(57)【要約】【課題】小型のフロートであってもスムーズにかつ安定的に液位の移動に伴って当該フロートが追従して移動するとともに、安価にかつ容易に製造することができるフロート式液位検出装置を提供する。【解決手段】フロート式液面スイッチ１は、ガイド部１１ａを含むステム１１と、ガイド部１１ａに外挿されたフロート２１と、ガイド部１１ａとフロート２１との間に介在するようにフロート２１に内嵌されたスプリング２３とを備える。スプリング２３は、相対的に巻回ピッチが広く構成された広ピッチ部２３ａと、相対的に巻回ピッチが狭く構成された狭ピッチ部２３ｂ１，２３ｂ２とを含む。広ピッチ部２３ａは、フロート２１の軸方向に沿った中央部に対応して位置し、狭ピッチ部２３ｂ１，２３ｂ２は、フロート２１の軸方向に沿った一端部および他端部にそれぞれ対応して位置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液面に向けて垂下される棒状のガイド部を含むステムと、
液面の昇降に応じて移動するように前記ガイド部に外挿された筒状のフロートと、
前記フロートの移動を検知することによって液位を検出する液位検出手段と、
前記ガイド部と前記フロートとの間に介在するとともに前記フロートの軸方向に沿った一端部から中央部を経由して他端部に達するように前記フロートに内嵌された螺旋状のスプリングとを備え、
前記スプリングの巻回ピッチが、前記フロートの前記一端部および前記他端部に対応して位置する部分において相対的に狭く構成されているとともに、前記フロートの前記中央部に対応して位置する部分において相対的に広く構成されている、フロート式液位検出装置。
【請求項２】
前記スプリングが、前記フロートによって径方向内側に向けて圧縮されることで生じる復元力によって前記フロートに固定されている、請求項１に記載のフロート式液位検出装置。
【請求項３】
前記スプリングの一端が、前記フロートの軸方向に位置する一対の端面のうちの一方によって係止され、
前記スプリングの他端が、前記フロートの軸方向に位置する一対の端面のうちの他方によって係止され、
前記スプリングが、前記フロートによって軸方向外側に向けて伸長されることで生じる復元力によって前記フロートに固定されている、請求項１または２に記載のフロート式液位検出装置。
【請求項４】
前記フロートの軸方向に位置する一対の端面のうちの一方に、前記フロートの軸方向に沿って外側に向けて突出する第１突起部が設けられ、
前記フロートの軸方向に位置する一対の端面のうちの他方に、前記フロートの軸方向に沿って外側に向けて突出する第２突起部が設けられ、
前記スプリングの一端に、径方向内側に向けて曲げられた第１フック部が設けられ、
前記スプリングの他端に、径方向内側に向けて曲げられた第２フック部が設けられ、
前記第１フック部が、前記第１突起部によって係止され、
前記第２フック部が、前記第２突起部によって係止されている、請求項１から３のいずれかに記載のフロート式液位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フロートの移動を検知することによって液体の液位を検出するフロート式液位検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タンク等の内部に貯留された液体の液位（すなわち液面レベル）を検出する液位検出装置として、各種のものが存在している。その一つに、タンク等に固定されるステムと、ステムに移動可能に取付けられたフロートとを用いて液体の液位を検出するフロート式液位検出装置がある。
【０００３】
フロート式液位検出装置は、フロート式液面スイッチと称されるものとフロート式液面レベルセンサと称されるものとに大別される。フロート式液面スイッチは、液体の液位が予め定めた所定の液位に到達したか否かをフロートの上下動を利用して検出する装置であり、フロート式液面レベルセンサは、液体の液位が具体的にどのくらいであるかをフロートの上下動を利用して計測する装置である。
【０００４】
これらフロート式液面スイッチおよびフロート式液面レベルセンサにおいては、液位を検出する液位検出手段の具体的な構成において相違があるものの、その他の部分においては基本的に共通の構成が採用されるものであるため、以下においては、フロート式液面スイッチに特化してその説明を行なう。
【０００５】
通常、フロート式液面スイッチにおいては、上述した液位検出手段として磁石およびリードスイッチが用いられ、上記フロートに磁石が設けられるとともに、上記ステムにリードスイッチが設けられる。これにより、液面が昇降することによってフロートが上下動し、これに起因してリードスイッチと磁石との間の距離が変化してリードスイッチの接点が開閉することにより、液体の液位が検出されることになる。そのため、フロート式液面スイッチにおいては、フロートが液面の昇降に伴ってスムーズに移動することが非常に重要となる。
【０００６】
しかしながら、フロート式液面スイッチにおいては、フロートとステムとが接触することにより、その摩擦抵抗によってフロートの移動が阻害されてしまことがある。また、何らかの理由によってフロートが傾いた場合にフロートの上端部および下端部がステムに引っ掛かり、これによってフロートの移動が阻害されてしまうこともある。さらには、液体中には、固形物（たとえば塵埃や錆、液体に添加された各種の添加剤の凝集物等）が含まれている場合もあり、その場合にはこれら固形物がフロートとステムとの間の隙間に固着してフロートの移動が阻害されてしまうこともある。
【０００７】
このようにフロートの移動が阻害されてしまった場合には、正しく液体の液位を検出することができなくなってしまうため、フロートのスムーズな移動が担保されることとなるように、従来、各種の提案がなされている。
【０００８】
たとえば、実開昭６１−８０５５０号公報（特許文献１）には、フロートの内周面に螺旋状の溝を設けることが開示されており、特開２００８−２９２１６２号公報（特許文献２）には、フロートの内周面に軸方向に沿って延びる線状の凹部を設けることが開示されている。また、実開昭６２−８１０２２号公報（特許文献３）には、フロートの内周面上に軸方向に沿って延びる直線状の金属線材を配設することが開示されており、特開平１１−９４６３１号公報（特許文献４）には、フロートの内周面の所定位置に複数のスポット状の突起を設けることが開示されている。
【０００９】
これら特許文献１ないし４に開示されたフロート式液面スイッチは、いずれもフロートのステムに対向する面に凹凸形状を付与することにより、フロートとステムとの間の接触面積を減らすことでこれらの間に生じる摩擦抵抗を低減してフロートのスムーズな移動の担保を図ったり、あるいはフロートとステムとの間の隙間に流入した固形物が積極的に当該隙間から排出されるようにすることでフロートのスムーズな移動の担保を図ったりしたものである。
【００１０】
一方、実開昭５６−１７５２３号公報（特許文献５）には、ステムに設けられたストッパにフロートが衝突することによって発生する騒音の低減を図る目的で、フロートの上下に位置する端部から外側に向けて突出するようにフロートにコイルばねが内嵌された構造のフロート式液面スイッチが開示されている。当該特許文献５に開示の技術は、フロートのスムーズな移動の担保が企図されたものではないものの、当該特許文献５に開示されたフロート式液面スイッチにおいても、コイルばねがフロートの内周面上に配設されることにより、結果的にフロートのステムに対向する面に螺旋状の溝部が形成されることになるため、フロートのスムーズな移動が担保されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】実開昭６１−８０５５０号公報
【特許文献２】特開２００８−２９２１６２号公報
【特許文献３】実開昭６２−８１０２２号公報
【特許文献４】特開平１１−９４６３１号公報
【特許文献５】実開昭５６−１７５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ここで、上記特許文献１，２および４に開示されたフロート式液面スイッチにおいては、フロートの内周面自体に凹凸形状が付与された構造が採用されている。しかしながら、当該構造を実現するためには、追加の成形加工が必要になったり複雑な形状の型が必要になったりするため、上記構造を採用した場合には、製造コストが大幅に増加する問題が発生する。すなわち、フロートが金属製である場合には、追加のプレス加工が必要になるばかりでなく、当該プレス加工用の型が複雑化する問題があり、フロートが樹脂製である場合には、射出成形のための型が複雑化する問題がある。
【００１３】
また、上記特許文献３に開示されたフロート式液面スイッチにおいては、直線状に延びる金属線材がフロートの内周面に溶着によって固定されることにより、フロートのステムに対向する面に凹凸形状が付与された構造が採用されている。そのため、当該構造を採用した場合には、煩雑な組立て作業が必要になってしまい、やはり製造コストが大幅に増加する問題が発生する。
【００１４】
一方、上記特許文献５に開示されたフロート式液面スイッチにおいては、螺旋状に延びる金属線材（すなわちコイルばね）がフロートの内周面上に位置することとなるように、当該金属線材がフロートに内嵌されることによって組付けられており、これによりフロートのステムに対向する面に凹凸形状が付与された構造となっている。そのため、当該構造を採用した場合には、比較的容易にかつ安価にその組付けが行なえることになり、製造コストの増大が抑制できるメリットが得られる。
【００１５】
しかしながら、フロート式液面スイッチにおいては、近年その小型化の要請が強くあり、より小型のフロートを使用することが必要になってきている。小型のフロートを使用した場合には、得られる浮力も当然に小さくなるため、液体の液位の移動に応じてフロートがスムーズにかつ安定的に移動しなくなるおそれがある。
【００１６】
ここで、上記特許文献５に開示された構造を採用した場合には、コイルばねが追加される分だけ全体としてフロートの重量が増加してしまうことになってしまい、重量の増加を抑制する対策を何ら施していない場合には、液体の液位の変化にフロートが十分に追従しなくなるおそれがある。また、単にコイルばねをフロートに内嵌しただけでは、コイルばねとステムとの間の接触面積が十分に低減されていないケースも想定され、その場合には液体の液位の変化にフロートが十分に追従しないおそれもあり、この点においてさらなる何らかの対策が不可欠である。
【００１７】
さらには、上記特許文献５には、コイルばねをどのようにフロートに対して固定するかについて具体的な言及がなされていないため、固定の仕方によってはフロートからコイルばねが脱落してしまうおそれもある。
【００１８】
本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、小型のフロートであってもスムーズにかつ安定的に液位の移動に伴って当該フロートが追従して移動するとともに、安価にかつ容易に製造することができるフロート式液位検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に基づくフロート式液位検出装置は、液面に向けて垂下される棒状のガイド部を含むステムと、液面の昇降に応じて移動するように上記ガイド部に外挿された筒状のフロートと、上記フロートの移動を検知することによって液面を検出する液位検出手段と、上記ガイド部と上記フロートとの間に介在するとともに上記フロートの軸方向に沿った一端部から中央部を経由して他端部に達するように上記フロートに内嵌された螺旋状のスプリングとを備えている。ここで、本発明に基づくフロート式液位検出装置にあっては、上記スプリングの巻回ピッチが、上記フロートの上記一端部および上記他端部に対応して位置する部分において相対的に狭く構成されているとともに、上記フロートの上記中央部に対応して位置する部分において相対的に広く構成されている。
【００２０】
上記本発明に基づくフロート式液位検出装置にあっては、上記スプリングが、上記フロートによって径方向内側に向けて圧縮されることで生じる復元力によって上記フロートに固定されていることが好ましい。
【００２１】
上記本発明に基づくフロート式液位検出装置にあっては、上記スプリングの一端が、上記フロートの軸方向に位置する一対の端面のうちの一方によって係止されているとともに、上記スプリングの他端が、上記フロートの軸方向に位置する一対の端面のうちの他方によって係止されていることが好ましく、これにより、上記スプリングが、上記フロートによって軸方向外側に向けて伸長されることで生じる復元力によって上記フロートに固定されていることが好ましい。
【００２２】
上記本発明に基づくフロート式液位検出装置にあっては、上記フロートの軸方向に位置する一対の端面のうちの一方に、上記フロートの軸方向に沿って外側に向けて突出する第１突起部が設けられているとともに、上記フロートの軸方向に位置する一対の端面のうちの他方に、上記フロートの軸方向に沿って外側に向けて突出する第２突起部が設けられていることが好ましく、また、上記スプリングの一端に、径方向内側に向けて曲げられた第１フック部が設けられているとともに、上記スプリングの他端に、径方向内側に向けて曲げられた第２フック部が設けられていることが好ましく、これらにより、上記第１フック部が、上記第１突起部によって係止されているとともに、上記第２フック部が、上記第２突起部によって係止されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、小型のフロートであってもスムーズにかつ安定的に液位の移動に伴って当該フロートが追従して移動するとともに、安価にかつ容易に製造することができるフロート式液位検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態におけるフロート式液面スイッチの概略図である。
【図２】図１に示す浮動体の断面図である。
【図３】図１に示す浮動体の斜視図である。
【図４】図１に示す浮動体の組付図である。
【図５】図１に示すスプリングのフロートへの組付け前の状態を示す平面図である。
【図６】図１に示すフロート式液面スイッチにおいてフロートが傾いた状態を示す概略図である。
【図７】検証試験の結果を示した表である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態は、フロート式液位検出装置としてのフロート式液面スイッチに本発明を適用した場合を例示するものである。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態におけるフロート式液面スイッチの概略図であり、図２および図３は、図１に示す浮動体の断面図および斜視図である。また、図４は、図１に示す浮動体の組付図であり、図５は、図１に示すスプリングのフロートへの組付け前の状態を示す平面図である。さらに、図６は、図１に示すフロート式液面スイッチにおいてフロートが傾いた状態を示す概略図である。
【００２７】
図１に示すように、本実施の形態におけるフロート式液面スイッチ１は、本体１０と、浮動体２０とを備えている。本体１０は、液位を検出すべき液体を貯留するタンク等の壁部に固定される部位であり、主としてステム１１とリードスイッチ１４とを含んでいる。浮動体２０は、ステム１１の所定部位に外挿（遊嵌）されることにより、液体の液面の昇降に伴って上下方向に移動する部位であり、主としてフロート２１と磁石２２とスプリング２３とを含んでいる。
【００２８】
ステム１１は、有底略円筒状の金属製の部材からなり、ガイド部１１ａと、鍔部１１ｂと、基部１１ｃとを有している。ガイド部１１ａは、ステム１１の下端寄りの部分に位置しており、基部１１ｃは、ステム１１の上端寄りの部分に位置している。鍔部１１ｂは、ガイド部１１ａと基部１１ｃとの間に位置している。
【００２９】
ステム１１は、内部に略円柱状の空間を有しており、当該空間は、ステム１１の上端からステム１１の下端近傍にまで達するように延在している。これにより、ステム１１の内部の空間は、ガイド部１１ａにまで達しており、当該空間には、先端にリードスイッチ１４が設けられたリード線１５が挿通されている。
【００３０】
ガイド部１１ａは、フロート２１が外挿される棒状の形状を有しており、液面に対して垂下される部位である。ガイド部１１ａの下端寄りの位置には、フロート２１の下方への移動を規制するストッパ１２が設けられており、当該ストッパ１２は、ステム１１の径方向に沿ってガイド部１１ａから外側に向けて突出した形状を有している。
【００３１】
鍔部１１ｂは、フロート２１の上方への移動を規制するストッパと、ステム１１をタンク等に固定するための固定部とを兼ねている。鍔部１１ｂは、ステム１１の径方向に沿って外側に向けて突出した形状を有している。
【００３２】
基部１１ｃは、ステム１１の内部に挿通されたリード線１５が外部に向けて引き出される部位である。基部１１ｃの外周面には、雌ネジ部１１ｃ１が設けられており、当該雌ネジ部１１ｃ１には、ナット１３が螺合している。ナット１３は、ステム１１をタンク等に固定するための固定部として機能するものである。具体的には、当該ナット１３と上述した鍔部１１ｂとの間でタンク等の壁部が挟持されることにより、ステム１１がタンク等に固定されることになる。
【００３３】
フロート２１は、金属製または樹脂製の筒状の部材からなり、軸方向に沿って延びる中空部２１ａを有している。フロート２１は、上述したステム１１のガイド部１１ａに所定のクリアランスをもって外挿されている。より詳細には、ステム１１のガイド部１１ａがフロート２１の中空部２１ａを貫通するようにフロート２１がガイド部１１ａに挿通されて組付けられることにより、フロート２１がガイド部１１ａに案内されることによって上下方向に移動可能に構成されている。
【００３４】
フロート２１は、軽量化のために内部が中空に構成されており、その所定位置に磁石２２が設けられている。磁石２２は、環状の形状を有しており、ステム１１のガイド部１１ａを取り囲むように位置している。
【００３５】
上述したリードスイッチ１４および磁石２２は、液体の液位を検出する液位検出手段として機能する。より詳細には、ステム１１のガイド部１１ａに移動可能に組付けられたフロート２１が液面の昇降に伴って上下動することにより、リードスイッチ１４と磁石２２との間の距離が変化することになり、これに伴ってリードスイッチ１４の接点が開閉する。したがって、フロート２１の移動がリードスイッチ１４によって検知されることになり、その結果、フロート式液面スイッチ１において液体の液位が検出されることになる。
【００３６】
本実施の形態におけるフロート式液面スイッチ１においては、図１ないし図３に示すように、螺旋状の金属線材からなるスプリング２３がフロート２１に内嵌されて固定されている。ここで、当該スプリング２３としては、断面が真円形状の金属線材を螺旋状に巻き回すことによって形成されたものが好適に使用できる。
【００３７】
より詳細には、スプリング２３は、その外周部がフロート２１の中空部２１ａを規定する内周面２１ｂに当接（密着）するようにフロート２１に内挿されており、フロート２１の軸方向に沿ってフロート２１の上端部から中央部を経由して下端部に達するように配置されている。これにより、スプリング２３は、ステム１１のガイド部１１ａに所定のクリアランスをもって外挿された状態となり、ガイド部１１ａとフロート２１との間にスプリング２３が介在した状態となる。
【００３８】
その結果、スプリング２３がフロート２１の内周面２１ｂ上に配設されることになるため、フロート２１のステム１１のガイド部１１ａに対向する面に螺旋状の溝部が形成されることになる。したがって、フロート２１とステム１１のガイド部１１ａとの間の接触面積を小さくすることができ、これらの間に生じる摩擦抵抗を低減することが可能になるとともに、これらの間の隙間に流入した固形物が積極的に当該隙間から排出されることにもなるため、フロート２１の摺動性が向上することになり、結果としてフロート２１のスムーズな移動が担保されることになる。
【００３９】
また、スプリング２３として、上述したようにその断面が真円形状の金属線材によって構成されたものを使用すれば、ステム１１のガイド部１１ａに接触する部分のスプリング２３の表面形状が湾曲形状を有することになるため、フロート２１とステム１１のガイド部１１ａとの接点が限りなく点接触に近い状態となるため、上述した摩擦抵抗の低減が促進され、さらなるフロート２１のスムーズな移動が実現できることになる。
【００４０】
さらには、図６に示すように、フロート２１が何らかの理由によって傾いた場合にも、フロート２１の上端部および下端部において当該フロート２１の内周面２１ｂとステム１１のガイド部１１ａとの間にスプリング２３が必ず介在した状態になるため、これらフロート２１の上端部および下端部がガイド部１１ａに引っ掛かることが抑制され、フロート２１の移動が阻害されてしまうことが抑制できる。したがって、当該観点においても、フロート２１のスムーズな移動が担保されることになる。
【００４１】
ここで、図１、図２および図４に示すように、本実施の形態におけるフロート式液面スイッチ１においては、スプリング２３として、フロート２１の軸方向に沿って巻回ピッチが異なるように構成されたものが用いられる。ここに言うスプリング２３の巻回ピッチとは、スプリング２３を構成する金属線材の巻回軸に平行な方向における隣り合う部分同士の間の距離を意味する。
【００４２】
具体的には、スプリング２３は、相対的に巻回ピッチが広く構成された広ピッチ部２３ａと、相対的に巻回ピッチが狭く構成された狭ピッチ部２３ｂ１，２３ｂ２とを含んでおり、広ピッチ部２３ａにおける巻回ピッチＰ１（図２参照）は、狭ピッチ部２３ｂ１，２３ｂ２における巻回ピッチＰ２（図２参照）よりも広く構成されている（すなわち、Ｐ１＞Ｐ２）。
【００４３】
図１および図２に示すように、広ピッチ部２３ａは、フロート２１の軸方向に沿った中央部に対応して位置している。一方、狭ピッチ部２３ｂ１は、フロート２１の軸方向に沿った上端部に対応して位置しており、狭ピッチ部２３ｂ２は、フロート２１の軸方向に沿った下端部に対応して位置している。その結果、スプリング２３は、フロート２１の軸方向に沿った両端部に対応する位置においてその巻回ピッチが狭く構成されていることになり、フロート２１の軸方向に沿った中央部に対応する位置においてその巻回ピッチが広く構成されていることになる。
【００４４】
このように構成することにより、浮動体２０がステム１１のガイド部１１ａに引っ掛かる可能性のあるフロート２１の上端部および下端部においてフロート２１とガイド部１１ａとの間に密にスプリング２３が位置することになり、当該引っ掛かりが発生することが確実に防止できるとともに、当該引っ掛かりが発生するおそれのないフロート２１の中央部においてスプリング２３が疎に構成されているために、スプリング２３をフロート２１に組付けることによって浮動体２０の重量が増加してしまうことを大幅に抑制することができる。
【００４５】
さらには、フロート２１の中央部においてスプリング２３が疎に構成されているため、当該部分におけるスプリング２３とステム１１のガイド部１１ａとの間の接触面積が大幅に低減されることになるため、全体としてスプリング２３とステム１１のガイド部１１ａとの間の接触抵抗が大幅に減少することになる。
【００４６】
したがって、本実施の形態におけるフロート式液面スイッチ１とすることにより、スムーズにかつ安定的に液位の移動に伴ってフロート２１が追従して移動することになる。そのため、フロート２１を小型化した場合に生じる浮力の低下によっても、フロート２１の動作が不安定になることが防止でき、フロート式液面スイッチ１の小型化が実現可能になる。
【００４７】
さらに、本実施の形態におけるフロート式液面スイッチ１は、フロート２１にスプリング２３を内嵌するという非常に簡素な構成が採用されたものであるため、追加の成形加工が必要になったり複雑な形状の型が必要になったりすることがなく、また組付け作業が煩雑になることもなく、安価にかつ容易に製造することができる。そのため、新たにフロート式液面スイッチを製造する場合に本発明が適用できるばかりでなく、既存のフロートに対してスプリングを取付けるだけで、既存のフロート式液面スイッチに対しても本発明を適用することができ、その場合にも上述した効果を得ることができる。
【００４８】
また、上述したように本実施の形態におけるフロート式液面スイッチ１においては、フロート２１の中央部においてスプリング２３が疎に構成されているため、上述したスプリング２３の組付けの際に、フロート２１に内嵌した部分のスプリング２３がフロート２１の内周面２１ｂ上において引っ掛かり、その結果当該スプリング２３を構成する金属線材同士が径方向において重なってしまう等の組付け不良が発生するおそれも低減でき、作業性が大幅に向上することにもなる。
【００４９】
しかしながら、単にフロート２１にスプリング２３を内嵌させただけでは、スプリング２３の脱落のおそれがあるため、本実施の形態におけるフロート式液面スイッチ１においては、以下のような組付け構造を採用することにより、当該問題の解決を図っている。
【００５０】
図１ないし図５に示すように、スプリング２３の軸方向の両端部には、当該スプリング２３のフロート２１に内挿される部分よりも巻回径が大きく構成された終端部２３ｃ１，２３ｃ２が設けられている。当該終端部２３ｃ１，２３ｃ２は、それぞれフロート２１の軸方向に位置する一対の端面上に位置しており、当該一対の端面によってこれら終端部２３ｃ１，２３ｃ２がそれぞれ係止されることにより、スプリング２３がフロート２１に固定されている。
【００５１】
より詳細には、フロート２１の上記一対の端面には、中空部２１ａを取り囲むようにそれぞれフロート２１の軸方向に沿って外側に向けて突出する環状の突起部２１ｃ１，２１ｃ２が設けられており、図３ないし図５に示すように、スプリング２３の終端部２３ｃ１，２３ｃ２には、径方向内側に向けて曲げられたフック部２３ｄ１，２３ｄ２が設けられている。
【００５２】
そのため、スプリング２３がフロート２１に内嵌されて固定された組付け後の状態においては、上述したフロート２１の突起部２１ｃ１，２１ｃ２にスプリング２３の終端部２３ｃ１，２３ｃ２（特にフック部２３ｄ１，２３ｄ２）がそれぞれ噛み合うことになり、スプリング２３がフロート２１に対して強固に固定されることになる。
【００５３】
さらに、図４に示すように、スプリング２３の軸方向に沿った長さＬ１は、フロート２１への組付け前の状態（すなわち自由状態）において、フロート２１の軸方向の長さＬ２よりも小さく構成されている（すなわち、Ｌ１＜Ｌ２）。また、図４および図５に示すように、スプリング２３のフロート２１に内挿される部分の外径Ｒ１は、フロート２１への組付け前の状態（すなわち自由状態）において、フロート２１の中空部２１ａの内径Ｒ２よりも僅かに大きく構成されている（すなわち、Ｒ１＞Ｒ２）。
【００５４】
そのため、スプリング２３がフロート２１に内嵌されて固定された組付け後の状態においては、スプリング２３がフロート２１によって径方向内側に向けて圧縮されるとともに軸方向外側に向けて伸長されることになり、その復元力によってスプリング２３がフロート２１に強固に固定されることになる。
【００５５】
これにより、本実施の形態におけるフロート式液面スイッチ１においては、スプリング２３をフロート２１に内嵌させるという非常に簡素な構成を採用しつつも、スプリング２３がフロート２１から脱落することが確実に防止された構造となっている。また、上述したように、スプリング２３がフロート２１によって径方向内側に向けて圧縮された状態にあるため、フロート２１の内周面２１ｂに対するスプリング２３の密着性も向上することになり、フロート２１のスムーズでかつ安定的な移動が担保できることにもなる。
【００５６】
ここで、仮に、スプリングの軸方向に沿った中央部に広ピッチ部を設けずに当該スプリングを径方向に圧縮させることでその復元力によってこれをフロートに固定させた場合には、スプリングが軸方向に沿って必要以上に伸長されてしまうことに伴い、スプリングの軸方向に沿った両端部において巻回ピッチが広がってしまう懸念がある。その場合には、浮動体がステムのガイド部に引っ掛かる可能性のあるフロートの上端部および下端部においてスプリングが密に位置することが阻害されてしまうばかりでなく、スプリングを軸方向に沿って伸長させることでその復元力によってスプリングをフロートに固定する機能が損なわれてしまうことにも繋がりかねない。したがって、当該構成を採用した場合には、フロートのスムーズでかつ安定的な移動が実現できなくなるとともに、スプリングの安定的な固定が困難になる問題が生じ得る。
【００５７】
これに対し、本実施の形態におけるフロート式液面スイッチ１においては、スプリング２３の軸方向に沿った中央部に広ピッチ部２３ａを設けることにより、スプリング２３を径方向に圧縮させることでその復元力によってスプリング２３をフロート２１に固定させることで生じる当該スプリング２３の軸方向に沿った伸長が広ピッチ部２３ａにおいて効果的に吸収されることになるため、フロート２１の上端部および下端部においてスプリング２３が密に位置する状態が維持されるとともに、スプリング２３をフロート２１に固定する機能が損なわれることもない。したがって、当該構成を採用することにより、フロート２１のスムーズでかつ安定的な移動が実現できるばかりでなく、スプリング２３の安定的な固定が実現できることになる。
【００５８】
以下においては、本発明の効果を検証するために行なった検証試験の試験条件および試験結果について説明する。当該検証試験は、上述した本発明の実施の形態に基づいたフロート式液面スイッチを実施例１，２としてそれぞれ複数サンプル準備し、上述した本発明の実施の形態に基づいていないフロート式液面スイッチを比較例１，２としてそれぞれ複数サンプル準備し、これらサンプルについて浮動体の本体部に対する摺動性を評価したものである。
【００５９】
実施例１に係るフロート式液面スイッチは、フロートに上述した本発明の実施の形態の如くの巻回ピッチに広狭のあるスプリングを内嵌させたものであり、スプリングとしては、φ０．４ｍｍのステンレス合金製の線材を巻回したものを使用した。
【００６０】
実施例２に係るフロート式液面スイッチは、フロートに上述した本発明の実施の形態の如くの巻回ピッチに広狭のあるスプリングを内嵌させたものであり、スプリングとしては、φ０．３ｍｍのステンレス合金製の線材を巻回したものを使用した。
【００６１】
比較例１に係るフロート式液面スイッチは、フロートにスプリングを内嵌させることなく、フロートの内周面をバフ研磨したものである。バフ研磨の条件としては、フラップホイールでフロートの内周面を研削した後、ゴム砥石でその仕上げ研磨を行なった。
【００６２】
比較例２に係るフロート式液面スイッチは、フロートにスプリングを内嵌させることなく、フロートの内周面にスポット状の突起を設けたものである。突起は、フロートの上端部寄りの内周面と下端部寄りの内周面とにそれぞれ環状に一列に４箇所設け、各々の突起の高さは、０．６ｍｍとした。
【００６３】
なお、実施例１，２および比較例１，２に係るフロート式液面スイッチおいては、上述した点以外の構成については共通とした。具体的には、ステムはステンレス合金製とし、その外径はφ８ｍｍとした。また、フロートの内径はφ１０ｍｍとし、フロートの軸方向長さは２７ｍｍとした。ここで、実施例１，２のサンプル数は、それぞれ１０個であり、比較例１，２のサンプル数は、それぞれ５個である。
【００６４】
浮動体の本体部に対する摺動性の評価は、ステムの軸線が水平になるように本体部を設置し、当該本体部の一端を持ち上げてステムを徐々に傾斜させ、浮動体がステム上を滑り始めた時点における本体部の水平面に対する傾角を計測することで行なった。当該評価においては、計測された傾角が小さい程、浮動体の本体部に対する摺動性が高いことを意味している。
【００６５】
図７は、当該検証試験の結果を示した表である。当該表においては、実施例１，２および比較例１，２において計測された上記傾角のそれぞれの平均値を示している。
【００６６】
図７に示すように、実施例１においては、平均２０．９°で浮動体が滑り始め、実施例２においては、平均１６．６°で浮動体が滑り始めた。これに対し、比較例１においては、平均２４．３°で浮動体が滑り始め、比較例２においては、平均２３．７°で浮動体が滑り始めた。
【００６７】
上記結果より、実施例１，２においては、いずれも比較例１，２よりも浮動体の本体部に対する摺動性が高くなることが理解される。そのため、上述した本発明の実施の形態の如くのフロート式液面スイッチとすることにより、フロートのスムーズな移動が担保できることが実験的にも確認されたと言える。
【００６８】
なお、上述した本発明の実施の形態においては、フロートの軸方向に位置する一対の端面のそれぞれに突起部を設けるとともにスプリングの両端にそれぞれフック部を設け、これら突起部とフック部とが噛み合うように係止させることでスプリングがフロートに強固に固定されるように構成した場合を例示したが、必ずしもこのように構成する必要はなく、他の係止構造を採用することも当然に可能である。
【００６９】
また、上述した本発明の実施の形態においては、スプリングがフロートによって径方向内側向けて圧縮されるとともに軸方向外側に向けて伸長されることで生じる復元力によってスプリングがフロートに強固に固定されるように構成した場合を例示したが、径方向内側に向けての圧縮か軸方向外側に向けての伸長のいずれかのみを利用することとしてもよいし、いずれも利用せずに他の係止構造を採用することとしてよい。
【００７０】
また、上述した本発明の実施の形態においては、スプリングの巻回ピッチや巻き数をフロートの上端部および下端部に対応して位置する部分において同じにした場合を例示したが、これら部分における巻回ピッチがフロートの中央部に対応して位置する部分の巻回ピッチよりも狭い限りにおいては、これらが互いに異なっていてもよい。このように、スプリングの巻回ピッチや巻き数は、フロート式液面スイッチの仕様に応じて部位ごとに適宜調整すればよく、またスプリングを構成する線材の材質や線径も適宜調整すればよい。
【００７１】
さらには、上述した本発明の実施の形態においては、フロート式液面スイッチに本発明を適用した場合を例示して説明を行なったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、フロート式液面レベルセンサにもその適用が当然に可能である。
【００７２】
このように、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００７３】
１  フロート式液面スイッチ、１０  本体、１１  ステム、１１ａ  ガイド部、１１ｂ  鍔部、１１ｃ  基部、１１ｃ１  雌ネジ部、１２  ストッパ、１３  ナット、１４  リードスイッチ、１５  リード線、１６  ブッシュ、１７  封止材、２０  浮動体、２１  フロート、２１ａ  中空部、２１ｂ  内周面、２１ｃ１，２１ｃ２  突起部、２２  磁石、２３  スプリング、２３ａ  広ピッチ部、２３ｂ１，２３ｂ２  狭ピッチ部、２３ｃ１，２３ｃ２  終端部、２３ｄ１，２３ｄ２  フック部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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