(57)【要約】【課題】感度がよく、応答性がよい液体の状態を検知する液体レベルセンサの提供を目的とする。【解決手段】液体レベルセンサ１は、互いが、所定間隔で水平方向に交差する伸延方向に延びるギャップを形成する形態に配置された第１電極３２、第２１電極３３ｂ及び第２２電極３３ｃと、誘電体からなり、上記伸延方向に延びる内部空間Ｇを含み、上記第１電極３２、第２１電極３３ｂ及び第２２電極３３ｃを上記内部空間Ｇ内に収容して包囲するセンサキャップ１１とを有している。水平方向の仮想断面において、センサキャップ１１は、第１ギャップ周囲部１２ｂから離れるほど第２１電極３３ｂに近づく部分と、第２ギャップ周囲部１２ｃから離れるほど第２２電極３３ｃに近づく部分を含んでいる。【選択図】図４
2006105953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に少なくとも自身の一部を浸漬して、上記液体の状態を検知する静電式液体状態検知センサであって、
互いが、所定間隔を有し水平方向に交差する伸延方向に延びるギャップを形成する形態に配置された第１電極及び第２電極と、
誘電体からなり、上記伸延方向に延びる内部空間を含み、上記第１電極及び第２電極を上記内部空間内に収容して包囲する電極包囲部材と、
を備え、
上記電極包囲部材は、上記伸延方向に直交する仮想断面において、
上記ギャップの周囲に位置するギャップ周囲部と、
上記第１電極の周囲であって上記ギャップ周囲部に隣接する第１電極周囲部と、
上記第２電極の周囲であって上記ギャップ周囲部に隣接する第２電極周囲部と、を有し、
上記電極包囲部材は、上記仮想断面において、
上記第１電極周囲部が、上記ギャップ周囲部に隣接して、このギャップ周囲部から離れるほど上記第１電極に近づく第１接近部を含むか、
上記第２電極周囲部が、上記ギャップ周囲部に隣接して、このギャップ周囲部から離れるほど上記第２電極に近づく第２接近部を含むかの少なくともいずれかとした形態を有する
静電式液体状態検知センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の静電式液体状態検知センサであって、
前記第１電極から前記ギャップ周囲部までの距離、及び前記第２電極から上記ギャップ周囲部までの距離はいずれも
上記第１電極と第２電極との間の電極間距離よりも大きい
静電式液体状態検知センサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の静電式液体状態検知センサであって、
前記第２電極は、第２１電極と、上記第２１電極とは前記第１電極を挟んで互いに逆側に配置された第２２電極とを含み、
前記ギャップは、上記第１電極と第２１電極とで形成される第１ギャップと、上記第１電極と第２２電極とで形成される第２ギャップとを含み、
上記第１電極と上記第２１電極とは、所定間隔で前記伸延方向に延びる上記第１ギャップを形成するように配置されてなり、
上記第１電極と上記第２２電極とは、所定間隔で上記伸延方向に延びる上記第２ギャップを形成するように配置されてなり、
前記仮想断面において、上記電極包囲部材のうち、
前記ギャップ周囲部は、上記第１ギャップの周囲に位置する第１ギャップ周囲部と、上記第２ギャップの周囲に位置する第２ギャップ周囲部とを含み、
前記第２電極周囲部は、上記第２１電極の周囲であって上記第１ギャップ周囲部に隣接する第２１電極周囲部と、上記第２２電極の周囲であって上記第２ギャップ周囲部に隣接する第２２電極周囲部とを含み、
前記第２接近部は、第２１接近部と、第２２接近部とを含み、
上記第２１電極周囲部のうち、上記第１ギャップ周囲部に隣接して、この第１ギャップ周囲部から離れるほど上記第２１電極に近づく上記第２１接近部と、
上記第２２電極周囲部のうち、上記第２ギャップ周囲部に隣接して、この第２ギャップ周囲部から離れるほど上記第２２電極に近づく上記第２２接近部とを含む形態を有する静電式液体状態検知センサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電式液体状態検知センサであって、
前記電極包囲部材は、
前記ギャップ周囲部、及び、前記第１接近部と第２接近部のうち存在するものの形態を、
または、前記第１ギャップ周囲部、第２ギャップ周囲部、第２１接近部、及び第２２接近部の形態を、前記伸延方向について同じに保ちつつ、
自身の内周面形状が、前記第１電極と第２電極との間隔方向、または第１電極と第２１電極との間隔方向について、上記伸延方向の上方ほど幅狭となる形態とされて、上記電極包囲部材の上記伸延方向単位寸法当たりの内容積が上記伸延方向の上方ほど小さくされてなる
静電式液体状態検知センサ。
【請求項５】
請求項４に記載の静電式液体状態検知センサであって、
前記電極包囲部材は、
自身の外周面形状が、前記第１電極と第２電極との間隔方向について、または上記第１電極と前記第２１電極との間隔方向について、上記伸延方向の上方ほど幅狭となる形態とされてなる
静電式液体状態検知センサ。
【請求項６】
液体に少なくとも自身の一部を浸漬して、上記液体の状態を検知する静電式液体状態検知センサであって、
第１電極と、第２１電極及びこれと等電位の第２２電極とを有し、
上記第２１電極、第１電極、及び第２２電極がこの順に列置され、
上記第２１電極と上記第１電極とは、これらの間に、鉛直方向に延び所定間隔を有する第１ギャップを形成する形態に配置され、
上記第１電極と上記第２２電極とは、これらの間に、鉛直方向に延び所定間隔を有する第２ギャップを形成する形態に配置されてなり、
誘電体からなり、鉛直方向に延びる内部空間内に、上記第１電極、第２１電極及び第２２電極を収容し、これらを包囲する電極包囲部材を有し、
上記電極包囲部材は、水平方向に沿う仮想断面において、
上記第１ギャップの周囲に位置する第１ギャップ周囲部と、
上記第２ギャップの周囲に位置する第２ギャップ周囲部と、
上記第２１電極の周囲であって上記第１ギャップ周囲部に隣接する第２１電極周囲部と、
上記第２２電極の周囲であって上記第２ギャップ周囲部に隣接する第２２電極周囲部と、を有し、
上記電極包囲部材は、上記仮想断面において、
上記第２１電極周囲部が、上記第１ギャップ周囲部に隣接して、この第１ギャップ周囲部から離れるほど上記第２１電極に近づく第２１接近部を含み、
上記第２２電極周囲部が、上記第２ギャップ周囲部に隣接して、この第２ギャップ周囲部から離れるほど上記第２２電極に近づく第２２接近部を含む形態を有する
静電式液体状態検知センサ。
【請求項７】
請求項６に記載の静電式液体状態検知センサであって、
前記第１電極から前記第１ギャップ周囲部までの距離、前記第１電極から前記第２ギャップ周囲部までの距離、前記第２１電極から上記第１ギャップ周囲部までの距離、及び前記第２２電極から上記第２ギャップ周囲部までの距離のいずれも
上記第１電極と第２１電極との間の第１電極間距離及び上記第１電極と第２２電極との間の第２電極間距離より大きい
静電式液体状態検知センサ。
【請求項８】
請求項６または７に記載の静電式液体状態検知センサであって、
前記電極包囲部材は、
前記第１ギャップ周囲部、第２ギャップ周囲部、第２１接近部、及び第２２接近部の形態を、前記鉛直方向について同じに保ちつつ、
自身の内周面形状が、前記第１電極と第２１電極との間隔方向について、上方ほど幅狭となる形態とされて、上記電極包囲部材の前記鉛直方向単位寸法当たりの内容積が上方ほど小さくされてなる
静電式液体状態検知センサ。
【請求項９】
請求項８に記載の静電式液体状態検知センサであって、
前記電極包囲部材は、
自身の外周面形状が、前記第１電極と第２１電極との間隔方向について、上方ほど幅狭となる形態とされてなる
静電式液体状態検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の状態を検知する静電式液体状態検知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなタイプの静電式液体状態検知センサとしては、特許文献１で示される容量型液面測定装置（センサ）が知られている。このセンサは、自動車の内燃機関内に潤滑オイルの液面測定に用いられる。
特許文献１のセンサは、長く延びた支持体上に同一平面上に並ぶようにして配置された一対の金属箔からなる測定電極を有している。このセンサでは、測定電極と、測定電極間のギャップとで構成される測定コンデンサを用いる。即ち、このセンサを浸漬している液位が変化して、電極間のギャップのうち空気中にあった部分が、液体に浸漬されると、電極間に発生する電気力線のうち空気中を通っていた電気力線が液体中を通ることになる。すると、この電気力線が通る部分の誘電率が変化するため、測定コンデンサの静電容量が変化する。このセンサでは、このような静電容量の変化を用いることで、液位の変化を検知している。
ところで、自動車の内燃機関の駆動により、内燃機関内のオイルは波立った状態、あるいは、泡立った状態になりがちである。
そこで、このセンサでは、略筒状の本体（電極包囲部材）で測定コンデンサを形成する測定電極やギャップを覆って、本体の下端で本体の内部と外部とのオイルの流通を行わせると共に、その液体の流通量を制限している。これにより、波による液位の変動や、泡による液位の誤検知を防止している。
（特許文献１）
【特許文献１】特開昭５５−１１９０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、エンジンの整備時におけるオイルの注入や排出の場合にも、このセンサを用いてオイルの液位の適否を判定したいとの要求がある場合がある。この場合には、電極包囲部材内の液位も速やかに追従することが求められている。このためには、オイルの注入、排出に伴う、大幅な液位の変動に対して、センサの電極包囲部材内部の容積を小さくし、少量のオイルの流通で、センサ外部における液位を電極包囲部材内の液位に反映可能とするとよい。
このような電極包囲部材の形態としては、例えば、電極包囲部材の内周面を電極の直近に配置する形態が挙げられる。
しかしながら、このように電極包囲部材を電極の直近に配置した形態のセンサでは、同一平面上に配置された電極間に発生する電気力線のうち電極及びギャップのうちで空気中に出ている部分で生じる電気力線について見ると、空気よりも誘電率の高い電極包囲部材が近くに存在するため、この電極包囲部材内を通過する経路を取る電気力線が増加する。すると、電極包囲部材が遠くに位置する場合よりも電極間に構成される測定コンデンサの静電容量が増加する。一方、液位が上がって、空気がオイルに置き換わった場合には、空気と電極包囲部材との誘電率の違いよりもオイルと電極包囲部材との誘電率の違いは少ないため、電極包囲部材の位置は、測定コンデンサの静電容量に影響しない。従って、電極包囲部材が電極の近くに存在すると、液位が低く、電極が空気で囲まれている場合と、液位が高く電極がオイルで囲まれている場合の測定コンデンサの静電容量の差（ダイナミックレンジ）が小さくなり、センサの液位変化の感度が低下して好ましくない。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、センサの感度の低下を抑えつつ
、良好な応答性を有する静電式液体状態検知センサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
その解決手段は、液体に少なくとも自身の一部を浸漬して、上記液体の状態を検知する静電式液体状態検知センサであって、互いが、所定間隔を有し水平方向に交差する伸延方向に延びるギャップを形成する形態に配置された第１電極及び第２電極と、誘電体からなり、上記伸延方向に延びる内部空間を含み、上記第１電極及び第２電極を上記内部空間内に収容して包囲する電極包囲部材と、を備え、上記電極包囲部材は、上記伸延方向に直交する仮想断面において、上記ギャップの周囲に位置するギャップ周囲部と、上記第１電極の周囲であって上記ギャップ周囲部に隣接する第１電極周囲部と、上記第２電極の周囲であって上記ギャップ周囲部に隣接する第２電極周囲部と、を有し、上記電極包囲部材は、上記仮想断面において、上記第１電極周囲部が、上記ギャップ周囲部に隣接して、このギャップ周囲部から離れるほど上記第１電極に近づく第１接近部を含むか、上記第２電極周囲部が、上記ギャップ周囲部に隣接して、このギャップ周囲部から離れるほど上記第２電極に近づく第２接近部を含むかの少なくともいずれかとした形態を有する静電式液体状態検知センサである。
【０００６】
本発明の静電式液体状態検知センサでは、電極包囲部材は、仮想断面において、第１電極周囲部が、第１接近部を含むか、第２電極周囲部が、第２接近部を含むかの少なくともいずれかとした形態とされてなる。一般に電極間に生じる電気力線はギャップのうち両者の最も接近した部分に集中し、ギャップから離れるほど疎になる形で発生する。従って、電極包囲部材のうちギャップの周囲であるギャップ周囲部については、ギャップから遠ざけるように配置することで、この部分による静電容量の増加を防止できる。一方、第１電極と第１電極周囲部との間の空間においては、ギャップから離れるほど、電気力線は疎になる。従って、第１電極周囲部については、ギャップ周囲部に隣接して、このギャップ周囲部から離れるほど第１電極に近づく第１接近部を設けても、これによる静電容量の増加は少ない。一方、第１接近部を設けたことにより、電極包囲部材の内容積を減少させることが出来る。第２接近部についても同様である。かくして、センサの感度の低下を抑え、良好な応答性を有する静電式液体状態検知センサとなし得る。
【０００７】
本発明の静電式液体状態検知センサで検知する液体の状態としては、液体の液位の高低及び誘電率の高低などが挙げられる。
【０００８】
第１、第２電極としては、所定間隔を有し、水平方向に交差する伸延方向に延びるギャップを形成していれば、いずれの形態のものでも良い。例えば、ポリイミドなどのフィルム内や基板上に所定間隔で同一平面上に配置した一対の電極や所定間隔で配置された一対の棒状あるいは平板状の電極などが挙げられる。
【０００９】
電極包囲部材としては、誘電体であればよいが、電極包囲部材の材質の誘電率が高くなると、電極包囲部材を電気力線が通りやすくなり、電気力線の分布に与える影響が大きくなるため、その誘電率は低いほうが好ましい。例えば、具体的には６６ナイロンなどの樹脂からなるものが挙げられる。
【００１０】
また、上記の静電式液体状態検知センサであって、前記第１電極から前記ギャップ周囲部までの距離、及び前記第２電極から上記ギャップ周囲部までの距離はいずれも上記第１電極と第２電極との間の電極間距離よりも大きい静電式液体状態検知センサとすると良い。
【００１１】
電極包囲部材の誘電率は、空気の誘電率より大きく空気よりも電気力線が通りやすい。このため、電極間距離よりも第１電極あるいは第２電極とギャップ周囲部との間の距離が
小さくなるほど、第１電極と第２電極との間に生じる電気力線のうち、ギャップ周囲部など電極包囲部材を通る電気力線の量が極端に増え、ギャップ周囲部が近くに位置している場合には、逆に、内部空間のみを通る電気力線が少なくなる。このため、センサの感度が特に低くなる虞がある。
これに対して、この発明の静電式液体状態検知センサでは、第１電極からギャップ周囲部の距離、第２電極からギャップ周囲部の距離のいずれも第１電極と第２電極との間の電極間距離よりも大きい。このため、電極包囲部材が第１、第２電極間の電気力線の分布に与える影響を抑え、良好な感度を有する静電式液体状態検知センサとなし得る。
【００１２】
また、上記のいずれかに記載の静電式液体状態検知センサであって、前記第２電極は、第２１電極と、上記第２１電極とは前記第１電極を挟んで互いに逆側に配置された第２２電極とを含み、前記ギャップは、上記第１電極と第２１電極とで形成される第１ギャップと、上記第１電極と第２２電極とで形成される第２ギャップとを含み、上記第１電極と上記第２１電極とは、所定間隔で前記伸延方向に延びる上記第１ギャップを形成するように配置されてなり、上記第１電極と上記第２２電極とは、所定間隔で上記伸延方向に延びる上記第２ギャップを形成するように配置されてなり、前記仮想断面において、上記電極包囲部材のうち、前記ギャップ周囲部は、上記第１ギャップの周囲に位置する第１ギャップ周囲部と、上記第２ギャップの周囲に位置する第２ギャップ周囲部とを含み、前記第２電極周囲部は、上記第２１電極の周囲であって上記第１ギャップ周囲部に隣接する第２１電極周囲部と、上記第２２電極の周囲であって上記第２ギャップ周囲部に隣接する第２２電極周囲部とを含み、前記第２接近部は、第２１接近部と、第２２接近部とを含み、上記第２１電極周囲部のうち、上記第１ギャップ周囲部に隣接して、この第１ギャップ周囲部から離れるほど上記第２１電極に近づく上記第２１接近部と、上記第２２電極周囲部のうち、上記第２ギャップ周囲部に隣接して、この第２ギャップ周囲部から離れるほど上記第２２電極に近づく上記第２２接近部とを含む形態を有する静電式液体状態検知センサとすると良い。
【００１３】
本発明の静電式液体状態検知センサでは、第２電極は、第２１電極と、第２１電極とは第１電極を挟んで互いに逆側に配置された第２２電極とを含み、第１電極と第２１電極とで第１ギャップを形成し、第１電極と第２２電極とで第２ギャップを形成している。このため、本発明では、第１電極と第２１電極及び第１ギャップとで構成されるコンデンサと、第１電極と第２２電極及び第２ギャップとで構成されるコンデンサの２組のコンデンサを用いることができる。従って、これらを併せて用いることで、液位の変化に対する静電容量の変化量が増えるため、１組のコンデンサを用いる場合よりも感度を上げることができる。
【００１４】
また、この静電式液体状態検知センサでは、電極包囲部材は、仮想断面において、第２１電極周囲部が、第２１接近部を含み、第２２電極周囲部が、第２２接近部を含む形態を有する。前述のように電極間に生じる電気力線はギャップのうち両者の最も接近した部分に集中し、ギャップから離れるほど疎になる形で発生する。従って、電極包囲部材のうち第１ギャップの周囲である第１ギャップ周囲部については、第１ギャップから遠ざけるように配置することで、この部分による静電容量の増加を防止できる。一方、第２１電極と第２１電極周囲部との間の空間においては、第１ギャップから離れるほど、電気力線は疎になる。従って、第２１電極周囲部については、第１ギャップ周囲部に隣接して、この第１ギャップ周囲部から離れるほど第２１電極に近づく第２１接近部を設けても、これによる静電容量の増加は少ない。一方、第２１接近部を設けたことにより、電極包囲部材の内容積を減少させることが出来る。第２２接近部についても同様である。かくして、センサの感度の低下を抑え、良好な応答性を有する静電式液体状態検知センサとなし得る。
【００１５】
さらに、上記のいずれか１項に記載の静電式液体状態検知センサであって、前記電極包囲部材は、前記ギャップ周囲部、及び、前記第１接近部と第２接近部のうち存在するものの形態を、または、前記第１ギャップ周囲部、第２ギャップ周囲部、第２１接近部、及び第２２接近部の形態を、前記伸延方向について同じに保ちつつ、自身の内周面形状が、前記第１電極と第２電極との間隔方向、または第１電極と第２１電極との間隔方向について、上記伸延方向の上方ほど幅狭となる形態とされて、上記電極包囲部材の上記伸延方向単位寸法当たりの内容積が上記伸延方向の上方ほど小さくされてなる静電式液体状態検知センサとすると良い。
【００１６】
本発明の静電式液体状態検知センサでは、電極包囲部材のうち、ギャップ周囲部、及び、第１接近部と第２接近部のうち存在するものの形態を、または、第１ギャップ周囲部、第２ギャップ周囲部、第２１接近部、及び第２２接近部の形態を、伸延方向について、同じに保ちっている。
このため、第１電極と第２電極との間との間に発生する電気力線が、キャップ周囲部及び第１，第２接近部から受ける影響、あるいは、第１電極と第２１電極及び第２２電極との間に発生する電気力線が、第１，第２ギャップ周囲部及び第２１，２２接近部から受ける影響は、伸延方向についての位置（伸延方向の高さ）によって変化しない。従って、電極包囲部材内に流入した液体の液位などの液体状態を計測する場合に、ギャップ周囲部や第１，第２接近部の影響の変化、あるいは、第１，第２ギャップ周囲部及び第２１，２２接近部から受ける影響の変化を考慮する必要が無く、容易に液位等の液体状態を計測することができる。
【００１７】
しかも、この電極包囲部材の内周面形状が、第１電極と第２電極との、または第１電極と第２１電極との間隔方向について、上方ほど幅狭となる形態とされて、伸延方向単位寸法当たり内容積が小さくされてなる。
このため、本発明の静電式液体状態検知センサによれば、このセンサを取り付けたオイルパンなどの液体容器に液体を注ぎ、この電極包囲部材内に液体を流入させると、センサ周囲の液位が高くなるほど、少量の液体が電極包囲部材内に流入しただけで液位が上がるから、液位が高くなった場合に応答性が特に良好になる。
【００１８】
常温下や寒冷下において、粘度の高くなったオイルをエンジンのオイルパンに注入し、この静電式液体状態検知センサで、オイルの液位や特性を計測する場合には、オイルの粘性によって、このセンサの電極包囲部材内にオイルが流入しにくい状態となりがちである。このような場合でも本発明のセンサによれば、センサ周囲のオイルの液位が上がるほど、少量のオイルが電極包囲部材内に流入しただけで、電極包囲部材内の液位が追従して上がることとなり、センサの応答性が良好となる。特に液位が高くなって、適正な液位に近づいた場合（つまり、オイルの注入を止める時期が近づいた場合）など、液位が高くなった場合に、応答性が良好となるので、適切な液位などを検知しやすい静電式液体状態検知センサとなる。
【００１９】
なお、「第１接近部及び第２接近部のうち存在するもの」とは、具体的には、第１接近部のみが存在する場合にはこの第１接近部を、第２接近部のみが存在する場合にはこの第２接近部を、また、第１接近部及び第２接近部の両者が存在する場合にはこの両者を、それぞれ指す。
【００２０】
さらに、上記静電式液体状態検知センサであって、前記電極包囲部材は、自身の外周面形状が、前記第１電極と第２電極との間隔方向について、または上記第１電極と前記第２１電極との間隔方向について、上記伸延方向の上方ほど幅狭となる形態とされてなる静電式液体状態検知センサとすると良い。
【００２１】
本発明の静電式液体状態検知センサでは、電極包囲部材の外周面形状が、間隔方向について、伸延方向の上方ほど幅狭となる形態とされてなる。このため、電極包囲部材の外周面形状を間隔方向について、伸延方向のいずれの位置でも一定としたものに比して、センサの電極包囲部材をスリムな形態とすることができ、液体容器に対する取り付け位置の自由度をより高めることができる。
【００２２】
また、他の解決手段は、液体に少なくとも自身の一部を浸漬して、上記液体の状態を検
知する静電式液体状態検知センサであって、第１電極と、第２１電極及びこれと等電位の第２２電極とを有し、上記第２１電極、第１電極、及び第２２電極がこの順に列置され、上記第２１電極と上記第１電極とは、これらの間に、鉛直方向に延び所定間隔を有する第１ギャップを形成する形態に配置され、上記第１電極と上記第２２電極とは、これらの間に、鉛直方向に延び所定間隔を有する第２ギャップを形成する形態に配置されてなり、誘電体からなり、鉛直方向に延びる内部空間内に、上記第１電極、第２１電極及び第２２電極を収容し、これらを包囲する電極包囲部材を有し、上記電極包囲部材は、水平方向に沿う仮想断面において、上記第１ギャップの周囲に位置する第１ギャップ周囲部と、上記第２ギャップの周囲に位置する第２ギャップ周囲部と、上記第２１電極の周囲であって上記第１ギャップ周囲部に隣接する第２１電極周囲部と、上記第２２電極の周囲であって上記第２ギャップ周囲部に隣接する第２２電極周囲部と、を有し、上記電極包囲部材は、上記仮想断面において、上記第２１電極周囲部が、上記第１ギャップ周囲部に隣接して、この第１ギャップ周囲部から離れるほど上記第２１電極に近づく第２１接近部を含み、上記第２２電極周囲部が、上記第２ギャップ周囲部に隣接して、この第２ギャップ周囲部から離れるほど上記第２２電極に近づく第２２接近部を含む形態を有する静電式液体状態検知センサである。
【００２３】
この発明の静電式液体状態検知センサは、第１電極と、第２１電極及びこれと等電位の第２２電極とを有し、上記第２１電極、第１電極、及び第２２電極がこの順に列置され、第１電極と第２１電極とで第１ギャップを形成し、第１電極と第２２電極とで第２ギャップを形成している。このため、本発明では、第１電極と第２１電極及び第１ギャップとで構成されるコンデンサと、第１電極と第２２電極及び第２ギャップとで構成されるコンデンサの２組のコンデンサを用いることができる。従って、これらを併せて用いることで、液位の変化に対する静電容量の変化量が増えるため、１組のコンデンサを用いる場合よりも感度を上げることができる。
【００２４】
また、この発明では、電極包囲部材は、仮想断面において、第２１電極周囲部が、第２１接近部を含み、第２２電極周囲部が、第２接近部を含む形態を有する。前述のように電極間に生じる電気力線はギャップのうち両者の最も接近した部分に集中し、ギャップから離れるほど疎になる形で発生する。従って、電極包囲部材のうち第１ギャップの周囲である第１ギャップ周囲部については、第１ギャップから遠ざけるように配置することで、この部分による静電容量の増加を防止できる。一方、第２１電極と第２１電極周囲部との間の空間においては、第１ギャップから離れるほど、電気力線は疎になる。従って、第２１電極周囲部については、第１ギャップ周囲部に隣接して、この第１ギャップ周囲部から離れるほど第２１電極に近づく第２１接近部を設けても、これによる静電容量の増加は少ない。一方、第２１接近部を設けたことにより、電極包囲部材の内容積を減少させることが出来る。第２２接近部についても同様である。かくして、センサの感度の低下を抑え、良好な応答性を有する静電式液体状態検知センサとなし得る。
【００２５】
また、上記の静電式液体状態検知センサであって、前記第１電極から前記第１ギャップ周囲部までの距離、前記第１電極から前記第２ギャップ周囲部までの距離、前記第２１電極から上記第１ギャップ周囲部までの距離、及び前記第２２電極から上記第２ギャップ周囲部までの距離のいずれも上記第１電極と第２１電極との間の第１電極間距離及び上記第１電極と第２２電極との間の第２電極間距離より大きい静電式液体状態検知センサである。
【００２６】
この発明の静電式液体状態検知センサでは、第１電極から第１ギャップ周囲部までの距離、第１電極から第２ギャップ周囲部までの距離、第２１電極から第１ギャップ周囲部までの距離、及び第２２電極から第２ギャップ周囲部までの距離のいずれも、第１電極と第２１電極との間の電極間距離及び第１電極と第２２電極との間の電極間距離より大きくされ
ている。このため、電極包囲部材の第１ギャップ周囲部が第１電極と第２１電極との間に発生する電気力線に与える影響及び第２ギャップ周囲部が第１電極と第２２電極との間に発生する電気力線に与える影響を抑えることができ、良好な感度を有する静電式液体状態検知センサとなし得る。
【００２７】
さらに、請求項６または７に記載の静電式液体状態検知センサであって、前記電極包囲部材は、前記第１ギャップ周囲部、第２ギャップ周囲部、第２１接近部、及び第２２接近部の形態を、前記鉛直方向について同じに保ちつつ、自身の内周面形状が、前記第１電極と第２１電極との間隔方向について、上方ほど幅狭となる形態とされて、上記電極包囲部材の前記鉛直方向単位寸法当たりの内容積が上方ほど小さくされてなる静電式液体状態検知センサとすると良い。
【００２８】
本発明の静電式液体状態検知センサでは、電極包囲部材のうち、第１ギャップ周囲部、第２ギャップ周囲部、第２１接近部、及び第２２接近部の形態を、鉛直方向について、同じに保ちっている。
このため、第１電極と第２１電極及び第２２電極との間に発生する電気力線が、第１，第２ギャップ周囲部及び第２１，２２接近部から受ける影響は、鉛直方向についての位置（鉛直方向の高さ）によって変化しない。従って、電極包囲部材内に流入した液体の液位などの液体状態を計測する場合に、第１，第２ギャップ周囲部及び第２１，２２接近部から受ける影響の変化を考慮する必要が無く、容易に液位等の液体状態を計測することができる。
【００２９】
しかも、この電極包囲部材の内周面形状が、第１電極と第２１電極との間隔方向について、上方ほど幅狭となる形態とされて、鉛直方向単位寸法当たり内容積が小さくされてなる。このため、本発明の静電式液体状態検知センサによれば、このセンサを取り付けたオイルパンなどの液体容器に液体を注ぎ、この電極包囲部材内に液体を流入させると、センサ周囲の液位が高くなるほど、少量の液体が電極包囲部材内に流入しただけで液位が上がるから、液位が高くなった場合に、応答性が特に良好になる。
【００３０】
常温や寒冷下において、粘度の高くなったオイルをエンジンのオイルパンに注入し、この静電式液体状態検知センサで、オイルの液位や特性を計測する場合には、オイルの粘性によって、このセンサの電極包囲部材内にオイルが流入しにくい状態となりがちである。このような場合でも本発明のセンサによれば、センサ周囲のオイルの液位が上がるほど、少量のオイルが電極包囲部材内に流入しただけで、電極包囲部材内の液位が追従して上がることとなり、センサの応答性が良好となる。特に液位が高くなって、適切な液位に近づいた場合など、液位が高くなった場合に、応答性が良好となるので、適切な液位などを検知しやすい静電式液体状態検知センサとなる。
【００３１】
さらに上記静電式液体状態検知センサであって、前記電極包囲部材は、自身の外周面形状が、前記第１電極と第２１電極との間隔方向について、上方ほど幅狭となる形態とされてなる静電式液体状態検知センサとすると良い。
【００３２】
本発明のセンサでは、電極包囲部材の外周面形状が、間隔方向について、上方ほど幅狭となる形態とされてなるこのため、電極包囲部材の外周面形状を間隔方向について、鉛直方向のいずれの位置でも一定としたものに比して、センサの電極包囲部材をスリムな形態とすることができ、液体容器に対する取り付け位置の自由度をより高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の実施形態にかかる静電式液体状態検知センサについて図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００３４】
本発明の第１の実施例を図１〜図７を参照して説明する。この液体レベルセンサ１は、液体に少なくとも自身の一部を浸漬して、液体または液体を含む空間について、電極とギャップで構成するコンデンサを用いて、液体の状態、具体的には、液体（エンジンオイル）の液位及び、オイル（液体）の誘電率を検知するセンサである。この液体レベルセンサ１は、例えば、図５に示すように、自動車エンジンのオイルタンク底部ＬＴに、その軸線ＡＸが鉛直方向Ｖと一致し、その先端１ｓが鉛直方向上向きになるように取り付けて使用され、オイルタンク内のオイルＯＬの液位や誘電率などを検知するのに用いられる。
【００３５】
また、この液体レベルセンサ１は、図１及び図２に示すように、樹脂製のベース部材２１と、このベース部材２１から突出するように配置された略筒状のセンサキャップ１１（電極包囲部材）とを含んでいる。中空の構造を有するこのセンサキャップ１１は、コンデンサＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３をなす各電極３２，３３等を担持するフィルム電極基板３１（図６（ａ）参照）と、このフィルム電極基板３１を鉛直方向Ｖに保持する基板支持部材４１（図７参照）とを包囲している。また、ベース部材２１は、基板支持部材４１及びセンサキャップ１１を支持している。これらをオイルタンク内に挿入した状態でベース部材２１をオイルタンク底部ＬＴに固定することで、液体レベルセンサ１がオイルタンクに装着される（図５参照）。
【００３６】
まず、本実施例１にかかる液体レベルセンサ１のうち、フィルム電極基板３１について、図６（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。このフィルム電極基板３１は、図６（ａ）に示すように、基端３１ｋ（図中下端）から先端３１ｓ（図中上端）にかけて、長手方向（図中、上下方向）に順に、比較的幅広の幅広矩形部３１ｈ、先細の台形状のテーパ部３１ｐ及び比較的幅狭の細長矩形部３１ｎがこの順で並ぶ形状を有している。
【００３７】
このうち、樹脂製のフィルム３１ｂ、コンデンサの電極をなす導体層３１ｄ及び樹脂製のフィルム３１ｃをこの順に積層して形成されている（図６（ｂ）参照）。樹脂製のフィルム３１ｂ、３１ｃは、共にポリイミドからなり、導体層３１ｄを、所定の位置に保持すると共に、オイルＯＬを介した導通（リーク）やオイルＯＬ及び大気による腐食を防止するため、オイルＯＬや大気から遮断している。
【００３８】
また、導体層３１ｄは、銅箔からなり、第１電極３２、第２電極３３（第２１電極３３ｂ、第２２電極３３ｃ）、ガード電極３７、第１リファレンス電極３８及び第２リファレンス電極３９を含む。このうち、第１電極３２は、フィルム電極基板３１の細長矩形部３１ｎ及びテーパ部３１ｐに配置されており、その電位の取り出し口であって四角形に形成された第１電極端子５２ｔに、第１電極接続線５２ｂを介して接続されている。また、第２電極３３は、同様にフィルム電極基板３１の細長矩形部３１ｎ及びテーパ部３１ｐに配置されており、第２電極連結線５３ｄを介して接続されて等電位とされた第２１電極３３ｂ及び第２２電極３３ｃを含む。このうち第２１電極３３ｂも、第２電極３３の電位の取り出し口であって四角形に形成された第２電極端子５３ｔと、第２電極接続線５３ｅを介して接続されている。
【００３９】
フィルム電極基板３１の幅方向（図６（ａ）中、左右方向）ＨＫにおいて、第２１電極３３ｂ、第１電極３２及び第２２電極３３ｃは、この順に列置されている。また、第２１電極３３ｂと第１電極３２とは、これらの間に、第１所定間隔３５ｄでフィルム電極基板３１の長手方向に延びる第１ギャップ３５を形成するように配置されている。従って、第１電極３２と、第２１電極３３ｂとは、この第１ギャップ３５を介してコンデンサＣＰ１を形成している。
同様に、第１電極３２と第２２電極３３ｃとは、これらの間に、第２所定間隔３６ｄでフィルム電極基板３１の長手方向に延びる第２ギャップ３６を形成するように配置されている。従って、第１電極３２と、第２２電極３３ｃとは、この第２ギャップ３６を介してコンデンサＣＰ２を形成している。
【００４０】
また、フィルム電極基板３１のうち、第１電極３２及び第２電極３３よりも基端３１ｋ側には、クシ状の第１リファレンス電極３８と第２リファレンス電極３９とが、互いに噛み合うようにして、所定間隔のリファレンス電極ギャップ３８ｇを形成する形態で配置されている。従って、第１リファレンス電極３８と、第２リファレンス電極３９とは、このリファレンス電極ギャップ３８ｇを介してコンデンサＣＰ３を形成している。
【００４１】
また、この第１リファレンス電極３８は、この電極の電位の取り出し口であり、四角形に形成された第１リファレンス電極端子５８ｔに、第１リファレンス電極接続線５８ｂを介して接続されている。同様に、第２リファレンス電極３９についても、この電極の電位の取り出し口であって四角形に形成された第２リファレンス電極端子５９ｔに、第２リファレンス電極接続線５９ｂを介して接続されている。
【００４２】
また、フィルム電極基板３１の周縁には、各電極３２，３３等を囲むようにガード電極３７が配置され、フィルム電極基板３１の基端３１ｋに沿って四角形に形成されたガード電極端子５７ｔに接続されている。
なお、第１電極端子５２ｔ、第２電極端子５３ｔ、第１リファレンス電極端子５８ｔ、第２リファレンス電極端子５９ｔ及びガード電極端子５７ｔの中央には、それぞれ、リード端子接続用の円形の貫通孔が設けられている。
【００４３】
また、このフィルム電極基板３１の先端３１ｓ近傍で、幅方向（図６（ａ）中、左右方向）ＨＫの中央に位置する部分には、長手方向に長い楕円状の上部貫通孔３１ｆが設けられている。この上部貫通孔３１ｆは、このフィルム電極基板３１を後述の基板支持部材４１に組み付けるとき、このフィルム電極基板３１の位置決めをし、フィルム電極基板３１の先端３１ｓ側の部分を浮き上がらないように保持するためのものである。さらに、テーパ部３１ｐにも、フィルム電極基板３１の位置決めをするための円形の中央部貫通孔３１ｅが同様に設けられている。
【００４４】
次いで、本実施例１にかかる液体レベルセンサ１のうち基板支持部材４１について図７を参照して説明する。この基板支持部材４１は、６６ナイロンからなり、フィルム電極基板３１の周縁を支持可能なように、その平面形状に近似する枠の形状を有している。この基板支持部材４１は、互いに内側に突出する一対の突起状の一面側支持部４１ｂ、上部支持ピン４１ｄ、中央部支持ピン４１ｅ及び下部挟持部４１ｃを含んでいる。
【００４５】
また、この基板支持部材４１は、フィルム電極基板３１をこの基板支持部材４１に装着したときに、第１電極３２、第２１電極３３ｂ、第２２電極３３ｃ、第１リファレンス電極３８及び第２リファレンス電極３９を覆わない形状とされた内方突出部４１ｆを含む。
この基板支持部材４１は、フィルム電極基板３１の他面側の一部を、内方突出部４１ｆに当接させると共に、フィルム電極基板３１の一面側の一部を、一面側支持部４１ｂに当接させて、交互に挟み込む形態でフィルム電極基板３１を支持する。さらに、この基板
支持部材４１は、フィルム電極基板３１の上部貫通孔３１ｆに上部支持ピン４１ｄを、中央部貫通孔３１ｅに中央部支持ピン４１ｅを、それぞれ貫通させたうえで、超音波溶着により加締め、下部挟持部４１ｃでフィルム電極基板３１の基端３１ｋを挟み込むことにより、フィルム電極基板３１全体を支持している。
【００４６】
次いで、本実施例１にかかる液体レベルセンサ１のうち、基板支持部材４１で支持されたフィルム電極基板３１を包囲するセンサキャップ１１について、図１〜図５を参照して説明する。誘電体である６６ナイロンからなり、軸線ＡＸが鉛直方向Ｖと一致するように配置されるセンサキャップ１１は、ベース部材２１側に位置する基端部１１ｋ（図５参照）が開き、先端１１ｓが閉じた筒状の形態を有する。具体的には、このセンサキャップ１１は、基端部１１ｋ側から先端１１ｓに向けて、幅方向（図１中、左右方向）ＨＫに比較的幅広い幅広筒部１１ｈ、先細形状のテーパ筒部１１ｐ及び幅方向ＨＫに比較的幅狭の細長筒部１１ｎが、この順で構成された形態を有している。
【００４７】
図３に示すように、このセンサキャップ１１のうち細長筒部１１ｎの筒内部には、軸線ＡＸ方向に延びるガイド溝１１ｇが形成されている。図３に示すように、このセンサキャップ１１と、基板支持部材４１とは、基板支持部材４１の外枠部４１ｇがこのガイド溝１１ｇに嵌合して結合している。
【００４８】
また、図１に示すように、このセンサキャップ１１の基端部１１ｋには、周囲のオイルＯＬをセンサキャップ１１の内外に流通が可能とする下部連通孔１１ｃが形成されている。また、先端１１ｓ近傍には、空気抜き（空気流通）のための上部連通孔１１ｂが形成されている。
【００４９】
また、このセンサキャップ１１は、そのうちの細長筒部１１ｎ内の内部空間Ｇ内に、第２１電極３３ｂ、第１電極３２及び第２２電極３３ｃの順で列置された電極を収容している。図３の一部を模式的に示す図４を参照して、センサキャップ１１とこれらの各電極及び各ギャップとの関係について説明する。
なお、図３及び図４ではフィルム電極基板３１のうちフィルム３１ｂ、３１ｃを省略して示している。
【００５０】
このセンサキャップ１１の細長筒部１１ｎは、図３に示す断面形状を有している。ここで、図４に模式的に示すようにこの細長筒部１１ｎのうち、第１電極３２に対向してその周囲に位置する部分を第１電極周囲部１２ａとする。また、第２１電極３３ｂに対向してその周囲に位置する部分を第２１電極周囲部１２ｄとする。さらに、第２２電極３３ｃに対向してその周囲に位置する部分を第２２電極周囲部１２ｅとする。
さらに、第１電極周囲部１２ａと第２１電極周囲部１２ｄの間に位置し、第１ギャップ３５の周囲に位置する部分を第１ギャップ周囲部１２ｂとする。また、第１電極周囲部１２ａと第２２電極周囲部１２ｅとの間に位置し、第２ギャップ３６の周囲に位置する部分を第２ギャップ周囲部１２ｃとする。
このセンサキャップ１１は、図３に示すように幅方向（図中、左右方向）ＨＫの中央部分が外側に、つまり、幅方向ＨＫに直交する厚み方向（図中、上下方向。フィルム電極基板３１の厚み方向）に膨出する形状を有している。
詳細には、図４に示すように、第１電極周囲部１２ａ、第１、第２ギャップ周囲部１２ｂ、１２ｃ、第２１、第２２電極周囲部１２ｄ、１２ｅの部分は、外方に向かう円弧状に膨らむ凸形状となっている。
なお、これらの部分から、幅方向（図４中、左右方向）ＨＫについて離れた部分は、これらよりも、よりフィルム電極基板３１に近づいた位置で断面直線状の直線部１２ｈ、１２ｉとなっている。
さらに、第２１電極周囲部１２ｄは、その全部で第１ギャップ周囲部１２ｂから離れるほど第２１電極３３ｂに近づく形態を有する。また、第２２電極周囲部１２ｅについても同様に、その全部で第２ギャップ周囲部１２ｃから離れるほど第２２電極３３ｃに近づく形態を有している。
従って、この第２１電極周囲部１２ｄは、第１ギャップ周囲部１２ｂに隣接して、この第１ギャップ周囲部１２ｂから離れるほど第２１電極３３ｂに近づく第２１接近部１２ｆを有するが、本実施例１では、この第２１接近部１２ｆは、第２１電極周囲部１２ｄに一致している。また、同様に、第２２電極周囲部１２ｅは、第２ギャップ周囲部１２ｃに隣接して、この第２ギャップ周囲部１２ｃから離れるほど第２２電極３３ｃに近づく第２２接近部１２ｇを有するが、本実施例１では、この第２２接近部は、第２２電極周囲部１２ｅに一致している。
【００５１】
また、この液体レベルセンサ１では、第１電極３２と第１ギャップ周囲部１２ｂとの間で引きうる直線の長さ、第１電極３２と第２ギャップ周囲部１２ｃとの間で引きうる直線の長さは、いずれも、第１電極３２と第２１電極３３ｂとの間の第１所定間隔３５ｄ、及び第１電極３２と第２２電極３３ｃとの間の第２所定間隔３６ｄよりも大きくされている。また、第２１電極３３ｂと第１ギャップ周囲部１２ｂとの間で引きうる直線の長さ、及び第２２電極３３ｃと第２ギャップ周囲部１２ｃとの間で引きうる直線の長さも、いずれも、第１所定間隔３５ｄ、及び第２所定間隔３６ｄよりも大きくされている。
つまり、この液体レベルセンサ１では、第１電極３２から第１ギャップ周囲部１２ｂまでの最短距離である第１１距離３５ｂ、第１電極３２から第２ギャップ周囲部１２ｃまでの最短距離である第１２距離３６ｂは、いずれも、第１所定間隔３５ｄ及び第２所定間隔３６ｄよりも大きくされている。同様に、第２１電極３３ｂから第１ギャップ周囲部１２ｂまでの最短距離である第２１距離３５ｃ、及び第２２電極３３ｃから第２ギャップ周囲部１２ｃまでの最短距離である第２２距離３６ｃは、いずれも、第１所定間隔３５ｄ及び第２所定間隔３６ｄよりも大きくされている。
このため、図３に示すように、センサキャップ１１が、電極間で発生する電気力線Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２に与える影響を抑え、良好な感度を有する液体レベルセンサ１となし得る。
【００５２】
次いで、本実施例１にかかる液体レベルセンサ１のうちベース部材２１について、図１、図２及び図５を参照して説明する。センサキャップ１１を保持すると共に、自身をオイルタンク底部ＬＴに固定するベース部材２１は、ベース本体部２２と、図示しない外部機器と接続するためのコネクタ端子２３ｃを含むコネクタ部２３と、各電極端子５３ｔ、５８ｔ、５７ｔ、５２ｔ、５９ｔとコネクタ部２３との間に介在する配線基板２４とを含んでいる。このうちベース本体部２２は、図２に示すようにオイルタンク底部ＬＴに取り付ける際にネジを挿通するための取付ネジ穴２２ｂと、先端１ｓ側（図１中、上方）に突出した形状を有し、センサキャップ１１を保持するためのガイド溝２２ｈが内側に形成された取付ガイド部２２ｇを含んでいる。
【００５３】
このベース部材２１と、センサキャップ１１とは、図２に示すように、取付ガイド部２２ｇの内側に形成されたガイド溝２２ｈに、センサキャップ１１の外側に形成された突起部１１ｊを嵌合した状態で結合されている。
また、図１及び図５に示すように、第１電極端子５２ｔ、第２電極端子５３ｔ、ガード電極端子５７ｔ、第１リファレンス電極端子５８ｔ及び第２リファレンス電極端子５９ｔと、配線基板２４とは配線部材２４ｂを介して接続されている。
【００５４】
次いで、本実施例１にかかる液体レベルセンサ１をオイルタンク底部ＬＴに取り付けてオイルＯＬの状態を検知する方法について説明する。
この液体レベルセンサ１は、図５に示すとおり、軸線ＡＸを鉛直方向Ｖに一致させ、その先端１ｓが鉛直方向上向きで、オイルタンク底部ＬＴに、リングパッキン２５を介して液密に取り付けられる。なお、この取り付けに当たっては、ベース部材２１の取付ネジ穴２２ｂに図示しないネジ部材を挿通し、オイルタンク底部ＬＴに設けられた図示しない雌ネジ穴に締め付けて行う。
【００５５】
このようにオイルタンク底部ＬＴに液密に液体レベルセンサ１が取り付けられた状態で、図示しない外部装置から、コネクタ端子２３ｃ、配線基板２４及び配線部材２４ｂを介して、第１電極端子５２ｔと第２電極端子５３ｔとの間に交流電圧を印加する。すると、液体レベルセンサ１のうち細長筒部１１ｎの水平方向Ｈ（鉛直方向Ｖに直交する方向）の断面において、第１電極３２と第２１電極３３ｂとの間、及び第１電極３２と第２２電極３３ｃとの間に、図３に示される電気力線Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２が発生する。第１電極３２と第２１電極３３ｂ及び第１電極３２と第２２電極３３ｃとの間に形成されるコンデンサＣＰ１、ＣＰ２の静電容量は、このような電気力線Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２が通る空間の誘電率によって変化する。例えば、液体レベルセンサ１がオイルＯＬに浸漬された場合、空気にさらされている部分に比して、各電極のうちオイルＯＬに浸されている部分は、鉛直方向の単位長さあたりの静電容量が変化することとなる。このため、各電極間で形成されるコンデンサの静電容量は、その電極が長手方向についてオイルＯＬに浸漬されている部分とそうでない部分との割合に応じて変化する。つまり、各電極間の静電容量と、各電極がオイルＯＬに浸漬されている部分の割合との間には相関関係があるため、各電極間の静電容量に基づいて、各電極がオイルＯＬに浸漬されている部分の割合（浸漬されている部分の深さ）を求めることができる。かくして、この液体レベルセンサ１では、第１電極３２、第２１電極３３ｂ及び第２２電極３３ｃにより構成されたコンデンサＣＰ１、ＣＰ２の静電容量の変化を用いてオイルＯＬの液位を検知することができる。
【００５６】
なお、オイルＯＬは、経年変化や熱などによりその特性が変化したり、種類の異なったオイルを混合したりして、当初から存在するオイルに比べると誘電率が変化する場合が多い。このようにオイルＯＬの誘電率が変化すると、コンデンサＣＰ１、ＣＰ２の静電容量と、液位との間の相関関係も変化するため、オイルＯＬの液位の測定精度が低下することとなる。
【００５７】
そこで、本実施例１にかかる液体レベルセンサ１では、上述の第１電極３２、第２１電極３３ｂ及び第２２電極３３ｃに加えて、第１リファレンス電極３８及び第２リファレンス電極３９を含んでいる。これらのリファレンス電極３８、３９は、常に全体がオイルＯＬに浸漬された状態となるよう設けられている。これらのリファレンス電極間に生ずるコンデンサＣＰ３の静電容量を測定することで、オイルＯＬの誘電率を計測し、これに基づいて、第１電極３２等を用いて測定したコンデンサＣＰ１、ＣＰ２の静電容量を補正し、正しい液位を得ることができる。
【００５８】
次いで本実施例１の液体レベルセンサ１の利点について、比較例と対比して説明する。
（比較例１）
本比較例１の液体レベルセンサは、実施例１の液体レベルセンサ１と比較して、センサキャップ１１１の形状が異なり、その他については同様としたものである。
具体的には、センサキャップ１１１は、水平方向Ｈの断面において、図３に示すフィルム電極基板３１に対向するセンサキャップ１１１の一面側内周面１１２及び他面側内周面１１３を有している。即ち、水平方向Ｈの断面において、このセンサキャップ１１１では、一面側内周面１１２は、断面においてフィルム電極基板３１と平行に延びる直線となる形態に構成され、この一面側内周面１１２とフィルム電極基板３１との距離は、実施例１におけるセンサキャップ１１の第１ギャップ周囲部１２ｂ及び第２ギャップ周囲部１２ｃとフィルム電極基板３１との距離と略等しくされている。このため、発生する電気力線Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２は、実施例１の液体レベルセンサ１の場合と略同様の形態となる。また、他面側内周面１１３についても同様である。従って、実施例１の液体レベルセンサ１と、本比較例１の液体レベルセンサとは、液位変化に対し、略同等のセンサ感度を有することとなる。
【００５９】
しかるに、実施例１にかかる液体レベルセンサ１では、図４に示すようにセンサキャップ１１のうち、第２１電極周囲部１２ｄ（第２１接近部１２ｆ）は、第１ギャップ周囲部１２ｂに隣接して、この第１ギャップ周囲部１２ｂから離れるほど第２１電極３３ｂに近づく形状を有している。また、第２２電極周囲部１２ｅ（第２１接近部１２ｆ）も第２ギャップ周囲部１２ｃに隣接して、この第２ギャップ周囲部１２ｃから離れるほど第２２電極３３ｃに近づく形状を有している。このため、本実施例１の液体レベルセンサ１は、図３に示すように、比較例１の液体レベルセンサにおけるセンサキャップ１１１の内部空間Ｇ２に比して、センサキャップ１１の内部空間Ｇの容積が小さくされている。
このため、この液体レベルセンサ１の液位変化に対する感度に影響を与えずに、オイルＯＬの液位の変化に対する応答性が良好なセンサとなし得る。
【００６０】
（比較例２）
本比較例２の液体レベルセンサは、実施例１の液体レベルセンサ１と比較して、センサキャップ２１１の形状が異なり、その他については同様としたものである。
具体的には、センサキャップ２１１は、水平方向Ｈの断面において、図３に示すフィルム電極基板３１に対向するセンサキャップ２１１の一面側内周面２１２及び他面側内周面２１３を有している。即ち、水平方向Ｈの断面において、このセンサキャップ２１１では、一面側内周面２１２は、フィルム電極基板３１と平行に延びる直線となる形態に構成されている。なお、この２１２とフィルム電極基板３１との間の内部空間Ｇ３の断面積は、実施例１の液体レベルセンサ１における内部空間Ｇの断面積と等しくされている。このため、実施例１の液体レベルセンサ１と、変形例２の液体レベルセンサとは、液位変化に対し、略同等のセンサ応答性を有することとなる。
【００６１】
しかるに、実施例１の液体レベルセンサ１においては内部空間Ｇのみを通っていた電気力線Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２のうち一部が、比較例２では、空気よりも誘電率の高いセンサキャップ２１１内部を通ることとなる。このため、内部空間Ｇ３内が空気の場合には、第１電極３２と第２１、２２電極３３ｂ、３３ｃとの間に構成されるコンデンサＣＰ１、ＣＰ２の静電容量が増加する。一方、内部空間Ｇ３がオイルＯＬで満たされた場合、オイルＯＬの誘電率とセンサキャップ１１を構成する６６ナイロンの誘電率とは似通っているため、コンデンサＣＰ１、ＣＰ２について、実施例１の液体レベルセンサ１と略同様な静電容量が得られる。従って、比較例２の液体レベルセンサでは、液位変化に対する静電容量の変化のダイナミックレンジが小さくなる。逆に言えば、実施例１の液体レベルセンサ１は、ダイナミックレンジを比較例２より広く取ることができる。
かくして、実施例１の液体レベルセンサ１は、比較例２の液体レベルセンサよりも、液位変化に対し、高いセンサ感度を有することとなる。
従って、上述のとおり、実施例１の液体レベルセンサ１は、比較例１及び比較例２との対比により、センサの応答性の面でも、センサの感度の面でも利点を有することは明らかである。
【００６２】
次いで、本実施例１にかかる液体レベルセンサ１の製造方法について説明する。まず、液体レベルセンサ１の製造のうち、図６（ａ）に示すフィルム電極基板３１の製造について図６（ｂ）を参照して説明する。
まず、銅箔がその一面に貼り付けられたポリイミド基板に対して、公知のエッチング加工を行い、フィルム３１ｂ上に導体層３１ｄが形成された状態とする（図６（ｂ）中、下側部分）。次いで、このフィルム３１ｂ及び導体層３１ｄの図中上方向から、他方の予めエポキシ樹脂ペーストＥＰが塗られたフィルム３１ｃを貼り付け、これらを接着する。この状態で乾燥した後、公知の方法を用いて、上部貫通孔３１ｆ及び中央部貫通孔３１ｅを穿孔すると共に、第１電極端子５２ｔ、第２電極端子５３ｔ、ガード電極端子５７ｔ、第１リファレンス電極端子５８ｔ及び第２リファレンス電極端子５９ｔにも穴開け加工を行い、フィルム電極基板３１を完成させる。
【００６３】
次いで、このフィルム電極基板３１を、図７に示すように、基板支持部材４１に組付ける。具体的には、フィルム電極基板３１の細長矩形部３１ｎを、基板支持部材４１の一面側支持部４１ｂと内方突出部４１ｆとの間に挟み込むと共に、フィルム電極基板３１の上部貫通孔３１ｆに、基板支持部材４１の上部支持ピン４１ｄを挿通する。また、フィルム電極基板３１の幅広矩形部３１ｈの基端３１ｋを基板支持部材４１の下部挟持部４１ｃに挟み込むと共に、フィルム電極基板３１の中央部貫通孔３１ｅに基板支持部材４１の中央部支持ピン４１ｅを挿通し、加締める。これにより、フィルム電極基板３１の基板支持部材４１への組み付けが完了する。
【００６４】
次いで、フィルム電極基板３１が組み付けられた基板支持部材４１を、図５に示すようにベース部材２１に組付ける。具体的には、基板支持部材４１の外枠部４１ｇのうち底部（図７中、下方）に設けられた突出部４１ｈと、ベース部材２１の図示しない嵌合部とを嵌合させて、基板支持部材４１とベース部材２１とを結合させる。さらに、配線基板２４と、フィルム電極基板３１の各電極端子５３ｔ、５８ｔ、５７ｔ、５２ｔ、５９ｔとを、それぞれ配線部材２４ｂを介して接続させる。なお、配線基板２４あるいは電極端子５３ｔ、５８ｔ、５７ｔ、５２ｔ、５９ｔと、配線部材２４ｂとの接続は公知のハンダ付けで行う。さらに、配線基板２４を覆うように、ベース部材２１の下方側に金属蓋を取り付けた後、ベース部材２１のうち、オイルタンク底部ＬＴに当接する面に設けられたパッキン組付部２１ｐにリングパッキン２５の組付けを行って、液体レベルセンサ１が完成する。
【実施例２】
【００６５】
続いて、本発明の第２の実施例について、図８〜図１２、及び、図４〜図６を参照して説明する。本実施例２の液体レベルセンサ３０１は、前述の実施例１に係る液体レベルセンサ１と、ほぼ同様の構成を有しており、液体レベルの測定方法、製造方法等も同様である。また、測定使用するフィルム電極基板３１（図６参照）及びベース部材２１（図８，図２参照）は、実施例１と共通である。
但し、センサキャップ３１１の形状、特に、その細長筒部３１１ｎの形状が先細状になっている点で実施例１と異なり、これに伴って、基板支持部材３４１の形状も異なっている。  そこで、以下では、実施例１と異なる部分を中心に説明し、同様な部分については、説明を省略あるいは簡略化する。
【００６６】
本実施例２の液体レベルセンサ３０１を、図８示す。このうち、センサキャップ３１１は、ベース部材２１側に位置する基端部３１１ｋが開き、先端３１１ｓが閉じた筒状の形態を有する。このセンサキャップ３１１は、基端部３１１ｋから先端３１１ｓに向かって、幅方向（図８中、左右方向）ＨＫに比較的幅広い幅広筒部３１１ｈ、先細形状のテーパ筒部３１１ｐ、及び幅方向ＨＫに比較的幅狭の細長筒部３１１ｎが、この順で構成された形態を有している。
このうち、細長筒部３１１ｎは、外周面３１１ｑの形状が、先端３１１ｓに向かうほど、即ち、鉛直方向Ｖの上方ＶＵに向かうほど、幅方向ＨＫの寸法が小さくなる先細形状を有している。
【００６７】
センサキャップ３１１の内部の構造を、図９に示す。センサキャップ３１１の細長筒部３１１ｎは、その外周面３１１ｑが先細形状であるのみならず、その内周面３１１ｉも先細形状とされている。
なお、このセンサキャップ３１１は、そのうちの細長筒部３１１ｎ内の内部空間Ｇ４内に、実施例１と同様、第２１電極３３ｂ、第１電極３２及び第２２電極３３ｃの順で列置されたフィルム電極基板３１の細長矩形部３１ｎを収容している。
【００６８】
このフィルム電極基板３１は、実施例１（図７参照）と同様、図１０に示すようにして、基板支持部材３４１に支持されている。但し、基板支持部材３４１の形状が、実施例１における基板支持部材４１とは若干異なる。
本実施例２にかかる基板支持部材３４１も、６６ナイロンからなり、フィルム電極基板３１の周縁を支持可能なように、その平面形状に近似する枠の形状を有している。この基板支持部材３４１は、フィルム電極基板３１を取り囲む枠状に形成された外枠部３４１ｇと、この外枠部３４１ｇから内側に突出して、フィルム電極基板３１の一方面（図１０において見える面）を保持する一対の一面側支持部３４１ｂとを有している。また、基板支持部材３４１は、外枠部３４１ｇから内側に突出してこれを補強する内方突出部３４１ｆ１，３４１ｆ２と、このうちの内方突出部３４１ｆ１から突出する中央部支持ピン３４１ｅと、内方突出部３４１ｆ２から突出する上部支持ピン３４１ｄとを有している。さらに、この基板支持部材３４１は、フィルム電極基板３１の基端３１ｋを挟持して保持する下部挟持部３４１ｃ、及び、この基板支持部材３４１をベース部材２１に結合させるための突出部３４１ｈを有している。
【００６９】
なお、基板支持部材３４１の先端部分に位置する内方突出部３４１ｆ２は、その一部で、左右の外枠部３４１ｇ（次述する外枠テーパ部３４１ｊ）を互いに繋いでいる。
また、前述したように、センサキャップ３１１の細長筒部３１１ｎが先細形状となっていることに伴い、この基板支持部材３４１の外枠部３４１ｇのうち、一面側支持部３４１ｂよりも上方ＶＵでは、外枠部の厚みが先端側ほど徐々に薄くなる形状とされた外枠テーパ部３４１ｊとなっている。
また、外枠部３４１ｇのうち上方の部分が、外枠テーパ部３４１ｊを含め、実施例１の場合と同様、センサキャップ３１１のガイド溝３１１ｇに嵌合、保持されることで、基板支持部材３４１がセンサキャップ３１１に保持される。
【００７０】
この基板支持部材３４１の内方突出部３４１ｆ１，３４１ｆ２は、フィルム電極基板３１をこの基板支持部材３４１に装着したときに、第１電極３２、第２１電極３３ｂ、第２２電極３３ｃ、第１リファレンス電極３８及び第２リファレンス電極３９を覆わない形状とされている。
また、この基板支持部材３４１では、実施例１と同じく、フィルム電極基板３１の他面側の一部を、内方突出部３４１ｆ１，３４１ｆ２に当接させると共に、フィルム電極基板３１の一面側の一部を、一面側支持部３４１ｂに当接させて、交互に挟み込む形態でフィルム電極基板３１を支持する。さらに、この基板支持部材３４１は、フィルム電極基板３１の上部貫通孔３１ｆに上部支持ピン３４１ｄを、中央部貫通孔３１ｅに中央部支持ピン３４１ｅを、それぞれ貫通させたうえで、超音波溶着により加締め、さらに、下部挟持部３４１ｃでフィルム電極基板３１の基端３１ｋを挟み込むことにより、フィルム電極基板３１全体を支持している。
【００７１】
センサキャップ３１１の細長筒部３１１ｎ、及び基板支持部材３４１の形状が上述のようにされているため、図８におけるＤ−Ｄ矢視断面、及びＥ−Ｅ矢視断面は、図１１及び図１２に示すようになる。このうち、図１１に示すＤ−Ｄ矢視断面は、実施例１におけるＡ−Ａ矢視断面（図３参照）と同様の形態となる。一方、図１２に示すＥ−Ｅ矢視断面は、幅方向ＨＫ（第１電極３２と第２１電極３３ｂとの間隔方向）について、図１１に示すものより、幅狭の形態となっている。これから容易に理解できるように、センサキャップ３１１の細長筒部３１１ｎの内部空間Ｇ４は、鉛直方向Ｖ（図１１，１２において紙面に垂直な方向）の単位寸法当たりの内容積が、先端側、即ち鉛直方向Ｖの上方ＶＵほど、小さくなっている。
従って、本実施例２のセンサ３０１では、オイルパンに注入したオイルＯＬの液位が高くなるほど、センサキャップ３１１の下部連通孔３１１ｃから内部に流入するオイルＯＬの量が少なくても、内部の液位を、外部の液位と等しい高さにすることができる。つまり、実施例１のセンサ１に比して、液位変化に対する応答性を良好にできる。特に、液位が高くなった場合に、液位変化に対する応答性が、実施例１の場合に比して良好になる。
【００７２】
さらに本実施例２のセンサ３０１では、図１（実施例１）と、図８（実施例２）とを比較すれば容易に理解できるように、センサキャップ３１１の細長筒部３１１ｎのうち、直線部３１２ｉ，３１２ｈの幅方向ＨＫの寸法を、鉛直方向Ｖの上方ＶＵほど小さくすることで、細長筒部３１１ｎの幅方向ＨＫについて先細の形状としている。
具体的には、細長筒部３１１ｎのうち、直線部３１２ｈと３１２ｉとの間に位置して、外方に円弧状に突出する突出部３１２ｔの形態を、鉛直方向Ｖについて同じに保っている。さらに具体的には、突出部３１２ｔのうちの、第１ギャップ周囲部３１２ｂ、第２ギャップ周囲部３１２ｃ、これらの間に位置する第１電極周囲部３１２ａ、第２１接近部３１２ｆ（第２１電極周囲部３１２ｄ）、及び第２２接近部３１２ｇ（第２２電極周囲部３１２ｅ）の形態を、鉛直方向Ｖについて同じに保つ。その一方で、直線部３１２ｈ，３１２ｉの幅方向ＨＫの寸法を小さくしている。
なお、第１ギャップ周囲部、第２１接近部等について説明は、実施例１の該当部分を参照されたい。
【００７３】
このようにすることで、図１１及び図１２とを比較すれば容易に理解できるように、本実施例２においても、第１電極３２と第２１電極及び第２２電極との間に発生する電気力線Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２と、センサキャップ３１１の細長筒部３１１ｎとの間の位置や寸法関係は、鉛直方向Ｖの位置に拘わらず、同じとなっている。このため、第１電極３２と第２１電極３３ｂ及び第２２電極３３ｃとの間に生ずるコンデンサＣＰ１，ＣＰ２の大きさは、センサキャップ３１１の細長筒部３１１ｎの形状を先細形状としたことに影響されない。つまり、本実施例２のセンサ３０１は、実施例１のセンサ１と同様のダイナミックレンジを持つ、感度の良好なセンサとなっていることが判る。
【００７４】
以上において、本発明を実施例１，２に即して説明したが、本発明は上記実施例等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施例１では、センサキャップ１１の細長筒部１１ｎの断面形状（図３参照）として、そのうちの第１、第２ギャップ周囲部１２ｂ、１２ｃの付近が外側に凸の円弧状の形状を有する一方、第１、第２ギャップ周囲部１２ｂ、１２ｃから離れた直線部１２ｈ、１２ｉの位置では、内周面が略直線となる形状のものを例示した。実施例２も同様である。
しかしながら、フィルム電極基板３１に沿う方向（幅方向ＨＫ、図３中、左右方向）のうち、片側のみ（例えば、図３のうち左側のみ）がこのような形状とされており、逆側（例えば右側）は、例えば比較例１で説明した矩形（図３における内周面形状１１２，１１３参照）としてもよい。
また、センサキャップ（電極包囲部材）の細長筒部の断面形状を、卵型や楕円、長円等の形状としてもよい。
さらには、発生する電気力線の形状を考慮したうえで、第１ギャップ周囲部１２ｂと第２ギャップ周囲部１２ｃとの間に位置する第１電極周囲部１２ａ（図４参照）を、外側に凸ではなく、フィルム電極基板３１側（内側）に凸となる形状とすることもできる。
【００７５】
また、実施例１，２の液体レベルセンサでは、第２電極３３を２つに分けて、第２１電極３３ｂ及び第２２電極３３ｃとし、第１電極３２と合わせて合計３つの電極により、２つのコンデンサＣＰ１，ＣＰ２を構成する形態とした。しかしが、第２電極を２つに分けず、第１電極と第２電極の２つの電極を対向させて１つのコンデンサを構成する形態とすることもできる。
また、実施例１，２では、第１，第２リファレンス電極３８，３９により別途、コンデンサＣＰ３を形成するものを示したが、このようなリファレンス電極を有さない液体レベルセンサとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】実施例１にかかる液体レベルセンサの正面図である。
【図２】実施例１にかかる液体レベルセンサの平面図である。
【図３】実施例1にかかる液体レベルセンサにおける第１，第２電極とセンサキャップとの関係を示す説明図であり、図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】実施例１，２にかかり、各電極と電極包囲部材との関係を模式的に示す説明図である。
【図５】実施例１，２にかかる液体レベルセンサを自動車エンジンのオイルタンクに取り付けた状態の説明図であり、図２におけるＢ−Ｂ矢視縦断面図である。
【図６】実施例１，２にかかる液体レベルセンサのうちフィルム電極基板の説明図であり、（ａ）はフィルム電極基板の平面図、（ｂ）はフィルム電極基板の製造を説明するＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図７】実施例１にかかる液体レベルセンサにかかり、電極支持部材にフィルム電極基板を組付けた状態を示す斜視図である。
【図８】実施例２にかかる液体レベルセンサの正面図である。
【図９】実施例２に係る液体レベルセンサのうち、センサキャップ内の構造を示す縦断面図である。
【図１０】実施例２にかかる液体レベルセンサにかかり、電極支持部材にフィルム電極基板を組付けた状態を示す斜視図である。
【図１１】実施例２にかかる液体レベルセンサにおける第１，第２電極とセンサキャップとの関係を示す説明図であり、図８におけるＤ−Ｄ矢視断面である。
【図１２】実施例２にかかる液体レベルセンサにおける第１，第２電極とセンサキャップとの関係を示す説明図であり、図８におけるＥ−Ｅ矢視断面である。
【符号の説明】
【００７７】
１，３０１  液体レベルセンサ（静電式液体状態検知センサ）
１１，１１１，２１１，３１１  センサキャップ（電極包囲部材）
１１ｎ，３１１ｎ  細長筒部
Ｇ，Ｇ４  （センサキャップの幅細筒部の）内部空間
３１１ｉ  （センサキャップの幅細筒部の）内周面
３１１ｑ  （センサキャップの幅細筒部の）外周面
１２ａ，３１２ａ  第１電極周囲部
１２ｂ，３１２ｂ  第１ギャップ周囲部（ギャップ周囲部）
１２ｃ，３１２ｃ  第２ギャップ周囲部（ギャップ周囲部）
１２ｄ，３１２ｄ  第２１電極周囲部（第２電極周囲部）
１２ｅ，３１２ｅ  第２２電極周囲部（第２電極周囲部）
１２ｆ，３１２ｆ  第２１接近部（第２接近部）
１２ｇ，３１２ｇ  第２２接近部（第２接近部）
３１  フィルム電極基板
３２  第１電極
３３  第２電極
３３ｂ  第２１電極
３３ｃ  第２２電極
３５  第１ギャップ
３６  第２ギャップ
Ｖ  鉛直方向（伸延方向）
ＶＵ  鉛直方向の上方（伸延方向の上方）
Ｈ  水平方向
ＨＫ  幅方向（第１電極と第２１電極との間隔方向、第１電極と第２電極の間隔方向）
３５ｄ  第１所定間隔（第１電極間距離、第１電極と第２電極との間の電極間距離）
３６ｄ  第２所定間隔（第２電極間距離、第１電極と第２電極との間の電極間距離）
３５ｂ  第１１距離（第１電極から第１ギャップ周囲部までの距離、第１電極からギャップ周囲部までの距離）
３６ｂ  第１２距離（第１電極から第２ギャップ周囲部までの距離、第１電極からギャップ周囲部までの距離）
３５ｃ  第２１距離（第２１電極から第１ギャップ周囲部までの距離、第２電極からギャップ周囲部までの距離）
３６ｃ  第２２距離（第２２電極から第２ギャップ周囲部までの距離、第２電極からギャップ周囲部までの距離）
【図１】
2006105953.tif 000003
【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】
2006105953.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006105953.tif 000011
【図１０】
2006105953.tif 000012
【図１１】
2006105953.tif 000013
【図１２】
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