JP2004286656A

JP2004286656A - Flow rate switch

Info

Publication number: JP2004286656A
Application number: JP2003080539A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Ichihashi; 立己市橋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-24
Also published as: JP4079020B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flow rate switch having high responsiveness to flow rate change and superior pressure resistance. <P>SOLUTION: The flow rate switch 10 is equipped with a housing 12 extended in the direction of the axis 14, the core 16 supported in the housing 12 and extended in the direction of the axis 14 of the housing 12, and the float 18 held slidably inside the housing 12. The through-hole 30, inserted in the surroundings of the core 16, is formed along with the axis in the float 18; the float 18 slides in the inside of the housing 12, by the action of the flowing fluid toward the exit through a gap between the core 16 and through-hole 30 from the portal of housing 12; and the flow rate switch 10 performs switching operations, based on the position of the float 18. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予め定められた流量でスイッチ出力を切り換える流量スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体回路においては、例えば回路を流れる流体の流量に基づいて、流体回路に関する制御を行うために、流量スイッチが用いられることがある。近年では、エネルギの節約の観点から、流体回路のより細かい制御がますます求められるようになってきており、流量スイッチに対しても、流量変化に対する高い応答性が求められている。このような高い応答性を有した流量スイッチの代表的なものはフロート式の流量スイッチである。
【０００３】
従来のフロート式の流量スイッチでは、例えば図６に示されているように、軸線方向の両端部に入口及び出口を有したハウジング内にフロートが収容され、フロートの外周面とハウジングの内周面との間を流体が流れるようになっている。さらに、ハウジングの内周面は階段状になっており、流量が予め定められた流量まで増加すると、フロートがハウジングの入口側に位置する内部空間の断面が小さい部分からハウジングの出口側に位置する内部空間の広い部分（すなわち、フロートの外周面とハウジングの内周面との間の間隙が広くなった部分）へ移動し、停止又は減速するようになっている。そして、ハウジングの内周面の段差部分付近に設けられた開閉式のリードスイッチの位置までフロートが到達したときに、フロートに埋設された磁石の磁力によって引き付けることでリードスイッチを閉じ、出力を切り換えるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
油圧回路は高圧条件下で用いられることが多いため、油圧回路で上記のようなフロート式流量スイッチを用いる場合には、高い耐圧性が求められる。
【０００５】
ところが、従来のフロート式流量スイッチでは、フロートに設けられた磁石の磁力により開閉式リードスイッチの開閉を行うので、リードスイッチの開閉に十分な磁力が確保されるように、フロートの外周面とリードスイッチとの間の距離を制限する必要があることに加えて、フロートの外周面とハウジングの内周面との間に流体が流れる空間を確保する必要がある。このため、内部空間が広くなった部分では、ハウジングの壁厚が薄くなり、十分な耐圧性を確保できないという問題があった。
【０００６】
さらに、従来のフロート式流量スイッチでは、フロートの外周面とハウジングの内周面との間を流体が流れるため、スイッチ作動流量はハウジングの内周面とフロートの外周面との間隙（すなわち、流体通過可能断面の大きさ）によって固定され、調整できないという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術に存する問題を解消して、流量変化に対する応答性が高く且つ耐圧性に優れた流量スイッチを提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、上記特徴に加え、スイッチ作動流量の調整が可能な流量スイッチを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的に鑑み、ハウジングの内部に、摺動可能にフロートを設けると共に中子を支持し、中子の周りに挿入可能な貫通孔をフロートに形成して、中子の外周面とフロートの内周面との間を流体が流れるようにした流量スイッチを提供する。
【０００９】
フロートを用いることで、少流量に対しても高い応答性を確保することが可能となる。
【００１０】
さらに、フロートをハウジング内で摺動可能に配置し、フロートに貫通孔を形成して中子の周りに挿入することで、流体はフロートの外周面とハウジングの内周面との間を流れるのではなく、フロートの貫通孔の内周面と中子の外周面との間を流れるようになる。また、中子が軸線方向に均一な断面を有している場合でも、フロートが中子から完全に外れる位置が従来のフロート式流量スイッチのハウジングの段差部に相当するようになる。したがって、従来のフロート式流量スイッチのようにハウジングの内周面に段差を設ける必要もなくなり、ハウジングの壁厚を軸線に沿って略均一にすることができるようになるので、ハウジングの壁厚が他の部分と比較して薄い部分がなくなり、ハウジング全体としての剛性、すなわち耐圧性が高められる。
【００１１】
さらに、貫通孔の内周面及び中子の外周面がハウジングの入口側から出口側に向かって小径になるテーパ状の相補的形状になっている場合、フロートがハウジング入口側に最も近い位置にあるとき貫通孔の内周面と中子の外周面とはほぼ密着する。したがって、少しでも流体が流れればフロートがハウジングの軸線に沿って移動するようになり、微少流量に対する応答性、検出性が高まる。また、フロートがハウジングの軸線方向に出口へ向かって移動するのに伴って、フロートの貫通孔の内周面と中子の外周面との平行を保ちながらその間隙が広がっていくので、貫通孔を通る流体の流量と中子に対するフロートの移動量との間には１対１の相関関係が成立する。したがって、流量変化をフロートの位置の変化に変換することが可能となるので、流量変化に対する高い応答性を実現することができる。さらに、このことを利用すれば、フロートの到達を感知する感知位置を変更することにより、スイッチ作動流量を容易に変更することが可能となる。
【００１２】
上記のように貫通孔の内周面及び中子の外周面がテーパ状になっている場合、フロートが最もハウジング出口側に位置するときに貫通孔を流れる流体流量が最大となる。したがって、フロートがハウジング内で最も出口側に移動したときにフロートの貫通孔から中子が抜け出るようになっていれば、定められた貫通孔の寸法に対して流量スイッチの適用可能流量を最大限に大きくすることが可能となる。
【００１３】
フロートが予め定められた位置に到達したことをスイッチ要素が非接触で感知すれば、感知要素をハウジング内に設ける必要はなくなり、流体の流れを妨げることもない。また、スイッチ要素がハウジング外部に設けられていれば、スイッチ要素の位置を変更することは容易であり、スイッチ要素の位置を変更することにより、フロートの到達を感知する位置も変更可能となる。特に、フロートの貫通孔の内周面及び中子の外周面がテーパ状の相補的形状になっている場合には、上述したようにフロートの到達を感知する位置を変更することでスイッチ作動流量を変更できるので、無接点式スイッチ要素の位置を調整することにより、スイッチ作動流量を調整することが可能となる。
【００１４】
信号を切り換えるスイッチ要素として無接点タイプのものを用いれば、接点タイプのスイッチと比較して使用可能なスイッチ開閉回数を大幅に増大させることが可能となり、高頻度でのスイッチ動作にも対応することができるようになる。
【００１５】
フロートの位置を非接触で感知する場合、例えば、フロートの外周面に磁石を埋め込み、磁石の磁気を無接点式スイッチ要素で感知すればよい。フロートの外周面に磁石を取り付けることで、スイッチ要素の最大磁気検出可能距離分だけハウジング壁の厚さを確保することができるようになり、流量スイッチの耐圧性を最大限に向上させることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
図１から図３を参照すると、本発明の流量スイッチ１０は、軸線１４方向に延びる筒状のハウジング１２と、ハウジング１２内に支持されている中子１６と、ハウジング１２内に摺動可能に収容されているフロート１８と、ハウジング１２の内部でフロート１８が予め定められた位置に到達したことを感知して出力信号を切り換えるスイッチ要素２０とを備えている。
【００１８】
ハウジング１２は、軸線方向に均一な厚さの筒状壁を備えた略円筒形状を有しており、アルミニウム、ステンレス鋼、樹脂などの非磁性材料から作製される。そして、ハウジング１２の下端、上端には、それぞれ、流体のための入口２２、出口２４が形成されており、流体は、ハウジング１２の下端から流入して、ハウジング１２の上端から流出するようになっている。なお、ハウジング１２の筒状壁は均一な厚さとなっていればよく、その形状は、楕円、正方形、長方形、多角形状等とすることも可能である。
【００１９】
さらに、ハウジング１２の内部の入口２２側には、フロート１８が入口２２に密着してこれを閉鎖することを回避させるために、肩部２６が設けられている。一方、ハウジング１２の内部の出口２４側には、このような肩部２６は設けられていない。
【００２０】
ハウジング１２の内部に支持されている中子１６は、ハウジング１２の軸線１４に沿って延びており、ハウジング１２の入口２２から出口２４に向かって徐々に半径が小さくなるテーパ状の外周面を有した切頭円錐形状の本体１６ａと、本体１６ａの下端（すなわち、入口２２側の端部）からハウジング１２の入口２２に向かって延びているスカート部１６ｂとを含んでいる。本体１６ａ及びスカート部１６ｂは、アルミニウム、ステンレス鋼又は樹脂等の非磁性材料から作製されている。
【００２１】
スカート部１６ｂの端部は、ハウジング１２の入口２２を形成する孔の内周面に取り付けられている。また、スカート部１６ｂには、ハウジング１２の入口２２から流入した流体がハウジング１２の内部空間に流入することを可能とさせるために、スカート部１６ｂの周方向に等間隔で開口部２８が形成されている。図１から図３に示されている実施形態では、スカート部１６ｂに９０度間隔で４つの開口部２８が形成されている。
【００２２】
しかしながら、スカート部１６ｂの開口部２８の数を１〜３つ若しくは５つ以上としてもよく、また、不等間隔で設けてもよいことはもちろんである。さらに、スカート部１６ｂの構成は上記構成に限定されるものではなく、スカート部１６ｂが互いに離間して設けられた複数の脚から構成されていてもよい。また、中子１６の本体１６ａは、円錐形状となっていてもよい。
【００２３】
フロート１８は、その外周面がハウジング１２の内周面と摺動可能な程度に接触するようになっており、ハウジング１２の軸線１４と垂直な断面において、ハウジング１２の内周面と相補的形状を有している。したがって、ハウジング１２の内周面とフロート１８の外周面との間を流れる流量は極めて少ない。図１から図３に示されている実施形態では、フロート１８は、その外径がハウジング１２の内径とほぼ等しい概略円柱形状となっている。また、フロート１８は、ウレタンのような樹脂など比重が軽い非磁性材料から作製されており、少流量でもハウジング１２内を摺動可能で、少流量に対して高い応答性を示す。
【００２４】
さらに、フロート１８には、ハウジング１２の軸線１４方向に延びる貫通孔３０が形成されており、この貫通孔３０内を流体が流れ得るようになっていると共に、この貫通孔３０を中子１６の本体１６ａの周りに挿入できるようになっている。この貫通孔３０は、中子１６の本体１６ａと相補的形状を有しており、貫通孔３０の内周面は、ハウジング１２の入口２２側から出口２４側に向かって半径が小さくなるテーパ状になっている。
【００２５】
また、図４に示されているように、フロート１８の外周面には、その他の部分と表面が面一になるように磁石３２が取り付けられている。磁石３２は、フロート１８の全周に環状に配置されていてもよく、複数の磁石３２がフロート１８の外周面に等間隔で互いに離間して配置されていてもよい。また、磁石３２は、フロート１８の外周面の軸線方向の幅全体に配置されていてもよく、幅の一部に配置されていてもよい。なお、磁石はその外周面側に同じ極が向くように配置されるものとする。
【００２６】
スイッチ要素２０は、ハウジング１２内の流体の流れを妨げないように、ハウジング１２の外部に取り付けられており、その取り付け位置が、フロート１８の移動方向に、すなわちハウジング１２の軸線１４方向に、調整可能となっている。このスイッチ要素２０は、フロート１８の外周面に取り付けられた磁石３２の磁気を非接触で感知してスイッチ動作を行う磁気検出タイプのものであり、磁気を感知している間はスイッチ出力をオン又はオフとし、磁気を感知しなくなるとスイッチ出力を逆に切り換える（すなわち、オフ又はオンにする）ように作動する。
【００２７】
このように構成された流量スイッチ１０では、フロート１８が中子１６に対してハウジング１２の出口２４へ向かって移動するのに伴って、中子１６の外周面とフロート１８の貫通孔３０の内周面との平行を保ちながらその間隙が広がっていくので、中子１６の周囲にフロート１８の貫通孔３０の少なくとも一部が挿入されている限りにおいて、貫通孔３０を通る流体の流量が中子１６に対するフロート１８の移動量の増加に伴って増加していく１対１の相関関係が成立する。したがって、流量変化をフロート１８の位置の変化に変換することが可能となり、流量変化に対して高い応答性を示すことができるようになる。また、スイッチ要素２０の取り付け位置を変更して、フロート１８の到達を検出する位置を変更すれば、流量スイッチ１０のオンオフを切り換えるスイッチ作動流量Ｑ_Ｓを調整することが可能となる。
【００２８】
また、フロート１８がハウジング１２内で最も出口２４側に位置しているときに、フロート１８が中子１６から完全に引き抜かれて中子１６がフロート１８の貫通孔３０の外部に位置するようになっていれば、フロート１８の貫通孔３０を通る流量は最大となるので、流量スイッチ１０の適用可能な流量範囲の上限を増加させることが可能となる。この場合、フロート１８の下端部（入口２２側の端部）と中子１６の上端部（出口２４側の端部）との間に十分な間隙が形成されるようになっていることが好ましい。したがって、中子１６の本体１６ａは、円錐形状ではなく、切頭円錐形状とすることが好都合である。
【００２９】
さらに、スイッチ要素２０がフロート１８の外周面に取り付けられた磁石３２を感知することにより流量スイッチ１０のスイッチ出力の切り換えが行われること、並びに、流体がフロート１８の周囲を流れるのではなく貫通孔３０を通って流れるようになっていることから、スイッチ要素２０の最大磁気検出可能距離分だけハウジング１２の壁厚を確保することが可能となり、ハウジング１２の耐圧性を最大限に高めることが可能となる。
【００３０】
次に、油圧回路に使用される油圧ポンプ（図示せず）の省エネルギを図る目的で、保圧時や少流量時にインバータによって油圧ポンプを低回転化させる制御を行うために、油圧回路に上記流量スイッチ１０を用いた場合を例として、本発明の流量スイッチ１０の使用方法及び動作を説明する。
【００３１】
以下の説明においては、説明の簡単化のために、スイッチ要素２０がその中央と対向する位置にある磁石３２の磁気のみを感知できるものとしている。また、図２に示されているフロート１８の位置において、中子１６の外周面とフロート１８の貫通孔３０の内周面との間を流れる作動油の流量がスイッチ作動流量Ｑ_Ｓと等しくなるものとする。
【００３２】
油圧ポンプの省エネルギを図る目的で、保圧時や少流量時にインバータ（図示せず）によって油圧ポンプを低回転化させる制御を行うためには、油圧回路を流れる作動油が予め定められたスイッチ作動流量Ｑ_Ｓ以下のときにインバータ出力周波数を低周波数ｆ_Ｌに設定し、予め定められたスイッチ作動流量Ｑ_Ｓ以上のときにインバータ出力周波数を高周波数ｆ_Ｈに設定する。このような場合、通常はインバータ出力周波数を高周波数ｆ_Ｈに設定し、流量スイッチ１０がオンの間のみインバータ出力周波数を低周波数ｆ_Ｌに設定するようにする方式と、通常はインバータ出力周波数を低周波数ｆ_Ｌに設定し、流量スイッチ１０がオンの間のみインバータ出力周波数を高周波数ｆ_Ｈに設定するようにする方式とが考えられる。しかしながら、流量が多いときに油圧ポンプを低回転で運転することを回避することが重要であることから、ここでは、図５に示されているように前者の方式を採用しているものとする。
【００３３】
スイッチ要素２０の位置は、フロート１８の下端が肩部２６に当接しているときにスイッチ要素２０がフロート１８の外周面に取り付けられた磁石３２の磁気を感知でき、且つ、中子１６の外周面とフロート１８の貫通孔３０の内周面との間を流れる作動油の流量がスイッチ作動流量Ｑ_Ｓに到達したときに、スイッチ要素２０が初めてフロート１８の磁石３２の磁気を感知できなくなるように定められる。具体的には、フロート１８の外周面の幅（すなわち、軸線方向の長さ）全体にわたって環状に磁石が配置されているものとして、フロート１８が図１に示されている位置にあるときに、スイッチ要素２０がハウジング１２の円筒状壁を挟んでフロート１８の磁石３２と対向しており、フロート１８が図２に示されている位置にあるときに、スイッチ要素２０がハウジング１２の円筒状壁を挟んでフロート１８の磁石３２の下縁端と対向するように、スイッチ要素の位置が定められる。このように、スイッチ要素２０の位置は、フロート１８に取り付けられている磁石３２の大きさ、流量スイッチ１０のオンオフのタイミングなどに基づいて様々に設定され得る。
【００３４】
上記のようにスイッチ作動流量Ｑ_Ｓを設定された流量スイッチ１０において、作動油が油圧回路を流れていない状態では、図１に示されているように、フロート１８が、重力の作用で、その下端面をハウジング１２の肩部２６に当接させた状態となっている。このとき、中子１６の外周面とフロート１８の貫通孔３０の内周面とは相補的なテーパ形状をしているので、その間は密着しており、作動油が流れることはできない。また、フロート１８の外周面に取り付けられた磁石３２がハウジング１２の円筒状壁を挟んでスイッチ要素２０と対向しているので、スイッチ要素２０はオンの状態となり、図５に示されているように、インバータで低周波数ｆ_Ｌに設定され、油圧ポンプが低速回転で運転される。
【００３５】
油圧回路を作動油が流れ始めると、例え流量が少なくても、その流体の圧力でフロート１８がハウジング１２の出口２４へ向かって移動を始める。そして、フロート１８は、作動油の流量の増加に伴って、ハウジング１２の軸線１４に沿って中子１６に対してハウジング１２の入口２２から出口２４へ向かって移動していく。この間、フロートの磁石がハウジング１２の円筒状壁を挟んでスイッチ要素２０と対向しているので、スイッチ要素２０はオンの状態を継続し、油圧ポンプも低速回転を継続する。
【００３６】
油圧回路を流れる作動油がスイッチ作動流量Ｑ_Ｓになると、フロート１８は図２に示されている位置に到達し、スイッチ作動流量Ｑ_Ｓを越えると、フロートの磁石がハウジング１２の円筒状壁を挟んでスイッチ要素２０と対向する位置に存在しなくなるので、スイッチ要素２０はオフの状態に切り替わり、図５に示されているように、インバータに高周波数ｆ_Ｈが設定され、油圧ポンプが高速回転で運転されるようになる。
【００３７】
さらに、油圧回路を流れる作動油の流量が増加すれば、フロート１８が中子１６から完全に引き抜かれて中子１６がフロート１８の貫通孔３０の外部に位置するようになり、最大でフロート１８が出口２４に当接する位置まで上昇し得る。なお、ハウジング１２の出口２４側には肩部２６が設けられていないが、たとえフロート１８が出口２４に密着した状態となったとしても、フロート１８の貫通孔３０と出口２４とが連通した状態となるので、出口２４がフロート１８によって閉鎖され、流体の流れが中断されることはなく、問題はない。
【００３８】
油圧回路を流れる作動油の流量が減少し始めると、フロート１８は重力の作用によりハウジング１２の円筒状壁に案内されながら下降し、貫通孔３０が再び中子１６の周りに挿入される。そして、作動油の流量がスイッチ作動流量Ｑ_Ｓを下回ると、スイッチ要素２０は、フロート１８の磁石３２の磁気を再び感知し、スイッチ出力をオンに切り替え、油圧ポンプが再び低速回転で運転されるようになる。
【００３９】
このようなスイッチ出力のオンオフの切り換えが頻繁に行われる場合、耐用寿命の観点から、接点タイプのものより無接点タイプのものが好ましい。
【００４０】
また、出口２４側を上、入口２２側を下に配置すれば、作動油の流量が所定の値以下になると、フロート１８は自重で入口２２側の位置へと復帰する。しかしながら、自重によらずに入口２２側へと復帰させるために、例えばハウジング１２の出口２４側の端部とフロート１８の入口２２側の端部との間にばねを設け、ハウジング１２の入口２２側へフロート１８を付勢するようにしてもよい。この場合、ハウジングの入口と出口とを水平方向に配置することも可能となる効果を奏する。
【００４１】
以上、図示された実施形態を参照して、本発明の流量スイッチ１０を説明したが、本発明の流量スイッチ１０は実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、スイッチ要素２０として非接触タイプのものを使用しているが、フロート１８に直接接触して位置を感知する接触タイプのものを使用することも可能である。さらに、上記実施形態では、フロート１８が樹脂からなる中実体として説明されているが、アルミニウムやステンレス鋼などの非磁性金属を用いてフロート１８を作製してもよい。この場合には、フロート１８を中空体として形成し、軽量とすることが好ましい。また、中子１６は必ずしもテーパ状である必要はなく、円柱状であってもよい。この場合、フロート１８の貫通孔３０の内周面と中子１６の外周面との間に隙間が形成されるように中子１６及び貫通孔３０の寸法が設定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】フロートが最下部に位置する状態を示している本発明の流量スイッチの断面図である。
【図２】フロートがスイッチ作動位置にある状態を示している本発明の流量スイッチの断面図である。
【図３】流量が最大となった状態を示している本発明の流量スイッチの断面図である。
【図４】本発明の流量スイッチのフロートの拡大断面図である。
【図５】本発明の流量スイッチを用いてインバータ制御を行う場合の流量とインバータ出力周波数との関係を示している図である。
【図６】従来の流量スイッチの断面図である。
【符号の説明】
１０…流量スイッチ
１２…ハウジング
１４…軸線
１６…中子
１８…フロート
２０…スイッチ要素
２２…入口
２４…出口
３０…貫通孔
３２…磁石[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a flow switch for switching a switch output at a predetermined flow rate.
[0002]
[Prior art]
In a fluid circuit, a flow switch may be used to control the fluid circuit based on the flow rate of a fluid flowing through the circuit, for example. In recent years, from the viewpoint of energy saving, finer control of a fluid circuit is increasingly required, and a flow switch is also required to have high responsiveness to a flow rate change. A typical flow switch having such high response is a float type flow switch.
[0003]
In a conventional float type flow switch, for example, as shown in FIG. 6, a float is accommodated in a housing having an inlet and an outlet at both ends in an axial direction, and an outer peripheral surface of the float and an inner peripheral surface of the housing are provided. And the fluid flows between them. Further, the inner peripheral surface of the housing is stepped, and when the flow rate increases to a predetermined flow rate, the float is located at the outlet side of the housing from a portion where the cross section of the internal space located at the inlet side of the housing is small. It moves to a wide portion of the internal space (that is, a portion where the gap between the outer peripheral surface of the float and the inner peripheral surface of the housing is widened) and stops or decelerates. When the float reaches the position of the openable reed switch provided near the step on the inner peripheral surface of the housing, the reed switch is closed by attracting by the magnetic force of the magnet embedded in the float, and the output is switched. It has become.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since hydraulic circuits are often used under high pressure conditions, high pressure resistance is required when using the above-mentioned float type flow switch in the hydraulic circuit.
[0005]
However, in the conventional float type flow switch, the open / close type reed switch is opened and closed by the magnetic force of the magnet provided on the float, and the outer peripheral surface of the float and the reed are connected so that a sufficient magnetic force for opening and closing the reed switch is secured. In addition to the need to limit the distance to the switch, it is necessary to ensure a space for the fluid to flow between the outer peripheral surface of the float and the inner peripheral surface of the housing. For this reason, in a portion where the internal space is widened, the wall thickness of the housing becomes thin, and there is a problem that sufficient pressure resistance cannot be secured.
[0006]
Further, in the conventional float type flow switch, since the fluid flows between the outer peripheral surface of the float and the inner peripheral surface of the housing, the switch operation flow rate is determined by the gap between the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the float (that is, (The size of the cross-section that can pass through) and cannot be adjusted.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a flow switch which has a high responsiveness to a change in flow rate and an excellent pressure resistance by solving the above-mentioned problems in the prior art. Still another object of the present invention is to provide a flow switch capable of adjusting a switch operation flow rate, in addition to the above features.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above object, the present invention provides a slidable float inside a housing, supports a core, and forms a through hole in the float that can be inserted around the core, thereby forming an outer peripheral surface of the core. And a flow switch for allowing a fluid to flow between the fluid and an inner peripheral surface of the float.
[0009]
By using the float, it is possible to ensure high responsiveness even with a small flow rate.
[0010]
Further, by arranging the float slidably in the housing, forming a through hole in the float and inserting it around the core, the fluid flows between the outer peripheral surface of the float and the inner peripheral surface of the housing. Instead, it flows between the inner peripheral surface of the through hole of the float and the outer peripheral surface of the core. Further, even when the core has a uniform cross section in the axial direction, the position where the float completely comes off from the core corresponds to the step of the housing of the conventional float type flow switch. Therefore, there is no need to provide a step on the inner peripheral surface of the housing unlike the conventional float type flow switch, and the wall thickness of the housing can be made substantially uniform along the axis, so that the wall thickness of the housing is reduced. There is no thin part compared to other parts, and the rigidity of the whole housing, that is, the pressure resistance is improved.
[0011]
Further, when the inner peripheral surface of the through hole and the outer peripheral surface of the core have a complementary shape of a tapered shape in which the diameter decreases from the inlet side to the outlet side of the housing, the float is located at a position closest to the housing inlet side. In some cases, the inner peripheral surface of the through hole and the outer peripheral surface of the core are substantially in close contact with each other. Therefore, if the fluid flows even a little, the float moves along the axis of the housing, and the responsiveness and detectability to a minute flow rate are improved. Further, as the float moves toward the outlet in the axial direction of the housing, the gap increases while maintaining the parallel between the inner peripheral surface of the through hole of the float and the outer peripheral surface of the core. A one-to-one correlation is established between the flow rate of the fluid passing through the core and the amount of movement of the float with respect to the core. Therefore, a change in the flow rate can be converted into a change in the position of the float, so that high responsiveness to the change in the flow rate can be realized. Further, if this is utilized, the switch operation flow rate can be easily changed by changing the sensing position where the arrival of the float is sensed.
[0012]
When the inner peripheral surface of the through hole and the outer peripheral surface of the core are tapered as described above, the flow rate of the fluid flowing through the through hole becomes maximum when the float is located closest to the housing outlet. Therefore, if the core comes out of the through hole of the float when the float moves to the most outlet side in the housing, the applicable flow rate of the flow switch for the specified through hole size is maximized. Can be increased.
[0013]
If the switch element senses that the float has reached the predetermined position in a non-contact manner, the sensing element does not need to be provided in the housing and does not obstruct the flow of fluid. In addition, if the switch element is provided outside the housing, it is easy to change the position of the switch element, and by changing the position of the switch element, the position at which the float reaches can be changed. In particular, when the inner peripheral surface of the through hole of the float and the outer peripheral surface of the core have a tapered complementary shape, by changing the position at which the float is detected as described above, the switch operation flow rate is changed. Therefore, by adjusting the position of the contactless switch element, it is possible to adjust the switch operation flow rate.
[0014]
If a non-contact type switch element is used as a switch element for switching signals, the number of switch open / close operations that can be used can be greatly increased as compared with a contact type switch, and the switch operation can be performed at a high frequency. Will be able to
[0015]
When the position of the float is sensed in a non-contact manner, for example, a magnet may be embedded in the outer peripheral surface of the float and the magnetism of the magnet may be sensed by a contactless switch element. By mounting a magnet on the outer peripheral surface of the float, the thickness of the housing wall can be secured by the maximum detectable distance of the switch element, and the pressure resistance of the flow switch can be maximized. It becomes.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
Referring to FIGS. 1 to 3, a flow switch 10 of the present invention includes a cylindrical housing 12 extending in the direction of an axis 14, a core 16 supported in the housing 12, and a slidable housing 12. The housing includes a float 18 housed therein, and a switch element 20 that senses that the float 18 has reached a predetermined position inside the housing 12 and switches an output signal.
[0018]
The housing 12 has a substantially cylindrical shape with a cylindrical wall having a uniform thickness in the axial direction, and is made of a nonmagnetic material such as aluminum, stainless steel, and resin. An inlet 22 and an outlet 24 for a fluid are formed at a lower end and an upper end of the housing 12, respectively, so that the fluid flows in from the lower end of the housing 12 and flows out from the upper end of the housing 12. ing. It is sufficient that the cylindrical wall of the housing 12 has a uniform thickness, and the shape may be an ellipse, square, rectangle, polygon, or the like.
[0019]
Further, a shoulder 26 is provided on the side of the inlet 22 inside the housing 12 in order to prevent the float 18 from being in close contact with the inlet 22 and closing the same. On the other hand, such a shoulder 26 is not provided on the outlet 24 side inside the housing 12.
[0020]
A core 16 supported inside the housing 12 extends along the axis 14 of the housing 12 and has a tapered outer peripheral surface whose radius gradually decreases from an inlet 22 to an outlet 24 of the housing 12. And a skirt portion 16b extending from the lower end of the main body 16a (i.e., the end on the inlet 22 side) toward the inlet 22 of the housing 12. The main body 16a and the skirt portion 16b are made of a non-magnetic material such as aluminum, stainless steel, or resin.
[0021]
The end of the skirt portion 16b is attached to the inner peripheral surface of a hole forming the entrance 22 of the housing 12. Openings 28 are formed in the skirt portion 16b at equal intervals in the circumferential direction of the skirt portion 16b in order to allow the fluid flowing from the inlet 22 of the housing 12 to flow into the internal space of the housing 12. ing. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, four openings 28 are formed at 90-degree intervals in the skirt portion 16b.
[0022]
However, the number of the openings 28 in the skirt portion 16b may be one to three, five or more, and may be provided at irregular intervals. Further, the configuration of the skirt portion 16b is not limited to the above configuration, and the skirt portion 16b may be composed of a plurality of legs provided separately from each other. Further, the main body 16a of the core 16 may have a conical shape.
[0023]
The float 18 has an outer peripheral surface slidably in contact with the inner peripheral surface of the housing 12, and has a complementary shape to the inner peripheral surface of the housing 12 in a cross section perpendicular to the axis 14 of the housing 12. have. Therefore, the flow rate between the inner peripheral surface of the housing 12 and the outer peripheral surface of the float 18 is extremely small. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the float 18 has a substantially cylindrical shape whose outer diameter is substantially equal to the inner diameter of the housing 12. Further, the float 18 is made of a non-magnetic material having a low specific gravity such as a resin such as urethane, can slide in the housing 12 even at a small flow rate, and has a high response to a small flow rate.
[0024]
Further, the float 18 is formed with a through-hole 30 extending in the direction of the axis 14 of the housing 12 so that a fluid can flow through the through-hole 30. It can be inserted around the main body 16a. The through hole 30 has a shape complementary to the main body 16 a of the core 16, and the inner peripheral surface of the through hole 30 has a tapered shape in which the radius decreases from the inlet 22 side to the outlet 24 side of the housing 12. It has become.
[0025]
Further, as shown in FIG. 4, a magnet 32 is attached to the outer peripheral surface of the float 18 so that the surface is flush with other parts. The magnets 32 may be arranged annularly around the entire circumference of the float 18, and a plurality of magnets 32 may be arranged at regular intervals on the outer peripheral surface of the float 18. Further, the magnet 32 may be arranged over the entire width of the outer peripheral surface of the float 18 in the axial direction, or may be arranged at a part of the width. Note that the magnets are arranged so that the same pole faces the outer peripheral surface side.
[0026]
The switch element 20 is mounted on the outside of the housing 12 so as not to obstruct the flow of the fluid in the housing 12, and its mounting position is adjusted in the moving direction of the float 18, that is, in the direction of the axis 14 of the housing 12. It is possible. The switch element 20 is of a magnetic detection type that performs a switch operation by sensing the magnetism of a magnet 32 attached to the outer peripheral surface of the float 18 in a non-contact manner, and turns on the switch output while sensing the magnetism. Or, it is turned off, and when the magnetism is no longer sensed, the switch output is reversed (ie, turned off or on).
[0027]
In the flow switch 10 configured as described above, as the float 18 moves toward the outlet 24 of the housing 12 with respect to the core 16, the outer peripheral surface of the core 16 and the through hole 30 of the float 18 are formed. Since the gap widens while keeping parallel to the peripheral surface, as long as at least a part of the through hole 30 of the float 18 is inserted around the core 16, the flow rate of the fluid passing through the through hole 30 becomes medium. A one-to-one correlation is established that increases with an increase in the amount of movement of the float 18 with respect to the child 16. Therefore, it is possible to convert a change in the flow rate into a change in the position of the float 18 and to exhibit high responsiveness to the change in the flow rate. Further, by changing the mounting position of the switch element 20, by changing the position for detecting the arrival of the float 18, it is possible to adjust the switch actuation flow rate Q _S for switching on and off of the flow switch 10.
[0028]
When the float 18 is located closest to the outlet 24 in the housing 12, the float 18 is completely pulled out of the core 16 so that the core 16 is positioned outside the through hole 30 of the float 18. If so, the flow rate through the through hole 30 of the float 18 becomes maximum, so that the upper limit of the flow rate range to which the flow switch 10 can be applied can be increased. In this case, it is preferable that a sufficient gap is formed between the lower end of the float 18 (the end on the inlet 22 side) and the upper end of the core 16 (the end on the outlet 24 side). . Therefore, it is advantageous that the main body 16a of the core 16 has a truncated conical shape instead of a conical shape.
[0029]
Further, the switching of the switch output of the flow switch 10 is performed by the switch element 20 sensing the magnet 32 attached to the outer peripheral surface of the float 18, and the through-hole is provided instead of the fluid flowing around the float 18. Since it flows through 30, the wall thickness of the housing 12 can be secured by the maximum magnetic detectable distance of the switch element 20, and the pressure resistance of the housing 12 can be maximized. It becomes.
[0030]
Next, in order to save energy of a hydraulic pump (not shown) used in the hydraulic circuit, the hydraulic circuit is controlled by the inverter to reduce the rotation speed at the time of pressure holding or a small flow rate. The method of use and operation of the flow switch 10 according to the present invention will be described using the flow switch 10 as an example.
[0031]
In the following description, for the sake of simplicity, it is assumed that the switch element 20 can sense only the magnetism of the magnet 32 located at a position facing the center. Further, at the position of the float 18 shown in Figure 2, the flow rate of the hydraulic oil flowing between the inner circumferential surface of the through hole 30 of the outer peripheral surface and the float 18 of the core 16 is equal to the switch actuation flow rate Q _S Shall be.
[0032]
In order to reduce the rotation of the hydraulic pump by an inverter (not shown) at the time of holding pressure or a small flow rate in order to save energy of the hydraulic pump, the hydraulic oil flowing through the hydraulic circuit is controlled by a predetermined switch. the inverter output frequency when: operating flow rate Q _S is set to a lower frequency f _L, sets the inverter output frequency to a higher frequency f _H when defined above switch actuation flow rate Q _S was previously. In such cases, usually set the inverter output frequency to a higher frequency f _H, and method to allow the flow switch 10 sets the inverter output frequency only during the on the lower frequency f _L, normally the inverter output frequency set to a lower frequency f _L, the flow switch 10 is a scheme for the inverter output frequency only during the on to set to a higher frequency f _H is considered. However, since it is important to avoid operating the hydraulic pump at low rotation when the flow rate is high, the former method is adopted here as shown in FIG. .
[0033]
The position of the switch element 20 is such that when the lower end of the float 18 is in contact with the shoulder 26, the switch element 20 can sense the magnetism of the magnet 32 attached to the outer peripheral surface of the float 18, and when the flow rate of the hydraulic oil flowing between the inner circumferential surface of the through hole 30 side and the float 18 reaches the switch actuating flow Q _S, so that the switch element 20 can no longer sense the first magnet 32 of the float 18 magnetic Is determined. Specifically, assuming that the magnets are arranged annularly over the entire width of the outer peripheral surface of the float 18 (that is, the length in the axial direction), when the float 18 is at the position shown in FIG. The switch element 20 is opposed to the magnet 32 of the float 18 across the cylindrical wall of the housing 12 and when the float 18 is in the position shown in FIG. The switch element is positioned so as to face the lower edge of the magnet 32 of the float 18 with the. As described above, the position of the switch element 20 can be set variously based on the size of the magnet 32 attached to the float 18, the timing of turning on and off the flow switch 10, and the like.
[0034]
In the flow switch 10 set the switch operating flow rate Q _S, as described above, in the state in which hydraulic oil is not flowing to the hydraulic circuit, as shown in Figure 1, the float 18, under the action of gravity, the The lower end face is in contact with the shoulder 26 of the housing 12. At this time, since the outer peripheral surface of the core 16 and the inner peripheral surface of the through hole 30 of the float 18 have a complementary tapered shape, they are in close contact with each other and hydraulic oil cannot flow. Since the magnet 32 attached to the outer peripheral surface of the float 18 faces the switch element 20 with the cylindrical wall of the housing 12 interposed therebetween, the switch element 20 is turned on, as shown in FIG. Then, the inverter is set to the low frequency f _L , and the hydraulic pump is operated at low speed.
[0035]
When the hydraulic oil starts flowing through the hydraulic circuit, the float 18 starts moving toward the outlet 24 of the housing 12 due to the pressure of the fluid even if the flow rate is small. The float 18 moves from the inlet 22 to the outlet 24 of the housing 12 with respect to the core 16 along the axis 14 of the housing 12 as the flow rate of the hydraulic oil increases. During this time, since the magnet of the float faces the switch element 20 across the cylindrical wall of the housing 12, the switch element 20 continues to be turned on, and the hydraulic pump also continues to rotate at low speed.
[0036]
When the hydraulic oil flowing through the hydraulic circuit is switched operation flow Q _S, the float 18 reaches the position shown in Figure 2, exceeds the switch operating flow rate Q _S, the float magnet a cylindrical wall of the housing 12 since not exist at a position facing the switch element 20 across the switch element 20 is switched to the oFF state, as shown in Figure 5, the high frequency f _H is set to the inverter, the hydraulic pump is a high-speed rotation It will be driven by.
[0037]
Further, if the flow rate of the hydraulic oil flowing through the hydraulic circuit increases, the float 18 is completely pulled out of the core 16 and the core 16 is positioned outside the through hole 30 of the float 18, and the float 18 Can rise to a position where it abuts the outlet 24. Although the shoulder portion 26 is not provided on the outlet 24 side of the housing 12, even if the float 18 is in close contact with the outlet 24, the through hole 30 of the float 18 communicates with the outlet 24. Therefore, the outlet 24 is closed by the float 18 and the flow of the fluid is not interrupted, and there is no problem.
[0038]
When the flow rate of the hydraulic oil flowing through the hydraulic circuit starts to decrease, the float 18 descends while being guided by the cylindrical wall of the housing 12 by the action of gravity, and the through-hole 30 is inserted around the core 16 again. When the flow rate of the hydraulic oil drops below the switch actuation flow rate Q _S, the switch element 20 senses again the magnetism of the magnet 32 of the float 18, switch on the switch output, the hydraulic pump is operated at low speed again Become like
[0039]
When the on / off switching of the switch output is frequently performed, the non-contact type is preferable to the contact type from the viewpoint of the service life.
[0040]
If the outlet 24 is located above and the inlet 22 is located below, when the flow rate of the hydraulic oil becomes equal to or less than a predetermined value, the float 18 returns to the position of the inlet 22 by its own weight. However, in order to return to the inlet 22 side irrespective of its own weight, for example, a spring is provided between the end of the housing 12 on the outlet 24 side and the end of the float 18 on the inlet 22 side. The float 18 may be biased to the side. In this case, there is an effect that the inlet and the outlet of the housing can be arranged in the horizontal direction.
[0041]
The flow switch 10 of the present invention has been described with reference to the illustrated embodiment, but the flow switch 10 of the present invention is not limited to the embodiment. For example, in the above embodiment, the contact element of the non-contact type is used as the switch element 20, but it is also possible to use the contact element of the contact type which directly contacts the float 18 and senses the position. Further, in the above embodiment, the float 18 is described as a solid body made of resin, but the float 18 may be manufactured using a non-magnetic metal such as aluminum or stainless steel. In this case, it is preferable that the float 18 be formed as a hollow body and be lightweight. The core 16 does not necessarily have to be tapered, but may be cylindrical. In this case, the dimensions of the core 16 and the through hole 30 are set such that a gap is formed between the inner peripheral surface of the through hole 30 of the float 18 and the outer peripheral surface of the core 16.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a flow switch of the present invention showing a state where a float is located at a lowermost position.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the flow switch of the present invention showing a state where the float is in a switch operating position.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the flow switch of the present invention showing a state where the flow rate is at a maximum.
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a float of the flow switch of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a flow rate and an inverter output frequency when performing inverter control using the flow rate switch of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view of a conventional flow switch.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Flow switch 12 ... Housing 14 ... Axis 16 ... Core 18 ... Float 20 ... Switch element 22 ... Inlet 24 ... Outlet 30 ... Through-hole 32 ... Magnet

Claims

An axially extending housing, a float slidably received in the housing, and a core supported in the housing and extending in the axial direction of the housing, wherein the float has an axis A through hole is formed along the core so as to be insertable around the core, and the housing is formed by the action of a fluid flowing from an inlet of the housing to an outlet through a space between the core and the through hole. A flow switch for performing a switching operation based on a position of the float sliding inside the flow switch.

The flow switch according to claim 1, wherein a wall thickness of the housing is substantially uniform along an axis.

The inner peripheral surface of the through hole is tapered so that the diameter decreases from the inlet side to the outlet side of the housing, and the outer peripheral surface of the core has a shape complementary to the inner peripheral surface of the through hole. The flow switch according to claim 1, wherein the flow switch is configured.

The flow switch according to claim 3, wherein the core is located outside a through hole of the float when the float is located closest to the outlet in the housing.

The switch element is provided outside the housing, the switch element detects contactlessly that a float inside the housing has reached a predetermined position, and switches a switch output. Item 5. The flow switch according to any one of Items 4.

The flow switch according to claim 5, wherein the position of the switch element is adjustable in the axial direction of the housing.

The flow switch according to claim 5, wherein the switch element is of a contactless type.

The flow switch according to claim 5, wherein a magnet is attached to an outer peripheral surface of the float, and the switch element senses the position of the float by magnetism of the magnet.