(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出用の交流信号を出力する交流信号源と、
絶縁支持部と、
この支持部に形成され前記交流信号の印加される第１の電極と、
この第１の電極の下側にて前記支持部に形成され前記第１の電極から伝播される交流信号を出力する第２の電極と、
前記第１の電極の上側にて前記支持部に形成され共通電位に接続された共通電極と、
容器を前記支持部に接近した所定の定位置に置いたとき前記第１及び第２の電極間に形成される容器検出基準静電容量が予め設定され、前記第２の電極から出力される交流信号レベルに基づく静電容量を測定し、この測定静電容量が前記容器検出基準静電容量より下回るとき前記容器が定位置にないと検出する第１の測定部と、
を具備し、
前記第１の測定部は、前記容器に入れた被測定液が前記共通電極に達したときの満液判定基準静電容量が予め設定され、前記容器検出電極から出力される交流信号に基づく静電容量を測定するとともに、その測定静電容量が前記満液判定基準静電容量を下回るとき被測定液が満液であると検出するよう形成されてなることを特徴とする静電容量形検出装置。
【請求項２】
検出用の交流信号を出力する交流信号源と、
絶縁支持部と、
この支持部に形成され前記交流信号の印加される第１の電極と、
この第１の電極の下側にて前記支持部に形成され前記第１の電極から伝播される交流信号を出力する第２の電極と、
前記第１の電極の上側にて前記支持部に形成され共通電位に接続された共通電極と、
容器を前記支持部に接近した所定の定位置に置いたとき前記第１及び第２の電極間に形成される容器検出基準静電容量が予め設定され、前記第２の電極から出力される交流信号レベルに基づく静電容量を測定し、この測定静電容量が前記容器検出基準静電容量より下回るとき前記容器が定位置にないと検出する第１の測定部と、
を具備し、
前記共通電極の上側にて前記支持部に形成され前記第１の電極から伝播される交流信号を出力する第３の電極と、
前記容器を支持部に接近した所定の定位置に置いたとき前記第１及び第３の電極間に形成される液位検出基準静電容量が予め設定され、前記第３の電極から出力される交流信号レベルに基づく静電容量を測定し、この測定静電容量が前記液位検出基準静電容量より下回るとき前記容器内の被測定液が定液位に達していないと検出する第２の測定部とを有することを特徴とする静電容量形検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は静電容量形検出装置に係り、例えば、浄水器等において水を溜めた容器の有無や溜めた水の液位レベルを検出する静電容量形検出装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、水道配管に接続して水道水を浄水する浄水器が家庭にも普及している。この浄水器としては、水道水を浄水して容器に貯水するとともに容器内が満水になったとき、配管からの給水を自動的に停止する機能を備えたものが提供されている。
【０００３】
例えば、図１１に示すように、箱型の絶縁性本体ケース１の内側を隔壁３で左右に仕切り、片方に形成した円柱状の収納部５にカップ状絶縁容器７の収納を可能にする一方、他方の収納部９には慮過器１１や自動給水制御装置（図示せず）の他、容器７の有無及び容器７内の満水状態を検出する静電容量形検出装置Ａを収納し、その静電容量形検出装置Ａの検出結果に基づき自動給水制御装置を操作して配管からの自動的な給水及び停止を可能にしたものである。なお、図１１は上部の蓋を取除いた状態を示す概略平面図である。
【０００４】
その静電容量形検出装置Ａは、図１２に示すように、隔壁３の上部に上下に若干の間隔を置いて発振電極１３ａ及び受信電極１３ｂを形成し、下側の発振電極１３ａにはシールドケーブル１７を介して交流信号源１５を接続し、上側の受信電極１３ｂにはシールドケーブル１９を介して測定部２１に接続して構成されている。
【０００５】
このような静電容量形検出装置Ａでは、容器７を収納部５内へ収納しない場合、発振電極１３ａと受信電極１３ｂ間に形成される静電容量Ｃａが、主に隔壁３及び収納部５内の気体（空気）を介して形成されており、交流信号源１５から例えば４０ｋＨｚの交流電圧を発振電極１３ａへ印加すると、その静電容量Ｃａに応じた大きさの交流電流が受信電極１３ｂから測定部２１へ流れ、この交流電流の大きさを測定部２１で測定することによってその静電容量Ｃａが分かる。
【０００６】
そして、図１３及び等価回路図である図１４に示すように、被誘電率ε（ε＞１）を有する空の容器７を収納部５内の予め決められた定位置に収納した状態では、発振電極１３ａと受信電極１３ｂ間に介在することとなる容器７の存在によって静電容量が増加してＣａからＣｐ（Ｃａ＜Ｃｐ）となる。
【０００７】
なお、静電容量値Ｃｐは容器７と受信電極１３ｂ間の距離が狭いほど大きくなる。
【０００８】
ここで、定位置判定基準静電容量Ｃｐｒ（Ｃａ＜Ｃｐｒ＜Ｃｐ）を定め、この定位置判定基準静電容量Ｃｐｒに応じた定位置基準交流電流の大きさを予め測定部２１に設定しておけば、その定位置基準交流電流と受信電極１３ｂから実際に流れ込む交流電流の大きさを測定部２１で比較し、実際に流れ込む交流電流がその定位置基準交流電流以上に大きければ「容器が存在する。」と検出できるから、容器７を定位置に置くだけで自動的にその有無を検出可能となる。
【０００９】
さらに、定位置に置いた容器７内に水道水２３を徐々に入れてゆき、図１５及び等価回路図である図１６中に示すように液位が受信電極１３ｂに達すると、電極間の静電容量が更に増加してＣｐからＣｂ（Ｃｐ＜Ｃｂ）となる。
【００１０】
ここで、液位が受信電極１３ｂに達した状態を満液状態として満液判定基準静電容量Ｃｂｒとし、この満液判定基準静電容量Ｃｂｒに応じた満液基準交流電流の大きさを予め測定部２１に設定し、受信電極１３ｂから実際に流れ込む交流電流の大きさを比較可能に構成すれば、図１７及び等価回路図である図１８に示すように、受信電極１３ｂから実際に流れ込む交流電流が満液基準交流電流以上になった場合、静電容量がＣｐ＜Ｃｂｒ＜Ｃｂとなって水道水２３の満液状態の検出が可能となる。
【００１１】
その満液状態の検出信号に基づき、上述した自動給水制御装置を駆動制御すれば給水を自動的に停止することが可能となるうえ、警報を発するよう構成することも可能となる。
【００１２】
なお、静電容量値Ｃｂは、容器７と受信電極１３ｂ間の距離が狭いほど大きくなる。
【００１３】
しかも、発振電極１３ａ及び受信電極１３ｂ、特に受信電極１３ｂの形成位置を上下させることによって満液となる液位を可変できる。
【００１４】
そして、そのような静電容量形検出装置Ａでは、図１９に示すように、定位置からずらして隔壁３から更に隔てて空の容器７を置いた場合、発振電極１３ａ及び受信電極１３ｂ間に形成される静電容量をＣｐ１とすれば、この静電容量Ｃｐ１が静電容量Ｃｐより小さくなって定位置の静電容量Ｃｐとの関係がＣｐ１＜Ｃｐとなるうえ、満液状態の満液判定基準静電容量Ｃｂｒとの関係でもＣｐ１＜Ｃｐｒとなるから、受信電極１３ｂから出力される交流電流に基づき測定部２１でそれらの静電容量を測定比較し、容器７の位置ずれを検出できる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した静電容量形検出装置Ａは、図１９に示すように、水道水２３を溜めた容器７を定位置に置いた後にずらして位置変更をした場合や、収納部５内に収納する際に水道水２３の入っている容器７を定位置から離してずれた位置に置いた場合、発振電極１３ａ及び受信電極１３ｂ間に形成される静電容量をＣｂ１とすれば、満液状態の満液判定基準静電容量Ｃｂｒとの関係ではＣｐｒ＜Ｃｂ１の関係が成立する容器位置が生じ、定位置に容器７を置かない場合にも定位置においた場合と同様に「容器あり。」と判定される可能性が生じる。
【００１６】
そのため、容器７へ自動給水する給水口（図示せず。）が容器７からずれて液漏れする事態も発生する心配がある。
【００１７】
さらに、水道水２３が満液であるにも拘らず静電容量の関係がＣｂ１＜Ｃｂｒとなる位置が生じる可能性もあり、「容器あり、満杯でない。」と判定され、実際には満水又はこれに近い状態であっても給水が継続され、水道水２３が溢れてしまう事態も発生する可能性がある。
【００１８】
また、静電容量の関係がＣｐｒ＜Ｃｂ１＜Ｃｂｒとなる位置に容器７を置いた場合には、給水が可能「給液禁止の解除」となり、給水により液溢れが発生する可能性もある。
【００１９】
この状態は、定位置で給水して満液警報が出力された後、容器７をずらした場合にも生じ、容器７を一度収納位置から取り出して戻す場合など、静電容量Ｃｐ、Ｃｂについて様々な変化態様で発生し、上述した心配がある。
【００２０】
そこで、本発明者は、発振電極１３ａ及び受信電極１３ｂと容器７間の位置関係、並びに静電容量との関係を鋭意研究した結果、容器７の位置関係及びこれに溜めた液体の液位を検出できる新規の構成を見い出すとともに、容器７の位置関係の誤検出も解消し得る新規の構成を見出して本発明を完成させた。
【００２１】
本発明はそのような状況の下になされたもので、簡単な構成により、絶縁容器の有無及びその容器内に溜めた液体の液位レベルの正確な検出ができる静電容量形検出装置の提供を目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
そのような課題を解決するために本発明に係る第１の構成は、検出用の交流信号を出力する交流信号源と、絶縁支持部と、この支持部に形成されその交流信号の印加される第１の電極と、この第１の電極の下側にてその支持部に形成され第１の電極から伝播される交流信号を出力する第２の電極と、その第１の電極の上側にて支持部に形成され共通電位に接続された共通電極とを設け、更に容器をその支持部に接近した所定の定位置に置いたときそれら第１及び第２の電極間に形成される容器検出基準静電容量が予め設定され、その第２の電極から出力される交流信号レベルに基づく静電容量を測定し、この測定静電容量が容器検出基準静電容量より下回るときその容器が定位置にないと検出する第１の測定部を有している。
しかも、その第１の測定部は、上記容器に入れた被測定液がその共通電極に達したときの満液判定基準静電容量が予め設定され、その容器検出電極から出力される交流信号に基づく静電容量を測定するとともに、その測定静電容量が満液判定基準静電容量を下回るとき被測定液が満液であると検出するよう形成されている。
【００２３】
また、本発明の第２の構成は、検出用の交流信号を出力する交流信号源と、絶縁支持部と、この支持部に形成されその交流信号の印加される第１の電極と、この第１の電極の下側にてその支持部に形成され第１の電極から伝播される交流信号を出力する第２の電極と、その第１の電極の上側にて支持部に形成され共通電位に接続された共通電極とを設け、更に容器をその支持部に接近した所定の定位置に置いたときそれら第１及び第２の電極間に形成される容器検出基準静電容量が予め設定され、その第２の電極から出力される交流信号レベルに基づく静電容量を測定し、この測定静電容量が容器検出基準静電容量より下回るときその容器が定位置にないと検出する第１の測定部に加えて、以下の構成を有している。
すなわち、上記共通電極の上側にて上記支持部に形成され第１の電極から伝播される交流信号を出力する第３の電極と、上記容器を支持部に接近した所定の定位置に置いたときそれら第１及び第３の電極間に形成される液位検出基準静電容量が予め設定され、その第３の電極から出力される交流信号レベルに基づく静電容量を測定し、この測定静電容量が液位検出基準静電容量より下回るときその容器内の被測定液が定液位に達していないと検出する第２の測定部とを有している。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分は同一の符号を付す。
【００２５】
図１は本発明の静電容量形検出装置に係る第１の構成の概略を示す図であり、浄水器に搭載する場合を例にしている。
【００２６】
図１において、支持部としての絶縁性の隔壁３は、図１１の本体ケース１を仕切って収納部５を形成するものである。
【００２７】
収納部５に対して隔壁３の外側下部には、発振電極（第１の電極）２５を挟んで下側には容器検出電極（第２の電極）２７、上側には共通電極２９が互いに若干の間隔を置いて上下方向に形成されている。
【００２８】
発振電極２５は、シールドケーブル３１の芯線を介して交流信号源３３に接続されており、この交流信号源３３から例えば４０ＫＨｚの交流電圧が発振電極２５に印加されるようになっている。
【００２９】
容器検出電極２７は、シールドケーブル３５の芯線を介して第１の測定部３７ａに接続されている。
【００３０】
共通電極２９は共通電位に接続されるとともにシールドケーブル３１、３５のシールド部に接続されており、これらと交流信号源３３の共通電位ともなっている。
【００３１】
容器７は、被測定液としての例えば水道水（図１では図示せず。）２３を溜める絶縁性のものであり、収納部５に収納されたとき、発振電極２５、容器検出電極２７及び共通電極２９と隔壁３を間に置いて対面するようになっている。なお、図１中の符号３９は容器７を受ける収納部５の絶縁底部である。
【００３２】
第１の測定部３７ａは、容器検出電極２７からシールドケーブル３５を介して入力された交流電流の大きさから、容器検出電極２７と発振電極２５間に形成される静電容量値Ｃａを測定するとともにその変化を検出し、容器７の位置状態、例えば容器７の有無、位置ずれ、又は溜めた水道水２３の液位を測定する機能を有する。その詳細な機能は次の動作を説明する過程で説明する。
【００３３】
なお、本発明において容器７の位置ずれとは、例えば浄水器の好ましい使用態様位置、具体的には隔壁３に近接した所定の定位置といった基準位置からずれ、発振電極２５等からより離れた位置状態をいう。
【００３４】
以下に第１の構成の動作を説明する。
第１の構成において、収納部５内に容器７を収納しない状態では、発振電極２５と容器検出電極２７の間には静電容量Ｃａ１が、発振電極２５と共通電極２９の間には静電容量Ｃｓが実測値として発生し、空の容器７を収納部５内の定位置に収納した状態では、発振電極２５と容器検出電極２７の間には静電容量Ｃａ２が発生する。図２はその等価回路図である。
【００３５】
空の容器７を定位置に置いた状態では、静電容量Ｃａ２が静電容量Ｃａ１より大きくなってＣａ１＜Ｃａ２となるから、静電容量Ｃａ１より大きく静電容量Ｃａ２より小さい静電容量Ｃａｒ（Ｃａ１＜Ｃａｒ＜Ｃａ２）を定位置判定基準静電容量Ｃａｒとし、これと静電容量Ｃａ２を比較し、条件Ｃａ１＜Ｃａｒ＜Ｃａ２が満たされれば、「容器あり。」と判定できる訳である。
【００３６】
そして、第１の測定部３７ａは、予め定位置判定基準静電容量Ｃａｒ又はこれに相当する電流の大きさが設定されており、容器検出電極２７からの測定電流の大きさと定位置判定基準静電容量Ｃａｒに相当する電流の大きさ又は、測定電流の大きさに相当する静電容量Ｃａ２と定位置判定基準静電容量Ｃａｒとを比較し、静電容量Ｃａ２が定位置判定基準静電容量Ｃａｒを超えていれば、「容器あり。」と判定する検出信号を出力する機能を有している。
【００３７】
さらに、空の容器７を定位置より離して置いた場合に静電容量Ｃａ２が小さくなるから、定位置判定基準静電容量Ｃａｒとの関係でＣａ２＜Ｃａｒとなると、静電容量Ｃａ２が定位置判定基準静電容量Ｃａｒに達せず、第１の測定部３７ａは「容器なし。」と判定した検出信号を出力する機能を有している。
【００３８】
なお、発振電極２５と容器検出電極２７間の静電容量はｐＦオーダで極めて小さいから、少しでも容器７をずらせると静電容量Ｃａ２が極めて小さくなってＣａ２＜Ｃａｒの関係が成り立つ。
【００３９】
そして、第１の測定部３７ａからの検出信号に基づき、容器７への給水を禁止することが可能となる。
【００４０】
次に、収納部５内の定位置に空の容器７を置いて水道水２３を給水する場合を説明する。
【００４１】
この場合、図３に示すように容器７内の液位が上昇すると、これに伴って水道水２３が短絡電極として機能し、上述した発振電極２５と容器検出電極２７間に形成された静電容量Ｃａ１や発振電極２５と共通電極２９間に形成された静電容量Ｃｓは、図４の等価回路のようになる。
【００４２】
すなわち、発振電極２５と容器７の間に静電容量Ｃｇが、容器検出電極２７と容器７の間には静電容量Ｃａが、共通電極２９と容器７の間には静電容量Ｃｓが形成される。
【００４３】
しかも、図４の等価回路からも分るように、交流信号源３３の交流電圧Ｖｇが、静電容量Ｃｇ、Ｃａ、Ｃｓによって分圧され、静電容量Ｃｓの両端電圧がＶｑとなり、液位の上昇に伴って静電容量Ｃｇが上昇するとともにこれに対応して電圧Ｖｑも上昇する。
【００４４】
なお、水道水２３は一般には導電性液体であるが、浄水の程度によっては純水相当となって絶縁性液体に近くなるが、この場合でも誘電率の高い液体であるから液中インピーダンスが十分低く、導電性液体とほぼ等価な液短絡相当の分布となるため、水道水２３を程度の高い浄水として貯水する場合も、図４の等価回路と同等になると考えられる。
【００４５】
そして、静電容量Ｃａに流れる電流は、空の容器７の状態のＣａ２相当から発振電極２５付近まで液位の上昇に伴って定位置判定基準静電容量Ｃａｒ（Ｃａ２）に相当する電流を超えて上昇し、液位が共通電極２９の近辺に達するあたりまで上昇する。すなわち、水道水２３の上昇に伴ってその電位が上昇して静電容量Ｃａに流れる電流が上昇する。
さらに液位の上昇に伴って静電容量Ｃｓが上昇するため静電容量Ｃｓの両端電圧Ｖｑが減少に転じ、その後は定位置判定基準静電容量Ｃａｒに相当する電流を超えて低下し、共通電極２９が液位上昇方向に長い場合にはますます静電容量Ｃｓが増加してこの両端電圧Ｖｑが低下し、静電容量Ｃａ１に相当する電流より低下することにもなり得る。すなわち、水道水２３の上昇に伴って増加した静電容量Ｃｓを介して交流電流が共通電極２９に流れ、静電容量Ｃａに流れる電流が減少する。減少する割合が（Ｖｑ／Ｖｇ）となる。
静電容量Ｃａに流れる電流変化分をそれに相当する静電容量変化分にして示すと、図５のようになる。
【００４６】
他方、容器７を定位置に置いた場合の満液時の静電容量ＣａをＣａ３とし、交流信号源３３の交流電圧をＶｇ、共通電位に接続された静電容量Ｃｓの両端電圧をＶｑとすれば、水道水２３による液短絡に基づき交流信号源３３の交流電圧Ｖｇが静電容量Ｃｇ、Ｃｓ、Ｃａに分圧されるから、静電容量Ｃｓが小さいときに比べて水道水２３の電位がＶｇからＶｑに下がり、それら静電容量Ｃａ３によって得られる検出電流は、次のように定位置判定基準静電容量Ｃａｒに相当する電流より下回ることにもなり得る。
Ｃａｒ＞（Ｖｑ／Ｖｇ）×Ｃａ３
【００４７】
従って、第１の測定部３７ａにおいて、容器７に入れた水道水２３が共通電極２９に達したときの満液判定基準静電容量Ｃａｑ又はこれに相当する電流の大きさを予め設定し、容器検出電極２７からの測定電流の大きさを測定するとともに、その測定電流の変化が満液判定基準静電容量Ｃａｑを下回った点を検出可能に形成すれば、容器検出電極２７からの測定電流の大きさによって水道水２３の満液状態の検出も可能となる。
【００４８】
もっともこの場合、静電容量Ｃａｑは必ずしも静電容量Ｃａ１以下である必要はない。
【００４９】
また、この場合には、Ｃａｒ＞（Ｖｑ／Ｖｇ）×Ｃａ３の関係となった場合、容器なし判定も出ているから「容器なし判定」では、「給液停止」とせず、「給液開始の禁止」として用いる。なお、「給液の開始」は自動、手動のいずれでも良いが、そのいずれをも禁止することを意味する。
【００５０】
さらに、容器７を定位置からずらせて置いた場合の満液時の静電容量をＣａ４とすると、静電容量Ｃａ４がＣａ３より小さいうえ、図３、図４の関係が成立する距離では静電容量Ｃａ、Ｃｇ、Ｃｓがほぼ同比率で減少するから、その静電容量Ｃａ４は次のようになって満液判定基準静電容量Ｃａｑより下回る。
Ｃａｑ＞（Ｖｑ／Ｖｇ）×Ｃａ３＞（Ｖｑ／Ｖｇ）×Ｃａ４
【００５１】
従って、容器７を定位置に置いた場合とずらせて置いた場合で、水道水２３の液位検出として把握すると、満液状態を検出可能となる。
【００５２】
しかも、満液判定基準静電容量Ｃａｑが静電容量Ｃａ１以下（Ｃａｑ≦Ｃａ１）であれば、第１の測定部３７ａの動作を容器７の位置検出動作として機能させると、満液、空のいずれの場合でも容器７を定位置からずらせて置いた場合には、静電容量Ｃａ４やＣａ２がより小さくなって「容器なし。」との検出となるので、給液の開始を禁止すれば良い。
【００５３】
さらに、満液の容器７を大きくずらすと、静電容量Ｃａ４、Ｃｓが一層小さくなり、ほぼ図１、図２に近い関係になって容器ありの判定となることはなく、空の容器７を定位置に置いた時のみ給液の開始が可能となる。
【００５４】
このように本発明の静電容量形検出装置に係る第１の構成では、隔壁３に発振電極２５を間に置いて下側に容器検出電極２７を、上側に共通電極２９を互いに間隔を置いて上下方向に形成し、その発振電極２５には交流信号源３３を接続し、容器検出電極２７には第１の測定部３７ａを接続し、共通電極２９はそれら交流信号源３３や第１の測定部３７ａの共通電位を形成し、その第１の測定部３７ａには、その容器７を定位置に置いたときそれら発振電極２５及び容器検出電極２７間に形成される容器検出基準静電容量Ｃａｒを予め設定し、その第１の測定部３７ａにてその容器検出電極２７から出力される交流電流の大きさに基づく静電容量Ｃａ１、Ｃａ２を測定するとともに、この測定静電容量Ｃａ１、Ｃａ２が容器検出基準静電容量Ｃａｒより下回るときその容器７が定位置にないと検出するよう形成した。
【００５５】
そのため、容器７を定位置に収納したか、定位置よりずれて離れた位置に収納したかの判定が可能となる。
【００５６】
しかも、第１の測定部３７ａには、水道水２３が共通電極２９に達したときの満液判定基準静電容量Ｃａｑを予め設定し、その容器検出電極２７から出力される交流信号に基づく静電容量Ｃａ３を測定し、その測定静電容量が満液判定基準静電容量Ｃａｑを下回るとき水道水２３が満液であると検出するから、容器７を定位置に収納した場合、その容器検出電極２７から出力される交流電流の大きさに基づく静電容量Ｃａ３の変化や値を測定することにより、給水による液位の上昇及び満液状態の検出も可能となるうえ、３個の電極によって形成可能となるから構成も簡単である。
【００５７】
そして、第１の構成においては、満液状態の判定が、静電容量Ｃａ４と交流信号源３３の電位Ｖｇおよび水道水２３の液短絡電位Ｖｓとの関係、すなわち（Ｖｑ／Ｖｇ）×Ｃａ４によっているため、満液容器７が定位置よりずれた場合には、容器検出電極２７と共通電極２９で形成される静電容量Ｃａ４、Ｃｓがより小さくなって「容器なし。」の判定が可能となっている。
【００５８】
第１の構成において、発振電極２５、容器検出電極２７及び共通電極２９は、湾曲した隔壁３に湾曲面状態で形成する構成に限らず、図７に示すように発振電極２５、容器検出電極２７及び共通電極２９を形成する部分を肉厚にしてこれに平面的な状態で形成する構成も可能である。以下の構成でも同様である。
【００５９】
ところで、本発明の第１の構成では、定位置に容器７を収納したか否か、及び定位置に収納した容器７内についてその満液状態の検出が可能であり、更に、容器７を定位置以外に収納した状態では、そもそも「給液の開始」が禁止され、容器７に液が入ることがなかった。
【００６０】
また、給液開始後の位置ずれが生じた場合でも、図３及び図４の成立する範囲のずれであれば、Ｃａ３＞Ｃａ４の関係により、水道水２３が本来の満液位置にあるよりも低い水位で満液判定が得られるが、容器ありの判定はＣａ＞Ｃａｒの関係、満液の判定はＣａ＜Ｃａｑの関係のように、同一出力に対する逆方向判定が必要となり、回路構成上の制約がある。
【００６１】
次に、静電容量Ｃａとは別の判定対象Ｃｂを備え、満液状態の判定が可能な第２の構成を説明する。
【００６２】
図８は、本発明の静電容量形検出装置に係る第２の構成を示す図である。
図８において、隔壁３には、共通電極２９の上側に間隔を置いて第３の電極として液位検出電極４１が、発振電極２５及び容器検出電極２７と上下一列状態で形成されている。
【００６３】
液位検出電極４１は、シードケーブル４３の芯線を介して第２の測定部３７ｂに接続されており、シードケーブル４３のシールド部は共通電極２９及び他のシードケーブル３１、３５のシールド部に接続されている。
【００６４】
第２の測定部３７ｂは、液位検出電極４１からシールドケーブル４３を介して入力された交流電流の大きさから、液位検出電極４１と容器７間すなわち液位検出電極４１と発振電極２５間に形成される静電容量値Ｃｂを測定するとともにその変化を検出し、水道水２３の液位、特に満液状態を測定する機能を有する。その詳細な機能は、以下にその動作を説明する過程で説明する。
【００６５】
なお、他の構成すなわち隔壁３、容器７、発振電極２５、容器検出電極２７及び共通電極２９の構成、これら電極に接続されたシードケーブル３１、３５及び交流信号源３３の構成及び動作は図１と同様であり、説明は省略する。
【００６６】
以下に、図８に示した第２の構成の動作を説明する。
第２の構成では、発振電極２５と容器検出電極２７間に形成された静電容量Ｃａや発振電極２５と共通電極２９間に形成された静電容量Ｃｓの他に、発振電極２５と液位検出電極４１間には静電容量Ｃｂが形成され、空の容器７を置いた状態についての動作は、第１の構成と同様であり、発振電極２５と液位検出電極４１間の静電容量Ｃｂも容器７を置いた位置に応じた値となってあまり意味を持たない。
【００６７】
一方、容器７内に水道水２３を給水すると、水道水２３が電極として機能してその構成が図８及び図９に示すようになる。
【００６８】
ここで、空の容器７を定位置に置いた場合、発振電極２５と液位検出電極４１間の静電容量ＣｂをＣｂ１とし、液位検出電極４１付近まで上昇した液位を満液とした場合、この満液状態の静電容量ＣｂをＣｂ２とすると、静電容量Ｃｂ１よりＣｂ２が大きくなるが、上述したように、水道水２３による液短絡に基づき静電容量Ｃｓが大きくなって交流信号源３３の交流電圧ＶｇがＶｑに分圧され、液位検出電極４１によって得られる静電容量Ｃｂ２が電位ＶｑとＶｇの比の積（Ｖｑ／Ｖｇ）×Ｃｂ２の関係となって静電容量Ｃｂ２も小さくなる。
【００６９】
また、静電容量Ｃｂ１とＣｂ２は、Ｃｂ１＜＜Ｃｂ２の関係となるから、満液状態によって静電容量Ｃｂ２が小さくなっても、
Ｃｂ１＜（Ｖｑ／Ｖｇ）×Ｃｂ２
の関係が依然として成立する。
【００７０】
なお、電圧Ｖｇが、静電容量Ｃｇ、Ｃｓ、Ｃａ、Ｃｂで分圧されるから、電位ＶｑとＶｇの関係は、Ｖｇ＞Ｖｑとなる。
【００７１】
すなわち、発振電極２５と定位置検出電極４１間の距離が離れているため、「電界は交わらない。」という電磁気の基本原理からして、容器７が空の状態では発振電極２５と共通電極２９間の電界分布の方が濃くて、発振電極２５と定位置検出電極４１間の電界分布が極めて薄く、静電容量Ｃｂ１は極めて小さな値を示す。
【００７２】
しかし、水道水２３の液位上昇（液短絡）に伴って対象電極が発振電極２５から水道水２３に代ることによって発振電極２５と定位置検出電極４１間距離が極端に小さくなった状態となり、静電容量Ｃｂ１とＣｂ２の間にはＣｂ１＜＜Ｃｂ２の関係が成立する。
【００７３】
そのため、水道水２３による液短絡に基づく分圧により、交流信号源３３の交流電圧Ｖｇが電圧Ｖｑに下がったとしても（Ｖｑ／Ｖｇ）＜（Ｃｂ２／Ｃｂ１）となるように定位置検出電極４１を配置すれば、定位置検出電極４１による測定電流は空の容器７よりも満液時の方が大きくなる。
【００７４】
そして、第２の測定部３７ｂは、Ｃｂ１＜Ｃｂｒ＜（Ｖｑ／Ｖｇ）Ｃｂ２となるような満液判定基準静電容量Ｃｂｒ及びこれに対応した電流値を予め設定しておき、定位置検出電極４１から出力される電流の大きさとを検出比較し、条件Ｃｂｒ＜（Ｖｑ／Ｖｇ）Ｃｂ２を満たす静電容量を検出したとき、満液状態であると検出する検出信号を出力する機能を有している。
【００７５】
そして、満液状態での検出点を（Ｖｑ／Ｖｇ）×Ｃｂ２として、容器７を定位置からずらすと、静電容量Ｃｂが静電容量Ｃｂ３となり、
Ｃｂｒ＞（Ｖｑ／Ｖｇ）×Ｃｂ３
となって満液状態が検出できないが、上述した第１の構成で既に説明したように、容器７の定位置に係る満液時の静電容量Ｃａ３及び位置ずれに係る満液時の静電容量Ｃａ４について、交流電圧の電位ＶｑとＶｇの比との積が、容器検出基準静電容量Ｃａｒを下回るように設定しておけば、「容器なし。」と判定されるので、支障はない。
【００７６】
このように第２の構成では、第１の構成における隔壁３、発振電極２５、容器検出電極２７、共通電極２９及び交流信号源３３に加えて、共通電極２９の上側に間隔を置いて液位検出電極４１を発振電極２５及び容器検出電極２７と上下一列状態で形成し、その液位検出電極４１に第２の測定部３７ｂを接続し、この第２の測定部３７ｂに、容器７を定位置に置いたときそれら発振電極２５及び液位検出電極４１間に形成される液位検出基準静電容量Ｃｂｒを予め設定し、その第２の測定部３７ｂにてその液位検出電極４１から出力される交流電流の大きさから静電容量Ｃｂ１、Ｃｂ２を測定し、この測定静電容量Ｃｂ１、Ｃｂ２が液位検出基準静電容量Ｃｂｒより下回るときその容器７内の水道水２３が満液に達していないと検出するよう形成したから、「給液開始の可否」決定は静電容量Ｃａ、満液判定は静電容量Ｃｂと分離できるため、第１の構成とは異なった電極配置において、満液状態の判定が可能となる。
【００７７】
しかも、液位検出電極４１の形成位置を上下方向で適当に変移させれば、満液位置を変更することが可能となる。
【００７８】
上述した各実施の形態では、第１及び第２の測定部３７ａ、３７ｂに予め容器検出基準静電容量や液位検出基準静電容量を予め設定し、上記第２又は第３の電極である容器検出電極２７や液位検出電極４１から出力される交流信号レベルに基づく静電容量を測定し、それらの静電容量を比較する構成としたが、本発明の静電容量形検出装置においては、容器検出基準静電容量や液位検出基準静電容量に相当する電流の大きさを予め設定し、上記容器検出電極２７や液位検出電極４１から出力される交流信号レベルを測定してそれらを比較する構成も可能であり、第１及び第２の測定部３７ａ、３７ｂにおける容器検出基準静電容量や液位検出基準静電容量、測定静電容量は相当する交流信号状態も含むものである。
【００７９】
なお、第１及び第２の測定部３７ａ、３７ｂは、同一の回路構成や機能構成を切換えて形成したり、独立の構成とすることは任意である。
【００８０】
ところで、本発明に係る静電容量形検出装置は、浄水器に限らず広く液体を溜める絶縁容器の有無及びこの容器に溜めた液体の液面レベル検出に広く応用可能であるし、容器７を収納する構成の他、単に容器７を置いてその容器７の有無及びこの容器７に溜めた液体の液面レベル検出に応用可能である。
【００８１】
しかも、本発明に係る静電容量形検出装置において検出される液位は、満液状態に限定されず、任意の定位置に達した状態の検出も可能である。
【００８２】
また、上述した第１及び第２の測定部や交流信号源が電極と近接できる場合や、外周からの影響が無視できる場合には、シールドケーブルを使用せず、通常のリード線による接続も可能である。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の静電容量形検出装置に係る第１の構成は、絶縁支持部に、第１の電極を間に挟んで上下に第２の電極及び共通電極を互いに間隔を置いて形成し、交流信号を出力する交流信号源をその第１の電極に接続し、その第２の電極には第１の測定部を接続し、この第１の測定部を以下のように形成した。
すなわち、その第１の測定部として、その容器を支持部に接近した所定の定位置に置いたときそれら第１及び第２の電極間に形成される容器検出基準静電容量が予め設定され、その第２の電極から出力される交流信号レベルに基づく静電容量を測定し、この測定静電容量が容器検出基準静電容量より下回るときその容器が定位置にないと検出するよう形成するとともに、上記容器に入れた被測定液がその共通電極に達したときの満液判定基準静電容量が予め設定され、その容器検出電極から出力される交流信号に基づく静電容量を測定し、その測定静電容量が満液判定基準静電容量を下回るとき被測定液が満液であると検出するよう形成した。
そのため、容器を定位置に配置した場合には、単に３個の電極により、容器を定位置に配置したか否か、又は定位置よりずれて離れた位置に配置したかの判定に加えて、被測定液の所定液位の検出が可能となる。
また、本発明の第２の構成は、第１の構成の主要部に加えて、上記支持部に、共通電極の上側にて第１の電極から伝播される交流信号を出力する第３の電極を設ける一方、上記容器を支持部に接近した所定の定位置に置いたときそれら第１及び第３の電極間に形成される液位検出基準静電容量が予め設定され、その第３の電極から出力される交流信号レベルに基づく静電容量を測定し、この測定静電容量が液位検出基準静電容量より下回るときその容器内の被測定液が定液位に達していないと検出する第２の測定部を設けたから、第１の構成とは異なる構成によって容器の位置検出及び被測定液の定液位検出が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の静電容量形検出装置に係る第１の構成を示す図である。
【図２】第１の構成に係る等価回路図である。
【図３】第１の構成に係る動作を説明する図である。
【図４】第１の構成に係る別の等価回路図である。
【図５】第１の構成に係る動作を説明する図である。
【図６】第１の構成に係る動作を説明する図である。
【図７】本発明の静電容量形検出装置に係る応用例を示す概略図である。
【図８】本発明の静電容量形検出装置に係る第２の構成を示す図である。
【図９】第２の構成に係る動作を説明する図である。
【図１０】第２の構成に係る等価回路図である。
【図１１】本発明及び従来の静電容量形検出装置を搭載する浄水器を示す概略平面図である。
【図１２】従来の静電容量形検出装置を示す図である。
【図１３】従来の静電容量形検出装置の動作を説明する図である。
【図１４】従来の静電容量形検出装置の等価回路図である。
【図１５】従来の静電容量形検出装置の動作を説明する図である。
【図１６】従来の静電容量形検出装置の等価回路図である。
【図１７】従来の静電容量形検出装置の動作を説明する図である。
【図１８】従来の静電容量形検出装置の等価回路図である。
【図１９】従来の静電容量形検出装置の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１  本体ケース
３  隔壁（支持部）
５、９  収納部
７  容器
１１  慮過器
１３ａ  発振電極（電極）
１３ｂ  受信電極（電極）
１５、３３  交流信号源
１７、１９、３１、３５  シールドケーブル
２１  測定部
３７ａ  第１の測定部（測定部）
３７ｂ  第２の測定部（測定部）
２３  水道水（被測定液）
２５  発振電極（第１の電極）
２７  容器検出電極（第２の電極）
２９  共通電極
３９  底部
４１  液位検出電極（第３の電極）
Ａ  静電容量形検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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