JP2005257616A

JP2005257616A - オイルセンサ

Info

Publication number: JP2005257616A
Application number: JP2004072558A
Authority: JP
Inventors: 武利 ▲高▼島; Taketoshi Takashima; Kazuyuki Tsujioka; 一幸辻岡
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】オイルの劣化として出力される静電容量の変化が小さくなるのを防止でき、これにより、出力感度を向上させることができるオイルセンサを提供することを目的とする。
【解決手段】一端に外部からオイルが侵入する開口部２０を設けたケース１９と、このケース１９の内側に設けられ、かつ表面に一対の電極１２，１５を互いに略一定の間隙を保持するように設けた基板１１とを備え、前記基板１１をポリイミドで構成したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に自動車、建築機械、航空機等のエンジンオイル、ギアオイル、トルコンオイル、ＣＶＴオイル、ブレーキオイル、その他の作動油等の潤滑油の劣化度合いを検出するオイルセンサに関するものである。

従来のこの種のオイルセンサは、図８に示すような構成を有していた。

図８は従来のオイルセンサをオイルパンに設置した状態を示す側断面図である。

図８において、１はセラミック製の基板で、この基板１は上面にモリブデンシリサイド製の第１の電極２を設けており、この第１の電極２は直線部３と、この直線部３から略垂直の方向に設けられた複数の直交部４とにより構成されている。また、前記基板１には、第１の電極２と平行に第２の電極５を設けており、この第２の電極５も、前記第１の電極２と同様に、直線部３とこの直線部３から略垂直の方向に設けられた複数の直交部４とにより構成されている。６はターミナルで、このターミナル６は前記第１の電極２および第２の電極５と電気的に接続されるとともに、リード線７を介して外部に出力信号を出力するものである。

以上のように構成された従来のオイルセンサについて、次に、その動作を図面を参照しながら説明する。

図８に示すように、自動車のオイルパン８の内部にオイルセンサを設置するとともに、このオイルパン８の内部にエンジンオイル９を充填する。そして、この状態において、長時間自動車を使用すると、それに伴い、エンジンオイル９が減少し、そしてこの減少により、第１の電極２と第２の電極５との間の抵抗値が変動する。この抵抗値の変動をリード線７から外部に出力することにより、エンジンオイルのオイルパン内部での量の変化を検出するようにしていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平５−１１８８９４号公報

しかしながら、上記従来の構成においては、基板１がセラミック製であるため、このセラミック材料の誘電率は高く、その結果、このセラミック材料の高い誘電率が、被検出物質であるオイルの誘電率と結合すると、セラミック材料の高い誘電率が影響して、オイルの劣化としてリード線７から出力される静電容量の変化が小さくなるため、オイルセンサの出力信号の感度が低いという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、オイルの劣化として出力される静電容量の変化が小さくなるのを防止でき、これにより、出力感度を向上させることができるオイルセンサを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、一端に外部からオイルが侵入する開口部を設けたケースと、このケースの内側に設けられ、かつ表面に一対の電極を互いに略一定の間隙を保持するように設けた基板とを備え、前記基板をポリイミドで構成したものである。

本発明のオイルセンサは、一端に外部からオイルが侵入する開口部を設けたケースと、このケースの内側に設けられ、かつ表面に一対の電極を互いに略一定の間隙を保持するように設けた基板とを備え、前記基板をポリイミドで構成しているため、このポリイミドの誘電率は低く、その結果、被検出物質であるオイルの誘電率と基板を構成するポリイミドの誘電率とが近似することになるため、オイルの劣化として出力される静電容量の変化が小さくなるということはなくなり、これにより、出力感度の向上したオイルセンサを提供することができるという優れた効果を奏するものである。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１、２、５に記載の発明について説明する。

図１は本発明の実施の形態１におけるオイルセンサの側断面図、図２は同オイルセンサにおける基板の上面図である。

図１、図２において、１１はポリイミドにより構成した基板で、この基板１１は図２に示すように、上面にポリイミドとカーボンの混合物からなる第１の電極１２を設けており、この第１の電極１２は直線部１３とこの直線部１３から略垂直の方向に並設した複数の櫛歯部１４とを有している。また、前記基板１１には、第１の電極１２と平行に互いの間隙が０．２ｍｍになるように、ポリイミドとカーボンの混合物からなる第２の電極１５を設けており、この第２の電極１５も、前記第１の電極１２と同様に、直線部１３とこの直線部１３から略垂直の方向に並設した複数の櫛歯部１４とを有している。そして、前記第１の電極１２における櫛歯部１４と第２の電極１５における櫛歯部１４は略同一の間隙となるように互いに噛み合わせている。

上記したように、本発明の実施の形態１におけるオイルセンサにおいては、第１の電極１２における櫛歯部１４と第２の電極１５における櫛歯部１４とを略同一の間隙となるように互いに噛み合わせているため、第１の電極１２と第２の電極１５とが互いに近接する面積は大きくなり、これにより、第１の電極１２と第２の電極１５との間のコンデンサ容量が大きくなるため、オイルの劣化に伴う静電容量の変化も大きくなり、これにより、オイルセンサの出力感度を向上させることができるという効果が得られるものである。

また、本発明の実施の形態１におけるオイルセンサにおいては、第１の電極１２と第２の電極１５をポリイミドとカーボンの混合物により構成しているため、電極として通常使用される銀を使用する必要がなくなり、これにより、第１の電極１２と第２の電極１５間のマイグレーションによる特性の劣化を防止することができるものである。

１６は回路基板で、この回路基板１６は上面に処理回路からなる電子部品１７を設けており、かつこの電子部品１７は前記基板１１における第１の電極１２および第２の電極１５と電気的に接続している。１８はコネクタ端子で、このコネクタ端子１８は前記回路基板１６と電気的に接続されている。１９は樹脂製のケースで、このケース１９は前記基板１１、回路基板１６およびコネクタ端子１８を内側に組み付けるとともに、下側に開口部２０を設けている。また、前記ケース１９には第２の開口部２１を設けており、この第２の開口部２１は第１の蓋２２で閉塞し、さらにケース１９の上面には第３の開口部２３を設けており、この第３の開口部２３は第２の蓋２４で閉塞している。

以上のように構成された本発明の実施の形態１におけるオイルセンサについて、次にその組立方法を説明する。

まず、ケース１９に、コネクタ端子１８を一体に形成する。

次に、ポリイミド製の基板１１に厚膜印刷工法により、第１の電極１２および第２の電極１５をそれぞれの櫛歯部１４が互いに略一定の間隙０．２ｍｍを保持するように印刷した後、約２５０℃で約２時間焼成することにより、基板１１の上面に第１の電極１２および第２の電極１５を形成する。

次に、前記基板１１を樹脂製のケース１９の開口部より挿入し固定する。

次に、電子部品１７を実装した回路基板１６を、ケース１９のコネクタ端子１８の近傍に設けられた第２の開口部２１よりケース１９の内部に挿入し固定した後、この回路基板１６上に設けられた基板端子（図示せず）と、コネクタ端子１８とをはんだ付けにより電気的に接続し、さらに電子部品１７を実装した回路基板１６と基板１１とを第２の開口部２１においてはんだ付けにより電気的に接続する。

最後に、前記ケース１９における第２の開口部２１を第１の蓋２２で閉塞し、その後、第３の開口部２３を第２の蓋２４で閉塞することにより、オイルセンサを構成している。

以上のようにして組み立てられた本発明の実施の形態１におけるオイルセンサについて、次にその動作を図面を参照しながら説明する。

図３に示すように、オイルセンサをオイルパン２５に設置した後、オイルパン２５にエンジンオイル２６を充填する。オイルセンサにおける第１の電極１２と第２の電極１５との間は簡易コンデンサを構成しているため、図４に示すように、第１の電極１２と第２の電極１５との間の静電容量Ｃは（数１）に示す式で表される。

そして、本発明の実施の形態１のオイルセンサにおける基板１１の材料はポリイミドであるため、（表１）に示すように、基板がセラミックである従来例の場合は、誘電率が１０であるのに対し、ポリイミドの誘電率は３．５という具合に低い値となっている。

ここで、本発明の実施の形態１におけるオイルセンサを自動車のオイルパン２５に装着して、実際に２万ｋｍ走行した場合を計測した。エンジンオイルの誘電率は初期と走行後とで比較した場合、初期値の誘電率は２．１５、走行後の誘電率は２．５の値となった。この場合、材料がポリイミドである基板１１の誘電率は３．５であるため、これと結合された第１の電極１２と第２の電極１５との間に発生する誘電率は、初期値が５．６５で、走行後の誘電率は６．０となり、そして初期値からの誘電率の変化と同じ値である静電容量の変化率は６．２％となった。これに対し、従来のオイルセンサにおいては、基板の誘電率が１０．０であるため、これと結合された第１の電極１２と第２の電極１５との間に発生する誘電率は、初期値が１２．１５で、走行後の誘電率は１２．５となり、そして初期値からの誘電率の変化と同じ値である静電容量の変化率は２．９％となった。図５に示すように、基板１１をポリイミドで構成した場合は、基板をセラミックで構成した従来例に比較して、感度が約２倍になるものである。

すなわち、本発明の実施の形態１におけるオイルセンサにおいては、基板１１をポリイミドで構成しているため、このポリイミドの誘電率は低く、その結果、被検出物質であるオイルの誘電率と基板１１を構成するポリイミドの誘電率とが近似することになるため、オイルの劣化として出力される静電容量の変化が小さくなるということはなくなり、これにより、オイルセンサの出力感度を向上させることができるという効果が得られるものである。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項３、４に記載の発明について説明する。なお、上記実施の形態１の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付し、その説明は省略する。

図６は本発明の実施の形態２のオイルセンサにおける基板の上面図、図７は同基板の側断面図である。

図６、図７において、３１はセラミック部材３１ａからなる基板で、この基板３１は、上面に気体の温度を検出する第１のサーミスタ３２と、この第１のサーミスタ３２と直列に接続され、かつ液面の高さを検出する第２のサーミスタ３３と、前記第１のサーミスタ３２および第２のサーミスタ３３と直列に接続され、かつエンジンオイルの温度を検出する第３のサーミスタ３４とを設けている。また、前記基板３１の上面にはヒータ３５を設けており、このヒータ３５は前記第２のサーミスタ３３と並列に設けられている。そしてまた、前記基板３１の上面には、ポリイミド層３６を設けている。そしてこのポリイミド層３６の上面にはポリイミドとカーボンの混合物からなる第１の電極１２を設けており、この第１の電極１２は直線部１３とこの直線部１３から略垂直の方向に並設した複数の櫛歯部１４とを有している。また、前記基板１１には、第１の電極１２と平行に互いの間隙が０．２ｍｍになるように、ポリイミドとカーボンの混合物からなる第２の電極１５を設けており、この第２の電極１５も、前記第１の電極１２と同様に、直線部１３とこの直線部１３から略垂直の方向に並設した複数の櫛歯部１４とを有している。そして、前記第１の電極１２における櫛歯部１４と第２の電極１５における櫛歯部１４は略同一の間隙となるように互いに噛み合わせている。

以上のように構成された本発明の実施の形態２におけるオイルセンサについて、次にその組立方法を説明する。

まず、ケース１９に、コネクタ端子１８を一体に成形する。

次に、セラミック製の基板３１に厚膜印刷工法により、サーミスタ材料およびヒータ材料を印刷した後、約１０００℃で約１時間焼成することにより、基板３１の上面に第１のサーミスタ３２、第２のサーミスタ３３、第３のサーミスタ３４およびヒータ３５を形成する。

次に、基板３１の上面にポリイミド材料を印刷した後、ポリイミドとカーボンの混合物からなるペーストを印刷し、さらに、約２５０℃で約２時間焼成することにより、ポリイミド層３６を形成するとともに、このポリイミド層３６の上面に第１の電極１２および第２の電極１５を形成する。

次に、前記基板１１を樹脂製のケース１９の開口部２０より挿入し固定する。

以上のようにして組み立てられた本発明の実施の形態２におけるオイルセンサについて、次にその動作を説明する。

オイルセンサをオイルパン（図示せず）に設置した後、ヒータ３５に電圧を流すと、ヒータ３５から被検出物質であるエンジンオイルを伝わって熱が第２のサーミスタ３３に到達する。また、基板３１の上方に設けた第１のサーミスタ３２によりオイルパン（図示せず）の内部の気体の温度を検出するとともに、第３のサーミスタ３４により、エンジンオイルの温度を検出する。そして、第２のサーミスタ３３の抵抗値はオイルパン（図示せず）の液面の変化により、抵抗値が変化し、この抵抗値の変化を第１のサーミスタ３２による抵抗値および第３のサーミスタ３４の抵抗値による補正をしながら、オイルパン（図示せず）の内部の液面の高さを検出するものである。また、本発明の実施の形態２におけるオイルセンサは、上記本発明の実施の形態１におけるオイルセンサと同様に、第１の電極１２と第２の電極１５との間に発生する静電容量の変化によりエンジンオイルの劣化を検出するものである。

本発明にかかるオイルセンサは、オイルの劣化として出力される静電容量の変化が小さくなるということがないため、出力感度が向上するという効果を有し、自動車等に使用される各種オイルの劣化度合を検出するオイルセンサとして有用である。

本発明の実施の形態１におけるオイルセンサの側断面図同オイルセンサにおける基板の上面図同オイルセンサをオイルパンに設置した状態を示す側断面図同オイルセンサが動作する状態を示す模式図同オイルセンサのオイルの劣化に伴う出力信号の変化状態を示す図本発明の実施の形態２のオイルセンサにおける基板の上面図同基板の側断面図従来のオイルセンサをオイルパンに設置した状態を示す図

符号の説明

１１，３１基板
１２第１の電極
１３直線部
１４櫛歯部
１５第２の電極
１９ケース
２０開口部
３１ａセラミック部材
３２，３３，３４サーミスタ
３６ポリイミド層

Claims

一端に外部からオイルが侵入する開口部を設けたケースと、このケースの内側に設けられ、かつ表面に一対の電極を互いに略一定の間隙を保持するように設けた基板とを備え、前記基板をポリイミドで構成したオイルセンサ。
直線部とこの直線部から略垂直に並設した複数の櫛歯部とを有する第１の電極と、直線部とこの直線部から略垂直に並設した複数の櫛歯部とを有する第２の電極と、前記第１の電極および第２の電極を同一平面上に設けた基板と、この基板を収納するとともに、一端に外部からオイルが侵入する開口部を設けたケースとを備え、前記第１の電極における櫛歯部と第２の電極における櫛歯部とを略同一の間隙となるように互いに噛み合わせたオイルセンサ。
一端に外部からオイルが侵入する開口部を設けたケースと、このケースの内側に設けられ、かつ表面に一対の電極を互いに略一定の間隙を保持するように設けた基板とを備え、前記基板をセラミック部材と、このセラミック部材の上面に積層したポリイミド層とにより構成したオイルセンサ。
基板を構成するセラミック部材の上面にサーミスタを設けた請求項３に記載のオイルセンサ。
電極をポリイミドとカーボンの混合物により構成した請求項１または３に記載のオイルセンサ。