(57)【要約】【課題】エッチングにおける電極の形状変化や寸法の偏りによる影響を軽減する静電式液体状態検知センサ及び静電式液面レベルセンサの提供を目的とする。【解決手段】センサ１は、互いが、一続きの基準ギャップを形成して対向する形態に配置された第１基準電極３８及び第２基準電極３９を有している。第１基準電極３８及び第２基準電極３９は、基準ギャップ６０が、所定の基準ギャップ間隔Ｗ１を有して鉛直方向Ｖに直線状に延びる縦ギャップ部６１ａと、基準ギャップ間隔Ｗ１を有して、水平方向Ｈに直線状に延びる横ギャップ部６３ａと、縦ギャップ部６１ａと横ギャップ部６３ａとの間を、基準ギャップ間隔Ｗ１を保ちつつ、延び方向を鉛直方向Ｖから水平方向Ｈに徐々に方向変換して屈曲ギャップ部６４ａとを含む形態とされている。【選択図】図５
2006105923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
同一面上に配置された第１電極及び第２電極であって、
互いが、一続きのギャップを形成して対向する形態に配置された第１電極及び第２電極を備え、
上記第１電極及び第２電極は、
上記ギャップが、
所定のギャップ間隔を有して、第１方向に直線状に延びる第１ギャップ部と、
上記ギャップ間隔を有して、上記第１方向とは異なる第２方向に直線状に延びる第２ギャップ部と、
上記第１ギャップ部と第２ギャップ部との間を、上記ギャップ間隔を保ちつつ、延び方向を上記第１方向から上記第２方向に徐々に方向変換して繋ぐ第３ギャップ部と、を含む
形態とされてなる
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２ギャップ部が延びる前記第２方向は、前記第１方向と交差する方向であり、
前記第１電極及び前記第２電極のうち一方の電極における、上記第１ギャップ部をなす直線状周縁部分と上記第２ギャップ部をなす直線状周縁部分とが頂点で繋がり、
前記第１電極及び前記第２電極のうち他方の電極における、前記第３ギャップ部をなす周縁部分が、上記頂点を中心とする円弧の形態を有する
静電式液体状態検知センサ。
【請求項３】
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電極及び前記第２電極のうち、前記第３ギャップ部をなして対向する周縁部分同士が、互いに同心円弧の形態を有する
静電式液体状態検知センサ。
【請求項４】
液体の液位を検知する静電式液面レベルセンサであって、
同一面上に配置された第１液位測定電極、第２液位測定電極であって、
互いが、所定の検出ギャップ間隔を有して、水平方向に交差する延伸方向に直線状に延びる延伸ギャップ部または上記延伸方向及びこれと逆の反延伸方向に直線状に延びる反延伸ギャップ部を含む検出ギャップを形成して対向する形態となるように配置された第１液位測定電極及び第２液位測定電極と、
上記第１液位測定電極及び第２液位測定電極と同一面上に配置された第１基準電極及び第２基準電極であって、
上記第１液位測定電極及び第２液位測定電極よりも鉛直方向下方に配置され、
互いが、一続きの基準ギャップを形成して対向する形態に配置された第１基準電極及び第２基準電極と、を備え、
上記第１基準電極及び第２基準電極は、
上記基準ギャップが、
上記延伸方向または上記反延伸方向に延び、所定の基準ギャップ間隔を有し、上記延伸方向に直交する横方向に列設された複数の縦ギャップ部と、
上記複数の縦ギャップ部のそれぞれについて、一の縦ギャップ部とこれと隣り合う他の一の縦ギャップ部との間を、上記基準ギャップ間隔を保ちつつ、延び方向を徐々に方向変換して繋ぐ複数の中間基準ギャップ部と、を含む
形態とされてなる
静電式液面レベルセンサ。
【請求項５】
請求項４に記載の静電式液面レベルセンサであって、
前記第１基準電極及び第２基準電極は、
前記複数の縦ギャップの前記延伸方向及び反延伸方向の長さを足し合わせた縦ギャップ合計長が、前記基準ギャップの総延長の半分以上となる
形態とされてなる
静電式液面レベルセンサ。
【請求項６】
請求項４または５に記載の静電式液面レベルセンサであって、
前記中間基準ギャップ部は、
前記基準ギャップ間隔を有して、前記横方向に直線状に延びる横ギャップ部と、
上記横ギャップ部の両側に位置し、前記縦ギャップ部と上記横ギャップ部との間を、上記基準ギャップ間隔を保ちつつ、延び方向を上記延伸方向または反延伸方向から上記横方向に徐々にもしくは上記横方向から上記延伸方向または反延伸方向に方向変換して繋ぐ屈曲ギャップ部とを含み、
前記第１基準電極及び前記第２基準電極のうち一方の電極における、
上記縦ギャップ部をなす直線状周縁部分と上記横ギャップ部をなす直線状周縁部分とが頂点で交差状に繋がり、
前記第１基準電極及び前記第２基準電極のうち他方の電極における、上記屈曲ギャップ部をなす周縁部分は、上記頂点を中心とする円弧の形態を有する
静電式液面レベルセンサ。
【請求項７】
請求項４または５に記載の静電式液面レベルセンサであって、
前記中間基準ギャップ部は、
前記基準ギャップ間隔を有して、前記横方向に直線状に延びる横ギャップ部と、
上記横ギャップ部の両側に位置し、前記縦ギャップ部と上記横ギャップ部との間を、上記基準ギャップ間隔を保ちつつ、延び方向を上記延伸方向または反延伸方向から上記横方向に徐々にもしくは上記横方向から上記延伸方向または反延伸方向に方向変換して繋ぐ屈曲ギャップ部とを含み、
前記第１基準電極及び前記第２基準電極のうち、上記屈曲ギャップ部をなして対向する周縁部分同士は、互いに同心円弧の形態を有する
静電式液面レベルセンサ。
【請求項８】
請求項４または５に記載の静電式液面レベルセンサであって、
前記中間基準ギャップ部は、
前記複数の縦ギャップ部のうち、一の縦ギャップ部とこれに隣り合う他の縦ギャップ部との間を、上記基準ギャップ間隔を保ちつつ、延び方向を前記延伸方向及び反延伸方向のうちの一方から他方に徐々に方向変換して繋ぐ半円弧屈曲ギャップ部であり、
前記第１基準電極及び前記第２基準電極のうち、上記半円弧屈曲ギャップ部をなして対向する周縁部分同士は、互いに半円で同心円弧の形態を有する
静電式液面レベルセンサ。
【請求項９】
請求項４〜請求項８いずれか一項に記載の静電式液面レベルセンサであって、
前記第１基準電極及び第２基準電極は、前記基準ギャップが占める領域の、前記延伸方向の寸法が、前記横方向の寸法よりも小さくなる形態を有する
静電式液面レベルセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の誘電率、液位等を検知する静電式液体状態検知センサ及び液体の液位を検知する静電式液面レベルセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体の誘電率、液位等を検知する静電式液体状態検知センサとしては、特許文献１で示される液位測定装置（センサ）が知られている。
特許文献１のセンサは、プリント基板の下端部に所定の間隔をおいてそれぞれが形成され、常時液中に浸漬される一対の基準電極と、プリント基板の長手方向上下に延び、所定の間隔をおいてそれぞれが形成されて途中が液面と交差する一対の検出電極を含み、これらの基準電極と検出電極との電極間容量の比を用いて液位を検知している。
【０００３】
具体的には、基準電極は、特許文献１の第１図に示すように、水平方向に延びる一対のクシ歯状の電極が互いに所定の間隔をおいてプリント基板に形成されている。また、検出電極は、鉛直方向に延びる一対のクシ歯状の電極が互いに所定の間隔をおいてプリント基板に形成されている。また、これらの電極は、例えば、銅張プリント基板の銅箔層をエッチングを用いて所望のパターンとすることにより、形成されている。
（特許文献１）
【特許文献１】特開昭６３−７９０１６号公報  第１図
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、エッチングによって、クシ歯状の基準電極を形成する場合において、基準電極が角状に周縁が折れ曲がって窪んだ部分や、これとは逆に角状に周縁が折れ曲がって尖った部分を有する場合、エッチングの進行度合などにより、これらの部分の形状が大きく変わりやすく必ずしも、所望の形状で形成されるとは限らない。基準電極が所定の形状で形成されないと、基準電極の電極間ギャップが正しく形成されず、基準電極の電極間容量にも誤差を生ずる。上述のセンサでは、この基準電極の電極間容量をも用いて液位を検知しているため、液位の検知に対して誤差を生じる虞がある。
【０００５】
また、エッチングの際、エッチングパターンの延びる方向とエッチングの進行度合（金属の腐食の程度）とに関係が生ずる場合がある。例えば、エッチングでギャップを形成する際、ギャップのうち特定方向に延びるギャップ部分のエッチングが、特定方向に直交する方向に延びるギャップ部分のエッチングより進みやすい場合がある。この場合、目標のギャップ寸法（ギャップの幅寸法）が同じであったとしても、特定方向に延びるギャップ部分の幅寸法の方が、特定方向に直交する方向に延びるギャップ部分の幅寸法よりも大きくなりがちである。
特許文献１に開示のセンサでは、基準電極の電極間ギャップ（基準ギャップ）は大半が水平方向に延びている。一方、検出電極の電極間ギャップ（検出ギャップ）は大半が鉛直方向に延びている。従って、この場合、上述のようにエッチングの進行度合に方向性を生じると、例えば、基準ギャップのギャップ寸法は目標寸法に出来上がっている、あるいは、目標寸法よりも小さ目にできているのに拘らず検出ギャップのギャップ寸法は目標寸法より大き目にできる場合が生じる。このように、基準ギャップの寸法の偏りと検出ギャップの寸法の偏りとが異なる場合、基準電極の電極間容量と検出電極の電極間容量との偏りも異なることになる。このセンサは、基準電極及び検出電極の電極間容量の比を用いて液位を検知しているので、液位の検知に誤差を生じる虞がある。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、センサの製造の際、特にエッチングの際に生じる電極の形状の変動による電極間容量への影響を軽減する静電式液体状態検知センサ及び静電式液面レベルセンサの提供を目的とする。さらには、エッチングの際に、エッチングの進行度合が方向性を持つことに伴う電極寸法の偏りによる液位検知への影響を軽減した静電式液面レベルセンサの提供を目的とする
【課題を解決するための手段】
【０００７】
その解決手段は、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、同一面上に配置された第１電極及び第２電極であって、互いが、一続きのギャップを形成して対向する形態に配置された第１電極及び第２電極を備え、上記第１電極及び第２電極は、上記ギャップが、所定のギャップ間隔を有して第１方向に直線状に延びる第１ギャップ部と、上記ギャップ間隔を有して、上記第１方向とは異なる第２方向に直線状に延びる第２ギャップ部と、上記第１ギャップ部と第２ギャップ部との間を、上記ギャップ間隔を保ちつつ、延び方向を上記第１方向から上記第２方向に徐々に方向変換して繋ぐ第３ギャップ部と、を含む形態とされてなる静電式液体状態検知センサである。
【０００８】
この発明の静電式液体状態検知センサでは、第１，第２電極の形態が、これらで形成されるギャップが第１，第２ギャップ部のほか、所定のギャップ間隔を保ちつつ、延び方向を徐々に方向変換をする第３ギャップ部を含むようにされている。このため、エッチング等で第１，第２電極を形成するに当たって、第１，第２電極のうち、第３ギャップ部をなす周縁部分の寸法や形状のバラツキを生じにくい。従って、ギャップを介して、第１電極と第２電極との間に生じるコンデンサの静電容量のバラツキを抑制することができる。
しかも第３ギャップ部においても、ギャップ間隔を保っているため、この第３ギャップ部を介して、第１，第２電極内に生じる局所的なコンデンサも、全体のコンデンサの静電容量の大きさに寄与する。従って、必要なコンデンサの静電容量を得るのに、総延長の短い、コンパクトなギャップを形成すれば足り、センサ全体の小型化にも資することができる。
【０００９】
なお、例えば、第１，第２電極（ギャップ）を液体内に浸漬した状態で、コンデンサの静電容量を検知することで、液体の比誘電率を計測することができる。また、この比誘電率から液体の劣化・変質の程度や組成（例えば、比誘電率の異なる２つの液体成分の混合比など）を検知することもできる。
【００１０】
また、第１方向と第２方向とは、異なる方向であればよく、角度を持って交差する関係にある場合のほか、第１方向と第２方向とが平行であるが、互いに逆向きに延びる場合も含まれる。後者の場合、ギャップとして、互いに平行な第１ギャップ部と第２ギャップ部との間を、例えば、徐々に方向変換してＵ字状の形態を有する第３ギャップ部で繋ぐ形態とするものが挙げられる。
また、第３ギャップ部は、徐々に方向変換して第１ギャップ部と第２ギャップ部を繋いだ形態であればよく、例えば、同心円弧形状や、波状にうねる形状が挙げられる。
【００１１】
また、上記の静電式液体状態検知センサであって、前記第２ギャップ部が延びる前記第２方向は、前記第１方向と交差する方向であり、前記第１電極及び前記第２電極のうち一方の電極における、上記第１ギャップ部をなす直線状周縁部分と上記第２ギャップ部をなす直線状周縁部分とが頂点で繋がり、前記第１電極及び前記第２電極のうち他方の電極における、前記第３ギャップ部をなす周縁部分が、上記頂点を中心とする円弧の形態を有する静電式液体状態検知センサとするとよい。
【００１２】
この発明の静電式液体状態検知センサでは、第１，第２電極の形態が、上述のようにされている。このため、第１，第２電極に、エッチング等でこの第３ギャップ部を形成するに当たって、第１，第２電極のうち、第３ギャップ部をなす円弧の形態を有する周縁部分について、寸法や形状のバラツキを生じにくい。従って、ギャップを介して、第１電極と第２電極との間に、生じるコンデンサの静電容量のバラツキを抑制することができる。
【００１３】
また、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電極及び前記第２電極のうち、前記第３ギャップ部をなして対向する周縁部分同士が、互いに同心円弧の形態を有する静電式液体状態検知センサとするとよい。
【００１４】
この発明の静電式液体状態検知センサでは、第１，第２電極の形態が、上述のようにされている。このため、第１，第２電極に、エッチング等でこの第３ギャップ部を形成するに当たって、第１，第２電極のうち、第３ギャップ部をなす同心円弧の形態を有する周縁部分の寸法や形状のバラツキを生じにくい。従って、ギャップを介して、第１電極と第２電極との間に、生じるコンデンサの静電容量のバラツキを抑制することができる。特に、第３ギャップ部をなす周縁部分に角部を有さないので、エッチングの進行度合のわずかな違いで生じる形状のバラツキを抑えられて好ましい。
【００１５】
他の解決手段は、液体の液位を検知する静電式液面レベルセンサであって、同一面上に配置された第１液位測定電極、第２液位測定電極であって、互いが、所定の検出ギャップ間隔を有して、水平方向に交差する延伸方向に直線状に延びる延伸ギャップ部及び上記延伸方向と逆の反延伸方向に直線状に延びる反延伸ギャップ部のうち少なくともいずれかを含む検出ギャップを形成して対向する形態となるように配置された第１液位測定電極及び第２液位測定電極と、上記第１液位測定電極及び第２液位測定電極と同一面上に配置された第１基準電極及び第２基準電極であって、上記第１液位測定電極及び第２液位測定電極よりも鉛直方向下方に配置され、互いが、一続きの基準ギャップを形成して対向する形態に配置された第１基準電極及び第２基準電極と、を備え、上記第１基準電極及び第２基準電極は、上記基準ギャップが、上記延伸方向または上記反延伸方向に延び、所定の基準ギャップ間隔を有し、上記延伸方向に直交する横方向に列設された複数の縦ギャップ部と、上記複数の縦ギャップ部のそれぞれについて、一の縦ギャップ部とこれと隣り合う他の一の縦ギャップ部との間を、上記基準ギャップ間隔を保ちつつ、延び方向を徐々に方向変換して繋ぐ複数の中間基準ギャップ部と、を含む形態とされてなる静電式液面レベルセンサである。
【００１６】
この発明の静電式液面レベルセンサでは、第１，第２基準電極の形態が、基準ギャップが複数の縦ギャップ部のほか、所定の基準ギャップ間隔を保ちつつ、延び方向を徐々に方向変換をする中間基準ギャップ部を含むようにされている。このため、エッチング等で、第１，第２基準電極に、この中間基準ギャップ部を形成するに当たって、第１，第２基準電極のうち、中間基準ギャップ部をなす周縁部分の寸法や形状のバラツキを生じにくい。従って、基準ギャップを介して、第１基準電極と第２基準電極との間に生じる基準コンデンサの静電容量のバラツキを抑制することができる。
【００１７】
さらに、本発明のセンサでは、基準ギャップには、検出ギャップと同じ延伸方向または反延伸方向に延び、複数列設された縦ギャップ部と、複数の中間基準ギャップ部とを含む。第１，第２液位測定電極、及び第１，第２基準電極を、同時にエッチングにより形成する場合、エッチング液の液流の方向と基準ギャップや検出ギャップとの方向の関係などのエッチング条件により、エッチングによる電極の寸法精度に方向性が生じる場合がある。例えば、エッチングの際、ギャップのうち延伸方向に延びる部分が、延伸方向に直交する横方向に延びる部分のエッチングよりも進みやすい場合を想定する。この場合には、目標のギャップ寸法（ギャップの幅寸法）が同じであったとしても、延伸方向に延びるギャップの幅寸法の方が、延伸方向に直交する方向に延びるギャップの幅寸法よりも大きくなりがちである。この場合、液面センサの検出ギャップは延伸方向に延びているので、第１，第２液位測定電極間に生じる液位コンデンサの静電容量は、検出ギャップの寸法がちょうど目標のギャップ寸法であった場合に比して相対的に小さな値に偏るため、これが液位測定の誤差要因となる。
【００１８】
ところで、本発明の静電式液面レベルセンサは、液位測定に当たり、第１，第２液位測定電極のほかに、これらより鉛直方向下方に第１，第２基準電極を設けたものである。このものでは、第１，第２基準電極で基準ギャップを構成し、これらを液中に浸漬した状態で第１，第２基準電極間に形成される基準コンデンサの静電容量を測定する。そして、この基準コンデンサの静電容量と、第１，第２液位測定電極間に形成される液位コンデンサの静電容量とを比較することで、液体の劣化や液組成などによる比誘電率の変化の影響を除去し、より精度よく液位を測定できるようにしている。
【００１９】
このタイプの液面レベルセンサにおいて、第１，第２基準電極で構成される基準ギャップに、検出ギャップと平行な延伸方向及び反延伸方向に延びる縦ギャップ部を設けた場合には、この縦ギャップ部においても、基準ギャップの幅寸法（基準ギャップ間隔）が検出ギャップの幅寸法（検出ギャップ間隔）と同じ方向に偏る（例えば同じく幅寸法が大きくなる）ため、少なくとも縦ギャップ部の存在する分だけ、基準コンデンサの静電容量も、液位コンデンサの静電容量と同じ方向に偏る（例えば小さくなる）こととなる。このため、基準コンデンサの静電容量と、液位コンデンサの静電容量の比較において、エッチングの方向性に起因する誤差要因は小さくできる。つまり、エッチングによる場合の電極の寸法精度に方向性が生じる場合でも、基準ギャップに検出ギャップと同じ延伸方向及び反延伸方向に延びる縦ギャップ部を形成しておくことで、この方向性が液面レベルの測定精度に与える影響を抑制することができる。
【００２０】
また、上記の静電式液面レベルセンサであって、前記第１基準電極及び第２基準電極は、前記複数の縦ギャップの前記延伸方向及び反延伸方向の長さを足し合わせた縦ギャップ合計長が、前記基準ギャップの総延長の半分以上となる形態とされてなる静電式液面レベルセンサとするとよい。
【００２１】
この発明の静電式液面レベルセンサでは、縦ギャップ部の縦ギャップ合計長が基準ギャップの総延長の半分以上となっている。このため、エッチングの方向性により、第１，第２基準電極の寸法に偏りが生じたとしても、基準コンデンサの静電容量のうち半分以上は、延伸方向に延びる検出ギャップと同じ方向に寸法が偏る縦ギャップ部における電極間容量が占めることとなる。従って、エッチングの方向性に起因する誤差要因はより確実に小さくなるため、液位測定精度の低下をより確実に抑制することができる。
【００２２】
また、請求項４または５に記載の静電式液面レベルセンサであって、前記中間基準ギャップ部は、前記基準ギャップ間隔を有して、前記横方向に直線状に延びる横ギャップ部と、上記横ギャップ部の両側に位置し、前記縦ギャップ部と上記横ギャップ部との間を、上記基準ギャップ間隔を保ちつつ、延び方向を上記延伸方向または反延伸方向から上記横方向に徐々にもしくは上記横方向から上記延伸方向または反延伸方向に方向変換して繋ぐ屈曲ギャップ部とを含み、前記第１基準電極及び前記第２基準電極のうち一方の電極における、上記縦ギャップ部をなす直線状周縁部分と上記横ギャップ部をなす直線状周縁部分とが頂点で交差状に繋がり、前記第１基準電極及び前記第２基準電極のうち他方の電極における、上記屈曲ギャップ部をなす周縁部分は、上記頂点を中心とする円弧の形態を有する静電式液面レベルセンサとするとよい。
【００２３】
この発明の静電式液面レベルセンサでは、第１，第２基準電極の形態が、上述のようにされている。このため、第１，第２基準電極に、エッチングでこの屈曲ギャップ部を形成するに当たって、第１，第２基準電極のうち、屈曲ギャップ部をなす円弧の形態を有する周縁部分について、寸法や形状のバラツキを生じにくい。従って、基準ギャップを介して、第１基準電極と第２基準電極との間に生じる基準コンデンサの静電容量のバラツキを抑制することができる。
【００２４】
また、請求項４または５に記載の静電式液面レベルセンサであって、前記中間基準ギャップ部は、前記基準ギャップ間隔を有して、前記横方向に直線状に延びる横ギャップ部と、上記横ギャップ部の両側に位置し、前記縦ギャップ部と上記横ギャップ部との間を、上記基準ギャップ間隔を保ちつつ、延び方向を上記延伸方向または反延伸方向から上記横方向に徐々にもしくは上記横方向から上記延伸方向または反延伸方向に方向変換して繋ぐ屈曲ギャップ部とを含み、前記第１基準電極及び前記第２基準電極のうち、上記屈曲ギャップ部をなして対向する周縁部分同士は、互いに同心円弧の形態を有する静電式液面レベルセンサとするとよい。
【００２５】
この発明の静電式液面レベルセンサでは、第１，第２基準電極の形態が、上述のようにされている。このため、第１，第２基準電極に、エッチング等でこの屈曲ギャップ部を形成するに当たって、第１，第２基準電極のうち、屈曲ギャップ部をなす同心円弧の形態を有する周縁部分の寸法や形状のバラツキを生じにくい。従って、基準ギャップを介して、第１基準電極と第２基準電極との間に、生じる基準コンデンサの静電容量のバラツキを抑制することができる。特に、屈曲ギャップ部をなす周縁部分に角部を有さないので、エッチングの進行度合のわずかな違いで生じる形状のバラツキを抑えられて好ましい。
【００２６】
また、請求項４または５に記載の静電式液面レベルセンサであって、前記中間基準ギャップ部は、前記複数の縦ギャップ部のうち、一の縦ギャップ部とこれに隣り合う他の縦ギャップ部との間を、上記基準ギャップ間隔を保ちつつ、延び方向を前記延伸方向及び反延伸方向のうちの一方から他方に徐々に方向変換して繋ぐ半円弧屈曲ギャップ部であり、前記第１基準電極及び前記第２基準電極のうち、上記半円弧屈曲ギャップ部をなして対向する周縁部分同士は、互いに半円で同心円弧の形態を有する静電式液面レベルセンサとするとよい。
【００２７】
この発明の静電式液面レベルセンサでは、第１，第２基準電極の形態が、上述のようにされている。このため、第１，第２基準電極に、エッチング等でこの半円弧屈曲ギャップ部を形成するに当たって、第１，第２基準電極のうち、半円弧屈曲ギャップ部をなす同心円弧の形態を有する周縁部分の寸法や形状のバラツキを生じにくい。従って、基準ギャップを介して、第１基準電極と第２基準電極との間に生じる基準コンデンサの静電容量のバラツキを抑制することができる。特に、半円弧屈曲ギャップ部をなす周縁部分に角部を有さないので、エッチングの進行度合のわずかな違いで生じる形状のバラツキを抑えられて好ましい。
【００２８】
また、請求項４〜請求項８いずれか一項に記載の静電式液面レベルセンサであって、前記第１基準電極及び第２基準電極は、前記基準ギャップが占める領域の、前記延伸方向の寸法が、前記横方向の寸法よりも小さくなる形態を有する静電式液面レベルセンサとするとよい。
【００２９】
静電式液面レベルセンサには、第１，第２液位測定電極間に生じる液位コンデンサの静電容量のみならず基準ギャップを介して、第１基準電極と第２基準電極との間に生じる基準コンデンサの静電容量を用いて、液面レベルの検知を行うものがある。このようなセンサにおいて、精度よく液面レベルの検知を行うため、あるいは液面レベル検知用の検知回路の回路構成部品をできるだけ共用化して検知回路を簡素化するために、液位コンデンサの静電容量と同程度の比較的大きな静電容量を有する基準コンデンサを形成したい場合がある。このように、比較的静電容量の大きい基準コンデンサを形成する場合は、基準ギャップが占める領域が大きくなる。ところで、この領域を大きくするため、例えば、基準ギャップが占める領域のうち延伸方向の寸法を大きくすると、センサの底部から第１，第２液位測定電極までの距離が長くなるため、測定可能な液面レベルの下限値が大きくなってしまうという問題が生じる。
【００３０】
これに対し、この発明の静電式液面レベルセンサでは、第１，第２基準電極の形態が、上述のようにされているため、基準コンデンサとして大きな静電容量が必要な場合でも、測定可能な液面レベルの下限値を大きくすることなく、適切な静電容量の基準コンデンサを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の実施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】
【００３２】
本発明の第１の実施例にかかる液体レベルセンサ１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、例えば、液位、誘電率など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３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。
【００３３】
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、液位コンデンサＣＰ１及び基準コンデンサＣＰ３をなす第１，第２液位測定電極３２，３３等を担持するフィルム電極基板３１（図４（ａ）参照）と、このフィルム電極基板３１を鉛直方向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３参照）。
【００３４】
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４（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。このフィルム電極基板３１は、図４（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。
【００３５】
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４（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。
【００３６】
また、導体層３１ｄは、銅箔からなり、第１液位測定電極３２、第２液位測定電極３３、ガード電極３７、第１基準電極３８及び第２基準電極３９を含む。このうち、フィルム電極基板３１の鉛直方向Ｖに延びる形状の第１液位測定電極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、Ｕ字状の第２液位測定電極３３は、フィルム電極基板３１の細長矩形部３１ｎ及びテーパ部３１ｐに配置されている。この第２液位測定電極３３も、そ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。
【００３７】
また、フィルム電極基板３１の幅方向（図４（ａ）中、左右方向）において、第１液位測定電極３２は、Ｕ字状の第２液位測定電極３３における直線部分に挟まれた形態で配置されている。また、第１液位測定電極３２と第２液位測定電極３３とは、互いが、所定の検出ギャップ寸法を有して、水平方向Ｈに交差する鉛直方向Ｖ（上下方向）のうち下方から上方に向う延伸方向Ｅ１に直線状に延びる延伸ギャップ部３５ａ及び上方から延伸方向Ｅ１とは逆の反延伸方向Ｅ２（下方）に直線状に延びる反延伸ギャップ部３５ｂを含む検出ギャップ３５を形成して対向する形態に配置されている。従って、第１液位測定電極３２と、第２液位測定電極３３とは、この検出ギャップ３５を介して液位コンデンサＣＰ１を形成している。
【００３８】
また、フィルム電極基板３１の周縁には、第１，第２液位測定電極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基準電極端子５８ｔ、第２基準電極端子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。
【００３９】
また、このフィルム電極基板３１の先端３１ｓ近傍で、幅方向（図中、左右方向）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。
【００４０】
また、フィルム電極基板３１のうち、第１液位測定電極３２及び第２液位測定電極３３よりも基端３１ｋ側には、クシ歯状の第１基準電極３８と第２基準電極３９とが、互いに噛み合うようにして、一続きの基準ギャップ６０を形成して対向する形態で配置されている。従って、第１基準電極３８と、第２基準電極３９とは、この基準ギャップ６０を介して基準コンデンサＣＰ３を形成している。
また、この第１基準電極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基準電極端子５８ｔに、第１基準電極接続線５８ｂを介して接続されている。同様に、第２基準電極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基準電極端子５９ｔに、第２基準電極接続線５９ｂを介して接続されている。
【００４１】
さらに、第１基準電極３８、第２基準電極３９及び基準ギャップ６０の形状について、具体的に説明する。基準ギャップ６０は、図５に示すように、延伸方向Ｅ１に延び、所定の基準ギャップ間隔Ｗ１を有する縦ギャップ部６１ａ，６１ｃ，６１ｅと、反延伸方向Ｅ２に延び、所定の基準ギャップ間隔Ｗ１を有する縦ギャップ部６１ｂ，６１ｄ，６１ｆとを含んでいる。さらに、縦ギャップ部６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６１ｅ，６１ｆは、延伸方向Ｅ１に直交する横方向Ｙに、この順で列設されている。また、基準ギャップ６０は、縦ギャップ部６１ａ〜６１ｆのうち隣り合う２つの縦ギャップ部の間に位置する中間基準ギャップ部６２ａ〜６２ｅを含んでいる。すなわち、図６に示すように、縦ギャップ部及び中間基準ギャップ部６１ａ，６２ａ，６１ｂ，６２ｂ，６１ｃ，６２ｃ，６１ｄ，６２ｄ，６１ｅ，６２ｅ，６１ｆが、この順に延びて一連の基準ギャップ６０を形成する形態で、第１基準電極３８、第２基準電極３９が配置されている。
【００４２】
次いで、図５のＤ部分における縦ギャップ部６１ａ，６１ｂ及び中間基準ギャップ部６２ａの関係について図６を参照して説明する。
図６で示される部分では、縦ギャップ部６１ａ、中間基準ギャップ部６２ａ及び縦ギャップ部６１ｂがこの順に延びて繋がる構成となっている。
すなわち、縦ギャップ部６１ａは、延伸方向Ｅ１に延びて、中間基準ギャップ部６２ａに繋がっている。さらに、この中間基準ギャップ部６２ａは、基準ギャップ間隔Ｗ１を保ちつつ、延び方向を延伸方向Ｅ１から横方向Ｙに、横方向Ｙから反延伸方向Ｅ２に、徐々に方向変換して、縦ギャップ部６１ｂに繋がっている。
【００４３】
一方、見方を変えると、図６で示される部分では、縦ギャップ部６１ａ、屈曲ギャップ部６４ａ、横ギャップ部６３ａ、屈曲ギャップ部６４ｂ及び縦ギャップ部６１ｂが、この順に延びて繋がる構成となっている。
すなわち、縦ギャップ部６１ａ（第１ギャップ部）は延伸方向Ｅ１（第１方向）に直線状に延びて、屈曲ギャップ部６４ａ（第３ギャップ部）に繋がっている。この屈曲ギャップ部６４ａは、基準ギャップ間隔Ｗ１を保ちつつ、延び方向を延伸方向Ｅ１から横方向Ｙに徐々に方向変換して、横ギャップ部６３ａ（第２ギャップ部）に繋がっている。さらに、基準ギャップ間隔Ｗ１を有して、延伸方向Ｅ１と直交する横方向Ｙ（第２方向）に直線状に延びる横ギャップ部６３ａは、屈曲ギャップ部６４ｂに繋がっている。またさらに、屈曲ギャップ部６４ｂは、基準ギャップ間隔Ｗ１を保ちつつ、延び方向を横方向Ｙから反延伸方向Ｅ２に方向変換して、反延伸方向Ｅ２に延びる縦ギャップ部６１ｂに繋がっている。
以上では、縦ギャップ部６１ａ，６１ｂの中間基準ギャップ部６２ａについて説明したが、図５に示す、他の中間基準ギャップ部６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅについても同様である。
【００４４】
本実施例１にかかるセンサ１では、図６に示すように、第１基準電極３８のうち縦ギャップ部６１ａをなす直線状周縁部分３８ｂと、横ギャップ部６３ａをなす直線状周縁部分３８ｃとが頂点３８ｄで交差状に繋がっている。
一方、第２基準電極３９のうち屈曲ギャップ部６４ａをなす周縁部分３９ｓは、頂点３８ｄを中心とする円弧の形態を有している。ところで、エッチングによって、このようなクシ歯状の第１，第２基準電極３８，３９を形成する際、エッチングの対象物に、角状に周縁が折れ曲がって窪んだ部分を含むと、エッチングの進行度合などにより、これらの部分の形状が大きく変わりやすい。従って、エッチングでこの屈曲ギャップ部６４ａを形成するに当って、第２基準電極３９の周縁部分３９ｓの形状が大きく変わることを抑制している。このため、基準ギャップ６０を介して第１基準電極３８と第２基準電極３９との間に生じる基準コンデンサＣＰ３の静電容量のバラツキを抑えることができ、ひいてはオイルＯＬの誘電率を検知する精度のバラツキを抑制することができる。
なお、以上では、屈曲ギャップ部６４ａについて説明したが、屈曲ギャップ部６４ｂなど他の屈曲ギャップ部についても同様である。
【００４５】
また、第１，第２基準電極３８，３９の電極間に形成される基準コンデンサＣＰ３には、縦ギャップ部６１ａ，６１ｂに形成される縦ギャップ部コンデンサＣＰ３１ａ，ＣＰ３１ｂ、横ギャップ部６３ａに形成される横ギャップ部コンデンサＣＰ３３ａ等に加え、この屈曲ギャップ部６４ａにおいて形成される屈曲部コンデンサＣＰ３４ａ，ＣＰ３４ｂ等も含まれている。本例では、屈曲ギャップ部６４ａ等においても、基準ギャップ間隔Ｗ１を保っているので、この屈曲部コンデンサＣＰ３４ａ，ＣＰ３４ｂが大きくなり、これらも基準コンデンサＣＰ３の静電容量の大きさに寄与している。従って、このセンサ１では、総延長が短いコンパクトな基準ギャップ６０を形成して、必要な基準コンデンサＣＰ３の静電容量を得ているため、より小型なセンサ１とすることができる。
【００４６】
次いで、基準ギャップ６０の寸法及び鉛直方向Ｖのギャップの長さについて、図５を参照して説明する。
基準ギャップ６０が占める領域の寸法のうち、鉛直方向Ｖの長さを縦幅Ｖ１、水平方向Ｈの長さを横幅Ｈ１とすると、本例では図から判るとおり、縦幅Ｖ１と、横幅Ｈ１との大きさの関係は約１：２であり、縦幅Ｖ１は、横幅Ｈ１よりも小さくされている。
また、図から判るとおり、縦ギャップ部６１ａ〜６１ｆを全て足し合わせた縦ギャップ部の合計長は、基準ギャップ６０の総延長の長さの約６６％を占め、基準ギャップ６０の総延長の半分以上の長さとされている。
これらの寸法の関係とした理由は後述する。
【００４７】
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材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。
【００４８】
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液位測定電極３２、第２液位測定電極３３、第１基準電極３８及び第２基準電極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、一面側支持部材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。
【００４９】
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３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３参照）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）に比較的幅広い幅広筒部１１ｈ、先細形状のテーパ筒部１１ｐ及び幅方向に比較的幅狭の細長筒部１１ｎが、この順で構成される形態を有している。
【００５０】
また、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、細長筒部１１ｎの筒内部に形成された図示しないガイド溝に嵌合して結合している。
【００５１】
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。
【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３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３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基準電極端子５８ｔ及び第２基準電極端子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の誘電率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３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、配線基板２４上に形成した電圧供給回路から配線部材２４ｂを介して、第１電極端子５２ｔ及び第２電極端子５３ｔに交流電圧を印加する。すると、第１液位測定電極３２と第２液位測定電極３３との間に、図示しない電気力線が発生する。第１液位測定電極３２と第２液位測定電極３３との間に形成される液位コンデンサＣＰ１の静電容量は、このような電気力線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、第１，第２液位測定電極３２，３３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当りの静電容量が変化することとなる。このため、液位コンデンサＣＰ１の静電容量は、第１，第２液位測定電極３２，３３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液位測定電極３２、第２液位測定電極３３により構成された液位コンデンサＣＰ１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、経時変化（劣化）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、液位コンデンサＣＰ１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】
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液位測定電極３２、第２液位測定電極３３に加えて、第１基準電極３８及び第２基準電極３９を含んでいる。これらの第１，第２基準電極３８，３９の電極間には、基準ギャップ６０を介在して基準コンデンサＣＰ３が構成される。この基準コンデンサＣＰ３は、常時オイルＯＬに浸漬される位置に配置されるため、その静電容量を計測することで、この静電容量に基づいてオイルＯＬの誘電率を計測することができる。そして、これに基づいて、第１液位測定電極３２等を用いて測定した液位コンデンサＣＰ１の静電容量を補正し、正しい液位を得ることができる。
【００５８】
なお、本実施例１にかかる液体レベルセンサ１では、上述のように第１，第２基準電極３８，３９をオイルＯＬ内に浸漬した状態で、基準コンデンサＣＰ３の静電容量を検知することで、液体の誘電率を計測することができる。従って、この基準コンデンサＣＰ３の部分だけを用いて、経時変化によりその特性の変化や、種類の異なったオイルが混合された場合の誘電率の変化を検知するための静電式液体状態検知センサとしても用いることもできる。
【００５９】
本実施例１にかかるセンサ１では、第１，第２液位測定電極３２，３３及び第１，第２基準電極３８，３９を同時にエッチングにより形成する。この際、エッチング液の液流の方向と基準ギャップ６０や検出ギャップ３５との方向の関係などにより、エッチングによる電極の寸法精度に方向性が生じる場合がある。
本実施例１にかかるセンサ１では、基準ギャップ６０は、検出ギャップ３５と平行な延伸方向Ｅ１または反延伸方向Ｅ２に延びる縦ギャップ部６１ａ〜６１ｆを含んでいる。
例えば、エッチングの際、延伸方向Ｅ１（反延伸方向Ｅ２）に延びる部分が、横方向Ｙに延びる部分に比して、エッチングの進行度合が早い場合を想定する。この場合、延伸方向Ｅ１、反延伸方向Ｅ２に延びる延伸ギャップ部３５ａ、反延伸ギャップ部３５ｂを含む検出ギャップ３５は、目標のギャップ寸法よりも大き目になり、液位コンデンサＣＰ１は小さ目になる。また、基準ギャップ６０のうち各縦ギャップ部６１ａ〜６１ｆは、基準ギャップ６０の横ギャップ部６３ａなどに比して、目標の基準ギャップ間隔Ｗ１よりも大き目に出来上がりがちになる。このため、エッチングによる電極の寸法精度の方向性が生じる場合でも、少なくとも縦ギャップ部６１ａ〜６１ｆの存在する分だけ、基準コンデンサＣＰ３の静電容量も、第１，第２液位測定電極３２，３３に生じる液位コンデンサＣＰ１の静電容量と同じく小さくなる方向に偏ることとなる。
【００６０】
従って、エッチングによる電極の寸法精度の方向性が生じる場合でも、基準コンデンサＣＰ３の静電容量と、液位コンデンサＣＰ１の静電容量との相対的な関係によって、液面レベルの測定精度に与える影響を抑制したセンサ１となっている。
さらに、本実施例１にかかるセンサ１では、前述したように、縦ギャップ部の縦ギャップ合計長が基準ギャップ６０の総延長の半分以上とされている。このため、基準コンデンサＣＰ３の静電容量のうち半分以上は、検出ギャップ３５と同じ延伸方向Ｅ１及び反延伸方向Ｅ２に寸法が偏る縦ギャップ部６１における電極間容量が占めることとなる。従って、エッチングによる電極の寸法精度の方向性が生じる場合の誤差要因はより確実に小さくなるため、液位測定精度の影響をさらに抑制したセンサ１となっている。
【００６１】
また、本実施例１にかかるセンサ１は、精度よく液面レベルの検知を行うため、第１，第２液位測定電極３２，３３間に生じる液位コンデンサＣＰ１の静電容量と同程度の比較的静電容量の大きな基準コンデンサＣＰ３を形成している。このように、比較的静電容量の大きな基準コンデンサＣＰ３を形成する場合は、基準ギャップ６０が占める領域が大きくなる。ところで、この領域を大きくするに当り、例えば、基準ギャップ６０が占める領域のうち延伸方向Ｅ１または反延伸方向Ｅ２（鉛直方向Ｖ）の寸法を大きくすると、センサ１の底部（言い換えればオイルタンク底部ＬＴ）から第１，第２液位測定電極３２，３３までの距離が長くなるため、測定可能な液面レベルの下限値が大きくなってしまうという問題が生じる。
【００６２】
これに対し、本実施例１にかかるセンサ１では、第１，第２基準電極３８，３９の形態が、基準ギャップ６０が占める領域の、鉛直方向Ｖの寸法である縦幅Ｖ１は、前述したように、水平方向Ｈの寸法である横幅Ｈ１よりも小さくしてある。このため、基準コンデンサＣＰ３として精度を確保するために必要な静電容量の確保しつつ、鉛直方向Ｖの寸法の増大を抑えて、測定可能な液面レベルの下限値への影響を抑制したセンサ１となっている。
【００６３】
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４（ａ）に示すフィルム電極基板３１の製造について図４（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製のフィルム３１ｂ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４（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が塗られたポリイミド製のフィルム３１ｃを貼り付け、これらを接着する。この状態で乾燥した後、上部貫通孔３１ｆ、中央部貫通孔３１ｅ、第１電極端子５２ｔ、第２電極端子５３ｔ、ガード電極端子５７ｔ、第１基準電極端子５８ｔ及び第２基準電極端子５９ｔを公知の方法を用いて、穴開け加工を行い、フィルム電極基板３１が完成する。
【００６４】
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の一面側支持部材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、超音波溶着法を用いて上部支持ピン４１ｄ及び中央部支持ピン４１ｅを加締めて、組み付けが完成する。
【００６５】
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３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とを結合する。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】
【００６６】
次いで、本実施例２にかかるセンサ１０１の説明を図３、図４、図８及び図９を参照して行う。このセンサ１０１は、図４に示すフィルム電極基板１３１のみが異なり、他の部分は実施例１にかかるセンサ１と同様である。さらに、このフィルム電極基板１３１は、図８及び図９に示すように、実施例１のフィルム電極基板３１と比較すると、Ｃで示される部分に含まれる第１，第２基準電極１３８，１３９の形状のみが異なる。従って、異なる部分のみを説明し、同様な部分の説明は省略あるいは簡略化する。
【００６７】
これらのクシ歯状の第１基準電極１３８と第２基準電極１３９とは、図４に示すように、互いに噛み合うようにして、一続きの基準ギャップ１６０を形成して対向する形態で配置されている。従って、第１基準電極１３８と、第２基準電極１３９とは、この基準ギャップ１６０を介して基準コンデンサＣＰ１３を形成している。
また、この第１基準電極１３８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基準電極端子５８ｔに、第１基準電極接続線５８ｂを介して接続されている。同様に、第２基準電極１３９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基準電極端子５９ｔに、第２基準電極接続線５９ｂを介して接続されている。
【００６８】
さらに、第１基準電極１３８、第２基準電極１３９及び基準ギャップ１６０の形状について、具体的に説明する。基準ギャップ１６０は、図８に示すように、延伸方向Ｅ１に延び、所定の基準ギャップ間隔Ｗ１１を有する縦ギャップ部１６１ａ，１６１ｃ，１６１ｅと、反延伸方向Ｅ２に延び、所定の基準ギャップ間隔Ｗ１１を有する縦ギャップ部１６１ｂ，１６１ｄ，１６１ｆとを含んでいる。さらに、縦ギャップ部１６１ａ，１６１ｂ，１６１ｃ，１６１ｄ，１６１ｅ，１６１ｆは、延伸方向Ｅ１に直交する横方向Ｙに、この順で列設されている。また、基準ギャップ１６０は、縦ギャップ部１６１ａ〜１６１ｆのうち隣り合う２つの縦ギャップ部の間に位置する中間基準ギャップ部１６２ａ〜１６２ｅを含んでいる。すなわち、図８に示すように、縦ギャップ部１６１ａの下部（図中、左下）を起点とし、縦ギャップ部及び中間基準ギャップ部１６１ａ，１６２ａ，１６１ｂ，１６２ｂ，１６１ｃ，１６２ｃ，１６１ｄ，１６２ｄ，１６１ｅ，１６２ｅ，１６１ｆが、この順に延びて一連の基準ギャップ１６０を形成する形態で、第１基準電極１３８、第２基準電極１３９は配置されている。
【００６９】
次いで、図８のＥ部分における縦ギャップ部１６１ａ，１６１ｂ及び中間基準ギャップ部１６２ａの関係について図９を参照して説明する。
図９で示される部分では、縦ギャップ部１６１ａ、中間基準ギャップ部１６２ａ及び縦ギャップ部１６１ｂがこの順に延びて繋がっている。
すなわち、縦ギャップ部１６１ａは、延伸方向Ｅ１に延びて、中間基準ギャップ部１６２ａに繋がっている。さらに、この中間基準ギャップ部１６２ａは、基準ギャップ間隔Ｗ１１を保ちつつ、延び方向を延伸方向Ｅ１から横方向Ｙに、横方向Ｙから反延伸方向Ｅ２に、徐々に方向変換して、縦ギャップ部１６１ｂに繋がっている。
【００７０】
一方、見方を変えると、図９で示される部分では、縦ギャップ部１６１ａ、屈曲ギャップ部１６４ａ、横ギャップ部１６３ａ、屈曲ギャップ部１６４ｂ及び縦ギャップ部１６１ｂが、この順に延びて繋がる構成となっている。
すなわち、縦ギャップ部１６１ａ（第１ギャップ部）は延伸方向Ｅ１（第１方向）に直線状に延びて、屈曲ギャップ部１６４ａ（第３ギャップ部）に繋がっている。この屈曲ギャップ部１６４ａは、基準ギャップ間隔Ｗ１１を保ちつつ、延び方向を延伸方向Ｅ１から横方向Ｙに徐々に方向変換して、横ギャップ部１６３ａ（第２ギャップ部）に繋がっている。さらに、基準ギャップ間隔Ｗ１１を有して、延伸方向Ｅ１と直交する横方向Ｙ（第２方向）に直線状に延びる横ギャップ部１６３ａは、屈曲ギャップ部１６４ｂに繋がっている。またさらに、屈曲ギャップ部１６４ｂは、基準ギャップ間隔Ｗ１１を保ちつつ、延び方向を横方向Ｙから反延伸方向Ｅ２に方向変換して、反延伸方向Ｅ２に延びる縦ギャップ部１６１ｂに繋がっている。
以上では、縦ギャップ部１６１ａ，１６１ｂの中間基準ギャップ部１６２ａについて説明したが、図８に示す、他の中間基準ギャップ部１６２ｂ，１６２ｃ，１６２ｄ，１６２ｅについても同様である。
【００７１】
本実施例２にかかるセンサ１０１では、図９に示すように、第１基準電極１３８及び第２基準電極１３９のうち屈曲ギャップ部１６４ａをなして対向する第１基準電極１３８側の周縁部分１３８ｓと第２基準電極１３９側の周縁部分１３９ｓとは、互いに同心円弧の形態を有している。このため、エッチングでこの屈曲ギャップ部１６４ａを形成するに当って、第１基準電極１３８の周縁部分１３８ｓ及び第２基準電極１３９の周縁部分１３９ｓの形状が大きく変わることが抑制されている。このため、基準ギャップ１６０を介して、第１基準電極１３８と第２基準電極１３９との間に、生じる基準コンデンサＣＰ１３の静電容量のバラツキを抑制することができ、ひいてはオイルＯＬの誘電率を検知する精度のバラツキを抑制することができる。特に、このセンサ１０１は、屈曲ギャップ部１６４ａが周縁部分１３８ｓ、１３９ｓで構成され、実施例１のセンサ１のように角部を含まないため、エッチングの進行度合のわずかな違いで生じる形状のバラツキがさらに抑えられて好ましい。
なお、以上では、屈曲ギャップ部１６４ａについて説明したが、屈曲ギャップ部１６４ｂなど他の屈曲ギャップ部についても同様である。
【００７２】
本実施例２にかかるセンサ１０１では、基準ギャップ１６０は、検出ギャップ３５と平行な延伸方向Ｅ１または反延伸方向Ｅ２に延びる縦ギャップ部１６１ａ，１６１ｂ，１６１ｃ，１６１ｄ，１６１ｅ，１６１ｆを含んでいる。
従って、実施例１のセンサ１と同様に、エッチングによる電極の寸法精度の方向性が生じる場合でも、液面レベルの測定精度に与える影響を抑制したセンサ１０１となし得る。
【００７３】
また、本例では、屈曲ギャップ部１６４ａ等においても、基準ギャップ間隔Ｗ１１を保っているので、第１，第２基準電極１３８，１３９の電極間に形成される基準コンデンサＣＰ１３には、縦ギャップ部１６１ａ，１６１ｂに形成される縦ギャップ部コンデンサＣＰ１３１ａ，ＣＰ１３１ｂ、横ギャップ部１６３ａに形成される横ギャップ部コンデンサＣＰ１３３ａ等に加え、この屈曲ギャップ部１６４ａ，１６４ｂにおいて形成される屈曲部コンデンサＣＰ１３４ａ，ＣＰ１３４ｂ等を含んでいる。この屈曲部コンデンサＣＰ１３４ａ，ＣＰ１３４ｂも基準コンデンサＣＰ１３の静電容量の大きさに寄与している。従って、このセンサ１０１では、総延長が短いコンパクトな基準ギャップ１６０を形成して、必要な基準コンデンサＣＰ１３の静電容量を得ているため、より小型なセンサ１０１となし得る。
【実施例３】
【００７４】
次いで、本実施例３にかかるセンサ２０１の説明を図３、図４、図１０及び図１１を参照して行う。このセンサ２０１は、図４に示すフィルム電極基板２３１のみが異なり、他の部分は実施例１にかかるセンサ１と同様である。さらに、フィルム電極基板２３１は、図１０及び図１１に示すように、実施例１のフィルム電極基板３１と比較すると、Ｃで示される部分に含まれる第１，第２基準電極２３８，２３９の形状のみが異なる。従って、異なる部分のみを説明し、同様な部分の説明は省略あるいは簡略化する。
【００７５】
これらのクシ歯状の第１基準電極２３８と第２基準電極２３９とは、図４に示すように、互いに噛み合うようにして、一続きの基準ギャップ２６０を形成して対向する形態で配置されている。従って、第１基準電極２３８と、第２基準電極２３９とは、この基準ギャップ２６０を介して基準コンデンサＣＰ２３を形成している。
また、この第１基準電極２３８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基準電極端子５８ｔに、第１基準電極接続線５８ｂを介して接続されている。同様に、第２基準電極２３９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基準電極端子５９ｔに、第２基準電極接続線５９ｂを介して接続されている。
【００７６】
このうち第１基準電極２３８、第２基準電極２３９及び基準ギャップ２６０の形状について、具体的に説明する。基準ギャップ２６０は、図１０に示すように、延伸方向Ｅ１に延び、所定の基準ギャップ間隔Ｗ２１を有する縦ギャップ部２６１ａ，２６１ｃ，２６１ｅと、反延伸方向Ｅ２に延び、所定の基準ギャップ間隔Ｗ２１を有する縦ギャップ部２６１ｂ，２６１ｄ，２６１ｆとを含んでいる。さらに、縦ギャップ部２６１ａ，２６１ｂ，２６１ｃ，２６１ｄ，２６１ｅ，２６１ｆは、延伸方向Ｅ１に直交する横方向Ｙに、この順で列設されている。また、基準ギャップ２６０は、縦ギャップ部２６１ａ〜２６１ｆのうち隣り合う２つの縦ギャップ部の間に位置する中間基準ギャップ部２６２ａ〜２６２ｅを含んでいる。すなわち、図１０に示すように、縦ギャップ部及び中間基準ギャップ部２６１ａ，２６２ａ，２６１ｂ，２６２ｂ，２６１ｃ，２６２ｃ，２６１ｄ，２６２ｄ，２６１ｅ，２６２ｅ，２６１ｆが、この順に延びて一連の基準ギャップ２６０を形成する形態で、第１基準電極２３８、第２基準電極２３９が配置されている。
【００７７】
次いで、図１０のＦ部分における縦ギャップ部２６１ａ，２６１ｂ及び中間基準ギャップ部２６２ａの関係について図１１を参照して説明する。
図１１で示される部分では、縦ギャップ部２６１ａ、半円弧屈曲ギャップ部２６３ａ（中間基準ギャップ部２６２ａ）及び縦ギャップ部２６１ｂがこの順に延びて繋がる構成となっている。
すなわち、縦ギャップ部２６１ａは、延伸方向Ｅ１に延びて、半円弧屈曲ギャップ部２６３ａに繋がっている。さらに、この半円弧屈曲ギャップ部２６３ａは、基準ギャップ間隔Ｗ２１を保ちつつ、延び方向を延伸方向Ｅ１から反延伸方向Ｅ２に、徐々に方向変換して縦ギャップ部６１ｂに繋がっている。
以上では、縦ギャップ部２６１ａ，２６１ｂの中間基準ギャップ部２６２ａについて説明したが、図１０に示す、他の中間基準ギャップ部２６２ｂ，２６２ｃ，２６２ｄ，２６２ｅについても同様である。
【００７８】
本実施例３にかかるセンサ２０１では、図１１に示すように、第１基準電極２３８及び第２基準電極２３９のうち半円弧屈曲ギャップ部２６３ａ（中間基準ギャップ部２６２ａ）をなして対向する第１基準電極２３８側の周縁部分２３８ｓ及び第２基準電極２３９側の周縁部分２３９ｓは、互いに同心円弧の形態を有している。このため、エッチングでこの半円弧屈曲ギャップ部２６３ａを形成するに当って、第１基準電極２３８の周縁部分２３８ｓ及び第２基準電極２３９の周縁部分２３９ｓの形状が大きく変わることを抑制している。このため、基準ギャップ２６０を介して、第１基準電極２３８と第２基準電極２３９との間に、生じる基準コンデンサＣＰ２３の静電容量のバラツキを抑制することができ、ひいてはオイルＯＬの誘電率を検知する精度のバラツキを抑制することができる。特に、このセンサ２０１は、半円弧屈曲ギャップ部２６３ａが周縁部分２３８ｓ、２３９ｓで構成され、実施例１のセンサ１のように角部を含まないため、エッチングの進行度合のわずかな違いで生じる形状のバラツキがさらに抑えられて好ましい。
なお、以上では、半円弧屈曲ギャップ部２６３ａについて説明したが、他の屈曲ギャップ部についても同様である。
【００７９】
本実施例３にかかるセンサ２０１では、基準ギャップ２６０は、検出ギャップ３５と平行な延伸方向Ｅ１または反延伸方向Ｅ２に延びる縦ギャップ部２６１ａ，２６１ｂ，２６１ｃ，２６１ｄ，２６１ｅ，２６１ｆを含んでいる。
従って、実施例１のセンサ１と同様に、エッチングによる電極の寸法精度の方向性が生じる場合でも、液面レベルの測定精度に与える影響を抑制したセンサ２０１となし得る。
【００８０】
また、本例では、半円弧屈曲ギャップ部２６３ａ等においても、基準ギャップ間隔Ｗ２１を保っているので、第１，第２基準電極２３８，２３９の電極間に形成される基準コンデンサＣＰ２３には、縦ギャップ部２６１ａ，２６１ｂに形成される縦ギャップ部コンデンサＣＰ２３１ａ，ＣＰ２３１ｂ等に加え、この半円弧屈曲ギャップ部２６３ａにおいて形成される半円弧屈曲部コンデンサＣＰ２３３ａ等を含んでいる。この半円弧屈曲部コンデンサＣＰ２３３ａも基準コンデンサＣＰ２３の静電容量の大きさに寄与している。従って、このセンサ２０１では、総延長が短いコンパクトな基準ギャップ２６０を形成して、必要な基準コンデンサＣＰ２３の静電容量を得ているため、より小型なセンサ２０１となし得る。
【００８１】
以上において、本発明を実施例１〜３に即して説明したが、本発明は上記実施例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１〜３にかかるセンサは、オイルＯＬの液面レベルを測定するのに用いたが、基準電極部分を液体に浸漬することで、液体の誘電率を測定する液体状態検出センサとして使用してもよい。
また、実施例１〜３にかかるセンサでは、延伸方向Ｅ１、反延伸方向Ｅ２は鉛直方向Ｖにされているが、延伸方向Ｅ１、反延伸方向Ｅ２は、水平方向Ｈと交わる斜め方向に沿う方向としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【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ＡＡ縦断面図である。
【図４】実施例１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ＢＢ断面図である。
【図５】実施例１にかかる液体レベルセンサのうち各基準電極を示す説明図であり、図４におけるＣ部分の拡大図である。
【図６】実施例１にかかる液体レベルセンサのうち各基準電極を示す説明図であり、各基準電極とギャップ部との関係を示す図５におけるＤ部分の拡大図である。
【図７】実施例１にかかる液体レベルセンサのうち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うち各基準電極を示す説明図であり、図４におけるＣ部分の拡大図である。
【図９】実施例２にかかる液体レベルセンサのうち各基準電極を示す説明図であり、各基準電極とギャップ部との関係を示す図８におけるＥ部分の拡大図である。
【図１０】実施例３にかかる液体レベルセンサのうち各基準電極を示す説明図であり、図４におけるＣ部分の拡大図である。
【図１１】実施例３にかかる液体レベルセンサのうち各基準電極を示す説明図であり、各基準電極とギャップ部との関係を示す図１０におけるＦ部分の拡大図である。
【符号の説明】
【００８３】
１，１０１，２０１  センサ
３１，１３１，２３１  フィルム電極基板
３２  第１液位測定電極
３３  第２液位測定電極
３５  検出ギャップ
３８，１３８，２３８  第１基準電極（第１電極）
３９，１３９，２３９  第２基準電極（第２電極）
６０，１６０，２６０  基準ギャップ（ギャップ）
６１ａ〜６１ｆ，１６１ａ〜１６１ｆ，２６１ａ〜２６１ｆ  縦ギャップ部
６２ａ〜６２ｅ，１６２ａ〜１６２ｅ，２６２ａ〜２６２ｅ  中間基準ギャップ部
６３ａ，１６３ａ  横ギャップ部
２６３ａ  半円弧屈曲ギャップ部
６４ａ，６４ｂ，１６４ａ，１６４ｂ  屈曲ギャップ部
【図１】
2006105923.tif 000003
【図２】
2006105923.tif 000004
【図３】
2006105923.tif 000005
【図４】
2006105923.tif 000006
【図５】
2006105923.tif 000007
【図６】
2006105923.tif 000008
【図７】
2006105923.tif 000009
【図８】
2006105923.tif 000010
【図９】
2006105923.tif 000011
【図１０】
2006105923.tif 000012
【図１１】
2006105923.tif 000013