JP3436117B2 - 静電容量形レベル測定装置 - Google Patents
静電容量形レベル測定装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は静電容量形レベル測
定装置に係り、導電性および絶縁性の液面レベル（液
位）を測定する静電容量形レベル測定装置の改良に関す
る。
定装置に係り、導電性および絶縁性の液面レベル（液
位）を測定する静電容量形レベル測定装置の改良に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造装置の洗浄槽における薬液レ
ベル測定、食料加工装置における液体食品のレベル測
定、一般的な工場における液体レベル測定には、例えば
静電容量形レベル測定装置が用いられる。従来、この種
の静電容量形レベル測定装置は、図９に示すように、被
測定液１の入った絶縁槽３内へ細長い補助電極５および
主電極７を液面上側から挿入し、信号源９から例えば補
助電極５に加えた交流信号を主電極７を介して出力さ
せ、この出力信号から被測定液１の液位を測定する構成
が良く知られている。
ベル測定、食料加工装置における液体食品のレベル測
定、一般的な工場における液体レベル測定には、例えば
静電容量形レベル測定装置が用いられる。従来、この種
の静電容量形レベル測定装置は、図９に示すように、被
測定液１の入った絶縁槽３内へ細長い補助電極５および
主電極７を液面上側から挿入し、信号源９から例えば補
助電極５に加えた交流信号を主電極７を介して出力さ
せ、この出力信号から被測定液１の液位を測定する構成
が良く知られている。
【０００３】一般に、補助電極５と主電極７間に生じる
静電容量値は、それら補助電極５と主電極７間の距離が
一定であれば、それらの面積および介在物質の誘電率に
比例するから、補助電極５と主電極７間に介在する気体
や被測定液１の誘電率の差の変化、すなわち被測定液１
の液位変化に比例して静電容量値が変化し、この静電容
量値の変化に伴った交流信号が主電極７から出力され
る。そのため、主電極７から出力された交流信号を変換
部１１で電圧変換し、これを整流平滑部１３で整流平滑
し、調整部１５で基準点（零レベル点）と出力勾配（フ
ルスケール）を調整すれば、被測定液１の液位に応じた
測定信号を出力することが可能である。
静電容量値は、それら補助電極５と主電極７間の距離が
一定であれば、それらの面積および介在物質の誘電率に
比例するから、補助電極５と主電極７間に介在する気体
や被測定液１の誘電率の差の変化、すなわち被測定液１
の液位変化に比例して静電容量値が変化し、この静電容
量値の変化に伴った交流信号が主電極７から出力され
る。そのため、主電極７から出力された交流信号を変換
部１１で電圧変換し、これを整流平滑部１３で整流平滑
し、調整部１５で基準点（零レベル点）と出力勾配（フ
ルスケール）を調整すれば、被測定液１の液位に応じた
測定信号を出力することが可能である。
【０００４】もっとも、被測定液１が導電性である場合
には、補助電極５および主電極７が被測定液１に触れた
瞬間に短絡状態となって液位測定が困難となるので、補
助電極５および主電極７の外周を絶縁層１７、１９で均
一な厚さに被覆することが行われている。なお、絶縁層
１７、１９で被覆した補助電極５および主電極７を用い
る静電容量形レベル測定装置は、絶縁性の被測定液１の
液位レベル測定にも使用可能である。そこで、絶縁層１
７、１９で被覆した補助電極５および主電極７を用いた
静電容量形レベル測定装置における液位レベル測定の考
え方を、例えば導電性の被測定体を例にして説明する。
には、補助電極５および主電極７が被測定液１に触れた
瞬間に短絡状態となって液位測定が困難となるので、補
助電極５および主電極７の外周を絶縁層１７、１９で均
一な厚さに被覆することが行われている。なお、絶縁層
１７、１９で被覆した補助電極５および主電極７を用い
る静電容量形レベル測定装置は、絶縁性の被測定液１の
液位レベル測定にも使用可能である。そこで、絶縁層１
７、１９で被覆した補助電極５および主電極７を用いた
静電容量形レベル測定装置における液位レベル測定の考
え方を、例えば導電性の被測定体を例にして説明する。
【０００５】図９において、気体（空気）で囲まれた絶
縁層１７、１９の静電容量をＣｅ１、Ｃｅ２、被測定液
１で囲まれた絶縁層１７、１９の静電容量をＣ１１、Ｃ
ｌ２、補助電極５および主電極７の下方先端の絶縁層１
７、１９で形成される静電容量をＣｓ１、Ｃｓ２とする
と、補助電極５および主電極７間の等価回路は図１０Ａ
のようになる。
縁層１７、１９の静電容量をＣｅ１、Ｃｅ２、被測定液
１で囲まれた絶縁層１７、１９の静電容量をＣ１１、Ｃ
ｌ２、補助電極５および主電極７の下方先端の絶縁層１
７、１９で形成される静電容量をＣｓ１、Ｃｓ２とする
と、補助電極５および主電極７間の等価回路は図１０Ａ
のようになる。
【０００６】さらに、補助電極５および主電極７、絶縁
層１７、１９が互いに同一寸法であれば、 Ｃｌ１＝Ｃｌ２＝Ｃｌ、 Ｃｓ１＝Ｃｓ２＝Ｃｓ となり、静電容量Ｃｅ１、Ｃａ、Ｃｅ２の直列回路をＣ
Ａとすれば、図１０Ｂのように簡略化される。
層１７、１９が互いに同一寸法であれば、 Ｃｌ１＝Ｃｌ２＝Ｃｌ、 Ｃｓ１＝Ｃｓ２＝Ｃｓ となり、静電容量Ｃｅ１、Ｃａ、Ｃｅ２の直列回路をＣ
Ａとすれば、図１０Ｂのように簡略化される。
【０００７】ここで、図９中の絶縁槽３内の被測定液１
が空の場合、補助電極５と主電極７間の気体による静電
容量をＣＡｏ、補助電極５および主電極７の長さＬｏに
対する絶縁層１７、１９の各静電容量をＣｌｏとすれ
ば、 Ｃｌ＝（Ｌ／Ｌｏ）Ｃｌｏ ＣＡ＝ 〔（Ｌｏ−Ｌ）／Ｌｏ〕ＣＡｏ となり、補助電極５と主電極７間の合成静電容量Ｃは、 Ｃ＝〔（Ｃｌ＋Ｃｓ）／２〕＋ＣＡ ＝｛〔（Ｌ／２Ｌｏ）Ｃｌｏ〕＋〔（Ｌｏ−Ｌ）／Ｌｏ）ＣＡｏ〕 ＋（Ｃｓ／２）〕｝ ＝｛（Ｌ／Ｌｏ）〔（Ｃｌｏ／２）−ＣＡｏ〕｝＋ＣＡｏ＋（Ｃｓ／２） となる。
が空の場合、補助電極５と主電極７間の気体による静電
容量をＣＡｏ、補助電極５および主電極７の長さＬｏに
対する絶縁層１７、１９の各静電容量をＣｌｏとすれ
ば、 Ｃｌ＝（Ｌ／Ｌｏ）Ｃｌｏ ＣＡ＝ 〔（Ｌｏ−Ｌ）／Ｌｏ〕ＣＡｏ となり、補助電極５と主電極７間の合成静電容量Ｃは、 Ｃ＝〔（Ｃｌ＋Ｃｓ）／２〕＋ＣＡ ＝｛〔（Ｌ／２Ｌｏ）Ｃｌｏ〕＋〔（Ｌｏ−Ｌ）／Ｌｏ）ＣＡｏ〕 ＋（Ｃｓ／２）〕｝ ＝｛（Ｌ／Ｌｏ）〔（Ｃｌｏ／２）−ＣＡｏ〕｝＋ＣＡｏ＋（Ｃｓ／２） となる。
【０００８】補助電極５や主電極７の位置および寸法が
絶縁層１７、１９を含めて一定であれば、それら静電容
量ＣＡｏとＣｓ／２は定数となるから、図９中の調整部
１５により〔ＣＡｏ＋（Ｃｓ／２）〕を電気的に差演算
することにより、 Ｃ＝｛（Ｌ／Ｌｏ）〔（Ｃｌｏ／２）−ＣＡｏ〕｝＋ＣＡｏ＋（Ｃｓ／２）− 〔ＣＡｏ＋（Ｃｓ／２）〕 ＝（Ｌ／Ｌｏ）〔（Ｃｌｏ／２）−ＣＡｏ〕 となり、被測定液１の液位レベルに比例した静電容量を
得ることができる。
絶縁層１７、１９を含めて一定であれば、それら静電容
量ＣＡｏとＣｓ／２は定数となるから、図９中の調整部
１５により〔ＣＡｏ＋（Ｃｓ／２）〕を電気的に差演算
することにより、 Ｃ＝｛（Ｌ／Ｌｏ）〔（Ｃｌｏ／２）−ＣＡｏ〕｝＋ＣＡｏ＋（Ｃｓ／２）− 〔ＣＡｏ＋（Ｃｓ／２）〕 ＝（Ｌ／Ｌｏ）〔（Ｃｌｏ／２）−ＣＡｏ〕 となり、被測定液１の液位レベルに比例した静電容量を
得ることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構成の静電容量形レベル測定装置では、独立した補助
電極５および主電極７を並行な位置関係を保った２軸状
態で別個に絶縁槽３中へ挿入するとともに、適当な保持
手段によって保持する必要があるから、構造が複雑にな
るうえ、小型化も困難となり易い難点がある。さらに、
静電容量形レベル測定装置は、図９に示すように、絶縁
槽３が大地２１に絶縁台２３を介して配置されるのが一
般的であるから、正確な液位レベルを測定するために
は、絶縁槽３内の補助電極５や主電極７間の静電容量分
布を考慮するだけでは不十分であり、絶縁槽３の側部や
底部と大地２１間の各静電容量Ｃｘ１、Ｃｘ２に加え
て、変換部１１と大地２１間の静電容量Ｃｇをも考慮す
る必要がある。
た構成の静電容量形レベル測定装置では、独立した補助
電極５および主電極７を並行な位置関係を保った２軸状
態で別個に絶縁槽３中へ挿入するとともに、適当な保持
手段によって保持する必要があるから、構造が複雑にな
るうえ、小型化も困難となり易い難点がある。さらに、
静電容量形レベル測定装置は、図９に示すように、絶縁
槽３が大地２１に絶縁台２３を介して配置されるのが一
般的であるから、正確な液位レベルを測定するために
は、絶縁槽３内の補助電極５や主電極７間の静電容量分
布を考慮するだけでは不十分であり、絶縁槽３の側部や
底部と大地２１間の各静電容量Ｃｘ１、Ｃｘ２に加え
て、変換部１１と大地２１間の静電容量Ｃｇをも考慮す
る必要がある。
【００１０】しかも、図１１に示すように、絶縁槽３が
高い絶縁台２３に配置されるとともに、途中にバルブ２
５を配置したパイプ２７が絶縁槽３に連結されている場
合等では、バルブ２５前後のパイプ２７中の被測定液１
と大地２１間の各静電容量Ｃｘ３、Ｃｘ４も考慮する必
要がある。そして、絶縁槽３と大地２１間の各静電容量
Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｘ３、Ｃｘ４や変換部１１と大地２
１間の静電容量Ｃｇを考慮した等価回路は、図１２に示
すようになる。
高い絶縁台２３に配置されるとともに、途中にバルブ２
５を配置したパイプ２７が絶縁槽３に連結されている場
合等では、バルブ２５前後のパイプ２７中の被測定液１
と大地２１間の各静電容量Ｃｘ３、Ｃｘ４も考慮する必
要がある。そして、絶縁槽３と大地２１間の各静電容量
Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｘ３、Ｃｘ４や変換部１１と大地２
１間の静電容量Ｃｇを考慮した等価回路は、図１２に示
すようになる。
【００１１】ここで、補助電極５から入力された交流電
流は、静電容量Ｃｘ１〜Ｃｘ４、Ｃｇを流れる電流ｉｘ
として一部が失われるから、液位レベル変動に応じたリ
ニアな測定電流ｉｍを主電極７から出力するには、静電
容量Ｃｘ１〜Ｃｘ４、Ｃｇの直並列回路の両端電圧ＶM
を一定にする必要がある。
流は、静電容量Ｃｘ１〜Ｃｘ４、Ｃｇを流れる電流ｉｘ
として一部が失われるから、液位レベル変動に応じたリ
ニアな測定電流ｉｍを主電極７から出力するには、静電
容量Ｃｘ１〜Ｃｘ４、Ｃｇの直並列回路の両端電圧ＶM
を一定にする必要がある。
【００１２】しかも、液位レベルの変動に対し両端電圧
ＶM を一定にするには、 〔（Ｌ／Ｌｏ）Ｃｌｏ〕＋Ｃｓ＝α｛〔（Ｃｘ１＋Ｃｘ
２＋Ｃｘ３＋Ｃｘ４）Ｃｇ〕／（Ｃｘ１＋Ｃｘ２＋Ｃｘ
３＋Ｃｘ４＋Ｃｇ）｝ 〔αは比例定数〕が成立する必要があるが、実際には全
く成立せず、液位変化をリニアな状態で得ることができ
ないのが実情である。もっとも、液位変化をリニアな状
態で測定するため、図１３の等価回路図で示すように、
信号源９の出力を接地して測定する手法が提案されてい
る。
ＶM を一定にするには、 〔（Ｌ／Ｌｏ）Ｃｌｏ〕＋Ｃｓ＝α｛〔（Ｃｘ１＋Ｃｘ
２＋Ｃｘ３＋Ｃｘ４）Ｃｇ〕／（Ｃｘ１＋Ｃｘ２＋Ｃｘ
３＋Ｃｘ４＋Ｃｇ）｝ 〔αは比例定数〕が成立する必要があるが、実際には全
く成立せず、液位変化をリニアな状態で得ることができ
ないのが実情である。もっとも、液位変化をリニアな状
態で測定するため、図１３の等価回路図で示すように、
信号源９の出力を接地して測定する手法が提案されてい
る。
【００１３】このように信号源９の出力を接地した等価
回路では、例えば、（Ｃｌ１＋Ｃｓ１）＜＜（Ｃｘ１＋
Ｃｘ２＋Ｃｘ３＋Ｃｘ４）および（Ｃｌ２＋Ｃｓ２）＜
＜（Ｃｘ１＋Ｃｘ２＋Ｃｘ３＋Ｃｘ４）の場合、図１４
に示すような等価回路となり、Ｃｌ２＋Ｃｓ２からみて
Ｃｌ１＋Ｃｓ１＋（Ｃｘ１〜Ｃｘ４）が短絡状態とな
り、被測定液１の液位レベル変化に対してリニアな静電
容量変化が得られると考えられる。
回路では、例えば、（Ｃｌ１＋Ｃｓ１）＜＜（Ｃｘ１＋
Ｃｘ２＋Ｃｘ３＋Ｃｘ４）および（Ｃｌ２＋Ｃｓ２）＜
＜（Ｃｘ１＋Ｃｘ２＋Ｃｘ３＋Ｃｘ４）の場合、図１４
に示すような等価回路となり、Ｃｌ２＋Ｃｓ２からみて
Ｃｌ１＋Ｃｓ１＋（Ｃｘ１〜Ｃｘ４）が短絡状態とな
り、被測定液１の液位レベル変化に対してリニアな静電
容量変化が得られると考えられる。
【００１４】ところが、静電容量形レベル測定装置にお
いて、図１４の等価回路が成立するような場合は、図１
５に示すように、絶縁槽３の底部が薄く、大地２１に対
して絶縁槽３の底面積が広く、大地２１と絶縁槽３の間
隔が狭いといった条件を満たす必要があり、具体的には
底面積の広い絶縁槽３を大地２１に直接置く必要があ
る。しかも、静電容量形レベル測定装置の実際の使用状
況は、例えば図１１のように、絶縁槽３を支持柱状の絶
縁台２３上に載置し、途中にバルブ２５を配置したパイ
プ２７を介して被測定液１を絶縁槽３へ流出入させるの
が一般的であるから、静電容量の条件が（Ｃｌ１＋Ｃｓ
１）＞＞（Ｃｘ１＋Ｃｘ２＋Ｃｘ３＋Ｃｘ４）となる。
いて、図１４の等価回路が成立するような場合は、図１
５に示すように、絶縁槽３の底部が薄く、大地２１に対
して絶縁槽３の底面積が広く、大地２１と絶縁槽３の間
隔が狭いといった条件を満たす必要があり、具体的には
底面積の広い絶縁槽３を大地２１に直接置く必要があ
る。しかも、静電容量形レベル測定装置の実際の使用状
況は、例えば図１１のように、絶縁槽３を支持柱状の絶
縁台２３上に載置し、途中にバルブ２５を配置したパイ
プ２７を介して被測定液１を絶縁槽３へ流出入させるの
が一般的であるから、静電容量の条件が（Ｃｌ１＋Ｃｓ
１）＞＞（Ｃｘ１＋Ｃｘ２＋Ｃｘ３＋Ｃｘ４）となる。
【００１５】そのため、絶縁槽３に人が接近しただけで
も、静電容量Ｃｘ１やＣｘ２が急増するとともに不安定
となるし、バルブ２５の開閉操作によって絶縁槽３と外
部間で被測定液１を流入出させると、それら静電容量Ｃ
ｘ３やＣｘ４が変化して出力が不安定になる。このよう
に、図９の静電容量形レベル測定装置において、図１３
のように補助電極５を大地２１に接地して測定する構成
では、図１５のように底面積の広い絶縁槽３を大地２１
に直接置いて測定する場合に限り効果が期待されるが、
これ以外の構成では効果が少なく、実用的でないうえ誤
差も大きい。
も、静電容量Ｃｘ１やＣｘ２が急増するとともに不安定
となるし、バルブ２５の開閉操作によって絶縁槽３と外
部間で被測定液１を流入出させると、それら静電容量Ｃ
ｘ３やＣｘ４が変化して出力が不安定になる。このよう
に、図９の静電容量形レベル測定装置において、図１３
のように補助電極５を大地２１に接地して測定する構成
では、図１５のように底面積の広い絶縁槽３を大地２１
に直接置いて測定する場合に限り効果が期待されるが、
これ以外の構成では効果が少なく、実用的でないうえ誤
差も大きい。
【００１６】本発明はそのような従来の欠点を解決する
ためになされたもので、構造が簡単で小型化も容易であ
るうえ、被測定液を貯めた容器の設置形態や形状に拘わ
りなく、被測定液の液位レベルを正確かつリニアに測定
できる静電容量形レベル測定装置の提供を目的とする。
ためになされたもので、構造が簡単で小型化も容易であ
るうえ、被測定液を貯めた容器の設置形態や形状に拘わ
りなく、被測定液の液位レベルを正確かつリニアに測定
できる静電容量形レベル測定装置の提供を目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】そのような課題を解決す
るために本発明は、被測定液へ下方に向けて挿入され被
測定液の液位に応じた出力信号を出力する細長い主電極
と、この主電極と間隔を置いて並行な位置関係でその被
測定液へ下方に向けて挿入される細長い補助電極と、そ
れら主電極および補助電極のうち少なくとも主電極の先
端に間隔を置いて配置された同電位電極と、それら主電
極および同電位電極の間に互いに間隔を置き補助電極に
沿って配置されその出力信号を補正する補正信号を出力
する参照電極と、その補助電極に交流信号を印加する信
号源と、それら主電極、同電位電極および参照電極間の
交流的な同電位状態を形成する同電位形成部とを備えた
静電容量形レベル測定装置であり、上記主電極、補助電
極、同電位電極および参照電極が棒状絶縁体内に配置さ
れて構成されている。
るために本発明は、被測定液へ下方に向けて挿入され被
測定液の液位に応じた出力信号を出力する細長い主電極
と、この主電極と間隔を置いて並行な位置関係でその被
測定液へ下方に向けて挿入される細長い補助電極と、そ
れら主電極および補助電極のうち少なくとも主電極の先
端に間隔を置いて配置された同電位電極と、それら主電
極および同電位電極の間に互いに間隔を置き補助電極に
沿って配置されその出力信号を補正する補正信号を出力
する参照電極と、その補助電極に交流信号を印加する信
号源と、それら主電極、同電位電極および参照電極間の
交流的な同電位状態を形成する同電位形成部とを備えた
静電容量形レベル測定装置であり、上記主電極、補助電
極、同電位電極および参照電極が棒状絶縁体内に配置さ
れて構成されている。
【００１８】また、本発明は、上記主電極および参照電
極と補助電極との間に静電遮蔽部材を配置する構成も可
能である。さらに、本発明は、上記主電極および補助電
極の幅以上の幅を有する棒状体で上記静電遮蔽部材を同
電位電極から延設して形成すると良い。
極と補助電極との間に静電遮蔽部材を配置する構成も可
能である。さらに、本発明は、上記主電極および補助電
極の幅以上の幅を有する棒状体で上記静電遮蔽部材を同
電位電極から延設して形成すると良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分には
同一の符号を付す。
を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分には
同一の符号を付す。
【００２０】図１は本発明に係る静電容量形レベル測定
装置を示す図であり、図２はその動作を説明する概略
図、図３および図４はその等価回路図である。図１にお
いて、絶縁槽３は公知の絶縁材料から形成された容器で
あり、例えば導電性の被測定液１が入れられており、絶
縁槽３は大地２１に絶縁台２３を介して載置されてい
る。
装置を示す図であり、図２はその動作を説明する概略
図、図３および図４はその等価回路図である。図１にお
いて、絶縁槽３は公知の絶縁材料から形成された容器で
あり、例えば導電性の被測定液１が入れられており、絶
縁槽３は大地２１に絶縁台２３を介して載置されてい
る。
【００２１】棒状の補助電極５および主電極７は、上下
方向に所定の間隔を隔てて並行に配置されており、補助
電極５の下方先端には僅かな間隔を置いて板状の同電位
電極２９が配置されている。主電極７の下方先端と同電
位電極２９の間には、互いに僅かな間隔を置いて薄く小
さな参照電極３９が補助電極５に沿って配置されてお
り、同電位電極２９は補助電極５および主電極７の両下
方先端の延長上に位置するような形状で配置されてお
り、主電極７、参照電極３９が補助電極５に沿ってこれ
とほぼ等長になっている。
方向に所定の間隔を隔てて並行に配置されており、補助
電極５の下方先端には僅かな間隔を置いて板状の同電位
電極２９が配置されている。主電極７の下方先端と同電
位電極２９の間には、互いに僅かな間隔を置いて薄く小
さな参照電極３９が補助電極５に沿って配置されてお
り、同電位電極２９は補助電極５および主電極７の両下
方先端の延長上に位置するような形状で配置されてお
り、主電極７、参照電極３９が補助電極５に沿ってこれ
とほぼ等長になっている。
【００２２】それら補助電極５、主電極７、参照電極３
９および同電位電極２９は、例えば石英材料から円筒状
にして有底に形成するとともに外周をふっ素樹脂でコー
ティングした耐食性絶縁層１９（１７）内に、上述した
位置関係で収納支持されて１軸形の複合電極を形成して
おり、絶縁層１９は図示しない保持手段にて保持されて
いる。それら補助電極５、主電極７、参照電極３９およ
び同電位電極２９の形状を具体的に例示すれば、図５
Ａ、Ｂに示すようになる。
９および同電位電極２９は、例えば石英材料から円筒状
にして有底に形成するとともに外周をふっ素樹脂でコー
ティングした耐食性絶縁層１９（１７）内に、上述した
位置関係で収納支持されて１軸形の複合電極を形成して
おり、絶縁層１９は図示しない保持手段にて保持されて
いる。それら補助電極５、主電極７、参照電極３９およ
び同電位電極２９の形状を具体的に例示すれば、図５
Ａ、Ｂに示すようになる。
【００２３】すなわち、図５Ａの構成は、円柱棒を軸方
向に沿って半割状に二分割した形状の補助電極５、主電
極７であって主電極７を若干短く形成するとともに、補
助電極５と主電極７の下方先端に円板状の同電位電極２
９を配置し、主電極７と同電位電極２９の間に半円板状
の参照電極３９を配置したものである。また、図５Ｂの
構成は、円筒棒を軸方向に沿って半割状に二分割した円
弧形状の補助電極５、主電極７および参照電極３９と、
円板状の同電位電極２９からなるものである。
向に沿って半割状に二分割した形状の補助電極５、主電
極７であって主電極７を若干短く形成するとともに、補
助電極５と主電極７の下方先端に円板状の同電位電極２
９を配置し、主電極７と同電位電極２９の間に半円板状
の参照電極３９を配置したものである。また、図５Ｂの
構成は、円筒棒を軸方向に沿って半割状に二分割した円
弧形状の補助電極５、主電極７および参照電極３９と、
円板状の同電位電極２９からなるものである。
【００２４】図１に戻って、補助電極５の上側先端に
は、出力レベルの安定した例えば４０ＫＨｚの交流信号
を発振出力する信号源９が接続されており、信号源９の
発振出力は大地２１にも接続されている。もっとも、必
ずしも信号源９を大地２１に接続する必要はないが、安
全上から好ましいうえ補正動作範囲が狭くなって使用し
易い利点がある。主電極７の上側先端は、シールドケー
ブル３１の芯線３１ａを介してＯＰ（オペ）アンプ３３
の反転入力端子に接続され、このＯＰアンプ３３の非反
転入力端子にはシールドケーブル３１のシールド部３１
ｂが接続されている。
は、出力レベルの安定した例えば４０ＫＨｚの交流信号
を発振出力する信号源９が接続されており、信号源９の
発振出力は大地２１にも接続されている。もっとも、必
ずしも信号源９を大地２１に接続する必要はないが、安
全上から好ましいうえ補正動作範囲が狭くなって使用し
易い利点がある。主電極７の上側先端は、シールドケー
ブル３１の芯線３１ａを介してＯＰ（オペ）アンプ３３
の反転入力端子に接続され、このＯＰアンプ３３の非反
転入力端子にはシールドケーブル３１のシールド部３１
ｂが接続されている。
【００２５】ＯＰアンプ３３の非反転入力端子は０電位
（０Ｖ）に固定されており、その出力端子は帰還回路３
５を介して非反転入力端子に接続される一方、整流平滑
部１３に接続されている。そのため、ＯＰアンプ３３の
出力端子には、反転入力端子に加えられた電圧の逆極性
の電圧が出力され、帰還回路３５を適当に選定すること
によって非反転入力端子と反転入力端子が交流的に同一
電位となっている。
（０Ｖ）に固定されており、その出力端子は帰還回路３
５を介して非反転入力端子に接続される一方、整流平滑
部１３に接続されている。そのため、ＯＰアンプ３３の
出力端子には、反転入力端子に加えられた電圧の逆極性
の電圧が出力され、帰還回路３５を適当に選定すること
によって非反転入力端子と反転入力端子が交流的に同一
電位となっている。
【００２６】従って、ＯＰアンプ３３は、帰還回路３５
とともに主電極７を交流的に０電位と同一電位状態にす
る同電位形成部３７として機能するとともに、主電極７
からの出力電流を電圧に変換する変換部（例えば図１０
中の符号１１）としての機能を有する。整流平滑部１３
はＯＰアンプ３３からの出力信号を整流平滑するもの
で、調整部１５に接続されている。これら整流平滑部１
３および調整部１５の機能は従来例と同様である。
とともに主電極７を交流的に０電位と同一電位状態にす
る同電位形成部３７として機能するとともに、主電極７
からの出力電流を電圧に変換する変換部（例えば図１０
中の符号１１）としての機能を有する。整流平滑部１３
はＯＰアンプ３３からの出力信号を整流平滑するもの
で、調整部１５に接続されている。これら整流平滑部１
３および調整部１５の機能は従来例と同様である。
【００２７】参照電極３９は、主電極７又は補助電極５
の近傍を通したシールドケーブル４１の芯線４１ａを介
してＯＰアンプ４３の反転入力端子に接続され、同電位
電極２９はシールドケーブル４１のシールド部４１ｂを
介してＯＰアンプ４３の非反転入力端子に接続され、こ
の非反転入力端子が０電位（０Ｖ）に固定されている。
ＯＰアンプ４３の出力端は帰還回路３５と同様な帰還回
路４５を介して反転入力端子へ接続されるとともに整流
平滑回路１３と同様な整流平滑部４７に接続されてお
り、ＯＰアンプ４３および帰還回路４５によって上述し
た同電位形成部３７と同様な同電位形成部４９が形成さ
れている。
の近傍を通したシールドケーブル４１の芯線４１ａを介
してＯＰアンプ４３の反転入力端子に接続され、同電位
電極２９はシールドケーブル４１のシールド部４１ｂを
介してＯＰアンプ４３の非反転入力端子に接続され、こ
の非反転入力端子が０電位（０Ｖ）に固定されている。
ＯＰアンプ４３の出力端は帰還回路３５と同様な帰還回
路４５を介して反転入力端子へ接続されるとともに整流
平滑回路１３と同様な整流平滑部４７に接続されてお
り、ＯＰアンプ４３および帰還回路４５によって上述し
た同電位形成部３７と同様な同電位形成部４９が形成さ
れている。
【００２８】整流平滑部１３、４７は、演算部５１に接
続されるとともに補償部５３、５５に接続されており、
整流平滑部１３、４７と演算部５１間には各々出力端Ｐ
１、Ｐ２が形成されている。補償部５３、５５は、絶縁
槽３内の被測定液１が空状態における補償静電容量に相
当する補償値を記憶させている。
続されるとともに補償部５３、５５に接続されており、
整流平滑部１３、４７と演算部５１間には各々出力端Ｐ
１、Ｐ２が形成されている。補償部５３、５５は、絶縁
槽３内の被測定液１が空状態における補償静電容量に相
当する補償値を記憶させている。
【００２９】次に、このような構成の静電容量形レベル
測定装置の動作を説明する。図１の静電容量形レベル測
定装置において、図２の概略図に示すように、補助電極
５と主電極７間の気体（空気）中の静電容量をＣａ、補
助電極５周囲の液中の絶縁層１９の静電容量をＣＬ１、
主電極７周囲の液中の絶縁層１９の静電容量をＣＬ２、
参照電極３９周囲の絶縁層１９の静電容量をＣｒ、同電
位電極２９と参照電極３９間の静電容量をＣｋ１、補助
電極５と同電位電極２９間の静電容量をＣｋ２、主電極
７と参照電極３９間の静電容量をＣｋ３、同電位電極２
９先端の絶縁層１９の静電容量をＣｓ、絶縁槽３の側部
と大地２１間の静電容量をＣｘ１、絶縁槽３の底部と大
地２１間の静電容量をＣｘ２、補助電極５と主電極７間
の電極内の静電容量をＣｋ４、補助電極５と参照電極３
９間の電極内の静電容量をＣｋ５とすれば、被測定液１
が参照電極３９を超えた状態の等価回路は図３のように
なる。
測定装置の動作を説明する。図１の静電容量形レベル測
定装置において、図２の概略図に示すように、補助電極
５と主電極７間の気体（空気）中の静電容量をＣａ、補
助電極５周囲の液中の絶縁層１９の静電容量をＣＬ１、
主電極７周囲の液中の絶縁層１９の静電容量をＣＬ２、
参照電極３９周囲の絶縁層１９の静電容量をＣｒ、同電
位電極２９と参照電極３９間の静電容量をＣｋ１、補助
電極５と同電位電極２９間の静電容量をＣｋ２、主電極
７と参照電極３９間の静電容量をＣｋ３、同電位電極２
９先端の絶縁層１９の静電容量をＣｓ、絶縁槽３の側部
と大地２１間の静電容量をＣｘ１、絶縁槽３の底部と大
地２１間の静電容量をＣｘ２、補助電極５と主電極７間
の電極内の静電容量をＣｋ４、補助電極５と参照電極３
９間の電極内の静電容量をＣｋ５とすれば、被測定液１
が参照電極３９を超えた状態の等価回路は図３のように
なる。
【００３０】静電容量Ｃａには補助電極５や主電極７周
囲の絶縁層１９に係る気体中の静電容量を含めて示し、
詳細な図示を省略した。そして、信号源９から補助電極
５および大地２１に印加された交流信号Ｖｏは、液位測
定用の交流電流ｉｍとして静電容量Ｃａ、ＣＬ１、ＣＬ
２、Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｋ４、主電極７およびシールド
ケーブル３１の芯線３１ａを介してＯＰアンプ３３へ出
力される一方、補正用の交流電流ｉｒとして静電容量Ｃ
Ｌ１、Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｒ２、Ｃｋ５、参照電極３９
およびシールドケーブル４１の芯線４１ａを介してＯＰ
アンプ４３へ出力される。整流平滑部１３、４７にて整
流平滑された出力信号Ｓ１、Ｓ２は、演算部５１へ出力
されて除算（Ｓ１／Ｓ２）され、測定信号として出力さ
れる。
囲の絶縁層１９に係る気体中の静電容量を含めて示し、
詳細な図示を省略した。そして、信号源９から補助電極
５および大地２１に印加された交流信号Ｖｏは、液位測
定用の交流電流ｉｍとして静電容量Ｃａ、ＣＬ１、ＣＬ
２、Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｋ４、主電極７およびシールド
ケーブル３１の芯線３１ａを介してＯＰアンプ３３へ出
力される一方、補正用の交流電流ｉｒとして静電容量Ｃ
Ｌ１、Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｒ２、Ｃｋ５、参照電極３９
およびシールドケーブル４１の芯線４１ａを介してＯＰ
アンプ４３へ出力される。整流平滑部１３、４７にて整
流平滑された出力信号Ｓ１、Ｓ２は、演算部５１へ出力
されて除算（Ｓ１／Ｓ２）され、測定信号として出力さ
れる。
【００３１】ここで、被測定液１がある程度貯留された
図３の等価回路において、主電極７からの交流電流ｉｍ
および参照電極３９からの交流電流ｉｒは、次のように
なり、ＯＰアンプ３３、４３の反転入力端子へ流れる。
なお、符号ＶM は被測定液１の電位であり、符号ωはそ
の交流電流の角速度である。 ｉｍ＝ωＣＬ２ＶM ＋ωＣａＶｏ＋ωＣｋ４Ｖｏ … （１） ｉｒ＝ωＣｒＶM ＋ωＣｋ５Ｖｏ … （２）
図３の等価回路において、主電極７からの交流電流ｉｍ
および参照電極３９からの交流電流ｉｒは、次のように
なり、ＯＰアンプ３３、４３の反転入力端子へ流れる。
なお、符号ＶM は被測定液１の電位であり、符号ωはそ
の交流電流の角速度である。 ｉｍ＝ωＣＬ２ＶM ＋ωＣａＶｏ＋ωＣｋ４Ｖｏ … （１） ｉｒ＝ωＣｒＶM ＋ωＣｋ５Ｖｏ … （２）
【００３２】また、被測定液１が参照電極３９より低下
して空の状態において、補助電極５と主電極７間の静電
容量をＣａｏ、補助電極５と参照電極３９間の静電容量
をＣａｒ、同電位電極２９と大地２１間の静電容量をＣ
ｓａとすれば、その等価回路は図４に示すようになり、
主電極７からの交流電流ｉｍｏおよび参照電極３９から
の交流電流ｉｒｏは次のようになる。 ｉｍｏ＝ωＣａｏＶｏ ＋ωＣｋ４Ｖｏ … （３） ｉｒｏ＝ωＣａｒＶｏ ＋ωＣｋ５Ｖｏ … （４）
して空の状態において、補助電極５と主電極７間の静電
容量をＣａｏ、補助電極５と参照電極３９間の静電容量
をＣａｒ、同電位電極２９と大地２１間の静電容量をＣ
ｓａとすれば、その等価回路は図４に示すようになり、
主電極７からの交流電流ｉｍｏおよび参照電極３９から
の交流電流ｉｒｏは次のようになる。 ｉｍｏ＝ωＣａｏＶｏ ＋ωＣｋ４Ｖｏ … （３） ｉｒｏ＝ωＣａｒＶｏ ＋ωＣｋ５Ｖｏ … （４）
【００３３】これら式（３）および（４）の値を空調整
値として予め図１中の補償部５３、５５に記憶し、これ
ら空調整用の補償値を含めて整流平滑部１３、４７にて
式（１）や（２）から差演算し、入力電流ｉｍ、ｉｒに
置き換えた結果は、主電極５周囲の絶縁層１９の電極長
Ｌｏにおける静電容量をＣｌｏとした場合、次のように
なる。 ｉｍ＝ωＣＬ２ＶM＋ωＣａＶｏ−ωＣａｏＶｏ＋ωＣｋ４Ｖｏ−ωＣｋ５Ｖｏ ＝｛（ωＬ／Ｌｏ）ＣｌｏＶM｝＋ω｛（Ｌｏ−Ｌ）／Ｌｏ｝ＣａｏＶｏ −ωＣａｏＶｏ ＝〔ω（Ｌ／Ｌｏ）〕（ＣｌｏＶM −ＣａｏＶｏ） ｉｒ＝ωＣｒＶM −ωＣａｒＶｏ＋ωＣｋ４Ｖｏ−ωＣｋ５Ｖｏ ＝（ωＬｒ／Ｌｏ）ＣｌｏＶM−（ωＬｒ／Ｌｏ）ＣａｏＶｏ ＝〔ω（Ｌｒ／Ｌｏ）〕（ＣｌｏＶM −ＣａｏＶｏ） もっとも、ＣＬ２は（Ｌ／Ｌｏ）Ｃｌｏ、Ｃａは〔（Ｌ
ｏ−Ｌ／Ｌｏ）〕Ｃａｏ、Ｃｒは（Ｌｒ／Ｌｏ）Ｃｌ
ｏ、Ｃａｒは（Ｌｒ／Ｌｏ）Ｃａｏといった条件の下で
それらの式が成立する。
値として予め図１中の補償部５３、５５に記憶し、これ
ら空調整用の補償値を含めて整流平滑部１３、４７にて
式（１）や（２）から差演算し、入力電流ｉｍ、ｉｒに
置き換えた結果は、主電極５周囲の絶縁層１９の電極長
Ｌｏにおける静電容量をＣｌｏとした場合、次のように
なる。 ｉｍ＝ωＣＬ２ＶM＋ωＣａＶｏ−ωＣａｏＶｏ＋ωＣｋ４Ｖｏ−ωＣｋ５Ｖｏ ＝｛（ωＬ／Ｌｏ）ＣｌｏＶM｝＋ω｛（Ｌｏ−Ｌ）／Ｌｏ｝ＣａｏＶｏ −ωＣａｏＶｏ ＝〔ω（Ｌ／Ｌｏ）〕（ＣｌｏＶM −ＣａｏＶｏ） ｉｒ＝ωＣｒＶM −ωＣａｒＶｏ＋ωＣｋ４Ｖｏ−ωＣｋ５Ｖｏ ＝（ωＬｒ／Ｌｏ）ＣｌｏＶM−（ωＬｒ／Ｌｏ）ＣａｏＶｏ ＝〔ω（Ｌｒ／Ｌｏ）〕（ＣｌｏＶM −ＣａｏＶｏ） もっとも、ＣＬ２は（Ｌ／Ｌｏ）Ｃｌｏ、Ｃａは〔（Ｌ
ｏ−Ｌ／Ｌｏ）〕Ｃａｏ、Ｃｒは（Ｌｒ／Ｌｏ）Ｃｌ
ｏ、Ｃａｒは（Ｌｒ／Ｌｏ）Ｃａｏといった条件の下で
それらの式が成立する。
【００３４】ここで被測定液１に漬浸されている主電極
７の長さをＬとし、参照電極３９の軸方向長をＬｒとす
れば、 ｉｍ／ｉｒ＝Ｌ／Ｌｒ となり、交流電流ｉｍおよび交流電流ｉｒの比から、被
測定液１の液位を測定できる。
７の長さをＬとし、参照電極３９の軸方向長をＬｒとす
れば、 ｉｍ／ｉｒ＝Ｌ／Ｌｒ となり、交流電流ｉｍおよび交流電流ｉｒの比から、被
測定液１の液位を測定できる。
【００３５】このような本発明では、補助電極５、主電
極７、参照電極３９および同電位電極２９が、有底の円
筒状絶縁層１９内に被覆するように収納されて１本に一
体化されてなるから、従来のように補助電極５および主
電極７を間隔を置いて別個に２本構成に比べ、電極構造
が簡単となるうえ、小型化も容易となって扱い易くな
る。しかも、ＯＰアンプ３３、４３、すなわち同電位形
成部３７、４９によって主電極７、参照電極３９および
同電位電極２９間が交流的に同電位状態となっているか
ら、補助電極５と同電位電極２９間、参照電極３９と同
電位電極２９間、主電極７と同電位電極２９間に形成さ
れる静電容量Ｃｋ１、Ｃｋ２、Ｃｋ３には交流電流が流
れない。
極７、参照電極３９および同電位電極２９が、有底の円
筒状絶縁層１９内に被覆するように収納されて１本に一
体化されてなるから、従来のように補助電極５および主
電極７を間隔を置いて別個に２本構成に比べ、電極構造
が簡単となるうえ、小型化も容易となって扱い易くな
る。しかも、ＯＰアンプ３３、４３、すなわち同電位形
成部３７、４９によって主電極７、参照電極３９および
同電位電極２９間が交流的に同電位状態となっているか
ら、補助電極５と同電位電極２９間、参照電極３９と同
電位電極２９間、主電極７と同電位電極２９間に形成さ
れる静電容量Ｃｋ１、Ｃｋ２、Ｃｋ３には交流電流が流
れない。
【００３６】また、静電容量ＣＬ１、Ｃｘ１、Ｃｘ２、
Ｃｓの変化が主電極７や参照電極３９からの出力交流電
流ｉｍ、ｉｒの比に影響を与えず、被測定液１の液位レ
ベルを正確かつリニアに測定できる。さらに、空の状態
において主電極７および参照電極３９からの出力信号Ｓ
１、Ｓ２を出力端Ｐ１、Ｐ２で測定し、出力信号Ｓ１、
Ｓ２が「０（ゼロ）」となるような補償部５３、５５に
記憶された補償値により、出力交流電流ｉｍ、ｉｒを補
償可能となる。
Ｃｓの変化が主電極７や参照電極３９からの出力交流電
流ｉｍ、ｉｒの比に影響を与えず、被測定液１の液位レ
ベルを正確かつリニアに測定できる。さらに、空の状態
において主電極７および参照電極３９からの出力信号Ｓ
１、Ｓ２を出力端Ｐ１、Ｐ２で測定し、出力信号Ｓ１、
Ｓ２が「０（ゼロ）」となるような補償部５３、５５に
記憶された補償値により、出力交流電流ｉｍ、ｉｒを補
償可能となる。
【００３７】そのため、従来では例えば被測定液１が少
なくなって参照電極３９が露出したとき、整流平滑部４
７からの出力信号Ｓ２が極小化し、測定信号（Ｓ１／Ｓ
２）が逆に大きくなってゆく出力反転現象を発生させる
おそれがあったが、図４の構成では、被測定液１が空き
状態で出力信号Ｓ１をほぼ「０」にして測定信号（Ｓ１
／Ｓ２）もほぼ「０」にしておけば、参照電極３９が露
出した以降、出力反転現象を抑えるとともに測定信号
（Ｓ１／Ｓ２）を横ばい又は「０」に至るまで減少させ
ることが可能となる。
なくなって参照電極３９が露出したとき、整流平滑部４
７からの出力信号Ｓ２が極小化し、測定信号（Ｓ１／Ｓ
２）が逆に大きくなってゆく出力反転現象を発生させる
おそれがあったが、図４の構成では、被測定液１が空き
状態で出力信号Ｓ１をほぼ「０」にして測定信号（Ｓ１
／Ｓ２）もほぼ「０」にしておけば、参照電極３９が露
出した以降、出力反転現象を抑えるとともに測定信号
（Ｓ１／Ｓ２）を横ばい又は「０」に至るまで減少させ
ることが可能となる。
【００３８】ところで、図１に係る第１の構成におい
て、補助電極５、主電極７、参照電極３９および同電位
電極２９の寸法は互いに同一の断面形状である必要性は
なく、間隔が一定であれば良い。また、上述した本発明
の実施の形態は、補助電極５および主電極７双方の下方
先端の延長上に同一の同電位電極２９を位置させる構成
であったが、本発明では主電極７の下方先端の延長上に
のみ同電位電極２９を位置する構成でも本発明の目的達
成が可能である。
て、補助電極５、主電極７、参照電極３９および同電位
電極２９の寸法は互いに同一の断面形状である必要性は
なく、間隔が一定であれば良い。また、上述した本発明
の実施の形態は、補助電極５および主電極７双方の下方
先端の延長上に同一の同電位電極２９を位置させる構成
であったが、本発明では主電極７の下方先端の延長上に
のみ同電位電極２９を位置する構成でも本発明の目的達
成が可能である。
【００３９】もっとも、補助電極５および主電極７双方
の先端側に同電位電極２９を位置すれば、より安定した
液位測定が可能となる。要は、補助電極５および主電極
７のうち少なくとも主電極７の先端に間隔を置いて配置
すれば良い。また、本発明の静電容量形レベル測定装置
では、図６に示すように、補助電極５および主電極７の
上側に僅かな間隔を置いて、図５の同電位電極２９と同
様な同電位電極２９を配置する構成も可能である。この
ように、補助電極５および主電極７の上側にも同電位電
極２９を配置する構成では、補助電極５および主電極７
の上側に物や作業者が接近しても、被測定液１の液位レ
ベルを正確かつリニアに測定できる利点がある。
の先端側に同電位電極２９を位置すれば、より安定した
液位測定が可能となる。要は、補助電極５および主電極
７のうち少なくとも主電極７の先端に間隔を置いて配置
すれば良い。また、本発明の静電容量形レベル測定装置
では、図６に示すように、補助電極５および主電極７の
上側に僅かな間隔を置いて、図５の同電位電極２９と同
様な同電位電極２９を配置する構成も可能である。この
ように、補助電極５および主電極７の上側にも同電位電
極２９を配置する構成では、補助電極５および主電極７
の上側に物や作業者が接近しても、被測定液１の液位レ
ベルを正確かつリニアに測定できる利点がある。
【００４０】図７は本発明に係る静電容量形レベル測定
装置の他の実施の形態を示す概略斜視図である。この構
成は、上述した図５Ａ、Ｂに示した円板状の同電位電極
２９から、この外径幅で一体的に、補助電極５および主
電極７の上端近傍まで主電極７および参照電極３９と補
助電極５間の空隙に延設させて遮蔽体５７を形成し、補
助電極５、主電極７、同電位電極２９および参照電極３
９を絶縁層（図示せず）１９で被覆したものであり、他
の構成は図１とほぼ同様である。
装置の他の実施の形態を示す概略斜視図である。この構
成は、上述した図５Ａ、Ｂに示した円板状の同電位電極
２９から、この外径幅で一体的に、補助電極５および主
電極７の上端近傍まで主電極７および参照電極３９と補
助電極５間の空隙に延設させて遮蔽体５７を形成し、補
助電極５、主電極７、同電位電極２９および参照電極３
９を絶縁層（図示せず）１９で被覆したものであり、他
の構成は図１とほぼ同様である。
【００４１】このように、主電極７および参照電極３９
と補助電極５との間の空隙に遮蔽体５７を配置し、主電
極７および参照電極３９と、補助電極５との間を遮蔽体
５７で分離すると、主電極７および参照電極３９と補助
電極５との間に形成される静電容量Ｃｋ４、Ｃｋ５がほ
ぼ零となり、より安定した液位レベル測定が可能とな
る。しかも、遮蔽体５７は、主電極７および参照電極３
９と補助電極５との間に形成される静電容量を遮蔽する
目的で配置するから、その効果を確実にするために、図
８Ａ、Ｂのように遮蔽体５７の幅寸法Ｓは、主電極７
（参照電極３９）や補助電極５の径方向寸法ｓと同幅、
より好ましくは広く（Ｓ＞ｓ）選択することが好まし
い。なお、図８Ａ中の破線は、図５Ｂおよび図７Ｂ中の
主電極７や補助電極５を用いた例である。
と補助電極５との間の空隙に遮蔽体５７を配置し、主電
極７および参照電極３９と、補助電極５との間を遮蔽体
５７で分離すると、主電極７および参照電極３９と補助
電極５との間に形成される静電容量Ｃｋ４、Ｃｋ５がほ
ぼ零となり、より安定した液位レベル測定が可能とな
る。しかも、遮蔽体５７は、主電極７および参照電極３
９と補助電極５との間に形成される静電容量を遮蔽する
目的で配置するから、その効果を確実にするために、図
８Ａ、Ｂのように遮蔽体５７の幅寸法Ｓは、主電極７
（参照電極３９）や補助電極５の径方向寸法ｓと同幅、
より好ましくは広く（Ｓ＞ｓ）選択することが好まし
い。なお、図８Ａ中の破線は、図５Ｂおよび図７Ｂ中の
主電極７や補助電極５を用いた例である。
【００４２】さらに、上述した実施の形態では、予め円
筒状に形成された有底の絶縁層１９内に、補助電極５、
主電極７、参照電極３９および同電位電極２９を収納す
る例を説明したが、本発明ではこれに限定されず、例え
ば、楕円形、四角形、多角形の形状も実施可能である
し、補助電極５、主電極７、参照電極３９および同電位
電極２９を細長い柱状の絶縁層１９内に埋設するように
配置する構成も可能であり、棒状絶縁体内に収納支持さ
せれば本発明の目的達成が可能である。
筒状に形成された有底の絶縁層１９内に、補助電極５、
主電極７、参照電極３９および同電位電極２９を収納す
る例を説明したが、本発明ではこれに限定されず、例え
ば、楕円形、四角形、多角形の形状も実施可能である
し、補助電極５、主電極７、参照電極３９および同電位
電極２９を細長い柱状の絶縁層１９内に埋設するように
配置する構成も可能であり、棒状絶縁体内に収納支持さ
せれば本発明の目的達成が可能である。
【００４３】また、主電極７（参照電極３９）と補助電
極５との間に配置する遮蔽体５７は、図７および図８Ａ
のような細長い板状、帯状又はフィルム状である必要は
なく、図８Ｂのように横断面円筒状にする等任意である
し、補助電極５、主電極７および遮蔽体５７の上側に、
図５のような円板状の同電位電極２９を配置する構成も
可能である。さらに、上述した実施の形態では、導電性
の被測定液１の液位レベルを測定する例を説明したが、
本発明では絶縁性の被測定液１の液位レベル測定にも好
適する。
極５との間に配置する遮蔽体５７は、図７および図８Ａ
のような細長い板状、帯状又はフィルム状である必要は
なく、図８Ｂのように横断面円筒状にする等任意である
し、補助電極５、主電極７および遮蔽体５７の上側に、
図５のような円板状の同電位電極２９を配置する構成も
可能である。さらに、上述した実施の形態では、導電性
の被測定液１の液位レベルを測定する例を説明したが、
本発明では絶縁性の被測定液１の液位レベル測定にも好
適する。
【００４４】本発明において、上述した各同電位形成部
３７、４３は、一例であってＯＰアンプ３３、４３と帰
還回路３５、４１等からなる構成に限定されず、同電位
にする他の電子回路で同様に実施可能である。本発明に
係る静電容量形レベル測定装置は、上述した各形態例の
ように絶縁槽３に被測定液１を溜める構成に限らず、広
く一般的な容器、水処理等の貯水槽、自然界のダムや河
川等々の液面レベル測定に適用可能である。
３７、４３は、一例であってＯＰアンプ３３、４３と帰
還回路３５、４１等からなる構成に限定されず、同電位
にする他の電子回路で同様に実施可能である。本発明に
係る静電容量形レベル測定装置は、上述した各形態例の
ように絶縁槽３に被測定液１を溜める構成に限らず、広
く一般的な容器、水処理等の貯水槽、自然界のダムや河
川等々の液面レベル測定に適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、細長い主
電極と細長い補助電極を互いに間隔を置いて並行な位置
関係で配置し、これら主電極および補助電極のうち少な
くとも主電極の先端に同電位電極を間隔を置いて配置
し、これら主電極および同電位電極の間に参照電極を互
いに間隔を置き補助電極に沿って配置し、その補助電極
に信号源から交流信号を印加し、同電位形成部にてそれ
ら主電極、同電位電極および参照電極間の交流的な同電
位状態を形成し、主電極からの出力信号を参照電極から
の補正信号で補正して被測定液の液位を測定する静電容
量形レベル測定装置において、それら主電極、補助電
極、同電位電極および参照電極を棒状絶縁体内に配置し
たから、構造、特に電極構造が簡単で小型化も容易であ
るうえ、被測定液を貯めた容器の設置形態や形状に拘わ
りなく、被測定液の液位レベルを正確かつリニアに測定
できるし、液位に応じた出力信号を補正可能となり、例
えば容器内の被測定液の正確な空調整も可能となる利点
がある。また、上記主電極および参照電極と補助電極と
の間に静電遮蔽部材を配置する構成では、より安定かつ
正確な液位測定が可能となる。さらに、上記主電極およ
び補助電極の幅以上の幅を有し同電位電極から延設する
静電遮蔽部材を設けた構成では、更に一層安定かつ正確
な液位測定が可能となる。
電極と細長い補助電極を互いに間隔を置いて並行な位置
関係で配置し、これら主電極および補助電極のうち少な
くとも主電極の先端に同電位電極を間隔を置いて配置
し、これら主電極および同電位電極の間に参照電極を互
いに間隔を置き補助電極に沿って配置し、その補助電極
に信号源から交流信号を印加し、同電位形成部にてそれ
ら主電極、同電位電極および参照電極間の交流的な同電
位状態を形成し、主電極からの出力信号を参照電極から
の補正信号で補正して被測定液の液位を測定する静電容
量形レベル測定装置において、それら主電極、補助電
極、同電位電極および参照電極を棒状絶縁体内に配置し
たから、構造、特に電極構造が簡単で小型化も容易であ
るうえ、被測定液を貯めた容器の設置形態や形状に拘わ
りなく、被測定液の液位レベルを正確かつリニアに測定
できるし、液位に応じた出力信号を補正可能となり、例
えば容器内の被測定液の正確な空調整も可能となる利点
がある。また、上記主電極および参照電極と補助電極と
の間に静電遮蔽部材を配置する構成では、より安定かつ
正確な液位測定が可能となる。さらに、上記主電極およ
び補助電極の幅以上の幅を有し同電位電極から延設する
静電遮蔽部材を設けた構成では、更に一層安定かつ正確
な液位測定が可能となる。
【図１】本発明に係る静電容量形レベル測定装置の実施
の形態を示す図である。
の形態を示す図である。
【図２】図１の静電容量形レベル測定装置の動作を説明
するための概略図である。
するための概略図である。
【図３】図１の静電容量形レベル測定装置の等価回路図
である。
である。
【図４】図１の静電容量形レベル測定装置の等価回路図
である。
である。
【図５】本発明に係る静電容量形レベル測定装置に用い
る補助電極、主電極、参照電極および同電位電極の概略
構成を示す斜視図である。
る補助電極、主電極、参照電極および同電位電極の概略
構成を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る静電容量形レベル測定装置に用い
る補助電極、主電極、参照電極および同電位電極の概略
構成を示す図である。
る補助電極、主電極、参照電極および同電位電極の概略
構成を示す図である。
【図７】本発明に係る静電容量形レベル測定装置に用い
る補助電極、主電極、参照電極および同電位電極の概略
構成を示す斜視図である。
る補助電極、主電極、参照電極および同電位電極の概略
構成を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る静電容量形レベル測定装置に用い
る補助電極、主電極、参照電極および同電位電極の概略
構成を示す図である。
る補助電極、主電極、参照電極および同電位電極の概略
構成を示す図である。
【図９】従来の静電容量形レベル測定装置を示す図であ
る。
る。
【図１０】図９の静電容量形レベル測定装置の等価回路
図である。
図である。
【図１１】図９の静電容量形レベル測定装置の使用例を
説明する図である。
説明する図である。
【図１２】図１１の静電容量形レベル測定装置の等価回
路図である。
路図である。
【図１３】図１１の静電容量形レベル測定装置の等価回
路図である。
路図である。
【図１４】図１５の静電容量形レベル測定装置の等価回
路図である。
路図である。
【図１５】図９の静電容量形レベル測定装置の使用例を
説明する図である。
説明する図である。
１ 被測定液
３ 絶縁槽
３ａ 導電槽（金属槽：補助電極）
５ 補助電極
７ 主電極
９ 信号源
１１ 変換部
１３、４７ 整流平滑部
１５ 調整部
１７、１９ 絶縁層
２１ 大地
２３ 絶縁台
２５ バルブ
２７ パイプ
２９ 同電位電極
３１、４１ シールドケーブル
３１ａ、４１ａ 芯線
３１ｂ、４１ｂ シールド部
３３、４３ ＯＰアンプ（オペアンプ）
３５、４５ 帰還回路
３７、４９ 同電位形成部
３９ 参照電極
５１ 演算部
５３、５５ 補償部
５７ 遮蔽部材
Claims (3)
- 【請求項１】 被測定液へ下方に向けて挿入され前記被
測定液の液位に応じた出力信号を出力する細長い主電極
と、 この主電極と間隔を置いて並行な位置関係で前記被測定
液へ下方に向けて挿入される細長い補助電極と、 前記主電極および補助電極のうち少なくとも前記主電極
の先端に間隔を置いて配置された同電位電極と、 前記主電極および同電位電極の間に互いに間隔を置き前
記補助電極に沿って配置され、前記出力信号を補正する
補正信号を出力する参照電極と、 前記補助電極に交流信号を印加する信号源と、 前記主電極、同電位電極および参照電極間の交流的な同
電位状態を形成する同電位形成部と、 とを備え、前記出力信号を前記補正信号で補正して前記
被測定液の液位が測定される静電容量形レベル測定装置
において、 前記主電極、補助電極、同電位電極および参照電極が、
棒状絶縁体内に配置されてなることを特徴とする静電容
量形レベル測定装置。 - 【請求項２】 前記主電極および参照電極と前記補助電
極との間に静電遮蔽部材が配置されてなる請求項１記載
の静電容量形レベル測定装置。 - 【請求項３】 前記静電遮蔽部材は、前記主電極および
補助電極の幅以上の幅を有し前記同電位電極から延設さ
れてなる請求項２記載の静電容量形レベル測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06032198A JP3436117B2 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 静電容量形レベル測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06032198A JP3436117B2 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 静電容量形レベル測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11248516A JPH11248516A (ja) | 1999-09-17 |
| JP3436117B2 true JP3436117B2 (ja) | 2003-08-11 |
Family
ID=13138804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06032198A Expired - Fee Related JP3436117B2 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 静電容量形レベル測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3436117B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008524618A (ja) * | 2004-12-22 | 2008-07-10 | イネルジー オートモーティヴ システムズ リサーチ | 容量液体レベルセンサ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6568264B2 (en) * | 2001-02-23 | 2003-05-27 | Charles E. Heger | Wireless swimming pool water level system |
| JP2005147780A (ja) | 2003-11-13 | 2005-06-09 | Alps Electric Co Ltd | 液面レベルセンサ |
| JP2005147779A (ja) | 2003-11-13 | 2005-06-09 | Alps Electric Co Ltd | 液面レベルセンサ |
| JP2005181165A (ja) | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Alps Electric Co Ltd | 液面レベルセンサ |
| GB0706382D0 (en) * | 2007-04-02 | 2007-05-09 | Huntleigh Technology Plc | Fluid level sensor |
| CN109839170B (zh) * | 2017-11-29 | 2021-04-23 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 液位传感器 |
-
1998
- 1998-02-26 JP JP06032198A patent/JP3436117B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008524618A (ja) * | 2004-12-22 | 2008-07-10 | イネルジー オートモーティヴ システムズ リサーチ | 容量液体レベルセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11248516A (ja) | 1999-09-17 |
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