流体判別装置付タンク
【課題】タンク高さの如何によらず、同等の流体判別装置のタンクへの取り付けを可能にし、タンクに対する流体判別装置の着脱作業を容易にし、流体判別装置付きタンクを簡素化し軽量化する。
【解決手段】タンク１０２の底部に設けられた突出開口形成部材１０２ｂと流体判別装置１０４とが可撓性管状部材１０６により着脱可能に接続される。可撓性管状部材１０６は、突出開口形成部材１０２ｂに対し外側から締着される上端部１０６１と、流体判別装置１０４に対し外側から締着される下端部１０６２とを有する。可撓性管状部材１０６の周囲には、突出開口形成部材１０２ｂへの締付けのための加締めバンド１０８１と、流体判別装置１０４への締付けのための加締めバンド１０８２とが付される。突出開口形成部材１０６は、タンク底板の開口１０２ｃに対応して位置し、タンク底板に溶接により固定されている。
【解決手段】タンク１０２の底部に設けられた突出開口形成部材１０２ｂと流体判別装置１０４とが可撓性管状部材１０６により着脱可能に接続される。可撓性管状部材１０６は、突出開口形成部材１０２ｂに対し外側から締着される上端部１０６１と、流体判別装置１０４に対し外側から締着される下端部１０６２とを有する。可撓性管状部材１０６の周囲には、突出開口形成部材１０２ｂへの締付けのための加締めバンド１０８１と、流体判別装置１０４への締付けのための加締めバンド１０８２とが付される。突出開口形成部材１０６は、タンク底板の開口１０２ｃに対応して位置し、タンク底板に溶接により固定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収容された流体を判別するための流体判別装置を備えたタンクすなわち流体判別装置付タンクに関するものである。
【０００２】
本発明の流体判別装置付タンクは、例えば自動車の内燃エンジンなどから排出される排ガスを浄化するシステムにおいて窒素酸化物（ＮＯｘ）の分解のために排ガス浄化触媒に対し噴霧される尿素水溶液を収容するためのタンクに適用することができる。
【背景技術】
【０００３】
自動車の内燃エンジンではガソリンや軽油などの化石燃料が燃焼される。これに伴って発生する排ガス中には、水や二酸化炭素などと共に、未燃焼の一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）や、硫黄酸化物（ＳＯｘ）や、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の環境汚染物質が含まれる。近年、特に環境保護及び生活環境の汚染防止のため、これら自動車の排ガスを浄化すべく各種の対策が講じられている。
【０００４】
このような対策の１つとして、排ガス浄化触媒装置の使用が挙げられる。これは、排気系の途中に排ガス浄化用三元触媒を配置し、ここで、ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等を酸化還元反応により分解して、無害化を図るものである。触媒装置でのＮＯｘの分解を継続的に維持するために、排気系の触媒装置のすぐ上流側から触媒に対して尿素水溶液が噴霧される。この尿素水溶液は、ＮＯｘ分解の効果を高めるためには特定の尿素濃度範囲にあることが必要とされ、特に尿素濃度３２．５％が最適であるとされている。
【０００５】
尿素水溶液は、自動車に積載される尿素水溶液タンクに収容されるのであるが、経時的に濃度変化が生ずることがあり、また、タンク内において局所的に濃度分布の不均一が発生することもある。タンクからポンプにより供給管を介して噴霧ノズルへと供給される尿素水溶液は、一般にタンクの底部に近い出口から採取されるので、この領域のものが所定の尿素濃度であることが触媒装置の効率を高めるためには重要である。
【０００６】
また、尿素水溶液タンクに誤って尿素水溶液以外の液体が収容されることも現実にはあり得る。このような場合、液体が所定の尿素濃度の尿素水溶液以外であることを素早く検知して警告を発することが、触媒装置の機能発揮のためには必要である。
【０００７】
このような目的のために、特開２００５−３３７９６９号公報（特許文献１）には、被測定液体が所定のものであるか否かの識別を行う液種識別装置として、発熱体及び感温体を含んでなる傍熱型液種検知部と被測定液体の温度を検知する液温検知部とを有する液種識別センサー部を備えたものが記載されている。この液種識別装置では、傍熱型液種検知部の発熱体に対して単一パルス電圧を印加して発熱体を発熱させ、傍熱型液種検知部の感温体と液温検知部とを含んでなる液種検知回路の出力に基づき被測定液体の識別を行う識別演算部を備えている。ここで、液温検知部として液種検知部と同様な構成のものを使用することが開示されている。
【０００８】
この特許文献１に記載されている液種識別装置において、傍熱型液種検知部と液温検知部とが、モールド樹脂によって一体化されて、検知部モールドパッケージの形態をなしている。発熱体及び感温体を含んでなる液種検知部としての薄膜チップが熱伝達部材としての金属製フィンに接合されており、該金属製フィンの一端部が被測定液体との熱交換のためにモールド樹脂から突出している。感温体を含んでなる液温検知部としての薄膜チップが熱伝達部材としての金属製フィンに接合されており、該金属製フィンの一端部が被測定液体との熱交換のためにモールド樹脂から突出している。
【特許文献１】特開２００５−３３７９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に記載されている液種識別装置即ち流体判別装置は、尿素水溶液タンクの上部に形成された開口部に支持部の上端部を取り付け、該支持部の下端部に識別センサー部を取り付けてなる。
【００１０】
ところで、識別センサー部はタンク内において底部に近い高さ位置に配置されるのが好ましい。このため、特許文献１の液種識別装置では、タンクの大きさ特に高さによって長さの異なる支持部が必要になる。このように、タンクに応じた複数種類の構成部材を要することは、流体判別装置付タンクの製造効率の観点から好ましいことではない。
【００１１】
また、特許文献１の液種識別装置のようにタンク上部に支持部の上端が支持される形態のものでは、タンクへの液種識別装置の着脱に際して、タンク上方に作業のための空間が存在することが必要である。しかるに、尿素水溶液タンクが搭載される自動車などでは、タンク上方における該タンクと車体との間に空間的余裕のない場合が多い。その場合には、タンクに対する液種識別装置の着脱作業の際にタンクを車体から取り外す手間が必要になり、着脱作業終了後にタンクを車体に取り付ける手間も必要になる。
【００１２】
更に、上記の尿素水溶液タンクのように自動車積載のタンクの場合には、走行する自動車からタンクへと常時振動が伝達され、加えてタンク内の流体が常時揺動するので、特許文献１の液種識別装置のようにタンク上部に支持部の上端部が支持される形態のものでは、支持部とタンクとの接続部分に繰り返し応力が印加される。このため、支持部及び該支持部とタンクとの接続部分を頑丈なものとすることが要求され、液種識別装置付きタンクの重量が増加し及び構造が複雑化する。
【００１３】
本発明の第１の目的は、以上のような現状に鑑みて、タンクの大きさ特に高さの如何によらず、同等の流体判別装置をタンクに取り付けるのを可能にすることにある。
【００１４】
また、本発明の第２の目的は、タンク上方に該タンクと車体との間の空間的余裕のない場合であっても、タンクに対する流体判別装置の着脱作業を容易にすることにある。
【００１５】
また、本発明の第３の目的は、流体判別装置付きタンクの構成を簡素化し、ひいては流体判別装置付きタンクを軽量化することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によれば、上記いずれかの目的を達成するものとして、
流体判別装置を備えたタンクであって、
該タンクの底部に突出開口形成部材が設けられており、
該突出開口形成部材と前記流体判別装置とが可撓性管状部材により着脱可能に接続されていることを特徴とする流体判別装置付タンク、
が提供される。
【００１７】
本発明の一態様においては、前記可撓性管状部材は、前記突出開口形成部材の外周面に対して外側から締着される上端部と、前記流体判別装置の外周面に対して外側から締着される下端部とを有する。本発明の一態様においては、前記可撓性管状部材の周囲には、前記突出開口形成部材への締め付けのための第１の加締めバンドと、前記流体判別装置への締め付けのための第２の加締めバンドとが付されている。本発明の一態様においては、前記第１の加締めバンド及び第２の加締めバンドのうちの少なくとも一方は、締め付け力が１５０乃至８００Ｎである。本発明の一態様においては、前記突出開口形成部材は、前記タンクの底板に形成された開口に対応して位置しており、前記タンクの底板に溶接により固定されている。
【００１８】
本発明の一態様においては、前記流体判別装置は、前記突出開口形成部材内部を含む前記タンク内部の被測定流体との熱交換が可能なように配置された検知部を備えている。本発明の一態様においては、前記流体判別装置は、更に、前記検知部を用いて構成される検知回路と、該検知回路の出力に基づき前記被測定流体の判別を行う演算部とを備えている。
【００１９】
本発明の一態様においては、前記流体判別装置は、前記可撓性管状部材により保持される第１の部分と該第１の部分から上方へと延びた第２の部分とを有しており、前記検知部は前記第２の部分に配置されている。本発明の一態様においては、前記流体判別装置の第１の部分には外部との電気的接続のためのコネクタが形成されている。本発明の一態様においては、前記流体判別装置の検知部は、前記突出開口形成部材の内部に位置している。本発明の一態様においては、前記突出開口形成部材は、前記タンクの底板に形成された開口に対応して位置しており、前記タンクの底板に溶接により固定されており、前記流体判別装置の検知部は、前記開口より上に位置している。本発明の一態様においては、前記突出開口形成部材は、前記検知部の位置より上まで延びている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の流体判別装置付タンクによれば、タンクの底部に設けられた突出開口形成部材と流体判別装置とを可撓性管状部材により着脱可能に接続するので、
（１）タンクの大きさ特に高さの如何によらず、同等の流体判別装置をタンクに取り付けることが可能になり、
（２）タンク上方に該タンクと車体との間の空間的余裕のない場合であっても、タンク下方には該タンクと車体との間に空間的余裕がある場合が多いので、タンクに対する流体判別装置の着脱作業が容易になり、
（３）流体判別装置の交換が容易になり、
（４）タンク内において上部から下部へと延びる支持部が不要であるので、流体判別装置付きタンクの構成が簡素化され、流体判別装置付きタンクが軽量化され、
（５）突出開口形成部材が変形しても、可撓性管状部材でのシール機能により、タンク内の流体の漏れが抑止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は本発明による流体判別装置付タンクの一実施形態を示す模式的部分断面図であり、図２はそのＸ部分拡大図である。本実施形態においては、タンク内に収容されるべき流体が尿素水溶液であり、タンクが尿素水溶液タンクである。即ち、判別される流体（被測定流体）として液体（被測定液体）ＵＳを想定している。尿素水溶液タンクは、自動車に搭載された排ガス浄化システムを構成するＮＯｘ分解用のものである。
【００２３】
本実施形態において、金属等からなるタンク１０２の底部を構成する底板には、下方に膨出した液体貯め１０２ａが形成されており、この上に配置される不図示の汲出手段により尿素水溶液がタンク外へと汲み出される。また、タンク１０２の底板には、液体貯め１０２ａに近接する位置において、金属等からなる突出開口形成部材１０２ｂが設けられている。突出開口形成部材１０２ｂは、タンク１０２の底板に形成された開口１０２ｃに対応して位置しており、該開口１０２ｃに適合するように配置され、タンク底板に溶接により固定されている。突出開口形成部材１０２ｂは、上下方向を向いた鍔付の円筒状をなしており、鍔の部分がタンク底板の下側に溶接されている。これにより、開口１０２ｃに対応する位置に、下方へと突出する突出開口が形成される。
【００２４】
この突出開口に、流体判別装置１０４が着脱可能に取り付けられる。具体的には、突出開口形成部材１０２ｂと流体判別装置１０４とが可撓性管状部材１０６により着脱可能に接続されている。可撓性管状部材１０６は、突出開口形成部材１０２ｂの外周面に対して外側から締着される上端部１０６１と、流体判別装置１０４の外周面に対して外側から締着される下端部１０６２とを有する。可撓性管状部材１０６は、たとえばＥＰＤＭゴム等のゴムからなる。可撓性管状部材１０６の上端部１０６１の周囲には、突出開口形成部材１０２ｂへの締め付けのための第１の加締めバンド１０８１が付されている。また、可撓性管状部材１０６の下端部１０６２の周囲には、流体判別装置１０４への締め付けのための第２の加締めバンド１０８２とが付されている。第１の加締めバンド１０８１及び第２の加締めバンド１０８２のうちの少なくとも一方は、好ましくは、締め付け力が１５０乃至８００Ｎである。加締めバンドの締め付け力は、バンドの幅、厚さ及び外径の大小に応じて、適宜設定される。加締めバンドとしては、たとえば、ＯＥＴＩＫＥＲ社製のＳｔｅｐｌｅｓｓＥａｒＣｌａｍｐｓ（商品名）を好ましく使用することができる。
【００２５】
図３は本発明による流体判別装置付タンクの他の実施形態を示す模式的部分斜視図であり、図４はその模式的断面図であり、図５はその流体判別装置の模式的斜視図である。これらの図において、上記図１〜２におけると同様の機能を有する部材には同一の符号が付されている。
【００２６】
本実施形態は、流体判別装置１０４の形状及び該流体判別装置１０４と突出開口形成部材１０２ｂとの位置関係が上記図１〜２の実施形態と異なる。尚、図３においては、第１の加締めバンド１０８１及び第２の加締めバンド１０８２の図示が省略されている。
【００２７】
流体判別装置１０４の外周面には、第２の加締めバンド１０８２により可撓性管状部材１０６の下端部１０６２が締め付けられる領域のすぐ上に、環状に延びた凸部１０４’が形成されている。これにより、第２の加締めバンド１０８２による締め付け位置が容易且つ正確に設定されると共に、締め付けによる液体漏れ防止のシール効果が高められる。同様に、突出開口形成部材１０２ｂの外周面には、第１の加締めバンド１０８１により可撓性管状部材１０６の上端部１０６１が締め付けられる領域のすぐ下に、環状に延びた凸部１０２ｂ’が形成されている。これにより、第１の加締めバンド１０８１による締め付け位置が容易且つ正確に設定されると共に、締め付けによる液体漏れ防止のシール効果が高められる。
【００２８】
本実施形態の流体判別装置付タンクによれば、タンク底部に設けられた突出開口形成部材１０２ｂと流体判別装置１０４とが可撓性管状部材１０６により着脱可能に接続されているので、
（１）タンク１０２の大きさ特に高さの如何によらず、同等の流体判別装置１０４をタンク１０２に取り付けることが可能になり、
（２）タンク１０２の上方に該タンクと車体との間の空間的余裕のない場合であっても、タンク１０２の下方には該タンクと車体との間に空間的余裕がある場合が多いので、タンク１０２に対する流体判別装置１０４の着脱作業が容易になり、
（３）流体判別装置１０４の交換が容易になり、
（４）タンク１０２内において上部から下部へと延びる支持部が不要であるので、流体判別装置付きタンクの構成が簡素化され、流体判別装置付きタンクが軽量化され、
（５）突出開口形成部材１０２ｂが変形しても、可撓性管状部材１０６でのシール機能により、タンク１０２内の流体の漏れが抑止される。
【００２９】
以上の実施形態においては突出開口形成部材１０２ｂの上端がタンク底板に形成された開口１０２ｃの位置まで延びているが、本発明においては、突出開口形成部材１０２ｂの上端は開口１０２ｃより更に上の位置まで延びていてもよい。
【００３０】
さて、以上の図１〜２の実施形態及び図３〜５の実施形態において、流体判別装置１０４は、以下に説明するような構成を有する。
【００３１】
図６は、流体判別装置１０４を構成する検知部モールドパッケージを示す模式的斜視図であり、図７はその模式的断面図であり、図８はその液種検知部を含む板状突出部を示す模式的部分断面図である。
【００３２】
検知部モールドパッケージ２Ａは、液種識別センサー部２１及び液温センサー部２２を備えている。
【００３３】
液種識別センサー部２１では、薄膜発熱体及び薄膜感温体を含んでなる薄膜チップからなる液種検知部２１ａが、接合材２１ｂにより第１の金属製ダイパッド２１ｃに接合されている。また、液種検知部２１ａの発熱体の電極及び感温体の電極と外部電極端子（リード）２１ｅとが、それぞれボンディングワイヤ２１ｄにより電気的に接続されている。液温センサー部２２も、同様な構成を有している。即ち、薄膜発熱体及び薄膜感温体を含んでなる薄膜チップからなる液温検知部２２ａが、接合材により第２の金属製ダイパッド２２ｃに接合されている。また、液温検知部２２ａの発熱体の電極及び感温体の電極と外部電極端子（リード）２２ｅとが、それぞれボンディングワイヤ２２ｄにより電気的に接続されている。液種検知部２１ａ及び液温検知部２２ａの厚さは、例えば０．３ｍｍ〜０．４ｍｍである。このような液種検知部２１ａ及び液温検知部２２ａ自体の構成は、公知である。
【００３４】
液種検知部２１ａ及び／または液温検知部２２ａが、本発明でいう検知部を構成する。図２及び図４に示されるように、本実施形態では、液種識別センサー部２１及び液温センサー部２２ひいては上記検知部は、突出開口形成部材１０４の内部に位置しており、突出開口形成部材１０２ｂの内部を含むタンク１０２の内部の被測定流体ＵＳとの熱交換が可能なように配置されている。流体判別装置１０４は、可撓性管状部材１０６の下端部１０６２により保持される第１の部分と該第１の部分から上方へと延びた第２の部分とを有しており、検知部は上記第２の部分に配置されている。また、流体判別装置１０４の第１の部分の内部には液種識別センサー部２１及び液温センサー部２２に接続された不図示の電気回路部が収容されている。流体判別装置１０４の第１の部分には、前記電気回路部に接続された、外部と電気的接続のためのコネクタ１１０が形成されている。
【００３５】
図６〜図８に示されているように、液種識別センサー部２１と液温センサー部２２とは、モールド樹脂２３によって一体化されている。モールド樹脂２３の材質としては、シリカ及び／またはカーボン含有エポキシ樹脂が例示される。この樹脂は、金属製ダイパッド２１ｃ，２２ｃよりも高い親水性をもつ。外部電極端子２１ｅ，２２ｅの先端が、モールド樹脂２３から突出している。モールド樹脂２３は、液種識別センサー部２１及び液温センサー部２２に対応して、外部電極端子２１ｅ，２２ｅとは反対側（図６〜８では下側）に、第１の板状突出部２１Ｐ及び第２の板状突出部２２Ｐを備えている。これらの板状突出部２１Ｐ，２２Ｐは、被測定液体との熱交換のため該被測定液体と接触する。
【００３６】
第１の板状突出部２１Ｐは、液種検知部２１ａ及び第１の金属製ダイパッド２１ｃを、これらが表面に露出することのないようにモールド樹脂２３で封止することで形成されている。第１の板状突出部２１Ｐの両主面は第１の金属製ダイパッド２１ｃと平行である。同様に、第２の板状突出部２２Ｐは、液温検知部２２ａ及び第２の金属製ダイパッド２２ｃを、これらが表面に露出することのないようにモールド樹脂２３で封止することで形成されている。第２の板状突出部２２Ｐの両主面は第２の金属製ダイパッド２２ｃと平行である。第１の板状突出部２１Ｐ及び第２の板状突出部２２Ｐは、同一平面上（図７の紙面上）にて互いに隔てられて配置されている。
【００３７】
第１及び第２の金属製ダイパッド２１ｃ，２２ｃ及び外部電極端子２１ｅ，２２ｅは、リードフレームからの切断により得ることができる。金属製ダイパッド２１ｃ，２２ｃの厚さは例えば０．２ｍｍ〜０．３ｍｍである。
【００３８】
第１及び第２の板状突出部２１Ｐ，２２Ｐにおいて、金属製ダイパッド２１ｃ，２２ｃの第１の主面（液種検知部２１ａまたは液温検知部２２ａの接合された主面）を覆うモールド樹脂２３の厚さはＴ１であり、該金属製ダイパッドの第２の主面を覆うモールド樹脂２３の厚さはＴ２である。液種検知部２１ａ及び接合材２１ｂの合計厚さ又は液温検知部２２ａ及びその接合材の合計厚さはｔ０であり、液種検知部２１ａ又は液温検知部２２ａの上のモールド樹脂２３の厚さはｔ１であり、ここでｔ０＋ｔ１＝Ｔ１である。厚さｔ１は、例えば、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍである。厚さＴ２は、被測定液体と金属製ダイパッドとの熱交換を高める観点からはできるだけ小さい方が好ましいが、経時劣化によるひび割れ等の損傷の発生を防止する観点からはできるだけ大きい方が好ましい。厚さＴ２を、例えば０．３ｍｍ〜１．５ｍｍとすることで、被測定液体と金属製ダイパッドとの熱交換を高め且つ損傷発生を防止する効果を良好に発揮することができる。
【００３９】
また、第１及び第２の板状突出部２１Ｐ，２２Ｐにおける温度変化による熱膨張収縮に基づく反りの発生を抑制するためには、厚さＴ１と厚さＴ２との比を０．５〜２．０の範囲内にするのが好ましい。
【００４０】
尚、液種検知部２１ａ及び液温検知部２２ａの寸法は例えば縦横２ｍｍ〜４ｍｍであり、第１及び第２の板状突出部２１Ｐ，２２Ｐの主面の寸法は例えば縦横３ｍｍ〜５ｍｍである。
【００４１】
以上のような本実施形態の検知部モールドパッケージによれば、液種検知部２１ａ及び液温検知部２２ａが接合された金属製ダイパッド２１ｃ，２２ｃが表面に露出していないので、長期にわたる使用に際しても、内部への被測定液体の浸入が抑制され、検知精度の低下は少ない。また、本実施形態によれば、検知部モールドパッケージの外面が金属製ダイパッド２１ｃ，２２ｃよりも高い親水性をもつモールド樹脂２３により形成されるので、被測定液体が尿素水溶液のような水性液体である場合において外面への気泡の付着が低減され、検知精度の低下及び変動は少ない。更に、本実施形態の検知部モールドパッケージの作製工程は簡単である。
【００４２】
以上のような検知部モールドパッケージ２Ａを用いて、図１〜２の実施形態及び図３〜５の実施形態の流体判別装置１０４を構成することができる。
【００４３】
さて、図９に、以上説明したような実施形態における流体判別とくに液種識別ための回路の構成を示す。上記の液種識別センサー部２１の感温体２１ａ２、液温センサー部２２の感温体２２ａ２、及び２つの抵抗体６４，６６によりブリッジ回路（液種検知のための検知回路）６８が形成されている。このブリッジ回路６８の出力が差動増幅器７０に入力され、該差動増幅器の出力（液種検知回路出力またはセンサー出力ともいう）が不図示のＡ／Ｄ変換器を介して液種識別のための演算部を構成するマイコン（マイクロコンピュータ）７２に入力される。また、マイコン７２には、液温センサー部２２の感温体２２ａ２から液温検知増幅器７１を経て被測定液体の温度に対応する液温対応出力値が入力される。一方、マイコン７２からは、液種識別センサー部２１の発熱体２１ａ４への通電経路に位置するスイッチ７４に対してその開閉を制御するヒーター制御信号が出力される。
【００４４】
以上のように、本実施形態は、検知部を用いて構成される検知回路と、該検知回路の出力に基づき被測定流体の判別を行う演算部とを備えている。本実施形態においては、図９にて一点鎖線で囲まれる部分２６がカスタムＩＣに作り込まれている。
【００４５】
図９には、簡単のために、スイッチ７４が単なる開閉を行うものとして記載されているが、カスタムＩＣに作り込む際に、互いに異なる電圧の印加が可能な複数の電圧印加経路を形成しておき、ヒーター制御に際していずれかの電圧印加経路を選択できるようにしてもよい。このようにすることで、液種識別センサー部２１の発熱体２１ａ４の特性の選択の幅が大幅に広がる。すなわち、発熱体２１ａ４の特性に応じて識別に最適な電圧を印加することが可能となる。また、ヒーター制御に際して互いに異なる複数の電圧の印加を行うことができるので、識別対象液体の種類を広げることが可能となる。
【００４６】
また、図９には、簡単のために、抵抗体６４，６６が抵抗値一定のものとして記載されているが、カスタムＩＣに作り込む際に、これら抵抗体６４，６６のそれぞれを抵抗値可変なものに形成しておき、識別に際して抵抗体６４，６６の抵抗値を適宜変更できるようにしてもよい。同様に、カスタムＩＣに作り込む際に、差動増幅器７０および液温検知増幅器７１について特性調節が可能なようにしておき、識別に際して増幅器特性を適宜変更できるようにしてもよい。このようにすることで、液種検知回路の特性を最適なものに設定することが容易になり、液種識別センサー部２１および液温センサー部２２の製造上の個体ばらつきとカスタムＩＣの製造上の個体ばらつきとに基づき発生する識別特性のばらつきを低減することができ、製造歩留まりが向上する。
【００４７】
以下、本実施形態における液種識別動作につき説明する。
【００４８】
タンク１０２内に被測定液体が収容されると、突出開口形成部材１０２ｂ内にも被測定液体が満たされる。理想的には、突出開口形成部材１０２ｂ内を含めてタンク１０２内の被測定液体は、自然対流によるものの他には実質上流動しない。
【００４９】
マイコン７２からスイッチ７４に対して出力されるヒーター制御信号（スイッチ閉信号）により、該スイッチ７４を所定時間（たとえば８秒間）閉じることで、発熱体２１ａ４に対して所定高さ（たとえば１０Ｖ）の単一パルス電圧Ｐを印加して該発熱体を発熱させる。この時の差動増幅器７０の出力電圧（センサー出力）Ｑは、図１０に示されるように、発熱体２１ａ４への電圧印加中は次第に増加し、発熱体２１ａ４への電圧印加終了後は次第に減少する。
【００５０】
マイコン７２では、図１０に示されているように、発熱体２１ａ４への電圧印加の開始前の所定時間（たとえば０．１秒間）センサー出力を所定回数（たとえば２５６回）サンプリングし、その平均値を得る演算を行って平均初期電圧値Ｖ１を得る。この平均初期電圧値Ｖ１は、感温体２１ａ２の初期温度に対応する。
【００５１】
また、図１０に示されているように、発熱体への電圧印加の開始から比較的短い時間である第１の時間（例えば単一パルスの印加時間の１／２以下であって０．５〜３秒間；図１０では２秒間）経過時（具体的には第１の時間の経過の直前）に所定時間（たとえば０．１秒間）センサー出力を所定回数（たとえば２５６回）サンプリングし、その平均値をとる演算を行って平均第１電圧値Ｖ２を得る。この平均第１電圧値Ｖ２は、感温体２１ａ２の単一パルス印加開始から第１の時間経過時の第１温度に対応する。そして、平均初期電圧値Ｖ１と平均第１電圧値Ｖ２との差Ｖ０１（＝Ｖ２−Ｖ１）を液種対応第１電圧値として得る。
【００５２】
また、図１０に示されているように、発熱体への電圧印加の開始から比較的長い時間である第２の時間（例えば単一パルスの印加時間；図１０では８秒間）経過時（具体的には第２の時間の経過の直前）に所定時間（たとえば０．１秒間）センサー出力を所定回数（たとえば２５６回）サンプリングし、その平均値をとる演算を行って平均第２電圧値Ｖ３を得る。この平均第２電圧値Ｖ３は、感温体２１ａ２の単一パルス印加開始から第２の時間経過時の第２温度に対応する。そして、平均初期電圧値Ｖ１と平均第２電圧値Ｖ３との差Ｖ０２（＝Ｖ３−Ｖ１）を液種対応第２電圧値として得る。
【００５３】
ところで、以上のような単一パルスの電圧印加に基づき発熱体２１ａ４で発生した熱の一部は被測定液体を介して感温体２１ａ２へと伝達される。この熱伝達には、パルス印加開始からの時間に依存して異なる主として２つの形態がある。即ち、パルス印加開始から比較的短い時間（例えば３秒とくに２秒）内の第１段階では、熱伝達は主として伝導が支配的である（このため、液種対応第１電圧値Ｖ０１は主として液体の熱伝導率による影響を受ける）。これに対して、第１段階後の第２段階では、熱伝達は主として自然対流が支配的である（このため、液種対応第２電圧値Ｖ０２は主として液体の動粘度による影響を受ける）。これは、第２段階では、第１段階で加熱された被測定液体による自然対流が発生し、これによる熱伝達の比率が高くなるからである。
【００５４】
上記のように、排ガス浄化システムにおいて使用される尿素水溶液の濃度［重量パーセント：以下同様］は３２．５％が最適とされている。従って、尿素水溶液タンク１００に収容されるべき尿素水溶液の尿素濃度の許容範囲を、たとえば３２．５％±５％と定めることができる。この許容範囲の幅±５％は、所望により適宜変更可能である。即ち、本実施形態では、所定の液体として、尿素濃度が３２．５％±５％の範囲内の尿素水溶液を定めている。
【００５５】
上記液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２は、尿素水溶液の尿素濃度が変化するにつれて変化する。従って、尿素濃度３２．５％±５％の範囲内の尿素水溶液に対応する液種対応第１電圧値Ｖ０１の範囲（所定範囲）及び液種対応第２電圧値Ｖ０２の範囲（所定範囲）が存在する。
【００５６】
ところで、尿素水溶液以外の液体であっても、その濃度によっては、上記の液種対応第１電圧値Ｖ０１の所定範囲内及び液種対応第２電圧値Ｖ０２の所定範囲内の出力が得られる場合がある。即ち、液種対応第１電圧値Ｖ０１または液種対応第２電圧値Ｖ０２がそれぞれ所定範囲内であったとしても、その液体が所定の尿素水溶液であるとは限らない。例えば、図１１に示されているように、尿素濃度が所定範囲内３２．５％±５％の尿素水溶液で得られる液種対応第１電圧値Ｖ０１の範囲内（即ち、センサー表示濃度値に換算して３２．５％±５％の範囲内）には、砂糖濃度が２５％±３％程度の範囲内の砂糖水溶液の液種対応第１電圧値が存在する。
【００５７】
しかしながら、この砂糖濃度範囲内の砂糖水溶液から得られる液種対応第２電圧値Ｖ０２の値は、所定の尿素濃度範囲内の尿素水溶液で得られる液種対応第２電圧値Ｖ０２の範囲とはかけ離れたものとなる。即ち、図１２に示されているように、２５％±３％程度の砂糖濃度範囲を包含する１５％〜３５％の砂糖濃度範囲内の砂糖水溶液では、液種対応第１電圧値Ｖ０１が所定の尿素濃度範囲内の尿素水溶液と重複するものがあるが、液種対応第２電圧値Ｖ０２は所定の尿素濃度範囲内の尿素水溶液とは大きく異なる。尚、図１２では、液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２の双方が、尿素濃度３０％の尿素水溶液のものを１．０００とした相対値で示されている。かくして、液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２の双方についてそれぞれの所定範囲内にあることを所定の液体であるか否かの判定基準とすることで、上記砂糖水溶液が所定の液体ではないと確実に識別することができる。
【００５８】
また、液種対応第２電圧値Ｖ０２が所定の液体のものと重複する場合もあり得る。しかし、この場合には、液種対応第１電圧値Ｖ０１が所定の液体のものと異なるので、上記判定基準により当該液体が所定のものではないと確実に識別することができる。
【００５９】
本実施形態は、以上のように液種対応第１電圧値Ｖ０１と液種対応第２電圧値Ｖ０２との関係が溶液の種類により異なることを利用して、液種の識別を行うものである。即ち、液種対応第１電圧値Ｖ０１と液種対応第２電圧値Ｖ０２とは液体の互いに異なる物性即ち熱伝導率と動粘度との影響を受け、これらの関係は溶液の種類により互いに異なるので、以上のような液種識別が可能となる。尿素濃度の所定範囲を狭くすることで、更に識別の精度を高めることができる。
【００６０】
即ち、本実施形態では、尿素濃度既知の幾つかの尿素水溶液（参照尿素水溶液）について、温度と液種対応第１電圧値Ｖ０１との関係を示す第１検量線及び温度と液種対応第２電圧値Ｖ０２との関係を示す第２検量線を予め得ておき、これらの検量線をマイコン７２の記憶手段に記憶しておく。第１及び第２の検量線の例を、それぞれ図１３及び図１４に示す。これらの例では、尿素濃度ｃ１（例えば２７．５％）及びｃ２（例えば３７．５％）の参照尿素水溶液について、検量線が作成されている。
【００６１】
図１３及び図１４に示されているように、液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２は温度に依存するので、これらの検量線を用いて被測定液体を識別する際には、液温センサー部２２の感温体２２ａ２から液温検知増幅器７１を介して入力される液温対応出力値Ｔをも用いる。液温対応出力値Ｔの一例を図１５に示す。このような検量線をもマイコン７２の記憶手段に記憶しておく。
【００６２】
液種対応第１電圧値Ｖ０１の測定に際しては、先ず、測定対象の被測定液体について得た液温対応出力値Ｔから図１５の検量線を用いて温度値を得る。得られた温度値をｔとして、次に、図１３の第１の検量線において、温度値ｔに対応する各検量線の液種対応第１電圧値Ｖ０１（ｃ１；ｔ），Ｖ０１（ｃ２；ｔ）を得る。そして、測定対象の被測定液体について得た液種対応第１電圧値Ｖ０１（ｃｘ；ｔ）のｃｘを、各検量線の液種対応第１電圧値Ｖ０１（ｃ１；ｔ），Ｖ０１（ｃ２；ｔ）を用いた比例演算を行って、決定する。即ち、ｃｘは、Ｖ０１（ｃｘ；ｔ），Ｖ０１（ｃ１；ｔ），Ｖ０１（ｃ２；ｔ）に基づき、以下の式（１）
ｃｘ＝ｃ１＋
（ｃ２−ｃ１）［Ｖ０１（ｃｘ；ｔ）−Ｖ０１（ｃ１；ｔ）］
／［Ｖ０１（ｃ２；ｔ）−Ｖ０１（ｃ１；ｔ）］・・・・（１）
から求める。
【００６３】
同様にして、液種対応第２電圧値Ｖ０２の測定に際しては、図１４の第２の検量線において、以上のようにして被測定液体について得た温度値ｔに対応する各検量線の液種対応第２電圧値Ｖ０２（ｃ１；ｔ），Ｖ０２（ｃ２；ｔ）を得る。そして、被測定液体について得た液種対応第２電圧値Ｖ０２（ｃｙ；ｔ）のｃｙを、各検量線の液種対応第２電圧値Ｖ０２（ｃ１；ｔ），Ｖ０２（ｃ２；ｔ）を用いた比例演算を行って、決定する。即ち、ｃｙは、Ｖ０１（ｃｙ；ｔ），Ｖ０１（ｃ１；ｔ），Ｖ０１（ｃ２；ｔ）に基づき、以下の式（２）
ｃｙ＝ｃ１＋
（ｃ２−ｃ１）［Ｖ０２（ｃｙ；ｔ）−Ｖ０２（ｃ１；ｔ）］
／［Ｖ０２（ｃ２；ｔ）−Ｖ０２（ｃ１；ｔ）］・・・・（２）
から求める。
【００６４】
尚、図１３及び図１４の第１及び第２の検量線として温度の代わりに液温対応出力値Ｔを用いたものを採用することで、図１５の検量線の記憶及びこれを用いた換算を省略することもできる。
【００６５】
以上のように、液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２のそれぞれについて、温度に応じて変化する所定範囲を設定することができる。上記のようにｃ１を２７．５％とし、且つｃ２を３７．５％とすることで、図１３及び図１４のそれぞれにおける２つの検量線で囲まれた領域が、所定の液体（即ち尿素濃度３２．５％±５％の尿素水溶液）に対応するものとなる。
【００６６】
図１６は、液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２の組み合わせによる所定液体識別の判定基準が温度に応じて変化することを模式的に示すグラフである。温度がｔ１，ｔ２，ｔ３と上昇するにつれて、所定の液体と判別される領域ＡＲ（ｔ１），ＡＲ（ｔ２），ＡＲ（ｔ３）が移動する。
【００６７】
図１７は、マイコン７２での液種識別プロセスを示すフロー図である。
【００６８】
先ず、ヒーター制御による発熱体２１ａ４へのパルス電圧印加の前に、マイコン内にＮ＝１を格納し（Ｓ１）、次いでセンサー出力をサンプリングし平均初期電圧値Ｖ１を得る（Ｓ２）。次に、ヒーター制御を実行し、発熱体２１ａ４への電圧印加の開始から第１の時間経過時にセンサー出力をサンプリングし、平均第１電圧値Ｖ２を得る（Ｓ３）。次に、Ｖ２−Ｖ１の演算を行って、液種対応第１電圧値Ｖ０１を得る（Ｓ４）。次に、発熱体２１ａ４への電圧印加の開始から第２の時間経過時にセンサー出力をサンプリングし、平均第２電圧値Ｖ３を得る（Ｓ５）。次に、Ｖ３−Ｖ１の演算を行って、液種対応第２電圧値Ｖ０２を得る（Ｓ６）。
【００６９】
次に、被測定液体について得た温度値ｔを参照して、液種対応第１電圧値Ｖ０１が当該温度での所定範囲内にあり且つ液種対応第２電圧値Ｖ０２が当該温度での所定範囲内にあるという条件が満たされるか否かを判断する（Ｓ７）。Ｓ７において液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２のうちの少なくとも一方がそれぞれの所定範囲内にない（ＮＯ）と判断された場合には、上記格納値Ｎが３であるか否かを判断する（Ｓ８）。Ｓ８においてＮが３ではない［即ち現測定ルーチンが３回目ではない（具体的には１回目または２回目である）］（ＮＯ）と判断された場合には、続いて格納値Ｎを１だけ増加させ（Ｓ９）、Ｓ２へと戻る。一方、Ｓ８においてＮが３である［即ち現測定ルーチンが３回目である］（ＹＥＳ）と判断された場合には、被測定流体が所定のものではないと判定する（Ｓ１０）。
【００７０】
一方、Ｓ７において液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２の双方がそれぞれの所定範囲内にある（ＹＥＳ）と判断された場合には、被測定流体が所定のものであると判定する（Ｓ１１）。
【００７１】
本実施形態においては、Ｓ１１に続いて、尿素水溶液の尿素濃度を算出する（Ｓ１２）。この濃度算出は、液温センサー部２２の出力即ち被測定液体について得た温度値ｔと、液種対応第１電圧値Ｖ０１と、図１３の第１の検量線とに基づき、上記式（１）を用いて行うことができる。或いは、濃度算出は、液温センサー部２２の出力即ち被測定液体について得た温度値ｔと、液種対応第２電圧値Ｖ０２と、図１４の第２の検量線とに基づき、上記式（２）を用いて行うこともできる。
【００７２】
以上のようにして液種の識別を正確に且つ迅速に行うことができる。この液種識別のルーチンは、自動車のエンジン始動時に、或いは定期的に、或いは運転者または自動車（後述のＥＣＵ）側からの要求時に、或いは自動車のキーＯＦＦ時等に、適宜実行することができ、所望の様式にて尿素タンク内の液体が所定の尿素濃度の尿素水溶液であるか否かを監視することができる。このようにして得られた液種を示す信号（所定のものであるか否か、更には所定のもの［所定の尿素濃度の尿素水溶液］である場合の尿素濃度を示す信号）が不図示のＤ／Ａ変換器を介して、図９に示される出力バッファ回路７６へと出力され、ここからコネクタ１１０及びそれに接続される不図示の配線を介して、アナログ出力として不図示の自動車のエンジンの燃焼制御などを行うメインコンピュータ（ＥＣＵ）へと出力される。液温対応のアナログ出力電圧値も同様な経路でメインコンピュータ（ＥＣＵ）へと出力される。一方、液種を示す信号は、必要に応じてデジタル出力として取り出して、同様な経路で表示、警報その他の動作を行う機器へと入力することができる。
【００７３】
更に、液温センサー部２２から入力される液温対応出力値Ｔに基づき、尿素水溶液が凍結する温度（−１３℃程度）の近くまで温度低下したことが検知された場合に警告を発するようにすることができる。
【００７４】
なお、以上の液種識別は、自然対流を利用しており、尿素水溶液等の被測定液体の動粘度とセンサー出力とが相関関係を有するという原理を利用している。このような液種識別の精度を高めるためには、液種検知部２１ａおよび液温検知部２２ａと被測定液体との間の熱伝達がなされる板状突出部２１Ｐ，２２Ｐの周囲の被測定液体にできるだけ外的要因に基づく強制流動が生じにくくするのが好ましく、この点から液種検知部２１ａ及び／または液温検知部２２ａからなる検知部が突出開口形成部材１０２ｂの内部に位置するようにしたもの、換言すれば突出開口形成部材１０２ｂが液種検知部２１ａ及び／または液温検知部２２ａからなる検知部の位置より上まで延びているようにしたものは好ましい。この場合、検知部はタンク開口１０２ｃより上に位置していてもよい。尚、突出開口形成部材１０２ｂは、板状突出部２１Ｐ，２２Ｐへの異物の接触を防止する保護部材としても機能する。
【００７５】
以上の実施形態では、液種識別センサー部２１及びこれに対応する第１の板状突出部２１Ｐと液温センサー部２２及びこれに対応する第２の板状突出部２２Ｐとの双方を１つの検知部モールドパッケージに作り込んでいるが、本発明は、液種識別センサー部２１及びこれに対応する第１の板状突出部２１Ｐと液温センサー部２２及びこれに対応する第２の板状突出部２２Ｐとを別々の検知部モールドパッケージに作り込んでなるものをも包含するものである。
【００７６】
以上の実施形態では所定の流体として所定の尿素濃度の尿素水溶液が用いられているが、本発明では、所定の液体は溶質として尿素以外を用いた水溶液その他の液体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明による流体判別装置付タンクの実施形態を示す模式的部分断面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】本発明による流体判別装置付タンクの実施形態を示す模式的部分斜視図である。
【図４】図３の流体判別装置付タンクの模式的断面図である。
【図５】図３の流体判別装置付タンクの模式的斜視図である。
【図６】液種識別センサーモジュールを構成する検知部モールドパッケージを示す模式的斜視図である。
【図７】図６の検知部モールドパッケージの模式的断面図である。
【図８】図６の検知部モールドパッケージの液種検知部を含む板状突出部を示す模式的部分断面図である。
【図９】液種識別ための回路の構成図である。
【図１０】発熱体に印加される単一パルス電圧Ｐとセンサー出力Ｑとの関係を示す図である。
【図１１】尿素濃度が所定範囲内の尿素水溶液で得られる液種対応第１電圧値Ｖ０１の範囲内には、或る砂糖濃度範囲内の砂糖水溶液の液種対応第１電圧値が存在することを示す図である。
【図１２】尿素水溶液及び砂糖水溶液及び水についての液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２を、尿素濃度３０％の尿素水溶液のものを１．０００とした相対値で示す図である。
【図１３】第１の検量線の例を示す図である。
【図１４】第２の検量線の例を示す図である。
【図１５】液温対応出力値Ｔの一例を示す図である。
【図１６】液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２の組み合わせによる所定液体識別の判定基準が温度に応じて変化することを模式的に示すグラフである。
【図１７】液種識別プロセスを示すフロー図である。
【符号の説明】
【００７８】
ＵＳ 被測定液体
１０２ 尿素水溶液タンク
１０２ａ 液体貯め
１０２ｂ 突出開口形成部材
１０２ｂ’ 環状に延びた凸部
１０２ｃ 開口
１０４ 流体判別装置
１０４’ 環状に延びた凸部
１０６ 可撓性管状部材
１０６１ 上端部
１０６２ 下端部
１０８１ 第１の加締めバンド
１０８２ 第２の加締めバンド
１１０ コネクタ
２Ａ 検知部モールドパッケージ
２１ 液種識別センサー部
２１Ｐ 第１の板状突出部
２１ａ 液種検知部
２１ａ２ 感温体
２１ａ４ 発熱体
２１ｂ 接合材
２１ｃ 第１の金属製ダイパッド
２１ｄ ボンディングワイヤ
２１ｅ リード（外部電極端子）
２２ 液温センサー部
２２Ｐ 第２の板状突出部
２２ａ 液温検知部
２２ａ２ 感温体
２２ｃ 第２の金属製ダイパッド
２２ｅ リード（外部電極端子）
２３ モールド樹脂（合成樹脂モールド）
２６ カスタムＩＣ
６４，６６ 抵抗体
６８ ブリッジ回路
７０ 差動増幅器
７１ 液温検知増幅器
７２ マイコン（マイクロコンピュータ）
７４ スイッチ
７６ 出力バッファ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収容された流体を判別するための流体判別装置を備えたタンクすなわち流体判別装置付タンクに関するものである。
【０００２】
本発明の流体判別装置付タンクは、例えば自動車の内燃エンジンなどから排出される排ガスを浄化するシステムにおいて窒素酸化物（ＮＯｘ）の分解のために排ガス浄化触媒に対し噴霧される尿素水溶液を収容するためのタンクに適用することができる。
【背景技術】
【０００３】
自動車の内燃エンジンではガソリンや軽油などの化石燃料が燃焼される。これに伴って発生する排ガス中には、水や二酸化炭素などと共に、未燃焼の一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）や、硫黄酸化物（ＳＯｘ）や、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の環境汚染物質が含まれる。近年、特に環境保護及び生活環境の汚染防止のため、これら自動車の排ガスを浄化すべく各種の対策が講じられている。
【０００４】
このような対策の１つとして、排ガス浄化触媒装置の使用が挙げられる。これは、排気系の途中に排ガス浄化用三元触媒を配置し、ここで、ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等を酸化還元反応により分解して、無害化を図るものである。触媒装置でのＮＯｘの分解を継続的に維持するために、排気系の触媒装置のすぐ上流側から触媒に対して尿素水溶液が噴霧される。この尿素水溶液は、ＮＯｘ分解の効果を高めるためには特定の尿素濃度範囲にあることが必要とされ、特に尿素濃度３２．５％が最適であるとされている。
【０００５】
尿素水溶液は、自動車に積載される尿素水溶液タンクに収容されるのであるが、経時的に濃度変化が生ずることがあり、また、タンク内において局所的に濃度分布の不均一が発生することもある。タンクからポンプにより供給管を介して噴霧ノズルへと供給される尿素水溶液は、一般にタンクの底部に近い出口から採取されるので、この領域のものが所定の尿素濃度であることが触媒装置の効率を高めるためには重要である。
【０００６】
また、尿素水溶液タンクに誤って尿素水溶液以外の液体が収容されることも現実にはあり得る。このような場合、液体が所定の尿素濃度の尿素水溶液以外であることを素早く検知して警告を発することが、触媒装置の機能発揮のためには必要である。
【０００７】
このような目的のために、特開２００５−３３７９６９号公報（特許文献１）には、被測定液体が所定のものであるか否かの識別を行う液種識別装置として、発熱体及び感温体を含んでなる傍熱型液種検知部と被測定液体の温度を検知する液温検知部とを有する液種識別センサー部を備えたものが記載されている。この液種識別装置では、傍熱型液種検知部の発熱体に対して単一パルス電圧を印加して発熱体を発熱させ、傍熱型液種検知部の感温体と液温検知部とを含んでなる液種検知回路の出力に基づき被測定液体の識別を行う識別演算部を備えている。ここで、液温検知部として液種検知部と同様な構成のものを使用することが開示されている。
【０００８】
この特許文献１に記載されている液種識別装置において、傍熱型液種検知部と液温検知部とが、モールド樹脂によって一体化されて、検知部モールドパッケージの形態をなしている。発熱体及び感温体を含んでなる液種検知部としての薄膜チップが熱伝達部材としての金属製フィンに接合されており、該金属製フィンの一端部が被測定液体との熱交換のためにモールド樹脂から突出している。感温体を含んでなる液温検知部としての薄膜チップが熱伝達部材としての金属製フィンに接合されており、該金属製フィンの一端部が被測定液体との熱交換のためにモールド樹脂から突出している。
【特許文献１】特開２００５−３３７９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に記載されている液種識別装置即ち流体判別装置は、尿素水溶液タンクの上部に形成された開口部に支持部の上端部を取り付け、該支持部の下端部に識別センサー部を取り付けてなる。
【００１０】
ところで、識別センサー部はタンク内において底部に近い高さ位置に配置されるのが好ましい。このため、特許文献１の液種識別装置では、タンクの大きさ特に高さによって長さの異なる支持部が必要になる。このように、タンクに応じた複数種類の構成部材を要することは、流体判別装置付タンクの製造効率の観点から好ましいことではない。
【００１１】
また、特許文献１の液種識別装置のようにタンク上部に支持部の上端が支持される形態のものでは、タンクへの液種識別装置の着脱に際して、タンク上方に作業のための空間が存在することが必要である。しかるに、尿素水溶液タンクが搭載される自動車などでは、タンク上方における該タンクと車体との間に空間的余裕のない場合が多い。その場合には、タンクに対する液種識別装置の着脱作業の際にタンクを車体から取り外す手間が必要になり、着脱作業終了後にタンクを車体に取り付ける手間も必要になる。
【００１２】
更に、上記の尿素水溶液タンクのように自動車積載のタンクの場合には、走行する自動車からタンクへと常時振動が伝達され、加えてタンク内の流体が常時揺動するので、特許文献１の液種識別装置のようにタンク上部に支持部の上端部が支持される形態のものでは、支持部とタンクとの接続部分に繰り返し応力が印加される。このため、支持部及び該支持部とタンクとの接続部分を頑丈なものとすることが要求され、液種識別装置付きタンクの重量が増加し及び構造が複雑化する。
【００１３】
本発明の第１の目的は、以上のような現状に鑑みて、タンクの大きさ特に高さの如何によらず、同等の流体判別装置をタンクに取り付けるのを可能にすることにある。
【００１４】
また、本発明の第２の目的は、タンク上方に該タンクと車体との間の空間的余裕のない場合であっても、タンクに対する流体判別装置の着脱作業を容易にすることにある。
【００１５】
また、本発明の第３の目的は、流体判別装置付きタンクの構成を簡素化し、ひいては流体判別装置付きタンクを軽量化することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によれば、上記いずれかの目的を達成するものとして、
流体判別装置を備えたタンクであって、
該タンクの底部に突出開口形成部材が設けられており、
該突出開口形成部材と前記流体判別装置とが可撓性管状部材により着脱可能に接続されていることを特徴とする流体判別装置付タンク、
が提供される。
【００１７】
本発明の一態様においては、前記可撓性管状部材は、前記突出開口形成部材の外周面に対して外側から締着される上端部と、前記流体判別装置の外周面に対して外側から締着される下端部とを有する。本発明の一態様においては、前記可撓性管状部材の周囲には、前記突出開口形成部材への締め付けのための第１の加締めバンドと、前記流体判別装置への締め付けのための第２の加締めバンドとが付されている。本発明の一態様においては、前記第１の加締めバンド及び第２の加締めバンドのうちの少なくとも一方は、締め付け力が１５０乃至８００Ｎである。本発明の一態様においては、前記突出開口形成部材は、前記タンクの底板に形成された開口に対応して位置しており、前記タンクの底板に溶接により固定されている。
【００１８】
本発明の一態様においては、前記流体判別装置は、前記突出開口形成部材内部を含む前記タンク内部の被測定流体との熱交換が可能なように配置された検知部を備えている。本発明の一態様においては、前記流体判別装置は、更に、前記検知部を用いて構成される検知回路と、該検知回路の出力に基づき前記被測定流体の判別を行う演算部とを備えている。
【００１９】
本発明の一態様においては、前記流体判別装置は、前記可撓性管状部材により保持される第１の部分と該第１の部分から上方へと延びた第２の部分とを有しており、前記検知部は前記第２の部分に配置されている。本発明の一態様においては、前記流体判別装置の第１の部分には外部との電気的接続のためのコネクタが形成されている。本発明の一態様においては、前記流体判別装置の検知部は、前記突出開口形成部材の内部に位置している。本発明の一態様においては、前記突出開口形成部材は、前記タンクの底板に形成された開口に対応して位置しており、前記タンクの底板に溶接により固定されており、前記流体判別装置の検知部は、前記開口より上に位置している。本発明の一態様においては、前記突出開口形成部材は、前記検知部の位置より上まで延びている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の流体判別装置付タンクによれば、タンクの底部に設けられた突出開口形成部材と流体判別装置とを可撓性管状部材により着脱可能に接続するので、
（１）タンクの大きさ特に高さの如何によらず、同等の流体判別装置をタンクに取り付けることが可能になり、
（２）タンク上方に該タンクと車体との間の空間的余裕のない場合であっても、タンク下方には該タンクと車体との間に空間的余裕がある場合が多いので、タンクに対する流体判別装置の着脱作業が容易になり、
（３）流体判別装置の交換が容易になり、
（４）タンク内において上部から下部へと延びる支持部が不要であるので、流体判別装置付きタンクの構成が簡素化され、流体判別装置付きタンクが軽量化され、
（５）突出開口形成部材が変形しても、可撓性管状部材でのシール機能により、タンク内の流体の漏れが抑止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は本発明による流体判別装置付タンクの一実施形態を示す模式的部分断面図であり、図２はそのＸ部分拡大図である。本実施形態においては、タンク内に収容されるべき流体が尿素水溶液であり、タンクが尿素水溶液タンクである。即ち、判別される流体（被測定流体）として液体（被測定液体）ＵＳを想定している。尿素水溶液タンクは、自動車に搭載された排ガス浄化システムを構成するＮＯｘ分解用のものである。
【００２３】
本実施形態において、金属等からなるタンク１０２の底部を構成する底板には、下方に膨出した液体貯め１０２ａが形成されており、この上に配置される不図示の汲出手段により尿素水溶液がタンク外へと汲み出される。また、タンク１０２の底板には、液体貯め１０２ａに近接する位置において、金属等からなる突出開口形成部材１０２ｂが設けられている。突出開口形成部材１０２ｂは、タンク１０２の底板に形成された開口１０２ｃに対応して位置しており、該開口１０２ｃに適合するように配置され、タンク底板に溶接により固定されている。突出開口形成部材１０２ｂは、上下方向を向いた鍔付の円筒状をなしており、鍔の部分がタンク底板の下側に溶接されている。これにより、開口１０２ｃに対応する位置に、下方へと突出する突出開口が形成される。
【００２４】
この突出開口に、流体判別装置１０４が着脱可能に取り付けられる。具体的には、突出開口形成部材１０２ｂと流体判別装置１０４とが可撓性管状部材１０６により着脱可能に接続されている。可撓性管状部材１０６は、突出開口形成部材１０２ｂの外周面に対して外側から締着される上端部１０６１と、流体判別装置１０４の外周面に対して外側から締着される下端部１０６２とを有する。可撓性管状部材１０６は、たとえばＥＰＤＭゴム等のゴムからなる。可撓性管状部材１０６の上端部１０６１の周囲には、突出開口形成部材１０２ｂへの締め付けのための第１の加締めバンド１０８１が付されている。また、可撓性管状部材１０６の下端部１０６２の周囲には、流体判別装置１０４への締め付けのための第２の加締めバンド１０８２とが付されている。第１の加締めバンド１０８１及び第２の加締めバンド１０８２のうちの少なくとも一方は、好ましくは、締め付け力が１５０乃至８００Ｎである。加締めバンドの締め付け力は、バンドの幅、厚さ及び外径の大小に応じて、適宜設定される。加締めバンドとしては、たとえば、ＯＥＴＩＫＥＲ社製のＳｔｅｐｌｅｓｓＥａｒＣｌａｍｐｓ（商品名）を好ましく使用することができる。
【００２５】
図３は本発明による流体判別装置付タンクの他の実施形態を示す模式的部分斜視図であり、図４はその模式的断面図であり、図５はその流体判別装置の模式的斜視図である。これらの図において、上記図１〜２におけると同様の機能を有する部材には同一の符号が付されている。
【００２６】
本実施形態は、流体判別装置１０４の形状及び該流体判別装置１０４と突出開口形成部材１０２ｂとの位置関係が上記図１〜２の実施形態と異なる。尚、図３においては、第１の加締めバンド１０８１及び第２の加締めバンド１０８２の図示が省略されている。
【００２７】
流体判別装置１０４の外周面には、第２の加締めバンド１０８２により可撓性管状部材１０６の下端部１０６２が締め付けられる領域のすぐ上に、環状に延びた凸部１０４’が形成されている。これにより、第２の加締めバンド１０８２による締め付け位置が容易且つ正確に設定されると共に、締め付けによる液体漏れ防止のシール効果が高められる。同様に、突出開口形成部材１０２ｂの外周面には、第１の加締めバンド１０８１により可撓性管状部材１０６の上端部１０６１が締め付けられる領域のすぐ下に、環状に延びた凸部１０２ｂ’が形成されている。これにより、第１の加締めバンド１０８１による締め付け位置が容易且つ正確に設定されると共に、締め付けによる液体漏れ防止のシール効果が高められる。
【００２８】
本実施形態の流体判別装置付タンクによれば、タンク底部に設けられた突出開口形成部材１０２ｂと流体判別装置１０４とが可撓性管状部材１０６により着脱可能に接続されているので、
（１）タンク１０２の大きさ特に高さの如何によらず、同等の流体判別装置１０４をタンク１０２に取り付けることが可能になり、
（２）タンク１０２の上方に該タンクと車体との間の空間的余裕のない場合であっても、タンク１０２の下方には該タンクと車体との間に空間的余裕がある場合が多いので、タンク１０２に対する流体判別装置１０４の着脱作業が容易になり、
（３）流体判別装置１０４の交換が容易になり、
（４）タンク１０２内において上部から下部へと延びる支持部が不要であるので、流体判別装置付きタンクの構成が簡素化され、流体判別装置付きタンクが軽量化され、
（５）突出開口形成部材１０２ｂが変形しても、可撓性管状部材１０６でのシール機能により、タンク１０２内の流体の漏れが抑止される。
【００２９】
以上の実施形態においては突出開口形成部材１０２ｂの上端がタンク底板に形成された開口１０２ｃの位置まで延びているが、本発明においては、突出開口形成部材１０２ｂの上端は開口１０２ｃより更に上の位置まで延びていてもよい。
【００３０】
さて、以上の図１〜２の実施形態及び図３〜５の実施形態において、流体判別装置１０４は、以下に説明するような構成を有する。
【００３１】
図６は、流体判別装置１０４を構成する検知部モールドパッケージを示す模式的斜視図であり、図７はその模式的断面図であり、図８はその液種検知部を含む板状突出部を示す模式的部分断面図である。
【００３２】
検知部モールドパッケージ２Ａは、液種識別センサー部２１及び液温センサー部２２を備えている。
【００３３】
液種識別センサー部２１では、薄膜発熱体及び薄膜感温体を含んでなる薄膜チップからなる液種検知部２１ａが、接合材２１ｂにより第１の金属製ダイパッド２１ｃに接合されている。また、液種検知部２１ａの発熱体の電極及び感温体の電極と外部電極端子（リード）２１ｅとが、それぞれボンディングワイヤ２１ｄにより電気的に接続されている。液温センサー部２２も、同様な構成を有している。即ち、薄膜発熱体及び薄膜感温体を含んでなる薄膜チップからなる液温検知部２２ａが、接合材により第２の金属製ダイパッド２２ｃに接合されている。また、液温検知部２２ａの発熱体の電極及び感温体の電極と外部電極端子（リード）２２ｅとが、それぞれボンディングワイヤ２２ｄにより電気的に接続されている。液種検知部２１ａ及び液温検知部２２ａの厚さは、例えば０．３ｍｍ〜０．４ｍｍである。このような液種検知部２１ａ及び液温検知部２２ａ自体の構成は、公知である。
【００３４】
液種検知部２１ａ及び／または液温検知部２２ａが、本発明でいう検知部を構成する。図２及び図４に示されるように、本実施形態では、液種識別センサー部２１及び液温センサー部２２ひいては上記検知部は、突出開口形成部材１０４の内部に位置しており、突出開口形成部材１０２ｂの内部を含むタンク１０２の内部の被測定流体ＵＳとの熱交換が可能なように配置されている。流体判別装置１０４は、可撓性管状部材１０６の下端部１０６２により保持される第１の部分と該第１の部分から上方へと延びた第２の部分とを有しており、検知部は上記第２の部分に配置されている。また、流体判別装置１０４の第１の部分の内部には液種識別センサー部２１及び液温センサー部２２に接続された不図示の電気回路部が収容されている。流体判別装置１０４の第１の部分には、前記電気回路部に接続された、外部と電気的接続のためのコネクタ１１０が形成されている。
【００３５】
図６〜図８に示されているように、液種識別センサー部２１と液温センサー部２２とは、モールド樹脂２３によって一体化されている。モールド樹脂２３の材質としては、シリカ及び／またはカーボン含有エポキシ樹脂が例示される。この樹脂は、金属製ダイパッド２１ｃ，２２ｃよりも高い親水性をもつ。外部電極端子２１ｅ，２２ｅの先端が、モールド樹脂２３から突出している。モールド樹脂２３は、液種識別センサー部２１及び液温センサー部２２に対応して、外部電極端子２１ｅ，２２ｅとは反対側（図６〜８では下側）に、第１の板状突出部２１Ｐ及び第２の板状突出部２２Ｐを備えている。これらの板状突出部２１Ｐ，２２Ｐは、被測定液体との熱交換のため該被測定液体と接触する。
【００３６】
第１の板状突出部２１Ｐは、液種検知部２１ａ及び第１の金属製ダイパッド２１ｃを、これらが表面に露出することのないようにモールド樹脂２３で封止することで形成されている。第１の板状突出部２１Ｐの両主面は第１の金属製ダイパッド２１ｃと平行である。同様に、第２の板状突出部２２Ｐは、液温検知部２２ａ及び第２の金属製ダイパッド２２ｃを、これらが表面に露出することのないようにモールド樹脂２３で封止することで形成されている。第２の板状突出部２２Ｐの両主面は第２の金属製ダイパッド２２ｃと平行である。第１の板状突出部２１Ｐ及び第２の板状突出部２２Ｐは、同一平面上（図７の紙面上）にて互いに隔てられて配置されている。
【００３７】
第１及び第２の金属製ダイパッド２１ｃ，２２ｃ及び外部電極端子２１ｅ，２２ｅは、リードフレームからの切断により得ることができる。金属製ダイパッド２１ｃ，２２ｃの厚さは例えば０．２ｍｍ〜０．３ｍｍである。
【００３８】
第１及び第２の板状突出部２１Ｐ，２２Ｐにおいて、金属製ダイパッド２１ｃ，２２ｃの第１の主面（液種検知部２１ａまたは液温検知部２２ａの接合された主面）を覆うモールド樹脂２３の厚さはＴ１であり、該金属製ダイパッドの第２の主面を覆うモールド樹脂２３の厚さはＴ２である。液種検知部２１ａ及び接合材２１ｂの合計厚さ又は液温検知部２２ａ及びその接合材の合計厚さはｔ０であり、液種検知部２１ａ又は液温検知部２２ａの上のモールド樹脂２３の厚さはｔ１であり、ここでｔ０＋ｔ１＝Ｔ１である。厚さｔ１は、例えば、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍである。厚さＴ２は、被測定液体と金属製ダイパッドとの熱交換を高める観点からはできるだけ小さい方が好ましいが、経時劣化によるひび割れ等の損傷の発生を防止する観点からはできるだけ大きい方が好ましい。厚さＴ２を、例えば０．３ｍｍ〜１．５ｍｍとすることで、被測定液体と金属製ダイパッドとの熱交換を高め且つ損傷発生を防止する効果を良好に発揮することができる。
【００３９】
また、第１及び第２の板状突出部２１Ｐ，２２Ｐにおける温度変化による熱膨張収縮に基づく反りの発生を抑制するためには、厚さＴ１と厚さＴ２との比を０．５〜２．０の範囲内にするのが好ましい。
【００４０】
尚、液種検知部２１ａ及び液温検知部２２ａの寸法は例えば縦横２ｍｍ〜４ｍｍであり、第１及び第２の板状突出部２１Ｐ，２２Ｐの主面の寸法は例えば縦横３ｍｍ〜５ｍｍである。
【００４１】
以上のような本実施形態の検知部モールドパッケージによれば、液種検知部２１ａ及び液温検知部２２ａが接合された金属製ダイパッド２１ｃ，２２ｃが表面に露出していないので、長期にわたる使用に際しても、内部への被測定液体の浸入が抑制され、検知精度の低下は少ない。また、本実施形態によれば、検知部モールドパッケージの外面が金属製ダイパッド２１ｃ，２２ｃよりも高い親水性をもつモールド樹脂２３により形成されるので、被測定液体が尿素水溶液のような水性液体である場合において外面への気泡の付着が低減され、検知精度の低下及び変動は少ない。更に、本実施形態の検知部モールドパッケージの作製工程は簡単である。
【００４２】
以上のような検知部モールドパッケージ２Ａを用いて、図１〜２の実施形態及び図３〜５の実施形態の流体判別装置１０４を構成することができる。
【００４３】
さて、図９に、以上説明したような実施形態における流体判別とくに液種識別ための回路の構成を示す。上記の液種識別センサー部２１の感温体２１ａ２、液温センサー部２２の感温体２２ａ２、及び２つの抵抗体６４，６６によりブリッジ回路（液種検知のための検知回路）６８が形成されている。このブリッジ回路６８の出力が差動増幅器７０に入力され、該差動増幅器の出力（液種検知回路出力またはセンサー出力ともいう）が不図示のＡ／Ｄ変換器を介して液種識別のための演算部を構成するマイコン（マイクロコンピュータ）７２に入力される。また、マイコン７２には、液温センサー部２２の感温体２２ａ２から液温検知増幅器７１を経て被測定液体の温度に対応する液温対応出力値が入力される。一方、マイコン７２からは、液種識別センサー部２１の発熱体２１ａ４への通電経路に位置するスイッチ７４に対してその開閉を制御するヒーター制御信号が出力される。
【００４４】
以上のように、本実施形態は、検知部を用いて構成される検知回路と、該検知回路の出力に基づき被測定流体の判別を行う演算部とを備えている。本実施形態においては、図９にて一点鎖線で囲まれる部分２６がカスタムＩＣに作り込まれている。
【００４５】
図９には、簡単のために、スイッチ７４が単なる開閉を行うものとして記載されているが、カスタムＩＣに作り込む際に、互いに異なる電圧の印加が可能な複数の電圧印加経路を形成しておき、ヒーター制御に際していずれかの電圧印加経路を選択できるようにしてもよい。このようにすることで、液種識別センサー部２１の発熱体２１ａ４の特性の選択の幅が大幅に広がる。すなわち、発熱体２１ａ４の特性に応じて識別に最適な電圧を印加することが可能となる。また、ヒーター制御に際して互いに異なる複数の電圧の印加を行うことができるので、識別対象液体の種類を広げることが可能となる。
【００４６】
また、図９には、簡単のために、抵抗体６４，６６が抵抗値一定のものとして記載されているが、カスタムＩＣに作り込む際に、これら抵抗体６４，６６のそれぞれを抵抗値可変なものに形成しておき、識別に際して抵抗体６４，６６の抵抗値を適宜変更できるようにしてもよい。同様に、カスタムＩＣに作り込む際に、差動増幅器７０および液温検知増幅器７１について特性調節が可能なようにしておき、識別に際して増幅器特性を適宜変更できるようにしてもよい。このようにすることで、液種検知回路の特性を最適なものに設定することが容易になり、液種識別センサー部２１および液温センサー部２２の製造上の個体ばらつきとカスタムＩＣの製造上の個体ばらつきとに基づき発生する識別特性のばらつきを低減することができ、製造歩留まりが向上する。
【００４７】
以下、本実施形態における液種識別動作につき説明する。
【００４８】
タンク１０２内に被測定液体が収容されると、突出開口形成部材１０２ｂ内にも被測定液体が満たされる。理想的には、突出開口形成部材１０２ｂ内を含めてタンク１０２内の被測定液体は、自然対流によるものの他には実質上流動しない。
【００４９】
マイコン７２からスイッチ７４に対して出力されるヒーター制御信号（スイッチ閉信号）により、該スイッチ７４を所定時間（たとえば８秒間）閉じることで、発熱体２１ａ４に対して所定高さ（たとえば１０Ｖ）の単一パルス電圧Ｐを印加して該発熱体を発熱させる。この時の差動増幅器７０の出力電圧（センサー出力）Ｑは、図１０に示されるように、発熱体２１ａ４への電圧印加中は次第に増加し、発熱体２１ａ４への電圧印加終了後は次第に減少する。
【００５０】
マイコン７２では、図１０に示されているように、発熱体２１ａ４への電圧印加の開始前の所定時間（たとえば０．１秒間）センサー出力を所定回数（たとえば２５６回）サンプリングし、その平均値を得る演算を行って平均初期電圧値Ｖ１を得る。この平均初期電圧値Ｖ１は、感温体２１ａ２の初期温度に対応する。
【００５１】
また、図１０に示されているように、発熱体への電圧印加の開始から比較的短い時間である第１の時間（例えば単一パルスの印加時間の１／２以下であって０．５〜３秒間；図１０では２秒間）経過時（具体的には第１の時間の経過の直前）に所定時間（たとえば０．１秒間）センサー出力を所定回数（たとえば２５６回）サンプリングし、その平均値をとる演算を行って平均第１電圧値Ｖ２を得る。この平均第１電圧値Ｖ２は、感温体２１ａ２の単一パルス印加開始から第１の時間経過時の第１温度に対応する。そして、平均初期電圧値Ｖ１と平均第１電圧値Ｖ２との差Ｖ０１（＝Ｖ２−Ｖ１）を液種対応第１電圧値として得る。
【００５２】
また、図１０に示されているように、発熱体への電圧印加の開始から比較的長い時間である第２の時間（例えば単一パルスの印加時間；図１０では８秒間）経過時（具体的には第２の時間の経過の直前）に所定時間（たとえば０．１秒間）センサー出力を所定回数（たとえば２５６回）サンプリングし、その平均値をとる演算を行って平均第２電圧値Ｖ３を得る。この平均第２電圧値Ｖ３は、感温体２１ａ２の単一パルス印加開始から第２の時間経過時の第２温度に対応する。そして、平均初期電圧値Ｖ１と平均第２電圧値Ｖ３との差Ｖ０２（＝Ｖ３−Ｖ１）を液種対応第２電圧値として得る。
【００５３】
ところで、以上のような単一パルスの電圧印加に基づき発熱体２１ａ４で発生した熱の一部は被測定液体を介して感温体２１ａ２へと伝達される。この熱伝達には、パルス印加開始からの時間に依存して異なる主として２つの形態がある。即ち、パルス印加開始から比較的短い時間（例えば３秒とくに２秒）内の第１段階では、熱伝達は主として伝導が支配的である（このため、液種対応第１電圧値Ｖ０１は主として液体の熱伝導率による影響を受ける）。これに対して、第１段階後の第２段階では、熱伝達は主として自然対流が支配的である（このため、液種対応第２電圧値Ｖ０２は主として液体の動粘度による影響を受ける）。これは、第２段階では、第１段階で加熱された被測定液体による自然対流が発生し、これによる熱伝達の比率が高くなるからである。
【００５４】
上記のように、排ガス浄化システムにおいて使用される尿素水溶液の濃度［重量パーセント：以下同様］は３２．５％が最適とされている。従って、尿素水溶液タンク１００に収容されるべき尿素水溶液の尿素濃度の許容範囲を、たとえば３２．５％±５％と定めることができる。この許容範囲の幅±５％は、所望により適宜変更可能である。即ち、本実施形態では、所定の液体として、尿素濃度が３２．５％±５％の範囲内の尿素水溶液を定めている。
【００５５】
上記液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２は、尿素水溶液の尿素濃度が変化するにつれて変化する。従って、尿素濃度３２．５％±５％の範囲内の尿素水溶液に対応する液種対応第１電圧値Ｖ０１の範囲（所定範囲）及び液種対応第２電圧値Ｖ０２の範囲（所定範囲）が存在する。
【００５６】
ところで、尿素水溶液以外の液体であっても、その濃度によっては、上記の液種対応第１電圧値Ｖ０１の所定範囲内及び液種対応第２電圧値Ｖ０２の所定範囲内の出力が得られる場合がある。即ち、液種対応第１電圧値Ｖ０１または液種対応第２電圧値Ｖ０２がそれぞれ所定範囲内であったとしても、その液体が所定の尿素水溶液であるとは限らない。例えば、図１１に示されているように、尿素濃度が所定範囲内３２．５％±５％の尿素水溶液で得られる液種対応第１電圧値Ｖ０１の範囲内（即ち、センサー表示濃度値に換算して３２．５％±５％の範囲内）には、砂糖濃度が２５％±３％程度の範囲内の砂糖水溶液の液種対応第１電圧値が存在する。
【００５７】
しかしながら、この砂糖濃度範囲内の砂糖水溶液から得られる液種対応第２電圧値Ｖ０２の値は、所定の尿素濃度範囲内の尿素水溶液で得られる液種対応第２電圧値Ｖ０２の範囲とはかけ離れたものとなる。即ち、図１２に示されているように、２５％±３％程度の砂糖濃度範囲を包含する１５％〜３５％の砂糖濃度範囲内の砂糖水溶液では、液種対応第１電圧値Ｖ０１が所定の尿素濃度範囲内の尿素水溶液と重複するものがあるが、液種対応第２電圧値Ｖ０２は所定の尿素濃度範囲内の尿素水溶液とは大きく異なる。尚、図１２では、液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２の双方が、尿素濃度３０％の尿素水溶液のものを１．０００とした相対値で示されている。かくして、液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２の双方についてそれぞれの所定範囲内にあることを所定の液体であるか否かの判定基準とすることで、上記砂糖水溶液が所定の液体ではないと確実に識別することができる。
【００５８】
また、液種対応第２電圧値Ｖ０２が所定の液体のものと重複する場合もあり得る。しかし、この場合には、液種対応第１電圧値Ｖ０１が所定の液体のものと異なるので、上記判定基準により当該液体が所定のものではないと確実に識別することができる。
【００５９】
本実施形態は、以上のように液種対応第１電圧値Ｖ０１と液種対応第２電圧値Ｖ０２との関係が溶液の種類により異なることを利用して、液種の識別を行うものである。即ち、液種対応第１電圧値Ｖ０１と液種対応第２電圧値Ｖ０２とは液体の互いに異なる物性即ち熱伝導率と動粘度との影響を受け、これらの関係は溶液の種類により互いに異なるので、以上のような液種識別が可能となる。尿素濃度の所定範囲を狭くすることで、更に識別の精度を高めることができる。
【００６０】
即ち、本実施形態では、尿素濃度既知の幾つかの尿素水溶液（参照尿素水溶液）について、温度と液種対応第１電圧値Ｖ０１との関係を示す第１検量線及び温度と液種対応第２電圧値Ｖ０２との関係を示す第２検量線を予め得ておき、これらの検量線をマイコン７２の記憶手段に記憶しておく。第１及び第２の検量線の例を、それぞれ図１３及び図１４に示す。これらの例では、尿素濃度ｃ１（例えば２７．５％）及びｃ２（例えば３７．５％）の参照尿素水溶液について、検量線が作成されている。
【００６１】
図１３及び図１４に示されているように、液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２は温度に依存するので、これらの検量線を用いて被測定液体を識別する際には、液温センサー部２２の感温体２２ａ２から液温検知増幅器７１を介して入力される液温対応出力値Ｔをも用いる。液温対応出力値Ｔの一例を図１５に示す。このような検量線をもマイコン７２の記憶手段に記憶しておく。
【００６２】
液種対応第１電圧値Ｖ０１の測定に際しては、先ず、測定対象の被測定液体について得た液温対応出力値Ｔから図１５の検量線を用いて温度値を得る。得られた温度値をｔとして、次に、図１３の第１の検量線において、温度値ｔに対応する各検量線の液種対応第１電圧値Ｖ０１（ｃ１；ｔ），Ｖ０１（ｃ２；ｔ）を得る。そして、測定対象の被測定液体について得た液種対応第１電圧値Ｖ０１（ｃｘ；ｔ）のｃｘを、各検量線の液種対応第１電圧値Ｖ０１（ｃ１；ｔ），Ｖ０１（ｃ２；ｔ）を用いた比例演算を行って、決定する。即ち、ｃｘは、Ｖ０１（ｃｘ；ｔ），Ｖ０１（ｃ１；ｔ），Ｖ０１（ｃ２；ｔ）に基づき、以下の式（１）
ｃｘ＝ｃ１＋
（ｃ２−ｃ１）［Ｖ０１（ｃｘ；ｔ）−Ｖ０１（ｃ１；ｔ）］
／［Ｖ０１（ｃ２；ｔ）−Ｖ０１（ｃ１；ｔ）］・・・・（１）
から求める。
【００６３】
同様にして、液種対応第２電圧値Ｖ０２の測定に際しては、図１４の第２の検量線において、以上のようにして被測定液体について得た温度値ｔに対応する各検量線の液種対応第２電圧値Ｖ０２（ｃ１；ｔ），Ｖ０２（ｃ２；ｔ）を得る。そして、被測定液体について得た液種対応第２電圧値Ｖ０２（ｃｙ；ｔ）のｃｙを、各検量線の液種対応第２電圧値Ｖ０２（ｃ１；ｔ），Ｖ０２（ｃ２；ｔ）を用いた比例演算を行って、決定する。即ち、ｃｙは、Ｖ０１（ｃｙ；ｔ），Ｖ０１（ｃ１；ｔ），Ｖ０１（ｃ２；ｔ）に基づき、以下の式（２）
ｃｙ＝ｃ１＋
（ｃ２−ｃ１）［Ｖ０２（ｃｙ；ｔ）−Ｖ０２（ｃ１；ｔ）］
／［Ｖ０２（ｃ２；ｔ）−Ｖ０２（ｃ１；ｔ）］・・・・（２）
から求める。
【００６４】
尚、図１３及び図１４の第１及び第２の検量線として温度の代わりに液温対応出力値Ｔを用いたものを採用することで、図１５の検量線の記憶及びこれを用いた換算を省略することもできる。
【００６５】
以上のように、液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２のそれぞれについて、温度に応じて変化する所定範囲を設定することができる。上記のようにｃ１を２７．５％とし、且つｃ２を３７．５％とすることで、図１３及び図１４のそれぞれにおける２つの検量線で囲まれた領域が、所定の液体（即ち尿素濃度３２．５％±５％の尿素水溶液）に対応するものとなる。
【００６６】
図１６は、液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２の組み合わせによる所定液体識別の判定基準が温度に応じて変化することを模式的に示すグラフである。温度がｔ１，ｔ２，ｔ３と上昇するにつれて、所定の液体と判別される領域ＡＲ（ｔ１），ＡＲ（ｔ２），ＡＲ（ｔ３）が移動する。
【００６７】
図１７は、マイコン７２での液種識別プロセスを示すフロー図である。
【００６８】
先ず、ヒーター制御による発熱体２１ａ４へのパルス電圧印加の前に、マイコン内にＮ＝１を格納し（Ｓ１）、次いでセンサー出力をサンプリングし平均初期電圧値Ｖ１を得る（Ｓ２）。次に、ヒーター制御を実行し、発熱体２１ａ４への電圧印加の開始から第１の時間経過時にセンサー出力をサンプリングし、平均第１電圧値Ｖ２を得る（Ｓ３）。次に、Ｖ２−Ｖ１の演算を行って、液種対応第１電圧値Ｖ０１を得る（Ｓ４）。次に、発熱体２１ａ４への電圧印加の開始から第２の時間経過時にセンサー出力をサンプリングし、平均第２電圧値Ｖ３を得る（Ｓ５）。次に、Ｖ３−Ｖ１の演算を行って、液種対応第２電圧値Ｖ０２を得る（Ｓ６）。
【００６９】
次に、被測定液体について得た温度値ｔを参照して、液種対応第１電圧値Ｖ０１が当該温度での所定範囲内にあり且つ液種対応第２電圧値Ｖ０２が当該温度での所定範囲内にあるという条件が満たされるか否かを判断する（Ｓ７）。Ｓ７において液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２のうちの少なくとも一方がそれぞれの所定範囲内にない（ＮＯ）と判断された場合には、上記格納値Ｎが３であるか否かを判断する（Ｓ８）。Ｓ８においてＮが３ではない［即ち現測定ルーチンが３回目ではない（具体的には１回目または２回目である）］（ＮＯ）と判断された場合には、続いて格納値Ｎを１だけ増加させ（Ｓ９）、Ｓ２へと戻る。一方、Ｓ８においてＮが３である［即ち現測定ルーチンが３回目である］（ＹＥＳ）と判断された場合には、被測定流体が所定のものではないと判定する（Ｓ１０）。
【００７０】
一方、Ｓ７において液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２の双方がそれぞれの所定範囲内にある（ＹＥＳ）と判断された場合には、被測定流体が所定のものであると判定する（Ｓ１１）。
【００７１】
本実施形態においては、Ｓ１１に続いて、尿素水溶液の尿素濃度を算出する（Ｓ１２）。この濃度算出は、液温センサー部２２の出力即ち被測定液体について得た温度値ｔと、液種対応第１電圧値Ｖ０１と、図１３の第１の検量線とに基づき、上記式（１）を用いて行うことができる。或いは、濃度算出は、液温センサー部２２の出力即ち被測定液体について得た温度値ｔと、液種対応第２電圧値Ｖ０２と、図１４の第２の検量線とに基づき、上記式（２）を用いて行うこともできる。
【００７２】
以上のようにして液種の識別を正確に且つ迅速に行うことができる。この液種識別のルーチンは、自動車のエンジン始動時に、或いは定期的に、或いは運転者または自動車（後述のＥＣＵ）側からの要求時に、或いは自動車のキーＯＦＦ時等に、適宜実行することができ、所望の様式にて尿素タンク内の液体が所定の尿素濃度の尿素水溶液であるか否かを監視することができる。このようにして得られた液種を示す信号（所定のものであるか否か、更には所定のもの［所定の尿素濃度の尿素水溶液］である場合の尿素濃度を示す信号）が不図示のＤ／Ａ変換器を介して、図９に示される出力バッファ回路７６へと出力され、ここからコネクタ１１０及びそれに接続される不図示の配線を介して、アナログ出力として不図示の自動車のエンジンの燃焼制御などを行うメインコンピュータ（ＥＣＵ）へと出力される。液温対応のアナログ出力電圧値も同様な経路でメインコンピュータ（ＥＣＵ）へと出力される。一方、液種を示す信号は、必要に応じてデジタル出力として取り出して、同様な経路で表示、警報その他の動作を行う機器へと入力することができる。
【００７３】
更に、液温センサー部２２から入力される液温対応出力値Ｔに基づき、尿素水溶液が凍結する温度（−１３℃程度）の近くまで温度低下したことが検知された場合に警告を発するようにすることができる。
【００７４】
なお、以上の液種識別は、自然対流を利用しており、尿素水溶液等の被測定液体の動粘度とセンサー出力とが相関関係を有するという原理を利用している。このような液種識別の精度を高めるためには、液種検知部２１ａおよび液温検知部２２ａと被測定液体との間の熱伝達がなされる板状突出部２１Ｐ，２２Ｐの周囲の被測定液体にできるだけ外的要因に基づく強制流動が生じにくくするのが好ましく、この点から液種検知部２１ａ及び／または液温検知部２２ａからなる検知部が突出開口形成部材１０２ｂの内部に位置するようにしたもの、換言すれば突出開口形成部材１０２ｂが液種検知部２１ａ及び／または液温検知部２２ａからなる検知部の位置より上まで延びているようにしたものは好ましい。この場合、検知部はタンク開口１０２ｃより上に位置していてもよい。尚、突出開口形成部材１０２ｂは、板状突出部２１Ｐ，２２Ｐへの異物の接触を防止する保護部材としても機能する。
【００７５】
以上の実施形態では、液種識別センサー部２１及びこれに対応する第１の板状突出部２１Ｐと液温センサー部２２及びこれに対応する第２の板状突出部２２Ｐとの双方を１つの検知部モールドパッケージに作り込んでいるが、本発明は、液種識別センサー部２１及びこれに対応する第１の板状突出部２１Ｐと液温センサー部２２及びこれに対応する第２の板状突出部２２Ｐとを別々の検知部モールドパッケージに作り込んでなるものをも包含するものである。
【００７６】
以上の実施形態では所定の流体として所定の尿素濃度の尿素水溶液が用いられているが、本発明では、所定の液体は溶質として尿素以外を用いた水溶液その他の液体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明による流体判別装置付タンクの実施形態を示す模式的部分断面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】本発明による流体判別装置付タンクの実施形態を示す模式的部分斜視図である。
【図４】図３の流体判別装置付タンクの模式的断面図である。
【図５】図３の流体判別装置付タンクの模式的斜視図である。
【図６】液種識別センサーモジュールを構成する検知部モールドパッケージを示す模式的斜視図である。
【図７】図６の検知部モールドパッケージの模式的断面図である。
【図８】図６の検知部モールドパッケージの液種検知部を含む板状突出部を示す模式的部分断面図である。
【図９】液種識別ための回路の構成図である。
【図１０】発熱体に印加される単一パルス電圧Ｐとセンサー出力Ｑとの関係を示す図である。
【図１１】尿素濃度が所定範囲内の尿素水溶液で得られる液種対応第１電圧値Ｖ０１の範囲内には、或る砂糖濃度範囲内の砂糖水溶液の液種対応第１電圧値が存在することを示す図である。
【図１２】尿素水溶液及び砂糖水溶液及び水についての液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２を、尿素濃度３０％の尿素水溶液のものを１．０００とした相対値で示す図である。
【図１３】第１の検量線の例を示す図である。
【図１４】第２の検量線の例を示す図である。
【図１５】液温対応出力値Ｔの一例を示す図である。
【図１６】液種対応第１電圧値Ｖ０１及び液種対応第２電圧値Ｖ０２の組み合わせによる所定液体識別の判定基準が温度に応じて変化することを模式的に示すグラフである。
【図１７】液種識別プロセスを示すフロー図である。
【符号の説明】
【００７８】
ＵＳ 被測定液体
１０２ 尿素水溶液タンク
１０２ａ 液体貯め
１０２ｂ 突出開口形成部材
１０２ｂ’ 環状に延びた凸部
１０２ｃ 開口
１０４ 流体判別装置
１０４’ 環状に延びた凸部
１０６ 可撓性管状部材
１０６１ 上端部
１０６２ 下端部
１０８１ 第１の加締めバンド
１０８２ 第２の加締めバンド
１１０ コネクタ
２Ａ 検知部モールドパッケージ
２１ 液種識別センサー部
２１Ｐ 第１の板状突出部
２１ａ 液種検知部
２１ａ２ 感温体
２１ａ４ 発熱体
２１ｂ 接合材
２１ｃ 第１の金属製ダイパッド
２１ｄ ボンディングワイヤ
２１ｅ リード（外部電極端子）
２２ 液温センサー部
２２Ｐ 第２の板状突出部
２２ａ 液温検知部
２２ａ２ 感温体
２２ｃ 第２の金属製ダイパッド
２２ｅ リード（外部電極端子）
２３ モールド樹脂（合成樹脂モールド）
２６ カスタムＩＣ
６４，６６ 抵抗体
６８ ブリッジ回路
７０ 差動増幅器
７１ 液温検知増幅器
７２ マイコン（マイクロコンピュータ）
７４ スイッチ
７６ 出力バッファ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体判別装置を備えたタンクであって、
該タンクの底部に突出開口形成部材が設けられており、
該突出開口形成部材と前記流体判別装置とが可撓性管状部材により着脱可能に接続されていることを特徴とする流体判別装置付タンク。
【請求項２】
前記可撓性管状部材は、前記突出開口形成部材の外周面に対して外側から締着される上端部と、前記流体判別装置の外周面に対して外側から締着される下端部とを有することを特徴とする、請求項１に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項３】
前記可撓性管状部材の周囲には、前記突出開口形成部材への締め付けのための第１の加締めバンドと、前記流体判別装置への締め付けのための第２の加締めバンドとが付されていることを特徴とする、請求項１乃至２のいずれか一項に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項４】
前記第１の加締めバンド及び第２の加締めバンドのうちの少なくとも一方は、締め付け力が１５０乃至８００Ｎであることを特徴とする、請求項３に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項５】
前記突出開口形成部材は、前記タンクの底板に形成された開口に対応して位置しており、前記タンクの底板に溶接により固定されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項６】
前記流体判別装置は、前記突出開口形成部材内部を含む前記タンク内部の被測定流体との熱交換が可能なように配置された検知部を備えていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項７】
前記流体判別装置は、更に、前記検知部を用いて構成される検知回路と、該検知回路の出力に基づき前記被測定流体の判別を行う演算部とを備えていることを特徴とする、請求項６に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項８】
前記流体判別装置は、前記可撓性管状部材により保持される第１の部分と該第１の部分から上方へと延びた第２の部分とを有しており、前記検知部は前記第２の部分に配置されていることを特徴とする、請求項６乃至７のいずれか一項に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項９】
前記流体判別装置の第１の部分には外部との電気的接続のためのコネクタが形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項１０】
前記流体判別装置の検知部は、前記突出開口形成部材の内部に位置していることを特徴とする、請求項６乃至９のいずれか一項に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項１１】
前記突出開口形成部材は、前記タンクの底板に形成された開口に対応して位置しており、前記タンクの底板に溶接により固定されており、前記流体判別装置の検知部は、前記開口より上に位置していることを特徴とする、請求項６乃至１０のいずれか一項に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項１２】
前記突出開口形成部材は、前記検知部の位置より上まで延びていることを特徴とする、請求項１１に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項１】
流体判別装置を備えたタンクであって、
該タンクの底部に突出開口形成部材が設けられており、
該突出開口形成部材と前記流体判別装置とが可撓性管状部材により着脱可能に接続されていることを特徴とする流体判別装置付タンク。
【請求項２】
前記可撓性管状部材は、前記突出開口形成部材の外周面に対して外側から締着される上端部と、前記流体判別装置の外周面に対して外側から締着される下端部とを有することを特徴とする、請求項１に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項３】
前記可撓性管状部材の周囲には、前記突出開口形成部材への締め付けのための第１の加締めバンドと、前記流体判別装置への締め付けのための第２の加締めバンドとが付されていることを特徴とする、請求項１乃至２のいずれか一項に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項４】
前記第１の加締めバンド及び第２の加締めバンドのうちの少なくとも一方は、締め付け力が１５０乃至８００Ｎであることを特徴とする、請求項３に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項５】
前記突出開口形成部材は、前記タンクの底板に形成された開口に対応して位置しており、前記タンクの底板に溶接により固定されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項６】
前記流体判別装置は、前記突出開口形成部材内部を含む前記タンク内部の被測定流体との熱交換が可能なように配置された検知部を備えていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項７】
前記流体判別装置は、更に、前記検知部を用いて構成される検知回路と、該検知回路の出力に基づき前記被測定流体の判別を行う演算部とを備えていることを特徴とする、請求項６に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項８】
前記流体判別装置は、前記可撓性管状部材により保持される第１の部分と該第１の部分から上方へと延びた第２の部分とを有しており、前記検知部は前記第２の部分に配置されていることを特徴とする、請求項６乃至７のいずれか一項に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項９】
前記流体判別装置の第１の部分には外部との電気的接続のためのコネクタが形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項１０】
前記流体判別装置の検知部は、前記突出開口形成部材の内部に位置していることを特徴とする、請求項６乃至９のいずれか一項に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項１１】
前記突出開口形成部材は、前記タンクの底板に形成された開口に対応して位置しており、前記タンクの底板に溶接により固定されており、前記流体判別装置の検知部は、前記開口より上に位置していることを特徴とする、請求項６乃至１０のいずれか一項に記載の流体判別装置付タンク。
【請求項１２】
前記突出開口形成部材は、前記検知部の位置より上まで延びていることを特徴とする、請求項１１に記載の流体判別装置付タンク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−１１７１５７（Ｐ２０１０−１１７１５７Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８８７２０（Ｐ２００８−２８８７２０）
【出願日】平成２０年１１月１１日（２００８．１１．１１）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１１日（２００８．１１．１１）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
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