(57)【要約】【課題】  電極対の静電容量を適切に算出し得る液体センサを提供する。【解決手段】  液体センサ１０の電極部１００は、低周波発振回路４と高周波発振回路６とのそれぞれに接続可能である。低周波発振回路４は、振幅がＶｉｎ１である比較的に周波数の低い低周波信号を出力する。高周波発振回路６は、振幅がＶｉｎ２である比較的に周波数の高い高周波信号を出力する。算出部４０は、電極部１００からの２個の出力信号が取得される場合に、Ｚ１＝Ｒ１／（Ｖｉｎ１／Ｖｏｕｔ１−１）とＺ２＝Ｒ２／（Ｖｉｎ２／Ｖｏｕｔ２−１）とを用いて、電極部１００の静電容量Ｃ１を算出する。Ｖｏｕｔ１は、第１の出力信号の振幅であり、Ｖｏｕｔ２は、第２の出力信号の振幅である。Ｒ１は、電極部と低周波発振部との間の抵抗値であり、Ｒ２は、電極部と高周波発振部との間の抵抗値である。【選択図】  図２
2013003088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の性質を検知するための液体センサであって、
前記液体内に配置される第１の電極対を備える電極部と、
前記電極部から出力される出力信号を用いて、前記電極部の静電容量を算出する算出部と、を備え、
前記電極部は、振幅がＶｉｎ１であり、角速度がω１である第１の周波数の信号を出力する第１発振部と、振幅がＶｉｎ２であり、角速度がω２である第１の周波数より高い第２の周波数の信号を出力する第２発振部と、のそれぞれに接続可能であり、
前記算出部は、
前記電極部に前記第１の周波数の信号が入力される場合に前記電極部から出力される第１の出力信号と、前記電極部に前記第２の周波数の信号が入力される場合に前記電極部から出力される第２の出力信号と、が取得される場合に、以下の数式、即ち、
2013003088.tif 000006
但し、
Ｚ１＝Ｒ１／（Ｖｉｎ１／Ｖｏｕｔ１−１）であり、
Ｚ２＝Ｒ２／（Ｖｉｎ２／Ｖｏｕｔ２−１）であり、
前記Ｖｏｕｔ１は、前記第１の出力信号の振幅であり、
前記Ｖｏｕｔ２は、前記第２の出力信号の振幅であり、
前記Ｒ１は、前記電極部と前記第１発振部との間の抵抗値であり、
前記Ｒ２は、前記電極部と前記第２発振部との間の抵抗値である、
を演算することによって、前記電極部の静電容量Ｃ１を算出する、液体センサ。
【請求項２】
前記第１発振部と前記電極部との間に配置され、抵抗値が前記Ｒ１である第１の抵抗器と、
前記第２発振部と前記電極部との間に配置され、抵抗値が前記Ｒ１と異なる前記Ｒ２である第２の抵抗器と、をさらに備える、請求項１に記載の液体センサ。
【請求項３】
前記Ｒ１は、前記Ｒ２よりも大きい、請求項１又は２に記載の液体センサ。
【請求項４】
前記電極部は、前記第１の電極対に積層して配置される第２の電極対をさらに備え、
前記第２の電極対の一方は、前記第１の電極対の一方と接続されており、前記第２の電極対の他方は、前記第１の電極対の他方と接続される、請求項１から３のいずれか一項に記載の液体センサ。
【請求項５】
前記第１の電極対のうちの前記発振部に接続される側の電極の近傍に配置されるシールド電極をさらに備え、
前記シールド電極は、前記発振部に、抵抗器を介さずに接続される、請求項１から４のいずれか一項に記載の液体センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、液体の性質を検知するための液体センサを開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び２には、燃料内に配置される電極対を備える液体センサが開示されている。この液体センサでは、複数種類の周波数の信号が、電極対に順次入力される。そして、電極対から出力される複数種類の出力信号を用いて、燃料内のアルコール等の濃度が特定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００６−５２７８５５号公報
【特許文献２】特表２００４−５２６１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の液体センサでは、電極対の静電容量が液体内の特定の成分（上記の特許文献１，２ではアルコール）の濃度によって変化する。このことから、電極対への入力信号と電極対からの出力信号とを用いて、電極対の静電容量を算出することによって、上記の特定の成分の濃度を特定することができる。しかしながら、電極対への入力信号及び電極対からの出力信号を単に用いるだけでは、静電容量を適切に特定することができない場合がある。本明細書では、電極対の静電容量を適切に算出し得る液体センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書で開示される技術は、液体の性質を検知するための液体センサである。液体センサは、電極部と算出部とを備える。電極部は、液体内に配置される第１の電極対を備える。算出部は、電極部から出力される出力信号を用いて、電極部の静電容量を算出する。電極部は、第１発振部と第２発振部とのそれぞれに接続可能である。第１発振部は、振幅がＶｉｎ１であり、角速度がω１である第１の周波数の信号を出力する。第２発振部は、振幅がＶｉｎ２であり、角速度がω２である第２の周波数の信号を出力する。算出部は、電極部に第１の低周波数の信号が入力される場合に電極部から出力される第１の出力信号と、電極部に第２の周波数の信号が入力される場合に電極部から出力される第２の出力信号と、が取得される場合に、以下の数式を演算することによって、電極部の静電容量Ｃ１を算出する。
【０００６】
【数１】
2013003088.tif 000003
【０００７】
但し、Ｚ１＝Ｒ１／（Ｖｉｎ１／Ｖｏｕｔ１−１）であり、Ｚ２＝Ｒ２／（Ｖｉｎ２／Ｖｏｕｔ２−１）である。Ｖｏｕｔ１は、第１の出力信号の振幅であり、Ｖｏｕｔ２は、第２の出力信号の振幅である。Ｒ１は、電極部と第１発振部との間の抵抗値であり、Ｒ２は、電極部と第２発振部との間の抵抗値である。
【０００８】
検知対象の液体の抵抗値がＲ３である場合、第１発振部からの信号が電極部に入力されている間のインピーダンスＺ１は、（ω１×Ｃ１）２＋（１／Ｒ３）２＝（１／Ｚ１）２の関係が成立する。同様に、第２発振部からの信号が電極部に入力されている間のインピーダンスＺ２は、（ω２×Ｃ１）２＋（１／Ｒ３）２＝（１／Ｚ２）２の関係が成立する。ここで、液体の抵抗値（即ちＲ３）は、液体の酸化等によって変化する変数である。従って、１つの周波数の信号を電極部に入力することで得られる関係式、例えば、Ｚ１＝Ｒ１／（Ｖｉｎ１／Ｖｏｕｔ１−１）と、（ω１×Ｃ１）２＋（１／Ｒ３）２＝（１／Ｚ１）２と、を用いたとしても、液体の抵抗値Ｒ３が決まらないため、電極部の静電容量Ｃ１を算出することはできない。上記の液体センサでは、第１発振部からの信号と第２発振部からの信号が入力されることで得られる関係式から導かれる上記の数式を算出部が演算することによって、電極部の静電容量Ｃ１を算出する。この構成によれば、液体の抵抗値Ｒ３に関わらず、適切に電極部の静電容量Ｃ１を算出することができる。
【０００９】
上記の液体センサは、第１及び第２の抵抗器をさらに備えていてもよい。第１の抵抗器は、第１波発振部と電極部との間に配置されてもよい。第１の抵抗器の抵抗値は、Ｒ１であってもよい。第２の抵抗器は、第２発振部と電極部との間に配置されてもよい。第２の抵抗器の抵抗値は、Ｒ１と異なるＲ２であってもよい。第１の抵抗器の抵抗値を調整することによって、電極部に第１発振部からの信号が供給される場合の出力信号の振幅（即ちＶｏｕｔ１）を調整することができる。同様に、第２の抵抗器の抵抗値を調整することによって、電極部に第２発振部からの信号が供給される場合の出力信号の振幅（即ちＶｏｕｔ２）を調整することができる。この構成によれば、第１及び第２の抵抗器の抵抗値を別々に調整することによって、出力信号の振幅をそれぞれ調整することができる。
【００１０】
Ｒ１は、Ｒ２よりも大きくてもよい。第１及び第２の抵抗器の抵抗値が等しい（即ちＲ１＝Ｒ２）構成を採用すると、第１発振部からの信号が供給される場合の出力信号の振幅Ｖｏｕｔ１は、第２発振部からの信号が供給される場合の出力信号の振幅Ｖｏｕｔ２よりも大きくなる。出力信号の振幅の差が大きくなると、それぞれの出力信号の処理（増幅処理等）のための回路を、別々に設ける必要がある。Ｒ１をＲ２よりも大きくすることによって、Ｖｏｕｔ１とＶｏｕｔ２とを近づけることができる。この結果、それぞれの出力信号の処理（増幅処理等）のための回路を、別々に設けずに済む。
【００１１】
電極部は、第１の電極対に積層して配置される第２の電極対をさらに備えていてもよい。第２の電極対の一方の電極は、第１の電極対の一方の電極と接続されており、第２の電極対の他方の電極は、第１の電極対の他方の電極と接続されていてもよい。この構成によれば、電極部の静電容量Ｃ１を大きくすることができる。この結果、インピーダンスＺ１，Ｚ２に及ぼす液体の抵抗の影響を小さくすることができる。
【００１２】
第１の電極対のうちの発振部に接続される側の電極の近傍に配置されるシールド電極をさらに備えていてもよい。シールド電極は、発振部に、抵抗器を介さずに接続されていてもよい。この構成によれば、シールド電極に適切な信号を入力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】センサシステムの概略を示す。
【図２】電極部の概略正面図を示す。
【図３】図２のIII-III断面の断面図を示す。
【図４】図２のIV-IV断面の断面図を示す。
【図５】入力信号の周波数による出力信号の振幅の変化を示すグラフを示す。
【図６】変形例の電極部の概略正面図を示す。
【図７】変形例の電極部の断面図を示す。
【図８】変形例の電極部の断面図を示す。
【図９】変形例の電極部の断面図を示す。
【図１０】変形例の電極部の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に示すように、センサシステム２は、液体センサ１０と、低周波発振回路４と、高周波発振回路６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内のエタノール濃度を測定するために用いられる。
【００１５】
低周波発振回路４は、電源（図示省略）から供給される電源から、低周波（例えば、１０Ｈｚ〜５０ｋＨｚ）の信号電圧を発生させる。高周波発振回路６は、低周波発信回路４と同一の電源（図示省略）から供給される電源から、高周波（例えば、５００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ）の信号電圧を発生させる。なお、低周波の信号電圧の振幅をＶｉｎ１と表わし、高周波の信号電圧の振幅をＶｉｎ２と表わす。Ｖｉｎ１は、Ｖｉｎ２と等しくてもよいし、Ｖｉｎ２と異なっていてもよい。
【００１６】
液体センサ１０は、２個の抵抗器１２，１４と、電極部１００と、オペアンプ３０と、算出部４０と、出力部５０と、を備える。
【００１７】
第１の抵抗器１２は、低周波発振回路４に接続される。第２の抵抗器１４は、高周波発振回路６に接続される。第１の抵抗器１２の抵抗値Ｒ１（例えば、１０ｋΩ〜５０ｋΩ）は、第２の抵抗器１４の抵抗値Ｒ２（例えば１ｋΩ〜１０ｋΩ）よりも大きい。
【００１８】
２個の抵抗器１２，１４は、スイッチ１６を介して、導線２０に接続される。導線２０は、後述する電極部１００の信号電極１０４に接続される。即ち、スイッチ１６を切り替えることによって、信号電極１０４には、２個の発振回路４，６のいずれか一方から信号電圧が入力される。
【００１９】
２個の発振回路４，６は、さらに、スイッチ１８を介して、導線２２に接続される。導線２２は、後述する電極部１００のシールド電極１０２に接続される。即ち、スイッチ１８を切り替えることによって、シールド電極１０２には、２個の発振回路４，６のいずれか一方から信号電圧が入力される。スイッチ１８は、スイッチ１６と同期されている。即ち、スイッチ１６が低周波発振回路４に接続されている状態では、スイッチ１８も低周波発振回路４に接続され、スイッチ１６が高周波発振回路６に接続されている状態では、スイッチ１８も高周波発振回路６に接続される。
【００２０】
なお、２個の発振回路４，６とシールド電極１０２との間には、抵抗器は配置されていない。厳密に言うと、２個の発振回路４，６とシールド電極１０２との間の抵抗は、２個の発振回路４，６とシールド電極１０２とを接続する導線の抵抗のみである。言い換えると、低周波発振回路４とシールド電極１０２との間の抵抗値は、低周波発振回路４と信号電極１０４との間の抵抗値よりも小さく、高周波発振回路６とシールド電極１０２との間の抵抗値は、高周波発振回路６と信号電極１０４との間の抵抗値よりも小さい。
【００２１】
導線２０は、オペアンプ３０を介して、算出部４０に接続されている。算出部４０は、静電容量とエタノール濃度とが対応付けられている濃度データベースを記憶している。算出部４０内には、濃度データベースが予め記憶されている。濃度データベースは、エタノール濃度が異なる複数種類の混合燃料について、電極部１００の静電容量とエタノール濃度との関係を記憶している。濃度データベースは、例えば、下記の手順で作成することができる。すなわち、センサシステム２の製造者は、エタノール濃度が異なる複数種類の混合燃料を準備する。次いで、製造者は、電極部１００を、１種類の混合燃料に浸し、２個の発振回路４，６からの信号電圧を順次入力する。製造者は、電極部１００から出力される出力信号の振幅を測定する。以下では、低周波発振回路４からの信号電圧が電極部１００に入力されている場合における出力信号の振幅が「Ｖｏｕｔ１」で示され、高周波発振回路６からの信号電圧が電極部１００に入力されている場合における出力信号の振幅が「Ｖｏｕｔ２」で示される。正確には、電極部１００からの出力信号がオペアンプ３０によって増幅された後の信号の振幅が「Ｖｏｕｔ１」及び「Ｖｏｕｔ２」によって示される。なお、低周波発振回路４の信号電圧の角速度はω１であり、高周波発振回路６の信号電圧の角速度はω２である。
【００２２】
製造者は、Ｚ１＝Ｒ１／（Ｖｉｎ１／Ｖｏｕｔ１−１）と、Ｚ２＝Ｒ２／（Ｖｉｎ２／Ｖｏｕｔ２−１）とを演算して、電極部１００におけるインピーダンスＺ１，Ｚ２を算出する。次いで、以下の数式を演算することによって、電極部１００の静電容量（以下では「Ｃ１」と示す）を算出する。測定に係る混合燃料のエタノール濃度は既知であるため、算出された静電容量Ｃ１とその静電容量に対応するエタノール濃度の関係を特定することができる。
【００２３】
【数２】
2013003088.tif 000004
【００２４】
製造者は、準備された複数種類の混合燃料のそれぞれについて、静電容量Ｃ１を算出することによって、電極部１００の静電容量とエタノール濃度との関係を特定する。なお、変形例では、センサシステム２の製造者は、電極部１００の静電容量とエタノール濃度と関係を示す数式を作成し、算出部４０に格納してもよい。
【００２５】
電極部１００から出力される出力信号は、オペアンプ３０を介して算出部４０に供給される。算出部４０は、供給された出力信号と、濃度データベースと、を用いて、燃料内のエタノール濃度を特定する。算出部４０は、特定されたエタノール濃度を出力部５０に供給する。出力部５０は、算出部４０から取得されたエタノール濃度を、出力（例えば表示、他の装置（燃料供給装置）等に供給）する。
【００２６】
図２，３及び４には、電極部１００が示されている。なお、図２では、図３及び図４に示めされる絶縁膜１３０，１４０が省略されている。電極部１００は、燃料タンク内に配置される。電極部１００は、導電部分１０１と、導電部分１０１の下側に設けられている検出部分１１０と、を備える。検出部分１１０の全体が燃料タンク内の混合燃料に常時浸かるように、検出部分１１０は電極部１００の下側に配置されている。検出部分１１０の回りの混合燃料の量の変化によって、検出部分１１０の静電容量Ｃ３が変化することを防止するためである。
【００２７】
図２に示すように、電極部１００は、第１の電極対１０３を備える。第１の電極対１０３は、信号電極１０４と接地電極１０６とを備える。２個の電極１０４，１０６は、共に、導電部分１０１の上端部から検出部分１１０の下端部まで伸びている。２個の電極１０４，１０６は、同一平面上に配置されている。
【００２８】
導電部分１０１に位置する２個の電極１０４，１０６は、電極部１００の長手方向（図２の上下方向）に直線状に伸びている。信号電極１０４の上端は、導線２０に接続されている。接地電極１０６は、導線２４を介して接地されている。
【００２９】
検出部分１１０に位置する信号電極１０４は、導電部分１０１に位置する信号電極１０４に連続して、電極部１００の長手方向に直線状に伸びる電極基部１１４を備える。電極基部１１４には、接地電極１０６の電極基部１１６に向かって伸びる複数個（図２では３個）の電極部分１１４ａが接続されている。
【００３０】
検出部分１１０に位置する接地電極１０６は、導電部分１０１に位置する接地電極１０６に連続して、電極部１００の長手方向に直線状に伸びる電極基部１１６を備える。電極基部１１６には、電極基部１１４に向かって伸びる複数個（図２では３個）の電極部分１１６ａが接続されている。電極部分１１６ａは、電極部分１１４ａと同数である。複数個の電極部分１１４ａと複数個の電極部分１１６ａとは、電極部１００の上方から、電極部分１１４ａ、電極部分１１６ａの順で交互に配置されている。なお、隣り合う電極部分１１４ａと電極部分１１６ａとは、離間している。
【００３１】
図４に示すように、検出部分１１０には、２個の電極１０４，１０６（即ち第１の電極対１０３）に、第２の電極対１１７が積層されて配置されている。第２の電極対１１７は、信号電極１１８と接地電極１１９とを備える。２個の電極１１８，１１９は、同一形状であり、矩形の平板状である。電極部１００の長手方向において、２個の電極１１８，１１９（即ち第２の電極対１１７）の長さは、検出部分１１０の長さと略等しい。２個の電極１１８，１１９は、電極部１００の長手方向において同一の位置に配置されており、電極部１００の長手方向と直交する方向においてずらして配置されている。
【００３２】
信号電極１１８と第１の電極対１０３との間には、絶縁膜１６０が配置されている。信号電極１１８は、絶縁膜１６０に設けられた貫通孔１６０ｂを通って、信号電極１０４の電極基部１１４に、電気的に接続されている。なお、信号電極１１８は、絶縁膜１５０上に配置されている。
【００３３】
接地電極１１９と第１の電極対１０３との間には、２個の絶縁膜１５０，１６０が配置されている。接地電極１１９は、絶縁膜１５０に設けられた貫通孔１５０ａと絶縁膜１６０に設けられた貫通孔１６０ａとを通って、接地電極１０６の電極基部１１６に、電気的に接続されている。なお、接地電極１１９は、絶縁板１２０上に配置されている。
【００３４】
絶縁板１２０は、電極部１００の長手方向の一方の端から他方の端まで、一定の厚み（図３における上下方向の長さ）で伸びている。絶縁膜１５０は、絶縁板１２０の一方の面（図３における上面）上を、電極部１００の長手方向の一方の端から他方の端まで伸びている。絶縁膜１６０は、絶縁膜１５０の一方の面（図３における上面）上を、電極部１００の長手方向の一方の端から他方の端まで伸びている。図３に示すように、導電部分１０１に位置する絶縁膜１６０の一方の面（図３における上面）には、第１の電極対１０３が取り付けられている。
【００３５】
導電部分１０１において、信号電極１０４の絶縁板１２０と反対側の面（図３における上面）には、信号電極１０４に平行してシールド電極１０２が配置される。電極部１００の長手方向におけるシールド電極１０２の長さは、導電部分１０１の信号電極１０４の長さと略等しい。シールド電極１０２は、絶縁層１３０を挟んで、信号電極１０４に対向している。
【００３６】
次いで、センサシステム２の動作について説明する。最初に、液体センサ１０のスイッチ１６及び１８は、低周波発振回路４側に接続される。これにより、信号電極１０４とシールド電極１０２とに、低周波発振回路４からの信号電圧が入力される。
【００３７】
図４に示すように、信号電極１０４に信号電圧が供給されると、検出部分１１０において、信号電極１０４と接地電極１０６との間に、静電容量Ｃ２の電荷が蓄えられる。静電容量Ｃ２の電荷が蓄えられる位置には、混合燃料が存在する。静電容量Ｃ２は、混合燃料のエタノール濃度によって変化する。従って、静電容量Ｃ２を特定することによって、混合燃料内のエタノール濃度を特定することができる。
【００３８】
なお、スイッチ１６とスイッチ１８とが同期しているため、信号電極１０４に信号電圧が供給されると、シールド電極１０２にも、信号電極１０４と同一周波数の信号電圧が供給される。この結果、導電部分１０１において、第１の電極対１０３に電荷が蓄えられることを抑制することができる。導電部分１０１は、検出部分１１０と比べて上方、詳しくは、燃料タンクの上方に位置する。このため、導電部分１０１では、燃料タンク内の混合燃料の量によって、混合燃料に浸かっている部分の長さが変化する。この結果、導電部分１０１の第１の電極対１０３に電荷が蓄えられる構成では、燃料タンク内の混合燃料の量によって、電極部１００の静電容量Ｃ２が変化する。電極部１００の構成では、シールド電極１０２を設けることによって、燃料タンク内の混合燃料の量によって、静電容量Ｃ２が変化することを抑制することができる。
【００３９】
また、信号電極１０４に信号電圧が入力されると、信号電極１０４に接続されている信号電極１１８にも、信号電圧が入力される。この結果、信号電極１１８と接地電極１１９との間に、静電容量Ｃ３の電荷が蓄えられる。静電容量Ｃ３は、信号電極１１８と接地電極１１９との間の絶縁膜１５０によって決定される。即ち、静電容量Ｃ３は、混合燃料のエタノール濃度によらず一定である。なお、信号電極１０４に信号電圧が入力されると、信号電極１１８と接地電極１０６との間にも電荷が蓄えられる。しかしながら、信号電極１１８と接地電極１０６との間には混合燃料が存在しないことから、信号電極１１８と接地電極１０６との間の静電容量は、混合燃料のエタノール濃度によらず一定となる。
【００４０】
低周波発振回路４からの信号電圧が信号電極１０４に入力されている間に、信号電極１０４から出力される出力信号は、オペアンプ３０で増幅され、算出部４０に供給される。上述した説明から明らかなように、信号電極１０４に信号電圧が入力されると、信号電極１０４と接地電極１０６との間に静電容量Ｃ２の電荷が蓄えられ、信号電極１１８と接地電極１１９との間に静電容量Ｃ３の電荷が蓄えられる。このため、電極部１００に蓄えられる静電容量Ｃ１は、静電容量Ｃ２と静電容量Ｃ３の和となる。したがって、信号電極１０４から出力される出力信号は、静電容量Ｃ２と静電容量Ｃ３に応じたものとなる。
【００４１】
次いで、液体センサ１０のスイッチ１６，１８は、高周波発振回路６側に切り替えられる。これにより、信号電極１０４とシールド電極１０２とに、高周波発振回路６から出力される信号電圧が入力される。
【００４２】
高周波発振回路６からの信号電圧が信号電極１０４に入力されている間に、信号電極１０４から出力された出力信号は、オペアンプ３０で増幅され、算出部４０に供給される。
【００４３】
算出部４０は、２種類の出力信号が取得されると、電極部１００のインピーダンスＺ１，Ｚ２を算出する。Ｚ１は、Ｚ１＝Ｒ１／（Ｖｉｎ１／Ｖｏｕｔ１−１）を演算することによって算出される。Ｚ２は、Ｚ２＝Ｒ２／（Ｖｉｎ２／Ｖｏｕｔ２−１）を演算することによって算出される。なお、Ｖｏｕｔ１は、低周波発振回路４からの信号電圧が信号電極１０４に入力されている間に、信号電極１０４から出力された出力信号がオペアンプ３０によって増幅された後の信号の振幅である。Ｖｏｕｔ２は、高周波発振回路６からの信号電圧が信号電極１０４に入力されている間に、信号電極１０４から出力された出力信号がオペアンプ３０によって増幅された後の信号の振幅である。
【００４４】
インピーダンスＺ１，Ｚ２が算出されると、以下の数式を演算することによって、静電容量Ｃ１を算出する。上述したように、静電容量Ｃ１は、第１の電極対１０３の静電容量Ｃ２と第２の電極対１１７の静電容量Ｃ３との合計値である。
【００４５】
【数３】
2013003088.tif 000005
【００４６】
次いで、算出部４０は、算出された静電容量Ｃ１と濃度データベースとを用いて、エタノール濃度を特定する。算出部４０は、特定されたエタノール濃度を、出力部５０に出力する。
【００４７】
インピーダンスＺ１と静電容量Ｃ１とは、（ω１×Ｃ１）２＋（１／Ｒ３）２＝（１／Ｚ１）２に示される関係が成立する。なお、Ｒ３は、混合燃料の抵抗値である。混合燃料の抵抗値（即ち導電率）は、混合燃料の酸化の度合によって変化する。従って、混合燃料の抵抗値の変化を考慮せずに、出力信号のみを用いて、エタノール濃度を特定しようとしても、正確なエタノール濃度を特定することができない。
【００４８】
液体センサ１０は、周波数の異なる２種類の信号電圧を電極部１００に入力して得られる出力信号を用いて、静電容量Ｃ１を算出している。このため、混合燃料の抵抗値を用いずに、電極部１００の静電容量Ｃ１を適切に算出することができる。このため、適切なエタノール濃度を特定することができる。
【００４９】
液体センサ１０では、低周波発振回路４と電極部１００との間に、抵抗器１２が設けられており、高周波発振回路６と電極部１００との間に、抵抗器１４が設けられている。この構成によれば、低周波発振回路４と電極部１００との間の抵抗値と、高周波発振回路６と電極部１００との間の抵抗値と、を別々に設定することができる。この結果、低周波発振回路４から電極部１００に信号電圧が供給されている間に、電極部１００から出力される出力信号の振幅と、高周波発振回路６から電極部１００に信号電圧が供給されている間に、電極部１００から出力される出力信号の振幅と、を別々に調整することができる。
【００５０】
図５には、入力信号の周波数（横軸）と出力信号の振幅（即ち出力電圧）（縦軸）との関係を示すグラフである。結果５００は、発振回路と電極部１００までの間の抵抗値が５ｋΩである場合の出力電圧の測定結果であり、結果５０２は、発振回路と電極部１００までの間の抵抗値が５０ｋΩである場合の出力電圧の測定結果である。抵抗値が５ｋΩ及び５０ｋΩのどちらの場合でも、入力信号の周波数が高くなると、出力電圧が小さくなる。
【００５１】
例えば、低周波発振回路４と電極部１００との間の抵抗値と、高周波発振回路６と電極部１００との間の抵抗値と、が同一である場合、低周波発振回路４から入力信号が電極部１００に供給される場合の出力電圧と、高周波発振回路６から入力信号が電極部１００に供給される場合の出力電圧と、の差が大きくなる。この場合、出力信号毎に出力信号の処理回路を設けなければ、適切に出力信号を処理することができない。液体センサ１０では、低周波発振回路４に接続される第１の抵抗器１２の抵抗値Ｒ１は、高周波発振回路６に接続される第２の抵抗器１４の抵抗値Ｒ２よりも大きい。このため、低周波発振回路４から入力信号が電極部１００に供給される場合の出力電圧の値を小さく抑えることができる。この結果、出力電圧の差を小さくすることができる。
【００５２】
電極部１００では、第１の電極対１０３と並列に、第２の電極対１１７が設けられている。この構成では、電極部１００の静電容量を大きくすることができる。また、第２の電極対１１７の静電容量Ｃ３は、混合燃料の影響を受けず、信号電極１１８と接地電極１１９との間の絶縁膜１５０によって決定される。この結果、高周波発振回路６から入力信号が供給される場合の出力電圧に及ぼす合成燃料の抵抗値（導電率）の影響を小さくすることができる。なお、低周波発振回路４から入力信号が供給される場合の出力電圧の値は、合成燃料の抵抗値（導電率）の変化によって、ほとんど影響を受けない。また、第２の電極対１１７は、第１の電極対１０３に積層して設けられている。この結果、第２の電極対１１７を設けることによって、電極部１００のサイズが大きくなることを抑制することができる。
【００５３】
シールド電極１０２は、例えば、電気的に接地されている燃料タンクとの間で、電荷を蓄える場合がある。この場合に、オペアンプ３０から出力される信号がシールド電極１０２に入力される構成が採用されていると、シールド電極１０２に発生する静電容量によって、オペアンプ３０から出力される信号の振幅が変化する。このため、検出部分１１０における静電容量を適切に算出することができなくなる。一方、上記の電極部１００では、シールド電極１０２は、信号電極１０４と同一の発振回路４，６からの信号が入力される。この構成によれば、シールド電極１０２にオペアンプ３０から出力される信号が入力される場合と比較して、出力信号の変化に対するシールド電極１０２に発生する静電容量による変化の影響を低減することができる。さらに、シールド電極１０２と２個の発振回路４，６のそれぞれとの間には、抵抗器が設けられていない。この結果、シールド電極１０２が、例えば、電気的に接地されている燃料タンクとの間で、静電容量が発生したとしても、シールド電極１０２に印加される電圧が変化することを防止することができる。この結果、出力信号の変化に対するシールド電極１０２に発生する静電容量による変化の影響を、より低減することができる。
【００５４】
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。
【００５５】
（変形例）
（１）図６に示すように、電極部１００は、導電部分１０１において、接地電極１０６と対向する信号電極２００を備えていてもよい。信号電極２００は、導線２０２を介して、高周波発振回路６に接続されていてもよい。この構成によれば、電極部１００から出力される出力信号を用いて、燃料タンク内の燃料量を検出することができる。
【００５６】
（２）信号電極１０４の回りに設けられるシールド電極の構成は、シールド電極１０２に限られない。図７に示すように、シールド電極３００は、絶縁層１３０を介して、信号電極１０４に対向していてもよい。シールド電極３００は、シールド電極１０２と同一の形状を有し、信号電極１０４に対してシールド電極１０２と同一の位置に配置されていてもよい。さらに、信号電極１０４を挟んで、シールド電極３００の反対側（図７の下側）には、シールド電極３０４が設けられていてもよい。シールド電極３０４は、絶縁層３０２を介して、信号電極１０４に対向していてもよい。シールド電極３０４は、シールド電極３００と同一の形状を有し、信号電極３００と対向する位置に配置されていてもよい。
【００５７】
（３）図８に示すように、シールド電極１０２に代えて、シールド電極４００が設けられていてもよい。シールド電極４００は、３個の平板部分４０２〜４０６を備える。３個の平板部分４０２〜４０６のそれぞれは、導電部分１０１における信号電極１０４と平行に配置されている。３個の平板部分４０２〜４０６のそれぞれは、信号電極１０４の導電部分１０１と略等しい長さを有する。第１の平面部分４０２は、信号電極１０４と接地電極１０６との間に配置される。第２の平面部分４０４は、信号電極１０４を挟んで第１の平面部分４０２と対向する。第１及び第２の平面部分４０２，４０４は、絶縁板１２０から絶縁層１３０を通過して絶縁層１３０外まで伸びている。第１及び第２の平面部分４０２，４０４の絶縁層１３０外における端部には、第３の平面部分４０６が配置されている。即ち、３個の平板部分４０２〜４０６は、信号電極１０４の絶縁板１２０側の面を除いて、信号電極１０４の三方向のそれぞれに平行に配置されている。
【００５８】
（４）図９に示すように、シールド電極１０２に代えて、シールド電極５００が設けられていてもよい。シールド電極５００は、３個の平板部分５０２〜５０６を備える。３個の平板部分５０２〜５０６のそれぞれは、導電部分１０１における信号電極１０４と平行に配置されている。３個の平板部分５０２〜５０６のそれぞれは、信号電極１０４の導電部分１０１と略等しい長さを有する。第１の平面部分５０２は、絶縁層１３０を挟んで、信号電極１０４に対向している。第１の平面部分５０２は、絶縁層１３０（図９の上面）に接触している。第２の平面部分５０４は、絶縁層１３０と信号電極１０４と絶縁板１２０とを挟んで、第１の平面部分５０２に対向している。第１の平面部分５０２は、絶縁層１２０（図９の下面）に接触している。第１及び第２の平面部分５０２，５０４の接地電極１０６と反対側の端部には、第３の平面部分５０６が配置されている。第３の平面部分５０６は、絶縁板１２０と絶縁層１３０との側面（図９の右面）の接触している。
【００５９】
（５）図１０に示すように、シールド電極１０２に代えて、シールド電極６００が設けられていてもよい。シールド電極６００は、信号電極１０４と接地電極１０６との間に配置される平板である。シールド電極６００は、信号電極１０４の導電部分１０１と略等しい長さを有する。シールド電極６００は、絶縁板１２０から絶縁層１３０を通過して、絶縁層１３０外まで伸びている。
【００６０】
上記のシールド電極３００〜６００は、シールド電極１０２と同様に、信号電極１０４と同一の発振回路４，６から信号が入力される。
【００６１】
（６）算出部４０は、静電容量Ｃ１に加えて、混合燃料の抵抗値Ｒ３を算出してもよい。抵抗値Ｒ３は、Ｒ３＝１／（（１／Ｚ１）２−（ω１×Ｃ１）２）１／２を演算することによって、算出されてもよい。また、算出部４０は、混合燃料の抵抗値と、混合燃料の劣化（酸化）度合（例えば「良好」、「劣化小」及び「劣化大（使用不可）」のいずれか）と、が対応付けられている劣化度データベースを予め記憶していてもよい。即ち、センサシステム２の製造者は、劣化度データベースを作成して、算出部４０に予め記憶させてもよい。
【００６２】
（７）上記の実施例の液体センサ１０では、電極部１００は、第１の電極対１０３と第２の電極対１１７とを備えている。しかしながら、電極部１００は、第１の電極対１０３のみを備えており、第２の電極対１１７を備えていなくもよい。この場合も、混合燃料の抵抗値に影響されずに、電極部１００の静電容量Ｃ１（本変形例では第１の電極対１０３の静電容量Ｃ２に等しい）を算出することができる。
【００６３】
なお、電極部１００の静電容量Ｃ１を大きくするため、電極部１００は、第１の電極対１０３と並列に配置される第２の電極対１１７を備える。これにより、電極部１００から出力される出力電圧に及ぼす合成燃料の抵抗値（導電率）の影響が小さくされている。第２の電極対１１７の静電容量Ｃ３を大きくすることによって、液体センサ１０を用いて混合燃料のエタノール濃度を特定する際に、電極部１００に高周波（例えば、５００ｋ〜１０ＭＨｚ）の信号のみを供給することによって、エタノール濃度を簡易的に特定することができる。
【００６４】
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】
【００６５】
２：センサシステム
４：低周波発振回路
６：高周波発振回路
１２，１４：抵抗器
１６，１８：スイッチ
３０：オペアンプ
４０：算出部
５０：出力部
１００：電極部
１０２：シールド電極
１０３：第１の電極対
１０４：信号電極
１０６：接地電極
１１７：第２の電極対
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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