JP4594278B2 - Liquid state detection sensor - Google Patents

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本発明は、液体収容容器内に収容される液体の温度および当該液体に含まれる特定成分の濃度を検知する液体状態検知センサに関するものである。   The present invention relates to a liquid state detection sensor that detects the temperature of a liquid contained in a liquid container and the concentration of a specific component contained in the liquid.

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選択還元触媒(SCR)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、過酷な環境条件下で保管され、また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。また、尿素水タンクに誤って異種水溶液(例えば軽油)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、尿素濃度を検知するための濃度センサが尿素水タンクに取り付けられ、濃度検知が行われている。   In recent years, for example, a NOx selective reduction catalyst (SCR) is sometimes used in an exhaust gas purifying apparatus that reduces nitrogen oxide (NOx) discharged from a diesel vehicle to a harmless gas, and a urea aqueous solution is used as the reducing agent. It is known that an aqueous urea solution having a urea concentration of 32.5 wt% may be used to efficiently perform this reduction reaction. However, an aqueous urea solution stored in a urea water tank mounted on an automobile is stored under severe environmental conditions, and the urea concentration may change due to changes over time. In addition, a different aqueous solution (for example, light oil) or water may be mistakenly mixed into the urea water tank. Therefore, a concentration sensor for detecting the urea concentration is attached to the urea water tank so that the urea concentration of the urea aqueous solution can be managed, and the concentration detection is performed.

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から、通電により発熱させた発熱体の温度を感温体により測定し、その際の発熱体から感温体への熱伝導に液体による影響を与えれば、測定される発熱体の温度に、液体の濃度に応じた差異を生じさせることができる。そこで、発熱体に所定時間の通電を行い、その通電の前後に感温体で温度測定を行って発熱体の温度変化を求めれば、尿素濃度と発熱体の温度変化との相関関係から尿素水溶液に含まれる尿素の濃度の検知を行うことができる(例えば、特許文献1参照)。なお、尿素濃度と発熱体の温度変化との相関関係には液体の温度に対する依存性があることから、特許文献1では、上記感温体とは別体に設けた他の感温体を用いて尿素水溶液の温度測定を行い、その温度ごとの濃度と温度変化との相関関係に基づいて、尿素濃度の検知を行っている。また、特許文献1には、上記した他の感温体からの出力情報に基づき、尿素水溶液が凍結する温度まで低下していると検知された場合に警告を発することが記載されている。
特開2005−84026号公報
By the way, since the thermal conductivity varies depending on the concentration of urea contained in the urea aqueous solution, the temperature of the heating element generated by energization is measured by the temperature sensing element, and the heat from the heating element to the temperature sensing element at that time is measured. If the conduction is affected by the liquid, the temperature of the heating element to be measured can be made to differ according to the concentration of the liquid. Therefore, if the heating element is energized for a predetermined time and the temperature of the heating element is measured before and after the energization to determine the temperature change of the heating element, the urea aqueous solution is obtained from the correlation between the urea concentration and the temperature change of the heating element. The concentration of urea contained in can be detected (see, for example, Patent Document 1). Since the correlation between the urea concentration and the temperature change of the heating element is dependent on the temperature of the liquid, in Patent Document 1, another temperature sensing element provided separately from the temperature sensing element is used. Then, the temperature of the urea aqueous solution is measured, and the urea concentration is detected based on the correlation between the concentration at each temperature and the temperature change. Patent Document 1 describes that a warning is issued when it is detected that the urea aqueous solution has dropped to a temperature at which the urea aqueous solution is frozen based on the output information from the other temperature sensing elements described above.
JP-A-2005-84026

しかしながら、特許文献1のように、発熱体に付随する感温体とは別体に他の感温体を設けて濃度識別センサー部を構成することで濃度センサが大きくなってしまったり、濃度検知を行うための回路構成が複雑になってしまったりするという問題があった。   However, as disclosed in Patent Document 1, the concentration sensor becomes larger by providing another temperature sensing element separately from the temperature sensing element associated with the heating element to configure the density identification sensor unit, There has been a problem that the circuit configuration for performing the process becomes complicated.

また、寒冷地などでは尿素水タンクに収容された尿素水溶液が凍結することがあり、このような場合、触媒に対して尿素水溶液を噴射することができないため、尿素水溶液の解凍を待つ必要がある。一方、特許文献1では、上述したように、発熱体に付随する感温体とは別に設けた他の感温体を用いて尿素水溶液の凍結を知らせることが記載されているが、凍結時における発熱体への処理については言及されていない。しかし、尿素水溶液の凍結時に、発熱体に所定時間の通電を行って尿素濃度を検知する処理が繰り返し実行されると、濃度識別センサー部が破損してしまう虞がある。より詳細には、尿素水溶液の凍結時に発熱体に所定時間の通電を行うと、その発熱に伴い濃度識別センサー部周りにある一部の尿素水溶液が解凍されるが、解凍したその一部の尿素水溶液は、大部分の尿素水溶液が依然として凍結した状態であれば再凍結を生ずるため、そのときの凍結膨張圧によって濃度識別センサー部が破損してしまうことがある。   In cold districts, the urea aqueous solution stored in the urea water tank may freeze. In such a case, the urea aqueous solution cannot be sprayed onto the catalyst, so it is necessary to wait for the urea aqueous solution to thaw. . On the other hand, as described above, Patent Document 1 describes that the temperature of the urea aqueous solution is notified by using another temperature sensor provided separately from the temperature sensor associated with the heating element. There is no mention of processing on the heating element. However, when the urea aqueous solution is frozen, if the process of detecting the urea concentration by energizing the heating element for a predetermined time is repeatedly executed, the concentration identification sensor unit may be damaged. More specifically, when the heating element is energized for a predetermined time when the urea aqueous solution is frozen, a part of the urea aqueous solution around the concentration identification sensor part is thawed due to the heat generation. If the aqueous solution is in a state where most of the aqueous urea solution is still frozen, refreezing occurs, and the concentration identification sensor unit may be damaged by the freezing expansion pressure at that time.

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、液体の温度検知と濃度検知とを発熱抵抗体を有する一つの素子で行え、また、液体凍結時におけるその素子の破損を防止することができる液体状態検知センサを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can detect the temperature and concentration of a liquid with a single element having a heating resistor, and prevent breakage of the element when the liquid is frozen. An object of the present invention is to provide a liquid state detection sensor that can perform the above-described operation.

課題を解決するための手段及び効果Means and effects for solving the problems

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センサは、液体収容容器内に収容される液体の状態を検知する液体状態検知センサであって、通電によって発熱する発熱抵抗体を有し、前記液体収容容器内に配置される液体性状検出素子と、前記発熱抵抗体に所定の検出時間通電を行う通電手段と、前記検出時間内に前記発熱抵抗体の第1抵抗値に対応した第1対応値を取得する第1対応値取得手段と、前記第1対応値に基づいて前記液体の温度情報を求める温度情報取得手段と、前記検出時間経過後に前記発熱抵抗体の第2抵抗値に対応した第2対応値を取得する第2対応値取得手段と、前記第2対応値と前記第1対応値との差分値を求める差分値算出手段と、前記差分値と前記温度情報とに基づいて前記液体に含まれる特定成分の濃度を求める濃度取得手段とを備えている。   In order to achieve the above object, a liquid state detection sensor according to a first aspect of the present invention is a liquid state detection sensor for detecting the state of a liquid contained in a liquid container, and a heating resistor that generates heat when energized. A liquid property detection element disposed in the liquid container, energization means for energizing the heating resistor for a predetermined detection time, and a first resistance value of the heating resistor within the detection time. A first corresponding value acquiring means for acquiring a corresponding first corresponding value; a temperature information acquiring means for obtaining temperature information of the liquid based on the first corresponding value; and a second of the heating resistor after the detection time has elapsed. Second correspondence value acquisition means for obtaining a second correspondence value corresponding to the resistance value; difference value calculation means for obtaining a difference value between the second correspondence value and the first correspondence value; and the difference value and the temperature information. Based on the characteristics contained in the liquid And a concentration obtaining unit for obtaining the concentration of the component.

本発明の液体状態検知センサでは、液体性状検出素子が発熱抵抗体を有するが、発熱抵抗体は、自身の温度上昇に伴って抵抗値が変化する性質を有する。ここで、発熱抵抗体への通電前において、発熱抵抗体自身の温度は周囲の液体の温度とほぼ同一である。すなわち、発熱抵抗体への通電開始後間もない発熱抵抗体の抵抗値は、自身の発熱による影響がまだ少なく、周囲の液体の温度と相関関係にある。そこで、本発明では、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対応値に基づいて、周囲の液体の温度を検知している。   In the liquid state detection sensor of the present invention, the liquid property detection element has a heating resistor, but the heating resistor has a property that its resistance value changes as its temperature rises. Here, before energization of the heating resistor, the temperature of the heating resistor itself is substantially the same as the temperature of the surrounding liquid. That is, the resistance value of the heating resistor shortly after the start of energization to the heating resistor is still less influenced by its own heat generation and is correlated with the temperature of the surrounding liquid. Therefore, in the present invention, the temperature of the surrounding liquid is detected based on the first corresponding value corresponding to the first resistance value after the energization of the heating resistor is started.

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になる。そこで、本発明では、発熱抵抗体に所定の検出時間通電を行い、発熱抵抗体の通電開始後の第1抵抗値に対応した第1対応値と、発熱抵抗体への検出時間経過後の第2抵抗値に対応した第2対応値との差分値に基づき、発熱抵抗体の温度上昇の度合いを捉え、液体に含まれる特定成分の濃度を検知するようにしている。   In addition, since the thermal conductivity of the liquid varies depending on the concentration of the specific component contained in the liquid, when the surrounding liquid is heated for a certain period of time using a heating resistor, the temperature increase rate differs for liquids with different concentrations. become. Therefore, in the present invention, the heating resistor is energized for a predetermined detection time, and the first corresponding value corresponding to the first resistance value after energization of the heating resistor is started and the first value after the detection time has passed to the heating resistor. Based on the difference value with the second corresponding value corresponding to the two resistance values, the degree of the temperature rise of the heating resistor is detected and the concentration of the specific component contained in the liquid is detected.

ところで、液体に含まれる特定成分の濃度が同一であっても、液体の温度が異なると、発熱抵抗体の温度上昇率(すなわち、上述した第2対応値と第1対応値との差分値の変化の度合い)が異なることになる。つまり、発熱抵抗体の温度上昇率は、液体の温度に対する依存性がある。そこで、本発明では、上記のように液体に含まれる特定成分の濃度を検知するにあたり、発熱抵抗体への通電開始後に取得した第1対応値をもとに求めた液体の温度情報を用いて、第2対応値と第1対応値との差分値を補正して濃度検知を行っている。このような構成とすることで、液体の温度に依存することなく、正確に液体に含まれる特定成分の濃度を検出することができる。なお、液体の温度情報を用いて差分値を補正するにあたっては、例えば、所定の濃度の参照液体に関する温度に対する差分値の相関関係を予め確認しておき、この相関関係をもとに作成したテーブル(マップ)や算出式を濃度取得手段に記憶させておくことで実行させることができる。   By the way, even if the concentration of the specific component contained in the liquid is the same, if the temperature of the liquid is different, the temperature rise rate of the heating resistor (that is, the difference value between the second corresponding value and the first corresponding value described above) The degree of change) will be different. That is, the temperature rise rate of the heating resistor has a dependency on the temperature of the liquid. Therefore, in the present invention, when detecting the concentration of the specific component contained in the liquid as described above, the temperature information of the liquid obtained based on the first corresponding value acquired after the energization of the heating resistor is started is used. The density detection is performed by correcting the difference value between the second corresponding value and the first corresponding value. By adopting such a configuration, it is possible to accurately detect the concentration of the specific component contained in the liquid without depending on the temperature of the liquid. In correcting the difference value using the temperature information of the liquid, for example, the correlation of the difference value with respect to the temperature related to the reference liquid having a predetermined concentration is confirmed in advance, and a table created based on this correlation. (Map) and calculation formula can be executed by storing them in the density acquisition means.

さらに、本発明では、液体を発熱させる発熱体と感温体との機能を兼ねた発熱抵抗体を有する一つの液体性状検出素子(所謂、直熱形の液体性状検出素子)を用いて、液体の温度検知と濃度検知とを行うようにしている。これにより、液体状態検知センサの小型化を図ることができ、また構造や検知回路が複雑化するのを抑制することができる。   Furthermore, in the present invention, a liquid property detection element (a so-called direct heat type liquid property detection element) having a heating resistor that also functions as a heating element that generates heat and a temperature sensing element is used to form a liquid. Temperature detection and concentration detection are performed. As a result, the liquid state detection sensor can be reduced in size, and the structure and detection circuit can be prevented from becoming complicated.

また、請求項2に係る発明の液体状態検知センサは、液体収容容器内に収容される液体の状態を検知する液体状態検知センサであって、通電によって発熱する発熱抵抗体を有し、前記液体収容容器内に配置される液体性状検出素子と、前記発熱抵抗体に所定の検出時間通電を行う通電手段と、前記検出時間内に前記発熱抵抗体の第1抵抗値に対応した第1対応値を取得する第1対応値取得手段と、前記第1対応値に基づいて前記液体の温度情報を求める温度情報取得手段と、前記検出時間経過後に前記発熱抵抗体の第2抵抗値に対応した第2対応値を取得する第2対応値取得手段と、前記第2対応値と前記第1対応値との差分値を求める差分値算出手段と、前記差分値に基づいて前記液体に含まれる特定成分の濃度を求める濃度取得手段と、前記検出時間内に、前記温度情報取得手段によって得られた前記温度情報に基づき、前記液体が凍結しているか否かを判定する凍結判定手段と、前記凍結判定手段にて前記液体が凍結していると判定された場合に、前記通電手段による前記発熱抵抗体への通電を停止する通電停止手段とを備えている。   A liquid state detection sensor according to a second aspect of the invention is a liquid state detection sensor for detecting the state of the liquid stored in the liquid storage container, and includes a heating resistor that generates heat when energized, and the liquid A liquid property detecting element disposed in the container, energizing means for energizing the heating resistor for a predetermined detection time, and a first corresponding value corresponding to a first resistance value of the heating resistor within the detection time. A first corresponding value acquiring means for acquiring temperature information acquiring means for obtaining temperature information of the liquid based on the first corresponding value, and a second corresponding to the second resistance value of the heating resistor after the detection time has elapsed. Second correspondence value acquisition means for obtaining two correspondence values, difference value calculation means for obtaining a difference value between the second correspondence value and the first correspondence value, and a specific component contained in the liquid based on the difference value Concentration acquisition means for determining the concentration of Within the detection time, based on the temperature information obtained by the temperature information acquisition means, a freeze determination means for determining whether or not the liquid is frozen, and the liquid is frozen by the freeze determination means And an energization stop unit that stops energization of the heating resistor by the energization unit when it is determined that the energization unit is present.

この請求項2に係る発明の液体状態検知センサにおいても、液体を発熱させる発熱体と感温体との機能を兼ねた発熱抵抗体を有する一つの液体性状検出素子(所謂、直熱形の液体性状検出素子)を用いて、液体の温度検知と濃度検知とを行う構成を採用している。ただし、本発明では、このような構成を有する液体性状検出素子で温度検知と濃度検知とを行うが故に、液体が凍結しているか否かを検知するには発熱抵抗体に対して通電を行い、液体の温度情報を取得する必要がある。そして、液体の温度検知に続いて、発熱抵抗体への通電を所定の検出時間行って濃度検知を実行することになるが、液体が凍結していると、発熱抵抗体の発熱により液体のうち液体性状検出素子の周りに存在する一部の液体が部分的な解凍を生じる。しかし、解凍したその一部の液体は、大部分の液体が依然として凍結していれば再凍結を生ずるため、そのときの凍結膨張圧によって液体性状検出素子の破損を招きかねない。   Also in the liquid state detection sensor according to the second aspect of the present invention, one liquid property detecting element (so-called direct heat type liquid) having a heat generating resistor that also functions as a heat generating element that generates heat and a temperature sensing element. A configuration for performing temperature detection and concentration detection of a liquid using a property detection element) is employed. However, in the present invention, since the temperature detection and the concentration detection are performed by the liquid property detection element having such a configuration, the heating resistor is energized to detect whether or not the liquid is frozen. Need to get liquid temperature information. Then, following the temperature detection of the liquid, energization of the heating resistor is performed for a predetermined detection time, and the concentration detection is performed. However, if the liquid is frozen, Some liquid present around the liquid property detecting element causes partial thawing. However, the part of the liquid that has been thawed is refrozen if most of the liquid is still frozen, and the liquid property detecting element may be damaged by the freezing expansion pressure at that time.

そこで、本発明では、まず、所定の検出時間の通電が発熱抵抗体に実行される前に、発熱抵抗体への通電開始後に温度情報取得手段によって取得された温度情報に基づいて液体が凍結しているか否かを判定するようにしている。そして、液体が凍結していると判定された場合に、その後の通電手段による発熱抵抗体への通電を強制的に停止するようにしている。このようにすることで、液体が凍結した場合であっても、液体性状検出素子が再凍結時の凍結膨張圧により破損するといった事態を回避することができ、信頼性の高い液体状態検知センサとすることができる。   Therefore, in the present invention, first, before energization for a predetermined detection time is performed on the heating resistor, the liquid freezes based on the temperature information acquired by the temperature information acquisition means after the energization of the heating resistor is started. It is determined whether or not. When it is determined that the liquid is frozen, energization of the heating resistor by the energization means thereafter is forcibly stopped. In this way, even when the liquid is frozen, it is possible to avoid a situation in which the liquid property detecting element is damaged by the freezing expansion pressure at the time of refreezing, and a highly reliable liquid state detecting sensor and can do.

なお、本発明における第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、温度換算値を挙げることができる。また、本発明の第2対応値についても、発熱抵抗体の第2抵抗値に対応した値であればよい。ただし、本発明では、第2対応値と第1対応値との差分値を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対応値は同様に電圧値とする必要がある。また、後述するように第3対応値を取得する際にも、第1対応値との差分値を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と同様に電圧値とする必要がある。   The first corresponding value in the present invention may be a value corresponding to the first resistance value of the heating resistor, and specifically includes a voltage value, a current value, and a temperature converted value. Further, the second corresponding value of the present invention may be a value corresponding to the second resistance value of the heating resistor. However, in the present invention, since it is necessary to obtain a difference value between the second corresponding value and the first corresponding value, for example, when the first corresponding value is a voltage value, the second corresponding value is similarly a voltage value. There is a need to. Further, as described later, when obtaining the third corresponding value, it is necessary to obtain a difference value from the first corresponding value. For example, the voltage value is set in the same manner as when the first corresponding value is set as the voltage value. There is a need.

さらに、本発明において、第1対応値取得手段にて第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。   Furthermore, in the present invention, the timing for acquiring the first corresponding value by the first corresponding value acquiring means is that the temperature of the heating resistor itself is substantially the same as the temperature of the surrounding liquid after the energization of the heating resistor is started. What is necessary is just to acquire within a certain period, and specifically, a 1st corresponding value should just be acquired within 100 msec after the energization start to a heating resistor. At the start of energization of the heating resistor, the current applied to the heating resistor tends to be difficult to stabilize. Therefore, after the energization of the heating resistor has started, 2 msec has elapsed and within 100 msec (more preferably It is preferable to acquire the first corresponding value within 50 msec).

さらに、上記の液体状態検知センサであって、請求項2に記載の発明の構成に加え、前記凍結判定手段は、前記温度情報が前記液体の凍結温度以下であった場合に、前記液体が凍結していると判定するように構成されているとよい。   Further, in the liquid state detection sensor described above, in addition to the configuration of the invention according to claim 2, the freezing determination unit is configured to freeze the liquid when the temperature information is equal to or lower than the freezing temperature of the liquid. It is good to be comprised so that it may determine with having carried out.

本発明の液体状態検知センサでは、温度情報取得手段により得られた温度情報が液体の凍結温度以下になったか否かを判定して、液体の凍結の有無を判定するようにしている。これにより、液体の凍結の有無を速やかに判定することができ、液体が凍結していると判定された場合に発熱抵抗体への通電を速やかに停止することが可能となる。その結果、液体が凍結した場合であっても、液体性状検出素子が再凍結時の凍結膨張圧により破損するといった事態を効果的に回避することができる。   In the liquid state detection sensor of the present invention, it is determined whether or not the temperature information obtained by the temperature information acquisition means has become equal to or lower than the freezing temperature of the liquid, and whether or not the liquid is frozen is determined. Accordingly, it is possible to quickly determine whether or not the liquid is frozen, and when it is determined that the liquid is frozen, it is possible to quickly stop energization of the heating resistor. As a result, even when the liquid is frozen, it is possible to effectively avoid a situation where the liquid property detecting element is damaged by the freezing expansion pressure at the time of refreezing.

さらに、上記の液体状態検知センサであって、請求項2に記載の発明の構成に加え、前記検出時間内で且つ前記第1対応値取得後に前記発熱抵抗体の第3抵抗値に対応した第3対応値を取得する第3対応値取得手段を備え、前記凍結判定手段は、前記温度情報が予め設定した温度しきい値以下となり、且つ、前記第3対応値と前記第1対応値との差分である中間差分値と凍結判定しきい値とが所定の大小関係を満たした場合に、前記液体が凍結していると判定するように構成されているとよい。   Further, in the liquid state detection sensor described above, in addition to the configuration of the invention according to claim 2, a second resistance value corresponding to a third resistance value of the heating resistor within the detection time and after obtaining the first corresponding value is obtained. A third correspondence value obtaining unit for obtaining three correspondence values, wherein the freezing determination unit is configured such that the temperature information is equal to or lower than a preset temperature threshold value, and the third correspondence value and the first correspondence value are It is good to be comprised so that the said liquid may be determined to be frozen, when the intermediate | middle difference value which is a difference, and the freezing determination threshold value satisfy | fill predetermined | prescribed magnitude relationship.

ところで、液体は特定成分の濃度が変化すると、それに応じて液体の凍結温度も変化することがある。例えば、液体が尿素水溶液である場合、尿素の濃度が薄くなるに従い、凍結温度は高くなる。そのため、液体が凍結したか否かを判定するにあたり、液体の温度情報と予め設定された凍結温度とを比較するだけでは、液体に含まれる特定成分の濃度が経時的に変化した場合に精度良く液体の凍結を検知できない虞がある。   By the way, when the concentration of the specific component of the liquid changes, the freezing temperature of the liquid may change accordingly. For example, when the liquid is an aqueous urea solution, the freezing temperature increases as the concentration of urea decreases. Therefore, when determining whether or not the liquid is frozen, it is only necessary to compare the temperature information of the liquid with a preset freezing temperature, and when the concentration of the specific component contained in the liquid changes with time, it is accurate. There is a possibility that liquid freezing cannot be detected.

そこで、本発明の液体状態検知センサでは、温度情報取得手段により得られた温度情報と予め設定した温度しきい値とを比較しつつ、第3対応値と第1対応値との差分である中間差分値と凍結判定しきい値とを比較するようにしている。そして、温度情報が温度しきい値以下となり、且つ、中間差分値が凍結判定しきい値と所定の大小関係を満たした場合に、液体が凍結していると判定するようにしている。なお、ここでいう「所定の大小関係」としては、[1]中間差分値<凍結判定しきい値、[2]中間差分値≦凍結判定しきい値を例示できる。このように、温度情報と温度しきい値との比較および中間差分値と凍結判定しきい値との比較といった二段階での凍結の有無を判定するようにすれば、液体に含まれる特定成分の濃度が変化した場合にも、精度良く液体の凍結の有無を判定することができる。   Therefore, in the liquid state detection sensor of the present invention, the temperature information obtained by the temperature information acquisition means is compared with a preset temperature threshold value, and an intermediate value that is the difference between the third corresponding value and the first corresponding value. The difference value is compared with the freezing determination threshold value. Then, when the temperature information is equal to or lower than the temperature threshold value, and the intermediate difference value satisfies the freezing determination threshold value and a predetermined magnitude relationship, it is determined that the liquid is frozen. As the “predetermined magnitude relationship” here, [1] intermediate difference value <freezing determination threshold value, [2] intermediate difference value ≦ freezing determination threshold value can be exemplified. In this way, if the presence / absence of freezing in two stages, such as comparison between temperature information and a temperature threshold value and comparison between an intermediate difference value and a freezing determination threshold value, is determined, the specific component contained in the liquid is determined. Even when the concentration changes, it is possible to accurately determine whether or not the liquid is frozen.

また、上記の液体状態検知センサであって、請求項2乃至4のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記通電手段は、前記発熱抵抗体への通電が停止されてから待機時間経過後に、再度、前記発熱抵抗体への通電を開始するように構成されており、前記待機時間として、前記通電手段により前記検出時間の通電が行われた場合には第1待機時間を選択し、前記通電停止手段によって前記発熱抵抗体への通電が停止された場合には前記第1待機時間より短い第2待機時間を選択する待機時間選択手段を備えるとよい。   Further, in the liquid state detection sensor described above, in addition to the configuration of the invention according to any one of claims 2 to 4, the energization means may be configured to wait for a period of time after the energization of the heating resistor is stopped. The heating resistor is configured to start energization again, and when the energization means energizes the detection time as the waiting time, the first waiting time is selected, When energization to the heating resistor is stopped by the energization stopping unit, it is preferable to include a standby time selection unit that selects a second standby time shorter than the first standby time.

本発明の液体状態検知センサでは、待機時間を設けて発熱抵抗体の温度が周囲の液体の温度とほぼ等しくなるまで待機させることで、正確な液体の温度検知と特定成分の濃度検知を繰り返し行うことができる。ここで、液体が凍結していると判定された場合には、上記のように発熱抵抗体への強制的な通電停止が行われるが、発熱抵抗体への検出時間の通電がほとんど行われないため、発熱抵抗体はあまり加熱されずに周囲の液体とほぼ等しい温度に曝される。そこで、本発明では、液体が凍結していると判定されて発熱抵抗体への通電停止が行われた場合には、次に発熱抵抗体に通電が行われるまでの待機時間を短くしている。これにより、液体温度の再検知を迅速に繰り返すことができ、液体が解凍したことを迅速に判断することができ、液体解凍後、速やかに濃度検知を行うことができる。   In the liquid state detection sensor of the present invention, a standby time is provided to wait until the temperature of the heating resistor becomes substantially equal to the temperature of the surrounding liquid, thereby repeatedly performing accurate liquid temperature detection and specific component concentration detection. be able to. Here, if it is determined that the liquid is frozen, the heating resistor is forcibly stopped as described above, but the heating resistor is hardly energized for the detection time. Therefore, the heating resistor is not heated so much and is exposed to a temperature substantially equal to the surrounding liquid. Therefore, in the present invention, when it is determined that the liquid is frozen and the energization of the heating resistor is stopped, the standby time until the energization of the heating resistor is performed next is shortened. . Thereby, the re-detection of the liquid temperature can be repeated quickly, it can be quickly determined that the liquid has been thawed, and the concentration can be detected quickly after the liquid has been thawed.

また、上記の液体状態検知センサであって、請求項1乃至5のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記差分値算出手段にて得られた前記差分値を用い、前記液体収容容器内の異常の有無を判断する異常判断手段を備え、前記濃度取得手段は、前記差分値のうちで前記異常判断手段にて異常なしと判断された場合にのみ、前記濃度取得手段により、前記液体に含まれる特定成分の濃度を求めるように構成するとよい。   Further, in the liquid state detection sensor described above, in addition to the configuration of the invention according to any one of claims 1 to 5, the difference value obtained by the difference value calculation means is used, and the inside of the liquid container Abnormality determining means for determining the presence or absence of the abnormality, and the concentration acquisition means is adapted to the liquid by the concentration acquisition means only when the abnormality determination means determines that there is no abnormality among the difference values. It is good to comprise so that the density | concentration of the specific component contained may be calculated | required.

このように、液体に含まれる特定成分の濃度検知を行う際に取得される差分値が正常な範囲から逸脱していた場合に異常が生じたと判断することで、例えば、液体収容容器内に収容された液体が軽油等の異種液体であるとか、液体収容容器内が空であるなどの異常が発生したことを報知したり、液体を利用する装置の作動に制限を生じさせたりすることができる。また、正常な範囲の差分値に基づいて液体に含まれる特定成分の濃度を求めることから、濃度の検知精度を高めることができる。   Thus, by determining that an abnormality has occurred when the difference value acquired when detecting the concentration of the specific component contained in the liquid deviates from the normal range, for example, the liquid is stored in the liquid storage container. It is possible to notify the occurrence of an abnormality such as the liquid being a different kind of liquid such as light oil or the liquid container being empty, or to limit the operation of the device that uses the liquid. . Moreover, since the density | concentration of the specific component contained in a liquid is calculated | required based on the difference value of a normal range, the detection precision of a density | concentration can be improved.

また、上記の液体状態検知センサであって、請求項1乃至6のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記通電手段は、前記発熱抵抗体に定電流を通電するように構成されており、前記第1対応値取得手段は、電圧値である第1対応値を取得し、前記第2対応値取得手段は、電圧値である第2対応値を取得するとよい。   Further, in the liquid state detection sensor described above, in addition to the configuration of the invention according to any one of claims 1 to 6, the energization means is configured to energize the heating resistor with a constant current. The first corresponding value acquisition unit may acquire a first corresponding value that is a voltage value, and the second corresponding value acquisition unit may acquire a second corresponding value that is a voltage value.

このように、通電手段が発熱抵抗体に定電流を通電するように構成し、第1対応値取得手段が電圧値である第1対応値を取得し、第2対応値取得手段が電圧値である第2対応値を取得するように構成することで、回路構成を単純化しつつ精度のよい差分値を取得することができ、液体状態検知センサを安価に提供することができる。   In this way, the energizing means is configured to energize the heating resistor with a constant current, the first corresponding value acquiring means acquires the first corresponding value that is a voltage value, and the second corresponding value acquiring means is the voltage value. By configuring so as to acquire a second corresponding value, it is possible to acquire an accurate difference value while simplifying the circuit configuration, and to provide a liquid state detection sensor at a low cost.

また、上記の液体状態検知センサであって、請求項1乃至7のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記液体性状検出素子は、セラミック基体中に前記発熱抵抗体が埋設されたセラミックヒータであるとよい。液体性状検出素子をセラミックヒータにて構成することにより、耐久性、耐腐食性に優れ、液体の温度と液体に含まれる特定成分の濃度との検知を長期間にわたって安定して行うことができる。   Further, in the above liquid state detection sensor, in addition to the configuration of the invention according to any one of claims 1 to 7, the liquid property detection element includes a ceramic heater in which the heating resistor is embedded in a ceramic base. It is good to be. By configuring the liquid property detection element with a ceramic heater, it is excellent in durability and corrosion resistance, and can detect the temperature of the liquid and the concentration of the specific component contained in the liquid stably over a long period of time.

また、上記の液体状態検知センサであって、請求項1乃至8のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記液体は尿素水溶液であって、前記特定成分を尿素とすることができる。これにより、尿素水溶液の温度と、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度を検知することができる。   Further, in the above liquid state detection sensor, in addition to the configuration of the invention according to any one of claims 1 to 8, the liquid is an aqueous urea solution, and the specific component can be urea. Thereby, the temperature of urea aqueous solution and the density | concentration of urea contained in urea aqueous solution are detectable.

以下、本発明を具体化した液体状態検知センサ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、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。   Hereinafter, an embodiment of a liquid state detection sensor embodying the present invention will be described with reference to the drawings. First, the structure of the liquid state detection sensor 100 as an example will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a partially cutaway longitudinal sectional view of the liquid state detection sensor 100. FIG. 2 is a schematic diagram showing the heater pattern 115 of the ceramic heater 110. In the liquid state detection sensor 100, the longitudinal direction of the level detection unit 70 (capacitor constituted by the outer cylinder electrode 10 and the internal electrode 20) is the axis O direction, and the side on which the liquid property detection unit 30 is provided is the front end side and attached. The side where the portion 40 is provided is the rear end side.

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知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。   The liquid state detection sensor 100 of the present embodiment is a state of an aqueous urea solution used for reduction of nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas of a diesel vehicle, that is, the level (liquid level) and temperature of the aqueous urea solution. , And a sensor for detecting the concentration of urea as a specific component contained in the solution. As shown in FIG. 1, the liquid state detection sensor 100 includes a cylindrical outer cylinder electrode 10 and a cylindrical shape provided along the axis O direction of the outer cylinder electrode 10 inside the outer cylinder electrode 10. Mounting for attaching the level detection unit 70 constituted by the internal electrode 20, the liquid property detection unit 30 provided on the tip side of the internal electrode 20, and the liquid state detection sensor 100 to the urea water tank 98 (see FIG. 3). Unit 40.

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。   The outer cylinder electrode 10 is made of a metal material and has a long and thin cylindrical shape extending in the axis O direction. A plurality of narrow slits 15 are intermittently opened along each bus bar on three bus bars that are equally spaced in the circumferential direction on the outer periphery of the outer cylindrical electrode 10. Further, at the distal end portion 11 of the outer cylinder electrode 10, an opening portion 16 for preventing a rubber bushing 80 interposed between the inner electrode 20 (described later) from coming off is formed on each bus bar where the slit 15 is formed. Each is provided. Furthermore, one air vent hole 19 is formed on a bus bar different from each bus bar where the slits 15 are formed at a position close to the base end portion 12 on the rear end side of the outer cylinder electrode 10. Further, the distal end portion 11 of the outer cylindrical electrode 10 is formed so as to surround the periphery of the ceramic heater 110 in the radial direction of the liquid property detection unit 30 described later together with the protector 130 that covers and protects the ceramic heater 110. It extends further to the front end side in the axis O direction than the position. And the most advanced part (the lowest part in the figure) is opened, and the protector 130 constituting the liquid property detecting unit 30 is visible from the opening side.

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、尿素濃度などを検知するための回路や、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は、回路基板60に対し、そのグランド電位をなす配線部(図示しない)と同電位となるように接続されているため、外筒電極10は取付部40を介して接地されている。   Next, the outer cylinder electrode 10 is welded in a state in which the base end portion 12 is engaged with the outer periphery of the electrode support portion 41 of the metal attachment portion 40. The mounting portion 40 functions as a base for fixing the liquid state detection sensor 100 to the urea water tank 98, and a mounting hole (not shown) for inserting a mounting bolt is formed in the flange portion 42. In addition, on the opposite side of the electrode support portion 41 across the flange portion 42 of the mounting portion 40, a circuit for detecting the level, temperature, urea concentration, etc. of the urea aqueous solution, which will be described later, and an external circuit (not shown) such as an automobile A housing portion 43 for housing a circuit board 60 on which an input / output circuit for electrical connection with the engine control device (ECU) is mounted is formed. Since the mounting portion 40 is connected to the circuit board 60 so as to have the same potential as a wiring portion (not shown) that forms the ground potential, the outer cylinder electrode 10 is grounded via the mounting portion 40. Has been.

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。   The circuit board 60 is placed on a board placement portion (not shown) protruding from the four corners of the inner wall surface of the housing portion 43. The accommodating portion 43 is covered and protected by a cover 45, and the cover 45 is fixed to the flange portion 42. A connector 62 is fixed to the side surface of the cover 45, and a connection terminal (not shown) of the connector 62 and a pattern (an input / output circuit unit 290 described later) on the circuit board 60 are connected by the wiring cable 61. Yes. The circuit board 60 and the ECU are connected via the connector 62.

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性被膜23が形成されている。絶縁性被膜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。   A hole 46 penetrating into the accommodating portion 43 is opened in the electrode support portion 41 of the attachment portion 40, and the base end portion 22 of the internal electrode 20 is inserted into the hole 46. The internal electrode 20 of the present embodiment is made of a long and thin cylindrical metal material extending in the direction of the axis O. On the outer peripheral surface of the internal electrode 20, an insulating film 23 made of a fluorine resin such as PTFE, PFA, ETFE, an epoxy resin, a polyimide resin, or the like is formed. The insulating coating 23 is formed in the form of a resin coating layer by applying such a resin on the outer surface of the internal electrode 20 by dipping or electrostatic powder coating and heat-treating it. Between the internal electrode 20 and the outer cylinder electrode 10, a level detection unit 70 is formed, in which a capacitor whose capacitance changes according to the level of the urea aqueous solution is formed.

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。   A pipe guide 55 and an inner case 50 for fixing the internal electrode 20 to the mounting portion 40 are engaged with the base end portion 22 on the rear end side in the axis O direction of the internal electrode 20. The pipe guide 55 is an annular guide member joined near the end edge of the base end portion 22 of the internal electrode 20. The inner case 50 is a flanged cylindrical resin member that positions and supports the inner electrode 20 so that the inner electrode 20 and the outer cylinder electrode 10 are reliably insulated, and the tip side of the inner case 50 is the electrode support portion 41 of the mounting portion 40. Engage with hole 46. The inner case 50 is formed with a flange portion 51 that protrudes radially outward. When the inner case 50 is engaged with the electrode support portion 41, a hole in the electrode support portion 41 is formed from the housing portion 43 side. 46 is inserted. Then, the flange portion 51 abuts against the bottom surface in the housing portion 43, thereby preventing the inner case 50 from passing through the hole 46. In addition, the internal electrode 20 is inserted into the inner case 50 from the accommodating portion 43 side, but the pipe guide 55 is brought into contact with the flange portion 51 so that the inner electrode 20 is prevented from falling off the inner case 50.

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。   Further, an O-ring 53 and an O-ring 54 are provided on the outer periphery and the inner periphery of the inner case 50, respectively. The O-ring 53 seals a gap between the outer periphery of the inner case 50 and the hole 46 of the mounting portion 40, and the O-ring 54 is formed between the inner periphery of the inner case 50 and the outer periphery of the base end portion 22 of the internal electrode 20. The gap between them is sealed. Thereby, when the liquid state detection sensor 100 is attached to the urea water tank 98 (see FIG. 3), the water tightness and the inside of the urea water tank 98 are prevented from communicating with each other through the housing portion 43. Airtightness is maintained. A plate-like sealing member (not shown) is attached to the front end surface of the flange portion 42 of the attachment portion 40, and when the liquid state detection sensor 100 is attached to the urea water tank 98, the flange portion 42 and urea water are attached. Watertightness and airtightness with the tank are maintained.

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。   When the internal electrode 20 is assembled to the mounting portion 40, the pipe guide 55 is pressed against the flange portion 51 of the inner case 50 by the two pressing plates 56 and 57. The insulating pressing plate 56 is fixed in the accommodating portion 43 with screws 58 in a state where the pressing plate 57 is sandwiched between the insulating guide plate 56 and the pipe guide 55. Thereby, the internal electrode 20 joined to the pipe guide 55 is fixed to the electrode support portion 41. A hole 59 is opened in the center of the holding plates 56 and 57, and two lead wires 90 (in FIG. 1) for electrically connecting the electrode lead wire 52 of the internal electrode 20 and a ceramic heater 110 described later. Only one of the lead wires 90 is shown.) A two-core cable 91 containing the lead wire 90 is inserted and electrically connected to the pattern on the circuit board 60, respectively. An electrode (not shown) on the ground side of the circuit board 60 is connected to the mounting portion 40, whereby the outer cylinder electrode 10 welded to the mounting portion 40 is electrically connected to the ground side.

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液体性状検出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。   Next, the liquid property detection unit 30 provided at the tip portion 21 of the internal electrode 20 is a ceramic heater 110 as a liquid property detection element that detects the temperature of the urea aqueous solution and the concentration of urea contained in the present embodiment. A holder 120 made of an insulating resin that supports the ceramic heater 110 and is attached to the tip portion 21 of the internal electrode 20, and a protector 130 that covers and protects the periphery of the ceramic heater 110 exposed from the holder 120. It is prepared for.

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)で挟みヒータパターン115を埋設した状態に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の表面に設けられた電極パッドに導通するビア導体(図示外)がつながっており、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「液体性状検出素子」に相当する。   As shown in FIG. 2, the ceramic heater 110 is formed by forming a heater pattern 115 mainly composed of Pt on a plate-like ceramic base 111 made of an insulating ceramic, and sandwiching it between a pair of ceramic bases (not shown). The pattern 115 is formed in an embedded state. Heat generation is performed mainly in the heating resistor 114 during energization so that the cross-sectional area of the pattern constituting the heating resistor 114 is made smaller than the pattern of the lead portions 112 and 113 serving as both poles for voltage application. I am doing so. In addition, via conductors (not shown) connected to electrode pads provided on the surface of the ceramic substrate 111 are connected to both ends of the lead portions 112 and 113, respectively, and the connection with the two lead wires 90 is relayed. Each of the two connectors 119 (only one of them is shown in FIG. 1) is electrically connected. The ceramic heater 110 corresponds to the “liquid property detecting element” in the present invention.

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。   Next, as shown in FIG. 1, the holder 120 that supports the ceramic heater 110 has a cylindrical shape in which the outer diameter is configured to be two steps in a stepped shape, and the heating resistor 114 of the heating resistor 114 is formed on the distal end side having a small diameter. The ceramic heater 110 in a state where the embedded side (see FIG. 2) is exposed is fixed by fixing members 125 and 126 made of an adhesive. The rear end side, which is the large diameter side, is attached to the distal end portion 21 of the internal electrode 20, and a seal ring 140 is interposed between the outer peripheral surface of the internal electrode 20 and the inner peripheral surface of the holder 120. The water-tightness and air-tightness of the interior of the are secured.

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。   By the way, before the holder 120 is mounted, the core wires of the two lead wires 90 of the cable 91 are joined to the connector 119 of the ceramic heater 110 by caulking or soldering, respectively. Further, the insulating protection member 95 covers and protects the connector 119 and the lead wire 90 together with the joint portion. The two lead wires 90 are inserted through the cylindrical internal electrode 20 and connected to the circuit board 60.

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。   Next, the protector 130 is a metal protective member formed in a bottomed cylindrical shape. The opening side is fitted to the outer periphery of the small diameter portion of the holder 120. Further, a liquid circulation hole (not shown) is opened on the outer periphery of the protector 130, and the urea aqueous solution is exchanged inside and outside the protector 130.

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。   The liquid property detection unit 30 having such a configuration is attached to the distal end portion 21 of the internal electrode 20 via the holder 120 and is elastically supported in the outer cylindrical electrode 10 by the rubber bush 80. The rubber bush 80 has a cylindrical shape, and a protrusion 87 formed on the outer peripheral surface thereof is engaged with and fixed to the opening 16 of the outer cylinder electrode 10. A plurality of grooves (not shown) along the axis O direction are provided in each of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the rubber bush 80. When the liquid state detection sensor 100 is attached to the urea water tank 98, liquid exchange and bubble removal between the urea aqueous solution flowing into the front end side of the rubber bush 80 and the urea aqueous solution flowing into the rear end side through this groove are performed. Is done.

次に、図3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。   Next, the electrical configuration of the liquid state detection sensor 100 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the liquid state detection sensor 100.

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。   As shown in FIG. 3, the liquid state detection sensor 100 is attached to a urea water tank 98 as a liquid container, and includes a level detection unit 70 including a pair of electrodes (the outer cylinder electrode 10 and the internal electrode 20), and a heating resistance. The liquid property detection unit 30 including the ceramic heater 110 in which the body 114 is embedded is immersed in a urea aqueous solution as a state detection target liquid stored in the urea water tank 98. The liquid state detection sensor 100 includes a microcomputer 220 mounted on the circuit board 60, a level detection circuit unit 250 that controls the level detection unit 70, and a liquid property detection circuit unit 280 that controls the liquid property detection unit 30. An input / output circuit unit 290 that communicates with the ECU is connected.

マイクロコンピュータ220は公知の構成からなるCPU221,ROM222,RAM223を備える。CPU221は、液体状態検知センサ100の制御を司り、ROM222には図示外の各種記憶エリアが設けられ、後述する性状検知プログラムや後述する(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、RAM223にも各種記憶エリアが設けられており、性状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所定の記憶エリアに記憶される。   The microcomputer 220 includes a CPU 221, a ROM 222, and a RAM 223 having a known configuration. The CPU 221 governs the control of the liquid state detection sensor 100, and the ROM 222 is provided with various storage areas (not shown). The property detection program to be described later, equations (1) to (5) to be described later, initial values of various variables, A threshold value and the like are stored in a predetermined storage area. Similarly, the RAM 223 is also provided with various storage areas. When the property detection program is executed, a part of the program, various variables, a timer count value, and the like are temporarily stored in a predetermined storage area.

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て、その電圧信号をマイクロコンピュータ220に出力する回路部である。   The input / output circuit unit 290 controls the communication protocol in order to input and output signals between the liquid state detection sensor 100 and the ECU. Further, the level detection circuit unit 250 applied an AC voltage between the outer cylinder electrode 10 and the internal electrode 20 of the level detection unit 70 based on an instruction from the microcomputer 220, and flowed through a capacitor forming the level detection unit 70. The circuit unit converts the current into voltage and outputs the voltage signal to the microcomputer 220.

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。   Next, the liquid property detection circuit unit 280 applies a constant current to the ceramic heater 110 of the liquid property detection unit 30 based on an instruction from the microcomputer 220, and supplies the detection voltage generated at both ends of the heating resistor 114 to the microcomputer 220. It is the circuit part which outputs. The liquid property detection circuit unit 280 includes a differential amplifier circuit unit 230, a constant current output unit 240, and a switch 260.

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。   The constant current output unit 240 outputs a constant current that flows through the heating resistor 114. The switch 260 is provided on the energization path to the heating resistor 114 and opens / closes the switch according to the control of the microcomputer 220. The differential amplifier circuit unit 230 outputs a difference between the potential Pin appearing at one end of the heating resistor 114 and the potential Pout appearing at the other end to the microcomputer 220 as a detection voltage.

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4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4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。   Next, the principle of detecting the level, temperature, and urea concentration of the urea aqueous solution by the liquid state detection sensor 100 of the present embodiment will be described. First, the principle of detecting the level of the urea aqueous solution in the level detection unit 70 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the water surface of the urea aqueous solution filled between the gap between the outer cylinder electrode 10 and the inner electrode 20.

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。   The liquid state detection sensor 100 (see FIG. 1) is assembled in a urea water tank 98 (see FIG. 3) containing a urea aqueous solution in a state where the front end side of the outer cylinder electrode 10 and the inner electrode 20 faces the bottom wall side. It is done. That is, the level detection unit 70 of the liquid state detection sensor 100 sets the direction of displacement of the urea aqueous solution whose capacity changes in the urea water tank 98 (the level of the urea aqueous solution level) as the axis O direction, and the outer cylinder electrode 10 and the internal electrode. 20 is assembled to the urea water tank 98 so that the tip side of 20 is the side (low level side) where the volume of the urea aqueous solution is small. And the electrostatic capacitance between the gaps of the outer cylinder electrode 10 and the inner electrode 20 is measured, and it is detected to what level the urea aqueous solution existing between the two is present in the axis O direction. As is well known, this is based on the fact that the capacitance increases as the difference in diameter between two points having different potentials in the radial direction decreases.

すなわち、図4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の内周面と絶縁性被膜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、絶縁性被膜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、絶縁性被膜23の厚みに相当する距離Zとなる。   That is, as shown in FIG. 4, in the portion not filled with the urea aqueous solution, the distance of the portion where the potential difference occurs between the gaps is interposed between the inner peripheral surface of the outer cylinder electrode 10 and the insulating coating 23. This is the total distance (indicated by distance X) of the distance corresponding to the thickness of the air layer (indicated by distance Y) and the distance corresponding to the thickness of the insulating coating 23 (indicated by distance Z). On the other hand, in the portion filled with the urea aqueous solution, the potential difference between the gaps is such that the potential of the outer cylinder electrode 10 and the urea aqueous solution is almost equal because the urea aqueous solution exhibits conductivity. The distance Z corresponds to a thickness of 23.

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で絶縁性被膜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で絶縁性被膜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。   In other words, the capacitance between the gaps in the portion not filled with the aqueous urea solution is such that the distance between the electrodes is Y and air is a dielectric (non-conductor) and the distance between the electrodes is It can be said that this is the combined capacitance of a capacitor in which a capacitor having the insulating coating 23 as a dielectric is connected in series with Z. The capacitance between the gaps in the portion filled with the urea aqueous solution can be said to be the capacitance of a capacitor in which the distance between the electrodes is Z and the insulating coating 23 is a dielectric. And the electrostatic capacitance of the capacitor | condenser which connected both in parallel will be measured as an electrostatic capacitance of the level detection part 70 whole.

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、絶縁性被膜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。   Here, since the distance Y is larger than the distance Z, the capacitance per unit between the electrodes using air as a dielectric is the electrostatic capacity per unit between the electrodes using the insulating coating 23 as a dielectric. Smaller than capacity. For this reason, the change in the capacitance of the portion filled with the urea aqueous solution is larger than the change in the capacitance of the portion not filled with the urea aqueous solution. Is proportional to the level of the aqueous urea solution.

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。   The measurement of the level of the urea aqueous solution is performed by the microcomputer 220 via the level detection circuit unit 250, and the obtained level information signal is output from the input / output circuit unit 290 to an ECU (not shown). The

次に、図5〜図7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知する原理について説明する。図5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6は、発熱抵抗体の電圧値変化(差分値ΔV)と尿素水溶液の尿素濃度とが比例関係にあり、且つ、温度依存性があることを示すグラフである。図7は、発熱抵抗体の電圧値変化(差分値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。   Next, the principle of detecting the temperature of the urea aqueous solution and the concentration of urea as a specific component contained in the urea aqueous solution in the ceramic heater 110 constituting the liquid property detection unit 30 will be described with reference to FIGS. . FIG. 5 shows an example of an aqueous urea solution having a urea concentration of 32.5 wt% and a temperature of 25 ° C. As the temperature of the heating resistor itself increases with the passage of time since the start of constant current supply to the heating resistor. It is a graph which shows a mode that the voltage value corresponding to the resistance value rises. FIG. 6 is a graph showing that the voltage value change (difference value ΔV) of the heating resistor and the urea concentration of the urea aqueous solution are in a proportional relationship and have temperature dependence. FIG. 7 shows that when the relationship between the voltage value change (difference value ΔV) of the heating resistor and the urea concentration of the urea aqueous solution is corrected by the temperature of the urea aqueous solution, the corrected concentration (converted concentration) and the urea concentration are almost the same. It is a graph which shows that it corresponds.

通電開始後間もない時間内では、発熱抵抗体の発熱がまだ大きくなされていないため、発熱抵抗体自身の温度は、自身の周囲に存在する液体の温度とほぼ同一である。このことは、図5のグラフに示される。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。   Within a short period of time after the start of energization, the heating resistor has not yet generated a large amount of heat, so the temperature of the heating resistor itself is substantially the same as the temperature of the liquid present around it. This is shown in the graph of FIG. The temperature of the heating resistor itself continuously increases with the passage of time after starting to flow a constant current to the heating resistor (however, it takes about 10 msec until the current value becomes stable after the start of energization). It is shown to go.

このことから、発熱抵抗体への通電開始から10msec経過時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。
=R(1+αT)・・・(1)
なお、R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、Rは、0℃における発熱抵抗体の抵抗値(Ω)を示す。α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。
Therefore, if the correlation between the voltage value corresponding to the resistance value when 10 msec has elapsed from the start of energization of the heating resistor and the temperature of the urea aqueous solution existing in the surroundings is confirmed in advance, the temperature of the urea aqueous solution is determined. It is possible to measure. Below, the formula showing the relationship between the resistance value after the energization to the heating resistor and the temperature of the urea aqueous solution existing around the resistance value is shown.
R T = R 0 (1 + α 0 T) (1)
Note that RT represents the resistance value of the heating resistor at T ° C. When the energization of the heating resistor is started, the temperature of the liquid around the heating resistor is also T ° C. R 0 represents the resistance value (Ω) of the heating resistor at 0 ° C. α 0 indicates a temperature coefficient based on 0 ° C., but is determined by the material constituting the heating resistor. Therefore, it can be seen from the equation (1) that the resistance value of the heating resistor is proportional to the ambient temperature.

また、オームの法則より、
=V/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V(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R(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。
From Ohm's law,
R T = V T / I (2)
Although a constant current flows through the heating resistor, the current value I (A) is constant. That is, the voltage value V T of the heating resistor (in this embodiment, the voltage value (V) output from the differential amplifier circuit unit 230) is proportional to the resistance value R T (Ω) from the equation (2). From the equation (1), it can be seen that it is proportional to the ambient temperature.

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。   Next, when energization to the heating resistor is continued, the temperature of the heating resistor itself is taken away by the liquid present around, but the amount of heat taken away by the heating resistor varies depending on the thermal conductivity of the liquid. That is, the rate of temperature rise of the heating resistor varies depending on the thermal conductivity of the liquid present around. Further, it is known that the thermal conductivity of the liquid varies depending on the concentration of the specific component contained in the liquid. From this, when the heating resistor is immersed in the liquid and the liquid is heated for a certain period of time, if the degree of change in the resistance value of the heating resistor is obtained, the difference in the thermal conductivity of the surrounding liquid can be found, A liquid concentration can be obtained.

このことは、図6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。   This is shown in the graph of FIG. For example, when a heating resistor immersed in a urea aqueous solution at a temperature of 25 ° C. is energized for 700 msec, when the urea concentration of the urea aqueous solution is 0 wt%, the voltage value change corresponding to the resistance value change of the heating resistor is 1220 mV, which is 16.25 wt. % And 32.5 wt% are 1262 mV and 1298 mV, respectively. That is, as the urea concentration of the urea aqueous solution increases, the thermal conductivity decreases, and the heating resistor becomes difficult to take heat, so the rate of temperature rise increases, and as a result, the resistance value change of the heating resistor increases. It is shown that the voltage value change (indicated by ΔV in the figure) corresponding to the resistance value change increases.

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6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(差分値ΔV)との関係を表す式を示す。
ΔV=aC+b・・・(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分値(mV)を示す。また、Cは尿素水溶液中の尿素濃度(wt%)を示す。aは、尿素水溶液の温度T℃におけるΔV−C直線の傾きを示し、bは、尿素水溶液の温度T℃におけるΔV−C直線の切片を示す。
Thus, it can be seen that there is a proportional relationship as shown in FIG. 6 between the urea concentration of the urea aqueous solution and the resistance value change (voltage value change) of the heating resistor. The following shows an expression representing the relationship between the urea concentration of the urea aqueous solution around the heating resistor and the voltage value change (difference value ΔV) corresponding to the resistance value change of the heating resistor.
ΔV = a T C + b T (3)
ΔV is a difference value (mV) between a voltage value corresponding to the resistance value after the energization start of the heating resistor and a voltage value corresponding to the resistance value after a certain detection time (for example, 700 msec) has elapsed after the energization. Show. C represents the urea concentration (wt%) in the urea aqueous solution. a T represents the slope of the ΔV-C line at a temperature T ° C. of the urea aqueous solution, and b T represents the intercept of the ΔV-C line at the temperature T ° C. of the urea aqueous solution.

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)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。   On the other hand, even if the concentration of urea contained in the urea aqueous solution is the same, if the temperature of the urea aqueous solution is different, the temperature increase rate (that is, voltage value change) of the heating resistor is different. That is, the temperature rise rate of the heating resistor depends on the temperature of the urea aqueous solution.

このことは、上記同様、図6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(差分値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が小さくなることが示される。   This is shown in the graph of FIG. For example, when a heating resistor is energized for 700 msec and a urea aqueous solution having a urea concentration of 32.5 wt% and a temperature of 25 ° C. is heated, the voltage value change (difference value ΔV) corresponding to the resistance value change of the heating resistor is 1298 mV. On the other hand, when a heating resistor is energized for 700 msec to an aqueous urea solution having the same concentration and a temperature of 80 ° C., the voltage value change is 1440 mV. That is, when the urea concentration of the urea aqueous solution is constant, the resistance value change of the heating resistor is reduced as the temperature of the urea aqueous solution is lower, and the voltage value change corresponding to the resistance value change is reduced.

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。
=a25+x(T−25)・・・(4)
=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。
Thus, it can be seen that the relationship between the urea concentration of the urea aqueous solution and the resistance value change (voltage value change) of the heating resistor is dependent on the temperature of the urea aqueous solution. Therefore, by correcting (calibrating) the equation (3) according to the temperature of the urea aqueous solution obtained from the equations (1) and (2), it is possible to accurately calculate the urea concentration. The equation for performing correction according to the temperature of the urea aqueous solution is shown below.
a T = a 25 + x (T−25) (4)
b T = b 25 + y (T−25) (5)
Incidentally, a 25, the temperature of the urea aqueous solution shows the slope of [Delta] V-C lines in the case of 25 ° C., x is a temperature correction coefficient for the slope of the straight line. Similarly, b 25 represents the intercept of the ΔV-C line when the temperature of the urea aqueous solution is 25 ° C., and y is the temperature correction coefficient of the intercept of the straight line.

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7に示された。 When correction values corresponding to the equations shown in the above (3), (4), and (5) were obtained by experiments and the like, a 25 = 2.3, b 25 = 1.223, x = 0.015 , Y = 2.45 was obtained. Using these values, FIG. 7 shows that the concentration (converted concentration) of the urea aqueous solution obtained by the correction substantially matches the actual urea concentration.

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。特に、尿素水溶液の温度および尿素濃度の検知は、マイクロコンピュータ220のROM222に記憶された性状検知プログラムを実行することによって行われる。以下、図3,図8,図9を参照して、性状検知プログラムについて説明する。図8は、性状検知プログラムのフローチャートである。図9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、図8におけるフローチャートの各ステップを「S」と略記する。   In the liquid state detection sensor 100 of the present embodiment, the level, temperature, and urea concentration of the urea aqueous solution are detected based on such a principle. In particular, the temperature and urea concentration of the urea aqueous solution are detected by executing a property detection program stored in the ROM 222 of the microcomputer 220. Hereinafter, the property detection program will be described with reference to FIGS. 3, 8, and 9. FIG. 8 is a flowchart of the property detection program. FIG. 9 is a graph for explaining the thresholds Q and R for discriminating between the empty and different liquids. Each step of the flowchart in FIG. 8 is abbreviated as “S”.

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に記憶された性状検知プログラムがRAM223の所定の記憶エリアに読みこまれ、実行される。図8に示すように、マイクロコンピュータ220(図3参照)からスイッチ260に制御信号が送信されると、スイッチが閉じられ、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(S1)。そして、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、通電開始から10msecが経過するまで待機が行われる(S2:NO)。前述したように、発熱抵抗体への通電開始後、電流値が安定となる時間である初期通電時間として10msecが設定されており、この処理により、その10msec間にS3における電圧値の測定が行われることはない。   When the state of the urea aqueous solution is detected based on an instruction from the ECU, the property detection program stored in the ROM 222 is read into a predetermined storage area of the RAM 223 and executed. As shown in FIG. 8, when a control signal is transmitted from the microcomputer 220 (see FIG. 3) to the switch 260, the switch is closed and energization from the constant current output unit 240 to the heating resistor 114 is started ( S1). Then, a count value of a timer program (not shown) that is separately executed is referred to, and a standby is performed until 10 msec elapses from the start of energization (S2: NO). As described above, 10 msec is set as the initial energization time, which is the time when the current value becomes stable after the energization of the heating resistor is started, and by this process, the voltage value is measured in S3 during the 10 msec. It will never be.

そして10msecが経過すれば(S2:YES)、S3に進み、差動増幅回路部230により発熱抵抗体114の検出電圧が測定され、その検出電圧がマイクロコンピュータ220に入力される(S3)。なお、S3で差動増幅回路部230により測定された通電開始後の発熱抵抗体114の検出電圧値が、本発明の「第1対応値」に相当し、その電圧値を取得するCPU221が、本発明における「第1対応値取得手段」に相当する。   When 10 msec has elapsed (S2: YES), the process proceeds to S3, where the differential amplifier circuit 230 measures the detection voltage of the heating resistor 114, and the detection voltage is input to the microcomputer 220 (S3). Note that the detected voltage value of the heating resistor 114 after the start of energization measured by the differential amplifier circuit unit 230 in S3 corresponds to the “first corresponding value” of the present invention, and the CPU 221 that acquires the voltage value This corresponds to the “first corresponding value acquisition unit” in the present invention.

マイクロコンピュータ220では、入力された発熱抵抗体114の電圧値をV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T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(S6)。なお、S6で尿素水溶液の温度Tの算出を行うCPU221が、本発明における「温度情報取得手段」に相当する。 In the microcomputer 220, the input voltage value of the heating resistor 114 is set to VT, and calculation based on the equations (1) and (2) is performed to obtain the temperature T of the urea aqueous solution around the heating resistor 114. It is done. The calculated temperature T is transmitted from the input / output circuit unit 290 to the ECU as a temperature information signal (S6). The CPU 221 that calculates the temperature T of the urea aqueous solution in S6 corresponds to the “temperature information acquisition unit” in the present invention.

一方、算出された尿素水溶液の温度Tが、予めROM222に記憶された尿素水溶液の凍結温度(−11℃)と比較され(S7)、凍結温度以下であった場合(S7:YES)、液体が凍結していると判断してスイッチ260に制御信号が送信されて、スイッチが開けられ、発熱抵抗体114への通電が停止される(S8)。そして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、通電停止後1secが経過するまで待機が行われる(S9:NO)。この待機時間は、約10msec通電された発熱抵抗体114自身の温度が周囲の尿素水溶液の温度と同一となるのに十分な時間として設定されている。1secが経過すればS1に戻り、周囲の尿素水溶液の温度と等しくなった発熱抵抗体114の温度検知が再び開始される。(S9:YES)。なお、S7で尿素水溶液の温度Tが凍結温度以下か否かを判断するCPU221が、本発明における「凍結判定手段」に相当し、S8で発熱抵抗体114への通電を停止するようにスイッチ260への制御信号を出力するCPU221が、本発明における「通電停止手段」に相当する。さらに、S7で尿素水溶液の温度Tが凍結温度以下か否かを判断することで、S9,S22における待機時間のいずれか一方の処理が行われるようにするCPU221が、本発明における「待機時間選択手段」に相当する。   On the other hand, the calculated temperature T of the urea aqueous solution is compared with the freezing temperature (−11 ° C.) of the urea aqueous solution stored in the ROM 222 in advance (S7). The control signal is transmitted to the switch 260 because it is determined that it is frozen, the switch is opened, and energization to the heating resistor 114 is stopped (S8). Then, a count value of a timer program (not shown) that is separately executed is referred to, and a standby is performed until 1 sec elapses after the power supply is stopped (S9: NO). This standby time is set as a time sufficient for the temperature of the heating resistor 114 itself energized for about 10 msec to be equal to the temperature of the surrounding urea aqueous solution. When 1 sec elapses, the process returns to S1, and the temperature detection of the heating resistor 114 that is equal to the temperature of the surrounding urea aqueous solution is started again. (S9: YES). Note that the CPU 221 that determines whether or not the temperature T of the urea aqueous solution is equal to or lower than the freezing temperature in S7 corresponds to the “freezing determination unit” in the present invention, and the switch 260 is set so as to stop energization of the heating resistor 114 in S8. The CPU 221 that outputs a control signal to “corresponds to the“ energization stopping means ”in the present invention. Further, by determining whether or not the temperature T of the urea aqueous solution is equal to or lower than the freezing temperature in S7, the CPU 221 that performs one of the waiting times in S9 and S22 performs the “waiting time selection” in the present invention. It corresponds to “means”.

発熱抵抗体114の周囲の尿素水溶液の温度Tが凍結温度以下であるうちは、発熱抵抗体114の熱により一度解凍された尿素水溶液が再び凍結する虞があり、そのときの凍結膨張圧によりセラミックヒータ110が破損する虞があるため、S1〜S9の処理が繰り返され、尿素水溶液の温度Tの監視が行われる。そして、尿素水溶液の温度Tが凍結温度より大きくなれば(S7:NO)、タイマープログラムのカウント値の参照により、発熱抵抗体114への通電が継続されたまま、700msecが経過するまで待機が行われる(S10:NO)。   As long as the temperature T of the urea aqueous solution around the heating resistor 114 is below the freezing temperature, the urea aqueous solution once thawed by the heat of the heating resistor 114 may be frozen again, and the ceramic is generated by the freezing expansion pressure at that time. Since there is a possibility that the heater 110 is damaged, the processes of S1 to S9 are repeated, and the temperature T of the urea aqueous solution is monitored. When the temperature T of the urea aqueous solution becomes higher than the freezing temperature (S7: NO), the process waits until 700 msec elapses while the energization of the heating resistor 114 is continued by referring to the count value of the timer program. (S10: NO).

発熱抵抗体114への通電開始後700msecが経過すると(S10:YES)、S3と同様に、差動増幅回路部230により測定された発熱抵抗体114の検出電圧がマイクロコンピュータ220に入力される(S11)。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(S12)。なお、S11で、差動増幅回路部230により測定された発熱抵抗体114への通電後700msecが経過した時点での発熱抵抗体114の検出電圧値が、本発明の「第2対応値」に相当し、その電圧値を取得するCPU221が、本発明における「第2対応値取得手段」に相当する。また、S1で定電流出力部240から発熱抵抗体114への通電を開始し、S10で700msecの待機を行った後、S12で通電を停止するように、スイッチ260の制御信号を出力するCPU221が、本発明における「通電手段」に相当する。   When 700 msec has elapsed after the start of energization of the heating resistor 114 (S10: YES), the detection voltage of the heating resistor 114 measured by the differential amplifier circuit unit 230 is input to the microcomputer 220 as in S3 ( S11). When this voltage measurement is completed, a control signal for the switch 260 is output from the microcomputer 220, and energization to the heating resistor 114 is stopped (S12). In S11, the detected voltage value of the heating resistor 114 at the time when 700 msec has elapsed after energization of the heating resistor 114 measured by the differential amplifier circuit unit 230 becomes the “second corresponding value” of the present invention. The CPU 221 that acquires the voltage value corresponds to the “second corresponding value acquisition unit” in the present invention. In addition, the CPU 221 that outputs a control signal of the switch 260 starts the energization from the constant current output unit 240 to the heating resistor 114 in S1, waits for 700 msec in S10, and then stops energizing in S12. This corresponds to the “energization means” in the present invention.

そして、S3で得られた発熱抵抗体114の電圧値を、S11で得られた700msecが経過した時点での発熱抵抗体114の電圧値から減算した差分値ΔVの計算が行われる(S13)。算出された差分値ΔVが、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の最大値(閾値Q:図9参照)よりも小さければ(S14:YES)、差分値ΔVの値が正常な値の範囲内にある正常差分値であるとして、S18に進んで(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Cが求められる。なお、この場合の差分値(正常差分値)ΔVは、図9において、閾値Qより小さい、例えば大きさEの値をとる。そ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(S18)。なお、S13で差分値ΔVの算出を行うCPU221が、本発明の「差分値算出手段」に相当し、S18で尿素水溶液の尿素濃度Cの算出を行うCPU221が、本発明における「濃度取得手段」に相当する。   Then, a difference value ΔV is calculated by subtracting the voltage value of the heating resistor 114 obtained in S3 from the voltage value of the heating resistor 114 obtained after 700 msec obtained in S11 (S13). If the calculated difference value ΔV is smaller than the maximum value (threshold Q: see FIG. 9) of the voltage value change based on the possible value of the urea concentration of the urea aqueous solution, which is determined in advance by experiments or the like and stored in the ROM 222 ( (S14: YES), assuming that the value of the difference value ΔV is a normal difference value within the range of normal values, the process proceeds to S18 and the calculation based on the equations (3) to (5) is performed and included in the urea aqueous solution. The concentration C of urea to be obtained is determined. Note that the difference value (normal difference value) ΔV in this case takes a value smaller than the threshold value Q, for example, a magnitude E in FIG. The calculated urea concentration is transmitted from the input / output circuit unit 290 to the ECU as a concentration information signal (S18). The CPU 221 that calculates the difference value ΔV in S13 corresponds to the “difference value calculation unit” of the present invention, and the CPU 221 that calculates the urea concentration C of the urea aqueous solution in S18 is the “concentration acquisition unit” in the present invention. It corresponds to.

その後、タイマープログラムのカウント値の参照により、60secが経過するまで待機が行われる(S22:NO)。この待機時間は、700msec通電された発熱抵抗体114自身の温度が周囲の尿素水溶液の温度と同一となるのに十分な時間として設定されている。60secの経過後にはS1に戻り(S22:YES)、あらためて、尿素水溶液の温度および尿素濃度の検知が行われることとなる。   Thereafter, by referring to the count value of the timer program, standby is performed until 60 seconds elapse (S22: NO). This standby time is set as a time sufficient for the temperature of the heating resistor 114 itself energized for 700 msec to be equal to the temperature of the surrounding urea aqueous solution. After 60 seconds, the process returns to S1 (S22: YES), and the temperature of the urea aqueous solution and the urea concentration are detected again.

一方、S14において、算出された差分値ΔVが上記閾値Q以上であった場合(S14:NO)、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(閾値R:図9参照)よりも大きければ(S19:YES)、空焚き状態であると判断され、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(S20)。なお、この場合、差分値ΔVは、図9において、閾値Rより大きい、例えば大きさGの値をとる。なお、S14,S19の判断処理により、異常が生じたと判断してS20もしくはS21の処理が行われるようにするCPU221が、本発明における「異常判断手段」に相当する。   On the other hand, in S14, when the calculated difference value ΔV is equal to or greater than the threshold value Q (S14: NO), when the surroundings of the heating resistor 114, which is determined in advance by experiments or the like and stored in the ROM 222, is air. If it is greater than the minimum voltage value change that can be taken (threshold R: see FIG. 9) (S19: YES), it is determined that the vehicle is in an empty state, and an informing signal for informing of emptying is sent via the input / output circuit unit 290. Is transmitted to the ECU (S20). In this case, the difference value ΔV is larger than the threshold value R in FIG. The CPU 221 that determines that an abnormality has occurred by the determination processing in S14 and S19 and performs the processing in S20 or S21 corresponds to the “abnormality determination unit” in the present invention.

また、差分値ΔVが閾値R以下であっても(S19:NO)、閾値Q以上であることから発熱抵抗体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(S21)。なお、この場合、差分値ΔVは、図9において、閾値Q以上、且つ、閾値R以下の、例えば大きさFの値をとる。そしていずれの報知が行われた場合でもS22に進み、60secの待機後にS1に戻り(S22:YES)、あらためて、尿素水溶液の温度および尿素濃度の検知が行われる。   Even if the difference value ΔV is equal to or less than the threshold value R (S19: NO), it is determined that the liquid around the heating resistor 114 is not an aqueous urea solution (for example, light oil) because it is equal to or greater than the threshold value Q. A notification signal for notifying the different liquid is transmitted to the ECU via the input / output circuit unit 290 (S21). In this case, the difference value ΔV takes a value of, for example, a magnitude F that is not less than the threshold value Q and not more than the threshold value R in FIG. In any case, the process proceeds to S22, returns to S1 after waiting for 60 seconds (S22: YES), and again detects the temperature and urea concentration of the urea aqueous solution.

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、上記実施の形態の性状検知プログラムでは、尿素水溶液の温度(S6)を(1),(2)の式に基づいて算出し、尿素濃度(S18)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、S6,S18の処理で参照することによってそれぞれ求めてもよい。   Needless to say, the present invention can be modified in various ways. For example, in the property detection program of the above embodiment, the temperature (S6) of the urea aqueous solution is calculated based on the expressions (1) and (2), and the urea concentration (S18) is calculated based on the expressions (3) to (5). However, it may be obtained by creating a table in advance by experiments or the like, storing the table in a predetermined storage area of the ROM 222, and referring to the processing in S6 and S18.

また、S2,S9,S10,S22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。さらには、S6において検出された尿素水溶液の温度にあわせ、S9,S22の待機時間がそれぞれ設定されるようにしてもよい。また、上記実施の形態では、S8の処理が行われるとS9の処理に移行したが、S9の処理を割愛し、S8の処理終了後S22の処理に移行するようにしてもよい。さらに、S7では、尿素水溶液の温度を算出後に尿素水溶液の凍結温度との比較を行ったが、通電開始から10msec経過時の発熱抵抗体114の電圧値を、予め実験等により求めた凍結温度(−11℃)に対応する発熱抵抗体114の電圧値と比較するようにしてもよい。   In addition, the respective standby times in S2, S9, S10, and S22 are merely examples, and an optimal standby time may be obtained and set by experiments or the like. Furthermore, the standby times in S9 and S22 may be set in accordance with the temperature of the urea aqueous solution detected in S6. In the above embodiment, when the process of S8 is performed, the process proceeds to S9. However, the process of S9 may be omitted, and the process may be shifted to S22 after the process of S8 is completed. Furthermore, in S7, the temperature of the urea aqueous solution was calculated and then compared with the freezing temperature of the urea aqueous solution. However, the voltage value of the heating resistor 114 when 10 msec elapsed from the start of energization was obtained by a freezing temperature ( It may be compared with the voltage value of the heating resistor 114 corresponding to −11 ° C.).

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・濃度検知が行われるようにしてもよい。   The circuit board 60 is provided as a circuit board for relaying the outputs from the level detection unit 70 and the liquid property detection unit 30, and is connected to an external circuit on which the microcomputer 220 or the like is mounted, and the level detection is performed by controlling the external circuit. Alternatively, temperature / concentration detection may be performed.

さらに、上記実施の形態の液体状態検知センサ100では、外筒電極10および内部電極20を設け、尿素水溶液の液面レベルも検知するようにしたが、外筒電極10および内部電極20を設けなくともよい。また、上記実施の形態の液体状態検知センサ100では、液体性状検知回路部280に定電流出力部240を設け、発熱抵抗体114に定電流を流し、発熱抵抗体114の抵抗値に対応した電圧値を取得するようにした。しかし、例えば、液体性状検知回路部280に定電圧出力部を設け、発熱抵抗体114に定電圧をかけて、発熱抵抗体114に流れる電流に対応した電流値を出力して、尿素水溶液の温度・濃度検知を行うようにしてもよい。   Furthermore, in the liquid state detection sensor 100 of the above embodiment, the outer cylinder electrode 10 and the inner electrode 20 are provided to detect the liquid level of the urea aqueous solution, but the outer cylinder electrode 10 and the inner electrode 20 are not provided. Also good. In the liquid state detection sensor 100 of the above embodiment, the constant current output unit 240 is provided in the liquid property detection circuit unit 280, a constant current is passed through the heating resistor 114, and the voltage corresponding to the resistance value of the heating resistor 114 The value was acquired. However, for example, a constant voltage output unit is provided in the liquid property detection circuit unit 280, a constant voltage is applied to the heating resistor 114, and a current value corresponding to the current flowing through the heating resistor 114 is output, so that the temperature of the urea aqueous solution is increased. -You may make it perform density | concentration detection.

ところで、尿素水溶液が車両の振動等の影響によって激しく揺動したりすることがあると、測定される発熱抵抗体114の検出電圧値が一時的に高い値になったり、低い値になったりすることがある。このような場合、得られる温度情報や濃度情報が一時的に異常値を示すことがあるが、例えば、複数回分の電圧の測定値を記憶し、それらの平均値に基づき温度情報や濃度情報を取得すれば、より精度の高い温度情報や濃度情報を得ることが可能である。以下、図10を参照し、温度情報や濃度情報の精度をさらに高めることのできる性状検知プログラムの変形例について説明する。また、図10に示す変形形態としての性状検知プログラムは、上述した実施の形態の第1の性状検知プログラム(図8に示した性状検知プログラム)のように、液体が凍結しているか否かの判断処理が異なるものであり、後述するように二段階の判定を経て液体の凍結の有無を判定するものである。   By the way, if the urea aqueous solution sometimes fluctuates violently due to the vibration of the vehicle or the like, the detected voltage value of the heating resistor 114 to be measured temporarily becomes a high value or a low value. Sometimes. In such a case, the obtained temperature information and concentration information may temporarily show an abnormal value.For example, the voltage measurement values for a plurality of times are stored, and the temperature information and concentration information are stored based on the average value. If acquired, more accurate temperature information and concentration information can be obtained. Hereinafter, a modified example of the property detection program that can further improve the accuracy of the temperature information and the concentration information will be described with reference to FIG. Moreover, the property detection program as a modified form shown in FIG. 10 is whether or not the liquid is frozen like the first property detection program (the property detection program shown in FIG. 8) of the above-described embodiment. The determination process is different, and the presence or absence of freezing of the liquid is determined through a two-stage determination as will be described later.

図10に示す第2の性状検知プログラムでは、本実施の形態の性状検知プログラムのS3とS6の間にS4,S5を、S14とS18の間にS15〜S17を追加した形態のものである。また、この第2の性状検知プログラムでは、上述したS7の処理に置き換わり、S31〜S35の処理が実行されるように構成されている。その他のステップについては本実施の形態と同様であり、同一のステップ番号で示し、説明については省略もしくは簡略化する。   In the second property detection program shown in FIG. 10, S4 and S5 are added between S3 and S6 of the property detection program of the present embodiment, and S15 to S17 are added between S14 and S18. The second property detection program is configured to execute the processes of S31 to S35 in place of the process of S7 described above. The other steps are the same as those in the present embodiment, are denoted by the same step numbers, and the description thereof is omitted or simplified.

なお、第2の性状検知プログラムでは、S3において測定される通電開始後の発熱抵抗体114の検出電圧の値と、S13において算出される差分値ΔVの値とが、公知のメモリ管理法により、それぞれ新しいものから5つ、RAM223の所定の記憶エリアに記憶される。また、RAM223の所定の記憶エリアには、S3およびS15の処理の実行回数をカウントするカウンタがそれぞれ記憶されている。これら第2の性状検知プログラムの実行に使用するためRAM223に記憶される各種変数やカウンタ等の値は、第2の性状検知プログラムの実行時に初期値(例えば0)に設定される。   In the second property detection program, the value of the detection voltage of the heating resistor 114 after the start of energization measured in S3 and the value of the difference value ΔV calculated in S13 are obtained by a known memory management method. Five new ones are stored in a predetermined storage area of the RAM 223. In addition, counters that count the number of executions of the processes of S3 and S15 are stored in predetermined storage areas of the RAM 223, respectively. Values such as various variables and counters stored in the RAM 223 for use in the execution of the second property detection program are set to initial values (for example, 0) when the second property detection program is executed.

図10に示すように、第2の性状検知プログラムでは、発熱抵抗体114への通電が開始され10msecが経過すると、発熱抵抗体114の検出電圧が測定されマイクロコンピュータ220に入力される(S1〜S3)。このとき、その検出電圧の値がRAM223の所定の記憶エリアに記憶されると共に、S3の処理の実行回数(すなわち、電圧値のサンプリング回数)をカウントするカウンタの値が1増加される。   As shown in FIG. 10, in the second property detection program, when energization to the heating resistor 114 is started and 10 msec elapses, the detection voltage of the heating resistor 114 is measured and input to the microcomputer 220 (S1 to S1). S3). At this time, the value of the detected voltage is stored in a predetermined storage area of the RAM 223, and the value of the counter that counts the number of executions of the process of S3 (that is, the number of samplings of the voltage value) is increased by one.

次のS4の処理では、S3の処理の実行回数カウンタの値が参照され、第2の性状検知プログラムの実行開始後、S3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(S4)。電圧値のサンプリングが5回未満であれば(S4:NO)、S6に進み、測定された電圧値をそのまま用いて本実施の形態と同様の温度換算が行われる。   In the next process of S4, the value of the execution frequency counter of the process of S3 is referred to, and after the execution of the second property detection program is started, it is confirmed whether or not the detection voltage measurement in S3 has been performed five times or more ( S4). If the sampling of the voltage value is less than 5 times (S4: NO), the process proceeds to S6, and the same voltage conversion as in the present embodiment is performed using the measured voltage value as it is.

一方、5周目以降のS3の処理では、S3の処理の実行回数をカウントするカウンタの値も5以上となっている。このため、5周目以降のS4の処理では、サンプリングが5回以上行われたと判断されて(S4:YES)、S5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RAM223に記憶されるため、第2の性状検知プログラムの6周目以降のS3の処理では、最も古い電圧値が上書きされることとなる。   On the other hand, in the process of S3 after the fifth round, the value of the counter that counts the number of executions of the process of S3 is also 5 or more. For this reason, in the process of S4 after the fifth round, it is determined that sampling has been performed five times or more (S4: YES), and the process proceeds to S5. Note that since the detected voltage values measured as described above are stored in the RAM 223 up to the latest five voltage values, the oldest voltage value is determined in the processing of S3 after the sixth lap of the second property detection program. It will be overwritten.

S5では、繰り返し実行されたS3の処理によりRAM223の所定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(S5)。そして算出された電圧値の平均値を用い、次のS6において、尿素水溶液の温度Tの算出が行われる。   In S5, a process of calculating an average value of the three voltage values excluding the maximum value and the minimum value from the latest five voltage values stored in the predetermined storage area of the RAM 223 by the process of S3 that is repeatedly executed is performed (S5). S5). Then, using the average value of the calculated voltage values, the temperature T of the urea aqueous solution is calculated in the next S6.

S6の処理を終えるとS31に進み、S6にて算出された尿素水溶液の温度Tが、予めROM222に記憶された温度しきい値(ここでは0℃に設定)と比較され、温度しきい値以下であった場合(S31:YES)、尿素水溶液が寒冷の雰囲気に晒されていると判断してS32に進む。また、S31にて、尿素水溶液の温度Tが温度しきい値以上であった場合には(S31:NO)、尿素水溶液は凍結していないと判断してS10に進む。   When the process of S6 is completed, the process proceeds to S31, and the temperature T of the urea aqueous solution calculated in S6 is compared with a temperature threshold value (here set to 0 ° C.) stored in the ROM 222 in advance, and is equal to or lower than the temperature threshold value. (S31: YES), it is determined that the urea aqueous solution is exposed to a cold atmosphere, and the process proceeds to S32. In S31, when the temperature T of the urea aqueous solution is equal to or higher than the temperature threshold value (S31: NO), it is determined that the urea aqueous solution is not frozen and the process proceeds to S10.

次いで、S31にて肯定判定されてS32に進むと、タイマープログラムのカウント値の参照により、発熱抵抗体114の通電が継続されたまま、300msecが経過するまで待機が行われる(S32:NO)。そして、発熱抵抗体114への通電開始後300msecが経過すると(S32:YES)、上述したS3と同様に差動増幅回路部230(図3参照)により測定された発熱抵抗体114の検出電圧がマイクロコンピュータ220に入力される(S33)。なお、S33で、差動増幅回路部230により測定された発熱抵抗体114への通電後300msecが経過した時点での発熱抵抗体114の検出電圧値が、本発明の「第3対応値」に相当し、その電圧を取得するCPU221が、本発明における「第3対応値取得手段」に相当する。   Next, when an affirmative determination is made in S31 and the process proceeds to S32, by referring to the count value of the timer program, the energization of the heating resistor 114 is continued and a standby is performed until 300 msec elapses (S32: NO). When 300 msec has elapsed after the start of energization of the heating resistor 114 (S32: YES), the detected voltage of the heating resistor 114 measured by the differential amplifier circuit unit 230 (see FIG. 3) is similar to S3 described above. The data is input to the microcomputer 220 (S33). In S33, the detected voltage value of the heating resistor 114 at the time when 300 msec has passed after the energization of the heating resistor 114 measured by the differential amplifier circuit unit 230 becomes the “third corresponding value” of the present invention. The CPU 221 that acquires the voltage corresponds to the “third corresponding value acquisition unit” in the present invention.

次いでS34に進み、S3で得られた発熱抵抗体114の電圧値を、S33で得られた、通電開始から300msec経過した時点での発熱抵抗体114の電圧値から減算した中間差分値ΔV1の計算が行われる。そして、S35に進み、S34にて算出された中間差分値ΔV1が、予め実験等により決定されROM222に記憶された凍結判定しきい値THよりも大きいか否かが判定される。中間差分値ΔV1が凍結判定しきい値THよりも大きいと判断された場合には(S35:YES)、S10に進む。また、中間差分値ΔV1が凍結判定しきい値TH以下と判定された場合には(S35:NO)、尿素水溶液が凍結していると判断してスイッチ260に制御信号が送信されて、スイッチが開けられ、発熱抵抗体114への通電が停止される(S8)。S8の処理を終えるとS9に進み、1secが経過すればS1に戻り(S9:YES)、発熱抵抗体114の温度検知が再び開始される。   Next, in S34, the intermediate differential value ΔV1 obtained by subtracting the voltage value of the heating resistor 114 obtained in S3 from the voltage value of the heating resistor 114 obtained in S33 after 300 msec from the start of energization is obtained. Is done. Then, the process proceeds to S35, in which it is determined whether or not the intermediate difference value ΔV1 calculated in S34 is greater than the freezing determination threshold value TH that is determined in advance through experiments or the like and stored in the ROM 222. When it is determined that the intermediate difference value ΔV1 is larger than the freezing determination threshold value TH (S35: YES), the process proceeds to S10. If it is determined that the intermediate difference value ΔV1 is equal to or less than the freezing determination threshold value TH (S35: NO), it is determined that the urea aqueous solution is frozen and a control signal is transmitted to the switch 260, and the switch is turned on. It is opened and energization to the heating resistor 114 is stopped (S8). When the process of S8 is completed, the process proceeds to S9, and when 1 sec elapses, the process returns to S1 (S9: YES), and temperature detection of the heating resistor 114 is started again.

一方、S31で否定判定されるか(S31:NO)、S35で肯定判定されると(S35:YES)、上述した実施の形態と同様のS10〜S12の処理が実行され、S13に進む。そしてS13の処理では、S3で得られた電圧値(RAM223に記憶されている最新の電圧値)をS11で得られた電圧値から減算した差分値ΔVの計算が行われるが、次のS14の処理で、差分値ΔVの値が閾値Qより小さかった場合において(S14:YES)、差分値ΔVの値がRAM223の所定の記憶エリアに記憶され、S15の処理の実行回数(すなわちサンプリングに基づき算出された差分値ΔVが正常差分値であった回数)をカウントするカウンタの値が1増加される(S15)。   On the other hand, if a negative determination is made in S31 (S31: NO) or an affirmative determination is made in S35 (S35: YES), the same processes of S10 to S12 as in the above-described embodiment are executed, and the process proceeds to S13. In the process of S13, the difference value ΔV obtained by subtracting the voltage value obtained in S3 (the latest voltage value stored in the RAM 223) from the voltage value obtained in S11 is calculated. When the difference value ΔV is smaller than the threshold value Q in the process (S14: YES), the difference value ΔV is stored in a predetermined storage area of the RAM 223, and is calculated based on the number of executions of the process of S15 (that is, based on sampling). The value of the counter that counts the number of times the difference value ΔV is a normal difference value is incremented by 1 (S15).

次に、S16の処理では、S15の処理の実行回数をカウントするカウンタの値が参照される。そして差分値ΔVが正常と判断され正常差分値としてRAM223に記憶された回数が5回未満、すなわち、S15の処理が5回以上実行されていない場合には(S16:NO)、S18に進み、算出された差分値ΔVの値をそのまま用いて本実施の形態と同様の濃度換算が行われる。   Next, in the process of S16, the value of the counter that counts the number of executions of the process of S15 is referred to. If the difference value ΔV is determined to be normal and the number of times stored in the RAM 223 as a normal difference value is less than 5, that is, if the process of S15 is not executed more than 5 times (S16: NO), the process proceeds to S18. Concentration conversion similar to that in the present embodiment is performed using the calculated difference value ΔV as it is.

一方、S15の処理の実行回数が5回目以降では、S15の処理の実行回数をカウントするカウンタの値が5以上となっている。このため、S16の処理において、差分値ΔVのサンプリング(ただし正常な値をとる場合のみ)が5回以上行われたと判断されて(S16:YES)、S17に進む。なお、この第2の性状検知プログラムの実行が継続され、6回目以降のS15の処理が行われた場合には、上記同様、最も古い差分値ΔVが上書きされ、RAM223の記憶エリアには常に最新の5つの差分値ΔVが記憶されることとなる。   On the other hand, after the fifth execution of the process of S15, the value of the counter that counts the execution of the process of S15 is 5 or more. For this reason, in the process of S16, it is determined that sampling of the difference value ΔV (but only when a normal value is taken) has been performed five times or more (S16: YES), and the process proceeds to S17. When the second property detection program is continuously executed and the process of S15 after the sixth time is performed, the oldest difference value ΔV is overwritten as described above, and the storage area of the RAM 223 is always the latest. These five difference values ΔV are stored.

S17ではS6と同様に、繰り返し実行されたS13の処理によりRAM223の所定の記憶エリアに記憶された最新5つの差分値ΔVから、最大値と最小値を除く3つの差分値ΔVの平均値を算出する処理が行われる(S17)。そして算出された差分値ΔVの平均値を用い、次のS18において、濃度換算が行われる。   In S17, as in S6, the average value of the three difference values ΔV excluding the maximum value and the minimum value is calculated from the latest five difference values ΔV stored in the predetermined storage area of the RAM 223 by the repeatedly executed process of S13. Is performed (S17). Then, using the calculated average value of the difference values ΔV, density conversion is performed in the next S18.

第2の性状検知プログラムのその他の処理については、上記した実施の形態の性状検知プログラムと同様である。このようにして、尿素水溶液の温度と濃度の検出を、最新の5つの検出結果のうち3つの検出結果の平均に基づいて行うことで、精度の高い温度情報や濃度情報を得ることができる。もっとも、上記サンプリングを行う回数は5回に限定するものではない。また、検出結果(検出電圧の値や差分値ΔV)の最大値、最小値を除く処理を省いてもよい。   Other processes of the second property detection program are the same as those of the property detection program of the above-described embodiment. Thus, by detecting the temperature and concentration of the urea aqueous solution based on the average of three detection results among the latest five detection results, highly accurate temperature information and concentration information can be obtained. However, the number of times of performing the sampling is not limited to five. Further, the processing for excluding the maximum value and the minimum value of the detection result (detection voltage value or difference value ΔV) may be omitted.

このように、第2の性状検知プログラムでは、尿素水溶液の温度Tと温度しきい値との比較処理(S31)、および、発熱抵抗体114への通電過程で取得する中間差分値ΔV1と凍結判定しきい値THとの比較処理(S35)といった二段階のステップを踏んで、尿素水溶液の凍結の有無を判定している。そのため、尿素水溶液の尿素濃度が変化した(薄まった)場合にも、この性状検知プログラムの適用により精度良く液体の凍結の有無を判定することができる。なお、この変形形態の液体状態検知センサにおいて、S7で尿素水溶液の温度Tが温度しきい値以下か否かを判定し、且つ、S31で温度Tが温度しきい値以下である場合に、S35で中間差分値ΔV1が凍結判定しきい値と所定の大小関係を満たすか否か(ここでは、中間差分値ΔV1が凍結判定しきい値THよりも大きいか否か)を判定するCPU221が、本発明の請求項4における「凍結判定手段」に相当する。   As described above, in the second property detection program, the intermediate difference value ΔV1 acquired in the process of comparing the temperature T of the urea aqueous solution with the temperature threshold (S31) and the process of energizing the heating resistor 114 and the freezing determination are performed. The presence or absence of freezing of the urea aqueous solution is determined through two steps such as a comparison process with the threshold value TH (S35). Therefore, even when the urea concentration of the urea aqueous solution has changed (becomes thin), the presence or absence of liquid freezing can be accurately determined by applying this property detection program. In this modified liquid state detection sensor, it is determined whether or not the temperature T of the urea aqueous solution is equal to or lower than the temperature threshold value in S7, and if the temperature T is equal to or lower than the temperature threshold value in S31, S35 The CPU 221 that determines whether or not the intermediate difference value ΔV1 satisfies a predetermined freezing relationship with the freezing determination threshold value (here, whether or not the intermediate difference value ΔV1 is larger than the freezing determination threshold value TH) is This corresponds to “freezing determination means” in claim 4 of the invention.

液体の温度検知と濃度検知とを一つのセンサで行うことができる液体状態検知センサに適用できる。   The present invention can be applied to a liquid state detection sensor that can perform liquid temperature detection and concentration detection with a single sensor.

液体状態検知センサ100の一部切欠縦断面図である。4 is a partially cutaway longitudinal sectional view of the liquid state detection sensor 100. FIG. 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。It is a schematic diagram which shows the heater pattern 115 of the ceramic heater 110. FIG. 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。2 is a block diagram showing an electrical configuration of a liquid state detection sensor 100. FIG. 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。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the water surface of a urea aqueous solution filled between the gap between the outer cylinder electrode 10 and the inner electrode 20. 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。As an example of a urea aqueous solution having a urea concentration of 32.5 wt% and a temperature of 25 ° C., the resistance value of the heating resistor itself increases with the passage of time since the start of energization of a constant current to the heating resistor. It is a graph which shows a mode that the voltage value corresponding to is going up. 発熱抵抗体の電圧値変化(差分値ΔV)と尿素水溶液の尿素濃度とが比例関係にあり、且つ、温度依存性があることを示すグラフである。It is a graph which shows that the voltage value change (difference value (DELTA) V) of a heating resistor and the urea density | concentration of urea aqueous solution have a proportional relationship, and have temperature dependence. 発熱抵抗体の電圧値変化(差分値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。When the relationship between the change in the voltage value of the heating resistor (difference value ΔV) and the urea concentration of the urea aqueous solution is corrected by the temperature of the urea aqueous solution, the corrected concentration (converted concentration) and the urea concentration almost coincide. It is a graph to show. 実施形態としての性状検知プログラムのフローチャートである。It is a flowchart of the property detection program as an embodiment. 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。It is a graph for demonstrating the threshold values Q and R for discriminating an airing and a different type liquid. 変形形態としての第2の性状検知プログラムのフローチャートである。It is a flowchart of the 2nd property detection program as a modification.

符号の説明Explanation of symbols

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
220 マイクロコンピュータ
221 CPU
98 Urea water tank 100 Liquid state detection sensor 110 Ceramic heater 114 Heating resistor 220 Microcomputer 221 CPU

Claims (9)

液体収容容器内に収容される液体の状態を検知する液体状態検知センサであって、
通電によって発熱する発熱抵抗体を有し、前記液体収容容器内に配置される液体性状検出素子と、
前記発熱抵抗体に所定の検出時間通電を行う通電手段と、
前記検出時間内に前記発熱抵抗体の第1抵抗値に対応した第1対応値を取得する第1対応値取得手段と、
前記第1対応値に基づいて前記液体の温度情報を求める温度情報取得手段と、
前記検出時間経過後に前記発熱抵抗体の第2抵抗値に対応した第2対応値を取得する第2対応値取得手段と、
前記第2対応値と前記第1対応値との差分値を求める差分値算出手段と、
前記差分値と前記温度情報とに基づいて前記液体に含まれる特定成分の濃度を求める濃度取得手段と
を備えたことを特徴とする液体状態検知センサ。
A liquid state detection sensor for detecting the state of the liquid stored in the liquid storage container,
A liquid property detecting element having a heating resistor that generates heat when energized, and disposed in the liquid container;
Energization means for energizing the heating resistor for a predetermined detection time;
First corresponding value acquisition means for acquiring a first corresponding value corresponding to the first resistance value of the heating resistor within the detection time;
Temperature information obtaining means for obtaining temperature information of the liquid based on the first corresponding value;
Second corresponding value acquisition means for acquiring a second corresponding value corresponding to the second resistance value of the heating resistor after the detection time has elapsed;
Difference value calculating means for obtaining a difference value between the second corresponding value and the first corresponding value;
A liquid state detection sensor comprising: a concentration acquisition unit that obtains the concentration of a specific component contained in the liquid based on the difference value and the temperature information.
液体収容容器内に収容される液体の状態を検知する液体状態検知センサであって、
通電によって発熱する発熱抵抗体を有し、前記液体収容容器内に配置される液体性状検出素子と、
前記発熱抵抗体に所定の検出時間通電を行う通電手段と、
前記検出時間内に前記発熱抵抗体の第1抵抗値に対応した第1対応値を取得する第1対応値取得手段と、
前記第1対応値に基づいて前記液体の温度情報を求める温度情報取得手段と、
前記検出時間経過後に前記発熱抵抗体の第2抵抗値に対応した第2対応値を取得する第2対応値取得手段と、
前記第2対応値と前記第1対応値との差分値を求める差分値算出手段と、
前記差分値に基づいて前記液体に含まれる特定成分の濃度を求める濃度取得手段と、
前記検出時間内に、前記温度情報取得手段によって得られた前記温度情報に基づき、前記液体が凍結しているか否かを判定する凍結判定手段と、
前記凍結判定手段にて前記液体が凍結していると判定された場合に、前記通電手段による前記発熱抵抗体への通電を停止する通電停止手段と
を備えたことを特徴とする液体状態検知センサ。
A liquid state detection sensor for detecting the state of the liquid stored in the liquid storage container,
A liquid property detecting element having a heating resistor that generates heat when energized, and disposed in the liquid container;
Energization means for energizing the heating resistor for a predetermined detection time;
First corresponding value acquisition means for acquiring a first corresponding value corresponding to the first resistance value of the heating resistor within the detection time;
Temperature information obtaining means for obtaining temperature information of the liquid based on the first corresponding value;
Second corresponding value acquisition means for acquiring a second corresponding value corresponding to the second resistance value of the heating resistor after the detection time has elapsed;
Difference value calculating means for obtaining a difference value between the second corresponding value and the first corresponding value;
Concentration acquisition means for determining the concentration of the specific component contained in the liquid based on the difference value;
Freezing determination means for determining whether or not the liquid is frozen based on the temperature information obtained by the temperature information acquisition means within the detection time;
A liquid state detection sensor comprising: an energization stop unit that stops energization of the heating resistor by the energization unit when the freeze determination unit determines that the liquid is frozen. .
前記凍結判定手段は、前記温度情報が前記液体の凍結温度以下であった場合に、前記液体が凍結していると判定することを特徴とする請求項2に記載の液体状態検知センサ。   The liquid state detection sensor according to claim 2, wherein the freezing determination unit determines that the liquid is frozen when the temperature information is equal to or lower than a freezing temperature of the liquid. 前記検出時間内で且つ前記第1対応値取得後に前記発熱抵抗体の第3抵抗値に対応した第3対応値を取得する第3対応値取得手段を備え、
前記凍結判定手段は、前記温度情報が予め設定した温度しきい値以下となり、且つ、前記第3対応値と前記第1対応値との差分である中間差分値と凍結判定しきい値とが所定の大小関係を満たした場合に、前記液体が凍結していると判定することを特徴とする請求項2に記載の液体状態検知センサ。
A third corresponding value acquiring means for acquiring a third corresponding value corresponding to the third resistance value of the heating resistor within the detection time and after acquiring the first corresponding value;
The freezing determination means has a temperature difference equal to or lower than a preset temperature threshold value, and an intermediate difference value that is a difference between the third corresponding value and the first corresponding value and a freezing determination threshold value are predetermined. The liquid state detection sensor according to claim 2, wherein the liquid state detection sensor determines that the liquid is frozen when the magnitude relationship is satisfied.
前記通電手段は、前記発熱抵抗体への通電が停止されてから待機時間経過後に、再度、前記発熱抵抗体への通電を開始するように構成されており、
前記待機時間として、前記通電手段により前記検出時間の通電が行われた場合には第1待機時間を選択し、前記通電停止手段によって前記発熱抵抗体への通電が停止された場合には前記第1待機時間より短い第2待機時間を選択する待機時間選択手段を備えたことを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の液体状態検知センサ。
The energization means is configured to start energization to the heating resistor again after a lapse of a standby time after energization to the heating resistor is stopped,
As the standby time, a first standby time is selected when the energization means performs the detection time energization, and when the energization stop means energizes the heating resistor, the first wait time is selected. 5. The liquid state detection sensor according to claim 2, further comprising standby time selection means for selecting a second standby time shorter than one standby time.
前記差分値算出手段にて得られた前記差分値を用い、前記液体収容容器内の異常の有無を判断する異常判断手段を備え、
前記濃度取得手段は、前記差分値のうちで前記異常判断手段にて異常なしと判断された場合にのみ、前記濃度取得手段により、前記液体に含まれる特定成分の濃度を求めることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の液体状態検知センサ。
Using the difference value obtained by the difference value calculating means, comprising an abnormality determining means for determining the presence or absence of an abnormality in the liquid container,
The concentration acquisition unit obtains the concentration of a specific component contained in the liquid by the concentration acquisition unit only when the abnormality determination unit determines that there is no abnormality among the difference values. The liquid state detection sensor according to claim 1.
前記通電手段は、前記発熱抵抗体に定電流を通電するように構成されており、
前記第1対応値取得手段は、電圧値である第1対応値を取得し、前記第2対応値取得手段は、電圧値である第2対応値を取得することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の液体状態検知センサ。
The energizing means is configured to energize a constant current to the heating resistor,
The first corresponding value acquisition unit acquires a first corresponding value that is a voltage value, and the second corresponding value acquisition unit acquires a second corresponding value that is a voltage value. The liquid state detection sensor according to claim 6.
前記液体性状検出素子は、セラミック基体中に前記発熱抵抗体が埋設されたセラミックヒータであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の液体状態検知センサ。   8. The liquid state detection sensor according to claim 1, wherein the liquid property detection element is a ceramic heater in which the heating resistor is embedded in a ceramic substrate. 前記液体は尿素水溶液であって、前記特定成分が尿素である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センサ。
The liquid state detection sensor according to claim 1, wherein the liquid is an aqueous urea solution, and the specific component is urea.
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