JP2010002253A - 液面レベル検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電解液に浸漬される等した際の電気分解の影響を防止して、エタノールやエタノール混合ガソリンを燃料とする自動車の液面レベルを精度良く検出する。
【解決手段】第１摺動部２１、第２摺動部２２、プラス側電極２７Ａ、およびマイナス側電極２７Ｂを備える導電パターン２０が形成された抵抗板１２と、フロート１０と、フロートアーム１１と、摺動アーム１３と、プラス側電極２７Ａに接続されるプラス極接続端子４２Ａ、およびマイナス側電極２７Ｂに接続されるマイナス極接続端子４２Ｂを有し、プラス側電極２７Ａおよびマイナス側電極２７Ｂ間の電位差を外部回路に出力する出力ハーネス１４とを備え、かつ、マイナス極接続端子４２Ｂの少なくともマイナス側電極２７Ｂと接触する部分がクロムよりも高い酸化還元電位を持つ金属で被覆されている液面レベル検出装置１００。
【選択図】図１
【解決手段】第１摺動部２１、第２摺動部２２、プラス側電極２７Ａ、およびマイナス側電極２７Ｂを備える導電パターン２０が形成された抵抗板１２と、フロート１０と、フロートアーム１１と、摺動アーム１３と、プラス側電極２７Ａに接続されるプラス極接続端子４２Ａ、およびマイナス側電極２７Ｂに接続されるマイナス極接続端子４２Ｂを有し、プラス側電極２７Ａおよびマイナス側電極２７Ｂ間の電位差を外部回路に出力する出力ハーネス１４とを備え、かつ、マイナス極接続端子４２Ｂの少なくともマイナス側電極２７Ｂと接触する部分がクロムよりも高い酸化還元電位を持つ金属で被覆されている液面レベル検出装置１００。
【選択図】図１
Description
本発明は、液面レベル検出装置に関し、より詳細には、エタノール、メタノール、等といった電解液（アルコール）そのもの、或いは該電解液を含有するガソリンを燃料とする自動車の燃料タンクの液面の高さを検出可能な液面レベル検出装置に関する。
従来、自動車の燃料タンクの液面高さを検出する液面レベル検出装置として、液面レベルに応じて上下移動するフロートによって摺動アームを抵抗板上で摺動させ、液面レベルを電位差に変換して液面高さを検出するようにした液面レベルセンサが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。特許文献１に記載の液面レベルセンサ１は、図９に示すように、フレーム２と、フロートアーム３と、アームホルダ４と、コンタクト片５と、フロート６と、抵抗板７と、出力端子８Ａ、８Ｂと、を含んで構成されている。
フレーム２に一体に設けられた軸受け部には、一端にフロート６が配設されたフロートアーム３の他端が回動自在に支持されている。フロートアーム３に保持されたアームホルダ５には、コンタクト片４が固定されており、該コンタクト片４の先端に設けられた接点が、フロートアーム３の回動に伴って抵抗板７に接触しながら回動する。これにより、液面レベルが、出力端子８Ａ、８Ｂ間の電位差に変換されて出力される。特許文献１には、出力端子８Ａ、８Ｂの材質等の詳細、および出力端子８Ａ、８Ｂと外部回路等を接続する出力ハーネスに関しては、特に記載されていない。
特許文献２に記載の液面検出装置は、特許文献１の液面レベルセンサ１と同様の検出機構を有し、抵抗体の一端と外部回路を接続するターミナルおよびコネクタ端子板を備える。ターミナルはリン青銅またはベリリウム銅製であり、ターミナルの一端が抵抗体の一端とバネ弾性により接触し、他端が導電線とカシメられて、電気的に接続される。
ところで、液面レベル検出装置は、エタノール、メタノール、等といった電解液（アルコール）そのもの、或いは該電解液を含有するガソリンを燃料とする自動車の燃料タンクに用いられる場合がある。出力端子８Ａ、８Ｂや、該出力端子８Ａ、８Ｂと接続される接続端子等が該燃料に浸漬されると、両端子８Ａ，８Ｂ間の電位差により電気分解が起こる。
一般に使用される接続端子は、銅や銅合金で製作され、錫メッキが施されたものが多用されており、電気分解によりプラス側の出力端子の銅や銅合金が溶け出し、マイナス側の出力端子にこれらの金属イオンが析出する。また、リード線や接点、燃料系システム部からも銅や銅合金が溶け出す。更には、フロートアーム１１がメッキされていると、メッキ金属（一般的には亜鉛または亜鉛合金）も溶け出す。その他にも、構成部材に含まれる金属、例えばマグネシウムやナトリウム等も溶け出す。そして、析出した金属イオンは金属酸化物（絶縁体）となり、接触抵抗が増大して液面レベルの検出精度に大きな悪影響を及ぼす。このように、エタノールやエタノール混合ガソリンを燃料とする自動車の液面レベル検出装置では、検出精度が低下する問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電解液に浸漬される等した際の電気分解の影響を防止して、エタノールやエタノール混合ガソリンを燃料とする自動車の液面レベルを精度良く検出することができる液面レベル検出装置を提供することにある。
前述した目的を達成するために、本発明に係る液面レベル検出装置は下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１）第１摺動部と、第２摺動部と、前記第１摺動部に電気的に接続されるプラス側電極と、前記第２摺動部に電気的に接続されるマイナス側電極と、を備える導電パターンが基板上に形成された抵抗板と、
測定すべき液面レベルの変位に応じて上下移動するフロートと、
前記フロートに取付けられた一端を有し且つ前記フロートの上下移動に伴い回転するように回動自在に支持された他端を有するフロートアームと、
前記液面レベルに応じた前記フロートアームの回転に連動して前記抵抗板上を摺動する摺動アームと、
前記プラス側電極に接続されるプラス極接続端子と、
前記マイナス側電極に接続されるマイナス極接続端子と、
を備え、
前記摺動アームが接触する前記第１摺動部と前記第２摺動部の位置に応じて発生する前記プラス側電極および前記マイナス側電極間の電位差を前記プラス極接続端子と前記マイナス極接続端子を介して外部回路に出力する液面レベル検出装置であって、
前記マイナス極接続端子の少なくとも前記マイナス側電極との接触部分が、クロムよりも高い酸化還元電位を持つ金属で被覆されていること。
（２）上記（１）の構成の液面レベル検出装置であって、
前記金属が金または金合金、銀または銀合金、白金または白金合金の少なくとも１種であること。
（３）上記（２）記載の液面レベル検出装置であって、
前記金属が、金または金合金であること。
（４）上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の液面レベル検出装置であって、
前記マイナス極接続端子が錫または錫合金、ニッケルまたはニッケル合金、クロムまたはクロム合金の少なくとも１種からなるメッキ層で被覆されており、前記金属が前記メッキ層を介して被覆されていること。
（５）上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の液面レベル検出装置であって、
前記マイナス極接続端子が、バネ弾性力により前記マイナス側電極に押圧されていること。
（１）第１摺動部と、第２摺動部と、前記第１摺動部に電気的に接続されるプラス側電極と、前記第２摺動部に電気的に接続されるマイナス側電極と、を備える導電パターンが基板上に形成された抵抗板と、
測定すべき液面レベルの変位に応じて上下移動するフロートと、
前記フロートに取付けられた一端を有し且つ前記フロートの上下移動に伴い回転するように回動自在に支持された他端を有するフロートアームと、
前記液面レベルに応じた前記フロートアームの回転に連動して前記抵抗板上を摺動する摺動アームと、
前記プラス側電極に接続されるプラス極接続端子と、
前記マイナス側電極に接続されるマイナス極接続端子と、
を備え、
前記摺動アームが接触する前記第１摺動部と前記第２摺動部の位置に応じて発生する前記プラス側電極および前記マイナス側電極間の電位差を前記プラス極接続端子と前記マイナス極接続端子を介して外部回路に出力する液面レベル検出装置であって、
前記マイナス極接続端子の少なくとも前記マイナス側電極との接触部分が、クロムよりも高い酸化還元電位を持つ金属で被覆されていること。
（２）上記（１）の構成の液面レベル検出装置であって、
前記金属が金または金合金、銀または銀合金、白金または白金合金の少なくとも１種であること。
（３）上記（２）記載の液面レベル検出装置であって、
前記金属が、金または金合金であること。
（４）上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の液面レベル検出装置であって、
前記マイナス極接続端子が錫または錫合金、ニッケルまたはニッケル合金、クロムまたはクロム合金の少なくとも１種からなるメッキ層で被覆されており、前記金属が前記メッキ層を介して被覆されていること。
（５）上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の液面レベル検出装置であって、
前記マイナス極接続端子が、バネ弾性力により前記マイナス側電極に押圧されていること。
本発明によれば、電解液に浸漬される等した際の電気分解による金属イオンのマイナス極接続端子への析出を防止して、エタノールやエタノール混合ガソリンを燃料とする自動車の液面レベルを精度良く検出することができる。
以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の液面レベル検出装置の構成を示す断面図、図２は図１における抵抗板の平面図、図３は図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図、図４は出力ハーネスの平面図、図５は接続端子の側面図、図６は接続端子の平面図、図７は出力ハーネスの接続端子が抵抗板の電極に接続される状態を示す側面図、そして図８はマイナス極接続端子と抵抗板のマイナス側電極との接続状態を示す拡大図である。
図１に示すように、本実施形態の液面レベル検出装置１００は、燃料タンク内の燃料Ｆの液面ＦＳの高さを検出するために自動車に搭載されるものであって、測定すべき液面レベルの変位に応じて上下移動するフロート１０と、フロートアーム１１と、抵抗板１２と、摺動アーム１３と、出力ハーネス１４と、を備える。より具体的には、フロートアーム１１の先端に、燃料タンク内で燃料Ｆの液面ＦＳに浮かぶフロート１０が支持されている。図１において紙面と垂直方向に曲げられたフロートアーム１１の基端側は、フレーム１５に設けられた軸受け部（図示せず）に回動自在に支持されている。フレーム１５には、抵抗板１２と、フロートアーム１１の回転に連動して抵抗板１２上をスライドする摺動アーム１３とが設けられている。
図２に示すように、抵抗板１２には、導電性に優れ且つ耐劣化および耐腐食性に優れた銀パラジウムからなる導電パターン２０が設けられている。導電パターン２０は、絶縁基板１２Ａ上に形成された弧状の第１摺動部２１、弧状の第２摺動部２２、プラス側電極２７Ａ、およびマイナス側電極２７Ｂを備える。
第１摺動部２１は、摺動アーム１３の摺動方向に間隔を置いて配置される複数の第１導電セグメント２３を備える。複数の第１導電セグメント２３上には、各第１導電セグメント２３の長手方向に交差する方向に延長する抵抗体２４が形成されている。抵抗体２４は銀パラジウムに比べ耐硫化性に優れ、且つエタノール、メタノール、等の電解液に晒されても電気分解による劣化や腐食が生じにくい酸化ルテニウムからなる抵抗層である。隣接する第１導電セグメント２３は、抵抗体２４を介して互いに接続されている。
第２摺動部２２は、複数の第２導電セグメント２５を備える。これら第２導電セグメント２５は、摺動アーム１３の摺動方向に間隔を置いて、弧を描くように配置される。互いに隣接する第２導電セグメント２５間は、弧状の導電連結部２６によって電気的に短絡接続されている。
第１摺動部２１の一端側には、銀パラジウム等からなる導電パターン２０の一部であるプラス側電極２７Ａと第１導電路２８が設けられている。第１導電路２８は、第１摺動部２１とプラス側電極２７Ａとを電気的に接続する。また、第２摺動部２２の一端側には、銀パラジウムからなる導電パターン２０の一部であるマイナス側電極２７Ｂと第２導電路２９が設けられている。第２導電路２９は、第２摺動部２２とマイナス側電極２７Ｂとを電気的に接続する。
摺動アーム１３は、導電性部材によって構成されており、第１摺動部２１上を摺動する第１接点部３０と、第２摺動部２２上を摺動する第２接点部３１とを有する。摺動アーム１３の第１接点部３０が対応する第１導電セグメント２３に接触し、第２接点部３１が対応する第２導電セグメント２５に接触することで、摺動アーム１３を介して第１摺動部２１と第２摺動部２２とが電気的に接続される。
図３に示されるように、第１導電路２８上には、該第１導電路２８を覆う保護体３２が形成されている。保護体３２は、抵抗体２４と同一の材料、即ち、銀パラジウムに比べ耐硫化性に優れ、且つエタノール、メタノール、等の電解液に晒されても電気分解による劣化や腐食が生じにくい（換言すれば、電気分解が起こり難い）酸化ルテニウムからなる抵抗層である。従って、保護体３２は、第１導電路２８の電気分解を防止することができる。
尚、抵抗板１２の回路パターン形成は、絶縁基板１２Ａ上にスクリーン印刷等の手段によって第１摺動部２１、第１導電路２８、プラス側電極２７Ａ、第２摺動部２２、第２導電路２９、マイナス側電極２７Ｂを形成した後、更にスクリーン印刷等の手段によって抵抗体２４、保護体３２を形成することで行なわれる。
出力ハーネス１４は、図４に示すように、プラス側電極２７Ａとマイナス側電極２７Ｂ間に生じる電位差を導電線４１を介して外部回路（図示せず）に出力するためのものであり、プラス側電極２７Ａに接続されるプラス極接続端子４２Ａと、マイナス側電極２７Ｂに接続されるマイナス極接続端子４２Ｂを有する。
図５および図６に示すように、プラス極接続端子４２Ａおよびマイナス極接続端子４２Ｂは、後述する被覆層５０の有無を除き、実質的に同一の形状を有する。プラス極接続端子４２Ａおよびマイナス極接続端子４２Ｂは、プラス側電極２７Ａおよびマイナス側電極２７Ｂと、導電線４１とを電気的に接続する接触部材４３と、プラス極接続端子４２Ａおよびマイナス極接続端子４２Ｂをフレーム１５に係止するための係止部材４４とからなる。
接触部材４３は、例えば、導電体である銅や銅合金（例えばリン青銅やベリリウム銅）の薄板をプレス加工して成形されており、断面略ロの字型に形成された本体部４３ａの対向する２辺からは、一対の接触片４３ｂ、４３ｃが前方に延設されている。接触片４３ｂ、４３ｃは、先端に向かうのにつれて接近し、接触した後で、先端が互いに離間するように円弧状に形成されている。このような形状により接触片４３ｂ、４３ｃにバネ弾性力が付与され、図８に示す抵抗板１２との接続状態において、抵抗板１２を挟持したときに電極２７Ａ、２７Ｂを強く押圧して良好な導通を確保することができる。また、本体部４３ａの後方には、加締め加工によって導電線４１の芯線および被覆部にカシメられる断面略Ｕ字型の加締め部４３ｄ、４３ｅが設けられている。このような形状の複数の接触部材４３が、所定の間隔で帯状のキャリア４５に接続された状態で製作される。そして、切断線ＣＬでキャリア４５から切り離されて使用に供される。尚、キャリア４５からの切り離しによって、接触部材４３には切断面４３ｆが形成される。
係止部材４４は、例えば、ステンレス薄板によって、接触部材４３の本体部４３ａの外形寸法より、わずかに大きな内寸を有する断面略ロの字型に成形されている。係止部材４４は、両側面の後端部が外方に切り起されて一対の係合部４４ａが設けられている。係止部材４４は、接触部材４３の本体部４３ａに外嵌、固定されて接続端子４２Ａ、４２Ｂを構成する。
本発明では、マイナス極接続端子４２Ｂの、少なくとも抵抗板１２のマイナス側電極２７Ｂと接触する部分、具体的には接触片４３ｂのマイナス側電極２７Ｂとの接触面を、クロムよりも高い酸化還元電位を持つ金属からなる被覆層５０で被覆する（図８参照）。クロムよりも高い酸化還元電位を持つ金属の中では、環境面を考慮すると、鉄（−０．４４７Ｖ）、コバルト（−０．２８Ｖ）、ニッケル（−０．２５７Ｖ）、錫（−０．１３８Ｖ）、銅（＋０．３４２Ｖ）、銀（＋０．８００Ｖ）、白金（＋１．１１８Ｖ）、金（＋１．４９８Ｖ）等を好適に使用できる。また、これら各金属の合金でもよい。
また、接触部材４３は、腐食防止のために、その全体が錫または錫合金、ニッケルまたはニッケル合金、クロムまたはクロム合金からなるメッキ層で被覆されていることが好ましく、被覆層５０はこれらメッキ層の上に形成される。しかし、この場合、被覆層５０が形成されていない部分ではこれらのメッキ金属が溶出する可能性がある。そのため、被覆層５０を形成する金属は、錫やニッケル、クロムよりも酸化還元電位の高い銀、白金及び金がより好ましい。また、銀合金、白金合金及び金合金でもよい。
更には、接触片４３ｂ、４３ｃと抵抗板２８のマイナス側電極２７Ｂの接続状態において、バネ弾性力により被覆層５０はマイナス側電極２７Ｂの上面を強く押圧している。マイナス側電極２７の表面には微細凹凸が形成されており、導通をより良好にするには、マイナス側電極２７の表面の微細凹凸に被覆層５０を形成する金属が入り込むことが必要である。そのためには、被覆層５０を形成する金属は軟質であることが好ましく、上記に挙げた金属の中では金または金合金が特に好ましいといえる。
尚、銀または銀合金は、ガソリン中の硫黄と反応して硫化銀を生成し、腐食を起こす可能性がある。また、白金はメッキで成膜できないため、製造上の制約がある。このような点からも、金または金合金が好ましい。
マイナス極接続端子４２Ｂは、以下の各加工方法によって製作可能である。
第１の加工方法は、まず、リン青銅の帯状薄板に、必要に応じてその全面に錫やニッケル、クロムのメッキを施し、次いで、少なくとも接触片４３ｂとなる部分に、被覆層５０として金または金合金のメッキを施した後、プレス加工によって接触部材４３の形状に成形する。そして、接触部材４３の本体部４３ａに、ステンレス製の係止部材４４を外嵌、固定する。
第２の加工方法は、リン青銅の帯状薄板をプレス加工して、キャリア４５に複数の接触部材４３が連続して接続された形状に成形した後、必要に応じてその全面に錫やニッケル、クロムのメッキを施し、次いで、少なくとも接触片４３ｂとなる部分に、被覆層５０として金または金合金のメッキを施す。そして、切断線ＣＬでキャリア４５から切り離す。
第３の加工方法は、リン青銅の帯状薄板をプレス加工して、キャリア４５に接続された複数の接触部材４３を成形し、切断線ＣＬでキャリア４５から切り離した後、それぞれの接触部材４３に対して、必要に応じてぞの全面に錫やニッケル、クロムのメッキを施し、次いで、少なくとも接触片４３ｂに、被覆層５０として金または金合金のメッキを施す。
図１および図７に示すように、プラス極接続端子４２Ａおよびマイナス極接続端子４２Ｂは、フレーム１５に形成された角穴である端子収容部４６に挿入され、一対の接触片４３ｂ、４３ｃ間に抵抗板１２を挟持する。これにより、一対の接触片４３ｂ、４３ｃを、バネ力によってプラス側電極２７Ａおよびマイナス側電極２７Ｂと接触させて電気的に接続する。このとき、係止部材４４に形成された一対の係合部４４ａが、フレーム１５に設けられた係止穴４７の後部壁面に係合して、プラス極接続端子４２Ａおよびマイナス極接続端子４２Ｂのフレーム１５からの抜けが防止されて抵抗板１２（プラス側電極２７Ａおよびマイナス側電極２７Ｂ）との接続が確保される。
上記したように、液面レベルの検出時に、プラス側電極２７Ａとマイナス側電極２７Ｂ間（換言すれば、プラス極接続端子４２Ａとマイナス極接続端子４２Ｂ間）に電位差が生じるので、電気分解により構成部材の金属が溶出して、マイナス極接続端子４２Ｂにそれら金属が析出し、更には金属酸化物となって検出精度を低下させる。しかし、本発明のマイナス極接続端子４２Ｂは、クロムよりも高い酸化還元電位を持つ金属からなる被覆層５０が形成されているので、電気分解による金属の析出を防止でき、接触抵抗の増大が防止されて、エタノールやエタノール混合ガソリン等の燃料Ｆの液面レベルを精度よく測定することができる。
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、前述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
例えば、プラス極接続端子４２Ａおよびマイナス極接続端子４２Ｂは弾性により抵抗板１２を挟持できる構成であれば上記構成に限定されるものではなく、例えば特開平９−５１４５号公報に記載されているような端子とすることもできる。
また、上記の実施形態においては、プラス極接続端子４２Ａおよびマイナス極接続端子４２Ｂによって抵抗板１２に接続された出力ハーネス１４を介して外部回路に接続されるように説明したが、プラス極接続端子４２Ａおよびマイナス極接続端子４２Ｂと外部回路とを直接接続するようにしてもよい。
尚、上述の保護体３２は形成しなくてもよい。
１０：フロート
１１：フロートアーム
１２：抵抗板
１２Ａ：基板
１３：摺動アーム
１４：出力ハーネス
１５：フレーム
２０：導電パターン
２１：第１摺動部
２２：第２摺動部
２７Ａ：プラス側電極
２７Ｂ：マイナス側電極
２８：第１導電路
３２：保護体
４２Ａ：プラス極接続端子
４２Ｂ：マイナス極接続端子
４３：接触部材
４３ｆ：切断面
４４：係止部材
４４ａ：係合部
５０：被覆層
１００：液面レベル検出装置
ＦＳ：液面レベル
１１：フロートアーム
１２：抵抗板
１２Ａ：基板
１３：摺動アーム
１４：出力ハーネス
１５：フレーム
２０：導電パターン
２１：第１摺動部
２２：第２摺動部
２７Ａ：プラス側電極
２７Ｂ：マイナス側電極
２８：第１導電路
３２：保護体
４２Ａ：プラス極接続端子
４２Ｂ：マイナス極接続端子
４３：接触部材
４３ｆ：切断面
４４：係止部材
４４ａ：係合部
５０：被覆層
１００：液面レベル検出装置
ＦＳ：液面レベル
Claims (5)
- 第１摺動部と、第２摺動部と、前記第１摺動部に電気的に接続されるプラス側電極と、前記第２摺動部に電気的に接続されるマイナス側電極と、を備える導電パターンが基板上に形成された抵抗板と、
測定すべき液面レベルの変位に応じて上下移動するフロートと、
前記フロートに取付けられた一端を有し且つ前記フロートの上下移動に伴い回転するように回動自在に支持された他端を有するフロートアームと、
前記液面レベルに応じた前記フロートアームの回転に連動して前記抵抗板上を摺動する摺動アームと、
前記プラス側電極に接続されるプラス極接続端子と、
前記マイナス側電極に接続されるマイナス極接続端子と、
を備え、
前記摺動アームが接触する前記第１摺動部と前記第２摺動部の位置に応じて発生する前記プラス側電極および前記マイナス側電極間の電位差を前記プラス極接続端子と前記マイナス極接続端子を介して外部回路に出力する液面レベル検出装置であって、
前記マイナス極接続端子の少なくとも前記マイナス側電極との接触部分が、クロムよりも高い酸化還元電位を持つ金属で被覆されていることを特徴とする液面レベル検出装置。 - 前記金属が金または金合金、銀または銀合金、白金または白金合金の少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載の液面レベル検出装置。
- 前記金属が、金または金合金であることを特徴とする請求項２記載の液面レベル検出装置。
- 前記マイナス極接続端子が錫または錫合金、ニッケルまたはニッケル合金、クロムまたはクロム合金の少なくとも１種からなるメッキ層で被覆されており、前記金属が前記メッキ層を介して被覆されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の液面レベル検出装置。
- 前記マイナス極接続端子が、バネ弾性力により前記マイナス側電極に押圧されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の液面レベル検出装置。
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