JP2010192317A - 液位検出器及び水中ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能であるとともに接点不具合を防止でき、信頼性の高い液位検出器を提供する。
【解決手段】フロートスイッチ１０は、フロートケース２８と、前記フロートケース２８に収容され、前記フロートケース２８の周囲の液位に応じて動作可能な磁気部としての磁石３２と、前記フロートケース２８に収容され、前記磁石３２の動作を検出する磁気感応部としてのホールＩＣ３１と、前記フロートケース２８の外側に設けられ前記フロートケース２８よりも比重が小さく構成された補助部３５と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、液位検出器及び水中ポンプに関するものである。

水槽などでは、例えば水中ポンプを用いて、貯水量を制御することが行われている。こうした水槽などでは、水位が所定のレベル以下になると水中ポンプが渇水運転をして電動機部の焼き付きを発生することがあり、逆に貯水量が過剰になるとオーバフローが発生することがある。このため、水位のレベルに応じて水中ポンプの運転を停止したり、水中ポンプを起動させたりすることが行われている。このような制御には、液位の変動に応じて、水中ポンプの運転・停止をすることが求められる。このため、液位を検出するフロートスイッチ等の水位検出装置を水槽内に設け、水面の高さを検出することが行われている。例えば自動運転用であれば２個、自動交互運転用であれば３個のフロートスイッチが設けられる。

フロートスイッチは、電線により水中ポンプに接続されている。電線は、例えば水中ポンプの電動機部のケーシングの側部に設けられ上下方向に延びるポールに、支持具を介して固定される。

水位に応じてフロートスイッチが傾動することにより、検出信号が出力され、例えば電動機部に内蔵にされているリレーを制御して、水中ポンプの運転を制御する。

一般的に、フロートスイッチとして、ケース部の内部に、リードスイッチと、このリードスイッチの周りに設けられて浮力を与えるとともに緩衝材として機能する発泡樹脂とを内蔵した有接点式のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、液体間に電圧を印加し導通の有無によって動作する無接点の電極式のフロートスイッチも知られている（例えば、特許文献２参照）。フロートスイッチのケース部は例えばＡＢＳ樹脂等の硬質の樹脂材で構成されている。

特開２００６−３３６５６０号公報 特開２００７−３１５３６７号公報

しかしながら、上記技術には次のような問題がある。すなわち、リードスイッチを用いた有接点式のフロートスイッチは、リードスイッチを衝撃から保護するために緩衝材が必要であり、大型になるという問題がある。また、外部からの衝撃等によってケーシングが変形すると接点不具合を引き起こす場合がある。また、電極式のフロートスイッチは液質により抵抗が変わるため液位検出の信頼性に欠けるという問題がある。また、小型化した場合には浮力を確保することが困難である。

そこで、本発明は、小型化が可能であるとともに浮力を確保でき、信頼性の高い液位検出器を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る液位検出器は、フロートケースと、前記フロートケースに収容され、前記フロートケースの周囲の液位に応じて動作可能な磁気部と、前記フロートケースに収容され、前記磁気部の動作を検出する磁気感応部と、前記フロートケースの外側に設けられ前記フロートケースよりも比重が小さく構成された浮力補助部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の他の一態様に係る液位検出器は、前記フロートケースは、軟質樹脂材でブロー成形により形成され、前記補助部材は、発泡樹脂材から構成され、前記フロートケースの外側を覆うように設けられることを特徴とする。
本発明の他の一態様に係る液位検出器は、前記補助部材は複数の部材に分割可能であり、前記フロートケースに着脱可能に構成されたことを特徴とする。
本発明の一態様に係る液位検出器は、前記磁気感応部は、ホール素子を備えて構成されるとともに前記磁気部は磁石で構成されたことを特徴とする。
本発明の他の一態様に係る水中ポンプは、前記液位検出器と、ポンプ部と、電動機部と、を備え、前記電動機部は前記液位検出器の検出結果に応じて前記ポンプ部の動作を制御する制御部を備えたことを特徴とする。
本発明の他の一態様に係る水中ポンプは、前記液位検出器は、前記フロートケース内で第１室及び第２室を区画する内部ケースをさらに備え、前記第１室内に、前記電線の一部及び前記磁気感応部が収容されるとともに、前記第２室内に前記磁気部が収容され、前記磁気感応部と前記磁気部とが無接点式の磁気スイッチを構成することを特徴とする。

本発明によれば、小型化を可能とするとともに浮力を確保でき、信頼性を向上することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る水中ポンプを一部切欠して示す側面図。 同実施形態に係る水中ポンプの平面図。 同実施形態に係るフロートスイッチを示す説明図。 同実施形態に係るフロートスイッチの内部構成を示す説明図。

以下、本発明の一実施形態にかかる水中ポンプ１０及びフロートスイッチ１３について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、各図において適宜構成を拡大、縮小、省略して示している。各図中の矢印Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ直交する３方向を示している。

図１及び図２に示す水中ポンプ１０は、電動機部１１と、ポンプ部１２と、液位検出器としての複数個のフロートスイッチ１３と、を備えている。電動機部１１の外郭を構成するケーシング１５の側部に、上下方向に延びるポール１６が設けられている。図１及び図６に示すように、フロートスイッチ１３はケーブル１７により電動機部１１に接続されている。複数の電線１７ａを束ねて絶縁体で覆ったケーブル１７はケーブル支持具２１によりポール１６に支持されている。

例えば自動運転用であれば２個、自動交互運転用であれば３個のフロートスイッチ１３が設けられる。なお、ここでは一例として、ポール１６に２個のフロートスイッチ１３を設ける場合について例示するがこれに限られるものではない。

電動機部１１の内部には運転制御回路１８（制御部）が設けられている。運転制御回路１８は、ケーブル１７を介してフロートスイッチ１３に接続され、フロートスイッチ１３からの水位検出信号に応じてポンプを運転・停止する制御を行う。

図３に示すように、フロートスイッチ１３は、ケーブル１７を支持する保持具２７と、フロートスイッチ１３の外郭を構成するフロートケース２８と、フロートケース２８内を複数の空間に区画する内側ケース２９と、内側ケース２９によって形成される第１室２９ｃに収容されたケーブル１７と、第１室２９ｃにおいてケーブル１７の電線１７ａに接続されたホールＩＣ３１と、内側ケース２９によって形成される第２室２９ｄに収容された磁石３２（磁気部）と、を備えて構成されている。

保持具２７は、ケーブル挿通孔を有するケーブル保持部２７ａと、フロートケース２８を保持するケース保持部２７ｂとを連続して備えている。ケース保持部２７ｂは円管状を成し内周面にねじ部２７ｃが形成されている。保持具２７は例えばＰＰ等の軟質樹脂から成形により一体に形成される。

フロートケース２８は、保持具２７に保持される被保持部２８ａと、内部に球状の空間部を形成するケーシング部２８ｂとを一体に備えて構成されている。ケーシング部２８ｂは例えばＰＰ等の軟質樹脂からブロー成形により形成される。ケーシング部２８ｂの内側は中空部を備えている。

被保持部２８ａは円管状を成し、外周面にねじ部２８ｃが形成されている。このねじ部２８ｃと保持具２７のねじ部２７ｃとが羅合されることにより、フロートケース２８が保持具２７に保持される。

内側ケース２９は、内部に大径の円柱状の第１室２９ｃを形成する第１ケース部２９ａと、内部に小径の円柱状の第２室２９ｄを形成する第２ケース部２９ｂとを備えて構成されている。第１ケース部２９ａの先端部分は基端側にくぼんだ円形の凹部２９ｅが形成されている。この凹部２９ｅから連続してさらに先端側に、第２ケース部２９ｂが設けられている。

内側ケース２９は、基端側の第１ケース部２９ａの内側に円柱状の第１室２９ｃを形成し、第１室２９ｃの中央部分の先端側の第２ケース部２９ｂの内側に円柱状の第２室２９ｄを形成している。第１室２９ｃと第２室２９ｄは互いに区画されている。第１室２９ｃ内部の先端の凹部２９ｅの周りには円環状のホール収容部２９ｆが形成される。

第１室２９ｃにケーブル１７の一端側が収容されている。ケーブル１７の他端側はケーブル挿通孔を通ってフロートスイッチ１３外へ導出され、電動機部１１に接続されている。

ホール収容部２９ｆにはホールＩＣ３１が収容されている。ホールＩＣ３１はホール素子とアンプ回路を内蔵して構成されている。ホールＩＣ３１は、ケーブル１７の先端側に導出された電線１７ａに電気的に接続されている。

第１ケース部２９ａの基端には外周側に突出したフランジ部２９ｇが形成されている。このフランジ部２９ｇが被保持部２８ａの基端部分に係合している。第１ケース部２９ａはＯリング３３によって被保持部２８ａの内側に気密及び液密に装着されている。

第２室２９ｄ内には、Ｚ軸方向に延びる案内軸３４が形成されている。第２室２９ｄには、フェライトからなる磁石３２が摺動可能に設けられている。磁石３２は案内軸３４が挿通される挿通孔を有して円筒状に形成され、この案内軸３４に沿って摺動可能に設けられている。これら磁石３２及びホールＩＣ３１によって無接点式の磁気スイッチ部３０が構成される。

図３及び図４に示すように、さらに、フロートケース２８の外側には、補助部３５が設けられている。補助部３５は例えば発泡ＰＥや発泡スチロール等の発泡樹脂材で形成され、低密度で比重が小さく浮力が大きく構成されている。この補助部３５は、フロートケース２８の外面を覆うカバーであり、フロートスイッチ１３の浮力を補う機能を有する。

補助部３５は、複数、例えば２つのカバー部材３５ａ、３５ｂに分割可能に構成されている。図３に示すように、分割された複数のカバー部材３５ａ、３５ｂをフロートケース２８の外面に配置してナイロンバンド等の固定具によって留めることにより、フロートケース２８の外面に固定される。補助部３５はフロートケース２８に対して着脱可能に構成され、後付可能である。

図１に破線で示すように、水槽１９内の液位が上昇すると、フロートスイッチ１３が浮上して傾動する。このとき、磁石３２が案内軸３４に沿って移動する。この移動を磁気感応部としてのホールＩＣ３１で検知する。液位に応じた信号がケーブル１７を介して運転制御回路１８へ送られる。

運転制御回路１８は、ポンプ部１２に接続されていて、フロートスイッチ１３から出力される信号、具体的には水槽１９の水位の上昇、下降により発生するオンあるいはオフ信号等、に従って、ポンプ部１２の運転を制御する。例えば上下の２つのフロートスイッチ１３での水位検出により、例えばポンプの始動、停止を行う。

例えば、上方のフロートスイッチ１３は、水槽１９に水等が溜まった場合にポンプを始動させて水槽１９内の水等を排出するよう制御するのに用いられ、下方のフロートスイッチ１３は水槽１９内の水等が少なくなった場合にポンプを停止させ、排出をやめるのに用いられる。

以下、制御の一例を示す。水中ポンプ１０が、図１に示されるように水槽１９の底部に置かれて設置されているとする。このとき、水等の流入により水槽１９内の水位が上昇し、水位が上位Ａになると、上方のフロートスイッチ１３によりポンプを始動させ、水槽１９内の水等を排出し、水位を下げようとする。ポンプの運転により、水位が下位Ｂになると、下方のフロートスイッチ１３によりポンプを停止させ、排出をやめる。以上の動作により、液位の変動に応じた液位検出でのポンプ運転が行われる。

本実施形態にかかるフロートスイッチ１３及び水中ポンプ１０は以下に掲げる効果を奏する。すなわち、磁気感応部としてのホールＩＣ３１及び磁石３２を配置して無接点式としたことにより、衝撃等による接点不具合を防止することが可能となる。また、軟質樹脂で構成されたフロートケース２８を用いたため、耐衝撃性をより向上することが可能となる。このため、水中ポンプ１０の信頼性を向上できる。

また、ホールＩＣ３１を用いた構成によれば、同レベルの防衝撃性を確保する場合のリード式のものと比べて、小型が可能であるため、フロートスイッチ１３自体を小型化することができる。したがって、ポンプの設置に必要なスペースを少なくすることが出来る。

電極式のスイッチは、液体間に電圧を印加し導通の有無によって動作するため、液質により抵抗が変わり水位検出の信頼性にかけるが、本実施形態の磁気スイッチ部３０の構成によれば液質が変化しても水位検出が可能となり、精度を維持することが出来る。

また、中空構造のフロートケースを発泡樹脂のカバー部で覆うため、耐衝撃性をより向上することが可能となる。また、周囲の液質により浮力が低下する場合であっても、十分な浮力を得ることが出来る。このため、水中ポンプ全体を小型にするとともに、設置に必要なスペースを小さくすることが出来る。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば水中ポンプにフロートスイッチが２つ設けられる場合について例示したがこれに限られるものではない。さらに、上記実施形態に例示された各構成要素を削除してもよく、各構成要素の形状、構造、材質等を変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。

１０…水中ポンプ、１１…電動機部、１２…ポンプ部、
１３…フロートスイッチ（液位検出器）、１５…ケーシング、１６…ポール、１７ａ…電線、１７…ケーブル、１８…運転制御回路（制御部）、１９…水槽、２１…ケーブル支持具、
２７…保持具、２７ａ…ケーブル保持部、２７ｂ…ケース保持部、２８…フロートケース、
２８ａ…被保持部、２８ｂ…ケーシング部、２９…内側ケース、２９ｅ…凹部、
２９ｆ…ホール収容部、２９ｇ…フランジ部、３０…磁気スイッチ部、
３１…ホールＩＣ（磁気感応部）、３２…磁石（磁気部）、３３…Ｏリング、３４…案内軸、３５…補助部。

Claims (6)

1. フロートケースと、
   前記フロートケースに収容され、前記フロートケースの周囲の液位に応じて動作可能な磁気部と、
   前記フロートケースに収容され、前記磁気部の動作を検出する磁気感応部と、
   前記フロートケースの外側に設けられ前記フロートケースよりも比重が小さく構成された補助部と、を備えたことを特徴とする液位検出器。
2. 前記フロートケースは、軟質樹脂材でブロー成形により形成され、
   前記補助部は、発泡樹脂材から構成され、前記フロートケースの外側を覆うように設けられることを特徴とする請求項１記載の液位検出器。
3. 前記補助部は複数の部材に分割可能であり、前記フロートケースに着脱可能に構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の液位検出器。
4. 前記磁気感応部は、ホール素子を備えて構成されるとともに前記磁気部は磁石で構成されたことを特徴とする請求項１記載の液位検出器。
5. 請求項１乃至４のいずれか記載の液位検出器と、ポンプ部と、電動機部と、を備え、
   前記電動機部は前記液位検出器の検出結果に応じて前記ポンプ部の動作を制御する制御部を備えたことを特徴とする水中ポンプ。
6. 前記液位検出器は、前記フロートケース内で第１室及び第２室を区画する内部ケースをさらに備え、
   前記第１室内に、前記電線の一部及び前記磁気感応部が収容されるとともに、前記第２室内に前記磁気部が収容され、前記磁気感応部と前記磁気部とが無接点式の磁気スイッチを構成することを特徴とする請求項５記載の水中ポンプ。

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