CN105074395A - 静电电容型液位检测装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能够在判定液位的同时判定液质的静电电容型液位检测装置。具备：多个电极对(26a～26i)，该多个电极对(26a～26i)在贮存液体的罐体(10)内在高度方向上错开配置；测量器(31)，其获取多个电极对(26a～26i)中的各电极对的电极对之间的静电电容当量值(Cx)；存储部(33)，其存储多个阈值(Th1～Th3)，该多个阈值(Th1～Th3)是根据分别存在空气以及多个液体的情况下的电极对(26a～26i)之间的静电电容当量值(Cx)所确定的阈值；以及判定部(32)，其通过将各电极对之间的静电电容当量值(Cx)与多个阈值(Th1～Th3)分别进行比较，来判定与液质相应的液位。

Description

静电电容型液位检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测罐体内的液体的液位的静电电容型液位检测装置。

背景技术

在专利文献1中记载了以下内容：在沿着从低位朝向高位的基准线的多个观测点位置分别配置电极对，通过判定各电极对的静电电容是否超过基准值，来判定在观测点位置是否存在液体，由此检测液位。

另外，在专利文献2中记载了以下内容：配置多个检测用电极对和基准用电极对，根据各检测用电极对与基准用电极对的静电电容差，来判定各检测用电极对是否浸渍在了液体中，由此检测液位高度。

专利文献1：日本特开平11-311562号公报

专利文献2：日本特开2006-337173号公报

发明内容

发明要解决的问题

另外，在贮存在罐体内的液体存在多种的情况下，存在想要把握其液质这样的要求。

本发明是鉴于这样的情形而完成的，其目的在于提供一种能够判定液位并且能够判定液质的静电电容型液位检测装置。

用于解决问题的方案

本发明所涉及的静电电容型液位检测装置具备：多个电极对，该多个电极对在贮存液体的罐体内在高度方向上错开配置；测量器，其获取上述多个电极对中的各电极对的电极对之间的静电电容当量值；存储部，其存储多个阈值，该多个阈值是根据分别存在空气以及多个液体的情况下的上述电极对之间的静电电容当量值所确定的阈值；以及判定部，其通过将各上述电极对之间的静电电容当量值与上述多个阈值分别进行比较，来判定与液质相应的液位。

这样，存储部中所存储的多个阈值是根据分别存在空气以及多个液体的情况下的电极对之间的静电电容当量值来确定的阈值。在此，电极对之间的静电电容根据电极对的各电极的面形状、各电极的朝向、固定电极对的构件等各种因素而示出不同的值。因此，根据分别存在空气和多个液体的情况下的作为测量对象的电极对之间的静电电容当量值，来确定各阈值。因而，能够可靠地判定与液体的液质相应的液位。

以下说明本发明所涉及的静电电容型液位检测装置的优选的方式。

优选的是，存储在上述存储部中的阈值是与液体的种类相应的液质判定用阈值，上述判定部通过将各上述电极对之间的静电电容当量值与多个上述液质判定用阈值分别进行比较，来判定存在于相应电极对的位置的液体的液质。

也就是说，液质判定用阈值对应于各液体存在的位置处的电极对之间的静电电容当量值。例如，液质判定用阈值有与空气对应的阈值、与汽油对应的阈值、与水对应的阈值等。而且，通过判定部能够判定存在于各电极对的位置的液体的液质，因此能够把握哪种液体存在于哪个高度(位置)。也就是说，能够判定各液体的液位。

另外，优选的是，在将存在空气的情况下的上述电极对之间的静电电容当量值作为空气基准值、将存在多个液体的各液体的情况下的上述电极对之间的静电电容当量值作为各液体的液体基准值的情况下，各上述液质判定用阈值是根据将各液体的上述液体基准值除以上述空气基准值所得到的值来确定的阈值，上述判定部计算将由上述测量器获取到的上述静电电容当量值除以上述空气基准值所得到的值，通过将所得到的该值与上述液质判定用阈值进行比较，来判定与液质相应的液位。

由于使用空气基准值和各液体基准值来确定液质判定用阈值，因此即使由于电极对之间的各种因素而静电电容发生变化，也能够不受其影响地可靠地判定存在于各位置的液体的种类。

优选的是，上述存储部针对上述多个电极对的每个电极对存储与液体的种类相应的多个液质判定用阈值，上述判定部通过从多个液质判定用阈值中抽出与判定对象的上述电极对对应的多个液质判定用阈值并将抽出的多个液质判定用阈值与该电极对之间的静电电容当量值进行比较，来判定存在于该电极对的位置的液体的液质。

即使在存在同种液体的情况下，有时也由于电极对的位置不同而测量出的静电电容当量值发生变化。因此，关于各电极对，事先存储不同的液质判定用阈值。而且，通过将同判定对象的电极对对应的液质判定用阈值与静电电容当量值进行比较，能够可靠地判定存在于该电极对的位置的液体的液质。

优选的是，存储在上述存储部中的阈值是与分别存在空气以及多个液体的情况下的上述电极对之间的静电电容当量值的差对应的边界面判定用阈值，上述判定部通过将不同的两个上述电极对之间的各静电电容当量值的差与多个上述边界面判定用阈值进行比较，来判定在高度方向上在这两个电极对之间存在不同的流体的情况。

在此，在不同的两个电极对之间的各静电电容当量值的差大时，认为在高度方向上在该两个电极对之间存在不同的流体。因此，通过使用边界面判定用阈值来与上述静电电容当量值的差进行比较，能够判定在高度方向上在该两个电极对之间存在不同的流体的情况。也就是说，通过把握各液体的边界面，能够判定各液体的液位。

另外，优选的是，上述静电电容型液位检测装置具备：多个第一电极对单元，在该多个第一电极对单元中，由在上述罐体内在高度方向上错开配置的多个第一电极对构成一个第一电极对单元，上述多个第一电极对单元在高度方向上错开配置，并且一个上述单元中的各上述第一电极对与其它上述单元中的任一个上述第一电极对通过同一配线连接；以及多个第二电极对，该多个第二电极对分别被配置在各上述第一电极对单元所存在的位置。

并且，上述存储部存储与各上述第一电极对单元相应的上述阈值，并且存储上述第二电极对的第二判定用阈值。上述判定部根据各上述第二电极对之间的静电电容当量值与上述第二判定用阈值之间的比较以及构成各上述第一电极对单元的上述第一电极对的静电电容当量值与上述阈值之间的比较，来判定与液质相应的液位。

一个第一电极对单元中的第一电极对与其它第一电极对单元中的任一个第一电极对通过同一配线连接。因而，能够减少配线。但是，由于将不同的第一电极对通过同一配线连接，因此无法判定在该不同的第一电极对中的哪个第一电极对处存在相应的液体。因此，通过使用第二电极对，能够判定从多个第一电极对单元中应用哪个单元。

并且，存储部存储有与各第一电极对单元相应的阈值以及第二判定用阈值。因而，判定部通过将各第二电极对之间的静电电容当量值与第二判定用阈值进行比较，并且将构成各第一电极对单元的第一电极对的静电电容当量值与阈值进行比较，能够判定与液质相应的液位。

另外，优选的是，上述罐体是车辆的燃料罐，在底部具有凹部，上述静电电容型液位检测装置具备电极单元，该电极单元沿上下方向固定在上述罐体中的上述凹部与上述罐体的顶面之间，上述电极单元具备：单元主体，其形成为棒状，具备上述多个电极对，并且下端配置在上述凹部；以及施力构件，其被设置于上述单元主体的上端，沿伸展方向施力并且对上述罐体的顶面施力。

这样，通过将单元主体的下端配置在罐体的凹部，并且由设置于单元主体的上端的施力构件对罐体的顶面施力，能够可靠地将电极单元固定于罐体。

在此，车辆的罐体内的液体由于车辆的左右方向的摇动而发生变动。因此，假设在将电极单元在罐体中配置于车辆的左右方向的中央的情况下，能够难以受到罐体内的液体的摇动的影响。在该情况下，能够高精度地检测液体的液位。

附图说明

图1示出本实施方式中的燃料罐和静电电容型液位检测装置的结构。

图2示出第一实施方式中的图1的单元主体的详细结构。

图3示出第一实施方式中的存储部所存储的信息。

图4示出空气、汽油、甲醇、水的介电常数以及静电电容当量值。

图5示出空气、汽油、甲醇、水的比重。

图6是第一实施方式中的判定部的液质判定处理的流程图。

图7示出第二实施方式中的存储部所存储的信息。

图8是第二实施方式中的判定部的液质判定处理的流程图。

图9是第三实施方式中的电极单元的单元主体的侧视图。

图10示出第三实施方式中的存储部所存储的信息。

图11是第三实施方式中的判定部的液质判定处理的流程图。

图12示出第四实施方式中的存储部所存储的信息。

图13是第四实施方式中的判定部的液质判定处理的流程图。

图14是第五实施方式中的电极单元的单元主体的侧视图。

图15示出第五实施方式中的存储部所存储的信息。

图16示出第六实施方式中的存储部所存储的信息。

图17是第六实施方式中的判定部的液质判定处理的流程图。

图18示出第七实施方式中的单元主体的详细结构。

图19示出第八实施方式中的单元主体的详细结构。

图20是第八实施方式中的判定部的液质判定处理的流程图。

具体实施方式

<第一实施方式>

(1.静电电容型液位检测装置的整体结构)

参照图1说明静电电容型液位检测装置(以下称为液位检测装置)的结构。液位检测装置检测车辆的燃料罐10内的液位和液质。如图1所示，燃料罐10被搭载于车辆，贮存作为燃料的汽油。在此，存在以下情况：在被供给的液体中，除汽油以外还混有水、甲醇。液位检测装置判定燃料罐10内的液体的液质、即该液体是汽油、水还是甲醇等。并且，液位检测装置判定液体的液位，即汽油的液位、水的液位以及甲醇的液位。此外，例如在存在其它液体的情况下、存在混悬物的情况下，也能够适用于对它们进行判定。

燃料罐10在车辆的左右方向的中央的底部具有凹部11，在与凹部11对应的顶面具有凹部12。也就是说，底部的凹部11与顶面的凹部12在上下方向相向。另外，在燃料罐10的上表面形成有开口孔13。在该开口孔13连接有可装卸的连接器。

在燃料罐10设置有构成静电电容型液位检测装置100的电极单元20。电极单元20在燃料罐10中位于车辆的左右方向的中央，并沿上下方向被固定在燃料罐10的底部的凹部11与顶面的凹部12之间。

电极单元20具备形成为棒状的单元主体21以及施力构件22，该施力构件22被设置在单元主体21的上端，并被设置为可从单元主体21的上端面伸展。单元主体21的下端被配置在燃料罐10的底部的凹部11。施力构件22在伸展的状态下对燃料罐10的顶面的凹部12(对伸展方向)施力。通过这样，电极单元20被固定在燃料罐10的底部的凹部11与顶面的凹部12之间。

在此，如图1的两点划线所示，将电极单元20从开口孔13插入到燃料罐10内。此时，施力构件22为收缩的状态。在该状态下将电极单元20的单元主体21定位在底部的凹部11，之后使施力构件22伸展，从而使施力构件22对顶面的凹部12施力。

通过将电极单元20设为上述结构，即使开口孔13从车辆的左右方向的中央偏离，也能够可靠地将电极单元20插入到燃料罐10内，并且能够可靠地将电极单元20配置在车辆的左右方向的中央。

并且，单元主体21具备在燃料罐10内在上下方向(高度方向)上错开配置的多个电极对26a～26i。多个电极对26a～26i的各电极对的电极对之间的静电电容根据存在的流体的种类而不同。

液位检测装置100具备与电极单元20的多个电极对26a～26i电连接的检测电路30。检测电路30被配置在燃料罐10之外。检测电路30对多个电极对26a～26i的各电极对的一个电极施加电压，并且获取另一个电极的电位。而且，根据获取到的电位来计算多个电极对26a～26i的各电极对的电极对之间的静电电容当量值Cx。根据计算出的静电电容当量值Cx，来判定燃料罐10内的液体的液位和液质。

(2.电极单元的单元主体)

接着，参照图2详细说明电极单元20的单元主体21。在单元主体21的基材表面，在高度方向上错开配置有多个电极对26a～26i。各电极对26a～26i的静电电容从下方起依次设为C1～C9。

形成有与多个电极对26a～26i的各电极对的一个电极电连接的配线27a～27c(以下称为施加侧配线)。另外，形成有与各电极对的另一个电极电连接的配线28a～28c(以下称为输出侧配线)。

第一施加侧配线27a与电极对26a、26d、26g连接，第二施加侧配线27b与电极对26b、26e、26h连接，第三施加侧配线27c与电极对26c、26f、26i连接。第一输出侧配线28a与电极对26a、26b、26c连接，第二输出侧配线28b与电极对26d、26e、26f连接，第三输出侧配线28c与电极对26g、26h、26i连接。

在此，与施加侧配线27a、27b、27c连接的端子分别设为Pi1、Pi2、Pi3，与输出侧配线28a、28b、28c连接的端子分别设为Po1、Po2、Po3。

检测电路30具备测量器31、存储部33以及判定部32。测量器31经由电缆与施加侧配线27a、27b、27c的端子Pi1、Pi2、Pi3以及输出侧配线28a、28b、28c的端子Po1、Po2、Po3连接。端子Pi1、Pi2、Pi3中的任一个与测量器31的电源侧连接，并且端子Po1、Po2、Po3中的任一个与测量器31的输出侧连接。

而且，测量器31对多个电极对26a～26i中作为测量对象的电极对施加电压Vi，来测量其输出侧的电位Vo。例如在对测量对象的电极对26a施加电压的情况下，施加侧配线27a与电源侧连接，输出侧配线28a与测量器31的输出侧连接。

在此，由测量器31测量的输出侧的电位Vo为静电电容当量值Cx。也就是说，通过测量器31能够获得电极对26a～26i各自的静电电容当量值Cx1、Cx2、···、Cx8、Cx9。此外，电位Vo与测量对象的电极对之间的静电电容Cf具有线性关系。

而且，如图3所示，存储部33存储液质判定用阈值Th1、Th2、Th3。阈值Th1是用于判定液质为水的阈值，Th2是用于判定液质为甲醇的阈值，Th3是用于判定液质是汽油还是空气的阈值。

判定部32根据由测量器31检测出的各电极对26a～26i的静电电容当量值Cx以及存储在存储部33中的液质判定用阈值Th1～Th3，来判定存在于各电极对26a～26i的位置的流体的种类。

(3.静电电容和比重的不同的说明)

在燃料罐10内基本上贮存汽油，但是有时也包含水、甲醇。在这样的情况下，在燃料罐10中包含汽油、水以及甲醇，当然也包含空气。

参照图4来说明汽油、水、甲醇、空气的介电常数的不同。空气的介电常数ε_air是1.0左右，汽油的介电常数ε_gas是2.0左右，甲醇的介电常数ε_metha是33左右，水的介电常数ε_water是80左右。也就是说，介电常数以空气、汽油、水的顺序增大。

在此，如上述那样，在存储部33(图2所示)中存储有液质判定用阈值Th1～Th3。如图4的右侧纵轴所示，空气、汽油、甲醇、水的静电电容当量值Cx分别为Cx_air、Cx_gas、Cx_metha、Cx_water。

而且，用于判定是水的阈值Th1小于Cx_water且大于Cx_metha。用于判定是甲醇的阈值Th2小于Cx_metha且大于Cx_gas。用于判定是汽油或空气的阈值Th3小于Cx_gas且大于Cx_air。也就是说，液质判定用阈值Th1、Th2、Th3是根据分别存在空气以及多个液体的情况下的电极对26a～26i之间的静电电容当量值Cx_air、Cx_gas、Cx_metha、Cx_water来确定的阈值。

接着，如图5所示，比重以空气、汽油、甲醇、水的顺序增大。因此，在燃料罐10内包含有空气、汽油、甲醇、水的情况下，从燃料罐10的底侧起以水、汽油、甲醇、空气的顺序贮存。但是，根据情况，也存在汽油的比重大于甲醇的比重的情况。这样，汽油和甲醇的顺序改变。

(4.判定部的处理)

接着，参照图6说明图2所示的判定部32的处理。判定部32使用由测量器31获得的静电电容当量值Cx1、Cx2、···、Cx8、Cx9以及存储在存储部33中的液质判定用阈值Th1～Th3，来判定存在于各电极对26a～26i的液体的液质。

判定部32获取由测量器31获得的各静电电容当量值Cx1、Cx2、···、Cx8、Cx9(S11)。获取到的静电电容当量值Cx1～Cx9是与各电极对26a～26i之间的静电电容C1～C9具有线性关系的值。

接着，将作为计数器的n设置为初始值1(S12)。接着，判定与第n电极对相对应的静电电容当量值Cxn(例如，在n＝1的情况下，为与第一电极对26a相对应的Cx1)是否大于第一阈值Th1(S13)。在满足该判定的情况下(S13：“是(Y)”)，判定为存在于该电极对的位置的流体的种类是水(S14)。

在不满足S13的判定的情况下(S13：“否(N)”)，判定与第n电极对相对应的静电电容当量值Cxn是否为第一阈值Th1以下且大于第二阈值Th2(S15)。在满足该判定的情况下(S15：“是”)，判定为存在于该电极对的位置的流体的种类是甲醇(S16)。

在不满足S15的判定的情况下(S15：“否”)，判定与第n电极对相对应的静电电容当量值Cxn是否为第二阈值Th2以下且大于第三阈值Th3(S17)。在满足该判定的情况下(S17：“是”)，判定为存在于该电极对的位置的流体的种类是汽油(S18)。在不满足该判定的情况下(S17：“否”)，判定为存在于该电极对的位置的流体的种类是空气(S19)。

然后，在S14、S16、S18、S19的判定后，判定计数器n是否是最大值n_max(S20)，如果不是最大值n_max，则将n加1，从S13起重复(S21)。

通过这样，判定部32能够判定存在于各电极对26a～26i的部位的流体的种类(液体的情况下判定液质)。因而，能够把握在燃料罐10内水、汽油、甲醇各自存在的高度(液位)。

<第二实施方式>

在第一实施方式中，对全部电极对26a～26i使用共同的阈值Th1、Th2、Th3来进行液质的判定。与此相对地，在本实施方式中，针对每个电极对26a～26i使用不同的阈值Th1(n)、Th2(n)、Th3(n)来进行液质的判定。

在该情况下，在本实施方式中，如图7所示，在存储部33中针对各电极对26a～26i中的每个电极对存储有与流体的种类相应的阈值Th1～Th3。在图7中，n是静电电容的编号(例如，在C1的情况下n为1)。也就是说，在存储部33中对电极对26a(C1)存储有阈值Th1(1)、Th2(1)、Th3(1)。

在该情况下，如图8所示那样进行判定部32的液质判定处理。判定部32获取由测量器31获得的各静电电容当量值Cx1～Cx9(S31)。接着，将作为计数器的n设置为初始值1(S32)。

接着，判定与第n电极对之间的静电电容Cn相对应的静电电容当量值Cxn是否大于与该第n电极对对应的第一阈值Th1(n)(S33)。在满足该判定的情况下(S33：“是”)，判定为存在于该电极对的位置的流体的种类是水(S34)。

在不满足S33的判定的情况下(S33：“否”)，判定第n电极对的静电电容当量值Cxn是否为与该第n电极对对应的第一阈值Th1(n)以下且大于与该第n电极对对应的第二阈值Th2(n)(S35)。在满足该判定的情况下(S35：“是”)，判定为存在于该电极对的位置的流体的种类是甲醇(S36)。

在不满足S35的判定的情况下(S35：“否”)，判定第n电极对的静电电容当量值Cxn是否为与该第n电极对对应的第二阈值Th2(n)以下且大于与该第n电极对对应的第三阈值Th3(n)(S37)。在满足该判定的情况下(S37：“是”)，判定为存在于该电极对的位置的流体的种类是汽油(S38)。在不满足该判定的情况下(S37：“否”)，判定为存在于该电极对的位置的流体的种类是空气(S39)。

然后，在S34、S36、S38、S39的判定后，判定计数器n是否是最大值n_max(S40)，如果不是最大值n_max，则将n加1，从S33起重复(S41)。

通过这样，判定部32能够判定存在于各电极对26a～26i的位置的流体的种类(在液体的情况下判定液质)。因而，能够把握在燃料罐10内水、汽油、甲醇各自存在的高度(液位)。

这样，存储部33针对多个电极对26a～26i的各电极对1～n存储有与流体的种类相应的多个液质判定用阈值Th1(1)、···、Th1(n)、Th2(1)、···Th2(n)、Th3(1)、···Th3(n)(在此，为了区别而对n添加了括号)。

然后，判定部32从多个液质判定用阈值Th1(1)、···、Th1(n)、Th2(1)、···Th2(n)、Th3(1)、···Th3(n)中抽出与判定对象的电极对k对应的多个液质判定用阈值Th1(k)、Th2(k)、Th3(k)，通过将抽出的多个液质判定用阈值Th1(k)、Th2(k)、Th3(k)与该电极对k之间的静电电容当量值Cxk进行比较，来判定存在于该电极对k的位置的液体的液质。

即使在存在同种液体的情况下，有时也由于电极对26a～26i的位置不同而测量出的静电电容当量值Cxn发生变化。因此，对各电极对1～n事先存储不同的液质判定用阈值Th1(1)、···、Th1(n)、Th2(1)、···Th2(n)、Th3(1)、···Th3(n)。然后，通过将同判定对象的电极对k对应的液质判定用阈值Th1(k)、Th2(k)、Th3(k)与静电电容当量值Cxk进行比较，能够可靠地判定存在于该电极对k的位置的液体的液质。

<第三实施方式>

如图9所示，将电极单元20的单元主体21设为在基材21a的表面安装有电极对26a～26i。在该情况下，如式(1)所示，电极对26a～26i的各电极对之间的静电电容C成为存在于该电极对的一个面(图9的上侧面)的电极对之间的流体的静电电容Cf与存在于该电极对的另一面(图9的下侧面)的电极对之间的基材21a的静电电容C_subs之和。

[数1]

C＝Cf+C_subs…(1)

因而，由于基材21a的介电常数，使由测量器31获得的静电电容当量值Cx受到影响。在存在于该电极对的位置的流体为空气的情况下，由式(2)表示静电电容C1_air。在存在于该电极对的位置的液体为水的情况下，由式(3)表示静电电容C1_water。在存在于该电极对的位置的液体为甲醇的情况下，由式(4)表示静电电容C1_metha。在存在于该电极对的位置的液体为汽油的情况下，由式(5)表示静电电容C1_gas。此外，ε是介电常数，Ka是常数。

[数2]

C1_air＝C_air+C_subs＝(ε_air+ε_subs)×Ka…(2)

[数3]

C1_water＝C_water+C_subs＝(ε_water+ε_subs)×Ka…(3)

[数4]

C1_metha＝C_metha+C_subs＝(ε_metha+ε_subs)×Ka…(4)

[数5]

C1_gas＝C_gad+C_subs＝(ε_air+ε_subs)×Ka…(5)

此时，由测量器31获得的静电电容当量值Cx为如式(6)所示那样的值。

[数6]

Cx＝(Cf+C_subs)×Kb…(6)

但是，无法获得受基材21a的影响的静电电容C_subs。因此，不使用上述静电电容当量值Cx，而是如式(7)所示那样，使用将检测出的静电电容当量值Cx除以存在空气的情况下的电极对之间的静电电容当量值即空气基准值Cx_air所得到的比较用计算值dCx。此外，由式(8)表示空气基准值Cx_air。

[数7]

$dCx=\frac{Cx}{{\mathrm{Cx}}_{air}}\mathrm{...}\left(7\right)$

[数8]

Cx_air＝(C_air+C_sibs)×Kb…(8)

＝C1_air×Kb

＝(ε_air+ε_subs)×Ka×Kb

关于如式(7)所示那样的比较用计算值dCx，即使无法把握基材21a的静电电容C_subs本身，也能够获得静电电容当量值Cx的不同。以下说明该情况下的阈值Th11、Th21、Th31。在此，各介电常数设为例如式(9)所示的值。

[数9]

ε_air＝1

ε_gas＝2…(9)

ε_metha＝33

ε_water＝80

ε_subs＝5

在该情况下，第一阈值Th11是用于判定液质是水的阈值，由式(10)表示。也就是说，第一阈值Th11设为将存在水的情况下的电极对之间的静电电容当量值Cx_water(关于水的液体基准值)除以空气基准值Cx_air得到的值再乘以0.9所得到的值。乘法系数0.9能够适当变更。另外，Ka、Kb是系数。在该情况下，第一阈值Th11为12.75。

[数10]

$\begin{array}{c}Th11=\left(\frac{{\mathrm{Cx}}_{water}}{{\mathrm{Cx}}_{air}}\right)\&times;0.9\\ =\left(\frac{(80+5)\&times;Ka\&times;Kb}{(1+5)\&times;Ka\&times;Kb}\right)\&times;0.9\&ap;12.75\end{array}\mathrm{...}\left(10\right)$

另外，第二阈值Th21是用于判定液质是甲醇的阈值，由式(11)表示。也就是说，设为将存在甲醇的情况下的电极对之间的静电电容当量值Cx_metha(关于甲醇的液体基准值)除以空气基准值Cx_air得到的值再乘以0.9所得到的值。在该情况下，第二阈值Th21为5.70。

[数11]

$\begin{array}{c}Th21=\left(\frac{{\mathrm{Cx}}_{metha}}{{\mathrm{Cx}}_{air}}\right)\&times;0.9\\ =\left(\frac{(33+5)\&times;Ka\&times;Kb}{(1+5)\&times;Ka\&times;Kb}\right)\&times;0.9\&ap;5.70\end{array}\mathrm{...}\left(11\right)$

另外，第三阈值Th31是用于判定液质是汽油还是空气的阈值，由式(12)表示。也就是说，设为将存在汽油的情况下的电极对之间的静电电容当量值Cx_gas(关于汽油的液体基准值)除以空气基准值Cx_air得到的值再乘以0.9所得到的值。在该情况下，第三阈值Th31为1.20。

[数12]

$\begin{array}{c}Th31=\left(\frac{{\mathrm{Cx}}_{gas}}{{\mathrm{Cx}}_{air}}\right)\&times;0.9\\ =\left(\frac{(2+5)\&times;Ka\&times;Kb}{(1+5)\&times;Ka\&times;Kb}\right)\&times;0.9\&ap;1.20\end{array}\mathrm{...}\left(12\right)$

因而，如图10所示，在存储部33中存储空气基准值Cx_air以及液质判定用阈值Th11、Th21、Th31。在该情况下，参照图11说明判定部32的处理。

判定部32获取由测量器31获得的各静电电容当量值Cx1、Cx2、···、Cx8、Cx9(S51)。接着，根据式(7)计算比较用计算值dCx(S52)。此时，空气基准值Cx_air使用预先存储在存储部33中的值。接着，将作为计数器的n设置为初始值1(S53)。

接着，判定将与第n电极对相对应的静电电容当量值Cxn(液体基准值)除以空气基准值Cx_air所得到的比较用计算值dCxn是否大于第一阈值Th11(S54)。在满足该判定的情况下(S54：“是”)，判定为存在于该电极对的位置的流体的种类是水(S55)。

在不满足S54的判定的情况下(S54：“否”)，判定第n比较用计算值dCxn是否为第一阈值Th11以下且大于第二阈值Th21(S56)。在满足该判定的情况下(S56：“是”)，判定为存在于该电极对的位置的流体的种类是甲醇(S57)。

在不满足S56的判定的情况下(S56：“否”)，判定第n比较用计算值dCxn是否为第二阈值Th21以下且大于第三阈值Th31(S58)。在满足该判定的情况下(S58：“是”)，判定为存在于该电极对的位置的流体的种类是汽油(S59)。在不满足该判定的情况下(S58：“否”)，判定为存在于该电极对的位置的流体的种类是空气(S60)。

然后，在S55、S57、S59、S60的判定后，判定计数器n是否是最大值n_max(S61)，如果不是最大值n_max，则将n加1，从S54起重复(S62)。

通过这样，判定部32能够判定存在于各电极对26a～26i的部位的流体的种类(液体的情况下判定液质)。特别是，即使在静电电容当量值Cxn受基材21a的影响的情况下，通过使用比较用计算值dCxn进行判定，也能够难以受到影响。因而，能够可靠地把握在燃料罐10内水、汽油、甲醇各自存在的高度(液位)。

<第四实施方式>

在第三实施方式中，对全部电极对26a～26i使用共同的阈值Th11、Th21、Th31进行液质的判定。与此相对地，在本实施方式中，针对每个电极对26a～26i使用不同的阈值Th11(n)、Th21(n)、Th31(n)进行液质的判定。

在该情况下，如图12所示，在存储部33中针对各电极对26a～26i存储有与流体的种类相应的阈值Th11～Th31。而且，如图13所示那样进行判定部32的液质判定处理。在此，第二实施方式相对于第一实施方式的不同点与本实施方式相对于第三实施方式的不同点实质上相同。因而，省略详细的说明。

<第五实施方式>

在第三实施方式中对以下情况进行了说明：基材21a的厚度厚，测量的静电电容当量值Cx受基材21a的介电常数的影响大。在本实施方式中，如图14所示，说明基材21a薄而其影响小的情况。

在该情况下，相比于基材21a的介电常数的影响，被测量的静电电容当量值Cx更受存在于基材21a的背面侧的流体的影响。此时，如式(13)所示，电极对26a～26i的各电极对的电极对之间的静电电容C成为存在于该电极对的一面(图9的上侧面)的电极对之间的流体的静电电容Cf与存在于该电极对的另一面(图9的下侧面)的电极对之间的基材21a的静电电容C_subs之和。但是，在此，将静电电容C_subs设为与存在于基材21a的背面侧的流体的静电电容Cf相同。因而，成为如式(13)所示。

[数13]

C＝Cf+C_subs＝2×Cf…(13)

因而，在存在于该电极对的位置的流体是空气的情况下，由式(14)表示静电电容C2_air。在存在于该电极对的位置的液体是水的情况下，由式(15)表示静电电容C2_water。在存在于该电极对的位置的液体是甲醇的情况下，由式(16)表示静电电容C2_metha。在存在于该电极对的位置的液体是汽油的情况下，由式(17)表示静电电容C2_gas。此外，ε是介电常数，Ka是常数。

[数14]

C2_air＝2×C_air＝2×ε_air×Ka…(14)

[数15]

C2_water＝2×C_water＝2×ε_water×Ka…(15)

[数16]

C2_metha＝2×C_metha＝2×ε_metha×Ka…(16)

[数17]

C2_gas＝2×C_gas＝2×ε_gas×Ka…(17)

此时，由测量器31获得的静电电容当量值Cx为式(18)所示那样的值。此外，Kb是常数。

[数18]

Cx＝2×Cf×Kb…(18)

在本实施方式中，当虽然几乎不受基材21a的影响但是受基材21a的背面侧的流体自身的影响时，实质上存在两个电极对。这样，由于将电极对粘贴在基材21a上，仅通过存在的流体的静电电容无法进行判定。因此，在该情况下也与第三实施方式同样地使用式(19)所表示的比较用计算值dCx来进行判定。此外，由式(20)表示空气基准值Cx2_air。

[数19]

$dCx=\frac{Cx}{{\mathrm{Cx}}_{air}}\mathrm{...}\left(19\right)$

[数20]

Cx2_air＝2×C_air×Kb…(20)

＝C2_air×Kb

＝2×ε_air×Ka×Kb

在该情况下，分别由式(21)、(22)、(23)表示各阈值Th12、Th22、Th32。第一阈值Th12为72。第二阈值Th22为29.7。第三阈值Th32为1.8。

[数21]

$\begin{array}{c}Th12=\left(\frac{C\&times;2_{water}}{C\&times;2_{air}}\right)\&times;0.9\\ =\left(\frac{(80+80)\&times;Ka\&times;Kb}{(1+1)\&times;Ka\&times;Kb}\right)\&times;0.9\&ap;72\end{array}\mathrm{...}\left(21\right)$

[数22]

$\begin{array}{c}Th22=\left(\frac{C\&times;2_{metha}}{C\&times;2_{air}}\right)\&times;0.9\\ =\left(\frac{(33+33)\&times;Ka\&times;Kb}{(1+1)\&times;Ka\&times;Kb}\right)\&times;0.9\&ap;29.7\end{array}\mathrm{...}\left(22\right)$

[数23]

$\begin{array}{c}Th32=\left(\frac{C\&times;2_{gas}}{C\&times;2_{air}}\right)\&times;0.9\\ =\left(\frac{(2+2)\&times;Ka\&times;Kb}{(1+1)\&times;Ka\&times;Kb}\right)\&times;0.9\&ap;1.8\end{array}\mathrm{...}\left(23\right)$

因而，如图15所示，在存储部33中存储空气基准值Cx2_air以及液质判定用阈值Th12、Th22、Th32。此外，判定部32的液质判定处理与第三实施方式相同。

<第六实施方式>

在上述实施方式中，通过将电极对之间的静电电容当量值Cx与阈值直接进行比较，来判定存在于电极对的位置的流体的种类。在本实施方式中，通过判定在所选择的两个电极对之间是否存在流体的边界面，来把握哪种流体的界面位于哪个位置。

具体地说，将分别存在空气以及多个液体的情况下的电极对之间的静电电容当量值Cx的差ΔCx(比较用差值)同与该差ΔCx对应的边界面判定用阈值Th4直接进行比较。

如式(24)所示，比较用差值ΔC是高度不同的两个电极对的各自的电极对之间的静电电容当量值Cx(up)、Cx(down)的差。在此，对于高度不同的两个电极对，可以将在高度方向上相邻的两个电极对作为对象，也可以将相隔一个以上的电极对的两个电极对作为对象。

[数24]

ΔCx＝Cx(up)-Cx(down)…(24)

而且，如图16所示，在存储部33中存储有边界面判定用阈值Th4_water-gas、Th4_water-metha、Th4_metha-air、Th4_metha-gas。当使用式(2)～(6)、(8)时，各边界面判定用阈值Th4_water-gas、Th4_water-metha、Th4_metha-air、Th4_metha-gas如式(25)、(26)、(27)、(28)、(29)所示那样。此外，K是系数。各阈值Th4_water-gas、Th4_water-metha、Th4_metha-air、Th4_metha-gas能够预先通过实际测量各流体的静电电容当量值Cx而获得。

[数25]

Th4_water-gas＝(Cx_water-Cx_gas)×0.9＝70.2×K…(25)

[数26]

Th4_water-metha＝(Cx_water-Cx_metha)×0.9＝42.3×K…(26)

[数27]

Th4_metha-air＝(Cx_metha-Cx_air)×0.9＝37.8×K…(27)

[数28]

Th4_metha-gas＝(Cx_metha-Cx_gas)×0.9＝27.9×K…(28)

[数29]

Th4_gas-air＝(Cx_gas-Cx_air)×0.9＝0.9×K…(29)

参照图17说明该情况下的判定部32的判定处理。首先，获取高度不同的电极对的静电电容当量值Cx(up)、Cx(down)(S91)。例如，可以设为从下侧的电极对26a起向上侧依次判定。接着，根据式(24)计算比较用差值ΔCx(S92)。

接着，判定比较用差值ΔCx是否大于水与汽油之间的边界面判定用阈值Th4_water-gas(S93)。在满足该判定的情况下(S93：“是”)，判定为在高度方向上在该两个电极对之间存在水与汽油之间的边界面(S94)。

在不满足S93的判定的情况下(S93：“否”)，判定比较用差值ΔCx是否大于水与甲醇之间的边界面判定用阈值Th4_water-metha(S95)。在满足该判定的情况下(S95：“是”)，判定为在高度方向上在该两个电极对之间存在水与甲醇之间的边界面(S96)。

在不满足S95的判定的情况下(S95：“否”)，判定比较用差值ΔCx是否大于甲醇与空气之间的边界面判定用阈值Th4_metha-air(S97)。在满足该判定的情况下(S97：“是”)，判定为在高度方向上在该两个电极对之间存在甲醇与空气之间的边界面(S98)。

在不满足S97的判定的情况下(S97：“否”)，判定比较用差值ΔCx是否大于甲醇与汽油之间的边界面判定用阈值Th4_metha-gas(S99)。在满足该判定的情况下(S99：“是”)，判定为在高度方向上在该两个电极对之间存在甲醇与汽油之间的边界面(S100)。在不满足S99的判定的情况下(S99：“否”)，判定为在高度方向上在该两个电极对之间存在汽油与空气之间的边界面(S101)。

这样，通过使用各边界面判定用阈值Th4_water-gas、Th4_water-metha、Th4_metha-air、Th4_metha-gas来与比较用差值ΔCx进行比较，能够判定在高度方向上在该两个电极对之间存在不同的流体的情况。也就是说，通过把握各液体的边界面，能够判定各液体的液位。

<第七实施方式>

如图2所示，在单元主体21中，将与电极对26a～26i连接的配线的一部分共用化。与此相对地，如图18所示，在单元主体21中也可以对电极对26a～26i分别设置配线。

<第八实施方式>

接着，如图19所示，单元主体21具备多个第一电极对单元C11～C19、C21～C29、C31～C39、C41～C49以及第二电极对C100、C200、C300、C400。

各第一电极对单元C11～C19、C21～C29、C31～C39、C41～C49是与第一实施方式中图2所示的电极对C1～C9相同的结构。也就是说，通过在罐体内在高度方向上错开配置的多个第一电极对构成一个第一电极对单元C11～C19、C21～C29、C31～C39、C41～C49。而且，第一电极对单元C11～C19位于最下方，朝向上方将C21～C29、C31～C39、C41～C49在高度方向上依次错开配置。

并且，构成各第一电极对单元的第一电极对中的个位数字相同的第一电极对通过同一配线连接。例如，C11、C21、C31、C41通过同一配线连接，C12、C22、C32、C42通过同一配线连接。这样，在由同一配线连接的第一电极对存在多个的情况下，测量与该配线连接的全部第一电极对的静电电容当量值Cx。

因此，为了区分各第一电极对单元，与各第一电极对单元对应地配置第二电极对100～400。具体地说，将第二电极对100紧挨着第一电极对单元C11～C19配置在第一电极对单元C11～C19的下方，将第二电极对200配置在第一电极对单元C11～C19的上方且紧挨着第一电极对单元C21～C29配置在第一电极对单元C21～C29的下方。这样，将各第二电极对100～400分别配置在各第一电极对单元所存在的位置。

在该情况下，在存储部33中存储与各第一电极对单元C11～C19、C21～C29、C31～C39、C41～C49相应的阈值Th100、Th200、Th300、Th400。并且，在存储部33中存储第二电极对100～400的第二判定用阈值。在此，如上述实施方式所说明的那样，阈值Th100、Th200、Th300、Th400是将与各液质相应的阈值以总称示出的阈值。

而且，阈值Th100～Th400是各不相同的阈值。例如与位于最下方的第一电极对单元C11～C19进行比较的阈值Th100是最小的值，越是上方的阈值，阈值越大。

如图20所示那样进行判定部32的判定处理。首先，判定部32进行各第二电极对100～400之间的静电电容当量值Cx与第二判定用阈值的比较。也就是说，判定部32判定存在于各第二电极对100～400的位置的液质(S111)。

接着，判定部32进行构成各第一电极对单元的第一电极对的静电电容当量值与阈值Th100、Th200、Th300、Th400的比较(S112)。此时，判定部32将由第一电极对C11～C19获得的静电电容当量值Cx与阈值Th100中的同各液质相应的阈值进行比较。其它也相同。

这样，通过进行第二电极对100～400的测量以及对各第一电极对单元C11～C19、C21～C29、C31～C39、C41～C49使用不同的阈值，能够对由同一配线连接的多个第一电极对(例如C11、C21、C31、C41)判定在哪个第一电极对的位置存在哪种液体。

并且，一个第一电极对单元C11～C19中的电极对与其它第一电极对单元C21～C29、C31～C39、C41～C49中的任一个第一电极对通过同一配线连接。因而，能够减少配线。但是，由于将不同的电极对通过同一配线连接，因此无法判定在该不同的电极对的哪个电极对处存在相应的液体。因此，如上述那样，通过使用第二电极对C100～C400，能够判定从多个第一电极对单元中应用哪个单元。

附图标记说明

100：静电电容型液位检测装置；10：燃料罐；11：凹部；20：电极单元；21：单元主体；21a：电极单元的基材；22：施力构件；26a～26i：电极对；30：检测电路；31：测量器；32：判定部；33：存储部；C11-C19、C21～C29、C31～C39、C41～C49：第一电极对单元；C100～C400：第二电极对；Cx：静电电容当量值。

Claims (7)

1.一种静电电容型液位检测装置，具备：

多个电极对，该多个电极对在贮存液体的罐体内在高度方向上错开配置；

测量器，其获取上述多个电极对中的各电极对的电极对之间的静电电容当量值；

存储部，其存储多个阈值，该多个阈值是根据分别存在空气以及多个液体的情况下的上述电极对之间的静电电容当量值所确定的阈值；以及

判定部，其通过将各上述电极对之间的静电电容当量值与上述多个阈值分别进行比较，来判定与液质相应的液位。

2.根据权利要求1所述的静电电容型液位检测装置，其特征在于，

存储在上述存储部中的阈值是与液体的种类相应的液质判定用阈值，

上述判定部通过将各上述电极对之间的静电电容当量值与多个上述液质判定用阈值分别进行比较，来判定存在于相应电极对的位置的液体的液质。

3.根据权利要求2所述的静电电容型液位检测装置，其特征在于，

在将存在空气的情况下的上述电极对之间的静电电容当量值作为空气基准值、将存在多个液体的各液体的情况下的上述电极对之间的静电电容当量值作为各液体的液体基准值的情况下，

各上述液质判定用阈值是根据将各液体的上述液体基准值除以上述空气基准值所得到的值来确定的阈值，

上述判定部计算将由上述测量器获取到的上述静电电容当量值除以上述空气基准值所得到的值，通过将所得到的该值与上述液质判定用阈值进行比较，来判定与液质相应的液位。

4.根据权利要求2或3所述的静电电容型液位检测装置，其特征在于，

上述存储部针对上述多个电极对的每个电极对存储与液体的种类相应的多个液质判定用阈值，

上述判定部通过从多个液质判定用阈值中抽出与判定对象的上述电极对对应的多个液质判定用阈值并将抽出的多个液质判定用阈值与该电极对之间的静电电容当量值进行比较，来判定存在于该电极对的位置的液体的液质。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的静电电容型液位检测装置，其特征在于，

存储在上述存储部中的阈值是与分别存在空气以及多个液体的情况下的上述电极对之间的静电电容当量值的差对应的边界面判定用阈值，

上述判定部通过将不同的两个上述电极对之间的各静电电容当量值的差与多个上述边界面判定用阈值进行比较，来判定在高度方向上在这两个电极对之间存在不同的流体的情况。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的静电电容型液位检测装置，其特征在于，

上述静电电容型液位检测装置具备：

多个第一电极对单元，在该多个第一电极对单元中，由在上述罐体内在高度方向上错开配置的多个第一电极对构成一个第一电极对单元，上述多个第一电极对单元在高度方向上错开配置，并且一个上述单元中的各上述第一电极对与其它上述单元中的任一个上述第一电极对通过同一配线连接；以及

多个第二电极对，该多个第二电极对分别被配置在各上述第一电极对单元所存在的位置，

其中，上述存储部存储与各上述第一电极对单元相应的上述阈值，并且存储上述第二电极对的第二判定用阈值，

上述判定部根据各上述第二电极对之间的静电电容当量值与上述第二判定用阈值之间的比较以及构成各上述第一电极对单元的上述第一电极对的静电电容当量值与上述阈值之间的比较，来判定与液质相应的液位。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的静电电容型液位检测装置，其特征在于，

上述罐体是车辆的燃料罐，在底部具有凹部，

上述静电电容型液位检测装置具备电极单元，该电极单元沿上下方向固定在上述罐体中的上述凹部与上述罐体的顶面之间，

上述电极单元具备：

单元主体，其形成为棒状，具备上述多个电极对，并且下端配置在上述凹部；以及

施力构件，其被设置于上述单元主体的上端，沿伸展方向施力并且对上述罐体的顶面施力。