JP2008064741A - 液体状態検知センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】センサ1は、濃度センサ素子51と、この先端部511を自身の素子保持孔55H4から突出させた状態で保持してなるホルダ部材55と、プロテクタ58とを備える。プロテクタ58には、包囲領域EH内外を液体が流通可能とする液体流通孔58H1等が形成されてなる。また、ホルダ部材55は、包囲領域EHに面し軸線AXに直交する先端面554S及び基端側ほど拡径するテーパ状の外周面554Tを有している。流通孔58H1〜58H4は、自身の基端側端58H1K〜58H4Kが素子保持孔55H4の孔周縁55H4Fよりも高位であり、先端側端58H1S〜58H4Sが外周面554Tの基端側端縁554Kよりも低位である。
【選択図】図1
Description
しかし、この尿素水溶液を貯留する尿素水タンクに適正濃度の尿素水溶液を収容した場合でも、経時変化等に起因して尿素濃度が適正範囲を逸脱してしまうことがある。また、尿素水タンクに、水道水など、適正な尿素濃度の尿素水溶液以外の液体を注入してしまう場合もあり得る。
そこで、尿素水タンクに、尿素水溶液の尿素濃度を検知する濃度センサを取り付け、尿素水溶液の尿素濃度が適正範囲から逸脱した場合など、異常時に警告等を発し、排ガス浄化装置における窒素酸化物の還元(浄化)が適切に行えなくなっていることを運転者に知らせるシステムが提案されている(特許文献1参照)。
ところで、液体濃度検知素子のうち液中に配置される部分の周囲に、液流の制御や液体濃度検知素子の保護等を目的として、包囲部材を設ける場合がある。このように構成した場合には、包囲部材で包囲される包囲領域内に多数の気泡が滞留すると、液体濃度検知素子のうち液中に配置される部分の周囲を、多数の気泡で取り囲むことになり、濃度検知が困難となるなど、特に気泡の影響が生じやすい。
また、液流の制御や液体濃度検知素子の保護等を目的として、包囲部材の周囲にさらに外側包囲部材を設ける場合もある。液体状態検知センサをこのように構成した場合には、包囲領域内に侵入した気泡についてのみならず、包囲部材と外側包囲部材との間に位置する気泡についても考慮する必要がある。
さらには、包囲部材と外側包囲部材を有する液体状態検知センサにおいて、包囲領域内のみならず、包囲部材と外側包囲部材の間に入り込んだ気泡を適切に排出でき、気泡による濃度検知等に対する影響を低減できる液体状態検知センサを提供することを目的とする。
また、液体濃度検知素子としては、液体中の特定成分の濃度を検知するように構成された素子であれば良いが、特定成分の濃度のほか、液体の温度や、液体の液位が下限レベルを下回ったか否かを検知するようにした複合タイプの素子としても良い。
また、包囲部材は、液体濃度検知素子の先端部のうち、少なくともその水平方向周囲を、この先端部と間隙を空けて包囲していればよいが、さらに、先端部の下方をも包囲するようにしても良い。
従って、この液体状態検知センサでは、包囲領域内に入り込んだ気泡を、ホルダ部材の
包囲領域面に沿ってスムーズに包囲領域面の面周縁に向けて移動させ、気泡排出流通孔を通じて包囲部材外に排出することができる。
従って、この液体状態検知センサでは、気泡が一旦包囲領域面の面周縁側に移動すると、素子保持孔の側には戻りにくい。従って、包囲領域内に入り込んだ気泡を、包囲領域面に沿って、さらにスムーズに包囲領域面の面周縁に向けて移動させ、気泡排出流通孔を通じて包囲部材外に排出することができる。かくして、気泡による液体濃度検知素子での濃度検知における気泡の影響を、さらに抑制することができる。
液体濃度検知素子の昇温検知部の昇温部主面及び昇温部裏面に正対している場合、この正対している流通孔から入った液流は、昇温検知部の昇温部主面あるいは昇温部裏面に衝突するように進むため、この液流によって昇温検知部の昇温が妨げられる等の影響が大きく生じやすい。
これに対し、本発明のセンサでは、包囲部材の各流通孔を、先端部の昇温部主面及び昇温部裏面に正対しない位置に配置してなる。例えば、先端部の昇温部主面あるいは昇温部裏面を、その厚み方向に投影した仮想の主面投影領域あるいは裏面投影領域の外に、各流通孔が配置されている。このため、先端部の主面あるいは裏面に衝突するように進む液流の発生が防止されるので、このような液流によって昇温検知部の昇温が妨げられる等の影響を低減でき、より正確に液体の濃度等を検知することができる。
また、外側流通孔の少なくともいずれかは、自身の上端が気泡排出流通孔の上端よりも高位の気泡排出外側流通孔である。さらに、介在部材の介在部材下面のうちいずれかの外側排出孔対応部も、自身に対応する気泡排出外側流通孔の下端よりも高位とされている。このため、外側排出孔対応部に至った気泡を、包囲部材の気泡排出流通孔側に逆流させることなく、この外側排出孔対応部に対応する気泡排出外側流通孔から、外側包囲部材の外に排出することができる。
なお、外側包囲領域に直接侵入した気泡についても、同様に、介在部材の介在部材下面の外側排出孔対応部から、気泡排出外側流通孔を通じて、外側包囲部材の外にまで排出できる。しかも、気泡が、気泡排出流通孔を通じて、逆に包囲領域内に侵入することも防止することができる。
また、介在部材は、包囲部材と外側包囲部材との間に介在する部材であり、複数の部材から構成されていても良い。したがって、包囲部材下面が、複数の部材によって構成される場合もあり得る。
このような介在部材下面の具体的形態としては、例えば、排出孔対応部及び外側排出孔対応部も含む、介在部材下面全体が、同じ高さに位置する形態、つまり、介在部材下面全体が、排出孔対応部及び外側排出孔対応部を含めて水平面をなす形態が挙げられる。なおこの場合、排出孔対応部を含む介在部材下面全体を、気泡排出流通孔の上端よりも高位とし、外側排出孔対応部を含む介在部材下面全体を、気泡排出外側流通孔の下端よりも低位とする。また、介在部材下面が内側周縁から外側周縁に向かうほど高位となる円錐面などを構成するテーパ形状や、介在部材下面が内側周縁から外側周縁に向かう途中までは水平面とする一方、途中からは外側周縁に向かうほど高位となる円錐面などを構成する台付きテーパ形状も挙げられる。また、介在部材下面のうち、内側周縁から外側周縁に向かう途中までは第1水平面とする一方、途中から段差を設けて再び外側周縁まで第1水平面より高位の第2水平面とする二段形状など、多段形状の形態も挙げられる。また、上述の3例では、介在部材下面全体を、テーパ形状、台付きテーパ形状、多段形状とし、介在部材下面のうち、外側周縁部全体を内側周縁部よりも高位とする形態を例示した。しかしそのほか、外側周縁部の一部、例えば、各外側排出孔対応部あるいは各外側排出孔対応部とその周囲部のみを、テーパ状(錐面)や段状として、他よりも高位とした形態も挙げられる。そのほか、排出孔対応部から外側排出孔対応部に至る気泡が移動するための経路(溝)を、この経路に沿う両岸に比して高位とすることによって構成した溝付き形態も挙げられる。
なお、介在部材下面は、前述したように、排出孔対応部から、介在部材下面のうち、排出孔対応部に対応する気泡排出流通孔の上端よりも高位の部位に沿って、外側排出孔対応部まで移動可能な形態とされているものである。したがって、介在部材下面のうち一部の部位が、気泡排出流通孔の上端よりも低位となっていても良い。また、排出孔対応部から外側排出孔対応部に至るまでの、排出孔対応部に対応する気泡排出流通孔の上端よりも高位の部位に沿う経路について見たとき、その径路中に、高位、低位(但し、気泡排出流通孔の上端よりも高位)、高位となる起伏が生じる形態とすることもできる。
本発明を具体化した液体状態検知センサの一実施の形態について、図1〜図12を参照して説明する。
この液体状態検出センサ1は、基部2、及び、この基部2から図1中、下方に延びるセンサ部3から構成されている。この液体状態検出センサ1は、その基部2を、尿素水溶液NLを収容してなる収容タンク(図示せず)の開口部周りに取り付け、センサ部3が重力方向Gに延びるような姿勢として、このセンサ部3を尿素水溶液NLに浸漬させて用いる。
そこで、本明細書では、このセンサ1及び各部品の説明に当たり、図1に示す軸線AXに沿う方向(軸線方向)のうち、この図1における上方を基端側とし、下方を先端側として説明する。
また、センサ1の姿勢や重力方向Gが関係する部位の特定や記述を行う場合には、基部2に対しセンサ部3が延びる方向(図1に示す軸線AXに沿う方向(軸線方向)のうち、下方に向かう方向)を重力方向Gとした姿勢を基本として記述することとする。従って、例えば、基部2に比してセンサ部3は低位の側(下方)とし、この逆に、基部2は重力方向Gとは逆方向、つまりセンサ部3に比して高位の側(上方)となるとして説明する。
この配線基板22に形成された制御回路は、液体濃度センサ部5のうち、図6に示す濃度センサ素子51への通電により、内部ヒータ配線518の抵抗値に対応した出力信号に基づいて、具体的には、濃度センサ素子51に所定の電流を流すことで内部ヒータ配線518の両端に生じる電位差(電圧値)に基づいて、尿素水溶液NLの濃度を検知する。
液面レベルセンサ部4は、図1に示すように、軸線AXに沿う方向(軸線方向)に延びる円筒形状の外筒41と、その内部に配置され、この外筒41とは同軸であるが相対的に小径で円筒形状を有する内筒42とを含む。外筒41の内周面と内筒42の外周面とは、所定間隔を空けて離間している。
なお、本実施形態1のセンサ1では、外筒41を取付フランジ21に溶接している。さらに、この取付フランジ21を配線基板22上に形成された制御回路におけるグランド電位に接続しており、これによって、外筒41をグランド電位としている。
また、外筒41のうち先端側に位置する先端部411と、内筒42のうち先端側に位置する先端部421との間には、後述するゴムブッシュ56が介在している。外筒41の先端部411には、このゴムブッシュ56の係合突起部562と係合してゴムブッシュ56(液体濃度センサ部5)を保持するための保持孔41Hが、周方向の複数の所定位置(本実施形態1では3箇所)に形成されている(図1,図3参照)。さらに、保持孔41Hよりも先端側には、その内部との間で尿素水溶液NLの流通を図るための流通孔41Rが3つ穿孔されている。
すると、この液面レベルセンサ部4では、外筒41と内筒42との間において、液位NLHに応じて尿素水溶液NLが存在する部分と存在しない部分とができるから、外筒41と内筒42との間に形成されるコンデンサの静電容量が液位NLHに応じて変化する。そこで、外筒41と内筒42との間に交流電圧を印加すると、この静電容量の大きさに応じた電流が流れるので、電流の大きさを知ることで尿素水溶液NLの液位NLHを検知する。
液体濃度センサ部5は、液面レベルセンサ部4の先端側(図1中、下方)に配置され、濃度センサ素子51、ホルダ部材55、プロテクタ58及びゴムブッシュ56等から構成されている(図2〜図4参照)。
このうち、濃度センサ素子51(図6参照)は、自身の先端部分が突出する形態で、ホルダ部材55に保持されている。また、濃度センサ素子51は、これにハンダ付けにより固着された接続端子52及び接続ケーブル53を介して、配線基板22に形成された制御回路と電気的に接続されている。一方、ホルダ部材55は、これを取り囲む外筒41との間に介在するゴムブッシュ56により、外筒41の先端部411に固定保持されている。さらに、プロテクタ58は、濃度センサ素子51のうちホルダ部材55から突出する先端部511を包囲するようにして、ホルダ部材55の先端部分(径小部553)に係合して保持されている。
先端部511は、前述のセラミック層519Aで構成される主面511A、及び、これと平行で、セラミック層519Bで構成される裏面511Bを有している。また、昇温検知部510についてみると、この昇温検知部510は、主面511Aに含まれる昇温部主面511AS、及び、裏面511Bに含まれる昇温部裏面511BSを有している。
また、このホルダ部材55は、図8(c)に示すように、自身を軸線方向に貫通するホルダ貫通孔55Hを有する中空状の部材である。このホルダ貫通孔55Hは、その基端側(図中、上方)から徐々に小径となる、内筒保持孔55H1、第2段孔55H2、及び第3段孔55H3の3段円孔状の部分と、最も先端側(図中、下方)に位置する概略角孔状の素子保持孔55H4とからなる。
これにより、この濃度センサ素子51のうち、内部に内部ヒータ配線518が配置されている先端部511が、ホルダ部材55の素子保持孔55H4から先端側(図1中、下方)に突出した状態に配置される。
ホルダ貫通孔55Hの内筒保持孔55H1には、2つのOリング挿入溝55G1,55G2が凹設されており、これらの内部に配置されたOリング571,572により、ホルダ部材55と内筒42(絶縁性被膜43)との間を液密に封止すると共に、内筒42を保持している。
さらに、ホルダ貫通孔55Hの内筒保持孔55H1では、そのうち、2つのOリング挿入溝55G1,55G2の間、及びOリング挿入溝55G2よりも先端側に位置する内筒近接対向面55H1B,55H1Cの内径に比して、Oリング挿入溝55G1よりも基端側(高位側、図中上方)に位置する内筒離間対向面55H1Aの内径が大きくされ、内筒42(絶縁性被膜43)との間隙が大きくされている。さらに、この内筒離間対向面55H1Aの基端側(図中、上側)には、基端側ほど拡径する液導入テーパ面55H1Tが形成されている。このため、外筒41と内筒42との間に尿素水溶液NLを流入させたとき、確実に内筒離間対向面55H1Aと内筒42(絶縁性樹脂43)との間にまで、この尿素水溶液NLを導入することができる。これにより、同じ液位NLHであるのに、内筒離間対向面55H1Aと内筒42(絶縁性樹脂43)の間に気泡が保持されたりされなかったりすることによって、外筒41と内筒42との間に生じる静電容量の大きさに誤差が生じる不具合を解消することができる。
また、この2つの貫通孔54H1,54H2のうち先端側の部分は、孔連通部54H3により互いに連通した形態とされており、この孔連通部54H3及び貫通孔54H1,54H2のうち、この孔連通部54H3によって互いに連通している部分には、濃度センサ素子51の基端部514が挿入される。従って、2つの貫通孔54H1,54H2の間を隔てる端子間絶縁部548のうち最も先端側の素子当接部549に、濃度センサ素子51の基端515を当接させることにより、この濃度センサ素子51のセパレータ54に対する軸線方向の位置決めを行うことができる。
さらに、接続端子52も弾性的に保持されているために、振動や衝撃が掛かったとしても、接続端子52が振動することが抑制される。また、この接続端子52とリード線532とのハンダ付けなどによる接続部分や、この接続端子52と濃度センサ素子51との接続部分、この接続端子52や濃度センサ素子51のうち接続部分の近傍において、亀裂等の不具合が生じるのを適切に防止することができる。
プロテクタ58は、図3〜図5,及び図7に示すように、円筒状の側部581とこの側部581の先端側を閉塞して、濃度センサ素子51の先端部511を下方から包囲する底部582とを含む有底円筒形状を有する。このプロテクタ58のうち側部581は、図3,図4等に示すように、濃度センサ素子51の先端部511の突出方向を重力方向Gとしたとき、つまり下向きとしたとき、この先端部511の水平方向H周囲を間隔を設けて包囲する。またこの側部581には、このプロテクタ58の内外を尿素水溶液NLが流通可能とするため、3つの円形状の液体流通孔58H1,58H2,58H3、及び、円孔部58H41とこれから先端側に延びた長いスリット部58H42とからなる鍵穴状の液体流通孔58H4が、周方向に均等に配置形成されている。
液中に発生した気泡は、一般的には、上方に移動するので、プロテクタ58内(後述する包囲領域EH内)に入る気泡の多くは、底部582の下方流通孔58H6〜58H8を通じて入り込むと考えられる。一方、プロテクタ58内に入り、さらに上方に移動した気泡を、液体流通孔58H1〜58H4からプロテクタ58(包囲領域EH)の外部に適切に排出したい。そこで、本実施形態1では、下方流通孔58H6等の大きさを、液体流通孔58H1等よりも相対的に小さくすることで、プロテクタ58(包囲領域EH)内に入り込む気泡の大きさを制限している。またその一方、液体流通孔58H1等の大きさを、下方流通孔58H6等よりも大きくすることで、下方流通孔58H6を通じて入り込んだ気泡を、液体流通孔58H1等から、適切に排出することができる。
これにより、図9に示すようにして、ホルダ部材55の径小部553の外周に形成されたプロテクタ係止凹部55G3に、プロテクタ58の係止舌部583を係止させる。これにより、このプロテクタ58は、このホルダ部材55の径小部553と先端テーパ部554、及び濃度センサ素子51の先端部511を包囲するようにして配置され、その内部に包囲領域EHを含むことになる。従って、ホルダ部材55は、そのうちの先端テーパ部554の外表面をなすテーパ状の外周面554T及び先端側を向く平坦な先端面554Sが、この包囲領域EHに面していることになる(図5参照)。
ここで、もし、尿素水溶液NL中に様々な方向への液流が生じた場合において、プロテクタ58の液体流通孔58H1〜58H4のいずれかが、濃度センサ素子51の先端部511の昇温部主面511AS及び昇温部裏面511BSに正対している場合、この正対している液体流通孔58H1等から入った液流は、昇温検知部510の昇温部主面511ASあるいは昇温部裏面511BSに衝突するように進むため、この液流によって昇温検知部510の昇温が妨げられる等の影響が、大きく生じやすい。
これに対し、本実施形態1では上述のように、プロテクタ58の各液体流通孔58H1等を、昇温検知部510の昇温部主面511AS及び昇温部裏面511BSに正対しない位置に配置してなる。具体的には、昇温検知部510の昇温部主面511ASあるいは昇温部裏面511BSを、その厚み方向に投影した仮想の昇温部主面投影領域あるいは昇温部裏面投影領域の外に、各流通孔が配置されている。このため、昇温検知部510の昇温部主面あるいは昇温部裏面に衝突するように進む液流の発生が防止されるので、このような液流によって昇温検知部510の昇温が妨げられる等の影響を低減でき、より正確に液体の特定成分の濃度等を検知することができる。
このゴムブッシュ56は、図2〜図4に示すように、その中央に上述のホルダ保持孔56Hが形成され、外筒41と嵌合可能な外径を有する円筒形状のブッシュ本体部561と、このブッシュ本体部561の外周の3カ所に均等に配置され、ブッシュ本体部561から径方向外側に向けて突出する係止突起部562とを有する。ブッシュ本体部561のホルダ保持孔56Hは、ホルダ部材55及びプロテクタ58と密着して、これらを保持可能な形状とされている。
本実施形態1のセンサ1では、図3,図4に示すように、この位置決め部材60の脚部602は、位置決め板部601を外筒41内に挿入した状態で、その係合爪部602Kを外筒41の先端41Tに係合させて溶接されている。一方、位置決め板部601は、プロテクタ58及び濃度センサ素子51の先端部511を挿通孔601H内に挿通し、ゴムブッシュ56の先端に位置する平坦な先端側面56Sに当接した状態とされている。脚部602の軸線方向(図中、上下方向)の寸法は予め決められているので、これにより、ゴムブッシュ56の軸線方向の位置決めを正確に行うことができる。
本実施形態1のセンサ1では、図3,図4に示すように、この整流部材61の脚部612は、位置決め板部601を外筒41内に挿入固着した状態において、さらにこの脚部612の係合爪部612Kを外筒41の先端41Tに係合させて溶接されている。なお、上述の位置決め部材60の係合爪部602Kと、この整流部材61の係合爪部612Kとは、軸線AX周りに、互いに60度ずつずれた位置に溶接されている。
即ち、先端テーパ部554を、軸線AXに直交する平坦な先端面554Sと、基端側(図中上方)ほど拡径するテーパ状の外周面554Tで構成している。その上、この外周面554Tの基端側端縁554Kよりも、各液体流通孔58H1〜58H4周縁のうち最も高位に位置する基端側端58H1K,58H2K,58H3K,58H4Kのほうが高位側に位置するように、各液体流通孔58H1〜58H4が配置されている。また、外周面554Tの基端側端縁554Kよりも、各液体流通孔58H1〜58H4周縁のうち最も低位に位置する先端側端58H1S,58H2S,58H3S,58H4Sのほうが低位側に位置するように、各液体流通孔58H1〜58H4が配置されている。
このため、包囲領域EH内に侵入した気泡を、濃度センサ素子51の周囲よりも高位に位置する各液体流通孔58H1等から排出することができる。つまり、各液体流通孔58H1〜58H4は、液体の流通のみならず、包囲領域EH内に侵入した気泡をも適切に排出する気泡排出流通孔にもなっている。
なお、本実施形態1においては、ホルダ部材55の先端面554Sを、軸線AXに直交する平坦面としているので、素子保持孔55H4の孔周縁55H4Fのいずれの部位も同じ高さとなる。従って、孔周縁55H4Fのいずれの部位もが、この孔周縁55H4Fの最低位孔周縁となっている。
しかも上述したように、液体流通孔(気泡排出流通孔)58H1等は、自身の基端側端(上端)58H1K等が外周面554Tの基端側端縁(面周縁)554Kよりも高位であり、先端側端(下端)581HS等が外周面554Tの基端側端縁(面周縁)554Kよりも低位である。
ホルダ部材55の先端面554S及び外周面554Tをこのようにしたため、先端面554Sあるいは外周面554Tに至った気泡を、これらの面に沿って径方向外側に移動させ、液体流通孔58H1等からプロテクタ58の外部に容易に排出することができる。
このようにすることで、外周面554Tが先端面554Sより高位に位置して、「ふところ」を形成するので、気泡が一旦外周面554Tの側に移動すると、先端面554Sの側に戻りにくい。従って、包囲領域EH内に入り込んだ気泡を、確実に基端側面周縁554Kに向けて移動させることができる。しかも、気泡排出流通孔(液体流通孔)58H1等との関係でも、上述のようにしたため、気泡をより適切に排出できる。
なお、本実施形態1における先端面554S及び外周面554Tが、本発明における包囲領域面に相当する。また、先端面554Sが素子周囲面に、外周面554Tが周縁側面に相当する。
また既に説明したが、外筒41の先端部411には、外側包囲領域FHと外筒41の先端部411の水平方向H外部との間を、尿素水溶液NLが流通可能な流通孔41Rが、周方向に等間隔に3つ穿孔されている。これら3つの流通孔41Rは、いずれも同形で、軸線AX方向(重力方向G)に同じ位置に配置されている。
また、この内側周縁部KSIのうち、プロテクタ58の液体流通孔58H1〜58H4(図12では、液体流通孔58H3を示す)の水平方向H(図中左右方向)外側に位置する部位を、排出孔対応部KSICとする。また、外側周縁部KSOのうち、外筒41の流通孔41Rの水平方向H(図中左右方向)内側に位置する部位を、排出孔対応部KSOCとする。
かくして、液体流通孔58H1〜58H4から排出された気泡(気泡群)は、各流通孔41Rを通じて、外筒41の外に排出することができる。
本実施形態1の液体状態検知センサ1では、配線基板22上に構成された制御回路から、所定の大きさの電流を、所定時間(例えば700ms)、液体濃度センサ部5の濃度センサ素子51に流し、その内部ヒータ配線518を発熱させる。すると、内部ヒータ配線518には、自身の抵抗値の大きさに対応した検出電圧が発生する。そこで、この検出電圧の変化を制御回路で検知して、尿素水溶液NLの濃度を検知する。具体的には、濃度センサ素子51への通電開始直後の検出電圧と、通電開始から所定時間経過後の検出電圧とを計測する。そして、この間の検出電圧の変化量を用いて、この変化量に対応する尿素水溶液NLの濃度を、予め得ておいた尿素水溶液NLの濃度と変化量との関係から得る。
なお、本実施形態1では、尿素水溶液NLの濃度検知を、制御回路内のCPU等を用いて行っており、この制御回路で得られた濃度情報の信号は、外部接続ケーブル24を通じて、外部回路(例えば、ECU)に出力される。この外部回路では、入力された濃度情報の信号に基づいて、尿素水溶液NLの濃度が適正範囲内であるか否かを判断し、適正な濃度範囲でない場合には、運転者にその旨を通知する等の処理を適宜行う。
ついで、上述の実施形態1の変形形態について、図13を参照して説明する。
本変形形態に掛かるセンサ1001は、前述の実施形態1とは、ホルダ部材の先端部分の形状が異なるだけであるので、異なる部分のみを説明する。また、前述の実施形態1と異なる部分のみ、異なる番号を付すこととする。
前述の実施形態1において、ホルダ部材55は、その先端部分に、軸線AXに直交する平坦な先端面554Sと、この周囲に位置し、基端側ほど拡径するテーパ状の外周面554Tとを有する先端テーパ部554を有していた。
つまり、外周面1554T(包囲領域面)について、素子保持孔155H4の孔周縁155H4Fから外周面1554Tの基端側端縁(面周縁)に至る経路にそって見ると、徐々に高位となる部位、あるいは段差状に高位となる部位のいずれかが現れる形態とされている。
そして、液体流通孔58H1等は、その基端側端(上端)58H1K等が、孔周縁55H4Fよりも高位であり、先端側端(下端)58H1S等が、外周面(包囲領域面)1554Tの基端側端縁(面周縁)1554Kよりも低位とされている。
さらには、この液体流通孔58H1等は、その基端側端(上端)58H1K等が、外周面(包囲領域面)1554Tの基端側端縁(面周縁)1554Kよりも高位であり、先端側端(下端)58H1S等が、外周面(包囲領域面)の基端側端縁(面周縁)よりも低位とされている。
ついで、本発明の第2の実施形態について、図14〜図21を参照して説明する。本実施形態2に係る液体状態検知センサ2001は、前述の実施形態1とは、ホルダ部材、ゴムブッシュ、プロテクタ、位置決め部材、及び整流部材の形状が、それぞれ若干異なるだけであるので、異なる部分を中心に説明し、同様な部分についての説明は、省略または簡略化する。
そこで、このセンサ2001及び各部品の説明においても、図14に示す軸線AXに沿う方向(軸線方向)のうち、上方を基端側、下方を先端側として説明する。
また、センサ2001の姿勢や重力方向Gが関係する部位の特定や記述を行う場合には、基部2に対しセンサ部3が延びる方向(図14に示す軸線AXに沿う方向(軸線方向)のうち、下方に向かう方向)を重力方向Gとした姿勢を基本として記述することとする。
また、底部2582には、プロテクタ258の内外を尿素水溶液NLが流通可能とするため、円形の下方流通孔258H6が1つ形成されている。
このゴムブッシュ256は、図18,図19に示すように、その中央に上述のホルダ保持孔256Hが形成され、外筒41と嵌合可能な外径を有する円筒形状のブッシュ本体部2561と、このブッシュ本体部2561の外周の3カ所に均等に配置され、ブッシュ本体部2561から径方向外側に向けて突出する係止突起部2562とを有する。ブッシュ本体部2561のホルダ保持孔256Hは、ホルダ部材255及びプロテクタ258と密着して、これらを保持可能な形状とされている。
これにより、プロテクタ258と外筒41の先端部411との間に、外側包囲領域FHが形成される。
即ち、実施形態1の位置決め部材60では、位置決め板部601が、外径が外筒41の内径にほぼ等しくされた平板円環状で、その中央に挿通孔601Hを有する形態とされていた。これに対し、本実施形態2の位置決め部材260では、位置決め板部2601は、平板状で、平面視、外径が外筒41の内径にほぼ等しくされた平板円環の外周を、周方向に3箇所、間隔を空けて直線状に切り欠いて、切り欠き部2601Cを形成したことにより、外周に円弧と直線が交互に現れる概略六角形状とされている。しかも、その中央に挿通孔2601Hを有している。なお、この位置決め板部2601の周縁のうち、3箇所の円弧をなす部分からは、これに直交する方向(軸線AX方向)に、脚部2602がぞれぞれ延びている。この脚部2602の先端は、径方向外側に向けて折り曲げられて、係合爪部2602Kとされている。
なお、ゴムブッシュ256の先端側平坦面256S1と、位置決め部材260の位置決め板部2601とは、ゴムブッシュ256の係合突起部2562の先端側に、位置決め部材260の脚部2602が位置する配置とされている。このため、位置決め板部2601に切り欠き部2601Cが存在することにより、ゴムブッシュ256の切り欠き部2563が、位置決め板部2601に覆われることなく露出している(図16、図17参照)。位置決め部材260の位置決め板部2601の下面である先端側2601Sのほか、ゴムブッシュ256の先端側面256Sのうち、先端側平坦面256S1の一部、及び切り欠き2563をなす先端側斜平面256S2が、外側包囲領域FHに面している。
前述したように、先端テーパ部2554の表面を、軸線AXに直交する平坦な先端面2554Sと、基端側(図中上方)ほど拡径するテーパ状の外周面2554Tで構成している。その上、この外周面2554Tの基端側端縁2554Kよりも、上側液体流通孔258H1の周縁のうち最も高位に位置する基端側端258H1Kのほうが高位側に位置するように、4つの上側液体流通孔258H1がそれぞれ配置されている。また、外周面2554Tの基端側端縁2554Kよりも、上側液体流通孔258H1の周縁のうち最も低位に位置する先端側端58H1Sのほうが低位側に位置するようにされている。
なお、本実施形態2においても、ホルダ部材255の先端面2554Sを、軸線AXに直交する平坦面としているので、素子保持孔255H4の孔周縁255H4Fのいずれの部位も同じ高さとなる。従って、孔周縁255H4Fのいずれの部位もが、この孔周縁255H4Fの最低位孔周縁となっている。
しかも上述したように、上側液体流通孔(気泡排出流通孔)258H1は、自身の基端側端(上端)258H1K等が外周面2554Tの基端側端縁(面周縁)2554Kよりも高位であり、先端側端(下端)258H1S等が外周面2554Tの基端側端縁(面周縁)2554Kよりも低位である。
ホルダ部材255の先端面2554S及び外周面2554Tをこのようにしたため、本実施形態2においても、先端面2554Sあるいは外周面2554Tに至った気泡を、これらの面に沿って径方向外側に移動させ、上側液体流通孔258H1等からプロテクタ258の外部に容易に排出することができる。
このようにすることで、外周面2554Tが先端面2554Sより高位に位置して、「ふところ」を形成するので、気泡BBが一旦外周面2554Tの側に移動すると、先端面2554Sの側に戻りにくい。従って、包囲領域EH内に入り込んだ気泡BBを、確実に基端側面周縁2554Kに向けて移動させることができる。しかも、上側液体流通孔(気泡排出流通孔)58H1等との関係でも、上述のようにしたため、気泡BBをより適切に排出できる。
なお、本実施形態2における先端面2554S及び外周面2554Tも、本発明における包囲領域面に相当する。また、先端面2554Sが素子周囲面に、外周面2554Tが周縁側面に相当している。
外筒41の先端部411には、外側包囲領域FHと外筒41の先端部411の水平方向H外部との間を、尿素水溶液NLが流通可能な流通孔41Rが、周方向に等間隔に3つ穿孔されている。これら3つの流通孔41Rは、いずれも同形で、軸線AX方向(重力方向G)に同じ位置に配置されている。この流通孔41Rは、尿素水溶液NLが流通可能とされているのみならず、図15,図16から判るように、自身の基端側端41RK(上端)が、上側液体流通孔258H1(気泡排出流通孔)の基端側端258H1K(上端)よりも高位とされている。
ここで、この介在部材下面KSのうち、プロテクタ258側(内側)に位置する環状の部位を、内側周縁部KSI2とし、このうち、プロテクタ258の上側液体流通孔258H1の水平方向H(図中、紙面に沿う方向)外側に位置する部位(4箇所)を、排出孔対応部KSIC2とする。
このように、外側排出孔対応部KSOC2(先端側斜平面256S2)が、位置決め板部2601の先端側面2601S等より高位に位置することで、「ふところ」を形成するので、気泡(気泡群)BBが、一旦、先端側斜平面256S2の付近に移動すると、そこよりも低位となる内側周縁部KSI2に、さらには、プロテクタ258内には戻りにくい。つまり、図16,図17に示すように、包囲領域EH内に侵入し、上部液体流通孔258H1から排出されて、外側包囲領域FH内に入り込んだ気泡(気泡群)BBを、確実に排出孔対応部KSOC2(先端側斜平面256S2)に向けて移動させることができる。
かくして、外側排出孔対応部KSOC2付近の気泡BBは、流通孔41Rを通じて、さらに確実に外筒41の外に排出できるから、気泡による濃度検知等に対する影響を確実に防止できる。
例えば、前述の実施形態1,2等では、液体状態検知センサ1,1001,2001として、液体レベルセンサ部4と液体濃度センサ部5,2005とを複合したタイプのセンサを例示した。しかし、液体レベルセンサとしての機能を有さないもの、さらには、外筒を備えないものに、本発明を適用することもできる。また、前述の実施形態1では、液体濃度センサ部5において、尿素水溶液NLの濃度を検知する手法について説明したが、濃度センサ素子51(内部ヒータ配線518)への通電直後の抵抗値から、尿素水溶液NLの液温を測定することもできる。従って、尿素水溶液NLの濃度のほか、液温を測定する液温センサとして用いることもできる。
また、前述の実施形態1等では、液体状態検知センサ1として、制御回路を搭載した配線基板22を有するものを例示した。しかし、本発明の液体状態検知センサとしては、液体濃度検知素子やこれを保持するホルダ部材、包囲部材等を備えていればよく、制御回路を含まないタイプの液体状態検知センサをも含む。
さらには、液体流通孔58H1〜58H4のいずれもが、その基端側端(上端)58H1K等がホルダ55の外周面554Tの基端側端縁554Kよりも高位に、また、先端側端(下端)58H1S等が同じく基端側端縁554Kよりも低位に位置するように配置されている。実施形態2においても同様である。
しかし、少なくともいずれかの液体流通孔が上述の関係を満足していれば良い。但し、上述の関係を満たす液体流通孔(気泡排出流通孔)が多いほど、適切に気泡を排出できる。
また、外筒41に形成した流通孔41Rに対応する外側排出孔対応部KSOCを、いずれも、対応する流通孔41R(気泡排出外側流通孔)の基端側端41RK(上端)よりも高位とした。実施形態2においても同様である。
しかし、少なくともいずれかの気泡排出流通孔および気泡排出外側流通孔が上述の関係を満足していれば良い。但し、上述の関係を満たす気泡排出流通孔および気泡排出外側流通孔が多いほど、適切に気泡を排出できる。
AX (液体状態検知センサ)軸線
2,2002 基部
3,2003 センサ部
4 液面レベルセンサ部
41 外筒(外側包囲部材)
41R 流通孔(外側流通孔,気泡排出外側流通孔)
41RK (流通孔の)基端側端(上端)
41RS (流通孔の)先端側端(下端)
411 先端部
42 内筒(保持管)
421 (内筒の)先端部
5,2005 液体濃度センサ部
51 濃度センサ素子(液体濃度検知素子)
510 昇温検知部
511 先端部
511A (先端部の)主面
511B (先端部の)裏面
511AS (主面のうち昇温検知部に含まれる)昇温部主面
511BS (裏面のうち昇温検知部に含まれる)昇温部裏面
518 内部ヒータ配線
55,155,255 ホルダ部材
55H ホルダ貫通孔
55H1 内筒保持孔
55H1A 内筒離間対向面
55H1B,55H1C 内筒近接対向面
55H1T 液導入テーパ面
55G1,55G2 Oリング挿入溝
55H4,155H4,255H4 素子保持孔
55H4F,155H4F,255H4F (素子保持孔の)孔周縁(最低位孔周縁)
55D 内筒当接面
554,1554,2554 先端テーパ部
554T,1554T,2554T (先端テーパ部の)外周面(包囲領域面,周縁側面)
554K,1554K,2554K (外周面の)基端側端縁(包囲領域面の面周縁)
554J (外周面の)先端側端縁
554S,2554S (先端テーパ部の)先端面(包囲領域面,素子周囲面)
56,256 ゴムブッシュ(介在部材)
56H,256H ホルダ保持孔
56S,256S 先端側面(介在部材下面)
256S1 先端側平坦面
256S2 先端側斜平面
561,2561 ブッシュ本体部
2563 切り欠き部
571,572 Oリング
58,258 プロテクタ(包囲部材)
581,2581 側部
582,2582 底部
58H1,58H2,58H3,58H4 液体流通孔(気泡排出流通孔)
258H1 上側液体流通孔(気泡排出流通孔)
258H2 下側液体流通孔
58H41 円孔部
58H42 スリット部
58H1K,58H2K,58H3K,58H4K (液体流通孔の)基端側端(上端)
58H1S,58H2S,58H3S,58H4S (液体流通孔の)先端側端(下端)
258H1K (上側液体流通孔の)基端側端(上端)
258H1S (上側液体流通孔の)先端側端(下端)
58H6,58H7,58H8,258H6 下方流通孔
EH 包囲領域
60,260 位置決め部材(介在部材)
601,2601 位置決め板部
601H,2601H 挿通孔
601S,2601S 先端側面(介在部材下面)
2601C (位置決め板部の)切り欠き部
602,2602 脚部
602K,2602K 係合爪部
61,261 整流部材
611,2611 整流板部
612,2612 脚部
612K,2612K 係合爪部
G 重力方向
H 水平方向
FH 外側包囲領域
KS,KS2 介在部材下面
KSI,KSI2 (介在部材下面の)内側周縁部
KSIC,KSIC2 (介在部材下面の)排出孔対応部
KSO,KSO2 (介在部材下面の)外側周縁部
KSOC,KSOC2 (介在部材下面の)外側排出孔対応部
BB 気泡群
NL 尿素水溶液(液体)
Claims (8)
- 液体の状態を検知する液体状態検知センサであって、
上記液体中の特定成分の濃度を検知する液体濃度検知素子と、
上記液体濃度検知素子の先端部を自身の素子保持孔から突出させた状態で、上記液体濃度検知素子を保持してなるホルダ部材と、
包囲部材と、を備え、
上記液体状態検知センサを、上記液体濃度検知素子の上記先端部の突出方向が重力方向となる姿勢としたとき、
上記包囲部材は、
上記液体濃度検知素子の上記先端部のうち、少なくともその水平方向周囲を、上記先端部と間隙を空けて包囲してなり、
この包囲部材で包囲する包囲領域内外を上記液体が流通可能とする1又は複数の流通孔が形成されてなる
包囲部材であり、
上記ホルダ部材は、
上記包囲領域に面する包囲領域面のうちのいずれの部位も、上記素子保持孔の孔周縁のうち最も低位の最低位孔周縁よりも、高位か同じ高さに位置する形態とされてなり、
上記流通孔の少なくともいずれかは、自身の上端が上記最低位孔周縁よりも高位であり、下端が上記包囲領域面の面周縁よりも低位である気泡排出流通孔である
液体状態検知センサ。 - 請求項1に記載の液体状態検知センサであって、
前記ホルダ部材は、
前記包囲領域面のいずれの部位も、各部位を比較したとき、上記包囲領域面の面周縁に近い側の部位が、高位か同じ高さに位置してなる形態とされてなり、
上記気泡排出流通孔は、自身の上端が上記包囲領域面の面周縁よりも高位である
液体状態検知センサ。 - 請求項2に記載の液体状態検知センサであって、
前記ホルダ部材は、
前記包囲領域面が、前記素子保持孔の周囲の素子周囲面と、上記素子周囲面よりも上記包囲領域面の面周縁側に位置し、上記包囲領域面の面周縁を含み、上記素子周囲面よりも高位とされた周縁側面とをなす
形態とされてなる
液体状態検知センサ。 - 請求項2に記載の液体状態検知センサであって、
前記ホルダ部材は、
前記包囲領域面が、前記素子保持孔の孔周縁から、上記包囲領域面の面周縁に近づくにつれて高位となる形態とされてなる
液体状態検知センサ。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の液体状態検知センサであって、
前記液体濃度検知素子の前記先端部は、
主面と、
上記主面の裏側に位置する裏面と、を含む
平板形状を有し、かつ、
上記先端部は、その一部に、通電により昇温する昇温検知部を含んでなり、
上記主面のうち、上記昇温検知部に含まれる部位を昇温部主面とし、
上記裏面のうち、上記昇温検知部に含まれる部位を昇温部裏面としたとき、
前記包囲部材は、
前記気泡排出流通孔を含む前記流通孔を、いずれも、上記液体濃度検知素子の上記先端部の上記昇温部主面及び昇温部裏面に正対しない位置に配置してなる
液体状態検知センサ。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の液体状態検知センサであって、
前記液体濃度検知素子の先端部の前記水平方向周囲で、かつ、前記包囲部材の前記水平方向周囲を、上記包囲部材と間隙を空けて包囲する外側包囲部材と、
上記包囲部材と上記外側包囲部材との間に介在する介在部材と、を備え、
上記外側包囲部材は、この外側包囲部材と上記包囲部材との間の外側包囲領域と上記外側包囲部材の前記水平方向外部との間を、上記液体が流通可能とする1又は複数の外側流通孔を有し、
上記介在部材は、上記外側包囲領域の上方に位置して、上記外側包囲領域に面する介在部材下面を有し、
上記外側流通孔の少なくともいずれかは、自身の上端が前記気泡排出流通孔の上端よりも高位である気泡排出外側流通孔であり、
上記介在部材下面は、
少なくとも、自身の内側周縁部のうち上記気泡排出流通孔の上記水平方向外側に位置する排出孔対応部が、いずれも、対応する上記気泡排出流通孔の上端よりも高位とされ、
少なくとも、自身の外側周縁部のうち上記気泡排出外側流通孔の上記水平方向内側に位置する外側排出孔対応部が、いずれも、対応する上記気泡排出外側流通孔の下端よりも高位とされ、
前記包囲領域内に侵入し、上記気泡排出流通孔から排出された気泡群の少なくとも一部が、上記排出孔対応部から、上記介在部材下面のうち、上記排出孔対応部に対応する上記気泡排出流通孔の上端よりも高位の部位に沿って、上記外側排出孔対応部まで移動可能な形態とされてなる
液体状態検知センサ。 - 請求項6に記載の液体状態検知センサであって、
前記介在部材の前記介在部材下面が、いずれの部位も、前記気泡排出流通孔の上端よりも高位とされてなる
液体状態検知センサ。 - 請求項6または請求項7に記載の液体状態検知センサであって、
前記介在部材の前記介在部材下面は、
自身の外側周縁部のうち、少なくとも前記外側排出孔対応部が、いずれも内側周縁部よりも高位とされてなる
液体状態検知センサ。
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