JPH0530735U - 液面レベルセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液面レベルの検出に際して一切の可動部を無
くして耐振動性を持たせ、かつ長寿命とすることができ
るとともに、高精度にレベル検出時のスイッチング信号
が得られるようにする。 【構成】 定電流回路に正特性サーミスタを接続し、前
記定電流回路から前記正特性サーミスタの発熱温度がキ
ュリー温度になる定電流を供給し、前記正特性サーミス
タを液体容器のレベル検出部に配置可能とした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は液面レベルセンサであって、水、油、灯油等の各種液体の液面レベル を検出するのに好適なセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般的な液面レベルセンサとして、フロートの浮力を利用したものが知られて いる。これは図４に示すように、ハウジング１にガイドシャフト２を取付け、ガ イドシャフト２に沿って上下動可能に発泡樹脂からなるフロート３を装着してい る。フロート３の内部にはマグネット４が埋め込まれており、他方ガイドシャフ ト２の先端には前記マグネット４が最接近したときに磁気作用によって動作され るリードスイッチ５が内蔵されている。リードスイッチ５が検出レベルに位置す るようにガイドシャフト２を液体中に沈めておき、液面の変化に伴って変化する フロート３の変位によりリードスイッチ５のON/OFF動作を行わせ、液面レベルを 検出するようにしている。

【０００３】 しかし、このようなフロート方式のレベルセンサでは、部品点数が多く、構造 が複雑になってしまうことや、被検出液の比重によって検出液面にバラツキを生 じてしまう欠点があった。また、フロートとガイドシャフト部が機械的に接触す る構造であるため、振動に対して弱く、更にリードスイッチが有接点構造である ため、検出回数に寿命がある等の欠点があった。

【０００４】 このような問題点を改善すべく、従来よりＮＴＣ（Negative Temperature Coe fficient）サーミスタを用いたレベルセンサが考案され、実用化もしている。こ の原理は、図５（１）に示すように、サーミスタ６に電流を供給して自己加熱さ せ、空気中と液体中の熱放散定数の違いによりサーミスタ自身の温度に差が生じ ることを利用している。したがって、この温度変化を抵抗Ｒの変化として検出し 、液面レベルを検出することができるのである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上記ＮＴＣサーミスタを利用した方式では、 （１）サーミスタの特性が図５（２）に示すように温度変化に対する抵抗変化の 係数が小さく、特性線が緩やかに変化するので、スイッチング信号として使用す るには適さない。（２）液体自身の温度が上がると自己加熱との区別ができなく なるので、高温液体のレベル検出ができない。 （３）上記（１）の説明のように、検出信号はアナログ信号が出力されるので、 スイッチング機能をもたせるには信号処理回路が必要となる。 等の問題があり、広く普及していないのが現状である。

【０００６】 本考案は、上記従来の問題点に着目し、液面レベルの検出に際して一切の可動 部を無くして耐振動性を持たせ、かつ長寿命とすることができるとともに、高精 度にレベル検出時のスイッチング信号を得られるようにした液面レベルセンサを 提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案に係る液面レベルセンサは、定電流回路に 正特性サーミスタを接続し、前記定電流回路から前記正特性サーミスタの発熱温 度がキュリー温度になる定電流を供給し、前記正特性サーミスタを液体容器のレ ベル検出部に配置可能としたものである。

【０００８】

【作用】

正特性サーミスタはＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタ と称され、その温度−抵抗特性は図３に示すように、抵抗値はキュリー温度附近 で急激に変化する。したがって、このＰＴＣサーミスタに通電してキュリー温度 となるようにジュール発熱させておき、これを液体容器のレベル検出部に設置す るようにしておけばよい。これにより、ＰＴＣサーミスタが液濡れ状態のときと 、液面上の空気中に晒されている場合とで熱放散定数が異なり、これをサーミス タの抵抗値の変化として検出することにより液面レベルを確実に検出することが できる。検出信号はキュリー温度を遷移温度として抵抗値が急激に変化するので 、いわゆるON/OFF信号として検出でき、液面レベルをスイッチング信号として出 力させることができるのである。

【０００９】

【実施例】

以下に本考案に係る液面レベルセンサの具体的実施例を図面を参照して詳細に 説明する。

【００１０】 図１は実施例に係る液面レベルセンサの回路構成である。この図に示すように 、センサ本体としてＰＴＣサーミスタ１０を使用し、その端子に定電流源１２を 接続している。定電流源１２はツェナーダイオード１４、オペアンプ１６、トラ ンジスタ１８の組合せからなる一般的な回路によって構成されたもので、ＰＴＣ サーミスタ１０に定電流ｉ（＝ＶZ／Ｒ0）を流すようにしている。またこの回 路には前記ＰＴＣサーミスタ１０と並列にオペアンプ２０が接続され、これによ ってＰＴＣサーミスタ１０の抵抗変化を検出し、液面レベル信号として表示する ようにしている。

【００１１】 このような回路構成において、前記ＰＴＣサーミスタ１０からなるセンサ本体 は液体容器２２の検出レベル位置に取付けられ、その液面２４の変動によって液 中あるいは空気中におかれるものである。

【００１２】 ところで、前記定電流源１２から電流ｉをＰＴＣサーミスタ１０に流すと、Ｐ ＴＣサーミスタ１０において発生する熱はその消費電力Ｐ（＝Ｒｉ2）に比例す る。したがって、前記電流ｉはＰＴＣサーミスタ１０が発熱によってそのキュリ ー温度になるような一定の電流値として供給される。この場合、使用するＰＴＣ サーミスタ１０の温度−抵抗特性は定格表により既知であるので、定電流源１２ から供給すべき電流値は一義的に決定される。

【００１３】 このような構成に係る液面レベルセンサの作用は次のようになる。液体容器２ ２の壁面の検出位置に取付けられＰＴＣサーミスタ１０には、定電流源１２から の供給される電流ｉが通電され、これによってキュリー温度ＴCに発熱するよう に調整される。このようなＰＴＣサーミスタ１０は液面２４の位置により液面よ り高い空気中に位置する場合には、空気の熱伝達率が極めて小さいので熱の放散 が不良となり、したがってＰＴＣサーミスタ１０の温度は消費電力Ｐに比例して 上昇し（ＴH）、図２のＨ点でバランスする。逆にＰＴＣサーミスタ１０が液体 中に位置する場合には、液体の熱伝達率が大きいのでＰＴＣサーミスタ１０で発 生する熱は液体中に放散してキュリー温度ＴCより低くなり（ＴL）、図２のＬ 点でバランスする。このとき、ＰＴＣサーミスタ１０の抵抗は、空気中と液中と の熱放散定数の相違により、それぞれＲH、ＲLとなるが、ＰＴＣサーミスタ１ ０の特性上ＲH》ＲLであるから、各条件下ではＰＴＣサーミスタ１０に加わる 電圧は、ＶH》ＶLとなる。したがって、この検出値を出力することにより、理 想的な液面レベル検出スイッチと見做すことができるのである。

【００１４】 このようなセンサをスイッチング信号としてデジタル素子としてのオペアンプ ２０に取込まれ、ＰＴＣサーミスタ１０の電圧変化を液面レベル信号として入力 する。これによってＶH出力を「１」、ＶL出力を「０」として直接デジタル素 子を有する各種装置に出力させ、特別なＡ／Ｄ変換回路、インターフェイスを必 要とせず、簡単にスイッチング信号として用いることができる。

【００１５】 また、ＰＴＣサーミスタ１０はON/OFFで変化するので、検出対象の液体温度が 高くても影響を受けることがない。したがって、高温液体の液面レベル検出も有 効に行わせることができる。

【００１６】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案に係る液面レベルセンサによれば、定電流回路に 正特性サーミスタを接続し、前記定電流回路から前記正特性サーミスタの発熱温 度がキュリー温度になる定電流を供給し、前記正特性サーミスタを液体容器のレ ベル検出部に配置可能としたので、液面レベルの検出に際して一切の可動部を無 くして耐振動性を持たせ、かつ長寿命とすることができるとともに、高精度にレ ベル検出時のスイッチング信号が得られるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る液面レベルセンサの回路図であ
る。

【図２】同センサの挙動説明図である。

【図３】ＰＴＣサーミスタの温度−抵抗特性図である。

【図４】従来のフロート式液面レベルセンサの断面図で
ある。

【図５】従来のサーミスタ式液面レベルセンサの説明図
である。

【符号の説明】

１０ ＰＴＣサーミスタ １２ 定電流源 ２２ 液体容器 ２４ 液面

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 定電流回路に正特性サーミスタを接続
   し、前記定電流回路から前記正特性サーミスタの発熱温
   度がキュリー温度になる定電流を供給し、前記正特性サ
   ーミスタを液体容器のレベル検出部に配置可能としたこ
   とを特徴とする液面レベルセンサ。