(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクの底部に立設されたガイドロッド、前記タンク内に収容される液体上に浮遊して前記液体の液面の変動に追従して前記ガイドロッド上を移動するフロート、前記フロートの内部及び外部とを常に同じ圧力に保持するために前記フロートの天部に、前記タンクが傾いた時に、取り付け側が重量バランスの関係で常に下側に位置するように突設され且つ先端部が前記ガイドロッドと干渉しないように、前記フロートの軸芯を指向するように屈曲されたパイプを備え、前記フロートの所定の液位にまで上昇したときに前記ガイドロッドに配設されたリードスイッチを閉じるようにしてなる、フロート式液面検知スイッチ。
【請求項２】
前記タンクはスターリングエンジンに搭載される、請求項１記載のフロート式液面検知スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロート式液面検知スイッチに関し、特に内部が高圧に保たれるタンク内の液面が所定の液位に達したときに閉成されるようにしたフロート式液面検知スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内部が高圧に保たれるタンク内の液面が所定の液位に達したときに閉成されるようにしたフロート式液面検知スイッチは、例えば、姿勢が変化するスターリングエンジンに設けられている。すなわち、スターリングエンジンにおいては、ピストンとクランク室との間に位置するロッドの外周に、ガスシール、ガス室、オイルスクレーパ、高圧油封室、テーパーシール及び低圧油封室が順次配置されている。しかして、高圧油封室はフロート式液面検知スイッチを備えた高圧オイルタンクと連通しており、高圧オイルタンク内のオイルが所定量に達すると、その旨をフロート式液面検知スイッチが検知すると、ソレノイド弁が開かれて、タンク内のオイルをドレインするようになっている。
【０００３】
しかして、フロート式液面検知スイッチは、高圧タンクの底部に立設されたガイドロッド、タンク内に収容される液体上に浮遊して前記液体の液面の変動に追従してガイドロッド上を移動するフロート、フロートの内部及び外部とを常に同じ圧力に保持するためにフロートの天部に突設された直線状のパイプを備えている。そして、フロートが所定の液位にまで上昇したときに、フロートに装架された磁石がガイドロッドに装架されたリードスイッチを閉じるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記したスターリングエンジンが太陽熱を駆動源ないし動力源として使用される場合、このスターリングエンジンは、太陽の運行に追従するソーラデイッシュと一体的に設置され、その姿勢は、太陽を追尾するソーラデイッシュの動きに応じて変化する。そうすると、高圧タンクも亦プラスマイナス４５度の範囲内で姿勢変化をなし、高圧タンク内においてはオイルの液面は常時鉛直方向に対して略直角を保つが、ガイドロッドは最大４５度傾く。かような場合、フロートもガイドロッドと一体的に傾くが、この傾きによりパイプの先端の開口部はオイルの液面により近づく。しかして、エンジンの振動や、高圧タンク内の圧力は変動に伴うオイルの液面の振動により、オイルがパイプ先端開口部からフロート内に進入し、フロートの重量を増加させる。その結果、フロートがオイルの液面上昇に追従することが困難となり、終にはオイルがドレインされねばならない液位に達しても、ソレノイドバルブを開弁されるスイッチが閉成されないという不具合が危惧される。
【０００５】
それ故に、本発明は、かような危惧が惹起されないようにしたフロート式液面検知スイッチを提供することを、その技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題解決するために請求項１において講じた手段は、タンクの底部に立設されたガイドロッド、前記タンク内に収容される液体上に浮遊して前記液体の液面の変動に追従して前記ガイドロッド上を移動するフロート、前記フロートの内部及び外部とを常に同じ圧力に保持するために前記フロートの天部に、前記タンクが傾いた時に、取り付け側が重量バランスの関係で常に下側に位置するように突設され且つ先端部が前記ガイドロッドと干渉しないように、前記フロートの軸芯を指向するように屈曲されたパイプを備え、前記フロートの所定の液位にまで上昇したときに前記ガイドロッドに配設されたリードスイッチを閉じるようにしてなる、フロート式液面検知スイッチを構成したことである。
【０００７】
上記した課題を解決するために請求項２において講じた手段は、請求項１記載のフロート式液面検知スイッチにおいて、前記タンクはスターリングエンジンに搭載されるものとしたことである。
【０００８】
【作用及び効果】
上記した請求項１記載の構成においては、タンクが傾いた場合、パイプ先端部は常に上を向いてガイドロッドの延在方向と略直角をなすので、タンク内の液体がパイプを介してフロート内に進入しない。しかして、フロート内への液体の進入はフロートの浮遊を阻害してフロートの液面変動追従を不能ならしめるので、液体が進入しないフロートは液面上の浮遊及び該液面変動への追従を全うできる。かくして、フロート式液面検知スイッチの信頼性が確実となる。
【０００９】
また、上記した請求項２記載の構成においては、タンクがスターリングエンジンに搭載されるようになっているので、このスターリングエンジンが太陽熱で駆動されるべく太陽の運行を追尾するソラーデイッシュに設置された場合、タンクの傾きが最大プラスマイナス４５度となるが、かような状態になっても、フロート式液面検知スイッチは支障なく作動する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例を図１ないし図２  に依拠して説明する。
【００１１】
図１において、スターリングエンジン１０はシリンダ１１及びこのシリンダ１１内に往復動可能に装架されたピストン１２を備える。しかして、ピストン１２の外周にはシールリング１３が嵌装されており、これによりシリンダ１１の内部に２つの作動空間１４・１５が画成される。
【００１２】
ピストン１２にはロッド１７が一体的に固定されており、このロッド１７はクランク室１９内に延在し、このクランク室１９内に配設された図示されない周知の駆動機構（斜板もしくはクランク機構）と作用的に連結されている。
【００１３】
しかして、スターリングエンジン１０の出力は作動空間１４・１５内に封入されたヘリウムその他の作動ガスの平均圧力に比例することから、ロッド１７の外周からクランク室１９側へ作動ガスが漏洩しないように、液圧シール装置２０が、ロッド１７の外周部に設けられている。
【００１４】
液圧シール装置２０は、ピストン１２側から順に、ガスシール２５、ガス室２６、オイルスクレーパ２７、高圧油封室２８、メインシールたるテーパーシール３１及び低圧油封室３２を備える。低圧油封室３２内には、トロコイドポンプ３８によりオイルが循環的に供給されるようになっている。オイルスクレーパ２７は、ガス室２６から作動ガスを巻き込むも、高圧油封室２８からガス室２６へのオイルの流れを阻止するようになっている。
【００１５】
テーパーシール３１は、高圧油封室２８から低圧油封室３２へのオイルの流れを阻止するも、ポンプ作用を営み、低圧油封室３２から高圧油封室２８へオイルを圧送するようになっている。
【００１６】
高圧油封室２８は、高圧タンク３３と連結されており、高圧油封室２８がオイルで満杯になったとき、余剰のオイルが順次高圧タンク３３内に供給されるようになっている。高圧オイルタンク３３内のオイルが所定量に達した場合は、タンク３３内に配設されたフロート式液面検知スイッチ４０が閉成されることに伴うソレノイドバルブ３６の開弁により、オイル４５がクランク室１９側にドレインされるようになっている。かくして、オイル４５がガス室２６ひいては作動空間１４に流入するようなことはない。尚、高圧オイルタンク３３は、スターリングエンジン１０の外枠（図示略）に一体的に固定されている。
【００１７】
しかして、高圧油封室２８内のオイル内にはオイルスクレーパ２７から巻き込まれた作動ガスが混在しており、この混在したガスは、高圧タンク３３内に設置されたセパレータ（図示略）によりオイルから分離せられた後、フィルター３５を介して作動空間１４に帰還させられるようになっている。かくして、高圧油封室３３内のオイルには作動ガスが混在せず、作動ガスがテーパーシール３１を介してクランク室１９へ漏洩することはない。
【００１８】
図２及び図３に示されるように、フロート式液面検知スイッチ４０は、オイル４５の液面４５ａに浮遊する環状体のフロート４１を備える。つまり、フロート４１は、円筒状の本体４２に軸方向貫通穴４３を形成するような形態をなしている。高圧タンク３３の底部から垂直に立設されたガイドロッド４４が本体４２の軸方向穴４３内に遊嵌させることにより、オイル４５上に浮遊するフロート４１がオイル４５の液面４５ａの増減に追従してガイドロッド４４に沿って移動するようになっている。
【００１９】
フロート４１の本体４２の内周部には環状の永久磁石４９が埋設されており、本体４２がオイル４５の液面４５ａの上昇に伴いガイドロッド４４の先端部近くまで変移すると、磁石４９の磁力がガイドロッド４４の先端部近傍内に配設されたリードスイッチ４６を感応・閉成せしめる。このリードスイッチ４６の閉成により、ソレノイドバルブ３６が開いて、高圧タンク３３内のオイル４５がドレインされるようになっている。リードスイッチ４６及びソレノイドバルブ３６を含む制御回路は周知であるので、その図示及び説明は省略する。
【００２０】
高圧タンク３３内の圧力は非常に高圧となり最大８メガパスカルに達する。かような高圧によりフロート４１の本体４２が破壊されないように、本体４２の天部ないし頂部に本体４２の内外の連通を許容するパイプ４７が半田付けで固定されている。このパイプ４７によりフロート４１の内部の圧力と外部（タンク３３内の圧力）とが等しくなり、当該差圧が大きくなることによりもたらされる本体４２の破壊ないし損壊が防止されるようになっている。しかして、パイプ４７は中央部から先の部分が本体４２の軸芯方向と略直角をなすように屈曲されている。このパイプ４７の屈曲は、パイプ４７の先端部がガイドロッド４４と干渉しないようになされる。
【００２１】
図４に示されるように、スターリングエンジン１０は、太陽を追尾するソーラデイッシュ５０にステー５１を介して取り付けられており、スターリングエンジン１０の作動空間１５と隣接する作動空間（図示略）とを連結するヒータチーブ（図示略）内を移動するヘリウムその他の作動媒体がソーラデイッシュ５０により集光された太陽光線ないし太陽エネルギーにより熱せられ、スターリングエンジン１０が周知のように駆動されるようになっている。
【００２２】
図４に示されるスターリングエンジン１０の姿勢は朝方もしくは夕刻におけるそれであるが、赤道近くの地域では、南中時、スターリングエンジン１０は図５に示されるような姿勢をとる。つまり、スターリングエンジン１０は、約プラスマイナス４５度の姿勢変化を強いられる。
【００２３】
上に述べたようにスターリングエンジン１０が姿勢変化をなすと、高圧タンク３３内のオイルの液面は姿勢変化にかかわりなく常時鉛直線と垂直をなすが、ガイドロッド４４及びフロート４１の本体４２は、図２に示す鉛直状態から図３に示す傾倒状態に変移する。フロート４１の本体４２の傾倒状態は、いつもこの図示のようになる。つまり、パイプ４７を取り付けた側が重量バランスの関係で常に下側に位置する（釣りに用いる浮きと同じ原理）。しかして、パイプ４７の先端部が本体４２の軸芯方向ないしはガイドロッド４４方向を指向しているので、本体４２が傾いたとしても、パイプ４７の先端開口はオイルの液面から所定距離だけ離れるので、オイルがパイプ４７の先端開口からフロート４２の本体内に浸入することがない。
【００２４】
しかして、フロート４１の本体４２内へのオイルの進入はフロート４１の本体４２の比重を増加せしめてその浮遊を阻害してフロート４１の本体４２のオイル液面変動追従を不能ならしめるが、オイルが進入しないフロート４１の本体４２はオイル上の浮遊及び該オイルの液面変動への追従を全うできる。かくして、フロート式液面検知スイッチ４０の作動の確実性が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフロート式液面検知スイッチが装架されるスターリングエンジンのダイアグラムである。
【図２】本発明に係るフロート式液面検知スイッチが直立している状態を示す図である。
【図３】本発明に係るフロート式液面検知スイッチが傾倒している状態を示す図である。
【図４】スターリングエンジンが固定されたソーラデイッシュの朝方（夕方）の姿勢を示す図である。
【図５】スターリングエンジンが固定されたソーラデイッシュの南中時の姿勢を示す図である。
【符号の説明】
１０    スターリングエンジン
３３    高圧タンク（タンク）
４０    フロート式液面検知スイッチ
４１    フロート
４２    本体
４４    ガイドロッド
４５    オイル
４６    リードスイッチ
４７    パイプ
４９    永久磁石
【図１】
0004061709.tif 000002
【図２】
0004061709.tif 000003
【図３】
0004061709.tif 000004
【図４】
0004061709.tif 000005
【図５】
0004061709.tif 000006