JP2002202177A - 静電容量形検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 浄水器等に搭載する静電容量形検出装置にお
いて、水道水を溜める容器の位置の有無や位置ずれを正
確に検出できるようにする。 【解決手段】 隔壁３にはこの下部から上方に向けて容
器検出電極２７、発振電極２５及び共通電極２９を互い
に間隔を置いて形成する。発振電極２５には交流信号源
３３を接続し、容器検出電極２７には第１の測定部３７
ａを接続する。共通電極２９はそれら交流信号源３３や
第１の測定部３７ａの共通電位となる。第１の測定部３
７ａは、容器７を隔壁３に接近した定位置に置いたとき
発振電極２５と容器検出電極２７間に形成される容器検
出基準静電容量が予め設定されており、容器検出電極２
７から出力される交流電流に基づく静電容量を測定し、
この測定静電容量が容器検出基準静電容量より下回ると
き容器７が定位置にないと検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は静電容量形検出装置
に係り、例えば、浄水器等において水を溜めた容器の有
無や溜めた水の液位レベルを検出する静電容量形検出装
置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、水道配管に接続して水道水を浄水
する浄水器が家庭にも普及している。この浄水器として
は、水道水を浄水して容器に貯水するとともに容器内が
満水になったとき、配管からの給水を自動的に停止する
機能を備えたものが提供されている。

【０００３】例えば、図１１に示すように、箱型の絶縁
性本体ケース１の内側を隔壁３で左右に仕切り、片方に
形成した円柱状の収納部５にカップ状絶縁容器７の収納
を可能にする一方、他方の収納部９には慮過器１１や自
動給水制御装置（図示せず）の他、容器７の有無及び容
器７内の満水状態を検出する静電容量形検出装置Ａを収
納し、その静電容量形検出装置Ａの検出結果に基づき自
動給水制御装置を操作して配管からの自動的な給水及び
停止を可能にしたものである。なお、図１１は上部の蓋
を取除いた状態を示す概略平面図である。

【０００４】その静電容量形検出装置Ａは、図１２に示
すように、隔壁３の上部に上下に若干の間隔を置いて発
振電極１３ａ及び受信電極１３ｂを形成し、下側の発振
電極１３ａにはシールドケーブル１７を介して交流信号
源１５を接続し、上側の受信電極１３ｂにはシールドケ
ーブル１９を介して測定部２１に接続して構成されてい
る。

【０００５】このような静電容量形検出装置Ａでは、容
器７を収納部５内へ収納しない場合、発振電極１３ａと
受信電極１３ｂ間に形成される静電容量Ｃａが、主に隔
壁３及び収納部５内の気体（空気）を介して形成されて
おり、交流信号源１５から例えば４０ｋＨｚの交流電圧
を発振電極１３ａへ印加すると、その静電容量Ｃａに応
じた大きさの交流電流が受信電極１３ｂから測定部２１
へ流れ、この交流電流の大きさを測定部２１で測定する
ことによってその静電容量Ｃａが分かる。

【０００６】そして、図１３及び等価回路図である図１
４に示すように、被誘電率ε（ε＞１）を有する空の容
器７を収納部５内の予め決められた定位置に収納した状
態では、発振電極１３ａと受信電極１３ｂ間に介在する
こととなる容器７の存在によって静電容量が増加してＣ
ａからＣｐ（Ｃａ＜Ｃｐ）となる。

【０００７】なお、静電容量値Ｃｐは容器７と受信電極
１３ｂ間の距離が狭いほど大きくなる。

【０００８】ここで、定位置判定基準静電容量Ｃｐｒ
（Ｃａ＜Ｃｐｒ＜Ｃｐ）を定め、この定位置判定基準静
電容量Ｃｐｒに応じた定位置基準交流電流の大きさを予
め測定部２１に設定しておけば、その定位置基準交流電
流と受信電極１３ｂから実際に流れ込む交流電流の大き
さを測定部２１で比較し、実際に流れ込む交流電流がそ
の定位置基準交流電流以上に大きければ「容器が存在す
る。」と検出できるから、容器７を定位置に置くだけで
自動的にその有無を検出可能となる。

【０００９】さらに、定位置に置いた容器７内に水道水
２３を徐々に入れてゆき、図１５及び等価回路図である
図１６に示すように液位が受信電極１３ｂに達すると、
電極間の静電容量が更に増加してＣｐからＣｂ（Ｃｐ＜
Ｃｂ）となる。

【００１０】ここで、液位が受信電極１３ｂに達した状
態を満液状態として満液判定基準静電容量Ｃｂｒとし、
この満液判定基準静電容量Ｃｂｒに応じた満液基準交流
電流の大きさを予め測定部２１に設定し、受信電極１３
ｂから実際に流れ込む交流電流の大きさを比較可能に構
成すれば、図１７及び等価回路図である図１８に示すよ
うに、受信電極１３ｂから実際に流れ込む交流電流が満
液基準交流電流以上になった場合、静電容量がＣｐ＜Ｃ
ｂｒ＜Ｃｂとなって水道水２３の満液状態の検出が可能
となる。

【００１１】その満液状態の検出信号に基づき、上述し
た自動給水制御装置を駆動制御すれば給水を自動的に停
止することが可能となるうえ、警報を発するよう構成す
ることも可能となる。

【００１２】なお、静電容量値Ｃｂは、容器７と受信電
極１３ｂ間の距離が狭いほど大きくなる。

【００１３】しかも、発振電極１３ａ及び受信電極１３
ｂ、特に受信電極１３ｂの形成位置を上下させることに
よって満液となる液位を可変できる。

【００１４】そして、そのような静電容量形検出装置Ａ
では、図１９に示すように、定位置からずらして隔壁３
から更に隔てて空の容器７を置いた場合、発振電極１３
ａ及び受信電極１３ｂ間に形成される静電容量をＣｐ１
とすれば、この静電容量Ｃｐ１が静電容量Ｃｐより小さ
くなって定位置の静電容量Ｃｐとの関係がＣｐ１＜Ｃｐ
となるうえ、満液状態の満液判定基準静電容量Ｃｂｒと
の関係でもＣｐ１＜Ｃｐｒとなるから、受信電極１３ｂ
から出力される交流電流に基づき測定部２１でそれらの
静電容量を測定比較し、容器７の位置ずれを検出でき
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た静電容量形検出装置Ａは、図１９に示すように、水道
水２３を溜めた容器７を定位置に置いた後にずらして位
置変更をした場合や、収納部５内に収納する際に水道水
２３の入っている容器７を定位置から離してずれた位置
に置いた場合、発振電極１３ａ及び受信電極１３ｂ間に
形成される静電容量をＣｂ１とすれば、満液状態の満液
判定基準静電容量Ｃｂｒとの関係ではＣｐｒ＜Ｃｂ１の
関係が成立する容器位置が生じ、定位置に容器７を置か
ない場合にも定位置においた場合と同様に「容器あ
り。」と判定される可能性が生じる。

【００１６】そのため、容器７へ自動給水する給水口
（図示せず。）が容器７からずれて液漏れする事態も発
生する心配がある。

【００１７】さらに、水道水２３が満液であるにも拘ら
ず静電容量の関係がＣｂ１＜Ｃｂｒとなる位置が生じる
可能性もあり、「容器あり、満杯でない。」と判定さ
れ、実際には満水又はこれに近い状態であっても給水が
継続され、水道水２３が溢れてしまう事態も発生する可
能性がある。

【００１８】また、静電容量の関係がＣｐｒ＜Ｃｂ１＜
Ｃｂｒとなる位置に容器７を置いた場合には、給水が可
能「給液禁止の解除」となり、給水により液溢れが発生
する可能性もある。

【００１９】この状態は、定位置で給水して満液警報が
出力された後、容器７をずらした場合にも生じ、容器７
を一度収納位置から取り出して戻す場合など、静電容量
Ｃｐ、Ｃｂについて様々な変化態様で発生し、上述した
心配がある。

【００２０】そこで、本発明者は、発振電極１３ａ及び
受信電極１３ｂと容器７間の位置関係、並びに静電容量
との関係を鋭意研究した結果、容器７の位置関係及びこ
れに溜めた液体の液位を検出できる新規の構成を見い出
すとともに、容器７の位置関係の誤検出も解消し得る新
規の構成を見出して本発明を完成させた。

【００２１】本発明はそのような状況の下になされたも
ので、簡単な構成により、絶縁容器の有無及びその容器
内に溜めた液体の液位レベルの正確な検出ができる静電
容量形検出装置の提供を目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】そのような課題を解決す
るために本発明に係る第１の構成は、検出用の交流信号
を出力する交流信号源と、絶縁支持部と、この支持部に
形成されその交流信号の印加される第１の電極と、この
第１の電極の下側にてその支持部に形成され第１の電極
から伝播される交流信号を出力する第２の電極と、その
第１の電極の上側にて支持部に形成され共通電位に接続
された共通電極とを設け、更に容器をその支持部に接近
した所定の定位置に置いたときそれら第１及び第２の電
極間に形成される容器検出基準静電容量が予め設定さ
れ、その第２の電極から出力される交流信号レベルに基
づく静電容量を測定し、この測定静電容量が容器検出基
準静電容量より下回るときその容器が定位置にないと検
出する第１の測定部を有している。

【００２３】また、本発明の第２の構成は、第１の構成
に加えて、上記共通電極の上側にて上記支持部に形成さ
れ第１の電極から伝播される交流信号を出力する第３の
電極と、上記容器を支持部に接近した所定の定位置に置
いたときそれら第１及び第３の電極間に形成される液位
検出基準静電容量が予め設定され、その第３の電極から
出力される交流信号レベルに基づく静電容量を測定し、
この測定静電容量が液位検出基準静電容量より下回ると
きその容器内の被測定液が定液位に達していないと検出
する第２の測定部とを有している。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分は同
一の符号を付す。

【００２５】図１は本発明の静電容量形検出装置に係る
第１の構成の概略を示す図であり、浄水器に搭載する場
合を例にしている。

【００２６】図１において、支持部としての絶縁性の隔
壁３は、図１１の本体ケース１を仕切って収納部５を形
成するものである。

【００２７】収納部５に対して隔壁３の外側下部には、
発振電極（第１の電極）２５を挟んで下側には容器検出
電極（第２の電極）２７、上側には共通電極２９が互い
に若干の間隔を置いて上下方向に形成されている。

【００２８】発振電極２５は、シールドケーブル３１の
芯線を介して交流信号源３３に接続されており、この交
流信号源３３から例えば４０ＫＨｚの交流電圧が発振電
極２５に印加されるようになっている。

【００２９】容器検出電極２７は、シールドケーブル３
５の芯線を介して第１の測定部３７ａに接続されてい
る。

【００３０】共通電極２９は共通電位に接続されるとと
もにシールドケーブル３１、３５のシールド部に接続さ
れており、これらと交流信号源３３の共通電位ともなっ
ている。

【００３１】容器７は、被測定液としての例えば水道水
（図１では図示せず。）２３を溜める絶縁性のものであ
り、収納部５に収納されたとき、発振電極２５、容器検
出電極２７及び共通電極２９と隔壁３を間に置いて対面
するようになっている。なお、図１中の符号３９は容器
７を受ける収納部５の絶縁底部である。

【００３２】第１の測定部３７ａは、容器検出電極２７
からシールドケーブル３５を介して入力された交流電流
の大きさから、容器検出電極２７と発振電極２５間に形
成される静電容量値Ｃａを測定するとともにその変化を
検出し、容器７の位置状態、例えば容器７の有無、位置
ずれ、又は溜めた水道水２３の液位を測定する機能を有
する。その詳細な機能は次の動作を説明する過程で説明
する。

【００３３】なお、本発明において容器７の位置ずれと
は、例えば浄水器の好ましい使用態様位置、具体的には
隔壁３に近接した所定の定位置といった基準位置からず
れ、発振電極２５等からより離れた位置状態をいう。

【００３４】以下に第１の構成の動作を説明する。第１
の構成において、収納部５内に容器７を収納しない状態
では、発振電極２５と容器検出電極２７の間には静電容
量Ｃａ１が、発振電極２５と共通電極２９の間には静電
容量Ｃｓが実測値として発生し、空の容器７を収納部５
内の定位置に収納した状態では、発振電極２５と容器検
出電極２７の間には静電容量Ｃａ２が、発振電極２５と
共通電極２９の間には同じ静電容量Ｃｓが実測値として
発生する。図２はその等価回路図である。

【００３５】空の容器７を定位置に置いた状態では、静
電容量Ｃａ２が静電容量Ｃａ１より大きくなってＣａ１
＜Ｃａ２となるから、静電容量Ｃａ１より大きく静電容
量Ｃａ２より小さい静電容量Ｃａｒ（Ｃａ１＜Ｃａｒ＜
Ｃａ２）を定位置判定基準静電容量Ｃａｒとし、これと
静電容量Ｃａ２を比較し、条件Ｃａ１＜Ｃａｒ＜Ｃａ２
が満たされれば、「容器あり。」と判定できる訳であ
る。

【００３６】そして、第１の測定部３７ａは、予め定位
置判定基準静電容量Ｃａｒ又はこれに相当する電流の大
きさが設定されており、容器検出電極２７からの測定電
流の大きさと定位置判定基準静電容量Ｃａｒに相当する
電流の大きさ又は、測定電流の大きさに相当する静電容
量Ｃａ２と定位置判定基準静電容量Ｃａｒとを比較し、
静電容量Ｃａ２が定位置判定基準静電容量Ｃａｒを超え
ていれば、「容器あり。」と判定する検出信号を出力す
る機能を有している。

【００３７】さらに、空の容器７を定位置より離して置
いた場合に静電容量Ｃａ２が小さくなるから、定位置判
定基準静電容量Ｃａｒとの関係でＣａ２＜Ｃａｒとなる
と、静電容量Ｃａ２が定位置判定基準静電容量Ｃａｒに
達せず、第１の測定部３７ａは「容器なし。」と判定し
た検出信号を出力する機能を有している。

【００３８】なお、発振電極２５と容器検出電極２７間
の静電容量はｐＦオーダで極めて小さいから、少しでも
容器７をずらせると静電容量Ｃａ２が極めて小さくなっ
てＣａ２＜Ｃａｒの関係が成り立つ。

【００３９】そして、第１の測定部３７ａからの検出信
号に基づき、容器７への給水を禁止することが可能とな
る。

【００４０】次に、収納部５内の定位置に空の容器７を
置いて水道水２３を給水する場合を説明する。

【００４１】この場合、図３に示すように容器７内の液
位が上昇すると、これに伴って水道水２３が短絡電極と
して機能し、上述した発振電極２５と容器検出電極２７
間に形成された静電容量Ｃａ１や発振電極２５と共通電
極２９間に形成された静電容量Ｃｓは、図４の等価回路
のようになる。

【００４２】すなわち、発振電極２５と容器７の間に静
電容量Ｃｇが、容器検出電極２７と容器７の間には静電
容量Ｃａが、共通電極２９と容器７の間には静電容量Ｃ
ｓが形成される。

【００４３】しかも、図４の等価回路からも分るよう
に、交流信号源３３の交流電圧Ｖｇが、静電容量Ｃｇ、
Ｃａ、Ｃｓによって分圧され、静電容量Ｃｓの両端電圧
がＶｑとなり、液位の上昇に伴って静電容量Ｃｇが上昇
するとともにこれに対応して電圧Ｖｑも上昇する。

【００４４】なお、水道水２３は一般には導電性液体で
あるが、浄水の程度によっては純水相当となって絶縁性
液体に近くなるが、この場合でも誘電率の高い液体であ
るから液中インピーダンスが十分低く、導電性液体とほ
ぼ等価な液短絡相当の分布となるため、水道水２３を程
度の高い浄水として貯水する場合も、図４の等価回路と
同等になると考えられる。

【００４５】そして、図５に示すように、静電容量Ｃａ
に流れる電流は、空の容器７の状態のＣａ１から発振電
極２５付近まで液位の上昇に伴って上昇して定位置判定
基準静電容量Ｃａｒ（Ｃａ２）に相当する電流を超え、
液位が共通電極２９の近辺に達するあたりまで上昇して
からほぼ一定となり、さらに液位の上昇に伴って静電容
量Ｃｓが上昇するため静電容量Ｃｓの両端電圧Ｖｑが減
少に転じ、その後は定位置判定基準静電容量Ｃａｒに相
当する電流を超えて低下し、共通電極２９が液位上昇方
向に長い場合にはますます静電容量Ｃｓが増加して静電
容量Ｖｑが低下し、静電容量Ｃａ１に相当する電流より
低下することにもなり得る。

【００４６】他方、容器７を定位置に置いた場合の満液
時の静電容量ＣａをＣａ３とすると、水道水２３による
液短絡に基づき交流信号源３３の交流電圧がＶｇとＶｑ
に分圧されるから、それら静電容量Ｃａ３によって得ら
れる検出電流は、次の関係になり、定位置判定基準静電
容量Ｃａｒに相当する電流より下回る。 Ｃａｒ＞（Ｖｑ／Ｖｇ）×Ｃａ３

【００４７】従って、第１の測定部３７ａにおいて、予
め満液判定基準静電容量Ｃａｑ又はこれに相当する電流
の大きさを設定し、容器検出電極２７からの測定電流の
大きさを測定するとともに、その測定電流の変化が満液
判定基準静電容量Ｃａｑを下回った点を検出可能に形成
すれば、容器検出電極２７からの測定電流の大きさによ
って水道水２３の満液状態の検出も可能となる。

【００４８】もっともこの場合、静電容量Ｃａｑは必ず
しも静電容量Ｃａ１以下である必要はない。

【００４９】また、この場合には、Ｃａｒ＞Ｃａ３の関
係から、容器なし判定も出ているから「容器なし判定」
では、「給液停止」とせず、「給液開始の禁止」として
用いる。なお、「給液の開始」は自動、手動のいずれで
も良いが、そのいずれをも禁止することを意味する。

【００５０】さらに、容器７を定位置からずらせて置い
た場合の満液時の静電容量をＣａ４とすると、図３、図
４の関係が成立する距離では静電容量Ｃａ、Ｃｇ、Ｃｓ
がほぼ同比率で減少するから、その静電容量Ｃａ４は次
のようになって満液判定基準静電容量Ｃａｑより下回
る。 Ｃａｑ＞（Ｖｑ／Ｖａ）×Ｃａ３＞（Ｖｑ／Ｖｇ）×Ｃ
ａ４

【００５１】従って、容器７を定位置に置いた場合とず
らせて置いた場合で、水道水２３の液位検出として把握
すると、満液状態を検出可能となる。

【００５２】上述したように、第１の測定部３７ａの動
作を容器７の位置検出動作として機能させれば、満液、
空のいずれの場合でも容器７を定位置からずらせて置い
た場合には「容器なし。」との検出となるので、給液の
開始が禁止される。

【００５３】さらに、満液の容器７を大きくずらすと、
ほぼ図１、図２の関係に戻るが、容器ありの判定となる
ことはなく、空の容器７を定位置に置いた時のみ給液の
開始が許可される。

【００５４】このように本発明の静電容量形検出装置に
係る第１の構成では、隔壁３に発振電極２５を間に置い
て下側に容器検出電極２７を、上側に共通電極２９を互
いに間隔を置いて上下方向に形成し、その発振電極２５
には交流信号源３３を接続し、容器検出電極２７には第
１の測定部３７ａを接続し、共通電極２９はそれら交流
信号源３３や第１の測定部３７ａの共通電位を形成し、
その第１の測定部３７ａには、その容器７を定位置に置
いたときそれら発振電極２５及び容器検出電極２７間に
形成される容器検出基準静電容量Ｃａｒを予め設定し、
その第１の測定部３７ａにてその容器検出電極２７から
出力される交流電流の大きさに基づく静電容量Ｃａ１、
Ｃａ２を測定するとともに、この測定静電容量Ｃａ１、
Ｃａ２が容器検出基準静電容量Ｃａｒより下回るときそ
の容器７が定位置にないと検出するよう形成した。

【００５５】そのため、容器７を定位置に収納したか、
定位置よりずれて離れた位置に収納したかの判定が可能
となる。

【００５６】しかも、容器７を定位置に収納した場合、
その容器検出電極２７から出力される交流電流の大きさ
に基づく静電容量Ｃａ３の変化や値を測定することによ
り、給水による液位の上昇及び満液状態の検出も可能と
なるうえ、３個の電極によって形成可能となるから構成
も簡単である。

【００５７】そして、第１の構成においては、定位置よ
りずれた満液容器７の判定が、静電容量Ｃａ４と交流信
号源３３の電位Ｖｇおよび水道水２３の液短絡電位Ｖｓ
との関係、すなわち（Ｖｑ／Ｖｇ）×Ｃａ４によってい
るため、容器検出電極２７と共通電極２９の配置によっ
て、「容器なし。」の判定が可能となっている。

【００５８】第１の構成において、発振電極２５、容器
検出電極２７及び共通電極２９は、湾曲した隔壁３に湾
曲面状態で形成する構成に限らず、図７に示すように発
振電極２５、容器検出電極２７及び共通電極２９を形成
する部分を肉厚にしてこれに平面的な状態で形成する構
成も可能である。以下の構成でも同様である。

【００５９】ところで、本発明の第１の構成では、定位
置に容器７を収納したか否か、及び定位置に収納した容
器７内についてその満液状態の検出が可能であり、更
に、容器７を定位置以外に収納した状態では、そもそも
「給液の開始」が禁止され、容器７に液が入ることがな
かった。

【００６０】また、給液開始後の位置ずれが生じた場合
でも、図３及び図４の成立する範囲のずれであれば、Ｃ
ａ３＞Ｃａ４の関係により、本来の満液位置よりも低め
に満液判定が得られるが、Ｃａ＞Ｃａｒの関係（容器あ
り）、Ｃａ＜Ｃａｑの関係（満液）のように、同一出力
に対する逆方向判定が必要となり、回路構成上の制約が
ある。

【００６１】次に、静電容量Ｃａとは別の判定対象Ｃｂ
を備え、満液状態の判定が可能な第２の構成を説明す
る。

【００６２】図８は、本発明の静電容量形検出装置に係
る第２の構成を示す図である。図８において、隔壁３に
は、共通電極２９の上側に間隔を置いて第３の電極とし
て液位検出電極４１が、発振電極２５及び容器検出電極
２７と上下一列状態で形成されている。

【００６３】液位検出電極４１は、シードケーブル４３
の芯線を介して第２の測定部３７ｂに接続されており、
シードケーブル４３のシールド部は共通電極２９及び他
のシードケーブル３１、３５のシールド部に接続されて
いる。

【００６４】第２の測定部３７ｂは、上述した機能の
他、液位検出電極４１からシールドケーブル４３を介し
て入力された交流電流の大きさから、液位検出電極４１
と容器７間すなわち液位検出電極４１と発振電極２５間
に形成される静電容量値Ｃｂを測定するとともにその変
化を検出し、水道水２３の液位、特に満液状態を測定す
る機能を有する。その詳細な機能は、以下にその動作を
説明する過程で説明する。

【００６５】なお、他の構成すなわち隔壁３、容器７、
発振電極２５、容器検出電極２７及び共通電極２９の構
成、これら電極に接続されたシードケーブル３１、３５
及び交流信号源３３の構成及び動作は図１と同様であ
り、説明は省略する。

【００６６】以下に、図８に示した第２の構成の動作を
説明する。第２の構成では、発振電極２５と容器検出電
極２７間に形成された静電容量Ｃａ１や発振電極２５と
共通電極２９間に形成された静電容量Ｃｓの他に、発振
電極２５と液位検出電極４１間には静電容量Ｃｂが形成
され、空の容器７を置いた状態についての動作は、第１
の構成と同様であり、発振電極２５と液位検出電極４１
間の静電容量Ｃｂも容器７を置いた位置に応じた固定値
となってあまり意味を持たない。

【００６７】一方、容器７内に水道水２３を給水する
と、水道水２３が電極として機能してその構成が図８及
び図９に示すようになる。

【００６８】ここで、空の容器７を定位置に置いた場
合、発振電極２５と液位検出電極４１間の静電容量Ｃｂ
をＣｂ１とし、液位検出電極４１付近まで上昇した液位
を満液とした場合、この満液状態の静電容量ＣｂをＣｂ
２とすると、上述したように、水道水２３による液短絡
に基づき静電容量Ｃｓが大きくなって交流信号源３３の
交流電圧がＶｇとＶｑに分圧され、液位検出電極４１に
よって得られる静電容量Ｃｂ２が電位ＶｑとＶｇの比の
積（Ｖｑ／Ｖｇ）×Ｃｂ２の関係となる。

【００６９】また、Ｃｂ１＜＜Ｃｂ２の関係となるか
ら、 Ｃｂ１＜（Ｖｑ／Ｖｇ）×Ｃｂ２ の関係が成立する。

【００７０】なお、電圧Ｖｇが、静電容量Ｃｇ、Ｃｓ、
Ｃａ、Ｃｂで分圧されるから、電位ＶｑとＶｇの関係
は、Ｖｇ＞Ｖｑとなる。

【００７１】発振電極２５と定位置検出電極４１間の距
離が離れているため、「電界は交わらない。」という電
磁気の基本原理からして、容器７が空の状態では発振電
極２５と共通電極２９間の電界分布の方が濃くて、発振
電極２５と定位置検出電極４１間の電界分布が極めて薄
く、静電容量Ｃｂ１は極めて小さな値を示す。

【００７２】しかし、水道水２３の液位上昇（液短絡）
に伴って対象電極が発振電極２５から水道水２３に代る
ことによって発振電極２５と定位置検出電極４１間距離
が極端に小さくなった状態となり、静電容量Ｃｂ１とＣ
ｂ２の間にはＣｂ１＜＜Ｃｂ２の関係が成立する。

【００７３】そのため、水道水２３による液短絡に基づ
く分圧により、交流信号源３３の交流電圧Ｖｇが電圧Ｖ
ｑに下がったとしても（Ｖｑ／Ｖｇ）＜（Ｃｂ２／Ｃｂ
１）となるように定位置検出電極４１を配置すれば、定
位置検出電極４１による測定電流は空の容器７よりも満
液時の方が大きくなる。

【００７４】そして、第２の測定部３７ｂは、Ｃｂ１＜
Ｃｂｒ＜（Ｖｑ／Ｖｇ）Ｃｂ２となるような満液判定基
準静電容量Ｃｂｒ及びこれに対応した電流値を予め設定
しておき、定位置検出電極４１から出力される電流の大
きさとを検出比較し、条件Ｃｂｒ＜（Ｖｑ／Ｖｇ）Ｃｂ
２を満たす静電容量を検出したとき、満液状態であると
検出する検出信号を出力する機能を有している。

【００７５】そして、満液状態での検出点を（Ｖｑ／Ｖ
ｇ）×Ｃｂ２として、容器７を定位置からずらすと、静
電容量Ｃｂが静電容量Ｃｂ３となり、 Ｃｂｒ＞（Ｖｑ／Ｖｇ）×Ｃｂ３ となって満液状態が検出できないが、上述した第１の構
成で既に説明したように、容器７の定位置に係る満液時
の静電容量Ｃａ３及び位置ずれに係る満液時の静電容量
Ｃａ４について、交流電圧の電位ＶｑとＶｇの比との積
が、容器検出基準静電容量Ｃａｒを下回ることになり、
「容器なし。」と判定されるので、支障はない。

【００７６】このように第２の構成では、第１の構成に
おける隔壁３、発振電極２５、容器検出電極２７、共通
電極２９及び交流信号源３３に加えて、共通電極２９の
上側に間隔を置いて液位検出電極４１を発振電極２５及
び容器検出電極２７と上下一列状態で形成し、その液位
検出電極４１に第２の測定部３７ｂを接続し、この第２
の測定部３７ｂに、容器７を定位置に置いたときそれら
発振電極２５及び液位検出電極４１間に形成される液位
検出基準静電容量Ｃｂｒを予め設定し、その第２の測定
部３７ｂにてその液位検出電極４１から出力される交流
電流の大きさから静電容量Ｃｂ１、Ｃｂ２を測定し、こ
の測定静電容量Ｃｂ１、Ｃｂ２が液位検出基準静電容量
Ｃｂｒより下回るときその容器７内の水道水２３が満液
に達していないと検出するよう形成したから、「給液開
始の可否」決定は静電容量Ｃａ、満液判定は静電容量Ｃ
ｂと分離できるため、第１の構成とは異なった電極配置
において、満液状態の判定が可能となる。

【００７７】しかも、液位検出電極４１の形成位置を上
下方向で適当に変移させれば、満液位置を変更すること
が可能となる。

【００７８】上述した各実施の形態では、第１及び第２
の測定部３７ａ、３７ｂに予め容器検出基準静電容量や
液位検出基準静電容量を予め設定し、上記第２又は第３
の電極である容器検出電極２７や液位検出電極４１から
出力される交流信号レベルに基づく静電容量を測定し、
それらの静電容量を比較する構成としたが、本発明の静
電容量形検出装置においては、容器検出基準静電容量や
液位検出基準静電容量に相当する電流の大きさを予め設
定し、上記容器検出電極２７や液位検出電極４１から出
力される交流信号レベルを測定してそれらを比較する構
成も可能であり、第１及び第２の測定部３７ａ、３７ｂ
における容器検出基準静電容量や液位検出基準静電容
量、測定静電容量は相当する交流信号状態も含むもので
ある。

【００７９】なお、第１及び第２の測定部３７ａ、３７
ｂは、同一の回路構成や機能構成を切換えて形成した
り、独立の構成とすることは任意である。

【００８０】ところで、本発明に係る静電容量形検出装
置は、浄水器に限らず広く液体を溜める絶縁容器の有無
及びこの容器に溜めた液体の液面レベル検出に広く応用
可能であるし、容器７を収納する構成の他、単に容器７
を置いてその容器７の有無及びこの容器７に溜めた液体
の液面レベル検出に応用可能である。

【００８１】しかも、本発明に係る静電容量形検出装置
において検出される液位は、満液状態に限定されず、任
意の定位置に達した状態の検出も可能である。

【００８２】また、上述した第１及び第２の測定部や交
流信号源が電極と近接できる場合や、外周からの影響が
無視できる場合には、シールドケーブルを使用せず、通
常のリード線による接続も可能である。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の静電容量形
検出装置に係る第１の構成は、絶縁支持部に、第１の電
極を間に挟んで上下に第２の電極及び共通電極を互いに
間隔を置いて形成し、交流信号を出力する交流信号源を
その第１の電極に接続し、その第２の電極には第１の測
定部を接続し、この第１の測定部を、その容器を支持部
に接近した所定の定位置に置いたときそれら第１及び第
２の電極間に形成される容器検出基準静電容量が予め設
定され、その第２の電極から出力される交流信号レベル
に基づく静電容量を測定し、この測定静電容量が容器検
出基準静電容量より下回るときその容器が定位置にない
と検出するよう形成したから、容器を定位置に配置した
か否か、又は定位置よりずれて離れた位置に配置したか
の判定が可能となる。しかも、容器を定位置に配置した
場合には、単に３個の電極によって被測定液の所定液位
の検出が可能となる利点がある。また、本発明の第２の
構成は、第１の構成に加えて、上記支持部に、共通電極
の上側にて第１の電極から伝播される交流信号を出力す
る第３の電極を設ける一方、上記容器を支持部に接近し
た所定の定位置に置いたときそれら第１及び第３の電極
間に形成される液位検出基準静電容量が予め設定され、
その第３の電極から出力される交流信号レベルに基づく
静電容量を測定し、この測定静電容量が液位検出基準静
電容量より下回るときその容器内の被測定液が定液位に
達していないと検出する第２の測定部を設けたから、第
１の構成とは異なる構成によって容器の位置検出及び被
測定液の定液位検出が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の静電容量形検出装置に係る第１の構成
を示す図である。

【図２】第１の構成に係る等価回路図である。

【図３】第１の構成に係る動作を説明する図である。

【図４】第１の構成に係る別の等価回路図である。

【図５】第１の構成に係る動作を説明する図である。

【図６】第１の構成に係る動作を説明する図である。

【図７】本発明の静電容量形検出装置に係る応用例を示
す概略図である。

【図８】本発明の静電容量形検出装置に係る第２の構成
を示す図である。

【図９】第２の構成に係る動作を説明する図である。

【図１０】第２の構成に係る等価回路図である。

【図１１】本発明及び従来の静電容量形検出装置を搭載
する浄水器を示す概略平面図である。

【図１２】従来の静電容量形検出装置を示す図である。

【図１３】従来の静電容量形検出装置の動作を説明する
図である。

【図１４】従来の静電容量形検出装置の等価回路図であ
る。

【図１５】従来の静電容量形検出装置の動作を説明する
図である。

【図１６】従来の静電容量形検出装置の等価回路図であ
る。

【図１７】従来の静電容量形検出装置の動作を説明する
図である。

【図１８】従来の静電容量形検出装置の等価回路図であ
る。

【図１９】従来の静電容量形検出装置の動作を説明する
図である。

【符号の説明】

１ 本体ケース ３ 隔壁（支持部） ５、９ 収納部 ７ 容器 １１ 慮過器 １３ａ 発振電極（電極） １３ｂ 受信電極（電極） １５、３３ 交流信号源 １７、１９、３１、３５ シールドケーブル ２１ 測定部 ３７ａ 第１の測定部（測定部） ３７ｂ 第２の測定部（測定部） ２３ 水道水（被測定液） ２５ 発振電極（第１の電極） ２７ 容器検出電極（第２の電極） ２９ 共通電極 ３９ 底部 ４１ 液位検出電極（第３の電極） Ａ 静電容量形検出装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出用の交流信号を出力する交流信号源
   と、 絶縁支持部と、 この支持部に形成され前記交流信号の印加される第１の
   電極と、 この第１の電極の下側にて前記支持部に形成され前記第
   １の電極から伝播される交流信号を出力する第２の電極
   と、 前記第１の電極の上側にて前記支持部に形成され共通電
   位に接続された共通電極と、 容器を前記支持部に接近した所定の定位置に置いたとき
   前記第１及び第２の電極間に形成される容器検出基準静
   電容量が予め設定され、前記第２の電極から出力される
   交流信号レベルに基づく静電容量を測定し、この測定静
   電容量が前記容器検出基準静電容量より下回るとき前記
   容器が定位置にないと検出する第１の測定部と、 を具備することを特徴とする静電容量形検出装置。
2. 【請求項２】 前記共通電極の上側にて前記支持部に形
   成され前記第１の電極から伝播される交流信号を出力す
   る第３の電極と、 前記容器を支持部に接近した所定の定位置に置いたとき
   前記第１及び第３の電極間に形成される液位検出基準静
   電容量が予め設定され、前記第３の電極から出力される
   交流信号レベルに基づく静電容量を測定し、この測定静
   電容量が前記液位検出基準静電容量より下回るとき前記
   容器内の被測定液が定液位に達していないと検出する第
   ２の測定部とを有する請求項１記載の静電容量形検出装
   置。