JPH0241541Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、例えば車載燃料量等を計測する液
面計に関する。

〔従来の技術〕 従来の液面計としては、例えば第５図に示すよ
うなものがある。同図において、１１はアーム、
１２はフロート、１３は摺動抵抗器である。前記
アーム１１は一方の端部が回動自在に支持され
て、他方の端部に前記フロート１２が固着されて
いて、液面位の変化によつてフロート１２の位置
が変化し、アーム１１の回転角度も変化する。前
記摺動抵抗器１３は巻線抵抗１４と接点１５とで
形成されていて、この接点１５が前記アーム１１
に固定されている。従つて、液面位の変化に応じ
て前記接点１５も移動し、これによる摺動抵抗器
１３の抵抗値の変化を電気信号に変換して表示器
（図示省略）へ送るものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の液面計にあつ
ては、摺動抵抗器の接点をフロートによつて摺動
させ、燃料等の液面位変化を抵抗値の変化に変換
する構造のものであるため、可動部分における接
触不良が起り易いという問題点があつた。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕

本考案はこのような従来の問題点に着目してな
されたもので、常時空気中にある第１の検出素子
と常時液体中ある第２の検出素子と液面位の変化
方向に沿って適宜間隔で配列された複数個検出素
子からなる検出素子列とによる直列回路に電流源
よりの電流を流して各検出素子を自己発熱させ、
空気中の検出素子と液体中の検出素子の温度差に
よる電圧降下量の変化を利用して、検出素子列の
両端の電圧と第１及び第２の検出素子の両端電圧
とから液面位を正確に算出する構造とすることに
より、一切の可動部分を排除して前述の問題点を
解決するものである。

〔考案の実施例〕

以下、この考案を図面に基づいて説明する。

第１図は、この考案の一実施例を示す図であ
る。図において、１はレベル検出用のｎ個のダイ
オードを直列接続した検出素子列、２及び３は前
記検出素子列１のものと同一のダイオードよりな
る第１及び第２の検出素子、さらに２０は熱補償
用ダイオードであつて、これらは、第２図に示す
ようにテトロン又はテフロン等の非伝熱性絶縁基
板３０に互に直列に接続されて取付けられてい
る。前記第１の検出素子２及び前記熱補償用ダイ
オード２０は常に空気中に、第２の検出素子３は
常に液体中に配設され、検出素子列１の各ダイオ
ードは液面位の変化方向に沿つて適宜間隔で配列
されている。４はこれら各検出素子２，３、熱補
償用ダイオード２０及び検出素子列１に所定の定
電流Ｉを供給する電流源である。なお、第２図に
おいて、３１，３２は極細の（即ち熱伝導による
放熱の少ない）リード線である。

５，６，７は夫々差動型の増幅器で、２入力の
差に比例した信号を出力するものであり、その比
例定数、即ち増幅度は例えば１となつていて、各
入力端子は、増幅器５が第１の検出素子２の、増
幅器６が第２の検出素子３の増幅器７が検出素子
列１の両端に夫々接続されている。８はマルチプ
レクサで、パラレルに入力される各増幅器５，
６，７からの出力信号をシーケンシヤルに出力す
るものであり、９はＡ／Ｄコンバータである。ま
た１０はＡ／Ｄコンバータ９からの出力信号を計
算処理して液面位を示すデータを表示器（図示省
略）へ出力するデイジタル演算器であり、これら
増幅器５，６，７、マルチプレクサ８、Ａ／Ｄコ
ンバータ９、デイジタル演算器１０によつて本考
案信号処理回路が形成されている。

次に作用を説明する。今、第３図に示すよう
に、検出素子列１のダイオードの内のｋ個が空気
中に、ｌ個が液体中にあるとすれば、検出素子列
１のダイオード数ｎは、 ｎ＝ｋ＋ｌ …… となり、検出素子列１の全長をＬとすれば空気中
の長さLkは Lk＝（ｋ／ｎ）Ｌ …… 液体中の長さLlは Ll＝（ｌ／ｎ）Ｌ …… となる。また、検出素子列１の両端の電圧V₀は
空気中のダイオードの両端の電圧Vkと液体中の
ダイオードの両端の電圧Vlとの和から、 V₀＝Vk＋Vl …… となる。

ここで、この検出素子列１及び第１、第２の検
出素子２，３には電流源４により定電流Ｉが供給
されて加熱されているが、液体中のダイオードは
空気中のダイオードよりも冷却されるので低温と
なる。今、液体中のダイオードの温度をT₀、空
気中のダイオードの温度をＴとし、T₀における
ダイオードの順方向電圧をVd₀とすると、検出素
子列１の両端の電圧V₀は、式，，を用い
ると、 V₀＝ｎLl／Ｌ・Vd₀＋ｎLk／Ｌ ｛Vd₀＋α（Ｔ−T₀）｝ …… となる。

但し、αはダイオードの順方向電圧の温度係数
で−1.5mV／deg程度である。

この式にLk＝Ｌ−Llを代入し、△Ｔ＝Ｔ−
T₀とおいて整理すると、 V₀＝ｎ／Ｌ〔Ll｛Vd₀−（Vd₀＋α△Ｔ）｝ ＋Ｌ（Vd₀＋α△Ｔ）〕 ＝ｎ／Ｌ｛Ll（Vd₀−Vd₁）＋LVd₁｝ …… となる。

ここで、Vd₀は液体中の、Vd₁は空気中のダイ
オード１個当りの順方向電圧である。

この式により液体中の長さLlは、 Ll＝Ｌ／ｎ・V₀−nVd₁／Vd₀−Vd₁ …… となる。

従つて、Vd₁，Vd₀，V₀を差動増幅器５，６，
７で夫々計測すればｎ及びＬは予め分つているた
め、各ダイオードの特性が均一なものであれば
個々のダイオードの温度を計測しなくとも液面位
を計測することが可能となる。

なお、実験によれば、第２の検出素子３と第１
の検出素子２の温度差による電圧差（Vd₀−
Vd₁）は電流源４よりの電流Ｉを150mA程度とし
た場合、60〜70mV程度となるため、測定精度も
充分なものが得られる。

この第１の検出素子２、第２の検出素子３及び
検出素子列１の各両端電圧Vd₁，Vd₀及びV₀は差
動型の増幅器５，６及び７よりマルチプレクサ
８、Ａ／Ｄコンバータ９を介してデイジタル演算
器１０へ送られ、デイジタル演算器１０は式に
応じた計算処理を行なつて、結果を図示を略した
表示器へ出力する。

以上が、本考案液面計による液面位計測原理の
説明であるが、次に熱補償用ダイオード２０によ
る熱補償作用について説明する。

この熱補償素子２０が設けられていない場合に
は、検出素子列１や第１の検出素子２から直接電
流印加用又は信号読出し用のリード線を引出す構
造となるが、特に常時空気中に配設される第１の
検出素子２の電流源側端子には加熱用の比較的大
きな電流を流すことになるため、リード線として
は太目のものを使わざるをえず、この太目のリー
ド線を伝わつて逃げる熱が、他の熱放散の原因で
ある空気対流や熱放射に比べて大きく、計測結果
が不正確になることになる。

そこで、本考案の如く、第１の検出素子２の電
流源側端子に、該第１の検出素子２と電流印加用
リード線３３（第２図参照）との熱勾配を自己発
熱によつて小さくする熱補償素子２０を設けるこ
とにより、上述の如きリード線による熱損失をキ
ヤンセルできる。これにより、計測結果が熱損失
によつて不正確になることが防げることになる。

なお、第２図の如く、第１の検出素子２の両端
から引出されるリード線３１，３２を伝導による
熱放散の少ない細線にすることにより、さらに上
述の熱損失が少なくできる。

以上、図示の実施例について詳細に説明した
が、本考案はこれにのみ限定されるものでないこ
とはいうまでもない。例えば、各検出素子をダイ
オードの代りにサーミスタ等で構成することも可
能である。この場合、このサーミスタの電流源か
らの定電流供給時における電圧降下をダイオード
の順方向電圧に対応付け、抵抗温度係数による電
圧変化分をダイオード順方向電圧の温度係数によ
る電圧変化分に対応付ければ前記実施例のものと
同様な液面計を実現することができる。

また、熱補償素子としては、電流印加によつて
自己発熱するものであれば何んでもよく、ダイオ
ードの他にはサーミスタ、抵抗等が考えられる
が、検出素子と同種の素子を選択するほうが回路
の整合性を図りやすい。

さらに、デイジタル演算器もアナログの演算器
で代替することも可能である。さらにまた、第４
図に示すように、タンクの形状が径の太さに変化
がある場合には、検出素子列１のダイオード配列
を、太径の部分では密に、細径の部分では疎にす
ることでタンクの形状に対する補正をすることも
可能である。

〔考案の効果〕

以上説明してきたように、この考案によれば、
その構成を、電流源４と、該電流源４からの電流
供給時に生じる電圧降下が温度依存性をもつ複数
個の自己発熱型の検出素子からなり、常時空気中
に配設され空気中での検出素子１個当りの電圧降
下量を検出する第１の検出素子２、常時液体中に
浸漬され液体中での検出素子１個当りの電圧降下
量を検出する第２の検出素子３及び液面位変化方
向に沿つて互に適宜間隔で配列された複数個の検
出素子からなる液面位検出用の検出素子列１から
なる直列回路と、前記第１の検出素子２の前記電
流源４側端子に近接配置され、前記電流源４から
供給される電流によつて自己加熱する熱補償素子
２０と、前記第１の検出素子２の両端間電圧、前
記第２の検出素子３の両端間電圧及び前記液面位
検出用検出素子列１の両端間電圧を適宜入力し、
それらに基づいて液面位を算出する信号処理回路
５〜１０とを備えてなる液面計としたため、可動
部分が一切排除されて接触不良の起る要因は無く
なり、検出部が安価にできるという効果が得られ
る。

また、この考案によれば、第１の検出素子２の
熱損失を補償する自己発熱型素子２０を設けたの
で、計測結果が熱損失によつて不正確になること
を防止できる。さらに、この熱補償素子２０への
電流を電流源４から供給するようにしたため、回
路構造が簡単になる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示すブロツク
図、第２図はこの考案の液面検出部のアツシー
図、第３図はその動作を説明するための要部回路
図、第４図はこの考案の他の実施例の要部を示す
構成図、第５図は従来の液面計の一例を示す構成
図である。 １……検出素子列、２……第１の検出素子、３
……第２の検出素子、４……電流源、５，６，７
……差動増幅器、８……マルチプレクサ、９……
Ａ／Ｄコンバータ、１０……デイジタル演算器、
２０……熱補償素子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 電流源４と、該電流源４からの電流供給時に
   生じる電圧降下が温度依存性をもつ複数個の自
   己発熱型の検出素子からなり、常時空気中に配
   設され空気中での検出素子１個当りの電圧降下
   量を検出する第１の検出素子２、常時液体中に
   浸漬され液体中での検出素子１個当りの電圧降
   下量を検出する第２の検出素子３及び液面位変
   化方向に沿って互に適宜間隔で配列された複数
   個の検出素子からなる液面位検出用の検出素子
   列１からなる直列回路と、前記第１の検出素子
   ２の前記電流源４側端子に近接配置され、前記
   電流源４から供給される電流によつて自己発熱
   する熱補償素子２０と、前記第１の検出素子２
   の両端間電圧、前記第２の検出素子３の両端間
   電圧及び前記液面位検出用検出素子列１の両端
   間電圧を適宜入力し、それらに基づいて液面位
   を算出する信号処理回路５〜１０とを備えてな
   ることを特徴とする液面計。 (2) 前記第１の検出素子２の両端から前記信号処
   理回路５〜１０への信号線３１，３２を、熱伝
   導の少ない細線で構成したことを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の液面計。