JP3054271B2 - 液体用濃度計 - Google Patents
液体用濃度計Info
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Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、液体の濃度を測定する液体用濃
度計に関し、より詳細には、液体の濃度を液体を充満し
たセンサの静電容量の変化により検知する静電容量方式
の液体濃度計に関する。
度計に関し、より詳細には、液体の濃度を液体を充満し
たセンサの静電容量の変化により検知する静電容量方式
の液体濃度計に関する。
【０００２】
【従来技術】液体の濃度は、単一な媒質であっても溶媒
の含有率で変化する。このような液体の濃度を測定して
媒質の含有率を測定するケースは、通常の化学工業の製
造工程で多くみられる。また、最近、自動車用のエンジ
ンのガソリンの代替燃料として低公害なアルコール混合
ガソリンが注目されている。アルコール混合ガソリン
（以後、混合ガソリンと呼ぶ）は、さまざまな混合率で
エンジンに供給されるためＦＦＶ（Flexible Fuel Vehi
cle）の機能が要求されるが、ガソリンだけの場合と混
合燃料との場合とでは、最適点火時期や燃料噴射量が異
なり、ＦＦＶの機能をもたせるためには、多くの問題が
残されている。例えば、同一の空気量に対するメタノー
ルの理論空燃比は６.５であるのに対して、ガソリンの
理論空燃比は１４.７であり、同一の空気量に対してメ
タノールは、ガソリンの２倍に増量されて燃料噴射する
必要がある。混合ガソリンを最適な空燃比とするため、
混合ガソリン中のメタノールの含有量、即ち、メタノー
ル濃度を計測することが要求された。
の含有率で変化する。このような液体の濃度を測定して
媒質の含有率を測定するケースは、通常の化学工業の製
造工程で多くみられる。また、最近、自動車用のエンジ
ンのガソリンの代替燃料として低公害なアルコール混合
ガソリンが注目されている。アルコール混合ガソリン
（以後、混合ガソリンと呼ぶ）は、さまざまな混合率で
エンジンに供給されるためＦＦＶ（Flexible Fuel Vehi
cle）の機能が要求されるが、ガソリンだけの場合と混
合燃料との場合とでは、最適点火時期や燃料噴射量が異
なり、ＦＦＶの機能をもたせるためには、多くの問題が
残されている。例えば、同一の空気量に対するメタノー
ルの理論空燃比は６.５であるのに対して、ガソリンの
理論空燃比は１４.７であり、同一の空気量に対してメ
タノールは、ガソリンの２倍に増量されて燃料噴射する
必要がある。混合ガソリンを最適な空燃比とするため、
混合ガソリン中のメタノールの含有量、即ち、メタノー
ル濃度を計測することが要求された。
【０００３】従来、混合ガソリン中のアルコール濃度
は、濃度のパラメータとして密度，屈折率又は比誘電率
等の物理定数を測定することが行われている。ガソリン
もレギュラーガソリンとハイオクガソリン等ガソリンの
種類によっても多小の変化があるので、混合ガソリン中
のアルコール濃度測定の精度を高めるためには、これら
の物理定数の中で、ガソリンに対するメタノールの物理
定数の変化比率が高い方が有利である。
は、濃度のパラメータとして密度，屈折率又は比誘電率
等の物理定数を測定することが行われている。ガソリン
もレギュラーガソリンとハイオクガソリン等ガソリンの
種類によっても多小の変化があるので、混合ガソリン中
のアルコール濃度測定の精度を高めるためには、これら
の物理定数の中で、ガソリンに対するメタノールの物理
定数の変化比率が高い方が有利である。
【０００４】この点からみると、物理定数として比誘電
率の変化を検出する方法が最も有利であるが、比誘電率
は静電容量の変化から求められるが、従来の静電容量の
測定方法としては、測定液体中に一対の電極を対向して
配設して静電容量を形成し、この静電容量に対応する周
波数変換することが行われていた。また、比誘電率は温
度により変化するため、静電容量を周波数変換したパル
ス列の中から測定液体の温度に応じたパルスを加減する
温度補正装置が提案された。
率の変化を検出する方法が最も有利であるが、比誘電率
は静電容量の変化から求められるが、従来の静電容量の
測定方法としては、測定液体中に一対の電極を対向して
配設して静電容量を形成し、この静電容量に対応する周
波数変換することが行われていた。また、比誘電率は温
度により変化するため、静電容量を周波数変換したパル
ス列の中から測定液体の温度に応じたパルスを加減する
温度補正装置が提案された。
【０００５】また、実開昭５７−１５３２４５号公報に
おける静電容量式濃度計では、上述の電子式の温度補正
装置を付加する代りに、物性を利用した温度補正装置に
関して提案されている。この温度補正装置は、一対の各
々電極をピストン機構を介して基枠に取り付けたもの
で、ピストン機構は、シリンダとシリンダ内で摺動する
ピストンとからなり、シリンダ内には液体（又はガス）
が収容されている。ピストンには電極が固着されてピス
トンの移動に従って移動するが、この移動はシリンダ内
の液体の膨張によるもので、温度による液体の比誘電率
の変化を、シリンダ内の液体の膨張収縮による電極間距
離を変化させることにより補正する温度補正装置であ
り、シリンダ内の液体は、この条件を充たす膨張係数の
ものが選ばれる。
おける静電容量式濃度計では、上述の電子式の温度補正
装置を付加する代りに、物性を利用した温度補正装置に
関して提案されている。この温度補正装置は、一対の各
々電極をピストン機構を介して基枠に取り付けたもの
で、ピストン機構は、シリンダとシリンダ内で摺動する
ピストンとからなり、シリンダ内には液体（又はガス）
が収容されている。ピストンには電極が固着されてピス
トンの移動に従って移動するが、この移動はシリンダ内
の液体の膨張によるもので、温度による液体の比誘電率
の変化を、シリンダ内の液体の膨張収縮による電極間距
離を変化させることにより補正する温度補正装置であ
り、シリンダ内の液体は、この条件を充たす膨張係数の
ものが選ばれる。
【０００６】しかし、上述の比誘電率を利用した従来の
液体濃度計は、一対の電極間の静電容量に応じた周波数
変換回路を有しているが、電極と周波数変換回路間のリ
ード線の長さや、リード線の間隔による静電容量誤差に
関しての周波数補正については考慮しておらず、温度補
正に合致した膨張係数のシリンダ内の液体が実際にある
のか、更には、材質を含めたピストン，シリンダ間の摩
擦影響及び応答性等に関して、問題があった。
液体濃度計は、一対の電極間の静電容量に応じた周波数
変換回路を有しているが、電極と周波数変換回路間のリ
ード線の長さや、リード線の間隔による静電容量誤差に
関しての周波数補正については考慮しておらず、温度補
正に合致した膨張係数のシリンダ内の液体が実際にある
のか、更には、材質を含めたピストン，シリンダ間の摩
擦影響及び応答性等に関して、問題があった。
【０００７】
【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、電極と計測回路を結ぶリード線の静電容量影響
を受けることなく、簡易で応答性が優れて正確な静電容
量式の流体用濃度計を提供することを目的としてなされ
たものである。
もので、電極と計測回路を結ぶリード線の静電容量影響
を受けることなく、簡易で応答性が優れて正確な静電容
量式の流体用濃度計を提供することを目的としてなされ
たものである。
【０００８】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
液体を流通する非導電性のチューブと、該チューブ外周
面に対向して配設された第１，第２電極を有する濃度セ
ンサと；該濃度センサの第１電極を介して前記濃度セン
サを正に荷電する基準電源と、該基準電源と接地とを切
換える第１切換スイッチと、該第１切換スイッチの共通
端子と第１電極とを接続し、シールドを接地した第１シ
ールド線と、正に荷電した濃度センサの電荷を前記第２
電極を介して放電するチャージアンプと、該チャージア
ンプの反転入力端子と接地とを切換える第２切換スイッ
チと、該第２切換スイッチの共通端子と第２電極とを接
続し、シールドを接地した第２シールド線と、前記第１
切換スイッチと第２切換スイッチとを各々の接地端子が
同一周期で交互に接地されるように切換える制御回路と
からなる静電容量／電圧変換回路とで構成したこと、更
には、（２）前記（１）において、基準電源を定電流回
路と、抵抗と、抵抗温度センサの感温抵抗とからなる閉
回路の前記抵抗と感温抵抗間の端子電圧とし、該端子電
圧を測定液体の温度による誘電率の変化に応じて変化す
る電圧としたことを特徴とするものである。以下、本発
明の実施例に基いて説明する。
液体を流通する非導電性のチューブと、該チューブ外周
面に対向して配設された第１，第２電極を有する濃度セ
ンサと；該濃度センサの第１電極を介して前記濃度セン
サを正に荷電する基準電源と、該基準電源と接地とを切
換える第１切換スイッチと、該第１切換スイッチの共通
端子と第１電極とを接続し、シールドを接地した第１シ
ールド線と、正に荷電した濃度センサの電荷を前記第２
電極を介して放電するチャージアンプと、該チャージア
ンプの反転入力端子と接地とを切換える第２切換スイッ
チと、該第２切換スイッチの共通端子と第２電極とを接
続し、シールドを接地した第２シールド線と、前記第１
切換スイッチと第２切換スイッチとを各々の接地端子が
同一周期で交互に接地されるように切換える制御回路と
からなる静電容量／電圧変換回路とで構成したこと、更
には、（２）前記（１）において、基準電源を定電流回
路と、抵抗と、抵抗温度センサの感温抵抗とからなる閉
回路の前記抵抗と感温抵抗間の端子電圧とし、該端子電
圧を測定液体の温度による誘電率の変化に応じて変化す
る電圧としたことを特徴とするものである。以下、本発
明の実施例に基いて説明する。
【０００９】図１は、本発明における液体用濃度計の濃
度センサを説明するための図で、図中、１は濃度セン
サ、２は接続金具、３は非導電性チューブ、４は第１電
極、５は第２電極である。
度センサを説明するための図で、図中、１は濃度セン
サ、２は接続金具、３は非導電性チューブ、４は第１電
極、５は第２電極である。
【００１０】図１の示す濃度センサ１は、測定液体が流
通する透孔２ａを有し、外部接続口２ｂと非導電性チュ
ーブ３を接続する接続筒２ｃを有する接続金具２に、セ
ラミックや合成樹脂等の非導電性チューブ３を液密に接
続し、更に筒状体の非導電性チューブ３の外周面に対向
した一対の第１電極４と第２電極５とを固着し、一つの
静電容量を形成したもので、第１電極４と、第２電極５
との端部には、各々電極接続端子４ａ，５ａが設けられ
ている。以上のように構成された濃度センサ１には、外
部接続口２ｂに連通する測定液体源より導入された測定
流体が非導電性チューブ３内に充満されている。
通する透孔２ａを有し、外部接続口２ｂと非導電性チュ
ーブ３を接続する接続筒２ｃを有する接続金具２に、セ
ラミックや合成樹脂等の非導電性チューブ３を液密に接
続し、更に筒状体の非導電性チューブ３の外周面に対向
した一対の第１電極４と第２電極５とを固着し、一つの
静電容量を形成したもので、第１電極４と、第２電極５
との端部には、各々電極接続端子４ａ，５ａが設けられ
ている。以上のように構成された濃度センサ１には、外
部接続口２ｂに連通する測定液体源より導入された測定
流体が非導電性チューブ３内に充満されている。
【００１１】図２は、本発明の液体用濃度計の回路ブロ
ック図を説明するための図で、図中、６は基準電源（Ｖ
ref）、７は制御回路（ｆosc）、８はチャージアンプ、
９は増幅回路、１０は第１切換スイッチ（Ｓ1）、１１
は第２切換スイッチ（Ｓ2）、１２は第１シールド線、
１３は第２シールド線である。図２に示した液体用濃度
計は、濃度センサ１と基準電源６，制御回路７，チャー
ジアンプ８，増幅回路９，第１，第２切換スイッチ１
０，１１および第１，第２シールド線１２，１３等から
なる静電容量／電圧変換回路とからなっている。まず、
濃度センサ１に導入される測定液体が混合ガソリンの場
合のアルコール濃度と静電容量との関係について述べ
る。
ック図を説明するための図で、図中、６は基準電源（Ｖ
ref）、７は制御回路（ｆosc）、８はチャージアンプ、
９は増幅回路、１０は第１切換スイッチ（Ｓ1）、１１
は第２切換スイッチ（Ｓ2）、１２は第１シールド線、
１３は第２シールド線である。図２に示した液体用濃度
計は、濃度センサ１と基準電源６，制御回路７，チャー
ジアンプ８，増幅回路９，第１，第２切換スイッチ１
０，１１および第１，第２シールド線１２，１３等から
なる静電容量／電圧変換回路とからなっている。まず、
濃度センサ１に導入される測定液体が混合ガソリンの場
合のアルコール濃度と静電容量との関係について述べ
る。
【００１２】図６は、混合ガソリン中のアルコール濃度
（％）と静電容量（ＰＦ：ピコファラッド）の関係を示
す図で、非導電性の外径が２５mmチューブの中での混合
ガソリンのアルコール濃度を求めたもので、このときの
アルコール濃度（％）はメチルアルコール重量／（メチ
ルアルコール重量＋ガソリン重量）×１００の関係式か
ら算出している。なお、図６に示した特性の非直特性は
チューブの誘電率や肉厚により生ずるので同じ材料のチ
ューブでは肉厚によって特性曲線が変化する。しかし、
濃度センサとして使用する場合は、非直線はリニアライ
ザやコンピュータ等で直線化されるので再現性があれば
よい。次に、図２の静電容量／電圧変換器の動作を図３
に基いて説明する。
（％）と静電容量（ＰＦ：ピコファラッド）の関係を示
す図で、非導電性の外径が２５mmチューブの中での混合
ガソリンのアルコール濃度を求めたもので、このときの
アルコール濃度（％）はメチルアルコール重量／（メチ
ルアルコール重量＋ガソリン重量）×１００の関係式か
ら算出している。なお、図６に示した特性の非直特性は
チューブの誘電率や肉厚により生ずるので同じ材料のチ
ューブでは肉厚によって特性曲線が変化する。しかし、
濃度センサとして使用する場合は、非直線はリニアライ
ザやコンピュータ等で直線化されるので再現性があれば
よい。次に、図２の静電容量／電圧変換器の動作を図３
に基いて説明する。
【００１３】図３（ａ）,（ｂ）は、静電容量／電圧変
換回路の動作を説明するための図で、図３（ａ）は濃度
センサ１の充電過程、図３（ｂ）は放電過程を示す図
で、図２と同じ参照番号を付している。図４は、図３を
説明するための静電容量／電圧変換回路タイムチャート
である。
換回路の動作を説明するための図で、図３（ａ）は濃度
センサ１の充電過程、図３（ｂ）は放電過程を示す図
で、図２と同じ参照番号を付している。図４は、図３を
説明するための静電容量／電圧変換回路タイムチャート
である。
【００１４】図３（ａ）においては、第１切換スイッチ
１０（以後、単にＳ1と呼ぶ）は接点側の基準電源
（電圧Ｖref）６に接続され、第２切換スイッチ１１
（以後、単にＳ2と呼ぶ）は接点側に接続され、接地
されている。制御回路（以後、ｆoscと呼ぶ）７は、周
波数ｆ（周期Ｔ）の矩形波発振回路を内蔵し、Ｓ1，Ｓ2
を切換えている。Ｓ1が接点に切換えられると、電流
Ｉ1（図４（ｅ））で第１電極４側は正、第２電極５側
は負の電荷に充電される。しかし、第２電極５には接地
されているので、実際は負の充電はない。このとき、静
電容量Ｃxの濃度センサ１に蓄えられる電荷Ｑcxは、 Ｑcx ＝ Ｃx・Ｖref …（１） 尚、第１シールド線１２（芯線）と接地間（容量Ｃs1）
に蓄えられる電荷Ｑcs1及び第２シールド線１３（芯
線）と接地間（容量Ｃs2）に蓄えられる電荷Ｑcs2は、 Ｑcs1 ＝ Ｃs1・Ｖref Ｑcs2 ＝ ０（Ｓ2により短絡） である。
１０（以後、単にＳ1と呼ぶ）は接点側の基準電源
（電圧Ｖref）６に接続され、第２切換スイッチ１１
（以後、単にＳ2と呼ぶ）は接点側に接続され、接地
されている。制御回路（以後、ｆoscと呼ぶ）７は、周
波数ｆ（周期Ｔ）の矩形波発振回路を内蔵し、Ｓ1，Ｓ2
を切換えている。Ｓ1が接点に切換えられると、電流
Ｉ1（図４（ｅ））で第１電極４側は正、第２電極５側
は負の電荷に充電される。しかし、第２電極５には接地
されているので、実際は負の充電はない。このとき、静
電容量Ｃxの濃度センサ１に蓄えられる電荷Ｑcxは、 Ｑcx ＝ Ｃx・Ｖref …（１） 尚、第１シールド線１２（芯線）と接地間（容量Ｃs1）
に蓄えられる電荷Ｑcs1及び第２シールド線１３（芯
線）と接地間（容量Ｃs2）に蓄えられる電荷Ｑcs2は、 Ｑcs1 ＝ Ｃs1・Ｖref Ｑcs2 ＝ ０（Ｓ2により短絡） である。
【００１５】図３（ｂ）においては、Ｓ1は接点の接
地側に接続され、Ｓ2はチャージアンプ８の反転入力側
に接続され、図３（ａ）に蓄えられた濃度センサ１の電
荷Ｑcxを放電する。このときの放電電流Ｉ0は（図４
（ｆ））、 Ｉ0 ＝ Ｑcx／Ｔ …（２） となる。（１）,（２）式より、抵抗Ｒ1に比例する出力
電圧 Ｖ0 ＝ Ｃx・Ｖref・ｆosc・Ｒ1 ＝ Ｋ・Ｃx（但し、Ｋ＝Ｖref・ｆosc・Ｒ1） …
（３） から濃度センサ１の静電容量Ｃxに比例した電圧Ｖ0が測
定される。なお、静電容量Ｃxとアルコール濃度％とは
非直線関係にあるが、リニアライザ（図示せず）を用い
ることにより、アルコール濃度（％）と出力電圧Ｖ0と
の関係を直線化することができる。なお、図３（ａ）に
おいて、第１シールド線１２の対接地容量Ｃs1に蓄えら
れた電荷Ｑcs1は、自己放電して放電電流Ｉ0に関与しな
い。また、第２シールド線１３の対接地容量Ｃs2には電
荷は蓄えられないため、第１シールド線１２の対接地容
量Ｃs1同様に放電電流Ｉ0に関与しない。従って、本回
路を使用し、濃度センサ１の第１，第２電極４,５から
静電容量／電圧変換回路に接続するケーブルを単線ケー
ブルでなく、シールドケーブルを使用することで、ケー
ブル間の浮遊容量の影響がなく、しかも簡単な構成で正
確な静電容量の検出が可能となる。なお、上記スイッチ
Ｓ1，Ｓ2はアナログスイッチが使用される。
地側に接続され、Ｓ2はチャージアンプ８の反転入力側
に接続され、図３（ａ）に蓄えられた濃度センサ１の電
荷Ｑcxを放電する。このときの放電電流Ｉ0は（図４
（ｆ））、 Ｉ0 ＝ Ｑcx／Ｔ …（２） となる。（１）,（２）式より、抵抗Ｒ1に比例する出力
電圧 Ｖ0 ＝ Ｃx・Ｖref・ｆosc・Ｒ1 ＝ Ｋ・Ｃx（但し、Ｋ＝Ｖref・ｆosc・Ｒ1） …
（３） から濃度センサ１の静電容量Ｃxに比例した電圧Ｖ0が測
定される。なお、静電容量Ｃxとアルコール濃度％とは
非直線関係にあるが、リニアライザ（図示せず）を用い
ることにより、アルコール濃度（％）と出力電圧Ｖ0と
の関係を直線化することができる。なお、図３（ａ）に
おいて、第１シールド線１２の対接地容量Ｃs1に蓄えら
れた電荷Ｑcs1は、自己放電して放電電流Ｉ0に関与しな
い。また、第２シールド線１３の対接地容量Ｃs2には電
荷は蓄えられないため、第１シールド線１２の対接地容
量Ｃs1同様に放電電流Ｉ0に関与しない。従って、本回
路を使用し、濃度センサ１の第１，第２電極４,５から
静電容量／電圧変換回路に接続するケーブルを単線ケー
ブルでなく、シールドケーブルを使用することで、ケー
ブル間の浮遊容量の影響がなく、しかも簡単な構成で正
確な静電容量の検出が可能となる。なお、上記スイッチ
Ｓ1，Ｓ2はアナログスイッチが使用される。
【００１６】また、濃度センサ１内の測定液体は、液体
の温度上昇に伴い、同一濃度であっても膨張することで
誘電率が下がるため、静電容量と濃度が一定の関係を維
持できなくなり、温度補正が必要になる。図５は、本発
明における液体用濃度計の温度補正回路電源で、図中、
１５は温度補正電源回路、１６は定電流回路、１７はイ
ンピーダンス変換回路、１８は抵抗温度センサ（抵抗Ｒ
T）、１９，２０は出力端子である。
の温度上昇に伴い、同一濃度であっても膨張することで
誘電率が下がるため、静電容量と濃度が一定の関係を維
持できなくなり、温度補正が必要になる。図５は、本発
明における液体用濃度計の温度補正回路電源で、図中、
１５は温度補正電源回路、１６は定電流回路、１７はイ
ンピーダンス変換回路、１８は抵抗温度センサ（抵抗Ｒ
T）、１９，２０は出力端子である。
【００１７】図５の温度補正電源回路１５は、測定液体
の温度変化による誘電率の変化を基準電源６の電圧Ｖre
fを温度に応じて変化させることにより、温度による影
響を除くものである。温度補正電源回路１５は一定電流
ＩSの定電流回路１６に抵抗Ｒ2と白金抵抗等正の温度係
数を持つ抵抗体からなる抵抗温度センサ１８の抵抗ＲT
を直列にした閉ループを形成し、抵抗Ｒ2と温度センサ
１８の抵抗ＲT間の電圧Ｖrefを温度により変化させるも
ので、抵抗温度センサ１８は濃度センサ１内に配設され
ている。図５に示した温度補正電源回路１５は、基準電
圧を発生する一実施例であり、他に温度検出して検出し
た温度出力により基準電圧を制御し、制御された電圧で
温度補正が行われればよい。抵抗温度センサ１８の抵抗
ＲTは温度の関数として抵抗値が変わる。一般に、ＲT＝
Ｒ0（１＋αｔ）で表される。ここで、 α ：温度係数 Ｒ0：０℃のときの抵抗 ｔ ：任意の温度 Ｒt：ｔ℃のときの抵抗 （３）式でＩs，ｆosc，Ｒ1を一定とすると、 Ｖ0＝Ｋ・Ｃx・（Ｒ＋Ｒt） …（４） で表され、図２の基準電源６のＶrefを一定にせず、温
度により制御することによって、極めて簡単に温度補正
が可能となる。尚、インピーダンス変換回路１７は増幅
回路Ａの出力を非反転入力に帰還したもので、ゲイン１
の低インピーダンス出力が得られる。以上の説明は混合
ガソリン中のアルコール濃度測定に関して述べたが、液
体濃度が誘電率の関数であらわされる液体であば、すべ
てに適用できる。
の温度変化による誘電率の変化を基準電源６の電圧Ｖre
fを温度に応じて変化させることにより、温度による影
響を除くものである。温度補正電源回路１５は一定電流
ＩSの定電流回路１６に抵抗Ｒ2と白金抵抗等正の温度係
数を持つ抵抗体からなる抵抗温度センサ１８の抵抗ＲT
を直列にした閉ループを形成し、抵抗Ｒ2と温度センサ
１８の抵抗ＲT間の電圧Ｖrefを温度により変化させるも
ので、抵抗温度センサ１８は濃度センサ１内に配設され
ている。図５に示した温度補正電源回路１５は、基準電
圧を発生する一実施例であり、他に温度検出して検出し
た温度出力により基準電圧を制御し、制御された電圧で
温度補正が行われればよい。抵抗温度センサ１８の抵抗
ＲTは温度の関数として抵抗値が変わる。一般に、ＲT＝
Ｒ0（１＋αｔ）で表される。ここで、 α ：温度係数 Ｒ0：０℃のときの抵抗 ｔ ：任意の温度 Ｒt：ｔ℃のときの抵抗 （３）式でＩs，ｆosc，Ｒ1を一定とすると、 Ｖ0＝Ｋ・Ｃx・（Ｒ＋Ｒt） …（４） で表され、図２の基準電源６のＶrefを一定にせず、温
度により制御することによって、極めて簡単に温度補正
が可能となる。尚、インピーダンス変換回路１７は増幅
回路Ａの出力を非反転入力に帰還したもので、ゲイン１
の低インピーダンス出力が得られる。以上の説明は混合
ガソリン中のアルコール濃度測定に関して述べたが、液
体濃度が誘電率の関数であらわされる液体であば、すべ
てに適用できる。
【００１８】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。 （１）濃度センサを非導電性チューブに電極対を設け、
この電極対に各々シールドケーブルで接続した静電容量
／電圧変換回路からなる簡単な構成で、ケーブルの浮遊
容量の影響を受けることなく電極間の正確な静電容量を
測定できるので、正確な濃度の測定が可能となる。 （２）温度により液体の誘電率が変わるため、温度補正
が必要になるが、この温度補正を定電流回路と抵抗温度
センサと抵抗とからなる極めて簡単な回路構成で可能と
したので、安価で応答性の優れた温度補正ができる。
と、以下のような効果がある。 （１）濃度センサを非導電性チューブに電極対を設け、
この電極対に各々シールドケーブルで接続した静電容量
／電圧変換回路からなる簡単な構成で、ケーブルの浮遊
容量の影響を受けることなく電極間の正確な静電容量を
測定できるので、正確な濃度の測定が可能となる。 （２）温度により液体の誘電率が変わるため、温度補正
が必要になるが、この温度補正を定電流回路と抵抗温度
センサと抵抗とからなる極めて簡単な回路構成で可能と
したので、安価で応答性の優れた温度補正ができる。
【図１】 本発明における液体用濃度計の濃度センサを
説明するための図である。
説明するための図である。
【図２】 本発明の液体用濃度計の回路ブロック図を説
明するための図である。
明するための図である。
【図３】 静電容量／電圧変換回路の動作を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図４】 図３を説明するための静電容量／電圧変換回
路タイムチャートである。
路タイムチャートである。
【図５】 本発明における液体用濃度計の温度補正回路
電源である。
電源である。
【図６】 混合ガソリン中のアルコール濃度（％）と静
電容量（ＰＦ：ピコファラッド）の関係を示す図であ
る。
電容量（ＰＦ：ピコファラッド）の関係を示す図であ
る。
１…濃度センサ、２…接続金具、３…非導電性チュー
ブ、４…第１電極、５…第２電極、６…基準電源（Ｖre
f）、７…制御回路（ｆosc）、８…チャージアンプ、９
…増幅回路、１０…第１切換スイッチ（Ｓ1）、１１…
第２切換スイッチ（Ｓ2）、１２…第１シールド線、１
３…第２シールド線。
ブ、４…第１電極、５…第２電極、６…基準電源（Ｖre
f）、７…制御回路（ｆosc）、８…チャージアンプ、９
…増幅回路、１０…第１切換スイッチ（Ｓ1）、１１…
第２切換スイッチ（Ｓ2）、１２…第１シールド線、１
３…第２シールド線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/22 G01R 27/26
Claims (2)
- 【請求項１】 液体を流通する非導電性のチューブと、
該チューブ外周面に対向して配設された第１，第２電極
を有する濃度センサと；該濃度センサの第１電極を介し
て前記濃度センサを正に荷電する基準電源と、該基準電
源と接地とを切換える第１切換スイッチと、該第１切換
スイッチの共通端子と第１電極とを接続し、シールドを
接地した第１シールド線と、正に荷電した濃度センサの
電荷を前記第２電極を介して放電するチャージアンプ
と、該チャージアンプの反転入力端子と接地とを切換え
る第２切換スイッチと、該第２切換スイッチの共通端子
と第２電極とを接続し、シールドを接地した第２シール
ド線と、前記第１切換スイッチと第２切換スイッチとを
各々の接地端子が同一周期で交互に接地されるように切
換える制御回路とからなる静電容量／電圧変換回路とで
構成したことを特徴とする液体用濃度計。 - 【請求項２】 基準電源を定電流回路と、抵抗と、抵抗
温度センサの感温抵抗とからなる閉回路の前記抵抗と感
温抵抗間の端子電圧とし、該端子電圧を測定液体の温度
による誘電率の変化に応じて変化する電圧としたことを
特徴とする請求項１記載の液体用濃度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4186044A JP3054271B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 液体用濃度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4186044A JP3054271B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 液体用濃度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063313A JPH063313A (ja) | 1994-01-11 |
| JP3054271B2 true JP3054271B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=16181422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4186044A Expired - Fee Related JP3054271B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 液体用濃度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3054271B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4229885B2 (ja) * | 2004-08-18 | 2009-02-25 | 株式会社デンソー | 容量式物理量検出装置 |
| JP4465725B2 (ja) | 2008-04-04 | 2010-05-19 | 株式会社デンソー | 液体用濃度測定装置 |
| JP5201108B2 (ja) * | 2008-10-31 | 2013-06-05 | 株式会社デンソー | 液体性状検出装置 |
| JP5136452B2 (ja) * | 2009-02-10 | 2013-02-06 | 株式会社デンソー | 液体用濃度測定装置 |
| JP2010210241A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Denso Corp | 液体用濃度測定装置 |
| JP5412935B2 (ja) * | 2009-04-21 | 2014-02-12 | 株式会社デンソー | 液体用濃度測定装置 |
| JP5158067B2 (ja) * | 2009-12-22 | 2013-03-06 | 株式会社デンソー | 液体用濃度測定装置 |
| JP6295018B2 (ja) * | 2012-04-12 | 2018-03-14 | 矢崎総業株式会社 | 液体濃度検出装置 |
-
1992
- 1992-06-19 JP JP4186044A patent/JP3054271B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH063313A (ja) | 1994-01-11 |
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