| 【発明の名称】 |
液量検出装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】高鳥 弘章
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| 【要約】 |
【課題】タンク内の液面レベルに応じた圧力が作用する圧力室に一面を臨ませたダイヤフラムの中心部に作動軸の一端が連結され、ダイヤフラムの変位に伴なう作動軸の軸方向移動量が軸方向いずれの側からでも設定移動量以上となるのに応じてスナップ作動するようにして作動軸の他端に連接されるスナップアクション機構とを備え、スナップアクション機構がスナップ作動するのに応じて出力信号を切換える液量検出装置において、タンク内の液面レベルが所定レベルとなったことを正確にかつ安定的に検出する。
【解決手段】ケーシング１２内にリードスイッチ３６が固定され、スナップアクション機構３０のスナップ作動に応じてリードスイッチ３６への近接・離反を切換えるマグネット３７がスナップアクション機構３０に取付けられる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 液体を貯溜するタンク（５）に対する固定位置に配置されるケーシング（１２）と、タンク（５）内の液面レベルに応じた圧力が作用する圧力室（２５）に一面を臨ませて前記ケーシング（１２）に周縁部が挟持されるダイヤフラム（２０）と、該ダイヤフラム（２０）の中心部に一端が連結されて前記圧力室（２５）とは反対側に延びる作動軸（２８）と、前記ダイヤフラム（２０）の変位に伴なう前記作動軸（２８）の軸方向移動量が軸方向いずれの側からでも設定移動量以上となるのに応じてスナップ作動することを可能として前記作動軸（２８）の他端に連接されて前記ケーシング（１２）内に収容されるスナップアクション機構（３０）とを備え、前記スナップアクション機構（３０）がスナップ作動するのに応じて出力信号を切換える液量検出装置において、前記ケーシング（１２）内にリードスイッチ（３６）が固定され、前記スナップアクション機構（３０）のスナップ作動に応じて前記リードスイッチ（３６）への近接・離反を切換えるマグネット（３７）が前記スナップアクション機構（３０）に取付けられることを特徴とする液量検出装置。
【請求項２】 前記設定移動量をケーシング（１２）の外部からの操作で調節可能な調節手段（４０）を含むことを特徴とする請求項１記載の液量検出装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料タンク等のタンク内の液面レベルが所定レベルとなるのを検出し得るようにした液量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、タンク内の液面レベルに応じた圧力を一面に臨ませたダイヤフラムの変位によってスナップ作動するスナップアクション機構に可動接点が取付けられ、タンク内の液面レベルが所定レベルに達したときのスナップアクション機構のスナップ作動により前記可動接点に接触する固定接点がケーシングに固定された構成の液量検出装置が実現されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、スナップアクション機構は、スイッチのオン・オフタイミングに大きなヒステリシスを与えてチャタリングが生じるのを防止する働きをするのであるが、上記従来のものでは、ダイヤフラムの変位量の変動すなわちタンク内の液面レベルの変動が可動接点および固定接点の接触圧に影響するので、たとえばタンク内に貯溜されている燃料液を燃焼すべくタンクに接続されている燃焼器具の燃焼開始および停止や、タンクの揺れ等に起因した液面レベルの変動によって前記接触圧が変化し、液面レベルの検出が不安定となることがある。
【０００４】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、タンク内の液面レベルが所定レベルとなったことを正確にかつ安定的に検出し得るようにした液量検出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、液体を貯溜するタンクに対する固定位置に配置されるケーシングと、タンク内の液面レベルに応じた圧力が作用する圧力室に一面を臨ませて前記ケーシングに周縁部が挟持されるダイヤフラムと、該ダイヤフラムの中心部に一端が連結されて前記圧力室とは反対側に延びる作動軸と、前記ダイヤフラムの変位に伴なう前記作動軸の軸方向移動量が軸方向いずれの側からでも設定移動量以上となるのに応じてスナップ作動することを可能として前記作動軸の他端に連接されて前記ケーシング内に収容されるスナップアクション機構とを備え、前記スナップアクション機構がスナップ作動するのに応じて出力信号を切換える液量検出装置において、前記ケーシング内にリードスイッチが固定され、前記スナップアクション機構のスナップ作動に応じて前記リードスイッチへの近接・離反を切換えるマグネットが前記スナップアクション機構に取付けられることを特徴とする。
【０００６】このような請求項１記載の発明の構成によれば、タンク内の液面レベルの変化に応じて圧力室の圧力が変化すると、その圧力変化に応じてダイヤフラムが変位して作動軸を軸方向に移動せしめ、該作動軸の軸方向移動量が軸方向いずれの側からでも設定移動量以上となるのに応じてスナップアクション機構がスナップ作動し、スナップアクション機構に取付けられたマグネットがリードスイッチに対して近接・離反移動するので、タンク内の液面レベルが所定レベルとなったときにリードスイッチのスイッチング態様を変化させるようにして、液面レベルが所定レベルとなったことを検出することができる。しかもリードスイッチは、マグネットの近接・離反による磁界の変化でスイッチング作動するものであり、マグネットの位置が多少変化してもスイッチング態様を変化させることはないので、タンクの揺れ等によって液面レベルが変動しても安定した検出が可能である。またケーシング内に侵入した塵埃やケーシング内で生じた結露等に起因した導通不良が生じることもなく、正確な検出が可能である。
【０００７】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記設定移動量をケーシングの外部からの操作で調節可能な調節手段を含むことを特徴とし、かかる構成によれば、スナップアクション機構がスナップ作動する液面レベル、すなわち検出すべき設定レベルを変化させることが可能であり、同一の液量検出装置で検出すべき液面レベルが異なる各種タンクに対処可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【０００９】図１〜図６は本発明の一実施例を示すものであり、図１は液量検出装置のタンクへの取付け状態を示す縦断側面図、図２は液量検出装置の拡大縦断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図２の４矢視図、図５はスナップアクション機構の作動状態および力の関係の説明図、図６は圧力に応じたダイヤフラムの変位量を説明するためのグラフである。
【００１０】先ず図１において、このタンク５は、液体６たとえば灯油等の液体燃料を貯溜するものであり、該タンク５の下部側壁に設けられた接続管６には、図示しないボイラー等の燃焼器具に連なる供給管７が開閉弁８を介して接続される。前記供給管７の途中からＴ形の管継手９を介して分岐されて上方に延びる導管１０の上部に、本発明に従う液量検出装置１１のケーシング１２が取付けられる。
【００１１】図２〜図４を併せて参照して、液量検出装置１１のケーシング１２は、ダイヤフラムケース１３と、ケーシング主体１４と、それら１３，１４の間に挟まれる絶縁板１５とを備えるものであり、ケーシング主体１４側から該ケーシング主体１４および絶縁板１５に挿通される複数たとえば一対のねじ部材１６，１６で、ダイヤフラムケース１３、ケーシング主体１４および絶縁板１５が締結される。
【００１２】ダイヤフラムケース１３は、たとえばステンレス鋼から成る薄板で皿状にそれぞれ形成されて成る第１および第２ケース半体１７，１８で構成されるものであり、両ケース半体１７，１８の周縁部が、それら１７，１８の周縁部間に第１ケース半体１７側から順に重なったガスケット１９、ダイヤフラム２０の周縁部およびダイヤフラム押さえ２１の周縁部を挟持するようにして、相互にかしめ結合される。
【００１３】ダイヤフラム２０は、たとえばステンレス鋼の薄板円板を加工して同心形状の波形に形成されて成り、ダイヤフラム押さえ２１は、たとえばステンレス鋼により、ダイヤフラム２０よりも厚肉の皿状に形成される。
【００１４】第１ケース半体１７の中央部には、接続筒部１７ａが一体に形成されており、この接続筒部１７ａに回転可能に装着されるナット２２が、導管１０の上部外面に刻設される雄ねじ２３に螺合され、接続筒部１７ａおよび導管１０間にガスケット２４が挟持される。
【００１５】第１ケース半体１７およびダイヤフラム２０間には、ダイヤフラム２０の一面を臨ませる圧力室２５が形成され、この圧力室２５は、開閉弁８の開弁時に、導管１０、管継手９、供給管７、開閉弁８および接続管６を介してタンク５内の下部に通じており、圧力室２５には、タンク５内の液面レベルＬ（図１参照）に応じた圧力が作用することになる。
【００１６】ところで、ボイラー等の燃焼器具が始動して、灯油等の液体燃料の消費が始まった直後には、供給管７内の圧力が一瞬急激に低下することがある。この際、圧力の急激な低下が圧力室２５にそのまま作用すると、液量検出装置１１が誤作動する可能性があるので、供給管７から管継手７および導管１０を経て圧力室２５に至るまでの経路の一部の内径を比較的小さくして液量検出装置１１の応答性を下げることが望ましい。特に前記内径を１ｍｍ以下に設定することで、前記燃焼器具等の始動による圧力室２５の急激な圧力低下を充分に抑えるとが可能であり、この実施例では、前記経路の途中に介設されるガスケット２４の内径を１ｍｍに設定している。
【００１７】ケーシング主体１４は、合成樹脂により形成されるものであり、ケーシング主体１４およびダイヤフラムケース１３間に挟まれる絶縁板１５およびケーシング主体１４間に作動室２６が形成される。またダイヤフラム押さえ２１は、圧力室２５の容積を増大する側へのダイヤフラム２０の変位端を規制するものであり、このダイヤフラム押さえ２１の中央部がガイド筒２７の一端で支持され、該ガイド筒２７の他端は、第２ケース半体１８の中央部に当接、支持されるとともに、絶縁板１５の中央部を貫通して作動室２６内に突入する。
【００１８】ダイヤフラム２０の中央部には作動軸２８の一端が連結されており、該作動軸２８は、前記圧力室２５とは反対側に延びるとともに前記ガイド筒２７に軸方向の摺動を可能として嵌合される。而して該作動軸２８の他端はガイド筒２７の他端から作動室２６側に突出する。
【００１９】作動室２６には、前記ダイヤフラム２０の変位に伴なう作動軸２８の軸方向移動量が軸方向いずれの側からでも設定移動量以上となるのに応じてスナップ作動するスナップアクション機構３０が収容される。
【００２０】スナップアクション機構３０は、一端がケーシング１２におけるケーシング主体１４の内面に固定される単一の引張りばね３１と、ケーシング主体１４に支持される受け部材３３に一端が支持される一対の圧縮ばね３２，３２とを備える。
【００２１】引張りばね３１および両圧縮ばね３２，３２は、引張りばね３１の両側に圧縮ばね３２，３２が配置されるようにして単一の薄板ばね材を加工して形成されるものであり、引張りばね３１および両圧縮ばね３２，３２の他端は共通に連結される。
【００２２】受け部材３３は、作動室２６に臨んでケーシング主体１４の内面に形成される平坦な取付け面１７ａに前記引張りばね３１の一端とともにリベット３４によって固定される平板状の被取付け部３３ａと、引張りばね３１の両側に配置されるようにして被取付け部３３ａから延出される一対の腕部３３ｂ，３３ｂと、両腕部３３ｂ，３３ｂの先端に一端部がほぼ直角に連設されて絶縁板１５とは反対側に延びる支持部３３ｃ，３３ｃと、両支持部３３ｃ，３３ｃの他端を共通に連結する平板状の受圧部３３ｄとを一体に有して、薄い金属板により形成される。
【００２３】受け部材３３の支持部３３ｃ，３３ｃは、それらの支持部３３ｃ，３３ｃの中間部を引張りばね３１の一端側に凹んで略Ｖ字状に形成されており、圧縮ばね３２，３２の一端は、支持部３３ｃ，３３ｃの中間部に当接、支持される。
【００２４】ダイヤフラム２０に一端が連結されている作動軸２８の他端部には、セラミックス等から成る当接ロッド３５の一端部が同軸に嵌合されており、該当接ロッド３５の他端が前記引張りばね３１の中間部に当接される。すなわち作動軸２８は、当接ロッド３５を介してスナップアクション機構３０に連接されることになる。
【００２５】圧力室２５に圧力が作用していない自然な状態でスナップアクション機構３０は、図２で示すような状態にあり、この状態で引張りばね３１および両圧縮ばね３２，３２の他端側を当接させる摺接支持面１４ｂがケーシング主体１４の内面に形成され、該摺接支持面１４ｂに、リードスイッチ３６が固定的に配設される。
【００２６】また引張りばね３１および両圧縮ばね３２，３２の他端部には、圧力室２５に圧力が作用していない自然な状態で前記リードスイッチ３６に近接するようにしてマグネット３７が固定されており、前記摺接支持面１４ｂに対向する位置でケーシング主体１４には、ねじ部材であるストッパ３８が軸方向の進退位置を調節可能として取付けられる。このストッパ３８は、前記マグネット３７に当接して該マグネット３７の前記リードスイッチ３６から離反する方向への移動端を規制する。
【００２７】さらにリードスイッチ３６の両端に連なる一対の接続端子３９，３９が、ケーシング主体１４のダイヤフラムケース１３とは反対側の面１４ｃから一部を突出せしめるようにしてケーシング主体１４に取付けられる。これらの接続端子３９，３９は、図示しない警報手段等に接続されており、リードスイッチ３６のスイッチング態様が変化するのに応じて切換えられる出力信号が接続端子３９，３９から出力される。
【００２８】上記スナップアクション機構３０の作動状態および力の関係について図５を参照しつつ説明すると、ダイヤフラム２０が自然な状態にあるとき、すなわち図５（ａ）で示すように、ダイヤフラム２０側から作動軸２８および当接ロッド３５を介して引張りばね３１に作用する力ＦＰが「０」であるときには、引張りばね３１および圧縮ばね３２…は、マグネット３７をリードスイッチ３６に近接させた状態にあり、圧縮ばね３２…のばね力Ｆ１および引張りばね３１のばね力Ｆ２により、引張りばね３１および圧縮ばね３２…の他端部は、力Ｆ０で摺接支持面１４ｂに押付けられている。
【００２９】圧力室２５の圧力増大に応じてダイヤフラム２０が圧力室２５の容積を増大する側に変位することにより、作動軸２８が軸方向に移動して引張りばね３１を変位させると、圧縮ばね３２…のばね力Ｆ１および引張りばね３１のばね力Ｆ２は次第に大きくなり、作動軸２８の軸方向移動量が設定移動量に達して引張りばね３１の変位量が思案点となったときには、図５（ｂ）で示すように、圧縮ばね３２…のばね力Ｆ１および引張りばね３１のばね力Ｆ２が平衡し、引張りばね３１および圧縮ばね３２…の他端部が発揮する力Ｆ０が「０」となる。この際、図５（ａ）の状態から図５（ｂ）の状態となる間に、引張りばね３１および圧縮ばね３２…の他端部は摺接支持面１４ｂに摺接しつつ移動し、圧縮ばね３２…のばね力Ｆ１がより強くなる。
【００３０】さらに圧力室２５の圧力がさらに増大して作動軸２８が設定作動量を超えて軸方向に移動し、引張りばね３１が思案点を通過して変位したときには、図５（ｃ）で示すように、より強くされた圧縮ばね３２…のばね力Ｆ１により、引張りばね３１および圧縮ばね３２…の他端部が摺接支持面１４ｂから離反する方向に鋭く作動し、マグネット３７がリードスイッチ３６から速やかに離反してストッパ３８に力Ｆ０で押付けられる。
【００３１】作動軸２８側からの力ＦＰが次第に弱くなるときには、上述と同様の作動原理により、スナップアクション機構３０は、図５（ｃ）から図５（ｂ）の状態を経て、図５（ａ）の状態に戻ることになる。
【００３２】前記スナップアクション機構３０をスナップ作動せしめるための作動軸２８の設定作動量、引張りばね３１の思案点は、ケーシング１２の外部から調節手段４０を操作することにより調節可能である。
【００３３】この調節手段４０は、受け部材３３の受圧部３３ｄに内端を当接させて軸方向の進退位置を変化させ得るようにしてケーシング主体１４に螺合されるねじ軸４１と、ケーシング主体１４からのねじ軸４１の突出端部に固定される摘子４２とから成る。
【００３４】摘子４２は、ねじ軸４１の外端を嵌合せしめる金属製の筒体４３が、該筒体４３を覆う合成樹脂製の被覆部４４に一体にモールド結合されて成るものであり、被覆部４４に外方から挿通されるねじ部材４５が筒体４３に螺合され、該ねじ部材４５の先端がねじ軸４１の外面に強く押付けられることで、ねじ軸４１の外端に摘子４２が固定される。
【００３５】摘子４２の周方向１箇所で、該摘子４２の外面には突部４２ａが突設されており、ケーシング主体１４のダイヤフラムケース１３とは反対側の面１４ｃには、前記突部４２ａを対照させることでねじ軸４１の軸方向進退位置が判るようにするための目盛り（図示せず）が施されたシート状の目盛り板４６が貼り付けられる。
【００３６】ところで、ダイヤフラム２０のばね定数は、スナップアクション機構に可動接点が取付けられていた従来のものに比べて強く設定される。これにより、図６で示すように、従来のものでは、圧力室２５の圧力変化に伴なうダイヤフラム２０の変位量が比較的大きかったのに対し、本実施例では、圧力室２５の圧力変化に伴なうダイヤフラム２０の変位量が比較的小さくなる。
【００３７】このようにダイヤフラム２０のばね定数を比較的強く設定し得るのは、スナップアクション機構３０のスナップ作動によりマグネット３７をリードスイッチ３６に対して近接・離反せしめるようにしたからであり、スナップアクション機構に可動接点が取付けられていた従来のものでダイヤフラム２０のばね定数を比較的強く設定したときには、ダイヤフラム２０の変位量の変動が可動接点および固定接点の接触圧に影響するので、タンクの揺れ等に起因した液面レベルの変動によって前記接触圧が変化して液面レベルの検出が不安定となってしまうのである。
【００３８】次にこの実施例の作用について説明すると、液量検出装置１１では、ケーシング１２の作動室２６内にリードスイッチ３６が固定され、スナップアクション機構３０のスナップ作動に応じてリードスイッチ３６への近接・離反を切換えるマグネット３７がスナップアクション機構３０に取付けられている。したがってタンク５内の液面レベルＬの変化に応じて圧力室２５の圧力が変化すると、ダイヤフラム２０が変位して作動軸２８を軸方向に移動せしめ、作動軸２８の軸方向移動量が軸方向いずれの側からでも設定移動量以上となるのに応じてスナップアクション機構３０がスナップ作動し、マグネット３７がリードスイッチ３６に対して近接・離反移動するので、タンク５内の液面レベルＬが所定レベルとなったときにリードスイッチ３６のスイッチング態様を変化させるようにして、液面レベルＬが所定レベルとなったことを検出することができる。
【００３９】しかもリードスイッチ３６は、マグネット３７の近接・離反による磁界の変化でスイッチング作動するものであり、マグネット３７の位置が多少変化してもスイッチング態様を変化させることはないので、タンク５の揺れ等によって液面レベルＬが変動しても安定した検出が可能であり、またケーシング１２内に侵入した塵埃やケーシング１２内で生じた結露による導通不良が生じることもなく、正確な検出が可能である。
【００４０】また作動軸２８の前記設定移動量を、調節手段４０をケーシング１２の外部から操作することで調節可能であるので、スナップアクション機構３０がスナップ作動する液面レベル、すなわち検出すべき設定レベルを変化させることが可能であり、同一の液量検出装置１１で検出すべき液面レベルが異なる各種のタンク５に対処可能となる。
【００４１】しかもリードスイッチ３６およびマグネット３７を用いたことで、ダイヤフラム２０のばね定数を比較的強く設定することが可能であり、調節手段４０を備えることと相まって、検出すべき液面レベルの範囲を従来のものに比べて大幅に拡大することができる。たとえば可動接点および固定接点を用いていた従来のもので検出可能な液面レベルの範囲が、たとえば８０〜２４０ｍｍＡｑの圧力が圧力室２５に作用する範囲の比較的狭いものであったのに対し、ダイヤフラム２０の弾発力を比較的強く設定することで、たとえば８０〜３０００ｍｍＡｑの圧力が圧力室２５に作用する範囲の比較的広いものとすることが可能となる。このように検出すべき液面レベルの範囲を拡大し得ることで、液量検出装置１１を適用可能なタンク５の種類を拡大することができる。
【００４２】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００４３】たとえばタンク５に対するケーシング１２の位置は、図１で示したものに限定されることはなく、タンク５内の液面レベルＬに応じた圧力が圧力室２５に作用するようにしておけば、タンク５に対していずれの位置にケーシング１２が固定されていてもよい。
【００４４】また上記実施例では、灯油等の液体燃料を貯溜するタンク５に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、液体燃料以外の液体を貯溜するタンクに関連して広く適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれば、タンクの揺れ等によって液面レベルが変動しても安定した検出が可能であり、また塵埃や結露による導通不良が生じることもなく、正確な検出が可能である。
【００４６】また請求項２記載の発明によれば、検出すべき設定レベルを変化させることが可能であり、同一の液量検出装置で検出すべき液面レベルが異なる各種タンクに対処可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１１２６３５
【氏名又は名称】フジコントロールズ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年７月２日（１９９９．７．２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７１８７０
【弁理士】
【氏名又は名称】落合 健 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２１４０６（Ｐ２００１−２１４０６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１月２６日（２００１．１．２６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１８９６４０ |
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