(57)【要約】  流体品質センサーは、少なくとも１つの流体導管（３０）と一直線に配置される流体通路（２２）を有する第１の電極（２４）を備えている。第２の電極（４０）は流体通路（２２）内に支持され、第１の電極（２４）から電気的に隔離される。第１の電極（２４）及び第２の電極（４０）は流体品質を判定するためのキャパシタとして働く。開示した例は第２の電極（４０）を第１の電極（２４）内に支持する取付け部材（４２）と熱的結合された温度センサー（５０）を含む。開示した例として、第１の電極を複数の部品で構成することにより第２の電極（４０）の少なくとも一部を露出させ、組立てプロセスの選択部分の間第１の電極を少なくとも１つの部品の一方の端部近くでアクセス可能にすることができる。
2009505074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の特性を検知するセンサー装置であって、
流体通路が少なくとも一部を貫通する第１の電極と、
第１の電極と協働してキャパシタとして働く第２の電極と、
第２の電極に固定され、第１の電極により支持された部分を有し、流体通路を流れる流体が第１の電極と第２の電極との間の空間を満たすことができるように第２の電極を第１の電極の流体通路内に支持する取付け部材と、
流体通路内の取付け部材の一部と接触する流体から温度指示を得られるように取付け部材に熱的結合された温度センサーとより成るセンサー装置。
【請求項２】
第１の電極は第１の長さの中央部分を有し、第２の電極は第１の長さよりも長い第２の長さを有し、第２の電極の少なくとも一部が第１の電極の中央部分の少なくとも一方の端部を越えて突出する請求項１の装置。
【請求項３】
第１の電極は中央部分に接続された少なくとも１つの他の部分を有し、この少なくとも１つの他の部分は中央部分との長さの合計が少なくとも第２の長さほどの長さを有する請求項２の装置。
【請求項４】
取付け部材は熱的インターフェイス材料を含み、温度センサーは少なくとも熱的インターフェイス材料と接触する請求項１の装置。
【請求項５】
取付け部材は第２の電極に対して少なくとも一部が横方向に延びる請求項１の装置。
【請求項６】
取付け部材は第２の電極に対してほぼ垂直方向に延びる請求項３の装置。
【請求項７】
取付け部材を第１の電極から電気的に隔離する絶縁体を含む請求項１の装置。
【請求項８】
絶縁体はガラス封止材より成る請求項７の装置。
【請求項９】
流体通路が貫通する第１の電極と、流体通路内に取付け部材により支持された第２の電極とを有する流体センサーを組立てる方法であって、
少なくとも一部が第１の電極の端部近くでアクセス可能なように第２の電極を流体通路内に挿入し、
取付け部材を第１の電極に固定し、
第２の電極の前記一部に力を加えて取付け部材、第１の電極及び第２の電極の相互位置が所望の如く固定されているか否かをチェックするステップより成る流体センサーの組立方法。
【請求項１０】
第１の電極に対して第２の電極の前記一部を引っ張るステップを含む請求項９の方法。
【請求項１１】
第２の電極の前記一部が第１の電極内に受容されるように第１の電極の別の部分をその後接続するステップを含む請求項９の方法。
【請求項１２】
温度センサーを取付け部材に熱的に結合するステップを含む請求項９の方法。
【請求項１３】
取付け部材は熱的インターフェイス材料より成り、温度センサーはインターフェイス材料と接触関係にある請求項１２の方法。
【請求項１４】
第２の電極を第１の電極にほぼ平行に整列させ、
取付け部材を第２の電極に対してほぼ垂直に配置するステップを含む請求項９の方法。
【請求項１５】
流体特性を検知するセンサー装置であって、
一緒に固定された複数の別個の部品より成り、流体通路が少なくとも一部を貫通する第１の電極と、
第１の電極を構成する部品のうちの少なくとも１つの内部に少なくとも一部が受容され支持された第２の電極とより成り、第２の電極の一部は第２の電極の少なくとも一部が受容される第１の電極の前記部品の一方の端部近くで露出するため少なくとも第１の電極の複数の部品を組立てる前に第１の電極の前記部品の外側から第２の電極にアクセス可能であるセンサー装置。
【請求項１６】
第２の電極を少なくとも部分的に受容する第１の電極の前記部品は第１の長さを有し、第２の電極は第１の長さよりも長い第２の長さを有する請求項１５の装置。
【請求項１７】
第２の電極を第１の電極内の所望の位置で支持するように、第２の電極に接続され第１の電極により支持される取付け部材を、
第１の電極と、取付け部材と接触関係にある第２の電極との間の空間内の流体に関する温度情報を収集するように取付け部材に熱的結合された温度センサーとを有する請求項５の装置。
【請求項１８】
取付け部材は熱的インターフェイス材料より成り、温度センサーは少なくとも熱的インターフェイス材料と接触する請求項１７の装置。
【請求項１９】
取付け部材は少なくとも一部が第２の電極に対して横方向に延びる請求項１７の装置。
【請求項２０】
取付け部材は第２の電極に対してほぼ垂直に延びる請求項１９の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願に対する相互参照】
【０００１】
本願は２００５年８月８日付け米国仮出願第６０／７０６，５０９号に基づく優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、一般的に、流体の品質を判定するセンサーに係り、さらに詳細には、流れの品質を判定するために流体通路に沿って直線的に配置できるセンサーに係る。
【関連技術の説明】
【０００３】
種々の流体品質センサーが知られている。かかるセンサーにより判定される性質の１つは流体混合物中の１またはそれ以上の成分の濃度である。例示的な一部のセンサーは対象となる品質の判定を行うためにキャパシタを用いた測定技術を利用する。
【０００４】
その状況の一例は自動車用燃料系統である。例えば、燃料噴射システムにおける燃料供給パラメータを調整する目的で燃料混合物中のアルコール成分を測定すると有用である。かかる測定を行うための公知のセンサーとして米国特許第５，３６７，２６４号に示されたものがある。この文書は、燃料混合物にさらされるキャパシタ式測定回路の容量及びコンダクタンスに基づき燃料混合物中のアルコール成分を測定する方法を開示する。種々のかかる装置が公知である。
【０００５】
流体品質の測定が有用な別の状況として、車両のエンジン放出物を抑制するために公知の選択的な触媒反応を利用する触媒コンバータ装置がある。この状況下では、触媒コンバータへ供給される流体の尿素濃度レベルを測定するのが有用である。かかる装置は排気ガス中の窒素酸化物の抑制に使用される、アンモニア水酸化物を生成するための尿素と脱イオン水との混合物を利用する。触媒コンバータを所要または所望のように機能させるには尿素濃度レベルの指示を得られることが望ましい。
【０００６】
以前提案された装置の１つの欠点はそれらが非常に特定化された用途に限定されることである。別の問題点として、かかる装置を配置する場所が通常、供給タンクまたはリザバーに限定されることがある。種々の状況に適応させることが可能であり、適当なシステムに容易に組み込める汎用性に優れた装置が求められている。また、別の課題として、応答時間が十分に早いことを含め適切な温度測定を行えるということがある。改良型の温度感知機能が求められている。本発明はかかる需要を充足するものである。
【発明の概要】
【０００７】
１つの実施例による流体性質感知用センサー装置は、流体通路が少なくとも一部を貫通する第１の電極を有する。第２の電極は第１の電極と協働してキャパシタとして働く。取付け部材が第２の電極に固定されるが、これは第１の電極により支持される部分を有する。取付け部材は第２の電極を第１の電極の流体通路の内部に支持して通路内の流体が第１と第２の電極の間の空間を満たすことができるようにする。温度センサーは取付け部材に熱的に結合されるため、流体通路内の取付け部材の一部と接触する流体から温度指示が得られる。
【０００８】
１つの実施例の第１の電極は、少なくとも最初は別個の部品である少なくとも２つの別個の部分より成る。取付け部材及び第２の電極は少なくとも一部がその部分のうちの１つの内部に受容される。第２の電極の少なくとも一部は、受容される前記１つの部分の端部の近くでアクセス可能である。１つの例として、第１の電極の前記部分を後で互いに固定すると、第２の電極は第１の電極内に完全に閉じ込められる。
【０００９】
１つの例として、第２の電極は少なくとも一時的に第１の電極の一部の端部を越えて延びる。実施例の組立て方法は露出した部分にアクセスすることにより第２の電極に力を加えるステップを含む。力を加えると、装置を流体供給システムに組み込む前に取付け部材及び第２の電極が第１の電極に対して一緒に固定されていることを確認できる。
【００１０】
本発明の種々の特徴及び利点は以下の詳細な説明を読むと当業者にとって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１からわかるように、流体品質センサー装置２０は対象となる流体が流れることができる流体通路２２を有する。流体通路２２は第１の電極２４を貫通するように形成されている。第１の電極２４の第１の端部２６と第２の端部２８とは少なくとも１つの流体導管３０に結合されるようになっている。図示の例では、第１の端部２６は第１の導管３０に結合し、第２の端部２８は第２の導管３２に結合可能である。１つの例として、導管３０、３２は同一の導管の一部である。
【００１２】
第１の電極２４を導管３０、３２に結合することにより、流体通路２２は導管３０、３２を介して流れる流体を収容し、また、液体取り扱いシステムの適当な部分の導管と一直線である。１つの例として、導管３０、３２は燃料供給ラインである。別例として、導管３０、３２は触媒コンバータ装置の尿素混合物供給源である。
【００１３】
図示の例において、第１の電極２４は電極全体を形成するために組み合わされる別個の部品より成る。第１の部品３４は第１の電極２４の中央部分である。第２の部品３６は第１の電極２４の一方の端部であり、第３の部品３８は別の端部を構成する。第１の電極２４の個々の部品は、第１の電極２４全体に沿って電流が流れるように、また別個の部品間の継ぎ目において流体が漏れないような封止が得られるように互いに固定される。
【００１４】
第２の電極４０は、流体通路２２を流れる流体が第１の電極２４の内面と第２の電極４０との内面との間の空間を満たすように流体通路２２内に支持される。図１の例では、第２の電極４０は中実の棒状体より成る。別例では第２の電極４０は中空の管体より成る。かかる例において、第２の電極４０は流体通路２２を流れる流体が流動できる第２の流体の通路を含む。
【００１５】
図１の例は、対象となる流体が、例えば尿素濃度流体センサーにおけるような比較的高い導電率を有する状況下で有用である。中空の管体である第２の電極４０を有する例は、例えば自動車用燃料のアルコール濃度センサーにおけるような導電率が低い流体を含む状況で有用である。これらの説明から、当業者は第２の電極４０の適当な形状を選択し、特定の状況のニーズに合うように第１の電極２４のサイズに応じて第２の電極４０のサイズを決定することができるであろう。
【００１６】
第１の電極２４及び第２の電極４０はそれぞれキャパシタのカソード及びアノードとして働く。キャパシタ型の流体品質または特性測定技術は公知である。
【００１７】
図示の第２の電極４０は取付け部材４２により流体通路２２内に支持されるが、この取付け部材の第１の端部は第２の電極４０に固定され、別の部分が第１の部分２４により支持される。１つの例において、取付け部材４２の一方の端部は第２の電極４０にろう付けされる。別例では、取付け部材と第２の電極とが単一の部品で作られる。絶縁体４４が取付け部材を第１の電極２４から電気的に隔離するが、このため、第２の電極４０は第１の電極２４から電気的に隔離された状態となる。流体が通路２２を満たすと、第１の電極２４と第２の電極４０との間の流体はキャパシタ型流体品質測定のための誘電体を形成する。第１の電極２４及び第２の電極４０より成るキャパシタを所望の態様で作動させることにより、対象となる流体の品質を特定することができる。１つの例として、センサーの電子回路（図示せず）はかかる測定を行うために公知の技術を利用する。
【００１８】
図１の例では、取付け部材４２は一部が中空のシリンダより成り、絶縁体４４はガラス封止材よりなって、取付け部材４２を第１の電極２４から電気的に隔離された態様で支持する機能と、取付け部材４２の少なくとも一部が受容される第１の電極２４内の開口４６を流体が漏れないように封止する機能との二重の機能を果たす。
【００１９】
図１の実施例の別の特徴部分として、温度センサー５０がある。温度センサー５０は公知のＮＴＣデバイスより成り、適当なリード線５２を介して取付け部材４２に熱的結合されている。この構成を用いると取付け部材４２と接触関係にある通路２２内の流体の温度を検知することができる。温度情報は流体品質の判定を行うために公知の如く使用可能である。
【００２０】
図２から最もよく理解できるように、この例の取付け部材４２は少なくとも一部が中空でほぼ円筒状の外面を有する。図示の例において、内面は少なくとも一部が熱的インターフェイス材料５４で充填されている。かかる例において、温度センサー５０は熱的インターフェイス材料５４と熱的結合される。温度センサーを取付け部材と関連させることにより、従来の設計と比べて温度測定を改善することができる。流体通路２２内の取付け部材４２との流体の接触に基づく温度の読みを得ることにより、温度センサー５０は正確で迅速な温度応答を可能にする。温度センサー及び取付け部材のこの無類の構成により従来の装置と比べて優れた温度測定能力が得られる。
【００２１】
１つの例として、取付け部材４２は従来設計に比べて絶縁部材４４の寸法を増加させる外側寸法を有するように選択される。かかる例において絶縁部材としてガラス封止材を使用すると、寸法の増加により従来装置に比べて大きい破裂圧力に耐え得る、凍結サイクルに対する耐性が大きいガラス封止材が得られる。
【００２２】
図２は、図１の実施例の構成に有用な組立てプロセスの選択部分を示す概略図である。この例では、第２の電極４０の少なくとも一部が第１の部品３４の少なくとも一方の端部の近くで露出している。図示の例において、第２の電極４０は第１の部品３４より長い。図示の例では、第２の電極４０の両方の端部が第１の部品３４の端部を越えて延びている。
【００２３】
第２の電極４０の露出またはアクセス可能な部分を残すことにより、１つは、１つの取付け部材４２と第２の電極４０との間の固定接続、もう１つは、第１の部品３４内の取付け部材４２及び第２の電極４０の確かな配置を確認するためのテストが可能になる。
【００２４】
図２の例において、把持具６０は第２の電極４０の一方の端部６２を把持し、ホルダー６４は第１の部品３４を把持する。把持具６０、ホルダー６４もしくはそれら両方を移動させることにより、６６で略示するように力をいずれかの方向に加えて第２の電極４０を第１の部品３４に関して事実上押したり引いたり、またはその両方を行うことができる。適当な力を用いると、第２の電極４０が流体通路２２内の所望の位置に固定されるように適当な接続がなされているか否かをテストすることができる。
【００２５】
１つの例として、把持具６０及びホルダー６４は自動化されたテスト装置の一部である。別例として、個人の指を把持具６０及びホルダー６４として働かせてもよい。第１の電極２４を個々の部品３４、３６、３８で形成すると、第１の電極２４を完成し、最終的にセンサー装置を流体取り扱いシステム内に挿入する前に、第２の電極４０が流体通路２０内にしっかりと固定されているかをテストすることができる。
【００２６】
図示の例において、適当なテストにより流体通路２２内の第２の電極４０のしっかりした接続が確認すると、第２の部品３６及び第３の部品３８を第１の部品３４に組み込んで第１の電極２４全体を完成させる。図示の例において、第１の電極２４の全長は装置が完全に組立てられると第２の電極４０の全長よりも長い。
【００２７】
図示の例のセンサー２０は、流体供給装置内に組み込んで、例えば流体供給ラインの一部とすることが容易にできる。１つの例として、第１の電極２４の端部をタンクまたは流体溜めに固定し、もう一方の端部を流体をタンクまたは流体溜めに流入させるかそれから流出させる導管に固定する。
【００２８】
以上の説明は例示的であって限定的ではない。図示説明した例に対する種々の変形例及び設計変更が当業者にとって明らかになるであろうが、これらは本発明の本質から必ずしも逸脱するものではない。本発明に与えられる法的保護の範囲は頭書の特許請求の範囲に基づき決定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に従って構成されるセンサーの実施例を示す断面図である。
【図２】図１の実施例の構成による組立プロセスの選択部分を示す。
【図１】
2009505074.tif 000003
【図２】
2009505074.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月29日(2007.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の特性を検知するセンサー装置であって、
流体通路が少なくとも一部を貫通する第１の電極と、
第１の電極と協働してキャパシタとして働く第２の電極と、
第２の電極に固定され、第１の電極により支持された部分を有し、流体通路を流れる流体が第１の電極と第２の電極との間の空間を満たすことができるように第２の電極を第１の電極の流体通路内に支持する取付け部材と、
流体通路内の取付け部材の一部と接触する流体から温度指示を得られるように取付け部材に熱的結合された温度センサーとより成るセンサー装置。
【請求項２】
第１の電極は第１の長さの中央部分を有し、第２の電極は第１の長さよりも長い第２の長さを有し、第２の電極の少なくとも一部が第１の電極の中央部分の少なくとも一方の端部を越えて突出する請求項１の装置。
【請求項３】
第１の電極は中央部分に接続された少なくとも１つの他の部分を有し、この少なくとも１つの他の部分は中央部分との長さの合計が少なくとも第２の長さほどの長さを有する請求項２の装置。
【請求項４】
取付け部材は熱的インターフェイス材料を含み、温度センサーは少なくとも熱的インターフェイス材料と接触する請求項１の装置。
【請求項５】
取付け部材は第２の電極に対して少なくとも一部が横方向に延びる請求項１の装置。
【請求項６】
取付け部材は第２の電極に対してほぼ垂直方向に延びる請求項３の装置。
【請求項７】
取付け部材を第１の電極から電気的に隔離する絶縁体を含む請求項１の装置。
【請求項８】
絶縁体はガラス封止材より成る請求項７の装置。
【請求項９】
流体特性を検知するセンサー装置であって、
一緒に固定された複数の別個の部品より成り、流体通路が少なくとも一部を貫通する第１の電極と、
第１の電極を構成する部品のうちの少なくとも１つの内部に少なくとも一部が受容され支持された第２の電極とより成り、第２の電極の一部は第２の電極の少なくとも一部が受容される第１の電極の前記部品の一方の端部近くで露出するため少なくとも第１の電極の複数の部品を組立てる前に第１の電極の前記部品の外側から第２の電極にアクセス可能であり、第２の電極を少なくとも部分的に受容する第１の電極の前記部品は第１の長さを有し、第２の電極は第１の長さよりも長い第２の長さを有するセンサー装置。
【請求項１０】
第２の電極を第１の電極内の所望の位置で支持するように、第２の電極に接続され第１の電極により支持される取付け部材を、
第１の電極と、取付け部材と接触関係にある第２の電極との間の空間内の流体に関する温度情報を収集するように取付け部材に熱的結合された温度センサーとを有する請求項９の装置。
【請求項１１】
取付け部材は熱的インターフェイス材料より成り、温度センサーは少なくとも熱的インターフェイス材料と接触する請求項１０の装置。
【請求項１２】
取付け部材は少なくとも一部が第２の電極に対して横方向に延びる請求項１０の装置。
【請求項１３】
取付け部材は第２の電極に対してほぼ垂直に延びる請求項１２の装置。
【国際調査報告】
2009505074.tif 000005
2009505074.tif 000006
2009505074.tif 000007