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JP5685483B2 - Capacitive liquid level detector - Google Patents

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JP5685483B2
JP5685483B2 JP2011097858A JP2011097858A JP5685483B2 JP 5685483 B2 JP5685483 B2 JP 5685483B2 JP 2011097858 A JP2011097858 A JP 2011097858A JP 2011097858 A JP2011097858 A JP 2011097858A JP 5685483 B2 JP5685483 B2 JP 5685483B2
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慎平 加藤
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Description

本発明は、静電容量式液位検出装置に関する。   The present invention relates to a capacitance type liquid level detection device.

従来、静電容量の変化に基づいて液位を検出する静電容量式液位検出装置が提案されている。この装置は、筒状の第1電極と、第1電極の筒内に配置される筒状の第2電極とを備えている。そして、この装置は、液位が変化することにより両電極間に満たされる液体の量が変化して誘電率も変化することから、液位を検出することができる(例えば特許文献1参照)。   Conventionally, a capacitance type liquid level detection device that detects a liquid level based on a change in capacitance has been proposed. This apparatus includes a cylindrical first electrode and a cylindrical second electrode disposed in the cylinder of the first electrode. And this apparatus can detect a liquid level, since the amount of the liquid filled between both electrodes changes and a dielectric constant also changes by a liquid level changing (for example, refer patent document 1).

また、他の静電容量式液位検出装置としては、中心部に貫通孔を有したフロートと、フロートの貫通孔を貫通する長尺のフロート軸と、フロート軸上に張り付けられた電極とを備えている。この装置は、フロート貫通孔の内側に電極を備えている。また、フロート軸上に張り付けられた電極は、フロート軸に沿って電極幅が変化している。このため、この装置は、液位の変化に対して電極間の静電容量が変化することにより、液位を検出することができる(例えば特許文献2参照)。   As another electrostatic capacitance type liquid level detection device, a float having a through hole in the center, a long float shaft that penetrates the through hole of the float, and an electrode attached on the float shaft are provided. I have. This device includes an electrode inside the float through hole. Further, the electrode width of the electrode attached on the float axis changes along the float axis. For this reason, this apparatus can detect a liquid level, when the electrostatic capacitance between electrodes changes with respect to the change of a liquid level (for example, refer patent document 2).

特開2008−26166号公報JP 2008-26166 A 特開平11−281459号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-281459

ここで、特許文献1に記載の静電容量式液位検出装置において、液位の検出精度を上げるためには両電極間の距離を小さくする必要がある。しかし、電極間の距離を小さくした場合、毛細管現象や液体の表面張力により液体が電極間に浸入して、適切な液位を検出できなくなってしまう。   Here, in the capacitance type liquid level detection device described in Patent Document 1, it is necessary to reduce the distance between both electrodes in order to increase the liquid level detection accuracy. However, when the distance between the electrodes is reduced, the liquid enters between the electrodes due to capillary action or the surface tension of the liquid, so that an appropriate liquid level cannot be detected.

また、特許文献2に記載の静電容量式液位検出装置では、フロート軸上に張り付けられた電極と、フロート貫通孔の内側に設けられた電極との間に液体が存在することとなり、液体の誘電率によって液位の検出精度が低下してしまう。さらに、特許文献2に記載の静電容量式液位検出装置は、温度補正をするために温度センサ等を設けなければならず、構成が複雑化してしまう。   Moreover, in the electrostatic capacitance type liquid level detection device described in Patent Document 2, a liquid exists between an electrode attached on the float shaft and an electrode provided inside the float through-hole. The liquid level detection accuracy decreases due to the dielectric constant. Furthermore, the capacitance-type liquid level detection device described in Patent Document 2 must be provided with a temperature sensor or the like in order to perform temperature correction, and the configuration becomes complicated.

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その発明の目的とするところは、誘電率補正及び温度補正を可能として液位の検出精度を向上させると共に、構成の複雑化を抑制することが可能な静電容量式液位検出装置を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to improve the liquid level detection accuracy by permitting dielectric constant correction and temperature correction, and having a configuration. An object of the present invention is to provide a capacitance type liquid level detection device capable of suppressing complication.

本発明の静電容量式液位検出装置は、静電容量の変化に基づいて液位を検出する静電容量式液位検出装置であって、液位の変化に応じて変位すると共に金属電極を有する金属フロートと、金属フロートの周囲において液位の変化方向に伸びる4枚の電極と、金属フロートと4枚の電極との間に介在される誘電性を有する介在部材と、を備え、4枚の電極は、同一形状であり、4枚の電極のうち対になる2枚の電極は、液位の増加方向に対して一定割合で電極の幅が広くなっており、4枚の電極のうち対になる他の2枚の電極は、液位の増加方向に対して一定割合で電極の幅が狭くなっていることを特徴とする。   The capacitance type liquid level detection device of the present invention is a capacitance type liquid level detection device that detects a liquid level based on a change in capacitance, and is displaced in accordance with the change in the liquid level and has a metal electrode. And 4 electrodes extending in the direction of change of the liquid level around the metal float, and an intervening member having dielectric properties interposed between the metal float and the 4 electrodes. The two electrodes have the same shape, and two of the four electrodes that are paired have a width that is wider at a constant rate with respect to the increasing direction of the liquid level. The other two electrodes of the pair are characterized in that the width of the electrodes is narrowed at a constant rate with respect to the increasing direction of the liquid level.

この静電容量式液位検出装置によれば、4枚の電極は、同一形状であり、4枚の電極のうち対になる2枚の電極は、液位の増加方向に対して一定割合で電極の幅が広くなっており、4枚の電極のうち対になる他の2枚の電極は、液位の増加方向に対して一定割合で電極の幅が狭くなっている。このため、温度変化が生じた場合であっても、2枚の電極に基づく静電容量出力と他の2枚の電極に基づく静電容量出力については、同様に変化することとなり、両者の差分をとることによって温度特性がキャンセルされる。また、温度特性がキャンセルされるため、温度センサを別途設ける必要がなく構成の複雑化を抑制することができる。   According to this capacitance type liquid level detection device, the four electrodes have the same shape, and the two electrodes of the four electrodes are in a constant ratio with respect to the increasing direction of the liquid level. The width of the electrode is widened, and the other two electrodes in pairs among the four electrodes have a width of the electrode narrowed at a constant rate with respect to the increasing direction of the liquid level. For this reason, even when the temperature changes, the capacitance output based on the two electrodes and the capacitance output based on the other two electrodes change in the same manner, and the difference between the two is the same. The temperature characteristics are canceled by taking. Further, since the temperature characteristic is canceled, it is not necessary to separately provide a temperature sensor, and the configuration can be prevented from becoming complicated.

さらに、液位が上昇すると2枚の電極における静電容量は一定割合で増加することとなり、他の2枚の電極における静電容量は一定割合で減少することとなる。しかも、4枚の電極は同じ形状であるため、上記増加分と減少分とは一致することとなる。よって、2枚の電極に基づく静電容量出力と他の2枚の電極に基づく静電容量出力との平均は、液位に拘わらず誘電率を加味した一定値となる。これにより、誘電率が明らかとなり、誘電率補正が可能となる。   Furthermore, when the liquid level rises, the capacitance of the two electrodes increases at a constant rate, and the capacitance of the other two electrodes decreases at a constant rate. In addition, since the four electrodes have the same shape, the increase and the decrease correspond to each other. Therefore, the average of the electrostatic capacity output based on the two electrodes and the electrostatic capacity output based on the other two electrodes is a constant value in consideration of the dielectric constant regardless of the liquid level. Thereby, the dielectric constant becomes clear and the dielectric constant can be corrected.

従って、誘電率補正及び温度補正を可能として液位の検出精度を向上させると共に、構成の複雑化を抑制することができる。   Accordingly, the dielectric constant correction and the temperature correction can be performed to improve the liquid level detection accuracy, and the configuration can be prevented from becoming complicated.

また、本発明の静電容量式液位検出装置において、介在部材は、液位の変化方向に伸びる円筒であって、金属フロートは、液位の変化方向からみて円形状であって、円筒内に配置され、4枚の電極は、円筒外壁に接触状態で設けられていることが好ましい。   In the capacitance type liquid level detection device of the present invention, the interposition member is a cylinder extending in the direction of change of the liquid level, and the metal float is circular when viewed from the direction of change of the liquid level, The four electrodes are preferably provided in contact with the cylindrical outer wall.

この静電容量式液位検出装置によれば、介在部材は、液位の変化方向に伸びる円筒であって、金属フロートは、液位の変化方向からみて円形状であって、円筒内に配置され、4枚の電極は、円筒外壁に接触状態で設けられている。このため、金属フロートは円筒によりガイドされることとなり、且つ、4枚の電極が円筒外壁に接触状態で設けられているため、金属フロートと4枚の電極との位置関係を保持し易くすることができる。加えて、円筒の内側に液体を浸入させるために円筒に小孔を設けた場合、円筒内側と外側との液体の出入りを制限することとなり、円筒の内側に入った液体を半密閉状態とすることができる。これにより、車両の振動による円筒内の液面の遥動を抑えることができる。   According to this capacitance type liquid level detection device, the interposition member is a cylinder extending in the direction of change of the liquid level, and the metal float is circular when viewed from the direction of change of the liquid level, and is disposed in the cylinder. The four electrodes are provided in contact with the cylindrical outer wall. For this reason, the metal float is guided by the cylinder, and the four electrodes are provided in contact with the outer wall of the cylinder, so that the positional relationship between the metal float and the four electrodes can be easily maintained. Can do. In addition, if a small hole is provided in the cylinder in order to allow liquid to enter the inside of the cylinder, the entry and exit of the liquid between the inside and outside of the cylinder will be restricted, and the liquid entering the inside of the cylinder will be in a semi-sealed state. be able to. Thereby, the swaying of the liquid level in the cylinder due to the vibration of the vehicle can be suppressed.

本発明によれば、誘電率補正及び温度補正を可能として液位の検出精度を向上させると共に、構成の複雑化を抑制することが可能な静電容量式液位検出装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a capacitance type liquid level detection device capable of performing dielectric constant correction and temperature correction to improve the liquid level detection accuracy and suppress the complication of the configuration. .

本発明の実施形態に係る静電容量式液位検出装置の一部破断図である。It is a partially broken figure of the electrostatic capacitance type liquid level detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1に示した金属フロート、4枚の電極及び介在部材の断面図である。It is sectional drawing of the metal float shown in FIG. 1, four electrodes, and an interposed member. 図1に示した4枚の電極の展開図である。FIG. 2 is a development view of four electrodes shown in FIG. 1. 金属フロートと4枚の電極との静電容量を示す概略図である。It is the schematic which shows the electrostatic capacitance of a metal float and four electrodes. 金属フロートと対となる2枚の電極との静電容量、及び、金属フロートと他の対となる2枚の電極との静電容量とを示す概略図である。It is the schematic which shows the electrostatic capacitance of two electrodes used as a metal float and a pair, and the electrostatic capacitance of two electrodes used as a metal float and another pair. 静電容量の差分を示す概略図である。It is the schematic which shows the difference of an electrostatic capacitance. 静電容量の平均を示す概略図である。It is the schematic which shows the average of an electrostatic capacitance.

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態に係る静電容量式液位検出装置の一部破断図である。図1に示すように、静電容量式液位検出装置1は、液体(液化ガスも含む)Fを収納したタンク10内の液位を静電容量に基づいて検出するものであって、タンク10と、金属フロート20と、4枚の電極30a〜30dと、介在部材40と、検出回路50と、フランジ60とを備えている。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially broken view of a capacitive liquid level detection device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the capacitance type liquid level detection device 1 detects the liquid level in a tank 10 containing a liquid (including liquefied gas) F based on the capacitance. 10, a metal float 20, four electrodes 30 a to 30 d, an interposition member 40, a detection circuit 50, and a flange 60.

タンク10は、内部に液体Fを収納するものである。このタンク10は、例えば、樹脂や金属部材により構成されている。金属部材としては、鉄やアルミやステンレスなどが挙げられる。   The tank 10 stores the liquid F therein. The tank 10 is made of, for example, a resin or a metal member. Examples of the metal member include iron, aluminum, and stainless steel.

金属フロート20は、タンク10内の液位の変化に応じて上下に変位するものであって、中空円柱状に形成されている。また、金属フロート20は、全体が金属からなり金属電極を形成するものである。なお、金属フロート20は、その表面だけが金属からなり金属電極を形成していてもよいし、表面が樹脂で中心部だけが金属からなり金属電極を形成していてもよいし、表面が樹脂であり、内部に円形の金属を有し、さらにその円形の金属の内側が樹脂であるなど、3層等の構造で金属電極を形成してもよい。   The metal float 20 is displaced up and down according to a change in the liquid level in the tank 10 and is formed in a hollow cylindrical shape. The metal float 20 is made entirely of metal to form a metal electrode. The metal float 20 may be formed of a metal only on the surface thereof to form a metal electrode, or the surface may be formed of a resin and only the center part may be formed of a metal to form a metal electrode. The metal electrode may be formed with a three-layer structure, such as a circular metal inside and a resin inside the circular metal.

4枚の電極30a〜30dは、金属フロート20の周囲において液位の変化方向に延びる金属部材である。介在部材40は、金属フロート20と4枚の電極30との間に介在される誘電性を有する部材であって、液位の変化方向に伸びる部材である。これら構成について図2及び図3を参照して説明する。   The four electrodes 30 a to 30 d are metal members that extend in the direction in which the liquid level changes around the metal float 20. The interposition member 40 is a member having a dielectric property interposed between the metal float 20 and the four electrodes 30 and is a member that extends in the direction in which the liquid level changes. These configurations will be described with reference to FIGS.

図2は、図1に示した金属フロート20、4枚の電極30a〜30d及び介在部材40の断面図である。上記したように金属フロート20は円柱形状となっている。このため、図2に示すように、金属フロート20は液位の変化方向からみて円形状となっている。また、介在部材40は円筒となっており、金属フロート20は円筒内に配置されている。このため、金属フロート20は円筒によりガイドされることとなる。なお、介在部材40は、円筒内部に液体Fが浸入するように下端面や下端側面等に液体侵入用の開口が形成され、上端面や上端側面等にエア抜き用の開口が形成されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the metal float 20, the four electrodes 30 a to 30 d, and the interposition member 40 shown in FIG. 1. As described above, the metal float 20 has a cylindrical shape. For this reason, as shown in FIG. 2, the metal float 20 has a circular shape as seen from the direction of change of the liquid level. Further, the interposition member 40 is a cylinder, and the metal float 20 is disposed in the cylinder. For this reason, the metal float 20 is guided by the cylinder. The interposition member 40 has a liquid intrusion opening formed at the lower end surface and the lower end side surface so that the liquid F enters the cylinder, and an air vent opening formed at the upper end surface and the upper end side surface. .

また、4枚の電極30a〜30dは、介在部材40の外壁、すなわち円筒外壁に張り付けられている。また、金属フロート20は円筒によりガイドされることから、金属フロート20と4枚の電極30a〜30dとの位置関係が変化し難くなっている。なお、4枚の電極30a〜30dは介在部材40に張り付けられていなくともよく、介在部材40上に金属メッキを施したり、スパッタリングで製膜したりしてもよい。すなわち、4枚の電極30a〜30dは介在部材40上に接触状態で設けられていればよい。   The four electrodes 30a to 30d are attached to the outer wall of the interposed member 40, that is, the cylindrical outer wall. Moreover, since the metal float 20 is guided by the cylinder, the positional relationship between the metal float 20 and the four electrodes 30a to 30d is difficult to change. The four electrodes 30a to 30d may not be attached to the interposition member 40, and metal plating may be applied to the interposition member 40 or a film may be formed by sputtering. That is, the four electrodes 30a to 30d only need to be provided in contact with each other on the interposed member 40.

図3は、図1に示した4枚の電極30a〜30dの展開図である。図3に示すように、4枚の電極30a〜30dは例えば台形状であり、それぞれが同一形状となっている。このうち、第1及び第3電極30a,30cは、対になっており、液位の増加方向に対して一定割合で電極30a,30cの幅が広くなっている。一方、第2及び第4電極30b,30dは、対になっており、液位の増加方向に対して一定割合で電極30b,30dの幅が狭くなっている。   FIG. 3 is a development view of the four electrodes 30a to 30d shown in FIG. As shown in FIG. 3, the four electrodes 30a to 30d have, for example, a trapezoidal shape, and each has the same shape. Among these, the first and third electrodes 30a and 30c are paired, and the widths of the electrodes 30a and 30c are increased at a constant rate with respect to the increasing direction of the liquid level. On the other hand, the second and fourth electrodes 30b and 30d are paired, and the widths of the electrodes 30b and 30d are narrowed at a constant rate with respect to the increasing direction of the liquid level.

再度、図1を参照する。検出回路50は、金属フロート20と4枚の電極30a〜30dとの間で生じる静電容量に基づいて液位を検出するものである。フランジ60は、介在部材40、及び検出回路50を一体的に接続する部材である。また、フランジ60は、タンク10の開口部Rを塞ぐように配置されている。   Reference is again made to FIG. The detection circuit 50 detects the liquid level based on the capacitance generated between the metal float 20 and the four electrodes 30a to 30d. The flange 60 is a member that integrally connects the interposition member 40 and the detection circuit 50. Further, the flange 60 is disposed so as to close the opening R of the tank 10.

図4は、金属フロート20と4枚の電極30a〜30dとの静電容量を示す概略図である。金属フロート20と第1及び第3電極30a,30cとの静電容量、並びに、金属フロート20と第2及び第4電極30b,30dとの静電容量は図4に示すようになる。   FIG. 4 is a schematic diagram showing the capacitance of the metal float 20 and the four electrodes 30a to 30d. The electrostatic capacitance between the metal float 20 and the first and third electrodes 30a and 30c, and the electrostatic capacitance between the metal float 20 and the second and fourth electrodes 30b and 30d are as shown in FIG.

すなわち、金属フロート20と第1電極30aとの静電容量をCaとし、金属フロート20と第2電極30bとの静電容量をCbとし、金属フロート20と第3電極30cとの静電容量をCcとし、金属フロート20と第4電極30dとの静電容量をCdとしたとする。この場合、第1電極30aと第3電極30cとの静電容量Cacは、Cac=1/(1/Ca+1/Cc)となる。また、第2電極30bと第4電極30dとの静電容量Cbdは、Cbd=1/(1/Cb+1/Cd)となる。   That is, the capacitance between the metal float 20 and the first electrode 30a is Ca, the capacitance between the metal float 20 and the second electrode 30b is Cb, and the capacitance between the metal float 20 and the third electrode 30c is Let Cc be the electrostatic capacitance between the metal float 20 and the fourth electrode 30d. In this case, the capacitance Cac between the first electrode 30a and the third electrode 30c is Cac = 1 / (1 / Ca + 1 / Cc). Further, the electrostatic capacitance Cbd between the second electrode 30b and the fourth electrode 30d is Cbd = 1 / (1 / Cb + 1 / Cd).

次に、本実施形態に係る静電容量式液位検出装置1による液位検出の概要について説明する。図5は、金属フロート20と対となる2枚の電極30a,30cとの静電容量、及び、金属フロート20と他の対となる2枚の電極30b,30dとの静電容量とを示す概略図である。   Next, an outline of liquid level detection by the capacitive liquid level detection device 1 according to the present embodiment will be described. FIG. 5 shows the capacitance of the two electrodes 30a and 30c paired with the metal float 20, and the capacitance of the metal float 20 and the two pairs of electrodes 30b and 30d. FIG.

図1及び図3に示したように、第1及び第3電極30a,30cは、液位の増加方向に対して一定割合で電極30a,30cの幅が広くなっており、第2及び第4電極30b,30dは、液位の増加方向に対して一定割合で電極30b,30dの幅が狭くなっている。このため、静電容量Cacは液位の増加に応じて単調増加し、静電容量Cbdは液位の増加に応じて単調減少する。   As shown in FIGS. 1 and 3, the first and third electrodes 30a and 30c have the width of the electrodes 30a and 30c increased at a constant rate with respect to the increasing direction of the liquid level. In the electrodes 30b and 30d, the widths of the electrodes 30b and 30d are narrowed at a constant rate with respect to the increasing direction of the liquid level. For this reason, the electrostatic capacitance Cac increases monotonously as the liquid level increases, and the electrostatic capacitance Cbd decreases monotonously as the liquid level increases.

図6は、静電容量の差分を示す概略図である。上記の如く、静電容量Cacは液位の増加に応じて単調増加し、静電容量Cbdは液位の増加に応じて単調減少する。このため、両者の差分(Cac−Cbd)をとることにより、静電容量は、図6に示すように液位の増加に応じて単調増加することとなる。図1に示した検出回路50は、図6に示すように単調増加する静電容量から液位を検出することとなる。すなわち、検出回路50は、例えば図6に示すような液位と静電容量との関係を示すデータを記憶しておき、得られた差分に基づいて液位を検出する。   FIG. 6 is a schematic diagram showing the difference in capacitance. As described above, the capacitance Cac monotonously increases as the liquid level increases, and the capacitance Cbd monotonously decreases as the liquid level increases. For this reason, by taking the difference (Cac−Cbd) between the two, the capacitance increases monotonously with the increase in the liquid level as shown in FIG. The detection circuit 50 shown in FIG. 1 detects the liquid level from the capacitance that monotonously increases as shown in FIG. That is, the detection circuit 50 stores data indicating the relationship between the liquid level and the capacitance as shown in FIG. 6, for example, and detects the liquid level based on the obtained difference.

次に、本実施形態に係る静電容量式液位検出装置1の動作を説明する。例えば、タンク10内に液体Fが入っていない状態から、任意の液位(例えば図1に示す位置)まで満たされたとする。この場合、介在部材40の開口部を介して液体Fが介在部材40の内部に侵入し、金属フロート20は液位に応じて変位する。   Next, the operation of the capacitive liquid level detection device 1 according to this embodiment will be described. For example, it is assumed that the tank 10 is filled up to an arbitrary liquid level (for example, the position shown in FIG. 1) from the state where the liquid F is not contained in the tank 10. In this case, the liquid F enters the inside of the interposition member 40 through the opening of the interposition member 40, and the metal float 20 is displaced according to the liquid level.

検出回路50は、上記のような状態において静電容量を検出する。そして、検出回路50は、検出した静電容量の差分(Cac−Cbd)をとり、予め記憶されるデータに基づいて液位を検出することとなる。なお、検出回路50は静電容量の差分をとるため、温度が変化したとしても両静電容量は同じように変化することから、温度特性をキャンセルすることができる。   The detection circuit 50 detects the capacitance in the state as described above. And the detection circuit 50 will take the difference (Cac-Cbd) of the detected electrostatic capacitance, and will detect a liquid level based on the data memorize | stored beforehand. Note that since the detection circuit 50 takes the difference in capacitance, even if the temperature changes, both capacitances change in the same way, so that the temperature characteristic can be canceled.

また、4枚の電極30a〜30dの形状及び配置の関係から、図5に示すように、第1及び第3電極30a,30cの静電容量の増加分と、第2及び第4電極30b,30dの静電容量の減少分とが一致することとなる。このため、両者の静電容量の平均は一定値となる。   Further, from the relationship between the shape and arrangement of the four electrodes 30a to 30d, as shown in FIG. 5, the increase in the capacitance of the first and third electrodes 30a and 30c, the second and fourth electrodes 30b, The amount of decrease in the capacitance of 30d matches. For this reason, the average of both electrostatic capacitances becomes a constant value.

図7は、静電容量の平均を示す概略図である。図7に示すように、静電容量の平均((Cac+Cbd)/2)は液位に拘わらず一定値となる。なお、この一定値は液体Fの誘電率に依存するものであり、誘電率の異なる液体Fがタンク10に収容されている場合には異なる値となる。検出回路50は、図7に示す如く、静電容量の平均をとることにより、誘電率を求めることができ、誘電率補正を行うことができる。   FIG. 7 is a schematic diagram showing an average of capacitance. As shown in FIG. 7, the average capacitance ((Cac + Cbd) / 2) is a constant value regardless of the liquid level. This constant value depends on the dielectric constant of the liquid F, and is different when liquids F having different dielectric constants are accommodated in the tank 10. As shown in FIG. 7, the detection circuit 50 can obtain the dielectric constant by taking the average of the capacitance, and can perform the dielectric constant correction.

このようにして、本実施形態に係る静電容量式液位検出装置1によれば、4枚の電極30a〜30dは、同一形状であり、4枚の電極30a〜30dのうち対になる2枚の電極30a,30cは、液位の増加方向に対して一定割合で電極の幅が広くなっており、4枚の電極30a〜30dのうち対になる他の2枚の電極30b,30dは、液位の増加方向に対して一定割合で電極の幅が狭くなっている。このため、温度変化が生じた場合であっても、2枚の電極30a,30cに基づく静電容量出力と他の2枚の電極30b,30dに基づく静電容量出力については、同様に変化することとなり、両者の差分をとることによって温度補正が可能となる。また、温度補正が可能となるため、温度センサを別途設ける必要がなく構成の複雑化を抑制することができる。   Thus, according to the capacitive liquid level detection device 1 according to the present embodiment, the four electrodes 30a to 30d have the same shape, and two of the four electrodes 30a to 30d are paired. The electrodes 30a and 30c are widened at a constant rate with respect to the increasing direction of the liquid level, and the other two electrodes 30b and 30d that are paired out of the four electrodes 30a to 30d are The width of the electrode is reduced at a constant rate with respect to the increasing direction of the liquid level. For this reason, even when a temperature change occurs, the capacitance output based on the two electrodes 30a and 30c and the capacitance output based on the other two electrodes 30b and 30d change in the same manner. Therefore, temperature correction is possible by taking the difference between the two. Further, since temperature correction is possible, it is not necessary to separately provide a temperature sensor, and the configuration can be prevented from becoming complicated.

さらに、液位が上昇すると2枚の電極30a,30cにおける静電容量は一定割合で増加することとなり、他の2枚の電極30b,30dにおける静電容量は一定割合で減少することとなる。しかも、4枚の電極30a〜30dは同じ形状であるため、上記増加分と減少分とは一致することとなる。よって、2枚の電極30a,30cに基づく静電容量出力と他の2枚の電極30b,30dに基づく静電容量出力との平均は、液位に拘わらず誘電率を加味した一定値となる。これにより、誘電率が明らかとなり、誘電率補正が可能となる。   Furthermore, when the liquid level rises, the capacitances of the two electrodes 30a and 30c increase at a constant rate, and the capacitances of the other two electrodes 30b and 30d decrease at a constant rate. In addition, since the four electrodes 30a to 30d have the same shape, the increase and the decrease correspond to each other. Therefore, the average of the capacitance output based on the two electrodes 30a and 30c and the capacitance output based on the other two electrodes 30b and 30d is a constant value that takes into account the dielectric constant regardless of the liquid level. . Thereby, the dielectric constant becomes clear and the dielectric constant can be corrected.

従って、誘電率補正及び温度補正を可能として液位の検出精度を向上させると共に、構成の複雑化を抑制することができる。   Accordingly, the dielectric constant correction and the temperature correction can be performed to improve the liquid level detection accuracy, and the configuration can be prevented from becoming complicated.

また、介在部材40は、液位の変化方向に伸びる円筒であって、金属フロート20は、液位の変化方向からみて円形状であって、円筒内に配置され、4枚の電極30a〜30dは、円筒外壁に接触状態で設けられている。このため、金属フロート20は円筒によりガイドされることとなり、且つ、4枚の電極30a〜30dが円筒外壁に接触状態で設けられているため、金属フロート20と4枚の電極30a〜30dとの位置関係を保持し易くすることができる。   Further, the interposition member 40 is a cylinder extending in the change direction of the liquid level, and the metal float 20 is circular when viewed from the change direction of the liquid level, and is disposed in the cylinder, and the four electrodes 30a to 30d. Is provided in contact with the cylindrical outer wall. For this reason, the metal float 20 is guided by the cylinder, and the four electrodes 30a to 30d are provided in contact with the cylindrical outer wall, so that the metal float 20 and the four electrodes 30a to 30d are in contact with each other. The positional relationship can be easily maintained.

なお、図2に示すように、金属フロート20は円筒の介在部材40の内部に配置されている。このため、金属フロート20をなるべく介在部材40に近接するように設計することで、金属フロート20と介在部材40との隙間に浸入する液体Fの量を少なくすることができ、毛細管現象や表面張力により金属フロート20と介在部材40との間に液体Fが浸入したとしても影響を受け難くすることもできる。   As shown in FIG. 2, the metal float 20 is disposed inside a cylindrical interposed member 40. Therefore, by designing the metal float 20 as close as possible to the interposition member 40, the amount of the liquid F that enters the gap between the metal float 20 and the interposition member 40 can be reduced, and capillary action and surface tension can be reduced. Thus, even if the liquid F enters between the metal float 20 and the interposition member 40, it can be made less susceptible to influence.

加えて、特許文献2に記載の液位検出装置ではフロート軸やフロートに高い精度が要求され、製造コストが高くなってしまうが、本実施形態ではコスト面でも有利である。すなわち、本実施形態では金属フロート20の大きさや介在部材40の大きさがやや異なっていたとしても、静電容量の大きさがやや変化するのみであり、その差分や平均には影響がないことから、製造コストを抑えることができる。   In addition, in the liquid level detection device described in Patent Document 2, high accuracy is required for the float shaft and the float, which increases the manufacturing cost. However, this embodiment is advantageous in terms of cost. That is, in this embodiment, even if the size of the metal float 20 and the size of the interposition member 40 are slightly different, only the size of the capacitance is slightly changed, and the difference or average is not affected. Therefore, the manufacturing cost can be suppressed.

特に本実施形態では寸法誤差の影響から、金属フロート20と介在部材40との隙間が大きくなり、金属フロート20が横方向(液位変化方向に対して垂直な方向)に移動したとしても、その影響を受けない。例えば、図4に示すように、金属フロート20が第1電極30aの方向に移動したとする。この場合、静電容量Caは大きくなるが静電容量Ccは小さくなり、バランスがとれ、静電容量Cacの変化が抑えられる。よって、金属フロート20が横方向に移動しても液位の検出精度に問題が無く、金属フロート20や介在部材40に厳密な寸法を要求されないことから製造コストを抑えることができる。   In particular, in the present embodiment, the gap between the metal float 20 and the interposition member 40 becomes large due to the influence of the dimensional error, and even if the metal float 20 moves in the lateral direction (direction perpendicular to the liquid level change direction) Not affected. For example, as shown in FIG. 4, it is assumed that the metal float 20 has moved in the direction of the first electrode 30a. In this case, the capacitance Ca is increased, but the capacitance Cc is decreased and balanced, and the change in the capacitance Cac is suppressed. Therefore, even if the metal float 20 moves in the lateral direction, there is no problem in the liquid level detection accuracy, and the metal float 20 and the interposition member 40 are not required to have strict dimensions, so that the manufacturing cost can be suppressed.

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。   As described above, the present invention has been described based on the embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment, and may be modified without departing from the gist of the present invention.

例えば、本実施形態に係る静電容量式液位検出装置1は液位に応じて変位する金属フロート20をタンク10の中央部に有しているが、これに限らず、タンク壁側に有していてもよい。さらに、介在部材40は液位の変化方向に伸びる円筒であるが、これに限らず円筒でなくてもよいし、液位の変化方向に対してやや傾いた方向に伸びていてもよい。   For example, the capacitance type liquid level detection device 1 according to the present embodiment has the metal float 20 that is displaced according to the liquid level at the center of the tank 10, but is not limited to this, and is provided on the tank wall side. You may do it. Furthermore, although the interposition member 40 is a cylinder extending in the liquid level change direction, the present invention is not limited to this and may be a cylinder, or may extend in a direction slightly inclined with respect to the liquid level change direction.

また、本実施形態において4枚の電極30a〜30dは台形状となっているが、これに限らず、直角三角形など他の形状であってもよい。加えて、本実施形態では4枚の電極30a〜30dを有していればよく、付加的に他の電極を備えていてもよい。すなわち、少なくとも4枚の電極30a〜30dを備えていればよい。   In the present embodiment, the four electrodes 30a to 30d have a trapezoidal shape, but the shape is not limited to this and may be other shapes such as a right triangle. In addition, in this embodiment, it is only necessary to have four electrodes 30a to 30d, and other electrodes may be additionally provided. That is, it is only necessary to include at least four electrodes 30a to 30d.

また、本実施形態に係る金属フロート20は円柱形状であるが、これに限らず、球形状であってもよい。なお、金属フロート20が円柱形状である場合、円柱上部及び下部と4枚の電極30a〜30dとの距離が等しくなり、金属フロート20と4枚の電極30a〜30dの対向面積が大きく、且つ短い距離で配置できるため、液位の検出精度の面で有利である。一方、金属フロート20が球形状である場合、耐圧に優れているため高圧液化ガスタンクに使用する場合に有利である。   Moreover, although the metal float 20 which concerns on this embodiment is a column shape, not only this but a spherical shape may be sufficient. When the metal float 20 has a cylindrical shape, the distance between the upper and lower portions of the cylinder and the four electrodes 30a to 30d is equal, and the opposing area between the metal float 20 and the four electrodes 30a to 30d is large and short. Since they can be arranged at a distance, it is advantageous in terms of liquid level detection accuracy. On the other hand, when the metal float 20 has a spherical shape, it is advantageous when used in a high-pressure liquefied gas tank because of its excellent pressure resistance.

1…静電容量式液位検出装置
10…タンク
20…金属フロート
30a〜30d…電極
40…介在部材
50…検出回路
60…フランジ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Capacitance type liquid level detection apparatus 10 ... Tank 20 ... Metal float 30a-30d ... Electrode 40 ... Interposition member 50 ... Detection circuit 60 ... Flange

Claims (2)

静電容量の変化に基づいて液位を検出する静電容量式液位検出装置であって、
液位の変化に応じて変位すると共に金属電極を有する金属フロートと、
前記金属フロートの周囲において液位の変化方向に伸びる4枚の電極と、
前記金属フロートと前記4枚の電極との間に介在される誘電性を有する介在部材と、を備え、
前記4枚の電極は、同一形状であり、
前記4枚の電極のうち対になる2枚の電極は、液位の増加方向に対して一定割合で電極の幅が広くなっており、
前記4枚の電極のうち対になる他の2枚の電極は、液位の増加方向に対して一定割合で電極の幅が狭くなっている
ことを特徴とする静電容量式液位検出装置。
A capacitance type liquid level detection device that detects a liquid level based on a change in capacitance,
A metal float that displaces according to the change in liquid level and has a metal electrode;
Four electrodes extending in the direction of change in liquid level around the metal float;
A dielectric intervening member interposed between the metal float and the four electrodes,
The four electrodes have the same shape,
Of the four electrodes, the two electrodes paired with each other have a wide width at a constant rate with respect to the increasing direction of the liquid level,
The other two electrodes paired out of the four electrodes have an electrode width narrowed at a constant rate with respect to the increasing direction of the liquid level. .
前記介在部材は、液位の変化方向に伸びる円筒であって、
前記金属フロートは、液位の変化方向からみて円形状であって、前記円筒内に配置され、
前記4枚の電極は、前記円筒外壁に接触状態で設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の静電容量式液位検出装置。
The interposition member is a cylinder extending in the direction of change of the liquid level,
The metal float is circular when viewed from the direction of change of the liquid level, and is disposed in the cylinder.
The capacitance type liquid level detection device according to claim 1, wherein the four electrodes are provided in contact with the cylindrical outer wall.
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