JP5058662B2

JP5058662B2 - 液面レベルセンサ

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Publication number: JP5058662B2
Application number: JP2007109619A
Authority: JP
Inventors: 利雄大池; 泰典川口
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2007-04-18
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2027-04-18
Also published as: JP2007333728A

Description

本発明は、液体に浸漬された電極対の両電極間の静電容量により液面レベルを測定する静電容量式の液面レベルセンサに関する。

近年、自動車等の車両の燃料タンクには、液体に浸漬された電極対の両電極間の静電容量により液面レベルを測定する静電容量式の液面レベルセンサが用いられているが、電極対の両電極間の静電容量は液体の比誘電率によって変化し、液体の比誘電率は液体の種類や温度などの諸条件により変化する。

そこで、液体の比誘電率を測定するためのリファレンスセンサと、測定された比誘電率に基づいて液面レベルを測定するためのメインセンサと、を備え、液体の比誘電率に応じた補正を行うようにした液面レベルセンサが知られており、かかる静電容量式の液面レベルセンサの一般的要件についてはＪＩＳＢ７５６０（液位測定用自動レベル計）に規定されている（非特許文献１参照）。

非特許文献１に開示された液面レベルセンサ２０１は、図８に示すように、液体の比誘電率を測定するためのリファレンスセンサ２０２と、測定された比誘電率に基づいて液面レベルを測定するためのメインセンサ２０３と、を備えている。リファレンスセンサ２０２及びメインセンサ２０３は、いずれも同軸に配置された一対の円筒電極で構成され、それらの軸方向が鉛直となるように、つまりは液面の変位方向と平行となるように配置されている。そして、リファレンスセンサ２０２は、メインセンサ２０３の下端に連設されており、容器の底部に位置している。

気中にあるときのリファレンスセンサ２０２の静電容量と、液中に完全に没したときのリファレンスセンサ２０２の静電容量との比によって液体の比誘電率が求められ、そして、液体に浸漬されたメインセンサ２０３の静電容量、及びメインセンサ２０３の寸法や構造から定まる定数と、求められた比誘電率とを用いて液面レベルが求められる。

福原元一編、「日本工業規格液位測定用自動レベル計」、財団法人日本規格協会、平成４年１月３１日、ｐ１８−２０

リファレンスセンサ２０２が一部分でも気中に露出すると、求められる液体の比誘電率に誤差が生じ、液面レベルの測定精度が低下する原因となる。よって、リファレンスセンサ２０２は常に液中に没している必要があるが、このことは、メインセンサ２０３による液面レベルの測定範囲が、リファレンスセンサ２０２が完全に没する液面レベルよりも上に限定されることとなる。

メインセンサ２０３による液面レベルの測定範囲を下に拡大すべくリファレンスセンサ２０２を小型化する、つまりはリファレンスセンサ２０２の電極対の対向面の表面積を縮小すると、リファレンスセンサ２０２の出力が不安定となり、やはり求められる液体の比誘電率に誤差が生じる。

上述の液面レベルセンサ２０１において、リファレンスセンサ２０２の出力が不安定とならない程度に円筒状の電極対の対向面の表面積を確保しようとすると、電極対の軸方向に所定長さを確保する必要があり、そして、電極対の軸方向が液面の変位方向と平行となるように配置されていることから、リファレンスセンサ２０２が完全に没する液面レベルが高くなる傾向にある。即ち、上述の液面レベルセンサ２０１では、容器の底までの液面レベルの測定は困難である。

薄型の燃料タンクが求められる近年の自動車において、液面レベルセンサの測定不能な範囲がタンクの底にあることは車両性能上問題であり、燃料タンクの底まで測定可能な液面レベルセンサが求められている。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液面レベルの測定精度を損なうことなく測定範囲を拡大させることができる液面レベルセンサを提供することにある。

上記目的は、本発明に係る下記（１）〜（１１）の液面レベルセンサにより達成される。

（１）液体を貯留した容器内に配置され、当該液体の比誘電率を測定するためのリファレンスセンサと、測定された比誘電率に基づいて液面レベルを測定するためのメインセンサと、を備えた液面レベルセンサであって、
前記メインセンサが、筒状に成形されて且つ軸方向に垂直な断面において相似とされた電圧印加電極及び接地電極を有し、当該接地電極の内側に同軸に当該電圧印加電極が収容され、その軸方向の一端を前記容器の底面近傍に配置して液面の変位方向に延在しており、
前記リファレンスセンサが、平板状に成形されて対面配置された電圧印加電極及び接地電極を有し、前記メインセンサの軸方向の一端に連なって前記容器の底面に添って配置され、
前記リファレンスセンサにおいて、接地電極が電圧印加電極を表裏に挟む２枚の電極板で構成されており、電圧印加電極の表裏面が隙間をおいて両電極板によって覆われていることを特徴とする液面レベルセンサ。

（２）液体を貯留した容器内に配置され、当該液体の比誘電率を測定するためのリファレンスセンサと、測定された比誘電率に基づいて液面レベルを測定するためのメインセンサと、を備えた液面レベルセンサであって、
前記メインセンサが、筒状に成形されて且つ軸方向に垂直な断面において相似とされた電圧印加電極及び接地電極を有し、当該接地電極の内側に同軸に当該電圧印加電極が収容され、その軸方向の一端を前記容器の底面近傍に配置して液面の変位方向に延在しており、
前記リファレンスセンサが、平板状に成形されて対面配置された電圧印加電極及び接地電極を有し、前記メインセンサの軸方向の一端に連なって前記容器の底面に添って配置され、
前記リファレンスセンサの電圧印加電極及び接地電極並びに前記メインセンサの電圧印加電極及び接地電極に接続して、リファレンスセンサの出力に基づいて前記液体の比誘電率を求めると共にメインセンサの出力に基づいて液面レベルを求める演算回路を含む回路ユニットをさらに備え、
前記回路ユニットが、前記リファレンスセンサに隣接して設けられていることを特徴とする液面レベルセンサ。

（３）前記演算回路と少なくとも前記リファレンスセンサの前記電圧印加電極及び前記接地電極との接続がコネクタ接続とされていることを特徴とする上記（２）に記載の液面レベルセンサ。

（４）前記リファレンスセンサの前記電圧印加電極及び前記接地電極に前記演算回路とのコネクタ接続をなすコネクタ端子が一体に形成されていることを特徴とする上記（３）に記載の液面レベルセンサ。

（５）前記リファレンスセンサの前記電圧印加電極及び前記接続電極にそれぞれ設けられた前記コネクタ端子の間に絶縁性の樹脂が充填されていることを特徴とする上記（４）に記載の液面レベルセンサ。

（６）前記回路ユニットが電磁遮蔽ケースに収納されていることを特徴とする上記（２）から（５）のいずれかに記載の液面レベルセンサ。

（７）前記メインセンサが着脱可能に前記リファレンスセンサに取り付けられることを特徴とする上記（１）から（６）のいずれかに記載の液面レベルセンサ。

（８）前記メインセンサの電圧印加電極または接地電極のいずれか内側に配置される電極と前記演算回路とを接続するターミナルアッシーをさらに備え、
前記ターミナルアッシーが、前記メインセンサの電圧印加電極と接地電極との間に介在する絶縁性の位置決め突起を有して両電極を同軸に保持するとともに、両電極のうち内側に配置された電極に内接する電気接続部を有していることを特徴とする上記（２）に記載の液面レベルセンサ。

（９）前記ターミナルアッシーの電気接続部が、十字状に成形されていることを特徴とする上記（８）に記載の液面レベルセンサ。

（１０）前記メインセンサ及び前記リファレンスセンサの前記液体に浸漬される部分に絶縁コーティングが施されていることを特徴とする上記（１）から（９）のいずれかに記載の液面レベルセンサ。

（１１）前記回路ユニットが、絶縁材でモールドされ、若しくは絶縁コーティングが施され、又は防水ケースに収容されていることを特徴とする上記（２）から（５）のいずれかに記載の液面レベルセンサ。

上記（１）の構成の液面レベルセンサでは、リファレンスセンサの電圧印加電極及び接地電極は平板状に成形されて対面配置され、そして、容器の底面に添って配置されている。リファレンスセンサの電極対の対向面の表面積を拡大するには平板状の両電極を容器の底面に添って拡大すれば足り、リファレンスセンサの厚み、つまりは液面の変位方向の寸法を大きくすることなく、リファレンスセンサの出力が不安定とならない程度に電極対の対向面の表面積を確保することができる。これにより、液面レベルの測定精度を損なうことなく測定範囲を拡大させることができる。

また、メインセンサにおいて、電圧印加電極が接地電極の内側に収容されおり、接地電極がシールドとして作用する。よって、メインセンサの出力が電磁波等のノイズに影響されることを防止することができる。これにより、液面レベルの測定精度を向上させることができる。

また、リファレンスセンサにおいて、接地電極が電圧印加電極を表裏に挟む２枚の電極板で構成されており、当該電圧印加電極の表裏面が隙間をおいて当該両電極板によって覆われており、接地電極がシールドとして作用する。よって、リファレンスセンサの出力が電磁波等のノイズに影響されることを防止することができる。これにより、液面レベルの測定精度を向上させることができる。

上記（２）の構成の液面レベルセンサでは、リファレンスセンサの出力に基づいて液体の比誘電率を求めると共にメインセンサの出力に基づいて液面レベルを求める演算回路を含む回路ユニットが、容器の底面に添って配置されたリファレンスセンサに隣接して設けられている。よって、リファレンスセンサの両電極と演算回路との間に冗長な配線が引き回されることが回避され、配線の浮遊容量が排除される。これにより、液面レベルの測定精度を向上させることができる。

上記（３）の構成の液面レベルセンサでは、演算回路と少なくともリファレンスセンサの電圧印加電極及び接地電極との接続がコネクタ接続とされている。これにより、液面レベルセンサの組み立てが容易となる。

上記（４）の構成の液面レベルセンサでは、リファレンスセンサの電圧印加電極及び接地電極に演算回路とのコネクタ接続をなすコネクタ端子が一体に形成されている。これにより、製造コストの低減が図られる。

上記（５）の構成の液面レベルセンサでは、リファレンスセンサの電圧印加電極及び接続電極にそれぞれ設けられたコネクタ端子の間に絶縁性の樹脂が充填されている。液面の変位に伴い、コネクタ端子も液体に没し或いは液体から露出することとなるが、コネクタ端子の間に絶縁性の樹脂が充填されていることにより、コネクタ端子の間に液体が介在することがなく、コネクタ端子の間の静電容量は液面の変位に依らず一定となる。これにより、液面レベルの測定精度を向上させることができる。

上記（６）の構成の液面レベルセンサでは、回路ユニットが電磁遮蔽ケースに収納されている。これにより、電磁波等のノイズによる演算回路の誤動作を防止することができる。

上記（７）の構成の液面レベルセンサでは、メインセンサが着脱可能にリファレンスセンサに取り付けられている。これにより、深さの異なる多種の容器に適用するにあたって容器の深さに応じた軸方向長さを有するメインセンサに取り替えて、リファレンスセンサを共通のものとすることができ、汎用性を高めることができる。

上記（８）の構成の液面レベルセンサでは、メインセンサの組み立てが容易であり、電圧印加電極及び接地電極を正確に位置決めすることができる。

上記（９）の構成の液面レベルセンサでは、メインセンサの内側の電極にターミナルアッシーの電気接続部が均一に内接して安定な支持を達成することができ、電圧印加電極をより正確に位置決めすることができる。

上記（１０）の構成の液面レベルセンサでは、測定される液体が導電性のある電解液等であっても、液面レベルの測定を行うことができる。

上記（１１）の構成の液面レベルセンサでは、測定される液体が導電性のある電解液であっても、回路ユニットに支障なく、液面レベルの測定を行うことができる。

本発明によれば、液面レベルの測定精度を損なうことなく測定範囲を拡大させることができる液面レベルセンサを提供することができる。

以下、本発明に係る複数の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明に係る液面レベルセンサの第１実施形態の斜視図、図２は図１の液面レベルセンサの分解斜視図、図３（ａ）は図１の液面レベルセンサの平面図、（ｂ）は同図（ａ）におけるI-I矢視断面図、図４（ａ）は図１の液面レベルセンサの平面図、（ｂ）は同図（ａ）におけるII-II矢視断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の液面レベルセンサ１は、容器内の液体に浸漬されて液体の液面レベルを測定するものであって、液体の比誘電率を測定するためのリファレンスセンサ３と、測定された比誘電率に基づいて液面レベルを測定するためのメインセンサ２と、を備えている。

メインセンサ２は、円筒状に成形された電圧印加電極２１及び接地電極２２を有している。両電極２１，２２の材料としては、液体（車両燃料等）に対する耐性を考慮して、ＳＵＳや洋白などを用いることが好ましい。

電圧印加電極２１の外径は接地電極２２の内径よりも小さく、電圧印加電極２１は接地電極２２の内側に同軸に収容されている。電圧印加電極２１の外周面と接地電極２２の内周面とは所定の隙間をおいて対向している。メインセンサ２は、電圧印加電極２１及び接地電極２２の軸方向を液面の変位方向と平行とし、それらの軸方向の一端が容器の底面近傍に位置するよう配置される。

リファレンスセンサ３は、平板状に成形されて対面配置された電圧印加電極３１及び接地電極３２を有している。両電極３１，３２の材料としては、液体（車両燃料等）に対する耐性を考慮して、ＳＵＳや洋白などを用いることが好ましい。

接地電極３２は、電圧印加電極３１を表裏に挟む２枚の電極板３２ａ，３２ｂで構成されている。これら電圧印加電極３１及び接地電極３２の両電極板３２ａ，３２ｂは、いずれも平面視において円形とされ、そして、電圧印加電極３１は、接地電極３２の両電極板３２ａ，３２ｂよりも小径に成形されており、電圧印加電極３１は表裏面を接地電極３２の両電極板３２ａ，３２ｂによって覆われている。特に本実施形態では、電圧印加電極３１の裏面側（容器底面側）に配置される一方の電極板３２ｂの周縁に枠状に周壁が立設され、電圧印加電極３１は電極板３２ｂの周壁に包囲され、他方の電極板３２ａは電極板３２ｂの周壁の上縁に載置されており、よって、電圧印加電極３１は、両電極板３２ａ，３２ｂで囲まれる空間内に収納されている。

電圧印加電極３１の周縁には複数の切り欠き３３が形成されており、各切り欠き３３には絶縁性材料からなるスペーサ３４が嵌り込んでいる。電圧印加電極３１は、これらのスペーサ３４を介在させて接地電極３２の両電極板３２ａ，３２ｂ及び電極板３２ｂの周壁との間に隙間をおき、それらと絶縁された状態に配置されている。

接地電極３２の両電極板３２ａ，３２ｂは、電極板３２ｂの周壁の上縁に電極板３２ａが載置されていることで、互いに電気的に接続された状態にあり、スペーサ３４を貫通するボルト（不図示）で互いに締結されている。尚、ボルトが導電性材料からなるときは、当該ボルトを介しても両電極板３２ａ，３２ｂは互いに電気的に接続され得る。

リファレンスセンサ３の接地電極３２の電極板３２ａには、メインセンサ２の円筒状の接地電極２２を挿通させる円形の取付孔３５が穿設されている。メインセンサ２の接地電極２２において容器の底面近傍に配置される一端には鍔状に広がるフランジ部２３が形成されており、このフランジ部２３の外径は取付孔３５よりも大径とされている。メインセンサ２の接地電極２２は、フランジ部２３を取付孔３５の周縁に押し付けた状態に、後述するターミナルアッシー５によってリファレンスセンサ３の接地電極３２の電極板３２ａに固定されている。メインセンサ２の接地電極２２とリファレンスセンサ３の接地電極３２とは互いに電気的に接続されている。

リファレンスセンサ３の接地電極３２の電極板３２ａには、コネクタ端子３６が立設されている。このコネクタ端子３６は、電極板３２ａの一部分を切り起こすプレス加工によって一体に形成されている。また、リファレンスセンサ３の電圧印加電極３１にも、電圧印加電極３１の一部分を切り起こすプレス加工によって一体に形成されたコネクタ端子３８が立設されている。接地電極３２の両電極板３２ａ，３２ｂに表裏を挟まれた電圧印加電極３１のコネクタ端子３８は、コネクタ端子３６を切り起こすことで生じた電極板３２ａの通孔３７を通して当該電極板３２ａの外側に突出し、そして、電極板３２ａのコネクタ端子３６と整列して配置される。

さらに図３を参照して、メインセンサ２の接地電極２２をリファレンスセンサ３の接地電極３２の電極板３２ａに固定しているターミナルアッシー５は、リファレンスセンサ３のコネクタ端子３６，３８と同様な形状に成形されたコネクタ端子５２と、メインセンサ２の電圧印加電極２１との電気的な接続をなす接続部５３と、これらコネクタ端子５２と接続部５３とを連結する連結部５４とを有する帯板状の回路体５１をインサート成形して構成されており、回路体５１のうち接続部５３の一方の表面及びコネクタ端子５２のみ露出させている。

ターミナルアッシー５は、コネクタ端子５２をリファレンスセンサ３のコネクタ端子３６，３８と整列させると共に接続部５３の一方の表面を覆う樹脂部分をメインセンサ２の接地電極２２の外周面に添着させるようにして電極板３２ａの表面に設置されている。接地電極２２の外周面に添着した樹脂部分には突起部５５が設けられており、この突起部５５が嵌合する嵌合孔２４が接地電極２２に穿設されている。

本実施形態では、メインセンサ２の接地電極２２は、フランジ部２３をリファレンスセンサ３の接地電極３２の電極板３２ａの裏面側に配置し、電極板３２ａの表面に設置されて接地電極２２の嵌合孔２４に突起部５５を嵌合させたターミナルアッシー５とフランジ部２３とで電極板３２ａを挟持することにより当該電極板３２ａに固定されている。

メインセンサ２の電圧印加電極２１は、リファレンスセンサ３の電圧印加電極３１の表面に設置された絶縁性材料からなるスペーサ４１に支持されている。スペーサ４１は、円板状に成形されており、その裏面に突設された位置決め突起４４を電圧印加電極３１に穿設された位置決め孔４５に挿通させて当該電圧印加電極３１に位置決めされ、接地電極２２のフランジ部２３に内嵌している。スペーサ４１の周縁にはリブ４２が周方向に複数立設されており、メインセンサ２の電圧印加電極２１は、これらのリブ４２の内側に差し込まれ、それにより接地電極２２と同軸に配置されている。また、スペーサ４１には、同軸に配置されたメインセンサ２の電圧印加電極２１と接地電極２２との隙間に連通して当該隙間に液体を流入させる流通孔４３が複数設けられている。

ターミナルアッシー５の突起部５５には貫通孔５６が穿設されており、また、接続部５３には貫通孔５６に連通する貫通孔５７が穿設されている。そして、メインセンサ２の電圧印加電極２１にも、貫通孔５６及び貫通孔５７を臨む位置に貫通孔２５が穿設されている。これら貫通孔５７，５６，２５に導電性材料からなるピン・ネジ（不図示）などが挿嵌され、メインセンサ２の電圧印加電極２１とターミナルアッシー５の接続部５３とは互いに電気的に接続されている。

図４を参照して、液面レベルセンサ１は、さらにリファレンスセンサ３の出力に基づいて液体の比誘電率を求めると共に求められた比誘電率及びメインセンサ２の出力に基づいて液面レベルを求める演算回路を含んだ回路ユニット６を備えている。この回路ユニット６は、リファレンスセンサ３に隣接して設けられている。即ち、回路ユニット６の演算回路は基板６１に実装されており、基板６１は、その一端部をリファレンスセンサ３のコネクタ端子３６，３８及びこれらと整列して配置されたターミナルアッシー５のコネクタ端子５２のスロットに一括して挿入され、取り付けられている。

そして、基板６１の一端部には、その表面に各コネクタ端子３６，３８，５２に接触する接点回路が形成されている。演算回路は、コネクタ端子３６を介してリファレンスセンサ３の接地電極３２及びメインセンサ２の接地回路２２に電気的に接続し、コネクタ端子３８を介してリファレンスセンサ３の電圧印加電極３１に電気的に接続し、コネクタ端子５２を介してメインセンサ２の電圧印加電極２１に電気的に接続している。

また、基板６１の他端部には、演算回路によって求められた液面レベルを認識可能な態様で表示する表示手段（例えば計器など）との接続をなすコネクタ６２が設けられている。

尚、整列して配置されたコネクタ端子３６，３８，５２には、絶縁性の樹脂材料からなるコネクタハウジング６３が取り付けられている。このコネクタハウジング６３は、コネクタ端子３６，３８，５２を個々に収納する端子収容室を有しており、隣り合う端子収容室の間にある隔壁６４がコネクタ端子３６，３８の間、またコネクタ端子３６，５２の間に介在している。つまり、コネクタ端子３６，３８の間、コネクタ端子３６，５２の間に樹脂が充填されている。

このように構成された液面レベルセンサ１は、メインセンサ２の電圧印加電極２１及び接地電極２２の軸方向を液面の変位方向と平行とし、それらの軸方向の一端が容器の底面近傍に位置し、そして、リファレンスセンサ３が容器の底面に添うようにして容器内に配置される。尚、容器内の液体は、リファレンスセンサ３が液体に完全に没するだけの液面レベルにあるとする。

液体は、リファレンスセンサ３の電極板３２ａの通孔３７或いは電極板３２ｂに設けられた通孔３９を通してリファレンスセンサ３の内部に流入する。電圧印加電極３１と接地電極３２との間は液体で充填され、両電極３１，３２間の静電容量が液体の比誘電率により変化する。

気中にあるときのリファレンスセンサ３の静電容量Ｃ_ＥＲは、予め測定され、或いはリファレンスセンサ３の寸法及び構造から求められ、回路ユニット６の演算回路に記憶されている。そして、液体に没したリファレンスセンサ３の静電容量Ｃ_ＦＲが回路ユニット６において測定される。液体の比誘電率εは、これら気中静電容量液Ｃ_ＥＲ及び液中静電容量Ｃ_ＦＲを用いて下記の数式１により求められる。

尚、静電容量Ｃ_ＦＲの測定は、例えば、リファレンスセンサ３に交流信号を印加したときの電流値（出力）と、その信号の周波数及び電圧とから求められる。

メインセンサ２の静電容量Ｃ_ｈｓは液面レベルｈにより増減する。液面レベルｈがゼロからｈになったときの静電容量の増加量は下記の数式２によって表される。

ここで、Ｃ_ＥＳは液面レベルｈがゼロ、つまりは気中にあるときのメインセンサ２の静電容量を表し、Ｌはメインセンサ２の軸方向の長さを表している。

数式１及び数式２より、液面レベルｈは数式３のとおりとなる。

液面レベルｈは、数式３に従い回路ユニット６の演算回路により求められ、コネクタ６２に接続している外部の表示手段に出力される。

以上説明したように、本実施形態の液面レベルセンサ１では、リファレンスセンサ３の電圧印加電極３１及び接地電極３２は平板状に成形されて対面配置され、そして、容器の底面に添って配置されている。リファレンスセンサ３の電極対の対向面の表面積を拡大するには平板状の両電極３１，３２を容器の底面に添って拡大すれば足り、リファレンスセンサ３の厚み、つまりは液面の変位方向の寸法を大きくすることなく、リファレンスセンサ３の出力が不安定とならない程度に電極対の対向面の表面積を確保することができる。これにより、液面レベルの測定精度を損なうことなく測定範囲を拡大させることができる。

また、本実施形態の液面レベルセンサ１では、メインセンサ２において、電圧印加電極２１が接地電極２２の内側に収容されおり、接地電極２２がシールドとして作用する。よって、メインセンサ２の出力が電磁波等のノイズに影響されることを防止することができる。これにより、液面レベルの測定精度を向上させることができる。

また、本実施形態の液面レベルセンサ１では、リファレンスセンサ３において、接地電極３２が電圧印加電極３１を表裏に挟む２枚の電極板３２ａ，３２ｂで構成されており、電圧印加電極３１の表裏面が両電極板３２ａ，３２ｂによって覆われており、接地電極３２がシールドとして作用する。よって、リファレンスセンサ３の出力が電磁波等のノイズに影響されることを防止することができる。これにより、液面レベルの測定精度を向上させることができる。

また、本実施形態の液面レベルセンサ１では、リファレンスセンサ３の出力に基づいて液体の比誘電率を求めると共にメインセンサ２の出力に基づいて液面レベルを求める演算回路を含む回路ユニット６が、容器の底面に添って配置されたリファレンスセンサ３に隣接して設けられている。よって、リファレンスセンサ３の両電極３１，３２と演算回路との間に冗長な配線が引き回されることが回避され、配線の浮遊容量が排除される。これにより、液面レベルの測定精度を向上させることができる。

また、本実施形態の液面レベルセンサ１では、演算回路とリファレンスセンサ３の電圧印加電極３１及び接地電極３２との接続がコネクタ接続とされている。これにより、液面レベルセンサ１の組み立てが容易となる。

また、本実施形態の液面レベルセンサ１では、リファレンスセンサ３の電圧印加電極３１及び接地電極３２に演算回路とのコネクタ接続をなすコネクタ端子３６，３８が一体に形成されている。これにより、製造コストの低減が図られる。

また、本実施形態の液面レベルセンサ１では、リファレンスセンサ３の電圧印加電極３１及び接地電極３２にそれぞれ設けられたコネクタ端子３６，３８の間に絶縁性の樹脂が充填されている。液面の変位に伴い、コネクタ端子３６，３８も液体に没し或いは液体から露出することとなるが、コネクタ端子３６，３８の間に絶縁性の樹脂が充填されていることにより、コネクタ端子３６，３８の間に液体が介在することがなく、コネクタ端子３６，３８の間の静電容量は液面の変位に依らず一定となる。これにより、液面レベルの測定精度を向上させることができる。

なお、上述した液面レベルセンサ１において、回路ユニット６を電磁遮蔽ケース（不図示）に収納するようにしてもよい。これにより、電磁波等のノイズによる演算回路の誤動作を防止することができる。

また、上述した液面レベルセンサ１では、メインセンサ２は、接地電極２２のフランジ部２３をリファレンスセンサ３の電極板３２ａの裏面側に配置しているので、リファレンスセンサ３を解体することなしにメインセンサ２をリファレンスセンサ３から取り外すことはできないが、かかる構成に替えて、例えばメインセンサ２のフランジ部２３をリファレンスセンサ３の電極板３２ａの表面側に配置するなどして、メインセンサ２を着脱可能にリファレンスセンサ３に取り付ける構成とすれば、深さの異なる多種の容器に適用するにあたって容器の深さに応じた軸方向長さを有するメインセンサ２に取り替えて、リファレンスセンサ３を共通のものとすることができ、汎用性を高めることができる。

（第２実施形態）
次に、図５、図６を参照して、本発明に係る液面レベルセンサの第２実施形態について説明する。
図５は本発明に係る液面レベルセンサの第２実施形態の断面図であり図３（ｂ）相当の断面図、図６は本発明に係る液面レベルセンサの第２実施形態の図４（ｂ）相当の断面図である。なお、以下の実施形態において、上述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。

図５に示すように、本発明の第２実施形態に係る液面レベルセンサ１１０は、メインセンサ２及びリファレンスセンサ３の液体に浸漬される部分に絶縁コーティングが施されている。すなわち、メインセンサ２の電圧印加電極２１の外側全体を覆う絶縁コーティング層１１１と、メインセンサ２の接地電極２２の外側全体を覆う絶縁コーティング層１１２と、リファレンスセンサ３の電圧印加電極３１の外側全体を覆う絶縁コーティング層１１３と、リファレンスセンサ３の接地電極３２を構成する電極板３２ａの外側全体を覆う絶縁コーティング層１１４と、リファレンスセンサ３の接地電極３２を構成する電極板３２ｂの外側全体を覆う絶縁コーティング層１１５と、が設けられている。ただし、リファレンスセンサ３の接地電極３２の両電極板３２ａ，３２ｂおよびメインセンサ２の接地電極２２の相互の接触箇所は電極の素地が露出され、相互の電気的な接続が確保される。

各絶縁コーティング層１１１，１１２，１１３，１１４，１１５は、例えば、フッ素樹脂等を予め定められた厚さにコーティングしたものであって、組み立てられた液面レベルセンサを樹脂液の貯蔵されている容器にディッピングしたり、各電極をフッ素樹脂等でインサート成形したりすることで、センサ部分を覆って形成される。

また、液面レベルセンサ１１０は、メインセンサ２の電圧印加電極２１および接地電極２２の上端部に、キャップ１１６が被着されている。キャップ１１６は、両電極２１，２２の上部開放部を覆っており、両電極２１，２２の間に介入する円環状のリブ１１７が形成されているために、両電極２１，２２を同軸に確実に位置決めする。

さらに図６に示すように、液面レベルセンサ１１０は、回路ユニット６の外側全体に、絶縁コーティング層１１８が施されている。絶縁コーティング層１１８は、メインセンサ２及びリファレンスセンサ３と同様にフッ素樹脂等をコーティングしている。尚、回路ユニット６については、フッ素樹脂等の絶縁コーティングに代えて、絶縁材によりモールドし、または防水ケースに収納するようにしてもよい。

本実施形態の液面レベルセンサ１１０では、メインセンサ２およびリファレンスセンサ３の全体に絶縁コーティングが施されているために、測定される液体が導電性のある電解液であっても、液面レベルの測定を行うことができる。

また、本実施形態の液面レベルセンサ１１０では、回路ユニット６に絶縁コーティングが施されているために、測定される液体が導電性のある電解液であっても、回路ユニット６内の電気素子等の電気部品に支障なく、液面レベルの測定を行うことができる。

（第３実施形態）
次に、図７を参照して、本発明に係る液面レベルセンサの第３実施形態について説明する。図７は本発明に係る液面レベルセンサの第３実施形態の一部破断外観斜視図である。なお、以下の実施形態において、上述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。

図７に示すように、本発明の第３実施形態に係る液面レベルセンサ１２０は、メインセンサ２の内側に配置された電圧印加電極２１を回路ユニット６（図１参照）の演算回路に接続するターミナルアッシー１２１を備えている。ターミナルアッシー１２１は、絶縁材でバスバー１２３をインサート成形して形成されており、リファレンスセンサ３の接地電極３２を構成する両電極板３２ａ，３２ｂの間に配置されている。

バスバー１２３は、導電性のある金属を用いて、全体としてコ字形状に形成されており、一端部にコネクタ端子５２が形成され、そして他端部に電気接続部１２４が形成されている。コネクタ端子５２は、リファレンスセンサ３の電極板３２ａのコネクタ端子３６およびリファレンスセンサ３の電圧印加電極３１のコネクタ端子３８と整列するように、電極板３２ａを貫通して配置されている。電気接続部１２４は、リファレンスセンサ３の電極板３２ａの取付孔３５を通して電極板３２ａの外側に露出して配置されている。

電気接続部１２４は、逆Ｖ字形状の板形状に形成された主突起部１２５と、同じく逆Ｖ字形状に形成された副突起部１２６とを組み合わせてなる。副突起部１２６は、主突起部１２５にほぼ９０度の角度を置いて十字状に組み付けられる。この電気接続部１２４は、主突起部１２５及び副突起部１２６で形成する外径がメインセンサ２の電圧印加電極２１の内径よりもわずかに大きく、その外径を小さくする方向に弾性変形が可能とされている。

ターミナルアッシー１２１は、電気接続部１２４の外周を取り囲むように、所定の円周上に等間隔で位置する絶縁性の複数の位置決め突起１２９を有している。これらの位置決め突起１２９は、メインセンサ２の内側に配置される電圧印加電極２１の端部に外嵌し且つ外側に配置される接地電極２２の端部に内嵌するように形成されている。

メインセンサ２の接地電極２２は、位置決め突起１２９が内嵌するようにターミナルアッシー１２１に載置され、導電性のある金属製のフランジ部材１３０によりリファレンスセンサ３の接地電極３２に固定され、リファレンスセンサ３の接地電極３２を介して回路ユニット６（図１参照）と電気的に接続される。

メインセンサ２の電圧印加電極２１は、位置決め突起１２９が外嵌するようにターミナルアッシー１２１に載置され、接地電極２２と同軸に配置される。その際、ターミナルアッシー１２１の電気接続部１２４が接地電極２２に弾性的に内接し、接地電極２２は、ターミナルアッシー１２１のバスバー１２３を介して回路ユニット６（図１参照）と電気的に接続される。

本実施形態の液面レベルセンサ１２０では、メインセンサ２の内側に配置される電圧印加電極２１と回路ユニット６の演算回路とを接続するターミナルアッシー１２１に、メインセンサ２の電圧印加電極２１と接地電極２２との間に介在する絶縁性の位置決め突起１２９を設け両電極２１，２２を同軸に保持するとともに、内側に配置された電圧印加電極１２１に内接する電気接続部１２４を設けているので、メインセンサ２の組み立てが容易であり、電圧印加電極２１及び接地電極２２を同軸に正確に位置決めすることができる。

さらに、本実施形態の液面レベルセンサ１２０では、ターミナルアッシー１２１の電気接続部１２４を十字状に成形しており、メインセンサ２の電圧印加電極２１に電気接続部１２４が均一に内接して安定な支持が達成され、メインセンサ２の電圧印加電極２１を設置電極２２と同軸により正確に位置決めすることができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明に係る液面レベルセンサの一実施形態の斜視図である。図１の液面レベルセンサの分解斜視図である。（ａ）は図１の液面レベルセンサの平面図であり、（ｂ）は同図（ａ）におけるI-I矢視断面図である。（ａ）は図１の液面レベルセンサの平面図であり、（ｂ）は同図（ａ）におけるII-II矢視断面図である。本発明に係る液面レベルセンサの第２実施形態の図３（ｂ）相当の断面図である。本発明に係る液面レベルセンサの第２実施形態の図４（ｂ）相当の断面図である。本発明に係る液面レベルセンサの第３実施形態の一部破断外観斜視図である。（ａ）は従来の液面レベルセンサの全体の概略構成を示す図であり、（ｂ）は同図（ａ）の液面レベルセンサのメインセンサの概略構成を示す図である。

符号の説明

１，１１０，１２０液面レベルセンサ
２メインセンサ
３リファレンスセンサ
６回路ユニット
２１電圧印加電極
２２接地電極
３１電圧印加電極
３２接地電極
３２ａ電極板
３２ｂ電極板
３６コネクタ端子
３８コネクタ端子
５２コネクタ端子

Claims

液体を貯留した容器内に配置され、当該液体の比誘電率を測定するためのリファレンスセンサと、測定された比誘電率に基づいて液面レベルを測定するためのメインセンサと、を備えた液面レベルセンサであって、
前記メインセンサが、筒状に成形されて且つ軸方向に垂直な断面において相似とされた電圧印加電極及び接地電極を有し、当該接地電極の内側に同軸に当該電圧印加電極が収容され、その軸方向の一端を前記容器の底面近傍に配置して液面の変位方向に延在しており、
前記リファレンスセンサが、平板状に成形されて対面配置された電圧印加電極及び接地電極を有し、前記メインセンサの軸方向の一端に連なって前記容器の底面に添って配置され、
前記リファレンスセンサにおいて、接地電極が電圧印加電極を表裏に挟む２枚の電極板で構成されており、電圧印加電極の表裏面が隙間をおいて両電極板によって覆われていることを特徴とする液面レベルセンサ。
液体を貯留した容器内に配置され、当該液体の比誘電率を測定するためのリファレンスセンサと、測定された比誘電率に基づいて液面レベルを測定するためのメインセンサと、を備えた液面レベルセンサであって、
前記メインセンサが、筒状に成形されて且つ軸方向に垂直な断面において相似とされた電圧印加電極及び接地電極を有し、当該接地電極の内側に同軸に当該電圧印加電極が収容され、その軸方向の一端を前記容器の底面近傍に配置して液面の変位方向に延在しており、
前記リファレンスセンサが、平板状に成形されて対面配置された電圧印加電極及び接地電極を有し、前記メインセンサの軸方向の一端に連なって前記容器の底面に添って配置され、
前記リファレンスセンサの電圧印加電極及び接地電極並びに前記メインセンサの電圧印加電極及び接地電極に接続して、リファレンスセンサの出力に基づいて前記液体の比誘電率を求めると共にメインセンサの出力に基づいて液面レベルを求める演算回路を含む回路ユニットをさらに備え、
前記回路ユニットが、前記リファレンスセンサに隣接して設けられていることを特徴とする液面レベルセンサ。
前記演算回路と少なくとも前記リファレンスセンサの電圧印加電極及び接地電極との接続がコネクタ接続とされていることを特徴とする請求項２に記載の液面レベルセンサ。
前記リファレンスセンサの電圧印加電極及び接地電極に前記演算回路とのコネクタ接続をなすコネクタ端子が一体に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液面レベルセンサ。
前記リファレンスセンサの電圧印加電極及び接地電極にそれぞれ設けられたコネクタ端子の間に絶縁性の樹脂が充填されていることを特徴とする請求項４に記載の液面レベルセンサ。
前記回路ユニットが電磁遮蔽ケースに収納されていることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の液面レベルセンサ。
前記メインセンサが着脱可能に前記リファレンスセンサに取り付けられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の液面レベルセンサ。
前記メインセンサの接地電極の内側に配置される電圧印加電極と前記演算回路とを接続するターミナルアッシーをさらに備え、
前記ターミナルアッシーが、前記メインセンサの電圧印加電極と接地電極との間に介在する絶縁性の位置決め突起を有して両電極を同軸に保持するとともに、接地電極の内側に配置された電圧印加電極に内接する電気接続部を有していることを特徴とする請求項２に記載の液面レベルセンサ。
前記ターミナルアッシーの電気接続部が、十字状に成形されていることを特徴とする請求項８に記載の液面レベルセンサ。
前記メインセンサ及び前記リファレンスセンサの前記液体に浸漬される部分に絶縁コーティングが施されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の液面レベルセンサ。
前記回路ユニットが、絶縁材でモールドされ、若しくは絶縁コーティングが施され、又は防水ケースに収容されていることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の液面レベルセンサ。