JP6477240B2 - 液面検出装置および液面検出ユニット - Google Patents

Description

本発明は、容器内に収容される液体の液面高さを検出する液面検出装置および液面検出ユニットに関する。

従来、たとえば特許文献１に開示されているように、容器内に収容される液体の液面高さを検出する液面検出装置が知られている。特許文献１に開示のものは、容器の高さ方向に延びる単一の静電容量式センサが配置されている液面検出装置である。そして、どの高さまで液体に浸漬しているかに応じて、検出される静電容量値は変化するため、センサが検出する静電容量値に基づいて、液体の液面高さを検出することができる。

特開２０１２−２４５９１１号公報

しかし、特許文献１に開示の液面検出装置は、固有の誘電率を有する液体に対する液面高さと静電容量値の関係を示すマップが予め記憶されており、検出される静電容量値をマップに対応させて液面高さを検出している。ここで、静電容量値は、液体の誘電率によって変化する。そのため、マップで記憶されている誘電率と異なる誘電率を有する液体の液面高さを検出しようとすると、実際の液面高さとマップで記憶されている静電容量値が対応していないため、誤った液面高さを検出してしまう虞がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、液体の誘電率によらずに液体の液面高さを検出できる液面検出装置および液面検出ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために開示された液面検出装置に係る第１の発明は、容器（１００）の内部に収容される液体の液面高さを検出する液面検出装置であって、容器の高さ方向（Ｚ）に配置される静電容量式の複数の検出電極（２）のうち、高さ方向に連続して配置される任意の複数の検出電極のまとまりを検出電極群（２０）と定義した場合に、検出電極群は複数存在し、検出電極群のなかで高さ方向の両端に位置する検出電極間の静電容量を検出電極群の静電容量として取得する静電容量取得手段（１３）と、静電容量取得手段によって取得された複数の検出電極群同士の静電容量を比較する静電容量比較手段（１４）と、静電容量比較手段における比較結果に応じて液体の液面高さを検出する液面高さ検出手段（１５）と、を備え、複数の検出電極群のうち、高さ方向に互いに離間して配置されている検出電極群を離間検出電極群、高さ方向に連続して配置される検出電極群を連続検出電極群と定義した場合に、静電容量比較手段は、２つの離間検出電極群同士の静電容量を比較した後で、その比較対象となった２つの離間検出電極群の間に位置する複数の連続検出電極群同士の静電容量を比較することを特徴とする。
上記課題を解決するために開示された液面検出装置に係る第２の発明は、容器（１００）の内部に収容される液体の液面高さを検出する液面検出装置であって、容器の高さ方向（Ｚ）に配置される静電容量式の複数の検出電極（２）のうち、高さ方向に連続して配置される任意の複数の検出電極のまとまりを検出電極群（２０）と定義した場合に、検出電極群は複数存在し、検出電極群のなかで高さ方向の両端に位置する検出電極間の静電容量を検出電極群の静電容量として取得する静電容量取得手段（１３）と、静電容量取得手段によって取得された複数の検出電極群同士の静電容量を比較する静電容量比較手段（１４）と、静電容量比較手段における比較結果に応じて液体の液面高さを検出する液面高さ検出手段（１５）と、を備え、複数の検出電極群のうち、高さ方向に連続して配置される検出電極群を連続検出電極群と定義し、連続検出電極群を構成する複数の検出電極のうち、連続検出電極群のまとまりとは異なるまとまりの検出電極群を重複検出電極群と定義した場合に、静電容量比較手段は、２つの連続検出電極群同士の静電容量を比較した後で、その比較対象となった２つの連続検出電極群に含まれる任意の複数の検出電極で構成される電極群のうち連続検出電極群と重複検出電極群、もしくは重複検出電極群が複数存在する場合は複数の重複検出電極群同士の静電容量を比較することを特徴とする。

上記第１の発明及び第２の発明により得られる効果について説明する。複数の検出電極群のうち、完全に液体に浸漬している検出電極群（以下、浸漬検出電極群）は、その検出電極群がどの高さに配置されているかに依らずに、検出電極群の静電容量値は同じ値となる。また、複数の検出電極群のうち、まったく液体に浸漬していない検出電極群（以下、非浸漬検出電極群）は、その検出電極群がどの高さに配置されているかに依らずに、検出電極群の静電容量値は、浸漬検出電極群の静電容量値とは異なる値として同じ値となる。さらに、複数の検出電極群のうち、一部が液体に浸漬している検出電極群（以下、部分浸漬検出電極群）の静電容量値は、浸漬検出電極群および非浸漬検出電極群の静電容量値とは異なる値となる。

そのため、たとえば隣り合う検出電極群である検出電極群Ａと検出電極群Ｂの静電容量値が静電容量比較手段により比較され、互いに異なる値であるとの比較結果となれば、いずれか一方の検出電極群の少なくとも一部が液体に浸漬しており、他方の検出電極群は完全に浸漬しているか又はまったく浸漬していないこととなる。したがって、検出電極群Ａと検出電極群Ｂが配置されている高さに液面が存在していることとなり、液面高さを検出することができる。また、本発明によれば、浸漬検出電極群と非浸漬検出電極群の静電容量値の比較により液面高さを検出できるため、液体の誘電率によらずに液面高さを検出可能となる。したがって、本発明によれば、液体の誘電率によらずに、液体の液面高さを検出できる液面検出装置を提供することができる。

なお、特許請求の範囲における括弧内の符号は、記載内容の理解を容易にすべく、後述する実施形態において対応する構成を例示するものに留まり、発明の内容を限定することを意図したものではない。

第１実施形態における燃料タンクの長手方向に沿った断面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。 液面検出装置を示すブロック図である。 第１実施形態において第１検出電極対および第２検出電極対の選択を説明する説明図である。 静電容量取得手段を示すブロック図である。 第１実施形態において燃料の液面高さを検出する制御のフローチャートである。 第１実施形態において燃料の液面高さを詳細に判定する制御のフローチャートである。 第１実施形態において燃料の液面高さの判定を説明するための説明図である。 燃料の液面が傾斜している場合の、燃料タンクの長手方向に沿った断面図である。 一の検出電極対が燃料に浸漬している場合の液面高さに対する静電容量値の変化を示すグラフである。 第２実施形態において第４検出電極対ないし第６検出電極対の選択を説明する説明図である。 第２実施形態において燃料の液面高さを検出する制御のフローチャートである。 第３実施形態における燃料タンクの高さ方向に沿った断面図である。 図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ線矢視断面図である。 図１４における二点鎖線部分の拡大図である。 第４実施形態において検出電極群の選択を説明する説明図である。 他形態における燃料タンクの長手方向に沿った断面図である。 他形態における各検出電極の間隔を説明する説明図である。 他形態における液面高さの検出方法を説明する説明図である。 他形態における検出電極の配置図である。

以下、本発明の複数の実施形態を、図面を参照して説明する。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。また、以下の実施形態においては、第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２は高さ方向Ｚにおいて隣り合った検出電極対２０として定義し、第４検出電極対２０４、第５検出電極対２０５、および第６検出電極対２０６は、互いに離間して配置される検出電極対２０を指すものとして定義することとする。また、特許請求の範囲における「検出電極群」とは、２以上の検出電極２からなるまとまりを指すものとして定義する。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図１０に基づき説明する。

本実施形態では、燃料タンク１００の内部に収容される燃料ＦＥの液面高さ検出に用いられる液面検出装置１について説明する。なお、燃料タンク１００が、特許請求の範囲における「容器」に相当し、燃料ＦＥが「液体」に相当する。

図１に示すように、燃料タンク１００は、全体として略直方体の箱状に形成されている。具体的には、底壁１０１、４つの側壁１０２、天壁１０３から構成されている。底壁１０１、４つの側壁１０２、および天壁１０３によって囲まれた内部空間に燃料ＦＥを収容する。なお、燃料タンク１００は、車両に搭載され、配置方向は特に限定されない。

燃料タンク１００の天壁１０３の略中央には、挿入口１０４が形成されている。挿入口１０４は天壁１０３の厚み方向に貫通するように形成されている。挿入口１０４からは、燃料タンク１００内の燃料ＦＥを、図示しないエンジンに送出するための燃料ポンプモジュール等の機器を搭載することができるようになっている。挿入口１０４は、燃料タンク１００の外部から蓋部材１０５によって閉塞されている。本実施形態では特に、挿入口１０４の外周面に雄ねじが形成されている。また、蓋部材１０５の内周面には雌ねじが形成されている。挿入口１０４の雄ねじを、蓋部材１０５の雌ねじにねじ込むことで、蓋部材１０５を燃料タンク１００に装着することができる。蓋部材１０５を装着した状態において、燃料タンク１００の内部は密閉状態となっている。

燃料タンク１００の内部には、静電容量センサユニット１１０が配置される。静電容量センサユニット１１０は、横方向Ｘの略中央において底壁１０１から高さ方向Ｚに立設している。

図２に示すように、静電容量センサユニット１１０は、樹脂フィルム等の絶縁体によって構成されたベース１１１の表面に複数の検出電極２が、高さ方向Ｚに並んで等間隔で配置されている。ベース１１１は扁平な直方体形状をなす。各検出電極２は、後述する液面検出装置１に電気的に接続されている。以下、複数の検出電極２のうち、隣り合って配置される任意の２つの検出電極のまとまりを検出電極対２０という。

図２に示すように、複数の検出電極２のうち、底壁１０１に最も近い最低位検出電極２ａは、燃料タンク１００の底壁１０１が地面と水平な状態における燃料ＦＥの最低液面高さＨｍｉｎよりも高さ方向上方に配置されている。なお、最低液面高さＨｍｉｎとは、それ以上車両を駆動させられない程減少した燃料ＦＥの残量状態における液面高さをいう。また図２は、挿入口１０４および蓋部材１０５を省略したものを示している。

また、複数の検出電極２のうち、天壁１０３に最も近い最高位検出電極２ｂは、燃料タンク１００の底壁１０１が地面と水平な状態における燃料ＦＥの最高液面高さＨｍａｘよりも高さ方向下方に配置されている。なお、最高液面高さＨｍａｘとは、燃料タンク１００の内部に燃料ＦＥを上限まで満たした状態の液面高さをいう。

つまり、燃料ＦＥの液面高さが最低液面高さＨｍｉｎにある状態においては、最低位検出電極２ａは燃料ＦＥに浸漬していないこととなる。一方で、燃料ＦＥが最高液面高さＨｍａｘまで満たされた状態において、最高位検出電極２ｂは、燃料ＦＥに完全に浸漬していることとなる。

静電容量センサユニット１１０の高さ方向Ｚの長さは、燃料タンク１００の側壁１０２の高さ方向Ｚの長さよりもわずかに短く設定されている。

次に、図３に基づいて液面検出装置１の構成について説明する。

液面検出装置１は、ＥＣＵであり、複数の検出電極対２０の静電容量を取得し、それらを比較することで燃料ＦＥの液面高さを検出する。また、検出した液面高さに応じた表示を表示手段３０に表示させる。液面検出装置１は、取得電極選択手段１１、スイッチ手段１２、静電容量取得手段１３、静電容量比較手段１４、液面高さ判定手段１５、および記憶手段１６を備える。なお、本実施形態において、検出電極対２０が、特許請求の範囲における「検出電極群」に相当する。

取得電極選択手段１１は、複数の検出電極対２０のうち、静電容量を取得する２つの第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２を選択する。本実施形態では、第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２は、底壁１０１に近い側から高さ方向上方に向かって順番に選択されていく。また、本実施形態では、第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２を構成する各検出電極２は重複しないように選択される。取得電極選択手段１１は、一度、第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２を選択すると、選択した第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２を構成する検出電極２を記憶手段１６に書き込む。

具体的には、図４に示すように、まず底壁１０１に最も近い位置に配置されている最低位検出電極２ａと、最低位検出電極２ａに隣接して配置されている検出電極２ｃの二つの検出電極を第１検出電極対２０１として選択する。また、検出電極２ｃから高さ方向上方に隣接して配置されている検出電極２ｄと、検出電極２ｄの高さ方向上方に隣接して配置されている検出電極２ｅの二つの検出電極を第２検出電極対２０２として選択する。そして、のちに詳述する図６に示す一連の処理フローにおいて、液面高さ判定手段１５から指示信号を受信すると、次の第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２を選択する。具体的には、液面高さ判定手段１５から指示信号を受信すると、記憶手段１６から前回選択した第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２を読み出し、異なる検出電極対２０を新たな第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２として選択する。

具体的には、検出電極２ｅの高さ方向上方に隣接して配置されている検出電極２ｆと、検出電極２ｆの高さ方向上方に隣接して配置されている検出電極２ｇの二つの検出電極２を第１検出電極対２０１として選択する。また、検出電極２ｇの高さ方向上方に隣接して配置されている検出電極２ｈと、検出電極２ｈの高さ方向上方に隣接して配置されている検出電極２ｉの二つの検出電極２を、第２検出電極対２０２として選択する。以降、高さ方向上方に向かって順次、二つずつのまとまりで検出電極２を選択していく。以上説明した第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２の選択は、取得電極選択手段１１が実行する。

取得電極選択手段１１は、選択した第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２のそれぞれを構成する複数の検出電極２に対応して設けられているスイッチング手段Ｓ（図８参照）をオンするようにスイッチ手段１２に対して信号を送信する。

スイッチ手段１２は、すべての検出電極２に対応するスイッチング手段Ｓを備える。スイッチ手段１２は、取得電極選択手段１０からオンすべきスイッチング手段Ｓに関する信号を受信すると、オンすべきスイッチング手段Ｓをオンさせて、オンすべきスイッチング手段Ｓに対応した各検出電極２と接続された通電経路を導通状態とする。そうすることで、静電要取得手段は、第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２のそれぞれの静電容量値を取得することができるようになる。

静電容量取得手段１３は、第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２の静電容量値を取得する役割を担う。具体的な静電容量値の取得方法を図５に基づいて説明する。静電容量取得手段１３は、静電容量計測回路部１３１と静電容量演算部１３２を備える。静電容量計測回路部１３１は、正弦波発生回路１３３、オペアンプ１３４、抵抗１３５、およびサンプルホールド回路１３６を備える。

正弦波発生回路１３３は、オペアンプ１３４の非反転入力端子に接続され、所定周波数の交流電圧を、オペアンプ１３４を介して検出電極２に印加する。検出電極２は、オペアンプ１３４の反転入力端子に接続される。オペアンプ１３４の出力端子には抵抗１３５が接続されており、反転入力端子とつながっている。この回路により、検出電極２に流れる電流を抵抗１３５が電圧に変換し、出力する。

サンプルホールド回路１３６は、ピークホールド回路であり、オペアンプ１３４からの出力値の最大値を保持し、静電容量演算部１３２へ出力信号Ｖｏｕｔとして出力する。そして、静電容量演算部１３２は、静電容量計測回路部１３１から出力される出力信号Ｖｏｕｔに基づき、検出電極間の静電容量を演算することで、各検出電極対２０の静電容量値を取得する。

静電容量比較手段１４は、静電容量取得手段１３によって取得された第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２の静電容量値を比較する役割を担う。具体的には、第１検出電極対２０１の静電容量値Ｃ１と、第２検出電極対２０２の静電容量値Ｃ２とを比較して、両者が異なる場合には、異なることを示す信号を液面高さ判定手段１５に送信する。一方で、両者が同じ値となっている場合には、同じであることを示す信号を液面高さ判定手段１５に送信する。

液面高さ判定手段１５は、静電容量比較手段１４から受信した信号に基づいて、燃料ＦＥの液面高さの位置を判定する役割を担う。具体的には、静電容量比較手段１４から、第１検出電極対２０１の静電容量値Ｃ１と、第２検出電極対２０２の静電容量値Ｃ２とが同じ値であることを示す信号を受信した場合には、取得電極選択手段１１に対して次の第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２を選択するよう指示信号を送信する。一方で、静電容量値Ｃ１と静電容量値Ｃ２が異なる値であることを示す信号を受信した場合には、取得電極選択手段１１に対して、後述する第３検出電極対２０３を選択するよう指示信号を送信する。なお、液面高さ判定手段１５は、特許請求の範囲における「液面高さ検出手段」に相当する。

一方で、静電容量比較手段１４から、第１検出電極対２０１の静電容量値Ｃ１と、第２検出電極対２０２の静電容量値Ｃ２とが異なる値であることを示す信号を受信した場合には、液面高さを決定し、表示手段３０に液面高さに対応した表示信号を送信する。

記憶手段１６は、一度、取得電極選択手段１１によって選択された第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２を構成する検出電極２を記憶している。そして、液面高さ判定手段１５によって取得電極選択手段１１に対して指示信号が送信されると、取得電極選択手段１１は、記憶している検出電極２を記憶手段１６から読み出す。

また、記憶手段１６は、各検出電極２の配置高さを記憶している。液面高さ判定手段１５は、どの検出電極２が燃料ＦＥに浸漬しているかを検出し、記憶手段１６に記憶されている配置高さと照合することで、液面高さを検出する。

表示手段３０は、たとえば車両のインストルメントパネルに設けられた表示メータであり、液面高さ判定手段１５から受信した表示信号に基づいて、燃料タンク１００の内部に残留している燃料ＦＥの液面高さを表示する。なお、表示手段３０に表示されるのは、燃料ＦＥの液面高さに限られず、燃料ＦＥの残量に関する情報が表示されるようにすればよい。

次に、液面検出装置１における処理フローについて図５に基づき説明する。

まず、Ｓ１において、液面高さ検出の必要性があるか否かを判定する。具体的には、たとえばエンジン始動時や、エンジン始動中の所定周期ごとに図５の液面高さ検出フローを実行するようにすることなどが考えられる。本実施形態では、エンジン始動時および始動後所定周期ごとに液面高さ検出フローを実行するようにする。

Ｓ１において液面高さ検出の必要性がないと判定された場合（Ｎｏと判定された場合）には、再度所定時間を経てからＳ１から繰り返す。一方で、Ｓ１において液面高さ検出の必要性があると判定された場合（Ｙｅｓと判定された場合）には、Ｓ２に進む。

Ｓ２では、既に第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２が記憶されているか否かを判定する。記憶されていないと判定された場合（Ｎｏと判定された場合）には、Ｓ４に進む。なお、記憶されていないと判定される場合とは、本実施形態では、エンジン始動時または始動後の所定周期が来た時点が考えられる。Ｓ２において、既に記憶されていると判定された場合（Ｙｅｓと判定された場合）、Ｓ３に進む。

Ｓ３では、記憶手段１６において記憶されている、第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２を構成する検出電極２を読み出す。Ｓ３において読出しが完了すると、Ｓ４に進む。

Ｓ４では、取得電極選択手段１１によって静電容量を取得する２つの第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２が選択される。

ここで、Ｓ２において記憶手段１６に記憶されていないと判定された場合には、Ｓ４において、図４における検出電極２ａと検出電極２ｃを第１検出電極対２０１として選択し、検出電極２ｄと検出電極２ｅを第２検出電極対２０２として選択する。一方で、Ｓ２において記憶手段１６に記憶されていると判定され、Ｓ３において記憶手段１６から読み出した場合には、読み出した第２検出電極対２０２の高さ方向上方に隣接して配置される検出電極対２０を新たな第１検出電極対２０１として選択し、選択された新たな第１検出電極対２０１の高さ方向上方に隣接して配置される検出電極対２０を新たな第２検出電極対２０２として選択する。Ｓ４において第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２が選択されると、第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２を構成する検出電極２を記憶手段１６に記憶させてから、Ｓ５に進む。

Ｓ５では、Ｓ４において選択された第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２を構成する検出電極２に対応して設けられたスイッチング手段Ｓをオンとし、導通状態とするようスイッチ手段１２に信号が送信される。そして、スイッチ手段１２は必要なスイッチング手段Ｓをオンする。Ｓ５においてスイッチング手段Ｓがオンされると、Ｓ６に進む。

Ｓ６では、静電容量取得手段１３によって、第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２の静電容量値が取得される。Ｓ６において静電容量値が取得されると、静電容量取得手段１３は、取得した静電容量値を記憶手段１６に記憶させて、Ｓ７に進む。

Ｓ７では、静電容量比較手段１４によって、取得された静電容量値が比較される。第１検出電極対２０１の静電容量値Ｃ１と第２検出電極対２０２の静電容量値Ｃ２とが異なるか否かを判定する。両者が同じであると判定された場合（Ｎｏと判定された場合）には、Ｓ８に進む。一方で、両者が異なると判定された場合（Ｙｅｓと判定された場合）には、Ｓ９に進む。

Ｓ８では、液面高さ判定手段１５が、取得電極選択手段１１に対して、新たな第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２を選択するよう指示信号を送信して、Ｓ２から処理を繰り返す。

Ｓ９では、燃料ＦＥの液面高さを判定する処理が行われる。具体的な処理内容を図７および図８に基づいて説明する。本実施形態では、図４における検出電極２ａおよび検出電極２ｃからなる第１検出電極対２０１と、検出電極２ｄおよび検出電極２ｅからなる第２検出電極対２０２においてそれぞれの静電容量値が異なる値と判定された場合を例にとって説明する（図８参照）。

まずＳ９１において、取得電極選択手段１１に対して、新たに第３検出電極対２０３を選択するように指示信号が送信される。そして、取得電極選択手段１１によって新たに第３検出電極対２０３が選択される。ここで、第３検出電極対２０３は、すでに記憶手段１６に記憶されている第１検出電極対２０１を構成する検出電極２のうち高さ方向上方側に位置する検出電極２と、第２検出電極対２０２を構成する検出電極２のうち高さ方向下方側に位置する検出電極２とで構成される検出電極対２０をいう。図８でいうと、検出電極２ｃおよび検出電極２ｄとで構成される検出電極対２０が第３検出電極対２０３として選択される。なお、第３検出電極対２０３は、特許請求の範囲における「重複検出電極群」に相当する。

次にＳ９２において、選択された第３検出電極対２０３を構成する検出電極２に対応して設けられたスイッチング手段Ｓをオンするように、取得電極選択手段１１からスイッチ手段１２に対して指示信号が送信される。そして、スイッチ手段１２は、指示信号に基づいて適切な箇所のスイッチング手段Ｓをオンさせ、Ｓ９３に進む。

Ｓ９３では、静電容量取得手段１３によって、選択された第３検出電極対２０３の静電容量値Ｃ３が取得される。Ｓ９３において静電容量値Ｃ３が取得されると、Ｓ９４に進む。

Ｓ９４では、記憶手段１６において記憶されている第２検出電極対２０２の静電容量値Ｃ２が読み出される。Ｓ９４において、静電容量値Ｃ２が読み出されると、Ｓ９５に進む。

Ｓ９５では、第２検出電極対２０２の静電容量値Ｃ２と、第３検出電極対２０３の静電容量値Ｃ３が比較される。ここで、図１０に示すように、燃料ＦＥに浸漬している検出電極対と、浸漬していない検出電極対とでは、取得される静電容量値が異なる。なぜならば、静電容量値は誘電率に比例し、燃料ＦＥの誘電率と空気の誘電率とは異なるためである。したがって、２つの検出電極対２０の静電容量値を比較することによって、どの検出電極２が燃料ＦＥに浸漬しているか、つまり燃料ＦＥの液面高さを推定することができる。また、検出電極対２０を構成する２つの検出電極２の間の高さに燃料ＦＥの液面が存在している場合、その検出電極対２０の静電容量値は、図１０に示すように、検出電極対２０がどれだけの高さまで燃料ＦＥに浸漬しているかによって変化する。したがって、一部が燃料ＦＥに浸漬している検出電極対２０と、まったく燃料に浸漬していない検出電極対２０と、完全に燃料に浸漬している検出電極対２０とでは、静電容量値が異なることになるため、その異同を調べることでどの検出電極対２０が燃料に浸漬しているかが検出できる。

Ｓ９５において、静電容量値Ｃ２と静電容量値Ｃ３が異なる値であるか否かが判定される。静電容量値Ｃ２と静電容量値Ｃ３とが同じ値であると判定された場合（Ｎｏと判定された場合）には、Ｓ９６に進み、第１検出電極対２０１を構成する検出電極２（検出電極２ａおよび検出電極２ｃ）の間の高さに燃料ＦＥの液面高さが存在していると判定する。この場合の判定原理としては、静電容量値Ｃ１と静電容量値Ｃ２が異なる値であり、かつ静電容量値Ｃ２と静電容量値Ｃ３が同じ値であるならば、第２検出電極対２０２を構成する検出電極２ｄおよび検出電極２ｅは燃料ＦＥに浸漬していないこととなる。つまり、燃料ＦＥの液面高さは第１検出電極対２０１を構成する検出電極２の間の高さに存在していると判定できる。

一方で、Ｓ９５において、静電容量値Ｃ２と静電容量値Ｃ３とが異なる値であると判定された場合（Ｙｅｓと判定された場合）には、第２検出電極対２０２および第３検出電極対２０３が配置されている高さのどこかに液面高さが存在していることとなる。そこで、さらに詳細に液面高さを判定するために、Ｓ９７に進み、静電容量値Ｃ１と静電容量値Ｃ３が異なる値であるか否かを判定する。

Ｓ９７において、静電容量値Ｃ１と静電容量値Ｃ３が異なる値であると判定された場合（Ｙｅｓと判定された場合）には、Ｓ９８に進み、第３検出電極対２０３を構成する検出電極２（検出電極２ｃおよび検出電極２ｄ）の間の高さに燃料ＦＥの液面高さが存在していると判定する。この場合の判定原理としては、静電容量値Ｃ１と静電容量値Ｃ２が異なる値であり、かつ静電容量値Ｃ２と静電容量値Ｃ３が異なる値であり、かつ静電容量値Ｃ１と静電容量値Ｃ３が異なる値であるならば、第２検出電極対２０２を構成する検出電極２（検出電極２ｄおよび検出電極２ｅ）は燃料ＦＥには浸漬しておらず、かつ第１検出電極対２０１を構成する検出電極２（検出電極２ａおよび検出電極２ｃ）は燃料ＦＥに浸漬していることとなる。したがって、燃料ＦＥの液面高さは第３検出電極対２０３を構成する検出電極２の間の高さに存在していると判定できる。

Ｓ９７において、静電容量値Ｃ１と静電容量値Ｃ３が同じ値であると判定された場合（Ｎｏと判定された場合）には、Ｓ９９に進み、第２検出電極対２０２を構成する検出電極２（検出電極２ｄおよび検出電極２ｅ）の間の高さに燃料ＦＥの液面高さが存在していると判定する。この場合の判定原理としては、静電容量値Ｃ１と静電容量値Ｃ２が異なる値であり、かつ静電容量値Ｃ２と静電容量値Ｃ３が異なる値であり、かつ静電容量値Ｃ１と静電容量値Ｃ３が同じ値であるならば、第３検出電極対２０３を構成する検出電極２（検出電極２ｃおよび検出電極２ｄ）および第１検出電極対２０１を構成する検出電極２（検出電極２ａおよび検出電極２ｃ）は燃料ＦＥに浸漬していることとなる。したがって、燃料ＦＥの液面高さは第２検出電極対２０２を構成する検出電極２の間の高さに存在していると判定できる。

Ｓ９６、Ｓ９８、Ｓ９９のいずれかのステップにおいて、燃料ＦＥの液面高さを判定すると、液面高さの判定ステップＳ９は終了し、図６のメインフローに戻る。Ｓ９において液面高さを判定すると、Ｓ１０に進み、液面高さ判定手段１５が、判定した液面高さに応じた表示信号を表示手段３０に送信し、一連の処理フローが終了する。

なお、本実施形態における液面検出装置１、燃料タンク１００、複数の検出電極２を備えたものが、特許請求の範囲における「液面検出ユニット」に相当する。

次に、本実施形態において得られる効果について説明する。

（１）本実施形態では、隣接する２つの検出電極２から構成される検出電極対２０同士の静電容量値を比較することによって、燃料ＦＥの液面高さを検出する。ここで、燃料ＦＥに浸漬している検出電極２から構成される検出電極対２０（以下、浸漬検出電極対）は、その検出電極対２０がどの高さに配置されているかに依らずに、静電容量値は一定値となる。また、液体に浸漬していない検出電極（以下、非浸漬検出電極対）は、検出電極の配置高さに依らずに、浸漬検出電極対の静電容量値とは異なる値として一定値となる。そのため、隣り合う検出電極対である第１検出電極対２０１と第２検出電極対２０２とで静電容量値が異なる値となれば、第１検出電極対２０１と第２検出電極対２０２が配置されている高さに燃料ＦＥの液面高さが存在していると判定することができる。また、本実施形態によれば、燃料タンク１００の内部に収容される液体として、異なる誘電率の燃料ＦＥが収容されたことによって、浸漬検出電極対の静電容量が変わったとしても、非浸漬検出電極対の静電容量値との違いにより液面高さを検出できるため、燃料ＦＥの誘電率に左右されずに液面高さを検出可能となる。したがって、本実施形態によれば、燃料ＦＥの誘電率によらずに、燃料ＦＥの液面高さを検出できる液面検出装置１を提供することができる。

（２）静電容量値Ｃ１と静電容量値Ｃ２の２つの静電容量値を比較することのみで液面高さを検出しようとすると、第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２の配置されている箇所のいずれかの高さに液面が存在していると判定できるに過ぎない。いわば、検出電極対レベルの広い範囲での液面高さの検出しかできない。しかし、本実施形態では、第１検出電極対２０１の静電容量値Ｃ１と第２検出電極対２０２の静電容量値Ｃ２が異なる値を示した場合、さらに第３検出電極対２０３の静電容量値Ｃ３を取得して、それぞれを比較することで燃料ＦＥの液面高さを検出する。そのため、どの検出電極の間の高さに液面が存在しているかまで検出することができ、検出電極レベルの狭い範囲での液面高さの検出が可能となる。したがって、静電容量値Ｃ１と静電容量値Ｃ２の２つの静電容量値を比較することのみで液面高さを検出する場合と比較して、高精度な液面高さの検出が可能となる。

（３）本実施形態における検出電極２を２つ内蔵して検出電極ユニット２１を構成し、高さ方向Ｚに複数個並べて配置した検出電極ユニット２１の静電容量値を比較することで液面高さを検出しようとする場合（以下、比較例）、各検出電極ユニット間の間隔は、検出電極２を並べて配置した場合の間隔よりも広くなりやすい。なぜならば、一つの検出電極２に比べて検出電極ユニット２１の体格が大型化しやすいためである。そのため、液面高さの検出精度は、検出電極２を高さ方向Ｚに複数個並べる場合と比較して劣る。しかし、本実施形態では検出電極２を高さ方向Ｚに複数個並べて配置し、各検出電極間の静電容量値を比較しているため、比較例と比較して高精度な液面高さの検出が可能となる。

（４）本実施形態のように燃料タンク１００が車両に搭載されていると、車両が傾斜したり旋回走行を行ったりして燃料タンク１００の内部の燃料ＦＥの液面が傾斜する場合がある。そのため、静電容量センサユニット１１０が、燃料タンク１００の横方向Ｘの端部に配置されている場合、図９に示すようにわずかな液面の傾斜によっても本来浸漬しているはずの検出電極２が浸漬していない状態となってしまい、正確な液面高さの検出が困難となる。しかし、本実施形態では、静電容量センサユニット１１０は、横方向Ｘの略中央において底壁１０１から高さ方向Ｚに立設している。そのため、図９に示すように同じ液面の傾斜角であっても、横方向Ｘの端部に配置されている場合と比較して液面の傾斜の影響を受けにくい。したがって、横方向Ｘの端部に配置されている場合と比較して、燃料ＦＥの液面が傾斜した場合でも正確に液面高さを検出することができる。

（５）検出電極２の個数に対応して接続される配線にスイッチング手段Ｓが設けられていない場合、一つの静電容量取得手段１３によって任意の検出電極２の静電容量を取得することは困難である。そのため、各検出電極間の静電容量を取得するためには、検出電極対２０のパターン数の静電容量取得手段１３が必要になり、液面検出装置１の構成が複雑化する虞がある。しかし、本実施形態では、各検出電極２の個数に対応したスイッチング手段Ｓが設けられている。そのため、静電容量を取得したい検出電極対２０を構成する検出電極２に対応したスイッチング手段Ｓを適宜オンして、各検出電極対の静電容量を取得することができ、一つの静電容量取得手段１３が任意の検出電極対２０の静電容量を取得することができる。したがって、検出電極２の個数に対応して接続される配線にスイッチング手段Ｓが設けられていない場合と比較して、液面検出装置１の構成を簡易化することができる。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について図面に基づいて説明する。なお、第１実施形態と重複する部分については説明を簡略化または省略する。

第１実施形態と第２実施形態では、液面検出装置１における液面高さの検出フローが異なる。本実施形態では、図１１に示すように、液面検出フローが開始されると、はじめに、第４検出電極対２０４、第５検出電極対２０５、および第６検出電極対２０６が選択され、それぞれの静電容量値を取得、比較する。ここで、第４検出電極対２０４、第５検出電極対２０５、および第６検出電極対２０６は、互いに離間した検出電極対２０が選択される。なお、第４検出電極対２０４、第５検出電極対２０５、および第６検出電極対２０６は高さ方向Ｚにおいて互いに離間して配置される検出電極対２０であるため、特許請求の範囲における「離間検出電極群」に相当する。また、第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２は、高さ方向Ｚにおいて連続して配置される検出電極対２０であるため、特許請求の範囲における「連続検出電極群」に相当する。さらに、第４検出電極対２０４は、高さ方向Ｚにおける中間の位置に配置されているため、特許請求の範囲における「中間位検出電極群」に相当し、第５検出電極対２０５は、燃料タンク１００において最も高い位置に配置されているため、「最高位検出電極群」に相当し、第６検出電極対２０６は、燃料タンク１００において最も低い位置に配置されているため、「最低位検出電極群」に相当する。なお、特許請求の範囲における「中間の位置」とは、正確に中間である必要はなく、本実施形態のように、中間位置近傍に配置されている検出電極対２０も含むものである。

具体的に図１１に基づいて説明する。本実施形態では、第４検出電極対２０４として、静電容量センサユニット１１０の高さ方向Ｚにおける中間位置近傍に配置されている検出電極対２０が選択される。また、第５検出電極対２０５として、静電容量センサユニット１１０の高さ方向Ｚにおいて最も高い最高位にある検出電極対２０が選択される。また、第６検出電極対２０６として、静電容量センサユニット１１０の高さ方向Ｚにおいて最も低い最低位にある検出電極対２０が選択される。なお、本実施形態では、第４検出電極対２０４として、中間位置よりも高さ方向下方に配置されている検出電極対２０を選択したが、高さ方向上方に配置されている検出電極対２０を選択されてもよい。また、たとえば特定の検出電極対２０が中間位置をまたいでいる場合には、その検出電極対２０が第４検出電極対２０４として選択されてもよい。

次に、本実施形態における液面高さ検出の処理フローについて図１２に基づき説明する。なお、図１２において、図６，７と同じ符号が付されているステップは、同一の制御を行う。Ｓ１において液面高さの検出が必要であると判定された場合（Ｙｅｓと判定された場合）、Ｓ１１に進む。

Ｓ１１では、記憶手段１６において、既に第４検出電極対２０４、第５検出電極対２０５、第６検出電極対２０６のいずれかが記憶されているか否かが判定される。いずれも記憶されていないと判定された場合（Ｎｏと判定された場合）には、Ｓ１２に進む。一方で、いずれか一つでも記憶されていると判定された場合（Ｙｅｓと判定された場合）には、Ｓ２３に進む。

Ｓ１２では、第４検出電極対２０４および第５検出電極対２０５が選択され、Ｓ１３において第４検出電極対２０４および第５検出電極対２０５を構成する検出電極２に対応して設けられたスイッチング手段Ｓをオンさせる。そして、Ｓ１４において第４検出電極対２０４および第５検出電極対２０５のそれぞれの静電容量値Ｃ４，Ｃ５が取得される。

Ｓ１４において各静電容量値が取得されると、Ｓ１５に進み、静電容量値Ｃ４と静電容量値Ｃ５が異なる値か否かが判定される。Ｓ１５において、静電容量値Ｃ４と静電容量値Ｃ５が同じ値であると判定された場合（Ｎｏと判定された場合）には、Ｓ１６に進む。一方で、Ｓ１５において、静電容量値Ｃ４と静電容量値Ｃ５が異なる値であると判定された場合（Ｙｅｓと判定された場合）には、Ｓ２０に進み、第４検出電極対２０４および第５検出電極対２０５を構成する検出電極２が記憶手段１６に記憶される。Ｓ２０において各検出電極２が記憶されると、Ｓ１１から処理を繰り返す。

Ｓ１６では、第４検出電極対２０４および第６検出電極対２０６が選択され、Ｓ１７において、第４検出電極対２０４および第６検出電極対２０６を構成する検出電極２に対応して設けられたスイッチング手段Ｓをオンさせる。そして、Ｓ１８において第４検出電極対２０４および第６検出電極対２０６のそれぞれの静電容量値Ｃ４，Ｃ６が取得される。

Ｓ１８において各静電容量値が取得されると、Ｓ１９に進み、静電容量値Ｃ４と静電容量値Ｃ６が異なる値か否かが判定される。Ｓ１９において、静電容量値Ｃ４と静電容量値Ｃ６が同じ値であると判定された場合（Ｎｏと判定された場合）には、Ｓ２２に進み、液面は、燃料タンク１００内における最高液面高さにあるか、もしくは最低液面高さにあると判定される。最高液面高さか最低液面高さのどちらに液面が存在しているかは、その他のパラメータ、例えば給油時からの車両走行距離などに基づいて判断することが考えられる。

Ｓ１９において、静電容量値Ｃ４と静電容量値Ｃ６が異なる値であると判定された場合（Ｙｅｓと判定された場合）には、Ｓ２１に進み、第４検出電極対２０４および第６検出電極対２０６を構成する検出電極２が記憶手段１６に記憶される。Ｓ２０において各検出電極２が記憶されると、Ｓ１１から処理を繰り返す。

Ｓ２３では、第４検出電極対２０４、第５検出電極対２０５、および第６検出電極対２０６を構成する検出電極２のうち、記憶手段１６に記憶されている検出電極２を読み出す。Ｓ２３において各検出電極２を読み出すと、Ｓ２に進み、第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２が記憶手段１６に記憶されているか否かを判定し、記憶されていない場合には、Ｓ２４へ進む。一方で、記憶されている場合には、Ｓ３へ進み、記憶手段１６から読み出してからＳ２４へ進む。

Ｓ２４では、複数の検出電極対２０のなかから、第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２が選択される。Ｓ２において記憶手段１６に第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２を構成する検出電極２が記憶されていないと判定された場合、かつＳ２３において第４検出電極対２０４および第５検出電極対２０５を構成する検出電極２が読み出された場合には、第１検出電極対２０１として第４検出電極対２０４として選択された検出電極対２０を選択し、第２検出電極対２０２として第１検出電極対２０１の高さ方向上方に隣接して配置されている検出電極対２０が選択される。

また、Ｓ２において記憶手段１６に第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２を構成する検出電極２が記憶されていないと判定された場合、かつＳ２３において第４検出電極対２０４および第６検出電極対２０６を構成する検出電極２が読み出された場合には、第１検出電極対２０１として第６検出電極対２０６として選択された検出電極対２０を選択し、第２検出電極対２０２として第１検出電極対２０１の高さ方向上方に隣接して配置されている検出電極対２０が選択される。

次に、本実施形態によって得られる効果について説明する。

（１）本実施形態では、複数の検出電極対２０のうち、互いに離間する検出電極対２０同士（以下、離間検出電極対という）の静電容量値を比較し、そのあとで、高さ方向Ｚに隣接する検出電極対２０同士の静電容量値を比較していくことで、燃料ＦＥの液面高さを検出する。つまり、まず選択された２つの離間検出電極対同士の静電容量値を比較することで、２つの離間検出電極対の間の高さに液面が存在するか否かを判定することができる。そして、２つの離間検出電極対の静電容量が同じ値であるならば、選択された２つの離間検出電極対の間の高さに液面が存在していないことを判定でき、２つの離間検出電極対の間に存在している検出電極対２０の静電容量を取得、比較する必要がなくなる。そのため、各検出電極対２０同士の静電容量を逐一比較していく場合と比較して、短時間で液面高さを検出することができる。

（２）特に、本実施形態では、離間検出電極対として、静電容量センサユニット１１０の高さ方向Ｚにおける中間位置近傍、最も低い最低位、最も高い最高位に配置されている検出電極対２０がそれぞれ選択される。そのため、たとえば６以上の検出電極対２０を有する静電容量センサユニット１１０において、一つの検出電極対２０のみを隔てて離間する２つの検出電極対２０が離間検出電極対として選択される場合と比較して、より効率的に液面高さを検出することができる。

その他、第１実施形態と同様の効果を奏する。

（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態について図面に基づいて説明する。なお、第１実施形態および第２実施形態と重複する部分については説明を簡略化または省略する。

第１実施形態及び第２実施形態では、燃料タンク１００の形状は略直方体形状であり、同じ高さだけ液面が変化した場合の容積変化率は、高さ方向Ｚにおいて均等であった。しかし、本実施形態では、図１３，図１４に示すように、燃料タンク１００は、高さ方向断面が逆等脚台形状を呈しており、同じ高さだけ液面が移動した場合の容積変化率は、底壁１０１から高さ方向上方に向かうにしたがって大きくなる。

また、図１５に示すように、隣り合う検出電極２の間隔は、高さ方向上方に向かうにしたがって、つまり同じ高さに対する容積変化率が大きくなるにしたがって次第に狭くなるように配置されている。

次に、本実施形態により得られる効果について説明する。

同じ高さだけ液面が移動した場合の容積変化率が小さい部分よりも、容積変化率が大きい部分のほうが、高精度な液面高さの検出が求められる。なぜならば、わずかな液面高さの変化で比較的大きく燃料量が変化するためである。しかし、すべての検出電極２の間隔を一律に狭く配置すると、必要な検出電極２の個数が増え、コストアップとなる虞がある。そこで、本実施形態では燃料タンク１００において同じ高さに対する容積変化率が小さい部分よりも、容積変化率が大きい部分のほうが、検出電極２間の間隔が狭くなるように配置されている。そのため、同じ高さの液面変化に対する容積変化率が小さい部分よりも容積変化率が大きい部分のほうが、わずかな液面高さの変化を検出することができる。したがって、容積変化率が小さい部分にも、容積変化率が大きい部分における検出電極２の間隔と同じ間隔で検出電極２を配置する場合と比較して、少ない検出電極数で済むため、低コストで高精度な液面高さの検出が可能となる。

その他、第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果を奏する。

（第４実施形態）
以下、本発明の第４実施形態について図面に基づいて説明する。なお、第１実施形態乃至第３実施形態と重複する部分については説明を簡略化または省略する。

第１実施形態乃至第３実施形態においては、２つの検出電極２からなる検出電極対２０同士の静電容量を比較することで燃料ＦＥの液面高さを検出するようにしたが、本実施形態では、図１６に示すように、３つの検出電極２からなる検出電極群４０同士の静電容量値を比較することで液面高さを検出する。検出電極群４０を構成する検出電極２のうち、高さ方向Ｚにおいて両端に位置する検出電極間の静電容量値を、各検出電極群４０における静電容量値とみなして互いに比較する。本実施形態では、各検出電極群４０を構成する検出電極２は互いに重複しないものとして定義する。

底壁１０１の近傍に配置されている検出電極群４０から高さ方向上方にむかって順番に、隣り合って配置される検出電極群４０同士の静電容量値を比較していく。具体的な制御内容は、第１実施形態における検出電極対２０同士の静電容量値の取得および比較と同様である。

高さ方向Ｚに連続して配置される第１検出電極群４１および第２検出電極群４２の静電容量値が互いに異なる値と判定された場合、その第１検出電極群４１および第２検出電極群４２が配置されている範囲のいずれかの高さに燃料ＦＥの液面が存在することになる。そこで、さらに詳細に液面高さを検出するために、第１検出電極群４１および第２検出電極群４２を構成する複数の検出電極２を、高さ方向下方側から順番に検出電極対２０として再定義し、各検出電極対２０同士の静電容量値を比較していく。具体的な静電容量値の比較と液面高さの検出は第１実施形態に記載のものと同様である。

次に、本実施形態において得られる効果について説明する。

たとえば６つの検出電極２を２つずつのまとまりとして検出電極対２０を定義し、検出電極対２０同士の静電容量値を比較していく場合、静電容量値を取得し比較するという一連の制御を３回行う必要がある。しかし、本実施形態のように３つずつのまとまりとして検出電極群４０を定義し、検出電極群４０同士の静電容量値を比較していけば、同じ制御が２回で済む。そして、異なる静電容量値を示す２つの検出電極群４０を構成する複数の検出電極２を、高さ方向下方側から順番に検出電極対２０として再定義し、各検出電極対２０同士の静電容量値を比較していけば、詳細な液面高さを検出できる。したがって、検出電極対２０同士の静電容量値を逐一比較していく場合と比較して、精度を落とすことなく短時間で液面高さの検出が可能となる。

その他、第１実施形態乃至第３実施形態と同様の効果を奏する。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

・上記実施形態においては、静電容量センサユニット１１０を燃料タンク１００の横方向Ｘにおける略中央に配置するようにしたが、配置はこれに限られない。たとえば、図１７に示すように、横方向Ｘにおける略両端において高さ方向Ｚに立設するように配置し（上下静電容量センサユニット１１０ａ、１１０ｂ）、燃料タンク１００の底面に沿うように配置（底面静電容量センサユニット１１０ｃ）させてもよい。この場合の液面高さの検出は、上下静電容量センサユニット１１０ａ、１１０ｂで検出される液面高さと、底面静電容量センサユニット１１０ｃで検出される液面高さに基づいて検出される。たとえば、図１７に示す液面ＦＬの場合、上下静電容量センサユニット１１０ａおよび底面静電容量センサユニット１１０ｃは一部が燃料ＦＥに浸漬しており、上下静電容量センサユニット１１０ｂは全く燃料ＦＥに浸漬していない。したがって、それらの情報をもとに、予め記憶された各静電容量センサユニットが検出する液面高さと燃料量の関係を示すマップを用いて燃料ＦＥの残量を検出してもよい。そうすれば、液面が傾斜している場合であっても、燃料ＦＥの残量を検出することができる。

・上記第１実施形態では、第１検出電極対２０１および第２検出電極対２０２は、底壁１０１に近い側から高さ方向上方に向かって順番に選択されていくようにした。しかし、天壁１０３に近い側から高さ方向下方に向かって順番に選択されていってもよい。

・上記第２実施形態では、離間検出電極対として、静電容量センサユニット１１０の高さ方向Ｚにおける中間位置近傍、最も低い最低位、最も高い最高位に配置されている検出電極対２０がそれぞれ選択されるようにした。しかし、離間検出電極対の選択は、これに限られない。たとえば、走行距離などのパラメータに基づいて液面が存在するであろう大凡の範囲を推定し、その範囲における高さ方向両端の検出電極対２０を離間検出電極対として選択してもよい。

・上記第３実施形態においては、燃料タンク１００において同じ高さだけ液面が移動した場合の容積変化率が小さい部分よりも、容積変化率が大きい部分のほうが、検出電極２間の間隔が狭くなるように配置した。しかし、同じ高さに対する容積変化率が小さい部分よりも、容積変化率が大きい部分のほうが、検出電極２間の間隔が広くなるように配置されていてもよい。また、燃料タンク１００の形状が、同じ高さに対する容積変化率が位置によって異なるものであっても、各検出電極２の間隔を等間隔にしてもよい。また、各検出電極２を隙間なく配置してもよい。当然、隙間なく配置したほうが、隙間がある場合と比較して検出精度は向上する。

・上記第３実施形態においては、高さ方向上方にむかうにしたがって、検出電極２の間隔が徐々に狭くなるようにしたが、図１８に示すように、所定数のまとまりごとに検出電極２の間隔が変わるようにしてもよい。

・上記実施形態においては、２つの検出電極対２０の静電容量値が異なった場合にその検出電極対２０が配置されている高さに液面が存在すると判定している。しかし、たとえば底壁１０１に近い側から高さ方向上方に向かって順番に、隣り合う検出電極対２０同士の静電容量値を比較していき、所定回数比較したことをトリガとして（それまでに液面高さを検出できていないことをトリガとして）、天壁１０３に近い側から高さ方向下方に向かって順番に、隣り合う検出電極対２０同士の静電容量値を比較していくようにしてもよい。この場合、天壁１０３に近い側から順番に選択された検出電極対２０同士の静電容量値を所定回数比較したことをトリガとして（それまでに液面高さを検出できていないことをトリガとして）、未だ比較されていない検出電極対２０が配置されている高さに液面が存在すると判定してもよい。つまり、検出電極対２０同士の静電容量値が同じであることをもって液面高さを検出するようにしてもよい（図１９参照）。

・隣り合う検出電極対２０もしくは検出電極群４０の静電容量値を比較し、互いに異なる値となった場合に、各検出電極対２０もしくは各検出電極群４０において高さ方向両端に配置されている検出電極２の間の高さに液面が存在すると判定して、液面検出フローを終了してもよい。

・上記実施形態では、検出電極２の配置は、高さ方向Ｚに並ぶように配置されているが、これに限られず、例えば図２０に示すように、所定高さ未満の検出電極２と所定高さ以上の検出電極２が異なる位置に配置されていてもよい。このとき、横方向Ｘにおける一方の端部に複数のベース１１１が配置されて、各ベース１１１に検出電極２が配置されているようにしてもよいし（図２０参照）、１つのベース１１１において奥行き方向Ｙに段違いに検出電極２を配置してもよい。特許請求の範囲における「高さ方向に配置」とは、高さ方向Ｚに並んで配置されている必要はなく、上記のような配置であってもよい。

・記憶手段１６は選択された各検出電極対２０を構成する検出電極２および各静電容量値を蓄積して記憶していってもよいし、上書きして格納していってもよい。

・燃料タンク１００の形状は上記実施形態に限られない。また、特許請求の範囲における「容器」は燃料タンクに限られず、その他液体を収容する容器であれば液面検出装置１は適用可能である。たとえば、ラジエータの冷却水を貯留するリザーバタンクなどに適用してもよい。

・上記実施形態では、液面検出フローを実行する条件として、エンジン始動時や所定周期ごとに実行する場合を挙げたが、常時、液面検出フローを実行するようにしてもよい。

・上記実施形態では、記憶手段１６は各検出電極２の配置高さを記憶しているが、配置高さ情報としては、各検出電極間の配置間隔を記憶して、その情報から各検出電極２の配置高さを算出してもよい。

１ 液面検出装置、２ 検出電極、２ａ 最低位検出電極、２ｂ 最高位検出電極、１１ 取得電極選択手段、１２ スイッチ手段、１３ 静電容量取得手段、１４ 静電容量比較手段、１５ 液面高さ判定手段、１６ 記憶手段、２０ 検出電極対、３０ 表示手段、４０ 検出電極群、４１ 第１検出電極群、４２ 第２検出電極群、１００ 燃料タンク、１０１ 底壁、１０２ 側壁、１０３ 天壁、１０４ 挿入口、１０５ 蓋部材、１１０ 静電容量センサユニット、１１１ ベース、１３１ 静電容量計測回路部、１３２ 静電容量演算部、１３３ 正弦波発生回路、１３４ オペアンプ、１３５ 抵抗、１３６ サンプルホールド回路、２０１ 第１検出電極対、２０２ 第２検出電極対、２０３ 第３検出電極対、２０４ 第４検出電極対、２０５ 第５検出電極対、２０６ 第６検出電極対、Ｈｍｉｎ 最低液面高さ、Ｈｍａｘ 最高液面高さ、ＦＥ 燃料、Ｃ１ 第１検出電極対の静電容量値、Ｃ２ 第２検出電極対の静電容量値、Ｃ３ 第３検出電極対の静電容量値

Claims (8)

1. 容器（１００）の内部に収容される液体の液面高さを検出する液面検出装置であって、
   前記容器の高さ方向（Ｚ）に配置される静電容量式の複数の検出電極（２）のうち、前記高さ方向に連続して配置される任意の複数の前記検出電極のまとまりを検出電極群（２０）と定義した場合に、
   前記検出電極群は複数存在し、
   前記検出電極群のなかで前記高さ方向の両端に位置する前記検出電極間の静電容量を前記検出電極群の静電容量として取得する静電容量取得手段（１３）と、
   前記静電容量取得手段によって取得された複数の前記検出電極群同士の静電容量を比較する静電容量比較手段（１４）と、
   前記静電容量比較手段における比較結果に応じて前記液体の液面高さを検出する液面高さ検出手段（１５）と、
   を備え、
   複数の前記検出電極群のうち、前記高さ方向に互いに離間して配置されている前記検出電極群を離間検出電極群、前記高さ方向に連続して配置される前記検出電極群を連続検出電極群と定義した場合に、
   前記静電容量比較手段は、２つの前記離間検出電極群同士の静電容量を比較した後で、その比較対象となった２つの前記離間検出電極群の間に位置する複数の前記連続検出電極群同士の静電容量を比較することを特徴とする液面検出装置。
2. 複数の前記検出電極群のうち、前記容器内において最も高い位置に配置されたものを最高位検出電極群、前記高さ方向の中間の位置に配置されたものを中間位検出電極群、前記容器内において最も低い位置に配置されたものを最低位検出電極群と定義した場合に、
   前記静電容量比較手段は、前記最高位検出電極群又は前記最低位検出電極群の静電容量と、前記中間位検出電極群の静電容量とを比較した後で、その比較対象となった２つの検出電極群の間における前記検出電極群同士の静電容量を比較することを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。
3. 複数の前記検出電極群のうち、前記高さ方向に連続して配置される前記検出電極群を連続検出電極群と定義し、前記連続検出電極群を構成する複数の前記検出電極のうち、前記連続検出電極群のまとまりとは異なるまとまりの前記検出電極群を重複検出電極群と定義した場合に、
   前記静電容量比較手段は、２つの前記連続検出電極群同士の静電容量を比較した後で、その比較対象となった２つの前記連続検出電極群に含まれる任意の複数の前記検出電極で構成される電極群のうち前記連続検出電極群と前記重複検出電極群、もしくは前記重複検出電極群が複数存在する場合は複数の前記重複検出電極群同士の静電容量を比較することを特徴とする請求項１又は２に記載の液面検出装置。
4. 容器（１００）の内部に収容される液体の液面高さを検出する液面検出装置であって、
   前記容器の高さ方向（Ｚ）に配置される静電容量式の複数の検出電極（２）のうち、前記高さ方向に連続して配置される任意の複数の前記検出電極のまとまりを検出電極群（２０）と定義した場合に、
   前記検出電極群は複数存在し、
   前記検出電極群のなかで前記高さ方向の両端に位置する前記検出電極間の静電容量を前記検出電極群の静電容量として取得する静電容量取得手段（１３）と、
   前記静電容量取得手段によって取得された複数の前記検出電極群同士の静電容量を比較する静電容量比較手段（１４）と、
   前記静電容量比較手段における比較結果に応じて前記液体の液面高さを検出する液面高さ検出手段（１５）と、
   を備え、
   複数の前記検出電極群のうち、前記高さ方向に連続して配置される前記検出電極群を連続検出電極群と定義し、前記連続検出電極群を構成する複数の前記検出電極のうち、前記連続検出電極群のまとまりとは異なるまとまりの前記検出電極群を重複検出電極群と定義した場合に、
   前記静電容量比較手段は、２つの前記連続検出電極群同士の静電容量を比較した後で、その比較対象となった２つの前記連続検出電極群に含まれる任意の複数の前記検出電極で構成される電極群のうち前記連続検出電極群と前記重複検出電極群、もしくは前記重複検出電極群が複数存在する場合は複数の前記重複検出電極群同士の静電容量を比較することを特徴とする液面検出装置。
5. 前記液面高さ検出手段は、比較した前記検出電極群の静電容量が互いに異なる値である場合に、異なる値となった前記検出電極群が配置されている高さを前記液体の液面高さと判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液面検出装置。
6. 複数の前記検出電極の数に対応して、前記検出電極への通電経路を導通又は遮断する複数のスイッチング手段（Ｓ）を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液面検出装置。
7. 前記容器において、同じ高さだけ液面が移動した場合の前記液体の容積変化率が小さい部分よりも、前記液体の容積変化率が大きい部分のほうが、複数の前記検出電極間の間隔が狭いことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液面検出装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液面検出装置と、前記容器と、複数の前記検出電極を備えた液面検出ユニット。

Images