JP2007178243A - Liquid situation detecting sensor - Google Patents

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Yoshikuni Sato
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  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To support both electrodes stably such that problems on increasing of the number of components and on assembly are not present, errors are absorbable by supporting of the electrodes, and, even when insulating film is formed on the surface of an internal electrode, damage is not caused to the film. <P>SOLUTION: In the liquid situation detecting sensor, which is equipped with a cylindrical outer casing electrode 10, an axial internal electrode 20 prepared on the inner side thereof, and an attaching section 40 supporting the both electrodes, keeping up insulation, at a proximal side of both electrodes, detecting liquid level and the like through measuring capacitance between the both electrodes, an edge of the internal electrode 20 is supported elastically at the internal side of rubber bushing 80 attached at inside of the outer casing electrode 10 through a holder 120 with a heater attached at the edge. For positioning of the apex of a rubber bushing 80, a positioning member 150 is attached to the inside of the outer casing electrode 10. Thus, the internal electrode 20 can be supported stably and elastically at the edge thereof through the holder 120 and additionally assembly also becomes easy. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電極間の静電容量を測定することで液体収容容器(タンク)内に収容される液体の状態を検知する液状態検知センサ(以下、単にセンサともいう)に関する。   The present invention relates to a liquid state detection sensor (hereinafter also simply referred to as a sensor) that detects the state of a liquid stored in a liquid storage container (tank) by measuring a capacitance between electrodes.

ディーゼル自動車から排出される排気ガスには、一酸化炭素(CO)および炭化水素(HC)以外に窒素酸化物(NOx)が含まれている。そこで、近年、この有害な窒素酸化物(NOx)を無害なガスに還元することが行われている。例えば、ディーゼル自動車の排気ガス排出用のマフラーの途中にNOx選択還元触媒(SCR)を設置し、別途車両に設けたタンクに還元剤溶液として尿素水を入れ、この尿素水を上記触媒へ噴射するようにして、NOxをN等の無害なガスに還元するシステムが提案されている。このシステムでは、尿素水が無くなった場合にはNOx還元反応を促すことができずにNOxの大量な排出を起こすため、尿素水を収容する収容容器(以下、タンクともいう)に、収容される尿素水の液位(以下、水位ともいう)を測定するセンサを設け、尿素水の残量が規定量以下となった場合に警報を発する等の措置が講じられている。 Exhaust gas emitted from diesel vehicles contains nitrogen oxides (NOx) in addition to carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC). Therefore, in recent years, this harmful nitrogen oxide (NOx) has been reduced to a harmless gas. For example, a NOx selective reduction catalyst (SCR) is installed in the middle of an exhaust gas exhaust muffler of a diesel vehicle, urea water is put as a reducing agent solution in a tank provided in a separate vehicle, and this urea water is injected onto the catalyst. Thus, a system for reducing NOx to a harmless gas such as N 2 has been proposed. In this system, when the urea water is exhausted, the NOx reduction reaction cannot be promoted and a large amount of NOx is discharged. Therefore, the urea water is stored in a storage container (hereinafter also referred to as a tank) that stores urea water. A sensor for measuring the level of urea water (hereinafter also referred to as water level) is provided, and measures are taken such as issuing an alarm when the remaining amount of urea water falls below a specified amount.

この水位を測定するためのセンサの一例として、静電容量式の液状態検知センサが知られている。この液状態検知センサは、導体からなる細長い筒を外側の電極(外筒電極)とし、この外筒電極内にて軸線方向に沿って同心で設けられた細長い柱状又は管状の内部電極との間の静電容量を測定し、その静電容量から水位を検知するというものである。例えば、尿素水のように導電性を有する液体の水位の測定に用いる静電容量式の液状態検知センサでは、外筒電極と内部電極との間でのショート防止のために、内部電極の表面に絶縁膜を形成し、その上で、外筒電極の軸線方向が水位の上下方向となるように、液状態検知センサを測定対象をなすタンクにセットする。このような導電性の液体の水位を測定する場合には、液体に浸漬していない部分の静電容量は、内外の両電極のギャップ間の空気層および内部電極の絶縁膜の厚みに依存する。一方、液体に浸漬している部分の静電容量は、導電性の液体が外筒電極と同電位となるため絶縁膜の厚みに依存し、前者よりも静電容量が大きくなる。このため、液体に浸漬している部分が増えるほど測定される静電容量が大きくなることとなり、水位として検知することができる。   As an example of a sensor for measuring the water level, a capacitance type liquid state detection sensor is known. In this liquid state detection sensor, an elongated cylinder made of a conductor is used as an outer electrode (outer cylinder electrode), and between the elongated columnar or tubular inner electrode provided concentrically along the axial direction in the outer cylinder electrode. Is measured, and the water level is detected from the capacitance. For example, in a capacitive liquid state detection sensor used for measuring the level of a conductive liquid such as urea water, the surface of the inner electrode is used to prevent a short circuit between the outer cylinder electrode and the inner electrode. An insulating film is formed on the liquid crystal, and the liquid state detection sensor is set in a tank to be measured so that the axial direction of the outer cylinder electrode is the vertical direction of the water level. When measuring the water level of such a conductive liquid, the capacitance of the portion not immersed in the liquid depends on the thickness of the air layer between the gap between the inner and outer electrodes and the thickness of the insulating film of the inner electrode. . On the other hand, the capacitance of the portion immersed in the liquid depends on the thickness of the insulating film because the conductive liquid has the same potential as the outer cylinder electrode, and the capacitance is larger than the former. For this reason, as the portion immersed in the liquid increases, the measured capacitance increases and can be detected as a water level.

こうした液状態検知センサは、タンク内に、外筒電極の軸線方向が水位の上下方向となるように取り付けられるのが普通である。例えば、外筒電極(及び内部電極)がタンクの天井からタンク内に垂下状にして取り付けられる場合、その液状態検知センサは、その天井側に、外筒電極の基端側を位置させるため、外筒電極の基端(上)を、タンクへの取り付け手段を有する基端支持部材に固定(又は支持)することになる。一方、内部電極は、外筒電極内にこれとの絶縁を保持するようにして、内部電極自身の基端部を外筒電極内の基端側に固定することになる。しかし、このように両電極をその基端部のみで固定或いは支持するだけでは、各電極はその先端側が自由であるいわば片持ち支持の状態となってしまうことから、センサが振動のある使用条件(環境下)におかれるときや、横方向からの外力が加わる場合には、各電極がその軸の半径方向に振れたり、撓み変形を起こしてしまう。このため、両電極間の寸法が不安定となったり、場合によっては両電極間の接触を招いたりするなどにより、正確な静電容量を測定することができない。また、このような振れや変形の繰り返しによって各電極には、特に内部電極の根元には大きな応力が発生し、折損してしまう危険性もある。   Such a liquid state detection sensor is usually mounted in the tank so that the axial direction of the outer cylinder electrode is the vertical direction of the water level. For example, when the outer cylinder electrode (and the inner electrode) is attached in a hanging manner from the ceiling of the tank into the tank, the liquid state detection sensor positions the proximal end side of the outer cylinder electrode on the ceiling side, The base end (upper) of the outer cylinder electrode is fixed (or supported) to a base end support member having means for attaching to the tank. On the other hand, the internal electrode holds the insulation between the inner electrode and the inner electrode, and fixes the proximal end of the inner electrode itself to the proximal end in the outer tube electrode. However, if the electrodes are fixed or supported only at their base ends in this way, each electrode will be in a cantilevered state where the tip side is free, so the sensor is subject to vibration. When placed under (environmental) conditions or when an external force is applied from the lateral direction, each electrode swings in the radial direction of its axis or undergoes bending deformation. For this reason, an accurate electrostatic capacitance cannot be measured because the dimension between both electrodes becomes unstable or, in some cases, causes a contact between both electrodes. In addition, there is a risk that a large stress is generated in each electrode, particularly at the base of the internal electrode, and breaks due to the repetition of such deflection and deformation.

このため、このようなセンサでは、両電極間の寸法安定化手段ないし両電極間の寸法を一定に保持するための内部電極の支持手段として、両電極間にスペーサ或いは支持部材を介在させることが行われている。例えば、絶縁材からなるスペーサを、内外の両電極が同心に保持されるように、その軸周りと共に、電極の長手方向に複数配置するようにした技術が知られている(特許文献1)。また、内外の両電極の先端部において、その電極間に絶縁性のある樹脂製の支持部材を配置し、その支持部材によって電極間を絶縁しながら、その両電極間の間隔(寸法)を一定に保持するようにした技術も知られている(特許文献2)。   For this reason, in such a sensor, a spacer or a supporting member may be interposed between both electrodes as a means for stabilizing the dimension between the two electrodes or a means for supporting the internal electrode for keeping the dimension between the two electrodes constant. Has been done. For example, a technique is known in which a plurality of spacers made of an insulating material are arranged in the longitudinal direction of an electrode along with its axis so that both the inner and outer electrodes are held concentrically (Patent Document 1). In addition, an insulating resin support member is placed between the electrodes at the tip of the inner and outer electrodes, and the distance (dimension) between the electrodes is constant while insulating the electrodes by the support member. There is also known a technique for maintaining the above (Patent Document 2).

しかし、前者の内部電極の支持手段においては、複数のスペーサを必要とするために部品点数の増大を招いてしまう。また、各スペーサを内部電極の外周面に取り付けた後で、これを外筒電極内にその一端側の開口から圧入(又は挿入)する必要があるということから、組み立て作業が厄介である。また、後者の、電極間に樹脂製の支持部材を配置するという技術においては、それが樹脂製のものであることから、振動や外力が両電極間で吸収されにくいため、次の問題がある。まず、両電極の軸が製造、組立て上の誤差により正しく同心にない状態において、支持部材を両電極(先端)間に配置すると、各電極に横方向に残留応力が発生したり偏荷重が作用することになり、一方の電極が根元などで破断する要因となることがある。一方で、これを防止するためには、各電極を含む部品の寸法精度を極端に上げる必要があり、製造コストの上昇を招いてしまう。また、通常の樹脂製の支持部材ではそれが硬質のものであるため、その支持部材を介して両電極間に振動が直接伝わる結果、例えば、表面に絶縁膜が形成されているような内部電極ではその絶縁膜が損傷を受けやすく、絶縁が破壊される危険性がある。
実開平01−151215号公報 特開平09−152368号公報
However, the former means for supporting the internal electrode requires a plurality of spacers, which increases the number of parts. Moreover, after attaching each spacer to the outer peripheral surface of an internal electrode, it is necessary to press-fit (or insert) this into an outer cylinder electrode from the opening of the one end side, Therefore An assembly operation is troublesome. Further, in the latter technique of disposing a resin support member between the electrodes, since it is made of resin, vibration and external force are difficult to be absorbed between both electrodes, and there is the following problem. . First, when the support members are placed between both electrodes (tips) when the shafts of both electrodes are not correctly concentric due to manufacturing and assembly errors, residual stress is generated in each electrode in the lateral direction or uneven loads are applied. As a result, one of the electrodes may be broken at the base. On the other hand, in order to prevent this, it is necessary to extremely increase the dimensional accuracy of the parts including each electrode, resulting in an increase in manufacturing cost. In addition, since an ordinary resin support member is hard, vibration is directly transmitted between both electrodes through the support member. As a result, for example, an internal electrode in which an insulating film is formed on the surface Then, the insulating film is easily damaged, and there is a risk of breaking the insulation.
Japanese Utility Model Publication No. 01-151215 JP 09-152368 A

こうした中、本願出願人は、特許文献2に記載の問題を解消するため、上記したような液状態検知センサにおいて、内部電極の先端又は先端寄り部位の外側であって外筒電極の内側に、ゴム等の弾性体からなる先端支持部材を圧入等によって介在させて、その内部電極の先端又は先端寄り部位を外筒電極の内側に弾性的に支持させるようにした発明を出願している(特願2005−140071)。このものでは、内部電極の先端における支持に硬質の樹脂ではない弾性体を用いたことから、上記したような誤差や精度上の問題を吸収可能であり、かつ内部電極の表面に絶縁膜が形成されている場合であってもその膜に損傷を与えることなく、内部電極をその先端又は先端寄り部位(以下、単に先端ともいう)で支持することができる。   In such a situation, the applicant of the present application solves the problem described in Patent Document 2, in the liquid state detection sensor as described above, outside the tip of the internal electrode or the portion near the tip and inside the outer cylinder electrode, An invention has been filed in which a tip support member made of an elastic body such as rubber is interposed by press-fitting or the like so that the tip of the internal electrode or a portion near the tip is elastically supported on the inner side of the outer cylindrical electrode. Application 2005-140071). In this case, since an elastic body that is not a hard resin is used for the support at the tip of the internal electrode, it is possible to absorb the above errors and accuracy problems, and an insulating film is formed on the surface of the internal electrode. Even in such a case, the internal electrode can be supported at the tip or a portion near the tip (hereinafter also simply referred to as the tip) without damaging the membrane.

このような、内部電極の先端の外側であって外筒電極の内側に介在させるようにした、ゴム等の弾性体からなる先端支持部材(以下、電極支持用弾性部材又は単に支持用弾性部材ともいう)は、その製造上及び外筒電極の内側への取付けのし易さなどから、通常、中央に内部電極の先端を通すための貫通孔又は凹部のある、例えばブッシュ状の1個の部品となる。したがって、このような電極支持用弾性部材は、環状(リング状)又は有底の環状ないし筒状の形状を有するものとなる。一方、この電極支持用弾性部材は、外筒電極の内側において、抜け落ちたり回転ないし移動したりすることなく、安定して介在させる必要がある。このため、支持用弾性部材には自身の外周面に外向きに突出する突起部(凸部)を設けておくと共に、外筒電極には、その先端寄り部位に径方向に貫通する開口部(貫通孔)を設けておき、その内側に圧入等により介在されたときにその突起部が開口部に嵌合する構造とされている。   Such a tip support member made of an elastic body such as rubber (hereinafter referred to as an electrode support elastic member or simply a support elastic member) is disposed outside the tip of the internal electrode and inside the outer cylindrical electrode. Is a single part, for example, in the form of a bush, which usually has a through hole or a recess for passing the tip of the internal electrode in the center because of its manufacture and ease of mounting inside the outer cylindrical electrode. It becomes. Therefore, such an electrode supporting elastic member has an annular (ring shape) or a bottomed annular or cylindrical shape. On the other hand, it is necessary to stably interpose the electrode supporting elastic member without falling off, rotating, or moving inside the outer cylinder electrode. For this reason, the supporting elastic member is provided with a protruding portion (convex portion) protruding outward on the outer peripheral surface of the supporting elastic member, and the outer cylindrical electrode has an opening portion that penetrates in a radial direction at a portion closer to the tip thereof ( A through-hole) is provided, and the projection is fitted into the opening when it is interposed inside by press-fitting or the like.

他方、このような弾性体からなる電極支持用弾性部材を用いて、内部電極の先端を外筒電極の内側で支持する場合には、センサの組立てにおいて、その支持用弾性部材を外筒電極の内側にその先端側から圧入等により挿入して、その突起部を開口部に嵌合させてその取付けをした後、内部電極を外筒電極の基端(後端)側からその内側に挿入し、内部電極の先端又は先端寄り部位が支持用弾性部材の中央(貫通孔)に挿入されるようにして、内部電極の先端が外筒電極の内側で支持されるようにしていた。ところが、このような内部電極の挿入においては、組立て作業上、或いは精度上から発生する内部電極の傾きなどに起因して、その先端は外筒電極内において必ず軸心に真っ直ぐに位置させるということは通常できない。すなわち、その挿入過程では、内部電極が同軸状に真っ直ぐ入らなかったり、その先端がその軸心から偏在するため、支持用弾性部材の中央の貫通孔に円滑に挿入されずに、その中央からずれた部位を先端側に押すような作用を及ぼす。このような作用が及ぶと、支持用弾性部材は先端側に押されるから、外筒電極の開口部に嵌合させられている突起部がせん断力を受けて、その根元に亀裂や割れ等の損傷を受ける危険性や、突起部が開口部から外れる可能性が有り、電極の支持の安定性ないし信頼性に問題があった。   On the other hand, when using the electrode supporting elastic member made of such an elastic body to support the tip of the internal electrode inside the outer cylindrical electrode, the supporting elastic member is attached to the outer cylindrical electrode in the assembly of the sensor. Insert the inner electrode from the front end side by press-fitting, etc., fit the protrusion to the opening and attach it, then insert the inner electrode from the base end (rear end) side of the outer cylinder electrode to the inner side The tip of the internal electrode or a portion near the tip is inserted into the center (through hole) of the supporting elastic member so that the tip of the internal electrode is supported inside the outer cylinder electrode. However, in such insertion of the internal electrode, the tip of the internal electrode is always positioned straight in the axial center in the outer cylinder electrode due to the inclination of the internal electrode generated due to assembly work or accuracy. Is usually not possible. That is, in the insertion process, the internal electrode does not enter straight coaxially, or the tip is unevenly distributed from the axial center, so that it is not smoothly inserted into the central through hole of the supporting elastic member and is displaced from the center. It acts to push the part to the tip side. When such an effect is exerted, the supporting elastic member is pushed to the tip side, so that the protrusion fitted to the opening of the outer cylinder electrode receives a shearing force and has a crack or crack at its base. There is a risk of being damaged, and there is a possibility that the protruding portion may come off from the opening, and there is a problem in the stability or reliability of electrode support.

こうした問題回避のためには、内部電極の先端に丸みを付けたり、支持用弾性部材の中央の貫通孔の入口側にも外広がり状に丸みをつけることも考えられるが、それだけでは十分ではない。しかも、内部電極の安定的な支持のため、その軸線方向に圧縮力が作用するようにして支持したい場合があり、その場合には特に問題が大きい。というのは、このような場合にはその挿入後であるセンサの組立て後(完成品)においても、支持用弾性部材には常時、先端側に押される力が加わっていることになる。このため、自動車等に搭載されて使用される場合のように、振動下で使用されるものでは、最悪の場合には突起部が根元で切断されてしまい、外部電極の内側から先端側に移動したり、軸線回りに回転したり、脱落したりするなどの問題があるなど、その支持の信頼性に問題があるためである。   In order to avoid such a problem, it is conceivable to round the tip of the internal electrode or round the outer side of the inlet of the central through hole of the supporting elastic member, but that is not sufficient. . Moreover, in order to stably support the internal electrode, there is a case where it is desired to support the internal electrode so that a compressive force acts in the axial direction. This is because, in such a case, even after the sensor is assembled (finished product) after the insertion, the supporting elastic member is always applied with a force pushed toward the tip side. For this reason, in the case of being used under vibration, such as when mounted on an automobile or the like, in the worst case, the protrusion is cut at the root and moved from the inside of the external electrode to the tip side. This is because there is a problem in the reliability of the support, for example, there is a problem of rotating around the axis or dropping off.

本発明は、こうした問題点に鑑みてなされたもので、部品点数の増大や、組立上の問題もなく、しかも、電極の支持において、誤差を吸収可能でありかつ内部電極の表面に絶縁膜が形成されている場合であってもその膜に損傷を与えることなく、さらには、電極先端における信頼性の高い支持をし得るようにすることをその目的とする。   The present invention has been made in view of these problems, and there is no increase in the number of parts or problems in assembling. In addition, an error can be absorbed in supporting the electrode, and an insulating film is formed on the surface of the internal electrode. It is an object of the present invention to provide a highly reliable support at the electrode tip without damaging the film even if it is formed.

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の状態を検知するための液状態検知センサであって、
導体からなる筒状の外筒電極と、この外筒電極内でその軸線方向に沿って設けられた導体からなる内部電極とを有し、この両電極の間で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コンデンサを形成してなるレベル検知部と、
該レベル検知部の長手方向の後端側に位置し、前記収容容器に液状態検知センサを取付けるための取付け部と、
前記内部電極の先端又は先端寄り部位の外周面を直接又は間接に包囲するようにして支持する環状部を有する弾性体からなる電極支持用弾性部材であって、前記外筒電極の内側に圧入されてなる電極支持用弾性部材とを備えており、
前記外筒電極は、その先端寄り部位に径方向に貫通する開口部を備えている一方、
前記電極支持用弾性部材は、その外周面に前記開口部に嵌合可能の突起部を備えていると共に、前記外筒電極の内側に圧入されて該突起部を前記開口部に嵌合することで取付けられており、
さらに、該電極支持用弾性部材の先端側であって前記外筒電極の内側には、該電極支持用弾性部材をその先端側において位置決めするための位置決め部材が取付けられており、
前記内部電極を、その先端側から前記外筒電極の内側に挿入し、前記内部電極の先端又は先端寄り部位を、直接又は別部材を介して、前記電極支持用弾性部材の前記環状部の内側に挿入して弾性的に支持させてなることを特徴とする。
The present invention according to claim 1 is a liquid state detection sensor for detecting the state of the liquid stored in the storage container,
It has a cylindrical outer cylinder electrode made of a conductor and an inner electrode made of a conductor provided along the axial direction in the outer cylinder electrode, and is accommodated in the receiving container between the electrodes. A level detector formed by forming a capacitor whose capacitance changes according to the level of the liquid;
An attachment portion for attaching a liquid state detection sensor to the storage container, located on the rear end side in the longitudinal direction of the level detection portion;
An elastic member for electrode support made of an elastic body having an annular portion that supports the outer peripheral surface of the inner electrode at a tip or a portion near the tip directly or indirectly, and is press-fitted inside the outer cylindrical electrode. An electrode supporting elastic member,
While the outer cylinder electrode is provided with an opening portion penetrating in the radial direction at a portion near the tip,
The electrode supporting elastic member has a protrusion that can be fitted into the opening on the outer peripheral surface thereof, and is press-fitted inside the outer cylindrical electrode to fit the protrusion into the opening. Installed in the
Furthermore, a positioning member for positioning the electrode supporting elastic member on the distal end side is attached to the distal end side of the electrode supporting elastic member and inside the outer cylindrical electrode,
The internal electrode is inserted into the outer cylinder electrode from the front end side, and the front end of the internal electrode or a portion closer to the front end is directly or via a separate member inside the annular portion of the electrode supporting elastic member. It is characterized by being inserted into and elastically supported.

請求項2に記載の本発明は、前記外筒電極の内側と前記内部電極の外側との間と、前記位置決め部材の先端側とに前記液体が流通するように、前記外筒電極の内側にある前記電極支持用弾性部材と前記位置決め部材とに連なる流通路が形成されてなることを特徴とする請求項1に記載の液状態検知センサである。   According to a second aspect of the present invention, the liquid is circulated between the inner side of the outer cylindrical electrode and the outer side of the inner electrode and between the distal end side of the positioning member and the inner side of the outer cylindrical electrode. 2. The liquid state detection sensor according to claim 1, wherein a flow passage is formed in communication with the electrode supporting elastic member and the positioning member.

請求項3に記載の本発明は、前記位置決め部材は、外径が前記外筒電極の内径より小さい位置決め板部と、該位置決め板部の周縁から該位置決め板部と略直角で先端側に延びる脚部と、その脚部の先端において外向きに突出するフックとを有しており、該位置決め板部を前記外筒電極の内側に配置して前記電極支持用弾性部材の先端を支持させるようにすると共に、前記フックを前記外筒電極の先端に係合させて、前記脚部の少なくとも一部を前記外筒電極の内周面に溶接してなることを特徴とする請求項1又は2に記載の液状態検知センサである。   According to a third aspect of the present invention, the positioning member has a positioning plate portion whose outer diameter is smaller than the inner diameter of the outer cylinder electrode, and extends from the periphery of the positioning plate portion to the distal end side at a substantially right angle to the positioning plate portion. A leg portion and a hook projecting outward at the tip end of the leg portion, and the positioning plate portion is disposed inside the outer cylindrical electrode so as to support the tip end of the electrode supporting elastic member. The hook is engaged with the tip of the outer cylinder electrode, and at least a part of the leg is welded to the inner peripheral surface of the outer cylinder electrode. It is a liquid state detection sensor as described in above.

本発明のセンサによれば、前記電極支持用弾性部材にて内部電極の先端又は先端寄り部位を前記外筒電極の内側に弾性的に支持させてなるものであることから、部品点数の増大もなく、またその支持のための組立も容易であり、内部電極をその先端において安定して支持できる。しかも、内部電極の支持において、弾性体からなる電極支持用弾性部材を用いているため、各電極等の寸法ないし組立上の誤差を吸収可能である。また、内部電極の表面に絶縁膜が形成されている場合であってもその膜に損傷を与えることもない。すなわち、このような膜は薄く、したがって、センサが振動に晒される環境下で使用される場合には、従来の硬質の樹脂製支持部材による支持では損傷を受けやすいが、本発明では弾性体からなる電極支持用弾性部材で内部電極を支持しているため、そうした危険性も小さい。しかも、本願発明においては次のような特有の効果も得られる。   According to the sensor of the present invention, the tip of the internal electrode or the portion near the tip is elastically supported on the inner side of the outer cylindrical electrode by the electrode supporting elastic member, so that the number of parts is also increased. In addition, the assembly for supporting is easy, and the internal electrode can be stably supported at the tip. In addition, since the electrode supporting elastic member made of an elastic body is used for supporting the internal electrode, it is possible to absorb dimensions and assembly errors of each electrode and the like. Further, even when an insulating film is formed on the surface of the internal electrode, the film is not damaged. That is, such a film is thin. Therefore, when it is used in an environment where the sensor is exposed to vibration, it is easily damaged by support by a conventional hard resin support member. Since the internal electrode is supported by the electrode supporting elastic member, such a risk is small. Moreover, the following specific effects can be obtained in the present invention.

本願発明においては、電極支持用弾性部材の先端側であって前記外筒電極の内側には、該電極支持用弾性部材をその先端側において位置決めするための位置決め部材が取付けられている。このため、内部電極を、その先端側から外筒電極の内側に挿入し、この内部電極の先端又は先端寄り部位を、電極支持用弾性部材の環状部の内側に挿入して弾性的に支持させる際において、内部電極が例えば傾斜していて、その先端が電極支持用弾性部材の中心に位置せず、これを先端側に押すようなことになっても、電極支持用弾性部材は位置決め部材にて位置決めされつつ支持されるため、電極支持用弾性部材の突起部がせん断されることもないし、開口部から外れることもない。したがって、その後、自動車等に搭載されて使用される場合においても、電極支持用弾性部材が外部電極の内側から先端側に移動したり軸線回りに回転したり、或いは脱落してしまう危険性を解消できるため、内部電極は著しく安定して支持される。なお、本発明において、「前記内部電極の先端又は先端寄り部位を、直接又は別部材を介して、」としたのは、その先端又は先端寄り部位に、ホルダ等の別部材を取付けた場合には、その別部材を介していても、同様の効果が得られるためである。   In the present invention, a positioning member for positioning the electrode supporting elastic member on the distal end side is attached to the distal end side of the electrode supporting elastic member and inside the outer cylindrical electrode. For this reason, the internal electrode is inserted into the outer cylinder electrode from the distal end side, and the distal end of the internal electrode or a portion closer to the distal end is inserted into the annular portion of the electrode supporting elastic member to be elastically supported. At this time, even if the internal electrode is inclined, for example, and the tip thereof is not positioned at the center of the electrode supporting elastic member, and this is pushed to the tip side, the electrode supporting elastic member becomes the positioning member. Therefore, the protrusion of the elastic member for electrode support is not sheared and is not detached from the opening. Therefore, the risk of the electrode support elastic member moving from the inner side of the external electrode to the tip side, rotating around the axis line, or dropping off even when mounted and used in an automobile or the like thereafter. As a result, the internal electrodes are supported extremely stably. In the present invention, “the tip of the internal electrode or a portion near the tip is directly or via another member” means that when a separate member such as a holder is attached to the tip or the portion near the tip. This is because the same effect can be obtained even through the separate member.

請求項2に記載の発明によれば、その構成に基づいて、電極の全長(全高)が同じであっても、測定範囲を広げることができるため、所定の液位範囲を測定対象とする場合には、測定範囲が広げられる分、センサの全長を短くでき、したがって、その小型化を図ることができる。すなわち、本発明のような流通路が形成されていない場合には、外筒電極の内側と内部電極の外側との間に存在している液が出入り可能の液出入り口(穴又はスリットなど)を外筒電極の下方に対して別途に設ける必要がある。この場合、その液出入り口を外筒電極の下端に設けたとしても、その液出入り口の下縁より下方には外筒電極の内側において少なからずや液が存在する(溜まる)ことから、センサの測定範囲をなす液位の下限はその下縁となる。したがって、液出入り口の下縁から外筒電極の下端までの部位は液位の検出に寄与できない。これに対して本発明では、前記流通路を備えているため、このような液出入り口の有無にかかわらず電極支持用弾性部材の内側においても液位の低下(変動)が確保されるので、センサの全長(全高)が同じであっても、測定範囲を広げることができるという効果がある。   According to the second aspect of the present invention, the measurement range can be expanded even if the total length (total height) of the electrodes is the same based on the configuration. Therefore, the total length of the sensor can be shortened as the measurement range is expanded, and therefore the size of the sensor can be reduced. That is, when the flow passage as in the present invention is not formed, a liquid inlet / outlet (such as a hole or a slit) through which liquid existing between the inner side of the outer cylinder electrode and the outer side of the inner electrode can enter and exit is provided. It is necessary to provide separately below the outer cylinder electrode. In this case, even if the liquid inlet / outlet is provided at the lower end of the outer cylinder electrode, there is a little liquid inside (accumulated) inside the outer cylinder electrode below the lower edge of the liquid inlet / outlet. The lower limit of the liquid level forming the range is the lower edge. Therefore, the part from the lower edge of the liquid inlet / outlet to the lower end of the outer cylinder electrode cannot contribute to the detection of the liquid level. On the other hand, in the present invention, since the flow passage is provided, a decrease (fluctuation) in the liquid level is secured even inside the electrode supporting elastic member regardless of the presence or absence of such a liquid inlet / outlet. Even if the total length (total height) of the two is the same, there is an effect that the measurement range can be expanded.

さらに、請求項3に記載の発明によれば、位置決め部材のフックを外筒電極の先端に係合させるものであるから、脚部の長さを所望とする大きさに設定しておくことで、そのフックを外筒電極の先端に係合させるまで、位置決め板部を外筒電極の内側に入れることで、位置決め部材自体の外筒電極の軸線方向の位置決めをすることができるから、位置決め部材自体の外筒電極への位置決めが簡易にできる。しかも、位置決め部材を溶接で外筒電極に取付ける場合には、電極支持用弾性部材の先端を支持する位置決め板部から離間した位置にある脚部において、抵抗溶接などによって溶接できるため、この場合には、弾性体への熱的影響も小さくできる。   Furthermore, according to the invention described in claim 3, since the hook of the positioning member is engaged with the tip of the outer cylinder electrode, the length of the leg portion is set to a desired size. The positioning member can be positioned in the axial direction of the outer cylinder electrode of the positioning member itself by inserting the positioning plate portion inside the outer cylinder electrode until the hook is engaged with the tip of the outer cylinder electrode. Positioning to the outer cylinder electrode can be easily performed. In addition, in the case where the positioning member is attached to the outer cylinder electrode by welding, it can be welded by resistance welding or the like at the leg portion located away from the positioning plate portion that supports the tip of the electrode supporting elastic member. Can also reduce the thermal influence on the elastic body.

電極支持用弾性部材は、内部電極の先端又は先端寄り部位を前記外筒電極の内側に弾性的に支持させてなるものであればよく、したがって、本発明における弾性体からなる電極支持用弾性部材は、その全てがゴム製のものに限定されるものではなく、例えば一部に芯金のように非弾性体を含む構造のものであってもよい。なお、上記したように、弾性体の代表例はゴムであり、測定対象をなす液体に対する耐力のある合成ゴムから、適宜に選択して使用すればよい。   The electrode supporting elastic member only needs to elastically support the tip of the internal electrode or a portion close to the tip inside the outer cylindrical electrode. Therefore, the electrode supporting elastic member made of the elastic body according to the present invention. Are not limited to those made of rubber, and may have a structure including a non-elastic body, such as a cored bar. Note that, as described above, a representative example of the elastic body is rubber, and it may be appropriately selected from synthetic rubbers that are resistant to the liquid to be measured.

本発明に係るセンサは各種の液体の状態(液位、濃度等)の検知に好適であるが、特に、測定対象をなす液体が尿素水である場合には取り分け好適である。尿素水は導電性を有するため、内部電極の表面には、フッ素系樹脂などからなる絶縁膜を形成しておく必要がある。一方、内部電極の先端における支持を本発明のように弾性体からなる電極支持用弾性部材で弾性的に支持した場合には、上記もしたように、振動や外力がセンサに作用したとしても、その絶縁膜が損傷を受けることが効果的に防止されるためである。   The sensor according to the present invention is suitable for detection of various liquid states (liquid level, concentration, etc.), but is particularly suitable when the liquid to be measured is urea water. Since urea water has conductivity, it is necessary to form an insulating film made of fluorine resin or the like on the surface of the internal electrode. On the other hand, when the support at the tip of the internal electrode is elastically supported by the elastic member for electrode support made of an elastic body as in the present invention, even if vibration or external force acts on the sensor as described above, This is because the insulating film is effectively prevented from being damaged.

以下、本発明を具体化した液状態検知センサの一実施の形態について、図1〜図10に基づいて詳細に説明する。図1は、液状態検知センサの実施の形態を示す縦断正面図である。図2は、図1の液状態検知センサの先端部の拡大図である。図3は、セラミックヒータのヒータパターンを示す模式図である。図4は、図1のセンサに使用したゴムブッシュを斜め下方からみた斜視図である。図5は、図1のセンサに使用したゴムブッシュの側面図である。図6は、図1のセンサに使用したゴムブッシュの平面図である。図7は、図6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である。図8は、外部電極の先端寄り部位と、ゴムブッシュ及び位置決め部材を示す分解斜視図である。なお、本発明の液状態検知センサ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。   Hereinafter, an embodiment of a liquid state detection sensor embodying the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a longitudinal sectional front view showing an embodiment of a liquid state detection sensor. FIG. 2 is an enlarged view of the tip of the liquid state detection sensor of FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing a heater pattern of the ceramic heater. 4 is a perspective view of the rubber bush used in the sensor of FIG. 1 as viewed obliquely from below. FIG. 5 is a side view of a rubber bush used in the sensor of FIG. 6 is a plan view of a rubber bush used in the sensor of FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of the rubber bush viewed from the direction of the arrows along the one-dot chain line AA in FIG. 6. FIG. 8 is an exploded perspective view showing a portion near the tip of the external electrode, a rubber bush, and a positioning member. In the liquid state detection sensor 100 according to the present invention, the longitudinal direction of the level detection unit 70 (a capacitor composed of the outer cylinder electrode 10 and the internal electrode 20) is the axis O direction, and the side on which the liquid property detection unit 30 is provided. The front end side and the side on which the mounting portion 40 is provided are defined as the rear end side.

本実施の形態の液状態検知センサ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)であるが、さらに、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検出手段をも備えたものである。まず、センサ100の全体構成について、図1〜図10に基づいて説明する。図1及び図2に示すように、液状態検知センサ(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。   The liquid state detection sensor 100 according to the present embodiment is a state of an aqueous urea solution used for reduction of nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas of a diesel vehicle, that is, the level (liquid level) of the aqueous urea solution. However, the apparatus further includes a detecting means for detecting the concentration of urea as a specific component contained in the aqueous urea solution. First, the overall configuration of the sensor 100 will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 and 2, a liquid state detection sensor (hereinafter, also simply referred to as a sensor) 100 includes an outer cylinder electrode 10 having a cylindrical shape, and the outer cylinder electrode 10 within the outer cylinder electrode 10. A level detection unit 70 composed of a cylindrical internal electrode 20 provided along the direction of the axis O, a liquid property detection unit 30 provided on the distal end side of the internal electrode 20, and a liquid state detection sensor 100 are combined with urea. An attachment portion 40 for attachment to a urea water tank (not shown) as an aqueous solution container is configured as described in detail below.

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例えば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、ゴム製の電極支持用弾性部材(以下、ゴムブッシュともいう)80の抜け防止のための開口部16がそれぞれ貫通して設けられている。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、後述する液体性状検知部30をなすセラミックヒータ110の径方向周囲を覆って保護するプロテクタ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。   The outer cylinder electrode 10 constituting the sensor 100 in this embodiment is made of a metal material and has a long and thin cylindrical shape extending in the axis O direction. A plurality of narrow slits 15 are intermittently opened along each bus bar on, for example, three bus bars that are equally spaced in the circumferential direction on the outer periphery of the outer cylindrical electrode 10. In addition, at the front end portion 11 of the outer cylinder electrode 10, a rubber electrode supporting elastic member (hereinafter referred to as a rubber bush) is interposed between each bus bar in which the slit 15 is formed and an internal electrode 20 described later. Each of the openings 16 is also provided so as to prevent the omission of 80. Furthermore, one air vent hole 19 is formed on a bus bar different from each bus bar in which the slits 15 are formed at a position close to the base end portion 12 on the rear end side of the outer cylinder electrode 10. Further, the distal end portion 11 of the outer cylinder electrode 10 is further covered with the axis O from the position of the opening portion 16 so as to surround the protector 130 that covers and protects the radial periphery of the ceramic heater 110 that forms the liquid property detection portion 30 described later. It is extended to the direction tip side. And the most advanced part is opened, The protector 130 which comprises the liquid property detection part 30 is in the state which can be visually recognized from the opening side (FIG. 1 lower side).

この外筒電極10は、基端部12が金属製の取付部(取付け部材)40の電極支持部41の外周に嵌合(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。   The outer cylindrical electrode 10 is welded in a state in which the base end portion 12 is fitted (engaged) with the outer periphery of the electrode support portion 41 of a metal attachment portion (attachment member) 40. The attachment portion 40 functions as a base for fixing the liquid state detection sensor 100 to the urea water tank (not shown), and an attachment hole (not shown) for inserting the attachment bolt is formed in the flange portion 42. Further, on the opposite side of the electrode support portion 41 across the flange portion 42 of the mounting portion 40, a relay state provided for electrical connection between the liquid state detection sensor 100 and an external circuit (not shown). A housing portion 43 for housing the circuit board 60 and the like is formed.

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。   The circuit board 60 is placed on a board placement portion (not shown) protruding from the four corners of the inner wall surface of the housing portion 43. The accommodating portion 43 is covered and protected by a cover 45, and the cover 45 is fixed to the flange portion 42. Further, a connector 62 is fixed to the side surface of the cover 45, and a connection terminal (not shown) of the connector 62 and a pattern on the circuit board 60 are connected by a wiring cable 61. The circuit board 60 and an external circuit (not shown) are connected via the connector 62.

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。   A hole 46 penetrating into the accommodating portion 43 is opened in the electrode support portion 41 of the attachment portion 40, and the base end portion 22 of the internal electrode 20 is inserted into the hole 46. The internal electrode 20 of the present embodiment is made of a long and thin cylindrical metal material extending in the direction of the axis O. On the outer peripheral surface of the internal electrode 20, an insulating film 23 made of a fluorine resin such as PTFE, PFA, ETFE, an epoxy resin, a polyimide resin, or the like is formed. The insulating coating 23 is formed in the form of a resin coating layer by applying such a resin on the outer surface of the internal electrode 20 by dipping or electrostatic powder coating and heat-treating it. As will be described later, a level detector 70 is formed between the internal electrode 20 and the outer cylinder electrode 10 by forming a capacitor whose capacitance changes according to the level of the urea aqueous solution.

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の内側に挿通されており、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。   A flange-shaped pipe guide 55 is fixed to the outer periphery of the base end portion 22 on the rear end side in the axis O direction of the internal electrode 20 to fix the internal electrode 20 to the mounting portion 40. 41 is disposed inside a cylindrical inner case 50 that is disposed with the upper end engaged in a hole 46 in 41, and is engaged via a pipe guide 55. That is, the pipe guide 55 is an annular guide member joined to the end edge of the base end portion 22 of the internal electrode 20. On the other hand, the inner case 50 is a flanged cylindrical resin member that positions and supports the internal electrode 20 so that the internal electrode 20 and the outer cylindrical electrode 10 are reliably insulated, and the tip side is an electrode support portion of the mounting portion 40. 41 is inserted into the hole 46. The inner case 50 is formed with a flange portion 51 that protrudes radially outward. When the inner case 50 is engaged with the electrode support portion 41, the electrode support portion is inserted from the housing portion 43 side. 41 is inserted through the hole 46. The flange 51 is brought into contact with the bottom surface of the housing 43 to prevent the inner case 50 from passing through the hole 46. Further, the internal electrode 20 is inserted into the inner case 50 from the accommodating portion 43 side, and the pipe guide 55 is brought into contact with the flange portion 51, so that the inner electrode 20 is prevented from falling off from the inner case 50.

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。   Further, an O-ring 53 and an O-ring 54 are provided on the outer periphery and the inner periphery of the inner case 50, respectively. The O-ring 53 seals a gap between the outer periphery of the inner case 50 and the hole 46 of the mounting portion 40, and the O-ring 54 is formed between the inner periphery of the inner case 50 and the outer periphery of the base end portion 22 of the internal electrode 20. The gap between them is sealed. Thereby, when the liquid state detection sensor 100 is attached to the top plate or the upper lid of the urea water tank (not shown), the water tightness is prevented so that the inside and the outside of the urea water tank do not communicate with each other through the accommodating portion 43. And airtightness is maintained. A plate-like seal member (not shown) is attached to the tip-side surface (lower surface in FIG. 1) of the flange portion 42 of the attachment portion 40, and the flange portion when the liquid state detection sensor 100 is attached to the urea water tank. The watertightness and airtightness between 42 and the urea water tank are maintained.

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。   As shown in FIG. 1, the pipe guide 55 is pressed against the flange 51 of the inner case 50 by the two pressing plates 56 and 57 as shown in FIG. It depends on. The holding plate 56 is fixed in the housing portion 43 by tightening with a screw 58 with an insulating holding plate 57 sandwiched between the pipe guide 55 and the pipe guide 55 being pressed. Thereby, the internal electrode 20 joined to the pipe guide 55 is fixed to the electrode support portion 41. A hole 59 is opened in the center of the holding plates 56 and 57 used for fixing, and two electrical connections are made between the electrode lead wire 52 of the internal electrode 20 and a ceramic heater 110 described later. A two-core cable 91 containing lead wires 90 (only one lead wire 90 is shown in FIG. 1) is inserted and electrically connected to the pattern on the circuit board 60, respectively. An electrode (not shown) on the ground side of the circuit board 60 is connected to the mounting portion 40, whereby the outer cylinder electrode 10 welded to the mounting portion 40 is configured to be electrically connected to the ground side. ing.

次に液体性状検知部30について説明するが、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、本例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。   Next, the liquid property detection unit 30 will be described. The liquid property detection unit 30 is connected to the distal end portion 21 of the internal electrode 20. As shown in an enlarged view in FIG. 2, the liquid property detection unit 30 in this example includes a ceramic heater 110 as a liquid property detection element for detecting the concentration of urea in the urea aqueous solution, and the ceramic heater 110 as a liquid property detection element. The tip is held in a protruding state, and the insulating resin holder 120 attached to the tip 21 of the internal electrode 20 and the periphery of the tip of the ceramic heater 110 exposed from the holder 120 are covered. And a protector 130 for protection.

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。   Among these, as shown in FIG. 3, in the ceramic heater 110, a heater pattern 115 mainly composed of Pt is formed on a plate-shaped ceramic base 111 made of an insulating ceramic, and a ceramic base (not shown) forming a pair. The heater pattern 115 is embedded in a state of being sandwiched between. Here, the cross-sectional area of the pattern constituting the heating resistor 114 is made smaller than the pattern of the lead portions 112 and 113 serving as both poles for voltage application, so that heat is generated mainly in the heating resistor 114 during energization. To be done. In addition, via conductors (not shown) penetrating the surface of the ceramic base 111 are provided at both ends of the lead portions 112 and 113, and two terminals 119 (relaying connections between the two lead wires 90) ( In FIG. 2, only one of them is displayed).

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等に示したように、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、本形態では、このようにホルダ120を内部電極20の先端部21に取付けており、詳しくは後述するが、このホルダ120を介して、ゴムブッシュ80の内側にてその先端部を弾性的に支持している。また、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、周方向に等角度間隔で4箇所、正面視において略矩形をなす凹部124が一定深さで形成(凹設)されている。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。   Further, as shown in FIG. 2 and the like, the holder 120 made of an insulating resin for supporting the ceramic heater 110 is concentric and has a different diameter between the large-diameter cylindrical portion 122 having a large diameter and the small-diameter cylindrical portion 121 having a small diameter. The tip portion 21 of the internal electrode 20 is inserted inside the large-diameter cylindrical portion 122 so as to cover the outer periphery thereof. In this embodiment, the holder 120 is attached to the distal end portion 21 of the internal electrode 20 in this way. As will be described in detail later, the distal end portion is elastically attached to the inner side of the rubber bush 80 via the holder 120. I support it. Moreover, the outer peripheral surface of the part which connects the large diameter cylindrical part 122 and the small diameter cylindrical part 121 in this holder 120 is made into the taper-shaped step part (taper part) 123 which diameter-reduces toward a front-end | tip. Further, on the outer peripheral surface of the small-diameter cylindrical portion 121 that forms a portion closer to the tip of the holder 120, four concave portions 124 that are substantially rectangular in front view are formed (recessed) at a constant depth at equal angular intervals in the circumferential direction. ing. Further, a taper is attached to the outer peripheral portion of the tip (surface) 125 of the small diameter cylindrical portion 121 of the holder 120.

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。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、詳しくは図示しないが、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。   On the other hand, the inner peripheral surface of the holder 120 is formed in a circular cross section that expands in a stepped shape toward the small diameter cylindrical portion 121, the step portion 123, and the large diameter cylindrical portion 122. However, an opening 126 having a rectangular shape (in the cross section) is formed at the tip 125 of the small-diameter cylindrical portion 121 so that the tip 110b of the ceramic heater 110 can protrude without a substantial gap. The short side and the long side of the rectangle in the cross section of the opening 126 are set so as to correspond to the dimensions of the thickness and width of the ceramic heater 110, respectively. Although not shown in detail, in the cross section, the center of each side of the opening 126 is formed so as to correspond to the centers of the four recesses 124 described above. In the ceramic heater 110, the lead portions 112 and 113 (see FIG. 3) in the longitudinal direction are inserted into the small-diameter cylindrical portion 121, and the tip portion 110b side in which the heating resistor 114 is embedded extends from the tip 125 of the holder 120. In this state, the ceramic heater 110 is fixed by holding a seal in the opening 126 of the holder 120 by filling and solidifying the adhesive or resin 129 in the inner peripheral surface 127 of the small-diameter cylindrical portion 121. ing.

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。   On the other hand, the inner diameter of the large-diameter cylindrical portion 122 is configured to be slightly larger than the outer diameter of the tip portion 21 of the internal electrode 20, and two concave grooves 128b are formed on the inner peripheral surface 128 in the circumferential direction in this embodiment. Has been. Thus, when such a holder 120 is externally fitted to the distal end portion 21 of the internal electrode 20 from the large-diameter cylindrical portion 122 side, two concave grooves on the inner peripheral surface 128 of the large-diameter cylindrical portion 122 are provided. A seal between the inner peripheral surface 128 and the outer peripheral surface of the internal electrode 20 is ensured via each seal ring (for example, rubber O-ring packing) 140 loaded in the 128b, and the internal electrode 20 has an internal seal. It is configured to prevent the liquid constituting the measurement object from entering through this interval. Further, an annular shelf step portion 128 c is formed on the inner peripheral surface of the step portion 123 of the holder 120, and when the holder 120 is mounted on the tip portion 21 of the internal electrode 20, The end surface 21b is in contact with the shelf step portion 128c so as to be positioned in the axis O direction. The insulating coating 23 is provided on the outer peripheral surface of the internal electrode 20 from the distal end side to the proximal end portion 22 on the rear end side from the position where the seal ring 140 is disposed at the distal end portion 21 on the distal end side of the internal electrode 20. Even if the level detector 70 is immersed in the urea aqueous solution in the urea water tank (not shown), the internal electrode 20 may be in direct contact with the urea aqueous solution. Not to be.

なお、ホルダ120は内部電極20への装着前において、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。   Before the holder 120 is attached to the internal electrode 20, the core wires of the two lead wires 90 of the cable 91 are joined to the terminals 119 of the ceramic heater 110 by caulking or soldering, respectively. Furthermore, the insulating protection member 95 covers and protects the terminal 119 and the lead wire 90 together with the joint portion. The two lead wires 90 are inserted through the cylindrical internal electrode 20 and connected to the circuit board 60.

ホルダ120の先端側には、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プロテクタ130が取付けられている。このプロテクタ130は、例えば金属板を深絞り成形により、有底円筒形状に形成されてている。これは、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。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、そ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、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。   A protector 130 that covers and protects the periphery of the tip of the ceramic heater 110 that is a liquid property detection element is attached to the tip of the holder 120. The protector 130 is formed into a bottomed cylindrical shape, for example, by deep drawing a metal plate. This is a protective member for the exposed portion of the heater 110, and the ridge angle portion between the bottom portion 132 and the body portion 133 is chamfered into a curved surface, and the rigidity is enhanced. In addition, on the outer periphery of the body portion 133 of the protector 130, in the present embodiment, two circulation holes 135 for forming a measurement object are formed on four bus bars that are equally spaced in the circumferential direction. Has been. The bottom portion 132 is formed with a flow hole 136 that is similarly opened at the center thereof. Such a protector 130 is set so that the inner diameter of the body part 133 is the same as or slightly larger than the outer diameter of the small-diameter cylindrical part 121 in the holder 120 described above. And the protector 130 is a proximal end (rear end) or a proximal end portion of the body portion 133 that is externally fitted to the holder 120, and is provided at four locations at equal angular intervals in the circumferential direction. By projecting inward and elastically deforming, a convex portion 137 that can be fitted into the concave portion 124 of the holder 120 is provided. The convex portion 137 is a protruding piece portion formed by cutting and raising the wall of the protector 130 so that its end portion is positioned on the tip side and protrudes obliquely inward, and the tongue-shaped claw is Presents. In addition, the convex part 137 is formed so that it may be located in the middle of each bus-line of the flow hole 135 provided in the trunk | drum 133, when the protector 130 is seen from the axis line O direction.

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。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内に収容されている。   The protector 130 elastically deforms the convex portion 137 outward by fitting the proximal end portion of the body portion 133 into the small-diameter cylindrical portion 121 on the distal end 125 side of the holder 120 and pushing it in. The protector 130 is configured to be fitted to the recess 124 so as to restore the deformation. In the fitted state, the protector 130 is configured to be attached to the holder 120 so as not to be detached and to be non-rotatable around the axis O. ing. By attaching the protector 130 to the holder 120 in this way, the ceramic heater 110 with the heating resistor 114 side exposed from the holder 120 is accommodated in the protector 130.

前記したように、本形態のセンサでは、このような構成の液体性状検知部30を備えており、これは、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電極支持用弾性部材であるゴムブッシュ80によって、次のようにして外筒電極10内で位置決め支持されている。   As described above, the sensor of this embodiment includes the liquid property detection unit 30 having such a configuration. This is because the holder 120 is attached to the distal end portion 21 of the internal electrode 20, thereby the level detection unit 70. Insulated with each other. As shown in FIG. 2, the liquid property detection unit 30 is made of a rubber ring-shaped member interposed between the inner side of the outer cylindrical electrode 10 and the outer side of the inner electrode 20 together with the tip portion 21 of the inner electrode 20. The rubber bush 80, which is an electrode supporting elastic member, is positioned and supported in the outer cylindrical electrode 10 as follows.

すなわち、ゴムブッシュ80は、本形態では、図4〜図8に示すように、それ自体全体が環状をなすように構成されており、その内周面は、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、プロテクタ130を避けたホルダ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、内径が径違いの筒状をなし、その先端側の円筒部の内周面81が小径をなし、後端側の円筒部の内周面82が大径をなしている。そして、小径の内周面81は、その内径がプロテクタ130の胴部133の外径より若干小さくされており、大径の円筒部の内周面82は、その内径がホルダ120の大径円筒部122の外径より若干小さくされており、両者を接続するテーパー状の内周面83のテーパはホルダ120の段部123に対応するテーパとされている。そして、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。   That is, in this embodiment, as shown in FIGS. 4 to 8, the rubber bush 80 is configured to have an annular shape as a whole, and the inner peripheral surface thereof is the outer peripheral surface of the body portion 133 of the protector 130. Among these, the body portion 133 and the large diameter cylinder are formed so as to straddle the front and rear in the direction of the axis O on the portion corresponding to the convex portion 137 and the outer peripheral surface of the large diameter cylindrical portion 122 of the holder 120 avoiding the protector 130. The inner peripheral surface 81 of the cylindrical portion on the front end side has a small diameter so that it can be attached to the outer peripheral surface of the portion 122 in an interference fit. The peripheral surface 82 has a large diameter. The inner diameter surface 81 of the small diameter is slightly smaller than the outer diameter of the body portion 133 of the protector 130, and the inner diameter surface 82 of the large diameter cylindrical portion is the large diameter cylinder of the holder 120. The taper is slightly smaller than the outer diameter of the portion 122, and the taper of the tapered inner peripheral surface 83 that connects them is a taper corresponding to the step portion 123 of the holder 120. And the formation part of the small diameter inner peripheral surface 81 of the rubber bush 80 is formed thicker than the formation part of the large inner peripheral surface 82.

このように、ゴムブッシュ80の内周側の面は、ホルダ120およびプロテクタ130の外周面が締り嵌め状に嵌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。ただし、その内周面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(図6,7参照)。   As described above, the inner peripheral surface of the rubber bush 80 includes two inner peripheral surfaces 81 and 82 having different inner diameters formed so that the outer peripheral surfaces of the holder 120 and the protector 130 are fitted in an interference fit. And a tapered inner peripheral surface 83 for connecting the two. However, on the inner peripheral surfaces 81 to 83, the positions corresponding to the buses on the outer peripheral surface 89 on which the protruding portions 87 are formed are extended from the small-diameter inner peripheral surface 81 side to the large-diameter inner peripheral surface 82 side. Groove portions 84 that are continuous on the inner peripheral surfaces 81, 83, and 82 are respectively provided (see FIGS. 6 and 7).

また、本形態において使用している電極支持用弾性部材であるゴムブッシュ80は、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にそれぞれ嵌合(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。本形態では、この突起部87は、正面は略円形とされているが、側面視において、後端側に向かって高さが低くなる鋸歯形状を呈しており、ゴムブッシュ80の外筒電極10の内側への圧入において、開口部16に嵌合しやすく、しかも抜け止め作用があるようにされている。なお、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。   Further, the rubber bush 80, which is an electrode supporting elastic member used in the present embodiment, is provided on each of the openings of the outer cylindrical electrode 10 on the three bus bars that are equally spaced in the circumferential direction on the outer peripheral surface 89. 16 are provided with protrusions 87 that are respectively fitted (engaged) to 16 and function as prevention of disengagement and rotation. In this embodiment, the projection 87 has a substantially circular front surface, but has a saw-tooth shape whose height decreases toward the rear end in a side view, and the outer cylinder electrode 10 of the rubber bush 80. In the press-fitting to the inner side, it is easy to fit into the opening 16 and has a retaining action. In the circumferential direction of the outer peripheral surface 89, a plurality of (five in this embodiment) groove portions 88 are provided along the axis O direction between the respective protrusions 87.

このようなゴムブッシュ80は、ホルダ120が取付けられた内部電極20が外筒電極10の内側に挿入される前に、内周面82が大径をなす部位から、外筒電極10の内側にその先端側から押込まれるようにして圧入され、その外周面の突起部87を外筒電極10に設けられた開口部16に嵌合させて取り付けられている。すなわち、ホルダ120が取付けられた内部電極20は、ゴムブッシュ80を外筒電極10の内側に圧入して取付けた後で、挿入されている。その工程については後述するが、このように外筒電極10の内側に取り付けらたゴムブッシュ80の先端80a側であって外筒電極10の内側には、図2に示したように、このゴムブッシュ80をその先端80a側において支持するようにして位置決めするための位置決め部材150が取付けられている。   Such a rubber bush 80 is formed on the inside of the outer cylinder electrode 10 from the portion where the inner peripheral surface 82 has a large diameter before the inner electrode 20 to which the holder 120 is attached is inserted into the outer cylinder electrode 10. It is press-fitted so as to be pushed in from the front end side, and the protrusion 87 on the outer peripheral surface is fitted into the opening 16 provided in the outer cylinder electrode 10 and attached. That is, the internal electrode 20 to which the holder 120 is attached is inserted after the rubber bush 80 is press-fitted inside the outer cylinder electrode 10 and attached. The process will be described later. As shown in FIG. 2, the rubber bush 80 attached to the inner side of the outer cylinder electrode 10, and on the inner side of the outer cylinder electrode 10, this rubber is provided. A positioning member 150 is attached to position the bush 80 so as to support the bush 80 on the tip 80a side.

この位置決め部材150は、図2、図8及び図9に示したように、本形態では、環状をなす円形板部からなる位置決め板部152と、その外周縁からその位置決め板部152と略直角で先端側に延びる脚部154と、その脚部154の先端において外向きに突出するフック156とを有している。ただし、各脚部154の先端は、縦に3分割されており、フック156は、その中央の脚部片154bの先端に設けられている。ここで、位置決め板部154を環状をなす円形板部としたのは、本形態ではその内側(内周面)153にホルダ120の先端部とともに、プロテクタ130の胴部133を挿通させるためと、図2、図10に示したように、ゴムブッシュ80の内周面に設けられた溝部84を介して、外筒電極10の内側と、位置決め板部152の先端側との液の流通を確保するためである。本形態では、位置決め板部152の内径は、溝部84の溝底を通る円の径と一致させている。なお、本形態では、位置決め部材150における脚部154とフック156は位置決め板部152の周方向において等角度間隔で3箇所設けられている。また、この位置決め板部152は、外径が外筒電極10の内径より小さ目とされ、脚部154は外筒電極10の軸線方向にその内周面に沿うように設定されている。このような位置決め部材150は、ゴムブッシュ80を取付けた後、その位置決め板部152を外筒電極10の内側に配置してゴムブッシュ80の先端80aを支持させるようにすると共に、フック156を外筒電極10の先端10aに係合させ、その状態で、各脚部154の少なくとも一部Wを外筒電極10と例えば抵抗溶接で固定している。   As shown in FIGS. 2, 8, and 9, in this embodiment, the positioning member 150 includes a positioning plate portion 152 formed of a circular plate portion having an annular shape and a substantially right angle from the outer peripheral edge of the positioning plate portion 152. The leg portion 154 extends toward the distal end side, and the hook 156 protrudes outward at the distal end of the leg portion 154. However, the tip of each leg 154 is vertically divided into three, and the hook 156 is provided at the tip of the center leg piece 154b. Here, the positioning plate portion 154 is an annular circular plate portion in order to insert the body portion 133 of the protector 130 together with the front end portion of the holder 120 into the inner side (inner peripheral surface) 153 in this embodiment. As shown in FIGS. 2 and 10, the flow of liquid between the inner side of the outer cylinder electrode 10 and the front end side of the positioning plate portion 152 is ensured through the groove portion 84 provided on the inner peripheral surface of the rubber bush 80. It is to do. In this embodiment, the inner diameter of the positioning plate portion 152 is matched with the diameter of a circle passing through the groove bottom of the groove portion 84. In this embodiment, the leg portion 154 and the hook 156 in the positioning member 150 are provided at three equiangular intervals in the circumferential direction of the positioning plate portion 152. Further, the positioning plate portion 152 has an outer diameter smaller than the inner diameter of the outer cylindrical electrode 10, and the leg portion 154 is set along the inner peripheral surface in the axial direction of the outer cylindrical electrode 10. In such a positioning member 150, after the rubber bush 80 is attached, the positioning plate portion 152 is disposed inside the outer cylindrical electrode 10 so as to support the tip 80a of the rubber bush 80, and the hook 156 is removed. In this state, at least a part W of each leg 154 is fixed to the outer cylinder electrode 10 by, for example, resistance welding.

なお、本形態のセンサ100は、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ている。そして、図2に示したように、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は、ゴムブッシュ80の内周面83にて支持された状態にある。さらに、内部電極20は、ホルダ120およびプロテクタ130を介して、外筒電極10の先端において支持されているのであるが、上記したように、位置決め部材150によって位置決め保持されたゴムブッシュ80の内周面によって、外筒電極10の内側に弾性的に支持されている。   In the sensor 100 of this embodiment, as described above, the internal electrode 20 is pressed toward the front end side in the axis O direction by the two pressing plates 56 and 57 via the pipe guide 55. As shown in FIG. 2, the stepped portion 123 of the holder 120 attached to the distal end portion 21 of the internal electrode 20 is supported by the inner peripheral surface 83 of the rubber bush 80. Further, the internal electrode 20 is supported at the tip of the outer cylinder electrode 10 via the holder 120 and the protector 130. As described above, the inner periphery of the rubber bush 80 positioned and held by the positioning member 150 is used. The surface is elastically supported inside the outer cylinder electrode 10.

このような構成の本形態のセンサ100によれば、上記したように、ゴムブッシュ80によって内部電極20の先端又は先端寄り部位を外筒電極10の内側にホルダ120およびプロテクタ130を介して、弾性的に支持させてなるものであることから、格別の部品点数の増大もなく、内部電極20をその先端において安定して支持できる。しかも、ゴムブッシュ80を用いているため、各電極等の寸法ないし組立上の誤差を吸収可能である。また、内部電極20の表面に形成される絶縁性被膜23に損傷を与えることもない。   According to the sensor 100 of this embodiment having such a configuration, as described above, the rubber bush 80 is used to elastically move the tip of the internal electrode 20 or a portion closer to the tip to the inside of the outer cylindrical electrode 10 via the holder 120 and the protector 130. Therefore, the internal electrode 20 can be stably supported at the tip thereof without any particular increase in the number of parts. In addition, since the rubber bush 80 is used, it is possible to absorb dimensions and assembly errors of each electrode and the like. Further, the insulating coating 23 formed on the surface of the internal electrode 20 is not damaged.

さらに、このようなセンサ100は、その組み立てにおいては、ホルダ120等を装着した内部電極20を、その先端のホルダ120側から、図11、及び図12に示したように組立て段階にある、取付部40の電極支持部41に基端部12が溶接された外筒電極10の内側に挿入し、プロテクタ130の胴部133と、ホルダ120の大径円筒部122を外筒電極10内に取付けられたゴムブッシュ80の内側に挿入することにより、ホルダ120等を介して、その先端又は先端寄り部位を弾性的に支持させることができる。したがって、組立も容易に行うことができる。しかも、この挿入時においては、図11、及び図12中に2点鎖線で示したように、内部電極20が傾斜等してその先端(本形態ではホルダ120およびプロテクタ130)が、ゴムブッシュ80の中心に位置せず、これを先端側に押すようなことがあっても、本形態では、ゴムブッシュ80の先端側であって外筒電極10の内側には、ゴムブッシュ80をその先端側において支持するようにして位置決めするための位置決め部材150が取付けられている。したがって、そのような場合であっても、ゴムブッシュ80が外筒電極10の先端側に押出されることもないし、突起部87がせん断されることも、開口部16から外れることもない。   Further, in the assembly of such a sensor 100, the internal electrode 20 to which the holder 120 or the like is attached is in an assembly stage as shown in FIGS. 11 and 12 from the holder 120 side of the tip. The base end portion 12 is inserted into the outer cylindrical electrode 10 welded to the electrode support portion 41 of the portion 40, and the body portion 133 of the protector 130 and the large-diameter cylindrical portion 122 of the holder 120 are attached in the outer cylindrical electrode 10. By inserting the rubber bush 80 into the inside, the tip or a portion near the tip can be elastically supported via the holder 120 or the like. Therefore, assembly can also be performed easily. Moreover, at the time of this insertion, as indicated by a two-dot chain line in FIGS. 11 and 12, the internal electrode 20 is inclined and the tip thereof (the holder 120 and the protector 130 in this embodiment) is attached to the rubber bush 80. In this embodiment, the rubber bush 80 is disposed on the distal end side of the outer cylinder electrode 10 on the distal end side of the rubber bush 80 even if it is pushed to the distal end side. A positioning member 150 for positioning so as to support is attached. Therefore, even in such a case, the rubber bush 80 is not pushed out toward the distal end side of the outer cylindrical electrode 10, and the protruding portion 87 is not sheared or detached from the opening 16.

このように、本形態のセンサ100においては、内部電極20の外筒電極10の内側への挿入においては、その先端のホルダ120がゴムブッシュ80の内側に強く押込まれるようにしても問題を起こすこともないから、信頼性ないし安定性の高い内部電極20の支持が得られる。さらに、セラミックヒータ110付きのホルダ120が内部電極20の先端において移動するのを防止できるし、それにより、ホルダ120と内部電極20の間の液密を保持しているシールリング140によるシール性の低下防止を図ることもでき、センサの信頼性を著しく高めることができる。   Thus, in the sensor 100 of the present embodiment, when the inner electrode 20 is inserted into the outer cylinder electrode 10, there is a problem even if the holder 120 at the tip thereof is pushed strongly into the rubber bush 80. Since it does not occur, the support of the internal electrode 20 with high reliability or high stability can be obtained. Furthermore, it is possible to prevent the holder 120 with the ceramic heater 110 from moving at the tip of the internal electrode 20, so that the sealing performance by the seal ring 140 that maintains the liquid tightness between the holder 120 and the internal electrode 20 can be obtained. It is possible to prevent the deterioration, and the reliability of the sensor can be remarkably enhanced.

なお、上記した液状態検知センサ100自体の作用等について、以下に詳述する。このセンサ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、プロテクタ130の液体流通孔135に、流通路86が連続している。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。   The operation of the liquid state detection sensor 100 itself will be described in detail below. When this sensor 100 is attached to a urea water tank (not shown) and used, as shown in FIG. 2, the outer cylinder electrode 10 has a B portion on the front end side in the axis O direction with respect to the rubber bush 80, and a rear part. The urea aqueous solution flows into the C portion on the end side through the opening and the slit 15 at the most distal end portion in the axis O direction of the outer cylinder electrode 10. In addition, the aqueous urea solution flows into part D in the protector 130 from part B via the liquid circulation holes 135 and 136. Then, the urea aqueous solution that has flowed into the B part and the C part passes through the flow path 85 formed by the groove part 88 of the rubber bush 80 and the inner peripheral surface of the outer cylinder electrode 10, and between the groove part 84 and the outer peripheral surface of the holder 120. It is circulated through the formed flow passage 86. Further, the flow passage 86 is continuous with the liquid circulation hole 135 of the protector 130. Accordingly, the urea aqueous solution is circulated between the B part and the C part and between the D part and the C part via the flow passages 85 and 86. In addition, when an empty urea water tank is filled with a urea aqueous solution, there is a possibility that air may remain in the B part and the D part, but this air can reach the C part through the flow passages 85 and 86.

次に、本実施の形態の液状態検知センサ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。   Next, the principle of detecting the level and concentration of the aqueous urea solution by the liquid state detection sensor 100 of the present embodiment will be described. First, the principle of detecting the level of the urea aqueous solution in the level detection unit 70 will be described with reference to FIG. FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the water surface of the urea aqueous solution filled in the gap between the outer cylinder electrode 10 and the inner electrode 20.

液状態検知センサ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。   The liquid state detection sensor 100 is assembled in a urea water tank (not shown) containing a urea aqueous solution with the front end side of the outer cylinder electrode 10 and the internal electrode 20 facing the bottom wall side. That is, the level detection unit 70 of the liquid state detection sensor 100 sets the direction of displacement of the urea aqueous solution (the level of the urea aqueous solution level) in the urea water tank (not shown) as the axis O direction. In addition, the internal electrode 20 is assembled to a urea water tank (not shown) so that the tip side of the internal electrode 20 is a side (low level side) with a small capacity of the urea aqueous solution. And the electrostatic capacitance between the gaps of the outer cylinder electrode 10 and the inner electrode 20 is measured, and it is detected to what level the urea aqueous solution existing between the two is present in the axis O direction. As is well known, this is based on the fact that the capacitance increases as the difference in diameter between two points having different potentials in the radial direction decreases.

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。   That is, as shown in FIG. 13, in the portion not filled with the urea aqueous solution, the distance of the portion where the potential difference occurs between the gaps is interposed between the inner peripheral surface of the outer cylinder electrode 10 and the insulating coating 23. This is the total distance (indicated by distance E) of the distance corresponding to the thickness of the air layer (indicated by distance F) and the distance corresponding to the thickness of the insulating coating 23 (indicated by distance G). On the other hand, in the portion filled with the urea aqueous solution, the potential difference between the gaps is such that the potential of the outer cylinder electrode 10 and the urea aqueous solution is almost equal because the urea aqueous solution exhibits conductivity. The distance G corresponds to a thickness of 23.

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。   In other words, the capacitance between the gaps in the portion that is not filled with the urea aqueous solution is that the distance between the electrodes is F and the capacitance of the capacitor using air as a dielectric (non-conductor) is the distance between the electrodes. It can be said that this is the combined capacitance of a capacitor in which a capacitor having the insulating coating 23 as a dielectric is connected in series with G. The capacitance between the gaps in the portion filled with the urea aqueous solution can be said to be the capacitance of a capacitor in which the distance between the electrodes is G and the insulating coating 23 is a dielectric. And the electrostatic capacitance of the capacitor | condenser which connected both in parallel will be measured as an electrostatic capacitance of the level detection part 70 whole.

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。   Here, since the distance F between the electrodes sandwiching the air layer is larger than the distance G between the electrodes sandwiching the insulating coating 23, the capacitance per unit between the electrodes using air as a dielectric is The capacitance per unit between the electrodes using the insulating coating 23 as a dielectric is smaller. For this reason, the change in the capacitance of the portion filled with the urea aqueous solution is larger than the change in the capacitance of the portion not filled with the urea aqueous solution. Is proportional to the level of the aqueous urea solution. In this embodiment, the level detection of the aqueous urea solution is performed by a level detection circuit including a microcomputer mounted on the circuit board 60, and the level information signal obtained by the level detection circuit is sent via the connector 62. It outputs to an external circuit (for example, ECU). The external circuit determines whether or not the level of the urea aqueous solution is appropriate based on the input level information signal, and appropriately performs a process of notifying the driver when it is not appropriate.

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。   Next, the principle of detecting the concentration of urea as a specific component contained in the urea aqueous solution in the ceramic heater 110 constituting the liquid property detection unit 30 will be described. In general, it is known that the thermal conductivity of a liquid varies depending on the concentration of a specific component contained in the liquid. That is, when a heating resistor is used and the surrounding liquid is heated for a certain period of time, the temperature increase rate differs for liquids having different concentrations. It is also known that when a constant current is passed through the heating resistor, the resistance value of the heating resistor increases in proportion to an increase in the temperature around the heating resistor. From this, when a heating resistor is used and the surrounding liquid is heated for a certain period of time, if the degree of change in the resistance value of the heating resistor is obtained, the degree of temperature change in the surrounding liquid is obtained, and the concentration of the liquid is determined. Obtainable.

本実施の形態の液状態検知センサ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。   In the liquid state detection sensor 100 of the present embodiment, a constant current is passed through the heating resistor 114, and a detection voltage Vd corresponding to the magnitude of its own resistance value is applied to both ends of the heating resistor 114. appear. When the potential at one end of the heating resistor 114 is Pin and the potential at the other end of the heating resistor 114 is Pout, the detection voltage Vd is obtained by the difference between the potential Pin and the potential Pout. Specifically, first, the detection voltage Vd immediately after the start of energization of the heating resistor 114 is measured, and the detection voltage Vd is measured again after a certain time (for example, after 700 ms). Then, the concentration of the urea aqueous solution is determined using a table (not shown) created in advance by experiments or the like, using the difference value between the two detection voltages Vd as a parameter. In this embodiment, similarly to the level detection of the urea aqueous solution, the concentration detection (calculation) of the urea aqueous solution is performed by the concentration detection circuit including the microcomputer mounted on the circuit board 60, and is obtained by the concentration detection circuit. The obtained concentration information signal is output to an external circuit (for example, ECU) via the connector 62. The external circuit determines whether or not the concentration of the urea aqueous solution is within an appropriate range based on the input concentration information signal, and appropriately performs a process of notifying the driver when it is not within the appropriate range.

なお、上記の本実施の形態では、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。   In the present embodiment, the heating resistor 114 of the ceramic heater 110 and the lead portions 112 and 113 are made of the same material and have different pattern cross-sectional areas, so that the heating resistor 114 mainly generates heat. Although it was made, each material may be made different. In this embodiment, the resistance value of the heating resistor 114 of the ceramic heater 110 is used and the urea concentration in the urea aqueous solution is obtained by referring to the table. The concentration of the urea aqueous solution may be calculated by substituting it into the calculation formula.

上記した実施の形態では、電極支持用弾性部材であるゴムブッシュ80による内部電極20の先端又は先端寄り部位における支持を、センサ100が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を含む液体性状検知部30を有する構成に基づいて、プロテクタ130及びホルダ120といった別部材を介して行ったものを例示したが、本発明では、センサによってはこのような別部材を介することなく、内部電極20の先端又は先端寄り部位を電極支持用弾性部材にて直接、弾性的に支持してもよい。図14は、その1例を示したもので、上記した実施の形態における液体性状検知部30を保持しないセンサとして具体化したもので、液体性状検知部30の構成に関係する、セラミックヒータ110、プロテクタ130及びホルダ120などを省略した点のみが、相違するだけであるため、同一部位には、同一の符号を付すに止め、詳細な説明は省略する。なお、図14に示したものでは、内部電極20を筒体に代えて中実の丸棒からなるもので具体化したものである。また、このものでは、内部電極20の先端又は先端寄り部位をゴムブッシュ80の大径の内周面82にて締り嵌め状にして、弾性的に支持するようにしたものであり、取り付け状態では内部電極20の先端面がゴムブッシュ80に押付けられないように設定されている。   In the embodiment described above, the support at the tip of the internal electrode 20 or the portion near the tip by the rubber bush 80 that is an electrode supporting elastic member is used as a liquid property detection element for the sensor 100 to detect the concentration of urea in the urea aqueous solution. Although what was performed via another member, such as the protector 130 and the holder 120, was illustrated based on the structure which has the liquid property detection part 30 containing the ceramic heater 110, in this invention, depending on a sensor, such a separate member is interposed. Instead, the tip of the internal electrode 20 or a portion near the tip may be directly and elastically supported by the electrode supporting elastic member. FIG. 14 shows an example thereof, which is embodied as a sensor that does not hold the liquid property detection unit 30 in the above-described embodiment, and is related to the configuration of the liquid property detection unit 30. Since only the points where the protector 130, the holder 120, etc. are omitted are different, the same parts are only given the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In FIG. 14, the internal electrode 20 is embodied by a solid round bar instead of a cylindrical body. In this case, the tip of the internal electrode 20 or a portion close to the tip is formed into an interference fit with the large-diameter inner peripheral surface 82 of the rubber bush 80 so as to be elastically supported. The front end surface of the internal electrode 20 is set so as not to be pressed against the rubber bush 80.

また、上記形態では、電極支持用弾性部材であるゴムブッシュ80の溝部84,88を、流通路とすると共に、位置決め部材150の位置決め板部152の内側と、その外周縁と外部電極10の内周面との隙間S(図10参照)とを利用して、外筒電極10の内側と内部電極20の外側との間と、位置決め部材152の先端側とに、液体が流通するように流通路を形成したため、上記もしたように、ゴムブッシュ80の内側においても液位の低下(変動)が確保されるので、センサの全長(全高)が同じであっても、測定範囲を広げることができる。なお、上記形態において使用した電極支持用弾性部材であるゴムブッシュ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。   Further, in the above embodiment, the groove portions 84 and 88 of the rubber bush 80 which is an electrode supporting elastic member are used as the flow passages, and the inside of the positioning plate portion 152 of the positioning member 150, the outer peripheral edge thereof, and the inside of the external electrode 10. Using a gap S (see FIG. 10) with the peripheral surface, the liquid flows between the inner side of the outer cylindrical electrode 10 and the outer side of the inner electrode 20 and the tip side of the positioning member 152. Since the path is formed, as described above, the lowering (fluctuation) of the liquid level is secured even inside the rubber bush 80, so that the measurement range can be expanded even if the total length (total height) of the sensor is the same. it can. In addition, although the groove parts 84 and 88 of the rubber bush 80 which is an electrode supporting elastic member used in the above embodiment are provided in a groove shape on the inner peripheral side or the outer peripheral side of the rubber bush 80, a through hole penetrating the thick part You may form as. Further, the rubber bush 80 may be formed by omitting any of the groove portions 84 and 88. Moreover, although the outer cylinder electrode 10 and the inner electrode 20 are cylindrical, they may be rectangular.

位置決め部材150は、上記においては、リング状の位置決め板部152と、その外周縁に脚部154を設けた形状としたが、電極支持用弾性部材の先端側であってこの電極支持用弾性部材をその先端側において支持するようにして位置決めするために外部電極10の内側に取り付けられるものであればよく、その形状、取付け手段は限定されるものではない。単なるリング形状として、これを外部電極10の内側に溶接で取り付けるようにしてもよいし、外部電極10の内側にネジ込み方式で取り付けるようにしてもよい。さらに、位置決め部材は、単なる円板又は、円柱状のものとしてもよい。そして、このようなものにおいて、外筒電極の内側と内部電極の外側との間と、位置決め部材の先端側とに、液体が流通するように流通路を形成する場合には、適所に貫通孔を設ければよい。   In the above description, the positioning member 150 has a shape in which the ring-shaped positioning plate portion 152 and the leg portion 154 are provided on the outer peripheral edge thereof. However, the positioning member 150 is located on the distal end side of the electrode supporting elastic member. As long as it is attached to the inside of the external electrode 10 in order to position it in such a way as to support it at its distal end side, its shape and attachment means are not limited. As a simple ring shape, it may be attached to the inside of the external electrode 10 by welding, or may be attached to the inside of the external electrode 10 by a screwing method. Further, the positioning member may be a simple disk or a cylindrical one. And in such a thing, when forming a flow path between the inner side of an outer cylinder electrode and the outer side of an internal electrode, and the front end side of a positioning member so that a liquid may distribute | circulate, a through-hole is in a proper place. May be provided.

なお、上記センサでは尿素水を測定対象としているため、内部電極20に絶縁性被膜23を形成したが、この絶縁性被膜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。   In addition, since the urea water is a measurement target in the above sensor, an insulating coating 23 is formed on the internal electrode 20, but the insulating coating 23 is adapted to the liquid characteristics (for example, oxidation / reduction properties). It is recommended to select a material that is not easily corroded. The insulating film was formed by dipping or electrostatic powder coating. However, if the air layer is not mixed with the internal electrodes, the insulating film can be formed using an insulating tube. Formation may be performed.

なお、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の検知を行うようにしてもよい。   The ceramic heater 110 as the liquid property detection element may be used to detect the detection of the temperature of the liquid and the lower limit level of the liquid in addition to the detection of the concentration of a specific component (for example, urea) contained in the liquid. . For example, when the temperature of the liquid is detected by the ceramic heater 110, the resistance value of the heating resistor 114 immediately after the constant current starts to flow through the heating resistor 114 (more specifically, the heating resistor 114), the temperature of the liquid can be detected. Since the resistance value immediately after the heating resistor 114 is energized shows a value corresponding to the temperature of the liquid, the temperature of the liquid can be detected by such a method. In addition, since the change behavior of the resistance value of the heating resistor 114 is greatly different between when the liquid exists around the ceramic heater 110 and when it does not exist, the lower limit level of the liquid is detected using this difference. You may do it.

本発明の液状態検知センサの実施の形態を示す縦断正面図。The longitudinal section front view showing the embodiment of the liquid state detection sensor of the present invention. 図1の液状態検知センサの先端部の拡大図。The enlarged view of the front-end | tip part of the liquid state detection sensor of FIG. セラミックヒータのヒータパターンを示す模式図。The schematic diagram which shows the heater pattern of a ceramic heater. 図1のセンサに使用したゴムブッシュを斜め下方からみた斜視図。The perspective view which looked at the rubber bush used for the sensor of FIG. 1 from diagonally downward. 図1のセンサに使用したゴムブッシュの側面図。The side view of the rubber bush used for the sensor of FIG. 図1のセンサに使用したゴムブッシュの平面図。The top view of the rubber bush used for the sensor of FIG. 図6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。Sectional drawing of the rubber bush seen from the arrow direction in the dashed-dotted line AA of FIG. 外部電極の先端寄り部位と、ゴムブッシュ及び位置決め部材を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the site | part near the front-end | tip of an external electrode, a rubber bush, and a positioning member. 位置決め部材の拡大斜視図。The expansion perspective view of a positioning member. 図1に示す液状態検知センサを先端側から軸線O方向に見た拡大図。The enlarged view which looked at the liquid state detection sensor shown in FIG. 1 in the axis line O direction from the front end side. センサの組立て状態を説明する縦断正面図。The longitudinal cross-sectional front view explaining the assembly state of a sensor. 図11の要部拡大図。The principal part enlarged view of FIG. 支持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。The expanded sectional view of the water surface vicinity of the urea aqueous solution with which it filled between the gaps of a support outer cylinder electrode and an internal electrode. 本発明の液状態検知センサの別例の要部拡大断面図。The principal part expanded sectional view of another example of the liquid state detection sensor of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 外筒電極
10a 外筒電極の先端
16 開口部16
20 内部電極
40 取付け部
70 レベル検知部
80 ブッシュ(電極支持用弾性部材)
80a ブッシュの先端
85,86 流通路
87 突起部
100 液状態検知センサ
150 位置決め部材
152 位置決め板部
154 脚部
156 フック
O 軸線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Outer cylinder electrode 10a End of outer cylinder electrode 16 Opening part 16
20 Internal electrode 40 Mounting part 70 Level detection part 80 Bush (elastic member for electrode support)
80a Bush tip 85, 86 Flow path 87 Protrusion 100 Liquid state detection sensor 150 Positioning member 152 Positioning plate 154 Leg 156 Hook O Axis

Claims (3)

収容容器内に収容される液体の状態を検知するための液状態検知センサであって、
導体からなる筒状の外筒電極と、この外筒電極内でその軸線方向に沿って設けられた導体からなる内部電極とを有し、この両電極の間で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コンデンサを形成してなるレベル検知部と、
該レベル検知部の長手方向の後端側に位置し、前記収容容器に液状態検知センサを取付けるための取付け部と、
前記内部電極の先端又は先端寄り部位の外周面を直接又は間接に包囲するようにして支持する環状部を有する弾性体からなる電極支持用弾性部材であって、前記外筒電極の内側に圧入されてなる電極支持用弾性部材とを備えており、
前記外筒電極は、その先端寄り部位に径方向に貫通する開口部を備えている一方、
前記電極支持用弾性部材は、その外周面に前記開口部に嵌合可能の突起部を備えていると共に、前記外筒電極の内側に圧入されて該突起部を前記開口部に嵌合することで取付けられており、
さらに、該電極支持用弾性部材の先端側であって前記外筒電極の内側には、該電極支持用弾性部材をその先端側において位置決めするための位置決め部材が取付けられており、
前記内部電極を、その先端側から前記外筒電極の内側に挿入し、前記内部電極の先端又は先端寄り部位を、直接又は別部材を介して、前記電極支持用弾性部材の前記環状部の内側に挿入して弾性的に支持させてなることを特徴とする液状態検知センサ。
A liquid state detection sensor for detecting the state of the liquid stored in the storage container,
It has a cylindrical outer cylinder electrode made of a conductor and an inner electrode made of a conductor provided along the axial direction in the outer cylinder electrode, and is accommodated in the receiving container between the electrodes. A level detector formed by forming a capacitor whose capacitance changes according to the level of the liquid;
An attachment portion for attaching a liquid state detection sensor to the storage container, located on the rear end side in the longitudinal direction of the level detection portion;
An elastic member for electrode support made of an elastic body having an annular portion that supports the outer peripheral surface of the inner electrode at a tip or a portion near the tip directly or indirectly, and is press-fitted inside the outer cylindrical electrode. An electrode supporting elastic member,
While the outer cylinder electrode is provided with an opening portion penetrating in the radial direction at a portion near the tip,
The electrode supporting elastic member has a protrusion that can be fitted into the opening on the outer peripheral surface thereof, and is press-fitted inside the outer cylindrical electrode to fit the protrusion into the opening. Installed in the
Furthermore, a positioning member for positioning the electrode supporting elastic member on the distal end side is attached to the distal end side of the electrode supporting elastic member and inside the outer cylindrical electrode,
The internal electrode is inserted into the outer cylinder electrode from the front end side, and the front end of the internal electrode or a portion closer to the front end is directly or via a separate member inside the annular portion of the electrode supporting elastic member. A liquid state detection sensor, which is inserted into and elastically supported.
前記外筒電極の内側と前記内部電極の外側との間と、前記位置決め部材の先端側とに前記液体が流通するように、前記外筒電極の内側にある前記電極支持用弾性部材と前記位置決め部材とに連なる流通路が形成されてなることを特徴とする請求項1に記載の液状態検知センサ。   The electrode supporting elastic member and the positioning located inside the outer cylindrical electrode so that the liquid flows between the inner side of the outer cylindrical electrode and the outer side of the inner electrode and the distal end side of the positioning member. The liquid state detection sensor according to claim 1, wherein a flow passage connected to the member is formed. 前記位置決め部材は、外径が前記外筒電極の内径より小さい位置決め板部と、該位置決め板部の周縁から該位置決め板部と略直角で先端側に延びる脚部と、その脚部の先端において外向きに突出するフックとを有しており、該位置決め板部を前記外筒電極の内側に配置して前記電極支持用弾性部材の先端を支持させるようにすると共に、前記フックを前記外筒電極の先端に係合させて、前記脚部の少なくとも一部を前記外筒電極の内周面に溶接してなることを特徴とする請求項1又は2に記載の液状態検知センサ。







The positioning member includes a positioning plate portion having an outer diameter smaller than the inner diameter of the outer cylinder electrode, a leg portion extending from the peripheral edge of the positioning plate portion to the distal end side at a substantially right angle to the positioning plate portion, and a distal end of the leg portion. A hook projecting outward, and the positioning plate portion is disposed inside the outer cylinder electrode so as to support the tip of the electrode supporting elastic member, and the hook is disposed on the outer cylinder. 3. The liquid state detection sensor according to claim 1, wherein at least a part of the leg portion is welded to an inner peripheral surface of the outer cylinder electrode by engaging with a tip of the electrode.







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