JP2005100758A - フロートスイッチ及びフロートスイッチを用いるポンプシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 外面を清浄に保つことができるフロートスイッチを提供する。
【解決手段】 フロート本体１１の表面全体に被覆した光触媒１８へ内蔵のＬＥＤ２０から光りを照射する。光触媒１８の作用により、汚水槽で用いられる際には表面に付着するスカムを分解でき、フロートスイッチ１０Ｕの外面を清浄に保つことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水槽等の水位を検出し水中モータ等を駆動させるためのフロートスイッチ
、及び、該フロートスイッチを水槽内の水位の上限、下限検出用に１対備えるポンプシステムに関するものである。

水中ポンプでは、モータの起動、停止を行うための水槽の水位検出のためにフロートスイッチが用いられる。フロートスイッチとしては、例えば、特許文献１に、水位の変化に伴うフロートスイッチの傾動を利用して環状マグネットの摺動によりリードスイッチの接点を開閉させる構成が開示されている。

ここで、特許文献２には、ＬＥＤに被されたキャップに光触媒を担持させる技術が開示されている。また、特許文献３には、光触媒を被覆した基体にＬＥＤからの光を照射させる技術が開示されている。更に、特許文献４には、貯水タンク内に光触媒を配置し、光を透過させてタンク内での細菌の増殖を抑制する技術が開示されている。
特開平６−３０２２５６号公報 特開平９−００８３６１号公報 特開平９−０００９４１号公報 特開平１１−０４７７３８号公報

ここで、フロートスイッチを汚水槽で用いられる際には、表面にスカム（固形物や油脂分の集まったもの）が付着し、フロートスイッチの浮力が低下して誤動作が生じることがある。更に、フロートスイッチが駆動する水中モータに誤動作が生じた際にも、フロートスイッチが適正な動作を行っているか否かは、水位によるフロートスイッチの傾斜状態に対応してモータが動作、動作停止を行っているか確認する必要があり、暗い汚水槽内での確認は非常に困難であった。一方、フロートスイッチを飲料水用の水槽に用いられる際には、フロートスイッチ表面で細菌、微生物の増殖するおそれがあった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、外面を清浄に保つことができるフロートスイッチ及び該フロートスイッチを備えるポンプシステムを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、スイッチを内蔵するフロート本体と該スイッチをポンプ側へ接続させる配線とを備え、水位による姿勢変化により前記スイッチをオン、オフさせるフロートスイッチにおいて、フロート本体の表面に光触媒を被覆し、該光触媒へ光りを照射する前記スイッチのオン又はオフに連動する光源を設けたことを技術的特徴とする。

請求項２の発明は、スイッチを内蔵するフロート本体と該スイッチをポンプ側へ接続させる配線とを備え、水位による姿勢変化により前記スイッチをオン、オフさせるフロートスイッチにおいて、前記フロート本体の配線反対側に配置される透明又は半透明の樹脂から成る外殻と、前記外殻に被覆された光触媒と、前記外殻の内側に配置され、該光触媒へ光りを照射する前記スイッチのオン又はオフに連動するＬＥＤと前記ＬＥＤの中心軸上であって、該ＬＥＤと前記外殻の内側との間に配置された第１の反射部材と、前記第１の反射部材で反射した光を前記外殻側へ反射する位置に配置された第２の反射部材と、を備えることを技術的特徴とする。

請求項１のフロートスイッチでは、フロート本体の表面に被覆した光触媒へ光源から光りを照射するので、光触媒の作用により、汚水槽で用いられる際には表面に付着するスカムを分解でき、フロートスイッチの外面を清浄に保つことができる。また、飲料水用の水槽に用いられる際には、フロートスイッチ表面での細菌、微生物の増殖を抑制し、安全な飲料用水を提供することが可能である。また、該光源をスイッチのオン又はオフに連動させるので、外部から光源のオン、オフ状態を確認することで、フロートスイッチのスイッチが適正に動作しているかを容易に判断することができる。

請求項２のフロートスイッチでは、フロート本体の透明又は半透明の外殻に被覆した光触媒へＬＥＤから光りを照射するので、光触媒の作用により、汚水槽で用いられる際には表面に付着するスカムを分解でき、フロートスイッチの外面を清浄に保つことができる。また、飲料水用の水槽に用いられる際には、フロートスイッチ表面での細菌、微生物の増殖を抑制し、安全な飲料用水を提供することが可能である。また、該ＬＥＤをスイッチのオン又はオフに連動させるので、外部からＬＥＤのオン、オフ状態を確認することで、フロートスイッチのスイッチが適正に動作しているかを容易に判断することができる。更に、ＬＥＤと外殻の内側との間に第１の反射部材を配置し、第１の反射部材で反射した光を外殻側へ反射する位置に第２の反射部材を配置してある。これにより、ＬＥＤからの光を第１の反射部材で反射させ、反射させた光を更に第２の反射部材で外殻側へ反射させることで、光を効率的に光触媒へ照射させると共に、外殻の全面に均一に光りを照射させ、外殻全面を清浄に保つことが可能になる。

請求項３のフロートスイッチを用いるポンプシステムでは、フロート本体の表面に被覆した光触媒へ光源から光りを照射するので、光触媒の作用によりフロートスイッチの外面を清浄に保つことができる。

[第１実施形態]
以下本発明の第１実施形態に係るフロートスイッチ及びフロートスイッチを用いるポンプシステム（高水位起動、低水位停止）について説明する。
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、第１実施形態に係るフロートスイッチを用いるポンプシステムを示している。
図４（Ａ）に示すように、流入管５６からの汚水が流入する排水槽５２内に水中ポンプ５０が設けられ、排水槽５２内の水位が上昇すると水中ポンプ５０が起動して排水管５８から汚水を排出する。水中ポンプ５０には、電力線５４を介して電力が供給されるようになっている。

水中ポンプ５０には、フロートスイッチ支持用の支持桿４８が固定されており、支持桿４８には、高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕと、低水位検出用フロートスイッチ１０Ｌとが電線３０を介して支持されている。なお、図４（Ｂ）には、支持桿４８が排水槽５２側に固定されている例を示している。図４（Ａ）中には、汚水の中水位状態（高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕが垂下、低水位検出用フロートスイッチ１０Ｌが起立）を示しているが、水位が上がり高水位状態（高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕが起立、低水位検出用フロートスイッチ１０Ｌが起立）になると、水中ポンプ５０が起動し、汚水の排出を開始する。そして、水位が下がり低水位状態（高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕが垂下、低水位検出用フロートスイッチ１０Ｌが垂下）になると、水中ポンプ５０が停止する。

図１は、図４（Ａ）を参照して上述した高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕの構成を示す断面図である。なお、低水位検出用フロートスイッチ１０Ｌの構成は、高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕと全く同じである。
フロートスイッチ１０Ｕは、フロート本体１１とフロート本体１１を自在に支持する電線３０とからなる。フロート本体１１は、透明又は半透明のポリプロピレン等からなるケース１２と、ケース１２に取り付けられる透明又は半透明のポリプロピレン等からなるカバー１６を備える。ケース１２及びカバー１６の表面には、アパタイトに担持された二酸化チタンから成る光触媒１８が被覆されている。ケース１２及びカバー１６を構成するポリプロピレン等の透明又は半透明の合成樹脂には、内部で光りを拡散させるようにアルミニウム等の金属粉が混入されている。カバー１６の内側には、ＰＥ又は発泡スチロールからなる浮き１４が収容され、万一の内部浸水時にも浮力を失わないよう構成されている。

ケース１２の中央部には、筒状ケース１２ａが形成されている。筒状ケース１２ａの先端側には、カバー１６の中央に形成されたスリーブ１６ａが挿通されている。筒状ケース１２ａ内には、基板２８が収容され、基板２８の先端側には光源を構成する発光ダイオード（以下ＬＥＤとして参照する）２０が、中央部にはリードスイッチ２６Ｕが固定されている。なお、図示しないが、基板２８には後述する抵抗が取り付けられている。該筒状ケース１２ａの開口部には、防水用のキャップ３４が嵌入されている。該キャップ３４には、電線３０が挿通されている。一方、筒状ケース１２ａの外周には、環状マグネット３２が摺動可能に挿通されている。該環状マグネット３２は、図４（Ａ）に示すように高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕが垂下した状態においては、図中実線で示すように、リードスイッチ２６Ｕ側に位置して、リードスイッチ２６Ｕをオンさせる。一方、高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕが起立した状態においては、該環状マグネット３２は、図中一点鎖線で示すようにリードスイッチ２６Ｕから離れ、リードスイッチ２６Ｕをオフさせる。

図２（Ａ）は、第１実施形態のフロートスイッチ１０Ｕの回路構成を示している。この例は、２線式の電線３０を用いて直流電源に接続される場合を示している。ここでは、電線３０は、信号線３０ａ、３０ｂから成り、水中ポンプ５０のモータ制御用のリレーＲｙ側に信号線３０ａが接続される。信号線３０ａ、３０ｂには、フロートスイッチ１０Ｕが接続されている。該フロートスイッチ１０Ｕでは、ＬＥＤ２０に電流調整用の抵抗Ｒ２が直列に、また、電圧調整用の抵抗Ｒ１が並列に接続され、ＬＥＤ２０、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ１と直列にリードスイッチ２６Ｕが接続されている。図２（Ｂ）の例は、２線式の電線３０を用いて交流電源に接続される場合を示している。ここでは、ＬＥＤ２０に電流調整用の抵抗Ｒ２及び整流用ダイオードＤが直列に、また、電圧調整用の抵抗Ｒ１が並列に接続され、ＬＥＤ２０、ダイオードＤ、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ１と直列にリードスイッチ２６Ｕが接続されている。

図３（Ａ）は、３線式の電線３０を用いて直流電源に接続される場合を示している。ここでは、電線３０は、信号線３０ａ、３０ｂ、３０ｃから成り、水中ポンプ５０のモータ制御用のリレーＲｙ側に信号線３０ｃが接続される。信号線３０ａ、３０ｂ、３０ｃには、フロートスイッチ１０Ｕが接続されている。該フロートスイッチ１０Ｕでは、信号線３０ａに電流調整用の抵抗Ｒ１、ＬＥＤ２０、リードスイッチ２６Ｕが直列に接続され、該抵抗Ｒ１、ＬＥＤ２０と並列に、リレーＲｙとリードスイッチ２６Ｕとを接続するリード配線２１が設けられている。図３（Ｂ）の例は、３線式の電線３０を用いて交流電源に接続される場合を示している。ここでは、ＬＥＤ２０、電流調整用の抵抗Ｒ１に整流用ダイオードＤが接続されている。

図２及び図３に示すａ接点（常開接点）のリードスイッチ２６Ｕを用いる場合には、リードスイッチ２６ＵのオンによりＬＥＤ２０が点灯し、オフによりＬＥＤ２０が消灯する。即ち、高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕが垂下した状態でＬＥＤ２０が点灯し、起立によりＬＥＤ２０が消灯する。ここで、リードスイッチ２６Ｕとしてｃ接点（トランスファ接点）タイプのｂ接点（常閉接点）側を使用することで環状マグネットの近接でオフ、離れた状態でオンにすることもできる。即ち、高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕが垂下した状態でＬＥＤ２０が消灯し、起立によりＬＥＤ２０が点灯するようにもでき、点検を容易にすることが可能である。なお、図３に示すように３線式を用いた場合には、ＬＥＤ、抵抗による電圧降下が発生しない為、リレーの動作が安定する。

図６は、図４（Ａ）に示す第１実施形態のフロートスイッチを用いるポンプシステム（高水位起動、低水位停止）の回路構成を示している。なお、図６中では、高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕのリードスイッチ２６Ｕ、低水位検出用フロートスイッチ１０Ｌのリードスイッチ２６Ｌのみ示し、図２中で参照した抵抗等は図示の便宜上省略してある点を注意されたい。
電源に電源線５４、第２リレーＲｙ２の常開接点を介してモータＭが接続されており、更に電源には、第１リレーＲｙ１の常閉接点を介して第２リレーＲｙ２が接続されている。また、電源には降圧用トランスＴｒを介して、高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕのリードスイッチ２６Ｕ、低水位検出用フロートスイッチ１０Ｌのリードスイッチ２６Ｌ、第１リレーＲｙ１が接続されている。低水位検出用フロートスイッチ１０Ｌのリードスイッチ２６Ｌには、第１リレーＲｙ１の常開接点が並列に接続されている。

図６の回路動作を、図４（Ａ）のフロートスイッチを用いるポンプシステム（高水位起動、低水位停止）の構成を参照しながら説明する。
[高水位状態]
汚水の高水位状態（高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕが起立、低水位検出用フロートスイッチ１０Ｌが起立）では、高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕのリードスイッチ２６Ｕがオフ、低水位検出用フロートスイッチ１０Ｌのリードスイッチ２６Ｌがオフで、第１リレーＲｙ１への通電が断となる。これにより、第２リレーＲｙ２に接続された第１リレーＲｙ１の常閉接点が閉じ、第２リレーＲｙ２が通電され、第２リレーＲｙ２の常開接点が接続して、モータＭへ通電される。

[高水位状態から中水位状態]
高水位状態から汚水の排出により図４（Ａ）中に示す汚水の中水位状態（高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕが垂下、低水位検出用フロートスイッチ１０Ｌが起立）になると、高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕのリードスイッチ２６Ｕがオンしても、低水位検出用フロートスイッチ１０Ｌのリードスイッチ２６Ｌがオフ状態にあり、第１リレーＲｙ１への通電断が続く。第２リレーＲｙ２に接続された第１リレーＲｙ１の常閉接点が閉じ続け、第２リレーＲｙ２の常開接点が接続し続け、モータＭへ通電が継続する。

[低水位状態]
低水位状態（高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕが垂下、低水位検出用フロートスイッチ１０Ｌが垂下）になると、高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕのリードスイッチ２６Ｕがオン、低水位検出用フロートスイッチ１０Ｌのリードスイッチ２６Ｌがオンする。第１リレーＲｙ１に通電され、第２リレーＲｙ２に接続された第１リレーＲｙ１の常閉接点が開き、第２リレーＲｙ２への通電が断となり、第２リレーＲｙ２の常開接点が開いて、モータＭへ通電が停止する。

[低水位状態から中水位状態]
低水位状態でのモータＭの停止後、汚水の流入により図４（Ａ）中に示す汚水の中水位状態（高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕが垂下、低水位検出用フロートスイッチ１０Ｌが起立）になると、高水位検出用フロートスイッチ１０Ｕのリードスイッチ２６Ｕがオン、低水位検出用フロートスイッチ１０Ｌのリードスイッチ２６Ｌがオフする。この状態においても、第１リレーＲｙ１の常開接点が接続を続け、リレーＲｙ１の自己保持により、モータＭへの通電停止が継続する。

図７は、図５に示す第１実施形態のフロートスイッチを用いるポンプシステム（高水位停止、低水位起動）の回路構成を示している。
図６を参照して上述した回路構成は、高水位でモータを起動し、低水位でモータを停止した。これに対して、図７に示す構成では、高水位でモータを停止し、低水位でモータを起動する。このため、図６の回路構成では、第２リレーＲｙ２が第１リレーＲｙ１の常開接点を介して電源に接続されていたが、図７の回路構成では、第２リレーＲｙ２が第１リレーＲｙ１の常開接点を介して電源に接続されている。回路動作は、図６を参照して上述した例を同様であるため、説明を省略する。

第１実施形態のフロートスイッチ１０Ｕでは、フロート本体１１の表面全体に被覆した光触媒１８へ内蔵のＬＥＤ２０から光りを照射するので、光触媒１８の作用により、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を参照して上述したように汚水槽５２で用いられる際には表面に付着するスカムを分解でき、フロートスイッチ１０Ｕ、１０Ｌの外面を清浄に保つことができる。また、図５を参照して上述したように飲料水用の給水槽６２に用いられる際には、フロートスイッチ１０Ｕ、１０Ｌ表面での細菌、微生物の増殖を抑制し、安全な飲料用水を提供することが可能である。また、該ＬＥＤ２０をリードスイッチ２６Ｕ、２６Ｌのオン又はオフに連動させるので、外部からＬＥＤ２０のオン、オフ状態を確認することで、フロートスイッチ１０Ｕ、１０Ｌのリードスイッチ２６Ｕ、２６Ｌが適正に動作しているかを容易に判断することができる。

引き続き、図８を参照して第２実施形態に係るフロートスイッチについて説明する。
図１を参照して上述した第１実施形態では、フロートスイッチの全面に光触媒が被覆されていた。これに対して、第２実施形態では、フロート本体１１を構成するケース１２、カバー１６の内の、カバー１６表面にのみアパタイトに担持された光触媒１８が被覆されている。ここで、カバー１６は、内部で光りを拡散させるようにアルミニウム等の金属粉が混入された透明又は半透明のポリプロピレンにより構成されている。なお、フロートスイッチ１０は直径６２．５mmに形成されている。

また、第２実施形態では、ＬＥＤ２０の中心軸Ｘ上であって、該ＬＥＤ２０とカバー（外殻）１６の内側との間に第１反射部板２２が、また、第１反射部板２２で反射した光をカバー１６側へ反射する、向かい合わせ位置に第２反射部板２４が設けられている。他の構成は、図１を参照して上述した第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

第２実施形態のフロートスイッチ１０では、透明又は半透明のカバー１６に被覆した光触媒１８へＬＥＤ２０から光りを照射するので、光触媒１８の作用により、図４に示すように汚水槽５２で用いられる際には表面に付着するスカムを分解でき、フロートスイッチ１０の外面を清浄に保つことができる。また、図５に示すように飲料水用の給水槽６２に用いられる際には、フロートスイッチ１０表面での細菌、微生物の増殖を抑制し、安全な飲料用水を提供することが可能である。また、該ＬＥＤ２０をリードスイッチ２６のオン又はオフに連動させるので、外部からＬＥＤ２０のオン、オフ状態を確認することで、フロートスイッチ１０のリードスイッチ２６が適正に動作しているかを容易に判断することができる。更に、ＬＥＤ２０とカバー１６の内側との間に第１反射部板２２を配置し、第１反射部板２２で反射した光をカバー１６側へ反射する位置に第２反射部板２４を配置してある。これにより、ＬＥＤ２０からの光を第１反射部板２２で反射させ、反射させた光を更に第２反射部板２４でカバー１６側へ反射させることで、光を効率的に光触媒１８へ照射させると共に、カバー１６の全面に均一に光りを照射させ、カバー１６全面を清浄に保つことが可能になる。

上述した実施形態では、アパタイト等の担体を介して光触媒を被覆したが、二酸化チタン（光触媒）の被膜を直接フロートスイッチ表面に設けてもよい。なお、ＬＥＤとしては、二酸化チタンの触媒作用を効率的に作用させるよう、可視光の他に、波長３６０〜４００nｍの紫外線を放射するものを用いることが好適である。さらに上述した例では、フロートスイッチを水位の上限、下限検出用に２個用いる場合を例示したが、３個以上用いることも勿論可能である。例えば、満水警報用に上限用フロートスイッチの上側に更に１個を用いて合計３個使用する場合、また、渇水警報用として下限用フロートスイッチの下側に更に１個を用いて合計３個使用する場合、排水用に２台のポンプを使用する場合に、ポンプの上限、下限用フロートスイッチの間に更にフロートスイッチを設置し、間に設置されたフロートスイッチがオンしたら１台目のポンプを起動し、それでも水位が上がり上限用フロートスイッチがオンしたら２台目のポンプを起動する場合等である。

本発明の第１実施形態に係るフロートスイッチの構成を示す断面図である。 図２（Ａ）はフロートスイッチを２線式直流で用いる構成を、図２（Ｂ）はフロートスイッチを２線式交流で用いる構成を示す回路図である。 図３（Ａ）はフロートスイッチを３線式直流で用いる構成を、図３（Ｂ）はフロートスイッチを３線式交流で用いる構成を示す回路図である。 図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、第１実施形態に係るフロートスイッチを用いるポンプシステム（高水位起動、低水位停止）を示す説明図である。 第１実施形態に係るフロートスイッチを用いるポンプシステム（高水位停止、低水位起動）を示す説明図である。 図４（Ａ）に示すポンプシステム（高水位起動、低水位停止）の制御構成を示す回路図である。 図５に示すポンプシステム（高水位停止、低水位起動）の制御構成を示す回路図である。 本発明の第２実施形態に係るフロートスイッチの構成を示す断面図である。

符号の説明

１０、１０Ｕ、１０Ｌ フロートスイッチ
１１ フロート本体
１２ ケース
１４ 浮き
１６ カバー（外殻）
１８ 光触媒
２０ ＬＥＤ（光源）
２２ 第１反射板（第１の反射部材）
２４ 第２反射板（第２の反射部材）
２６、２６Ｕ、２６Ｌ リードスイッチ
２８ 基板
３０ 電線（配線）
３２ 環状マグネット
３４ キャップ
４８ 支持桿
５０ 水中ポンプ
５２ 排水槽
５４ 電源線
５６ 流入管
５８ 排水管
６０ ポンプ
６２ 給水槽
６６ 給水管
６８ 吐水管

Claims (3)

1. スイッチを内蔵するフロート本体と該スイッチをポンプ側へ接続させる配線とを備え、水位による姿勢変化により前記スイッチをオン、オフさせるフロートスイッチにおいて、 フロート本体の表面に光触媒を被覆し、
   該光触媒へ光りを照射する前記スイッチのオン又はオフに連動する光源を設けたことを特徴とするフロートスイッチ。
2. スイッチを内蔵するフロート本体と該スイッチをポンプ側へ接続させる配線とを備え、水位による姿勢変化により前記スイッチをオン、オフさせるフロートスイッチにおいて、 前記フロート本体の配線反対側に配置される透明又は半透明の樹脂から成る外殻と、
   前記外殻に被覆された光触媒と、
   前記外殻の内側に配置され、該光触媒へ光りを照射する前記スイッチのオン又はオフに連動するＬＥＤと
   前記ＬＥＤの中心軸上であって、該ＬＥＤと前記外殻の内側との間に配置された第１の反射部材と、
   前記第１の反射部材で反射した光を前記外殻側へ反射する位置に配置された第２の反射部材と、を備えることを特徴とするフロートスイッチ。
3. 請求項１のフロートスイッチを水位の上限、下限検出用に１対備え、フロートスイッチにより検出した水位の上限、水位の下限によりポンプの運転、停止を制御するフロートスイッチを用いるポンプシステム。
   
   
   
   
   

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