JP2009210503A - 液位センサ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、抵抗体基体の最下点近傍まで液位を検出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、抵抗体基体２１の一側面に設けられた第１の電極２２と中間電極３０との間に生じる電位差と第２の電極２６と中間電極３０との間に生じる電位差とを比較して出力する構成としたものであり、立設された抵抗体基体における最下点近傍まで出力信号が変化することになり、これにより、抵抗体基体の最下点近傍まで液位を検出することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車、建築機械、航空機等のエンジンオイル、ギアオイル、トルコンオイル、ＣＶＴオイル、ブレーキオイル等の種々のオイルの液位を検出する液位センサに関するものである。

従来のこの種の液位センサは、図１０に示すように構成されていた。

図１０において、１は抵抗体基体で、この抵抗体基体１には、所定の間隔をおいて配置された櫛歯形状の一対の液位を検出する第１の電極２を上方から下方にわたって設けている。また、前記第１の電極２の上端には第１の接続部３を設けている。そしてまた、前記抵抗体基体１には、前記第１の電極２のさらに下方に位置して、互いに所定の間隔をおいて配置された櫛歯形状の一対の液質を検出する第２の電極４を設けており、そしてこの第２の電極４は、被測定液の誘電率のみに依存する出力信号を第２の接続部５を介して外部に出力するものである。

以上のように構成された従来の液位センサについて、次にその動作を説明する。

液位センサを液位を測定するオイルパン（図示せず）に浸漬した状態において、第２の電極４により、被測定液の液質に応じた誘電率を測定して外部に設けられた演算装置（図示せず）に記憶する。次に、第１の電極２により、被測定液の液位に応じた誘電率の変化を測定して、第２の電極４の出力信号と比較して演算することにより、オイルパン（図示せず）に浸漬した被測定液の液位を測定するようにしていた。

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。
特開昭６３−７９０１６号公報

しかしながら、上記した従来の液位センサにおいては、第２の電極４により被測定液の液質に応じた誘電率を測定して外部に設けられた演算装置（図示せず）に記憶した後、第１の電極２により被測定液の液位に応じた誘電率の変化を測定して、第２の電極４の出力信号と比較して演算することにより、液位を検出するようにしているため、第１の電極２以下となる抵抗体基体１の最下点近傍まで液位が検出できなくなってしまうという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、抵抗体基体の最下点近傍まで液位を検出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。

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、立設された略長方形状の抵抗体基体と、この抵抗体基体の一側面に設けられるとともに、上方から下方に向かって設けられた第１の直線部とこの第１の直線部と略垂直に所定の間隔をおいて並設された第１の枝部とからなる第１の電極と、前記抵抗体基体の一側面に設けられるとともに、上方から下方に向かって設けられた第２の直線部とこの第２の直線部と略垂直に所定の間隔をおいて並設された第２の枝部とからなる第２の電極と、前記抵抗体基体の一側面に前記第１の電極と第２の電極との間に位置して設けられ、かつ直線部とこの直線部に前記第１の電極における第１の枝部と第２の電極における第２の枝部との間が所定の間隔になるように設けられた枝部とからなる中間電極とを備え、前記第１の電極と中間電極との間に生じる電位差と前記第２の電極と中間電極との間に生じる電位差とを比較して出力する構成としたもので、この構成によれば、第１の電極と中間電極との間に生じる電位差と前記第２の電極と中間電極との間に生じる電位差とを比較して出力する構成としているため、立設された抵抗体基体における最下点近傍まで出力信号が変化することになり、これにより、抵抗体基体の最下点近傍まで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。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、中間電極における直線部を、第１の電極における第１の直線部と下方で隣接させるとともに、第２の電極における第２の直線部と上方で隣接させるようにしたもので、この構成によれば、中間電極における直線部を、第１の電極における第１の直線部と下方で隣接させるとともに、第２の電極における第２の直線部と上方で隣接させるようにしているため、第１の電極と中間電極との間の電位差と第２の電極と中間電極との間の電位差とが、被検出物質の液位の変化に合わせて順次変化す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位センサは、立設された略長方形状の抵抗体基体と、この抵抗体基体の一側面に設けられるとともに、上方から下方に向かって設けられた第１の直線部とこの第１の直線部と略垂直に所定の間隔をおいて並設された第１の枝部とからなる第１の電極と、前記抵抗体基体の一側面に設けられるとともに、上方から下方に向かって設けられた第２の直線部とこの第２の直線部と略垂直に所定の間隔をおいて並設された第２の枝部とからなる第２の電極と、前記抵抗体基体の一側面に前記第１の電極と第２の電極との間に位置して設けられ、かつ直線部とこの直線部に前記第１の電極における第１の枝部と第２の電極における第２の枝部との間が所定の間隔になるように設けられた枝部とからなる中間電極とを備え、前記第１の電極と中間電極との間に生じる前記第２の電極と中間電極との間に生じる電位差とを比較して出力する構成としているため、立設された抵抗体基体における最下点近傍まで出力信号が変化することになり、これにより、抵抗体基体の最下点近傍まで液位を検出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。

図１は本発明の一実施の形態における液位センサの斜視図、図２は同液位センサの側断面図、図３は同液位センサにおける抵抗体基体の上面図、図４は同液位センサにおける抵抗体基体をケースに取り付けた状態を示す部分拡大側断面図である。

図１〜図４において、２１はポリイミドフィルムからなる略長方形状の抵抗体基体で、この抵抗体基体２１は立設されている。また、前記抵抗体基体２１の一側面には、櫛歯状にＡｇからなる第１の電極２２を設けているもので、この第１の電極２２は上方から下方に向かって設けられた第１の直線部２３と、この第１の直線部２３と略垂直に電気的に接続され、かつ０．３ｍｍの間隔をおいて並設された第１の枝部２４とにより構成されている。そしてまた、前記第１の電極２２には上部に第１の電極接続部２５を設けている。さらにまた、前記抵抗体基体２１の一側面には、櫛歯状にＡｇからなる第２の電極２６を設けているもので、この第２の電極２６は上方から下方に向かって設けられた第２の直線部２７と、この第２の直線部２７と略垂直に電気的に接続され、かつ０．３ｍｍの間隔をおいて並設された第２の枝部２８とにより構成されている。また、前記第２の電極２６には上部に第２の電極接続部２９を設けている。３０はＡｇからなる中間電極で、この中間電極３０は前記抵抗体基体２１の一側面に前記第１の電極２２と第２の電極２６との間に位置して設けられ、かつ直線部３１と、この直線部３１に前記第１の電極２２における第１の枝部２４と第２の電極２６における第２の枝部２８との間が所定の間隔になるように設けられた枝部３２とにより構成されている。また、前記中間電極３０には上部に中間電極接続部３３を設けている。

３４は回路基板で、この回路基板３４は前記抵抗体基体２１における第１の電極接続部２５、第２の電極接続部２９および中間電極接続部３３と接続電極３５を介して電気的に接続される処理回路３６を設けており、そして、この処理回路３６により第１の電極接続部２５と中間電極接続部３３との間に生じる静電容量および第２の電極接続部２９と中間電極接続部３３との間に生じる静電容量の変化を電気信号に変換しているものである。

３７はケースで、このケース３７は前記抵抗体基体２１および回路基板３４を内側に収納している。３８は押さえバネで、この押さえバネ３８は前記ケース３７の内側に収納されるとともに、図４に示すように、前記抵抗体基体２１における第１の電極接続部２５、第２の電極接続部２９および中間電極接続部３３を回路基板３４における接続電極３５に圧接させているものである。

上記した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１の電極２２と中間電極３０との間に生じる電位差と第２の電極２６と中間電極３０との間に生じる電位差とを比較して出力するようにしているため、立設された抵抗体基体２１における最下点近傍まで出力信号が変化することになり、これにより、抵抗体基体２１の最下点近傍まで液位を検出することができるという効果を有するものである。

上記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おいて、次に、その組立方法を説明する。

まず、ポリイミド製の抵抗体基体２１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２時間焼成することにより、抵抗体基体２１の上面に第１の電極２２、第２の電極２６および中間電極３０を形成する。

次に、予め、処理回路３６を実装した回路基板３４における接続電極３５を抵抗体基体２１における第１の電極接続部２５、第２の電極接続部２９および中間電極接続部３３にはんだ付けにより接続する。

最後に、前記回路基板３４および抵抗体基体２１をケース３７に収納した後、回路基板３４と抵抗体基体２１とのはんだ付け部の機械的な接続を補強するように、押さえバネ３８をケース３７の内側に装着する。

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、その動作を説明する。

図５に示すように、液位センサＡをオイルパン４０に設置した後、オイルパン４０にエンジンオイル３９を充填する。なお、この液位センサＡにおける第１の電極２２と中間電極３０との間、および第２の電極２６と中間電極３０との間には、簡易コンデンサを構築している。そして、オイルパン４０に充填されたエンジンオイル３９の液位は（数１）により求められる。

ここで、エンジンオイル３９の液位が、順次変化する場合を説明する。

まず、図６に示すように、エンジンオイル３９の液位が抵抗体基体２１の全長に対して、１％の位置にあるときには、ＣＡ＝２０．２［ＰＦ］、ＣＢ＝２０．０［ＰＦ］となるため、液位Ｘ＝１［％］となる。

次に、図７に示すように、エンジンオイル３９の液位が抵抗体基体２１の全長に対して、５０％の位置にあるときには、ＣＡ＝２４．５［ＰＦ］、ＣＢ＝２６［ＰＦ］となるため、液位Ｘ＝５０［％］となる。

最後に、図８に示すように、エンジンオイル３９の液位が抵抗体基体２１の全長に対して、１００％の位置にあるときには、ＣＡ＝２６［ＰＦ］、ＣＢ＝２６［ＰＦ］となるため、液位Ｘ＝１００［％］となるもので、このようにして、エンジンオイル３９の液位を検出することができるものである。

そして、図９に示すように、エンジンオイル３９の液位変化に合わせて、一次直線状に出力が変化するものである。

上記したように本発明の一実施の形態における液位センサにおいては、中間電極３０における直線部３１を、第１の電極２２における第１の直線部２３と下方で隣接させるとともに、第２の電極２６における第２の直線部２７と上方で隣接させるようにしているため、第１の電極２２と中間電極３０との間の電位差と第２の電極２６と中間電極３０との間の電位差とが、被検出物質の液位の変化に合わせて順次変化するという効果を有するものである。

本発明に係る液位センサは、検出精度を向上させるために必要としていた、液質に応じた検出部を設けることなく、かつ検出対象の液体の誘電率に依存せずに、液位を検出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、建築機械、航空機等のエンジンオイル、ギアオイル、トルコンオイル、ＣＶＴオイル、ブレーキオイル等、種々のオイルの液位を検出する液位センサとし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位センサの斜視図 同液位センサの側断面図 同液位センサにおける抵抗体基体の上面図 同液位センサにおける抵抗体基体をケースに取り付けた状態を示す部分拡大側断面図 同液位センサをオイルパンに取り付けた状態を示す側断面図 同液位センサにおけるエンジンオイルの液位１％の状態を示す側断面図 同液位センサにおけるエンジンオイルの液位５０％の状態を示す側断面図 同液位センサにおけるエンジンオイルの液位１００％の状態を示す側断面図 同液位センサの出力特性を示す図 従来の液位センサにおける抵抗体基体の上面図

符号の説明

２１ 抵抗体基体
２２ 第１の電極
２３ 第１の直線部
２４ 第１の枝部
２６ 第２の電極
２７ 第２の直線部
２８ 第２の枝部
３０ 中間電極
３１ 直線部
３２ 枝部

Claims (2)

1. 立設された略長方形状の抵抗体基体と、この抵抗体基体の一側面に設けられるとともに、上方から下方に向かって設けられた第１の直線部とこの第１の直線部と略垂直に所定の間隔をおいて並設された第１の枝部とからなる第１の電極と、前記抵抗体基体の一側面に設けられるとともに、上方から下方に向かって設けられた第２の直線部とこの第２の直線部と略垂直に所定の間隔をおいて並設された第２の枝部とからなる第２の電極と、前記抵抗体基体の一側面に前記第１の電極と第２の電極との間に位置して設けられ、かつ直線部とこの直線部に前記第１の電極における第１の枝部と第２の電極における第２の枝部との間が所定の間隔になるように設けられた枝部とからなる中間電極とを備え、前記第１の電極と中間電極との間に生じる電位差と前記第２の電極と中間電極との間に生じる電位差とを比較して出力する構成とした液位センサ。
2. 中間電極における直線部を、第１の電極における第１の直線部と下方で隣接させるとともに、第２の電極における第２の直線部と上方で隣接させるようにした請求項１記載の液位センサ。

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