(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根拘束時に於けるシャフトを中心としたモーターの自転により前記モーターがＯＮ状態からＯＦＦ状態へと移行する最初の時点より所定の遅延時間だけ経過した時点に於いて、前記モーターに印加されている電源電圧を電気的に遮断する電子回路を
備えており、
前記電子回路は、前記電子回路の電気系統内に、
前記モーターがＯＮ状態からＯＦＦ状態へと移行する前記最初の時点を検出する一つのみのスイッチ部を備えており、
前記電子回路は、前記電気系統内に於いて、前記一つのみのスイッチ部が出力する前記最初の時点の検出信号に応じて前記最初の時点より前記所定の遅延時間だけ電気的に遅延させた時点に於いて、前記モーターの前記電源電圧を電気的に遮断する
ことを特徴とする、レベルスイッチ。
【請求項２】
羽根を有するモーターのスイッチ作動棒がマイクロスイッチのアクチュエータ部に最初に当接した時点より所定の遅延時間だけ経過した時点に於いて、前記モーターに印加されている電源電圧を電気的に遮断する電子回路を
備えており、
前記電子回路は、前記電子回路の電気系統内に、
前記スイッチ作動棒の前記アクチュエータ部への前記最初の当接時点を検出する一つのみの前記マイクロスイッチを備えており、
前記電子回路は、前記電気系統内に於いて、前記一つのみのマイクロスイッチが出力する前記当接時点の検出信号に応じて前記当接時点より前記所定の遅延時間だけ電気的に遅延させた時点に於いて、前記モーターの前記電源電圧を電気的に遮断する
ことを特徴とする、レベルスイッチ。
【請求項３】
請求項２に記載のレベルスイッチであって、
前記所定の遅延時間は、前記モーターの回転速度及び前記一つのマイクロスイッチ内の可動接点が一方の固定接点から対向する他方の固定接点へ移動するまでの距離に基づき設定される
ことを特徴とする、レベルスイッチ。
【請求項４】
シャフトの一端部に配設された羽根及び前記シャフトの他端部に対して併設されたスイッチ作動棒を有するモーターと、
電子回路と
を備えたレベルスイッチであって、
前記電子回路は、前記電子回路の電気系統内に、
一つのみのスイッチ部と、
前記一つのみのスイッチ部の出力端に接続された入力端を有する遅延回路と、
前記遅延回路の出力端に接続された入力端を有するモータードライバと
を備えており、
前記モータードライバを介して、前記モーター用の電源電圧が前記モーターに印加されており、
回転している前記羽根の拘束時に於ける前記シャフトを中心とした前記モーターの自転により前記スイッチ作動棒が前記一つのみのスイッチ部をＯＮ状態からＯＦＦ状態へと移行させる最初の時点で、当該最初の時点前は前記ＯＮ状態にあった前記一つのみのスイッチ部が、前記ＯＦＦ状態にあることを示す出力信号を前記遅延回路の前記入力端に出力し、
前記遅延回路は、前記一つのみのスイッチ部からの前記出力信号の受信時より所定の遅延時間だけ電気的に遅延させた時点に於いて、ＯＮ状態にある前記モータードライバをＯＦＦ状態へと切り替えさせる制御信号を前記モータードライバの前記入力端に出力し、
前記モータードライバは、前記制御信号の受信に応じて、前記ＯＮ状態から前記ＯＦＦ状態へとスイッチして、前記モーター用の電源電圧を遮断する
ことを特徴とする、レベルスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パドル式（回転式）のレベルスイッチの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロスイッチを備えた種々のレベルスイッチが提案されている（例えば、特許文献１，２を参照。）。
【０００３】
パドル式（回転式）のレベルスイッチに於いては、粉体・粒体等の測定物乃至は堆積物が検出されたときにモーターの供給電源を瞬時に切る回路として、「自殺回路」が採用されている。ここで、図１は、従来のパドル式（回転式）のレベルスイッチの自殺回路１００Ａの構成を模式的に示すブロック図である。尚、理解の便宜上、図１の（ｂ）は、モーター４の側面視を模式的に示している。モーター４のシャフト４Ａの一端に設けられた、シャフト４Ａと共にＲ方向に回転している平板状の羽根５が粉体等の測定物に当接して埋もれ始めると、羽根５の回転運動が上記測定物の存在によって拘束ないしは抑止される。他方で、モーター４には、商用電源２より供給電圧が依然として印加されている。このため、モーター４のシャフト４Ａの回転の抑止に応じて、モーター４は、シャフト４Ａを中心軸として、その周りを自転する。そのモーター４の自転の動きに連動して、羽根５とは反対側のモーター４の部分に付属・配設されているスイッチ作動棒４Ｂは、シャフト４Ａを中心として円弧を描く様な軌道でＤ方向に動くこととなり、スイッチ作動棒４Ｂは、マイクロスイッチ６のアクチュエータ部６Ａに当接して同部６Ａを押すこととなる。斯かる圧力を受けて、マイクロスイッチ６は商用電源２からの電流を瞬時に遮断する。この様に、モーター４は、測定物の存在が検出されたときに、供給電源である商用電源２の回路系統を、マイクロスイッチ６内の機械的動作を通じて自ら閉路とすることで、自らの動作を瞬時に停止することとなる。そのため、レベルスイッチの電源供給回路は、上述の通り、自殺回路１００Ａと称されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４０６５５号公報
【特許文献２】実用新案登録第３２２４６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マイクロスイッチとしては、その製造会社に応じて、種々の構成を有するものが市場に出回っている。そのため、或る種の構成を有するマイクロスイッチを使用する場合に於いて、測定物の検出時に、モーターのスイッチ作動棒がマイクロスイッチのアクチュエータ部を押す力又は距離によってはマイクロスイッチが瞬時に完全なＯＦＦ状態へとは移行せずに、マイクロスイッチがＯＦＦ状態とＯＮ状態との間を繰り返すという不安定動作が発生する場合がある。斯かる不安定動作の発生により、測定物の検出時に、電源電圧からモーターに流れる電流が完全に遮断されない状態が生じる。
【０００６】
ここで、図２は、その様なマイクロスイッチ６の不安定動作が生じる不安定領域ＵＳＲを模式的に示す図である。図２に於いて、測定物の検出前の段階では、モーターのスイッチ作動棒がアクチュエータ部に当接しておらず、マイクロスイッチ６のアクチュエータ部からの押圧Ｆは加わっていないために、一端が固定端Ｔ１に固定されている導電性引張バネ６Ｂの他端に固定されている可動接点Ｔ４は、一方の固定接点Ｔ２に電気的に接続されている。この状態に於いては、電源電圧からモーターに電流が流れており、モーターの羽根は回転している。それに対して、モーターの羽根の回転運動が制止されて測定物が検出された時点では、シャフトを中心としたモーターの自転に連動したスイッチ作動棒が瞬時にアクチュエータ部に当接して当該スイッチ作動棒はマイクロスイッチ６のアクチュエータ部を押して圧力Ｆをアクチュエータ部に加えることとなる。その結果、マイクロスイッチ６内の導電性引張バネ６Ｂは瞬時に変形して、可動接点Ｔ４は一方の固定接点Ｔ２から離れて対向する他方の固定接点Ｔ３に瞬時に移動する。
【０００７】
しかし、マイクロスイッチ６の内部構成次第では、押圧Ｆが導電性引張バネ６Ｂに加えられても、可動接点Ｔ４は他方の固定接点Ｔ３まで完全に移動せずに、その途中の不安定領域ＵＳＲ内で、一方の固定接点Ｔ２から離れては一方の固定接点Ｔ２に接触するというＯＦＦ状態／ＯＮ状態の繰り返し動作（チャタリング）が生じる。この様なチャタリング現象が発生する場合、商用電源からモーターに供給される電圧も、完全にＯＦＦ状態とはならずに、供給電圧のＯＦＦ状態／ＯＮ状態の繰り返し状態が継続的に生じることとなる。その結果、可動接点Ｔ４及び一方の固定接点Ｔ２の摩耗が発生することもある。更には、導電性引張バネ６Ｂの可動接点Ｔ４が、マイクロスイッチ６を確実に押し込めていない不安定領域ＵＳＲ内で停止してしまう場合が生じる。この不安定領域ＵＳＲの大小は、マイクロスイッチ６のロットに応じて変化する。斯かる場合には、一方の固定接点Ｔ２と可動接点Ｔ４との間でアークが継続的に発生し、結果的に、当該アークにより両接点Ｔ２，Ｔ４が摩耗することで、導通不具合に至ることがある。この問題点は、マイクロスイッチ内部の機械的なＯＮ／ＯＦＦスイッチング動作に応じてモーターが自らその電源電圧を遮断しようとする自殺回路に付随する不具合要因であると、言える。又、斯かる問題点は、マイクロスイッチに代えて、他のスイッチ部品を、例えばリレー又はフォトカプラの様なスイッチ部品を用いて同じく自殺回路を構成する場合に於いても、同様に生じる問題点である。
【０００８】
（発明の目的）
この発明はその様な導通不具合の発生という問題点に鑑みて成されたものであり、その主目的は、使用するスイッチ部品（例：マイクロスイッチ）の構成・ロットの如何に拘らず、且つ、自殺回路を構成すること無く、測定物の検出時にモーターの供給電源を確実に且つ完全に切ることが出来るレベルスイッチを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の主題に係るレベルスイッチは、羽根拘束時に於けるシャフトを中心としたモーターの自転により前記モーターがＯＮ状態からＯＦＦ状態へと移行する最初の時点より所定の遅延時間だけ経過した時点に於いて、前記モーターに印加されている電源電圧を電気的に遮断する電子回路を備えており、前記電子回路は、前記電子回路の電気系統内に、 前記モーターがＯＮ状態からＯＦＦ状態へと移行する前記最初の時点を検出する一つのみのスイッチ部を備えており、前記電子回路は、前記電気系統内に於いて、前記一つのみのスイッチ部が出力する前記最初の時点の検出信号に応じて前記最初の時点より前記所定の遅延時間だけ電気的に遅延させた時点に於いて、前記モーターの前記電源電圧を電気的に遮断することを特徴とする。
【００１０】
以下、本発明の様々な具体化を、添付図面を基に、その効果・利点と共に、詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来のレベルスイッチの自殺回路の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】レベルスイッチで用いられるマイクロスイッチの不安定領域を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るレベルスイッチの構成を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
＜レベルスイッチの中核部＞
本実施の形態に係るレベルスイッチは、自殺回路を構成すること無く、電子回路によって遅延回路を構成した上で当該レベルスイッチのモーターの供給電源のスイッチングを電気的に制御するものである。
【００１３】
即ち、本レベルスイッチが有する「電子回路」は、羽根拘束時（堆積物検出時）に於けるシャフトを中心としたモーターの自転によりモーターがＯＮ状態からＯＦＦ状態へと移行する最初の時点より所定の遅延時間だけ経過した時点に於いて、モーターに印加されている電源電圧を電気的に遮断する機能を備えている。より具体的には、本「電子回路」は、羽根を有するモーターのスイッチ作動棒が、スイッチ部であるマイクロスイッチのアクチュエータ部に最初に当接した時点より所定の遅延時間だけ経過した時点に於いて、モーターに印加されている電源電圧を電気的に遮断する機能を備えている。ここで、「所定の遅延時間」は、例えば、マイクロスイッチをスイッチ部として用いる場合には、モーターの回転速度及びマイクロスイッチ内の可動接点が一方の固定接点から対向する他方の固定接点へ移動するまでの距離に基づき設定される。
【００１４】
＜レベルスイッチの構成＞
図３は、本実施の形態に係るパドル式（回転式）のレベルスイッチ１００の電気的構成を模式的に示すブロック図である。尚、理解の便宜上、図３の（ｂ）は、モーターの側面視を模式的に示している。図３に於いて、Ｒ方向に回転する平板状の羽根５を有するモーター４の構成、マイクロスイッチ６の構成、及び、測定物（図示せず。）の検出時にモーター４の付属部品であるスイッチ作動棒４ＢがＤ方向に移動してマイクロスイッチ６のアクチュエータ部６Ａに接触して押圧を加える動作は、図１に示される対応する構成要素５，４，６，４Ａ，４Ｂ，６Ａと同一であり、既述した図１に関する記載が援用される。
【００１５】
レベルスイッチ１００の電源１は、商用電源２と、商用電源２に接続された電圧発生回路３とより構成される。ここで、電圧発生回路３は、ＡＣ９０Ｖ乃至ＡＣ２６４Ｖの範囲内の交流電圧を供給する商用電源２に対応可能な電子回路である。即ち、電圧発生回路３は、１）商用電源２の供給電圧をＡＣ／ＤＣ変換した上で例えばＤＣ５Ｖの直流電圧（第２レベルの直流電源電圧）を生成し、当該ＤＣ５Ｖの直流電圧を後述する各構成要素６，７，９に供給すると共に、２）商用電源２の供給電圧より例えばＡＣ２４Ｖの交流電圧（第１レベルの交流電源電圧）を生成した上で当該交流電圧を与える第１信号Ｓ１を後述する各構成要素１０，４に供給する。尚、上記の直流電圧の値ＤＣ５Ｖ及び交流電圧の値ＡＣ２４Ｖは一例であって、直流電圧の値及び交流電圧の値は、それぞれ、任意の値に設定される。
【００１６】
マイクロスイッチ６は、一方で、電圧発生回路３より上記ＤＣ５Ｖの直流電圧を与えられる入力端子（入力端）を備えており、当該入力端子はマイクロスイッチ６内部の既述の一方の固定接点Ｔ２（図２参照。）に接続されている。他方で、マイクロスイッチ６は、マイクロスイッチ６内部の固定端子Ｔ１（図２参照。）に接続された出力端子（出力端）を有しており、当該出力端子より第２信号Ｓ２を出力する。
【００１７】
レベルスイッチ１００の中核部を成す遅延回路７は電子回路（ＩＣ）より成り、マイクロスイッチ６の上記出力端子に接続されて第２信号Ｓ２を受信する入力端子（入力端）、及び、第２信号Ｓ２の受信時に応じて当該受信時から所定の遅延時間αを経過した時点で、第２信号Ｓ２のレベルに対応したレベルを有する第３信号（制御信号）Ｓ３を出力する出力端子（出力端）を有している。ここで、所定の遅延時間αは、既述の通り、モーター４の回転速度及びマイクロスイッチ６内の可動接点Ｔ４（図２参照。）が一方の固定接点Ｔ２から対向する他方の固定接点Ｔ３へ横移動するまでの距離に基づき算出された時間である。当該算出された時間は、予め、所定の遅延時間αとして、遅延回路７に設定されている。例えば、所定の遅延時間αは、０．０５秒〜０．１秒に設定される。
【００１８】
モータードライバ８は、半導体素子（スイッチ）１０のスイッチング動作を制御する電子回路（ＩＣ）である制御回路９と、スイッチング素子として機能する半導体素子１０とより成る。この内、制御回路９は、遅延回路７が出力する第３信号Ｓ３を受信する入力端子（入力端）、及び、制御信号としての第４信号Ｓ４を半導体素子１０に出力する出力端子（出力端）を備えている。他方、半導体素子（スイッチ）１０は、例えば双方向スイッチング素子であるトライアックより成る。半導体素子１０は、電圧発生回路３に接続されてＡＣ２４Ｖの第１信号Ｓ１を受信する入力端子（入力端）、制御回路９に接続されて第４信号Ｓ４を受信する制御端子（制御端；ベース電極乃至はゲート電極）、及び、モーター４の入力端子に接続されてモーター４にＡＣ２４Ｖの第１信号Ｓ１を送信する出力端子（出力端）を有する。
【００１９】
＜レベルスイッチの動作・利点＞
Ａ  測定物非検出時の場合
この場合、モーター４のシャフト４Ａ及び羽根５はＲ方向に回転しており、マイクロスイッチ６内の可動接点Ｔ４は一方の固定接点Ｔ２に機械的に当接した状態にある。このため、マイクロスイッチ６は、ＤＣ５Ｖのレベルを与える第２信号Ｓ２を遅延回路７に出力している。そして、遅延回路７は、半導体素子１０をＯＮ状態に維持するレベルにある第３信号Ｓ３を、モータードライバ８に出力している。このため、半導体素子１０はＯＮ状態にあるスイッチとして機能し、半導体素子１０に印加されているＡＣ２４Ｖのレベルを与える第１信号Ｓ１をモーター４の入力端子に出力しており、モーター４のシャフト４Ａ及び羽根５はＲ方向へ回転し続けている。
【００２０】
Ｂ  測定物検出時の場合
この場合、モーター４の羽根５が測定物（堆積物）に接触することにより、Ｒ方向への羽根５及びシャフト４Ａの回転は制止乃至は抑止される。このために、モーター４のスイッチ作動棒４Ｂは、瞬時にＤ方向へ移動してマイクロスイッチ６のアクチュエータ部６Ａに当接して、押圧Ｆをアクチュエータ部６Ａに加える。この押圧Ｆを受けて、マイクロスイッチ６内部の導電引張バネ６Ｂは瞬時に変形して、可動接点Ｔ４は瞬時に一方の固定接点Ｔ２より機械的に離れる。その当接のタイミングに応じて、マイクロスイッチ６は、瞬間的に、その入力端子に印加されているＤＣ５Ｖの電圧がその出力端子に与えられない非導通状態を示すレベルの第２信号Ｓ２（具体的にはマイクロスイッチ６に流れる電流Ｉ＝０Ａ）（ＯＦＦレベルの出力信号）を、遅延回路７の入力端子に出力する。カウンタ機能を有する遅延回路７は、斯かるレベルの第２信号Ｓ２の受信タイミングに瞬時に応答して、当該受信時より遅延時間αが経過するのをカウントする動作を開始する。そして、遅延時間αが経過した時点に於いて、瞬時に、遅延回路７は、半導体素子１０の状態をＯＮ状態からＯＦＦ状態へと変更させる制御レベル（具体的には電圧＝０Ｖ）（切り替えレベル）を与える第３信号（制御信号）Ｓ３を、モータードライバ８の制御端子に印加する。この結果、半導体素子１０は、その制御回路９の制御信号である第４信号Ｓ４に応じて、瞬時に、ＯＮ状態からＯＦＦ状態へとスイッチングして、電圧発生回路３とモーター４の入力端子間の回路を非導通状態とし、モーター４に印加されるＡＣ２４Ｖの供給電圧を遮断する。これにより、モーター４は確実に且つ完全にＯＦＦ状態となる。この様に、遅延回路７は、測定物検出時点に於いて瞬時にマイクロスイッチ６の出力端子より出力される第２信号Ｓ２の受信時から遅延時間αが経過する時点をカウントする状態に移行している。斯かる遅延時間αを設けることで、マイクロスイッチ６は、図２の不安定領域ＵＳＲで停止することなく、完全なＯＦＦ状態へと切り替わることが出来る。これにより、チャタリング或いはアークが継続して発生することが抑止されるため、チャタリング等の継続に起因したマイクロスイッチ６内の各接点の摩耗を確実に抑止することが出来る。そのため、遅延回路７及びモーター４の供給電源のスイッチとして機能するモータードライバ８より成る電子回路は、自殺回路を形成することなく、遅延時間αの経過後に確実且つ完全にモーター４に印加される電圧を遮断することとなる。尚、遅延回路７を設けることなく、マイクロスイッチ６の出力端子を直接にモータードライバ８の制御端子に接続してしまうと、半導体素子１０はマイクロスイッチ６のチャタリングに応じてＯＮ／ＯＦＦ状態の繰り返し動作を行ってしまい、自殺回路と同様の不具合が発生してしまう。その意味で、レベルスイッチ１００の電子回路が遅延回路７を形成していることは、既述の問題点を克服する手段としては必須であると、言える。
【００２１】
以上の記載より、本実施の形態に係るレベルスイッチ１００は、以下の利点乃至は効果を奏する。
【００２２】
ア  レベルスイッチ１００は、電子回路によってモーター４の供給電源のスイッチング及び遅延回路を形成しているので、従来の自殺回路を構成していない。そのため、レベルスイッチ１００は、既述した自殺回路に付随する不具合を発生させることはなく、使用するマイクロスイッチの構成・ロットの如何に拘らず、常に測定物の検出時にモーターの供給電源を確実に且つ完全に切ることが出来る。そして、マイクロスイッチ６内の各接点の摩耗の発生を確実に抑止することが出来る。
【００２３】
イ  従来のレベルスイッチに於いては、ＡＣ１００Ｖ，ＡＣ２００Ｖ、又はＡＣ２４０Ｖという様に、モーターへの供給電圧の指定が必要となっている。その点、レベルスイッチ１００は、電子回路より成る電圧発生回路３を用いて供給電圧を生成しているので、供給電圧の範囲を広く取れる設定になっており、実用上、ＡＣ９０Ｖ〜ＡＣ２６４Ｖの電圧範囲で商用電源を使用することが出来る。
【００２４】
（変形例）
（１）実施の形態１では、電圧発生回路３とモーター４の入力端子間にモータードライバ８が接続されていたが、これに代えて、モーター４の出力端子と電圧発生回路３間にモータードライバ８が接続乃至は配設されていても良い。実施の形態１に於けるモータードライバ８の配置のみならず、この変形例（１）に於けるモータードライバ８の配置をも含まれる意味で、モーター用の電源電圧は、スイッチング回路部として機能するモータードライバ８を介して、モーター４に印加されている。
【００２５】
（２）実施の形態１では、マイクロスイッチ６がモーター４側の「スイッチ部」として採用されているが、マイクロスイッチ６に代わるモーター４側の「スイッチ部」として、例えばリレー又はフォトカプラの様な他のスイッチング部品を用いても良い。この様な変形例（２）に於いても、既述した実施の形態１の作用・利点と同様の作用・利点が得られる。
【００２６】
（３）実施の形態１では、モータードライバ８内のスイッチング素子として半導体素子１０が採用されているが、この半導体素子１０に代えて、例えばリレー又はフォトカプラの様な他のスイッチング部品が採用されても良い。この場合に於いても、本変形例に係るモータードライバは実施の形態１に係るモータードライバ８と同様の作用・機能を奏し、その結果、実施の形態１と同様の利点が本変形例に於いても得られる。
【００２７】
（付記）
以上、本発明の実施の形態を詳細に開示し記述したが、以上の記述は本発明の適用可能な局面を例示したものであって、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、記述した局面に対する様々な修正及び／又は変形例を、この発明の範囲から逸脱することの無い範囲内で考えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、例えば、粉体・粒体等の測定物の有無を検出するパドル式（回転式）のレベルスイッチに適用して好適である。
【符号の説明】
【００２９】
１００  レベルスイッチ
１００Ａ  自殺回路
１  電源
２  商用電源
３  電圧発生回路
４  モーター
４Ａ  シャフト（主軸）
４Ｂ  スイッチ作動棒
５  羽根
６  マイクロスイッチ（スイッチ部）
６Ａ  アクチュエータ部
７  遅延回路
８  モータードライバ
α  遅延時間
９  制御回路（ＩＣ）
１０  半導体素子（スイッチ）
【要約】
【課題】堆積物の検知時に、自殺回路を構成すること無く、モーターへの供給電圧を確実に且つ完全に遮断することが出来るレベルスイッチを提供する。
【解決手段】堆積物の存在により羽根５及びシャフト４Ａの回転が拘束されると、モーター４はシャフト４Ａを中心として自転し、スイッチ作動棒４Ｂはマイクロスイッチ６のアクチュエータ部６Ａに押圧を加える。この押圧により、マイクロスイッチ６はＯＮ状態からＯＦＦ状態への移行を示す第２信号Ｓ２を遅延回路７に出力し、遅延回路７は第２信号Ｓ２の受信時より遅延時間αだけ経過した時点に於いて第３信号Ｓ３を出力する。制御回路９は、半導体素子１０をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えさせるレベルの第４信号Ｓ４を半導体素子１０に出力する。半導体素子１０はＯＦＦ状態へとスイッチングし、モーター４の供給電圧を与える第１信号Ｓ１のモーター４への印加を確実・完全に遮断する。
【選択図】図３【図１】
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【図２】
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【図３】
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