(57)【要約】【課題】  電路による信号への影響を抑制するための技術を提供する。【課題を解決するための手段】【００４９】【解決手段】  センサ装置２では、供給ケーブル３１は、信号源１２とセンサ５０とを接続して、信号源１２からセンサ５０に信号を供給する。出力ケーブル３４は、センサ５０から出力される信号を出力する。抵抗器１６は、供給ケーブル３１のセンサ５０側に配置される。抵抗器１６は、供給ケーブル３１の特性インピーダンスと整合するための抵抗である。抵抗器５４は、供給ケーブル３１の信号源１２側に配置される。抵抗器５４は、供給ケーブル３１の特性インピーダンスと整合するための抵抗である。シールド３２は、供給ケーブル３１の少なくとも一部を覆う。シールド３２は、接地されている。シールド３６は、出力ケーブル３４の少なくとも一部を覆う。シールド３６は、出力ケーブル３４と同電位に設定される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の性状を検出するためのセンサ装置であって、
センサと、
信号源とセンサとを接続して、信号源からセンサに信号を供給するための供給電路と、
センサから出力される信号を出力するための出力電路と、
供給電路のセンサ側に配置される第１の抵抗部であって、供給電路の特性インピーダンスと整合するための第１の抵抗部と、
供給電路の信号源側に配置される第２の抵抗部であって、供給電路の特性インピーダンスと整合するための第２の抵抗部と、
供給電路の少なくとも一部を覆う第１のシールド部材であって、一定の電位に維持されている第１のシールド部材と、
出力電路の少なくとも一部を覆う第２のシールド部材であって、出力電路と同電位に設定される第２のシールド部材と、を備える、センサ装置。
【請求項２】
センサは、
基板と、
基板上に配置されるセンサ本体と、を備え、
第１の抵抗部は、基板上に取り付けられている、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
センサは、
基板と、
基板上に配置されるセンサ本体と、を備え、
第１の抵抗部は、基板上に印刷されている、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項４】
供給電路と出力電路との少なくとも一方は、同軸ケーブルを有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
供給電路と出力電路との少なくとも一方は、フレキシブル基板を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、液体の性状を検出するためのセンサ装置を開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、液体に浸漬される電極の静電容量によって、液面レベルを検出する液面レベル検出装置が開示されている。液面レベルの検出結果は、電極からリード線を介して、発振器に入力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２２３６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
センサと外部との間で信号が通過する電路の配置状態、長さ等、電路の状況によって、電路を通過する信号が影響を受ける場合がある。この場合、電路の状況によっては、液体の性状を適切に検出することが困難な場合がある。本明細書では、電路による信号への影響を抑制するための技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書は、液体の性状を検出するためのセンサ装置を開示する。センサ装置は、センサと、供給電路と、出力電路と、第１の抵抗部と、第２の抵抗部と、第１のシールド部材と、第２のシールド部材と、を備える。供給電路は、信号源とセンサとを接続して、信号源からセンサに信号を供給するための電路である。出力電路は、センサから出力される信号を出力するための電路である。第１の抵抗部は、供給電路のセンサ側に配置される。第１の抵抗部は、供給電路の特性インピーダンスと整合するための抵抗である。第２の抵抗部は、供給電路の信号源側に配置される。第２の抵抗部は、供給電路の特性インピーダンスと整合するための抵抗である。第１のシールド部材は、供給電路の少なくとも一部を覆う。第１のシールド部材は、一定の電位に維持されている。第２のシールド部材は、出力電路の少なくとも一部を覆う。第２のシールド部材は、出力電路と同電位に設定される。
【０００６】
この構成では、第１の抵抗部と、供給電路の特性インピーダンスと、第２の抵抗部と、によって、信号源からセンサまでのインピーダンス整合が実現されている。この結果、供給電路の長さ、信号の周波数によって、信号が影響を受けて変動することを抑制することができる。また、第１のシールド部材及び第２のシールド部材によって、寄生容量によって、信号が影響を受けて変動することを抑制することができる。これにより、電路による信号への影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】燃料タンク周辺の構成を示す。
【図２】第１実施例のセンサから信号処理部までの電路の構成を示す。
【図３】第２実施例のセンサから信号処理部までの電路の構成を示す。
【図４】図３のIV-IV断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、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。
【０００９】
（特徴１）センサ装置では、センサは、基板と、基板上に配置されるセンサ本体と、を備えていてもよい。第１の抵抗部は、基板上に取り付けられていてもよい。この構成によれば、抵抗部とセンサとを一体化することができる。
【００１０】
（特徴２）センサ装置では、センサは、基板と、基板上に配置されるセンサ本体と、を備えていてもよい。第１の抵抗部は、基板上に印刷されていてもよい。この構成によれば、基板上に抵抗部を容易に配置することができる。
【００１１】
（特徴３）センサ装置では、供給電路と出力電路との少なくとも一方は、同軸ケーブルを有していてもよい。あるいは、供給電路と出力電路との少なくとも一方は、フレキシブル基板を有していてもよい。
【実施例】
【００１２】
図１に示すセンサ装置２は、自動車等の車両の燃料タンク４に搭載される。センサ装置２は、燃料タンク４内に貯留される燃料の液位を特定するために用いられる。センサ装置２は、信号処理部１０と、ケーブル部３０と、センサ５０と、を備える。
【００１３】
センサ５０は、基板５２と、電極対６０と、抵抗器５４と、当接部材５６と、を備える。基板５２は、樹脂製の矩形の平板である。基板５２は、燃料タンク４の深さ方向に伸びている。図１に示すように、基板５２の下端には、当接部材５６が配置されている。当接部材５６は、燃料タンク４の底面に当接する。これにより、センサ５０は、燃料タンク４の底面に対して位置決めされる。
【００１４】
基板５２の表面には、電極対６０が配置されている。電極対６０は、薄膜の導電性材料が基板５２の表面に印刷されることによって作製される。電極対６０は、電極６２，６４を備える。各電極６２，６４は、櫛歯形状を有する。具体的には、電極６２は、縦電極６２ｂと、複数個（図１では１１個）の横電極６２ａと、を備える。なお、図１では１個の横電極６２ａのみに符号を付している。縦電極６２ｂは、基板５２の長手方向（即ち燃料タンク４の深さ方向）に、直線状に伸びている。縦電極６２ｂには、複数個の横電極６２ａの一方の端（図１の右側の端）が接続されている。これにより、複数個の横電極６２ａは、互いに電気的に接続される。横電極６２ａは、縦電極６２ｂから、電極６４に向かって伸びている。複数個の横電極６２ａは、基板５２の長手方向に等間隔に配置されている。電極６２の上端は、配線５７に接続されている。配線５７は、電極６２の上端から燃料タンク４の上壁を貫通して燃料タンク４外に伸びている。
【００１５】
電極６４は、縦電極６４ｂと、複数個（図１では１１個）の横電極６４ａと、を備える。なお、図１では１個の横電極６４ａのみに符号を付している。縦電極６４ｂは、縦電極６２ｂと平行に伸びている。縦電極６２ｂには、複数個の横電極６２ａの一方の端（図１の左側の端）が接続されている。これにより、複数個の横電極６４ａは、互いに電気的に接続される。基板５２の長手方向に見たときに、横電極６２ａと横電極６４ａとは、交互に配置されている。電極６４の上端は、配線５８に接続されている。配線５８は、電極６４の上端から燃料タンク４の上壁を貫通して燃料タンク４外に伸びている。
【００１６】
基板５２の上端部には、抵抗器５４が配置されている。抵抗器５４の一端は、電極６２の上端に接続されている。これにより、抵抗器５４は、配線５７に接続される。抵抗器５４の他端は、後述するシールド３２に接続されている。
【００１７】
図２に示すように、センサ５０は、ケーブル部３０に接続されている。ケーブル部３０は、供給ケーブル３１と、出力ケーブル３４と、シールド３２，３６と、を備える。供給ケーブル３１と、出力ケーブル３４とは、平行に隣接して配置されている。供給ケーブル３１と出力ケーブル３４とは、その軸心から外側に向かって、内部導体、絶縁体、外部導体、保護被膜の順に配置される構造を有する、いわゆる同軸ケーブルである。供給ケーブル３１は、電極６２と信号処理部１０とを電気的に接続するためのケーブルである。供給ケーブル３１のセンサ５０側の端は、配線５７に接続されている。
【００１８】
供給ケーブル３１は、全長に亘って、シールド３２で覆われている。シールド３２は、導電性材料で作製されている。シールド３２は、接地されている。また、シールド３２は、抵抗器５４の他端に接続されている。この結果、抵抗器５４は、シールド３２を介して接地される。なお、変形例では、シールド３２は、接地されていなくてもよい。例えば、シールド３２は、一定の電位に維持されていてもよい。
【００１９】
出力ケーブル３４は、電極６４と信号処理部１０とを電気的に接続するためのケーブルである。出力ケーブル３４のセンサ５０側の端は、配線５８に接続されている。出力ケーブル３４は、全長に亘って、シールド３６で覆われている。シールド３６は、導電性材料で作製されている。シールド３６は、信号処理部１０に接続されている。
【００２０】
ケーブル部３０のセンサ５０と反対側の端には、信号処理部１０が接続されている。信号処理部１０は、ケーブル部３０を介して、センサ５０に信号を供給すると共に、センサ５０から送られる信号を取得する。信号処理部１０は、燃料タンク４から離れた位置において、車両に設置されている。例えば、信号処理部１０は、車両前側に配置されており、燃料タンク４は、車両後側に配置されている。この構成では、供給ケーブル３１と出力ケーブル３４とは、共に、車両の前側から後側まで伸びる。
【００２１】
信号処理部１０は、信号源１２と、増幅器１４と、抵抗器１６と、変換器２０と、シールドドライブ回路２２と、を備える。信号源１２は、図示省略した外部電源（例えばバッテリ）から電力が供給されると、予め決められた周波数（例えば、１０Ｈｚ〜３ＭＨｚ）の信号（即ち交流電圧）を発生する。増幅器１４は、信号源１２に接続されている。増幅器１４は、信号源１２によって発生される信号（即ち電圧）を増幅するための回路を有する。
【００２２】
抵抗器１６は、供給ケーブル３１の一方の端、即ち、信号処理部１０側の端に接続されている。増幅器１４で増幅された信号は、抵抗器１６を介して、供給ケーブル３１に供給される。抵抗器１６は、予め決められた信号が供給されている間の供給ケーブル３１の特性インピーダンスと等しく、かつ、センサ５０の抵抗器５４に等しい抵抗値を有する。
【００２３】
変換器２０は、出力ケーブル３４の一方の端、即ち、信号処理部１０側の端に接続されている。変換器２０は、出力ケーブル３４から供給される信号の電流成分を、電圧成分に変換するための変換回路を含む。
【００２４】
シールドドライブ回路２２は、出力ケーブル３４の一方の端に、変換器２０と並列に接続されている。シールドドライブ回路２２は、シールド３６に接続されている。シールドドライブ回路２２は、出力ケーブル３４を通過する信号と、同位相、かつ、同振幅の信号を、シールド３６に供給するための回路を有する。
【００２５】
（センサ装置２の動作）
次いで、センサ装置２の動作について説明する。車両の内燃機関（図示省略）が始動されると、信号源１２は、外部電源から供給される電力を用いて、上記した予め決められた信号を、増幅器１４に供給する。増幅器１４は、信号を取得すると、信号を増幅し、抵抗器１６を介して、供給ケーブル３１に信号を供給する。供給ケーブル３１に供給された信号は、供給ケーブル３１を通過して、電極６２及び抵抗器５４に供給される。
【００２６】
電極６２に信号が供給されると、電極対６０に電荷が蓄積され、静電容量が発生する。電極対６０の少なくとも一部は、燃料に浸漬されており、電極対６０が燃料に浸漬されている長さは、燃料の液位に応じて変化する。燃料と燃料タンク４内の気体との誘電率が異なるため、燃料タンク４の燃料の液位に相関して、電極対６０の静電容量は変動する。この結果、電極６２に信号が供給されている状態では、燃料タンク４の燃料の液位に相関して、電極６４から出力される信号（即ち電流成分）が変化する。
【００２７】
電極６４から出力された信号は、出力ケーブル３４を通過して、変換器２０及びシールドドライブ回路２２に供給される。変換器２０は、出力ケーブル３４から供給される電流成分を、電圧成分に変換する。変換器２０は、変換済みの電圧成分を、外部の処理装置（例えば燃料メータ）に供給する。この結果、外部の処理装置は、取得された電圧成分を用いて、燃料の液位を検出する。なお、外部の処理装置は、センサ５０から取得される電圧成分から燃料の液位を算出する数式、あるいは、センサ５０から取得される電圧成分と燃料の液位とが対応付けられたテーブルを用いて、センサ５０から取得される電圧成分から、燃料の液位を検出する。
【００２８】
シールドドライブ回路２２は、取得された信号を、出力ケーブル３４を通過する信号と同振幅、同周期の信号に変換して、シールド３６に供給する。
【００２９】
（本実施例の効果）
本実施例のセンサ装置２では、信号処理部１０の抵抗器１６の抵抗値と、供給ケーブル３１の特性インピーダンスと、センサ５０の抵抗器５４の抵抗値と、が一致している。この結果、信号処理部１０からセンサ５０に供給される信号の供給経路のインピーダンス整合が実現されている。この結果、供給ケーブル３１の線長、信号の周波数、信号処理部１０からセンサ５０に信号が供給される経路に発生する寄生容量によって、信号が影響を受けて変動することを抑制することができる。
【００３０】
また、供給ケーブル３１は、接地されているシールド３２に覆われている。このため、供給ケーブル３１と出力ケーブル３４とを隣接して配置しても、供給ケーブル３１と出力ケーブル３４との電位差によって、寄生容量が発生することを回避することができる。
【００３１】
さらに、出力ケーブル３４は、同位相、同振幅の信号が供給されるシールド３６によって覆われている。このため、出力ケーブル３４とシールド３６とによって、寄生容量が発生することを防止することができる。
【００３２】
本実施例のセンサ装置２によれば、インピーダンス整合、及びシールド３２，３６によって、供給ケーブル３１と出力ケーブル３４の線長、及び、配置態様（例えば供給ケーブル３１と出力ケーブル３４と隣接して配置するか、離間した状態で配置するか）による信号への影響を抑制することができる。この結果、信号処理部１０とセンサ５０とを離して配置（例えば、信号処理部１０を車両の前側に配置し、センサ５０を車両の後側に配置）することができる。また、車両の構成に応じて、供給ケーブル３１と出力ケーブル３４との配線態様が制限される場合であっても、配線態様によって、センサ装置２の検出結果に誤差が生じることを抑制することができる。
【００３３】
（第２実施例）
図３，４を参照して、第１実施例と異なる点を説明する。本実施例では、ケーブル部２３０が、第１実施例のケーブル部３０と異なる。さらに、本実施例では、センサ５０の抵抗部２５４が、抵抗器５４と異なる。
【００３４】
ケーブル部２３０は、フレキシブル基板２４０と、供給ケーブル２３１と、出力ケーブル２３４と、シールド２３２，２３６とを備える。フレキシブル基板２４０は、例えばポリイミド等の絶縁材料によって作製されている。フレキシブル基板２４０は、柔軟性を有しており、塑性変形せずに、大きく変形可能である。
【００３５】
図４に示すように、供給ケーブル２３１と出力ケーブル２３４とは、フレキシブル基板２４０によって覆われている。供給ケーブル２３１と出力ケーブル２３４とは、例えは銅等の絶縁材料によって、薄膜状に作製されている。供給ケーブル２３１と出力ケーブル２３４とは、柔軟性を有しており、フレキシブル基板２４０の変形に伴って、塑性変形せずに大きく変形可能である。その他の供給ケーブル２３１、出力ケーブル２３４の構成は、それぞれ、供給ケーブル３１、出力ケーブル３４の構成と同様である。
【００３６】
シールド２３２は、供給ケーブル２３１の表裏面のそれぞれに対して、フレキシブル基板２４０を挟んで対向する一対の平板を有する。言い換えると、供給ケーブル２３１の表裏面のそれぞれは、フレキシブル基板２４０を挟んでシールド２３２に覆われている。その他のシールド２３２の構成は、シールド３２と同様である。
【００３７】
シールド２３６は、出力ケーブル２３４の表裏面のそれぞれに対して、フレキシブル基板２４０を挟んで対向する一対の平板を有する。言い換えると、出力ケーブル２３４の表裏面のそれぞれは、フレキシブル基板２４０を挟んでシールド２３６に覆われている。その他のシールド２３６の構成は、シールド３６と同様である。
【００３８】
抵抗部２５４は、電極６２，６４と同様に、基板５２に印刷され、薄膜状に作製されている。その他の抵抗部２５４の構成は、抵抗器５４の構成と同様である。
【００３９】
本実施例によっても、第１実施例と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
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。
【００４１】
（１）上記の実施例では、センサ装置２は、燃料の液位を検出する。しかしながら、センサ装置２は、液位以外の燃料の性状、例えば、燃料中のアルコール濃度、劣化度、異物含有量等を検出するために用いられてもよい。また、センサ装置２は、燃料以外の液体、例えば、冷却水の性状を検出するために用いられてもよい。
【００４２】
（２）センサ装置２は、２個の以上のセンサを備えていてもよい。例えば、センサ装置２は、液位を検出するためのセンサ（例えばセンサ５０）と、燃料中のアルコール濃度を検出するためのセンサ（例えば、電極対、光学式センサ）と、を備えていてもよい。
【００４３】
（３）第１実施例の抵抗器５４は、抵抗部２５４と同様に、基板５２に印刷されていてもよい。一方、第２実施例の抵抗部２５４は、抵抗器５４と同様に、基板５２に載置されていてもよい。
【００４４】
（４）上記の各ケーブル３１，３４，２３１，２３４の構成は、上記の各実施例に限定されない。例えば、供給ケーブル３１は同軸ケーブルであり、出力ケーブル３４は出力ケーブル２３４と同様に、フレキシブル基板と、フレキシブル基板と共に変形可能なフレキシブルケーブルであってもよい。
【００４５】
（５）上記の第１実施例では、抵抗器５４は、基板５２上に載置されている。しかしながら、抵抗器５４は、基板５２以外に配置されていてもよい。例えば、抵抗器５４は、供給ケーブル３２と基板５２との間に配置されていてもよい。
【００４６】
（６）上記の第１実施例では、シールド３２は、供給ケーブル３４を全長に亘って覆っている。しかしながら、シールド３２は、供給ケーブル３４の一部を覆っていてもよい。例えば、シールド３２は、供給ケーブル３４のうち、出力ケーブル３６の近傍に配置されている部分を覆っており、他の部分を覆っていなくてもよい。シールド３６，２３４，２３６も同様である。
【００４７】
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。
【符号の説明】
【００４８】
２：センサ装置、４：燃料タンク、１０：信号処理部、１２：信号源、１４：増幅器、１６：抵抗器、２０：変換器、２２：シールドドライブ回路、３０：ケーブル部、３１：供給ケーブル、３２，３６：シールド、３４：出力ケーブル、５０：センサ、５２：基板、５４：抵抗器、６０：電極対、６２，６４：電極、２３０：ケーブル部、２３１：供給ケーブル、２３２，２３６：シールド、２３４：出力ケーブル、２４０：フレキシブル基板、２５４：抵抗部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015145844.tif 000005
【図４】
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