特許 7591730 水位センサ

(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】

(24)【登録日】2024-11-21

(45)【発行日】2024-11-29

(54)【発明の名称】水位センサ

(51)【国際特許分類】

   G01F 23/263 20220101AFI20241122BHJP

【ＦＩ】

G01F23/263

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021021886

(22)【出願日】2021-02-15

(65)【公開番号】P2022124236

(43)【公開日】2022-08-25

【審査請求日】2023-12-01

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柴田 健二

(72)【発明者】

【氏名】山村 暁宏

(72)【発明者】

【氏名】荒木 公太

【審査官】大森 努

(56)【参考文献】

【文献】特開平０２－２５１７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２３０２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１６２０３２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２７１５０４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２０８３０７５５９（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２０１３－１６７６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００４７６８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１６８３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０４３１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５１１４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１００３０３６２（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０１８５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１５６５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５２９９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０２０－０１０４９６５（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｆ ２３／２６－２３／２６３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体容器の水位を測定するための水位センサであって、
少なくとも１つの基材と、
前記基材に設けられ、前記液体容器の高さ方向に沿って延びる静電容量方式のセンサ電極と、
前記基材に設けられ、前記液体容器の高さ方向に沿って延びかつ前記基材が前記液体容器の外面に貼り付けられた状態で前記センサ電極の近傍に位置する少なくとも１つのグランド電極と、を備え、
前記基材は、可撓性を有する少なくとも１つのフィルム基材からなり、
前記グランド電極は、一対の第１グランド電極および第２グランド電極を含み、
前記一対の第１グランド電極は、前記液体容器の周方向において前記センサ電極の両隣に位置し、かつ、前記センサ電極と前記液体容器の周方向に間隔をあけて配置されており、
前記第２グランド電極は、前記センサ電極に対して前記液体容器の反対側に配置され、かつ、前記フィルム基材を介して前記センサ電極と重なっており、
前記一対の第１グランド電極および前記第２グランド電極は、周方向における各々の端部同士が、前記フィルム基材を介して前記フィルム基材の厚み方向に重なるように配置されている、水位センサ。

【請求項2】

請求項１に記載の水位センサにおいて、
前記液体容器の外面は、横断面視で曲面状の外周面であり、
前記一対の第１グランド電極は、前記液体容器における外周面の周方向において前記センサ電極の両隣に位置し、かつ、前記センサ電極と前記液体容器における外周面の周方向に間隔をあけて配置されている、水位センサ。

【請求項3】

請求項１に記載の水位センサにおいて、
前記第２グランド電極は、前記センサ電極に対して前記液体容器の反対側に配置され、かつ、前記フィルム基材を介して前記センサ電極と重なっている、水位センサ。

【請求項4】

請求項１に記載の水位センサにおいて、
前記フィルム基材は、１つだけ設けられており、
前記フィルム基材は、
前記液体容器の外周面と対向する位置に配置される第１面と、
前記第１面の反対側に位置する第２面と、を有し、
前記センサ電極は、前記第１面に配置され、
前記一対の第１グランド電極は、前記第１面に配置され、
前記第２グランド電極は、前記第２面に配置され、
前記一対の第１グランド電極は、前記液体容器の周方向において前記センサ電極の両隣に位置し、かつ、前記センサ電極と前記液体容器の周方向に間隔をあけて配置されており、
前記第２グランド電極は、前記フィルム基材を介して前記センサ電極と重なっている、水位センサ。

【請求項5】

請求項１に記載の水位センサにおいて、
前記フィルム基材は、第１基材および前記第１基材の外側に配置される第２基材により構成されており、
前記第１および第２基材の各々は、
前記液体容器の外周面と対向する位置に配置される第１面と、
前記第１面の反対側に位置する第２面と、を有し、
前記センサ電極は、前記第１基材の前記第１面に配置され、
前記一対の第１グランド電極は、前記第１基材の前記第１面に配置され、
前記第２グランド電極は、前記第２基材の前記第１面に配置され、
前記一対の第１グランド電極は、前記液体容器の周方向において前記センサ電極の両隣に位置し、かつ、前記センサ電極と前記液体容器の周方向に間隔をあけて配置されており、
前記第２グランド電極は、前記第１基材を介して前記センサ電極と重なっている、水位センサ。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の水位センサにおいて、
前記センサ電極は、送信電極および受信電極により構成されており、
前記送信電極は、
前記液体容器の周方向に間隔をあけて配置され、前記液体容器の高さ方向に沿って延びる一対の第１電極部と、
前記液体容器の周方向に延び、前記一対の第１電極部の端部同士と連続する第２電極部と、を有し、
前記受信電極は、前記一対の第１電極部および前記第２電極部により囲われている、水位センサ。

【請求項7】

上面視で円形に折り曲げた可撓性のフィルムであり、上面視で前記円形の内側に位置する第１面と、上面視で前記円形の外側に位置する第２面と、を有する、基材と、
前記基材の前記第１面に位置し、上下方向に延びる、送信電極と、
前記基材の前記第１面に位置し、上下方向に延びる、受信電極と、
前記基材の前記第１面に位置する一対の第１グランド電極と、前記基材の前記第２面に位置する第２グランド電極と、を有し、上下方向に延びる、グランド電極と、
を備え、
前記第２グランド電極は、前記円形の外側から見て、前記受信電極と重なり、
前記一対の第１グランド電極の周方向における端部は、前記円形の外側から見て、前記第２グランド電極の端部と重なる、水位センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は水位センサに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、液体層の水位を検出するための水位センサとして、例えば特許文献１に示されるような水位検出装置が知られている。

【0003】

具体的に、特許文献１には、棒状の本体部と、本体部の側面に設けられ、液体層を検出可能な静電容量方式の複数の検出電極と、本体部の側面に設けられた複数のグランド電極と、を備えた水位検出装置が開示されている。

【0004】

上記複数の検出電極は、本体部の長手方向に沿って間隔をあけて配置され、かつ、本体部において互いに表裏関係にある第１の側面および第２の側面に対し交互に配置されている。また、複数のグランド電極は、本体部の長手方向に沿って間隔をあけて配置され、かつ、各検出電極が位置する第１側面の反対側および第２側面の反対側に配置されている。すなわち、各検出電極および各グランド電極は、本体部の長さ方向に沿って交互に配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０２０－６７３６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、特許文献１の水位検出装置を用いて水槽やトイレの洗浄用タンクなどの容器に貯留された水の水位を検知する場合には、当該水位検出装置を、容器の内部（すなわち、水中）に設置した状態で使用することが前提となる。このため、例えば、水槽やトイレの洗浄用タンクなどの容器に上記水位検出装置を用いた場合には、水槽や洗浄用タンクを洗浄する度に、水位検出装置を洗浄用タンクから出し入れしなければならない。また、水位検出装置をメンテナンスする際には、水位検出装置を水槽や洗浄用タンクから一旦取り出さなければならない。このように、特許文献１の水位検出装置を用いて容器に貯留された水の水位を検知する場合に、容器の洗浄および水位検出装置のメンテナンスという観点から、水位検出装置の取り扱いが容易ではなかった。

【0007】

また、上記水位検出装置では、各検出電極および各グランド電極が本体部の長手方向に沿って交互に配置されていることから、水位検出装置の全体的な構成が必然的に複雑となる。そのような複雑な構造を有するにもかかわらず、本体部の長手方向における検出電極同士の間隙では検出電極が存在しないため、当該間隙の位置で容器の水位を正確に検出することができなかった。このように、特許文献１の水位検出装置では、複雑な構造を有するにもかかわらず、容器の水位を精度良く検出することができなかった。

【0008】

本開示は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、扱いやすくかつ簡易的な構造で、液体容器の水位を精度良く検出することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的を達成するために、本開示の一実施形態は、液体容器の水位を測定するための水位センサであって、少なくとも１つの基材と、基材に設けられ、液体容器の高さ方向に沿って延びる静電容量方式のセンサ電極と、基材に設けられ、液体容器の高さ方向に沿って延びかつ基材が液体容器の外面に貼り付けられた状態でセンサ電極の近傍に位置する少なくとも１つのグランド電極と、を備える。

【発明の効果】

【0010】

本開示によると、扱いやすくかつ簡易的な構造で、液体容器の水位を精度良く検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本開示の実施形態に係る水位センサを、液面容器の外周面に貼り付けた状態を概略的に示した全体斜視図である。

【図2】図２は、水位センサをフィルム基材の第１面から見たときの展開図である。

【図3】図３は、水位センサをフィルム基材の第２面から見たときの展開図である。

【図4】図４は、図１のIV－IV線断面図である。

【図5】図５は、図１のV－V線断面図である。

【図6】図６は、変形例１の水位センサの横断面状態を示した図５相当図である。

【図7】図７は、変形例２の水位センサの横断面状態を示した図５相当図である。

【図8】図８は、変形例３の水位センサを、フィルム基材の第１面から見たときの展開状態を示した図２相当図である。

【図9】図９は、変形例３の水位センサの横断面状態を示した図５相当図である。

【図10】図１０は、変形例４の水位センサの横断面状態を示した図５相当図である。

【図11】図１１は、変形例５の水位センサの横断面状態を示した図５相当図である。

【図12】図１２は、変形例６の水位センサを、フィルム基材の第１面から見たときの展開状態を示した図２相当図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0013】

図１は、本開示の実施形態に係る水位センサ１を示している。この水位センサ１は、静電容量方式のセンサ体である。水位センサ１は、液体容器１００の外周面（外面）に貼り付けられた状態（巻き付けられた状態）で、液体容器１００に貯留される水などの液体の水位（例えば図１および図４に示した水位ＷＬ）を測定可能に構成されている。

【0014】

ここで、水位センサ１を貼り付ける対象である液体容器１００としては、例えば、水槽、トイレの洗浄用タンクが挙げられる。この実施形態では、液体容器１００として略円柱状の容器を例示する。すなわち、この実施形態では、横断面視で曲面状の外周面（外面）を有する液体容器１００を用いた場合を例示している。しかしながら、液体容器１００の形状および大きさに関しては、この実施形態で例示する形状および大きさに限定されない。また、以下の説明では、液体容器１００に貯留された液体における液面の位置を「水位」という用語で表すものとする。なお、この実施形態では、所定量の水が液体容器１００に貯留された状態を例示する。

【0015】

（フィルム基材）
図１～図５に示すように、水位センサ１は、１つのフィルム基材２（基材）を備えている。

【0016】

図４および図５に示すように、フィルム基材２は、粘着層３により液体容器１００の外周面に貼り付ける（巻き付ける）ことが可能となっている。粘着層３は、例えば光透過性を有する光学用粘着剤（ＯＣＡ：Ｏｐｔｉｃａ Ｃｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）からなる。なお、図４および図５では、フィルム基材２、センサ電極４（後述）、およびグランド電極７（後述）を強調して示すために、粘着層３の外形を仮想線（二点鎖線）で示すとともに、粘着層３の断面部分におけるハッチングの図示を省略している。

【0017】

フィルム基材２は、可撓性を有する樹脂材からなる。この可撓性により、フィルム基材２は、複雑な外形を有する液体容器１００に対して貼り付け可能（巻き付け可能）となる。なお、フィルム基材２の厚みは、例えば１０μｍ～３００μｍである。

【0018】

フィルム基材２に用いられる樹脂材としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）のような樹脂材が挙げられる。なお、フィルム基材２は、透明性を有していてもよい。

【0019】

図２および図３に示すように、この実施形態のフィルム基材２は、液体容器１００に貼り付ける（巻き付ける）前の展開状態において、矩形状を有している。フィルム基材２は、液体容器１００の外周面に貼り付けた状態（巻き付けた状態）において、液体容器１００の外周面の略全体を覆うことが可能な大きさに形成されている。なお、展開状態におけるフィルム基材２の形状および大きさに関しては、この実施形態で例示した形状および大きさに限らず、種々の形状および大きさを採用することが可能である。

【0020】

図２および図３に示すように、フィルム基材２は、第１面２ａおよび第２面２ｂを有する。具体的に、図４および図５に示すように、第１面２ａは、フィルム基材２を液体容器１００の外周面に貼り付けた状態（巻き付けた状態）において、液体容器１００の外周面と対向する面である。第２面２ｂは、第１面２ａの反対側に位置する面である。

【0021】

（センサ電極）
図２～図５に示すように、水位センサ１は、センサ電極４を備えている。センサ電極４は、フィルム基材２に設けられている。センサ電極４は、長手方向が液体容器１００の高さ方向Ｈに沿って延びるように構成されている。

【0022】

センサ電極４は、静電容量方式による送信電極５および受信電極６により構成されている。送信電極５および受信電極６は、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）や酸化錫等の光透過性を有する透明材からなる透明導電膜、または、フィルム基材２の第１面２ａにおいて銅などの導電金属からなる細線を所定パターンに配置した構成からなる。

【0023】

上記所定パターンは、図示しないが、例えば、複数の細線をメッシュ状に配置した第１のパターン、複数の細線を梯子状に配置した第２のパターン、および、複数の細線をメッシュ状および梯子状以外の形状に配置した第３のパターンを含む。また、上記細線は、例えば数μｍの線幅を有する。なお、上記細線の材料としては、上記導電金属に限られず、導電樹脂材であってもよい。

【0024】

図２に示すように、送信電極５は、フィルム基材２の第１面２ａに配置されている。送信電極５は、フレキシブル配線板（図示せず）を介して制御回路（図示せず）に設けられた駆動回路（図示せず）に接続されている。送信電極５は、この駆動回路により周囲に電界を放射するように構成されている。

【0025】

この実施形態の送信電極５は、一対の第１電極部５ａおよび第２電極部５ｂを有している。

【0026】

一対の第１電極部５ａは、液体容器１００の周方向Ｃに間隔をあけて配置されている。各第１電極部５ａは、液体容器１００の高さ方向Ｈに沿って延びている。具体的に、各第１電極部５ａは、図２の紙面下側に位置するフィルム基材２の下辺近傍から、図２の紙面上側に位置するフィルム基材２の上辺近傍に亘って略帯状に延びている。すなわち、各第１電極部５ａは、フィルム基材２が液体容器１００の外周面に貼り付けられたときに、下端部が液体容器１００の底部付近に位置しかつ上端部が液体容器１００の開口部付近に位置するように構成されている。

【0027】

第２電極部５ｂは、液体容器１００の周方向Ｃに沿って略帯状に延びている。そして、第２電極部５ｂは、一対の第１電極部５ａと連続している。具体的に、第２電極部５ｂは、両端部が第１電極部５ａ，５ａの上端部同士と連続するように形成されている。

【0028】

受信電極６は、フィルム基材２の第１面２ａに配置されている。受信電極６は、送信電極５から放射された電界を受信するように構成されている。受信電極６は、上記フレキシブル配線板を介して上記制御回路に設けられた検出回路（図示せず）に接続されている。

【0029】

受信電極６は、フィルム基材２の第１面２ａの、図２の紙面左右方向の略中央に位置している。受信電極６は、液体容器１００の高さ方向Ｈに沿って延びている。具体的に、受信電極６は、図２の紙面下側に位置するフィルム基材２の下辺近傍から、第２電極部５ｂの近傍に亘って略帯状に延びている。そして、受信電極６は、一対の第１電極部５ａおよび第２電極部５ｂにより囲われた状態となっている。

【0030】

次に、図４を参照しながら、センサ電極４による液体容器１００の水位の検出態様を説明する。

【0031】

図４に例示するように、液体容器１００には、液体容器１００の高さ方向ＨにおいてＳ１の範囲に水が貯留されている。一方、図４に例示したＳ２は、液体容器１００の高さ方向Ｈにおいて水が貯留されていない範囲である。そして、水位センサ１が液体容器１００の外周面に貼り付けられた（巻き付けられた）ときには、液体容器１００に貯留された水が、Ｓ１の範囲において送信電極５および受信電極６と近接した状態となる。

【0032】

かかる状態において、送信電極５に対し上記駆動回路から駆動信号が供給されると、送信電極５と受信電極６との間に容量結合による電磁界が形成される。このとき、Ｓ１の範囲では、上記電磁界の一部が、液体容器１００に貯留された水を通ってグランド電位である後述のグランド電極７へ移動するようになる。その結果、Ｓ１の範囲において送信電極５と受信電極６との間の静電容量が変化する。具体的に、上記静電容量が相対的に減少するようになる。上記静電容量の変化に基づいて、センサ電極４により、液体容器１００に水が貯留された範囲（図４に示したＳ１）と、液体容器１００に水が貯留されていない範囲（図４に示したＳ２）とが特定される。このようにして、センサ電極４により液体容器１００の水位ＷＬが検出される。

【0033】

（グランド電極）
図２～図５に示すように、水位センサ１は、複数のグランド電極７を備えている。複数のグランド電極７は、フィルム基材２に設けられている。各グランド電極７は、液体容器１００の高さ方向Ｈに沿って延びている。複数のグランド電極７は、フィルム基材２が液体容器１００の外周面に貼り付けられた状態（巻き付けられた状態）で、センサ電極４の近傍に位置するように構成されている。複数のグランド電極７は、フレキシブル配線板（図示せず）を介してグランド電位に接続可能となっている。なお、図４および図５では、グランド電極７を他の構成要素（センサ電極４など）と区別して示すために、ドットによるハッチングをグランド電極７の断面部分に付している。

【0034】

グランド電極７は、送信電極５および受信電極６と同様に、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）や酸化錫等の光透過性を有する透明材からなる透明導電膜、または、フィルム基材２において銅などの導電金属からなる細線を所定パターン（上記第１～第３パターン）に配置した構成からなる。なお、液体容器１００のような曲面状の外周面に水位センサ１を巻き付ける場合には、曲げやすさという観点から、グランド電極７として、上記透明導電膜よりも、上記導電金属からなる細線を所定パターンに配置した構成を適用するのがよい。

【0035】

グランド電極７は、一対の第１グランド電極８および第２グランド電極９を含む。

【0036】

（第１グランド電極）
図２に示すように、一対の第１グランド電極８は、フィルム基材２の第１面２ａに配置されている。一対の第１グランド電極８は、周方向Ｃにおいてセンサ電極４の両隣に配置されている。各第１グランド電極８は、各送信電極５と周方向Ｃにおいて間隔をあけて配置されている。この実施形態において、一対の第１グランド電極８は、展開状態におけるフィルム基材２の第１面２ａから見たときに、第１面２ａにおける図２の紙面左右両側に配置されている。

【0037】

各第１グランド電極８は、展開状態におけるフィルム基材２の第１面２ａから見たときに、長辺が高さ方向Ｈに沿って延びる長方形状を有している。各第１グランド電極８は、長辺の長さが各第１電極部５ａの高さ方向Ｈの長さと略同じになるように構成されている。

【0038】

図５に示すように、一対の第１グランド電極８は、フィルム基材２が液体容器１００の外周面に貼り付けられた（巻き付けられた）ときに、液体容器１００の外周面の、センサ電極４が位置しない部分の略全体を覆うように構成される。

【0039】

（第２グランド電極）
図３に示すように、第２グランド電極９は、フィルム基材２の第２面２ｂに配置されている。具体的に、第２グランド電極９は、展開状態におけるフィルム基材２の第２面２ｂから見たときに、周方向Ｃにおいて第１グランド電極８，８同士の間に位置している。

【0040】

第２グランド電極９は、展開状態におけるフィルム基材２の第２面２ｂから見たときに、長辺が高さ方向Ｈに沿って延びる長方形状を有している。第２グランド電極９は、長辺の長さが、各第１グランド電極８の長辺の長さと略同じになるように構成されている。

【0041】

図４および図５に示すように、第２グランド電極９は、フィルム基材２が液体容器１００の外周面に貼り付けられた（巻き付けられた）ときに、センサ電極４に対して液体容器１００の反対側に位置している。そして、第２グランド電極９は、フィルム基材２を介してセンサ電極４（送信電極５および受信電極６）の全体と重なるように構成される。なお、水位センサ１の外周側には、第２グランド電極９を保護するための保護フィルム（図示せず）が、図示しない粘着層を介してフィルム基材２の第２面２ｂ側に積層配置されている。

【0042】

図３および図５に示すように、この実施形態において、各第１グランド電極８および第２グランド電極９は、周方向Ｃの端部同士が周方向Ｃに間隔をあけた状態となるように配置されている。

【0043】

［実施形態の作用効果］
上述のように、水位センサ１では、フィルム基材２（基材）に設けられ、液体容器１００の高さ方向Ｈに沿って延びる静電容量方式のセンサ電極４（送信電極５および受信電極６）を備えている。このセンサ電極４により、液体容器１００内において連続的に変化する水位ＷＬを精度良く検出することができる。

【0044】

そして、水位センサ１は、液体容器１００の高さ方向Ｈに沿って延びかつフィルム基材２が液体容器１００の外周面に貼り付けられた状態でセンサ電極４の近傍に位置するグランド電極７を備えている。このように、グランド電極７は簡易な構成であって、このグランド電極７により、高さ方向Ｈに沿って延びるセンサ電極４の容量変化を、高さ方向Ｈに沿って一様に増大させることが可能となる。すなわち、センサ電極４によるセンサ感度が全体的に向上する。その結果、液体容器１００における水位の検出精度が向上する。さらに、グランド電極７がセンサ電極４の近傍に位置することから、センサ電極４に対する、水位センサ１の外部で発生したノイズなどの影響が抑制される。すなわち、グランド電極７によりシールド効果が発揮される。その結果、液体容器１００における水位の検出精度が担保される。

【0045】

以上のように、本開示の実施形態に係る水位センサ１によれば、扱いやすくかつ簡易的な構造で、液体容器１００の水位を精度良く検出することができる。

【0046】

また、水位センサ１の基材は、可撓性を有するフィルム基材２により構成されている。この可撓性により、フィルム基材２を、液体容器１００の外周面（曲面）に対して貼り付ける（巻き付ける）ことが容易となる。すなわち、水位センサ１を液体容器１００の内部（すなわち、水中）に設置する必要がない。そして、水位センサ１を液体容器１００の外周面に貼り付けた状態（巻き付けた状態）で使用することにより、上述したような従来型の水位検出装置が有する問題が生じない。したがって、例えば水槽やトイレの洗浄用タンクなどの容器に対して水位センサ１を用いた場合には、水槽やトイレの洗浄用タンクなどの洗浄が行いやすくなるとともに、水位センサ１のメンテナンスも行いやすくなる。

【0047】

また、一対の第１グランド電極８は、周方向Ｃにおいてセンサ電極４の両隣に位置し、かつ、センサ電極４と周方向Ｃに間隔をあけて配置されている。この一対の第１グランド電極８により、周方向Ｃにおいてセンサ電極４の近傍に位置する液体容器１００の外周面がグランド電位となる。これにより、センサ電極４の容量変化が増大し、センサ電極４によるセンサ感度が向上する。その結果、液体容器１００における水位の検出精度が向上する。さらに、センサ電極４の近傍に位置する液体容器１００の外周面において、シールド効果が発揮されることから、水位の検出精度が担保される。したがって、水位センサ１では、液体容器１００の水位を精度良く検出することができる。

【0048】

また、第２グランド電極９は、センサ電極４に対して液体容器１００の反対側に配置され、かつ、フィルム基材２を介してセンサ電極４と重なっている。この第２グランド電極９により、センサ電極４に対して液体容器１００の反対側の位置がグランド電位となる。これにより、センサ電極４の容量変化が増大し、センサ電極４によるセンサ感度が向上する。その結果、液体容器１００における水位の検出精度が向上する。さらに、センサ電極４に対して液体容器１００の反対側の位置において、シールド効果が発揮されることから、水位の検出精度が担保される。したがって、水位センサ１では、液体容器１００の水位を精度良く検出することができる。

【0049】

また、この実施形態のグランド電極７は、一対の第１グランド電極８および第２グランド電極９を含む。これにより、水位センサ１においてグランド電位となる領域が相対的に増えるとともに、一対の第１グランド電極８および第２グランド電極９の双方により得られる上記センサ感度および上記シールド効果を同時に得ることができる。その結果、水位の検出精度をより一層高めることができる。

【0050】

また、この実施形態に係る水位センサ１では、１つのフィルム基材２の第１面２ａにセンサ電極４および一対の第１グランド電極８が配置される一方、フィルム基材２の第２面２ｂに第２グランド電極９が配置されている。このように、１つのフィルム基材２を用いて水位センサ１の全体構造を簡素化できるとともに、水位の検出精度をより一層高めることができる。

【0051】

また、受信電極６が、送信電極５を構成する一対の第１電極部５ａおよび第２電極部５ｂにより囲われた状態となっている。これにより、受信電極６の、送信電極５から放射された電界の受信状態が安定しやすくなる。その結果、液体容器１００の水位を精度良く検出することができる。

【0052】

［実施形態の変形例１］
上記実施形態では、周方向Ｃにおける第１グランド電極８の端部と、周方向Ｃにおける第２グランド電極９の端部とが、周方向Ｃに互いに間隔をあけて配置された形態を示したが、この形態に限られない。例えば、図６に示した変形例１のように構成してもよい。

【0053】

具体的に、図６に示すように、第１グランド電極８および第２グランド電極９は、周方向Ｃにおける各々の端部同士が、フィルム基材２を介してフィルム基材２の厚み方向に重なるように配置されていてもよい。すなわち、この変形例の水位センサ１には、２つの重なり部分１０が設けられている。この２つの重なり部分１０により、周方向Ｃにおける液体容器１００の外周面全体に対する、第１グランド電極８および第２グランド電極９の双方の上記シールド効果を高めることができる。

【0054】

また、変形例１の更なる変形例として、図示しないスルーホールを、フィルム基材２において重なり部分１０に対応する位置に設けてもよい。上記スルーホールは、例えば銅箔などの導体金属からなり、フィルム基材２の厚み方向に貫通している。このスルーホールにより、各重なり部分１０において、第１グランド電極８と第２グランド電極９とが互いに電気的に導通した状態となる。これにより、上記フレキシブル配線板（図示せず）を第１グランド電極８および第２グランド電極９のいずれか一方に対して電気的に接続すれば、第１グランド電極８および第２グランド電極９の双方をグランド電位にすることができる。すなわち、水位センサ１の全体構造が簡素化される。

【0055】

［実施形態の変形例２］
上記実施形態では、一対の第１グランド電極８をフィルム基材２の第１面２ａに配置した形態を示したが、この形態に限られない。例えば、図７に示した変形例２のように、一対の第１グランド電極８をフィルム基材２の第２面２ｂに配置してもよい。このような変形例であっても、上記実施形態で説明した第１グランド電極８による作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

【0056】

［実施形態の変形例３］
上記実施形態では、一対の第１グランド電極８が、展開状態におけるフィルム基材２の第１面２ａから見たときに、第１面２ａの左右両側に配置された形態を示したが、この形態に限られない。

【0057】

例えば、図８に示した変形例３のように、一対の第１グランド電極８は、展開状態におけるフィルム基材２の第１面２ａから見たときに、第１面２ａにおける図８の紙面中央および右側に配置されていてもよい。そして、この変形例では、センサ電極４（送信電極５および受信電極６）が、第１面２ａにおける図８の紙面左側に配置されている。なお、図示しないが、第２グランド電極９は、展開状態におけるフィルム基材２の第２面２ｂから見たときに、第２面２ｂの右側に配置される。

【0058】

このような変形例であっても、図９に示すように、水位センサ１を液体容器１００の外周面に貼り付けた状態（巻き付けた状態）では、一対の第１グランド電極８が、周方向Ｃにおいてセンサ電極４の両隣に配置される。したがって、この変形例であっても、上記実施形態と同様に、一対の第１グランド電極８による上述の作用効果を得ることができる。なお、変形例３の更なる変形例としては、図示しないが、図８および図９に示した一対の第１グランド電極８，８を一体化した構成を適用してもよい。

【0059】

［実施形態の変形例４，５］
上記実施形態では、水位センサ１が一つのフィルム基材２を備えた形態を示したが、この形態に限られない。例えば、図１０に示した変形例４のように、水位センサ１が複数のフィルム基材２を備えた形態であってもよい。

【0060】

図１０に示すように、上記複数のフィルム基材２は、第１基材１１および第２基材１２により構成されている。第１基材１１は、液体容器１００の外周面の近傍に配置されている。具体的に、第１基材１１は、第１面１１ａが液体容器１００の外周面と対向し、かつ、第２面１１ｂが第１面１１ａの反対側に位置するように配置されている。また、第２基材１２は、第１基材１１の外側に配置されている。具体的に、第２基材１２は、第１面１２ａが第１基材１１の第２面１１ｂと対向し、かつ、第２面１２ｂが第１面１２ａの反対側に位置するように配置されている。第１基材１１および第２基材１２は、例えば粘着層３により互いに積層配置されている。

【0061】

この変形例において、センサ電極４および一対の第１グランド電極８は、第１基材１１の第１面１１ａに配置されている。一方、第２グランド電極９は、第２基材１２の第１面１２ａに配置されている。センサ電極４、一対の第１グランド電極８、および第２グランド電極９における相互の位置関係は、上記実施形態における位置関係と実質的に同じである。このような変形例であっても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、この変形例の水位センサ１では、第２基材１２が第２グランド電極９よりも外側に位置することから、第２基材１２を、第２グランド電極９を保護するための保護フィルムとして機能させることができる。

【0062】

なお、上記変形例４では、センサ電極４および一対の第１グランド電極８が第１基材１１の第１面１１ａに配置されているが、図１１に示した変形例５のように、センサ電極４および一対の第１グランド電極８が第１基材１１の第２面１１ｂに配置されていてもよい。

【0063】

［実施形態の変形例６］
上記実施形態およびその変形例１～５では、送信電極５が一対の第１電極部５ａおよび第２電極部５ｂにより構成され、かつ、受信電極６が一対の第１電極部５ａおよび第２電極部５ｂにより囲われた形態を示したが、この形態に限られない。例えば、図１２に示した変形例６のように、送信電極５は、一対の第１電極部５ａおよび第２電極部５ｂを含まず、受信電極６と同様に形成されていてもよい。

【0064】

具体的に、図１２に示すように、送信電極５は、受信電極６と同様に、液体容器１００の高さ方向Ｈに沿って略帯状に延びている。そして、送信電極５および受信電極６は、周方向Ｃに間隔をあけて配置されている。このように、送信電極５をより簡素化した変形例であっても、上記実施形態と同様に、液体容器１００の水位を精度良く検出することができる。

【0065】

［その他の実施形態］
上記実施形態およびその変形例１～６では、水位センサ１が、液体容器１００における曲面状の外周面に貼り付けられた（巻き付けられた）形態を例示したが、この形態に限られない。すなわち、水位センサ１は、曲面以外の外面（例えば、平面状の外面）を有する液体容器（図示せず）において、当該外面に貼り付けることが可能である。

【0066】

上記実施形態およびその変形例１～６では、基材が、可撓性を有するフィルム基材２からなる形態を示したが、この形態に限られない。すなわち、基材は、可撓性を有しない材料により構成されていてもよい。また、基材は、フィルム状に形成されていなくてもよい。例えば、基材が剛性を有する材料（例えばガラス材）からなりかつ略板状に形成されていたとしても、当該基材にセンサ電極４およびグランド電極７が設けられていれば、水位センサ１の上記効果（すなわち、扱いやすくかつ簡易的な構造で、液体容器１００の水位を精度良く検出することができるとの効果）を得ることができる。

【0067】

上記実施形態およびその変形例１～６では、グランド電極７が、一対の第１グランド電極８および第２グランド電極９の双方を含む形態を示したが、この形態に限られない。例えば、グランド電極７は、一対の第１グランド電極８のみで構成されていてもよい（図示せず）。あるいは、グランド電極７は、一対の第１グランド電極８のいずれか一方のみで構成されていてもよい（図示せず）。あるいは、グランド電極７は、第２グランド電極９のみで構成されていてもよい（図示せず）。すなわち、水位センサ１として、少なくとも１つのグランド電極７が、フィルム基材２が液体容器１００の外周面に貼り付けられた状態（巻き付けられた状態）でセンサ電極４の近傍に位置していれば、上記センサ感度および上記シールド効果を十分に得ることができる。

【0068】

本開示の水位センサ１の概念には、多数の水位センサ１を量産する過程に用いられる、複数のフィルム基材２が個々に形成される前の状態となる長尺状の母材（例えば、図示しない長尺のフープ状部材）において、上述した作用効果を奏し得るセンサ電極４およびグランド電極７が当該母材に形成された構成も含まれる。

【0069】

以上、本開示についての実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態のみに限定されず、本開示の範囲内で種々の変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0070】

本開示は、液体容器の外周面に貼り付けられた状態で液体容器の水位を測定可能な水位センサとして産業上の利用が可能である。

【符号の説明】

【0071】

１：水位センサ
２：フィルム基材（基材）
３：粘着層
４：センサ電極
５：送信電極
５ａ：第１電極部
５ｂ：第２電極部
６：受信電極
７：グランド電極
８：第１グランド電極
９：第２グランド電極
１０：重なり部分
１１：第１基材
１２：第２基材
１００：液体容器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】