液体状態検知センサ
【課題】 液体中の少なくとも特定成分の濃度を少なくとも検出するための液体性状検出素子を備える液体状態検知センサで、同素子をその先端部を突出させた状態で保持するホルダに、同素子を包囲するプロテクタを取付けてなるものにおいて、その取付けを簡易にする。
【解決手段】ホルダ１２０には、その先端寄り部位の外周面に凹部１２４を形成する。プロテクタ１３０は、ホルダに外嵌される基端寄り部位に、その内側に突出すると共に弾性変形することで凹部１２４に嵌合可能の凸部１３７を設ける。プロテクタ１３０をホルダ１２０に外嵌して押込むことで凸部１３７を弾性変形させて凹部１２４に嵌合させることによって、抜け止め状に取付ける。プロテクタ１３０は、ネジ等を要することになく押込むだけで取り付けられるため、組み立てが容易となる。
【解決手段】ホルダ１２０には、その先端寄り部位の外周面に凹部１２４を形成する。プロテクタ１３０は、ホルダに外嵌される基端寄り部位に、その内側に突出すると共に弾性変形することで凹部１２４に嵌合可能の凸部１３７を設ける。プロテクタ１３０をホルダ１２０に外嵌して押込むことで凸部１３７を弾性変形させて凹部１２４に嵌合させることによって、抜け止め状に取付ける。プロテクタ１３０は、ネジ等を要することになく押込むだけで取り付けられるため、組み立てが容易となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体収容容器内に収容される液体中の特定成分の濃度を少なくとも検出するための液体性状検出素子を備える液体状態検知センサに関するものである。
【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（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。この尿素水溶液は、窒素酸化物を効果的に還元するにあたって、適正な濃度範囲（尿素水溶液中に含まれる尿素の濃度範囲）があることが知られている。しかし、尿素水タンクに適正な濃度の尿素水溶液を収容した場合であっても、経時変化等に起因して尿素濃度が適正な範囲を逸脱してしまうことがある。また、尿素水タンクに誤って適正な尿素水溶液以外の液体（例えば、純水）が収容される可能性もある。そこで、尿素水タンクに尿素水溶液の濃度を検知する濃度センサを取り付け、尿素水溶液の濃度が適正範囲から逸脱した場合などの異常時に警告等を発し、排ガス浄化装置による窒素酸化物の還元が適切に行えなくなっていることを運転者に知らせるシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、尿素水溶液に含まれる尿素濃度を検出するセンサとして、後端部に尿素水タンク取り付け用の取付部が形成された支持部の先端部に、センサ部を取り付けたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２では、センサ部が、発熱体を含む濃度検知部と尿素水溶液との熱交換のための濃度検知部用熱伝達部材とから構成されており、濃度検知部用熱伝達部材を囲むように尿素溶液導入路を形成するカバー部材が設けられている。このようにカバー部材を設けることで、センサ部周囲の尿素水溶液に振動等に基づく激しい流動が生じ難く、センサ部による濃度検知の精度を高めることが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３７１８３１公報
【特許文献２】特開２００５−８４０２６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２に開示された濃度センサでは、カバー部材を取り付けるにあたって、取付ネジを複数用いて取り付ける構成であるため、部品点数が多くなりがちで組み立て作業が厄介であり、構造自体も複雑となる。
【０００６】
本発明は、こうした問題点に鑑みてなされたもので、液体中の特定成分の濃度を少なくとも検出するための液体性状検出素子を備える液体状態検知センサにおいて、組み立て上の問題がなく、とくに、液体性状検出素子をその先端部を突出させた状態で保持するホルダに包囲部材を取付ける構造が複雑とならない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】
【０００７】
請求項１に記載の本発明は、収容容器内に収容される液体中の特定成分の濃度を少なくとも検出するための液体性状検出素子を備える液体状態検知センサであって、
前記液体性状検出素子の先端部を自身の先端より突出させた状態で当該液体性状検出素子を保持するホルダと、該ホルダを取付けることによって前記液体性状検出素子を支持するホルダ取付け部材と、
前記液体性状検出素子の先端部を包囲するように前記ホルダの先端部又は先端寄り部位に外嵌されて取付けられてなる、前記液体が流通する流通孔が形成された包囲部材とを備えており、
前記ホルダは、その先端部又は先端寄り部位の外周面に凹部が形成される一方、前記包囲部材は、該ホルダに外嵌される基端部又は基端寄り部位に、その内側に突出すると共に弾性変形することで前記凹部に嵌合可能の凸部を備えており、該凸部が前記凹部に嵌合されて該包囲部材が前記ホルダに抜け止め状に取付けられてなることにある。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、前記凸部は、凸部自身の端部を先端側に位置させて内側に斜めに突出するように、包囲部材自身の壁を切起こして形成されてなる突出片部であることを特徴とする請求項１に記載の液体状態検知センサである。
【０００９】
請求項３に記載の本発明は、前記包囲部材の外周面のうちの前記凸部に対応する部位と、前記ホルダの外周面のうち前記包囲部材が外嵌されていない部位とに跨るようにして、ゴム製でリング状をなす支持部材を前記包囲部材と前記ホルダとの外周面に締り嵌め状に取付けてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体状態検知センサである。
【００１０】
請求項４に記載の本発明は、収容容器内に収容される液体中の特定成分の濃度を少なくとも検出するための液体性状検出素子を備える液体状態検知センサであって、
長手方向に延びる筒状の第１部材と、
前記第１部材の内側に配置されると共に、当該第１部材の長手方向に沿って延びる筒状または中実状の第２部材と、
前記液体性状検出素子の先端部を自身の先端より突出させた状態で当該液体性状検出素子を保持すると共に、前記第２部材の先端部に装着されるホルダと、
前記液体が流通する流通孔が形成されると共に、前記ホルダの先端から突出する前記液体性状検出素子の前記先端部の径方向周囲を覆う包囲部材とを備えており、
前記ホルダは、その先端部又は先端寄り部位の外周面に凹部が形成される一方、前記包囲部材は、該ホルダに外嵌される基端部又は基端寄り部位に、その内側に突出すると共に弾性変形することで前記凹部に嵌合可能の凸部を備えており、該凸部が前記凹部に嵌合されて該包囲部材が前記ホルダに抜け止め状に取付けられ、
前記第２部材の外側と前記第１部材の内側との間には、前記第２部材を前記第１部材に対して支持するゴム製でリング状をなす支持部材が介在され、しかも、該支持部材は、前記包囲部材の外周面のうちの前記凸部に対応する部位と、前記ホルダの外周面のうち前記包囲部材が外嵌されていない部位とに跨るようにして、前記包囲部材と前記ホルダとの外周面に締り嵌め状に取付けられてなることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の本発明は、前記凸部は、凸部自身の端部を先端側に位置させて内側に斜めに突出するように、包囲部材自身の壁を切起こして形成されてなる突出片部であることを特徴とする請求項４に記載の液体状態検知センサである。
【００１２】
請求項６に記載の本発明は、請求項４又は請求項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、前記第１部材の先端部は、前記包囲部材の径方向周囲を覆う位置まで延設されていることを特徴とする液体状態検知センサである。
【００１３】
請求項７に記載の本発明は、請求項４〜請求項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、前記第１部材は、導体からなる外筒電極である一方、前記第２部材は、導体からなる内部電極であり、前記第１部材と第２部材とによって、前記収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じて静電容量が変化するレベル検知部を形成してなることを特徴とする液体状態検知センサである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の液体状態検知センサは、上記したように包囲部材を備えているところ、前記ホルダは、その先端部又は先端寄り部位の外周面に凹部が形成される一方、前記包囲部材は、該ホルダに外嵌される基端部又は基端寄り部位に、その内側に突出すると共に弾性変形することで前記凹部に嵌合可能の凸部を備えている。これより、該包囲部材を前記ホルダに外嵌して押込むことで該凸部を弾性変形させて前記凹部に嵌合させるだけで、該包囲部材を前記ホルダに抜け止め状に取付けることができる。このような包囲部材は、特許文献２におけるカバー部材に相当するものであるが、その取り付けに当っては、それ自体を押込むことで抜け止め状に取付けられている。すなわち、本発明では、構造の複雑化を招くこともなく、しかも、ネジ部材等の別部材を要することもなく、押込むことのみにより簡易迅速に包囲部材の取付けができる。このため、包囲部材を固定するための工数が従来に比して大きく低減され、組み立て上も容易となるし、また構成が簡素化するため、安価な液体状態検知センサとすることができる。
【００１５】
さらに、本発明では、液体性状検出素子を包囲部材により包囲しているので、振動等に起因して収容容器内の液体が激しく流動しても、包囲部材が防壁となり液体性状検出素子を保護するので、流動に伴う圧力が液体性状検出素子に直接及ぶのを軽減することができる。これにより、液体性状検出素子の耐久性を向上させることができ、また液体性状検出素子の周囲を取り巻く液体が激しく入れ替わることがないため、安定した濃度検知を行うことができる。
【００１６】
なお、液体性状検出素子（以下、単に素子ともいう）及び液体状態検知センサは、少なくとも液体に含まれる特定成分の濃度を検出するものであればよく、濃度以外に液体の温度や、液体の下限レベルを下回ったか否かを検知するものであっても良い。また、液体としては、尿素水溶液、金属粉やセラミック粉が含有された溶液やスラリーなどが挙げられ、それら液体に含まれる特定成分としては、尿素水溶液であれば尿素を例示することができる。
【００１７】
前記凸部は、ダボ状のものないし突起でもよいなど、該凸部を弾性変形させて前記凹部に嵌合させることによって、該包囲部材を前記ホルダに抜け止め状に取付けられるものであればよく、その形状、構造は格別限定されるものではない。しかし、請求項２に記載のもののように、凸部自身の端部（先端部）を先端側（素子の先端側）に位置させて内側に斜めに突出するように、包囲部材自身の壁を切起こして形成されてなる突出片部としたものでは、包囲部材を金属板をプレス成形で成形する際には、その凸部の形成が容易であると共に、ホルダに取付けた際には高い抜け止め性を付与できる。なお、凹部、凸部の数は適宜に設定すればよい。
【００１８】
さらに、請求項３に記載のように、前記包囲部材の外周面のうちの前記凸部に対応する部位と、前記ホルダの外周面のうち前記包囲部材が外嵌されていない部位とに跨るようにして、ゴム製でリング状をなす支持部材を前記包囲部材と前記ホルダとの外周面に締り嵌め状に取付けてなるものでは、包囲部材がホルダに遊嵌状で外嵌（隙間嵌め）されているとしても、ガタツクことなくその取付けの安定が図られる。すなわち、包囲部材の取付けは嵌合部の精度を考慮すると、隙間嵌めとするのが好ましいが、その場合には緩みがあることから取付けが不安定となる。しかし、このように支持部材が取付けられていれば、包囲部材の強固な固定が得られるため、その安定性ないし信頼性の高い取付けが得られる。すなわち、本発明では、自動車に搭載される場合のように、絶えず振動を受けるような使用環境におかれるものにおいても、その耐久性が高められる。
【００１９】
そして、請求項４に記載の発明は、その構成に基づいて、包囲部材の取り付け上、及びその取付け後の効果については請求項１におけるのと同様の効果が得られる。また、請求項４に記載の発明は、請求項１におけるホルダ取付け部材に代えて、それに相当する第２部材の先端部にホルダを装着し、この第２部材を長手方向に延びる筒状の第１部材の内側に配置するとともに、前記第２部材の外側と前記第１部材の内側との間には、前記第２部材を前記第１部材に対して支持するゴム製でリング状をなす支持部材が介在されている。このため、請求項１におけるのと同様の効果に加えて、第２部材の支持の安定化が図られるという効果も得られる。しかも、該支持部材は、前記包囲部材の外周面のうちの前記凸部に対応する部位と、前記ホルダの外周面のうち前記包囲部材が外嵌されていない部位とに跨るようにして、前記包囲部材と前記ホルダとの外周面に締り嵌め状に取付けられていることから、包囲部材の取付けの安定も図られている。
【００２０】
また、このような本発明の液体状態検知センサによれば、第２部材をゴム製の支持部材により第１部材の内側に弾性的に支持するものであるから、振動等による内部応力の発生や共振等の発生を抑制することができ、第１部材、第２部材の変形を有効に抑制することができる。これにより、安定してホルダを支持部材に支持させることができ、ひいては液体性状検出素子のホルダによる保持を長期にわたって良好に維持することができる。さらに、請求項５に記載の発明においては、請求項２に記載の発明と同様の効果が得られる。
【００２１】
そして、請求項６に記載のように、前記第１部材の先端部が、前記包囲部材の径方向周囲を覆う位置まで延設されているものでは、包囲部材に加えて液体性状検出素子の周囲が第１部材の先端部にも覆われることになる。このため、振動等に起因して収容容器内の液体が激しく流動しても、包囲部材及び第１部材の先端部が防壁となるため、流動に伴う圧力が液体性状検出素子に直接及ぶのをより一層軽減することができる。これにより、液体性状検出素子の耐久性をさらに向上させることができ、また液体性状検出素子の周囲を取り巻く液体が激しく入れ替わることがないため、より安定した濃度検知を行うことができる。
【００２２】
さらに、請求項７に記載の発明では、第１部材及び第２部材を導体から構成し、この第１部材と第２部材とによって、収容容器内に収容される液体のレベルに応じて静電容量が変化するレベル検知部（即ち、コンデンサ）を形成している。このように、液体性状検出素子を収容容器内の狙い位置に配置させるための第１部材及び第２部材をレベル検知部として兼用させることで、１つの液体状態検知センサを用いて、少なくとも液体の特定成分の濃度検知と液体のレベル変化の検知を行うことができる。これにより、収容容器内に収容される液体の濃度検知とレベル変化の検知を行う必要がある場合にも、１つのセンサを取り付けるだけで両検知を行うことができる。なお、液体が尿素水溶液のように導電性を呈する場合には、第１部材と第２部材との間での短絡防止のために、第２部材のうちで液体に接触する予定の部位の表面に絶縁性の被膜をコーティングすることで、導電性の液体のレベル変化を検知することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。図１〜図１２を参照し、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。
【００２４】
図１は、液体状態検知センサ１００の縦断正面図である。図２は、液体状態検知センサ１００の液体性状検知部３０付近の拡大断面図及びその要部のさらなる拡大図である。図３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。図４は、セラミックヒータ１１０の先端を突出させて保持するホルダ１２０を先端側から見た斜視図及びこれに取付けられるプロテクタ１３０を先端側から見た斜視図である。図５は、セラミックヒータ１１０の先端を突出させて保持するホルダ１２０を内部電極２０に取付けた状態の破断正面図、及びこれに取付けられるプロテクタ１３０の破断正面図である。図６は、図５においてプロテクタ１３０をホルダ１２０の先端寄り部位に外嵌して取付けた状態の破断正面図である。図７は、図６におけるＸ１−Ｘ１断面図である。図８は、ゴムブッシュ８０を斜め下方からみた斜視図である。図９は、ゴムブッシュ８０の側面図である。図１０は、ゴムブッシュ８０の平面図である。図１１は、図１０の一点鎖線Ａ−Ａにおいて矢視方向からみたゴムブッシュ８０の断面図である。図１２は、図１に示す液体状態検知センサ１００を先端側から軸線Ｏ方向に見た液体状態検知センサ１００の底面図である。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、そして、取付部４０が設けられる側を後端側とする。
【００２５】
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）と、その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（以下、単にセンサともいう）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、尿素水溶液の収容容器としての尿素水タンク（図示外）に取り付けるための取付部４０などから、以下に詳述するように構成されている。なお、本形態における外筒電極１０は、請求項４に記載の本発明をなすところの、長手方向に延びる筒状の第１部材であり、また、内部電極２０が、第１部材の内側に配置され、第１部材の長手方向に沿って延びる筒状または中実状の第２部材である。そして、ここに内部電極２０が、請求項１に記載の本発明をなすところの、ホルダ取付け部材をなしている。
【００２６】
本形態におけるセンサ１００をなす外筒電極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呈している。外筒電極１０の外周上における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、支持部材をなすゴムブッシュ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つの空気抜き孔１９が形成されている。また、外筒電極１０の先端部１１は、後述するセラミックヒータ１１０の径方向周囲を覆って保護する包囲部材をなすプロテクタ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（図１下側）から視認可能な状態となっている。なお、前記もしたように、外筒電極１０が、本発明における「第１部材」に相当する。
【００２７】
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（図示外）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、液体状態検知センサ１００と外部回路（図示外）との電気的な接続を行うために設けられた中継用の回路基板６０などを収容する収容部４３が形成されている。
【００２８】
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と外部回路（図示外）との接続が行われている。
【００２９】
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っている。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。後述するが、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。なお、上記もしたように、内部電極２０が、本発明における「第２部材」に相当する。
【００３０】
この内部電極２０の軸線Ｏ方向の後端側の基端部２２の外周には、内部電極２０を取付部４０に固定するためにフランジ状をなすパイプガイド５５が固定されており、電極支持部４１における孔４６内に上端部を係合して配置された筒状のインナーケース５０の内側に配置され、パイプガイド５５を介して係合されている。すなわち、このパイプガイド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。一方、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に内挿されている。そして、このインナーケース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ている。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ている。
【００３１】
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（図示外）の天板又は上蓋に取り付けられた際に、尿素水タンク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ように構成されている。なお、取付部４０の鍔部４２の先端側の面（図１下面）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。
【００３２】
そして、内部電極２０の取付部４０への組み付けは、図１に示したように、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ことによっている。押さえ板５６は、パイプガイド５５との間に絶縁性のある押さえ板５７を挟み、パイプガイド５５を押圧した状態で、ネジ５８による締付けによって収容部４３内に固定されている。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に固定されている。この固定に使用している押さえ板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ように構成されている。
【００３３】
さて次に液体性状検知部３０について詳述するが、この液体性状検知部３０は、内部電極２０の先端部２１に連結されている。そして、図２に拡大して示したように、液体性状検知部３０は、本実施の形態では尿素水溶液中の尿素の濃度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、このセラミックヒータ１１０をその先端部を突出させた状態で保持すると共に、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、このホルダ１２０から露出されたセラミックヒータ１１０の先端部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ている。
【００３４】
このうちセラミックヒータ１１０は、図３に示したように、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）で挟んだ状態でヒータパターン１１５を埋設した状態で形成したものである。ここでは発熱抵抗体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の両後端には、それぞれセラミック基体１１１の表面に貫通するビア導体（図示外）が設けられており、２本のリード線９０との接続を中継する２つの端子１１９（図２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。
【００３５】
また、セラミックヒータ１１０を支持する絶縁性樹脂製のホルダ１２０は、図２及び図４〜図６に示したように、同心で、大径をなす大径円筒部１２２と小径をなす小径円筒部１２１との径違いの円筒状に形成されており、その大径円筒部１２２の内側に内部電極２０の先端部２１を挿入させてその外周から覆うように構成されている。なお、このホルダ１２０における大径円筒部１２２と小径円筒部１２１とを接続する部位の外周面は先端に向かって縮径するテーパー状の段部（テーパ部）１２３とされている。そして、ホルダ１２０の先端寄り部位をなす小径円筒部１２１の外周面には、周方向に本形態では等角度間隔で４箇所、凹部１２４が一定深さで形成（凹設）されている。ただし、この凹部１２４は正面視において略矩形をなすように構成されている（図５参照）。また、ホルダ１２０の小径円筒部１２１の先端（面）１２５の外周寄り部位にはテーパが付されている。
【００３６】
一方、ホルダ１２０の内周面は、小径円筒部１２１、段部１２３、そして大径円筒部１２２に向けて、段付き状に拡径する横断面円形に形成されている。ただし、小径円筒部１２１の先端１２５には、セラミックヒータ１１０の先端部１１０ｂが略隙間なく突出可能に軸線Ｏ方向から見て（横断面において）矩形をなす開口１２６が形成されている（図２、図７参照）。この開口１２６の横断面における矩形の短辺及び長辺は、それぞれセラミックヒータ１１０の厚み及び幅の各寸法に対応するように設定されている。そして、図７に示したように、横断面において、この開口１２６の各辺の中心が、上記した４箇所の凹部１２４の中心に対応するように形成されている。なお、セラミックヒータ１１０は、長手方向のリード部１１２，１１３（図３参照）側を小径円筒部１２１内に挿入し、発熱抵抗体１１４の埋設された先端部１１０ｂ側をホルダ１２０の先端１２５から露出させ、その状態で、接着剤又は樹脂１２９を小径円筒部１２１の内周面１２７内に充填して固化させることにより、セラミックヒータ１１０はホルダ１２０の開口１２６内にシールを保持して固定されている。
【００３７】
他方、大径円筒部１２２の内径は、内部電極２０の先端部２１の外径より若干大きく構成されており、その内周面１２８には本形態では２つの凹溝１２８ｂがその周方向に形成されている。しかして、このようなホルダ１２０が大径円筒部１２２側から内部電極２０の先端部２１に外嵌状に装着される際には、大径円筒部１２２の内周面１２８の２つの凹溝１２８ｂに装填されたそれぞれのシールリング（例えばゴム製のＯリングパッキン）１４０を介して、その内周面１２８と内部電極２０の外周面との間のシールが確保され、内部電極２０の内部にこの間を通って測定対象をなす液が侵入することが防止されるように構成されている。また、ホルダ１２０の段部１２３の内周面には、環状の棚段部１２８ｃが形成されており、ホルダ１２０が内部電極２０の先端部２１に装着される際には、その先端部２１の端面２１ｂがこの棚段部１２８ｃに当接して軸線Ｏ方向の位置決めがされるように構成されている。なお絶縁性被膜２３は、内部電極２０の外周面において、内部電極２０先端側の先端部２１にてこのシールリング１４０が配置される位置よりも先端側から、後端側の基端部２２にてＯリング５４が配置される位置にかけて形成されており、尿素水タンク（図示外）内にてレベル検知部７０が尿素水溶液に浸漬されても、内部電極２０が尿素水溶液に直接接触することがないようにされている。
【００３８】
なお、ホルダ１２０の装着前に、セラミックヒータ１１０の端子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、端子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。
【００３９】
さて次に、液体性状検出素子であるセラミックヒータ１１０の先端部の周囲を覆って保護する包囲部材であるプロテクタ１３０について、図２及び図４〜図７に基づいて詳細に説明する。このプロテクタ１３０は、例えば金属板をプレス成形により、有底円筒形状に形成されてなる、ヒータ１１０の露出部の保護部材であり、底部１３２と胴部１３３との間の稜角部分は曲面状に面取りされ、剛性が高められている。また、プロテクタ１３０の胴部１３３の外周上にて、本形態では周方向に等間隔となる４本の母線上に、それぞれ２つの円形に開口された測定対象をなす液の流通孔１３５が形成されている。そして、底部１３２にはその中心に同様に開口された流通孔１３６が形成されている。このようなプロテクタ１３０は、その胴部１３３の内径が、上記したホルダ１２０における小径円筒部１２１の外径と同じか若干大きくなるように設定されている。
【００４０】
そして、プロテクタ１３０は、その胴部１３３のうち、ホルダ１２０に外嵌される基端（後端）又は基端寄り部位であって、周方向に等角度間隔で４箇所の部位には、その内側に突出すると共に弾性変形することで、ホルダ１２０における凹部１２４に嵌合可能の凸部１３７を備えている。この凸部１３７は、円ドーム状に又は球面状（半球面状）に膨らむように突出形成させたものでもよいが、本形態では、その端部１３７ｂを先端側に位置させて内側に斜めに突出するように、プロテクタ１３０自身の壁を切起こして形成されてなる突出片部とされ、舌片状の爪を呈している。なお、凸部１３７は、プロテクタ１３０を軸線Ｏ方向から見たとき、胴部１３３に設けた流通孔１３５の各母線の中間に位置するように形成されている。すなわち、流通孔１３５は、図７における１点鎖線Ｌ方向を軸として開口されている。なお、本形態では、包囲部材であるプロテクタを円筒形状のもので具体化したが、角筒形状のものとしてもよい。
【００４１】
しかして、このプロテクタ１３０は、ホルダ１２０の先端１２５側の小径円筒部１２１に、その胴部１３３の基端部を外嵌して押込むことで凸部１３７を、外方に弾性変形させ、押込み後においてその変形を復元させる形で凹部１２４に嵌合させるように構成されており、その嵌合状態においてプロテクタ１３０はホルダ１２０に抜け止め状に、しかも軸線Ｏ回りに回転不能に取付けられるように構成されている。すなわち、図２及び図６に示すように、プロテクタ１３０は、これを押込むだけでホルダ１２０の小径円筒部１２１の外周に、開口側の内周が嵌合されて取付けられるため、その組付け作業の簡易迅速化とともに効率化が図られる。しかも、このようにして取付けた後は、その嵌合が例え隙間嵌め（緩み嵌め）であるとしても、プロテクタ１３０はホルダ１２０から分離しないので、その後、この中間組立て品の取り扱いを容易にすることができる。こうしてホルダ１２０にプロテクタ１３０が取付けられることで、発熱抵抗体１１４側がホルダ１２０から露出されたセラミックヒータ１１０は、プロテクタ１３０内に収容されることになる。
【００４２】
本形態では、このような取り付け状態において、胴部１３３の流通孔１３５は、セラミックヒータ１１０の基板面に対し正対することなく、凸部１３７の回り止め作用により、常に４５度の角度で対向している。したがって、センサ１００として液没されて使用される際において、液が流通孔１３５からプロテクタ１３０内に充満した後、液が激しく流動してセラミックヒータ１１０の基板面（主面）に衝突するとしても、その衝突は正面衝突にはならない。したがって、その衝撃を緩和することができるため、好ましくない急激な熱変化が防止できるから、測定精度の低下防止も図られる。なお、本形態では４５度の角度で対向するようにしたが、流通孔１３５は素子に対する液の正面衝突の防止が図られるように設けれていれば、こうした効果が期待される。また、本形態では、上記もしたように、外筒電極１０の先端部１１が、プロテクタ１３０を包囲するように、軸線Ｏ方向先端側に延設されているため、セラミックヒータ１１０はいわば２重に覆われている。このため、流動に伴う圧力が液体性状検出素子に直接及ぶのをより一層軽減することができる。本形態では包囲部材を金属板からなる筒状のプロテクタとして、その胴部などに流通孔を開口させたものとして具体化したが、例えば、網状板から有底円筒形状など、網目の大きさ次第ではザル構造に形成してもよい。このような場合には網目が流通孔となる。
【００４３】
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が装着されることによって、レベル検知部７０と絶縁された状態で連結されている。そして、図２に示したように、液体性状検知部３０は、内部電極２０の先端部２１と共に、外筒電極１０の内側と内部電極２０の外側との間に介在するゴム製でリング状の支持部材であるゴムブッシュ８０によって、外筒電極１０内で位置決め支持されている。ただし、このゴムブッシュ８０は本形態では、プロテクタ１３０の胴部１３３の外周面のうち、凸部１３７に対応する部位と、ホルダ１２０の大径円筒部１２２の外周面とに、軸線Ｏ方向の先後に跨るようにして、その胴部１３３と大径円筒部１２２との外周面に締り嵌め状に取付けられるように構成されている。詳細は後述するが、これにより、プロテクタ１３０のホルダ１２０に対する嵌合が隙間嵌めであっても、このゴムブッシュ８０にてプロテクタ１３０はホルダ１２０に対してガタツクことなく、強固かつ安定して取り付けられるように構成されている。なお、プロテクタ１３０のホルダ１２０に対する嵌合が締り嵌めである場合には、さらに強固かつ安定した取り付けが得られる。
【００４４】
なお、本形態に使用している支持部材であるゴムブッシュ８０は次のように構成されている。すなわち、図８〜図１１に示すように、ゴムブッシュ８０は円筒形状を有し、その外周面８９上にて周方向に等間隔となる３本の母線上に、外筒電極１０の各開口部１６にそれぞれ係合し抜け防止及び回転防止として機能する突起部８７が設けられている。さらに、外周面８９の周方向において各突起部８７間には、それぞれ軸線Ｏ方向に沿った複数（本実施の形態では５本）の溝部８８が溝設されている。
【００４５】
また、ゴムブッシュ８０の内周側の面は、ホルダ１２０の外周面が係合するように形成された内径の異なる２つの内周面８１，８２と、両者を接続するテーパー状の内周面８３とから構成される。そして、内周面８１〜８３上で、突起部８７が形成された外周面８９上の各母線に対応する位置には、小径の内周面８１側から大径の内周面８２側にかけて各内周面８１，８３，８２上を連続する溝部８４がそれぞれ溝設されている。なお、ゴムブッシュ８０の小径の内周面８１の形成部位は、大径の内周面８２の形成部位よりも肉厚に形成されている。
【００４６】
また、前述したように、内部電極２０はパイプガイド５５を介し２枚の押さえ板５６，５７により軸線Ｏ方向先端側に向け押圧される（図１参照）。これにより、図２に示すように、その内部電極２０の先端部２１に装着されたホルダ１２０の段部１２３が、ゴムブッシュ８０の内周面８３に押し付けられた状態となる。そしてホルダ１２０および内部電極２０は、外筒電極１０に位置決め保持されたゴムブッシュ８０によって、外筒電極１０の内側に弾性的に支持されることとなる。
【００４７】
このような液体状態検知センサ１００が尿素水タンク（図示外）に取り付けられ使用されたとき、図２に示すように、外筒電極１０内には、ゴムブッシュ８０よりも軸線Ｏ方向先端側のＢ部と、後端側のＣ部とに、それぞれ外筒電極１０の軸線Ｏ方向最先端部の開口とスリット１５とを介して尿素水溶液が流入する。また、プロテクタ１３０内のＤ部には、液体流通孔１３５，１３６を介してＢ部より尿素水溶液が流入する。そして、Ｂ部とＣ部とに流入した尿素水溶液は、ゴムブッシュ８０の溝部８８と外筒電極１０の内周面とで形成された流通路８５や、溝部８４とホルダ１２０の外周面とで形成された流通路８６を介して流通される。さらに、溝部８４の形成位置に揃えられて配置されたプロテクタ１３０の液体流通孔１３５（図４〜図６参照）に、流通路８６が連続している（図１２参照）。これにより、流通路８５，８６を介してＢ部とＣ部との間およびＤ部とＣ部との間で尿素水溶液の流通が行われる。また、空の尿素水タンクに尿素水溶液を満たした場合にＢ部やＤ部に空気が残る虞があるが、この空気は流通路８５，８６を通じてＣ部に到達することができる。
【００４８】
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および濃度を検知する原理について説明する。まず、図１３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１３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。
【００４９】
液体状態検知センサ１００は、尿素水溶液を収容した尿素水タンク（図示外）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（図示外）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（図示外）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。
【００５０】
すなわち、図１３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Ｆで示す）と、絶縁性被膜２３の厚みに相当する距離（距離Ｇで示す）との合計の距離（距離Ｅ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Ｇとなる。
【００５１】
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Ｆ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Ｇ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Ｇ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。
【００５２】
ここで、絶縁性被膜２３を挟む電極間の距離Ｇと比べ、空気層を挟む電極間の距離Ｆ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。なお、本実施の形態では、尿素水溶液のレベル検知を回路基板６０に搭載したマイクロコンピュータを含むレベル検知回路で行っており、レベル検知回路にて得られたレベル情報信号を、コネクタ６２を介して外部回路（例えば、ＥＣＵ）に対し出力している。外部回路は、入力されるレベル情報信号に基づき、尿素水溶液のレベルが適正か否かを判定し、適正では無い場合に運転者のその旨を通知する処理を適宜行う。
【００５３】
次に、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。一般に、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。つまり、発熱抵抗体を用い、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ってくる。また、発熱抵抗体に定電流を流した場合に、発熱抵抗体の周囲の温度の上昇に比例して、発熱抵抗体の抵抗値が上昇することも知られている。このことから発熱抵抗体を用い、その周囲の液体を一定時間加熱した場合に、発熱抵抗体の抵抗値変化の度合いが求まれば、周囲の液体の温度変化の度合いが求まり、液体の濃度を得ることができる。
【００５４】
本実施の形態の液体状態検知センサ１００では、発熱抵抗体１１４に定電流を流すように構成されており、発熱抵抗体１１４の両端には自身の抵抗値の大きさに応じた検出電圧Ｖｄが発生する。なお、発熱抵抗体１１４の一端の電位をＰｉｎとし、発熱抵抗体１１４の他端の電位をＰｏｕｔとしたとき、検出電圧Ｖｄは、電位Ｐｉｎと電位Ｐｏｕｔの差分で求められる。具体的には、まず、発熱抵抗体１１４への通電開始直後の検出電圧Ｖｄを測定し、一定時間後（例えば７００ｍｓ後）に、再度検出電圧Ｖｄの測定を行う。そして、予め実験等により作成したテーブル（図示外）を用い、上記２つの検出電圧Ｖｄの差分値をパラメータとして、尿素水溶液の濃度の決定を行っている。なお、本実施の形態では、尿素水溶液のレベル検知と同様に、尿素水溶液の濃度検知（算出）を回路基板６０に搭載したマイクロコンピュータを含む濃度検知回路で行っており、濃度検知回路にて得られた濃度情報信号を、コネクタ６２を介して外部回路（例えば、ＥＣＵ）に対し出力している。外部回路は、入力された濃度情報信号に基づき、尿素水溶液の濃度が適正範囲にあるか否かを判定し、適正範囲に無い場合に運転者にその旨を通知する処理を適宜行う。
【００５５】
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、図１４に示す、液体状態検知センサ３００のホルダ３５０のように、内部電極３２０の先端部３２１の内周と、その先端部３２１内に挿入させるホルダ３５０の円筒部３５２との間にシールリング３４０を介在させ、内部電極３２０の内部の水密性を確保してもよい。この場合、内部電極３２０の先端部３２１において、絶縁性被膜３２３を内部電極３２０の外周側から内周側に折り返すように形成する。そして少なくとも内部電極３２０の先端部３２１の内周側に対してシールリング３４０が配置される位置まで絶縁性被膜３２３の形成を行えば、レベル検知部７０が尿素水溶液に浸漬されても内部電極３２０が尿素水溶液に直接接触することはない。
【００５６】
また、本実施の形態では、セラミックヒータ１１０の発熱抵抗体１１４とリード部１１２，１１３とは同一の材料を用いパターンの断面積を異ならせたことによって主に発熱抵抗体１１４で発熱が行われるようにしたが、それぞれの材質を異ならせてもよい。また、本実施の形態ではセラミックヒータ１１０の発熱抵抗体１１４の抵抗値を用い、テーブル参照により尿素水溶液中の尿素濃度を求めたが、抵抗値を変数として、予め実験等により求めた上記関係を表す計算式に代入することで、尿素水溶液の濃度を算出してもよい。
【００５７】
また、ゴムブッシュ８０の溝部８４，８８は、ゴムブッシュ８０の内周側や外周側に溝状に設けたが、肉厚部分を貫通する貫通孔として形成してもよい。さらに、溝部８４，８８のいずれかを省略してゴムブッシュ８０を形成してもよい。また、外筒電極１０や内部電極２０を円筒形状としたが、角筒状であってもよい。
【００５８】
また、内部電極２０に形成した絶縁性被膜２３としては、液体の特性（例えば、酸化・還元性など）にあわせて腐食されにくい材質のものを選択するとよい。なお、絶縁性被膜の形成をディッピングや静電粉体塗装により行ったが、内部電極との間で空気層の混入が全くない状態となるようにすれば、絶縁チューブを用いて絶縁性被膜の形成を行ってもよい。さらに、外筒電極１０、内部電極２０によりレベル検知部７０を形成せずに、両筒状部材を、液体液状検知部３０を尿素水タンクの狙い位置に配置させるための位置決め部材として単に使用するようにし、セラミックヒータ１１０を用いて尿素水溶液の濃度のみを測定するセンサとしても具体化できる。
【００５９】
これより理解されるように、本発明のセンサでは、上記形態における外筒電極１０を除去するとともに、内部電極２０に代えて、例えば単なる筒体（軸）または、タンク等の測定対象部位への取付け手段を直接或いは間接に備えた基台又はフランジ等の部材をホルダ取付け部材とし、例えば、そのホルダ取付け部材が筒体であるならば、その先端に上記した実施の形態におけるのと同様に、液体性状検出素子であるセラミックヒータ１１０の先端部を自身の先端より突出させた状態で同ヒータ１１０を保持するホルダ１２０を取付けることによって同ヒータ１１０を支持するものとし、そのホルダに上記した実施の形態におけるのと同様に、包囲部材であるプロテクタを取り付けてなるものとしても具体化できる。
【００６０】
図６は、そのようなセンサの具体例を示すものともいえる。すなわち、図６における内部電極２０に代えて、これをそのような電極機能のない単なるホルダ取付け部材とした場合、セラミックヒータ１１０を用いて、尿素水溶液の濃度などの液体性状を測定するセンサとなり、請求項１ないし請求項３に記載のセンサが具体化されたものとなる。なお、この場合においても、プロテクタ１３０の取り付けの安定化を図るためには、プロテクタ１３０の外周面のうちの凸部１３７に対応する部位と、ホルダ１２０の外周面のうちプロテクタ１３０が外嵌されていない部位とに、先後に跨るようにして、図６中に２点鎖線で示したように、ゴム製でリング状をなす支持部材８０を、プロテクタ１３０とホルダ１２０との外周面に締り嵌め状に取付けるのが好ましいが、このような場合に使用する支持部材は、プロテクタ１３０をホルダ１２０に強固に固定できさえすればよいから、その断面形状（特に外周面）は適宜の形状として具体化すればよい。プロテクタ１３０とホルダ１２０の形状に応じた適宜の断面形状を有するゴム輪とすればよい。
【００６１】
さらに、液体性状検出素子としてのセラミックヒータ１１０は、液体に含まれる特定成分（例えば、尿素）の濃度検出以外に、液体の温度や液体の下限レベルの検知を検出するために用いられてもよい。例えば、セラミックヒータ１１０にて液体の温度を検出する場合には、発熱抵抗体１１４に定電流を流し始めた直後の当該発熱抵抗体１１４の抵抗値の大きさ（より詳細には、発熱抵抗体１１４の両端に生じる検出電圧Ｖｄの大きさ）に基づき、液体の温度を検出することができる。発熱抵抗体１１４の通電直後の抵抗値は、液体の温度に対応した値を示していることから、このような手法により液体の温度を検出することができるのである。また、セラミックヒータ１１０の周囲に液体が存在する場合と存在しない場合とでは、発熱抵抗体１１４の抵抗値の変化挙動が大きく異なることから、この違いを利用して液体の下限レベル（有無）の検知を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】液体状態検知センサの縦断正面図。
【図２】液体状態検知センサの液体性状検知部付近の拡大断面図及びその要部のさらなる拡大図。
【図３】セラミックヒータのヒータパターンを示す模式図。
【図４】セラミックヒータの先端を突出させて保持するホルダを先端側から見た斜視図及びこれに取付けられるプロテクタを先端側から見た斜視図。
【図５】セラミックヒータの先端を突出させて保持するホルダを内部電極に取付けた状態の破断正面図、及びこれに取付けられるプロテクタの破断正面図。
【図６】図５においてプロテクタをホルダの先端寄り部位に外嵌して取付けた状態の破断正面図。
【図７】図６におけるＸ１−Ｘ１断面図。
【図８】ゴムブッシュを斜め下方からみた斜視図。
【図９】ゴムブッシュの側面図。
【図１０】ゴムブッシュの平面図。
【図１１】図１０の一点鎖線Ａ−Ａにおいて矢視方向からみたゴムブッシュの断面図。
【図１２】図１に示す液体状態検知センサを先端側から軸線Ｏ方向に見た液体状態検知センサの底面図。
【図１３】外筒電極と内部電極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。
【図１４】変形例としての液体状態検知センサの液体性状検知部付近の拡大断面図。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 外筒電極（第１部材）
１１ 外筒電極の先端部
２０ 内部電極（第２部材、ホルダ取付け部材）
２１ 内部電極の先端部
２３ 絶縁性被膜
３０ 液体性状検知部
７０ レベル検知部
８０ ゴムブッシュ（支持部材）
１００ 液体状態検知センサ
１１０ セラミックヒータ（液体性状検出素子）
１１０ｂ セラミックヒータの先端部
１１４ 発熱抵抗体
１２０ ホルダ
１２４ ホルダの凹部
１２５ ホルダの先端
１３０ プロテクタ（包囲部材）
１３５、１３６ 流通孔
１３７ 凸部
１３７ｂ 凸部自身の端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体収容容器内に収容される液体中の特定成分の濃度を少なくとも検出するための液体性状検出素子を備える液体状態検知センサに関するものである。
【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（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。この尿素水溶液は、窒素酸化物を効果的に還元するにあたって、適正な濃度範囲（尿素水溶液中に含まれる尿素の濃度範囲）があることが知られている。しかし、尿素水タンクに適正な濃度の尿素水溶液を収容した場合であっても、経時変化等に起因して尿素濃度が適正な範囲を逸脱してしまうことがある。また、尿素水タンクに誤って適正な尿素水溶液以外の液体（例えば、純水）が収容される可能性もある。そこで、尿素水タンクに尿素水溶液の濃度を検知する濃度センサを取り付け、尿素水溶液の濃度が適正範囲から逸脱した場合などの異常時に警告等を発し、排ガス浄化装置による窒素酸化物の還元が適切に行えなくなっていることを運転者に知らせるシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、尿素水溶液に含まれる尿素濃度を検出するセンサとして、後端部に尿素水タンク取り付け用の取付部が形成された支持部の先端部に、センサ部を取り付けたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２では、センサ部が、発熱体を含む濃度検知部と尿素水溶液との熱交換のための濃度検知部用熱伝達部材とから構成されており、濃度検知部用熱伝達部材を囲むように尿素溶液導入路を形成するカバー部材が設けられている。このようにカバー部材を設けることで、センサ部周囲の尿素水溶液に振動等に基づく激しい流動が生じ難く、センサ部による濃度検知の精度を高めることが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３７１８３１公報
【特許文献２】特開２００５−８４０２６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２に開示された濃度センサでは、カバー部材を取り付けるにあたって、取付ネジを複数用いて取り付ける構成であるため、部品点数が多くなりがちで組み立て作業が厄介であり、構造自体も複雑となる。
【０００６】
本発明は、こうした問題点に鑑みてなされたもので、液体中の特定成分の濃度を少なくとも検出するための液体性状検出素子を備える液体状態検知センサにおいて、組み立て上の問題がなく、とくに、液体性状検出素子をその先端部を突出させた状態で保持するホルダに包囲部材を取付ける構造が複雑とならない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】
【０００７】
請求項１に記載の本発明は、収容容器内に収容される液体中の特定成分の濃度を少なくとも検出するための液体性状検出素子を備える液体状態検知センサであって、
前記液体性状検出素子の先端部を自身の先端より突出させた状態で当該液体性状検出素子を保持するホルダと、該ホルダを取付けることによって前記液体性状検出素子を支持するホルダ取付け部材と、
前記液体性状検出素子の先端部を包囲するように前記ホルダの先端部又は先端寄り部位に外嵌されて取付けられてなる、前記液体が流通する流通孔が形成された包囲部材とを備えており、
前記ホルダは、その先端部又は先端寄り部位の外周面に凹部が形成される一方、前記包囲部材は、該ホルダに外嵌される基端部又は基端寄り部位に、その内側に突出すると共に弾性変形することで前記凹部に嵌合可能の凸部を備えており、該凸部が前記凹部に嵌合されて該包囲部材が前記ホルダに抜け止め状に取付けられてなることにある。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、前記凸部は、凸部自身の端部を先端側に位置させて内側に斜めに突出するように、包囲部材自身の壁を切起こして形成されてなる突出片部であることを特徴とする請求項１に記載の液体状態検知センサである。
【０００９】
請求項３に記載の本発明は、前記包囲部材の外周面のうちの前記凸部に対応する部位と、前記ホルダの外周面のうち前記包囲部材が外嵌されていない部位とに跨るようにして、ゴム製でリング状をなす支持部材を前記包囲部材と前記ホルダとの外周面に締り嵌め状に取付けてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体状態検知センサである。
【００１０】
請求項４に記載の本発明は、収容容器内に収容される液体中の特定成分の濃度を少なくとも検出するための液体性状検出素子を備える液体状態検知センサであって、
長手方向に延びる筒状の第１部材と、
前記第１部材の内側に配置されると共に、当該第１部材の長手方向に沿って延びる筒状または中実状の第２部材と、
前記液体性状検出素子の先端部を自身の先端より突出させた状態で当該液体性状検出素子を保持すると共に、前記第２部材の先端部に装着されるホルダと、
前記液体が流通する流通孔が形成されると共に、前記ホルダの先端から突出する前記液体性状検出素子の前記先端部の径方向周囲を覆う包囲部材とを備えており、
前記ホルダは、その先端部又は先端寄り部位の外周面に凹部が形成される一方、前記包囲部材は、該ホルダに外嵌される基端部又は基端寄り部位に、その内側に突出すると共に弾性変形することで前記凹部に嵌合可能の凸部を備えており、該凸部が前記凹部に嵌合されて該包囲部材が前記ホルダに抜け止め状に取付けられ、
前記第２部材の外側と前記第１部材の内側との間には、前記第２部材を前記第１部材に対して支持するゴム製でリング状をなす支持部材が介在され、しかも、該支持部材は、前記包囲部材の外周面のうちの前記凸部に対応する部位と、前記ホルダの外周面のうち前記包囲部材が外嵌されていない部位とに跨るようにして、前記包囲部材と前記ホルダとの外周面に締り嵌め状に取付けられてなることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の本発明は、前記凸部は、凸部自身の端部を先端側に位置させて内側に斜めに突出するように、包囲部材自身の壁を切起こして形成されてなる突出片部であることを特徴とする請求項４に記載の液体状態検知センサである。
【００１２】
請求項６に記載の本発明は、請求項４又は請求項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、前記第１部材の先端部は、前記包囲部材の径方向周囲を覆う位置まで延設されていることを特徴とする液体状態検知センサである。
【００１３】
請求項７に記載の本発明は、請求項４〜請求項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、前記第１部材は、導体からなる外筒電極である一方、前記第２部材は、導体からなる内部電極であり、前記第１部材と第２部材とによって、前記収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じて静電容量が変化するレベル検知部を形成してなることを特徴とする液体状態検知センサである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の液体状態検知センサは、上記したように包囲部材を備えているところ、前記ホルダは、その先端部又は先端寄り部位の外周面に凹部が形成される一方、前記包囲部材は、該ホルダに外嵌される基端部又は基端寄り部位に、その内側に突出すると共に弾性変形することで前記凹部に嵌合可能の凸部を備えている。これより、該包囲部材を前記ホルダに外嵌して押込むことで該凸部を弾性変形させて前記凹部に嵌合させるだけで、該包囲部材を前記ホルダに抜け止め状に取付けることができる。このような包囲部材は、特許文献２におけるカバー部材に相当するものであるが、その取り付けに当っては、それ自体を押込むことで抜け止め状に取付けられている。すなわち、本発明では、構造の複雑化を招くこともなく、しかも、ネジ部材等の別部材を要することもなく、押込むことのみにより簡易迅速に包囲部材の取付けができる。このため、包囲部材を固定するための工数が従来に比して大きく低減され、組み立て上も容易となるし、また構成が簡素化するため、安価な液体状態検知センサとすることができる。
【００１５】
さらに、本発明では、液体性状検出素子を包囲部材により包囲しているので、振動等に起因して収容容器内の液体が激しく流動しても、包囲部材が防壁となり液体性状検出素子を保護するので、流動に伴う圧力が液体性状検出素子に直接及ぶのを軽減することができる。これにより、液体性状検出素子の耐久性を向上させることができ、また液体性状検出素子の周囲を取り巻く液体が激しく入れ替わることがないため、安定した濃度検知を行うことができる。
【００１６】
なお、液体性状検出素子（以下、単に素子ともいう）及び液体状態検知センサは、少なくとも液体に含まれる特定成分の濃度を検出するものであればよく、濃度以外に液体の温度や、液体の下限レベルを下回ったか否かを検知するものであっても良い。また、液体としては、尿素水溶液、金属粉やセラミック粉が含有された溶液やスラリーなどが挙げられ、それら液体に含まれる特定成分としては、尿素水溶液であれば尿素を例示することができる。
【００１７】
前記凸部は、ダボ状のものないし突起でもよいなど、該凸部を弾性変形させて前記凹部に嵌合させることによって、該包囲部材を前記ホルダに抜け止め状に取付けられるものであればよく、その形状、構造は格別限定されるものではない。しかし、請求項２に記載のもののように、凸部自身の端部（先端部）を先端側（素子の先端側）に位置させて内側に斜めに突出するように、包囲部材自身の壁を切起こして形成されてなる突出片部としたものでは、包囲部材を金属板をプレス成形で成形する際には、その凸部の形成が容易であると共に、ホルダに取付けた際には高い抜け止め性を付与できる。なお、凹部、凸部の数は適宜に設定すればよい。
【００１８】
さらに、請求項３に記載のように、前記包囲部材の外周面のうちの前記凸部に対応する部位と、前記ホルダの外周面のうち前記包囲部材が外嵌されていない部位とに跨るようにして、ゴム製でリング状をなす支持部材を前記包囲部材と前記ホルダとの外周面に締り嵌め状に取付けてなるものでは、包囲部材がホルダに遊嵌状で外嵌（隙間嵌め）されているとしても、ガタツクことなくその取付けの安定が図られる。すなわち、包囲部材の取付けは嵌合部の精度を考慮すると、隙間嵌めとするのが好ましいが、その場合には緩みがあることから取付けが不安定となる。しかし、このように支持部材が取付けられていれば、包囲部材の強固な固定が得られるため、その安定性ないし信頼性の高い取付けが得られる。すなわち、本発明では、自動車に搭載される場合のように、絶えず振動を受けるような使用環境におかれるものにおいても、その耐久性が高められる。
【００１９】
そして、請求項４に記載の発明は、その構成に基づいて、包囲部材の取り付け上、及びその取付け後の効果については請求項１におけるのと同様の効果が得られる。また、請求項４に記載の発明は、請求項１におけるホルダ取付け部材に代えて、それに相当する第２部材の先端部にホルダを装着し、この第２部材を長手方向に延びる筒状の第１部材の内側に配置するとともに、前記第２部材の外側と前記第１部材の内側との間には、前記第２部材を前記第１部材に対して支持するゴム製でリング状をなす支持部材が介在されている。このため、請求項１におけるのと同様の効果に加えて、第２部材の支持の安定化が図られるという効果も得られる。しかも、該支持部材は、前記包囲部材の外周面のうちの前記凸部に対応する部位と、前記ホルダの外周面のうち前記包囲部材が外嵌されていない部位とに跨るようにして、前記包囲部材と前記ホルダとの外周面に締り嵌め状に取付けられていることから、包囲部材の取付けの安定も図られている。
【００２０】
また、このような本発明の液体状態検知センサによれば、第２部材をゴム製の支持部材により第１部材の内側に弾性的に支持するものであるから、振動等による内部応力の発生や共振等の発生を抑制することができ、第１部材、第２部材の変形を有効に抑制することができる。これにより、安定してホルダを支持部材に支持させることができ、ひいては液体性状検出素子のホルダによる保持を長期にわたって良好に維持することができる。さらに、請求項５に記載の発明においては、請求項２に記載の発明と同様の効果が得られる。
【００２１】
そして、請求項６に記載のように、前記第１部材の先端部が、前記包囲部材の径方向周囲を覆う位置まで延設されているものでは、包囲部材に加えて液体性状検出素子の周囲が第１部材の先端部にも覆われることになる。このため、振動等に起因して収容容器内の液体が激しく流動しても、包囲部材及び第１部材の先端部が防壁となるため、流動に伴う圧力が液体性状検出素子に直接及ぶのをより一層軽減することができる。これにより、液体性状検出素子の耐久性をさらに向上させることができ、また液体性状検出素子の周囲を取り巻く液体が激しく入れ替わることがないため、より安定した濃度検知を行うことができる。
【００２２】
さらに、請求項７に記載の発明では、第１部材及び第２部材を導体から構成し、この第１部材と第２部材とによって、収容容器内に収容される液体のレベルに応じて静電容量が変化するレベル検知部（即ち、コンデンサ）を形成している。このように、液体性状検出素子を収容容器内の狙い位置に配置させるための第１部材及び第２部材をレベル検知部として兼用させることで、１つの液体状態検知センサを用いて、少なくとも液体の特定成分の濃度検知と液体のレベル変化の検知を行うことができる。これにより、収容容器内に収容される液体の濃度検知とレベル変化の検知を行う必要がある場合にも、１つのセンサを取り付けるだけで両検知を行うことができる。なお、液体が尿素水溶液のように導電性を呈する場合には、第１部材と第２部材との間での短絡防止のために、第２部材のうちで液体に接触する予定の部位の表面に絶縁性の被膜をコーティングすることで、導電性の液体のレベル変化を検知することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。図１〜図１２を参照し、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。
【００２４】
図１は、液体状態検知センサ１００の縦断正面図である。図２は、液体状態検知センサ１００の液体性状検知部３０付近の拡大断面図及びその要部のさらなる拡大図である。図３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。図４は、セラミックヒータ１１０の先端を突出させて保持するホルダ１２０を先端側から見た斜視図及びこれに取付けられるプロテクタ１３０を先端側から見た斜視図である。図５は、セラミックヒータ１１０の先端を突出させて保持するホルダ１２０を内部電極２０に取付けた状態の破断正面図、及びこれに取付けられるプロテクタ１３０の破断正面図である。図６は、図５においてプロテクタ１３０をホルダ１２０の先端寄り部位に外嵌して取付けた状態の破断正面図である。図７は、図６におけるＸ１−Ｘ１断面図である。図８は、ゴムブッシュ８０を斜め下方からみた斜視図である。図９は、ゴムブッシュ８０の側面図である。図１０は、ゴムブッシュ８０の平面図である。図１１は、図１０の一点鎖線Ａ−Ａにおいて矢視方向からみたゴムブッシュ８０の断面図である。図１２は、図１に示す液体状態検知センサ１００を先端側から軸線Ｏ方向に見た液体状態検知センサ１００の底面図である。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、そして、取付部４０が設けられる側を後端側とする。
【００２５】
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）と、その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（以下、単にセンサともいう）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、尿素水溶液の収容容器としての尿素水タンク（図示外）に取り付けるための取付部４０などから、以下に詳述するように構成されている。なお、本形態における外筒電極１０は、請求項４に記載の本発明をなすところの、長手方向に延びる筒状の第１部材であり、また、内部電極２０が、第１部材の内側に配置され、第１部材の長手方向に沿って延びる筒状または中実状の第２部材である。そして、ここに内部電極２０が、請求項１に記載の本発明をなすところの、ホルダ取付け部材をなしている。
【００２６】
本形態におけるセンサ１００をなす外筒電極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呈している。外筒電極１０の外周上における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、支持部材をなすゴムブッシュ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つの空気抜き孔１９が形成されている。また、外筒電極１０の先端部１１は、後述するセラミックヒータ１１０の径方向周囲を覆って保護する包囲部材をなすプロテクタ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（図１下側）から視認可能な状態となっている。なお、前記もしたように、外筒電極１０が、本発明における「第１部材」に相当する。
【００２７】
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（図示外）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、液体状態検知センサ１００と外部回路（図示外）との電気的な接続を行うために設けられた中継用の回路基板６０などを収容する収容部４３が形成されている。
【００２８】
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と外部回路（図示外）との接続が行われている。
【００２９】
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っている。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。後述するが、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。なお、上記もしたように、内部電極２０が、本発明における「第２部材」に相当する。
【００３０】
この内部電極２０の軸線Ｏ方向の後端側の基端部２２の外周には、内部電極２０を取付部４０に固定するためにフランジ状をなすパイプガイド５５が固定されており、電極支持部４１における孔４６内に上端部を係合して配置された筒状のインナーケース５０の内側に配置され、パイプガイド５５を介して係合されている。すなわち、このパイプガイド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。一方、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に内挿されている。そして、このインナーケース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ている。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ている。
【００３１】
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（図示外）の天板又は上蓋に取り付けられた際に、尿素水タンク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ように構成されている。なお、取付部４０の鍔部４２の先端側の面（図１下面）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。
【００３２】
そして、内部電極２０の取付部４０への組み付けは、図１に示したように、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ことによっている。押さえ板５６は、パイプガイド５５との間に絶縁性のある押さえ板５７を挟み、パイプガイド５５を押圧した状態で、ネジ５８による締付けによって収容部４３内に固定されている。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に固定されている。この固定に使用している押さえ板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ように構成されている。
【００３３】
さて次に液体性状検知部３０について詳述するが、この液体性状検知部３０は、内部電極２０の先端部２１に連結されている。そして、図２に拡大して示したように、液体性状検知部３０は、本実施の形態では尿素水溶液中の尿素の濃度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、このセラミックヒータ１１０をその先端部を突出させた状態で保持すると共に、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、このホルダ１２０から露出されたセラミックヒータ１１０の先端部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ている。
【００３４】
このうちセラミックヒータ１１０は、図３に示したように、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）で挟んだ状態でヒータパターン１１５を埋設した状態で形成したものである。ここでは発熱抵抗体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の両後端には、それぞれセラミック基体１１１の表面に貫通するビア導体（図示外）が設けられており、２本のリード線９０との接続を中継する２つの端子１１９（図２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。
【００３５】
また、セラミックヒータ１１０を支持する絶縁性樹脂製のホルダ１２０は、図２及び図４〜図６に示したように、同心で、大径をなす大径円筒部１２２と小径をなす小径円筒部１２１との径違いの円筒状に形成されており、その大径円筒部１２２の内側に内部電極２０の先端部２１を挿入させてその外周から覆うように構成されている。なお、このホルダ１２０における大径円筒部１２２と小径円筒部１２１とを接続する部位の外周面は先端に向かって縮径するテーパー状の段部（テーパ部）１２３とされている。そして、ホルダ１２０の先端寄り部位をなす小径円筒部１２１の外周面には、周方向に本形態では等角度間隔で４箇所、凹部１２４が一定深さで形成（凹設）されている。ただし、この凹部１２４は正面視において略矩形をなすように構成されている（図５参照）。また、ホルダ１２０の小径円筒部１２１の先端（面）１２５の外周寄り部位にはテーパが付されている。
【００３６】
一方、ホルダ１２０の内周面は、小径円筒部１２１、段部１２３、そして大径円筒部１２２に向けて、段付き状に拡径する横断面円形に形成されている。ただし、小径円筒部１２１の先端１２５には、セラミックヒータ１１０の先端部１１０ｂが略隙間なく突出可能に軸線Ｏ方向から見て（横断面において）矩形をなす開口１２６が形成されている（図２、図７参照）。この開口１２６の横断面における矩形の短辺及び長辺は、それぞれセラミックヒータ１１０の厚み及び幅の各寸法に対応するように設定されている。そして、図７に示したように、横断面において、この開口１２６の各辺の中心が、上記した４箇所の凹部１２４の中心に対応するように形成されている。なお、セラミックヒータ１１０は、長手方向のリード部１１２，１１３（図３参照）側を小径円筒部１２１内に挿入し、発熱抵抗体１１４の埋設された先端部１１０ｂ側をホルダ１２０の先端１２５から露出させ、その状態で、接着剤又は樹脂１２９を小径円筒部１２１の内周面１２７内に充填して固化させることにより、セラミックヒータ１１０はホルダ１２０の開口１２６内にシールを保持して固定されている。
【００３７】
他方、大径円筒部１２２の内径は、内部電極２０の先端部２１の外径より若干大きく構成されており、その内周面１２８には本形態では２つの凹溝１２８ｂがその周方向に形成されている。しかして、このようなホルダ１２０が大径円筒部１２２側から内部電極２０の先端部２１に外嵌状に装着される際には、大径円筒部１２２の内周面１２８の２つの凹溝１２８ｂに装填されたそれぞれのシールリング（例えばゴム製のＯリングパッキン）１４０を介して、その内周面１２８と内部電極２０の外周面との間のシールが確保され、内部電極２０の内部にこの間を通って測定対象をなす液が侵入することが防止されるように構成されている。また、ホルダ１２０の段部１２３の内周面には、環状の棚段部１２８ｃが形成されており、ホルダ１２０が内部電極２０の先端部２１に装着される際には、その先端部２１の端面２１ｂがこの棚段部１２８ｃに当接して軸線Ｏ方向の位置決めがされるように構成されている。なお絶縁性被膜２３は、内部電極２０の外周面において、内部電極２０先端側の先端部２１にてこのシールリング１４０が配置される位置よりも先端側から、後端側の基端部２２にてＯリング５４が配置される位置にかけて形成されており、尿素水タンク（図示外）内にてレベル検知部７０が尿素水溶液に浸漬されても、内部電極２０が尿素水溶液に直接接触することがないようにされている。
【００３８】
なお、ホルダ１２０の装着前に、セラミックヒータ１１０の端子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、端子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。
【００３９】
さて次に、液体性状検出素子であるセラミックヒータ１１０の先端部の周囲を覆って保護する包囲部材であるプロテクタ１３０について、図２及び図４〜図７に基づいて詳細に説明する。このプロテクタ１３０は、例えば金属板をプレス成形により、有底円筒形状に形成されてなる、ヒータ１１０の露出部の保護部材であり、底部１３２と胴部１３３との間の稜角部分は曲面状に面取りされ、剛性が高められている。また、プロテクタ１３０の胴部１３３の外周上にて、本形態では周方向に等間隔となる４本の母線上に、それぞれ２つの円形に開口された測定対象をなす液の流通孔１３５が形成されている。そして、底部１３２にはその中心に同様に開口された流通孔１３６が形成されている。このようなプロテクタ１３０は、その胴部１３３の内径が、上記したホルダ１２０における小径円筒部１２１の外径と同じか若干大きくなるように設定されている。
【００４０】
そして、プロテクタ１３０は、その胴部１３３のうち、ホルダ１２０に外嵌される基端（後端）又は基端寄り部位であって、周方向に等角度間隔で４箇所の部位には、その内側に突出すると共に弾性変形することで、ホルダ１２０における凹部１２４に嵌合可能の凸部１３７を備えている。この凸部１３７は、円ドーム状に又は球面状（半球面状）に膨らむように突出形成させたものでもよいが、本形態では、その端部１３７ｂを先端側に位置させて内側に斜めに突出するように、プロテクタ１３０自身の壁を切起こして形成されてなる突出片部とされ、舌片状の爪を呈している。なお、凸部１３７は、プロテクタ１３０を軸線Ｏ方向から見たとき、胴部１３３に設けた流通孔１３５の各母線の中間に位置するように形成されている。すなわち、流通孔１３５は、図７における１点鎖線Ｌ方向を軸として開口されている。なお、本形態では、包囲部材であるプロテクタを円筒形状のもので具体化したが、角筒形状のものとしてもよい。
【００４１】
しかして、このプロテクタ１３０は、ホルダ１２０の先端１２５側の小径円筒部１２１に、その胴部１３３の基端部を外嵌して押込むことで凸部１３７を、外方に弾性変形させ、押込み後においてその変形を復元させる形で凹部１２４に嵌合させるように構成されており、その嵌合状態においてプロテクタ１３０はホルダ１２０に抜け止め状に、しかも軸線Ｏ回りに回転不能に取付けられるように構成されている。すなわち、図２及び図６に示すように、プロテクタ１３０は、これを押込むだけでホルダ１２０の小径円筒部１２１の外周に、開口側の内周が嵌合されて取付けられるため、その組付け作業の簡易迅速化とともに効率化が図られる。しかも、このようにして取付けた後は、その嵌合が例え隙間嵌め（緩み嵌め）であるとしても、プロテクタ１３０はホルダ１２０から分離しないので、その後、この中間組立て品の取り扱いを容易にすることができる。こうしてホルダ１２０にプロテクタ１３０が取付けられることで、発熱抵抗体１１４側がホルダ１２０から露出されたセラミックヒータ１１０は、プロテクタ１３０内に収容されることになる。
【００４２】
本形態では、このような取り付け状態において、胴部１３３の流通孔１３５は、セラミックヒータ１１０の基板面に対し正対することなく、凸部１３７の回り止め作用により、常に４５度の角度で対向している。したがって、センサ１００として液没されて使用される際において、液が流通孔１３５からプロテクタ１３０内に充満した後、液が激しく流動してセラミックヒータ１１０の基板面（主面）に衝突するとしても、その衝突は正面衝突にはならない。したがって、その衝撃を緩和することができるため、好ましくない急激な熱変化が防止できるから、測定精度の低下防止も図られる。なお、本形態では４５度の角度で対向するようにしたが、流通孔１３５は素子に対する液の正面衝突の防止が図られるように設けれていれば、こうした効果が期待される。また、本形態では、上記もしたように、外筒電極１０の先端部１１が、プロテクタ１３０を包囲するように、軸線Ｏ方向先端側に延設されているため、セラミックヒータ１１０はいわば２重に覆われている。このため、流動に伴う圧力が液体性状検出素子に直接及ぶのをより一層軽減することができる。本形態では包囲部材を金属板からなる筒状のプロテクタとして、その胴部などに流通孔を開口させたものとして具体化したが、例えば、網状板から有底円筒形状など、網目の大きさ次第ではザル構造に形成してもよい。このような場合には網目が流通孔となる。
【００４３】
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が装着されることによって、レベル検知部７０と絶縁された状態で連結されている。そして、図２に示したように、液体性状検知部３０は、内部電極２０の先端部２１と共に、外筒電極１０の内側と内部電極２０の外側との間に介在するゴム製でリング状の支持部材であるゴムブッシュ８０によって、外筒電極１０内で位置決め支持されている。ただし、このゴムブッシュ８０は本形態では、プロテクタ１３０の胴部１３３の外周面のうち、凸部１３７に対応する部位と、ホルダ１２０の大径円筒部１２２の外周面とに、軸線Ｏ方向の先後に跨るようにして、その胴部１３３と大径円筒部１２２との外周面に締り嵌め状に取付けられるように構成されている。詳細は後述するが、これにより、プロテクタ１３０のホルダ１２０に対する嵌合が隙間嵌めであっても、このゴムブッシュ８０にてプロテクタ１３０はホルダ１２０に対してガタツクことなく、強固かつ安定して取り付けられるように構成されている。なお、プロテクタ１３０のホルダ１２０に対する嵌合が締り嵌めである場合には、さらに強固かつ安定した取り付けが得られる。
【００４４】
なお、本形態に使用している支持部材であるゴムブッシュ８０は次のように構成されている。すなわち、図８〜図１１に示すように、ゴムブッシュ８０は円筒形状を有し、その外周面８９上にて周方向に等間隔となる３本の母線上に、外筒電極１０の各開口部１６にそれぞれ係合し抜け防止及び回転防止として機能する突起部８７が設けられている。さらに、外周面８９の周方向において各突起部８７間には、それぞれ軸線Ｏ方向に沿った複数（本実施の形態では５本）の溝部８８が溝設されている。
【００４５】
また、ゴムブッシュ８０の内周側の面は、ホルダ１２０の外周面が係合するように形成された内径の異なる２つの内周面８１，８２と、両者を接続するテーパー状の内周面８３とから構成される。そして、内周面８１〜８３上で、突起部８７が形成された外周面８９上の各母線に対応する位置には、小径の内周面８１側から大径の内周面８２側にかけて各内周面８１，８３，８２上を連続する溝部８４がそれぞれ溝設されている。なお、ゴムブッシュ８０の小径の内周面８１の形成部位は、大径の内周面８２の形成部位よりも肉厚に形成されている。
【００４６】
また、前述したように、内部電極２０はパイプガイド５５を介し２枚の押さえ板５６，５７により軸線Ｏ方向先端側に向け押圧される（図１参照）。これにより、図２に示すように、その内部電極２０の先端部２１に装着されたホルダ１２０の段部１２３が、ゴムブッシュ８０の内周面８３に押し付けられた状態となる。そしてホルダ１２０および内部電極２０は、外筒電極１０に位置決め保持されたゴムブッシュ８０によって、外筒電極１０の内側に弾性的に支持されることとなる。
【００４７】
このような液体状態検知センサ１００が尿素水タンク（図示外）に取り付けられ使用されたとき、図２に示すように、外筒電極１０内には、ゴムブッシュ８０よりも軸線Ｏ方向先端側のＢ部と、後端側のＣ部とに、それぞれ外筒電極１０の軸線Ｏ方向最先端部の開口とスリット１５とを介して尿素水溶液が流入する。また、プロテクタ１３０内のＤ部には、液体流通孔１３５，１３６を介してＢ部より尿素水溶液が流入する。そして、Ｂ部とＣ部とに流入した尿素水溶液は、ゴムブッシュ８０の溝部８８と外筒電極１０の内周面とで形成された流通路８５や、溝部８４とホルダ１２０の外周面とで形成された流通路８６を介して流通される。さらに、溝部８４の形成位置に揃えられて配置されたプロテクタ１３０の液体流通孔１３５（図４〜図６参照）に、流通路８６が連続している（図１２参照）。これにより、流通路８５，８６を介してＢ部とＣ部との間およびＤ部とＣ部との間で尿素水溶液の流通が行われる。また、空の尿素水タンクに尿素水溶液を満たした場合にＢ部やＤ部に空気が残る虞があるが、この空気は流通路８５，８６を通じてＣ部に到達することができる。
【００４８】
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および濃度を検知する原理について説明する。まず、図１３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１３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。
【００４９】
液体状態検知センサ１００は、尿素水溶液を収容した尿素水タンク（図示外）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（図示外）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（図示外）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。
【００５０】
すなわち、図１３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Ｆで示す）と、絶縁性被膜２３の厚みに相当する距離（距離Ｇで示す）との合計の距離（距離Ｅ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Ｇとなる。
【００５１】
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Ｆ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Ｇ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Ｇ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。
【００５２】
ここで、絶縁性被膜２３を挟む電極間の距離Ｇと比べ、空気層を挟む電極間の距離Ｆ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。なお、本実施の形態では、尿素水溶液のレベル検知を回路基板６０に搭載したマイクロコンピュータを含むレベル検知回路で行っており、レベル検知回路にて得られたレベル情報信号を、コネクタ６２を介して外部回路（例えば、ＥＣＵ）に対し出力している。外部回路は、入力されるレベル情報信号に基づき、尿素水溶液のレベルが適正か否かを判定し、適正では無い場合に運転者のその旨を通知する処理を適宜行う。
【００５３】
次に、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。一般に、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。つまり、発熱抵抗体を用い、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ってくる。また、発熱抵抗体に定電流を流した場合に、発熱抵抗体の周囲の温度の上昇に比例して、発熱抵抗体の抵抗値が上昇することも知られている。このことから発熱抵抗体を用い、その周囲の液体を一定時間加熱した場合に、発熱抵抗体の抵抗値変化の度合いが求まれば、周囲の液体の温度変化の度合いが求まり、液体の濃度を得ることができる。
【００５４】
本実施の形態の液体状態検知センサ１００では、発熱抵抗体１１４に定電流を流すように構成されており、発熱抵抗体１１４の両端には自身の抵抗値の大きさに応じた検出電圧Ｖｄが発生する。なお、発熱抵抗体１１４の一端の電位をＰｉｎとし、発熱抵抗体１１４の他端の電位をＰｏｕｔとしたとき、検出電圧Ｖｄは、電位Ｐｉｎと電位Ｐｏｕｔの差分で求められる。具体的には、まず、発熱抵抗体１１４への通電開始直後の検出電圧Ｖｄを測定し、一定時間後（例えば７００ｍｓ後）に、再度検出電圧Ｖｄの測定を行う。そして、予め実験等により作成したテーブル（図示外）を用い、上記２つの検出電圧Ｖｄの差分値をパラメータとして、尿素水溶液の濃度の決定を行っている。なお、本実施の形態では、尿素水溶液のレベル検知と同様に、尿素水溶液の濃度検知（算出）を回路基板６０に搭載したマイクロコンピュータを含む濃度検知回路で行っており、濃度検知回路にて得られた濃度情報信号を、コネクタ６２を介して外部回路（例えば、ＥＣＵ）に対し出力している。外部回路は、入力された濃度情報信号に基づき、尿素水溶液の濃度が適正範囲にあるか否かを判定し、適正範囲に無い場合に運転者にその旨を通知する処理を適宜行う。
【００５５】
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、図１４に示す、液体状態検知センサ３００のホルダ３５０のように、内部電極３２０の先端部３２１の内周と、その先端部３２１内に挿入させるホルダ３５０の円筒部３５２との間にシールリング３４０を介在させ、内部電極３２０の内部の水密性を確保してもよい。この場合、内部電極３２０の先端部３２１において、絶縁性被膜３２３を内部電極３２０の外周側から内周側に折り返すように形成する。そして少なくとも内部電極３２０の先端部３２１の内周側に対してシールリング３４０が配置される位置まで絶縁性被膜３２３の形成を行えば、レベル検知部７０が尿素水溶液に浸漬されても内部電極３２０が尿素水溶液に直接接触することはない。
【００５６】
また、本実施の形態では、セラミックヒータ１１０の発熱抵抗体１１４とリード部１１２，１１３とは同一の材料を用いパターンの断面積を異ならせたことによって主に発熱抵抗体１１４で発熱が行われるようにしたが、それぞれの材質を異ならせてもよい。また、本実施の形態ではセラミックヒータ１１０の発熱抵抗体１１４の抵抗値を用い、テーブル参照により尿素水溶液中の尿素濃度を求めたが、抵抗値を変数として、予め実験等により求めた上記関係を表す計算式に代入することで、尿素水溶液の濃度を算出してもよい。
【００５７】
また、ゴムブッシュ８０の溝部８４，８８は、ゴムブッシュ８０の内周側や外周側に溝状に設けたが、肉厚部分を貫通する貫通孔として形成してもよい。さらに、溝部８４，８８のいずれかを省略してゴムブッシュ８０を形成してもよい。また、外筒電極１０や内部電極２０を円筒形状としたが、角筒状であってもよい。
【００５８】
また、内部電極２０に形成した絶縁性被膜２３としては、液体の特性（例えば、酸化・還元性など）にあわせて腐食されにくい材質のものを選択するとよい。なお、絶縁性被膜の形成をディッピングや静電粉体塗装により行ったが、内部電極との間で空気層の混入が全くない状態となるようにすれば、絶縁チューブを用いて絶縁性被膜の形成を行ってもよい。さらに、外筒電極１０、内部電極２０によりレベル検知部７０を形成せずに、両筒状部材を、液体液状検知部３０を尿素水タンクの狙い位置に配置させるための位置決め部材として単に使用するようにし、セラミックヒータ１１０を用いて尿素水溶液の濃度のみを測定するセンサとしても具体化できる。
【００５９】
これより理解されるように、本発明のセンサでは、上記形態における外筒電極１０を除去するとともに、内部電極２０に代えて、例えば単なる筒体（軸）または、タンク等の測定対象部位への取付け手段を直接或いは間接に備えた基台又はフランジ等の部材をホルダ取付け部材とし、例えば、そのホルダ取付け部材が筒体であるならば、その先端に上記した実施の形態におけるのと同様に、液体性状検出素子であるセラミックヒータ１１０の先端部を自身の先端より突出させた状態で同ヒータ１１０を保持するホルダ１２０を取付けることによって同ヒータ１１０を支持するものとし、そのホルダに上記した実施の形態におけるのと同様に、包囲部材であるプロテクタを取り付けてなるものとしても具体化できる。
【００６０】
図６は、そのようなセンサの具体例を示すものともいえる。すなわち、図６における内部電極２０に代えて、これをそのような電極機能のない単なるホルダ取付け部材とした場合、セラミックヒータ１１０を用いて、尿素水溶液の濃度などの液体性状を測定するセンサとなり、請求項１ないし請求項３に記載のセンサが具体化されたものとなる。なお、この場合においても、プロテクタ１３０の取り付けの安定化を図るためには、プロテクタ１３０の外周面のうちの凸部１３７に対応する部位と、ホルダ１２０の外周面のうちプロテクタ１３０が外嵌されていない部位とに、先後に跨るようにして、図６中に２点鎖線で示したように、ゴム製でリング状をなす支持部材８０を、プロテクタ１３０とホルダ１２０との外周面に締り嵌め状に取付けるのが好ましいが、このような場合に使用する支持部材は、プロテクタ１３０をホルダ１２０に強固に固定できさえすればよいから、その断面形状（特に外周面）は適宜の形状として具体化すればよい。プロテクタ１３０とホルダ１２０の形状に応じた適宜の断面形状を有するゴム輪とすればよい。
【００６１】
さらに、液体性状検出素子としてのセラミックヒータ１１０は、液体に含まれる特定成分（例えば、尿素）の濃度検出以外に、液体の温度や液体の下限レベルの検知を検出するために用いられてもよい。例えば、セラミックヒータ１１０にて液体の温度を検出する場合には、発熱抵抗体１１４に定電流を流し始めた直後の当該発熱抵抗体１１４の抵抗値の大きさ（より詳細には、発熱抵抗体１１４の両端に生じる検出電圧Ｖｄの大きさ）に基づき、液体の温度を検出することができる。発熱抵抗体１１４の通電直後の抵抗値は、液体の温度に対応した値を示していることから、このような手法により液体の温度を検出することができるのである。また、セラミックヒータ１１０の周囲に液体が存在する場合と存在しない場合とでは、発熱抵抗体１１４の抵抗値の変化挙動が大きく異なることから、この違いを利用して液体の下限レベル（有無）の検知を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】液体状態検知センサの縦断正面図。
【図２】液体状態検知センサの液体性状検知部付近の拡大断面図及びその要部のさらなる拡大図。
【図３】セラミックヒータのヒータパターンを示す模式図。
【図４】セラミックヒータの先端を突出させて保持するホルダを先端側から見た斜視図及びこれに取付けられるプロテクタを先端側から見た斜視図。
【図５】セラミックヒータの先端を突出させて保持するホルダを内部電極に取付けた状態の破断正面図、及びこれに取付けられるプロテクタの破断正面図。
【図６】図５においてプロテクタをホルダの先端寄り部位に外嵌して取付けた状態の破断正面図。
【図７】図６におけるＸ１−Ｘ１断面図。
【図８】ゴムブッシュを斜め下方からみた斜視図。
【図９】ゴムブッシュの側面図。
【図１０】ゴムブッシュの平面図。
【図１１】図１０の一点鎖線Ａ−Ａにおいて矢視方向からみたゴムブッシュの断面図。
【図１２】図１に示す液体状態検知センサを先端側から軸線Ｏ方向に見た液体状態検知センサの底面図。
【図１３】外筒電極と内部電極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。
【図１４】変形例としての液体状態検知センサの液体性状検知部付近の拡大断面図。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 外筒電極（第１部材）
１１ 外筒電極の先端部
２０ 内部電極（第２部材、ホルダ取付け部材）
２１ 内部電極の先端部
２３ 絶縁性被膜
３０ 液体性状検知部
７０ レベル検知部
８０ ゴムブッシュ（支持部材）
１００ 液体状態検知センサ
１１０ セラミックヒータ（液体性状検出素子）
１１０ｂ セラミックヒータの先端部
１１４ 発熱抵抗体
１２０ ホルダ
１２４ ホルダの凹部
１２５ ホルダの先端
１３０ プロテクタ（包囲部材）
１３５、１３６ 流通孔
１３７ 凸部
１３７ｂ 凸部自身の端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
収容容器内に収容される液体中の特定成分の濃度を少なくとも検出するための液体性状検出素子を備える液体状態検知センサであって、
前記液体性状検出素子の先端部を自身の先端より突出させた状態で当該液体性状検出素子を保持するホルダと、該ホルダを取付けることによって前記液体性状検出素子を支持するホルダ取付け部材と、
前記液体性状検出素子の先端部を包囲するように前記ホルダの先端部又は先端寄り部位に外嵌されて取付けられてなる、前記液体が流通する流通孔が形成された包囲部材とを備えており、
前記ホルダは、その先端部又は先端寄り部位の外周面に凹部が形成される一方、前記包囲部材は、該ホルダに外嵌される基端部又は基端寄り部位に、その内側に突出すると共に弾性変形することで前記凹部に嵌合可能の凸部を備えており、該凸部が前記凹部に嵌合されて該包囲部材が前記ホルダに抜け止め状に取付けられてなることを特徴とする液体状態検知センサ。
【請求項２】
前記凸部は、凸部自身の端部を先端側に位置させて内側に斜めに突出するように、包囲部材自身の壁を切起こして形成されてなる突出片部であることを特徴とする請求項１に記載の液体状態検知センサ。
【請求項３】
前記包囲部材の外周面のうちの前記凸部に対応する部位と、前記ホルダの外周面のうち前記包囲部材が外嵌されていない部位とに跨るようにして、ゴム製でリング状をなす支持部材を前記包囲部材と前記ホルダとの外周面に締り嵌め状に取付けてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体状態検知センサ。
【請求項４】
収容容器内に収容される液体中の特定成分の濃度を少なくとも検出するための液体性状検出素子を備える液体状態検知センサであって、
長手方向に延びる筒状の第１部材と、
前記第１部材の内側に配置されると共に、当該第１部材の長手方向に沿って延びる筒状または中実状の第２部材と、
前記液体性状検出素子の先端部を自身の先端より突出させた状態で当該液体性状検出素子を保持すると共に、前記第２部材の先端部に装着されるホルダと、
前記液体が流通する流通孔が形成されると共に、前記ホルダの先端から突出する前記液体性状検出素子の前記先端部の径方向周囲を覆う包囲部材とを備えており、
前記ホルダは、その先端部又は先端寄り部位の外周面に凹部が形成される一方、前記包囲部材は、該ホルダに外嵌される基端部又は基端寄り部位に、その内側に突出すると共に弾性変形することで前記凹部に嵌合可能の凸部を備えており、該凸部が前記凹部に嵌合されて該包囲部材が前記ホルダに抜け止め状に取付けられ、
前記第２部材の外側と前記第１部材の内側との間には、前記第２部材を前記第１部材に対して支持するゴム製でリング状をなす支持部材が介在され、しかも、該支持部材は、前記包囲部材の外周面のうちの前記凸部に対応する部位と、前記ホルダの外周面のうち前記包囲部材が外嵌されていない部位とに跨るようにして、前記包囲部材と前記ホルダとの外周面に締り嵌め状に取付けられてなることを特徴とする液体状態検知センサ。
【請求項５】
前記凸部は、凸部自身の端部を先端側に位置させて内側に斜めに突出するように、包囲部材自身の壁を切起こして形成されてなる突出片部であることを特徴とする請求項４に記載の液体状態検知センサ。
【請求項６】
請求項４又は請求項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、
前記第１部材の先端部は、前記包囲部材の径方向周囲を覆う位置まで延設されていることを特徴とする液体状態検知センサ。
【請求項７】
請求項４〜請求項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、
前記第１部材は、導体からなる外筒電極である一方、前記第２部材は、導体からなる内部電極であり、前記第１部材と第２部材とによって、前記収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じて静電容量が変化するレベル検知部を形成してなることを特徴とする液体状態検知センサ。
【請求項１】
収容容器内に収容される液体中の特定成分の濃度を少なくとも検出するための液体性状検出素子を備える液体状態検知センサであって、
前記液体性状検出素子の先端部を自身の先端より突出させた状態で当該液体性状検出素子を保持するホルダと、該ホルダを取付けることによって前記液体性状検出素子を支持するホルダ取付け部材と、
前記液体性状検出素子の先端部を包囲するように前記ホルダの先端部又は先端寄り部位に外嵌されて取付けられてなる、前記液体が流通する流通孔が形成された包囲部材とを備えており、
前記ホルダは、その先端部又は先端寄り部位の外周面に凹部が形成される一方、前記包囲部材は、該ホルダに外嵌される基端部又は基端寄り部位に、その内側に突出すると共に弾性変形することで前記凹部に嵌合可能の凸部を備えており、該凸部が前記凹部に嵌合されて該包囲部材が前記ホルダに抜け止め状に取付けられてなることを特徴とする液体状態検知センサ。
【請求項２】
前記凸部は、凸部自身の端部を先端側に位置させて内側に斜めに突出するように、包囲部材自身の壁を切起こして形成されてなる突出片部であることを特徴とする請求項１に記載の液体状態検知センサ。
【請求項３】
前記包囲部材の外周面のうちの前記凸部に対応する部位と、前記ホルダの外周面のうち前記包囲部材が外嵌されていない部位とに跨るようにして、ゴム製でリング状をなす支持部材を前記包囲部材と前記ホルダとの外周面に締り嵌め状に取付けてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体状態検知センサ。
【請求項４】
収容容器内に収容される液体中の特定成分の濃度を少なくとも検出するための液体性状検出素子を備える液体状態検知センサであって、
長手方向に延びる筒状の第１部材と、
前記第１部材の内側に配置されると共に、当該第１部材の長手方向に沿って延びる筒状または中実状の第２部材と、
前記液体性状検出素子の先端部を自身の先端より突出させた状態で当該液体性状検出素子を保持すると共に、前記第２部材の先端部に装着されるホルダと、
前記液体が流通する流通孔が形成されると共に、前記ホルダの先端から突出する前記液体性状検出素子の前記先端部の径方向周囲を覆う包囲部材とを備えており、
前記ホルダは、その先端部又は先端寄り部位の外周面に凹部が形成される一方、前記包囲部材は、該ホルダに外嵌される基端部又は基端寄り部位に、その内側に突出すると共に弾性変形することで前記凹部に嵌合可能の凸部を備えており、該凸部が前記凹部に嵌合されて該包囲部材が前記ホルダに抜け止め状に取付けられ、
前記第２部材の外側と前記第１部材の内側との間には、前記第２部材を前記第１部材に対して支持するゴム製でリング状をなす支持部材が介在され、しかも、該支持部材は、前記包囲部材の外周面のうちの前記凸部に対応する部位と、前記ホルダの外周面のうち前記包囲部材が外嵌されていない部位とに跨るようにして、前記包囲部材と前記ホルダとの外周面に締り嵌め状に取付けられてなることを特徴とする液体状態検知センサ。
【請求項５】
前記凸部は、凸部自身の端部を先端側に位置させて内側に斜めに突出するように、包囲部材自身の壁を切起こして形成されてなる突出片部であることを特徴とする請求項４に記載の液体状態検知センサ。
【請求項６】
請求項４又は請求項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、
前記第１部材の先端部は、前記包囲部材の径方向周囲を覆う位置まで延設されていることを特徴とする液体状態検知センサ。
【請求項７】
請求項４〜請求項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、
前記第１部材は、導体からなる外筒電極である一方、前記第２部材は、導体からなる内部電極であり、前記第１部材と第２部材とによって、前記収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じて静電容量が変化するレベル検知部を形成してなることを特徴とする液体状態検知センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００７−１７８２１７（Ｐ２００７−１７８２１７Ａ）
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７５８０３（Ｐ２００５−３７５８０３）
【出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]