JP2005121429A - 静電容量式液体濃度センサの電極構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 混合割合に応じて誘電率が変化する混合液体の液体濃度を測定する静電容量式液体濃度センサの電極が、混合液体と直接接触するのを防止すること。
【解決手段】 混合液体の濃度に応じて変化する誘電率を検出して液体濃度を測定する静電容量式液体濃度センサの電極構造に関するもので、液体濃度を検出するための３枚の電極３１，３２，３３が、フィルム２１で覆われて連結されることにより一体に形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、混合割合に応じて誘電率が変化する混合液体の液体濃度を測定する静電容量式液体濃度センサの電極構造に関するものである。

近年、たとえばＰＤＡ（電子手帳）、コンピュータ、携帯電話など、小型で持ち運べる情報機器の利用形態を総称して「モバイル」と呼び、さらには、このような利用形態の機器類を総称した「モバイル機器」という用語が広く用いられている。このようなモバイル機器においては、その機能が年々増加して電源（電池）に対する要求も厳しいものとなっている。しかしながら、現在の主流であるリチウムイオン電池等の電池類は、モバイル機器側の進化に追いついていないのが現状であり、小型で寿命の長い電源の開発が求められている。

このような背景から、モバイル機器の機能強化に対応し、しかも、長時間駆動を可能にする将来的に有望な電源として燃料電池が注目され、その実用化に向けた研究開発が鋭意進められている。
現在、燃料電池にはいくつかの種類があり、上述したモバイル機器用の燃料電池としては、メタノールを直接燃料として使用する直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）が有望視されている。このような直接メタノール型燃料電池のシステムは、たとえば特表２００３−５０７８５９号公報及び特表２００３−５１０７７７号公報に開示されている。そして、このような直接メタノール型燃料電池においては、その制御パラメータとして水で希釈したメタノール濃度が重要になるため、上記公報には、水及びメタノールを混合した混合液体の誘電率を利用してメタノール濃度を検出する方法も開示されている。

また、混合物（燃料）の誘電率から濃度（含有率）を測定する測定装置の回路構成については、ガソリンにアルコールを混合した混合物のアルコール含有率を測定するものが開示されている。この場合の回路構成は、燃料通路の途中に設けた導電性の電極と、この導電性電極と所定の間隔をおいて配置される単層巻きコイルとを備え、単層巻きコイルの共振周波数の変化を検出することによって燃料の濃度を検出するものである。なお、単層巻きコイルの共振周波数は、燃料の誘電率により変化している（たとえば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特開平５−３４３１０号公報 特開平５−７２１６５号公報

上述したように、直接メタノール型燃料電池においては、メタノール濃度を正確に測定することが重要になる。
しかしながら、直接メタノール型燃料電池においては、未反応のメタノールが電解質膜を通過してカソードに達するクロスオーバーと呼ばれる現象が生じる。このクロスオーバーによりカソード側に漏れたメタノールは直接電気酸化され、副生成物として蟻酸が生成される。この蟻酸は、任意に水に溶ける腐食性の高い副生成物であり、メタノールを水で希釈した混合液体、すなわち濃度測定を行うメタノール水溶液はかなり強い酸性の溶液となって電極の金属を腐食させることが懸念される。

さらに、濃度測定を行うメタノール水溶液中に金属イオンが存在すると、水素イオンの電解質膜透過を妨げて電池性能を低下させるため、直接メタノール型燃料電池の内部にはメタノール水溶液と直接接液して金属イオン溶出の原因となる電極等の金属が存在することは好ましくない。
また、誘電率を検出して測定する液体濃度の精度を上げるためには、静電容量を検出する電極間の導電性を下げることが望まれる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、混合割合に応じて誘電率が変化する混合液体の液体濃度を測定する静電容量式液体濃度センサの電極が、混合液体と直接接触するのを防止した電極構造の提供を目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明の静電容量式液体濃度センサの電極構造は、混合液体の濃度に応じて変化する誘電率を検出して液体濃度を測定する静電容量式液体濃度センサの電極構造であって、前記液体濃度を検出する少なくとも一対の電極が、フィルムで覆われて連結されることにより一体に形成されたことを特徴とするものである。

このような本発明によれば、液体濃度を検出する少なくとも一対の電極が、フィルムで覆われて連結されることにより一体に形成されているので、フィルムにより被覆された電極が直接混合液体と接触するのを防止した防水構造となる。このような防水構造には、たとえば液晶ポリマー（ＬＣＰ）のように吸水性の低いフィルムが好ましく、短時間の吸水処理を施すことで安定した性能を得ることができる。

上記の静電容量式液体濃度センサの電極構造においては、前記フィルムが絶縁材料であることが好ましく、これにより、フィルムで覆われた電極は、防水構造に加えて、電気的にも絶縁されたものとなるので、電極間の導電性を低下させることができる。

上記の静電容量式液体濃度センサの電極構造においては、前記電極と一体に形成した接続線を備え、該接続線は、前記電極とともに前記フィルムで覆われていることが好ましく、これにより、電極と外部端子との間を電気的に接続する接続線についても、電極と同様にフィルムに覆われて防水及び絶縁が施されたものとなる。

上記の静電容量式液体濃度センサの電極構造においては、前記液体濃度を検出する一対の電極が、前記フィルムを略Ｕ字状に折曲して対向配置されたものが好ましく、これによより、薄型で簡略な構造のものを容易に製造することができる。

上記の静電容量式液体濃度センサの電極構造においては、前記液体濃度を検出する電極を同一直線上に３枚並べて配置するとともに、前記フィルムを略Ｓ字状に折曲して対向配置した二対の電極としたものが好ましく、これにより、静電容量を増して測定精度を向上させることができる。

上記の静電容量式液体濃度センサの電極構造においては、対向配置された電極間の面間距離を所定の値に保持する面間距離規制手段を備えていることが好ましく、これにより、電極間の間隔を所望の値に安定させ、静電容量が変化するのを防止して正確な測定を可能にする。

上記の静電容量式液体濃度センサの電極構造においては、前記フィルムの折曲部に貫通孔を設けることが好ましく、これにより、濃度測定をする混合液体を電極間に導く流路が形成され、さらに、測定誤差の原因となる気泡が折曲部に溜まるのを防止できる。

上記の静電容量式液体濃度センサの電極構造においては、前記接続線間にシールド線を配設することが好ましく、これにより、電磁誘導を防止して正確に測定することが可能になる。

本発明の静電容量式液体濃度センサの電極構造によれば、液体濃度を検出する電極がフィルムで覆われているので、酸性の強い混合液体と接触することのない防水構造とし、電極が腐食するのを防止して電極の寿命を増すことができる。また、防水構造により電極から金属イオンが溶出するのを防止できるので、直接メタノール型燃料電池の電池性能が金属イオンにより低下するのを防止することができる。

さらに、防水構造に加えて電極間が絶縁されるため、電極間の導電性が低下して測定精度が増すという効果が得られるので、特に、メタノール濃度を正確に測定することが求められる直接メタノール型燃料電池にとって好適である。
また、３枚の電極を略Ｓ字型に折曲した構成を採用すれば、二組の検出電極を並列に並べたものと同様になり、検出感度を向上させて正確な検出が可能になり、２枚の電極を略Ｕ字状に折曲した構成を採用すれば、薄型で簡略化した構成とすることができる。

以下、本発明に係る静電容量式液体濃度センサの電極構造の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図３に示すように、静電容量式液体濃度センサ（以下、「液体濃度センサ」と呼ぶ）１０は、各種制御回路を備えた回路基板１１と、混合液体流路中の適所に設置されてコンデンサ間の静電容量を検出する検出電極部２０との間が接続線１２を介して電気的に接続された構成とされる。なお、以下の説明では、液体濃度センサ１０で検出する混合液体の液体濃度が、直接メタノール型燃料電池（以下、「燃料電池」と呼ぶ）の燃料として使用されるメタノール水溶液のメタノール濃度とする。

検出電極部２０は、メタノール水溶液（混合液体）を流す流路１の適所に設けた濃度検出容器２の内部に設置されており、同検出電極部２０の周囲をメタノール水溶液が循環して流れている。
図１は、検出電極部２０の第１の実施形態を示す分解斜視図であり、細長い矩形状とした一枚のフィルム２１には、同一平面上に３枚の電極３１，３２，３３が接着剤等により貼り付けられている。この場合のフィルム２１としては、防水性及び絶縁性を有するポリイミド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）及びペット（ＰＥＴ）フィルム等を使用可能である。
しかし、検出電極部２０は水溶液中に設置して使用することから、吸水性が低いため短時間で飽和してしまい、安定した誘電率となる液晶ポリマーが最も好ましいフィルム材料となる。

また、フィルム２１は、電極３１が貼り付けられた第１平面２２と、電極３２が貼り付けられた第２平面２３と、電極３３が貼り付けられた第３平面２４と、隣接する第１平面２２及び第２平面２３間及び第２平面２３及び第３平面２４間に設けられた折曲用の撓み部（折曲部）２５，２６とを備えている。第１平面２２〜第３平面２４には、後述する面間距離規制手段用として、円形の貫通孔２２ａ〜２２ｈ，２３ａ〜２３ｌ，２４ａ〜２４ｈがそれぞれ適所に設けられている。この面間距離規制手段は、対向配置された電極間の面間距離を所定の値に保持する機能を有しており、高い検出精度を確保する上で重要な手段である。
なお、第１平面２２及び第３平面２４の四隅に穿設された貫通孔２２ａ〜２２ｄ，２４ａ〜２４ｄの穴径は、同じ径とした他の穴径よりも大きく設定されている。

さらに、折曲用の撓み部２５，２６には、液体濃度を測定するメタノール水溶液の流路となる貫通孔２５ａ，２６ａが設けられている。すなわち、対向する電極間への水溶液導入流路を形成し、電極間の水溶液流通が妨げられないようにしたものである。
なお、図示の貫通孔２５ａ，２６ａは、それぞれが２つの楕円形により構成されているが、フィルム２１の寸法等に応じて適宜変更可能であり、たとえば一つの円形貫通孔としてもよい。

電極３１，３２，３３には、銅板、アルミニウム板及びニッケルメッキ板等の導電体が使用される。この場合の電極３１，３２，３３は、３枚が同一直線上に等ピッチで並べられ、左右両端の２枚の電極３１，３３が交流印加側電極となり、中央の電極３２が検出回路側電極となる。これは、後述する略Ｓ字状の折曲により、交流電極側となる２枚の電極３１，３３を外側とし、検出回路側電極の電極３２が必ず中側となって周辺からの静電的なノイズの影響を受けにくくするためである。すなわち、静電容量式の液体濃度センサでは、電極の出力インピーダンスが高いため、外来の誘導ノイズが混入しやすいので、検出回路側の電極３２を中央に配置して静電的なシールド対策としている。

また、電極３１，３２，３３を貼り付けたフィルム２１の同一面には、エッチング等により配線２７，２８，２９のパターニングが行われる。このパターニングは、フィルム２１と一体に形成された接続部１２、あるいは、後に接着等により接続部用フィルムを一体化してなる接続部１２に対しても同様に連続して施される。この結果、各電極３１，３２，３３と電気的に接続されて一体化した配線２７，２８，２９を備えた接続部１２が形成される。

さらに、上述した３本の配線２７，２８，２９が集まり、所定の間隔を持って平行に配列された領域では、相互のクロストークを防止するため、各配線の間にシールド線３０を配設してある。図示の例では、配線２７，２８の間及び配線２８，２９の間に、一端が断続されて他端をアースしたシールド線３０が、隣接する配線と分離した状態でそれぞれに配設されている。
なお、各配線２７，２８，２９は、それぞれが回路基板１１の適所に接続される。

こうして電極及び配線が形成されたフィルム２１及び接続部１２は、電極３１〜３３及び配線２７〜２９の上面側が、同様の貫通孔を穿設した同形状の図示しないフィルムにより覆われる。この場合のフィルムは、接着剤を用いた接着や熱圧着等により、上述したフィルム２１と一体化されて検出電極フィルム２１Ａとなる。
この結果、上述した検出電極フィルム２１Ａの電極３１，３２，３３及び配線２７，２８，２９は、両面が防水性及び絶縁性を有するフィルムに覆われて電気的に絶縁された防水構造となる。

さて、上述したように、３つの電極３１〜３３がフィルムで覆われて連結されることにより一体に形成されている検出電極フィルム２１Ａは、図２に示すように、撓み部２５、２６で各電極が対向配置されるよう略Ｓ字状に折曲される。この結果、対向する一対の電極３１と電極３２とにより一つのコンデンサが形成され、さらに、対向する一対の電極３３と電極３２とにより同様に一つのコンデンサが形成される。すなわち、検出回路側の電極３２については、電極の両面がそれぞれ異なるコンデンサを形成する構成要素となる。

上述した略Ｓ字状に折曲成形された検出電極フィルム２１Ａは、モールド部材として設けた左右一対の挟持部材４０，５０により挟み込んだ後、適所を熱かしめするなどして固定される。ここで使用する挟持部材４０、５０は、たとえばポリスルフォン（ＰＰＳ）のようなエンジニアリングプラスチックの成形部品である。
挟持部材４０，５０は、図１及び図２に示すように、基板４１，５１の一表面に面間距離規制手段として機能する複数の突起部を設けたものである。

一方の挟持部材４０は、矩形状とした基板４１の表面に合計８本の突起部材４２〜４９を突設したものである。各突起部材は、上述した第１〜第３平面２２，２３，２４の各貫通孔とそれぞれ平面的な位置が一致するとともに、各貫通孔より径の小さい円柱形状となっている。また、各突起部材４２〜４９は、基板４１の四隅に配置された嵌合突起４２〜４５と、押圧突起４６〜４９とに分類される。
同様に、挟持部材５０についても、矩形状とした基板５１の表面に合計８本の突起部材５２〜５９が突設され、各突起部材は、上述した第１〜第３平面２２，２３，２４の各貫通孔とそれぞれ平面的な位置が一致している。そして、挟持部材５０側においても、各突起部材５２〜５９は、基板５１の四隅に配置された嵌合突起５２〜５５と、押圧突起５６〜５９とに分類される。

そして、雄側とした挟持部材４０の嵌合突起４２〜４５と、雌側とした挟持部５０の嵌合突起５２〜５９とは、互いに対向する位置関係にある。また、嵌合突起４２〜４５，５２〜５５の外径は、第１平面２２及び第３平面２４の四隅に穿設された貫通孔２２ａ〜２２ｄ，２４ａ〜２４ｄの穴径より若干小さく設定されている。
雄側の嵌合突起４２〜４５には、その先端面から小径の小突起部４２ａ〜４５ａが突出する二段構造を有している。また、雌側の嵌合突起５２〜５５には、雄側の小突起部４２ａ〜４５ａを挿入する嵌合穴５２ａ〜５５ａが先端面に設けられている。従って、挟持部材４０，５０の間に検出電極フィルム２１Ａを挟持すると、嵌合突起４２〜４５，５２〜５５は、四隅の貫通孔２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄ，２４ａ〜２４ｄを貫通し、小突起部４２ａ〜４５ａが対応する嵌合穴５２ａ〜５５ａに挿入される。

この時、嵌合突起４２〜４５，５２〜５５より小径の貫通孔２３ａ〜２３ｄが四隅に穿設されている第２平面２３は、同貫通孔２３ａ〜２３ｄを小突起部４２ａ〜４５ａのみが貫通することとなる。この結果、第２平面２３は、貫通孔２３ａ〜２３ｄの周辺部が嵌合突起４２〜４５の先端面と嵌合突起５２〜５５の先端面との間に挟持されるので、面間方向の移動が規制されて位置決めされる。換言すれば、貫通孔２３ａ〜２３ｄの周辺部は、小突起部４２ａ〜４５ａの外周に形成された段差面と嵌合穴５２ａ〜５５ａの周囲に形成された先端部の平坦面との対向面間に挟持されるので、面間方向の移動が確実に規制されて位置決めされる。なお、第２平面２３は、四隅で挟持されているため、面間方向以外の移動についても規制される。

次に、押圧突起４６〜４９，５６〜５９による面間方向の位置決めについて説明する。これらの押圧突起は、上述した嵌合突起より細い同径の円柱形状とされ、その外径寸法は貫通孔２２ｅ〜２２ｈ，２３ａ〜２３ｌ，２４ｅ〜２４ｈの穴径より若干小さく設定されている。
従って、代表例として挟持部材４０の押圧突起４６について説明すると、この押圧突起４６は、Ｓ字状に折曲された第１平面２２の貫通孔２２ｅ及び第２平面の貫通孔２３ｅを貫通する。しかし、第３平面２４は、貫通孔２２ｅ，２３ｅと同一直線上で一致する位置に貫通孔が存在していないため、押圧突起４６の先端面は第３平面２４に当接する。

この結果、第３平面２４は、押圧突起４６及び挟持部材５０に挟持されて面間方向の移動が規制されて位置決めされる。このような第３平面２４の規制は、押圧部材４６に加えて、第１平面２２の貫通孔２２ｆ及び第２平面の貫通孔２３ｇを貫通する押圧突起４７、第１平面２２の貫通孔２２ｇ及び第２平面の貫通孔２３ｉを貫通する押圧突起４８、そして第１平面２２の貫通孔２２ｈ及び第２平面の貫通孔２３ｋを貫通する押圧突起４９の４本により行われる。これらの押圧突起４６〜４９は、矩形状とした第３平面２４の４辺に対して均等に分散配置されているので、確実な面方向の移動規制による位置決めを行うことができる。
なお、第１平面２２及び第２平面２３の各貫通孔を貫通する押圧部材４６〜４９は、第１平面２２及び第２平面２３の４辺を貫通しているので、これらの面間方向以外の移動を規制することができる。

同様にして、挟持部材５０に突設された各押圧部材５６〜５９は、第１平面２２を押圧して面間方向の移動を規制する。具体的には、第３平面２４の貫通孔２４ｅ及び第２平面の貫通孔２３ｆを貫通する押圧突起５６、第３平面２４の貫通孔２４ｆ及び第２平面の貫通孔２３ｈを貫通する押圧突起５７、第３平面２４の貫通孔２４ｇ及び第２平面の貫通孔２３ｊを貫通する押圧突起５８、そして第３平面２４の貫通孔２４ｈ及び第２平面の貫通孔２３ｌを貫通する押圧突起５９の合計４本により面間方向の移動を規制して位置決めする。これらの押圧突起５６〜５９も、矩形状とした第１平面２２の４辺に対して均等に分散配置されているので、確実な面方向の移動規制による位置決めを行うことができる。
なお、第２平面２３及び第３平面２４の各貫通孔を貫通する押圧部材５６〜５９は、第２平面２３及び第３平面２４の４辺を貫通しているので、これらの面間方向以外の移動を規制することができる。

このようにして、略Ｓ字状に折曲成形された検出電極フィルム２１Ａの各貫通孔に挟持部材４０，５０の突起部分を位置合わせし、挟持部材４０，５０のいずれか一方を押し込むようにして小突起部４２ａ〜４５ａと嵌合穴５２ａ〜５５ａとを嵌合させて一体化した後には、適当な手段により両挟持部材間を固定して検出電極部２０が完成する。挟持部材４０，５０間の固定手段としては、たとえば小突起部４２ａ〜４５ａが基板５１を貫通して先端が突出する長さに設定し、基板５１の反対側に突出した部分を熱かしめして固定するものがある。

また、完成した検出電極部２０は、濃度検出容器２の所定位置に固定設置され、接続線１２を介して容器外部の回路基板１１と接続される。こうして完成した液体濃度センサ１０は、濃度検出容器２を燃料電池のメタノール水溶液流路に接続して使用される。
なお、上述した検出電極部２０は、メタノール水溶液が循環する流路中のどこに設置してもよいが、水とメタノールが混合された直後の流路は適当ではなく、メタノール流量管理及び電池寿命の観点から電池反応セルの直前に設置するのが好ましい。

上述した液体濃度センサ１の電極構造とすれば、メタノール水溶液の流路中に設置された検出電極部２０は、金属製の電極３１，３２，３３及び導電体の配線２７，２８，２９が直接水溶液と接触することのない防水構造となり、さらに、電気的にも絶縁されたものとなる。このため、酸性が強くなった水溶液との接触により電極の腐食や、金属イオンの溶出が防止されるので、液体濃度センサ１の耐久性が向上するのはもちろんのこと、電池性能を低下させる要因の金属イオンを取り除くこともできる。

また、電極間が絶縁されたことにより、電極間の導電性も低下するので、誘電率を検出して測定する液体濃度の精度を向上させることができる。さらに、電極間の面間距離も所望の値に維持できるので、この点からも正確な検出・測定に貢献する。
なお、図１に示した符号の６０，６１は、接続線１２を両側から挟持するため必要に応じて設けられる押さえ部材である。

続いて、上述した液体濃度センサ１の検出電極部２０について、第２の実施形態を図４に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態の検出電極部７０は、検出電極フィルム７１Ａと、挟持部材８０，９０とにより構成される。検出電極フィルム７１Ａは、第１平面７２及び第２平面７３が撓み部７４により接続された一枚のフィルム７１に２枚の電極（図示省略）を貼り付け、エッチング等により配線のパターニングを形成した後、同様のフィルムにより表面を覆ったものである。
なお、検出電極フィルム７１Ａには、上述した実施形態と同様に、面間距離規制手段の突起部材貫通用として、図示しない貫通孔が設けられている。

また、挟持部材８０，９０の基板８１，９１には、それぞれ４本の突起部材８２〜８５，９２〜９５が設けられている。
挟持部材８０の突起部材は、先端が開口する円筒状の押圧突起８２，８３と、円柱状の挿入突起８４，８５とにより構成されている。挿入突起８４，８５の外径は、押圧突起８２，８３の中空部内径と略同じかやや小さい値とされ、先端開口から挿入して嵌合するようになっている。
同様に、挟持部材９０の突起部材は、円柱状の挿入突起９２，９３と、先端が開口する円筒状の押圧突起９４，９５とにより構成されている。挿入突起９２，９３の外径は、押圧突起９４，９５の中空部内径と略同じかやや小さい値とされ、先端開口から挿入して嵌合するようになっている。

さて、上述した検出電極フィルム７１Ａは、撓み部７４でＵ字状に折曲されて２枚の電極が対向するように配置され、両側から挟持部材８０，９０により挟持される。この時、図４（ｅ）に示すように、挟持部材８０側の押圧突起８２には挟持部材９０側の挿入突起９２が嵌合し、押圧突起８２の先端面８２ａと基板９１との間に第２平面７３を挟持して面間方向の移動を規制する。同様に、押圧突起８３には挿入突起９２が嵌合するので、押圧突起８３の先端面と基板９１との間でも第２平面７３が挟持され、略対角位置の合計２カ所で確実に位置決めされる。

一方、第１平面７２については、挟持部材９０側の押圧突起９２，９３に挟持部材８０側の挿入突起８２，８３が嵌合し、押圧突起９２，９３の先端面と基板８１との間に第１平面７２を挟持して面間方向の移動を規制するので、同様にして略対角位置の合計２カ所で確実に位置決めされる。
なお、第１平面７２及び第２平面７３の面間方向以外の移動についても、矩形状の略四隅に分散配置されて互いに嵌合する４組の突起部材が貫通孔を貫通しているので、確実な固定が可能になる。

上述した第２の実施形態の電極構造とすれば、メタノール水溶液の流路中に設置された検出電極部７０は、金属製の電極及び導電体の配線が直接水溶液と接触することのない防水構造となり、さらに、電気的にも絶縁されたものとなる。このため、酸性が強くなった水溶液との接触により電極の腐食や、金属イオンの溶出が防止されるので、液体濃度センサの耐久性が向上するのはもちろんのこと、電池性能を低下させる要因を取り除くこともできる。また、電極間が絶縁されたことにより、電極間の導電性も低下するので、誘電率を検出して測定する液体濃度の精度を向上させることができる。
さらに、２枚の電極をＵ字状に折曲した構成としたので、上述した３枚の電極をＳ字状に折曲した実施形態と比較して、薄型で簡略化した構成とすることができる。

ところで、上述したＵ字状折曲の構成では、中央に配置可能なＳ字状折曲と異なり、検出側の電極が外側に位置するため、周囲からノイズの影響を受けるという問題が生じてくる。そこで、図示の例では、検出側の電極が配設されている第２平面７３側の挟持部材９０に、静電シールド部材１００を貼り付ける。この静電シールド部材１００の具体例としては、挟持部材９０の外側の面に対し、たとえばアルミニウム蒸着を施した後、蒸着金属が露出して接液しないようにするため、表面に樹脂コーティングしたものがある。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、たとえば貫通孔の数、形状及び配置、そして、突起部の数、形状及び配置、静電的なシールドがシールド部材により全周を取り囲んだり、あるいは、対向する両面から挟む構造とするなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

上述した本発明の静電容量式液体濃度センサは、直接メタノール型燃料電池のメタノール水溶液濃度を測定する場合の電極構造だけでなく、混合割合に応じて誘電率が変化する混合液体の濃度が、静電容量を検出することにより測定される場合の電極構造として広く利用することができる。

本発明による静電容量式濃度センサの電極構造について、検出電極部の構造に係る第１の実施形態を示す分解斜視図である。 図１の検出電極部に係る図で、（ａ）は左側の挟持部材を外側から見て示す平面図、（ｂ）は挟持部材による挟持前の状態を示す正面図、（ｃ）は右側の挟持部材を外側から見て示す平面図、（ｄ）は（ｂ）の組立完成状態を示す正面図である。 静電容量式濃度センサの構成例を示す斜視図である。 検出電極部の構造に係る第２の実施形態に係る図で、（ａ）は左側の挟持部材を外側から見て示す平面図、（ｂ）は挟持部材による挟持前の状態を示す正面図、（ｃ）は右側の挟持部材を外側から見て示す平面図、（ｄ）は（ｂ）の組立完成状態を示す正面図、（ｅ）は（ｄ）のＡ−Ａ断面拡大図である。

符号の説明

１０ 静電容量式液体濃度センサ（液体濃度センサ）
１１ 回路基板
１２ 接続線
２０，２０ 検出電極部
２１，７１ フィルム
２１Ａ，７１Ａ 検出電極フィルム
２２，７２ 第１平面
２３，７３ 第２平面
２４ 第３平面
２５，２６，７４ 撓み部（折曲部）
２７，２８，２９ 配線
３０ シールド線
３１，３２，３３ 電極
４０，５０，８０，９０ 挟持部材
４１，５１，８１，９１ 基板
４２〜４５，５２〜５５ 嵌合突起（突起部材）
４２ａ〜４５ａ 小突起部
４６〜４９，５６〜５９ 押圧突起（突起部材）
５２ａ〜５５ａ 嵌合穴
６０，６１ 押さえ部材
７０ 検出電極部
８２，８３，９４，９５ 押圧突起（突起部材）
８４，８５，９２，９３ 挿入突起（突起部材）
１００ 静電シールド部材

Claims (8)

1. 混合液体の濃度に応じて変化する誘電率を検出して液体濃度を測定する静電容量式液体濃度センサの電極構造であって、
   前記液体濃度を検出する少なくとも一対の電極が、フィルムで覆われて連結されることにより一体に形成されたことを特徴とする静電容量式液体濃度センサの電極構造。
2. 前記フィルムが絶縁材料であることを特徴とする請求項１記載の静電容量式液体濃度センサの電極構造。
3. 前記電極と一体に形成した接続線を備え、該接続線は、前記電極とともに前記フィルムで覆われていることを特徴とする請求項１または２記載の静電容量式液体濃度センサの電極構造。
4. 前記液体濃度を検出する一対の電極が、前記フィルムを略Ｕ字状に折曲して対向配置されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の静電容量式液体濃度センサの電極構造。
5. 前記液体濃度を検出する電極を同一直線上に３枚並べて配置するとともに、前記フィルムを略Ｓ字状に折曲して対向配置した二対の電極としたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の静電容量式液体濃度センサの電極構造。
6. 対向配置された電極間の面間距離を所定の値に保持する面間距離規制手段を備えていることを特徴とする請求項４または５記載の静電容量式液体濃度センサの電極構造。
7. 前記フィルムの折曲部に貫通孔を設けたことを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の静電容量式液体濃度センサの電極構造。
8. 前記接続線間にシールド線を配設したことを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載の静電容量式液体濃度センサの電極構造。
   

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