JPH11311561A - Water level sensor - Google Patents

Water level sensor

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Publication number
JPH11311561A
JPH11311561A JP13265798A JP13265798A JPH11311561A JP H11311561 A JPH11311561 A JP H11311561A JP 13265798 A JP13265798 A JP 13265798A JP 13265798 A JP13265798 A JP 13265798A JP H11311561 A JPH11311561 A JP H11311561A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrodes
water level
electrode
pair
measurement
Prior art date
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Pending
Application number
JP13265798A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Okada
和廣 岡田
Hiromichi Itano
弘道 板野
Nobumitsu Taniguchi
伸光 谷口
Hideo Morimoto
森本  英夫
Original Assignee
Wako:Kk
株式会社ワコー
Nitta Ind Corp
ニッタ株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by Wako:Kk, 株式会社ワコー, Nitta Ind Corp, ニッタ株式会社 filed Critical Wako:Kk
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Publication of JPH11311561A publication Critical patent/JPH11311561A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure a water level by a simple structure. SOLUTION: A pair of electrodes 11 and 12 for measuring being arranged at a specific interval of (d) are installed in a water measurement range in a water tank. A pair of electrodes 21 and 22 for upper-part reference being arranged at a specific interval of (d) is installed above the water tank so that they are continuously positioned in the air. A pair of electrodes 31 and 32 for lower-part reference being arranged at a specific interval of (d) is installed at the bottom part of the water tank so that they are continuously dipped into liquid. The dielectric constant is obtained based on the capacitance between the electrodes 21 and 22, and the dielectric constant of the liquid is obtained based on the capacitance between the electrodes 31 and 32. According to the dielectric constants and the capacitance between the electrodes 11 and 12, a water level (h) is calculated.

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】このような問題を解決するために、特願平
9−287889号明細書には、一対の測定用電極から
なる容量素子と、一対の参照用電極からなる容量素子と
を用い、液体の比重の変化などに基づく誤差成分を除去
して、正確な水位測定を行うことができる水位センサが
開示されている。しかしながら、この水位センサでは、
大気の状態変化に基づく誤差成分を除去することができ
ないため、必ずしも十分な精度をもった測定値を得るこ
とはできないという問題がある。
[0004] In order to solve such a problem, Japanese Patent Application No. 9-287889 discloses a liquid crystal device using a capacitance element composed of a pair of measurement electrodes and a capacitance element composed of a pair of reference electrodes. There is disclosed a water level sensor capable of removing an error component based on a change in specific gravity or the like and performing accurate water level measurement. However, in this water level sensor,
Since an error component based on a change in the state of the atmosphere cannot be removed, there is a problem that a measurement value with sufficient accuracy cannot always be obtained.
【0005】そこで本発明は、単純な構造で十分な精度
をもった水位測定を行う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 performing water level measurement with sufficient accuracy with a simple structure.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】(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、所定間隔をおいて配置された一対
の上部参照用電極と、所定間隔をおいて配置された一対
の下部参照用電極と、これら各電極を固定する固定手段
と、これら各電極を利用して水位を測定する測定回路
と、を設け、所定の基準軸方向に関する測定用電極の長
さが、必要な水位測定範囲よりも長くなるように設定
し、上部参照用電極が水位測定範囲よりも上方に位置
し、下部参照用電極が水位測定範囲よりも下方に位置す
るように各電極を固定し、測定回路が、一対の測定用電
極の間の静電容量、一対の上部参照用電極の間の静電容
量、一対の下部参照用電極の間の静電容量の三者に基づ
いて水位を測定するようにしたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a water level sensor for measuring a water level from a predetermined reference position to a liquid level. A measurement electrode, a pair of upper reference electrodes arranged at a predetermined interval, a pair of lower reference electrodes arranged at a predetermined interval, fixing means for fixing these electrodes, and each of these electrodes And a measuring circuit for measuring the water level by using the above, the length of the measuring electrode in the predetermined reference axis direction is set to be longer than the required water level measuring range, and the upper reference electrode is used for measuring the water level. Each electrode is fixed so that the lower reference electrode is located below the water level measurement range, and the measurement circuit determines the capacitance between the pair of measurement electrodes and the pair of upper reference electrodes. Capacitance between the pair of lower reference electrodes The water level is measured based on the three values of the capacitance between them.
【0007】(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、一対の上部参照用電
極の間の静電容量に基づいて、測定環境下の大気の誘電
率εαに関する情報を求め、一対の下部参照用電極の間
の静電容量に基づいて、測定環境下の測定対象物の誘電
率εβに関する情報を求め、これらの情報と一対の測定
用電極の間の静電容量とに基づいて水位を決定するよう
にしたものである。
(2) The second aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the water level sensor according to the aspect, based on the capacitance between the pair of upper reference electrodes, information about the dielectric constant εα of the atmosphere under the measurement environment is determined, and the capacitance between the pair of lower reference electrodes. , Information on the dielectric constant εβ of the measurement object in the measurement environment is obtained, and the water level is determined based on the information and the capacitance between the pair of measurement electrodes.
【0008】(3) 本発明の第3の態様は、上述の第1
の態様に係る水位センサにおいて、一対の測定用電極
と、一対の上部参照用電極と、一対の下部参照用電極と
が、いずれも同一の幅Wを有する平板電極から構成さ
れ、かつ、いずれの電極対も同一の電極間隔dをもって
互いに平行に配置されているようにしたものである。
(3) A third aspect of the present invention is the above-described first aspect.
In the water level sensor according to the aspect, the pair of measurement electrodes, the pair of upper reference electrodes, and the pair of lower reference electrodes are each formed of a flat plate electrode having the same width W, and The electrode pairs are also arranged in parallel with the same electrode spacing d.
【0009】(4) 本発明の第4の態様は、上述の第1
の態様に係る水位センサにおいて、測定回路内におい
て、一対の測定用電極の間の静電容量の値を示す出力値
が、水位の上昇に対して線形関係を示すように、測定用
電極間の電極間隔を部分ごとに異ならせるようにしたも
のである。
(4) The fourth aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the water level sensor according to the aspect, in the measurement circuit, the output value indicating the value of the capacitance between the pair of measurement electrodes, so as to show a linear relationship to the rise of the water level, between the measurement electrodes The electrode spacing is different for each part.
【0010】(5) 本発明の第5の態様は、上述の第1
の態様に係る水位センサにおいて、測定回路内におい
て、一対の測定用電極の間の静電容量の値を示す出力値
が、水位の上昇に対して線形関係を示すように、測定用
電極の幅を部分ごとに異ならせるようにしたものであ
る。
(5) The fifth aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the water level sensor according to the aspect, in the measurement circuit, the output value indicating the value of the capacitance between the pair of measurement electrodes, the width of the measurement electrode so as to show a linear relationship to the rise in water level Is different for each part.
【0011】(6) 本発明の第6の態様は、上述の第1
〜5の態様に係る水位センサにおいて、内部に液体を導
入することができる管状構造体を固定手段として用い、
この管状構造体の管壁内面もしくは外面に各電極を形成
するようにしたものである。
(6) The sixth aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the water level sensor according to the first to fifth aspects, a tubular structure capable of introducing a liquid therein is used as a fixing means,
Each electrode is formed on the inner surface or outer surface of the tube wall of this tubular structure.
【0012】(7) 本発明の第7の態様は、上述の第1
〜5の態様に係る水位センサにおいて、一対の測定用電
極、一対の上部参照用電極、一対の下部参照用電極をそ
れぞれ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するようにしたものである。
(7) A seventh aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the water level sensor according to the fifth to fifth aspects, the pair of measurement electrodes, the pair of upper reference electrodes, and the pair of lower reference electrodes are each formed of a pair of conductive wires, and the pair of conductive wires are parallel to each other. Alternatively, they are fixed by fixing means so as to form a stranded wire with each other.
【0013】(8) 本発明の第8の態様は、上述の第1
〜5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、各測定用電極および各参
照用電極をこの支持基板上に形成された導電層によって
構成したものである。
(8) The eighth aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the water level sensors according to the fifth to fifth aspects, the fixing means is constituted by a flat support substrate, and each measurement electrode and each reference electrode is constituted by a conductive layer formed on the support substrate.
【0014】(9) 本発明の第9の態様は、上述の第1
〜5の態様に係る水位センサにおいて、一方の測定用電
極、一方の上部参照用電極、一方の下部参照用電極を、
それぞれ円柱状導電体により構成し、他方の測定用電
極、他方の上部参照用電極、他方の下部参照用電極をそ
れぞれ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、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。
(9) The ninth aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the water level sensor according to the first to fifth aspects, one measurement electrode, one upper reference electrode, one lower reference electrode,
The other measurement electrode, the other upper reference electrode, and the other lower reference electrode are each formed of a cylindrical conductor having an inner circumference larger than the outer circumference of the columnar conductor. In addition, a columnar 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.
【0015】(10) 本発明の第10の態様は、上述の第
1〜5の態様に係る水位センサにおいて、一方の測定用
電極、一方の上部参照用電極、一方の下部参照用電極
を、単一の導電体で構成し、この単一の導電体を各電極
に共用するようにしたものである。
(10) A tenth aspect of the present invention is the water level sensor according to the first to fifth aspects, wherein one of the measuring electrode, one of the upper reference electrode, and one of the lower reference electrode are A single conductor is used, and this single conductor is shared by the electrodes.
【0016】[0016]
【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.
【0017】§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)
【0018】本発明に係る水位センサの基本原理は、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、によってセンサを構成する
点にある。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θ
1、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。
The basic principle of the water level sensor according to the present invention is that, as shown in FIG. 1, a pair of measuring electrodes 11 and 12 arranged at a predetermined interval d and a fixing for fixing the pair of measuring electrodes. The sensor (not shown in FIG. 1) and a measuring circuit 15 for measuring the water level based on the capacitance between the pair of measuring electrodes 11 and 12 constitute a sensor. Now, this water level sensor is connected to the measuring electrodes 11,
Consider a case in which the flat plate 12 is placed in a water tank such that the flat plate surface is in the vertical direction. FIG. 2 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 positions of the measuring electrodes 11 and 12 are θ0, and the liquid surface position of the water tank is θ.
1. The principle of measuring the water level h up to the liquid level when the position θ0 is set as the reference position by using this water level sensor with the upper end positions of the measurement electrodes 11 and 12 being θ2 will be described.
【0019】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、大気の誘電率をεαとすれば
(特殊なガスが満たされたチャンバ内などで本センサを
使用する場合は、当該ガスの誘電率になるが、本明細書
ではこのような雰囲気内のガスなども含めて、測定対象
となる水位レベルより上の雰囲気を大気と呼ぶことにす
る)、 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(本発明に係る水位センサの用途
は、必ずしも液体のレベル測定に限定されるものではな
く、粘性体や粉体などある程度の流動性をもった材料で
あれば、どのようなものでもよい。よって、粉体などを
用いた場合には、空隙部分を含めた平均的な誘電率をε
βとして用いればよい)、 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, assuming that the dielectric constant of the atmosphere is εα (when using this sensor in a chamber filled with a special gas, the capacitance Ck of the portion above the liquid level is expressed by the dielectric constant of the gas. However, in the present specification, the atmosphere above the water level to be measured, including the gas in the atmosphere, is referred to as the atmosphere.), Ck = εα · W · k / d (3 ), The capacitance Ch of the portion below the liquid level is given by the dielectric constant of the liquid as εβ (the application of the water level sensor according to the present invention is not necessarily limited to the liquid level measurement. Any material having a certain degree of fluidity, such as a viscous material or a powder, may be used.
Ch = εβ · W · h / d (4). 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.
【0020】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(実際には、完全な線
形出力は得られないが、その補正については§5で述べ
る)、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 (actually, a perfect linear output cannot be obtained, The correction will be described in §5), and the handling of measured values becomes convenient.
【0021】§2. 参照用電極の利用 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、大気の誘電率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、大気の
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い。たとえ
ば、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。すなわち、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。一方、大気の誘
電率εαも、温度や湿度によって変化する。また、この
水位センサを、特殊なチャンバ内で用いる場合、このチ
ャンバ内の雰囲気ガスが変われば、その誘電率εαも変
わってくることになる。
§2. Use of Reference Electrode In the above-described water level sensor, the water level h is calculated based on Expression (5).
In order to obtain the values, the values of the dielectric constant εα of the atmosphere and the dielectric constant εβ of the liquid are required. For this reason, in practice, the values of the standard dielectric constant εα of the atmosphere and the standard dielectric constant εβ of the liquid whose water level is to be measured are set in advance, and using the set values, the equation (5) Is calculated. However, these dielectric constants are not always constant. For example, the dielectric constant εβ of a liquid will naturally differ if the liquid to be measured is different, and even the same liquid will differ depending on temperature conditions and the like. That is, if the liquid to be measured itself becomes different, such as water, benzene, heavy oil, alcohol,.
Will be different from each other. Further, 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. On the other hand, the dielectric constant εα of the atmosphere also changes with temperature and humidity. When the water level sensor is used in a special chamber, the dielectric constant εα changes when the atmospheric gas in the chamber changes.
【0022】本発明に係る水位センサでは、このような
誘電率の変動に対処した正確な測定が可能になる。図3
は、本発明に係る水位センサの基本構成を示す斜視図で
ある。この水位センサは、図1に示す水位センサに、更
に、一対の上部参照用電極21,22および一対の下部
参照用電極31,32を設けたものである。一対の上部
参照用電極21,22および下部参照用電極31,32
は、一対の測定用電極11,12と同様に、互いに所定
間隔(この例では、所定間隔はd)をおいて配置された
板状の平板電極対(この例では幅W、長さM)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。この水位センサの測定回路
40は、一対の測定用電極11,12の間の静電容量
と、一対の上部参照用電極21,22の間の静電容量
と、一対の下部参照用電極31,32の間の静電容量
と、の三者に基づいて水位を測定する機能を有する。
In the water level sensor according to the present invention, accurate measurement can be performed in response to such a change in the dielectric constant. FIG.
1 is a perspective view showing a basic configuration of a water level sensor according to the present invention. This water level sensor further includes a pair of upper reference electrodes 21 and 22 and a pair of lower reference electrodes 31 and 32 in addition to the water level sensor shown in FIG. A pair of upper reference electrodes 21 and 22 and lower reference electrodes 31 and 32
Is a pair of plate-like plate electrodes (width W, length M in this example) arranged at a predetermined interval from each other (in this example, the predetermined interval is d), like the pair of measurement electrodes 11 and 12. And
The capacitive element is formed by being fixed by fixing means (not shown). The measurement circuit 40 of the water level sensor includes a capacitance between the pair of measurement electrodes 11 and 12, a capacitance between the pair of upper reference electrodes 21 and 22, and a pair of lower reference electrodes 31 and 12. It has a function of measuring the water level based on the capacitance between 32 and the three.
【0023】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、上部参照用電極21,22および
下部参照用電極31,32も、そ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。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、各参照用電極21,22,3
1,32の設置向きは任意でよく、後述する実施形態の
ように、水平方向に設定してもかまわない。ただし、上
部参照用電極21,22は、測定中は常に大気中に置か
れ、その一部たりとも液体に浸ることがないような位置
に設置されるようにし、下部参照用電極31,32は、
測定中は常に液体中に完全に浸り、その一部たりとも大
気中に露出することがないような位置に設置されるよう
にする。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 the water tank such that the flat surface thereof is vertical, and the upper reference electrodes 21 and 22 and the lower reference electrodes 31 and 32 are also formed such that the flat surfaces thereof are vertical. Consider the case where it is installed inside. In addition,
The pair of measurement electrodes 11 and 12 are preferably installed so that the longitudinal direction is as vertical as possible in order to improve the measurement sensitivity.
The installation directions of 1 and 32 may be arbitrary, and may be set in the horizontal direction as in the embodiment described later. However, the upper reference electrodes 21 and 22 are always placed in the atmosphere during the measurement, and are set at positions where some of them are not immersed in the liquid. ,
During the measurement, it should always be completely immersed in the liquid, and it should be installed in such a position that any part of it is not exposed to the atmosphere. 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.
【0024】上述したように、容量素子の静電容量値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、次のような式(1) によって求まる。
As described above, the capacitance value C of the capacitance element
Is determined by the following equation (1), where ε is the dielectric constant between the electrodes, S is the area of the electrodes, and d is the distance between the electrodes.
【0025】C=εS/d (1) 図4に示す水位センサにおける上部参照用電極21,2
2および下部参照用電極31,32については、電極面
積Sおよび電極間隔dが既知であるから、各電極によっ
て構成される容量素子の静電容量値を測定することがで
きれば、電極間の誘電率εが求まることになる。しか
も、上部参照用電極21,22は常に大気中に置かれて
いるため、電極間の誘電率εは、大気の誘電率εαに相
当するものになり、下部参照用電極31,32は常に液
体中に置かれているため、電極間の誘電率εは、液体の
誘電率εβに相当するものになる。
C = εS / d (1) Upper reference electrodes 21 and 2 in the water level sensor shown in FIG.
Since the electrode area S and the electrode interval d of the second and lower reference electrodes 31 and 32 are known, if the capacitance value of the capacitance element constituted by each electrode can be measured, the dielectric constant between the electrodes ε will be obtained. Moreover, since the upper reference electrodes 21 and 22 are always placed in the atmosphere, the dielectric constant ε between the electrodes is equivalent to the dielectric constant εα of the atmosphere, and the lower reference electrodes 31 and 32 are always liquid. Since it is placed inside, the dielectric constant ε between the electrodes corresponds to the dielectric constant εβ of the liquid.
【0026】一方、一対の測定用電極11,12から構
成される容量素子の静電容量Cは、上述したように、次
のような式(5) によって求まる。
On the other hand, the capacitance C of the capacitive element composed of the pair of measuring electrodes 11 and 12 is obtained by the following equation (5) as described above.
【0027】 C=(εα・k+εβ・h)・W/d (5) ここで、電極の幅W、電極の長さL(=h+k)、電極
間隔dは既知であるから、静電容量Cを測定することが
できれば、各参照用電極を用いて求めた誘電率εα,ε
βを利用して、水位hを求めることができる。ここで用
いた誘電率εα,εβは、測定環境下における実測値に
相当するものであるため、液体の種類、大気の種類、温
度や湿度などがどのような環境のものであったとして
も、その環境に即した正確な値になる。かくして、この
水位センサによれば、単純な構造でありながら、十分な
精度をもった水位測定を行うことができる。
C = (εα · k + εβ · h) · W / d (5) Here, since the electrode width W, electrode length L (= h + k), and electrode interval d are known, the capacitance C Can be measured, the dielectric constants εα and ε obtained using the respective reference electrodes can be measured.
The water level h can be obtained using β. Since the dielectric constants εα and εβ used here correspond to the actually measured values in the measurement environment, no matter what kind of environment the type of liquid, the type of atmosphere, the temperature and the humidity are, The value will be accurate according to the environment. Thus, according to this water level sensor, it is possible to measure the water level with sufficient accuracy while having a simple structure.
【0028】要するに、本発明に係る水位センサによる
水位測定の基本原理は、一対の上部参照用電極の間の静
電容量に基づいて、測定環境下の大気の誘電率εαに関
する情報を求め、一対の下部参照用電極の間の静電容量
に基づいて、測定環境下の測定対象物の誘電率εβに関
する情報を求め、これらの情報と一対の測定用電極の間
の静電容量とに基づいて水位を決定するという点にあ
る。このような原理に基づく測定を行うためには、ま
ず、測定用電極の所定の基準軸方向(図示の例では上下
方向)に関する長さLが、必要な水位測定範囲よりも長
く設定されている必要がある。逆に言えば、図示の例の
場合、水位測定が可能な最大範囲は、測定用電極の長さ
Lということになる。一方、上部参照用電極について
は、この水位測定範囲よりも上方に位置し、下部参照用
電極については、この水位測定範囲よりも下方に位置す
るように固定されている必要がある。別言すれば、既に
述べたように、上部参照用電極21,22は、測定中は
常に大気中に置かれ、その一部たりとも液体に浸ること
がないような位置に設置されるようにし、下部参照用電
極31,32は、測定中は常に液体中に完全に浸り、そ
の一部たりとも大気中に露出することがないような位置
に設置されるようにする必要がある。
In short, the basic principle of water level measurement by the water level sensor according to the present invention is as follows. Information on the dielectric constant εα of the atmosphere under the measurement environment is obtained based on the capacitance between a pair of upper reference electrodes. Based on the capacitance between the lower reference electrodes, information on the dielectric constant εβ of the measurement object under the measurement environment is obtained, and based on the information and the capacitance between the pair of measurement electrodes. The point is to determine the water level. In order to perform measurement based on such a principle, first, a length L of a measurement electrode in a predetermined reference axis direction (vertical direction in the illustrated example) is set to be longer than a necessary water level measurement range. There is a need. Conversely, in the case of the illustrated example, the maximum range in which the water level can be measured is the length L of the measurement electrode. On the other hand, it is necessary that the upper reference electrode be fixed above the water level measurement range, and the lower reference electrode be fixed below the water level measurement range. In other words, as described above, the upper reference electrodes 21 and 22 are always placed in the atmosphere during the measurement, and the upper reference electrodes 21 and 22 are placed in such a position that some of them are not immersed in the liquid. The lower reference electrodes 31 and 32 need to be installed at a position where they are always completely immersed in the liquid during the measurement and some of them are not exposed to the atmosphere.
【0029】なお、基本原理としては、上述したよう
に、参照用電極を利用して大気の誘電率εαおよび液体
の誘電率εβを求め、これらの値を式(5) に代入して水
位を求めるわけであるが、水位を求める演算を単純化す
るため、本実施形態に係るセンサでは、一対の測定用電
極と、一対の上部参照用電極と、一対の下部参照用電極
とを、いずれも同一の幅Wを有する平板電極によって構
成し、かつ、いずれの電極対も同一の電極間隔dをもっ
て互いに平行に配置するような形態を採っている。すな
わち、図3に示されているように、測定用電極11,1
2の寸法を、幅W,高さLとし、両者の間隔をdとし、
同様に、各参照用電極21,22,31,32の寸法
を、幅W,高さMとし、両者の間隔をdとしている。図
5は、図4に示すような測定環境下において、各電極の
みを抽出して示した正面図である。
As a basic principle, as described above, the dielectric constant εα of the atmosphere and the dielectric constant εβ of the liquid are obtained using the reference electrode, and these values are substituted into the equation (5) to determine the water level. Although it is obtained, in order to simplify the calculation for obtaining the water level, in the sensor according to the present embodiment, a pair of measurement electrodes, a pair of upper reference electrodes, and a pair of lower reference electrodes, A configuration is adopted in which the electrodes are constituted by plate electrodes having the same width W, and both electrode pairs are arranged in parallel with the same electrode spacing d. That is, as shown in FIG. 3, the measurement electrodes 11, 1
2 is a width W and a height L, and the distance between the two is d.
Similarly, the dimensions of each of the reference electrodes 21, 22, 31, 32 are defined as a width W and a height M, and the interval between them is defined as d. FIG. 5 is a front view showing only the respective electrodes extracted under the measurement environment as shown in FIG.
【0030】ここでは、図5に示すように、一対の測定
用電極11,12からなる容量素子のうち、液面より上
の部分(長さkの部分)の静電容量値をC1αとし、液
面より下の部分(長さhの部分)の静電容量値をC1β
とし、両者の合計容量値をC1とする。別言すれば、静
電容量値C1αは、大気の誘電率εαに依存して定まる
容量値であり、静電容量値C1βは、液体の誘電率εβ
に依存して定まる容量値である。すると、 C1 =C1α+C1β (6) C1α=εα・W・k/d (7) C1β=εβ・W・h/d (8) なる式が定義できる。
Here, as shown in FIG. 5, the capacitance value of a portion (length k) above the liquid surface of the capacitance element composed of the pair of measurement electrodes 11 and 12 is represented by C1α. The capacitance value of the portion below the liquid surface (the portion of length h) is C1β
And the total capacitance value of both is C1. In other words, the capacitance value C1α is a capacitance value determined depending on the dielectric constant εα of the atmosphere, and the capacitance value C1β is the dielectric constant εβ of the liquid.
Is a capacitance value determined depending on Then, the following equation can be defined: C1 = C1α + C1β (6) C1α = εα · W · k / d (7) C1β = εβ · W · h / d (8)
【0031】一方、一対の上部参照用電極21,22か
らなる容量素子の静電容量値をC2とし、一対の下部参
照用電極31,32からなる容量素子の静電容量値をC
3とする。ここで、前者は、大気の誘電率εαに依存し
て定まる容量値であり、後者は、液体の誘電率εβに依
存して定まる容量値であるから、 C2=εα・W・M/d (9) C3=εβ・W・M/d (10) なる式が定義できる。これらの式を変形すると、 C2/M=εα・W/d (11) C3/M=εβ・W/d (12) なる式が得られるので、これらの式 (11) , (12) の右
辺をそれぞれ式(7) ,(8) の右辺に代入すれば、 C1α=C2/M・k=C2/M(L−h) (13) C1β=C3/M・h (14) が得られる。これらの式 (13) , (14) の左辺を式(6)
の右辺に代入すれば、 C1=C2/M(L−h)+C3/M・h =(C2・L−(C2−C3)・h)/M (15) なる式が得られる。この式(15)をhについて解けば、 h=(C2・L−C1・M)/(C2−C3) (16) なる式が得られる。ここで、LおよびMは、各電極の寸
法値として既知の値であるから、3つの容量素子の静電
容量値C1,C2,C3を測定すれば、図4において、
位置θ0を基準位置としたときの液面までの水位hを求
めることができる。水槽の底面の位置θ3からの水位が
必要な場合は、h+mとして求めることができる。
On the other hand, the capacitance value of the capacitance element composed of the pair of upper reference electrodes 21 and 22 is C2, and the capacitance value of the capacitance element composed of the pair of lower reference electrodes 31 and 32 is C2.
3 is assumed. Here, the former is a capacitance value determined depending on the dielectric constant εα of the atmosphere, and the latter is a capacitance value determined depending on the dielectric constant εβ of the liquid. Therefore, C2 = εα · W · M / d ( 9) The equation of C3 = εβ · W · M / d (10) can be defined. By transforming these equations, the following equation is obtained: C2 / M = εα · W / d (11) C3 / M = εβ · W / d (12), and the right-hand side of these equations (11) and (12) is obtained. Are substituted into the right sides of the equations (7) and (8), respectively, to obtain C1α = C2 / M · k = C2 / M (L−h) (13) C1β = C3 / M · h (14) The left side of these equations (13) and (14) is expressed by equation (6)
By substituting into the right side of the following equation, the following expression is obtained: C1 = C2 / M (L−h) + C3 / M · h = (C2 · L− (C2−C3) · h) / M (15) By solving this equation (15) for h, the following equation is obtained: h = (C2 · L−C1 · M) / (C2−C3) (16) Here, since L and M are known values as the dimension values of each electrode, if the capacitance values C1, C2, and C3 of the three capacitance elements are measured, FIG.
The water level h up to the liquid level when the position θ0 is set as the reference position can be obtained. When the water level from the position θ3 on the bottom of the water tank is required, it can be obtained as h + m.
【0032】図6は、測定回路40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,C2,C3は、それぞれ一対の測定用電極11,1
2、一対の上部参照用電極21,22、一対の下部参照
用電極31,32によって構成される容量素子を示して
いる。容量検出部41,42,43は、各容量素子の静
電容量値C1,C2,C3を信号として出力する回路で
あり、C/V変換部44,45,46は、これらの信号
を電圧値V1,V2,V3に変換する回路である。ま
た、演算部47は、各電圧値V1,V2,V3(各静電
容量値C1,C2,C3に対応した値)を用いて、上述
した式(16)の演算を行って値hを求め、更に水槽底面ま
での深さmを加算して、h+mなる値を最終的な水位レ
ベル値として出力する回路である。
FIG. 6 is a block diagram showing a specific configuration example of the measuring circuit 40. Here, C shown at the left end of the figure
1, C2 and C3 are a pair of measurement electrodes 11, 1 respectively.
2, a capacitive element constituted by a pair of upper reference electrodes 21 and 22 and a pair of lower reference electrodes 31 and 32 is shown. The capacitance detection units 41, 42, and 43 are circuits that output the capacitance values C1, C2, and C3 of the respective capacitance elements as signals, and the C / V conversion units 44, 45, and 46 convert these signals into voltage values. V1, V2, and V3. The calculation unit 47 calculates the value h by performing the calculation of the above equation (16) using the respective voltage values V1, V2, V3 (the values corresponding to the respective capacitance values C1, C2, C3). , And a circuit for adding a depth m to the bottom of the water tank and outputting a value of h + m as a final water level value.
【0033】§3. 基本的な実施形態 続いて、本発明に係る水位センサの基本的な実施形態を
いくつか説明する。ここに示す実施形態の特徴は、内部
に液体を導入することができる管状構造体を固定手段と
して用い、この管状構造体の管壁内面もしくは外面に各
電極を形成する点にある。たとえば、図7の斜視図に示
すように、角柱状の管状構造体50を用意する。この管
状構造体50の内部には、角柱状の貫通孔が形成されて
おり、この貫通孔内に液体を導入することができる。こ
のような管状構造体50を、たとえば、図4に示すよう
な水槽に、その長手方向が鉛直方向を向くように設置す
れば、水槽内の水位に基づいて、管状構造体50内に導
入された液体の水位も上下することになり、管状構造体
50内の液体の水位レベルを測定することにより、水槽
内の水位を知ることができる。本発明に係る水位センサ
を実現する場合、この管状構造体50の管壁内面もしく
は外面に、一対の測定用電極、一対の上部参照用電極、
一対の下部参照用電極を形成すればよい。
§3. Basic Embodiments Next, some basic embodiments of the water level sensor according to the present invention will be described. The feature of the embodiment shown here is that a tubular structure into which a liquid can be introduced is used as a fixing means, and each electrode is formed on the inner surface or outer surface of the tube wall of the tubular structure. For example, as shown in a perspective view of FIG. 7, a prismatic tubular structure 50 is prepared. A prismatic through-hole is formed inside the tubular structure 50, and a liquid can be introduced into the through-hole. For example, if such a tubular structure 50 is installed in a water tank as shown in FIG. 4 so that the longitudinal direction thereof is oriented vertically, the tubular structure 50 is introduced into the tubular structure 50 based on the water level in the water tank. The water level of the liquid also rises and falls, and by measuring the water level of the liquid in the tubular structure 50, the water level in the water tank can be known. When realizing the water level sensor according to the present invention, a pair of measurement electrodes, a pair of upper reference electrodes,
What is necessary is just to form a pair of lower reference electrode.
【0034】図8は、管状構造体50の管壁内面に各電
極を形成した実施形態を示す横断面図(図7に示す管状
構造体50を水平面に沿って切断した断面図)である。
管壁内面に一対の測定用電極51,52が対向して配置
されている状態が示されている。この図8に示す管状構
造体50を、図の切断線A−Aに沿って切った側断面図
を図9(a) に、図の切断線B−Bに沿って切った側断面
図を図9(b) に、それぞれ示す。図9(a) の側断面図に
示されているように、管状構造体50の管壁内面には、
長さLを有する一対の測定用電極51,52が容量素子
を形成するように配置されている。また、上部には、一
対の上部参照用電極53,54が容量素子を形成するよ
うに配置され、下部には、一対の下部参照用電極55,
56が容量素子を形成するように配置されている。図9
(b) には、これらの各電極のうちのそれぞれ一方の電極
51,53,55が示されている。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an embodiment in which each electrode is formed on the inner surface of the tube wall of the tubular structure 50 (a sectional view of the tubular structure 50 shown in FIG. 7 cut along a horizontal plane).
A state is shown in which a pair of measurement electrodes 51 and 52 are arranged on the inner surface of the tube wall so as to face each other. FIG. 9A is a side sectional view of the tubular structure 50 shown in FIG. 8 taken along a cutting line AA in the figure, and FIG. 9A is a side sectional view taken along a cutting line BB in the figure. FIG. 9B shows each of them. As shown in the side sectional view of FIG. 9A, the inner surface of the tube wall of the tubular structure 50 has
A pair of measurement electrodes 51 and 52 having a length L are arranged so as to form a capacitive element. In addition, a pair of upper reference electrodes 53 and 54 are arranged on the upper part to form a capacitive element, and a pair of lower reference electrodes 55 and
56 are arranged so as to form a capacitive element. FIG.
(b) shows one of the electrodes 51, 53, and 55 among these electrodes.
【0035】このような構造をもった水位センサを用い
れば、測定用電極51,52の長さLを水位測定範囲と
する測定が可能になる。すなわち、水位が長さLの範囲
内にある限りは、上部参照用電極53,54は常に大気
中に位置し、下部参照用電極55,56は常に液体中に
位置することになるため、前述した原理に基づく測定が
可能になる。すなわち、各電極から構成される3つの容
量素子の静電容量値を測定することにより、水位を求め
ることが可能になる。なお、この例では、管状構造体5
0を絶縁材料によって構成しているため、各電極を管壁
内面に直接形成しているが、管状構造体50が導電性材
料によって構成されている場合には、絶縁層を介して各
電極を形成するようにすればよい。以下に、この基本的
な実施形態のいくつかの変形例を示す。
If a water level sensor having such a structure is used, it is possible to make a measurement in which the length L of the measuring electrodes 51 and 52 is within a water level measurement range. That is, as long as the water level is within the range of the length L, the upper reference electrodes 53 and 54 are always located in the air, and the lower reference electrodes 55 and 56 are always located in the liquid. The measurement based on the set principle becomes possible. That is, the water level can be obtained by measuring the capacitance values of the three capacitance elements formed by the respective electrodes. In this example, in the tubular structure 5
0 is made of an insulating material, each electrode is formed directly on the inner surface of the tube wall. However, when the tubular structure 50 is made of a conductive material, each electrode is formed via an insulating layer. What is necessary is just to form it. Hereinafter, some modified examples of the basic embodiment will be described.
【0036】図10は、上端部および下端部が水平方向
に折れ曲がった断面「コ」の字型の管状構造体60を用
いた変形例の側断面図である。管状構造体60の管壁内
面に、長さLを有する一対の測定用電極61,62が容
量素子を形成するように配置されている点は上述の実施
形態と同じである。また、上部には、一対の上部参照用
電極63,64が容量素子を形成するように配置され、
下部には、一対の下部参照用電極65,66が容量素子
を形成するように配置されている点も同じである。ただ
し、各参照用電極63〜66は、水平方向を向いた状態
になっているため、これら参照用電極のために必要な上
下方向のスペースが節約されており、水位測定範囲Lを
より長くとることが可能になる。
FIG. 10 is a side sectional view of a modification using a tubular structure 60 having a U-shaped cross section whose upper end and lower end are bent in the horizontal direction. The point that a pair of measurement electrodes 61 and 62 having a length L are arranged on the inner surface of the tube wall of the tubular structure 60 so as to form a capacitive element is the same as in the above-described embodiment. A pair of upper reference electrodes 63 and 64 are arranged on the upper part so as to form a capacitive element.
The lower part is the same in that a pair of lower reference electrodes 65 and 66 are arranged so as to form a capacitive element. However, since each of the reference electrodes 63 to 66 is oriented in the horizontal direction, the space required for these reference electrodes in the vertical direction is saved, and the water level measurement range L is made longer. It becomes possible.
【0037】図11は、管状構造体70の管壁外面に各
電極を形成した実施形態を示す横断面図である。管壁外
面に一対の測定用電極71,72が対向して配置されて
いる状態が示されている。この図11に示す管状構造体
70を、図の切断線A−Aに沿って切った側断面図を図
12(a) に、図の左方からみた側面図を図12(b) に、
それぞれ示す。図12(a) の側断面図に示されているよ
うに、管状構造体70の管壁外面には、長さLを有する
一対の測定用電極71,72が容量素子を形成するよう
に配置されている。また、上部には、一対の上部参照用
電極73,74が容量素子を形成するように配置され、
下部には、一対の下部参照用電極75,76が容量素子
を形成するように配置されている。図12(b) には、こ
れらの各電極のうちのそれぞれ一方の電極71,73,
75が示されている。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing an embodiment in which each electrode is formed on the outer surface of the tube wall of the tubular structure 70. A state is shown in which a pair of measurement electrodes 71 and 72 are arranged on the outer surface of the tube wall so as to face each other. FIG. 12 (a) is a side sectional view of the tubular structure 70 shown in FIG. 11 taken along the cutting line AA in the figure, and FIG. 12 (b) is a side view seen from the left side of the figure.
Shown respectively. As shown in the side sectional view of FIG. 12A, a pair of measuring electrodes 71 and 72 having a length L are arranged on the outer surface of the tube wall of the tubular structure 70 so as to form a capacitive element. Have been. A pair of upper reference electrodes 73 and 74 are arranged on the upper part to form a capacitive element.
Below, a pair of lower reference electrodes 75 and 76 are arranged so as to form a capacitive element. FIG. 12B shows one of the electrodes 71, 73,
75 is shown.
【0038】このように、管状構造体70の管壁外面に
各電極を構成した場合であっても、やはり3つの容量素
子が形成されることになり、本発明の基本原理に基づく
測定が可能になる。外面に電極を形成した場合、各容量
素子の間には、測定の対象となる液体だけでなく、管状
構造体70の管壁が介在することになる。したがって、
容量素子を構成する一対の電極間の誘電率には、大気あ
るいは液体の誘電率だけでなく、管壁材料の誘電率も関
与してくることになるが、上部参照用電極73,74か
らなる容量素子の静電容量値に基づいて大気の誘電率ε
αに関する情報を得ることができ、下部参照用電極7
5,76からなる容量素子の静電容量値に基づいて液体
の誘電率εβに関する情報を得ることができるという基
本原理は同じである。ただ、検出感度を高めるために
は、できるだけ管状構造体70の管壁の厚みを小さくす
るのが好ましい。また、管状構造体70の管壁には、導
電材料を用いることはできないという制約があるが、電
極を外面に形成すればよいので、製造コストを低減でき
るというメリットが得られる。
As described above, even when each electrode is formed on the outer surface of the tube wall of the tubular structure 70, three capacitance elements are still formed, and measurement based on the basic principle of the present invention is possible. become. When the electrodes are formed on the outer surface, not only the liquid to be measured but also the tube wall of the tubular structure 70 is interposed between the capacitance elements. Therefore,
The dielectric constant between the pair of electrodes constituting the capacitive element depends not only on the dielectric constant of the air or liquid but also on the dielectric constant of the tube wall material. Atmospheric permittivity ε based on the capacitance value of the capacitive element
The information about α can be obtained, and the lower reference electrode 7
The basic principle that information on the dielectric constant εβ of the liquid can be obtained based on the capacitance value of the capacitance element composed of 5,76 is the same. However, in order to increase the detection sensitivity, it is preferable to reduce the thickness of the tube wall of the tubular structure 70 as much as possible. In addition, although there is a restriction that a conductive material cannot be used for the tube wall of the tubular structure 70, it is only necessary to form the electrodes on the outer surface, so that there is an advantage that the manufacturing cost can be reduced.
【0039】図13(a) は、上例の管状構造体70の代
わりに、上端部および下端部が水平方向に折れ曲がった
断面「コ」の字型の管状構造体80を用いた変形例の側
断面図である。長さLを有する一対の測定用電極81,
82、一対の上部参照用電極83,84、一対の下部参
照用電極85,86は、いずれも管状構造体80の管壁
外面に形成されている。図13(b) は、図13(a) に示
す変型例における一方の測定用電極81、一方の上部参
照用電極83、一方の下部参照用電極85を、単一の導
電体からなる共通電極87で構成した変型例を示す側断
面図である。図6に示す測定回路40において、3つの
容量素子C1,C2,C3を構成する一方の電極は共通
の接地レベルに接続することができるため、これらの電
極は単一の導電体から構成しても支障は生じない。そこ
で、図13(b) に示すように、共通電極87によって、
電極81,83,85を共用することが可能である。こ
のような共通電極87を用いることにより、製造コスト
を更に低減させることができる。
FIG. 13A shows a modified example using a tubular structure 80 having a U-shaped cross section whose upper end and lower end are bent in the horizontal direction, instead of the tubular structure 70 in the above example. It is a side sectional view. A pair of measuring electrodes 81 having a length L,
82, a pair of upper reference electrodes 83 and 84, and a pair of lower reference electrodes 85 and 86 are all formed on the outer surface of the tube wall of the tubular structure 80. FIG. 13B shows a modification of the modified example shown in FIG. 13A in which one measuring electrode 81, one upper reference electrode 83, and one lower reference electrode 85 are connected to a common electrode made of a single conductor. It is a sectional side view which shows the modified example comprised by 87. In the measurement circuit 40 shown in FIG. 6, one of the electrodes constituting the three capacitive elements C1, C2, and C3 can be connected to a common ground level. Therefore, these electrodes are formed of a single conductor. No problem occurs. Therefore, as shown in FIG.
The electrodes 81, 83, 85 can be shared. By using such a common electrode 87, the manufacturing cost can be further reduced.
【0040】図14(a) 〜(f) は、いずれも管状構造体
の外面に各電極を形成した更なる変型例を示す横断面図
である。図14(a) に示す変型例では、容量素子を形成
する一対の電極91,92が直交するような位置(直交
隣接する二面)に配置されており、図14(b) に示す変
型例では、容量素子を形成する一対の電極93,94が
同一面上に隣接配置されている。このように、容量素子
を形成する一対の電極は、必ずしも対向する位置に配置
する必要はなく、水位に基づく誘電率変化を検出できる
素子が形成できれば、どのような位置関係に配置しても
かまわない。すなわち、原理的には、一対の電極間に形
成される電気力線の経路上に、液体が侵入できるような
構成になっていれば足りる。図14(a) のような配置や
図14(b) のような配置を採っても、一対の電極間の電
気力線が管状構造体90の内部へと入るため、測定が可
能になる。
FIGS. 14 (a) to 14 (f) are cross-sectional views showing further modifications in which each electrode is formed on the outer surface of a tubular structure. In the modified example shown in FIG. 14A, a pair of electrodes 91 and 92 forming a capacitive element are arranged at positions orthogonal to each other (two orthogonally adjacent surfaces), and the modified example shown in FIG. In this example, a pair of electrodes 93 and 94 forming a capacitive element are adjacently arranged on the same plane. As described above, the pair of electrodes forming the capacitive element do not necessarily need to be arranged at opposing positions, and may be arranged in any positional relationship as long as an element capable of detecting a change in dielectric constant based on the water level can be formed. Absent. That is, in principle, it suffices that the configuration is such that the liquid can enter the path of the electric flux lines formed between the pair of electrodes. Even if the arrangement as shown in FIG. 14A or the arrangement as shown in FIG. 14B is adopted, the lines of electric force between the pair of electrodes enter the inside of the tubular structure 90, so that the measurement becomes possible.
【0041】図14(c) は、円筒状の管状構造体100
の対向面に一対の電極101,102を配置した例を示
す。このように、電極形状は必ずしも平板状である必要
はなく、管壁に沿った形状にしてかまわない。図14
(d) は、円筒状の管状構造体100の外面に、一対の電
極103,104を隣接配置した例を示す。
FIG. 14C shows a cylindrical tubular structure 100.
2 shows an example in which a pair of electrodes 101 and 102 are arranged on the opposing surfaces. As described above, the electrode shape does not necessarily have to be a flat plate shape, but may be a shape along the tube wall. FIG.
(d) shows an example in which a pair of electrodes 103 and 104 are arranged adjacent to the outer surface of a cylindrical tubular structure 100.
【0042】図14(e) は、角柱状の管状構造体110
の一側面に長手方向に沿って溝部115を形成し、この
溝部115を形成する管壁外面に一対の電極111,1
12を形成した例を示す。また、図14(f) は、円筒状
の管状構造体120の一側面に長手方向に沿って溝部1
25を形成し、この溝部125を形成する管壁外面に一
対の電極121,122を形成した例を示す。一般に、
静電容量値は電極間隔dが小さくなればなるほど大きく
なる。したがって、図14(e) あるいは図14(f) に示
すように、溝部115,125を形成して、この部分の
静電容量値を求めるようにすると、より大きな静電容量
値が測定されるようになり、測定感度を向上させること
ができる。
FIG. 14E shows a prismatic tubular structure 110.
A groove 115 is formed on one side surface along the longitudinal direction, and a pair of electrodes 111 and 1 are formed on the outer surface of the tube wall where the groove 115 is formed.
An example in which No. 12 is formed is shown. FIG. 14 (f) shows a groove 1 along one side of the cylindrical tubular structure 120 along the longitudinal direction.
25 shows an example in which a pair of electrodes 121 and 122 are formed on the outer surface of the tube wall where the groove 125 is formed. In general,
The capacitance value increases as the electrode distance d decreases. Therefore, as shown in FIG. 14E or FIG. 14F, when the grooves 115 and 125 are formed and the capacitance value of this portion is obtained, a larger capacitance value is measured. As a result, the measurement sensitivity can be improved.
【0043】以上、図14(a) 〜図14(f) に示す例
は、いずれも管壁外面に電極を形成した例であるが、も
ちろん、管壁内面に電極を形成してもかまわない。
The examples shown in FIGS. 14 (a) to 14 (f) are examples in which the electrodes are formed on the outer surface of the tube wall. Of course, the electrodes may be formed on the inner surface of the tube wall. .
【0044】また、これまで述べた例では、各電極を所
定位置に固定するための固定手段として、管状構造体を
用いているが、固定手段としては、必ずしも管状構造体
を用いる必要はなく、所定位置に固定することができれ
ば、どのような構造のものを用いてもかまわない。たと
えば、図15は、水槽130の壁面に直接、4枚の電極
板131,132,133,134を固定した例の縦断
面図である。各電極板はいずれも水槽130の背面壁に
直接接着されている。電極板131は一方の測定用電
極、電極板132は一方の上部参照用電極、電極板13
3は一方の下部参照用電極としてそれぞれ機能し、電極
板134はこれらに対向する共通電極として機能する。
この例では、測定用電極131の長さLが測定可能範囲
となる。
In the examples described above, a tubular structure is used as a fixing means for fixing each electrode at a predetermined position. However, the fixing means does not necessarily need to be a tubular structure. Any structure may be used as long as it can be fixed at a predetermined position. For example, FIG. 15 is a longitudinal sectional view of an example in which four electrode plates 131, 132, 133, and 134 are directly fixed to the wall surface of the water tank 130. Each electrode plate is directly adhered to the rear wall of the water tank 130. The electrode plate 131 is one measuring electrode, the electrode plate 132 is one upper reference electrode, and the electrode plate 13.
Reference numeral 3 functions as one lower reference electrode, and the electrode plate 134 functions as a common electrode opposed thereto.
In this example, the length L of the measurement electrode 131 is a measurable range.
【0045】§4. 更に別な実施形態 続いて、本発明の更に別な実施形態をいくつか述べる。
図16(a) に示す水位センサは、容量素子を形成する一
対の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140上には、測定用
電極を構成する一対の導電線141,142が所定間隔
をおいて平行に取り付けられている。その上には、上部
参照用電極を構成する一対の導電線143,144が同
様に所定間隔をおいて平行に取り付けられており、下方
には、下部参照用電極を構成する一対の導電線145,
146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141〜146と、端子T141〜T1
46との間を配線で接続しておくようにすれば、端子T
141,T142間の静電容量をC1、端子T143,
T144間の静電容量をC2、端子T145,T146
間の静電容量をC3として、図6に示す測定回路40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。
§4. Further Embodiments Next, some further embodiments of the present invention will be described.
In the water level sensor shown in FIG. 16A, a pair of electrodes forming a capacitive element 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, on the insulating support substrate 140, a pair of conductive wires 141 and 142 constituting a measurement electrode are attached in parallel at a predetermined interval. A pair of conductive lines 143 and 144 constituting the upper reference electrode are similarly mounted in parallel at a predetermined interval, and a pair of conductive lines 145 constituting the lower reference electrode are provided below. ,
146 are also mounted in parallel at a predetermined interval. Each of the conductive wires 141 to 146 and the terminals T141 to T1
46 is connected by a wire, the terminal T
C1, the capacitance between terminals 141 and T142, and terminal T143,
The capacitance between T144 is C2, the terminals T145, T146
The water level can be measured by applying the measurement circuit 40 shown in FIG.
Each electrode will constitute a thin columnar electrode,
As described above, the lines of electric force between the two electrodes pass through the region around the two electrodes. Therefore, when the liquid enters the surrounding region, a change in the dielectric constant occurs and measurement becomes possible.
【0046】一方、図16(b) に示す水位センサは、容
量素子を形成する一対の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150上には、測定用電極を構成する一対
の導電線151,152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、上部参照用電極を構成す
る一対の導電線153,154が同様に撚り線を構成し
た状態で取り付けられており、更にその脇には、下部参
照用電極を構成する一対の導電線155,156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151,152の撚り線部分は、水位測定範
囲となるべき中央付近に形成されているのに対し、導電
線153,154の撚り線部分は、その上方部分だけで
あり、導電線155,156の撚り線部分は、その下方
部分だけである。
On the other hand, in the water level sensor shown in FIG. 16B, a pair of electrodes forming a capacitive element is constituted by a pair of conductive wires,
As a stranded wire is constituted by this pair of conductive wires,
It is fixed by fixing means. That is, on the insulating support substrate 150, a pair of conductive wires 151 and 152 constituting a measurement electrode are attached in a state of forming a stranded wire, and an upper reference electrode is formed beside the pair of conductive wires 151 and 152. A pair of conductive wires 153 and 154 are attached in a state of similarly forming a stranded wire, and beside the pair of conductive wires 155 and 156 forming a lower reference electrode similarly form a stranded wire. Installed in state. However, the twisted wire portions of the conductive wires 151 and 152 are formed near the center to be the water level measurement range, whereas the twisted wire portions of the conductive wires 153 and 154 are only the upper portion thereof, and The stranded portion of 155,156 is only the lower portion.
【0047】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。そ
れ以外の部分は単なる配線として機能する。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151,152の撚り線部分)よりも上の位置に、上
部参照用電極対からなる容量素子(導電線153,15
4の撚り線部分)が配置され、測定用電極対からなる容
量素子よりも下の位置に、下部参照用電極対からなる容
量素子(導電線155,156の撚り線部分)が配置さ
れていることになる。液面が測定可能範囲にある限り
は、上部参照用電極対からなる容量素子は完全に大気中
に位置し、下部参照用電極対からなる容量素子は完全に
液中に漬積している状態になっている。
Each conductive wire is covered with an insulating layer, and a portion constituting a substantial capacitive element is a stranded wire portion. The other parts function simply as wiring. Therefore, the capacitance element (conductive lines 153, 15) composed of the upper reference electrode pair is located substantially above the capacitance element (the stranded portion of the conductive lines 151, 152) composed of the measurement electrode pair.
No. 4 stranded wire portions), and a capacitive element (a stranded wire portion of the conductive wires 155 and 156) composed of the lower reference electrode pair is disposed below the capacitive element composed of the measurement electrode pair. Will be. As long as the liquid level is within the measurable range, the capacitive element consisting of the upper reference electrode pair is completely located in the atmosphere, and the capacitive element consisting of the lower reference electrode pair is completely immersed in the liquid. It has become.
【0048】各導電線151〜156と、端子T151
〜T156とを接続しておくようにすれば、端子T15
1,T152間の静電容量をC1、端子T153,T1
54間の静電容量をC2、端子T155,T156間の
静電容量をC3として、図6に示す測定回路40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。
Each of the conductive lines 151 to 156 and a terminal T151
To T156, the terminal T15
C1, the capacitance between terminals T152 and T152, and terminals T153 and T1.
With the capacitance between the terminals 54 as C2 and the capacitance between the terminals T155 and T156 as C3, the water level can be measured by applying the measurement circuit 40 shown in FIG. 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.
【0049】図17(a) に示す水位センサは、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160上には、測定用
電極を構成する一対の導電層161,162が同一平面
上に並置されており、その上方には、上部参照用電極を
構成する一対の導電層163,164が同一平面上に並
置されており、その下方には、下部参照用電極を構成す
る一対の導電層165,166が同一平面上に並置され
ている。各導電層161〜166と、端子T161〜T
166との間を配線で接続しておくようにすれば、端子
T161,T162間の静電容量をC1、端子T16
3,T164間の静電容量をC2、端子T165,T1
66間の静電容量をC3として、図6に示す測定回路4
0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、各導電層と各端子との間に配
線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1
60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 shown in FIG. 17A, 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, on the insulating support substrate 160, a pair of conductive layers 161 and 162 forming the measurement electrode are juxtaposed on the same plane, and above the pair of conductive layers forming the upper reference electrode. The layers 163 and 164 are juxtaposed on the same plane, and a pair of conductive layers 165 and 166 constituting the lower reference electrode are juxtaposed on the same plane below the layers. Each of the conductive layers 161 to 166 and the terminals T161 to T161
166 is connected by wiring, the capacitance between the terminals T161 and T162 becomes C1, the terminal T16
C2, the capacitance between terminals T165 and T1
The measurement circuit 4 shown in FIG.
By applying 0, the water level can be measured. In the illustrated example, the wiring is formed between each conductive layer and each terminal. However, since the distance between the wirings is large, the measured value is not significantly affected. In this embodiment, each electrode is a conductive layer formed on the same plane. However, as described above, the lines of electric force between the electrodes are not limited to this plane, and pass through the vicinity area on the front and back sides. Therefore, the support substrate 1
By immersing the front and back of 60 in the liquid, a change in the dielectric constant occurs, and measurement becomes possible.
【0050】図17(b) に示す水位センサは、図17
(a) に示す水位センサの支持基板160を中央から折り
曲げ、上面から見たときにL字状をなす支持基板170
が得られ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、図17(a)
に示す水位センサに比べてより感度の高い測定が可能に
なる。
The water level sensor shown in FIG.
(a) The supporting substrate 160 of the water level sensor shown in (a) is bent from the center to form an L-shaped supporting substrate 170 when viewed from above.
Which has been processed so as to obtain Since a pair of electrodes on which a capacitor is to be formed are formed separately on two planes intersecting with each other, FIG.
The measurement with higher sensitivity is possible as compared with the water level sensor shown in FIG.
【0051】この図17(a) ,(b) に示す実施形態で
は、支持基板160,170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、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. 17A and 17B, insulating films such as polyimide are used as the support substrates 160 and 170, and electrodes and wiring such as copper formed by patterning on the insulating films are used. It can be composed of metal foil. The water level sensor having such a configuration is suitable for mass production and can keep the manufacturing cost low.
【0052】図18(a) に示す水位センサは、測定用電
極および各参照用電極の一方を共通の円柱状導電体18
0により構成し、他方の測定用電極および各参照用電極
をこの円柱状導電体180の外周よりも大きな内周を有
する円筒状導電体181,182,183により構成し
たものである。図示のとおり、円筒状導電体181,1
82,183の内側に円柱状導電体180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1
8(b) の横断面図に明瞭に示されている。円柱状導電体
180と円筒状導電体181との間には、絶縁体からな
る充填固定部181A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181Aは、断面半円状の形
態をなし、図18(b) においては、円筒状導電体181
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181の内部の下半分の部分には、空隙部181B
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180と円筒状導電体182
との間には、絶縁体からなる充填固定部182A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182A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182Bが形成されて
いる。また、円柱状導電体180と円筒状導電体183
との間にも、絶縁体からなる充填固定部183A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183A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183Bが形成されて
いる。
In the water level sensor shown in FIG. 18A, one of the measuring electrode and each of the reference electrodes is connected to a common cylindrical conductor 18.
0, and the other measuring electrode and each reference electrode are constituted by cylindrical conductors 181, 182, 183 having an inner circumference larger than the outer circumference of the columnar conductor 180. As shown, the cylindrical conductors 181, 1
The cylindrical conductor 180 is inserted into the insides of 82 and 183, and a gap is secured between both to allow a liquid to penetrate.
It is fixed by fixing means. This is shown in FIG.
This is clearly shown in the cross-sectional view of FIG. A filling fixing portion 181A made of an insulator is formed between the columnar conductor 180 and the cylindrical conductor 181 and both are fixed. The filling and fixing portion 181A has a semicircular cross section, and in FIG.
Only the upper half of the interior is filled. A gap 181B is provided in the lower half of the inside of the cylindrical conductor 181.
Is formed, and the structure is such that the liquid can penetrate there. Similarly, the columnar conductor 180 and the cylindrical conductor 182
A filling fixing portion 182A made of an insulator is formed between the two, and both are fixed. Again, the filling and fixing portion 182A has a semicircular cross section, and a semicircular void portion 182B through which liquid can penetrate is formed on the other side. Further, the columnar conductor 180 and the cylindrical conductor 183
A filling fixing portion 183A made of an insulator is also formed between them, and both are fixed. Again, the filling and fixing part 183A has a semicircular cross section, and a semicircular void 183B through which liquid can penetrate is formed on the other side.
【0053】結局、図18(a) において、円柱状導電体
180の中央付近の1/2ほどの部分は測定用電極の一
方として機能し、上側の1/4ほどの部分は上部参照用
電極の一方として機能し、下側の1/4ほどの部分は下
部参照用電極の一方として機能することになる。各導電
体180〜183と端子T180〜T183との間を配
線で接続しておくようにすれば、端子T180,T18
1間の静電容量をC1、端子T180,T182間の静
電容量をC2、端子T180,T183間の静電容量を
C3として、図6に示す測定回路40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各参照用電極を、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16(a) ,(b) あるいは図17(a) ,(b) 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
方の各参照用電極を、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, in FIG. 18 (a), about a half of the columnar conductor 180 near the center functions as one of the measuring electrodes, and the upper quarter is the upper reference electrode. , And about a quarter of the lower part functions as one of the lower reference electrodes. If the conductors 180 to 183 and the terminals T180 to T183 are connected by wiring, the terminals T180, T18
The capacitance between the terminals T180 and T182 is represented by C1, the capacitance between the terminals T180 and T182 is represented by C2, and the capacitance between the terminals T180 and T183 is represented by C3. It can be performed. 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. Can be. Of course, in the water level sensor shown in FIGS. 16 (a) and (b) or FIGS. 17 (a) and (b), one measuring electrode and one reference electrode are formed of a single conductor. , It is possible to share this single conductor.
【0054】§5. 線形出力を得るための工夫 既に§1において述べたように、図1に示すような一対
の測定用電極11,12を用意し、これを図2に示すよ
うに液体に浸した場合、水位の上昇に伴って両電極間の
静電容量値は徐々に増加することになる。ここで、水位
の変化と静電容量値の変化との間には、原理的には線形
関係が成り立つはずである。すなわち、図6に示す測定
回路40において、容量検出部41の出力値C1は水位
の上昇とともに線形増加し、もしC/V変換部44が線
形変換を行っているものとすれば、このC/V変換部3
3の出力値V1も水位の上昇とともに線形増加するはず
である。
§5. Device for Obtaining Linear Output As already described in §1, when a pair of measurement electrodes 11 and 12 as shown in FIG. 1 are prepared and immersed in a liquid as shown in FIG. The capacitance value between the two electrodes gradually increases with the rise. Here, a linear relationship should be established in principle between the change in the water level and the change in the capacitance value. That is, in the measurement circuit 40 shown in FIG. 6, the output value C1 of the capacitance detection unit 41 increases linearly with the rise of the water level, and if the C / V conversion unit 44 performs linear conversion, this C / V V conversion unit 3
3 should also increase linearly with increasing water level.
【0055】ところが、本発明に係る水位センサを用い
た実験によると、水位と静電容量値との関係は、完全な
線形関係にはならないことが判明した。すなわち、静電
容量値に比例した電圧を出力する変換回路をC/V変換
部44に用いたとしても、このC/V変換部44の出力
値V1は、水位の変化に対して線形にはならないのであ
る。具体的には、たとえば、図19の実線のグラフG1
で示すような関係が得られる。原理的には、破線のグラ
フG0で示すような線形関係が得られるべきであるが、
実際には、水位が所定の値LLに達するまでは線形関係
が得られるものの、それを過ぎると、出力値が線形グラ
フG0から徐々に外れてくる傾向がある。このような現
象が生じる詳しい理由は現段階では不明であり、今後の
研究に委ねられる課題である。
However, according to an experiment using the water level sensor according to the present invention, it was found that the relation between the water level and the capacitance value was not completely linear. That is, even if a conversion circuit that outputs a voltage proportional to the capacitance value is used for the C / V conversion unit 44, the output value V1 of the C / V conversion unit 44 is linear with respect to a change in water level. It doesn't. Specifically, for example, a solid line graph G1 in FIG.
The relationship shown by is obtained. In principle, a linear relationship as shown by the broken line graph G0 should be obtained,
In practice, a linear relationship is obtained until the water level reaches the predetermined value LL, but after that, the output value tends to gradually deviate from the linear graph G0. The detailed reason why this phenomenon occurs is unknown at this stage, and is an issue that is left for future research.
【0056】しかしながら、このように出力値が線形特
性を示さないと、最終的な水位を測定値として提示する
上で、何らかの補正が必要になるため、実用上、好まし
くない。一般に、線形信号系を取り扱う場合は、測定回
路40として、比較的単純なアナログ回路を用いること
ができるので、製造コストを低減させることができる。
ところが、非線形信号を線形信号に変換するためには、
マイクロプロセッサなどの複雑な演算回路が必要にな
り、製造コストが高騰せざるを得なくなる。
However, if the output value does not show a linear characteristic as described above, some correction is required to present the final water level as a measured value, which is not preferable in practical use. In general, when a linear signal system is handled, a relatively simple analog circuit can be used as the measurement circuit 40, so that the manufacturing cost can be reduced.
However, in order to convert a nonlinear signal into a linear signal,
A complicated arithmetic circuit such as a microprocessor is required, and the manufacturing cost must increase.
【0057】ここでは、このような問題を解決するため
の一手法を示しておく。いま、たとえば、図9(a) ,
(b) に示すような構造をもった水位センサを試作し、水
位の上昇とともに測定用電極51,52間の静電容量値
C1(実際には、それを電圧に線形変換した電圧値V
1)を測定したときに、水位と出力値との間に図19の
グラフG1に示すような非線形関係が得られたとしよ
う。このような非線形関係に再現性が認められる場合に
は、このような非線形性を、測定用電極51,52の物
理的構造を変えることにより補正することが可能であ
る。以下に、2つの具体的な方法を示す。
Here, a method for solving such a problem will be described. Now, for example, FIG.
(b), a water level sensor having a structure as shown in FIG. 1 was prototyped, and the capacitance value C1 between the measurement electrodes 51 and 52 (actually, the voltage value V
Assume that a non-linear relationship as shown in a graph G1 in FIG. 19 is obtained between the water level and the output value when measuring 1). When reproducibility is recognized in such a non-linear relationship, such non-linearity can be corrected by changing the physical structure of the measurement electrodes 51 and 52. Hereinafter, two specific methods will be described.
【0058】第1の方法は、測定用電極51,52間の
電極間隔を部分ごとに異ならせるようにすればよい。た
とえば、図9(a) に示す例では、測定用電極51,52
は、一様な厚みをもった導電層として構成されている
が、これを図20(a) に示す測定用電極51A,52A
のように変更するのである。測定用電極51A,52A
の厚みは、水位LLの位置までは一様であるが、水位L
L〜水位Lの区間では、徐々に厚みが増加している。別
言すれば、電極間隔dが上方へゆくほど徐々に狭くなっ
ている。電極間隔dをどの程度の割合で狭くしてゆくか
は、図19に示すグラフにおいて、水位LL〜水位Lの
区間でグラフG1が線形グラフG0からどの程度外れて
いるか、を検討して適宜決定するようにすればよい。別
言すれば、静電容量の値を示す出力値が、水位の上昇に
対して線形関係を示すように調整すればよい。もちろ
ん、一対の測定用電極のうちの一方の厚みのみを変化さ
せて電極間隔の調節を行うようにしてもよいし、管状構
造体50の壁面に傾斜をつけて電極間隔の調節を行うよ
うにしてもよい。
In the first method, the electrode interval between the measurement electrodes 51 and 52 may be made different for each part. For example, in the example shown in FIG.
Is formed as a conductive layer having a uniform thickness, which is formed by measuring electrodes 51A and 52A shown in FIG.
It changes like this. Measurement electrodes 51A, 52A
Is uniform up to the position of the water level LL,
In the section from L to water level L, the thickness gradually increases. In other words, the electrode spacing d gradually decreases as it goes upward. In the graph shown in FIG. 19, the ratio of decreasing the electrode interval d is determined as appropriate by examining how much the graph G1 deviates from the linear graph G0 in the section from the water level LL to the water level L in the graph shown in FIG. What should I do? In other words, the output value indicating the value of the capacitance may be adjusted so as to indicate a linear relationship with the rise in the water level. Of course, the electrode spacing may be adjusted by changing only the thickness of one of the pair of measurement electrodes, or the wall spacing of the tubular structure 50 may be inclined to adjust the electrode spacing. You may.
【0059】第2の方法は、測定用電極51,52間の
電極の幅を部分ごとに異ならせるようにすればよい。た
とえば、図9(b) に示す例では、測定用電極51は、一
様な幅をもった導電層として構成されているが、これを
図20(b) に示す測定用電極51Bのように変更するの
である。測定用電極51Bの幅は、水位LLの位置まで
は一様であるが、水位LL〜水位Lの区間では、徐々に
幅が増加している。電極の幅をどの程度の割合で広げて
ゆくかは、図19に示すグラフにおいて、水位LL〜水
位Lの区間でグラフG1が線形グラフG0からどの程度
外れているか、を検討して適宜決定するようにすればよ
い。別言すれば、静電容量の値を示す出力値が、水位の
上昇に対して線形関係を示すように調整すればよい。こ
のような電極幅による調節は、一対の測定用電極のうち
の一方のみについて行ってもよいし、両方について行っ
てもよい。もちろん、上述した第1の方法と第2の方法
とを併用した調節も可能である。
In the second method, the width of the electrode between the measurement electrodes 51 and 52 may be different for each part. For example, in the example shown in FIG. 9 (b), the measuring electrode 51 is formed as a conductive layer having a uniform width, but this is formed like a measuring electrode 51B shown in FIG. 20 (b). Change it. The width of the measurement electrode 51B is uniform up to the position of the water level LL, but gradually increases in the section from the water level LL to the water level L. The ratio of increasing the width of the electrode is determined as appropriate by examining how much the graph G1 deviates from the linear graph G0 in the section from the water level LL to the water level L in the graph shown in FIG. What should I do? In other words, the output value indicating the value of the capacitance may be adjusted so as to indicate a linear relationship with the rise in the water level. Such adjustment by the electrode width may be performed for only one of the pair of measurement electrodes, or may be performed for both. Of course, adjustment using both the above-described first method and second method is also possible.
【0060】このように、本発明に係る水位センサの非
線形特性を、測定用電極の物理的構造を変えることによ
り補正する方法では、補正に最適な測定用電極の物理的
構造を決定する作業がやや煩雑ではあるが、そのような
補正を行わない場合と比べて量産コストはほぼ同じにな
る。したがって、測定回路において線形補正演算を行う
方法を採るよりも、製造コストの低減が期待できる。
As described above, in the method of correcting the non-linear characteristic of the water level sensor according to the present invention by changing the physical structure of the measurement electrode, the operation of determining the optimum physical structure of the measurement electrode for correction is performed. Although a little complicated, the mass production cost is almost the same as when no such correction is performed. Therefore, a reduction in manufacturing cost can be expected as compared with a method of performing a linear correction operation in a measurement circuit.
【0061】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。特に、上述の実施形態では、水位の測定対象物と
して液体を用いる例を述べてきたが、本発明に係る水位
センサは、液体のレベル測定への利用に限定されるもの
ではなく、粘性体や粉体など、ある程度の流動性をもっ
た対象物の量を測定する分野にも応用可能である。たと
えば、米や麦などの穀物を収納する倉庫で利用すれば、
穀物の量を測定することが可能である。また、集合的に
流体とみなされるような多数の固体についても適用可能
である。たとえば、チップ状の抵抗素子やコンデンサと
いった小さな電子部品の量(収納庫内での収納高さ)を
測定することも可能である。説明の便宜上、本願明細書
では、「水位センサ」なる文言を用いているが、ここで
いう「水位」とは、液体のレベルだけでなく、粘性体、
粉体、集合的に流体とみなされるような多数の固体につ
いてのレベルも広く含むものである。
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. In particular, in the above-described embodiment, an example has been described in which a liquid is used as the measurement target of the water level.However, the water level sensor according to the present invention is not limited to use in measuring the level of the liquid, and may be a viscous body or a liquid. The present invention is also applicable to the field of measuring the amount of an object having a certain degree of fluidity such as powder. For example, if you use it in a warehouse that stores grains such as rice and wheat,
It is possible to measure the amount of grain. It is also applicable to many solids that are collectively considered fluids. For example, it is also possible to measure the amount of small electronic components such as chip-shaped resistance elements and capacitors (storage height in a storage). For convenience of description, in the specification of the present application, the term "water level sensor" is used, but the "water level" here is not only a liquid level, but also a viscous substance,
It also broadly includes levels for powders, many solids that are collectively considered fluids.
【0062】[0062]
【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、3つの容量素子の容量値を利用して水位を測
定するようにしたため、単純な構造で十分な精度をもっ
た水位測定を行う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, since the water level is measured by using the capacitance values of the three capacitance elements, the water level measurement with a simple structure and sufficient accuracy is achieved. Will be able to do.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明に係る水位センサの基本原理を説明する
ための斜視図(一部はブロック図)である。
FIG. 1 is a perspective view (partially a block diagram) for explaining a basic principle of a 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】本発明に係る水位センサの基本構成要素を示す
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 basic components of a water level sensor 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4に示す測定環境下において、各電極のみを
抽出して示した正面図である。
FIG. 5 is a front view showing only each electrode extracted in the measurement environment shown in FIG. 4;
【図6】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. 6 is a block diagram showing a detailed configuration of a measurement circuit of the water level sensor shown in FIG.
【図7】本発明に係る水位センサの基本的な実施形態に
用いられる管状構造体の斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view of a tubular structure used in a basic embodiment of a water level sensor according to the present invention.
【図8】管状構造体の管壁内面に各電極を形成した実施
形態の横断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of an embodiment in which each electrode is formed on the inner surface of the tube wall of the tubular structure.
【図9】管状構造体の管壁内面に各電極を形成した実施
形態の側断面図である。
FIG. 9 is a side sectional view of an embodiment in which each electrode is formed on the inner surface of the tube wall of the tubular structure.
【図10】上端部および下端部が水平方向に折れ曲がっ
た断面「コ」の字型の管状構造体を用いた実施形態の側
断面図である。
FIG. 10 is a side sectional view of an embodiment using a tubular structure having a U-shaped cross section whose upper end and lower end are bent in the horizontal direction.
【図11】管状構造体の管壁外面に各電極を形成した実
施形態の横断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of an embodiment in which each electrode is formed on an outer surface of a tube wall of a tubular structure.
【図12】管状構造体の管壁外面に各電極を形成した実
施形態の側断面図および側面図である。
FIG. 12 is a side sectional view and a side view of an embodiment in which each electrode is formed on the outer surface of the tube wall of the tubular structure.
【図13】上端部および下端部が水平方向に折れ曲がっ
た断面「コ」の字型の管状構造体を用いた2とおりの実
施形態の側断面図である。
FIG. 13 is a side cross-sectional view of two embodiments using a tubular structure having a U-shaped cross section whose upper end and lower end are bent in the horizontal direction.
【図14】管状構造体の外面に各電極を形成した種々の
実施形態を示す横断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing various embodiments in which each electrode is formed on the outer surface of the tubular structure.
【図15】水槽の壁面に直接、4枚の電極板を固定した
実施形態の縦断面図である。
FIG. 15 is a longitudinal sectional view of an embodiment in which four electrode plates are directly fixed to a wall surface of a water tank.
【図16】容量素子を形成する電極を導電線で構成した
実施形態の斜視図である。
FIG. 16 is a perspective view of an embodiment in which electrodes forming a capacitive element are formed of conductive lines.
【図17】容量素子を形成する電極を支持基板上の導電
層によって構成した実施形態の正面図および斜視図であ
る。
FIGS. 17A and 17B are a front view and a perspective view of an embodiment in which an electrode forming a capacitor is formed by a conductive layer on a supporting substrate.
【図18】容量素子を形成する電極を円柱状および円筒
状の導電体で構成した実施形態の斜視図および横断面図
である。
18A and 18B are a perspective view and a cross-sectional view of an embodiment in which electrodes forming a capacitive element are formed of columnar and cylindrical conductors.
【図19】本発明に係る水位センサにおける水位と静電
容量値との関係を示すグラフである。
FIG. 19 is a graph showing a relationship between a water level and a capacitance value in the water level sensor according to the present invention.
【図20】電極の物理的構造により線形補正を行う実施
形態を示す側断面図である。
FIG. 20 is a side sectional view showing an embodiment in which linear correction is performed based on the physical structure of an electrode.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
11,12…測定用電極 15…測定回路 21,22…上部参照用電極 31,32…下部参照用電極 40…測定回路 41〜43…容量検出部 44〜46…C/V変換部 47…演算部 50…管状構造体 51,51A,51B,52,52A…測定用電極 53,54…上部参照用電極 55,56…下部参照用電極 60…管状構造体 61,62…測定用電極 63,64…上部参照用電極 65,66…下部参照用電極 70…管状構造体 71,72…測定用電極 73,74…上部参照用電極 75,76…下部参照用電極 80…管状構造体 81,82…測定用電極 83,84…上部参照用電極 85,86…下部参照用電極 87…共通電極 90…管状構造体 91〜94…容量素子形成用の電極 100…管状構造体 101〜104…容量素子形成用の電極 110…管状構造体 111,112…容量素子形成用の電極 115…溝部 120…管状構造体 121,122…容量素子形成用の電極 125…溝部 130…水槽 131〜134…電極板 140…支持基板 141,142…導電線(測定用電極) 143,144…導電線(上部参照用電極) 145,146…導電線(下部参照用電極) 159…支持基板 151,152…撚り線状の導電線(測定用電極) 153,154…撚り線状の導電線(上部参照用電極) 155,156…撚り線状の導電線(下部参照用電極) 160…支持基板 161,162…導電層(測定用電極) 163,164…導電層(上部参照用電極) 165,166…導電層(下部参照用電極) 170…折り曲げられた支持基板 180…円柱状導電体 181〜183…円筒状導電体 181A〜183A…充填固定部 181B〜183B…空隙部 C1,C1α,C1β,C2,C3…静電容量/容量素
子 d…電極間隔 h,k,m…長さ/水位 L,M…電極の長さ LL…特定の水位 T141〜T183…端子 W…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 ... Top reference electrode 31, 32 ... Lower reference electrode 40 ... Measurement circuit 41-43 ... Capacity detector 44-46 ... C / V converter 47 ... Calculation Part 50: tubular structure 51, 51A, 51B, 52, 52A: measuring electrode 53, 54: upper reference electrode 55, 56: lower reference electrode 60: tubular structure 61, 62: measuring electrode 63, 64 ... upper reference electrode 65, 66 ... lower reference electrode 70 ... tubular structure 71, 72 ... measurement electrode 73, 74 ... upper reference electrode 75, 76 ... lower reference electrode 80 ... tubular structure 81, 82 ... Measurement electrodes 83 and 84 Upper reference electrodes 85 and 86 Lower reference electrodes 87 Common electrodes 90 Tubular structures 91 to 94 Electrodes for forming capacitor elements 100 Tubular structures 101 to 104 Capacitance elements Electrode for forming 110 ... tubular structure 111, 112 ... electrode for forming capacitor element 115 ... groove 120 ... tubular structure 121, 122 ... electrode for forming capacitor element 125 ... groove 130 ... water tank 131-134 ... electrode plate 140 ... Support substrates 141, 142 ... Conductive wires (measuring electrodes) 143, 144 ... Conductive wires (upper reference electrodes) 145, 146 ... Conductive wires (lower reference electrodes) 159 ... Support substrates 151, 152 ... Twisted wire Conductive wires (measurement electrodes) 153, 154 stranded conductive wires (upper reference electrode) 155, 156 stranded conductive wires (lower reference electrode) 160 support substrate 161, 162 conductive layer ( Measurement electrodes) 163, 164: conductive layer (upper reference electrode) 165, 166: conductive layer (lower reference electrode) 170: folded support substrate 180: columnar conductive Body 181 to 183 Cylindrical conductor 181A to 183A Filling and fixing part 181B to 183B Gap C1, C1α, C1β, C2, C3 Capacitance / capacitance element d Electrode spacing h, k, m Length / Water level L, M: length of electrode LL: specific water level T141 to T183: terminal W: width of electrode εα, εβ: dielectric constant θ0 to θ3: position of water level
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 伸光 埼玉県上尾市菅谷4丁目73番地 株式会社 ワコー内 (72)発明者 森本 英夫 奈良県大和郡山市池沢町172 ニッタ株式 会社奈良工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Nobumitsu Taniguchi 4-73, Sugaya, Ageo City, Saitama Prefecture Inside Wako Co., Ltd. (72) Inventor Hideo Morimoto 172 Ikezawacho, Yamatokoriyama City, Nara Prefecture Nita Factory

Claims (10)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【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、所定
    間隔をおいて配置された一対の上部参照用電極と、所定
    間隔をおいて配置された一対の下部参照用電極と、これ
    ら各電極を固定する固定手段と、これら各電極を利用し
    て水位を測定する測定回路と、 を備え、 所定の基準軸方向に関する前記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、前記上部
    参照用電極が前記水位測定範囲よりも上方に位置し、前
    記下部参照用電極が前記水位測定範囲よりも下方に位置
    するように各電極が固定され、 前記測定回路が、前記一対の測定用電極の間の静電容
    量、前記一対の上部参照用電極の間の静電容量、前記一
    対の下部参照用電極の間の静電容量の三者に基づいて水
    位を測定することを特徴とする水位センサ。
    1. A water level sensor for measuring a water level from a predetermined reference position to a liquid level, comprising: a pair of measuring electrodes arranged at a predetermined interval; and a pair of upper electrodes arranged at a predetermined interval. A reference electrode, a pair of lower reference electrodes arranged at a predetermined interval, fixing means for fixing the respective electrodes, and a measurement circuit for measuring a water level using the respective electrodes, comprising: The length of the measurement electrode with respect to the reference axis direction is set longer than the required water level measurement range, the upper reference electrode is located above the water level measurement range, and the lower reference electrode is Each electrode is fixed so as to be located below the water level measurement range, the measurement circuit, the capacitance between the pair of measurement electrodes, the capacitance between the pair of upper reference electrodes, Of the pair of lower reference electrodes Water level sensor, characterized in that to measure the water level on the basis of the tripartite capacitance.
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の水位センサにおいて、 一対の上部参照用電極の間の静電容量に基づいて、測定
    環境下の大気の誘電率εαに関する情報を求め、一対の
    下部参照用電極の間の静電容量に基づいて、測定環境下
    の測定対象物の誘電率εβに関する情報を求め、これら
    の情報と一対の測定用電極の間の静電容量とに基づいて
    水位を決定することを特徴とする水位センサ。
    2. The water level sensor according to claim 1, wherein information on the dielectric constant εα of the atmosphere under the measurement environment is obtained based on a capacitance between the pair of upper reference electrodes. Based on the capacitance between the electrodes, information on the dielectric constant εβ of the measurement object under the measurement environment is obtained, and the water level is determined based on the information and the capacitance between the pair of measurement electrodes. A water level sensor, comprising:
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の水位センサにおいて、 一対の測定用電極と、一対の上部参照用電極と、一対の
    下部参照用電極とが、いずれも同一の幅Wを有する平板
    電極から構成され、かつ、いずれの電極対も同一の電極
    間隔dをもって互いに平行に配置されていることを特徴
    とする水位センサ。
    3. The water level sensor according to claim 1, wherein the pair of measurement electrodes, the pair of upper reference electrodes, and the pair of lower reference electrodes are each formed of a flat electrode having the same width W. A water level sensor comprising: a plurality of electrode pairs arranged in parallel to each other with the same electrode spacing d.
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の水位センサにおいて、 測定回路内において、一対の測定用電極の間の静電容量
    の値を示す出力値が、水位の上昇に対して線形関係を示
    すように、測定用電極間の電極間隔を部分ごとに異なら
    せるようにしたことを特徴とする水位センサ。
    4. The water level sensor according to claim 1, wherein an output value indicating a capacitance value between the pair of measurement electrodes in the measurement circuit has a linear relationship with a rise in the water level. A water level sensor, wherein an electrode interval between measurement electrodes is different for each part.
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の水位センサにおいて、 測定回路内において、一対の測定用電極の間の静電容量
    の値を示す出力値が、水位の上昇に対して線形関係を示
    すように、測定用電極の幅を部分ごとに異ならせるよう
    にしたことを特徴とする水位センサ。
    5. The water level sensor according to claim 1, wherein in the measurement circuit, an output value indicating a value of a capacitance between the pair of measurement electrodes has a linear relationship with a rise in the water level. A water level sensor, wherein the width of the measuring electrode is different for each part.
  6. 【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、 内部に液体を導入することができる管状構造体を固定手
    段として用い、この管状構造体の管壁内面もしくは外面
    に各電極を形成したことを特徴とする水位センサ。
    6. The water level sensor according to claim 1, wherein a tubular structure capable of introducing a liquid therein is used as a fixing means, and each of the tubular structures is provided on an inner surface or an outer surface of a tube wall of the tubular structure. A water level sensor having electrodes formed thereon.
  7. 【請求項7】 請求項1〜5のいずれかに記載の水位セ
    ンサにおいて、 一対の測定用電極、一対の上部参照用電極、一対の下部
    参照用電極をそれぞれ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。
    7. The water level sensor according to claim 1, wherein each of the pair of measurement electrodes, the pair of upper reference electrodes, and the pair of lower reference electrodes includes a pair of conductive wires, A water level sensor, wherein a pair of conductive wires are fixed by fixing means so as to be parallel or to form a stranded wire with each other.
  8. 【請求項8】 請求項1〜5のいずれかに記載の水位セ
    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
    電極および各参照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。
    8. The water level sensor according to claim 1, wherein the fixing means is constituted by a flat support substrate, and each measurement electrode and each reference electrode are formed on the support substrate. A water level sensor comprising a conductive layer.
  9. 【請求項9】 請求項1〜5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、一方の上部参照用電極、一方の下部
    参照用電極を、それぞれ円柱状導電体により構成し、他
    方の測定用電極、他方の上部参照用電極、他方の下部参
    照用電極をそれぞれ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。
    9. The water level sensor according to claim 1, wherein one of the measurement electrodes, one of the upper reference electrodes, and one of the lower reference electrodes are each formed of a columnar conductor, The other measurement electrode, the other upper reference electrode, and the other lower reference electrode are each formed of a cylindrical conductor having an inner circumference larger than the outer circumference of the columnar conductor, and are formed inside the cylindrical conductor. A water level sensor, wherein the columnar conductor is inserted into the gap and fixed by a fixing means in a state where a gap is provided between the two conductors so that a liquid can penetrate.
  10. 【請求項10】 請求項1〜9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、一方の上部参照用電極、一方の下部
    参照用電極を、単一の導電体で構成し、この単一の導電
    体を前記各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 1, wherein one of the measurement electrodes, one of the upper reference electrodes, and one of the lower reference electrodes are formed of a single conductor, A water level sensor wherein the single conductor is shared by the electrodes.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100675543B1 (en) 2003-11-13 2007-01-29 알프스 덴키 가부시키가이샤 Liquid surface level sensor
KR100794945B1 (en) 2003-12-22 2008-01-15 알프스 덴키 가부시키가이샤 Liquid surface level sensor
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
JP2008524618A (en) * 2004-12-22 2008-07-10 イネルジー オートモーティヴ システムズ リサーチ Capacitive liquid level sensor
US8078414B2 (en) 2006-09-26 2011-12-13 Nissan Diesel Motor Co., Ltd. Water level measuring apparatus and measuring method
US8165831B2 (en) 2006-09-26 2012-04-24 Ud Trucks Corporation Water level measuring apparatus and measuring method
WO2013061916A1 (en) 2011-10-27 2013-05-02 株式会社生方製作所 Electrostatic capacitative liquid surface sensor
JP2014072401A (en) * 2012-09-28 2014-04-21 Tokyo Electron Ltd Chemical liquid discharge rate measuring jig, chemical liquid discharge rate measurement mechanism and chemical liquid discharge rate measurement method

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100675543B1 (en) 2003-11-13 2007-01-29 알프스 덴키 가부시키가이샤 Liquid surface level sensor
KR100794945B1 (en) 2003-12-22 2008-01-15 알프스 덴키 가부시키가이샤 Liquid surface level sensor
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
JP2008524618A (en) * 2004-12-22 2008-07-10 イネルジー オートモーティヴ システムズ リサーチ Capacitive liquid level sensor
US8078414B2 (en) 2006-09-26 2011-12-13 Nissan Diesel Motor Co., Ltd. Water level measuring apparatus and measuring method
US8165831B2 (en) 2006-09-26 2012-04-24 Ud Trucks Corporation Water level measuring apparatus and measuring method
WO2013061916A1 (en) 2011-10-27 2013-05-02 株式会社生方製作所 Electrostatic capacitative liquid surface sensor
KR20140060316A (en) 2011-10-27 2014-05-19 가부시키가이샤 우부카타 세이사쿠쇼 Electrostatic capacitative liquid surface sensor
US9534946B2 (en) 2011-10-27 2017-01-03 Ubukata Industries Co., Ltd. Electrostatic capacitance fluid level sensor
JP2014072401A (en) * 2012-09-28 2014-04-21 Tokyo Electron Ltd Chemical liquid discharge rate measuring jig, chemical liquid discharge rate measurement mechanism and chemical liquid discharge rate measurement method

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