JP2010048772A - 液体状態検知センサ - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂製の尿素水タンクに取り付けることができる液体状態検知センサを提供する。
【解決手段】液体状態検知センサ１００の基部４０と保護外筒１０とは樹脂製であり、一体に成型されている。液体状態検知センサ１００は、金属からなる液体状態検知センサの基部及び保護外筒に比べると軽量化されている。樹脂製の基部４０には、補強部材であるリブ４７が複数設けられている。そして、基部４０と保護外筒１０とを別体とした場合であれば必要となる、結合のための構造が不要であるので生産コストを低下させられ、また、樹脂でありながらも強度を高めることができる。そして、液体状態検知センサ１００では、保護外筒１０内に設けられた内部電極２０と、液体に接触可能に設けられた補助電極１９との間で液位に応じて静電容量が変化するコンデンサを形成し、静電容量に基づいて液位を検出するように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体収容容器内に収容される液体の状態を検知する液体状態検知センサに関する。

近年、ディーゼル自動車から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を無害なガスに還元する排ガス浄化装置にＮＯｘ選択還元触媒（ＳＣＲ）を用いる場合があるが、その還元剤として尿素水溶液が用いられる。この尿素水溶液は、自動車に装着された尿素水タンクに収容される。

尿素水溶液の尿素水タンク内での水位の管理は、尿素水タンクに取り付けられた液体状態検知センサにより行われている。液体状態検知センサは、コンデンサを構成する一対の電極を有しており、水位によってコンデンサ内の静電容量が変わることを利用して水位の測定が行われる。よって、液体状態検知センサの電極部は、水位方向に延びる形態をなす。液体状態検知センサが取り付けられる尿素水タンクは、その深さが自動車により様々であり、液体状態検知センサは、取付先の尿素水タンクの深さに応じて、電極部の長さを調整する必要がある。特に、通常より深い尿素水タンクに取り付ける液体状態検知センサの電極部は、長く形成されるため、自動車の走行時の揺れ等で揺れた場合に、特に、電極部の根元部分において、内部応力が高まりやすい。従来の液体状態検知センサは、その筐体を、剛性の高い金属で形成することによって、強度を確保していた（例えば特許文献１参照）。
特開２００７−１１４０５１号公報

しかしながら、自動車の軽量化を目的として、尿素水タンクの材質は、金属から樹脂へと変わりつつある。樹脂は、軽いという長所があるが、金属と比べると剛性が低い。このような樹脂製の尿素水タンクに金属製で重量のある液体状態検知センサを取り付けると、液体状態検知センサの重さに起因して、走行時の振動などで尿素水タンクに亀裂が入ったり、尿素水タンクが変形したりするおそれがある。したがって、上記特許文献１に記載の液体状態検知センサでは、樹脂製の尿素水タンクに取り付けることができないという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、樹脂製の尿素水タンクに取り付けることが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。

本発明に係る液体状態検知センサは、液体収容容器内に収容される導電性の液体の状態を検知する液体状態検知センサであって、前記液体の液位の上下方向に延びる棒状をなし、その外表面が絶縁膜で覆われた第１電極と、前記液体に接触可能に設けられると共に、前記第１電極との間で前記液位に応じて静電容量が変化するコンデンサを前記第１電極と自身とで形成する第２電極と、前記第１電極の一端側に設けられ、自身に前記第１電極を固定する樹脂製の基部であって、前記液体収容容器に取り付けるための取付部と、前記第１電極及び前記第２電極への通電を制御するための回路基板を収容する回路基板収容部とを有する基部と、自身の一端側が前記基部に結合されるとともに、前記第１電極に沿って伸びる筒状をなし、前記絶縁膜の周囲を取り囲んで保護する絶縁膜保護管とを備えている。

本発明に係る液体状態検知センサでは、液体状態検知センサの筐体を構成し、比較的大きな容積を有する基部を、金属ではなく樹脂により構成した。よって、液体状態検知センサの軽量化を図ることができる。このような、液体状態検知センサであれば、樹脂製で比較的剛性の低い液体収容容器に取り付けても、十分に液体収容容器が重みに耐えることができる。

また、本発明に係る液体状態検知センサにおいて、前記絶縁膜保護管は樹脂製で、前記基部と一体に成型されたものであり、前記第２電極は、前記絶縁膜保護管に固定されてもよい。このように、絶縁膜保護管及び基部を樹脂で一体に成型すれば、液体状態検知センサの軽量化を図ることができる。また、絶縁膜保護管と基部とを成型するにあたって、金型が一つで済み、また、絶縁膜保護管及び基部を別体とした場合であれば必要となる結合のための構造が不要となることから、生産コストを削減でき、樹脂製でありながらも強度を高めることができる。

また、本発明に係る液体状態検知センサにおいて、前記絶縁膜保護管は樹脂製で、前記基部とは別体に成型されたものであり、前記絶縁膜保護管の一端側が前記基部とに嵌合して両者が一体に結合されるとともに、前記第２電極が、前記絶縁膜保護管に固定されてもよい。上記構成においては、絶縁膜保護管及び基部を、別体に成型したものの、共に樹脂から成型したので、軽量化を図ることができる。また、樹脂タンクの深さによって、絶縁膜保護管の長さが異なる複数種の液体状態検知センサを提供しなければならない状況にあっても、本発明によれば、基部を共通にした状態で、絶縁膜保護管の長さが異なるものを別途準備し、それら絶縁膜保護管を共通の基部に結合するだけで、深さの異なる液体収容容器に対応した複数種の液体状態検知センサを提供できるというメリットがある。

また、本発明に係る液体状態検知センサにおいて、前記絶縁膜保護管は金属製で、その一端側が前記基部と嵌合して両者が一体に結合されるとともに、前記絶縁膜保護管は、前記第２電極として設けられてもよい。この構成においては、絶縁膜保護管を金属製としたものの、基部を樹脂から成型したので、共に金属製のものと比べ、軽量化を図ることができる。また、樹脂タンクの深さによって、絶縁膜保護管の長さが異なる複数種の液体状態検知センサを提供しなければならない状況にあっても、本発明によれば、基部を共通にした状態で、絶縁膜保護管の長さが異なるものを別途準備し、それら絶縁膜保護管を共通の基部に結合するだけで、深さの異なる液体収容容器に対応した複数種の液体状態検知センサを提供できるというメリットがある。さらに、金属からなる絶縁膜保護管は、加工が容易でもある。

また、本発明に係る液体状態検知センサにおいて、前記第１電極は管状をなし、その内部に、当該第１電極とは絶縁された状態で、前記第２電極が挿通されるとともに、その第２電極が前記第１電極の他端側から前記液体と接触可能に露出されてもよい。このように、第２電極を第１電極の他端から露出させれば、液体状態検知センサを液体収容容器に取り付けた際に第２電極を液位の低い側に配置できるので、液体の液位が下がっても、液体との接触を維持し易く、液位の測定範囲を広範囲に設定することができる。

また、本発明に係る液体状態検知センサにおいて、前記絶縁膜保護管の他端は、前記第１電極の他端よりも前記基部から離れた位置にあってもよい。このようにすれば、絶縁膜保護管で第１電極の径方向周囲を完全に保護することができる。さらに、絶縁膜保護管の開放されている側の端も第１電極の他端より延ばすことができるので、異物が液体に混入しても、第１電極に容易には到達しにくくすることができる。よって絶縁膜を確実に保護することができる。

また、本発明に係る液体状態検知センサにおいて、前記液体は、尿素水であってもよい。本発明に係る液体状態検知センサであれば、尿素水溶液の液位や性状の検知を好適に行うことができる。

<第１の実施形態>
以下、本発明を具体化した液体状態検知センサの第１の実施形態について、図面を参照して説明する。まず、図１乃至図３を参照して、一例としての液体状態検知センサ１００の構造について説明する。図１は、液体状態検知センサ１００の斜視図である。図２は、液体状態検知センサ１００の縦断面図である。図３は、液体状態検知センサ１００を軸線方向に沿って先端側から見た図である。尚、液体状態検知センサ１００において保護外筒１０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、基部４０が設けられる側を後端側とする。

図１に示す、第１の実施形態の液体状態検知センサ１００は、ディーゼル自動車の排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元に使用される尿素水溶液の状態、具体的には尿素水溶液のレベル（液位）を検知するためのセンサである。また、尿素水溶液のその他の状態として、温度や、その溶液に含まれる特定成分としての尿素の濃度についても検知可能であり、そのための液体性状検知部３０（図２参照）を内部に搭載する。

まず、図１を参照し、液体状態検知センサ１００の外観形状について説明する。図１に示すように、液体状態検知センサ１００は、保護外筒１０の長手方向（軸線Ｏ方向）を縦にして側面から見たときに、略Ｔ字形状をなし、保護外筒１０の後端側に、自身を尿素水タンク９８（図２参照）に取り付けるための基部４０を有する。基部４０は、軸線Ｏに沿って見たときに略円形状をなし（図３参照）、後端側に、尿素水タンク９８（図２参照）への取り付け時の落下防止用ストッパとして機能する、鍔状の鍔部４２が形成されている。また、後述するが、基部４０内には、回路基板６０（図２参照）等を収容するため、鍔部４２側に開口を有する凹部状の収容部４３（図２参照）が形成されている。この収容部４３を蓋するため、基部４０の後端（鍔部４２側）には、金属製のカバー４５が取り付けられている。カバー４５は、軸線Ｏに沿って見たときに、略矩形（図示外）をなす。

保護外筒１０は、基部４０の先端から軸線Ｏに沿って突出するように延びる長細い円筒形状の筒体である。保護外筒１０は、自身の筒内に後述する内部電極２０や液体性状検知部３０を収容し、それらを保護する。保護外筒１０の外周上にて周方向に等間隔となる３本の母線上（図１では、そのうちの１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、保護外筒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との間に介在されるゴムブッシュ８０（図２参照）の抜け防止のため、ゴムブッシュ８０に設けられた突起部８７に係合する開口部１６がそれぞれ設けられている。

次に、図２を参照し、液体状態検知センサ１００の内部構造について説明する。図２に示す、液体状態検知センサ１００は、前述したように、基部４０の先端から軸線Ｏに沿って保護外筒１０が延び、保護外筒１０の内部に内部電極２０や液体性状検知部３０が収容されている。後述するが、第１の実施形態において、保護外筒１０および基部４０は、樹脂を材料として一体に成型されたものである。

基部４０は、液体状態検知センサ１００が取り付けられる尿素水タンク９８の取付口９７の形状や形態にあわせた取り付け構造を有する。第１の実施形態では、一例として、取付口９７が、尿素水タンク９８の壁面に開口した円形穴の内周縁を外方へ立たせ、その外周面に、基部４０固定用のキャップ９５をねじ嵌めで取り付けるためのねじ山が形成された形態をなす。基部４０は、鍔付きリング状のパッキン９６を介して取付口９７に係合されるように、その外径が取付口９７の内径よりも若干小さく形成される。鍔部４２は、取り付けの際の尿素水タンク９８内への落下を防止するため、取付口９７の内径より大きく形成される。液体状態検知センサ１００が尿素水タンク９８に固定される際には、鍔部４２が、パッキン９６の鍔部分とともに、キャップ９５と取付口９７との間に挟み込まれる。

また、基部４０には、後述する回路基板６０などを収容する収容部４３が形成されている。収容部４３は、軸線Ｏ方向において、基部４０の鍔部４２が形成された側（後端側）に開口を有する凹部状をなし、収容部４３を囲う周囲の壁面が鍔部４２よりも後端側へ向けて立ち上げられ、周壁４１を形成する。周壁４１は、図示しないが、軸線Ｏに沿って見たときに略矩形をなして、収容部４３を囲う。また、前述したカバー４５は、略矩形の天面の外周縁から４つの側面を立ち上げ互いに接続した箱形状をなし、周壁４１の外周に側面を被せ、天面で収容部４３を覆って蓋する。図１に示すように、カバー４５の側面には複数の開口２４が設けられており、収容部４３の周壁４１に形成された複数の突起部９２にそれぞれ係合することで、カバー４５が基部４０に固定される。

次に、図２に示すように、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４４上に載置されている。回路基板６０には、尿素水溶液のレベル、温度、尿素濃度などを検知するための回路や、図示外の外部回路（例えば、自動車エンジン制御装置（ＥＣＵ））との電気的な接続を行うための入出力回路等が搭載されている。また、カバー４５の側面にはコネクタ６２（図１参照）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（図示外）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ＥＣＵとの接続が行われる。

基部４０の先端側の壁面には収容部４３内に通ずる貫通孔４６が開口されており、この貫通孔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。内部電極２０は、電極引出線５２を介して、回路基板６０上のパターンに電気的に接続されている。

また、内部電極２０内には、内部電極２０とは絶縁状態に維持された金属製の補助電極１９が挿通されている。補助電極１９は、回路基板６０上のパターンに電気的に接続されると共に、尿素水溶液に接触可能となるように、内部電極２０の第１先端２５から、後述する液体性状検出素子１１０とともに、ゴムブッシュ８０を介して外部に露出されている。なお、この補助電極１９は、絶縁被膜された配線と接合され、この配線を介して回路基板６０上のパターンに電気的に接続されている。この補助電極１９と、内部電極２０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。

また、内部電極２０の基端部２２が挿通された基部４０の貫通孔４６には、Ｏリング５４が設けられている。Ｏリング５４は、貫通孔４６の内周と内部電極２０の基端部２２の外周との間の隙間を密閉している。これにより、液体状態検知センサ１００が尿素水タンク９８に取り付けられた際に、尿素水タンク９８の内部と外部とが収容部４３を介して連通しないように、その水密性及び気密性が保たれる。

そして、内部電極２０の基部４０への組み付けの際には、基部４０の基端部２２側の開口を径方向外側へ折り曲げるように形成された鍔状の部位が、収容部４３の底面と、押さえ板５５とに挟まれる。押さえ板５５は、ネジ５８により収容部４３内に固定される。これにより、内部電極２０が基部４０に固定される。また、押さえ板５５には開口が設けられており、内部電極２０の電極引出線５２や、補助電極１９と導通する配線、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。）が挿通される。

次に、内部電極２０の先端部２１に設けられた液体性状検知部３０は、本実施の形態では尿素水溶液の温度及び含有される尿素の濃度の検出を行う液体性状検出素子１１０と、液体性状検出素子１１０を支持すると共に、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、ホルダ１２０から露出された液体性状検出素子１１０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る。

液体性状検出素子１１０は、温度によって自身の抵抗が変化する発熱抵抗体を内蔵するセラミック製のヒータからなり、尿素水溶液に浸漬された状態で通電され、その際の発熱抵抗体の抵抗値や抵抗値変化の度合を基に、尿素水溶液の温度や濃度を測定するための素子である。この液体性状検出素子１１０を保持するホルダ１２０は、外径が段違い状２段に構成された円筒形状を有し、小径となる先端側にて、発熱抵抗体の埋設された側を露出した状態の液体性状検出素子１１０を、接着剤１２５で固定している。そして大径側となる後端側が内部電極２０の先端部２１に装着されており、その内部電極２０の外周面とホルダ１２０の内周面との間にシールリング１４０が介在され、内部電極２０の内部の水密性及び気密性が確保されている。尚、補助電極１９に接続される配線も、内部電極２０の内部の水密性および気密性を確保した状態で、ホルダ１２０内を挿通され、外部に露出されている。また、液体性状検出素子１１０の出力を取り出す２つのリード線９０も筒形状の内部電極２０内を挿通され、上記回路基板６０に電気的に接続されている。

次に、プロテクタ１３０は、有底円筒形状に形成された金属製の保護部材である。開口側がホルダ１２０の小径部分の外周に嵌合されている。また、プロテクタ１３０の外周上には液体流通孔（図示外）が開口されており、プロテクタ１３０の内外での尿素水溶液の交換が行われる。

そして、このような構成の液体性状検知部３０は、内部電極２０の先端部２１にホルダ１２０を介し装着され、さらにゴムブッシュ８０によって、保護外筒１０内で弾性的に支持される。ゴムブッシュ８０は円筒形状を有し、その外周面上に形成された突起部８７が、保護外筒１０の開口部１６に係合されて固定される。また、ゴムブッシュ８０の外周面と内周面とのそれぞれには、軸線Ｏ方向に沿った複数の溝（図示外）が溝設されている。液体状態検知センサ１００が尿素水タンク９８に取り付けられた際に、この溝を介し、ゴムブッシュ８０の先端側に流入する尿素水溶液と、後端側に流入する尿素水溶液との液交換や気泡抜きが行われる。

このように構成された第１の実施形態の液体状態検知センサ１００では、補助電極１９と内部電極２０とが形成するコンデンサの静電容量（換言すれば、レベル検知部７０の静電容量）を測定することにより、尿素水溶液のレベルを検知することができる。具体的に、補助電極１９は、グランド側に電気的に接続され、内部電極２０の先端から露出されている。そして、補助電極１９は、尿素水溶液に接触し、導電性を有する尿素水溶液の電位をグランド電位にする。すると尿素水溶液と内部電極２０との間で電位差が生じ、内部電極２０の外周面上に形成された絶縁性被膜２３を主な誘電体（不導体）とするコンデンサが機能する。このコンデンサの静電容量が、尿素水溶液９９の介在する部分と介在しない部分とにおいて大きく異なることを利用して、レベル検知が行われる。

次に図２及び図３を参照して、基部４０の補強構造について説明する。先述のように、液体状態検知センサ１００の基部４０及び保護外筒１０は、樹脂を材料として一体に成型されたものである。樹脂製のため、金属製のものより剛性が低く、第１の実施形態では、基部４０に補強構造を有している。具体的に、図３に示すように、基部４０の先端側の面に軸線Ｏを中心に放射状に広がる８本のリブ４７（図２では２本のリブのみを表示している）を設けている。リブ４７とリブ４７との間には、軸線Ｏに沿って見た時、扇形状をなす凹部４８が形成されている。凹部４８の深さは、基部４０の軸線Ｏ方向の中央付近まで達するほど深いためリブ４７が保護外筒１０を強く支えることができる。

ここで、液体状態検知センサ１００は、尿素水溶液のレベルを確実に検知できるようにするため、設計の際にレベル検知部７０の軸線Ｏ方向の長さが、取り付けられる尿素水タンク９８の大きさ（深さ）にあわせて調整される。取付先の尿素水タンク９８が深いほど、内部電極２０や保護外筒１０の軸線Ｏ方向の長さが長くなる。特に、保護外筒１０と一体に成型される基部４０では、保護外筒１０が突出する基点（つまりは根元）付近における内部応力が高まりやすい。しかし、第１の実施形態では、上記のように、基部４０に放射状に設けられた８つのリブ４７が、保護外筒１０の根元を八方の径方向から支える構造を有するので、保護外筒１０の根元付近の剛性を高め、内部応力の高まりに対し、高い耐力を得ることができる。

さらに、図２に示すように、保護外筒１０の根元付近では、保護外筒１０の径方向の厚みを厚く形成している。これにより、保護外筒１０の根元付近における剛性はさらに高まり、内部応力の高まりに対し、より高い耐力を得ることができる。

また、第１の実施形態では、内部電極２０の第１先端２５よりも、軸線Ｏ方向の先端側に、保護外筒１０の第２先端９１が配置されるように、保護外筒１０の軸線Ｏ方向の長さを規定している。よって、保護外筒１０は内部電極２０の径方向周囲を完全に保護し、異物が液体に混入しても、第１電極には到達しにくい。したがって、絶縁性被膜２３を確実に保護することができる。また、本発明に係る液体状態検知センサでは、補助電極１９を内部電極２０の第１先端２５から露出させる。したがって、液体の液位が下がっても、液体との接触を維持することが可能となり、広い測定範囲でレベル検知部７０を用いて液位の測定を行うことができる。

さらに、このように、保護外筒１０の長さを規定したことで、内部電極２０に形成された絶縁被膜２３を異物から保護するだけでなく、尿素水の温度や濃度を測定する液体性状検出素子１１０に尿素水溶液の流れに伴う温度や濃度の急激な変化に起因する測定誤差を生じにくくすることができる。

以上説明したように、液体状態検知センサ１００は、筐体である基部４０と保護外筒１０とを一体で樹脂成型した。そのため、基部４０と保護外筒１０とを別体とした場合であれば必要となる結合のための構造が不要であるので、生産コストを削減でき、また、樹脂製でありながらも強度を高めることができる。そして、樹脂製の基部４０には、補強部材である複数のリブ４７が設けられている。これにより、液体状態検知センサ１００の軽量化と補強とが図られ、液体状態検知センサ１００を樹脂製の尿素水タンクに安定して取り付けることができる。

尚、第１の実施形態では、図２に示す内部電極２０が、本発明の「第１電極」に相当し、図２に示す保護外筒１０が、本発明の「絶縁膜保護管」に相当し、図２に示す鍔部４２が本発明の「取付部」に相当する。さらに、図２に示す補助電極１９が、本発明の「第２電極」に相当する。

<第２の実施形態>
次に図４を参照して、本発明を具体化した液体状態検知センサ２００の第２の実施形態について説明する。図４は、液体状態検知センサ２００の縦断面図である。第２の実施形態の液体状態検知センサ２００は、第１の実施形態の液体状態検知センサ１００（図２参照）における基部４０と保護外筒１０とを別体に構成したものである。よって、ここでは、第１の実施形態と異なる点を主として説明する。なお、第１の実施形態と共通の構成要素については、同一の符号を使用するものとする。また、液体状態検知センサ２００において保護外筒２１０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、基部２４０が設けられる側を後端側とする。

図４に示すように液体状態検知センサ２００の形状は、第１の実施形態の液体状態検知センサ１００（図２参照）とほぼ同形状である。すなわち、液体状態検知センサ２００は、電極を保護する保護外筒２１０の長手方向（軸線Ｏ方向）を縦にして側面から見たときに、略Ｔ字形状をなし、保護外筒２１０の後端側に、軸線Ｏ方向に沿って見たときに略円形状をなす基部２４０を有する。また、基部２４０の後端には、鍔部２４２が形成されている。保護外筒２１０は、円筒形状の筐体であり、自身の筒内に第１の実施形態と同様の内部電極２０及び液体性状検知部３０を収容する。

液体状態検知センサ２００の筐体を構成する基部２４０及び保護外筒２１０は、樹脂からなり、互いに別体に成型されたものである。そして、基部２４０の軸線Ｏ方向の先端側には、外径が段違い状２段に構成された円筒形状の先端部２７０が形成されている。この先端部２７０は、基部２４０側の根元部２５１と、根元部２５１より小径で根元部２５１の先端から突出する突出部２４１とにより構成される。根元部２５１は、基部２４０の先端側の面よりも軸線Ｏ方向の先端側に所定長さ分突出している。

また、保護外筒２１０の軸線Ｏ方向の後端側にある末端部２１７も、内径が段違い状２段に構成された円筒形状をなす。末端部２１７は、基部２４０の突出部２４１を外側から囲うように先端部２７０に嵌合する。基部２４０の先端部２７０と保護外筒２１０の末端部２１７との接合面２５０は、溶着され、これにより、基部２４０と保護外筒２１０とが一体に接合される。

ところで、液体状態検知センサ２００では、保護外筒２１０が軸線Ｏ方向に延びるので、保護外筒２１０の根元付近において、内部応力が高まりやすい。第２の実施形態では、この根元付近を基部２４０の先端部２７０の根元部２５１により形成しており、接合面を根元付近から遠ざけるとともに、根元部２５１の厚みを厚くすることで、剛性を高めている。また、基部２４０の先端側の面に軸線Ｏを中心に径方向に放射状に広がる８本のリブ２４７（図４では２本のリブのみを表示している）が設けられている。リブ２４７は、第１の実施形態と同様に、保護外筒２１０を八方から支えている。

さらに、保護外筒２１０は、基部２４０に対して取り替え可能となる。よって、基部２４０の大きさは共通のもと、必要な長さの保護外筒２１０を成型して取り替えるだけで、深さの異なる尿素水タンクに対応できる。そして、保護外筒２１０及び基部２４０は、共に、樹脂で構成されるので、液体状態検知センサ２００全体の重さが軽量化される。よって、液体状態検知センサ２００は、樹脂製の尿素水タンクに取り付けても、尿素水タンクは十分にその重みに耐えることができる。

なお、第２の実施形態では、基部２４０と保護外筒２１０とを溶着により接合したが、両者にネジ山を形成して、両者をネジ締めにより接合しても良い。また、基部２４０と保護外筒２１０とに例えば爪とその係合部を設け、両者の係合により接合してもよい。

尚、第２の実施形態では、図４に示す内部電極２０が、本発明の「第１電極」に相当し、図４に示す保護外筒２１０が、本発明の「絶縁膜保護管」に相当し、図４に示す鍔部２４２が本発明の「取付部」に相当する。さらに、図４に示す補助電極１９が、本発明の「第２電極」に相当する。

<第３の実施形態>
次に図５を参照して、本発明を具体化した液体状態検知センサ３００の第３の実施の形態について説明する。図５は、液体状態検知センサ３００の縦断面図である。第３の実施形態の液体状態検知センサ３００は、第１の実施形態の液体状態検知センサ１００（図２参照）における基部４０と保護外筒１０とを別体に構成したものである。ただし、第３の実施形態では、保護外筒３１０は、金属から構成される。よって、ここでは、第１の実施形態と異なる点を主として説明する。なお、第１の実施形態と共通の構成要素については、同一の符号を使用するものとする。また、液体状態検知センサ３００において保護外筒３１０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、基部３４０が設けられる側を後端側とする。

図５に示すように液体状態検知センサ３００の形状は、第１の実施形態に記載の液体状態検知センサ１００（図２参照）とほぼ同形状である。すなわち、液体状態検知センサ３００は、電極を保護する保護外筒３１０の長手方向（軸線Ｏ方向）を縦にして側面から見たときに、略Ｔ字形状をなし、保護外筒３１０の後端側に軸線Ｏ方向に沿って見たときに略円形なす基部３４０を有する。また、基部３４０の後端には、鍔部３４２が形成されている。保護外筒３１０は、円筒形状の筐体であり、自身の筒内に第１の実施形態と同様の内部電極２０や液体性状検知部３０を収容する。

液体状態検知センサ３００の筐体を構成し、比較的容積が大きい基部３４０は、樹脂からなる。また、同じく液体状態検知センサ３００の筐体である保護外筒３１０は、金属からなり、互いに別体に成型されている。保護外筒３１０は、基部３４０の先端側に設けられた電極支持部３４１の内部に嵌合される。電極支持部３４１は、保護外筒３１０を強固に固定できる様に板厚が厚く形成されている。そして、電極支持部３４１は、円筒状の溝が、奥まで設けられており、その溝に保護外筒３１０の軸線Ｏ方向後端側の基端部３２２が、嵌合されている。それにより、金属からなる保護外筒３１０が、基部３４０を補強している。さらに、基部３４０の先端側の面に軸線Ｏを中心に放射状に広がる８本のリブ３４７（図５では２本のリブのみを表示している）が設けられている。リブ３４７は、第１の実施形態と同様に、保護外筒３１０を八方から支えている。

保護外筒３１０は、第２の実施形態と同様に、共通の大きさの基部３４０に対して取り替え可能となる。そして、金属からなる保護外筒３１０は、例えば筒を長く作って、所望する長さに切断するだけで、長さを調節でき、加工が容易である。また、保護外筒３１０は、金属から構成されるため、剛性が高い。さらに、第３の実施形態では、内部電極２０との間で尿素水の液位を測定するコンデンサを形成するための補助電極１９を尿素水に接触可能な状態で設け、その補助電極１９につながる配線を保護外筒３１０の内部にある内部電極２０の内部を挿通させている。しかし、第３の実施形態では、補助電極１９を使わなくとも、保護外筒３１０を使って尿素水の液位を測定するためのコンデンサを内部電極２０との間で形成しても良い。そして、液体状態検知センサ３００の筐体を構成し、比較的容積の大きい基部３４０が樹脂からなるため軽量化され、液体状態検知センサ３００を樹脂製の尿素水タンクに取り付けても、尿素水タンクは、十分にその重みに耐えることができる。

なお、第３の実施形態では、保護外筒３１０と基部３４０とを嵌合させたが、両者を溶着等により接合しても良い。

尚、第３の実施形態では、図５に示す内部電極２０が、本発明の「第１電極」に相当し、図５に示す保護外筒３１０が、本発明の「絶縁膜保護管」に相当し、図５に示す鍔部３４２が本発明の「取付部」に相当する。さらに、図５に示す補助電極１９が、本発明の「第２電極」に相当する。

なお、上記第１〜第３の実施形態に示される液体状態検知センサの構成は、例示であり、本発明は各種の変形が可能であることは言うまでもない。

例えば、上記第１〜第３の実施形態では、基部に８つのリブを設けたが、８つに限らず、さらに多くのリブを設けても良い。また、形状も直線に限らず、三角形等の他の形状でも良い。また、上記第１〜第３の実施形態では、内部電極と、内部電極の中を挿通させ尿素水に浸漬した補助電極との間でコンデンサを発生させレベル検知を行った。しかし、内部電極と、保護外筒に埋め込まれグランド側に電気的に接続された電極との間でレベル検知を行っても良い。また、本発明の液体状態検知センサにおいて測定対象に供される液体は、尿素水溶液に限定されず、他の導電性の液体であっても良い。

液体の液位を含めた液体状態の検知を行うことができる液体状態検知センサに適用できる。

液体状態検知センサ１００の斜視図である。 液体状態検知センサ１００の縦断面図である。 液体状態検知センサ１００を軸線方向に沿って先端が側から見た図である。 液体状態検知センサ２００の縦断面図である。 液体状態検知センサ３００の縦断面図である。

符号の説明

１０ 保護外筒
２０ 内部電極
４０ 基部
４７ リブ
４８ 底部
５０ 電極筐体
９８ 尿素水タンク
１００ 液体状態検知センサ
２００ 液体状態検知センサ
３００ 液体状態検知センサ

Claims (7)

1. 液体収容容器内に収容される導電性の液体の状態を検知する液体状態検知センサであって、
   前記液体の液位の上下方向に延びる棒状をなし、その外表面が絶縁膜で覆われた第１電極と、
   前記液体に接触可能に設けられると共に、前記第１電極との間で前記液位に応じて静電容量が変化するコンデンサを形成する第２電極と、
   前記第１電極の一端側に設けられ、自身に前記第１電極を固定する樹脂製の基部であって、前記液体収容容器に取り付けるための取付部と、前記第１電極及び前記第２電極への通電を制御するための回路基板を収容する回路基板収容部とを有する基部と、
   自身の一端側が前記基部に結合されるとともに、前記第１電極に沿って伸びる筒状をなし、前記絶縁膜の周囲を取り囲んで保護する絶縁膜保護管と
   を備えたことを特徴とする液体状態検知センサ。
2. 前記絶縁膜保護管は樹脂製で、前記基部と一体に成型されたものであり、
   前記第２電極は、前記絶縁膜保護管に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の液体状態検知センサ。
3. 前記絶縁膜保護管は樹脂製で、前記基部とは別体に成型されたものであり、
   前記絶縁膜保護管の一端側が前記基部と嵌合して両者が一体に結合されるとともに、
   前記第２電極が、前記絶縁膜保護管に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体状態検知センサ。
4. 前記絶縁膜保護管は金属製で、その一端側が前記基部と嵌合して両者が一体に結合されるとともに、前記絶縁膜保護管は、前記第２電極として設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液体状態検知センサ。
5. 前記第１電極は管状をなし、その内部に、当該第１電極と絶縁された状態で、前記第２電極が挿通されるとともに、その第２電極が前記第１電極の他端側から前記液体と接触可能に露出されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液体状態検知センサ。
6. 前記絶縁膜保護管の他端は、前記第１電極の他端よりも前記基部から離れた位置にあることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液体状態検知センサ。
7. 前記液体は、尿素水であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の液体状態検知センサ。

Images