JPH0710260Y2 - 液面レベルセンサ - Google Patents
液面レベルセンサInfo
- Publication number
- JPH0710260Y2 JPH0710260Y2 JP1990104696U JP10469690U JPH0710260Y2 JP H0710260 Y2 JPH0710260 Y2 JP H0710260Y2 JP 1990104696 U JP1990104696 U JP 1990104696U JP 10469690 U JP10469690 U JP 10469690U JP H0710260 Y2 JPH0710260 Y2 JP H0710260Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermistor element
- liquid level
- thermistor
- temperature
- ceramic substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、例えば内燃機関における潤滑用オイル、冷却
水、バッテリ液等の液面レベルをサーミスタ素子を用い
て検出するようにした液面レベルセンサに関するもので
ある。
水、バッテリ液等の液面レベルをサーミスタ素子を用い
て検出するようにした液面レベルセンサに関するもので
ある。
［従来技術］ この種液面レベルセンサとしては、セラミック基体表面
にチタン酸バリウム系等の半導体からなるPTCサーミス
タ素子や、ジルコニア等からなるNTCサーミスタ素子を
配設したものが知られている。かかる構成にあっては、
前記サーミスタ素子が正または負の抵抗−温度特性を持
つことから、これを自己発熱してキューリ点以上に加熱
しておき、液面の下降にともない、サーミスタ素子が液
中に没して急冷し、抵抗が著しく変化することを利用
し、その電圧または電流を読み取ることにより、該サー
ミスタ素子の位置を基準として、該液面が所定液位以上
または以下にあるかどうかを知り得るものである。
にチタン酸バリウム系等の半導体からなるPTCサーミス
タ素子や、ジルコニア等からなるNTCサーミスタ素子を
配設したものが知られている。かかる構成にあっては、
前記サーミスタ素子が正または負の抵抗−温度特性を持
つことから、これを自己発熱してキューリ点以上に加熱
しておき、液面の下降にともない、サーミスタ素子が液
中に没して急冷し、抵抗が著しく変化することを利用
し、その電圧または電流を読み取ることにより、該サー
ミスタ素子の位置を基準として、該液面が所定液位以上
または以下にあるかどうかを知り得るものである。
［考案が解決しようとする課題］ 上述の液面レベルセンサーにあって、従来は、単一のサ
ーミスタ素子を用いているものであり、このため、単一
の所定レベルに対する液面の上下のみを検知することが
でき、実際の液面レベルを詳しく検知することができな
かった。
ーミスタ素子を用いているものであり、このため、単一
の所定レベルに対する液面の上下のみを検知することが
でき、実際の液面レベルを詳しく検知することができな
かった。
また上述の液面レベルセンサはサーミスタ素子を自己発
熱させて、その温度変化によって、レベル検知するもの
であった。ところで、この発熱手段にあっては、素子の
容量により発熱量が異なるために使用温度範囲が限られ
てしまう。また寒冷地等、温度が−40度近くにまでなっ
ていると、液体と空気との温度差と、通電電流値により
温度衝撃が大きく、サーミスタ素子が破損してしまうこ
とがあった。さらに自己発熱させるために、大電流を必
要とし、通電電流が大きいと半導体（サーミスタ素子）
内の液相成分がマイグレーションを起こし、半導体とし
ての機能を劣化させることもあった。
熱させて、その温度変化によって、レベル検知するもの
であった。ところで、この発熱手段にあっては、素子の
容量により発熱量が異なるために使用温度範囲が限られ
てしまう。また寒冷地等、温度が−40度近くにまでなっ
ていると、液体と空気との温度差と、通電電流値により
温度衝撃が大きく、サーミスタ素子が破損してしまうこ
とがあった。さらに自己発熱させるために、大電流を必
要とし、通電電流が大きいと半導体（サーミスタ素子）
内の液相成分がマイグレーションを起こし、半導体とし
ての機能を劣化させることもあった。
このようにサーミスタ素子の破損や、機能劣化を生じた
場合に、単一のサーミスタ素子を用いたものにあって
は、液面レベルセンサの故障として処理される。一方、
上述の液面レベルの正確な検知を施すために、複数のサ
ーミスタ素子を高さ方向に列設することが本考案者らに
よって考えられたが、この構成にあってはそのうちいず
れかのサーミスタ素子が自己発熱により破損すると、液
面の誤検知を生じ、この誤検知は大きなトラブルが発生
するまでは、容易に確認できないから、例えば、自動車
のオイルセンサに用いた場合に、自動車自体の故障を招
来してしまうこととなる。この点、上述のように単一の
液面レベルセンサを用いた場合には、直にその故障を検
知できるから、大きなトラブルを未然に回避できる。
場合に、単一のサーミスタ素子を用いたものにあって
は、液面レベルセンサの故障として処理される。一方、
上述の液面レベルの正確な検知を施すために、複数のサ
ーミスタ素子を高さ方向に列設することが本考案者らに
よって考えられたが、この構成にあってはそのうちいず
れかのサーミスタ素子が自己発熱により破損すると、液
面の誤検知を生じ、この誤検知は大きなトラブルが発生
するまでは、容易に確認できないから、例えば、自動車
のオイルセンサに用いた場合に、自動車自体の故障を招
来してしまうこととなる。この点、上述のように単一の
液面レベルセンサを用いた場合には、直にその故障を検
知できるから、大きなトラブルを未然に回避できる。
尚、実公昭41-11614号に開示されているように、ヒータ
をさらに付加したものもあるが、このヒータは、サーミ
スタ素子の自己発熱により高温立ち上げを補なうもので
あり、自己発熱という点においては上述と同様であり、
かつ同様の問題点を有するものである。
をさらに付加したものもあるが、このヒータは、サーミ
スタ素子の自己発熱により高温立ち上げを補なうもので
あり、自己発熱という点においては上述と同様であり、
かつ同様の問題点を有するものである。
本考案は、液面位置を可及的に細かな段階で知ることが
でき、かつサーミスタ素子の自己発熱を要しない構成を
備えた液面レベルセンサーの提供を目的とするものであ
る。
でき、かつサーミスタ素子の自己発熱を要しない構成を
備えた液面レベルセンサーの提供を目的とするものであ
る。
［課題を解決するための手段］ 本考案は、セラミック基体表面に形成した所要導電路上
に、キュリー点温度以上で急峻な抵抗変化を生ずるサー
ミスタ素子を上下方向に所定間隔で複数個配設し、かつ
該セラミック基体表面のサーミスタ素子群の近傍に、各
サーミスタ素子をキューリ点温度以上の温度にするため
のヒータ用抵抗体を配設し、さらにヒータ用抵抗体の電
源とは別電源により各サーミスタ素子に自己発熱させな
い程度の電流を流して、その抵抗値変化により液面レベ
ルを検知するようにしたことを特徴とするものである。
に、キュリー点温度以上で急峻な抵抗変化を生ずるサー
ミスタ素子を上下方向に所定間隔で複数個配設し、かつ
該セラミック基体表面のサーミスタ素子群の近傍に、各
サーミスタ素子をキューリ点温度以上の温度にするため
のヒータ用抵抗体を配設し、さらにヒータ用抵抗体の電
源とは別電源により各サーミスタ素子に自己発熱させな
い程度の電流を流して、その抵抗値変化により液面レベ
ルを検知するようにしたことを特徴とするものである。
前記サーミスタ素子は、チタン酸バリウム等が用いら
れ、液面レベルセンサの用途目的に応じてサーミスタ素
子のキューリ点温度を選択する。例えば、水の液面レベ
ルを検出するために用いる場合には、キューリ温度が12
0℃±20℃のものを選択し、オイルの場合には−40℃〜1
60℃の使用温度を想定してキューリ温度180℃±20℃の
ものを選択すると良い。
れ、液面レベルセンサの用途目的に応じてサーミスタ素
子のキューリ点温度を選択する。例えば、水の液面レベ
ルを検出するために用いる場合には、キューリ温度が12
0℃±20℃のものを選択し、オイルの場合には−40℃〜1
60℃の使用温度を想定してキューリ温度180℃±20℃の
ものを選択すると良い。
またその構成にあっては、ヒータ用抵抗体と、サーミス
タ素子とをセラミック基体と一体焼成してなるものが提
案される。
タ素子とをセラミック基体と一体焼成してなるものが提
案される。
［作用］ セラミック基体の所要導電路上に配設されたサーミスタ
素子は、気中においてヒータ用抵抗体によりキューリ点
温度以上に加熱され、このためPTCサーミスタ素子にあ
っては大きな抵抗を示す。また、サーミスタ素子が液中
または流動性固体等に接すると、熱伝導率の相違から急
冷されて、PTCサーミスタ素子にあっては抵抗が著減す
る。
素子は、気中においてヒータ用抵抗体によりキューリ点
温度以上に加熱され、このためPTCサーミスタ素子にあ
っては大きな抵抗を示す。また、サーミスタ素子が液中
または流動性固体等に接すると、熱伝導率の相違から急
冷されて、PTCサーミスタ素子にあっては抵抗が著減す
る。
そこで、各サーミスタ素子の抵抗値の変化を検知するこ
とにより、各サーミスタ素子の位置に対応する複数の基
準レベルにより、可及的に細かな段階でのレベル検出が
可能となる。
とにより、各サーミスタ素子の位置に対応する複数の基
準レベルにより、可及的に細かな段階でのレベル検出が
可能となる。
このサーミスタ素子の加熱は、ヒータ用抵抗体によりな
されている。このため、その使用温度範囲を適宜に選定
できると共に、サーミスタ素子を自己発熱させるための
過大な通電量を必要としない。
されている。このため、その使用温度範囲を適宜に選定
できると共に、サーミスタ素子を自己発熱させるための
過大な通電量を必要としない。
［実施例］ 第１図は、本考案に係る液面レベルセンサＳの第一実施
例を示す。
例を示す。
ここでセラミック基体１の表面には、チタン酸バリウム
からなる複数のサーミスタ素子２が所定間隔で配設さ
れ、導電路３で夫々結線し、さらに、該サーミスタ素子
２を囲むように白金，タングステン等の線路からなるヒ
ータ用抵抗体４が設けられている。
からなる複数のサーミスタ素子２が所定間隔で配設さ
れ、導電路３で夫々結線し、さらに、該サーミスタ素子
２を囲むように白金，タングステン等の線路からなるヒ
ータ用抵抗体４が設けられている。
各サーミスタ素子２の位置は前記セラミック基体１の長
手方向（高さ方向）に沿って、等間隔で配設され、各サ
ーミスタ素子２の位置を後述するように、液面レベルの
基準高さとしている。
手方向（高さ方向）に沿って、等間隔で配設され、各サ
ーミスタ素子２の位置を後述するように、液面レベルの
基準高さとしている。
各サーミスタ素子２は各導電路３を介して１ボルト程度
の微弱な電源電圧を発生する電源５に対して並列接続
し、各導電路３に各サーミスタ素子２に対して直列とな
るように例えば5kΩ程度の負荷抵抗６を配設し、電圧系
７により該負荷抵抗６にかかる電圧を夫々検知するよう
にしている。そして、前記サーミスタ素子２に流れる電
流値を自己発熱電流の2/3以下とする。また前記各サー
ミスタ素子２を囲繞して設けられたヒータ用抵抗体４
は、その導電端4a,4bに電圧を印加することにより、各
サーミスタ素子２を加熱して、キューリ点温度以上の温
度とするものであり、この加熱によりPTCサーミスタ素
子にあっては正の温度−抵抗特性を有するから、大きな
抵抗を示すこととなる。またサーミスタ素子２が液中に
没すると急激に冷却され、その抵抗が著減する。このた
め、各サーミスタ素子２に対応する導電路３に介装され
た負荷抵抗６にかかる電圧を電圧計７で読取ることによ
り、各サーミスタ素子２が液中に没しているかどうかが
検知され、これに基づき大、小の抵抗値を示す隣接する
二個のサーミスタ素子2,2間に液面が位置することが知
得される。
の微弱な電源電圧を発生する電源５に対して並列接続
し、各導電路３に各サーミスタ素子２に対して直列とな
るように例えば5kΩ程度の負荷抵抗６を配設し、電圧系
７により該負荷抵抗６にかかる電圧を夫々検知するよう
にしている。そして、前記サーミスタ素子２に流れる電
流値を自己発熱電流の2/3以下とする。また前記各サー
ミスタ素子２を囲繞して設けられたヒータ用抵抗体４
は、その導電端4a,4bに電圧を印加することにより、各
サーミスタ素子２を加熱して、キューリ点温度以上の温
度とするものであり、この加熱によりPTCサーミスタ素
子にあっては正の温度−抵抗特性を有するから、大きな
抵抗を示すこととなる。またサーミスタ素子２が液中に
没すると急激に冷却され、その抵抗が著減する。このた
め、各サーミスタ素子２に対応する導電路３に介装され
た負荷抵抗６にかかる電圧を電圧計７で読取ることによ
り、各サーミスタ素子２が液中に没しているかどうかが
検知され、これに基づき大、小の抵抗値を示す隣接する
二個のサーミスタ素子2,2間に液面が位置することが知
得される。
かかる構成にあって、各電圧計７の値はその液面の位置
により異なってくる。例えば、液面がｌの位置にあれ
ば、イ，ロのサーミスタ素子２は液中に没しており、気
中に露出しているハ，ニの抵抗が大きくなる。従って、
各サーミスタ素子２に対応する電圧計７を検出すること
により液面レベルを段階的に検知することが可能とな
る。
により異なってくる。例えば、液面がｌの位置にあれ
ば、イ，ロのサーミスタ素子２は液中に没しており、気
中に露出しているハ，ニの抵抗が大きくなる。従って、
各サーミスタ素子２に対応する電圧計７を検出すること
により液面レベルを段階的に検知することが可能とな
る。
第２図は、第二実施例を示す。
この構成にあっては、各サーミスタ素子12をセラミック
基体11上に等間隔で配設すると共に、各サーミスタ素子
12を導電路13により直列接続している。
基体11上に等間隔で配設すると共に、各サーミスタ素子
12を導電路13により直列接続している。
そして、その導電路13の導電端間に配設した負荷抵抗16
の抵抗値を電圧計17で検出して、その値を所定閾値と比
較し、その高低により液面がいずれの位置にあるかどう
かを検知するようにしたものである。かかる構成にあっ
てもセラミック基体１上で各サーミスタ素子12をヒータ
用抵抗体14で囲繞して、空気中で各サーミスタ素子12を
そのキューリ温度以上となるように加熱している。
の抵抗値を電圧計17で検出して、その値を所定閾値と比
較し、その高低により液面がいずれの位置にあるかどう
かを検知するようにしたものである。かかる構成にあっ
てもセラミック基体１上で各サーミスタ素子12をヒータ
用抵抗体14で囲繞して、空気中で各サーミスタ素子12を
そのキューリ温度以上となるように加熱している。
次に第３図について本考案の液面レベルセンサの製造方
法の一例を第１図の構成を例にとって説明する。
法の一例を第１図の構成を例にとって説明する。
まず純度92％のαAl2O3からなる原料を用い、これを成
形して0.9mm厚の生の板状セラミック基体１を形成し、
このシート上に白金ブラック及びスポンジを混合させ、
さらにαAl2O3からなるセラミック材を10重量％含有さ
せたペーストにて導電路３及びヒータ用抵抗体４等を構
成する所要導電パターン20をスクリーン印刷により形成
する（第３図イ）。
形して0.9mm厚の生の板状セラミック基体１を形成し、
このシート上に白金ブラック及びスポンジを混合させ、
さらにαAl2O3からなるセラミック材を10重量％含有さ
せたペーストにて導電路３及びヒータ用抵抗体４等を構
成する所要導電パターン20をスクリーン印刷により形成
する（第３図イ）。
そしてさらにこの上に、αAl2O3を主原料とするペース
トにより厚30μｍの被覆槽21をスクリーン印刷により形
成し、サーミスタ素子２を配設する導電路３上の所要個
所に開口22を形成する（第３図ロ）。
トにより厚30μｍの被覆槽21をスクリーン印刷により形
成し、サーミスタ素子２を配設する導電路３上の所要個
所に開口22を形成する（第３図ロ）。
前記Al2O3のほかに、MgO,SiO2,CaO等を用いることもで
きる。
きる。
これを300℃にて樹脂抜き後、1500℃×２時間の焼成を
行う。
行う。
次に、チタン酸バリウムにLa,Sb,Biを混入させ、さらに
有機バインダを加えてなるペーストを開口22に転写によ
り塗布する（第３図ハ）。
有機バインダを加えてなるペーストを開口22に転写によ
り塗布する（第３図ハ）。
そしてこれを1350℃、中性雰囲気中または20％以下の酸
素雰囲気中で１時間の焼成を行い、一体燒結させる。
素雰囲気中で１時間の焼成を行い、一体燒結させる。
これにより、前記セラミック基体１の所要導電路２上に
チタン酸バリウムからなる70μ程度の厚のPTCサーミス
タ素子２が複数配設され、上記の液面レベルセンサＳを
得ることができる。
チタン酸バリウムからなる70μ程度の厚のPTCサーミス
タ素子２が複数配設され、上記の液面レベルセンサＳを
得ることができる。
かかる構成にあって、前記サーミスタ素子２の近傍が15
0℃〜200℃になるように、ヒータ用抵抗体４への電圧を
調整する。
0℃〜200℃になるように、ヒータ用抵抗体４への電圧を
調整する。
このセラミック基体１は、サーミスタ素子２へ電圧印加
したり、セラミック基体１上にヒータ用抵抗体４を設け
るのにAl2O3によって形成することが望ましい。この場
合に、セラミック基体１を他の材料で形成し、その表面
をAl2O3層で被膜するようにしても良い。
したり、セラミック基体１上にヒータ用抵抗体４を設け
るのにAl2O3によって形成することが望ましい。この場
合に、セラミック基体１を他の材料で形成し、その表面
をAl2O3層で被膜するようにしても良い。
PTCサーミスタ素子としては、上述のようにチタン酸バ
リウムにLa、Sb等の希土類の元素を僅かに加えたものが
耐熱性に優れ、常温での電気抵抗も小さく良好な特性を
呈する他、これら不純物の添加はさらにキャーリ点を０
℃〜300℃の広い範囲にわたって任意に制御することが
できる。
リウムにLa、Sb等の希土類の元素を僅かに加えたものが
耐熱性に優れ、常温での電気抵抗も小さく良好な特性を
呈する他、これら不純物の添加はさらにキャーリ点を０
℃〜300℃の広い範囲にわたって任意に制御することが
できる。
また本考案はジルコニア等からなるNTCサーミスタ素子
をセラミック基体１上に形成するために用いることもで
きる。
をセラミック基体１上に形成するために用いることもで
きる。
［考案の効果］ 本考案は、上述の様に、セラミック基体表面にその高さ
方向に沿って複数のサーミスタ素子２を配設し、さらに
ヒータ用抵抗体４により、該サーミスタ素子２を気中に
おいてキューリ点温度以上の温度にして、前記サーミス
タ素子２を自己発熱させないようにしたものであるか
ら、 ａ） 液面レベルを各サーミスタ素子２の位置を基準と
することにより可及的に正確に検知することができる。
方向に沿って複数のサーミスタ素子２を配設し、さらに
ヒータ用抵抗体４により、該サーミスタ素子２を気中に
おいてキューリ点温度以上の温度にして、前記サーミス
タ素子２を自己発熱させないようにしたものであるか
ら、 ａ） 液面レベルを各サーミスタ素子２の位置を基準と
することにより可及的に正確に検知することができる。
ｂ） ヒータ用抵抗体４により加熱するものであるか
ら、使用環境に対応して調整でき、サーミスタ素子２を
常に適正な温度とすることができる。
ら、使用環境に対応して調整でき、サーミスタ素子２を
常に適正な温度とすることができる。
ｃ） サーミスタ素子２が自己発熱するものではないか
ら、寒冷地等で液体と空気との温度差があっても、温度
衝撃が小さくサーミスタ素子10の破損を生じ難く、かつ
マイグレーションがなく、半導体としての機能を維持で
きる。このためサーミスタ素子２を複数設けているが、
その一部の破損により、液面レベルの誤検知を生ずるこ
とがない。
ら、寒冷地等で液体と空気との温度差があっても、温度
衝撃が小さくサーミスタ素子10の破損を生じ難く、かつ
マイグレーションがなく、半導体としての機能を維持で
きる。このためサーミスタ素子２を複数設けているが、
その一部の破損により、液面レベルの誤検知を生ずるこ
とがない。
添付図面は本考案の実施例を示し、第１図は第一実施例
の液面レベルセンサＳの正面断面図、第２図は第二実施
例の液面レベルセンサＳの正面断面図、第３図は製造工
程図である。 1,11……セラミック基体 2,12……サーミスタ素子 4,14……ヒータ用抵抗体 6,16……負荷抵抗 7,17……電圧計 3,13……導電路 Ｓ……液面レベルセンサ
の液面レベルセンサＳの正面断面図、第２図は第二実施
例の液面レベルセンサＳの正面断面図、第３図は製造工
程図である。 1,11……セラミック基体 2,12……サーミスタ素子 4,14……ヒータ用抵抗体 6,16……負荷抵抗 7,17……電圧計 3,13……導電路 Ｓ……液面レベルセンサ
フロントページの続き (72)考案者 橘川 兼久 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−39510（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−102120（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−156272（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭41−11614（ＪＰ，Ｙ１)
Claims (1)
- 【請求項１】セラミック基体表面に形成した所要導電路
上に、キュリー点温度以上で急峻な抵抗変化を生ずるサ
ーミスタ素子を上下方向に所定間隔で複数個配設し、か
つ該セラミック基体表面のサーミスタ素子群の近傍に、
各サーミスタ素子をキューリ点温度以上の温度にするた
めのヒータ用抵抗体を配設し、さらにヒータ用抵抗体の
電源とは別電源により各サーミスタ素子に自己発熱させ
ない程度の電流を流して、その抵抗値変化により液面レ
ベルを検知するようにしたことを特徴とする液面レベル
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990104696U JPH0710260Y2 (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 液面レベルセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990104696U JPH0710260Y2 (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 液面レベルセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0461029U JPH0461029U (ja) | 1992-05-26 |
| JPH0710260Y2 true JPH0710260Y2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=31850082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1990104696U Expired - Lifetime JPH0710260Y2 (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 液面レベルセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0710260Y2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58156272U (ja) * | 1982-04-14 | 1983-10-19 | 株式会社芝浦電子製作所 | サ−ミスタセンサ |
| JPS6039510A (ja) * | 1983-08-12 | 1985-03-01 | Ngk Insulators Ltd | 液面検出素子 |
| JPS62102120A (ja) * | 1985-10-30 | 1987-05-12 | Honda Motor Co Ltd | 液面検出装置 |
-
1990
- 1990-10-03 JP JP1990104696U patent/JPH0710260Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0461029U (ja) | 1992-05-26 |
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