JP6295018B2 - 液体濃度検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体中の特定成分の濃度を検出する液体濃度検出装置に関する。

従来、自動車用に使用される燃料であるエタノール混合ガソリンでは、燃料の誘電率を検出することで、エタノール濃度を測定することが行われる。

この種の先行技術として、アルコールセンサの出力によって内燃機関に供給される燃料量を制御する際、アルコール混合燃料の流路の途中で静電容量を検出する装置が知られている（特許文献１）。

また、電極間での被検査液体の比誘電率の変化を発振周波数で計測することによって、被検査液体中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出装置が知られている（特許文献２）。

また、気中と液中の静電容量の差で液位を検知する静電容量方式により、タンク内の液位を検出する液位検出装置が知られている（特許文献３参照）。この文献には、常時液中に浸漬された基準電極の電極間容量で液体の誘電率を算出し、この誘電率を用いて櫛歯電極の電極間容量から液位を検出することが示されている。

特開昭５６−９８５４０号公報 特許３５８０５４７号公報 特開昭６３−７９０１６号公報

しかしながら、従来の液体濃度検出装置には、つぎのような問題があった。すなわち、エタノール濃度と液位を同一の検出部で検出することができなかった。

また、気中と液中の静電容量の差でタンク内の液位を検出する際、液体の誘電率は温度によって変化するので、エタノール濃度を正確に検出することが困難であった。さらに、単位長さ当たりの静電容量は、エタノール濃度により左右されるので、液位を正確に測定することが困難であった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、同一の検出部で液体中の特定成分の濃度及び液位を検出することができる液体濃度検出装置を提供することにある。

また、本発明は、静電容量で液位を検出する際、基準容量を用いて液位を正確に算出することができ、さらに、基準容量及び液体の温度に対応する液体中の特定成分の濃度を正確に求めることができる液体濃度検出装置を提供することを他の目的とする。

前述した目的を達成するために、本発明に係る液体濃度検出装置は、下記（１）〜（７）を特徴としている。
（１） 液体中の特定成分の濃度を検出する液体濃度検出装置であって、
前記液体が滞留するタンク内の鉛直方向にそれぞれ延びた接地電極及び液位検出電極間の第１静電容量を検出する液位検出部と、
前記タンク内の鉛直方向に延び、表面が遮蔽部材で覆われると共に、前記タンクの底側に位置する下端から所定の長さに亘る鉛直方向の所定範囲のみが前記遮蔽部材から露出した露出検知電極を有し、前記露出検知電極及び前記接地電極間の第２静電容量を検出し、前記第２静電容量における鉛直方向の単位長さ当たりの静電容量である基準容量を求める濃度検出部と、
を備え、
前記濃度検出部は、前記基準容量に基づき、前記液体中の特定成分の濃度を検出し、
前記液位検出部は、前記第１静電容量を前記基準容量で除した値に基づき、前記液体の液位を検出すること。
（２） 上記（１）の構成の液体濃度検出装置であって、
液体の温度を検出する温度検出部を備え、
前記濃度検出部は、前記温度検出部によって検出された温度及び前記基準容量に基づき、前記液体中の特定成分の濃度を検出すること。
（３） 上記（２）の構成の液体濃度検出装置であって、
前記温度検出部は、前記液位が下がったことを示す警告液位の高さの位置に設けられ、
前記露出検知電極の下端は、前記警告液位の高さの位置より下側に位置し、前記露出検知電極の前記鉛直方向の所定範囲は、前記露出検知電極の下端から前記警告液位の高さの位置までの鉛直方向の範囲に設定され、
前記液位検出部は、
前記温度検出部によって検出された温度によって前記液位が前記警告液位より下がったことが検出されていない場合、前記第１静電容量を前記基準容量で除した値に基づき、前記液体の液位を検出し、
前記温度検出部によって検出された温度によって前記液位が前記警告液位より下がったことが検出された場合、前記濃度検出部によって検出された前記第２静電容量を前記基準容量で除した値に基づき、前記液体の液位を検出すること。
（４） 上記（２）または（３）の構成の液体濃度検出装置であって、
前記温度検出部は、前記露出検知電極を覆う前記遮蔽部材の下端に設けられたこと。
（５） 上記（１）の構成の液体濃度検出装置であって、
前記濃度検出部は、前記接地電極に形成された櫛歯電極及び前記露出検知電極間の前記第２静電容量を検出すること。
（６） 上記（１）から（５）のいずれか一つの構成の液体濃度検出装置であって、
前記遮蔽部材は前記接地電極に接続されたこと。
（７） 上記（２）から（６）のいずれか一つの構成の液体濃度検出装置であって、
前記濃度検出部は、直流と交流の電圧を交互または同時に印加し、その電圧の変化に基づいて、前記基準容量を求め、
前記温度検出部は、直流と交流の電圧を交互または同時に印加し、その電圧の変化に基づいて、液体の温度を検出すること。

上記（１）〜（７）の構成の液体濃度検出装置によれば、基準容量に基づき、液体中の特定成分の濃度を検出し、液位検出電極及び接地電極間で検出した静電容量及びこの基準容量に基づき、液体の液位を検出するので、同一の検出部で液体中の特定成分の濃度及び液位を検出することができる。また、静電容量で液位を検出する際、基準容量を用いて液位を正確に算出することができ、さらに、基準容量及び液体の温度に対応する液体中の特定成分の濃度を正確に求めることができる。

本発明によれば、基準容量に基づき、液体中の特定成分の濃度を検出し、液位検出電極及び接地電極間で検出した静電容量及びこの基準容量に基づき、液体の液位を検出するので、同一の検出部で液体中の特定成分の濃度及び液位を検出することができる。

また、静電容量で液位を検出する際、基準容量を用いて液位を正確に算出することができ、さらに、基準容量及び液体の温度に対応する液体中の特定成分の濃度を正確に求めることができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、第１の実施形態における液体濃度検出装置１の概略的な構成（図１（Ａ））及び警告検出電極１５の断面（図１（Ｂ））を示す図である。 図２は、液体濃度検出装置１の電気的構成を示す図である。 図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、燃料温度Ｔと基準容量（誘電率ε）Ｃεとエタノール濃度Ｅとの関係を示すグラフである。 図４は、液体濃度検出装置１の動作手順を示すフローチャートである 図５は、ステップＳ６における基準容量測定処理手順を示すフローチャートである。 図６は、ステップＳ８におけるエタノール濃度検出処理手順を示すフローチャートである。 図７は、ステップＳ１０における液位検出補正処理手順を示すフローチャートである。 図８は、第２の実施形態における液体濃度検出装置１Ａの概略的な構成を示す図である。 図９は、液体濃度検出装置１Ａの電気的構成を示す図である。 図１０は、ステップＳ１０における液位検出補正処理手順を示すフローチャートである。 図１１は、他の液体濃度検出装置１Ｂの概略的な構成を示す図である。 図１２は、他の液体濃度検出装置１Ｃの概略的な構成を示す図である。

本発明の実施形態における液体濃度検出装置について図面を用いて説明する。本実施形態の液体濃度検出装置は、車両に搭載され、タンク内の液体としてエタノール混合ガソリン（燃料）中のエタノール濃度を検出し、また、静電容量方式により液体が滞留するタンク内の液位を検出するものである。

（第１の実施形態）
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は第１の実施形態における液体濃度検出装置１の概略的な構成（図１（Ａ））及び警告検出電極１５の断面（図１（Ｂ））を示す図である。液体濃度検出装置１は、図１（Ａ）に示すように、センサ部５、検出回路２０、制御部３０及びメータ４０から構成される。なお、図中、メータ４０において、速度（ＳＰＥＥＤ）、エンジン回転数（ＲＥＶ）等のインジケータは省略されている。

センサ部５は、タンク７内に収容される。センサ部５には、液位検出電極９、接地電極１２、警告検出電極１５及びサーミスタ１９が実装される。

接地電極１２は、タンク７内の鉛直方向に延び、一面が液位検出電極９の櫛歯電極９ａと対向する櫛歯電極１２ａに形成され、他面が直線状に形成されたものである。

液位検出電極９（液位検出部）は、タンク７内の鉛直方向に延びた櫛歯電極９ａを有し、タンク７内に滞留する液体の量に応じて変化する櫛歯電極９ａ、１２ａ間の静電容量を検出する。なお、櫛歯電極９ａ、１２ａ間の距離は一様である。

警告検出電極１５は、直線状に形成された導体からなる電極を有し、先端側の部分を残してその表面が遮蔽コーティング部１６で被覆されている。遮蔽コーティング部１６では、図１（Ｂ）に示すように、警告検出電極１５の導体１５ｂ（導体部材）が形成され、その上に絶縁材１６ｂ（絶縁部）が覆われている。さらに、絶縁材１６ｂを覆うように導電性を有する遮蔽部材である導体１６ｃが形成されている。導体１６ｃは接地電極１２に接続されているので、遮蔽コーティング部１６により液位変動による静電容量の変化を抑えることができる。

また、警告検出電極１５の先端側の部分は、所定の長さ分の導体（電極）１５ｂが露出した露出検知電極１５ａとなっている。この露出検知電極１５ａ及び接地電極１２間（部分ａ）の静電容量を検出することにより、液体の誘電率εを求める。

ここで、誘電率εは、周知のように、数式（１）に従って算出される。すなわち、露出検知電極１５ａ及び接地電極１２間の静電容量を検出することで、タンク７内の液体（燃料）の誘電率εは算出される。
ε＝Ｃ・ｌ／Ｓ ……（１）
ここで、Ｃ：静電容量、ｌ：電極間距離、Ｓ：電極面積である。

また、露出検知電極１５ａ及び接地電極１２間（部分ａ）の静電容量（＝第２静電容量）における鉛直方向の単位長さ当たりの静電容量である基準容量Ｃεは、第２静電容量を露出検知電極１５ａの長さで除算して求められる。

また、露出検知電極１５ａの中間位置にあって、タンク７内の液位が低下したことを警告する警告液位に相当する高さの位置には、液体の温度に対応する抵抗値を示すサーミスタ１９が設けられている。サーミスタ１９は、タンク７内の液位が下がって警告を発する必要があると判断される場合、つまり、サーミスタ１９によって検出される燃料液中と気中の温度差により残燃料が少ない場合、液位の低下を抵抗値の変化として検出する。

なお、サーミスタには、温度の上昇に対して抵抗値が減少するＮＴＣサーミスタや、逆に温度の上昇に対して抵抗値が増加するＰＴＣサーミスタを用いることができる。また、燃料温度を検出するもの（温度検出部）として、本実施形態では、サーミスタを使用しているが、熱電対等の他の素子を用いてもよい。また、燃料温度を検出するにあたっては、直流と交流の電圧を交互または同時に印加し、その電圧の変化に基づいて算出する温度検出回路を用いてもよい。

図２は液体濃度検出装置１の電気的構成を示す図である。検出回路２０は、検出電極の切り替えとサーミスタ電圧を出力する電極切替・電圧出力部２５、及び液位検出電極９と警告検出電極１５によって静電容量を検出する容量検出部２２を有する。

電極切替・電圧出力部２５は、液位検出電極９と警告検出電極１５を切り替え、また、定期的にスイッチをオンにしてサーミスタ１９の抵抗値に基づくサーミスタ電圧を測定する。

容量検出部２２は、液位検出電極９の櫛歯電極９ａと接地電極１２の櫛歯電極１２ａをコンデンサとするＣＲ発振回路（例えばウィーンブリッジ型発振回路）の発振周波数から静電容量Ｃ_Ａを検出し、制御部３０に出力する。また、警告検出電極１５の露出検知電極１５ａと接地電極１２をコンデンサとする発振回路の発振周波数から誘電率に対応する基準容量Ｃεを検出し、制御部３０に出力する。なお、発振回路はＣＲ発振回路に限らず、フリップフロップを用いたパルス発振回路でもよく、また他の容量検出回路を用いていもよい。例えば、基準容量Ｃεを検出するにあたっては、直流と交流の電圧を交互または同時に印加し、その電圧の変化に基づいて算出する容量検出回路を用いてもよい。

制御部３０は、主にマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）３２から構成される。ＣＰＵ３２は、後述する動作プログラムが格納されたＲＯＭ３３、ワークメモリであるＲＡＭ３４等を内蔵し、検出回路２０からの静電容量及びサーミスタ電圧を表す信号を入力して各種演算を行い、メータ４０に駆動信号等を出力する。

また、ＣＰＵ３２には、電極切替・電圧出力部２５に対し、一定間隔で検出電極を切り替えたり、サーミスタ電圧を出力させるための信号を出力するポートＰ１、Ｐ２が設けられている。また、ＣＰＵ３２には、サーミスタ電圧信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部３７や、容量検出部２２からの静電容量値に対応する周期を表す信号を入力するポートＰ３、Ｐ４が設けられている。液位検出電極９による信号はポートＰ３に入力され、警告検出電極１５による信号はポートＰ４に入力される。

また、ＣＰＵ３２には、ＥＥＰＲＯＭ３５が外付けされている。また、ＣＰＵ３２は、ＣＡＮ（Controller Area Network）部３６を内蔵し、インタフェース（Ｉ／Ｆ）を介して車両側の機器と通信を行う。

また、ＲＯＭ３３あるいはＥＥＰＲＯＭ３５には、後述する図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す関係を有するテーブル３３ａが格納されている。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は燃料温度Ｔと基準容量（誘電率ε）Ｃεとエタノール濃度Ｅとの関係を示すグラフである。図３（Ａ）に示すように、露出検知電極１５ａによって検出される静電容量、つまり基準容量（誘電率ε）Ｃεは、燃料温度Ｔが高くなるほど低い値になり、また、エタノール濃度Ｅが高いほど大きい値になる。

また、図３（Ｂ）に示すように、常温において、エタノール濃度Ｅが増加すると、誘電率（比誘電率）εはあるカーブで上昇する。例えば、ガソリンでは、エタノール濃度０％の場合、比誘電率は値２である。エタノール濃度２０％の場合、比誘電率は値４．７２である。エタノール濃度２２％の場合、比誘電率は値５．５８である。エタノール濃度１００％の場合、比誘電率は値２４．３である。

メータ４０は、ＣＰＵ３２からの駆動信号に応じて駆動するモータ４５ａ、４５ｂ、これらのモータ４５ａ、４５ｂにそれぞれ軸支された指針により指示を行うインジケータ４１ａ〜４１ｄを有する。インジケータ４１ａ〜４１ｄは、それぞれ速度、エンジン回転数、燃料量（液位）、温度を表す。また、メータ４０は、ＬＥＤやＬＣＤからなり、ＣＰＵ３２からの警告信号に従って点灯する警告灯４２等を有する。また、メータ４０は、ＣＰＵ３２からの濃度信号に従ってエタノール濃度を表示するエタノール濃度表示器４６を有する。

上記構成を有する液体濃度検出装置１の動作を示す。図４は液体濃度検出装置１の動作手順を示すフローチャートである。この動作プログラムは、ＲＯＭ３３あるいはＥＥＰＲＯＭ３５に格納されており、ＣＰＵ３２によって実行される。

ＣＰＵ３２は、初期化処理を行い（ステップＳ１）、タイマ割込み等により一定間隔で検出回路２０内の電極切替・電圧出力部２５に指示し、検知電極の切替処理を行う（ステップＳ２）。

ＣＰＵ３２は、サーミスタ１９による燃料温度Ｔを検出し（ステップＳ３）、検出した燃料温度Ｔを補正用データとしてＲＡＭ３４に格納する（ステップＳ４）。ＣＰＵ３２は、燃料温度Ｔが、燃料が警告液位より下がっていることを表す温度である場合、警告灯４２を点灯し、残量警告を行う（ステップＳ５）。

ＣＰＵ３２は、露出検知電極１５ａにより基準容量Ｃεを検出し（ステップＳ６）、この検出した基準容量Ｃεを補正用データとしてＲＡＭ３４に格納する（ステップＳ７）。

ＣＰＵ３２は、ステップＳ４でＲＡＭ３４に格納された燃料温度Ｔ、及びステップＳ７でＲＡＭ３４に格納された基準容量Ｃεに基づき、前述した図３（Ａ）のテーブルに従って、エタノール濃度Ｅを算出する（ステップＳ８）。ステップＳ８の処理は濃度検出部に相当する。ＣＰＵ３２は、算出したエタノール濃度Ｅを、ＣＡＮ部３６を介して車両側の機器に送信する（ステップＳ９）。

ＣＰＵ３２は、液位検出電極９による静電容量Ｃ_Ａを検出し、この検出された静電容量Ｃ_ＡをステップＳ７でＲＡＭ３４に格納された基準容量Ｃεで補正し、液位Ｌを算出する（ステップＳ１０）。

ＣＰＵ３２は、算出した液位Ｌを、メータ４０内のインジケータ４１ｃに指示する（ステップＳ１１）。この後、ＣＰＵ３２は、イグニッションＯＦＦ等によりこの検出動作を完了するか否かを判別する（ステップＳ１２）。完了しない場合、ＣＰＵ３２はステップＳ２の処理に戻り、一方、完了する場合、本動作を終了する。

図５はステップＳ６における基準容量測定処理手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ３２は、ポートＰ１、Ｐ２の出力状態から、基準容量Ｃεを測定可能であるか否かを判別する（ステップＳ２１）。測定不可能である場合、ＣＰＵ３２はそのまま本動作を終了し、元の処理に復帰する。

一方、測定可能である場合、ＣＰＵ３２は、サーミスタ１９が気中の温度を示して残量警告中であるか否かを判別する（ステップＳ２２）。残量警告中である場合、ＣＰＵ３２は、前回の基準容量ＣεのデータがＲＡＭ３４に記憶されているか否かを判別する（ステップＳ２５）。記憶されている場合、ＣＰＵ３２はそのまま本動作を終了し、元の処理に復帰する。

一方、前回の基準容量ＣεのデータがＲＡＭ３４に記憶されていない場合、ＣＰＵ３２は、所定の暫定基準値をＲＡＭ３４に記憶し（ステップＳ２６）、本動作を終了する。

一方、ステップＳ２２で、残量警告中でない場合、ＣＰＵ３２は、容量検出部２２からポートＰ４に入力される信号の周期から静電容量を算出し(ステップＳ２３)、算出した静電容量を鉛直方向の単位長さ当たりの静電容量である基準容量Ｃεに変換してＲＡＭ３４に記憶する（ステップＳ２４）。この後、ＣＰＵ３２は、本動作を終了し、元の処理に復帰する。

図６はステップＳ８におけるエタノール濃度検出処理手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ３２は、ＲＡＭ３４に記憶された基準容量Ｃεを読み出す（ステップＳ３１）。また、ＣＰＵ３２は、ＲＡＭ３４に記憶された燃料温度Ｔを読み出す（ステップＳ３２）。

ＣＰＵ３２は、基準容量Ｃε及び燃料温度Ｔをもとに、ＲＯＭ３３に格納された図３（Ａ）の関係を示すテーブル３３ａを参照し、これらの値に対応するエタノール濃度Ｅを算出し（ステップＳ３３）、ＲＡＭ３４に記憶する（ステップＳ３４）。この後、ＣＰＵ３２は、本動作を終了し、元の処理に復帰する。

図７はステップＳ１０における液位検出補正処理手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ３２は、ポートＰ１、Ｐ２の出力状態から、液位Ｌを測定可能であるか否かを判別する（ステップＳ４１）。測定不可能である場合、ＣＰＵ３２はそのまま本動作を終了し、元の処理に復帰する。

一方、液位Ｌを測定可能である場合、ＣＰＵ３２は、ポートＰ３またはＰ４に入力される信号の周期から静電容量Ｃ_Ａを算出する（ステップＳ４２）。また、ＣＰＵ３２は、ＲＡＭ３４に記憶された基準容量Ｃεを読み出す（ステップＳ４３）。

ＣＰＵ３２は、基準容量Ｃε、すなわち鉛直方向の単位長さ当たりの静電容量を用いて、数式（２）に従って、ステップＳ４２で算出された静電容量ＣＡから液位Ｌを算出する（ステップＳ４４）。
Ｌ＝ｋ・ＣＡ／Ｃε＋Ｌ０ ……（２）
ただし、Ｌ０は、液位検出電極９の先端面から底までの距離である。ｋは電極の形状により定まる係数である。

ＣＰＵ３２は、算出された液位Ｌ（液位データ）をＲＡＭ３４に記憶する（ステップＳ４５）。この後、ＣＰＵ３２は、本動作を終了し、元の処理に復帰する。

第１の実施形態の液体濃度検出装置によれば、同一の検出部でエタノール濃度及び液位を検出することができる。

また、静電容量で液位を検出する際、基準容量を用いて液位を正確に算出することができ、さらに、基準容量及び液体の温度に対応するエタノール濃度を正確に求めることができる。

（第２の実施形態）
前記第１の実施形態では、サーミスタ１９が設けられた警告検出電極１５の先端部が露出検知電極１５ａに形成された場合を示したが、第２の実施形態では、別に基準容量検出電極１８を設け、その先端部が露出検知電極１８ａに形成された場合を示す。

図８は第２の実施形態における液体濃度検出装置１Ａの概略的な構成を示す図である。前記第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用いることで、その説明を省略する。

液体濃度検出装置１Ａは、露出検知電極１８ａ及び接地電極１２の櫛歯電極１２ａ間（部分ｂ）の静電容量を検出し、この静電容量から基準容量Ｃεを求める。これにより、電極間面積を広くすることができ、静電容量の検出精度が向上する。

また、サーミスタ１９、液位検出電極９及び接地電極１２の配置は、前記第１の実施形態と同様である。ここで、露出検知電極１８ａは、サーミスタ１９の高さ位置から下方に設けられており、液位が警告液位より下がった場合、液位検出電極９の代わりに、液位を検出する。

図９は液体濃度検出装置１Ａの電気的構成を示す図である。第２の実施形態では、電極切替・電圧出力部２５Ａには、液位検出電極９、警告検出電極１５の他、基準容量検出電極１８が接続される。

また、容量検出部２２は、液位を検出する場合の静電容量Ｃ_Ａの検出と、エタノール濃度を検出する場合の基準容量Ｃεの検出とを、同一の発振周波数変換回路を用いて実現することができる。従って、容量検出部２２からの静電容量Ｃ_Ａ、及び基準容量Ｃεに対応する各周期の信号は、ＣＰＵ３２の同一のポートＰ３に出力される。なお、発振回路はＣＲ発振回路でもよいし、フリップフロップを用いたパルス発振回路でもよい。

上記構成を有する液体濃度検出装置１Ａの動作を示す。図１０はステップＳ１０における液位検出補正処理手順を示すフローチャートである。前記第１の実施形態と同一のステップ処理については同一のステップ番号を付すことによりその説明を省略する。

ステップＳ４１で液位が測定可能である場合、ＣＰＵ３２は、ポートＰ３から入力された信号の周期から液位Ｌを算出する（ステップＳ４２Ａ）。ＣＰＵ３２は、算出の結果、液位Ｌが警告液位より上にあり、液位有りの状態か否かを判別する（ステップＳ４２Ｂ）。

液位有りの状態の場合、ＣＰＵ３２は、前述したステップＳ４３〜Ｓ４５の処理を行う。一方、ステップＳ４２Ｂで液位無しの状態の場合、ＣＰＵ３２は、ポートＰ１、Ｐ２の状態を変更し、基準容量検出電極１８による基準容量Ｃεの検出を液位Ｌの検出に切り替える（ステップＳ４６）。

ＣＰＵ３２は、警告液位より下方に位置する露出検知電極１８ａによって検出される基準容量Ｃεの信号をポートＰ３から入力し、その周期から静電容量を算出する（ステップＳ４７）。

ＣＰＵ３２は、ＲＡＭ３４から基準容量Ｃεを読み出し（ステップＳ４８）、この基準容量Ｃεを用いて、ステップＳ４７で算出された静電容量から液位Ｌを算出する（ステップＳ４９）。ＣＰＵ３２は、算出した液位ＬをＲＡＭ３４に記憶する（ステップＳ５０）。この後、ＣＰＵ３２は、本動作を終了し、元の処理に復帰する。

第２の実施形態の液体濃度検出装置によれば、タンク７内の液位Ｌが警告液位より下がった場合でも、露出検知電極を切り替えて静電容量を検出することで、警告液位より下方の液位を正確に検出することができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、本実施形態の構成が持つ機能を達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。

例えば、液体濃度検出装置の構成は、前記第１、第２の実施形態で示したものに限られず、種々の変更が可能である。図１１は他の液体濃度検出装置１Ｂの概略的な構成を示す図である。液体濃度検出装置１Ｂは、警告検出電極１５にサーミスタ１９が設けられておらず、温度補償を行わないものである。その他の構成は前記第１の実施形態と同様である。

図１２は他の液体濃度検出装置１Ｃの概略的な構成を示す図である。液体濃度検出装置１Ｃは、警告検出電極１５とは別に、鉛直方向に延び、遮蔽コーティングされた導体を有する導電部材７１を設け、導電部材７１の先端側に形成された露出検知電極７１ａ及び接地電極１２間（部分ｃ）で基準容量Ｃεを検出する。また、導電部材７１を覆う絶縁材の先端にサーミスタ１９が配置されているので、サーミスタ１９によって警告液位より下がった場合、露出検知電極７１ａを用いて液位を検出することが可能となる。このように、警告液位の低下とそれ以下の液位の検出を同一の部材を用いて行うことができ、部材の増加を抑えることができる。

また、上記実施形態では、液体中の特定成分の濃度として、エタノール混合ガソリン中のエタノール濃度を検出する場合を示したが、これに限らず、本発明は種々の液体中の特定成分の濃度を検出する場合に適用可能である。

本発明は、液体中の特定成分の濃度を検出する際、同一の検出部で液体中の特定成分の濃度及び液位を検出することができ、有用である。

１ 液体濃度検出装置
５ センサ部
９ 液位検出電極
９ａ、１２ａ 櫛歯電極
１２ 接地電極
１５ 警告検出電極
１５ａ、１８ａ、７１ａ 露出検知電極
１５ｂ、１６ｃ 導体
１６ 遮蔽コーティング部
１６ｂ 絶縁材
１８ 基準容量検出電極
１９ サーミスタ
２０ 検出回路
２２ 容量検出部
２５、２５Ａ 電極切替・電圧出力部
３０ 制御部
３２ ＣＰＵ
３３ ＲＯＭ
３３ａ テーブル
３４ ＲＡＭ
３５ ＥＥＰＲＯＭ
３６ ＣＡＮ部
３７ Ａ／Ｄ変換部
４０ メータ
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ インジケータ
４２ 警告灯
４５ａ、４５ｂ モータ
４６ エタノール濃度表示器
７１ 導電部材

Claims (7)

1. 液体中の特定成分の濃度を検出する液体濃度検出装置であって、
   前記液体が滞留するタンク内の鉛直方向にそれぞれ延びた接地電極及び液位検出電極間の第１静電容量を検出する液位検出部と、
   前記タンク内の鉛直方向に延び、表面が遮蔽部材で覆われると共に、前記タンクの底側に位置する下端から所定の長さに亘る鉛直方向の所定範囲のみが前記遮蔽部材から露出した露出検知電極を有し、前記露出検知電極及び前記接地電極間の第２静電容量を検出し、前記第２静電容量における鉛直方向の単位長さ当たりの静電容量である基準容量を求める濃度検出部と、
   を備え、
   前記濃度検出部は、前記基準容量に基づき、前記液体中の特定成分の濃度を検出し、
   前記液位検出部は、前記第１静電容量を前記基準容量で除した値に基づき、前記液体の液位を検出することを特徴とする液体濃度検出装置。
2. 液体の温度を検出する温度検出部を備え、
   前記濃度検出部は、前記温度検出部によって検出された温度及び前記基準容量に基づき、前記液体中の特定成分の濃度を検出することを特徴とする請求項１記載の液体濃度検出装置。
3. 前記温度検出部は、前記液位が下がったことを示す警告液位の高さの位置に設けられ、
   前記露出検知電極の下端は、前記警告液位の高さの位置より下側に位置し、前記露出検知電極の前記鉛直方向の所定範囲は、前記露出検知電極の下端から前記警告液位の高さの位置までの鉛直方向の範囲に設定され、
   前記液位検出部は、
   前記温度検出部によって検出された温度によって前記液位が前記警告液位より下がったことが検出されていない場合、前記第１静電容量を前記基準容量で除した値に基づき、前記液体の液位を検出し、
   前記温度検出部によって検出された温度によって前記液位が前記警告液位より下がったことが検出された場合、前記濃度検出部によって検出された前記第２静電容量を前記基準容量で除した値に基づき、前記液体の液位を検出することを特徴とする請求項２記載の液体濃度検出装置。
4. 前記温度検出部は、前記露出検知電極を覆う前記遮蔽部材の下端に設けられたことを特徴とする請求項２または３記載の液体濃度検出装置。
5. 前記濃度検出部は、前記接地電極に形成された櫛歯電極及び前記露出検知電極間の前記第２静電容量を検出することを特徴とする請求項１記載の液体濃度検出装置。
6. 前記遮蔽部材は前記接地電極に接続されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の液体濃度検出装置。
7. 前記濃度検出部は、直流と交流の電圧を交互または同時に印加し、その電圧の変化に基づいて、前記基準容量を求め、
   前記温度検出部は、直流と交流の電圧を交互または同時に印加し、その電圧の変化に基づいて、液体の温度を検出することを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の液体濃度検出装置。

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