JPH01253616A - 水位センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は水等の流体の圧力を検知して、その水位等を測
定する水位センサに関する。

従来の技術 従来のこの種の水位センサは第７図に示すように、水導
入管１の端面にシリコン半導体型圧力センサ２を固着し
、水３の圧力を、ＳＵＳ等の薄い２１・−１ 隔板５で受圧し、この圧力を、シリコンオイルなどの媒
体６を介して、圧力センサ２へ伝達していた。７は大気
へ通じる通気孔を示す。８ａ、８ｂは圧力センサの入出
力端子を示す。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、水３の圧力を隔板
５、媒体６を介して受圧するため、精度が悪くなったり
、構造が複雑になるという課題を有していた。

また、水１を直接圧力センサ２で直接受圧すると、絶縁
抵抗などの問題のため圧力センサ２が誤動作したシ、あ
るいは過大圧力が印加されたとき、圧力センサ２のダイ
アフラム部分９が破断するという課題があった。

本発明はかかる従来の課題を解消するもので、水を直接
受圧する簡単な構成で、かつ精度の良い水位センサを提
供することを目的とする。

課題を解決するだめの手段 上記問題点を解決するため、本発明の水位センサは、水
を導入するための水導入管と、水導入管の端面に水と直
接接するダイアフラム面の全面にアース電極を有するア
ルミナ・ダイアフラム面有する静電容量型圧カセンザを
固着した構成としたものである。

作　　用 上記構成により、アース電極を有するアルミナ・ダイア
フラムが水圧を直接受圧するので、高精度に水位検出が
できる。

実施例 以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に基づく水位センサの断
面図である。１は水３を導入するだめの水導入管、１０
は水と接する面にアース電極１１を有するアルミナ・ダ
イアフラム、１２はシールガラス１３を介して、１０に
接着されているアルミナ板、１４１１５はアルミナ・ダ
イアフラム１０およびアルミナ板１２に、相対向して設
けられた円状の電極を示す。１６は水導入管１とアルミ
ナ・ダイアフラム１０との水密を保持するための０リン
グ、１７はアルミナ・ダイアツクＡ１０を有する静電容
量型圧カセンザ１８を、水導入管に固着するためのナツ
トを示す。なお、７はアルミナ板１２に設けられた大気
への通気孔を示す。

第２図にアルミナ・ダイアフラム１０を有する静電容量
型圧力センサ１８の一部破断斜視図を示す。１９はアー
ス電極１１の取シ出しリード線を２０は円状電極１５の
取シ出しリード線を示す。

電極１１，１４．１５は薄膜用金ペーストをスクリーン
印刷１〜、空気中で焼成して形成した。電極１１．１４
．１５はそれぞれ直径２５ｍｍ、直径１２Ｗ７１．直径
１２騎とした。シ・−ルガラス１３もそれぞれアルミナ
　ダイアフラム１０、アルミナ板１２にスクリーン印刷
し、貼り合わせて空気中で焼成ｉ−接着した。焼成後の
シールガラス１３の厚みは４５μ７ノ２である。アルミ
ナ・ダイアフラム１０およびアルミナ板１２の板厚は０
．３１７’７ｆｆおよび０８龍とした。シールガラス１
３の内径は直径２４門とした。第３図に水位と静電容量
との関係を示す。水位の変化−５ｍ〜＋５ｍに対し、静
電容量は１６ρＦ〜３７９Ｆと大幅に変化した。この静
電容量の変化を検知することによシ、水位の変化範囲±
５ｍに対し、±５門の精度で水位を検出可能であること
がわかった。

従来のシリコン半導体型圧カセンザの場合、隔板あるい
はシリコンオイルなどを介していたため、複雑な形状と
なシ、水位の検知精度は、±５　ｎ７の変化範囲に対し
、±１０間であった。

すなわち、本願は水導入管１の端面に直接、アルミナ・
ダイアフラム１０を有する静電容量型圧カセンザ１８を
取り付けるという簡単な構成であるため、水位を精度よ
く検知できた。

次に本発明の第２の実施例を第４図を用いて説明する。

第４図は、水導入管１の端面に銀ろう２２゜２３ではさ
まれたチタン（Ｔ１）箔２１を介して、アルミナ・ダイ
アフラム１０を直接ろう付けした結果を示す。Ｔｉ箔２
１の板厚は５０μ〃２、銀ろうはＡｇ−Ｃｕ共晶銀ろう
を用いた。アルミナ・ダイアフラム１０を有する静電容
量型圧カセンザ６ハ・− １８が、水導入管１の端面に第１図に示した０リング１
６によるシールの場合に比べ、より強固に接着ン・−ル
され、０リング１６によるシールの場合のように、ナツ
ト１７の締め付は強度の不安定性などが無く、より一層
精度が向上し上述の水位範囲±５ｍに対し、検知精度は
±３ｍｍとなった。

次に、過大圧力が印加された場合の説明をする。

第５図は、アルミナ・ダイアフラム１０を有する静電容
量型圧力センサ１８の断面図を示す。過大圧力旦がアル
ミナ・ダイアフラム１ｏに印加されるとアルミナ・ダイ
アフラム１０が点線１０’で示したように変形し、アル
ミナ板１２に接触する。

更に過大圧力βが印加されると、アルミナ・ダイアフラ
ム１０とアルミナ板１２とが一体となって変形し、遂に
は破断する。第１図に示した第１の実施例の場合的１０
ｍの水位相当圧で、アルミナ・ダイアフラム１０が変形
しアルミナ板１２に接触し、約２００ｍの水位相当圧で
、アルミナ・ダイアフラム１０およびアルミナ板１２と
が破断した。従って、最大許容水位が１５０７ｎであれ
ば、それ以上の耐圧を有するようアルミナ板１２の板厚
を厚くする必要がある。例えばアルミナ板１２を０．８
顧に選定しておけば、約２００ｍ水位まで耐えることが
出来るため、アルミナ・ダイアフラム１０がアルミナ板
と接触し、支持されるため破断することがない。

更に、高耐圧が必要なときは、第６図に示す第３の実施
例のようにアルミナ板１２が、破断変形しないように、
その裏面を支持するとよい。すなわち、アルミナ板１２
の中央部から支持するよう中央部に突起２５のあるナツ
ト２４で固着すると、過大圧力が印加され、アルミナ・
ダイアフラム１０が変形し、アルミナ板１２と接触し、
更に変形しようとしても、２５により支持されているた
め、アルミナ・ダイアフラム１０は変形することが出来
ないため破断することはない。

発明の効果 以上のように本発明の水位センサは、次の効果を有する
。

（１）水を直接受圧するという簡単な構成であるため、
高精度である。

（２）水導入管端面に直接ろう付けできるため、構成ら
非常に簡単で、かつ高精度である。

（３）アルミナ板の板厚を適当に選択することにより、
最大耐圧を選ぶことが出来る。

（４）アルミナ板の裏面を支持することにより、過大圧
力に対してもアルミナ・ダイアフラムが破断することな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における水位センサの断
面図、第２図はアルミナ・ダイアフラムを有する静電容
量型圧力センサの一部破断斜視図、第３図は水位センサ
の水位−静電容量特性図、第４図は第２の実施例におけ
る水位センサの要部断面図、第５図は過大圧力が印加さ
れた状態を説明する静電容量型圧力センサの断面図、第
６図は第３の実施例の水位センサの断面図、第７図は従
来の水位センサの断面図。 １・・・・水導入管、１０・・・・・アルミナ・ダイア
フラム、１２・・・・・・アルミナ板、１８・・・・・
静電容量型９１・−・ 圧力センサ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名図　
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Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水を導入するための水導入管と、前記水導入管の
   端面に水等の流体と接するダイアフラム面の全面にアー
   ス電極を有するアルミナ・ダイアフラムを有する静電容
   量型圧力センサを固着してなる水位センサ。
2. （２）圧力センサの変形が、破断変形以下になるよう前
   記圧力センサの裏面を支持してなる特許請求の範囲第１
   項記載の水位センサ。