[發(fā)明專利]液體狀態(tài)檢測傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680023948.2
• 申請日: 2006-06-30
• 公開（公告）號: CN101213443A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 笹沼威夫;佐藤美邦;山本享史
• 申請（專利權(quán)）人: 日本特殊陶業(yè)株式會社
• 主分類號: G01N27/06
• 分類號: G01N27/06;G01F23/26;G01N25/18;G01N27/18;G01N27/22
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 梁曉廣;陸錦華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種液體狀態(tài)檢測傳感器，用于檢測液體容器中所容納液體的液面，以及至少該液體中所含特定成份的濃度。

背景技術(shù)

按照慣例，用于檢測例如液體液面(液位)的液面?zhèn)鞲衅鞅徽J為是用于檢測液體狀態(tài)的傳感器的例子，靜電容量型液體計量器作為它的例子被用于測量例如汽車中燃料的殘留量(例如，參看專利文獻1)。在該靜電容量型液體計量器中，在由導(dǎo)體構(gòu)成的細長管狀電極(外部圓柱電極)與沿著軸方向在該管中提供的管狀電極(內(nèi)部電極)之間(下文中被稱為“間隙”)形成了電容器，用于測量其靜電容量。該靜電容量型液體計量器安裝在用于容納液體的儲液罐中，使得外部圓柱電極的軸方向為液面上升和下降的方向。由于沒有浸入液體中部分的靜電容量取決于間隙中空氣的介電常數(shù)，并且浸入在液體中部分的靜電容量取決于該液體的介電常數(shù)，因此，測得的靜電容量隨著液面的升高而變大。因此，可以根據(jù)靜電容量來檢測液面。

近年來，出現(xiàn)了如下這些情況，即NOx選擇還原催化劑(SCR)被用于廢氣凈化設(shè)備，用于將從例如柴油動力汽車中排出的氧化氮(NOx)還原為無害氣體，并且尿素水溶液被用作它的還原劑。在測量在尿素水溶液中顯示出導(dǎo)電性的液體的液面的情況下，使用了一種液面?zhèn)鞲衅鳎渲杏呻娊橘|(zhì)構(gòu)成的絕緣薄膜覆蓋在內(nèi)部電極的外表面上，這是為了防止前面提到的液面?zhèn)鞲衅鞯耐獠繄A柱電極與內(nèi)部電極之間發(fā)生短路。沒有浸入液體中部分的靜電容量變成了該間隙中空氣層的靜電容量與內(nèi)部電極的絕緣薄膜的靜電容量的組合容量。同時，由于該導(dǎo)電液體具有與外部圓柱電極實質(zhì)上相同的電位，浸入在液體中部分的靜電容量變成了絕緣薄膜的靜電容量。接著，測量兩個靜電容量之和作為該傳感器的整體靜電容量。由于與空氣層的厚度相比，該絕緣薄膜的厚度非常小，因此，與隨著浸入部分的增加而出現(xiàn)的靜電容量的變化量相比，隨著沒有浸入到液體中的部分的減少而出現(xiàn)的靜電容量的變化量是非常小的。因此，該傳感器的整體靜電容量變得與浸入到液體中部分的靜電容量的增加和降低直接成比例，因此可以從測得的靜電容量的相對幅值來檢測液面。

如果通過將液面?zhèn)鞲衅餮b配在UUU上來使用該液面?zhèn)鞲衅鳎瑒t可以在尿素水溶液的殘留量非常小的情況下發(fā)出警報等，這樣就能夠通知駕駛者無法通過該廢氣凈化設(shè)備完全地進行氧化氮的還原。順便提及，已知的是，為了有效地還原氧化氮，尿素水溶液需要有一個適當(dāng)?shù)臐舛?溶液中所含尿素的濃度)范圍。因此，即使尿素水溶液的殘留量是適量的，也有可能在如下情況下無法實現(xiàn)令人滿意的氧化氮還原，即由于例如轉(zhuǎn)化時間而引起的尿素水溶液的濃度偏離了適當(dāng)范圍，以及在該尿素水罐中還容納有除了適當(dāng)?shù)哪蛩厮芤阂酝獾钠渌后w(輕油，水)。因此，已經(jīng)提出了并置一個濃度傳感器，用于檢測該尿素水罐中尿素水溶液的濃度，以及響應(yīng)于該液面?zhèn)鞲衅骱蜐舛葌鞲衅鞯母鱾€輸出而發(fā)出警告等(例如，參看專利文獻2)。應(yīng)該注意的是，作為這種濃度，已經(jīng)提出了用在間接加熱型濃度檢測單元中，其中該單元包括生熱電阻器和溫度傳感元件(例如，參看專利文獻3)。

專利文獻1：JP-A-9-152368

專利文獻2：JP-A-2002-371831

專利文獻3：JP-A-2005-84026

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題

但是，在尿素水罐中配備液面?zhèn)鞲衅骱蜐舛葌鞲衅髯鳛閱为殕卧那闆r下，就會出現(xiàn)如下問題，即需要在尿素水罐中提供各自的安裝位置，并且容納的尿素水溶液的數(shù)量無法增加，除非該尿素水罐的體積增加，這是由于受到了兩個傳感器所占體積的影響。另外，如專利文獻1和3中所示，在具有相對較大體積的液面?zhèn)鞲衅骱蜐舛葌鞲衅髯鳛閱为毜膯卧惭b在尿素水罐中的情況下，就會出現(xiàn)如下問題，即由于占據(jù)了該尿素水罐內(nèi)部的傳感器的熱容量不利地變大，因此當(dāng)該尿素水溶液被凍住時，在解凍之前需要花費一段時間，這就無法快速地檢測液體狀態(tài)。

已經(jīng)設(shè)計出了本發(fā)明，用于克服上述問題，并且其目的就是提供一種液體狀態(tài)檢測傳感器，在該傳感器中，液面檢測單元和濃度檢測單元連接在一塊兒作為一個完整的單元，其中該液面檢測單元用于檢測液面，并且該濃度檢測單元用于檢測至少該液體中所含特定成份的濃度。

解決這些問題的手段