液体状態検知装置
【課題】発熱抵抗体に通電し濃度値を検出する過程において別途得た出力を用い、液体の静止状態の判定を行うことができる液体状態検知装置を提供する。
【解決手段】通電開始後（１０ｍｓｅｃ後）および一定時間後（７００ｍｓｅｃ後）に測定した発熱抵抗体の電圧値の差分値ΔＶｍｎから濃度換算値Ｃｎを求める。その一定時間が経過するより短い判定時間後（５００ｍｓｅｃ後）に測定した電圧値と、通電開始後の電圧値との差分値ΔＶｍｐから濃度換算値Ｃｐを求め、両者の差分値を濃度変動幅として算出する（Ｓ１０２）。この値が静止状態の基準として予め決定された閾値Ｋよりも大きければ、尿素水溶液が静止状態にないと判定する（Ｓ１１１）。静止状態にない場合、尿素水溶液の異常状態が検出されても、異常状態であるとの判定を下すまで異常状態の検出の機会（回数）を増やせば、判定の信頼性が高まる。
【解決手段】通電開始後（１０ｍｓｅｃ後）および一定時間後（７００ｍｓｅｃ後）に測定した発熱抵抗体の電圧値の差分値ΔＶｍｎから濃度換算値Ｃｎを求める。その一定時間が経過するより短い判定時間後（５００ｍｓｅｃ後）に測定した電圧値と、通電開始後の電圧値との差分値ΔＶｍｐから濃度換算値Ｃｐを求め、両者の差分値を濃度変動幅として算出する（Ｓ１０２）。この値が静止状態の基準として予め決定された閾値Ｋよりも大きければ、尿素水溶液が静止状態にないと判定する（Ｓ１１１）。静止状態にない場合、尿素水溶液の異常状態が検出されても、異常状態であるとの判定を下すまで異常状態の検出の機会（回数）を増やせば、判定の信頼性が高まる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体収容容器内に収容される液体の濃度を検知する液体状態検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばディーゼル自動車から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を無害なガスに還元する排ガス浄化装置にＮＯｘ選択還元（ＳＣＲ）触媒を用いる場合があるが、その還元剤として尿素水溶液が用いられる。この還元反応を効率よく行うには、尿素濃度が３２．５ｗｔ％の尿素水溶液を用いるとよいことが知られている。しかし、自動車に搭載される尿素水タンクに収容される尿素水溶液は経時変化などにより、その尿素濃度に変化を生ずる場合がある。一方で、尿素水タンクに誤って異種液体あるいは水が混入される可能性もある。こうしたことから尿素水溶液の尿素濃度を管理できるように、尿素濃度を検出するための濃度センサが尿素水タンクに取り付けられ、濃度検出が行われている。
【０００３】
ところで、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度により、熱伝導率に差異が生ずることが知られている。そこで、温度に比例して抵抗値の変化する２つの感温体（センサ素子）を並列に設けた濃度センサを尿素水タンクに取り付け、一方の感温体を通電により発熱させる。そして他方の感温体への熱伝導の際に尿素水溶液の濃度による影響を与えれば、測定した両者の抵抗値の差異から尿素水溶液の尿素濃度を検出することができる（例えば、特許文献１参照）。このとき検出した尿素濃度が正常な濃度範囲になければ、尿素水タンクに異種液体あるいは水が混入されたとの判断や、尿素水溶液が空であるとの判断等の異常判断を下すことができる。
【０００４】
一方、ディーゼル自動車の走行に伴い、車体が振動して尿素水タンクに収容される尿素水溶液に揺れや攪拌が生ずる場合がある。特許文献１の濃度センサにおいて、尿素水溶液の流れ（揺れや攪拌によって生じる流れ）により尿素水溶液の濃度ムラが生じたり、センサ素子の熱が奪われてセンサ素子の抵抗値が尿素濃度に比例しなくなると、検出した尿素濃度が本来の値とは大きく異なる値を示す虞がある。このため、特許文献１では、ディーゼル自動車の走行状態（具体的には車速）に基づき尿素水溶液が静止状態にあるか否かを判断し、静止状態になければ誤検出の可能性があるとして、静止状態にある場合とは異なる重み付けを行って濃度異常を判定している。
【特許文献１】特許第３６８６６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、尿素水タンク内の尿素水溶液が静止状態にあるか否かの判定をディーゼル自動車の車速に基づく予測により行っているため、尿素水溶液の揺れ等による流れ具合の実態とは異なる場合があり、濃度異常の判定を正確に行うことができないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、発熱抵抗体に通電し濃度値を検出する過程において別途得た出力を用い、液体の静止状態の判定を行うことができる液体状態検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の液体状態検知装置は、通電によって発熱する発熱抵抗体を有すると共に、液体を収容する液体収容容器内に配置される検出素子を備え、前記発熱抵抗体への通電開始後に取得される前記発熱抵抗体の第１抵抗値に対応した第１対応値と、前記発熱抵抗体への所定の検出時間通電後に取得される前記発熱抵抗体の第２抵抗値に対応した第２対応値との差分を第１差分値として算出し、その第１差分値に対応した前記液体に含まれる特定成分の第１濃度値を求める液体状態検知装置であって、前記第１差分値および前記第１濃度値の少なくとも一方の値に基づいて、前記液体が特定の異常状態にあるか否かを判定する異常判定手段と、前記発熱抵抗体への通電開始後、前記検出時間より短い所定の判定時間経過後に前記発熱抵抗体の第３抵抗値に対応した第３対応値を取得し、前記第３対応値と前記第１対応値との差分を第２差分値として算出し、その第２差分値に対応した前記液体に含まれる特定成分の第２濃度値を求める判定濃度取得手段と、前記第１濃度値と前記第２濃度値との差分を濃度差分値として算出する濃度差分値算出手段と、前記濃度差分値算出手段にて算出された前記濃度差分値に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定する静止状態判定手段とを備え、前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明の液体状態検知装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記第１差分値および前記第１濃度値の少なくとも一方の値と前記液体に関する前記特定の異常状態に対応して設定された閾値とを比較して、前記液体が前記特定の異常状態にあるか否かを暫定的に検出する異常検出手段と、前記異常検出手段にて前記液体が前記特定の異常状態にあると検出される毎に所定のカウント値ずつ異常カウント値を加算するカウンタ手段と、前記静止状態判定手段によって前記液体が静止状態にあると判定された場合と前記液体が静止状態にないと判定された場合とで、前記所定のカウント値および前記異常判定手段の判定基準である異常確定値の少なくとも一方の値を異なる値に設定する設定値変更手段とを備え、前記異常判定手段は、前記カウンタ手段にて加算される前記異常カウント値が前記異常確定値に達したときに、前記液体が前記特定の異常状態にあると判定するものであり、前記設定値変更手段により前記所定のカウント値および前記異常確定値の少なくとも一方の値の設定が変更されることによって、前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明の液体状態検知装置は、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、前記静止状態判定手段は、前記濃度差分値が予め設定された液体揺れ判定値より大きかった場合に、前記液体が静止状態にないと判定することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明の液体状態検知装置は、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、前記液体収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じた信号を出力するレベル検知部を備えており、前記静止状態判定手段は、前記濃度差分値と前記レベル検知部からの信号に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る発明の液体状態検知装置は、通電によって発熱する発熱抵抗体を有すると共に、液体を収容する液体収容容器内に配置される検出素子を備え、前記発熱抵抗体への通電開始後に取得される前記発熱抵抗体の第１抵抗値に対応した第１対応値と、前記発熱抵抗体への所定の検出時間通電後に取得される前記発熱抵抗体の第２抵抗値に対応した第２対応値との差分を第１差分値として算出し、その第１差分値に対応した前記液体に含まれる特定成分の第１濃度値を求める液体状態検知装置であって、前記第１差分値および前記第１濃度値の少なくとも一方の値に基づいて、前記液体が前記特定の異常状態にあるか否かを判定する異常判定手段と、前記発熱抵抗体への通電開始後、前記検出時間より短い所定の判定時間経過後に前記発熱抵抗体の第３抵抗値に対応した第３対応値を取得し、前記第３対応値と前記第１対応値との差分を第２差分値として算出する差分値算出手段と、前記第１差分値と前記第２差分値との差分を判定差分値として算出する判定差分値算出手段と、前記判定差分値算出手段にて算出された前記判定差分値に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定する静止状態判定手段とを備え、前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に係る発明の液体状態検知装置は、請求項５に記載の発明の構成に加え、前記第１差分値および前記第１濃度値の少なくとも一方の値と前記液体に関する特定の異常状態に対応して設定された閾値とを比較して、前記液体が前記特定の異常状態にあるか否かを暫定的に検出する異常検出手段と、前記異常検出手段にて前記液体が前記特定の異常状態にあると検出される毎に所定のカウント値ずつ異常カウント値を加算するカウンタ手段と、前記静止状態判定手段によって前記液体が静止状態にあると判定された場合と前記液体が静止状態にないと判定された場合とで、前記所定のカウント値および前記異常判定手段の判定基準である異常確定値の少なくとも一方の値を異なる値に設定する設定値変更手段とを備え、前記異常判定手段は、前記カウンタ手段にて加算される前記異常カウント値が異常確定値に達したときに、前記液体が前記特定の異常状態にあると判定するものであり、前記設定値変更手段により前記所定のカウント値および前記異常確定値の少なくとも一方の値の設定が変更されることによって、前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る発明の液体状態検知装置は、請求項５または６に記載の発明の構成に加え、前記静止状態判定手段は、前記判定差分値が予め設定された液体揺れ判定値より大きかった場合に、前記液体が静止状態にないと判定することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に係る発明の液体状態検知装置は、請求項５または６に記載の発明の構成に加え、前記液体収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じた信号を出力するレベル検知部を備えており、前記静止状態判定手段は、前記判定差分値と前記レベル検知部からの信号に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に係る発明の液体状態検知装置は、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記異常判定手段によって、前記液体が前記特定の異常状態にあると判定された場合に、外部回路に異常を報知する報知手段を備えている。
【００１６】
また、請求項１０に係る発明の液体状態検知装置は、請求項４または８に記載の発明の構成に加え、前記レベル検知部は、長手方向に延びる第１電極および第２電極を有し、前記第１電極と前記第２電極との間で前記液体収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じて静電容量が変化するコンデンサを形成するものであり、前記レベル検知部を前記液体収容容器に取り付け、前記液体収容容器を使用に供する姿勢に設置して前記液体を収容したとき、前記検出素子は、自身の少なくとも一部を前記レベル検知部の前記液体のレベル低下方向側を向く先端よりも先端側に位置させると共に、前記レベル検知部に絶縁された状態で一体化されていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１１に係る発明の液体状態検知装置は、請求項１乃至１０のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記液体に関する特定の異常状態は、前記液体収容容器内において前記液体が空である状態、前記液体収容容器内へ異種液体が混入された状態、前記液体に含まれる特定成分の濃度が異常とされる状態のうちの１つの状態であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２に係る発明の液体状態検知装置は、請求項１乃至１１のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記液体は尿素水溶液であって、前記特定成分は尿素であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
液体に含まれる特定成分の濃度によって液体の熱伝導率が異なることから、発熱抵抗体を用いてその周囲の液体を一定時間加熱した場合、濃度の異なる液体では温度上昇率が異なることとなる。そこで請求項１に係る発明の液体状態検知装置では、発熱抵抗体に検出時間通電を行い、発熱抵抗体への通電開始後の第１抵抗値に対応した第１対応値と、検出時間通電後の第２抵抗値に対応した第２対応値との第１差分値に基づき、発熱抵抗体の温度上昇の度合いを捉えることで、液体に含まれる特定成分の濃度値（第１濃度値）を求めることができる。その第１濃度値を求める過程において、検出時間よりも短い判定時間の経過後に第３抵抗値を取得し、その第３抵抗値に対応した第３対応値と、第１対応値との第２差分値に基づき第２濃度値を求める。そして、第１濃度値と第２濃度値との差分（濃度差分値）を算出すれば、判定時間から検出時間までの間の濃度値の変動の度合いが分かり、この濃度差分値に基づいて、液体が静止状態にあるか否かを判定することができる。これは、液体収容容器内に、ある濃度の液体が収容されている場合、第１濃度値と第２濃度値とは、液体が静止していればそれ程かけ離れた値を示すことはないが、液体が静止状態になく、特に検出素子の周囲の液体に流れが生ずると、液体中の特定成分の濃度にムラが生じたりし、第１濃度値と第２濃度値とが大きくかけ離れた値を示すという本願の発明者等の検討結果に基づくものである。よって濃度差分値が小さいほど液体の揺れが小さく、より静止状態に近いと言える。静止状態の判定を行うにあたり、本発明では、検出される液体の濃度値の変動具合から直接的に静止状態を判定するようにしたので、その判定結果に対する信頼性が高い。
【００２０】
なお、第１対応値としては、発熱抵抗体の第１抵抗値に対応した値であればよく、具体的には電圧値や電流値、温度換算値等を挙げることができる。また、第２対応値および第２対応値についても同様に、それぞれ発熱抵抗体の第２抵抗値、第３対応値に対応した値であればよい。ただし、請求項１に係る発明（後述する請求項４に係る発明）では、第２対応値と第１対応値との差分値および第３対応値と第１対応値との差分値をそれぞれ求める必要があるため、例えば、第１対応値を電圧値とする場合には、第２対応値や第３対応値も同様に電圧値とする必要がある。
【００２１】
また、第１対応値を取得するタイミングとしては、発熱抵抗体への通電開始後、発熱抵抗体自身の温度が周囲の液体の温度とほぼ同一である期間内に取得すればよく、具体的には、発熱抵抗体への通電開始後１００ｍｓｅｃ以内に第１対応値を取得すればよい。なお、発熱抵抗体への通電の開始時においては、発熱抵抗体に通電される電流が安定し難い傾向があるため、発熱抵抗体への通電開始後、２ｍｓｅｃを経過し１００ｍｓｅｃ以内（より望ましくは５０ｍｓｅｃ以内）に、第１対応値を取得することが好ましい。
【００２２】
ところで、第１差分値および第１濃度値の少なくとも一方の値を用いれば、液体が特定の異常状態にあるか否かを判定することが可能である。具体的にはこの値を液体に関する特定の異常状態に対応して設定された閾値と比較すればよいが、上記のように液体が静止状態にないと液体中の特定成分の濃度にムラが生ずる場合があり、異常状態が生じたと誤判定されてしまう虞がある。そこで、静止状態の判定結果を液体の特定の異常状態の判定処理に反映させれば、異常状態の判定精度を高めることができる。
【００２３】
このように、静止状態の判定結果を液体の特定の異常状態の判定処理に反映させる方法としては、請求項２に係る発明のように、静止状態にある場合と静止状態にない場合とで液体の特定の異常状態が検出された場合に加算するカウント値や、そのカウント値と比較して異常状態の判定を行う基準となる異常確定値の少なくとも一方の値を異なる値に設定し、液体の異常状態の判定において液体の静止状態の判定結果に基づいた重み付けを行うとよい。このようにすれば、液体中の特定成分の濃度に異常が検出されても、直ちに異常状態と判定されることがない。従って、液体が静止状態にない場合であれば、液体が特定の異常状態にあると判定するまでに行う異常状態の検出機会を増やすことができるので、異常状態の判定の信頼性を高めることができる。また、その他の方法として、液体が静止状態にないと判定された場合に特定の異常状態の判定を中断し、再び静止状態となった場合に特定の異常状態の判定を再開してもよいし、これと上記の方法とを組み合わせてもよい。
【００２４】
そして、上記のように静止状態の判定を行うにあたり、濃度差分値として、判定時間から検出時間までの間の濃度値の変動の度合いを数値として表すことができるので、請求項３に係る発明のように、予め揺れ判定値を設定しておき、濃度差分値と比較すれば、正確に静止状態の判定を行うことができる。
【００２５】
さらに、請求項４に係る発明では、液体収容容器内で液体が静止状態にあるか否かの判定を、液体のレベルを検知することができるレベル検知部からの信号をも用いて行うこととしている。つまり、液体収容容器内での液体の状態を、そのレベルの変動から直接的に検知することができるため、液体の静止状態の判定をより精度よく行うことができる。なお、静止状態の判定は、所定の期間内に複数回取得したレベル検知部からの信号の最大値と最小値との差、すなわち液面の上下動の差の大きさにより判定すればよい。
【００２６】
また、請求項５に係る発明のように、第１差分値および第２差分値を利用して、それらの差分を判定差分値として算出し、この判定差分値に基づいて液体の静止状態の判定を行ってもよい。なぜなら、液体収容容器内に、ある濃度の液体が収容されている場合、第１差分値と第２差分値とは、液体が静止していればそれ程かけ離れた値を示すことはないが、液体が静止状態になく、特に検出素子の周囲の液体に流れが生ずると、液体中の特定成分の濃度にムラが生じたりし、第１差分値と第２差分値とが大きくかけ離れた値を示すからである。これにより、請求項１と同様の効果を得ることができる。そしてこのような場合においても、静止状態の判定結果を液体の特定の異常状態の判定処理に反映させれば、異常状態の判定精度を高めることができることは請求項１と同様である。その方法として、請求項６に係る発明のように、請求項２と同様の方法を採用することで、液体中の特定成分の濃度に異常が検出されても直ちに異常状態と判定されることがなく、異常状態の判定の信頼性を高めることができる。
【００２７】
そして、請求項７に係る発明のように、請求項３に係る発明と同様に、予め設定した揺れ判定値を判定差分値と比較すれば、正確に静止状態の判定を行うことができる。
【００２８】
さらに、請求項８に係る発明のように、請求項４に係る発明と同様に、レベル検知部からの信号に基づく液体の静止状態の判定も行えば、より精度のよい静止状態の判定を行うことができる。
【００２９】
また、請求項９に係る発明では、液体が特定の異常状態にあると判定された場合にのみ、外部回路に対して異常を報知することができる。つまり、液体の一時的な異常状態が内部で検出されても、それが継続的な異常状態でない限り、液体に特定の異常状態が生じたと判定されることがない。このため、外部回路に対し信頼性の高い異常状態の報知を行うことができる。
【００３０】
また、請求項１０に係る発明では、液体のレベルを検知するレベル検知部と、液体の濃度を検出する検出素子とを絶縁した状態で一体化させている。この構成により、液体のレベルを検知する装置と、液体の濃度を検出する装置とを別体にしてそれぞれ液体収容容器内に配置させた場合と比べ、液体状態検知装置の液体収容容器内に占める容積を相対的に小さくすることができ、液体収容容器内に収容可能な液体の最大量を増やすことができる。さらに、液体状態検知装置を液体収容容器に取り付けるための取付部の配設が一箇所で済むため、液体収容容器と取付部との間の気密性や水密性の維持を行うための構成を簡易なものとすることができる。また、検出素子の少なくとも一部は、レベル検知部のうち液体のレベル低下方向側を向く先端よりも先端側に位置されているので、液体のレベルが低下しても液体に浸漬された状態を長めに維持することができ、液体の濃度の検知を安定して行うことができる。
【００３１】
また、請求項１１に係る発明のように、液体に関する特定の異常状態としては、液体収容容器内において液体が空である状態、液体収容容器内へ異種液体が混入された状態、液体に含まれる特定成分の濃度が異常とされる状態のうちの１つの状態を挙げることができる。
【００３２】
また、請求項１２に係る発明では、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度に関連した信号を検出素子より出力させることで、尿素水溶液に関する特定の異常状態の検出および判定を精度よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を具体化した液体状態検知装置の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１，図２を参照して、液体状態検知装置の一例としての液体状態検知センサ１００の構造について説明する。図１は、液体状態検知センサ１００の一部切欠縦断面図である。図２は、セラミックヒータ１１０のヒータパターン１１５を示す模式図である。なお、液体状態検知センサ１００においてレベル検知部７０（外筒電極１０および内部電極２０から構成されるコンデンサ）の長手方向を軸線Ｏ方向とし、液体性状検知部３０が設けられる側を先端側、取付部４０が設けられる側を後端側とする。なお、外筒電極１０および内部電極２０が、それぞれ、本発明における「第１電極」および「第２電極」に相当する。
【００３４】
本実施の形態の液体状態検知センサ１００は、ディーゼル自動車の排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元に使用される尿素水溶液の状態、つまりは尿素水溶液のレベル（液位）、温度、およびその溶液に含まれる特定成分としての尿素の濃度を検出するためのセンサである。図１に示すように、液体状態検知センサ１００は、円筒形状を有する外筒電極１０、およびその外筒電極１０の内部にて外筒電極１０の軸線Ｏ方向に沿って設けられた円筒状の内部電極２０から構成されるレベル検知部７０と、内部電極２０の先端側に設けられた液体性状検知部３０と、液体状態検知センサ１００を尿素水タンク９８（図３参照）に取り付けるための取付部４０とを備えて構成される。
【００３５】
外筒電極１０は金属材料からなり、軸線Ｏ方向に延びる長細い円筒形状を有する。外筒電極１０の外周上にて周方向に等間隔となる３本の母線上には、各母線に沿ってそれぞれ複数の細幅のスリット１５が断続的に開口されている。また、外筒電極１０の先端部１１において、上記スリット１５が形成された各母線上には、後述する内部電極２０との間に介在されるゴムブッシュ８０の抜け防止のための開口部１６がそれぞれ設けられている。さらに、外筒電極１０の後端側の基端部１２に近い位置で、スリット１５が形成された各母線とは異なる母線上には、１つの空気抜孔１９が形成されている。また、外筒電極１０の先端部１１は、後述する液体性状検知部３０のセラミックヒータ１１０の径方向周囲を、そのセラミックヒータ１１０を覆って保護するプロテクタ１３０ごと包囲するように、開口部１６の位置よりさらに軸線Ｏ方向先端側に延長されている。そして最先端部（図中最下部）は開口されており、液体性状検知部３０を構成するプロテクタ１３０が開口側から視認可能な状態となっている。
【００３６】
次に、外筒電極１０は、基端部１２が金属製の取付部４０の電極支持部４１の外周に係合した状態で溶接されている。取付部４０は液体収容容器としての尿素水タンク９８に液体状態検知センサ１００を固定するための台座として機能し、取り付けボルトを挿通するための取り付け孔（図示外）が鍔部４２に形成されている。また、取付部４０の鍔部４２を挟んで電極支持部４１の反対側には、後述する尿素水溶液のレベル、温度、尿素濃度などを検出するための回路や、図示外の外部回路（例えば自動車のエンジン制御装置（ＥＣＵ））との電気的な接続を行うための入出力回路等が搭載された回路基板６０などを収容する収容部４３が形成されている。なお、この取付部４０を介し、外筒電極１０は接地されている。
【００３７】
回路基板６０は、収容部４３の内壁面の四隅より突出する基板載置部（図示外）上に載置されている。収容部４３はカバー４５に覆われ保護されており、そのカバー４５は、鍔部４２に固定されている。また、カバー４５の側面にはコネクタ６２が固定されており、コネクタ６２の接続端子（図示外）と回路基板６０上のパターン（後述する入出力回路部２９０）とが配線ケーブル６１によって接続されている。このコネクタ６２を介し、回路基板６０とＥＣＵとの接続が行われる。
【００３８】
取付部４０の電極支持部４１には収容部４３内に貫通する孔４６が開口されており、この孔４６内に、内部電極２０の基端部２２が挿通されている。本実施の形態の内部電極２０は軸線Ｏ方向に延びる長細い円筒形状をした金属材料からなる。この内部電極２０の外周面上には、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ等のフッ素系樹脂やエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などからなる絶縁被膜２３が形成されている。絶縁被膜２３は、このような樹脂をディッピングもしくは静電粉体塗装により内部電極２０の外表面上に塗布し、熱処理することにより、樹脂コーティング層の形態で形成される。この内部電極２０と外筒電極１０との間で、尿素水溶液のレベルに応じて静電容量が変化するコンデンサを形成してなるレベル検知部７０が構成されている。
【００３９】
内部電極２０の軸線Ｏ方向後端側の基端部２２には、内部電極２０を取付部４０に固定するためのパイプガイド５５とインナーケース５０が係合されている。パイプガイド５５は、内部電極２０の基端部２２の端縁寄りに接合された環状のガイド部材である。インナーケース５０は内部電極２０と外筒電極１０とが確実に絶縁されるように内部電極２０を位置決め支持する鍔付き筒状の樹脂製部材であり、先端側が取付部４０の電極支持部４１の孔４６に係合する。インナーケース５０には径方向外側に向かって突出する鍔部５１が形成されており、インナーケース５０が電極支持部４１に係合される際には、収容部４３側から電極支持部４１の孔４６に挿通される。そして、鍔部５１が収容部４３内の底面に当接することで、インナーケース５０が孔４６内を通り抜けることが防止される。また、内部電極２０は、収容部４３側からインナーケース５０の内側に挿通されるが、パイプガイド５５が鍔部５１に当接することで、インナーケース５０からの脱落が防止される。
【００４０】
さらに、インナーケース５０の外周と内周とには、それぞれ、Ｏリング５３とＯリング５４とが設けられている。Ｏリング５３は、インナーケース５０の外周と取付部４０の孔４６との間の隙間を密閉し、Ｏリング５４は、インナーケース５０の内周と内部電極２０の基端部２２の外周との間の隙間を密閉している。これにより、液体状態検知センサ１００が尿素水タンク９８（図３参照）に取り付けられた際に、尿素水タンク９８の内部と外部とが収容部４３を介して連通しないように、その水密性および気密性が保たれる。なお、取付部４０の鍔部４２の先端側の面には図示外の板状のシール部材が装着され、液体状態検知センサ１００を尿素水タンク９８に取り付けた際に、鍔部４２と尿素水タンクとの間の水密性および気密性が保たれるようになっている。
【００４１】
そして、内部電極２０の取付部４０への組み付けの際には、２枚の押さえ板５６，５７によって、パイプガイド５５がインナーケース５０の鍔部５１に対して押圧される。絶縁性の押さえ板５６は、パイプガイド５５との間に押さえ板５７を挟み、パイプガイド５５を押圧した状態で、ネジ５８によって収容部４３内に固定される。これにより、パイプガイド５５に接合された内部電極２０が電極支持部４１に固定されることとなる。押さえ板５６，５７には中央に孔５９が開口されており、内部電極２０の電極引出線５２と、後述するセラミックヒータ１１０との電気的な接続を行う２本のリード線９０（図１では一方のリード線９０のみを表示している。）を内包する２芯のケーブル９１とが挿通され、それぞれ回路基板６０上のパターンに電気的に接続されている。回路基板６０のグランド側の電極（図示外）は取付部４０に接続されており、これにより、取付部４０に溶接された外筒電極１０がグランド側に電気的に接続される。
【００４２】
次に、内部電極２０の先端部２１に設けられた液体性状検知部３０は、本実施の形態では尿素水溶液の温度および含有される尿素の濃度の検出を行う検知素子としてのセラミックヒータ１１０と、セラミックヒータ１１０を支持すると共に、内部電極２０の先端部２１に装着される絶縁性樹脂製のホルダ１２０と、ホルダ１２０から露出されたセラミックヒータ１１０の周囲を覆って保護するプロテクタ１３０とを備えて構成される。
【００４３】
図２に示すように、セラミックヒータ１１０は、絶縁性セラミックからなる板状のセラミック基体１１１上にＰｔを主体とするヒータパターン１１５を形成し、対となるセラミック基体（図示せず）で挟んだ状態でヒータパターン１１５を埋設した状態で形成したものである。発熱抵抗体１１４を構成するパターンの断面積を、電圧印加のための両極となるリード部１１２，１１３のパターンよりも小さくするようにして、通電時、主に発熱抵抗体１１４において発熱が行われるようにしている。また、リード部１１２，１１３の両端には、それぞれセラミック基体１１１の表面に貫通するスルーホール（図示外）が設けられており、２本のリード線９０との接続を中継する２つのコネクタ１１９（図１では共に一方のみを表示している。）のそれぞれと電気的に接続されている。なお、セラミックヒータ１１０が、本発明における「検出素子」に相当する。
【００４４】
次に、図１に示すように、セラミックヒータ１１０を支持するホルダ１２０は、外径が段違い状２段に構成された円筒形状を有し、小径となる先端側にて、発熱抵抗体１１４の埋設された側（図２参照）を露出した状態のセラミックヒータ１１０を、接着剤からなる固定部材１２５，１２６で固定している。そして大径側となる後端側が内部電極２０の先端部２１に装着されており、その内部電極２０の外周面とホルダ１２０の内周面との間にシールリング１４０が介在され、内部電極２０の内部の水密性および気密性が確保されている。
【００４５】
ところで、ホルダ１２０の装着前に、セラミックヒータ１１０のコネクタ１１９にはケーブル９１の２本のリード線９０の芯線がそれぞれ加締めまたは半田付けにより接合される。さらに絶縁性の保護部材９５により、コネクタ１１９とリード線９０とが接合部位ごと覆われ保護される。そして、２つのリード線９０は筒形状の内部電極２０内を挿通され、上記回路基板６０に接続されている。
【００４６】
次に、プロテクタ１３０は、有底円筒形状に形成された金属製の保護部材である。開口側がホルダ１２０の小径部分の外周に嵌合されている。また、プロテクタ１３０の外周上には液体流通孔（図示外）が開口されており、プロテクタ１３０の内外での尿素水溶液の交換が行われる。
【００４７】
そして、このような構成の液体性状検知部３０は、内部電極２０の先端部２１にホルダ１２０を介し装着され、さらにゴムブッシュ８０によって、外筒電極１０内で弾性的に支持される。ゴムブッシュ８０は円筒形状を有し、その外周面上に形成された突起部８７が、外筒電極１０の開口部１６に係合されて固定される。また、ゴムブッシュ８０の外周面と内周面とのそれぞれには、軸線Ｏ方向に沿った複数の溝（図示外）が溝設されている。液体状態検知センサ１００が尿素水タンク９８に取り付けられた際に、この溝を介し、ゴムブッシュ８０の先端側に流入する尿素水溶液と、後端側に流入する尿素水溶液との液交換や気泡抜きが行われる。このゴムブッシュ８０により、液体性状検知部３０とレベル検知部７０とが絶縁された状態で一体に構成されている。
【００４８】
次に、図３および図４を参照して、液体状態検知センサ１００の電気的な構成について説明する。図３は、液体状態検知センサ１００の電気的な構成を示すブロック図である。図４は、ＲＡＭ３００の記憶エリアの概念的な構成を示す図である。
【００４９】
図３に示すように、液体状態検知センサ１００は液体収容容器としての尿素水タンク９８に取り付けられ、一対の電極（外筒電極１０および内部電極２０）を備えたレベル検知部７０と、発熱抵抗体１１４が埋設されたセラミックヒータ１１０を備えた液体性状検知部３０とが、尿素水タンク９８に収容された状態検知対象の液体としての尿素水溶液に浸漬される。液体状態検知センサ１００は、回路基板６０上にマイクロコンピュータ２２０を搭載し、レベル検知部７０の制御を行うレベル検知回路部２５０と、液体性状検知部３０の制御を行う液体性状検知回路部２８０と、ＥＣＵとの通信を行う入出力回路部２９０とが接続されている。
【００５０】
マイクロコンピュータ２２０は公知の構成からなるＣＰＵ２２１，ＲＯＭ２２２，ＲＡＭ３００を備える。ＣＰＵ２２１は液体状態検知センサ１００の制御を司る。ＲＯＭ２２２には図示外の各種記憶エリアが設けられ、後述する状態検知プログラムや（１）〜（５）の式、各種変数の初期値、閾値等が所定の記憶エリアに記憶されている。同様に、ＲＡＭ３００にも後述する図４に示す各種記憶エリアが設けられており、状態検知プログラムの実行時にはプログラムの一部や各種変数、タイマーカウント値などが一時的に記憶される。
【００５１】
入出力回路部２９０は、液体状態検知センサ１００とＥＣＵとの間での信号の入出力を行うため、通信プロトコルの制御を行う。また、レベル検知回路部２５０は、マイクロコンピュータ２２０の指示に基づき、レベル検知部７０の外筒電極１０と内部電極２０との間に交流電圧を印加し、レベル検知部７０をなすコンデンサを流れた電流を電圧変換し、さらにＡ／Ｄ変換を行ってマイクロコンピュータ２２０に出力する回路部である。
【００５２】
次に、液体性状検知回路部２８０は、マイクロコンピュータ２２０の指示に基づき、液体性状検知部３０のセラミックヒータ１１０に定電流を流し、発熱抵抗体１１４の両端に発生する検出電圧をマイクロコンピュータ２２０に出力する回路部である。液体性状検知回路部２８０は、差動増幅回路部２３０、定電流出力部２４０、スイッチ２６０から構成される。
【００５３】
定電流出力部２４０は、発熱抵抗体１１４に流す定電流を出力する。スイッチ２６０は、発熱抵抗体１１４への通電経路上に設けられ、マイクロコンピュータ２２０の制御に従ってスイッチの開閉を行う。差動増幅回路部２３０は、発熱抵抗体１１４の一端に現れる電位Ｐｉｎと他端に現れる電位Ｐｏｕｔとの差分を検出電圧としてマイクロコンピュータ２２０に出力する。
【００５４】
次に、ＲＡＭ３００の記憶エリアについて説明する。図４に示すように、ＲＡＭ３００には、レベル変動値記憶エリア３０１、電圧値記憶エリア３０２、電圧差分値記憶エリア３０３、正常電圧差分値記憶エリア３０４、濃度換算値記憶エリア３０５、タイマーカウント値記憶エリア３０６、フラグ記憶エリア３０７、カウンタ値記憶エリア３０８等が設けられている。
【００５５】
レベル変動値記憶エリア３０１には、レベル検知部７０からの出力がレベル検知回路部２５０においてＡ／Ｄ変換された、尿素水溶液のレベルを示す検出値（Ａ／Ｄ変換値）が記憶される。また、液体性状検知部３０の出力（すなわち電位Ｐｉｎと電位Ｐｏｕｔとの差分）が検出電圧として差動増幅回路部２３０を介しマイクロコンピュータ２２０に入力されるが、電圧値記憶エリア３０２には、尿素濃度測定開始後、１０ｍｓｅｃ後の電圧値Ｖｍ、５００ｍｓｅｃ後の電圧値Ｖｐおよび７００ｍｓｅｃ後の電圧値Ｖｎが記憶される。なお、電圧値Ｖｍの記憶エリアには５つの記憶エリアが設けられており、後述する状態検知プログラムに従って繰り返し検出される電圧値のうち最新の５回分の電圧値が記憶され、それ以前に検出された電圧値は破棄される。
【００５６】
電圧差分値記憶エリア３０３には、電圧値記憶エリア３０２に記憶された最新の電圧値Ｖｍと電圧値Ｖｎとの差分値ΔＶｍｎと、最新の電圧値Ｖｍと電圧値Ｖｐとの差分値ΔＶｍｐとが記憶される。正常電圧差分値記憶エリア３０４には、状態検知プログラムにおいて、検出された尿素水溶液の濃度に異常がないと判断された際の電圧差分値ΔＶｍｎが記憶される。この正常電圧差分値記憶エリア３０４にも５つの記憶エリアが設けられており、上記同様、最新の５回分の電圧差分値ΔＶｍｎが記憶される。濃度換算値記憶エリア３０５には、電圧差分値ΔＶｍｎ，ΔＶｍｐそれぞれから算出された濃度換算値Ｃｎ，Ｃｐが記憶される。この濃度換算値Ｃｎの記憶エリアには２つの記憶エリアが設けられており、最新の２回分の濃度換算値Ｃｎが記憶され、それ以前に算出された濃度換算値は破棄される。
【００５７】
タイマーカウント値記憶エリア３０６には、状態検知プログラムで使用される２種のタイマーＴ１，Ｔ２の初期値の記憶エリアが設けられており、タイマーのリセット時に、別途実行されるタイマープログラム（図示外）のカウント値が記憶される。なお、後述する状態検知プログラムにおいて、所定の時間（例えば１ｓｅｃ）の経過の確認が行われる場合には、リセット時に記憶されたタイマーＴ１，Ｔ２の初期値と、その時点でのタイマープログラムのカウント値との差が、上記所定の時間に相当する値よりも大きいか否かを判断することによって行われる。
【００５８】
フラグ記憶エリア３０７には、状態検知プログラムで使用される正常検知フラグおよび静止状態フラグの値が記憶される。カウンタ値記憶エリアには、濃度異常カウンタ、空焚きカウンタおよび異種液体カウンタそれぞれのカウント値が記憶される。
【００５９】
また、ＲＡＭ３００には図示外の各種記憶エリアが設けられており、上記各パラメータを使用する状態検知プログラムも、所定の記憶エリアに読みこまれて実行される。
【００６０】
次に、本実施の形態の液体状態検知センサ１００により、尿素水溶液のレベル、温度および尿素濃度を検知する原理について説明する。まず、図５を参照し、レベル検知部７０において尿素水溶液のレベルを検知する原理について説明する。図５は、外筒電極１０と内部電極２０とのギャップ間に満たされた尿素水溶液の水面近傍の拡大断面図である。
【００６１】
液体状態検知センサ１００（図１参照）は、尿素水溶液を収容した尿素水タンク９８（図３参照）に、その底壁側に外筒電極１０および内部電極２０の先端側を向けた状態で組み付けられる。つまり液体状態検知センサ１００のレベル検知部７０は、尿素水タンク９８内で容量の変化する尿素水溶液の変位方向（尿素水溶液のレベルの高低方向）を軸線Ｏ方向とし、外筒電極１０および内部電極２０の先端側が尿素水溶液の容量の少ない側（低レベル側）となるように、尿素水タンク９８に組み付けられる。そして、外筒電極１０と内部電極２０とのギャップ間の静電容量を測定し、両者間に存在する尿素水溶液が軸線Ｏ方向においてどれだけのレベルまで存在しているか検知している。これは周知のように、径方向の電位の異なる２点間において、その径の差が小さくなるほど静電容量の大きさが大きくなることに基づく。
【００６２】
すなわち、図５に示すように、尿素水溶液で満たされていない部分においては、ギャップ間で電位差の生じる部位の距離は、外筒電極１０の内周面と絶縁被膜２３との間に介在する空気層の厚みに相当する距離（距離Ｙで示す）と、絶縁被膜２３の厚みに相当する距離（距離Ｚで示す）との合計の距離（距離Ｘで示す）となる。一方、尿素水溶液が満たされた部分において、ギャップ間で電位差の生じる部位の距離は、尿素水溶液が導電性を示すため外筒電極１０と尿素水溶液との電位がほぼ等しくなることから、絶縁被膜２３の厚みに相当する距離Ｚとなる。
【００６３】
換言すれば、尿素水溶液で満たされていない部分におけるギャップ間の静電容量は、電極間の距離がＹで空気を誘電体（不導体）とするコンデンサの静電容量と、電極間の距離がＺで絶縁被膜２３を誘電体とするコンデンサとを直列に接続したコンデンサの合成の静電容量といえる。また、尿素水溶液で満たされた部分におけるギャップ間の静電容量は、電極間の距離がＺで絶縁被膜２３を誘電体とするコンデンサの静電容量といえる。そして両者を並列に接続したコンデンサの静電容量が、レベル検知部７０全体の静電容量として測定されることとなる。
【００６４】
ここで距離Ｚと比べ距離Ｙは大きく構成されているため、空気を誘電体とする電極間の単位当たりの静電容量は、絶縁被膜２３を誘電体とする電極間の単位当たりの静電容量よりも小さい。このため、尿素水溶液で満たされていない部分の静電容量の変化よりも尿素水溶液で満たされた部分の静電容量の変化の方が大きく、外筒電極１０および内部電極２０からなるコンデンサ全体としての静電容量は、尿素水溶液のレベルに比例する。
【００６５】
このような尿素水溶液のレベルの測定は、レベル検知回路部２５０を介してレベル検知部７０に接続されたマイクロコンピュータ２２０にて行われ、得られたレベル情報信号は、入出力回路部２９０から図示外のＥＣＵに対して出力される。
【００６６】
次に、図６〜図８を参照し、液体性状検知部３０を構成するセラミックヒータ１１０において、尿素水溶液の温度と、尿素水溶液に含まれる特定成分としての尿素の濃度を検出する原理について説明する。図６は、尿素濃度が３２．５ｗｔ％、温度が２５℃の尿素水溶液を例に、発熱抵抗体への定電流の通電を開始してから時間の経過と共に発熱抵抗体自身の温度上昇に伴い、その抵抗値に対応した電圧値が上昇する様子を示すグラフである。図７は、発熱抵抗体の電圧値変化ΔＶと尿素水溶液の尿素濃度とが比例関係にあり、かつ、温度依存性があることを示すグラフである。図８は、発熱抵抗体の電圧値変化ΔＶと尿素水溶液の尿素濃度との関係を、尿素水溶液の温度により補正したところ、補正された濃度（換算濃度）と尿素濃度とがほぼ一致することを示すグラフである。
【００６７】
通電後間もない時期の発熱抵抗体自身の温度は、発熱がまだ大きくなされていないため、その発熱抵抗体の周囲に存在する液体の温度とほぼ同一である。そして図６のグラフに示すように、発熱抵抗体へ定電流を流し始めた後（ただし、通電開始後、電流値が安定となるまで約１０ｍｓｅｃを要する。）より、時間の経過と共に発熱抵抗体自身の温度が連続的に上昇していくことが示される。
【００６８】
このことから、発熱抵抗体への通電後の抵抗値に対応した電圧値と、周囲に存在する尿素水溶液の温度との相関関係を予め確認しておけば、尿素水溶液の温度を測定することが可能である。以下に、発熱抵抗体への通電後の抵抗値と、その周囲に存在する尿素水溶液の温度との関係を表す式を示す。
ＲＴ＝Ｒ０（１＋α０Ｔ）・・・（１）
なお、ＲＴは、Ｔ℃における発熱抵抗体の抵抗値を示すが、発熱抵抗体への通電を開始した際において、発熱抵抗体の周囲の液体の温度もＴ℃である。また、Ｒ０は、０℃における発熱抵抗体の抵抗値（Ω）を示す。α０は、０℃基準の温度係数を示すが、発熱抵抗体を構成する材料によって決まるものである。従って、（１）の式から、発熱抵抗体の抵抗値が周囲の温度に比例することがわかる。
【００６９】
また、オームの法則より、
ＲＴ＝ＶＴ／Ｉ・・・（２）
で示されるが、発熱抵抗体には定電流が流されるため、電流値Ｉ（Ａ）は一定である。すなわち、発熱抵抗体の電圧値ＶＴ（本実施の形態では、差動増幅回路部２３０より出力される電圧値（Ｖ））は、（２）の式から抵抗値ＲＴ（Ω）に比例し、（１）の式から周囲の温度に比例することがわかる。
【００７０】
次に、発熱抵抗体への通電が継続された場合、発熱抵抗体自身の温度は周囲に存在する液体に奪われるが、それら液体の熱伝導率によって発熱抵抗体の奪われる熱量は異なる。つまり、周囲に存在する液体の熱伝導率に応じて発熱抵抗体の温度上昇率は異なってくる。また、液体に含まれる特定成分の濃度によって、液体の熱伝導率が異なることが知られている。このことから、発熱抵抗体を液体に浸漬させ、その液体を一定時間加熱した場合、発熱抵抗体の抵抗値変化の度合いが求まれば周囲の液体の熱伝導率の違いを見いだすことができ、液体の濃度を得ることができる。
【００７１】
このことは、図７のグラフに示される。例えば、温度２５℃の尿素水溶液に浸漬した発熱抵抗体に７００ｍｓｅｃ通電した場合、尿素水溶液の尿素濃度が０ｗｔ％のときには発熱抵抗体の抵抗値変化に対応した電圧値変化は１２２０ｍＶとなり、１６．２５ｗｔ％，３２．５ｗｔ％のときにはそれぞれ１２６２ｍＶ，１２９８ｍＶとなる。すなわち、尿素水溶液の尿素濃度が高くなるに従って熱伝導率が低くなり、発熱抵抗体は熱が奪われにくくなるので温度上昇率が大きくなり、その結果、発熱抵抗体の抵抗値変化が大きくなって、その抵抗値変化に対応した電圧値変化（図中ΔＶで示す。）が大きくなることが示される。
【００７２】
このように、尿素水溶液の尿素濃度と発熱抵抗体の抵抗値変化（電圧値変化）との間には、図７に示されるような比例関係があることがわかる。以下に、発熱抵抗体の周囲の尿素水溶液の尿素濃度と、発熱抵抗体の抵抗値変化に対応した電圧値変化ΔＶとの関係を表す式を示す。
ΔＶ＝ａＴＣ＋ｂＴ・・・（３）
なお、ΔＶは発熱抵抗体の通電開始後の抵抗値に対応した電圧値と、通電後一定の検出時間（例えば７００ｍｓｅｃ）経過した後の抵抗値に対応した電圧値との差（ｍＶ）を示す。また、Ｃは尿素水溶液中の尿素濃度（ｗｔ％）を示す。ａＴは、尿素水溶液の温度Ｔ℃におけるΔＶ−Ｃ直線の傾きを示し、ｂＴは、尿素水溶液の温度Ｔ℃におけるΔＶ−Ｃ直線の切片を示す。
【００７３】
一方、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度が同一であっても、尿素水溶液の温度が異なると、発熱抵抗体の温度上昇率（すなわち、電圧値変化ΔＶ）が異なる。つまり、発熱抵抗体の温度上昇率は、尿素水溶液の温度に対する依存性がある。
【００７４】
このことは、上記同様、図７のグラフに示される。例えば、発熱抵抗体に７００ｍｓｅｃ通電し、尿素濃度が３２．５ｗｔ％、温度が２５℃の尿素水溶液を加熱した場合、発熱抵抗体の抵抗値変化に対応した電圧値変化ΔＶは１２９８ｍＶとなるのに対し、同濃度で温度が８０℃の尿素水溶液に対して発熱抵抗体に７００ｍｓｅｃ通電した場合、電圧値変化ΔＶは１４４０ｍＶとなる。すなわち、尿素水溶液の尿素濃度が一定である場合、尿素水溶液の温度が低いほど発熱抵抗体の抵抗値変化が小さくなって、抵抗値変化に対応した電圧値変化ΔＶが小さくなることが示される。
【００７５】
このように、尿素水溶液の尿素濃度と発熱抵抗体の抵抗値変化（電圧値変化ΔＶ）との関係には、尿素水溶液の温度に対する依存性があることがわかる。従って、（３）の式に、（１），（２）の式から求まる尿素水溶液の温度によって補正（キャリブレーション）を行うことで、正確な尿素濃度の算出を行うことができる。以下に、尿素水溶液の温度により補正を行うための式を示す。
ａＴ＝ａ２５＋ｘ（Ｔ−２５）・・・（４）
ｂＴ＝ｂ２５＋ｙ（Ｔ−２５）・・・（５）
なお、ａ２５は、尿素水溶液の温度が２５℃の場合におけるΔＶ−Ｃ直線の傾きを示し、ｘはその直線の傾きの温度補正係数である。同様に、ｂ２５は、尿素水溶液の温度が２５℃の場合におけるΔＶ−Ｃ直線の切片を示し、ｙはその直線の切片の温度補正係数である。
【００７６】
なお、上記（３），（４），（５）に示される式に相応した補正値を実験等によって求めたところ、ａ２５＝２．３，ｂ２５＝１．２２３，ｘ＝０．０１５，ｙ＝２．４５が得られた。これらの値を用いれば、補正により得られる尿素水溶液の濃度（換算濃度）と、実際の尿素濃度とが、ほぼ一致することが図８に示された。
【００７７】
本実施の形態の液体状態検知センサ１００では、このような原理に基づいて、尿素水溶液のレベル、温度および尿素濃度の検知が行われる。以下、図３，図４，図９〜図１４を参照して、状態検知プログラムについて説明する。図９〜図１２は、状態検知プログラムのメインルーチンのフローチャートである。図１３は、静止状態判定サブルーチンのフローチャートである。図１４は、空焚きおよび異種液体を判別するための閾値Ｑ，Ｒを説明するためのグラフである。なお、フローチャートの各ステップを「Ｓ」と略記する。
【００７８】
ＥＣＵからの指示に基づき尿素水溶液の状態検知が行われる際には、ＲＯＭ２２２に記憶された状態検知プログラムがＲＡＭ３００の所定の記憶エリアに読みこまれ、実行される。図９に示すように、まず、イニシャライズが行われ（Ｓ１）、図４に示すＲＡＭ３００の各記憶エリアの変数やカウント値等が全てリセットされる。次いで、初期値の設定が行われ（Ｓ２）、ＲＡＭ３００のレベル変動値記憶エリア３０１の検出値、電圧値記憶エリア３０２の電圧値Ｖｎ，Ｖｐ、電圧差分値記憶エリア３０３の差分値ΔＶｍｎ，ΔＶｍｐに、濃度換算値記憶エリア３０５の濃度換算値Ｃｎ，Ｃｐに、ＲＯＭ２２２に記憶された初期値が書き込まれる。状態検知プログラムでは、実行開始後、Ｓ２〜Ｓ９０の処理が繰り返し実行されるが、上記した各変数以外の変数やカウント値等は、状態検知プログラムの実行中には継続して維持されることとなる。
【００７９】
次に、タイマーＴ１のリセットが行われ（Ｓ３）、別途実行されているタイマープログラム（図示外）のカウント値が参照されて、その値がタイマーＴ１の初期値として、タイマーカウント値記憶エリア３０６に記憶される。同様に、タイマーＴ２のリセットも行われ（Ｓ４）、タイマープログラムのカウント値がタイマーＴ２の初期値として、タイマーカウント値記憶エリア３０６に記憶される。
【００８０】
そしてＳ５では、タイマーＴ２のリセット時より１ｓｅｃが経過するまで待機が行われる（Ｓ５：ＮＯ）。なお、この判断処理ではタイマープログラムのカウント値が参照され、そのカウント値とＳ４で記憶されたタイマーＴ２の初期値との差分が１ｓｅｃに相当する値よりも大きいか否かによって、１ｓｅｃが経過したか否かの確認が行われる。１ｓｅｃが経過すると（Ｓ５：ＹＥＳ）、上記したレベル検知の原理に基づき、レベル検知回路部２５０を介してＡ／Ｄ変換されてマイクロコンピュータ２２０に入力されるレベル検知部７０からの出力が、尿素水溶液のレベルの検出値として、ＲＡＭ３００のレベル変動値記憶エリア３０１に記憶される（Ｓ６）。
【００８１】
次に、予め実験等により作成されＲＯＭ２２２に記憶された換算式もしくはテーブル等を用い、Ｓ６でレベル変動値記憶エリア３０１に記憶されたレベルの検出値が尿素水溶液の実際のレベルを示す出力値として換算される。このレベル換算値は、液体状態検知センサ１００からＥＣＵに出力される（Ｓ１５）。
【００８２】
そして、Ｓ３におけるタイマーＴ１のリセット時より５９ｓｅｃが経過したか否かの確認が行われ（Ｓ１６）、経過しないうちはＳ４に戻り（Ｓ１６：ＮＯ）、Ｓ４〜Ｓ１５が繰り返し実行される。タイマーＴ１のリセット時より５９ｓｅｃが経過すると（Ｓ１６：ＹＥＳ）、図１０に示す、Ｓ２１へと進む。
【００８３】
Ｓ２１では、Ｓ４と同様のタイマーＴ２のリセットが行われ（Ｓ２１）、そのときのタイマープログラムのカウント値がタイマーＴ２の初期値として記憶される。そしてマイクロコンピュータ２２０からスイッチ２６０に制御信号が送信され、スイッチ２６０が閉じられて、定電流出力部２４０から発熱抵抗体１１４への通電が開始される（Ｓ２２）。前述したように、発熱抵抗体１１４への通電開始後、電流値が安定となる時間として１０ｍｓｅｃが設定されており、次のＳ２３では、Ｓ２１におけるタイマーＴ２のリセット時より１０ｍｓｅｃが経過したか否かの確認が行われ、経過しないうちは待機が行われる（Ｓ２３：ＮＯ）。この待機時間としての１０ｍｓｅｃが経過すれば（Ｓ２３：ＹＥＳ）、差動増幅回路部２３０により発熱抵抗体１１４の検出電圧の測定が行われ、その検出電圧がマイクロコンピュータ２２０に入力されて、電圧値Ｖｍとして、電圧値記憶エリア３０２に記憶される（Ｓ２４）。
【００８４】
次のＳ２５では電圧値記憶エリア３０２の電圧値Ｖｍの記憶エリアが参照され、電圧値の記憶個数が５個、すなわち、Ｓ２４における検出電圧の測定が５回以上行われたか否か確認される（Ｓ２５）。電圧値のサンプリングが５回未満であれば（Ｓ２５：ＮＯ）、そのままＳ２７に進み、電圧値Ｖｍに基づいて後述する温度換算が行われる。
【００８５】
一方、５周目以降のＳ２５では、電圧値記憶エリア３０２の電圧値Ｖｍの記憶エリアにおいて電圧値の記憶個数が５個となっているため、サンプリングが５回以上行われたと判断されて（Ｓ２５：ＹＥＳ）、Ｓ２６に進む。なお、上記したように、測定された検出電圧の値は最新の５つの電圧値まで電圧値Ｖｍの記憶エリアに記憶されるため、状態検知プログラムの６周目以降のＳ２４では、最も古い電圧値が上書きされることとなる。そしてＳ２６では、電圧値記憶エリア３０２の電圧値Ｖｍの記憶エリアに記憶された最新５つの電圧値から、最大値と最小値を除く３つの電圧値の平均値を算出する処理が行われる（Ｓ２６）。
【００８６】
Ｓ２７では、Ｓ２６の処理が行われた場合にはＳ２６で算出された電圧値Ｖｍの平均値をＶＴとし、また、Ｓ２６の処理が行われなかった場合には電圧値記憶エリア３０２の電圧値Ｖｍの記憶エリアに記憶された最新の電圧値をＶＴとし、（１），（２）の式に基づく計算が行われ、発熱抵抗体１１４の周囲の尿素水溶液の温度Ｔが求められる。算出された温度は温度情報信号として、入出力回路部２９０からＥＣＵに対して送信される（Ｓ２７）。
【００８７】
次に、図１１に示すＳ３１では、Ｓ２１におけるタイマーＴ２のリセット時より５００ｍｓｅｃが経過したか否かの確認が行われ（Ｓ３１）、経過しないうちは待機が行われる（Ｓ３１：ＮＯ）。５００ｍｓｅｃが経過すると（Ｓ３１：ＹＥＳ）、上記同様、発熱抵抗体１１４の検出電圧が測定されて、電圧値Ｖｐとして電圧値記憶エリア３０２に記憶される（Ｓ３２）。そして、この電圧値Ｖｐと、Ｓ２４で記憶された電圧値Ｖｍの最新の値との差分が算出され、差分値ΔＶｍｐとして、電圧差分値記憶エリア３０３に記憶される（Ｓ３３）。
【００８８】
さらにＳ３４で、Ｓ２１におけるタイマーＴ２のリセット時より７００ｍｓｅｃが経過したか否かの確認が行われ（Ｓ３４）、経過しないうちは待機が行われる（Ｓ３４：ＮＯ）。７００ｍｓｅｃが経過すると（Ｓ３４：ＹＥＳ）、上記同様、発熱抵抗体１１４の検出電圧が測定されて、電圧値Ｖｎとして電圧値記憶エリア３０２に記憶される（Ｓ３５）。この電圧測定が終了すれば、マイクロコンピュータ２２０からスイッチ２６０の制御信号が出力され、発熱抵抗体１１４への通電が停止される（Ｓ３６）。そしてＳ３３と同様に、この電圧値Ｖｎと、Ｓ２４で記憶された電圧値Ｖｍの最新の値との差分が算出され、差分値ΔＶｍｎとして、電圧差分値記憶エリア３０３に記憶される（Ｓ３７）。
【００８９】
このようにして算出された差分値ΔＶｍｐ，ΔＶｍｎを用い、上記した尿素濃度検出の原理に基づいて、濃度換算が行われる。すなわち、差分値ΔＶｍｐ，ΔＶｍｎそれぞれについて、Ｓ２７で求められた尿素水溶液の温度Ｔを用いて（３）〜（５）の式に基づく計算が行われ、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度換算値Ｃｐ，Ｃｎが求められる。そして、それぞれ濃度換算値記憶エリア３０５の濃度換算値Ｃｐ，Ｃｎの記憶エリアに記憶される（Ｓ３８）。なお、Ｓ３７において算出したΔＶｍｐに基づいてＳ３８にて濃度換算値Ｃｐの算出を行うＣＰＵ２２１が、本発明における「判定濃度取得手段」に相当する。
【００９０】
そして、次の図１２に示すＳ５１，Ｓ５２，Ｓ７１の各判断処理が行われることによって、尿素水溶液の状態が異常であるか否かの判定がなされる。なお、Ｓ５１，Ｓ５２，Ｓ７１の各判断処理を行うことによって尿素水溶液の状態が異常であるか否かを判定するＣＰＵ２２１が、本発明における「異常検出手段」に相当する。
【００９１】
まず、Ｓ５１において、電圧差分値記憶エリア３０３に記憶された差分値ΔＶｍｎと、予め実験等により決定されＲＯＭ２２２に記憶された、尿素水溶液の尿素濃度の取りうる値に基づく電圧値変化ΔＶの最大値（図１４に一例として示した閾値Ｑ）とが比較される（Ｓ５１）。そして差分値ΔＶｍｎが閾値Ｑ以上であればＳ７１に進む（Ｓ５１：ＮＯ）。
【００９２】
Ｓ７１では、差分値ΔＶｍｎと、予め実験等により決定されＲＯＭ２２２に記憶された、発熱抵抗体１１４の周囲が空気である場合に取りうる電圧値変化の最小値（図１４に一例として示した閾値Ｒ）との比較が行われる（Ｓ７１）。差分値ΔＶｍｎが閾値Ｒよりも大きければ（Ｓ７１：ＹＥＳ）、尿素水タンク９８が空である状態、すなわち空焚き状態と検出され、Ｓ７２〜Ｓ７７の処理が行われる。なお、この場合、差分値ΔＶｍｎは、図１４に例示するように、閾値Ｒより大きい、例えば大きさＧの値をとる。
【００９３】
Ｓ７２では、図１３に示す、静止状態判定サブルーチンが実行される（Ｓ７２）。まず、フラグ記憶エリア３０７の正常検知フラグに０がセットされ（Ｓ１０１）、次に、濃度変動幅の算出が行われる（Ｓ１０２）。この処理では、濃度換算値記憶エリア３０５に記憶された濃度換算値Ｃｎと濃度換算値Ｃｐとの差分値が求められる。すなわち、発熱抵抗体１１４への通電開始後５００ｍｓｅｃ後の濃度と、７００ｍｓｅｃ後の濃度との変動幅を差分値として得る。そしてこの差分値（濃度変動幅）と、予め実験等により決定されＲＯＭ２２２に記憶された、尿素水溶液が静止状態にあるとみなせる場合に取りうる尿素水溶液の尿素濃度の変動幅の最大値（閾値Ｋ）との比較が行われる（Ｓ１０３）。濃度変動幅が閾値Ｋより大きくなれば（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、尿素水溶液は静止状態にないとして、静止状態フラグに０がセットされる（Ｓ１１１）。濃度変動幅が閾値Ｋ以下であった場合には（Ｓ１０３：ＮＯ）、尿素水溶液が静止状態にあるとして、静止状態フラグに１がセットされる（Ｓ１１２）。そして、メインルーチンに戻る。なお、静止状態判定サブルーチンを実行することによって、尿素水溶液が静止状態にあるか否かを判定するＣＰＵ２２１が、本発明における「静止状態判定手段」に相当し、濃度変動幅が、本発明における「静止判定値」に相当する。また、Ｓ１０２において濃度変動幅（濃度差分値）として濃度換算値Ｃｎ（第１濃度値）と濃度換算値Ｃｐ（第２濃度値）との差分値を求めるＣＰＵ２２１が、本発明における「濃度差分値算出手段」に相当する。
【００９４】
図１２に示す、状態検知プログラムのメインルーチンに戻ると、Ｓ７３において静止状態か否かの判定が行われ、静止状態フラグが１で静止状態であると判定されている場合には（Ｓ７３：ＹＥＳ）、カウンタ値記憶エリアの空焚きカウンタに２が加算される（Ｓ７５）。一方、静止状態フラグが０で静止状態にないと判定されている場合には（Ｓ７３：ＮＯ）、空焚きカウンタに１が加算される（Ｓ７４）。その後Ｓ７６に進み、空焚きカウンタの値が参照され、予め設定されＲＯＭ２２２に記憶されたカウント上限値としての閾値Ｈ（本発明における「異常確定値」に相当し、例えば１０が設定される。）未満であればそのままＳ９０に進み（Ｓ７６：ＮＯ）、Ｓ３におけるタイマーＴ１のリセット時より６０ｓｅｃが経過するまで待機が行われ（Ｓ９０：ＮＯ）、６０ｓｅｃが経過すると（Ｓ９０：ＹＥＳ）、Ｓ２に戻る。なお、Ｓ７４，Ｓ７５および後述するＳ６３，Ｓ６４，Ｓ８３，Ｓ８４の処理を行うことによって、空焚きカウンタ、濃度異常カウンタおよび異種液体カウンタのカウント値を加算するＣＰＵ２２１が、本発明における「カウンタ手段」に相当する。また、Ｓ７３および後述するＳ６２，Ｓ８２の判断処理を行うことによって、尿素水溶液が静止状態にある場合とない場合とで、各カウンタに加算するカウント値を異なる値に設定するＣＰＵ２２１が、本発明における「設定値変更手段」に相当する。
【００９５】
そして、状態検知プログラムのメインルーチンが繰り返し実行されるにつれて空焚きカウンタが加算されていき、その値が閾値Ｈ以上となった場合には（Ｓ７６：ＹＥＳ）、空焚き状態が発生したと判断され、空焚きを報知する報知信号が入出力回路部２９０を介してＥＣＵに送信される（Ｓ７７）。その後、上記同様、Ｓ９０を経てＳ２に戻る。なお、Ｓ７６および後述するＳ６５，Ｓ８５の判断処理を行うことによって、空焚きが生じた状態、濃度異常とされる状態、または異種液体が混入された状態が生じたか否か判定を行うＣＰＵ２２１が、本発明における「異常判定手段」に相当する。また、Ｓ７７および後述するＳ６６，Ｓ８６の処理で、ＥＣＵに対し、空焚きの状態、異種液体が混入した状態、濃度が異常である状態の報知信号を送信するＣＰＵ２２１が、本発明における「報知手段」に相当する。
【００９６】
次に、上記したＳ７１において、差分値ΔＶｍｎが閾値Ｒ以下の値であった場合（Ｓ７１：ＮＯ）、発熱抵抗体１１４の周囲の液体が尿素水溶液ではない（例えば、軽油である。）と検出され、Ｓ８１〜Ｓ８６の処理が行われる。なお、この場合、差分値ΔＶｍｎは、図１４に例示するように、閾値Ｑ以上、かつ、閾値Ｒ以下の、例えば大きさＦの値をとる。
【００９７】
Ｓ８１では、図１３に説明した静止状態判定サブルーチンが実行され、静止状態フラグに１または０がセットされる（Ｓ８１）。そして同様にＳ８２において静止状態か否かの判定が行われ、静止状態であれば（Ｓ８２：ＹＥＳ）、カウンタ値記憶エリアの異種液体カウンタに２が加算され（Ｓ８４）、静止状態でなければ（Ｓ８２：ＮＯ）、異種液体カウンタに１が加算される（Ｓ８３）。その後Ｓ８５に進み、異種液体カウンタの値が参照され、上記した閾値Ｈ未満であればそのままＳ９０に進む（Ｓ８５：ＮＯ）。一方、異種液体カウンタの値が閾値Ｈ以上となっていた場合には（Ｓ８５：ＹＥＳ）、尿素水タンク９８に異種液体が混入された状態が発生したと判断され、異種液体を報知する報知信号が入出力回路部２９０を介してＥＣＵに送信される（Ｓ８６）。その後、上記同様、Ｓ９０を経てＳ２に戻る。
【００９８】
一方、上記したＳ５１において、差分値ΔＶｍｎが閾値Ｑ未満であった場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、Ｓ５２に進む。なお、この場合の差分値ΔＶｍｎは、図１４に例示するように、閾値Ｑより小さい、例えば大きさＥの値をとる。
【００９９】
Ｓ５２では、Ｓ３８において濃度換算値記憶エリア３０５に記憶された濃度換算値Ｃｎの最新の値と、予め実験等により決定されＲＯＭ２２２に記憶された、発熱抵抗体１１４の周囲の液体が水である場合に取りうる濃度の最大値（図示外の閾値Ｗ）との比較が行われる（Ｓ５２）。濃度換算値Ｃｎが閾値Ｗ以下であれば（Ｓ５２：ＮＯ）、尿素水タンク９８に収容された尿素水溶液の尿素濃度に異常が生じている状態であると検出され、Ｓ６１〜Ｓ６６の処理が行われる。
【０１００】
Ｓ６１では、図１３に説明した静止状態判定サブルーチンが実行され、静止状態フラグに１または０がセットされる（Ｓ６１）。そして同様にＳ６２において静止状態か否かの判定が行われ、静止状態であれば（Ｓ６２：ＹＥＳ）、カウンタ値記憶エリアの濃度異常カウンタに２が加算され（Ｓ６４）、静止状態でなければ（Ｓ６２：ＮＯ）、濃度異常カウンタに１が加算される（Ｓ６３）。その後Ｓ６５に進み、濃度異常カウンタの値が参照され、上記した閾値Ｈ未満であればそのままＳ９０に進む（Ｓ６５：ＮＯ）。一方、濃度異常カウンタの値が閾値Ｈ以上となっていた場合には（Ｓ６５：ＹＥＳ）、尿素水溶液中の尿素濃度が異常である状態（例えば、尿素水タンク９８に水が入れられた状態）と判断され、濃度異常を報知する報知信号が入出力回路部２９０を介してＥＣＵに送信される（Ｓ６６）。その後、上記同様、Ｓ９０を経てＳ２に戻る。
【０１０１】
また、上記したＳ５２において、濃度換算値Ｃｎが閾値Ｗよりも大きかった場合（Ｓ５２：ＹＥＳ）、尿素水タンク９８に収容された尿素水溶液が、特定の異常状態、すなわち、空である状態、異種液体が混入された状態、または尿素濃度が異常とされる状態のいずれの状態でもないと判断される。このとき、正常検知フラグの確認が行われるが（Ｓ５３）、この判断処理が初めて行われた場合には正常検知フラグは０であるので（Ｓ５３：ＮＯ）、正常検知フラグに１が設定されて（Ｓ５４）、Ｓ５６に進む。
【０１０２】
なお、尿素水溶液が特定の異常状態にあると判定された場合には（Ｓ５１：ＮＯまたはＳ５１：ＹＥＳ，Ｓ５２：ＮＯ）、図１３の静止状態判定サブルーチンのＳ１０１にて正常検知フラグが０に設定される。このため、状態検知プログラムのメインルーチンが繰り返し実行される際に、尿素水溶液が特定の異常状態にないと２度連続して判定された場合には（Ｓ５１：ＹＥＳ，Ｓ５２：ＹＥＳ）、前回行われたＳ５４の処理によって正常検知フラグに１が記憶されていることとなる（Ｓ５３：ＹＥＳ）。この場合、カウンタ値記憶エリア３０８に記憶された濃度異常カウンタ、空焚きカウンタ、異種液体カウンタがそれぞれリセットされる（Ｓ５５）。この正常検知フラグの値は状態検知プログラムが繰り返し実行されても保存されるので、前回および今回共に尿素水溶液が特定の異常状態にないと判定されれば各カウンタがリセットされる。
【０１０３】
次に、尿素水溶液中の尿素濃度が正常であるとして、その濃度換算の元となる差分値ΔＶｍｎが正常電圧差分値記憶エリア３０４に記憶される（Ｓ５６）。次のＳ５７では正常電圧差分値記憶エリア３０４の差分値ΔＶｍｎの記憶エリアが参照され、電圧差分値の記憶個数が５個、すなわち、Ｓ５６における正常な差分値ΔＶｍｎの記憶が５回以上行われたか否か確認される（Ｓ５７）。差分値ΔＶｍｎのサンプリングが５回未満のうちは（Ｓ５７：ＮＯ）、そのままＳ５９に進み、Ｓ５６で記憶された正常な差分値ΔＶｍｎに基づく濃度換算等が行われる。
【０１０４】
なお、Ｓ５６では、上記同様、正常な差分値ΔＶｍｎの最新の５つの値までが正常な差分値ΔＶｍｎの記憶エリアに記憶される。状態検知プログラムが繰り返し実行される際に、尿素水溶液中の尿素濃度が正常と６回以上判定された場合には、最も古い電圧差分値が上書きされることとなる。
【０１０５】
一方、電圧差分値の記憶個数が５個以上の場合には、正常な差分値ΔＶｍｎのサンプリングが５回以上行われたとして（Ｓ５７：ＹＥＳ）、正常電圧差分値記憶エリア３０４の最新５つの差分値ΔＶｍｎから、最大値と最小値を除く３つの電圧差分値の平均値を算出する処理が行われる（Ｓ５８）。
【０１０６】
Ｓ５９では、Ｓ５８の処理が行われた場合にはＳ５８で算出された差分値ΔＶｍｎの平均値をΔＶとし、また、Ｓ５８の処理が行われなかった場合には正常電圧差分値記憶エリア３０４の差分値ΔＶｍｎの記憶エリアに記憶された最新の差分値をΔＶとし、Ｓ３８と同様に上記した尿素濃度検出の原理に基づいて、濃度換算が行われる。すなわち、正常な差分値ΔＶｍｎについて、Ｓ２７で求められた尿素水溶液の温度Ｔを用いて（３）〜（５）の式に基づく計算が行われ、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度換算値が求められる。そして換算値として算出された尿素濃度は濃度情報信号として、入出力回路部２９０からＥＣＵに対して送信される（Ｓ５９）。その後、Ｓ９０を経てＳ２に戻り、状態検知プログラムが繰り返し実行される。
【０１０７】
なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、状態検知プログラムでは、Ｓ２７において尿素水溶液の温度を（１），（２）の式に基づいて算出し、Ｓ３８，Ｓ５９において尿素濃度を（３）〜（５）の式に基づいて算出したが、予め実験等によりテーブルを作成し、ＲＯＭ２２２の所定の記憶エリアに記憶させ、Ｓ２７，Ｓ３８，Ｓ５９でそれぞれ参照することによって求めてもよい。
【０１０８】
また、Ｓ５，Ｓ１６，Ｓ２３，Ｓ３１，Ｓ３４，Ｓ９０におけるそれぞれの待機時間は一例に過ぎず、実験等により最適な待機時間を求め設定してもよい。また、濃度異常カウンタ、空焚きカウンタおよび異種液体カウンタの閾値Ｈは、本実施の形態では一例として１０としたが、実験等により最適な閾値を設定するとよい。また、静止状態である場合にそれらのカウンタを２加算し、静止状態にない場合には１加算としたが、加算する値も同様に実験等によりそれぞれ最適な値（両者の最適な比）を設定するとよい。もちろん、閾値やカウンタの加算値の設定を共に変更し、より適切な異常状態の判定を行えるようにしてもよい。
【０１０９】
また、尿素水溶液が静止状態にあるときには本実施の形態と同様に尿素水溶液の濃度異常について判定を行い、静止状態にない場合、異常状態の判定そのものを行わないようにしてもよい。具体的な例としては、Ｓ６２，Ｓ７３，Ｓ８２の各処理でＮＯと判断された場合に、いずれもＳ９０に進むようにすればよい。このように、異常状態と誤判定される虞のある場合に異常状態の判定そのものを行わなければ、異常状態の判定精度をより高めることができる。
【０１１０】
また、Ｓ５１，Ｓ７１では差分値ΔＶｍｎを閾値Ｑ，Ｒと比較して、空焚きが生じている状態もしくは異種液体が混入された状態の判定を行ったが、Ｓ３８で算出された濃度換算値Ｃｎを閾値との比較に用いてもよい。同様に、Ｓ５２では、差分値ΔＶｍｎを閾値との比較に用い、尿素水溶液中の尿素濃度が異常であるか否かを判定してもよい。
【０１１１】
また、静止状態判定サブルーチンでは、通電開始後５００ｍｓｅｃ後の尿素濃度（濃度換算値Ｃｐ）と、７００ｍｓｅｃ後の尿素濃度（濃度換算値Ｃｎ）との差分値を濃度変動幅として、閾値Ｋと比較することにより静止状態の判定を行ったが、図１３のＳ１０２において、濃度換算をするために求めた差分値ΔＶｍｐ，ΔＶｍｎの差分値を濃度変動幅として求め、その大きさを閾値と比較することにより静止状態の判定を行ってもよい。このように濃度換算を行わずに静止状態の判定を行う場合、Ｓ３８の処理を省いてもよい。なお、Ｓ１０２において、濃度変動幅（判定差分値）を算出するＣＰＵ２２１が、本発明における「判定差分値算出手段」に相当し、Ｓ３３において、差分値ΔＶｍｐ（第２差分値）を算出するＣＰＵ２２１が、本発明における「差分値算出手段」に相当する。
【０１１２】
また、静止状態判定サブルーチンにおいて、尿素水溶液のレベルの変動幅に基づく判定や、本実施の形態よりもさらに短い時間における濃度変動幅を求め、これに基づく判定を行ってもよい。図１５，図１６にその判定方法の一例を示す。図１５は、状態検知プログラムの変形例として、メインルーチンに追加する一連の処理を示すフローチャートである。図１６は、静止状態判定サブルーチンの変形例を示すフローチャートである。なお、本実施の形態の状態検知プログラムのメインルーチンおよび静止状態判定サブルーチンと同内容の処理は、ステップ番号を同一のものとして示した。
【０１１３】
なお、図示しないが、ＲＡＭ３００のレベル変動値記憶エリア３０１には、レベル最大値および最小値の記憶エリアが設けられているものとする。そして、濃度換算値記憶エリア３０５の濃度換算値Ｃｎの記憶エリアは２つ設けられ、最新の２回分の濃度換算値Ｃｎが記憶され、それ以前に算出された濃度換算値は破棄される。また、状態検知プログラムのＳ２（図９参照）の処理では、初期値として、レベル変動値記憶エリア３０１のレベル最大値には、その取りうる値の最小値が設定され、同様に、レベル最小値には、その取りうる値の最大値が設定される。一例として、測定される尿素水溶液のレベルがＡ／Ｄ変換によって６５５３６段階で液位を示すデジタル値に変換される場合であれば、レベル最大値には０が記憶され、レベル最小値には６５５３５が記憶される。
【０１１４】
図１５に示す一連の処理は、状態検知プログラムのＳ６とＳ１５（図９参照）の間に挿入され、後述する図１７に示す静止状態判定サブルーチンにおいてレベル変動幅に基づく静止状態の判定を行うために用いられる。図１５に示すように、まず、Ｓ１１では、図９のＳ６においてレベル変動値記憶エリア３０１に記憶されたレベルの検出値が、レベル変動値記憶エリア３０１のレベル最大値と比較される。そして検出値がレベル最大値より大きい場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、検出値をレベル最大値として記憶することでレベル最大値の更新が行われ（Ｓ１２）、Ｓ１３に進む。検出値がレベル最大値以下である場合にもＳ１３に進み（Ｓ１１：ＮＯ）、次いでＳ１１と同様に、レベルの検出値とレベル最小値との比較が行われる。そして検出値がレベル最小値以上であればレベル最小値の更新は行われず、レベル最小値よりも小さい場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、検出値をレベル最小値として記憶することでレベル最小値の更新が行われて（Ｓ１４）、図９のＳ１５に進む。前述したように、Ｓ４〜Ｓ１６の処理はタイマーＴ１のリセット時より５９ｓｅｃが経過するまで繰り返し行われるため、その間、レベル最大値および最小値は更新される。
【０１１５】
そして、図１６に示す静止状態判定サブルーチンの変形例では、Ｓ１０３において濃度変動幅が閾値Ｋ以下であった場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、ただちに静止状態フラグを１とはせず、Ｓ１０４，Ｓ１０５におけるレベル変動幅による静止状態判定と、Ｓ１０６，Ｓ１０７による長期濃度変動幅による静止状態判定とが行われる。
【０１１６】
まず、Ｓ１０４では、レベル変動幅の算出が行われる（Ｓ１０４）。この処理では、図１５のＳ１２およびＳ１４で更新され、レベル変動値記憶エリア３０１に記憶されたレベル最大値および最小値の差分値が求められる。そして、この差分値（レベル変動幅）と、予め実験等により決定されＲＯＭ２２２に記憶された、尿素水溶液が静止状態にあるとみなせる場合に取りうるレベルの変動幅の最大値（閾値Ｊ）との比較が行われる（Ｓ１０５）。このとき、レベル変動幅が閾値Ｊより大きければ（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、尿素水溶液は静止状態にないとして、静止状態フラグに０がセットされる（Ｓ１１１）。
【０１１７】
一方、レベル変動幅が閾値Ｊ以下であれば（Ｓ１０５：ＮＯ）、さらに、長期濃度変動幅の算出が行われる（Ｓ１０６）。この処理では、濃度換算値記憶エリア３０５に記憶された濃度換算値Ｃｎの前回の値と最新の値との差分値が求められる。すなわち、６０ｓｅｃ前に検出された尿素水溶液の尿素濃度と、最新の尿素濃度との濃度の変動幅を差分値として得る。そして、この差分値（長期濃度変動幅）と、予め実験等により決定されＲＯＭ２２２に記憶された、長期間において尿素水溶液が静止状態にあるとみなせる場合に取りうる尿素水溶液の尿素濃度の変動幅の最大値（閾値Ｌ）との比較が行われる（Ｓ１０７）。長期濃度変動幅が閾値Ｌより大きくなれば（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、尿素水溶液は静止状態にないとして、静止状態フラグに０がセットされる（Ｓ１１１）。そして、長期濃度変動幅が閾値Ｌ以下であれば（Ｓ１０７：ＮＯ）、尿素水溶液が静止状態にあるとして、静止状態フラグに１がセットされる（Ｓ１１２）。その後、メインルーチンに戻ればよい。
【０１１８】
なお、上記した静止状態判定サブルーチンの変形例では、濃度変動幅に基づく静止状態の判定、レベル変動幅に基づく静止状態の判定、長期濃度変動幅に基づく静止状態の判定をこの順に行う例を示したが、判定の順序は任意に変更してもよい。
【０１１９】
また、回路基板６０は、レベル検知部７０および液体性状検知部３０からの出力を中継する回路基板として設け、マイクロコンピュータ２２０等を搭載した外部回路と接続し、その外部回路の制御によって、レベル検知および温度・濃度検出が行われるようにしてもよい。
【０１２０】
また、Ｓ２５やＳ５７では、平均値を取るための電圧値Ｖｍや正常な差分値ΔＶｍｎのサンプリングを５回としたが、５回に限定するものではない。また、それらの平均値を求める処理において、最大値および最小値を除く処理を省いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
液体の濃度検出を行うことができる液体状態検知センサに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】液体状態検知センサ１００の一部切欠縦断面図である。
【図２】セラミックヒータ１１０のヒータパターン１１５を示す模式図である。
【図３】液体状態検知センサ１００の電気的な構成を示すブロック図である。
【図４】ＲＡＭ３００の記憶エリアの概念的な構成を示す図である。
【図５】外筒電極１０と内部電極２０とのギャップ間に満たされた尿素水溶液の水面近傍の拡大断面図である。
【図６】尿素濃度が３２．５ｗｔ％、温度が２５℃の尿素水溶液を例に、発熱抵抗体への定電流の通電を開始してから時間の経過と共に発熱抵抗体自身の温度上昇に伴い、その抵抗値に対応した電圧値が上昇する様子を示すグラフである。
【図７】発熱抵抗体の電圧値変化ΔＶと尿素水溶液の尿素濃度とが比例関係にあり、かつ、温度依存性があることを示すグラフである。
【図８】発熱抵抗体の電圧値変化ΔＶと尿素水溶液の尿素濃度との関係を、尿素水溶液の温度により補正したところ、補正された濃度（換算濃度）と尿素濃度とがほぼ一致することを示すグラフである。
【図９】状態検知プログラムのメインルーチンのフローチャートである。
【図１０】状態検知プログラムのメインルーチンのフローチャートである。
【図１１】状態検知プログラムのメインルーチンのフローチャートである。
【図１２】状態検知プログラムのメインルーチンのフローチャートである。
【図１３】静止状態判定サブルーチンのフローチャートである。
【図１４】空焚きおよび異種液体を判別するための閾値Ｑ，Ｒを説明するためのグラフである。
【図１５】状態検知プログラムの変形例として、メインルーチンに追加する一連の処理を示すフローチャートである。
【図１６】静止状態判定サブルーチンの変形例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２３】
１０ 外筒電極
２０ 内部電極
７０ レベル検知部
９８ 尿素水タンク
１００ 液体状態検知センサ
１１０ セラミックヒータ
１１４ 発熱抵抗体
２２１ ＣＰＵ
３００ ＲＡＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体収容容器内に収容される液体の濃度を検知する液体状態検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばディーゼル自動車から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を無害なガスに還元する排ガス浄化装置にＮＯｘ選択還元（ＳＣＲ）触媒を用いる場合があるが、その還元剤として尿素水溶液が用いられる。この還元反応を効率よく行うには、尿素濃度が３２．５ｗｔ％の尿素水溶液を用いるとよいことが知られている。しかし、自動車に搭載される尿素水タンクに収容される尿素水溶液は経時変化などにより、その尿素濃度に変化を生ずる場合がある。一方で、尿素水タンクに誤って異種液体あるいは水が混入される可能性もある。こうしたことから尿素水溶液の尿素濃度を管理できるように、尿素濃度を検出するための濃度センサが尿素水タンクに取り付けられ、濃度検出が行われている。
【０００３】
ところで、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度により、熱伝導率に差異が生ずることが知られている。そこで、温度に比例して抵抗値の変化する２つの感温体（センサ素子）を並列に設けた濃度センサを尿素水タンクに取り付け、一方の感温体を通電により発熱させる。そして他方の感温体への熱伝導の際に尿素水溶液の濃度による影響を与えれば、測定した両者の抵抗値の差異から尿素水溶液の尿素濃度を検出することができる（例えば、特許文献１参照）。このとき検出した尿素濃度が正常な濃度範囲になければ、尿素水タンクに異種液体あるいは水が混入されたとの判断や、尿素水溶液が空であるとの判断等の異常判断を下すことができる。
【０００４】
一方、ディーゼル自動車の走行に伴い、車体が振動して尿素水タンクに収容される尿素水溶液に揺れや攪拌が生ずる場合がある。特許文献１の濃度センサにおいて、尿素水溶液の流れ（揺れや攪拌によって生じる流れ）により尿素水溶液の濃度ムラが生じたり、センサ素子の熱が奪われてセンサ素子の抵抗値が尿素濃度に比例しなくなると、検出した尿素濃度が本来の値とは大きく異なる値を示す虞がある。このため、特許文献１では、ディーゼル自動車の走行状態（具体的には車速）に基づき尿素水溶液が静止状態にあるか否かを判断し、静止状態になければ誤検出の可能性があるとして、静止状態にある場合とは異なる重み付けを行って濃度異常を判定している。
【特許文献１】特許第３６８６６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、尿素水タンク内の尿素水溶液が静止状態にあるか否かの判定をディーゼル自動車の車速に基づく予測により行っているため、尿素水溶液の揺れ等による流れ具合の実態とは異なる場合があり、濃度異常の判定を正確に行うことができないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、発熱抵抗体に通電し濃度値を検出する過程において別途得た出力を用い、液体の静止状態の判定を行うことができる液体状態検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の液体状態検知装置は、通電によって発熱する発熱抵抗体を有すると共に、液体を収容する液体収容容器内に配置される検出素子を備え、前記発熱抵抗体への通電開始後に取得される前記発熱抵抗体の第１抵抗値に対応した第１対応値と、前記発熱抵抗体への所定の検出時間通電後に取得される前記発熱抵抗体の第２抵抗値に対応した第２対応値との差分を第１差分値として算出し、その第１差分値に対応した前記液体に含まれる特定成分の第１濃度値を求める液体状態検知装置であって、前記第１差分値および前記第１濃度値の少なくとも一方の値に基づいて、前記液体が特定の異常状態にあるか否かを判定する異常判定手段と、前記発熱抵抗体への通電開始後、前記検出時間より短い所定の判定時間経過後に前記発熱抵抗体の第３抵抗値に対応した第３対応値を取得し、前記第３対応値と前記第１対応値との差分を第２差分値として算出し、その第２差分値に対応した前記液体に含まれる特定成分の第２濃度値を求める判定濃度取得手段と、前記第１濃度値と前記第２濃度値との差分を濃度差分値として算出する濃度差分値算出手段と、前記濃度差分値算出手段にて算出された前記濃度差分値に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定する静止状態判定手段とを備え、前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明の液体状態検知装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記第１差分値および前記第１濃度値の少なくとも一方の値と前記液体に関する前記特定の異常状態に対応して設定された閾値とを比較して、前記液体が前記特定の異常状態にあるか否かを暫定的に検出する異常検出手段と、前記異常検出手段にて前記液体が前記特定の異常状態にあると検出される毎に所定のカウント値ずつ異常カウント値を加算するカウンタ手段と、前記静止状態判定手段によって前記液体が静止状態にあると判定された場合と前記液体が静止状態にないと判定された場合とで、前記所定のカウント値および前記異常判定手段の判定基準である異常確定値の少なくとも一方の値を異なる値に設定する設定値変更手段とを備え、前記異常判定手段は、前記カウンタ手段にて加算される前記異常カウント値が前記異常確定値に達したときに、前記液体が前記特定の異常状態にあると判定するものであり、前記設定値変更手段により前記所定のカウント値および前記異常確定値の少なくとも一方の値の設定が変更されることによって、前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明の液体状態検知装置は、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、前記静止状態判定手段は、前記濃度差分値が予め設定された液体揺れ判定値より大きかった場合に、前記液体が静止状態にないと判定することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明の液体状態検知装置は、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、前記液体収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じた信号を出力するレベル検知部を備えており、前記静止状態判定手段は、前記濃度差分値と前記レベル検知部からの信号に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る発明の液体状態検知装置は、通電によって発熱する発熱抵抗体を有すると共に、液体を収容する液体収容容器内に配置される検出素子を備え、前記発熱抵抗体への通電開始後に取得される前記発熱抵抗体の第１抵抗値に対応した第１対応値と、前記発熱抵抗体への所定の検出時間通電後に取得される前記発熱抵抗体の第２抵抗値に対応した第２対応値との差分を第１差分値として算出し、その第１差分値に対応した前記液体に含まれる特定成分の第１濃度値を求める液体状態検知装置であって、前記第１差分値および前記第１濃度値の少なくとも一方の値に基づいて、前記液体が前記特定の異常状態にあるか否かを判定する異常判定手段と、前記発熱抵抗体への通電開始後、前記検出時間より短い所定の判定時間経過後に前記発熱抵抗体の第３抵抗値に対応した第３対応値を取得し、前記第３対応値と前記第１対応値との差分を第２差分値として算出する差分値算出手段と、前記第１差分値と前記第２差分値との差分を判定差分値として算出する判定差分値算出手段と、前記判定差分値算出手段にて算出された前記判定差分値に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定する静止状態判定手段とを備え、前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に係る発明の液体状態検知装置は、請求項５に記載の発明の構成に加え、前記第１差分値および前記第１濃度値の少なくとも一方の値と前記液体に関する特定の異常状態に対応して設定された閾値とを比較して、前記液体が前記特定の異常状態にあるか否かを暫定的に検出する異常検出手段と、前記異常検出手段にて前記液体が前記特定の異常状態にあると検出される毎に所定のカウント値ずつ異常カウント値を加算するカウンタ手段と、前記静止状態判定手段によって前記液体が静止状態にあると判定された場合と前記液体が静止状態にないと判定された場合とで、前記所定のカウント値および前記異常判定手段の判定基準である異常確定値の少なくとも一方の値を異なる値に設定する設定値変更手段とを備え、前記異常判定手段は、前記カウンタ手段にて加算される前記異常カウント値が異常確定値に達したときに、前記液体が前記特定の異常状態にあると判定するものであり、前記設定値変更手段により前記所定のカウント値および前記異常確定値の少なくとも一方の値の設定が変更されることによって、前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る発明の液体状態検知装置は、請求項５または６に記載の発明の構成に加え、前記静止状態判定手段は、前記判定差分値が予め設定された液体揺れ判定値より大きかった場合に、前記液体が静止状態にないと判定することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に係る発明の液体状態検知装置は、請求項５または６に記載の発明の構成に加え、前記液体収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じた信号を出力するレベル検知部を備えており、前記静止状態判定手段は、前記判定差分値と前記レベル検知部からの信号に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に係る発明の液体状態検知装置は、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記異常判定手段によって、前記液体が前記特定の異常状態にあると判定された場合に、外部回路に異常を報知する報知手段を備えている。
【００１６】
また、請求項１０に係る発明の液体状態検知装置は、請求項４または８に記載の発明の構成に加え、前記レベル検知部は、長手方向に延びる第１電極および第２電極を有し、前記第１電極と前記第２電極との間で前記液体収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じて静電容量が変化するコンデンサを形成するものであり、前記レベル検知部を前記液体収容容器に取り付け、前記液体収容容器を使用に供する姿勢に設置して前記液体を収容したとき、前記検出素子は、自身の少なくとも一部を前記レベル検知部の前記液体のレベル低下方向側を向く先端よりも先端側に位置させると共に、前記レベル検知部に絶縁された状態で一体化されていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１１に係る発明の液体状態検知装置は、請求項１乃至１０のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記液体に関する特定の異常状態は、前記液体収容容器内において前記液体が空である状態、前記液体収容容器内へ異種液体が混入された状態、前記液体に含まれる特定成分の濃度が異常とされる状態のうちの１つの状態であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２に係る発明の液体状態検知装置は、請求項１乃至１１のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記液体は尿素水溶液であって、前記特定成分は尿素であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
液体に含まれる特定成分の濃度によって液体の熱伝導率が異なることから、発熱抵抗体を用いてその周囲の液体を一定時間加熱した場合、濃度の異なる液体では温度上昇率が異なることとなる。そこで請求項１に係る発明の液体状態検知装置では、発熱抵抗体に検出時間通電を行い、発熱抵抗体への通電開始後の第１抵抗値に対応した第１対応値と、検出時間通電後の第２抵抗値に対応した第２対応値との第１差分値に基づき、発熱抵抗体の温度上昇の度合いを捉えることで、液体に含まれる特定成分の濃度値（第１濃度値）を求めることができる。その第１濃度値を求める過程において、検出時間よりも短い判定時間の経過後に第３抵抗値を取得し、その第３抵抗値に対応した第３対応値と、第１対応値との第２差分値に基づき第２濃度値を求める。そして、第１濃度値と第２濃度値との差分（濃度差分値）を算出すれば、判定時間から検出時間までの間の濃度値の変動の度合いが分かり、この濃度差分値に基づいて、液体が静止状態にあるか否かを判定することができる。これは、液体収容容器内に、ある濃度の液体が収容されている場合、第１濃度値と第２濃度値とは、液体が静止していればそれ程かけ離れた値を示すことはないが、液体が静止状態になく、特に検出素子の周囲の液体に流れが生ずると、液体中の特定成分の濃度にムラが生じたりし、第１濃度値と第２濃度値とが大きくかけ離れた値を示すという本願の発明者等の検討結果に基づくものである。よって濃度差分値が小さいほど液体の揺れが小さく、より静止状態に近いと言える。静止状態の判定を行うにあたり、本発明では、検出される液体の濃度値の変動具合から直接的に静止状態を判定するようにしたので、その判定結果に対する信頼性が高い。
【００２０】
なお、第１対応値としては、発熱抵抗体の第１抵抗値に対応した値であればよく、具体的には電圧値や電流値、温度換算値等を挙げることができる。また、第２対応値および第２対応値についても同様に、それぞれ発熱抵抗体の第２抵抗値、第３対応値に対応した値であればよい。ただし、請求項１に係る発明（後述する請求項４に係る発明）では、第２対応値と第１対応値との差分値および第３対応値と第１対応値との差分値をそれぞれ求める必要があるため、例えば、第１対応値を電圧値とする場合には、第２対応値や第３対応値も同様に電圧値とする必要がある。
【００２１】
また、第１対応値を取得するタイミングとしては、発熱抵抗体への通電開始後、発熱抵抗体自身の温度が周囲の液体の温度とほぼ同一である期間内に取得すればよく、具体的には、発熱抵抗体への通電開始後１００ｍｓｅｃ以内に第１対応値を取得すればよい。なお、発熱抵抗体への通電の開始時においては、発熱抵抗体に通電される電流が安定し難い傾向があるため、発熱抵抗体への通電開始後、２ｍｓｅｃを経過し１００ｍｓｅｃ以内（より望ましくは５０ｍｓｅｃ以内）に、第１対応値を取得することが好ましい。
【００２２】
ところで、第１差分値および第１濃度値の少なくとも一方の値を用いれば、液体が特定の異常状態にあるか否かを判定することが可能である。具体的にはこの値を液体に関する特定の異常状態に対応して設定された閾値と比較すればよいが、上記のように液体が静止状態にないと液体中の特定成分の濃度にムラが生ずる場合があり、異常状態が生じたと誤判定されてしまう虞がある。そこで、静止状態の判定結果を液体の特定の異常状態の判定処理に反映させれば、異常状態の判定精度を高めることができる。
【００２３】
このように、静止状態の判定結果を液体の特定の異常状態の判定処理に反映させる方法としては、請求項２に係る発明のように、静止状態にある場合と静止状態にない場合とで液体の特定の異常状態が検出された場合に加算するカウント値や、そのカウント値と比較して異常状態の判定を行う基準となる異常確定値の少なくとも一方の値を異なる値に設定し、液体の異常状態の判定において液体の静止状態の判定結果に基づいた重み付けを行うとよい。このようにすれば、液体中の特定成分の濃度に異常が検出されても、直ちに異常状態と判定されることがない。従って、液体が静止状態にない場合であれば、液体が特定の異常状態にあると判定するまでに行う異常状態の検出機会を増やすことができるので、異常状態の判定の信頼性を高めることができる。また、その他の方法として、液体が静止状態にないと判定された場合に特定の異常状態の判定を中断し、再び静止状態となった場合に特定の異常状態の判定を再開してもよいし、これと上記の方法とを組み合わせてもよい。
【００２４】
そして、上記のように静止状態の判定を行うにあたり、濃度差分値として、判定時間から検出時間までの間の濃度値の変動の度合いを数値として表すことができるので、請求項３に係る発明のように、予め揺れ判定値を設定しておき、濃度差分値と比較すれば、正確に静止状態の判定を行うことができる。
【００２５】
さらに、請求項４に係る発明では、液体収容容器内で液体が静止状態にあるか否かの判定を、液体のレベルを検知することができるレベル検知部からの信号をも用いて行うこととしている。つまり、液体収容容器内での液体の状態を、そのレベルの変動から直接的に検知することができるため、液体の静止状態の判定をより精度よく行うことができる。なお、静止状態の判定は、所定の期間内に複数回取得したレベル検知部からの信号の最大値と最小値との差、すなわち液面の上下動の差の大きさにより判定すればよい。
【００２６】
また、請求項５に係る発明のように、第１差分値および第２差分値を利用して、それらの差分を判定差分値として算出し、この判定差分値に基づいて液体の静止状態の判定を行ってもよい。なぜなら、液体収容容器内に、ある濃度の液体が収容されている場合、第１差分値と第２差分値とは、液体が静止していればそれ程かけ離れた値を示すことはないが、液体が静止状態になく、特に検出素子の周囲の液体に流れが生ずると、液体中の特定成分の濃度にムラが生じたりし、第１差分値と第２差分値とが大きくかけ離れた値を示すからである。これにより、請求項１と同様の効果を得ることができる。そしてこのような場合においても、静止状態の判定結果を液体の特定の異常状態の判定処理に反映させれば、異常状態の判定精度を高めることができることは請求項１と同様である。その方法として、請求項６に係る発明のように、請求項２と同様の方法を採用することで、液体中の特定成分の濃度に異常が検出されても直ちに異常状態と判定されることがなく、異常状態の判定の信頼性を高めることができる。
【００２７】
そして、請求項７に係る発明のように、請求項３に係る発明と同様に、予め設定した揺れ判定値を判定差分値と比較すれば、正確に静止状態の判定を行うことができる。
【００２８】
さらに、請求項８に係る発明のように、請求項４に係る発明と同様に、レベル検知部からの信号に基づく液体の静止状態の判定も行えば、より精度のよい静止状態の判定を行うことができる。
【００２９】
また、請求項９に係る発明では、液体が特定の異常状態にあると判定された場合にのみ、外部回路に対して異常を報知することができる。つまり、液体の一時的な異常状態が内部で検出されても、それが継続的な異常状態でない限り、液体に特定の異常状態が生じたと判定されることがない。このため、外部回路に対し信頼性の高い異常状態の報知を行うことができる。
【００３０】
また、請求項１０に係る発明では、液体のレベルを検知するレベル検知部と、液体の濃度を検出する検出素子とを絶縁した状態で一体化させている。この構成により、液体のレベルを検知する装置と、液体の濃度を検出する装置とを別体にしてそれぞれ液体収容容器内に配置させた場合と比べ、液体状態検知装置の液体収容容器内に占める容積を相対的に小さくすることができ、液体収容容器内に収容可能な液体の最大量を増やすことができる。さらに、液体状態検知装置を液体収容容器に取り付けるための取付部の配設が一箇所で済むため、液体収容容器と取付部との間の気密性や水密性の維持を行うための構成を簡易なものとすることができる。また、検出素子の少なくとも一部は、レベル検知部のうち液体のレベル低下方向側を向く先端よりも先端側に位置されているので、液体のレベルが低下しても液体に浸漬された状態を長めに維持することができ、液体の濃度の検知を安定して行うことができる。
【００３１】
また、請求項１１に係る発明のように、液体に関する特定の異常状態としては、液体収容容器内において液体が空である状態、液体収容容器内へ異種液体が混入された状態、液体に含まれる特定成分の濃度が異常とされる状態のうちの１つの状態を挙げることができる。
【００３２】
また、請求項１２に係る発明では、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度に関連した信号を検出素子より出力させることで、尿素水溶液に関する特定の異常状態の検出および判定を精度よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を具体化した液体状態検知装置の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１，図２を参照して、液体状態検知装置の一例としての液体状態検知センサ１００の構造について説明する。図１は、液体状態検知センサ１００の一部切欠縦断面図である。図２は、セラミックヒータ１１０のヒータパターン１１５を示す模式図である。なお、液体状態検知センサ１００においてレベル検知部７０（外筒電極１０および内部電極２０から構成されるコンデンサ）の長手方向を軸線Ｏ方向とし、液体性状検知部３０が設けられる側を先端側、取付部４０が設けられる側を後端側とする。なお、外筒電極１０および内部電極２０が、それぞれ、本発明における「第１電極」および「第２電極」に相当する。
【００３４】
本実施の形態の液体状態検知センサ１００は、ディーゼル自動車の排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元に使用される尿素水溶液の状態、つまりは尿素水溶液のレベル（液位）、温度、およびその溶液に含まれる特定成分としての尿素の濃度を検出するためのセンサである。図１に示すように、液体状態検知センサ１００は、円筒形状を有する外筒電極１０、およびその外筒電極１０の内部にて外筒電極１０の軸線Ｏ方向に沿って設けられた円筒状の内部電極２０から構成されるレベル検知部７０と、内部電極２０の先端側に設けられた液体性状検知部３０と、液体状態検知センサ１００を尿素水タンク９８（図３参照）に取り付けるための取付部４０とを備えて構成される。
【００３５】
外筒電極１０は金属材料からなり、軸線Ｏ方向に延びる長細い円筒形状を有する。外筒電極１０の外周上にて周方向に等間隔となる３本の母線上には、各母線に沿ってそれぞれ複数の細幅のスリット１５が断続的に開口されている。また、外筒電極１０の先端部１１において、上記スリット１５が形成された各母線上には、後述する内部電極２０との間に介在されるゴムブッシュ８０の抜け防止のための開口部１６がそれぞれ設けられている。さらに、外筒電極１０の後端側の基端部１２に近い位置で、スリット１５が形成された各母線とは異なる母線上には、１つの空気抜孔１９が形成されている。また、外筒電極１０の先端部１１は、後述する液体性状検知部３０のセラミックヒータ１１０の径方向周囲を、そのセラミックヒータ１１０を覆って保護するプロテクタ１３０ごと包囲するように、開口部１６の位置よりさらに軸線Ｏ方向先端側に延長されている。そして最先端部（図中最下部）は開口されており、液体性状検知部３０を構成するプロテクタ１３０が開口側から視認可能な状態となっている。
【００３６】
次に、外筒電極１０は、基端部１２が金属製の取付部４０の電極支持部４１の外周に係合した状態で溶接されている。取付部４０は液体収容容器としての尿素水タンク９８に液体状態検知センサ１００を固定するための台座として機能し、取り付けボルトを挿通するための取り付け孔（図示外）が鍔部４２に形成されている。また、取付部４０の鍔部４２を挟んで電極支持部４１の反対側には、後述する尿素水溶液のレベル、温度、尿素濃度などを検出するための回路や、図示外の外部回路（例えば自動車のエンジン制御装置（ＥＣＵ））との電気的な接続を行うための入出力回路等が搭載された回路基板６０などを収容する収容部４３が形成されている。なお、この取付部４０を介し、外筒電極１０は接地されている。
【００３７】
回路基板６０は、収容部４３の内壁面の四隅より突出する基板載置部（図示外）上に載置されている。収容部４３はカバー４５に覆われ保護されており、そのカバー４５は、鍔部４２に固定されている。また、カバー４５の側面にはコネクタ６２が固定されており、コネクタ６２の接続端子（図示外）と回路基板６０上のパターン（後述する入出力回路部２９０）とが配線ケーブル６１によって接続されている。このコネクタ６２を介し、回路基板６０とＥＣＵとの接続が行われる。
【００３８】
取付部４０の電極支持部４１には収容部４３内に貫通する孔４６が開口されており、この孔４６内に、内部電極２０の基端部２２が挿通されている。本実施の形態の内部電極２０は軸線Ｏ方向に延びる長細い円筒形状をした金属材料からなる。この内部電極２０の外周面上には、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ等のフッ素系樹脂やエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などからなる絶縁被膜２３が形成されている。絶縁被膜２３は、このような樹脂をディッピングもしくは静電粉体塗装により内部電極２０の外表面上に塗布し、熱処理することにより、樹脂コーティング層の形態で形成される。この内部電極２０と外筒電極１０との間で、尿素水溶液のレベルに応じて静電容量が変化するコンデンサを形成してなるレベル検知部７０が構成されている。
【００３９】
内部電極２０の軸線Ｏ方向後端側の基端部２２には、内部電極２０を取付部４０に固定するためのパイプガイド５５とインナーケース５０が係合されている。パイプガイド５５は、内部電極２０の基端部２２の端縁寄りに接合された環状のガイド部材である。インナーケース５０は内部電極２０と外筒電極１０とが確実に絶縁されるように内部電極２０を位置決め支持する鍔付き筒状の樹脂製部材であり、先端側が取付部４０の電極支持部４１の孔４６に係合する。インナーケース５０には径方向外側に向かって突出する鍔部５１が形成されており、インナーケース５０が電極支持部４１に係合される際には、収容部４３側から電極支持部４１の孔４６に挿通される。そして、鍔部５１が収容部４３内の底面に当接することで、インナーケース５０が孔４６内を通り抜けることが防止される。また、内部電極２０は、収容部４３側からインナーケース５０の内側に挿通されるが、パイプガイド５５が鍔部５１に当接することで、インナーケース５０からの脱落が防止される。
【００４０】
さらに、インナーケース５０の外周と内周とには、それぞれ、Ｏリング５３とＯリング５４とが設けられている。Ｏリング５３は、インナーケース５０の外周と取付部４０の孔４６との間の隙間を密閉し、Ｏリング５４は、インナーケース５０の内周と内部電極２０の基端部２２の外周との間の隙間を密閉している。これにより、液体状態検知センサ１００が尿素水タンク９８（図３参照）に取り付けられた際に、尿素水タンク９８の内部と外部とが収容部４３を介して連通しないように、その水密性および気密性が保たれる。なお、取付部４０の鍔部４２の先端側の面には図示外の板状のシール部材が装着され、液体状態検知センサ１００を尿素水タンク９８に取り付けた際に、鍔部４２と尿素水タンクとの間の水密性および気密性が保たれるようになっている。
【００４１】
そして、内部電極２０の取付部４０への組み付けの際には、２枚の押さえ板５６，５７によって、パイプガイド５５がインナーケース５０の鍔部５１に対して押圧される。絶縁性の押さえ板５６は、パイプガイド５５との間に押さえ板５７を挟み、パイプガイド５５を押圧した状態で、ネジ５８によって収容部４３内に固定される。これにより、パイプガイド５５に接合された内部電極２０が電極支持部４１に固定されることとなる。押さえ板５６，５７には中央に孔５９が開口されており、内部電極２０の電極引出線５２と、後述するセラミックヒータ１１０との電気的な接続を行う２本のリード線９０（図１では一方のリード線９０のみを表示している。）を内包する２芯のケーブル９１とが挿通され、それぞれ回路基板６０上のパターンに電気的に接続されている。回路基板６０のグランド側の電極（図示外）は取付部４０に接続されており、これにより、取付部４０に溶接された外筒電極１０がグランド側に電気的に接続される。
【００４２】
次に、内部電極２０の先端部２１に設けられた液体性状検知部３０は、本実施の形態では尿素水溶液の温度および含有される尿素の濃度の検出を行う検知素子としてのセラミックヒータ１１０と、セラミックヒータ１１０を支持すると共に、内部電極２０の先端部２１に装着される絶縁性樹脂製のホルダ１２０と、ホルダ１２０から露出されたセラミックヒータ１１０の周囲を覆って保護するプロテクタ１３０とを備えて構成される。
【００４３】
図２に示すように、セラミックヒータ１１０は、絶縁性セラミックからなる板状のセラミック基体１１１上にＰｔを主体とするヒータパターン１１５を形成し、対となるセラミック基体（図示せず）で挟んだ状態でヒータパターン１１５を埋設した状態で形成したものである。発熱抵抗体１１４を構成するパターンの断面積を、電圧印加のための両極となるリード部１１２，１１３のパターンよりも小さくするようにして、通電時、主に発熱抵抗体１１４において発熱が行われるようにしている。また、リード部１１２，１１３の両端には、それぞれセラミック基体１１１の表面に貫通するスルーホール（図示外）が設けられており、２本のリード線９０との接続を中継する２つのコネクタ１１９（図１では共に一方のみを表示している。）のそれぞれと電気的に接続されている。なお、セラミックヒータ１１０が、本発明における「検出素子」に相当する。
【００４４】
次に、図１に示すように、セラミックヒータ１１０を支持するホルダ１２０は、外径が段違い状２段に構成された円筒形状を有し、小径となる先端側にて、発熱抵抗体１１４の埋設された側（図２参照）を露出した状態のセラミックヒータ１１０を、接着剤からなる固定部材１２５，１２６で固定している。そして大径側となる後端側が内部電極２０の先端部２１に装着されており、その内部電極２０の外周面とホルダ１２０の内周面との間にシールリング１４０が介在され、内部電極２０の内部の水密性および気密性が確保されている。
【００４５】
ところで、ホルダ１２０の装着前に、セラミックヒータ１１０のコネクタ１１９にはケーブル９１の２本のリード線９０の芯線がそれぞれ加締めまたは半田付けにより接合される。さらに絶縁性の保護部材９５により、コネクタ１１９とリード線９０とが接合部位ごと覆われ保護される。そして、２つのリード線９０は筒形状の内部電極２０内を挿通され、上記回路基板６０に接続されている。
【００４６】
次に、プロテクタ１３０は、有底円筒形状に形成された金属製の保護部材である。開口側がホルダ１２０の小径部分の外周に嵌合されている。また、プロテクタ１３０の外周上には液体流通孔（図示外）が開口されており、プロテクタ１３０の内外での尿素水溶液の交換が行われる。
【００４７】
そして、このような構成の液体性状検知部３０は、内部電極２０の先端部２１にホルダ１２０を介し装着され、さらにゴムブッシュ８０によって、外筒電極１０内で弾性的に支持される。ゴムブッシュ８０は円筒形状を有し、その外周面上に形成された突起部８７が、外筒電極１０の開口部１６に係合されて固定される。また、ゴムブッシュ８０の外周面と内周面とのそれぞれには、軸線Ｏ方向に沿った複数の溝（図示外）が溝設されている。液体状態検知センサ１００が尿素水タンク９８に取り付けられた際に、この溝を介し、ゴムブッシュ８０の先端側に流入する尿素水溶液と、後端側に流入する尿素水溶液との液交換や気泡抜きが行われる。このゴムブッシュ８０により、液体性状検知部３０とレベル検知部７０とが絶縁された状態で一体に構成されている。
【００４８】
次に、図３および図４を参照して、液体状態検知センサ１００の電気的な構成について説明する。図３は、液体状態検知センサ１００の電気的な構成を示すブロック図である。図４は、ＲＡＭ３００の記憶エリアの概念的な構成を示す図である。
【００４９】
図３に示すように、液体状態検知センサ１００は液体収容容器としての尿素水タンク９８に取り付けられ、一対の電極（外筒電極１０および内部電極２０）を備えたレベル検知部７０と、発熱抵抗体１１４が埋設されたセラミックヒータ１１０を備えた液体性状検知部３０とが、尿素水タンク９８に収容された状態検知対象の液体としての尿素水溶液に浸漬される。液体状態検知センサ１００は、回路基板６０上にマイクロコンピュータ２２０を搭載し、レベル検知部７０の制御を行うレベル検知回路部２５０と、液体性状検知部３０の制御を行う液体性状検知回路部２８０と、ＥＣＵとの通信を行う入出力回路部２９０とが接続されている。
【００５０】
マイクロコンピュータ２２０は公知の構成からなるＣＰＵ２２１，ＲＯＭ２２２，ＲＡＭ３００を備える。ＣＰＵ２２１は液体状態検知センサ１００の制御を司る。ＲＯＭ２２２には図示外の各種記憶エリアが設けられ、後述する状態検知プログラムや（１）〜（５）の式、各種変数の初期値、閾値等が所定の記憶エリアに記憶されている。同様に、ＲＡＭ３００にも後述する図４に示す各種記憶エリアが設けられており、状態検知プログラムの実行時にはプログラムの一部や各種変数、タイマーカウント値などが一時的に記憶される。
【００５１】
入出力回路部２９０は、液体状態検知センサ１００とＥＣＵとの間での信号の入出力を行うため、通信プロトコルの制御を行う。また、レベル検知回路部２５０は、マイクロコンピュータ２２０の指示に基づき、レベル検知部７０の外筒電極１０と内部電極２０との間に交流電圧を印加し、レベル検知部７０をなすコンデンサを流れた電流を電圧変換し、さらにＡ／Ｄ変換を行ってマイクロコンピュータ２２０に出力する回路部である。
【００５２】
次に、液体性状検知回路部２８０は、マイクロコンピュータ２２０の指示に基づき、液体性状検知部３０のセラミックヒータ１１０に定電流を流し、発熱抵抗体１１４の両端に発生する検出電圧をマイクロコンピュータ２２０に出力する回路部である。液体性状検知回路部２８０は、差動増幅回路部２３０、定電流出力部２４０、スイッチ２６０から構成される。
【００５３】
定電流出力部２４０は、発熱抵抗体１１４に流す定電流を出力する。スイッチ２６０は、発熱抵抗体１１４への通電経路上に設けられ、マイクロコンピュータ２２０の制御に従ってスイッチの開閉を行う。差動増幅回路部２３０は、発熱抵抗体１１４の一端に現れる電位Ｐｉｎと他端に現れる電位Ｐｏｕｔとの差分を検出電圧としてマイクロコンピュータ２２０に出力する。
【００５４】
次に、ＲＡＭ３００の記憶エリアについて説明する。図４に示すように、ＲＡＭ３００には、レベル変動値記憶エリア３０１、電圧値記憶エリア３０２、電圧差分値記憶エリア３０３、正常電圧差分値記憶エリア３０４、濃度換算値記憶エリア３０５、タイマーカウント値記憶エリア３０６、フラグ記憶エリア３０７、カウンタ値記憶エリア３０８等が設けられている。
【００５５】
レベル変動値記憶エリア３０１には、レベル検知部７０からの出力がレベル検知回路部２５０においてＡ／Ｄ変換された、尿素水溶液のレベルを示す検出値（Ａ／Ｄ変換値）が記憶される。また、液体性状検知部３０の出力（すなわち電位Ｐｉｎと電位Ｐｏｕｔとの差分）が検出電圧として差動増幅回路部２３０を介しマイクロコンピュータ２２０に入力されるが、電圧値記憶エリア３０２には、尿素濃度測定開始後、１０ｍｓｅｃ後の電圧値Ｖｍ、５００ｍｓｅｃ後の電圧値Ｖｐおよび７００ｍｓｅｃ後の電圧値Ｖｎが記憶される。なお、電圧値Ｖｍの記憶エリアには５つの記憶エリアが設けられており、後述する状態検知プログラムに従って繰り返し検出される電圧値のうち最新の５回分の電圧値が記憶され、それ以前に検出された電圧値は破棄される。
【００５６】
電圧差分値記憶エリア３０３には、電圧値記憶エリア３０２に記憶された最新の電圧値Ｖｍと電圧値Ｖｎとの差分値ΔＶｍｎと、最新の電圧値Ｖｍと電圧値Ｖｐとの差分値ΔＶｍｐとが記憶される。正常電圧差分値記憶エリア３０４には、状態検知プログラムにおいて、検出された尿素水溶液の濃度に異常がないと判断された際の電圧差分値ΔＶｍｎが記憶される。この正常電圧差分値記憶エリア３０４にも５つの記憶エリアが設けられており、上記同様、最新の５回分の電圧差分値ΔＶｍｎが記憶される。濃度換算値記憶エリア３０５には、電圧差分値ΔＶｍｎ，ΔＶｍｐそれぞれから算出された濃度換算値Ｃｎ，Ｃｐが記憶される。この濃度換算値Ｃｎの記憶エリアには２つの記憶エリアが設けられており、最新の２回分の濃度換算値Ｃｎが記憶され、それ以前に算出された濃度換算値は破棄される。
【００５７】
タイマーカウント値記憶エリア３０６には、状態検知プログラムで使用される２種のタイマーＴ１，Ｔ２の初期値の記憶エリアが設けられており、タイマーのリセット時に、別途実行されるタイマープログラム（図示外）のカウント値が記憶される。なお、後述する状態検知プログラムにおいて、所定の時間（例えば１ｓｅｃ）の経過の確認が行われる場合には、リセット時に記憶されたタイマーＴ１，Ｔ２の初期値と、その時点でのタイマープログラムのカウント値との差が、上記所定の時間に相当する値よりも大きいか否かを判断することによって行われる。
【００５８】
フラグ記憶エリア３０７には、状態検知プログラムで使用される正常検知フラグおよび静止状態フラグの値が記憶される。カウンタ値記憶エリアには、濃度異常カウンタ、空焚きカウンタおよび異種液体カウンタそれぞれのカウント値が記憶される。
【００５９】
また、ＲＡＭ３００には図示外の各種記憶エリアが設けられており、上記各パラメータを使用する状態検知プログラムも、所定の記憶エリアに読みこまれて実行される。
【００６０】
次に、本実施の形態の液体状態検知センサ１００により、尿素水溶液のレベル、温度および尿素濃度を検知する原理について説明する。まず、図５を参照し、レベル検知部７０において尿素水溶液のレベルを検知する原理について説明する。図５は、外筒電極１０と内部電極２０とのギャップ間に満たされた尿素水溶液の水面近傍の拡大断面図である。
【００６１】
液体状態検知センサ１００（図１参照）は、尿素水溶液を収容した尿素水タンク９８（図３参照）に、その底壁側に外筒電極１０および内部電極２０の先端側を向けた状態で組み付けられる。つまり液体状態検知センサ１００のレベル検知部７０は、尿素水タンク９８内で容量の変化する尿素水溶液の変位方向（尿素水溶液のレベルの高低方向）を軸線Ｏ方向とし、外筒電極１０および内部電極２０の先端側が尿素水溶液の容量の少ない側（低レベル側）となるように、尿素水タンク９８に組み付けられる。そして、外筒電極１０と内部電極２０とのギャップ間の静電容量を測定し、両者間に存在する尿素水溶液が軸線Ｏ方向においてどれだけのレベルまで存在しているか検知している。これは周知のように、径方向の電位の異なる２点間において、その径の差が小さくなるほど静電容量の大きさが大きくなることに基づく。
【００６２】
すなわち、図５に示すように、尿素水溶液で満たされていない部分においては、ギャップ間で電位差の生じる部位の距離は、外筒電極１０の内周面と絶縁被膜２３との間に介在する空気層の厚みに相当する距離（距離Ｙで示す）と、絶縁被膜２３の厚みに相当する距離（距離Ｚで示す）との合計の距離（距離Ｘで示す）となる。一方、尿素水溶液が満たされた部分において、ギャップ間で電位差の生じる部位の距離は、尿素水溶液が導電性を示すため外筒電極１０と尿素水溶液との電位がほぼ等しくなることから、絶縁被膜２３の厚みに相当する距離Ｚとなる。
【００６３】
換言すれば、尿素水溶液で満たされていない部分におけるギャップ間の静電容量は、電極間の距離がＹで空気を誘電体（不導体）とするコンデンサの静電容量と、電極間の距離がＺで絶縁被膜２３を誘電体とするコンデンサとを直列に接続したコンデンサの合成の静電容量といえる。また、尿素水溶液で満たされた部分におけるギャップ間の静電容量は、電極間の距離がＺで絶縁被膜２３を誘電体とするコンデンサの静電容量といえる。そして両者を並列に接続したコンデンサの静電容量が、レベル検知部７０全体の静電容量として測定されることとなる。
【００６４】
ここで距離Ｚと比べ距離Ｙは大きく構成されているため、空気を誘電体とする電極間の単位当たりの静電容量は、絶縁被膜２３を誘電体とする電極間の単位当たりの静電容量よりも小さい。このため、尿素水溶液で満たされていない部分の静電容量の変化よりも尿素水溶液で満たされた部分の静電容量の変化の方が大きく、外筒電極１０および内部電極２０からなるコンデンサ全体としての静電容量は、尿素水溶液のレベルに比例する。
【００６５】
このような尿素水溶液のレベルの測定は、レベル検知回路部２５０を介してレベル検知部７０に接続されたマイクロコンピュータ２２０にて行われ、得られたレベル情報信号は、入出力回路部２９０から図示外のＥＣＵに対して出力される。
【００６６】
次に、図６〜図８を参照し、液体性状検知部３０を構成するセラミックヒータ１１０において、尿素水溶液の温度と、尿素水溶液に含まれる特定成分としての尿素の濃度を検出する原理について説明する。図６は、尿素濃度が３２．５ｗｔ％、温度が２５℃の尿素水溶液を例に、発熱抵抗体への定電流の通電を開始してから時間の経過と共に発熱抵抗体自身の温度上昇に伴い、その抵抗値に対応した電圧値が上昇する様子を示すグラフである。図７は、発熱抵抗体の電圧値変化ΔＶと尿素水溶液の尿素濃度とが比例関係にあり、かつ、温度依存性があることを示すグラフである。図８は、発熱抵抗体の電圧値変化ΔＶと尿素水溶液の尿素濃度との関係を、尿素水溶液の温度により補正したところ、補正された濃度（換算濃度）と尿素濃度とがほぼ一致することを示すグラフである。
【００６７】
通電後間もない時期の発熱抵抗体自身の温度は、発熱がまだ大きくなされていないため、その発熱抵抗体の周囲に存在する液体の温度とほぼ同一である。そして図６のグラフに示すように、発熱抵抗体へ定電流を流し始めた後（ただし、通電開始後、電流値が安定となるまで約１０ｍｓｅｃを要する。）より、時間の経過と共に発熱抵抗体自身の温度が連続的に上昇していくことが示される。
【００６８】
このことから、発熱抵抗体への通電後の抵抗値に対応した電圧値と、周囲に存在する尿素水溶液の温度との相関関係を予め確認しておけば、尿素水溶液の温度を測定することが可能である。以下に、発熱抵抗体への通電後の抵抗値と、その周囲に存在する尿素水溶液の温度との関係を表す式を示す。
ＲＴ＝Ｒ０（１＋α０Ｔ）・・・（１）
なお、ＲＴは、Ｔ℃における発熱抵抗体の抵抗値を示すが、発熱抵抗体への通電を開始した際において、発熱抵抗体の周囲の液体の温度もＴ℃である。また、Ｒ０は、０℃における発熱抵抗体の抵抗値（Ω）を示す。α０は、０℃基準の温度係数を示すが、発熱抵抗体を構成する材料によって決まるものである。従って、（１）の式から、発熱抵抗体の抵抗値が周囲の温度に比例することがわかる。
【００６９】
また、オームの法則より、
ＲＴ＝ＶＴ／Ｉ・・・（２）
で示されるが、発熱抵抗体には定電流が流されるため、電流値Ｉ（Ａ）は一定である。すなわち、発熱抵抗体の電圧値ＶＴ（本実施の形態では、差動増幅回路部２３０より出力される電圧値（Ｖ））は、（２）の式から抵抗値ＲＴ（Ω）に比例し、（１）の式から周囲の温度に比例することがわかる。
【００７０】
次に、発熱抵抗体への通電が継続された場合、発熱抵抗体自身の温度は周囲に存在する液体に奪われるが、それら液体の熱伝導率によって発熱抵抗体の奪われる熱量は異なる。つまり、周囲に存在する液体の熱伝導率に応じて発熱抵抗体の温度上昇率は異なってくる。また、液体に含まれる特定成分の濃度によって、液体の熱伝導率が異なることが知られている。このことから、発熱抵抗体を液体に浸漬させ、その液体を一定時間加熱した場合、発熱抵抗体の抵抗値変化の度合いが求まれば周囲の液体の熱伝導率の違いを見いだすことができ、液体の濃度を得ることができる。
【００７１】
このことは、図７のグラフに示される。例えば、温度２５℃の尿素水溶液に浸漬した発熱抵抗体に７００ｍｓｅｃ通電した場合、尿素水溶液の尿素濃度が０ｗｔ％のときには発熱抵抗体の抵抗値変化に対応した電圧値変化は１２２０ｍＶとなり、１６．２５ｗｔ％，３２．５ｗｔ％のときにはそれぞれ１２６２ｍＶ，１２９８ｍＶとなる。すなわち、尿素水溶液の尿素濃度が高くなるに従って熱伝導率が低くなり、発熱抵抗体は熱が奪われにくくなるので温度上昇率が大きくなり、その結果、発熱抵抗体の抵抗値変化が大きくなって、その抵抗値変化に対応した電圧値変化（図中ΔＶで示す。）が大きくなることが示される。
【００７２】
このように、尿素水溶液の尿素濃度と発熱抵抗体の抵抗値変化（電圧値変化）との間には、図７に示されるような比例関係があることがわかる。以下に、発熱抵抗体の周囲の尿素水溶液の尿素濃度と、発熱抵抗体の抵抗値変化に対応した電圧値変化ΔＶとの関係を表す式を示す。
ΔＶ＝ａＴＣ＋ｂＴ・・・（３）
なお、ΔＶは発熱抵抗体の通電開始後の抵抗値に対応した電圧値と、通電後一定の検出時間（例えば７００ｍｓｅｃ）経過した後の抵抗値に対応した電圧値との差（ｍＶ）を示す。また、Ｃは尿素水溶液中の尿素濃度（ｗｔ％）を示す。ａＴは、尿素水溶液の温度Ｔ℃におけるΔＶ−Ｃ直線の傾きを示し、ｂＴは、尿素水溶液の温度Ｔ℃におけるΔＶ−Ｃ直線の切片を示す。
【００７３】
一方、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度が同一であっても、尿素水溶液の温度が異なると、発熱抵抗体の温度上昇率（すなわち、電圧値変化ΔＶ）が異なる。つまり、発熱抵抗体の温度上昇率は、尿素水溶液の温度に対する依存性がある。
【００７４】
このことは、上記同様、図７のグラフに示される。例えば、発熱抵抗体に７００ｍｓｅｃ通電し、尿素濃度が３２．５ｗｔ％、温度が２５℃の尿素水溶液を加熱した場合、発熱抵抗体の抵抗値変化に対応した電圧値変化ΔＶは１２９８ｍＶとなるのに対し、同濃度で温度が８０℃の尿素水溶液に対して発熱抵抗体に７００ｍｓｅｃ通電した場合、電圧値変化ΔＶは１４４０ｍＶとなる。すなわち、尿素水溶液の尿素濃度が一定である場合、尿素水溶液の温度が低いほど発熱抵抗体の抵抗値変化が小さくなって、抵抗値変化に対応した電圧値変化ΔＶが小さくなることが示される。
【００７５】
このように、尿素水溶液の尿素濃度と発熱抵抗体の抵抗値変化（電圧値変化ΔＶ）との関係には、尿素水溶液の温度に対する依存性があることがわかる。従って、（３）の式に、（１），（２）の式から求まる尿素水溶液の温度によって補正（キャリブレーション）を行うことで、正確な尿素濃度の算出を行うことができる。以下に、尿素水溶液の温度により補正を行うための式を示す。
ａＴ＝ａ２５＋ｘ（Ｔ−２５）・・・（４）
ｂＴ＝ｂ２５＋ｙ（Ｔ−２５）・・・（５）
なお、ａ２５は、尿素水溶液の温度が２５℃の場合におけるΔＶ−Ｃ直線の傾きを示し、ｘはその直線の傾きの温度補正係数である。同様に、ｂ２５は、尿素水溶液の温度が２５℃の場合におけるΔＶ−Ｃ直線の切片を示し、ｙはその直線の切片の温度補正係数である。
【００７６】
なお、上記（３），（４），（５）に示される式に相応した補正値を実験等によって求めたところ、ａ２５＝２．３，ｂ２５＝１．２２３，ｘ＝０．０１５，ｙ＝２．４５が得られた。これらの値を用いれば、補正により得られる尿素水溶液の濃度（換算濃度）と、実際の尿素濃度とが、ほぼ一致することが図８に示された。
【００７７】
本実施の形態の液体状態検知センサ１００では、このような原理に基づいて、尿素水溶液のレベル、温度および尿素濃度の検知が行われる。以下、図３，図４，図９〜図１４を参照して、状態検知プログラムについて説明する。図９〜図１２は、状態検知プログラムのメインルーチンのフローチャートである。図１３は、静止状態判定サブルーチンのフローチャートである。図１４は、空焚きおよび異種液体を判別するための閾値Ｑ，Ｒを説明するためのグラフである。なお、フローチャートの各ステップを「Ｓ」と略記する。
【００７８】
ＥＣＵからの指示に基づき尿素水溶液の状態検知が行われる際には、ＲＯＭ２２２に記憶された状態検知プログラムがＲＡＭ３００の所定の記憶エリアに読みこまれ、実行される。図９に示すように、まず、イニシャライズが行われ（Ｓ１）、図４に示すＲＡＭ３００の各記憶エリアの変数やカウント値等が全てリセットされる。次いで、初期値の設定が行われ（Ｓ２）、ＲＡＭ３００のレベル変動値記憶エリア３０１の検出値、電圧値記憶エリア３０２の電圧値Ｖｎ，Ｖｐ、電圧差分値記憶エリア３０３の差分値ΔＶｍｎ，ΔＶｍｐに、濃度換算値記憶エリア３０５の濃度換算値Ｃｎ，Ｃｐに、ＲＯＭ２２２に記憶された初期値が書き込まれる。状態検知プログラムでは、実行開始後、Ｓ２〜Ｓ９０の処理が繰り返し実行されるが、上記した各変数以外の変数やカウント値等は、状態検知プログラムの実行中には継続して維持されることとなる。
【００７９】
次に、タイマーＴ１のリセットが行われ（Ｓ３）、別途実行されているタイマープログラム（図示外）のカウント値が参照されて、その値がタイマーＴ１の初期値として、タイマーカウント値記憶エリア３０６に記憶される。同様に、タイマーＴ２のリセットも行われ（Ｓ４）、タイマープログラムのカウント値がタイマーＴ２の初期値として、タイマーカウント値記憶エリア３０６に記憶される。
【００８０】
そしてＳ５では、タイマーＴ２のリセット時より１ｓｅｃが経過するまで待機が行われる（Ｓ５：ＮＯ）。なお、この判断処理ではタイマープログラムのカウント値が参照され、そのカウント値とＳ４で記憶されたタイマーＴ２の初期値との差分が１ｓｅｃに相当する値よりも大きいか否かによって、１ｓｅｃが経過したか否かの確認が行われる。１ｓｅｃが経過すると（Ｓ５：ＹＥＳ）、上記したレベル検知の原理に基づき、レベル検知回路部２５０を介してＡ／Ｄ変換されてマイクロコンピュータ２２０に入力されるレベル検知部７０からの出力が、尿素水溶液のレベルの検出値として、ＲＡＭ３００のレベル変動値記憶エリア３０１に記憶される（Ｓ６）。
【００８１】
次に、予め実験等により作成されＲＯＭ２２２に記憶された換算式もしくはテーブル等を用い、Ｓ６でレベル変動値記憶エリア３０１に記憶されたレベルの検出値が尿素水溶液の実際のレベルを示す出力値として換算される。このレベル換算値は、液体状態検知センサ１００からＥＣＵに出力される（Ｓ１５）。
【００８２】
そして、Ｓ３におけるタイマーＴ１のリセット時より５９ｓｅｃが経過したか否かの確認が行われ（Ｓ１６）、経過しないうちはＳ４に戻り（Ｓ１６：ＮＯ）、Ｓ４〜Ｓ１５が繰り返し実行される。タイマーＴ１のリセット時より５９ｓｅｃが経過すると（Ｓ１６：ＹＥＳ）、図１０に示す、Ｓ２１へと進む。
【００８３】
Ｓ２１では、Ｓ４と同様のタイマーＴ２のリセットが行われ（Ｓ２１）、そのときのタイマープログラムのカウント値がタイマーＴ２の初期値として記憶される。そしてマイクロコンピュータ２２０からスイッチ２６０に制御信号が送信され、スイッチ２６０が閉じられて、定電流出力部２４０から発熱抵抗体１１４への通電が開始される（Ｓ２２）。前述したように、発熱抵抗体１１４への通電開始後、電流値が安定となる時間として１０ｍｓｅｃが設定されており、次のＳ２３では、Ｓ２１におけるタイマーＴ２のリセット時より１０ｍｓｅｃが経過したか否かの確認が行われ、経過しないうちは待機が行われる（Ｓ２３：ＮＯ）。この待機時間としての１０ｍｓｅｃが経過すれば（Ｓ２３：ＹＥＳ）、差動増幅回路部２３０により発熱抵抗体１１４の検出電圧の測定が行われ、その検出電圧がマイクロコンピュータ２２０に入力されて、電圧値Ｖｍとして、電圧値記憶エリア３０２に記憶される（Ｓ２４）。
【００８４】
次のＳ２５では電圧値記憶エリア３０２の電圧値Ｖｍの記憶エリアが参照され、電圧値の記憶個数が５個、すなわち、Ｓ２４における検出電圧の測定が５回以上行われたか否か確認される（Ｓ２５）。電圧値のサンプリングが５回未満であれば（Ｓ２５：ＮＯ）、そのままＳ２７に進み、電圧値Ｖｍに基づいて後述する温度換算が行われる。
【００８５】
一方、５周目以降のＳ２５では、電圧値記憶エリア３０２の電圧値Ｖｍの記憶エリアにおいて電圧値の記憶個数が５個となっているため、サンプリングが５回以上行われたと判断されて（Ｓ２５：ＹＥＳ）、Ｓ２６に進む。なお、上記したように、測定された検出電圧の値は最新の５つの電圧値まで電圧値Ｖｍの記憶エリアに記憶されるため、状態検知プログラムの６周目以降のＳ２４では、最も古い電圧値が上書きされることとなる。そしてＳ２６では、電圧値記憶エリア３０２の電圧値Ｖｍの記憶エリアに記憶された最新５つの電圧値から、最大値と最小値を除く３つの電圧値の平均値を算出する処理が行われる（Ｓ２６）。
【００８６】
Ｓ２７では、Ｓ２６の処理が行われた場合にはＳ２６で算出された電圧値Ｖｍの平均値をＶＴとし、また、Ｓ２６の処理が行われなかった場合には電圧値記憶エリア３０２の電圧値Ｖｍの記憶エリアに記憶された最新の電圧値をＶＴとし、（１），（２）の式に基づく計算が行われ、発熱抵抗体１１４の周囲の尿素水溶液の温度Ｔが求められる。算出された温度は温度情報信号として、入出力回路部２９０からＥＣＵに対して送信される（Ｓ２７）。
【００８７】
次に、図１１に示すＳ３１では、Ｓ２１におけるタイマーＴ２のリセット時より５００ｍｓｅｃが経過したか否かの確認が行われ（Ｓ３１）、経過しないうちは待機が行われる（Ｓ３１：ＮＯ）。５００ｍｓｅｃが経過すると（Ｓ３１：ＹＥＳ）、上記同様、発熱抵抗体１１４の検出電圧が測定されて、電圧値Ｖｐとして電圧値記憶エリア３０２に記憶される（Ｓ３２）。そして、この電圧値Ｖｐと、Ｓ２４で記憶された電圧値Ｖｍの最新の値との差分が算出され、差分値ΔＶｍｐとして、電圧差分値記憶エリア３０３に記憶される（Ｓ３３）。
【００８８】
さらにＳ３４で、Ｓ２１におけるタイマーＴ２のリセット時より７００ｍｓｅｃが経過したか否かの確認が行われ（Ｓ３４）、経過しないうちは待機が行われる（Ｓ３４：ＮＯ）。７００ｍｓｅｃが経過すると（Ｓ３４：ＹＥＳ）、上記同様、発熱抵抗体１１４の検出電圧が測定されて、電圧値Ｖｎとして電圧値記憶エリア３０２に記憶される（Ｓ３５）。この電圧測定が終了すれば、マイクロコンピュータ２２０からスイッチ２６０の制御信号が出力され、発熱抵抗体１１４への通電が停止される（Ｓ３６）。そしてＳ３３と同様に、この電圧値Ｖｎと、Ｓ２４で記憶された電圧値Ｖｍの最新の値との差分が算出され、差分値ΔＶｍｎとして、電圧差分値記憶エリア３０３に記憶される（Ｓ３７）。
【００８９】
このようにして算出された差分値ΔＶｍｐ，ΔＶｍｎを用い、上記した尿素濃度検出の原理に基づいて、濃度換算が行われる。すなわち、差分値ΔＶｍｐ，ΔＶｍｎそれぞれについて、Ｓ２７で求められた尿素水溶液の温度Ｔを用いて（３）〜（５）の式に基づく計算が行われ、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度換算値Ｃｐ，Ｃｎが求められる。そして、それぞれ濃度換算値記憶エリア３０５の濃度換算値Ｃｐ，Ｃｎの記憶エリアに記憶される（Ｓ３８）。なお、Ｓ３７において算出したΔＶｍｐに基づいてＳ３８にて濃度換算値Ｃｐの算出を行うＣＰＵ２２１が、本発明における「判定濃度取得手段」に相当する。
【００９０】
そして、次の図１２に示すＳ５１，Ｓ５２，Ｓ７１の各判断処理が行われることによって、尿素水溶液の状態が異常であるか否かの判定がなされる。なお、Ｓ５１，Ｓ５２，Ｓ７１の各判断処理を行うことによって尿素水溶液の状態が異常であるか否かを判定するＣＰＵ２２１が、本発明における「異常検出手段」に相当する。
【００９１】
まず、Ｓ５１において、電圧差分値記憶エリア３０３に記憶された差分値ΔＶｍｎと、予め実験等により決定されＲＯＭ２２２に記憶された、尿素水溶液の尿素濃度の取りうる値に基づく電圧値変化ΔＶの最大値（図１４に一例として示した閾値Ｑ）とが比較される（Ｓ５１）。そして差分値ΔＶｍｎが閾値Ｑ以上であればＳ７１に進む（Ｓ５１：ＮＯ）。
【００９２】
Ｓ７１では、差分値ΔＶｍｎと、予め実験等により決定されＲＯＭ２２２に記憶された、発熱抵抗体１１４の周囲が空気である場合に取りうる電圧値変化の最小値（図１４に一例として示した閾値Ｒ）との比較が行われる（Ｓ７１）。差分値ΔＶｍｎが閾値Ｒよりも大きければ（Ｓ７１：ＹＥＳ）、尿素水タンク９８が空である状態、すなわち空焚き状態と検出され、Ｓ７２〜Ｓ７７の処理が行われる。なお、この場合、差分値ΔＶｍｎは、図１４に例示するように、閾値Ｒより大きい、例えば大きさＧの値をとる。
【００９３】
Ｓ７２では、図１３に示す、静止状態判定サブルーチンが実行される（Ｓ７２）。まず、フラグ記憶エリア３０７の正常検知フラグに０がセットされ（Ｓ１０１）、次に、濃度変動幅の算出が行われる（Ｓ１０２）。この処理では、濃度換算値記憶エリア３０５に記憶された濃度換算値Ｃｎと濃度換算値Ｃｐとの差分値が求められる。すなわち、発熱抵抗体１１４への通電開始後５００ｍｓｅｃ後の濃度と、７００ｍｓｅｃ後の濃度との変動幅を差分値として得る。そしてこの差分値（濃度変動幅）と、予め実験等により決定されＲＯＭ２２２に記憶された、尿素水溶液が静止状態にあるとみなせる場合に取りうる尿素水溶液の尿素濃度の変動幅の最大値（閾値Ｋ）との比較が行われる（Ｓ１０３）。濃度変動幅が閾値Ｋより大きくなれば（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、尿素水溶液は静止状態にないとして、静止状態フラグに０がセットされる（Ｓ１１１）。濃度変動幅が閾値Ｋ以下であった場合には（Ｓ１０３：ＮＯ）、尿素水溶液が静止状態にあるとして、静止状態フラグに１がセットされる（Ｓ１１２）。そして、メインルーチンに戻る。なお、静止状態判定サブルーチンを実行することによって、尿素水溶液が静止状態にあるか否かを判定するＣＰＵ２２１が、本発明における「静止状態判定手段」に相当し、濃度変動幅が、本発明における「静止判定値」に相当する。また、Ｓ１０２において濃度変動幅（濃度差分値）として濃度換算値Ｃｎ（第１濃度値）と濃度換算値Ｃｐ（第２濃度値）との差分値を求めるＣＰＵ２２１が、本発明における「濃度差分値算出手段」に相当する。
【００９４】
図１２に示す、状態検知プログラムのメインルーチンに戻ると、Ｓ７３において静止状態か否かの判定が行われ、静止状態フラグが１で静止状態であると判定されている場合には（Ｓ７３：ＹＥＳ）、カウンタ値記憶エリアの空焚きカウンタに２が加算される（Ｓ７５）。一方、静止状態フラグが０で静止状態にないと判定されている場合には（Ｓ７３：ＮＯ）、空焚きカウンタに１が加算される（Ｓ７４）。その後Ｓ７６に進み、空焚きカウンタの値が参照され、予め設定されＲＯＭ２２２に記憶されたカウント上限値としての閾値Ｈ（本発明における「異常確定値」に相当し、例えば１０が設定される。）未満であればそのままＳ９０に進み（Ｓ７６：ＮＯ）、Ｓ３におけるタイマーＴ１のリセット時より６０ｓｅｃが経過するまで待機が行われ（Ｓ９０：ＮＯ）、６０ｓｅｃが経過すると（Ｓ９０：ＹＥＳ）、Ｓ２に戻る。なお、Ｓ７４，Ｓ７５および後述するＳ６３，Ｓ６４，Ｓ８３，Ｓ８４の処理を行うことによって、空焚きカウンタ、濃度異常カウンタおよび異種液体カウンタのカウント値を加算するＣＰＵ２２１が、本発明における「カウンタ手段」に相当する。また、Ｓ７３および後述するＳ６２，Ｓ８２の判断処理を行うことによって、尿素水溶液が静止状態にある場合とない場合とで、各カウンタに加算するカウント値を異なる値に設定するＣＰＵ２２１が、本発明における「設定値変更手段」に相当する。
【００９５】
そして、状態検知プログラムのメインルーチンが繰り返し実行されるにつれて空焚きカウンタが加算されていき、その値が閾値Ｈ以上となった場合には（Ｓ７６：ＹＥＳ）、空焚き状態が発生したと判断され、空焚きを報知する報知信号が入出力回路部２９０を介してＥＣＵに送信される（Ｓ７７）。その後、上記同様、Ｓ９０を経てＳ２に戻る。なお、Ｓ７６および後述するＳ６５，Ｓ８５の判断処理を行うことによって、空焚きが生じた状態、濃度異常とされる状態、または異種液体が混入された状態が生じたか否か判定を行うＣＰＵ２２１が、本発明における「異常判定手段」に相当する。また、Ｓ７７および後述するＳ６６，Ｓ８６の処理で、ＥＣＵに対し、空焚きの状態、異種液体が混入した状態、濃度が異常である状態の報知信号を送信するＣＰＵ２２１が、本発明における「報知手段」に相当する。
【００９６】
次に、上記したＳ７１において、差分値ΔＶｍｎが閾値Ｒ以下の値であった場合（Ｓ７１：ＮＯ）、発熱抵抗体１１４の周囲の液体が尿素水溶液ではない（例えば、軽油である。）と検出され、Ｓ８１〜Ｓ８６の処理が行われる。なお、この場合、差分値ΔＶｍｎは、図１４に例示するように、閾値Ｑ以上、かつ、閾値Ｒ以下の、例えば大きさＦの値をとる。
【００９７】
Ｓ８１では、図１３に説明した静止状態判定サブルーチンが実行され、静止状態フラグに１または０がセットされる（Ｓ８１）。そして同様にＳ８２において静止状態か否かの判定が行われ、静止状態であれば（Ｓ８２：ＹＥＳ）、カウンタ値記憶エリアの異種液体カウンタに２が加算され（Ｓ８４）、静止状態でなければ（Ｓ８２：ＮＯ）、異種液体カウンタに１が加算される（Ｓ８３）。その後Ｓ８５に進み、異種液体カウンタの値が参照され、上記した閾値Ｈ未満であればそのままＳ９０に進む（Ｓ８５：ＮＯ）。一方、異種液体カウンタの値が閾値Ｈ以上となっていた場合には（Ｓ８５：ＹＥＳ）、尿素水タンク９８に異種液体が混入された状態が発生したと判断され、異種液体を報知する報知信号が入出力回路部２９０を介してＥＣＵに送信される（Ｓ８６）。その後、上記同様、Ｓ９０を経てＳ２に戻る。
【００９８】
一方、上記したＳ５１において、差分値ΔＶｍｎが閾値Ｑ未満であった場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、Ｓ５２に進む。なお、この場合の差分値ΔＶｍｎは、図１４に例示するように、閾値Ｑより小さい、例えば大きさＥの値をとる。
【００９９】
Ｓ５２では、Ｓ３８において濃度換算値記憶エリア３０５に記憶された濃度換算値Ｃｎの最新の値と、予め実験等により決定されＲＯＭ２２２に記憶された、発熱抵抗体１１４の周囲の液体が水である場合に取りうる濃度の最大値（図示外の閾値Ｗ）との比較が行われる（Ｓ５２）。濃度換算値Ｃｎが閾値Ｗ以下であれば（Ｓ５２：ＮＯ）、尿素水タンク９８に収容された尿素水溶液の尿素濃度に異常が生じている状態であると検出され、Ｓ６１〜Ｓ６６の処理が行われる。
【０１００】
Ｓ６１では、図１３に説明した静止状態判定サブルーチンが実行され、静止状態フラグに１または０がセットされる（Ｓ６１）。そして同様にＳ６２において静止状態か否かの判定が行われ、静止状態であれば（Ｓ６２：ＹＥＳ）、カウンタ値記憶エリアの濃度異常カウンタに２が加算され（Ｓ６４）、静止状態でなければ（Ｓ６２：ＮＯ）、濃度異常カウンタに１が加算される（Ｓ６３）。その後Ｓ６５に進み、濃度異常カウンタの値が参照され、上記した閾値Ｈ未満であればそのままＳ９０に進む（Ｓ６５：ＮＯ）。一方、濃度異常カウンタの値が閾値Ｈ以上となっていた場合には（Ｓ６５：ＹＥＳ）、尿素水溶液中の尿素濃度が異常である状態（例えば、尿素水タンク９８に水が入れられた状態）と判断され、濃度異常を報知する報知信号が入出力回路部２９０を介してＥＣＵに送信される（Ｓ６６）。その後、上記同様、Ｓ９０を経てＳ２に戻る。
【０１０１】
また、上記したＳ５２において、濃度換算値Ｃｎが閾値Ｗよりも大きかった場合（Ｓ５２：ＹＥＳ）、尿素水タンク９８に収容された尿素水溶液が、特定の異常状態、すなわち、空である状態、異種液体が混入された状態、または尿素濃度が異常とされる状態のいずれの状態でもないと判断される。このとき、正常検知フラグの確認が行われるが（Ｓ５３）、この判断処理が初めて行われた場合には正常検知フラグは０であるので（Ｓ５３：ＮＯ）、正常検知フラグに１が設定されて（Ｓ５４）、Ｓ５６に進む。
【０１０２】
なお、尿素水溶液が特定の異常状態にあると判定された場合には（Ｓ５１：ＮＯまたはＳ５１：ＹＥＳ，Ｓ５２：ＮＯ）、図１３の静止状態判定サブルーチンのＳ１０１にて正常検知フラグが０に設定される。このため、状態検知プログラムのメインルーチンが繰り返し実行される際に、尿素水溶液が特定の異常状態にないと２度連続して判定された場合には（Ｓ５１：ＹＥＳ，Ｓ５２：ＹＥＳ）、前回行われたＳ５４の処理によって正常検知フラグに１が記憶されていることとなる（Ｓ５３：ＹＥＳ）。この場合、カウンタ値記憶エリア３０８に記憶された濃度異常カウンタ、空焚きカウンタ、異種液体カウンタがそれぞれリセットされる（Ｓ５５）。この正常検知フラグの値は状態検知プログラムが繰り返し実行されても保存されるので、前回および今回共に尿素水溶液が特定の異常状態にないと判定されれば各カウンタがリセットされる。
【０１０３】
次に、尿素水溶液中の尿素濃度が正常であるとして、その濃度換算の元となる差分値ΔＶｍｎが正常電圧差分値記憶エリア３０４に記憶される（Ｓ５６）。次のＳ５７では正常電圧差分値記憶エリア３０４の差分値ΔＶｍｎの記憶エリアが参照され、電圧差分値の記憶個数が５個、すなわち、Ｓ５６における正常な差分値ΔＶｍｎの記憶が５回以上行われたか否か確認される（Ｓ５７）。差分値ΔＶｍｎのサンプリングが５回未満のうちは（Ｓ５７：ＮＯ）、そのままＳ５９に進み、Ｓ５６で記憶された正常な差分値ΔＶｍｎに基づく濃度換算等が行われる。
【０１０４】
なお、Ｓ５６では、上記同様、正常な差分値ΔＶｍｎの最新の５つの値までが正常な差分値ΔＶｍｎの記憶エリアに記憶される。状態検知プログラムが繰り返し実行される際に、尿素水溶液中の尿素濃度が正常と６回以上判定された場合には、最も古い電圧差分値が上書きされることとなる。
【０１０５】
一方、電圧差分値の記憶個数が５個以上の場合には、正常な差分値ΔＶｍｎのサンプリングが５回以上行われたとして（Ｓ５７：ＹＥＳ）、正常電圧差分値記憶エリア３０４の最新５つの差分値ΔＶｍｎから、最大値と最小値を除く３つの電圧差分値の平均値を算出する処理が行われる（Ｓ５８）。
【０１０６】
Ｓ５９では、Ｓ５８の処理が行われた場合にはＳ５８で算出された差分値ΔＶｍｎの平均値をΔＶとし、また、Ｓ５８の処理が行われなかった場合には正常電圧差分値記憶エリア３０４の差分値ΔＶｍｎの記憶エリアに記憶された最新の差分値をΔＶとし、Ｓ３８と同様に上記した尿素濃度検出の原理に基づいて、濃度換算が行われる。すなわち、正常な差分値ΔＶｍｎについて、Ｓ２７で求められた尿素水溶液の温度Ｔを用いて（３）〜（５）の式に基づく計算が行われ、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度換算値が求められる。そして換算値として算出された尿素濃度は濃度情報信号として、入出力回路部２９０からＥＣＵに対して送信される（Ｓ５９）。その後、Ｓ９０を経てＳ２に戻り、状態検知プログラムが繰り返し実行される。
【０１０７】
なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、状態検知プログラムでは、Ｓ２７において尿素水溶液の温度を（１），（２）の式に基づいて算出し、Ｓ３８，Ｓ５９において尿素濃度を（３）〜（５）の式に基づいて算出したが、予め実験等によりテーブルを作成し、ＲＯＭ２２２の所定の記憶エリアに記憶させ、Ｓ２７，Ｓ３８，Ｓ５９でそれぞれ参照することによって求めてもよい。
【０１０８】
また、Ｓ５，Ｓ１６，Ｓ２３，Ｓ３１，Ｓ３４，Ｓ９０におけるそれぞれの待機時間は一例に過ぎず、実験等により最適な待機時間を求め設定してもよい。また、濃度異常カウンタ、空焚きカウンタおよび異種液体カウンタの閾値Ｈは、本実施の形態では一例として１０としたが、実験等により最適な閾値を設定するとよい。また、静止状態である場合にそれらのカウンタを２加算し、静止状態にない場合には１加算としたが、加算する値も同様に実験等によりそれぞれ最適な値（両者の最適な比）を設定するとよい。もちろん、閾値やカウンタの加算値の設定を共に変更し、より適切な異常状態の判定を行えるようにしてもよい。
【０１０９】
また、尿素水溶液が静止状態にあるときには本実施の形態と同様に尿素水溶液の濃度異常について判定を行い、静止状態にない場合、異常状態の判定そのものを行わないようにしてもよい。具体的な例としては、Ｓ６２，Ｓ７３，Ｓ８２の各処理でＮＯと判断された場合に、いずれもＳ９０に進むようにすればよい。このように、異常状態と誤判定される虞のある場合に異常状態の判定そのものを行わなければ、異常状態の判定精度をより高めることができる。
【０１１０】
また、Ｓ５１，Ｓ７１では差分値ΔＶｍｎを閾値Ｑ，Ｒと比較して、空焚きが生じている状態もしくは異種液体が混入された状態の判定を行ったが、Ｓ３８で算出された濃度換算値Ｃｎを閾値との比較に用いてもよい。同様に、Ｓ５２では、差分値ΔＶｍｎを閾値との比較に用い、尿素水溶液中の尿素濃度が異常であるか否かを判定してもよい。
【０１１１】
また、静止状態判定サブルーチンでは、通電開始後５００ｍｓｅｃ後の尿素濃度（濃度換算値Ｃｐ）と、７００ｍｓｅｃ後の尿素濃度（濃度換算値Ｃｎ）との差分値を濃度変動幅として、閾値Ｋと比較することにより静止状態の判定を行ったが、図１３のＳ１０２において、濃度換算をするために求めた差分値ΔＶｍｐ，ΔＶｍｎの差分値を濃度変動幅として求め、その大きさを閾値と比較することにより静止状態の判定を行ってもよい。このように濃度換算を行わずに静止状態の判定を行う場合、Ｓ３８の処理を省いてもよい。なお、Ｓ１０２において、濃度変動幅（判定差分値）を算出するＣＰＵ２２１が、本発明における「判定差分値算出手段」に相当し、Ｓ３３において、差分値ΔＶｍｐ（第２差分値）を算出するＣＰＵ２２１が、本発明における「差分値算出手段」に相当する。
【０１１２】
また、静止状態判定サブルーチンにおいて、尿素水溶液のレベルの変動幅に基づく判定や、本実施の形態よりもさらに短い時間における濃度変動幅を求め、これに基づく判定を行ってもよい。図１５，図１６にその判定方法の一例を示す。図１５は、状態検知プログラムの変形例として、メインルーチンに追加する一連の処理を示すフローチャートである。図１６は、静止状態判定サブルーチンの変形例を示すフローチャートである。なお、本実施の形態の状態検知プログラムのメインルーチンおよび静止状態判定サブルーチンと同内容の処理は、ステップ番号を同一のものとして示した。
【０１１３】
なお、図示しないが、ＲＡＭ３００のレベル変動値記憶エリア３０１には、レベル最大値および最小値の記憶エリアが設けられているものとする。そして、濃度換算値記憶エリア３０５の濃度換算値Ｃｎの記憶エリアは２つ設けられ、最新の２回分の濃度換算値Ｃｎが記憶され、それ以前に算出された濃度換算値は破棄される。また、状態検知プログラムのＳ２（図９参照）の処理では、初期値として、レベル変動値記憶エリア３０１のレベル最大値には、その取りうる値の最小値が設定され、同様に、レベル最小値には、その取りうる値の最大値が設定される。一例として、測定される尿素水溶液のレベルがＡ／Ｄ変換によって６５５３６段階で液位を示すデジタル値に変換される場合であれば、レベル最大値には０が記憶され、レベル最小値には６５５３５が記憶される。
【０１１４】
図１５に示す一連の処理は、状態検知プログラムのＳ６とＳ１５（図９参照）の間に挿入され、後述する図１７に示す静止状態判定サブルーチンにおいてレベル変動幅に基づく静止状態の判定を行うために用いられる。図１５に示すように、まず、Ｓ１１では、図９のＳ６においてレベル変動値記憶エリア３０１に記憶されたレベルの検出値が、レベル変動値記憶エリア３０１のレベル最大値と比較される。そして検出値がレベル最大値より大きい場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、検出値をレベル最大値として記憶することでレベル最大値の更新が行われ（Ｓ１２）、Ｓ１３に進む。検出値がレベル最大値以下である場合にもＳ１３に進み（Ｓ１１：ＮＯ）、次いでＳ１１と同様に、レベルの検出値とレベル最小値との比較が行われる。そして検出値がレベル最小値以上であればレベル最小値の更新は行われず、レベル最小値よりも小さい場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、検出値をレベル最小値として記憶することでレベル最小値の更新が行われて（Ｓ１４）、図９のＳ１５に進む。前述したように、Ｓ４〜Ｓ１６の処理はタイマーＴ１のリセット時より５９ｓｅｃが経過するまで繰り返し行われるため、その間、レベル最大値および最小値は更新される。
【０１１５】
そして、図１６に示す静止状態判定サブルーチンの変形例では、Ｓ１０３において濃度変動幅が閾値Ｋ以下であった場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、ただちに静止状態フラグを１とはせず、Ｓ１０４，Ｓ１０５におけるレベル変動幅による静止状態判定と、Ｓ１０６，Ｓ１０７による長期濃度変動幅による静止状態判定とが行われる。
【０１１６】
まず、Ｓ１０４では、レベル変動幅の算出が行われる（Ｓ１０４）。この処理では、図１５のＳ１２およびＳ１４で更新され、レベル変動値記憶エリア３０１に記憶されたレベル最大値および最小値の差分値が求められる。そして、この差分値（レベル変動幅）と、予め実験等により決定されＲＯＭ２２２に記憶された、尿素水溶液が静止状態にあるとみなせる場合に取りうるレベルの変動幅の最大値（閾値Ｊ）との比較が行われる（Ｓ１０５）。このとき、レベル変動幅が閾値Ｊより大きければ（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、尿素水溶液は静止状態にないとして、静止状態フラグに０がセットされる（Ｓ１１１）。
【０１１７】
一方、レベル変動幅が閾値Ｊ以下であれば（Ｓ１０５：ＮＯ）、さらに、長期濃度変動幅の算出が行われる（Ｓ１０６）。この処理では、濃度換算値記憶エリア３０５に記憶された濃度換算値Ｃｎの前回の値と最新の値との差分値が求められる。すなわち、６０ｓｅｃ前に検出された尿素水溶液の尿素濃度と、最新の尿素濃度との濃度の変動幅を差分値として得る。そして、この差分値（長期濃度変動幅）と、予め実験等により決定されＲＯＭ２２２に記憶された、長期間において尿素水溶液が静止状態にあるとみなせる場合に取りうる尿素水溶液の尿素濃度の変動幅の最大値（閾値Ｌ）との比較が行われる（Ｓ１０７）。長期濃度変動幅が閾値Ｌより大きくなれば（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、尿素水溶液は静止状態にないとして、静止状態フラグに０がセットされる（Ｓ１１１）。そして、長期濃度変動幅が閾値Ｌ以下であれば（Ｓ１０７：ＮＯ）、尿素水溶液が静止状態にあるとして、静止状態フラグに１がセットされる（Ｓ１１２）。その後、メインルーチンに戻ればよい。
【０１１８】
なお、上記した静止状態判定サブルーチンの変形例では、濃度変動幅に基づく静止状態の判定、レベル変動幅に基づく静止状態の判定、長期濃度変動幅に基づく静止状態の判定をこの順に行う例を示したが、判定の順序は任意に変更してもよい。
【０１１９】
また、回路基板６０は、レベル検知部７０および液体性状検知部３０からの出力を中継する回路基板として設け、マイクロコンピュータ２２０等を搭載した外部回路と接続し、その外部回路の制御によって、レベル検知および温度・濃度検出が行われるようにしてもよい。
【０１２０】
また、Ｓ２５やＳ５７では、平均値を取るための電圧値Ｖｍや正常な差分値ΔＶｍｎのサンプリングを５回としたが、５回に限定するものではない。また、それらの平均値を求める処理において、最大値および最小値を除く処理を省いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
液体の濃度検出を行うことができる液体状態検知センサに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】液体状態検知センサ１００の一部切欠縦断面図である。
【図２】セラミックヒータ１１０のヒータパターン１１５を示す模式図である。
【図３】液体状態検知センサ１００の電気的な構成を示すブロック図である。
【図４】ＲＡＭ３００の記憶エリアの概念的な構成を示す図である。
【図５】外筒電極１０と内部電極２０とのギャップ間に満たされた尿素水溶液の水面近傍の拡大断面図である。
【図６】尿素濃度が３２．５ｗｔ％、温度が２５℃の尿素水溶液を例に、発熱抵抗体への定電流の通電を開始してから時間の経過と共に発熱抵抗体自身の温度上昇に伴い、その抵抗値に対応した電圧値が上昇する様子を示すグラフである。
【図７】発熱抵抗体の電圧値変化ΔＶと尿素水溶液の尿素濃度とが比例関係にあり、かつ、温度依存性があることを示すグラフである。
【図８】発熱抵抗体の電圧値変化ΔＶと尿素水溶液の尿素濃度との関係を、尿素水溶液の温度により補正したところ、補正された濃度（換算濃度）と尿素濃度とがほぼ一致することを示すグラフである。
【図９】状態検知プログラムのメインルーチンのフローチャートである。
【図１０】状態検知プログラムのメインルーチンのフローチャートである。
【図１１】状態検知プログラムのメインルーチンのフローチャートである。
【図１２】状態検知プログラムのメインルーチンのフローチャートである。
【図１３】静止状態判定サブルーチンのフローチャートである。
【図１４】空焚きおよび異種液体を判別するための閾値Ｑ，Ｒを説明するためのグラフである。
【図１５】状態検知プログラムの変形例として、メインルーチンに追加する一連の処理を示すフローチャートである。
【図１６】静止状態判定サブルーチンの変形例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２３】
１０ 外筒電極
２０ 内部電極
７０ レベル検知部
９８ 尿素水タンク
１００ 液体状態検知センサ
１１０ セラミックヒータ
１１４ 発熱抵抗体
２２１ ＣＰＵ
３００ ＲＡＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電によって発熱する発熱抵抗体を有すると共に、液体を収容する液体収容容器内に配置される検出素子を備え、前記発熱抵抗体への通電開始後に取得される前記発熱抵抗体の第１抵抗値に対応した第１対応値と、前記発熱抵抗体への所定の検出時間通電後に取得される前記発熱抵抗体の第２抵抗値に対応した第２対応値との差分を第１差分値として算出し、その第１差分値に対応した前記液体に含まれる特定成分の第１濃度値を求める液体状態検知装置であって、
前記第１差分値および前記第１濃度値の少なくとも一方の値に基づいて、前記液体が特定の異常状態にあるか否かを判定する異常判定手段と、
前記発熱抵抗体への通電開始後、前記検出時間より短い所定の判定時間経過後に前記発熱抵抗体の第３抵抗値に対応した第３対応値を取得し、前記第３対応値と前記第１対応値との差分を第２差分値として算出し、その第２差分値に対応した前記液体に含まれる特定成分の第２濃度値を求める判定濃度取得手段と、
前記第１濃度値と前記第２濃度値との差分を濃度差分値として算出する濃度差分値算出手段と、
前記濃度差分値算出手段にて算出された前記濃度差分値に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定する静止状態判定手段と
を備え、
前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする液体状態検知装置。
【請求項２】
前記第１差分値および前記第１濃度値の少なくとも一方の値と前記液体に関する前記特定の異常状態に対応して設定された閾値とを比較して、前記液体が前記特定の異常状態にあるか否かを暫定的に検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段にて前記液体が前記特定の異常状態にあると検出される毎に所定のカウント値ずつ異常カウント値を加算するカウンタ手段と、
前記静止状態判定手段によって前記液体が静止状態にあると判定された場合と前記液体が静止状態にないと判定された場合とで、前記所定のカウント値および前記異常判定手段の判定基準である異常確定値の少なくとも一方の値を異なる値に設定する設定値変更手段と
を備え、
前記異常判定手段は、前記カウンタ手段にて加算される前記異常カウント値が前記異常確定値に達したときに、前記液体が前記特定の異常状態にあると判定するものであり、
前記設定値変更手段により前記所定のカウント値および前記異常確定値の少なくとも一方の値の設定が変更されることによって、前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする請求項１に記載の液体状態検知装置。
【請求項３】
前記静止状態判定手段は、前記濃度差分値が予め設定された液体揺れ判定値より大きかった場合に、前記液体が静止状態にないと判定することを特徴とする請求項１または２に記載の液体状態検知装置。
【請求項４】
前記液体収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じた信号を出力するレベル検知部を備えており、
前記静止状態判定手段は、前記濃度差分値と前記レベル検知部からの信号に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定することを特徴とする請求項１または２に記載の液体状態検知装置。
【請求項５】
通電によって発熱する発熱抵抗体を有すると共に、液体を収容する液体収容容器内に配置される検出素子を備え、前記発熱抵抗体への通電開始後に取得される前記発熱抵抗体の第１抵抗値に対応した第１対応値と、前記発熱抵抗体への所定の検出時間通電後に取得される前記発熱抵抗体の第２抵抗値に対応した第２対応値との差分を第１差分値として算出し、その第１差分値に対応した前記液体に含まれる特定成分の第１濃度値を求める液体状態検知装置であって、
前記第１差分値および前記第１濃度値の少なくとも一方の値に基づいて、前記液体が前記特定の異常状態にあるか否かを判定する異常判定手段と、
前記発熱抵抗体への通電開始後、前記検出時間より短い所定の判定時間経過後に前記発熱抵抗体の第３抵抗値に対応した第３対応値を取得し、前記第３対応値と前記第１対応値との差分を第２差分値として算出する差分値算出手段と、
前記第１差分値と前記第２差分値との差分を判定差分値として算出する判定差分値算出手段と、
前記判定差分値算出手段にて算出された前記判定差分値に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定する静止状態判定手段と
を備え、
前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする液体状態検知装置。
【請求項６】
前記第１差分値および前記第１濃度値の少なくとも一方の値と前記液体に関する特定の異常状態に対応して設定された閾値とを比較して、前記液体が前記特定の異常状態にあるか否かを暫定的に検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段にて前記液体が前記特定の異常状態にあると検出される毎に所定のカウント値ずつ異常カウント値を加算するカウンタ手段と、
前記静止状態判定手段によって前記液体が静止状態にあると判定された場合と前記液体が静止状態にないと判定された場合とで、前記所定のカウント値および前記異常判定手段の判定基準である異常確定値の少なくとも一方の値を異なる値に設定する設定値変更手段と
を備え、
前記異常判定手段は、前記カウンタ手段にて加算される前記異常カウント値が異常確定値に達したときに、前記液体が前記特定の異常状態にあると判定するものであり、
前記設定値変更手段により前記所定のカウント値および前記異常確定値の少なくとも一方の値の設定が変更されることによって、前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする請求項５に記載の液体状態検知装置。
【請求項７】
前記静止状態判定手段は、前記判定差分値が予め設定された液体揺れ判定値より大きかった場合に、前記液体が静止状態にないと判定することを特徴とする請求項５または６に記載の液体状態検知装置。
【請求項８】
前記液体収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じた信号を出力するレベル検知部を備えており、
前記静止状態判定手段は、前記判定差分値と前記レベル検知部からの信号に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定することを特徴とする請求項５または６に記載の液体状態検知装置。
【請求項９】
前記異常判定手段によって、前記液体が前記特定の異常状態にあると判定された場合に、外部回路に異常を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の液体状態検知装置。
【請求項１０】
前記レベル検知部は、長手方向に延びる第１電極および第２電極を有し、前記第１電極と前記第２電極との間で前記液体収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じて静電容量が変化するコンデンサを形成するものであり、
前記レベル検知部を前記液体収容容器に取り付け、前記液体収容容器を使用に供する姿勢に設置して前記液体を収容したとき、前記検出素子は、自身の少なくとも一部を前記レベル検知部の前記液体のレベル低下方向側を向く先端よりも先端側に位置させると共に、前記レベル検知部に絶縁された状態で一体化されていることを特徴とする請求項４または８に記載の液体状態検知装置。
【請求項１１】
前記液体に関する特定の異常状態は、前記液体収容容器内において前記液体が空である状態、前記液体収容容器内へ異種液体が混入された状態、前記液体に含まれる特定成分の濃度が異常とされる状態のうちの１つの状態であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の液体状態検知装置。
【請求項１２】
前記液体は尿素水溶液であって、前記特定成分は尿素であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の液体状態検知装置。
【請求項１】
通電によって発熱する発熱抵抗体を有すると共に、液体を収容する液体収容容器内に配置される検出素子を備え、前記発熱抵抗体への通電開始後に取得される前記発熱抵抗体の第１抵抗値に対応した第１対応値と、前記発熱抵抗体への所定の検出時間通電後に取得される前記発熱抵抗体の第２抵抗値に対応した第２対応値との差分を第１差分値として算出し、その第１差分値に対応した前記液体に含まれる特定成分の第１濃度値を求める液体状態検知装置であって、
前記第１差分値および前記第１濃度値の少なくとも一方の値に基づいて、前記液体が特定の異常状態にあるか否かを判定する異常判定手段と、
前記発熱抵抗体への通電開始後、前記検出時間より短い所定の判定時間経過後に前記発熱抵抗体の第３抵抗値に対応した第３対応値を取得し、前記第３対応値と前記第１対応値との差分を第２差分値として算出し、その第２差分値に対応した前記液体に含まれる特定成分の第２濃度値を求める判定濃度取得手段と、
前記第１濃度値と前記第２濃度値との差分を濃度差分値として算出する濃度差分値算出手段と、
前記濃度差分値算出手段にて算出された前記濃度差分値に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定する静止状態判定手段と
を備え、
前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする液体状態検知装置。
【請求項２】
前記第１差分値および前記第１濃度値の少なくとも一方の値と前記液体に関する前記特定の異常状態に対応して設定された閾値とを比較して、前記液体が前記特定の異常状態にあるか否かを暫定的に検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段にて前記液体が前記特定の異常状態にあると検出される毎に所定のカウント値ずつ異常カウント値を加算するカウンタ手段と、
前記静止状態判定手段によって前記液体が静止状態にあると判定された場合と前記液体が静止状態にないと判定された場合とで、前記所定のカウント値および前記異常判定手段の判定基準である異常確定値の少なくとも一方の値を異なる値に設定する設定値変更手段と
を備え、
前記異常判定手段は、前記カウンタ手段にて加算される前記異常カウント値が前記異常確定値に達したときに、前記液体が前記特定の異常状態にあると判定するものであり、
前記設定値変更手段により前記所定のカウント値および前記異常確定値の少なくとも一方の値の設定が変更されることによって、前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする請求項１に記載の液体状態検知装置。
【請求項３】
前記静止状態判定手段は、前記濃度差分値が予め設定された液体揺れ判定値より大きかった場合に、前記液体が静止状態にないと判定することを特徴とする請求項１または２に記載の液体状態検知装置。
【請求項４】
前記液体収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じた信号を出力するレベル検知部を備えており、
前記静止状態判定手段は、前記濃度差分値と前記レベル検知部からの信号に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定することを特徴とする請求項１または２に記載の液体状態検知装置。
【請求項５】
通電によって発熱する発熱抵抗体を有すると共に、液体を収容する液体収容容器内に配置される検出素子を備え、前記発熱抵抗体への通電開始後に取得される前記発熱抵抗体の第１抵抗値に対応した第１対応値と、前記発熱抵抗体への所定の検出時間通電後に取得される前記発熱抵抗体の第２抵抗値に対応した第２対応値との差分を第１差分値として算出し、その第１差分値に対応した前記液体に含まれる特定成分の第１濃度値を求める液体状態検知装置であって、
前記第１差分値および前記第１濃度値の少なくとも一方の値に基づいて、前記液体が前記特定の異常状態にあるか否かを判定する異常判定手段と、
前記発熱抵抗体への通電開始後、前記検出時間より短い所定の判定時間経過後に前記発熱抵抗体の第３抵抗値に対応した第３対応値を取得し、前記第３対応値と前記第１対応値との差分を第２差分値として算出する差分値算出手段と、
前記第１差分値と前記第２差分値との差分を判定差分値として算出する判定差分値算出手段と、
前記判定差分値算出手段にて算出された前記判定差分値に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定する静止状態判定手段と
を備え、
前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする液体状態検知装置。
【請求項６】
前記第１差分値および前記第１濃度値の少なくとも一方の値と前記液体に関する特定の異常状態に対応して設定された閾値とを比較して、前記液体が前記特定の異常状態にあるか否かを暫定的に検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段にて前記液体が前記特定の異常状態にあると検出される毎に所定のカウント値ずつ異常カウント値を加算するカウンタ手段と、
前記静止状態判定手段によって前記液体が静止状態にあると判定された場合と前記液体が静止状態にないと判定された場合とで、前記所定のカウント値および前記異常判定手段の判定基準である異常確定値の少なくとも一方の値を異なる値に設定する設定値変更手段と
を備え、
前記異常判定手段は、前記カウンタ手段にて加算される前記異常カウント値が異常確定値に達したときに、前記液体が前記特定の異常状態にあると判定するものであり、
前記設定値変更手段により前記所定のカウント値および前記異常確定値の少なくとも一方の値の設定が変更されることによって、前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする請求項５に記載の液体状態検知装置。
【請求項７】
前記静止状態判定手段は、前記判定差分値が予め設定された液体揺れ判定値より大きかった場合に、前記液体が静止状態にないと判定することを特徴とする請求項５または６に記載の液体状態検知装置。
【請求項８】
前記液体収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じた信号を出力するレベル検知部を備えており、
前記静止状態判定手段は、前記判定差分値と前記レベル検知部からの信号に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定することを特徴とする請求項５または６に記載の液体状態検知装置。
【請求項９】
前記異常判定手段によって、前記液体が前記特定の異常状態にあると判定された場合に、外部回路に異常を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の液体状態検知装置。
【請求項１０】
前記レベル検知部は、長手方向に延びる第１電極および第２電極を有し、前記第１電極と前記第２電極との間で前記液体収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じて静電容量が変化するコンデンサを形成するものであり、
前記レベル検知部を前記液体収容容器に取り付け、前記液体収容容器を使用に供する姿勢に設置して前記液体を収容したとき、前記検出素子は、自身の少なくとも一部を前記レベル検知部の前記液体のレベル低下方向側を向く先端よりも先端側に位置させると共に、前記レベル検知部に絶縁された状態で一体化されていることを特徴とする請求項４または８に記載の液体状態検知装置。
【請求項１１】
前記液体に関する特定の異常状態は、前記液体収容容器内において前記液体が空である状態、前記液体収容容器内へ異種液体が混入された状態、前記液体に含まれる特定成分の濃度が異常とされる状態のうちの１つの状態であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の液体状態検知装置。
【請求項１２】
前記液体は尿素水溶液であって、前記特定成分は尿素であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の液体状態検知装置。
【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】
【公開番号】特開２００７−１５５７０６（Ｐ２００７−１５５７０６Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８３６５９（Ｐ２００６−２８３６５９）
【出願日】平成１８年１０月１８日（２００６．１０．１８）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１８日（２００６．１０．１８）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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