JP6120067B2 - 液面検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液面検出装置に関するもので、特に、回路基板に設けた固定電極の硫化による影響を抑えた液面検出装置に関するものである。

従来の液面検出装置は、図９〜１１で示すように、回路基板１０１に形成した固定電極１０２の硫化を抑えるために、固定電極１０２の接点１０３との接触部分１０２ａに、金（Ａｕ）を含んだ第一電極材料Ｅ１を用い、接触部分１０２ａ以外の固定電極１０２の他の部分１０２ｂには、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）及びガラスとを含んだ第二電極材料Ｅ２を用いたものであった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２８７４５７号公報（図５）

従来の液面検出装置では、接触部分１０２ａと他の部分１０２ｂとの結合部分に、第一電極材料Ｅ１が、固定電極１０２の両脇に流れ出て、流出部１０２ｃが発生する。

流出部１０２ｃが、発生する仕組みを図９を用いて説明する。

回路基板１０１に、固定電極１０２の他の部分１０２ｂをスクリーン印刷によって印刷した後、乾燥、あるいは焼成する。

次に、図９で示すように、乾燥、あるいは焼成後の固定電極１０２の他の部分１０２ｂ上に、スクリーン１０４を配置し、スクリーン１０４上の第一電極材料Ｅ１をスキージ１０５によって、スクリーン１０４に設けた接触部分１０２ａを形成する貫通部から回路基板１０１と他の部分１０２ｂの一部に印刷する。

この第一電極材料Ｅ１を印刷するときに、スクリーン１０４は、回路基板１０１と固定電極１０２の他の部分１０２ｂに接触するが、スクリーン１０４と回路基板１０１と固定電極１０２の他の部分１０２ｂとの間に隙間１０６が生じ、この隙間１０６にスキージ１０５にて第一電極材料Ｅ１が押し込まれ、流出部１０２ｃが形成される。

また、スクリーン１０４の回路基板１０１側に押し出され、回路基板１０１表面に定着しないでスクリーン１０４に残存してしまった第一電極材料Ｅ１は、続けて別の回路基板１０１に第一電極材料Ｅ１を印刷する際に、回路基板１０１に付着し、流出部１０２ｃの一部を形成することとなり、流出部１０２ｃが大きくなる原因の一つである。

接触部分１０２ａと他の部分１０２ｂの境界が、隣り合う固定電極１０１で略同一の場合、流出部１０２ｃが大きいと、固定電極１０２同士が短絡するおそれがあった。

そこで、本発明は、二種類の電極材料を接続して固定電極を形成する場合において、固定電極同士の短絡を防止することが可能な液面検出装置を提供するものである。

本発明は、前記目的を達成するため、回路基板と、この回路基板上に形成した抵抗体に接続された複数の固定電極と、前記複数の固定電極を摺動する接点とを備え、前記接点が前記複数の固定電極の中から任意の固定電極に接触する液面検出装置において、前記固定電極の前記接点との接触部分を少なくとも金（Ａｕ）を含んだ第一金属材料から形成し、前記固定電極の前記抵抗体と接続する接続部分を前記第一金属材料とは異なる第二金属材料から形成し、隣り合う前記固定電極の前記接触部分と前記接続部分との境界を、異なる位置としたものである。

また、前記境界が、前記接点と前記複数の固定電極の摺動する円弧の軌跡の中心から異なる位置としたものである。

また、記境界が、前記固定電極の長手方向に対して異なる位置としたものである。

以上、本発明により、所期の目的を達成することができ、二種類の電極材料を接続して固定電極を形成する場合において、固定電極同士の短絡を防止することが可能な液面検出装置を提供するものである。

本発明の第１実施形態の正面図。 同実施形態の回路基板の正面図。 図２中Ａ−Ａ線の断面図。 同実施形態の要部拡大正面図。 図４中Ｂ−Ｂ線の断面図。 同発明の第２実施形態の回路基板の正面図。 同発明の第３実施形態の断面図。 同実施形態の回路基板の正面図。 従来の液面検出装置の要部拡大断面図。 従来の液面検出装置の固定電極の正面図。 従来の液面検出装置の固定電極の側面図。

本発明の第１実施形態を添付図面とともに説明する。図１〜５は、第１実施形態であり、本実施形態では、自動車などの車両の液面検出装置に適用した場合に基づいて説明する。

この液面検出装置１は、図示しない燃料タンク内に固定されるものであり、フロート２と、フロートアーム３と、アームホルダ４と、本体フレーム５と、回路基板６と、摺動接点７と、リード線８とを備えたものである。

液面検出装置１は、液面の変動に伴い、フロート２、フロートアーム３、アームホルダ４を介して摺動接点７が回路基板６上に設けた後述する固定電極を摺動することで、回路基板６に設けた後述する抵抗体によって生じる電気的な変動をリード線８により、図示しない外部回路に出力するものである。

フロート２は、合成樹脂などからなり、前記燃料タンク内の液体燃料の液面に浮くものである。

フロートアーム３は、金属製の棒状で、その先端にフロート２を備えている。また、他方の端部は、アームホルダ４に固定されている。

アームホルダ４は、合成樹脂からなり、フロートアーム３と摺動接点７が、固定されている。また、アームホルダ４は、フロートアーム３と摺動接点７とともに、本体フレーム５に回転可能に支持されている。

本体フレーム５は、合成樹脂からなり、フロートアーム３、アームホルダ４、及び摺動接点７を回転可能に支持するとともに、回路基板６を固定している。

回路基板６は、セラミックなどの絶縁性の基材からなり、回路基板６は、複数の固定電極９と、抵抗体１０とを備えている。

複数の固定電極９は、互いに離間して筋状に形成され、それぞれ抵抗体１０と電気的に接続されている。この複数の固定電極９のいずれかに摺動接点７が接触するものである。

固定電極９の摺動接点７との接触部分９ａは、少なくとも金（Ａｕ）を含んだ第一金属材料から形成されている。

また、固定電極９の抵抗体１０と接続する接続部分９ｂは、接触部分９ａを構成する第一金属材料とは異なる第二金属材料から形成されている。

本実施形態の固定電極９の接触部分９ａの第一金属材料は、少なくとも、金（Ａｕ）と、パラジウム（Ｐｄ）と、ガラス成分とからなる。ガラス成分としては、硼珪酸鉛ガラスや酸化ビスマスなどである。固定電極９の接触部分９ａは、上記の金（Ａｕ）粉末とパラジウム（Ｐｄ）粉末及びガラス成分に加えて、樹脂材料や溶剤などを加えてペースト状とした電極材料をスクリーン印刷などの手段によって、回路基板６上に、形成後、乾燥、焼成の各工程を経て、形成される。なお、本実施形態では、接続部分９ｂが形成された後に形成される。

固定電極９の接触部分９ａの第一電極材料は、本実施形態では、金（Ａｕ）とパラジウム（Ｐｄ）との重量比率は、金（Ａｕ）が７に対して、パラジウム（Ｐｄ）が３という比率である。なお、第一電極材料のガラス成分は、乾燥や焼成工程で蒸発や消失する樹脂材料や溶剤などを除いた状態で、第一電極材料の２０〜２５％配合されている。耐硫化性の高い金（Ａｕ）を含んだ金属材料で、固定電極９を形成したことで、摺動接点７との接触部分において、自動車の燃料であるガソリン中に含まれる硫黄分による影響を受けにくくなる。

また、本実施形態では、固定電極９の接触部分９ａを抵抗値の低い金（Ａｕ）を含んだ金属材料を用いたことにより、摺動接点７と接触部分９ａとの間に低抵抗で電気的な影響を与えにくくすることができる。

本実施形態の固定電極９の接続部分９ｂの第二金属材料は、第一電極材料と異なるものであり、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）及びガラス成分とからなる。ガラス成分は、第一電極材料と同じである。固定電極９の接続部分９ｂは、上記の金属の粉末とガラス成分に加えて、樹脂材料や溶剤などを加えてペースト状とした電極材料をスクリーン印刷などの手段によって、回路基板６上に、形成後、乾燥、焼成の各工程を経て、形成される。なお、本実施形態では、接触部分９ａが形成される前に形成される。なお、接続部分９ｂは、乾燥工程後、あるいは焼成工程後に、接触部分９ａが形成されるものである。

固定電極９の接続部分９ｂの第二電極材料は、本実施形態では、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）との重量比率は、銀（Ａｇ）が７に対して、パラジウム（Ｐｄ）が３という比率である。なお、第二電極材料のガラス成分は、乾燥や焼成工程で蒸発や消失する樹脂材料や溶剤などを除いた状態で、第二電極材料の２０〜２５％配合されている。

このように、固定電極９の接続部分９ｂに金（Ａｕ）を含んだ第一金属材料を使用しないことで、液面検出装置１全体で使用する金（Ａｕ）の量を削減し、コストの削減をはかることができる。

固定電極９は、接触部分９ａと接続部分９ｂとの一部が重なっている。接続部分９ｂが、下側（回路基板６側）で、接触部分９ａが、上側で接続部分９ｂを覆うように重なっている。図４、５で示すように、接触部分９ａの接続部分９ｂ側の端部９ａ１は、接続部分９ｂの接触部分９ａ側の端部９ｂ１より、抵抗体１０側に位置している。

本実施形態では、固定電極９の接触部分９ａと接続部分９ｂとの境界９ｃは、接続部分９ｂの端部９ｂ１部分であり、この端部９ｂ１部分で、流出部９ｄが発生する。

本実施形態では、境界９ｃは、隣り合う固定電極９では、異なる位置である。すなわち、固定電極９の長手方向に異なる位置である。隣り合う固定電極９の境界９ｃ同士の間隔の下限は、固定電極９間のおよそ半分の距離と同等、あるいはそれ以上離れていればよい。本実施例においては、隣り合う固定電極９の境界９ｃを設けた部分の間隔は、およそ１１０〜１３０μｍで、好ましくは、１２０μｍである。この固定電極９間の距離の半分である５５〜６５、好ましくは、６０μｍと同等、あるいはそれ以上離れていればよい。なお、隣り合う固定電極９の境界９ｃ同士の間隔は、短絡の可能性を低く抑えるには、固定電極９間の間隔である、およそ１１０〜１３０μｍで、好ましくは、１２０μｍとするとよい。

本実施形態では、接触部分９ａと接続部分９ｂの一部とは、摺動接点７が、固定電極９を摺動する円弧の軌跡Ｌの中心方向に向いており、固定電極９の境界９ｃは、隣り合う固定電極９の境界９ｃとは、異なる位置である。この場合、言い換えると、境界９ｃが、摺動接点７の複数の固定電極９の摺動する円弧の軌跡Ｌを中心とする同心円上から異なる位置である。

抵抗体１０は、少なくとも酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を含む材料から構成されている。抵抗体１０は、複数の固定電極９に跨った状態で、回路基板６上に焼成されている。

回路基板６は、測定用ランド１１、調整用抵抗体１２、接続用ランド１３を備えている。測定用ランド１１は、固定電極９の接続部分９ｂと同工程で形成したものであり、図示しない測定装置の検査針が接触する部分であり、測定用ランド１１間の抵抗体１０の抵抗値を測定するものである。なお、抵抗体１０が、所定の抵抗値でなかった場合は、調整用抵抗体１２をレーザートリミングなどの方法によってトリミングして除去部１２ａを設けて、抵抗体１０の抵抗値を調整する。接続用ランド１３は、固定電極９の接続部分と同一の金属材料からなる。この接続用ランド１３には、リード線８などの導電部材が、適宜手段によって接続される。

調整用抵抗体１２は、抵抗体１０と同一成分の材料である。抵抗体１０と調整用抵抗体１２は、固定電極９と同様に、スクリーン印刷などの手段によって、形成後、乾燥、焼成の各工程を経て形成される。

摺動接点７は、燃料の液面に浮くフロート２の変動によって、複数の固定電極９の接触部分９ａ上を摺動するものである。

摺動接点７は、本実施形態では、アームホルダ４に固定された摺動子７ａに加締めによって固定されている。摺動接点７の材質としては、銅（Ｃｕ）・ニッケル（Ｎｉ）・亜鉛（Ｚｎ）合金（洋白若しくは洋銀）やニッケル（Ｎｉ）・クロム（Ｃｒ）合金などが適切である。また、摺動子７ａには、銅（Ｃｕ）・ニッケル（Ｎｉ）・亜鉛（Ｚｎ）合金が加締めなどの加工がしやすく、硫化などにも強く、加えて安価であるため適切である。

なお、本実施形態では、摺動接点７は、摺動子７ａと別体で形成されているが、一体のものであっても良い。この場合は、摺動接点は、摺動子をプレス加工などによって接点を形成する。

リード線８は、導電性の金属を絶縁性の材料で覆ったものであり、本実施形態では、２つ設けている。一方は、回路基板６と電気的に接続されており、他方は、摺動接点７と電気的に接続されている。このリード線８によって、液面検出装置１で検出した信号を外部の機器に送ることができる。

以上のように構成したことによって、二種類の電極材料を接続して固定電極９を形成する場合において、固定電極９同士の短絡を防止することが可能な液面検出装置１を提供することができる。

次に、図６に基づいて本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一および相当箇所には、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施形態と第１実施形態と異なる点は、第１実施形態では、固定電極９の接触部分９ａと接続部分９ｂの一部とが、摺動接点７の円弧の軌跡Ｌの中心方向に向いていたのに対して、第２実施形態では、固定電極１９が、接触部分１９ａと接続部分１９ｂの一部を含め、直線形状としたものである。

固定電極１９は、接触部分１９ａと接続部分１９ｂとの一部が重なっている。接続部分１９ｂが、下側（回路基板６側）で、接触部分１９ａが、上側で接続部分１９ｂを覆うように重なっている。図６で示すように、接触部分１９ａの接続部分１９ｂ側の端部１９ａ１は、接続部分１９ｂの接触部分１９ａ側の端部１９ｂ１より、抵抗体１０側に位置している。

本実施形態では、固定電極１９の接触部分１９ａと接続部分１９ｂとの境界１９ｃは、接続部分１９ｂの端部１９ｂ１部分であり、この境界１９ｃ部分で、流出部１９ｄが発生する。

固定電極１９の境界１９ｃは、隣り合う固定電極１９の境界１９ｃとは、異なる位置である。この場合、言い換えると、境界１９ｃが、固定電極１９の長手方向に対して異なる位置である。境界１９ｃの間隔は、前述したとおりである。

以上の構成においても、二種類の電極材料を接続して固定電極１９を形成する場合において、固定電極１９同士の短絡を防止することが可能な液面検出装置を提供することができる。

次に、図７、８に基づいて本発明の第３実施形態について説明する。なお、前記各実施形態と同一および相当箇所には、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施形態の液面検出装置２１は、フロート２と、フロートアーム３と、ホルダ２４と、本体フレーム２５と、回路基板２６と、摺動接点２７ａ、２７ｂと、を備えたものである。

図７は、本実施形態の理解を容易にするために、液面検出装置２１の断面図である。

本実施形態では、ホルダ２４に回路基板２６を固定し、ホルダ２４は、フロートアーム３と回路基板２６とともに、本体フレーム２５に回転可能に支持されている。

回路基板２６は、セラミックなどの絶縁性の基材からなり、回路基板２６は、複数の固定電極２９、３１と、抵抗体３０とを備えている。固定電極２９は、第２実施形態と同様に、摺動接点２７ａに接触する接触部分２９ａと、抵抗体３０に接続する接続部分２９ｂとからなる。固定電極３１は、摺動接点２７ｂが摺動する複数の接触部分３１ａと、単一のベース部分３１ｂで構成されている。接触部分３１ａは、金（Ａｕ）を含んだ第一金属材料からなり、ベース部分３１ｂは、第一金属材料とは異なる第二金属材料からなる。本実施形態の構成では、固定電極３１は、スリットなどの抜けのないベタ電極であっても良いが、所定の間隔を空けて複数の接触部分３１ａを設けたことにより、高価な金（Ａｕ）の使用量を抑え、コストを削減することが可能となる。

本体フレーム２５は、合成樹脂からなり、フロートアーム３、ホルダ２４、及び回路基板２６を回転可能に支持するとともに、２つの摺動接点２７ａ、２７ｂを固定している。

摺動接点２７ａ、２７ｂは、導電性の金属からなり、回路基板２６に設けた固定電極２９、３１を摺動するものである。

以上の構成においても、二種類の電極材料を接続して固定電極２９を形成する場合において、固定電極２９同士の短絡を防止することが可能な液面検出装置２１を提供することができる。

本発明は、液面検出装置、特に、二種類の電極材料を接続して固定電極を形成した液面検出装置に利用可能である。

１ 液面検出装置
２ フロート
３ フロートアーム
４ アームホルダ
５ 本体フレーム
６ 回路基板
７ 摺動接点
７ａ 摺動子
８ リード線
９ 固定電極
９ａ 接触部分
９ａ１ 端部
９ｂ 接続部分
９ｂ１ 端部
９ｃ 境界
９ｄ 流出部
１０ 抵抗体
１１ 測定用ランド
１２ 調整用抵抗体
１２ａ 除去部
１３ 接続用ランド
１９ 固定電極
１９ａ 接触部分
１９ａ１ 端部
１９ｂ 接続部分
１９ｂ１ 端部
１９ｃ 境界
１９ｄ 流出部
１０１ 回路基板
１０２ 固定電極
１０２ａ 接触部分
１０２ｂ 他の部分
１０２ｃ 流出部
１０３ 接点
１０４ スクリーン
１０５ スキージ
１０６ 隙間

Claims (3)

1. 回路基板と、この回路基板上に形成した抵抗体に接続された複数の固定電極と、（液面の変動に伴い）前記複数の固定電極を摺動する接点とを備え、前記接点が前記複数の固定電極の中から任意の固定電極に接触する液面検出装置において、
   前記固定電極の前記接点との接触部分を少なくとも金（Ａｕ）を含んだ第一金属材料から形成し、前記固定電極の前記抵抗体と接続する接続部分を前記第一金属材料とは異なる第二金属材料から形成し、隣り合う前記固定電極の前記接触部分と前記接続部分との境界を、異なる位置としたことを特徴とする液面検出装置。
2. 前記境界が、前記接点と前記複数の固定電極の摺動する円弧の軌跡の中心から異なる位置としたことを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。
3. 前記境界が、前記固定電極の長手方向に対して異なる位置としたことを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。
   

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