JP2016183905A - 液面検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誤作動をより確実に防ぐことができる液面検出装置を提供すること。
【解決手段】液面検出装置１００は、液体の液面位置に追従して移動するフロート部３００と、フロート部３００の上方向および／または下方向の移動を制限する停止面４２０を備えるフロート停止部４００と、フロート部３００とフロート停止部４００との間でフロート部３００の上下移動に追従可能に介在し、フロート停止部４００の停止面４２０に対向する対向面を備え、フロート部３００よりも耐摩耗性に優れた緩衝部材６００と、停止面４２０または上記対向面に配設された突起４３０と、フロート部３００の位置を検出することにより、液面位置を検出するセンサ部２００と、を有する。
【選択図】図１

Description

本開示は、液体の液面位置を検出する液面検出装置に関する。

液体の液面位置を検出する液面検出装置には、ウォータレベルセンサ等、様々な種類が存在する。例えば、液面の位置に追従して上下移動するフロート部と、フロート部の上方向の移動を制限するフロート停止部と、フロート部の位置を検出することにより液面位置を検出するセンサ部とを有する液面検出装置が存在する。

フロート停止部は、フロート部の移動軸上に、フロート部と対向する停止面を有する。フロート部は、浮力により液面の上昇に追従して上昇し、フロート停止部の停止面に接触したところで停止する。これにより、フロート部が不必要に上昇して脱落あるいは損壊するのを防止することができる。

ところが、液体の結晶化その他の原因により、停止面で停止したフロート部が、そのまま停止面に固着してしまうことがあった。フロート部が固着すると、液面位置に追従しなくなり、液面検出装置は液面位置を正しく検出することができない。

そこで、固着の可能性を低減するための技術が、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の技術（以下「従来技術」という）は、フロート停止部の停止面に、複数の突起を設けることにより、フロート部とフロート停止部との接触面積を小さくする。これにより、フロート部が固着する可能性を低減することができ、液面検出装置の誤作動を少なくすることができる。

特開平１１−２３０８１７号公報

しかしながら、接触面積が小さくなるほど、接触時の衝撃力や摩擦力の作用する位置が集中する。このため、従来技術では、時間の経過と共に、突起が摩耗したりフロート部に削り溝が形成される等して接触面積が次第に大きくなり、フロート部が固着して誤作動が発生する可能性が高くなる。

本開示の目的は、誤作動をより確実に防ぐことができる液面検出装置を提供することである。

本開示の液面検出装置は、液体の液面位置に追従して移動するフロート部と、前記フロート部の上方向および／または下方向の移動を制限する停止面を備えるフロート停止部と、前記フロート部と前記フロート停止部との間で前記フロート部の上下移動に追従可能に介在し、前記フロート停止部の前記停止面に対向する対向面を備え、前記フロート部よりも耐摩耗性に優れた緩衝部材と、前記停止面または前記対向面に配設された突起と、前記フロート部の位置を検出することにより、前記液面位置を検出するセンサ部と、を有する。

本開示の液面検出装置によれば、誤作動をより確実に防ぐことができる。

本開示の一実施の形態に係る液面検出装置の外観の一例を示す斜視図 本実施の形態に係る液面検出装置の断面の一例を示す断面図 本実施の形態におけるフロート部および緩衝部材の構成の他の第１の例を示す断面図 本実施の形態におけるフロート部および緩衝部材の構成の他の第２の例を示す断面図

以下、本開示の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜液面検出装置の構成＞
図１は、本実施の形態に係る液面検出装置の外観の一例を示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係る液面検出装置の断面の一例を示す断面図である。

図１において、液面検出装置１００は、水位を検出するウォータレベルセンサである。図１に示すように、液面検出装置１００は、センサ部２００、フロート部３００、フロート停止部４００、下側停止部５００、および緩衝部材６００を有する。

センサ部２００は、棒状の部材であり、図２に示すように、長い筒状のケーシング２１０（筒状部材）と、ケーシング２１０の内部に固定されたリードスイッチ２２０とを有する。

液面検出装置１００の使用時において、ケーシング２１０は、その軸方向が鉛直方向にほぼ一致するように設置される。リードスイッチ２２０は、磁界が作用しているか否かを検出し、検出結果を、信号線（図示せず）を介して液面検出装置１００の外部へ出力する。

フロート部３００は、センサ部２００のケーシング２１０の外径よりも大きい径であってケーシング２１０に遊嵌する、第１の孔部３０１を有する部材である。また、フロート部３００は、その比重が、液面位置の検出の対象となる液体（以下「対象液体」という）である水の比重に比べて十分に小さくなるように構成された部材であり、更に、磁性を有する部材である。

より具体的には、フロート部３００は、図２に示すように、第１の孔部３０１が中央に形成された円環状のフロート本体３１０と、フロート本体３１０の内部に第１の孔部３０１を囲んで配設された円環状の磁石３２０とを有する。フロート本体３１０は、例えば、ポリプロピレンやナイロン等の、高耐熱性および低吸水性を有する樹脂から成る。

すなわち、フロート部３００は、センサ部２００が水に浸かっている状態において、浮力により、水位（対象液体の液面位置）に追従してケーシング２１０の軸方向に沿って上下に移動する。

フロート部３００の磁石３２０がセンサ部２００のリードスイッチ２２０の近傍に位置するとき、リードスイッチ２２０は、磁石３２０の磁界に反応して動作し、リードスイッチ２２０が固定された高さにフロート部３００が位置していることを示す信号を出力する。すなわち、上述のセンサ部２００は、フロート部３００の位置を検出することにより、水位を検出する。

フロート停止部４００は、センサ部２００のケーシング２１０の端部のうち、液面検出装置１００の使用時において上側となる端部に配設される部材である。

フロート停止部４００は、液面検出装置１００の使用時に、水が収容される容器等に液面検出装置１００を固定するための固定部４１０を有する。固定部４１０は、例えば、上記容器の孔部に設けられた螺子溝と嵌合するように形成された螺子溝（図示せず）を有する。

また、フロート停止部４００は、ケーシング２１０の上端部において、ケーシング２１０の外周から張り出した、停止面４２０を有する。停止面４２０は、フロート部３００に対向する側、つまり、液面検出装置１００の使用時において下向きとなる側に設けられており、フロート部３００の第１の孔部３０１の径よりも十分に大きい外径を有する。また、停止面４２０は、下方向に突出する複数（例えば３つ）の突起４３０を有する。停止面４２０および突起４３０は、例えば、ポリプロピレン等の、耐水性、耐熱性、および耐摩耗性を備えた素材から成る。

すなわち、フロート停止部４００、特にその停止面４２０は、上方移動するフロート部３００を停止させる、言い換えればフロート部３００の上方向の移動を制限する機能を有する。そして、フロート部３００に向けて停止面４２０に配設された突起４３０は、上方移動するフロート部の上方向に位置する緩衝部材６００（詳しくは後述する）とそれを受け止めるフロート停止部４００との接触面積を小さくする機能を有する。

下側停止部５００は、センサ部２００のケーシング２１０の端部のうち、液面検出装置１００の使用時において下側となる端部に配設される部材である。下側停止部５００は、フロート部３００の第１の孔部３０１の径よりも十分に大きい外径を有する円盤状部材であり、ケーシング２１０の下端部を封止している。

すなわち、下側停止部５００は、フロート部３００の下方向への移動を制限するとともに、フロート部３００のセンサ部２００からの抜脱、および、水のセンサ部２００内部への進入を防ぐ。

フロート停止部４００の停止面４２０に突起４３０を設けることによってフロート部３００がフロート停止部４００に固着する可能性を低減することは、従来行われていた。ところが、上述の通り、従来技術では、時間の経過と共に、突起４３０あるいはフロート部３００が摩耗してフロート部３００が固着し、誤動作の可能性が高くなるという課題があった。

突起４３０およびフロート部３００の摩耗を低減するためには、突起４３０を硬い素材とした上で、フロート本体３１０を同等の硬さの素材とすることが考えられる。しかしながら、フロート部本体３１０は、耐水性、耐熱性、軽量性を備える必要があり、素材の選択肢が限られている。

そこで、本実施の形態に係る液面検出装置１００は、図１および図２に示すように、フロート部３００とフロート停止部４００の突起４３０との間に介在する緩衝部材６００を備えている。

緩衝部材６００は、センサ部２００のケーシング２１０の外径よりも大きい径であってケーシング２１０に遊嵌する第２の孔部６０１を有する、円板状の部材である。

但し、緩衝部材６００は、フロート停止部４００の複数の突起４３０との接触によって上方向の移動が制限され、フロート部３００の上側との接触によって下方向の移動が制限されるような形状および大きさで、構成されている。更に、緩衝部材６００は、緩衝部材６００とフロート部３００との接触面積が、フロート停止部４００の複数の突起４３０と緩衝部材６００との間の接触面積よりも大きくなるように、形成されている。

このような緩衝部材６００の具体的構成の一例として、ここでは、フロート部３００の外径とほぼ同一の外径を有し、フロート部３００の第１の孔部３０１の径とほぼ同一の径の第２の孔部６０１を有する、薄い平板を示している。緩衝部材６００は、フロート停止部４００の停止面４２０に対向する対向面６１０を有している。

緩衝部材６００は、アルミニウムやポリプロピレン等の、フロート本体３１０よりも硬く、フロート停止部４００の突起４３０と同等の硬さを有し、磁性を有さず、かつ、耐水性および耐熱性を備えた素材から成る。なお、緩衝部材６００の素材は、更に、吸水率が低く、比重変動や変形が発生し難いことが望ましい。

更に、緩衝部材６００は、フロート部３００および緩衝部材６００の全体の比重が水の比重に比べて小さくなるように、構成されている。すなわち、緩衝部材６００は、フロート部３００の液面に追従した移動を阻害せず、フロート部３００に追従して移動する。この移動のうち上方向の移動は、フロート停止部４００の複数の突起４３０によって制限される。

このような緩衝部材６００は、フロート部３００およびフロート停止部４００のそれぞれの機能を損なうことなく、フロート部３００と突起４３０とが直接に接触しないようにすることができる。

緩衝部材６００は、突起４３０と接触するものの、同等の硬さを有していることから、いずれの部材にも摩耗が発生し難く、緩衝部材６００がフロート停止部４００に固着する可能性は低いまま維持される。また、フロート部３００が緩衝部材６００に固着する可能性があるが、緩衝部材６００に固着したとしても、フロート部３００が液面位置に追従して移動する機能や、フロートの位置を検出することにより液面位置を検出するというセンサ部２００の機能には影響しない。

したがって、このような緩衝部材６００を有する液面検出装置１００は、従来技術に比べて、誤作動をより確実に防ぐことができる。

＜本実施の形態の効果＞
以上のように、本実施の形態に係る液面検出装置１００は、液体の液面位置に追従して移動するフロート部３００と、フロート部３００に対向して配置された突起４３０により、フロート部３００の移動を制限するフロート停止部４００とを有する。また、本実施の形態に係る液面検出装置１００は、フロート部３００と突起４３０との間に配置された、フロート部３００よりも耐摩耗性に優れた素材から成る緩衝部材６００と、フロート部３００の位置を検出することにより、液面位置を検出するセンサ部２００とを有する。

このような構成により、本実施の形態に係る液面検出装置１００は、誤作動をより確実に防ぐことができる。

また、突起４３０およびフロート部３００の摩耗を防ぐだけでなく、緩衝部材６００と突起４３０との間の摩耗も発生し難いため、各部の美感についても長く維持することができる。

＜本実施の形態の変形例＞
なお、緩衝部材６００とフロート部３００とは、予め結合されていてもよい。かかる結合は、例えば、シールや接着剤、あるいは、溶着等によって実現することができる。

これにより、液面検出装置１００の製造時において、緩衝部材６００の第２の孔部６０１およびフロート部３００の第１の孔部３０１を、センサ部２００に簡単に嵌め込むことができる。

また、仮に突起４３０と緩衝部材６００との固着が発生したとしても、緩衝部材６００とフロート部３００とが結合されていることにより、固着した両者を剥がそうとする力がフロート部３００の重量の分だけ大きくなるので、固着を維持し難くすることができる。

例えば、フロート部３００および緩衝部材６００のうち少なくとも一方の部材の、他方の部材と対向する面に、他方の部材と嵌合する立体形状を設けることにより、緩衝部材６００と液面検出装置１００とを簡単に結合することができる。

図３は、フロート部３００と緩衝部材６００とを嵌合により結合させる場合の構成の、第１の例を示す断面図である。

図３に示すように、緩衝部材６００は、例えば、フロート部３００の緩衝部材６００と対向する側の面の外径よりも、一回り小さい外径で構成される。そして、フロート部３００は、緩衝部材６００と対向する側の面に、緩衝部材６００の外周形状に沿った環状の壁部により形成された、緩衝部材６００と嵌合する凹部３３０を有する。

このような構成とすることにより、緩衝部材６００をフロート部３００の凹部３３０に嵌め込むだけで、フロート部３００と緩衝部材６００とを簡単に結合させることができる。

図４は、フロート部３００と緩衝部材６００とを嵌合により結合させる場合の構成の、第２の例を示す断面図である。

図４に示すように、緩衝部材６００は、例えば、フロート停止部４００の複数の突起４３０の配置に対応した径を有する、細幅のリング状の部材としてもよい。そして、フロート部３００の凹部３３０は、緩衝部材６００のリング形状に合わせたリング状の溝としてもよい。この場合、図３に示す例に比べて、緩衝部材６００の体積を小さくすることができるので、例えば緩衝部材６００の比重がフロート部３００の比重に対して著しく大きいとしても、フロート部３００および緩衝部材６００の全体の比重に与える影響を最小限に抑えることができる。

また、フロート部３００および緩衝部材６００を含む各部の素材、大きさ、形状を含む具体的な構成は、上述の例に限定されない。例えば、液面検出装置１００は、下側停止部５００のフロート部３００と対向する側の面に設けられた突起と、フロート部３００とかかる突起との間に配置された緩衝部材６００とを、有してもよい。また、突起の数は、２以下あるいは４以上であってもよい。

また、突起は、フロート停止部４００の停止面４２０ではなく、緩衝部材６００の対向面６１０に配設されていてもよい。このような構成によっても、上述の効果が得られるだけでなく、フロート停止部４００および緩衝部材６００の素材および製作手法によっては、液面検出装置１００の製造コストを削減することが可能となる。

また、対象液体は、水以外の液体であってもよい。但し、各部の素材は、対象液体の性質に適合したものとする必要がある。

＜本開示のまとめ＞
本開示の液面検出装置は、液体の液面位置に追従して移動するフロート部と、前記フロート部の上方向および／または下方向の移動を制限する停止面を備えるフロート停止部と、前記フロート部と前記フロート停止部との間で前記フロート部の上下移動に追従可能に介在し、前記フロート停止部の前記停止面に対向する対向面を備え、前記フロート部よりも耐摩耗性に優れた緩衝部材と、前記停止面または前記対向面に配設された突起と、前記フロート部の位置を検出することにより、前記液面位置を検出するセンサ部と、を有する。

なお、上記液面検出装置において、前記フロート部の比重、並びに、前記フロート部および前記緩衝部材の全体の比重は、前記液体の比重よりも小さくてもよい。
してもよい。

また、上記液面検出装置において、前記突起は、前記停止面に配設され、前記突起と前記緩衝部材との間の接触面積は、前記緩衝部材と前記フロート部との接触面積よりも小さくてもよい。

また、上記液面検出装置において、前記フロート部および前記緩衝部材のうち少なくとも一方の部材は、他方の部材と対向する面に、前記他方の部材と嵌合する立体形状を有してもよい。

また、上記液面検出装置において、前記センサ部は、筒状部材と、前記筒状部材の内部に固定されたリードスイッチと、を有し、前記フロート部は、磁性を有し、前記筒状部材の外径よりも大きい径であって前記筒状部材に遊嵌する第１の孔部を有し、前記フロート停止部は、前記筒状部材の端部において、前記筒状部材の外周から張り出した前記停止面を有し、前記停止面に複数の前記突起を有し、前記緩衝部材は、磁性を有さず、前記筒状部材の外径よりも大きい径であって前記筒状部材に遊嵌する第２の孔部を有してもよい。

また、上記液面検出装置において、前記フロート部は、高耐熱性および低吸水性を有する樹脂から成るフロート本体と、前記フロート本体の内部に配設された磁石と、を含み、前記突起は、ポリプロピレンから成り、前記緩衝部材は、アルミニウム、または、ポリプロピレンから成っていてもよい。

本開示の液面検出装置は、誤作動をより確実に防ぐことができる液面検出装置として有用である。

１００ 液面検出装置
２００ センサ部
２１０ ケーシング
２２０ リードスイッチ
３００ フロート部
３０１ 第１の孔部
３１０ フロート本体
３２０ 磁石
３３０ 凹部
４００ フロート停止部
４１０ 固定部
４２０ 停止面
４３０ 突起
５００ 下側停止部
６００ 緩衝部材
６０１ 第２の孔部

Claims (6)

1. 液体の液面位置に追従して移動するフロート部と、
   前記フロート部の上方向および／または下方向の移動を制限する停止面を備えるフロート停止部と、
   前記フロート部と前記フロート停止部との間で前記フロート部の上下移動に追従可能に介在し、前記フロート停止部の前記停止面に対向する対向面を備え、前記フロート部よりも耐摩耗性に優れた緩衝部材と、
   前記停止面または前記対向面に配設された突起と、
   前記フロート部の位置を検出することにより、前記液面位置を検出するセンサ部と、を有する、
   液面検出装置。
2. 前記フロート部の比重、並びに、前記フロート部および前記緩衝部材の全体の比重は、前記液体の比重よりも小さい、
   請求項１に記載の液面検出装置。
3. 前記突起は、
   前記停止面に配設され、
   前記突起と前記緩衝部材との間の接触面積は、前記緩衝部材と前記フロート部との接触面積よりも小さい、
   請求項１に記載の液面検出装置。
4. 前記フロート部および前記緩衝部材のうち少なくとも一方の部材は、他方の部材と対向する面に、前記他方の部材と嵌合する立体形状を有する、
   請求項１に記載の液面検出装置。
5. 前記センサ部は、
   筒状部材と、
   前記筒状部材の内部に固定されたリードスイッチと、を有し、
   前記フロート部は、
   磁性を有し、前記筒状部材の外径よりも大きい径であって前記筒状部材に遊嵌する第１の孔部を有し、
   前記フロート停止部は、
   前記筒状部材の端部において、前記筒状部材の外周から張り出した前記停止面を有し、前記停止面に複数の前記突起を有し、
   前記緩衝部材は、
   磁性を有さず、前記筒状部材の外径よりも大きい径であって前記筒状部材に遊嵌する第２の孔部を有する、
   請求項１に記載の液面検出装置。
6. 前記フロート部は、
   高耐熱性および低吸水性を有する樹脂から成るフロート本体と、前記フロート本体の内部に配設された磁石と、を含み、
   前記突起は、
   ポリプロピレンから成り、
   前記緩衝部材は、
   アルミニウム、または、ポリプロピレンから成る、
   請求項１に記載の液面検出装置。

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