JPH10132642A - 液面液温複合センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液温検知精度、耐水性に優れた液面液温複合
センサを提供する。 【解決手段】 ケース１は、エポキシ系樹脂を主成分と
し、無機物フィラーを含む材料による連続体として構成
されている。液面センサ２を構成するフロート２１は液
面の動きに追従し、液面検知素子２２はケース１の内部
に配置されフロート２１に応動する。液温センサ３はケ
ース１の内部に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液面液温複合センサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】タンク等の容器内の液体の温度及び液面
を検知するため手段としては、従来から様々な方式が提
案され、実用に供されている。そのうちで、最も一般的
なものは、液温センサと、液面センサとを、個別にタン
クに取り付ける方式である。しかし、この方式は大きな
センサ取り付けスペースを要する。

【０００３】そこで、センサ取付の省スペース化のため
に、液面センサと液温センサとを一体化した液面液温複
合センサが提案されている。かかる液面液温複合センサ
において、検知したい位置の液温を精度よく検知するた
めには、液温センサの熱応答性が良好であることの他、
液温センサの位置する部分と、液面センサの部分やセン
サ取り付け部に熱が伝わらない構造を持つことが重要で
ある。例えば、高い熱応答性を確保する手段として、ケ
ースを銅で構成した場合を想定すると、液温センサでは
高い熱応答性が得られるが、液温センサの位置する部分
と、ケースの取り付けられているタンク外部の温度差に
起因して、液温センサの位置する部分からタンクの方向
に、ケースを介して熱が伝わり、この放熱作用のため
に、液温センサの部分の温度が変化してしまい、液温を
正確に検知できないという問題を生じるからである。

【０００４】液面液温複合センサに要求される上記基本
的事項を満たす手段として、液温センサの位置するケー
ス部は比熱の小さい金属等で構成し、液面センサの位置
するケース部は熱伝導率の小さい樹脂等で構成する構造
や、両センサのケース接続部分に熱伝導率の小さい材料
を介在させた構造等が提案されている（例えば特開平3-
179227号公報及び実開平8-367号公報参照）。

【０００５】しかし、上述したタイプの液面液温複合セ
ンサは、異種材質の２つのケースを必要とし、ケースを
構成する材質の熱膨張係数の違いから、液温変化に伴う
熱ストレスが発生する。この熱ストレスに起因して、異
種材質のケースの接合部に接合不良が発生し、耐水性を
保てなくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、液温
を精度よく検知し得る液面液温複合センサを提供するこ
とである。

【０００７】本発明のもう一つの課題は、液温センサの
熱応答性が良好で、しかも、液温センサから液面センサ
やセンサ取り付け部に熱が伝わらない構造を持つ液面液
温複合センサを提供することである。

【０００８】本発明の更にもう一つの課題は、耐水性に
優れた液面液温複合センサを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係る液面液温複合センサは、ケースと、
液面センサと、液温センサとを含む。前記ケースは、エ
ポキシ系樹脂を主成分とし、無機物フィラーを含む材料
による連続体として構成されている。前記液面センサ
は、フロートと、液面検知素子とを含み、前記フロート
は液面の動きに追従し、前記液面検知素子は前記ケース
の内部に配置され前記フロートに応動する。前記液温セ
ンサは前記ケースの内部に配置されている。

【００１０】液面検知素子は、フロートの動きに応答す
る。従って、液面に追従するフロートの位置と、これに
応答する液面検知素子とにより、液面の高さを検知する
ことができる。ケースの内部には液温センサが配置され
ているから、液温を検知することができる。

【００１１】ケースは、エポキシ系樹脂を主成分とし、
無機物フィラーを含む材料によって構成されている。か
かる材質によれば、約0.80〜0.90(J/(g・K))の比熱を有
し、しかも、約0.90〜0.95(W/(m・K))の低い熱伝導率の
ケースを構成できる。このため、液温センサの熱応答性
が良好で、液温センサから液面センサやセンサ取り付け
部に熱が伝わりにくい構造を持ち、液温を精度よく検知
し得る液面液温複合センサを実現できる。

【００１２】ケースは連続体として構成されている。従
って、従来と異なって、液温変化に伴う熱ストレスに起
因するケース接合不良を発生する余地がない。液面検知
素子及び液温センサは、ケースの内部に配置されてい
る。したがって、液面検知素子及び液温センサは、この
耐水性に優れたケースによって、ケース外部の液体から
保護される。このため、耐水性に優れた液面液温複合セ
ンサが得られる。

【００１３】本発明の更に具体的な特徴及び利点は、図
面を参照して更に具体的に説明する。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る液面液温複合
センサの第１の実施例を示す部分断面図である。図１に
示す実施例では、液面液温複合センサは、ケース１と、
液面センサ２と、液温センサ３とを含む。ケース１は、
エポキシ系樹脂を主成分とし、無機物フィラーを含む材
料による連続体として構成されている。用いられる無機
物フィラーとしては、各種非磁性金属粉末、セラミック
粉末、ガラス粉末等があり、それらの少なくとも一種を
用いる。

【００１５】図示されたケース１は、センサ収納部とな
る筒状部１１と、取り付け部１２とを有する。筒状部１
１はほぼ一定の外径及び内径を有し、先端部が閉じられ
ている。取り付け部１２は筒状部１１の後端部に連続
し、内径部を繰り広げた構造を有する。ケース１の取り
付け部１２の開口端には、フランジ部120が設けられて
おり、フランジ部120には、ねじ等の止め具を入れるた
めの穴121、122が設けられている。穴121、122の数、配
置間隔等は、必要に応じて任意に設定できる。

【００１６】液面センサ２は、フロート２１と、液面検
知素子２２とを有する。フロート２１は、筒状部１１の
軸方向ａに沿って矢印ｂ及び矢印ｃの向きに往復動でき
るように、筒状部１１の外側に備えられている。液面検
知素子２２は、筒状部１１の内部に配置され、フロート
２１の動きに応答する。図示されたフロート２１は、リ
ング状の非磁性体２０の内部にマグネット２３を有す
る。マグネット２３はリング状であってもよいし、分割
された複数のマグネットが適当な間隔で配置されたもの
であってもよい。かかるフロート２１との組み合わせに
おいて、好ましい液面検知素子２２はリードスイッチで
ある。

【００１７】液温センサ３は液面検知素子２２と反対側
に配置されている。液面センサ３は例えばＮＴＣサーミ
スタによって構成される。

【００１８】基板４１は、ケース１内部に配置されてい
る。コネクタ４２は、ケース１の開放部に設置され、端
子421、422によって外部と接続されている。液面検知素
子２２及び液温センサ３は、コネクタ４２と基板４１と
を介して電気的に接続される。液面検知素子２２及び液
温センサ３から出力される信号は、端子421、422から取
り出すことができる。

【００１９】ストッパ１３は、フロート２１の可動範囲
を規制するために、筒状部１１の外側に設けられてい
る。ストッパ１３には一般にはＥワッシャーが用いられ
る。

【００２０】図２は図１に示した液面液温複合センサの
使用状態を示す部分断面図、図３は図２の液面液温複合
センサ部分の拡大部分断面図である。図２に示すよう
に、図１に示した液面液温複合センサ100は、タンク５
の上面板５１に設けられた開口部に取り付けられてい
る。タンク５は、内部に液体６を貯えている。液面液温
複合センサ100は、ケース１の上側に備えられた液面セ
ンサ２によって液面６１の高さｈを検知し、ケース１の
下側に備えられた液温センサ３によって液体６の温度を
検知する。

【００２１】タンク５の開口部とケース１との隙間に
は、Ｏリング７等のシーリング手段が施されており（図
３参照）、タンク５の開口部とケース１との隙間からの
液体６の漏れに対処している。ケース１のタンク５に対
する固定手段としては、図示されたねじ８等の他、ナッ
ト等の機械的結合手段または、接着剤等の結合手段を採
用することもできる（図示しない）。

【００２２】フローと２１が液面６１の上下動に追従し
て動くと、液面検知素子２２は、フロート２１の動きに
応答する。従って、液面６１に追従するフロート２１の
位置と、これに応答する液面検知素子２２とにより、液
面６１の高さｈを検知することができる。実施例に示す
フロート２１は、非磁性支持体２０の内部にマグネット
２３を有する。この構造により、フロート２１が液面６
１の動きに追従して、筒状部１１の軸方向ａに沿って矢
印ｂまたは矢印ｃの向きに移動した場合、液面検知素子
２２は、マグネット２３の磁力によって開閉動作をし、
それによって液面６１の高さｈが検知される。筒状部１
１の内部には液温センサ３が配置されているから、液温
を検知することができる。

【００２３】ケース１は、エポキシ系樹脂を主成分とす
る。したがって、ケース１は、液状のエポキシ系樹脂を
型に流し込む方法等により、容易に一体成形できる。し
かも、エポキシ系樹脂は、熱硬化性樹脂であり、耐熱性
に優れている。このため、耐熱性の高いケース１を有す
る液面液温複合センサが得られる。

【００２４】ケース１は、エポキシ系樹脂を主成分とし
無機物フィラーを含む。無機物フィラーを含むエポキシ
系樹脂は、一般プラスチックと比較して比熱が小さく、
また、銅と比較して熱伝導率が低い。比熱が小さいと、
液体６の液温が、ケース１を経て、液温センサ３に迅速
に伝わるので、熱応答性がよくなる。また、熱伝導率が
低いと、液温センサ３の位置する部分から、液面センサ
２２やセンサ取り付け部１２に熱が伝わりにくくなる。
このため、液温センサ３により液温を精度よく検知し得
る。

【００２５】ケース１の材質の違いによる熱伝導率及び
比熱について、銅、ガラス、一般プラスチック及びエポ
キシ系樹脂（無機物フィラー入）を比較した結果を表１
に示す。

【００２６】表１に示すように、熱伝導率については、
銅が４０３(W/(m・K))であるのに対し、本発明に係るケ
ース１の構成材料である無機物フィラーを含むエポキシ
系樹脂は0.90〜0.95(W/(m・K))であり、銅と比較し極め
て小さい。比熱については、無機物フィラーを含むエポ
キシ系樹脂が0.80〜0.90(J/(g・K))であり、一般プラス
チックよりは小さい。この結果から、無機物フィラーを
含むエポキシ系樹脂は、熱伝導率が低く、比熱が小さい
ことは明らかである。本発明において、ケース１は上述
した無機物フィラーを含むエポキシ系樹脂でなるから、
熱伝導率が低く、比熱が小さくなる。本発明に用いられ
る無機物フィラーを含むエポキシ系樹脂の比熱及び熱伝
導率は、無機物フィラーの充填量を変えることにより、
制御することができる。

【００２７】表１によれば、本発明に用いられている無
機物フィラーを含むエポキシ系樹脂は、比熱がガラスの
それと近似しているので、ガラスで構成したケースと同
等の熱応答性を有するケース１を得ることができる。し
かも、ガラスでなるケースが割れ易いのに対し、本発明
に用いられている無機物フィラーを含むエポキシ系樹脂
によって構成されたケースは、ガラスでなるケースに比
較して、きわめて丈夫で、割れにくい。従って、高信頼
度の液面液温複合センサを実現できる。

【００２８】本発明に用いられている無機物フィラーを
含むエポキシ系樹脂と、一般的プラスチックとの比較で
は、一般的プラスチックの場合、比熱が大きく、熱応答
性が悪い。

【００２９】ケース１は、連続体として構成されてい
る。従って、従来と異なって、液温変化に伴う熱ストレ
スに起因するケース接合不良を発生する余地がない。液
面検知素子２２及び液温センサ３は、筒状部１１の内部
に配置されている。したがって、液面検知素子２２及び
液温センサ３は、この耐水性に優れたケース１によって
ケース外部の液体６から保護される。このため、耐水性
に優れた液面液温複合センサが得られる。

【００３０】図１に示す実施例では、ケース１は、内部
が樹脂９によって封止されている。この構造により、液
面検知素子２２及び液温センサ３は、ケース１に加わる
衝撃及び液体６から保護される。樹脂９としては、ケー
ス１、液面検知素子２２及び液温センサ３に対する密着
性及び耐水性に優れ、しかも、温度変化による熱ストレ
スの小さいものが望ましい。

【００３１】図４は本発明に係る液面液温複合センサの
第２の実施例を示す断面図である。図１〜図３に示され
た構成部分と同一の構成部分は、同一の参照符号を付
し、説明は省略する。図４に示した実施例の特徴は、ケ
ース１の内部を封止する樹脂９を液温センサ部分９１
と、液面センサ部分９２とに分けたことである。液温セ
ンサ部分の封止樹脂９１としては、無機物フィラーを含
有し、熱伝導率が比較的大きく、比熱が小さいエポキシ
系樹脂が望ましい。液面センサ部分の封止樹脂９２に
は、液面検知素子２２を保護するために樹脂応力の小さ
い樹脂が望ましい。この実施例の場合も、第１の実施例
の場合と同様の作用効果を奏する。

【００３２】図５は本発明に係る液面液温複合センサの
第３の実施例を示す断面図である。図１〜図４に示され
た構成部分と同一の構成部分は、同一の参照符号を付
し、説明は省略する。第３の実施例の特徴は、ケース１
の内部における液面検知素子２２及び液温センサ３の位
置関係が、第１の実施例及び第２の実施例と逆転してい
ることである。第３の実施例の場合も、第１の実施例及
び第２の実施例の場合と同様の作用効果を奏する。図示
はしていないが、第３の実施例は、第２の実施例と同様
に、ケース１の内部を封止する樹脂９を液温センサ部分
９１と、液面センサ部分９２とに分けてもよい。

【００３３】図６は図５に示した液面液温複合センサの
使用状態を示す部分断面図である。図６に示すように、
図５に示した液面液温複合センサは、タンク５の下部５
２に設けられた開口部に取り付けられている。タンク５
は、内部に液体６を貯えている。液面液温複合センサ
は、ケース１の上側に備えられた液面センサ２によって
液面６１の高さｈを検知し、ケース１の下側に備えられ
た液温センサ３によって液体６の温度を検知する。

【００３４】図７は液温センサの熱応答性について従来
例１、第１の実施例（図１参照）及び第２の実施例（図
４参照）を比較したデータである。試験に当っては、試
料を２５℃のシリコンオイルに浸漬し、試料温度を安定
させた後、１００℃のシリコンオイルに直ちに浸漬し、
そのときの試料の抵抗値を検出した。図７において、従
来例１は特開平3-179227号公報第７図に示された構造の
センサであり、ケースの液温センサ部分が銅で構成され
ている。

【００３５】図７に示すように、第１の実施例及び第２
の実施例の熱応答性は、銅のケースを用いた従来例１の
熱応答性と比較してほぼ同じレベルである。この結果か
ら、第１の実施例及び第２の実施例の液温センサの熱応
答性が、銅を用いた場合と遜色ないことは明らかであ
る。

【００３６】図８は、液温センサの温度検知誤差につい
て、従来例１、従来例２、第１の実施例及び第２の実施
例を比較したデータである。従来例１、従来例２、第１
の実施例及び第２の実施例については、既に説明した通
りである。従来例２は特開平3-179227号公報第１図に示
された構造のセンサであり、ケースの液温センサ部分が
比熱の小さい金属等で構成され、ケースの液面センサ部
分が熱伝導率の小さい樹脂等で構成されている。

【００３７】図８に示すように、従来例１の検知誤差の
増加率は、従来例２、第１の実施例及び第２の実施例の
検知誤差の増加率より大きい。水温３０℃における検知
誤差は、何れの場合もほぼ０％であるが、水温８０℃で
は、従来例２、第１の実施例及び第２の実施例の検知誤
差が約１％程度であるのに対し、従来例１の検知誤差は
約５％である。この結果から、第１の実施例及び第２の
実施例の温度検知誤差が小さいことは明らかである。

【００３８】図９は液冷熱サイクル試験結果について従
来例１、従来例２、第１の実施例及び第２の実施例を比
較したデータである。、従来例１、従来例２、第１の実
施例及び第２の実施例については、既に説明した通りで
ある。

【００３９】図９に示すように、従来例２の不良率は、
従来例１、第１の実施例及び第２の実施例の不良率より
大きい。サイクル数８００サイクルにおける不良率を比
較すると、従来例１、第１の実施例及び第２の実施例が
約１％程度であるのに対し、従来例２は約１００％であ
る。この結果から、第１の実施例及び第２の実施例は、
急激な温度変化の影響を受けにくいと言える。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような作用効果を得ることができる。 （ａ）液温を精度よく検知し得る液面液温複合センサを
提供することができる。 （ｂ）液温センサの熱応答性が良好で、しかも、液温セ
ンサから液面センサやセンサ取り付け部に熱が伝わらな
い構造を持つ液面液温複合センサを提供することができ
る。 （ｃ）耐水性に優れた液面液温複合センサを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液面液温複合センサの第１の実施
例を示す部分断面図である。

【図２】図１に示した液面液温複合センサの使用状態を
示す部分断面図である。

【図３】図２の液面液温複合センサ部分の拡大部分断面
図である。

【図４】本発明に係る液面液温複合センサの第２の実施
例を示す断面図である。

【図５】本発明に係る液面液温複合センサの第３の実施
例を示す断面図である。

【図６】図５に示した液面液温複合センサの使用状態を
示す部分断面図である。

【図７】液温センサの熱応答性について、従来例と、実
施例とを比較したデータである。

【図８】液温センサの温度検知誤差について、従来例と
実施例とを比較したデータである。

【図９】液冷熱サイクル試験結果について、従来例と、
実施例とを比較したデータである。

【符号の説明】

１ ケース １１ 筒状部 ２ 液面センサ ２１ フロート ２２ 液面検知素子 ３ 液温センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケースと、液面センサと、液温センサと
   を含む液面液温複合センサであって、 前記ケースは、エポキシ系樹脂を主成分とし、無機物フ
   ィラーを含む材料による連続体として構成されており、 前記液面センサは、フロートと、液面検知素子とを含
   み、前記フロートは液面の動きに追従し、前記液面検知
   素子は前記ケースの内部に配置され前記フロートに応動
   し、 前記液温センサは、前記ケースの内部に配置されている
   液面液温複合センサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された液面液温複合セン
   サであって、 前記ケースは、内部が樹脂によって封止されている液面
   液温複合センサ。