JPS59176627A - 流体レベルの測定方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固定容器または貯槽中の流体のレベルおよび
／または量を測定し、指示する方法およびその装置に関
するものであり、特に、航空機、船舶および陸上車輌な
どに使用されている燃料タンクのような、乗物用燃料タ
ンク中の燃料のレベルまたは量を正確に測定する場合に
適用できるものである。さらに具体的には、本発明は、
容量型浸漬センサ、すなわち検出素子を包含する。流体
レベルまたは流体量の測定および表示方法、ならびにそ
の装置に関するものである。

貯蔵タンク内の液体レベルおよび容量を測定するために
、多くの技術が開発されている。自動車の燃料タンクの
燃料レベルを測定する最も一般的な装置においては、タ
ンク内に可変抵抗を使用している。可変抵抗のワイパー
アームは、枢軸を介してフロートに接続され、このフロ
ートはタンク中の燃料の上面を探知するものである。乗
物が傾斜路面」二を走行している時には、燃料の表面レ
ベルは、燃料タンク内で正常な水平基準面に対しである
角度で傾斜しており、そのためにフロートは正確なレベ
ルより高くなり、あるいは低くなり、従って誤ったレベ
ルを検出することになる。この現象は「燃料レベルの変
動」と言われている。さらに乗物が走行を開始し、加速
し、減速しあるいは停止すると、貯蔵された燃料に波が
発生する。

この現象は通常［スロッシング（ｓｌａｓｈｉｎｇ）　
Ｊ　ト呼ばれており、これにより、フロートは跳ね上が
ったり落下したりして、燃料測定の読取りに不都合を来
たす。燃料レベル変動およびスロッシングの作用を減少
させるために、機械的および電気的な減衰手段が講じら
れてきたが、これらは、燃料レベルを瞬間的に、かつ正
確に測定するために相応しいものではない。燃料レベル
の変動およびスロッシングの悪影響は、航空機および高
速の自動車および船舶の燃料タンクの場合に特に問題で
ある。

燃料レベルの測定および表示の際の、燃料レベルの変動
およびスロッシングの問題を解決するために、液体容器
またはタンク内で好適な電気回路および測定および表示
装置と共に、浸漬コンデンサユニントすなわち検出素子
を使用する装置か多数提案されている。例えば米国特許
第２，３５７，０２３弓、０．　Ｗ、　Ｒｅ１ｄ他、発
明の名称「液面測定装置」には、液体容器内に配置され
たプレート型浸漬コンデンサユニン［・を使用すること
が開示されており、このコンデンサユニ７１・に対して
、液体自体かプレート間で誘電体となる。この浸漬コン
デンサの静゛屯容量（ｉ＆は変化可能であり、容器内の
液体レベルに応じて変化する。容器内の異なる位置に配
ｊ〆〕された多数のプレートの対からなるコンデンサユ
ニントを構成することによって、液体スロツシングまた
はサージングおよび液体レベル変動の作用か減少され、
Ｉ−）ｉ漬ユニントのより正確な容量値か７１）られる
。浸漬コンデンサユニント（一対のプレートから成るも
の、または複数対のプレートから成るもの）は、交流ブ
リンシ回路に電気的に接続されており、このブリ、ジ回
路は、ブリ、ジのアームをそれぞれ形成する一定の等し
い静電容量の２つのコンデンサを有している。前記プリ
ングの他の２つのアームは、可変容量コンデンサおよび
浸漬コンデンサから成っている。前記ブリンジ回路（周
知のホイートストン構造のもの）は、所定周波数の交流
電源、検出器および測定値表示回路に接続されている。

液体が、容器内の浸漬コンデンサユニットのプレート間
の誘電空間に残存する限り、前記ブリンジ回路は不平衡
な状態になるように配置されている。

米国再発行特許第２３，４９３号、Ａ、　Ｅｄｅｌｍａ
ｎ、発明の名称「液面汁」にも、プレート型浸漬コンデ
ンサユニットを備えた液体レベル検出測定値表示回路が
開示されている。「測定コンデンサ」と称するこのユニ
ントは、容器またはタンク中の液体のレベルに対応して
変化する静電容量値を有する。

また、この回路は、プレート型の「比較コンデンサ」ユ
ニントを含み、このユニントは、液面または容積を測定
すべき液体の中に、常に完全に浸漬保持されているもの
である。この比較コンデンサは、異なった液体（異なっ
た誘電値を有する）に対して静電容量が変化するが、測
定コンデンサに対しては変化せず、また同じ液体の種々
のレベルを検出するには、液体レベルの測定が、液体の
誘゛市定数およびその変化により影響されないように補
償値または比較静電容量値を回路に付与する。

測定コンデンサユニットおよび比較コンデンサユニント
の両方は、測定すべき液体とほぼ同じ雰囲気中に置かれ
る。

米国特許第４，１９４，３９５号、Ｔ、　Ｊ、　Ｗｏｏ
ｄ、発明の名称「容量型液面検出器」には、液面を測定
する容量型センサか提案されており、このセンサは、複
数の同様なプレート型コンデンサが乎行に配列されてい
る。各コンデンサ（相互に分離している）の誘電空間に
は測定すべき液体か入り、この液体は（もし存在すれば
、液体上の空気と共に）空間において誘電体を構成し、
各コンデンサの容量値を示す。各コンデンサは同様に配
列されているので、各コンデンサのプレート間における
液体誘電体（もし存在すれば空気も含む）が等しい面積
を被覆する時にのみ、これらのコンデンサは等しい値の
容が−を示す。容器中の液体の液面または容積を測定し
ているときに、その液体が揺動している場合、または正
常な液体基準面に対して液面が傾斜している場合には、
液体（誘電体として作用）は、各コンデンサの異なる面
積を被覆し、これらのコンデンサは、異なった値の容量
を示す。付属している回路は、各コンデンサにその値を
求め、各容量値が等しい値に近付いた時に、この装置は
６値のうちの１つを読取り、容器中に存在している液体
の液面または容量を記録する。

先行技術の容量型液体レベルセンサおよびそれに付属す
る検知用、平衡用、変換用および測定値表示用の回路は
複雑であり、かつ液体の揺動および液面変動の問題の解
決、ならびに測定すべき液体の物理的および化学的特性
の変化、および液体およびその容器の周囲の多様な特性
が液面および容積測定に及ぼす影響などの解決には不充
分である。本発明は、先行技術の複雑性に対処し、周囲
の条件変化および漂遊容量に対して殆ど影響されない、
多重コンデンサ型の容量センサ、すなわち検出素子およ
び簡単な付属回路の独特な作動によって、液体のレベル
または容積を正確に測定する方法および装置を提供する
ものである。

従って１本発明の目的は、固定構造物用および乗物用の
液体貯蔵容器および貯槽における、液面または容積の測
定に適用することができる、改良された容量型検出方法
およびその装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、液体貯槽中の液体が揺動している
場合および／または正常な基準面に対して傾胴している
場合に、液体のレベルまたは容積を正確に検出し、かつ
Ａｌ１１定する多重コンデンサ型の容量型液面または容
積測定方法およびその装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、流体およびその容器の周囲の
条件の変化が、測定精度に対して比較的に影響を与えな
い、多重コンデンサ設計の容量型流体レベル測定方法お
よびその装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、簡単な交流ブリッジ回路を有
する多重コンデンサ型の、容量型流体レベルセンサを提
供することにあり、このセンサは検出器および直接読取
り回路を含んでおり、流体および容器の周囲条件の変化
、即ち、流体の運動および容器の傾斜、または、センサ
のブリッジシステムにおける漂遊容量に影響されないも
のである。

本発明は、従来の流体レベルまたは容積の測定装置の改
良を意図したものであり、あらゆる形式の流体貯蔵容器
および貯槽に広く適用することができ、かつ導電性流体
並びに非導電性流体のレベルまたは容積の測定に適した
ものである。また、この装置は、少なくとも一部分が液
体材料からなる導電性および非導電性流体のレベルおよ
び容積の測定に適用できる。

注意および理解すべきこととして、本明細書において「
流体」という用語は、流れ易く、すなわち、容器の形状
または構造に合致し易く、がっ、電気的に不導性または
良導性の単一成分または多成分物質または組成物を意味
するものとする。従って、「流体」という用語は、広範
囲に種々のものを含み（限定なく）、例えば、液体、気
体、粉末または粒状体、液体／液体混合物またはエマル
ション、液体／気体混合物または分散体、液体／固体＃
ル合物、および気体／固体混合物を含むものである。「
流体」なる用語の定義に関し、理解されるように、ある
流体を含む多成分物質は、各成分に対して異なった測定
可能な誘電（＋＋ｊを示す筈である。従って、多成分流
体または同し物質の異なった相から成る流体の場合、測
定可能な差異は、そのような成分または相の誘゛屯率に
よって示される：℃である。

７（発明自体、ならびに流体レベルおよび流体量の／ｌ
ｌｌｌ７Ｊｌへ本発明を利用することについての説明を
容易にするために、本発明に係る装置は、主として、液
体レベルまたは液体容積の測定に関連して説明する。

本発明は、独特な形状の容量型センサす、なわち測定用
検出素子を含み、それは１通常の配置では、流体貯槽の
先端あるいは高い位置から、下端あるいは低い位置まで
延ひている。容量型センサは、４つのプレート型コンデ
ンサからなり、これらのコンデンサは、探知すべきレベ
ルの全範囲にわたって貯蔵流体と接触するようにし、か
つ、全てのコンデンサか、前記流体、大気および容器の
周囲条件にさらされるように、組合わされて平行に延び
ている。４つのコンデンサは、４つの導電性コンデンサ
素子から構成されており、各素子は２つの電気的に接続
したコンデンサプレート（極板）からなっている。各コ
ンデンサ素子は、一定の間隔で相互に離隔して取り付け
られ、かつこれらの素子は、これらの各プレートが隣接
するコンデンサ素子のプレートと共に誘電空間を形成し
、取り付けられたコンデサ素子が一体的に４つの誘７「
空間を形成するように、取付手段によって配列されてい
る。一定の誘電値を有する物質が、２つの誘電空間内に
装填され、これによって、各空間形成プレートと共に、
一定静電容量値の一対のコンデンサを形成する。他の２
つの誘電空間は開放したままであり　検出すべき流体の
変動量を受容し、またその空間を形成している各プレー
トは、変動する流体と協働して、一対の可変コンデンサ
を形成している。

本発明の多重コンデンサセンサの望ましい実施例におい
ては、２つの固定コンデンサは等しい静゛Ｉｋ容：：Ａ
イ＋ｆｉをイイし、かつ、これらのコンデンサか測定す
べき流体およびその容器の周囲条件に対して同様に応答
するように、相互に同様に形成および配列されている。

２つの可変コンデンサも、これらが流体および容器の周
囲条件に対して同様に応答するように、相互に同様に形
成および配列されている。２つの可変コンデンサは、同
様に配列されているので、各コンデンサのプレート間の
流体（特定の誘電値を有する）か等しい空間を満たし、
かつ、等しい面積を被覆する時にのみ、これらのコンデ
ンサは等しい容量値を示す。その結果、容器中の流体が
揺動している時、または容器内における静＋１状態の正
常な面に対してずれている時、２つの可変コンデンサに
おいて誘電体として作用している流体は、各コンデンサ
の異なる空間容積を猫たし、かつ、異なる面積を被覆し
、その結果これらのコンデンサは異なる値の容量を示す
。

以下に詳細に述へるように、容量型センサの独特な構造
により、一対の固定コンデンサ（同様な静゛ｉＥ容ｈ）
値を有する）および一対の可変コンデンサは、交流発生
機（設定周波数において一定の電圧を有する）および付
属の電流検出、測定および測定値表示装置回路を有する
標準的な交流ホイートストンブリッジの４つの容量型側
または辺として直接用いられている。センサを形成して
いる２つの固定コンデンサおよび２つの可変コンデンサ
からなるブリッジ回路は、液体が容器内において可変コ
ンデンサのプレート間の誘電空間内に存在する限り、不
平衡な状態（電流か検出回路を流れる）になるように配
置される。このように構成されかつ作動するブリッジに
よって、検出回路は、内部にセンサを配置している容器
中の流体のレベルまたは容積の直接的な測定値として、
直線的なブリッジの不平衡値（電流値）を読取る。ブリ
ッジ回路の全てのコンデンサは、装置内の多重コンデン
サセンサの部分をなし、かつ該センサを構成しているの
で、ブリッジ回路は漂遊容量には影響されず、かつ、そ
のようなブリッジ回路コンデンサ部材は、全て同様な周
囲条件下に置かれる。

センサユニントの２つの可変コンデンサハ、近接しかつ
分子１ｌｆｔ　した位置の流体レベルによって、その容
Ｊ１１−値が直接的に影響を受け、付属の検出回路は、
センサコンデンサの値を読取り、これらのセンサコンデ
ンサにおける流体レベルか等しい場合（この時、静電容
量値か等しい）、出力特性値を出すように設計されてい
る。このような場合、ブリ７ジの不平衡値（電流値）が
測定され、測定値表示回路は、電流値に対して直線関係
にある正確な流体レベルまたは容積の値を（可視的にお
よび／または記録として）表示する。従って、本発明の
独＃１Ｊのセンサ、すなわち検出素子は、流体レベルお
よび容積を監視し、かつ測定し、また直接デジタル読取
り表示で、またはアナログ表示で、および／または印刷
して、あるいは制御もし７くは他の１ｊ的の電気信号と
して表示および／または記録する簡単な交流ブリッジお
よび付属の回路によって測定値を伝達する。この装置の
回路は、新たなレベルまたは容積の値を読取るまで、前
回のレベルまたは容積の測定値を保持するように設計す
ることもできる。

次に、１面に従って、本発明を更に詳細に説明する。

本発明の多重コンデンサ液体レベルセンサ１０は、第１
図において、ある量の液体１５を含む液体貯槽１１（」
二壁１２、側壁１３および底壁１４を有する）内の取付
位置に配置されている。図示のように、センサ１０は、
タンクの底から上端まで延びており、かつ、センサの垂
直軸が静的状態にある液体の表面に対して直交するよう
に通常は配置されている。

他の複雑な構造の貯槽の場合には、貯槽内の液体レベル
の全範囲にわたってセンサが延びている限り、センサを
静的液体の表面に対して垂直な方向に取り付ける必要は
ない。

第１図の液体レベルセンサ１０　（第２図の横断面図に
示されている）は、４つの導電性コンデンサ素子１６．
１７．１８および１９から成り、これらの素子は、それ
ぞれ、２つのコンデンサプレー）　ｒＡＪおよびｒＢＪ
から構成されている。非導電性素子２０が設けられ、こ
の素子は、コンデンサ素子を互いに固定離隔状に取付け
ており、かつ、素子の各プレートか、隣接するコンデン
サ素子のプレートと共に、それらの間に誘電空間を形成
し、これによって、４つのコンデンサ素子が互いに４つ
の誘電空間を形成するように、コンデンサ素子を配置す
る。第１図および第２図に示すように、非導電性取付素
子２０は、素子１６のプレートＡと素子１７のプレー１
−　Ｂとの間、および素子１８のプレートＡと素子１９
のプレートＢとの間に延ひており、これらの対のプレー
ト間の誘電空間を閉塞している。従って、Ｍ’ｉｌｉ体
のシートからなる非導電性取付素子２０は、素子１６の
導電性プレーｈＡおよび素子１７の・ｑ電性プレー）Ｂ
と共に、また素子１８の導電性プレー）Ａおよび素子１
９の導電性プレー）Ｂと共に同様な固定容量（インピー
タンス）値の２つのプレート型コンデンサＣ２およびＣ
３を形成する。

素子１６のプレートＢおよび素子１９のプレー）Ａなら
びに素子１８のプレートＢおよび素子１７のプレートＡ
によって（それぞれ）形成された誘電空間２１および２
２は開放しており、かつ、容積およびレベルが変動する
被検出液体およびこのレベル上のｉ％を自由に受は入れ
る。従って、空間２１および２２内の変動する液体およ
び蒸気の量は、素子１６の導電性プレートＢおよび素子
１８の導電性プレートＡ、ならびに素子１８の導電性プ
レートＢおよび素子１７の導電性プレートＡと共に、変
動する静電容量（インピーダンス）値を有する２つのプ
レート型コンデンサＣ１およびＣ４を形成する。

多重コンデンサセンサ１０は、周知の手段により貯槽か
ら゛絶縁されている。導電性リード線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３
およびＬ４は、それぞれコンデンサ素子１６．１７．１
８および１９に接続され、かつ、貯槽１１から絶縁通路
を経て延びている。これらのリード線をさらに第３図に
示すように、交流発電回路「ｅ」および検出、測定およ
び測定値表示回路ｒＤＪに接続すると、第４図に略示さ
れているような、標準的なホイートストン構造の簡単な
ブリッジ回路が形成される。

前記交流発電回路ｅは、遮蔽入力リード線Ｌ２およびＬ
４を介してブリッジ回路（センサ１０ノコンデンサＣ１
、ら、Ｃ３およびＣ４）に接続されている。出力線（遮
蔽されている）　ＬｌおよびＬ３により、ブリッジ回路
は、検出回路Ｄ（必要であれば、適当な電流整流回路を
含む）、即ち、ブリッジ信号呼掛回路、電流測定回路お
よび電流表示回路に接続されている。ブリ・ンジ信号呼
掛回路は、センサの可変コンデンサＣ１およびＣ４の静
電容量の６値が等しい場合（これらコンデンサが等しい
流体レベルを含む場合）にのみ応答するように設計され
ている。

このような場合に、電流測定回路は、ブリングの出力電
流の値を測定し、この出力の値は、電流値表示回路によ
り、読取り用の容積値または流体レベル値、あるいは記
録用の容積値あるいは流体レベル値に変換される。別の
態様の場合には、印加された交流電流の周波数または電
圧は、検出回路（７！ｌｌｌ定装置および／または測定
値表示装置を含む）が所定の点に設定される迄変化し、
この時、変動する周波数（またはその時間）または電圧
をそれぞれ検出することにより、ガロン、リットルまた
は他の容積単位で、流体容積が直接読取られ、あるいは
記録される。

第４図のブリッジ回路の場合には、各コンデンサは下記
のようなインピータンス値を有する。

固定コンデンサ ｑのインピーダンス−４ Ｃ３のインピーダンス＝２３ 可変コンデンサ Ｃ１のインピーダンス＝ＺＩ Ｃ４のインピータンス＝　２４ また、検出回路ｐは、Ｚ５として表わされるインピーダ
ンス値を示す。設定周波数の交流発電回路は、ブリッジ
の両端に印加される一定電圧「ｅ」を有する。従って、 ２２　＝　Ｚ３オヨヒＺｔ　＝　Ｚａ　テア’Ｊ、カッ
ｚ５が小さな値を有するならば、即ち、ｚｓ　＜　２１
および４であれば、 検出回路を通過する電流ｒｉＪは下記のように表わされ
る： ｌ＝■×（Ｃ１−Ｃ２） 」二式において、 ｅは電圧値であり、がっ Ｗ＝２π×周波数である。

検出回路内の電流値ｉは、コンデンサｃ１の容量値の変
化に対して直線的に変化する。従って、ｃｌ−もの関係
の変化は、電流値ｉの変化を測定することにより明らか
になる。さらに、適切な検出器および交流発電回路で（
例えば、電流ｉを一定に保持シ、カッ、Ｗの値を変化さ
せることによって）角周波数Ｗの周期を測定することに
より、Ｃ，−Ｃ２の値を読取ることかできる。従って、
検出回路内の読取り手段は、内部に本発明のセンサが取
付けられている貯槽または容器中の、液体の実際の容積
と直線的関係にある値を、デジタル表示することができ
る。

なお、本発明の多重コンデンサ液体レベル検出方法は、
非導電性流体についての使用に限定されるものではない
。センサの導電性コンデンサ素子のコンデンサプレート
を絶縁フィルムで被覆し、電流が導電性流体を経由して
前記プレート間で短絡することを防止することによって
、導電性流体の流体レベルまたは容積の測定を同様に実
施することができる。例えば、第５図において、横断面
で示されている流体レベルセンサ３ｏは、第１図、第２
図および第３図のセンサ１ｏと同様に設計されており、
非導電性素子４ｏによって、固定離隔状に取り付けられ
た導電性コンデンサ素子３６．３７．３８および３９を
含んでいる。４つの導電性コンデンサ素子は、非導電性
フィルム４３で被覆され、この非導電性フィルムは、セ
ンサ３ｏを構成している一対の固定コンデンサおよび一
対の可変コンデンサの静電容量をそのまま保持するもの
である。

また、本発明の独特な多重コンデンサ装置は、貯槽また
は貯蔵容器中の液体のレベルまたは容積の測定に限定さ
れず、例えば、貯槽、容器、ホンパ等の粉末および粒状
物質のレベルまたは容積の測定にも使用できる。

本発明の装置は、２つ以上の成分の誘電定数か異なる限
り、種々の多成分系（液体／液体、液体／気体、液体／
固体、固体／気体等）の容積測定に広く利用できる。さ
らに、装置をとのようなレベルまたは容積の測定に使用
する場合にも、多成分系（少なくとも２つの物質）が測
定範囲にわたって含まれている。例えば、簡単な燃料タ
ンクの場合、タンク中に空気かなく既知の誘電値を有す
る燃料か完全に充填されている時、およびタンクが既知
の誘電値を有する空気のみで燃料か全く空である時の２
例においてのみ、単−成分系か検出される。全ての他の
検出例では、燃料と空気のような多成分系の誘電値の測
定を含んでいる。多成分系の深さまたは容積の測定に、
本発明の装置を適用するだめの唯一の要件は、センサの
可変コンデンサの２つの誘電空間が、測定すべき成分変
化の全範囲にわたって系にさらされることである。

ｆ１１７記のように、容器およびホッパ内の粉末および
粒状物質もまた多成分系であり、その深さおよび容積は
本発明の装置１５よって測定できる。このような物質は
、自動充填による正常な静止状態において測定可能な誘
電値を有している。従って、貯蔵されている物質または
ホンハに供給された物質のように、その物質と空気とか
ら成る２成分系のものに対しても、本発明の装置は、容
積または深さを４１１１定することができる。さらに、
流動状態のそのような固体物質（固体／気体混合物）の
容積をも、本発明の装置によって測定することができる
。

本発明装置の更に複雑な適用例においては、気体中の液
体の容積を測定および表示することができる。例えば、
水の貯槽内に設けられたセンサｆコンデンサプレート上
に絶縁性被膜を有する）と一杯状のブリッジ回路の検出
回路に「満タン」および「空」の設定値を適切に施すこ
とによって、貯槽中の水が貯槽内の空気中に小滴として
浮遊して重量ゼロになっている場合（液体／気体混合物
）でも、タンク中の水の量を正確に測定できる。このよ
うに、本発明の装置は、空気と水滴の分散体の総合誘電
値を測定することができる。

本発明の多重コンデンサセンサおよびこれと一体状の簡
単なホイートストンブリンジにより、深さおよび／また
は容量を測定し表示すべき多成分系の他の例は、多数提
案することができる。このセンサ装置は、漂遊容量に対
して影響されない。

なぜならば、そのセンサ装置は、ブリンシ回路を構成し
ている固定コンデンサおよび何度コンデンサの全てを含
み、かつ、このようなコンデンサの全ては、回し多成分
系および容器の周囲条件に４＝ｊされるからである。さ
らに、本発明のセンサ装置は、原料容器が異常に傾けら
れ、かつ、容器内の物質が揺動、または低温または高温
、あるいは無ＩＴ！量のような他の異常な条件下にある
物質のレベル、深さおよび容積の測定に適用することが
できるものである。

本発明は、幾つかの好ましい具体例について詳細に説明
したが、当業者によって理解し得るように、本発明の新
規な概含の意図および範囲から逸脱することなく、種々
の変化および変更を加えることが可能である。従って、
本願の特許請求の範囲は、本発明の真の意図および範囲
内に該当するすべての変化および変更を包含するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ｉオ本発明の多重コンデンサ液体レベルセンサを
数句けた液体貯槽の破断図、第２図は第１図に示すセン
サの横断面図、第３図は本発明の液体レベルおよび容積
測定装置において使用されている第１図の多重コンデン
サ検出素子を含むブリンシ回路の゛心気回路図、第４図
は第３図の回路の概略構成図であり、センサのコンデン
サを典型的なホイートストンブリッジ回路内に明確に示
すものであり、第５図は本発明の別の態様の流体レベル
センサの横断面図である。 １０：　　　　　　　　センサ １１：　　　　　　　　貯槽 １６．１７．１８．１９：　　コンデンサ素子２０：　
　　　　　　　　非導電性素子２１．２２：　　　　　
　誘電空間 Ｃ１、Ｃ２，Ｃ３、Ｃ４：　　コンデンサＬ１、Ｌ２、
Ｌ３、Ｌ４：　　リート線ｅ：　　　　　　　　交流発
電回路 Ｄ・　　　　　　　　検出回路 特許出願人　工マニュエル・トワード 代理人　弁理士　　前　　島　　肇 図面のＭ’Ｌ！ｊ（内容に変更なし） 第２図 昭和５８年３月２日 特許庁長官　若杉和夫殿 １、事件の表示 昭和５８年　　特　許　願第１６８４３　　号２、発明
の名称　　流体レベルの測定方法およびその装置３、補
正をする者 事件との関係　特許出願人 氏名（名称）　　　　エマニーエル・　トワード４、代
理人　〒１１０　　　電話　０３　（８４１）　５８６
１番６、補正により増加する発明の数　な　し７、補正
の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）所定の高さの範囲にわたって、流体貯蔵容器中の
   流体のレベルを測定する方法において、ａ）少なくとも
   前記の高さの範囲に等しい長さを有し、かつ一定のほぼ
   同様な静電容量値を有する一″対のコンデンサ、および
   前記容器中のレベルが変動する流体を受容する同様な開
   放誘電空間を有し、かつ前記流体によって一対のｕ（変
   静電容量値のコンデンサーを形成する２つのコンデンサ
   から構成された多重コンデンサ型流体しヘルセンサを設
   け； ｂ）ホイートヌトンブリッジ回路の４つのコンデンサの
   辺を形成するように、前記センサの４つのコンデンサを
   互いに接続し、かつ一対の一定値のコンデンサは前記ブ
   リッジの２つの向かい合う辺として接続し、かつ一対の
   ＬＴｆ変値のコンデンサは前記ブリッジの残りの２つの
   向かい合う辺として接続してなり； Ｃ）前記ブリッジ回路の両端において、一定電圧および
   設定周波数の交流電源をブリッジの向かい合う角の第１
   組のブリッジ端子に印加し、かつ、該第１組の端子を、
   それぞれ前記センサの固定コンデンサと可変コンデンサ
   との間に配置し； ｄ）前記第１組の端子から独立し、かつブリッジの向か
   い合う角にある第２組のブリッジ端子に前記ブリングを
   横切って接続された検出回路によりブリッジ回路を検出
   し、かつ、前記第２組の端子を、それぞれ前記センサの
   固定コンデンサと可変コンデンサとの間に配置し；さら
   にｅ）前記検出回路内の電波値を測定し、かつその電流
   値と直線関係にある流体レベルの値として前記値を表示
   すること； から成る流体レベルの測定方法。 （２）所定の高さの範囲にわたって流体貯蔵容器中の流
   体のレベルを測定する方法において、ａ）少なくとも前
   記の高さの範囲に等しい長さを有し、かつ一定のほぼ同
   様な静電容量値を有する一対のコンデンサ、および前記
   容器中のレベルが変動する流体を受容する同様な開放誘
   電空間を有し、かつ前記流体によって一対の可変静心容
   量値のコンデンサーを形成する２つのコンデンサから構
   成された多重コンデンサ型流体レベルセンサを設け： ｂ）ホイートストンブリッジ回路の４つのコンデンサの
   辺を形成するように、前記センサの４つのコンデンサを
   互いに接続し、かつ一対の一定イ＋ｔｉのコンデンサは
   前記ブリッジの２つの向かい合う辺として接続し、かつ
   一対の可変値のコンデンサは前記ブリッジの残りの２つ
   の向かい合う辺として接続してなり； Ｃ）前記ブリッジ回路の両端において、一定電圧および
   設定周波数の交流電源をブリッジの向かい合う角の第１
   組のブリッジ端子に印加し、かつ、該第１組の端子を、
   それぞれ前記センサの同定コンデンサと可変コンデンサ
   との間に配置し； ｄ）検出回路を、該第１組の端子と独立し、かつブリッ
   ジの向かい合う角にある第２組のブリッジ端子に、前記
   ブリッジを横切って接続し、かつ該第１組の端子を、そ
   れぞれ、前記センサの固定コンデンサと可変コンデンサ
   との間に配置し、さらに、前記検出回路に電流値測定お
   よび電流値表示回路を設けてなり： ｅ）ゼロ点、および容器および可変容量コンデンサのＭ
   ’！空間内の流体の最高レベルについて、ゼロおよび最
   大点を、該電流値表示回路に設定し：さらに ｆ）前記検出回路内の電流値を測定し、かつその電流値
   と直線関係にある流体レベルの値として前記値を表示す
   ること； から成る流体レベルの測定方法。 （３）所定の容積の範囲にわたって、流体貯蔵容器中の
   流体の量を測定する方法において、ａ）前記容器の容積
   の範囲にわたる長さを有し、かつ一定のほぼ同様な静電
   容量値を有する一対のコンデンサ、および前記容器中の
   量が変動する流体を受容する同様な開放誘電空間を有し
   、かつ前記流体によって一対の可変静電容量値のコンデ
   ンサーを形成する２つのコンデンサから構成された多重
   コンデンサ型流体量センサを設け： ｂ）ホイートストンブリッジ回路の４つのコンデンサの
   辺を形成するように、前記センサの４つのコンデンサを
   互いに接続し、かつ一対の一定値のコンデンサは前記ブ
   リ・ンジの２つの向かい合う辺として接続し、かつ一対
   の可変値のコンデンサは前記ブリッジの残りの２つの向
   かい合う辺として接続してなり： Ｃ）前記ブリッジ回路の両端において、一定電圧および
   設定周波数の交流電源をブリッジの向かい合う角の第１
   組のブリッジ端子に印加し、かつ、該第１組の端子を、
   それぞれ前記センサの固定コンデンサと可変コンデンサ
   との間に配置し； ｄ）前記第１組の端子から独立し、かつブリッジの向か
   い合う角にある第２組のブリッジ端子に前記ブリッジを
   横切って接続された検出回路によりブリッジ回路を検出
   し、かつ、前記第２組の端子を、それぞれ前記センサの
   固定コンデンサと可変コンデンサとの間・に配置し；さ
   らにｅ）前記検出回路内の電流値を測定し、かつその電
   流値と直線関係にある流体量の値として前記値を表示す
   ること； から成る流体量の測定方法。 （４）前記検出回路において測定された電流値を流体の
   量として直接ディジタル読取りディスプレーに表示する
   ことからなる特許請求の範囲第３項に記載の流体貯蔵容
   器中の流体量の測定方法。 （５）前記検出回路において測定された電流値を流体の
   量として、直接アナログディスプレーに表示することか
   らなる特許請求の範囲第３項に記載の流体貯蔵容器中の
   流体量の測定方法。 （６）所定の高さの範囲にわたって流体貯蔵容器中の流
   体のレベルを測定する装置において、ａ）少なくとも前
   記の高さの範囲に等しい長さを有し、かつ、 ｉ）既知の、一定の、かつ実質的に同様な静電容量値を
   有する一対の＄１コンデンサ、および゛ １】）前記容器内のレベルが変動する流体を受容する同
   様な開放空間を有し、かつ、可変の静′ＩＥ容量値を有
   する一対の第２コンデンサ；から形成された多重コンデ
   ンサ型流体レベルセンサと； ｂ）ホイートストンブリ、ジ回路の４つのコンデンサの
   辺を形成するように、前記センサの４つのコンデンサを
   互いに接続し、かつ一対の一足値のコンデンサは前記フ
   リンジの２つの向かい合う辺として接続され、さらに一
   対の可変値のコンデンサは前記フリンジの残りの２つの
   向かい合う辺として接続されてなる装置； Ｃ）前記ブリッジ回路の両端の向かい合う角にあり、か
   つ前記センサの固定コンデンサと可変コンデンサとの間
   に配置された第１組のブリッジ端子に、一定の電圧およ
   び設定周波数の交流を１共３合する電源；および ｄ）前記第１組の端子から独立し、かつブリッジの向か
   い合う角における第２組の端子に、ブリッジを横切って
   接続された検出回路で、前記第２組の端子のそれぞれは
   、前記センサの固定コンデンサおよび可変コンデンサの
   間に配置されており、かつ前記検出回路は、電流値測定
   回路および電流値表示回路を含んでなる； 流体レベルの測定装置。 （７）前記装置の多重コンデンサー型流体レベルセンサ
   ーを構成する第１対および第２対のコンデンサーが、絶
   縁フィルムで被覆されてなる特許請求の範囲第６項に記
   載の流体貯蔵容器中の流体レベルの測定装置。 （８）前記検出回路の電流値測定回路は、交流のブリッ
   ジ／＜ランス電流を、前記容器内の流体の直線的直接測
   定値として測定してなる特許請求の範囲第６項に記載の
   流体貯蔵容器中の流体レベルの測定装置。 （９）前記検出回路の電流値表示回路は、検出回路中の
   測定回路の電流測定値を受け、該値を流体レベル値の直
   接ディジタル読取りディスプレーに変換してなる特許請
   求の範囲第８項に記載の流体貯蔵容器中の流体レベルの
   測定装置。 （１０）前記検出回路の電流値表示回路は、検出回路中
   の測定回路の電流測定値を受け、該値を流体レベル値の
   直接アナログディスプレーに変換してなる特許請求の範
   囲第８項に記載の流体貯蔵容器中の流体レベルの測定装
   置。 （１１）所定の容積の範囲にわたって流体貯蔵容器中の
   流体の量をｉ！Ｉ１１定する装置において、ａ）前記の
   容器の容積の範囲にわたる長さを有しかつ、 ｉ）既知の、一定の、かつ実質的に同様の静電容量値を
   有する一対の第１コンデンサ、および １１）前記容器内の、量が変動する流体を受容する同様
   な開放空間を有し、かつ、可変の静電界１ｉ値を有する
   一対の第２コンデンサ；から形成された多重コンデンサ
   型流体レベルセンサと： ｂ）ホイートストンブリッジ回路の４つのコンデンサの
   辺を形成するように、前記センサの４つのコンデンサを
   互いに接続し、かつ一対の一定値のコンデンサは前記ブ
   リッジの２つの向かい合う辺として接続され、さらに一
   対の可変値のコンデンサは前記ブリッジの残りの２つの
   向かい合う辺として接続されてなる装置； Ｃ）前記フリンジ回路の両端の向かい合う角にあり、か
   つ前記センサの固定コンデンサと可変コンデンサとの間
   に配置された第１組のブリッジ端子に、一定の電圧およ
   び設定周波数の交流を供給する電源：および ｄ）前記第１組の端子から独立し、かつブリッジの向か
   い合う角における第２組の端子に、ブリッジを横切って
   接続された検出回路で、前記第２組の端子のそれぞれは
   、前記センサの固定コンデンサおよび可変コンデンサの
   間に配置されており、かつ前記検出回路は、電流値測定
   回路および電流値表示回路を含んでなる： 流体量の測定装置。 （１２）前記検出回路の電流値測定回路は、交流のブリ
   ッジバランス電流を、前記容器内の流体の直線的直接測
   定値として測定してなる特許請求の範囲第１１項に記載
   の流体貯蔵容器中の流体量の測定装置。 （１３）前記検出回路の電流値表示回路は、検出回路中
   の測定回路の電流測定値を受け、該値を流体量の直接デ
   ィジタル読取りディスプレーに変換してなる特許請求の
   範囲８１２項に記載の流体貯蔵容器中の流体量の測定装
   置。 （１４）前記検出回路の電流値表示回路は、検出回路中
   の測定回路の電流測定値を受け、該値を流体量の直接ア
   ナログディスプレーに変換してなる特許請求の範囲第１
   ２項に記載の流体貯蔵容器中の流体量の測定装置。 （１５）所定の高ざの範囲にわたって流体貯蔵容器中の
   流体のレベルを検出する流体貯蔵容器中に取り付けられ
   た容量型流体レベルセンサにおいて：ａ）それぞれが、
   ２つの電気的に接続したコンデンサプレートを形成し、
   かつ少なくとも前記高さの範囲と等しい長さを有する、
   ４つの導電性コンデンサ素子； ｂ）相互に、固定離隔状に前記コンデンサ素子を取付け
   、かつそのコンデンサプレート力く、隣１妄するコンデ
   ンサ素子のコンデンサプレートと共に、これらの間に誘
   電空間を形成し、これ番こより前記の取り付けられたコ
   ンデンサ素子が一体的に４つの誘電空間を形成するよう
   に、前記素子を配列する手段；および ｃ）２つの誘電空間内に配置されて、各空間形成コンデ
   ンサプレートと共に、一定の静電容量値の２つのコンデ
   ンサを形成する、既知の一定の誘電値を有する部材；か
   ら成り、 残りの２つの誘電空間は開放して、レベルが変動する前
   記貯蔵容器中の流体を受容し、これらの各コンデンサプ
   レートにより、可変静電容量値の２つのコンデンサを形
   成することを特徴とする容量型流体レベルセンサ。 （１６）既知の静電容量値の２つのコンデンサは、実質
   的に同一の容量を有する特許請求の範囲第１５項に記載
   の容量型流体レベルセンサ。 （＋７）４つの導電性コンデンサ素子は、それぞれ辺縁
   の中央線に沿って折曲げられ、電気的に接続したコンデ
   ンサプレートを形成する四角形の金属板からなる特許請
   求の範囲第１５項に記載の容量型流体レベルセンサ。 （＋８）４つの導電性コンデンサ素子は、それぞれ辺縁
   の中央線に沿って９０度に折曲げられ、電気的に接続し
   たコンデンサプレートを形成する金属板からなる特許請
   求の範囲第１５項に記載の容量型流体レベルセンサ。 （１９）取付配置された導電性コンデンサ素子は、それ
   ぞれ同様の形状を有し、４つの同様な誘電空間を形成し
   てなる特許請求の範囲第１８項に記載の容量型流体レベ
   ルセンサ。 （２０）コンデンサ素子を一定の間隔を設けて取りイ」
   ける手段は、固体の電気絶縁性材料からなる特許請求の
   範囲第１５項に記載の容量型流体レベルセンサ。 （２１）コンデンサ素子を一定の間隔を設けて取り付け
   る手段は、一定の誘電値を有する材料として２つの誘電
   空間中に延びており、前記誘電空間を形成するコンデン
   サプレートと共に、一定容量の２つのコンデンサを形成
   してなる特許請求の範囲第２０項に記載の容量型流体レ
   ベルセンサ。 （２２）前記誘電空間を形成する４つの導電性コンデン
   サ素子は、２対の向い合う空間を形成するように配置さ
   れており、かつ一定の誘電値を有する材料は、前記２対
   の空間のうちの１対の空間中に挿入されてなる特許請求
   の範囲第１５項に記載の容量’Ｉ　ＪＵ　体レベルセン
   サ。 （２３）前記４つの導電性コンデンサ素子は、絶縁性フ
   ィルムで被覆されてなる特許請求の範囲第１５項に記載
   の容量型流体レベルセンサ。 （２４）所定の高さの範囲にわたって流体貯蔵容器中の
   流体のレベルを検出する流体貯蔵容器中本こ取り付けら
   れた容量型流体レベルセンサにおいて；ａ）それぞれが
   、互いに一定の角度をなす２つの電気的に接続したコン
   デンサプレートを形成しており、かつ少なくとも前記高
   さの範囲と等しい長さを有する４つの同様な導電性コン
   デンサ素子； ｂ）、［ｉ：気絶縁材料からなる取付は手段であって、
   その周囲に、相互に、固定離隔状に前記コンデンサ素子
   を取付け、かつそのコンデンサプレートが、隣接するコ
   ンデンサ素子のコンデンサプレートと共に、これらの間
   に、誘電空間を形成し、前記の取り付けられたコンデン
   サ素子が互いに４つの誘電空間を形成するように、前記
   素子を配列する取付は手段：および ｃ）２つの誘電空間内に配置されて、各空間形成コンデ
   ンサプレートと共に、既知の一定容量値の、かつ同様な
   ２つのコンデンサを形成する、既知の一定の誘電値を有
   する部材から成り。 残りの２つの誘電空間は開放して、レベルが変動する前
   記貯蔵容器中の流体を受容し、これらの各コンデンサプ
   レートおよび前記空間内の流体により、可変静電容量値
   の２つのコンデンサを形成することを特徴とする容量型
   流体レベルセンサ。 （２５）導電性コンデンサ素子を一定の間隔を設けて取
   り付ける中央に配置された手段は、一定の誘電値を有す
   る材料として２つの誘電空間中に延びており、前記誘電
   空間を形成するコンデンサプレートと共に、一定容量の
   同様な２つのコンデンサを形成してなる特許請求の範囲
   第２４項に記載の容量　型７１　体レベルセンサ。 （２６）前記の同様な誘電空間を形成する４つの同様な
   導電性コンデンサ素子は、２対の向い合う空間を形成す
   るように配置されており、かつ一定の誘電値を有する材
   料は、前記２対の空間のうちの１対の空間中に挿入ごれ
   てなる特許請求の範囲第２４項に記載の容量型流体レベ
   ルセンサ。