液体状态检测传感器的制作方法

专利名称：液体状态检测传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液体状态检测传感器，用于检测液体容器中所容 纳液体的液面，以及至少该液体中所含特定成份的浓度。
背景技术：
按照惯例，用于检测例如液体液面(液位)的液面传感器被认为 是用于检测液体状态的传感器的例子，静电容量型液体计量器作为它 的例子被用于测量例如汽车中燃料的残留量(例如，参看专利文献1)。 在该静电容量型液体计量器中，在由导体构成的细长管状电极(外部 圆柱电极)与沿着轴方向在该管中提供的管状电极(内部电极)之间 (下文中被称为"间隙")形成了电容器，用于测量其静电容量。该静 电容量型液体计量器安装在用于容纳液体的储液罐中，使得外部圆柱 电极的轴方向为液面上升和下降的方向。由于没有浸入液体中部分的 静电容量取决于间隙中空气的介电常数，并且浸入在液体中部分的静 电容量取决于该液体的介电常数，因此，测得的静电容量随着液面的 升高而变大。因此，可以根据静电容量来检测液面。近年来，出现了如下这些情况，即NOx选择还原催化剂(SCR) 被用于废气净化设备，用于将从例如柴油动力汽车中排出的氧化氮 (NOx)还原为无害气体，并且尿素水溶液被用作它的还原剂。在测量 在尿素水溶液中显示出导电性的液体的液面的情况下，使用了一种液 面传感器，其中由电介质构成的绝缘薄膜覆盖在内部电极的外表面上， 这是为了防止前面提到的液面传感器的外部圆柱电极与内部电极之间 发生短路。没有浸入液体中部分的静电容量变成了该间隙中空气层的 静电容量与内部电极的绝缘薄膜的静电容量的组合容量。同时，由于 该导电液体具有与外部圆柱电极实质上相同的电位，浸入在液体中部
分的静电容量变成了绝缘薄膜的静电容量。接着，测量两个静电容量 之和作为该传感器的整体静电容量。由于与空气层的厚度相比，该绝 缘薄膜的厚度非常小，因此，与随着浸入部分的增加而出现的静电容量的变化量相比，随着没有浸入到液体中的部分的减少而出现的静电 容量的变化量是非常小的。因此，该传感器的整体静电容量变得与浸 入到液体中部分的静电容量的增加和降低直接成比例，因此可以从测 得的静电容量的相对幅值来检测液面。如果通过将液面传感器装配在UUU上来使用该液面传感器，则可 以在尿素水溶液的残留量非常小的情况下发出警报等，这样就能够通 知驾驶者无法通过该废气净化设备完全地进行氧化氮的还原。顺便提 及，已知的是，为了有效地还原氧化氮，尿素水溶液需要有一个适当 的浓度(溶液中所含尿素的浓度)范围。因此，即使尿素水溶液的残 留量是适量的，也有可能在如下情况下无法实现令人满意的氧化氮还 原，即由于例如转化时间而引起的尿素水溶液的浓度偏离了适当范围， 以及在该尿素水罐中还容纳有除了适当的尿素水溶液以外的其他液体 (轻油，水)。因此，已经提出了并置一个浓度传感器，用于检测该尿 素水罐中尿素水溶液的浓度，以及响应于该液面传感器和浓度传感器 的各个输出而发出警告等(例如，参看专利文献2)。应该注意的是， 作为这种浓度，已经提出了用在间接加热型浓度检测单元中，其中该 单元包括生热电阻器和温度传感元件(例如，参看专利文献3)。专利文献1: JP-A-9-152368 专利文献2: JP-A-2002-371831 专利文献3: JP-A-2005-84026发明内容本发明要解决的问题但是，在尿素水罐中配备液面传感器和浓度传感器作为单独单元 的情况下，就会出现如下问题，即需要在尿素水罐中提供各自的安装
位置，并且容纳的尿素水溶液的数量无法增加，除非该尿素水罐的体 积增加，这是由于受到了两个传感器所占体积的影响。另外，如专利 文献1和3中所示，在具有相对较大体积的液面传感器和浓度传感器 作为单独的单元安装在尿素水罐中的情况下，就会出现如下问题，即由于占据了该尿素水罐内部的传感器的热容量不利地变大，因此当该 尿素水溶液被冻住时，在解冻之前需要花费一段时间，这就无法快速 地检测液体状态。已经设计出了本发明，用于克服上述问题，并且其目的就是提供 一种液体状态检测传感器，在该传感器中，液面检测单元和浓度检测 单元连接在一块儿作为一个完整的单元，其中该液面检测单元用于检 测液面，并且该浓度检测单元用于检测至少该液体中所含特定成份的 浓度。解决这些问题的手段为实现上述目的，根据权利要求1的本发明液体状态检测传感器的特征在于，作为用于检测容器中容纳液体的液面的液体状态检测传感器，包括液面检测单元，具有在纵向方向上延伸到第一电极和第二电极，并且被配置形成的电容器，其中该电容器的静电容量在第一和第二电极之间，根据该容器中容纳液体的液面而发生变化；安装部分，位于该液面检测单元纵向方向上的后端侧，并且适于将该液体状态检测传感器安装在容器中；以及液体属性检测元件，在绝缘状态下与液面检测单元相连，并且适于检测至少该液体中所含特定成份的浓度，该液体属性检测元件的前端比液面检测单元的纵向前端更接近前 A山/rml顺侧。另外，根据权利要求2的本发明的液体状态检测传感器的特征， 除了权利要求1的结构以外，在于该液体属性检测元件具有生热图案， 该生热图案能够在通电时生热，该生热电阻器图案比液面检测单元的 纵向前端更接近于前端侧，其中配备了检测电路，用于根据该生热电
阻器图案图案的电属性的变化来检测该液体中所含特定成份的浓度。另外，根据权利要求3的本发明的液体状态检测传感器的特征， 除了权利要求2的结构以外，在于该液体为导电液，并且在该液体属 性检测元件的结构中，该生热电阻器图案嵌入在绝缘陶瓷衬底中，其 中位于排列有生热电阻器图案的部分的绝缘陶瓷衬底的外表面与该液 体接触。另外，根据权利要求4的本发明的液体状态检测传感器的特征，除了权利要求2或3的结构以外，在于该检测电路在固定的持续时间 内给该生热电阻器图案通电，获得对应于该固定持续时间内不同时刻 的生热电阻器图案的电阻值的第一相应值和第二相应值，以及根据该 第一相应值和第二相应值来检测该液体中特定成份的浓度。另外，根据权利要求5的本发明的液体状态检测传感器的特征， 除了权利要求1至4中任何一个的结构以外，在于该第一电极为由导 体形成的管状外部圆柱电极，以及该第二电极为由导体形成的内部电 极，并且沿其纵向方向配备在外部圆柱电极内。另外，根据权利要求6的本发明的液体状态检测传感器的特征， 除了权利要求5的结构以外，在于该内部电极为管状，并且与该液体 属性检测元件电连接的引线被插入到该内部电极的内部。另外，根据权利要求7的本发明的液体状态检测传感器的特征， 除了权利要求5或6的结构以外，在于该液体属性检测元件被绝缘保 持器保持，其中该绝缘保持器与该内部电极的前端部分配合。另外，根据权利要求8的本发明的液体状态检测传感器的特征， 除了权利要求7的结构以外，在于该液体为导电液，并且该保持器通 过密封圈与该内部电极的前端部分的外侧配合，以及该绝缘薄膜形成 在一定范围内的内部电极的表面上，其中该范围至少从该密封圈位于 内部电极上的位置延伸至该内部电极的尾端部分的外侧。另外，根据权利要求9的本发明的液体状态检测传感器的特征， 除了权利要求7的结构以外，在于该液体为导电液，该内部电极为管 状，该保持器通过密封圈与该内部电极的前端部分的内侧配合，以及 该绝缘薄膜形成在一定范围内的内部电极的表面上，其中该范围至少 从该密封圈位于内部电极上的位置延伸至该内部电极的尾端部分的外另外，根据权利要求10的本发明的液体状态检测传感器的特征，除了权利要求5至9中任何一个的结构以外，在于在外部圆柱电极的外围表面的至少一条母线上形成一个或多个缝隙。另外，根据权利要求11的本发明的液体状态检测传感器的特征，除了权利要求5至10的结构以外，在于还包括橡胶制成的支撑部件，其插入在内部电极的外侧与外部圆柱电极的内侧之间，其中通过该支 撑部件将该内部电极有弹力地支撑在外部圆柱电极的内侧。另外，根据权利要求12的本发明的液体状态检测传感器的特征，除了权利要求11的结构以外，在于该液体属性检测元件被绝缘保持器 保持，其中该绝缘保持器与该内部电极的前端部分配合，并且该支撑 部件支撑该保持器，以免朝着前端侧移动。另外，根据权利要求13的本发明的液体状态检测传感器的特征， 除了权利要求11或12的结构以外，在于在该支撑部件上形成有循环 通道，用于允许出现在该支撑部件前端侧的液体以及出现在该支撑部 件尾端侧的液体进行循环。另外，根据权利要求14的本发明的液体状态检测传感器的特征，
除了权利要求13的结构以外，在于通过在支撑部件的外部侧面上开槽 来提供循环通道。另外，根据权利要求15的本发明的液体状态检测传感器的特征， 除了权利要求13或14的结构以外，在于通过在支撑部件的内部侧面 上开槽来提供循环通道。另外，根据权利要求16的本发明的液体状态检测传感器的特征， 除了权利要求5至15中任何一个的结构以外，在于该外部圆柱电极的前端部分沿着径向方向在外部围绕着该液体属性检测元件。另外，根据权利要求17的本发明的液体状态检测传感器的特征，除了权利要求1至16中任何一个的结构以外，在于还包括围绕构件，其中形成有用于循环液体的液体循环孔，并且包围该液体属性检测元 件的外围，其中该围绕构件在绝缘状态下与液面检测单元相连。另外，根据权利要求18的本发明的液体状态检测传感器的特征，除了权利要求16中任何一个的结构以外，在于还包括围绕构件，其中形成有用于循环液体的液体循环孔，并且包围该液体属性检测元件 的外围，其中该围绕构件在绝缘状态下与液面检测单元相连，并且该 外部圆柱电极的前端比围绕构件的前端更接近于前端侧。另外，根据权利要求19的本发明的液体状态检测传感器的特征， 除了权利要求1至18中任何一个的结构以外，在于该液体为尿素水溶液，并且该特定成份为尿素。 本发明的优点在根据权利要求1的本发明的液体状态检测传感器中，用于检测 液面的液面检测单元，以及用于检测至少液体中所含特定成份的浓度 的液体属性检测元件在绝缘状态下被集成在一起。因此，至于该容器 的两个安装部分，在它们为单独单元的情况下需要有这两个安装部分， 如果只提供了一个安装部分，则也是足够的，使得在提供该安装部分 时涉及的时间和问题能够被减轻，并且可以简化该安装部分与容器之 间用于保持气密性和水密性的结构。另外，由于采用了液面检测单元 与液体属性检测元件集成在一块的传感器结构，与传统情况下液面传 感器同浓度传感器被提供在容器中作为单独单元相比，可以使得占据 该容器内部的传感器的体积相对较小。这就与传统情况下它们被作为 单独单元安装的情况相比，能够进一步增加该容器中可容纳液体(尿 素水溶液)的最大量。还有，在液体(例如，尿素水溶液)被冻住而 进行解冻时，由于该热容量低于传统水平，因此能够早些进行解冻， 从而允许对该液体状态进行快速检测。另外，在根据权利要求2的本发明的液体状态检测传感器中，该 液体属性检测元件具有生热电阻器图案，并且该生热电阻器图案比液 面检测单元的前端更接近前端侧。这里，已知的是，液体热导性的差 异取决于该液体中所含特定成份的浓度，并且在该生热电阻器图案 (即，该液体属性检测元件)周围的液体被它加热的情况下，不同浓 度的液体中温度上升的趋势是不同的。因此，在本发明中，配备了检 测电路，用于根据该生热电阻器图案的电属性的变化(例如，电阻值 的变化)来确定该生热电阻器图案温度上升的程度，并且通过该检测 电路来检测该液体中所含特定成份的浓度。通过釆用该结构，能够令 人满意地检测到该液体中所含特定成份的浓度。另外，在根据权利要求3的本发明的液体状态检测传感器中，在 该液体属性检测元件的结构中，该生热电阻器图案被嵌入在绝缘陶瓷 衬底中。结果，即使在该液体为导电液的情况下，也能够使得该绝缘 陶瓷衬底的外表面与该液体接触，并且该元件本身可以直接浸入到液 体中。因此，能够进一步加强对特定成份进行浓度检测的灵敏度。另外，在根据权利要求4的本发明的液体状态检测传感器中，配
备的结构使得该检测电路在固定的持续时间给该生热电阻器图案通 电，获得对应于在固定持续时间内不同时间的生热电阻器图案的电阻 值的第一相应值和第二相应值，以及根据该第一相应值和第二相应值 来检测特定成份的浓度。通过采用该结构，可以准确地确定该生热电 阻器图案温度上升的程度，并且能够稳定地检测特定成份的浓度。需要注意的是，如果本发明中的第一相应值和第二相应值为相应 于该生热电阻器图案的电阻值的相同单位的数值，则它们就足够了， 并且特别地，可以引用电压值，电流值，以及温度转换值。另外，在 根据该第一相应值和第二相应值来检测特定成份的浓度时，特别地可 以通过使用从两个相应值之间的差别或两个相应值之间的比率获得的 差值来进行检测。进一步，在根据权利要求5的本发明的液体状态检测传感器中， 由于该第一电极被制成管状外部圆柱电极，并且该第二电极被制成在 该外部圆柱电极内部提供的内部电极，因此，虽然结构简单，但也可 以构成一个液面检测单元，该液面检测单元能够准确地检测到随着液 面而发生变化的静电容量。另外，在根据权利要求6的本发明的液体状态检测传感器中，该 内部电极为管状，并且用于液体属性检测元件的引线被插入到其中。 这样，由于该内部电极被共同地用作用于引线的保护部件，而不需要 单独地提供用于保护引线的保护部件，也可以有效地实现该液体状态 检测传感器的小型化以及降低成本。另外，在根据权利要求7的本发明液体状态检测传感器中，如果 该液体属性检测元件被绝缘保持器保持并且该保持器与内部电极的前 端部分配合，则该液体属性检测元件和液面检测单元能够很容易地在 绝缘状态下连接在一块。
并且，在根据权利要求8或9的本发明液体状态检测传感器中， 如果该保持器与内部电极的前端部分的配合受到了密封圈的影响，并 且如果在一定范围的内部电极的表面上形成了绝缘薄膜，其中该范围 至少从该密封圈位于内部电极上的位置延伸至该内部电极的尾端部分 的外侧，即使该液体属性检测元件和液面检测单元浸入在液体中，该 内部电极的表面也不会与该液体接触。因此，能够准确地检测到该导 电液的液面。另外，由于该密封圈而使得该液体没有进入到内部电极 的内侧，因此该内部电路等没有浸入在液体中，所以就不可能出现短 路以及被腐蚀。另外，在根据权利要求10的本发明的液体状态检测传感器中，该 液体可以通过在外部圆柱电极中配备的间隙而在该外部圆柱电极的外 侧和内侧之间循环，并且可以使得该外部圆柱电极内部的液面随着该 容器内部液面的变化而变化。另外，在该液体状态检测传感器用在寒 冷区域等中并且液体迅速冷却的情况下，可以允许由于伴随着液体凝 固出现的体积膨胀而产生的压力通过该间隙释放到该外部圆柱电极的 外面。因此，可以抑制由于液体的凝固而出现的外部圆柱电极以及内 部电极的变形。另外，在根据权利要求11的本发明的液体状态检测传感器中，由 于通过该橡胶制成的支撑部件将该内部电极有弹力地支撑在外部圆柱 电极的内侧，因此可以抑制由于震动等而产生的内应力和谐振等，并 且可以降低在内部电极的表面上形成绝缘薄膜的情况下发生内部电极 变形以及薄膜损坏的可能性。另外，在根据权利要求12的本发明的液体状态检测传感器中，由 前面提到的支撑部件来支撑该用于保持液体属性检测元件的保持器。 因此，在该保持器与该内部电极的前端部分配合的情况下，可以防止 该保持器脱落，而不需要利用焊接、铆接、螺纹啮合、拧下等来进行 固定，因此能够降低在制造过程中所花费的时间以及带来的问题。
另外，在根据权利要求13的本发明的液体状态检测传感器中，出 现在该支撑部件前端侧的液体以及出现在该支撑部件尾端侧的液体通 过在支撑部件上形成的液体循环通道进行循环。额外地，在根据权利 要求14的本发明中，为了在支撑部件上提供该循环通道，可以在该支 撑部件的外部侧面开槽，以保证该支撑部件与外部圆柱电极之间的循 环通道。作为选择，在根据权利要求15的本发明中，可以在该支撑部 件的内部侧面开槽，以保证该支撑部件与保持器或内部电极之间的循 环通道。由于这样在该支撑部件上配备了循环通道，因此可以令人满 意地确保液面检测单元中的液体变化。因此，由于配备了该支撑部件， 就不会在该液面检测单元中出现液体堆积，因此，能够加强液面检测 的准确性，同时很宽泛地确保液面检测的范围。另外，可以允许残留在该支撑部件前端侧上的气泡经该循环通道 溢至尾端侧。结果，在液体属性检测元件浸入在液体中的情况下，可 以确保该气泡不会留在它的周围，因此能够准确地检测到该液体中所 含特定成份的浓度。并且，在根据权利要求16的本发明的液体状态检测传感器中，该外部圆柱电极沿着径向方向在外部围绕着该液体属性检测元件，其中 该外部圆柱电极的前端部分向外延伸。结果，即使该液体由于震动等 原因而流入了该容器中，该外部圆柱电极也起到了防护墙的作用，用 以保护该液体属性检测元件，所以可以抑制随着该流动而产生的压力 直接作用于该液体属性检测元件上，从而加强了该液体属性检测元件 的耐久性。另外，该液体属性检测元件外围周围的液体无法集中地替 换，因此，可以持续稳定地检测特定成份的浓度。另外，在根据权利要求17的本发明的液体状态检测传感器中，其中形成有液体循环孔的围绕构件包围了该液体属性检测元件的外围。 结果，即使该液体由于震动等原因而流入了该容器中，该围绕构件也
起到了防护墙的作用，用以保护该液体属性检测元件，所以伴随着该 流动而产生的压力很难直接产生作用。另外，该液体属性检测元件外 围周围的液体无法集中地替换，因此，可以持续稳定地检测特定成份 的浓度。另外，在根据权利要求18的本发明的液体状态检测传感器中，配 备的安排使得在该液体属性检测元件被其中形成有液体循环孔的围绕 构件覆盖的同时，该围绕构件也被前面提到的外部圆柱电极的前端部 分覆盖。结果，由于外部圆柱电极的前端部分与围绕构件都起到了防 护墙的作用，用于保护该液体属性检测元件，因此可以进一步加强该 液体属性检测元件的耐久性。另外，还一个优点就是能够有效地抑制 该液体属性检测元件外围周围液体的集中替换，因此可以更稳定地检 测特定成份的浓度。并且，根据权利要求19的本发明的液体状态检测传感器能够检测尿素水溶液的液面以及该尿素水溶液中所含尿素的浓度。


图1为液体状态检测传感器100的不完整纵向剖面图；图2为该液体状态检测传感器100的液体属性检测单元30及其周 围的放大剖面图；图3为陶瓷加热器110的加热器图案115的示意图；图4为保护器130的侧面正视图；图5为保护器130的底视图；图6为从斜下方看到的橡胶衬套80的透视图；图7为该橡胶衬套80的侧面正视图；图8为该橡胶衬套80的俯视图；图9为沿着图8中的点划线A -A从箭头方向看到的橡胶衬套80 的剖面图；图IO为液体状态检测传感器IOO的底视图，其中图1中所示的液
体状态检测传感器100是在轴O的方向上从前端侧看到的；图11为填入该外部圆柱电极10和内部电极20之间间隙中的尿素水溶液的水面附近的放大剖面图；图12为作为修改的液体状态检测传感器300的液体属性检测单元430附近的放大剖面图；图13为作为修改的液体状态检测传感器的内部电极400的结构图；以及图14为液体状态检测传感器IOO的电结构的框图。附图标记10:外部圆柱电极11:前端部分 15:缝隙20， 320， 400:内部电极21:前端部分23， 323:绝缘薄膜30:液体属性检测单元40:安装部分60:电路板70:液面检测单元80:橡胶衬套85， 86:循环通道90:引线100， 300:液体状态检测传感器110:陶瓷加热器 114:生热电阻器图案 115:加热器图案120， 350:保持器130:保护器135， 136:液体循环孔140， 340:密封圈220:微型计算机280:液体属性检测电路单元具体实施方式
下文中，将参照附图给出实现了包含本发明的液体状态检测传感器的一种模式的说明。参看图1-10，以液体状态检测传感器100的结构为例进行说明。图1为液体状态检测传感器100的不完整纵向剖面图。图2为该 液体状态检测传感器100的液体属性检测单元30及其周围的放大剖面 图。图3为陶瓷加热器110的加热器图案115的示意图。图4为保护器 130的侧面正视图。图5为保护器130的底视图。图6为从斜下方看到 的橡胶衬套80的透视图。图7为该橡胶衬套80的侧面正视图。图8 为该橡胶衬套80的俯视图。图9为沿着图8中的点划线A -A从箭头 方向看到的橡胶衬套SO的剖面图。图10为液体状态检测传感器100 的底视图，其中图1中所示的液体状态检测传感器100是在轴O的方 向上从前端侧看到的。需要注意的是，在液体状态检测传感器100中， 液面检测单元70 (由外部圆柱电极10和内部电极20构成的电容器) 的纵向被设置作为轴0的方向，配备了液体属性检测单元30的一侧被 设置作为前端侧，并且配备了安装部分40的一侧被设置作为尾端侧。根据该实施例的液体状态检测传感器100用于检测在降低柴油动 力汽车的废气中含有的氮化氧(NOx)时使用的尿素水溶液的状态，即 尿素水溶液的液面，以及作为该尿素水溶液中所含特定成份的尿素的 浓度。如图1中所示，该液体状态检测传感器100由液面检测单元70、 液体属性检测单元30以及安装部分40构成，其中该液面检测单元70 由圆柱形的外部圆柱电极10和沿着该外部圆柱电极10的轴0的方向 在该外部圆柱电极10内部配备的圆柱内部电极20构成，该液体属性 检测单元30配备在该内部电极20的前端侧上，该安装部分40用于将 该液体检测传感器100安装在尿素水箱(未示出)中，而该水箱被用 作用于容纳该尿素水溶液的容器。该外部圆柱电极10由金属材料构成，并且具有沿着轴O的方向延伸的细长圆柱形状。在外部圆柱电极io的外周沿周向被等距离隔开的三条母线上，多个窄缝隙15分别沿着各条母线不连续地开口。另外， 在外部圆柱电极10的前端部分11中，在形成了缝隙15的母线上分别 提供有开口 16，用于防止插入在外部圆柱电极IO与下面描述的内部电 极20之间的橡胶衬套80发生脱落。进一步，在外部圆柱电极10的尾 端侧上接近基座端部分12的位置，在不同于形成了缝隙15的母线的 母线上形成了一个通气孔19。另外，该外部圆柱电极10的前端部分 11比开口 16的位置在轴0的方向上更进一步向前端侧延伸，以便于包 围将在后面描述的液体属性检测单元30的陶瓷加热器110的径向外 围。应该注意的是，该前端部分11还包围了覆盖该陶瓷加热器110的 保护器130的径向外围，并且延伸使得它的前端比保护器130的前端 在轴O的方向上更接近于前端侧。进一步，该外部圆柱电极10的前端 是开口的，并且被设置为如下状态，即从开口侧可以看到该保护器130。接下来，将该外部圆柱电极IO焊接为如下状态，即它的基座端部 分12与金属安装部分40的电极支撑部分41的外部外围啮合在一块。 该安装部分40用作底座，用于将该液体状态检测传感器100固定于尿 素水箱(未示出)，并且在轴环部分42中形成了用于插入该安装螺栓 的安装孔(未示出)。另外，在具有位于两者之间的安装部分40的轴 环部分42的电极支撑部分41的对边上形成了用于容纳例如电路板60 的容纳部分43，用于替换该液体状态检测传感器100和外部电路(未 示出)之间的电连接。需要注意的是，该安装部分40与电路板60相 连，以便于假设与配线部分(未示出)相同的电位作为接地电位。因 此，通过该安装部分40将该外部圆柱电极10接地。电路板60被容纳在安装部分40中，并且特别安装在电路板安装
部分(未示出)上，该部分从容纳部分43的内壁表面的四个角伸出。容纳部分43通过由盖45覆盖而被保护，盖45被固定于轴环部分42。 另外，连接器62被固定在盖45的侧表面，连接器62的连接终端(未 示出)与位于电路板60上的图案通过布线电缆61相连。电路板60与 内部电路(未示出)之间的连接通过此连接器62被建立。贯穿该容纳部分43的孔46开口在安装部分40的电极支撑部分41 中，并且内部电极20的基座端部分22插入在该孔46中。该实施例中 的内部电极20由金属材料构成，其中该金属材料具有伸长的圆柱形状 并且沿着轴0的方向延伸。在该内部电极20的外部外围表面上形成了 绝缘薄膜23，其中该绝缘薄膜由碳氟化合物例如PTFE，PFA以及ETFE， 环氧树脂，聚酰亚胺树脂等构成。利用浸渍或静电粉末涂装并使其受 到热处理，将这种树脂应用于内部电极20的外部表面上，从而以树脂 涂层的形式形成该绝缘薄膜23。对该液面检测单元70进行配置，使得 在内部电极20与外部圆柱电极10之间形成电容器，其中该电容器的 静电容量跟着尿素水溶液的液面发生变化，这将在后面描述。需要注 意的是，至少在从密封圈140的接触点到O形环54的接触点的范围内 形成内部电极20的绝缘薄膜23，这将在后面描述，并且覆盖该内部电 极20的外部外围表面，使得该内部电极20不与外部圆柱电极10内的 尿素水溶液接触。用于将内部电极20固定在安装部分40上的导管装置55和内部铸 件50与轴0方向上尾端侧上的内部电极20的基座端部分22啮合。该 导管装置55为环形导管部件，其中该部件更近地与内部电极20的基 座端部分22的边缘相连。该内部铸件50为轴环管状树脂部件，用于 定位以及支撑该内部电极20，以便于可靠地使该内部电极20和外部圆 柱电极IO绝缘，并且它的前端侧与安装部分40的电极支撑部分41的 孔46啮合。该内部铸件50具有轴环部分51，其中形成该轴环部分51 的方式使其放射状地向外突出，并且当该内部铸件50与电极支撑部分 41啮合时被从容纳部分43插入到电极支撑部分41的孔46中。进一步，
因为该轴环部分51紧靠着该容纳部分43的内部底面，因此可以防止该内部铸件穿过该孔46。另外，虽然该内部电极20被从容纳部分43 一侧插入到内部铸件50的内部，但是因为该导管装置55依靠着该轴 环部分51 ，因此该内部铸件50可以防止内部电极20脱落。进一步，在该内部铸件50的外部外围和内部外围上分别配备有O 形环53和O形环54。该O形环53密封了该内部铸件50的外部外围 与安装部分40的孔6之间的间隙，并且该 形环54密封了该内部铸 件50的内部外围与内部电极20的基座端部分22的外部外围之间的间 隙。这就保持了水密性和气密性，所以当将该液体状态检测传感器100 安装在尿素水箱(未示出)中时，该尿素水箱的内部和外部无法通过 该容纳部分43相通。需要注意的是，没有插图的盘形密封部件被安装 在安装部分40的轴环部分42的前端侧面上，因此当液体状态检测传 感器100被安装在尿素水箱中时，在轴环部分42与尿素水箱之间可以 保持水密性和气密性。另外，在将该内部电极20安装到安装部分40上时，通过两个压 盘56和57将该导管装置55压在内部铸件50的轴环部分51上。通过 螺丝58将该绝缘压盘57固定在容纳部分43中，其中该压盘57通过 放置在它与导管装置55之间的压盘56来压住该导管装置55。这就允 许与导管装置55相连的内部电极20被固定在电极支撑部分41上。在 每个压盘56和57中，孔59在中央开口，并且内部电极20的电极引 线52以及含有两个引线90 (图1中只示出了一个引线90)的双芯电 缆91，用于与下述陶瓷加热器110建立电连接，被插入在其中，并且 分别与电路板60上的图案电连接。电路板60的接地侧电极(未示出) 与安装部分40相连，并且因此焊接至安装部分40上的外部圆柱电极 IO也与接地一侧电连接。接下来，液体属性检测单元30与内部电极20的前端部分21相连。 如图2中所示，该实施例中的液体属性检测单元30由如下构成陶瓷 加热器110，起到液体属性检测元件的作用，用于检测尿素水溶液中尿 素的浓度；绝缘树脂制成的保持器120，用于支撑该陶瓷加热器110，并且被安装在该内部电极20的前端部分21上；以及保护器130，用于 通过覆盖住从保持器120露出的陶瓷加热器110的外围来包含该陶瓷 加热器110。如图3中所示，对于该陶瓷加热器110，在由绝缘陶瓷(特别是氧 化铝)构成的盘形陶瓷衬底111上形成主要由Pt构成的加热器图案， 并且在嵌入状态中形成该加热器图案115，其中该加热器图案115被夹 在陶瓷衬底以及配套的陶瓷衬底(未示出)之间。提供的这种安排使 得在通电期间，通过使得构成该生热电阻器图案114的图案的横截面 积小于作为供电两级的引线部分112和113，从而实现了主要在生热电 阻器图案114中生热。另外，在引线部分112和113的两端上都配备了 导线(未示出)，其中该导线电导至一个陶瓷衬底表面上提供的电极焊 点，并且与两个连接器119(图2中只示出了一个)中的各个电气相连， 用于通过两个引线90来传递该连接。需要注意的是，该陶瓷加热器110 相当于本发明中的"液体属性检测元件"。接下来，如图2中所示，用于支撑该陶瓷加热器110的保持器120 被配置为从它的外部外围来覆盖该内部电极20的前端部分21。该保持 器120具有两个圆柱部分121和122，其中该圆柱部分121和122具有 不同的外径，并且通过锥形阶梯部分123相连。进一步，该保持器120 的小直径圆柱部分121上的管状端的边缘部分是倾斜的。在纵向上引 线部分112和113 (参见图3) —侧被插入到小直径圆柱部分121中， 并且暴露出了布置有生热电阻器图案114的部分的情况下，通过由粘 着剂等配置的固定部件125和126将该陶瓷加热器110固定至保持器 120。另外，该大直径圆柱部分122的内径被配置为大于内部电极20的 前端部分21的外径。当将保持器120从圆柱部分122—侧装配至内部 电极20的前端部分21时，该密封圈140被插入在圆柱部分122的内 部外围表面与内部电极20的外部外围表面之间，从而确保了该内部电 极20的水密性。在一定范围内的内部电极20的外部外围上形成了绝 缘薄膜，其中该范围从内部电极20的前端侧上在前端部分21放置了 该密封圈140的位置的前端侧延伸至尾端侧上在基座端部分22放置了 该0形环54的位置。因此，即使该液面检测单元70被浸入到该尿素 水箱(未示出)的尿素水溶液中，该内部电极20也不会与尿素水溶液 直接接触。顺便提及，在安装该保持器120之前，通过压接或者焊接的方式 将该电缆91两个引线90的导线分别与陶瓷加热器110的连接器119 相连。进一步，该连接器119和引线90，包括它们的连接部分，都被 绝缘保护构件95覆盖。进一步，这两个引线90被插入到圆柱形的内 部电极20中，并且与前面提及的电路板60相连。接下来，图4和5中所示的保护器130为金属保护构件，它的底 部是圆柱形的。在开口一侧的端部形成了轴环部分131，该轴环部分 131的形状为在相对于轴O的方向倾斜的方向上端部张开，并且底部 部分132与躯干部分133之间的边缘部分被斜切为曲面，从而加强了 刚性。另外，在保护器130的外部外围上等间距的三条母线上分别形 成了液体循环孔135，其从底部部分132开口并穿过躯干部分133，以 及液体循环孔136，其从躯干部分133开口并穿过轴环部分131。该三 条母线上的液体循环孔135在底部部分132中并不彼此相连。需要注 意的是，该保护器130相当于本发明中的"围绕构件"。进一步，如图2中所示，保护器130在其内部外围位于开口一侧 与保持器120的小直径圆柱部分121的外部外围配合，并且该轴环部 分131的啮合方式使其沿着保持器120的阶梯部分123的斜面延伸。 该陶瓷加热器110被容纳在保护器130中，其中排列有生热电阻器图 案114的陶瓷加热器110的部分从保持器120的前端暴露出来，并且该
陶瓷加热器110的前端部分及其附近都直接浸入在液体中。当该保持器120与内部电极20的前端部分21配合时，该结构的液体属性检测单元20与处于绝缘状态的液面检测单元70相连。进一 步，通过插入在外部圆柱电极10的内侧与内部电极20外侧之间的橡 胶制橡胶衬套80，该液体属性检测单元30与内部电极20的前端部分 21 —块位于和支撑在外部圆柱电极10中。如图6至9所示，该橡胶衬套80为圆柱形，并且具有凸出部分87， 其中该凸出部分配备在它的外部外围表面89上外围等间隔的三条母线 上，并且分别与外部圆柱电极10的开口 16啮合，起到防止被分开的 作用。进一步，通过在外部外围表面89上外围方向的相邻凸出部分87 之间开槽，提供了多个分别沿着轴O的方向延伸到多个(该实施例中， 5个)沟槽部分88。需要注意的是，该橡胶衬套80相当于本发明中的 "支撑部件"。另外，该橡胶衬套80的内部外围表面一侧上的表面由具有不同内 径的两个内部外围表面81和82构成，并且允许保持器120的外部外 围表面与其啮合，以及锥形内部外围表面83与它们相连。进一步，通 过在形成了凸起部分87的外部外围表面上对应于各条母线的位置上开 槽来分别提供沟槽部分84，其中该沟槽部分84在从小直径内部外围表 面81—侧到大直径内部外围表面82的内部外围表面81， 83，和82上 连续。需要注意的是，橡胶衬套80中形成有小直径内部外围表面81 的部分的壁厚大于形成有大直径内部外围表面82的部分。当橡胶衬套80排列在外部圆柱电极IO的内侧与内部电极10的外 侧之间时，保护器130的液体循环孔135的位置与橡胶衬套80的内部 外围表面81-83 —侧上形成沟槽部分的位置排成直线，以便于进行安 装。另外，如前面所述，通过穿过导管装置55的两个压盘56和57将 内部电极20在轴O的方向上朝着前端侧的压下(参见图1)。结果，
如图2中所示，与内部电极20的前端部分21配合的保持器120的阶梯部分123被设置为如下状态，即被压在橡胶衬套80的内部外围表面 83上。这是，因为保护器130的轴环部分131被夹在橡胶衬套80的内 部外围表面83与保持器120的阶梯部分123之间，因此可以有弹力地 保持该保护器130。进一步，通过位于和保持在外部圆柱电极10中橡 胶衬套80可以将保持器120和内部电极20有弹力地支撑在外部圆柱 电极10的内侧。当液体状态检测传感器100被安装在尿素水箱(未示出)中并被 使用时，该尿素水溶液分别通过外部圆柱电极10的轴O方向上最末端 部分上的开口和间隙流入外部圆柱电极10，即流入橡胶衬套S0轴O 方向上前端侧上的B部分及其尾端侧上的C部分。另外，该尿素水溶 液还通过液体循环孔135和136从B部分流入保护器130内的D部分。 进一步，流入B部分和C部分的尿素水溶液通过由橡胶衬套80的沟槽 部分与外部圆柱电极10的内部外围表面形成的循环通道85以及由沟 槽部分84与保持器120的外部外围表面形成的循环通道86进行循环。 进一步，该循环通道86延续至保持器130的液体循环孔136 (参见图 4)，其中该保护器130与形成沟槽部分84的位置排成一线(参见图10)。 结果，该尿素水溶液通过循环通道85和86在B部分和C部分之间以 及D部分和C部分之间循环。另外，当向空尿素水箱中注入尿素水溶 液的时候，虽然有可能在B部分和D部分中残留有空气(气泡)，但是 残留在B部分中的空气能够通过循环通道85和86到达C部分。这时， 由于保持器120的小直径圆柱部分121 —侧上管状端的边缘部分是倾 斜的，因此残留空气很可能集中在倾斜部分，并且通过液体循环孔136 很容易且平滑地移至循环通路86。需要注意的是，在该实施例的液体状态检测传感器100中，构成 了液体属性检测元件的陶瓷加热器110通过绝缘树脂制保持器120和 橡胶衬套80在绝缘的状态下与液面检测单元70相连。进一步，如图2 所示，陶瓷加热器110的前端部分(特别是，排列有生热电阻器图案 114的部分)比液面检测单元70的纵向前端(在该实施例中，对应于密封圈140与内部电极20上形成的绝缘薄膜23相接触区域的最尾端) 更接近于前端侧。结果，在该实施例的液体状态检测传感器100中， 在尿素水溶液的液面不低于液面检测单元70的同时，能够可靠地检测 该尿素水溶液的浓度。接下来，将参照图"来描述液体状态检测传感器100的电结构。 图14为用于说明该液体状态检测传感器100的电结构的框图。如图14所示，通过安装部分40将该液体状态检测传感器100安 装在尿素水箱98中，具有电极对(外部圆柱电极10和内部电极20) 的液面检测单元70以及具有配备了生热电阻器图案114的陶瓷加热器 110的液体属性检测单元30被浸入在尿素水溶液中。该液体状态检测 传感器100具有安装在电路板60上的微机220，以及用于控制该液面 检测单元70的液面检测电路单元250，用于控制该液体属性检测单元 30的液体属性检测电路单元280，以及用于与ECU进行通信的输入/ 输出单元290与其相连。该输入/输出电路单元2卯控制通信协议，以实现该液体状态检测 传感器IOO与ECU之间的信号输入/输出。另外，该液面检测电路单元 250还是电路部分，其根据来自微机220的指令来将AC电压加在该液 面检测单元70的外部圆柱电极10与内部电极20之间，使得流经构成 该液面检测单元70的电容器的电流受到电压转换，以及输出该电压信 号给微机220。该液体属性检测电路单元280为电路部分，其根据来自微机220 的指令，使得恒定电流穿过该液体属性检测单元30的陶瓷加热器110， 并且将在该生热电阻器图案114的两端生成的检测电压输出给微机 220。该液体属性检测电路单元280由差动放大器电路部分230，恒定 电流输出部分240，以及开关260构成。
该恒定电流输出部分240输出将会穿过该生热电阻器图案114的 恒定电流。在给生热电阻器图案114通电的路径上配备有开关260，用 于根据来自微机220的指令进行切换(开/关)。该差动放大器电路部分 280将出现在该生热电阻器图案114一端的电位与出现在其另一端的电 位差输出给微机220，作为检测电压。接下来将描述由该实施例的液体状态检测传感器100来检测尿素 水溶液的液面和浓度的原理。首先，将参看图11来描述由液面检测单 元70来检测该尿素水溶液的液面的原理。图11为填入该外部圆柱电 极10和内部电极20之间间隙中的尿素水溶液的水面附近的放大剖面图。该液体状态检测传感器100被装配至容纳有尿素水溶液的尿素水 箱(未示出)中，其中在这种状态下，外部圆柱电极10和内部电极20 的前端侧都朝向它的底壁一侧。换句话说，该液体状态检测传感器100 的液面检测单元被装配到尿素水箱(未示出)，使得尿素水溶液的排水 方向(该尿素水溶液的液面的高低方向)被设置为轴0的方向，其中 该尿素水溶液的体积在尿素水箱(未示出)中变化，并且该外部圆柱 电极10和内部电极20的前端侧被设置在该尿素水溶液的体积较小的 一侧(低液面一侧)上。进一步，测量该外部圆柱电极io和内部电极 20之间间隙的静电容量，并检测出现在它们之间的液体水溶液在轴O 的方向上的液面。众所周知，这是基于如下事实，即具有不同半径电 位的两个点之间的半径差越小，该静电容量的幅值就越大。艮口，如图11所示，在没有填入尿素水溶液的部分中，该间隙中产 生了电位差的部分的距离变成了对应于加在外部圆柱电极IO的内部外 围表面与绝缘薄膜23之间的空气层的厚度的距离(用距离F表示)与 对应于绝缘薄膜23的厚度的距离(用距离G表示)之和(用距离E表 示)。同时，在填入了尿素水溶液的部分中，该间隙中产生了电位差的
部分的距离变成了对应于绝缘薄膜23的厚度的距离G，这是因为由于该尿素水溶液是导电的，使得该外部圆柱电极io与尿素水溶液的电位实际上是相等的。换句话说，可以说，在没有填入尿素水溶液的部分的间隙的静电 容量是如下电容器的组合容量，即其中电极之间的距离为F并且电介 质(非导体)为空气的电容器与电极之间的距离为G并且电介质为绝 缘薄膜23的电容器串联的静电容量。还有，可以说，填入了尿素水溶 液的部分的间隙的静电容量为电极之间的距离为G并且电介质为绝缘 薄膜23的电容器的静电容量。接着，测量并联时的电容器的静电容量， 作为整个液面检测单眼70的静电容量。这里，由于夹住了空气层的电极之间的距离F被配置为大于夹住 了绝缘薄膜23的电极之间的距离G，因此将空气作为电介质的电极之 间的单位静电容量小于将绝缘薄膜作为电介质的电极之间的单位静电 容量。因此，填入了尿素水溶液的部分的静电容量的变化大于没有填 入尿素水溶液部分的静电容量的变化，并且由外部圆柱电极IO和内部 电极20构成的整个电容器的静电电容与该尿素水溶液的液面成比例。在该实施例中，由微机220通过上述的液面检测电路250来测量 该尿素水溶液的液面，并且这样得到的液面信息信号被从输入/输出电 路单元290输出给没有插图的ECU。接着，根据该输入的液面信息信 号，该ECU确定该尿素水溶液的液面(残留量)是否合适，如果不合 适，则该ECU根据需要来进行将该结果通知给驾驶者的处理。接下来将描述在构成该液体属性检测单元30的陶瓷加热器110中 检测作为尿素水溶液中所含特定成份，即尿素，的浓度的原理。已知 的是，液体的热导性一般地取决于该液体中所含特定成份的浓度。艮口， 在使用生热电阻器并且将它周围的液体加热固定持续时间的情况下， 不同浓度的液体中温度上升的速度是不同的。另外，还已知的是，在
恒定电流穿过生热电阻器的情况下，该生热电阻器的电阻值与该生热 电阻器环境温度的上升成比例地增加。因此，如果使用该生热电阻器 并且它周围的液体被加热固定持续时间，如果能够得到该生热电阻器 的电阻值的变化程度，则就能够得到周围液体的温度变化程度，因此 能够获得该液体的浓度。
该实施例的液体状态检测传感器100被配置为使得恒定电流流经 该生热电阻器图案114固定的持续时间，并且在该生热电阻器图案114 的两端产生对应于它的电阻值幅值的检测电压。需要注意的是，如上
所述，通过差动放大器电路部分230来测量检测电压Vd作为出现在该 生热电阻器图案114 一端的电位Pin与出现在另一端的电位Pout之间 的差。
特别地，首先， 一旦从微机220接收到指令，该开关260就被关 闭，以开始使得恒定电流流经该生热电阻器图案114。接着，由微机 220通过该差动放大器电路部分230来获得开始给该生热电阻器图案 114通电之后的检测电压Vd，并且在固定持续时间(例如，700ms)之 后，微机220再一次获得检测电压Vd。接着，由该微机220通过使用 利用实验等事先准备的表格(未示出)并且通过使用前面提到的两个 检测电压Vd的差值作为参数来计算尿素水溶液的浓度。另外，经过了 固定持续时间之后，根据来自微机220的指令打开该开关260，以中断 给该生热电阻器图案114通电。接着，由微机220最终获得的浓度信 息信号被从输入/输出电路单元290输出给ECU。根据该输入的浓度信 息信号，该ECU确定该尿素水溶液的浓度是否位于适当范围之内，并 且如果不在适当范围之内，则根据需要来进行将该结果通知给驾驶者 的处理。
顺便提及，不需要说的就是在本发明中可以进行各种修改。例如， 在图12中所示的液体状态检测传感器300的保持器350的情况下，密 封圈340可以插入在内部电极320的前端部分321的内部外围与插入
在该前端部分321中的保持器350的圆柱部分352之间，以便于保证 内部电极320的内部的水密性。在这种情况下，在内部电极320的前 端部分321，形成该绝缘薄膜323的方式使其能够从该内部电极320的 外部外围一侧翻转至内部外围一侧。接着，如果形成该绝缘薄膜323 至少达到内部电极320的前端部分321的内部外围一侧上排列有密封 圈340的位置，即使该液面检测单元70被浸入在尿素水溶液中，该内 部电极320也不会直接与该尿素水溶液接触。
另外，如图13中所示，可以使用内部电极400，其中在与电极图 形相同的绝缘陶瓷薄片410上形成液面检测单元470和液体属性检测 单元430的一个电极，其接着被实心或空心的棒状支撑部件420包围。 这种内部电极400可以按照如下方式来加工。通过在矩形绝缘陶瓷薄 片410的一个纵向端侧留下用于排列该液体属性检测单元430的部分， 可以形成面积很宽的内部电极415的电极图形。接着，按照不与该内 部电极415接触的方式沿着绝缘陶瓷薄片410的纵向方向形成电极图 形，用于形成该液体属性检测单元430的引线部分411和412。在液体 属性检测单元430上形成用于形成生热电阻器413的电极图形，其中 该生热电阻器413用于连接引线部分411和412。接着，其上形成有这 些电极图形的绝缘陶瓷薄片410缠绕在该支撑部件420周围。
这里，如果电极图形被嵌入在绝缘陶瓷薄片410上，则该支撑部 件420可以为导电金属棒。同时，如果该支撑部件420为绝缘的，则 该电极图形可以不被嵌入，并且可以被缠绕着面对该支撑部件420 — 侧。当内部电极400在这种状态下被烘烤并且安装在该实施例的外部 圆柱电极10内部时，可以在外部圆柱电极10与内部电极415之间形 成液面检测单元470。进一步，该液体属性检测单元430在与液面检测 单元470绝缘的情况下，可以被排列为与该内部电极400的前端部分 相连。
另外，在该实施例中，虽然生热电阻器图案114以及陶瓷加热器110的引线部分112和113可以使用相同的材料，并且使得图形的横截 面积不同，以允许主要在生热电阻器图案114中生热，但是它们的制 成材料是可以不同的。
另外，虽然在该实施例中，虽然通过使用对应于该陶瓷加热器110 的生热电阻器图案114电阻值的电压值参照表格来确定该尿素水溶液
中的尿素浓度，但是也可以通过将对应于电阻值的电压值设置为变量 并且将其代入到表示通过实验等事先确定的上述关系的等式中来计算 该尿素水溶液的浓度。
另外，对于内部电极20上形成的绝缘薄膜23，优选的就是根据液 体的属性(例如，酸性，还原性等)来选择抗腐蚀性材料。需要注意 的是，通过浸渍或者静电粉末涂敷法来形成绝缘薄膜，但是即使配备 了一种设置使得随着内部电极一块滞留的空气为零，也可以通过使用 绝缘管来形成绝缘薄膜。进一步，虽然该外部圆柱电极io和内部电极 20由金属构成，但也可以由导电树脂构成。
另外，在橡胶衬套80的内部外围一侧与外部外围一侧上以沟槽的 形式配备了沟槽部分84和88，但是也可以被加工为穿透厚壁部分的通 孔。进一步，也可以通过去除沟槽部分84和88中的任何一个或多个 来形成该橡胶衬套80。另外，该外部圆柱电极10和内部电极20为圆 柱形，但是也可以为直角管状。
并且，如果至少检测液体中所含特定成份(例如尿素)的浓度， 则起到液体属性检测元件的作用的陶瓷加热器110就足够了，并且它 除了被用于检测浓度以外，也可以被用于检测液体温度或者液面的下 限。
例如，在通过陶瓷加热器110来检测液体温度的情况下，可以根 据恒定电流开始流经该生热电阻器图案114之后该生热电阻器图案的
电阻值的幅值(更具体地，在生热电阻器图案114的两端生成的检测 电压Vd的幅值)来检测液体温度。由于刚通电后该生热电阻器图案114 的电阻值显示了对应于液体温度的值，因此可以通过该技术来检测液 体温度。另外，由于生热电阻器图案114的电阻值的变化性态实质上 在液体出现在陶瓷加热器no周围的情况与液体没有出现在陶瓷加热 器110周围的情况之间变化，因此通过使用该差别就能够检测到该液 体液面的下限。
虽然已经参照特定实施例详细的描述了本发明，但是对于本领域 内的技术人员来说显而易见的就是在不脱离本发明的精神和范畴的情 况下可以进行各种改变和修改。
本申请基于2005年7月1日提出的日本专利申请(日本专利申请 号No.2005 -193298)，其整个内容被引入这里作为参考。
工业实用性
本发明可以被应用于液体状态检测传感器，其中用于检测液面的 传感器与用于检测浓度的传感器被集成在一块儿。
很清楚的是，本发明并不限于上述实施例，并且可以在不脱离本 发明的范围和精神的情况下进行修改和改变。
权利要求
1.一种液体状态检测传感器，用于检测容纳在容器中的液体的状态，包括液面检测单元，具有在纵向方向上延伸的第一电极和第二电极，并且被配置为在第一电极和第二电极之间形成电容器，其中该电容器的静电容量根据该容器中容纳的液体的液面而发生变化；安装部分，位于该液面检测单元纵向方向上的后端侧，并且适于将该液体状态检测传感器安装在容器中；以及液体属性检测元件，在绝缘状态下与液面检测单元相连，并且适于检测至少该液体中所含特定成份的浓度，该液体属性检测元件的前端比液面检测单元的纵向前端更接近前端侧。
2. 根据权利要求1的液体状态检测传感器，其中该液体属性检测 元件具有生热电阻器图案，该生热电阻器图案的电阻值根据该生热电 阻器图案的温度而发生变化，该生热电阻器图案比液面检测单元的纵 向前端更接近于所述前端侧，其中配备了检测电路，用于根据该生热电阻器图案电属性的变化 来检测该液体中含有的特定成份的浓度。
3. 根据权利要求2的液体状态检测传感器，其中该液体为导电液， 并且在该液体属性检测元件的结构中，该生热电阻器图案嵌入在绝缘 陶瓷衬底中，并且位于排列有生热电阻器图案的部分的绝缘陶瓷衬底 的外表面与该液体接触。
4. 根据权利要求2或3的液体状态检测传感器，其中该检测电路 在固定的持续时间内给该生热电阻器图案通电，获得对应于该固定持 续时间内不同时刻的生热电阻器图案的电阻值的第一相应值和第二相 应值，以及根据该第一相应值和第二相应值来检测该液体中特定成份 的浓度。
5. 根据权利要求1至4中任何一项的液体状态检测传感器，其中 该第一电极为由导体形成的管状外部圆柱电极，以及该第二电极为由 导体形成的内部电极，并且沿其纵向方向配备在外部圆柱电极内。
6. 根据权利要求5的液体状态检测传感器，其中该内部电极为管状，并且与该液体属性检测元件电连接的引线被插入到该内部电极的 内部。
7. 根据权利要求5或6的液体状态检测传感器，其中该液体属性 检测元件被绝缘保持器保持，其中该绝缘保持器与该内部电极的前端 部分相配合。
8. 根据权利要求7的液体状态检测传感器，其中该液体为导电液， 并且该保持器通过密封圈与该内部电极的前端部分的外侧配合，以及 该绝缘薄膜形成在一定范围内的内部电极的表面上，其中该范围至少 从该密封圈位于内部电极上的位置延伸至该内部电极的尾端部分的外
9. 根据权利要求7的液体状态检测传感器，其中该液体为导电液， 该内部电极为管状，该保持器通过密封圈与该内部电极的前端部分的 内侧配合，以及该绝缘薄膜形成在一定范围内的内部电极的表面上， 其中该范围至少从该密封圈位于内部电极上的位置延伸至该内部电极 的尾端部分的外侧。
10. 根据权利要求5至9中任何一项的液体状态检测传感器，其 中在外部圆柱电极的外围表面的至少一条母线上形成一个或多个缝 隙。
11. 根据权利要求5至10中任何一项的液体状态检测传感器，还 包括橡胶制成的支撑部件，其插入在内部电极的外侧与外部圆柱电 极的内侧之间，其中通过该支撑部件将该内部电极有弹力地支撑在外部圆柱电极 的内侧。
12. 根据权利要求11的液体状态检测传感器，其中该液体属性检 测元件被绝缘保持器保持，其中该绝缘保持器与该内部电极的前端部 分配合，并且该支撑部件支撑该保持器，以免朝着前端侧移动。
13. 根据权利要求11或12的液体状态检测传感器，其中在该支撑 部件上形成有循环通道，用于允许出现在该支撑部件前端侧的液体以 及出现在该支撑部件尾端侧的液体进行循环。
14. 根据权利要求14的液体状态检测传感器，其中通过在支撑部 件的外部侧面上开槽来提供循环通道。
15. 根据权利要求13或14的液体状态检测传感器，其中通过在 支撑部件的内部侧面上开槽来提供循环通道。
16. 根据权利要求5至15中任何一项的液体状态检测传感器，其 中该外部圆柱电极的前端部分沿着径向方向在外部围绕着该液体属性 检测元件。
17. 根据权利要求1至16中任何一项的液体状态检测传感器，还 包括围绕构件，其中形成有用于循环液体的液体循环孔，并且包围 该液体属性检测元件的外围，其中该围绕构件在绝缘状态下与液面检测单元相连。
18. 根据权利要求16的液体状态检测传感器，还包括围绕构件，其中形成有用于循环液体的液体循环孔，并且包围该液体属性检测元 件的外围，其中该围绕构件在绝缘状态下与液面检测单元相连，以及 该外部圆柱电极的前端比围绕构件的前端更接近于前端侧。
19.根据权利要求1至18中任何一项的液体状态检测传感器，其 中该液体为尿素水溶液，并且该特定成份为尿素。
全文摘要
提供了一种液体状态检测传感器，其中用于检测液面的液面检测单元和用于检测该液体中所含特定成份的浓度的浓度检测单元被集成在一块。在能够测量尿素水溶液的液面和尿素浓度的液体状态检测传感器(100)中，液面检测单元(70)与液体属性检测单元(30)在绝缘状态下相连。用于形成液面检测单元(70)的外部圆柱电极(10)和内部电极(20)形成了电容器，并且根据静电容量来检测液面，其中该静电容量响应于出现在它们之间的尿素水溶液的液面而发生变化。用于保持陶瓷加热器(110)的保持器(120)与内部电极(20)的前端部分(21)配合，并且由橡胶衬套(80)将该保持器(120)支撑在该外部圆柱电极(10)的前端部分(11)中。进一步，由电路板(60)的液体属性检测电路单元通过给陶瓷加热器(110)上配备的生热电阻器图案通电达到固定的持续时间，并根据对应于这时该生热电阻器图案的电阻值的电压值来确定尿素浓度。
文档编号G01N27/06GK101213443SQ200680023948
公开日2008年7月2日 申请日期2006年6月30日 优先权日2005年7月1日
发明者佐藤美邦, 山本享史, 笹沼威夫 申请人:日本特殊陶业株式会社