JPH0557628U - 液面センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐久性を向上させた液面センサを提供する。 【構成】 検知部材８ａ、８ｂは発光素子６ａ、６ｂと
受光素子７ａ、７ｂとで構成される。発光素子６ａ、６
ｂは補助基板５ａに、受光素子７ａ、７ｂは補助基板５
ｂにそれぞれ接続・保持される。補助基板５ａ、５ｂは
ヘッダーピン４でメイン基板３に連結される。メイン基
板３はホルダ１に取付けられる。補助基板５ａ、５ｂと
ヘッダーピン４とメイン基板３とは、それ自体で機械的
構造体となり得るため、この機械的構造体によって、検
知部材８ａ、８ｂがホルダ１に保持されることになる。
また、補助基板５ａ、５ｂ上の配線で検知部材８ａ、８
ｂのための回路が構成されるため、配線作業が簡略化
し、作業工程を単純化できる。さらに、補助基板５ａ、
５ｂは、その基板の種類を単一にすることができ、部品
の削減ができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は液面センサに関し、特に、導入される液体の液位を検知し、その液 位に応じた信号を出力するようになっている液面センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術およびその問題点】

従来、例えばタンクの壁面等に取付けられて、そのタンク内に蓄えられている 液体の液位を検出する液面センサは、その本体の内部に液体を導く液路が形成さ れるとともに、発光素子と受光素子とからなる検知部材が設けられ、これらの液 路および検知部材を囲うように、環状をなす基板が配設されているものであった 。

【０００３】 検知部材の発光素子および受光素子は、それぞれ液路を挟んで対向するように 位置させ、かつ同一水平面上に設けられ、液路に導入される液体の液面が、発光 素子と受光素子とを結んで形成される水平面よりも上位にある場合と、下位にあ る場合とで異なる信号が受光素子より得られるようになっていて、これによって 、液体の液面の高さ、つまり液位がこの検知部材で検知されることとなる。

【０００４】 そして、受光素子より得られる信号は、基板に導かれて、この基板上に構成さ れる電気回路で処理されたのち、外方へ出力されるようになっている。

【０００５】 ここで、検知部材である発光素子および受光素子は、ビニル被覆線等の柔軟性 を有するリード線を使用して基板に接続する必要がある。すなわち、検知部材と 基板とは、それぞれ相互に３次元的にずれた位置に配置されていて直接接続する ことができないため、柔軟性を有するリード線を使用することによって、フレキ シブルに配線・接続できるようにしていた。

【０００６】 しかしながら、このように柔軟性を有するリード線を用いて接続する従来の液 面センサにあっては、その配線・接続作業が複雑になるため、特に量産時には配 線ミスを誘発する恐れがあると同時に、リード線の半田付け作業が煩雑となり作 業能率の低下を招く恐れがある。

【０００７】 また、リード線は、その柔軟性のために検知部材を本体に固定することができ ないため、この検知部材を固定するための新たな構造体を用意する必要があり、 部品点数が多くなってしまうという問題があった。

【０００８】 この考案は上記のような問題点を解消するもので、組立作業を単純化すること ができるとともに、耐久性を向上させることができる液面センサを提供すること を目的とする。

【０００９】

【問題点を解決するための手段】

この考案は、上記のような問題点を解決するために、液体を内部に導くための 液路を有するホルダに検知部材を設けるとともに、前記ホルダの外部にメイン基 板を設けることにより、前記液体の液位を検出する液面センサにおいて、前記検 知部材を保持するとともに所定の配線がなされている補助基板と、この補助基板 を前記メイン基板に連結するとともに、前記配線を介して前記検知部材と導通す るヘッダーピンとを具えたことを特徴とし、また、前記検知部材は、発光素子と 受光素子とで構成され、これらが協働して液位を検出するようにしてあるという 手段を採用したものである。

【００１０】

【作用】

この考案は上記の手段を採用したことにより、ホルダの液路に液体が導入され ると、検知部材が液体の液位を検知し電気信号が生じる。すると、この電気信号 は、補助基板上の配線およびヘッダーピンを介してメイン基板に導かれ、さらに このメイン基板上の回路で処理されたのち、信号が外方に出力されるようになっ ている。

【００１１】 このとき、検知部材は、補助基板とヘッダーピンとメイン基板とが協働してホ ルダに保持されるようになっている。

【００１２】 すなわち、検知部材は補助基板に保持され、また補助基板はホルダに取付けら れるメイン基板にヘッダーピンで強固に連結されているため、補助基板とヘッダ ーピンとメイン基板とで機械的構造体を形成するようになり、この機械的構造体 によって、検知部材がホルダに強固に保持されるようになっている。

【００１３】 また、検知部材を構成する発光素子および受光素子と、ヘッダーピンとを補助 基板上に形成される配線上の所定の位置に接続することにより、それぞれの素子 が補助基板上に回路を構成することができるため、配線作業が簡略化されるよう になり、これによって、作業工程の単純化を図ることができるようになっている 。

【００１４】

【実施例】

以下、図面を参照しこの考案の一実施例を説明する。 図１乃至図３は、この考案による液面センサの一実施例を示す図であり、図１ は全体を示す概略図であり、図２は左側面図であり、図３は要部の水平断面を底 面より見た図である。

【００１５】 すなわち、この図１乃至図３に示している液面センサは、内部に液体を導くた めの液路２が形成されているホルダ１に、発光素子６ａ、６ｂと受光素子７ａ、 ７ｂとからなる検知部材８ａ、８ｂが補助基板５ａ、５ｂで保持された状態で設 けられていて、この補助基板５ａ、５ｂと、ホルダ１の周囲に取付けられるメイ ン基板３とがヘッダーピン４で接続されることにより、検知部材８ａ、８ｂが補 助基板５ａ、５ｂ、ヘッダーピン４、メイン基板３でホルダ１に固定されるよう になっている。

【００１６】 そして、液路２に導かれる液体の液面の位置が検知部材８ａ、８ｂで検知され ると、電気信号が検知部材８ａ、８ｂより補助基板５ａ、５ｂおよびヘッダーピ ン４を介してメイン基板３に導かれて、このメイン基板３上で処理されたのち電 気信号が外方へ出力され、これによって液体の液位が検出されるようになってい る。

【００１７】 図１乃至図３において、ホルダ１は、略筒状となすとともに、その内部に液体 を導入するための液路２が形成されているもので、このホルダ１に検知部材８ａ 、８ｂが設けられ、さらにメイン基板３が取付けられる。

【００１８】 検知部材８ａ、８ｂは、それぞれＬＥＤ等の発光素子とＰＤ等の受光素子とで 一対をなして形成されているもので、一方の検知部材８ａは発光素子６ａと受光 素子７ａとで形成され、また同様に、他方の検知部材８ｂは発光素子６ｂと受光 素子７ｂとで形成されている。

【００１９】 そして、この発光素子６ａ、６ｂと受光素子７ａ、７ｂとが、それぞれ液路２ をはさんで同一水平面上に位置する状態で対向するように配置されることにより 、検知部材８ａ、８ｂがホルダ１に設けられるようにしている。

【００２０】 このとき、２対の検知部材８ａ、８ｂは、液路２内に導入される液体の変位方 向に所定の間隔をおいて上下に並設され、上方には検知部材８ａを、また下方に は検知部材８ｂをそれぞれ配設するようにし、これによって、検知部材８ａで液 位の上限を、また検知部材８ｂで液位の下限をそれぞれ検知するようにしている 。

【００２１】 この場合、発光素子６ａ、６ｂおよび受光素子７ａ、７ｂに対応するホルダ１ の部位には透光性を有する材質のものを用いるようにし、これによって、発光素 子６ａ、６ｂより発せられる光が、ホルダ１および液路２を通過して、対向する 受光素子７ａ、７ｂに届くようにしている。そして、このときの受光素子７ａ、 ７ｂに届く光の強弱、あるいは光の有無に応じて、受光素子７ａ、７ｂより電気 信号が得られるようになっている。

【００２２】 この検知部材８ａ、８ｂの一方を構成する発光素子６ａ、６ｂは補助基板５ａ に、また他方を構成する受光素子７ａ、７ｂは補助基板５ｂにそれぞれ接続され 、発光素子６ａ、６ｂおよび受光素子７ａ、７ｂが補助基板５ａ、５ｂに対して それぞれ垂直に保持される。

【００２３】 この補助基盤５ａ、５ｂは、図５および図６に示すように、その基板の一方の 面と他方の面とに所定のパターンの印刷配線がなされ、両面の配線が協働して所 定の配線パターンが形成されているもので、その配線上の所定の箇所には、検知 部材８ａ、８ｂを接続するための穴１０が４穴一直線上に形成され、またヘッダ ーピン４を接続するための穴１１が４穴一直線上に形成されている。

【００２４】 そして、これらの検知部材８ａ、８ｂおよびヘッダーピン４の接続箇所に応じ て、補助基板５ａ、５ｂ上には異なる回路が形成されるようになっている。

【００２５】 ここで、補助基板５ａ、５ｂ上に構成される回路の一例を図４に示す。 すなわち、補助基板５ａ上には、発光素子６ａ、６ｂが直列に接続されて、電 気が発光素子６ａ、発光素子６ｂの順に供給されるように回路が構成され、また 補助基板５ｂ上には、受光素子７ａ、７ｂが並列に接続されて、受光素子７ａ及 び受光素子７ｂのそれぞれの素子より信号値が得られるように回路が構成されて いる。なお、図４において、Ｈは高電位、Ｌは低電位、ＧＮＤは接地を示してい る。

【００２６】 この場合、発光素子側の回路には電源供給用として２端子、また受光素子側の 回路には信号出力を取出すための端子が３端子必要であり、しかも発光素子側は 直列接続で、また受光素子側は並列接続でそれぞれ回路が構成されなければなら ないため、この異なる回路のどちらの場合でも１枚の基板上の配線で構成するこ とができるようにするために、補助基板５ａと補助基板５ｂとは、一方の面を図 ５に示すように、また他方の面を図６に示すようにパターン配線している。

【００２７】 そして、この補助基板５ａ、５ｂに対するヘッダーピン４の接続箇所および検 知部材８ａ、８ｂの種類に応じて、補助基板５ａ、５ｂを発光素子側に用いる場 合と受光素子側に用いる場合とに使い分けることができ、これによって補助基板 ５ａ、５ｂを共用できるようにしている。

【００２８】 図５において、補助基板５ａの一方の面には、検知部材８ａ、８ｂを接続する ための穴１０が形成されている箇所に、検知部材８ａ、８ｂの一方を構成する発 光素子６ａ、６ｂを接続するためのハンダパッド１２が形成され、また、ヘッダ ーピン４を接続するための穴１１のうちの所要の２穴の部位にもハンダパッド１ ３が形成されている。

【００２９】 そして、発光素子６ａ、６ｂより突出する２本の接続用ピンをそれぞれ補助基 板５ａの他方の面より穴１０を貫通させて、ハンダパッド１２に半田付けするこ とにより、発光素子６ａ、６ｂが補助基板５ａ上の配線に電気的に接続され、同 時に発光素子６ａ、６ｂは補助基板５ａ上に並んだ状態で固定される。

【００３０】 さらに、補助基板５ａの一方の面からは、２本のヘッダーピン４をそれぞれハ ンダパッド１３に半田付けし、これによってヘッダーピン４が補助基板５ａ上の 配線に電気的に接続され、同時にヘッダーピン４が補助基板５ａ上に並んだ状態 で固定される。

【００３１】 この結果、補助基板５ａ上には、発光素子６ａ、６ｂが直列に接続された回路 が構成されることとなる。

【００３２】 図６は、補助基板５ｂの他方の面を示している図であり、図示してあるように この他方の面には、検知部材８ａ、８ｂを接続するための穴１０が形成されてい る箇所に、検知部材８ａ、８ｂの他方を構成する受光素子７ａ、７ｂを接続する ためのハンダパッド１２が形成され、またヘッダーピン４を接続するための穴１ １のうちの所要の３穴の部位にもハンダパッド１３が形成されている。

【００３３】 そして、受光素子７ａ、７ｂより突出する２本の接続用ピンをそれぞれ補助基 板５ｂの一方の面より穴１０を貫通させて、ハンダパッド１２に半田付けするこ とにより、受光素子７ａ、７ｂが補助基板５ｂ上の配線に電気的に接続され、同 時に受光素子７ａ、７ｂは補助基板５上に並んだ状態で固定される。

【００３４】 さらに、補助基板５ｂの他方の面より、３本のヘッダーピン４をそれぞれハン ダパッド１３に半田付けし、これによってヘッダーピン４が補助基板５ｂ上の配 線に電気的に接続され、同時にヘッダーピン４が補助基板５ａ上に並んだ状態で 固定される。

【００３５】 この結果、補助基板５ｂ上には、受光素子７ａ、７ｂが並列に接続された回路 が構成されることとなる。

【００３６】 この補助基盤５ａ、５ｂの配線上に形成されるハンダパッド１２、１３は、そ の目的に応じて形状を異ならせると識別がし易い。すなわち、図５および図６に 示してあるように、検知部材８ａ、８ｂを接続するためのハンダパッド１２は円 状に、またヘッダーピン４を接続するためのハンダパッド１３は角状に形成する と、その区別が容易となり、接続作業時の誤りが減少する。

【００３７】 また、この補助基板５ａ、５ｂにはその中心線よりずれた位置に切欠き１４や 孔を設け、この切欠き１４や穴に対応する突起１ｂをホルダ１に設けると、ホル ダ１に対する補助基板５ａ、５ｂの位置決めが容易になるとともに、補助基板５ ａ、５ｂの表裏面、つまり補助基板５ａ、５ｂをホルダ１に取付ける際に、補助 基板５ａに発光素子６ａ、６ｂによる直列回路が、また補助基板５ｂに受光素子 ７ａ、７ｂによる並列回路がそれぞれ正しく形成された状態で組込めるように、 補助基板５ａ、５ｂの検知部材８ａ、８ｂに対する接続面を容易に識別・選択で きるようになる。

【００３８】 このとき、発光素子６ａ、６ｂと受光素子７ａ、７ｂとはそれぞれ対向する状 態で取付けられる必要があるため、補助基板５ａと補助基板５ｂとは互いに平行 な状態でホルダ１に組込まれる。

【００３９】 この補助基板５ａおよび補助基盤５ｂは、それぞれ前記ヘッダーピン４でメイ ン基板３に接続・保持される。このヘッダーピン４は略Ｌ字状をなしたものが用 いられ、これによって、補助基板５ａ、５ｂと、これらに対して３次元的にずれ た位置に配設されるメイン基板３との接続を可能とするもので、ヘッダーピン４ の一方の端部に補助基板５ａ、５ｂを、また他方の端部にメイン基板３をそれぞ れ半田付けすることにより、ヘッダーピン４自身が有する強度で補助基板５ａ、 ５ｂがメイン基板３に保持されるとともに、補助基板５ａ、５ｂがそれぞれヘッ ダーピン４を介してメイン基板３に電気的に接続される。

【００４０】 メイン基板３はその基板上に、補助基板５ａ上の発光素子６ａ、６ｂに電源を 供給したり、また補助基板５ｂ上の受光素子７ａ、７ｂより得られる電気信号を 処理したりするための電気回路が構成されているもので、全体として略環状に形 成され、そしてこのメイン基板３を、ホルダ１の周囲を囲むように位置させた状 態で、ホルダ１より延出する取付１ａに取付けて固着している。

【００４１】 このとき、メイン基板３は、その基板自身が形成する平面がホルダ１の軸線と 直交するように配設され、このメイン基板３がなす平面と、発光素子６ａ、６ｂ および受光素子７ａ、７ｂの４つの素子がなす平面とがオフセットの状態に位置 するようにしている。

【００４２】 従って、メイン基板３は、検知部材８ａ、８ｂである発光素子６ａ、６ｂおよ び受光素子７ａ、７ｂをそれぞれ保持する補助基板５ａ、５ｂに対して直交する 位置にあり、メイン基板３と補助基板５ａ、５ｂとは、ヘッダーピン４でそれぞ れ連結されることにより、それぞれ相互に３次元的にずれた位置に配設・固着さ れることなる。

【００４３】 なお、９はカバーであって、ホルダ１の一方の開口部を閉塞するもので、特に 透明材のものが用いられることによって、液路２内に導入される液体の液位を外 方より目視確認できるようにしている。

【００４４】 次に、上記のものの作用を説明する。 この液面センサは、液体が蓄えられるタンク等に取付けられることにより、タ ンク内部の液体の液位が検出される。

【００４５】 この場合、ホルダ１の他方の開口部、つまりカバー９が取付けられていない側 のホルダ１の開口部をタンクの内部空所に開口するように液面センサを設け、こ れによってタンク内の液体が液路２内に導入されるようにする。このとき、液面 センサは、図１に示すような上下の位置、つまり検知部材８ａと検知部材８ｂと が垂直方向へ上下に位置するように取付けられる。

【００４６】 そして、液路２内に液体が導入されると、その液面が、検知部材８ｂよりも下 方にある場合と、検知部材８ａと検知部材８ｂとの間にある場合と、検知部材８ ａよりも上方にある場合とで、検知部材８ａ、８ｂよりそれぞれ異なる信号値が 得られるようになる。

【００４７】 すなわち、検知部材８ａ、８ｂは、その発光素子６ａ、６ｂと受光素子７ａ、 ７ｂとの間の液体の有無によって、発光素子６ａ、６ｂより発せられる光の通過 率が変化したり、あるいは光路が変化したりすると、発光素子６ａ、６ｂにそれ ぞれ対向して設ける受光素子７ａ、７ｂの受光状態が変化するため、液路２内の 液体の液面の位置に応じて、受光素子７ａ、７ｂのそれぞれより得られる信号が 変化するようになる。

【００４８】 そして、このときに受光素子７ａ、７ｂのそれぞれより得られる信号値の変化 を、補助基板５ｂおよびヘッダーピン４を介してメイン基板３に導き、さらにこ のメイン基板３上で信号を処理したのち外方へ出力することにより、液体の液位 が電気信号として検出されることとなる。

【００４９】 このとき、検知部材８ａは液位の上限を検知し、またその下方に位置する検知 部材８ｂは液位の下限を検知するものであるから、両検知部材８ａ、８ｂ間に液 位が位置する場合が適量の条件となっている。 そして、この液面センサは、検知部材８ａ、８ｂを固定する際に、別に新たな 構造体を設ける必要はない。

【００５０】 すなわち、検知部材８ａ、８ｂは補助基板５ａ、５ｂで保持され、またこの補 助基板５ａ、５ｂはヘッダーピン４でメイン基板３に強固に連結・保持されてい るため、補助基板５ａ、５ｂとヘッダーピン４とメイン基板３とが協働してそれ 自体を機械的構造体とすることができ、この機械的構造体によって、メイン基板 ３がホルダ１に取付けられると、同時に検知部材８ａ、８ｂがホルダ１に対して 固定されることとなる。

【００５１】 また、検知部材８ａ、８ｂとメイン基板３との間は、補助基板５ａ、５ｂ上に 印刷されるパターンに従って配線されるため、補助基板５ａ、５ｂに形成される 所定のハンダパッド１２、１３に発光素子６ａ、６ｂおよび受光素子７ａ、７ｂ とヘッダーピン４とをそれぞれ並べた状態で接続することにより、所要の回路が 補助基板５ａ、５ｂ上に構成されるようになっており、この補助基板５ａ、５ｂ によって検知部材８ａ、８ｂとメイン基板３との接続が可能となっている。

【００５２】 従って、従来例のようにリード線を用いて検知部材と基板とを接続するものに 比べて、迅速、簡単且つ確実に配線することができるようになっている。

【００５３】 さらに、補助基板５ａ、５ｂは同一パターンの印刷配線がなされていて、検知 部材８ａ、８ｂおよびヘッダーピン４の接続箇所に応じて、基板上に発光素子側 または受光素子側のどちらの回路の場合でも構成することができるため、発光素 子側の回路のための配線パターンと、受光素子側の回路のための配線パターンと を別々に形成した補助基板を用いる場合に比べて、その補助基板の種類を減少す ることができるようになっている。

【００５４】

【考案の効果】

以上のようにこの考案によれば、ホルダに取付けられるメイン基板に、ヘッダ ーピンを介して補助基板を連結することにより、これらを機械的構造体とするこ とができるため、補助基板に接続・保持される検知部材を、補助基板、ヘッダー ピン、メイン基板の協働によって、ホルダに固定することができ、これによって 振動・衝撃等に対する耐久信頼性を向上させることができる。

【００５５】 従って、従来のように検知部材を固定するために新たな構造体を設ける必要が なく、部品点数を削減することができる。

【００５６】 また、検知部材のメイン基板への配線は、予め印刷された補助基板の配線パタ ーン上の所定の位置に検知部材およびヘッダーピンを接続することによって、一 意的に決定することができるため、誤って配線されることを極めて減少させるこ とができるとともに、迅速勝つ確実な作業を可能とすることができる。

【００５７】 さらに、１種類の補助基板で、検知部材の発光素子側または受光素子側のいず れの回路でも構成することができるため、部品の種類の削減と、ホルダへの誤組 込の防止とを両立させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例を示す全体概略図である。

【図２】この考案による液面センサの側面図である。

【図３】この考案による液面センサの要部の水平断面図
である。

【図４】この考案による液面センサに使用される検知部
材の回路構成の一例を示す図である。

【図５】この考案に用いられる補助基板を示す図であ
る。

【図６】この考案に用いられる補助基板を示す図であ
る。

【符号の説明】

１……ホルダ １ａ……取付部 １ｂ……突起 ２……液路 ３……メイン基板 ４……ヘッダーピン ５ａ、５ｂ……補助基板 ６ａ、６ｂ……発光素子 ７ａ、７ｂ……受光素子 ８ａ、８ｂ……検知部材 ９……カバー １０、１１……穴 １２、１３……ハンダパッド １４……切欠き

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を内部に導くための液路（２）を有
   するホルダ（１）に検知部材（８ａ、８ｂ）を設けると
   ともに、前記ホルダ（１）の外部にメイン基板（３）を
   設けることにより、前記液体の液位を検出する液面セン
   サにおいて、前記検知部材（８ａ、８ｂ）を保持すると
   ともに所定の配線がなされている補助基板（５ａ、５
   ｂ）と、この補助基板（５ａ、５ｂ）を前記メイン基板
   （３）に連結するとともに、前記配線を介して前記検知
   部材（８ａ、８ｂ）と導通するヘッダーピン（４）とを
   具えたことを特徴とする液面センサ。
2. 【請求項２】 前記検知部材（８ａ、８ｂ）は、発光素
   子（６ａ、６ｂ）と受光素子（７ａ、７ｂ）とで構成さ
   れ、これらが協働して液位を検出するようにしてある請
   求項１記載の液面センサ。