(57)【要約】【課題】  流体の流れに対して応答性に優れ、流量が増加したときも圧力損失が小さいフロースイッチを提供する。【解決手段】  ハウジング２内に、上部を拡径した上下方向の流体通路３を形成し、この流体通路３内に、前記拡径がなされていない流体通路部分の内径とほぼ等しい外径を有するボールフロート４を、拡径部分と非拡径部分の両者に亘る範囲で上下動可能に収容するとともに、流体が流入しない状態においては、ボールフロート４によって流体通路３を閉塞し、流体が流入した状態においては、流体差圧力によってボールフロート４を拡径部分に移動させて、前記閉塞を解き、かつ流体通路３を横切る位置に、発光素子５ａと受光素子５ｂとからなる光センサ５を配置し、この光センサ５の信号を光電スイッチに送信することにより、流体の流入を検出して作動させるようにする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に、上部を拡径した上下方向の流体通路を形成し、この流体通路内に、前記拡径がなされていない流体通路部分の内径とほぼ等しいか、またはそれより僅かに小さい外径を有するボールフロートを、拡径部分と非拡径部分の両者に亘る範囲で上下動可能に収容するとともに、流体が流入しない状態においては、ボールフロートによって流体通路をほぼ閉塞し、流体が流入した状態においては、流体通路の内壁とボールフロート間の間隙を流れる流体により発生する流体差圧力によってボールフロートを拡径部分に移動させて、前記閉塞を解き、かつ前記流体通路を横切る位置に、発光素子と受光素子とからなる光センサを配置し、この光センサの信号を光電スイッチに送信することにより、流体の流入を検出して作動させるようにしたことを特徴とするフロースイッチ。
【請求項２】
前記拡径を、段部を介して形成したことを特徴とする請求項１記載のフロースイッチ。
【請求項３】
前記光センサを、流体通路を閉塞しているボールフロートを、発光素子と受光素子とをもって挟むように配置して取り付け、光電スイッチが、流体通路の閉塞時にオフ状態となり、非閉塞時にオン状態となるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載のフロースイッチ。
【請求項４】
前記流体通路内に、透光性の保持筒を配設するとともに、この保持筒内にボールフロートを配置し、かつ前記保持筒を、発光素子と受光素子とをもって挟むように配置して光センサを設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフロースイッチ。
【請求項５】
前記ボールフロートの上下動可能な範囲を規制する手段として、前記範囲の上部と下部に、それぞれストッパを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフロースイッチ。
【請求項６】
前記上部ストッパを、流体通路断面の中央部に、下向きに開口する凹球面を有する位置決め部材を備えるものとし、この位置決め部材によってボールフロートを受止め、ボールフロートを流体通路断面のほぼ中心に位置決めすることができるようにしたことを特徴とする請求項５記載のフロースイッチ。
【請求項７】
前記ハウジングの上下方向の中間部に、外周面側方から、前記透光性の保持筒に至る切欠きを形成するとともに、平面視において馬蹄形状をなし、前記馬蹄形状における左右の相対向する側腕に、それぞれ発光素子と受光素子とを配設してなる光センサホルダーを、側方から前記切欠きに嵌合させて、前記ハウジングに装着しうるようにしたことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のフロースイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流れを検知することによって作動するフロースイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、流体通路内に、フロートを上下動可能に設け、前記フロートの周面に磁石を固定するとともに、流体通路の壁に、磁力を検出するホールＩＣを設置したフロースイッチは公知である（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示されているフロースイッチは、流体通路内に流体が流れていないときには、フロートが下部ストッパによって支持され、その位置に留まっている。この状態では、フロートの磁石による磁力は、ホールＩＣに影響を与えないが、流体通路に流体が流れると、フロートが上方へ移動して、上部ストッパに当接し、その位置に留まるため、フロートの磁石の磁力が、ホールＩＣに作用する。
したがって、ホールＩＣで磁力を検出するか否かによって、流体が流体通路内を流れているか否かを確認することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２０３４００号公報（図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１のフロースイッチでは、中心軸部から放射状に４個のリブを突出させてフロートが形成され、リブ間に形成された空隙部によって、流体通路が常に確保された状態にある。したがって、このフロースイッチでは、流体通路内に少量の流体が流れたときには、、フロートが作動しない虞がある。
【０００５】
また、特許文献１のフロースイッチでは、フロートに固定された磁石の磁力をホールＩＣによって検知し、それによって、流体が流体通路内に流れているのを確認するようにしているが、フロートの移動に伴ってホールＩＣに働く磁力は、アナログ的に零から徐々に大きくなるため、ホールＩＣの応答が不確実になって、スイッチの切換え作動点が不安定になる虞がある。
【０００６】
本発明は、前記従来の現状に鑑み、流体の流量が微量であっても、鋭敏に検知し、流体の流れに対する応答性に優れるとともに、流量が大幅に増加した場合においても、流体の圧力損失が小さいフロースイッチ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】
【０００７】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）ハウジング内に、上部を拡径した上下方向の流体通路を形成し、この流体通路内に、前記拡径がなされていない流体通路部分の内径とほぼ等しいか、またはそれより僅かに小さい外径を有するボールフロートを、拡径部分と非拡径部分の両者に亘る範囲で上下動可能に収容するとともに、流体が流入しない状態においては、ボールフロートによって流体通路をほぼ閉塞し、流体が流入した状態においては、流体通路の内壁とボールフロート間の間隙を流れる流体により発生する流体差圧力によってボールフロートを拡径部分に移動させて、前記閉塞を解き、かつ前記流体通路を横切る位置に、発光素子と受光素子とからなる光センサを配置し、この光センサの信号を光電スイッチに送信することにより、流体の流入を検出して作動させるようにしたフロースイッチとする。
【０００８】
（２）上記(１)項において、前記拡径を、段部を介して形成する。
【０００９】
（３）上記(１)項または(２)項において、前記光センサを、流体通路を閉塞しているボールフロートを、発光素子と受光素子とをもって挟むように配置して取り付け、光電スイッチが、流体通路の閉塞時にオフ状態となり、非閉塞時にオン状態となるようにする。
【００１０】
（４）上記(１)項〜(３)項のいずれかにおいて、前記流体通路内に、透光性の保持筒を配設するとともに、この保持筒内にボールフロートを配置し、かつ前記保持筒を、発光素子と受光素子とをもって挟むように配置して光センサを設ける。
【００１１】
（５）上記(１)項〜(４)項のいずれかにおいて、前記ボールフロートの上下動可能な範囲を規制する手段として、前記範囲の上部と下部に、それぞれストッパを設ける。
【００１２】
（６）上記(５)項において、前記上部ストッパを、流体通路断面の中央部に、下向きに開口する凹球面を有する位置決め部材を備えるものとし、この位置決め部材によってボールフロートを受止め、ボールフロートを流体通路断面のほぼ中心に位置決めすることができるようにする。
【００１３】
（７）上記(４)項〜(６)項のいずれかにおいて、前記ハウジングの上下方向の中間部に、外周面側方から、前記透光性の保持筒に至る切欠きを形成するとともに、平面視において馬蹄形状をなし、前記馬蹄形状における左右の相対向する側腕に、それぞれ発光素子と受光素子とを配設してなる光センサホルダーを、側方から前記切欠きに嵌合させて、前記ハウジングに装着しうるようにする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、次のような効果が奏せられる。
ａ）前記(１)項記載の発明によると、流体が流入しない状態においては、ボールフロートによって流体通路をほぼ閉塞しているため、ボールフロートの材料を適切に選定することで、流体が微量流入した場合においてもボールフロートを上方に移動させることができ、またボールフロートによる発光素子から受光素子への光の遮断が解除されると同時に、光電スイッチが作動するため、応答性に優れるフロースイッチが得られる。
さらに、流体通路の上部が拡径されているため、流量が増加したときにも圧力損失が小さい。
【００１５】
ｂ）前記(２)項記載の発明によると、拡径が段部を介して形成されているため、流量が大幅に増加した場合においても流体の圧力損失が小さい。
【００１６】
ｃ）前記(３)項記載の発明によると、流体の流入を鋭敏に検知して、周辺機器を作動させるシステムを容易に構築することができる。たとえば、ガスの流入とともに、換気扇や警報器を作動させるシステムを容易に構築することができる。
【００１７】
ｄ）前記(４)項記載の発明によると、発光素子および受光素子を、保持筒の外部に配置することができるため、発光素子および受光素子が流体に晒されることがなく、それらの素子の発光面および受光面が汚されたり、傷付けられたりする虞がないため、計測の信頼性を維持することができる。また、流体通路を形成する保持筒の内周面の加工が容易となり、かつ高い精度を得ることができるため、前記内周面に案内されて上下動するボールフロートを、僅かな流体の流れにも応動させることができる。
【００１８】
ｅ）前記(５)項記載の発明によると、ボールフロートの上下動範囲を確実に規制して、フロースイッチの作動の安定性を高めることができる。
【００１９】
ｆ）前記(６)項記載の発明によると、ボールフロートが揺らぐことなく、上部ストッパの中心に位置決めされるので、流体の流れを乱す虞がない。
【００２０】
ｇ）前記(７)項記載の発明によると、発光素子および受光素子等の組付けが容易であるとともに、光センサホルダーと共に発光素子および受光素子をハウジングから取出すことができるため、発光素子および受光素子の洗浄作業などのメンテナンスおよび交換作業を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明に係るフロースイッチをファンの駆動用スイッチとして使用した例を示す斜視図、図２は、図１に示すフロースイッチの分解斜視図、図３、図４は、それぞれ図１におけるフロースイッチのIII-III線縦断面図、およびIV-IV線横断面図である。
【００２２】
フロースイッチ(１)は、外郭を成すハウジング(２)に、上下方向の流体通路(３)を形成し、前記流体通路(３)に、適宜な範囲に亘って上下動可能にボールフロート(４)を収容するとともに、このボールフロート(４)の前記移動範囲内において、流体通路(３)を横切るように、発光素子(5a)および受光素子(5b)から成る光センサ(５)を配置して構成されている。
【００２３】
ハウジング(２)は、上下方向に貫通する通孔(６)を有し、この通孔(６)は、上下の開口(７)(８)から中間部に向かって、大径部(6a)、中径部(6b)および小径部(6c)を連設して形成されている。小径部(6c)の下端には、内方に突出する環状フランジ(９)が形成されている。
【００２４】
前記通孔(６)における小径部(6c)の上下端部の近傍において、その内壁には、環状凹部(10)(10)が形成され、上方の環状凹部(10)の直上には、環状溝(11)が形成されている。また、上方の大径部(6a)の下端部には、環状溝(12)が形成されている。
【００２５】
ハウジング(２)の中間部には、その外周面側方から通孔(６)の小径部(6c)に達する平面視半円状の切込み(13)（図２参照）が形成されている。
【００２６】
ハウジング(２)の通孔(６)における小径部(6c)には、前記切込み(13)と交わるようにして、垂直の小径の保持筒(14)が内嵌されており、切込み(13)は、保持筒(14)に至っている。この保持筒(14)の内部とハウジング(２)の中径部(6b)および大径部(6a)とによって、前記流体通路(３)が形成されている。
【００２７】
保持筒(14)は、透光性を有する透明な合成樹脂またはガラス等の材料からなり、その内径がボールフロート(４)の径よりも僅かに大きく形成されている。この保持筒(14)の下端は、小径部(6c)の下端に形成された前記環状フランジ(９)上に載置され、上端は、小径部(6c)の上端部近傍の内壁に形成された前記環状溝(11)に嵌着されたＣリング(15)によって、小径部(6c)に固定されている。
前記保持筒(14)の外周面には、小径部(6c)の上下端近傍の内壁に形成された前記環状凹部(10)(10)に嵌着されたＯリング(16)(16)が当接し、保持筒(14)と、ハウジング(２)における小径部(６)の内壁との間隙はシールされている。
【００２８】
前記保持筒(14)の下部内部には、直径方向を向く、断面がほぼＴ字形の棒状の下部ストッパ(17)が、一体に形成されている。
【００２９】
一方、ハウジング(２)の上部に位置する中径部(6b)の上端には、この中径部(6b)を横切るように、棒状の上部ストッパ(18)が配置されている。上部ストッパ(18)の両端部は、中径部(6b)の上端面に係止され、環状溝(12)に嵌着されたＣリング(19)によって固定されている。前記上部ストッパ(18)の中央部下面には、下向きに開口する凹球面を成す位置決め部材(20)が、一体に形成されている。
【００３０】
ボールフロート(４)は、流体通路(３)の前記上部ストッパ(18)と下部ストッパ(17)との間で上下動可能に収容されている。前記ボールフロート(４)は、上部ストッパ(18)に当接している符号Ａで示す状態では、全体が大径部(6a)内に位置し、下部ストッパ(17)に当接している符号Ｂで示す状態では、全体が保持筒(14)内に位置するようになっている。
【００３１】
小径部(6c)と中径部(6b)は、段部(6d)を介して連結されており、流体通路(３)内に流入する流体の流量が大幅に増加した場合、ボールフロート(４)が上部ストッパ(18)に当接した状態となり、流体の通路が充分に確保されるため、流体の圧力損失が小さい。
【００３２】
ハウジング(２)の切込み(13)には、光センサホルダー(21)が装着されている。光センサホルダー(21)は、側方からハウジング(２)の切込み(13)に嵌合しうるように馬蹄形状を成しており、中央の切欠き状の凹部(22)は、保持筒(14)を収容することのできる大きさを有し、その凹部(22)を画成する左右の相対向する側腕(23)(23)に、それぞれ発光素子(5a)と受光素子(5b)が配設されている。側腕(23)(23)の先端面には、上下方向の溝(24)が形成されており、この溝の一方の内面には係止突起(25)（図４参照）が形成されている。
【００３３】
一方、ハウジング(２)における切込み(13)の左右奥端面(3a)(3a)には、切込み(13)内に突出する突出壁(26)が形成され、これら突出壁(26)(26)の対向する内側面には、前記係止突起(25)が係合する凹部(27)が形成されている。
【００３４】
前記光センサホルダー(21)は、側腕(23)(23)の先端面の溝(24)をハウジング(２)の切込み(13)の突出壁(26)(26)に嵌合させ、前記溝(24)に形成された係止突起(25)を突出壁(26)の凹部(27)に係合させることによって、ハウジング(２)に係止されている。
【００３５】
この光センサホルダー(21)には、ケーブル(28)が連結されており、発光素子(5a)および受光素子(5b)は、ケーブル(28)を介して、コントローラ(29)（図１参照）に接続されている。
【００３６】
次に、前記フロースイッチ(１)をガスレンジのガス供給管（図示せず）に介在させるとともに、ガスの使用に伴って換気扇(30)（図１参照）を作動させる換気システムを例にして、その作用を説明する。
【００３７】
フロースイッチ(１)は、図１に示すように、ハウジング(４)の上端部外周面および下端部外周面にそれぞれ形成された雄ねじ(31)(32)によって、ガスレンジの管路およびガス供給源の管路等に接続される。また、光センサホルダー(21)のケーブル(28)は、コントローラ(29)を介して、換気扇(30)に接続される。
【００３８】
流体通路(３)にガスが流れていない状態では、図３に示すように、ボールフロート(４)は下部ストッパ(17)に当接して支持され、その位置に留まっている。この状態では、発光素子(5a)から出射されている光は、ボールフロート(４)によって遮断され、受光素子(5b)には到達されず、換気扇(30)は停止状態にある。
【００３９】
ハウジング(２)の下端に形成された入口の開口(８)からガスが流入されると、流体通路(３)の内壁とボールフロート(４)間の間隙を流れるガスにより発生する流体差圧力によって、ボールフロート(４)が上方に押し上げられ、前記ボールフロート(４)は、上部ストッパ(18)の位置決め部材(20)に当接し、その位置に留められる。
【００４０】
この状態におけるボールフロート(４)は、上部ストッパ(18)の位置決め部材(20)によって流体通路(３)の断面の中心に位置づけされ、ボールフロート(４)と流体通路(３)を画成する中径部(6b)の内壁との間に、全周に亘って、ほぼ均等の間隙が形成される。ガスは、この間隙を経て上方へ流れ、ハウジング(２)の出口の開口(７)からガスレンジへ送出される。
【００４１】
この状態では、発光素子(5a)から出射されている光は、透明な保持筒(14)を経て、受光素子(5b)に到達する。受光素子(5b)によって受光された検知信号は、ケーブル(28)を介してコントローラ(29)に入力され、このコントローラによって換気扇(30)が駆動される。
【００４２】
一方、流体通路(３)へのガスの流入が停止すると、ボールフロート(４)は、下方に移動して、再び下部ストッパ(17)に当接して支持され、発光素子(5a)から出射されている光は、ボールフロート(４)によって遮断され、受光素子(5b)には到達せず、換気扇(30)は停止する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係るフロースイッチをファンの駆動用スイッチとして使用した例を示す斜視図である。
【図２】図１に示すフロースイッチの分解斜視図である。
【図３】図１に示すフロースイッチのIII-III線断面図である。。
【図４】図１に示すフロースイッチのIV-IV線断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
(１)フロースイッチ
(２)ハウジング
(３)流体通路
(４)ボールフロート
(５)光センサ
(5a)発光素子
(5b)受光素子
(６)通孔
(6a)大径部
(6b)中径部
(6c)小径部
(6d)段部
(７)(８)開口
(９)環状フランジ
(10)環状凹部
(11)(12)環状溝
(13)切込み
(14)保持筒
(15)Ｃリング
(16)Ｏリング
(17)下部ストッパ
(18)上部ストッパ
(19)Ｃリング
(20)位置決め部材
(21)光センサホルダー
(22)凹部
(23)側壁
(24)溝
(25)係止突起
(26)突出壁
(27)凹部
(28)ケーブル
(29)コントローラ
(30)換気扇
(31)(32)雄ねじ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005116207.tif 000006