JPS6229027A - レベルスイツチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 荻止立１ 本発明は、原子力発電プラント、火力発電プラント、そ
の他各種プラントにおいて、タンク等の液位を監視し、
液位に異常が発生した際に警報を発し、又は緊急遮断弁
などを動作させるためのレベルスイッチに関するもので
ある。

従来技術 我国は地震多発間であるため、万一大地震が発生しこの
種レベルスイッチに誤作動が生じたりすると、プラント
の運転に重大な支障をきたすおそれがある。そのため、
現在原子力発電所などの重要施設では、レベルスイッチ
などの機器の取付けに際しては、地震時の揺れを増幅し
ないように適当な取付位置を選定したり、複雑な耐震設
計による指示、固定法を採用するなどしていたため、多
大な設計の手間と建設費用を必要としていた。このよう
な実情のため、地震発生時にも誤作動が生じ難い高耐震
性能のレベルスイッチの開発が切望されていたが、従来
のレベルスイッチは下記の如くこの要望を満足させ得る
ものではなかった。

第１１図は従来の特に高温高圧用のレベルスイッチの縦
断面を示しており、１は底部及び側部にタンク等（図示
せず）に接続してン＆位を検出するための流体接続口１
ａ及び１ｂが設けられた本体、２は本体ｌにボルト・ナ
ツトにより固定されていると共に中心孔２ａを有する放
熱フィン付きの蓋、３は本体１と蓋２とにより挾持され
た上部ガイド、４は本体ｌに圧入固定された下部ガイド
、５は両ガイド３，４に上下摺動可能に案内されたフロ
ート棒、６は本体１内に位置し且つフロート棒５に嵌装
されてピン７によりフロート棒５に固着されたフロート
、８はフロート６のフランジ部と本体１の段部との間に
介在せしめられてフロート６の重量を支えている大径の
バネ、９は中心孔２ａ内に挿通されていてフロート棒５
と上部ガイド３との間から浸透してくる高温流体を阻止
して後述の検出筒を低温に保つための複数個のシーリン
グ、ｌＯはシーリング９を適当な間隔で保持するための
コイルバネ式のスペーサ、１工は蓋２の上端に嵌着され
た検出筒、１２はシーリング９の中心孔を上下摺動可能
に貫通し且つ下端がフロート棒５の上端にビンにより結
合された非磁性体製の吸着管棒、１３は検出筒１１内に
おいて吸着管棒１２の上端に非磁性体製のダブルナツト
により位置調整可能に固定された磁性体製の吸着管、１
４は検出筒１０の側壁に固着されたマイクロスインチ、
１５は検出筒１０の側壁に枢着され且つ上下両端に磁石
１５ａ及び１５ｂが夫々固着されていてその揺動により
マイクロスイッチ１４の接点を切り替える作動片、１６
は検出筒１１の基部に固定されたベース、１７はベース
１６に固定されたスイッチカバーである。

そして、このレベルスイッチにおいて、本体ｌ内の液位
３１の上昇とこれによるフロート６の浮゛力の増加に伴
って吸着管１３が上昇し所定位置に達すると、磁石１５
ａが吸着管１３に吸引され且つ磁石１５ｂが離れて作動
片１５が左旋することによりマイクロスイッチ゛１４の
接点が切り換えられ、又液位３１の下降とこれによるフ
ロート６の浮力の減少に伴って吸着管１３が下降し所定
位置に達すると、磁石１５ｂが吸着管１３に吸引され且
つ磁石１５ａが離れて作動片１５が左旋することにより
マイクロスイッチ１４の接点が前とは逆の方向に切り替
えられるようになっている。このヨウな磁石とマイクロ
スイッチとを具備する構造は、従来一般に使用されてい
るものである。このような機構により、例えばタンク等
において液位（本体！内の液位３１と一致する）がこれ
以上上昇すると危険であると云う上限位置に達すると、
マイクロスイッチが作動して上限警告を発し、又タンク
等の液位が下がり安全な液位に達すると、マイクロスイ
ンチが元に復帰して上限警告を取り消すようにすること
ができる。下限警告に関しては上述の場合と動作が逆に
なるだけである。

ところが、このようなレベルスイッチに地震時を想定し
て振動試験を行うと、バネ８のように中心径の大きい大
型のバネは、特に振動加速度が約ＩＧを超える横揺れが
作用する時、バネ自身の慣性モーメントによって座屈現
象に似た極端な変形を生じバネの端部がフロート６の７
タンク部や本体１の段部から離れることがあり、同時に
バネ端部の巻き上げ部の形状の影響によりバネ８が一方
向に回転を始め、フロート６もそれに伴って回転と横Ｉ
８れを生しる。そして、バネ８の特性がバネ８の向きに
より均一でないことによる複雑なバネ８の変形及び回転
とフロート６自身の慣性モーメントが複合的に作用し合
って液位３１の上昇、下降によるフロート６の浮力の増
減とは無関係にフロート６が異常な上下運動を始める。

又飛沫を上げながら激しく動揺する液位３１はバネ８の
不安定な振動を一層助長し、更に横揺れするバネ８はフ
ロート６の側面や本体Ｉの内面と擦れ合い、これらの総
合された影響のため、レベルスイッチは所定の作動点か
ら大きくずれた液位３１にて誤作動するようになり、こ
のレベルスイッチは耐震性が著しく劣っていた。

目　　　的 本発明は、上記問題点に鑑み、自身発生時においても、
作動の安定性が維持される耐震性能に優れたレベルスイ
ッチを提供せんとするものである。

第一の発明によるレベルスイ・ノチは、フロートの下方
にて管状のフロート棒に設けた上部バネ受部とその下方
にて本体側に設けた下部バネ受部との間にフロートの重
量を支える小径のバネを装置すると共に、該バネの上下
端部を前記上下のバネ受部に夫々嵌合せしめ且つ該上下
端部の各突出端を前記上下のバネ受部に夫々係合せしめ
、更にバネ押えなどでバネの上端部を保持固定せしめた
ことにより、前記バネの横ずれと回転及び変形を防止す
ると共に、液位がフロートにかかったバランス状態では
前記バネを完全に液中に沈めて液面の波動が前記バネに
作用しないようにしたものである。又、第二の発明によ
るレベルスイッチは、上記作用効果に加え、上記フロー
ト棒に固定されたレバーを、本体側に設けた鉛直方向の
レバーガイドにより案内するようにしたことにより、フ
ロートの重量を支えるバネの捩れ振動も防止するように
したものである。又、第三の発明によるレベルスイッチ
は、上記作用効果に加え、上記フロートと本体との間に
波止め板を存する波動防止筒を嵌挿したことにより、振
動による液面の波動と流体の慣性モーメントによるカも
極力小さくするようにしたものである。

一層」１劃− 以下、第１図乃至第５図に示した第一の実施例に基づき
上記従来例と同一の部材には同一符号を付して本発明の
詳細な説明すれば、フロート６が嵌装固着されたフロー
ト棒５は、中空の太い管から構成することにより、軽量
にして慣性モーメントを小さくすると共に剛性を高め、
横揺れによる曲りを極力防止している。又、第２図に示
した如く、フロート６の下方において下部ストッパ１８
がピン１９によりフロート棒５に堅固に固定されている
。又、下部ストッパ１８にはバネ受２０が螺着せしめら
れ、且つ下部ガイド４にはバネ受六部４ａが形成せしめ
られていて、バネ受２０とバネ受穴部４ａとの間にフロ
ート６の重量を支える小径のバネ８　（第３図参照）が
装置されていると共に、バネＢの上下端部をバネ受２０
及びバネ受六部４ａに夫々しっくり嵌合せしめることに
より、バネ８の座屈現象に僚た極端な変形や横ずれを防
止している。尚、３２はロックナツトである。又、バネ
８の上端部の上方突出端８ａ及び下端部の下方突出端８
ｂをバネ受２０の溝部２０ａ及び下部ガイド４の通孔４
ｂ（四〜六箇所程度設けられている。）の一つに夫々係
合せしめる（第５図参照）ことにより、若干のねしれ振
動は残るがノくネ８の一方向の回転を完全に防止してい
る。又、バネ受２０の上面にはバネ押え２１が装着され
、該バネ押え２１に設けられた三〜六個の爪２１ａによ
りバネ８の上方端部を保持している（第４図参照）ので
、バネ８の横ずれによる変形はより確実に防止される。

尚、前記バネ押え２１の代りに溶接などによりバネ受２
０とバネ８を相互に固定しても良い。

第６図乃至第８図は第二の実施例を示しており、２２は
フロート６の上方にてビン２３によりフロート棒５に堅
固に固定された上部ストッパ、２４は上部ストッパ２２
を貫通してフロート棒５に螺着され且つナツト２５によ
り締結固定された水平方向のレバー、２６は上部ガイド
３の下面にネジ２７により固定されていて第８図に示し
た如くレバー２４の先端に嵌合して案内する鉛直方向の
溝部２６ａを有しているレバーガイドであって、レバー
２４とレバーガイド２６との作用によりフロート６の液
位変化による上下動は許すがフロート６の回転を防止し
てバネ８の捩れ振動を防止し得るようになっている。

第９図及び第１０図は第三の実施例を示しており、２８
はフロート６の外径よりやや大きい内径を有していると
共に側壁に適当な数の通孔２８ａが設けられ１つ外周部
の上方部及び下方部には三〜四個程度の波形の位置決め
金具２９が溶接などにより放射状に固着されている波動
防止筒であって、この波動防止筒２８を本体ｌの内部に
押し込んだ時位置決め金具２９の外端が本体１の内面に
弾性的に接触するので、波動防止筒２８を本体１のほぼ
中心位置にしっくりと固定することができる。又、波動
防止筒２８の外周部のは一中央部には二〜四枚程度のリ
ング状の波止め板３０が溶接などにより固着されている
と共に、該波止め板３０の大きさは本体１の内周よりも
わずかに小さい程度に設定されており、この波止め板３
０の作用により振動による液面の波動が穫力小さくなる
と共に、波止め板３０は流体の抵抗となって、流体自身
の慣性モーメントがフロート６に及ぼす力を減少させて
いる。

発明の効果 上述の如く、本発明によるレヘルスインチは、フロート
の重量を支えるバネの回転、横ずれ及び上端部のバネ受
との離れを防止した構造のため、これらによるバネの不
規則な変形は発生せず、フロート可動部の上下運動は安
定する。又、バネがフロートの下方にあることによりバ
ネ全体が液面下にあるため、液面の波動による悪影響を
受けない。又、バネがフロートや本体と接触しない構造
となっているので、摩擦による悪影響も生しない。

更に、バネが従来品に比べて小型軽量なので、激しい横
揺れが作用しても、これにより引起こされるバネ自身の
慣性モーメントによる座屈に類催した変形は極めて小さ
く、フロート可動部の重量を支持するという本来の機能
を安定に保つことができる。従って、本発明によれば、
フロート可動部は激しい横揺れ状態下でも円滑に上下運
動を行い、無加振時における作動性能とのずれが非常に
小さく、実質的に全く支障のない性能を発揮し得る。

尚、バネが変形しにくいことなどにより縦揺れに対して
も耐震性の向上が計れる。

又、上記の如くバネの回転を防止した構造においても、
横揺れによりバネが細かい捩れ振動を発生し、これがフ
ロートにまで伝達されるのを防止できないが、上記第二
の実施例の如くフロート棒に固定したレバーを本体側に
固定したレバーガイドで案内することにより捩れ運動を
強制的に防止した場合、無加振時の作動点（液位）との
ずれが一層縮まり耐震性が向上する。又、横揺れによる
液面の波動が大きくなってフロートに衝突し、しかも流
体自身の慣性モーメントがフロートに異常な力を及ぼし
て作動点のバラツキを増大させるが、上記第三の実施例
の如くリング状波止め板付きの波動防止筒を本体内に挿
入することによりフロートに加わる波動の影ツを防止し
た場合、一層優れた耐震性が得られる。特に、リング状
の波止め板は、波動防止筒と本体との間の空間における
液位の上下波動を防止するので、該空間に連通ずる波動
防止筒内部の液位の上下波動を防止するのに大いに効果
があり、その結果横揺ればかりでなく縦揺れについても
レベルスイ・２チの更に安定な動作を維持することがで
きる。

従って、本発明によるレヘルスインチは、従来品に比べ
て掻めて高い耐震性能を有しており、原子力発電プラン
トなどの重要施設の安全性を向上させることができる。

またレベルスイッチ自体の耐震性能が高まることにより
、従来実施されてきたレベルスイッチまわりの支持体の
複雑な耐震設計や施工も不要になり、実質的価値は極め
て大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレベルスイッチの一実施例の縦断
面図、第２図は第１図の要部拡大断面図、第３図は上記
実施例のバネ８の縦断面図、第４図及び第５図は夫々第
２図ＴＶ−ｒＶ線及びＶ−Ｖ線に沿う断面図、第６図は
第二の実施例の縦断面図、第７図は第６図の要部拡大断
面図、第８図は第７図■−■線に沿う断面図、第９図は
第三の実施例の縦断面図、第１０図は上記第三の実施例
の波動防止筒の斜視図、第１１図は従来例の縦断面図で
ある。 １・・・・本体、２・・・・蓋、３・・・、上部ガイド
、４・・・・下部ガイド、４ａ・・・・バネ受穴部、４
ｂ、、、・通孔、５・・◆・フロート捧、６．０．フロ
ート、７．。 ・・ピン・　８・・・・バネ、９・・・・シーリング、
１０・・・・スペーサ、１１・・・・検出筒、１２・・
・・吸着管棒、１３・・・・吸着管、１４・・・・マイ
クロスインチ、１５・・・・作動片、１６・・・・ベー
ス、１７・・・・スイッチカバー、１Ｂ・・・・下部ス
トッパ、１９・・・・ピン、２０、、、、バネ受、２１
・・・・バネ押え、２２・・・・上部ストッパ、２３・
・・・ピン、２４・・・・レバー、２５・・・・ナツト
、２６・・・・レバーガイド、２７・、・・ネジ、２８
・・・・波動防止筒、２９・・・・位置決め金具、３０
・・・・波止め板、３１・・・・液位、３２・５．・ロ
ックナツト。 １３図　　　　　才４図 才５図 １６図 オフ図 才８図 オ９図 手続補正書（自発） 昭和６０年　９月　９日 １、事件の表示　　　特願昭６０−１６７２０３号２、
発明　の名称　　　　　レベルスイッチ４、代　　理　
　人　　　　　〒１０５東京都港区新橋５の１９電話　
東京（４３２）　４５７６ 図面の簡単な説明の欄。 ７、補正の内容 （１）　　特許請求の範囲を別紙添付の通り訂正する。 （２）　　明細書第３頁１３行目の「指示」を「支持ｊ
と訂正する。 （３）　　明細書筒４頁１５行目、１６行目及び１８行
目の「シーリング」をそれぞれ「シールリング」と訂正
する。 （４）　　明細書第５頁２０行目の「左旋」をｒ右旋ｊ
と訂正する。 （５）　　明細書第６頁８行目、１０行目及び１１行目
の「警告」それぞれ’　ｗ報Ｊと訂正する。 （６）　　明細書筒７頁１６行目の「自身Ｊをｒ地、ｔ
　Ｊと訂正する。 （７）　　明細書第１３頁５行目の「実質的」をｒ実用
的ｊと訂正する。 （８）　　明細書第１４頁１５行目の「実質的」を「実
用的」と訂正する。 （９）　　明細書第１５頁１１行目の「シーリング」を
「シールリング」と訂正する。 特許請求の範囲 ｆｉｌ　　液位の変化を検出するフロートの重量をバネ
で支えるようにしたレベルスイッチにおいて、フロート
の下方にてフロート棒に設けた上部バネ受部とその下方
にて本体側に設けた下部バネ受部との間に前記バネを介
置すると共に、前記バネの上下端部を前記上下のバネ受
部に夫々嵌合せしめ且つ該上下端部の各突出端を前記上
下のハふ受部にそれぞれ係合せしめ更に前記バネの上端
部をバネ押さえなどで保持固定せしめたことを特徴とす
るレベルスイッチ。 （２）　　液位の変化を検出するフロートの重量をバネ
で支えるようにしたレベルスイッチにおいて、フロート
の下方にてフロート棒に設けた上部バネ受部とその下方
にて本体側に設けた下部バネ受部とノ間に前記バネを介
置すると共に、前記バネの上下端部を前記上下のバネ受
部に夫々嵌合せしめ巨つ該上下端部の各突出端を前記上
下のバネ受部に夫々係合せしめ更に前記バネの上端部を
バネ押さえなどで保持固定せしめ、前記フロート棒に設
けたレバーを本体側に設けた鉛直方向のレバーガイドに
より案内するようにしたことを特徴とするレベルスイッ
チ。 （３）液位の変化を検出するフロートの重量をバネで支
えるようにしたレベルスイッチにおいて、フロートの下
方にてフロート棒に設けた上部バネ受部とその下方にて
本体側に設けた下部バネ受部との間に前記バネを介置す
ると共に、前記バネの上下端部を前記上下のバネ受部に
夫々嵌合せしめ且つ該上下端部の各突出端を前記上下の
バネ受部に夫々係合せしめ更に前記バネの上端部をバネ
押さえなどで保持固定せしめ、波止め板を有する波動防
止筒をフロートと本体との間に嵌挿したことを特徴とす
るレベルスイッチ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）液位の変化を検出するフロートの重量をバネで支
   えるようにしたレベルスイッチにおいて、フロートの下
   方にてフロート棒に設けた上部バネ受部とその下方にて
   本体側に設けた下部バネ受部との間に前記バネを介置す
   ると共に、前記バネの上下端部を前記上下のバネ受部に
   夫々嵌合せしめ且つ該上下端部の各突出端を前記上下の
   バネ受部にぞれぞれ係合せしめ更に前記バネの上端部を
   バネ押えなどで保持固定せしめたことを特徴とするレベ
   ルスイッチ。
2. （２）液位の変化を検出するフロートの重量をバネで支
   えるようにしたレベルスイッチにおいて、フロートの下
   方にてフロート棒に設けた上部バネ受部とその下方にて
   本体側に設けた下部バネ受部との間に前記バネを介置す
   ると共に、前記バネの上下端部を前記上下のバネ受部に
   夫々嵌合せしめ且つ該上下端部の各突出端を前記上下の
   バネ受部に夫々係合せしめ更に前記バネの上端部をバネ
   押えなどで保持固定せしめ、前記フロート棒に設けたレ
   バーを本体側に設けた鉛直方向のレバーガイドにより案
   内するようにしたことを特徴とするレベルスイッチ。
3. （３）液位の変化を検出するフロートの重量をバネで支
   えるようにしたレベルスイッチにおいて、フロートの下
   方にてフロート棒に設けた上部バネ受部とその下方にて
   本体側に設けた下部バネ受部との間に前記バネを介置す
   ると共に、前記バネの上下端部を前記上下のバネ受部に
   夫々嵌合せしめ且つ該上下端部の各突出端を前記上下の
   バネ受部に夫々係合せしめ更に前記バネの上端部をバネ
   押えなどで保持固定せしめ、波止め板を有する波動防止
   筒をフロートと本体との間に嵌挿したことを特徴とする
   レベルスイッチ。