(57)【要約】【課題】  圧力センサーを用いて液体の液位を検知するに際して当該液体の密度による補正を行って高い精度で液位を検出する液位検出方法を提供する。【解決手段】  液体に接触するように配置された圧力センサー３により当該圧力センサー３に印加される液圧を検出し、該液圧と前記液体の密度とに基づき液位を算出する。即ち、液圧に基づき液体が所定密度の液体であるとした場合の仮の液位値を算出する工程と、濃度識別センサー部２により前記液体の濃度を識別する工程と、識別された前記液体の濃度と当該液体の濃度及び密度の関係とに基づき前記液体の密度値を得る工程と、前記仮の液位値と前記密度値とに基づき前記液位を算出する工程とを含む液位検出方法。【選択図】  図２
2006119088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に接触するように配置された圧力センサーにより当該圧力センサーに印加される液圧を検出し、該液圧と前記液体の密度とに基づき液位を算出する液位検出方法であって、
前記液圧に基づき前記液体が所定密度の液体であるとした場合の仮の液位値を算出する工程と、
前記液体の濃度を識別する工程と、
識別された前記液体の濃度と当該液体の濃度及び密度の関係とに基づき、前記液体の密度値を得る工程と、
前記仮の液位値と前記密度値とに基づき前記液位を算出する工程と、
を含むことを特徴とする液位検出方法。
【請求項２】
前記液体の濃度識別は、発熱体及び感温体を含んでなる傍熱型濃度検知部の前記発熱体に対して単一パルス電圧を印加して前記発熱体を発熱させ、前記傍熱型濃度検知部の感温体と前記液体の温度を測定する液温検知部とを含んでなる濃度検知回路の出力に基づき行うことを特徴とする、請求項１に記載の液位検出方法。
【請求項３】
前記液体の濃度識別に際して、前記発熱体の発熱の際の前記感温体の初期温度とピーク温度との差に対応する濃度対応電圧値により前記液体の濃度の算出を行うことを特徴とする、請求項２に記載の液位検出方法。
【請求項４】
前記感温体の初期温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の開始前の初期電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均初期電圧値を用い、前記感温体のピーク温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の終了前のピーク電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均ピーク電圧値を用い、前記濃度対応電圧値として前記平均ピーク電圧値と前記平均初期電圧値との差を用いることを特徴とする、請求項３に記載の液位検出方法。
【請求項５】
既知の複数の濃度の参照液体について作成され液温に対する濃度対応電圧値の関係を示す検量線を用いて、識別対象の液体について得られた液温対応出力値と前記濃度対応電圧値とに基づき、前記液体の濃度を識別することを特徴とする、請求項３〜４のいずれかに記載の液位検出方法。
【請求項６】
前記液体は尿素水溶液であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の液位検出方法。
【請求項７】
液体に接触するように配置される圧力センサーにより当該圧力センサーに印加される液圧を検出し、該液圧と前記液体の密度とに基づき液位を算出する液位検出装置であって、
濃度識別センサー部と前記圧力センサーとが取り付けられている支持部を備えており、
前記濃度識別センサー部は発熱体及び感温体を含んでなる傍熱型濃度検知部と前記液体の温度を測定する液温検知部とを有しており、前記傍熱型濃度検知部及び液温検知部はそれぞれ前記液体との熱交換のための濃度検知部用熱伝達部材及び液温検知部用熱伝達部材を備えており、
前記傍熱型濃度検知部の発熱体に対して単一パルス電圧を印加して前記発熱体を発熱させ、前記傍熱型濃度検知部の感温体と前記液温検知部とを含んでなる濃度検知回路の出力に基づき演算部において前記液体の濃度を識別し、識別された前記液体の濃度と当該液体の濃度及び密度の関係とに基づき前記液体の密度値を得、
一方、前記演算部において前記液圧に基づき前記液体が所定密度の液体であるとした場合の仮の液位値を算出し、該仮の液位値と前記密度値とに基づき前記液位を算出することを特徴とする液位検出装置。
【請求項８】
前記演算部は、前記発熱体の発熱の際の前記感温体の初期温度とピーク温度との差に対応する濃度対応電圧値により前記液体の濃度の識別を行うことを特徴とする、請求項７に記載の液位検出装置。
【請求項９】
前記感温体の初期温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の開始前の初期電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均初期電圧値を用い、前記感温体のピーク温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の終了前のピーク電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均ピーク電圧値を用い、前記濃度対応電圧値として前記平均ピーク電圧値と前記平均初期電圧値との差を用いることを特徴とする、請求項８に記載の液位検出装置。
【請求項１０】
前記演算部には前記液温検知部から前記液体の液温に対応する液温対応出力値が入力され、前記演算部では、既知の複数の濃度の参照液体について作成され液温に対する濃度対応電圧値の関係を示す検量線を用いて、識別対象の液体について得られた前記液温対応出力値と前記濃度対応電圧値とに基づき、前記液体の識別を行うことを特徴とする、請求項８〜９のいずれかに記載の液位検出装置。
【請求項１１】
前記液体は尿素水溶液であることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれかに記載の液位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液位検出の方法及び装置に関するものであり、特に圧力センサーを用いて液体の液位を検知するに際して当該液体の密度による補正を行って高い精度で液位を検出することを企図した液位検出方法及び液位検出装置に関するものである。
【０００２】
本発明の液位検出方法及び液位検出装置は、例えば自動車の内燃エンジンなどから排出される排ガスを浄化するシステムにおいて窒素酸化物（ＮＯｘ）の分解のために排ガス浄化触媒に対し噴霧される尿素水溶液のタンクにおける当該尿素水溶液の液位検出に利用することができる。
【背景技術】
【０００３】
自動車の内燃エンジンではガソリンや軽油などの化石燃料が燃焼される。これに伴って発生する排ガス中には、水や二酸化炭素などと共に、未燃焼の一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）や、硫黄酸化物（ＳＯｘ）や、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の環境汚染物質が含まれる。近年、特に環境保護及び生活環境の汚染防止のため、これら自動車の排ガスを浄化すべく各種の対策が講じられている。
【０００４】
このような対策の１つとして、排ガス浄化触媒装置の使用が挙げられる。これは、排気系の途中に排ガス浄化用三元触媒を配置し、ここで、ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等を酸化還元により分解して、無害化を図るものである。触媒装置でのＮＯｘの分解を継続的に維持するために、排気系の触媒装置のすぐ上流側から触媒に対して尿素水溶液が噴霧される。この尿素水溶液は、ＮＯｘ分解の効果を高めるためには特定の尿素濃度範囲にあることが必要とされ、特に尿素濃度３２．５％が最適であるとされている。
【０００５】
尿素水溶液は、自動車に搭載される尿素水溶液タンクに収容される。タンク内の尿素水溶液の残量を検知して、残量表示し、或いは設定下限量以下になったときに警告を発するようにしたりすることは、タンク内の尿素水溶液の欠乏による当該尿素水溶液の排ガス浄化触媒への供給切れに基づく触媒機能の低下を防止する上で、極めて好ましいことである。
【０００６】
尿素水溶液の残量の測定のためには、液位の検知がなされるのであるが、この液位検知には、例えば、タンクの内部の底部近傍に圧力センサーを配置し、これにより検知される圧力に基づき、液位を算出するものがある。従来は、このような検知圧力に基づく液位算出に際して、液体の密度が予め設定した一定値（例えば尿素濃度３２．５％の尿素水溶液の密度）であるとしている。
【０００７】
しかしながら、尿素水溶液は経時的に濃度変化が生ずることがあり、また、尿素水溶液タンクに収容される尿素水溶液の尿素濃度は必ずしも一定しているとは限らない。従って、このような尿素濃度の変化する尿素水溶液の液位は、従来の方法では十分に高い精度で検出することが困難であった。
【０００８】
一方、従来は、尿素水溶液中の尿素濃度の直接的測定はなされていない。また、排気系において、触媒装置の上流側と下流側とにそれぞれＮＯｘセンサーを配置し、これらセンサーで検知されるＮＯｘ濃度の差異に基づきＮＯｘの分解が最適に行われたか否かを判別することがなされている。しかし、この手法は、実際にＮＯｘを低減した効果を測定するものであるので、尿素水溶液噴霧の前にはもちろんのこと噴霧当初においても、液体が所定の尿素濃度の尿素水溶液であるか否かの識別を行うことはできない。また、このような方法で使用されるＮＯｘセンサーは、所定の尿素濃度範囲内の尿素水溶液の噴射を実現するためには感度が十分とは云えなかった。
【０００９】
ところで、特開平１１−１５３５６１号公報（特許文献１）には、通電により発熱体を発熱させ、この発熱により感温体を加熱し、発熱体から感温体への熱伝達に対し被識別流体により熱的影響を与え、感温体の電気抵抗に対応する電気的出力に基づき、被識別流体の種類を判別する流体識別方法であって、発熱体ヘの通電を周期的に行う方法が開示されている。
【００１０】
しかしながら、この流体識別方法では、発熱体への通電を周期的に行う（即ち多パルスで行う）ので、識別に時間を要することになり、短時間に流体を識別することは困難である。又、この方法は、たとえば水と空気と油などの性状のかなり異なる物質に対して、代表値によって流体識別を行うことが可能であるが、上記の様な尿素水溶液の尿素濃度の識別に適用して正確で迅速な識別を行うことは困難である。
【特許文献１】特開平１１−１５３５６１号公報（特に、段落［００４２］〜［００４９］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、以上のような現状に鑑みて、圧力センサーを用いて液体の液位を検知するに際して当該液体の密度による補正を行って高い精度で液位を検出することを企図した液位検出方法及び液位検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、上記目的を達成するものとして、
液体に接触するように配置された圧力センサーにより当該圧力センサーに印加される液圧を検出し、該液圧と前記液体の密度とに基づき液位を算出する液位検出方法であって、
前記液圧に基づき前記液体が所定密度の液体であるとした場合の仮の液位値を算出する工程と、
前記液体の濃度を識別する工程と、
識別された前記液体の濃度と当該液体の濃度及び密度の関係とに基づき、前記液体の密度値を得る工程と、
前記仮の液位値と前記密度値とに基づき前記液位を算出する工程と、
を含むことを特徴とする液位検出方法、
が提供される。
【００１３】
本発明の一態様においては、前記液体の濃度識別は、発熱体及び感温体を含んでなる傍熱型濃度検知部の前記発熱体に対して単一パルス電圧を印加して前記発熱体を発熱させ、前記傍熱型濃度検知部の感温体と前記液体の温度を測定する液温検知部とを含んでなる濃度検知回路の出力に基づき行う。本発明の一態様においては、前記液体の濃度識別に際して、前記発熱体の発熱の際の前記感温体の初期温度とピーク温度との差に対応する濃度対応電圧値により前記液体の濃度の算出を行う。本発明の一態様においては、前記感温体の初期温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の開始前の初期電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均初期電圧値を用い、前記感温体のピーク温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の終了前のピーク電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均ピーク電圧値を用い、前記濃度対応電圧値として前記平均ピーク電圧値と前記平均初期電圧値との差を用いる。本発明の一態様においては、既知の複数の濃度の参照液体について作成され液温に対する濃度対応電圧値の関係を示す検量線を用いて、識別対象の液体について得られた液温対応出力値と前記濃度対応電圧値とに基づき、前記液体の濃度を識別する。本発明の一態様においては、前記液体は尿素水溶液である。
【００１４】
また、本発明によれば、上記目的を達成するものとして、
液体に接触するように配置される圧力センサーにより当該圧力センサーに印加される液圧を検出し、該液圧と前記液体の密度とに基づき液位を算出する液位検出装置であって、
濃度識別センサー部と前記圧力センサーとが取り付けられている支持部を備えており、
前記濃度識別センサー部は発熱体及び感温体を含んでなる傍熱型濃度検知部と前記液体の温度を測定する液温検知部とを有しており、前記傍熱型濃度検知部及び液温検知部はそれぞれ前記液体との熱交換のための濃度検知部用熱伝達部材及び液温検知部用熱伝達部材を備えており、
前記傍熱型濃度検知部の発熱体に対して単一パルス電圧を印加して前記発熱体を発熱させ、前記傍熱型濃度検知部の感温体と前記液温検知部とを含んでなる濃度検知回路の出力に基づき演算部において前記液体の濃度を識別し、識別された前記液体の濃度と当該液体の濃度及び密度の関係とに基づき前記液体の密度値を得、
一方、前記演算部において前記液圧に基づき前記液体が所定密度の液体であるとした場合の仮の液位値を算出し、該仮の液位値と前記密度値とに基づき前記液位を算出することを特徴とする液位検出装置、
が提供される。
【００１５】
本発明の一態様においては、前記演算部は、前記発熱体の発熱の際の前記感温体の初期温度とピーク温度との差に対応する濃度対応電圧値により前記液体の濃度の識別を行う。本発明の一態様においては、前記感温体の初期温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の開始前の初期電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均初期電圧値を用い、前記感温体のピーク温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の終了前のピーク電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均ピーク電圧値を用い、前記濃度対応電圧値として前記平均ピーク電圧値と前記平均初期電圧値との差を用いる。本発明の一態様においては、前記演算部には前記液温検知部から前記液体の液温に対応する液温対応出力値が入力され、前記演算部では、既知の複数の濃度の参照液体について作成され液温に対する濃度対応電圧値の関係を示す検量線を用いて、識別対象の液体について得られた前記液温対応出力値と前記濃度対応電圧値とに基づき、前記液体の識別を行う。本発明の一態様においては、前記液体は尿素水溶液である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、圧力センサーに印加される液圧に基づき前記液体が所定密度の液体であるとした場合の仮の液位値を算出し、前記液体の濃度を識別し、識別された前記液体の濃度と当該液体の濃度及び密度の関係とに基づき前記液体の密度値を得、前記仮の液位値と前記密度値とに基づき前記液位を算出するようにしたので、液体の密度による検出誤差の発生を防止した高精度の液位検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明による液位検出方法の実施に使用される本発明による液位検出装置の一実施形態を示す分解斜視図であり、図２はその一部省略断面図であり、図３はそのタンクへの取り付け状態を示す図である。本実施形態では、液体として尿素水溶液が想定されている。
【００１９】
図３に示されているように、たとえば自動車に搭載された排ガス浄化システムを構成するＮＯｘ分解用の尿素水溶液タンク１００の上部には開口部１０２が設けられており、該開口部に本発明による液位検出装置１０４が取り付けられている。タンク１００には、尿素水溶液が注入される入口配管１０６及び尿素水溶液が取り出される出口配管１０８が設けられている。出口配管１０８は、タンク１００の底部に近い高さ位置にてタンクに接続されており、尿素水溶液供給ポンプ１１０を介して不図示の尿素水溶液噴霧器に接続されている。排気系において排ガス浄化用触媒装置の直前に配置された上記尿素水溶液噴霧器により触媒装置に対する尿素水溶液の噴霧が行われる。
【００２０】
液位検出装置は、識別センサー部２と圧力センサー３と支持部４とを備えている。支持部４の一方の端部（下端部）に識別センサー部２が取り付けられており、支持部４の他方の端部（上端部）にはタンク開口部１０２へ取り付けるための取り付け部４ａが設けられている。
【００２１】
識別センサー部２は、発熱体及び感温体を含んでなる傍熱型濃度検知部２１と被測定液体の温度を測定する液温検知部２２とを有する。傍熱型濃度検知部２１と液温検知部２２とは、上下方向に一定距離隔てて配置されている。図４に傍熱型濃度検知部２１及び液温検知部２２の部分を拡大して示し、図５にその断面図を示す。
【００２２】
図示されているように、これら傍熱型濃度検知部２１と液温検知部２２とは、モールド樹脂２３によって一体化されている。図５に示されているように、傍熱型濃度検知部２１は、発熱体及び感温体を含んでなる薄膜チップ２１ａ、該薄膜チップと接合材２１ｂにより接合された濃度検知部用熱伝達部材としての金属製フィン２１ｃ、及び薄膜チップの発熱体の電極及び感温体の電極とそれぞれボンディングワイヤー２１ｄにより電気的に接続されている外部電極端子２１ｅを有する。液温検知部２２も同様な構成を有しており、液温検知部用熱伝達部材としての金属製フィン２２ｃ及び外部電極端子２２ｅを有する。
【００２３】
図６に傍熱型濃度検知部２１の薄膜チップ２１ａの分解斜視図を示す。薄膜チップ２１ａは、たとえばＡｌ２Ｏ３からなる基板２１ａ１と、Ｐｔからなる感温体２１ａ２と、ＳｉＯ２からなる層間絶縁膜２１ａ３と、ＴａＳｉＯ２からなる発熱体２１ａ４及びＮｉからなる発熱体電極２１ａ５と、ＳｉＯ２からなる保護膜２１ａ６と、Ｔｉ／Ａｕからなる電極パッド２１ａ７とを、順に適宜積層したものからなる。感温体２１ａ２は、図示はされていないが蛇行パターン状に形成されている。尚、液温検知部２２の薄膜チップ２２ａも同様な構造であるが、発熱体を作用させずに感温体２２ａ２のみを作用させる。
【００２４】
図１及び図２に示されているように、識別センサー部２は支持部４の下端部に取り付けられる基体２ａを有しており、この基体の取り付けに際してはＯ−リング２ｂが介在せしめられる。基体２ａの側面にはＯ−リング２ｃを介して上記傍熱型濃度検知部２１及び液温検知部２２のモールド樹脂２３が取り付けられている。基体２ａには、濃度検知部用フィン２１ｃ及び液温検知部用フィン２２ｃを囲むようにカバー部材２ｄが付設されている。このカバー部材により、濃度検知部用フィン２１ｃ及び液温検知部用フィン２２ｃを順次通って上下方向に延びた上下両端開放の被測定液体導入路２４が形成される。尚、カバー部材２ｄを基体２ａに取り付けることでモールド樹脂２３のフランジ部が基体２ａの方へと押圧され、これによりモールド樹脂２３が基体２ａに対して固定されている。
【００２５】
支持部４の上端部には、後述する液種検知回路を構成する回路基板６が配置されており、該回路基板を覆って蓋部材８が取り付けられている。図２に示されているように、支持部４には、識別センサー部２の傍熱型濃度検知部２１及び液温検知部２２と回路基板６とを電気的に接続する配線１０が収納されている。回路基板６には、後述する演算部を構成するマイクロコンピュータ（マイコン）が搭載されている。蓋部材８に設けられたコネクタ１２を介して、回路基板６と外部との通信のための配線１４が設けられている。演算部を、回路基板６上ではなしに、外部に配置することもでき、この場合には配線１４を介して回路基板６と演算部とが接続される。
【００２６】
以上の識別センサー部２の基体２ａ及びカバー部材２ｄ、支持部４及び蓋部材８は、いずれも耐腐食性材料たとえばステンレススチールからなる。
【００２７】
尚、圧力センサー３は、直接的には識別センサー部２の基体２ａに取り付けられており、これにより間接的に支持部４に取り付けられていることになる。支持部４には、また、圧力センサー３と回路基板６とを電気的に接続する配線１１が収納されている。
【００２８】
図７に、本実施形態における液位検出ための回路の構成を示す。上記の傍熱型濃度検知部２１の感温体２１ａ２、液温検知部２２の感温体２２ａ２、及び２つの抵抗体６４，６６によりブリッジ回路６８が形成されている。このブリッジ回路６８の出力が差動増幅器７０に入力され、該差動増幅器の出力（濃度検知回路出力またはセンサー出力ともいう）が不図示のＡ／Ｄ変換器を介して演算部を構成するマイコン（マイクロコンピュータ）７２に入力される。また、マイコン７２には液温検知部２２の感温体２２ａ２から液温検知増幅器７１を経て被測定液体の温度に対応する液温対応出力値が入力される。一方、マイコン７２からは傍熱型濃度検知部２１の発熱体２１ａ４への通電経路に位置するスイッチ７４に対してその開閉を制御するヒーター制御信号が出力される。
【００２９】
以下、本実施形態における濃度識別動作につき説明する。
【００３０】
タンク１００内に被測定液体である尿素水溶液ＵＳが収容されると、識別センサー部２のカバー部材２ｄにより形成される被測定液体導入路である尿素水溶液導入路２４内にも尿素水溶液ＵＳが満たされる。尿素水溶液導入路２４内を含めてタンク１００内の尿素水溶液ＵＳは実質上流動しない。
【００３１】
マイコン７２からスイッチ７４に対して出力されるヒーター制御信号により、該スイッチ７４を所定時間（たとえば８秒間）閉じることで、発熱体２１ａ４に対して所定高さ（たとえば１０Ｖ）の単一パルス電圧Ｐを印加して該発熱体を発熱させる。この時の差動増幅器７０の出力電圧（センサー出力）Ｑは、図８に示されるように、発熱体２１ａ４への電圧印加中は次第に増加し、発熱体２１ａ４への電圧印加終了後は次第に減少する。
【００３２】
マイコン７２では、図８に示されているように、発熱体２１ａ４への電圧印加の開始前の所定時間（たとえば０．１秒間）センサー出力を所定回数（たとえば２５６回）サンプリングし、その平均値を得る演算を行って平均初期電圧値Ｖ１を得る。この平均初期電圧値Ｖ１は、感温体２１ａ２の初期温度に対応する。
【００３３】
また、図８に示されているように、発熱体への電圧印加の開始から比較的短い時間である第１の時間（例えば単一パルスの印加時間の１／２以下であって０．５〜３秒間；図８では２秒間）経過時（具体的には第１の時間の経過の直前）にセンサー出力を所定回数（たとえば２５６回）サンプリングし、その平均値をとる演算を行って平均第１電圧値Ｖ２を得る。この平均第１電圧値Ｖ２は、感温体２１ａ２の単一パルス印加開始から第１の時間経過時の第１温度に対応する。そして、平均初期電圧値Ｖ１と平均第１電圧値Ｖ２との差Ｖ０１（＝Ｖ２−Ｖ１）を濃度対応第１電圧値として得る。
【００３４】
また、図８に示されているように、発熱体への電圧印加の開始から比較的長い時間である第２の時間（例えば単一パルスの印加時間；図８では８秒間）経過時（具体的には第２の時間の経過の直前）にセンサー出力を所定回数（たとえば２５６回）サンプリングし、その平均値をとる演算を行って平均第２電圧値Ｖ３を得る。この平均第２電圧値Ｖ３は、感温体２１ａ２の単一パルス印加開始から第２の時間経過時の第２温度に対応する。そして、平均初期電圧値Ｖ１と平均第２電圧値Ｖ３との差Ｖ０２（＝Ｖ３−Ｖ１）を濃度対応第２電圧値として得る。
【００３５】
ところで、以上のような単一パルスの電圧印加に基づき発熱体２１ａ４で発生した熱の一部は尿素水溶液を介して感温体２１ａ２へと伝達される。この熱伝達には、パルス印加開始からの時間に依存して異なる主として２つの形態がある。即ち、パルス印加開始から比較的短い時間（例えば３秒とくに２秒）内の第１段階では、熱伝達は主として伝導が支配的である（このため、濃度対応第１電圧値Ｖ０１は主として液体の熱伝導率による影響を受ける）。これに対して、第１段階後の第２段階では、熱伝達は主として自然対流が支配的である（このため、濃度対応第２電圧値Ｖ０２は主として液体の動粘度による影響を受ける）。これは、第２段階では、第１段階で加熱された被測定液体による自然対流が発生し、これによる熱伝達の比率が高くなるからである。
【００３６】
本発明は、以上のように濃度対応第１電圧値Ｖ０１と濃度対応第２電圧値Ｖ０２との関係が溶液の濃度により異なることを利用して、濃度の識別を行うものである。即ち、濃度対応第１電圧値Ｖ０１と濃度対応第２電圧値Ｖ０２とは液体の互いに異なる物性即ち熱伝導率と動粘度との影響を受け、これらの関係は溶液の種類（尿素水溶液の尿素濃度）により互いに異なるので、以上のような濃度識別が可能となる。
【００３７】
即ち、本発明の実施形態では、尿素濃度既知の幾つかの尿素水溶液（参照尿素水溶液）について、温度と濃度対応第１電圧値Ｖ０１との関係を示す第１検量線及び温度と濃度対応第２電圧値Ｖ０２との関係を示す第２検量線を予め得ておき、これらの検量線をマイコン７２の記憶手段に記憶しておく。第１及び第２の検量線の例を、それぞれ図９及び図１０に示す。これらの例では、尿素濃度ｃ１（例えば２７．５％）及びｃ２（例えば３７．５％）の参照尿素水溶液について、検量線が作成されている。
【００３８】
図９及び図１０に示されているように、濃度対応第１電圧値Ｖ０１及び濃度対応第２電圧値Ｖ０２は温度に依存するので、これらの検量線を用いて被測定液体を識別する際には、液温検知部２２の感温体２２ａ２から液温検知増幅器７１を介して入力される液温対応出力値Ｔをも用いる。液温対応出力値Ｔの一例を図１１に示す。このような検量線をもマイコン７２の記憶手段に記憶しておく。
【００３９】
濃度対応第１電圧値Ｖ０１の測定に際しては、先ず、測定対象の被測定液体について得た液温対応出力値Ｔから図１１の検量線を用いて温度値を得る。得られた温度値をｔとして、次に、図９の第１の検量線において、温度値ｔに対応する各検量線の濃度対応第１電圧値Ｖ０１（ｃ１；ｔ），Ｖ０１（ｃ２；ｔ）を得る。そして、測定対象の被測定液体について得た濃度対応第１電圧値Ｖ０１（ｃｘ；ｔ）のｃｘを、各検量線の濃度対応第１電圧値Ｖ０１（ｃ１；ｔ），Ｖ０１（ｃ２；ｔ）を用いた比例演算を行って、決定する。即ち、ｃｘは、Ｖ０１（ｃｘ；ｔ），Ｖ０１（ｃ１；ｔ），Ｖ０１（ｃ２；ｔ）に基づき、以下の式（１）
ｃｘ＝ｃ１＋
（ｃ２−ｃ１）［Ｖ０１（ｃｘ；ｔ）−Ｖ０１（ｃ１；ｔ）］
／［Ｖ０１（ｃ２；ｔ）−Ｖ０１（ｃ１；ｔ）］・・・・（１）
から求める。
【００４０】
同様にして、濃度対応第２電圧値Ｖ０２の測定に際しては、図１０の第２の検量線において、以上のようにして被測定液体について得た温度値ｔに対応する各検量線の濃度対応第２電圧値Ｖ０２（ｃ１；ｔ），Ｖ０２（ｃ２；ｔ）を得る。そして、被測定液体について得た濃度対応第２電圧値Ｖ０２（ｃｙ；ｔ）のｃｙを、各検量線の濃度対応第２電圧値Ｖ０２（ｃ１；ｔ），Ｖ０２（ｃ２；ｔ）を用いた比例演算を行って、決定する。即ち、ｃｙは、Ｖ０１（ｃｙ；ｔ），Ｖ０１（ｃ１；ｔ），Ｖ０１（ｃ２；ｔ）に基づき、以下の式（２）
ｃｙ＝ｃ１＋
（ｃ２−ｃ１）［Ｖ０２（ｃｙ；ｔ）−Ｖ０２（ｃ１；ｔ）］
／［Ｖ０２（ｃ２；ｔ）−Ｖ０２（ｃ１；ｔ）］・・・・（２）
から求める。
【００４１】
尚、図９及び図１０の第１及び第２の検量線として温度の代わりに液温対応出力値Ｔを用いたものを採用することで、図１１の検量線の記憶及びこれを用いた換算を省略することもできる。
【００４２】
図１２は、マイコン７２での液位検出プロセスを示すフロー図である。
【００４３】
圧力センサー３により尿素水溶液の液圧Ｐが検出され、その検出液圧値がマイコン７２に入力され、これに基づきマイコン７２では、尿素水溶液が所定密度のもの例えば尿素濃度が零で密度が１の水であるとした場合の仮の液位値Ｈを算出する（ＳＴ１）。この算出に際しては、予め圧力センサー３により測定された水の液圧Ｐ［ｋＰａ］と液位（仮の液位値）Ｈ［ｃｍ］との関係（図１３に示す）から得られる以下の関係式（３）
Ｈ＝０．００４１・Ｐ２＋１０．１８１・Ｐ・・・・（３）
を用いることができる。
【００４４】
一方、上記のようにして濃度識別センサー部２を用いて得られる尿素濃度値Ｃがマイコン７２に入力される。これに基づきマイコン７２では、当該尿素濃度値Ｃの尿素水溶液の密度値ρを算出する（ＳＴ２）。尿素濃度Ｃ［ｗｔ％］の変化に対する尿素水溶液の密度ρ［ｇ／ｃｍ３］の変化の関係は、図１４に示すようなものであり、これから得られる以下の関係式（４）
ρ＝７．４５０Ｅ（−６）・Ｃ２＋２．４８２Ｅ（−３）・Ｃ
＋１．０００・・・・（４）
を用いて密度ρを算出することができる。
【００４５】
次に、以上のようにして得られた仮の液位値Ｈと尿素水溶液の密度ρとから、液位Ｈ’［ｃｍ］を、以下の関係式（５）
Ｈ’＝ρ・Ｈ・・・・（５）
を用いて算出する（ＳＴ３）。
【００４６】
以上のようにして液圧の検出及び濃度の識別並びにこれらに基づく液位の算出を正確に且つ迅速に行うことができる。この濃度識別に基づく液位検出のルーチンは、自動車のエンジン始動時に、或いは定期的に、或いは運転者または自動車（後述のＥＣＵ）側からの要求時に、或いは自動車のキーＯＦＦ時等に、適宜実行することができ、所望の様式にて尿素タンク内の尿素水溶液の液位を監視することができる。このようにして得られた濃度及び液位を示す信号が不図示のＤ／Ａ変換器を介して、図７に示される出力バッファ回路７６へと出力され、ここからアナログ出力として不図示の自動車のエンジンの燃焼制御などを行うメインコンピュータ（ＥＣＵ）へと出力される。液温対応のアナログ出力電圧値もメインコンピュータ（ＥＣＵ）へと出力される。一方、濃度及び液位を示す信号は、必要に応じてデジタル出力として取り出して、表示、警報その他の動作を行う機器へと入力することができる。
【００４７】
更に、液温検知部２２から入力される液温対応出力値Ｔに基づき、尿素水溶液が凍結する温度（−１３℃程度）の近くまで温度低下したことが検知された場合に警告を発するようにすることができる。
【００４８】
なお、以上の濃度識別は、自然対流を利用しており、尿素水溶液等の被測定液体の動粘度とセンサー出力とが相関関係を有するという原理を利用している。このような濃度識別の精度を高めるためには、濃度検知部用フィン２１ｃ及び液温検知部用フィン２２ｃの周囲の尿素水溶液等の被測定液体にできるだけ外的要因に基づく強制流動が生じにくくするのが好ましく、この点からカバー部材２ｄとくに上下方向の尿素水溶液導入路等の被測定液体導入路を形成するようにしたものの使用は好ましい。尚、カバー部材２ｄは、異物の接触を防止する保護部材としても機能する。
【００４９】
以上の実施形態では流体として尿素水溶液が用いられているが、本発明では、液体としては、濃度により溶液の密度が異なることになる溶質を用いた水溶液その他の液体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による液位検出装置の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１の液位検出装置の一部省略断面図である。
【図３】図１の液位検出装置のタンクへの取り付け状態を示す図である。
【図４】傍熱型濃度検知部及び液温検知部の部分の拡大図である。
【図５】図４の傍熱型濃度検知部の断面図である。
【図６】傍熱型濃度検知部の薄膜チップの分解斜視図である。
【図７】濃度識別ための回路の構成図である。
【図８】発熱体に印加される単一パルス電圧Ｐとセンサー出力Ｑとの関係を示す図である。
【図９】第１の検量線の例を示す図である。
【図１０】第２の検量線の例を示す図である。
【図１１】液温対応出力値Ｔの一例を示す図である。
【図１２】液位検出プロセスを示すフロー図である。
【図１３】水の液圧と液位との関係を示す図である。
【図１４】尿素濃度と密度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
２  濃度識別センサー部
２ａ  基体
２ｂ，２ｃ  Ｏ−リング
２ｄ  カバー部材
２１  傍熱型濃度検知部
２２  液温検知部
２３  モールド樹脂
２４  被測定液体導入路
２１ａ  薄膜チップ
２１ｂ  接合材
２１ｃ，２２ｃ  金属製フィン
２１ｄ  ボンディングワイヤー
２１ｅ，２２ｅ  外部電極端子
２１ａ１  基板
２１ａ２，２２ａ２  感温体
２１ａ３  層間絶縁膜
２１ａ４  発熱体
２１ａ５  発熱体電極
２１ａ６  保護膜
２１ａ７  電極パッド
３  圧力センサー
４  支持部
４ａ  取り付け部
６  回路基板
８  蓋部材
１０，１１，１４  配線
１２  コネクタ
６４，６６  抵抗体
６８  ブリッジ回路
７０  差動増幅器
７１  液温検知増幅器
７２  マイコン（マイクロコンピュータ）
７４  スイッチ
７６  出力バッファ回路
１００  尿素水溶液タンク
１０２  開口部
１０４  液位検出装置
１０６  入口配管
１０８  出口配管
１１０  尿素水溶液供給ポンプ
ＵＳ  尿素水溶液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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