JPS61223618A - 液位検出器 - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は液位検出器に関し、特に、液体の誘電率を静
電容量に変換して液位を検出する静電容量式の液位検出
器に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 液位検出器は家電製品から工業タンクまで幅広く社会で
利用されている。その検出方式も多岐に渡っているが、
液面での光の屈折や散乱等を利用した光学式のもの、フ
ロートに取付けた磁性体の位置をホール素子等で検出す
る磁気フロート式のもの、液体の有無による液容器の熱
伝導率の変化をサーミスタで検出する方式のもの、液体
の誘電率を静電容量に変換して液位を検出する静電容量
式のものが広く知られている。

しかしながら、光学式のものは光の透過あるいは反射面
の汚れによる誤動作を起しやすく、磁気フロート式のも
のは構造が複雑で衝撃に対して弱く、サーミスタ式のも
のは特に構造および検出回路が煩雑となる。また、サー
ミスタ式を除く上記の各方式のものでは、電気回路部分
が液中に配置されるので厳重な水シール構造が必要であ
るが、この水シール構造が長期に渡る信頼性の面で劣る
という欠点が訴った。

従来の静電容量式の液位検出器では、２枚以上の電極を
対抗配置してなるコンデンサを容器内の液中に挿入し、
この電極間への液体の浸入によるコンデンサの静電客員
変化を検出する構成となっている。この場合、コンデン
サの電極が直接液体と接触するので、電極の腐食または
劣化が著しいという問題がある。また液体の種類によっ
ては電極を挿入することができず、この液位検出器を適
用できない場合がある。また、コンデンサの電極が液体
を介在して直接的に対抗するため、電極間の直流抵抗弁
も比較的小さくなり、液体の誘電率に基づく液位検出動
作の障害になる。特に問題なのは、電極間の直流抵抗弁
が電極の腐食等によって変化することであり、これによ
って高い検出精度を長期に渡って維持することが困難に
なる。

［発明の目的］ この発明は上述した従来の問題点に鑑みなされたもので
、その目的は、複雑な水シール構造を採用せずともセン
サ部分を液体から完全に分離でき、液体とコンデンサ電
極とが直接接触することによる腐食の問題や検出精度上
の問題をなくし、信頼性を大幅に向上するとともに生産
性の高い液位検出器を提供することにある。

［発明の概要］ この発明にかかる液位検出器は、液面が内部を上下する
絶縁体製の管と、この管の内部空間を挾んで対抗するよ
うにこの管の外表面に形成された２片以上の電極からな
るコンデンサと、このコンデンサを共振回路に含んだ発
振器とを備えるもので、上記管内の液位に応じて上記コ
ンデンサの静電容量が変化し、この静電容量の変化で上
記発振器の発振周波数が変化する。

［発明の効果］ この発明による液位検出器にあっては、コンデンサを構
成する電極が上記管の外表面に設けられていて、この単
純な構造の管によってセンサ部分が液体と完全に分離さ
ているので、複雑な水シール構造は全く不要になる。コ
ンデンサの電極が完全に液体と分離されているので、液
体と電極とが直接接触することによる腐食の問題をなく
すことができ、また液体の導電率のよる電也間の直流抵
抗弁も完全にゼロとなり、検出精度を高めることができ
る。

［発明の実施例］ 第１図はこの発明の一実施例による液位検出器の全体的
な構成を示すブロック図であり、第２図はそのセンサ部
分と液体容器との関係を示す図である。

第２図において、８は円筒型の液体容器で、１はこの発
明の要部をなすコンデンサ２を備えた管である。管１は
プラスチック等の絶縁体にて構成されており、その上下
両端が屈曲して液体容器８の上下の周側部に連通してい
る。容器８内の液体の量に応じて液面が上下するが、こ
の液体は管１にも自由に出入りするので、管１内の液位
は容器８の液位と等しい。

絶縁体製の管１の外周面には２片の電極２ａと２ｂが形
成され、この電極によってコンデンサ２が構成されてい
る。電極２ａ、２ｂは上下に細長く、管１の内部空間を
挾んで対抗している。もちろん電極２ａと２ｂの両側間
にはギャップがあり、両者は分離されている。これら電
極２ａ、２ｂは例えばアルミニュウム箔を管１の外周面
に貼り付けたり、あるいはアルミニュウムを管１の外周
面に蒸着することによって形成される。

第１図に示すように、電極２ａと２ｂからなるコンデン
サ２は発振器３に接続され、この発振器３の共振回路の
構成要素となっている。発振器３の発振周波数はコンデ
ンサ２の静電容量によって変化するもので、例えばコン
デンサ２の容量が大きいほど発振周波数が低くなる。

第３図は管１内の液位と発振器３の発振周波数の関係を
示すグラフである。管１内の液位が高いと電極２ａと２
ｂとの間により多くの液体が介在するので、この液体の
誘電率によってコンデンサ２の静電容量が増加する。こ
の関係を第３図＜ａ　）に示している。上述したように
、コンデンサ２の静電容量が大きい稈元振器３の発振周
波数が低下するので、管１内の液位が高い稈元振周波数
が低くなる。この関係を第３図（ｂ）に示している。

発振器３の出力周波数は周波数カウンタ４にて計数され
、その計数結果がラッチ回路５でラッチされて外部に出
力される。なお、基準パルス発生回路７は周波数カウン
タ４とラッチ回路５のタイミングを制御する回路であり
、電源回路６は図の各回路要素に動作電源を供給する回
路である。この例では、液位に対応した発振周波数出力
を周波数カウンタ４で計数しているが、もちろんこの発
明はこれに限定されず、発振器３の出力を様々に処理す
ることができる。

第４図は管１の外表面に設ける電極の他の構成例を示し
ている。この例では、管１の内部空間を挾んで対抗する
３組の電極対２ａと２ｂ、２ｃと２ｄ　、　２ｅと２ｔ
が管１の長手方向に所定間隔をおいて配設されている。

これら電極対からなる３個のコンデンサを例えば並列に
接続して発振器３に接続すれば、管１内の液位とコンデ
ンサの容量との特性が少し階段状になるものの、液位に
対応した容量変化が得られる。その結果液位に対応した
発振周波数が得られる。

第５図はこの発明の液位検出器をポットに適応した場合
の概略構成を示している。１０はお湯等が蓄わえられる
ポット容器で、これの下部にこの発明による絶縁体性製
の管１が連通連結されている。管１はポット容器１０の
側部に上下方向に配設され、その上端部分が注水口９に
連続している。

管１の垂直部分の外周面には第２図と同様にコンデンサ
２の電極２ａと２ｂが形成されている。つまり、この管
１は液位検出器のセンサ管としてだけでなく、ポットの
注水管を兼ねたものである。

ポット容器１０内の液面が図示しないエアーポンプで矢
印のように加圧されると、内部の液体は管１を通って注
水口から排出される。この注水動作時には管１が液体で
満たされるので、この時の液位検出器の出力は無視しな
ければならない。この無視する処理は、例えば、液位検
出器の検出レベルが急激に変動した時の出力を無効とす
ればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による液位検出器の全体的
な構成を示すブロック図、第２図は液体容器とセンサ部
分との関連を示す斜視図、第３図は液位検出器の動作特
性例を示すグラフ、第４図はコンザンテを構成する電極
構造の他の例を示す斜視図、第５図はこの発明の液位検
出器をポットの注水管部分に適用した場合の概略を示す
斜視図である。 １・・・管　　　２・・・コンザンサ ２ａ〜２ｆ・・・電極 ３・・・発振器　８・・・液体容器 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）液面が内部を上下する絶縁体製の管と、この管の
   内部空間を挾んで対向するようにこの管の外表面に形成
   された２片以上の電極からなるコンデンサと、このコン
   デンサを共振回路に含み、上記管内の液位に対応した周
   波数で発振する発振器とを備えた液位検出器。