JP2008267855A - 液面検出センサおよびこれを用いた液体用タンク - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、時間的応答性を良好にしてガソリンや灯油等の油の液面を確実に検出することができる液面検出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】本発明の液面検出センサは、液面検出センサ素子２１を金属ラミネートフィルム３６で覆ったものであり、ガソリンタンクや灯油タンクの内側にこの液面検出センサを配置した場合には、少なくとも金属ラミネートフィルムの金属で構成された層により水分の透過を阻止することができ、これにより、液面検出センサの内部に水分が浸入するのを防止することができるため、時間的応答性を良好にしてガソリンや灯油等の油の液面を確実に検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体用タンクの液面、特に、ガソリンタンク、灯油タンク等の液面を検出する液面検出センサおよびこれを用いた液体用タンクに関するものである。

従来のこの種の液面検出センサは、図６、図７に示すような構成を有していた。

図６は従来の液面検出センサの正面図、図７は同液面検出センサの側断面図である。

図６、図７において、１はフィルム状に構成されたポリエチレンテレフタレートからなる直方体形状の絶縁基板で、この絶縁基板１は長手方向に略垂直に立設されるとともに、一側面にエポキシ系樹脂からなる絶縁層２を設けており、さらに、前記絶縁基板１と絶縁層２との間にはＡｇ系樹脂とエポキシ系樹脂との混合物からなるヒーター層３を設けている。また、前記絶縁基板１における絶縁層２の側面には上方から下方にわたってＡｇ系樹脂とエポキシ系樹脂との混合物からなる樹脂材料をバインダーとするサーミスタで構成した液位検出抵抗層４を設けており、そしてこの液位検出抵抗層４の長手方向と垂直の方向の両端には一対の液位測定電極５を設けるとともに、この液位測定電極５は配線パターン６を介して外部電極７と電気的に接続している。そしてまた、前記絶縁基板１における絶縁層２の側面には上方に位置してＡｇ系樹脂とエポキシ系樹脂との混合物からなる樹脂材料をバインダーとするサーミスタで構成した気体温度検出抵抗層８を設けており、そしてこの気体温度検出抵抗層８の両端には一対のＡｇからなる気体温度検出電極９を設けるとともに、この気体温度検出電極９は配線パターン６を介して外部電極７と電気的に接続している。さらに、前記絶縁基板１における絶縁層２の側面には下方に位置してＡｇ系樹脂とエポキシ系樹脂との混合物からなる樹脂材料をバインダーとするサーミスタで構成した液体温度検出抵抗層１０を設けており、そしてこの液体温度検出抵抗層１０の両端には一対のＡｇからなる液体温度検出電極１１を設けるとともに、この液体温度検出電極１１は配線パターン６を介して外部電極７と電気的に接続している。そして、前記一対の気体温度検出電極９間の長さと、一対の液体温度検出電極１１間の長さは略同一とし、この長さを単位長さと定義する。１２はＳｉ系またはアクリル系からなる接着層で、この接着層１２は前記絶縁基板１、液位検出抵抗層４、液位測定電極５、気体温度検出抵抗層８、気体温度検出電極９、液体温度検出抵抗層１０および液体温度検出電極１１の側面に設けている。

以上のように構成された従来の液面検出センサについて、次にその動作を図面を参照しながら説明する。

図８は従来の液面検出センサが動作する状態を示す側断面図である。

図８に示すように、まず、液面検出センサを点滴溶液１４を満たした点滴容器１３の外側面に貼り付ける。この場合、気体温度検出抵抗層８は点滴容器１３内における気体と対向し、かつ液体温度検出抵抗層１０は点滴容器１３内における液体と対向し、さらに液位検出抵抗層４は点滴容器１３の外側面に貼り付ける。そしてこの状態において、絶縁基板１に埋設されたヒーター層３に電圧が印加されると、ヒーター層３に流れる電流によりヒーター層３からジュール熱が発生する。このジュール熱は絶縁層２を介して液位検出抵抗層４、気体温度検出抵抗層８および液体温度検出抵抗層１０に到達する。このとき、液位検出抵抗層４のうちの液体に対向する部分と気体に対向する部分とでは、熱放散定数の差により単位長さあたりの自己発熱量に差が生じるため、液位検出抵抗層４のうちの気体に対向する部分と液体に対向する部分とでは温度差が生じ、これにより、サーミスタの抵抗−温度特性により単位長さあたりの抵抗値に差が生じる。この抵抗値の差を一対の気体温度検出電極９間に位置する気体温度検出抵抗層８の抵抗値および一対の液体温度検出電極１１間に位置する液体温度検出抵抗層１０の抵抗値と比較して演算することにより、点滴容器１３内の点滴溶液１４の液面を検出するものである。

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。
特開２００６−９０７１４号公報

しかしながら、上記した従来の構成においては、液面検出センサを、液体を入れる容器である点滴容器１３の外側に取り付けているため、時間的応答性が良好でないという課題を有していた。

また、上記した従来の液面検出センサを、液体を入れる容器の内側に配置する場合、特に、その液体がガソリンや灯油などの油である場合、あるいは化学的反応を起こし易い液体の場合には、液面検出センサの接着層１２がダメージを受けてしまい、その結果、水分が液面検出センサの内部に到達して検出精度が劣化する場合があることがわかった。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、時間的応答性を良好にしてガソリンや灯油等の油の液面を確実に検出することができる液面検出センサを提供することを目的とするものである。

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。

本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁基板と、この絶縁基板に直接的または間接的に形成された一対の液位測定電極と、この一対の液位測定電極間に形成された液位検出抵抗層と、前記絶縁基板に直接的または間接的に形成された一対の気体温度検出電極と、この一対の気体温度検出電極間に形成された気体温度検出抵抗層と、前記絶縁基板に直接的または間接的に形成された一対の液体温度検出電極と、この一対の液体温度検出電極間に形成された液体温度検出抵抗層と、前記絶縁基板に直接的または間接的に形成されたヒーター層と、前記一対の液位測定電極、液位検出抵抗層、一対の気体温度検出電極、気体温度検出抵抗層、一対の液体温度検出電極、液体温度検出抵抗層およびヒーター層を直接的にまたは間接的に覆う保護層とを有する液面検出センサ素子を備え、この液面検出センサ素子を金属ラミネートフィルムで覆ったもので、この構成によれば、液面検出センサ素子を金属ラミネートフィルムで覆っているため、ガソリンタンクや灯油タンクの内側にこの液面検出センサを配置した場合には、少なくとも金属ラミネートフィルムの金属で構成された層により水分の透過を阻止することができ、これにより、液面検出センサの内部に水分が浸入するのを防止することができるため、時間的応答性を良好にしてガソリンや灯油等の油の液面を確実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。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、液面検出センサ素子と金属ラミネートフィルムとの間に接着剤からなる接着層を形成したもので、この構成によれば、液面検出センサ素子と金属ラミネートフィルムとの間に空気が混入するのを確実に防止することができるため、時間的応答性を良好にしてガソリンや灯油等の油の液面を確実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。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、液面検出センサを内部に備えた液体用タンクを提供するもので、この液体用タンクを用いることにより、時間的応答性を良好にしてガソリンや灯油等の油の液面を確実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。

以上のように本発明の液面検出センサは、絶縁基板と、この絶縁基板に直接的または間接的に形成された一対の液位測定電極と、この一対の液位測定電極間に形成された液位検出抵抗層と、前記絶縁基板に直接的または間接的に形成された一対の気体温度検出電極と、この一対の気体温度検出電極間に形成された気体温度検出抵抗層と、前記絶縁基板に直接的または間接的に形成された一対の液体温度検出電極と、この一対の液体温度検出電極間に形成された液体温度検出抵抗層と、前記絶縁基板に直接的または間接的に形成されたヒーター層と、前記一対の液位測定電極、液位検出抵抗層、一対の気体温度検出電極、気体温度検出抵抗層、一対の液体温度検出電極、液体温度検出抵抗層およびヒーター層を直接的にまたは間接的に覆う保護層とを有する液面検出センサ素子を備え、この液面検出センサ素子を金属ラミネートフィルムで覆っているため、時間的応答性を良好にしてガソリンや灯油等の油の液面を確実に検出することができる液面検出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。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における液面検出センサの側断面図、図２は同液面検出センサにおける液面検出素子の正面図、図３は同液面検出センサにおける液面検出センサ素子の側断面図、図４は同液面検出センサにおける液面検出センサ素子から保護層およびヒーター層を取り外した状態を示す正面図である。

図１〜図４において、２１は液面検出センサ素子である。２２はフィルム状に構成されたポリエチレンテレフタレートからなる直方体形状の絶縁基板で、この絶縁基板２２は長手方向に略垂直に立設されている。また、前記絶縁基板２２には、一側面の上部から下部にわたって一対のＡｇからなる液位測定電極２３を設けるとともに、この液位測定電極２３には、両端が液位測定電極２３と電気的に接続されるように液位検出抵抗層２４を設けている。そして、この液位検出抵抗層２４は、Ａｇ系樹脂とエポキシ系樹脂との混合物からなる樹脂材料をバインダーとするサーミスタで構成されている。そしてまた、前記絶縁基板２２の一側面には、前記一対の液位測定電極２３の上方に位置して一対のＡｇからなる気体温度検出電極２５を設けるとともに、この気体温度検出電極２５に両端が電気的に接続されるように気体温度検出抵抗層２６を設けている。そして、この気体温度検出抵抗層２６は、Ａｇ系樹脂とエポキシ系樹脂との混合物からなる樹脂材料をバインダーとするサーミスタで構成されている。

さらに、前記絶縁基板２２における下端には一対のＡｇからなる液体温度検出電極２７を設けるとともに、この液体温度検出電極２７に両端が電気的に接続されるようにＡｇ系樹脂とエポキシ系樹脂との混合物からなる樹脂材料をバインダーとするサーミスタからなる液体温度検出抵抗層２８を設けている。そして、前記一対の気体温度検出電極２５間の長さと、一対の液体温度検出電極２７間の長さは略同一とし、この長さを単位長さと定義する。また、前記液位測定電極２３、気体温度検出電極２５および液体温度検出電極２７は、前記絶縁基板２２の一側面に設けられた配線パターン２９を介して外部電極３０と電気的に接続されている。

３１は絶縁層で、この絶縁層３１は前記絶縁基板２２の上面に設けた液位測定電極２３、液位検出抵抗層２４、気体温度検出電極２５、気体温度検出抵抗層２６、液体温度検出電極２７および液体温度検出抵抗層２８を覆うように設けられている。３２はヒーター層で、このヒーター層３２は前記絶縁層３１の上面を蛇行するように設けられるとともに、回路パターン３３を介してヒーター電極３４と電気的に接続されている。３５は保護層で、この保護層３５は前記ヒーター層３２の上面を覆うように設けられている。前記液面検出センサ素子２１は、以上説明した絶縁基板２２、液位測定電極２３、液位検出抵抗層２４、気体温度検出電極２５、気体温度検出抵抗層２６、液体温度検出電極２７、液体温度検出抵抗層２８、配線パターン２９、外部電極３０、絶縁層３１、ヒーター層３２、回路パターン３３、ヒーター電極３４および保護層３５で構成されるものである。

３６は金属ラミネートフィルムで、この金属ラミネートフィルム３６は前記液面検出センサ素子２１を表裏の両面から挟み込んでいるものである。この金属ラミネートフィルム３６としては、公知のものを適宜選択して使用することができる。金属ラミネートフィルム３６の構成としては、一般的には金属箔に樹脂層を積層したものが多く用いられており、特に金属箔としてアルミニウム箔を用いたものがアルミラミネートフィルムと言う名称で広く知られており、本発明の一実施の形態においてもこのようなアルミラミネートフィルムを用いることができる。

３７は接着剤からなる接着層で、この接着層３７は金属ラミネートフィルム３６と液面検出センサ素子２１との間に位置し、この両者を密着させて接着するものである。３８はコネクタで、このコネクタ３８は絶縁基板２２上の外部電極３０と接触することによりリード線３９と外部電極３０とを電気的に接続させるものである。４０は熱硬化性樹脂からなるモールドで、このモールド４０は外部電極３０、コネクタ３８およびリード線３９の先端部を覆っているものである。

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面検出センサについて、次に、その製造方法を説明する。

まず、ポリイミド製の絶縁基板２２の一側面において、液位測定電極２３、気体温度検出電極２５、液体温度検出電極２７、配線パターン２９、外部電極３０およびヒーター電極３４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、液位測定電極２３、気体温度検出電極２５、液体温度検出電極２７、配線パターン２９、外部電極３０およびヒーター電極３４を形成する。

次に、絶縁基板２２の上面において、液位検出抵抗層２４、気体温度検出抵抗層２６および液体温度検出抵抗層２８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２２の上面に液位検出抵抗層２４、気体温度検出抵抗層２６および液体温度検出抵抗層２８を形成する。

次に、前記絶縁基板２２の一側面における配線パターン２９、液位検出抵抗層２４、気体温度検出抵抗層２６、液体温度検出抵抗層２８、気体温度検出電極２５、液体温度検出電極２７および液位測定電極２３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３１を形成する。

次に、前記絶縁層３１の上面において、ヒーター層３２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３１の上面にヒーター層３２を形成する。

次に、前記絶縁基板２２およびヒーター層３２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２２およびヒーター層３２の上面に保護層３５を形成して、液面検出センサ素子２１を得る。

次に、液面検出センサ素子２１の外部電極３０を除いた表面および裏面のそれぞれに接着剤からなる接着層３７を介して金属ラミネートフィルム３６を重ね合わせて、金属ラミネートフィルム３６同士を熱により接着する。このとき、金属ラミネートフィルム３６と液面検出センサ素子２１との間に空気が入らないように接着をする。

最後に、外部電極３０とコネクタ３８を接続し、さらにコネクタ３８とリード線３９を接続してから、外部電極３０、コネクタ３８およびリード線３９の先端部を熱硬化性樹脂で覆い、加熱することによりモールド４０を形成する。

以上のように構成され、かつ製造された本発明の一実施の形態における液面検出センサについて、次に、その動作を図面を参照しながら説明する。

図５は本発明の一実施の形態における液面検出センサが動作する状態を示す側断面図である。

図５に示すように、液面検出センサ４１が取り付けられたガソリンタンク４２にガソリン４３が入っている状態において、絶縁基板２２におけるヒーター層３２に電圧が印加されると、ヒーター層３２に流れる電流によりヒーター層３２からジュール熱が発生する。このジュール熱は絶縁層３１を介して液位検出抵抗層２４、気体温度検出抵抗層２６および液体温度検出抵抗層２８に到達する。このとき、液位検出抵抗層２４のうちの液体に対向する部分と気体に対向する部分とでは、熱放散定数の差により単位長さあたりの自己発熱量に差が生じるため、液位検出抵抗層２４のうちの気体に対向する部分と液体に対向する部分とでは温度差が生じ、これにより、サーミスタの抵抗−温度特性により単位長さあたりの抵抗値に差が生じる。この抵抗値の差を一対の気体温度検出電極２５間に位置する気体温度検出抵抗層２６の抵抗値および一対の液体温度検出電極２７間に位置する液体温度検出抵抗層２８の抵抗値と比較して演算することにより、ガソリンタンク４２内のガソリン４３の液面を検出するものである。

上記したように本発明の一実施の形態における液面検出センサ４１においては、絶縁基板２２と、この絶縁基板２２に直接的または間接的に形成された一対の液位測定電極２３と、この一対の液位測定電極２３間に形成された液位検出抵抗層２４と、前記絶縁基板２２に直接的または間接的に形成された一対の気体温度検出電極２５と、この一対の気体温度検出電極２５間に形成された気体温度検出抵抗層２６と、前記絶縁基板２２に直接的または間接的に形成された一対の液体温度検出電極２７と、この一対の液体温度検出電極２７間に形成された液体温度検出抵抗層２８と、前記絶縁基板２２に直接的または間接的に形成されたヒーター層３２と、前記一対の液位測定電極２３、液位検出抵抗層２４、一対の気体温度検出電極２５、気体温度検出抵抗層２６、一対の液体温度検出電極２７、液体温度検出抵抗層２８およびヒーター層３２を直接的にまたは間接的に覆う保護層とを有する液面検出センサ素子２１を備え、この液面検出センサ素子２１を金属ラミネートフィルム３６で覆っているため、ガソリンタンク４２の内側にこの液面検出センサ４１を配置した場合には、少なくとも金属ラミネートフィルム３６の金属で構成された層により水分の透過を阻止することができ、これにより、液面検出センサ４１の内部に水分が浸入するのを防止することができるため、時間的応答性を良好にしてガソリン４３の液面を確実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。

また、液面検出センサ素子２１と金属ラミネートフィルム３６との間に接着剤からなる接着層３７を形成しているため、液面検出センサ素子２１と金属ラミネートフィルム３６との間に空気が混入するのを確実に防止することができ、これにより、時間的応答性を良好にしてガソリン４３の液面を確実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。

そしてまた、液面検出センサ４１を内部に備えたガソリンタンク４２を有しているため、このガソリンタンク４２を用いることにより、時間的応答性を良好にしてガソリン４３の液面を確実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。

さらに、絶縁基板２２として、可撓性を有する例えば、フレキシブル基板を用いた場合には、金属ラミネートフィルム３６も可撓性を有するものであるため、液面検出センサ４１自身も可撓性を有するものとなり、これにより、ガソリンタンク４２の内壁の形状が曲面であっても、その曲面に合わせて液面検出センサ４１を取り付けることが可能となるものである。また、前記液面検出センサ４１を棒状の剛体に取り付け、そしてこれをガソリンタンク４２に配置する構成にすることもできるものである。そしてまた、これとは逆に、絶縁基板２２に剛体の基板を用いた場合には、ガソリンタンク４２の内壁に液面検出センサ４１を取り付ける必要はなくなり、その結果、液面検出センサ４１の配置の自由度が増すという効果が得られるものである。

なお、上記本発明の一実施の形態においては、金属ラミネートフィルム３６としてアルミラミネートフィルムを用いたが、このアルミニウム以外の金属箔を用いたものであってもよく、この場合は、ある程度の強度を有し、水分の透過を防ぎ、そして化学的にも比較的安定している金属箔を用いることができるものである。また、上記金属箔の代わりに、基材となる層に金属を蒸着させた金属膜を用いた構成であってもよいものである。

また、上記本発明の一実施の形態においては、液面検出センサ素子２１と金属ラミネートフィルム３６との間に接着剤からなる接着層３７を設けたものについて説明したが、接着層３７を設けずに、直接的に液面検出センサ素子２１と金属ラミネートフィルム３６とが接触するような構成にしてもよいものである。すなわち、この構成は、液面検出センサ素子２１と金属ラミネートフィルム３６との間に空気が混入するのを防ぐために、液面検出センサ素子２１の表裏両面のそれぞれに金属ラミネートフィルム３６を配置し、そして２枚の金属ラミネートフィルム３６とこの２枚の金属ラミネートフィルム３６に挟まれた液面検出センサ素子２１とを加熱した２本のロールの間に通すことにより、液面検出センサ素子２１の表裏両面のそれぞれに金属ラミネートフィルム３６を貼り付けるものである。この場合、真空の環境下において、液面検出センサ素子２１の表裏両面のそれぞれに金属ラミネートフィルム３６を貼り付けるようにすれば、空気の混入を確実に防止することができるものである。

そしてまた、前記絶縁基板２２の下方を折り曲げ、液体温度検出電極２７および液体温度検出抵抗層２８をガソリンタンク４２の底面に接触させる構成にしてもよいもので、このような構成にした場合は、ガソリン４３がガソリンタンク４２内の底面に残っていれば正常に液面の検出ができるため、好ましいものとなる。

さらに、前記液面検出センサ４１の上部をガソリンタンク４２の上面の最も高い場所に配置するようにしてもよく、このような構成にした場合は、気体温度検出電極２５および気体温度検出抵抗層２６を常にガソリン４３の液面より上方に位置させることができるため、ガソリンタンク４２にガソリン４３が最大限入っている場合でも正常に液面の検出ができるもので、好ましいものとなる。

さらにまた、上記本発明の一実施の形態においては、絶縁基板２２の上に液位検出抵抗層２４等を形成し、そしてその上に絶縁層３１を介してヒーター層３２を形成する構成について説明したが、絶縁基板２２の上にヒーター層３２を形成し、そしてその上に絶縁層３１を介して液位検出抵抗層２４等を形成する構成にしてもよいものである。

本発明に係る液面検出センサは、時間的応答性を良好にしてガソリンや灯油などの油の液面を確実に検出することができるという効果を有するものであり、水の液面のみならず、特に、ガソリンや灯油などの油の液面検出センサにおいて有用となるものである。

本発明の一実施の形態における液面検出センサの側断面図 同液面検出センサにおける液面検出素子の正面図 同液面検出センサにおける液面検出センサ素子の側断面図 同液面検出センサにおける液面検出センサ素子から保護層およびヒーター層を取り外した状態を示す正面図 同液面検出センサが動作する状態を示す側断面図 従来の液面検出センサの正面図 同液面検出センサの側断面図 同液面検出センサが動作する状態を示す側断面図

符号の説明

２１ 液面検出センサ素子
２２ 絶縁基板
２３ 液位測定電極
２４ 液位検出抵抗層
２５ 気体温度検出電極
２６ 気体温度検出抵抗層
２７ 液体温度検出電極
２８ 液体温度検出抵抗層
３２ ヒーター層
３５ 保護層
３６ 金属ラミネートフィルム
３７ 接着層
４１ 液面検出センサ

Claims (3)

1. 絶縁基板と、この絶縁基板に直接的または間接的に形成された一対の液位測定電極と、この一対の液位測定電極間に形成された液位検出抵抗層と、前記絶縁基板に直接的または間接的に形成された一対の気体温度検出電極と、この一対の気体温度検出電極間に形成された気体温度検出抵抗層と、前記絶縁基板に直接的または間接的に形成された一対の液体温度検出電極と、この一対の液体温度検出電極間に形成された液体温度検出抵抗層と、前記絶縁基板に直接的または間接的に形成されたヒーター層と、前記一対の液位測定電極、液位検出抵抗層、一対の気体温度検出電極、気体温度検出抵抗層、一対の液体温度検出電極、液体温度検出抵抗層およびヒーター層を直接的にまたは間接的に覆う保護層とを有する液面検出センサ素子を備え、この液面検出センサ素子を金属ラミネートフィルムで覆った液面検出センサ。
2. 液面検出センサ素子と金属ラミネートフィルムとの間に接着剤からなる接着層を形成した請求項１記載の液面検出センサ。
3. 請求項１または２のいずれかに記載の液面検出センサを内部に備えた液体用タンク。

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