JP6206210B2 - 液面検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体の液面を検出する液面検出装置に関する。

従来、液体の液面を検出する液面検出装置が知られている。特許文献１に記載の装置では、燃料タンクの天井部に開口が設けられ、蓋体がこの開口を塞いでいる。そして、リード線が、ホールＩＣ等の検出部を備える液面検出器と外部の機器とを接続している。

特開２０１３−１７８１４１号公報

さて、近年、燃料タンクと蓋部とのシール性を高めるため、燃料タンクと蓋部との間にゴム製のガスケットを設けることが多い。しかしながら、このようなガスケットに含まれる液状の配合物質が析出するブリード現象が生じ、当該配合物質がリード線を伝って、液面検出器の検出部の金属と付着又は結合し、検出部を劣化させたり、検出結果に影響を及ぼすという問題があった。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ガスケットに含まれる配合物質が検出部の金属と付着又は結合し、検出部を劣化させたり、検出結果に影響を及ぼすことを抑制する液面検出装置を提供することにある。

本発明は、天井部に設けられた開口を塞ぐフランジと開口の周縁との間がエラストマーからなるガスケットによりシールされる容器内において、フランジと組み付けられる液面検出装置であって、フランジの下方に配置され、容器内の液体の液面を検出する検出部と、検出部をフランジを介して外部に接続するリード線と、フランジから斜め下方に延びるリード線を屈曲させて斜め上方に向ける谷部を形成するガイドを備えることを特徴とする。

このような発明によると、容器とフランジとをシールするエストラマーのガスケットから配合物質が析出し、フランジから斜め下方に延びるリード線を伝う場合でも、リード線を屈曲させて斜め上方に向ける谷部を形成するガイドにより、配合物質が谷部に滞留して、谷部よりも検出部側に伝わり難くなる。これによれば、配合物質が検出部の金属と付着又は結合し、検出部を劣化させたり、検出結果に影響を及ぼすことを抑制することができる。

第１実施形態における燃料タンク、組付ユニット、及び液面検出装置の配置を模式的に示す正面図である。 図１のIV部を示す拡大図である。 第１実施形態における組付ユニット及び液面検出装置の一部を示す斜視図である。 第１実施形態における組付ユニット及び液面検出装置の一部を示す側面図である。 第１実施形態における液面検出装置の一部を示す背面図である。 第１実施形態における検出部の一部を示す断面図である。 第２実施形態における液面検出装置の一部を示す模式図である。 変形例１，２における組付けユニット及び液面検出装置を示す模式図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第１実施形態）
第１実施形態の液面検出装置１００は、図１，２に示すように、液体としての燃料を貯蔵する容器としての燃料タンク１内に設置され、組付ユニット２に組み付けられている。また、図示しないが、燃料タンク１は、車両に搭載されている。

ここで、本実施形態における下方とは、車両及び燃料タンク１が受ける重力の方向である。本実施形態における上方とは、下方の反対方向である。また、横方向は、燃料タンク１に燃料を貯蔵した場合の液面１ｃに沿った方向、すなわち、下方及び上方とは垂直な方向を示す。

組付ユニット２は、フランジ３、ガスケット４、及び保持板７を備えている。フランジ３は、鉄の表面にめっきを施すこと等により形成される円盤状の蓋であり、燃料タンク１の天井部１ａに設けられる開口１ｂを、上方から塞いでいる。なお、フランジ３は、金属の他、ポリアセタール等の合成樹脂により形成されていてもよい。

ガスケット４は、エラストマーにより、円環状に形成される。そして、図２に拡大して示すように、ガスケット４は、燃料タンク１の開口１ｂの周縁とフランジ３との間に挟み込まれることで、燃料タンク１とフランジ３をシールする。具体的には、燃料タンク１の開口１ｂの外周において、ネジ穴が開けられた座金６が配置されており、座金６とネジ５の間にガスケット４及びフランジ３を上下方向に挟んでネジ止めすることにより、シールされる。第１実施形態では特に、エラストマーとして耐油性に優れるＮＢＲ（アクリルゴム）が採用されている。ＮＢＲには、ゴムに架橋を生じさせる配合剤としての加硫材ないしは加硫速度を増大させ、ゴムの物性を向上させる加硫促進剤等の配合物質が、材料の製造時に配合されている。

保持板７は、鉄の表面にめっきを施すこと等により、上下方向に長手の板状に形成されるブラケットプレートである。保持板７は、フランジ３によって保持されることにより、フランジ３から下方に延びている。

液面検出装置１００は、図１，３，４に示すように、燃料タンク１内において、保持板７に保持されることにより、フランジ３と組み付けられている。液面検出装置１００は、保持壁１０、フロート２０、フロートアーム３０、検出部４０、２本のリード線６０ａ，ｂ、２つの側面壁７０ａ，ｂ、及びガイド８０等を備えている。

保持壁１０は、ポリアセタール樹脂又はポリフェニレンサルファイド樹脂等の合成樹脂により、保持板７より上下方向に短い板状に形成されている。保持壁１０は、保持板７とスナップフィットにより嵌合されることで、保持板７と面接触した状態でフランジ３の下方に配置されている。保持壁１０は、後述するフロートアーム３０の回転軸３２が貫通するための貫通孔１２を有している。また、図５に示すように、保持壁１０は、保持板７と面接触する面において、検出部４０よりも上方、すなわち貫通孔１２の上方において、排出溝１４を有している。排出溝１４は、保持壁１０の横方向における中央部を頂点１４ａとし、当該頂点１４ａから斜め下方に延びており、保持壁１０の横方向の両縁まで貫通している。そして、保持壁１０は、保持板７とは反対側の面において、検出部４０を保持している。

フロート２０は、図１に示すように、例えば発泡させたエボナイト等の燃料よりも比重の小さい材料によって形成されていることにより、燃料の液面１ｃに浮揚可能となっている。

フロートアーム３０は、ステンレス鋼等の金属材料により丸棒状の芯材によって形成されている。フロートアーム３０の両端部のうち、一方の端部には、フロート２０が保持されている。またフロートアーム３０の他方の端部は、回転軸３２を形成しており、検出部４０のアームホルダ４２によって保持されると共に、保持壁１０の貫通孔１２を貫通している。

検出部４０は、図１，３に示すように、保持壁１０を介して保持板７に保持されることにより、フランジ３の下方に配置され、液体の液面１ｃを検出する。検出部４０は、アームホルダ４２、可変抵抗器４４、電源端子４９、及び接地端子５１を有している。

アームホルダ４２は、耐油性、耐溶剤性、及び機械的性質に優れる、例えばポリアセタール樹脂又はポリフェニレンサルファイド樹脂等の合成樹脂によって形成されている。アームホルダ４２は、フロートアーム３０の回転軸３２を固定するボス部４２ａを有しており、当該ボス部４２ａによって保持壁１０及び可変抵抗器４４に対し回転自在に支持されている。

可変抵抗器４４は、保持壁１０によって保持される基板４５、一対の抵抗パターン４６、並びにアームホルダ４２によって保持される摺動部材４７等によって構成されている。基板４５は、保持壁１０の保持板７とは反対側の面において保持され、セラミックス等によって板状に形成されている。抵抗パターン４６は、基板４５においてアームホルダ４２と対向する面に、一対形成されている。抵抗パターン４６は、銀とパラジウムとガラスフリットとを混合したペーストを基板４５に印刷・焼付けして厚膜状に形成され、回転軸周りに円弧状に並べられた抵抗素子である。一対の抵抗パターン４６のうち一方は、電源端子４９と電気的に接続されており、他方は接地端子５１と電気的に接続されている。

摺動部材４７は、図６に示すように、アームホルダ４２において基板４５と対向する面に保持されており、一対の抵抗パターン４６に対応する一対の摺動接点４７ａと、一対の摺動接点４７ａ間を電気的に接続する接続部材４７ｂにより形成されている。接続部材４７ｂは、導通性に優れた銅を含む銅合金等の金属材料からなる帯板状に形成され、アームホルダ４２に固定された状態で配置される。一対の摺動接点４７ａは、接続部材４７ｂの両端に、それそれ１つずつ配置されている。各摺動接点４７ａの先端は、金を９５％以上、好ましくは９９％以上含有する金属材料を、熱によって溶融し、接続部材４７ｂの銅合金に接合させることにより、形成されている。各摺動接点４７ａの表面は、抵抗パターンに向かって凸状に湾曲している。各摺動接点４７ａは、対応する抵抗パターン４６と接触した状態で、アームホルダ４２の回転によって、抵抗パターン４６上を摺動する。このようにして、摺動部材４７は、一対の抵抗パターン４６との間を導通させる。

電源端子４９及び接地端子５１は、図１，３に示すように、それぞれ導電性の金属材料からなる板状に形成されており、可変抵抗器４４の上方において横方向に並んで配置されている。電源端子４９は一対の抵抗パターン４６のうち一方と電気的に接続されており、接地端子５１は一対の抵抗パターン４６のうち他方と電気的に接続されている。

このようにして、検出部４０は、電源端子４９と接地端子５１との間を抵抗パターン４６及び摺動部材４７を介して通電可能となっている。そして、フロート２０が液面１ｃの高さに応じて上下すると、前述の通り摺動部材４７が抵抗パターン４６上を摺動するため、電源端子４９と接地端子５１との間の電気抵抗が変動する。かかる原理により、検出部４０は、電気抵抗を測定して液面１ｃを検出可能となっている。

２本のリード線６０ａ，ｂは、図１，３，４に示すように、例えば銅により形成される導線を、ビニル等の絶縁体で被覆することにより形成される。２本のリード線６０ａ，ｂは、検出部４０をフランジ３を介して外部に接続する。具体的には、２本のリード線６０ａ，ｂのうち一方のリード線６０ａにおいて、両端部のうち一方の端部は、電源端子４９と電気的に接続されている。また他方の端部は、フランジ３の貫通孔３ａを貫通して外部の機器と接続されている。また、他方のリード線６０ｂにおいて、両端部のうち一方の端部は、接地端子５１と電気的に接続されている。また他方の端部は、一方のリード線６０ａと同じく、フランジ３の貫通孔３ａを貫通して外部の機器と接続されている。

２つの側面壁７０ａ，ｂは、ポリアセタール樹脂又はポリフェニレンサルファイド樹脂等の合成樹脂により、検出部４０を挟む横方向の両縁において、それぞれ上下方向に沿って形成されている。

以下の説明では、本実施形態における横方向のうち、保持壁１０の面に沿った方向であって、保持壁１０を保持板７とは反対側から見た場合（すなわち図１の場合）において、左となる方向を左方、また、右となる方向を右方とする。そして、検出部４０に対して左方に配置されている側面壁を左側面壁７０ａとし、検出部４０に対して右方に配置されている側面壁を右側面壁７０ｂとする。

ガイド８０は、ポリアセタール樹脂又はポリフェニレンサルファイド樹脂等の合成樹脂により形成され、検出部４０の上方に重なる箇所に配置されている。そしてガイド８０は、保持壁１０から保持板７とは反対方向へと突出する第１突起８２及び第２突起８９、並びに第１突起８２と第２突起８９との間に設けられる通路９１を有している。

第１突起８２は、保持壁１０の上端から保持板７とは反対方向へと突出する、山型の板状に形成され、検出部４０の上方を覆っている。より詳細には、第１突起８２は、山型の頂点８２ａから左斜め下方に延びる左尾根部８３、及び当該頂点８２ａから右斜め下方に延びる右尾根部８４の２つの尾根部８３，８４を有している。左尾根部８３は、左斜め下方に延びた先端が、左側面壁７０ａと連続的に接続されている。一方の右尾根部８４は、頂点８２ａ側において保持壁１０と接続される接続部８４ａと、右斜め下方に延びた先端側において保持壁１０との間に隙間が設けられている分離部８４ｂを有している。さらに第１突起８２は、分離部８４ｂの先端から下方に延びる側面部８５を有している。側面部８５は、右側面壁７０ｂの上方に位置し、保持壁１０及び右側面壁７０ｂとは隙間を介している。これら隙間により、第１突起８２は、接続部８４ａと分離部８４ｂの間において、リード線６０ａ，ｂを引っ掛ける引っ掛け部８６を有している。

また、第１突起８２は、横方向の縁部において、上方に突出する上方突出壁８７を有している。上方突出壁８７は、左尾根部８３及び右尾根部８４から途切れることなく設けられている。なお、図１の模式図においては、上方突出壁８７が省略されている。

第２突起８９は、右尾根部８４と通路９１を隔てた下方において、保持壁１０から保持板７とは反対方向へと突出する板状に形成されている。第２突起８９は、右側面壁７０ｂと連続的に接続される根元から、右尾根部８４と実質平行に左斜め上方に延びており、当該根元から先端８９ａまで保持壁１０と接続されている。換言すれば、第２突起８９は、検出部４０から遠くなる程下方に向かって傾斜している。ここで、第２突起８９の先端８９ａは、第１突起８２の引っ掛け部８６に対して、左斜め上方に位置している。

ここで、リード線６０ａ，ｂとガイド８０の関係について詳細に説明する。リード線６０ａ，ｂは、フランジ３の貫通孔３ａから右斜め下方に延びている。そして、リード線６０ａ，ｂは、第１突起８２と保持壁１０及び右側面壁７０ｂとの隙間を介して、第１突起８２と第２突起８９との間の通路９１へと挿通される。このとき、リード線６０ａ，ｂは、第１突起８２の引っ掛け部８６に引っ掛けられることにより、屈曲される。屈曲されたリード線６０ａ，ｂは、通路９１において、第２突起８９により下方からガイドされて、左斜め上方に向く。そして、左斜め上方に向いたリード線６０ａ，ｂは、第２突起８９の先端８９ａにおいてさらに屈曲し、通路９１から外れると共に、下方に向く。下方に向いたリード線６０ａ，ｂは、各端子４９，５１と接続される。

このような配線により、ガイド８０は、フランジ３から斜め下方に延びるリード線６０ａ，ｂを屈曲させて斜め上方に向ける谷部６２ａ，ｂを形成する。また、谷部６２ａ，ｂは、引っ掛け部８６の近傍において形成されるため、検出部４０の上方において横方向に外れている。

以上説明した液面検出装置１００は、製造後、出荷され、その後、燃料タンク１に給油が行なわれると共に使用が開始される。ところが、製造後、給油が行なわれるまでの間を中心として、液状の配合物質が、ガスケット４の表面に析出するブリード現象が生じ得る。ガスケット４はフランジ３の下方の面と接触しているため、配合物質が当該下方の面に伝ってくる。さらに配合物質は、フランジ３から斜め下方に延びるリード線６０ａ，ｂを伝ってくる。しかし、谷部６２ａ，ｂまで達すると、谷部６２ａ，ｂに対してフランジ３側も検出部４０側も斜め上方に向いているため、配合物質が谷部６２ａ，ｂに滞留することとなる。また、滞留した配合物質が下方の第２突起８９に落下しても、第２突起８９の傾斜により、右側面壁７０ｂへと伝わり、そのまま検出部４０より下方に到達することとなる。

（作用効果）
以上説明した第１実施形態の作用効果を以下に説明する。

第１実施形態によると、燃料タンク１とフランジ３をシールするエストラマーのガスケット４から配合物質が析出し、フランジ３から斜め下方に延びるリード線６０ａ，ｂを伝う場合でも、リード線６０ａ，ｂを屈曲させて斜め上方に向ける谷部６２ａ，ｂを形成するガイド８０により、配合物質が谷部６２ａ，ｂに滞留して、谷部６２ａ，ｂよりも検出部４０側に伝わり難くなる。これによれば、配合物質が検出部４０の金属と付着又は結合し、検出部４０を劣化させたり、検出結果に影響を及ぼすことを抑制することができる。

また、第１実施形態によると、谷部６２ａ，ｂは、検出部４０とは横方向にずれて配置されるので、谷部６２ａ，ｂに滞留した配合物質が、谷部６２ａ，ｂから落下しても検出部４０に到達し難い。

また、第１実施形態によると、第１突起８２は、検出部４０の上方を覆う。これによれば、配合物質がガスケット４からフランジ３の下方の面に滞留し、リード線６０ａ，ｂを介さずに落下する場合でも、第１突起８２が、検出部４０に直接落下することを防止して、配合物質が検出部４０の金属と付着又は結合し、検出部４０を劣化させたり、検出結果に影響を及ぼすことを抑制することができる。

また、第１実施形態によると、第１突起８２は、少なくとも検出部４０の上方において、上方に突出する上方突出壁８７を横方向の縁部に有する。これによれば、配合物質がガスケット４からフランジ３の下方の面に滞留し、リード線６０ａ，ｂを介さずに落下する場合でも、第１突起８２に落下した配合物質が、第１突起８２の横方向の縁部を伝って検出部４０に到達することを抑制できる。

また、第１実施形態によると、第２突起８９は、リード線６０ａ，ｂを下方からガイドするので、配合物質は谷部６２ａ，ｂよりも検出部４０側に確実に伝わり難くなる。

また、第１実施形態によると、第２突起８９は、谷部６２ａ，ｂの下方に配置され、検出部４０から遠くなる程下方に向かって傾斜するので、谷部６２ａ，ｂに滞留した配合物質が第２突起８９に落下する場合でも、検出部４０へ到達し難い。

また、第１実施形態によると、保持壁１０は、検出部４０よりも上方において、斜め下方に延びる排出溝１４が設けられているので、配合物質が保持壁１０を伝って流れ落ちる場合でも、当該排出溝１４に溜まる。したがって、配合物質が検出部４０に到達することを抑制できる。

また、第１実施形態によると、検出部４０が電気抵抗を測定して液面１ｃを検出する方式である場合に、配合物質が検出部４０の金属と付着又は結合すると、測定される電気抵抗に誤差が生じ、検出結果に大きな影響をもたらす。この点、本実施形態では、かかる付着又は結合を抑制できるので、高い相乗効果を得ることができる。

（第２実施形態）
図７に示すように、本発明の第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態について、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

第２実施形態における液面検出装置２００の保持壁１０は、検出部４０よりも下方において、横方向に突出する横突出壁２１１を有している。より詳細には、横突出壁２１１は、保持壁１０及び各側面壁７０ａ，ｂの下端において接続されており、検出部４０の下方を覆っている。

第２実施形態においても、ガイド８０の形状、リード線６０ａ，ｂの配線等は同様であるため、第１実施形態に準じた作用効果を奏することが可能となる。

また、第２実施形態によると、保持壁１０は、検出部４０よりも下方において、横方向に突出する横突出壁２１１を有しているので、保持壁１０の下端に到達した配合物質が、表面張力によって上昇し、検出部４０に到達することを抑制できる。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

具体的に、第１〜第２実施形態に関する変形例１としては、図８に示すように、サブタンク８と保持壁１０が一体に形成されていてもよい。なお、図８では、サブタンク８の内部構造が省略されている。

また、第１〜第２実施形態に関する変形例２としては、図８に示すように、フランジ３の下方の面に、下方に突出する下方突出壁３ｂがあってもよい。図８に示す構成では、下方突出壁３ｂがあるが、ガスケット４の下方をリード線６０ａ，ｂが跨ぐため、ガスケット４からリード線６０ａ，ｂに直接落下する配合物質を、谷部６２ａ，ｂによって滞留させることが可能となる。

第１〜第２実施形態に関する変形例３としては、検出部４０は、リード線６０ａ，ｂと端子を介して電気的に接続される磁電変換素子によって磁石の方向を測定して液面１ｃを検出するものであってもよい。

第１〜第２実施形態に関する変形例４としては、ガイド８０は、第１突起８２及び第２突起８９を有していなくてもよい。溝や穴によっても、リード線６０ａ，ｂをガイドすることが可能である。

第１〜第２実施形態に関する変形例５としては、谷部６２ａ，ｂは、検出部４０の上方において配置されていてもよい。

第１〜第２実施形態に関する変形例６としては、本発明は、車両に搭載される他の液体、例えばブレーキフルード、エンジン冷却水、エンジンオイル等の容器内の液面検出装置であってもよい。さらに、車両用に限らず、各種民生用機器、各種輸送機器が備える液体容器内に設けられる液面検出装置に、本発明は適用可能である。

１００，２００ 液面検出装置、１ 燃料タンク（容器）、１ａ 天井部、１ｂ 開口、１ｃ 液面、３ フランジ、４ ガスケット、１０ 保持壁、２１１ 横突出壁、１４ 排出溝、４０ 検出部、６０ａ，ｂ リード線、６２ａ，ｂ 谷部、８０ ガイド、８２ 第１突起、８７ 上方突出壁、８９ 第２突起

Claims (9)

1. 天井部（１ａ）に設けられた開口（１ｂ）を塞ぐフランジ（３）と前記開口の周縁との間がエラストマーからなるガスケット（４）によりシールされる容器（１）内において、前記フランジと組み付けられる液面検出装置であって、
   前記フランジの下方に配置され、前記容器内の液体の液面（１ｃ）を検出する検出部（４０）と、
   前記検出部を前記フランジを介して外部に接続するリード線（６０ａ，ｂ）と、
   前記フランジから斜め下方に延びる前記リード線を屈曲させて斜め上方に向ける谷部（６２ａ，ｂ）を形成するガイド（８０）を備えることを特徴とする液面検出装置。
2. 前記谷部は、前記検出部の上方において横方向に外れて配置されることを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。
3. 前記ガイドは、前記フランジから斜め下方に延びる前記リード線を屈曲させる第１突起（８２）を有し、
   前記第１突起は、前記検出部の上方を覆うことを特徴とする請求項１又は２に記載の液面検出装置。
4. 前記第１突起は、少なくとも前記検出部の上方において、上方に突出する上方突出壁（８７）を横方向の縁部に有することを特徴とする請求項３に記載の液面検出装置。
5. 前記ガイドは、前記リード線を下方からガイドすることで、斜め上方に向ける第２突起（８９）を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液面検出装置。
6. 前記第２突起は、前記谷部の下方に配置され、前記検出部から遠くなる程下方に向かって傾斜することを特徴とする請求項５に記載の液面検出装置。
7. 前記検出部を保持する保持壁（１０）を備え、
   前記保持壁は、前記検出部よりも上方において、斜め下方に延びる排出溝（１４）を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液面検出装置。
8. 前記検出部を保持する保持壁（１０）を備え、
   前記保持壁は、前記検出部よりも下方において、横方向に突出する横突出壁（２１１）を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液面検出装置。
9. 前記検出部は、電気抵抗を測定して前記液面を検出することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の液面検出装置。

Images