(57)【要約】【課題】小型化が可能な静電容量式液面レベルセンサを提供すること。【解決手段】静電容量式液面レベルセンサ１は、支持基板２上に、液面レベルを検出するための主センサ３および主センサ３の検出出力を補正するためのリファレンスセンサ４が配置されている。主センサ３およびリファレンスセンサ４は、それぞれ、互いに形状の異なる信号電極３ｃ，４ｃと接地電極３ａ，４ａ間にいずれか一方の電極と同一形状の誘電体３ｂ、４ｂを配置した積層構造を有する。リファレンスセンサ４の長さは主センサ３の長さよりも一定距離だけ短くなるように形成されている。それにより、センサを小型化することができる。【選択図】図１
2007298361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量により液体の液面レベルを検出する静電容量式液面レベルセンサであって、
支持基板と、前記支持基板上に配置され、前記液面レベルを検出するための主センサおよび前記主センサの検出出力を補正するためのリファレンスセンサとを有し、
前記主センサおよびリファレンスセンサは、それぞれ、互いに形状の異なる信号電極と接地電極間にいずれか一方の電極と同一形状の誘電体を配置した積層構造を有し、
前記リファレンスセンサの長さは前記主センサの長さよりも一定距離だけ短くなるように形成されている
ことを特徴とする静電容量式液面レベルセンサ。
【請求項２】
請求項１記載の静電容量式液面レベルセンサにおいて、
前記信号電極および接地電極のうちの一方の電極は平板状に形成されると共に他方の電極は梯子状に形成されていることを特徴とする静電容量式液面レベルセンサ。
【請求項３】
請求項１または２記載の静電容量式液面レベルセンサにおいて、
前記主センサは前記支持基板の表面に配置され、前記リファレンスセンサは前記支持基板の裏面に配置されていることを特徴とする静電容量式液面レベルセンサ。
【請求項４】
請求項１または２記載の静電容量式液面レベルセンサにおいて、
前記主センサおよび前記リファレンスセンサは、前記支持基板の同一面に配置されていることを特徴とする静電容量式液面レベルセンサ。
【請求項５】
請求項３記載の静電容量式液面レベルセンサにおいて、
前記支持基板は、両面に導電体層が配置された両面基板であり、前記主センサおよび前記リファレンスセンサは、片面に導電体層が配置された片面基板であり、前記静電容量式液面レベルセンサは、前記両面基板に前記２つの片面基板が貼り付けられた積層構造を有することを特徴とする静電容量式液面レベルセンサ。
【請求項６】
請求項４記載の静電容量式液面レベルセンサにおいて、
前記支持基板、前記主センサおよび前記リファレンスセンサは、それぞれ、片面に導電体層が配置された片面基板であり、前記静電容量式液面レベルセンサは、前記支持基板の片面基板の同一面に前記主センサの片面基板と前記リファレンスセンサの片面基板が貼り付けられた積層構造を有することを特徴とする静電容量式液面レベルセンサ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の静電容量式液面レベルセンサにおいて、
前記支持基板の延長部分に液面検出回路の回路構成部品が実装されていることを特徴とする静電容量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、静電容量式液面レベルセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電容量式液面レベルセンサとして、円筒形状や角筒形状の電極を有するタイプのものがある（たとえば、特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開平５−２２３６２３号公報
【特許文献２】特開平５−２２３６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述の円筒形状や角筒形状の電極構造を有するタイプの静電容量式液面レベルセンサは、電極が大型であるためセンサを小型化することができない。
【０００４】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、小型化が可能な静電容量式液面レベルセンサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、静電容量により液体の液面レベルを検出する静電容量式液面レベルセンサであって、支持基板と、前記支持基板上に配置され、前記液面レベルを検出するための主センサおよび前記主センサの検出出力を補正するためのリファレンスセンサとを有し、前記主センサおよびリファレンスセンサは、それぞれ、互いに形状の異なる信号電極と接地電極間にいずれか一方の電極と同一形状の誘電体を配置した積層構造を有し、前記リファレンスセンサの長さは前記主センサの長さよりも一定距離だけ短くなるように形成されていることを特徴とする静電容量式液面レベルセンサに存する。
【０００６】
請求項１記載の発明においては、静電容量式液面レベルセンサは、支持基板上に、液面レベルを検出するための主センサおよび主センサの検出出力を補正するためのリファレンスセンサが配置されている。主センサおよびリファレンスセンサは、それぞれ、互いに形状の異なる信号電極と接地電極間にいずれか一方の電極と同一形状の誘電体を配置した積層構造を有する。リファレンスセンサの長さは主センサの長さよりも一定距離だけ短くなるように形成されている。それにより、センサを小型化することができる。
【０００７】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、請求項１記載の静電容量式液面レベルセンサにおいて、前記信号電極および接地電極のうちの一方の電極は平板状に形成されると共に他方の電極は梯子状に形成されていることを特徴とする静電容量式液面レベルセンサに存する。
【０００８】
請求項２記載の発明においては、信号電極および接地電極のうちの一方の電極は平板状に形成されると共に他方の電極は梯子状に形成されている。それにより、梯子状の各ステップ間に液体が満たされ、感度良く液面レベルを検出することができる。
【０００９】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の静電容量式液面レベルセンサにおいて、前記主センサは前記支持基板の表面に配置され、前記リファレンスセンサは前記支持基板の裏面に配置されていることを特徴とする静電容量式液面レベルセンサに存する。
【００１０】
請求項３記載の発明においては、主センサは支持基板の表面に配置され、リファレンスセンサは支持基板の裏面に配置されている。それにより、センサ全体の幅が小さくなり省スペースでコンパクトなセンサが実現できる。
【００１１】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の静電容量式液面レベルセンサにおいて、前記主センサおよび前記リファレンスセンサは、前記支持基板の同一面に配置されていることを特徴とする静電容量式液面レベルセンサに存する。
【００１２】
請求項４記載の発明においては、主センサおよびリファレンスセンサは、支持基板の同一面に配置されている。それにより、センサ全体の厚みが薄くなり、センサの厚みが問題となる取り付け環境の場合に好適なセンサが実現できる。
【００１３】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の発明は、請求項３記載の静電容量式液面レベルセンサにおいて、前記支持基板は、両面に導電体層が配置された両面基板であり、前記主センサおよび前記リファレンスセンサは、片面に導電体層が配置された片面基板であり、前記静電容量式液面レベルセンサは、前記両面基板に前記２つの片面基板が貼り付けられた積層構造を有することを特徴とする静電容量式液面レベルセンサに存する。
【００１４】
請求項５記載の発明においては、支持基板は、両面に導電体層が配置された両面基板であり、主センサおよびリファレンスセンサは、片面に導電体層が配置された片面基板であり、静電容量式液面レベルセンサは、両面基板に２つの片面基板が貼り付けられた積層構造を有する。それにより、１つの両面基板と２つの片面基板を用いて、静電容量式液面レベルセンサを安価かつ容易に製作することができる。
【００１５】
上記課題を解決するためになされた請求項６記載の発明は、請求項４記載の静電容量式液面レベルセンサにおいて、前記支持基板、前記主センサおよび前記リファレンスセンサは、それぞれ、片面に導電体層が配置された片面基板であり、前記静電容量式液面レベルセンサは、前記支持基板の片面基板の同一面に前記主センサの片面基板と前記リファレンスセンサの片面基板が貼り付けられた積層構造を有することを特徴とする静電容量式液面レベルセンサに存する。
【００１６】
請求項６記載の発明においては、支持基板、主センサおよびリファレンスセンサは、それぞれ、片面に導電体層が配置された片面基板であり、静電容量式液面レベルセンサは、支持基板の片面基板の同一面に主センサの片面基板とリファレンスセンサの片面基板が貼り付けられた積層構造を有する。それにより、３つの片面基板を用いて、静電容量式液面レベルセンサを安価かつ容易に製作することができる。
【００１７】
上記課題を解決するためになされた請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の静電容量式液面レベルセンサにおいて、前記支持基板の延長部分に液面検出回路の回路構成部品が実装されていることを特徴とする静電容量式液面レベルセンサに存する。
【００１８】
請求項７記載の発明においては、支持基板の延長部分に液面検出回路の回路構成部品が実装されている。それにより、センサと検出回路を一体化することができる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の発明によれば、静電容量により液体の液面レベルを検出する静電容量式液面レベルセンサであって、支持基板と、前記支持基板上に配置され、前記液面レベルを検出するための主センサおよび前記主センサの検出出力を補正するためのリファレンスセンサとを有し、前記主センサおよびリファレンスセンサは、それぞれ、互いに形状の異なる信号電極と接地電極間にいずれか一方の電極と同一形状の誘電体を配置した積層構造を有し、前記リファレンスセンサの長さは前記主センサの長さよりも一定距離だけ短くなるように形成されているので、センサを小型化することができる。
【００２０】
請求項２記載の発明によれば、前記信号電極および接地電極のうちの一方の電極は平板状に形成されると共に他方の電極は梯子状に形成されているので、梯子状の各ステップ間に液体が満たされ、感度良く液面レベルを検出することができる。
【００２１】
請求項３記載の発明によれば、主センサは前記支持基板の表面に配置され、前記リファレンスセンサは前記支持基板の裏面に配置されているので、センサ全体の幅が小さくなり省スペースでコンパクトなセンサが実現できる。
【００２２】
請求項４記載の発明によれば、主センサおよび前記リファレンスセンサは、前記支持基板の同一面に配置されているので、センサ全体の厚みが薄くなり、センサの厚みが問題となる取り付け環境の場合に好適なセンサが実現できる。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、支持基板は、両面に導電体層が配置された両面基板であり、前記主センサおよび前記リファレンスセンサは、片面に導電体層が配置された片面基板であり、前記静電容量式液面レベルセンサは、前記両面基板に前記２つの片面基板が貼り付けられた積層構造を有するので、１つの両面基板と２つの片面基板を用いて、静電容量式液面レベルセンサを安価かつ容易に製作することができる。
【００２４】
請求項６記載の発明によれば、支持基板、前記主センサおよび前記リファレンスセンサは、それぞれ、片面に導電体層が配置された片面基板であり、前記静電容量式液面レベルセンサは、前記支持基板の片面基板の同一面に前記主センサの片面基板と前記リファレンスセンサの片面基板が貼り付けられた積層構造を有するので、３つの片面基板を用いて、静電容量式液面レベルセンサを安価かつ容易に製作することができる。
【００２５】
請求項７記載の発明によれば、支持基板の延長部分に液面検出回路の回路構成部品が実装されているので、センサと検出回路を一体化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の静電容量式液面レベルセンサについて図面を参照して説明する。
【００２７】
（第１の実施形態）図１は、本発明に係る静電容量式液面レベルセンサの第１の実施形態を示し、（Ａ）は表側の斜視図、（Ｂ）は裏側の斜視図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【００２８】
静電容量式液面レベルセンサ１は、細長い板状の絶縁体からなる支持基板２と、この支持基板２の表側に配置された主センサ３と、裏側に配置されたリファレンスセンサ４とから構成される。
【００２９】
主センサ３は、互いに形状の異なる信号電極と接地電極間にいずれか一方の電極と同一形状の誘電体を配置した積層構造を有する。すなわち、主センサ３は、支持基板２と同一寸法の細長い板状の導電体からなる接地電極３ａと、接地電極３ａの長手方向に各ステップが整列するように形成された梯子型の構造を有する誘電体３ｂと、この誘電体３ｂと同一寸法の梯子型の構造を有し、誘電体３ｂに重ね合わせられた導電体からなる信号電極３ｃとが積層された構造を有する。言い換えると、主センサ３の構造は、互いに平行に配置されかつ液面レベルに対して互いに異なる面積となる形状を有する電極間に、いずれか一方の電極と同一形状の誘電体を配置した積層構造となっている。
【００３０】
リファレンスセンサ４は、主センサ３と同様に、互いに形状の異なる信号電極と接地電極間にいずれか一方の電極と同一形状の誘電体を配置した積層構造を有する。すなわち、リファレンスセンサ４は、支持基板２と同一寸法の細長い板状の導電体からなる接地電極４ａと、接地電極４ａの長手方向に各ステップが整列するように形成された梯子型の構造を有する誘電体４ｂと、この誘電体４ｂと同一寸法の梯子型の構造を有し、誘電体４ｂに重ね合わせられた導電体からなる信号電極３ｃとが積層された構造を有する。言い換えると、リファレンスセンサ４の構造は、互いに平行に配置されかつ液面レベルに対して互いに異なる面積となる形状を有する電極間に、いずれか一方の電極と同一形状の誘電体を配置した積層構造となっている。また、主センサ３の信号電極３ｃおよび誘電体３ｂとリファレンスセンサ４の信号電極４ｃおよび誘電体４ｂは、それらの一方の端部が支持基板２の表裏で一致する位置になり、また、それらの他方の端部は、信号電極４ｃおよび誘電体４ｂの長さが信号電極３ｃおよび誘電体３ｂの長さよりも一定距離Ｌだけ短くなるように形成されている。
【００３１】
図１の静電容量式液面レベルセンサ１は、上から３ｃ、３ｂ、３ａ、２、４ａ、４ｂおよび４ｃの７層を有する積層構造となり、導電体および誘電体の形状を加工した、導電体３ｃ、３ａ、４ａおよび４ｃの４層を有する４層基板として作成するか、または、同様に誘電体および誘電体の形状を加工した、導電体３ａおよび４ａと誘電体２を有する両面プリント基板と、誘電体３ｂおよび導電体３ｃを有する片面プリント基板と、誘電体４ｂおよび導電体４ｃを有する片面プリント基板との３枚の基板を接着剤等で貼り合わせて作成することができる。
【００３２】
主センサ３およびリファレンスセンサ４は、上述の構造により、液面レベル検出回路に用いられた場合、たとえば、液面レベルを検出すべき液体が充填されたタンク内において静電容量式液面レベルセンサ１の一方の端部（リファレンスセンサ４の寸法が主センサ３の寸法よりも短い側の端部）がタンク底部に接して、ほぼ垂直になるように立設される。主センサ３は、梯子型の各ステップ間、つまり接地電極３ａと信号電極３ｃにおける極板間に満たされる液体の誘電率の変化により、静電容量Ｃｐが液面レベルによって変化するセンサとして働く。また、リファレンスセンサ４は、同様に、梯子型の各ステップ間、つまり接地電極４ａと信号電極４ｃにおける極板間に満たされる液体の誘電率の変化により、静電容量Ｃｒが液面レベルによって変化するセンサとして働く。
【００３３】
また、図１では省略しているが、主センサ３およびリファレンスセンサ４は、液面レベル検出回路に用いられる場合、検出回路に接続するためのリード線を備えている。たとえば、図２は、主センサ３の部分拡大図であり、一端がそれぞれ信号電極３ｃおよび３ａの端部に接合されたリード線５および６を備えている。図示しないが、リファレンスセンサ４のリード線も、図２の主センサ３と同様の構成とすることができる。
【００３４】
また、図３に示すように、支持基板２を延長し、延長部分を検出回路１０（図４）用のプリント基板として利用し、チップ部品等の回路構成部品２０を実装するように構成することができる。さらに、接地電極３ａと４ｂを接続するスルーホール３０を設けることもできる。
【００３５】
次に、図４は、図１の静電容量式液面レベルセンサ１を用いた液面レベル検出回路の構成例を示す図である。この例では、液面レベルの変化を、主センサ３およびリファレンスセンサ４の静電容量のインピーダンス変化として検出している。
【００３６】
図４において、液面レベル検出回路１０は、発振器１１と、発振器１１の発振周波数出力を２つの出力端子に分岐するスプリッタ１２と、スプリッタ１２の一方の出力端子に接続された抵抗Ｒ１および他方の出力端子に接続された抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ１と接地間に接続された静電容量Ｃｐを有する主センサ３と、抵抗Ｒ２と接地間に接続された静電容量Ｃｒを有するリファレンスセンサ４と、抵抗Ｒ１および主センサ３の接続点にアノードが接続されたダイオードＤ１と、抵抗Ｒ２およびリファレンスセンサ４の接続点にアノードが接続されたダイオードＤ２と、ダイオードＤ１のカソードが一方の入力端子に接続されかつダイオードＤ２のカソードが他方の入力端子に接続された差動増幅器１３と、差動増幅器１３の出力端子に接続された増幅器１４と、増幅器１４の出力端子に接続されたマイコン等からなる演算処理部１５と、演算処理部１５に接続されたメモリ１６および表示部１７とから構成される。
【００３７】
次に、図４の液面レベル検出回路の動作を図５のフローチャートを参照して説明する。まず、発振器１１によりある一定周波数の信号を発生させ、スプリッタ１２を介して主センサ３およびリファレンスセンサ４に供給し、静電容量測定を開始する（ステップＳ１）。次に、主センサ３およびリファレンスセンサ４の液面レベルの変化に基づく静電容量ＣｐおよびＣｒの変化により、それぞれのインピーダンスが変化する。
【００３８】
一般に、静電容量ＣのインピーダンスＺは、印加される発振器の発振出力の周波数ｆと、静電容量値Ｃに依存し、Ｚ＝１／２πｆＣで決定される。そこで、静電容量変化をインピーダンス変化として検出するために、周波数ｆのある程度高い交流信号（発振器１１の発振出力）を印加する。
【００３９】
発振器１１の発振出力が印加されると、発振出力は、抵抗Ｒ１と主センサ３のインピーダンスで分圧され、次いでダイオードＤ１で整流されて直流電圧となり、主センサ３の測定電位として差動増幅器１３の一方の入力端子および演算処理部１５に出力される（ステップＳ２）。また、発振出力は、抵抗Ｒ２とリファレンスセンサ４のインピーダンスで分圧され、次いでダイオードＤ２で整流されて直流電圧となり、リファレンスセンサ４の測定電位として差動増幅器１３の他方の入力端子に出力される（ステップＳ３）。それにより、差動増幅器１３は、主センサ３の測定電位とリファレンスセンサ４の測定電位の電位差を増幅し、増幅器１４を介して演算処理部１５に供給する。この電位差は、主センサ３とリファレンスセンサ４の寸法の差（一定距離Ｌ）に相当する値となる。
【００４０】
次に、上記電位差から、演算処理部１５にて静電容量式レベルセンサ１の単位長さに対する測定電圧を計算する。その後、主センサ３の測定電位を、演算された単位長長さ当たり測定電圧で割ることにより、補正をした液面レベルを算出する（ステップＳ４）。次に、算出された液面レベル値を表示部１７で表示する（ステップＳ５）。上記ステップＳ１〜Ｓ５を繰り返し、補正をした状態の液面レベルを常に表示する。
【００４１】
以上説明した本発明の第１の実施形態の特徴は以下の通りである。
（１）主センサ３は接地電極３ａと信号電極３ｃ、リファレンスセンサ４は接地電極４ａと信号電極４ｃにおける極板間に満たされる液体の誘電率の変化により、静電容量が液面レベルによって変化するセンサとして働く。接地電極と信号電極間の誘電体の厚みが電極間隔となり、従来の櫛歯型形状の静電容量式センサに比べて、小型で感度良く液面レベルを検出できる。
（２）支持基板２の表側に主センサ３、裏側にリファレンスセンサ４を配置し、主センサ３とリファレンスセンサ４が一体化しているため、省スペースなセンサである。
（３）リファレンスセンサ４と主センサ３の測定電位の差をとり、それを用いて演算を行うことで、温度変化といった外環境による影響を補正した液面レベル検知が可能である。
【００４２】
（第２の実施形態）
次に図６は、本発明に係る静電容量式液面レベルセンサの第２の実施形態を示し、（Ａ）は表側の斜視図、（Ｂ）は裏側の斜視図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＹ−Ｙ線断面図である。
【００４３】
静電容量式液面レベルセンサ１は、細長い板状の絶縁体からなる支持基板２と、この支持基板２の表側に配置された主センサ３と、裏側に配置されたリファレンスセンサ４とから構成される。
【００４４】
主センサ３は、互いに形状の異なる信号電極と接地電極間にいずれか一方の電極と同一形状の誘電体を配置した積層構造を有する。すなわち、主センサ３は、支持基板２と同一寸法の細長い板状の導電体からなる接地電極３ａと、接地電極３ａと同一寸法の長さと半分の幅を有する細長い板状の誘電体３ｂと、この誘電体３ｂと同一寸法の板状に形成され、誘電体３ｂに重ね合わせられた導電体からなる信号電極３ｃとが積層された構造を有する。
【００４５】
リファレンスセンサ４は、主センサ３と同様に、互いに形状の異なる信号電極と接地電極間にいずれか一方の電極と同一形状の誘電体を配置した積層構造を有する。すなわち、リファレンスセンサ４は、支持基板２と同一寸法の細長い板状の導電体からなる接地電極４ａと、接地電極４ａと同一寸法の長さと半分の幅を有する細長い板状の誘電体４ｂと、この誘電体４ｂと同一寸法の板状に形成され、誘電体４ｂに重ね合わせられた導電体からなる信号電極３ｃとが積層された構造を有する。主センサ３の信号電極３ｃとリファレンスセンサ４の信号電極４ｃは、支持基板２の表裏で対向しない位置関係に配置される。また、主センサ３の信号電極３ｃおよび誘電体３ｂとリファレンスセンサ４の信号電極４ｃおよび誘電体４ｂは、それらの一方の端部が支持基板２の表裏で一致する位置になり、また、それらの他方の端部は、信号電極４ｃおよび誘電体４ｂの長さが信号電極３ｃおよび誘電体３ｂの長さよりも一定距離Ｌだけ短くなるように形成されている。
【００４６】
主センサ３およびリファレンスセンサ４は、上述の構造により、液面レベル検出回路に用いられた場合、たとえば、液面レベルを検出すべき液体が充填されたタンク内において静電容量式液面レベルセンサ１の一方の端部（リファレンスセンサ４の寸法が主センサ３の寸法よりも短い側の端部）がタンク底部に接して、ほぼ垂直になるように立設される。主センサ３は、接地電極３ａが露出している部分に満たされる液体、つまり接地電極３ａと信号電極３ｃにおける極板間に満たされる液体の誘電率の変化により、静電容量Ｃｐが液面レベルによって変化するセンサとして働く。また、リファレンスセンサ４は、同様に、接地電極３ａが露出している部分に満たされる液体、つまり接地電極４ａと信号電極４ｃにおける極板間に満たされる液体の誘電率の変化により、静電容量Ｃｒが液面レベルによって変化するセンサとして働く。
【００４７】
図６に示す第２の実施形態の静電容量式液面レベルセンサ１は、図１に示す第１の実施形態と同様に加工して、４層基板として作成するか、または１枚の両面プリント基板と２枚の片面プリント基板との３枚の基板を接着剤等で貼り合わせて作成することができる。
【００４８】
この第２の実施形態に係る静電容量式レベルセンサ１は、センサ部を梯子型にし液面レベルによる容量変化の感度を向上させている図１のものよりも感度は低下するが、製作が簡単であり、誘電率の高い液体などに対しては液面レベル検出が可能である。
【００４９】
（第３の実施形態）次に図７は、本発明に係る静電容量式液面レベルセンサの第３の実施形態を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は分解斜視図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＺ−Ｚ線断面図である。
【００５０】
静電容量式液面レベルセンサ１は、細長い板状の絶縁体からなる支持基板２と、この支持基板２の一方の面に配置された主センサ３およびリファレンスセンサ４とから構成される。
【００５１】
主センサ３は、互いに形状の異なる信号電極と接地電極間にいずれか一方の電極と同一形状の誘電体を配置した積層構造を有する。すなわち、主センサ３は、支持基板２と同一の長さと半分よりわずかに小さい幅を有する細長い板状の導電体からなる信号電極３ｃと、信号電極３ｃの長手方向に各ステップが整列するように形成された梯子型の構造を有する誘電体３ｂと、この誘電体３ｂと同一寸法の梯子型の構造を有し、誘電体３ｂに重ね合わせられた導電体からなる接地電極３ａとが積層された構造を有する。
【００５２】
リファレンスセンサ４は、主センサ３と同様に、互いに形状の異なる信号電極と接地電極間にいずれか一方の電極と同一形状の誘電体を配置した積層構造を有する。すなわち、リファレンスセンサ４は、支持基板２と同一の長さと半分よりわずかに小さい幅を有する細長い板状の導電体からなる信号電極４ｃと、信号電極４ｃの長手方向に各ステップが整列するように形成された梯子型の構造を有する誘電体４ｂと、この誘電体４ｂと同一寸法の梯子型の構造を有し、誘電体４ｂに重ね合わせられた導電体からなる接地電極４ａとが積層された構造を有する。主センサ３の信号電極３ｃとリファレンスセンサ４の信号電極４ｃは、支持基板２の面上で隙間２ａを介して隣り合うように配置される。また、主センサ３の接地電極３ａおよび誘電体３ｂとリファレンスセンサ４の接地電極４ａおよび誘電体４ｂは、それらの一方の端部が支持基板２の表裏で一致する位置になり、また、それらの他方の端部は、信号電極４ｃおよび誘電体４ｂの長さが信号電極３ｃおよび誘電体３ｂの長さよりも一定距離Ｌだけ短くなるように形成されている。
【００５３】
主センサ３およびリファレンスセンサ４は、上述の構造により、液面レベル検出回路に用いられた場合、たとえば、液面レベルを検出すべき液体が充填されたタンク内において静電容量式液面レベルセンサ１の一方の端部（リファレンスセンサ４の寸法が主センサ３の寸法よりも短い側の端部）がタンク底部に接して、ほぼ垂直になるように立設される。主センサ３は、梯子型の各ステップ間、つまり接地電極３ａと信号電極３ｃにおける極板間に満たされる液体の誘電率の変化により、静電容量Ｃｐが液面レベルによって変化するセンサとして働く。また、リファレンスセンサ４は、同様に、梯子型の各ステップ間、つまり接地電極４ａと信号電極４ｃにおける極板間に満たされる液体の誘電率の変化により、静電容量Ｃｒが液面レベルによって変化するセンサとして働く。
【００５４】
図７の静電容量式液面レベルセンサ１は、上から３ａおよび４ａと、３ｂおよび４ｂと、３ｃおよび４ｃと、２の４層を有する積層構造となり、導電体および誘電体の形状を加工した、導電体３ａおよび４ａと、３ｃおよび４ｃの２層を有する２層基板として作成するか、または、同様に誘電体および誘電体の形状を加工した、導電体３ｃおよび４ｃと絶縁体２を有する片面プリント基板と、誘電体３ｂおよび導電体３ａを有する片面プリント基板と、誘電体４ｂおよび導電体４ｃを有する片面プリント基板との３枚の片面プリント基板を接着剤等で貼り合わせて作成することができる。
【００５５】
この第３の実施形態に係る静電容量式レベルセンサ１は、支持基板２の同一面上に主センサ３およびリファレンスセンサ４を有するので、第１および第２の実施形態のように支持基板２の裏面にリファレンスセンサ４を有する形態よりも全体の厚みが薄くなり、取り付け位置次第では支持基板２裏面を使用できない可能性がある場合に好適である。
【００５６】
以上説明したように、本発明によれば、その誘電体をセンシング部分は除去して極板を露出させ、信号電極と接地電極の極板間における静電容量変化を検出する。気中での静電容量変化に対し、極板間に侵入する液体による静電容量変化は大きく、誤差に影響されることなく正確な液面レベル検出が見込まれる。また、信号電極、接地電極形状を同一形状の梯子型とすることで、液面レベル部位の検出を容易にし、かつ極板間の持つ絶対的な容量を増加させている。また、主センサ３を支持基板２の表側、リファレンスセンサ４を支持基板２の裏側に配置したタイプでは、センサ外環境における影響を低減できる。
【００５７】
以上の通り、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００５８】
たとえば、上述の実施の形態において、信号電極と接地電極の形状は入れ替えても良い。
【００５９】
また、第３の実施形態において、誘電体３ｂおよび４ｂと、導電体３ａおよび４ａは、それぞれ一体化して、接地電極を共通にすることにより、２枚の片面プリント基板で作成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る静電容量式液面レベルセンサの第１の実施形態を示し、（Ａ）は表側の斜視図、（Ｂ）は裏側の斜視図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。（第１の実施形態）
【図２】図１の静電容量式液面レベルセンサにおける主センサの部分拡大図である。（第１の実施形態）
【図３】図１の静電容量式液面レベルセンサの変形例を示す図である。（第１の実施形態）
【図４】図１の静電容量式液面レベルセンサを用いた液面レベル検出回路の構成例を示す図である。（第１の実施形態）
【図５】図４の液面レベル検出回路の動作を説明するフローチャートである。（第１の実施形態）
【図６】本発明に係る静電容量式液面レベルセンサの第２の実施形態を示し、（Ａ）は表側の斜視図、（Ｂ）は裏側の斜視図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＹ−Ｙ線断面図である。（第２の実施形態）
【図７】本発明に係る静電容量式液面レベルセンサの第３の実施形態を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は分解斜視図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＺ−Ｚ線断面図である。（第３の実施形態）
【符号の説明】
【００６１】
１    静電容量式レベルセンサ
２    支持基板
３    主センサ
３ａ  接地電極
３ｂ  誘電体
３ｃ  信号電極
４    リファレンスセンサ
４ａ  接地電極
４ｂ  誘電体
４ｃ  信号電極
【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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