JPS6056224A - 液量センサ - 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】 本発明は液面レベルを測定することによって、液量を測
定する液量センサに関する。

従来液量センサとして静電容量型の液量セン４ノが使わ
れている。それは、電極を平行平板あるいは円筒型のコ
ンデンサー形状に椙成し、相対向する電極間に被測定液
体を浸透させ、その間の静電容量の変化を検出しようと
するものである。このにうな静電容量型の液量センサは
、一定の検出感度を得るため、液体の誘電率が空気の誘
電率に対して大きく異なっている必要がある。従って静
電容量型の液量セン１ノを使用して液量を検出てきる液
の種類には制限がある。また液体が異なると、その誘電
率が異なるため、それに応して静電容量の変化率が異な
り、センサに接続される計ｔｌ！！Ｉ器の表示、液体の
種類に応して較正しなりれはならないという欠点がある
。

そこで本発明は、これらの欠点を改良するために成され
たものであり、被測定液体の誘゛准率が非常に小さくて
も、また液体の種類が異ブＪっでもセンサの出力補正を
する必要のない静電容ｒ１目（すの液止センサを提供す
ることを目的とする。

すなわち、本発明は一定の間隙を隔てて相対向する電気
絶縁性を有した一対の平行ｉｔ’　＆と、該一対の平行
平板のそれぞれの内側面上に設けられ、摺動子の摺動方
向に沿って、その方向の単位長当たりの面積が変化する
電極層と、 前記一対の平行平板の形成する間隙に設けられ、前記電
極層都接触して摺動する高誘電率電気絶縁物質からなる
摺動子と、 前記摺動子と機械的に接続され、被測定溶液の液面に浮
上するフロート部材と、 から成る液量センサである。

ここで電気絶縁性を有する一対の平行平板とは、一般に
プラスチフス材料で構成するのが望ましい。

例えはアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹
脂等である。この平行平板の間隙の幅は制限されない。

この平行平板の相対向する内側１ｆｉｉ上には電極層が
設けられている。

この電極層は後述する摺動子が摺動する方向に沿って、
その摺動子の単位摺動長当たりの面積が変化するような
形状に構成され”Ｃいる。この電極層は、前記平行平板
上にアルミニウム、ニッケル、銅等を真空蒸着、スパッ
タリング、金属箔の接着等を行って、形成することが出
来る。

電極層の面積の変化特性は、一様な直線状変化であって
も、曲線状変化であってもよい。さらには、単調減少、
単調増加の他に、周１ｔＩＩ的な変化であってもよい。

１ｆｉｉ積変化を周期的に構成した場合には、摺動子の
移動に伴って静電容量が周期的に変化するために、その
周！ｔ１１を記憶する回路を設りる必要がある。

摺動子を構成する高誘電率電気絶縁物質は、例えは、チ
タン酸バリウム等のセラミクスで構成するのが望ましい
。誘電率は１００以」−が望ましい。

摺動子に高誘電率電気絶縁物質を使用するのは、電極層
間の静電容量を大きくし、実効的な静電容量を摺動子と
電極層間で形成するためである。また電極層と摺動子の
接触間隔は、なるへく狭い方が望ましい。この電気絶縁
物質からなる摺動子は、前記平行平板間に形成された間
隙の間を］ｉＪ動する様に構成されている。この摺動子
には、フロート部材が機械的に接続されている。フロー
ト部材は、被測定溶液の液面に浮上する物質から構成さ
れている。例えば発泡ポリウレタン、中空のプラスチッ
クス成形体等である。

フロート部材が、被測定溶液の液面のレベル変動に伴っ
て変動すると、そのフＩＩＩ−）部材の変動に伴って、
前記摺動子が平行平板間を摺動する。

そうすると、一対の平行平板間の静電容量が摺動子の摺
動に伴って変化する。その静電容量の変化を例えば発振
周波数のシフト、単安定マルチバイブレータ−の発信パ
ルス幅の変動としで検出し、この値を電圧に変換し出力
し液量を表示することが可能である。

以下本発明を具体的な実施例に基ついて詳しく説明する
。

第１図は、本発明の具体的な実施例にかかる液量センサ
の斜視図である。

第２図は、第１図におけるｌｌ−１１矢視方向断面図で
ある。

一対の平行平板２ａ、２ｂとじでアクリル樹脂からなる
直方体平板を用いた。この平行平板の大きさは、幅５ｃ
ｍ、長さ２０ｃｍ、厚さ５　ｍａｎである。

一対の平行平板２ａ、２ｂとの間に間隙を形成するだめ
に、平行平板の両端部にスペー４ｊ−４ａ、４ｂが設け
られている。このスペーサーにより平行平板は摺動子の
摺動する方向に沿って一様に５ｍｍの間隙で対向してい
る。間隙内には、摺動子６が配接されている。摺動子６
はチタン酸バリウムからなるセラミクスで構成されてい
る。このＩ？Ｊ動子の大きさは、厚さ４９　ｍｍ−’ｌ
’ｉｉ　５０　ｍｍ、長さ５０印である。この摺動子６
は両端からフＤ−１・部材８によって挟持されている。

フロート部材８は、矩形リング形状をなし、中空のプラ
スチックスて作製されている。この摺動子６とフ［ｌ−
１・部組モ３は、一体的に接合されており、前述の一対
の平行平板２β、２ｂに対して、長さ方向ζこＢ（動す
るようになっている。

第３図は、平行平板２ａのｒｐ−面図である。平行平板
２ａの表面には、アルミニウムからなる電極層］Ｏａが
設けられている。本実施例では図のように電極層１０ａ
は三角形状に構成し、長さ方向に沿って摺動単位長当た
りの面積が直線的に減少するように構成されている。摺
動子６と、平行乎板２ａ、２ｂの摺動面との間隔は０−
１ｍｍである。

電極Ｆ’ｌＯａ、１０ｂには、リート線が接合されてお
り、それらの電極層間の静電容量の変化として、液量レ
ベルを検出することがてさる。

このセンサの静電容量は、液面が最も低い状態、すなわ
ち摺動子が電極層の面積が最も太きいところに停止して
いる状態で、１００　ｐ　Ｆであった。

そして摺動子の単位ｃｍ当たりの摺動に刻する静電容量
の変化量は５ｐＦ／Ｌｌ！Ｔ１１である。

このようにして本実施例の液量セン１ノの静電容量は、
約２５　ｐ　Ｆ〜１００　ｐ　Ｆの間で、液面レベルに
応じて変動する。従って、このセンサを発信回路を構成
するーコンデンサーとして使用し、又は、単安定マルチ
バイブレータ−の発信時定数を決定するコンデンサーと
して使用すれば、発信周波数、または、発信パルス幅を
検出することによって、液面レベルが測定できる。

以上要するに本発明は一対の平行平板間に被測定溶液の
液面の変動とともに変動する摺動子を設け、かつ、平行
平板の面上に形成した一対の電極層を摺動方向に沿って
面積の変化する形とし、それによって摺動子の変動に伴
って、平行平板間の静電容量の変化を引き起こし、ｉ（
ｋ面しベルを静電容量として検出するものである。

従って、本発明によれは液面の位Ｂａｇの変化を静電容
量の変化として検出しているので、被測定溶液の種類に
よってセンサの出力を補正する必要がない。また被測定
液体の比誘電率が非常に小さい物質であっても、液面レ
ベルを摺動子の位置の変動として検出しているために感
度が小さくなるということはない。ざらに摺動子に高誘
電率絶縁物質を使用しているために平行平板間の見掛り
の間隙の大１さには制限されず、実質的に摺動子と電極
層間との間隙によって感度が決定される。よって、平行
平板の間隙の大きさに制限されることなく感度を上げる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一具体的な実施１シ１１にかかる液量
センサの斜視図である。 第２図は、第１図におけるＩＩ−ＩＩ矢視方向の断面図
である。 第３図は同実施例において使用した平行平板の平面図で
ある。 ２ａ、２ｂ・・・平行平板 ４ａ’、４ｂ・・・スペーサー ６・・・摺動子 ８・・・フロート部材 １０ａ、１０ｂ−電極層 特許出願人　＝０Ｊ合成株式会社 代理人　弁理士　大川　宏 同　弁理士　藤谷　修 同　弁理士　丸山明人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一定の間隙を隔てて相対向する電気絶縁性を有した一対
   の平行平板と、該一対の平行平板のそれぞれの内側面上
   に設りられ、摺動子の摺動方向に沿って、その方向の単
   位長当たりの面積か変化する電極層と、 前記一対の平行平板の形成する１１１１隙に設けられ、
   前記゛電極１−と接触して＋？（動する高誘電率′ｔヒ
   気気絶動物質ら成る摺動子と、 前記摺動子と機械的に接続され、被測定溶池のンα面に
   浮上するフロート部材と、 から成る液量セン１）。