(57)【要約】【課題】  分解能の低いＡＤ変換器を用いながらも、液体の状態を検知するのに用いるデジタル値を良好な精度で取得できる液体状態検知センサを提供する。【解決手段】  液体状態検知センサ100は、素子151、本通電を行う本通電手段CC1、本通電によりデジタル素子電圧値Vd1b,Vd1cを取得するデジタル値取得手段190,CC2,CC3,CC4と、液体濃度NCを検知する手段S16と、を備え、定倍素子電圧Va1bを、基礎電圧部分Va4aと検知電圧部分Va6bとからなるとしたとき、デジタル値取得手段は、基礎電圧部分設定手段CC3で、基礎電圧部分を設定して、検知電圧部分を検知電圧ＡＤ変換手段190でＡＤ変換可能な大きさとする。【選択図】  図４
2009103490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の状態に応じて特性が変化する素子と、
上記素子に本通電を行う本通電手段と、
上記本通電により上記素子に生じる素子電圧に基づいて、これに対応するデジタル素子電圧値を取得するデジタル値取得手段と、
上記デジタル素子電圧値を用いて、上記液体の状態を検知する状態検知手段と、を備える
液体状態検知センサであって、
上記素子電圧の定数倍の大きさの定倍素子電圧を、基礎電圧部分と上記定倍素子電圧より大きさの小さい検知電圧部分とからなるとしたとき、
上記デジタル値取得手段は、
上記基礎電圧部分を設定する基礎電圧部分設定手段、
上記定倍素子電圧と上記基礎電圧部分とに基づいて、上記検知電圧部分の定数倍の検知電圧を生成する検知電圧生成手段、および、
上記検知電圧をＡＤ変換してデジタル検知電圧値を生成する検知電圧ＡＤ変換手段、を含み、
上記検知電圧ＡＤ変換手段は、ＡＤ変換可能な変換可能電圧範囲を有し、
上記基礎電圧部分設定手段は、上記検知電圧が上記変換可能電圧範囲に収まる大きさとなるように、上記基礎電圧部分の大きさを設定する
液体状態検知センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の液体状態検知センサであって、
前記本通電手段による前記素子への前記本通電によって前記デジタル素子電圧値を取得するに先立ち、上記素子に先行通電を行う先行通電手段を備え、
前記基礎電圧部分設定手段は、
上記先行通電手段による上記先行通電により上記素子に生じる先行素子電圧に基づいて、前記基礎電圧部分の大きさを設定する
液体状態検知センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の液体状態検知センサであって、
前記先行通電手段は、前記素子への先行通電時に、前記本通電手段による本通電時に流す電流よりも小さい電流を上記素子に流す
液体状態検知センサ。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の液体状態検知センサであって、
この液体状態検知センサは、繰り返し前記液体の前記状態を検知するものであり、
前記先行通電手段は、前記本通電を行う毎に、これに先立って、前記素子に先行通電し、
前記基礎電圧部分設定手段は、
上記先行通電手段による先行通電毎に、上記素子に生じる前記先行素子電圧に基づいて、前記基礎電圧部分の大きさを設定する
液体状態検知センサ。
【請求項５】
請求項１に記載の液体状態検知センサであって、
この液体状態検知センサは、繰り返し前記液体の前記状態を検知するものであり、
前記基礎電圧部分設定手段は、
前回の検知で得た前記デジタル素子電圧値に基づいて、前記基礎電圧部分の大きさを設定する
液体状態検知センサ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体状態検知センサであって、
前記素子は、温度によって抵抗値が変化する特性を有する抵抗体からなり、自身またはヒータ素子への通電により発生する熱によって、自身の抵抗値に変化を生じる抵抗素子である
液体状態検知センサ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体状態検知センサであって、
前記検知電圧生成手段は、
前記定倍素子電圧と前記基礎電圧部分との差分に対応する差分電圧を得る差動増幅器を含む
液体状態検知センサ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体状態検知センサであって、
前記デジタル値取得手段は、
前記基礎電圧部分設定手段で設定された前記基礎電圧部分を定数倍した基礎電圧を、ＡＤ変換して確認用デジタル基礎電圧値を生成する基礎電圧ＡＤ変換手段を含む
液体状態検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の状態（温度および液体中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。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばディーゼル自動車から排出される窒素酸化物を無害なガスに還元する手段として、排ガス浄化装置にＮＯｘ選択還元（ＳＣＲ）触媒を用いるものが提案されており、その還元剤として尿素水溶液が利用されている。この還元反応を効率よく行うためには、尿素水溶液の尿素濃度を３２．５ｗｔ％付近の値とするのが好ましい。しかし、自動車に搭載される尿素水タンクに収容される尿素水溶液は、経時変化などにより尿素濃度が変化する場合がある。また、尿素水タンクに、誤って異種水溶液や水を混入してしまう虞がある。こうした事情から、尿素水溶液の尿素濃度を検知可能な液体状態検知センサが用いることが提案されている。
【０００３】
この尿素濃度を検知する原理としては以下が知られている。即ち、尿素水溶液は、その尿素濃度に応じて熱伝導率が変化する。そこで、特許文献１に開示された液体状態検知センサでは、発熱体（発熱抵抗体）とこれに付随する感温体（温度検知体）とを有するセンサ素子を用い、発熱抵抗体に所定時間の通電を行う。そして、その通電の前後に温度検知体で尿素水溶液の温度測定を行って温度変化を求め、尿素濃度と温度変化との相対関係から熱伝導率を、さらには尿素濃度を測定している。より具体的には、発熱抵抗体への通電の前後に、温度検知体に通電を行って、その抵抗に応じて温度検知体に生じる電圧をそれぞれ取得し、これらの電圧の差分を求めて、尿素濃度とこの電圧の差分との相関関係から尿素濃度を算出している。
【０００４】
なお、尿素濃度と通電による温度変化との相関関係は、尿素水溶液の温度にも依存する。そこで、特許文献１の液体状態検知センサでは、他の感温体（温度検知体）を用いて尿素水溶液の温度を測定し、この温度毎に、尿素濃度と温度変化との相関関係に基づいて、尿素濃度を検知している。より具体的には、尿素水溶液の温度は、他の温度検知体に通電を行って、これに発生する電圧と温度との相関関係から求めている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−８４０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、特許文献１に記載の液体状態検知センサでは、尿素濃度および尿素水溶液の温度は、温度検知体に発生する電圧からそれぞれ算出する。また、これらを算出するにあたり、温度検知体に発生する電圧を、所定の分解能（例えば１２ｂｉｔ）を有するＡＤ変換器を用いて、アナログ電圧信号をデジタル信号化する。
しかしながら、この特許文献１に記載の液体状態検知センサでは、温度検知体で発生する電圧を１つのＡＤ変換器でデジタル値に変換しているので、この尿素濃度および尿素水溶液の温度を精度良く検知するには、より高い分解能のＡＤ変換器を用いる必要がある。しかるに、ｂｉｔ数の多い高分解能のＡＤ変換器は、相対的に低い分解能のものよりも価格が高く、液体状態検知センサの高コスト化を招来する。
【０００７】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、分解能の低いＡＤ変換器を用いながらも、液体の状態を検知するのに用いるデジタル値を良好な精度で取得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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そして、その解決手段は、液体の状態に応じて特性が変化する素子と、上記素子に本通電を行う本通電手段と、上記本通電により上記素子に生じる素子電圧に基づいて、これに対応するデジタル素子電圧値を取得するデジタル値取得手段と、上記デジタル素子電圧値を用いて、上記液体の状態を検知する状態検知手段と、を備える液体状態検知センサであって、上記素子電圧の定数倍の大きさの定倍素子電圧を、基礎電圧部分と上記定倍素子電圧より大きさの小さい検知電圧部分とからなるとしたとき、上記デジタル値取得手段は、上記基礎電圧部分を設定する基礎電圧部分設定手段、上記定倍素子電圧と上記基礎電圧部分とに基づいて、上記検知電圧部分の定数倍の検知電圧を生成する検知電圧生成手段、および、上記検知電圧をＡＤ変換してデジタル検知電圧値を生成する検知電圧ＡＤ変換手段、を含み、上記検知電圧ＡＤ変換手段は、ＡＤ変換可能な変換可能電圧範囲を有し、上記基礎電圧部分設定手段は、上記検知電圧が上記変換可能電圧範囲に収まる大きさとなるように、上記基礎電圧部分の大きさを設定する液体状態検知センサである。
【０００９】
本発明の液体状態検知センサでは、デジタル値取得手段において、素子電圧あるいは定倍素子電圧そのものをＡＤ変換してデジタル値を得るのではなく、この定倍素子電圧を、基礎電圧部分と、この定倍素子電圧よりも小さい検知電圧部分とからなると考え、このうちの検知電圧部分を定数倍してなる検知電圧をＡＤ変換してデジタル検知電圧値を得る。
なお、定倍素子電圧全体に対応するデジタル値は、設定した基礎電圧部分に相当するデジタル値と、デジタル検知電圧値とから構成されることになる。
このように相対的に小さい検知電圧部分（検知電圧）をＡＤ変換することで、同じビット数のＡＤ変換器を用いたとしても、定倍素子電圧全体をＡＤ変換する場合よりも、精度の良いデジタル検知電圧、ひいては、デジタル素子電圧値を得ることができる。あるいは、ビット数の少ない安価なＡＤ変換器を用いて、同程度の精度を得ることができる。
【００１０】
なお、液体の状態に応じて特性が変化する素子としては、例えば、温度によって抵抗値が変化する特性を有する抵抗体で構成され、抵抗値から液温を検知し、あるいは、自身又は別途用意したヒータ素子を発熱させ、その前後での抵抗値の変化から、液体中の特性成分の濃度や液体の種別等を検知するものが挙げられる。
また、素子電圧の定数倍の大きさの定倍素子電圧としては、１倍（素子電圧そのもの）を含む、素子電圧の定数倍（例えば、素子電圧の１倍、２倍、１／２倍、等）の大きさの電圧が挙げられる。また、検知電圧としては、１倍（検知電圧部分そのもの）を含む、検知電圧部分の定数倍（例えば、検知電圧部分の１倍、２倍、１／２倍、等）の大きさの電圧が挙げられる。
また、基礎電圧部分としては、定倍素子電圧よりも小さくても大きくても良い。なお、基礎電圧部分が定倍素子電圧よりも大きい場合には、検知電圧部分を負として認識すれば良い。
また、基礎電圧部分設定手段で設定する基礎電圧部分は、固定であっても適宜のタイミングで変更しても良い。変更する場合、そのタイミングとしては、本通電手段による本通電およびデジタル素子電圧を取得するのに先立って、何らかの情報を基に、素子電圧の大きさを予測するなどして、基礎電圧部分の設定を行うと良い。例えば、本通電の直前に素子に先行通電を行い、素子に生じた先行素子電圧に基づいて、基礎電圧部分の設定を行う手法が挙げられる。また、繰り返しデジタル素子電圧値を取得する場合には、前回取得したデジタル素子電圧値を用いて、あるいはこれと前回用いた基礎電圧部分の値を用いて、新たな基礎電圧部分の設定を行う手法も挙げられる。
さらに、デジタル素子電圧値全体を得るには、デジタル検知電圧値のほかに、基礎電圧部分に相当するデジタル値（確認用デジタル基礎電圧値）を得ておく必要がある。具体的には、基礎電圧部分を設定するときに用いるデジタル値を用いる手法が挙げられる。また、別途、設定された基礎電圧部分をＡＤ変換して確認用デジタル基礎電圧値を得る手法が挙げられる。
【００１１】
さらに、上述の液体状態検知センサであって、前記本通電手段による前記素子への前記本通電によって前記デジタル素子電圧値を取得するに先立ち、上記素子に先行通電する先行通電手段を備え、前記基礎電圧部分設定手段は、上記先行通電手段による上記先行通電により上記素子に生じる先行素子電圧に基づいて、前記基礎電圧部分の大きさを設定する液体状態検知センサとすると良い。
【００１２】
本発明では、先行通電手段により先行通電し、素子に生じる先行素子電圧に基づいて基礎電圧部分の大きさを設定するので、適切な値を基礎電圧部分に設定することができる。従って、液体の液温や濃度が変化しても、予め検知電圧部分（検知電圧）の大きさを適切に設定することができ、精度の良いデジタル検知電圧値、ひいてはデジタル素子電圧値を適切に得ることができる。
【００１３】
なお、先行通電手段は、本通電手段と共通に用いても良いし、異なる回路等により実現しても良い。先行通電の後に液体の状態が変化することにより、結果として不適切な基礎電圧部分の設定となることを抑制するため、素子への先行通電は、本通電手段による本通電の直前に行うのが好ましく、先行通電手段による先行通電に引き続いて、本通電を行っても良い。
【００１４】
さらに、上述の液体状態検知センサであって、前記先行通電手段は、前記素子への先行通電時に、前記本通電手段による本通電時に流す電流よりも小さい電流を上記素子に流す液体状態検知センサとすると良い。
【００１５】
本発明の液体状態検知センサでは、先行通電手段により素子に流す電流を、本通電手段で流す電流より小さくしている。このため、先行通電によって素子に生じる発熱を、本通電時より小さくすることができる。従って、本通電では、先の先行通電で生じた素子の発熱による影響を抑制して、液体の濃度などの状態を適切に反映した、素子電圧をさらにはデジタル素子電圧値を得ることができる。
【００１６】
さらに、上述の液体状態検知センサであって、この液体状態検知センサは、繰り返し前記液体の前記状態を検知するものであり、前記先行通電手段は、前記本通電を行う毎に、これに先立って、前記素子に先行通電し、前記基礎電圧部分設定手段は、上記先行通電手段による先行通電毎に、上記素子に生じる前記先行素子電圧に基づいて、前記基礎電圧部分の大きさを設定する液体状態検知センサとすると良い。
【００１７】
本発明の液体状態検知センサでは、本通電を行う毎に、これに先立ち先行通電手段によって素子を先行通電する。そして、先行通電で生じる先行素子電圧に基づいて、基礎電圧部分の大きさを設定する。こうすることにより、各本通電前に、液体状態の変化に応じ、適切な大きさの基礎電圧部分を設定できるので、適切な大きさの検知電圧を得ることができ、この検知電圧から精度の良いデジタル検知電圧値を、さらには精度の良いデジタル素子電圧値を確実に得ることができる。
【００１８】
あるいは、前述の液体状態検知センサであって、この液体状態検知センサは、繰り返し前記液体の前記状態を検知するものであり、前記基礎電圧部分設定手段は、前回の検知で得た前記デジタル素子電圧値に基づいて、前記基礎電圧部分の大きさを設定する液体状態検知センサとすると良い。
【００１９】
本発明の液体状態検知センサでは、前回の状態検知の際に得たデジタル素子電圧値を基に、基礎電圧部分の大きさを設定する。従って、検知に先立って、先行通電を行う必要がなく、先行通電に伴う影響を生じることがない。その一方で、液体の状態変化に応じて、毎回基礎電圧部分の大きさを適切に設定できるので、精度の良いデジタル素子電圧値を確実に得ることができる。
【００２０】
さらに、上述の液体状態検知センサであって、前記素子は、温度によって抵抗値が変化する特性を有する抵抗体からなり、自身またはヒータ素子への通電により発生する熱によって、自身の抵抗値に変化を生じる抵抗素子である液体状態検知センサとすると良い。
【００２１】
本発明の液体状態検知センサでは、温度によって抵抗値が変化する特性を有する抵抗体からなる抵抗素子を用いて、自身の抵抗値を検知する。従って、このセンサによれば、液温のほか、自身あるいはヒータ素子の発熱を利用して、液体中の特定成分の濃度や液体の種別等を検知することができるから、これらの検知を、精度良くあるいは安価に行うこともできる。
なお、抵抗素子としては、別途に有するヒータ素子への通電によってこれを発熱させ、液体を通じて伝わる熱による抵抗値の変化を用いる、いわゆる傍熱型の素子が挙げられる。また、自身に通電して発生させた熱を周囲の液体に伝えて液体中の特定成分の濃度等の違いによる素子の抵抗値の違い等を用いる、いわゆる自己発熱型の素子も挙げられる。
【００２２】
さらに、上述の液体状態検知センサであって、前記検知電圧生成手段は、前記定倍素子電圧と前記基礎電圧部分との差分に対応する差分電圧を得る差動増幅器を含む液体状態検知センサとすると良い。
【００２３】
本発明の液体状態検知センサでは、検知電圧生成手段に差動増幅器を含むので、定倍素子電圧と基礎電圧部分との差分、つまり検知電圧部分に相当する差分電圧を、またこれに基づいて、検知電圧を、容易に得ることができる。
【００２４】
なお、差動増幅器としては、定倍素子電圧と基礎電圧部分との差分そのものを差分電圧として出力する場合（増幅率が１倍）のほか、差分の１倍以外の定数倍を差分電圧として出力する場合も含む。また、この差分電圧をそのまま検知電圧としても良いし、これを定数倍して検知電圧としても良い。
【００２５】
さらに、上述の液体状態検知センサであって、前記デジタル値取得手段は、前記基礎電圧部分設定手段で設定された前記基礎電圧部分を定数倍した基礎電圧を、ＡＤ変換して確認用デジタル基礎電圧値を生成する基礎電圧ＡＤ変換手段を含む液体状態検知センサとすると良い。
【００２６】
本発明の液体状態検知センサでは、基礎電圧をＡＤ変換して確認用デジタル基礎電圧値を生成するので、基礎電圧設定手段で設定した基礎電圧部分（基礎電圧）が、設定の通り正しい値となっているかどうかを、確認用デジタル基礎電圧値で確認することができる。
なお、これで得た確認用デジタル基礎電圧値とデジタル検知電圧値を併せたものを、デジタル素子電圧値とすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（実施形態１）
本発明の実施形態１を、図面を参照しつつ説明する。
図１に本実施形態１にかかる液体状態検知センサ１００を示す。また、図２に液体状態検知センサ１００に用いる液体状態センサ素子１５１を示す。さらに、図３には液体状態検知センサ１００の電気的な構成を示す。なお、液体状態検知センサ１００において（図１参照）、軸線ＡＸに沿う方向（レベル検知部１１０の長手方向）を軸線ＡＸ方向とし、そのうち、液体状態検知部１５０が設けられた側（図１中、下側）を先端側、取付部１２０が設けられた側（図１中、上側）を基端側とする。
【００２８】
こ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ＮＳの状態、具体的には、液温ＮＴ、尿素濃度ＮＣのほか、尿素水溶液ＮＳの液面レベルＮＬを検知するセンサである。そして、円筒状の外筒電極１１１およびこの内側に配置された円筒状の内筒電極１１３を有するレベル検知部１１０と、内筒電極１１３の先端側に設けられた液体状態検知部１５０と、液体状態検知センサ１００を尿素水タンクＴ（図３参照）に取り付けるための取付部１２０とを備える。
【００２９】
液体状態検知センサ１００の取付部１２０は、尿素水タンクＴ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する鍔部１２２を有する。この鍔部１２２の基端側（図１中、上方）には収容部１２３が設けられている。この収容部１２３には、尿素水溶液ＮＳの液温ＮＴ、尿素濃度ＮＣ、液面レベルＮＬを検知するための回路や、外部にある図示しないエンジン制御装置（以下、ＥＣＵとも言う）との電気信号の入出力を行うための入出力回路等を有する回路基板１３０等を収容している。
【００３０】
また、回路基板１３０および収容部１２３は、カバー１２５により覆われ保護されている。このカバー１２５は、鍔部１２２に固定されている。また、カバー１２５の側面には、コネクタ１３２が配設されており、コネクタ１３２と回路基板１３０とは、カバー１２５を貫通する配線ケーブル１３１によって電気的に接続されている。このコネクタ１３２を介して、回路基板１３０と外部のＥＣＵ（図示しない）とが接続されている。その一方、回路基板１３０は、２本のリード線１５７，１５７を内包するケーブル１５８を介して、液体状態センサ素子１５１と電気的に接続している。
【００３１】
また、レベル検知部１１０を構成する外筒電極１１１は、金属材料からなり、軸線ＡＸ方向に伸びる細長い円筒状をなす。そして、外筒電極１１１の先端部１１１ｓは、液体状態検知部１５０を包囲しつつ先端側（図１中、下方）に向けて延設され、その先端は開口している。一方、外筒電極１１１の基端部１１１ｋは、金属製の取付部１２０のうち、鍔部１２２から先端側に突出する電極支持部１２１の外周に係合した状態で溶接されている。また、レベル検知部１１０を構成する内筒電極１１３は、金属部材からなると共に、外周面が絶縁膜１１５にて覆われており、外筒電極１１１と同軸状に伸びる細長い円筒状をなしている。
【００３２】
液体状態検知部１５０は、尿素水溶液ＮＳの液温ＮＴと尿素濃度ＮＣの検知を行う液体状態センサ素子１５１と、この液体状態センサ素子１５１を支持すると共に、内筒電極１１３の先端部１１３ｓに装着される絶縁性のある樹脂製のホルダ１６１と、このホルダ１６１から先端側に突出する液体状態センサ素子１５１を覆って、これを保護するプロテクタ１６３とを有する。
【００３３】
このうち、液体状態センサ素子１５１は、図２に示すように、絶縁性セラミックからなる板状のセラミック基体１５２に、Ｐｔを主体とするヒータ配線１５６を形成し、これをもう１枚のセラミック基体１５３で挟んだ形態となっている。ヒータ配線１５６は、ジグザグ状のパターンをなし、自己の温度により抵抗値が変化する自己発熱型の温度検知部１５５と、これに接続する一対のリード部１５４とから構成されている。リード部１５４の基端近傍（図２中、上方）には、図示しないスルーホール導体が設けられ、リード線１５７にそれぞれ中継端子１５９を介して電気的に接続している（図１参照）。中継端子１５９は、絶縁性のある保護部材１６７により覆われて保護されている。
また、ホルダ１６１は、外形が概略二段円筒状をなし、小径となる先端側から、液体状態センサ素子１５１を突出させた状態に挿通し、接着剤１６５で、これを保持している（図１参照）。さらに、プロテクタ１６３は、金属製で有底円筒状をなし、ホルダ１６１の先端側の外周に嵌合されており、穿設されている図示しない流通孔により、プロテクタ１６３の内外で尿素水溶液ＮＳの交換が行えるようにされている。
【００３４】
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。
液体状態検知センサ１００は、温度検知部１５５を含む液体状態センサ素子１５１を備えた液体状態検知部１５０を、尿素水溶液ＮＳ中に浸漬して使用する。液体状態検知センサ１００の回路基板１３０には、マイクロコンピュータ１８０（以下、マイコン１８０とも言う）を搭載している。また回路基板１３０には、液体状態検知部１５０における液体状態センサ素子１５１（温度検知部１５５）に通電する通電回路部ＣＣ１、この液体状態センサ素子１５１（温度検知部１５５）に生じるセンサ電圧Ｖｔを取得するセンサ電圧取得回路部ＣＣ２、基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３、検知電圧生成回路部ＣＣ４、外部のＥＣＵとの通信を行う入出力回路部ＣＣ６、第１Ａ／Ｄコンバータ１９０、および第２Ａ／Ｄコンバータ２００が搭載されている。
【００３５】
このうち、マイコン１８０は、ＣＰＵ１８１、ＲＯＭ１８２、ＥＥＰ−ＲＯＭ１８３、およびＲＡＭ１８４から構成され、第１出力ポートＰ１、第２出力ポートＰ２、Ａ／Ｄ入力ポートＰ３、第１Ｄ／Ａ出力ポートＰ４、第１入力ポートＰ５、および、第２入力ポートＰ６を有する。そして、出力ポートＰ１，Ｐ２は通電回路部ＣＣ１と、Ａ／Ｄ入力ポートＰ３はセンサ電圧取得回路部ＣＣ２と、第１Ｄ／Ａ出力ポートＰ４は基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３と、第１入力ポートＰ５は第１Ａ／Ｄコンバータ１９０と、第２入力ポートＰ６は第２Ａ／Ｄコンバータ２００とそれぞれ接続している。
【００３６】
これらのうちまず、通電回路部ＣＣ１について、図４を参照して説明する。この通電回路部ＣＣ１は、抵抗体Ｒ１〜Ｒ１１，Ｒ３１〜Ｒ３４、コンデンサＣ１〜Ｃ３、トランジスタＱ１〜Ｑ３、電界効果トランジスタＱ４、および、オペアンプＩＣ１で構成されている。この通電回路部ＣＣ１は、第１出力ポートＰ１および第２出力ポートＰ２を通じて受けたマイコン１８０の指示信号によって、液体状態センサ素子１５１（温度検知部１５５）に定電流を通電する。
具体的には、マイコン１８０の第１出力ポートＰ１からの指示信号をハイレベルとすることで、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２をオンする。
一方、オペアンプＩＣ１、トランジスタＱ３、電界効果トランジスタＱ４、抵抗体Ｒ５〜Ｒ１１，Ｒ３１〜Ｒ３４、コンデンサＣ１〜Ｃ３は、マイコン１８０の第２出力ポートＰ２からの指示により、電界効果トランジスタＱ４を通じて、定電流（３００ｍＡ）を流す定電流回路を構成している。具体的には、抵抗体Ｒ９ａ，Ｒ９ｂによる抵抗分割で生じるノードＮ３の電圧と、電界効果トランジスタＱ４を通じて流れる電流Ｉ（Ｉ１，Ｉ２）によって、抵抗体Ｒ３１〜Ｒ３４の合成抵抗に生じる電圧とが等しくなるように、電界効果トランジスタＱ４を流れる電流Ｉの大きさが制御される。なお、この液体状態センサ素子１５１（温度検知部１５５）への通電を停止するには、マイコン１８０の第１出力ポートＰ１および第２出力ポートＰ２の少なくともいずれかの指示信号をローレベルとすればよい。
【００３７】
一方、センサ電圧取得回路部ＣＣ２は、抵抗体Ｒ１５〜Ｒ１８を含む差動アンプＩＣ２、抵抗体１９ａ，１９ｂ、コンデンサＣ４，Ｃ５、およびダイオードＤ１で構成されている。
このうち、抵抗体Ｒ１９ａ，Ｒ１９ｂ、コンデンサＣ５、ダイオードＤ１は、後述するアナログセンサ電圧Ｖａ１を、抵抗分割により適度な大きさの調整アナログセンサ電圧Ｖａ２に調整して、マイコン１８０のＡ／Ｄ入力ポートＰ３に入力する第１電圧調整回路部ＶＣ１を構成している。なお、コンデンサＣ５は電圧の高周波ノイズの吸収、ダイオードＤ１は過電圧に対するマイコン１８０（Ａ／Ｄ入力ポートＰ３）の保護を行う。
【００３８】
このセンサ電圧取得回路部ＣＣ２のうち差動アンプＩＣ２では、通電によって液体状態センサ素子１５１の温度検知部１５５に生じたセンサ電圧Ｖｔを差動入力し、これを定数倍したアナログセンサ電圧Ｖａ１を出力する。このアナログセンサ電圧Ｖａ１は、ノードＮ１を通じて検知電圧生成回路部ＣＣ４に出力される。そのほか、このアナログセンサ電圧Ｖａ１は、ノードＮ１を通じて第１電圧調整回路部ＶＣ１に供給され、所定（５Ｖ以下）の電圧範囲に収まるようにその大きさを調整される。具体的には、抵抗体Ｒ１９ａ，Ｒ１９ｂの抵抗値を、それぞれ４：１とし、抵抗体Ｒ１９ｂを接地することで、アナログセンサ電圧Ｖａ１を１／５倍に抵抗分割する。そして、５Ｖ以下の調整アナログ電圧Ｖａ２を、マイコン１８０のＡ／Ｄ入力ポートＰ３に向けて出力する。
【００３９】
なお、マイコン１８０では、Ａ／Ｄ入力ポートＰ３に入力された調整アナログ電圧Ｖａ２をＡＤ変換（１０ｂｉｔ）して、センサ電圧Ｖｔの概略の値であり、後述するデジタルセンサ電圧値Ｖｄ１より精度の低い、低精度デジタルセンサ電圧値Ｖｄ２を取得する。さらにマイコン１８０は、この低精度デジタルセンサ電圧値Ｖｄ２から、液体状態検知センサ１００のセンサ電圧Ｖｔを基礎電圧部分と検知電圧部分とに分けたときに、この基礎電圧部分に相当するデジタル電圧値であるデジタル基礎電圧値Ｖｄ３を設定する。このデジタル基礎電圧値Ｖｄ３を、マイコン１８０内でＤＡ変換して、第１Ｄ／Ａ出力ポートＰ４から基礎生成用電圧Ｖａ３として、後述する基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３に向けて出力する。なお、デジタル基礎電圧値Ｖｄ３としては、例えば、次述するアナログ基礎電圧Ｖａ４が、アナログセンサ電圧Ｖａ１よりも所定値（例えば０．１Ｖ）だけ小さくなる値に設定する。
【００４０】
次に基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３について説明する。この基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３は、抵抗体Ｒ２０〜Ｒ２２、コンデンサＣ６〜Ｃ８、および、オペアンブＩＣ３で構成された増幅回路である。この基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３には、マイコン１８０から、第１Ｄ／Ａ出力ポートＰ４を通じて基礎生成用電圧Ｖａ３が入力される。この基礎生成用電圧Ｖａ３は、基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３で増幅されて、アナログ基礎電圧Ｖａ４とされ、ノードＮ２を通して検知電圧生成回路部ＣＣ４に入力される。
【００４１】
この検知電圧生成回路部ＣＣ４は、複数の抵抗体Ｒ２４〜Ｒ２９を含む差動アンプＩＣ４、抵抗体Ｒ３０ａ，Ｒ３０ｂ、コンデンサＣ１０，Ｃ１１、および、ダイオードＤ３で構成されている。なおこのうち、抵抗体Ｒ３０ａ，Ｒ３０ｂ、コンデンサＣ１１、ダイオードＤ３は、後述するアナログ検知電圧Ｖａ６を、抵抗分割により適度の大きさの調整アナログ検知電圧Ｖａ７に調整して、第１Ａ／Ｄコンバータ１９０に入力する、第３電圧調整回路部ＶＣ３を構成している。
【００４２】
この検知電圧生成回路部ＣＣ４のうち、差動アンプＩＣ４には、上述したアナログセンサ電圧Ｖａ１と、アナログ基礎電圧Ｖａ４が差動入力されている。具体的には、抵抗体Ｒ２４，Ｒ２５の抵抗値を５０ｋΩ、抵抗体Ｒ２６〜Ｒ２９の抵抗値を４５０ｋΩとして、抵抗体Ｒ２５を経由してアナログセンサ電圧Ｖａ１を、差動アンプＩＣ４の非反転入力端子に、また、抵抗体Ｒ２４を経由してアナログ基礎電圧Ｖａ４を反転入力端子にそれぞれ入力する。これにより、差動アンプＩＣ４は、アナログセンサ電圧Ｖａ１とアナログ基礎電圧Ｖａ４との差を４．５倍に定数倍した、アナログ検知電圧Ｖａ６を出力する。さらに、このアナログ検知電圧Ｖａ６は、第３電圧調整回路部ＶＣ３により、第１Ａ／Ｄコンバータ１９０でＡＤ変換可能な０〜５Ｖの電圧範囲に収まるようにその大きさが調整される。具体的には、抵抗体Ｒ３０ａ，Ｒ３０ｂの抵抗値を、それぞれ１：４とし、抵抗体Ｒ３０ｂを接地することで、抵抗分割によりアナログ検知電圧Ｖａ６を４／５倍に定数倍する。この定数倍された調整アナログ検知電圧Ｖａ７を、第１Ａ／Ｄコンバータ１９０に出力する。
【００４３】
この第１Ａ／Ｄコンバータ１９０では、入力された調整アナログ検知電圧Ｖａ７を、デジタル検知電圧値Ｖｄ７にＡＤ変換し、第１入力ポートＰ５を通じて、マイコン１８０に入力する。この第１Ａ／Ｄコンバータ１９０の分解能は１２ｂｉｔである。
【００４４】
次いで、第２電圧調整回路部ＶＣ２について説明する。この第２電圧調整回路部ＶＣ２は、抵抗体Ｒ２３ａ，Ｒ２３ｂ、コンデンサＣ９、ダイオードＤ２で構成されている。この第２電圧調整回路部ＶＣ２は、ノードＮ２を通じて入力され、基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３から出力されたアナログ基礎電圧Ｖａ４について、第２Ａ／Ｄコンバータ２００でＡＤ変換可能な０〜５Ｖの電圧範囲に収まるように、その大きさを調整する。具体的には、抵抗体Ｒ２３ａ，Ｒ２３ｂの抵抗値の比を、それぞれ３：２とし、抵抗体Ｒ２３ｂを接地することで、アナログ基礎電圧Ｖａ４を２／５倍に小さく調整して調整基礎電圧Ｖａ５を生成し、第２Ａ／Ｄコンバータ２００に向けて出力する。
【００４５】
第２Ａ／Ｄコンバータ２００（１２ｂｉｔ）では、この調整基礎電圧Ｖａ５をＡＤ変換して、確認用デジタル基礎電圧値Ｖｄ５を得、これを第２入力ポートＰ６を通じてマイコン１８０に出力する。これにより、マイコン１８０は、上述の基礎電圧設定回路部ＣＣ３を用いて設定したアナログ基礎電圧Ｖａ４が、設定の通り正しい値となっているかどうかを、マイコン１８０自身が持つデジタル基礎電圧値Ｖｄ３と調整基礎電圧Ｖａ５とを照らし合わせて、確認することができる。
【００４６】
このマイコン１８０に入力されたデジタル検知電圧値Ｖｄ７と、マイコン１８０内で設定したデジタル基礎電圧値Ｖｄ３とで、デジタルセンサ電圧値Ｖｄ１が構成されると考えることができ、これが温度検知部１５５のセンサ電圧Ｖｔのデジタル値に対応する。
さらに、マイコン１８０と接続している入出力回路部ＣＣ６（図３参照）は、液体状態検知センサ１００と外部のＥＣＵとの間で信号の入出力を行う。
【００４７】
次いで、本実施形態１の液体状態検知センサ１００を用いた、尿素水溶液ＮＳの液温ＮＴおよび尿素濃度ＮＣの測定手順について、図５のフローチャート、および図６の通電電流および電圧の経時変化を示す説明図を参照しつつ説明する。
【００４８】
まず、ステップＳ１で、液体状態検知センサ１００における液体状態センサ素子１５１の温度検知部１５５に先行通電を開始する。具体的には、マイコン１８０からの信号により通電回路部ＣＣ１を通じて先行通電を開始し、この温度検知部１５５に３００ｍＡの定電流Ｉ１を流す。
ステップＳ２では、先行通電を開始してから１０ｍｓ経過したか否かを判定する。ここで、ＮＯ、即ち通電開始から１０ｍｓ経過していない場合、ステップＳ２を繰り返し、通電開始から１０ｍｓ経過するのを待つ。一方、ＹＥＳ、即ち通電開始から１０ｍｓ経過した場合には、ステップＳ３に進む。
ステップＳ３において、マイコン１８０は、先行通電中の温度検知部１５５のセンサ電圧Ｖｔａおよびセンサ電圧取得回路部ＣＣ２で定数倍したアナログセンサ電圧Ｖａ１ａを基に、低精度デジタルセンサ電圧値Ｖｄ２ａを取得する。そして、ステップＳ４で先行通電を停止する。
なお、この低精度デジタルセンサ電圧値Ｖｄ２ａを用いて、液体状態センサ素子１５１（温度検知部１５５）の抵抗値から、尿素水溶液ＮＳの液温ＮＴの概略値を得ても良い。短時間（１０ｍｓ）だけ先行通電した状態での温度検知部１５５の温度は、尿素水溶液ＮＳの液温ＮＴとほぼ同じと考えられるからである。
【００４９】
その後、ステップＳ５として、マイコン１８０内で、取得した低精度デジタルセンサ電圧値Ｖｄ２ａから、デジタル基礎電圧値Ｖｄ３ａを設定する。このデジタル基礎電圧値Ｖｄ３ａは、後述するデジタルセンサ電圧値Ｖｄ１ｂ，Ｖｄ１ｃの基礎電圧部分としてマイコン１８０内に記憶され更新まで維持される。
次いでマイコン１８０では、設定したデジタル基礎電圧値Ｖｄ３ａをＤＡ変換し、第１Ｄ／Ａ出力ポートＰ４を通じて、基礎生成用電圧Ｖａ３ａを基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３に出力する。この基礎生成用電圧Ｖａ３ａは、定数倍に基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３で増幅され、アナログ基礎電圧Ｖａ４ａとされる。かくして、基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３から、このアナログ基礎電圧Ｖａ４ａが、ノードＮ２を経由して検知電圧生成回路部ＣＣ４および第２電圧調整回路部ＶＣ２に出力される（ステップＳ６）。アナログ基礎電圧Ｖａ４ａは、アナログ信号の基礎電圧部分として、検知電圧生成回路部ＣＣ４内の差動アンプＩＣ４のうち、反転入力端子に入力される。なお、図６に示すように、このアナログ基礎電圧Ｖａ４ａは、デジタル基礎電圧値Ｖｄ３ａが更新されるまで、同じ大きさに維持される。
【００５０】
第２電圧調整回路部ＶＣ２に入力されたアナログ基礎電圧Ｖａ４ａは、そこで調整基礎電圧Ｖａ５に調整され、第２Ａ／Ｄコンバータ２００に入力される。この調整基礎電圧Ｖａ５は、第２Ａ／Ｄコンバータ２００（１２ｂｉｔ）でＤＡ変換されて、確認用デジタル基礎電圧値Ｖｄ５とされ、第２入力ポートＰ６を通じてマイコン１８０に入力される（ステップＳ７）。
【００５１】
次いで、ステップＳ８では、先行通電の通電開始から１ｓ経過したか否かを判定する。ここで、ＮＯ、即ち先行通電の通電開始から１ｓ経過していない場合、ステップＳ８を繰り返し、先行通電の通電開始から１ｓ経過するまで待つ。先行通電による温度検知部１５５の昇温の影響を避けるため、先行通電と時間をあけて温度検知部１５５を本来の温度に戻してから、本通電を行うためである。
【００５２】
一方、ステップＳ８でＹＥＳ、即ち先行通電の通電開始から１ｓ経過したら、通電回路部ＣＣ１を通じて、温度検知部１５５に３００ｍＡの電流Ｉ１を流して、本通電を開始する（ステップＳ９）。
本通電を開始すると、各時点での温度検知部１５５のセンサ電圧Ｖｔに基づき、アナログセンサ電圧Ｖａ１が生成される。さらに、このアナログセンサ電圧Ｖａ１とアナログ基礎電圧Ｖａ４（Ｖａ４ａ）とから、差動アンプＩＣ４によりアナログ検知電圧Ｖａ６が生成される。さらに、第３電圧調整回路部ＶＣ３により調整アナログ検知電圧Ｖａ７が、また、第１Ａ／Ｄコンバータ１９０によりデジタル検知電圧値Ｖｄ７が、生成される。但し、図６（ｂ）に示すように、本通電の開始直後は、センサ電圧Ｖｔの大きさが安定しない。
【００５３】
そこでステップＳ１０では、本通電の通電開始から１０ｍｓ経過したか否かを判定する。ここで、ＮＯ、即ち本通電の通電開始から１０ｍｓ経過していない場合、ステップＳ９を繰り返し、通電開始から１０ｍｓ経過するまで待つ。一方、ＹＥＳ、即ち通電開始から１０ｍｓ経過したら、ステップＳ１１に進む。
【００５４】
このステップＳ１１では、本通電中の温度検知部１５５のセンサ電圧Ｖｔｂ（これを定数倍したアナログセンサ電圧Ｖａ１ｂ）、および、上述のアナログ基礎電圧Ｖａ４ａに基づき、検知電圧生成回路部ＣＣ４における差動アンプＩＣ４により、アナログ検知電圧Ｖａ６ｂを得る。さらに、このアナログ検知電圧Ｖａ６ｂに基づき、第３電圧調整回路部ＶＣ３および第１Ａ／Ｄコンバータ１９０を通じて、高精度のデジタル検知電圧値Ｖｄ７ｂを得て、これをマイコン１８０で取得する。かくしてマイコン１８０は、このデジタル検知電圧値Ｖｄ７ｂと、記憶していたデジタル基礎電圧値Ｖｄ３ａあるいは確認用デジタル基礎電圧値Ｖｄ５とを併せて、高精度のデジタルセンサ電圧値Ｖｄ１ｂを取得する。
【００５５】
さらに、マイコン１８０では、このデジタルセンサ電圧値Ｖｄ１ｂおよび電流Ｉ１から温度検知部１５５の抵抗値Ｒｔを求め、さらに、温度検知部１５５の抵抗温度係数（抵抗値Ｒｔと温度の関係）から、尿素水溶液ＮＳの液温ＮＴを算出する（ステップＳ１２）。本通電の開始から短時間（１０ｍｓ）が経過しただけの状態での温度検知部１５５の温度は、尿素水溶液ＮＳの液温ＮＴとほぼ同じと考えられるからである。
【００５６】
次いでステップＳ１３では、本通電の開始から７００ｍｓ経過したか否かを判定する。ここで、ＮＯ、即ち通電開始から７００ｍｓ経過していない場合、ステップＳ１２を繰り返して、通電開始から７００ｍｓ経過するのを待つ。一方、ＹＥＳ、即ち通電開始から７００ｍｓ経過した場合には、ステップＳ１４に進む。
【００５７】
ステップＳ１４において、マイコン１８０は、ステップＳ１１と同様にして、本通電中の温度検知部１５５のセンサ電圧Ｖｔｃ（これを定数倍したアナログセンサ電圧Ｖａ１ｃ）およびアナログ基礎電圧Ｖａ４ａに基づき、デジタルセンサ電圧値Ｖｄ１ｃを取得する。その後、本通電を停止する（ステップＳ１５）。マイコン１８０では、ステップＳ１６において、このデジタルセンサ電圧値Ｖｄ１ｃを基に、尿素水溶液ＮＳの濃度ＮＣを算出する。具体的には、マイコン１８０で、このデジタルセンサ電圧値Ｖｄ１ｃを用いて、本通電開始から７００ｍｓ後の時点での温度検知部１５５の温度を算出する。これと、ステップＳ１２で算出した尿素水溶液ＮＳの液温ＮＴとを用いて、尿素水溶液ＮＳの濃度ＮＣを算出する。尿素水溶液ＮＳは、濃度ＮＣに応じて比熱が変化するので、本通電により温度検知部１５５で発熱させた場合、尿素水溶液ＮＳの濃度ＮＣの違いにより、発熱後の温度検知部１５５の温度が異なるものとなることを利用する。
【００５８】
さらに、ステップＳ１７では、デジタルセンサ電圧値Ｖｄ１ｂから、デジタル基礎電圧値Ｖｄ３ｃを設定し直し、更新する。これに伴いアナログ基礎電圧Ｖａ４も更新され、アナログ基礎電圧Ｖａ４ａとされる（図６（ｂ）参照）。このデジタル基礎電圧値Ｖｄ３ｃの大きさとしては、基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３により得られるアナログ基礎電圧Ｖａ４ｃが、アナログセンサ電圧Ｖａ１ｂよりも０．２Ｖ小さくなる値に、つまり、差動アンプＩＣ４に入力されるアナログセンサ電圧Ｖａ１とアナログ基礎電圧Ｖａ４との差が０．２Ｖ付近の値になるような値とする。なお、デジタルセンサ電圧値Ｖｄ１ｂに代えて、デジタルセンサ電圧値Ｖｄ１ｃを用いて、デジタル基礎電圧値Ｖｄ３ｃを設定しても良い。
【００５９】
これにより、マイコン１８０は、設定したデジタル基礎電圧値Ｖｄ３ｃをＤＡ変換して、第１Ｄ／Ａ出力ポートＰ４を通じて、基礎生成用電圧Ｖａ３ａを基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３に向けて出力する。この基礎生成用電圧Ｖａ３ｃを、基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３内で増幅して、アナログ基礎電圧Ｖａ４ｃを生成する。このアナログ基礎電圧Ｖａ４ｃは、アナログ信号の基礎電圧部分として、ノードＮ２を経由して、検知電圧生成回路部ＣＣ４内の差動アンプＩＣ４に入力される（ステップＳ１８）。
その後、ステップＳ１９では、本通電の開始から６０ｓ経過したか否かを判定する。ここで、ＮＯ、即ち本通電開始から６０ｓ経過していない場合、ステップＳ１９を繰り返して、通電開始から６０ｓ経過するのを待つ。一方、ＹＥＳ、即ち開始から６０ｓ経過している場合には、ステップＳ９に戻り、再度、温度検知部１５５に本通電を行い、上述したステップＳ９〜Ｓ１９を繰り返す。
【００６０】
このようにして、本実施形態１にかかる液体状態検知センサ１００では、センサ電圧Ｖｔを定数倍したアナログセンサ電圧Ｖａ１（Ｖａ１ｂ，Ｖａ１ｃ）を、アナログ基礎電圧Ｖａ４（Ｖａ４ａ）と、アナログセンサ電圧Ｖａ１（Ｖａ１ｂ，Ｖａ１ｃ）よりも小さいアナログ検知電圧Ｖａ６（Ｖａ６ｂ，Ｖａ６ｃ）とからなると考え、このうちのアナログ検知電圧Ｖａ６（Ｖａ６ｂ，Ｖａ６ｃ）を定数倍した調整アナログ検知電圧Ｖａ７（Ｖａ７ｂ，Ｖａ７ｃ）をＡＤ変換してデジタル検知電圧値Ｖｄ７（Ｖｄ７ｂ，Ｖｄ７ｃ）を得る。
【００６１】
なお、センサ電圧Ｖｔおよびアナログセンサ電圧Ｖａ１（Ｖａ１ｂ，Ｖａ１ｃ）全体に対応するデジタル値は、設定したアナログ基礎電圧Ｖａ４に相当するデジタル値（デジタル基礎電圧値Ｖｄ３（Ｖｄ３ａ）あるいは確認用デジタル基礎電圧値Ｖｄ５）と、デジタル検知電圧値Ｖｄ７（Ｖｄ７ｂ，Ｖｄ７ｃ）とを合わせた、デジタルセンサ電圧値Ｖｄ１（Ｖｄ１ｂ，Ｖｄ１ｃ）である。
このように相対的に小さいアナログ検知電圧Ｖａ６（Ｖａ６ｂ，Ｖａ６ｃ）（調整アナログ検知電圧Ｖａ７ｂ，Ｖａ７ｃ）をＡＤ変換することで、同じビット数のＡＤ変換器を用いたとしても、アナログセンサ電圧Ｖａ１（Ｖａ１ｂ，Ｖａ１ｃ）全体をＡＤ変換する場合よりも、精度の高いデジタル検知電圧値Ｖｄ７（Ｖｄ７ｂ，Ｖｄ７ｃ）を、ひいては、高精度のデジタルセンサ電圧値Ｖｄ１（Ｖｄ１ｂ，Ｖｄ１ｃ）を得ることができる。あるいは、ビット数の少ない安価なＡＤ変換器を用いて、同程度の精度のデジタルセンサ電圧値Ｖｄ１（Ｖｄ１ｂ，Ｖｄ１ｃ）を得ることができる。
【００６２】
また、本実施形態１では、ステップＳ１〜Ｓ６において先行通電し、液体状態センサ素子１５１（温度検知部１５５）に生じるセンサ電圧Ｖｔａに基づいて適当なデジタル基礎電圧値Ｖｄ３ａを設定できるので、適切な大きさのアナログ基礎電圧Ｖａ４ａを得ることができる。従って、測定スタート直後の第１回目の本通電から、適当な大きさのアナログ検知電圧Ｖａ６（調整アナログ検知電圧Ｖａ７）を得ることができ、高精度のデジタル検知電圧値Ｖｄ７、ひいては高精度なデジタルセンサ電圧値Ｖｄ１を得ることができる。
【００６３】
また、本実施形態１にかかる液体状態検知センサ１００では、２回目の本通電以降は、前回の検知で得たセンサ電圧値Ｖｔを基に、アナログ基礎電圧Ｖａ４の大きさを設定する。従って、検知に先立って、ステップＳ１〜Ｓ４における先行通電を行う必要がなく、先行通電に伴う影響を生じることがない。その一方で、尿素水溶液ＮＳの状態変化に応じて、本通電に先立って毎回デジタル基礎電圧値Ｖｄ３の値、従ってアナログ基礎電圧Ｖａ４の大きさを適切に設定できるので、精度の良いデジタルセンサ電圧値Ｖｄ１を確実に得ることができる。
また、この液体状態検知センサ１００では、温度によって自身の抵抗値が変化する特性を有する温度検知部１５５を用いて尿素水溶液ＮＳの熱伝導性を検知する。従って、この液体状態検知センサ１００によれば、精度良く、あるいは安価に尿素水溶液ＮＳの熱伝導性を検知することができる。本実施形態１では検知した尿素水溶液ＮＳの熱伝導性に基づいて、尿素水溶液ＮＳの濃度ＮＣを検知している。従って、この尿素水溶液ＮＳの濃度ＮＴの検知を、精度良くあるいは安価に行うこともできる。
【００６４】
また、本実施形態１にかかる液体状態検知センサ１００では、検知電圧生成回路部ＣＣ４に差動アンプＩＣ４を含むので、アナログセンサ電圧Ｖａ１と基礎電圧部分アナログ基礎電圧Ｖａ４との差分、つまりアナログ検知電圧Ｖａ６に相当する差分電圧を、またこれに基づいて、調整アナログ検知電圧Ｖａ７を容易に得ることができる。
【００６５】
なお、調整基礎電圧Ｖａ５をＡＤ変換して確認用デジタル基礎電圧値Ｖｄ５を生成するので、基礎電圧設定回路部ＣＣ３で設定したアナログ基礎電圧Ｖａ４（調整基礎電圧Ｖａ５）が、設定の通り正しい値となっているかどうかを、予め設定した確認用デジタル基礎電圧値と比較して確認することができる。この結果、アナログ基礎電圧Ｖａ４が正しい値であると確認できた場合には、これを引き続き用いて検知を行う。
また、これで得た確認用デジタル基礎電圧値Ｖｄ５とデジタル検知電圧値Ｖｄ７を併せて、デジタルセンサ電圧値Ｖｄ１を得ることもできる。
【００６６】
なお、本実施形態１において、マイコン１８０および通電回路部ＣＣ１は本通電手段，先行通電手段に、マイコン１８０および基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３は基礎電圧部分設定手段に、マイコン１８０および検知電圧生成回路部ＣＣ４は検知電圧生成手段に、第１Ａ／Ｄコンバータ１９０は検知電圧ＡＤ変換手段に、第２Ａ／Ｄコンバータ２００は基礎電圧ＡＤ変換手段にそれぞれ対応する。また、マイコン１８０，センサ電圧取得回路部ＣＣ２，基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３，検知電圧生成回路部ＣＣ４，第１Ａ／Ｄコンバータ１９０はデジタル値取得手段に、差動アンプＩＣ４は差動増幅器にそれぞれ対応する。
さらに、アナログセンサ電圧Ｖａ１は定倍素子電圧に、アナログ基礎電圧Ｖａ４は基礎電圧部分に、調整基礎電圧Ｖａ５は基礎電圧に、アナログ検知電圧Ｖａ６は検知電圧部分に、調整アナログ検知電圧Ｖａ７は検知電圧に、デジタルセンサ電圧値Ｖｄ１はデジタル素子電圧値に、それぞれ対応する。
【００６７】
（変形形態１）
次に、本発明の変形形態１について、図５，７を参照しつつ説明する。
本変形形態１の液体状態検知センサ１００Ａは実施形態１の液体状態検知センサ１００とは、その制御手順が、本通電を行う毎に、先行通電を行う点でのみ異なり、それ以外は同様である。
そこで、異なる点を中心として説明すると共に、同様の部分の説明は省略または簡略化するが、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同じ内容のものには同番号を付して説明する。
【００６８】
本変形形態１の液体状態検知センサ１００Ａは、尿素水溶液ＮＳの液温ＮＴおよび尿素濃度ＮＣの測定を行う。以下に、このときの液体状態検知センサ１００Ａの制御について、図５のフローチャート、および図７の通電電流および電圧の経時変化を示す説明図を参照しつつ説明する。
【００６９】
ステップＳ１〜Ｓ１５までは、実施形態１と同様であるので、説明を省略する。
本変形形態１の液体状態検知センサ１００Ａは、上述のように、本通電を行う毎に先行通電を行う。即ち、この液体状態検知センサ１００Ａは、ステップＳ１５における本通電停止の後、破線で示すように、直接ステップＳ１９へ進む。ステップＳ１９では、実施形態１と同様、本通電の開始から６０ｓ経過したか否かを判定し、ＹＥＳ、即ち本通電の通電開始から６０ｓ経過している場合には、実施形態１と異なり、図５において破線で示すように、ステップＳ１に戻る。従って再度、温度検知部１５５に先行通電を行ってから本通電を行い、これ（ステップＳ１〜Ｓ１５およびステップＳ１９）を繰り返す。
【００７０】
本変形形態の液体状態検知センサ１００Ａでは、実施形態１における作用効果に加えて、ステップＳ９〜Ｓ１５の本通電を行う毎に、これに先立ちステップＳ１〜Ｓ４による先行通電を行う（図７参照）。そして、この先行通電で生じるセンサ電圧Ｖｔａ（これを定数倍したアナログセンサ電圧Ｖａ１ａ）に基づいて、デジタル基礎電圧値Ｖｄ３ａを設定し、これに対応する大きさのアナログ基礎電圧Ｖａ４ａを生成する。こうすることにより、各本通電前には、尿素水溶液ＮＳの状態変化に応じ、毎回、適切な大きさのアナログ基礎電圧Ｖａ４ａを用いて、適切な大きさのアナログ検知電圧Ｖａ６ｂ，Ｖａ６ｃ（調整アナログ検知電圧Ｖａ７ｂ，Ｖａ７ｃ）を得ることができるので、このアナログ検知電圧Ｖａ６ｂ，Ｖａ６ｃから、高精度のデジタル検知電圧値Ｖｄ７ｂ，Ｖｄ７ｃを、さらにはデジタルセンサ電圧値Ｖｄ１ｂ，Ｖｄ１ｃを確実に得ることができる。
【００７１】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について、図８，９を参照しつつ説明する。
本実施形態２の液体状態検知センサ１００Ｂは、実施形態１の液体状態検知センサ１００とは、その制御手順が、先行通電の後に、時間を空けずに引き続き本通電を行う点で異なり、それ以外は同様である。
そこで、異なる点を中心として説明すると共に、同様の部分の説明は省略または簡略化するが、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同じ内容のものには同番号を付して説明する。
【００７２】
本実施形態２の液体状態検知センサ１００Ｂは、尿素水溶液ＮＳの液温ＮＴおよび尿素濃度ＮＣの測定を行う。以下に、このときの液体状態検知センサ１００Ｂの制御について、図８のフローチャート、および図９の通電電流および電圧の経時変化を示す説明図を参照しつつ説明する。
【００７３】
まず、ステップＳ２１で、温度検知部１５５の通電（先行通電）を開始する。具体的には、マイコン１８０の指示により通電回路部ＣＣ１を通じて、この温度検知部１５５に３００ｍＡの電流Ｉ１を流す。
ところで、この通電が、液体状態検知センサ１００Ｂの駆動開始から、初回の通電である場合、アナログセンサ電圧Ｖａ１のうち、基礎電圧部分となるアナログ基礎電圧Ｖａ４を設定する必要がある。そこで、ステップＳ２２では、この通電が初回通電であるか否かを判定する。ここで、ＮＯ、即ち初回通電でない場合、後述するようにしてアナログ基礎電圧Ｖａ４は既に設定されているので、ステップＳ２８に進む。一方、ＹＥＳ、即ち初回通電である場合には、ステップＳ２３に進み、アナログ基礎電圧Ｖａ４を設定する。
【００７４】
ステップＳ２３で、通電開始から１０ｍｓ経過したか否かを判定する。ここで、ＮＯ、即ち通電開始から１０ｍｓ経過していない場合、ステップＳ２３を繰り返して、通電開始から１０ｍｓ経過するのを待つ。一方、ＹＥＳ、即ち開始から１０ｍｓ経過した場合には、ステップＳ２４に進む。
ステップＳ２４において、マイコン１８０は、通電中の温度検知部１５５のセンサ電圧Ｖｔａ（アナログセンサ電圧Ｖａ１ａ）を基に、第１電圧調整回路部ＶＣ１を介して、センサ電圧取得回路部ＣＣ２により、低精度デジタルセンサ電圧値Ｖｄ２ａを取得する。その後、ステップＳ２５では、取得した低精度デジタルセンサ電圧値Ｖｄ２ａから、デジタル基礎電圧値Ｖｄ３ａを設定する。このデジタル基礎電圧値Ｖｄ３ａは、デジタルセンサ電圧Ｖｄ１のうち、基礎電圧部分としてマイコン１８０内に記憶される。
【００７５】
マイコン１８０は、設定したデジタル基礎電圧値Ｖｄ３ａをＡＤ変換し、第１Ｄ／Ａ出力ポートＰ４を通じて基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３に基礎生成用電圧Ｖａ３ａを出力する。この基礎生成用電圧Ｖａ３ａは、定数倍に基礎電圧部分設定回路部ＣＣ３で増幅され、アナログ基礎電圧Ｖａ４ａとされ、ノードＮ２を経由して、検知電圧生成回路部ＣＣ４および第２電圧調整回路部ＶＣ２に向けて出力される（ステップＳ２６）。
【００７６】
出力されたアナログ基礎電圧Ｖａ４ａは、アナログ信号の基礎電圧部分として、検知電圧生成回路部ＣＣ４内の差動アンプＩＣ４に入力される。
また、アナログ基礎電圧Ｖａ４ａは、第２電圧調整回路部ＶＣ２で調整基礎電圧Ｖａ５とされ、第２Ａ／Ｄコンバータ２００でＤＡ変換されて、確認用デジタル基礎電圧値Ｖｄ５とされて、マイコン１８０に入力される（ステップＳ２７）。
【００７７】
次に、ステップＳ２８では、通電開始から２０ｍｓ経過したか否かを判定する。ここで、ＮＯ、即ち通電開始から２０ｍｓ経過していない場合、ステップＳ２８を繰り返して、通電開始から２０ｍｓ経過するのを待つ。一方、ＹＥＳ、即ち開始から２０ｍｓ経過した場合には、ステップＳ１１に進む。
以降は、実施形態１のステップＳ１１〜Ｓ１９で示す本通電（図５参照）と同様に通電（本通電）を行う。つまり、本実施形態２におけるステップＳ２１〜Ｓ２８の後、時間を空けずに通電（本通電）を行う（図９参照）。なお、ステップＳ１１〜Ｓ１９については実施形態１と同様であるので、説明を省略する。但し、ステップＳ１９でＹＥＳの場合、ステップＳ２１に戻る。
【００７８】
本実施形態２にかかる液体状態検知センサ１００Ｂでは、実施形態１における作用効果に加え、先行通電を本通電の直前に、しかも連続して行うので、先行通電の後、本通電までに起きる尿素水溶液ＮＴの状態変化による影響を排除して、デジタル基礎電圧値Ｖｄ３ａを設定する。このため、これに対応する大きさのアナログ基礎電圧Ｖａ４ａを適切に生成することができる。従って、このアナログ基礎電圧Ｖａ４ａに基づき、高精度のデジタル検知電圧値Ｖｄ７およびデジタルセンサ電圧値Ｖｄ１を確実に得ることができる。
【００７９】
（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３について、図４，図１０，図１１を参照しつつ説明する。
本実施形態３の液体状態検知センサ１００Ｃは、実施形態１における先行通電および本通電とも大きさが一定（３００ｍＡ）の電流Ｉ１を流したのに対し、初回通電時にのみ、小さな電流Ｉ２（５０ｍＡ）を流す点、および、この先行通電の後、時間を空けず、相対的に大きな電流Ｉ１（３００ｍＡ）を流す本通電を行う点で異なり、それ以外は同様である。
そこで、異なる点を中心として説明すると共に、同様の部分の説明は省略または簡略化するが、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同じ内容のものには同番号を付して説明する。
【００８０】
本実施形態３の液体状態検知センサ１００Ｃは、実施形態１等で用いたのとほぼ同様の回路構成の通電回路部ＣＣ１’，マイコン１８０を有する。但し、図４において一点鎖線で示すように、通電回路部ＣＣ１における抵抗体Ｒ９ａ，Ｒ９ｂに代えて、マイコン１８０の第２Ｄ／Ａ出力ポートＰ７とノードＮ３とが直接接続している。このため、第２Ｄ／Ａ出力ポートＰ７の電圧によって、電界効果トランジスタＱ４を通じて、温度検知部１５５に流す電流の大きさを変化させることができる。以下に、このときの液体状態検知センサ１００Ｃの制御について、図１０のフローチャート、および図１１の通電電流および電圧の経時変化を示す説明図を参照しつつ説明する。
【００８１】
ステップＳ４１で、温度検知部１５５の通電（先行通電）を開始する。ただしこのとき、この温度検知部１５５には、相対的に小さな電流Ｉ２（５０ｍＡ）を流す。
次いでステップＳ４２では、この通電が初回通電であるか否かを判定する。ここで、ＮＯ、即ち初回通電でない場合、ステップＳ４３に進む。一方、ＹＥＳ、即ち初回通電である場合には、ステップＳ２に進む。
ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ５〜Ｓ７は、実施形態１におけるステップＳ２，Ｓ３，Ｓ５〜Ｓ７と同様であるので説明を省略する（図５参照）。
【００８２】
一方ステップＳ４３では、直ちに温度検知部１５５に流す電流Ｉの大きさを変更する。具体的には、温度検知部１５５に流す電流の大きさを電流Ｉ２（５０ｍＡ）から、実施形態１と同じ電流Ｉ１（３００ｍＡ）に変更し、本実施形態３における本通電を行う（図１１（ａ）参照）。
ステップＳ４４では、電流Ｉ１に通電電流を変更してから１０ｍｓ経過したか否かを判定する。ここで、ＮＯ、即ち通電電流を変更してから１０ｍｓ経過していない場合、ステップＳ４４を繰り返す。一方、ＹＥＳ、即ち変更から１０ｍｓ経過している場合には、ステップＳ１１に進む。
なお、本実施形態３のステップＳ１１〜Ｓ４６は、初回通電の場合には上述の先行通電（ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ５〜Ｓ７）に引き続いて行われる本通電である。この本通電については、ステップＳ４５，Ｓ４６においてステップＳ４３の通電電流の変更から７００ｍｓおよび６０ｓを起算する点が異なるのみで、その他は実施形態１のステップＳ１１〜Ｓ１９で示す本通電と同様であるので（図５参照）、説明を省略する。
【００８３】
本実施形態３にかかる液体状態検知センサ１００Ｃでは、実施形態１と同様の作用効果が得られるのに加えて、先行通電（ステップＳ４１〜Ｓ７）において温度検知部１５５に流す電流Ｉ２を、本通電で流す電流Ｉ１より小さくしている。このため、先行通電時に温度検知部１５５で生じる発熱を、本通電時より小さくすることができる。これにより、先行通電時における、温度検知部１５５の発熱によって生じる影響を抑制して、尿素水溶液ＮＳの濃度ＮＣなどの状態を適切に反映した、センサ電圧Ｖｔａ，Ｖｔｂ，Ｖｔｃ、さらには、デジタルセンサ電圧値Ｖｄ１ｂ，Ｖｄ１ｃを得ることができる。なお、ステップＳ４６でＹＥＳの場合、ステップＳ２に戻るが、ステップＳ４６の処理を一度経れば、ステップＳ２では、初回通電でないと判断されることになる。
【００８４】
以上において、本発明を実施形態１〜３および変形形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、上述の実施形態等では、尿素水溶液において、液体状態検知センサを用いてその状態の検知を行ったが、尿素水溶液に限らず、他の液体あるいは水溶液に用いても良い。また、検知電圧ＡＤ変換手段として第１Ａ／Ｄコンバータ１９０に１２ｂｉｔのものを用いたが、これよりも分解能の良いＡ／Ｄコンバータを用いるのは言うまでもなく、デジタル電圧信号に変換するアナログ電圧信号の範囲に応じて、適宜分解能を選択しても良い。さらに、実施形態２，３では、先行通電を初回通電時にのみ行ったが、変形形態で示したのと同様、各本通電の直前に先行通電を行っても良い。また、実施形態等では、先行通電手段と本通電手段とを同じ通電回路部ＣＣ１，ＣＣ１’としたものを示したが、本通電手段とは別の先行通電手段を用いて、先行通電を行っても良い。また、上述の実施形態等では、いわゆる自己発熱型の温度検知部１５５を有する液体状態センサ素子１５１を用いた例を示したが、いわゆる傍熱型の検知素子における抵抗値等の変化から、同様にして特性の変化を検知しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】実施形態１〜３および変形形態にかかる液体状態検知センサの部分破断縦断面図である。
【図２】実施形態１〜３および変形形態にかかる液体状態検知センサの液体状態センサ素子を示す説明図である。
【図３】実施形態１〜３および変形形態にかかる液体状態検知センサの電気的な構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態１〜３および変形形態にかかる液体状態検知センサのうち、各回路部の構成を示す回路図である。
【図５】実施形態１および変形形態にかかる液体状態検知センサの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】実施形態１にかかる液体状態検知センサの、（ａ）通電電流および（ｂ）電圧の経時変化を示す、説明図である。
【図７】変形形態にかかる液体状態検知センサの、（ａ）通電電流および（ｂ）電圧の経時変化を示す、説明図である。
【図８】実施形態２にかかる液体状態検知センサにおけるフローチャートである。
【図９】変形形態２にかかる液体状態検知センサの、（ａ）通電電流および（ｂ）電圧の経時変化を示す、説明図である。
【図１０】実施形態３にかかる液体状態検知センサにおけるフローチャートである。
【図１１】実施形態３にかかる液体状態検知センサの、（ａ）通電電流および（ｂ）電圧の経時変化を示す、説明図である。
【符号の説明】
【００８６】
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ  液体状態検知センサ
１５１  液体状態センサ素子（素子，ヒータ素子，熱伝導性検知素子）
１８０  マイコン（本通電手段，先行通電手段，デジタル値取得手段，状態検知手段，基礎電圧部分設定手段，検知電圧生成手段，熱伝導性検知手段）
１９０  第１Ａ／Ｄコンバータ（デジタル値取得手段，検知電圧ＡＤ変換手段）
２００  第２Ａ／Ｄコンバータ（基礎電圧ＡＤ変換手段）
ＣＣ１，ＣＣ１’  通電回路部（本通電手段，先行通電手段）
ＣＣ２  センサ電圧取得回路部（デジタル値取得手段）
ＣＣ３  基礎電圧部分設定回路部（デジタル値取得手段，基礎電圧部分設定手段）
ＣＣ４  検知電圧生成回路部（デジタル値取得手段，検知電圧生成手段）
Ｉ，Ｉ１，Ｉ２  電流
ＩＣ４  差動アンプ（差動増幅器）
ＮＣ  尿素濃度（状態）
ＮＳ  尿素水溶液（液体）
ＮＴ  液温（状態）
Ｒｔ  （温度検知部の）抵抗値
Ｖａ１，Ｖａ１ａ，Ｖａ１ｂ，Ｖａ１ｃ  アナログセンサ電圧（定倍素子電圧）
Ｖａ４，Ｖａ４ａ，Ｖａ４ｃ  アナログ基礎電圧（基礎電圧部分）
Ｖａ５  調整基礎電圧（基礎電圧）
Ｖａ６，Ｖａ６ｂ，Ｖａ６ｃ  アナログ検知電圧（検知電圧部分，差分電圧）
Ｖａ７，Ｖａ７ｂ，Ｖａ７ｃ  調整アナログ検知電圧（検知電圧）
Ｖｄ１，Ｖｄ１ｂ，Ｖｄ１ｃ  デジタルセンサ電圧値（デジタル素子電圧値）
Ｖｄ５  確認用デジタル基礎電圧値
Ｖｄ７，Ｖｄ７ｂ，Ｖｄ７ｃ  デジタル検知電圧値
Ｖｔａ  第１センサ電圧（先行素子電圧）
Ｖｔｂ  第２センサ電圧（素子電圧）
Ｖｔｃ  第３センサ電圧（素子電圧）
【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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