JP2006337173A - 液面高さ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価に、かつ、正確に液面高さを検出することができる液面高さ検出装置を提供する。
【解決手段】検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈は、貯蔵タンク２０の高さ方向Ｙ１に並んで配置される。基準用電極対ＰＥrefは、貯蔵タンク２０の最大液面高さＨmaxよりも高さ方向Ｙ１上側に配置され、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈と同一形状である。液面高さ検出回路は、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の各々と基準用電極対ＰＥrefとの静電容量の差に基づき検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の各々について液体３０に浸漬しているか否かを判断し、その判断に基づいて液面高さを検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液面高さ検出装置に係り、特に、液体を貯蔵する貯蔵タンク内に設置され、液体の液面高さを検出する液面高さ検出装置に関するものである。

従来、上述した液面高さ検出装置として、例えば、図８に示されたようなものが知られている（例えば特許文献１）。図中、１０は、液体１１を貯蔵する貯蔵タンクである。この貯蔵タンク１０内には、櫛歯状で互いに対向しながら噛み合う一対の電極１２ａ、１２ｂが形成された絶縁基板１３が配置されている。検出回路１４は、液面高さに応じて変動する一対の電極１２ａ、１２ｂ間の静電容量を電気信号に変換し、液面高さ出力とする。なお、１５は、貯蔵タンク１０内に液体１１を流入したり、貯蔵タンク１０から液体１１を流出するためのポンプである。

上述した一対の電極１２ａ、１２ｂ間の静電容量は、液体１１の誘電率の変動に応じても変わるため、同一液面高さでも異なる値となることがある。上述した誘電率は、液体１１の種類、組成や液体温度によって変動する。特に、液体１１が車両の燃料であった場合、給油毎に異なる種類や組成の液体燃料が給油されたり、走行や給油によって燃料温度が変動することに起因して、液体１１の誘電率が変動し、静電容量値が変動することがある。従って、同一液面高さであっても、一対の電極１２ａ、１２ｂが異なる静電容量値となり、正確に液面高さを検出することができない。

そこで、高さ方向に複数の電極を並べて、高さ方向に並べられた各電極と、接地電極との間に生じる静電容量の大小により、各電極−接地電極間に液体が存在するか否かを判断して、多段階的に液面高さを検出する液面高さ検出装置が提案されている（例えば特許文献２）。詳しくは、静電容量が大きい場合、液体が存在すると判断し、静電容量が小さい場合、液体が存在しないと判断する。各電極−接地電極間の静電容量は、液体の誘電率の変動に起因した変動分より、液体が存在するか否かに起因する変動分の方がはるかに大きいため、誘電率の変動が液面高さの検出に影響を与えることなく、正確に液面高さを検出することができる。

ところで、液体が存在しない電極−接地電極間に生じる静電容量は、貯蔵タンク内の気体の誘電率に応じて変化する。この気体の誘電率は圧力、温度、組成が変動すると変化することがある。このため、気体の誘電率によっては、液体が存在しなくても静電容量が高くなり、液体が存在すると誤判断される恐れがある。従って、正確に液面高さを検出するには、貯蔵タンク内の気体の誘電率の変動分も把握した上で、静電容量の大小を判断する必要があり、コスト的に問題があった。
特開平４−３５０５５０号公報 特開平１０−３０９５０号公報

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、安価に、かつ、正確に液面高さを検出することができる液面高さ検出装置を提供することを課題とする。

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、液体を貯蔵する貯蔵タンクに設置され、前記液体の液面高さを検出する液面高さ検出装置であって、前記貯蔵タンクの高さ方向に並んで配置される複数の検出用電極対と、前記貯蔵タンクの最大液面高さよりも高さ方向上側に配置され、前記複数の検出用電極対と同一形状の基準用電極対と、前記複数の検出用電極対の各々と前記基準用電極対との静電容量の差に基づき前記複数の検出用電極対の各々について前記液体に浸漬しているか否かを判断し、当該判断に基づいて液面高さを検出する液面高さ検出手段とを備えたことを特徴とする液面高さ検出装置に存する。

請求項１記載の発明によれば、検出用電極対は、貯蔵タンクの高さ方向に並んで配置される。基準用電極対は、貯蔵タンクの最大液面高さよりも高さ方向上側に配置され、検出用電極対と同一形状である。液面高さ検出手段は、複数の検出用電極対の各々と基準用電極対との静電容量の差に基づき複数の検出用電極対の各々について液体に浸漬しているか否かを判断し、その判断に基づいて液面高さを検出する。

従って、基準用電極対は、貯蔵タンクの最大液面高さよりも高さ方向上側に配置されるため、必ず貯蔵タンク内の気体中に存在し、液体に浸漬することがない。しかも、基準用電極対は、検出用電極対と同一形状であるため、その静電容量は液体に浸漬していない検出用電極対の静電容量と同じになる。このため、複数の検出用電極対の各々と基準用電極対との静電容量の差は気体誘電率の変動の影響を受けない値となり、この静電容量の差に基づき液体に浸漬しているか否かを判断することにより、気体誘電率の変動による検出用電極対の静電容量の変動分を予め把握しておかなくても、正確に液体に浸漬しているか否かを判断することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の液面高さ検出装置であって、前記検出用電極対と前記基準用電極対とは、同一基板上に搭載されていることを特徴とする液面高さ検出装置に存する。

請求項２記載の発明によれば、検出用電極対と基準用電極対とが同一基板上に搭載されている。従って、検出用電極対と基準用電極対との双方の静電容量が搭載基板の温度変化に応じて同様に変動するため、複数の検出用電極対の各々と基準用電極対との静電容量の差は搭載基板の温度変化の影響を受けない値となる。このため、より一層正確に液体に浸漬しているか否かを判断することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の液面高さ検出装置であって、前記貯蔵タンク内の前記最大液面高さよりも高さ方向上側に配置され、前記貯蔵タンクの高さ方向を隔てる隔壁をさらに備え、前記基準用電極対は前記隔壁よりも高さ方向上側に配置されることを特徴とする液面高さ検出装置に存する。

請求項３記載の発明によれば、隔壁は、貯蔵タンク内の最大液面高さよりも高さ方向上側に配置され、貯蔵タンクの高さ方向を隔てる。基準用電極対は隔壁より高さ方向上側に配置される。従って、貯蔵タンクが揺れたり、傾いたりして、液面高さが最大液面高さを超える場合があっても、隔壁を超えることはない。基準用電極対はこの隔壁よりも高さ方向上側に配置されるため、貯蔵タンクが揺れたり、傾いたりしても液体に浸漬することがない。しかも、検出用電極対及び基準用電極対の貯蔵タンクに対する設置も容易となる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の液面高さ検出装置であって、前記隔壁には、当該隔壁を貫通する通気穴が形成されていることを特徴とする液面高さ検出装置に存する。

請求項４記載の発明によれば、隔壁には、その隔壁を貫通する通気穴が形成されている。従って、この通気穴により、貯蔵タンク内の隔壁より上側と下側との気体を同一気体とすることができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４何れか１項記載の液面高さ検出装置であって、
前記各検出電極対の配置高さに関する配置高さ情報がそれぞれ記憶される記憶手段をさらに備え、前記液面高さ検出手段は、前記記憶手段に記憶された配置高さ情報に基づいて前記液面に浸漬していると判断された検出用電極対のうちの最も高い位置に配置されている検出用電極対の配置高さを求めて、前記液面高さとして検出することを特徴とする液面高さ検出装置に存する。

請求項５記載の発明によれば、記憶手段には、各検出電極対の配置高さに関する配置高さ情報がそれぞれ記憶される。液面高さ検出手段は、記憶手段に記憶された配置高さ情報に基づいて液体に浸漬していると判断された検出用電極対のうちの最も高い位置に配置されている検出用電極対の配置高さを求めて、液面高さとして検出する。従って、予め配置高さ情報を記憶手段に記憶させ、その配置高さ情報に基づいて液体に浸漬していると判断された検出用電極対のうちの最も高い位置に配置されている検出用電極対の配置高さを求めることにより、配置高さ情報は液体の誘電率の影響を受けることない情報であるため正確な液面高さを検出することができる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜４何れか１項記載の液面高さ検出装置であって、前記液面高さ検出手段は、前記液面に浸漬していると判断された検出用電極対のうちの最も高い位置に配置されている検出用電極対の最下端までの高さと、前記最も高い位置に配置されている検出用電極対の静電容量に基づいて求めた当該検出用電極対の高さ方向最下端から液面までの高さとの和を前記液面高さとして検出することを特徴とする液面検出装置に存する。

請求項６記載の発明によれば、液面高さ検出手段は、液面に浸漬していると判断された検出用電極対のうちの最も高い位置に配置されている検出用電極対の最下端までの高さと、最も高い位置に配置されている検出用電極対の静電容量に基づいて求めた当該検出用電極対の高さ方向最下端から液面までの高さとの和を前記液面高さとして検出する。従って、液体に浸漬していると判断された検出用電極対のうちの最も高い位置に配置されている検出用電極対のどの高さまで液体が浸漬しているかを考慮して液面高さを検出することができ、より正確な液面高さを検出することができる。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、複数の検出用電極対の各々と基準用電極対との静電容量の差は気体誘電率の変動の影響を受けない値となり、この静電容量の差に基づき液体に浸漬しているか否かを判断することにより、気体誘電率の変動による検出用電極対の静電容量の変動分を予め把握しておかなくても、正確に液体に浸漬しているか否かを判断することができるので、安価に、かつ、正確に液面高さを検出することができる。

請求項２記載の発明によれば、検出用電極対と基準用電極対との双方の静電容量が搭載基板の温度変化に応じて同様に変動するため、複数の検出用電極対の各々と基準用電極対との静電容量の差は搭載基板の温度変化の影響を受けない値となり、より一層正確に液体に浸漬しているか否かを判断することができる。

請求項３記載の発明によれば、貯蔵タンクが揺れたり、傾いたりして、液面高さが最大液面高さを超える場合があっても、隔壁を超えることはない。基準用電極対はこの隔壁よりも高さ方向上側に配置されるため、貯蔵タンクが揺れたり、傾いたりしても液体に浸漬することがないので、より一層正確に液体に浸漬しているか否かを判断することができる。しかも、検出用電極対及び基準用電極対の貯蔵タンクに対する設置も容易となる。

請求項４記載の発明によれば、この通気穴により、貯蔵タンク内の隔壁より上側と下側との気体を同一気体とすることができるので、より一層正確に液体に浸漬しているか否かを判断することができる。

請求項５記載の発明によれば、予め配置高さ情報を記憶手段に記憶させ、その配置高さ情報に基づいて液体に浸漬していると判断された検出用電極対のうちの最も高い位置に配置されている検出用電極対の配置高さを求めることにより、配置高さ情報は液体の誘電率の影響を受けることない情報であるため正確な液面高さを検出することができる。

請求項６記載の発明によれば、液体に浸漬していると判断された検出用電極対のうちの最も高い位置に配置されている検出用電極対のどの高さまで液体が浸漬しているかを考慮して液面高さを検出することができ、より正確な液面高さを検出することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の液面高さ検出装置を設置した貯蔵タンク２０の断面図である。図２は、本発明の液面高さ検出装置を示す回路図である。図３は、図１に示す液面高さ検出装置を設置した貯蔵タンク２０のＩ−Ｉ線断面図である。図中、２０は、液体３０を貯蔵する貯蔵タンクである。液面高さ検出装置は、貯蔵タンク２０内に設置されたセンサ部５１と、センサ部５１を利用して液面高さを検出する液面高さ検出回路５２（＝液面高さ検出手段）とを備えている。センサ部５１は、平板状の絶縁基板５１１と、この絶縁基板５１１上に形成された複数対の（本実施形態では８つ）検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈及び基準用電極対ＰＥrefと、これら８つの検出用電極ＰＥ₁〜ＰＥ₈及び基準用電極対ＰＥrefを被膜する絶縁層５１２（図３）とを有する。

上述したセンサ部５１は、絶縁基板５１１が液面３１の高さ方向Ｙ１と平行になるように、貯蔵タンク２０内に設置される。８つの検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈は、センサ部５１を貯蔵タンク２０に設置した状態で、各々が高さ方向Ｙ１に並んで配置されるように、絶縁基板５１１上に形成されている。

また、図１中、引用符号Ｈmaxは最大液面高さ（つまり満タン高さ）であり、貯蔵タンク２０には、この最大液面高さＨmaxを超える量の液体３０が貯蔵されることはない。基準用電極対ＰＥrefは、センサ部５１を貯蔵タンク２０に設置した状態で、上記最大液面高さＨmaxよりも高さ方向Ｙ１上側に配置されるように、絶縁基板５１１上に形成されている。これにより、基準用電極対ＰＥrefは必ず貯蔵タンク２０内の気体中に存在し、液体３０に浸漬することがない。

さらに、貯蔵タンク２０には、最大液面高さＨmaxよりも高さ方向Ｙ１上側に配置され、貯蔵タンク２０の高さ方向Ｙ１を上側と下側とに隔てる板状の隔壁６０が設置されている。センサ部５１はこの隔壁６０を貫通して設置され、基準用電極対ＰＥrefはこの隔壁６０よりも高さ方向Ｙ１上側に配置されるように、絶縁基板５１１上に形成される。これにより、貯蔵タンク２０が揺れたり傾いたりして、液面高さが最大液面高さＨmaxを超える場合があっても、隔壁６０を超えることはないため、確実に、基準用電極対ＰＥrefを液体３０に浸漬させないようにすることができる。

また、隔壁６０には、隔壁６０を貫通する通気穴６１が形成されている。この通気穴６１により、貯蔵タンク２０内の隔壁６０より上側と下側との気体は同一の気体となる。通気穴６１の形状は隔壁６０を貫通するものであればどんな形状であっても良いが、少なくとも一箇所以上に屈折部を有するものが望ましい。本実施形態において通気穴６１は、図４に示すように、２箇所の屈折部６１１、６１２が形成されている。このような形状にすることによって、貯蔵タンク２０が揺れたりして、液体３０の一部が高さ方向Ｙ１上側に向かって飛び跳ねても、通気穴６１を通って隔壁６０より上側に到達することがない。このため、より確実に、基準用電極対ＰＥrefを液体３０に浸漬させないようにすることができる。

上述した８つの検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈及び基準用電極対ＰＥrefは各々同一形状に形成されている。詳述すると、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈及び基準用電極対ＰＥrefは各々、液面３１に平行な１本又は複数本の（本実施形態では３つ）櫛歯を有する２つの櫛歯状電極から構成され、この２つの櫛歯状電極が互いに対向して噛み合うように絶縁基板５１１上に形成されている。上述した検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈及び基準用電極対ＰＥrefを構成する２つの櫛歯状電極のうち、一方（本実施形態では図１中左側に形成されている方）は共通端子Ｔｃに共通接続されている。また、他方（本実施形態では図面右側に形成されている方）は、各々独立した９つの独立端子Ｔref、Ｔ₁〜Ｔ₈に接続されている。

また、上述した液面高さ検出回路５２は、図２に示すように、発振部５２１を備えている。液面高さ検出回路５２はまた、発振部５２１と９つの独立端子Ｔref、Ｔ₁〜Ｔ₈の各々との間に接続された抵抗Ｒref、Ｒ₁〜Ｒ₈を備えている。上述した発振部５２１は上述した抵抗Ｒref、Ｒ₁〜Ｒ₈、基準用電極対ＰＥref及び検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の容量と共に発振器を構成し、基準用電極対ＰＥref及び検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の静電容量に応じた周波数の発振信号Ｓref、Ｓ₁〜Ｓ₈を各々出力する。これら発振信号Ｓref、Ｓ₁〜Ｓ₈は、各々周波数／電圧変換器５２２に供給される。周波数／電圧変換器５２２は、発振信号Ｓref、Ｓ₁〜Ｓ₈を周波数／電圧変換し、発振信号Ｓref、Ｓ₁〜Ｓ₈の周波数に応じた電圧を基準用電極対ＰＥref及び検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の静電容量出力Ｃref、Ｃ₁〜Ｃ₈として出力する。

液面高さ検出回路５２はさらに、一方に基準用電極対ＰＥrefの静電容量出力Ｃrefが入力され、他方に検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の静電容量出力Ｃ₁〜Ｃ₈が各々入力される差動増幅器Ａ₁〜Ａ₈を備えている。差動増幅器Ａ₁〜Ａ₈は、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の静電容量出力Ｃ₁〜Ｃ₈の各々と基準用電極対ＰＥrefの静電容量出力Ｃrefとの差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈をμＣＯＭ５２３に供給する。

μＣＯＭ５２３は各々、予め定めたプログラムに従って各種の制御や処理などを行う中央処理ユニット（ＣＰＵ）５２３ａ、ＣＰＵ５２３ａのためのプラグラムなどを格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ５２３ｂ、各種データを格納すると共にＣＰＵ５２３ａの処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ５２３ｃ等を内蔵している。また、ＲＯＭ５２３ｂ内（＝記憶手段）には、センサ部５１を貯蔵タンク２０に設置した状態での各検出用電極ＰＥ₁〜ＰＥ₈の高さＨ₁〜Ｈ₈（図１）が配置高さ情報として予め記憶されている。

このμＣＯＭ５２３内に内蔵されたＣＰＵ５２３ａは、差動増幅器Ａ₁〜Ａ₈から出力される検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の静電容量出力Ｃ₁〜Ｃ₈の各々と基準用電極対ＰＥrefの静電容量出力Ｃrefとの差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈に基づき検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の各々について液体３０に浸漬しているか否かを判断し、その判断に基づいて液面高さを検出する液面高さ検出処理を行う。

上述した構成の液面高さ検出装置の動作について、液面高さ検出処理におけるＣＰＵ５２３ａの処理手順を示す図５のフローチャートを参照して以下説明する。まず、ＣＰＵ５２３ａは、差動増幅器Ａ₁〜Ａ₈から出力される検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の静電容量出力Ｃ₁〜Ｃ₈の各々と基準用電極対ＰＥrefの静電容量出力Ｃrefとの差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈を取り込む取込処理を行う（ステップＳ１）。次に、ＣＰＵ５２３ａは、取り込んだ差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈に基づき検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の各々について液体３０に浸漬しているか否かを判断する浸漬判断処理を行う（ステップＳ２）。

上述したように基準用電極対ＰＥrefは、隔壁６０よりも高さ方向Ｙ１上側に配置されるため、必ず貯蔵タンク２０内の気体中に存在し、液体３０に浸漬することがない。しかも、基準用電極対ＰＥrefは、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈と同一形状であるため、その静電容量出力Ｃrefは液体３０に浸漬していない状態での検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の静電容量出力Ｃ₁〜Ｃ₈と同じになる。

従って、液体３０に浸漬していない検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の静電容量出力Ｃ₁〜Ｃ₈と基準用電極対ＰＥrefの静電容量出力Ｃrefとの差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₂はほぼ０となる。一方、液体３０に浸漬すると検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の静電容量出力Ｃ₁〜Ｃ₈が大きくなり、差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₂も大きくなる。そこで、浸漬判断処理においてＣＰＵ５２３ａは、差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈と閾値とを比較し、閾値を超えている差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈に対応する検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈は液体３０に浸漬されていると判断し、閾値以下の差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈に対応する検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈は液体３０に浸漬されていないと判断する。

上述したように基準用電極対ＰＥrefの静電容量出力Ｃrefは液体３０に浸漬していない検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の静電容量出力Ｃ₁〜Ｃ₈と同じである。このため、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の各々と基準用電極対ＰＥrefとの静電容量の差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈は貯蔵タンク２０内の気体誘電率の変動の影響を受けない値となり、この静電容量の差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈に基づき液体３０に浸漬しているか否かを判断することにより、気体誘電率の変動による検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の静電容量出力Ｃ₁〜Ｃ₈の変動分を予め把握しておかなくても、正確に液体３０に浸漬しているか否かを判断することができ、安価に、かつ、正確に液面高さを検出できる。

次に、ＣＰＵ５２３ａは、浸漬判断処理の結果に基づいて液面高さを検出する高さ検出処理を行い（ステップＳ３）、図示しない表示器に表示する表示処理を行った後（ステップＳ４）、処理を終了する。高さ検出処理においてＣＰＵ５２３ａは液体３０に浸漬されていると判断された検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈のうち、最も高い位置に配置されている検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の高さＨ₁〜Ｈ₈を液面高さとする。

上述した液面高さ検出装置によれば、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈と基準用電極対ＰＥrefとが同一絶縁基板５１１上に搭載されている。従って、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈と基準用電極対ＰＥrefとの双方の静電容量出力Ｃ₁〜Ｃ₈、Ｃrefが絶縁基板５１１の温度変化に応じて同様に変動するため、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の各々と基準用電極対ＰＥrefとの静電容量の差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈は絶縁基板５１１の温度変化の影響を受けない値となる。このため、より一層正確に液体３０に浸漬しているか否かを判断することができる。しかも、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈及び基準用電極対ＰＥrefの貯蔵タンク２０に対する設置も容易となる。

また、上述した液面高さ検出装置によれば、予めＲＯＭ５２３ｂ内に配置高さ情報として検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の高さＨ₁〜Ｈ₈を記憶させておき、この配置高さ情報に基づいて液体に浸漬していると判断された検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈のうちの最も高い位置に配置されている検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の高さＨ₁〜Ｈ₈を求め、求めた高さＨ₁〜Ｈ₈を液面高さとしている。これにより、ＲＯＭ５２３ｂに記憶されている配置高さ情報は液体の誘電率の影響を受けることない情報であるため正確な液面高さを検出することができる。

なお、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈及び基準用電極対ＰＥrefとしては、上述した実施形態に示す櫛歯状や、絶縁基板５１１に搭載されたものに限定されるものでなく、液体３０に浸漬状態に応じて、つまり液面高さに応じて静電容量が変化するように互いに対向しているものならばなんでもよい。例えば、一対の電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈、ＰＥrefを、大半径の円筒状電極と、この大半径の円筒状電極内に挿入された小半径の円筒状電極とから構成し、高さ方向Ｙ１に積み重ねたものであってもよい。また、一対の板状電極を互いに所定間隔離間して対向させた状態で、高さ方向Ｙ１に積み重ねたものであってもよい。

また、上述した実施形態では、差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈と閾値とを比較し、閾値を超えている差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈に対応する検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈は液体３０に浸漬されていると判断し、閾値以下の差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈に対応する検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈は液体３０に浸漬されていないと判断していた。しかしながら、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の各々について液体３０に浸漬しているか否かの判断は上述した実施形態に限定されるものではなく、差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈に基づいて浸漬判断することができる方法であればなんでもよい。

また、上述した液面高さ検出回路５２の構成は図２に示すものに限定されるものではなく、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の各々と基準用電極対ＰＥrefとの静電容量の差に基づき検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の各々について液体３０に浸漬しているか否かを判断し、判断に基づいて液面高さを検出できる構成であればどんな構成であってもよい。例えば、本実施形態では、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の各々に対応して周波数／電圧変換器５２２や、差動増幅器Ａ₁〜Ａ₈を設けていた。しかしながら、切替スイッチなどを用いて検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈に対して単一の周波数／電圧変換器や、差動増幅器を設けることも考えられる。

また、上述した実施形態では、図２に示すように、差動増幅器Ａ₁〜Ａ₈によって、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の各々と基準用電極対ＰＥrefとの静電容量の差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈を求めていた。しかしながら、例えば、図６に示すように、ＣＰＵ５２３ａに直接、静電容量出力Ｃref、Ｃ₁〜Ｃ₈を供給して、ＣＰＵ５２３ａが静電容量出力Ｃ₁〜Ｃ₈と静電容量出力Ｃrefとの差分を求めるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、ＲＯＭ５２３ｂ内に記憶させる配置高さ情報として、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の高さＨ₁〜Ｈ₈を記憶させていた。しかしながら、配置高さ情報としては、この限りではなく、各検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の高さＨ₁〜Ｈ₈が求められるような情報であればよい。例えば、配置高さ情報として、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の配置間隔をＲＯＭ５２３ｂ内に記憶させても、この配置間隔から配置高さを求めることができる。

また、上述した実施形態では、各検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の最上端までの高さを検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の高さＨ₁〜Ｈ₈（配置高さ）として定めていた。しかしながら、本発明はこの限りではなく、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の高さＨ₁〜Ｈ₈としては、各検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の最下端から最上端の間の何れか１点の高さに定めておけばよい。

また、上述した実施形態では、各検出用電極対ＰＥ１〜ＰＥ８を互いに離して配置していたが、検出用電極対ＰＥ１〜ＰＥ８の櫛歯が等間隔に配置されるように、各検出用電極対ＰＥ１〜ＰＥ８間の距離を離さずに配置して、より液面高さの検出精度を向上させることも考えられる。

また、上述した実施形態では、ＲＯＭ５２３ｂに予め検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の高さＨ₁〜Ｈ₈を記憶させておき、液体３０に浸漬されていると判断された検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈のうち、最も高い位置に配置されている検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の高さＨ₁〜Ｈ₈を液面高さとして検出していた。しかしながら、液面高さの検出としては、この実施形態に限ったものではなく、液体３０に浸漬されているか否かの判断結果を用いて液面高さを検出できる方法であればどんな方法であってもよい。

例えば、上述した実施形態では、液体３０に浸漬されていると判断された検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈のうち、最も高い位置に配置されている検出用電極対がＰＥ_nであったときは、たとえ検出用電極対ＰＥ_nの３／４しか液体３０に浸漬していない場合であっても、検出用電極対ＰＥ_nが完全に液体３０に浸漬した場合の液面高さが検出されていた。しかしながら、検出用電極対ＰＥ_nについて、さらにどの高さまで液体３０が浸漬しているかを求めて、より精度の高い液面高さ検出を行うことも考えられる。

詳しくは、図７に示す液面高さ検出処理におけるＣＰＵ５２３ａの処理手順を示すフローチャートを参照して以下説明する。このとき、液面高さ検出回路５２の構成としては、図６に示すように、ＣＰＵ５２３ａに静電容量出力Ｃ₁〜Ｃ₈及びＣrefが各々供給されるような構成にする必要がある。

まず、ＣＰＵ５２３ａは、周波数／電圧変換器５２２から出力される検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の静電容量出力Ｃ₁〜Ｃ₈及び基準用電極対ＰＥrefの静電容量出力Ｃrefを取り込む取込処理を行う（ステップＳ５）。次に、ＣＰＵ５２３ａは静電容量出力Ｃ₁〜Ｃ₈の各々と静電容量出力Ｃrefとの差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈を求める差分検出処理を行う（ステップＳ６）。

その後、ＣＰＵ５２３ａは、求めた差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈に基づき検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の各々について液体３０に浸漬しているか否かを判断する浸漬判断処理を行う（ステップＳ７）。具体的に、浸漬判断処理においてＣＰＵ５２３ａは、差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈と閾値とを比較し、閾値を超えている差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈に対応する検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈うち、最も高い位置に配置されている検出用電極対ＰＥ_nを半浸漬状態（検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈全体が液体３０に浸漬しておらず、少なくとも一部が気体に触れている状態）であると判断し、検出用電極対ＰＥ_nより低い位置に配置されている検出用電極対ＰＥ_n-1〜ＰＥ₁を完全浸漬状態（検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈全体が液体３０に浸漬している状態）と判断する。また、閾値以下の差分出力Ｃｓ₁〜Ｃｓ₈に対応する検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈は液体３０に浸漬されていないと判断する。

次に、ＣＰＵ５２３ａは、検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈のうちの最も高い位置に配置されている検出用電極対ＰＥ_nの高さ方向最下端までの高さを求め、完全浸漬部分の高さとして検出する完浸漬高さ検出処理を行う（ステップＳ８）。検出用電極対ＰＥ_nの最下端までの高さを求める一例としては、完全浸漬状態の検出用電極対ＰＥ_n-1〜ＰＥ₁の静電容量に基づいて求めることが考えられる。その一例としては、検出用電極対ＰＥ_n-1〜ＰＥ₁の静電容量の和（＝Ｃ_n-1＋…＋Ｃ₁）に変換係数Ｋを乗じた値Ｋ・（Ｃ_n-1＋…＋Ｃ₁）を検出用電極対ＰＥ_nの最下端までの高さ、つまり、完全浸漬部分の高さとする。また、ＲＯＭ５２３ｂ内に予め各検出用電極ＰＥ₁〜ＰＥ₈の最下端の高さ情報を記憶させて、この最下端の高さ情報に基づいて求めることが考えられる。

次に、ＣＰＵ５２３ａは、半浸漬状態の検出用電極対ＰＥ_n（言い換えると全検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈のうちの最も高い位置に配置されている検出用電極対ＰＥ_n）の高さ方向最下端から液面３１までの高さを求め、半浸漬部分の高さとして検出する半浸漬高さ検出処理を行う（ステップＳ９）。上述した変換係数Ｋを乗じた値Ｋ・Ｃ_nを半浸漬部分の高さとする。また、例えば検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈が１／２、３／４浸漬したときの静電容量Ｃ_1/2、Ｃ_3/4と、半浸漬状態の検出用電極対ＰＥ_nの静電容量Ｃ_nとを比較して、１／２浸漬した状態であると判断できれば検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の高さ方向長の１／２を半浸漬部分の高さとし、３／４浸漬した状態であると判断できれば検出用電極対ＰＥ₁〜ＰＥ₈の高さ方向長の３／４を半浸漬部分の高さとしてもよい。その後、ＣＰＵ５２３ａは、上述した完全浸漬高さ検出処理及び半浸漬高さ検出処理により求めた完全浸漬高さと半浸漬高さとの和を液面高さとして検出し（ステップＳ１０）、図示しない表示器に検出した液面高さを表示して（ステップＳ１１）、処理を終了する。

本発明の液面高さ検出装置を設置した貯蔵タンク２０の断面図である。 本発明の液面高さ検出装置を示す回路図である。 図１に示す液面高さ検出装置を設置した貯蔵タンク２０のＩ−Ｉ線断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図１に示す通気穴６１の拡大断面図及び拡大上面図である。 液面高さ検出処理におけるＣＰＵ５２３ａの処理手順を示すフローチャートである。 他の実施形態における液面高さ検出装置を示す回路図である。 他の実施形態における液面高さ検出処理におけるＣＰＵ５２３ａの処理手順を示すフローチャートである。 従来の液面高さ検出装置の一例を示す図である。

符号の説明

２０ 貯蔵タンク
３０ 液体
５１１ 絶縁基板（基板）
５２ 液面高さ検出回路（液面高さ検出手段）
５２３ｂ ＲＯＭ（記憶手段）
６０ 隔壁
Ｈmax 最大液面高さ
ＰＥ₁〜ＰＥ₈ 検出用電極対
Ｐref 基準用電極対
Ｙ１ 高さ方向

Claims (6)

1. 液体を貯蔵する貯蔵タンクに設置され、前記液体の液面高さを検出する液面高さ検出装置であって、
   前記貯蔵タンクの高さ方向に並んで配置される複数の検出用電極対と、
   前記貯蔵タンクの最大液面高さよりも高さ方向上側に配置され、前記複数の検出用電極対と同一形状の基準用電極対と、
   前記複数の検出用電極対の各々と前記基準用電極対との静電容量の差に基づき前記複数の検出用電極対の各々について前記液体に浸漬しているか否かを判断し、当該判断に基づいて液面高さを検出する液面高さ検出手段とを備えたことを特徴とする液面高さ検出装置。
2. 請求項１記載の液面高さ検出装置であって、
   前記検出用電極対と前記基準用電極対とは、同一基板上に搭載されていることを特徴とする液面高さ検出装置。
3. 請求項１又は２記載の液面高さ検出装置であって、
   前記貯蔵タンク内の前記最大液面高さよりも高さ方向上側に配置され、前記貯蔵タンクの高さ方向を隔てる隔壁をさらに備え、
   前記基準用電極対は前記隔壁よりも高さ方向上側に配置されることを特徴とする液面高さ検出装置。
4. 請求項３記載の液面高さ検出装置であって、
   前記隔壁には、当該隔壁を貫通する通気穴が形成されていることを特徴とする液面高さ検出装置。
5. 請求項１〜４何れか１項記載の液面高さ検出装置であって、
   前記各検出電極対の配置高さに関する配置高さ情報がそれぞれ記憶される記憶手段をさらに備え、
   前記液面高さ検出手段は、前記記憶手段に記憶された配置高さ情報に基づいて前記液面に浸漬していると判断された検出用電極対のうちの最も高い位置に配置されている検出用電極対の配置高さを求めて、前記液面高さとして検出することを特徴とする液面高さ検出装置。
6. 請求項１〜４何れか１項記載の液面高さ検出装置であって、
   前記液面高さ検出手段は、前記液面に浸漬していると判断された検出用電極対のうちの最も高い位置に配置されている検出用電極対の最下端までの高さと、前記最も高い位置に配置されている検出用電極対の静電容量に基づいて求めた当該検出用電極対の高さ方向最下端から液面までの高さとの和を前記液面高さとして検出することを特徴とする液面高さ検出装置。

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