特許 5881208 静電容量式液面レベルセンサ及び静電容量式液面レベルセンサの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5881208

(24)【登録日】2016年2月12日

(45)【発行日】2016年3月9日

(54)【発明の名称】静電容量式液面レベルセンサ及び静電容量式液面レベルセンサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01F 23/26 20060101AFI20160225BHJP

【ＦＩ】

   G01F23/26 A

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-57224(P2012-57224)

(22)【出願日】2012年3月14日

(65)【公開番号】特開2013-190347(P2013-190347A)

(43)【公開日】2013年9月26日

【審査請求日】2015年2月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100060690

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 秀雄

(74)【代理人】

【識別番号】100070002

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 隆夫

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100110733

【弁理士】

【氏名又は名称】鳥野 正司

(74)【代理人】

【識別番号】100173978

【弁理士】

【氏名又は名称】朴 志恩

(72)【発明者】

【氏名】加藤 慎平

(72)【発明者】

【氏名】荘田 隆博

【審査官】 羽飼 知佳

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５３−０９１５３６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第６２９３１４５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開平０７−０５５５３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ ２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

細長の支持体であって、その幅方向に湾曲した湾曲部、及び該湾曲部の両端から一体的に延出すると共に互いに間隔をおいて長手方向にわたって対向する第１及び第２の対向部、を有する支持体と、前記第１及び第２の対向部の長手方向にそれぞれ配置された帯状の第１及び第２の電極と、からなるセンサ電極と、
前記第１の電極の平面と前記第２の電極の平面が平行になるように、前記センサ電極を保持する保持具とを備え、
長手方向を液体の液面に対して垂直に配置したときの液面高さに応じて変化する前記第１の電極と前記第２の電極間の静電容量で液面レベルを検出する
ことを特徴とする静電容量式液面レベルセンサ。

【請求項2】

請求項１記載の静電容量式液面レベルセンサにおいて、
前記センサ電極は、さらに、帯状の第３及び第４の電極を有し、
前記第３及び第４の電極は、前記第２の電極上に、互いに絶縁状態で順次積層配置され、
前記第３の電極は、前記第２及び第４の電極よりも狭い幅を有して前記第２及び第４の電極の幅方向のほぼ中央に配置されると共に、液面側と反対の端部において前記第２の電極のみと積層状態になり、
前記第３の電極における前記第２の電極のみとの積層状態になる部分と、前記第２の電極とが共に前記液体中にあるときの、前記第２の電極と前記第３の電極との間の静電容量で前記液体の誘電率を検出する
ことを特徴とする静電容量式液面レベルセンサ。

【請求項3】

請求項１または２記載の静電容量式液面レベルセンサにおいて、
前記支持体が可撓性を有することを特徴とする静電容量式液面レベルセンサ。

【請求項4】

第１及び第２の電極を有するセンサ電極と該センサ電極を保持する保持具とを備え、液体の液面高さに応じて変化する前記第１の電極と前記第２の電極間の静電容量で液面レベルを検出する静電容量式液面レベルセンサの製造方法であって、
細長の可撓性のある支持体に、その長手方向に帯状の液面レベル測定用の第１及び第２の電極が互いに所定間隔をおいて並列に配置されたセンサ電極を作製するセンサ電極作製工程と、
前記センサ電極を、前記第１の電極及び前記第２の電極が対向するように湾曲させる湾曲工程と、
湾曲させた前記センサ電極を、前記第１の電極の平面と前記第２の電極の平面が平行になるように前記保持具で保持する保持工程とを含む
ことを特徴とする静電容量式液面レベルセンサの製造方法。

【請求項5】

請求項４に記載の静電容量式液面レベルセンサの製造方法において、
前記センサ電極作製工程は、さらに、
前記第２の電極の電極上に、前記第２の電極より幅の狭い帯状の第３の電極と、前記第２の電極とほぼ同じ幅の帯状の第４の電極を、前記第２及び第４の電極の幅方向のほぼ中央に前記第３の電極を配置しながら互いに絶縁状態で順次積層配置する積層配置工程と、
前記第３の電極の液面側と反対の端部において、前記第３の電極が前記第２の電極のみとの積層状態になるように、前記第４の電極の一部を除去する除去工程とを含み、
前記湾曲工程において、前記第２の電極における、前記第３及び第４の電極が積層されていない側の面が、前記第１の電極に対向するように湾曲させる
ことを特徴とする静電容量式液面レベルセンサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電容量式液面レベルセンサ及び静電容量式液面レベルセンサの製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

静電容量式液面レベルセンサにおける静電容量を検出するためのセンサ電極の製造工程において、低誘電率液体を測定する場合や、精度良く液位を測定する場合、静電容量変化を大きくする必要がある。センサ電極の構成としては大量生産が容易で、電極間の絶縁が容易な絶縁ラミネートを用いた構造が望ましいが、静電容量変化を大きくする場合、電極形状が複雑になったり、電極間距離を短くする必要があり、製造時に高い精度が要求されコストの増加が問題となる。また、電極間距離を短くすることで、結露等による液体の電極への付着によって測定誤差が非常に大きくなってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−１４７７７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

そこで、本発明は、容易に静電容量変化を大きくすることができ、結露の影響を受けにくく、製造が容易で低コストの静電容量式液面レベルセンサとその製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、
細長の支持体（２１）であって、その幅方向に湾曲した湾曲部（２１１）、及び該湾曲部（２１１）の両端から一体的に延出すると共に互いに間隔をおいて長手方向にわたって対向する第１及び第２の対向部（２１２，２１３）、を有する支持体（２１）と、前記第１及び第２の対向部（２１２，２１３）の長手方向にそれぞれ配置された帯状の第１及び第２の電極（２２，２３）と、からなるセンサ電極（２０）と、
前記第１の電極（２２）の平面と前記第２の電極（２３）の平面が平行になるように、前記センサ電極（２０）を保持する保持具（１０）とを備え、
長手方向を液体の液面に対して垂直に配置したときの液面高さに応じて変化する前記第１の電極（２２）と前記第２の電極（２３）間の静電容量で液面レベルを検出する
ことを特徴とする。

【0006】

請求項１記載の発明においては、細長の支持体（２１）であって、その幅方向に湾曲した湾曲部（２１１）、及び該湾曲部（２１１）の両端から一体的に延出すると共に互いに間隔をおいて長手方向にわたって対向する第１及び第２の対向部（２１２，２１３）、を有する支持体（２１）と、第１及び第２の対向部（２１２，２１３）の長手方向にそれぞれ配置された帯状の第１及び第２の電極（２２，２３）と、からなるセンサ電極（２０）と、第１の電極（２２）の平面と第２の電極（２３）の平面が平行になるように、センサ電極（２０）を保持する保持具（１０）とを備え、湾曲したセンサ電極（２０）が、第１の電極（２２）の平面及び第２電極（２３）の平面が平行になるように保持具（１０）に保持されている。そのため、センサ電極（２０）を保持する保持具（１０）のみを変更することにより、自在に電極間距離を調整可能なので、測定対象の液体毎に調整可能であり、検出回路における測定レンジに合わせて調整することができる。また、センサ電極（２０）を湾曲させて平行電極を形成することにより、対向面積を大きくとることができるため、対向する第１の電極及び第２の電極の電極間距離を短くする必要がない。電極間距離が短いと、結露や電極表面に付着した液体の影響を受け易いが、電極間距離を適宜な長さにすることで結露や付着した液体の影響を少なくすることができる。

【0007】

上述した課題を解決するための請求項２記載の発明は、
請求項１記載の静電容量式液面レベルセンサにおいて、
前記センサ電極（２０）は、さらに、帯状の第３及び第４の電極（２４，２５）を有し、
前記第３及び第４の電極（２４，２５）は、前記第２の電極上に、互いに絶縁状態で順次積層配置され、
前記第３の電極（２４）は、前記第２及び第４の電極（２３，２５）よりも狭い幅を有して前記第２及び第４の電極（２３，２５）の幅方向のほぼ中央に配置されると共に、液面側と反対の端部において前記第２の電極（２３）のみと積層状態になり、
前記第３の電極（２４）における前記第２の電極（２３）のみとの積層状態になる部分と、前記第２の電極（２３）とが共に前記液体中にあるときの、前記第２の電極（２３）と前記第３の電極（２４）との間の静電容量で前記液体の誘電率を検出する
ことを特徴とする。

【0008】

請求項２記載の発明においては、センサ電極（２０）は、さらに、帯状の第３及び第４の電極（２４，２５）を有し、第３及び第４の電極（２４，２５）は、第２の電極（２３）上に、互いに絶縁状態で順次積層配置され、第３の電極（２４）は、第２及び第４の電極（２３，２５）よりも狭い幅を有して第２及び第４の電極（２３，２５）の幅方向のほぼ中央に配置されると共に、液面側と反対の端部において第２の電極（２３）のみと積層状態になる構成とされている。そのため、この部分を液体の誘電率測定センサとして使用することができる。第３の電極は、液位底部のみ上記の部分を形成することで、上記の部分よりも高い液面レベルでは、第２の電極（２３）及び第４の電極（２５）が第３の電極（２４）よりも幅が広いため、第２の電極（２３）及び第４の電極（２５）を接地電位に接続することによりシールド効果が高くなり、上記の部分よりも高い液面レベルでのレベル変化の影響を受けない。

【0009】

上述した課題を解決するための請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の静電容量式液面レベルセンサにおいて、前記支持体（２１）が可撓性を有することを特徴とする。

【0010】

請求項３記載の発明においては、支持体（２１）が可撓性を有しているので、センサ電極（２０）を容易に湾曲させることができ、センサ電極（２０）を保持具１０で保持させる作業が容易になる。

【0011】

上述した課題を解決するための請求項４記載の発明は、
第１及び第２の電極（２２．２３）を有するセンサ電極（２０）と該センサ電極（２０）を保持する保持具（１０）とを備え、液体の液面高さに応じて変化する前記第１の電極（２２）と前記第２の電極（２３）間の静電容量で液面レベルを検出する静電容量式液面レベルセンサの製造方法であって、
細長の可撓性のある支持体（２１）に、その長手方向に帯状の液面レベル測定用の第１及び第２の電極（２２，２３）が互いに所定間隔をおいて並列に配置されたセンサ電極（２０）を作製するセンサ電極作製工程と、
前記センサ電極（２０）を、前記第１の電極（２２）及び前記第２の電極（２３）が対向するように湾曲させる湾曲工程と、
湾曲させた前記センサ電極（２０）を、前記第１の電極（２２）の平面と前記第２の電極（２３）の平面が平行になるように前記保持具（１０）で保持する保持工程とを含む
ことを特徴とする。

【0012】

請求項４記載の発明においては、細長の可撓性のある支持体（２１）に、その長手方向に帯状の液面レベル測定用の第１及び第２の電極（２２，２３）が互いに所定間隔をおいて並列に配置されたセンサ電極（２０）を作製し、作製したセンサ電極（２０）を湾曲させ、湾曲させたセンサ電極（２０）を静電容量を検出するための第１及び第２の電極（２２，２３）の平面が平行になるように保持具（１０）で保持することにより、静電容量式液面レベルセンサを作製している。そのため、センサ電極（２０）を収容する保持具（１０）のみを変更することにより、自在に電極間距離を調整可能なので、測定対象の液体毎に調整可能であり、検出回路における測定レンジに合わせて調整することができる。また、センサ電極（２０）を湾曲させて平行電極を形成することにより、対向面積を大きくとることができるため、対向する第１の電極及び第２の電極の電極間距離を短くする必要がない。電極間距離が短いと、結露や電極表面に付着した液体の影響を受け易いが、電極間距離を適宜な長さにすることで結露や付着した液体の影響を少なくすることができる。

【0013】

上述した課題を解決するための請求項５記載の発明は、
請求項４に記載の静電容量式液面レベルセンサの製造方法において、
前記センサ電極作製工程は、さらに、
前記第２の電極（２３）の電極上に、前記第２の電極（２２）より幅の狭い帯状の第３の電極（２４）と、前記第２の電極（２３）とほぼ同じ幅の帯状の第４の電極（２５）を、前記第２及び第４の電極（２３，２５）の幅方向のほぼ中央に前記第３の電極（２４）を配置しながら互いに絶縁状態で順次積層配置する積層配置工程と、
前記第３の電極（２４）の液面側と反対の端部において、前記第３の電極（２４）が前記第２の電極（２３）のみとの積層状態になるように、前記第４の電極（２５）の一部を除去する除去工程とを含み、
前記湾曲工程において、前記第２の電極（２３）における、前記第３及び第４の電極（２４，２５）が積層されていない側の面が、前記第１の電極（２２）に対向するように湾曲させる
ことを特徴とする。

【0014】

請求項５記載の発明においては、センサ電極作製工程は、さらに、第２の電極（２３）の電極上に、第２の電極（２２）より幅の狭い帯状の第３の電極（２４）と、第２の電極（２３）とほぼ同じ幅の帯状の第４の電極（２５）を、第２及び第４の電極（２３，２５）の幅方向のほぼ中央に前記第３の電極（２４）を配置しながら互いに絶縁状態で順次積層配置する積層配置工程と、第３の電極（２４）の液面側と反対の端部において、第３の電極（２４）が第２の電極（２３）のみとの積層状態になるように、第４の電極（２５）の一部を除去する除去工程とを含み、湾曲工程において、第２の電極（２３）における、第３及び第４の電極（２４，２５）が積層されていない側の面が、第１の電極（２２）に対向するように湾曲させることにより、静電容量式液面レベルセンサを作製している。そのため、第４の電極（２５）の一部を除去した第３の電極（２４）部分を液体の誘電率測定センサとして使用することができる。第３の電極（２４）は、液位底部のみ上記の部分を形成することで、上記の部分よりも高い液面レベルでは、第２の電極（２３）及び第４の電極（２５）が第３の電極（２４）よりも幅が広いため、第２の電極（２３）及び第４の電極（２５）を接地電位に接続することによりシールド効果が高くなり、上記の部分よりも高い液面レベルでのレベル変化の影響を受けない。

【0015】

なお、上述の課題を解決するための手段の説明におけるかっこ書きの参照符号は、以下の、発明を実施するための形態の説明における構成要素の参照符号に対応しているが、これらは、特許請求の範囲の解釈を限定するものではない。

【発明の効果】

【0016】

請求項１記載の発明によれば、細長の支持体であって、その幅方向に湾曲した湾曲部、及び該湾曲部の両端から一体的に延出すると共に互いに間隔をおいて長手方向にわたって対向する第１及び第２の対向部、を有する支持体と、第１及び第２の対向部の長手方向にそれぞれ配置された帯状の第１及び第２の電極と、からなるセンサ電極と、第１の電極の平面と第２の電極の平面が平行になるように、センサ電極を保持する保持具とを備え、長手方向を液体の液面に対して垂直に配置したときの液面高さに応じて変化する第１の電極と第２の電極間の静電容量で液面レベルを検出するので、以下の効果を奏する。
（１）低コストで液面レベルセンサの作製が可能である。
（２）電極表面に付着した液体の影響による計測誤差が少ない。
（３）電極間距離を自在に調整可能なため、測定対象の液体に合わせて適切な距離に調整可能である。

【0017】

請求項２記載の発明によれば、センサ電極は、さらに、帯状の第３及び第４の電極を有し、第３及び第４の電極は、第２の電極上に、互いに絶縁状態で順次積層配置され、第３の電極は、第２及び第４の電極よりも狭い幅を有して第２及び第４の電極の幅方向のほぼ中央に配置されると共に、液面側と反対の端部において第２の電極のみと積層状態になり、第３の電極における第２の電極のみとの積層状態になる部分と、第２の電極とが共に液体中にあるときの、第２の電極と第３の電極との間の静電容量で前記液体の誘電率を検出するので、請求項１の発明の効果に加えて、誘電率の異なる複数の液体の液面レベルを測定することができる静電容量式液面レベルセンサが得られる。

【0018】

請求項３記載の発明によれば、支持体が可撓性を有しているので、センサ電極を容易に湾曲させることができ、センサ電極を保持具で保持させる作業が容易になる。

【0019】

請求項４記載の発明によれば、第１及び第２の電極（２２．２３）を有するセンサ電極（２０）と該センサ電極（２０）を保持する保持具（１０）とを備え、液体の液面高さに応じて変化する第１の電極（２２）と第２の電極（２３）間の静電容量で液面レベルを検出する静電容量式液面レベルセンサの製造方法であって、細長の可撓性のある支持体（２１）に、その長手方向に帯状の液面レベル測定用の第１及び第２の電極（２２，２３）が互いに所定間隔をおいて並列に配置されたセンサ電極（２０）を作製するセンサ電極作製工程と、センサ電極（２０）を、第１の電極（２２）及び第２の電極（２３）が対向するように湾曲させる湾曲工程と、湾曲させた前記センサ電極（２０）を、第１の電極（２２）の平面と第２の電極（２３）の平面が平行になるように保持具（１０）で保持する保持工程とを含むので、以下の効果を奏する。
（１）低コストで電極の作製が可能である。
（２）電極間距離を自在に調整可能なため、測定対象の液体に合わせて適切な距離に調整可能である。

【0020】

請求項５記載の発明によれば、センサ電極作製工程は、さらに、第２の電極（２３）の電極上に、第２の電極（２２）より幅の狭い帯状の第３の電極（２４）と、第２の電極（２３）とほぼ同じ幅の帯状の第４の電極（２５）を、第２及び第４の電極（２３，２５）の幅方向のほぼ中央に第３の電極（２４）を配置しながら互いに絶縁状態で順次積層配置する積層配置工程と、第３の電極（２４）の液面側と反対の端部において、第３の電極（２４）が第２の電極（２３）のみとの積層状態になるように、第４の電極（２５）の一部を除去する除去工程とを含み、湾曲工程において、第２の電極（２３）における、第３及び第４の電極（２４，２５）が積層されていない側の面が、第１の電極（２２）に対向するように湾曲させるので、第４の電極（２５）の一部を除去した第３の電極（２４）部分を液体の誘電率測定センサとして使用することができる。第３の電極（２４）は、液位底部のみ上記の部分を形成することで、上記の部分よりも高い液面レベルでは、第２の電極（２３）及び第４の電極（２５）が第３の電極（２４）よりも幅が広いため、第２の電極（２３）及び第４の電極（２５）を接地電位に接続することによりシールド効果が高くなり、上記の部分よりも高い液面レベルでのレベル変化の影響を受けない。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の静電容量式液面レベルセンサの一実施形態を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）における縦断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図2】静電容量式液面レベルセンサのセンサ電極の作製過程を説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【図3】静電容量式液面レベルセンサのセンサ電極の作製過程を説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図4】静電容量式液面レベルセンサのセンサ電極の作製過程を説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＶ−Ｖ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

図１は、本発明に係る静電容量式液面レベルセンサの一実施形態の構成図を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の縦断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【0023】

静電容量式液面レベルセンサ１は、保持具１０と、この保持具１０に収容されたセンサ電極２０とから構成される。保持具１０は、絶縁性樹脂からなり、細長い筒１１と、筒１１の上端及び下端を覆う上蓋１２及び下蓋１３とからなる。筒１１は、断面が長円形状になっており、筒１１の上部及び下部には、それぞれ、内部に貫通するスリット状の開口部１１ａ及び１１ｂが形成され、開口部１１ａ及び１１ｂより液体の出入りができるようになっている。

【0024】

センサ電極２０は、支持体としての細長の絶縁体２１で支持された４つの帯状の電極２２、２３、２４、２５で構成される。絶縁体２１は、その幅方向に湾曲した湾曲部２１１、及び該湾曲部２１１の両端から一体的に延出すると共に互いに間隔をおいて長手方向にわたって対向する第１及び第２の対向部２１２，２１３、を有する。各電極は、ステンレス箔、銅箔、アルミ箔等の帯状の導電性材料からなる。絶縁体２１は、絶縁フィルムなどの可撓性のある絶縁材料（例えば、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ポリイミド等）からなる。センサ電極２０の製造方法は、一般的なホットメルトラミネート法や接着剤を用いたラミネート法などがあり、また押し出し成形等の手法を用いて作製することができる。

【0025】

電極２２は対向部２１２に配置され、電極２３、２４、２５は対向部２１３に積層配置されている。電極２４は電極２３と電極２５間に挟まれている。電極２２、２３は同じ幅であり、電極２５は電極２２，２３とほぼ同じ幅であり、電極２４は電極２２、２３、２５よりも幅が狭くなっている。電極２２は液面レベル測定用の電極、電極２４は液体の誘電率測定用の電極である。液面レベルは、電極２２と電極２３間の静電容量に基づいて検出され、液体の誘電率は、電極２４と電極２３間の静電容量値に基づいて検出される。

【0026】

図２〜図４は、センサ電極の作製工程を示す図である。最初に、図２に示す構成のセンサ電極が作製される。なお、ここでは接着剤を用いたラミネート法で作製される場合を説明する。

【0027】

まず、１枚の細長の絶縁フィルム上に、その長手方向に帯状の電極２２及び電極２３を間隔をおいて並列に配置し、接着剤を使用して貼り合わせる。次に電極２３上に、電極２３よりも少し大きいサイズの２枚目の絶縁フィルムを配置して接着剤で貼り合わせる。次に、２枚目の絶縁フィルム上に電極２４を電極２３の幅方向のほぼ中央位置に配置して接着剤で貼り合わせる。次に、電極２４上に２枚目と同じサイズの３枚目の絶縁フィルムを配置して接着剤で貼り合わせる。次に、３枚目の絶縁フィルム上に電極２５を電極２３の幅に合わせて配置して接着剤で貼り合わせる。次に、電極２２と３枚目の絶縁フィルムとの上に１枚目と同じサイズの４枚目の絶縁フィルム２を配置して接着剤で貼り合わせる。

【0028】

このようにして作製された加工前のセンサ電極２０は、細長の可撓性のある絶縁体２１に、その長手方向に帯状の電極２２，２３が互いに間隔をおいて並列に配置されると共に、電極２３上に、電極２３，２５が互いに絶縁状態で順次積層配置されたものとなる。

【0029】

次に、上記の方法で作製された加工前のセンサ電極２０は、図３に示す形状となるように加工される。すなわち、センサ電極２０の上端近傍から上端までの絶縁体２１を剥がして除去し、電極２２、２３、２４、２５の一部を露出させ、露出した電極部分をそれぞれリード端子２２ａ、２３ａ、２４ａ、及び不図示の２５ａ（２４ａの背後に存在する。）となる形状にカットする。また、センサ電極２０の下端付近から下端までの、電極２５の一部と絶縁体２１を剥がして除去する。この除去によって、電極２５の一部が剥がされたため、電極２４は、電極２３のみとの積層状態となる部分が作られる。

【0030】

次に、図３に示す形状に加工されたセンサ電極２０は、図４に示すように、電極２２と電極２３が対向するようにＵ字状に湾曲される。

【0031】

次に、図４に示すように折り曲げられたセンサ電極２０は、図１に示すように、保持具１０の筒２１に挿入されてセンサ電極２０の外周を筒２１の内壁に沿わせて配置される。この時、センサ電極２０は、固定された状態の電極２２の平面と電極２３の平面が平行になるように収容される。センサ電極２０の収容後、下蓋１３のＵ字状の凹部にセンサ電極２０の下端を嵌合させかつ下蓋１３の長円状の凹部に筒１１の下端を嵌合させて下蓋１３を筒１１に固定し、センサ電極２０の上部から突出するリード端子２２ａ〜２５ａを上蓋１２のＵ字状の貫通孔から貫通させて外部に露出させた状態で、上蓋１２の長円状の凹部に筒１１の上端を嵌合させて上蓋１３を筒１１に固定する。このようにして、センサ電極２０が保持具１０で保持された静電容量式液面レベルセンサが完成する。

【0032】

以上説明したように、本発明の静電容量式液面レベルセンサは、例えば接着剤を用いたラミネート法を用いて図２に示すセンサ電極２０を作製し、作製したセンサ電極２０を加工して図３に示すセンサ電極を作製するセンサ電極作製工程と、図３に示すセンサ電極２０を図４に示すように湾曲させる湾曲工程と、図４に示すように湾曲させたセンサ電極２０を、図１に示すように保持具１０に収容して保持する保持工程とを経て作製される。

【0033】

なお、上記センサ電極作製工程は、さらに、第２の電極２３の電極上に、第２の電極２３より幅の狭い帯状の第３の電極２４と、第２の電極２３とほぼ同じ幅の帯状の第４の電極２５を、第２及び第４の電極２３，２５の幅方向のほぼ中央に第３の電極２４を配置しながら互いに絶縁状態で順次積層配置する積層配置工程と、第３の電極２４の液面側と反対の端部において、第３の電極２４が第２の電極２３のみとの積層状態になるように、第４の電極２５の一部を除去する除去工程とを含み、前記湾曲工程において、第２の電極２３における、第３及び第４の電極２４，２５が積層されていない側の面が、第１の電極２２に対向するように湾曲させている。

【0034】

完成した静電容量式液面レベルセンサ１は、液体を入れるタンク（図示しない）の内部に、下蓋１３がタンクの底部に位置し、かつセンサ電極２０の長手方向が液面に対して垂直になるように固定されて使用される。

【0035】

静電容量式液面レベルセンサ１の使用時、センサ電極２０における電極２２，２３は、液体高さに追従して液体に浸される部分が増減し、それにより、静電容量式液面レベルセンサ１は、液体の液面高さに応じた電極２２と電極２３間の静電容量の変化を検出して、液面レベルに対応する検出出力を得ることができる。静電容量は、Ｃ＝ε×Ｓ／ｄで求められ、εは液体の誘電率、Ｓは電極の面積、ｄは電極間距離である。また、電極２４における電極２３のみとの積層状態になる部分と、電極２３とが、共に液体中にあるときの両電極間の静電容量を検出して、液体の誘電率に対応する検出出力を得ることもできる。

【0036】

以上のようにして、センサ電極２０を湾曲させて電極２２と電極２３が対向しかつ電極２２の平面と電極２３の平面が平行になるように保持具１０に保持されているので、電極２２と電極２３を液面レベルセンサとして使用することができ、また、電極２５の一部を剥がし、電極２４を電極２３のみとの積層状態となる部分が生じるようにすることで、電極２４と電極２３を誘電率測定センサとして使用することができる。電極２４は、液位底部のみ上記の部分を形成することで、上記の部分よりも高い液面レベルでは、電極２３及び電極２５が電極２４よりも十分に幅が広いため、電極２３及び電極２５を接地電位に接続すればシールド効果が高くなり、露出部よりも高い液面レベルでのレベル変化の影響を受けない。また、電極２３及び電極２５を接地電位に接続する場合は、リード端子２３ａとリード端子２５ａを共通接続することにより、３端子の静電容量式液面レベルセンサとすることができる。

【0037】

さらに、図４に示すように、センサ電極２０を湾曲させて電極２２と電極２３を対向させることで平行電極を形成させることができ、高精度に液面レベルを測定することができる。平行電極を形成することにより、面積Ｓを大きくとることができるため、対向する電極２２及び電極２３の電極間距離を短くする必要がない。電極間距離が短いと、結露や電極表面に付着した液体の影響を受け易いが、電極間距離を適宜な長さにすることで結露や付着した液体の影響を少なくすることができる。

【0038】

また、センサ電極２０は湾曲構造としているために、使用する保持具１０のみ変更することにより、自在に電極間距離を調整可能なので、測定対象の液体毎に調整可能であり、検出回路における測定レンジに合わせて調整することができる。

【0039】

以上の通り、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。

【0040】

例えば、上記の実施形態では、電極２４において電極２３のみとの積層状態となる部分を作るために、電極２５の一部を剥がしているが、これに代えて、電極２３の一部を剥がしてもよい。

【0041】

また、上記の実施形態では、電極２３に対して電極２４及び２５が積層状態になるようにしているが、これに代えて、電極２２に対して電極２４及び２５が積層状態になるようにしてもよい。

【0042】

また、センサ電極における電極を第１及び第２の電極のみとし、第３及び第４の電極を省いた構成とすることもできる。この場合は、予め誘電率が分かっている１種類の液体専用の静電容量式液面レベルセンサとして使用される他、液体の誘電率を測定する部材を別途設けてもよい。

【0043】

また、上記の実施形態では図示されていないが、リード端子２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａに、それぞれ、端子金具を接続してもよい。

【0044】

さらに、上記の実施形態では、保持具が筒状に形成されているが、センサ電極の形状が所望の湾曲形状に保持できればどのような形状でもよく、例えば、複数のバンドや上下の蓋のみとしてもよい。

【符号の説明】

【0045】

１ 静電容量式液面レベルセンサ
１０ 保持具
２０ センサ電極
２１ 絶縁体（支持体）
２１１ 湾曲部
２１２ 対向部
２１３ 対向部
２２ 電極（第１の電極）
２３ 電極（第２の電極）
２４ 電極（第３の電極）
２５ 電極（第４の電極）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】