JP4296992B2 - 液位液質センサ - Google Patents

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本発明は、自動車、建築機械、航空機等のエンジンオイル、ギアオイル、トルコンオイル、ＣＶＴオイル、ブレーキオイル等、種々のオイルの液位や液質を検出する液位液質センサに関するものである。
以下、従来の液位液質センサについて図面を参照しながら説明する。
図８は従来の液位液質センサの検出素子の正面図である。
図８において、液位液質センサは、液体の液位液質を検出する検出素子１と、この検出素子１に接続され、検出素子１の信号を処理する信号処理回路（図示せず）とを備えている。検出素子１は、長方形のプリント基板２に、一対の櫛歯形状の検出電極３を互いに間隔をあけて噛み合わせるように配置して形成しており、種々のオイル等の液体に接触させて検出電極の静電容量を検知し、液位液質を検出している。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開昭６３−７９０１６号公報
上記従来の構成では、櫛歯状の検出電極３の長さを越えて液体が変位すると、適正に液位が検出できなくなり、また、検出電極３の長さが長い検出素子に交換しようとしても、すでに取り付けられた検出素子に替えて、新たに取り付ける検出素子の位置固定は容易に行えないという問題点を有していた。
本発明は上記問題点を解決するもので、液位液質を検出する液体に合わせて検出素子を容易に取り替えることができる液位液質センサを提供することを目的としている。
上記目的を達成するために本発明は、特に、検出素子は、液位を検出する液位用検出電極と液質を検出する液質用検出電極とを有し、基板の表裏面の一方の面に前記液位用検出電極を配置し、前記基板の表裏面の他方の面に前記液質用検出電極を配置したもので、この構成によれば、液位を検出する液位用検出電極と液質を検出する液質用検出電極とを有するため、液位と液質を的確に検出できるとともに、基板の表裏面の一方の面に前記液位用検出電極を配置し、前記基板の表裏面の他方の面に前記液質用検出電極を配置したから、限られた基板の面積において容易に液位用検出電極と液質用検出電極を配置できるという作用効果を有するものである。
本発明の液位液質センサは、一対の櫛歯形状の検出電極を互いに間隔をあけて噛み合わせるように基板に配置して設けるとともに、液体に接触させて前記検出電極の静電容量を検知することにより液位液質を検出する検出素子と、この検出素子を収納する筒状ケースと、前記筒状ケースが接合される本体ケースとを組み合わせて設け、前記筒状ケースを前記液体に浸漬させてなる外装ケースとを備え、前記検出素子は、液位を検出する液位用検出電極と液質を検出する液質用検出電極とを有し、基板の表裏面の一方の面に前記液位用検出電極を配置し、前記基板の表裏面の他方の面に前記液質用検出電極を配置したもので、この構成によれば、液位を検出する液位用検出電極と液質を検出する液質用検出電極とを有するため、液位と液質を的確に検出できるともに、基板の表裏面の一方の面に前記液位用検出電極を配置し、前記基板の表裏面の他方の面に前記液質用検出電極を配置したから、限られた基板の面積において容易に液位用検出電極と液質用検出電極を配置できる液位液質センサを提供することができるという効果を有するものである。
以下、本発明の一実施の形態における液位液質センサについて図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施の形態における液位液質センサの分解斜視図、図２は同斜視図、図３は同断面図、図４（ａ）は同要部である検出素子の表側の平面図、図４（ｂ）は同要部である検出素子の裏側の平面図、図５は図３におけるＡ部の拡大断面図、図６は同要部である押えバネの斜視図、図７は同使用状態を説明する図である。
図１〜図４において、本発明の一実施の形態における液位液質センサは、液体の液位液質を検出する検出素子１１と、検出素子１１を収納した外装ケース１２とを備えている。
外装ケース１２は、検出素子１１を収納する筒状ケース１３と、この筒状ケース１３が接合される本体ケース１４とを組み合わせて設けている。本体ケース１４には、電子部品１５を実装した回路基板１６を収納し、この電子部品１５と電気的接続した金属端子部１７を設けている。この電子部品１５は検出素子１１の信号を処理する信号処理回路を形成している。
組み合わせについては、筒状ケース１３と本体ケース１４とを互いに螺合、嵌合、接着、コネクタ等を用いて接合すればよいが、筒状ケース１３と本体ケース１４との脱着が可能なように接合している。筒状ケース１３と本体ケース１４とは、それぞれ射出成型して形成し接合している。この際、筒状ケース１３と本体ケース１４とを一体成型すると、脱着が困難なので適していない。
検出素子１１は、一対の櫛歯形状の検出電極１８を互いに間隔をあけて噛み合わせるようにポリイミドフィルムの基板１９に配置して形成している。基板１９は、比誘電率が１０程度の一般的なセラミックからなるものは容量を持つので適しておらず、誘電率が３．５程度であって、容量を持ちにくいポリイミドフィルムが適している。検出電極１８は、このポリイミドフィルムの基板１９に厚膜印刷工法にて形成し、基板１９の端部まで引き出し線２０により引き出している。図４（ａ）に示すように、検出素子１１の表側では、検出電極１８の電極幅は約１２ｍｍ、長さは約６０ｍｍ、電極間距離は約０．５ｍｍ、線幅は約０．５ｍｍとして、図４（ｂ）に示すように、検出素子１１の裏側では、検出電極１８の電極幅は約１２ｍｍ、長さは約２０ｍｍ、電極間距離は約０．５ｍｍ、線幅は約０．５ｍｍとしている。
この検出素子１１は、液位を検出する液位用の検出電極１８と液質を検出する液質用の検出電極１８とを有し、基板１９の表面に液位用の検出電極１８を配置し、基板１９の裏面に液質用の検出電極１８を配置している。検出電極１８には引き出し線２０を介して、本体ケース１４に設けた金属端子部１７と電気的接続される金属パッド部２１を設けるとともに、この金属パッド部２１はすべて基板１９の表面に形成している。検出電極１８の主材料および金属パッド部２１の主材料はカーボンとし、カーボンを含有する樹脂ペーストを厚膜印刷して形成するとともに、金属端子部１７の表面には金をメッキしている。なお、金属端子部１７と金属パッド部２１は互いの表面硬度が近似する材料を用いれば、硬度差にともなう磨耗を抑制できる。
図５、図６において、この金属パッド部２１と金属端子部１７とは、互いに対向させて配置させ、基板１９を押えバネ２２で押圧することにより、電気的に接触させている。特に、押えバネ２２には、先端に半球状の突起２３を有する２つのアーム部２４を設けているが、このアーム部２４の突起２３が金属パッド部２１を押圧するようにすれば、確実に押圧することができる。
２つのアーム部２４は、各々が独立しているので、外装ケース１２、金属端子部１７等の寸法バラツキが生じていても、このバラツキを吸収できる。このアーム部２４の１本当たりの発生荷重は、４００〜６００ｇｆに設定するのが望ましい。この場合、１３０℃と−４０℃雰囲気を短時間内に交互に繰り返す熱衝撃耐久試験において、１０００回程度繰り返しても、当接部において発生する抵抗値は最大で１０Ω程度であり、信号処理に影響を及ぼさない。
そして、図７に示すように、外装ケース１２の筒状ケース１３をエンジンオイル２５等の液体に浸漬させるとともに、検出素子１１に液体を接触させ、検出電極１８の静電容量を検知することにより、液体の液位と液質を検出している。
上記構成により、検出素子１１は筒状ケース１３に収納し、この筒状ケース１３を本体ケース１４に組み合わせて接合しているので、筒状ケース１３は本体ケース１４から自由に脱着できる。つまり、櫛歯状の検出電極１８の長さを越えて液体が変位し、適正な検出ができない場合は、検出電極１８の長さが長い検出素子１１を収納した筒状ケース１３を本体に付け替えればよい。上記構成では、検出電極１８の長さの異なる検出素子１１と、これを収納する筒状ケース１３とを液体に合わせて自由に選択し、容易に取り替えることができる。
検出素子１１は、液位を検出する液位用検出電極１８と液質を検出する液質用検出電極１８とを有しているので、液位と液質を的確に検出できる。基板１９の一方の面に液位用検出電極１８を配置し、基板１９の他方の面に液質用検出電極１８を配置すれば、限られた基板１９の面積において容易に液位用検出電極１８と液質用検出電極１８を配置できる。
基板１９はポリイミドフィルムとしているので、誘電率が低く容量を持ちにくくなり、可撓性を有するので、割れや欠けも抑制できる。
本体ケース１４には電子部品１５と電気的接続した金属端子部１７を設けるとともに、検出電極１８には引き出し線２０を介して金属端子部１７と電気的接続した金属パッド部２１を設けているので、筒状ケース１３に収納した検出素子１１と、本体ケース１４に収納した電子部品１５とを電気的に接続できる。
検出電極１８の主材料をカーボンとしているので、検出電極１８に水分が付着してもマイグレーションが発生することがなく特性が劣化しない。
金属パッド部２１の主材料をカーボンとするとともに、金属端子部１７の表面に金をメッキしているので、金属パッド部２１と金属端子部１７の互いの表面硬度が近似し、硬度差にともなう磨耗を抑制できる。なお、金属パッド部２１の主材料を銀とした場合は、金属端子部１７の表面にメッキをせず、一般的に用いられるスズメッキにすれば、表面硬度が近似し、硬度差にともなう磨耗を抑制できる。
以上のように本発明にかかる液位液質センサは、検出電極の長さの異なる検出素子と、これを収納する筒状ケースとを液体に合わせて自由に選択でき、自動車、建築機械、航空機等のエンジンオイル、ギアオイル、トルコンオイル、ＣＶＴオイル、ブレーキオイル等、種々のオイルの液位や液質を検出する液位液質センサに適用できる。
本発明の一実施の形態における液位液質センサの分解斜視図 同斜視図 同断面図 同要部である検出素子の平面図 図３におけるＡ部の拡大断面図 同要部である押えバネの斜視図 同使用状態を説明する図 従来の液位液質センサの要部である検出素子の正面図
１１ 検出素子
１２ 外装ケース
１３ 筒状ケース
１４ 本体ケース
１５ 電子部品
１６ 回路基板
１７ 金属端子部
１８ 検出電極
１９ 基板
２０ 引き出し線
２１ 金属パッド部
２２ 押えバネ
２３ 突起
２４ アーム部
２５ エンジンオイル

Claims (1)

  1. 一対の櫛歯形状の検出電極を互いに間隔をあけて噛み合わせるように基板に配置して設けるとともに、液体に接触させて前記検出電極の静電容量を検知することにより液位液質を検出する検出素子と、この検出素子を収納する筒状ケースと、前記筒状ケースが接合される本体ケースとを組み合わせて設け、前記筒状ケースを液体に浸漬させてなる外装ケースとを備え、前記検出素子は、液位を検出する液位用検出電極と液質を検出する液質用検出電極とを有し、基板の表裏面の一方の面に前記液位用検出電極を配置し、前記基板の表裏面の他方の面に前記液質用検出電極を配置した液位液質センサ。
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