JPH056782B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、原子力発電プラント、火力発電プラ
ント、その他各種プラントにおいて、タンク等の
液位に以上が発生した際に警報を発し、又は緊急
遮断弁などを動作させるためのレベルスイツチに
関するものである。

従来技術 我国は地震多発国であるため、万一大地震が発
生しこの種レベルスイツチに誤動作が生じたりす
ると、プラントの運転に重大な支障をきたすおそ
れがある。そのため、現在原子力発電所などの重
要施設では、レベルスイツチなどの機器の取付け
に際しては、地震時の揺れを増幅しないように適
当な取付位置を選定したり、複雑な耐震設計によ
る支持、固定法を採用するなどしていたため、多
大な設計の手間と建設費用を必要としていた。こ
のような実情のため、地震発生時にも誤動作が生
じ難い高耐震性能のレベルスイツチの開発が切望
されていたが、従来のレベルスイツチは下記の如
くこの要望を満足させ得るものではなかつた。

第１１図ほ従来の特に高温高圧用レベルスイツ
チの縦断面を示しており、１は底部及び側部にタ
ンク等（図示せず）に接続して液位を検出するた
めの流体接続口１ａ及び１ｂが設けられた本体、
２は本体１にボルト・ナツトにより固定されてい
る共に中心孔２ａを有する放熱フイン付きの蓋、
３は本体１と蓋２とにより狭持された上部ガイ
ド、４は本体１に圧入固定された下部ガイド、５
は両ガイド３，４に上下摺動可能に案内されたフ
ロート棒、６は本体１内に位置し且つフロート棒
５に嵌装されてピン７によりフロート棒５に固着
されたフロート、８はフロート６のフランジ部と
本体１の段部との間に介在せしめられてフロート
６の重量を支えている大径のバネ、９は中心孔２
ａ内に挿通されていてフロート棒５と上部ガイド
３とな間から浸透してくる高温流体を阻止して後
述の検出筒を低温に保つための複数個のシールリ
ング、１０はシールリング９を適当な間隔で保持
するためのコイルバネ式のスペーサ、１１は蓋２
の上端に嵌着された検出筒、１２はシールリング
９の中心孔を上下摺動可能に貫通し、且つ下端が
フロート棒５の上端にピンにより結合された非磁
性体製の吸着管棒、１３は検出筒１１内において
吸着管棒１２上端に非磁性体製のダブルナツトに
より位置調整可能に固定された磁性体製の吸着
管、１４は検出筒１１の側壁に固着されたマイク
ロスイツチ、１５は検出筒１１の側壁に枢着され
且つ上下両端に磁石１５ａ及び１５ｂが夫々固着
されていてその摺動によりマイクロスイツチ１４
の接点を切り替える作動片、１６は検出筒１１の
基部に固定されたベース、１７はベース１６に固
定されたスイツチカバーである。

そして、このレベルスイツチにおいて、本体１
内の液位３１の位置（以下、液位３１ともいう）
の上昇とこれによるフロート６の浮力の増加に伴
つて吸着管１３が上昇し所定位置に達すると、磁
石１５ａが吸着管１３に吸引され且つ磁石１５ｂ
が離れて作動片１５が左旋することによりマイク
ロスイツチ１４の接点が切り換えられ、又液位３
１の下降とこれによるフロート６の浮力の減少に
伴つて吸着管１３が下降し所定位置に達すると、
磁石１５ｂが吸着管１３に吸引され且つ磁石１５
ａが離れて作動片１５が右旋することによりマイ
クロスイツチ１４の接点が前とは逆の方向に切り
替えられるようになつている。このような磁石と
マイクロスイツチとを具備する構造は、従来一般
に使用されているものである。このような機構に
より、例えばタンク等において液位（本体１内の
液位３１と一致する）がこれ以上上昇すると危険
であるという上限位置に達すると、マイクロスイ
ツチが作動して上限警報を発し、又タンク等の液
位が下がり安全な液位に達すると、マイクロスイ
ツチが元に復帰して上限警報を取り消すようにす
ることができる。下限警報に関しては上述の場合
と動作が逆になるだけである。

ところが、このようなレベルスイツチに地震時
を想定して振動試験を行うと、バネ８のように中
心径の大きい大型のバネは、特に振動加速度が約
1Gを超える横揺れが作用する時、バネ自身の慣
性力（＝質量×加速度）によつて座屈現象に似た
極端な変形を生じバネの端部がフロート６のフラ
ンジ部や本体１の段部から離れることがあり、同
時にバネ端部の巻き上げ部の形状の影響によりバ
ネ８が一方向に回転を始め、フロート６もそれに
伴つて回転と横揺れを生じる。そして、バネ８の
特性がバネ８の向きにより均一でないことによる
複雑なバネ８の変形及び回転とフロート６自身の
慣性モーメント〔質量×（回転半径）²〕が複合的
に作用し合つて液位３１の上昇、下降によるフロ
ート６の浮力の増減とは無関係にフロート６が異
常な上下運動を始める。又飛沫を上げながら激し
く動揺する液位３１はバネ８の不安定な振動を一
層助長し、更に横揺れするバネ８はフロート６の
側面や本体１の内面と擦れ合い、これらの総合さ
れた影響のため、レベルスイツチは所定の作動点
から大きくずれた液位３１にて誤作動するように
なり、このレベルスイツチは耐震性が著しく劣つ
ていた。

目 的 本発明は、上記問題点に鑑み、地震発生時にお
いても作動の安定性が維持される耐震性能に優れ
たレベルスイツチを提供せんとするものである。

概 要 本発明によるレベルスイツチは、フロートの下
方にて管状のフロート棒に設けた上部バネ受部と
その下方にて本体側に設けた下部バネ部との間に
フロートの重量を支える小径のバネを弾装すると
共に、該バネの上下端部を前記上下のバネ受部に
夫々嵌合せしめ且つ該上下端部の各突出端を前記
上下のバネ受部に夫々係止せしめ、更にバネ押え
などでバネの上端部を保持固定せしめたことによ
り、前記バネの横ずれと回転及び変形を防止する
と共に、液位がフロートにかかつたバランス状態
では前記バネを完全に液中に沈めて液面の波動が
前記バネに作用しないようにしたものである。
又、本発明によるレベルスイツチは、上記作用効
果に加え、上記フロート棒に固定されたレバー
を、本体側に設けた鉛直方向のレバーガイドによ
り案内するようにしたことにより、フロートの重
量を支えるバネの捩れ振動も防止するようにした
ものである。更に本発明によるレベルスイツチ
は、上記作用効果に加え、上記フロートと本体と
の間に波止め板を有する波動防止筒を嵌挿したこ
とにより、振動による液面の波動と流体の慣性力
を極力小さくするようにしたものである。

実施例 以下、第１図乃至第５図に示した第一の実施例
に基づき上記従来例と同一の部材には同一符号を
付して本発明を詳細に説明すれば、フロート６が
嵌装固着されたフロート棒５は、中空の太い管か
ら構成することにより、軽量にして慣性モーメン
トを小さくすると共に剛性を高め、横揺れによる
曲りを極力防止している。又、第２図に示した如
く、フロート６の下方において下部ストツパ１８
がピン１９によりフロート棒５に堅固に固定され
ている。又、下部ストツパ１８には上部バネ受２
０が螺着せしめられ、且つ下部ガイド４には下部
バネ受部４ａが形成せしめられていて、上部バネ
受２０と下部バネ受部４ａとの間にフロート６の
重量を支える小径のバネ８（第３図参照）が弾装
されていると共に、バネ８の上下端部を上部バネ
受部２０及び下部バネ受部４ａに夫々しつくり嵌
合せしめることにより、バネ８の座屈現象に似た
極端な変形や横ずれを防止している。尚、３２は
ロツクナツトである。又、バネ８の上端部の上方
突出端８ａ及び下端部の下方突出端８ｂを上部バ
ネ受部２０の溝部２０ａ及び下部ガイド４の通孔
４ｂ（四〜六箇所程度設けられている。）の一つに
夫々係合せしめる（第５図参照）ことにより、若
干のねじれ振動は残るがバネ８の一方向の回転を
完全に防止している。又、上部バネ受部２０の上
面にはバネ押え２１が装着され、該バネ押え２１
に設けられた三〜六個の爪２１ａによりバネ８の
上方端部を保持している。（第４図参照）ので、
バネ８の横ずれによる変形はより確実に防止され
る。尚、前記バネ押え２１の代りに溶接などによ
り上部バネ受部２０とバネ８を相互に固定しても
良い。

第６図乃至第８図は第二の実施例を示してお
り、第一の実施例に本発明の他の必須要件の構造
を含むものである。２２はフロート６の上方にて
ピン２３によりフロート棒５に堅固に固定された
上部ストツパ、２４は上部ストツパ２２を貫通し
てフロート棒５に螺着され且つナツト２５により
締結固定された水平方向のレバー、２６は上部ガ
イド３の下面にネジ２７により固定されていて第
８図に示した如くレバー２４の先端に嵌合して案
内する鉛直方向の溝部２６ａを有しているレバー
ガイドであつて、レバー２４とレバーガイド２６
との作用によりフロート６の液位変化による上下
動は許すがフロート６の回転を防止してバネ８の
捩れ振動を防止し得るようになつている。

第９図及び第１０図は第三の実施例を示してお
り、第二の実施例に本発明の他の必須要件の構造
を含むものである。２８はフロート６の外径より
やや大きい内径を有していると共に側壁に適当な
数の通孔２８ａが設けられ且つ外周部の上方部及
び下方部には三〜四個程度の波形の位置決め金具
２９が溶接などにより放射状に固着されている波
動防止筒であつて、この波動防止筒２８を本体１
の内部に押し込んだ時合位置決め金具２９の外端
が本体１の内面に弾性的に接触するので、波動防
止筒２８を本体１のほぼ中心位置にしつくりと固
定することができる。又、波動防止筒２８の外周
部のほゞ中央部には二〜四枚程度のリング状の波
止め板３０が溶接などにより固着されていると共
に、該波止め板３０の大きさは本体１の内周より
もわずかに小さい程度に設定されており、この波
止め板３０の作用により波動による液面の波動が
極力小さくなると共に、波止め板３０は流体の抵
抗となつて、流体地震の慣性力がフロート６に及
ぼす力を減少させている。

発明の効果 上述の如く、本発明によるレベルスイツチは、
フロートの重量を支えるバネの回転、横ずれ及び
上端部のバネ受との離れを防止した構造のため、
これらによるバネの不規則な変形は発生せず、フ
ロート可動部の上下運動は安定する。又、バネが
フロートの下方にあることによりバネ全体が液面
下にあるため、液面の波動による悪影響を受けな
い。又、バネがフロートや本体と接触しない構造
となつているので、摩擦による悪影響も生じな
い。更に、バネが従来品に比べて小型軽量なの
で、激しい横揺れが作用しても、これにより引起
こされるバネ自身の慣性力による座屈に類似した
変形は極めて小さく、フロート可動部の重量を支
持するという本来の機能を安定に保つことができ
る。従つて、本発明によれば、フロート可動部は
激しい横揺れ状態下でも円滑に上下運動を行い、
無加振時における作動性能とのずれが非常に小さ
く、実用的に全く支障のない性能を発揮し得る。
尚、バネが変形しにくいことなどにより縦揺れに
対しても耐震性の向上が計れる。

又、上記の如くバネの回転を防止した構造にお
いても、横揺れによりバネが細かい捩れ振動を発
生し、これがフロートにまで伝達されるのを防止
できないが、上記第二の実施例の如くフロート棒
に固定したレバーを本体側に固定したレバーガイ
ドで案内することにより捩れ運動を強制的に防止
した場合、無加振時の作動点（液位）とのずれが
一層縮まり耐震性が向上する。又、横揺れによる
液面の波動が大きくなつてフロートに衝突し、し
かも流体の慣性力がフロートに異常な力を及ぼし
て作動点のバラツキを増大させるが、上記第三の
実施例の如くリング状波止め板付きの波動防止筒
を本体内に挿入することによりフロートに加わる
波動の影響を防止した場合、一層優れた耐震性が
得られる。特に、リング状の波止め板は、波動防
止筒と本体との間の空間における液面の上下波動
を防止するので、該空間に連通する波動防止筒内
部の液位の上下波動を防止するのに大いに効果が
あり、その結果横揺ればかりでなく縦揺れについ
てもレベルスイツチの更に安定な動作を維持する
ことができる。

従つて、本発明によるレベルスイツチは、従来
品に比べて極めて高い耐震性能を有しており、原
子力発電プラントなどの重要施設の安全性を向上
させることができる。またレベルスイツチ自体の
耐震性能が高まることにより、従来実施されてき
たレベルスイツチまわりの支持体の複雑な耐震設
計や施工も不要いなり、実用的価値は極めて大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明よるレベルスイツチの一実施例
の縦断面図、第２図は第１図の要部拡大断面図、
第３図は上記実施例のバネ８の縦断面図、第４図
及び第５図は夫々第２図−線及び−線に
沿う断面図、第６図は第二の実施例の縦断面図、
第７図は第６図の要部拡大断面図、第８図は第７
図−線に沿う断面図、第９図は第三の実施例
の縦断面図、第１０図は上記第三の実施例の波動
防止筒の斜視図、第１１図は従来例の縦断面図で
ある。 １……本体、２……蓋、３……上部ガイド、４
……下部ガイド、４ａ……下部バネ受部、４ｂ…
…通孔、５……フロート棒、６……フロート、７
……ピン、８……バネ、９……シールリング、１
０……スペーサ、１１……検出筒、１２……吸着
管棒、１３……吸着管、１４……マイクロスイツ
チ、１５……作動片、１６……ベース、１７……
スイツチカバー、１８……下部ストツパ、１９…
…ピン、２０……上部バネ受部、２１……バネ押
え、２２……上部ストツパ、２３……ピン、２４
……レバー、２５……ナツト、２６……レバーガ
イド、２７……ネジ、２８……波動防止筒、２９
……位置決め金具、３０……波止め板、３１……
液面、３２……ロツクナツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液面の変化を検出するフロートの重量をバネ
   で支えるようにしたレベルスイツチにおいて、前
   記フロートの下方にてフロート棒に対し固設した
   上部バネ受部と前記上部バネ受部の下方にて本体
   側に設けた下部バネ受部との間に前記バネを弾装
   するとともに、前記バネの上下両端部をそれぞれ
   前記上部バネ受部及び前記下部バネ受部に係止せ
   しめ、前記フロート棒に突設したレバーを前記本
   体側に垂設したレバーガイドで案内するように
   し、波止め板を環装した波動防止筒を前記フロー
   トと前記本体との間に嵌挿し配置したことを特徴
   とするレベルスイツチ。