WO1989003021A1 - Heat-sensitive fuel quantity detector - Google Patents

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WO1989003021A1
WO1989003021A1 PCT/JP1988/000997 JP8800997W WO8903021A1 WO 1989003021 A1 WO1989003021 A1 WO 1989003021A1 JP 8800997 W JP8800997 W JP 8800997W WO 8903021 A1 WO8903021 A1 WO 8903021A1
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temperature
resistor
sensitive
fuel
self
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PCT/JP1988/000997
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Inventor
Eiichi Uriu
Kouji Nishida
Munehiro Tabata
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating 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
    • G01F23/24Indicating 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
    • G01F23/246Indicating 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 thermal devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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    • G01F23/247Indicating 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 thermal devices for discrete levels

Definitions

  • the present invention relates to a thermosensitive fuel level detector for detecting a fuel level in a fuel tank of an automobile or the like.
  • Another problem is that it is difficult to obtain a resistor shape proportional to the shape of the fuel tank, and the error is large.
  • one of the metal wires made of the same material and having the same temperature coefficient of resistance is a thermal resistance wire 40 for self-heating, and the other is temperature compensated.
  • the resistance wire 4 ⁇ the thermal resistance wire 4 O for self-heating is partially immersed in the fuel liquid, formed with the external resistors 42 and 43 having the same resistance value, and connected with a bridge circuit.
  • the potential difference between 4 4 and 4 5 is amplified by the differential amplifier 46 and the self-heating temperature difference of the resistance wire is detected as the potential difference, and the liquid level is detected.
  • This method also has two 'big' disadvantages. have. First, since the temperature compensating resistance wire 41 is installed in the part immersed in the fuel liquid in the fuel tank, it is possible to compensate for changes in the ambient temperature.
  • the 3 ⁇ 4 C second is able to correct for variations in the temperature of ⁇ liquid, since a metal wire, within a range capable of securing the material strength of the metal wire, in case of thinner most wire diameter Even so, the resistance value of the metal wire's unit length is extremely low, so when using a battery power source for automobiles, the current consumption is too large and it is practical.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and eliminates a contact failure, which is a drawback of a float potentiometer, and reduces the amount of remaining fuel with respect to any ambient temperature and fuel liquid temperature. Exactly,
  • the present invention forms a self-heating temperature-sensitive resistor having a large temperature coefficient of resistance on a supporting substrate, and detects a change in the temperature-sensitive resistance value caused by vaporization heat cooling of a fuel immersion portion.
  • a temperature correcting resistor for temperature correction is provided on the support substrate.
  • the self-heating temperature sensitive resistor and the temperature compensating temperature sensitive resistor that generate self-heating are formed with almost the same length, and the two temperature sensitive resistors are more peripheral than the thermistor.
  • Platinum, gold, silver, palladium, 'no-retinium oxide, copper, nickel', iron, and their main components have excellent resistance to temperature change. Since it is a film resistor with a low alloy composition, it can withstand temperature fluctuations in the fuel tank and ambient temperature in the fuel
  • the temperature sensing resistor for self-heating and the temperature sensing resistor for temperature compensation are membrane resistors, the resistance value per unit length may be larger than that of metal wire. Because it can be used, the current consumption is small.
  • the temperature-sensitive resistor film is formed by applying or printing a plating method or a metal starving material and firing it, or the temperature-sensitive resistor is formed into a chip shape. Formed, glass spill, polystyrene terephthalate (PET), polystenole, polyimid and its modified products, polyparabanic acid resin, aramid film , 5 Vis-a-Meyray Middle Triazine Resin (Mitsubishi Gas Chemical Company), Vector •
  • a chip-type temperature sensitive resistor is mounted on a support substrate such as a plastic (made by Polyplastics), a polyacetone or a glass, low cost, high accuracy, and high accuracy are achieved.
  • Sensitivity ⁇ A thermo-sensitive fuel level detector.
  • FIG. 1 is the circuit that put the conventional example used in the metal lines and remaining fuel amount detection ti instrument view
  • FIG. 2 a, b is detected to be used for fuel level detection device according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 3 is a perspective view showing the detector installed on a fuel tank
  • Fig. 4 is a circuit diagram of the device
  • Fig. 5 is a self-contained unit mounted on a single insulating substrate.
  • FIGS. 6A and 6B are plan views showing a detection section of a thermal fuel remaining amount detector having a TO compensation resistor formed thereon, and FIGS. 6A and 6B are formed by mounting a temperature-sensitive resistor chip on a support substrate. Plan view showing the detection part of the thermal fuel level detector. Fig. A shows that the self-heating temperature sensitive resistors are connected in parallel! ? A type of heat-sensitive fuel that digitally detects liquid level
  • Fig. 8 is the circuit diagram of the detector in Fig. 6, Fig. 9a is from the bridge circuit in which both the thermal resistors are in the fuel Characteristic diagram showing the differential output power E generated.
  • Figure 9b shows the characteristic diagram showing the differential output power E generated from a bridge circuit where one of the temperature sensitive resistors is exposed to air. It is.
  • FIGS. 2a and 2b are diagrams showing the pattern of the grooving of the temperature-sensitive resistor in the detecting portion of the fuel remaining amount detector according to one embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 1 is an insulated ceramic base as a support substrate. is there.
  • Numeral 2 is an undercoat's glass of the Si ⁇ 2—A ⁇ 20s—B20s system of softening point 9 2 OC coated on the ceramic substrate 1.
  • Reference numeral 3 denotes a self-heating temperature-sensitive resistor having a large temperature coefficient of resistance formed by printing and baking on an underglaze glass 2; 4 denotes the same material as the self-heating temperature-sensitive resistor 3; This is a temperature-sensitive resistor for compensating temperature, which is formed in a length.
  • a platinum metal organic material base obtained by adding a resin acid or a modified product thereof to a sulfide of two to five terpenes or a platinum salt of mecaptide as a binder is used. It is printed on the surface and fired at 9 OO'C to form a platinum thin film thermal resistor with a thickness of about 4 ooo A.
  • the resistance value at p and oc is that of the thermal resistor for self-heating. 2 o ii, the temperature compensating resistor is 5 ⁇ and the temperature coefficient of resistance is about 3700 ⁇ / 'C.
  • Reference numeral 5 denotes an extraction electrode having a low conductor resistance. In this embodiment, silver electrodes (thickness: about 15 // m) are used.
  • FIG. 3 shows a first temperature sensing element including a temperature sensing resistor for self-heating and a second temperature sensing element 8 including a temperature compensating temperature sensing element in a fuel tank.
  • FIG. 5 is a diagram showing a state where the fuel pump unit 9 is provided, and these elements are electrically connected by a circuit shown in FIG. 4 .
  • reference numeral 11 denotes a detection unit shown in FIG. 2], which comprises a self-heating temperature sensing resistor 12 and a temperature compensation temperature sensing resistor 13 shown in FIG.
  • the temperature-sensitive resistance Resistors 14 and 15 are connected to 12 and 13 respectively, thereby forming a 1-resistor bridge circuit.
  • This bridge circuit is connected to the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 16 forming the differential amplifier circuit via the resistors 1 and 18, respectively.
  • ⁇ 9 is a resistor.
  • the resistance value of the self-heating thermosensitive resistor 12 changes due to the constant current or the constant current flow depending on the fuel level, and this change occurs at the output end of the bridge circuit.
  • the potential change is input to the differential amplifier circuit, and the differential terminal E is output from the output terminal of the differential amplifier circuit.)), And the fuel level change can be changed. .
  • the temperature compensation resistor 13 for temperature compensation is thermally separated from the temperature sensing resistor 12 for self-generation, the heat generated by the temperature sensing resistor 12 for self-heating becomes temperature compensation. Not transmitted to temperature sensing resistor ⁇ 3.
  • the temperature compensation function for the ambient temperature in the gun link of the temperature compensation resistor ⁇ 3 is sufficiently exhibited, the fuel level can be detected with high accuracy.
  • a metal or metal oxide thin film is formed using a metal organic material of gold, silver, ruthenium, or palladium, and this may be used as a temperature-sensitive resistor. it can.
  • the self-heating temperature sensitive resistor and the temperature compensating temperature sensitive resistor were formed on separate substrates. However, if necessary, they were formed on the same substrate as shown in FIG. It does not matter.
  • a temperature-sensitive resistor As a temperature-sensitive resistor, an organic metal salt such as nickel octylate and an iron metal organic material such as iron octylate are mixed at a ratio of 9: 1, and a metamorphic resin is used as a binder.
  • the base bets added printed scan click Li in as the, after firing at in air 6 2 0 ⁇ , about the thickness I I) obtained by firing reduced with 5 5 OC in a reducing Kiri ⁇ air 2 OOO A, using a nickel iron thin film with a temperature coefficient of resistance of about 450 Ppm / C, and applying a borosilicate coating at 600 C in a nitrogen atmosphere.
  • the formed temperature-sensitive element was used in the same manner as in Example 1.
  • a copper thin film can be formed using a copper metal organic substance, and this can be used as a temperature-sensitive resistor.
  • the self-heating temperature-sensitive resistor and the temperature compensation temperature-sensitive resistor in FIG. 2 are nickel boron thin films obtained by electroless nickel-boron plating. A borosilicate overcoat glass is formed by C.] 5) The nickel boron thin film is thermally processed, and the sintered compactness of the film is improved.
  • the nickel boron thin film has a thickness of about 2500 A and a temperature coefficient of resistance of about 42 Ooppm Z'C.
  • the temperature-sensitive element thus formed can be used in the same manner as in Example 1.
  • the resistor thin film is formed by platinum, gold, silver, palladium, copper, chromium cobalt, iron, or an alloy plating film containing these as a main component.
  • the materials of the self-heating temperature sensitive resistor and the temperature compensation temperature sensitive resistor need not necessarily be the same. Also, in order for the temperature compensation function to work over the entire range of each fuel level, it is desirable that the temperature compensation resistor for temperature compensation be the same length as the temperature sensing resistor for self-heating. However, this is not the case when it is unavoidable to design the pattern of the temperature sensitive resistor. '...
  • FIGS. 6a and 6b are views showing a detection unit of a fuel remaining amount detector 5 according to another embodiment of the present invention.
  • 2o is a polyimide film supporting substrate having a thickness of 5 om), and a conductor 21 of a predetermined wiring pattern is formed on the supporting substrate 2O.
  • 22 is a platinum temperature-sensitive antibody chip for self-heating, which is a platinum metal organic material printed on an under-glazed, processed monolithic substrate, and baked in SOOC. Furthermore, an electrode paste containing silver as a main component is printed as a primary electrode S, fired at 600 C, and then subjected to a lead borosilicate-based overcoat glass. The resistance value at OO ppm / 1C and OC is 1.Oil. 2 3 platinum temperature sensitive resistor chip for temperature compensation as prepared as temperature sensitive resistor 5 chip self-heating Is it?
  • the resistance value at a temperature coefficient of resistance of 3 oO ppm ZC, O ⁇ was 50 ⁇ 2.
  • the self-heating temperature sensing resistor and the temperature-compensating temperature sensing resistor formed in this manner are connected to the circuit shown in FIG. 4 in the same manner as in Example 1]. Accurate fuel level detection with excellent responsiveness is possible.
  • the temperature sensing resistor chip for self-heating and the temperature sensing resistor chip for temperature compensation are mounted on separate support boards, but may be mounted on the same support board.
  • the temperature-sensing resistor for temperature compensation used a chip-shaped resistor group, which was formed on a ceramic substrate as shown in Fig. 2b. A resistor may be used.
  • FIG. 7A is a diagram showing the pattern groove formation of a temperature-sensitive resistor in a detection section of a fuel remaining amount detector according to another embodiment 4 of the present invention.
  • Oite 2 4 in the figure are sera Mi click substrate as a supporting substrate.
  • Reference numeral 25 denotes a thin-film, ultra-fine wire-shaped self-heating temperature-sensitive resistor formed on the ceramic substrate 24 by printing and firing, which has a large temperature coefficient of resistance. It is sintered in air of 9 OOC to form a thin-film platinum resistor with a thickness of 4 '' ooo A, and has a temperature coefficient of 3 oo ppm Z'C.
  • the temperature-sensitive resistor 25 are formed so as to be arranged in a plurality of stages parallel to the fuel liquid level. In this embodiment, a total of 13 temperature-sensitive resistors 25 are formed at positions where the remaining fuel amount is divided into 12 parts. In this embodiment, the temperature-sensitive resistor is arranged so as to extend in parallel with the liquid surface, but may be arranged so as to have a certain angle with the liquid surface if necessary. And low conduction ⁇ . Silver electrodes with body resistance etc.]
  • Reference numeral 27 denotes an extraction electrode provided at the end of each temperature-sensitive resistor 25, on which a 5-chip resistor 29 with a small temperature coefficient connected in series with the temperature-sensitive resistor 25 is mounted. Further, in order to detect a variation in the differential output voltage E, a flexible board 31 having a signal line 30 formed on the back surface is soldered through a snoring circuit 32. In addition, a lead borosilicate-based oxide film 28 is formed on the temperature-sensitive resistor 25 and the electrode 26 in order to secure oil resistance and chemical resistance. Coated.
  • FIG. 8 shows a circuit diagram of a fuel level detecting device using the detecting unit shown in FIG. 7, in which 33 is a detecting unit which is connected in parallel with 12 self-heating units.
  • small resistors 3 6 of the temperature-sensitive resistor 3 4 child ⁇ temperature sensitive resistor S 4 connected in series with the resistance temperature coefficient, its
  • Each of the temperature sensing resistor 35 formed at the lowest point of the detection unit and a resistor 3 with a small temperature coefficient of resistance and a resistor bridge circuit connected in series with this temperature sensing resistor 35 are doing.
  • the temperature-sensitive resistor 3 4 and 3 5 Nodea also have substantially the same resistance temperature coefficient, and more ideally, should with Hopo same resistance 20 favored arbitrariness.
  • the output terminals of these bridge circuits are connected to the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 3S forming the differential amplifier circuit, respectively.
  • the temperature is constantly immersed in the fuel, and the temperature-sensitive resistor 35, whose resistance value fluctuates little due to its own heat generation, and the fuel level Therefore, as shown in Fig. 9 (see Fig. 2), most of the differential resistances of the temperature-sensitive resistors 34 from the bridge circuit formed by the temperature-sensitive resistors immersed in the fuel
  • the output power E is high
  • the differential output is obtained from the temperature sensing resistor 35 and the plunger circuit formed by the temperature sensing resistor exposed in the air, as shown in Fig. 9 (3 ⁇ 4).
  • the arithmetic unit 39 counts the number X of the temperature-sensitive resistors for which no differential output voltage is generated. I do.
  • the thermal fuel remaining amount detector according to the present invention only detects whether or not a differential output voltage is generated, and only detects the difference. It does not detect the absolute value of the dynamic output voltage itself. Therefore, the fuel remaining amount can be accurately grasped instantaneously without waiting until the value of the differential output voltage reaches a constant value. Also, such ku energized during that by the '?, always excellent in the good urchin responsiveness, for example, simply by energizing the pulse to the operating voltage V C c or constant current I every two minutes, the fuel remaining The amount can be detected. As a result, the power consumption of the present thermosensitive fuel remaining amount detector. The force can be greatly reduced, and the reliability of the detection element can be improved.
  • the amount of remaining fuel is detected by comparing the thermal resistor constantly immersed in the fuel with the residual thermal resistor in the fuel.
  • the exposed thermal resistor may be compared with the remaining thermal resistor.
  • the temperature coefficient of resistance was low.
  • a chip resistor was used, a glaze resistor such as ruthenium oxide may be printed and fired on a ceramic substrate.
  • a thin film pattern of a desired temperature-sensitive resistor can be easily obtained by printing and sintering, and a sputtering method or the like is used. It can be manufactured with low productivity and high productivity without the need for material loss and etching processes!).
  • thermosensitive element is mounted on a support substrate such as a glass epoxy substrate!
  • the formed heat-sensitive fuel remaining detector can easily handle large fuel tanks with a substrate length of, for example, 5 ocm, and can be compared to ceramic substrates. The cost of detection is low because of the low heat capacity.
  • the temperature-sensitive resistors indicating the remaining liquid level according to the shape of the fuel tank in a pattern by arranging the temperature-sensitive resistors indicating the remaining liquid level according to the shape of the fuel tank in a pattern, the temperature-sensitive resistors are located at the portions of the temperature-sensitive resistors. The corresponding accurate remaining amount can be detected. Also, the remaining liquid level according to the deformed fuel tank can be easily detected, which is useful for production.

Description

明 細 書
発明の名称 '
感熱式燃料残量検出器
技術分野
本発明は自動車等の燃料タ ン クの燃料残量を検出する感熱式 燃料残量検出器に関するものである。
背景技術 - 従来、 この種の燃料残量計測法は液面フ ロ トの末端に取 つけられた接点摺動式のポテン シ ョ メ ^ タが大半であるが、 こ のよ う ¾ポテン シ ョ メ一タを利用する従来の溝成では、 接点が 燃料液中、 または蒸気中にさ らされるため、 燃料に舍まれる硫 化物、 その他の添加物'によ ?て、 接点不良を起こ し、 正し 摺 動抵抗値を長期にわた 維持することは困難である。
また燃料タンク形状に比例した抵抗体形状を得ることが難し く誤差が大きいという問題があつた。
これらの問題を解決するため、 種々の方法が考案されている 、 コ ス ト , 性能の面で、 いずれも実用化されてい い。 たと えば、 特開昭 5 9 — 1 4 8 8 2 6号公報に示されているよ うに、 棒状または、 長い板状の絶縁物上に連続的にサ ミ スタ層を溝 成させた液位セ ン サ では、 一定温度の条件においては、 液位 を比較的正確に把握できる力;、 サ - ミ スタは、 温度変化に対す る抵抗値変化の リ ニア リ ティ に乏しいため、 たとえ温度補償 用セ ンサ ^を導入しても、 液体及び雰囲気温度の変動がある場 合、 連続的な液位変動を正確に検出することは非常に困難であ つた。 また、 サ ^ ミ スタは硫化物を含むガン リ ン、 特に軽油等 • に対して極めて信頼性に乏しいという問題も有しているため、 ' これを自動宦等の燃料残量検出器どして使用することは、 不可 能であつた。
さらに、 日本電装公開技報( 1 9 8 6牟 7月 1 S日発行, 整
5 理番号 4 8 - 1 O 1 ) では、 第 1 図に示すよ うに同一材質でか つ同一の抵抗温度係数をもつ金属線の一方を自己発熱用感熱抵 抗線 4 0、 他方を温度補償用抵抗線 4 Ί として、 自己癸熱用感 熱抵抗線 4 Oを部分的に燃料液体に浸漬し同一抵抗値を有する 外部抵抗器 4 2及び 4 3と共に溝成しブリ ッ ジ回路で接続点 t o 4 4と 4 5の電位差を差動増幅器 4 6で増幅し抵抗線の自己発 熱温度差を電位差として検出し、 液体のレベルを検出している 、 この方法にも 2 つの'大き ¾欠点を有して'いる。 第 1 に、 温 度補償用抵抗線 4 1 が燃料タ ン ク内の燃料液体中に浸ら い部 分に設置されるため、 雰囲気温度の変動に対する補正はできる
1 5 が、 燃科液体の温度の変動に対する補正をすることができ ¾ C 第 2に、 金属線を用いるため、 金属線の材料強度を確保できる 範囲内で、 最も線径を細く した場合であっても金属線の単位長 さ当 ]?の抵抗値が極めて低くなるため、 自動車用バ ッ テ リ 電 源を利用した場合、 消費電流が大き く すぎて、 実用的で ¾
20 かった o
発明の開示
本発明はこのよ うな課題を解決するための もので、 フ ロ ト ポテン シ ョ メ一タにおける欠点である接点不良を僕滅し、 いか ¾る雰囲気温度 , 燃料液体温度に対しても燃料残量を正確に、
25 かつ低消費電流で、 信頼性良く検出し、 サ ミ ス タ , 金属線方 • 式の欠点を解決することを目的とする。
この課題を解決するために本発明は、 大きい抵抗温度係数を 有する自己発熱用感温抵抗体を支持基板上に形成し、 燃料浸漬 部位の気化熱冷却による感温抵抗値変化を差動出力電圧と して
5 検出する ものである。 また、 燃料タ ン ク内の雰囲気温度補正に よる差動出力電圧の誤差を防止するため、 温度補正用感温抵抗 体を支持基板上に設けたものである。 '
本発明では、 通電によ !? 自己発熱する自己発熱用感温抵抗体 と、 温度補償用感温抵抗体が、 ほぼ同一の長さで形成され、 ま i o た前記 2つの感温抵抗体は、 サ ミ スタに比らベ周囲温度変化 に対する抵抗値変化の リ 二了 リ テ ィ -が非常に優れた白金 , 金 銀 , パ ラ ジ ウ ム , '酸化ノレテニ ゥ ム , 銅 , ニ ッ'ケノレ , 鉄あるいは それらを主成分とする合金組成から ¾る膜抵抗体であるため、 燃料タ ン ク内の雰囲気温度及び燃料液体の温度変動に対しても
1 5 正確に燃料残量を検出できる。
また自己発熱用感温抵抗体 , 温度補償用感温抵抗体は膜抵抗 体とな っているため、 単位長さ当 ]?の抵抗値は、 金属線に比ら ベ、 大き くすることができるため消費電流の小さ 実用的る感 熱式燃料残量検出器となる。
0 さ らに、 メ ツ キ法や金属有饑物を塗布または印刷し、 焼成す ることによ 、 前記感温抵抗体膜を形成する場合、 あるいは、 前記感温抵抗体をチッ プ状に形成し、 ガラ スェポキ シ , ポ リ ェ チ レ ンテ レフ タ レ ト ( P E T ) , ポ リ エ ステノレ , ポ リ イ ミ ド およびその変成品 , ポリ パラバ ン酸樹脂 , ァラ ミ ド フ イ ル ム , 5 ビ ス マ レイ ミ ド ト リ アジ ン樹脂( 三菱ガス化学社製 ) , ベク ト • ラ ( ポ リ ブラ スチ ッ ク社製) , ポ リ アセタ ーノレ , ガラ ス等の支 持基板にチップ状の感温抵抗体を実装した場合には、 低コ ス ト かつ高精度, .高感度 ¾感熱式燃料残量検 ffi器と る。
図面の簡単な説明
5 第 1 図は金属線を燃料残量検 ti器と して用いた従来例におけ る回路図、 第2図 a , bは本発明の一実施例による燃料液位検 出装置に用いる検出部を示す平面図、 第 3図は同検出部が燃科 タ ン ク に設置され様子を示す斜視図、 第 4図は同装置の回路図、 第 5図は一枚の絶縁基板上に自己凳熱用感温抵抗体 3と温度補
T O 償抵抗体が形成された感熱式燃料残量検出器の検出部を示す平 面図、 第 6図 a , bは感温抵抗チ ッ プを支持基板に実装される ことによ 形成される感熱式燃料残量検出器の検出部を示す平 面図、 第ァ図は自己発熱用感温抵抗体が並列に接続されること によ !?液面レべノレをデジタル的に検出するタ イプの感熱式燃料
1 5 残量検出器の検出部を示す平面 ¾、.第 8図は第 6図の検 έϋ器の 回路図、 第 9図 aは感熱抵抗体が両方とも燃料中にあるブリ ッ ジ回路から発生する差動出力電 Eを示す特性図、 第 9図 bは感 温抵抗体の一方が気中に露 Kしているプリ ッジ回路から発生す る差動出カ電 Eを示す特性図である。
20 発明を実施するための最良の形態
以下に本発明の実施例を示す。
(実施例 1 )
第 2図 a , bは本発明の一実施例における燃料残量検出器の 検出部における感温抵抗体のバタ ン溝成を示す図であ ]?、 第
25 2図において 1 は支持基板と しての絶緣性のセラ ミ ック基钣で ある。 2はこのセラ ミ ッ ク基板 1 上にコ ー テ ィ ングされた軟化 点 9 2 O C の S i〇2— A^ 2 0 s— B 2 0 s 系のア ン ダー ク' レ ズガラ スである。 3はア ンダー グレーズガラ ス 2上に印刷焼成によ 形成された大きい抵抗温度係数を有する自己発熱用感温抵抗体、 4は自己発熱用感温抵抗体 3と同一の材料で、 またほぼ同一の 長さに溝成される温度補償用の感温抵抗体である。 本実施例で は、 テルペ ン類の 2 〜 5両体の硫化物またはメ ルカプチ ドの白 金塩に樹脂酸あるいはその変成品をパイ ンダ と して添加した 白金金属有機物べ一ス トを用いてバタ一ン印刷し9 O O 'Cで焼 成して、 厚み約 4 o o o Aの白金薄膜感温抵抗体と したも ので あ ]p 、 o cでの抵抗値は自己発熱用感温抵抗体が 2 o ii , 温度 補償用抵抗体は 5 Κ Ωで抵抗温度係数は、 いずれも約 3 7 0 0 ρρώ / 'Cである。 5は低 導体抵抗を有する取 出し用電極^ あ 、 本実施例では、 銀パラ ジ ウ ム..(厚み約 1 5 //m ) を用い て^る。
さらに、 これらの感温抵抗体 3 , 4および電極 5上には、 耐 油性, 耐薬品性, 絶縁性を確保するため、 ホ ウケィ酸鉛系のォ パー コ ー ト ガラ ス膜 6が形成され、 保護コ ー トされている。 第 3図は、 自己発熱用感温抵抗体を含む第 1 の感温素子ァと、 温度補償用感温抵抗体を含む第 2の感温素子 8が対にるつて燃 料タ ン ク に設けられた燃料ポン プュニ ッ ト 9に設置されている 様子を示す図であるが、 これらの素子は、 電気的には第4図に 示す回路で接続される。 図において、 1 1 は第 2図に示した検 出部であ ]?、 第 2図に示す自己発熱用感温抵抗 1 2 と温度補償 用感温抵抗 1 3によ 構成され、 そして、 これらの感温抵抗 1 2 , 1 3には、 それぞれ抵抗 1 4 , 1 5が接続され、 これに よ 1?抵抗ブリ ッジ回路を形成している。
そして、 このブリ ッジ回路の出力端は、 差動増幅回路を溝成 するオペアンプ 1 6の反転入力端子、 非反転入力端子にそれぞ れ抵抗 1 了 , 1 8を介して接続されている。 Ί 9は抵抗である。
すなわち、 この回路では、 燃料の液位によって一定電 また は一定電流の通電によ )自己発熱している感温抵抗 1 2の抵抗 値が変化し、 この変化がプリ ッジ回路の出力端における電位の 変化として差動増幅回路に入力され、 差動増幅回路の出力端か らはその差電 Eが出力されることと ¾ )、 燃料液位の変化を電 £変化して すことができる。
また、 温度補償'用感温抵抗 1 3が、 自己発'熱用感温抵抗 1 2 と熱的に分離されているので、 自己発熱用感温抵抗 1 2で自己 発熱した熱が、 温度補償用感温抵抗 Ί 3に伝達されない。
したがって、 温度補償用感温抵抗 Ί 3のガン リ ン タ ン ク内の 雰囲気温度に対する温度補償機能が十分発揮されるため、 精度 良-く、 燃料液位の検出が行える。
また、 本実施例と同様にして、 金, 銀 , ルテニ ゥム , パラ ジ ゥムの金属有機物を用いて、 金属あるいは、 金属酸化物薄膜を 形成し、 これを感温抵抗体とすることもできる。 本実施例では、 自己発熱用感温抵抗体と温度補償用感温抵抗体を別々の基板上 に形成したが ϋΖ、要に応じて第 5図に示すようにこれらを同一基 板上に形成してもかまわない。
(実施例 2 )
第 2図における、 自己発熱用惑温抵抗体、 および温度補償用 感温抵抗体と して、 ニ ッ ケルのォクチル酸塩等の-ッ ケノレ金属 有機物と鉄のォクチル酸塩等の鉄金属有機物を 9 : 1 の割合で 混合し変成口 ジン等をパイ ンダ一 と して添加したベー ス ト を ス ク リ ン印刷し、 空気中で 6 2 0 Όで焼成したのち、 還元雰囲 気中で5 5 O Cで焼成還元することによ I)得られる厚み約2 OOO A、 抵抗温度係数約 4 5 0 0 Ppm / Cのニ ッ ケル鉄薄膜を用い、 さ らに望素雰囲気中、 6 00 Cでホ ウケィ酸系才—バーガラ ス コ ー ト を施こすことによ !?形成される感温素子を実施例 1 と同 様に用いた。
また、 本実施例と同様にして、 銅金属有機物を用いて、 銅薄 膜を形成し、 これを感温抵抗体とすること もできる。
(実施例 3 ) ' '
第 2図における自己発熱用感温抵抗体、 および温度補'償用感 温抵抗体が無電解二ッケルボロ ン メ ッ キによ 得られるニッ ケ ルボロ ン薄膜であ 、 窒素雰囲気中、 6 0 0 Cでホ ウケィ 酸系 オーバー コ ー ト ガラ スを形成されることによ ] 5 、 ニ ッ ケルボロ ン薄膜の膜が熱工 ^"ジングされ.、 膜の焼結緻密性が向上するた め、 膜厚約 2 5 00 A、 抵抗温度係数約 4 2 O o ppm Z 'Cの二 ッ ケルボロ ン薄膜となる。
また必要に応じて、 電気メ ツ キすること も可能である。
こ う して形成された感温素子を実施例 1 と同様に利用するこ と もできる。
また、 本実施例と同様にして、 白金 , 金 , 銀 , パ ラ ジ ウ ム , 銅 , ク ロ ム コバル ト , 鉄あるいはそれらを主成分とする合金メ ツ キ膜によ 、 抵抗体薄膜を形成し、 これを感温抵抗体とする • こと もできる。
ところで、 自己発熱用感温抵抗体と、 温度補償用感温抵抗体 の抵抗温度係数が同一であれば、 理想的 ¾燃料液位計測が行え るが、 実際に両者を全く同一にすることは困難であ 、 実用的
5 には、 両者の差が s o o ppmZO以内であれば、 支障はない。
したがつて、 抵抗温度係数の差が 5 o o PPmZc以内であれば、 自己発熱用感温抵抗体と、 温度補償用感温抵抗体の材料が必ず しも同一である必要は 。 また、 温度補償機能を各燃料液位 全域にわたって作用させるために、 温度補償用感温抵抗体は、0 自己発熱用感温抵抗体と同一の長さであることが望ま しい。 し かし、 感温抵抗体のパ タ ー ン設計上やむを得 ¾い場合はその限 • ]).ではない。 ' ..
(実施例 4 ) 4 第 6図 a , bは、 本発明の他の実施例による燃料残量検 ffi器5 の検出部を示す図である。
第 6図において、 2 oは厚み 5 o m のポリ イ ミ ドフ ィ ルム の支持基板であ )、 この支持基板 2 O上には所定の配線パ タ ン の導体 2 1 が形成されている。 2 2は自己発熱用白金感温抵 抗体チップであ 、 アン ダー グレー ス,'処理されたフ オ ノレ ステラ0 イ ト基板上に白金金属有機物べ ス トを印刷し、 S O O Cで焼 成後、 さらに銀を主成分とした電極ペー ス トを一次電 Sと して 印刷し、 6 00 Cで焼成後、 ホウ硅酸鉛系のオーバー コー ト ガ ラ スを施したもので、 抵抗温度係数 3 O O ppm/ 1C , O Cで の抵抗値は 1 .Oilのものである。 2 3は自己発熱用感温抵抗体 5 チップと同じ方法で製造された温度補償用白金感温抵抗体チッ プであ ]?、 抵抗温度係数 3 ァ o O ppm Z C , O Όでの抵抗値は 5 0 ί2であった。 このよ うにして形成されている自己発熱用感 温抵抗体と、 温度補償感温抵抗体を実施例 1 と同様に第 4図に 示す回路に接続して使用することによ ]?、 熱応答性に優れた正 確な燃料残量検出ができる。
尚、 本実施例では自己発熱用感温抵抗体チッ プと温度補償用 感温抵抗体チッ プを別々の支持基板に実装したが、 同一の支持 基板上に実装してもかまわない。 さ らに温度補賓用感温抵抗体 もチップ状にした抵抗体群を用いたが、 これを第 2図 b に示す よ う にセラ ミ ッ ク基板上に形成された温度補償用感温抵抗体を 用いても良い。
( 実施例 S ). - · . - 第ァ図は本発明の他の実施例に4よる燃料残量検出器の検出部 における感温抵抗体のパタ ン溝成を示す図であ 、 第ァ図に おいて 2 4は支持基板と してのセラ ミ ッ ク基板である。 2 5は このセラ ミ ツ ク基板 2 4上に印刷焼成によ 形成された大きい 抵抗温度係数を有する薄膜状で極細線状の自己発熱用感温抵抗 体であ 、 白金金属有機物ペー ス ト を 9 O O Cの空気中で焼結 して厚み 4'' o o o Aの薄膜白金抵抗体と したものであ 、 温度 係数は 3 ァ o o ppm Z 'Cである。 この極細線状の感温抵抗体
2 5は、 燃料液面と平行に複数段配置されるよ うに形成されて いる。 尚、 本実施例では、 燃料残量を 1 2分割する位置に合計 1 3個の感温抵抗体 2 5が形成されている。 また本実施例では 感温抵抗体は液面と平行に ¾る よ うに配置したが必要に応じて 液面と一定の角度を もつよ うに配置しても よい。 そして低い導 ·. 体抵抗を有する銀パラ ジ ウ ム等よ ]?るる厚膜の電極(厚み約
1 5 ) 2 6によ !)接続され、 並列抵抗回路を構成している。
2 7は各感温抵抗体 2 5の端部に設けた取出し用電極であ 、 これに、 感温抵抗体 2 5と直列に接続される温度係数の小さい 5 チップ抵抗器 2 9が実装され、 また差動出力電 Eの変動を検出 するため、 ス ノレーホ一ノレ 3 2を介して裏面に信号ラ イ ン 3 0を 形成したフ レキシブル基板 3 1 がはんだ接合されている。 さら にこれらの感温抵抗体 2 5、 および電極 2 6上には耐油性, 耐 薬品性を確保するため、 ホウケィ酸鉛系のォ—パコ ^ トガラ ス t O 膜 2 8が形成され、 保護コ— トされている。
第 8図に第 7図に示す検出部を用いた燃料液位検出装置の回 路図を示してお 、 図において 3 3は検出部であ 、 並列接続 されて る 1 2個の自己発熱用感温抵抗 3 4およびこ (^感温抵 抗 S 4と直列接続される抵抗温度係数の小さい抵抗 3 6は、 そ
1 5 れぞれ、 検出部の最下点に形成された感温抵抗 3 5およびこの 感温抵抗 3 5と直列接続される抵抗温度係数の小さい抵抗 3 マ と抵抗ブリ ッジ回路を搆成している。
尚、 感温抵抗 3 4と 3 5はほぼ同一の抵抗温度係数を持つも のであ 、 さらに理想的には、 ほぽ同一の抵抗値をもつほうが 20 好ま しい。
そして、 これらブリ ッジ回路の出力端は、 差動増幅回路を溝 成するオペアン プ 3 S の反転入力端子、 非反転入力端子にそれ ぞれ接続されている。
するわち、 この回路では、 常時、 燃料中に浸ってお 、 自己 25 発熱による抵抗値変動の少ない感温抵抗 3 5と、 燃料の液位に よ って感温抵抗 3 4のう ち、 燃料中に浸っている感温抵抗体か ら溝成されるブリ ッ ジ回路からは第 9図 (2 に示すよ うに、 ほと んど差動出力電 Eがでるいが、 感温抵抗 3 5と、 気中に露出し ている感温抵抗から溝成されるプリ ッ ジ回路からは、 第 9図 (¾) に示すよ うに差動出力電圧が瞬時にあらわれる。 この差動出力 電 Eをオペアンプ 3 Sで増幅したのち、 演算部 3 9で、 差動出 力電圧が発生しなかつた感温抵抗体の数 X個をカ ウ ン トする。
たとえば、 Xが 5であれば、 燃料残量は、 全体の 5 Z"I 2残つ ていることを示すのである。
このよ うにして燃料残量を検出するのであるが、 本発明によ る感熱式燃料残量検出器は、 差動出力電圧が発生するか、 しな いかを検出するだけであって、 差動出力電圧の絶.体値そのもの を検出するのでは い。 し?^がって、 差動出力電圧の値が一定 値にるるまで待つことる く瞬時に燃料残量を正確に把 するこ とができる。 また、 このよ うに応答性に優れることによ ]?、 常 時通電することな く、 例えば、 2分おきにパル ス的に動作電圧 V C cあるいは一定電流 I を通電するだけで、 燃料残量を検出で きる。 これによ 、 本感熱式燃料残量検出器の消費電。力を大巾 に低下させること もでき、 さ らに、 検出素子の信頼性も向上さ せることができる。
さ らに、 本実施例においては、 常時、 燃料中に浸っている感 熱抵抗体と、 残 ]?の感熱抵抗体を比較することによ ]?燃料残量 を検出したが、 常時、 気中に露出した感熱抵抗体と、 残 の感 熱抵抗体とを比較してもかまわ い。
さ らに、 本実施例にお ては抵抗温度係数の小さ 抵.抗体に • チップ抵抗を用 たが、 セラ ミ ッ ク基板上に酸化ルテニ ウ ム等 のグレーズ抵抗体を印刷 · 焼成によ ]9形成してもかまわない。
以上本実施例に示すように、燃料タ ン ク の形状に応じた残量液 位を示す各感温抵抗体をパタ - ン配置することによ 、 その感
5 温抵抗体の部位に相当する正確な残量を検知することができる。
また異形燃料タン ク に応じた残量液位を検知することも容易で ある。 さらに自己発熱用感温抵抗体と温度補償用感温抵抗体が 熱的に分離して配置されている場合には、 燃料の各燃面におけ る感熱応答性に優れる。 また、 燃料タ ン ク内の外部雰囲気温度 ί θ 変化に対しても自動的に捕正でき、 かつ惑熱式のため、 各種ガ ン リ ン燃料に対しても有意差が生じることなく検出することが できる。 さら 感温抵.抗体は緻密性と安定性に優れるォ バ— コー トガラ スを施してあるため、 ケルコ一ル類ゃ硫化物など添 加剤を舍む各種燃料中に浸漬されても長期に亘 1)信頼性と品質
1 5 を維持できるものである。 またメ ツ キ法や金属有機物ペー ス ト を用いる場合は、 印刷焼結によ 簡単に所望の感温抵抗体の薄 膜パタ ー ンを得ることができ、 スパ ッ タ リ ン グ法などによる材 料ロ スやエ ッ チ ン グ工程を !)、要とせず、 生産性よ く低コ ス ト で 製造することができる。
20 また、 ガラ ス エポキシ基板等の支持基板にチ ッ プ状の感温素 子を実装されることによ!)形成される感熱式燃料残量検出器に おいては、 基板の長さが例えば 5 o cmという大型の燃科タ ン ク にも、 容易に対応でき 、 またセラ ミ ッ ク ス基板に比らベ基板コ ス ト がよ ]?安価であ ]3、 かつ熱容量が小さいため、 検出速度が
25 さらに速くなるという利点を有するのであ ] 、 産業上きわめて 有用である。
産業上の利用可能性
- 以上のよ うに本発明によれば、 燃料タ ン ク の形状に応じた残 量液面を示す各感温抵抗体をバタ — ン配置することによ 、 そ の感温抵抗体の部位に相当する正確る残量を検知することがで きる。 また異形燃料タ ン ク に応じた残量液位も容易に検知する ことができ、 産榮上^めて有用である。

Claims

• 請求の範囲
1 - 大きい抵抗温度係数を有しかつ比較的抵抗値の小さい自己 発熱用感温抵抗体と、 この自己発熱用感温抵抗体とほぼ同一 の抵抗温度係数を有しかつ比較的抵抗値の大き 温度補償用 感温抵抗体とを文持基板上に形成し、 燃料浸漬部位の気化熱 冷去 Πによる感温抵抗体の抵抗値変化を差動出力電圧と して検 出することによ ]?、 液体のレベルを検出することを特徴とす る感熱式燃料残 ¾検出器。 .
2 . 大きい抵抗温度係数を有する自己発熱用感温抵抗体を ¾持 基板上に形成し燃料浸漬部位の気化熱冷却による感温抵抗値 変化を差動出力電圧と して検出する第 1 の感温素子と、 前記 自己発熱用感温抵抗体と同様の抵抗温度特性を有する温度補 償用感温抵抗体を支持基板上に形成した第 2の感温素子とで 溝成した感熱式燃料残量検出器。 .
3 . 請求の範囲第 2項において、 第 1 の感温素子がチップ状の 絶緣基板に形成された大きい抵抗温度係数を有する自己発熱 用感温抵抗体を 1 個または複数個 X持基板に突装することに よ ]?溝哎したものである感熱式燃料残!:検出器。
4 . 請求の範囲第 1 項または第 2項において、 自己発熱用感温 抵抗体と、 温度補償用感温抵抗体がほぼ同一の長さであるこ とを特徴とする感熱式燃料残量検出器。
5 . チップ状の絶緑基板に形成された、 大きい抵抗温度係数を 有する自己発熱用感温抵抗体を 1 個または複数個支持基板に 実装することによ 溝成されかつ燃料浸漬部位の気化熱冷却 による感温抵抗体の抵抗 ίϋϊ変化を差動出プ J TE圧と して検出す 一は一
• る第 1 の感温素子と、 前記自己発熱用感温抵抗体と同様の抵 抗温度特性を有しかつチップ状の絶縁基板に形成された温度 補償用感温抵抗体を支持基板上に実装することによ 溝成さ れた第 2の感温素子とで溝^した感熱式燃料残 S検出器。
5 6 . 請求の範囲第 5項において、 第 1 の感温素子と第2の感温 素子が、 同一支持基板上に実装したものである感熱式燃料残 量検出器。
7 . 支持基板上に、 通電発熱される複数個の抵抗温度係数の大 きい自己発熱用感温抵抗体を多段にわた 分離して配置する , Ο とともに、 抵抗温度係数の小さい抵抗体を各感温抵抗体に直 列に接続し、 その直列接続された抵抗体群を並列に接続する - ことによ 溝成され、 燃料浸潰部位の気化冷却による感温抵 抗変化を差動出力 の変動と して検出することによ 、 燃 料液位を検出する-ことを特徴とする感熱式燃料残量検出器。
1 5 8 . 請求の範囲第 7項にお て、 抵抗温度係数の大き 自己発 熱用感温抵抗体が、 あらかじめ、 チップ状の絶縁基板に形成 された感温抵抗体であって、 前記感温抵抗体が支持基板上に 実装されたものである感熱式燃料残量検出器。
9 . 請求の範囲第 1 項, 第 2項 , 第 5項または第ァ項において、 0 自己発熱用感温抵抗体および温度初 ί償用感温抵抗体が、 白金 金 , 銀 , ノ、'ラ ジウ ム , 酸化ノレテニ ゥ ム , 銅 , ニ ッ ケル , 鉄, ク ロ ム , コバル トあるいはそれらを主成分とする合金組成物 よ なる膜抵抗体である感熱式燃料残量検出器。
10. 請求の範囲第 9項において、 自己発熱用感温抵.抗体及び、 5 温度補償感温抵抗体が、 白金 , 金 , 銀 , パラ ジ ウ ム , 酸化ル テニ ゥ ム , 銅 , ニ ッ ケル , 鉄, ク ロ ム , コバル トあるい.はそ れ.らを主成分とする合金組成物の金属有機物を塗市または印 刷後、 焼成することによ 形成されたものである感熱式燃料 残量検出器。 '
請求の範囲第 1 項, 第 2項, 第5項または第7項において, 自己発熱用感温抵抗体及び温度補償用感温抵抗体の抵抗体膜 の表面をガラ ス , 樹脂等の絶緣物で保護した感熱式燃料残量 検出器。
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