JP2010071804A - 水位検出用フロート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体に対する耐性に優れた保護層をフロート体の表面に形成して経時変化による亀裂等が起こり難い水位検出用フロートを提供する。
【解決手段】液体の残量水位を検出する水位検出用フロートにおいて、発泡樹脂からなるフロート体５の表面５ａ，５ｂに形成した微細溝８内も含めて表面全体を被覆するようにエポキシ系コート材からなる保護層６を形成した。保護層６は、フロート体の表面全体にエポキシ系コート材を吹き付ける、或いは、エポキシ系コート材が満たされた容器内にフロート体を浸漬する、吹き付け工程及び浸漬工程を真空状態で行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体の残量水位を検出する水位検出用フロート及びその製造方法に関し、詳細には、経時変化によるフロートの損傷を抑制するための技術に関する。

例えば、液面が一定位置に下降したときに警告する水位センサーが開示されている（例えば、特許文献１など参照）。

特許文献１に記載された水位センサーは、発泡ウレタンをフロートとして使用し、そのフロートをリードスイッチを内蔵したガイドパイプに対して上下動可能に摺動させる構造としている。この水位センサーを、例えば自動車における冷却水の水位を検出するセンサーとして使用した場合、フロートが不凍液（ＬＬＣ液）に浸されることになる。
実開平６−５３９３２号公報

前記不凍液には、例えばエチレングリコールに数％程度のＰＨ調整剤及び酸化防止剤などが含まれている。そのため、フロートには、不凍液に対する耐性（例えば、耐圧力０．１Ｍｐａ以上、耐熱１２０℃）が必要となる。しかしながら、フロート材として廉価なＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ベーク材等を用いた場合は、経時変化で表面に亀裂が進展し劣化する。

そこで、本発明は、液体に対する耐性に優れた保護層をフロート体の表面に形成して経時変化による亀裂等が起こり難い水位検出用フロート及びその製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、液体の残量水位を検出する水位検出用フロートにおいて、発泡樹脂からなるフロート体の表面に形成した微細溝内も含めて表面全体を被覆するようにエポキシ系コート材からなる保護層が形成されたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、液体の残量水位を検出する水位検出用フロートの製造方法において、発泡樹脂からなるフロート体の表面に微細溝を形成した後、この微細溝内も含めてフロート体表面全体にエポキシ系コート材を吹き付ける、或いは、エポキシ系コート材が満たされた容器内にフロート体を浸漬する、吹き付け工程及び浸漬工程を真空状態で行うことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の水位検出用フロートの製造方法において、前記吹き付け工程及び浸漬工程で、前記フロート体を振動させると共に加圧することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、フロート体の表面に形成した微細溝内も含めて表面全体を被覆するようにエポキシ系コート材からなる保護層を形成したので、微細溝内に入り込んだエポキシ系コート材により保護層が剥がれ難くなると共に、保護層が不凍液などの液体からフロート体を保護し、経時変化による亀裂発生を抑制する。したがって、本発明によれば、フロートを長期間に亘って使用することが可能となる。

請求項２の発明によれば、吹き付け工程及び浸漬工程を真空状態で行うことで、フロート体の表面に形成された微細溝内の気泡が真空圧で抜け、その気泡が抜けた微細溝内にエポキシ系コート材が浸透して入り込み、コート材が剥がれ難くなる。

請求項３の発明によれば、吹き付け工程及び浸漬工程でフロート体を振動させると共に加圧すると、振動及び加圧によって発泡樹脂からなるフロート体のセル（発泡体の気泡状態）の壊れている部位又は弱い部位にコーティング材が浸透し、保護層が剥がれ難くなる。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

「水位検出装置の説明」
図１は本実施形態の水位検出用フロートをガイドパイプに取り付けた状態の断面図、図２は図１のフロート体の斜視図、図３は図２のＡ−Ａ線における横断面図、図４は図３のＢ−Ｂ線における縦断面図である。

本実施形態の水位検出用フロートは、例えば自動車の熱交換器であるラジエータやリザーブタンク内の液体である冷却水（不凍液）の残量を検出するための水位検出装置に使用される。図１は水位検出装置の一例を示している。

水位検出装置は、内部に不活性ガスと共に封入された２本のリードスイッチ１を備えた円筒形状のガイドパイプ２と、このガイドパイプ２を案内としてその外周囲に嵌挿されて上下動する水位検出用フロート３と、この水位検出用フロート３に取り付けられるマグネット４と、を有した構造とされている。

前記水位検出用フロート３は、水位が下がってリードスイッチ１位置まで下降すると、マグネット４の磁力により２本のリードスイッチ１が接触し、警報器或いは水位警告表示器に通電して警告を促すように機能する。

水位検出用フロート３は、図２から図４に示すように、液体に対して浮かぶことのできる発泡樹脂からなるフロート体５と、このフロート体５の内外全ての部位である表面全体を被覆するように形成された保護層６とからなる。

フロート体５は、中央にガイドパイプ２を嵌挿させる中心孔７を有した円筒体、いわゆるドーナツ形状として形成されている。フロート体５を構成する発泡樹脂としては、例えばフェノール樹脂、ナイロン６（商標登録名）、ナイロン６６、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、熱可塑性合成樹脂、熱硬化性樹脂等が使用される。（かかるフロート体５は、一体的に形成されても良く、或いは、２分割されたもの同士を結合して形成しても良い。２分割によりフロート体５を形成する場合は、例えば回転成形、射出化学発泡成形、射出コアバック発泡成形、ダイスライドインジェクション成形、ブロー成形、射出成形で分割化成形したものを、次工程で振動溶着、熱板溶着、レーザ溶着、超音波溶着、接着剤処理することで結合する。

フロート体５の表面には、図３に示すように、その外周面５ａと内周面５ｂにそれぞれ微細溝８が形成されている。微細溝８は、高さ方向に沿って形成されており、その外周及び内周をほぼ等間隔で数ヶ所形成されている。この微細溝８の寸法は、耐久性を考慮して例えば幅を５０μｍ〜２ｍｍとし、深さを５０μｍ〜３ｍｍ程度とする。

保護層６は、例えばエチレングリコールと防錆効果のあるリン酸塩系物質からなる不凍液（ＬＬＣ）に対して耐性が高く且つ耐沸騰性に優れたエポキシ系コート材からなる。保護層６の厚みは、不凍液に対して経時的変化によりフロート体５の損傷を長期間に亘って保護できるように１０μｍ以上とすることが望ましい。保護層６の厚みが１０μｍ未満であると、不凍液に対する耐性が劣る。

具体的なエポキシ系コート材としては、日東シンコー株式会社製の商品名ニットール６００を使用する。このエポキシ系コート材の成分及び含有量は、固形分とシンナーからなり、固形成分はエポキシ樹脂／キシレン・フェノール樹脂４０〜４４％、シンナーは（１）エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート２５％、（２）トリメチルベンゼン５〜１５％、（３）１，３，５トリメチルベンゼン２．５％、（４）ｎ−ブタノール３〜９％、（６）ｍ−キシレン３．７％、（７）石油系芳香族炭化水素１０〜１５％である。

前記保護層６は、微細溝８内も含めてフロート体全体にエポキシ系コート材を吹き付ける、或いは、エポキシ系コート材が満たされた容器内にフロート体５を浸漬する、吹き付け工程及び浸漬工程によって形成される。

「水位検出用フロートの製造方法の説明」
次に、フロート体５の表面全体に保護層６を形成する方法について説明する。先ず、発泡樹脂からなるフロート体５の表面に微細溝８を形成する。微細溝８の幅や深さは、前記した範囲とする。また、微細溝８の数に関しては、フロート体５が経時変化により長期間に亘って破損しない程度の数とする。

次に、微細溝８内も含めてフロート体５の表面全体にエポキシ系コート材を塗布し、その塗布工程を真空状態で行う。塗布工程は、吹き付け工程か、或いは、浸漬工程による。

吹き付け工程は、エポキシ系コート材をスプレーガンによってノズルから噴霧してフロート体５の表面全体に吹き付ける作業となる。

浸漬工程は、エポキシ系コート材が満たされた容器内にフロート体５を浸漬する作業となる。

吹き付け工程又は浸漬工程では、何れも発泡樹脂からなるフロート体５に形成した微細溝８内の気泡を脱泡させるために真空状態で行う。例えば、真空脱泡条件（真空度×時間）としては、微細溝８の溝形状及びその溝数とエポキシ系コーティング材の粘度、吸水、発生ガス、攪拌時点の空気巻き込みにより左右されるが、０．０１Ｍｐａ×１分程度で微細溝８にコーテイング材が浸透する。

吹き付け工程及び浸漬工程で真空脱泡すると、微細溝８内にエポキシ系コーテイング材が浸透し、コーティング材が溝内に食い込むアンカー効果により保護層８が剥がれ難くなる。

また、吹き付け工程及び浸漬工程では、フロート体５を振動させると共に加圧する工程を行う。振動工程は、例えばフロート体５を１Ｈｚ〜１００ＫＨｚ程度で超音波等によって振動させる。加圧工程は、フロート体５をエポキシ系コート材の中に沈めた状態で大気圧〜３ＭＰａ程度の圧力を掛ける。

フロート体５を振動させると、微細溝８内の気泡が抜け易くなると共にその気泡が抜けた微細溝８内にエポキシ系コート材が入り込み易くなる。

フロート体５に圧力を掛けると、発泡樹脂からなるフロート体５のセル（発泡体の気泡状態）が壊れている部位又は弱い部位にエポキシ系コート材が浸透し、耐コーティング材剥がれが改善される。また、加圧することで、壊れた発泡体のセルにもエポキシ系コート材が浸透してコーティング材処理後の重量変化により、当該フロート体５の密封性能を管理することができる。例えば、フロート体５が本来の重さよりも重ければ、エポキシ系コート材がセルを壊してしまい、コーテイング後の重量増により非破壊検査での代用特性管理が可能となる。

吹き付け工程又は浸漬工程で微細溝８内も含めてフロート体５の表面全体をエポキシ系コート材で被覆し終えたら、以下の条件で乾燥工程及び焼成工程を行う。

乾燥工程は、室温乾燥を１時間、８０℃での乾燥を１時間行う。この乾燥工程では、恒温槽で大気圧〜３ＭＰａの圧力を掛けて乾燥硬化させる。なお、乾燥温度は、−４０℃〜１６０℃の範囲が使用できる。焼成工程は、約１３０℃で２時間掛けて乾燥させる。

「作用効果の説明」
本実施形態の水位検出用フロートによれば、フロート体５の表面５ａ，５ｂに形成した微細溝８内も含めて表面全体を被覆するようにエポキシ系コート材からなる保護層６を形成したので、微細溝８内に入り込んだエポキシ系コート材により保護層６が剥がれ難くなると共に、保護層６が不凍液などの液体からフロート体５を保護することになる。そのため、本実施形態の水位検出用フロートでは、液体中に長期間に亘って配置されても経時変化によってフロート体５の表面に亀裂が発生し難くなり、長期間に亘る使用が可能となる。

本実施形態の水位検出用フロートの製造方法によれば、吹き付け工程及び浸漬工程を真空状態で行うことで、フロート体５の表面５ａ，５ｂに形成された微細溝８内の気泡が真空圧で抜ける。そのため、気泡が抜けた微細溝８内にエポキシ系コート材が浸透して入り込み、コート材が剥がれ難くなる。

また、本実施形態の水位検出用フロートの製造方法によれば、吹き付け工程及び浸漬工程でフロート体５を振動させると共に加圧すると、振動及び加圧によって発泡樹脂からなるフロート体５のセル（発泡体の気泡状態）の壊れている部位又は弱い部位にコーティング材が浸透し易くなる。そのため、本実施形態の製造方法により製造されるフロートでは、前記微細溝８のアンカー効果に加えて保護層６が一層剥がれ難くなる。

さらに、本実施形態の水位検出用フロートの製造方法によれば、コーティング材処理後の重量変化により、当該フロート体５の密封性能を管理することでき、非破壊検査での代用特性管理が可能となる。

図１は本実施形態の水位検出用フロートをガイドパイプに取り付けた状態の断面図である。 図２は図１のフロート体の斜視図である。 図３は図２のＡ−Ａ線における横断面図である。 図４は図３のＢ−Ｂ線における縦断面図である。

符号の説明

１…リードスイッチ
２…ガイドパイプ
３…水位検出用フロート
４…マグネット
５…フロート体
６…保護層
８…微細溝

Claims (3)

1. 液体の残量水位を検出する水位検出用フロートにおいて、
   発泡樹脂からなるフロート体の表面に形成した微細溝内も含めて表面全体を被覆するようにエポキシ系コート材からなる保護層が形成された
   ことを特徴とする水位検出用フロート。
2. 液体の残量水位を検出する水位検出用フロートの製造方法において、
   発泡樹脂からなるフロート体の表面に微細溝を形成した後、この微細溝内も含めてフロート体の表面全体にエポキシ系コート材を吹き付ける、或いは、エポキシ系コート材が満たされた容器内にフロート体を浸漬する、吹き付け工程及び浸漬工程を真空状態で行う
   ことを特徴とする水位検出用フロートの製造方法。
3. 請求項２に記載の水位検出用フロートの製造方法において、
   前記吹き付け工程及び浸漬工程で、前記フロート体を振動させると共に加圧する
   ことを特徴とする水位検出用フロートの製造方法。

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