スチーム型電子レンジ等に使用される容器内に入れられた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に示すように構成されていた。
【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】
液体を内側に入れた容器（図示せず）の外側面に、把持部６を手に持って容器（図示せず）に向って押し付け、かつガイドバー４が容器（図示せず）に密着するように液位センサを固定する。そして、この固定状態において、ヒーター３を通電加熱して容器（図示せず）の表面から熱伝達を行い、容器（図示せず）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、容器（図示せず）の内部に液体が接するか否かによって、容器（図示せず）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、容器（図示せず）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、上記した従来の液位センサにおいては、ヒーター３を通電加熱して容器（図示せず）の表面から熱伝達を行い、そしてこの容器（図示せず）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していたため、ヒーター３の通電直後は、容器（図示せず）に熱が完全に伝わらないことになり、これにより、容器内の液位を正確に測定できない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、ヒーターの通電直後から容器内の液位を正確に検出することが可能な応答性に優れた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、第１の出力電極、第２の出力電極およびＧＮＤ電極を設け、かつ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、第１の出力電極、ＧＮＤ電極と電気的に接続されることにより第１のハーフブリッジ回路を構成する第１の上位側サーミスタおよび第１の下位側サーミスタと、前記絶縁基板の上面に前記第１のハーフブリッジ回路と並設するように設けられ、かつ前記電源電極、第２の出力電極、ＧＮＤ電極と電気的に接続されることにより第２のハーフブリッジ回路を構成する第２の上位側サーミスタおよび第２の下位側サーミスタとを備え、前記第２のハーフブリッジ回路における第２の上位側サーミスタおよび前記第１のハーフブリッジ回路における第１の下位側サーミスタの近傍に位置してヒーターを設けたもので、この構成によれば、第２のハーフブリッジ回路における第２の上位側サーミスタおよび第１のハーフブリッジ回路における第１の下位側サーミスタの近傍に位置してヒーターを設けているため、第２の上位側サーミスタおよび第１の下位側サーミスタが水没せず、空気中にある場合には、ヒーターの通電加熱直後からサーミスタの抵抗値が変化することになり、これにより、ヒーターの通電直後から容器内の液位を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。
【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、第１の出力電極、第２の出力電極およびＧＮＤ電極を設け、かつ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、第１の出力電極、ＧＮＤ電極と電気的に接続されることにより第１のハーフブリッジ回路を構成する第１の上位側サーミスタおよび第１の下位側サーミスタと、前記絶縁基板の上面に前記第１のハーフブリッジ回路と並設するように設けられ、かつ前記電源電極、第２の出力電極、ＧＮＤ電極と電気的に接続されることにより第２のハーフブリッジ回路を構成する第２の上位側サーミスタおよび第２の下位側サーミスタとを備え、前記第２のハーフブリッジ回路における第２の上位側サーミスタおよび前記第１のハーフブリッジ回路における第１の下位側サーミスタの近傍に位置してヒーターを設けているため、第２の上位側サーミスタおよび第１の下位側サーミスタが水没せず、空気中にある場合には、ヒーターの通電加熱直後からサーミスタの抵抗値が変化することになり、これにより、ヒーターの通電直後から容器内の液位を検出することが可能な応答性に優れた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】
【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である。
【００１５】
図１〜図３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と離間して設けられるとともに、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と略同一の高さに並設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と離間して設けられるとともに、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５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はヒーターで、このヒーター２４は前記絶縁層２３の上面に第１の下位側サーミスタ１８および第２の上位側サーミスタ１９の近傍に位置して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２４の上面を覆うように設けられている。
【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の上面で、第１の下位側サーミスタ１８および第２の上位側サーミスタ１９の近傍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２４を形成する。
【００２４】
最後に、前記絶縁基板１１およびヒーター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２４の上面に保護層２６を形成する。
【００２５】
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。
【００２６】
図４に示すように、予めチーム型電子レンジ（図示せず）に使用される熱伝導性のプラスチックからなる容器２７に水２８を満たした後、この容器２７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。
【００２７】
また、液位センサにおける電源電極１２、第１の出力電極１３、第２の出力電極１４、ＧＮＤ電極１５、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、第１の出力電極１３および第２の出力電極１４は２．５Ｖに設定されている。そしてまた、図５に示すように、第１のハーフブリッジ回路２１における第１の出力電極１３を比較器３２における反転端子３３に接続するとともに、第２のハーフブリッジ回路２２における第２の出力電極１４を非反転端子３４に電気的に接続している。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。
【００２８】
このような状態において、プラスチックからなる容器２７内の水２８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て見ると、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、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の全てが水没している。したがって、第１の下位側サーミスタ１８および第２の上位側サーミスタ１９の周囲の温度は約２６℃となり、また、第１の上位側サーミスタ１６および第２の下位側サーミスタ２０の温度は約２５℃となる。それゆえに、初期状態では、図６（ａ）に示すように、第２の出力電極１４の出力電圧が第１の出力電極１３の出力電圧よりも若干高いものの略等しくなるため、図６（ｂ）に示すように、比較器３２からの出力信号は略零となる。
【００２９】
次に、プラスチックからなる容器２７内の水２８が減少して液面が第２の上位側サーミスタ１９と第２の下位側サーミスタ２０との間および第１の上位側サーミスタ１６と第１の下位側サーミスタ１８との間に位置するレベル２になった場合は、第２の上位側サーミスタ１９の周囲温度は、ヒーター２４により加熱されて約３５℃となり、抵抗値が低下する。一方、第１の下位側サーミスタ１８は水没しているため、ヒーター２４により加熱された熱が奪われ、約２６℃となる。また、第１の上位側サーミスタ１６および第２の下位側サーミスタ２０の周囲の温度は約２５℃となる。従って、図６（ｃ）に示すように、第２の出力電極１４の出力電圧は高くなり、比較器３２からの出力信号が図６（ｄ）に示すように高くなる。
【００３０】
次に、プラスチックからなる容器２７内の水２８がさらに減少して液面が第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の下側に位置するレベル１になった場合は、第１の下位側サーミスタ１８および第２の上位側サーミスタ１９の周囲の温度はヒーター２４により加熱されて、約３５℃となり、抵抗値が低くなる。一方、第１の上位側サーミスタ１６および第２の下位側サーミスタ２０の周囲の温度は約２５℃となる。従って、図６（ｅ）に示すように、第２の出力電極１４の出力電圧は高くなり、一方、第１の出力電極１３の出力電圧は低くなる。ゆえに、図６（ｆ）に示すように、比較器３２からの出力信号は最大に高くなる。
【００３１】
ここで、ヒーター２４を通電加熱した直後の液位センサの動作について考えて見ると、本発明の一実施の形態における液位センサにおいては、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の近傍に位置してヒーター２４を設けているため、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が水没せず、空気中にある場合には、ヒーター２４の通電加熱直後から第１の下位側サーミスタ１８および第２の上位側サーミスタ１９の抵抗値が変化することになり、これにより、ヒーター２４の通電直後から容器２７内の液位を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】
【００３２】
本発明に係る液位センサは、ヒーターの通電直後から容器内の液位を検出することが可能な応答性に優れた液位センサを提供することができるという効果を有するものであり、特に自動車のエンジンのオイルパンや、燃料タンク、スチーム型電子レンジ等に使用される容器内に入れられた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】
【００３３】
【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】同液位センサをスチーム型電子レンジのプラスチックからなる容器に貼り付けて取り付けた状態を示す側断面図
【図５】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６】同液位センサの動作する状態を示す図
【図７】従来の液位センサの斜視図
【図８】同液位センサにおけるシートの上面図
【符号の説明】
【００３４】
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  第１の上位側サーミスタ
１８  第１の下位側サーミスタ
１９  第２の上位側サーミスタ
２０  第２の下位側サーミスタ
２１  第１のハーフブリッジ回路
２２  第２のハーフブリッジ回路
２４  ヒーター
【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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