JPH0637754U - 静電容量センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電容量センサの組立て性を向上し、高精度
検出を行なう。 【構成】 保持ケース２２と同軸に配設された保持棒２
３との間に左側からは各第１電極板２４Ａを４枚有する
第１電極２４が挿入され、右側からは各第２電極板２５
Ａを４枚有する第２電極２５が挿入される。これによ
り、保持棒２３の十字溝２３Ａ，２３Ｂおよび保持ケー
ス２２の各保持溝２２Ａで各電極板２４Ａ，２５Ａは保
持される。そして、静電容量センサの組立てを容易にす
ると共に、各電極板２４Ａ，２５Ａの間に８個の扇状の
流路を形成し、この流路が静電容量を検出する部分とな
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば液体中のアルコール濃度等を測定するアルコール濃度測定装 置に好適に用いられる静電容量センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

ここで、図１０ないし図１２に従来技術の静電容量センサを示し説明する。

【０００３】 図中、１は従来技術による静電容量センサの外形を構成する筒状のケーシング を示し、該ケーシング１の両端側には径方向に穿設された後述する一対の棒状電 極軸２，３が挿嵌される挿嵌穴１Ａ，１Ａが上，下に穿設されている。

【０００４】 ２，３は棒状電極軸を示し、該棒状電極軸２，３は導電性の金属材料により形 成され、前記ケーシング１の各挿嵌穴１Ａ内に挿嵌されている。また、該棒状電 極軸２，３の外周側には所定寸法で切断されたスペーサ４，４，…が設けられて いる。また、一方の棒状電極軸２がプラス電極となり、他方の棒状電極軸３がマ イナス電極となっている。

【０００５】 ５，５は２枚からなる一側電極板を示し、該各一側電極板５の一側には貫通穴 ５Ａが穿設され、該各貫通穴５Ａ内に一方の棒状電極軸２を挿入すると共に、各 電極板５の間にスペーサ４を配設することで、該各電極板５間を径方向に所定間 隔だけ離間して設けるようになっている。

【０００６】 ６，６，６は３枚からなる他側電極板を示し、該各他側電極板６の他側には貫 通穴６Ａが穿設され、該各貫通穴６Ａ内に他方の棒状電極軸３を挿入すると共に 、各電極板６の間にスペーサ４を配設することで、該各電極板６の間を所定間隔 を離間し、かつ各一側電極板５とは径方向に距離ｄだけ位置を異ならしめて設け るようになっている。そして、該各電極板５，６により形成された空間は被測定 流体が矢示方向から流通する流路になっている。

【０００７】 なお、７，７は棒状電極軸２，３をケーシング１の各挿嵌穴１Ａに設けるとき に絶縁を図る段付筒状のシール部材を示している。

【０００８】 さらに、前記各棒状電極軸２，３は例えば図１１に示すように、図示しないリ ード線を介してＬＣ型の発振回路８，ｆ−Ｖ変換回路９および反転増幅回路１０ からなる処理回路に接続されている。

【０００９】 このように構成される静電容量センサにおいては、各電極板５，６により形成 される４個の検出部が等価的に並列接続されているとみなすことができ、各電極 板５，６の有効面積および離間距離ｄにより定まる大きい電極定数Ｋを有する平 行平板型電極として構成されている。

【００１０】 そして、静電容量センサ内に被測定流体が図１０中の矢示に示すように流れる ことによって、各電極板５，６間に被測定流体が流れ込み、該被測定流体の固有 の誘電率εと静電容量センサの電極定数Ｋとによって定まる検出静電容量Ｃを発 振回路８に出力する。

【００１１】 これにより、前記発振回路８では検出静電容量Ｃに基づいて発振周波数ｆを発 振し、この発振周波数ｆをｆ−Ｖ変換回路９および反転増幅回路１０で処理し、 被測定流体の誘電率εに対応した出力電圧Ｖを外部に導出する。

【００１２】 このように構成される静電容量センサは、処理回路と組合せて、例えばアルコ ール濃度測定装置として、自動車用エンジンに用いられるアルコール混合燃料中 のアルコール濃度の測定や、印刷機の湿し水中のイソプロピルアルコールの濃度 の測定等に適宜に用いられている。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】 ところが、上述した従来技術による静電容量センサにおいては、各電極板５， ６の保持は、各貫通穴５Ａ，６Ａに棒状電極軸２，３を挿入し、各スペーサ４を 介して配設しているだけであるから、各電極板５，６の位置ずれを起させ、該各 電極板５，６間の距離ｄを一定に保つことができず、電極定数Ｋが変動すること がある。これにより、被測定流体の静電容量を正確に検出することができないと いう問題がある。

【００１４】 また、静電容量センサの製造工程においては、各電極板５，６の各貫通穴５Ａ ，６Ａを棒状電極軸２，３に各スペーサ４を介して組立てているから、組立て工 程に手間がかかり、生産性を低下させるという問題がある。

【００１５】 本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本考案は容易に組立 てることができると共に、各電極板の位置ずれを防止し、正確な静電容量を検出 できる静電容量センサを提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

上述した課題を解決するために第１の考案が採用する静電容量センサは、絶縁 材料により筒状に形成された外側の保持ケースと、絶縁材料により棒状に形成さ れ、該保持ケース内に同軸に配設される内側の保持棒と、該保持棒と保持ケース との間を放射状に伸長し、両端側が該保持棒と保持ケースとに保持された複数枚 の電極板と、該各電極板間に位置して前記保持ケースと保持棒との間に形成され 、被測定流体を保持ケースの軸方向に流通させる複数の流路とからなり、該各流 路内を流れる被測定流体の静電容量を各電極板間で検出する構成としたことにあ る。

【００１７】 また、第２の考案が採用する静電容量センサは、導電性材料により筒状電極板 が形成され、該筒状電極板の内周側から径方向内向きに複数枚の第１電極板が放 射状に延設された外側電極と、絶縁材料により棒状に形成され、該外側電極の各 第１電極板を介して該外側電極内に同軸に配設される内側保持棒と、前記外側電 極の各第１電極板間に位置し、該内側保持棒から径方向外向に複数枚の第２電極 板が放射状に延設され、該各第２電極板の途中部位に、前記外側電極との内周面 に径方向で対向する複数枚の円弧状電極板が一体形成された内側電極と、該内側 電極および外側電極の各電極板間に位置して前記外側電極と保持棒との間に形成 され、被測定流体を前記各電極の軸方向に流通させる複数の流路とからなり、該 各流路内を流れる被測定流体の静電容量を各電極板間で検出する構成としたこと にある。

【００１８】

【作用】

上記第１の考案による静電容量センサにおいては、保持ケースの軸方向に流通 する被測定流体は、放射状に配設された各電極板間の複数の流路を通過するとき に、当該被測定流体中の被誘電率に対応した静電容量を各電極板によって、検出 する。

【００１９】 また、上記第２の考案による静電容量センサにおいては、外部電極および内側 電極の軸方向に流通する被測定流体は、外部電極の筒状電極板および各第１電極 板と内側電極の円弧状電極板および第２電極板の間の複数の流路を通過するとき に、当該被測定流体中の被誘電率に対応した静電容量を各電極板によって、検出 する。

【００２０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１ないし図９に基づき説明する。

【００２１】 まず、図１ないし図４に第１の考案による第１の実施例を示す。なお、第１の 実施例では前述した従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を 省略するものとする。

【００２２】 図中、２１は本実施例による静電容量センサ、２２は該センサ２１の外形をな す保持ケースを示し、該保持ケース２２は絶縁樹脂材料（例えば、ポリテトラフ ルオロエチレン）により筒状に形成され、内周面の軸方向には、４５°毎に後述 する複数枚の第１電極板２４Ａ，第２電極板２５Ａの外側を保持する保持溝２２ Ａ，２２Ａ，…が形成されている。

【００２３】 ２３は樹脂材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）の保持棒を示し、該 保持棒２３は図３に示すように前記保持ケース２２と同軸に配設され、両側の軸 端には、後述の第１電極２４，第２電極２５の連結部２４Ｂ，２５Ｂが挿入され て保持するように十字状に形成された十字溝２３Ａ，２３Ｂが形成され、該十字 溝２３Ａ，２３Ｂは図４に示すように、それぞれ４５°づつずれるようにして形 成されている。

【００２４】 ２４は導電性材料により形成された第１電極を示し、該第１電極２４は放射状 に位置し、軸方向の一側から他側に向けて径方向に伸長する４枚の第１電極板２ ４Ａ，２４Ａ，…と、該各第１電極板２４Ａの一側で隣り合う電極板が直交する ように接続する連結部２４Ｂとからなり、該連結部２４Ｂの断面は十字状に形成 されている。そして、当該第１電極２４は図３に示すように、前記保持ケース２ ２および保持棒２３に対して左側から挿入され、当該第１電極２４は該保持ケー ス２２および保持棒２３間に保持される。

【００２５】 ２５は導電性材料により形成された第２電極を示し、該第２電極２５は前述し た第１電極と同様に、放射状に位置し、軸方向の他側から一側に向けて径方向に 伸長する４枚の第２電極板２５Ａ，２５Ａ，…と、該各第２電極板２５Ａの他側 で隣り合う電極板が直交するように接続する連結部２５Ｂとからなり、該連結部 ２５Ｂの断面は十字状に形成される。そして、当該第２電極２５は図３に示すよ うに、前記保持ケース２２および保持棒２３に対して右側から挿入することによ り、該保持ケース２２および保持棒２３間に当該第２電極２５は保持される。

【００２６】 ２６，２６，…は前記各電極板２４Ａ，２５Ａおよび保持ケース２２，保持棒 ２３の間に軸方向に形成された扇状の８個の流路を示し、該各流路２６内を被測 定流体が通過するときに、該被測定流体の被誘電率に対応した信号を前記各電極 ２４，２５の電極板２４Ａ，２５Ａにより検出するようになっている。

【００２７】 本実施例による静電容量センサは上述の如き構成を有するもので、該静電容量 センサを用いた検出動作については従来技術の図１２に示したような検出作動と 同様にして行なうことができる。

【００２８】 然るに、本実施例による静電容量センサは、保持ケース２２と保持棒２３との 間に、各第１電極板２４Ａを有する第１電極２４を左側から、該各第１電極板２ ４Ａの外側端部が各保持溝２２Ａ内に収容されるように、前記保持棒２３の十字 溝２３Ａに第１電極２４の連結部２４Ｂが当接するまで挿入する。一方、各第２ 電極板２５Ａを有する第２電極２５を右側から、該各第２電極板２５Ａの外側端 部が各保持溝２２Ａ内に収容されるように、前記保持棒２３の十字溝２３Ｂに第 ２電極２５の連結部２５Ｂが当接するまで挿入する。これにより、保持ケース２ ２と保持棒２３の間に第１電極板２４Ａ，第２電極板２５Ａを開き角度４５°づ つ交互に配設することができ、該各電極板２４Ａ，２５Ａおよび前記保持ケース ２２，保持棒２３の間に８個の流路２６，２６，…を形成することができる。

【００２９】 そして、本実施例による静電容量センサ２１においては、各電極板２４Ａ，２ ５Ａは保持ケース２２の各保持溝２２Ａおよび保持棒２３の十字溝２３Ａ，２３ Ｂに確実に保持されているから、前記各電極板２４Ａ，２５Ａ間の開き角度が安 易に変化するのを防止することができる。従って、静電容量センサ２１の電極定 数が変化するのを防止し、各流路２６を流れる被測定流体の検出静電容量の検出 誤差を低減し、高精度検出を行なうことができる。

【００３０】 また、本実施例による静電容量センサの組立てにおいては、図３および上述し たように保持ケース２２と保持棒２３の間に左，右方向から第１電極２４，第２ 電極２５を挿入し、交互に第１電極板２４Ａおよび第２電極板２５Ａが開き角度 ４５°づつ配置するようにしたから、静電容量センサの組立て工程を簡略化する ことができ、生産性を著しく向上させることができる。

【００３１】 さらに、本実施例による静電容量センサ２１は軸方向に８個の扇状の流路２６ を形成することで、当該静電容量センサ２１内の被測定流体に淀み部が発生する のを防止し、気泡の発生を確実に防止できる。そして、被測定流体に対する流動 抵抗を小さくすることができる。

【００３２】 なお、前記第１の実施例では、第１電極２４および第２電極２５の保持を、保 持ケース２２の各保持溝２２Ａと保持棒２３の十字溝２３Ａ，２３Ｂとで保持す るようにしたが、本考案はこれに限らず、図５および図６に示す変形例のように 、保持棒２３′のように保持溝２２Ａに対向するように該保持棒２３′にも保持 溝２３Ｃ′，２３Ｃ′，…を形成し、各保持溝２２Ａ，２３Ｃ′間で各電極板２ ４Ａ，２５Ａを保持するようにしてもよい。

【００３３】 さらに、第１電極２４および第２電極２５を連結部２４Ｂ，２５Ｂを廃止し、 各第１電極板２４Ａと各第２電極板２５Ａの各４枚づつで構成し、図６に示す保 持棒２３′を用いて、それぞれの各電極板２４Ａ，２５Ａを各保持溝２２Ａ，２ ３Ｃ′間に保持する。そして、リード線等を介して交互に各電極板２４Ａおよび ２５Ａを接続するようにしても、静電容量センサを構成することができる。

【００３４】 次に、第２の考案による第２の実施例を図７ないし図９に基づいて説明する。 本実施例の特徴は、第１の実施例の放射状の第１電極板，第２電極板に加えて外 側を筒状電極板とし、該筒状電極板に対向するように径方向の中間部位に円弧状 電極を形成することにより、電極定数を大きくしたことにある。なお、第２の実 施例では、前述した第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説 明を省略するものとする。

【００３５】 図中、３１は本実施例による静電容量センサ、３２は該センサ３１の外形をな す導電性材料により形成された外側電極を示し、該外側電極３２は円筒状の筒状 電極３２Ａと、該筒状電極３２Ａの内周側から径方向内向きに延設された放射状 に位置した第１電極板３２Ｂ，３２Ｂ，…とから構成され、該各第１電極板３２ Ｂの開き角度は９０°毎になっており、伸長側では軸方向一側が開口し、他側が 十字状の連結部（図示せず）となっている。

【００３６】 ３３は保持棒を示し、該保持棒３３は第１の実施例の保持棒２３と同様に樹脂 材料により形成され、前記外側電極３２内に同軸に配設され、両端面には十字溝 ３３Ａ，３３Ｂが形成されている。

【００３７】 ３４は導電性材料により形成された内側電極を示し、該内側電極３４は軸方向 の一側から他側に向けて、径方向に伸長する４枚の第２電極板３４Ａ，３４Ａ， …と、該各第２電極板３４Ａを一側で隣り合う電極板が直交するように接続する 連結部３４Ｂと、前記各第２電極板３４Ａの途中部位に前記外側電極の筒状電極 ３２Ａと対向する円弧状電極板３４Ｃ，３４Ｃ，…とからなり、前記連結部３４ Ｂの断面は十字状に形成されている。そして、当該内側電極３４は図９に示すよ うに、前記保持棒３３に対して左側から挿入することにより、該保持棒３３の十 字溝３３Ａに連結部３４Ｂを挿入することによって、保持棒３３に内側電極３４ を保持する。

【００３８】 また、前記内側電極３４と外側電極３２とは保持棒３３を介して保持されてい いるから、各第１電極板３２Ｂと各第２電極板３４Ａとの開き角度は４５°づつ となり、各円弧状電極板３４Ｃ先端部の間には、前記外側電極３２の各第１電極 板３２Ｂが離間して配設される。

【００３９】 ３５，３５，…は流路を示し、該各流路３５は外側電極３２の筒状電極３２Ａ ，各第１電極板３２Ｂと内側電極３４の各第２電極板３４Ａ，各円弧状電極３４ Ｃの間に形成される軸方向に延びる複数の空間を指す。そして、該各流路３５内 を被測定流体が通過するときに、該被測定流体の被誘電率に対応した信号を前記 各電極３２，３４の電極板３２Ａ，３２Ｂ，３４Ａ，３４Ｃにより検出するよう になっている。

【００４０】 本実施例による静電容量センサは上述の如く構成されるが、前述した第１の実 施例とその作用効果は変わるところはない。

【００４１】 然るに、本実施例においては、放射状に延びる複数枚の電極板を、第１電極板 ３２Ｂ，３２Ｂ，…とこれに対して４５°毎に配設される第２電極板３４Ａ，３ ４Ａ，…と、前記各第１電極板３２Ｂに連結され、外側を覆う筒状電極板３２Ａ と、該筒状電極板３２Ａに対向するように、前記各第２電極板３４Ａの中間部位 に連結された円弧状電極板３４Ｃ，３４Ｃ，…とから構成したから、第１の実施 例で述べた扇状の流路２６を形成するだけでなく、筒状電極板３２Ａと各円弧状 電極板３４Ｃにより同軸円筒型電極を構成しているから、第１の実施例による静 電容量センサ２１の電極定数よりも本実施例による静電容量センサ３１の電極定 数を大きく確保することができる。

【００４２】 従って、本実施例による静電容量センサ３１は電極定数を大きく確保すること ができるから、被測定流体の被誘電率に対する検出信号を大きくすることができ 、高精度検出を行なうことができる。

【００４３】 さらに、組立て工程においても前述した第１の実施例とほぼ同様に、容易に組 立てることができる。

【００４４】 なお、前記第２の実施例においても、第１の実施例の変形例と同様に、保持棒 ３３に図６に示す保持棒２３′を用いて、該保持棒２３′の各保持溝２３Ｃ′に 各第１電極板３２Ｂおよび各第２電極板３４Ａを保持して確実に固定するように してもよい。

【００４５】

【考案の効果】

以上詳述した如く、第１の考案によれば、絶縁材料により筒状に形成された外 側の保持ケースと、絶縁材料により棒状に形成され、該保持ケース内に同軸に配 設される内側の保持棒と、該保持棒と保持ケースとの間を放射状に伸長し、両端 側が該保持棒と保持ケースとに保持された複数枚の電極板と、該各電極板間に位 置して前記保持ケースと保持棒との間に形成され、被測定流体を保持ケースの軸 方向に流通させる複数の流路とからなり、該各流路内を流れる被測定流体の静電 容量を各電極板間で検出する構成としたから、被測定流体が前記各流路を流れる ときに、被測定流体中の被誘電率に対応した検出信号を取り出すことができる。 また、保持ケースと保持棒との間に各電極板を保持して固定する簡単な構成とな っているので、組立て工程を簡単にできると共に、容易に静電容量センサを製造 することができる。

【００４６】 また、第２の考案によれば、導電性材料により筒状電極板が形成され、該筒状 電極板の内周側から径方向内向きに複数枚の第１電極板が放射状に延設された外 側電極と、絶縁材料により棒状に形成され、該外側電極の各第１電極板を介して 該外側電極内に同軸に配設される内側保持棒と、前記外側電極の各第１電極板間 に位置し、該内側保持棒から径方向外向に複数枚の第２電極板が放射状に延設さ れ、該各第２電極板の途中部位に、前記外側電極との内周面に径方向で対向する 複数枚の円弧状電極板が一体形成された内側電極と、該内側電極および外側電極 の各電極板間に位置して前記外側電極と保持棒との間に形成され、被測定流体を 前記各電極の軸方向に流通させる複数の流路とからなり、該各流路内を流れる被 測定流体の静電容量を各電極板間で検出する構成としたから、被測定流体が前記 各流路を流れるときに、被測定流体中の被誘電率に対応した検出信号を取り出す ことができる。また、保持ケースと保持棒との間に各電極板を保持して固定する 簡単な構成となっているので、組立て工程を簡単にできると共に、容易に静電容 量センサを製造することができる。さらに、筒状電極板と円弧状電極板により同 軸円筒型電極を構成でき、電極定数を大きくして静電容量の高精度検出を行なう ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例による静電容量センサの
斜視図である。

【図２】図１中の静電容量センサを左側からみた左側面
図である。

【図３】第１の実施例による静電容量センサの分解斜視
図である。

【図４】静電容量センサに用いられる保持棒を示す斜視
図である。

【図５】第１の実施例の変形例を示す図２と同様の左側
面図である。

【図６】図５中の保持棒を示す斜視図である。

【図７】本考案の第２の実施例による静電容量センサの
斜視図である。

【図８】図７中の静電容量センサを左側からみた左側面
図である。

【図９】第２の実施例による静電容量センサの分解斜視
図である。

【図１０】従来技術による静電容量センサの縦断面図で
ある。

【図１１】図１０中の矢示XI−XI方向からみた断面図で
ある。

【図１２】静電容量センサを用いた処理回路を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

２１，３１ 静電容量センサ ２２ 保持ケース ２３，２３′，３３ 保持棒 ２４ 第１電極 ２４Ａ，３２Ｂ 第１電極板 ２５ 第２電極 ２５Ａ，３４Ａ 第２電極板 ２６，３５ 流路 ３２ 外側電極 ３２Ａ 筒状電極板 ３４ 内側電極 ３４Ｃ 円弧状電極板

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁材料により筒状に形成された外側の
   保持ケースと、絶縁材料により棒状に形成され、該保持
   ケース内に同軸に配設される内側の保持棒と、該保持棒
   と保持ケースとの間を放射状に伸長し、両端側が該保持
   棒と保持ケースとに保持された複数枚の電極板と、該各
   電極板間に位置して前記保持ケースと保持棒との間に形
   成され、被測定流体を保持ケースの軸方向に流通させる
   複数の流路とからなり、該各流路内を流れる被測定流体
   の静電容量を各電極板間で検出する構成としてなる静電
   容量センサ。
2. 【請求項２】 導電性材料により筒状電極板が形成さ
   れ、該筒状電極板の内周側から径方向内向きに複数枚の
   第１電極板が放射状に延設された外側電極と、絶縁材料
   により棒状に形成され、該外側電極の各第１電極板を介
   して該外側電極内に同軸に配設される内側保持棒と、前
   記外側電極の各第１電極板間に位置し、該内側保持棒か
   ら径方向外向に複数枚の第２電極板が放射状に延設さ
   れ、該各第２電極板の途中部位に、前記外側電極との内
   周面に径方向で対向する複数枚の円弧状電極板が一体形
   成された内側電極と、該内側電極および外側電極の各電
   極板間に位置して前記外側電極と保持棒との間に形成さ
   れ、被測定流体を前記各電極の軸方向に流通させる複数
   の流路とからなり、該各流路内を流れる被測定流体の静
   電容量を各電極板間で検出する構成としてなる静電容量
   センサ。