液面レベルセンサ
【課題】検出素子をなす導体付きフイルムの支持構造を単純化し、センサに加わる振動でフイルム支持体が変形しても、フイルムに引張り力が作用しないようにし、導体の断線を防ぐ。
【解決手段】導体付きフイルム１１と、これを位置決めして支持するフイルム支持体３１とを含んでなる液面レベルセンサ１で、支持体３１は、フイルム１１のうちの液面レベルの検出領域をなす部位の左右両側の各側縁に沿って、その各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持し、しかも互いに対面しないように配置された、フイルム表面支持部３９及びフイルム裏面支持部３８を備えている。この表面支持部３９、裏面支持部３８によって、フイルム１１のうちの前記部位の左右両側の各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持した。フイルムは同部位を両面から挟まれていないため、各支持部に対して各側縁に沿って移動できるため、引張り力が作用するのを抑制できる。
【解決手段】導体付きフイルム１１と、これを位置決めして支持するフイルム支持体３１とを含んでなる液面レベルセンサ１で、支持体３１は、フイルム１１のうちの液面レベルの検出領域をなす部位の左右両側の各側縁に沿って、その各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持し、しかも互いに対面しないように配置された、フイルム表面支持部３９及びフイルム裏面支持部３８を備えている。この表面支持部３９、裏面支持部３８によって、フイルム１１のうちの前記部位の左右両側の各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持した。フイルムは同部位を両面から挟まれていないため、各支持部に対して各側縁に沿って移動できるため、引張り力が作用するのを抑制できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液面レベルセンサに関し、詳しくは、自動車のエンジンのオイルパンにおけるオイルの量、ウインドウォッシャータンクのウォッシャー液の量、燃料タンクの燃料の残量、或いはその他の容器内に入れられた液体の液量（液面ないし液位）を検出ないし計測するのに用いられる液面レベルセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の液面レベルセンサには、その液面レベル検出素子に、ポリイミド等の絶縁性のある樹脂製の細長いフイルムに、一対の電極又は抵抗発熱体をなす導体を形成してなるものが使用されたものがある。例えば、フイルムに一対の検出用電極（導体）を形成し、その導体付きフイルム（以下、単にフイルムとも言う）を測定対象をなす液体中に浸漬させ、その一対の電極間の静電容量に基づいて測定対象をなす液体の液面レベルを検出するようにした静電容量式レベルセンサがある。また、フイルムに、通電することによって発熱する抵抗体を形成した導体付きフイルムを液面レベル検出素子とし、この検出素子を測定対象をなす液体中に浸漬し、通電することによってその抵抗体がその液に浸漬された割合に応じてその放熱効果が異なることによって抵抗値が変化することを利用した放熱式液面レベルセンサがある。
【０００３】
このような液面レベルセンサにおいては、検出素子をなす導体付きフイルムが薄く、低剛性で容易に撓み変形するため、その導体付きフイルムが液中に浸漬された際には、フイルムのうち、液面レベルの検出領域が真っ直ぐに保持されるようにしてやる必要がある。また、このような液面レベルセンサが、オイルの量を検出する等の目的で車両に取り付けられる場合には、それがエンジンの振動や走行時の路面の凹凸に起因した振動を受け、さらには、液体（オイル）の流動圧を受ける。このため、このような振動等に対し、導体付きフイルムが変形を受けないように、そのフイルムを支持（保持）する構造が必要となる。このようなフイルムの支持構造の１例として、導体付きフイルム（帯状導体付きフイルム）の例えば両側縁をケース状をなす本体と蓋との間で挟み付けるようにしたものがある（特許文献１）。
【特許文献１】特開昭５５−１１９０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このようにして導体付きフイルムを挟み付けて本体内に支持、収容するものでは、本体と蓋の少なくとも２部品が必要となる。また、その各部品相互で同フイルムを挟み付けて固定するための部品相互間の蝶番や固定手段（ロック装置）も必要となる。このため、このようなフイルム支持構造を有するセンサにおいては、その支持構造が複雑化する。そして、その複雑化のために、液面レベルセンサの組み立て性（組立作業性）も悪くなり、製造コストの増大を招くといった問題もある。
【０００５】
加えて、上記のフイルム支持構造では、導体付きフイルムに形成されている導体（電極又は抵抗体）が断線し易いといった問題もある。理由は次のようである。導体付きフイルムの左右の両側縁を、本体と蓋との間で挟み付けて支持すると、導体付きフイルムは緊張状態に支持されることになる。そして、この導体付フイルムを有する液面レベルセンサを振動がかかる用途、特にオイルパン等の自動車の各部に取り付けられて各所の液面レベルを検出する車両用途に用いた場合には、センサ自身が加振されて導体付きフイルムにまで振動の影響が及ぶことになる。このとき、フイルム自身は樹脂製であることから、上記振動の影響に対して多少なりとも撓み変形（湾曲）することができるが、導体自身（電極又は抵抗体）は薄くその横断面積は極めて微小であるため、緊張状態で支持されたフイルムが大きく湾曲する（撓む）と、その導体に亀裂や断線が発生する危険性がある。また、導体の外部端子接続部と外部のリード線との接続部（例えばハンダ付け部）に亀裂が入るといった危険もある。このように、本体と蓋とでフイルムを挟み付けて支持する構造では、その支持構造が複雑化するとともに、フイルムにおける導体の断線の危険性があるといった問題があった。
【０００６】
本発明は、従来のセンサにおけるこうした問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、センサの検出素子をなすフイルムの支持構造を単純化し、しかも、センサに加わる振動によって樹脂製のフイルムに形成された導体の断線を招かないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、液面レベル検出素子をなす、樹脂製のフイルムに導体を形成してなる導体付きフイルムと、該導体付きフイルムを位置決めして支持するフイルム支持体とを含んでなる液面レベルセンサにおいて、
前記フイルム支持体は、長手方向に延びる前記導体付きフイルムのうちの液面レベルの検出領域をなす部位の左右両側の各側縁に沿って、その各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持するように形成され、しかも互いに対面しないように配置された、フイルム表面支持部及びフイルム裏面支持部を備えており、
このフイルム表面支持部及びフイルム裏面支持部によって、前記導体付きフイルムのうちの液面レベルの検出領域をなす部位の左右両側の各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持するフイルム支持構造を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記導体付きフイルムが、その厚み方向において、前記フイルム表面支持部及び前記フイルム裏面支持部との間で隙間嵌めとなるように、前記フイルム表面支持部及び前記フイルム裏面支持部の間の寸法が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液面レベルセンサである。そして、請求項３記載の発明は、前記フイルム支持体には、前記導体付きフイルムの位置決めを行うためのピンが立設され、前記導体付きフイルムのうち液面レベルの検出領域をなす部位の一端寄り部位に形成される貫通孔を前記ピンに嵌入させることで、前記フイルム支持体に対し前記導体付きフイルムが位置決めされていることを特徴とする請求項１または２に記載の液面レベルセンサである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明の液面レベルセンサによれば、フイルムの支持が上記した従来技術のように、本体と蓋とでそれを挟み付ける支持構造でないため、その支持構造の複雑化を招かない。しかも、本発明によれば、フイルム支持体に形成したフイルム表面支持部及びフイルム裏面支持部によって、導体付きフイルムのうち液面レベルの検出領域をなす部分の各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持している。これより、可撓性を有する導体付きフイルムは、液面レベルセンサが車両等の振動が掛かる環境下に取り付けられた場合にも、フイルム支持体により検出領域をなす部位の直線性を良好に保持することができ、ひいては液面レベルの検出精度を良好に確保することができる。また、導体付きフイルムの各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持するため、支持される側の面と対向する側の面は自由状態とされるため、フイルム支持体によって導体付きフイルムを支持させた場合にも、過度に導体付きフイルムに引張り力が作用することを防止できる。したがって、フイルムに設けられた導体が断線することを有効に防止できる。なお、３００μｍ以下の厚みを有する導体付きフイルムを支持するにあたって、本発明のフイルム支持構造を採用すると、本発明の効果をより有効に得ることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、フイルムは、フイルム表面支持部及びフイルム裏面支持部の両支持部間においてその厚み方向（面に直角な方向）に隙間（遊び）がある状態で支持されている。したがって、フイルム支持体を用いて薄く低剛性の導体付きフイルムを支持した場合にも、そのフイルムに過度の引張り力が作用することを一層有効に防止できる。このため、導体の断線防止効果をより高いものとすることができる。そして、請求項３に記載の発明によれば、導体付きフイルムのうち液面レベルの検出領域をなす部位の一端寄り部位をフイルム支持体に対し位置決めすることができる。したがって、フイルム支持体に導体付きフイルムを支持させる液面レベルセンサを量産する場合にも、液面レベルの検出領域をなす部位のフイルム支持体での配置位置が個体間でばらつくのを抑制することができ、ひいては同一品番の液面レベルセンサにおける検出精度の個体間のばらつきを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る液面レベルセンサを具体化した実施の形態例について、図面に基づいて詳細に説明する。ただし、本形態の液面レベルセンサは静電容量式のものであって、例えば自動車エンジンのオイルタンク（オイルパン）内に、その底部から起立状に取付けられる構造のものである（図３参照）。このような本形態の液面レベルセンサ（オイルレベルセンサ）１は、図１〜３に示したように、静電容量検出用の電極等をなす導体層を形成してなる導体付きフイルム１１（以下、フイルム１１ともいう）と、この導体付きフイルム１１の左右の各側縁寄り部位の表面及び裏面（両面）を交互に支持（保持）するフイルム支持体３１と、これらを起立状にして取り付ける取付け用ベース部材６１、及び図２，３に示したように、導体付きフイルム１１を保護するように被せられる樹脂製で、キャップ状の保護ケース７１等から構成されている。詳細は次のようである。
【００１２】
まず、本形態に使用されている、液面レベル検出素子をなす導体付きフイルム１１について、図４及び図５を中心として説明する。ただし、この導体付きフイルム１１は、静電容量の検出用の一対の電極などをなす、エッチングでパターン形成された導体層（例えば、銅箔）１０を一表面に有する樹脂製（ポリイミド製）のフイルム１２に、同じ樹脂製（ポリイミド製）のフイルム１３を導体層１０を覆うようにして貼り合わせたものとして形成されている（図５に示した導体付きフイルム１１の模式図参照）。なお、図４においては、フイルム１２に挟まれた電極等をなす導体層１０をダブルハッチングで示しているが、他の図では図示していない。すなわち、この導体付きフイルム１１は、縦に長い細長矩形部１４と、その下に、テーパー部１５を介して幅の広い幅広矩形部１６を一体的に連ねたものとして形成されており、長手方向（図４上下方向）に関して左右略対称とされている。なお、本形態の導体付きフイルム１１の厚みは、１００μｍ程度である。
【００１３】
この導体付きフイルム１１のうち、細長矩形部１４及びテーパー部１５には、幅方向の中央寄り部位に、長手方向に沿って一対の液面レベルの検出用電極が形成されている。このうち一方の電極１８は、フイルムの幅方向の中央において、一定の幅で上向きに真っ直ぐに延びている。そして、他方の電極１９は、この一方の電極１８の図示左側下部から、一定の間隔を保持して平行に、一定の幅で上向きに真っ直ぐに延び、かつその一方の電極１８の上端で横に曲げられ、さらに下向きに真っ直ぐに折り返され、両電極１８，１９が並列して配置されている。このような各電極１８、１９の基端部（図示下端部）には、それぞれ外向き横方向に曲げられ、幅広矩形部１６の左右の各側辺に沿って下向きに延びる中継線部１８ｂ、１９ｂを備えている。そして、各中継線部１８ｂ、１９ｂは、幅広矩形部１６の下辺（図示下辺）に沿って形成された、正方形の各端子部１８ｃ、１９ｃに連結されている。本形態においては、このような一対の検出用電極１８、１９自身の周囲に存在する液体の液面レベルの変化による静電容量の変化を検出することで、その液面レベルを検出する方式のレベルセンサであり、フイルム１１における液面レベルの検出領域をなす部位は、この一対の検出用電極１８，１９が並列して存在する範囲である。
【００１４】
また、フイルム１１のテーパー部１５より下に位置する幅広矩形部１６には、一対の基準検出用電極２１，２２が形成されている。基準検出用電極２１，２２の詳細については後述する。これは、クシ状に形成され、所定の間隔を保持して互いにかみ合う形で配置されている。この電極２１，２２は、一対の液面レベルの検出用電極１８，１９より下にあり、タンクの底部寄り部位に位置し、常に液没するように配置、形成されている。そして、この各電極２１，２２も下向きに延びる中継線部２１ｂ、２２ｂを介して、幅広矩形部１６の下辺（図示下辺）に沿って形成された、正方形の各端子部２１ｃ、２２ｃに連結されている。また、フイルム１１の周囲には接地用電極２４をなす導体層が形成され、幅広矩形部１６の下辺（図示下辺）に沿って形成された接地用の端子部２４ｃに連結されている。なお、各端子部１８ｃ、１９ｃ、２１ｃ、２２ｃ、２４ｃの中央には、リード端子接続用の円形の貫通孔が設けられている。
【００１５】
このような導体付きフイルム１１の上端部１４ａにおける左右中央には、上下に縦長（長円）の縦長貫通孔２６が設けられており、次記するフイルム支持体（以下、単に支持体ともいう）３１にこのフイルム１１を組み付けたときにおけるそのフイルム１１の位置決めとその上端部（細長矩形部の端部）１４の浮き上がりを防止するようにされている。さらに、テーパー部１５の両側辺寄り部位にもフイルム１１の位置決めをするための位置決め用の貫通孔２７が設けられている。
【００１６】
次に、フイルム支持体３１について、図６及び図７等に基づいて説明する。このフイルム支持体３１は、絶縁性のある合成樹脂（例えば、６−６ナイロン）から一体成形され、前記したフイルム１１の周縁を支持可能に、その平面形状と近似する枠形状を呈している。すなわち、フイルム１１の各部形状に対応して、細長矩形枠部３４、テーパー枠部３５及び幅広矩形枠部３６とを備えている。なお、このものは図６−Ａにおける中心（縦）線に関して左右対称に形成されている。
【００１７】
このような支持体３１は、細長矩形枠部３４とテーパー枠部３５の各内側のうち、長手方向（高さ方向）に沿う部位、すなわち、左右の両枠部の各内側部位に、フイルム１１の各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持するように、図６において上から順に、フイルム１１の裏面を支持するフイルム裏面支持部３８、フイルム表面支持部３９、そしてフイルム裏面支持部３８が、互い違いに形成されている。本形態では、２つのフイルム裏面支持部（以下、裏面支持部又は単に支持部とも言う）３８，３８は、それぞれ一定幅で長手方向に沿って形成されたリブ状のものであり、その棚状の平坦な表面（以下、支持面ともいう）３８ａにフイルム１１の裏面を当接させて支持するように形成されている。そして、左右の両枠部のその支持面３８ａは１平面上にあるように形成されている。ただし、図示下のテーパー枠部３５の各内側に存在するフイルム裏面支持部３８における同支持面３８ａは、そのテーパー枠部３５寄り部位に広がる三角面を呈している。なお、この三角面には、それぞれ位置決め用の円柱状のピン４１が立設状に設けられており、フイルム１１におけるテーパー部１５の側縁寄り部位に設けられた位置決め用の貫通孔２７にそれぞれ略隙間なく嵌入されるよう形成されている。
【００１８】
そして、フイルム表面支持部（以下、表面支持部又は単に支持部とも言う）３９は、フイルム裏面支持部３８と面方向において（図８，９参照）所定寸法Ｓの間隔を保持するように、左右の両枠部３４の各内側部位に形成されている。すなわち、この表面支持部３９は、一定幅で長手方向に沿って張り出し形成された張り出し部であり、その平坦な裏面（以下、支持面ともいう）３９ａを有し、この支持面でフイルム１１の表面を支持するようにされている。このようなフイルム表面支持部３９も、左右の両枠部のものも含めて１平面となり、かつ、支持面３８ａと平行となるように形成されている。なお、張り出し部の表面３９ｂは、図９、１２に示したように同図において支持体３１の内側に向かって下向きに傾斜されている。これは、図１２に示したように、フイルム１１を、このフイルム表面支持部３９の表面３９ｂ側（支持面３９ａと反対側）から、押込み、適宜に撓み変形させることで、裏面支持部３８と表面支持部３９の間に嵌め込み、容易に支持体３１に組み付けられるようにしたものである。
【００１９】
また、本形態においては、枠部における各側の支持部３８，３９が、長手方向に沿って３分割されているが、フイルム裏面支持部３８とフイルム表面支持部３９とは、互いに対面しないように（上下方向において重ならないように）、各支持部３８，３９の端部が形成されている。また、図８、９に示したように各支持部３８，３９とも、それが形成されている枠部の内向き壁面３８ｃ、３９ｃが、フイルム１１の側端が外方に移動する（横ずれする）のを規制ないし防止するようにされている。したがって、枠部の各内向き壁面３８ｃ、３９ｃ相互間の寸法は、フイルム１１の細長矩形部１４の幅と略同じか、微量大きく設定されている。また、このような支持体３１の各側における２つのフイルム裏面支持部３８と、１つのフイルム表面支持部３９とは、フイルム１１が各側において両支持部の支持面３８ａ，３９ａ間に挟まれた際に、微小な隙間（遊び）Ｋが保持されるように、その間の寸法Ｓが設定されている（図８、９参照）。すなわち、導体付きフイルム１１に代えてそれと同一厚さを有する仮想平板を、フイルム支持体３１における枠部の各側における表面支持部３９及び裏面支持部３８との間に介在させた際において、その仮想平板が厚み方向に隙間嵌めとなるように設定されている。
【００２０】
なお、本発明では、このような隙間Ｋはなくともよい。その場合には、導体付きフイルム１１は、その厚み方向における遊びがない状態での支持となるため、隙間Ｋがある場合に比べると、平面性ないし長手方向における直線性が高く保持される。ただし、フイルム１１をフイルム支持体３１に支持させたときにフイルム１１に引張り力が過度に作用させないこと、及び、フイルム１１を裏面支持部３８と表面支持部３９の間に嵌め込む際の容易化のためにも、微小でも隙間Ｋが保持されるのが好ましい。
【００２１】
一方、支持体３１における細長矩形枠部３４の上端には横枠部４３が設けられている。この横枠部４３は、フイルム１１における細長矩形部１４の上端部（短辺寄り部位）１４ａを受ける支持部をなすよう、上記したフイルム裏面支持部３８の支持面３８ａと同一面で平面をなすように形成されている。そして、この横枠部４３における中央には、フイルム１１の上端部１４に設けられた位置決め用の縦長貫通孔２６の中央に、その短径よりやや小さい直径の断面円形を有する位置決め用のピン（凸部）４５が立設状に形成されている。また、テーパー枠部３５と幅広矩形枠部３６との間には、横連結梁４６が設けられている。ただし、横連結梁４６は、フイルム裏面支持部３８の支持面３８ａより突出しないように形成されている。そして、幅広矩形枠部３６の下端部に沿っては、このフイルム支持体３１を起立状にして、取付け用ベース部材６１の上面に固定するための矩形板状の支持体固定部４８を備えている。また、フイルムの幅広矩形部１６の下辺寄り部位を直角状に折り曲げて支持するように、支持体３１の幅広矩形枠部３６の下端部には、支持体固定部４８から直角に突出するように設けられた折り曲げ支持部４９、５０を備えている。ただし、折り曲げ支持部４９，５０のうち、両側にあるものは、その先端部内側にフイルム１１の幅広矩形部１６の下端を挟み込むための溝を有するフック５１とされている。
【００２２】
なお、幅広矩形枠部３６の左右両側には、テーパー枠部３５の内側に形成された三角面部の支持面と同一平面で連なる形の支持面３８ａを備えており、その枠部の内向き壁面３８ｃがフイルム１１の幅広矩形部１６の側端が外方に移動するのを防止するようにされている。なお、この枠部３６は、下端部に向かうに従って幅（厚み）が大きくなるようにテーパー状に形成されており、その下端部の外側には、支持体３１を取付け用ベース部材６１の上面に取り付ける際のフック５３を備えている。本形態では、幅広矩形枠部３６を、取付け用ベース部材６１の上面に設けられた一対のガイド６３に向き合う形で設けられた溝６４に沿って下向きに押込んだ際に、このフック５３が弾性変形して抜け止め状に固定されるように構成されている。
【００２３】
本形態のセンサ１は、このようなフイルム支持体３１に対し、上記した導体付きフイルム１１を支持させている。具体的には、図１１に示したように、フイルム支持体３１における左右両側のフイルム表面支持部３９及びフイルム裏面支持部３８によって、導体付きフイルム１１のうちの液面レベルの検出領域をなす部位である細長矩形部１４を含む左右両側の各側縁寄り部位の表面及び裏面が交互に支持されている。そして、フイルム１１の幅広矩形部１６の下端寄り部位は、折り曲げられるようにして折り曲げ支持部４９，５０にて支持され、幅広矩形部１６の下端縁は両側にある折り曲げ支持部５０の先端のフック５１に挟み込まれている。
【００２４】
なお、このフイルム１１の支持体３１に対する組立は、上記もしたが、図１２に示したように、フイルム１１を、フイルム表面支持部３９をなす張り出し部の表面３９ｂ側から、押込むようにして撓み変形させることで容易にできる。また、この組み立てにおいては、フイルム１１の各貫通孔２６，２７に、それぞれピン（凸部）４１、４５が嵌入させられる。ただし、その各ピン先端４１ｂ、４５ｂはカシメによって潰され、フイルム１１が支持面３８ａから浮き上がらないようにされている。なお、テーパー部１５の貫通孔２７に嵌入させられているピン４１にて、フイルム１１の基準位置が決められている。ただし、長孔貫通孔２６に嵌入させられているピン４５は、その先端がカシメによって潰された状態においても、フイルム１１を相対的に上下に自在に移動できるようにフイルム１１の表面は押さえつけていない。そして、フイルム１１の側縁は、支持体３１の枠部の内向き壁面３８ｃ、３９ｃにて規制されている。このようにして、フイルム１１は支持体３１にて支持ないし保持され、図１３に示したようになる。
【００２５】
本形態においては、このようにしてフイルム１１を支持させたフイルム支持体３１が、図１〜３に示したように、その支持体固定部４８を介してオイルタンク底部への取付け用ベース部材６１の上面に載置された状態で取り付けられている。その取り付けは、上記もしたように、支持体３１の幅広矩形枠部３６の両側をガイド６３の溝６４に沿って押込むことで行われている。なお、フイルム１１の幅広矩形部１６の下辺に沿って設けられた各端子１８ｃ、１９ｃ、２１ｃ、２２ｃ、２４ｃの各貫通孔には、取付け用ベース部材６１に設けられた各リード端子６６の先端が嵌入され、それぞれハンダ付けにより電気的に接続されている。なお、図１，２中の６７はコネクタであり、図３における下部の配線基板６８を介して、図示しない外部機器に各リード端子６６との電気的接続がされるように構成されている。また本形態では、図３に示したように、樹脂製の保護ケース７１が内部に空間を保持するようにして、フイルム１１及び支持体３１を覆う形で取り付けられている。ただし、保護ケース７１の上部と下部には、適数の貫通孔７３が設けられており（下部の貫通孔は図示しない）、保護ケース７１内に測定対象をなす液（本例ではオイル）が液面レベルに応じて出入り自在とされており、導体付きフイルム１１はオイルに浸漬されるようにされている。なお、図３中の７５は、オイルの温度を検知するためのサーミスタ素子を収納する収納部であり、サーミスタ素子は配線基板６８と電気的に接続されている。
【００２６】
このような本形態のセンサ１は、図３に示したように、リングパッキン６９を介して液密にして固定され、タンクの底部Ｔに起立状に取付けられ、液面レベルの検出に供される。なお、その取り付けは、取付け用ベース部材６１のフランジ６０のネジ部材挿通孔（図１，２参照）６２に図示しないネジ部材を通してねじ込むことによる。本形態の静電容量式のセンサ１では、フイルム１１に設けられ、液位に応じて変化する一対の検出用電極間の静電容量を検出することで、オイルの量（液面レベル）が検出される。なお、基準用電極２１，２２、接地用電極２４の作用については後述する。
【００２７】
次に本形態のセンサの作用ないし効果を説明する。このような本形態の液面レベルセンサ１においては、フイルム１１の支持構造が上記した従来技術のように、本体と蓋とでそれを挟み付ける支持構造とされておらず、フイルムの側縁寄り部位を交互に支持している構造のため、蝶番やロック装置を要しない。したがって、フイルム１１の支持構造を極めて単純化できるという顕著な効果がある。
【００２８】
また、本形態のフイルム支持構造によれば、フイルム１１はその検出領域をなす部位の各側縁において、支持体３１のフイルム表面支持部３９と、裏面支持部３８とで交互に、しかも隙間嵌め状態で支持されている。そして、フイルム１１の位置決め用のピンのうち、図示上端側における位置決めピン４５は、フイルム１１の上端寄り部位における縦長貫通孔２６に、その長孔に対応して相対的に上下動（スライド）自在に嵌められている。したがって、フイルム１１に過度の引張り力が作用することを防止できる。これにより、フイルム１１に設けられた一対の検出用電極１８、１９等が断線することを有効に防止できるという特有の効果もある。
【００２９】
しかも、本形態のフイルム支持構造では、フイルム１１の幅広矩形部１６を長手方向において曲げて支持している。このため、テーパー枠部３５における位置決めピン４１にて位置決め固定されている部位（フイルムのテーパー部１５）と、幅広矩形部１６における外部取り出し用の各端子１８ｃ、１９ｃ、２１ｃ、２２ｃ、２４ｃとの間においてフイルム１１に引張り又は圧縮の各作用が及ぶような場合であっても、問題なくその作用ないし変形を吸収することができる。したがって、その間にある導体の断線や端子におけるハンダの割れ、カケも防止されるため、電気的接続の信頼性を高めることができる。
【００３０】
なお、本形態においては、フイルム１１の側縁寄り部位を交互に支持する、裏面支持部３８と表面支持部３９の各支持面３８ａ、３９ａのフイルム１１の厚み方向相互間の寸法Ｓを、フイルム１１の厚みより大きくして、いわば隙間嵌めとなるようにしたが、上記もしたように、この寸法Ｓは、本発明ではフイルム１１の側縁寄り部位の厚みと同一であっても良い。すなわち、本発明において、導体付きフイルム１１のうちの液面レベルの検出領域をなす部位の左右両側の各側縁に沿って、その各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持するように形成された、フイルム表面支持部３９及びフイルム裏面支持部３８は、互いに対面しないように配置されているから、フイルム１１の面を同一部位において両面から圧縮する形で挟み付けるものではない。したがって、その間の寸法Ｓがフイルム１１の厚みと同一であるとしても、さらには、それより小さくても、フイルム１１の上下動を許容できるために導体の断線防止が図られる。また、本形態のフイルム支持体３１は、１部品で形成したため、センサ自身の構成部品数の増大も招かない。
【００３１】
また上記の形態では、支持体３１の各側において、長手方向に沿って、上から裏面支持部３８、表面支持部３９そして裏面支持部３８と、裏面側に２つの支持部を設け、表面側に１つの支持部を設け、これらの各支持部にてフイルム１１をいわば３点支持で交互に支持する支持構造のものを例示した。このため、フイルム１１の上端寄り部位とテーパー部１５において、それぞれ貫通孔２６，２７を設け、これに支持体３１に形成したピン４１，４５を嵌めかつその先端をカシメによって抜け止め構造とし、フイルム１１が支持体３１の上部の裏面支持部３８或いは横枠部４３からの浮き上がりを防止している。しかし、本発明では、支持体３１の左右の各側に設ける裏面支持部３８と表面支持部３９の数は、適宜に設定すればよく、したがって、各側における表面支持部３９と裏面支持部３８とを数多く設けた場合には、このような浮き上がり防止手段は不要とし得る。
【００３２】
なお、上記した導体付きフイルム１１（液面レベル検出素子）における検出用電極１８，１９による静電容量の変化に基づく液面レベルの検出は次のようにして行われる。すなわち、導体付きフイルム１１において、並列して配置された一対の検出用電極１８，１９は、自身の周囲に存在する物質の誘電率に応じてその電極間の静電容量が変化する特性を有する。このため、一対の検出用電極１８，１９における電極間の静電容量は、その電極が、長手方向寸法のうちオイルに浸漬されている部分の割合に応じて変化する。つまり、検出用電極の静電容量と、検出用電極がオイルに浸漬されている割合との間には相関関係があるため、その検出用電極の静電容量に基づいて、検出用電極がオイルに浸漬されている割合（深さ）を特定できる。すなわち、このように並列して配置された一対の検出用電極１８，１９を備える検出素子をなす導体付きフイルム１１は、それが設置されたところがオイルタンク内であり、その検出用電極の周囲にオイルが存在する場合には、そのオイルの液面を検出できる。
【００３３】
また、上記したセンサ１における導体付きフイルム１１においては、検出用電極１８，１９に加えて一対の基準検出用電極２１，２２を備えている。これは次のような作用、効果を有している。すなわち、オイルは、その使用に応じて劣化し、変質もする。しかも、種類の異なるオイルが追加して収容されることがある。このような場合、当初から存在するオイルと比べると、その誘電率が変化する。したがって、上記した検出用電極１８，１９による静電容量のみに基づいて、そのオイルの液面レベルを測定する場合には、測定精度が低下する。このため、上記の形態では、一対の基準検出用電極２１，２２が常に液（油）没状態にあるように、それを設けたものである。すなわち、この一対の基準検出用電極２１，２２でもって、その周囲に存在するオイルの誘電率に基づく基準となる静電容量を検出することとしたものである。かくして、この基準となる静電容量の変化から、オイルの誘電率の変化を検知し、オイルの劣化等によって変化した誘電率の下で、検出用電極１８，１９で検出した静電容量から正しい液面レベルを検出することができる。
【００３４】
さらに上記したセンサにおける導体付きフイルム１１においては、その周囲に、接地用電極２４が形成されている。このため、接地用電極２４を接地させることで、検出用電極１８，１９から出入りする電気力線の一部をこの接地用電極２４に出入りさせることができることから、その電気力線の分布範囲が狭くなるように、その分布状態を変更することができる。これにより、導体付きフイルム１１が保護ケース７１内に配置される場合でも、一対の検出用電極１８，１９の静電容量が保護ケース７１の寄生容量の影響によって変化するのを抑制できるため、検出誤差が生じるのを抑制ないし防止できる。なお、このような接地用電極２４は、導体付きフイルム１１自体の補強手段としての効果もあるため、フイルムの変形防止にも効果的である。なお、上記した形態では、この接地用電極２４のある部位が支持部にて支持されているため、同部位における導体付きフイルム１１の厚みは、貼り合わせた２枚のフイルム１２の厚みに接地用電極２４をなす導体層１０の厚みを加えたものとなる。
【００３５】
上記においては、静電容量式のセンサとして具体化したが、本発明の液面レベルセンサは、フイルムに、通電することによって発熱する抵抗体を形成してなる導体付きフイルムを液面レベル検出素子として使用する放熱式液面レベルセンサにおいても同様に具体化できる。すなわち、この検出素子を測定対象をなす液体中に浸漬し、通電することによってその抵抗体がその液に浸漬された割合に応じてその放熱効果が異なることによって抵抗値が変化することを利用した放熱式液面レベルセンサである。なお、放熱式の液面レベルセンサにおいて、液面レベル検出素子は、発熱体をなす導体（層）を、上記したのと同様のフイルムで張り合わせるなどして形成すればよい。なお、この場合、発熱体をなす導体は、鉄ニッケル合金などのプレートから、エッチング等により、或いはＮｉ薄膜等として蒸着やスパッタリングなどで形成すればよい。
【００３６】
さらに、上記した実施の形態ではフイルム支持体が枠状のものとして具体化したが、本発明では、これに限定されるものではない。フイルムの組み付け性の低下はあるが、支持体自体をケース状或いは容器状のものとしてもよい。また、上記した実施の形態では、導体付きフイルムについて、液面レベルの検出領域でない幅広矩形部の下端寄り部位で折り曲げるようにして支持体に支持させた場合を例示したが、本発明では、フイルムの全体が一平面に沿うように支持体に支持させたものとしても具体化できる。
【００３７】
上記した実施の形態では、オイルの液面レベル検出のためのセンサとして具体化したが、その他、各種の液体の液面レベルの測定にも広く使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の液面レベルセンサの実施の形態で、保護ケースを外した状態の斜視図。
【図２】図１において保護ケースを被せた平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】導体付きフイルムの説明用平面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面を説明するフイルムの貼り合わせ前の拡大断面図。
【図６】フイルム支持体の説明図であって、Ａ図は図３のセンサにおいて支持体のみを右側から見た図、Ｂ図はＡ図の左側面図、Ｃ図はＡ図のＧ−Ｇ線断面図。
【図７】図６のＡ図の底面図。
【図８】フイルム支持体に導体付きフイルムを支持させた状態の図６のＡ図のＤ−Ｄ線拡大断面図。
【図９】フイルム支持体に導体付きフイルムを支持させた状態の図６のＡ図のＥ−Ｅ線拡大断面図。
【図１０】図３のセンサにおいて支持体のみを左側から見た図。
【図１１】フイルム支持体に導体付きフイルムを支持させた状態の図６のＡ図のＦ−Ｆ線断面及びその部分拡大図。
【図１２】フイルム支持体に導体付きフイルムを支持させる時の説明用断面図。
【図１３】フイルム支持体に導体付きフイルムを支持させた状態の斜視図。
【符号の説明】
【００３９】
１ 液面レベルセンサ
１１ 導体付きフイルム
１４，１５ 液面レベルの検出領域をなす部位
３１ フイルム支持体
３８ フイルム裏面支持部
３９ フイルム表面支持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液面レベルセンサに関し、詳しくは、自動車のエンジンのオイルパンにおけるオイルの量、ウインドウォッシャータンクのウォッシャー液の量、燃料タンクの燃料の残量、或いはその他の容器内に入れられた液体の液量（液面ないし液位）を検出ないし計測するのに用いられる液面レベルセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の液面レベルセンサには、その液面レベル検出素子に、ポリイミド等の絶縁性のある樹脂製の細長いフイルムに、一対の電極又は抵抗発熱体をなす導体を形成してなるものが使用されたものがある。例えば、フイルムに一対の検出用電極（導体）を形成し、その導体付きフイルム（以下、単にフイルムとも言う）を測定対象をなす液体中に浸漬させ、その一対の電極間の静電容量に基づいて測定対象をなす液体の液面レベルを検出するようにした静電容量式レベルセンサがある。また、フイルムに、通電することによって発熱する抵抗体を形成した導体付きフイルムを液面レベル検出素子とし、この検出素子を測定対象をなす液体中に浸漬し、通電することによってその抵抗体がその液に浸漬された割合に応じてその放熱効果が異なることによって抵抗値が変化することを利用した放熱式液面レベルセンサがある。
【０００３】
このような液面レベルセンサにおいては、検出素子をなす導体付きフイルムが薄く、低剛性で容易に撓み変形するため、その導体付きフイルムが液中に浸漬された際には、フイルムのうち、液面レベルの検出領域が真っ直ぐに保持されるようにしてやる必要がある。また、このような液面レベルセンサが、オイルの量を検出する等の目的で車両に取り付けられる場合には、それがエンジンの振動や走行時の路面の凹凸に起因した振動を受け、さらには、液体（オイル）の流動圧を受ける。このため、このような振動等に対し、導体付きフイルムが変形を受けないように、そのフイルムを支持（保持）する構造が必要となる。このようなフイルムの支持構造の１例として、導体付きフイルム（帯状導体付きフイルム）の例えば両側縁をケース状をなす本体と蓋との間で挟み付けるようにしたものがある（特許文献１）。
【特許文献１】特開昭５５−１１９０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このようにして導体付きフイルムを挟み付けて本体内に支持、収容するものでは、本体と蓋の少なくとも２部品が必要となる。また、その各部品相互で同フイルムを挟み付けて固定するための部品相互間の蝶番や固定手段（ロック装置）も必要となる。このため、このようなフイルム支持構造を有するセンサにおいては、その支持構造が複雑化する。そして、その複雑化のために、液面レベルセンサの組み立て性（組立作業性）も悪くなり、製造コストの増大を招くといった問題もある。
【０００５】
加えて、上記のフイルム支持構造では、導体付きフイルムに形成されている導体（電極又は抵抗体）が断線し易いといった問題もある。理由は次のようである。導体付きフイルムの左右の両側縁を、本体と蓋との間で挟み付けて支持すると、導体付きフイルムは緊張状態に支持されることになる。そして、この導体付フイルムを有する液面レベルセンサを振動がかかる用途、特にオイルパン等の自動車の各部に取り付けられて各所の液面レベルを検出する車両用途に用いた場合には、センサ自身が加振されて導体付きフイルムにまで振動の影響が及ぶことになる。このとき、フイルム自身は樹脂製であることから、上記振動の影響に対して多少なりとも撓み変形（湾曲）することができるが、導体自身（電極又は抵抗体）は薄くその横断面積は極めて微小であるため、緊張状態で支持されたフイルムが大きく湾曲する（撓む）と、その導体に亀裂や断線が発生する危険性がある。また、導体の外部端子接続部と外部のリード線との接続部（例えばハンダ付け部）に亀裂が入るといった危険もある。このように、本体と蓋とでフイルムを挟み付けて支持する構造では、その支持構造が複雑化するとともに、フイルムにおける導体の断線の危険性があるといった問題があった。
【０００６】
本発明は、従来のセンサにおけるこうした問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、センサの検出素子をなすフイルムの支持構造を単純化し、しかも、センサに加わる振動によって樹脂製のフイルムに形成された導体の断線を招かないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、液面レベル検出素子をなす、樹脂製のフイルムに導体を形成してなる導体付きフイルムと、該導体付きフイルムを位置決めして支持するフイルム支持体とを含んでなる液面レベルセンサにおいて、
前記フイルム支持体は、長手方向に延びる前記導体付きフイルムのうちの液面レベルの検出領域をなす部位の左右両側の各側縁に沿って、その各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持するように形成され、しかも互いに対面しないように配置された、フイルム表面支持部及びフイルム裏面支持部を備えており、
このフイルム表面支持部及びフイルム裏面支持部によって、前記導体付きフイルムのうちの液面レベルの検出領域をなす部位の左右両側の各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持するフイルム支持構造を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記導体付きフイルムが、その厚み方向において、前記フイルム表面支持部及び前記フイルム裏面支持部との間で隙間嵌めとなるように、前記フイルム表面支持部及び前記フイルム裏面支持部の間の寸法が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液面レベルセンサである。そして、請求項３記載の発明は、前記フイルム支持体には、前記導体付きフイルムの位置決めを行うためのピンが立設され、前記導体付きフイルムのうち液面レベルの検出領域をなす部位の一端寄り部位に形成される貫通孔を前記ピンに嵌入させることで、前記フイルム支持体に対し前記導体付きフイルムが位置決めされていることを特徴とする請求項１または２に記載の液面レベルセンサである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明の液面レベルセンサによれば、フイルムの支持が上記した従来技術のように、本体と蓋とでそれを挟み付ける支持構造でないため、その支持構造の複雑化を招かない。しかも、本発明によれば、フイルム支持体に形成したフイルム表面支持部及びフイルム裏面支持部によって、導体付きフイルムのうち液面レベルの検出領域をなす部分の各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持している。これより、可撓性を有する導体付きフイルムは、液面レベルセンサが車両等の振動が掛かる環境下に取り付けられた場合にも、フイルム支持体により検出領域をなす部位の直線性を良好に保持することができ、ひいては液面レベルの検出精度を良好に確保することができる。また、導体付きフイルムの各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持するため、支持される側の面と対向する側の面は自由状態とされるため、フイルム支持体によって導体付きフイルムを支持させた場合にも、過度に導体付きフイルムに引張り力が作用することを防止できる。したがって、フイルムに設けられた導体が断線することを有効に防止できる。なお、３００μｍ以下の厚みを有する導体付きフイルムを支持するにあたって、本発明のフイルム支持構造を採用すると、本発明の効果をより有効に得ることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、フイルムは、フイルム表面支持部及びフイルム裏面支持部の両支持部間においてその厚み方向（面に直角な方向）に隙間（遊び）がある状態で支持されている。したがって、フイルム支持体を用いて薄く低剛性の導体付きフイルムを支持した場合にも、そのフイルムに過度の引張り力が作用することを一層有効に防止できる。このため、導体の断線防止効果をより高いものとすることができる。そして、請求項３に記載の発明によれば、導体付きフイルムのうち液面レベルの検出領域をなす部位の一端寄り部位をフイルム支持体に対し位置決めすることができる。したがって、フイルム支持体に導体付きフイルムを支持させる液面レベルセンサを量産する場合にも、液面レベルの検出領域をなす部位のフイルム支持体での配置位置が個体間でばらつくのを抑制することができ、ひいては同一品番の液面レベルセンサにおける検出精度の個体間のばらつきを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る液面レベルセンサを具体化した実施の形態例について、図面に基づいて詳細に説明する。ただし、本形態の液面レベルセンサは静電容量式のものであって、例えば自動車エンジンのオイルタンク（オイルパン）内に、その底部から起立状に取付けられる構造のものである（図３参照）。このような本形態の液面レベルセンサ（オイルレベルセンサ）１は、図１〜３に示したように、静電容量検出用の電極等をなす導体層を形成してなる導体付きフイルム１１（以下、フイルム１１ともいう）と、この導体付きフイルム１１の左右の各側縁寄り部位の表面及び裏面（両面）を交互に支持（保持）するフイルム支持体３１と、これらを起立状にして取り付ける取付け用ベース部材６１、及び図２，３に示したように、導体付きフイルム１１を保護するように被せられる樹脂製で、キャップ状の保護ケース７１等から構成されている。詳細は次のようである。
【００１２】
まず、本形態に使用されている、液面レベル検出素子をなす導体付きフイルム１１について、図４及び図５を中心として説明する。ただし、この導体付きフイルム１１は、静電容量の検出用の一対の電極などをなす、エッチングでパターン形成された導体層（例えば、銅箔）１０を一表面に有する樹脂製（ポリイミド製）のフイルム１２に、同じ樹脂製（ポリイミド製）のフイルム１３を導体層１０を覆うようにして貼り合わせたものとして形成されている（図５に示した導体付きフイルム１１の模式図参照）。なお、図４においては、フイルム１２に挟まれた電極等をなす導体層１０をダブルハッチングで示しているが、他の図では図示していない。すなわち、この導体付きフイルム１１は、縦に長い細長矩形部１４と、その下に、テーパー部１５を介して幅の広い幅広矩形部１６を一体的に連ねたものとして形成されており、長手方向（図４上下方向）に関して左右略対称とされている。なお、本形態の導体付きフイルム１１の厚みは、１００μｍ程度である。
【００１３】
この導体付きフイルム１１のうち、細長矩形部１４及びテーパー部１５には、幅方向の中央寄り部位に、長手方向に沿って一対の液面レベルの検出用電極が形成されている。このうち一方の電極１８は、フイルムの幅方向の中央において、一定の幅で上向きに真っ直ぐに延びている。そして、他方の電極１９は、この一方の電極１８の図示左側下部から、一定の間隔を保持して平行に、一定の幅で上向きに真っ直ぐに延び、かつその一方の電極１８の上端で横に曲げられ、さらに下向きに真っ直ぐに折り返され、両電極１８，１９が並列して配置されている。このような各電極１８、１９の基端部（図示下端部）には、それぞれ外向き横方向に曲げられ、幅広矩形部１６の左右の各側辺に沿って下向きに延びる中継線部１８ｂ、１９ｂを備えている。そして、各中継線部１８ｂ、１９ｂは、幅広矩形部１６の下辺（図示下辺）に沿って形成された、正方形の各端子部１８ｃ、１９ｃに連結されている。本形態においては、このような一対の検出用電極１８、１９自身の周囲に存在する液体の液面レベルの変化による静電容量の変化を検出することで、その液面レベルを検出する方式のレベルセンサであり、フイルム１１における液面レベルの検出領域をなす部位は、この一対の検出用電極１８，１９が並列して存在する範囲である。
【００１４】
また、フイルム１１のテーパー部１５より下に位置する幅広矩形部１６には、一対の基準検出用電極２１，２２が形成されている。基準検出用電極２１，２２の詳細については後述する。これは、クシ状に形成され、所定の間隔を保持して互いにかみ合う形で配置されている。この電極２１，２２は、一対の液面レベルの検出用電極１８，１９より下にあり、タンクの底部寄り部位に位置し、常に液没するように配置、形成されている。そして、この各電極２１，２２も下向きに延びる中継線部２１ｂ、２２ｂを介して、幅広矩形部１６の下辺（図示下辺）に沿って形成された、正方形の各端子部２１ｃ、２２ｃに連結されている。また、フイルム１１の周囲には接地用電極２４をなす導体層が形成され、幅広矩形部１６の下辺（図示下辺）に沿って形成された接地用の端子部２４ｃに連結されている。なお、各端子部１８ｃ、１９ｃ、２１ｃ、２２ｃ、２４ｃの中央には、リード端子接続用の円形の貫通孔が設けられている。
【００１５】
このような導体付きフイルム１１の上端部１４ａにおける左右中央には、上下に縦長（長円）の縦長貫通孔２６が設けられており、次記するフイルム支持体（以下、単に支持体ともいう）３１にこのフイルム１１を組み付けたときにおけるそのフイルム１１の位置決めとその上端部（細長矩形部の端部）１４の浮き上がりを防止するようにされている。さらに、テーパー部１５の両側辺寄り部位にもフイルム１１の位置決めをするための位置決め用の貫通孔２７が設けられている。
【００１６】
次に、フイルム支持体３１について、図６及び図７等に基づいて説明する。このフイルム支持体３１は、絶縁性のある合成樹脂（例えば、６−６ナイロン）から一体成形され、前記したフイルム１１の周縁を支持可能に、その平面形状と近似する枠形状を呈している。すなわち、フイルム１１の各部形状に対応して、細長矩形枠部３４、テーパー枠部３５及び幅広矩形枠部３６とを備えている。なお、このものは図６−Ａにおける中心（縦）線に関して左右対称に形成されている。
【００１７】
このような支持体３１は、細長矩形枠部３４とテーパー枠部３５の各内側のうち、長手方向（高さ方向）に沿う部位、すなわち、左右の両枠部の各内側部位に、フイルム１１の各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持するように、図６において上から順に、フイルム１１の裏面を支持するフイルム裏面支持部３８、フイルム表面支持部３９、そしてフイルム裏面支持部３８が、互い違いに形成されている。本形態では、２つのフイルム裏面支持部（以下、裏面支持部又は単に支持部とも言う）３８，３８は、それぞれ一定幅で長手方向に沿って形成されたリブ状のものであり、その棚状の平坦な表面（以下、支持面ともいう）３８ａにフイルム１１の裏面を当接させて支持するように形成されている。そして、左右の両枠部のその支持面３８ａは１平面上にあるように形成されている。ただし、図示下のテーパー枠部３５の各内側に存在するフイルム裏面支持部３８における同支持面３８ａは、そのテーパー枠部３５寄り部位に広がる三角面を呈している。なお、この三角面には、それぞれ位置決め用の円柱状のピン４１が立設状に設けられており、フイルム１１におけるテーパー部１５の側縁寄り部位に設けられた位置決め用の貫通孔２７にそれぞれ略隙間なく嵌入されるよう形成されている。
【００１８】
そして、フイルム表面支持部（以下、表面支持部又は単に支持部とも言う）３９は、フイルム裏面支持部３８と面方向において（図８，９参照）所定寸法Ｓの間隔を保持するように、左右の両枠部３４の各内側部位に形成されている。すなわち、この表面支持部３９は、一定幅で長手方向に沿って張り出し形成された張り出し部であり、その平坦な裏面（以下、支持面ともいう）３９ａを有し、この支持面でフイルム１１の表面を支持するようにされている。このようなフイルム表面支持部３９も、左右の両枠部のものも含めて１平面となり、かつ、支持面３８ａと平行となるように形成されている。なお、張り出し部の表面３９ｂは、図９、１２に示したように同図において支持体３１の内側に向かって下向きに傾斜されている。これは、図１２に示したように、フイルム１１を、このフイルム表面支持部３９の表面３９ｂ側（支持面３９ａと反対側）から、押込み、適宜に撓み変形させることで、裏面支持部３８と表面支持部３９の間に嵌め込み、容易に支持体３１に組み付けられるようにしたものである。
【００１９】
また、本形態においては、枠部における各側の支持部３８，３９が、長手方向に沿って３分割されているが、フイルム裏面支持部３８とフイルム表面支持部３９とは、互いに対面しないように（上下方向において重ならないように）、各支持部３８，３９の端部が形成されている。また、図８、９に示したように各支持部３８，３９とも、それが形成されている枠部の内向き壁面３８ｃ、３９ｃが、フイルム１１の側端が外方に移動する（横ずれする）のを規制ないし防止するようにされている。したがって、枠部の各内向き壁面３８ｃ、３９ｃ相互間の寸法は、フイルム１１の細長矩形部１４の幅と略同じか、微量大きく設定されている。また、このような支持体３１の各側における２つのフイルム裏面支持部３８と、１つのフイルム表面支持部３９とは、フイルム１１が各側において両支持部の支持面３８ａ，３９ａ間に挟まれた際に、微小な隙間（遊び）Ｋが保持されるように、その間の寸法Ｓが設定されている（図８、９参照）。すなわち、導体付きフイルム１１に代えてそれと同一厚さを有する仮想平板を、フイルム支持体３１における枠部の各側における表面支持部３９及び裏面支持部３８との間に介在させた際において、その仮想平板が厚み方向に隙間嵌めとなるように設定されている。
【００２０】
なお、本発明では、このような隙間Ｋはなくともよい。その場合には、導体付きフイルム１１は、その厚み方向における遊びがない状態での支持となるため、隙間Ｋがある場合に比べると、平面性ないし長手方向における直線性が高く保持される。ただし、フイルム１１をフイルム支持体３１に支持させたときにフイルム１１に引張り力が過度に作用させないこと、及び、フイルム１１を裏面支持部３８と表面支持部３９の間に嵌め込む際の容易化のためにも、微小でも隙間Ｋが保持されるのが好ましい。
【００２１】
一方、支持体３１における細長矩形枠部３４の上端には横枠部４３が設けられている。この横枠部４３は、フイルム１１における細長矩形部１４の上端部（短辺寄り部位）１４ａを受ける支持部をなすよう、上記したフイルム裏面支持部３８の支持面３８ａと同一面で平面をなすように形成されている。そして、この横枠部４３における中央には、フイルム１１の上端部１４に設けられた位置決め用の縦長貫通孔２６の中央に、その短径よりやや小さい直径の断面円形を有する位置決め用のピン（凸部）４５が立設状に形成されている。また、テーパー枠部３５と幅広矩形枠部３６との間には、横連結梁４６が設けられている。ただし、横連結梁４６は、フイルム裏面支持部３８の支持面３８ａより突出しないように形成されている。そして、幅広矩形枠部３６の下端部に沿っては、このフイルム支持体３１を起立状にして、取付け用ベース部材６１の上面に固定するための矩形板状の支持体固定部４８を備えている。また、フイルムの幅広矩形部１６の下辺寄り部位を直角状に折り曲げて支持するように、支持体３１の幅広矩形枠部３６の下端部には、支持体固定部４８から直角に突出するように設けられた折り曲げ支持部４９、５０を備えている。ただし、折り曲げ支持部４９，５０のうち、両側にあるものは、その先端部内側にフイルム１１の幅広矩形部１６の下端を挟み込むための溝を有するフック５１とされている。
【００２２】
なお、幅広矩形枠部３６の左右両側には、テーパー枠部３５の内側に形成された三角面部の支持面と同一平面で連なる形の支持面３８ａを備えており、その枠部の内向き壁面３８ｃがフイルム１１の幅広矩形部１６の側端が外方に移動するのを防止するようにされている。なお、この枠部３６は、下端部に向かうに従って幅（厚み）が大きくなるようにテーパー状に形成されており、その下端部の外側には、支持体３１を取付け用ベース部材６１の上面に取り付ける際のフック５３を備えている。本形態では、幅広矩形枠部３６を、取付け用ベース部材６１の上面に設けられた一対のガイド６３に向き合う形で設けられた溝６４に沿って下向きに押込んだ際に、このフック５３が弾性変形して抜け止め状に固定されるように構成されている。
【００２３】
本形態のセンサ１は、このようなフイルム支持体３１に対し、上記した導体付きフイルム１１を支持させている。具体的には、図１１に示したように、フイルム支持体３１における左右両側のフイルム表面支持部３９及びフイルム裏面支持部３８によって、導体付きフイルム１１のうちの液面レベルの検出領域をなす部位である細長矩形部１４を含む左右両側の各側縁寄り部位の表面及び裏面が交互に支持されている。そして、フイルム１１の幅広矩形部１６の下端寄り部位は、折り曲げられるようにして折り曲げ支持部４９，５０にて支持され、幅広矩形部１６の下端縁は両側にある折り曲げ支持部５０の先端のフック５１に挟み込まれている。
【００２４】
なお、このフイルム１１の支持体３１に対する組立は、上記もしたが、図１２に示したように、フイルム１１を、フイルム表面支持部３９をなす張り出し部の表面３９ｂ側から、押込むようにして撓み変形させることで容易にできる。また、この組み立てにおいては、フイルム１１の各貫通孔２６，２７に、それぞれピン（凸部）４１、４５が嵌入させられる。ただし、その各ピン先端４１ｂ、４５ｂはカシメによって潰され、フイルム１１が支持面３８ａから浮き上がらないようにされている。なお、テーパー部１５の貫通孔２７に嵌入させられているピン４１にて、フイルム１１の基準位置が決められている。ただし、長孔貫通孔２６に嵌入させられているピン４５は、その先端がカシメによって潰された状態においても、フイルム１１を相対的に上下に自在に移動できるようにフイルム１１の表面は押さえつけていない。そして、フイルム１１の側縁は、支持体３１の枠部の内向き壁面３８ｃ、３９ｃにて規制されている。このようにして、フイルム１１は支持体３１にて支持ないし保持され、図１３に示したようになる。
【００２５】
本形態においては、このようにしてフイルム１１を支持させたフイルム支持体３１が、図１〜３に示したように、その支持体固定部４８を介してオイルタンク底部への取付け用ベース部材６１の上面に載置された状態で取り付けられている。その取り付けは、上記もしたように、支持体３１の幅広矩形枠部３６の両側をガイド６３の溝６４に沿って押込むことで行われている。なお、フイルム１１の幅広矩形部１６の下辺に沿って設けられた各端子１８ｃ、１９ｃ、２１ｃ、２２ｃ、２４ｃの各貫通孔には、取付け用ベース部材６１に設けられた各リード端子６６の先端が嵌入され、それぞれハンダ付けにより電気的に接続されている。なお、図１，２中の６７はコネクタであり、図３における下部の配線基板６８を介して、図示しない外部機器に各リード端子６６との電気的接続がされるように構成されている。また本形態では、図３に示したように、樹脂製の保護ケース７１が内部に空間を保持するようにして、フイルム１１及び支持体３１を覆う形で取り付けられている。ただし、保護ケース７１の上部と下部には、適数の貫通孔７３が設けられており（下部の貫通孔は図示しない）、保護ケース７１内に測定対象をなす液（本例ではオイル）が液面レベルに応じて出入り自在とされており、導体付きフイルム１１はオイルに浸漬されるようにされている。なお、図３中の７５は、オイルの温度を検知するためのサーミスタ素子を収納する収納部であり、サーミスタ素子は配線基板６８と電気的に接続されている。
【００２６】
このような本形態のセンサ１は、図３に示したように、リングパッキン６９を介して液密にして固定され、タンクの底部Ｔに起立状に取付けられ、液面レベルの検出に供される。なお、その取り付けは、取付け用ベース部材６１のフランジ６０のネジ部材挿通孔（図１，２参照）６２に図示しないネジ部材を通してねじ込むことによる。本形態の静電容量式のセンサ１では、フイルム１１に設けられ、液位に応じて変化する一対の検出用電極間の静電容量を検出することで、オイルの量（液面レベル）が検出される。なお、基準用電極２１，２２、接地用電極２４の作用については後述する。
【００２７】
次に本形態のセンサの作用ないし効果を説明する。このような本形態の液面レベルセンサ１においては、フイルム１１の支持構造が上記した従来技術のように、本体と蓋とでそれを挟み付ける支持構造とされておらず、フイルムの側縁寄り部位を交互に支持している構造のため、蝶番やロック装置を要しない。したがって、フイルム１１の支持構造を極めて単純化できるという顕著な効果がある。
【００２８】
また、本形態のフイルム支持構造によれば、フイルム１１はその検出領域をなす部位の各側縁において、支持体３１のフイルム表面支持部３９と、裏面支持部３８とで交互に、しかも隙間嵌め状態で支持されている。そして、フイルム１１の位置決め用のピンのうち、図示上端側における位置決めピン４５は、フイルム１１の上端寄り部位における縦長貫通孔２６に、その長孔に対応して相対的に上下動（スライド）自在に嵌められている。したがって、フイルム１１に過度の引張り力が作用することを防止できる。これにより、フイルム１１に設けられた一対の検出用電極１８、１９等が断線することを有効に防止できるという特有の効果もある。
【００２９】
しかも、本形態のフイルム支持構造では、フイルム１１の幅広矩形部１６を長手方向において曲げて支持している。このため、テーパー枠部３５における位置決めピン４１にて位置決め固定されている部位（フイルムのテーパー部１５）と、幅広矩形部１６における外部取り出し用の各端子１８ｃ、１９ｃ、２１ｃ、２２ｃ、２４ｃとの間においてフイルム１１に引張り又は圧縮の各作用が及ぶような場合であっても、問題なくその作用ないし変形を吸収することができる。したがって、その間にある導体の断線や端子におけるハンダの割れ、カケも防止されるため、電気的接続の信頼性を高めることができる。
【００３０】
なお、本形態においては、フイルム１１の側縁寄り部位を交互に支持する、裏面支持部３８と表面支持部３９の各支持面３８ａ、３９ａのフイルム１１の厚み方向相互間の寸法Ｓを、フイルム１１の厚みより大きくして、いわば隙間嵌めとなるようにしたが、上記もしたように、この寸法Ｓは、本発明ではフイルム１１の側縁寄り部位の厚みと同一であっても良い。すなわち、本発明において、導体付きフイルム１１のうちの液面レベルの検出領域をなす部位の左右両側の各側縁に沿って、その各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持するように形成された、フイルム表面支持部３９及びフイルム裏面支持部３８は、互いに対面しないように配置されているから、フイルム１１の面を同一部位において両面から圧縮する形で挟み付けるものではない。したがって、その間の寸法Ｓがフイルム１１の厚みと同一であるとしても、さらには、それより小さくても、フイルム１１の上下動を許容できるために導体の断線防止が図られる。また、本形態のフイルム支持体３１は、１部品で形成したため、センサ自身の構成部品数の増大も招かない。
【００３１】
また上記の形態では、支持体３１の各側において、長手方向に沿って、上から裏面支持部３８、表面支持部３９そして裏面支持部３８と、裏面側に２つの支持部を設け、表面側に１つの支持部を設け、これらの各支持部にてフイルム１１をいわば３点支持で交互に支持する支持構造のものを例示した。このため、フイルム１１の上端寄り部位とテーパー部１５において、それぞれ貫通孔２６，２７を設け、これに支持体３１に形成したピン４１，４５を嵌めかつその先端をカシメによって抜け止め構造とし、フイルム１１が支持体３１の上部の裏面支持部３８或いは横枠部４３からの浮き上がりを防止している。しかし、本発明では、支持体３１の左右の各側に設ける裏面支持部３８と表面支持部３９の数は、適宜に設定すればよく、したがって、各側における表面支持部３９と裏面支持部３８とを数多く設けた場合には、このような浮き上がり防止手段は不要とし得る。
【００３２】
なお、上記した導体付きフイルム１１（液面レベル検出素子）における検出用電極１８，１９による静電容量の変化に基づく液面レベルの検出は次のようにして行われる。すなわち、導体付きフイルム１１において、並列して配置された一対の検出用電極１８，１９は、自身の周囲に存在する物質の誘電率に応じてその電極間の静電容量が変化する特性を有する。このため、一対の検出用電極１８，１９における電極間の静電容量は、その電極が、長手方向寸法のうちオイルに浸漬されている部分の割合に応じて変化する。つまり、検出用電極の静電容量と、検出用電極がオイルに浸漬されている割合との間には相関関係があるため、その検出用電極の静電容量に基づいて、検出用電極がオイルに浸漬されている割合（深さ）を特定できる。すなわち、このように並列して配置された一対の検出用電極１８，１９を備える検出素子をなす導体付きフイルム１１は、それが設置されたところがオイルタンク内であり、その検出用電極の周囲にオイルが存在する場合には、そのオイルの液面を検出できる。
【００３３】
また、上記したセンサ１における導体付きフイルム１１においては、検出用電極１８，１９に加えて一対の基準検出用電極２１，２２を備えている。これは次のような作用、効果を有している。すなわち、オイルは、その使用に応じて劣化し、変質もする。しかも、種類の異なるオイルが追加して収容されることがある。このような場合、当初から存在するオイルと比べると、その誘電率が変化する。したがって、上記した検出用電極１８，１９による静電容量のみに基づいて、そのオイルの液面レベルを測定する場合には、測定精度が低下する。このため、上記の形態では、一対の基準検出用電極２１，２２が常に液（油）没状態にあるように、それを設けたものである。すなわち、この一対の基準検出用電極２１，２２でもって、その周囲に存在するオイルの誘電率に基づく基準となる静電容量を検出することとしたものである。かくして、この基準となる静電容量の変化から、オイルの誘電率の変化を検知し、オイルの劣化等によって変化した誘電率の下で、検出用電極１８，１９で検出した静電容量から正しい液面レベルを検出することができる。
【００３４】
さらに上記したセンサにおける導体付きフイルム１１においては、その周囲に、接地用電極２４が形成されている。このため、接地用電極２４を接地させることで、検出用電極１８，１９から出入りする電気力線の一部をこの接地用電極２４に出入りさせることができることから、その電気力線の分布範囲が狭くなるように、その分布状態を変更することができる。これにより、導体付きフイルム１１が保護ケース７１内に配置される場合でも、一対の検出用電極１８，１９の静電容量が保護ケース７１の寄生容量の影響によって変化するのを抑制できるため、検出誤差が生じるのを抑制ないし防止できる。なお、このような接地用電極２４は、導体付きフイルム１１自体の補強手段としての効果もあるため、フイルムの変形防止にも効果的である。なお、上記した形態では、この接地用電極２４のある部位が支持部にて支持されているため、同部位における導体付きフイルム１１の厚みは、貼り合わせた２枚のフイルム１２の厚みに接地用電極２４をなす導体層１０の厚みを加えたものとなる。
【００３５】
上記においては、静電容量式のセンサとして具体化したが、本発明の液面レベルセンサは、フイルムに、通電することによって発熱する抵抗体を形成してなる導体付きフイルムを液面レベル検出素子として使用する放熱式液面レベルセンサにおいても同様に具体化できる。すなわち、この検出素子を測定対象をなす液体中に浸漬し、通電することによってその抵抗体がその液に浸漬された割合に応じてその放熱効果が異なることによって抵抗値が変化することを利用した放熱式液面レベルセンサである。なお、放熱式の液面レベルセンサにおいて、液面レベル検出素子は、発熱体をなす導体（層）を、上記したのと同様のフイルムで張り合わせるなどして形成すればよい。なお、この場合、発熱体をなす導体は、鉄ニッケル合金などのプレートから、エッチング等により、或いはＮｉ薄膜等として蒸着やスパッタリングなどで形成すればよい。
【００３６】
さらに、上記した実施の形態ではフイルム支持体が枠状のものとして具体化したが、本発明では、これに限定されるものではない。フイルムの組み付け性の低下はあるが、支持体自体をケース状或いは容器状のものとしてもよい。また、上記した実施の形態では、導体付きフイルムについて、液面レベルの検出領域でない幅広矩形部の下端寄り部位で折り曲げるようにして支持体に支持させた場合を例示したが、本発明では、フイルムの全体が一平面に沿うように支持体に支持させたものとしても具体化できる。
【００３７】
上記した実施の形態では、オイルの液面レベル検出のためのセンサとして具体化したが、その他、各種の液体の液面レベルの測定にも広く使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の液面レベルセンサの実施の形態で、保護ケースを外した状態の斜視図。
【図２】図１において保護ケースを被せた平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】導体付きフイルムの説明用平面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面を説明するフイルムの貼り合わせ前の拡大断面図。
【図６】フイルム支持体の説明図であって、Ａ図は図３のセンサにおいて支持体のみを右側から見た図、Ｂ図はＡ図の左側面図、Ｃ図はＡ図のＧ−Ｇ線断面図。
【図７】図６のＡ図の底面図。
【図８】フイルム支持体に導体付きフイルムを支持させた状態の図６のＡ図のＤ−Ｄ線拡大断面図。
【図９】フイルム支持体に導体付きフイルムを支持させた状態の図６のＡ図のＥ−Ｅ線拡大断面図。
【図１０】図３のセンサにおいて支持体のみを左側から見た図。
【図１１】フイルム支持体に導体付きフイルムを支持させた状態の図６のＡ図のＦ−Ｆ線断面及びその部分拡大図。
【図１２】フイルム支持体に導体付きフイルムを支持させる時の説明用断面図。
【図１３】フイルム支持体に導体付きフイルムを支持させた状態の斜視図。
【符号の説明】
【００３９】
１ 液面レベルセンサ
１１ 導体付きフイルム
１４，１５ 液面レベルの検出領域をなす部位
３１ フイルム支持体
３８ フイルム裏面支持部
３９ フイルム表面支持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液面レベル検出素子をなす、樹脂製のフイルムに導体を形成してなる導体付きフイルムと、該導体付きフイルムを位置決めして支持するフイルム支持体とを含んでなる液面レベルセンサにおいて、
前記フイルム支持体は、長手方向に延びる前記導体付きフイルムのうちの液面レベルの検出領域をなす部位の左右両側の各側縁に沿って、その各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持するように形成され、しかも互いに対面しないように配置された、フイルム表面支持部及びフイルム裏面支持部を備えており、
このフイルム表面支持部及びフイルム裏面支持部によって、前記導体付きフイルムのうちの液面レベルの検出領域をなす部位の左右両側の各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持するフイルム支持構造を有することを特徴とする液面レベルセンサ。
【請求項２】
前記導体付きフイルムが、その厚み方向において、前記フイルム表面支持部及び前記フイルム裏面支持部との間で隙間嵌めとなるように、前記フイルム表面支持部及び前記フイルム裏面支持部の間の寸法が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液面レベルセンサ。
【請求項３】
前記フイルム支持体には、前記導体付きフイルムの位置決めを行うためのピンが立設され、前記導体付きフイルムのうち液面レベルの検出領域をなす部位の一端寄り部位に形成される貫通孔を前記ピンに嵌入させることで、前記フイルム支持体に対し前記導体付きフイルムが位置決めされていることを特徴とする請求項１または２に記載の液面レベルセンサ。
【請求項１】
液面レベル検出素子をなす、樹脂製のフイルムに導体を形成してなる導体付きフイルムと、該導体付きフイルムを位置決めして支持するフイルム支持体とを含んでなる液面レベルセンサにおいて、
前記フイルム支持体は、長手方向に延びる前記導体付きフイルムのうちの液面レベルの検出領域をなす部位の左右両側の各側縁に沿って、その各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持するように形成され、しかも互いに対面しないように配置された、フイルム表面支持部及びフイルム裏面支持部を備えており、
このフイルム表面支持部及びフイルム裏面支持部によって、前記導体付きフイルムのうちの液面レベルの検出領域をなす部位の左右両側の各側縁寄り部位の表面及び裏面を交互に支持するフイルム支持構造を有することを特徴とする液面レベルセンサ。
【請求項２】
前記導体付きフイルムが、その厚み方向において、前記フイルム表面支持部及び前記フイルム裏面支持部との間で隙間嵌めとなるように、前記フイルム表面支持部及び前記フイルム裏面支持部の間の寸法が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液面レベルセンサ。
【請求項３】
前記フイルム支持体には、前記導体付きフイルムの位置決めを行うためのピンが立設され、前記導体付きフイルムのうち液面レベルの検出領域をなす部位の一端寄り部位に形成される貫通孔を前記ピンに嵌入させることで、前記フイルム支持体に対し前記導体付きフイルムが位置決めされていることを特徴とする請求項１または２に記載の液面レベルセンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−３８４９７（Ｐ２００６−３８４９７Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１４９４８（Ｐ２００４−２１４９４８）
【出願日】平成１６年７月２２日（２００４．７．２２）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２２日（２００４．７．２２）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]