(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出誘電体との間に非導電性隔壁を隔てて配設された検出電極に抵抗を介して矩形波電圧を印加し、前記抵抗と被検出誘電体とを経由して対地間で高周波電流が流れる際の対地間で生じる静電容量とによって形成されるＲＣ回路による前記検出電極での立ち上がり立ち下がりの時間遅れに基づいて検出信号を出力するようにした静電容量型検出装置であって、前記検出電極に印加される矩形波電圧と同周波数の矩形波電圧を発生するガード電圧発生手段、第二電極、及び第三電極が設けられ、ガード電圧発生手段は第二電極に接続され、第二電極は前記検出電極の周囲に配設されて、当該第二電極の電位により、前記隔壁に沿って層状に存在する誘電体を経由するＲＣ回路を遮断するようにし、第三電極は第二電極に接続されたもので、前記検出電極の背面側をカバーするように配設されている、静電容量型検出装置。
【請求項２】
前記第三電極は、第二電極に接続される代わりに接地されていることを特徴とする請求項１記載の静電容量型検出装置。
【請求項３】
請求項１記載の前記第三電極が第二電極に接続された状態と、請求項２記載の前記第三電極が接地された状態とに切り換える切り換え手段を備えることを特徴とする静電容量型検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として容器や流通配管内の各種液体や粉粒体などの被検出誘電体を外部から静電容量的に検出する手段として利用できる静電容量型検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の静電容量型検出装置としては、接地状態にある前記容器や流通配管の外側に検出電極を装着し、この検出電極に抵抗を介して矩形波電圧を対地間で印加し、前記抵抗と前記容器や流通配管中の被検出誘電体とを経由して対地間で高周波電流が流れる際の対地間で生じる容量（対地間静電容量）とによって形成されるＲＣ回路による前記検出電極での矩形波電圧の立ち上がり立ち下がりの時間的遅れに基づいて検出信号を出力するようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかして、上記構成の従来の静電容量型検出装置では、容器内の被検出誘電体の表面レベルが検出電極の検出レベルよりも下がった状態や流通配管中に被検出誘電体が流通していない状態であれば、本来は、前記検出電極の対地間静電容量が極減してＲＣ回路が閉成されず、検出電極における矩形波電圧の立ち上がり立ち下がりに時間的遅れが生じなくなり、検出信号が出力されなくなる筈である。しかし、実際には、前記容器や流通配管の内面に、水垢などの汚れ、結露、氷結、あるいは被検出誘電体が強粘性物質である場合の層状の残留付着などが生じている状況では、前記容器や流通配管の内面に高周波回路的に接地状態にある誘電体層が存在することになる結果、当該誘電体層を介して検出電極を経由するＲＣ回路が対地間で閉成され、検出電極における矩形波電圧の立ち上がり立ち下がりに時間的遅れが生じ、検出信号が出力されてしまう。
【０００４】
即ち、容器や流通配管の外側から内部の液体や粉粒体を検出する従来のこの種の静電容量型検出装置は、誤動作が生じ易くて信頼性が低いため、検出対象の被検出誘電体の性状や、容器や配管内部の定期的清掃などの保守面で、相当の好条件が満たされなければ実用に供し得ないものであった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の目的は、従来のこの種の静電容量型検出装置の最大の問題点である、容器内面や配管内面の汚れや結露、氷結などによる誤動作を解消し、信頼性が高く且つ小型の静電容量型検出装置を提供することにあって、その手段を後述する実施形態の参照符号を付して示すと、被検出誘電体２６との間に非導電性隔壁（容器囲壁２７ａなど）を隔てて配設された検出電極３に抵抗１７を介して矩形波電圧を印加し、前記抵抗１７と被検出誘電体２６とを経由して対地間で高周波電流が流れる際の対地間で生じる静電容量（対地間静電容量）とによって形成されるＲＣ回路の閉成に基づいて検出信号を出力するようにした静電容量型検出装置であって、前記検出電極３に印加される矩形波電圧と同周波数の矩形波電圧を発生するガード電圧発生手段３０（矩形波電圧発生回路１６、可変抵抗器２０、及び位相反転／波形整形回路２４）、第二電極４、及び第三電極５が設けられ、ガード電圧発生手段３０は第二電極４に接続され、第二電極４は前記検出電極３の周囲に配設されて、当該第二電極４の電位により、前記隔壁（容器囲壁２７ａなど）に沿って層状に存在する誘電体を経由するＲＣ回路を遮断するようにし、第三電極５は第二電極４に接続されたもので、前記検出電極３の背面側をカバーするように配設された構成となっている。
【０００６】
また、本発明の第二の目的は、被検出誘電体２６が、水などの液体に比べて比誘電率が非常に小さい粉粒体であっても、精度良く検出することができる静電容量型検出装置を提供することにあって、その手段は、前記第三電極５を第二電極４に接続する代わりに接地した構成となっている。
【０００７】
上記の本発明装置を実施するについて、被検出誘電体が例えば液体であるか粉粒体であるかに応じて使い分けることができるように切り換え手段３２を併用し、この切り換え手段３２により、被検出誘電体２６が比誘電率の大きな液体などである場合には、前記第二電極４及び前記第三電極５の両方を前記ガード電圧発生手段３０に接続し、被検出誘電体２６が比誘電率の小さい粉粒体などである場合には、第二電極４のみを前記ガード電圧発生手段３０に接続するとともに第三電極５を接地することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適実施形態を添付図に基づいて説明すると、図１及び図２において、１は検出器であって、回路基板２、検出電極３、第二電極４、第三電極５、及びこれらを内蔵するプラスチックケース６から構成され、プラスチックケース６には取り付け用フランジ６ａが設けられている。さらに詳述すると、回路基板２の裏面に取り付けられた第二基板７の表面（回路基板２のある側とは反対側）に第三電極５が形成され、この第三電極５との間に一定空間を隔てるように前記第二基板７に対しスペーサー兼用のピンコネクター８を介して支持された第三基板９の表面（回路基板２のある側とは反対側）に検出電極３と第二電極４とが形成されている。この検出電極３と第二電極４とは、プラスチックケース６の検出作用面を構成する正面壁の内面に接するように配置されているが、第三基板９をプラスチックケース６の検出作用面を構成する正面壁で兼用させるように、このプラスチックケース６の正面壁の内面に直接検出電極３と第二電極４とを形成することもできる。
【０００９】
各電極３〜５は、基板７，９に対して導電膜をプリントする方法や、基板７，９の表面に銅箔や銅板などの薄い導電材を貼付する方法などで構成することができる。しかして、第二電極４は検出電極３の周囲を取り囲む環状に配置され、第三電極５は、検出電極３と第二電極４の背面側の全域をカバーするように配置されている。図示例では、各電極３〜５を矩形（第二電極４は矩形環状）に形成しているが、円形（第二電極４は円形環状）に形成することもできる。
【００１０】
回路基板２上で構成される回路構成について説明すると、図１に示すように、検出電極３は、矩形波電圧発生回路１６の互いに逆位相の矩形波電圧を出力する２つの出力端子の内の一方の出力端子１６ａに抵抗器１７を介して接続されるとともに、位相反転／波形整形回路１８の入力端子１８ａに接続されている。前記矩形波電圧発生回路１６の他方の出力端子１６ｂは、位相反転／波形整形回路１９の入力端子１９ａに可変抵抗器２０を介して接続され、当該位相反転／波形整形回路１９の出力端子１９ｂは、比較回路２１の３つの入力端子２１ａ〜２１ｃの内、入力端子２１ａに接続されて、当該比較回路２１に基準矩形波電圧を印加する。
【００１１】
比較回路２１は、３つの入力端子２１ａ〜２１ｃの電位が全てＬレベルになっている間のみ、出力端子２１ｄの電位がＨレベルからＬレベルに切り替わるように、ダイオードマトリックス回路で構成されたもので、その入力端子２１ｂにおいて前記位相反転／波形整形回路１８の出力端子１８ｂと接続されるとともに、入力端子２１ｃにおいて前記矩形波電圧発生回路１６の出力端子１６ａに接続され、位相反転／波形整形回路１９から与えられる基準矩形波電圧と位相反転／波形整形回路１８から与えられる矩形波電圧とを比較して、前記検出電極３における矩形波電圧の立ち上がり立ち下がりの時間遅れを検出し、その出力端子２１ｄに時間遅れ検出信号を出力する。２２は、前記比較回路２１の出力端子２１ｄに接続される入力端子２２ａと、次段の出力回路２３の入力端子２３ａに接続される出力端子２２ｂとを備えたオンオフ信号発生回路であって、前記比較回路２１からの時間遅れ検出信号に基づいてオンオフ信号を次段の出力回路２３に供給する。出力回路２３は、前記オンオフ信号発生回路２２からのオンオフ信号に基づいて外部出力端子２３ｂの電位を切り換えるもので、接地端子２３ｃとの間に所定の直流電圧が印加される電源端子２３ｄを備えている。
【００１２】
第二電極４と第三電極５とには、位相反転／波形整形回路２４の出力端子２４ｂが接続され、この位相反転／波形整形回路２４の入力端子２４ａは、前記位相反転／波形整形回路１９の入力端子１９ａに接続され、可変抵抗器２０の影響を受けた矩形波電圧が印加されるようになっている。
【００１３】
なお、第三基板９上の検出電極３と第二電極４とは、当該第三基板９を支持するスペーサー兼用のピンコネクター８を介して回路基板２上の所定端子１８ａ，２４ｂに接続されている。
【００１４】
以上のように構成された検出装置の検出器１は、例えば図３Ａに示すように、水などの被検出誘電体２６が収容される容器（タンク）２７の非導電性材料から構成された囲壁２７ａの外側に、前記被検出誘電体２７の有無を検出するレベルに検出電極３が位置するように、そして検出電極３及び第二電極４と囲壁２７ａとの間に空隙が生じないように、取り付けられる。図４及び図５は、この使用状態での各回路の出力乃至は入力の電圧波形を示すもので、図４−列(1) は、検出電極３に対応する検出レベルに被検出誘電体２６が存在しない場合、図４−列(2) は、検出電極３に対応する検出レベルに被検出誘電体２６が存在する場合、図５は、図３Ｂに示すように検出電極３に対応する検出レベルに被検出誘電体２６は存在しないが、囲壁２７ａの内面に水垢や結露、氷結などによる誘電体層２８が形成されている場合を示している。
【００１５】
しかして検出電極３には、矩形波電圧発生回路１６の出力端子１６ａから、図４−行Ａに示す矩形波電圧が抵抗器１７を介して印加される。一方、矩形波電圧発生回路１６の出力端子１６ｂから、図４−行Ｂに示すように前記検出電極３に印加される矩形波電圧（図４−行Ａ）に対し１８０度位相が異なった同周波数の矩形波電圧が出力され、これが可変抵抗器２０を経由することにより、図４−行Ｄに示すように立ち上がり立ち下がりに若干の時間を要した状態で、位相反転／波形整形回路１９の入力端子１９ａに供給される。従って、当該位相反転／波形整形回路１９の出力端子１９ｂ（比較回路２１の入力端子２１ａ）での矩形波電圧の波形は、図４−行Ｆに示すように、位相が１８０度反転されて、図４−行Ａに示す矩形波電圧発生回路１６の出力端子１６ａの出力波形（検出電極３に印加される矩形波電圧の波形）と略同位相になるが、当該図４−行Ａに示す矩形波電圧よりも立ち上がり立ち下がりが時間ｔだけ遅れた矩形波となる。
【００１６】
可変抵抗器２０を経由した矩形波電圧は、前記位相反転／波形整形回路１９と同一の働きをする位相反転／波形整形回路２４にも供給されるので、第二電極４及び第三電極５に印加される矩形波電圧、即ち、位相反転／波形整形回路２４の出力端子２４ｂでの矩形波電圧の波形は、比較回路２１の入力端子２１ａに入力される矩形波電圧（図４−行Ｆ）と同一の波形になる。このことから明らかなように、位相反転／波形整形回路１９の出力端子１９ｂと第二電極４及び第三電極５とを接続して、前記位相反転／波形整形回路２４を省くことも可能である。
【００１７】
以上の回路構成から明らかなように、検出電極３に印加される矩形波電圧に対して、周囲の第二電極４及び背部の第三電極５には略同位相で同周波数の矩形波電圧が印加されている。即ち、検出電極３の背面側をカバーし且つ当該検出電極３と略同位相で同周波数の矩形波電圧が印加されている第三電極５の存在により、検出電極３の背面側に配設されている回路基板２及び当該回路基板２上に構成された回路などから検出電極３に及ぼす静電容量的影響がなくなり、検出電極３の背面側の静電容量が存在しない状態となるとともに、検出電極３そのものが背面側の第三電極５の電位によって付勢される。そして検出電極３の周囲に配置され且つ当該検出電極３と略同位相で同周波数の矩形波電圧が印加されている第二電極４の存在により、検出電極３の正面側周囲に当該検出電極３と略同位相で同周波数の矩形波電圧による電界領域が形成される。
【００１８】
従って、図３Ａに示すように、検出電極３の内側に、第二電極４によって形成される電界領域の影響を受ける深さ（囲壁２７ａに対し直角方向）を越える深さで水などの誘電率の高い被検出誘電体２６が存在するときは、容器囲壁２７ａは高周波回路的に接地されているので、検出電極３は、第二電極４の電界の影響や背面側の回路などの影響を受けずに、当該容器２７内の被検出誘電体２６のみを介して高周波回路的に接地され、対地間で高周波電流が流れることになる。
【００１９】
換言すれば、容器２７内に収容されている被検出誘電体２６の表面レベルが検出電極３の検出レベルよりも低いときは、第二電極４の有る無しに関係なく、検出電極３に印加される矩形波電圧により高周波電流が流れることは確実に防止されるので、図４−列(1) 行Ｅに示すように、比較回路２１の入力端子２１ｂには、単に、矩形波電圧発生回路１６の出力端子１６ａにおける矩形波電圧（図４−列(1) 行Ｃ）の逆位相の矩形波電圧が供給されることになり、その立ち上がり立ち下がりに時間的遅れは生じない。従って、比較回路２１の入力端子２１ｃに供給される矩形波電圧（図４−列(1) 行Ａ）に基づいて、入力端子２１ａに供給される矩形波電圧（図４−列(1) 行Ｆ）と入力端子２１ｂに供給される矩形波電圧（図４−列(1) 行Ｅ）とを比較回路２１において比較した結果、３入力の全ての矩形波電圧が何れもＬレベルになることはないので、その出力端子２１ｄの電位は、図４−列(1) 行Ｉに示すようにＨレベルのままであり、出力回路２３の入力端子２３ａ（オンオフ信号発生回路２２の出力端子２２ｂ）及び外部出力端子２３ｂの電位は、図４−列(1) 行Ｊ，行Ｋに示すようにＨレベルのままである。
【００２０】
これに対して、先に説明したように、容器２７（囲壁２７ａは高周波回路的に接地されている）内に収容されている被検出誘電体２６の表面レベルが検出電極３の検出レベルよりも高いときは、第二電極４の有る無しに関係なく、検出電極３に印加される矩形波電圧により、抵抗器１７、検出電極３、及び被検出誘電体２６を経由して高周波電流が流れるので、図４−列(2) 行Ｃに示すように、位相反転／波形整形回路１８の入力端子１８ａにおける矩形波電圧（検出電極３における矩形波電圧）は、その立ち上がり立ち下がり時に、先に説明した可変抵抗器２０による遅れ時間ｔよりも大きな時間Ｔの遅れが発生する。
【００２１】
従って、比較回路２１の入力端子２１ｂには、時間Ｔだけ立ち上がり立ち下がりが遅れた矩形波電圧（図４−列(2) 行Ｅ）が供給されるので、図４−列(2) 行Ａ，行Ｅ，行Ｆの矩形波電圧波形から明らかなように、比較回路２１の入力端子２１ａの矩形波電圧の立ち下がりから入力端子２１ｂの矩形波電圧の立ち上がりまでの間、比較回路２１の３入力の全ての矩形波電圧が何れもＬレベルになり、その間だけ出力端子２１ｄの電位は、図４−列(2) 行Ｉに示すようにＬレベルとなり、パルス信号が出力される。この結果、オンオフ信号発生回路２２の出力端子２２ｂ（出力回路２３の入力端子２３ａ）及び外部出力端子２３ｂの電位は、図４−列(2) 行Ｊ，行Ｋに示すように、前記パルス信号の立ち上がり時点でＨレベルからＬレベルに切り換えられ、当該外部出力端子２３ｂの電位の変化を利用して、接続された適当な外部制御手段などを介して検出電極３の検出レベルに被検出誘電体２６が存在することを検知できる。
【００２２】
次に、図３Ｂに示すように、検出電極３の検出レベルに被検出誘電体２６は存在しないが、容器２７の囲壁２７ａの内面に濡れ、水垢、結露、氷結などによる誘電体層２８が形成され且つ当該容器２７を介して誘電体層２８が高周波回路的に接地されている場合を説明すると、この誘電体層２８は厚さが最大数ミリメートルと薄いので、前記の如く第二電極４により検出電極３の周囲に形成されている、当該検出電極３と略同位相の電位に付勢された電界領域が、検出電極３が前記誘電体層２８を介して対地間で高周波回路的につながるのを遮断する働きをする。
【００２３】
即ち、図５−列(1) 行Ｃに示すように、前記誘電体層２８を通じて検出電極３が対地間で高周波回路的に接続されるので、抵抗器１７、検出電極３、及び誘電体層２８を通じて高周波電流が流れて、検出電極３に印加される矩形波電圧（位相反転／波形整形回路１８の入力端子１８ａの矩形波電圧）には、その立ち上がり立ち下がりに時間遅れが発生しようとするが、第二電極４に印加される略同位相の矩形波電圧（図５−列(1) 行Ｇ）の電位で検出電極３の周囲の誘電体層２８が付勢される結果、検出電極３における矩形波電圧（図５−列(1) 行Ｃ）の立ち上がり立ち下がりの時間遅れが、第二電極４及び第三電極５に印加される略同位相の矩形波電圧（図５−列(1) 行Ｇ）の立ち上がり立ち下がり時点で強制的に解消され、同時点で検出電極３における矩形波電圧（図５−列(1) 行Ｃ）の立ち上がり立ち下がりが完了する。
【００２４】
従って、比較回路２１の入力端子２１ｂに供給される矩形波電圧（図５−列(1) 行Ｅ）には、その立ち上がり立ち下がりに若干の時間遅れが生じるが、この遅れ時間は、第二電極４及び第三電極５に印加される矩形波電圧（図５−列(1) 行Ｇ）の立ち上がり立ち下がりに生じている遅れ時間、即ち、比較回路２１の入力端子２１ａに供給される矩形波電圧（図５−列(1) 行Ｆ）の立ち上がり立ち下がりに生じる、可変抵抗器２０による遅れ時間ｔと等しいため、結果的には、図５−列(1) 行Ａ，行Ｅ，行Ｆに示すように、比較回路２１における３入力の全てがＬレベルになることはなく、検出電極３の検出レベルに被検出誘電体２６が存在しないときと同様に、出力回路２３の外部出力端子２３ｂの電位が切り替えられることはない。即ち、誘電体層２８は検出されず、誤動作を防止できる。
【００２５】
なお、３つの電極３〜５を備えた検出器１に対し、回路基板２上で構成される回路を別のケーシング内に内装し、両者をコードで接続することもできる。また、金属などの導電性材料から構成された容器（タンク）や流通配管に対して使用するときは、当該容器や配管の導電性材料から構成された囲壁に貫通孔を設け、この孔に検出器１を内嵌固定すれば良い。この場合、被検出誘電体２６と検出電極３及び第二電極４との間の非導電性隔壁は、検出器１のプラスチックケース６となる。
【００２６】
また、被検出誘電体２６の存在により検出電極３に印加される矩形波電圧の立ち上がり立ち下がりに生じる遅れ時間Ｔが、被検出誘電体２６の性状や検出電極３と被検出誘電体２６との間の非導電性隔壁（容器囲壁２７ａや検出器１のプラスチックケース６など）の材質などにより変化するが、可変抵抗器２０は、前記遅れ時間Ｔよりも比較回路２１の入力端子２１ａ、第二電極４及び第三電極５に加えられる矩形波電圧の立ち上がり立ち下がりの遅れ時間ｔが小さくなるように抵抗値が調整される。しかしながら、予想される遅れ時間Ｔの最小値よりも遅れ時間ｔが小さくなれば良いのであるから、前記可変抵抗器２０に代えて、固定抵抗器を使用することもできる。
【００２７】
被検出誘電体２６が水などの液体と比較して比誘電率が大幅に小さい粉粒体である場合（一般的には、液体に比べて粉粒体の比誘電率は１／５〜１／２０程度）は、第二電極４と同様に第三電極５に、検出電極３に印加される矩形波電圧と略同位相且つ同周波数の矩形波電圧を印加すると、この第三電極５の電界の影響を受けて検出電極３から見た被検出誘電体（粉粒体）２６側の静電容量が一層小さくなり、その有無に伴う変化を確実に検出するのが困難になる。
【００２８】
従って、被検出誘電体２６が比誘電率の小さい粉粒体などである場合は、図６に示すように、第二電極４のみを、前記矩形波電圧発生回路１６、可変抵抗器２０、及び位相反転／波形整形回路２４から成るガード電圧発生手段３０に接続し、第三電極５は接地端子３１に接続して接地する。
【００２９】
この図６に示す検出装置によれば、被検出誘電体２６が比誘電率の小さい粉粒体などであっても、検出電極３のレベルに当該被検出誘電体２６が有るときと無いときとで、当該検出電極３の正面側の静電容量変化を確実に捉えさせ、検出電極３のレベルに当該被検出誘電体２６が有るときは、矩形波電圧発生回路１６から当該検出電極３に印加される矩形波電圧により、抵抗器１７、検出電極３、及び被検出誘電体２６を経由するＲＣ回路を閉成させ、以て、図１及び図４に基づいて説明した通り、検出電極３の検出レベルに被検出誘電体２６が存在することの検知信号を出力させることができる。そして、第二電極４は、先に説明した通り、容器囲壁２７ａそのものやその内面に汚れや粉粒体の付着などによって形成される誘電体層の影響を無くす働きがあるので、検出電極３のレベルに粉粒体などの被検出誘電体２６が存在しないにもかかわらず、前記検知信号が出力されるような誤動作を確実に防止できる。
【００３０】
また、図６に示す検出装置は、液体と比較して比誘電率の小さい人体の指先などによるタッチ操作を検出するタッチセンサーなどとしても活用できる。即ち、指先を接触させるためのタッチ面を構成する非導電性材料から成る板材の裏面に検出器１を取り付けるかまたは、プラスチックケース６の正面を指先を接触させるためのタッチ面とし、指先を前記タッチ面に接触させたとき、人体を介して検出電極３が高周波回路的に接地されてＲＣ回路が閉成されるのを、先に説明した粉粒体などの被検出誘電体２６の検出作用と同様の作用で検出させることができる。この場合、前記タッチ面の汚れや雨水などによる水膜の付着による悪影響（誤動作）を第二電極４により防止することができる。
【００３１】
図７は、切り換え手段３２を使用して、第二電極４及び第三電極５の両方を前記ガード電圧発生手段３０に接続する第一状態と、第二電極４のみを前記ガード電圧発生手段３０に接続するとともに第三電極５を接地端子３１に接続する第二状態とに切り換え可能に構成した実施形態を示している。
【００３２】
この図７に示す検出装置によれば、被検出誘電体２６が比誘電率の大きな液体などである場合には、切り換え手段３２により、第二電極４及び第三電極５の両方を前記ガード電圧発生手段３０に接続する第一状態とすることにより、図１〜図５に基づいて説明した通りの検出装置として効果的に使用することができる。一方、被検出誘電体２６が比誘電率の小さい粉粒体などである場合には、切り換え手段３２により、第二電極４のみを前記ガード電圧発生手段３０に接続するとともに第三電極５を接地端子３１に接続する第二状態とすることにより、図６に基づいて説明した通りの検出装置として効果的に使用することができる。
【００３３】
なお、切り換え手段３２を併用する場合、図では機械的な切り換えスイッチを切り換え手段として使用し、電極と回路との接続経路を機械的に変更する構成を示したが、回路上で電気的に接続経路を切り換える方法、例えば、ロジックＩＣを組み込んで印加電圧を変更する方法、アナログスイッチで回路を切り換える方法、回路実装部品を変更する方法なども採用できる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は以上のように実施し使用し得るものであり、請求項１に記載した本発明の静電容量型検出装置では、被検出誘電体は検出位置に存在しないが、検出電極の内側の非導電性隔壁の内面に沿って濡れや汚れなどによる誘電体層が存在する場合、検出電極に印加される矩形波電圧と同周波数の矩形波電圧を印加される第二電極の電位により、前記濡れなどによる誘電体層を経由するＲＣ回路を遮断することができるので、前記非導電性隔壁の内面に形成される濡れや汚れなどによる誘電体層を検出電極により検出してしまうことがない。
【００３５】
しかも、検出電極の背面側をカバーするように第三電極を配設し、この第三電極に、前記第二電極と同様に前記検出電極に印加される矩形波電圧と同周波数の矩形波電圧を印加するように構成したので、検出電極の背面側に静電容量が存在しない状態とし、検出電極背面側の回路などの固定容量による影響を無くすとともに、当該第三電極の電位が検出電極そのものを付勢する作用により、検出電極の正面側におけるガード効果、即ち、検出電極周囲の第二電極による前記作用と同様に、検出電極の正面側の容器囲壁やその内面の汚れなどの誘電体層の影響を受けて誤動作するのを防止する効果が生じ、この結果、検出電極周囲の第二電極の面積を大きくしてそのガード効果を高めたのと同様の結果が得られる。換言すれば、検出電極の周囲の第二電極の面積によって決まる検出器の大きさを、当該第二電極を小さくして小型化することができるのである。
【００３６】
即ち、請求項１に記載の本発明の構成によれば、容器や流通配管の内面の濡れや汚れ、結露、氷結などによる誤動作は勿論のこと、検出電極背面側の回路などによる誤動作を防止して、検出電極が対応する検出位置に被検出誘電体が存在するか否かを容器や流通配管の外部から精度良く検出することができ、被検出誘電体の性状や、容器や流通配管の内部の定期的清掃などの保守作業に影響されない、信頼性の高い、しかも小型化も容易な静電容量型検出装置を得ることができるのである。
【００３７】
被検出誘電体が、高周波回路的に接地された状態ではないと考えられる比誘電率の小さい粉粒体などである場合、検出電極の周囲の前記第二電極によるガード作用により、被検出誘電体と検出電極との間の容量変化量が減殺され、その分だけ検出感度が低下する。この場合、上記のように検出電極の背部に配設される第三電極が前記第二電極に接続されていると、検出感度の低下はさらに顕著になる。勿論、容器内面に付着する粉粒体層は検出されてはならない。
【００３８】
しかして、請求項２に記載の如く、第三電極をアース電極とすることにより、前面の各電極の背面側の容量を一定に固定することにより、結果的に検出電極の前面側（被検出誘電体側）の感度を向上させることができ、比誘電率の小さい粉粒体などを非接触検出するのに特に効果的で、タッチセンサーなどとしても活用可能な静電容量形検出装置を得ることができる。この場合、実施形態に示したように、検出電極とその背部の第三電極との間にピンコネクターなどのスペーサーを介在させて適当な空隙を確保することにより、検出電極の背面側の容量をより一層低く抑えることができ、効果的である。
【００３９】
そして、請求項３に記載の本発明の構成によれば、切り換え手段を切り換えるだけで、被検出対象物が比誘電率の大きな液体がある場合と比誘電率の小さな粉粒体である場合の何れでも、精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第一実施形態を示す装置全体の回路図である。
【図２】  Ａ図は検出器の構成を説明する概略縦断側面図であり、Ｂ図は同一部切り欠き平面図である。
【図３】  Ａ図は検出レベル以上に被検出誘電体がある状態を説明する要部の縦断側面図、Ｂ図は検出レベルに被検出誘電体が無く、汚れなどの誘電体層が有る状態を説明する要部の縦断側面図である。
【図４】  検出レベルに被検出誘電体の有る状態と無い状態での各端子の電圧波形を説明する図である。
【図５】  検出レベルに被検出誘電体が無く、汚れなどの誘電体層が有る状態での各端子の電圧波形を説明する図である。
【図６】  第二実施形態の構成を説明する概略図である。
【図７】  第三実施形態の構成を説明する概略図である。
【符号の説明】
１    検出器
２    回路基板
３    検出電極
４    第二電極
５    第三電極
６    プラスチックケース
７    第二基板
８    スペーサー兼用のピンコネクター
９    第三基板
１６    矩形波電圧発生回路（ガード電圧発生手段）
１７    抵抗器
１８    位相反転／波形整形回路
１９    位相反転／波形整形回路
２０    可変抵抗器（ガード電圧発生手段）
２１    比較回路
２２    オンオフ信号発生回路
２３    出力回路
２４    位相反転／波形整形回路（ガード電圧発生手段）
２６    被検出誘電体
２７    容器
２７ａ  非導電性材料から成る囲壁
２８    汚れなどの誘電体層
３０    ガード電圧発生手段
３１    接地端子
３２    切り換え手段
【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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