JP5558374B2 - Water level sensor - Google Patents
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Description
本発明は、容器内の水位(液面)の検知に用いる水位センサ、特に複数のセンサ電極を有する場合に好適な水位センサに関する。 The present invention relates to a water level sensor used for detecting a water level (liquid level) in a container, and more particularly to a water level sensor suitable for a case where a plurality of sensor electrodes are provided.
例えば、理美容用蒸気供給装置のタンク(容器)は、タンク内の水がヒーターにより加熱されて生成される水蒸気を高圧状態でもって貯留する。貯留された水蒸気は適宜放出されることによりタンク内の水位が低下し、やがて下限水位に至るとヒーターへの通電を停止し、タンクに水を供給する。次に、タンク内への水の供給によりタンク内の水が上限水位に至ると、水の供給を停止する。このような上限水位や下限水位の検知のために水位センサが用いられる(例えば、特許文献1)。なお、理美容用蒸気供給装置では、タンク内の水位を上限水位と下限水位に加え中間的な水位も検知するので、センサ電極は4個程度有するものが一般的である。なお、水位の制御が上限水位又は下限水位のみでよい簡易なものであれば、センサ電極を1個のみとすることも可能である。 For example, a tank (container) of a hairdressing and beauty steam supply apparatus stores water vapor generated by heating water in a tank by a heater in a high pressure state. The stored water vapor is appropriately discharged to lower the water level in the tank, and when it reaches the lower limit water level, the energization to the heater is stopped and water is supplied to the tank. Next, when the water in the tank reaches the upper limit water level due to the water supply into the tank, the water supply is stopped. A water level sensor is used for detection of such an upper limit water level and a lower limit water level (for example, patent document 1). In the hairdressing and beauty steam supply apparatus, the water level in the tank is detected in addition to the upper limit water level and the lower limit water level, and an intermediate water level is also detected. Therefore, it is common to have about four sensor electrodes. If the control of the water level is simple and requires only the upper limit water level or the lower limit water level, it is possible to use only one sensor electrode.
図4にセンサ電極が1個のものの従来の水位センサ10Sを示す。長い丸棒状のセンサ電極122は、中間に突起部122aを有し、合成樹脂製の取付基台121にインサート成形されている。取付基台121には、タンク壁部に螺着するための雄ねじ部121a、螺合のための六角形状のつまみ部121bを有する。センサ電極122が取付基台121にインサート成形されることにより、電極122は取付基台121に一体化され、これらがタンク壁部に螺着されることにより、取付基台121とセンサ電極122間は電気的絶縁とともに十分な耐圧性能が確保され、水漏れ等を防ぐことができる。なお、長さの異なる4個のセンサ電極122を用いる場合には、同様に、4個のセンサ電極122、122、…を合成樹脂製の取付基台121にインサート成形している。
FIG. 4 shows a conventional
ところで、従来の水位センサ10Sは、1個のセンサ電極122、あるいは4個のセンサ電極122、122、…のいずれかが損傷あるいは劣化した場合には、これらがインサート成形により一体化されているために、水位センサ全体を取替えなければならなかった。このような状況は、資源を有効に活用するという観点からも好ましいものではない。
However, conventional
本発明は、係る事由に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、センサ電極が損傷あるいは劣化した場合、センサ電極だけを取り外し、取替えが可能となる水位センサを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide a water level sensor that can be removed and replaced when the sensor electrode is damaged or deteriorated. .
上記目的を達成するために、請求項1に記載の水位センサは、略柱状をなすものであって、外周端部に雄ねじを刻設し、大内径部と小内径部が連続し両内径部が傾斜面でつながる貫通孔を有する取付基台と、前記取付基台の貫通孔に挿入されて保持される棒状のセンサ電極と、前記センサ電極より長さが短いものであってセンサ電極が挿通される所定厚さでもってフッ素樹脂により形成された絶縁チューブと、前記取付基台の大内径部に位置するOリングと、略鍔付き筒状をなし、筒部が前記センサ電極と前記絶縁チューブを挿通させて前記取付基台の大内径部に位置して前記Oリングを押圧する押圧部材と、略有底円筒状をなし、円筒部内側面に前記取付基台の雄ねじに螺合する雌ねじを刻設するとともに、底部に電極センサ挿通孔を形成したものであって、前記螺合を進めることにより底部が前記押圧部材を押圧する固定ナットを有しており、前記固定ナットを前記取付基台に螺合させて軸方向に所定位置まで進めたとき、前記Oリングが前記押圧部材と前記傾斜面と前記絶縁チューブにより押圧されて前記絶縁チューブの外側面に圧入されて凹所が形成されるように食い込んで前記絶縁チューブを変形させる。この、絶縁チューブの変形によって、前記センサ電極と前記絶縁チューブの径方向の隙間を封止するとともに、Oリングによって前記絶縁チューブと前記取付台の貫通孔の径方向の隙間を封止することを特徴とする、水蒸気を高圧状態で貯留するタンク内の水位を測定するための水位センサである。
In order to achieve the above object, the water level sensor according to
請求項2に記載の水位センサは、前記取付基台に貫通孔を複数形成し、これら各貫通孔に、軸方向長さを異ならせた前記センサ電極及び前記絶縁チューブと前記Oリング及び前記押圧部材の筒部を各貫通孔に挿入し、前記取付台に固定ナットを螺着することによって複数の電極を取付けることを特徴とする。
The water level sensor according to
請求項3に記載の水位センサは、前記センサ電極の、絶縁チューブと摺接する範囲の外側面に、高さ0.1mm程度のわずかな高さの小突起を形成することを特徴とする。
The water level sensor according to a third aspect is characterized in that a small protrusion having a slight height of about 0.1 mm is formed on the outer surface of the sensor electrode in a range where it contacts the insulating tube.
本発明に係る水位センサによれば、固定ナットを取付基台に螺合させて軸方向に所定位置まで進めたとき、Oリングが押圧部材と傾斜面と絶縁チューブにより押圧されて絶縁チューブの外側面に圧入されて凹所が形成されるように食い込んで変形せしめられ、センサ電極と絶縁チューブの径方向の隙間を封止するとともに、Oリングによって絶縁チューブと取付基台の貫通孔の径方向の隙間を封止するようにしたので、簡単な操作でセンサ電極部分の電気的絶縁と確実な封止機能を実現する。センサ電極が損傷あるいは劣化した場合、センサ電極と絶縁チューブは摺接状態にあるため、センサ電極だけを取り外し、取替えが可能となる。 According to the water level sensor of the present invention, when the fixing nut is screwed to the mounting base and is advanced to a predetermined position in the axial direction, the O-ring is pressed by the pressing member, the inclined surface, and the insulating tube, so that the outside of the insulating tube is removed. It is pressed into the side surface so that a recess is formed and deformed , sealing the radial gap between the sensor electrode and the insulating tube, and the radial direction of the through hole of the insulating tube and the mounting base by the O-ring Since the gap is sealed , electrical insulation of the sensor electrode portion and a reliable sealing function are realized with a simple operation . If sensor electrode is damaged or deteriorated, because the sensor electrode insulating tube which is in sliding contact state, remove only the sensor electrode, thereby enabling replacement.
以下、本発明を実施するための好ましい形態を図1〜図3に基づいて説明する。本発明の実施形態に係る水位センサSを用いた理美容用蒸気供給装置Aは、図1に示すように、水が加熱されて生成される水蒸気を高圧状態でもって貯留するタンク11を収容した装置本体1と、タンク11の高圧状態の水蒸気を通過させる開放弁部2及び導管3と、通過してきた高圧状態の水蒸気を噴出させる蒸気噴出部4と、を主要部材としている。タンク11には、水を加熱するためのタンクヒータ12や水量(水位)を検出するための水位センサSの検知部分を内蔵している。また、タンク11の上方壁部11aには、前述した開放弁部2や水位センサSとともに、タンク11への給水を行う給水栓本体14が貫通固設されている。これら開放弁部2及び給水栓本体14を操作する開放弁ツマミ2T及び給水栓本体14を操作する給水栓ツマミ16とは、装置本体1の外方に露出している。さらに、装置本体1の上方表面にはヒータスイッチなどを有する操作パネル5、装置本体1の内部には操作パネル5と電気的に接続され各部材の動作を制御する電気回路基板6や、電気回路基板6と電気的に接続されたタンク11内の水蒸気の圧力を監視する圧力センサ7を配設している。
Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the hairdressing and beauty steam supply apparatus A using the water level sensor S according to the embodiment of the present invention houses a
この理美容用蒸気供給装置Aは、操作パネル5のヒータスイッチを押すと、電気回路基板6を介してタンクヒータ12に通電され、タンク11内の水が加熱される。加熱された水は水蒸気を生成し、この水蒸気が高圧状態でもってタンク11内に貯留される。圧力センサ7の計測値が上限設定圧力(例えば、4気圧)に達すると、電気回路基板6を介してタンクヒータ12への通電を停止し、タンク11内の水の加熱が停止される。この間に水蒸気の噴出が行われ、時間経過とともに、圧力センサ7の計測値が低下して下限設定圧力(例えば、3.5気圧)に達すると、再びタンクヒータ12に通電され、タンク11内の水が加熱される。タンク11内の水蒸気の圧力は、このような過程を繰り返して、所定の設定圧力範囲に維持される。
In this hairdressing and beauty steam supply device A, when the heater switch of the
タンク11内の水蒸気は、開放弁ツマミ2Tを手動又は自動で回動して開放弁部2を開放することにより、開放弁部2、導管3、蒸気噴出部4を通過して大気中に噴出される。逆に、開放弁部2を閉鎖することにより、水蒸気の大気中への噴出が停止される。
The water vapor in the
次に、本発明の実施形態に係る水位センサSを、図2及び図3に基づいて詳述する。水位センサSは、取付基台21、センサ電極22(22A、22B、22C、22D)、絶縁チューブ23(23A、23B、23C、23D)、Oリング24、押圧部材25、固定ナット26、を主要構成部材とする。この実施形態では、センサ電極22を4個有する例であり、各部材もそれに対応させている。ここで、センサ電極22、絶縁チューブ23との表記は、センサ電極、あるいは絶縁チューブの共通的な説明を行う場合のものである。
Next, the water level sensor S according to the embodiment of the present invention will be described in detail based on FIG. 2 and FIG. The water level sensor S mainly includes a
タンク11は、例えば、ステンレス製であり、その上方壁部11aには、少なくとも水位センサSを貫通固設するための貫通孔11bを有する。
The
取付基台21は、略柱状をなすものであって、中間部が大径部21aとなり、大径部21aの上下方向両側は雄ねじ21b、21cが刻設されており、4個が同心状に配される貫通孔21d、21d、…を有する。ここで、上下方向とはタンク11の上方壁部11aに貫通固設した状態における上下方向に対応させている。上方側の雄ねじ21bは、後述する固定ナット26が螺合するもので、例えば、呼び径を22mmとしてある。下方側の雄ねじ21cは、タンク11の上方壁部11aに貫通固設する取付ナットを螺合させるものであり、かしめ構造など他の固定構造に変えてもよい。各貫通孔21d、21d、…は、センサ電極22と絶縁チューブ23を挿入保持するもので、軸方向に長い小内径部21d1と軸方向に短い大内径部21d2を設けるとともに、両内径部21d1、21d2が、例えば、開き角90度の傾斜面21eでつながっている。この小内径部21d1は、センサ電極22と絶縁チューブ23が挿通し得るよう、例えば、内径を4.2mm、大内径部21d2は、押圧部材25の筒部25bが挿通し得るよう、例えば、内径を6mmとしてある。
The
各センサ電極22A、22B、22C、22Dは、SUS製の、例えば、直径2mmの丸棒状であり、長さのみ異なっている。すなわち、取付基台21の下方端面からの突出量は、長い方からセンサ電極22A、22B、22C、22Dの順になっており、例えば、155mm、120mm、85mm、50mmとしている。一方、取付基台21の上方端面からの突出量は、いずれも同じで、例えば、10mm程度とし略直角に折り曲げて接続端子部22a、22a、…としてある。この接続端子部22a、22a、…は、取付基台21に保持された状態では、取付基台21の中心から放射方向に位置させる。
Each of the
各絶縁チューブ23A、23B、23C、23Dは、センサ電極22A、22B、22C、22Dの電気的絶縁とタンク11内部と大気とを封止するためのものである。各絶縁チューブ23A、23B、23C、23Dは、フッ素樹脂製の、例えば、内径2mm、外径4mmのチューブであり、長さのみ異なっている。すなわち、取付基台21の下方端面からの突出量は、長い方からセンサ電極23A、23B、23C、23Dの順になっており、例えば、145mm、110mm、75mm、40mmとしている。一方、取付基台21の上方端面からの突出量は、いずれも同じで接続端子部22a、22a、…の折り曲げ開始地点付近までとしてある。また、絶縁チューブ23は、前述した径方向寸法により、1mmの厚さとなる。23aはいずれのセンサ電極22A、22B、22C、22Dであるのかを表示するマークバンドである。
Each insulating
Oリング24、24、…は、センサ電極22、22、…と絶縁チューブ23、23、…と、取付基台21の貫通孔21d、21d、…の径方向の隙間を封止するためのものである。このOリング24、24、…は、フッ素ゴム製であり、例えば、断面直径1.5mm、内径3mm、ゴム硬度70としてある。
The O-
押圧部材25は、略鍔付き筒状をなし、センサ電極22、22、…と絶縁チューブ23、23、…を挿通させて取付基台21の大内径部21d2、21d2、…に位置してOリング24、24、…を押圧する。つまり、基部となる鍔部25aに、取付基台21の各貫通孔21d、21d、…に対応する筒部25b、25b、…を設けたものである。換言すれば、板状の鍔部の下方に筒部25bを突出させ、筒孔を上下に貫通させたものである。筒部25b、25b、…は、絶縁チューブ23、23、…を挿通させるので、例えば、内径を4.1mm、取付基台21の大内径部21d2、21d2、…に位置させるので、例えば、外径を5.9mmとしてある。この押圧部材25は、後述する固定ナット26により下方に移動せしめられ、鍔部25aの下方側端面が取付基台21の上方側端面に当接したとき、筒部25b、25b、…の下方側端面が大内径部21d2、21d2、…の下方側端部に位置する。なお、押圧部材25は、鍔部25aと筒部25b、25b、…とを別体に形成しておき、後に圧入あるいはかしめにより一体化するようにしてもよい。
The pressing
固定ナット26は、略有底筒状をなし、底部26aには接続端子部22a、22a、…を除くセンサ電極22、22、…が挿通する電極センサ挿通孔26bを形成している。また、筒部26cは、螺合のための回動を容易にするため、底部26aを含めて全体の外郭を六角形状にしており、その内側面には取付基台21の雄ねじ21bに螺合する雌ねじ26dを刻設している。雌ねじ26dは、雄ねじ21bと同じく呼び径が22mmである。固定ナット26は、雄ねじ21bに対し雌ねじ26dの螺合を進めることにより底部26aが押圧部材25を押圧するものである。
The fixing
かかる水位センサSは、以下のように組み立てる。まず、センサ電極22A、22B、22C、22Dを絶縁チューブ23A、23B、23C、23Dに、その端部が接続端子部22a、22a、…の折り曲げ開始地点付近に至るよう挿通する。これと並行的に、Oリング24、24、…を、取付基台21の貫通孔21d、21d、…の大内径部21d2、21d2、…に挿入し、次いで、押圧部材25の筒部25b、25b、…も大内径部21d2、21d2、…に挿入する。次に、センサ電極22A、22B、22C、22Dと絶縁チューブ23A、23B、23C、23Dを、固定ナット26の電極センサ挿通孔26bに通した状態で取付基台21の貫通孔21d、21d、…に挿入する。次に、固定ナット26を、取付基台21の雄ねじ21bに対し雌ねじ26dの螺合を進める。これにより、押圧部材25が下方に移動せしめられ、その鍔部25aの下方側端面が取付基台21の上方側端面に当接したとき、固定ナット26は軸方向に所定位置まで進んだこととなる。その状態では、図3に示すように、押圧部材25の筒部25b、25b、…の下方側端面が大内径部21d2、21d2、…の下方側端部に位置するので、Oリング24、24、…が押圧部材25の筒部25b、25b、…と傾斜面21e、21e、…と絶縁チューブ23、23、…により押圧され、その結果、絶縁チューブ23、23、…の外側面にOリング24が圧入されて凹所23b、23b、…が形成されるように食い込んで変形せしめられるのである。これにより、取付基台21の貫通孔21d、21d、…の径方向の隙間が封止される。
Such a water level sensor S is assembled as follows. First, the
この凹所23b、23b、…は、半径が0.4〜0.5mm程度で、塑性変形している。この状態で、タンク11内の水蒸気の圧力を7気圧まで上昇させても水蒸気は漏れることはなく封止機能が発揮できていることを確認した。また、センサ電極22を接続端子部22a側に引き抜こうとした場合、2.5kgfで引き抜けることを確認した。従って、センサ電極22A、22B、22C、22Dのいずれかが損傷あるいは劣化した場合、そのセンサ電極だけを取り外し、取替えが可能となるのである。
The
以上、センサ電極22が4個のものについて説明したが、これに限るものでないことは勿論であり、増やすことも減らすことも可能である。特に、水位の制御が上限水位又は下限水位のみでよい簡易なものであれば、センサ電極22を1個のみとすることも可能である。この場合、取付基台21は貫通孔21d、押圧部材25の筒部25bは1個のみ形成すればよい。
As described above, the four
また、センサ電極22は、それを引き抜く場合の引き抜き力を大きくしたい場合、すなわちセンサ電極22の抜け力を大きくしたい場合、絶縁チューブ23と摺接する範囲の外側面に高さ0.1mm程度の小突起を形成してもよい。小突起は、目視できない程度の僅かな高さであって例えば環状突起として形成することができる。
Further, when it is desired to increase the pulling force when the
21 取付基台
21b 取付基台の雄ねじ
21d 取付基台の貫通孔
21d1 取付基台の貫通孔の小内径部
21d2 取付基台の貫通孔の大内径部
21e 取付基台の貫通孔の傾斜面
22(22A、22B、22C、22D) センサ電極
23(23A、23B、23C、23D) 絶縁チューブ
23b 絶縁チューブに形成される凹所
24 Oリング
25 押圧部材
25b 押圧部材の筒部
26 固定ナット
26a 固定ナットの底部
26b 固定ナットの電極センサ挿通孔
26d 固定ナットの雌ねじ
21
25b Cylinder portion of the pressing
Claims (3)
前記取付基台の貫通孔に挿入されて保持される棒状のセンサ電極と、
前記センサ電極より長さが短いものであって、センサ電極が挿通されるフッ素樹脂により形成された絶縁チューブと、
前記取付基台の大内径部に位置するOリングと、
大略鍔付き筒状をなし、筒部が前記センサ電極と前記絶縁チューブを挿通させて前記取付基台の大内径部に位置して前記Oリングを押圧する押圧部材と、大略有底円筒状をなし、円筒部内側面に前記取付基台の雄ねじに螺合する雌ねじを刻設するとともに、底部に電極センサ挿通孔を形成し、螺合を進めることにより底部が前記押圧部材を押圧する固定ナットを有しており、
前記固定ナットを前記取付基台に螺合させて軸方向に所定位置まで進めたとき、前記Oリングが前記押圧部材の筒部と前記傾斜面と前記絶縁チューブにより押圧されて前記絶縁チューブの外側面に圧入されて凹所が形成されるように食い込んで前記絶縁チューブを変形させ、該変形により前記センサ電極と前記絶縁チューブの径方向の隙間を封止するとともに、Oリングによって前記絶縁チューブと前記取付台の貫通孔の径方向の隙間を封止することを特徴とする、水蒸気を高圧状態で貯留するタンク内の水位を測定するための水位センサ。 A substantially columnar mounting base having a through hole in which a male screw is engraved at the outer peripheral end, a large inner diameter portion and a small inner diameter portion are continuous, and both inner diameter portions are connected by an inclined surface;
A rod-shaped sensor electrode inserted and held in the through hole of the mounting base;
An insulating tube that is shorter than the sensor electrode and formed of a fluororesin through which the sensor electrode is inserted;
An O-ring located at the large inner diameter of the mounting base;
A generally cylindrical shape with a flange, and a cylindrical portion that is inserted in the sensor electrode and the insulating tube and is positioned on the large inner diameter portion of the mounting base and presses the O-ring, and a generally bottomed cylindrical shape None, a female screw that is screwed into the male screw of the mounting base is engraved on the inner side surface of the cylindrical part, and an electrode sensor insertion hole is formed in the bottom part, and a fixing nut whose bottom part presses the pressing member by advancing the screwing Have
When the fixing nut is screwed onto the mounting base and advanced to a predetermined position in the axial direction, the O-ring is pressed by the cylindrical portion of the pressing member, the inclined surface, and the insulating tube, so that the outside of the insulating tube is removed. The insulating tube is deformed by being pressed into a side surface so as to form a recess , and the deformation seals the radial gap between the sensor electrode and the insulating tube. A water level sensor for measuring a water level in a tank for storing water vapor in a high pressure state, wherein a gap in a radial direction of the through hole of the mounting base is sealed .
3. The water vapor according to claim 1, wherein a small protrusion having a slight height of about 0.1 mm is formed on an outer surface of the sensor electrode in a range in which the sensor electrode is in sliding contact with the insulating tube. A water level sensor for measuring the water level in the tank stored in the tank .
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