(57)【要約】【課題】液面高さを精度よく検出する。【解決手段】液面検出装置１００は、燃料タンク１に対して固定される固定体１０と、液面高さに追従して回転運動を行なう回転体３０と、固定体１０に保持されて、回転運動の回転方向ＤＲに配列をなし、凸面部４４を形成する複数の電極４０と、互いに電気的に接続され、それぞれ電極４０に押し当てられることで電極４０と弾性接触する湾曲凸状の第１接点６６ａ及び第２接点６６ｂを形成し、回転体３０に対して保持されて、独立に弾性変形可能な２つのアーム部６０ａ〜ｂとを備え、第１接点６６ａ及び第２接点６６ｂのうち少なくとも一方が電極４０に弾性接触するときの電気抵抗により液面高さが検出される。第１接点６６ａと第２接点６６ｂとは、回転運動に応じた位置の接触対象の電極４０に対して、接触開始角度を回転方向ＤＲにずらして摺動し、接触開始角度のずれは、接触対象の電極４０の範囲内である。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器（１）に貯留された液体の液面高さを検出する液面検出装置であって、
前記容器に対して固定される固定体（１０）と、
前記液面高さの変化に追従して回転運動を行なう回転体（３０）と、
前記固定体に保持されて、前記回転運動の回転方向（ＤＲ）に配列をなし、前記回転方向に曲率を有する凸面部（４４）を形成する複数の電極（４０，２４０）と、
互いに電気的に接続され、それぞれ前記電極に押し当てられることで前記電極と弾性接触する湾曲凸状の第１接点（６６ａ，２６６ａ）及び第２接点（６６ｂ，２６６ｂ）を形成し、前記回転体に対して保持されて、独立に弾性変形可能な２つのアーム部（６０ａ〜ｂ，２６０ａ〜ｂ）とを備え、
前記第１接点及び前記第２接点のうち少なくとも一方が前記電極に弾性接触するときの電気抵抗により前記液面高さが検出され、
前記第１接点と前記第２接点とは、前記回転運動に応じた位置の接触対象の前記電極に対して、接触開始角度を前記回転方向にずらして摺動し、前記接触開始角度のずれは、接触対象の前記電極の範囲内であることを特徴とする液面検出装置。
【請求項２】
前記ずれは、前記配列におけるピッチ（ＰＴ）の１／２であることを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。
【請求項３】
前記回転方向は、前記液面高さの上昇に追従する前記回転運動に対応する上昇回転方向（ＤＲＵ）と、下降に追従する前記回転運動に対応する下降回転方向（ＤＲＤ）とを含み、
各前記アーム部は、前記回転体に対して連結される固定端（６２ａ〜ｂ）から、前記回転方向に沿って前記下降回転方向側の自由端（６４ａ〜ｂ）へと延びる板ばね状に形成される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。
【請求項４】
前記第１接点及び前記第２接点は、前記回転運動が制限される回転端（３８ａ〜ｂ）において、同一の前記電極と接触した状態で停止することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液面検出装置。
【請求項５】
前記第１接点及び前記第２接点は、前記回転運動が制限される回転端（３３８ａ〜ｂ）において、それぞれ異なる前記電極と接触した状態で停止することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液面検出装置。
【請求項６】
前記第１接点に対し前記回転運動の径方向（ＤＤ）外側に配置される前記第２接点は、前記回転運動が制限される回転端（４３８ａ〜ｂ）において、前記電極の頂点部（４６）で停止することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液面検出装置。
【請求項７】
前記第１接点（６６ａ）と前記第２接点（６６ｂ）とは、前記回転運動の径方向に沿って配置されており、
前記複数の電極（４０）が互いに隙間を介する縁部（４２）は、前記径方向に対して傾いてい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。
【請求項８】
前記複数の電極（２４０）が互いに隙間を介する縁部（２４２）は、前記回転運動の径方向に沿って配置されており、
前記第１接点（２６６ａ）と前記第２接点（２６６ｂ）とは、互いに前記回転方向にずれてい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。
【請求項９】
前記回転体は、前記液体の液面（１ａ）に浮揚するフロート（３２）を有し、前記フロートに生ずる浮力により前記回転運動を行なう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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器に貯留された液体の液面高さを検出する液面検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、容器に貯留された液体の液面高さを検出する液面検出装置が知られている。特許文献１に開示されている液面検出装置は、容器に対して固定される固定体と、液面高さの変化に追従して回転運動を行なう回転体と、固定体に保持されて、回転運動の回転方向に配列をなす複数の電極と、第１接点及び第２接点とを備えている。そして、第１接点及び第２接点は、共通のアーム部によって形成されており、それぞれ異なる電極と接続するように形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２２５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の液面検出装置では、第１接点と第２接点とは、接触開始角度を回転方向にずらして摺動するものと解される。
【０００５】
そこで、本発明者は、上記第１接点と第２接点との接触開始角度のずれを、接触対象の電極の範囲内に設定することで、電極への異物の付着等により、接点のうち一方が接触対象である同一の電極と接触しなかった場合でも、電気抵抗を検出することができる液面検出装置について検討した。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の液面検出装置では、第１接点及び第２接点は、共通のアーム部によって形成されているため、接触開始角度のずれにより一方の接点が電極に乗り上げると、他方の接点が浮くことで電極と接触し難くなる。したがって、同一の電極と接触するという目的を達成できなくなることが判明した。また、一方の接点が、電極に付着した異物に乗り上げると、他方の接点が浮いてしまい、両方の接点が電極と接触し難くなり、電気抵抗を検出できなくなることが懸念されている。
【０００７】
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、液面高さを精度よく検出する液面検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示される発明のひとつは、容器に貯留された液体の液面高さを検出する液面検出装置であって、容器に対して固定される固定体と、液面高さの変化に追従して回転運動を行なう回転体と、固定体に保持されて、回転運動の回転方向に配列をなし、回転方向に曲率を有する凸面部を形成する複数の電極と、互いに電気的に接続され、それぞれ電極に押し当てられることで電極と弾性接触する湾曲凸状の第１接点及び第２接点を形成し、回転体に対して保持されて、独立に弾性変形可能な２つのアーム部とを備え、第１接点及び第２接点のうち少なくとも一方が電極に弾性接触するときの電気抵抗により液面高さが検出され、第１接点と第２接点とは、回転運動に応じた位置の接触対象の電極に対して、接触開始角度を回転方向にずらして摺動し、当該接触開始角度のずれは、接触対象の電極の範囲内であることを特徴とする。
【０００９】
このような発明によると、電気抵抗により液面高さを検出するため、回転運動の回転方向に配列をなし回転方向に曲率を有する凸面部を形成する複数の電極と弾性接触する第１接点と第２接点とは、接触対象の電極に対して、接触開始角度を回転方向にずらして摺動する。これによれば、各接点が接触開始角度において電極から受ける回転方向の力のピークがずれる。したがって、この力によって回転体が受ける摺動トルクのピーク値及び変動が小さくなるので、接点が摺動する際に回転体がスムーズに回転して、液面高さを精度よく検出できる。この場合において、第１接点及び第２接点は、それぞれ独立に弾性変形可能な２つのアーム部に形成されるので、電極上の異なる箇所に位置していても、独立な弾性変形によりそれぞれ電極の形状に合わせて弾性接触状態で摺動できる。そして、第１接点と第２接点とのずれが接触対象の電極の範囲内に設定されているので、第１接点及び第２接点が同時に同一の電極に接触でき、また、一方の接点が電極に付着した異物に乗り上げた場合でも、他方の接点が当該電極と接触できる可能性がある。以上により、接触不良を抑制することで、液面高さを精度よく検出する液面検出装置を提供することができる。
【００１０】
加えて、開示される発明の他のひとつでは、ずれは、配列におけるピッチの１／２であることを特徴とする。
【００１１】
第１接点と第２接点とのずれが配列のピッチの整数倍に一致すると、各接点が摺動するときの電極から受ける回転方向の力の変動波形は重なり、ずれが当該整数倍から１／２ずれると、当該変動波形は最もずれる。したがって、この発明において、ずれを、配列のピッチの１／２とすることにより、力によって回転体が受ける摺動トルクのピーク値及び変動を最大限小さくすることができる。
【００１２】
加えて、開示される発明の他のひとつでは、回転方向は、液面高さの上昇に追従する回転運動に対応する上昇回転方向と、下降に追従する回転運動に対応する下降回転方向とを含み、各アーム部は、回転体に対して連結される固定端から、回転方向に沿って下降回転方向側の自由端へと延びる板ばね状に形成されることを特徴とする。
【００１３】
回転体が上昇回転方向に回転運動をする場合、重力に逆らった回転運動を行なうため、下降回転方向の場合に対し、回転体はスムーズに回転し難くなる。一方、回転体の回転方向が、アーム部が固定端から自由端への方向である場合、各接点が電極に乗り上げる際にアーム部の自由端は、固定端と電極とに挟み込まれるような状態となり、自由度が減少するため、弾性変形し難くなる。よってこの場合では、自由端から固定端への方向の場合に対し、各接点が電極から受ける回転方向の力が大きくなり、回転体はスムーズに回転し難くなる。この点、回転体に対して連結される固定端から、回転方向に沿って下降回転方向側の自由端へと延びる板ばね状に形成されるアーム部では、固定端から自由端への方向が上昇回転方向と逆方向となる。したがって、回転体が特定方向だけ極端に回転し難くなることを抑制して、両方向共にスムーズに回転できる。以上により、液面高さを精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態における液面検出装置を示す正面図である。
【図２】第１実施形態における固定体の一部及び複数の電極の配置を示す正面図である。
【図３】図２における１つの電極について回転方向断面を示す断面斜視図である。
【図４】接点が電極から受ける力を説明するための回転方向断面を示す断面図であって、接点が電極の頂点部で接触する場合を示す図である。
【図５】接点が電極から受ける力を説明するための回転方向断面を示す断面図であって、接点が電極の凸面部で接触する場合を示す図である。
【図６】第１実施形態における接点が電極に対して摺動する様子を模式的に示す正面図である。
【図７】第１実施形態における摺動トルクを模式的に示すグラフである。
【図８】図７における状態ＳＡにおける各接点の位置を説明するための回転方向断面を示す断面図である。
【図９】図７における状態ＳＢにおける各接点の位置を説明するための回転方向断面を示す断面図である。
【図１０】図７における状態ＳＣにおける各接点の位置を説明するための回転方向断面を示す断面図である。
【図１１】第２実施形態における接点が電極に対して摺動する様子を模式的に示す正面図である。
【図１２】第３実施形態における回転端における各接点の位置を説明するための回転方向断面を示す断面図である。
【図１３】第４実施形態における回転端における各接点の位置を説明するための回転方向断面を示す断面図である。
【図１４】変形例１における接点が電極に対して摺動する様子を模式的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態による液面検出装置１００は、車両に搭載されている燃料タンク１内に設置される。燃料タンク１は、液体としての燃料を貯留しており、液面検出装置１００は、当該燃料の液面１ａの高さである液面高さを検出する。液面検出装置１００は、固定体１０、回転体３０、複数の電極４０、２つのアーム部６０ａ〜ｂを主として構成されている。
【００１７】
固定体１０は、ハウジング１２、電極側端子１４、接点側端子１６、基板１８、抵抗体２０等を有している。固定体１０のハウジング１２は、耐油性、耐溶剤性、及び機械的性質に優れる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、容器状に形成され、燃料タンク１に対して固定されている。
【００１８】
電極側端子１４は、ハウジング１２に保持され、りん青銅等の導電性材料によって板状に形成されている。電極側端子１４の一端は、基板１８と接し、後で詳細説明する複数の電極４０のうち、上端の電極４０ａと電気的に接続されている。電極側端子１４の他端は、リード線２２を介して外部の機器と電気的に接続される。
【００１９】
接点側端子１６は、ハウジング１２に保持され、りん青銅等の導電性材料によって板状に形成されている。接点側端子１６の一端は、接続部材１７を介して、回転体３０に保持される摺動部材５０と電気的に接続されている。電極側端子１４の他端は、リード線２２を介して外部の機器と電気的に接続される。
【００２０】
基板１８は、ハウジング１２に保持され、抵抗体２０及び複数の電極４０を保持するため、セラミックス等によって板状に形成されている。
【００２１】
抵抗体２０は、図２に詳細に示すように、酸化ルテニウムとガラスフリットとを混合したペーストを基板１８に印刷・焼付けして帯板厚膜状に形成され、複数の電極４０間を電気的に接続する。
【００２２】
回転体３０は、図１に示すように、フロート３２、回転棒３４、回転ホルダ３６を有している。フロート３２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。そして、フロート３２は、重力と逆方向に生ずる浮力によって、燃料の液面１ａに浮揚可能となっている。フロート３２の体積は、燃料タンク１の大きさ、及び後述する摺動トルクＮを考慮して設定されている。
【００２３】
回転棒３４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。回転棒３４の一端には、フロート３２が保持されている。また回転棒３４の他端は、回転軸３４ａを形成しており、回転ホルダ３６によって保持されるとともに、図示しないが、ハウジング１２を貫通している。
【００２４】
回転ホルダ３６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って形成されている。回転ホルダ３６は、回転棒３４の回転軸３４ａを固定するボス部３６ａを有しており、当該ボス部３６ａによって固定体１０に対して回転可能に保持されている。
【００２５】
このようにして、回転体３０は、固定体１０に対して回転可能に保持されており、フロート３２に生ずる浮力により、液面高さの変化に追従して回転運動を行なう。回転体３０の回転方向ＤＲは、液面高さの上昇に追従する回転運動に対応する上昇回転方向ＤＲＵと、下降に追従する回転運動に対応する下降回転方向ＤＲＤとを含む。また、回転体３０は、例えば図示しないストッパにより、回転運動の範囲が機械的に制限される回転端３８ａ〜ｂを形成している。回転端３８ａ〜ｂは、上昇回転方向と、下降回転方向とのそれぞれに設定されている。
【００２６】
複数の電極４０は、図２に詳細に示すように、銀とパラジウムとガラスフリットを混合したペーストを基板１８に印刷・焼付けして厚膜状に形成されることで、固定体１０に保持されている。複数の電極４０は、基板１８の表面において、互いに隙間を介して、回転運動の回転方向ＤＲに配列をなしている。また、各電極４０は、正面からみると、回転運動の径方向ＤＤ内側に対して径方向ＤＤ外側の幅が大きくなっており、ドーナツを切断したような扇形状に形成されている。さらに、複数の電極４０が互いに隙間を介する縁部４２は、回転運動の径方向ＤＤに対して傾いている。
【００２７】
図３に示すように、各電極４０の膜厚は、縁部４２から電極４０中央に向かって、漸次厚くなっている。したがって、径方向ＤＤ内側においても、径方向ＤＤ外側においても、各電極４０の回転方向ＤＲに曲率を有する凸面部４４が形成されている。このような凸面部４４は、例えばペーストの表面張力を利用して形成されるため、径方向ＤＤ内側においても、径方向ＤＤ外側においても、曲率に有意差はない。したがって、径方向ＤＤ外側では、両側の縁部４２における凸面部４４の間に、比較的平らな部分が形成されている。そして、径方向ＤＤ内側においても、径方向ＤＤ外側においても、電極４０中央に傾斜が最も小さくなる頂点部４６を有している。なお、図３では、径方向ＤＤ内側の断面形状が実線で示され、径方向ＤＤ外側の断面形状が破線で囲って示されている。
【００２８】
また、図２に示すように、各電極４０において後述する第２接点６６ｂとの接触箇所よりも径方向ＤＤ外側の部分は、互いに平行に配列されており、各電極４０が抵抗体２０の表面に被さることにより、各電極４０は、抵抗体２０を介して電気的に接続されている。
【００２９】
２つのアーム部６０ａ〜ｂは、図１などに示すように、摺動部材５０の主要部を構成している。摺動部材５０は、Ｕ字状に形成され、連結部５２と、連結部５２を挟む両側に形成される２つのアーム部６０ａ〜ｂにより構成されている。連結部５２は、りん青銅等の導電性材料によって各アーム部６０ａ〜ｂと一体的に板状に形成され、２つのアーム部６０ａ〜ｂと回転体３０の回転ホルダ３６とを連結している。また、連結部５２は、接続部材１７を介して、接点側端子１６と電気的に接続されている。
【００３０】
このようにして、各アーム部６０ａ〜ｂは、回転体３０の回転ホルダ３６に対して保持されている。そして、各アーム部６０ａ〜ｂのうち、後述する第１接点６６ａ及び第２接点６６ｂを除く部分は、りん青銅等の導電性材料によって形成されているため、各アーム部６０ａ〜ｂは、それぞれ独立に弾性変形可能となっている。具体的には、各アーム部６０ａ〜ｂは、それぞれ回転体３０に対して連結される固定端６２ａ〜ｂから、回転方向ＤＲに沿って下降回転方向ＤＲＤ側の自由端６４ａ〜ｂへ延びる板ばね状に形成されている。そして、各アーム部６０ａ〜ｂの自由端６４ａ〜ｂ側には、それぞれ第１接点６６ａ及び第１接点６６ａに対して径方向ＤＤ外側に配置される第２接点６６ｂが形成されている。また、第１接点６６ａと第２接点６６ｂとは、径方向ＤＤに沿って配置されている。
【００３１】
第１接点６６ａ及び第２接点６６ｂ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、各アーム部６０ａ〜ｂに接合させることにより、形成されている。第１接点６６ａ及び第２接点６６ｂは、各アーム部６０ａ〜ｂの固定体１０側において、複数の電極４０に向かって湾曲凸状を呈している。このような第１接点６６ａ及び第２接点６６ｂは、連結部５２を介して互いに電気的に接続されている。そして、第１接点６６ａ及び第２接点６６ｂは、板ばね状の弾性変形により、それぞれ電極４０に押し当てられることで、電極４０と弾性接触するようになっている。
【００３２】
このようにして、第１接点６６ａ及び第２接点６６ｂの少なくとも一方と電極４０とが、弾性接触することで、電極側端子１４と接点側端子１６との間に、抵抗体２０を介した回路が構成される。そして、液面高さの変化に追従して回転体３０が回転運動を行なうと、回転体３０に保持された摺動部材５０が摺動して、各接点６６ａ〜ｂが接触する電極４０が変わり、抵抗体２０の導電経路が変わることで当該電極４０に応じた電気抵抗を検出可能となっている。なお、２つのアーム部６０ａ〜ｂは、抵抗体２０に対して固有抵抗が十分小さいものとなっている。
【００３３】
以下、このような摺動部材５０の摺動について詳細に説明する。まず、１つの接点６６ａ又は６６ｂの摺動に着目する。各接点６６ａ〜ｂは、回転運動に応じた回転方向ＤＲに沿って、電極に対して摺動する。ここでは、一例として、下降回転方向ＤＲＤに摺動する場合を説明する。図４，５に示すように、各接点６６ａ〜ｂは、電極４０の凸面部４４により、アーム部６０ａ〜ｂの弾性変形状態を変化させながら摺動する。例えば、回転運動に応じた位置の電極４０の縁部４２付近と接触するときはアーム部６０ａ〜ｂの弾性変形が小さな状態となり、接触箇所が電極４０の頂点部４６に近づくに従ってアーム部６０ａ〜ｂの弾性変形が大きな状態となる。各接点６６ａ〜ｂは、電極４０の膜厚に応じてアーム部６０ａ〜ｂが弾性変形しながら、電極４０のあらゆる箇所においても押し当てられた状態で接触し、確実に電気的に接続されるようになっている。また、各接点６６ａ〜ｂが摺動し、電極４０間の隙間に達すると、隣接する次の電極４０と接触を開始し、一時的に１つの接点６６ａ又は６６ｂが２つの電極４０に接触する状態となり、その直後、当該次の電極４０に接触する状態となる。すなわち、電極４０間の隙間は、湾曲凸状の各接点６６ａ〜ｂが基板に直接接触しないように設定されているので、各接点６６ａ〜ｂが回転運動により次の電極４０に移る場合にも、常時１つ以上の電極４０と接触するようになっている。
【００３４】
各接点６６ａ〜ｂが電極４０から受ける力は、電極４０との接触状態によって異なる。図４に示すように、各接点６６ａ〜ｂが電極４０の頂点部４６で接触する場合では、接触箇所の法線方向が回転方向ＤＲと実質垂直となり、各接点６６ａ〜ｂが電極４０から垂直抗力としてうける圧力ＰＮの回転方向成分ＰＲは殆ど生じない。したがって、各接点６６ａ〜ｂが電極４０から受ける回転方向ＤＲの力は、圧力ＰＮに応じて上昇回転方向ＤＲＵに生ずる摩擦力Ｆのみとなる。一方、図５に示すように、各接点６６ａ〜ｂが電極４０の凸面部４４で接触する場合では、接触箇所の法線方向は斜め方向となり、各接点６６ａ〜ｂが電極４０から垂直抗力としてうける圧力ＰＮの回転方向成分ＰＲが存在する。したがって、各接点６６ａ〜ｂが電極４０から受ける回転方向ＤＲの力は、回転方向成分ＰＲ及び摩擦力Ｆの回転方向成分ＦＲとなる。なお、回転方向成分ＰＲは、次の電極４０に対して接触開始する接触開始箇所ＰＳにおいて、接触箇所の法線方向と上昇回転方向ＤＲＵとのなす角が最も小さくなるため、上昇回転方向ＤＲＵに最も大きくなる。すなわち、各接点６６ａ〜ｂが電極４０から受ける回転方向ＤＲの力は、接触開始箇所ＰＳにおいて上昇回転方向ＤＲＵに最も大きくなるピークとなり、各接点６６ａ〜ｂが頂点部４６に近づくに従って徐々に小さくなる。
【００３５】
ここでは、一例として下降回転方向ＤＲＤに摺動する場合を説明したが、上昇回転方向ＤＲＵに摺動する場合でも、回転方向ＤＲを逆にして当該説明を適用可能である。
【００３６】
図６に示すように、縁部４２は、径方向ＤＤに対して傾いている。複数の電極４０の配列におけるピッチは、所定値ＰＴとなっている。また、回転軸３４ａから第１接点６６ａまでの距離がＬ１、第２接点６６ｂまでの距離がＬ２となっている。ここで、ピッチＰＴとは、電極４０の接触開始箇所ＰＳと隣接する次の電極４０の接触開始箇所ＰＳとが回転軸３４ａに対してなす角として定義される。距離Ｌ１，Ｌ２に応じた円弧の長さに対応して、径方向ＤＤ内側に対して径方向ＤＤ外側の幅が大きくなっている各電極４０により、電極４０の接触開始箇所ＰＳと隣接する次の電極４０の接触開始箇所ＰＳとが回転軸３４ａに対してなす角は、第１接点６６ａの接触開始箇所ＰＳにおいても、第２接点６６ｂの接触開始箇所ＰＳにおいても、実質等しく設定されている。
【００３７】
第１実施形態における第１接点６６ａと第２接点６６ｂが摺動すると、回転運動に応じた位置の接触対象の電極４０に対して、接触開始角度が回転方向ＤＲにずらされることとなる。ここで、接触開始角度とは、接触開始箇所ＰＳにおける回転体３０の回転角θを示す。特に本実施形態では、第１接点６６ａと第２接点６６ｂとは径方向ＤＤに沿って配置されているので、接触開始角度のずれは、単純に第１接点６６ａの接触開始箇所ＰＳと第２接点６６ｂの接触開始箇所ＰＳとが回転軸３４ａに対してなす角となる。当該ずれは、ピッチＰＴの１／２に設定されている。この場合の回転体３０の回転角θに依存する摺動トルクＮは、図７に示すような変動波形となる。摺動トルクＮとは、各接点６６ａ〜ｂが電極４０から受ける回転方向ＤＲの力によって回転体３０が受けるトルクである。すなわち、摺動トルクＮは、第１接点６６ａが電極４０から受ける回転方向ＤＲの力のモーメントＭ１と第２接点６６ｂが電極４０から受ける回転方向ＤＲの力のモーメントＭ２との和である。摺動トルクＮが大きくなっている程、回転体３０の回転運動が妨げられることとなる。
【００３８】
本実施形態では、第１接点６６ａが回転運動に応じた位置の電極４０に対して接触開始するタイミングと、第２接点６６ｂが回転運動に応じた位置の電極４０に対して接触開始するタイミングとがずらされる。このため、互いに力のピークがずらされることで、摺動トルクＮのピーク値及び変動が小さくなるのである。回転体３０が１ピッチ分摺動する間に、摺動トルクＮのピーク値ＰＡ，ＰＢは２回に分散されている。具体的に、最も摺動トルクＮが大きくなるピーク値ＰＡにおける図７の状態ＳＡに対応する各接点６６ａ〜ｂの位置では、図８に示すように、第１接点６６ａが頂点部４６で接触し、第２接点６６ｂが接触開始箇所ＰＳで接触している。すなわち、状態ＳＡは、第２接点６６ｂにおける接触開始角度に対応している。他方の摺動トルクＮが大きくなるピーク値ＰＢにおける図７の状態ＳＢに対応する各接点６６ａ〜ｂの位置では、図９に示すように、第１接点６６ａが接触開始箇所ＰＳで接触し、第２接点６６ｂが頂点部４６で接触している。すなわち、状態ＳＢは、第１接点６６ａにおける接触開始角度に対応している。なお、Ｌ２＞Ｌ１の関係により、第２接点６６ｂにおけるモーメントＭ２がＭ１に対して大きいため、状態ＳＡと状態ＳＢにおける摺動トルクＮのピーク値ＰＡがＰＢに対して大きくなっている。このように、２つのアーム部６０ａ〜ｂが独立に弾性変形し、各接点６６ａ〜ｂが膜厚の異なる位置にあっても、押し当てられた状態で接触し、確実に電気的に接続されるようになっている。
【００３９】
ずれは、ピッチＰＴの１／２に設定されていることで、接触対象の電極４０の範囲内となっている。このため、図７に示す状態ＳＢから状態ＳＡまでの間は、第１接点６６ａ及び第２接点６６ｂは同一の電極４０と接触することとなる。
【００４０】
図１０に示すように、第１接点６６ａ及び第２接点６６ｂは、両回転端３８ａ〜ｂにおいて、同一の電極４０と接触した状態ＳＣで停止するようになっている。上昇回転方向ＤＲＵの回転端３８ａに対応する電気抵抗が検出されると、外部の機器は、液面高さの最大値、すなわち燃料タンク１の燃料が“ＦＵＬＬ”であることを示す。下降回転方向ＤＲＤの回転端３８ｂに対応する電気抵抗が検出されると、外部の機器は、液面高さの最小値、すなわち燃料タンク１の燃料が“ＥＭＰＴＹ”であることを示す。なお、図８〜１０では、上段に径方向ＤＤ外側の回転方向ＤＲ断面における第２接点６６ｂの位置、下段に径方向ＤＤ内側の回転方向ＤＲ断面における第１接点６６ａの位置を示し、また、径方向ＤＤの対応関係を上段と下段を結ぶ一点鎖線によって示す。なお、図１０では、上段と下段を結ぶ一点鎖線が下降回転方向ＤＲＤの回転端３８ｂの位置も示している。
【００４１】
（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。
【００４２】
第１実施形態によると、電気抵抗により液面高さを検出するため、回転運動の回転方向ＤＲに配列をなし回転方向ＤＲに曲率を有する凸面部４４を形成する複数の電極４０と弾性接触する第１接点６６ａと第２接点６６ｂとは、接触対象の電極４０に対して、接触開始角度を回転方向ＤＲにずらして摺動する。これによれば、各接点６６ａ〜ｂが接触開始角度において電極４０から受ける回転方向ＤＲの力のピークがずれる。したがって、この力によって回転体３０が受ける摺動トルクＮのピーク値ＰＡ，ＰＢ及び変動が小さくなるので、各接点６６ａ〜ｂが摺動する際に回転体３０がスムーズに回転して、液面高さを精度よく検出できる。この場合において、第１接点６６ａ及び第２接点６６ｂは、それぞれ独立に弾性変形可能な２つのアーム部６０ａ〜ｂに形成されるので、電極４０上の異なる箇所に位置していても、独立な弾性変形によりそれぞれ電極４０の形状に合わせて弾性接触状態で摺動できる。そして、第１接点６６ａと第２接点６６ｂとのずれが接触対象の電極４０の範囲内に設定されているので、第１接点６６ａ及び第２接点６６ｂが同時に同一の電極４０に接触でき、また、一方の接点６６ａ又は６６ｂが電極４０に付着した異物に乗り上げた場合でも、他方の接点６６ａ又は６６ｂが当該電極４０と接触できる可能性がある。以上により、接触不良を抑制することで、液面高さを精度よく検出する液面検出装置１００を提供することができる。
【００４３】
また、第１接点６６ａと第２接点６６ｂとのずれが配列のピッチＰＴの整数倍に一致すると、各接点６６ａ〜ｂが摺動するときの電極４０から受ける回転方向ＤＲの力の変動波形は重なり、ずれが当該整数倍から１／２ずれると、当該変動波形は最もずれる。したがって、第１実施形態において、ずれを、配列のピッチＰＴの１／２とすることにより、力によって回転体３０が受ける摺動トルクＮのピーク値ＰＡ，ＰＢ及び変動を最大限小さくすることができる。
【００４４】
回転体３０が上昇回転方向ＤＲＵに回転運動をする場合、重力に逆らった回転運動を行なうため、下降回転方向ＤＲＤの場合に対し、回転体３０はスムーズに回転し難くなる。一方、回転体３０の回転方向ＤＲが、アーム部６０ａ〜ｂの固定端６２ａ〜ｂから自由端６４ａ〜ｂへの方向である場合、各接点６６ａ〜ｂが電極４０に乗り上げる際にアーム部の自由端６４ａ〜ｂは、固定端６２ａ〜ｂと電極４０とに挟み込まれるような状態となり、自由度が減少するため、弾性変形し難くなる。よってこの場合では、自由端６４ａ〜ｂから固定端６２ａ〜ｂへの方向の場合に対し、各接点６６ａ〜ｂが電極４０から受ける回転方向ＤＲの力が大きくなり、回転体３０はスムーズに回転し難くなる。この点、第１実施形態によると、回転体３０に対して連結される固定端６２ａ〜ｂから、回転方向ＤＲに沿って下降回転方向ＤＲＤ側の自由端６４ａ〜ｂへと延びる板ばね状に形成されるアーム部６０ａ〜ｂでは、固定端６２ａ〜ｂから自由端６４ａ〜ｂへの方向が上昇回転方向ＤＲＵと逆方向となる。したがって、回転体３０が特定方向ＤＲＵ又はＤＲＤだけ極端に回転し難くなることを抑制して、両方向ＤＲＵ，ＤＲＤ共にスムーズに回転できる。以上により、液面高さを精度よく検出することができる。
【００４５】
また、第１実施形態によると、第１接点６６ａ及び第２接点６６ｂは、回転体３０の回転運動が制限される回転端３８ａ〜ｂにおいて、同一の電極４０と接触した状態で停止するので、両方の接点６６ａ〜ｂが電極４０と接触しないことを抑制して電気抵抗を確実に検出する。したがって、回転端３８ａ〜ｂに対応する液面高さの最大値又は最小値を、確実に検出することができる。
【００４６】
また、第１実施形態によると、複数の電極４０が互いに隙間を介する縁部４２は、回転運動の径方向ＤＤに対して傾いている。これによれば、電極４０のパターン印刷を変えるだけで、容易に製造することができる。
【００４７】
また、第１実施形態によると、回転体３０は、燃料の液面１ａに浮揚するフロート３２を有し、当該フロート３２に生ずる浮力により回転運動を行なう。これによれば、摺動トルクＮのピーク値ＰＡ，ＰＢが小さくなる分、フロート３２の体積を小さく設定することが可能となるため、検出可能な液面高さの最大値から最小値までの範囲を広げることができる。
【００４８】
（第２実施形態）
図１１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。
【００４９】
第２実施形態の液面検出装置２００では、複数の電極２４０が互いに隙間を介する縁部２４２は、回転運動の径方向ＤＤに沿って配置されている。
【００５０】
また、第１接点２６６ａと第２接点２６６ｂとは、互いに回転方向ＤＲにずれている。具体的には、２つのアーム部２６０ａ〜ｂが互いに回転方向ＤＲにずれることで、各アーム部２６０ａ〜ｂの自由端６４ａ〜ｂ側に形成される第１接点２６６ａと第２接点２６６ｂとも、互いに回転方向ＤＲにずれることとなる。すなわち、接触開始角度のずれは、接触対象の電極２４０に対し相対的にずれていればタイミングがずれるので、接点２６６ａ〜ｂ側が回転方向にずれていてもよいのである。
【００５１】
第２実施形態においても、第１接点２６６ａ及び第２接点２６６ｂとは、回転運動に応じた位置の接触対象の電極２４０に対して、接触開始角度を回転方向ＤＲにずらして摺動する。そして、接触開始角度のずれは、接触対象の電極２４０の範囲内であるため、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。
【００５２】
また、第２実施形態によると、第１接点２６６ａと第２接点２６６ｂとは、互いに回転方向ＤＲにずれている。これによれば、アーム部２６０ａ〜ｂを変えるだけで、容易に製造することができる。
【００５３】
（第３実施形態）
図１２に示すように、本発明の第３実施形態は第１実施形態の変形例である。
【００５４】
第３実施形態の液面検出装置３００では、第１接点６６ａ及び第２接点６６ｂは、回転体３０の回転運動が制限される回転端３３８ａ〜ｂにおいて、それぞれ異なる電極４０と接触した状態で停止する。すなわち、図１２に示す状態で停止する。なお、図１２では、上段に径方向ＤＤ外側の回転方向ＤＲ断面における第２接点６６ｂの位置、下段に径方向ＤＤ内側の回転方向ＤＲ断面における第１接点６６ａの位置を示し、また、径方向ＤＤの対応関係を上段と下段を結ぶ一点鎖線によって示す。なお、図１２では、上段と下段を結ぶ一点鎖線が下降回転方向ＤＲＤの回転端３３８ｂの位置も示している。
【００５５】
第３実施形態においても、第１接点６６ａ及び第２接点６６ｂとは、回転運動に応じた位置の接触対象の電極４０に対して、接触開始角度を回転方向ＤＲにずらして摺動する。そして、接触開始角度のずれは、接触対象の電極４０の範囲内であるため、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。
【００５６】
また、第３実施形態によると、第１接点６６ａ及び第２接点６６ｂは、回転体３０の回転運動が制限される回転端３３８ａ〜ｂにおいて、それぞれ異なる電極４０と接触した状態で停止する。これによれば、各接点６６ａ〜ｂが電極４０から受ける回転方向ＤＲの力のピークとなる接触開始角度を避けることで、スムーズに回転端３３８ａ又は３３８ｂに達し、回転端３３８ａ〜ｂに対応する液面高さの最大値又は最小値を、確実に検出することができる。
【００５７】
（第４実施形態）
図１３に示すように、本発明の第４実施形態は第１実施形態の変形例である。
【００５８】
第４実施形態の液面検出装置４００では、第１接点６６ａに対し回転運動の径方向ＤＤ外側に配置される第２接点６６ｂは、回転体３０の回転運動が制限される回転端４３８ａ〜ｂにおいて、電極４０の頂点部４６で停止する。すなわち、図１３に示す状態で停止する。なお、図１３では、上段に径方向ＤＤ外側の回転方向ＤＲ断面における第２接点６６ｂの位置、下段に径方向ＤＤ内側の回転方向ＤＲ断面における第１接点６６ａの位置を示し、また、径方向ＤＤの対応関係を上段と下段を結ぶ一点鎖線によって示す。なお、図１３では、上段と下段を結ぶ一点鎖線が下降回転方向ＤＲＤの回転端４３８ｂの位置も示している。
【００５９】
第４実施形態においても、第１接点６６ａ及び第２接点６６ｂとは、回転運動に応じた位置の接触対象の電極４０に対して、接触開始角度を回転方向ＤＲにずらして摺動する。そして、接触開始角度のずれは、接触対象の電極４０の範囲内であるため、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。
【００６０】
また、第４実施形態によると、第１接点６６ａに対し回転運動の径方向ＤＤ外側に配置される第２接点６６ｂは、回転体３０の回転運動が制限される回転端４３８ａ〜ｂにおいて、電極４０の頂点部４６で停止する。これによれば、回転体３０が受ける摺動トルクＮへの影響が大きい第２接点６６ｂが、電極４０から受ける回転方向ＤＲの力のピークとなる接触開始角度を避けることで、スムーズに回転端４３８ａ又は４３８ｂに達し、回転端４３８ａ〜ｂに対応する液面高さの最大値又は最小値を、確実に検出することができる。
【００６１】
（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。
【００６２】
具体的に、第１〜第４実施形態に関する変形例１としては、図１４に示すように、同一の電極４０において、第１接点６６ａとの接触箇所と第２接点６６ｂとの接触箇所との間に、回転方向ＤＲにずれる段差４８が設けられていてもよい。この場合では、第１接点６６ａと第２接点６６ｂとが径方向ＤＤに沿って配置されていても、第１接点６６ａと第２接点６６ｂとは、回転運動に応じた位置の接触対象の電極４０に対して、接触開始角度を回転方向ＤＲにずらして摺動する。
【００６３】
第１〜第４実施形態に関する変形例２としては、第１接点６６ａと第２接点６６ｂとのずれは、配列におけるピッチＰＴの１／２以外であってもよい。例えば、当該ずれは、配列におけるピッチＰＴの１／２以下であってもよい。
【００６４】
第１〜第４実施形態に関する変形例３としては、距離Ｌ１と距離Ｌ２の差をΔＬと定義し、距離Ｌ１を先に設定した場合、差ΔＬを小さく設定する。これによれば、モーメントＭ２が小さくなり、摺動トルクＮを全体的に小さくすることができる。
【００６５】
第１〜第４実施形態に関する変形例４としては、距離Ｌ１と距離Ｌ２の差をΔＬと定義し、距離Ｌ２を先に設定した場合、差ΔＬを大きく設定する。これによれば、モーメントＭ１が小さくなり、摺動トルクＮを全体的に小さくすることができる。
【００６６】
第１〜第４実施形態に関する変形例５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に適用されてもよい。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。
【符号の説明】
【００６７】
１００，２００，３００，４００  液面検出装置、１  燃料タンク（容器）、１ａ  液面、１０  固定体、３０  回転体、３２  フロート、３８ａ〜ｂ，３３８ａ〜ｂ，４３８ａ〜ｂ  回転端、４０，２４０  電極、４２，２４２  縁部、４４  凸面部、４６  頂点部、６０ａ〜ｂ，２６０ａ〜ｂ  アーム部、６２ａ〜ｂ  固定端、６４ａ〜ｂ  自由端、６６ａ，２６６ａ  第１接点、６６ｂ，２６６ｂ  第２接点、ＰＴ  ピッチ、ＤＲ  回転方向、ＤＲＵ  上昇回転方向、ＤＲＤ  下降回転方向、ＤＤ  径方向
【図１】
2015152441.tif 000003
【図２】
2015152441.tif 000004
【図３】
2015152441.tif 000005
【図４】
2015152441.tif 000006
【図５】
2015152441.tif 000007
【図６】
2015152441.tif 000008
【図７】
2015152441.tif 000009
【図８】
2015152441.tif 000010
【図９】
2015152441.tif 000011
【図１０】
2015152441.tif 000012
【図１１】
2015152441.tif 000013
【図１２】
2015152441.tif 000014
【図１３】
2015152441.tif 000015
【図１４】
2015152441.tif 000016