KR100794945B1

KR100794945B1 - 액면 레벨 센서

Info

Publication number: KR100794945B1
Application number: KR1020040107845A
Authority: KR
Inventors: 기노우치신
Original assignee: 알프스 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2008-01-15
Also published as: JP2005181165A; KR20050063693A

Abstract

액면 레벨을 정밀도 좋게 측정할 수 있는 액면 레벨 센서를 제공하는 것이다.

액면 레벨 센서는 3 개의 센서부 (2, 3, 4) 와 측정회로 (6) 를 구비하고 있고, 센서부 (2) 와 센서부 (3) 는 용기 (1) 의 제 1 면 (1a) 에 소정의 거리를 두고 배치되어 있다. 센서부 (4) 는 용기 (1) 의 제 2 면 (1b) 에 배치되어 있고, 센서부 (2) 및 센서부 (3) 와는 각각 소정의 거리만큼 떨어져 있다. 각 센서부 (2, 3, 4) 에서 측정한 액면 레벨의 정보로부터는 용기 (1) 의 경사 각도를 산출할 수 있다.

액면 레벨 센서, 센서부

Description

액면 레벨 센서{LIQUID SURFACE LEVEL SENSOR}

도 1 은 본 발명의 실시형태에서의 액면 레벨 센서의 전체 구성도.

도 2 는 액면 레벨 센서의 센서부를 나타내는 도면.

도 3 은 액면 레벨 센서의 센서부의 분해 사시도.

도 4 는 측정회로의 일부 구성을 나타내는 도면.

도 5 는 본 발명의 실시형태에서의 액면 레벨 센서의 구성도.

도 6 은 본 발명의 실시형태에서의 액면 레벨 센서의 구성도.

도 7 은 본 발명의 실시형태에서의 액면 레벨 센서의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 용기 1a : 제 1 면

1b : 제 2 면 2, 3, 4 : 센서부

7, 10 : 커버 필름 (절연 필름) 11, 17 : 시일드층 (시일드)

12 : 측정전극 13 : 구동전극

15 : 참조전극 70, 72, 81 : 절연 필름

82 : 시일드전극 (시일드부) 83 : 시일드부

C1, C2, C3 : 축선 h0 : 기준위치

본 발명은 액면 레벨을 측정하는 액면 레벨 센서에 관한 것이다.

액체를 수용하는 용기에는 액면 레벨을 측정하는 액면 레벨 센서를 구비하는 것이 있다. 액면 레벨 센서로는, 예를 들어 플로트식 센서나 초음파를 사용한 센서, 정전 용량식 센서 등이 알려져 있다.

여기서, 용기가 예를 들어 높이 20㎜, 지름 20㎜ 와 같이 소형인 경우에는, 플로트식 센서에서는 플로트를 작게 해야 하기 때문에 플로트 자체의 부력이 너무 작아진다. 이 때문에, 가변저항기나 광학소자, 자기소자 등 플로트에 연동하는 위치검출소자를 완전히 지지할 수 없다는 문제가 있다. 또, 소형 용기에서는, 용적이 작기 때문에 액면 레벨의 절대값이 작아져, 예를 들어 높이 방향에서 플러스 마이너스 0.5㎜ 정도의 높은 측정정밀도가 요구되게 된다. 이러한 특수성을 갖는 소형 용기에 초음파를 사용한 센서를 적용하면, 초음파를 송수신하는 거리를 충분히 확보할 수 없기 때문에 측정정밀도가 낮아져, 액면 레벨을 정밀도 높게 측정할 수 없다.

이에 반하여 정전 용량식 센서는, 플로트식 센서보다도 소형으로 할 수 있으며, 초음파를 사용한 센서보다도 높은 정밀도로 액면 레벨을 측정할 수 있다.

정전 용량식 센서는 일부가 액체 내에 침지되는 한 쌍의 측정용 전극을 용기의 연직방향을 따라 배치한 구성으로 되어 있다. 여기서, 액체 중의 유전율은 공기 중의 유전율보다도 크기 때문에, 한 쌍의 측정용 전극 중 액체에 침지되어 있 는 부분의 정전 용량은 커진다. 따라서, 액면 레벨이 높을수록 정전 용량이 커지기 때문에, 1 세트의 측정용 전극에 교류신호를 주어 그 정전 용량을 측정하면 액면 레벨을 측정할 수 있다. 여기에서 종래의 액면 레벨 센서에서는 복수의 전극을 사용하여 용기의 경사를 측정할 수 있는 것이 있다. 구체적인 구성으로는, 단면이 네모난 긴 통으로 이루어지는 기판을 구비하며, 이 기판의 각 면에 3 개의 측정용 전극과 1 개의 보정용 전극을 형성한 것이 있다. 그리고, 각 측정용 전극에서 출력되는 신호에 차가 있을 때에는 이 차에서 용기의 경사 각도가 산출된다 (예를 들어 일본 특허 제3128930호 참조). 또, 복수의 측정용 전극으로부터의 신호를 처리하는 수법으로는, 멀티플렉서를 사용하여 신호를 순차 선택하는 방법이 알려져 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 평6-34423호 참조).

그러나 한 기판의 각 면에 측정용 전극을 형성하면 전극 간의 거리가 가깝기 때문에 용기의 경사에 따른 정전 용량의 차도 작아져, 측정오차가 발생하기 쉬웠다. 또한, 복수의 측정용 전극이 근접하기 때문에 각 측정용 전극 사이에서 정전적인 결합이 생기며, 그리고 긴 통형상인 기판은 소형화가 어려워 그 각 면에 전극을 정밀도 좋게 배치하기가 어렵다.

또, 신호처리에 멀티플렉서를 사용하면 복수의 측정용 전극에서 출력된 신호를 동시에 검출할 수 없다. 이 때문에, 용기의 경사 각도가 빈번하게 변화하는 경우에는 액면 레벨을 정확하게 검출할 수 없다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 액면 레벨을 정밀도 좋게 측정할 수 있는 액면 레벨 센서를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이하의 수단을 채용하였다.

본 발명의 액면 레벨 센서는, 용기에 배치되는 복수의 전극을 구비하며 상기 전극간의 전기 특성의 변화에 기초하여 상기 용기 내의 액면 레벨을 검출하는 센서부를, 상기 용기의 높이 방향에 평행한 제 1 면을 따라 복수 병치한 것을 특징으로 한다.

이 액면 레벨 센서는 용기의 면을 따라 2 개 이상의 센서부를 배치하였기 때문에, 센서부간의 거리를 크게 할 수 있다. 이 때문에, 하나의 센서부에서 전기 특성을 측정하는 전극과 다른 센서부에서 전기 특성을 측정하는 전극이 떨어지기 때문에, 전극간의 정전적인 결합이 방지된다. 또한, 용기가 기울어졌을 때의 전기 특성의 변화량이 커진다.

상기 액면 레벨 센서에서는, 병치되는 상기 센서부간에 시일드부를 형성하는 것이 바람직하다.

이 액면 레벨 센서는 병치되는 센서부와 센서부 사이에 시일드부가 배치되기 때문에, 다른 센서부에 속하는 전극간의 정전적인 결합이 확실하게 방지된다.

상기 액면 레벨 센서에서는, 복수의 상기 센서부는 절연 필름에 의해 일체적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 액면 레벨 센서는 복수의 센서부가 절연 필름에 의해 일체적으로 형성되기 때문에 제조가 용이해진다. 또, 용기에 용이하게 고정할 수 있게 된다. 게다가, 각 센서부간의 거리를 일정하게 유지하기 쉽다.

상기 액면 레벨 센서에서는, 상기 용기의 상기 제 1 면에 직교하는 제 2 면에 적어도 하나의 센서부를 배치하는 것이 바람직하다.

이 액면 레벨 센서는, 복수의 센서부를 직교하는 2 개의 면에 나누어 배치하였기 때문에, 액면 레벨의 측정과 용기의 2 개의 축방향의 경사 측정이 가능해진다.

상기 액면 레벨 센서에서는, 상기 제 1 면과 상기 제 2 면 각각에 배치된 복수의 상기 센서부는 절연 필름에 의해 일체적으로 형성되어 있고, 상기 절연 필름은 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면을 따르도록 절곡하는 것이 바람직하다.

이 액면 레벨 센서는 복수의 센서부가 절연 필름에 의해 일체적으로 형성되어 있기 때문에, 제조가 용이해진다. 또, 용기에 용이하게 고정할 수 있게 된다. 게다가, 각 센서부간의 거리를 일정하게 유지하기 쉽다.

또, 본 발명의 액면 레벨 센서는, 용기에 배치되는 복수의 전극을 구비하며 상기 전극간의 전기 특성의 변화에 기초하여 상기 용기 내의 액면 레벨을 검출하는 센서부를 적어도 2 개 갖고, 상기 센서부를 상기 용기의 높이 방향에 직교하는 2 개의 축선 각각을 따라 배치한 것을 특징으로 한다.

이 액면 레벨 센서는 복수의 센서부를 2 개의 축선 각각을 따르도록 배치하였기 때문에, 센서부간의 거리를 크게 할 수 있다. 또한, 액면 레벨의 측정과 용기의 2 개의 축방향의 경사 측정이 가능해진다. 특히, 용기가 기울어졌을 때의 전기 특성의 변화량이 커진다.

그리고, 본 발명의 액면 레벨 센서는 용기에 배치되는 복수의 전극을 구비하며 상기 전극간의 전기 특성의 변화에 기초하여 상기 용기 내의 액면 레벨을 검출하는 센서부를 3 개 갖고, 상기 센서부를 상기 용기의 높이 방향에 직교하는 단면에서 보았을 때 삼각 배치가 되도록 배치하는 것을 특징으로 한다.

이 액면 레벨 센서는 센서부가 단면에서 보았을 때 삼각 배치로 되어 있기 때문에, 센서부끼리의 거리를 크게 할 수 있다. 또한, 용기의 경사 각도를 정밀도 좋게 측정할 수 있다. 특히, 용기가 복잡한 형상인 경우나 단면이 원형인 경우에도 경사 각도를 측정할 수 있다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시형태에서의 액면 레벨 센서는 용기 (1) 내에 배치되는 3 개의 센서부 (2, 3, 4) 와, 각 센서부 (2, 3, 4) 에 전기적으로 접속되는 측정회로 (6) 를 갖고 있다.

3 개의 센서부 (2, 3, 4) 는 용기의 높이 방향의 축선 (C1) 과 대략 평행하게 용기 (1) 의 내벽에 부착되어 있다. 센서부 (2) 와 센서부 (3) 는 축선 (C1) 과 대략 직교하는 축선 (C2) 을 따른 제 1 면 (1a) 에 소정의 거리를 두고 배치되어 있다. 보다 상세하게는, 센서부 (2) 는 제 1 면 (1a) 의 한쪽측 가장자리부에 배치되고, 센서부 (3) 는 제 1 면 (1a) 의 다른쪽측 가장자리부에 배치되어 있다. 센서부 (4) 는 축선 (C1) 및 축선 (C2) 각각에 직교하는 축선 (C3) 을 따른 제 2 면 (1b) 에 배치되어 있다. 센서부 (4) 는 제 2 면 (1b) 에서 제 1 면 (1a) 에 접하는 측 가장자리부와는 반대측 측 가장자리부에 배치되어 있다. 이 센서부 (4) 는 센서부 (2) 나 센서부 (3) 에서 각각 소정의 거리를 둔 위치에 형성되어 있다. 바꿔 말하면, 각 센서부 (2, 3, 4) 는 축선 (C1) 에 직교하는 단면에서 보았을 때 삼각 배치되어 있다.

다음에, 각 센서부 (2, 3, 4) 의 구성에 대하여 설명한다. 또, 각 센서부 (2, 3, 4) 의 구성은 동일하기 때문에, 이하에는 센서부 (2) 만을 예로 들어 설명한다.

도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이 센서부 (2) 는 가늘고 긴 필름형상이며, 길이방향의 한쪽 기단 (2a) 측이 측정회로 (6) 에 접속되고, 선단 (2b) 이 용기 (1) 의 저면 근방에 위치하도록 고정된다. 또한, 기단 (2a) 에서 선단 (2b)을 향하는 동안 센서부 (2) 는 그 폭이 넓어지고 있다. 이 폭확대 부분 (21) 에서 선단이 액체 내에 침지되는 것이 바람직하다.

이 센서부 (2) 는 커버 필름 (7) 과, 제 1 절연 필름 (8) 과, 제 2 절연 필름 (9) 과, 커버 필름 (10) 을 이 순서로 적층시키고 있다. 각 필름 (7, 8, 9, 10) 은 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 나 폴리에스테르, 나일론, 액정 폴리머 등, 급수율이 낮은 절연부재로 제조되어 있다.

일측의 최외층에 닿는 커버 필름 (7) 위에는 커버 필름 (7) 의 1/2 정도의 폭을 갖는 시일드층 (11) 이 시트형으로 형성되어 있다. 제 1 절연 필름 (8) 은 커버 필름 (7) 과 함께 시일드층 (11) 을 사이에 두고 커버 필름 (7) 위에 밀착 되어 있다. 이 제 1 절연 필름 (8) 에는 각각 선형의 측정전극 (12) 과, 구동전극 (측정신호 공급전극 ; 13) 과, 제 1 시일드전극 (14) 과, 참조전극 (15) 과, 제 2 시일드전극 (16) 이 제 1 절연 필름 (8) 의 길이방향을 따라 각각 이간되어 대략 병렬로 배치되어 있다. 제 2 절연 필름 (9) 은 제 1 절연 필름 (8) 과 함께 각 전극 (12, 13, 14, 15, 16) 을 사이에 두도록 제 1 절연 필름 (8) 위에 밀착되어 있다. 이 제 2 절연 필름 (9) 위에는 제 2 절연 필름 (9) 의 1/2 정도의 폭을 갖는 시일드층 (17) 이 시트형으로 형성되어 있다. 그리고, 커버 필름 (10) 은 제 2 절연 필름 (9) 과 함께 시일드층 (17) 을 사이에 두고 제 2 절연 필름 (9) 위에 밀착된다.

또, 도 2 에 나타내는 바와 같이 제 2 절연 필름 (9) 및 커버 필름 (10) 은 센서부 (2) 의 기단 (2a) 측이 커버 필름 (7) 및 제 1 절연 필름 (8) 보다도 짧아져 있고, 센서부 (2) 의 상부에 상당하는 기단 (2a) 측은 각 전극 (12, 13, 14, 15, 16) 이 각각 소정의 길이로 노출되어 있다.

도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 구동전극 (13) 은 소정의 선폭 및 두께로 제 1 절연 필름 (8) 의 면 (18) 위에 기단에서 선단의 근방까지 형성되어 있다. 이 구동전극 (13) 의 상단은 센서부 (2) 의 기단 (2a) 측에서 측정회로 (6 ; 도 1 참조) 에 접속되어 있으며, 소정의 구동용 교류신호가 입력된다. 또, 구동전극 (13) 의 하단 (선단 ; 13a) 은 제 1 절연 필름 (8) 의 선단 (8a) 보다도 소정의 거리 (r1) 만큼 상방에 위치하고 있다.

측정전극 (12) 은 면 (18) 위에서 구동전극 (13) 으로부터 소정 거리를 둔 위치에 형성되어 있다. 측정전극 (12) 의 선폭 및 두께는 구동전극 (13) 과 동일하다. 측정전극 (12) 의 상단은 센서부 (2) 의 기단 (2a) 측에서 측정회로 (6) 에 접속된다. 또, 측정전극 (12) 의 하단 (선단 ; 12a) 은 제 1 절연 필름 (8) 의 선단 (8a) 보다도 소정의 거리 (r1) 만큼 상방에 위치하고 있다.

이 측정전극 (12) 과 구동전극 (13) 은 용량소자를 형성한다. 그 정전 용량은 측정전극 (12) 및 구동전극 (13) 의 표면적과, 전극간 거리와, 유전율에 의해 정해진다. 유전율은 공기의 유전율에 대하여 액체의 유전율이 충분히 크다. 따라서, 측정전극 (12) 및 구동전극 (13) 사이의 정전 용량은 액면에 침지되어 있는 표면적, 즉 측정전극 (12) 및 구동전극 (13) 의 하단으로부터 후술하는 액면 레벨까지의 길이에 대략 비례한다.

또, 제 1 시일드전극 (14) 은 면 (18) 위에서 구동전극 (13) 에 대하여 측정전극 (12) 과 대략 대칭인 위치에 형성되어 있다. 즉, 구동전극 (13) 에서 측정전극 (12) 까지의 거리와, 구동전극 (13) 에서 제 1 시일드전극 (14) 까지의 거리는 대략 동일하다. 제 1 시일드전극 (14) 의 상단은 접지 접속된다. 또, 제 1 시일드전극 (14) 의 하단 (선단 ; 14a) 은 제 1 절연 필름 (8) 의 선단 (8a) 보다도 소정의 거리 (r2) 만큼 상방에 위치하고 있다. 또, 거리 (r2) 는 거리 (r1) 보다도 크다.

참조전극 (15) 은 면 (18) 위에서 구동전극 (13) 으로부터 더욱 이간된 위치에 배치되어 있다. 참조전극 (15) 의 폭 및 두께는 구동전극 (13) 과 같다. 참조전극 (15) 의 상단은 센서부 (2) 의 기단 (2a) 측에서 측정회로 (6) 에 접속된 다. 또, 참조전극 (15) 의 하단 (선단 ; 15a) 은 제 1 절연 필름 (8) 의 선단 (8a) 보다도 소정거리 (r1) 만큼 상방에 위치하고 있다.

제 2 시일드전극 (16) 은 면 (18) 위에서 제 1 시일드전극 (14) 과 함께 참조전극 (15) 을 사이에 두고 배치되어 있다. 즉, 참조전극 (15) 에서 제 2 시일드전극 (16) 까지의 거리는 참조전극 (15) 에서 제 1 시일드전극 (14) 까지의 거리와 대략 같다. 제 2 시일드전극 (16) 의 상단은 접지 접속된다. 또, 제 2 시일드전극 (16) 의 하단 (선단 ; 16a) 은 제 1 절연 필름 (8) 의 선단 (8a) 보다도 소정의 거리 (r2) 만큼 상방에 위치하고 있다.

게다가, 시일드층 (11) 은 각 시일드전극 (14, 16) 및 시일드층 (17) 에 겹쳐지는 위치에 형성되어 있다. 구체적으로는, 시일드층 (11) 의 폭은 각 시일드전극 (14, 16) 의 전극간 거리에 각 시일드전극 (14, 16) 의 폭을 더한 값과 대략 같다. 또, 시일드층 (11) 의 하단 (선단) 은 각 시일드전극 (14, 16) 과 마찬가지로 제 1 절연 필름 (8) 및 제 2 절연 필름 (9) 의 선단보다도 소정의 거리 (r2) 만큼 상방에 위치한다. 여기에서 시일드층 (11) 은 도전성 재료로 이루어진다. 그리고, 제 1 절연 필름 (8) 에 형성된 도전 스루홀부 (20) 를 통하여 제 2 시일드전극 (16) 과 전기적으로 접속되어 있다. 또, 도전 스루홀부 (20) 는 예를 들어 제 1 절연 필름 (8) 에 형성한 스루 홀에 도전성 재료를 도금하여 형성한다.

시일드층 (17) 은 도전성 재료로 이루어지고, 시일드층 (11) 과 동일한 형상을 하고 있다. 또, 시일드층 (17) 은 제 2 절연 필름 (9) 이 제 1 절연 필름 (8) 의 면 (18) 과 밀착하는 면과 반대측 면 (19) 에 형성되어 있다. 시일드층 (17) 의 하단 (선단) 은 각 시일드전극 (14, 16) 및 시일드층 (11) 과 동일한 위치에 있다. 또한, 이 시일드층 (17) 은 제 2 절연 필름 (9) 에 형성된 도전 스루 홀부 (23) 를 통하여 제 1 시일드전극 (14) 과 전기적으로 접속되어 있다.

시일드층 (11) 과 시일드층 (17) 은, 제 1 절연 필름 (8) 및 제 2 절연 필름 (9) 에 의해 참조전극 (15) 및 각 시일드전극 (14, 16) 을 사이에 둔 위치에 형성되어 있다. 따라서, 한 쌍의 시일드전극 (14, 16) 과 한 쌍의 시일드층 (11, 17) 은 참조전극 (15) 을 둘러싸도록 배치되며, 또한 전기적으로 접속된다. 각 시일드전극 (14, 16) 은 상기한 바와 같이 접지 접속되기 때문에, 한 쌍의 시일드전극 (14, 16) 과 한 쌍의 시일드층 (11, 17) 은 참조전극 (15) 의 전자적인 시일드가 된다.

그리고, 참조전극 (15) 의 하단 (15a) 근방에서 시일드에서 돌출되는 부분이 참조용 측정부 (25) 가 되고, 시일드되어 있는 부분이 신호 도통부 (26) 가 된다. 참조용 측정부 (25) 는 구동전극 (13) 과 용량소자를 형성한다. 그 정전 용량은 참조용 측정부 (25) 및 구동전극 (13) 의 표면적과, 전극간 거리와, 유전율에 의해 정해진다. 참조용 측정부 (25) 의 길이는 소정의 거리 (r2) 에서 소정의 거리 (r1) 를 뺀 길이이고, 이 때의 정전 용량 (유전율) 의 값이 액면 레벨을 측정할 때의 참조값이 된다. 그리고, 신호도통부 (26) 는 그 상단이 측정회로 (6) 에 접속되며, 참조용 측정부 (25) 에서 발생하는 소정의 신호를 측정회로 (6) 에 입력하는 역할을 한다.

또, 각 전극 (12, 13, 14, 15, 16) 과 각 시일드층 (11, 17) 은 소정 두께의 도전성 재료가 접착된 각 필름 (7, 8, 9) 에 있어서 도전재료를 부분적으로 에칭하여 형성되어 있다. 또, 센서부 (2) 의 폭확대 부분 (21) 에서는 각 전극 (12, 13, 14, 15, 16) 의 배치간격도 제 1 시일드전극 (14) 을 중심으로 하여 길게 되어 있다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 측정회로 (6) 는 센서부 (2) 에 접속되는 제 1 측정회로 (27) 와, 센서부 (3) 에 접속되는 제 2 측정회로 (28) 와, 센서부 (4) 에 접속되는 제 3 측정회로 (29) 를 갖는다. 또, 각 측정회로 (27, 28, 29) 는 동일한 회로구성을 갖기 때문에, 제 1 측정회로 (27) 의 구성만을 이하에 설명한다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 1 측정회로 (27) 는 예를 들어 사각형 교류신호를 생성하는 발진회로 (31) 를 갖고 있다. 이 발진회로 (31) 는 3 개의 인버터 (32, 33, 34) 로 이루어지는 직렬 회로와, 이 직렬 회로의 입력단 및 출력단에 접속된 저항 (35) 과, 인버터 (32) 의 입력단 및 인버터 (33) 의 출력단에 접속된 콘덴서 (36) 를 갖고 있다. 그리고, 직렬 회로의 출력단은 센서부 (2) 의 구동전극 (13) 에 접속되어 있다.

제 1 측정회로 (27) 는 측정전극 (12) 에 일단이 접속된 저항 (37) 및 아날로그 스위치 (38) 를 갖고 있다. 게다가, 제 1 측정회로 (27) 는 참조전극 (15) 에 일단이 접속된 저항 (39) 및 아날로그 스위치 (40) 를 갖고 있다. 저항 (37, 39) 의 각 타단은 접지 접속되어 있다. 각 아날로그 스위치 (38, 40) 는 로우 패스 필터 (41) 에 접속되어 있다. 또한, 각 아날로그 스위치 (38, 40) 의 컨트롤 단자는 발진회로 (31) 에 접속되어 있고, 발진회로 (31) 의 출력 파형에 따라 스위치의 ON 또는 OFF 가 전환된다.

로우 패스 필터 (41) 는 아날로그 스위치 (38) 에 일단이 접속된 콘덴서 (42) 와 저항 (43) 을 갖고, 저항 (43) 의 타단에는 콘덴서 (44) 와, 저항 (45) 과, 콘덴서 (46) 가 접속되어 있다. 또, 로우 패스 필터 (41) 는 아날로그 스위치 (40) 에 일단이 접속된 콘덴서 (47) 와 저항 (48) 을 갖고, 저항 (48) 의 타단에는 콘덴서 (49) 와, 저항 (50) 과, 콘덴서 (46) 가 접속되어 있다. 그리고, 이 로우 패스 필터 (41) 의 출력은 차동증폭회로 (51) 에 접속되어 있다. 또, 콘덴서 (42) 및 콘덴서 (47), 콘덴서 (44) 및 콘덴서 (49), 저항 (45) 및 저항 (50) 은 각각의 타단이 접지 접속되어 있다. 콘덴서 (46) 는 저항 (43) 과 저항 (48) 의 각 타단에 개재되어 있다.

차동증폭회로 (51) 는 주로 3 개의 연산증폭기 (52, 53, 54) 로 구성되어 있다. 연산증폭기 (52) 의 비반전 입력단자에는 로우 패스 필터 (41) 의 측정전극 (12) 측의 출력이 접속된다. 이 연산증폭기 (52) 의 출력단자와 반전 입력단자는 저항 (55) 을 사이에 두고 접속되어 있으며, 마이너스 귀환 루프가 형성되어 있다. 그리고, 연산증폭기 (52) 의 출력단자는 저항 (56) 을 사이에 두고 연산증폭기 (54) 의 반전 입력단자에 접속되어 있다. 또한, 연산증폭기 (52) 의 반전 입력단자는 저항 (57) 및 가변저항 (58) 을 사이에 두고 연산증폭기 (53) 의 반전 입력단자에 접속되어 있다.

연산증폭기 (53) 의 비반전 입력단자에는 로우 패스 필터 (41) 의 참조전극 (15) 측 출력이 접속된다. 이 연산증폭기 (53) 의 출력단자와 반전 입력단자 사이에는 저항 (59) 이 개재되어 있다. 그리고, 연산증폭기 (53) 의 출력단자는 저항 (60) 과 저항 (61) 각각에 접속되어 있다. 저항 (60) 의 타단은 접지 접속되어 있고, 저항 (61) 은 연산증폭기 (54) 의 비반전 입력단자에 접속되어 있다.

연산증폭기 (54) 의 출력단자에는 저항 (62) 의 일단이 접속되어 있다. 이 저항 (62) 은 다른 제어회로에 접속되어 있고, 여기에서 기준위치 (h0) 로부터 액면까지의 거리 (액면 레벨) 에 따른 신호가 출력된다. 또, 이 저항 (62) 의 타단과 연산증폭기 (54) 의 반전 입력단자 사이에는 저항 (63) 과 콘덴서 (64) 가 병렬로 접속되어 있다.

다음에, 이 액면 레벨 센서의 동작에 대하여 설명한다. 또, 용기 (1) 에는 적어도 도 2 에 나타내는 바와 같이 거리 (r2) 와 같은 높이 (기준위치 h0) 까지 액체가 채워져 있는 것으로 한다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 1 측정회로 (27) 의 발진회로 (31) 는 구동용 교류신호를 생성한다. 이 교류신호는 구동전극 (13) 에 입력되며, 공기 및 액체를 매체로 하여 측정전극 (12), 참조전극 (15) 의 참조용 측정부 (25) 및 시일드로 전파된다. 측정전극 (12) 에는 신호의 전파에 의해 액체의 유전율에 근거하는 정전 용량, 즉 액면 레벨에 따른 수신신호가 발생한다. 이 수신신호가 제 1 측정회로 (27) 의 아날로그 스위치 (38) 에 입력된다. 또한, 참조용 측정부 (25 ; 도 2 참조) 에는 신호의 전파에 의해 액체의 유전율에 기초한 정전 용량에 따른 수신신호가 발생한다. 이 수신신호는 제 1 측정회로 (27) 의 아날로그 스위치 (40) 에 입력된다. 또, 시일드는 접지되어 있기 때문에, 수신신호는 발생하지 않는다.

각 아날로그 스위치 (38, 40) 는 발진회로 (31) 의 구동교류에 따라 스위치의 단속(斷續)을 전환하기 때문에, 측정전극 (12) 의 수신전압과 참조전극 (15) 의 수신전압이 동기 검파된다. 각 아날로그 스위치 (38, 40) 로 동기 검파된 각 수신전압은 로우 패스 필터 (41) 에 입력되어 여분의 교류성분이 제거되고, 직류성분이 추출된다. 또한, 차동증폭회로 (51) 에 입력되어 증폭된 후에, 측정전극 (12) 의 수신전압으로부터 참조값이 되는 참조전극 (15) 의 수신전압을 뺀 차에 비례한 신호가 출력된다.

여기에서, 측정전극 (12) 과 구동전극 (13) 의 액체에 침지되어 있는 부분 사이의 유전율과, 측정전극 (12) 과 참조전극 (15) 의 참조용 측정부 (25) 사이의 유전율은 같은 값이다. 따라서, 용기 (1) 내의 액체의 양이 늘어나 액면이 기준위치 (h0) 를 넘어 상승하면, 구동전극 (13) 과 측정전극 (12) 사이의 정전 용량은 액면 레벨에 대략 비례하여 증가한다. 이에 반하여, 참조전극 (15) 은 기준위치 (h0) 를 넘는 부분이 도 3 에 나타내는 바와 같은 각 시일드전극 (14, 16) 및 각 시일드층 (11, 17) 에 시일드되어 있기 때문에, 기준 위치 (h0) 에 상당하는 정전 용량으로부터 변화하지 않는다. 상기한 바와 같이, 센서 출력은 측정전극 (12) 측의 정전 용량에 기초한 신호와 참조전극 (15) 측의 정전 용량에 기초한 신호의 차에 비례한다. 따라서, 액면 레벨이 상승하면 이것에 비례하여 증가한 다. 마찬가지로, 센서 출력은 액면 레벨이 하강하면 이것에 비례하여 감소한다. 이와 같이, 센서부 (2) 의 센서 출력은 참조용 측정부 (25) 의 수신전압을 기준으로 하여 액면 레벨에 대략 비례한 크기의 신호가 된다. 따라서, 신호의 크기로부터 액면 레벨의 절대값을 알 수 있다.

동일한 방법으로, 센서부 (3) 와 센서부 (4) 에서도 교류신호에 기초하여 각각의 부착 위치에서의 액면 레벨이 검출된다.

여기에서, 도 1 에 나타내는 바와 같이 용기 (1) 가 수평상태에 있는 경우에는 각 센서부 (2, 3, 4) 에 대응하는 센서 출력은 대략 같은 값이 된다. 이에 반하여 용기 (1) 가 기운 자세에 있을 때에는 센서부 (2, 3, 4) 마다 다른 센서 출력이 얻어진다. 이 경우에는 각 센서 출력, 즉 각 액면 레벨의 값과 각 센서부 (2, 3, 4) 의 위치에 기초하여 소정 계산을 하여 용기 (1) 의 경사 각도를 산출할 수 있다. 구체적으로는, 3 개의 센서부 (2, 3, 4) 중에서 선택되는 2 개의 센서부의 센서 출력으로부터는 특정한 축 둘레의 경사를 검출할 수 있다. 예를 들어, 센서부 (2) 와 센서부 (3) 로부터는 축선 (C3) 둘레의 경사 각도를 검출할 수 있다. 센서부 (2) 와 센서부 (4) 로부터는 축선 (C2) 둘레의 경사 각도를 검출할 수 있다. 그리고, 센서부 (3) 와 센서부 (4) 로부터는 센서부 (3) 및 센서부 (4) 를 연결하는 축 둘레의 경사 각도를 검출할 수 있다. 그리고, 3 개의 센서부 (2, 3, 4) 의 센서 출력으로부터는 3 차원의 경사를 검출할 수 있다. 이들 경우의 경사 각도는 이하의 식 1 에 의해 산출할 수 있다.

여기서 θ는 수평방향에 대한 액면의 경사 각도를 나타내고, Δh 는 액면 레벨의 차이다. 액면 레벨의 차는 3 개의 센서부 (2, 3, 4) 중에서 임의로 선택된 2 개의 센서부의 센서 출력에서의 액면 레벨의 값에서 구할 수 있다. 예를 들어, 센서부 (2) 의 센서 출력에 의한 액면 레벨의 값에서, 센서부 (3) 의 센서 출력에 의한 액면 레벨의 값을 빼어 얻어진다. De 는 측정전극간 거리이고, 예를 들어 센서부 (2) 의 측정전극 (12) 으로부터 센서부 (3) 의 측정전극 (12) 까지의 직선거리에 상당한다. 또, 각 측정전극 (12) 간 거리는 용기 (1) 마다 미리 설정된 값이 사용된다. 또한, 센서부 (2) 와 센서부 (4) 및 센서부 (3) 와 센서부 (4) 의 각 측정전극 (12) 간 거리도 용기 (1) 마다 미리 설정되어 있다.

이 실시형태에 의하면, 복수의 센서부 (2, 3, 4) 를 축선 (C2) 과 축선 (C3) 에 나누어 배치하고, 또 각 센서부 (2, 3, 4) 끼리를 충분한 거리를 두고 용기 (1) 의 내면에 부착시켰기 때문에, 다른 센서부 (2, 3, 4) 의 각 전극 (12, 13, 15) 사이의 정전적인 결합을 억제할 수 있다. 따라서, 액면 레벨을 정밀도 좋게 측정할 수 있다. 또한, 참조전극 (15) 의 일부를 전자적으로 시일드하였기 때문에, 각 센서부 (2, 3, 4) 에서 검출하는 액면 레벨의 정밀도도 향상시킬 수 있다.

그리고, 복수의 센서부 (2, 3, 4) 의 위치와 그 각각의 센서 출력에 기초하여 소정의 계산을 함으로써 용기 (1) 의 경사 각도를 검출할 수 있다. 여기에 서, 3 개의 센서부 (2, 3, 4) 가 나뉘어 배치되어 있고 또한 충분한 거리를 두고 배치되어 있기 때문에, 경사 각도를 정밀도 좋게 측정할 수 있다.

그리고, 시일드되지 않은 부분, 즉 참조용 측정부 (25) 를 참조전극 (15) 의 하단에서 용기 (1) 의 저면 근방에 배치하였기 때문에, 레퍼런스로서 사용하는 정전 용량을 측정하기 쉽다. 따라서, 적은 액량으로도 액면 레벨을 정밀도 좋게 측정할 수 있다. 여기에서 액면 레벨은 기준위치 (h0) 로부터의 거리로서 구해지는데, 기준위치 (h0) 는 액면 레벨 센서의 용기 (1) 에 대한 부착 위치가 정해지면 이미 알고 있는 값이 되기 때문에, 용기 (1) 의 저면에서 액면까지의 절대값을 간단히 구할 수 있다.

또, 측정전극 (12) 과 참조전극 (15) 이 구동전극 (13) 을 공유하고 3 개의 전극으로 액면 레벨을 측정하기 때문에, 액면 레벨 센서의 소형화가 가능하다. 또한 각 전극 (12, 13, 15) 을 흡수율이 작은 복수의 필름 (7, 8, 9, 10) 으로 덮었기 때문에 각 전극 (12, 13, 15) 과 액체의 접촉을 방지할 수 있다.

여기에서, 이 액면 레벨 센서의 적용예로는 PDA (전자수첩), 컴퓨터, 휴대전화 등의 휴대단말장치의 전원, 또는 차량의 구동원으로서 개발된 연료전지에서 연료를 저장하는 용기나, 폐액을 저장하는 용기의 저장량 (잔량) 을 검출하기 위해 적용할 수 있다. 참조전극 (15) 에 의해 측정하는 레퍼런스용 정전 용량을 정밀도 좋게 측정할 수 있기 때문에, 순수한 메탄올이나 포름산과 포름알데히드의 혼합액 등, 유전율이 다른 액체가 용기에 넣어진 경우에도 확실히 액면 레벨을 검출할 수 있다. 또한 이 액면 레벨 센서는 세탁기나 식기세척기, 전기포트, 욕조 등 용기 내에 물 등의 액체가 저장되는 것에 적용해도 된다.

다음에, 제 2 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또, 제 1 실시형태와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 붙인다. 또한, 중복되는 설명은 생략한다.

이 실시형태는 복수의 센서부를 절연 필름으로 일체적으로 형성한 것을 특징으로 한다.

도 5 에 나타내는 바와 같이, 용기 (1) 의 축선 (C2) 을 따른 평면 (1a) 에는 절연 필름 (70) 이 부착되어 있다. 이 절연 필름 (70) 위에는 2 개의 센서부 (2, 3) 가 축선 (C1) 과 평행하게 형성되어 있다. 이 실시형태에서의 액면 레벨 센서는 절연 필름 (70) 위의 2 개의 센서부 (2, 3) 와, 센서부 (4) 와, 측정회로 (6 ; 도 1 참조) 를 포함하여 구성된다.

절연 필름 (70) 의 폭은 제 1 면 (1a) 의 축선 (C2) 방향의 길이와 대략 같으며, 높이는 각 센서부 (2, 3) 의 축선 (C1) 방향의 높이와 대략 같다. 이 절연 필름 (70) 폭방향의 한쪽 가장자리부에는 센서부 (2) 를 밀착시켜 둔다. 또, 절연 필름 (70) 폭방향의 다른쪽 가장자리부에는 센서부 (3) 를 밀착시켜 둔다. 또, 절연 필름 (70) 은 각 필름 (7, 8, 9, 10) 과 동일한 재료로 제조된다. 그리고, 센서부 (4) 는 도 3 과 동일한 구성을 갖고 있다.

또한, 센서부 (4) 는 도 3 에 나타내는 센서부 (2) 와 동일한 구성을 갖고 있다.

이 액면 레벨 센서는 2 개의 센서부 (2, 3) 가 절연 필름 (70) 에 의해 일체 적으로 형성되어 있기 때문에, 각 센서부 (2, 3) 를 용기 (1) 에 고정하기 쉽다. 그리고, 2 개의 센서부 (2, 3) 가 절연 필름 (70) 으로 연결되기 때문에 각 센서부 (2, 3) 의 위치가 잘 어긋나지 않아 측정정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 센서부 (2) 및 센서부 (3) 각각의 커버 필름 (7) 대신에 절연 필름 (70) 을 사용해도 된다. 즉, 절연 필름 (70) 의 폭방향 각각의 가장자리부에 시일드층 (11 ; 도 3 참조) 을 형성하고, 이 시일드층 (11) 을 도전 스루 홀부 (20) 로 제 1 절연 필름 (8) 위의 제 2 시일드전극 (16) 에 접속한다.

그리고, 절연 필름 (70) 을 2 층 구조로 하여 센서부 (2) 및 센서부 (3) 각각의 커버 필름 (7) 및 제 1 절연 필름 (8) 대신에 2 장의 절연 필름 (70) 을 사용해도 된다. 이 경우에는, 시일드층 (11) 을 형성한 절연 필름 (70) 위에 각 전극 (12, 13, 14, 15, 16) 을 배열한 절연 필름 (70) 을 밀착시킨다. 시일드층 (11) 및 각 전극 (12, 13, 14, 15, 16) 은 2 장의 절연 필름 (70) 폭방향의 양쪽 가장자리부 각각에 형성된다. 그리고, 그 위에 제 2 절연 필름 (9) 및 커버 필름 (10) (모두 도 3 참조) 이 적층된다.

동일하게 하여 센서부 (2) 및 센서부 (3) 의 커버 필름 (7), 제 1 절연 필름 (8) 및 제 2 절연 필름 (9) 을 3 장의 절연 필름 (70) 으로 치환해도 된다. 그리고, 센서부 (2) 및 센서부 (3) 의 모든 필름 (7, 8, 9, 10) 을 4 장의 절연 필름 (70) 으로 치환해도 된다. 상기한 바와 같이 각 필름 (9, 10) 을 절연 필름 (70) 으로 치환한 경우에는 측정회로 (6) 와 접속하기 위해 각 전극 (12, 13, 14, 15, 16) 의 일부가 노출되도록 축선 (C1) 방향에서의 높이가 조절되어 있다.

이러한 경우에는 액면 레벨 센서의 제조가 용이해진다. 여기에서, 각 전극 (12, 13, 14, 15, 16) 이나 시일드층 (11, 17) 은 상기한 종래의 에칭 기술을 사용할 수 있기 때문에 제조비용을 낮출 수 있다. 특히, 측정전극 (13) 등이 배치되는 필름을 절연 필름 (70) 으로 한 경우에는 각 전극 (12, 13, 14, 15, 16) 을 큰 면적의 필름 위에 형성하게 되기 때문에, 전극의 위치나 면정밀도를 향상시킬 수 있다.

또, 도 6 에 나타내는 바와 같이 축선 (C1) 과 평행하게 배열되는 3 개의 센서부 (2, 3, 4) 의 전부를 절연 필름 (72) 에 의해 일체적으로 형성해도 된다. 이 경우의 절연 필름 (72) 은 제 1 면 (1a) 및 제 2 면 (1b) 합계의 길이와 대략 같은 폭이다. 또한, 각 면 (1a, 1b) 을 따르도록 제 1 면 (1a) 과 제 2 면 (1b) 의 연결부분에서 약 90°절곡되어 있다. 이 때문에, 절연 필름 (72) 은 평면에서 보아 약 L 자 형상으로 되어 있다. 그리고, 절연 필름 (72) 의 한쪽 가장자리부에 센서부 (4) 가 형성되고, 다른쪽 가장자리부에는 센서부 (3) 가 형성되어 있다. 또한, 절연 필름 (72) 의 절곡 부분 (73) 근방에는 센서부 (2) 가 형성되어 있다. 절연 필름 (72) 은 상기 절연 필름 (70) 과 동일한 재료로 제조된다. 각 센서부 (2, 3, 4) 는 절연 필름 (72) 상에 형성되거나, 적어도 1 장의 필름에 절연 필름 (72) 을 사용하여 구성된다.

이러한 액면 레벨 센서에서는 3 개의 센서부 (2, 3, 4) 에 대하여 상기와 같은 효과가 얻어진다.

다음에, 제 3 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또, 상기한 각 실시의 형태와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 붙인다. 또한, 중복되는 설명은 생략한다.

이 실시형태는 복수의 센서부 사이에 전자적인 시일드를 형성한 것을 특징으로 한다.

도 7 에 나타내는 바와 같이 액면 레벨 센서는 축선 (C1) 과 평행하게 배열된 3 개의 센서부 (2, 3, 4) 와 측정회로 (6 ; 도 1 참조) 를 포함하고, 센서부 (2) 및 센서부 (3) 가 절연 필름 (81) 으로 일체적으로 형성되어 있다. 그리고, 절연 필름 (81) 에서 센서부 (2) 에서 센서부 (3) 에 이르기까지의 대략 중간 위치에는 시일드부가 되는 시일드전극 (82) 이 형성되어 있다. 그리고, 센서부 (2) 에서 센서부 (4) 에 이르기까지의 대략 중간 위치에는 시일드부 (83) 가 평면 (1b) 을 따라 형성되어 있다.

절연 필름 (81) 은 도 5 에 나타내는 절연 필름 (70) 과 동일한 형상이며, 동일한 재료로 형성되어 있다. 절연 필름 (81) 은 축선 (C2) 을 따른 제 1 면 (1a) 에 부착되어 있다. 또한, 절연 필름 (81) 폭방향의 양쪽 가장자리부 위에는 센서부 (2) 및 센서부 (3) 가 병렬로 형성되어 있지만, 상기와 같이 각 센서부 (2, 3) 를 구성하는 복수의 필름 (7, 8, 9, 10 ; 도 3 참조) 중 적어도 1 장을 절연 필름 (81) 으로 해도 된다.

시일드전극 (82) 은 용기 (1) 의 높이 방향에 평행하게 배치되어 있고, 높이 방향의 길이는 다른 전극 (12, 13, 15) 과 같은 길이이다. 이 시일드전극 (82) 은 소정 두께의 도전성 재료가 접착된 절연 필름 (81) 에서 도전재료를 부분적으로 에칭하여 형성된다. 또, 시일드전극 (82) 이 직접 액체에 접촉하지 않도록 시일드전극 (82) 을 필름으로 덮는 것이 바람직하다. 예를 들어, 절연 필름 (81) 을 2 층 구조로 하는 경우에는 시일드전극 (82) 이 사이에 오도록 절연 필름 (81) 을 적층한다.

또한, 시일드부 (83) 는 도전성 시일드전극 (84) 을 절연 필름 (85) 으로 덮은 구성이며, 절연 필름 (85) 이 제 2 면 (1b) 에 밀착되어 있다. 시일드전극 (84) 은 시일드전극 (82) 과 동일한 재료로 제작되며 동일한 형상을 갖고 있다. 절연 필름 (85) 은 절연 필름 (81) 과 동일한 재료로 제조된다.

이 액면 레벨 센서는 시일드전극 (82) 및 시일드전극 (84) 이 접지 접속된 상태로 사용된다. 이 때문에, 액면 레벨의 측정시에는 센서부 (2) 의 구동전극 (13) 으로부터 전파되는 신호 중 센서부 (3) 나 센서부 (4) 를 향한 신호는 각각 시일드전극 (82) 및 시일드전극 (84) 에 의해 차단된다. 이 때문에, 센서부 (2) 와 센서부 (3) 또는 센서부 (4) 사이의 정전적인 결합이 방지된다. 마찬가지로, 센서부 (3) 로부터의 신호는 시일드전극 (82) 이 있기 때문에 센서부 (2) 에는 전파되지 않는다. 센서부 (4) 로부터의 신호는 시일드전극 (84) 이 있기 때문에 센서부 (2) 에는 전파되지 않는다. 또, 센서부 (3) 와 센서부 (4) 의 거리는 충분히 떨어져 있기 때문에, 양자간의 정전적인 결합은 생기지 않는다.

따라서, 이 액면 레벨 센서에서는 다른 센서부 (2, 3, 4) 로부터의 신호를 측정전극 (12) 이나 참조전극 (15) 에서 수신할 수 없게 되므로, 액면 레벨의 측정정밀도가 향상된다. 또한, 액면 레벨과 각 센서부 (2, 3, 4) 의 배치에 기초하 여 산출되는 용기 (1) 의 경사 각도의 측정정밀도도 향상시킬 수 있다.

여기에서, 도 1 에 나타내는 바와 같이 센서부 (2) 와 센서부 (3) 를 독립하여 배치하는 경우에는 센서부 (2) 와 센서부 (3) 사이에 시일드부 (83) 와 동일한 구성의 시일드부를 배치하여 전극을 접지 접속하면, 센서부 (2, 3) 사이의 정전적인 결합을 방지할 수 있다.

또, 3 개의 센서부 (2, 3, 4) 를 절연 필름 (72 ; 도 6 참조) 에 의해 일체적으로 형성한 경우에는 시일드전극 (84) 을 절연 필름 (72) 위에서 센서부 (4) 의 배치위치로부터 절곡 부분 (73) 에 이르는 중간에 배치하여 접지 접속함으로써, 센서부 (2) 와 센서부 (4) 사이의 정전적인 결합을 방지할 수 있다.

또, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되지 않고 널리 응용할 수 있다.

예를 들어, 임피던스가 액체에 침지된 전극 면적에 비례하는 것을 이용하여 정전 용량의 상위개념인 임피던스를 측정하여 액면 레벨을 검출하도록 전류 검출회로 및 전압 검출회로를 구비한 측정회로로 해도 된다.

또, 각 측정회로 (27, 28, 29) 는 센서부 (2, 3, 4) 마다 다른 주파수의 교류신호를 각 구동전극 (13) 에 입력하도록 구성해도 된다. 각 센서부 (2, 3, 4) 및 측정회로 (6) 에서의 크로스토크가 방지되기 때문에 측정정밀도가 향상된다.

또, 각 실시형태에서 센서부의 수를 4 개 이상으로 해도 된다. 4 번째 이후의 센서부는 제 1 면 (1a) 에 배치해도 되고, 제 2 면 (1b) 에 배치해도 된다. 또, 용기 (1) 의 다른 면에 배치해도 된다. 그리고, 4 개 이상의 센서부를 절연 필름으로 일체적으로 형성해도 되고, 각 센서부 사이에 시일드전극 (82) 또는 시일드부 (83) 와 동일한 시일드부를 배치해도 된다.

그리고, 용기 (1) 의 형상은 직사각체에 한정되지 않고 원주형상이나 다각형상이거나 내면에 요철이 있어도 된다. 이러한 경우에도 3 개 이상의 센서부를 용기 (1) 의 높이 방향에 직교하는 2 개의 축에 나누어 배치하거나 단면에서 보았을 때 삼각 배치하거나 함으로써, 액면 레벨이나 경사 각도를 고정밀도로 측정할 수 있다.

또, 각 필름 (7, 8, 9, 10) 은 최외층인 각 커버 필름 (7, 10) 만 흡수성이 없는 재료 또는 흡수성이 거의 없는 재료를 사용해도 되고, 또한 필름의 외표면을 유리코팅하거나 다른 방수재료로 더 덮음으로써 흡수를 방지해도 된다.

또한, 각 센서부 (2, 3, 4) 는 시일드를 갖지 않는 구성이어도 된다. 이 경우에는 참조전극 (15) 의 참조용 측정부 (25) 에 대하여 신호 도통부 (26) 의 폭을 좁게 하는 것이 바람직하다.

그리고, 측정회로 (6) 에서 아날로그 스위치 (38, 40) 와 발진회로 (31) 사이에 신호의 위상을 90°어긋나게 하는 이상(移相)회로 (100 ; 도 4 참조) 를 개재시켜도 된다. 구동파형에 대하여 위상이 90°어긋나는 수신전압의 신호강도를 큰 위상부분에서 데이터 처리하는 것이 가능해지기 때문에 보다 고감도화를 꾀할 수 있다.

본 발명에 의하면, 액면 레벨의 변화를 측정하는 전극을 구비하는 센서부를 용기의 제 1 면에 소정의 거리를 두고 배치하였기 때문에, 다른 센서부 전극과의 사이의 정전적인 결합을 방지할 수 있다. 따라서, 용기의 액면 레벨 및 경사 각도를 정밀도 좋게 측정할 수 있다. 그리고, 전극을 구비하는 센서부끼리의 사이에 시일드를 형성하면 다른 센서부 간의 정전적인 결합을 효과적으로 방지할 수 있기 때문에, 측정 정밀도가 향상된다. 또한, 복수의 센서부를 일체적으로 구성하면 제조나 취급이 용이해진다.

Claims

용기에 배치되는 복수의 전극을 구비하며 상기 전극간의 전기 특성의 변화에 기초하여 상기 용기 내의 액면 레벨을 검출하는 센서부를, 상기 용기의 높이 방향에 평행한 제 1 면을 따라서 복수 병렬배치한, 액면 레벨 센서.
제 1 항에 있어서,

병렬배치되는 상기 센서부 사이에 시일드부를 형성한, 액면 레벨 센서.
제 1 항에 있어서,

복수의 상기 센서부는 절연 필름에 의해 일체적으로 형성되어 있는, 액면 레벨 센서.
제 1 항에 있어서,

상기 용기의 상기 제 1 면에 직교하는 제 2 면에 적어도 하나의 센서부를 배치한, 액면 레벨 센서.
제 4 항에 있어서,

상기 제 1 면과 상기 제 2 면 각각에 배치된 복수의 상기 센서부는 절연 필름에 의해 일체적으로 형성되어 있고, 상기 절연 필름은 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면을 따르도록 절곡되어 있는, 액면 레벨 센서.
용기에 배치되는 복수의 전극을 구비하며 상기 전극간의 전기 특성의 변화에 기초하여 상기 용기 내의 액면 레벨을 검출하는 센서부를, 적어도 2 개 구비하고, 상기 센서부를 상기 용기의 높이 방향에 직교하는 2 개의 축선 각각을 따라 배치한, 액면 레벨 센서.
용기에 배치되는 복수의 전극을 구비하며 상기 전극간의 전기 특성의 변화에 기초하여 상기 용기 내의 액면 레벨을 검출하는 센서부를, 3 개 구비하고, 상기 센서부를 상기 용기의 높이 방향에 직교하는 단면에서 보았을 때 삼각 배치가 되도록 배치하는, 액면 레벨 센서.