JP4959419B2 - 液面レベル検出装置 - Google Patents

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８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４には、コンタクト片５が固定されており、該コンタクト片５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、他端がコネクタ端子板とカシメられて、電気的に接続される。

特許第３８９８９１３号公報 特開平９−５１４５号公報

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、マイナス側（ＧＮＤ）の出力端子８Ｂに対してプラスの電位差を有するプラス側の出力端子８Ａや接続端子は、電気分解の影響を受けやすい。出力端子８Ａ、８Ｂ間の電位差の大きさは、電気分解の度合いに、対数的に影響を与える。

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、出力端子８Ａ、８Ｂ間に電位差が生じると、プラス側の接続端子の銅や銅合金が溶け出し、マイナス側の出力端子８Ｂに金属イオンが析出して金属酸化物（絶縁体）となって付着し、接触抵抗が増大する。接触抵抗の増大は、液面レベルの検出精度に大きな影響を及ぼすので、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の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、且つ安価な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）〜（４）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、
前記プラス極接続端子の少なくとも一部を覆うように形成され、前記プラス極接続端子が電気分解によって溶解されるのを防止する保護層を備え、
前記プラス極接続端子は、母材の表面を前記保護層で覆う電食防止処理を行なった後、前記母材を成形加工して製作され、前記成形加工によって切断される切断面を除き、その他の部分が前記保護層で覆われていること。
（２） 上記（１）の構成の液面レベル検出装置であって、
前記プラス極接続端子は、前記抵抗板を収容するフレームに係合する係合部を除き、その他の部分が前記保護層で覆われていること。
（３） 上記（１）または（２）の構成の液面レベル検出装置であって、
前記第１摺動部と前記プラス側電極との間に連接されて前記第１摺動部と前記プラス側電極とを電気的に接続する第１導電路と、
前記第１導電路上に該第１導電路を覆うように形成された保護体と、
を更に備えた。
（４） 上記（１）〜（３）のいずれかの構成の液面レベル検出装置であって、
前記保護層は、金または金合金のメッキ層であること。

上記（１）の構成の液面レベル検出装置によれば、液面レベル検出装置のプラス側電極と外部回路とを電気的に導通させるプラス極接続端子が、電気分解によって溶解されるのを防止する保護層によって覆われているので、エタノール、メタノール、等といった電解液そのもの、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ても、電気分解によってプラス極接続端子が溶解することが防止され、マイナス側電極への金属酸化物の析出を抑制して接点部の接触抵抗の増大を防止することができる。また、これによって電解液の液面レベルを精度よく測定することができる。また、プラス極接続端子は、母材の表面を保護層で覆う電食防止処理を行なった後、母材を成形加工して製作されるので、成形加工によって切断される切断面を除く部分が保護層で覆われ、これにより、電気分解による影響を抑制することができるプラス極接続端子を、安価且つ容易に製作することができる。
上記（２）の構成の液面レベル検出装置によれば、プラス極接続端子は、抵抗板を収容するフレームに係合する係合部を除き、その他の部分が保護層で覆われているので、電気分解による影響を抑制することができ、更にフレームに確実に係合するプラス極接続端子を、安価且つ容易に製作することができる。
上記（３）の構成の液面レベル検出装置によれば、第１摺動部とプラス側電極とを電気的に接続する第１導電路を備え、該第１導電路が保護体によって覆われているので、電解液に浸漬される等した際、第１導電路が受ける電気分解の影響を緩和することができる抵抗板を安価に製作することができる。
上記（４）の構成の液面レベル検出装置によれば、保護層が、金または金合金のメッキ層であるので、接続端子間に電圧が印加されても、電気分解によるマイナス側電極への銅の析出を確実に防止して接触抵抗の増大を抑え、精度よく電解液の液面レベルを測定することができる。

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、且つ安価な液面レベル検出装置を提供することができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

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、そして図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、後述する保護層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の薄板をプレス加工して成形されており、表面に錫メッキが施されている。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。一対の接触片４３ｂ、４３ｃの先端は、互いに離間するように円弧状に形成されている。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、使用時には、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。

プラス極接続端子４２Ａは、その表面が保護層５０で覆われて電食防止処理されている。当然のことであるが、マイナス極接続端子４２Ｂも保護層５０で覆って電食防止処理することもできるが、プラス極接続端子４２Ａに比較して、マイナス極接続端子４２Ｂは電気分解による影響がはるかに小さく、必ずしも電食防止処理しなくともよい。プラス極接続端子４２Ａとマイナス極接続端子４２Ｂを同一仕様の接続端子とすれば、組付け時にプラス極接続端子４２Ａとマイナス極接続端子４２Ｂを区別する必要がなく、組付け誤りの虞がなくなり、組付けが容易になる。

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。

プラス極接続端子４２Ａ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の表面に、保護層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が外嵌、固定される。このようにして成形された接触部材４３は、表面のほとんどの部分が保護層（金または金合金のメッキ）５０によって覆われているが、接触部材４３の成形時に薄板から打ち抜かれる接触部材４３の外形に沿う端面は切断面４３ｆとなるので、保護層５０が形成されていない。また、ステンレス製の係止部材４４も、保護層５０を有しない。この加工方法によると、最も容易にプラス極接続端子４２Ａを成形することができる。

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、表面に保護層５０として金または金合金のメッキを施す。このようにして成形された接触部材４３は、キャリア４５から切断される切断線ＣＬにおける切断面４３ｆだけが保護層５０で保護されていないが、その他の部分には保護層５０が形成されており、電食から保護されている。プラス極接続端子４２Ａの全面を保護層５０で覆うことが理想であるが、接触部材４３の切断面４３ｆや係止部材４４等、その一部が保護層５０で覆われていない状態でも、電食の影響を大幅に緩和することができる。また、電食の程度は、接続端子の材質、露出面積によって影響されるので、イオン化傾向が低い材質を選択すると共に、露出面積を少なくすることが望ましい。

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に対して保護層５０として金または金合金のメッキを施す。このようにして成形された接触部材４３は、全ての表面が保護層５０で保護されているので、電食を最も有効に防止することができる。

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、プラス極接続端子４２Ａは電気分解の影響を受ける。しかし、本発明のプラス極接続端子４２Ａは、イオン化傾向が低い金または金合金のメッキが施されて保護層５０が形成されているので、電気分解によってプラス極接続端子４２Ａが溶解することはない。従って、マイナス側電極２７Ｂ（マイナス極接続端子４２Ｂ）への金属酸化物の析出が防止される。これによって、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、接続端子４２Ａ、４２Ｂの材質は、銅や銅合金に限定されるものではなく、金、金合金、ニッケル、ニッケル合金、等が使用可能である。

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、上記の実施形態においては、銅や銅合金製の接続端子４２Ａ、４２Ｂの保護層５０として、金または金合金のメッキを用いたが、接続端子４２Ａ、４２Ｂを電極２７Ａ、２７Ｂに接続した後、樹脂材料で接続部全体（接続端子４２Ａ、４２Ｂおよび電極２７Ａ、２７Ｂ）をコーティングして樹脂材料による保護層を形成することもできる。これにより、接続端子４２Ａ、４２Ｂおよび電極２７Ａ、２７Ｂが電解液と接触することを防止する。このような樹脂材料としては、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂、等が例示される。

また、上記の実施形態においては、接触部材４３の一対の接触片４３ｂ、４３ｃで抵抗板１２を挟持してプラス側電極２７Ａおよびマイナス側電極２７Ｂと電気的に接続させるようにしたが、導電パターンの一端（プラス側電極）にターミナルを弾性力によって押圧し、接触させるようにした構造の接続部にも適用することができる。

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。

本発明の液面レベル検出装置の構成を示す断面図である。 図１における抵抗板の平面図である。 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。 出力ハーネスの平面図である。 接続端子の側面図である。 接続端子の平面図である。 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である。 従来の液面レベル検出装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

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：保護層
１００：液面レベル検出装置
ＦＳ：液面レベル

Claims (4)

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、
   前記プラス極接続端子の少なくとも一部を覆うように形成され、前記プラス極接続端子が電気分解によって溶解されるのを防止する保護層を備え、
   前記プラス極接続端子は、母材の表面を前記保護層で覆う電食防止処理を行なった後、前記母材を成形加工して製作され、前記成形加工によって切断される切断面を除き、その他の部分が前記保護層で覆われていることを特徴とする液面レベル検出装置。
2. 前記プラス極接続端子は、前記抵抗板を収容するフレームに係合する係合部を除き、その他の部分が前記保護層で覆われていることを特徴とする請求項１に記載した液面レベル検出装置。
3. 前記第１摺動部と前記プラス側電極との間に連接されて前記第１摺動部と前記プラス側電極とを電気的に接続する第１導電路と、
   前記第１導電路上に該第１導電路を覆うように形成された保護体と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載した液面レベル検出装置。
4. 前記保護層は、金または金合金のメッキ層であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載した液面レベル検出装置。

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