JPH04223225A - 液面レベルセンサ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＰＴＣサーミスタ素子は、図３に
示すように、キューリ点温度Ｔｃ以上でその抵抗値が急
激に増大する特性を呈するものである。またこの特性を
利用して各種液体の液面レベルを検出する場合において
は、通常、サーミスタ素子に直接通電して自己発熱させ
キューリ点温度近傍に保持する方法を採用している。

【０００３】前記サーミスタ素子を用いる場合には、該
素子のキューリ点温度を選択する必要がある。一般には
、素子のキューリ点温度が使用時での最大温度以上にす
る場合が多い。この場合において、その設定されたキュ
ーリ点温度が高値すぎると、液内に没した際に前記サー
ミスタ素子の温度が前記キューリ点温度よりも著しく低
値となり、液面が下降してサーミスタ素子が空気中に露
出されても、前記キューリ点温度に達するのに時間がか
かり、応答が鈍くなる可能性がある。そのため、サーミ
スタ素子のキューリ点温度は液中における最大温度より
若干高くしておくことが望ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】ところで、上記のよ
うにサーミスタ素子を用いる場合には、使用する液の種
類に応じて前記サーミスタ素子を選択する必要がある。

【０００５】また、前記キューリ点温度を使用最大温度
より若干高く設定してあるため、液温が使用最大温度を
越える場合には、誤作動をおこす可能性がある。

【０００６】たとえば、オイルレベルセンサにおいては
、オイル温度が異常に上昇した場合に、レベルセンサが
液中でありながら、液外であるとの信号を出力するとい
った問題があった。この問題点を解決するために、液温
検知用として熱電対を設けることもできるが高価となら
ざるを得ない。

【０００７】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであって、液温の変動に伴う誤作動を回避すること
を可能にした液面レベルセンサを提案するものである。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】本発明は、セラミック
基体表面に形成した所要導電路上において、キューリ点
温度以上で急激な抵抗変化を生ずる液面感知用サーミス
タ素子を少なくとも一以上配設して、液面の高さを感知
するようにした液面センサーにおいて、　　　　急激な
抵抗変化を生じるキューリ点を持つとともに、そのキュ
ーリ点が前記液面感知用サーミスタのキューリ点以下で
あるサーミスタ素子を備えた液温感知用サーミスタ素子
を少なくとも一以上、常に液中に没する位置に配置した
ものである。

【０００９】また、キューリ点温度を異にする二以上の
前記液温感知用サーミスタ素子を常に液中に没する位置
に前記セラミック基体の幅方向に並設した構成とするこ
ともできる。

【００１０】さらに、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、かつ液面感知用サーミスタの近
傍に前記液面感知用サーミスタ素子の温度をそのキュー
リ点温度以上にするためのヒータ用抵抗体を配置した構
成も提案される。

【００１１】

【作用】本発明は、液面感知用サーミスタ素子の近傍で
あって、常に液中に没する位置に、急激な抵抗変化を生
じるキューリ点を持つとともに該キューリ点が前記キュ
ーリ点より小さい液温感知用サーミスタ素子を配置した
構成となっており、液温が上昇することによって、その
液温が前記液温感知用サーミスタ素子のキューリ点温度
以上になると急激な抵抗変化を生じ、この変化を感知す
ることによって、前記液面レベルセンサの誤作動を知る
こととなる。

【００１２】また、キューリ点温度を異にする前記液温
感知用サーミスタ素子を前記セラミック基体の幅方向に
並設した構成とすれば、適切な液温をもつ液を補充する
することにより、その液温を前記キューリ点温度の範囲
内に維持することができる。

【００１３】さらに、液面感知用サーミスタ素子の近傍
にヒーター用抵抗体を設ける構成にあっては、前記液面
感知用サーミスタ素子を自己発熱させることなく、前記
ヒータ用抵抗体によって加熱し、空気中で前記液面感知
用サーミスタ素子をそのキューリ点以上にする。

【００１４】

【実施例】図１と図２は、本発明に係る液面レベルセン
サＳの第１実施例を示す。ここでセラミック基体１上に
は、チタン酸バリウムからなるサーミスタ素子２が導電
路３上に配設され、さらに、該サーミスタ素子２を囲む
ように、サーミスタ素子５がサーミスタ素子２の下方位
置で導電路６により電気的に接続されて配設している。 そして、これらのパターンに保護層８を被着し、前記導
電路３，６の接続端４，７を露出して、この接続端４，
７にリード線を接続している。

【００１５】前記サーミスタ素子２は図３に示すような
ＰＴＣ特性を示し、キューリ点温度Ｔｃ以上で抵抗値が
急激に増大するものである。この特性を利用して液体の
液面レベルを検出するために、該サーミスタ素子２に前
記リード線より接続端４を介して直接通電することによ
って自己発熱させる。この自己発熱により、温度をキュ
ーリ点温度以上に加熱し、空気中にあってその抵抗値が
高くなるようにしておく。一方、前記サーミスタ素子５
は前記サーミスタ素子２と同様に、キューリ点温度以上
でその抵抗値が急激に上昇する特性を備えており、さら
にそのキューリ点温度は前記サーミスタ素子２のキュー
リ点温度に比べて、低く設定される。

【００１６】かかる構成の液面レベルセンサＳは、図２
に示すように、前記接続端４，７にケーブル２２を接続
し、雄螺子２１を備える環状の主体金具２０の内部に挿
入して、その接続部を主体金具２０内に位置させ、シリ
コンゴム等のダンパ２３を注入して絶縁的に一体固定し
、タンク２５に前記主体金具２０を螺装して、下端部を
液中に挿入し、前記サーミスタ素子２の位置を基準レベ
ルに一致させ、かつサーミスタ素子５が常に液中に没し
た状態となるように位置決めされて取付けられる。

【００１７】かかる構成にあって、液面の上昇に伴い、
前記サーミスタ素子２が液中に没すると、急冷されてキ
ューリ点温度以下となりその抵抗が著しく変化する。そ
してこの抵抗の変化を電圧または電流から読み取り、該
サーミスタ素子２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ることになる。

【００１８】一方、前記サーミスタ素子５が常に液中に
没した状態となっている。このため、液温の急激な上昇
がおこってサーミスタ素子５のキューリ点温度以上とな
ると、該サーミスタ素子５の抵抗変化を上述と同様に検
出して、その過剰高温度を検知することができる。

【００１９】このとき、サーミスタ素子５のキューリ点
温度をサーミスタ素子２のキューリ点温度に比べて、低
く設定することにより、サーミスタ素子２の誤作動に先
だって、液の高温を検知できる。このため、後述するよ
うに液の冷却処理を施してサーミスタ素子２の誤作動を
未然に回避したり、または、この後にさらに高温となっ
て生ずるサーミスタ素子２の誤作動を認識してその誤作
動による影響を排除するようにすることが可能となる。 尚、キューリ点温度を同一にしても、液温の急激な上昇
に伴う前記サ−ミスタ素子２の誤作動を知ることができ
る。

【００２０】本発明の第２実施例を図４を用いて説明す
る。かかる実施例にあっては、セラミック基体１の表面
に高さ方向に沿って異なる距離に位置させて導電路３ａ
，３ｂにより電気的に接続された配設された二つの液面
感知用サーミスタ素子２ａ，２ｂを配設するとともに、
上述の第１実施例と同様に液温感知用サーミスタ素子５
を前記セラミック基体１の端部に設けた構成としている
。

【００２１】この構成からすれば、液の使用により液面
が下降すると、上部の液面感知用サーミスタ素子２ｂが
気中に露出し、その温度がキューリ点温度以上となり、
その抵抗値が急激に上昇する。この段階においては、前
記セラミック基体１の下部の液面感知用サーミスタ素子
２ａは液内に没した状態であるため、その温度はキュー
リ点温度以下であり、抵抗値は低い状態にある。これよ
り、液面が前記両液面感知用サーミスタ素子２ａ，２ｂ
の間にあることがわかる。これに続く液面の低下にとも
なって前記液面感知用サーミスタ素子２ａが気中に露出
すると、その温度がキューリ点温度以上となり、その抵
抗値が急激に上昇する。これにより、液面が液面感知用
サーミスタ素子２ａの位置より低下したことを意味する
から、この段階で液を補充することができる。この補充
する液量は前記液面感知用サーミスタ素子２ｂの抵抗値
の変化するところまでとする。

【００２２】このよう前記操作により、液面レベルを前
記二つの液面感知用サーミスタ素子２ａと２ｂの範囲内
に調整管理することができる。

【００２３】本発明の第３実施例を図５を用いて説明す
る。上述の第２実施例における液温感知用サーミスタ素
子５をセラミック基体１の端部において、その幅方向に
二つの液温感知用サーミスタ素子５ａ，５ｂを並設した
構成とすることもできる。

【００２４】そして前記液温感知用サーミスタ素子５ａ
，５ｂのキューリ点温度を図６に示すように夫々異なる
ところに設定することにより、液温を該キューリ点温度
の範囲内に調整管理することができる。即ち、液温が上
昇して前記液温感知用サーミスタ素子５ｂのキューリ点
温度であるＴｃ（ｙ）より若干高目のＴｙに達した段階
で冷却液を加え、液温が低下して前記液温感知用サーミ
スタ素子５ａのキューリー点温度近傍Ｔｘに達した段階
で温液を加える操作によって、液温をＴ（ｘ）とＴ（ｙ
）の範囲内に調整することができる。例えば、図６（ｂ
）の如く接続すると、図６（ｃ）のＶｓが得られ、この
Ｖｓ値によりＴ（ｘ），Ｔ（ｙ）の温度管理が可能とな
る。この温度管理により、液温が所要範囲に維持される
から、、該管理温度を液面感知用サーミスタ素子２のキ
ューリ点温度に比較的近付けることにより、空気中にお
ける該キューリ点温度への上昇を迅速に行なうことがで
きて、センサーの応答特性が改善される。

【００２５】本発明の第４の実施例を図７（ａ）を用い
て説明する。この実施例にあっては、セラミック基体１
上に、液面感知用サーミスタ素子２ｃと液温感知用サー
ミスタ素子５を上述の第１実施例に示した如く配設し、
さらには前記液面感知用サーミスタ素子２を囲むように
白金、タングステン等の導電路１１が配設され、該導電
路１１の端部にヒータ用抵抗体１０が配置されている。

【００２６】ここで液面感知用サーミスタ素子２ｃが介
装される導電路３ｃは、前記ヒータ用抵抗体１０の端部
寄りの分岐点に接続し、前記ヒータ用抵抗体１０を主抵
抗Ｒ１　と、分岐抵抗Ｒ２　とに分割している。この抵
抗値設定により、前記液面感知用サーミスタ素子２ｃに
適正な電圧が印加されることとなる。

【００２７】かかる構成にあって、前記導電路１１の接
続端１２，１５は電源（図示せず）の正負極に夫々接続
されている。そして前記導電路１１に電圧が印加される
ことによって、前記ヒータ用抵抗体１０は発熱し、前記
液面感知用サーミスタ素子２ｃは、キューリ点温度以上
になり、その抵抗値が著しく高くなった状態となる。

【００２８】かかる状態の液面感知用サーミスタ素子２
ｃを液中に下降させると、前記ヒータ用抵抗体１０によ
って発せられた熱は液中に拡散し、前記液面感知用サー
ミスタ素子２ｃの温度はそのキューリ点温度以下に下降
する。

【００２９】さらに、液面レベルが下降して、液面レベ
ル用サーミスタ素子２ｃが気中に露出し、前記ヒータ用
抵抗体１０によりキューリー点温度以上に加熱されると
、抵抗が著しく上昇することになり、その抵抗変化を利
用し、液面を感知できる。また直接通電して自己発熱さ
せた時に生じやすいマグネシウムやカルシウム等のイオ
ン拡散によるマイグレーションが起こり難くくなるとと
もに、前記サーミスタ素子への供給電圧電源を無くすこ
とができる。更に、ヒータ用抵抗体１０の配置は、液温
感知用サーミスタ素子５への伝熱を考慮し適宜実施する
と良い。例えば図７（ｂ）に示す。また、逆にヒータか
らの熱伝導を利用した場合には、液中での液温素子の温
度が高くなるため、前記液温感知用サーミスタ素子５の
キューリ点温度を必ずしも前記液面感知用サーミスタ素
子２のキューリ点温度以下にする必要がなくなるという
長所も有する。

【００３０】本発明の第５の実施例を図８を用いて説明
する。この実施例は、前記第４実施例における液温感知
用サーミスタ素子５の一端を前記ヒータ用抵抗体１０の
端部よりの分岐点に接続し、共通導電路１６を介して負
極とした構成である。この構成からすれば上述の第４実
施例の効果に加え、出力取出用端子数の削減もできる。 前記液温感知用サーミスタ素子５のキューリ点温度を必
ずしも前記液面感知用サーミスタ素子２のキューリ点温
度以下にする必要がなくなる。

【００３１】次に、複数のサーミスタ素子を用いる構成
に於ては、セラミック基板の表裏に適宜に配置させる事
も可能となる。　　また、今回の実施例に於ては、板状
のみを記載しているが、円柱状、筒状等特に限定される
ものではない。

【００３２】

【発明の効果】本発明の構成からすれば、液面感知用サ
ーミスタ素子の近傍に液温感知用サーミスタ素子を配置
した構成となっているから、常に異常な液温の上昇を感
知することができるため、液面感知用サーミスタ素子の
キューリ点温度よりも液温が上昇したことによる誤作動
を確認したりまたは未然に防止することができる。

【００３３】また、キューリ点を異にする二以上の液温
感知用サーミスタ素子をセラミック基体に設けた構成と
することによって、両キューリ点の温度範囲に液温制御
することが可能となり、一定範囲内に液温を保つことが
できて、液温の著しい低下に伴なう液面感知用サーミス
タ素子の検出動作の遅れをなくすことができる。

【００３４】さらには、前記液面感知用サーミスタ素子
の近傍にヒータ用抵抗体を配置する構成とすれば、自己
発熱させることによって生じるマイグレーションにとも
なう破損、熱衝撃による破損、あるいは複数個を有した
液面感知用サーミスタ素子においておこる誤作動等をな
くすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の液面レベルセンサＳの分離斜視図で
ある。

【図２】実施例１の液面レベルセンサＳの取付け状態を
示す縦断正面図である。

【図３】サーミスタ素子の抵抗−温度特性を示すグラフ
である。

【図４】実施例２の液面レベルセンサＳの回路配置を示
す正面図である。

【図５】実施例３の液面レベルセンサＳの回路配置を示
す正面図である。

【図６ａ】実施例３のキューリ点温度を異にする液温感
知用サーミスタ素子５の抵抗−温度特性を示すグラフで
ある。

【図６ｂ】図６ａにおける出力取出用回路図である。

【図６ｃ】図６ｂにおける出力パターンを示すグラフで
ある。

【図７ａ】実施例４の液面レベルセンサＳの回路配置を
示す正面図である。

【図７ｂ】実施例４における液面レベルセンサＳの別の
回路配置を示す正面図である。

【図８】実施例５の液面レベルセンサＳの回路配置を示
す正面図である。

【符合の説明】

１　　セラミック基体 ２　　液面レベル感知用サーミスタ素子５　　液温感知
用サーミスタ素子 ３，６　　導電路 ４，７　　接続端 ６　　保護層 １０　　ヒータ用抵抗体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　セラミック基体表面に形成した所要導
   電路上において、キューリ点温度以上で急激な抵抗変化
   を生ずる液面感知用サーミスタ素子を少なくとも一以上
   配設して、液面の高さを感知するようにした液面センサ
   ーにおいて、急激な抵抗変化を生じるキューリ点を持つ
   とともに、そのキューリ点が前記液面感知用サーミスタ
   のキューリ点以下であるサーミスタ素子を備えた液温感
   知用サーミスタ素子を少なくとも一以上、常に液中に没
   する位置に配置したことを特徴とする液面レベルセンサ
   。
2. 【請求項２】　　キューリ点温度を異にする二以上の前
   記液温感知用サーミスタ素子を常に液中に没する位置に
   前記セラミック基体に設けたことを特徴とする請求項１
   の液面レベルセンサ。
3. 【請求項３】　　前記の各サーミスタ素子に自己発熱し
   ない程度の電流を流し、かつ前記液面感知用サーミスタ
   素子の近傍に前記液面感知用サーミスタ素子の温度をそ
   のキューリ点温度以上にするためのヒータ用抵抗体を配
   置したことを特徴とする請求項１の液面レベルセンサ。