JP2019095392A - Level measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体等の測定対象物のレベル(上面高さ)を測定するレベル測定器に関するものである。 The present invention relates to a level measuring device that measures the level (upper surface height) of a measurement object such as liquid.
従来、水槽などの容器に貯められた液体の液位(液面)を検出するレベル測定器として、フロートの移動位置を検出するフロートタイプのものや、圧力センサによって求めた水圧から水深を測定する圧力センサタイプのものなどがある。しかしこれらレベル測定器は、構造が複雑で低コスト化が図れないという問題があった。 Conventionally, as a level measuring device that detects the liquid level (liquid level) of liquid stored in a container such as a water tank, the water depth is measured from the water pressure obtained by a float type that detects the moving position of the float or a pressure sensor. There are pressure sensor types, etc. However, these level measuring devices have a problem that the structure is complicated and the cost can not be reduced.
上記問題を解決するレベル測定器として、例えば、特許文献1の図4や図5などに記載のレベル測定器がある。このレベル測定器は、絶縁材料で構成された筒状構造体(30)の外表面に、7対の電極層(E1a〜E7a,E1b〜E7b〔図5ではExb〕)によって構成される7組の電極対(P1〜P7)を形成して構成されており、空洞部(31)内に進入した液体によって変化する電極対(P1〜P7)の静電容量を検出することで、その液面レベルを測定するものである。
As a level measuring device which solves the said problem, there exists a level measuring device as described in FIG. 4 of FIG. 4, FIG. 5, etc. of
しかし、上記特許文献1に示すレベル測定器においても、筒状構造体(30)が必要であるばかりか、この筒状構造体(30)の湾曲する外周面に電極層(E1a〜E7a,E1b〜E7b〔図5ではExb〕)を形成しなければならず、構造や製造が簡単とは言えなかった。また、筒状構造体(30)は所定の外径寸法を有しているため、例えば狭い容器などにおいては、これを挿入して設置することが困難な場合もあった。
However, not only the cylindrical structure (30) is necessary in the level measuring device shown in the above-mentioned
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、構造及び製造が簡単で低コスト化を図ることができ、また容器の形状や大きさに柔軟に対応して設置することができるレベル測定器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described point, and the object thereof is to simplify the structure and manufacture, to achieve cost reduction, and to flexibly correspond to the shape and size of the container. It is in providing the level measuring instrument which can be done.
本発明は、容器内に収納された測定対象物の上面高さを測定するレベル測定器において、絶縁基板上に複数の電極パターンを形成した回路基板と、前記回路基板の各電極パターンと対向する位置に設置される共通電極と、を有し、前記回路基板を、前記容器の外部であって、各電極パターンの高さが異なる位置となるように設置し、前記共通電極を、前記容器内部の前記各電極パターンと対向する位置に設置したことを特徴としている。
測定対象物としては、水などの液体の他、土などの液体以外のものであっても良い。
本発明によれば、電極パターンを形成した回路基板を、容器の外部に設置するので、この回路基板及び電極パターンが容器内の測定対象物に触れることはなく、このためその耐久性を向上させることができる。一方、共通電極は測定対象物内に浸漬されるが、これは共通電極であるため、電極パターンに比べて形状・構造・材質上の自由度が高く、容易にその耐久性を高く維持することができる。
また、回路基板を容器の外部に設置し、共通電極を容器内に設置するだけでよいので、その設置を容易に行うことができる。また、容器内に挿入するのは共通電極だけなので設置スペースが小さく、このため狭い容器などでも容易に設置でき、容器の形状や大きさに柔軟に対応して設置することができる。
According to the present invention, in a level measuring instrument for measuring the upper surface height of a measurement object stored in a container, a circuit board having a plurality of electrode patterns formed on an insulating substrate and each electrode pattern of the circuit board are opposed. A common electrode disposed at a position, wherein the circuit board is disposed outside the container so that the heights of the respective electrode patterns are different, and the common electrode is disposed inside the container It is characterized in that it is installed at a position opposite to each of the electrode patterns.
As a measurement object, in addition to liquid such as water, it may be other than liquid such as soil.
According to the present invention, since the circuit board on which the electrode pattern is formed is disposed outside the container, the circuit board and the electrode pattern do not touch the object to be measured in the container, and therefore the durability is improved. be able to. On the other hand, the common electrode is immersed in the object to be measured, but since this is a common electrode, the degree of freedom in shape, structure, and material is high compared to the electrode pattern, and its durability is easily maintained high. Can.
In addition, since the circuit board may be installed outside the container and the common electrode may be installed in the container, the installation can be easily performed. Further, since only the common electrode is inserted into the container, the installation space is small, so that even a narrow container etc. can be easily installed, and can be installed flexibly corresponding to the shape and size of the container.
また本発明は、前記特徴を有するレベル測定器であって、さらに、前記共通電極は、接地されることによって接地電極を兼ねていることを特徴としている。 The present invention is the level measuring instrument having the above-mentioned feature, wherein the common electrode also serves as a ground electrode by being grounded.
また本発明は、前記特徴と有するレベル測定器であって、さらに、前記共通電極は、金属製の導体のみで形成されていることを特徴としている。
これによって、共通電極を簡単な構成の金属製導体によって構成できる。即ち、共通電極として、電極パターン等を形成する必要がなく、例えば金属棒などによって構成できるので、コストの削減が図れるばかりか、設置スペースも小さくでき、またその設置も容易に行えるようになる。
Further, the present invention is the level measuring instrument having the above-mentioned features, wherein the common electrode is formed only of a metal conductor.
By this, the common electrode can be configured by a metal conductor of a simple configuration. That is, since it is not necessary to form an electrode pattern etc. as a common electrode, for example, since it can comprise by a metal rod etc., not only a cost reduction can be achieved, an installation space can also be made small, and the installation can be performed easily.
本発明にかかるレベル測定器によれば、構造及び製造が簡単で低コスト化を図ることができ、また容器の形状や大きさに柔軟に対応して設置することができる。 According to the level measuring instrument according to the present invention, the structure and the manufacturing can be simplified, the cost can be reduced, and the shape and the size of the container can be flexibly corresponded to the installation.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の1実施形態に係るレベル測定器1を容器100に設置した状態を示す概略構成図、図2はその電気的構成を示す概略図、図3はレベル測定器1を構成する回路基板(以下「フレキシブル回路基板」という)10の平面図である。図1に示すように、レベル測定器1は、絶縁基板11上に複数の電極パターン13−1〜5を形成したフレキシブル回路基板10と、前記フレキシブル回路基板10の各電極パターン13−1〜5と対向する位置に設置される1本の共通電極30と、を有し、前記フレキシブル回路基板10を、容器100の外部(外周面)であって各電極パターン13−1〜5の高さが上下に所定間隔毎に異なる位置となるように設置し、一方、前記共通電極30を前記容器100内部の前記各電極パターン13−1〜5と対向する位置に設置して構成されている。なお以下の説明において、「上」とは容器100の水深の浅い側をいい、「下」とは容器100の水深の深い側をいうものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration view showing a state in which a
容器100は、この例では、上面が開放された容器(水槽)であり、内部には水(液体、測定対象物)150が所定の水位まで貯水されている。
In this example, the
フレキシブル回路基板10は、略矩形状で縦長の可撓性を有する合成樹脂フィルム製の絶縁基板11の一方の表面に、複数(この例では5つ)の電極パターン13−1〜5を、上下方向(垂直方向)に向けて所定間隔毎に1つずつ1列に形成して構成されている。前記各電極パターン13−1〜5は、同一の矩形状であり、絶縁基板11上に例えば導電ペーストをスクリーン印刷することによって、それぞれ同一間隔の隙間を介して形成されている。前記絶縁基板11の外周の所定位置には、帯状の引出部21が接続されており、引出部21の他端側には、水位検出手段23が接続されている。水位検出手段23は前記絶縁基板11と同一のフィルム上に形成しても良い。前記各電極パターン13−1〜5には、それぞれ回路パターン15が接続されており、これら回路パターン15は、引出部21を介して前記水位検出手段23に接続されている。
The
水位検出手段23は、各電極パターン13−1〜5と前記共通電極30間の電気容量を検出して容器100内の水150の水位を検出する回路である。即ち、水位検出手段23は、各電極パターン13−1〜5と共通電極30との間の電気容量を夫々測定し、両者間に水150があるときと無いとき(さらには電極パターン13中のどの位置まで水150があるか)で生じる静電容量の相違から、容器100内の水位(液面)を検出する回路である。水位検出手段23は、図2に示すように、各電極パターン13−1〜5から引き出した回路パターン15を接続する容量検出部231−1〜5と、各容量検出部231−1〜5で検出した静電容量値の信号を入力して水位を検出し出力する測定水位出力部233と、を具備して構成されている。
The water level detection means 23 is a circuit that detects the electric capacity between each of the electrode patterns 13-1 to 5 and the
この実施形態の場合、フレキシブル回路基板10は、容器100の外表面に貼り付けられているが、このフレキシブル回路基板10は可撓性を有するので、容器100の外表面形状が湾曲していたり、屈曲していたりしても、容易にこれに追従して湾曲・屈曲し、その外表面に密着して取り付けることができる。
In this embodiment, the
共通電極30は、導電性のある1本の直線状の細長い棒状体によって構成されており、具体的には鉄や真鍮などの金属棒によって構成されている。即ち、金属製の導体のみで形成されている。この共通電極30は、少なくとも、前記フレキシブル回路基板10の全ての電極パターン13−1〜5に対向する長さを有している。また、共通電極30の一端は導線31によってアースされている。即ち、この共通電極30は接地電極を兼ねている。なお、導線31を、前記共通電極30を構成する金属棒と同一の金属棒で構成し、その一端を直接アースしても良い。このように構成すれば、さらにその構造が簡素化される。この共通電極30は、容器100内の前記回路基板10を取り付けた部分(各電極パターン13−1〜5の部分)に対向する位置に設置される。このとき共通電極30は、各電極パターン13−1〜5に対して同じ距離離れた位置に設置される。これによって、各電極パターン13−1〜5と共通電極30間の静電容量は、その間の隙間を埋める媒体が同一であれば同一になる。
The
以上の構成を有するレベル測定器1において、例えば容器100内の水位が、図1に示すレベルL1にあるとすると、電極パターン13−1〜3と共通電極30間にはその間に水150が介在し、電極パターン13−4,5と共通電極30間にはその間に空気が介在する。このため、電極パターン13−1〜3と共通電極30間のそれぞれの静電容量と、電極パターン13−4,5と共通電極30間のそれぞれの静電容量は、大きく相違する。このため、測定水位出力手段233は、これら各電極パターン13−1〜5の静電容量を比較することで、容器100内の水位を検出することができる。
In the
以上説明したように、上記レベル測定器1によれば、電極パターン13−1〜5を形成したフレキシブル回路基板10を、容器100の外部に設置するので、このフレキシブル回路基板10及び電極パターン13−1〜5が容器100内の水(溶液、媒体、測定対象物)150に触れることはなく、このためその耐久性を向上させることができる。即ち、電極パターン13−1〜5の劣化(腐食やイオン交換など)が生じない。また電極パターン13−1〜5が水150に浸からないので、測定値が安定する。一方、共通電極30は水150内に浸漬されるが、これは共通電極30であるため、電極パターン13−1〜5に比べて形状・構造・材質上の自由度が高く、容易にその耐久性を高く維持することができる。
As described above, according to the
また、フレキシブル回路基板10を容器100の外部に設置し、共通電極30を容器100内に設置するだけでよいので、その設置を容易に行うことができる。また、容器100内に挿入するのは共通電極30だけなので設置スペースが小さく、このため狭い容器100などでも容易に設置でき、容器100の形状や大きさに柔軟に対応して設置することができる。
In addition, since the
ところで、上記説明では、容器100内の水位の検出は、各電極パターン13−1〜5を単位に、その電極パターン13が水面よりも上にあるか下にあるかをデジタル的に検出するようにした例を示したが、さらに、何れか1つの電極パターン13においての静電容量の変化を検出することで、水位の検出をアナログ的に行うこともできる。即ち、例えば、容器100内の水面が、図1に示すレベルL2にある場合、即ち電極パターン13−2の途中にある場合、その静電容量は、全てに水150が介在している電極パターン13―1の静電容量や、全てに空気が介在している電極パターン13−3〜5の静電容量と異なり、それらの中間の静電容量となる。しかも水面の変動に応じてその静電容量が変化していく。このため、水面が途中にある電極パターン13−2内での水面の位置を、アナログ的に検出することもできる。
By the way, in the above description, the detection of the water level in the
図4は、本発明の他の実施形態に係るフレキシブル回路基板10Bの平面図である。同図に示すフレキシブル回路基板10Bにおいて、前記図1〜図3に示す実施形態にかかるフレキシブル回路基板10と同一又は相当部分には同一符号を付す(但し、各符号には添え字「B」を付す)。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図1〜図3に示す実施形態と同じである。
FIG. 4 is a plan view of a
このフレキシブル回路基板10Bにおいて、上記フレキシブル回路基板10と相違する点は、各電極パターン13B−1〜5の形状である。即ち、電極パターン13B−1〜5は、何れも同一形状であって、その上辺と下辺が水面に対して斜めに傾斜する平行四辺形に形成されている。そして、上下に隣り合う電極パターン13B間においては、両者の対向する辺(即ち、下側の電極パターン13Bの上辺と、上側の電極パターン13Bの下辺)が、同一水平面に対して交差する位置となるように構成されている。
The
このように構成すれば、上下に隣り合う電極パターン13B間の離間部分に水面が位置している場合でも、その上下の電極パターン13Bの静電容量は、その水面の移動によって何れも変化していくので、全ての水位の位置を、アナログ的に検出することができる。
According to this structure, even when the water surface is located in the space between the
なお上記実施形態では、共通電極30として金属棒を用いたが、本発明はこれに限られず、例えば帯状の硬質又は可撓性を有する絶縁基板上にアースパターンを形成したようなものであっても良く、要は、フレキシブル回路基板10の各電極パターン13−1〜5と対向する位置に設置される共通電極(電気が通るもの)であれば、どのような構成のものであっても良い。もちろん、共通電極30を金属製の導体のみ、即ち例えば金属棒などによって形成した場合は、絶縁基板に電極パターン等を形成する構成に比べて、大幅なコストの削減が図れるばかりか、設置スペースも細い棒状体とすることで容易に小さくでき、また剛性もあるのでその設置も容易に行うことができる。
In the above embodiment, a metal rod is used as the
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、上記実施形態では、回路基板としてフレキシブル回路基板を用いたが、場合によっては、硬質の回路基板を用いても良い。また上記実施形態では、測定対象物を水としたが、水以外の各種溶液でも良く、さらに溶液以外に土などでも良い。要は、静電容量を検出できる測定対象物であればどのような測定対象物であっても良い。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications may be made within the scope of the claims and the technical idea described in the specification and the drawings. It is possible. It is within the scope of the technical idea of the present invention as far as the functions and effects of the present invention can be obtained regardless of any shape, structure or material not described in the specification and drawings directly. For example, in the above embodiment, a flexible circuit board is used as the circuit board, but in some cases, a hard circuit board may be used. Moreover, in the said embodiment, although the measurement object was used as water, various solutions other than water may be used, and also soil etc. may be sufficient other than a solution. The point is that any measurement object can be used as long as it can detect capacitance.
また、本発明に用いる容器としては、小さな各種容器でも良いし、貯水池のような大きな容器でも良い。また上記実施形態では、各電極パターンを上下方向に垂直に位置するように構成したが、本発明はこれに限られず、斜め方向に高さが異なるように設置しても良い。また複数の電極パターンを設けるそれぞれの間隔は、同一にする必要もなく、異なる離間距離で複数の電極パターンを配置しても良い。要は、各電極パターンの高さが異なる位置となるように設置すれば、どのように配置しても良い。 The container used in the present invention may be various small containers or a large container such as a reservoir. Further, in the above embodiment, each electrode pattern is configured to be vertically positioned in the vertical direction, but the present invention is not limited to this, and the electrode patterns may be installed to be different in height in the diagonal direction. Further, the intervals for providing the plurality of electrode patterns do not have to be the same, and the plurality of electrode patterns may be arranged at different separation distances. The point is that as long as the electrode patterns are disposed at different heights, they may be disposed in any manner.
また、上記記載及び各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に矛盾がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、上記記載及び各図の記載内容は、その一部であっても、それぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は上記記載及び各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。 In addition, the embodiments described above and shown in the respective drawings can be combined with each other unless the purpose, configuration, and the like are consistent. In addition, even if a part of the above description and the contents of the description of each figure can be an independent embodiment, the embodiment of the present invention is an embodiment combining the above description and each figure. It is not limited to
1 レベル測定器
10 フレキシブル回路基板(回路基板)
11 絶縁基板
13−1〜5 電極パターン
30 共通電極
100 容器
150 水(測定対象物)
1
11 Insulating substrate 13-1-5
Claims (3)
絶縁基板上に複数の電極パターンを形成した回路基板と、
前記回路基板の各電極パターンと対向する位置に設置される共通電極と、
を有し、
前記回路基板を、前記容器の外部であって、各電極パターンの高さが異なる位置となるように設置し、
前記共通電極を、前記容器内部の前記各電極パターンと対向する位置に設置したことを特徴とするレベル測定器。 In a level measuring instrument for measuring the top surface height of a measurement object stored in a container,
A circuit board having a plurality of electrode patterns formed on an insulating substrate;
A common electrode disposed at a position opposed to each electrode pattern of the circuit board;
Have
The circuit board is installed outside the container so that the heights of the electrode patterns are different from each other,
A level measuring instrument characterized in that the common electrode is disposed at a position facing the respective electrode patterns inside the container.
前記共通電極は、接地されることによって接地電極を兼ねていることを特徴とするレベル測定器。 The level measuring instrument according to claim 1, wherein
The level measuring instrument, wherein the common electrode doubles as a ground electrode by being grounded.
前記共通電極は、金属製の導体のみで形成されていることを特徴とするレベル測定器。 The level measuring instrument according to claim 1 or 2, wherein
The level measuring instrument, wherein the common electrode is formed only of a metal conductor.
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