(57)【要約】  【課題】動作点を任意に変更可能な空気圧式液面スイッチを提供する。  【解決手段】空圧源42から空気圧の供給を受けて内部に検知用のヘッド圧Ｈｘを生じさせる検知管41を、上下動変位する液面Ｌに対向して開口させる。この検知管41内のヘッド圧Ｈｘを一側に受けて他側へ切換作動可能なダイアフラム12を設ける。このダイアフラム12の切換作動によりスイッチ動作するエア式リミットスイッチ17を設ける。検知管41内のヘッド圧Ｈｘに一定の圧力換算Ｈｍを加算した対抗圧をダイアフラム12の他側に供給する対抗圧供給手段51を設ける。この対抗圧供給手段51から供給される対抗圧の上限を調整可能に設定する対抗圧制御手段52を設ける。  【選択図】図１
2005069908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下動変位する液面に対向して開口され空圧源から空気圧の供給を受けて内部に検知用のヘッド圧を生じさせる検知管と、
この検知管内のヘッド圧を一側に受けて他側へ切換作動可能な作動体と、
この作動体の切換作動によりスイッチ動作するスイッチ手段と、
検知管内のヘッド圧に一定の圧を加算した対抗圧を作動体の他側に供給する対抗圧供給手段と、
この対抗圧供給手段から供給される対抗圧の上限を可変調整可能に設定する対抗圧制御手段と
を具備したことを特徴とする空気圧式液面スイッチ。
【請求項２】
検知管内のヘッド圧に一定の圧を加算するとともに作動体を待機位置に保持する反発磁力を有する磁石
を具備したことを特徴とする請求項１記載の空気圧式液面スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作点を任意に変更可能な空気圧式液面スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に開放タンクに使用する空気圧式液面スイッチは、液中に検知管を垂直に設け、検知管内液体ヘッド圧を空気圧で取り出し、この圧力をダイアフラムで受けて、発生する力がある値に上昇するとスイッチ動作し、ある値以下に下降するとスイッチ復帰する。このスイッチ動作する「動作点」は、液面スイッチの構造より固有値をもち、固定である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、その動作点固定型の空気圧式液面スイッチを示し、液面Ｌと対向する検知管１内のヘッド圧を取り出すため、空圧源２からの空気通路３が、絞り４を経て分岐され、一方の空気通路3aは検知管１に、他方の空気通路3bは部屋５に接続されている。部屋５とはリテーナ付ダイアフラム６で仕切られた部屋７は大気に開放されている。また、この部屋７の上部には出力を得るための空圧切換弁構造のエア式リミットスイッチ８が固定されている。
【０００４】
そして、検知管１内のヘッド圧をリテーナ付ダイアフラム６で受けて、発生する力がある値に上昇すると、ダイアフラム６とともに上昇したリテーナ９によりエア式リミットスイッチ８が動作し、ある値以下に下がると、エア式リミットスイッチ８が復帰する。例えば、液面スイッチの動作点は、６０×９．８Ｐaであり、復帰点は、５×９．８Ｐaである。
【０００５】
このようなエア式リミットスイッチ８からの出力により、開放タンク内に液体を供給する液体供給ポンプや、開放タンク内から液体を汲み出す液体汲み出しポンプなどの空圧作動形ポンプ（図示せず）の作動開始または作動停止を制御するようにしている。
【特許文献１】実公昭５７−５１２９５号公報（第１−２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来の空気圧式液面スイッチは、スイッチ動作するヘッド圧の「動作点」が、液面スイッチの構造より一定の値に固定されており、この動作点を任意に変更できない問題がある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、動作点を任意に変更可能な空気圧式液面スイッチを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、上下動変位する液面に対向して開口され空圧源から空気圧の供給を受けて内部に検知用のヘッド圧を生じさせる検知管と、この検知管内のヘッド圧を一側に受けて他側へ切換作動可能な作動体と、この作動体の切換作動によりスイッチ動作するスイッチ手段と、検知管内のヘッド圧に一定の圧を加算した対抗圧を作動体の他側に供給する対抗圧供給手段と、この対抗圧供給手段から供給される対抗圧の上限を可変調整可能に設定する対抗圧制御手段とを具備した空気圧式液面スイッチであり、液面が上昇するにしたがって検知管内のヘッド圧が上昇し、このヘッド圧が作動体の一側に作用しても、作動体の他側に、検知管内のヘッド圧に一定の圧を加算した対抗圧が作用している間は、作動体が一側の待機位置に保たれ、スイッチ手段は作用しないが、この作動体の他側に作用する圧が対抗圧制御手段により設定された上限に達した後は、液面の上昇によるヘッド圧の上昇により作動体が一側から他側へ切換作動し、スイッチ手段をスイッチ動作するので、検知管を物理的に移動調整しなくても、対抗圧制御手段の上限設定によりスイッチ動作の動作点を任意に変更することが容易であり、かつ１本の検知管を用いて液面変位に伴なうヘッド圧の変化を追うことで、作動体が一側位置から他側位置に切換わる動作点と、他側位置から一側位置に復帰する復帰点とを検知するので、従来のように２本の検知管を用いて液面の上限と下限とをそれぞれ検知する必要がない。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の空気圧式液面スイッチにおいて、検知管内のヘッド圧に一定の圧を加算するとともに作動体を待機位置に保持する反発磁力を有する磁石を具備したものであり、磁石の反発磁力により、検知管内のヘッド圧に一定の圧を確実に加算するとともに、作動体の不安定なチャタリングを防止して安定した切換作動を得る。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、液面が上昇するにしたがって検知管内のヘッド圧が上昇し、このヘッド圧が作動体の一側に作用しても、作動体の他側に、検知管内のヘッド圧に一定の圧を加算した対抗圧が作用している間は、作動体が一側の待機位置に保たれ、スイッチ手段は作用しないが、この作動体の他側に作用する圧が対抗圧制御手段により設定された上限に達した後は、液面の上昇によるヘッド圧の上昇により作動体が一側から他側へ切換作動し、スイッチ手段をスイッチ動作するので、検知管を物理的に移動調整しなくても、対抗圧制御手段の上限設定によりスイッチ動作の動作点を任意に容易に変更でき、かつ１本の検知管を用いて液面変位に伴なうヘッド圧の変化を追うことで、従来のように２本の検知管を用いて液面の上限と下限とをそれぞれ検知しなくても、作動体が一側位置から他側位置に切換わる動作点と、他側位置から一側位置に復帰する復帰点とを検知できる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、磁石の反発磁力により、検知管内のヘッド圧に一定の圧を確実に加算できるとともに、作動体の不安定なチャタリングを確実に防止して安定した切換作動を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を、図１および図２に示された動作点任意変更型の液面スイッチを参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
アルミニュームなどで形成された本体部11の下部内に作動体としてのダイアフラム12が設けられている。このダイアフラム12は、磁石としてのリング状磁石13が上部に組込まれたリテーナ14と一体となっている。リング状磁石13は、垂直方向に磁極Ｎ，Ｓを有するリング状の磁石である。また、ダイアフラム12によって部屋15と部屋16とが仕切り形成されている。
【００１４】
また、部屋15の下部には、メイン出力を得るための空圧切換弁構造のスイッチ手段としてのエア式リミットスイッチ17が、部屋15の圧力が漏れないように設けられている。
【００１５】
このエア式リミットスイッチ17は、ダイアフラム12の上側への切換作動によりスイッチ動作して、空圧源18から供給された作動空気をオン制御するとともに、ダイアフラム12の下側への切換作動により図示状態に復帰動作して、空圧源18から供給された作動空気をオフ制御するスイッチ手段であり、オン制御時に、このエア式リミットスイッチ17から出力された作動空気は、例えば液面Ｌの液体を収容する開放タンクからその液体を汲み出すポンプを作動する。
【００１６】
本体部11の中央部内にはダイアフラム21が設けられている。このダイアフラム21は、磁石としての丸棒磁石22が下部に組み込まれたリテーナ23と一体となっている。ダイアフラム21によって部屋24と部屋25とが仕切り形成されている。
【００１７】
丸棒磁石22は、垂直方向に磁極Ｓ，Ｎを有し、部屋16と部屋24とを仕切る非磁性体の仕切筒部26を介して、リング状磁石13とは反発する極性でリテーナ23に組み込まれている。
【００１８】
これらのリング状磁石13および丸棒磁石22は、検知管41内のヘッド圧Ｈｘに一定の圧としての圧力換算Ｈｍを加算するとともにダイアフラム12を待機位置に保持する反発磁力Ｆを有する。ここで、ダイアフラム21の有効受圧面積をＡとすると、反発磁力Ｆの圧力換算Ｈｍは、Ｈｍ＝Ｆ／Ａとなる。
【００１９】
部屋25には、ダイアフラム21の中心付近に対向するノズル状排気口27が突設されている。
【００２０】
さらに、本体部11の上部内にはダイアフラム31が設けられている。このダイアフラム31によって部屋32と部屋33とが仕切り形成され、部屋32には、ダイアフラム31の中心付近に対向するノズル状排気口34が突設されている。
【００２１】
また、上下動変位する液面Ｌに対向して開口された検知管41が定位置に設置されている。この検知管41は、空圧源42から空気圧の供給を受けて、内部に検知用のヘッド圧Ｈｘを生じさせる。
【００２２】
この検知管41内のヘッド圧Ｈｘを取り出すため、空圧源42からの空気通路43が絞り44を経て分岐され、一方の空気通路45が検知管41に、他方の空気通路46が部屋15および部屋24にそれぞれ接続されている。
【００２３】
下側のダイアフラム12は、この検知管41内のヘッド圧Ｈｘを一側としての下側に受けて他側としての上側へ切換作動可能であり、中央のダイアフラム21は、この検知管41内のヘッド圧Ｈｘを下側に受けて上側へ膨出作動可能である。
【００２４】
空気通路45，46とは別に、空圧源42より絞り47を経た空気通路48が、本体部11内に設けられた空気通路48a，48b，48cを経て部屋16、部屋25および部屋32にそれぞれ接続されている。
【００２５】
また、任意のヘッド圧でスイッチ動作させるため、対応する設定圧Ｈｓを空気通路49に設置された減圧弁50で設定するようにし、この減圧弁50の出力ラインは部屋33に接続されている。
【００２６】
そして、ダイアフラム21、丸棒磁石22、リテーナ23、部屋24、部屋25、仕切筒部26、ノズル状排気口27、絞り47、空気通路48、空気通路48a，48bによって、検知管41内のヘッド圧Ｈｘに一定の圧力換算Ｈｍを加算した対抗圧（Ｈｘ＋Ｈｍ）をダイアフラム12の上側に供給する対抗圧供給手段51が構成されている。
【００２７】
さらに、ダイアフラム31、部屋32、部屋33、ノズル状排気口34、空気通路48a，48b，48c、空気通路49、減圧弁50によって、対抗圧供給手段51から供給される対抗圧の上限を可変調整可能に設定する対抗圧制御手段52が構成されている。
【００２８】
次に、この実施の形態の作用を説明する。
【００２９】
今、図１は、検知管41が開放タンク内の液面Ｌに触れていない状態であり、検知管41内のヘッド圧Ｈｘが「０」の場合を示す。このため、部屋15と部屋24の背圧は「０」で、ダイアフラム12は、一体となったリテーナ14の自重と、リング状磁石13に下向きに作用する磁極Ｎ，Ｎ間の反発磁力Ｆとで下降して、エア式リミットスイッチ17に作用し、このエア式リミットスイッチ17の出力を「オフ」としている。
【００３０】
なお、リテーナ14の自重およびリング状磁石13に作用する反発磁力Ｆに打ち勝ってダイアフラム12を上昇させるには、部屋16に対する部屋15の相対的圧力の大きさ、すなわち差圧をΔＨupにする必要があるとする。
【００３１】
ここで、丸棒磁石22は、リング状磁石13と反発し合って上向きの力を受けているため、ダイアフラム21を押し上げて、部屋25のノズル状排気口27を塞ぐ方向に作用する。
【００３２】
その際、部屋32のノズル状排気口34が部屋33の設定圧Ｈsにより生ずる力で塞がれているので、絞り47および空気通路48を通過した空気は、部屋25のダイアフラム21に作用し、上向きの反発磁力Ｆとつり合う圧力になり、残りはノズル状排気口27より排気される。
【００３３】
このとき、ダイアフラム21の有効受圧面積をＡとすると、反発磁力Ｆの圧力換算Ｈｍは、Ｈｍ＝Ｆ／Ａとなり、検知管41のヘッド圧Ｈｘが「０」でも、部屋16、25、32の圧力換算はＨｍとなる。
【００３４】
この反発磁力Ｆの強さは、安定した「復帰点」を得るため、現状の液面スイッチ応差（＝動作点−復帰点）の1／3程の圧力を得られるものとする。
【００３５】
また、開放タンク内の液面Ｌが上昇して、検知管41の先端より上側に位置する場合は、検知管41の先端を基準とする液面位置Ｌｘすなわち水深に対応する背圧が、検知管41内のヘッド圧Ｈｘとして得られる。
【００３６】
液面位置Ｌｘが、検知管41の先端より上側に位置するが、当初想定の任意位置に満たないレベルにあるときは、ヘッド圧Ｈｘおよび反発磁力Ｆの圧力換算Ｈｍが、ダイアフラム21に対し上向きの圧力（Ｈｘ＋Ｈｍ）として作用し、その結果、部屋25にはその上向きの圧力にほぼ等しい圧力（Ｈｘ＋Ｈｍ）が発生し、その圧力が部屋16よりダイアフラム12に作用するので、ダイアフラム12は下降状態を維持する。この関係は、Ｈｘ＋Ｈｍ＜Ｈｓの間は確実に持続する。
【００３７】
一方、図２に示されるように、液面位置Ｌｘが当初想定の任意位置以上に上昇して、Ｈｘ＋Ｈｍ≧Ｈｓとなると、部屋32、33の圧力関係よりノズル状排気口34が開くので、部屋25の圧力は設定圧Ｈｓを越えることができず、液面位置Ｌｘのさらなる上昇によりヘッド圧Ｈｘがさらに上昇して、次式の
Ｈｘ−Ｈｓ−Ｈｍ12＞ΔＨup
が成立する「動作点」に達すると、図２に示されるようにダイアフラム12およびリテーナ14は上昇し、エア式リミットスイッチ17がスイッチ動作側に切替わり、作動空気を出力し、液体汲み出しポンプなどのアクチュエータを作動させる。なお、Ｈｍ12は、反発磁力Ｆのダイアフラム12における圧力換算であり、ダイアフラム12の受圧面積をＡ12とした場合、Ｈｍ12＝Ｆ／Ａ12となる。
【００３８】
この図２に示されるように、ダイアフラム12の上昇と共に、一体のリング状磁石13も上昇するので、このリング状磁石13と丸棒磁石22は、下降時の磁極Ｎ，Ｎとは反対の磁極Ｓ，Ｓ同志で反発し、ダイアフラム21には反発磁力Ｆにより下向きの力が働くことになる。
【００３９】
そのため、エア式リミットスイッチ17からの出力で液体汲み出しポンプなどのアクチュエータが作動し、液面位置Ｌｘが低下を始め、検知管41のヘッド圧Ｈｘが設定圧以下に下降しても、部屋25の圧力は、Ｈｘ−Ｈｍとなり、この圧力が部屋16に導かれる。
【００４０】
したがって、部屋16の圧力は部屋15よりＨｍ低い状態となる。液面位置Ｌｘがさらに低下しても、この状態は保持され、保持が解除される「復帰点」は、ヘッド圧Ｈｘが「０」になったとき、つまり液面が検知管41の先端を離れたときである。
【００４１】
次に、この実施の形態の効果を説明する。
【００４２】
液面位置Ｌｘが上昇するにしたがって検知管41内のヘッド圧Ｈｘが上昇し、このヘッド圧Ｈｘがダイアフラム12の下側に作用しても、このダイアフラム12の上側に、検知管41内のヘッド圧Ｈｘに一定の圧力換算Ｈｍを加算した対抗圧（Ｈｘ＋Ｈｍ）が作用している間は、ダイアフラム12が下側の待機位置に保たれ、エア式リミットスイッチ17は作用しないが、このダイアフラム12の上側に作用する圧が、対抗圧制御手段52の減圧弁50により設定された上限の設定圧Ｈｓに達した後は、液面位置Ｌｘの上昇によるヘッド圧Ｈｘの上昇によりダイアフラム12が図１から図２に示されるように下側から上側へ切換作動し、エア式リミットスイッチ17をスイッチ動作するので、検知管41を物理的に移動調整しなくても、対抗圧制御手段52の上限設定によりスイッチ動作の動作点を任意に容易に変更でき、かつ１本の検知管41を用いて液面変位に伴なうヘッド圧Ｈｘの変化を追うことで、従来のように２本の検知管を用いて液面の上限と下限とをそれぞれ検知しなくても、ダイアフラム12が下側位置から上側位置に切換わる動作点と、上側位置から下側位置に復帰する復帰点とを検知できる。
【００４３】
また、リング状磁石13および丸棒磁石22の反発磁力Ｆにより、検知管41内のヘッド圧Ｈｘに一定の圧力換算Ｈｍを確実に加算できるとともに、ダイアフラム12の不安定なチャタリングを確実に防止して安定した切換作動を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る空気圧式液面スイッチの一実施の形態を示す断面図である。
【図２】同上液面スイッチの切換状態を示す断面図である。
【図３】従来の空気圧式液面スイッチの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
12    作動体としてのダイアフラム
13    磁石としてのリング状磁石
17    スイッチ手段としてのエア式リミットスイッチ
22    磁石としての丸棒磁石
41    検知管
42    空圧源
51    対抗圧供給手段
52    対抗圧制御手段
Ｌ    液面
Ｈｘ  ヘッド圧
Ｈｍ  一定の圧としての圧力換算
Ｆ    反発磁力
【図１】
2005069908.tif 000003
【図２】
2005069908.tif 000004
【図３】
2005069908.tif 000005