JP2003270027A - フロート式レベルセンサーおよび圧力容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高圧容器内で、耐圧耐蝕性が求められる雰囲気
における液面レベルを検知できるフロート式レベルセン
サーを簡易な構成で提供する。 【解決手段】フロート本体４に磁石７が設けられたフロ
ートと、前記フロートを昇降自在に支持し、磁石７によ
り作動するリードスイッチ10を備えた支持部材とを有
し、前記フロートが所定の液面レベルに達するとフロー
ト本体４に設けた磁石７により前記支持部材に設けたリ
ードスイッチ10が作動して所定の液面レベルを検知する
フロート式レベルセンサーにおいて、バネ部材５により
前記フロートに対して浮力を補助する補助力を付与し、
前記フロートを液面に応じて昇降可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フロート式レベル
センサーとこのフロート式レベルセンサーを備えた圧力
容器に係り、特にフロンなどの冷媒を回収して液体状態
で貯蔵する圧力容器において冷媒の液面を検出するフロ
ート式レベルセンサーに関する。

【０００２】

【従来技術】エアコンの冷媒として用いられていたフロ
ンガスを回収するシステムとしては、コンプレッサーを
用いてエアコン側の冷媒を高圧に加圧し、圧力容器内に
液体状態で貯蔵するようにしている。その際、圧力容器
内に冷媒がどの程度貯蔵しているかは圧力容器を計りに
載せて重量により得ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような圧力容器内
に貯蔵されている液体のレベルを検知できれば、貯蔵す
る冷媒の液面が所定レベルに達すると、この検知信号を
用いて加圧用のコンプレッサーの駆動を自動的に停止さ
せることができるが、このような液面レベルの検出をフ
ロート式レベルセンサーを用いて検出しようとすると、
フロートに対して以下のような４つの問題をクリアする
ことが必要となっていた。

【０００４】 １．軽量であること（冷媒の比重0.9の液体で浮くこ
と） ２．強度があること（耐圧5.0ＭＰａ「50kg/cm²」に耐
えること） ３．フロートの外径寸法を小径とすること（容器内にフ
ロート式レベルセンサーを装着するには、容器の上部に
設けた小径の穴部から挿入するために、フロートの外径
寸法も制限される） ４．冷媒液に浸蝕されないこと。

【０００５】そこで、フロートの材料として金属材料を
検討し、ステンレス（材料比重7.85）、チタン（材料比
重4.45）等を選定したが、製造時において、以下の１〜
５に示すような課題が多いことが判明した。

【０００６】１．フロート本体を中空とする場合、厚み
を極限にまで薄くしなければならないため、切削加工よ
りプレス型による成形方法となるが、プレス型の製作が
必要となる。

【０００７】２．薄板の溶接となるため、専用の溶接機
が必要となる。

【０００８】３．検査工程（溶接部非破壊試験、耐圧試
験）の時間が増え、製造コストの増加を招く。

【０００９】４．ステンレスの場合は、フロートの厚み
が0.2mmとなるため、溶接に熟練が必要となる。

【００１０】５．チタン材の場合、製作は可能であるが
フロートの外径が大きくなり、容器内に挿入することが
できない。

【００１１】そこで、本願発明は、このような問題に鑑
みなされたもので、フロートに対して要求される上記し
た４つの課題をクリアでき、しかも簡単な構造なフロー
ト式レベルセンサーおよびこのフロート式レベルセンサ
ーを備えた圧力容器を提供しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した本願発明の目的
を実現するフロート式レベルセンサーの第１の構成は、
フロート本体に磁石が設けられたフロートと、前記フロ
ートを昇降自在に支持し、前記磁石により作動する磁気
検知スイッチを備えた支持部材とを有し、前記フロート
が所定の液面レベルに達すると前記フロート本体に設け
た磁石により前記支持部材に設けた磁気検知スイッチが
作動して所定の液面レベルを検知するフロート式レベル
センサーにおいて、前記フロートに対して浮力を補助す
る補助力を付与し、前記フロートを液面に応じて昇降可
能とするバネ部材を有することを特徴とするものであ
る。上記した本願発明の目的を実現するフロート式レベ
ルセンサーの第２の構成は、上記第１の構成で、前記ば
ね部材は前記支持部材に外装される圧縮コイルバネで形
成されていて、下端位置が前記支持部材に位置決めさ
れ、上端に前記フロートが配置されていることを特徴と
する。上記した本願発明の目的を実現するフロート式レ
ベルセンサーの第３の構成は、上記いずれかの構成で、
前記フロート本体は、フッ素樹脂材を用いて耐圧構造に
形成されていることを特徴とする。

【００１３】上記した本願発明の目的を実現するフロー
ト式レベルセンサーの第４の構成は、上記いずれかの構
成で、前記バネ部材は、冷媒液の液面検出を対象として
前記フロートに対して浮力を補助するようにバネ定数が
設定されていることを特徴とする。上記した本願発明の
目的を実現する圧力容器の構成は、回収した冷媒を液体
状態で貯蔵する圧力容器本体と、前記圧力容器本体内の
冷媒液の液面を検出する上記第４の構成のフロート式レ
ベルセンサーを有することを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１から図３は本発明の実施の形
態を示し、図１はフロンガス回収用の圧力容器の縦断面
図、図２は図１のフロート式レベルセンサーの縦断面
図、図３は図２のフロート式レベルセンサーの要部断面
図で、（ａ）はフロート上昇時、（ｂ）はフロートの下
降時を示している。

【００１５】図１において、圧力容器２１は、容器本体
２２の上部にフロンガスを回収するためのバルブ部２４
が設けられ、不図示のコンプレッサー等からなるフロン
ガス回収装置に接続されている。

【００１６】また、容器本体２２の上部には、ネックリ
ング２３が溶接により固着されており、このネックリン
グ２３は内周部にねじが形成されていて、フロート式レ
ベルセンサー１１のプラグ１がねじ込まれるようになっ
ている。本実施の形態において、このネックリング２３
の内周は、3/4"ＮＰＴネジとしており、したがってフロ
ートの外径は22mm以下とする必要がある。

【００１７】１１はフロート式レベルセンサーで、容器
本体２２内に回収された冷媒液の液面が例えば９０％と
なると、液面検知信号を前記フロンガス回収装置に出力
し、前記コンプレッサーの駆動等を停止できるようにし
ている。

【００１８】このフロート式レベルセンサー１１は、図
２に示すように、プラグ１の下部に適当長さのパイプ２
を溶接により固定し、このパイプ２にフロートを昇降可
能に外装したもので、パイプ２に所定の間隔を有して配
置したｅリング３の間にフロート本体４が配置されてい
る。上部のｅリング３はフロート本体４の上方位置のス
トッパーとして機能し、また下部のｅリング３は後記す
るスプリング５のバネ座をなすと共にフロート本体４の
下方位置を制限するストッパー８が下方に移動しないよ
うに位置決めしている。なお、パイプ２の下端部には閉
止栓９が固定され、容器本体２２内の高圧液体がパイプ
２内に入り込まないようにしている。

【００１９】フロート本体４は、樹脂材により中実の円
柱形状に形成されていて、パイプ２に挿通する中心孔を
中心部に有すると共に、下部には後記するリードスイッ
チ１０を動作させる永久磁石７が装着されると共に、後
記するスプリング５の上部が嵌合する凹部が該中心孔の
周囲に形成されている。この永久磁石７はマグネットブ
ッシュ６を介して前記凹部内に固定されている。

【００２０】パイプ２には、圧縮コイルバネで構成され
るスプリング５がストッパー８とフロート４の間に配置
され、スプリング５の上端がマグネットブッシュ６に当
接するようにフロート本体４の前記凹部内に嵌り込んで
いる。

【００２１】一方、パイプ２内には、図３に示すよう
に、下端部にリードスイッチ１０を取り付けたガイド部
材１０ａがプラグ１を通して挿入され、このリードスイ
ッチ１０の信号線が前記フロンガス回収装置に接続され
ている。そして、このリードスイッチ１０が容器本体の
所定の液面レベルとなる位置に配置されている。

【００２２】本実施の形態において、フロート本体４の
樹脂材としては、耐蝕性、加工性、市場性等を考慮し
て、フッソ樹脂(PTFE)を用いている。

【００２３】なお、フロート本体４は空間部がない中実
形状であるため、フッソ樹脂を用いても強度的に問題が
ない。また、加工性については金属より容易である。さ
らに、耐蝕性については、冷媒液にふれても吸湿性はな
く、重量変化率も問題ない。

【００２４】フロートは容器本体２２内の冷媒液に浮か
なければ機能しないが、フロート本体４を中実としてい
ることから十分な浮力が得られないので、スプリング５
のバネ力によりフロートの浮力を補助し、フロートが液
面レベルに応じて昇降できるようにしている。

【００２５】本実施の形態において、フロート本体４を
フッソ樹脂からなる中実の円柱形状（前記中心孔及び前
記凹部がないものとする）とした場合、直径を2.26cm、
高さを2.73cmとすると重量は17.8ｇ、永久磁石７（フェ
ライト）の重量が1.8ｇ、マグネットブッシュ６（SUS43
0）の重量が0.1ｇで、フロートの重量は19.7ｇとなる。

【００２６】そして、フロートの浮力としては、冷媒と
してR410A（FC3）を例にすると、その比重は、温度50℃
で0.90であるから、この冷媒液にフロートが浮くために
必要な重量は、フロートの断面積（π・2.26²/４）×高
さ（2.73）×液比重（0.9）＝フロート重量（9.85ｇ）
となる。

【００２７】したがって、超過するフロート重量は、1
9.7−9.85＝9.85ｇとなる。

【００２８】この状態では、樹脂製フロートは、冷媒液
中に沈んだ状態となる。そこで、この余分な重量（9.85
ｇ）を補助してフロートが浮くための補助力として、ス
プリング５のバネ力を用いている。

【００２９】上記した余分な19.7ｇの重量がスプリング
５にかかった状態で、スプリング５が全圧縮の状態にな
らない程度にバネ定数を設定する。こうすることによっ
て、冷媒液が下端位置にあるフロートまで満たされた際
にフロートが浮きやすくなる。

【００３０】したがって、図３（ａ）に示すように、フ
ロートがスプリング５のバネ力を補助的に受けて液面の
変動に応じて上昇し、上方のストッパーであるｅリング
３にフロート本体４の上端が当接する位置を、例えば９
０％の液面レベルとしておけば、この位置にフロートが
上昇すると永久磁石７によりリードスイッチ１０が作動
し、液面検出信号を出力する。また、容器本体２２内の
液面レベルが十分に低い場合には、図３（ｂ）に示すよ
うに、フロートはスプリング５を圧縮して下方位置に下
がっている。

【００３１】本実施の形態において、スプリング５の仕
様として、スプリングの自由高さ37mm、指定荷重19.7ｇ
（フロート重量）、指定荷重高さ５mm（スプリングが全
圧縮の状態でない）とすると、スプリング５にフロート
が乗った状態でスプリング５は32（37-5）mm圧縮される
が、完全に圧縮されておらず、5mmの高さを有している
ことになる。このような設定において、バネ定数は、 19.7/（37-5）＝0.61ｇ/mm となり、バネ定数を0.6ｇ/mmと設定している。

【００３２】したがって、フロートを金属により中空で
形成するのではなく、耐圧性及び耐蝕性を考慮してフロ
ート本体を樹脂材により中実に形成して十分な浮力が得
られない場合でも、フロートの超過した重量をスプリン
グのバネ力により押し上げて見かけ上フロートに十分な
浮力を与えることができることになる。

【００３３】なお、上記した実施の形態は、冷媒として
R410Aを用い、その比重が温度50℃で0.90の場合を例に
しているが、他の冷媒に適用することができるものであ
ることはいうまでもなく、またフロンなどの冷媒に限ら
ず、耐圧、耐蝕性が求められる雰囲気での液面検出にも
用いることができる。

【００３４】また、リードスイッチは1ヶ所にのみ用い
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、上下方
向に複数箇所設け、液面レベルを計測できるようにして
も良い。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高圧容器内で、耐圧耐蝕性が求められる雰囲気における
液面レベルを検知できるフロート式レベルセンサーを簡
易な構成で提供することができる。

【００３６】また、本発明の圧力容器によれば、圧力容
器内に回収される冷媒液の液面を検出できるので、この
圧力容器に冷媒を供給する冷媒液回収装置の自動停止動
作を行なわせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す圧力容器の縦断面
図。

【図２】図１のフロート式レベルセンサーの縦断面図。

【図３】図２のフロート部分の拡大図で、（ａ）はフロ
ート上昇時、（ｂ）はフロートの下降時を示している。

【符号の説明】

１ プラグ ２ パイプ（支持部材） ３ ｅリング ４ フロート本体 ５ スプリング ６ マグネットブッシュ ７ 永久磁石 ８ ストッパー ９ 閉止栓 １０ リードスイッチ １１ フロート式レベルセンサー ２１ 圧力容器 ２２ 容器本体 ２３ ネックリング ２４ バルブ部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年３月１８日（２００２．３．１
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】そして、フロートの浮力としては、冷媒と
してR410Aを例にすると、その比重は、温度50℃で0.90
であるから、この冷媒液にフロートが浮くために必要な
重量は、フロートの断面積（π・2.26²/４）×高さ（2.
73）×液比重（0.9）＝フロート重量（9.85ｇ）とな
る。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フロート本体に磁石が設けられたフロー
   トと、前記フロートを昇降自在に支持し、前記磁石によ
   り作動する磁気検知スイッチを備えた支持部材とを有
   し、前記フロートが所定の液面レベルに達すると前記フ
   ロート本体に設けた磁石により前記支持部材に設けた磁
   気検知スイッチが作動して所定の液面レベルを検知する
   フロート式レベルセンサーにおいて、 前記フロートに対して浮力を補助する補助力を付与し、
   前記フロートを液面に応じて昇降可能とするバネ部材を
   有することを特徴とするフロート式レベルセンサー。
2. 【請求項２】 前記ばね部材は前記支持部材に外装され
   る圧縮コイルバネで形成されていて、下端位置が前記支
   持部材に位置決めされ、上端に前記フロートが配置され
   ていることを特徴とする請求項１に記載のフロート式レ
   ベルセンサー。
3. 【請求項３】 前記フロート本体は、フッ素樹脂材を用
   いて耐圧構造に形成されていることを特徴とする請求項
   １または２に記載のフロート式レベルセンサー。
4. 【請求項４】 前記バネ部材は、冷媒液の液面検出を対
   象として前記フロートに対して浮力を補助するようにバ
   ネ定数が設定されていることを特徴とする請求項１ない
   し３のいずれかに記載のフロート式レベルセンサー。
5. 【請求項５】 回収した冷媒を液体状態で貯蔵する圧力
   容器本体と、前記圧力容器本体内の冷媒液の液面を検出
   する請求項４に記載のフロート式レベルセンサーとを有
   することを特徴とする圧力容器。