JP4832085B2 - 摺動式液面検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車やオートバイ、バス、トラック等の各種車両の燃料タンク内に収容されているガソリンや軽油等の液体燃料の残量を検知する摺動式液面検出器に関する。

車両には、燃料タンク内の液体燃料の残量を運転者に報知する燃料計が装備されている。この燃料計は、燃料タンクに設置され、液体燃料の液面を検出する液面検出装置に接続しており、液体燃料に浮かべられたフロートの変位を検出する方式の摺動式液面検出装置が広く使用されている。

図１は、摺動式液面検出装置の一例を示す概略図である。図示されるように、摺動式液面検出装置は、燃料タンク１の開口近傍の内壁１ａに、支持板２により支持されている。支持板２は絶縁基板３を備えており、図２に拡大して示すように、この絶縁基板３の表面には複数の電極４，４が円弧状に配置されており、更に電極４，４の外方端部を覆うように帯状に延びる円弧状の抵抗層５が形成され、電極部１０を構成している。また、電極４，４には、摺動子６の先端に設けた端子７が当接する。

また、摺動式液面検出装置は、ロッド状の電気絶縁性アーム８及びフロート９を備えている。アーム８は、その一方の端部８ａが摺動子６の回動基部６ａに連結しており、このアーム８は回動基部６ａを中心として摺動子６とともに一体的に回動可能となっている。また、アームの他方の他端８ｂにはフロート９が連結されており、フロート９は燃料タンク１内の液体燃料の液面を浮遊し、液面の変位に応じて図中上下方向に変位する。

上記の如く構成される摺動式液面検出装置において、フロート９が液体燃料の液面に応じて変位すると、アーム８が摺動子６の回動基部６ａを中心に回動し、これに伴ってアーム８に連結されている摺動子６も回動基部６ａを中心に回動する。そして、摺動子６の回動に伴って接点７が電極４，４の表面を摺動し、そのときの端子７と抵抗層５の最端部５ｂとの間の抵抗値から液体燃料の残量が検出される。

このような摺動式液面検出装置では、摺動子６の接点７や電極４の形成材料として、これまで銀パラジウム合金や銀ニッケル合金が使用されている。しかし、電極部１０は燃料タンク１内で液体燃料に浸漬しているため、液体燃料に含まれる硫黄分が銀パラジウム合金や銀ニッケル合金と反応し、接点７や電極４の表面に絶縁材料である硫化銀が生成して接点７と電極４との接触不良を招き、検出精度が経時的に低下するという問題があった。

そこで、硫化銀の生成を防ぐために、銀パラジウム合金や銀ニッケル合金等の銀合金にガラスを混入した「ガラス入り銀合金」で接点７や電極４を形成することが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開２００２−２０２１７９号公報 特開２００３−２８７４５５号公報 特開２００３−２８７４５６号公報

従来のガラス入り銀合金は、ガラスの混入量が銀合金１００重量部に対し１０〜１５重量部の範囲であり、硫黄濃度が１０〜数十ｐｐｍ程度の精製度の高いガソリンや軽油に対して有効性が認められている。しかし、特に海外では、硫黄濃度が１００ｐｐｍ近いガソリンや軽油も未だに使用されており、従来のガラス入り銀合金では硫化防止効果が不十分になるおそれがある。

そこで、本発明は、車両の摺動式液面検出装置において、電極及び接点の硫化防止効果を従来よりも大幅に高め、１００ｐｐｍに近い硫黄濃度のガソリンや軽油に対しても十分な耐久性を持たせることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、下記の摺動式液体検出装置を提供する。
（１）車両の燃料タンク内に設置され、燃料計に電気的に接続する電極部に形成された複数条の電極上を、液体燃料の液面を浮遊するフロートの変位に連動する摺動子に設けられた接点が摺動することにより、液体燃料のタンク内残量を検知する摺動式液面検出装置において、
（銀／パラジウム）比が重量比で７０／３０〜６０／４０である銀パラジウム合金１００重量部に対し、ガラスを３１〜４３重量部配合してなるガラス入り銀パラジウム合金で形成される電極と、
重量比で（銅７０：ニッケル３０）である銅ニッケル合金からなり、ビッカース硬さＨｖ１９０〜２５０の導電性材料からなる接点とを備え、
硫黄濃度が１００ｐｐｍの液体燃料のタンク内残量を検知することを特徴とする摺動式液面検出装置。

本発明の摺動式液面検出装置は、従来よりもガラス混入量を大幅に高めたガラス入り銀パラジウム合金で電極を形成したため、液体燃料に１００ｐｐｍ近い高濃度の硫黄が含まれていても、接触不良の原因となる硫化銀の生成を長期にわたり防止することができる。一方で、ガラス混入量が高まるのに伴って電極の硬度が増すため、接点をビッカース硬さＨｖ１９０〜２５０とすることで電極との摺接による摩耗を極力抑えている。このような電極と接点との組み合わせにより、摺動式液面検出装置は極めて耐久性に優れ、信頼性の高いものとなり、１００ｐｐｍ近い高濃度の硫黄を含む液体燃料を使用する車両に対しても十分に適用可能となる。

以下、本発明に関して詳細に説明する。

本発明において、摺動式液面検出装置自体の構造、構成には制限がなく、例えば、図１及び図２に示した摺動式液面検出装置を例示することができる。そして、本発明では、電極４を後述する特定のガラス入り銀パラジウム合金で形成するとともに、接点７を後述する特定の導電性材料で形成する。

電極４は、（銀／パラジウム）比が重量比で７０／３０〜６０／４０である銀パラジウム合金１００重量部に対し、ガラスを３１〜４３重量部配合したガラス入り銀パラジウム合金で形成される。上述したように、従来もガラス入り銀合金で電極を形成しているが、ガラスの混入量は１０〜１５重量部であり、１００ｐｐｍに近い高硫黄濃度のガソリンや軽油に対しては硫化銀の生成防止効果が十分ではなく、短期間で同効果が低減して硫化銀が生成してしまう。そこで、本発明では、ガラスの混入量を３１〜４３重量部に高めて硫黄との反応をより長期にわたり抑制する。但し、ガラスの混入量が４３重量部を超えると電極４の導電性が確保できなくなる。

尚、ガラスの種類や組成には制限がなく、安価で、かつ、容易に入手できることから、ソーダガラスや硼珪酸ガラスが好適である。

銀パラジウム合金については、（銀／パラジウム）比を重量比で７０／３０〜６０／４０とするが、パラジウムは耐蝕性や耐摩耗性に優れる金属であり、合金全量の３０質量％以上とすることで電極４に十分な耐久性を付与することができる。一方で、パラジウムは高価であるため、コスト面から合金全量の４０質量％以下とする。

また、上記のガラス入り銀パラジウム合金には、必要に応じて、金やコバルト、ニッケル等の合金成分を添加することができる。特に、金は、導電性の向上とともに、硫黄との反応を抑制する効果を有する。また、コバルトは、電極の耐摩耗性の向上に効果がある。これらの合金成分の添加量は、その目的及び銀パラジウム合金の組成に応じて適宜選択される。

電極４を形成するには、銀、パラジウム及びガラスを所定比率で適当な溶剤（例えば、ターピネオールやブチルジグリコールアセテート）に分散させ、必要に応じて更に金やコバルト、ニッケル等を加えてペーストを調製し、このペーストをスクリーン印刷法等により所定の電極パターンを絶縁基板３の表面に塗工し、乾燥、焼成すればよい。図２に示すように電極４は複数条に形成されるが、その数は燃料タンク１の容量に応じて適宜設定される。また、電極４の膜厚が厚くなるほど耐久性が増すが、必要以上に厚くしてもコスト増を招くだけであり、耐久性及びコストの両面から１５μｍ以下とすることが適当である。

上記の如く電極４は、ガラスの混入量が従来に比べて２倍以上に多くなっているため、硬度もかなり高まっている。そのため、電極４と摺接する接点７をビッカース硬さＨｖ１９０〜２５０とし、耐摩耗性を高める必要がある。また、接点７も液体燃料と接触するため、耐硫化性を有することも必要である。これらを考慮すると、接点用材料としては、重量比で（銅７０：ニッケル３０）である銅ニッケル合金を使用する。また、ビッカース硬さＨｖは、合金組成が同一でも加工条件により変化するため、目的とするビッカース硬さＨｖとなるように加工条件を調整する。

また、接点７は、電極４との確実な接触や円滑な摺動を確保するために、弾性付勢されていることが好ましい。更に、接点７は、摺動による接点自身及び電極４の摩耗を抑えるために、断面形状で半円状や半楕円状等であることが好ましい。摺動子６及び接点７の具体的な構造については、例えば、本出願人による、特開２００３−４５０６号公報に記載の構造とすることができるが、これに限定されるものではない。

以下に試験例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。

（試験−１）
ターピネオールに、銀７０重量部、パラジウム３０重量部、ソーダガラス１８重量部の割合にて添加してペーストを調製した。そして、図２に示すように、このペーストをスクリーン印刷法により絶縁基板に塗工、乾燥、焼成して幅０．２ｍｍ、長さ５ｍｍの線状の電極を０．２ｍｍ間隔で６０本、円弧状に並設し、更に電極上に酸化ルテニウム系抵抗ペーストを帯状に形成して抵抗層５とし、電極部を作製した。この電極組成は、即ち、重量比で（銀７０／パラジウム３０）の銀パラジウム合金１００重量部に対し、ソーダガラスを１８重量部混入したガラス入り銀パラジウム合金である。

また、銀及びパラジウムの量はそのままで、ソーダガラス混入量を２５重量部、３１重量部、３７重量部または４３重量部としたペーストを調製し、上記と同様の電極部を作製した。

一方、重量比で（銅７０：ニッケル３０）の銅ニッケル合金からなり、半径３ｍｍの半球状を呈し、ビッカース硬さが１９０〜２５０の範囲で異なる種々の接点を設けて摺動子を作製した。そして、この摺動子及び上記の各電極部を摺動式液面検出装置（矢崎総業（株）製）に組み込み、サンプルとした。

サンプルを２０リットルの燃料タンクに装着し、この燃料タンクに硫黄濃度が１００ｐｐｍとなるように調製したガソリンを満タンに注入し、ポンプを用いてガソリンの液面を変動させて接点と電極とを１００万回摺接させた後、再度、満タン状態からポンプでガソリンを吸引して液面を連続的に降下させ、そのときの電圧の変化を測定した。

図３はガラス混入量が１８重量部の電極を用いたときの測定チャートであるが、電圧は階段状に変化しているもの、隣接する全ての下段−上段間で、上段を大きく超えて突出するピークが下段から出ており、１００ｐｐｍ近い高硫黄濃度の液体燃料用として不適である。また、図示は省略するが、ガラス混入量が２７重量部の電極を用いた場合も、同様に上段を大きく超えて突出するピークが下段から出ていた。これに対し、図４はガラス混入量３１重量部の電極を用いたときの各測定チャートであるが、下段からは隣接する上段を越えるようなピークが出ておらず、１００ｐｐｍ近い高硫黄濃度の液体燃料用として実用に十分耐え得ることがわかる。尚、接点のビッカース硬さＨｖの違いによるチャート形状（波形）の違いは実質的に認められなかった。また、図示は省略するが、ガラス混入量が３７重量部及び４３重量部の電極を用いた場合も、下段からは上段を越えるようなピークが出ていなかった。

（試験−２）
（銀／パラジウム）比を６０／４０に変えた以外は、試験−１と同様にして電極部を作製し、試験−１と同一の接点を用いて同様の試験を行った。その結果、ガラス混入量１８重量部及び２５重量部の電極を用いたときは、試験−１と同様に、隣接する上段を越えるピークが下段から出ていたのに対し、ガラス混入量３１重量部、３７重量部及び４３重量部の各電極を用いたときには、試験−１と同様に、下段からは隣接する上段を越えるピークは出ておらず、１００ｐｐｍ近い高硫黄濃度の液体燃料用として十分実用に耐え得ることが判明した。図５に、ガラス混入量４３重量部の電極を用いたときの測定チャートを示す。

上記の試験−１及び試験−２の結果を表１にまとめて示す。

摺動式液面検出装置の燃料タンクに装着された状態を示す図である。 電極部の電極及び接点の周辺を拡大して示す図である。 試験−１において、（銀／パラジウム／ガラス＝７０／３０／１８）の電極を用いてガソリン残量を測定したチャートである。 試験−１において、（銀／パラジウム／ガラス＝７０／３０／３１）の電極を用いてガソリン残量を測定したチャートである。 試験−２において、（銀／パラジウム／ガラス＝６０／４０／４３）の電極を用いてガソリン残量を測定したチャートである。

符号の説明

１ 燃料タンク
２ 支持板
３ 絶縁基板
４ 電極
５ 抵抗層
６ 摺動子
７ 接点
８ アーム
９ フロート
１０ 電極部

Claims (1)

1. 車両の燃料タンク内に設置され、燃料計に電気的に接続する電極部に形成された複数条の電極上を、液体燃料の液面を浮遊するフロートの変位に連動する摺動子に設けられた接点が摺動することにより、液体燃料のタンク内残量を検知する摺動式液面検出装置において、
   （銀／パラジウム）比が重量比で７０／３０〜６０／４０である銀パラジウム合金１００重量部に対し、ガラスを３１〜４３重量部配合してなるガラス入り銀パラジウム合金で形成される電極と、
   重量比で（銅７０：ニッケル３０）である銅ニッケル合金からなり、ビッカース硬さＨｖ１９０〜２５０の導電性材料からなる接点とを備え、
   硫黄濃度が１００ｐｐｍの液体燃料のタンク内残量を検知することを特徴とする摺動式液面検出装置。

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