(57)【要約】【課題】バイオエタノール燃料およびバイオディーゼル燃料などのバイオ燃料に対して十分に適応できる液面レベル検出装置を提供する。【解決手段】フロートが液面に浮動する流体は、バイオ燃料であり、摺動体接触子１４の接点２７、２８、および該接点２７、２８に連設される接点ばね２６は、洋白からなり、さらにその洋白の表面にはＮｉメッキ層が施される。【選択図】図１
2010210258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の液面に浮動し、その液面の高さ変位に応じて変動するフロートと、
前記フロートに一方の先端が連結されたフロートアームと、
前記フロートの変動に応じて旋回する前記フロートアームの回転量を検出するセンサと、
を備え、
前記センサは、
抵抗体が配設された基板と、
前記フロートアームの他端に連結され、前記フロートアームの旋回に伴って回動するとともに、その回動によって前記基板の前記抵抗体に電気的に接続される箇所が変わる接点を有する摺動体接触子と、
を有し、
前記抵抗体および前記接点を流れる電位差に基づいて、前記フロートアームの回転量を検出する液面レベル検出装置であって、
前記フロートが液面に浮動する流体は、バイオ燃料であり、
前記フロートアームは、ステンレス系素材から構成され、
前記摺動体接触子の前記接点、および該接点に連設される金属片は、洋白からなり、さらにその洋白の表面にはＮｉメッキ層が施され、
前記抵抗体および前記接点には、１周期あたり１０〜１５ｍｓの電流が供給される、
ことを特徴とする液面レベル検出装置。
【請求項２】
前記バイオ燃料は、エタノールを１０〜１００％配合したバイオエタノール燃料であることを特徴とする請求項１に記載の液面レベル検出装置。
【請求項３】
前記バイオ燃料は、脂肪酸メチルエステルを５〜３０％配合したバイオディーゼル燃料であることを特徴とする請求項１に記載の液面レベル検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車、航空機などの輸送用燃料タンクの内部に貯留した液体の残量を液面の位置から自動的に検出する液面レベル検出装置に関する。特に、バイオエタノール燃料及びバイオディーゼル燃料といった酸化劣化しやすいバイオ燃料（バイオマス燃料）の検出に適応した液面レベル検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球環境意識や安全性などの観点から自動車用ガソリン燃料の代替燃料としてバイオエタノール燃料やバイオディーゼル燃料などのバイオ燃料の利用拡大が世界的に進行しつつある。言うまでもなくバイオエタノールはとうもろこしやさとうきびなどのバイオマス資源から抽出されたでんぷんや糖類を原料とするエタノール発酵によって生成された燃料である。バイオエタノール燃料として利用するためにはエタノール含有濃度は混合ガソリンを含め１０〜１００％程度の配合で使用されている。
【０００３】
一方、バイオディーゼルは多種の脂肪酸メチルエステルの混合物で菜種油、大豆油、パーム油、廃食油等をメチルエチル化した脂肪酸メチルエステル（ＦＡＭＥ）が５〜３０％以下の濃度を含有するＦＡＭＥ混合軽油が使用されている。
【０００４】
一般的にバイオエタノール燃料は、比較的強い極性を有することから金属系材料は腐食しやすく、樹脂系材料は膨潤作用による劣化といった問題がある。また、バイオディーゼル燃料は、酸や酸化劣化が金属材料の腐食やゴム、樹脂材などの早期劣化を招くとされている。
【０００５】
ところで、液面レベル検出装置は、バイオ燃料の利用増大に伴い、燃料タンク内に貯留されたバイオエタノール燃料やバイオディーゼル燃料の残量を検出するのに用いられる場合がある。
【０００６】
ここで、液面レベル検出装置の一例について説明する。図４は、本発明及び従来の液面レベル検出装置に用いられるセンサの構造例を説明するための電気ブロック図である。図５は、本発明及び従来の液面レベル検出装置の構造例を説明するための説明図である。図６は、本発明及び従来のセンサ内部の可変抵抗器の構造例を説明するための説明図である。
液面レベル検出装置１のセンサ２は、耐密容器内部Ｔの液体面の高さ推移に連動して後述する接点１９、２０が移動する過程で抵抗値を変化させる可変抵抗器３と、この抵抗器３に直列につながれる固定抵抗器７と、可変抵抗器３と固定抵抗器７に所定の電圧を印加する電源回路４とを備えている。
【０００７】
さらに、センサ２には、図５、図６に示すように、本体フレーム１２に取り付けられた絶縁基板１３と、液体の浮力で液面に浮動するフロート１０が先端に取り付けられたフロートアーム１１の他端に連結される摺動体接触子１４とを備えている。そして、センサ２の絶縁基板１３には、第１導電パターン１５及び第２導電パターン１６が設けられており、これら二つの導電パターン１５、１６にはフロートアーム１１の回転軸２１を中心に円弧状に互いに並行した形態で配置されている。そして一方の第１導電パターン１５の一端には入出力用導電部１７が、そしてもう一方の第２導電パターン１６の一端には入出力用導電部１８がそれぞれ接続されている。
【０００８】
第１導電パターン１５は、その円弧状の円周方向に所定の間隔をおいて配置された複数の導電セグメント１５ａと、これら複数のセグメントを互いに電気的に接続している抵抗体１５ｂとで構成されている。また第２導電パターン１６は、その円弧状の円周方向に所定の間隔をおいて配置された複数の導電セグメント１６ａと、これら複数の導電セグメントを互いに電気的に接続している連結体１６ｂとで構成されている。この第１導電パターン１５と第２導電パターン１６は、離間して配設されている。
【０００９】
第１導電パターン１５の導電セグメント１５ａ及び第２導電パターン１６の導電セグメント１６ａはたとえば耐食性に優れる銀パラジウムで形成され、また抵抗体１５ｂはたとえば耐食性に優れる酸化ルテニウムで形成されている。
【００１０】
摺動体接触子１４には、互いに電気的に接続されている二つの接点１９、２０が設けられている。また、摺動体接触子１４には、フロートアーム１１の他端に位置する回転軸２１が連結される。フロートアーム１１は、液面に浮くフロート１０が満タン時の液面の位置から消費した量に応じて下方向へ移動することによって回転軸２１を支点として図６の矢印方向へ旋回するが、このフロートアーム１１の旋回に伴い、摺動体接触子１４もまた図６の矢印方向へ回動する。この摺動体接触子１４の回動運動で各接点１９、２０が、第１導電パターン１５、第２導電パターン１６に配置された各導電セグメント１５ａ、１６ａの上を摺動しながら電気的に接触する。それにより、入出力用導電部１７から入出力用導電部１８の間の回路に介在する抵抗体１５ｂの長さが変化し、その回路の抵抗値が変化する（つまり、図４の可変抵抗器３の抵抗値が変化する。）。このように、前記第１導電パターン１５、第２導電パターン１６及び摺動体接触子１４により可変抵抗器３が構成されている。
【００１１】
可変抵抗器３及び固定抵抗器７に印加された電圧は、入出力導電部１７、１８間の電位差をセンサ２が検出しその出力信号を処理回路５に出力し、処理回路５は前記センサ２の出力信号に基づき液体の残量をメータ６などの表示器にアナログ又はデジタル表示される仕組みになっている。
【００１２】
従来構造の液面レベル検出装置１は、摺動体接触子１４の接点１９、２０やその接点１９、２０に連設される金属片がバネ用洋白やバネ用リン青銅などの銅合金から作られることが多く、またフロートアーム１１は亜鉛メッキ鋼線が用いられる場合が一般的である（特許文献１）。
【００１３】
上述したような従来の液面レベル検出装置１は燃料タンク内Ｔのエタノールやエタノール混合ガソリンなどの電解液の中に浸されると、とくに銅合金の摺動体接触子１４は電解液と反応して電食による金属腐食劣化といった問題が生じる。また亜鉛メッキされたフロートアームの場合は亜鉛を溶かす現象を引き起こし、何れの場合もセンサ部品の耐久性の改善が求められていた。
【００１４】
そこで、この問題を解決するための方策として銅合金の接点を除く摺動体接触子の構成部材とフロートアームの材質を同じステンレス鋼材から構成することによって、この種の電解液によって腐食される問題を回避し耐久性向上を図るという提案がなされている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００９−８６５０号公報
【特許文献２】特開２００９−８５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１には、摺動体接触子の接点に対する、バイオエタノール燃料やバイオディーゼル燃料などのバイオ燃料の酸による金属腐食劣化防止対策について、想定されていない。
【００１７】
また、特許文献２に開示された液面レベル検出装置は、摺動体接触子の構成部材とフロートアームの材質を同一のステンレス鋼に特定したことで、エタノール又はメタノールもしくはエタノール混合ガソリン等の電解液に対する耐腐食性が図れることについては優れた効果が確認されているが、ここでもバイオ燃料の酸による金属腐食劣化防止対策については想定されていない。
【００１８】
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、バイオエタノール燃料およびバイオディーゼル燃料などのバイオ燃料に対して十分に適応できる液面レベル検出装置を提供するとともに、その液面レベル検出装置において液体部分に触れる金属部品および電気的な接続部品類の液体に対する耐腐食性、導電性、屈曲加工性を維持すると共に耐久性向上を図り検出測定精度向上に資することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
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）〜（３）を特徴としている。
（１）  流体の液面に浮動し、その液面の高さ変位に応じて変動するフロートと、
前記フロートに一方の先端が連結されたフロートアームと、
前記フロートの変動に応じて旋回する前記フロートアームの回転量を検出するセンサと、
を備え、
前記センサは、
抵抗体が配設された基板と、
前記フロートアームの他端に連結され、前記フロートアームの旋回に伴って回動するとともに、その回動によって前記基板の前記抵抗体に電気的に接続される箇所が変わる接点を有する摺動体接触子と、
を有し、
前記抵抗体および前記接点を流れる電位差に基づいて、前記フロートアームの回転量を検出する液面レベル検出装置であって、
前記フロートが液面に浮動する流体は、バイオ燃料であり、
前記フロートアームは、ステンレス系素材から構成され、
前記摺動体接触子の前記接点、および該接点に連設される金属片は、洋白からなり、さらにその洋白の表面にはＮｉメッキ層が施され、
前記抵抗体および前記接点には、１周期あたり１０〜１５ｍｓの電流が供給される、
こと。
（２）  上記（１）に記載された液面レベル検出装置において、
前記バイオ燃料は、エタノールを１０〜１００％配合したバイオエタノール燃料であること。
（３）  上記（１）に記載された液面レベル検出装置において、
前記バイオ燃料は、脂肪酸メチルエステルを５〜３０％配合したバイオディーゼル燃料であること。
【００２０】
上記（１）〜（３）の構成の液面レベル検出装置によれば、タンク内のバイオ燃料（例えば、バイオエタノール燃料およびバイオディーゼル燃料）に浸される液面レベル検出装置の摺動体接触子及びフロートアームなどの金属部品に対する当該バイオ燃料に含まれる酸による金属腐食反応を回避することができる。これにより電気的な接続を必要とする摺動接触子やフロートアームの耐腐食性を向上させ安定した測定精度を長期間維持することができる。したがって液面レベル検出装置をバイオエタノール燃料及びバイオディーゼル燃料などのバイオ燃料の液面検出に適応した摺動体接触子及びフロートアームを使用することができるので当該バイオ燃料の酸の種類による腐食の影響などで部品材質の変更や構造設計上の制約などから解放されるといった付加的価値を得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、バイオエタノール燃料およびバイオディーゼル燃料などのバイオ燃料に対して十分に適応できる液面レベル検出装置を提供するとともに、その液面レベル検出装置において液体部分に触れる金属部品および電気的な接続部品類の液体に対する耐腐食性、導電性、屈曲加工性を維持すると共に耐久性向上を図り検出測定精度向上に資することとなる。
【００２２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明にかかる液面レベル検出装置に使用される摺動体接触子の側面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】本発明にかかる液面レベル検出装置に使用されるフロートアームの実施例を示す説明図である。
【図４】本発明及び従来の液面レベル検出装置に用いられるセンサの構造例を説明するための電気ブロック図である。
【図５】本発明及び従来の液面レベル検出装置の構造例を説明するための説明図である。
【図６】本発明及び従来のセンサ内部の可変抵抗器の構造例を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の液面レベル検出装置に関する基本的な構造については本明細書の従来技術の説明の中で図４、図５、図６を参照して詳述した通りであるが、再度説明する。
【００２５】
液面レベル検出装置１のセンサ２は、耐密容器内部Ｔの液体面の高さ推移に連動して後述する接点１９、２０が移動する過程で抵抗値を変化させる可変抵抗器３と、この抵抗器３に直列につながれる固定抵抗器７と、可変抵抗器３と固定抵抗器７に所定の電圧を印加する電源回路４とを備えている。
【００２６】
さらに、センサ２には、図５、図６に示すように、本体フレーム１２に取り付けられた絶縁基板１３と、液体の浮力で液面に浮動するフロート１０が先端に取り付けられたフロートアーム１１の他端に連結される摺動体接触子１４とを備えている。そして、センサ２の絶縁基板１３には、第１導電パターン１５及び第２導電パターン１６が設けられており、これら二つの導電パターン１５、１６にはフロートアーム１１の回転軸２１を中心に円弧状に互いに並行した形態で配置されている。そして一方の第１導電パターン１５の一端には入出力用導電部１７が、そしてもう一方の第２導電パターン１６の一端には入出力用導電部１８がそれぞれ接続されている。
【００２７】
第１導電パターン１５は、その円弧状の円周方向に所定の間隔をおいて配置された複数の導電セグメント１５ａと、これら複数のセグメントを互いに電気的に接続している抵抗体１５ｂとで構成されている。また第２導電パターン１６は、その円弧状の円周方向に所定の間隔をおいて配置された複数の導電セグメント１６ａと、これら複数の導電セグメントを互いに電気的に接続している連結体１６ｂとで構成されている。この第１導電パターン１５と第２導電パターン１６は、離間して配設されている。
【００２８】
第１導電パターン１５の導電セグメント１５ａ及び第２導電パターン１６の導電セグメント１６ａはたとえば耐食性に優れる銀パラジウムで形成され、また抵抗体１５ｂはたとえば耐食性に優れる酸化ルテニウムで形成されている。
【００２９】
摺動体接触子１４には、互いに電気的に接続されている二つの接点１９、２０が設けられている。また、摺動体接触子１４には、フロートアーム１１の他端に位置する回転軸２１が連結される。フロートアーム１１は、液面に浮くフロート１０が満タン時の液面の位置から消費した量に応じて下方向へ移動することによって回転軸２１を支点として図６の矢印方向へ旋回するが、このフロートアーム１１の旋回に伴い、摺動体接触子１４もまた図６の矢印方向へ回動する。この摺動体接触子１４の回動運動で各接点１９、２０が、第１導電パターン１５、第２導電パターン１６に配置された各導電セグメント１５ａ、１６ａの上を摺動しながら電気的に接触する。それにより、入出力用導電部１７から入出力用導電部１８の間の回路に介在する抵抗体１５ｂの長さが変化し、その回路の抵抗値が変化する（つまり、図４の可変抵抗器３の抵抗値が変化する。）。このように、前記第１導電パターン１５、第２導電パターン１６及び摺動体接触子１４により可変抵抗器３が構成されている。
【００３０】
可変抵抗器３及び固定抵抗器７に印加された電圧は、入出力導電部１７、１８間の電位差をセンサ２が検出しその出力信号を処理回路５に出力し、処理回路５は前記センサ２の出力信号に基づき液体の残量をメータ６などの表示器にアナログ又はデジタル表示される仕組みになっている。
【００３１】
以下、本発明にかかる摺動体接触子の構成部材を含むセンサの構造例及びフロートアームの構造部材について図１、図２、図３を参照して説明する。図１は、本発明にかかる液面レベル検出装置に使用される摺動体接触子の側面図である。図２は、図１の平面図である。図３は、本発明にかかる液面レベル検出装置に使用されるフロートアームの実施例を示す説明図である。
【００３２】
図１、図２において、センサ２に含まれる摺動体接触子１４は、アームホルダ２５と、接点ばね２６と、接点ばね２６の一端に固着された第１接点２７（図６の接点１９に相当）及び第２接点２８（図６の接点２０に相当）とを備える。アームホルダ２５は、互いに並行に形成された上部保持部２５ａと下部保持部２５ｂとが連結部２５ｃによって連結され、側面視においてほぼコの字に合成樹脂を射出成型することによって形成されている。
【００３３】
上部保持部２５ａ及び下部保持部２５ｂには、フロートアーム１１の後端の回転軸２１が挿入される軸穴２９が貫通して形成されている。また上部保持部２５ａの上面には、フロートアーム１１とは直交する一対の側面２５ｄが設けられており、その一対の側壁２５ｄによって軸穴２９に回転軸２１が挿通されたフロートアームの側面を挟持する。これにより、アームホルダ２５は、液面レベルの変位に伴って旋回する角度が変わるフロートアーム１１に応じて回動する。つまり、摺動体接触子１４が回動することになる。フロートアームは、図３に示すようにステンレス鋼線をほぼ中央部を直角方向に折り曲げ成型して製作されている。このフロートアーム１１の先端には図５に示すフロート１０が取り付けれており、後端の回転軸２１が軸穴２９に挿通される。
【００３４】
接点ばね２６は、バネ用洋白などの銅合金で薄板状に形成され、その薄板の表面にはＮｉメッキが施されている。この接点ばね２６は、薄板によって形成される第１接点保持部２６ａと第２接点保持部２６ｂとがほぼＶ字型の形で互いに平行して配置されている。第１接点保持部２６ａ及び第２接点保持部２６ｂは、基端部２６ｃで連結されて電気的に導通する。基端部２６ｃは、アームホルダ２５の上部保持部２５ａに固定されている。第１接点保持部２６ａの先端には、第１導電パターン１５上を摺動する第１接点２７が、また第２接点保持部２６ｂの先端には第２導電パターン１６を摺動する第２接点２８が、それぞれ固着されている。第１接点２７及び第２接点２８は、接点ばね２６と同一材質のバネ用洋白で形成され、同様にその表面にはＮｉメッキが施されている。
【００３５】
バネ用洋白で構成される接点ばね２６はもちろん導電性、弾力性を有しており、その弾力性によって第１接点２７及び第２接点２８をそれぞれ第１導電パターン１５及び第２導電パターン１６に押圧する。摺動体接触子１４の第１接点２７が、回動する摺動体接触子１４の位置に対応する導電セグメント１５ａに接触し、第２接点２８が、回動する摺動体接触子１４の位置に対応する導電セグメント１６ａに接触することで、接点ばね２６を介して第１接点２７が接触する導電セグメント１５ａと第２接点２８が接触する導電セグメント１６ａとが電気的に接続される。
【００３６】
本発明の液面レベル検出装置よれば燃料タンク内の電解液の浸漬される第１接点２７、第２接点２８を含む摺動体接触子１４の構造部材である接点ばね２６がバネ用洋白から形成されているので、エタノールの配合を１０〜１００％の割合としたバイオエタノール燃料に対して、また脂肪酸メチルエステルの配合を５〜３０％の割合としたバイオディーゼル燃料に対してＮｉメッキの表面に酸化膜ができ、耐腐食性の高い不動態膜を第１接点２７、第２接点２８を含む接点ばね２６を構成する摺動体接触子の金属表面全体に形成することができる。このため、洋白で形成されたコンタクト部品から銅（Ｃｕ）が析出されて酸化物が生成されこれがセンサの抵抗板のマイナス極に付着し金属腐食劣化を進行させることを防ぐことができる。
【００３７】
また、本発明の液面レベル検出装置よれば燃料タンク内の電解液の浸漬されるフロートアームがステンレス鋼線で作られているので、ステンレス鋼に含まれるクローム（Ｃｒ）が析出されて酸化被膜がフロートアームの表面に形成されるので前記バイオエタノール燃料、バイオディーゼル燃料に含まれる酸に対し該アームには耐食性が働き、耐久性と信頼性が確保できる。
【００３８】
ところで、センサ２には可変抵抗器３の抵抗値に応じた信号を出力するため電源回路４から可変抵抗器３と固定抵抗器７とに所定の電圧が印加されるが、このセンサ２に電圧を印加する通電時間を１周期あたり１５ｍｓ以下にすることで摺動体接触子１４における電食などの電気化学反応を抑制し酸化劣化を回避することが知られている。本実施例においても、センサ２には電源回路４からセンサ２に電圧を印加する通電時間が１周期あたり１０〜１５ｍｓの範囲を設定することにより、１周期あたりの通電時間が１０ｍｓないし１５ｍｓ以下では電流値の上昇開始点までの時間６０ｓ以上となり金属イオンの溶出の抑制が高くなり、電解液に浸漬された場合にもセンサ２の可変抵抗器の接点における電食などの電気化学反応を抑制することができるから長期間にわたり安定した高精度の検出ができることになる。
【符号の説明】
【００３９】
１  液面レベル検出装置
２  センサ
３  可変抵抗器
４  電源回路
５  処理回路
６  メータ
７  固定抵抗器
１０  フロート
１１  フトートアーム
１２  本体フレーム
１３  絶縁基板
１４  摺動体接触子
１５  第１導電パターン
１５ａ  導電セグメント
１５ｂ  抵抗体
１６  第２導電パターン
１６ａ  導電セグメント
１７  入出力用導電部
１８  入出力用導電部
１９、２７  接点
２０、２８  接点
２１回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010210258.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010210258.tif 000008