(57)【要約】【課題】回転羽根に設けられたばね部材の応力腐食割れを防止可能なレベル検出装置を提供する。【解決手段】羽根部１０の回転負荷の変動に基づいて被検出体のレベルを検出するレベル検出装置１００において、羽根部１０は、回転軸２６の前端部に固定された支持コネクタ２２と、回転軸２６の軸心と垂直な方向に軸心を持つ支持軸１６と、一対の羽根片１２，１４と、ばね部材１８と、固定部材２０とを含む。支持軸１６は、一対の羽根片１２，１４を回動可能に支持する。ばね部材１８は、ステンレス鋼等からなり、羽根片１２と羽根片１４との間に設けられたスペーサに巻回される。ばね部材１８は、羽根片１２，１４を回転軸２６に略垂直な方向に展開させた状態において、ばね部材１８に発生するばね力が略零となるように設置される。さらにばね部材１８の両端部は、固定部材２０によって羽根片１２，１４にそれぞれ固定される。【選択図】図１
2008051758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根部と、
一方端が前記羽根部に連結され、駆動源の駆動力を前記羽根部に伝達する回転軸と、
前記回転軸に対して、前記羽根部を前記回転軸に平行な面に沿って前後方向に回動可能なように支持する支持部材と、
前記羽根部に付勢力を加えることにより前記羽根部を前記回転軸に対して位置決めする弾性部材と、
前記羽根部と被検出体との接触に伴なう回転負荷の変動に基づいて、前記被検出体のレベルを検出する検出部とを備え、
前記弾性部材は、前記羽根部が他の部材と接触していない状態のとき、前記羽根部に加える付勢力を略零とする一方で、前記羽根部が前記他の部材と接触したことによって前記羽根部が回動した状態のとき、その回動位置に応じた付勢力を前記羽根部に加える、レベル検出装置。
【請求項２】
前記弾性部材は、前記羽根部を、前記回転軸に略垂直となる回動位置よりも後方に向かって回動可能とする、請求項１に記載のレベル検出装置。
【請求項３】
前記弾性部材の端部を前記羽根部に固定するための固定部材をさらに備える、請求項１または請求項２に記載のレベル検出装置。
【請求項４】
前記弾性部材は、金属材料からなり、少なくとも前記端部が熱処理されている、請求項１または請求項２に記載のレベル検出装置。
【請求項５】
前記弾性部材の端部を前記羽根部に固定するための固定部材をさらに備え、
前記固定部材は、柱状の係合部材を含み、
前記弾性部材は、前記端部が前記係合部材に巻回されることにより前記係合部材に係合される、請求項４に記載のレベル検出装置。
【請求項６】
前記弾性部材は、ステンレス鋼からなる、請求項５に記載のレベル検出装置。
【請求項７】
前記羽根部は、各々が、前記回転軸に垂直な方向に延在する板状体からなる一対の羽根片を含み、
前記板状体は、前記回転軸に平行な方向の長さが前記回転軸内方に向かって減少する、請求項１に記載のレベル検出装置。
【請求項８】
前記一対の羽根片は、前記他の部材と接触していない状態のときの回転直径が、前記被検出体が収容される容器に設けられた孔の直径よりも大きく、かつ、前記容器外部への取り出し時において、前記孔の端縁部に当接する当接辺を有し、
前記当接辺は、前記孔の端縁部との接点に加わる応力が前記当接辺の長さ方向に渡って略一様となるように形成される、請求項７に記載のレベル検出装置。
【請求項９】
前記板状体は、略矩形状であって、後縁部に第１の切欠き部が設けられ、
前記第１の切欠き部は、略台形状であって、かつ、前記回転軸に垂直な方向に延びる２辺のうちの短い辺が前記当接辺の一部となるように形成される、請求項８に記載のレベル検出装置。
【請求項１０】
前記板状体は、前縁部に略三角形状の第２の切欠き部がさらに設けられる、請求項９に記載のレベル検出装置。
【請求項１１】
前記板状体は、略矩形状からなり、かつ、前記回転軸に平行な方向に延びる２辺のうちの前記支持部材に支持される１辺が所定の曲率で前記回転軸内方に向かって湾曲する、請求項７に記載のレベル検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レベル検出装置に関し、特に、被検出体の有無によって被検出体のレベルを検出するレベル検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
容器内における粉粒状の被検出体のレベルを検出するレベル検出装置として、たとえば特開２００３−２４７８８０号公報（特許文献１）は、回転羽根が容器内の被検出体に接触することによる回転負荷の変動によって被検出体のレベルを検出する回転式レベル検出装置を開示する。
【０００３】
これによれば、モータにより駆動される回転軸の前端に装着された回転羽根は、一対の羽根片からなる。当該一対の羽根片は、回転軸の軸心と直交する方向に延びる支軸に回動可能に支持されており、支軸には一対の羽根片を後方へ回動する方向にばね力を付加するばね部材が巻装される。さらに、各羽根片における後方から前方に離間した位置には、ばね力によって回転軸に押し当てられて羽根片の後方への回動位置を規制するストッパ片が形成されている。
【０００４】
以上の構成において、回転羽根を容器内にセットするときには、各羽根片を互いに重なり合うようにばね部材に抗して、前方側に回動して折り畳んだ状態とし、容器の挿通孔から内部へと挿通する。また、回転羽根を容器の外部に取り出すときには、回転軸を外方に引出すことにより、各羽根片の後縁が容器の挿通孔に押し付けられ、これにより各羽根片がばね部材に抗して前方側に折り畳まれながら、容器の挿通孔から外部へと取り出される。
【特許文献１】特開２００３−２４７８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に開示されるような回転羽根の構成によれば、各羽根片が回転軸に対して放射方向に突出するように押し広げられた状態において、ばね部材には依然としてばね力が発生している。これは、各羽根片に、ばね力によって各羽根片が後方へ回動するのを規制するようにストッパ片が設けられていることからも明らかである。
【０００６】
さらに、特許文献１によれば、回転羽根を容器の内部に対して出し入れする際に、各羽根片を押し広げられた状態から互いに重なり合うように折り畳んだ状態とすることにより、ばね部材には、さらに大きなばね力が発生する。
【０００７】
すなわち、従来の回転羽根の構成では、ばね部材には常時ばね力が生じており、回転羽根を出し入れするごとに、このばね力がさらに大きくなる。この結果、ばね部材に対しては、このばね力に抗うように大きな応力が外部から付加されることになる。
【０００８】
そのため、ばね部材が金属材料からなる場合には、上記の応力と容器内部の腐食環境との相互作用によって、ばね部材に亀裂が発生し、その亀裂が時間と共に進展するという現象、いわゆる応力腐食割れが発生する可能性があった。
【０００９】
そして、万一、ばね部材に応力腐食割れが発生した場合には、ばね部材の破片が被検出体中に混入するといった不具合に繋がるおそれがあった。
【００１０】
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転羽根に設けられたばね部材の応力腐食割れを防止可能なレベル検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明によれば、レベル検出装置は、羽根部と、一方端が羽根部に連結され、駆動源の駆動力を羽根部に伝達する回転軸と、回転軸に対して、羽根部を回転軸に平行な面に沿って前後方向に回動可能なように支持する支持部材と、羽根部に付勢力を加えることにより羽根部を回転軸に対して位置決めする弾性部材と、羽根部と被検出体との接触に伴なう回転負荷の変動に基づいて、被検出体のレベルを検出する検出部とを備える。弾性部材は、羽根部が他の部材と接触していない状態のとき、羽根部に加える付勢力を略零とする一方で、羽根部が他の部材と接触したことによって羽根部が回動した状態のとき、その回動位置に応じた付勢力を羽根部に加える。
【００１２】
好ましくは、弾性部材は、羽根部を、回転軸に略垂直となる回動位置よりも後方に向かって回動可能とする。
【００１３】
好ましくは、レベル検出装置は、弾性部材の端部を羽根部に固定するための固定部材をさらに備える。
【００１４】
好ましくは、弾性部材は、金属材料からなり、少なくとも端部が熱処理されている。
好ましくは、レベル検出装置は、弾性部材の端部を羽根部に固定するための固定部材をさらに備える。固定部材は、柱状の係合部材を含む。弾性部材は、端部が係合部材に巻回されることにより係合部材に係合される。
【００１５】
好ましくは、弾性部材は、ステンレス鋼からなる。
好ましくは、羽根部は、各々が、回転軸に垂直な方向に延在する板状体からなる一対の羽根片を含む。板状体は、回転軸に平行な方向の長さが回転軸内方に向かって減少する。
【００１６】
好ましくは、一対の羽根片は、他の部材と接触していない状態のときの回転直径が、被検出体が収容される容器に設けられた孔の直径よりも大きく、かつ、容器外部への取り出し時において、孔の端縁部に当接する当接辺を有する。当接辺は、孔の端縁部との接点に加わる応力が当接辺の長さ方向に渡って略一様となるように形成される。
【００１７】
好ましくは、板状体は、略矩形状であって、後縁部に第１の切欠き部が設けられる。第１の切欠き部は、略台形状であって、かつ、回転軸に垂直な方向に延びる２辺のうちの短い辺が当接辺の一部となるように形成される。
【００１８】
好ましくは、板状体は、前縁部に略三角形状の第２の切欠き部がさらに設けられる。
好ましくは、板状体は、略矩形状からなり、かつ、回転軸に平行な方向に延びる２辺のうちの支持部材に支持される１辺が所定の曲率で回転軸内方に向かって湾曲する。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、駆動軸に対して羽根部を位置決めするための弾性部材に加わる応力を軽減することができるため、弾性部材に応力腐食割れが発生するのを防止することができる。その結果、信頼性の高いレベル検出装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２１】
最初に、従来より問題とされるばね部材の応力腐食割れについて、図８に示す従来のレベル検出装置の構成例を用いて説明する。
【００２２】
図８は、例えば特許文献１に開示される従来のレベル検出装置の側断面図である。
図８を参照して、レベル検出装置２０１は、容器Ｃの側壁Ｃ１に取り付けられ、内部の被検出体Ｍを検出する。
【００２３】
レベル検出装置２０１は、モータ２０２と、モータ２０２の出力軸２０３にジョイント２０４を介して結合された回転軸２０７と、回転軸２０７の前端部に装着され、容器Ｃの側壁Ｃ１に設けられた挿通孔Ｃ２から内部に挿入される回転羽根２０５と、モータ２０２、ジョイント２０４および回転軸２０７の一部を収納する装置ケース２１０と、回転軸２０７の負荷変動を検出するリミットスイッチ２１５とを備える。
【００２４】
モータ２０２は、第１フレーム２１３と第２フレーム２１４とに対して回動可能に支持されている。この状態において、容器Ｃ内に収納された被検出体Ｍのレベルが検出レベル（回転羽根２０５の位置）にまで達していない場合、モータ２０２は、回転軸２０７を介して回転羽根２０５を図中のＡ方向に僅かな回転負荷で回転駆動する。被検出体Ｍのレベルが検出レベルにまで到達した場合には、被検出体Ｍが回転羽根２０５に接触して、回転軸２０７の回転に対して負荷となり、その負荷が所定の大きさとなったとき、モータ２０２のハウジング（ステータ）２２０が回転方向Ａと逆方向に回動し、ハウジング２２０に固定された操作子２２１が、第１フレーム２１３に支持されたリミットスイッチ２１５を作動させる。このリミットスイッチ２１５からの信号により、被検出体Ｍが所定のレベルに到達したことが検出される。
【００２５】
以上の構成からなる回転式レベル検出装置２０１において、回転羽根２０５は、一対の羽根片２５１，２５１からなる。支持部材２５０には、回転軸２０７の軸心Ｘ１と直交する方向の軸心を持つ支軸２５２が固定されており、この支軸２５２に羽根片２５１が回転自在に支持されている。
【００２６】
支軸２５２には、各羽根片２５１を後方へ回動する方向Ｐにばね力を付加するばね部材２５３が巻装され、その各端部２５３ａが羽根片２５１に設けられた係止孔２５７に係止されている。
【００２７】
また、各羽根片２５１の一部に、ばね部材２５３によって支持部材２５０の一部に押し当てられて各羽根片２５１の後方への回動位置を規制するストッパ片２５５が設けられる。ストッパ片２５５は、羽根片２５１の後半部における内方位置に、各羽根片２５１の一部を切り起こして形成される。
【００２８】
レベル検出装置２０１を容器Ｃに取り付ける際に、回転羽根２０５を容器Ｃ内にセットするときには、各羽根片２５１，２５１を互いに重なり合うようにばね部材２５３に抗して、矢印Ｑでしめすように前方側に回動して折り畳んだ状態とし、容器Ｃの挿通孔Ｃ２から内部へと挿通する。挿通孔Ｃ２を通過して容器Ｃ内に至ったときには、挿通孔Ｃ２によるばね部材２５３に対する押圧力が解除されて、そのばね力によって各羽根片２５１によって各羽根片２５１が後方へと回動される。このとき、各羽根片２５１に設けたストッパ片２５５が支持部材２５０に押し当てられ、各羽根片２５１は、回転軸２０７に対し放射方向に突出するように押し広げられた状態で固定される。
【００２９】
一方、回転羽根２０５のメンテナンス作業を行なう場合で、回転羽根２０５を容器Ｃの外部に取り出すときには、回転軸２０７を外方に引出すことにより、各羽根片２５１の後縁が容器Ｃの挿通孔Ｃ２に押し付けられ、これにより各羽根片２５１がばね部材２５３に抗して前方側に折り畳まれながら、容器Ｃの挿通孔Ｃ２から外部へと取り出される。
【００３０】
ここで、以上の構成からなる従来のレベル検出装置２０１によれば、回転羽根２０５は、各羽根片２５１が回転軸２０７に対して放射方向に突出するように押し広げられた状態において、ばね部材２５３には依然としてばね力が発生することになる。そのため、従来のレベル検出装置２０１では、各羽根片２５１の所定の位置にストッパ片２５５を設けることによって、ばね力によって各羽根片２５１が後方へ回動するのを規制している。
【００３１】
したがって、従来のレベル検出装置２０１では、回転羽根２０５を容器Ｃの内部に出し入れする際に、各羽根片２５１を押し広げられた状態から互いに重なり合うように折り畳んだ状態とすることにより、ばね部材２５３にはさらに大きなばね力が発生することになる。
【００３２】
すなわち、従来の回転羽根の構成では、ばね部材２５３には常時ばね力が生じており、回転羽根２０５を出し入れするごとに、このばね力がさらに大きくなることが分かる。したがって、従来のレベル検出装置２０１によれば、このばね力に抗うようにばね部材２５３に対して大きな応力が加えられることになる。
【００３３】
通常、ばね部材２５３としては、ステンレス鋼等の鉄合金系素材などが用いられる。そのため、容器Ｃの内部が、ハロゲン等が含まれた腐食しやすい環境となった場合には、ばね部材２５３に付加される応力と腐食環境との相互作用により、ばね部材２５３に応力腐食割れが発生する可能性が生じる。
【００３４】
そこで、この発明の実施の形態では、以下に述べるように、ばね部材に加わる応力を軽減可能なレベル検出装置を開示する。これによれば、上述したばね部材の応力腐食割れを防止することができ、信頼性に優れたレベル検出装置を実現する。
【００３５】
図１は、この発明の実施の形態に従うレベル検出装置の全体構成図である。図２は、レベル検出装置を図１のＩＩ方向から見た側面図である。
【００３６】
図１を参照して、レベル検出装置１００は、モータおよびリミットスイッチ等が収納されるハウジング３６と、モータの出力軸に連結される回転軸２６と、回転軸２６の前端部に装着された羽根部１０とを備える。
【００３７】
回転軸２６は、長手方向に沿って、シールキャップ２８、コネクタ３０およびパイプ３２に覆われた状態で、後端部がハウジング３６の軸受部４４に支持されている。パイプ３２の外周にはフランジ３４が取り付けられている。
【００３８】
なお、フランジ３４は、後述するように、レベル検出装置１００を被検出体が収納された容器の側壁に取り付ける際に、当該側壁に設けられた支持フランジに当接された状態でボルト等により固定される。
【００３９】
ハウジング３６の内部には、図示は省略するが、回転軸２６の一部、モータ、ジョイントおよび回転軸２６の負荷変動を検出するリミットスイッチ等が収納される。なお、モータは、ハウジング３６に設けられた電線投入口４２から挿入された電源線（図示せず）と電気的に接続される。ハウジング３６の端面にはカバー３８が当接されており、両者はボルト４０によって固定されている。
【００４０】
ハウジング３６内部の詳細な構成は、例えば図８の従来のレベル検出装置２０１におけるケース２１０内部のような構成とすることができる。すなわち、回転軸２６の一部はジョイントを介してモータの出力軸に連結される。回転軸２６に一定以上の回転トルクが付加されたとき、その反作用でモータのハウジング３６（ステータ）が回転軸２６に対して、相対的に反対方向に回転する。このとき、ハウジング３６に固定された操作子（図示せず）が、リミットスイッチを作動させる。
【００４１】
羽根部１０は、回転軸２６の前端部に固定された支持コネクタ２２と、支持軸１６と、一対の羽根片１２，１４と、ばね部材１８と、固定部材２０とを含む。
【００４２】
支持コネクタ２２は、ロックビス２４により回転軸２６に固定される。支持コネクタ２２は、コの字型に形成された開口端部を有し、当該開口端部には、回転軸２６の軸心と垂直な方向に軸心を持つ支持軸１６が固定されている。支持軸１６は、一対の羽根片１２，１４を回動可能に支持する。
【００４３】
一対の羽根片１２，１４は、同一形状の一対の板状体からなり、例えば鉄（ＳＳ）、黄銅（Ｃ３６０４ＢＤ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、アルミニウム合金、および合成樹脂（ＡＢＳ、ＰＣ）等を材質とする。
【００４４】
各羽根片１２，１４の一方端には支持軸１６を通すための軸孔（図示せず）が形成されている。羽根片１２，１４は、図２に示すように、支持コネクタ２２の開口端部の内側に互いに平行に配置される。羽根片１２，１４の一方端に設けられた軸孔と、開口端部に設けられた軸孔とには支持軸１６が挿通される。このとき、羽根片１２と羽根片１４との間には支持軸１６が挿通されるスペーサ（図示せず）が設けられ、当該スペーサにばね部材１８が巻回される。
【００４５】
ばね部材１８は、金属材料からなり、例えば腐食に強いとされるステンレス鋼（ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６ＷＰＡ）等が適用される。ばね部材１８の両端部は、固定部材２０によって一対の羽根片１２，１４に固定される。
【００４６】
本実施の形態では、固定部材２０として、例えばビスが適用される。具体的には、ばね部材１８の各端部は、略環状に成形された状態で熱処理が施される。この熱処理によって成形加工により生じた残留応力が除去される。さらに、ばね部材１８の各端部はビス２０ａに巻回される。このビス２０ａを羽根片１２，１４にそれぞれ設けられた挿通孔に挿通させて、ビス受け２０ｂを締め付けることにより、ばね部材１８の両端部と羽根片１２，１４とが固定される。なお、ばね部材１８およびビス２０ａは、この発明によるレベル検出装置における「弾性部材」および「係合部材」をそれぞれ構成する。
【００４７】
以上の構成からなるレベル検出装置１００において、被検出体のレベル検出は、上述した従来のレベル検出装置と同様の測定原理に従って実行される。
【００４８】
すなわち、容器内に収納された被検出体のレベルが検出レベル（羽根部１０の位置）にまで達していない場合、図示しないモータは、回転軸２６を介して羽根部１０を図中のＡ方向に僅かな回転負荷で回転駆動する。被検出体のレベルが検出レベルにまで到達した場合には、被検出体が羽根部１０に接触して、回転軸２６の回転に対して負荷となり、その負荷が所定の大きさとなったとき、モータのハウジング（ステータ）３６が回転方向Ａと逆方向に回動し、ハウジング３６に固定された操作子がリミットスイッチを作動させる。このリミットスイッチからの信号により、被検出体が所定のレベルに到達したことが検出される。
【００４９】
その一方で、この発明によるレベル検出装置１００は、羽根部１０の構成において、従来のレベル検出装置とは異なる特徴を有する。詳細には、羽根部１０におけるばね部材１８の構成および羽根片１２，１４の形状が、従来のレベル検出装置における回転羽根２０５とは異なっている。以下に、この発明に従う羽根部１０の詳細な構成について説明する。
【００５０】
図３は、羽根部１０の詳細な構成を説明するための部分拡大図である。
最初に、この発明に従う羽根部１０におけるばね部材１８の構成について説明する。
【００５１】
この発明に従う羽根部１０は、一対の羽根片１２，１４に、被検出体または容器の側壁といった他の部材が接触していない状態（以下、定常状態とも称する）において、ばね部材１８に発生するばね力が略零となるようにばね部材１８を設置する構成とする。
【００５２】
なお、ばね力は、羽根片１２，１４を回転軸２６に対して位置決めするための付勢力に相当する。
【００５３】
詳細には、羽根片１２，１４は、定常状態において、図３で示すように、羽根片１２，１４の中心線と回転軸２６との成す角（以下、単に回動角とも称する）αを略９０°とする。ばね部材１８は、この定常状態において、“自然な状態”（すなわち、伸び縮みのない状態）となるように設置される。これによれば、図３のような定常状態のときにばね部材１８に発生するばね力は、略零となる。
【００５４】
このような構成とすることにより、羽根片１２，１４に対しては、図３のように回転軸２６に略垂直に広げられた状態において、さらに羽根片１２，１４を後方Ｐに回動させるばね力が何ら作用していない。
【００５５】
そのため、従来のレベル検出装置において設けられていた羽根片の回動位置を規制するためのストッパ片が不要となる。また、ストッパ片を設けないことから、羽根片１２，１４に外力を加えることによって、回動角αを９０°よりも大きくすることが可能となる。
【００５６】
さらに、この発明によれば、図３のような羽根片１２，１４が定常状態のときに、ばね部材１８を自然な状態とすることにより、図３の状態から前方Ｑ側に羽根片１２，１４を回動させて羽根片１２，１４を折り畳んだ状態とする際においても、ばね部材１８に発生するばね力を小さく抑えることができる。
【００５７】
詳細には、図４を参照して、この発明に係るばね部材１８に発生するばね力と羽根片の回動角αとは、図中のラインＬＮ１で示す関係で表わされる。これによれば、ばね力は、羽根片の回動角αが９０°のとき、すなわち、羽根片１２，１４が回転軸２６に垂直な方向に開いた状態のときに、略零となる。そして、羽根片１２，１４を前方Ｑに回動させて羽根片１２，１４を折り畳む際には、羽根片１２，１４の回動角αが小さくなるに従ってばね力が大きくなる。なお、ラインＬＮ１の傾きは、ばね部材１８のばね係数ｋで決まる。
【００５８】
これに対して、図８に示す従来のレベル検出装置におけるばね部材に発生するばね力と羽根片の回動角αとの関係は、図中のラインＬＮ２で表わされる。これによれば、羽根片の回動角αが９０°を上回る所定の角度θとなるときに、ばね部材は自然な状態となり、ばね力は略零となる。
【００５９】
したがって、従来のレベル検出装置では、羽根片の回動角αが略９０°となる定常状態のときにも、ばね部材には、ばね力が生じていることが分かる。そのため、このばね力によって羽根片が後方に回動するのを規制するために羽根片にストッパ片を設け、このストッパ片を支持部材に押し当てることによって羽根片を回転軸に対して垂直に固定している。
【００６０】
さらに、従来のレベル検出装置によれば、羽根片を折り畳む際に、回動角αの減少に伴なってばね力がさらに増加する。このときのばね力は、図４に示すように、この発明に係るばね部材１８に発生するばね力よりも相対的に大きなものとなる。
【００６１】
以上のことから明らかなように、この発明によるレベル検出装置１００によれば、羽根片１２，１４が定常状態となるときに、ばね部材１８が自然な状態となるようにしたことにより、従来のレベル検出装置と比較して、羽根片１２，１４の回動に伴なって生じるばね力を軽減することができる。この結果、ばね部材１８に付加される応力を軽減することが可能となるため、ばね部材１８の応力腐食割れの発生を防止することができる。
【００６２】
さらに、この発明に係るレベル検出装置１００によれば、ばね部材１８に生じるばね力が軽減されたことにより、羽根片１２，１４と回転軸２６との間には、回動角αが９０°のときを基準として若干の遊びが生じる。これは、羽根片を支持部材に押し当てることによって、回転軸に対して羽根片を垂直に固定する従来のレベル検出装置とは相違する。
【００６３】
したがって、この発明によれば、容器の側壁が傾斜しているケースにおいても、羽根部１０を容器内部から取り出すときに、僅かな押圧力を加えるのみで、羽根片１２，１４の後縁部が共に当該傾斜した側壁に当接するように羽根片１２，１４を自在に回動させることが可能となる。
【００６４】
あるいは、容器の挿通孔の長手方向に対して回転軸２６の軸心が傾斜しているケースであっても、羽根片１２，１４を回動させて、それぞれの後縁部を容器の側壁に当接させることができる。
【００６５】
したがって、これらのケースのいずれにおいても、羽根片１２，１４の後縁部には略均等に押圧力が加えられることとなり、ひいては、ばね部材１８に対しても応力が局所的に付加されるのが緩和される。その結果、ばね部材１８の応力腐食割れを防止することができる。
【００６６】
また、この発明では、羽根片１２，１４と回転軸２６との間に遊びが生じることによって、上述した容器の挿通孔の長手方向に対して回転軸２６の軸心が傾斜しているようなケースにおいても、被検出体との接触を正確に検出することができる。
【００６７】
すなわち、回転軸の軸心が傾斜している場合、従来のレベル検出装置では、羽根片が傾斜した回転軸に対して垂直に固定されることにより、羽根片を被検出体の水平面に対して垂直となるように配置することができない。そのため、被検出体の接触を正確に検出できない可能性がある。
【００６８】
これに対して、この発明によるレベル検出装置１００では、回転軸２６の軸心が傾斜している場合であっても、羽根片１２，１４は、その重心の移動に伴なって被検出体の水平面に対して垂直となるように自然に回動することができる。その結果、羽根片を被検出体に対して常に略垂直に接触させることが可能となり、被検出体の接触を正確に検出することができる。
【００６９】
なお、ばね部材１８に付加される応力を軽減するためには、ばね部材１８のばね係数ｋを低減することも有効である。
【００７０】
詳細には、ばね係数ｋは、縦弾性係数Ｅ、ばね線径ｄ、コイル平均径Ｄ、コイル巻数Ｎおよびコイル中心から荷重印加位置までの距離ａ１，ａ２を用いて、式（１）により表わされる。
ｋ＝Ｅｄ４／３６６７ＤＮ＋３８９（ａ１＋ａ２）      （１）
式（１）から明らかなように、ばね係数ｋの低減には、ばね部材１８のばね線径ｄを小さくすることが有効である。例えば、ばね線径ｄを２／３倍に変更することにより、ばね係数ｋは１／６程度にまで減少する。この場合、ばね部材１８に付加される応力は、約１／５程度に軽減されるという結果が得られている。
【００７１】
しかしながら、その一方で、ばね線径ｄを小さくすることは、ばね部材１８の耐食性を劣化させる要因となり得る。そのため、耐食性が保証される範囲内でばね線径ｄを小さくすることが望ましい。
【００７２】
以上のようなばね部材１８の構成において、この発明では、さらに、ばね部材１８の端部に予め熱処理を施すとともに、当該端部と羽根片１２，１４とを固定部材２０により固定する構成とする。
【００７３】
本実施の形態においては、ばね部材１８の各端部を略環状に成形した後に熱処理を施すとともに、この環状部分をビス２０ａに巻回させることにより各端部をビス２０ａに係合させている。
【００７４】
再び図８を参照して、従来のレベル検出装置では、ばね部材２５３の端部２５３ａは、羽根片２５１に設けられた係止孔２５７に係止されている。そのため、端部２５３ａの係止孔２５７と接する部分には、残留応力が集中的に付加されることとなり、当該部分が応力腐食割れを起こす可能性があった。さらに、破損した端部２５３ａが、被検出体中に落下する不具合に繋がるおそれもあった。
【００７５】
これに対して、この発明によるレベル検出装置１００は、ばね部材１８の端部に予め熱処理を施すことによって端部に加わる残留応力を除去していることから、当該端部の応力腐食割れを防止することができる。さらに、ばね部材１８の端部を固定部材２０を用いて羽根片１２，１４に固定することにより、万一、端部が応力腐食割れを起こした場合でも、破損した端部が被検出体中に混入するのを回避することができる。
【００７６】
次に、この発明に従う羽根部１０における一対の羽根片１２，１４の形状について説明する。
【００７７】
この発明に従う羽根部１０は、一対の羽根片１２，１４を構成する板状体の各々について、回転軸に平行な方向の長さを回転軸内方に向かって減少させる構成とする。これによれば、レベル検出の感度を確保しながら、羽根部１０を容器外部に取り出す際に、ばね部材１８に加わる応力を軽減することができる。その結果、ばね部材の応力腐食割れの発生を防止することができる。
【００７８】
詳細には、図３を参照して、羽根片１２，１４の各々は、矩形状の板状体からなる。この板状体において、回転軸に平行な方向の長さは、通常、被検出体との接触を正確に検出できるように予め求められた所定の長さに設定されている。
【００７９】
その一方で、回転軸に平行な方向の長さが長くなると、羽根片１２，１４を互いに重なり合うように折り畳みながら羽根部１０を容器外部に取り出す際に、羽根片１２，１４の角部が容器の挿通孔の端縁部に引っ掛かり、取り出しが困難となるという不具合が生じることとなる。
【００８０】
羽根片１２，１４を容器の挿通孔内に導くためには、回転軸２６を外方に引出すことによって羽根片１２，１４の後縁部を挿通孔の端縁部に強く接触させ、押圧力によって各羽根片１２，１４をばね部材１８に抗して前方側に折り畳んだ状態とする。このときに上記の不具合が生じるのを避けるためには、羽根片１２，１４に大きな押圧力を加える必要が生じる。そのため、ばね部材１８は、大きな応力が加わることによって応力腐食割れを発生する可能性がある。
【００８１】
そこで、本実施の形態に係る羽根部１０は、各羽根片１２，１４の支持軸１６を挟んで回転軸２６に平行な方向に配された２つの角部において、切欠き部５０，５２を設ける構成とする。なお、羽根片１２，１４のうち、切欠き部５０，５２が設けられる２つの角部は、被検出体と直接的に接触する部分ではないため、レベル検出の感度には何ら影響を及ぼすことがない。
【００８２】
具体的には、図３に示すように、各羽根片１２，１４の前縁部側に配された切欠き部５０は、略三角形状からなる。また、各羽根片１２，１４の後縁部側に配された切欠き部５２は、略台形状からなる。
【００８３】
そして、後縁部側に配された略台形状の切欠き部５２は、回転軸２６に垂直な方向に互いに平行に延在する２辺のうち、短い辺が後縁部側となり、かつ、長い辺が回転軸２６側となるように形成される。さらに、切欠き部５２の形状は、容器の挿通孔の端縁部に当接する当接辺（すなわち、羽根片の後縁部）において、挿通孔の端縁部との接点に加わる応力が当接辺の長さ方向に渡って略一様となるように形成される。
【００８４】
このような構成とすることにより、以下に述べるように、羽根部１０を容器から取り出す際に、羽根片１２，１４の角部が容器の挿通孔の端縁部に引っ掛かるのを防止することができる。
【００８５】
さらに、各羽根片１２，１４は、後縁部が略一様な応力のもとで容器の挿通孔に案内されながら、円滑に挿通孔内に導かれることとなる。よって、羽根片１２，１４に加わる押圧力を低減することができ、ひいては、ばね部材１８に付加される応力を軽減することができる。
【００８６】
図５は、この発明によるレベル検出装置１００が容器内部に設置された状態を示す側面図である。
【００８７】
図５を参照して、レベル検出装置１００は、被検出体Ｍが収納された容器Ｃの側壁に設置される。容器Ｃは、例えば下部から上部に向かうに従って開口径が大きくなるような傾斜を有する側壁を備える逆円錐形状からなる。
【００８８】
羽根部１０は、容器Ｃの側壁Ｃ１に設けられた挿通孔Ｃ２から容器Ｃの内部に挿入される。この羽根部１０の挿入には、羽根部１０の羽根片１２，１４を、互いに重なり合うようにばね部材１８に抗して折り畳んだ状態としながら挿通孔Ｃ１から内部へ挿入することにより行なわれる。そして、羽根部１０が容器Ｃの内部に至ったときには、挿通孔Ｃ１によるばね部材１８に対する押圧力が解除されて、ばね力によって各羽根片１２，１４が後方へ回動される。そして、ばね部材１８が自然な状態に戻ることによって各羽根片１２，１４が回転軸２６に垂直な方向に広げられた状態で固定される。
【００８９】
さらに、レベル検出装置１００に設けられたフランジ３４と挿通孔Ｃ２に設けられた支持フランジＦとを当接させ、両者間を図示しないボルトおよびナットを用いて固定することにより、レベル検出装置１００が設置される。
【００９０】
この状態で、容器Ｃ内の被検出体Ｍのレベルが検出レベルまで達したとき、各羽根片１２，１４が被検出体Ｍに接触して回転負荷が発生し、この回転負荷の変動によって被検出体Ｍのレベルが羽根部１０にまで到達したことを検出する。
【００９１】
そして、羽根部１０を容器Ｃの外部に取り出すときには、図６に示すように、回転軸２６を外方に引出すことにより、各羽根片１２，１４の後縁部が容器Ｃの挿通孔Ｃ２に押し付けられる。これにより各羽根片１２，１４がばね部材１８に抗して前方側に折り畳まれながら容器Ｃの挿通孔Ｃ２から外部へと取り出される。
【００９２】
図６は、羽根部１０を容器Ｃの外部に取り出すときの一連の挙動を説明するための模式図である。
【００９３】
図６（ａ）を参照して、回転軸２６を外方に引出すことによって、最初に、一方の羽根片１４の後縁部が容器Ｃの側壁Ｃ１に当接する。さらに、回転軸２６を引出すと、図６（ｂ）に示すように、他方の羽根片１２の後縁部も容器Ｃの側壁Ｃ１に当接する。
【００９４】
なお、図６（ａ），（ｂ）のような羽根片１２，１４の回動は、上述したように、羽根片１２，１４と回転軸２６との間に遊びがあるために、羽根片１２，１４に対する大きな押圧力を伴なわずに容易に行なうことができる。そして、羽根片１２，１４の後縁部がともに容器Ｃの側壁Ｃ１に当接することにより、羽根片１２，１４には略均等に押圧力が付加されることとなる。これにより、ばね部材１８に局所的に応力が集中して付加されるのが緩和されるため、ばね部材１８の応力腐食割れを防止することができる。
【００９５】
そして、羽根片１２，１４の後縁部がともに挿通孔Ｃ２に当接した状態でさらに回転軸２６を引出すと、図６（ｃ）に示すように、羽根片の後縁部が挿通孔Ｃ２に案内されながら、羽根部１０全体が挿通孔Ｃ２内部に導かれる。そして、図６（ｄ）のように、羽根片１２，１４が折り畳まれた状態で、羽根部１０が挿通孔Ｃ２を通過して容器Ｃの外部へ取り出される。
【００９６】
この発明によるレベル検出装置１００によれば、図６に示すような羽根片１２，１４の一連の挙動において、ばね部材１８に付加される応力が、従来のレベル検出装置と比較して著しく軽減される。その結果、ばね部材１８の応力腐食割れを防止することができる。
【００９７】
［変更例］
なお、羽根片１２，１４の形状については、図３で説明した構成の他にも、図７のような構成とすることによっても、上述したのと同様の効果を得ることができる。
【００９８】
図７は、羽根部１０Ａの他の構成例を説明するための部分拡大図である。
図７を参照して、各羽根片１２Ａ，１４Ａは、矩形状の板状体からなる。そして、板状体に含まれる４辺のうちの支持軸に支持される一方端を含む１辺が所定の曲率で回転軸内方に向かって湾曲するように形成される。
【００９９】
羽根片１２Ａ，１４Ａを図７のような形状とすることにより、先の実施の形態と同様に、羽根部１０Ａを容器の外部に取り出す際に、羽根片１２Ａ，１４Ａの角部が挿通孔に引っ掛かるのを防止することができる。
【０１００】
また、円弧状の後縁部が容器の挿通孔に案内されながら、羽根部１０Ａ全体が円滑に挿通孔内部に導かれるため、羽根片１２Ａ，１４Ａに加わる押圧力を低減できる。その結果、ばね部材１８に付加される応力を軽減することが可能となる。
【０１０１】
今回開示された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と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】この発明の実施の形態に従うレベル検出装置の全体構成図である。
【図２】図１のＩＩ方向から見た図である。
【図３】羽根部の詳細な構成を説明するための部分拡大図である。
【図４】ばね部材に発生するばね力と羽根片の回動角との関係を示す図である。
【図５】この発明によるレベル検出装置が容器内部に設置された状態を示す側面図である。
【図６】羽根部を容器の外部に取り出すときの一連の挙動を説明するための模式図である。
【図７】羽根部の他の構成例を説明するための部分拡大図である。
【図８】従来のレベル検出装置の側断面図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  羽根部、１２，１４  羽根片、１６  支持軸、１８  ばね部材、２０  固定部材、２０ａ  ビス、２２  支持コネクタ、２４  ロックビス、２６  回転軸、２８  シールキャップ、３０  コネクタ、３２  パイプ、３４  フランジ、３６  ハウジング、３８  カバー、４０  ボルト、４２  電線投入口、４４  軸受部、５０，５２  切欠き部、１００  レベル検出装置、２０１  回転式レベル検出装置、２０２  モータ、２０３  出力軸、２０４  ジョイント、２０５  回転羽根、２０７  回転軸、２１０  装置ケース、２１３  第１フレーム、２１４  第２フレーム、２１５  リミットスイッチ、２２０  ハウジング、２２１  操作子、２５０  支持部材、２５１  羽根片、２５２  支軸、２５３ａ  端部、２５３  ばね部材、２５５  ストッパ片、２５７  係止孔、Ｃ  容器、Ｃ１  障壁、Ｃ２  挿通孔、Ｆ  支持フランジ、Ｍ  被検出体。
【図１】
2008051758.tif 000003
【図２】
2008051758.tif 000004
【図３】
2008051758.tif 000005
【図４】
2008051758.tif 000006
【図５】
2008051758.tif 000007
【図６】
2008051758.tif 000008
【図７】
2008051758.tif 000009
【図８】
2008051758.tif 000010