KR100675542B1 - 액면 레벨 센서 - Google Patents

Abstract

소형이고, 액면 레벨을 높은 정밀도로 측정할 수 있는 액면 레벨 센서를 제공하는 것이다.

액면 레벨 센서는, 용기 내에 부착되는 센서부 (2) 와 측정회로를 구비하고 있다. 센서부 (2) 는, 교류신호를 입력하는 구동전극 (8) 과, 측정전극 (7) 과, 참조전극 (9) 을 구비하며, 참조전극 (9) 은 하단 부근의 참조용 측정부 (10) 와, 참조용 측정부 (10) 보다도 폭이 좁은 신호 도통부 (11) 를 구비하고 있다. 참조용 측정부 (10) 에서 구동전극 (8) 까지의 거리는 신호 도통부 (11) 에서 구동전극 (8) 까지의 거리보다도 짧다.

Description

액면 레벨 센서{LIQUID SURFACE LEVEL SENSOR}

도 1 은 본 발명의 실시형태에서의 액면 레벨 센서의 전체 구성도이다.

도 2 는 액면 레벨 센서의 센서부를 나타내는 도면이다.

도 3 은 액면 레벨 센서의 실제 측정값의 일 측정예를 나타내는 도면이다.

도 4 는 액면 레벨 센서의 센서부를 나타내는 도면이다.

도 5 는 액면 레벨 센서의 센서부의 분해 사시도이다.

도 6 은 액면 레벨 센서의 실제 측정값의 일 측정예를 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2, 72 : 센서부 3 : 측정회로

4, 5 : 필름 7, 80 : 측정전극

7a, 8a, 9a, 80a, 81a, 83a : 하단(선단)

8, 81 : 구동전극(측정신호 공급전극)

9, 83 : 참조(參照)전극 10, 95 : 참조용 측정부

11, 96 : 신호 도통부 74, 77 : 커버 필름

75 : 제 1 절연필름 76 : 제 2 절연필름

r1, r2 : 거리 h0 : 기준위치

본 발명은 액면 레벨을 측정하는 액면 레벨 센서에 관한 것이다.

액체를 넣은 용기에는, 액면 레벨을 측정하는 액면 레벨 센서를 구비하는 것이 있다. 액면 레벨 센서로는, 예를 들어 플로트식 센서나, 초음파를 사용한 센서, 정전 용량을 측정하는 센서가 알려져 있다.

여기서, 용기가 예를 들어 높이 20㎜, 지름 20㎜ 와 같이 소형인 경우에는, 플로트식 센서에서는 플로트를 작게 하지 않을 수 없기 때문에 플로트 자체의 부력이 너무 작아진다. 이 때문에, 가변저항기나 광학소자, 자기소자 등 플로트에 연동하는 위치검출소자를 완전히 지지할 수 없다는 문제가 있다. 또, 소형 용기에서는, 용적이 작기 때문에 액면 레벨의 절대값이 작아지고, 예를 들어 높이 방향에서 플러스 마이너스 0.5㎜ 정도의 높은 측정 정밀도가 요구되게 된다. 이러한 특수성을 갖는 소형 용기에 초음파를 사용한 센서를 적용하면, 초음파를 송수신하는 거리를 충분히 확보할 수 없기 때문에, 측정정밀도가 낮아져 액면 레벨을 높은 정밀도로 측정할 수 없다.

이에 반하여, 정전 용량식 센서는 플로트식 센서보다도 소형으로 할 수 있으며, 초음파를 사용한 센서보다도 높은 정밀도로 액면 레벨을 측정할 수 있다.

정전 용량을 측정하는 센서는, 일부가 액체 내에 침지되는 한 쌍의 측정용 전극을 용기의 연직방향을 따라 배치한 구성으로 되어 있다. 여기서, 액체 중의 유전율은 공기 중의 유전율보다도 크기 때문에, 한 쌍의 참조용 전극 중 액체에 침지되어 있는 부분의 정전 용량은 커진다. 따라서, 액면 레벨이 높을수록 정전 용량이 커지기 때문에, 정전 용량을 측정하면 액면 레벨을 측정할 수 있다. 또한, 종래의 액면 레벨 센서에는 한 쌍의 참조용 전극을 용기의 바닥부 부근에 배치한 것이 있다. 이 참조용 전극은 전체가 액체에 침지되며, 그 정전 용량으로부터는 그 온도에서의 액체의 유전율을 연산할 수 있다. 그리고, 이 유전율을 사용하여 측정용 전극 사이의 정전 용량을 측정하면, 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다 (예를 들어 일본 공개특허공보 평11-108735호 참조).

그러나, 종래의 액면 레벨 센서는 한 쌍의 측정용 전극과 한 쌍의 참조용 전극, 합계 4 개의 전극을 갖기 때문에 센서의 소형화에 한계가 있어, 더욱 소형화할 수 있는 센서의 개발이 요망되고 있었다. 또한, 액면 레벨 센서를 소형화하면 측정용 전극과 참조용 전극이 근접하기 때문에, 오차가 발생하기 쉽다. 또, 참조용 전극을 용기의 바닥부 부근에 배치하기 위해서는 긴 배선이 필요한데, 이러한 배선이 콘덴서가 되기 때문에 부유 용량이 증가하여, 측정 정밀도를 저하시킨다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 액면 레벨 센서를 소형화하는 것이다. 또한, 다른 목적은 액면 레벨을 높은 정밀도로 측정할 수 있게 하는 것이다.

본 발명은, 상기한 과제를 해결하기 위하여 이하의 수단을 채용하였다.

본 발명의 액면 레벨 센서는, 액체가 수용되는 용기 내에 배치되어 소정의 교류신호가 입력되는 측정신호 공급전극과, 상기 측정신호 공급전극에 입력되는 교류신호에 기초하여 기준위치에서 액면까지의 거리에 따른 신호를 발생시키는 측정전극과, 상기 측정신호 공급전극에 입력되는 교류신호에 기초하여 액체의 전기 특성의 참조값을 측정하는 참조전극을 구비하며, 상기 측정전극과 상기 참조전극을 상기 측정신호 공급전극으로부터 소정의 간격을 두고 배치한 것을 특징으로 한다.

이러한 액면 레벨 센서에서는, 측정전극과 참조전극이 하나의 측정신호 공급전극을 공유한다. 측정신호 공급전극에 교류신호가 입력되면 측정전극 및 참조전극에 각각 소정의 수신신호가 발생한다. 이 수신신호의 강도 차나 비를 연산하면, 기준위치에서 액면까지의 거리가 얻어진다.

상기 액면 레벨 센서에서는, 상기 측정신호 공급전극, 상기 측정전극, 상기 참조전극 각각의 선단위치를 맞추는 것이 바람직하다.

이러한 액면 레벨 센서에서는, 각 전극의 하단이 동일한 높이가 되어, 보다 깊은 위치로부터 액면 레벨을 측정하는 것이 가능해진다.

상기 액면 레벨 센서에서는, 상기 참조전극과 상기 측정신호 공급전극의 전극간 거리는 상기 측정전극과 상기 측정신호 공급전극의 전극간 거리와 동일한 것이 바람직하다.

이러한 액면 레벨 센서에서는, 측정신호 공급전극에 대하여 측정전극과 참조전극이 각각 등거리에 배치되기 때문에, 측정신호 공급전극에 입력된 신호를 양전극에 대하여 대략 균등하게 전파시킬 수 있다.

상기 액면 레벨 센서에서는, 상기 참조전극은, 그 하단측에 상기 참조값을 측정하는 참조용 측정부를 구비하고, 상기 참조용 측정부에서는 신호 도통부를 연장 설치해 두고, 상기 신호 도통부는 상기 참조용 측정부보다도 폭이 좁은 것이 바람직하다.

이러한 액면 레벨 센서에서는, 참조값을 측정하는 참조용 측정부를 하방에 배치하고 있기 때문에, 액면 레벨이 낮은 경우에도 참조값을 확실하게 측정할 수 있다. 또한, 신호 도통부의 폭이 좁아져 있기 때문에 액면이 높고 또한 참조전극이 상방까지 침지되는 경우에도 참조값의 변화는 매우 작아진다.

상기 액면 레벨 센서에서는, 상기 신호 도통부에서 상기 측정신호 공급전극까지의 거리는 상기 참조용 측정부에서 상기 측정신호 공급전극까지의 거리보다도 긴 것이 바람직하다.

이러한 액면 레벨 센서에서는, 신호 도통부가 측정신호 공급전극에서 떨어진 위치에 배치되어 있기 때문에, 신호 도통부에 신호가 전파되기 어려워진다.

상기 액면 레벨 센서에서는, 상기 측정전극 및 상기 측정신호 공급전극, 그리고 상기 참조전극이 서로 근접하여 배치되고, 또한 각 전극이 길이가 긴 장척(長尺)형 절연필름으로 덮인 장척 필름형으로 되어 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 액면 레벨 센서에서는, 도전성의 각 전극과 액체의 접촉을 방지할 수 있다. 또, 장척 필름형이기 때문에 취급이 용이해져 전극간 거리를 확실하게 고정할 수 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설 명한다.

도 1 에 제 1 실시형태에서의 액면 레벨 센서의 구성을 나타낸다. 액면 레벨 센서는, 용기 (1) 내에 고정되는 센서부 (2) 와, 센서부 (2) 에 전기적으로 접속되는 측정회로 (3) 를 갖고 있다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 센서부 (2) 는 가늘고 긴 필름 형상이며, 필름 (4) 상에 각각 선형의 측정전극 (7) 과, 구동전극 (측정신호 공급전극 ; 8) 과, 참조전극 (9) 을 배치하고, 각 전극 (7,8,9) 을 덮도록 필름 (4) 상에 필름 (5) 을 적층한 구성으로 되어 있다. 필름 (5) 은 필름 (4) 보다도 길이가 짧고, 도 2 에서 상측에 위치하는 센서부 (2) 의 기단 (基端 : 2a) 측에서는 전극 (7,8,9) 이 소정의 길이로 노출되어 있다. 또, 필름 (4,,5) 은 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 나 폴리에스테르, 나일론, 액정 폴리머 등, 흡수율이 낮은 절연부재로 제조된다.

측정전극 (7), 구동전극 (8) 및 참조전극 (9) 은, 필름 (4) 의 폭방향을 따라 순서대로 각각 이간하여 배열되어 있다. 각 전극 (7,8,9) 은, 예를 들어 구리 등의 도전성 재료가 접착된 필름 (4) 에서 도전성 재료를 부분적으로 에칭하여 형성한다.

구동전극 (8) 은, 소정의 선폭 및 두께로 필름 (4) 상에 형성되어 있다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 이 구동전극 (8) 은 센서부 (2) 의 기단 (2a) 측에서 측정회로 (3) 에 접속되어 있고, 소정의 구동용 교류신호가 입력된다. 또한, 구동전극 (8) 의 하단 (선단 ; 8a) 은 필름 (4) 의 선단 (4a) 보다도 소정 거 리 (r1) 만큼 상방에 위치하고 있다.

측정전극 (7) 은, 필름 (4) 상에서 구동전극 (8) 에서 소정 거리를 둔 위치에 구동전극 (8) 과 대략 평행하게 형성되어 있다. 측정전극 (7) 의 선폭 및 두께는 구동전극 (8) 과 동일하다. 측정전극 (7) 은, 센서부 (2) 의 기단 (2a) 측에서 일부가 노출되어 측정회로 (3) 에 접속된다. 또한, 측정전극 (7) 의 하단 (선단 ; 7a) 은, 필름 (4) 의 선단 (4a) 보다도 소정 거리 (r1) 만큼 상방에 위치하고 있다.

이 측정전극 (7) 과 구동전극 (8) 은 용량소자를 형성한다. 그 정전 용량은, 측정전극 (7) 및 구동전극 (8) 의 표면적과, 전극간 거리와, 유전율에 의해 정해진다. 유전율은 공기의 유전율에 대하여 액체의 유전율이 충분히 크다. 따라서, 측정전극 (7) 및 구동전극 (8) 사이의 정전 용량은 액면에 침지되어 있는 표면적, 즉 각 전극 (7,8) 의 하단 (7a,8a) 에서 액면 레벨까지의 길이에 대략 비례한다.

참조전극 (9) 은 구동전극 (8) 에서 소정 거리를 둔 위치에 구동전극 (8) 과 대략 평행하게 형성되어 있다. 이 참조전극 (9) 은, 하단 (선단 ; 9a) 측의 참조용 측정부 (10) 와, 참조용 측정부 (10) 에서 상방을 향해 연장 돌출된 신호 도통부 (11) 와, 센서부 (2) 의 기단 (2a) 측에서 노출되는 회로접속부 (12) 로 이루어진다.

참조용 측정부 (10) 의 선단 (10a) 은, 필름 (4) 의 선단 (4a) 보다도 소정 거리 (r1) 만큼 상방에 위치하고 있다. 또한, 참조용 측정부 (10) 의 기단 (10b) 은 필름 (4) 의 선단 (4a) 보다도 소정 거리 (r2) 만큼 상방에 위치하고 있다. 이 거리 (r2) 는 액면 레벨을 측정할 때의 기준위치 (h0) 가 된다. 또, 참조용 측정부 (10) 의 폭 및 두께는 구동전극 (8) 과 동일하다.

회로접속부 (12) 의 길이는, 필름 (4) 의 상단에서 필름 (5) 의 상단까지 길이와 대략 동일하다. 또, 회로접속부 (12) 의 폭 및 두께는 구동전극 (8) 과 동일하다.

신호 도통부 (11) 는, 참조용 측정부 (10) 폭방향의 대략 중심에서 회로접속부 (12) 를 향해 상방으로 연장 돌출되어, 참조용 측정부 (10) 와 회로접속부 (12) 를 전기적으로 접속하고 있다. 신호 도통부 (11) 의 두께는 참조용 측정부 (10) 및 회로접속부 (12) 와 동일하지만, 그 폭은 참조용 측정부 (10) 및 회로접속부 (12) 보다도 좁다.

이 참조전극 (9) 의 참조용 측정부 (10) 와 구동전극 (8) 은 용량소자를 형성한다. 그 정전 용량은, 참조용 측정부 (10) 및 구동전극 (8) 의 표면적과, 전극간 거리와, 유전율에 의해 정해진다. 참조용 측정부 (10) 와 구동전극 (8) 의 전극간 거리는 구동전극 (8) 과 측정전극 (7) 의 전극간 거리와 대략 동일하다. 전극 (8,10) 의 표면적은 액체에 침지하는 길이에 비례한다. 그리고, 참조용 측정부 (10) 와 구동전극 (8) 사이의 정전 용량 (유전율) 의 값이 액면 레벨을 측정할 때의 참조값이 된다.

또, 신호 도통부 (11) 에서 구동전극 (8) 까지의 거리는 참조용 측정부 (10) 에서 구동전극 (8) 까지의 거리보다도 길다. 즉, 구동전극 (8) 에 교류신호가 입력된 경우에는, 신호 도통부 (11) 보다도 참조용 측정부 (10) 에 신호가 전파되기 쉽게 되어 있다.

그리고, 이렇게 구성된 센서부 (2) 에 있어서 기단측에 노출되는 전극 (7,8,9) 에는 측정회로 (3) 가 접속된다.

도 1 에 나타내는 바와 같이 측정회로 (3) 는, 예를 들어 사각형의 교류신호를 생성하는 발진회로 (31) 를 구비하고 있다. 이 발진회로 (31) 는 3 개의 인버터 (32,33,34) 로 이루어지는 직렬 회로와, 이 직렬 회로의 입력단 및 출력단에 접속된 저항 (35) 과, 인버터 (32) 의 입력단 및 인버터 (33) 의 출력단에 접속된 콘덴서 (36) 를 구비하고 있다. 그리고, 직렬 회로의 출력단은 센서부 (2) 의 구동전극 (8) 에 접속되어 있다.

또, 측정회로 (3) 는 측정전극 (7) 에 일단이 접속된 저항 (37) 및 아날로그 스위치 (38) 를 구비하고 있다. 또한, 측정회로 (3) 는 참조전극 (9) 에 일단이 접속된 저항 (39) 및 아날로그 스위치 (40) 를 구비하고 있다. 저항 (37,39) 의 각 타단은 접지되어 있다. 아날로그 스위치 (38,40) 는 로우 패스 필터 (41) 에 접속되어 있다. 또한, 각 아날로그 스위치 (38,40) 의 컨트롤 단자는 발진회로 (31) 에 접속되어 있으며, 발진회로 (31) 의 출력 파형에 따라 스위치의 ON 또는 OFF 가 전환된다.

로우 패스 필터 (41) 는, 아날로그 스위치 (38) 에 일단이 접속된 콘덴서 (42) 와 저항 (43) 을 구비하며, 저항 (43) 의 타단에는 콘덴서 (44) 와, 저항 (45) 과, 콘덴서 (46) 가 접속되어 있다. 또한 로우 패스 필터 (41) 는, 아날 로그 스위치 (40) 에 일단이 접속된 콘덴서 (47) 와 저항 (48) 을 구비하며, 저항 (48) 의 타단에는 콘덴서 (49) 와, 저항 (50) 과, 콘덴서 (46) 가 접속되어 있다. 그리고, 이 로우 패스 필터 (41) 의 출력은 차동증폭회로 (51) 에 접속되어 있다. 또, 콘덴서 (42,47), 콘덴서 (44,49), 저항 (45,50) 은 각각의 타단이 접지되어 있다. 콘덴서 (46) 는 저항 (43) 과 저항 (48) 각각의 타단 사이에 설치되어 있다.

차동증폭회로 (51) 는 주로 3 개의 연산증폭기 (52,53,54) 로 구성되어 있다. 연산증폭기 (52) 의 비반전 입력단자에는 로우 패스 필터 (41) 의 측정전극 (7) 측 출력이 접속된다. 이 연산증폭기 (52) 의 출력단자와 반전 입력단자는 저항 (55) 을 통하여 접속되어 있고, 부(負) 귀환 루프가 형성되어 있다. 또한, 연산증폭기 (52) 의 출력단자는 저항 (56) 을 통하여 연산증폭기 (54) 의 반전 입력단자에 접속되어 있다. 또, 연산증폭기 (52) 의 반전 입력단자는 저항 (57) 및 가변 저항 (58) 을 통하여 연산증폭기 (53) 의 반전 입력단자에 접속되어 있다.

연산증폭기 (53) 의 비반전 입력단자에는 로우 패스 필터 (41) 의 참조전극 (9) 측 출력이 접속된다. 이 연산증폭기 (53) 의 출력단자와 반전 입력단자 사이에도 저항 (59) 이 개재되어 있다. 또한, 연산증폭기 (53) 의 출력단자는 저항 (60) 과 저항 (61) 각각에 접속되어 있다. 저항 (60) 은 접지되어 있으며, 저항 (61) 은 연산증폭기 (54) 의 비반전 입력단자에 접속되어 있다.

연산증폭기 (54) 의 출력단자에는 저항 (62) 의 일단이 접속되어 있다. 이 저항 (62) 은 다른 제어회로에 접속되어 있고, 여기에서 기준위치 (h0) 에서 액면까지의 거리 (액면 레벨) 에 따른 신호가 출력된다. 또, 이 저항 (62) 의 타단과 연산증폭기 (54) 의 반전 입력단자 사이에는 저항 (63) 과 콘덴서 (64) 가 병렬로 접속되어 있다.

다음에, 이 액면 레벨 센서의 동작에 대하여 설명한다. 또, 도 1 에 나타내는 용기 (1) 의 내면에는 센서부 (2) 가 고정되어 있는 것으로 한다. 여기에서, 센서부 (2) 는 각 전극 (7,8,9) 의 길이방향과 용기 (1) 의 연직방향이 일치되어 있고, 센서부 (2) 의 선단과 용기 (1) 의 저면이 접촉되어 있는 것이 바람직하다.

먼저, 용기 (1) 에는 액체가 도 2 에 나타내는 기준위치 (h0) 까지 들어가 있는 것으로 한다. 이 상태에서 발진회로 (31) 가 구동용 교류신호를 생성하여 구동전극 (8) 에 입력된다. 교류신호는, 구동전극 (8) 으로부터 공기 및 액체를 매체로 하여 측정전극 (7), 참조용 측정부 (10) 에 전파된다. 또, 참조전극 (9) 의 신호 도통부 (11) 는 구동전극 (8) 에서 떨어진 위치에 있다. 또한, 이 액면 레벨에서는 구동전극 (8) 과 신호 도통부 (11) 사이의 유전체는 공기이다. 따라서, 신호 도통부 (11) 에 전파되는 신호는 매우 적다.

측정전극 (7) 에는 신호의 전파에 의해 액체의 유전율에 기초하는 정전 용량, 즉 액면 레벨에 따른 수신전압 (수신신호) 이 발생한다. 이 수신전압이 측정회로 (3) 의 아날로그 스위치 (38) 에 입력된다. 또, 참조용 측정부 (10) 에는 신호의 전파에 의해 액체의 유전율에 기초하는 정전 용량에 따른 수신전압 (수 신신호) 가 발생한다. 이 수신전압이 신호 도통부 (11) 및 회로접속부 (12) 를 통과하여 측정회로 (3) 의 아날로그 스위치 (40) 에 입력된다.

여기에서, 아날로그 스위치 (38,40) 는 발진회로 (31) 의 구동교류에 따라 스위치의 단속(斷續)을 전환하기 때문에, 측정전극 (7) 의 수신전압과 참조전극 (9) 의 수신전압이 동기 검파된다. 아날로그 스위치 (38,40) 로 동기 검파된 각 수신전압은 로우 패스 필터 (41) 에 입력되고 여분의 교류성분이 제거되어 직류성분이 추출된다. 그리고, 차동증폭회로 (51) 에 입력되어 증폭된 후에, 측정전극 (7) 의 수신전압에서 참조값이 되는 참조전극 (9) 의 수신전압을 뺀 차가 출력된다.

또한, 용기 (1) 내 액체의 양이 불어나 액면이 기준위치 (h0) 를 넘어 상승하면, 구동전극 (8) 과 측정전극 (7) 사이의 정전 용량은 액면 레벨에 대략 비례하여 증가한다. 이에 반하여 참조용 측정부 (10) 와 구동전극 (8) 사이의 정전 용량은 거의 변화하지 않는다.

또, 구동전극 (8) 에서 신호 도통부 (11) 까지 거리는 길고 신호 도통부 (11) 의 폭이 좁은 점에서, 신호 도통부 (11) 에 전파되는 신호는 적다. 그러나, 센서부 (2) 의 레이아웃에 따라서는 신호 도통부 (11) 와 구동전극 (8) 사이에 정전적인 결합이 발생하는 경우가 있다. 이러한 경우, 액면 레벨이 상승하면 신호 도통부 (11) 와 구동전극 (8) 사이의 정전 용량은 증가한다. 따라서, 그 경우의 정전 용량은 참조전극 (9) 전체로 보았을 때 액면 레벨의 상승에 따라 약간 증가한다. 이와 같이, 액면 레벨의 상승에 따라 참조전극 (9) 측의 정전 용량 이 증가할 때라 해도 측정전극 (7) 측의 정전 용량만큼은 증가하지 않는다. 따라서, 측정회로 (3) 로 차동 증폭시켜 얻어지는 센서출력은 액면 레벨이 상승함에 따라 커진다.

또, 기준위치 (h0) 이상의 영역에서는, 액면 레벨이 하강하면 구동전극 (8) 과 측정전극 (7) 사이의 정전 용량은 감소한다. 이에 반하여 참조전극 (9) 과 구동전극 (8) 사이의 정전 용량은 거의 변화되지 않거나 액면 레벨의 하강에 따라 감소한다. 따라서, 측정회로 (3) 로 차동 증폭시켜 얻어지는 센서출력은 액면 레벨이 하강함에 따라 작아진다.

이와 같이, 센서출력은 액면 레벨에 대략 비례하는 크기의 신호가 된다. 따라서, 신호의 크기로부터 액면 레벨의 절대값을 알 수 있다.

(실시예 1)

도 2 에 나타내는 구성의 액면 레벨 센서를 사용하여 실측한 액면 레벨과 정전 용량의 관계의 일 측정예를 도 3 에 나타낸다. 측정에 사용한 센서부 (2) 는, 액정 폴리머제 필름 (4,,5) 을 사용하여 그 폭을 약 11㎜, 길이는 50㎜ 로 하였다. 각 전극 (7,8,9) 은 구리제이며, 두께를 125㎛ 로 하였다. 측정전극 (7), 구동전극 (8), 참조용 측정부 (10) 및 회로접속부 (12) 는 폭을 각 약 2㎜ 로 하였다. 신호 도통부 (11) 는 폭을 약 0.1㎜ 로 하였다. 또한, 참조용 측정부 (10) 의 길이를 3㎜ 로 하였다. 그리고, 구동전극 (8) 및 측정전극 (7) 및 참조전극 (9) 의 하단 (7a,8a,9a) 에서 필름 (4) 의 선단 (4a) 까지의 거리를 약 0.5㎜ 로 하였다.

그리고, 이상과 같은 구성의 액면 레벨 센서로, 용기 (1) 내 순수의 액면 레벨을 측정하였다. 또, 센서부 (2) 의 선단 (2b) 을 용기 (1) 의 저면에 위치시키고 센서부 (2) 의 기단 (2a) 을 용기 (1) 상부측을 향해 거의 연직으로 용기 (1) 내면에 부착하여 측정하였다.

도 4 에서 세로축은 정전 용량이고 가로축은 액면 레벨이다. 액면 레벨은 -10㎜ 일 때가 용기가 빈 상태를 나타내고, 0㎜ 일 때가 도 2 에 나타내는 기준위치 (h0) 에 상당하는 높이에 액면이 있는 것을 나타낸다. 또, 라인 L1 은 구동전극 (8) 과 측정전극 (7) 사이의 정전 용량의 변화를 나타낸다. 라인 L2 는 구동전극 (8) 과 참조전극 (9) 의 참조용 측정부 (10) 사이의 정전 용량의 변화를 나타낸다.

라인 L1 에 나타내는 바와 같이, 구동전극 (8) 과 측정전극 (7) 사이의 정전 용량은 0㎜ 에서 55㎜ 까지 액면 레벨의 증가에 대략 비례하여 증가하고 있다. 또, 라인 L2 에 나타내는 바와 같이, 구동전극 (8) 과 참조전극 (9) 사이의 정전 용량도 액면 레벨의 증가에 대략 비례하여 증가하고 있다. 그러나, 라인 L2 의 경사는 라인 L1 의 비례 경사에 비하여 작다. 따라서, 측정전극 (7) 측 정전 용량과 참조전극 (9) 측 정전 용량의 비로부터 액면 레벨을 높은 정밀도로 측정할 수 있다. 또, 0㎜ 에서 정전 용량의 값이 대략 동일한 것은, 측정전극 (7) 및 참조전극 (9) 이 구동전극 (8) 으로부터 각각 등거리에 배치되어 있기 때문이다.

이 실시형태에 의하면, 측정전극 (7) 과 참조전극 (9) 이 구동전극 (8) 을 공유하여 3 개의 전극으로 액면 레벨을 측정하기 때문에, 액면 레벨 센서의 소형화 가 가능하다.

또, 전극 (7,8,9) 을 흡수율이 작은 필름 (4,,5) 으로 덮었기 때문에, 전극 (7,8,9) 과 액체의 접촉을 방지할 수 있다.

구동전극 (8) 에서 측정전극 (7) 까지의 거리와 구동전극 (8) 에서 참조용 측정부 (10) 까지의 거리를 대략 동일하게 하였기 때문에 구동전극 (8) 에 부가한 교류신호를 대략 균등하게 전파시킬 수 있어, 측정오차의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 측정전극 (7), 구동전극 (8), 참조용 측정부 (10) 의 각 하단의 위치를 동일한 높이로 설정하였기 때문에, 액면 레벨이 얕은 곳에서의 측정이 가능해진다. 여기서, 액면 레벨은 기준위치 (h0) 로부터의 거리로서 구해지지만, 기준위치 (h0) 는 액면 레벨 센서를 용기 (1) 에 부착하는 위치가 정해지면 이미 알려진 값이 되기 때문에, 용기 (1) 의 저면에서 액면까지의 절대값을 간단히 구할 수 있다.

신호 도통부 (11) 를 구동전극 (8) 에서 보아 참조용 측정부 (10) 보다도 먼 위치에 배치하고 또 신호 도통부 (11) 의 폭을 좁게 하였기 때문에 기준위치 (h0) 보다도 액면 레벨이 높을 때의 참조전극 (9) 측의 정전적인 결합을 억제할 수 있어, 액면 레벨의 측정정밀도를 향상시킬 수 있다.

또, 이 액면 레벨 센서의 적용예로는, PDA (전자수첩), 컴퓨터, 휴대전화 등의 휴대단말장치의 전원, 또는 차량의 구동원으로서 개발되어 있는 연료전지에서, 연료를 저장하는 용기나 폐액을 저장하는 용기의 저장량 (잔량) 을 검출하기 위해 적용할 수 있다. 참조전극 (9) 으로 측정하는 레퍼런스용 정전 용량을 높은 정 밀도로 측정할 수 있기 때문에, 순수한 메탄올이나 포름산과 포름알데히드의 혼합액 등, 유전율이 다른 액체라 해도 확실하게 액면 레벨을 검출할 수 있다. 또한, 이 액면 레벨 센서는 세탁기나 식기세척기, 전기포트, 욕조 등 용기 내에 물등의 액체가 저장되는 것에 적용해도 된다.

다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또, 제 1 실시형태와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 붙인다. 또한, 제 1 실시형태와 중복되는 설명은 생략한다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 이 실시형태에서의 액면 레벨 센서는, 측정회로 (3 ; 도 1 참조) 에 접속되는 센서부 (72) 가, 구동전극 (81) 과 측정전극 (80) 과 참조전극 (83) 을 구비하며, 참조전극 (83) 의 일부가 시일드되어 있는 것을 특징으로 한다. 여기서, 측정전극 (80), 구동전극 (81) 은 상기 제 1 실시형태에서의 측정전극 (7), 구동전극 (8) 에 각각 상당한다.

도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이 센서부 (72) 는 가늘고 긴 필름형상이며, 길이방향의 일방의 기단 (72a) 이 측정회로 (3 ; 도 1 참조) 에 접속되며, 선단 (72b) 이 용기 (1) 의 저면 근방에 위치하도록 고정된다. 또한, 기단 (72a) 에서 선단 (72b) 을 향하는 동안 센서부 (72) 는 그 폭이 넓어지고 있다. 이 폭확대 부분 (73) 부터 앞쪽을 액체 내에 침지하는 것이 바람직하다.

센서부 (72) 는, 커버 필름 (74) 과, 제 1 절연필름 (75) 과, 제 2 절연필름 (76) 과, 커버 필름 (77) 을 이 순서로 적층시킨다. 각 필름 (74,75,76,77) 은 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 나 폴리에스테르, 나일론, 액정 폴리머 등 흡수율 이 낮은 절연부재로 제조되어 있다.

일측의 최외층에 상당하는 커버 필름 (74) 상에는 커버 필름 (74) 의 반 정도 폭의 시일드층 (78) 이 시트형으로 형성되어 있다. 제 1 절연필름 (75) 은 커버 필름 (74) 과 함께 시일드층 (78) 을 사이에 두도록 커버 필름 (74) 상에 밀착되어 있다. 이 제 1 절연필름 (75) 에는 각각 선형 측정전극 (80) 과, 구동전극 (측정신호 공급전극 ; 81) 과, 제 1 시일드전극 (82) 과, 참조전극 (83) 과, 제 2 시일드전극 (84) 이 제 1 절연필름 (75) 의 길이방향을 따라 각각이 이간하여 대략 병렬로 배치되어 있다. 제 2 절연필름 (76) 은, 제 1 절연필름 (75) 과 함께 각 전극 (80,81,82,83,84) 을 사이에 두도록 제 1 절연필름 (75) 상에 밀착된다. 이 제 2 절연필름 (76) 상에는 제 2 절연필름 (76) 의 반 정도 폭의 시일드층 (79) 이 시트형으로 형성되어 있다. 그리고, 커버 필름 (77) 은 제 2 절연필름 (76) 과 함께 시일드층 (79) 을 사이에 두도록 제 2 절연필름 (76) 상에 밀착된다.

또, 도 4 에 나타내는 바와 같이 제 2 절연필름 (76) 및 커버 필름 (77) 은 커버 필름 (74) 및 제 1 절연필름 (75) 보다도 짧아져 있고, 센서부 (72) 의 기단 (72a) 측은 각 전극 (80,81,82,83,84) 이 소정 길이로 노출되어 있다.

도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 구동전극 (81) 은 일정한 선폭 및 두께로 제 1 절연필름 (75) 의 면 (87) 상에 기단에서 선단의 근방까지 형성되어 있다. 구동전극 (81) 의 하단 (선단 ; 81a) 은 제 1 절연필름 (75) 의 선단 (75a) 보다도 소정 거리 (r1) 만큼 상방에 위치하고 있다.

측정전극 (80) 은, 면 (87) 상에서 구동전극 (81) 으로부터 소정 거리를 둔 위치에 형성되어 있다. 측정전극 (80) 의 선폭 및 두께는 구동전극 (81) 과 동일하다. 측정전극 (80) 의 하단 (선단 ; 80a) 은 제 1 절연필름 (75) 의 선단 (75a) 보다도 소정 거리 (r1) 만큼 상방에 위치하고 있다. 이 측정전극 (80) 은 구동전극 (81) 과 함께 용량소자를 형성한다.

또, 제 1 시일드전극 (82) 은, 면 (87) 상에서 구동전극 (81) 에 대하여 측정전극 (80) 과 대략 대칭인 위치에 형성되어 있다. 즉, 구동전극 (81) 에서 측정전극 (80) 까지의 거리와 구동전극 (81) 에서 제 1 시일드전극 (82) 까지의 거리는 대략 동일하다. 제 1 시일드전극 (82) 은 센서부 (72) 의 기단 (72a) 측에서 접지된다. 또, 제 1 시일드전극 (82) 의 하단 (선단 ; 82a) 은 제 1 절연필름 (75) 의 선단 (75a) 보다도 소정 거리 (r2) 만큼 상방에 위치하고 있다. 또, 거리 (r2) 는 거리 (r1) 보다도 크다.

참조전극 (83) 은, 면 (87) 상에서 구동전극 (81) 으로부터 더욱 이간된 위치에 배치되어 있다. 참조전극 (83) 의 폭 및 두께는 구동전극 (81) 과 동일하다. 참조전극 (83) 은 센서부 (72) 의 기단 (72a) 측에서 측정회로 (3) 에 접속된다. 또한, 참조전극 (83) 의 하단 (선단 ; 83a) 은 제 1 절연필름 (75) 의 선단 (75a) 보다도 소정 거리 (r1) 만큼 상방에 위치하고 있다.

제 2 시일드전극 (84) 은, 면 (87) 상에서 제 1 시일드전극 (82) 과 함께 참조전극 (83) 을 사이에 두도록 배치되어 있다. 즉, 참조전극 (83) 에서 제 2 시일드전극 (84) 까지의 거리는 참조전극 (83) 에서 제 1 시일드전극 (82) 까지의 거리와 대략 동일하다. 제 2 시일드전극 (84) 은, 센서부 (72) 의 기단 (72a) 측에서 접지된다. 또한, 제 2 시일드전극 (84) 의 하단 (선단 ; 84a) 은 제 1 절연필름 (75) 의 선단 (75a) 보다도 소정 거리 (r2) 만큼 상방에 위치하고 있다.

또한, 시일드층 (78) 은 시일드전극 (82,84) 및 시일드층 (79) 에 겹치는 위치에 형성되어 있다. 구체적으로는, 시일드층 (78) 의 폭은 시일드전극 (82,84) 의 전극간 거리에 각 시일드전극 (82,84) 의 폭을 더한 값과 대략 동일하다. 또, 시일드층 (78) 의 하단 (선단) 은 시일드전극 (82,84) 과 마찬가지로 제 1 절연필름 (75) 및 제 2 절연필름 (76) 의 선단보다도 소정 거리 (r2) 만큼 상방에 위치한다. 여기서, 시일드층 (78) 은 도전성 재료로 이루어진다. 그리고, 제 1 절연필름 (75) 에 형성된 도전 관통구멍부 (88) 를 통하여 제 2 시일드전극 (84) 과 전기적으로 접속되어 있다. 또, 도전 관통구멍부 (88) 는 예를 들어 제 1 절연필름 (75) 에 형성한 관통구멍에 도전성 재료를 도금하여 형성한다.

시일드층 (79) 은 도전성 재료로 이루어지고, 시일드층 (78) 과 동일한 형상을 갖고 있다. 시일드층 (79) 은 제 2 절연필름 (76) 이 제 1 절연필름 (75) 의 면 (87) 과 밀착하는 면과 반대측 면 (89) 에 형성되어 있다. 그 하단 (선단) 은 시일드전극 (82, 83) 및 시일드층 (78) 과 동일한 위치에 있다. 또한, 이 시일드층 (79) 은 제 2 절연필름 (76) 에 형성된 도전 관통구멍부 (90) 를 통하여 제 2 시일드전극 (84) 과 전기적으로 접속되어 있다.

시일드층 (78) 과 시일드층 (79) 은, 제 1 절연필름 (75) 및 제 2 절연필름 (76) 을 통하여 참조전극 (83) 및 시일드전극 (82,84) 을 사이에 둔 위치에 형성되 어 있다. 따라서, 한 쌍의 시일드전극 (82,84) 과 한 쌍의 시일드층 (78,79) 은 참조전극 (83) 을 둘러싸도록 배치되며, 또한 전기적으로 접속된다. 시일드전극 (82,84) 은 상기한 바와 같이 접지되기 때문에, 한 쌍의 시일드전극 (82,84) 과 한 쌍의 시일드층 (78,79) 은 참조전극 (83) 의 전자적인 시일드가 된다.

그리고, 참조전극 (83) 의 하단 (83a) 근방에서, 시일드에서 돌출하는 부분이 참조용 측정부 (95) 가 되고, 시일드되어 있는 부분이 신호 도통부 (96) 가 된다. 참조용 측정부 (95) 는, 구동전극 (81) 과 용량소자를 형성한다. 그 정전 용량은 참조용 측정부 (95) 및 구동전극 (81) 의 표면적과, 전극간 거리와, 유전율에 의해 정해진다. 참조용 측정부 (95) 의 길이는 소정 거리 (r2) 에서 소정 거리 (r1) 를 뺀 길이이다. 그리고, 신호 도통부 (96) 는 그 상단이 측정회로 (3) 에 접속되며, 참조용 측정부 (95) 에서 발생하는 소정 신호를 측정회로 (3) 에 입력하는 역할을 한다.

또, 각 전극 (80,81,82,83,84) 과 시일드층 (78,79) 은 소정 두께의 도전성 재료가 접착된 필름 (74,75,76) 에 있어서, 도전성 재료를 부분적으로 에칭하여 형성되어 있다. 또한, 센서부 (72) 의 폭확대 부분 (73) 에서는 각 전극 (80,81,82,83,84) 의 배치 간격도 제 1 시일드전극 (82) 을 중심으로 하여 길게 되어 있다.

다음에, 이 액면 레벨 센서의 동작에 대하여 설명한다. 또, 센서부 (72) 의 배치는 제 1 실시형태와 동일하다.

먼저, 도 1 에 나타내는 바와 같은 용기 (1) 에 기준위치 (h0) 까지 액체가 들어있을 때에는, 구동전극 (81) 으로부터 공기 및 액체를 매체로 하여 교류신호가 측정전극 (80), 제 1 시일드전극 (82), 시일드층 (78,79), 참조용 측정부 (95) 에 전파된다. 또, 시일드전극 (82,84) 및 시일드층 (78,79) 이 어스되어 있기 때문에, 참조전극 (83) 중 신호 도통부 (96) 에는 신호는 전파되지 않는다.

그리고, 측정전극 (80) 의 수신전압은 액면 레벨에 따라 변화하는 신호로서 측정회로 (3) 의 아날로그 스위치 (38) 에 입력된다. 또한, 참조용 측정부 (95) 의 수신전압은 정전 용량 (유전율) 의 참조값에 관한 신호로서 측정회로 (3) 의 아날로그 스위치 (40) 에 입력된다. 측정회로 (3) 에서는 상기한 바와 같이 신호처리가 이루어져 액면 레벨에 따른 신호가 출력된다. 또, 측정전극 (80) 과 구동전극 (81) 의 액체에 침지되어 있는 부분 사이의 유전율과 측정전극 (80) 과 참조전극 (83) 의 참조용 측정부 (95) 사이의 유전율은 동일한 값이다.

또한, 용기 (1) 내의 액체의 양이 증가하여 액면이 기준위치 (h0) 를 넘어 상승하면, 구동전극 (81) 과 측정전극 (80) 사이의 정전 용량은 액면 레벨에 대략 비례하여 증가한다. 이에 반하여 참조전극 (83) 은, 기준위치 (h0) 를 넘는 부분이 시일드전극 (82,84) 및 시일드층 (78,79) 에 시일드되어 있기 때문에, 기준 위치 (h0) 에 상당하는 정전 용량에서 변화하지 않는다.

상기한 바와 같이 센서출력은, 측정전극 (80) 측 정전 용량에 기초하는 신호와 참조전극 (83) 측 정전 용량에 기초하는 신호의 차에 비례한다. 따라서, 액면 레벨이 상승하면 여기에 비례하여 증가한다.

또, 기준위치 (h0) 이상의 영역에서는 센서출력은 액면 레벨이 하강하면 여 기에 비례하여 감소한다.

이와 같이 센서출력은, 참조용 측정부 (95) 의 수신전압을 기준으로 하여 액면 레벨에 대략 비례하는 크기의 신호가 된다. 따라서, 신호의 크기로부터 액면 레벨의 절대값을 알 수 있다.

(실시예 2)

도 4 에 나타내는 구성의 액면 레벨 센서를 사용하여 실측한 액면 레벨과 정전 용량의 관계의 일 측정예를 도 6 에 나타낸다. 측정에 사용한 센서부 (2) 는 액정 폴리머제 필름 (74,75,76,77) 을 사용하며, 그 두께는 25㎛, 폭은 약 11㎜, 길이는 50㎜ 으로 하였다. 각 전극 (80,81,82,83,84) 은 구리제이며, 폭을 약 1㎜, 두께를 125㎛ 으로 하였다. 또, 구동전극 (81) 의 중심과 측정전극 (80) 의 중심 간 거리를 약 1.8㎜ 로 하고, 구동전극 (81) 의 중심과 제 1 시일드전극 (82) 의 중심 간 거리를 약 1.8㎜ 로 하였다. 또한, 구동전극 (81) 의 중심과 참조전극 (83) 의 중심 간 거리를 약 3.6㎜ 로 하였다. 참조전극 (83) 이 시일드전극 (82,84) 에서 돌출되는 길이를 약 1㎜ 로 하였다. 그리고, 구동전극 (81) 및 측정전극 (80) 및 참조전극 (83) 의 하단 (80a,81a,83a) 에서 센서부 (72) 의 선단 (72b) 까지의 거리는 약 0.5㎜ 로 하였다.

그리고, 이상과 같은 구성의 액면 레벨 센서로, 용기 (1) 내 순수의 액면 레벨을 측정하였다. 또, 센서부 (72) 의 선단 (72b) 을 용기 (1) 의 저면에 위치시키고 센서부 (72) 의 기단 (72a) 을 용기 (1) 상부측을 향해 거의 연직으로 용기 (1) 내면에 부착하여 측정하였다.

도 6 에서 세로축은 정전 용량이고 가로축은 액면 레벨이다. 액면 레벨은 -10㎜ 일 때가 용기가 빈 상태를 나타내고, 0㎜ 일 때가 도 4 에 나타내는 기준위치 (h0) 에 상당하는 높이에 액면이 있는 것을 나타낸다. 또, 라인 L3 은 구동전극 (81) 과 측정전극 (80) 사이의 정전 용량의 변화를 나타낸다. 라인 L4 은 구동전극 (81) 과 참조전극 (83) 의 참조용 측정부 (95) 사이의 정전 용량의 변화를 나타낸다.

라인 L3 에 나타내는 바와 같이, 구동전극 (81) 과 참조전극 (83) 사이의 정전 용량은 0㎜ 초과 55㎜ 까지 약 0.5pF 이다. 이에 반하여, 라인 L3 에 나타내는 바와 같이 구동전극 (81) 과 측정전극 (80) 사이의 정전 용량은 0㎜ 에서 55㎜ 까지 액면 레벨의 증가에 대략 비례하여 증가하고 있다. 따라서, 각 정전 용량의 값을 측정함으로써 액면 레벨을 높은 정밀도로 측정할 수 있다. 또, 0㎜ 에서 라인 L3 의 정전 용량의 값보다도 라인 L4 의 정전 용량의 값이 작은 것은, 구동전극 (81) 에서 측정전극 (80) 까지의 거리보다도 구동전극 (81) 에서 참조전극 (83) 까지의 거리가 길기 때문이다.

이 실시형태에 의하면, 참조전극 (83) 중 참조용 정전 용량을 측정하는 부분만을 노출시키고 다른 부분을 시일드하였기 때문에, 레퍼런스로서 사용하는 정전 용량을 높은 정밀도로 측정할 수 있다. 또한, 시일드되어 있지 않은 부분, 즉 참조용 측정부 (95) 를 참조전극 (83) 의 하단 부분에서 용기 (1) 의 저면 근방에 배치하였기 때문에, 레퍼런스로서 사용하는 정전 용량을 측정하기 쉽다. 따라서, 적은 액량으로부터도 액면 레벨을 높은 정밀도로 측정할 수 있다.

그리고, 센서부 (72) 는 필름 (74,75,76,77) 을 적층시킨 구성으로 하여 참조전극 (83) 의 시일드를 입체적으로 구성하였기 때문에, 참조전극 (83) 의 신호 도통부 (96) 의 대략 전체 둘레를 시일드할 수 있다. 따라서, 기준위치 (h0) 보다도 액면 레벨이 높을 때 참조전극 (83) 을 확실히 시일드할 수 있어, 액면 레벨의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또, 시일드의 길이를 조정함으로써 기준위치 (h0) 를 조정할 수 있다.

그리고, 구동전극 (81) 에서 측정전극 (80) 까지의 거리와 구동전극 (81) 에서 제 1 시일드전극 (82) 까지의 거리를 대략 동일하게 하였기 때문에 구동전극 (81) 에 부가한 교류신호를 다른 전극 (80,82) 등에 대략 균등하게 전파시킬 수 있어, 측정오차의 발생을 방지할 수 있다.

여기서, 액면 레벨 센서는 레퍼런스의 정전 용량을 높은 정밀도로 측정할 수 있기 때문에, 기준위치 (h0) 를 확실하게 검출할 수 있다. 또한, 액면 레벨 센서의 출력으로부터 액면 레벨과 기준위치 (h0) 의 비를 용이하게 연산할 수 있다. 이 때문에, 액면 레벨이 기준위치 (h0) 에 달하면 (상기 비가 1 에 상당), 경고를 발하는 것 같은 제어가 가능해진다. 또한, 액면 레벨 센서를 폐액 등의 저장탱크에 부착할 때에는, 액면 레벨이 소정 위치에 달한 것을 센서출력의 값으로 용이하게 판정할 수 있기 때문에, 탱크가 가득 차기 전에 경고를 발하는 제어가 가능해진다.

또한 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되지 않고 널리 응용할 수 있다.

예를 들어, 임피던스가 액체에 침지된 전극면적에 비례하는 것을 이용하여 정전 용량의 상위개념인 임피던스를 측정하여 액면 레벨을 검출하도록 전류 검출회로 및 전압 검출회로를 구비한 측정회로로 해도 된다.

또, 측정회로 (3) 에 있어서 아날로그 스위치 (38,40) 와 발진회로 (31) 사이에 신호의 위상을 90°어긋나게 하는 이상(移相)회로 (70 ; 도 1 참조) 를 개재시켜도 된다. 구동파형에 대하여 위상이 90°어긋나는 수신전압의 신호강도가 큰 위상부분에서 데이터 처리하는 것이 가능해지기 때문에, 보다 고감도화를 도모할 수 있다.

또한, 제 2 실시형태에서 필름 (74,75,76,77) 은 최외층인 커버 필름 (74,77) 만 흡수성이 없는 재료, 또는 흡수성이 거의 없는 재료를 사용해도 되며, 또한 필름의 외표면을 유리코팅하거나 다른 방수재료로 더욱 덮거나 하여 흡수를 방지해도 된다. 마찬가지로, 제 1 실시형태에 있어서 필름 (4,,5) 을 유리 등의 방수재료로 코팅해도 된다.

본 발명에 의하면, 측정전극과 참조전극이 하나의 측정신호 공급전극을 공유하여 측정신호 공급전극에 입력한 신호에 따라 각각의 전극에서 수신신호가 발생하도록 하였기 때문에, 액면 레벨 센서가 간단한 구성이 되고 소형화가 가능해진다. 또한, 각 전극의 액체에 침지되는 부분을 필름으로 덮은 구성으로 하면 취급이 용이해진다.

또, 측정신호 공급전극과, 측정전극과, 참조전극 각각의 선단을 동일한 높이로 하면, 액량이 적을 때에도 액면 레벨을 측정할 수 있게 된다.

그리고, 측정신호 공급전극에 대한 전극간 거리를 동일하게 하면 신호의 전파가 균등해지고, 측정오차의 발생을 저감시킬 수 있기 때문에, 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또, 참조전극의 신호 도통부를 측정신호 공급전극에서 먼 위치에 배치하면, 측정오차의 발생을 더욱 저감시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 액체가 수용되는 용기 내에 배치되어 소정의 교류신호가 입력되는 측정신호 공급전극과, 상기 측정신호 공급전극에 입력되는 교류신호에 기초하여 기준위치에서 액면까지의 거리에 따른 신호를 발생시키는 측정전극과, 상기 측정신호 공급전극에 입력되는 교류신호에 기초하여 액체의 전기 특성의 참조값을 측정하는 참조전극을 구비하며, 상기 측정전극과 상기 참조전극을 상기 측정신호 공급전극으로부터 소정의 간격을 두고 배치한 것을 특징으로 하는 액면 레벨 센서.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 측정신호 공급전극, 상기 측정전극, 상기 참조전극 각각의 선단위치를 맞춘 것을 특징으로 하는 액면 레벨 센서.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 참조전극과 상기 측정신호 공급전극의 전극간 거리는 상기 측정전극과 상기 측정신호 공급전극의 전극간 거리와 동일한 것을 특징으로 하는 액면 레벨 센서.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 참조전극은, 그 하단측에 상기 참조값을 측정하는 참조용 측정부를 구비하고, 상기 참조용 측정부에서는 신호 도통부를 연장 설치해 두고, 상기 신호 도통부는 상기 참조용 측정부보다도 폭이 좁은 것을 특징으로 하는 액면 레벨 센서.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 신호 도통부에서 상기 측정신호 공급전극까지의 거리는, 상기 참조용 측정부에서 상기 측정신호 공급전극까지의 거리보다도 긴 것을 특징으로 하는 액면 레벨 센서.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 측정전극 및 상기 측정신호 공급전극, 그리고 상기 참조전극이 서로 근접하여 배치되고, 또한 각 전극이 장척형 절연필름으로 덮인 장척 필름형으로 되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액면 레벨 센서.

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