JPH0667733A - 液面制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自力式自動弁とフロート弁を組み合わせた機
械的な液面制御システムを他力式自動弁と液面レベルス
イッチを用いてこれを電子回路で制御することにより装
置全体のコンパクト化、誤作動防止及び摩耗防止を図っ
たものである。 【構成】 他力式自動弁には電動弁を用い、液面レベル
スイッチには流入水によるチャタリングが発生してもこ
れを防止するタイマーを制御回路に設けるように構成し
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビル設備、農業設備、
灌漑設備、工場設備等に設けられる貯液タンク等の液面
制御に利用される制御システムに関するものである。

【０００２】他力式自動弁と液面レベルスイッチを組み
合わせ、かつ、波立ちによるレベルスイッチのチャタリ
ングによる電気回路の頻繁な入り切りをタイマーにより
防止した液面制御システムである。

【０００３】

【従来の技術】従来の貯液タンクにおける液面制御は図
11に示すように貯液タンク１の上部に設けられた自力式
自動弁２とこれを制御するフロート弁３、液面レベルス
イッチには電極４を用いたもので構成されており、その
作動は、流出管６から流体が使用されて液面５が低下す
ることによりフロート31が下がりフロート弁３のバルブ
が開弁され流入管８より分岐したパイロット管９を通じ
て貯液タンク１に流体が流入する。このことによりパイ
ロット管９の内圧は下がりこれに接続されている自力式
自動弁２のシリンダー部21の内圧も下がり流入管８の流
入圧力により弁体22を押上げて、流体が貯液タンクに流
入を開始する。

【０００４】貯液タンクの規定位置まで流体が満たされ
ると、フロート31が上昇しフロート弁３のバルブを閉じ
るのでパイロット管９の流体圧力は上昇し、自力式自動
弁２のシリンダー部21の内圧も上がりこの圧力により弁
体22を押し下げて、流体が貯液タンクに流入することを
停止する。電極４は、万一自力式自動弁２とこれを制御
するフロート弁３が故障して液位が異常に高くなったり
低くなったりした時に警報を発するものであり、バルブ
の作動をコントロールするものではない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上の構成による従来
の方法では、自力式自動弁２とこれを制御するフロート
弁３は、いずれもフロートや流体圧力によって機械的に
作動しているため、摩耗したり、スケール等の付着によ
り誤作動を起こすことが多くフロート弁３の急開、急閉
による自力式自動弁２のウォータハンマも発生してい
た。パイロット管９やシリンダー部21にウォータハンマ
防止の絞り弁等を組み込んだものもあるが異物が詰まる
と誤作動を起こすため定期的なメンテナンスが必要であ
った。

【０００６】また、電極４にもスケールが付着すること
により電気の導通不良が発生するため、定期的なメンテ
ナンスが必要であった。流入管８より流入する流体の波
打ちにより、フロート31がチャタリングを発生するのを
防止するため、防波板10をとりつける工事が必要であっ
た。また、自力式自動弁２の取り付ける位置は図11に示
すように常に貯液タンク１の上部に設ける必要があり、
地下タンクや天井のある場所へ貯液タンク１を設置した
場合は、重量物を高所に持ち上げその取り付けに当って
は多大の工数を必要としていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めの手段として発明したシステムを図１に示す。先ずそ
の第一は、自力式自動弁２を他力式自動弁23，24に置き
換えたことである。他力式自動弁の種類としては電源Ｏ
ＦＦにより流路を遮断する電動弁23や信号入力により開
閉を行う電動弁24を用いた。液面レベルスイッチには、
磁力で作動する近接スイッチやホール素子等をパイプの
内部に装着し、磁石を装着したフロートで液面を検出す
る方法を利用することにより電極４のスケール付着によ
る誤作動の防止を図った。また、電極４を使用したもの
は電極４に12Ｖ、24Ｖ等の電圧をかけているため、灯
油、ガソリン等の可燃性流体には使用できないが本発明
の磁力で作動する近接スイッチやホール素子等を利用し
たものは、本質安全防爆構造が可能なため、灯油、ガソ
リン等の可燃性流体にも使用できる。流入管８より流入
する流体の波打ちによる液面レベルスイッチのチャタリ
ングについては、これを抑制するのではなく、チャタリ
ングが発生している間は、電気回路に設けたタイマーに
より電気を遮断しておき、液位が液面レベルスイッチの
上面、若しくは下面で波打ちの影響が無くなった時点で
スイッチが作動するような手段を講じたものである。

【０００８】

【作用】上記手段により、液面制御を行う作用は次の通
りである。流出管６から流体が使用されて液面５が低下
することにより液面レベルスイッチの定液位スイッチ42
がＯＮまたはＯＦＦする。これにより、信号入力により
開閉を行う電動弁24が開弁して流入管８より流体が貯液
タンク１に流入する。貯液タンク１の液位が上昇するこ
とにより定液位スイッチ42がＯＦＦまたはＯＮし信号入
力により開閉を行う電動弁24を閉弁する。なお、前記電
動弁24が開弁中に停電が発生すると、定液位スイッチ42
がＯＦＦまたはＯＮの信号を出すことが出来ないため、
電動弁24は開弁のままとなり流体は貯液タンク１に際限
なく流入する。これを防止するため、停電時など電源Ｏ
ＦＦにより流路を遮断する電動弁23を流入管８に設置し
ている。

【０００９】

【実施例】次に本発明による液面制御システムの好適一
実施例について図面に基づき説明する。図１は本発明の
システム全体を示すものである。貯液タンク１への流入
管８には他力式自動弁の一実施例として停電時など電源
ＯＦＦにより流路を遮断する電動弁23と信号入力により
開閉を行う電動弁24が取り付けられており液面レベルス
イッチの定液位スイッチ42の入り切りによる信号入力に
より開閉を行う電動弁24が作動して液面制御を行ってい
る。15は、低液位スイッチ43、満液位スイッチ41等の信
号より、警報を発したり定液位スイッチ42の信号を電動
弁24に伝えるなどの機能を有するコントロールユニット
である。６は、流出管であり貯液タンク１の排出口であ
る。

【００１０】上記構成にして、その作動について説明す
ると、流出管６から流体が使用されて液面５が低下する
ことにより液面レベルスイッチの定液位スイッチ42がＯ
ＮまたはＯＦＦする。これにより、信号入力により開閉
を行う電動弁24が開弁して流入管８より流体が貯液タン
ク１に流入する。流入により貯液タンク１の液位が上昇
すれば定液位スイッチ42がＯＦＦまたはＯＮし、信号入
力により開閉を行う電動弁24を閉弁する。なお、前記電
動弁24が開弁中に停電が発生すると、定液位スイッチ42
がＯＦＦまたはＯＮの信号を出すことが出来ないため、
電動弁24は開弁のままとなり流体は貯液タンク１に際限
なく流入する。これを防止するため、停電時など電源Ｏ
ＦＦにより流路を遮断する電動弁23を流入管８に設置
し、停電と同時に電動弁23を閉弁する。

【００１１】なお、停電時など電源ＯＦＦにより流路を
遮断する電動弁23としては、一般にスプリングリターン
弁と呼ばれるものであり、電源ＯＮによりアクチュエー
タに内蔵されたモータがスプリングを巻き上げて弁を開
き、電源ＯＦＦによりスプリングの力で弁を閉じるもの
である。この他にアクチュエータに内蔵するモータを直
流モータとし、通常は商用電源ＡＣ100 Ｖ又は200 Ｖを
整流器により直流とした電源により開閉を行う電動弁と
して使用し、停電時には直ちにバッテリーに切り替えて
遮断を行うタイプにあっては、信号入力により開閉を行
う電動弁24を省略し停電時など電源ＯＦＦにより流路を
遮断する電動弁23一台でもよい。

【００１２】図２は他力式自動弁の一実施例を示すもの
であり停電時など電源ＯＦＦにより流路を遮断するアク
チュエータ23Ａと信号入力により開閉を行うアクチュエ
ータ24Ａを一つの弁箱25に組み付けた液面制御システム
用自動弁の外観斜視図、図３は図２の正面部分断面図で
ある。図１に示すように電動弁23、24を夫々別個に配管
するものに比べ省スペース、コンパクト化が図られると
同時に、配管作業も省力された。

【００１３】次に図１の満液位スイッチ41、定液位スイ
ッチ42、低液位スイッチ43で示す液面レベルスイッチに
は、磁力で作動する近接スイッチを利用しているものを
例示した。このスイッチは、図４にその構造を示すもの
でありパイプ410 に内蔵された近接スイッチ411 がフロ
ート413 に内蔵された磁石412 の磁力により励磁された
時はその接点415 を閉じ、フロート413 が近接スイッチ
411 から離れたときは接点415 を開く。このように接点
が完全密閉されているため長期間の使用によりパイプ41
0 やフロート413 の外周に水垢416 が付着しても電極の
ように電気の導通不良を発生する事がなく、定期的なメ
ンテナンスの必要がない。414 はフロート413 のストッ
パーである。

【００１４】図５は、図４に示す液面レベルスイッチを
満液位置41、定液位置42、低液位置43の夫々の位置に取
り付けた実施例を示す。44は液面レベルスイッチをパイ
プ45に固定するためのフロートベースでありガスケット
46を介してフランジ47で貯液タンク１に固定される。48
は液面レベルスイッチのケーブルを固定するためのコネ
クターである。49は液面レベルスイッチの上下の位置を
調整可能とするための穴である。なお、液面レベルスイ
ッチの上下の位置調整を必要としない場合には、図６に
示すようにパイプ410 を延長しかつ内部の３か所に液面
レベルスイッチを配置したものである。また、図７に示
すように近接スイッチ411 および磁石412 をフロート42
2 に内蔵させ錘421 により液面５に吊り下げた方式のも
のであっても本発明の効果には変わりがない。

【００１５】図８は、本発明の制御回路を示すものであ
り、通常では定液位スイッチ42のＯＮ−ＯＦＦ信号を受
けた定液位制御回路426 がチャタリングを防止するタイ
マー作用により電動弁24を作動して液面制御を行ってい
る。停電などにより電源440 がＯＦＦになると制御回路
全体の電気が無くなることにより電動弁23が遮断動作を
行う。441 は整流回路で商用電源ＡＣ100 Ｖ又は200 Ｖ
を直流に変換し液面レベルスイッチに流れる電圧を12Ｖ
程度の低電圧にして安全性の向上をはかっている。416
，436 は、満液位検出回路、低液位検出回路であり、
液面レベルスイッチのチャタリングを防止するタイマー
を内蔵している。417 ，437 は、満液位出力接点、低液
位出力接点であり異常液位になったとき予備ポンプの稼
働とか、緊急遮断弁の閉止等の接点に使用できる。442
は、異常の発生をブザー警報やランプ表示で行うための
接点として利用できる。

【００１６】図９は、416 ，426 、436 の液位検出回路
に内蔵するタイマーの一実施例であり液位スイッチ41，
42，43のチャタリングが発生している時間を151 ，152
の抵抗値と153 のコンデンサー容量を変化させる事によ
り設定したものである。154はリレーでＤＣ12Ｖ程度の
液位スイッチの電圧の変化でＡＣ100 Ｖ，200 Ｖの電動
アクチュエータ24Ａを開閉させるものである。なおタイ
マーの種類はこれに限定するものではなく機械式タイマ
ー、空気式タイマーいずれであっても本発明の効果には
変わりがない。

【００１７】図10は、停電時など電源ＯＦＦにより流路
を遮断する電動弁23と信号入力により開閉を行う電動弁
24をパイプ類241 にてユニット化し、これをケーシング
243に固定し、その上部には図８，９に示した電気回路
を操作盤244 に組み付けたものであり、245 の制御回
路、246 の端子台、247 のトランス、248 の電源スイッ
チ等が含まれている。このように他力式自動弁とコント
ロールユニット15を１つのケーシング243 に納めたこと
により図１に示す別置きタイプに比較し配管、配線の簡
易化、取り付けの省スペースが図れる。

【発明の効果】以上のように本発明の液面制御システム
によれば、次のような効果を得る。 （１）従来の自力式自動弁は、その構造より玉形弁形式
となるため、流体の圧力損失が大きくなるが本発明の他
力式自動弁ではボール弁形式の弁を用いることができる
ので流体の圧力損失は小さくなる。このため、従来の自
力式自動弁よりも一サイズ以上小さい自動弁を採用する
ことができる。 この事は、設置コストの低減はもとより水道負担金も低
減でき経済的である。（２）本発明は、機械的な部分が
ない電子回路でバルブを開閉するのでフロート弁の摩耗
やスケールによる誤作動がなく小型軽量となる。 （３）液面レベルスイッチが流入水によりチャタリング
を発生しても、これを防止するための防波板の取り付け
が不要となり工事費の低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の液面制御システム全体の構成を示す
部分断面外観図。

【図２】 本発明の液面制御システムに用いる他力式自
動弁の一例を示す外観斜視図。

【図３】 図２の部分断面正面図。

【図４】 本発明に用いる液面レベルスイッチの一例を
示す部分断面正面図。

【図５】 図４に示す液面レベルスイッチを位置調整可
能にセットした場合の一例を示す外観斜視図。

【図６】 近接スイッチをパイプに内蔵した場合の一例
を示す外観図。

【図７】 近接スイッチをフロートに内蔵した場合の一
例を示す外観図。

【図８】 本発明の一例を示す液面制御システム全体の
制御回路図。

【図９】 液面レベルスイッチのチャタリングを防止す
る電子回路図。

【図１０】他力式自動弁とコントロールユニットを一つ
のケーシングに収めた場合の一例を示す外観図。

【図１１】従来の液面制御システムの全体の構成を示す
断面図。

【符号の説明】

１…貯液タンク 15…コントロールユニット 151 ，152 ，153 …タイマー 23，24…他力式自動弁 23…電源ＯＦＦにより流路を遮断する電動弁 23Ａ…電源ＯＦＦにより流路を遮断するアクチュエータ 24…信号入力により開閉を行う電動弁 24Ａ…信号入力により開閉を行うアクチュエータ 243 …ケーシング 25…一つの弁箱 41，42，43…液面レベルスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水城 哲郎 福岡県福岡市南区那の川１−23−35株式会 社九電工内 (72)発明者 国崎 俊幸 福岡県北九州市小倉北区赤坂海岸８番20号 冨士機工株式会社内 (72)発明者 前田 持 東京都千代田区丸の内二丁目１番２号日立 金属株式会社内 (72)発明者 長柄 斉 三重県三重郡朝日町小向200番地日立バル ブ株式会社内 (72)発明者 寺本 登貴緒 三重県三重郡朝日町小向200番地日立バル ブ株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 他力式自動弁と液面レベルスイッチを用
   いた貯液タンクの液面制御において、前記他力式自動弁
   には電源ＯＦＦにより流路を遮断する電動弁と信号入力
   により開閉を行う電動弁を夫々別個に使用し前記液面レ
   ベルスイッチとを組み合わせたことを特徴とする液面制
   御システム。
2. 【請求項２】 他力式自動弁と液面レベルスイッチを用
   いた貯液タンクの液面制御において、前記他力式自動弁
   には信号入力により開閉を行う機能と停電時など電源Ｏ
   ＦＦにより流路を遮断する機能を合せもつ電動弁１個と
   前記液面レベルスイッチとを組み合わせたことを特徴と
   する液面制御システム。
3. 【請求項３】 前記電源ＯＦＦにより流路を遮断するア
   クチュエータと信号入力により開閉を行うアクチュエー
   タを一つの弁箱に組み付けたことを特徴とする請求項１
   又は２記載の液面制御システム。
4. 【請求項４】 前記液面レベルスイッチのチャタリング
   による電気回路の頻繁な入り切りをタイマーにより防止
   したことを特徴とする液面制御システム。
5. 【請求項５】 前記他力式自動弁とコントロールユニッ
   トを１つのケーシングに納めたことを特徴とする液面制
   御システム。