JPS5990018A - 流体レベルの測定方法およびその装置 - 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、固定容器または貯槽中の流体のレベルおよび
／または量を／ＩＩＩ定し、指示する方法およびその装
；的に関するものであり、特に、航空機、船舶および陸
！、中輛などに使用されている燃料タンクのような、乗
物用焼石タンク中の燃ネ′ｌのレベルオたは１ｄをｉｌ
：確に測定する場合に適用できるものである。さらに共
体的には、本発明は、容＋１１型浸清センサ、すなわち
検出素子を包含する、流体レベルまたは流体量の７１１
１定および表示方法、ならびにその装置に関するもので
ある。

貯蔵タンク内の液体レベルおよび容器１１をＡｌｌ＋定
するために、多くの技術が開発されている。自動１１の
燃料タンクの燃料レベルをｉｌＩＩＩ定する最も−・般
的な装置においては、タンク内にｉｆｆｆｆ抗抵抗用し
ている。可変ＩＩシ抗のワイパーアートは、枢モ１１を
介してフロートに接続され、このフロートはタンク中の
燃料の１−面を探知するものである。乗物が傾斜路面１
．を走行している時には、燃料の表面レベルは、燃料タ
ンク１内で正常な水平基準面に対しである角度で傾斜し
ており、そのためにフロートは正確なレベルより高くな
り、あるいは低くなり、ｉにって謂ったレベルを検出す
ることになる。この現象は「燃料レベルの変動」と７１
ゎれている。さらに乗物が走行を開始し、加速し、減速
しあるいは停止すると、貯蔵された燃料に波が発生する
。

この現象は通常［スロッシング（ｓｌｏｓｈｉｎｇ）　
Ｊ　と呼ばれており、これにより、フローＩ・は跳ねＬ
がったり落下したりして、燃料Ａｌｌ＋定の読取りに不
都合を来たす。燃料レベル変動およびフロ・ンシングの
イ′Ｉ用を減少させるために、機械的および電気的な１
戒哀手段が、溝しられてきたが、これらは、燃料Ｌ／ベ
ベル瞬間的に、かっｉｌ、確に４１１１定するために相
応しいものではない。燃料計・ベルの変動およびスロツ
シングの悪影響は、航空機および高速の自動中および船
舶の燃料タンクの場合に特に問題である。

燃ｔ’ルベルの測定および表示の際の、燃料レベルの変
動およびスロッシングの問題を解決するために、液体容
器またはタンク内で好適な電気回路およびＡｌｌ＋定お
よび表示装置と共に、浸漬コンデンサユニンｔ・ずなわ
ぢ検出素子を使用する装置が多数提案されている。例え
ば米国特消第２　、３５７　、０２３°弓、０．　Ｗ、
　Ｒｅ１ｄ他、うｈ明の名称「液面４（１１定装置」に
は、液体容器内に配置されたプレート７１１浸漬コンデ
ンサユニットを使用することが開示されており、このコ
ンデンサユニットに対して、＆＆　体自体かプレ１−１
・間で１４重体となる。この浸漬コンデンサの静電界に
イｉｆ＋は変化可能であり、容器内の液体レペθしに応
じて変化する。容器内の異なる位；〆１に配置された多
数のプレートの対からなるコンデンサユニ、Ｉ・を構成
することによって、液体スロッシングまたはサージング
および液体レベル変動の作用が誠少され、浸漬ユニント
のよりｉｆ：　（ｌｖｆな容量値が得られる。浸漬コン
デンサユニット（一対のプレー）・から成るもの、また
は複数対のプレー）・から成るもの）は、交流ブリッジ
回路に電気的に接続されており、このブリ・ンジ回路は
、ブリッジのアームをそれぞれ形成する一定の↑９しい
静電容量の２つのコンデンサを有している。前記ブリッ
ジの他の２つのアートは、可変容量コンデンサおよび浸
漬コンデンサから成っている。ｒ）１ｊ記フリンジ回路
（周知のホイー）・ス）・ン構造のもの）は、所定周波
数の交流゛１「源、検出器および測定値表示回路に接続
されている。液体が、容器内の浸漬コンデンサユニット
のプレー）・間の１）＾電空間に残存する限り、前記ブ
リッジ回路は不１７．衡な状ｊｆＨ％になるように配置
されている。

米国（！丁発行特許第２３．４！３３号、Ａ、　Ｅｄｅ
ｌｍａｎ、発明の名称ｒ　ｌｆζ面汁」にも、プレート
型浸漬コンデンサユニットを備えた液体レベル検出測定
値表示回路が開示されている。「測定コンデンサ」と称
するこのユニ７＋・は、容器またはタンク中の液体のレ
ベルに対１心して変化する静’ｉｌｉ：　＊　Ｍ値を有
する。

また、この回路は、プレート型の「比較コンデンサ」ユ
ニントを含み、このユニットは、液面または容積を測定
すべき液体の巾に、常に完全に侵清保持されているもの
である。この比較コンデンサは、異なった液体（ｙなっ
た誘電値を有する）に対して静電界Ｊ−が変化するが、
Ａ１１定コンデンサに対しては変化せず、また同じ液体
の種々のレベルを検出するには、液体レベルのＩ！ＩＩ
Ｉ定が、液体の誘゛市定数およびその変化により影響さ
れないように補償値または比較静電容量値を回路にｌ４
する。

測定コンデンサユニットおよび比較コンデンサユニット
の両刃は、測定すべき液体とほぼ同じ雰囲気中に置かれ
る。

米国特、ｉ’Ｆ　第４　、１９４．３９５号、Ｔ、　Ｊ
、　Ｗｏｏｄ、発明の名称ｒ容量型液面検出器］には、
液面を１１１１定する容ｆｉｔ　！Ｉ’！センサが提案
されており、このセンサは、複数の同様なプレー）・！
ＩＩ！コンデンサが１１行に配列されている。各コンデ
ンサ（相互に分離している）の誘電空間には測定すべき
液体が入り、この前体は（もし存在すれば、液体」二の
空気と共に）空間において１誘電体を構成し、各コンデ
ンサの容Ｑｉ値を示す。各コンデンサは同様に配列され
ているので、各コンデンサのプレート間における液体誘
電体（もしイｆ存すれば空気も含む）が等しい面積を被
覆する時にのみ、これらのコンデンサは等しい値の容部
を示す。容器中の液体の液面または容積を測定している
ときに、その液体が揺動している場合、または１常な液
体基準面に対して液面が傾旧している場合には、液体（
誘電体として作用）は、各コンデンサの異なる面積を被
覆し、これらのコンデンサは、異なった値の容部を示す
。４＝ｆ　ｈＲしている回路は、各コンデンサにその値
を求め、各界Ｉｌ（イ１／ｆが等しい値に近刊いた時に
、この装置は各（１ηのうちの１つを読取り、容器中に
存在している液体の液面または容量を記録する。

先行技１＋お７の容１．ｉ型液体レベルセンサおよびそ
れに旧居する検知用、平衡用、変換用およびＷｌｌｌ定
値表示用の回路は複雑であり、かつ液体の揺動および！
後面変動の問題の解決、ならびに４１１定すべき液体の
物理的および化学的特性の変化、および液体およびその
容器の周囲の多様な特性が液面および容積Ｎ１１ｌ定に
及ぼす影響などの解決には不充分である。本発明は、先
行技術の複雑性に対処し、周囲の条件変化および漂遊容
量に対して殆ど影響されない、多重コンデンサ型の容量
センサ、すなわち検出素子およびｒ；ｎ単な付属回路の
独特な作動によって、液体のレベルまたは容積をｉＥ確
に測定する方法および装置を提供するものである。

従って、本発明の目的は、固定構造物用および乗物用の
液体貯蔵容器および貯槽における、液面または容積の測
定に適用することができる、改良された容ＪＩｌ型検出
方法およびその装置を提供することにある。

本′発明の他の目的は、液体貯槽中の液体が揺動してい
る場合および／または正常な基準面に対して傾斜してい
る場合に、液体のレベルまたは容積をＩＩ：、確に検出
し、かつ４１１１定する多重コンデンサ型の容量型液面
または容積測定方法およびその装置を提供することにあ
る。

本発明の更に他の「１的は、流体およびその容器の周囲
の条ぞ１の変化が、測定精度に対して比較的に影響を与
えない、多重コンデンサ設ｉｔの容量型流体レベルｌ！
ＩＩＩ定方法およびその装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、簡単な交流ブリッジ回路を右
する多毛コンデンサ型の、容量型流体レベルセンサを提
供することにあり、このセンサは検出器および直接読取
り回路を含んでおり、流体および容器の周囲条件の変化
、即ち、流体の連動および容器の傾斜、または、センサ
のブリッジシステムにおける漂遊容量に影響されないも
のである。

本発明は、従来の流体レベルまたは容積の測定装、＋、
ｙｉの改良を意図したものであり、あらゆる形式の流体
貯蔵容器および貯槽に広く適用することができ、かつ導
１Ｅ性流体並びに非導電性流体のレベルまたは容積の７
１１定に適したものである。また、この装置は、少なく
とも一部分が液体材料からなる・４電性および非導電性
流体のレベルおよび容積の４１１１定に適用できる。

注、ａ５および理解すべきこととして、本明細書におい
て「流体」という用語は、流れ易く、すなわち、容器の
形状または構造に合致し易く、かつ、電気的に不導性ま
たは良導性の単一成分または多成分物質または組成物を
意味するものとする。従って、「流体」という川＋ｉＡ
は、広範囲に種々のものを含み（限定なく）、例えば、
液体、気体、粉末または粒状体、液体／液体混合物また
はエマルション、液体／％休体合物または分ｎｉ１体、
液体／固体混合物、および気体／固体混合物を含むもの
である。「流体」なる用語の定義に関し、理解されるよ
うに、ある流体を含む多成分物質は、各成分に対して異
なった測定ｔｊｆ能な誘電値を示す筈である。従って、
多成分流体または回し物質の異なった相から成る流体の
場合、測定１丁能な差異は、ぞのような１視分または相
の誘゛屯率によって示される筈である。

本発明自体、ならびに流体レベルおよび流体量の′Ａ１
１ｌ定へ本発明を利用することについての説明を容易に
するために、本発明に係る装置は、主として、ｉ（１体
レベルまたは液体容積の測定に関連して説明する。

本発明は、独特な形状の容量型センサす、なわち沖１定
用検出素子を含み、それは、通常の配置では、流体貯槽
の先端あるいは高い位置から、下端あるいは低い位置ま
で延びている。容Ｍ型センサは、４つのプレート型コン
デンサからなり、これらのコンデンサは、探知すべきレ
ベルの全範囲にわたって貯蔵流体と接触するようにし、
かつ、全てのコンデンサが、前記流体、大気および容器
の周囲条！Ｉにさらされるように、組合わされて平行に
延びている。４つのコンデンサは、４つの導電性コンデ
ンサ素子から構成されており、各素子は２つの′電気的
に接続したコンデンサプレー１・（極根）からなってい
る。各コンデンサ素子は、−・定の間隔で相７７−に＃
隔して取り伺けられ、かつこれらの素子は、これらの各
プレートが隣接するコンデンサ素子のプレーＩ・と共に
誘゛厄空間を形成し、」１ソリ伺けられたコンデサ素子
が一体的に４つの誘゛准空間を形成するように、取イ・
１毛段によって配列されている。−・定の誘電値を有す
る物質が、２つの１銹電空間内に装ｊＥＱされ、これに
よって、各空間形成プレーＩ・と共に、　・定静電容ｈ
１値の−・対のコンデンサを形成する。他の２つの誘電
空間は開放したままであり　検出すべき流体の変動量を
受容し、またその空間を形成している各プレートは、変
動する流体と協（動して、一対のり変コンデンザを形成
している。

本発明の多毛コンデンサセンサの望ましい実施例におい
ては、２つの固定コンデンサは等しい静゛１Ｌ容！１１
値を有し、かつ、これらのコンデンサが測定すべき流体
およびその容器の周囲条件に対して同様に応答するよう
に、相介に同様に形成および配列されている。２つの可
変コンデンサも、これらが流体および容器の周囲条件に
対して同様にＩＬ：答するように、相Ｔｅｌに同様に形
成および配列されている。２つの可変コンデンサは、同
様に配列されているので、各コンデンサのプレート間の
流体（特定の誘′屯伯を有する）が等しい空間を満たし
、かつ、雰しい面Ｊｔ”ｔを被覆する１時にのみ、これ
らのコンデンサは等しい容Ｍ値を示す。その結果、容器
中の流体が揺動している時、または容器内における静１
に状態の正常な面に対してずれている１１！？、２つの
口ｆ変コンデンザにおいて誘電体として作用している流
体は、各コンデンサの異なる空間容積を満たし、かつ、
異なる面積を被覆し、その結果これらのコンデンサは異
なる仙の容量を示す。

以ドに５工細に述べるように、容１型センサの独特な構
造により、−・対の固定コンデンサ（同様な静゛屯容呈
値を有する）および−・対のｉｉＪ変コンデンザは、交
流発生機（設定周波数において一定の゛市川を有する）
および旧居の電流検出、測定および／１ＩＩＩ定仙表示
装置回路を有する標準的な交流ホイートストンブリッジ て直接用いられている。センサを形成している２つの固
定コンデンサおよび２つの可変コンデンサからなるブリ
ッジ回路は、液体が容器内において可変コンデンサのプ
レーｉ・間の１誘電空間内に存在する限り、不ｉ１１衡
な状１８；（電流が検出回路を流れる）になるように配
置される。このように構成されかつ作動するブリッジに
よって，検出回路は、内部にセンサを配置Ｎしている容
器中の流体のレベルまたは容積の直接的な測定値として
、直線的なブリッジの不ｉＴｉ衡値（　’＋ｊ（Ｌ流値
）を読取る。ブリッジ回路の全てのコンデンサは、装置
内の多重コンデンサセンサの部分をなし、かつ該センサ
を構成しているので，ブリッジ回路は漂遊容量には影響
されず、かつ、そのようなブリッジ回路コンデンサ部材
は、全て同様な周囲条ヂ１下に置かれる。

センサユこントの２つのＴｆｌ　Ｒコンデンサは、近接
しかつ分ＮＥシた位置の流体レベルによって、その容量
イ１ｒｉが直接的に影響を受け、不Ｊ属の検出回路は、
センサコンデンサの仙を読取り、これらのセンサコンデ
〉・すにおける流体レベルが亨しい場合（この１１１Ｆ
．、静電容量イ直が等しい）、出方特性値を出すように
設Ａ１されている。このような場合、ブリッジの不ｉＦ
衡値（電流値）が４１１定され、７１１１定値表示回路
は、′電流値に対して直線関係にある１確な流体レベル
または容積の値を（　ｊ−ｉＴ視的におよび７／または
記録として）表示する。従って、未発ＩＪＩの独特のセ
ンサ、すなゎ゛ち検出素子は、流体レベルおよび容積を
監視し、かつ測定し、また直接デジタル読取り表示で、
またはアナログ表示で、および／または印刷して、ある
いは制御もしくは他の１」的の電気信壮として表示およ
び／または記録する簡単な交流ブリッジおよび旧居の回
路にょってａｌｌｌ定値を伝達する。この装置の回路は
、新たなレベルまたは容積の値を読取るまで、前回のレ
ベルまたは容積の１１１１１定価を保持するように設計
することもできる。

次に、図面に従って、本発明を更に詳細に説明する。

本発明の多毛コンデンサ液体レベルセンサ１０は、第１
図において、ある量の液体１５を含む液体貯槽ＩＩ　（
上壁１２、側壁１３および底壁１４を有する）内の取伺
位置に配置されている。図示のように、センサ１０は、
タンクの底から」一端まで延びており、かつ、センサの
垂１ｒ■軸が静的状態にある液体の表面に対して直交す
るように通常は配置されている。

他の複雑な構造の貯槽の場合には、貯槽内の液体レベル
の全範囲にわたってセンサが延びている限り、センサを
静的液体の表面に対して垂直な方向に取すイ・１ける必
要はない。

第１図の液体レベルセンサ＋ｏ（ｆＡ２図の横断面図に
示されている）は、４つの導′屯性コンデンサよ１川６
、１７、１８および１９から成り、これらの素子（ま　
それぞれ、２つのコンデンサプレー１・ｒＡＪおよび「
Ｂ」から構成されている。Ｊ１導電性素子２０が設けら
れ、この素子−は、コンデンサ素子をｔｊ：いに固定離
隔状に増刊けており、かつ、素子の各プレートが、隣接
するコンデンサ素ｒのプレートとバに、それらの間に誘
電空間を形成し、これによって、４つのコンデンサ素子
−がカーいに４つのλ秀゛ｉｋ空間を形成するように、
コンデンサ素子を配−する。第１図および第２図に示す
ように、Ｊ＋導電＋’ｌ取増刊子２０は、素子１６のプ
レートＡと素子１７のプレーＩ・Ｂどの間、および素子
１８のプレートＡと素子１８のプレー１−　Ｂとの間に
延びており、これらの対のプレート間の誘電空間を閉塞
している。従って、誘゛屯体のシートからなる非導電性
取イ９１素子２０は、素子１６の導電性プレー１−　Ａ
および素子１７の４電性プレー１−　Ｂと共に、また素
子１８の導電Ｐ１プレー１・Ａおよび素子１９の導電性
プレートＢと共に同様な固定容量（インピータンス）値
の２つのプレート型コンデンサもおよびＣ３を形成する
。

素子１６のプレー）Ｂおよび素子１９のプレー１−　Ａ
ならびに素子１８のプレートＢおよび素子１７のプレー
トＡによって（それぞれ）形成された誘電空間２１およ
び２２は開放しており、かつ、容積およびレベルが変動
する被検１１１液体およびこのレベル１−のノに気を自
由に受は入れる。従って、空間２１および２２内の変動
する液体およびノ人気の早は、素偵１６の導電性プレー
１−　Ｂおよび素子１８の導電性プレートＡ、ならびに
素子１８の導電性プレー１−　Ｂおよび素子１７の導電
性プレートＡと共に、変動する静電容ｉ、ｉ　（インピ
ーダンス）値を有する２つのプレート型コンデンサＣ１
およびＣ４を形成する。

多重コンデンサセンサ１０は、周知の手段により貯槽か
ら絶縁されている。導電に１リード線Ｌ１、Ｌ２、■、
３およびＬ４は、それぞれコンデンサ素子１６．１７．
１８および１９に接続され、かつ、貯槽１１から絶縁通
路を経て延びている。これらのリード線をさらに第３図
に示すように、交流発電回路ｒｅＪおよび検出、４１１
定およびＡｌｌ定植表示回路「ＤＪに接続すると、第４
図に略示されているような、標準的なホイートストン構
造の筒中なフリンジ回路が形成される。

前記交流発電回路ｅは、遮蔽入力リード線Ｌ２およびＬ
４を介してブリッジ回路（センサ１０のコンデンサＣ１
，Ｃ！、Ｃ３およびＣ４）に接続されている。出力線（
遮蔽されている）　Ｌ＋およびＬ３により、ブリッジ回
路は、検出回路Ｄ（必要であれば、適当な’ｌ（を流整
象回路を含む）、即ち、ブリンジ信号呼掛回路、電流測
定回路および電流表示回路に接続されている。ブリンジ
信号呼掛回路は、センサの可変コンデンサＣ１およびＣ
４の静電容量の各個が等しい場合（これらコンデンサが
等しい流体レベルを含む場合）にのみ応答するように設
ル１されている。

このような場合に、電流測定回路は、ブリッジの出力電
流の値を測定し、この出力のイ１〔目よ、電流値表示回
路により、読取り用の容積値または流体レベル値、ある
いは記録用の容積値あるいは流体レベル値に変換される
。別の態様の場合には、印加された交流電流の周波数ま
たは電圧は、検出回路（４１１定装置および／または測
定値表示装置を含む）が所定の点に設定される迄変化し
、この時、変動する周波数（またはそのＩＩＹ間）また
は電圧をそれぞれ検出することにより、ガロン、リット
ルまたは他の容積単位で、流体容積が直接読取られ、あ
るいは記録される。

第４図のフリンジ回路の場合には、各コンデンサは下記
のようなインピータンスイ１１ｊを有する。

固定コンデンサ Ｃ２のインピータンス＝４ Ｃ３のインピーダンス＝２３ Ｎ（変コンデンサ Ｃ１のインピータンス＝２゜ Ｃ４のインピータンス＝　ｚ４ また、検出回路りは、Ｚ５として表わされるインピーダ
ンス値を示す。設定周波数の交流発電回路は、ブリッジ
の両端に印加される−・定１［圧１゛ｅ」を有する。従
って、 ２２　＝　２３オ、Ｊ：　Ｕ　Ｚ＋　＝　Ｚａ　テＪ’
）　’Ｊ　、　カッＺ５が小さな値を有するならば、即
ち、Ｚ５＜ｚ！および今であれば、 検出回路を通過する電流「ｉ」は下記のように表わされ
る： １＝　−Ｘ　（ＣＩ　Ｃ２） 上式において、 ｅは′市川（＋ｒｉであり、かつ ｗ＝２π×周波数である。

検出回路内の電流値ｉは、コンデンサＣ１の容量値の変
化に対して直線的に変化する。従って、Ｃ１−ｑの関係
の変化は、電流値ｉの変化を測定することにより明らか
になる。さらに、適切な検出器および交％を発電回路で
（例えば、電流ｉを一定番と保持し、かつ、Ｗの値を変
化させるこ日こよって）角周波数Ｗの周期を測定するこ
とにより、Ｃ１−Ｃ２の値を読取ることができる。従っ
て、検出回路内の読取り手段は、内部に本発明のセンサ
が増刊（すられている貯槽または容器中の、液体の実際
の容積と直線的関係にある値を、デジタル表示すること
ができる。

なお、本発明の多重コンデンサ液体レベル検出方法は、
非導電性流体についての使用へ限定されるものではない
。センサの導電性コンデンサ素子のコンデンサプレーＩ
・を絶縁フィルムで被覆し、ＩＬ流が導電性流体を経由
して前記プレーｉ・間で短絡することを防１］−するこ
とによって、導電性流体の流体レベルまたは容積の測定
を同様に実施することができる。例えば、第５図におい
て、横断面で示されている流体レベルセンサ３０は、第
１図、第２図および第３図のセンサ１０と同様に設計さ
れており、非導電性素子４０によって、固定離隔状に取
り伺けられた導電性コンデンサ素子３Ｂ、３７．３８お
よυ′３９を含んでいる。４つの導電性コンデンサ素子
は、非導電性フィルム４３で被覆され、この非導電性フ
ィルムは、センサ３０を構成している一対の固定コンデ
ンサおよび一対のｉｉＪ変コンデンサの静電容量をその
まま保持するものである。

また、本発明の独特な多重コンデンサ装置は、貯槽また
は貯蔵容器中の液体のｌ／ベルまたは容積の＋ａ１１定
に限定されず、例えは、貯槽、容器、ホ。

パ笠の粉末および粒状物質のレベルまたは容積の／ｌ１
ｌＩ定にも使用できる。

本発明の装置は、２つ以上の成分の誘電定数が１１４な
る眼り、種／７の多成分系（液体／液体、液体／気体、
　ｌｆｋ休／体体、固体／気体等）の容積Ａｌ１定に広
く利用できる。さらに、装置をどのようなレベルまたは
容積のＡｌ１１定に使用する場合にも、多成分系（少な
くとも２つの物質）がＡｌｌ＋ｌｌ間にわたって含まれ
ている。例えば、簡単な燃料タンクの場合、タンク中に
空気がなく既知の誘電値を有する燃料が完全に充填され
ている時、およびタンクが既知の誘電値を有する空気の
みで燃ネ］が全く空である時の２例においてのみ、中・
成分系が検出される。全ての他の検出例では、燃才］と
空気のような多成分系の誘電値の測定を含んでいる。多
１曳分系の深さまたは容積の測定に、本発明の装置を適
用するだめの唯一の要件は、センサの１１丁変コンテン
サの２つの誘電空間が、測定すべき成分変化の全範囲に
わたって系にさらされることである。

前記のように、容器およびホッパ内の粉末および粒状物
質もまた多成分系であり、その深さおよび容積は本発明
の装置によって４１１定できる。このような物質は、自
動充填によるＩＪ菖贋な静１ト状態において測定ｔｉｆ
能な誘゛屯値を有している。従って、貯蔵されている物
質またはホッパに供給された物質のように、その物質と
空気とから成る２成分系のものに対しても、本発明の装
置は、容積または深さをｉ！Ｉｌ＋定することができる
。さらに、流動状ｙ島のそのような固体物質（固体／気
体混合物）の容積をも、木発明の装置によって測定する
ことができる。

未発明装置の更に複雑な適用例においては、気体中の液
体の容積を測定および表示することができる。例えば、
水の貯槽内に設けられたセンサ（コンデンサプレ−１・
１−に絶縁性被膜を有する）と　・体状のブリッジ回路
の検出回路に「満タン」および「空」の設定４ｆｉを；
産すノに施ずことによって。

１！′ｉ′槽中の水が貯槽内の空気中に小滴として汀が
して千１−ゼロになっている場合Ｃ１ｆり体／気体混合
物）でも、タンク中の水の１１％を正確に測定できる。

このように、木発明の装置は、空気と水滴の分散体の総
合誘電値を測定することができる。

本発明の多毛コンデンサセンサおよびこれと一体状の簡
ｒｌｔなホイートストンブリッジにより、深さおよび／
または容ｔ−を測定し表示すべき多成分系の他の例は、
多数提案することができる。このセンサ装置は、漂遊容
量に対して影響されない。

なぜならば、そのセンサ装置は、ブリッジ回路を構成し
ている固定コンデンサおよび可変コンデンサの全てを含
み、かつ、このようなコンデンサの全ては、同じ多成分
系および容器の周囲条４１１に伺されるからである。さ
らに、本発明のセンサ装置は、原料容器が異常に傾けら
れ、かつ、容器内の物質が揺動、または低温または高温
、あるいは無ｉＴｊ　ｉｌｉのような他の異常な条件下
にある物質のレベル、深さおよび容積の測定に適用する
ことができるものである。

本発明は、幾つかの好ましい具体例について詳細に説明
したが、当業者によって理解し得るように、本発明の新
規な概念の意図および範囲から逸脱することなく、種々
の変化および変更を加えることが可能である。従って、
本願の特許請求の範囲は、本発明の真の、Ｇ１図および
範囲内に該当するすべての変化および変更を包含するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多重コンデンサ液体レベルセンサを増
刊けた液体貯槽の破断図、第２図は第１図に示すセンサ
の横断面図、第３図は本発明の液体レベルおよび容積測
定装置において使用されている第１図の多毛コンデンサ
センサｒを含むブリッジ回路の電気回路図、第４図は第
３図の回路の概略構成図であり、センサのコンデンサを
典型的なホイーＩ・スＩ・ンブリッジ回路内に明確に示
すものであり、第５図は本発明の別の！ハ）様の流体レ
ベルセンサの横断面図である。 １０：　　　　　　　　センサ ｌｌ：　　　　　　　　貯槽 １６．１７．１８．１９：　　コンデンサ素子２０：　
　　　　　　　　Ｊｌ導電性素１？１．２２：　　　　
　　誘電空間 Ｃ１，Ｃ２、Ｇ３、Ｃ４：　　コンデンサＬ、・　Ｌ２
、Ｌ３、Ｌ４：　　　リード線ｅ：　　　　　　　　交
１１ｔ、発電回路Ｄ＝　　　　　　　　検出回路 特許出願人　エマニュエル・トワード 代理人　弁理士　　前　　島　　″ｒ 腎唇１１５８年３月２日 特許庁長官　若杉ｆ１１夫殿 １、事件の表示 昭和５８年　　判　訂　願第　１６８４３　　号２、発
明の名称　　流体レベルの測定方法およびその装置３、
補正をする者 事件との関係　特許出願人 氏名（名称）　　　　　エマニュエル・　トワー　ド４
、代理人　〒１１０　　　電話０３　（８４１，）　５
８６１番６、補正により増加する発明の数　な　し７、
補正の対象 願書添何図面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）所定の高さの範囲にわたって、流体貯蔵容器中の
   流体のレベルを測定する方法において、ａ）少なくとも
   前記の高さの範囲に等しい長さを有し、かつ一定のほぼ
   同様な静電容量（１（ｉを有する−・対のコンデンサ、
   および前記容器中のレベルが変動する流体を受容する同
   様な開放誘電空間を有し、かつ前記流体によって−・対
   の可変静電容量値のコンデンサーを形成する２つのコン
   デンサから構成された多重コンデンサ型流体レベルセン
   サを設け： ｂ）ホイートストンブリッジ ンサの辺を形成するように、前記センサの４つのコンデ
   ンサを互いに接続し、かつ−ゾ、１の一定値のコンデン
   サは前記ブリツクの２つの向かい合う辺として接続し、
   かつ一対の可変値のコンデンサは前記ブリッジの残りの
   ２つの向かい合う辺として接続してなｅ； Ｃ）前記ブリッジ回路の両端において、一定電圧および
   設定周波数の交流電源をブリッジの向かい合う角の第１
   組のブリッジ端子に印加し、かつ、該第１組の端子を、
   それぞれ１ｉ１ｊ記センサの固定コンデンサと可変コン
   デンサとの間に配４し； ｄ）前記ｆｉＳ１組の端子から独立し、かつブリツクの
   向かい合う角にある第２組のブリッジ端子にッ）１１記
   ブリツジを横切って接続された検出回路によりフリンジ
   回路を検出し、かつ、前記第２組の端ｒ−を、それぞれ
   前記センサの固定コンデンサと可変コンデンサとの間に
   配置し；さらにｅ）前記検出回路内の電流値を測定し、
   かつそのｊｆｉ流（ＩＱと直線関係にある流体レベルの
   値として前記イ１６を表示すること； から成る流体レベルのａ１１定力法。 （２）所定の高さの範囲にわたって流体貯蔵容器中の流
   体のレベルを測定する方法において、ａ）少なくとも前
   記の高さの範囲に等しい長さをイ１し、かつ−、’＋ｊ
   ：のほぼ同様な静電容量値を有する　対のコンデンサ、
   および前記容器中のレベルが変動する流体を受容する同
   様な開放誘電空間を有し、かつ１）ＩＪ記が６体によっ
   て−・対の呵変静【Ｅ容量値のコンデンサーを形成する
   ２つのコンデンサから構成された多重コンデンサ型流体
   レベルセンサを設け； ｂ）ホイートストングリンジ回路の４つのコンデンサの
   辺を形成するように、前記センサの４つのコンデンサを
   互いに接続し、かつ一対の一定値のコンデンサは前記ブ
   リッジの２つの向かい合う辺として接続し、かつ一対の
   り変ず＋０のコンデンサは前記ブリッジの残りの２つの
   向かい合う辺として接続してなり； Ｃ）前記ブリッジ回路の両端において、一定゛屯用およ
   び設定周波数の交流電源をブリッジの向かい合う角の第
   １組のブリッジ端子に印加し、かつ、該第１組の端子を
   、それぞれｒｔｉＪ記センサの固）ｊｌコンデンサと可
   変コンデンサとの間に配置し； ｄ）検出回路を、該第１組の端子と独立し、かつブリッ
   ジの向かい合う角にある第２組のブリッジ端子−に、前
   記ブリッジを横切って接続し、かつ該第１　Ｍｌの端子
   を、それぞれ、前記センサの固定コンデンサとｉｔ）変
   コンデンサとの間に配置し、さらに、前記検出回路に電
   流値測定および゛電流値表示回路を設けてなり； ｅ）ゼロ点、および容器および可変容量コンデンサの１
   ４電空間内の流体の最高レベルについて、ゼロおよび最
   大点を、該電流値表示回路に設定し；さらに ｆ）前記検出回路内の′ｉシ流（＋ｉ’ｉを′Ａ１１定
   し　かつその電流（ｆｉと直線関係にある流体レベルの
   値としてｌ１ｉｊ記仙を表示すること； から成る流体レベルの′Ａｌ１１定方法。 （３）所定の容積の範囲にわたって、流体ｔｒｉ’　Ｍ
   容器中の流体の１１を測定する方法において、ａ　）　
   ＋３ｉｊ記容器の容積の範囲にわたる長さを有し、かつ
   　定のほぼ同様な静電容量値を有する一対のコンデンサ
   、およびｒｉｉｔ記容器中容器中変動する流体を受容す
   る同様な７３８放誘電空ｊ１）１を有し、かつ前記流体
   によって一対のり変静電容埴値のコンデンサーを形成す
   る２つのコンデンサから構成された多重コンテノザ型流
   体Ｉ１１センサを、没け： ｂ）ホイーＩ・ストンブリッジ回路の４つのコンデンサ
   の辺を形成するように、前記センサの４つのコンデンサ
   をｌＬいに接続し、かつ一対の−・定（１／ｉのコンデ
   ンサは前記ブリッジの２つの向かい１゛緊う辺と［７て
   接続し、かつ一対の＋ｉＪ変値のコンデンサは前記ブリ
   ッジの残りの２つの向かい合ら〃として接続してなり； Ｃ）前記ブリッジ回路の両端において、一定゛屯用およ
   び、没定周波数の９Ｓ流′准源をブリッジの向がい合う
   ｒりの第１組のブリッジ端子に印加し、がっ、該’Ａ　
   １組の端子を、それぞれ前記センサの固定コンデンサと
   ｉｉｌ変コンデンサとの間に配置］７　； ｄ）前記ｊｒ’ｓ　１組の端子から独立し、かつブリッ
   ジの向かい合う角にある第２組のブリッジ端ｒ−に前記
   ブリッジを横切って接続された検出回路によりブリッジ
   回路を検出し、かつ、前記第２組の端ｒ−を、それぞれ
   ＋ｉｒＪ記センサの１７Ｊ定コンデンサと可変コンデン
   サとの間に配置し；さらにｅ）前記検出回路内の電流値
   を７１１１定し、かつその電流（ＩＣ（と直線関係にあ
   る流体！ｉ（の値として前記値を表示すること； から成る流体１峰の４１１定方法。 （４）前記検出回路において測定された電流値な流体の
   １．１と１２て直接ディジタル読取りディスズ１／−に
   表りξすることからなる特１：１請求の範囲第３項に記
   ・１夕の流体貯蔵容器中の流体量の４１１定方法。 （５）前記検出回路においてＡ１１定された電流値を流
   体の星よして、直接アナログディスプレーに表示するこ
   とからなる特許請求の範囲第３項に記載の流体貯蔵容器
   中の流体量の１１σ定方法。 （６）所定の高５の範囲にわたって流体貯蔵容器中の流
   体のレベルを測定する装置において、ａ）少なくとも前
   記の高さの範囲に等しい長さを有し、かつ、 ｉ）既知の、−・定の、かつ実質的に同様な静電界ＩＩ
   ）値を有する一対のｐｉＳ１コンデンサ１および １１）前記容器内のレベルが変動する流体を受容する同
   様な開放空間を有し、かつ、ｉ’（変の静電容ｊｔｉ値
   をイＪする一対の第２コンデンサ；から形成された多重
   コンデンサ型流体レベルセンサと； ｂ）ホイートスＩ・ノブリンジ回路の４つのコンデンサ
   の辺を形成するように、前記センサの４つのコンデンサ
   を互いに接続し、かつ一対の一定値のコンデンサは前記
   ブリッジの２つの向かい合う辺として接続され、さらに
   一対の可変値のコンデンサは前記ブリッジの残りの２つ
   の向かい合う辺として接続されてなる装置； Ｃ）前記ブリッジ１ｍｌ路の両端の向かい合う角にあり
   、かつ前記センサの固定コンデンサと可変コンデンサと
   の間に配置された第１組のブリッジ端子に、一定の電圧
   および設定周波数の交流を供給する電源；および ｄ）前記第１組の端子から独立し、かつブリッジの向か
   い合う角における第２組の端子に、ブリッジを横切って
   接続された検出回路で、前記第２組の端子のそれぞれは
   、前記センサの固定コンデンサおよび０５変コンデンサ
   の間に配置されており、かつ前記検出回路は、電流値測
   定回路および電流（＋Ｑ表示回路を含んでなる；流体レ
   ベルの４１１定装置。 （７）前記装置の多重コンデンサー型流体レベルセンサ
   ーを構成する第１対および第２対のコンデンサーが、絶
   縁フィルムで被覆されてなる４！ｒ詐請求の範囲第６項
   に記載の流体貯蔵容器中の流体レベルのＡ１１定装置。 （８）前記検出回路の゛市流値Ａｌ１１定回路は、交流
   のブリッジバランス電流を、前記容器内の流体の直線的
   直接４１１１定（＋ｒｉとして測定してなる特許請求の
   範囲第６項に記載の流体貯蔵容′４に中のＩＱ体レバ・
   ルの１１１１定装置。 （９）前記検出回路の電流イブ１表示回路は、検出回路
   中のＡｌｌ＋定回路の電流測定値を受け、該値を流体レ
   ベル（１ｆｉの直接ディジタル読取りディスプレーに変
   換してなる特許請求の範囲第８項に記載の流体貯蔵容器
   中の流体レベルの測定装置。 （１０）前記検出回路の電流値表示回路は、検出回路中
   の測定回路の電流測定値を受け、該値を流体レベル値の
   直接アナログディスプレーに変換してなる特許請求の範
   囲第８項に記載の流体貯蔵容器中の流体レベルの測定装
   置。 （ＩＩ）所定の容積の範囲にわたって流体貯蔵容器中の
   流体の量を測定する装置において、ａ）前記の容器の容
   積の範囲にわたる長さを有しかつ、 ｉ）既知の、一定の、かつ実質的に同様の静電界Ｊｔ　
   （、、ｌｉを有する一対の第１コンデンサ、および １１）前記容器内の、量が変動する流体を受容する同様
   な開放空間を有し、かつ、可変の静電容量値を有する一
   対の第２コンデンサ；から形成された多重コンデンサ型
   流体レベルセンサと： ｂ）ホイーＩ・ストンブリ・ジジ回路の４つのコンデン
   サの辺を形成するように、前記センサの４つのコンデン
   サを互いに接続し、かつ一対の一’Ｍ値のコンデンサは
   前記ブリングの２つの向かい合う辺どして接続され、さ
   らに一対の可変値のコンデンサは前記ブリングの残りの
   ２つの向かい合う辺として接続されてなる装置； Ｃ）前記ブリンジ回路の両端の向かい合う角にあり、か
   つ前記センサの固定コンデンサとｉｉｆ変コンテンザと
   の間に配置されたｆｆｌｔ組のブリッジ端ｒ−に、一定
   の電圧および設定周波数の交流を化１合する゛屯源；お
   よび ｄ）前記第１組の端−ｒから独立し、かつブリ、ジの向
   かい合う角における第２組の端子に、ブリ５．ツを横切
   って接続された検出回路で、前記第２組の端−ｒのそれ
   ぞれは、前記センサの１．＋４定コンデンサおよび可変
   コンデンサの間に配置されており、かつ前記検出回路は
   、電流値７１１定回路および電流（＋Ｔｊ表示回路を含
   んでなる；流体量の４１１１定装置。 （１２）前記検出回路の電流値Ｎｌｌ定１？回路は、交
   流のプリンシバランス電流を、ｒ）１ノ記容器内の流体
   の直線的直接ΔＩＩ　〉ｊ：’値として測定してなる特
   許請求の範囲第１１項に記１ｉ１の流体貯蔵容器中の流
   体量の４１１定装；〆１゜ （１３）前記検出回路の電流値表示回路は、検出回路中
   の測定回路の電流測定値を受け、１３亥値を流体Ｉ１１
   の直接ディジタル読取りディスプレーに変換してなる特
   許請求の範囲第１２項に記載の流体貯蔵容器中の流体量
   の測定装置。 （１４）［ｉｉｆ記検出回路の電流値表示回路は、検出
   回路中の測定回路の電流測定値を受け、該値を流体量の
   直接アナログディスプレーに変換してなる特７ｉｆｆｉ
   請求の範囲第１２項に記載の流体貯蔵容器中の流体Ｉ＾
   のｆｉ１１定装置。 （１５）所定の高さの範囲にわたって流体貯蔵容器中の
   流体のレベルを検出する流体貯蔵容器中に取り（＝Ｊけ
   られた容Ｍ４１）流体レベルセンサにおいて；ａ）それ
   ぞれが、２つの電気的に接続したコンデンサプレー１・
   を形成し、かつ少なくとも１１ｆ１記高さの範囲と等し
   い長さを有する、４つの導電性コンデンサよ了： ｂ）相Ｊｊ２に、固定離隔状に前記コンデンサ素子を取
   伺け、かつそのコンデンサプレートが、隣接するコンデ
   ンサ素子のコンデンサプレー１・と共に、これらの間に
   誘電空間を形成し、これにより１）ＩＪ記の取り伺けら
   れたコンデンサ素子が−・体的に４つの誘電空間を形成
   するように、１１１ノ記素ｒを配列する手段；および ｃ）２つの１誘′屯空間内に配置されて、各空間形成コ
   ンデンサプレ−１・と共に、−・定の静電界Ｉｄ−値の
   ２つのコンデンサを形成する、既知の一定の＋ｉＡ　’
   ｌｌｉ：稙を有する部材；から成り、残りの２つの１４
   電空間は開放して、レベルが変動する前記１（ｊ′蔵容
   器中の流体を受容し、これらの各コンデンサプＬ／−１
   −により、ｒＩＩ変静主静電容量値つのコンデンサを形
   成することを特許とする容１１）型流体しベルセンサ。 （１６）既知の静電容早値の２つのコンデンサは、実質
   的に同一の容量を有する特許請求の範囲第１５川に記載
   の容ｊ１１型ｌん体レベルセンサ。 （１７）４つの導電性コンデンサ素−ｆは、それぞれ辺
   縁の中央線に治って折曲げられ、゛電気的に接わ”＾し
   たコンデンサプレートを形成する四角形の金属板からな
   る特許請求の範囲第１５項に記載の容量型流体レベルセ
   ンサ。 （＋１３）　４つの導電す！１コンデンサ素γ−は、そ
   れぞれ辺縁の中央線に沿って９０度に折曲げられ、゛ｒ
   Ｅ気的にＩ妾続したコンデンサプレ−１・を形成する金
   属板からなる特許請求の範囲第１５ザ１に記載の容量型
   流体レベルセンサ。 （１８）取伺配置された導電性コンデンサ素ｒは、それ
   ぞれ同様の形状を有し、４つの同様な誘電空間を形成し
   てなる特許請求の範囲第１８項に記載の容ｉ＋ｔ　ＡＶ
   　１！、ｆ、　体レベルセンサ。 （２０）コンデンサ素子を一定の間隔を設けて取りイ・
   ｊける１段は、固体の電気絶縁性材料からなる特１：１
   請求の範囲第１５項に記載の容量型流体レベＪレセンサ
   。 （２１）コンデンサ素子を−・定の間隔を設けて取り伺
   ける手段は、−・定の誘電値を有する材料として２つの
   誘電空間中に延びており、前記誘電空間を形成するコン
   デンサプレートと共に、一定容量の２つのコンデンサを
   形成してなる＃ｉｊ訂請求の範囲第２０項に記載の容量
   型流体レベルセンサ。 （２２）　＋ｉｉ７記誘電空１１１１を形成する４つの
   導電性コンデンサ素子は、２対の向い合う空間を形成す
   るように配置されており、かつ−・定の誘電値を有する
   材料は、前記２対の空間のうちの１対の空間中に挿入さ
   れてなる特許請求の範囲第１５項に記載の容ｉ７１型流
   体レベルセンサ。 （２３）　ｉｉｉ＋記４つの導電性コンデンサ素子は、
   絶縁Ｐ１フィルムで被覆されてなる特許請求の範囲第１
   ５項に記載の容１１′ｉ型流体レベルセンサ。 （２４）所定の高さの範囲にわたって流体貯蔵容器中の
   流体のレベルを検出する流体貯蔵容器中に取り伺けられ
   た容量型流体レベルセンサにおいて；ａ）それぞれが、
   ｌｊいに−・定の角度をなす２つの゛電気的に接続した
   コンデンサプレー１・を形成しており、かつ少なくとも
   前記高さの＠四と笠しい長さを右する４つの同様な導電
   性コンデンサーも１′； ｂ）電気絶縁材料からなる取利は手段であって、その周
   囲に、オ（ドｒに、同定離隔状に０１１記コンデンサ素
   ｒをＪｌｙ伺け、かつそのコンデンサプレーＩ・が、隣
   接するコンデンサ素−ｒのコンデンサーｌ／−１・と共
   に、これらの間に、誘゛屯空間を形成１２、前記の取す
   イ・！けられたコンデンサ素子が！ｆいに４つの誘電空
   間を形成するように、前記素ｒを配列する取伺は手段；
   および ｃ）２つの誘゛屯空間内に配置されて、各空間形成コン
   デンサプレー！・と共に、既知の一定容量イ１ｃＩの、
   かつ回様な２つのコンデンサを形成する、既知の一定の
   誘電値を有する部材から成り、残りの２つの１誘電空間
   は開放して、レベルが変動する前記貯蔵容器中の流体を
   受容し、これらの各コンデンサプレートおよび前記空間
   内の流体により、可変静電容量イｆｔの２つのコンデン
   サを形成することを特徴とする容量型流体レベルセンサ
   。 （２５）導電性コンデンサ素子を−・定の間隔を設けて
   取り伺ける中央に配置された手段は、−・定の誘′屯仙
   を有する材料として２つの誘電空間中に延ひており、前
   記誘電空間を形成するコンデンサプレートと共に、−・
   定容１ｔの同様な２つのコンデンサを形成してなるＩ′
   ｒ訂請求の範囲第２４項に記載の容Ｉ１１型流体レベル
   センザ。 （２６）前記の同様な１１８゛市空間を形成する４つの
   同様な導’Ｔｒｉ性コンデンサ素イは、２対の向い合う
   空間を形成するように配置されており、かつ一定の１：
   〜゛屯値有する材ネ゛Ｉは、前記２対の空間のうちの１
   夕、Ｉの空間中に挿入されてなる特許請求の範囲第２４
   　Ｊｎに記載の容４７１型流体レベルセンサ。