JPH0752113B2 - 液面センサ - Google Patents
液面センサInfo
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- JPH0752113B2 JPH0752113B2 JP2118020A JP11802090A JPH0752113B2 JP H0752113 B2 JPH0752113 B2 JP H0752113B2 JP 2118020 A JP2118020 A JP 2118020A JP 11802090 A JP11802090 A JP 11802090A JP H0752113 B2 JPH0752113 B2 JP H0752113B2
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- JP
- Japan
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- liquid level
- level sensor
- resistor
- liquid
- film
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/24—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid
- G01F23/241—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid for discrete levels
- G01F23/242—Mounting arrangements for electrodes
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 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。
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。
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。
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。
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
る電解液が挙げられるほか、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。
る電解液が挙げられるほか、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。
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。
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22上に印
刷されている。
体から成り、図の従来例においては、絶縁基板22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26a−１〜26a−ｎ、そして26
b−１〜26b−ｍが蒸着等によって設けられている。
沿って間欠的に複数の電極26a−１〜26a−ｎ、そして26
b−１〜26b−ｍ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。
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。
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32が
両抵抗体被膜24a,24bを電接している。
両抵抗体被膜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、このときに両抵抗体被膜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28a,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。
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、このときに両抵抗体被膜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28a,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。
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。
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200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。
は比較的液体に濡れやすく、この結果、液面200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。
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、電極間距離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。
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、電極間距離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低抗体被膜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。
いては、出力抵抗値を定める低抗体被膜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、カーボン低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低抗体被
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。
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低抗体被
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。
前述した従来位置において、抵抗体被覆24は撥水層40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ブラスチッ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。
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ブラスチッ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、長時間に亘って除去に液面が変化するような被測
定液にこのような液円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液膜が液体、特に水分を
吸い挙げ、これによって測定値に誤差を与えていた。
定液にこのような液円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液膜が液体、特に水分を
吸い挙げ、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。
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、浸漬されていない
電極が被測定電解液によって導通するのを撥水層により
防止すると共に、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。
電極が被測定電解液によって導通するのを撥水層により
防止すると共に、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。
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］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明す
る。
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。
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,52b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。
にカーボン抵抗体等から成る抵抗体被膜52a,52b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。
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。
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、従来と同様に両抵抗体被膜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52a−１〜52a−ｎ、
そして52b−１〜52b−ｍで示されている。
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52a−１〜52a−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。
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。
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は両抵抗体被膜52aと52bとを導通
している。
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,52
b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。
b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、両抵抗体被膜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。
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54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54a−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
いては左方向を突出した腕部、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。
抵抗体被膜52と液体との電気的接触を図る電極54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54a−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
いては左方向を突出した腕部、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。
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60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。
すべてポリエチレン系プラスチックから成る防湿膜60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
段階的にかつ直接特性をもった検出作用を行うことが可
能である。
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
段階的にかつ直接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。
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。
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。
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。
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。
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。
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実施例ほど全体的に撥水
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。
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。
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。
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触がなく、液面セ
ンサの寿命を大幅に延長可能である。
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触がなく、液面セ
ンサの寿命を大幅に延長可能である。
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II−II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VI−VI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VIII−VIII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
示す要部拡大平面図、 第２図は第１図のII−II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VI−VI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VIII−VIII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 (4)
- 【請求項１】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、 被測定電解液液面よりも上の電極が被測定電解液により
導通するのを防止する撥水層を設けると共に、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。 - 【請求項２】請求項１記載の液面センサにおいて、 前記絶縁基板を撥水性の絶縁基板とし、それを撥水層と
することによって被測定電解液液面よりも上の電極が被
測定電解液により導通するのを防止し、 前記電極は前記抵抗体被膜から外方に伸張した腕部を有
し、かつ、この腕部を残して電極及び前記抵抗体被膜の
露出面を前記防湿膜によって被覆したことを特徴とする
液面センサ。 - 【請求項３】請求項１記載の液面センサにおいて、 前記電極は前記抵抗体被膜から外方に伸張した腕部を有
し、この腕部の中心部を残して電極及び前記抵抗体被膜
を撥水層によって被覆し、更に、前記抵抗体被膜面を前
記防湿膜によって被覆したことを特徴とする液面セン
サ。 - 【請求項４】請求項１記載の液面センサにおいて、 前記電極は前記抵抗体被膜から外方に伸張した腕部を有
し、この腕部と腕部の間に撥水層を形成し、更に、前記
抵抗体被膜の露出面を前記防湿膜によって被覆したこと
を特徴とする液面センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2118020A JPH0752113B2 (ja) | 1990-05-08 | 1990-05-08 | 液面センサ |
| US07/692,660 US5148708A (en) | 1990-05-08 | 1991-04-29 | Liquid level sensor which prevents liquid absorption |
| GB9109593A GB2243919B (en) | 1990-05-08 | 1991-05-02 | Liquid level sensor |
| DE4114934A DE4114934C2 (de) | 1990-05-08 | 1991-05-07 | Flüssigkeitspegelsensor |
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