JP2002340653A

JP2002340653A - 静電容量式液面センサー

Info

Publication number: JP2002340653A
Application number: JP2001145076A
Authority: JP
Inventors: Susumu Hirooka; 進廣岡
Original assignee: KYOTO PLATEC KK
Current assignee: KYOTO PLATEC KK
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】低コスト化及び小型化が可能な静電容量式の液
面センサーを提供する。【解決手段】本発明の静電容量式の液面センサーは、巻
回軸と、巻回軸に軸方向に距離をあけて各々巻かれた２
本の金属ワイヤーを各電極とするコンデンサーと、コン
デンサーと接続し、その容量変化を検出して電気的信号
を発する回路とを備えることを特徴とする。本発明で
は、前記回路が巻回軸の内部に収納されているのが望ま
しい。また本発明では、コンデンサーを取り囲むケース
を備えるのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量式の液面
センサーに属する。

【０００２】

【従来の技術】液面センサーとしては、従来より、フロ
ート式のセンサーが最も多く採用されている。また、家
庭用機器に設置される液面センサーとしては、軽くて小
さいとの理由から、発光ダイオード及びフォトトランジ
スタを備えた光学式のセンサーが普及しつつある。だ
が、トイレ、洗濯機、食器洗い乾燥器、掃除機などの機
器において液面を検知する場合、水垢等の不純物が液体
に含まれるため、光学式のセンサーでは正確に検知する
ことができない。さらに、サーミスタを備えた温度反応
式の液面センサーでは、水温・気温によっては、正常に
機能しないことがある。従って、上記のような機器に設
置される液面センサーとしては、静電容量式のセンサー
が適している。

【０００３】従来より、静電容量式の液面センサーは、
２枚の電極板からなるコンデンサーと、発振回路と、増
幅回路とを備える。この種の液面センサーでは、液面が
上がってコンデンサーの電極間に液体が入ると、誘電率
が変化し、そのためコンデンサーの容量が変化する。コ
ンデンサーの容量変化は発振回路によって電気的信号と
なり、さらにその信号は増幅回路によって増幅される。
そして、増幅された電気的信号が機器本体において演算
処理され、これにより液面が検知される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の静電容
量式液面センサーでは、増幅回路を備えるので、製造コ
ストが高い。コンデンサーの容量を大きくすると増幅回
路を無くすことができるが、コンデンサーの容量を大き
くするには、電極板の面積を大きくする必要がある。そ
のため、液面センサーが大きくなる。それ故、本発明の
課題は、低コスト化及び小型化が可能な静電容量式の液
面センサーを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の静電容量式の液
面センサーは、巻回軸と、巻回軸に軸方向に距離をあけ
て各々巻かれた２本の金属ワイヤーを各電極とするコン
デンサーと、コンデンサーと接続し、その容量変化を検
出して電気的信号を発する回路とを備えることを特徴と
する。

【０００６】本発明では、巻回軸に巻かれた金属ワイヤ
ーがコンデンサーの電極である。そのため、巻けば巻く
ほどその表面積を大きくすることができるが、体積はあ
まり増加しない。よって本発明によると、液面センサー
を小さくすることができ、しかもコンデンサーの容量を
大きくすることができる。また、コンデンサーの容量が
大きいと、増幅回路が不要となる。従って本発明による
と、低コスト化が可能となる。

【０００７】本発明において、金属ワイヤーとしては、
直径０．３ｍｍ程度の銅線を使用すると良い。そして、
例えば、この銅線の５０ｍｍ分程を螺旋状に巻いて、コ
ンデンサーの電極とする。この場合、電極の直径は１５
ｍｍ程度が好ましい。巻回軸の材質としては、例えばポ
リエチレン等の樹脂を使用することができる。本発明に
おいて、コンデンサーの容量変化を検出して電気的信号
を発する回路は、例えば基板上に実装される。この回路
には、発振回路を組み入れると良い。例えば、発振回
路、フィルタ及び出力回路により構成する。また本発明
では、液面センサーの一層の小型化を図るため、巻回軸
の内部に回路基板を収納するのが望ましい。このように
するには、中空の巻回軸を用意して、その中に回路基板
を入れると良い。さらに、巻回軸の中に樹脂を充填する
ことによって、回路基板を固定しても良い。

【０００８】本発明の液面センサーでは、コンデンサー
を取り囲むケースをさらに備えるのが好ましい。これに
より、外部からの衝撃によるコンデンサーの破損や、水
滴の接触による応答性の低下を抑制することが可能とな
る。ケースの材質には、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、フッ素樹脂などの耐候性に優れた樹脂を使用すると
良い。また、このケースは、水切れに優れた形状である
のが望ましい。例えば、外径が異なる二以上の部分を外
径が小さくなるにつれて先端に近づくように配した形状
にする。この形状の場合、先端に最も近い部分の肉厚
は、０．３ｍｍ程度が好ましい。さらに本発明では、巻
回軸の側面に周方向の溝が形成され、その溝に金蔵ワイ
ヤーが巻かれるのが望ましい。これによって、金属ワイ
ヤーを巻き易くなり、ケースによりコンデンサーを取り
囲み易くなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】−第１実施形態− 第１実施形態の液面センサーを図１に分解斜視図として
示し、図２に断面図として示す。この液面センサー１
は、ポリエチレンからなる巻回軸２を備える。巻回軸２
は中空で長さ４０ｍｍの円柱状をなしており、その内部
には回路を実装した回路基板４が収納されている。さら
に、巻回軸２の内部には樹脂６が充填されており、これ
によって回路基板４が固定されている。

【００１０】巻回軸２の側面の下側端部から中央部まで
には、円周方向の３本の溝２ａ、２ｂ、２ｃが設けられ
ていて、そのうちの上下２本の溝２ａ、２ｃには、銅線
３ａ、３ｂが螺旋状に巻かれている。銅線３ａ、３ｂの
直径は０．３ｍｍであり、巻かれている長さは５０ｍｍ
程度である。各銅線３ａ、３ｂは巻かれることによって
直径約１５ｍｍの環状の電極となり、従って、これらの
２本の銅線３ａ、３ｂとその間の誘電体とによりコンデ
ンサー３が形成される。但し、誘電体となるのは、セン
サー１が液中にあるときはその液体であり、大気中にあ
るときは空気である。また各銅線３ａ、３ｂの一端は、
それぞれ巻回軸２の側壁を貫通して基板４と接続してい
る。その結果、この液面センサー１では、図３に示すよ
うな回路が構成される。この回路は、発振回路、バンド
パスフィルタ及び出力回路からなる。

【００１１】さらに本実施形態の液面センサー１は、コ
ンデンサー３及び巻回軸２を収納するケース５を備え
る。ケース５の内径は一様で巻回軸２の外径と等しく、
よってケース５は巻回軸２と嵌合する。ケース５の肉厚
は下半部５ａと上半部５ｂとで異なり、そのため上半部
５ｂの外径は下半部５ａのそれより大きい。コンデンサ
ー３は、下半部５ａによって取り囲まれており、その下
半部５ａの肉厚は０．３ｍｍである。

【００１２】本実施形態の液面センサー１は、例えば、
洗濯機の液漕に鉛直方向に設置される。この液面センサ
ー１では、液面が上がってコンデンサー３まで達する
と、コンデンサー３の誘電体が空気から水に変わって、
その誘電率が変化するため容量が変化する。基板４に実
装された回路は、その容量変化を検出して電気的信号を
発する。この電気的信号は洗濯機本体で演算処理され、
これによって液面が検知される。ここで、液面センサー
１の回路を、Ｆ／Ｖ変換器及び遅延回路が設備された洗
濯機本体側の制御回路とを組み合わせることで、液面セ
ンサー１の回路のさらなる簡易化及びコストダウンを図
ることができる。

【００１３】本実施形態では、コンデンサー３が、２本
の銅線３ａ、３ｂを巻回軸２に巻いてなるため、コンパ
クトである。さらに、回路基板４は巻回軸２に収納され
ている。よって、本実施形態の液面センサー１は小さ
い。また本実施形態では、コンデンサー３の電極が螺旋
状に巻かれた銅線３ａ、３ｂなので、小さいながらも表
面積が大きく大容量を有する。そのため、増幅回路が不
要である。従って、本実施形態の液面センサー１による
と、小型化及び低コスト化が達成される。

【００１４】本実施形態では、ケース５によってコンデ
ンサー３が保護されている。しかも、コンデンサー３を
取り囲むケース５の下半部５ａは上半部５ｂよりも外径
が小さい。よってこのケース５は水切りが良く、そのた
め下半部５ａに水滴や異物が付着し続けるのを防ぐこと
ができる。また本実施形態では、巻回軸２が溝２ａ、２
ｂ、２ｃを有するため、銅線３ａ、３ｂを巻き易く、巻
回軸２とケース５とを嵌合させる際に銅線３ａ、３ｂが
邪魔にならない。しかも溝が３本あるので、銅線３ａ、
３ｂ同士の間隔を変えることによってコンデンサー３の
容量を変えることが容易である。尚、本実施形態では、
ケース５が外径の異なる二つの部分５ａ、５ｂからなる
が、ケースは、外径の異なる三つ以上の部分を外径が小
さくなるにつれて先端に近づくように配した形状でも良
い。さらに、ケース５の溝の数は４本以上でも良い。

【００１５】−第２実施形態− 第２実施形態の液面センサーを図４に断面図として示
す。この液面センサー１１では、巻回軸１２の側面に溝
が無く、またケース１５が、筒状をなす厚さ０．３ｍｍ
のポリエチレンフィルムからなる。これらの点を除く
と、第１実施形態と同じである。本実施形態の液面セン
サー１１においても、コンデンサー３の電極が巻回軸１
２に巻かれた銅線３ａ、３ｂであり、回路基板４は巻回
軸１２に収納されている。従って、本実施形態の液面セ
ンサー１１によっても、小型化及び低コスト化が達成さ
れる。

【００１６】

【発明の効果】本発明の静電容量式液面センサーは、コ
ンデンサーの電極が巻回軸に巻かれた金属ワイヤーであ
るため、小型化が可能である。しかも、コンデンサーの
容量が大きく、増幅回路が不要であるため、低コスト化
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の液面センサーを示す分解斜視図
である。

【図２】第１実施形態の液面センサーを示す断面図であ
る。

【図３】第１実施形態の液面センサーの回路を示す図で
ある。

【図４】第２実施形態の液面センサーを示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１、１１液面センサー２、１２巻回軸２ａ、２ｂ、２ｃ溝３コンデンサー３ａ、３ｂ銅線（電極）４回路基板５、１５ケース５ａ下半部、５ｂ上半部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】巻回軸と、巻回軸に軸方向に距離をあけて
各々巻かれた２本の金属ワイヤーを各電極とするコンデ
ンサーと、コンデンサーと接続し、その容量変化を検出
して電気的信号を発する回路とを備えることを特徴とす
る静電容量式の液面センサー。
【請求項２】前記回路が、巻回軸の内部に収納されてい
る請求項１に記載の液面センサー。
【請求項３】さらに、コンデンサーを取り囲むケースを
備える請求項１又は２に記載の液面センサー。
【請求項４】ケースが、外径が異なる二以上の部分を外
径が小さくなるにつれて先端に近づくように配した形状
をなす請求項３に記載の液面センサー。
【請求項５】巻回軸の側面に周方向の溝が形成され、そ
の溝に金蔵ワイヤーが巻かれている請求項１〜４のいず
れかに記載の液面センサー。