JPH0630762U - 静電容量センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電容量センサの組立て性を向上し、高精度
検出を行なう。 【構成】 第１のセンサ筒２２内に軸方向の一側から他
側に向け衝合面２２Ｂから突出する２枚の第１電極板２
４Ａ．２４Ｂを形成する。一方、第２のセンサ筒２３内
にも軸方向の一側から他側に向け衝合面２３Ｂから突出
する３枚の第２電極板２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを形成す
る。各衝合面２２Ｂ，２３Ｂを絶縁シール部材２８を介
して衝合することにより、前記各電極板２４Ａ〜２６Ｃ
間に等しい離間距離ｄを有する複数の静電容量検出部を
形成し、静電容量センサの組立てを容易にする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば液体中のアルコール濃度等を測定するアルコール濃度測定装 置に好適に用いられる静電容量センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

ここで、図７ないし図９に従来技術の静電容量センサを示し説明する。

【０００３】 図中、１は従来技術による静電容量センサの外形を構成する筒状のケーシング を示し、該ケーシング１の両端側には径方向に穿設された後述する一対の棒状電 極軸２，３が挿嵌される挿嵌穴１Ａ，１Ａが上，下に穿設されている。

【０００４】 ２，３は棒状電極軸を示し、該棒状電極軸２，３は導電性の金属材料により形 成され、前記ケーシング１の各挿嵌穴１Ａ内に挿嵌されている。また、該棒状電 極軸２，３の外周側には所定寸法で切断されたスペーサ４，４，…が設けられて いる。また、一方の棒状電極軸２がプラス電極となり、他方の棒状電極軸３がマ イナス電極となっている。

【０００５】 ５，５は２枚からなる一側電極板を示し、該各一側電極板５の一側には貫通穴 ５Ａが穿設され、該各貫通穴５Ａ内に一方の棒状電極軸２を挿入すると共に、各 電極板５の間にスペーサ４を配設することで、該各電極板５間を径方向に所定間 隔だけ離間して設けるようになっている。

【０００６】 ６，６，６は３枚からなる他側電極板を示し、該各他側電極板６の他側には貫 通穴６Ａが穿設され、該各貫通穴６Ａ内に他方の棒状電極軸３を挿入すると共に 、各電極板６の間にスペーサ４を配設することで、該各電極板６間を所定間隔を 離間し、かつ各一側電極板５とは径方向に距離ｄだけ位置を異ならしめて設ける ようになっている。そして、該各電極板５，６により形成された空間は被測定流 体が矢示方向から流通する流路になっている。

【０００７】 なお、７，７は棒状電極軸２，３をケーシング１の各挿嵌穴１Ａに設けるとき に絶縁を図る段付筒状のシール部材を示している。

【０００８】 さらに、前記各棒状電極軸２，３は例えば図９に示すように、図示しないリー ド線を介してＬＣ型の発振回路８，ｆ−Ｖ変換回路９および反転増幅回路１０か らなる処理回路に接続されている。

【０００９】 このように構成される静電容量センサにおいては、各電極板５，６により形成 される４個の検出部が等価的に並列接続されているとみなすことができ、各電極 板５，６の有効面積および離間距離ｄにより定まる大きい電極定数Ｋを有する平 行平板型電極として構成されている。

【００１０】 そして、静電容量センサ内に被測定流体が図７中の矢示に示すように流れるこ とによって、各電極板５，６間に被測定流体が流れ込み、該被測定流体の固有の 誘電率εと静電容量センサの電極定数Ｋとによって定まる検出静電容量Ｃを発振 回路８に出力する。

【００１１】 これにより、前記発振回路８では検出静電容量Ｃに基づいて発振周波数ｆを発 振し、この発振周波数ｆをｆ−Ｖ変換回路９および反転増幅回路１０で処理し、 被測定流体の誘電率εに対応した出力電圧Ｖを外部に導出する。

【００１２】 このように構成される静電容量センサは、処理回路と組合せて、例えばアルコ ール濃度測定装置として、自動車用エンジンに用いられるアルコール混合燃料中 のアルコール濃度の測定や、印刷機の湿し水中のイソプロピルアルコールの濃度 の測定等に適宜に用いられている。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】 ところで、上述した従来技術による静電容量センサにおいては、各電極板５， ６の保持は、各貫通穴５Ａ，６Ａに棒状電極軸２，３を挿入し、各スペーサ４を 介して配設しているだけであるから、各電極板５，６の位置ずれを起させ、該各 電極板５，６間の距離ｄを一定に保つことができず、電極定数Ｋが変動すること がある。これにより、被測定流体の静電容量を正確に検出することができないと いう問題がある。

【００１４】 また、静電容量センサの製造工程においては、各電極板５，６の各貫通穴５Ａ ，６Ａを棒状電極軸２，３に各スペーサ４を介して組立てているから、組立て工 程に手間がかかり、生産性を低下させるという問題がある。

【００１５】 本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本考案は容易に組立 てることができると共に、各電極板の位置ずれを防止できる静電容量センサを提 供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

上述した課題を解決するために本考案が採用する静電容量センサの構成は、軸 方向の一側が流出入口となると共に他側が衝合面となった一対の筒状体からなり 、互いの衝合面を衝合することにより内部が流路となったセンサ本体を構成する 第１，第２のセンサ筒と、該各センサ筒のうち、第１のセンサ筒内に軸方向の一 側から他側に向け衝合面から突出するように軸方向に形成されると共に、径方向 に多層に形成された複数枚の第１電極板と、前記各センサ筒のうち、第２のセン サ筒内に軸方向の一側から他側に向け衝合面から突出するようにして軸方向に形 成されると共に、径方向には前記第１のセンサ筒の各第１電極板と位置を異なら しめて多層に形成された複数枚の第２電極板と、前記各第１電極板と各第２電極 板の間に形成され、流路内を流通する被測定流体の静電容量を検出する複数の静 電容量検出部とから構成したことにある。

【００１７】 また、前記各センサ筒の互いの衝合面間に、環状の絶縁シール部材を配設する ことが望ましい。

【００１８】

【作用】

上記構成により、第１のセンサ筒の流入口から流入した被測定流体はセンサ本 体内を一側から他側に流通し、第２のセンサ筒の流出口から流出するとき、セン サ本体内の各第１電極板および各第２電極板の間に形成された複数の静電容量検 出部により被測定流体中の被誘電率に対応した静電容量を検出する。

【００１９】 また、各センサ筒の衝合面の間に絶縁シール部材を配設することにより、各セ ンサ筒間の絶縁性を向上する。

【００２０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１ないし図６に基づき説明する。

【００２１】 まず、図１ないし図３に第１の実施例を示す。なお、実施例では前述した従来 技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

【００２２】 図中、２１は本実施例による静電容量センサのセンサ本体を示し、該センサ本 体２１は後述する第１，第２のセンサ筒２２，２３とから構成され、内部に被測 定流体が矢示のように流通する流路が形成されている。

【００２３】 ２２，２３はセンサ本体２１を構成し、アルミニウム材料により筒状に形成さ れた第１，第２のセンサ筒をそれぞれ示し、該第１のセンサ筒２２の一側が流入 口２２Ａ、他側が衝合面２２Ｂとなり、第２のセンサ筒２３の一側が流出口２３ Ａ、他側が衝合面２３Ｂとなる。

【００２４】 ２４Ａ，２４Ｂは第１のセンサ筒２２内に多層に形成された長方形状の第１電 極板を示し、該第１電極板２４Ａ，２４Ｂの基端側は前記第１のセンサ筒２２の 流入口２２Ａ側に位置して形成された電極板支持部２５に径方向に所定距離を離 間して固着され、先端側は該電極板支持部２５から軸方向他側に向け、衝合面２ ２Ｂから突出するようにそれぞれ平行に延設されている。

【００２５】 また、前記電極支持部２５には第１電極板２４Ａ，２４Ｂの基端側を除いて矩 形状の流路穴２５Ａ，２５Ａ，…が形成されている。

【００２６】 ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃは第２のセンサ筒２３内に多層に形成された長方形状 の第２電極板を示し、該第２電極板２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃの基端側は前記第２ のセンサ筒２３の流出口２３Ａ側に位置して形成された電極板支持部２７に、前 記第１電極板２４Ａ，２４Ｂの径方向の距離と異なるような径方向の所定位置に 離間して固着され、先端側は該電極板支持部２７から軸方向他側に向け、衝合面 ２３Ｂから突出するようにそれぞれ平行に延設されている。

【００２７】 また、前記電極支持部２７には第２電極板２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃの基端側を 除いて矩形状の流路穴２７Ａ，２７Ａ，…が形成されている。

【００２８】 ２８はポリテトラフルオロエチレン等の絶縁樹脂材料により環状に形成された 絶縁シール部材を示し、該絶縁シール部材２８は第１，第２のセンサ筒２２，２ ３の各衝合面２２Ｂ，２３Ｂの間に配設され、第１，第２のセンサ筒２２，２３ 間の絶縁を行なうようになっている。

【００２９】 ２９，２９，…は静電容量検出部を示し、該各静電容量検出部２９は前記各セ ンサ筒２２，２３の各衝合面２２Ｂ，２３Ｂを衝合することにより、前記第１電 極板２４Ａ，２４Ｂと第２電極板２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃとの間に離間距離ｄを もってそれぞれ形成されている。そして、該各静電容量検出部２９は等価的に並 列接続されているとみなすことができ、第１のセンサ筒２２，第２のセンサ筒２ ３からは各静電容量検出部２９の静電容量を合計した検出信号を導出する。

【００３０】 ３０は樹脂モールドを示し、該樹脂モールド３０は前記第１のセンサ筒２２お よび第２のセンサ筒２３の衝合面２２Ｂ，２３Ｂを絶縁シール部材２８を介して 衝合して形成したセンサ本体２１を外側から覆うことにより、各センサ筒２２， ２３を固着するものである。

【００３１】 本実施例による静電容量センサは上述の如き構成を有するもので、従来技術と 同様に等価的に４個の検出部が並列接続され、電極定数Ｋを有する平行平板型電 極として構成される。そして、該静電容量センサを用いた検出動作については従 来技術の図９に示したような検出作動と同様にして行なうことができる。

【００３２】 然るに、本実施例による静電容量センサは、第１電極板２４Ａ，２４Ｂおよび 第２電極板２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃは電極板支持部２５，２７を介して各センサ 筒２２，２３に固着されているから、前記電極板２４Ａ〜２６Ｃ間の距離が安易 に変化するのを防止することができる。そして、電極板２４Ａ〜２６Ｃの離間距 離ｄのずれを防止することで、電極定数が変化するのを防止し、被測定流体の検 出静電容量の検出誤差を低減し、高精度検出を行なうことができる。

【００３３】 さらに、本実施例による静電容量センサの組立てにおいては、図３に示すよう に、絶縁シール部材２８を介して第１のセンサ筒２２，第２のセンサ筒２３の各 衝合面２２Ｂ，２３Ｂを衝合させて形成することにより、前記各電極板２４Ａ〜 ２６Ｃ間に等しい離間距離ｄとなる４個の静電容量検出部２９を有する静電容量 センサを容易に組立てることができる。

【００３４】 従って、静電容量センサの組立て工程を簡略化することができ、生産性を著し く向上させることができる。

【００３５】 次に、本考案による第２の実施例を図４および図５に基づいて説明する。本実 施例の特徴は、第１のセンサ筒および第２のセンサ筒との各衝合面に取付位置を 決める位置決め部を形成したことにある。

【００３６】 なお、実施例では、前述した第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付 し、その説明を省略するものとする。

【００３７】 図中、３１は本実施例による静電容量センサのセンサ本体を示し、該センサ本 体３１は第１，第２のセンサ筒２２，２３とから構成され、内部に被測定流体が 矢示のように流通する流路が形成されている。

【００３８】 ここで、前記センサ本体３１の各センサ筒２２，２３の衝合面２２Ｂ，２３Ｂ には各センサ筒２２，２３が相対回動するのを規制する後述の位置決め部３２が 形成ている。

【００３９】 ３２，３２は本実施例による位置決部材を示し、該各位置決部材３２は、第１ のセンサ筒２２の衝合面２２Ｂの外周面の径方向に位置して形成された複数の係 合凹部３２Ａ，３２Ａ，…と、該各凹部３２Ａに係合すべく第２のセンサ筒２３ の衝合面２３Ｂの外周面の径方向に位置して軸方向に突出する係合凸部３２Ｂ， ３２Ｂ，…とからなり、印籠嵌合するようになっている。

【００４０】 ３３は前述した第１の実施例で述べた絶縁シール部材２８とほぼ同様に形成さ れた環状の絶縁シール部材を示し、該絶縁シール部材３３は前記各位置決部材３ ２の係合凹部３２Ａと係合凸部３２Ｂとが係合するときの絶縁を図るように、径 方向の所定位置には凹部３３Ａ，３３Ａが形成されている。

【００４１】 本実施例による静電容量センサは上述の如く構成されるが、前述した第１の実 施例とその作用効果は変わるところはない。

【００４２】 然るに、本実施例においては、第１のセンサ筒２２と第２のセンサ筒２３とを 位置決部材３２によって回動規制するようにしたから、第１のセンサ筒２２に形 成された第１電極板２４Ａ ，２４Ｂおよび第２のセンサ筒２３に形成された第 ２電極板２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃとの離間距離ｄを正確に設定することができ、 組立て工程毎の電極定数のバラツキを防止することができ、第１の実施例に比べ て静電容量センサの生産性を著しく向上することができる。

【００４３】 次に、本考案による第３の実施例を図６に基づいて説明する。本実施例の特徴 はアルミニウム材により形成された各センサ筒の表面をアルマイト処理すること で絶縁性を持たせ、絶縁シール部材を廃止したものである。

【００４４】 なお、本実施例における構成要素は前述した第１の実施例の構成要素と同一で あるが、アルマイト処理された部材についてはダッシュ（′）を付けることによ り説明を省略する。

【００４５】 然るに、本実施例においては、第１の実施例で説明した第１のセンサ筒２２お よび第２のセンサ筒２３の表面をアルマイト処理することにより、表面が絶縁膜 Ｓに覆われたセンサ筒２２′，２３′を形成する。そして、該各衝合面２２Ｂ′ ，２３Ｂ′を衝合して組合せることによりセンサ本体２１を形成するときには、 各衝合面２２Ｂ′，２３Ｂ′にアルマイト処理により絶縁膜Ｓが形成されている から、第１の実施例で述べたような絶縁シール部材２８を介すことなく衝合する ことができ、第１の実施例よりもセンサの組立性を一段と向上させることができ る。

【００４６】 なお、前記第３の実施例においても、第２の実施例で述べたような位置決部材 を形成するようにしてもよい。

【００４７】 また、前記各実施例では、第１のセンサ筒２２および第２のセンサ筒２３を衝 合してセンサ本体を形成した後に、センサ本体の外周を樹脂モールド３０で覆う ことにより静電容量センサを形成するようにしたが、本考案は各センサ筒２２， ２３の固定はこの樹脂モールド３０に限らず、各センサ筒２２，２３の固定を接 着剤等により行なっても、衝合面２２Ｂ，２３Ｂの外周にフランジ部を形成し、 該各フランジ部をボルト，ナット等により固定するようにしてもよい。

【００４８】

【考案の効果】

以上詳述した如く、本考案によれば、第１，第２のセンサ筒の各衝合面を衝合 することにより内部が流路となったセンサ本体を構成し、前記第１のセンサ筒内 には、軸方向の一側から他側に向け衝合面から突出するように軸方向に延び、径 方向には複数枚の第１電極板を多層に形成し、前記第２のセンサ筒内には、軸方 向の一側から他側に向け衝合面から突出するようにして軸方向に延び、径方向に 前記第１のセンサ筒の各第１電極板と異なった位置に複数枚の第２電極板を多層 に形成し、前記各センサ筒の衝合面を衝合させることにより、前記各第１電極板 と各第２電極板の間に複数の静電容量検出部を形成するように構成したから、被 測定流体が前記各静電容量検出部を流れるときに、被測定流体中の被誘電率に対 応した検出信号を取り出すことができる。また、各センサ筒の衝合面を衝合させ て組立てることにより、各電極板により静電容量検出部を形成でき、容易に静電 容量センサを製造することができる。

【００４９】 また、前記各センサ筒の各衝合面の間に絶縁シール部材を配設することにより 、各センサ筒間の絶縁性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例による静電容量センサの
縦断面図である。

【図２】図１中の矢示II−II方向からみた断面図であ
る。

【図３】本実施例による静電容量センサの分解斜視図で
ある。

【図４】本考案の第２の実施例による静電容量センサの
縦断面図である。

【図５】図４中の矢示V −V 方向からみた拡大断面図で
ある。

【図６】本考案の第３の実施例による静電容量センサの
縦断面図である。

【図７】従来技術による静電容量センサの縦断面図であ
る。

【図８】図７中の矢示VIII−VIII 方向からみた断面図
である。

【図９】静電容量センサを用いた処理回路を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

２１ センサ本体 ２２ 第１のセンサ筒 ２３ 第２のセンサ筒 ２４Ａ，２４Ｂ 第１電極板 ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ 第２電極板 ２８ 絶縁シール部材 ２９ 静電容量検出部 Ｓ 絶縁膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 島村 政彦 群馬県伊勢崎市粕川町1671番地１ 日本電 子機器株式会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向の一側が流出入口となると共に他
   側が衝合面となった一対の筒状体からなり、互いの衝合
   面を衝合することにより内部が流路となったセンサ本体
   を構成する第１，第２のセンサ筒と、該各センサ筒のう
   ち、第１のセンサ筒内に軸方向の一側から他側に向け衝
   合面から突出するように軸方向に形成されると共に、径
   方向に多層に形成された複数枚の第１電極板と、前記各
   センサ筒のうち、第２のセンサ筒内に軸方向の一側から
   他側に向け衝合面から突出するようにして軸方向に形成
   されると共に、径方向には前記第１のセンサ筒の各第１
   電極板と位置を異ならしめて多層に形成された複数枚の
   第２電極板と、前記各センサ筒の衝合面を衝合させるこ
   とにより、前記各第１電極板と各第２電極板の間に形成
   され、流路内を流通する被測定流体の静電容量を検出す
   る複数の静電容量検出部とから構成してなる静電容量セ
   ンサ。
2. 【請求項２】 前記各センサ筒の互いの衝合面間に、環
   状の絶縁シール部材を配設してなる請求項１記載の静電
   容量センサ。