JP5778024B2 - センサ装置 - Google Patents

Description

本明細書では、液体の液位と、液体中の特定の物質の濃度と、液体の温度を検出するためのセンサ装置を開示する。

特許文献１には、基板上に、燃料の液位を検出するための一対の液位用電極が配置されているセンサ装置が開示されている。このセンサ装置では、一対の液位用電極の静電容量を用いて、液位が特定される。一対の液位用電極の静電容量は、液体の液位に応じて変化すると共に、液体の誘電率に応じて変化する。このセンサ装置では、一対の液位用電極とは別に、液体の誘電率を検出するための一対の誘電率用電極が、基板上に配置されている。なお、一対の液位用電極と一対の誘電率用電極の間に、アース電極が配置されている。

特開昭６３−７９０１６号公報

検出対象の液体が複数種類の物質の混合物である場合、液体の誘電率は、液体に含まれる複数種類の物質の比率（即ち物質の濃度）に応じて変化する。さらに、液体の誘電率は、液体の温度に応じて変化する。このため、液体の液位と、液体中の特定の物質の濃度とを適切に特定するには、液体の温度を特定する必要がある。

センサ装置は、液体を貯留する容器（例えば燃料タンク内）に配置されるため、できるだけ小さくすることが望ましい。その一方、センサ装置を小さくするために各電極を近接した位置に配置すると、各電極間で不要な静電容量（浮遊容量、寄生容量）が生じ、検出精度を悪化させる。そこで、本明細書では、液体の液位と、液体中の特定の物質の濃度と、液体の温度を特定するための電極が、１個の基板上に適切に配置されているセンサ装置を提供する。

本明細書で開示される技術は、液体の液位と、液体中の特定の物質の濃度と、液体の温度を検出するためのセンサ装置に関する。センサ装置は、基板と、前記基板上に配置されており、前記液位を検出するための液位用電極と、前記基板上に配置されており、前記濃度を検出するための液質用電極と、前記基板上に配置されており、前記温度を検出するための温度用電極と、前記基板上に配置されており、基準電位に維持される基準電極と、前記液質用電極の一部を覆っており、前記液質用電極との電位差が一定に維持されるシールド電極と、を備え、前記基準電極は、前記液位用電極と前記液質用電極と前記温度用電極のうち、少なくともいずれか２個の電極の間に配置されている。
本明細書で開示される他の技術は、液体の液位と液体中の特定の物質の濃度と液体の温度を検出するためのセンサ装置である。このセンサ装置は、基板と液位用電極と液質用電極と温度用電極と基準電極とを備える。液位用電極は、基板上に配置されており、液位を検出するための電極である。液質用電極は、基板上に配置されており、濃度を検出するための電極である。温度用電極は、基板上に配置されており、温度を検出するための電極である。基準電極は、基板上に配置されており、基準電位に維持される。基準電極は、液位用電極と液質用電極と温度用電極のうち、少なくともいずれか２個の電極の間に配置されている。

このセンサ装置は、液位用電極と液質用電極と温度用電極の３個の電極が、１個の基板上に配置されている。このため、液位用電極と液質用電極と温度用電極を、複数個の基板に分けて配置する構成と比較して、センサ装置を小さくし得る。

また、基準電極が、液位用電極と液質用電極と温度用電極のうち、少なくともいずれか２個の電極の間に配置されている。このため、基準電極を挟む２個の電極の電位差によって、これら２個の電極間に不要な静電容量（浮遊容量、寄生容量）が生じることを抑制することができる。この結果、検出誤差を低減することができる。この構成によれば、液体の液位と、液体中の特定の物質の濃度と、液体の温度を特定するための電極を、１個の基板上に適切に配置することができる。

前記センサ装置は、液位用電極と液質用電極の少なくとも一方の特定の電極と、基準電極とは、隣り合って配置されていてもよい。かかる構成において、上記の特定の電極に信号が供給されると、上記の特定の電極と基準電極との間に電荷が蓄えられる。したがって、上記の特定の電極と基準電極との間の静電容量を用いて、液位又は濃度を特定することができる。この構成によれば、浮遊容量を抑制するための基準電極を、液位又は濃度を特定するために用いることができる。基準電極とは別に、上記の特定の電極に対応する電極を、基板上に設ける必要がない。

温度用電極に一端が接続されている温度検出素子を、さらに備えていてもよい。基準電極は、温度検出素子の他端に接続されていてもよい。この構成によれば、基準電極とは別に、温度検出素子用の電極を、基板上に設ける必要がない。なお、温度検出素子は、例えば、サーミスタであってもよい。

液位用電極と液質用電極と温度用電極と基準電極とは、基板上において、上下方向に伸びていてもよい。液質用電極の一部は、液位用電極よりも下方に配置されていてもよい。基準電極の下方部分は、温度用電極と液質用電極の一部との間に配置されていてもよい。基準電極の上方部分は、温度用電極と液位用電極との間に配置されていてもよい。かかる構成においては、液位用電極に信号が供給される間に、基準電極と液位用電極との間に電荷が蓄えられてもよい。液質用電極に信号が供給される間に、基準電極と液質用電極との間に電荷が蓄えられてもよい。この構成では、基準電極は、液位用電極に対応する電極と、液質用電極に対応する電極と、基準電極のための電極との３種類の機能を実現する。基板上に設ける電極の個数を少なくすることができるため、センサ装置を小さくすることができる。

第１実施例のセンサシステムの概略を示す。 第２実施例のセンサ装置を示す。 第３実施例のセンサ装置を示す。 第４実施例のセンサ装置を示す。 第５実施例のセンサ装置を示す。

図１に示すように、センサシステム２は、センサ装置１０と特定装置５０とを備える。センサシステム２は、ガソリンとエタノールとの混合燃料を燃料とする自動車に搭載される。

センサ装置１０は、基板１１と、液質用電極１２と、液位用電極１４と、基準電極１６と、サーミスタ用電極１８と、サーミスタ２０と、シールド電極２２と、を備える。基板１１は、矩形状の平板である。基板１１の一方の面には、各部１２，１４，１６，１８，２０，２２が配置されている。

液質用電極１２は、複数個（図１では３個）の第１の電極部分１２ａ（なお、図１では１個の第１の電極部分１２ａのみに符号を付している）と、第２の電極部分１２ｂとを備える。第２の電極部分１２ｂは、基板１１の長手方向（燃料タンクの深さ方向）に、直線状に伸びている。第２の電極部分１２ｂの上端は、基板１１の上端に位置する。第２の電極部分１２ｂは、複数個の第１の電極部分１２ａの一方の端（図１の右側の端）に接続されている。これにより、複数個の第１の電極部分１２ａは、第２の電極部分１２ｂに電気的に接続される。複数個の第１の電極部分１２ａは、互いに平行に、かつ、第２の電極部分１２ｂに対して垂直に配置されている。複数個の第１の電極部分１２ａは、基板１１の長手方向に等間隔に配置されている。液質用電極１２の下端は、基板１１の下端から１．０ｃｍ以上上方に配置されている。

第２の電極部分１２ｂのうち、最も上方に位置する第１の電極部分１２ａよりも上方の範囲では、第２の電極部分１２ｂは、シールド電極２２で覆われている。換言すると、第２の電極部分１２ｂは、基板１１とシールド電極２２との間に挟まれている。シールド電極２２は、基板１１の上端付近から最も上方に位置する第１の電極部分１２ａに接続さている位置付近までの間の第２の電極部分１２ｂを覆っている。

液質用電極１２の左隣には、液位用電極１４が配置されている。液位用電極１４は、液質用電極１２の第１の電極部分１２ａよりも上方に配置されている。即ち、液位用電極１４は、液質用電極１２の第２の電極部分１２ｂのうち、シールド電極２２で覆われている範囲の隣に配置されている。

液位用電極１４は、複数個（図１では１０個）の第１の電極部分１４ａ（なお、図１では１個の第１の電極部分１４ａのみに符号を付している）と、第２の電極部分１４ｂとを備える。第２の電極部分１４ｂは、基板１１の長手方向に伸びている。第２の電極部分１４ｂは、液質用電極１２の第２の電極部分１２ｂと平行に配置されている。第２の電極部分１４ｂの上端は、基板１１の上端に位置する。第２の電極部分１４ｂは、複数個の第１の電極部分１４ａの一方の端（図１の右側の端）に接続されている。これにより、複数個の第１の電極部分１４ａは、第２の電極部分１４ｂに電気的に接続される。複数個の第１の電極部分１４ａは、互いに平行に、かつ、第２の電極部分１４ｂに対して垂直に配置されている。即ち、複数個の第１の電極部分１４ａは、液質用電極１２の第１の電極部分１２ａと平行に配置されている。複数個の第１の電極部分１４ａは、基板１１の長手方向に等間隔に配置されている。

液位用電極１４の左隣には、基準電極１６が配置されている。基準電極１６は、複数個（図１では１０個）の第３の電極部分１６ａ（なお、図１では１個の第３の電極部分１６ａのみに符号を付している）と、複数個（図１では３個）の第４の電極部分１６ｃと、第５の電極部分１６ｂとを備える。第５の電極部分１６ｂは、基板１１の長手方向に伸びている。第５の電極部分１６ｂｂの上端は、基板１１の上端に位置する。第５の電極部分１６ｂは、複数個の第３の電極部分１６ａ及び複数個の第４の電極部分１６ｃの一方の端（図１の左側の端）に接続されている。これにより、複数個の第３の電極部分１６ａと複数個の第４の電極部分１６ｃは、第５の電極部分１６ｂに電気的に接続される。

複数個の第３の電極部分１６ａは、基板１１の上下方向において、液位用電極１４と重複する範囲に配置されている。複数個の第３の電極部分１６ａは、互いに平行に、かつ、第５の電極部分１６ｂに対して垂直に配置されている。複数個の第３の電極部分１６ａは、基板１１の長手方向に等間隔に配置されている。基板１１の上端から下端に沿って見たときに、第３の電極部分１６ａと第１の電極部分１４ａとは、交互に配置されている。

複数個の第４の電極部分１６ｃは、基板１１の上下方向において、複数個の第３の電極部分１６ａ及び液位用電極１４よりも下方に位置する。複数個の第４の電極部分１６ｃは、互いに平行に、かつ、第５の電極部分１６ｂに対して垂直に配置されている。複数個の第４の電極部分１６ｃは、基板１１の長手方向に等間隔に配置されている。基板１１の上端から下端に沿って見たときに、第４の電極部分１６ｃと第１の電極部分１２ａとは、交互に配置されている。

第５の電極部分１６ｂは、最も下に位置する第４の電極部分１６ｃ及び最も下に位置する第１の電極部分１２ａよりも下方まで伸びている。第５の電極部分１６ｂの下端は、複数個の第４の電極部分１６ｃと平行に、右側に向かって伸びる。第５の電極部分１６ｂの右端は、液質用電極１２の第２の電極部分１２ｂを越えて、基板１１の右端辺付近に達する。第５の電極部分１６ｂは、その右端から左側に向かって折り返している。

第５の電極部分１６ｂは、基板１１の下端付近で、サーミスタ２０に接続されている。即ち、サーミスタ２０は、液質用電極１２及び液位用電極１４よりも下方に配置されている。サーミスタ２０の第５の電極部分１６ｂが接続されている側とは反対側（即ち左側）には、サーミスタ用電極１８が接続されている。サーミスタ用電極１８は、サーミスタ２０から左方向に伸び、その後、下方から上方に向かって伸びている。サーミスタ用電極１８の上端は、基板１１の上端に位置する。サーミスタ用電極１８は、第５の電極部分１６ｂの左隣に配置されている。

第５の電極部分１６ｂの上方部分は、液位用電極１４とサーミスタ用電極１８の間に配置されている。第５の電極部分１６ｂの下方部分は、液質用電極１２とサーミスタ用電極１８の間に配置されている。基板１１の上下方向において、液位用電極１４が配置されている範囲では、基板１１の右端から、液質用電極１２、液位用電極１４、第５の電極部分１６ｂ、サーミスタ用電極１８の順に並んでいる。

センサ装置１０を燃料タンク内に配置する場合、基板１１の下端を、燃料タンクの底面に接触させて配置する。この結果、サーミスタ２０は、燃料タンクの底部付近に位置する。液質用電極１２の下端は、燃料タンクの底面よりも１．０ｃｍ以上上方に位置する。なお、第１の電極部分１２ａと第４の電極部分１６ｃとは、通常、燃料タンク内の燃料に浸かっている。

特定装置５０は、発振回路５２と、直流電源５３と、３個の抵抗器５４ａ〜５４ｃと、２個の整流部５６ａ，５６ｂと、２個の増幅部５８ａ，５８ｂと、演算部６０と、オペアンプ６２と、を備える。発振回路５２は、予め決められた周期（例えば、１０Ｈｚ〜５０ｋＨｚ）の信号（交流電圧）を発生させる。

発振回路５２は、抵抗器５４ａを介して液質用電極１２の上端に接続され、抵抗器５４ｂを介して液位用電極１４の上端に接続されている。この構成によれば、２個の抵抗器５４ａ，５４ｂの抵抗値を個別に設定することができるため、各電極１２，１４に供給される信号の振幅（電圧の大きさ）を、個別に調整することができる。また、発振回路５２は、抵抗器５４ａとオペアンプ６２とを介して、シールド電極２２の上端に接続されている。直流電源５３は、抵抗器５４ｃを介してサーミスタ用電極１８の上端に接続されている。

基準電極１６の第５の電極部分１６ｂの上端は、接地されている。直流電源５３からサーミスタ用電極１８に信号（直流電圧）が供給されると、その信号はサーミスタ２０に供給される。サーミスタ２０の抵抗値は、燃料の温度に相関して変化する。抵抗器５４ｃの抵抗値が一定であることから、燃料の温度に相関して、サーミスタ２０に供給される信号、即ち、サーミスタ用電極１８に供給される信号の大きさが変化する。

発振回路５２から液質用電極１２に信号が供給される場合、液質用電極１２と基準電極１６との間、主に、第１の電極部分１２ａと第４の電極部分１６ｃとの間に、電荷が蓄えられる。液質用電極１２と基準電極１６の静電容量は、燃料中のエタノールの濃度と相関を有する。即ち、第１の電極部分１２ａと第４の電極部分１６ｃとが位置する範囲において、燃料中のエタノールの濃度が検出される。さらに、液質用電極１２と基準電極１６の静電容量は、燃料の温度と相関を有する。抵抗器５４ｂの抵抗値が一定であることから、燃料の温度とエタノールの濃度に相関して、液質用電極１２に供給される信号の振幅が変化する。

また、発振回路５２から液質用電極１２に信号が供給される場合、オペアンプ６２を介して増幅された信号が、シールド電極２２にも供給される。シールド電極２２に供給される信号と液質用電極１２に供給される信号とは、同一周波数である。この結果、シールド電極２２と液質用電極１２との間の電位差は一定に維持される。なお、シールド電極２２と液質用電極１２の静電容量は、燃料タンク内の燃料の液位と相関を有する。しかしながら、シールド電極２２と液質用電極１２の静電容量の液位に対する変化量は、液質用電極１２と基準電極１６の静電容量と比較して、無視できる程度に小さい。

発振回路５２から液位用電極１４に信号が供給される場合、液位用電極１４と基準電極１６との間、主に、第１の電極部分１４ａと第３の電極部分１６ａとの間に、電荷が蓄えられる。液位用電極１４と基準電極１６の静電容量は、液位用電極１４のうち、燃料に浸かっている部分の長さ、即ち、燃料タンク内の燃料の液位と相関を有する。即ち、第１の電極部分１４ａと第３の電極部分１６ａとが位置する範囲において、燃料の液位が検出される。さらに、液位用電極１４と基準電極１６の静電容量は、燃料中のエタノールの濃度（即ち燃料の誘電率）と相関を有する。抵抗器５４ｂの抵抗値が一定であることから、燃料の液位とエタノールの濃度に相関して、液位用電極１４に供給される信号の振幅が変化する。

抵抗器５４ａと液質用電極１２との間には、整流部５６ａが直接接続されている。発振回路５２から液質用電極１２に信号が供給される場合、整流部５６ａには、液質用電極１２に入力される信号と同一の信号が入力される。整流部５６ａは、入力された信号を整流して、増幅部５８ａに出力する。増幅部５８ａは、入力された信号を増幅して、演算部６０（ＭＣＵ）に出力する。

同様に、抵抗器５４ｂと液位用電極１４との間には、整流部５６ｂが接続されている。発振回路５２から信号が供給される場合、液位用電極１４に入力される信号と同一の信号が整流部５６ｂに入力される。この結果、演算部６０には、整流部５６ｂで整流され増幅部５８ｂで増幅された信号が入力される。

抵抗器５４ｃとサーミスタ用電極１８との間には、演算部６０が接続されている。直流電源５３から信号が供給される場合、サーミスタ用電極１８（即ちサーミスタ２０）に入力される信号と同一の信号が、演算部６０に入力される。サーミスタ用電極１８と演算部６０には、直流電源５３からの直流電圧の信号が入力される。このため、直流電源５３と演算部６０との間に、整流部と増幅部とを配置しなくて済む。この構成によれば、サーミスタ用電極１８に交流電圧の信号が供給される場合と比較して、演算部６０に入力される信号を処理しなくて済む。

演算部６０は、温度データベースと、エタノール濃度データベースと、液位データベースと、を予め記憶している。温度データベースは、サーミスタ２０に入力される信号と相関を有する信号と、混合燃料の温度と、の相関関係を示す。エタノール濃度データベースは、増幅部５８ａから入力される信号、即ち、液質用電極１２に入力される信号と相関を有する信号と、混合燃料の温度と、混合燃料に含まれるエタノールの濃度と、の相関関係を示す。液位データベースは、混合燃料に含まれるエタノールの濃度（即ち燃料の誘電率）と、増幅部５８ｂから入力される信号、即ち、液位用電極１４に入力される信号と相関を有する信号と、の相関関係を示す。なお、演算部６０は、上記の各データベースを記憶する替わりに、入力される信号を用いて、混合燃料の温度等を算出するための数式を記憶していてもよい。

センサ装置１０では、基板１１上において、液質用電極１２とサーミスタ用電極１８との間に、基準電極１６の第５の電極部分１６ｂが配置されている。第５の電極部分１６ｂの上端は接地されており、第５の電極部分１６ｂの下端は、サーミスタ２０を介してサーミスタ用電極１８に接続されている。第５の電極部分１６ｂの抵抗値は、サーミスタ２０の抵抗値と比較して十分に小さいため、直流電源５３からサーミスタ用電極１８に信号が供給されている間の第５の電極部分１６ｂの電位は、一定（即ち０Ｖ）に維持される。

このため、発振回路５２と直流電源５３とから、センサ装置１０に同時に信号が供給されたとしても、第５の電極部分１６ｂが液質用電極１２とサーミスタ用電極１８との間に配置されているために、液質用電極１２とサーミスタ用電極１８との電位差によって、液質用電極１２とサーミスタ用電極１８との間に電荷が蓄えられること（浮遊容量）が抑制される。

同様に、センサ装置１０では、基板１１上において、液位用電極１４とサーミスタ用電極１８との間に、基準電極１６の第５の電極部分１６ｂが配置されている。この結果、液位用電極１４とサーミスタ用電極１８との電位差によって、液位用電極１４とサーミスタ用電極１８との間に、電荷が蓄えられること（浮遊容量）を抑制される。この構成によれば、燃料の液位と燃料中のエタノールの濃度と燃料の温度とを特定するための電極１２，１４，１８を、１個の基板１１上に適切に配置する。

センサ装置１０では、第５の電極部分１６ｂと液質用電極１２との間の静電容量及び第５の電極部分１６ｂと液位用電極１４との間の静電容量を用いて、燃料の液位とエタノールの濃度とが特定される。この構成によれば、浮遊容量を抑制するための第５の電極部分１６ｂを、各電極１２，１４に対応する接地電極として用いることができる。このため、各電極１２，１４に対応する接地電極を、基準電極１６とは別に基板１１上に設ける必要がなく、センサ装置１０を小さくすることができる。

また、基準電極１６の第５の電極部分１６ｂとサーミスタ用電極１８との間には、サーミスタ２０が配置されている。浮遊容量を抑制する第５の電極部分１６ｂを、サーミスタ２０を接地するための電極として用いることができる。このため、サーミスタ２０を接地するための電極を、基準電極１６とは別に基板１１上に設ける必要がなく、センサ装置１０を小さくすることができる。

即ち、基準電極１６は、浮遊容量を抑制する機能と、各電極１２，１４に対応する接地電極の機能と、サーミスタ２０を接地する機能と、の３種類の機能を実現している。このように、１個の基準電極１６に複数個の機能を担わせることによって、基板１１上に設ける電極の個数を少なくすることができる。

（第２実施例）
図２に示すセンサ装置１００は、基板１０１と、液質用電極１０２と、液位用電極対１０３と、基準電極１０６と、サーミスタ用電極１０８と、サーミスタ１２０と、を備える。基板１０１と液質用電極１０２とサーミスタ用電極１０８のそれぞれは、図１の基板１１と液質用電極１２とサーミスタ用電極１８のそれぞれと同様の構成を有する。即ち、液質用電極１０２は、液質用電極１２の各電極部分１２ａ，１２ｂと同様に、各電極部分１０２ａ，１０２ｂを備える。液質用電極１０２は、抵抗器（図示省略）を介して、発振回路１５２に接続される。サーミスタ電極１０８は、直流電源１５３に接続される。

液質用電極１０２の左隣には、液位用電極対１０３が配置されている。液位用電極対１０３は、液質用電極１０２の第１の電極部分１０２ａよりも上方に配置されている。液位用電極対１０３は、液位用電極１０４と基準電極１０５とを備える。

基板１０１の左右方向に沿って見ると、基準電極１０５は、液位用電極１０４と液質用電極１０２との間に配置されている。即ち、基準電極１０５は、液質用電極１０２の左隣に配置されていると共に、液位用電極１０４の右隣に配置されている。

液位用電極１０４は、複数個（図２では３１個）の第１の電極部分１０４ａ（なお、図２では１個の第１の電極部分１０４ａのみに符号を付している）と、第２の電極部分１０４ｂとを備える。第２の電極部分１０４ｂは、基板１０１の長手方向に伸びている。即ち、第２の電極部分１０４ｂは、液質用電極１０２の第２の電極部分１０２ｂと平行に配置されている。複数個の第１の電極部分１０４ａは、第２の電極部分１０４ｂに電気的に接続される。複数個の第１の電極部分１０４ａは、互いに平行に、かつ、第２の電極部分１０４ｂに対して垂直に配置されている。即ち、複数個の第１の電極部分１０４ａは、液質用電極１０２の第１の電極部分１０２ａと平行に配置されている。複数個の第１の電極部分１０４ａは、基板１０１の長手方向に等間隔に配置されている。液位用電極１０４は、抵抗器（図示省略）を介して、発振回路１５２に接続される。

基準電極１０５は、複数個（図２では３１個）の第１の電極部分１０５ａ（なお、図２では１個の第１の電極部分１０５ａのみに符号を付している）と、第２の電極部分１０５ｂとを備える。第２の電極部分１０５ｂは、基板１０１の長手方向に伸びている。即ち、第２の電極部分１０５ｂは、第２の電極部分１０４ｂと平行に配置されている。複数個の第１の電極部分１０５ａは、第２の電極部分１０５ｂに電気的に接続される。複数個の第１の電極部分１０５ａは、互いに平行に、かつ、第２の電極部分１０５ｂに対して垂直に配置されている。複数個の第１の電極部分１０５ａは、基板１０１の長手方向に等間隔に配置されている。基板１０１の上端から下端に沿って見たときに、第１の電極部分１０４ａと第１の電極部分１０５ａとは、交互に配置されている。基準電極１０５は、接地されている。

液位用電極対１０３の左隣には、基準電極１０６が配置されている。基準電極１０６は、図１の基準電極１６と同様に、複数個（図１では３個）の第４の電極部分１０６ａ（基準電極１６の第４の電極部分１６ｃに対応する）と、第５の電極部分１０６ｂｂとを備える。なお、基準電極１０６は、図１の第３の電極部分１６ａに対応する電極部分を備えていない。基準電極１０６は、接地されている。

センサ装置１００は、図１のセンサ装置１０と同様に、基板１０１上において、液質用電極１０２とサーミスタ用電極１０８との間に、基準電極１０６が配置されている。さらに、液位用電極１０４とサーミスタ用電極１０８との間に、基準電極１０６が配置されている。このため、液質用電極１０２とサーミスタ用電極１０８との間、及び、液位用電極１０４とサーミスタ用電極１０８との間の浮遊容量を抑制することができる。この構成によれば、燃料の液位と燃料中のエタノールの濃度と燃料の温度とを特定するための電極１０２，１０４，１０８を、１個の基板１０１上に適切に配置する。

また、センサ装置１００は、基板１０１上において、液質用電極１０２と液位用電極１０４との間に、基準電極１０５が配置されている。この結果、液質用電極１０２と液位用電極１０４との間の電位差によって、液質用電極１０２と液位用電極１０４との間に、静電容量（浮遊容量）が発生することを抑制することができる。

センサ装置１００では、基準電極１０６と液質用電極１０２との間の静電容量に基づいて、燃料の液質が特定される。また、基準電極１０６の第５の電極部分１０６ｂとサーミスタ用電極１０８との間には、サーミスタ１２０が配置されている。液質用電極１０２に対応する接地電極とサーミスタ１２０を接地するための電極とを、基準電極１０６とは別に基板１０１上に設ける必要がなく、センサ装置１００を小さくすることができる。

（第３実施例）
図３に示すセンサ装置２００は、基板２０１と、液質用電極２０２と、液位用電極対２０３と、基準電極２０６と、サーミスタ２２０と、サーミスタ用電極対２０８と、を備える。基板２０１と液質用電極２０２と液位用電極対２０３のそれぞれは、図２の基板１０１と液質用電極１０２と液位用電極対１０３のそれぞれと同様の構成を有する。即ち、液質用電極２０２は、液質用電極１０２の各電極部分１０２ａ，１０２ｂと同様に、各電極部分２０２ａ，２０２ｂを備える。液質用電極２０２は、抵抗器（図示省略）を介して、発振回路２５２に接続される。液位用電極対２０３は、液位用電極対１０３の各電極１０４（各電極部分１０４ａ，１０４ｂ），１０５（各電極部分１０５ａ，１０５ｂ）と同様に、各電極２０４（各電極部分２０４ａ，２０４ｂ），２０５（各電極部分２０５ａ，２０５ｂ）を備える。液位用電極２０４は、抵抗器（図示省略）を介して、発振回路２５２に接続される。基準電極２０５は、接地されている。

液位用電極対２０３の左隣には、基準電極２０６が配置されている。基準電極２０６は、複数個（図３では３個）の第４の電極部分２０６ａ（なお、図３では１個の第１の電極部分２０６ａのみに符号を付している）と、第５の電極部分２０６ｂとを備える。第５の電極部分２０６ｂは、基板２０１の長手方向に伸びている。即ち、第５の電極部分２０６ｂは、第２の電極部分２０２ｂと平行に配置されている。複数個の第４の電極部分２０６ａは、第５の電極部分２０６ｂに電気的に接続される。複数個の第４の電極部分２０６ａは、互いに平行に、かつ、第５の電極部分２０６ｂに対して垂直に配置されている。複数個の第４の電極部分２０６ａは、基板２０１の長手方向に等間隔に配置されている。基板２０１の上端から下端に沿って見たときに、第１の電極部分２０４ａと第４の電極部分２０６ａとは、交互に配置されている。基準電極２０６は、接地されている。

サーミスタ用電極対２０８は、直流電源２５３に接続されるサーミスタ用電極２０８ａと、接地される基準電極２０８ｂとを備える。サーミスタ用電極２０８ａは、基準電極２０６の左隣に配置されており、基板２０１の長手方向に伸びている。サーミスタ用電極２０８ａの下端は、サーミスタ２２０に接続されている。基準電極２０８ｂは、液質用電極２０２の右隣に配置されており、基板２０１の長手方向に伸びている。基準電極２０８ｂの下端は、サーミスタ２２０に接続されている。

基板２０１の上下方向において、液位用電極対２０３が配置されている範囲では、基板２０１の右端から、接地電極２０８ｂ、液質用電極２０２、基準電極２０５、液位用電極２０４、基準電極２０６、信号電極２０８ａの順に並んでいる。この構成によれば、センサ装置１０，１００と同様に、燃料の液位と燃料中のエタノールの濃度と燃料の温度とを特定するための電極２０２，２０４，２０８を、１個の基板２０１上に適切に配置する。

（第４実施例）
図４に示すセンサ装置３００は、基板３０１と、液質用電極３０２と、液位用電極対３０３と、基準電極３０６と、サーミスタ用電極３０８と、サーミスタ３２０と、を備える。基板３０１と液質用電極３０２と基準電極３０６とサーミスタ用電極３０８のそれぞれは、図２の基板１０１と液質用電極１０２と基準電極１０６とサーミスタ用電極１０８のそれぞれと同様の構成を有する。即ち、液質用電極３０２は、液質用電極１０２の各電極部分１０２ａ，１０２ｂと同様に、各電極部分３０２ａ，３０２ｂを備える。液質用電極３０２は、抵抗器（図示省略）を介して、発振回路３５２に接続される。また、基準電極３０６は、基準電極１０６の各電極部分１０６ａ，１０６ｂと同様に、各電極部分３０６ａ，３０６ｂを備える。基準電極３０６は、接地されている。サーミスタ用電極３０８は、直流電源３５３に接続される。

液質用電極３０２の左隣には、液位用電極対３０３が配置されている。液位用電極対３０３は、液質用電極３０２の第１の電極部分３０２ａよりも上方に配置されている。液位用電極対３０３は、液位用電極３０４と基準電極３０５とを備える。

なお、液位電極対３０３は、図２の液位電極対１０３と比較して、左右対称となっている（即ち、図２の液位電極対１０３では、基準電極１０５が右側に位置し液位電極１０４が右側に位置するのに対して、液位電極対３０３では、基準電極３０５が左側に位置し液位電極３０４が右側に位置する）点を除いて、液位電極対１０３の構成と同様である。即ち、液質用電極３０２の左隣には、液位用電極３０４が配置されており、液位用電極３０４と基準電極３０６との間には、基準電極３０５が配置されている。

液位用電極３０４は、液位電極１０４の各電極部分１０４ａ，１０４ｂと同様に、各電極部分３０４ａ，３０４ｂを備える。液位用電極３０４は、抵抗器（図示省略）を介して、発振回路３５２に接続される。基準電極３０５は、基準電極１０５の各電極部分１０５ａ，１０５ｂと同様に、各電極部分３０５ａ，３０５ｂを備える。基準電極３０５は、接地されている。

センサ装置３００は、基板３０１上において、液質用電極３０２とサーミスタ用電極３０８との間に、基準電極３０６が配置されている。このため、液質用電極３０２とサーミスタ用電極３０８との間の浮遊容量を抑制することができる。この構成によれば、各電極３０２，３０８を、１個の基板３０１上に適切に配置することができる。また、センサ装置３００は、基板３０１上において、液位用電極３０４とサーミスタ用電極３０８との間に、２個の基準電極３０５，３０６が配置されている。このため、液位用電極３０４とサーミスタ用電極３０８との間の浮遊容量を抑制することができる。この構成によれば、各電極３０４，３０８を、１個の基板３０１上に適切に配置することができる。

（第５実施例）
図５に示すセンサ装置４００は、基板４０１と、液質用電極対４１２と、液位用電極対４０３と、サーミスタ用電極対４０８と、サーミスタ４２０と、を備える。基板４０１と液位用電極対４０３のそれぞれは、図４の基板３０１と液位用電極対３０３のそれぞれと同様の構成を有する。即ち、液位用電極対４０３は、液位用電極対３０３の各電極３０４（各電極部分３０４ａ，３０４ｂ），３０５（各電極部分３０５ａ，３０５ｂ）と同様に、各電極４０４（各電極部分４０４ａ，４０４ｂ），４０５（各電極部分４０５ａ，４０５ｂ）を備える。液位用電極４０４は、抵抗器（図示省略）を介して、発振回路４５２に接続される。基準電極４０５は、接地されている。

液質用電極対４１２は、液質用電極４０２と基準電極４１０を備える。液質用電極４０２は、図４の液質用電極３０２の各電極部分３０２ａ，３０２ｂと同様に、各電極部分４０２ａ，４０２ｂを備える。液質用電極４０２は、抵抗器（図示省略）を介して、発振回路４５２に接続される。基準電極４１０は、図３の基準電極２０６の各電極部分２０６ａ，２０６ｂと同様に、各電極部分４０６ａ，４０６ｂを備える。基準電極４０６は、接地されている。

液質用電極４０２は、液位用電極対４０３の右隣に配置されており、基準電極４１０は、液位用電極対４０３の左隣に配置されている。詳細には、液質用電極４０２の第２の電極部分４０２ｂは、液位用電極対４０３の右隣に配置されており、基準電極４１０の第４の電極部分４１０ｂは、液位用電極対４０３の左隣に配置されている。第１の電極部分４０２ａと第３の電極部分４１０ａは、液位用電極対４０３の下方に位置する。

液質用電極対４１２の左側には、サーミスタ用電極対４０８が配置されている。サーミスタ用電極対４０８は、サーミスタ用電極４０８ａと基準電極４０８ｂとを備える。サーミスタ用電極４０８ａは、図１のサーミスタ用電極１８と同様の構成を有する。サーミスタ用電極４０８ａは、直流電極４５３に接続されている。基準電極４０８ｂは、サーミスタ４２０の右側に接続され、基準電極４１０とサーミスタ用電極４０８ａとの間を通過して、基板４０１の上端に至る。基準電極４０８ｂは、接地されている。即ち、発振回路４５３に接続されている液位用電極４０４と直流電源４５３に接続されているサーミスタ用電極４０８ａとの間には、接地されている３個の基準電極４０５，４１０，４０８ｂが配置されている。

センサ装置４００でも、センサ装置３００と同様の効果を奏することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

（１）上記の第１実施例では、センサ装置１０は、シールド電極２２を備えている。しかしながら、センサ装置１０は、シールド電極２２を備えていなくてもよい。また、例えば、上記の第１実施例では、サーミスタ用電極１８は、直流電源５３に接続されている。しかしながら、液位用電極１２と同様に、発振回路５２に接続されていてもよい。第２及び第３実施例も同様である。

（２）基準電極１６，１０６及び基準電極１０５，２０５，２０６，２０８ｂは、接地されていなくてもよい。例えば、一定の電位に維持されている部分に接続されていればよい。

（３）サーミスタ２０等の代わりに、白金測温抵抗体等のように、温度によって特性が変化することによって、電流等の出力特性が異なる温度検出素子であってもよい。

（４）第１，第４及び第５実施例では、発振回路５２等に接続されている液位用電極１４等と直流電源５３等に接続されているサーミスタ用電極１８等との間に、接地されている基準電極１６等が配置されている。第２実施例と第３実施例では、発振回路１５２等に接続されている液質用電極１０２等と発振回路１５２等に接続されている液位用電極１０４等との間に、接地されている基準電極１０５等が配置されている。さらに、第２実施例と第３実施例では、発振回路１５２等に接続されている液位用電極１０４等と直流電源１５３等に接続されているサーミスタ用電極１０８等の間に、接地されている基準電極１０６等が配置されている。これらの構成以外に、例えば、発振回路に接続されている液質用電極と発振回路に接続されている液位用電極との間に、接地されている基準電極が配置されており、発振回路に接続されている液位用電極と直流電源に接続されているサーミスタ用電極との間に、基準電極１０６等が配置されていない構成であってもよい。一般的に言うと、外部から電力が供給される液位用電極と液質用電極とサーミスタ用電極とが、１個の基板の一方の面に配置されている場合、少なくとも、液位用電極と液質用電極とサーミスタ用電極のいずれか２個の電極間に、基準電極が配置されていてもよい。

なお、液位用電極と液質用電極とサーミスタ用電極のいずれか２個の電極間に配置される基準電極（接地されている電極）の個数は限定されない。

また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：センサシステム
１０：センサ装置
１１：基板
１２：液質用電極
１２：液位用電極
１６：供給電極
１６ｂ：基準電極部分
１８：サーミスタ用電極
２０：サーミスタ
２２：シールド電極
５２：発振回路
５３：直流電源

Claims (5)

1. 液体の液位と、液体中の特定の物質の濃度と、液体の温度を検出するためのセンサ装置であって、
   基板と、
   前記基板上に配置されており、前記液位を検出するための液位用電極と、
   前記基板上に配置されており、前記濃度を検出するための液質用電極と、
   前記基板上に配置されており、前記温度を検出するための温度用電極と、
   前記基板上に配置されており、基準電位に維持される基準電極と、
   前記液質用電極の一部を覆っており、前記液質用電極との電位差が一定に維持されるシールド電極と、を備え、
   前記基準電極は、前記液位用電極と前記液質用電極と前記温度用電極のうち、少なくともいずれか２個の電極の間に配置されている、センサ装置。
2. 前記液位用電極と前記液質用電極の少なくとも一方の特定の電極と前記基準電極とは、隣り合って配置されている、請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記温度用電極に一端が接続されている温度検出素子を、さらに備え、
   前記基準電極は、前記温度検出素子の他端に接続されている、請求項１又は２に記載のセンサ装置。
4. 前記液位用電極と前記液質用電極と前記温度用電極と前記基準電極は、前記基板上において、上下方向に伸びており、
   前記液質用電極の一部は、前記液位用電極よりも下方に配置されており、
   前記基準電極の下方部分は、前記温度用電極と前記液質用電極の前記一部との間に配置されており、
   前記基準電極の上方部分は、前記温度用電極と前記液位用電極との間に配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
5. 前記シールド電極は、前記液質用電極のうち、前記液位用電極の隣に配置される部分を覆う、請求項１から４のいずれか一項に記載のセンサ装置。

Images