專利名稱：液體狀態檢測傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種液體狀態檢測傳感器，用于檢測液體容器中所容 納液體的液面，以及至少該液體中所含特定成份的濃度。
背景技術：
按照慣例，用于檢測例如液體液面(液位)的液面傳感器被認為 是用于檢測液體狀態的傳感器的例子，靜電容量型液體計量器作為它 的例子被用于測量例如汽車中燃料的殘留量(例如，參看專利文獻1)。 在該靜電容量型液體計量器中，在由導體構成的細長管狀電極(外部 圓柱電極)與沿著軸方向在該管中提供的管狀電極(內部電極)之間 (下文中被稱為"間隙")形成了電容器，用于測量其靜電容量。該靜 電容量型液體計量器安裝在用于容納液體的儲液罐中，使得外部圓柱 電極的軸方向為液面上升和下降的方向。由于沒有浸入液體中部分的 靜電容量取決于間隙中空氣的介電常數，并且浸入在液體中部分的靜 電容量取決于該液體的介電常數，因此，測得的靜電容量隨著液面的 升高而變大。因此，可以根據靜電容量來檢測液面。近年來，出現了如下這些情況，即NOx選擇還原催化劑(SCR) 被用于廢氣凈化設備，用于將從例如柴油動力汽車中排出的氧化氮 (NOx)還原為無害氣體，并且尿素水溶液被用作它的還原劑。在測量 在尿素水溶液中顯示出導電性的液體的液面的情況下，使用了一種液 面傳感器，其中由電介質構成的絕緣薄膜覆蓋在內部電極的外表面上， 這是為了防止前面提到的液面傳感器的外部圓柱電極與內部電極之間 發生短路。沒有浸入液體中部分的靜電容量變成了該間隙中空氣層的 靜電容量與內部電極的絕緣薄膜的靜電容量的組合容量。同時，由于 該導電液體具有與外部圓柱電極實質上相同的電位，浸入在液體中部
分的靜電容量變成了絕緣薄膜的靜電容量。接著，測量兩個靜電容量 之和作為該傳感器的整體靜電容量。由于與空氣層的厚度相比，該絕 緣薄膜的厚度非常小，因此，與隨著浸入部分的增加而出現的靜電容量的變化量相比，隨著沒有浸入到液體中的部分的減少而出現的靜電 容量的變化量是非常小的。因此，該傳感器的整體靜電容量變得與浸 入到液體中部分的靜電容量的增加和降低直接成比例，因此可以從測 得的靜電容量的相對幅值來檢測液面。如果通過將液面傳感器裝配在UUU上來使用該液面傳感器，則可 以在尿素水溶液的殘留量非常小的情況下發出警報等，這樣就能夠通 知駕駛者無法通過該廢氣凈化設備完全地進行氧化氮的還原。順便提 及，已知的是，為了有效地還原氧化氮，尿素水溶液需要有一個適當 的濃度(溶液中所含尿素的濃度)范圍。因此，即使尿素水溶液的殘 留量是適量的，也有可能在如下情況下無法實現令人滿意的氧化氮還 原，即由于例如轉化時間而引起的尿素水溶液的濃度偏離了適當范圍， 以及在該尿素水罐中還容納有除了適當的尿素水溶液以外的其他液體 (輕油，水)。因此，已經提出了并置一個濃度傳感器，用于檢測該尿 素水罐中尿素水溶液的濃度，以及響應于該液面傳感器和濃度傳感器 的各個輸出而發出警告等(例如，參看專利文獻2)。應該注意的是， 作為這種濃度，已經提出了用在間接加熱型濃度檢測單元中，其中該 單元包括生熱電阻器和溫度傳感元件(例如，參看專利文獻3)。專利文獻1: JP-A-9-152368 專利文獻2: JP-A-2002-371831 專利文獻3: JP-A-2005-84026發明內容本發明要解決的問題但是，在尿素水罐中配備液面傳感器和濃度傳感器作為單獨單元 的情況下，就會出現如下問題，即需要在尿素水罐中提供各自的安裝
位置，并且容納的尿素水溶液的數量無法增加，除非該尿素水罐的體 積增加，這是由于受到了兩個傳感器所占體積的影響。另外，如專利 文獻1和3中所示，在具有相對較大體積的液面傳感器和濃度傳感器 作為單獨的單元安裝在尿素水罐中的情況下，就會出現如下問題，即由于占據了該尿素水罐內部的傳感器的熱容量不利地變大，因此當該 尿素水溶液被凍住時，在解凍之前需要花費一段時間，這就無法快速 地檢測液體狀態。已經設計出了本發明，用于克服上述問題，并且其目的就是提供 一種液體狀態檢測傳感器，在該傳感器中，液面檢測單元和濃度檢測 單元連接在一塊兒作為一個完整的單元，其中該液面檢測單元用于檢 測液面，并且該濃度檢測單元用于檢測至少該液體中所含特定成份的 濃度。解決這些問題的手段為實現上述目的，根據權利要求1的本發明液體狀態檢測傳感器的特征在于，作為用于檢測容器中容納液體的液面的液體狀態檢測傳感器，包括液面檢測單元，具有在縱向方向上延伸到第一電極和第二電極，并且被配置形成的電容器，其中該電容器的靜電容量在第一和第二電極之間，根據該容器中容納液體的液面而發生變化；安裝部分，位于該液面檢測單元縱向方向上的后端側，并且適于將該液體狀態檢測傳感器安裝在容器中；以及液體屬性檢測元件，在絕緣狀態下與液面檢測單元相連，并且適于檢測至少該液體中所含特定成份的濃度，該液體屬性檢測元件的前端比液面檢測單元的縱向前端更接近前 A山/rml順側。另外，根據權利要求2的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征， 除了權利要求1的結構以外，在于該液體屬性檢測元件具有生熱圖案， 該生熱圖案能夠在通電時生熱，該生熱電阻器圖案比液面檢測單元的 縱向前端更接近于前端側，其中配備了檢測電路，用于根據該生熱電
阻器圖案圖案的電屬性的變化來檢測該液體中所含特定成份的濃度。另外，根據權利要求3的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征， 除了權利要求2的結構以外，在于該液體為導電液，并且在該液體屬 性檢測元件的結構中，該生熱電阻器圖案嵌入在絕緣陶瓷襯底中，其 中位于排列有生熱電阻器圖案的部分的絕緣陶瓷襯底的外表面與該液 體接觸。另外，根據權利要求4的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征，除了權利要求2或3的結構以外，在于該檢測電路在固定的持續時間 內給該生熱電阻器圖案通電，獲得對應于該固定持續時間內不同時刻 的生熱電阻器圖案的電阻值的第一相應值和第二相應值，以及根據該 第一相應值和第二相應值來檢測該液體中特定成份的濃度。另外，根據權利要求5的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征， 除了權利要求1至4中任何一個的結構以外，在于該第一電極為由導 體形成的管狀外部圓柱電極，以及該第二電極為由導體形成的內部電 極，并且沿其縱向方向配備在外部圓柱電極內。另外，根據權利要求6的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征， 除了權利要求5的結構以外，在于該內部電極為管狀，并且與該液體 屬性檢測元件電連接的引線被插入到該內部電極的內部。另外，根據權利要求7的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征， 除了權利要求5或6的結構以外，在于該液體屬性檢測元件被絕緣保 持器保持，其中該絕緣保持器與該內部電極的前端部分配合。另外，根據權利要求8的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征， 除了權利要求7的結構以外，在于該液體為導電液，并且該保持器通 過密封圈與該內部電極的前端部分的外側配合，以及該絕緣薄膜形成 在一定范圍內的內部電極的表面上，其中該范圍至少從該密封圈位于 內部電極上的位置延伸至該內部電極的尾端部分的外側。另外，根據權利要求9的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征， 除了權利要求7的結構以外，在于該液體為導電液，該內部電極為管 狀，該保持器通過密封圈與該內部電極的前端部分的內側配合，以及 該絕緣薄膜形成在一定范圍內的內部電極的表面上，其中該范圍至少 從該密封圈位于內部電極上的位置延伸至該內部電極的尾端部分的外另外，根據權利要求10的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征，除了權利要求5至9中任何一個的結構以外，在于在外部圓柱電極的外圍表面的至少一條母線上形成一個或多個縫隙。另外，根據權利要求11的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征，除了權利要求5至10的結構以外，在于還包括橡膠制成的支撐部件，其插入在內部電極的外側與外部圓柱電極的內側之間，其中通過該支 撐部件將該內部電極有彈力地支撐在外部圓柱電極的內側。另外，根據權利要求12的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征，除了權利要求11的結構以外，在于該液體屬性檢測元件被絕緣保持器 保持，其中該絕緣保持器與該內部電極的前端部分配合，并且該支撐 部件支撐該保持器，以免朝著前端側移動。另外，根據權利要求13的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征， 除了權利要求11或12的結構以外，在于在該支撐部件上形成有循環 通道，用于允許出現在該支撐部件前端側的液體以及出現在該支撐部 件尾端側的液體進行循環。另外，根據權利要求14的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征，
除了權利要求13的結構以外，在于通過在支撐部件的外部側面上開槽 來提供循環通道。另外，根據權利要求15的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征， 除了權利要求13或14的結構以外，在于通過在支撐部件的內部側面 上開槽來提供循環通道。另外，根據權利要求16的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征， 除了權利要求5至15中任何一個的結構以外，在于該外部圓柱電極的前端部分沿著徑向方向在外部圍繞著該液體屬性檢測元件。另外，根據權利要求17的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征，除了權利要求1至16中任何一個的結構以外，在于還包括圍繞構件，其中形成有用于循環液體的液體循環孔，并且包圍該液體屬性檢測元 件的外圍，其中該圍繞構件在絕緣狀態下與液面檢測單元相連。另外，根據權利要求18的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征，除了權利要求16中任何一個的結構以外，在于還包括圍繞構件，其中形成有用于循環液體的液體循環孔，并且包圍該液體屬性檢測元件 的外圍，其中該圍繞構件在絕緣狀態下與液面檢測單元相連，并且該 外部圓柱電極的前端比圍繞構件的前端更接近于前端側。另外，根據權利要求19的本發明的液體狀態檢測傳感器的特征， 除了權利要求1至18中任何一個的結構以外，在于該液體為尿素水溶液，并且該特定成份為尿素。 本發明的優點在根據權利要求1的本發明的液體狀態檢測傳感器中，用于檢測 液面的液面檢測單元，以及用于檢測至少液體中所含特定成份的濃度 的液體屬性檢測元件在絕緣狀態下被集成在一起。因此，至于該容器 的兩個安裝部分，在它們為單獨單元的情況下需要有這兩個安裝部分， 如果只提供了一個安裝部分，則也是足夠的，使得在提供該安裝部分 時涉及的時間和問題能夠被減輕，并且可以簡化該安裝部分與容器之 間用于保持氣密性和水密性的結構。另外，由于采用了液面檢測單元 與液體屬性檢測元件集成在一塊的傳感器結構，與傳統情況下液面傳 感器同濃度傳感器被提供在容器中作為單獨單元相比，可以使得占據 該容器內部的傳感器的體積相對較小。這就與傳統情況下它們被作為 單獨單元安裝的情況相比，能夠進一步增加該容器中可容納液體(尿 素水溶液)的最大量。還有，在液體(例如，尿素水溶液)被凍住而 進行解凍時，由于該熱容量低于傳統水平，因此能夠早些進行解凍， 從而允許對該液體狀態進行快速檢測。另外，在根據權利要求2的本發明的液體狀態檢測傳感器中，該 液體屬性檢測元件具有生熱電阻器圖案，并且該生熱電阻器圖案比液 面檢測單元的前端更接近前端側。這里，已知的是，液體熱導性的差 異取決于該液體中所含特定成份的濃度，并且在該生熱電阻器圖案 (即，該液體屬性檢測元件)周圍的液體被它加熱的情況下，不同濃 度的液體中溫度上升的趨勢是不同的。因此，在本發明中，配備了檢 測電路，用于根據該生熱電阻器圖案的電屬性的變化(例如，電阻值 的變化)來確定該生熱電阻器圖案溫度上升的程度，并且通過該檢測 電路來檢測該液體中所含特定成份的濃度。通過釆用該結構，能夠令 人滿意地檢測到該液體中所含特定成份的濃度。另外，在根據權利要求3的本發明的液體狀態檢測傳感器中，在 該液體屬性檢測元件的結構中，該生熱電阻器圖案被嵌入在絕緣陶瓷 襯底中。結果，即使在該液體為導電液的情況下，也能夠使得該絕緣 陶瓷襯底的外表面與該液體接觸，并且該元件本身可以直接浸入到液 體中。因此，能夠進一步加強對特定成份進行濃度檢測的靈敏度。另外，在根據權利要求4的本發明的液體狀態檢測傳感器中，配
備的結構使得該檢測電路在固定的持續時間給該生熱電阻器圖案通 電，獲得對應于在固定持續時間內不同時間的生熱電阻器圖案的電阻 值的第一相應值和第二相應值，以及根據該第一相應值和第二相應值 來檢測特定成份的濃度。通過采用該結構，可以準確地確定該生熱電 阻器圖案溫度上升的程度，并且能夠穩定地檢測特定成份的濃度。需要注意的是，如果本發明中的第一相應值和第二相應值為相應 于該生熱電阻器圖案的電阻值的相同單位的數值，則它們就足夠了， 并且特別地，可以引用電壓值，電流值，以及溫度轉換值。另外，在 根據該第一相應值和第二相應值來檢測特定成份的濃度時，特別地可 以通過使用從兩個相應值之間的差別或兩個相應值之間的比率獲得的 差值來進行檢測。進一步，在根據權利要求5的本發明的液體狀態檢測傳感器中， 由于該第一電極被制成管狀外部圓柱電極，并且該第二電極被制成在 該外部圓柱電極內部提供的內部電極，因此，雖然結構簡單，但也可 以構成一個液面檢測單元，該液面檢測單元能夠準確地檢測到隨著液 面而發生變化的靜電容量。另外，在根據權利要求6的本發明的液體狀態檢測傳感器中，該 內部電極為管狀，并且用于液體屬性檢測元件的引線被插入到其中。 這樣，由于該內部電極被共同地用作用于引線的保護部件，而不需要 單獨地提供用于保護引線的保護部件，也可以有效地實現該液體狀態 檢測傳感器的小型化以及降低成本。另外，在根據權利要求7的本發明液體狀態檢測傳感器中，如果 該液體屬性檢測元件被絕緣保持器保持并且該保持器與內部電極的前 端部分配合，則該液體屬性檢測元件和液面檢測單元能夠很容易地在 絕緣狀態下連接在一塊。
并且，在根據權利要求8或9的本發明液體狀態檢測傳感器中， 如果該保持器與內部電極的前端部分的配合受到了密封圈的影響，并 且如果在一定范圍的內部電極的表面上形成了絕緣薄膜，其中該范圍 至少從該密封圈位于內部電極上的位置延伸至該內部電極的尾端部分 的外側，即使該液體屬性檢測元件和液面檢測單元浸入在液體中，該 內部電極的表面也不會與該液體接觸。因此，能夠準確地檢測到該導 電液的液面。另外，由于該密封圈而使得該液體沒有進入到內部電極 的內側，因此該內部電路等沒有浸入在液體中，所以就不可能出現短 路以及被腐蝕。另外，在根據權利要求10的本發明的液體狀態檢測傳感器中，該 液體可以通過在外部圓柱電極中配備的間隙而在該外部圓柱電極的外 側和內側之間循環，并且可以使得該外部圓柱電極內部的液面隨著該 容器內部液面的變化而變化。另外，在該液體狀態檢測傳感器用在寒 冷區域等中并且液體迅速冷卻的情況下，可以允許由于伴隨著液體凝 固出現的體積膨脹而產生的壓力通過該間隙釋放到該外部圓柱電極的 外面。因此，可以抑制由于液體的凝固而出現的外部圓柱電極以及內 部電極的變形。另外，在根據權利要求11的本發明的液體狀態檢測傳感器中，由 于通過該橡膠制成的支撐部件將該內部電極有彈力地支撐在外部圓柱 電極的內側，因此可以抑制由于震動等而產生的內應力和諧振等，并 且可以降低在內部電極的表面上形成絕緣薄膜的情況下發生內部電極 變形以及薄膜損壞的可能性。另外，在根據權利要求12的本發明的液體狀態檢測傳感器中，由 前面提到的支撐部件來支撐該用于保持液體屬性檢測元件的保持器。 因此，在該保持器與該內部電極的前端部分配合的情況下，可以防止 該保持器脫落，而不需要利用焊接、鉚接、螺紋嚙合、擰下等來進行 固定，因此能夠降低在制造過程中所花費的時間以及帶來的問題。
另外，在根據權利要求13的本發明的液體狀態檢測傳感器中，出 現在該支撐部件前端側的液體以及出現在該支撐部件尾端側的液體通 過在支撐部件上形成的液體循環通道進行循環。額外地，在根據權利 要求14的本發明中，為了在支撐部件上提供該循環通道，可以在該支 撐部件的外部側面開槽，以保證該支撐部件與外部圓柱電極之間的循 環通道。作為選擇，在根據權利要求15的本發明中，可以在該支撐部 件的內部側面開槽，以保證該支撐部件與保持器或內部電極之間的循 環通道。由于這樣在該支撐部件上配備了循環通道，因此可以令人滿 意地確保液面檢測單元中的液體變化。因此，由于配備了該支撐部件， 就不會在該液面檢測單元中出現液體堆積，因此，能夠加強液面檢測 的準確性，同時很寬泛地確保液面檢測的范圍。另外，可以允許殘留在該支撐部件前端側上的氣泡經該循環通道 溢至尾端側。結果，在液體屬性檢測元件浸入在液體中的情況下，可 以確保該氣泡不會留在它的周圍，因此能夠準確地檢測到該液體中所 含特定成份的濃度。并且，在根據權利要求16的本發明的液體狀態檢測傳感器中，該外部圓柱電極沿著徑向方向在外部圍繞著該液體屬性檢測元件，其中 該外部圓柱電極的前端部分向外延伸。結果，即使該液體由于震動等 原因而流入了該容器中，該外部圓柱電極也起到了防護墻的作用，用 以保護該液體屬性檢測元件，所以可以抑制隨著該流動而產生的壓力 直接作用于該液體屬性檢測元件上，從而加強了該液體屬性檢測元件 的耐久性。另外，該液體屬性檢測元件外圍周圍的液體無法集中地替 換，因此，可以持續穩定地檢測特定成份的濃度。另外，在根據權利要求17的本發明的液體狀態檢測傳感器中，其中形成有液體循環孔的圍繞構件包圍了該液體屬性檢測元件的外圍。 結果，即使該液體由于震動等原因而流入了該容器中，該圍繞構件也
起到了防護墻的作用，用以保護該液體屬性檢測元件，所以伴隨著該 流動而產生的壓力很難直接產生作用。另外，該液體屬性檢測元件外 圍周圍的液體無法集中地替換，因此，可以持續穩定地檢測特定成份 的濃度。另外，在根據權利要求18的本發明的液體狀態檢測傳感器中，配 備的安排使得在該液體屬性檢測元件被其中形成有液體循環孔的圍繞 構件覆蓋的同時，該圍繞構件也被前面提到的外部圓柱電極的前端部 分覆蓋。結果，由于外部圓柱電極的前端部分與圍繞構件都起到了防 護墻的作用，用于保護該液體屬性檢測元件，因此可以進一步加強該 液體屬性檢測元件的耐久性。另外，還一個優點就是能夠有效地抑制 該液體屬性檢測元件外圍周圍液體的集中替換，因此可以更穩定地檢 測特定成份的濃度。并且，根據權利要求19的本發明的液體狀態檢測傳感器能夠檢測尿素水溶液的液面以及該尿素水溶液中所含尿素的濃度。
圖1為液體狀態檢測傳感器100的不完整縱向剖面圖；圖2為該液體狀態檢測傳感器100的液體屬性檢測單元30及其周 圍的放大剖面圖；圖3為陶瓷加熱器110的加熱器圖案115的示意圖；圖4為保護器130的側面正視圖；圖5為保護器130的底視圖；圖6為從斜下方看到的橡膠襯套80的透視圖；圖7為該橡膠襯套80的側面正視圖；圖8為該橡膠襯套80的俯視圖；圖9為沿著圖8中的點劃線A -A從箭頭方向看到的橡膠襯套80 的剖面圖；圖IO為液體狀態檢測傳感器IOO的底視圖，其中圖1中所示的液
體狀態檢測傳感器100是在軸O的方向上從前端側看到的；圖11為填入該外部圓柱電極10和內部電極20之間間隙中的尿素水溶液的水面附近的放大剖面圖；圖12為作為修改的液體狀態檢測傳感器300的液體屬性檢測單元430附近的放大剖面圖；圖13為作為修改的液體狀態檢測傳感器的內部電極400的結構圖；以及圖14為液體狀態檢測傳感器IOO的電結構的框圖。附圖標記10:外部圓柱電極11:前端部分 15:縫隙20， 320， 400:內部電極21:前端部分23， 323:絕緣薄膜30:液體屬性檢測單元40:安裝部分60:電路板70:液面檢測單元80:橡膠襯套85， 86:循環通道90:引線100， 300:液體狀態檢測傳感器110:陶瓷加熱器 114:生熱電阻器圖案 115:加熱器圖案120， 350:保持器130:保護器135， 136:液體循環孔140， 340:密封圈220:微型計算機280:液體屬性檢測電路單元具體實施方式
下文中，將參照附圖給出實現了包含本發明的液體狀態檢測傳感器的一種模式的說明。參看圖1-10，以液體狀態檢測傳感器100的結構為例進行說明。圖1為液體狀態檢測傳感器100的不完整縱向剖面圖。圖2為該 液體狀態檢測傳感器100的液體屬性檢測單元30及其周圍的放大剖面 圖。圖3為陶瓷加熱器110的加熱器圖案115的示意圖。圖4為保護器 130的側面正視圖。圖5為保護器130的底視圖。圖6為從斜下方看到 的橡膠襯套80的透視圖。圖7為該橡膠襯套80的側面正視圖。圖8 為該橡膠襯套80的俯視圖。圖9為沿著圖8中的點劃線A -A從箭頭 方向看到的橡膠襯套SO的剖面圖。圖10為液體狀態檢測傳感器100 的底視圖，其中圖1中所示的液體狀態檢測傳感器100是在軸O的方 向上從前端側看到的。需要注意的是，在液體狀態檢測傳感器100中， 液面檢測單元70 (由外部圓柱電極10和內部電極20構成的電容器) 的縱向被設置作為軸0的方向，配備了液體屬性檢測單元30的一側被 設置作為前端側，并且配備了安裝部分40的一側被設置作為尾端側。根據該實施例的液體狀態檢測傳感器100用于檢測在降低柴油動 力汽車的廢氣中含有的氮化氧(NOx)時使用的尿素水溶液的狀態，即 尿素水溶液的液面，以及作為該尿素水溶液中所含特定成份的尿素的 濃度。如圖1中所示，該液體狀態檢測傳感器100由液面檢測單元70、 液體屬性檢測單元30以及安裝部分40構成，其中該液面檢測單元70 由圓柱形的外部圓柱電極10和沿著該外部圓柱電極10的軸0的方向 在該外部圓柱電極10內部配備的圓柱內部電極20構成，該液體屬性 檢測單元30配備在該內部電極20的前端側上，該安裝部分40用于將 該液體檢測傳感器100安裝在尿素水箱(未示出)中，而該水箱被用 作用于容納該尿素水溶液的容器。該外部圓柱電極10由金屬材料構成，并且具有沿著軸O的方向延伸的細長圓柱形狀。在外部圓柱電極io的外周沿周向被等距離隔開的三條母線上，多個窄縫隙15分別沿著各條母線不連續地開口。另外， 在外部圓柱電極10的前端部分11中，在形成了縫隙15的母線上分別 提供有開口 16，用于防止插入在外部圓柱電極IO與下面描述的內部電 極20之間的橡膠襯套80發生脫落。進一步，在外部圓柱電極10的尾 端側上接近基座端部分12的位置，在不同于形成了縫隙15的母線的 母線上形成了一個通氣孔19。另外，該外部圓柱電極10的前端部分 11比開口 16的位置在軸0的方向上更進一步向前端側延伸，以便于包 圍將在后面描述的液體屬性檢測單元30的陶瓷加熱器110的徑向外 圍。應該注意的是，該前端部分11還包圍了覆蓋該陶瓷加熱器110的 保護器130的徑向外圍，并且延伸使得它的前端比保護器130的前端 在軸O的方向上更接近于前端側。進一步，該外部圓柱電極10的前端 是開口的，并且被設置為如下狀態，即從開口側可以看到該保護器130。接下來，將該外部圓柱電極IO焊接為如下狀態，即它的基座端部 分12與金屬安裝部分40的電極支撐部分41的外部外圍嚙合在一塊。 該安裝部分40用作底座，用于將該液體狀態檢測傳感器100固定于尿 素水箱(未示出)，并且在軸環部分42中形成了用于插入該安裝螺栓 的安裝孔(未示出)。另外，在具有位于兩者之間的安裝部分40的軸 環部分42的電極支撐部分41的對邊上形成了用于容納例如電路板60 的容納部分43，用于替換該液體狀態檢測傳感器100和外部電路(未 示出)之間的電連接。需要注意的是，該安裝部分40與電路板60相 連，以便于假設與配線部分(未示出)相同的電位作為接地電位。因 此，通過該安裝部分40將該外部圓柱電極10接地。電路板60被容納在安裝部分40中，并且特別安裝在電路板安裝
部分(未示出)上，該部分從容納部分43的內壁表面的四個角伸出。容納部分43通過由蓋45覆蓋而被保護，蓋45被固定于軸環部分42。 另外，連接器62被固定在蓋45的側表面，連接器62的連接終端(未 示出)與位于電路板60上的圖案通過布線電纜61相連。電路板60與 內部電路(未示出)之間的連接通過此連接器62被建立。貫穿該容納部分43的孔46開口在安裝部分40的電極支撐部分41 中，并且內部電極20的基座端部分22插入在該孔46中。該實施例中 的內部電極20由金屬材料構成，其中該金屬材料具有伸長的圓柱形狀 并且沿著軸0的方向延伸。在該內部電極20的外部外圍表面上形成了 絕緣薄膜23，其中該絕緣薄膜由碳氟化合物例如PTFE，PFA以及ETFE， 環氧樹脂，聚酰亞胺樹脂等構成。利用浸漬或靜電粉末涂裝并使其受 到熱處理，將這種樹脂應用于內部電極20的外部表面上，從而以樹脂 涂層的形式形成該絕緣薄膜23。對該液面檢測單元70進行配置，使得 在內部電極20與外部圓柱電極10之間形成電容器，其中該電容器的 靜電容量跟著尿素水溶液的液面發生變化，這將在后面描述。需要注 意的是，至少在從密封圈140的接觸點到O形環54的接觸點的范圍內 形成內部電極20的絕緣薄膜23，這將在后面描述，并且覆蓋該內部電 極20的外部外圍表面，使得該內部電極20不與外部圓柱電極10內的 尿素水溶液接觸。用于將內部電極20固定在安裝部分40上的導管裝置55和內部鑄 件50與軸0方向上尾端側上的內部電極20的基座端部分22嚙合。該 導管裝置55為環形導管部件，其中該部件更近地與內部電極20的基 座端部分22的邊緣相連。該內部鑄件50為軸環管狀樹脂部件，用于 定位以及支撐該內部電極20，以便于可靠地使該內部電極20和外部圓 柱電極IO絕緣，并且它的前端側與安裝部分40的電極支撐部分41的 孔46嚙合。該內部鑄件50具有軸環部分51，其中形成該軸環部分51 的方式使其放射狀地向外突出，并且當該內部鑄件50與電極支撐部分 41嚙合時被從容納部分43插入到電極支撐部分41的孔46中。進一步，
因為該軸環部分51緊靠著該容納部分43的內部底面，因此可以防止該內部鑄件穿過該孔46。另外，雖然該內部電極20被從容納部分43 一側插入到內部鑄件50的內部，但是因為該導管裝置55依靠著該軸 環部分51 ，因此該內部鑄件50可以防止內部電極20脫落。進一步，在該內部鑄件50的外部外圍和內部外圍上分別配備有O 形環53和O形環54。該O形環53密封了該內部鑄件50的外部外圍 與安裝部分40的孔6之間的間隙，并且該 形環54密封了該內部鑄 件50的內部外圍與內部電極20的基座端部分22的外部外圍之間的間 隙。這就保持了水密性和氣密性，所以當將該液體狀態檢測傳感器100 安裝在尿素水箱(未示出)中時，該尿素水箱的內部和外部無法通過 該容納部分43相通。需要注意的是，沒有插圖的盤形密封部件被安裝 在安裝部分40的軸環部分42的前端側面上，因此當液體狀態檢測傳 感器100被安裝在尿素水箱中時，在軸環部分42與尿素水箱之間可以 保持水密性和氣密性。另外，在將該內部電極20安裝到安裝部分40上時，通過兩個壓 盤56和57將該導管裝置55壓在內部鑄件50的軸環部分51上。通過 螺絲58將該絕緣壓盤57固定在容納部分43中，其中該壓盤57通過 放置在它與導管裝置55之間的壓盤56來壓住該導管裝置55。這就允 許與導管裝置55相連的內部電極20被固定在電極支撐部分41上。在 每個壓盤56和57中，孔59在中央開口，并且內部電極20的電極引 線52以及含有兩個引線90 (圖1中只示出了一個引線90)的雙芯電 纜91，用于與下述陶瓷加熱器110建立電連接，被插入在其中，并且 分別與電路板60上的圖案電連接。電路板60的接地側電極(未示出) 與安裝部分40相連，并且因此焊接至安裝部分40上的外部圓柱電極 IO也與接地一側電連接。接下來，液體屬性檢測單元30與內部電極20的前端部分21相連。 如圖2中所示，該實施例中的液體屬性檢測單元30由如下構成陶瓷 加熱器110，起到液體屬性檢測元件的作用，用于檢測尿素水溶液中尿 素的濃度；絕緣樹脂制成的保持器120，用于支撐該陶瓷加熱器110，并且被安裝在該內部電極20的前端部分21上；以及保護器130，用于 通過覆蓋住從保持器120露出的陶瓷加熱器110的外圍來包含該陶瓷 加熱器110。如圖3中所示，對于該陶瓷加熱器110，在由絕緣陶瓷(特別是氧 化鋁)構成的盤形陶瓷襯底111上形成主要由Pt構成的加熱器圖案， 并且在嵌入狀態中形成該加熱器圖案115，其中該加熱器圖案115被夾 在陶瓷襯底以及配套的陶瓷襯底(未示出)之間。提供的這種安排使 得在通電期間，通過使得構成該生熱電阻器圖案114的圖案的橫截面 積小于作為供電兩級的引線部分112和113，從而實現了主要在生熱電 阻器圖案114中生熱。另外，在引線部分112和113的兩端上都配備了 導線(未示出)，其中該導線電導至一個陶瓷襯底表面上提供的電極焊 點，并且與兩個連接器119(圖2中只示出了一個)中的各個電氣相連， 用于通過兩個引線90來傳遞該連接。需要注意的是，該陶瓷加熱器110 相當于本發明中的"液體屬性檢測元件"。接下來，如圖2中所示，用于支撐該陶瓷加熱器110的保持器120 被配置為從它的外部外圍來覆蓋該內部電極20的前端部分21。該保持 器120具有兩個圓柱部分121和122，其中該圓柱部分121和122具有 不同的外徑，并且通過錐形階梯部分123相連。進一步，該保持器120 的小直徑圓柱部分121上的管狀端的邊緣部分是傾斜的。在縱向上引 線部分112和113 (參見圖3) —側被插入到小直徑圓柱部分121中， 并且暴露出了布置有生熱電阻器圖案114的部分的情況下，通過由粘 著劑等配置的固定部件125和126將該陶瓷加熱器110固定至保持器 120。另外，該大直徑圓柱部分122的內徑被配置為大于內部電極20的 前端部分21的外徑。當將保持器120從圓柱部分122—側裝配至內部 電極20的前端部分21時，該密封圈140被插入在圓柱部分122的內 部外圍表面與內部電極20的外部外圍表面之間，從而確保了該內部電 極20的水密性。在一定范圍內的內部電極20的外部外圍上形成了絕 緣薄膜，其中該范圍從內部電極20的前端側上在前端部分21放置了 該密封圈140的位置的前端側延伸至尾端側上在基座端部分22放置了 該0形環54的位置。因此，即使該液面檢測單元70被浸入到該尿素 水箱(未示出)的尿素水溶液中，該內部電極20也不會與尿素水溶液 直接接觸。順便提及，在安裝該保持器120之前，通過壓接或者焊接的方式 將該電纜91兩個引線90的導線分別與陶瓷加熱器110的連接器119 相連。進一步，該連接器119和引線90，包括它們的連接部分，都被 絕緣保護構件95覆蓋。進一步，這兩個引線90被插入到圓柱形的內 部電極20中，并且與前面提及的電路板60相連。接下來，圖4和5中所示的保護器130為金屬保護構件，它的底 部是圓柱形的。在開口一側的端部形成了軸環部分131，該軸環部分 131的形狀為在相對于軸O的方向傾斜的方向上端部張開，并且底部 部分132與軀干部分133之間的邊緣部分被斜切為曲面，從而加強了 剛性。另外，在保護器130的外部外圍上等間距的三條母線上分別形 成了液體循環孔135，其從底部部分132開口并穿過軀干部分133，以 及液體循環孔136，其從軀干部分133開口并穿過軸環部分131。該三 條母線上的液體循環孔135在底部部分132中并不彼此相連。需要注 意的是，該保護器130相當于本發明中的"圍繞構件"。進一步，如圖2中所示，保護器130在其內部外圍位于開口一側 與保持器120的小直徑圓柱部分121的外部外圍配合，并且該軸環部 分131的嚙合方式使其沿著保持器120的階梯部分123的斜面延伸。 該陶瓷加熱器110被容納在保護器130中，其中排列有生熱電阻器圖 案114的陶瓷加熱器110的部分從保持器120的前端暴露出來，并且該
陶瓷加熱器110的前端部分及其附近都直接浸入在液體中。當該保持器120與內部電極20的前端部分21配合時，該結構的液體屬性檢測單元20與處于絕緣狀態的液面檢測單元70相連。進一 步，通過插入在外部圓柱電極10的內側與內部電極20外側之間的橡 膠制橡膠襯套80，該液體屬性檢測單元30與內部電極20的前端部分 21 —塊位于和支撐在外部圓柱電極10中。如圖6至9所示，該橡膠襯套80為圓柱形，并且具有凸出部分87， 其中該凸出部分配備在它的外部外圍表面89上外圍等間隔的三條母線 上，并且分別與外部圓柱電極10的開口 16嚙合，起到防止被分開的 作用。進一步，通過在外部外圍表面89上外圍方向的相鄰凸出部分87 之間開槽，提供了多個分別沿著軸O的方向延伸到多個(該實施例中， 5個)溝槽部分88。需要注意的是，該橡膠襯套80相當于本發明中的 "支撐部件"。另外，該橡膠襯套80的內部外圍表面一側上的表面由具有不同內 徑的兩個內部外圍表面81和82構成，并且允許保持器120的外部外 圍表面與其嚙合，以及錐形內部外圍表面83與它們相連。進一步，通 過在形成了凸起部分87的外部外圍表面上對應于各條母線的位置上開 槽來分別提供溝槽部分84，其中該溝槽部分84在從小直徑內部外圍表 面81—側到大直徑內部外圍表面82的內部外圍表面81， 83，和82上 連續。需要注意的是，橡膠襯套80中形成有小直徑內部外圍表面81 的部分的壁厚大于形成有大直徑內部外圍表面82的部分。當橡膠襯套80排列在外部圓柱電極IO的內側與內部電極10的外 側之間時，保護器130的液體循環孔135的位置與橡膠襯套80的內部 外圍表面81-83 —側上形成溝槽部分的位置排成直線，以便于進行安 裝。另外，如前面所述，通過穿過導管裝置55的兩個壓盤56和57將 內部電極20在軸O的方向上朝著前端側的壓下(參見圖1)。結果，
如圖2中所示，與內部電極20的前端部分21配合的保持器120的階梯部分123被設置為如下狀態，即被壓在橡膠襯套80的內部外圍表面 83上。這是，因為保護器130的軸環部分131被夾在橡膠襯套80的內 部外圍表面83與保持器120的階梯部分123之間，因此可以有彈力地 保持該保護器130。進一步，通過位于和保持在外部圓柱電極10中橡 膠襯套80可以將保持器120和內部電極20有彈力地支撐在外部圓柱 電極10的內側。當液體狀態檢測傳感器100被安裝在尿素水箱(未示出)中并被 使用時，該尿素水溶液分別通過外部圓柱電極10的軸O方向上最末端 部分上的開口和間隙流入外部圓柱電極10，即流入橡膠襯套S0軸O 方向上前端側上的B部分及其尾端側上的C部分。另外，該尿素水溶 液還通過液體循環孔135和136從B部分流入保護器130內的D部分。 進一步，流入B部分和C部分的尿素水溶液通過由橡膠襯套80的溝槽 部分與外部圓柱電極10的內部外圍表面形成的循環通道85以及由溝 槽部分84與保持器120的外部外圍表面形成的循環通道86進行循環。 進一步，該循環通道86延續至保持器130的液體循環孔136 (參見圖 4)，其中該保護器130與形成溝槽部分84的位置排成一線(參見圖10)。 結果，該尿素水溶液通過循環通道85和86在B部分和C部分之間以 及D部分和C部分之間循環。另外，當向空尿素水箱中注入尿素水溶 液的時候，雖然有可能在B部分和D部分中殘留有空氣(氣泡)，但是 殘留在B部分中的空氣能夠通過循環通道85和86到達C部分。這時， 由于保持器120的小直徑圓柱部分121 —側上管狀端的邊緣部分是傾 斜的，因此殘留空氣很可能集中在傾斜部分，并且通過液體循環孔136 很容易且平滑地移至循環通路86。需要注意的是，在該實施例的液體狀態檢測傳感器100中，構成 了液體屬性檢測元件的陶瓷加熱器110通過絕緣樹脂制保持器120和 橡膠襯套80在絕緣的狀態下與液面檢測單元70相連。進一步，如圖2 所示，陶瓷加熱器110的前端部分(特別是，排列有生熱電阻器圖案 114的部分)比液面檢測單元70的縱向前端(在該實施例中，對應于密封圈140與內部電極20上形成的絕緣薄膜23相接觸區域的最尾端) 更接近于前端側。結果，在該實施例的液體狀態檢測傳感器100中， 在尿素水溶液的液面不低于液面檢測單元70的同時，能夠可靠地檢測 該尿素水溶液的濃度。接下來，將參照圖"來描述液體狀態檢測傳感器100的電結構。 圖14為用于說明該液體狀態檢測傳感器100的電結構的框圖。如圖14所示，通過安裝部分40將該液體狀態檢測傳感器100安 裝在尿素水箱98中，具有電極對(外部圓柱電極10和內部電極20) 的液面檢測單元70以及具有配備了生熱電阻器圖案114的陶瓷加熱器 110的液體屬性檢測單元30被浸入在尿素水溶液中。該液體狀態檢測 傳感器100具有安裝在電路板60上的微機220，以及用于控制該液面 檢測單元70的液面檢測電路單元250，用于控制該液體屬性檢測單元 30的液體屬性檢測電路單元280，以及用于與ECU進行通信的輸入/ 輸出單元290與其相連。該輸入/輸出電路單元2卯控制通信協議，以實現該液體狀態檢測 傳感器IOO與ECU之間的信號輸入/輸出。另外，該液面檢測電路單元 250還是電路部分，其根據來自微機220的指令來將AC電壓加在該液 面檢測單元70的外部圓柱電極10與內部電極20之間，使得流經構成 該液面檢測單元70的電容器的電流受到電壓轉換，以及輸出該電壓信 號給微機220。該液體屬性檢測電路單元280為電路部分，其根據來自微機220 的指令，使得恒定電流穿過該液體屬性檢測單元30的陶瓷加熱器110， 并且將在該生熱電阻器圖案114的兩端生成的檢測電壓輸出給微機 220。該液體屬性檢測電路單元280由差動放大器電路部分230，恒定 電流輸出部分240，以及開關260構成。
該恒定電流輸出部分240輸出將會穿過該生熱電阻器圖案114的 恒定電流。在給生熱電阻器圖案114通電的路徑上配備有開關260，用 于根據來自微機220的指令進行切換(開/關)。該差動放大器電路部分 280將出現在該生熱電阻器圖案114一端的電位與出現在其另一端的電 位差輸出給微機220，作為檢測電壓。接下來將描述由該實施例的液體狀態檢測傳感器100來檢測尿素 水溶液的液面和濃度的原理。首先，將參看圖11來描述由液面檢測單 元70來檢測該尿素水溶液的液面的原理。圖11為填入該外部圓柱電 極10和內部電極20之間間隙中的尿素水溶液的水面附近的放大剖面圖。該液體狀態檢測傳感器100被裝配至容納有尿素水溶液的尿素水 箱(未示出)中，其中在這種狀態下，外部圓柱電極10和內部電極20 的前端側都朝向它的底壁一側。換句話說，該液體狀態檢測傳感器100 的液面檢測單元被裝配到尿素水箱(未示出)，使得尿素水溶液的排水 方向(該尿素水溶液的液面的高低方向)被設置為軸0的方向，其中 該尿素水溶液的體積在尿素水箱(未示出)中變化，并且該外部圓柱 電極10和內部電極20的前端側被設置在該尿素水溶液的體積較小的 一側(低液面一側)上。進一步，測量該外部圓柱電極io和內部電極 20之間間隙的靜電容量，并檢測出現在它們之間的液體水溶液在軸O 的方向上的液面。眾所周知，這是基于如下事實，即具有不同半徑電 位的兩個點之間的半徑差越小，該靜電容量的幅值就越大。艮口，如圖11所示，在沒有填入尿素水溶液的部分中，該間隙中產 生了電位差的部分的距離變成了對應于加在外部圓柱電極IO的內部外 圍表面與絕緣薄膜23之間的空氣層的厚度的距離(用距離F表示)與 對應于絕緣薄膜23的厚度的距離(用距離G表示)之和(用距離E表 示)。同時，在填入了尿素水溶液的部分中，該間隙中產生了電位差的
部分的距離變成了對應于絕緣薄膜23的厚度的距離G，這是因為由于該尿素水溶液是導電的，使得該外部圓柱電極io與尿素水溶液的電位實際上是相等的。換句話說，可以說，在沒有填入尿素水溶液的部分的間隙的靜電 容量是如下電容器的組合容量，即其中電極之間的距離為F并且電介 質(非導體)為空氣的電容器與電極之間的距離為G并且電介質為絕 緣薄膜23的電容器串聯的靜電容量。還有，可以說，填入了尿素水溶 液的部分的間隙的靜電容量為電極之間的距離為G并且電介質為絕緣 薄膜23的電容器的靜電容量。接著，測量并聯時的電容器的靜電容量， 作為整個液面檢測單眼70的靜電容量。這里，由于夾住了空氣層的電極之間的距離F被配置為大于夾住 了絕緣薄膜23的電極之間的距離G，因此將空氣作為電介質的電極之 間的單位靜電容量小于將絕緣薄膜作為電介質的電極之間的單位靜電 容量。因此，填入了尿素水溶液的部分的靜電容量的變化大于沒有填 入尿素水溶液部分的靜電容量的變化，并且由外部圓柱電極IO和內部 電極20構成的整個電容器的靜電電容與該尿素水溶液的液面成比例。在該實施例中，由微機220通過上述的液面檢測電路250來測量 該尿素水溶液的液面，并且這樣得到的液面信息信號被從輸入/輸出電 路單元290輸出給沒有插圖的ECU。接著，根據該輸入的液面信息信 號，該ECU確定該尿素水溶液的液面(殘留量)是否合適，如果不合 適，則該ECU根據需要來進行將該結果通知給駕駛者的處理。接下來將描述在構成該液體屬性檢測單元30的陶瓷加熱器110中 檢測作為尿素水溶液中所含特定成份，即尿素，的濃度的原理。已知 的是，液體的熱導性一般地取決于該液體中所含特定成份的濃度。艮口， 在使用生熱電阻器并且將它周圍的液體加熱固定持續時間的情況下， 不同濃度的液體中溫度上升的速度是不同的。另外，還已知的是，在
恒定電流穿過生熱電阻器的情況下，該生熱電阻器的電阻值與該生熱 電阻器環境溫度的上升成比例地增加。因此，如果使用該生熱電阻器 并且它周圍的液體被加熱固定持續時間，如果能夠得到該生熱電阻器 的電阻值的變化程度，則就能夠得到周圍液體的溫度變化程度，因此 能夠獲得該液體的濃度。
該實施例的液體狀態檢測傳感器100被配置為使得恒定電流流經 該生熱電阻器圖案114固定的持續時間，并且在該生熱電阻器圖案114 的兩端產生對應于它的電阻值幅值的檢測電壓。需要注意的是，如上
所述，通過差動放大器電路部分230來測量檢測電壓Vd作為出現在該 生熱電阻器圖案114 一端的電位Pin與出現在另一端的電位Pout之間 的差。
特別地，首先， 一旦從微機220接收到指令，該開關260就被關 閉，以開始使得恒定電流流經該生熱電阻器圖案114。接著，由微機 220通過該差動放大器電路部分230來獲得開始給該生熱電阻器圖案 114通電之后的檢測電壓Vd，并且在固定持續時間(例如，700ms)之 后，微機220再一次獲得檢測電壓Vd。接著，由該微機220通過使用 利用實驗等事先準備的表格(未示出)并且通過使用前面提到的兩個 檢測電壓Vd的差值作為參數來計算尿素水溶液的濃度。另外，經過了 固定持續時間之后，根據來自微機220的指令打開該開關260，以中斷 給該生熱電阻器圖案114通電。接著，由微機220最終獲得的濃度信 息信號被從輸入/輸出電路單元290輸出給ECU。根據該輸入的濃度信 息信號，該ECU確定該尿素水溶液的濃度是否位于適當范圍之內，并 且如果不在適當范圍之內，則根據需要來進行將該結果通知給駕駛者 的處理。
順便提及，不需要說的就是在本發明中可以進行各種修改。例如， 在圖12中所示的液體狀態檢測傳感器300的保持器350的情況下，密 封圈340可以插入在內部電極320的前端部分321的內部外圍與插入
在該前端部分321中的保持器350的圓柱部分352之間，以便于保證 內部電極320的內部的水密性。在這種情況下，在內部電極320的前 端部分321，形成該絕緣薄膜323的方式使其能夠從該內部電極320的 外部外圍一側翻轉至內部外圍一側。接著，如果形成該絕緣薄膜323 至少達到內部電極320的前端部分321的內部外圍一側上排列有密封 圈340的位置，即使該液面檢測單元70被浸入在尿素水溶液中，該內 部電極320也不會直接與該尿素水溶液接觸。
另外，如圖13中所示，可以使用內部電極400，其中在與電極圖 形相同的絕緣陶瓷薄片410上形成液面檢測單元470和液體屬性檢測 單元430的一個電極，其接著被實心或空心的棒狀支撐部件420包圍。 這種內部電極400可以按照如下方式來加工。通過在矩形絕緣陶瓷薄 片410的一個縱向端側留下用于排列該液體屬性檢測單元430的部分， 可以形成面積很寬的內部電極415的電極圖形。接著，按照不與該內 部電極415接觸的方式沿著絕緣陶瓷薄片410的縱向方向形成電極圖 形，用于形成該液體屬性檢測單元430的引線部分411和412。在液體 屬性檢測單元430上形成用于形成生熱電阻器413的電極圖形，其中 該生熱電阻器413用于連接引線部分411和412。接著，其上形成有這 些電極圖形的絕緣陶瓷薄片410纏繞在該支撐部件420周圍。
這里，如果電極圖形被嵌入在絕緣陶瓷薄片410上，則該支撐部 件420可以為導電金屬棒。同時，如果該支撐部件420為絕緣的，則 該電極圖形可以不被嵌入，并且可以被纏繞著面對該支撐部件420 — 側。當內部電極400在這種狀態下被烘烤并且安裝在該實施例的外部 圓柱電極10內部時，可以在外部圓柱電極10與內部電極415之間形 成液面檢測單元470。進一步，該液體屬性檢測單元430在與液面檢測 單元470絕緣的情況下，可以被排列為與該內部電極400的前端部分 相連。
另外，在該實施例中，雖然生熱電阻器圖案114以及陶瓷加熱器110的引線部分112和113可以使用相同的材料，并且使得圖形的橫截 面積不同，以允許主要在生熱電阻器圖案114中生熱，但是它們的制 成材料是可以不同的。
另外，雖然在該實施例中，雖然通過使用對應于該陶瓷加熱器110 的生熱電阻器圖案114電阻值的電壓值參照表格來確定該尿素水溶液
中的尿素濃度，但是也可以通過將對應于電阻值的電壓值設置為變量 并且將其代入到表示通過實驗等事先確定的上述關系的等式中來計算 該尿素水溶液的濃度。
另外，對于內部電極20上形成的絕緣薄膜23，優選的就是根據液 體的屬性(例如，酸性，還原性等)來選擇抗腐蝕性材料。需要注意 的是，通過浸漬或者靜電粉末涂敷法來形成絕緣薄膜，但是即使配備 了一種設置使得隨著內部電極一塊滯留的空氣為零，也可以通過使用 絕緣管來形成絕緣薄膜。進一步，雖然該外部圓柱電極io和內部電極 20由金屬構成，但也可以由導電樹脂構成。
另外，在橡膠襯套80的內部外圍一側與外部外圍一側上以溝槽的 形式配備了溝槽部分84和88，但是也可以被加工為穿透厚壁部分的通 孔。進一步，也可以通過去除溝槽部分84和88中的任何一個或多個 來形成該橡膠襯套80。另外，該外部圓柱電極10和內部電極20為圓 柱形，但是也可以為直角管狀。
并且，如果至少檢測液體中所含特定成份(例如尿素)的濃度， 則起到液體屬性檢測元件的作用的陶瓷加熱器110就足夠了，并且它 除了被用于檢測濃度以外，也可以被用于檢測液體溫度或者液面的下 限。
例如，在通過陶瓷加熱器110來檢測液體溫度的情況下，可以根 據恒定電流開始流經該生熱電阻器圖案114之后該生熱電阻器圖案的
電阻值的幅值(更具體地，在生熱電阻器圖案114的兩端生成的檢測 電壓Vd的幅值)來檢測液體溫度。由于剛通電后該生熱電阻器圖案114 的電阻值顯示了對應于液體溫度的值，因此可以通過該技術來檢測液 體溫度。另外，由于生熱電阻器圖案114的電阻值的變化性態實質上 在液體出現在陶瓷加熱器no周圍的情況與液體沒有出現在陶瓷加熱 器110周圍的情況之間變化，因此通過使用該差別就能夠檢測到該液 體液面的下限。
雖然已經參照特定實施例詳細的描述了本發明，但是對于本領域 內的技術人員來說顯而易見的就是在不脫離本發明的精神和范疇的情 況下可以進行各種改變和修改。
本申請基于2005年7月1日提出的日本專利申請(日本專利申請 號No.2005 -193298)，其整個內容被引入這里作為參考。
工業實用性
本發明可以被應用于液體狀態檢測傳感器，其中用于檢測液面的 傳感器與用于檢測濃度的傳感器被集成在一塊兒。
很清楚的是，本發明并不限于上述實施例，并且可以在不脫離本 發明的范圍和精神的情況下進行修改和改變。
權利要求
1.一種液體狀態檢測傳感器，用于檢測容納在容器中的液體的狀態，包括液面檢測單元，具有在縱向方向上延伸的第一電極和第二電極，并且被配置為在第一電極和第二電極之間形成電容器，其中該電容器的靜電容量根據該容器中容納的液體的液面而發生變化；安裝部分，位于該液面檢測單元縱向方向上的后端側，并且適于將該液體狀態檢測傳感器安裝在容器中；以及液體屬性檢測元件，在絕緣狀態下與液面檢測單元相連，并且適于檢測至少該液體中所含特定成份的濃度，該液體屬性檢測元件的前端比液面檢測單元的縱向前端更接近前端側。
2. 根據權利要求1的液體狀態檢測傳感器，其中該液體屬性檢測 元件具有生熱電阻器圖案，該生熱電阻器圖案的電阻值根據該生熱電 阻器圖案的溫度而發生變化，該生熱電阻器圖案比液面檢測單元的縱 向前端更接近于所述前端側，其中配備了檢測電路，用于根據該生熱電阻器圖案電屬性的變化 來檢測該液體中含有的特定成份的濃度。
3. 根據權利要求2的液體狀態檢測傳感器，其中該液體為導電液， 并且在該液體屬性檢測元件的結構中，該生熱電阻器圖案嵌入在絕緣 陶瓷襯底中，并且位于排列有生熱電阻器圖案的部分的絕緣陶瓷襯底 的外表面與該液體接觸。
4. 根據權利要求2或3的液體狀態檢測傳感器，其中該檢測電路 在固定的持續時間內給該生熱電阻器圖案通電，獲得對應于該固定持 續時間內不同時刻的生熱電阻器圖案的電阻值的第一相應值和第二相 應值，以及根據該第一相應值和第二相應值來檢測該液體中特定成份 的濃度。
5. 根據權利要求1至4中任何一項的液體狀態檢測傳感器，其中 該第一電極為由導體形成的管狀外部圓柱電極，以及該第二電極為由 導體形成的內部電極，并且沿其縱向方向配備在外部圓柱電極內。
6. 根據權利要求5的液體狀態檢測傳感器，其中該內部電極為管狀，并且與該液體屬性檢測元件電連接的引線被插入到該內部電極的 內部。
7. 根據權利要求5或6的液體狀態檢測傳感器，其中該液體屬性 檢測元件被絕緣保持器保持，其中該絕緣保持器與該內部電極的前端 部分相配合。
8. 根據權利要求7的液體狀態檢測傳感器，其中該液體為導電液， 并且該保持器通過密封圈與該內部電極的前端部分的外側配合，以及 該絕緣薄膜形成在一定范圍內的內部電極的表面上，其中該范圍至少 從該密封圈位于內部電極上的位置延伸至該內部電極的尾端部分的外
9. 根據權利要求7的液體狀態檢測傳感器，其中該液體為導電液， 該內部電極為管狀，該保持器通過密封圈與該內部電極的前端部分的 內側配合，以及該絕緣薄膜形成在一定范圍內的內部電極的表面上， 其中該范圍至少從該密封圈位于內部電極上的位置延伸至該內部電極 的尾端部分的外側。
10. 根據權利要求5至9中任何一項的液體狀態檢測傳感器，其 中在外部圓柱電極的外圍表面的至少一條母線上形成一個或多個縫 隙。
11. 根據權利要求5至10中任何一項的液體狀態檢測傳感器，還 包括橡膠制成的支撐部件，其插入在內部電極的外側與外部圓柱電 極的內側之間，其中通過該支撐部件將該內部電極有彈力地支撐在外部圓柱電極 的內側。
12. 根據權利要求11的液體狀態檢測傳感器，其中該液體屬性檢 測元件被絕緣保持器保持，其中該絕緣保持器與該內部電極的前端部 分配合，并且該支撐部件支撐該保持器，以免朝著前端側移動。
13. 根據權利要求11或12的液體狀態檢測傳感器，其中在該支撐 部件上形成有循環通道，用于允許出現在該支撐部件前端側的液體以 及出現在該支撐部件尾端側的液體進行循環。
14. 根據權利要求14的液體狀態檢測傳感器，其中通過在支撐部 件的外部側面上開槽來提供循環通道。
15. 根據權利要求13或14的液體狀態檢測傳感器，其中通過在 支撐部件的內部側面上開槽來提供循環通道。
16. 根據權利要求5至15中任何一項的液體狀態檢測傳感器，其 中該外部圓柱電極的前端部分沿著徑向方向在外部圍繞著該液體屬性 檢測元件。
17. 根據權利要求1至16中任何一項的液體狀態檢測傳感器，還 包括圍繞構件，其中形成有用于循環液體的液體循環孔，并且包圍 該液體屬性檢測元件的外圍，其中該圍繞構件在絕緣狀態下與液面檢測單元相連。
18. 根據權利要求16的液體狀態檢測傳感器，還包括圍繞構件，其中形成有用于循環液體的液體循環孔，并且包圍該液體屬性檢測元 件的外圍，其中該圍繞構件在絕緣狀態下與液面檢測單元相連，以及 該外部圓柱電極的前端比圍繞構件的前端更接近于前端側。
19.根據權利要求1至18中任何一項的液體狀態檢測傳感器，其 中該液體為尿素水溶液，并且該特定成份為尿素。
全文摘要
提供了一種液體狀態檢測傳感器，其中用于檢測液面的液面檢測單元和用于檢測該液體中所含特定成份的濃度的濃度檢測單元被集成在一塊。在能夠測量尿素水溶液的液面和尿素濃度的液體狀態檢測傳感器(100)中，液面檢測單元(70)與液體屬性檢測單元(30)在絕緣狀態下相連。用于形成液面檢測單元(70)的外部圓柱電極(10)和內部電極(20)形成了電容器，并且根據靜電容量來檢測液面，其中該靜電容量響應于出現在它們之間的尿素水溶液的液面而發生變化。用于保持陶瓷加熱器(110)的保持器(120)與內部電極(20)的前端部分(21)配合，并且由橡膠襯套(80)將該保持器(120)支撐在該外部圓柱電極(10)的前端部分(11)中。進一步，由電路板(60)的液體屬性檢測電路單元通過給陶瓷加熱器(110)上配備的生熱電阻器圖案通電達到固定的持續時間，并根據對應于這時該生熱電阻器圖案的電阻值的電壓值來確定尿素濃度。
文檔編號G01N27/06GK101213443SQ200680023948
公開日2008年7月2日 申請日期2006年6月30日 優先權日2005年7月1日
發明者佐藤美邦, 山本享史, 笹沼威夫 申請人:日本特殊陶業株式會社