JPH07128113A - レベル測定方法及びレベル測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容易、正確かつ確実な測定を行なうことが可
能なレベル計の提供を目的とする。 【構成】 制御回路３５からの静電容量検出信号を受け
た切り換えスイッチＳＷ２０は、検出対象物測定前にお
ける隣接する電極間（電極ＴＥ１、ＴＥ２）での静電容
量を検出するように各スイッチを制御する。検出された
隣接電極間での初期値（静電容量）は記憶回路３０で記
憶され、初期値を平均して初期値平均を求めた後、初期
値平均と初期値との差を補正値とする。検出対象物のレ
ベル測定の際、補正値を用いて実測値を補正する。隣接
する電極間の静電容量を用いてレベル測定を行なうの
で、他の要素による影響を受けず確実なレベル測定を行
なうことが可能となり、初期値検出後に実測値の補正を
行なうので、確実かつ正確なレベル測定を行なうことが
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレベル測定方法及びレベ
ル測定器に関し、特に測定の確実化及び正確化に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】タンク内に貯蔵された液体等のレベルを
計測する計器には様々なものがあるが、その一つに静電
容量式レベル計がある。静電容量式レベル計とは、静電
容量を測定することでタンク内の液体の上面レベルを求
める計器である。

【０００３】図２１Ａに、貯蔵された液体のレベルを計
測する場合の静電容量式レベル計、液体３３及びタンク
との電気的接続関係を模式化した図を示す。この静電容
量式レベル計は、複数の電極５０がタンク４０内に貯蔵
された液体３３に対し垂直方向に接続された電極群１
０、電極群１０に接続された電源２及び制御部分（図示
せず）から構成されている。

【０００４】このような静電容量式レベル計は、電源２
からの電力をタンク４０と電極群１０の各電極５０に順
次供給し、タンク４０と電極５０間の静電容量を検出す
る。すなわち、電気的にキャパシタの役割を果す、タン
ク４０と電極５０間の静電容量を検出する。ここで、電
極５０が液体３３に浸されている場合には、電極５０に
液体３３が接触するので静電容量が高い。一方、電極５
０が液体３３に浸されていない場合には、電極５０に液
体３３が接触しないので静電容量が低い。

【０００５】こうして検出された静電容量と液面との関
係を図２０Ａに示す。ここでは、図２０Ａの横軸の段差
部分（中心部分ＬＳ）が液面として検出される。

【０００６】また、他の静電容量式レベル計について説
明する。ここでも図２１Ｂに示す貯蔵された液体のレベ
ルを計測する場合の静電容量式レベル計、液体３３及び
タンクとの電気的接続関係を模式化した図に基づき説明
する。この静電容量式レベル計は、タンク４０内に設け
られた測定（長）電極５０、タンク４０の底部に設けら
れた基準（短）電極５１及び両電極に接続された電源２
及び制御部分（図示せず）から構成されている。

【０００７】この静電容量式レベル計は、上記で説明し
たレベル計とは異なり、各々の電極とタンク間での静電
容量を検出するのではなく測定（長）電極５０全体に対
する液体３３の静電容量を直接検出し、測定値からタン
ク４０内の液面レベルを直接測定するものである。な
お、液体３３の種類によって誘電率は変化し、このため
検出される静電容量に差が生じる。このため、異なった
種類の液体のレベルを正しく検出するためにタンク４０
の底部に基準（短）電極５１を設けて基準となる静電容
量を測定し、各液体の基準となる静電容量を測定してお
く。

【０００８】さらに、基準電極での静電容量に基づい
て、各液体全体の静電容量を補正する。図２０Ｂに、測
定された静電容量と液面との関係を図示する。ここで
は、図２０Ｂの横軸の終点が液面として検出される。こ
のように、いずれの静電容量式レベル計を用いても液面
のレベルを確実に測定することが可能である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
静電容量式レベル計には以下のような問題があった。図
２１Ａに示す非連続式静電容量式レベル計においては、
タンク４０と各電極５０間の静電容量を検出し、液面レ
ベルの測定を行なっていた。したがって、タンク４０及
び各電極間の他（タンク４０及び電極以外）の要素によ
って静電容量が影響を受けて正確なレベル測定を行なう
ことができないという問題があった。

【００１０】また、図２１Ｂに示す連続静電容量式レベ
ル計においては、タンク４０内の液体３３全体の静電容
量補正は、タンク４０底部に設けられた基準（短）電極
５１の一点で行なわれていた。なお、タンク４０内に貯
蔵された液体は種類が同じであっても、その誘電率は液
体３３の温度によっても異なる。したがって、タンク４
０の上下で液体３３に温度差が生じる場合、基準（短）
電極５１による一点の補正では、静電容量を正確に検出
することができず、確実なレベル測定ができないという
問題があった。また、検出対象物の種類によってはタン
ク上部の気体中の水分やガス密度の変化の影響をうける
という問題もあった。

【００１１】さらに、タンク４０内に貯蔵された液体３
３に油等が混入し、測定（長）電極５０に付着すると、
測定される静電容量が変化し、誤差を生じる。したがっ
て、正確なレベル測定を行なうことができないという問
題があった。なお、非連続静電容量式レベル計において
も、液体３３と測定（長）電極５０間の他の要素によっ
て静電容量が影響を受け、正確なレベル測定を行なうこ
とができないという問題があった。

【００１２】そこで、本発明は正確かつ確実な測定を行
なうことが可能なレベル計の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１のレベル測定器
は、検出対象物にその一部が挿入され、検出対象物の界
面方向に対して複数個の電極がほぼ垂直に配置された電
極群、前記電極群の隣接する二電極間もしくは所定間隔
離れた二電極間の静電容量を順次測定する測定回路、測
定回路によって測定された各電極間の静電容量の変化に
基づいて検出対象物のレベルを検出するレベル検出回
路、を備えたことを特徴としている。

【００１４】請求項２のレベル測定器は、請求項１に係
るレベル測定器においてレベル検出回路は、測定回路に
よって測定された静電容量を記憶しておく記憶回路、記
憶回路に記憶された静電容量のうち変化の最も大きい部
分を検出対象物のレベルとして判定する判定回路、から
構成されていることを特徴としている。

【００１５】請求項３のレベル測定器は、請求項１に係
るレベル測定器において電極群が検出対象物に挿入され
ていない状態で前記各電極間の静電容量を順次測定して
初期値とし、レベル検出回路は、検出対象物に電極群の
一部が挿入された状態における前記各電極間の静電容量
の値を初期値を用いて補正して検出対象物のレベルを検
出することを特徴としている。

【００１６】請求項４のレベル測定器は、請求項１に係
るレベル測定器において測定回路は隣接する二電極間も
しくは所定間隔離れた二電極間の静電容量を電極群の上
端もしくは下端の電極から順次測定し、検出対象物の界
面に位置する電極を注目電極とし、レベル検出回路は注
目電極と検出対象物に埋没した電極間の静電容量値に基
づいて検出対象物のレベルをさらに詳細に検出すること
を特徴としている。

【００１７】請求項５のレベル測定器は、請求項４に係
るレベル測定器においてレベル検出回路は測定した静電
容量値から検出対象物に完全に埋没した電極のうちで最
も上方に位置する電極を検出して電極群の下端から該電
極までの埋没距離を算出するとともに、注目電極下端か
ら検出対象物の界面までの界面距離ＸＬを下式に基づい
て算出し、界面距離ＸＬを埋没距離に加算して検出対象
物のレベルを検出することを特徴としている、ここで、
界面距離ＸＬは以下の式に基づいて算出する、 ＸＬ＝Ｌ・Ｃｘ／Ｃ、ただし、Ｃ＝Ｃａ−Ｃｂ、Ｃｘ＝
Ｃｒ−Ｃｂであって、Ｃａは検出対象物によって完全に
埋没した電極間での静電容量、Ｃｂは検出対象物によっ
て埋没していない電極間での静電容量、Ｃｒは注目電極
及び検出対象物に埋没していない電極間での実際の静電
容量、Ｌは各電極の垂直方向へのピッチ長である。

【００１８】請求項６のレベル測定器は、請求項５に係
るレベル測定器において前記Ｃａは少なくとも一方が検
出対象物の界面に最も隣接し、かつ両方が検出対象物に
よって完全に埋没している電極間の静電容量であり、前
記Ｃｂは少なくとも一方が検出対象物の界面に最も隣接
し、かつ両方が検出対象物によって埋没していない電極
間の静電容量であることを特徴としている。請求項７の
レベル測定器は、請求項５に係るレベル測定器において
前記Ｃａは検出対象物によって完全に埋没している全て
の電極間での静電容量の平均値及び前記Ｃｂは検出対象
物によって埋没していない全ての電極間での静電容量の
平均値であることを特徴としている。

【００１９】請求項８のレベル測定器は、請求項１、請
求項２、請求項３及び請求項４又は請求項５に係るレベ
ル測定器において電極群は円筒状に形成されたフレキシ
ブル基板上にパターンとして形成されていることを特徴
としている。

【００２０】請求項９のレベル測定器は、請求項８に係
るレベル測定器において前記円筒状のフレキシブル基板
の下端は開放されており、前記検出対象物を導入可能と
したことを特徴としている。

【００２１】請求項１０のレベル測定器は、請求項９に
係るレベル測定器において検出対象物を貯蔵する容器の
側壁の外側に前記電極を設けたことを特徴としている。

【００２２】請求項１１のレベル測定器は、請求項１、
請求項２、請求項３及び請求項４又は請求項５に係るレ
ベル測定器において初期値測定における隣接した電極間
での静電容量の急激な正負方向への変化を検出し、警告
指示信号を出力する警告指示信号出力回路、を備えたこ
とを特徴としている。

【００２３】請求項１２のレベル測定器は、請求項１、
請求項２、請求項３及び請求項４又は請求項５に係るレ
ベル測定器において検出対象物の界面を検出するための
測定時において、隣接した電極間での静電容量の正又は
負方向への変化は検出対象物の界面とし、正・負双方向
への変化は検出対象物の界面でないとすることを特徴と
している。

【００２４】請求項１３のレベル測定器は、請求項１、
請求項２、請求項３及び請求項４又は請求項５に係るレ
ベル測定器において電極間の静電容量の初期値の平均値
を記憶し、測定した隣接する電極間の静電容量と前記初
期値の平均値との差が所定値以上の場合に警告指示信号
を出力する警告指示信号出力回路、を備えたことを特徴
としている。

【００２５】請求項１４のレベル測定方法は、検出対象
物に複数個の電極が配置された電極群の一部を挿入し、
隣接する二電極間もしくは所定距離離れた二電極間の静
電容量を順次測定し、測定された各電極間の静電容量の
変化に基づいて検出対象物のレベルを測定することを特
徴としている。

【００２６】

【作用】請求項１及び請求項１４に係るレベル測定器及
びレベル測定方法は、検出対象物に複数個の電極が配置
された電極群の一部を挿入し、複数個の電極が配置され
た電極群の隣接する二電極間もしくは所定間隔離れた二
電極間の静電容量を順次測定する。また、測定された各
電極間の静電容量の変化に基づいて検出対象物のレベル
を検出する。したがって、検出対象物に拘らず、容器等
の影響を少なくし、また電極に油等の付着があっても検
出対象物のレベルを検出することができる。

【００２７】請求項２に係るレベル測定器は、請求項１
に係るレベル測定器においてレベル検出回路は測定され
た静電容量を記憶しておく記憶回路及び記憶回路からの
静電容量のうち変化の最も大きい部分を検出対象物のレ
ベルとして判定する判定回路から構成されている。した
がって、正確なレベル測定を行なうことが可能となる。

【００２８】請求項３に係るレベル測定器は、請求項１
に係るレベル測定器において前記各電極間の静電容量を
検出対象物が貯蔵されていない状態で順次測定して初期
値とし、レベル検出回路が検出対象物が貯蔵された状態
における前記各電極間の静電容量の値を初期値を用いて
補正し、検出対象物のレベルを検出する。したがって、
容器等の影響を排除することができる。

【００２９】請求項４に係るレベル測定器は、請求項１
に係るレベル測定器において測定回路が隣接する二電極
間もしくは所定間隔離れた二電極間の静電容量を上端も
しくは下端の電極から順次測定して検出対象物の界面に
位置する電極を注目電極とする。また、レベル検出回路
は注目電極と埋没電極間の静電容量値に基づいて検出対
象物のレベルをさらに詳細に検出する。したがって、詳
細な検出対象物のレベルを行なうことができる。

【００３０】請求項５に係るレベル測定器は、請求項４
に係るレベル測定器においてレベル検出回路は測定した
静電容量値から検出対象物に完全に埋没した電極のうち
で最も上方に位置する電極を検出して電極群の下端から
該電極までの埋没距離を算出するとともに、注目電極下
端から検出対象物の表面までの界面距離を算出し、界面
距離を埋没距離に加算して検出対象物のレベルを検出す
る。したがって、埋没距離だけでなく注目電極下端から
検出対象物の表面までの界面距離も算出することができ
る。

【００３１】請求項６及び請求項７に係るレベル測定器
は、請求項５に係るレベル測定器において前記Ｃａは少
なくとも一方が検出対象物の界面に最も隣接し、かつ両
方が検出対象物によって完全に埋没している電極間での
静電容量であり、前記Ｃｂは少なくとも一方が検出対象
物の界面に最も隣接し、かつ両方が検出対象物によって
埋没していない電極間での静電容量である。また、前記
Ｃａは検出対象物によって完全に埋没している全ての電
極間での静電容量の平均値及び前記Ｃｂは検出対象物に
よって埋没していない全ての電極間の静電容量の平均値
である。したがって、注目電極において測定された静電
容量を該注目電極に最も近接した電極間又は検出対象物
によって埋没又は埋没していない電極間の静電容量の平
均値を用いて補正することができる。

【００３２】請求項８に係るレベル測定器は、請求項
１、請求項２、請求項３及び請求項４又は請求項５に係
るレベル測定器において電極群は円筒状に形成されたフ
レキシブル基板上にパターンとして形成されている。し
たがって、電極形成が容易であり、測定の度に電極の調
整を行なう必要がない。

【００３３】請求項９に係るレベル測定器は、請求項８
に係るレベル測定器において円筒状のフレキシブル基板
の下端が開放されており、検出対象物が導入可能であ
る。したがって、フレキシブル基板の基板の外側だけで
なく内側にも検出対象物を導入することができるので、
フレキシブル基板の外側のみに検出対象物がある場合に
検出される静電容量とフレキシブル基板の外側及び内側
の両方に検出対象物がある場合に検出される静電容量と
の差が大きくなる。

【００３４】請求項１０に係るレベル測定器は、請求項
９に係るレベル測定器において前記電極は検出対象物を
貯蔵する容器の側壁の外側に設けられている。したがっ
て、電極に検出対象物等が付着することがない。

【００３５】請求項１１及び請求項１３に係るレベル測
定器は、請求項１、請求項２、請求項３及び請求項４又
は請求項５に係るレベル測定器において警告指示信号出
力回路が初期値測定における隣接した電極組間での静電
容量の急激な正負方向への変化を検出し、警告指示信号
を出力する。又、警告指示信号出力回路は電極間の静電
容量の初期値の平均を記憶し、測定した隣接する電極間
の静電容量と初期値の平均との差が所定値以上の場合に
警告指示信号を出力する。したがって、正確な測定が行
なえない場合を予め知ることが出来る。

【００３６】請求項１２に係るレベル測定器は、請求項
１、請求項２、請求項３及び請求項４又は請求項５に係
るレベル測定器において検出対象物の界面検出時に隣接
した電極間の静電容量の正又は負への一方向への変化を
検出対象物の界面とし、正・負双方への変化を検出対象
物の界面でないとする。したがって、電極への付着等に
よる静電容量の正・負双方への変化を検出物の界面とし
て検出することがない。

【００３７】

【実施例】本発明に係るレベル測定器の一実施例を図に
基づき、以下に説明する。図１に、本実施例のレベル測
定器１００の構成を示すブロック図を掲げる。レベル測
定器１００は、電極群であるセンサ部１０、発信器１
５、切り換え手段ＳＷ２０、受信回路２５、記憶回路３
０、判定回路であり警告指示信号出力回路でもある制御
回路３５から構成されている。

【００３８】センサ部１０には電極ＴＥ１からＴＥｎま
でｎ個の電極が垂直に設けられ、切り換え手段ＳＷ２０
内には複数のスイッチが設けられて各電極に接続されて
いる。また、切り換え手段ＳＷ２０は、計測信号線７を
介して発信器１５に接続され、受信信号線８を介して受
信回路２５と接続されている。さらに、切り換え手段Ｓ
Ｗ２０は、制御信号線９を介して制御回路３５と接続さ
れている。また、受信回路２５はオペアンプ１１、抵抗
器及びＡ／Ｄ変換器１３から構成されている。なお、制
御信号線９は、説明の便宜上１本で表わしているが、実
際は複数の線から構成されている。

【００３９】図２Ａに本実施例のセンサ部１０の外形を
示す。センサ部１０は電極ＴＥ１、ＴＥ２、ＴＥ３…Ｔ
Ｅｎまでのｎ個の電極が垂直に配置されたフレキシブル
基板６０により円筒状に形成され、外側は絶縁チューブ
ＺＴで覆われている。このようなフレキシブル基板６０
の詳細図を図３に掲げる。図３Ａにフレキシブル基板６
０上の各電極と信号線の関係を示す。電極ＴＥ１、ＴＥ
２、ＴＥ３…ＴＥｎはフレキシブル基板６０上にパター
ンとして所定間隔で配置され、電極ＴＥ１、ＴＥ２、Ｔ
Ｅ３…ＴＥｎの各々からは信号線ＳＬが引き出されてい
る。図３Ｂに、図３Ａに示したフレキシブル基板の平面
図を掲げる。フレキシブル基板６０は、ｎ個の電極、信
号線ＳＬ、三層構造からなるポリイミド絶縁シートＰＳ
及びアース電極ＧＬから構成されている。なお、フレキ
シブル基板６０の信号線ＳＬには端子ＳＴが設けられて
おり、切り換え手段ＳＷ２０に接続されている。

【００４０】図２Ａに示したセンサ部１０のＣーＣ′断
面図を図２Ｂに掲げる。センサー部１０の中心には円筒
状の電極芯材ＴＭ１、その外側にはフレキシブル基板６
０が円筒状に形成され、その外周には絶縁チューブＺＴ
が設けられている。各電極はフレキシブル基板６０上の
パターンとして設けられているので、電極形成が容易で
ある。また、絶縁チューブＺＴがフレキシブル基板６０
の外周に設けられているので、電極に直接油等が付着す
ることがない。したがって、測定の度に電極の調整を行
なう必要がなく、容易な測定が可能となる。

【００４１】このレベル測定器１００の動作について以
下に説明する。ここで、図１に示すレベル測定器１００
のセンサ部１０は、タンク４０内に設けられていると仮
定する。まず、検出対象物が貯蔵される前に初期値を検
出する。初期値を検出する為に、制御回路３５は制御信
号線９を通じて切り換え手段ＳＷ２０に対し、静電容量
検出信号を出力する（図１参照）。この静電容量検出信
号とは、切り換え手段ＳＷ２０内に設けられたスイッチ
を図５に示すようなタイミングで切り換えることによ
り、隣接する電極間の静電容量を検出できるようにする
信号である。切り換え手段ＳＷ２０は、制御回路３５か
らの静電容量検出信号を受けると、隣接する二電極間の
静電容量が検出できるようにスイッチを順次切り換え
る。

【００４２】初期値検出時におけるスイッチの切り換え
動作を図４及び図５に基づき説明する。図４に、電極Ｔ
Ｅ１から電極ＴＥ４までの４つの電極、切り換え手段Ｓ
Ｗ２０内に設けられ各電極に接続されたスイッチＳ１０
からスイッチＳ２１、計測信号線７、受信信号線８及び
アース線ＧＬを示す。例えば、電極ＴＥ１と電極ＴＥ２
間での初期値（静電容量）を検出する場合を考える。切
り換え手段ＳＷ２０は、制御回路３５からの静電容量検
出信号に基づき電極ＴＥ１に接続されたスイッチＳ１
０、Ｓ１１及びＳ１２の内、スイッチＳ１０だけを閉
じ、他のスイッチを開放状態に制御する。切り換え手段
ＳＷ２０は、これと同時に電極ＴＥ２に接続されたスイ
ッチＳ１３、Ｓ１４及びＳ１５の内、スイッチＳ１４だ
けを閉じ、他のスイッチを開放状態に制御する。

【００４３】図５にスイッチＳ１０からスイッチＳ２１
までの開閉タイミングを示したタイミングチャートを掲
げる。ここでは、各スイッチが閉じた場合のタイミング
を示している。図５から明らかなように、電極ＴＥ１及
びＴＥ２間の初期値検出の際（タイミングＴＭ１時）に
は、検出に用いられない電極ＴＥ２及びＴＥ３に接続さ
れたスイッチは、開放状態又はアース線ＧＬに接続され
アースされる。

【００４４】このような制御を行なうことにより、発信
器１５から発信された計測信号は、計測信号線７及びス
イッチＳ１０を通じて電極ＴＥ１に達し、液体３３を介
して電極ＴＥ２に受信される。電極ＴＥ２に受信された
計測信号は、スイッチＳ１４及び受信信号線８を介して
受信回路２５に入力する。受信回路２５内では、入力し
た計測信号のインピーダンスをオペアンプ１１により静
電容量（アナログ計測信号）に変換し、電極ＴＥ１、電
極ＴＥ２間の静電容量（初期値）を検出する。こうして
検出された静電容量は、Ａ／Ｄ変換器１３によってデジ
タル計測信号に変換された後に記憶回路３０に出力さ
れ、記憶回路３０はこのデジタル計測信号を記憶する。

【００４５】記憶装置３０においては、検出に用いた２
つの電極の組み合わせと静電容量を対応させて記憶す
る。図６に、記憶装置３０における静電容量の記憶状態
を示す。例えば、電極ＴＥ１及びＴＥ２間の組み合わせ
をＡ１とすると、電極ＴＥ１及びＴＥ２間の初期値は５
００〔Ｆ〕であると記憶される。記憶回路３０におい
て、組み合わせＡ１の記憶が終了すると、記憶回路３０
は制御回路に対して、記憶終了信号を出力する。

【００４６】この記憶終了信号を受けた制御回路３５
は、切り換え手段ＳＷ２０に対して電極ＴＥ２、電極Ｔ
Ｅ３の静電容量（初期値）を検出する静電容量検出信号
を出力する。切り換え手段ＳＷ２０は、この静電容量検
出信号に基づき、タイミングＴＭ２（図５）において上
記の様なスイッチ制御を行なうことで両電極間の初期値
を検出し、記憶装置３０に組み合わせＡ２として記憶さ
せる。このような動作を電極ＴＥｎまで順次行なって初
期値を求め、記憶装置３０に組み合わせを記憶させる
（図６）。こうして、求められた各電極間の初期値をグ
ラフ化したものを図７Ａに掲げる。

【００４７】また、制御回路３５は、記憶回路３０に記
憶された隣接した電極組み合せ間での初期値同士を比較
し、所定値以上の差（例えば隣接する初期値の１０％以
上）がある場合には、警告指示信号を出力する。例えば
組み合わせＡ１に係る初期値が５００〔Ｆ〕であり、組
み合わせＡ２に係る初期値が５８０〔Ｆ〕であったとす
ると仮定する。この組み合わせＡ２に係る初期値５８０
は、組み合わせＡ１に係る初期値５００〔Ｆ〕の１０％
以上であることが判る。

【００４８】所定値以上の差があることが検知された場
合には、制御回路３５から警告指示信号が発せられる。
この警告指示信号に基づき表示装置又は警報発信器（図
示せず）は測定不能を示す警告信号を表示（発信）す
る。すなわち、電極自身の腐食等や電極部分の絶縁チュ
ーブＺＴに油等の付着によって静電容量が急激に上昇
し、正確な測定が出来ない場合に警告信号が表示（発
信）される。警告信号の表示（発信）により、かかる場
合を予め容易に知ることができ、電極の交換や絶縁チュ
ーブに付着した油等の除去といった必要な対策を講じる
ことが出来るので確実なレベル測定を行なうことが可能
となる。

【００４９】なお、上記においては記憶回路３０に記憶
された隣接した電極組み合せ間での初期値同士を比較
し、所定値以上の差がある場合に警告指示信号を出力し
た。しかし、隣接した電極間の異常を確実に検出できる
方法であれば、他の方法でもよい。例えば記憶回路３０
に記憶された初期値の平均を算出し、各電極組み合せ間
の静電容量と初期値の平均との差が所定値以上の場合に
警告指示信号を出力するようにしてもよい。この場合
も、隣接電極間の異常を予め容易に知ることができるの
で前述のように必要な対策を採ることができ、確実なレ
ベル測定を行なうことが可能となる。

【００５０】次に、図６に示す初期値の補正を行なう。
ここで初期値の補正とは記憶回路３０に記憶された初期
値を平均して初期値平均を求め、各電極の組み合わせに
よる初期値と初期平均値の差を補正値として算出するこ
とをいう（図６）。

【００５１】例えば各組み合わせにおける初期値平均が
５０５〔Ｆ〕であったとすると、各組み合わせにおける
初期値平均から初期値を減じた差を補正値として記憶す
る。例えば、初期値平均５０５〔Ｆ〕から組み合わせＡ
１の初期値５００〔Ｆ〕を減じた＋５を、組み合わせＡ
１に対する補正値として記憶する。同様に、全ての組み
合わせにおける初期値平均から初期値を減じた差を各組
み合わせに対する補正値として記憶する（図６）。ここ
で、初期値の補正を行なうのは、実際の測定時における
電極自身の測定誤差、油等の付着等及びタンクの形状や
タンク内にある装置等の影響を少なくする為である。し
たがって、上記のような条件の影響が少なくなり、確実
かつ安定した動作を行なうことが可能となる。

【００５２】次に、検出対象物の測定を行なう際におけ
るレベル測定器１００のレベル測定動作を説明する。検
出対象物のレベル測定は、タンク４０内に液体３３が貯
蔵された状態で行なう。この場合も初期値検出と同様
に、隣接する２つの電極間の静電容量を検出し、静電容
量に基づきレベル測定を行なう。ここでは、図８に示す
ように、本実施例のレベル測定器１００を用いてタンク
４０内に貯蔵された液体３３のレベルを測定する場合を
考える。

【００５３】ここでも制御回路３５は、切り換えスイッ
チＳＷ２０に対して静電容量検出信号を出力し、切り換
え手段ＳＷ２０は上述のようなスイッチ制御を行なう。
すなわち、切り換え手段ＳＷ２０によって、静電容量の
検出を行なう２つの電極だけを作動させるようなスイッ
チ制御を行なわせる（図４、図５参照）。このスイッチ
制御によって、測定された実測値（静電容量）は電極の
組み合わせ（組み合せＢ）とともに記憶回路３０に記憶
される（図６参照）。ここで制御回路３５は、全ての初
期値測定が終了したことを認識し、測定された実測値を
記憶回路３０内の別の箇所に記憶させる制御を行なう。

【００５４】記憶回路３０での記憶が終了すると、制御
回路３５は、切り換えスイッチＳＷ２０に対して次の電
極間での組み合わせにおける静電容量を検出する静電容
量検出信号を出力する。なお、切り換えスイッチは、上
記と同様の動作によってスイッチを切り換える。すなわ
ち、同様の動作を電極（ｎ個）全ての組み合わせにおい
て行ない、各組み合わせ（組み合わせＢ１〜）の静電容
量を記憶回路３０に記憶する（図６）。

【００５５】なお、ここで制御回路３５は、記憶回路３
０に記憶され近接した電極組み合せ間での実測値同士を
比較し、近接する実測値同士で正・負双方向への変化が
あり、そのいずれかの方向で所定値以上であると検出さ
れると警告指示信号を出力する。

【００５６】例えば、組み合わせＢ１に係る実測値が５
００〔Ｆ〕であり、組み合わせＢ２に係る実測値が４６
０〔Ｆ〕で、組み合せＢ３に係る実測値が５１０〔Ｆ〕
であったと仮定する。この組み合わせＢ２及び組み合せ
Ｂ３の実測値は、近接する組み合わせＢ１の実測値に対
し、正・負双方向に変化している。また、この正・負双
方向への実測値変化の所定値を、近接する組み合せＢ１
の実測値の１０％とすると、組み合せＢ１と組み合せＢ
２との差は４０〔Ｆ〕であって所定値に満たないが、組
み合せＢ１と組み合せＢ３との差は５０〔Ｆ〕であり組
み合せＢ１の静電容量の１０％に該当する。したがっ
て、この場合、制御回路３５から警告指示信号が発せら
れる。

【００５７】この警告指示信号に基づき表示装置又は警
報発信器（図示せず）は測定不能を示す警告信号を表示
（発信）する。すなわち、計測中の電極等に異常が発生
し、正確な測定が出来ない場合に警告信号が表示（発
信）され、この警告信号の表示（発信）により、電極等
の異常（絶縁チューブに付着した油を除去する等）に対
して必要な対策を講じること出来るので確実なレベル測
定を行なうことが可能となる。

【００５８】また、上記においては記憶回路３０に記憶
された近接した電極組み合せ間で実測値同士を比較し、
近接する電極間の実測値間で正・負双方向への所定値以
上の変化を検出すると警告指示信号を出力した。しか
し、近接した電極間の異常を確実に検出できる方法であ
れば他の方法でもよく、例えば記憶された全ての実測値
の平均を算出し、各電極間の実測値と実測値の平均間で
正・負双方向への所定値以上の変化を検出すると警告指
示信号を出力するようにしてもよい。この場合も、近接
電極間の異常を予め容易に知ることができ、前述のよう
な対策を講じることができるので確実なレベル測定を行
なうことが可能となる。

【００５９】次に、補正値に基づき実測値を補正する。
上記で求めた実測値を、それに対応する補正値（算出済
み）を用いて補正する。例えば、組み合わせＢ１の実測
値５０２〔Ｆ〕を、それに対応する補正値＋５を用いて
補正する（図６）。すなわち、実測値５０２〔Ｆ〕に補
正値＋５を加える。これにより、補正後実測値５０７
〔Ｆ〕が算出される。また、組み合わせＢ１の実測値５
０６〔Ｆ〕を、それに対応する補正値−３を用いて補正
する。すなわち、実測値５０６〔Ｆ〕から補正値−３を
減じる。これにより、補正後実測値５０３〔Ｆ〕が算出
される。このようにして、全ての実測値に対して補正を
行ない、補正後実測値を求め、記憶回路３０に記憶させ
る。

【００６０】補正後実測値をグラフ化したものを図７Ｂ
に示す。ここでは、制御回路３５により、記憶回路３０
に記憶された静電容量のうち変化の最も大きい部分ＬＳ
２がタンク４０内における液体３３のレベルと判定され
る。すなわち、図６における組み合わせＡ１０とＡ１１
間であり、図８における電極ＴＥ１０と電極ＴＥ１１間
が液体のレベルとして検出される。このように、静電容
量の変化の最も大きい部分が液体レベルとして判定され
るので、確実なレベル測定を行なうことが可能となる。
測定された液体３３のレベルはレベル測定器１００外に
出力され、液体供給ポンプ等（図示せず）の制御に用い
られる。

【００６１】上述のように、本実施例においては隣接す
る電極間の静電容量を検出し、液体３３のレベルを測定
を行なっているので、例えば図９Ａに示すように被検出
物が水６３と油６２の場合であっても、その界面ＳＦ１
を測定することが可能となる。ここで、水と油の界面Ｓ
Ｆ１は、図７Ｃに示す静電容量の値において２段階に変
化している部分ＬＳ３が液面として検出される。したが
って、油だけを除去したい場合は測定した界面に基づき
確実な除去を行なうことが可能となる。

【００６２】また、図９Ｂに示すように、水６３と油６
２との界面ＳＦ２がエマルジョン（乳濁状態で一部に空
気層を形成している）状態あっても変化幅を検出するこ
とで確実に界面の検出を行なうことが可能である。ここ
で、液体のエマルジョン状態の界面は、図９Ｂの幅ＷＤ
１によって表わされる。したがって、液体がエマルジョ
ン状態であってもその界面を確実に測定することが可能
となる。

【００６３】なお、上記実施例においては隣接する電極
間の静電容量を検出し、液体３３のレベルを測定を行な
った。しかし、確実かつ正確な測定が行なえるのであれ
ば隣接電極間でなくてもよく、例えば間隔をおいた電極
（例えば電極ＴＥ１、ＴＥ３間、電極ＴＥ２、ＴＥ４
間）間での静電容量を検出し、液体３３のレベルを測定
を行なうようにしてもよい。

【００６４】また、上記実施例においては、まず初期値
全体の平均値（初期値平均）を算出し、各電極の組み合
わせによる初期値と初期平均値の差を各組み合わせに対
応する補正値として算出した。さらに、各補正値を用
い、各組み合わせにおける実測値を補正することで補正
後実測値を算出していた。しかし、正確なレベル測定を
行なえる方法であれば他の方法でもよい。例えば初期値
を求めた後、補正を行なわずに実測値を求め、初期値と
実測値との差を変化値として算出し、この変化値に基づ
きレベル測定を行なってもよい。ここでの記憶回路３０
における各値（静電容量）の記憶状態を図１０Ａ、変化
値をグラフ化したものを図１０Ｂに示す。なお、図１０
Ｂでの液面レベルは、変化値の変化の最も大きい部分Ｌ
Ｓ４である。

【００６５】上記のように、本実施例の静電容量式レベ
ル計１００においては、隣接する各電極間の静電容量に
基づいて検出対象物のレベルを検出している。したがっ
て、タンク４０及び各電極間での容器（タンク４０）等
による影響を受けず、確実なレベル測定を行なうことが
可能となる。すなわち、液体３３の上下で温度差がある
場合でも温度差による誘電率の差に影響されることな
く、正確なレベル測定を行なうことが可能となる。

【００６６】次に、本発明に係るレベル測定の他の実施
例を説明する。上記実施例では、隣接する電極間での静
電容量を用い、検出対象物の界面の位置する電極までの
距離を検出した（図７Ｂ、図８参照）。しかし、本実施
例では検出対象物の界面の位置する電極までの距離では
なく、検出対象物の界面そのものの測定を行なう。

【００６７】本実施例においてもレベル測定器１００
（図１）を用いてレベル算出を行なうが、電極群８０を
用いる点で上記実施例と異なる。図１１に電極群８０を
示し、構成を説明する。電極群８０は、電極ＴＥ１０か
ら電極ＴＥ７０までの７つの電極が設けられ、フレキシ
ブル基板６０の下端が開放されている。なお、本実施例
においては説明の便宜上、電極群８０には電極ＴＥ１０
から電極ＴＥ７０の７つの電極を設けて説明を行なう
が、実際には多数の電極が電極群８０に設けられ静電容
量が検出、記憶される。

【００６８】このような電極８０を用いたレベル測定器
１００を用い、タンク４０内に検出対象物３３がレベル
Ｌ２で貯蔵された状態でレベル測定を行なう（図１
２）。ここで、フレキシブル基板６０の下端が開放され
ているので、タンク４０に貯蔵された検出対象物３３は
電極群８０の内側にも導入される。すなわち、本実施例
においては電極群８０の外側及び内側の両方に検出対象
物３３が存在する（図１２参照）。これにより、電極群
８０の外側のみに検出対象物がある場合に検出される静
電容量と電極群８０の外側及び内側の両方に検出対象物
がある場合に検出される静電容量との差が大きくなる。
したがって、確実かつ正確なレベル測定を行なうことが
可能である。以下に本実施例におけるレベル測定の詳細
について説明する。ここで、初期値測定等は既に終了し
ていると仮定する。

【００６９】本実施例における切り換え手段ＳＷ２０内
の各スイッチの切り換え動作は、上記実施例と同様に制
御回路３５からの静電容量検出信号に基づいて行なわれ
る。例えば各電極間の静電容量の検出は、例えば電極群
８０の下端の電極から順次行なわれる。すなわち、検出
対象物３３に完全に埋没している電極、検出対象物３３
の界面に位置する電極及び検出対象物３３に埋没してい
ない電極の間における静電容量が検出され、記憶され
る。

【００７０】図１３に、検出物３３がレベルＬ２でタン
ク４０内に貯蔵された場合における各電極間での静電容
量の変化を示す。ここで、制御回路３５（図１参照）は
各電極間の静電容量の検出、記憶後、静電容量から検出
対象物３３に完全に埋没している電極間であって、ほぼ
同一値の静電容量を有している電極までの構造的距離を
埋没距離として検出する。図１３から明らかなように、
電極ＴＥ１０から電極ＴＥ２０間の静電容量がほぼ同じ
値であると検出される。これにより、電極群８０の下端
の電極ＴＥ１０から電極ＴＥ２０までの距離（ＢＤ１）
が検出対象物に完全に埋没していると検出される（図１
３）。例えば、電極群８０下端から２つ目の電極ＴＥ２
０までの構造的距離が５０ｃｍとすると、埋没距離ＢＤ
１は５０ｃｍと算出される。

【００７１】埋没距離の算出後、制御回路３５は注目電
極下端から検出対象物の界面までの界面距離を算出し、
既に算出した埋没距離に界面距離に加算することで検出
対象物３３のレベルを測定する。

【００７２】以下に界面距離の算出について説明する。
図１４Ａにタンク４０内に検出対象物３３がレベル２に
おいて貯蔵された場合の電極と検出対象物との関係及び
各電極間での静電容量を示すグラフを掲げる。図１４Ａ
の左端には、検出対象物３３がレベルＬ２で貯蔵された
タンク４０を示し、その右側に電極ＴＥ１０から電極Ｔ
Ｅ７０を示す。

【００７３】ここで、電極の右側に示したＣＨ１はタン
ク４０内の検出対象物３３が高誘電率物（例えば水等）
であった場合の電極ＴＥ２０−電極ＴＥ３０間の静電容
量を示すグラフであり、静電容量ＣＨ１の右側には電極
ＴＥ１０−電極ＴＥ７０の各電極間での静電容量を合成
したグラフＣＨ２を示す。 また、Ｇ１０〜２０は電極
ＴＥ１０〜ＴＥ２０間の、Ｇ２０〜３０はＴＥ２０〜Ｔ
Ｅ３０間、Ｇ３０〜４０はＴＥ３０〜ＴＥ４０間の、Ｇ
４０〜５０はＴＥ４０〜ＴＥ５０間の、Ｇ５０〜Ｇ６０
はＴＥ５０〜ＴＥ６０間の、Ｇ６０〜７０はＴＥ６０〜
ＴＥ７０間での静電容量を示している。

【００７４】図１４Ａにおいて、検出対象物３３に完全
に埋没した電極間の静電容量はＣａで表わされ、検出対
象物によって埋没していない電極間での静電容量がＣｂ
で表わされる。すなわち、図１４Ａでの電極ＴＥ２０−
電極ＴＥ３０間の静電容量をの変化を示すＣＨ１は、検
出対象物３３が電極ＴＥ２０の上端を超えるまではＣｂ
状態であり、電極ＴＥ３０の上端が検出対象物３３に埋
没するまでＣａとならない。また、Ｃｒは注目電極（電
極ＴＥ２０）及び検出対象物３３に埋没していない電極
のうち、最も下端側の電極（ここでは電極ＴＥ３０）間
での実際の静電容量であり、Ｌは各電極の垂直方向への
ピッチ長である。

【００７５】図１４Ｂに検出対象物３３をレベルＬ２で
貯蔵した場合の各電極間での静電容量の記憶状態を示
す。ここで、制御回路３５は記憶された電極間での静電
容量のうち、Ｃｂでないものを電極群８０上方側の電極
間での静電容量から順次検索する。この検索から電極Ｔ
Ｅ６０−ＴＥ７０間、電極ＴＥ５０−ＴＥ６０間、電極
ＴＥ４０−ＴＥ５０間及びＴＥ３０−ＴＥ４０間での静
電容量は全てＣｂの状態であることが判断される。

【００７６】制御回路３５は、次に静電容量の状態がＣ
ｂでない電極間のうちで電極群８０の最も上方側に設け
られた電極間（電極ＴＥ２０−ＴＥ３０間）における静
電容量（Ｃｒ）に基づいて界面距離を算出する。なお、
ここで電極ＴＥ１０〜ＴＥ２０間はＣａであることから
検出対象物３３に完全に埋没していることが判明する。
このことから、検出対象物のレベル（埋没距離）は少な
くとも各電極のピッチＬの２倍の２Ｌであることが判る
（図１４Ａ参照）。

【００７７】次に、制御回路３５はＣｒ状態である電極
間（電極ＴＥ２０−ＴＥ３０間）の静電容量から界面距
離を算出する。ここでの界面距離ＸＬはＣｒに比例した
長さであり、界面距離ＸＬは次式で表わされる。

【００７８】ＸＬ＝Ｌ・Ｃｘ／Ｃ（式１とする）、ただ
し、Ｃ＝Ｃａ−Ｃｂ、Ｃｘ＝Ｃｒ−Ｃｂであって、Ｃａ
は検出対象物によって完全に埋没した電極間での静電容
量、Ｃｂは検出対象物によって埋没していない電極間で
の静電容量、Ｃｒは注目電極及び検出対象物に埋没して
いない電極間での実際の静電容量、Ｌは各電極の垂直方
向へのピッチ長である（図１４Ａ参照）。

【００７９】すなわち、図１４Ａに示すＣｘをＣで除し
たものに各電極の垂直方向へのピッチ長Ｌを乗じて算出
される。なお、上式より明らかなように、Ｃは検出対象
物３３によって完全に埋没した電極間での静電容量Ｃａ
から検出対象物によって埋没していない電極間での静電
容量Ｃｂを減じたものであり、Ｃｘは注目電極及び検出
対象物に埋没していない電極間での実際の静電容量（Ｃ
ｒ）から前記Ｃｂを減じたものである。なお、上式に具
体的な数値を代入することで検出対象物３３がレベルＬ
２で貯蔵されている場合の界面距離が算出される。

【００８０】次に、制御回路３５は上記のようにして算
出した界面距離に、算出済みの埋没距離ＢＤ１（電極群
８０下端から電極ＴＥ２０までの構造的距離）を加算す
る。なお、検出対象物３３が他のレベルで貯蔵された場
合であっても、上記と同様の方法で検出対象物のレベル
測定が可能である。また、検出対象物３３が各電極のピ
ッチ（図１４Ａ参照）と同じレベルで貯蔵された場合
は、該電極ピッチがそのまま検出対象物のレベルとして
検出される。

【００８１】このように、電極群８０を用いたレベル測
定器１００（図１、図１１参照）を用い、本実施例で説
明した方法を行なうことで、確実に検出対象物の界面そ
のもののレベルを測定することが可能となる。したがっ
て、より正確なレベル測定を行なうことが可能となる。

【００８２】また、図１５Ａに図１４Ａと同様にタンク
４０内に検出対象物３３がレベル２において貯蔵された
場合の電極と検出対象物との関係及び電極間での静電容
量を示すグラフを掲げる。しかし、図１５Ａにおいて
は、間隔を開けた電極間の静電容量を測定した場合のグ
ラフを示し、図１５Ｂは検出対象物３３をレベルＬ２で
貯蔵した場合の間隔を開けて検出した電極間での静電容
量の記憶状態を示す。

【００８３】ここでも、制御回路３５は、上記と制御回
路３５は記憶された電極間での静電容量のうち、Ｃｂ状
態でないものを電極群８０上方側の電極間での静電容量
から順次検索し、Ｃｂ状態でない電極間のうちで電極群
８０の最も上方側に設けられた電極間での静電容量（Ｃ
ｒ）に基づいて界面距離を算出する。

【００８４】ここで、図１５Ａの電極ＴＥ１０から電極
ＴＥ７０の右側に示したＣＨ３は検出対象物３３が高誘
電率物であった場合の電極ＴＥ２０−電極ＴＥ４０間を
測定した時の静電容量を示すグラフであり、ＣＨ４は検
出対象物３３が高誘電率物であった場合の電極ＴＥ１０
から電極ＴＥ７０の間隔を開けた電極間における静電容
量を合成したグラフである。ここで、Ｇ１０〜３０は電
極ＴＥ１０−電極ＴＥ３０間の、Ｇ２０〜４０は電極Ｔ
Ｅ２０−電極ＴＥ４０間、Ｇ３０〜５０が電極ＴＥ３０
−電極ＴＥ５０間の、Ｇ４０〜６０が電極ＴＥ４０−電
極ＴＥ６０まででありＧ５０〜７０が電極ＴＥ５０から
電極ＴＥ７０までの静電容量を示す。

【００８５】図１５Ａの場合は、図１４の場合と異な
り、静電容量がＣｂ状態からＣａ状態に変化する際の間
隔Ｓ２は電極のピッチ長に一致していない。したがっ
て、（式１）（２１頁）のＬの値を、この間隔Ｓ２の値
に置き換えて界面距離ＸＬを算出する。

【００８６】なお、図１４Ａに示した静電容量のグラフ
は、検出対象物が高誘電率物である為、静電容量がＣｂ
状態からＣａ状態に変化する際の間隔Ｓ１（図１４Ａ）
は電極のピッチ長さＬとほぼ一致している。しかし、検
出対象物が低誘電率物（例えば、灯油、樹脂ペレット
等）である場合には間隔Ｓ１は必ずしも電極ピッチＬと
一致するとは限らない。 この場合には、上記の式（式
１）（２１頁）でのＬの値を電極のピッチ長ではなく、
電極間の静電容量がＣｂ状態からＣａ状態に変化する際
の間隔Ｓ１の値に置き換えることで正確な界面距離を算
出することが可能となる。

【００８７】ところで、本実施例においては、埋没距離
算出の際に電極群８０の下端に位置する電極ＴＥ１０か
ら電極ＴＥ２０、電極ＴＥ３０…へと順次静電容量の検
出を行なった。しかし、確実かつ正確に静電容量を検出
できるのであれば電極群８０の上端に位置する電極ＴＥ
７０から、電極ＴＥ６０、電極ＴＥ５０…へと静電容量
の検出を行なってもよい。また、電極群８０の上端の電
極又は下端の電極のいずれか一方から順次静電容量の検
出を行なわず、上端及び下端の両電極から順次同時（電
極ＴＥ７０及び電極ＴＥ１０から電極ＴＥ６０及び電極
ＴＥ２０…の順）に静電容量の検出を行なうようにして
も良い（図１２参照）。

【００８８】また、本実施例では、電極群８０をタンク
４０内に挿入、内側に検出対象物３３を導入してレベル
測定を行なった。しかし、図１６のように、非導電性の
タンク４０の側壁の外側に電極群８０を設けて電極間の
静電容量を検出することでレベル測定を行なっても良
い。このように、タンク４０の側壁の外側に電極群８０
を設けると、各電極に検出対象物等が直接接触すること
がない。したがって、電極表面に油等の付着が発生せ
ず、経年の使用を経ても正確なレベル測定が可能とな
る。

【００８９】さらに、上記実施例では界面距離ＸＬの算
出の際、Ｃは検出対象物によって完全に埋没した電極間
の静電容量（Ｃａ）から検出対象物によって埋没してい
ない電極間の静電容量（Ｃｂ）を減じたものを用いた
（図１３）。しかし、正確な界面距離ＸＬが算出できる
のであれば、他のものでもよく、例えばＣａに代えて検
出対象物に完全に埋没している電極間（電極ＴＥ１０か
ら電極ＴＥ２０まで）の静電容量の平均値を用い、Ｃｂ
に代えて検出対象物に埋没していない電極間（電極ＴＥ
３０から電極ＴＥ７０まで）の静電容量の平均値を用い
て上記式に代入して界面距離ＸＬを算出してもよい。

【００９０】なお、上記では界面距離ＸＬの算出の際
に、検出対象物に完全に埋没している電極間及び埋没し
ていない電極間の静電容量の平均値を用いた。しかし、
他のものを用いてもよく、例えばＣａに代えて少なくと
も一方が検出対象物の界面に最も隣接し、かつ両方が検
出対象物によって完全に埋没している電極間での静電容
量（図１３中のＫＢ１）であり、Ｃｂに代えて少なくと
も一方が検出対象物の界面に最も隣接し、かつ両方が検
出対象物によって埋没していない電極間の静電容量（図
１３中のＨＢ１）を用いてもよい。

【００９１】また、本実施例において、制御回路３５は
電極間の静電容量を順次検出する際、正・負双方向への
静電容量の変化は検出対象物３３の界面でないと判定す
る。すなわち、例えば図１７に示すように電極ＴＥ１０
と電極ＴＥ２０間及び電極ＴＥ２０と電極ＴＥ３０間の
静電容量が正・負双方向へ変化したとする。この時、制
御回路３５は、この静電容量の正・負双方向への変化Ｐ
Ｎ１を検出対象物３３の界面でないと判定する。つま
り、制御回路３５は、電極ＴＥ３０から電極ＴＥ４０の
ように正から負方向への静電容量の変化のみを検出対象
物３３の界面と認識する。これにより、電極への油等の
付着によって静電容量が正・負双方へ変化することがあ
っても、その変化を検出物の界面として検出することが
ない。したがって、正確なレベル測定を行なうことが可
能となる。

【００９２】さらに、本実施例におけるＣｘの変化は図
１３に示すように直線的であり、これらと界面距離ＸＬ
との関係を図示すると図１８Ａのようになる。しかし、
Ｃｘの変化は必ずしも直線的ではなく、図１８Ｂに示す
ように曲線状の変化も起こり得る。かかる場合には、予
めＣｘと界面距離ＸＬとの関係を求めておき、該関係を
考慮して界面距離ＸＬを算出することで、正確なレベル
測定を行なうことが可能となる。

【００９３】ところで、上記の全ての実施例において
は、タンク内に検出対象物を貯蔵する前に予め各電極間
の初期値（静電容量）を検出し、初期値を補正して補正
値を求めた。また、この補正値を用いて検出対象物貯蔵
後に検出した実測値（静電容量）を補正して補正後実測
値を求めて補正後実測値に基づき検出対象物のレベル測
定を行なった。つまり、初期値についての補正を行なっ
ている。

【００９４】しかし、各電極を均質な検出対象物中に挿
入しても、各電極間の（初期値補正後の）静電容量は等
しくならない。つまり、各電極における検出能力は等し
くない。これは、センサ部１０又は電極群８０における
各電極の加工精度や電極間隔のずれ等によるものである
と考えられる。したがって、必ずしも正確なレベル測定
を行なうことができない。

【００９５】そこで、各電極における検出能力を一致さ
せる為に補正係数を求め、補正係数に基づき実測値の補
正を行なう。これにより、各電極の加工精度や電極間隔
のずれ等を考慮した正確なレベル測定を行なうことが可
能となる。

【００９６】以下に補正係数を算出する詳細を説明す
る。まず、上述の実施例と同様の方法で各電極間での初
期値を検出する。次に、センサ部１０又は電極群８０の
全ての電極を成分・温度が均一な（静電容量が均一な）
検出対象物に挿入し、各電極間の仮測定値（静電容量）
を検出、記憶する。ここで、検出した仮測定値から初期
値を減じることで各電極間のスパン容量値を算出する。
さらに、算出したスパン容量値を全電極間に渡って検出
した後、全てのスパン容量値の平均を算出し仮平均値と
する。次に、各電極間の仮測定値を仮平均値で除すこと
で各電極間の補正係数を算出する。

【００９７】例えばある電極間の初期値が５２０［Ｆ］
であり、仮測定値が９００［Ｆ］であったとする。ここ
で仮測定値である９００［Ｆ］から初期値５２０［Ｆ］
を減じた３８０［Ｆ］がスパン容量値に該当する。この
スパン容量値を全電極間に渡って検出し、全てのスパン
容量値の平均を算出してものが仮平均値である。例えば
この仮平均値が４００［Ｆ］であるとすると、補正係数
はスパン容量値の３８０［Ｆ］を仮平均値の４００
［Ｆ］で除した約０．９５となる。

【００９８】こうして算出した補正係数を用いて各電極
間の測定誤差を補正する。すなわち、誤差補正後の各電
極間の静電容量の値を算出する。ここでの電極間の静電
容量の値は、仮測定値から初期値を減じたものに１／補
正係数を乗じて求められる。つまり、９００［Ｆ］から
５２０［Ｆ］を減じた３８０［Ｆ］を、１／０．９５に
乗じる。これを計算すると４００［Ｆ］が本電極間の静
電容量の値として算出される。このように補正係数を用
いて各電極間の静電容量の値を算出することで、より正
確なレベル測定を行なうことが可能となる。なお、他の
電極間でも上記のようにして補正係数を算出し、実際の
測定値を補正する。

【００９９】なお、上記においては全ての電極を均質な
検出対象物に挿入した後、各電極間の仮測定値（静電容
量）を検出、記憶している。しかし、センサ部１０又は
電極群８０自身が長大である場合には、全ての電極を均
質な検出対象物に挿入する作業自体に手間がかかる。そ
こで、図１９Ａに示すようにセンサ部１０（又は電極群
８０）から距離ＤＳ１を隔てた位置において疑似検出物
ＧＫ１を矢印１４０方向に移動させ、各電極間に位置さ
せて仮測定値（静電容量）の検出を行なう。これによっ
て、実際にセンサ部１０又は電極群８０の全ての電極を
均質な検出対象物に挿入する必要がなく容易に正確な仮
測定値（静電容量）の検出を行なうことが可能となる。

【０１００】また、図１９Ａに示す疑似検出物ＧＫ１
を、円筒形状疑似検出物ＦＲ１として形成した場合を図
１９Ｂに掲げる。この円筒形状疑似検出物ＦＲ１をロー
プ等の操作によって矢印１６０方向に移動させ、各電極
間に位置させることで仮測定値（静電容量）の検出を行
なうことができる。これにより、実際にセンサ１０等を
設置する場所において全ての電極を均質な検出対象物に
挿入することなく、容易に正確な仮測定値（静電容量）
の検出を行なうことが可能となる。

【０１０１】他方、この円筒形状疑似検出物ＦＲ１を実
測値の検出に用いる場合がある。例えば、検出対象物３
３が誘電率の非常に低い液体等である場合、円筒形状疑
似検出物ＦＲ１を検出対象物である該液体等に浮かせ、
電極−円筒形状疑似検出物ＦＲ１間の実測値（静電容
量）を測定する。これにより、誘電率の低い液体等であ
っても確実なレベル測定を行なうことが可能となる。

【０１０２】このように、本発明に係るレベル測定器及
びレベル測定方法を用いることで検出対象物の確実かつ
正確なレベル測定を行なうことが可能となる。

【０１０３】

【発明の効果】請求項１及び請求項１４に係るレベル測
定器及びレベル測定方法は、検出対象物に複数個の電極
が配置された電極群の一部を挿入し、複数個の電極が配
置された電極群の隣接する二電極間もしくは所定間隔離
れた二電極間の静電容量を順次測定する。また、測定さ
れた各電極間の静電容量の変化に基づいて検出対象物の
レベルを検出する。すなわち、検出対象物に拘らず、容
器等の影響を少なくし、また電極に油等の付着があって
も検出対象物のレベルを検出することができる。したが
って、正確かつ確実なレベル測定を行なうことが可能と
なる。

【０１０４】請求項２に係るレベル測定器は、請求項１
に係るレベル測定器においてレベル検出回路は測定され
た静電容量を記憶しておく記憶回路及び記憶回路からの
静電容量のうち変化の最も大きい部分を検出対象物のレ
ベルとして判定する判定回路から構成されている。すな
わち、正確なレベル測定を行なうことが可能となる。請
求項３に係るレベル測定器は、請求項１に係るレベル測
定器において前記各電極間の静電容量を検出対象物が貯
蔵されていない状態で順次測定して初期値とし、レベル
検出回路が検出対象物が貯蔵された状態における前記各
電極間の静電容量の値を初期値を用いて補正し、検出対
象物のレベルを検出する。すなわち、容器等の影響を排
除することができる。したがって、確実かつ正確なレベ
ル測定を行なうことが可能となる。

【０１０５】請求項４に係るレベル測定器は、請求項１
に係るレベル測定器において測定回路が隣接する二電極
間もしくは所定間隔離れた二電極間の静電容量を上端も
しくは下端の電極から順次測定して検出対象物の界面に
位置する電極を注目電極とする。また、レベル検出回路
は注目電極と埋没電極間の静電容量値に基づいて液面レ
ベルをさらに詳細に検出する。すなわち、埋没距離だけ
でなく注目電極下端から検出対象物の表面までの界面距
離も算出することができる。したがって、正確なレベル
測定を行なうことが可能となる。

【０１０６】請求項５に係るレベル測定器は、請求項４
に係るレベル測定器においてレベル検出回路は測定した
静電容量値から検出対象物に完全に埋没した電極のうち
で最も上方に位置する電極を検出して電極群の下端から
該電極までの埋没距離を算出するとともに、注目電極下
端から検出対象物の表面までの界面距離を算出し、界面
距離を埋没距離に加算して検出対象物のレベルを検出す
る。すなわち、埋没距離だけでなく注目電極下端から検
出対象物の表面までの界面距離も算出することができ
る。したがって、正確なレベル測定を行なうことが可能
となる。

【０１０７】請求項６及び請求項７に係るレベル測定器
は、請求項５に係るレベル測定器において前記Ｃａは少
なくとも一方が検出対象物の界面に最も隣接し、かつ両
方が検出対象物によって完全に埋没している電極間での
静電容量であり、前記Ｃｂは少なくとも一方が検出対象
物の界面に最も隣接し、かつ両方が検出対象物によって
埋没していない電極間での静電容量である。また、前記
Ｃａは検出対象物によって完全に埋没している全ての電
極間での静電容量の平均値及び前記Ｃｂは検出対象物に
よって埋没していない全ての電極間の静電容量の平均値
である。すなわち、注目電極において測定された静電容
量を該注目電極に最も近接した電極間又は検出対象物に
よって埋没又は埋没していない電極間の静電容量の平均
値を用いて補正することができる。したがって、正確な
レベル測定を行なうことが可能となる。

【０１０８】請求項８に係るレベル測定器は、請求項
１、請求項２、請求項３及び請求項４又は請求項５に係
るレベル測定器において電極群は円筒状に形成されたフ
レキシブル基板上にパターンとして形成されている。す
なわち、電極形成が容易であり、測定の度に電極の調整
を行なう必要がない。したがって、容易かつ正確なレベ
ル測定が可能となる。

【０１０９】請求項９に係るレベル測定器は、請求項８
に係るレベル測定器において円筒状のフレキシブル基板
の下端が開放されており、検出対象物が導入可能であ
る。すなわち、フレキシブル基板の基板の外側だけでな
く内側にも検出対象物を導入することができるので、フ
レキシブル基板の外側のみに検出対象物がある場合に検
出される静電容量とフレキシブル基板の外側及び内側の
両方に検出対象物がある場合に検出される静電容量との
差が大きくなる。したがって、確実かつ正確なレベル測
定を行なうことが可能となる。

【０１１０】請求項１０に係るレベル測定器は、請求項
９に係るレベル測定器において前記電極は検出対象物を
貯蔵する容器の側壁の外側に設けられている。すなわ
ち、電極に検出対象物等が付着することがない。したが
って、正確なレベル測定が可能となる。

【０１１１】請求項１１及び請求項１３に係るレベル測
定器は、請求項１、請求項２、請求項３及び請求項４又
は請求項５に係るレベル測定器において警告指示信号出
力回路が初期値測定における隣接した電極組間での静電
容量の急激な正負方向への変化を検出し、警告指示信号
を出力する。又、警告指示信号出力回路は電極間の静電
容量の初期値の平均を記憶し、測定した隣接する電極間
の静電容量と初期値の平均との差が所定値以上の場合に
警告指示信号を出力する。すなわち、正確な測定が行な
えない場合を予め知ることが出来る。したがって、確実
なレベル測定を行なうことが可能となる。

【０１１２】請求項１２に係るレベル測定器は、請求項
１、請求項２、請求項３及び請求項４又は請求項５に係
るレベル測定器において検出対象物の界面検出時に隣接
した電極間の静電容量の正又は負への一方向への変化を
検出対象物の界面とし、正・負双方への変化を検出対象
物の界面でないとする。すなわち、電極への付着等によ
る静電容量の正・負双方への変化を検出物の界面として
検出することがない。したがって、正確なレベル測定を
行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレベル測定器の構造を示すブロッ
ク図である。

【図２】センサ部の外形及びその断面を示す図である。

【図３】フレキシブル基板における電極及び構造を示す
詳細図である。

【図４】電極に接続されたスイッチの動作を説明する為
の図である。

【図５】図４に示した各スイッチの開閉タイミングを示
したタイミングチャートである。

【図６】記憶装置における静電容量の記憶状態を示す図
である。

【図７】検出された静電容量値をグラフ化した図であ
る。

【図８】図１に示すレベル測定器を用いてタンク内に貯
蔵された液体のレベルを測定する場合の側面図である。

【図９】被検出物が水と油の場合及びその界面にエマル
ジョンが形成されている場合の状態を示す断面図であ
る。

【図１０】他の実施例における記憶回路での各値（静電
容量）の記憶状態を示す図である。

【図１１】本発明に係る他の実施例に用いる電極群を示
す図である。

【図１２】図１１に示した電極群を用い、タンク内にレ
ベルＬ２で貯蔵された検出対象物のレベルを測定する場
合の側面図である。

【図１３】タンク内に検出対象物がレベルＬ２で貯蔵さ
れた場合における各電極間での静電容量の変化を示す図
である。

【図１４】タンク４０内に貯蔵された検出対象物３３と
電極との関係及び各電極間での静電容量を示す図であ
り、隣接した電極間の静電容量を測定した場合のグラフ
である。

【図１５】タンク４０内に貯蔵された検出対象物３３と
電極との関係及び各電極間での静電容量を示す図であ
り、間隔を開けた電極間の静電容量を測定した場合のグ
ラフである。

【図１６】図１１に示した電極群をタンクの側壁の外側
に設けた状態を示す側面図である。

【図１７】電極間の静電容量の正・負双方向への変化を
示す図である。

【図１８】静電容量の変化と界面距離との関係を示す図
である。

【図１９】仮測定値及び実測値の測定方法例を示す側面
図である。

【図２０】従来の静電容量式レベル計を用いて測定した
静電容量と液面との関係を示す図である。

【図２１】従来の静電容量式レベル計における液体及び
タンクとの電気的接続関係を模式化した図である。

【符号の説明】

３０・・・・・記憶回路 ３５・・・・・制御回路 ＳＷ２０・・・・・切り換えスイッチ ＴＥ１・・・・・電極 ＴＥ２・・・・・電極

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検出対象物にその一部が挿入され、検出対
   象物の界面方向に対して複数個の電極がほぼ垂直に配置
   された電極群、 前記電極群の隣接する二電極間もしくは所定間隔離れた
   二電極間の静電容量を順次測定する測定回路、 測定回路によって測定された各電極間の静電容量の変化
   に基づいて検出対象物のレベルを検出するレベル検出回
   路、 を備えたことを特徴とするレベル測定器。
2. 【請求項２】請求項１に係るレベル測定器において、 レベル検出回路は、測定回路によって測定された静電容
   量を記憶しておく記憶回路、 記憶回路に記憶された静電容量のうち変化の最も大きい
   部分を検出対象物のレベルとして判定する判定回路、 から構成されていることを特徴とするレベル測定器。
3. 【請求項３】請求項１に係るレベル測定器において、 電極群が検出対象物に挿入されていない状態で前記各電
   極間の静電容量を順次測定して初期値とし、 レベル検出回路は、検出対象物に電極群の一部が挿入さ
   れた状態における前記各電極間の静電容量の値を初期値
   を用いて補正して検出対象物のレベルを検出すること、 を特徴とするレベル測定器。
4. 【請求項４】請求項１に係るレベル測定器において、 測定回路は隣接する二電極間もしくは所定間隔離れた二
   電極間の静電容量を電極群の上端もしくは下端の電極か
   ら順次測定し、検出対象物の界面に位置する電極を注目
   電極とし、 レベル検出回路は注目電極と検出対象物に埋没した電極
   間の静電容量値に基づいて検出対象物のレベルをさらに
   詳細に検出すること、 を特徴とするレベル測定器。
5. 【請求項５】請求項４に係るレベル測定器において、 レベル検出回路は測定した静電容量値から検出対象物に
   完全に埋没した電極のうちで最も上方に位置する電極を
   検出して電極群の下端から該電極までの埋没距離を算出
   するとともに、注目電極下端から検出対象物の界面まで
   の界面距離ＸＬを下式に基づいて算出し、界面距離ＸＬ
   を埋没距離に加算して検出対象物のレベルを検出するこ
   と、 を特徴とするレベル測定器、 ここで、界面距離ＸＬは以下の式に基づいて算出する、 ＸＬ＝Ｌ・Ｃｘ／Ｃ、ただし、Ｃ＝Ｃａ−Ｃｂ、Ｃｘ＝
   Ｃｒ−Ｃｂであって、Ｃａは検出対象物によって完全に
   埋没した電極間での静電容量、Ｃｂは検出対象物によっ
   て埋没していない電極間での静電容量、Ｃｒは注目電極
   及び検出対象物に埋没していない電極間での実際の静電
   容量、Ｌは各電極の垂直方向へのピッチ長である。
6. 【請求項６】請求項５に係るレベル測定器において、 前記Ｃａは少なくとも一方が検出対象物の界面に最も隣
   接し、かつ両方が検出対象物によって完全に埋没してい
   る電極間の静電容量であり、 前記Ｃｂは少なくとも一方が検出対象物の界面に最も隣
   接し、かつ両方が検出対象物によって埋没していない電
   極間の静電容量であること、 を特徴とするレベル測定器。
7. 【請求項７】請求項５に係るレベル測定器において、 前記Ｃａは検出対象物によって完全に埋没している全て
   の電極間での静電容量の平均値及び前記Ｃｂは検出対象
   物によって埋没していない全ての電極間での静電容量の
   平均値であること、 を特徴とするレベル測定器。
8. 【請求項８】請求項１、請求項２、請求項３及び請求項
   ４又は請求項５に係るレベル測定器において、 電極群は円筒状に形成されたフレキシブル基板上にパタ
   ーンとして形成されていること、 を特徴とするレベル測定器。
9. 【請求項９】請求項８に係るレベル測定器において、 前記円筒状のフレキシブル基板の下端は開放されてお
   り、前記検出対象物を導入可能としたこと、 を特徴とするレベル測定器。
10. 【請求項１０】請求項９に係るレベル測定器において、 検出対象物を貯蔵する容器の側壁の外側に前記電極を設
    けたこと、 を特徴とするレベル測定器。
11. 【請求項１１】請求項１、請求項２、請求項３及び請求
    項４又は請求項５に係るレベル測定器において、 初期値測定における隣接した電極間での静電容量の急激
    な正負方向への変化を検出し、警告指示信号を出力する
    警告指示信号出力回路、 を備えたことを特徴とするレベル測定器。
12. 【請求項１２】請求項１、請求項２、請求項３及び請求
    項４又は請求項５に係るレベル測定器において、 検出対象物の界面を検出するための測定時において、隣
    接した電極間での静電容量の正又は負方向への変化は検
    出対象物の界面とし、正・負双方向への変化は検出対象
    物の界面でないとすること、を特徴とするレベル測定
    器。
13. 【請求項１３】請求項１、請求項２、請求項３及び請求
    項４又は請求項５に係るレベル測定器において、 電極間の静電容量の初期値の平均値を記憶し、測定した
    隣接する電極間の静電容量と前記初期値の平均値との差
    が所定値以上の場合に警告指示信号を出力する警告指示
    信号出力回路、 を備えたことを特徴とするレベル測定器。
14. 【請求項１４】検出対象物に複数個の電極が配置された
    電極群の一部を挿入し、 隣接する二電極間もしくは所定距離離れた二電極間の静
    電容量を順次測定し、 測定された各電極間の静電容量の変化に基づいて検出対
    象物のレベルを測定すること、 を特徴とするレベル測定方法。