JPH0413930A - 液面センサ - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は液面センサ、特に電解液の液面変化を簡単に測
定するために好適な液面センサの改良に関する。

［従来の技術］ 液体の液面位置を検出するためにいくつかの液面センサ
が提案されており、これによって液体の貯溜量あるいは
流量を測定することが可能となる。

通常の場合、これらの液面センサは、液面に浮かせたフ
ロートの位置を光学的あるいは磁気的に検出する構造か
ら成る。

前記従来の液面センサによれば、液体の種類を問わず、
その液面を検出できるが、正確な液面位置を求めること
が比較的困難であり、また、簡易小型のセンサにて液面
検出を行うことができないという問題があった。

被測定液体が電解液である場合、前記フロートを用いる
ことなく、電解液の電気的導通を利用したセンサが用い
得る。

このような電解液としては、各種の化学処理に用いられ
る電解液か挙げられるほか、病院などで患者の体液を採
取する場合、尿等の体液が比較的良好な電気的導通度を
示す電解液であるため、このような体液採取量を測定す
るためにも好適である。

第７，８図には、従来における電解液面を検出する液面
センサの一例が示されており、患者の体液採取量を測定
するため、容器１０の内部に液面センサ２０が装着され
た状態が示されている。

この液面センサ２０はプラスチック等から成る絶縁基板
２２上に一対の抵抗体被膜２４ａ、２４ｂが垂直方向に
平行に印刷または蒸着等によって設けられている。

このような抵抗体被膜２４ａ、２４ｂは例えば、カーボ
ン抵抗体から成り、図の従来例においては、絶縁基板２
２上に印刷されている。

そして前記抵抗体被膜２４ａ、２４ｂ上には、その長さ
方向に沿って間欠的に複数の電極２６ａ１〜２６　ａ　
−ｎ　、そして２６ｂ−１〜２６ｂｍが蒸着等によって
設けられている。

これらの電極２６は例えば銀薄膜などから成り、一対の
抵抗体被膜２４ａに対してそれぞれ千鳥状に互いの設置
位置がずれるように配置されている。

実施例において、最上段の電極２６ａ−１，２６ｂ−１
がそれぞれリード電極２８ａ及び２８ｂに一体化されて
おり、外部のコネクタ端子３０ａ及び３０ｂによって液
面検出回路と接続されている。

一方、抵抗体被膜２４の最下端においては、共通電極３
２が両紙抗体被膜２４ａ、２４ｂを電接している。

従って、容器１０内に矢印１００で示されるように測定
液が順次注入されると、そのときの液面２００は注入量
によって順次変化し、このときに両紙抗体被膜２４ａ、
２４ｂに設けられている電極２６を順次電解液によって
導通し、リード端子２３ａ、２８ｂ間の抵抗値を液面の
上昇と共に順次減少させ、これによって液面を電気的に
極めて容易に検出することができる。

第９図には、従来における液面センサの等価回路が示さ
れており、センサには交流源３２から測定用の交流信号
が供給され、その出力はインピーダンス変換回路３４か
ら信号処理部３６へ供給され、前記液面２００が電気的
に処理されて演算・表示部３８により表示される。

図において、液面２００の上昇によって順次間欠的に左
右の電極２６が導通されていくが、このときに液体の表
面張力によって液面２００より上の電極が濡れてしまう
ことを防ぐために、必要な電極部を残して撥水層が表面
に形成されている。

すなわち、通常の絶縁基板２２、抵抗体被膜２４及び電
極２６は比較的液体に濡れやすく、この結果、液面２０
０の揺れ、あるいは液の飛散時に液面２００より上の電
極が導通してしまうことがあり、このために測定誤差が
生じるという問題がある。

前記撥水層はこのような事態を防ぐために好適であり、
図の鎖線で示した如く撥水層４０を設けて各電極２６の
中央部のみを液体に露出することにより撥水層ではほと
んど水を撥いてしまうために、液面２００の揺れ、ある
いは飛沫が生じた場合でも電気的導通が完全に絶たれて
、測定誤差が発生することがないという利点がある。

従って、このような撥水層４０を用いた液面センサ２０
によれば、第１０図で示されるように液面位置すなわち
水深によって抵抗値の出力が各電極を順次導通させる段
階的な出力となり、電極間距雛を適当に設定することに
よって所定の測定分解能を得ることが可能となる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来における液面センサにお
いては、出力抵抗値を定める抵抗体被膜２４に被測定液
が沁み込み、その抵抗値を変化させてしまい、大きな測
定誤差を生じさせるという問題があった。

特に、カーボン抵抗体などは吸水性に優れているため、
いったん液面センサとして使用した後には当初の抵抗値
を維持することができず、その再利用ができないという
問題があった。また、最初の使用時においても抵抗体被
膜が液体に接する場合があり、このような場合には、初
期使用時においても測定誤差を生じさせてしまうという
問題があった。

前述した従来装置において、抵抗体被覆２４は撥水層４
０によってコーティングされているが、通常撥水層とし
て用いられるシリコン系プラスチツクでは防水効果が不
十分であり、この撥水層４０を通して抵抗体被膜が吸水
してしまうという問題が生じていた。

特に、長時間に亘って徐々に液面が変化するような被測
定液にこのような液面センサを用いる場合には、液体中
に浸漬している部分から抵抗体被膜が液体、特に水分を
吸い上げ、これによって測定値に誤差を与えていた。

本発明は上記従来の課題に鑑み成されたものであり、そ
の目的は、抵抗体被膜の液体吸収による測定誤差を確実
に除去した液面センサを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明は、前記抵抗体被膜の
露出面を防湿膜によって被覆したことを特徴とする。

［作用］ 従って本発明によれば、液面センサが液体中に浸漬され
た状態においても、カーボン等の抵抗体被膜が確実に防
湿層によって保護されており、抵抗体の吸湿作用によっ
て抵抗値が変化し、測定誤差を生じることがないという
利点がある。

［実施例コ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第１，２図には、本発明に係る液面センサの第１実施例
が示されており、その使用法は前述した従来装置と同様
に被測定液が貯溜され、あるいは流れを伴った容器内に
一対の抵抗体被膜がほぼ垂直となるように配置され、液
面の位置を間欠的に設けられた電極間導通によって電気
的に検出する。

プラスチック薄膜などの絶縁基板５０上には、従来と同
様にカーボン抵抗体等から成る抵抗体被膜５２ａ、５２
ｂが平行に近接して配置され、実施例においてこれらの
抵抗体被膜５２は、印刷あるいは蒸着等によって前記絶
縁基板５０上に形成されている。

本実施例において、前記絶縁基板５０はそれ自体撥水性
を有するプラスチックから成り、このためにシリコン系
プラスチック薄膜が用いられている。

従って、このような撥水性絶縁基板５０によれば、後述
するごとく電極以外の部分では液体が撥水され、これに
よって液体の濡れによる測定誤差の発生を確実に防止可
能である。

本実施例においても、従来と同様に両紙抗体被膜５２の
長手方向に沿って複数の電極が間欠的に配置され、実施
例において、これらの電極がそれぞれ５２　ａ　−１〜
５２　ａ　−ｎ　、そして５２ｂ−１〜５２ｂ−ｍで示
されている。

従来と同様に、これらの電極間隔が液面測定の分解能を
提供し、図においては説明を容易にするため拡大して示
されているが、実際上これらの間隔は１ｍｍ以下に設定
される。

最上段の電極５４ａ−１，５４ｂ−１には、リード電極
５６ａ、５６ｂが連設されており、外部の電気回路との
接続がとられている。

また、最下段の電極５８は両紙抗体被膜５２ａと５２ｂ
とを導通している。

本発明において特徴的なことは、前記抵抗体被膜５２ａ
、５２ｂがその露出面を防湿膜によって被覆されている
ことであり、実施例において防湿膜は符号６０にて示さ
れており、実施例においてはポリエチレン被膜にて防湿
膜６０が形成されている。

従って、本実施例によれば、両紙抗体被膜５２は防湿層
６０の保護によって液体中に浸漬された状態でも抵抗体
が液を吸収することなく、常に安定した抵抗値を保つこ
とが可能となる。

本発明において、防湿膜６０が抵抗体被膜５２を覆うた
め、抵抗体被膜５２と液体との電気的接触を図る電極５
４は、従来と異なり、単に抵抗体被膜５２上に設けられ
るのみではなく、図示の如く抵抗体被膜５２から外方へ
伸張した腕部を有し、この腕部は第１図において電極５
４ａ−１の左方に突出した部分６２として示されている
。他の電極においても、符号を付してはいないが、同様
に電極５２ａ群においては左方向に突出した腕部、そし
て電極群５２ｂにおいては右方向に突出した腕部として
形成されている。

従ってこのような腕部５２により、抵抗体被膜５２を全
て防湿膜６０によって覆った場合においても、抵抗体被
膜５２と液体とを前記腕部６２によって確実に導通する
ことが可能となる。

以上のようにして、本実施例によれば、抵抗体被膜５２
をすべてポリエチレン系プラスチックから成る防湿膜６
０にて覆ったことにより、センサが液体あるいは水分を
吸収することなく、液吸収による抵抗値変化に起因する
測定誤差がなく、また液面センサを再利用に供すること
ができる等の利点が生じる。

実施例において、液体との導通を図る腕部６２は、絶縁
基板５０上に直接印刷あるいは蒸着されることとなり、
実施例においては絶縁基板５０が撥水性を有するので、
液体と接触する腕部６２は液体によって濡れにくく、従
来と同様の段階的にかつ直線特性をもった検出作用を行
うことが可能である。

第３，４図には、本発明に係る液面センサの好適な第２
実施例が示されており、前述した第１実施例と同一部材
には同一符号を付して説明を省略する。

本実施例において特徴的なことは、絶縁基板５０が撥水
性を有しない通常の基板から成り、前記抵抗体被膜５２
、電極５４そして防湿膜６０を絶縁基板５０上に順次積
層した後に、図の鎖線で示される如くシリコン等から成
る撥水層６４を表面に塗布したことである。

もちろん、この撥水層６４は各電極の液体と接触する部
分、すなわち腕部６２に対しては露出用の窓６４ａを設
けている。

従ってこのような撥水層６４によれば、前述した如く、
各電極間、防湿膜６０面においても確実な撥水作用を行
うことが可能となる。

第５，６図には、本発明に係る液面センサの好適な第３
実施例が示され、第２実施例と類似するので、同一部材
には同一符号を付して説明を省略する。

第３実施例においては、各電極５４間の撥水分離を図る
ために、電極５４間にそれぞれ撥水層６６を設けたこと
を特徴とする。

この第３実施例によれば、第２実施例はど全体的に撥水
作用を達成することはできないが、互いに導通しやすく
測定誤差の原因となる電極間を撥水分離することによっ
て、比較的簡単でかつ製作が容易でありながら、良好な
撥水効果を得ることが可能となる。

第３実施例においても、防湿膜６０は同様の効果を果た
す。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、吸湿性の高い抵
抗体被膜を防湿層によって覆うことにより、液体、ある
いは水分の吸収による測定誤差を確実に防止可能であり
、高精度で安定性の高い液面センサを得ることが可能と
なる。

また、抵抗体被膜が液体、あるいは水分の吸収を行わな
いので、液面センサを複数回再利用することができ、ま
た、電解液を吸収したときに生じる腐蝕がなく、液面セ
ンサの寿命を大幅に延長可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液面センサの好適な第１実施例を
示す要部拡大平面図、 第２図は第１図の■−■断面図、 第３図は本発明に係る液面センサの好適な第２実施例を
示す要部拡大平面図、 第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ断面図、 第５図は本発明に係る液面センサの第３実施例を示す要
部拡大平面図、 第６図は第５図のＶｌ−ＶＴ断面図、 第７図は従来における液面センサの構成を示す説明図、 第８図は第７図の■−■断面図、 第９図は従来における抵抗体液面センサの等価回路図、 第１０図は従来における間欠電極を持った液面センサの
特性図である。 ５０　・・・　絶縁基板 ５２ａ、５２ｂ　　・・・　抵抗体被膜５４ａ、５４ｂ
　　−・・　電極 ６０　・・・　防湿膜 ６２　・・・　腕部 ６４．６６　　・・・　撥水層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 絶縁基板上に一対の抵抗体被膜を平行に設け、該抵抗体
   被膜上にその長さ方向に沿って間欠的に電極を設け、前
   記抵抗体被膜の長さ方向を垂直に被測定電解液中に浸漬
   させ、電解液によって平行配置された抵抗体被膜が両電
   極を介して導通することにより抵抗値が変化し、液面を
   検出する液面センサにおいて、 前記抵抗体被膜の露出面を防湿膜によって被覆したこと
   を特徴とする液面センサ。