JP4611143B2 - 液面レベルセンサ - Google Patents
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Description
また、一対の基準電極102まで配線104を伸ばす必要があり、この配線104も液体に浸漬されるため、配線104の浮遊容量は液面の変位により変動する。この配線104の浮遊容量により、一定値であることが要求される補正用の静電容量が液面の変位により変動してしまい、液面レベルの検出精度が低下する虞があった。
また、異なる電極長において液面の変位に対する両電極対201,202の静電容量の変化率が互いに等しくなるよう、両電極対を形成する必要があった。
前記液面の変位方向に延在し且つ所定の間隔をおいて対向配置された一対の電極からなる第2電極対と、
を備え、
前記第1電極対と前記第2電極対とは、同一の構造を有し、互いの気中の静電容量及び液面の変位に対する静電容量の変化率が共に等しく、
且つ、前記第1電極対と前記第2電極対とは、前記液面の変位方向に沿って位置ずれした状態で互いに並行に配置され、
前記第1電極対と前記第2電極対とが互いに平行する部分の下端の高さをEとし、上端の高さをFとし、液面レベルをhとし、前記第1電極対の静電容量をc1、前記第2電極対の静電容量をc2、前記第1電極対及び第2電極対の気中の静電容量をC 0 とするとき、E≦h≦Fの範囲の液面レベルhを、
h={(c1−C 0 )/(c1−c2)}E
または、
h=[{(c2−C 0 )/(c1−c2)}+1]E
または、
h=[{(c1+c2−2C 0 )/(c1−c2)}+1]E/2
により算出することを特徴とする液面レベルセンサ。
(3)前記第1電極対の一方の電極と他方の電極との対向面積および対向間隔が、前記第2電極対の一方の電極と他方の電極との対向面積および対向間隔に等しいことを特徴とする上記(1)または(2)に記載の液面レベルセンサ。
(4)前記第1電極対の一方の電極と他方の電極とが、それぞれ、上下方向に延在する基部と、自己の基部から相手方の基部に向けて延設された複数の電極指とを有し、前記第2電極対の一方の電極と他方の電極とが、それぞれ、上下方向に延在する基部と、自己の基部から相手方の基部に向けて延設された複数の電極指とを有し、前記第1電極対の前記基部および複数の電極指が、前記第2電極対の前記基部および複数の電極指と同一構造を有することを特徴とする上記(1)または(2)に記載の液面レベルセンサ。
ここで、第1電極対または第2電極対のいずれかを従来のように常に液中に配置しておく必要がない。そのため、従来よりも容器の底面近くまで液面レベルを検出することができ、さらには、電極対に接続される配線が液体に浸ることを回避しやすく、液面の変位による配線の浮遊容量の変動を排除して液面レベルの検出精度を高めることができる。
さらに、第1電極対と第2電極対とが同一の構造とされているので、気中での両電極対の静電容量が等しくなり、補正が容易であると共に、液面の変位に対する両電極対の静電容量の変化率を等しくすることができる。
また、第1電極対と第2電極対とが同一の構造であるので、液面レベルセンサの部品点数を削減することができ、これにより、コストの削減を図ることができる。
上記(3)および(4)に記載の液面レベルセンサは、第1電極対と第2電極対とが同一の構造を有する。
図1は本発明に係る液面レベルセンサの第1実施形態の平面図、図2は図1に示す液面レベルセンサにおいて液面の変位に伴う第1電極対および第2電極対の静電容量の変動を示すグラフ、図3は本発明に係る液面レベルセンサの第2実施形態の平面図、図4は本発明に係る液面レベルセンサの第3実施形態の平面図である。
図1に示すように、本実施形態の液面レベルセンサ10は、液面の変位方向である上下方向に延在し且つ所定の間隔D1をおいて対向配置された一対の棒状の電極13,14からなる第1電極対11と、上下方向に延在し且つ所定の間隔D1をおいて対向配置された一対の棒状の電極14,15からなる第2電極対12とを備えている。即ち、本実施形態の液面レベルセンサ10においては、第1電極対11の一方の電極と第2電極対12の一方の電極とは、互いに共用される共用電極とされている。そして、これら電極13,14,15は、いずれも基板19上に形成されている。
まず、第1電極対11の静電容量c1および第2電極対12の静電容量c2は、それぞれ式(1)、(2)のように表される。尚、Aは各電極対11,12の構造で決まる定数であり、εrは液体の誘電率である。
ここで、第1電極対11または第2電極対12のいずれかを従来のように常に液中に配置しておく必要がない。そのため、従来よりも容器の底面16近くまで液面レベルhを検出することができ、さらには、電極対に接続される配線17が液体に浸ることを回避しやすく、液面の変位による配線17の浮遊容量の変動を排除して液面レベルhの検出精度を高めることができる。
さらに、第1電極対11と第2電極対12とが同一の構造とされているので、気中での両電極対11,12の静電容量が等しくなり補正が容易であると共に、液面の変位に対する両電極対11,12の静電容量の変化率を等しくすることができる。
また、第1電極対11と第2電極対12とが同一の構造であるので、液面レベルセンサ10の部品点数を削減することができ、これにより、コストの削減を図ることができる。
次に、図3を参照して、本発明に係る液面レベルセンサの第2実施形態を説明する。尚、上述した第1実施形態の液面レベルセンサ10と共通する部材については、相当符号を付すことで説明を省略する。
次に、図4を参照して、本発明に係る液面レベルセンサの第3実施形態を説明する。尚、上述した第1実施形態の液面レベルセンサ10と共通する部材については、相当符号を付すことで説明を省略する。
11,21,41 第1電極対
12,22,42 第2電極対
13,14,15 電極
23,24,25 電極
43,44a,44b,45 電極
Claims (4)
- 液面の変位方向に延在し且つ所定の間隔をおいて対向配置された一対の電極からなる第1電極対と、
前記液面の変位方向に延在し且つ所定の間隔をおいて対向配置された一対の電極からなる第2電極対と、
を備え、
前記第1電極対と前記第2電極対とは、同一の構造を有し、互いの気中の静電容量及び液面の変位に対する静電容量の変化率が共に等しく、
且つ、前記第1電極対と前記第2電極対とは、前記液面の変位方向に沿って位置ずれした状態で互いに並行に配置され、
前記第1電極対と前記第2電極対とが互いに平行する部分の下端の高さをEとし、上端の高さをFとし、液面レベルをhとし、前記第1電極対の静電容量をc1、前記第2電極対の静電容量をc2、前記第1電極対及び第2電極対の気中の静電容量をC 0 とするとき、E≦h≦Fの範囲の液面レベルhを、
h={(c1−C 0 )/(c1−c2)}E
または、
h=[{(c2−C 0 )/(c1−c2)}+1]E
または、
h=[{(c1+c2−2C 0 )/(c1−c2)}+1]E/2
により算出することを特徴とする液面レベルセンサ。 - 前記第1電極対の一方の電極と前記第2電極対の一方の電極とが、互いに共用される共用電極とされ、
前記第1電極対の他方の電極と前記第2電極対の他方の電極とが、前記共用電極を挟み且つ前記液面の変位方向に位置ずれして配置されていることを特徴とする請求項1に記載の液面レベルセンサ。 - 前記第1電極対の一方の電極と他方の電極との対向面積および対向間隔が、前記第2電極対の一方の電極と他方の電極との対向面積および対向間隔に等しいことを特徴とする請求項1または2に記載の液面レベルセンサ。
- 前記第1電極対の一方の電極と他方の電極とが、それぞれ、上下方向に延在する基部と、自己の基部から相手方の基部に向けて延設された複数の電極指とを有し、前記第2電極対の一方の電極と他方の電極とが、それぞれ、上下方向に延在する基部と、自己の基部から相手方の基部に向けて延設された複数の電極指とを有し、前記第1電極対の前記基部および複数の電極指が、前記第2電極対の前記基部および複数の電極指と同一構造を有することを特徴とする請求項1または2に記載の液面レベルセンサ。
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