(57)【要約】  【課題】  液体状態検知センサ素子を小型化する。  【解決手段】  液体状態検知センサ素子１００は、板状であって、両主面に液体を接触させて用いられるセラミック構造体１と、該セラミック構造体１に埋設された発熱パターン２と、前記セラミック構造体２の一方主面側の内部に配置された、前記発熱パターン２で生じた熱によって温度が変化する感温パターン３と、前記セラミック構造体１の他方主面側の内部に配置された液温センサパターン４とを有し、前記セラミック構造体１は、前記発熱パターン２と前記液温センサパターン３との間に空隙部１２を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状であって、両主面に液体を接触させて用いられるセラミック構造体と、
該セラミック構造体に埋設された発熱パターンと、
前記セラミック構造体の一方主面側の内部に配置された、前記発熱パターンで生じた熱によって温度が変化する感温パターンと、
前記セラミック構造体の他方主面側の内部に配置された液温センサパターンとを有し、
前記セラミック構造体は、前記発熱パターンと前記液温センサパターンとの間に空隙部を有することを特徴とする液体状態検知センサ素子。
【請求項２】
前記発熱パターンが前記空隙部に露出し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素子。
【請求項３】
前記液温センサパターンが前記空隙部に露出していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体状態検知センサ素子。
【請求項４】
前記セラミック構造体は、前記空隙部の前記発熱パターン側と前記液温センサパターン側との間に柱部を有していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の液体状態検知センサ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体状態検知センサ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体の温度および濃度を測定するために液体状態検知センサ素子が知られている。液体状態検知センサ素子としては、例えば、特許文献１に記載の尿素濃度識別装置が挙げられる。特許文献１に記載の尿素濃度識別装置は、発熱体および感温体から成る傍熱型濃度検知部と液温検知部とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８４０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の尿素濃度識別装置においては、傍熱型濃度検知部と液温検知部とが別々に形成されていることから、尿素濃度識別装置を小型化することが困難であった。また、傍熱型濃度検知部と液温検知部とを近づけ過ぎると、傍熱型濃度検知部の発熱体で生じた熱が液温検知部に伝わることによって、液温検知部における測定精度が低下する可能性があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、測定精度を維持したまま小型化された液体状態検知センサ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の液体状態検知センサ素子は、板状であって、両主面に液体を接触させて用いられるセラミック構造体と、該セラミック構造体に埋設された発熱パターン（発熱体）と、前記セラミック構造体の一方主面側の内部に配置された、前記発熱パターンで生じた熱によって温度が変化する感温パターン（感温体）と、前記セラミック構造体の他方主面側の内部に配置された液温センサパターン（液温検知部）とを有し、前記セラミック構造体は、前記発熱パターンと前記液温センサパターンとの間に空隙部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様の液体状態検知センサ素子によれば、発熱パターンと、発熱パターンで生じた熱によって温度が変化する感温パターンと、液温センサパターンとが、１つのセラミック構造体に形成されている。これにより、液温状態検知センサ素子を小型化できる。さらに、セラミック構造体が、発熱パターンと液温センサパターンとの間に空隙部を有していることによって、発熱パターンで生じた熱が液温センサパターンに伝わることを抑制できる。これらの結果、測定精度を維持したまま、液体状態検知センサ素子を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態の液体状態検知センサを示す縦断面図である。
【図２】図１に示した抵抗温度センサのＡ−Ａ’断面の断面図である。
【図３】図１に示した抵抗温度センサのＢ−Ｂ’断面の断面図である。
【図４】図１に示した抵抗温度センサのＣ−Ｃ’断面の断面図である。
【図５】本発明の抵抗温度センサの変形例を示す縦断面図である。
【図６】図５に示した抵抗温度センサのＤ−Ｄ’断面の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態に係る液体状態検知センサ素子１００について、図面を参照して説明する。図１〜４に示すように、液体状態検知センサ素子１００は、セラミック構造体１と、発熱パターン２と感温パターン３と液温センサパターン４とを有する。ここで、液体状態検知センサ素子１００は、例えば、自動車の内燃エンジン等から排出される排ガスを浄化するシステムに用いられる。具体的には、窒素酸化物の分解のために噴霧される尿素溶液における尿素の状態を検知するために用いられる。
【００１０】
＜セラミック構造体１の構成＞
セラミック構造体１は、セラミック製の部材である。セラミック構造体１は、例えば、直方体状の部材である。セラミック構造体１は両主面１１に測定対象の液体を接触させて用いられる。セラミック構造体１は、内部に発熱パターン２、感温パターン３および液温センサパターン４が設けられている。発熱パターン２、感温パターン３および液温センサパターン４は、セラミック構造体１に埋設されている。セラミック構造体１は、発熱パターン２、感温パターン３および液温センサパターン４を内部に位置させることによって、これらの３つのパターンの耐環境性を向上させるための部材である。セラミック構造体１は、内部に空隙部１２を有している。空隙部１２は断面視したときの形状が略四角形状である。空隙部１２は、平面透視したときの形状が略四角形状である。セラミック構造体１は、例えば、アルミナ、ムライトまたは窒化アルミニウムなどのセラミック材料、あるいはガラスセラミック材料などから成る。なお、セラミック構造体１の厚みは、例えば、０．６ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。空隙部１２の上下方向の大きさは、例えば、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。
【００１１】
＜発熱パターン２の構成＞
発熱パターン２は、電圧を加えることによって発熱する部材である。発熱パターン２は、感温パターン３と共に傍熱型の濃度測定部として機能する。具体的には、発熱パターン２で生じた熱は感温パターン３に伝わる。熱が伝わることによって感温パターン３の温度が変化する。ここで、感温パターン３はセラミック構造体１の主面１１の近傍に設けられている。したがって、測定対象となる液体の濃度および温度によって、感温パターン３の温度の変化の程度が左右される。この感温パターン３における温度の変化の程度を求めるとともに、液温センサパターン４で測定対象となる液体の温度を感知する。そして、これら２つのデータから測定対象となる液体の濃度を算出できる。実際に濃度を求める計算は、液体状態検知センサ素子１００を外部回路に接続することによって行なわれる。
【００１２】
発熱パターン２は、セラミック構造体１に埋設されている。発熱パターン２は、セラミック構造体１の端部に設けられている。発熱パターン２は、蛇腹状に形成されている。これにより、発熱パターン２は、抵抗値が大きくなっている。発熱パターン２は、空隙部１２に露出している。空隙部１２は、発熱パターン２から見て下側に形成されている。発熱パターン２は、接続パターン５を介して外部回路に接続されている。
【００１３】
発熱パターン２は、例えば、白金、タングステン、タングステン、モリブデンまたはレニウム等の金属材料から成る。また、接続パターン５は、例えば、白金、タングステン、タングステン、モリブデンまたはレニウム等の金属材料から成る。発熱パターン２は、接続パターン５よりも抵抗値が大きく設定されている。具体的には、発熱パターン２は、接続パターン５よりも幅が狭く形成されている。
【００１４】
＜感温パターン３の構成＞
感温パターン３は、発熱パターン２と共に、傍熱型の濃度測定部として機能する。感温パターン３は、発熱パターン２から発せられる熱および測定対象となる液体の温度ならびに濃度の影響を受けて、温度が変化する。発熱パターン２によって発せられた熱によって感温パターン３が熱せられた際に、感温パターン３に伝わった熱の一部が測定対象となる液体に伝達する。この伝達の程度が、測定対象となる液体の温度と濃度に依存する。このため、感温パターン３の温度は、測定対象となる液体の温度および濃度の影響を受ける。この温度の変化を抵抗値の変化から求めるとともに、液温センサパターン４で測定対象となる液体の温度を測定することによって、測定対象となる液体の濃度を測定することができる。
【００１５】
感温パターン３は、セラミック構造体１に埋設されている。感温パターン３は、セラミック構造体１の端部に設けられている。感温パターン３は、発熱パターン２に対応するように設けられている。具体的には、感温パターン３は、平面視したときに、発熱パターン２に少なくとも一部が重なるように形成されている。これにより、発熱パターン２から発せられた熱を感温パターン３に伝えやすくすることができる。感温パターン３は、発熱パターン２とセラミック構造体１の主面１１との間に設けられている。感温パターン３は、セラミック構造体１の主面１１の近傍に設けられている。ここでいう近傍とは、主面１１に接触する液体と感温パターン３との間で熱の交換が行われる程度の距離であることを意味している。具体的には、例えば、０．２〜１ｍｍ程度を意味している。感温パターン３は、蛇腹状に形成されている。これにより、感温パターン３は、抵抗値が大きくなっている。その結果、感温パターン３の測定精度を向上できる。感温パターン３は、接続パターン５によって外部回路に接続されている。
【００１６】
感温パターン３は、例えば、白金、タングステン、タングステン、モリブデンまたはレニウム等の金属材料から成る。感温パターン３は、接続パターン５よりも抵抗値が大きく設定されている。具体的には、感温パターン３は、接続パターン５よりも幅が狭く形成されている。
【００１７】
＜液温センサパターン４の構成＞
液温センサパターン４は、測定対象の液体の温度を測定するための部材である。感温パターン３は、測定対象の液体の濃度と温度とによって抵抗値が変化するが、液温センサパターン４は、測定対象の液体の温度の影響を受ける。液温センサパターン４は、セラミック構造体１のうち、感温パターン３が設けられている側の主面１１とは異なる主面１１の近傍に設けられている。液温センサパターン４は、セラミック構造体１の主面１１の近傍に設けられていることによって、液体の温度と近い温度になる。液温センサパターン４の抵抗値を測定することによって、液体の温度を知ることができる。 
【００１８】
液温センサパターン４は、セラミック構造体１に埋設されている。液温センサパターン４は、セラミック構造体１の端部に設けられている。液温センサパターン４は、空隙部１２に露出している。すなわち、液温センサパターン４と発熱パターン２との間には空隙部１２がある。これにより、発熱パターン２から発せられた熱が液温センサパターン４に伝わることを抑制できる。液温センサパターン４は、蛇腹状に形成されている。これにより、液温センサパターン４は、抵抗値が大きくなっている。その結果、液温センサパターン４の測定精度を向上できる。液温センサパターン４は、接続パターン５によって外部回路に接続されている。
【００１９】
液温センサパターン４は、例えば、白金、タングステン、タングステン、モリブデンまたはレニウム等の金属材料から成る。液温センサパターン４は、接続パターン５よりも抵抗値が大きく設定されている。具体的には、液温センサパターン４は、接続パターン５よりも幅が狭く形成されている。
【００２０】
本実施形態の液体状態検知センサ素子１００によれば、発熱パターン２と、発熱パターン２で生じた熱によって温度が変化する感温パターン３と、液温センサパターン４とが、１つのセラミック構造体１に形成されている。これにより、液温状態検知センサ素子を小型化できる。さらに、セラミック構造体１が、発熱パターン２と液温センサパターン４との間に空隙部１２を有していることによって、発熱パターン２で生じた熱が液温センサパターン４に伝わることを抑制できる。これらの結果、測定精度を維持したまま、液体状態検知センサ素子１００を小型化することができる。
【００２１】
発熱パターン２の全領域が、空隙部１２に露出していることが好ましい。これにより、発熱パターン２で発せられた熱がセラミック構造体１を介して液温センサパターン４に伝わることを抑制できる。その結果、測定対象の液体の温度の測定精度を向上できる。
【００２２】
液温センサパターン４の全領域が、空隙部１２に露出していることが好ましい。これにより、発熱パターン２で発せられた熱がセラミック構造体１を介して液温センサパターン４に伝わることを抑制できる。その結果、測定対象の液体の温度の測定精度を向上できる。
【００２３】
発熱パターン２と感温パターン３との間隔が、発熱パターン２と液温センサパターン４との間隔よりも小さいことが好ましい。これにより、発熱パターン２で発せられた熱を感温パターン３に伝えやすくできる。
【００２４】
液温センサパターン４と発熱パターン２との間隔よりも液温センサパターン４とセラミック構造体１における液温センサパターン４側の主面１１との間隔が小さいことが好ましい。これにより、液温センサパターン４における測定対象の液体の温度の測定精度を向上できる。
【００２５】
また、発熱パターン２と感温パターン３とが、平面視したときに全領域において重複するように形成されていることが好ましい。これにより、発熱パターン２で発せられた熱を感温パターン３に伝わりやすくできる。
【００２６】
また、空隙部１２の内部は大気圧と比較して減圧された状態になっていることが好ましい。これにより、発熱パターン２から液温センサパターン４に熱が伝わることを抑制できる。
【００２７】
また、空隙部１２の内部には、例えば、窒素またはアルゴン等の不活性ガスが充填されていることが好ましい。これにより、発熱パターン２および液温センサパターン４の長期信頼性を向上できる。
【００２８】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。
【００２９】
また、図５および図６に示すように、セラミック構造体１は、空隙部１２の発熱パターン２側と液温センサパターン４側との間に柱部１３を有していることが好ましい。これにより、セラミック構造体１に外圧が加わった際に、発熱パターン２と液温センサパターン４とが接触してしまう可能性を抑制できる。
【００３０】
また、柱部１３は、蛇腹状に形成された発熱パターン２に挟まれるように設けられていてもよい。これにより、発熱パターン２と液温センサパターン４とが接触してしまう可能性をさらに抑制できる。
【符号の説明】
【００３１】
１：セラミック構造体
１１：主面
１２：空隙部
１３：柱部
２：発熱パターン
３：感温パターン
４：液温センサパターン
５：接続パターン
１００：液体状態検知センサ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014115134.tif 000006
【図５】
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【図６】
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