WO2005026709A1

WO2005026709A1 - 尿素溶液の尿素濃度識別装置

Info

Publication number: WO2005026709A1
Application number: PCT/JP2004/013213
Authority: WO
Inventors: Kenjiro Izutani; Takayuki Takahata
Original assignee: Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2005-03-24
Also published as: US7829024B2; CA2538779A1; EP1669742A4; US20080247912A1; JP3883197B2; EP1669742A1; JP2005084025A

Abstract

　濃度識別センサー部２と、これを下端部に取り付け且つ上端部に尿素溶液タンク開口部への取り付け部４ａが設けられている支持部４とを備える。濃度識別センサー部２はそれぞれ尿素溶液との熱交換のための金属フィン２１ｃ，２２ｃを備えた傍熱型濃度検知部及び液温検知部を有する。濃度識別センサー部２には、金属フィン２１ｃ，２２ｃを囲むように両端開放の尿素溶液導入路を形成するカバー部材２ｄ、及び上下端面板２ｅ１，２ｅ２に流通孔２６，２７を形成した包囲体２ｅが付設されている。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発熱させ、傍熱型濃度検知部の感温体と液温検知部とを含む濃度検知回路の出力に基づき識別演算部において尿素濃度の識別を行う。

Description

明細書

尿素溶液の尿素濃度識別装置

技術分野

[0001] 本発明は、自動車の内燃エンジンなどカゝら排出される排ガスを浄ィ匕するシステムにぉヽて窒素酸化物 (NOx)の分解のために排ガス浄ィ匕触媒に対し噴霧される尿素溶液中の尿素濃度を識別する装置に関するものである。

背景技術

[0002] 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。これに伴つ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 (C O)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ィ匕すべく各種の対策が講じられて、る。

[0003] 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力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。

[0004] 尿素溶液は、自動車に積載される尿素溶液タンクに収容されるのである力経時的に濃度変化が生ずることがあり、また、タンク内において局所的に濃度分布の不均一が発生することもある。タンク力ポンプにより供給管を介して噴霧ノズルへと供給される尿素溶液は、一般にタンクの底部に近い出口力採取されるので、この領域のものが所要の尿素濃度であることが触媒装置の効率を高めるためには重要である。

[0005] しかるに、従来は、尿素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、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力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、尿素溶液噴霧の前にはもちろんのこと噴霧当初においても、尿素濃度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、良好な濃度の尿素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。

[0006] ところで、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、発熱体への通電を周期的に行う方法が開示されている。

[0007] し力しながら、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、瞬時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力上記の様な尿素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。

[0008] また、排ガス浄ィ匕処理システムの信頼性を向上させるためには、尿素溶液の濃度識別を頻繁に行った上で、適正に対処することが好ましい。そのためには、自動車の走行中にも尿素溶液の濃度識別を行うことが必要となる場合がある。このような条件下では静止条件下に比べて一般に識別精度が低下するのであるが、その精度低下をできるだけ少なくして識別を可能にすることが重要である。

特許文献 1 :特開平 11-153561号公報 (特に、段落 [0042]— [0049]) 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 本発明は、以上のような現状に鑑みて、尿素溶液の尿素濃度を正確にしかも迅速に識別することの可能な尿素溶液の識別装置を提供することを目的とする。

[0010] 更に、本発明は、以上のような現状に鑑みて、振動条件下でも濃度識別することの可能な尿素溶液の識別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

[0011] 本発明によれば、

タンク内に収容された尿素溶液の尿素濃度を識別する装置であって、濃度識別センサー部と、一方の端部に前記濃度識別センサー部が取り付けられ且つ他方の端部に前記タンクの開口部へ取り付けるための取り付け部が設けられて、る支持部とを備えており、

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尿素溶液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尿素溶液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、前記濃度識別センサー部には前記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囲むように前記支持部の一方の端部から他方の端部へと向力う長手方向に沿って延びた両端開放の尿素溶液導入路を形成するカバー部材が付設されており、

前記濃度識別センサー部は前記尿素溶液導入路の両端を塞ぐことなく前記尿素溶液導入路の周囲を三次元的に包囲する包囲体を備えており、該包囲体には前記長手方向に関する一方端の面及び他方端の面にそれぞれ前記尿素溶液導入路の延長線上から隔てられた位置に前記尿素溶液の流通が可能な第 1の流通孔及び第 2の流通孔が形成されており、前記第 2の流通孔は前記第 1の流通孔を通り前記長手方向に延びる線上から隔てられて位置しており、

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識別演算部において前記尿素濃度の識別を行うことを特徴とする、尿素溶液の尿素濃度識別装置、

が提供される。

[0012] 本発明の一態様においては、前記包囲体の一方端の面及び他方端の面はそれぞれ前記尿素溶液導入路の両端から 3mm以上隔てられている。本発明の一態様においては、前記第 1の流通孔及び前記第 2の流通孔はいずれもその長径が 10mm以下である。本発明の一態様においては、前記包囲体は前記一方端の面及び他方端の面を両端面とする円筒形状をなしている。

[0013] 本発明の一態様においては、前記識別演算部は、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尿素濃度の識別を行う。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。

[0014] 本発明の一態様においては、前記識別演算部には前記液温検知部から前記尿素溶液の液温に対応する液温対応出力値が入力され、前記識別演算部では、既知の複数の尿素濃度の参照尿素溶液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、識別対象の尿素溶液につ!、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、前記尿素濃度の識別を行う。

[0015] 本発明の一態様においては、前記識別演算部はマイクロコンピュータを含んでなる。本発明の一態様においては、前記支持部の前記他方の端部には前記濃度検知回路を構成する回路基板が配置されており、前記支持部には前記濃度識別センサー部と前記回路基板とを電気的に接続する配線が収納されている。本発明の一態様においては、前記マイクロコンピュータは前記回路基板上に配置されている。

発明の効果

[0016] 本発明によれば、タンク内に収容された尿素溶液に対して尿素濃度の識別を行うので、濃度識別センサー部がタンク内に配置され、外部環境条件から受ける影響が少なく安定して良好な精度の尿素濃度識別を行うことができる。

[0017] また、本発明によれば、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て濃度検知回路の出力に基づき識別演算部において尿素濃度の識別を行うので、尿素溶液の尿素濃度を正確にしかも迅速に識別することが可能である。特に、発熱体の発熱の際の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尿素濃度の識別を行い、たとえば濃度対応電圧値として平均ピーク電圧値と平均初期電圧値との差を用いることにより、安定して正確且つ迅速な識別が可能となる。 [0018] さらに、本発明によれば、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囲むように両端開放の尿素溶液導入路を形成するカバー部材を付設してヽるので、熱伝達部材の周囲の尿素溶液に外的要因に基づく強制流動が生じにくぐ以上のような濃度識別の精度を向上させることができる。

[0019] 特に、本発明によれば、濃度識別センサー部に包囲体を設けて、該包囲体の特定の面に特定の配置の第 1及び第 2の流通孔を形成しているので、タンクが振動している条件下でも識別精度の低下が少な、。

発明を実施するための最良の形態

[0020] 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。

[0021] 図 1は本発明による尿素濃度識別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

[0022] 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ィ匕システムを構成する NOx分解用の尿素溶液タンク 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尿素濃度識別装置 104が取り付けられている。タンク 100には、尿素溶液が注入される入口配管 106及び尿素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、尿素溶液供給ポンプ 110を介して不図示の尿素溶液噴霧器に接続されて！、る。排気系におヽて排ガス浄ィ匕用触媒装置の直前に配置された上記尿素溶液噴霧器により触媒装置に対する尿素溶液の噴霧が行われる。

[0023] 尿素濃度識別装置は、濃度識別センサー部 2と支持部 4とを備えてヽる。支持部 4 の一方の端部（下端部）に濃度識別センサー部 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。

[0024] 濃度識別センサー部 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 と尿素溶液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。 [0025] 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、モールド榭脂 23によって一体ィ匕されている。図 5に示されているように、傍熱型濃度検知部 2 1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 22 eを有する。

[0026] 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 2 laは、たとえば Al Oからなる基板 21alと、 Ptからなる感温体 21a2と、 SiOからなる

2 3 2 層間絶縁膜 21a3と、 TaSiO力もなる発熱体 21a4及び N もなる発熱体電極 21a5

2

と、 SiO力もなる保護膜 21a6と、 TiZAuからなる電極パッド 21a7とを、順に適宜積

2

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。

[0027] 図 1及び図 2に示されているように、濃度識別センサー部 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のモールド榭脂 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尿素溶液導入路 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榭脂 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榭脂 23が基体 2aに対して固定されている。

[0028] 支持部 4の上端部には、後述する濃度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、濃度識別センサー部 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、後述する識別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。識別演算部を、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と識別演算部とが接続される。

[0029] 図 1及び図 2に示されているように、濃度識別センサー部 2は、尿素溶液導入路 24 の上下両端を塞ぐことなく（好ましくは 3mm以上隔てて)該尿素溶液導入路の周囲を三次元的に包囲する包囲体 2eを備えている。包囲体 2eは、平面状の上端面板 2el 及び下端面板 2e2並びに円筒状の側面板 2e3を有する円筒形状をなしており、溶接などにより上端面板 2elの中央部が基体 2aに接合されている。上端面板 2elには尿素溶液の流通が可能な第 1の流通孔 26が形成されており、下端面板 2e2には尿素溶液の流通が可能な第 2の流通孔 27が形成されている。これらの流通孔 26, 27は、尿素溶液導入路 24の延長線上から隔てられた位置にあり、し力も第 1の流通孔 26を通り支持部 4の長手方向（上下方向）に延びる線上から隔てられて第 2の流通孔 27 が位置している。また、第 1及び第 2の流通孔 26, 27は、たとえば円形状開口で直径力 S lOmm以下であり、円形状以外の開口の場合には長径が 10mm以下である。

[0030] 包囲体 2eは、水平方向（X方向及び Y方向）の寸法（直径）が例えば 50— 100cm であり、上下方向の寸法が例えば 80— 150cmである。尚、尿素溶液導入路 24の上下方向寸法は、例えば 1一 4cmである。

[0031] 包囲体 2eは、タンク 100が振動して内部の尿素溶液に流動が生じても、その影響が尿素溶液導入路 24内まで及ぶのを防止して、濃度識別の精度が極端には低下しないようにするために設けられるものであり、その作用については後述する。尚、包囲体 2eの寸法が大きすぎると、該包囲体内での尿素溶液の流動が生じやすくなる。流通孔 26, 27の長径が大きすぎると、尿素溶液の流動の影響が尿素溶液導入路 24 内まで及びやすくなる。また、尿素溶液導入路 24の上下両端と包囲体 2eとの距離が 3mm未満で小さくなりすぎると、識別精度が低下しやすくなる。

[0032] 以上の濃度識別センサー部 2の基体 2a、カバー部材 2d及び包囲体 2e、支持部 4 及び蓋部材 8は、 V、ずれも耐腐食性材料たとえばステンレススチールカゝらなる。 [0033] 図 7に、本実施形態における濃度識別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 AZD変換器を介して識別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を経て尿素溶液の液温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ィッチ 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。

[0034] 以下、本実施形態における濃度識別動作につき説明する。

[0035] タンク 100内に尿素溶液 USが収容されると、濃度識別センサー部 2の包囲体 2e内更にはカバー部材 2dにより形成される尿素溶液導入路 24内にも尿素溶液 USが満たされる。タンク 100が静止している時には、尿素溶液導入路 24内を含めてタンク 10 0内の尿素溶液 USは実質上流動しない。

[0036] マイコン 72からスィッチ 74に対して出力されるヒーター制御信号により、該スィッチ 74を所定時間（たとえば 4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。

[0037] 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 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 VIを得る。この平均初期電圧値 VIは、感温体 21a2の初期温度に対応する。また、図 8に示されているように、発熱体 21a4への電圧印加の停止前の所定時間（たとえば 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、その平均値をとる演算を行って平均ピーク電圧値 V2を得る。この平均ピーク電圧値 V2は、感温体 21a2のピーク温度に対応する。そして、平均初期電圧値 VIと平均ピーク電圧値 V2との差 V0 (=V2-V1)を濃度対応電圧値として得る。 [0038] 一方、このような方法で、尿素濃度既知の幾つかの尿素水溶液 (参照尿素溶液）について、温度と濃度対応電圧値 V0との関係を示す検量線を予め得ておき、この検量線をマイコン 72の記憶手段に記憶しておく。検量線の例を図 9に示す。この例では、尿素濃度 0%、 20%及び 40%の参照尿素溶液について、検量線が作成されている。

[0039] 図 9に示されているように、濃度対応電圧値 V0は温度に依存するので、この検量線を用いて測定対象の尿素溶液の濃度を測定する際には、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 10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。また、互いに異なる温度及び尿素濃度の尿素溶液で得られた濃度対応電圧値 V0と実際の濃度との関係の一例を図 11に示す。

[0040] 図 9の検量線において、測定対象の尿素溶液について得た液温対応出力値丁から図 10の検量線を用いて得た温度値 tに対応する各検量線の濃度対応電圧値 V0 (0 % ;t) , V0 (20% ;t) , V0 (40% ;t)を得る。そして、測定対象の尿素溶液について得た濃度対応電圧値 VO (X； t)が尿素濃度何％に該当するかを、各検量線の濃度対応電圧値 V0 (0% ;t) , VO (20% ;t) , VO (40% ;t)の少なくとも 2つ（たとえば VO ( 20% ;t) , VO (40% ;t) )を用いた比例演算を行って、決定する。以上のようにして尿素濃度の識別を正確に且つ迅速に（瞬時に)行うことができる。尚、図 9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 10の検量線の記憶を省略することもできる。

[0041] このようにして得られた濃度値を示す信号が不図示の DZA変を介して、図 7 に示される出力バッファ回路 76へと出力され、ここ力も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。図 12に、この濃度対応のアナログ出力電圧値 V0'と実際の濃度との関係の一例を示す。この関係における温度による差異は小さぐ十分に実用可能であることが分かる。また、図 13に、液温対応のアナログ出力電圧値 T'と実際の温度との関係の一例を示す。この液温対応のアナログ出力電圧値 T，も上記メインコンピュータ (ECU)へと出力される。一方、濃度値及び液温値を示す信号は、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。

[0042] なお、以上の尿素溶液の尿素濃度識別は、自然対流を利用して尿素溶液の動粘度とセンサー出力とが相関関係を有する t 、う原理を利用して、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 22 cの周囲の尿素溶液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ぐこの点力もカバー部材 2dとくに上下方向の尿素溶液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。

[0043] 上記のように、排ガス浄ィ匕システムにおいて使用される尿素溶液の濃度は 32. 5% が最適とされており、たとえば 25%— 40%を適正範囲として定め、この適正範囲を外れた識別結果が得られた場合には、警告を発するようにすることができる。また、タンク内の尿素が減少して、尿素溶液導入路 24内に尿素溶液がなくなった場合には、以上のような濃度識別の際に、上記尿素溶液の濃度適正範囲の場合とは著しくかけ離れた濃度対応電圧値が得られ、この場合にも所要の警告を発するようにすることができる。同様に、タンク内に誤って尿素溶液とは動粘度とセンサー出力との相関関係の異なる液体 (たとえば、食塩水、冷却液など）を入れた場合には、以上のような濃度識別の際に、その液体の液温と同一の液温の尿素溶液の濃度適正範囲の場合とは異なる濃度対応電圧値が得られ、この場合にも所要の警告を発するようにすることができる。

[0044] 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、尿素溶液が凍結する温度 (- 13°C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〖こすることがでさる。

[0045] 以上、タンク 100内の尿素溶液 USが実質上強制流動しない場合について説明したが、タンク 100が積載されている自動車が走行している時に濃度識別を行う場合には、タンク 100が振動することで、尿素溶液に流動が発生する場合がある。このような時にも、本発明の装置では、濃度識別センサー部 2に包囲体 2eが設けられているので、該包囲体外の尿素溶液が流動したとしても、その影響は包囲体 2e内とくに尿素溶液導入路 24内にまでは及び難くなる。 [0046] タンク 100の振動には上下方向の振動と水平方向の振動とがある力以上のような濃度識別に対する影響の大きい振動は水平方向の振動である。これは、水平方向の振動の方が液面変動及びこれに基づく尿素溶液流動に対する寄与が大きいからである。また、濃度識別センサー部 2はタンク底部の近くに配置されるのである力この高さでは尿素溶液の流動は上下方向の成分が少なく水平方向の成分が支配的となる。従って、包囲体 2eの上端面板 2el及び下端面板 2e2にそれぞれ大きすぎない 1 つの流通孔を設けて尿素溶液の包囲体内外間の流通を可能とし、側面板 2e3には穴を設けないようにすることで、以上のような包囲体外のタンク内液体の水平方向の流動が包囲内へと及ぶのを最小限にしている。

[0047] また、濃度識別センサー部 2が配置される位置にぉ、て、支配的ではな、が尿素溶液の上下方向流動も存在する。これに対しては、流通孔 26, 27の水平面内（XY 面内）での位置を互いに異ならせることで包囲体 2eを貫通して上下方向に尿素溶液が流動するのを防止しており、更に流通孔 26, 27の水平面内（XY面内）での位置を尿素溶液導入路 24とも異ならせることで上下方向流動の影響が直接尿素溶液導入路 24へと及ぶのを防止して!/、る。

[0048] 図 14一図 20に、本発明による或いは比較のための濃度識別装置を用いて濃度識別を行った実験の結果を示す。これらの実験では、包囲体の有無または包囲体に形成する流通孔の数及び配置のみ異ならせており、その他の装置構成は同一とした。使用した尿素溶液は濃度 32. 5%のもの 4リットルであった。 X方向及び Y方向に振幅 40mmで種々の振動速度条件下にて測定して得られた濃度値を示した。

[0049] 図 14の実験では、上端面板 2el及び下端面板 2e2に形成される流通孔 26, 27として、 XY面 (水平面）内で互いに異なる位置にあり且つ尿素溶液導入路 24とも異なる位置にある直径 5mmのものを 1つづつ形成した。また、尿素溶液導入路 24の上下端開口と包囲体上下端面板 2el, 2e2との距離を 5mmとした。これは本発明によるものである。

[0050] 図 15の実験では、包囲体を使用しなかった。

[0051] 図 16の実験では、上端面板 2el及び下端面板 2e2に形成される流通孔 26, 27として、 XY面（水平面）内で尿素溶液導入路 24と同一の位置にある直径 5mmのものを 1つづつ形成した。また、尿素溶液導入路 24の上下端開口と包囲体上下端面板 2 el, 2e2との距離を 5mmとした。

[0052] 図 17の実験では、上端面板 2el及び下端面板 2e2に形成される流通孔 26, 27として、図 14の実験と同一のものを形成した。但し、尿素溶液導入路 24の下端開口と包囲体下端面板 2e2との距離を 5mmとしたが、尿素溶液導入路 24の上端開口と包囲体上端面板 2elとの距離を Ommとした (即ち、尿素溶液導入路の上端を塞いだ）

[0053] 図 18の実験では、上端面板 2el及び下端面板 2e2に形成される流通孔 26, 27として、 XY面 (水平面）内で互いに異なる位置にあり且つ尿素溶液導入路 24とも異なる位置にある直径 5mmのものを 3つづつ形成した。また、尿素溶液導入路 24の上下端開口と包囲体上下端面板 2el, 2e2との距離を 5mmとした。

[0054] 図 19の実験では、上端面板 2el及び下端面板 2e2に形成される流通孔 26, 27として、図 18の実験と同一のものを形成した。但し、尿素溶液導入路 24の下端開口と包囲体下端面板 2e2との距離を 5mmとしたが、尿素溶液導入路 24の上端開口と包囲体上端面板 2elとの距離を Ommとした (即ち、尿素溶液導入路の上端を塞いだ）

[0055] 図 20の実験では、下端面板 2e2には流通孔を設けずに側面板 2e3に 3つの流通孔 27'を設けたこと以外は図 19の実験と同様にした。

[0056] 以上の結果から分かるように、図 15—図 20の実験では図 14の実験（測定値 25% 一 40%)に比べて測定値の範囲が極めて広く分布している。従って、本発明の構成によれば、タンクの振動の際にも、識別精度の低下を少なくできることが分力る。図面の簡単な説明

[0057] [図 1]本発明による尿素濃度識別装置の一実施形態を示す分解斜視図である。

[図 2]図 1の尿素濃度識別装置の一部省略断面図である。

[図 3]図 1の尿素濃度識別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]検量線の例を示す図である。

[図 10]液温対応出力値 Tの一例を示す図である。

[図 11]濃度対応電圧値 V0と実際の濃度との関係の一例を示す図である。

[図 12]濃度対応のアナログ出力電圧値 V0'と実際の濃度との関係の一例を示す図である。

[図 13]液温対応のアナログ出力電圧値 T'と実際の温度との関係の一例を示す図でめる。

[図 14]濃度識別の実験結果を示す図である。

[図 15]濃度識別の実験結果を示す図である。

[図 16]濃度識別の実験結果を示す図である。

[図 17]濃度識別の実験結果を示す図である。

[図 18]濃度識別の実験結果を示す図である。

[図 19]濃度識別の実験結果を示す図である。

[図 20]濃度識別の実験結果を示す図である。

符号の説明

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

2e 包囲体

2el 上端面板

2e2 下端面板

2e3 側面板

21 傍熱型濃度検知部

22 液温検知部 3 モールド樹脂

4 尿素溶液導入路

6, 27 流通孔

1a 薄膜チップ

1b 接合材

1c, 22c 金属製フィン

Id ボンディングワイヤー

1e, 22e 外部電極端子

1al 基板

1a2, 22a2 感温体

1a3 層間絶縁膜

1a4 発熱体

1a5 発熱体電極

1a6 保護膜

1a7 電極パッド

6, 27 流通孔

支持部

a 取り付け部

回路基板

蓋部材

0, 14 配線

2 コネクタ

4， 66 抵抗体

8 ブリッジ回路

0 差動増幅器

1 液温検知増幅器

2 マイコン（マイクロコンピュータ）スィッチ 76 出力バッファ回路

100 尿素溶液タンク

102 開口部

104 尿素濃度識別装置

106 入口配管

108 出口配管

110 尿素溶液供給ポンプ s 尿素溶液

Claims

請求の範囲

[1] タンク内に収容された尿素溶液の尿素濃度を識別する装置であって、

濃度識別センサー部と、一方の端部に前記濃度識別センサー部が取り付けられ且つ他方の端部に前記タンクの開口部へ取り付けるための取り付け部が設けられて、る支持部とを備えており、

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識別演算部において前記尿素濃度の識別を行うことを特徴とする、尿素溶液の尿素濃度識別装置。

[2] 前記包囲体の一方端の面及び他方端の面はそれぞれ前記尿素溶液導入路の両端力も 3mm以上隔てられていることを特徴とする、請求項 1に記載の尿素溶液の尿素

[3] 前記第 1の流通孔及び前記第 2の流通孔はいずれもその長径が 10mm以下であることを特徴とする、請求項 1に記載の尿素溶液の尿素濃度識別装置。

[4] 前記包囲体は前記一方端の面及び他方端の面を両端面とする円筒形状をなしていることを特徴とする、請求項 1に記載の尿素溶液の尿素濃度識別装置。

[5] 前記識別演算部は、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尿素濃度の識別を行うことを特徴とする、請求項 1に記載の尿素溶液の尿素濃度識別装置。

[6] 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 5 に記載の尿素溶液の尿素濃度識別装置。

[7] 前記識別演算部には前記液温検知部から前記尿素溶液の液温に対応する液温対応出力値が入力され、前記識別演算部では、既知の複数の尿素濃度の参照尿素溶液につ!ヽ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、識別対象の尿素溶液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、前記尿素濃度の識別を行うことを特徴とする、請求項 5に記載の尿素溶液の尿素濃度識別装置。

[8] 前記識別演算部はマイクロコンピュータを含んでなることを特徴とする、請求項 1に記載の尿素溶液の尿素濃度識別装置。

[9] 前記支持部の前記他方の端部には前記濃度検知回路を構成する回路基板が配置されており、前記支持部には前記濃度識別センサー部と前記回路基板とを電気的に接続する配線が収納されてヽることを特徴とする、請求項 1に記載の尿素溶液の尿

[10] 前記マイクロコンピュータは前記回路基板上に配置されていることを特徴とする、請求項 8に記載の尿素溶液の尿素濃度識別装置。