JPH11337388A - フロート式液面検知スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】タンクが傾いてもフロートの本体内にオイルが
進入しないようにすること。 【解決手段】フロート４１の本体４２に設けられるパイ
プ４７の先端部を屈曲させて、本体４２の傾倒時にオイ
ル４５の進入しないようにした、フロート式液面検知ス
イッチを構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フロート式液面検
知スイッチに関し、特に内部が高圧に保たれるタンク内
の液面が所定の液位に達したときに閉成されるようにし
たフロート式液面検知スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】内部が高圧に保たれるタンク内の液面が
所定の液位に達したときに閉成されるようにしたフロー
ト式液面検知スイッチは、例えば、姿勢が変化するスタ
ーリングエンジンに設けられている。すなわち、スター
リングエンジンにおいては、ピストンとクランク室との
間に位置するロッドの外周に、ガスシール、ガス室、オ
イルスクレーパ、高圧油封室、テーパーシール及び低圧
油封室が順次配置されている。しかして、高圧油封室は
フロート式液面検知スイッチを備えた高圧オイルタンク
と連通しており、高圧オイルタンク内のオイルが所定量
に達すると、その旨をフロート式液面検知スイッチが検
知すると、ソレノイド弁が開かれて、タンク内のオイル
をドレインするようになっている。

【０００３】しかして、フロート式液面検知スイッチ
は、高圧タンクの底部に立設されたガイドロッド、タン
ク内に収容される液体上に浮遊して前記液体の液面の変
動に追従してガイドロッド上を移動するフロート、フロ
ートの内部及び外部とを常に同じ圧力に保持するために
フロートの天部に突設された直線状のパイプを備えてい
る。そして、フロートが所定の液位にまで上昇したとき
に、フロートに装架された磁石がガイドロッドに装架さ
れたリードスイッチを閉じるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したス
ターリングエンジンが太陽熱を駆動源ないし動力源とし
て使用される場合、このスターリングエンジンは、太陽
の運行に追従するソーラデイッシュと一体的に設置さ
れ、その姿勢は、太陽を追尾するソーラデイッシュの動
きに応じて変化する。そうすると、高圧タンクも亦プラ
スマイナス４５度の範囲内で姿勢変化をなし、高圧タン
ク内においてはオイルの液面は常時鉛直方向に対して略
直角を保つが、ガイドロッドは最大４５度傾く。かよう
な場合、フロートもガイドロッドと一体的に傾くが、こ
の傾きによりパイプの先端の開口部はオイルの液面によ
り近づく。しかして、エンジンの振動や、高圧タンク内
の圧力は変動に伴うオイルの液面の振動により、オイル
がパイプ先端開口部からフロート内に進入し、フロート
の重量を増加させる。その結果、フロートがオイルの液
面上昇に追従することが困難となり、終にはオイルがド
レインされねばならない液位に達しても、ソレノイドバ
ルブを開弁されるスイッチが閉成されないという不具合
が危惧される。

【０００５】それ故に、本発明は、かような危惧が惹起
されないようにしたフロート式液面検知スイッチを提供
することを、その技術的課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した課題解決するた
めに請求項１において講じた手段は、タンクの底部に立
設されたガイドロッド、前記タンク内に収容される液体
上に浮遊して前記液体の液面の変動に追従して前記ガイ
ドロッド上を移動するフロート、前記フロートの内部及
び外部とを常に同じ圧力に保持するために前記フロート
の天部に突設され且つ先端部が前記フロートの軸芯を指
向するように屈曲されたパイプを備え、前記フロートの
所定の液位にまで上昇したときに閉じるようにしてな
る、フロート式液面検知スイッチを構成したことであ
る。

【０００７】上記した課題を解決するために請求項２に
おいて講じた手段は、請求項１記載のフロート式液面検
知スイッチにおいて、前記タンクはスターリングエンジ
ンに搭載されるものとしたことである。

【０００８】

【作用及び効果】上記した請求項１記載の構成において
は、タンクが傾いた場合、パイプ先端部は常に上を向い
てガイドロッドの延在方向と略直角をなすので、タンク
内の液体がパイプを介してフロート内に進入しない。し
かして、フロート内への液体の進入はフロートの浮遊を
阻害してフロートの液面変動追従を不能ならしめるの
で、液体が進入しないフロートは液面上の浮遊及び該液
面変動への追従を全うできる。かくして、フロート式液
面検知スイッチの信頼性が確実となる。

【０００９】また、上記した請求項２記載の構成におい
ては、タンクがスターリングエンジンに搭載されるよう
になっているので、このスターリングエンジンが太陽熱
で駆動されるべく太陽の運行を追尾するソラーデイッシ
ュに設置された場合、タンクの傾きが最大プラスマイナ
ス４５度となるが、かような状態になっても、フロート
式液面検知スイッチは支障なく作動する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図１
ないし図２ に依拠して説明する。

【００１１】図１において、スターリングエンジン１０
はシリンダ１１及びこのシリンダ１１内に往復動可能に
装架されたピストン１２を備える。しかして、ピストン
１２の外周にはシールリング１３が嵌装されており、こ
れによりシリンダ１１の内部に２つの作動空間１４・１
５が画成される。

【００１２】ピストン１２にはロッド１７が一体的に固
定されており、このロッド１７はクランク室１９内に延
在し、このクランク室１９内に配設された図示されない
周知の駆動機構（斜板もしくはクランク機構）と作用的
に連結されている。

【００１３】しかして、スターリングエンジン１０の出
力は作動空間１４・１５内に封入されたヘリウムその他
の作動ガスの平均圧力に比例することから、ロッド１７
の外周からクランク室１９側へ作動ガスが漏洩しないよ
うに、液圧シール装置２０が、ロッド１７の外周部に設
けられている。

【００１４】液圧シール装置２０は、ピストン１２側か
ら順に、ガスシール２５、ガス室２６、オイルスクレー
パ２７、高圧油封室２８、メインシールたるテーパーシ
ール３１及び低圧油封室３２を備える。低圧油封室３２
内には、トロコイドポンプ３８によりオイルが循環的に
供給されるようになっている。オイルスクレーパ２７
は、ガス室２６から作動ガスを巻き込むも、高圧油封室
２８からガス室２６へのオイルの流れを阻止するように
なっている。

【００１５】テーパーシール３１は、高圧油封室２８か
ら低圧油封室３２へのオイルの流れを阻止するも、ポン
プ作用を営み、低圧油封室３２から高圧油封室２８へオ
イルを圧送するようになっている。

【００１６】高圧油封室２８は、高圧タンク３３と連結
されており、高圧油封室２８がオイルで満杯になったと
き、余剰のオイルが順次高圧タンク３３内に供給される
ようになっている。高圧オイルタンク３３内のオイルが
所定量に達した場合は、タンク３３内に配設されたフロ
ート式液面検知スイッチ４０が閉成されることに伴うソ
レノイドバルブ３６の開弁により、オイル４５がクラン
ク室１９側にドレインされるようになっている。かくし
て、オイル４５がガス室２６ひいては作動空間１４に流
入するようなことはない。尚、高圧オイルタンク３３
は、スターリングエンジン１０の外枠（図示略）に一体
的に固定されている。

【００１７】しかして、高圧油封室２８内のオイル内に
はオイルスクレーパ２７から巻き込まれた作動ガスが混
在しており、この混在したガスは、高圧タンク３３内に
設置されたセパレータ（図示略）によりオイルから分離
せられた後、フィルター３５を介して作動空間１４に帰
還させられるようになっている。かくして、高圧油封室
３３内のオイルには作動ガスが混在せず、作動ガスがテ
ーパーシール３１を介してクランク室１９へ漏洩するこ
とはない。

【００１８】図２及び図３に示されるように、フロート
式液面検知スイッチ４０は、オイル４５の液面４５ａに
浮遊する環状体のフロート４１を備える。つまり、フロ
ート４１は、円筒状の本体４２に軸方向貫通穴４３を形
成するような形態をなしている。高圧タンク３３の底部
から垂直に立設されたガイドロッド４４が本体４２の軸
方向穴４３内に遊嵌させることにより、オイル４５上に
浮遊するフロート４１がオイル４５の液面４５ａの増減
に追従してガイドロッド４４に沿って移動するようにな
っている。

【００１９】フロート４１の本体４２の内周部には環状
の永久磁石４９が埋設されており、本体４２がオイル４
５の液面４５ａの上昇に伴いガイドロッド４４の先端部
近くまで変移すると、磁石４９の磁力がガイドロッド４
４の先端部近傍内に配設されたリードスイッチ４６を感
応・閉成せしめる。このリードスイッチ４６の閉成によ
り、ソレノイドバルブ３６が開いて、高圧タンク３３内
のオイル４５がドレインされるようになっている。リー
ドスイッチ４６及びソレノイドバルブ３６を含む制御回
路は周知であるので、その図示及び説明は省略する。

【００２０】高圧タンク３３内の圧力は非常に高圧とな
り最大８メガパスカルに達する。かような高圧によりフ
ロート４１の本体４２が破壊されないように、本体４２
の天部ないし頂部に本体４２の内外の連通を許容するパ
イプ４７が半田付けで固定されている。このパイプ４７
によりフロート４１の内部の圧力と外部（タンク３３内
の圧力）とが等しくなり、当該差圧が大きくなることに
よりもたらされる本体４２の破壊ないし損壊が防止され
るようになっている。しかして、パイプ４７は中央部か
ら先の部分が本体４２の軸芯方向と略直角をなすように
屈曲されている。このパイプ４７の屈曲は、パイプ４７
の先端部がガイドロッド４４と干渉しないようになされ
る。

【００２１】図４に示されるように、スターリングエン
ジン１０は、太陽を追尾するソーラデイッシュ５０にス
テー５１を介して取り付けられており、スターリングエ
ンジン１０の作動空間１５と隣接する作動空間（図示
略）とを連結するヒータチーブ（図示略）内を移動する
ヘリウムその他の作動媒体がソーラデイッシュ５０によ
り集光された太陽光線ないし太陽エネルギーにより熱せ
られ、スターリングエンジン１０が周知のように駆動さ
れるようになっている。

【００２２】図４に示されるスターリングエンジン１０
の姿勢は朝方もしくは夕刻におけるそれであるが、赤道
近くの地域では、南中時、スターリングエンジン１０は
図５に示されるような姿勢をとる。つまり、スターリン
グエンジン１０は、約プラスマイナス４５度の姿勢変化
を強いられる。

【００２３】上に述べたようにスターリングエンジン１
０が姿勢変化をなすと、高圧タンク３３内のオイルの液
面は姿勢変化にかかわりなく常時鉛直線と垂直をなす
が、ガイドロッド４４及びフロート４１の本体４２は、
図６に示す鉛直状態から図７に示す傾倒状態に変移す
る。フロート４１の本体４２の傾倒状態は、いつもこの
図示のようになる。つまり、パイプ４７を取り付けた側
が重量バランスの関係で常に下側に位置する（釣りに用
いる浮きと同じ原理）。しかして、パイプ４７の先端部
が本体４２の軸芯方向ないしはガイドロッド４４方向を
指向しているので、本体４２が傾いたとしても、パイプ
４７の先端開口はオイルの液面から所定距離だけ離れる
ので、オイルがパイプ４７の先端開口からフロート４２
の本体内に進入することがない。

【００２４】しかして、フロート４１の本体４２内への
オイルの進入はフロート４１の本体４２の比重を増加せ
しめてその浮遊を阻害してフロート４１の本体４２のオ
イル液面変動追従を不能ならしめるが、オイルが進入し
ないフロート４１の本体４２はオイル上の浮遊及び該オ
イルの液面変動への追従を全うできる。かくして、フロ
ート式液面検知スイッチ４０の作動の確実性が確保でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフロート式液面検知スイッチが装
架されるスターリングエンジンのダイアグラムである。

【図２】本発明に係るフロート式液面検知スイッチが直
立している状態を示す図である。

【図３】本発明に係るフロート式液面検知スイッチが傾
倒している状態を示す図である。

【図４】スターリングエンジンが固定されたソーラデイ
ッシュの朝方（夕方）の姿勢を示す図である。

【図５】スターリングエンジンが固定されたソーラデイ
ッシュの南中時の姿勢を示す図である。

【符号の説明】

１０ スターリングエンジン ３３ 高圧タンク（タンク） ４０ フロート式液面検知スイッチ ４１ フロート ４２ 本体 ４４ ガイドロッド ４５ オイル ４６ リードスイッチ ４７ パイプ ４９ 永久磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北脇 哲雄 大阪府吹田市広芝町15−32 株式会社ノー ケン内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タンクの底部に立設されたガイドロッド、
   前記タンク内に収容される液体上に浮遊して前記液体の
   液面の変動に追従して前記ガイドロッド上を移動するフ
   ロート、前記フロートの内部及び外部とを常に同じ圧力
   に保持するために前記フロートの天部に突設され且つ先
   端部が前記フロートの軸芯を指向するように屈曲された
   パイプを備え、前記フロートの所定の液位にまで上昇し
   たときに閉じるようにしてなる、フロート式液面検知ス
   イッチ。
2. 【請求項２】前記タンクはスターリングエンジンに搭載
   される、請求項１記載のフロート式液面検知スイッチ。