(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の付着を検出する液体検出素子を備える液体検出装置であって、
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の内部に設けられ、前記液体検出素子を加熱する加熱部と、
前記絶縁性基板の表面に設けられ、温度変化によって前記加熱部よりも抵抗値が変化する抵抗体により形成された検出部と、
前記液体検出素子の温度を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記液体検出素子の温度を予め定められた目標温度に昇温する際、前記検出部の抵抗値に基づいて前記液体検出素子の温度を制御し、前記液体検出素子の温度が前記目標温度に到達した後、前記加熱部の抵抗値に基づいて前記液体検出素子の温度を制御することを特徴とする液体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気管に搭載された排気センサに付着する水の量を検出する液体検出素子を備える検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この検出装置においては、液体検出素子を構成する絶縁性基板の内部に設けられた発熱抵抗体の抵抗値の変化に基づいて、排気センサに付着する水の量を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０６２８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、絶縁性基板の内部に設けられた発熱抵抗体は低抵抗であるため、温度に対する感度が鈍い。このため、液体検出素子の温度を目標温度まで昇温させ、目標温度に到達した後に温度を一定に維持する制御を行う際、液体検出素子の温度を精度よく目標温度に設定することが困難な場合がある。
【０００５】
そこで、上記課題に鑑み、液体検出素子の温度制御の精度を高めることが可能な液体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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る液体検出装置は、
液体の付着を検出する液体検出素子を備える液体検出装置であって、
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の内部に設けられ、前記液体検出素子を加熱する加熱部と、
前記絶縁性基板の表面に設けられ、温度変化によって前記加熱部よりも抵抗値が変化する抵抗体により形成された検出部と、
前記液体検出素子の温度を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記液体検出素子の温度を予め定められた目標温度に昇温する際、前記検出部の抵抗値に基づいて前記液体検出素子の温度を制御し、前記液体検出素子の温度が前記目標温度に到達した後、前記加熱部の抵抗値に基づいて前記液体検出素子の温度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
開示の液体検出装置によれば、温度に対する感度が高い絶縁性基板の表面に設けられた検出部により液体検出素子の温度を制御するので、液体検出素子の温度制御の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の液体検出装置の一例を示す概略図
【図２】第１実施形態の液体検出素子の一例を示す概略斜視図（１）
【図３】第１実施形態の液体検出素子の一例を示す概略斜視図（２）
【図４】第１実施形態の液体検出素子の一例を示す分解斜視図
【図５】液体検出素子の上面に液体が付着したときの第１検出部の温度変化を示す図（１）
【図６】液体検出素子の上面に液体が付着したときの第１検出部の温度変化を示す図（２）
【図７】液体検出素子に液体が付着したときの第１検出部のセンサ出力変化を示す図
【図８】第１実施形態の液体検出方法を説明するフローチャート（１）
【図９】第１実施形態の液体検出方法を説明するフローチャート（２）
【図１０】ヒータの抵抗値と温度との関係を示す図
【図１１】第１検出部の抵抗値と温度との関係を示す図
【図１２】ヒータの抵抗値に基づいて液体検出素子を加熱した場合の温度ばらつき及び第１検出部の抵抗値に基づいて液体検出素子を加熱した場合の温度ばらつきを比較する図
【図１３】第１実施形態の液体検出装置における液体検出素子の温度制御方法を説明するフローチャート
【図１４】第２実施形態の液体検出素子の一例を示す概略斜視図（１）
【図１５】第２実施形態の液体検出素子の一例を示す概略斜視図（２）
【図１６】第２実施形態の液体検出素子の一例を示す分解斜視図（１）
【図１７】第２実施形態の液体検出素子の一例を示す分解斜視図（２）
【図１８】第２実施形態の液体検出素子の一例を示す概略断面図
【図１９】液体検出素子の上面に液体が付着したときの第１検出部及び第２検出部のセンサ出力変化を示す図
【図２０】液体検出素子の側面に液体が付着したときの第１検出部及び第２検出部のセンサ出力変化を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。
【００１０】
本実施形態の液体検出装置は、液体の付着を検出したい箇所（以下「検出箇所」ともいう。）に取り付けられ、検出箇所に付着した液体を検出する装置である。具体的には、例えば、内燃機関の排気管や吸気管、家庭用や業務用のエアコン等のダクト部、自動車用のエアコンの配管等の検出箇所に取り付けられ、これらの検出箇所に付着した水等の液体を検出する。
【００１１】
本実施形態の液体検出装置は、絶縁性基板と、絶縁性基板の内部に設けられ、液体検出素子を加熱する加熱部と、絶縁性基板の表面に設けられ、温度変化によって加熱部よりも抵抗値が変化する抵抗体により形成された検出部と、液体検出素子の温度を制御する制御部とを備える。また、制御部は、液体検出素子の温度を予め定められた目標温度に昇温する際、検出部の抵抗値に基づいて液体検出素子の温度を制御する。さらに、制御部は、液体検出素子の温度が目標温度に到達した後、加熱部の抵抗値に基づいて液体検出素子の温度を制御する。
【００１２】
即ち、液体検出素子の温度を予め定められた目標温度に昇温する際、温度に対する感度が高い絶縁性基板の表面に設けられた検出部により液体検出素子の温度を制御するので、液体検出素子の温度制御の精度を高めることができる。
【００１３】
以下では、液体検出装置の具体的な例について、第１実施形態及び第２実施形態により説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
（液体検出装置）
第１実施形態の液体検出装置について説明する。
【００１５】
図１は、第１実施形態の液体検出装置の一例を示す概略図である。図２及び図３は第１実施形態の液体検出素子の一例を示す概略斜視図であり、図３は図２の液体検出素子における液体保持層の図示を省略した状態を示している。図４は第１実施形態の液体検出素子の一例を示す分解斜視図であり、図３における視点３Ａの方向から液体検出素子を見たときの状態を示している。
【００１６】
図１に示すように、液体検出装置は、液体検出素子１０Ａ（１０）と、制御部２０とを備える。制御部２０は、例えば、演算機２１と、データ収集機２２と、回路２３とを有する。
【００１７】
図２から図４に示すように、液体検出素子１０Ａは、絶縁性基板１１と、第１検出部１２と、ヒータ１４と、液体保持層１５と、リード１６ａ、１６ｅと、端子１７とを含む。
【００１８】
絶縁性基板１１は、絶縁性材料によって形成される長尺平板状の部材であり、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）により形成されている。
【００１９】
第１検出部１２は、絶縁性基板１１の上面に蛇行形状に設けられている。第１検出部１２は、温度変化によって抵抗値が変化する抵抗体により形成されており、例えば、白金（Ｐｔ）等の金属薄膜により形成されている。これにより、第１検出部１２に液体が付着すると、液体の蒸発潜熱によって第１検出部１２の温度が低下し、この温度低下によって抵抗体の抵抗値が小さくなる。また、第１検出部１２は、温度変化による抵抗値の変化量がヒータ１４よりも大きくなるように形成されている。即ち、第１検出部１２は、温度に対する感度がヒータ１４よりも高くなるように形成されている。第１検出部１２の両端は、リード１６ａ及びスルーホール１８ａを介して端子１７と電気的に接続されている。
【００２０】
本実施形態では、図３及び図４に示すように、第１検出部１２は、絶縁性基板１１の長手方向に沿って３つの検出部（第１検出部１２１、１２２、１２３）により形成されている。これにより、絶縁性基板１１の上面の長手方向における液体の付着位置を容易に検出することができる。なお、絶縁性基板１１の上面の長手方向における液体の付着位置を検出する方法については後述する。
【００２１】
ヒータ１４は、絶縁性基板１１の内部に設けられており、液体検出素子を加熱する加熱部の一例である。ヒータ１４は、発熱抵抗体によって蛇行形状に形成されており、例えば、Ｐｔ等の金属薄膜により形成されている。ヒータ１４の両端は、リード１６ｅ及びスルーホール１８ｅを介して端子１７と電気的に接続されている。これにより、ヒータ１４は、図示しない電源装置から端子１７、スルーホール１８ｅ及びリード１６ｅを介して電流が供給されることにより発熱する。
【００２２】
液体保持層１５は、多孔質材料によって少なくとも第１検出部１２を覆うように形成されており、例えば、Ａｌ２Ｏ３の多孔質体により形成されている。これにより、絶縁性基板１１の表面のうち第１検出部１２が形成された部分に液体が飛来した場合、飛来した液体は液体保持層１５に捕捉（保持）される。なお、液体保持層１５は、絶縁性基板１１の側面や裏面を覆うように形成されていてもよい。
【００２３】
リード１６ａ、１６ｅは、絶縁性基板１１の内部に形成されている。リード１６ａ、１６ｅは、導電性材料によって形成されており、例えば、Ｐｔ等の金属薄膜により形成されている。リード１６ａは、第１検出部１２と端子１７とを電気的に接続する。リード１６ｅは、ヒータ１４と端子１７とを電気的に接続する。
【００２４】
端子１７は、絶縁性基板１１の上面に形成されている。端子１７は、導電性材料によって形成されており、例えば、Ｐｔ等の金属薄膜により形成されている。端子１７は、制御部２０の回路２３と電気的に接続される。
【００２５】
図１に示すように、制御部２０は、例えば、演算を行う演算機２１、プログラム、データ、マップ（又は計算式、テーブル等）等を記憶するデータ収集機２２、液体検出素子１０Ａから出力される抵抗値を電圧値に変換して出力する回路２３を含む。マップは、予備実験等により予め作成され、データ収集機２２に記憶されている。
【００２６】
制御部２０は、液体検出素子１０Ａに液体が付着したときの第１検出部１２の抵抗値の変化量に基づいて、液体の付着位置を算出する処理を実行する。また、制御部２０は、液体検出素子１０Ａの温度を予め定められた目標温度に昇温する際、第１検出部１２の抵抗値に基づいて液体検出素子１０Ａの温度を制御する。さらに、制御部２０は、液体検出素子１０Ａの温度が目標温度に到達した後、ヒータ１４の抵抗値に基づいて液体検出素子１０Ａの温度を制御する処理を実行する。
【００２７】
（液体検出方法）
本実施形態の液体検出方法について説明する。
【００２８】
図５は、液体検出素子の上面に液体が付着したときの第１検出部の温度変化を示す図である。具体的には、図５は、液体検出素子１０Ａの上面に液体が付着した場合の時間（ｍｓ）に対する第１検出部１２の温度（℃）の変化を示している。なお、図５における曲線Ｌ１２は、第１検出部１２の波形を示している。
【００２９】
ヒータ１４によって加熱された液体検出素子１０Ａの上面に液体が付着すると、液体保持層１５によって保持された液体の蒸発潜熱によって、液体検出素子１０Ａの上面の温度が局所的に低くなる。これにより、図５に示すように、第１検出部１２の温度が低下する。また、第１検出部１２は、温度変化によって抵抗値が変化する抵抗体により形成されているので、第１検出部１２の温度が低下すると、第１検出部１２の抵抗体の抵抗値も変化する。なお、蒸発潜熱は、液体の付着量に比例するため、制御部２０により、液体が付着した際の温度の変化量又は抵抗値の変化量を計測することで、液体の付着量を定量できる。また、第１検出部１２の抵抗値を回路２３によりセンサ出力に変換することもできる。
【００３０】
図６及び図７は、それぞれ液体検出素子の上面に液体が付着したときの第１検出部の温度変化及びセンサ出力変化を示す図である。具体的には、図６及び図７は、それぞれ液体検出素子１０Ａの上面の第１検出部１２１が設けられた位置に液体が付着した場合の時間（ｍｓ）に対する第１検出部１２１、１２２、１２３の温度（℃）の変化及びセンサ出力（Ｖ）の変化を示している。なお、図６及び図７における曲線Ｌ１２１、Ｌ１２２、Ｌ１２３は、それぞれ第１検出部１２１、１２２、１２３の波形を示している。
【００３１】
ヒータ１４によって加熱された液体検出素子１０Ａの上面の第１検出部１２１が設けられた位置に液体が付着すると、液体保持層１５によって保持された液体の蒸発潜熱によって、第１検出部１２１が設けられた位置の温度が急激に低下する。これにより、第１検出部１２１の温度が急激に低下する。これに対して、第１検出部１２２、１２３の温度は、ほとんど変化しない。これは、液体検出素子１０Ａの上面の第１検出部１２２、１２３が設けられた位置に液体が付着していないため、蒸発潜熱による温度変化が小さいためである。
【００３２】
そこで、制御部２０により、第１検出部１２１、１２２、１２３のそれぞれの温度変化の違いを検出することで、液体検出素子１０Ａの上面の長手方向における液体の付着位置を容易に判定することができる。図６の例では、制御部２０により、第１検出部１２１、１２２、１２３のうちの温度が急激に低下した位置である第１検出部１２１が設けられた位置に液体が付着したと判定することができる。
【００３３】
また、第１検出部１２１、１２２、１２３は、温度変化によって抵抗値が変化する抵抗体により形成されているので、温度変化に代えて抵抗値変化を検出して液体付着の判定を行ってもよい。また、これらの抵抗値変化を回路２３によりセンサ出力変化に変換し、抵抗値変化に代えてセンサ出力変化を検出して液体付着の判定を行ってもよい。センサ出力変化によって液体付着を判定する場合、図７に示すように、制御部２０により、第１検出部１２１、１２２、１２３のうちのセンサ出力が急激に小さくなっている位置である第１検出部１２１が設けられた位置に液体が付着したと判定することができる。
【００３４】
次に、制御部２０により実行される液体検出方法について説明する。
【００３５】
図８は、第１実施形態の液体検出方法を説明するフローチャートであり、液体付着判定処理の流れを示している。
【００３６】
図８に示すように、まず、制御部２０は、第１検出部１２のセンサ出力Ｓｓと時刻Ｔｓを取得する（ステップＳ１１）。
【００３７】
続いて、制御部２０は、時刻Ｔｓに対する第１検出部１２のセンサ出力Ｓｓの変化量（傾きＡｓ）を算出する（ステップＳ１２）。傾きＡｓの算出方法は、例えば、第１検出部１２のセンサ出力Ｓｓの微分値であってもよく、異なる２つの時刻における第１検出部１２のセンサ出力Ｓｓの変化量であってもよい。
【００３８】
続いて、制御部２０は、傾きＡｓの絶対値｜Ａｓ｜が第１の所定値α以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。第１の所定値αとは、第１検出部１２に液体が付着していない状態から第１検出部１２に液体が付着した状態に変化するときの第１検出部１２のセンサ出力Ｓｓの変化量の絶対値とすることができる。第１の所定値αは、例えば、第１検出部１２に用いられる材料、第１検出部１２の形状等に応じて予め定められる。
【００３９】
ステップＳ１３において、傾きＡｓの絶対値｜Ａｓ｜が第１の所定値α以上であると判定された場合、制御部２０は、第１検出部１２のセンサ出力Ｓｓ１及びこのときの時刻Ｔｓ１をデータ収集機２２に書き込み、記憶させる（ステップＳ１４）。ステップＳ１３において、傾きＡｓの絶対値｜Ａｓ｜が第１の所定値αよりも小さいと判定された場合、ステップＳ１１へ戻る。
【００４０】
続いて、制御部２０は、傾きＡｓがゼロ（Ａｓ＝０）に到達したか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００４１】
ステップＳ１５において、Ａｓ＝０に到達したと判定された場合、制御部２０は、第１検出部１２のセンサ出力Ｓｓ２及びこのときの時刻Ｔｓ２をデータ収集機２２に書き込み、記憶させ（ステップＳ１６）、処理を終了する。ステップＳ１５において、Ａｓ＝０に到達していないと判定された場合、ステップＳ１５を繰り返す。
【００４２】
このように、液体付着判定処理では、第１検出部１２のセンサ出力の変化量が第１の所定値以上であるか否かを判定することで、液体検出素子１０Ａに液体が付着したか否かを判定する。
【００４３】
図９は、第１実施形態の液体検出方法を説明するフローチャートであり、液体定量計算処理の流れを示している。
【００４４】
図９に示すように、まず、制御部２０は、液体検出素子１０Ａに液体が付着したときの第１検出部１２におけるセンサ出力の変化量を算出する（ステップＳ２１）。具体的には、制御部２０は、ステップＳ１４及びステップＳ１６においてデータ収集機２２に記憶された第１検出部１２のセンサ出力Ｓｓ１、Ｓｓ２を用いて、以下の式（１）により、第１検出部１２のセンサ出力の変化量Ｖを算出する。
Ｖ＝Ｓｓ１−Ｓｓ２  ・・・（１）
続いて、制御部２０は、センサ出力の変化量Ｖに基づいて、液体検出素子１０Ａに付着した液体量を決定し（ステップＳ２２）、処理を終了する。具体的には、制御部２０は、センサ出力の変化量Ｖと液体の付着量との関係を示すマップを用いて、ステップＳ２１において算出されたセンサ出力の変化量Ｖに対応する液体の付着量を決定し、処理を終了する。
【００４５】
このように、液体定量計算処理によって、液体検出素子１０Ａに対する液体の付着量を算出することができる。
【００４６】
（温度制御方法）
本実施形態の液体検出素子の温度制御方法について説明する。
【００４７】
図１０は、ヒータの抵抗値と温度との関係を示す図である。図１１は、第１検出部の抵抗値と温度との関係を示す図である。図１０及び図１１における縦軸は抵抗値（Ω）を表し、横軸は温度（℃）を表している。図１２は、ヒータの抵抗値に基づいて液体検出素子を加熱した場合の温度ばらつき及び第１検出部の抵抗値に基づいて液体検出素子を加熱した場合の温度ばらつきを比較する図である。
【００４８】
本実施形態では、液体検出素子１０Ａの温度を予め定められた目標温度に昇温し、目標温度に到達した後、液体検出素子１０Ａの温度を一定に維持する制御について説明する。また、本実施形態では、図１０に示す抵抗値−温度特性を有するヒータ１４を使用し、図１１に示す抵抗値−温度特性を有する第１検出部１２を使用する。即ち、第１検出部１２として、ヒータ１４の抵抗値の約１０倍の抵抗値を有する抵抗体を使用する。この場合、図１２に示すように、第１検出部１２の抵抗値に基づいて液体検出素子１０Ａを５００℃に加熱したほうが、ヒータ１４の抵抗値に基づいて液体検出素子１０Ａを５００℃に加熱するよりも温度ばらつきが抑制される。
【００４９】
そこで、本実施形態では、制御部２０により、液体検出素子１０Ａの温度を予め定められた目標温度に昇温する際、第１検出部１２の抵抗値に基づいて液体検出素子１０Ａの温度を制御する。さらに、制御部２０により、液体検出素子１０Ａの温度が目標温度に到達した後、ヒータ１４の抵抗値に基づいて液体検出素子１０Ａの温度を制御する。以下、図１３に基づき、具体的に説明する。
【００５０】
図１３は、第１実施形態の液体検出装置における液体検出素子の温度制御方法を説明するフローチャートである。
【００５１】
図１３に示すように、まず、制御部２０は、第１検出部１２の抵抗値の取得を開始する（ステップＳ３１）。第１検出部１２の抵抗値の取得は、例えば、予め定められた所定の間隔で行われる。
【００５２】
続いて、制御部２０は、第１検出部１２の抵抗値と温度との関係を示すマップを用いて、目標温度に対応する第１検出部１２の抵抗値を決定し、決定した抵抗値を目標抵抗値として設定する（ステップＳ３２）。具体的には、制御部２０は、例えば、図１１に示す第１検出部１２の抵抗値（Ω）と温度（℃）との関係を示すマップを用いて、第１検出部１２の温度が目標温度（例えば５００℃）のときの第１検出部１２の抵抗値（例えば１２５Ω）を決定する。そして、制御部２０は、決定した抵抗値（例えば１２５℃）を目標抵抗値として設定する。
【００５３】
続いて、制御部２０は、第１検出部１２の抵抗値がステップＳ３２において設定された目標抵抗値となるようにヒータ１４を制御することで、液体検出素子１０Ａを加熱する（ステップＳ３３）。
【００５４】
続いて、制御部２０は、第１検出部１２の抵抗値がステップＳ３２において設定された目標抵抗値に到達したか否かを判定する（ステップＳ３４）。
【００５５】
ステップＳ３４において、制御部２０が、第１検出部１２の抵抗値が目標抵抗値に到達したと判定した場合、制御部２０は、ヒータ１４の抵抗値の取得を開始する（ステップＳ３５）。ヒータ１４の抵抗値の取得は、例えば、予め定められた所定の間隔で行われる。ステップＳ３４において、制御部２０が、第１検出部１２の抵抗値が目標抵抗値に到達していないと判定した場合、ステップＳ３３へ戻り、液体検出素子１０Ａの加熱を継続する。
【００５６】
続いて、制御部２０は、ヒータ１４の抵抗値を一定に維持するようにヒータ１４を制御することで、液体検出素子１０Ａの温度の制御を行い（ステップＳ３６）、処理を終了する。
【００５７】
このように、本実施形態では、制御部２０が、液体検出素子１０Ａの温度を予め定められた目標温度に昇温する際、第１検出部１２の抵抗値に基づいて液体検出素子１０Ａの温度を制御する。さらに、制御部２０は、液体検出素子１０Ａの温度が目標温度に到達した後、ヒータ１４の抵抗値に基づいて液体検出素子１０Ａの温度を制御する。
【００５８】
即ち、液体検出素子１０Ａの温度を予め定められた目標温度に昇温する際、温度に対する感度が高い第１検出部１２の抵抗値に基づいて液体検出素子１０Ａの温度を制御するので、液体検出素子１０Ａの温度制御の精度を高めることができる。
【００５９】
［第２実施形態］
（液体検出装置）
第２実施形態の液体検出装置は、絶縁性基板１１の上面及び下面に第１検出部１２ａ、１２ｂが設けられており、また、絶縁性基板１１の側面に第２検出部１３ａ、１３ｂが設けられている点で、第１実施形態の液体検出装置と異なる。
【００６０】
図１に示すように、液体検出装置は、液体検出素子１０Ｂ（１０）と、制御部２０とを備える。制御部２０は、例えば、演算機２１と、データ収集機２２と、回路２３とを有する。
【００６１】
図１４及び図１５は第２実施形態の液体検出素子の一例を示す概略斜視図であり、図１５は図１４の液体検出素子における液体保持層の図示を省略した状態を示している。図１６及び図１７は第２実施形態の液体検出素子の一例を示す分解斜視図であり、それぞれ図１５における視点１５Ａ及び視点１５Ｂの方向から液体検出素子を見たときの状態を示している。図１８は第２実施形態の液体検出素子の一例を示す概略断面図であり、図１４における一点鎖線１４Ａ−１４Ｂにおいて切断した断面を示している。
【００６２】
液体検出素子１０Ｂは、絶縁性基板１１と、第１検出部１２ａ、１２ｂと、第２検出部１３ａ、１３ｂと、ヒータ１４と、液体保持層１５と、リード１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅと、端子１７ａ、１７ｂとを含む。
【００６３】
絶縁性基板１１は、絶縁性材料によって形成される長尺平板状の部材であり、例えば、Ａｌ２Ｏ３により形成されている。
【００６４】
第１検出部１２ａ、１２ｂは、絶縁性基板１１の表面に蛇行形状に設けられている。第１検出部１２ａ、１２ｂは、温度変化によって抵抗値が変化する抵抗体により形成されており、例えば、Ｐｔ等の金属薄膜により形成されている。これにより、第１検出部１２ａ、１２ｂに液体が付着すると、液体の蒸発潜熱によって第１検出部１２ａ、１２ｂの温度が低下し、この温度低下によって抵抗体の抵抗値が小さくなる。また、第１検出部１２ａ、１２ｂは、温度変化による抵抗値の変化量がヒータ１４よりも大きくなるように形成されている。即ち、第１検出部１２ａ、１２ｂは、温度に対する感度がヒータ１４よりも高くなるように形成されている。第１検出部１２ａ、１２ｂの両端は、リード１６ａ、１６ｂ及びスルーホール１８ａ、１８ｂを介して端子１７ａ、１７ｂと電気的に接続されている。
【００６５】
本実施形態では、図１８に示すように、絶縁性基板１１の上面に第１検出部１２ａが形成され、絶縁性基板１１の下面に第１検出部１２ｂが形成されている。これにより、絶縁性基板１１の表面（上面及び下面）に付着した液体を検出することができる。また、第１検出部１２ａは、図１５及び図１６に示すように、絶縁性基板１１の長手方向に沿って３つの検出部（第１検出部１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ）により形成されている。これにより、絶縁性基板１１の上面の長手方向における液体の付着位置を容易に検出することができる。さらに、第１検出部１２ｂは、図１７に示すように、絶縁性基板１１の長手方向に沿って３つの検出部（第１検出部１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ）により形成されている。これにより、絶縁性基板１１の下面の長手方向における液体の付着位置を容易に検出することができる。なお、絶縁性基板１１の上面又は下面の長手方向における液体の付着位置を検出する方法については第１実施形態と同様とすることができる。
【００６６】
第２検出部１３ａ、１３ｂは、絶縁性基板１１の側面に設けられている。第２検出部１３ａ、１３ｂは、温度変化によって抵抗値が変化する抵抗体により形成されており、例えば、Ｐｔ等の金属薄膜により形成されている。これにより、第２検出部１３ａ、１３ｂに液体が付着すると、液体の蒸発潜熱によって第２検出部１３ａ、１３ｂの温度が低下し、この温度低下によって抵抗体の抵抗値が小さくなる。第２検出部１３ａ、１３ｂの両端は、リード１６ｃ、１６ｄ及びスルーホール１８ｃ、１８ｄを介して端子１７ａ、１７ｂと電気的に接続されている。
【００６７】
本実施形態では、図１８に示すように、第２検出部１３ａ、１３ｂは、絶縁性基板１１の内部に形成され、その一部が絶縁性基板１１の側面に露出するように形成されることにより、絶縁性基板１１の側面に設けられている。より具体的には、第２検出部１３ａ、１３ｂは、図１６及び図１７に示すように、絶縁性基板１１の外周部分に形成され、絶縁性基板１１の短手方向の一方の側面及び長手方向の両方の側面において絶縁性基板１１から露出するように形成されている。これにより、絶縁性基板１１の側面（短手方向の一方の側面及び長手方向の両方の側面）に付着した液体を検出することができる。
【００６８】
ヒータ１４は、絶縁性基板１１の内部における第２検出部１３ａと第２検出部１３ｂとの間に設けられており、液体検出素子を加熱する加熱部の一例である。ヒータ１４は、発熱抵抗体によって蛇行形状に形成されており、例えば、Ｐｔ等の金属薄膜により形成されている。ヒータ１４の両端は、リード１６ｅ及びスルーホール１８ｅを介して端子１７ａと電気的に接続されている。これにより、ヒータ１４は、図示しない電源装置から端子１７ａ、スルーホール１８ｅ及びリード１６ｅを介して電流が供給されることにより発熱する。
【００６９】
液体保持層１５は、多孔質材料によって第１検出部１２ａ、１２ｂを覆うように形成されており、例えば、Ａｌ２Ｏ３の多孔質体により形成されている。これにより、絶縁性基板１１の表面のうち第１検出部１２ａ、１２ｂが形成された部分に液体が飛来した場合、飛来した液体は液体保持層１５に捕捉（保持）される。
【００７０】
また、液体保持層１５は、第２検出部１３ａ、１３ｂの絶縁性基板１１の側面から露出している部分を覆うように形成されていてもよい。これにより、絶縁性基板１１の側面のうち第２検出部１３ａ、１３ｂが露出している部分に液体が飛来した場合、飛来した液体は液体保持層１５に保持される。
【００７１】
リード１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅは、絶縁性基板１１の内部に形成されている。リード１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅは、導電性材料によって形成されており、例えば、Ｐｔ等の金属薄膜により形成されている。リード１６ａは、第１検出部１２ａと端子１７ａとを電気的に接続する。リード１６ｂは、第１検出部１２ｂと端子１７ｂとを電気的に接続する。リード１６ｃは、第２検出部１３ａと端子１７ａとを電気的に接続する。リード１６ｄは、第２検出部１３ｂと端子１７ｂとを電気的に接続する。リード１６ｅは、ヒータ１４と端子１７ａとを電気的に接続する。
【００７２】
端子１７ａ、１７ｂは、絶縁性基板１１の表面に形成されている。端子１７ａ、１７ｂは、導電性材料によって形成されており、例えば、Ｐｔ等の金属薄膜により形成されている。本実施形態では、絶縁性基板１１の上面に端子１７ａが形成されており、絶縁性基板１１の下面に端子１７ｂが形成されている。端子１７ａ、１７ｂは、制御部２０の回路２３と電気的に接続される。
【００７３】
制御部２０は、例えば、演算を行う演算機２１、プログラム、データ、マップ（又は計算式、テーブル等）等を記憶するデータ収集機２２、液体検出素子１０Ｂから出力される抵抗値を電圧値に変換して出力する回路２３を含む。マップは、予備実験等により予め作成され、データ収集機２２に記憶されている。
【００７４】
制御部２０は、液体検出素子１０Ｂに液体が付着したときの第１検出部１２ａ、１２ｂの抵抗値の変化量と第２検出部１３ａ、１３ｂの抵抗値の変化量とに基づいて、液体の付着位置を算出する処理を実行する。また、制御部２０は、液体検出素子１０Ｂの温度を予め定められた目標温度に昇温する際、第１検出部１２ａの抵抗値に基づいて液体検出素子１０Ｂの温度を制御する。さらに、制御部２０は、液体検出素子１０Ｂの温度が目標温度に到達した後、ヒータ１４の抵抗値に基づいて液体検出素子１０Ｂの温度を制御する処理を実行する。
【００７５】
（液体検出方法）
本実施形態の液体検出方法について説明する。
【００７６】
図１９は、液体検出素子の上面に液体が付着したときの第１検出部及び第２検出部のセンサ出力変化を示す図である。具体的には、図１９は、液体検出素子１０Ｂの上面に液体が付着した場合の時間（ｍｓ）に対する第１検出部１２１ａ、１２１ｂ、第２検出部１３ａ、１３ｂのセンサ出力（Ｖ）の変化を示している。図２０は、液体検出素子の側面に液体が付着したときの第１検出部及び第２検出部のセンサ出力変化を示す図である。具体的には、図２０は、液体検出素子１０Ｂの側面に液体が付着した場合の時間（ｍｓ）に対する第１検出部１２１ａ、１２１ｂ、第２検出部１３ａ、１３ｂのセンサ出力（Ｖ）の変化を示している。なお、図１９及び図２０における曲線Ｌ１２１ａ、Ｌ１２１ｂ、Ｌ１３ａ、Ｌ１３ｂは、それぞれ第１検出部１２１ａ、１２１ｂ、第２検出部１３ａ、１３ｂの波形を示している。
【００７７】
ヒータ１４によって加熱された液体検出素子１０Ｂの上面に液体が付着すると、液体保持層１５によって保持された液体の蒸発潜熱によって、液体検出素子１０Ｂの上面の温度が急激に低下する。これにより、図１９に示すように、第１検出部１２１ａの温度が急激に低下し、センサ出力も急激に小さくなる。これに対して、第１検出部１２１ｂ、第２検出部１３ａ、１３ｂの温度は熱伝導によって緩やかに低下し、センサ出力も緩やかに低下する。
【００７８】
そこで、制御部２０により、第１検出部１２１ａ、１２１ｂ、第２検出部１３ａ、１３ｂのそれぞれのセンサ出力変化の違いを検出することで、液体の付着位置を判定することができる。図１９の例では、第１検出部１２１ａ、１２１ｂ、第２検出部１３ａ、１３ｂのうちのセンサ出力が急激に低下した位置である第１検出部１２１ａが設けられた位置（液体検出素子１０Ｂの上面）に液体が付着したと判定することができる。
【００７９】
一方、ヒータ１４によって加熱された液体検出素子１０Ｂの側面に液体が付着すると、液体保持層１５によって保持された液体の蒸発潜熱によって、液体検出素子１０Ｂの側面の温度が急激に低下する。これにより、図２０に示すように、第２検出部１３ａ、１３ｂの温度が急激に低下し、センサ出力も急激に小さくなる。これに対して、第１検出部１２１ａ、１２１ｂの温度は熱伝導によって緩やかに低下し、センサ出力も緩やかに低下する。
【００８０】
そこで、制御部２０により、第１検出部１２１ａ、１２１ｂ、第２検出部１３ａ、１３ｂのそれぞれのセンサ出力変化の違いを検出することで、液体の付着位置を判定することができる。図２０の例では、第１検出部１２１ａ、１２１ｂ、第２検出部１３ａ、１３ｂのうちのセンサ出力が急激に低下した位置である第２検出部１３ａ、１３ｂが設けられた位置（液体検出素子１０Ｂの側面）に液体が付着したと判定することができる。
【００８１】
このように、制御部２０により、第１検出部１２１ａ、１２１ｂ、第２検出部１３ａ、１３ｂのそれぞれの温度変化を用いて、液体検出素子１０Ｂのどの位置に液体が付着したかを判定することができる。なお、センサ出力が急激に小さくなったか否かの判定については、第１実施形態と同様とすることができる。
【００８２】
（温度制御方法）
本実施形態の液体検出装置を用いた温度制御については、第１実施形態と同様に行うことができる。
【００８３】
具体的には、制御部２０は、液体検出素子１０Ｂの温度を予め定められた目標温度に昇温する際、第１検出部１２の抵抗値に基づいて液体検出素子１０Ｂの温度を制御する。さらに、制御部２０は、液体検出素子１０Ｂの温度が目標温度に到達した後、ヒータ１４の抵抗値に基づいて液体検出素子１０Ｂの温度を制御する。
【００８４】
即ち、液体検出素子１０Ｂの温度を予め定められた目標温度に昇温する際、温度に対する感度が高い絶縁性基板１１の表面に設けられた検出部により液体検出素子１０Ｂの温度を制御するので、液体検出素子１０Ｂの温度制御の精度を高めることができる。
【００８５】
以上、液体検出装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１０    液体検出素子
１１    絶縁性基板
１２    第１検出部
１３    第２検出部
１４    ヒータ
２０    制御部
２１    演算機
２２    データ収集機
２３    回路
【図１】
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【図２】
0006679997.tif 000003
【図３】
0006679997.tif 000004
【図４】
0006679997.tif 000005
【図５】
0006679997.tif 000006
【図６】
0006679997.tif 000007
【図７】
0006679997.tif 000008
【図８】
0006679997.tif 000009
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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