JPH11108735A - Water level sensor - Google Patents

Water level sensor

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JPH11108735A
JPH11108735A JP9287889A JP28788997A JPH11108735A JP H11108735 A JPH11108735 A JP H11108735A JP 9287889 A JP9287889 A JP 9287889A JP 28788997 A JP28788997 A JP 28788997A JP H11108735 A JPH11108735 A JP H11108735A
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JP
Japan
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water level
electrodes
pair
level sensor
measurement
Prior art date
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JP9287889A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Okada
和廣 岡田
Hideo Morimoto
森本  英夫
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Nitta Corp
Wako KK
Original Assignee
Nitta Corp
Wako KK
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Publication date
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  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure a water level by a simple structure. SOLUTION: A pair of measuring electrodes 11, 12 (width: W, length: L1) disposed at a fixed distance (d) therebetween are installed in a water level measuring area in a water tank, and a pair of reference electrodes 21, 22 (width: W, length: L0) disposed similarly at a fixed distance d therebetween are installed on the bottom of the water tank. As to capacitance between the electrodes 21, 22, a difference ΔC0 is found between a value when the water tank is empty and a value when the water tank is filled up to a position θ0. As to capacitance between the electrodes 11, 12, a difference ΔC1 is found between a value when the water tank is empty and a value when the water tank is filled up to a position θ1. A water level (h) to be measured is found by a calculation, h=(ΔC1/δC0).L0.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は水位センサに関し、
特に、所定の基準位置から液面に至るまでの任意の水位
を検出することができる水位センサに関する。
The present invention relates to a water level sensor,
In particular, it relates to a water level sensor that can detect an arbitrary water level from a predetermined reference position to a liquid level.

【0002】[0002]

【従来の技術】水槽やダムなどに蓄積された水量を測定
するために水位センサが利用されている。従来、一般的
に利用されている水位センサとしては、機械式のフロー
トを用いたタイプと、圧力センサを転用したタイプとが
主流である。前者の機械式のフロートを用いたタイプで
は、液面にフロートを浮かした状態にし、このフロート
の上下移動を検出することにより、水位が求められる。
一方、後者の圧力センサを転用したタイプでは、液中に
沈めた圧力センサによって水圧を検出し、この水圧値か
ら間接的に水位が求められる。圧力センサとしては、た
とえば、金属ダイヤフラムが受けた水圧をピエゾ抵抗素
子の抵抗値の変化として検出するセンサなどが利用され
ている。
2. Description of the Related Art A water level sensor is used to measure the amount of water stored in a water tank or a dam. Conventionally, as a water level sensor generally used, a type using a mechanical float and a type using a pressure sensor are mainly used. In the former type using a mechanical float, the float is floated on the liquid surface, and the water level is determined by detecting the vertical movement of the float.
On the other hand, in the latter type in which the pressure sensor is diverted, the water pressure is detected by a pressure sensor submerged in the liquid, and the water level is obtained indirectly from the water pressure value. As the pressure sensor, for example, a sensor that detects the water pressure received by the metal diaphragm as a change in the resistance value of the piezoresistive element is used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た機械式のフロートを用いたタイプは、機械的な駆動部
を有するために構造が複雑になるという問題がある。ま
た、ゴミなどの浮遊物によってフロートの動作が阻害さ
れるおそれがあり、信頼性にも欠けるという問題があ
る。一方、圧力センサを転用したタイプも、圧力検出部
への水の侵入を防ぐための工夫が必要になるため、構造
は複雑にならざるを得ない。また、水圧値から間接的に
水位が求められるので、温度変動などの要因によって液
体の比重が変化すると、正確な水位を得ることができな
いという問題もある。
However, the above-mentioned type using a mechanical float has a problem that the structure is complicated due to having a mechanical drive unit. In addition, there is a possibility that the floating operation such as dust may hinder the operation of the float, and there is a problem that reliability is lacking. On the other hand, the type in which the pressure sensor is diverted also requires a device to prevent water from entering the pressure detecting section, and thus the structure must be complicated. Further, since the water level is obtained indirectly from the water pressure value, if the specific gravity of the liquid changes due to factors such as temperature fluctuation, there is a problem that an accurate water level cannot be obtained.

【0004】そこで本発明は、単純な構造で正確な水位
を測定することができる水位センサを提供することを目
的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a water level sensor capable of accurately measuring a water level with a simple structure.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1) 本発明の第1の態様は、所定の基準位置から液面
に至るまでの水位を測定する水位センサにおいて、所定
間隔をおいて配置された一対の測定用電極と、この一対
の測定用電極を固定する固定手段と、この一対の測定用
電極の間の静電容量に基づいて水位を測定する測定回路
と、を設けたものである。
(1) A first aspect of the present invention relates to a water level sensor for measuring a water level from a predetermined reference position to a liquid level, wherein a pair of measurement electrodes arranged at a predetermined interval, and the pair of measurement electrodes And a measuring circuit for measuring the water level based on the capacitance between the pair of measuring electrodes.

【0006】(2) 本発明の第2の態様は、上述の第1
の態様に係る水位センサにおいて、所定の基準軸方向に
関する各測定用電極の長さが、必要な水位測定範囲より
も長く設定されており、この基準軸方向が鉛直方向を向
くようにセンサ全体を設置したときに、水位の上昇とと
もに各測定用電極の液中部分の表面積が単調増加するよ
うに構成したものである。
(2) The second aspect of the present invention relates to the above-described first aspect.
In the water level sensor according to the aspect, the length of each measurement electrode in the predetermined reference axis direction is set longer than the required water level measurement range, and the entire sensor is set so that the reference axis direction is oriented in the vertical direction. When installed, the surface area of the submerged portion of each measurement electrode monotonically increases as the water level rises.

【0007】(3) 本発明の第3の態様は、上述の第2
の態様に係る水位センサにおいて、一対の測定用電極を
一対の導電線で構成し、この一対の導電線が平行になる
ように、もしくは、互いに撚り線を構成するように、固
定手段によって固定したものである。
(3) The third aspect of the present invention is the above-described second aspect.
In the water level sensor according to the aspect, the pair of measurement electrodes is constituted by a pair of conductive wires, and the pair of conductive wires is fixed by fixing means such that the pair of conductive wires are parallel or form a stranded wire. Things.

【0008】(4) 本発明の第4の態様は、上述の第2
の態様に係る水位センサにおいて、固定手段を平板状の
支持基板によって構成し、各測定用電極をこの支持基板
上に形成された導電層によって構成するようにしたもの
である。
(4) The fourth aspect of the present invention is the above-mentioned second aspect.
In the water level sensor according to the aspect, the fixing means is constituted by a flat support substrate, and each measurement electrode is constituted by a conductive layer formed on the support substrate.

【0009】(5) 本発明の第5の態様は、上述の第2
の態様に係る水位センサにおいて、一方の測定用電極を
円柱状導電体により構成し、他方の測定用電極を円柱状
導電体の外周よりも大きな内周を有する円筒状導電体に
より構成し、この円筒状導電体の内側に円柱状導電体を
挿入し、両者間に液体が浸透できるような空隙を確保し
た状態で固定手段によって固定するようにしたものであ
る。
(5) The fifth aspect of the present invention is the above-mentioned second aspect.
In the water level sensor according to the aspect, one of the measurement electrodes is constituted by a cylindrical conductor, and the other measurement electrode is constituted by a cylindrical conductor having an inner periphery larger than the outer periphery of the columnar conductor. A cylindrical conductor is inserted inside a cylindrical conductor, and is fixed by a fixing means in a state where a space through which a liquid can penetrate is secured between the two.

【0010】(6) 本発明の第6の態様は、上述の第1
〜第5の態様に係る水位センサにおいて、所定間隔をお
いて配置された一対の参照用電極を更に設け、固定手段
によって一対の測定用電極および一対の参照用電極が固
定されるようにし、測定回路が、一対の測定用電極の間
の静電容量と一対の参照用電極の間の静電容量との双方
に基づいて水位を測定するようにしたものである。
(6) A sixth aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the water level sensor according to the fifth to fifth aspects, a pair of reference electrodes arranged at a predetermined interval is further provided, and the pair of measurement electrodes and the pair of reference electrodes are fixed by fixing means, and the measurement is performed. The circuit measures the water level based on both the capacitance between the pair of measurement electrodes and the capacitance between the pair of reference electrodes.

【0011】(7) 本発明の第7の態様は、上述の第6
の態様に係る水位センサにおいて、一対の参照用電極を
一対の測定用電極よりも低位置に固定するようにしたも
のである。
(7) A seventh aspect of the present invention is the above-mentioned sixth aspect.
In the water level sensor according to the aspect, the pair of reference electrodes is fixed at a lower position than the pair of measurement electrodes.

【0012】(8) 本発明の第8の態様は、上述の第6
または第7の態様に係る水位センサにおいて、一対の測
定用電極の形状が、所定の基準軸に対して垂直な平面で
切断することにより得られる切断面が基準軸上の切断位
置にかかわらず同一となるような形状とし、一対の参照
用電極の形状が、一対の測定用電極と同一形状か、もし
くは一対の測定用電極を基準軸に沿って伸縮した形状と
なるようにしたものである。
(8) The eighth aspect of the present invention is the above-mentioned sixth aspect.
Alternatively, in the water level sensor according to the seventh aspect, the shape of the pair of measuring electrodes is the same regardless of the cutting position on the reference axis, which is obtained by cutting a plane perpendicular to the predetermined reference axis. The shape of the pair of reference electrodes is the same as that of the pair of measurement electrodes, or the shape of the pair of measurement electrodes is expanded and contracted along the reference axis.

【0013】(9) 本発明の第9の態様は、上述の第8
の態様に係る水位センサにおいて、一対の参照用電極に
ついての、全く液に触れていない状態における静電容量
値と、完全に液中に漬積した状態における静電容量値と
の差ΔC0と、一対の測定用電極についての、全く液に
触れていない状態における静電容量値と、測定対象とな
る水位に対応した部分が液中に漬積した状態における静
電容量値との差ΔC1と、参照用電極の基準軸方向の長
さL0と、を用い、測定回路が、 h=(ΔC1/ΔC0)・L0 なる演算によって、測定用電極の最下端位置を基準位置
とする水位hを求めるようにしたものである。
(9) The ninth aspect of the present invention is the above-mentioned eighth aspect.
In the water level sensor according to the aspect, the difference ΔC0 between the capacitance value of the pair of reference electrodes when not in contact with the liquid at all and the capacitance value when completely immersed in the liquid, For a pair of measurement electrodes, the difference ΔC1 between the capacitance value in a state where it is not in contact with the liquid at all and the capacitance value in a state where a portion corresponding to the water level to be measured is immersed in the liquid, Using the length L0 of the reference electrode in the reference axis direction, the measurement circuit calculates the water level h with the lowermost position of the measurement electrode as the reference position by the calculation of h = (ΔC1 / ΔC0) · L0. It was made.

【0014】(10) 本発明の第10の態様は、上述の第
6〜第9の態様に係る水位センサにおいて、一方の測定
用電極および一方の参照用電極を、単一の導電体で構成
し、この単一の導電体を測定用電極および参照用電極に
共用するようにしたものである。
(10) According to a tenth aspect of the present invention, in the water level sensor according to the sixth to ninth aspects, one of the measuring electrode and one of the reference electrodes is formed of a single conductor. The single conductor is used in common for the measurement electrode and the reference electrode.

【0015】(11) 本発明の第11の態様は、上述の第
1の態様に係る水位センサにおいて、静電容量に関与す
る有効表面積が、所定の基準軸に沿って周期的に変化す
るような形状をもった一対の測定用電極を用意し、測定
回路が、この一対の測定用電極の間の静電容量の周期的
な変化に基づいて水位を測定するようにしたものであ
る。
(11) According to an eleventh aspect of the present invention, in the water level sensor according to the first aspect, the effective surface area related to the capacitance is periodically changed along a predetermined reference axis. A pair of measuring electrodes having various shapes are prepared, and a measuring circuit measures a water level based on a periodic change in capacitance between the pair of measuring electrodes.

【0016】(12) 本発明の第12の態様は、上述の第
11の態様に係る水位センサにおいて、基準軸に沿って
互いに所定間隔をおいて配置され、静電容量に関与する
のに十分な有効表面積をもった複数の有効電極部と、こ
れらの有効電極部を互いに連結する配線部と、によって
測定用電極を構成したものである。
(12) According to a twelfth aspect of the present invention, in the water level sensor according to the eleventh aspect described above, the water level sensor is arranged at a predetermined interval from each other along the reference axis, and is sufficient to be involved in capacitance. The measurement electrode is constituted by a plurality of effective electrode portions having a large effective surface area and a wiring portion connecting these effective electrode portions to each other.

【0017】(13) 本発明の第13の態様は、上述の第
11または第12の態様に係る水位センサにおいて、測
定回路が、一対の測定用電極の静電容量値を示す信号を
微分し、この微分信号に含まれるパルス成分をカウント
して計数値nを求め、測定用電極の形状周期Pと計数値
nとの積(n・P)に基づいて水位を求めるようにした
ものである。
(13) According to a thirteenth aspect of the present invention, in the water level sensor according to the eleventh or twelfth aspect, the measuring circuit differentiates a signal indicating a capacitance value of the pair of measuring electrodes. The counted value n is obtained by counting the pulse components included in the differential signal, and the water level is obtained based on the product (n · P) of the shape period P of the measuring electrode and the counted value n. .

【0018】(14) 本発明の第14の態様は、上述の第
1〜第13の態様に係る水位センサにおいて、各電極を
絶縁層で被覆し、導電性の溶液についての水位を測定で
きるようにしたものである。
(14) According to a fourteenth aspect of the present invention, in the water level sensor according to the first to thirteenth aspects, each electrode is covered with an insulating layer so that the water level of the conductive solution can be measured. It was made.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施形態
に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on an embodiment shown in the drawings.

【0020】§1. 本発明の基本原理 はじめに、本発明に係る水位センサの基本原理を説明す
る。いま、図1に示すように、平板状の測定用電極11
および12を用意する。ここでは、測定用電極11,1
2は、いずれも幅W,高さLの長方形状の平板電極(導
電性材料から構成されている)であり、所定間隔dをお
いて互いに対向するように、平行に配置されているもの
とする。このように一対の電極を対向して配置した場
合、両電極によって容量素子が形成され、その静電容量
値Cは、電極間の誘電率をε、電極の面積をS、電極間
隔をdとすれば、 C=εS/d (1) で与えられる。測定用電極11,12が長方形状の平板
であるとすれば、面積Sは、S=W・Lであるから、上
式は、 C=ε・W・L/d (2) となる。
§1. The basic principle beginning of the present invention, illustrating the basic principle of the water level sensor according to the present invention. Now, as shown in FIG.
And 12 are prepared. Here, the measuring electrodes 11, 1
Numeral 2 is a rectangular flat plate electrode (made of a conductive material) having a width W and a height L, which are arranged in parallel so as to face each other at a predetermined interval d. I do. When a pair of electrodes are arranged facing each other in this manner, a capacitance element is formed by both electrodes, and the capacitance value C thereof is expressed as ε, the area of the electrodes as S, and the distance between the electrodes as d. Then, C = εS / d (1) is given. If the measuring electrodes 11 and 12 are rectangular flat plates, the area S is S = W · L, so the above equation is C = ε · W · L / d (2)

【0021】本発明に係る水位センサは、図1に示すよ
うに、所定間隔dをおいて配置された一対の測定用電極
11,12と、この一対の測定用電極を固定する固定手
段(図1には示されていない)と、この一対の測定用電
極11,12の間の静電容量に基づいて水位を測定する
測定回路15と、によって構成される。いま、この水位
センサを、測定用電極11,12の平板面が鉛直方向に
なるようにして、水槽内に設置した場合を考える。図2
は、このように設置した状態を示す正面図である。ここ
では、図示のように、測定用電極11,12の下端位置
をθ0、水槽の液面位置をθ1、測定用電極11,12
の上端位置をθ2とし、この水位センサによって、位置
θ0を基準位置としたときの液面までの水位hを測定す
る原理を説明する。
As shown in FIG. 1, the water level sensor according to the present invention comprises a pair of measuring electrodes 11 and 12 arranged at a predetermined distance d and fixing means (FIG. 1) for fixing the pair of measuring electrodes. 1) and a measuring circuit 15 that measures the water level based on the capacitance between the pair of measuring electrodes 11 and 12. Now, consider a case where the water level sensor is installed in a water tank such that the flat surfaces of the measurement electrodes 11 and 12 are vertical. FIG.
FIG. 4 is a front view showing a state in which the apparatus is installed as described above. Here, as shown in the figure, the lower end position of the measuring electrodes 11 and 12 is θ0, the liquid surface position of the water tank is θ1, and the measuring electrodes 11 and 12 are.
The principle of measuring the water level h up to the liquid level when the position θ0 is set as the reference position with the water level sensor will be described.

【0022】水位センサがこのような状態にあるとき、
測定用電極11,12で構成される容量素子の静電容量
Cは、液面より上の部分(位置θ1〜θ2までの高さk
に相当する部分)の静電容量Ckと、液面より下の部分
(位置θ0〜θ1までの高さhに相当する部分)の静電
容量Chとの和として求められる。ここで、液面より上
の部分の静電容量Ckは、空気の誘電率をεαとすれ
ば、 Ck=εα・W・k/d (3) で表され、液面より下の部分の静電容量Chは、液体の
誘電率をεβとすれば、 Ch=εβ・W・h/d (4) で表される。よって、全容量Cは、 C=(εα・k+εβ・h)・W/d (5) で表されることになる。測定回路15内に、一対の測定
用電極11,12についての全静電容量Cを検出する回
路を設けておけば、k=L−hであり、L,W,dは既
知の寸法値であり、εα,εβは既知の値(実際には、
温度などの環境条件により変動するが、この変動に対す
る対策は後述する)であるから、検出されたCの値を式
(5) に適用すれば、水位hを求めることができる。
When the water level sensor is in such a state,
The capacitance C of the capacitance element composed of the measurement electrodes 11 and 12 is higher than the liquid level (the height k between the positions θ1 and θ2).
) And the capacitance Ch of the portion below the liquid surface (the portion corresponding to the height h from the positions θ0 to θ1). Here, the capacitance Ck of the portion above the liquid surface is represented by Ck = εα · W · k / d (3) where the dielectric constant of air is εα, and the capacitance of the portion below the liquid surface is static. The capacitance Ch is represented by Ch = εβ · W · h / d (4), where εβ is the dielectric constant of the liquid. Therefore, the total capacity C is represented by C = (εα · k + εβ · h) · W / d (5) If a circuit for detecting the total capacitance C of the pair of measurement electrodes 11 and 12 is provided in the measurement circuit 15, k = L−h, and L, W, and d are known dimension values. And εα and εβ are known values (actually,
Although it fluctuates due to environmental conditions such as temperature, measures for this fluctuation will be described later).
If applied to (5), the water level h can be obtained.

【0023】このように、図1に示す水位センサを用い
れば、測定用電極11,12の長手方向の長さLの範囲
内(図2の位置θ0〜θ2の範囲内)での水位測定が可
能になる。別言すれば、測定用電極11,12の長手方
向を基準軸とした場合、この基準軸方向に関する測定用
電極の長さを、必要な水位測定範囲よりも長く設定して
おき、この基準軸方向が鉛直方向を向くようにセンサを
設置すればよい。なお、実用上は、水位の上昇とともに
測定用電極11,12の液中部分の表面積が単調増加す
るような構成にしておくのが好ましい。このような構成
にしておけば、水位の上昇とともに、測定回路15で検
出される静電容量の値が単調増加することになり、静電
容量値の増加をそのまま水位の増加を示す測定値として
提示することが可能になる。特に、図1に示す長方形状
の平板のように、基準軸(長さLの方向)に対して垂直
な平面で切断することにより得られる切断面(図示の例
では、上端面と同じ)が、この基準軸上の切断位置にか
かわらず同一となるような形状にしておけば、静電容量
値と水位とがほぼ線形関係を示し、測定値の取扱いが便
利になる。
As described above, when the water level sensor shown in FIG. 1 is used, the water level can be measured within the range of the length L of the measuring electrodes 11 and 12 in the longitudinal direction (within the range of the positions θ0 to θ2 in FIG. 2). Will be possible. In other words, when the longitudinal direction of the measurement electrodes 11 and 12 is used as a reference axis, the length of the measurement electrode in the reference axis direction is set to be longer than a necessary water level measurement range, and What is necessary is just to install a sensor so that a direction may turn to a perpendicular direction. In practice, it is preferable to adopt a configuration in which the surface area of the submerged portions of the measuring electrodes 11 and 12 monotonically increases as the water level rises. With such a configuration, the value of the capacitance detected by the measurement circuit 15 monotonically increases with the rise of the water level, and the increase in the capacitance value is directly used as a measurement value indicating the increase in the water level. It becomes possible to present. In particular, as in the rectangular flat plate shown in FIG. 1, a cut surface (same as the upper end surface in the illustrated example) obtained by cutting along a plane perpendicular to the reference axis (the direction of the length L) is obtained. If the shape is the same regardless of the cutting position on the reference axis, the capacitance value and the water level show a substantially linear relationship, and the handling of the measured values becomes convenient.

【0024】§2. 参照用電極を用いる実施形態 上述した水位センサにおいて、式(5) に基づいて水位h
を求めるためには、空気の誘電率εαおよび液体の誘電
率εβの値が必要である。このため、実用上は、空気の
標準的な誘電率εαおよび水位の測定対象となる液体の
標準的な誘電率εβの値を、予め設定しておき、この設
定値を用いて式(5) の演算を行うことになる。ところ
が、これらの誘電率は、必ずしも一定ではなく、特に液
体の誘電率εβは、測定対象となる液体が異なれば当然
異なることになり、また、同一の液体であっても温度条
件などによって異なってくる。たとえば、測定対象とな
る液体自体が、水、ベンゼン、重油、アルコール、…と
いうように異なってくれば、当然、誘電率εβはそれぞ
れ異なってくることになる。また、液体自体が同一であ
ったとしても、たとえば、浴槽の水位を測定する場合、
浴槽に入れる水の温度によって誘電率εβは異なってく
る。あるいは、洗濯機の水槽の水位を測定する場合であ
れば、洗濯の前後で水の汚濁状態が異なるため、やはり
誘電率εβは異なってくる。
§2. Embodiment Using Reference Electrode In the water level sensor described above, the water level h is calculated based on the equation (5).
In order to obtain the values, the values of the dielectric constant of air εα and the dielectric constant of liquid εβ are required. For this reason, in practice, the values of the standard dielectric constant εα of air and the standard dielectric constant εβ of the liquid whose water level is to be measured are set in advance, and the set value is used to calculate the equation (5). Is calculated. However, these dielectric constants are not always constant. In particular, the dielectric constant εβ of a liquid is naturally different if the liquid to be measured is different, and even if the same liquid, the dielectric constant differs depending on temperature conditions and the like. come. For example, if the liquid to be measured is different, such as water, benzene, heavy oil, alcohol,..., The dielectric constant εβ will naturally be different. Also, even when the liquid itself is the same, for example, when measuring the water level in a bathtub,
The dielectric constant εβ varies depending on the temperature of the water put in the bathtub. Alternatively, in the case of measuring the water level in the water tank of the washing machine, since the water contamination state before and after washing is different, the dielectric constant εβ also differs.

【0025】ここでは、このような誘電率の変動に対処
できる実施形態を述べる。図3に示す水位センサは、図
1に示す水位センサに、更に、一対の参照用電極21,
22を設けたものである。この一対の参照用電極21,
22は、一対の測定用電極11,12と同様に、互いに
所定間隔をおいて配置された板状の平板電極対であり、
図示されていない固定手段によって固定されることによ
り容量素子を形成している。この実施形態における測定
回路30は、一対の測定用電極11,12の間の静電容
量と、一対の参照用電極21,22の間の静電容量との
双方に基づいて水位を測定する機能を有する。
Here, an embodiment capable of coping with such a change in the dielectric constant will be described. The water level sensor shown in FIG. 3 is the same as the water level sensor shown in FIG.
22 are provided. This pair of reference electrodes 21,
Reference numeral 22 denotes a pair of plate-like plate electrodes arranged at a predetermined interval from each other, like the pair of measurement electrodes 11 and 12.
The capacitive element is formed by being fixed by fixing means (not shown). The measurement circuit 30 in this embodiment measures the water level based on both the capacitance between the pair of measurement electrodes 11 and 12 and the capacitance between the pair of reference electrodes 21 and 22. Having.

【0026】いま、この水位センサの測定用電極11,
12を、その平板面が鉛直方向になるようにして水槽内
に設置するとともに、参照用電極21,22を、その平
板面が水平方向になるようにして水槽内に設置した場合
を考える。図4は、このように設置した状態を示す正面
図である。この図4では、図2と同様に、測定用電極1
1,12の下端位置をθ0、水槽の液面位置をθ1、測
定用電極11,12の上端位置をθ2とし、更に、水槽
の底面位置をθ3として、この水位センサによって、位
置θ0を基準位置としたときの液面までの水位hを測定
する原理を説明する。
Now, the measuring electrode 11 of this water level sensor,
12 is installed in a water tank such that its flat surface is in a vertical direction, and the reference electrodes 21 and 22 are installed in the water bath such that its flat surface is in a horizontal direction. FIG. 4 is a front view showing a state in which the apparatus is installed as described above. In FIG. 4, as in FIG.
The lower end position of the water tanks 1 and 12 is θ0, the liquid surface position of the water tank is θ1, the upper end position of the measuring electrodes 11 and 12 is θ2, and the bottom surface position of the water tank is θ3. The principle of measuring the water level h up to the liquid level when the above is set forth will be described.

【0027】ここでは、まず、図3に示されているよう
に、測定用電極11,12の寸法を、幅W1,高さL1
とし、両者の間隔をd1とする。同様に、参照用電極2
1,22の寸法を、幅W0,高さL0とし、両者の間隔
をd0とする。また、空気の誘電率をεα、測定対象と
なる液体の誘電率をεβとする。はじめに、水槽内に液
体が全く入っていないという条件下において(別言すれ
ば、各電極が全く液に触れていない状態)、一対の測定
用電極11,12からなる容量素子の静電容量C1(em
p) および一対の参照用電極21,22からなる容量素
子の静電容量C0(emp) を考えると、 C1(emp) =εα・W1・L1/d1 (6) C0(emp) =εα・W0・L0/d0 (7) となる。一方、水槽内に図4の状態まで(位置θ1ま
で)液体が入っているという条件下において、一対の測
定用電極11,12からなる容量素子の静電容量C1(i
n)および一対の参照用電極21,22からなる容量素子
の静電容量C0(in)を考えると、 C1(in)=εα・W1・k/d1+εβ・W1・h/d1 (8) C0(in)=εβ・W0・L0/d0 (9) となる。
Here, first, as shown in FIG. 3, the dimensions of the measuring electrodes 11 and 12 are defined as width W1 and height L1.
And the interval between them is d1. Similarly, the reference electrode 2
The dimensions 1 and 22 are defined as width W0 and height L0, and the interval between them is defined as d0. The dielectric constant of air is εα, and the dielectric constant of the liquid to be measured is εβ. First, under the condition that no liquid is contained in the water tank (in other words, the state where each electrode is not in contact with the liquid at all), the capacitance C1 of the capacitance element including the pair of measurement electrodes 11 and 12 is used. (em
p) and the capacitance C0 (emp) of the capacitive element composed of the pair of reference electrodes 21 and 22, C1 (emp) = εα · W1 · L1 / d1 (6) C0 (emp) = εα · W0 L0 / d0 (7) On the other hand, under the condition that the liquid is contained in the water tank up to the state shown in FIG. 4 (up to the position θ1), the capacitance C1 (i) of the capacitance element including the pair of measurement electrodes 11 and 12 is provided.
n) and the capacitance C0 (in) of the capacitance element composed of the pair of reference electrodes 21 and 22: C1 (in) = εα · W1 · k / d1 + εβ · W1 · h / d1 (8) C0 ( in) = εβ · W0 · L0 / d0 (9)

【0028】そこで、液体が入っていないときと、入っ
ているときとの静電容量の差ΔC1,ΔC0を、それぞ
れ次のように定義する。
Therefore, the capacitance differences ΔC1 and ΔC0 between when the liquid is not contained and when the liquid is contained are defined as follows.

【0029】 ΔC1=C1(in)−C1(emp) (10) ΔC0=C0(in)−C0(emp) (11) 式(10),(11)の右辺に式(6) 〜(9) を代入すれば、 ΔC1=Δε・h・W1/d1 (12) ΔC0=Δε・L0・W0/d0 (13) ただし、Δε=εβ−εα (14) が得られる。ここで、W1,W0,L0,d1,d0
は、いずれも既知の値であるから、測定回路30におい
て、ΔC1およびΔC0の値を測定することができれ
ば、未知数はΔεとhのみになり、式(12)および(13)を
連立させることにより、水位hを求めることができる。
ΔC1 = C1 (in) −C1 (emp) (10) ΔC0 = C0 (in) −C0 (emp) (11) Equations (6) to (9) are added to the right side of equations (10) and (11). Is substituted, ΔC1 = Δε · h · W1 / d1 (12) ΔC0 = Δε · L0 · W0 / d0 (13) where Δε = εβ−εα (14) is obtained. Here, W1, W0, L0, d1, d0
Are both known values, so that if the measurement circuit 30 can measure the values of ΔC1 and ΔC0, the unknowns are only Δε and h, and the simultaneous equations (12) and (13) , The water level h.

【0030】もっとも、実用上は、W1=W0=W,d
1=d0=dに設定すれば、 ΔC1=Δε・h・W/d (15) ΔC0=Δε・L0・W/d (16) となり、式(15)の両辺を式(16)の両辺で割り算すれば、 ΔC1/ΔC0=h/L0 (17) となるので、結局、 h=(ΔC1/ΔC0)・L0 (18) なる単純な演算式で、水位hを求めることができる。こ
の式(18)のような単純な演算式を利用できるようにする
には、一般に、一対の測定用電極の形状を、所定の基準
軸(設置時の鉛直軸)に対して垂直な平面で切断するこ
とにより得られる切断面がこの基準軸上の切断位置にか
かわらず同一となるような形状としておき、一対の参照
用電極の形状を、一対の測定用電極を基準軸に沿って伸
縮した形状となるようにしておけばよい。たとえば、図
3に示す例の場合、一対の測定用電極11,12を、長
さL1の方向に沿った基準軸に対して垂直な平面(水平
面)で切断することにより得られる切断面は、この基準
軸上の切断位置にかかわらず同一であり、一対の参照用
電極21,22の形状は、この一対の測定用電極11,
12を基準軸に沿って縮小した形状になっている。もち
ろん、参照用電極21,22は、測定用電極11,12
を基準軸に沿って伸長させた形状にしてもよいし、測定
用電極11,12と全く同じ寸法のものにしてもよい
が、実用上は、水位センサ全体を小形化するために、縮
小した形状にするのが好ましい。
However, practically, W1 = W0 = W, d
If 1 = d0 = d, ΔC1 = Δε · h · W / d (15) ΔC0 = Δε · L0 · W / d (16), and both sides of the equation (15) are replaced by both sides of the equation (16). If divided, ΔC1 / ΔC0 = h / L0 (17), and eventually, the water level h can be obtained by a simple arithmetic expression of h = (ΔC1 / ΔC0) · L0 (18). In order to be able to use a simple arithmetic expression such as Expression (18), generally, the shape of a pair of measurement electrodes is set on a plane perpendicular to a predetermined reference axis (vertical axis at the time of installation). The cut surface obtained by cutting was set to have the same shape regardless of the cutting position on the reference axis, and the shape of the pair of reference electrodes was expanded and contracted along the reference axis. What is necessary is just to make it into a shape. For example, in the case of the example shown in FIG. 3, the cut surface obtained by cutting the pair of measurement electrodes 11 and 12 on a plane (horizontal plane) perpendicular to the reference axis along the direction of the length L1 is as follows: The shape of the pair of reference electrodes 21 and 22 is the same regardless of the cutting position on the reference axis.
12 is reduced along the reference axis. Of course, the reference electrodes 21 and 22 are used as the measurement electrodes 11 and 12.
May be extended along the reference axis, or may have exactly the same dimensions as the measurement electrodes 11 and 12, but in practice, the size was reduced in order to reduce the size of the whole water level sensor. Preferably, it is shaped.

【0031】なお、上述した原理での測定を行うために
は、測定開始時点において、参照用電極21,22が完
全に(全長L0にわたって)液中に漬積した状態になっ
ている必要がある。別言すれば、ΔC0を式(11)によっ
て求める際に用いられる静電容量C0(in)は、参照用電
極21,22が完全に誘電率εβの液中に浸っている状
態での静電容量である必要がある。このため、実際の測
定にあたっては、一対の参照用電極21,22を一対の
測定用電極11,12よりも低位置に設置するのが好ま
しい。そうすれば、空の水槽に液を満たしてゆき、水位
が徐々に増加してゆくような場合であっても、水位が測
定可能範囲に達したとき(図4の場合、θ0の位置に達
したとき)には、既に、参照用電極21,22は完全に
液中に漬積した状態になっている。なお、一対の測定用
電極11,12は、測定感度を向上させるために、でき
るだけ長手方向が鉛直方向を向くように設置するのが好
ましいが、一対の参照用電極21,22の設置向きは任
意でかまわない。図4に示す例では、参照用電極21,
22を横向きに倒して配置してある。
In order to perform the measurement based on the above-described principle, the reference electrodes 21 and 22 need to be completely immersed (over the entire length L0) in the liquid at the start of the measurement. . In other words, the capacitance C0 (in) used when obtaining ΔC0 by the equation (11) is the capacitance when the reference electrodes 21 and 22 are completely immersed in a liquid having a dielectric constant εβ. Must be capacity. For this reason, in actual measurement, it is preferable to dispose the pair of reference electrodes 21 and 22 at a lower position than the pair of measurement electrodes 11 and 12. Then, even when the empty water tank is filled with liquid and the water level gradually increases, when the water level reaches the measurable range (in FIG. 4, the water reaches the position θ0). ), The reference electrodes 21 and 22 are already completely immersed in the liquid. It is preferable that the pair of measurement electrodes 11 and 12 be installed so that the longitudinal direction is as vertical as possible in order to improve the measurement sensitivity. However, the installation direction of the pair of reference electrodes 21 and 22 is arbitrary. It doesn't matter. In the example shown in FIG.
22 is placed sideways.

【0032】図5は、測定回路30の具体的な構成例を
示すブロック図である。ここで、図の左端に示されたC
1は、一対の測定用電極11,12によって構成される
容量素子を示しており、C0は、一対の参照用電極2
1,22によって構成される容量素子を示している。容
量変化量検出部31,32は、各容量素子の静電容量の
変化量ΔC1,ΔC0を信号として出力する回路であ
り、C/V変換部33,34は、これらの信号を電圧値
V1,V0に変換する回路である。また、除算部35
は、両電圧値の除算を行い、V1/V0に相当する信号
を出力する回路であり、水位演算部36は、式(18)に基
づく演算(入力されたV1/V0の値は、ΔC1/ΔC
0の値に相当するので、これにL0に相当する値を乗算
する演算)を行い、水位hを求める回路である。この実
施形態では、更に、加算部37において、図4に示す位
置θ3〜θ0の距離mを加算して、最終的に(h+m)
で示される水位(水槽の底部の位置θ3を基準位置とし
た水位)が出力されるようにしている。
FIG. 5 is a block diagram showing a specific configuration example of the measuring circuit 30. Here, C shown at the left end of the figure
Reference numeral 1 denotes a capacitive element constituted by a pair of measurement electrodes 11 and 12, and C0 denotes a pair of reference electrodes 2
1 shows a capacitive element constituted by 1 and 22. The capacitance change amount detection units 31 and 32 are circuits that output the change amounts ΔC1 and ΔC0 of the capacitance of each capacitance element as signals, and the C / V conversion units 33 and 34 convert these signals into voltage values V1 and V2. This is a circuit for converting to V0. The division unit 35
Is a circuit that divides both voltage values and outputs a signal corresponding to V1 / V0. The water level calculator 36 performs a calculation based on Expression (18) (the input V1 / V0 value is ΔC1 / ΔC
This is a circuit for calculating a water level h by performing an operation of multiplying this value by a value corresponding to L0. In this embodiment, the adder 37 further adds the distance m between the positions θ3 to θ0 shown in FIG.
(A water level with the position θ3 at the bottom of the water tank as a reference position) is output.

【0033】§3. より具体的な実施形態 続いて、§2で述べた参照用電極を用いる実施形態のよ
り具体的な例を述べる。これまで述べてきた実施形態で
は、本発明の原理説明に都合が良いように、平板状の一
対の電極を対向させて容量素子を形成していた。しかし
ながら、面積Sの一対の平板を間隔dだけあけて対向さ
せ、両平板間に挟まれた領域の誘電率がεであった場合
に、C=εS/dで示される静電容量Cが得られるとい
う理論は、正確には、面積Sが無限大の無限平面に関し
て成り立つものである。実際には、面積Sは有限である
ため、両平板間に挟まれた領域だけでなく、その周囲の
領域の誘電率も影響を及ぼすことになる(両平板電極間
の電気力線は、両平板電極で挟まれた直方体状の領域だ
けでなく、実際には、その周囲の領域にも存在すること
になる)。したがって、本発明で用いる測定用電極や参
照用電極は、実用上は、必ずしも平板状の電極にする必
要はなく、たとえば、円柱状の電極でもかまわない。ま
た、一対の平板状電極を用いた場合であっても、両者を
必ずしも対向させる必要はなく、同一平面上に並置する
ような構成を採ってもかまわない。
§3. Next , a more specific example of the embodiment using the reference electrode described in §2 will be described. In the embodiments described so far, the capacitor is formed with a pair of flat electrodes facing each other so as to be convenient for explaining the principle of the present invention. However, when a pair of flat plates having an area S are opposed to each other with a distance d therebetween and the dielectric constant of a region sandwiched between the two flat plates is ε, a capacitance C represented by C = εS / d is obtained. The theory that this is true holds true for an infinite plane where the area S is infinite. Actually, since the area S is finite, not only the region sandwiched between the two flat plates but also the dielectric constant of the surrounding region has an effect. In fact, it is present not only in the rectangular parallelepiped region sandwiched between the plate electrodes, but also in the surrounding region). Therefore, in practice, the measurement electrode and the reference electrode used in the present invention do not necessarily have to be plate-shaped electrodes, and may be, for example, columnar electrodes. Further, even when a pair of plate-shaped electrodes is used, it is not always necessary to oppose both, and a configuration in which they are juxtaposed on the same plane may be adopted.

【0034】図6(a) に示す水位センサ40は、一対の
測定用電極を一対の導電線で構成し、この一対の導電線
が平行になるように、固定手段によって固定したもので
ある。すなわち、絶縁性の支持基板41上には、測定用
電極を構成する一対の導電線42,43が所定間隔をお
いて平行に取り付けられており、その下には、参照用電
極を構成する一対の導電線44,45が同様に所定間隔
をおいて平行に取り付けられている。各導電線42,4
3,44,45と、端子T42,T43,T44,T4
5との間を配線で接続しておくようにすれば、端子T4
2,T43間の静電容量をC1、端子T44,T45間
の静電容量をC0として、図5に示す測定回路30を適
用することにより、水位の測定を行うことができる。各
電極は、細い円柱状の電極を構成することになるが、上
述したように、両電極間の電気力線は両電極の周囲の領
域を通るため、この周囲の領域に液体が侵入することに
より誘電率の変化が生じ、測定が可能になる。
In the water level sensor 40 shown in FIG. 6A, a pair of measuring electrodes are constituted by a pair of conductive wires, and the pair of conductive wires are fixed by fixing means so as to be parallel. That is, a pair of conductive wires 42 and 43 constituting a measurement electrode are attached in parallel at a predetermined interval on an insulating support substrate 41, and a pair of conductive wires 42 and 43 constituting a reference electrode are provided below the pair. The conductive wires 44 and 45 are similarly attached in parallel at a predetermined interval. Each conductive wire 42, 4
3, 44, 45 and terminals T42, T43, T44, T4
5 is connected by wiring, the terminal T4
Assuming that the capacitance between the terminals T2 and T43 is C1 and the capacitance between the terminals T44 and T45 is C0, the water level can be measured by applying the measurement circuit 30 shown in FIG. Each electrode forms a thin columnar electrode, but as described above, the lines of electric force between the two electrodes pass through the area around both electrodes, so that liquid enters the area around this electrode. Causes a change in the dielectric constant, and enables measurement.

【0035】一方、図6(b) に示す水位センサ50は、
一対の測定用電極を一対の導電線で構成し、この一対の
導電線によって撚り線が構成されるように、固定手段に
よって固定したものである。すなわち、絶縁性の支持基
板51上には、測定用電極を構成する一対の導電線5
2,53が撚り線を構成した状態で取り付けられてお
り、その脇には、参照用電極を構成する一対の導電線5
4,55が同様に撚り線を構成した状態で取り付けられ
ている。ただし、導電線54,55の撚り線部分は、導
電線52,53よりも下方の部分だけであり、それより
も上方の部分は単なる配線として機能する。各導電線は
絶縁層で被覆されており、実質的な容量素子を構成する
部分は、撚り線部分である。したがって、実質的には、
測定用電極対からなる容量素子(導電線52,53の撚
り線部分)よりも下の位置に、参照用電極対からなる容
量素子(導電線54,55の撚り線部分)が配置されて
いることになり、液面が測定可能範囲に到達した時点に
おいて、参照用電極対からなる容量素子は液中に完全に
漬積している状態になっている。各導電線52,53,
54,55と、端子T52,T53,T54,T55と
を接続しておくようにすれば、端子T52,T53間の
静電容量をC1、端子T54,T55間の静電容量をC
0として、図5に示す測定回路30を適用することによ
り、水位の測定を行うことができる。このように撚り線
を電極として用いると、液中に浸っている長さが増すた
め、感度を向上させるメリットが得られる。
On the other hand, the water level sensor 50 shown in FIG.
The pair of measurement electrodes are formed of a pair of conductive wires, and are fixed by fixing means such that the pair of conductive wires form a stranded wire. That is, a pair of conductive wires 5 constituting the measurement electrode
2 and 53 are attached in a state of forming a stranded wire, and a pair of conductive wires 5 forming a reference electrode are provided beside the stranded wire.
4, 55 are attached in a state where the stranded wires are similarly formed. However, the stranded portions of the conductive wires 54 and 55 are only lower portions than the conductive wires 52 and 53, and the portions above the stranded wires function simply as wiring. Each conductive wire is covered with an insulating layer, and a portion constituting a substantial capacitive element is a stranded wire portion. Thus, in effect,
The capacitive element (the stranded wire portion of the conductive wires 54 and 55) composed of the reference electrode pair is disposed below the capacitive element (the stranded wire portion of the conductive wires 52 and 53) composed of the measurement electrode pair. In other words, when the liquid level reaches the measurable range, the capacitance element composed of the reference electrode pair is completely immersed in the liquid. Each of the conductive lines 52, 53,
If the terminals 54 and 55 are connected to the terminals T52, T53, T54 and T55, the capacitance between the terminals T52 and T53 is C1, and the capacitance between the terminals T54 and T55 is C1.
By setting the value to 0 and applying the measurement circuit 30 shown in FIG. 5, the water level can be measured. When the stranded wire is used as the electrode as described above, the length of the electrode immersed in the liquid is increased, and thus the merit of improving the sensitivity can be obtained.

【0036】図7(a) に示す水位センサ60は、固定手
段を平板状の支持基板によって構成し、各電極をこの支
持基板上に形成された導電層によって構成したものであ
る。すなわち、絶縁性の支持基板61上には、測定用電
極を構成する一対の導電層62,63が同一平面上に並
置されており、その下方には、参照用電極を構成する一
対の導電層64,65が同一平面上に並置されている。
各導電層62,63,64,65と、端子T62,T6
3,T64,T65との間を配線で接続しておくように
すれば、端子T62,T63間の静電容量をC1、端子
T64,T65間の静電容量をC0として、図5に示す
測定回路30を適用することにより、水位の測定を行う
ことができる。なお、図示の例では、導電層64,65
と端子T64,T65との間に配線層66,67が形成
されているが、配線間の距離が離れているため、測定値
に大きな影響はない。この実施形態では、各電極は、い
ずれも同一平面上に形成された導電層となるが、上述し
たように、電極間の電気力線はこの平面内に限られず、
その表裏の近傍領域を通るため、支持基板61の表裏が
液体に浸されることにより誘電率の変化が生じ、測定が
可能になる。
In the water level sensor 60 shown in FIG. 7A, the fixing means is constituted by a flat support substrate, and each electrode is constituted by a conductive layer formed on the support substrate. That is, a pair of conductive layers 62 and 63 constituting a measuring electrode are juxtaposed on the same plane on an insulating support substrate 61, and a pair of conductive layers 62 and 63 constituting a reference electrode are provided below the pair. 64 and 65 are juxtaposed on the same plane.
Each of the conductive layers 62, 63, 64, 65 and terminals T62, T6
3, the capacitance between the terminals T62 and T63 is C1, and the capacitance between the terminals T64 and T65 is C0, and the measurement shown in FIG. By applying the circuit 30, the water level can be measured. In the illustrated example, the conductive layers 64 and 65 are used.
Although the wiring layers 66 and 67 are formed between the wiring and the terminals T64 and T65, the distance between the wirings is large, so that the measured values are not significantly affected. In this embodiment, each electrode is a conductive layer formed on the same plane, but as described above, the lines of electric force between the electrodes are not limited to this plane,
Since the liquid crystal passes through the area near the front and back, the front and back of the support substrate 61 are immersed in the liquid, causing a change in the dielectric constant, thereby enabling measurement.

【0037】図7(b) に示す水位センサ70は、図7
(a) に示す水位センサ60の支持基板60を中央から折
り曲げ、上面から見たときにL字状になるような加工を
施したものである。容量素子を形成すべき一対の電極
が、互いに交錯する2つの平面にそれぞれ別れて形成さ
れるようになるため、水位センサ60に比べてより感度
の高い測定が可能になる。
The water level sensor 70 shown in FIG.
(a) The support substrate 60 of the water level sensor 60 shown in (a) is bent from the center, and processed to be L-shaped when viewed from above. Since a pair of electrodes on which a capacitance element is to be formed are separately formed on two planes intersecting with each other, measurement with higher sensitivity than the water level sensor 60 can be performed.

【0038】この図7(a) ,(b) に示す実施形態では、
支持基板61としてポリイミドなどの絶縁フィルムを用
い、電極や配線として用いる導電層62〜67を、この
絶縁フィルム上にパターニングにより形成した銅などの
金属箔で構成することができる。このような構成による
水位センサは、大量生産に適し、製造コストも低く抑え
ることができる。
In the embodiment shown in FIGS. 7A and 7B,
By using an insulating film such as polyimide as the support substrate 61, the conductive layers 62 to 67 used as electrodes and wirings can be formed of a metal foil such as copper formed by patterning on the insulating film. The water level sensor having such a configuration is suitable for mass production and can keep the manufacturing cost low.

【0039】図8(a) に示す水位センサ80は、測定用
電極および参照用電極の一方を共通の円柱状導電体81
により構成し、他方の測定用電極および参照用電極をこ
の円柱状導電体81の外周よりも大きな内周を有する円
筒状導電体82,83により構成したものである。図示
のとおり、円筒状導電体82,83の内側に円柱状導電
体81を挿入し、両者間に液体が浸透できるような空隙
を確保した状態で、固定手段による固定がなされてい
る。この様子は、図8(b) の横断面図に明瞭に示されて
いる。円柱状導電体81と円筒状導電体82との間に
は、絶縁体からなる充填固定部82Aが形成されてお
り、両者が固定されている。この充填固定部82Aは、
断面半円状の形態をなし、図8(b) においては、円筒状
導電体82の内部の上半分の部分のみに充填されてい
る。円筒状導電体82の内部の下半分の部分には、空隙
部82Bが形成され、ここに液体が浸透できる構造とな
っている。同様に、円柱状導電体81と円筒状導電体8
3との間には、絶縁体からなる充填固定部83Aが形成
されており、両者が固定されている。やはりこの充填固
定部83Aは、断面半円状の形態をなし、もう一方に液
体が浸透できる半円状の空隙部83Bが形成されてい
る。
In the water level sensor 80 shown in FIG. 8A, one of a measurement electrode and a reference electrode is connected to a common cylindrical conductor 81.
And the other measurement electrode and reference electrode are constituted by cylindrical conductors 82 and 83 having an inner periphery larger than the outer periphery of the columnar conductor 81. As shown in the drawing, the columnar conductor 81 is inserted inside the cylindrical conductors 82 and 83, and the fixing is performed by the fixing means in a state in which a gap for allowing liquid to penetrate therebetween is secured. This is clearly shown in the cross-sectional view of FIG. A filling fixing portion 82A made of an insulator is formed between the columnar conductor 81 and the cylindrical conductor 82, and both are fixed. The filling and fixing portion 82A
8 (b), only the upper half of the inside of the cylindrical conductor 82 is filled. A cavity 82B is formed in the lower half of the inside of the cylindrical conductor 82, and has a structure in which liquid can penetrate there. Similarly, the columnar conductor 81 and the cylindrical conductor 8
A filling fixing portion 83A made of an insulator is formed between the first fixing member 3 and the second fixing member 3, and both are fixed. Again, the filling and fixing portion 83A has a semicircular cross section, and a semicircular void portion 83B through which liquid can penetrate is formed on the other side.

【0040】結局、図8(a) において、円柱状導電体8
1の上側の3/4ほどの部分は測定用電極の一方として
機能し、下側の1/4ほどの部分は参照用電極の一方と
して機能することになる。各導電体81,82,83と
端子T81,T82,T83との間を配線で接続してお
くようにすれば、端子T81,T82間の静電容量をC
1、端子T81,T83間の静電容量をC0として、図
5に示す測定回路30を適用することにより、水位の測
定を行うことができる。この例のように、一方の測定用
電極および一方の参照用電極を、単一の導電体で構成す
れば、この単一の導電体を共用することができ、構造を
より単純化させることができる。もちろん、図6あるい
は図7に示す水位センサにおいても、一方の測定用電極
および一方の参照用電極を、単一の導電体で構成し、こ
の単一の導電体を共用することが可能である。
After all, as shown in FIG.
The upper 3/4 portion of 1 functions as one of the measurement electrodes, and the lower 1/4 portion functions as one of the reference electrodes. If the conductors 81, 82, 83 and the terminals T81, T82, T83 are connected by wiring, the capacitance between the terminals T81, T82 is C
1. With the capacitance between the terminals T81 and T83 being C0, the water level can be measured by applying the measurement circuit 30 shown in FIG. If one measuring electrode and one reference electrode are formed of a single conductor as in this example, the single conductor can be shared, and the structure can be further simplified. it can. Of course, also in the water level sensor shown in FIG. 6 or FIG. 7, it is possible to configure one measuring electrode and one reference electrode with a single conductor and share this single conductor. .

【0041】§4. 有効表面積を周期的に変化させた実施形態 前述した§2では、参照用電極を利用することにより、
誘電率の変化に対処する手法を述べたが、ここでは、誘
電率の変化に対処する別な手法を述べる。図9は、この
別な手法を利用した水位センサ90の平面図である。こ
の水位センサ90は、ポリイミドフィルムからなる支持
基板91上に、図示のような形状をした一対の測定用電
極92,93を形成したものである。測定用電極92,
93は、金属箔からなる導電層であり、図示のとおり互
いに左右対称の形状をしている。
§4. Embodiment in which effective surface area is periodically changed In §2 described above, by using a reference electrode,
Although the method for dealing with the change in the dielectric constant has been described, another method for dealing with the change in the dielectric constant will be described here. FIG. 9 is a plan view of a water level sensor 90 using this other method. This water level sensor 90 is formed by forming a pair of measuring electrodes 92 and 93 having a shape as shown on a supporting substrate 91 made of a polyimide film. Measuring electrode 92,
Reference numeral 93 denotes a conductive layer made of a metal foil, which has a symmetrical shape as shown in the figure.

【0042】測定用電極92は、複数の有効電極部92
Aと、これら有効電極部92Aを互いに連結する配線部
92Bとから構成されている。図の上下方向に基準軸を
定義した場合、有効電極部92Aは、この基準軸に沿っ
て互いに所定間隔をおいて配置された電極ということに
なる。同様に、測定用電極93は、複数の有効電極部9
3Aと、これら有効電極部93Aを互いに連結する配線
部93Bとから構成されている。測定用電極92と測定
用電極93とは、同一平面上に並置されているが、上述
したように、両電極間には、静電容量が形成される。こ
こで、有効電極部92A,93Aは、この静電容量に関
与するのに十分な有効表面積をもった電極である。これ
に対して、配線部92B,92Bは、少なくとも配線と
して機能するのに十分な表面積を有していればよく、必
ずしも静電容量に関与するための面積は、必要とされな
い。図9に示す例では、両電極92,93間に形成され
る静電容量は、有効電極部92A,93Aに基づくもの
が支配的であり、配線部92B,93Bに基づくものは
非常にわずかである。
The measuring electrode 92 includes a plurality of effective electrode portions 92.
A and a wiring portion 92B connecting these effective electrode portions 92A to each other. When a reference axis is defined in the vertical direction in the drawing, the effective electrode portions 92A are electrodes arranged at a predetermined interval along the reference axis. Similarly, the measurement electrode 93 includes a plurality of effective electrode portions 9.
3A and a wiring portion 93B connecting these effective electrode portions 93A to each other. Although the measurement electrode 92 and the measurement electrode 93 are juxtaposed on the same plane, a capacitance is formed between the two electrodes as described above. Here, the effective electrode portions 92A and 93A are electrodes having an effective surface area sufficient to contribute to the capacitance. On the other hand, the wiring portions 92B, 92B only need to have at least a sufficient surface area to function as a wiring, and an area for participating in capacitance is not necessarily required. In the example shown in FIG. 9, the capacitance formed between the electrodes 92 and 93 is predominantly based on the effective electrode portions 92A and 93A, and the capacitance based on the wiring portions 92B and 93B is very small. is there.

【0043】結局、この図9に示す水位センサ90に
は、静電容量に関与する有効表面積が、所定の基準軸
(図9の上下方向)に沿って周期的に変化するような形
状をもった一対の測定用電極92,93が形成されてい
ることになる。図示の例では、有効電極部92A,93
Aの上下方向の幅はhAであり、配線部92B,93B
の上下方向の幅はhBであり、形状は周期Pで変化して
いることになる。このように、周期的に形状が変化する
測定用電極92,93を用いれば、水位の変化は、測定
用電極92,93間の静電容量の周期的な変化に基づい
て検出することができる。
Eventually, the water level sensor 90 shown in FIG. 9 has a shape such that the effective surface area related to the capacitance changes periodically along a predetermined reference axis (vertical direction in FIG. 9). Thus, a pair of measurement electrodes 92 and 93 are formed. In the illustrated example, the effective electrode portions 92A, 93
The vertical width of A is hA, and the wiring portions 92B, 93B
Is hB in the vertical direction, and the shape changes at a period P. As described above, when the measurement electrodes 92 and 93 whose shapes change periodically are used, the change in the water level can be detected based on the periodic change in the capacitance between the measurement electrodes 92 and 93. .

【0044】たとえば、図9の左側に示したように、こ
の支持基板91上に、下から上へ向かって、区間h1,
h2,h3,h4,h5,…を定義してみる。ここで、
奇数番目の各区間は、有効電極部92A,93Aが配置
されている区間であり、偶数番目の各区間は、配線部9
2B,93Bが配置されている区間である。そして、こ
の支持基板91を、基準軸(図9の上下方向)が鉛直方
向を向くようにして水槽に入れ、この水槽内に徐々に液
体を満たしていった場合の測定用電極92,93間の静
電容量の変化がどうなるかを考える。図10は、このよ
うな条件における容量値Cの変化を示すグラフである。
グラフの横軸には水位が区間の目盛りで示されており、
グラフの縦軸には各水位に対応する容量値Cが示されて
いる。図示のとおり、グラフは初期値Cφからステップ
状に増加する周期関数になることがわかる。すなわち、
水位が奇数番目の区間に属している間は、水位の増加に
伴い容量値Cが増加することになるが、水位が偶数番目
の区間に属している間は、水位の増加がほとんど見られ
なくなる。その理由は、上述したように、有効電極部9
2A,93Aが、静電容量に影響を与えるだけの十分な
有効面積を有しているのに対し、配線部92B,93B
は、そのような十分な有効面積を有しておらず、また、
左右の両端位置に形成されているため、電極間の距離が
離れ、静電容量に対して十分な影響を与えることができ
ないためである。
For example, as shown on the left side of FIG.
Let us define h2, h3, h4, h5,. here,
Each odd-numbered section is a section in which the effective electrode portions 92A and 93A are arranged, and each even-numbered section is a wiring section 9.
This is a section where 2B and 93B are arranged. Then, the support substrate 91 is placed in a water tank such that the reference axis (vertical direction in FIG. 9) is oriented vertically, and between the measurement electrodes 92 and 93 when the water tank is gradually filled with liquid. Consider what happens to the change in capacitance of FIG. 10 is a graph showing a change in the capacitance value C under such a condition.
On the horizontal axis of the graph, the water level is indicated by the scale of the section,
The vertical axis of the graph indicates the capacitance value C corresponding to each water level. As shown in the figure, it can be seen that the graph is a periodic function that increases stepwise from the initial value Cφ. That is,
While the water level belongs to the odd-numbered section, the capacitance value C increases with the increase of the water level, but the water level hardly increases while the water level belongs to the even-numbered section. . The reason is, as described above, the effective electrode section 9
2A and 93A have a sufficient effective area to affect the capacitance, whereas the wiring portions 92B and 93B
Does not have such a sufficient effective area, and
This is because the electrodes are formed at the left and right ends, so that the distance between the electrodes is large and the capacitance cannot be sufficiently affected.

【0045】さて、この図10に示すグラフにおいて、
容量値Cの絶対値は、液体の誘電率εβの変動によって
変化することになるが、グラフの周期特性は、液体の誘
電率に関わらず一定であることがわかる。すなわち、グ
ラフ上では、初期値Cφから、増加/停滞/増加/停滞
/増加/停滞/…という周期的な変化が繰り返されてゆ
き、たとえば、「3回目の増加は区間h5において生じ
る」という特徴は、液体の誘電率に関わらず不変であ
る。したがって、水槽に液体を満たし始めてからの容量
値Cの増加回数あるいは停滞回数をカウントしてゆけ
ば、このカウント値に応じて、現在の水位がどの区間に
あるかを認識することが可能になる。
Now, in the graph shown in FIG.
Although the absolute value of the capacitance value C changes depending on the change in the dielectric constant εβ of the liquid, it can be seen that the periodic characteristic of the graph is constant regardless of the dielectric constant of the liquid. That is, on the graph, a periodic change of increase / stagnation / increase / stagnation / increase / stagnation /... Is repeated from the initial value Cφ, for example, a feature that “the third increase occurs in the section h5”. Is invariant regardless of the dielectric constant of the liquid. Therefore, by counting the number of times of increase or stagnation of the capacity value C after the water tank is filled with the liquid, it is possible to recognize in which section the current water level is in accordance with the count value. .

【0046】このような基本原理に基づいて水位検出を
行うには、図11に示すような測定回路を用意しておけ
ばよい。この測定回路の左端に示されたCは、図9に示
す水位センサ90における測定用電極92,93からな
る容量素子を示している。C/V変換部94は、この容
量素子の静電容量値Cを電圧Vに変換する回路である。
実際には、図9に示す端子T92,T93をC/V変換
部94の入力端子に接続することになる。水槽に液体を
満たしてゆくと、C/V変換部94からは、図10のグ
ラフに示すような周期的に増加する電圧値が出力される
ことになる。そこで、微分演算部95において、この電
圧値を微分すれば、増加/停滞/増加/停滞/…という
繰り返し周期に応じたパルス信号が得られることにな
る。このパルス信号を、カウンタ96でカウントしてパ
ルス数を示す計数値nを求め、乗算部97において、こ
の計数値nに、測定用電極92,93の形状周期Pを乗
じた積(n・P)を求めれば、区間h1の下端位置を基
準位置とした水位が得られることになる。図11に示す
測定回路では、更に、加算部98を設け、図9に示すよ
うに、支持基板91の下端余白部の高さh0を加算する
ことにより、支持基板91の下端位置を基準位置とした
水位(n・P)+h0が得られるようにしている。
In order to detect the water level based on such a basic principle, a measuring circuit as shown in FIG. 11 may be prepared. C shown at the left end of the measurement circuit indicates a capacitive element including the measurement electrodes 92 and 93 in the water level sensor 90 shown in FIG. The C / V converter 94 is a circuit that converts the capacitance value C of the capacitance element into a voltage V.
Actually, the terminals T92 and T93 shown in FIG. 9 are connected to the input terminals of the C / V converter 94. As the water tank is filled with the liquid, the C / V converter 94 outputs a periodically increasing voltage value as shown in the graph of FIG. Therefore, if this voltage value is differentiated in the differential operation unit 95, a pulse signal corresponding to the repetition cycle of increase / stagnation / increase / stagnation / ... can be obtained. The pulse signal is counted by a counter 96 to obtain a count value n indicating the number of pulses, and a multiplier 97 multiplies the count value n by the shape period P of the measuring electrodes 92 and 93 (n · P). ), A water level with the lower end position of the section h1 as the reference position can be obtained. The measurement circuit shown in FIG. 11 further includes an adder 98, and as shown in FIG. 9, adds the height h0 of the lower margin of the support substrate 91, thereby setting the lower end position of the support substrate 91 as the reference position. Water level (n · P) + h0 is obtained.

【0047】もっとも、上述した測定原理では、「現在
の水位がどの区間にあるか」という情報しか得られない
が、測定用電極92,93の形状周期Pを、必要な測定
精度に応じて小さく設定すれば、必要な精度での測定は
可能である。あるいは、過去に得られた「増加」部分の
グラフの傾斜と、実際に得られた容量値Cとに基づい
て、各区間内の正確な水位を線形補間演算によって求め
る手法を採ることも可能である。
According to the above-described measurement principle, only information on "in which section the current water level is" can be obtained. However, the shape period P of the measurement electrodes 92 and 93 can be reduced according to the required measurement accuracy. If set, measurement with the required accuracy is possible. Alternatively, it is also possible to adopt a method of obtaining an accurate water level in each section by linear interpolation based on the slope of the graph of the “increase” obtained in the past and the actually obtained capacity value C. is there.

【0048】以上、本発明を図示するいくつかの実施形
態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に
限定されるものではなく、この他にも種々の形態で実施
可能である。特に、上述した個々の実施形態における各
電極の形状や形態は、いずれも一例を示したものであ
り、本発明はこれらの形状や形態に限定されるものでは
ない。たとえば、図9に示した有効表面積を周期的に変
化させた実施形態では、各測定用電極92,93は、支
持基板91上に形成された平板状の電極であるが、立体
的な測定用電極を用いることも可能である。具体的に
は、基本的には円柱状をなすが、中心軸方向に関して、
径が周期的に変化するような形状をした電極を2つ用意
し、これを平行に配置して測定用電極として利用しても
よい。この場合でも、測定用電極は、「静電容量に関与
する有効表面積が、基準軸に沿って周期的に変化する」
という条件を満たすことができる。
As described above, the present invention has been described based on several embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and can be implemented in various other forms. In particular, the shapes and forms of the respective electrodes in the individual embodiments described above are merely examples, and the present invention is not limited to these forms and forms. For example, in the embodiment shown in FIG. 9 in which the effective surface area is periodically changed, each of the measurement electrodes 92 and 93 is a plate-like electrode formed on the support substrate 91, but is used for three-dimensional measurement. It is also possible to use electrodes. Specifically, it is basically cylindrical, but with respect to the central axis direction,
Two electrodes having a shape whose diameter changes periodically may be prepared, arranged in parallel, and used as a measurement electrode. Even in this case, the measuring electrode is "the effective surface area related to the capacitance periodically changes along the reference axis."
Condition can be satisfied.

【0049】また、これまでの実施形態では特に述べな
かったが、導電性の溶液についても水位測定を行う場合
には、溶液に浸したときに、電極どうしが短絡しないよ
うに、各電極を絶縁層で被覆した形態にする必要があ
る。
Although not particularly described in the above embodiments, when measuring the water level of a conductive solution, the electrodes are insulated so that the electrodes are not short-circuited when immersed in the solution. It must be in a form coated with a layer.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上のとおり、本発明に係る水位センサ
によれば、容量素子の容量値の変化を利用して水位を測
定するようにしたため、単純な構造で正確な水位を測定
することができるようになる。
As described above, according to the water level sensor according to the present invention, the water level is measured by using the change in the capacitance value of the capacitance element. Therefore, the accurate water level can be measured with a simple structure. become able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る基本的な水位センサの構成要素を
示す斜視図(一部はブロック図)である。
FIG. 1 is a perspective view (partially a block diagram) showing components of a basic water level sensor according to the present invention.

【図2】図1に示す水位センサを用いて水位測定を行っ
ている状態を示す正面図である。
FIG. 2 is a front view showing a state in which a water level measurement is performed using the water level sensor shown in FIG.

【図3】本発明に係る参照用電極を用いた水位センサの
構成要素を示す斜視図(一部はブロック図)である。
FIG. 3 is a perspective view (partially a block diagram) showing components of a water level sensor using a reference electrode according to the present invention.

【図4】図3に示す水位センサを用いて水位測定を行っ
ている状態を示す正面図である。
FIG. 4 is a front view showing a state where a water level measurement is being performed using the water level sensor shown in FIG. 3;

【図5】図3に示す水位センサの測定回路の詳細な構成
を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of a measurement circuit of the water level sensor shown in FIG.

【図6】図3に示す水位センサの具体的な構成例を示す
斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a specific configuration example of the water level sensor shown in FIG.

【図7】図3に示す水位センサの別の具体的な構成例を
示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing another specific configuration example of the water level sensor shown in FIG.

【図8】図3に示す水位センサの更に別の具体的な構成
例を示す斜視図および横断面図である。
8 is a perspective view and a cross-sectional view showing still another specific configuration example of the water level sensor shown in FIG.

【図9】本発明に係る周期的形状の電極をもった水位セ
ンサの正面図である。
FIG. 9 is a front view of a water level sensor having periodic electrodes according to the present invention.

【図10】図9に示す水位センサの測定原理を示すグラ
フである。
FIG. 10 is a graph showing a measurement principle of the water level sensor shown in FIG.

【図11】図9に示す水位センサの測定回路の詳細な構
成を示すブロック図である。
11 is a block diagram showing a detailed configuration of a measurement circuit of the water level sensor shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,12…測定用電極 15…測定回路 21,22…参照用電極 30…測定回路 31,32…容量変化量検出部 33,34…C/V変換部 35…除算部 36…水位演算部 37…加算部 40…水位センサ 41…支持基板 42,43…導電線(測定用電極) 44,45…導電線(参照用電極) 50…水位センサ 51…支持基板 52,53…撚り線状の導電線(測定用電極) 54,55…撚り線状の導電線(参照用電極) 60…水位センサ 61…支持基板 62,63…導電層(測定用電極) 64,65…導電層(参照用電極) 66,67…配線層 70…水位センサ 80…水位センサ 81…円柱状導電体 82,83…円筒状導電体 82A,83A…充填固定部 82B,83B…空隙部 90…水位センサ 91…支持基板 92,93…測定用電極 92A,93A…有効電極部 92B,93B…配線部 94…C/V変換部 95…微分演算部 96…カウンタ 97…乗算部 98…加算部 C,C0,C1…静電容量/容量素子 d,d0,d1…電極間隔 h,k,m…長さ/水位 h1〜h19…区間 hA,hB,h0…各部の長さ L,L0,L1…電極の長さ T42〜T93…端子 W,W0,W1…電極の幅 εα,εβ…誘電率 θ0〜θ3…水位の位置 11, 12 ... Measurement electrode 15 ... Measurement circuit 21, 22 ... Reference electrode 30 ... Measurement circuit 31, 32 ... Capacity change amount detection unit 33, 34 ... C / V conversion unit 35 ... Division unit 36 ... Water level calculation unit 37 ... Addition unit 40 ... Water level sensor 41 ... Support substrate 42, 43 ... Conductive wire (measuring electrode) 44, 45 ... Conductive wire (reference electrode) 50 ... Water level sensor 51 ... Support substrate 52, 53 ... Twisted wire conductive Wires (measurement electrodes) 54, 55 stranded conductive wires (reference electrodes) 60 water level sensor 61 support substrates 62, 63 conductive layers (measurement electrodes) 64, 65 conductive layers (reference electrodes) 66, 67: Wiring layer 70: Water level sensor 80: Water level sensor 81: Cylindrical conductor 82, 83 ... Cylindrical conductor 82A, 83A: Filling fixed part 82B, 83B ... Gap part 90: Water level sensor 91: Support substrate 92,93 Measurement electrodes 92A, 93A: Effective electrode portions 92B, 93B: Wiring portion 94: C / V conversion portion 95: Differential operation portion 96: Counter 97: Multiplication portion 98: Addition portion C, C0, C1: Capacitance / capacitance Element d, d0, d1 ... electrode interval h, k, m ... length / water level h1-h19 ... section hA, hB, h0 ... length of each part L, L0, L1 ... electrode length T42-T93 ... terminal W , W0, W1... Electrode width εα, εβ .dielectric constant θ0 to θ3... Water level position

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の基準位置から液面に至るまでの水
位を測定する水位センサにおいて、 所定間隔をおいて配置された一対の測定用電極と、この
一対の測定用電極を固定する固定手段と、この一対の測
定用電極の間の静電容量に基づいて水位を測定する測定
回路と、を備えることを特徴とする水位センサ。
1. A water level sensor for measuring a water level from a predetermined reference position to a liquid level, comprising: a pair of measurement electrodes arranged at a predetermined interval; and fixing means for fixing the pair of measurement electrodes. And a measurement circuit for measuring a water level based on a capacitance between the pair of measurement electrodes.
【請求項2】 請求項1に記載の水位センサにおいて、 所定の基準軸方向に関する各測定用電極の長さが、必要
な水位測定範囲よりも長く設定されており、前記基準軸
方向が鉛直方向を向くようにセンサ全体を設置したとき
に、水位の上昇とともに各測定用電極の液中部分の表面
積が単調増加するように構成されていることを特徴とす
る水位センサ。
2. The water level sensor according to claim 1, wherein a length of each measurement electrode in a predetermined reference axis direction is set longer than a required water level measurement range, and the reference axis direction is a vertical direction. A water level sensor characterized in that the surface area of the submerged portion of each measurement electrode monotonically increases as the water level rises when the entire sensor is installed facing the water.
【請求項3】 請求項2に記載の水位センサにおいて、 一対の測定用電極を一対の導電線で構成し、前記一対の
導電線が平行になるように、もしくは、互いに撚り線を
構成するように、固定手段によって固定したことを特徴
とする水位センサ。
3. The water level sensor according to claim 2, wherein the pair of measurement electrodes are formed of a pair of conductive wires, and the pair of conductive wires are configured to be parallel to each other or to form a stranded wire. A water level sensor fixed by fixing means.
【請求項4】 請求項2に記載の水位センサにおいて、 固定手段を平板状の支持基板によって構成し、各測定用
電極をこの支持基板上に形成された導電層によって構成
したことを特徴とする水位センサ。
4. The water level sensor according to claim 2, wherein the fixing means is constituted by a flat support substrate, and each measuring electrode is constituted by a conductive layer formed on the support substrate. Water level sensor.
【請求項5】 請求項2に記載の水位センサにおいて、 一方の測定用電極を円柱状導電体により構成し、他方の
測定用電極を前記円柱状導電体の外周よりも大きな内周
を有する円筒状導電体により構成し、前記円筒状導電体
の内側に前記円柱状導電体を挿入し、両者間に液体が浸
透できるような空隙を確保した状態で固定手段によって
固定したことを特徴とする水位センサ。
5. The water level sensor according to claim 2, wherein one of the measuring electrodes is formed of a columnar conductor, and the other of the measuring electrodes is a cylinder having an inner circumference larger than the outer circumference of the columnar conductor. A water level, wherein the column-shaped conductor is inserted inside the cylindrical conductor, and is fixed by a fixing means in a state where a space through which a liquid can permeate is secured between the two. Sensor.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載の水位セ
ンサにおいて、 所定間隔をおいて配置された一対の参照用電極を更に設
け、固定手段によって一対の測定用電極および一対の参
照用電極が固定されるようにし、測定回路が、前記一対
の測定用電極の間の静電容量と前記一対の参照用電極の
間の静電容量との双方に基づいて水位を測定することを
特徴とする水位センサ。
6. The water level sensor according to claim 1, further comprising a pair of reference electrodes arranged at a predetermined interval, and a pair of measurement electrodes and a pair of reference electrodes provided by fixing means. The electrodes are fixed, and the measurement circuit measures a water level based on both the capacitance between the pair of measurement electrodes and the capacitance between the pair of reference electrodes. Water level sensor.
【請求項7】 請求項6に記載の水位センサにおいて、 一対の参照用電極を一対の測定用電極よりも低位置に固
定したことを特徴とする水位センサ。
7. The water level sensor according to claim 6, wherein the pair of reference electrodes is fixed at a lower position than the pair of measurement electrodes.
【請求項8】 請求項6または7に記載の水位センサに
おいて、 一対の測定用電極の形状を、所定の基準軸に対して垂直
な平面で切断することにより得られる切断面が前記基準
軸上の切断位置にかかわらず同一となるような形状と
し、 一対の参照用電極の形状を、前記一対の測定用電極と同
一形状か、もしくは前記一対の測定用電極を前記基準軸
に沿って伸縮した形状となるようにしたことを特徴とす
る水位センサ。
8. The water level sensor according to claim 6, wherein a cut surface obtained by cutting the shape of the pair of measurement electrodes by a plane perpendicular to a predetermined reference axis is on the reference axis. The shape of the pair of reference electrodes is the same as that of the pair of measurement electrodes, or the pair of measurement electrodes is expanded or contracted along the reference axis. A water level sensor having a shape.
【請求項9】 請求項8に記載の水位センサにおいて、 一対の参照用電極についての、全く液に触れていない状
態における静電容量値と、完全に液中に漬積した状態に
おける静電容量値との差ΔC0と、 一対の測定用電極についての、全く液に触れていない状
態における静電容量値と、測定対象となる水位に対応し
た部分が液中に漬積した状態における静電容量値との差
ΔC1と、 参照用電極の基準軸方向の長さL0と、 を用い、測定回路が、 h=(ΔC1/ΔC0)・L0 なる演算によって、測定用電極の最下端位置を基準位置
とする水位hを求めることを特徴とする水位センサ。
9. The water level sensor according to claim 8, wherein a capacitance value of the pair of reference electrodes when no liquid is touched and a capacitance value when completely immersed in the liquid. ΔC0 from the measured value, the capacitance value of the pair of measurement electrodes when not in contact with the liquid, and the capacitance when the portion corresponding to the water level to be measured is immersed in the liquid. Using the difference ΔC1 from the value and the length L0 of the reference electrode in the reference axis direction, the measurement circuit calculates the h = (ΔC1 / ΔC0) · L0 to determine the lowermost position of the measurement electrode as the reference position. A water level sensor for determining a water level h.
【請求項10】 請求項6〜9のいずれかに記載の水位
センサにおいて、 一方の測定用電極および一方の参照用電極を、単一の導
電体で構成し、この単一の導電体を測定用電極および参
照用電極に共用するようにしたことを特徴とする水位セ
ンサ。
10. The water level sensor according to claim 6, wherein one of the measurement electrodes and one of the reference electrodes are formed of a single conductor, and the single conductor is measured. A water level sensor characterized in that the water level sensor is used commonly for a reference electrode and a reference electrode.
【請求項11】 請求項1に記載の水位センサにおい
て、 静電容量に関与する有効表面積が、所定の基準軸に沿っ
て周期的に変化するような形状をもった一対の測定用電
極を用意し、 測定回路が、前記一対の測定用電極の間の静電容量の周
期的な変化に基づいて水位を測定することを特徴とする
水位センサ。
11. The water level sensor according to claim 1, wherein a pair of measurement electrodes having a shape such that an effective surface area related to the capacitance changes periodically along a predetermined reference axis. A water level sensor, wherein the measurement circuit measures a water level based on a periodic change in capacitance between the pair of measurement electrodes.
【請求項12】 請求項11に記載の水位センサにおい
て、 基準軸に沿って互いに所定間隔をおいて配置され、静電
容量に関与するのに十分な有効表面積をもった複数の有
効電極部と、これらの有効電極部を互いに連結する配線
部と、によって測定用電極を構成したことを特徴とする
水位センサ。
12. The water level sensor according to claim 11, further comprising: a plurality of effective electrode units arranged at a predetermined distance from each other along a reference axis and having an effective surface area sufficient to contribute to capacitance. And a wiring section for connecting these effective electrode sections to each other to form a measurement electrode.
【請求項13】 請求項11または12に記載の水位セ
ンサにおいて、 測定回路が、一対の測定用電極の静電容量値を示す信号
を微分し、この微分信号に含まれるパルス成分をカウン
トして計数値nを求め、測定用電極の形状周期Pと計数
値nとの積(n・P)に基づいて水位を求めることを特
徴とする水位センサ。
13. The water level sensor according to claim 11, wherein the measuring circuit differentiates a signal indicating a capacitance value of the pair of measuring electrodes, and counts a pulse component included in the differentiated signal. A water level sensor for obtaining a count value n and obtaining a water level based on a product (n · P) of the shape period P of the measurement electrode and the count value n.
【請求項14】 請求項1〜13のいずれかに記載の水
位センサにおいて、 各電極を絶縁層で被覆し、導電性の溶液についての水位
を測定できるようにしたことを特徴とする水位センサ。
14. The water level sensor according to claim 1, wherein each electrode is covered with an insulating layer so that the water level of the conductive solution can be measured.
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Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004512520A (en) * 2000-10-24 2004-04-22 フラウンホーファ−ゲゼルシャフト ツァー フォルデルング デア アンゲバンデン フォルシュンク エー. ファオ. Pipette system and pipette array
KR100675542B1 (en) 2003-11-13 2007-01-29 알프스 덴키 가부시키가이샤 Liquid surface level sensor
JP2007040753A (en) * 2005-08-01 2007-02-15 Yazaki Corp Liquid level sensor
JP2007278968A (en) * 2006-04-11 2007-10-25 Yazaki Corp Liquid level detector
JP2007333728A (en) * 2006-05-19 2007-12-27 Yazaki Corp Liquid level sensor
JP2008026166A (en) * 2006-07-21 2008-02-07 Yazaki Corp Liquid level sensor
JP2008516857A (en) * 2004-10-14 2008-05-22 バン−オー−マティック コーポレーション Liquid level measuring device for beverage dispenser
JP2008518181A (en) * 2004-10-26 2008-05-29 レスピロニックス イン−エックス, インコーポレイテッド Liquefied gas and gas storage
JP2013167651A (en) * 2013-06-06 2013-08-29 Kameoka Denshi Kk Capacitance type liquid surface level sensor
JP2013221749A (en) * 2012-04-12 2013-10-28 Yazaki Corp Liquid level detection apparatus
KR101341567B1 (en) * 2011-01-31 2013-12-13 위니아만도 주식회사 Air-washer
JP2013257240A (en) * 2012-06-13 2013-12-26 Yazaki Corp Liquid level detector
JP2014511487A (en) * 2011-02-24 2014-05-15 シーケイアイコム テクノロジーズ リミテッド Wearable article with moisture sensor
JP2014219260A (en) * 2013-05-08 2014-11-20 矢崎総業株式会社 Electrostatic capacitance type level sensor and electrostatic capacitance type level measurement method
JP2019215140A (en) * 2018-06-14 2019-12-19 三菱電機株式会社 Refrigerant state detection device
CN111397701A (en) * 2020-03-20 2020-07-10 西安交通大学 Capacitive liquid level sensor and calibration method and measurement method thereof
JP2020118688A (en) * 2019-01-21 2020-08-06 ハーヴェー ハイドローリック エスイー Sensor unit, fluid power unit with sensor unit, and method of measuring fluid parameters
CN113144339A (en) * 2021-04-13 2021-07-23 山东亚华电子股份有限公司 Infusion monitoring device and method
US20220316935A1 (en) * 2021-04-05 2022-10-06 Microchip Technology Incorporated Differentiating between fuel and water using capacitive measurement thereof

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55106836U (en) * 1980-02-18 1980-07-25
JPS5624590A (en) * 1979-08-06 1981-03-09 Chishitsu Keisoku Kk Underground water level measuring apparatus
JPS5734412A (en) * 1980-08-08 1982-02-24 Tominaga Oil Pump Mfg Co Ltd Measuring method for liquid level
JPS5862235U (en) * 1981-10-22 1983-04-26 奥山ボ−リング株式会社 capacitive water level meter
JPS60169719A (en) * 1984-02-14 1985-09-03 Nippon Soken Inc Physical quantity detecting apparatus
JPS63117222A (en) * 1986-11-06 1988-05-21 Murako Medical:Kk Method for measuring liquid level of conductive liquid
JPS63157018A (en) * 1986-12-20 1988-06-30 Calsonic Corp Electrostatic capacity type sensor
JPH0324425A (en) * 1989-06-20 1991-02-01 Murata Mfg Co Ltd Displacement-amount measuring apparatus
JPH0454417A (en) * 1990-06-22 1992-02-21 Toshiba Corp Liquid level detecting device for compressor
JPH04110618A (en) * 1990-08-30 1992-04-13 Murata Mfg Co Ltd Liquid level sensor
JPH05118894A (en) * 1991-10-29 1993-05-14 Kyocera Corp Flowrate sensor
JPH05322629A (en) * 1992-05-25 1993-12-07 Japan Aviation Electron Ind Ltd Electrostatic level sensor
JPH0996618A (en) * 1995-09-29 1997-04-08 Fuji Koki:Kk Apparatus for detecting amount of refrigerant and apparatus for detecting state of refrigerant

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5624590A (en) * 1979-08-06 1981-03-09 Chishitsu Keisoku Kk Underground water level measuring apparatus
JPS55106836U (en) * 1980-02-18 1980-07-25
JPS5734412A (en) * 1980-08-08 1982-02-24 Tominaga Oil Pump Mfg Co Ltd Measuring method for liquid level
JPS5862235U (en) * 1981-10-22 1983-04-26 奥山ボ−リング株式会社 capacitive water level meter
JPS60169719A (en) * 1984-02-14 1985-09-03 Nippon Soken Inc Physical quantity detecting apparatus
JPS63117222A (en) * 1986-11-06 1988-05-21 Murako Medical:Kk Method for measuring liquid level of conductive liquid
JPS63157018A (en) * 1986-12-20 1988-06-30 Calsonic Corp Electrostatic capacity type sensor
JPH0324425A (en) * 1989-06-20 1991-02-01 Murata Mfg Co Ltd Displacement-amount measuring apparatus
JPH0454417A (en) * 1990-06-22 1992-02-21 Toshiba Corp Liquid level detecting device for compressor
JPH04110618A (en) * 1990-08-30 1992-04-13 Murata Mfg Co Ltd Liquid level sensor
JPH05118894A (en) * 1991-10-29 1993-05-14 Kyocera Corp Flowrate sensor
JPH05322629A (en) * 1992-05-25 1993-12-07 Japan Aviation Electron Ind Ltd Electrostatic level sensor
JPH0996618A (en) * 1995-09-29 1997-04-08 Fuji Koki:Kk Apparatus for detecting amount of refrigerant and apparatus for detecting state of refrigerant

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004512520A (en) * 2000-10-24 2004-04-22 フラウンホーファ−ゲゼルシャフト ツァー フォルデルング デア アンゲバンデン フォルシュンク エー. ファオ. Pipette system and pipette array
KR100675542B1 (en) 2003-11-13 2007-01-29 알프스 덴키 가부시키가이샤 Liquid surface level sensor
US8429965B2 (en) 2004-10-14 2013-04-30 Bunn-O-Matic Corporation Fluid level measuring device for a beverage dispenser
JP2008516857A (en) * 2004-10-14 2008-05-22 バン−オー−マティック コーポレーション Liquid level measuring device for beverage dispenser
JP2008518181A (en) * 2004-10-26 2008-05-29 レスピロニックス イン−エックス, インコーポレイテッド Liquefied gas and gas storage
JP4611143B2 (en) * 2005-08-01 2011-01-12 矢崎総業株式会社 Liquid level sensor
JP2007040753A (en) * 2005-08-01 2007-02-15 Yazaki Corp Liquid level sensor
JP2007278968A (en) * 2006-04-11 2007-10-25 Yazaki Corp Liquid level detector
JP2007333728A (en) * 2006-05-19 2007-12-27 Yazaki Corp Liquid level sensor
JP2008026166A (en) * 2006-07-21 2008-02-07 Yazaki Corp Liquid level sensor
KR101341567B1 (en) * 2011-01-31 2013-12-13 위니아만도 주식회사 Air-washer
JP2014511487A (en) * 2011-02-24 2014-05-15 シーケイアイコム テクノロジーズ リミテッド Wearable article with moisture sensor
JP2013221749A (en) * 2012-04-12 2013-10-28 Yazaki Corp Liquid level detection apparatus
JP2013257240A (en) * 2012-06-13 2013-12-26 Yazaki Corp Liquid level detector
JP2014219260A (en) * 2013-05-08 2014-11-20 矢崎総業株式会社 Electrostatic capacitance type level sensor and electrostatic capacitance type level measurement method
JP2013167651A (en) * 2013-06-06 2013-08-29 Kameoka Denshi Kk Capacitance type liquid surface level sensor
JP2019215140A (en) * 2018-06-14 2019-12-19 三菱電機株式会社 Refrigerant state detection device
JP2020118688A (en) * 2019-01-21 2020-08-06 ハーヴェー ハイドローリック エスイー Sensor unit, fluid power unit with sensor unit, and method of measuring fluid parameters
US11371871B2 (en) 2019-01-21 2022-06-28 Hawe Hydraulik Se Sensor unit, fluid power unit with sensor unit and method for measuring parameters of a fluid
CN111397701A (en) * 2020-03-20 2020-07-10 西安交通大学 Capacitive liquid level sensor and calibration method and measurement method thereof
US20220316935A1 (en) * 2021-04-05 2022-10-06 Microchip Technology Incorporated Differentiating between fuel and water using capacitive measurement thereof
CN113144339A (en) * 2021-04-13 2021-07-23 山东亚华电子股份有限公司 Infusion monitoring device and method

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