| 说明书全文 |
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサ室に配置されたホール効果センサを備え、高圧流体室から低圧流体室を分離する可撓性ダイヤフラムに結合された磁石の位置を検出する差圧スイッチに係り、さらに詳細には、ホール効果センサおよびセンサ室が一体成形された無孔壁によって低圧流体室および高圧流体室から隔離され液密シールされた差圧スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第3,566,060号に示されているような差圧スイッチは、低圧流体室と高圧流体室との間に配置されたダイアフラムを含む。 差圧スイッチは、分離壁によって低圧流体室から分離されたスイッチ室に機械スイッチを配置している。
【０００３】
しかしながら、分離壁は、開口を有し、この開口を通して機械スイッチがダイヤフラムに機械的に結合される。 そのため、低圧流体室内の流体が機械スイッチに接触する。 スイッチと分離壁との間の機械的シールまたは接着シールは漏れを生じ、流体がスイッチ室に入る虞がある。 機械スイッチは、低圧室からの可燃性流体に点火し爆発を起こす電気接点を有する。
【０００４】
本発明は、低圧流体室内と高圧流体室内の流体がスイッチの電気部品に接触し、爆発を起こさないように、一部品の無孔隔壁によって低圧流体室および高圧流体室から液密絶縁シールされるセンサ室内に配置されたセンサおよび他の電気部品によってダイヤフラムの位置を確認することができる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の差圧スイッチは、周囲壁とこの周囲壁の全周に一体的に取り付けられた中実一体部品の無孔隔壁を含む包囲体を備えている。 包囲体は、隔壁の第１の側に配置されたセンサ室と隔壁の第２の側に配置された流体キャビティとを有する。 隔壁と一体的に取り付けられた周囲壁は、機械的または接着シールを使用することなく、流体キャビティから流体が漏れないようにセンサ室をシールする。 流体キャビティ内にほぼ平面状の可撓ダイヤフラムが配置されている。 ダイヤフラムは、ダイヤフラムの第１の側に低圧流体室を形成し、ダイヤフラムの第２の側に高圧流体室を形成する。 ダイヤフラムは、低圧流体室と高圧流体室との間に液密シールを形成する。 ダイヤフラムの中央部分は、低圧流体室の流体圧と高圧流体室の流体圧との間の差圧の変化に応じて可動する。
【０００６】
磁石が流体キャビティに配置されている。 磁石は、回転軸の周りで回転するレバーによってダイヤフラムに結合されている。 磁石は、磁石がダイヤフラムの動きに応じて隔壁に対して回転軸の周りを枢動することで位置が変化するように、隔壁に関して間隔を置いて配置される。 ホール効果センサは、センサ室に配置され、可撓性アームの自由端に連結される。 センサと磁石は、隔壁の反対側に配置される。 センサは、磁石により発生する磁力を検知し、磁石とセンサとの間の距離を検出する。 センサは、磁石がセンサから所定の距離に位置する時、所定の差圧が低圧流体室の流体圧と高圧流体室の流体圧との間に存在するように指示する。 隔壁および一体的に取り付けられる周囲壁は、低圧流体室および高圧流体室から液密に絶縁シールされたセンサおよび他の電気部品を維持し、低圧室および高圧流体室からの流体がセンサ室に入り電気部品に接触しないようにし、それによって流体を点火する電気部品によって生じる虞がある爆発を防止する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
差圧スイッチ１０は、包囲体１１を有する。 包囲体１１は、固定構造に選択的に取り付けられたベース１２と、ハウジング１４と、カバー１６とを有する。 ハウジング１４は、ほぼ円筒形の外周囲壁１８を含む。 外周囲壁１８は、第１の端部２０と第２の端部２２との間を長手方向に延びている。 ハウジング１４は、周囲壁１８内に位置し全周を周囲壁１８に一体的に取付けられた中実一体成形無孔隔壁２４を含む。 隔壁２４は、ほぼ平坦な部分２５を含む。 ベース１２は、ネジ固定具によってハウジング１４の第１の端部２０に選択的に取り付けられる。 カバー１６は、ネジ固定具によってハウジング１４の第２の端部２２に選択的に固定される。 カバー１６は、エラストマー製Ｏリング２６によってハウジング１４の第２の端部２２に液密シールされる。 差圧スイッチ１０は、周囲壁１８と隔壁２４とカバー１６によって形成されるセンサ室３０を含む。 また、差圧スイッチ１０は、周囲壁１８と隔壁２４とベース１２とによって形成される流体キャビティ３１を含む。 包囲体１１は、流体がセンサ室３０で点火したとき、内部爆発を抑制するように構成された防爆包囲体である。
【０００９】
差圧スイッチ１０は、ほぼ平面ディスク形のエラストマー可撓性ダイヤフラム３２を含む。 ダイヤフラム３２は、ほぼ円形の周縁リブ３４と中央軸線３６とを有する。 ダイヤフラム３２の周縁リブ３４は、ハウジング１４の第１の端部２０とベース１２との間に配置され、それらの間に液密シールを形成する。 差圧スイッチ１０は、周囲壁１８とハウジング１４の隔壁２４とダイヤフラム３２によって形成される低圧流体室３８を含む。 また、差圧スイッチ１０は、ダイヤフラム３２とベース１２に形成されたキャビティ４２によって形成される高圧流体室４０を有する。 低圧流体室３８は、可撓性ダイヤフラム３２によって高圧流体室４０から分離され、液密シールされる。
【００１０】
センサ室３０は、中実一部品の無孔隔壁２４を周囲壁１８に一体に取付けることによって、２つの隣接する部品の間にシールを使用することなく、低圧流体室３８から液密シールされる。 無孔隔壁２４は、センサ室３０を隔離かつ液密シールし、ダイヤフラム３２に漏れが発生しても、低圧流体室３８の流体がセンサ室３０に入らないようにし、また、高圧流体室４０の流体がセンサ室３０に入らないようにする。
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【００１１】
ハウジング１４は、低圧流体室３８と流体連通する低圧入口ポート４４と、高圧流体室４０に流体連通する高圧入口ポート４６と、センサ室３０に流体連通するドレンポート４８を含む。 ドレンポート４８は、センサ室３０内に形成される凝結水をセンサ室３０から排出させる。 ネジプラグ５０はドレンポート４８にゆるく螺着され、凝結水を排出させるが、センサ室３０の防爆に耐えるように保持する。 またハウジング１４は、ハウジングに取り付けられるねじ５２を有する。 ベース１２、ハウジング１４、壁２４およびカバー１６は、アルミニウムのような金属からつくられることが好ましい。
【００１２】
差圧スイッチ１０は、ダイヤフラム位置指示機構６０を含む。 ダイヤフラム位置指示機構６０は、低圧流体室内３８に配置され、センサ室３０にまで伸びていない。 位置指示機構６０は、ハウジング１４に回転可能に取り付けられたＬ形レバー６２を含む。 Ｌ形レバー６２は、回転軸６３の周りで回転される。 Ｌ形レバー６２は、外端６６を備えた第１の脚部６４および外端７０を備えた第２の脚部６８を有する。 第１の脚部６４および第２の脚部６８は、互いに角度をもって連接されている。 第１の脚部６４は、第２の脚部６８より短い。 磁石７２は、磁石７２が回転軸６３の周りで回転できるように、第２の脚部の外端７０に隣接して取り付けられる。
【００１３】
回転可能な調整ねじ７６は、ハウジング１４の周囲壁１８を貫通して低圧流体室３８に伸びている。 調整ねじ７６は、エラストマーＯリング８０によって周囲壁１８に回転可能にシールされる。 調整ねじ７６は、螺旋溝を有する円筒突出部を備えたほぼ矩形のプレート８４にねじ係合されるねじ柄部分８２を有する。 矩形プレート８４は、隔壁２４がプレート８４を回転させないように隔壁２４に隣接配置される。 螺旋コイルばね８６は、一端が矩形プレート８４の突出部分に、それによって調整ねじ７６に取り付けられ、他端がレバー６２の第１の脚部６４の外端６６に取り付けられている。 調整ねじ７６を選択的に回転することによって、コイルばね８６によってつくられ第１の脚部６４の外端６６に加えられる張力の大きさを調整する。 コイルばね８６によって作られる張力は、レバー６２および磁石７２を回転軸６３の周りで回転させる。 調整ねじ７６およびコイルばね８６の長手方向軸は、互いにほぼ同軸で、ダイヤフラム３２の横軸３６にほぼ直交する軸である。
【００１４】
ほぼ円形の剛性金属ディスク９０が、ダイヤフラム３２にほぼ平行に重なって係合するように低圧流体室３８内に配置される。 ディスク９０は、中央に配置されたほぼ球形の突出部分９２を含む。 突出部分９２は、低圧流体室３８の内方に隔壁２４に向かって突出する。 コイルばね８６は、レバー６２の第２の脚部６８をディスク９０の突出部分９２に偏倚係合する位置に押圧し、それにより、ダイヤフラム３２と偏倚係合する。 磁石７２は、磁石７２がダイヤフラム３２の位置の変化に応じてその位置を変化するようにダイヤフラム３２に結合される。 レバー６２のディスク９０およびダイヤフラム３２に対する押圧力は、調整ねじ７６を適当な回転させることで選択的に調整することができる。
【００１５】
差圧スイッチ１０は、可撓性アーム９８を有する。 可撓性アーム９８は、自由端とハウジング１４に固定された固定端部とを有する。 ホール効果センサ１００は、アーム９８の自由端に取り付けられている。 好ましいホール効果センサ１００は、イリノイ州、フリーポートのハネウエルによって製造されたモデルNo.SS441Aのユニポーラデジタル位置センサである。 アーム９８およびホール効果センサ１００は、センサ室３０内に配置され、一体的な隔壁２４および一体的に取り付けられた周囲壁１８によって流体室３８および４０から完全に隔離してシールされる。 ホールセンサ１００および磁石７２は、隔壁２４の両側に横切るように位置され、互いにダイヤフラム３２の横軸３６にほぼ平行な軸１０２に沿ってほぼ整列される。 センサ室内３０内のハウジング１４にプリント回路板１０４が取り付けられている。 ネジ柄を備えたプラスティックねじ１０６は、ネジ柄と可撓性アーム９８に係合する先端１０８を有し、プリント回路板１０４に回転可能に取り付けられる。 プラスティックねじ１０６の選択的な回転は、アーム９８を回転させ、磁石がいずれか１つの所定位置に位置されるとき、センサ１００の隔壁２４からの距離、それによってセンサ１００の磁石７２からの距離を調整する。
【００１６】
ホール効果センサ１００は、複数の接点１１２を備えた電気リレー回路１１０に電気的に接触している。 リレー回路１１０は、高電圧の交流電流の入力を受け、ホール効果センサ１００およびリレー回路１１０を駆動する低電圧直流電流を供給する非絶縁性・容量性リアクティブツェナー規制回路である。 好ましいリレー回路１１０は、インジアナ州プリンストンのジーメンス電気化学社のPotterアンドBrumfield Divisionによって製造されるようなモデルT9ASSD12-110である。 適当な電気配線が、接点に取り付けられ、ハウジング１４のポート１１４を通って伸び、スイッチ１０によって制御する所望の装置に接続される。
【００１７】
動作において、低圧入口ポート４４は、流体、好ましくはガスを低圧流体室３８に供給する流体導管に接続される。 高圧入口ポート４６は、流体、好ましくはガスを高圧流体室４０に供給する流体導管に接続される。 高圧流体室４０の流体は、低圧流体室３８と高圧流体室４０の流体の間に差圧が生じるように、低圧流体室３８の流体の圧力より比較的高い圧力を有する。 流体室３８および４０の流体圧は、大気圧より大きいか小さいである。
【００１８】
磁石７２およびレバー６２は、ダイヤフラム３２に作用する差圧の関数として軸６３の周りで回転する。 高圧流体室４０の流体と低圧流体室３８の流体との間の差圧が増大すると、高圧流体室４０の流体は、ダイヤフラム３２の中央部分を軸３６に沿って低圧流体室３８の方向およびレバー６２の第２の脚部の方向に押圧し動かす。 ダイヤフラム３２が低圧流体室３８に向かって外側に移動するとき、ダイヤフラム３２は、ディスク９０を突出部分９２がレバー６２の第２の脚部６８と係合するように押し、レバー６２を軸６３の周りで回転させ、磁石７２をホール効果センサ１００に接近するように動かす。 低圧流体室３８のの流体と高圧流体室４０の間の差圧が減少すると、ダイヤフラム３２およびディスク９０は、レバー６２の第２の脚部６８から離れ隔壁２４およびセンサ１００から離れるように軸３６に沿って反対方向に移動する。 ダイヤフラム３２およびディスク９０が第２の脚部６８および隔壁２４から離れるように移動すると、バネ８６は、第２の脚部６８とディスク９０との間の接触を維持するようにレバー６２を回転させ、ホール効果センサ１００と磁石７２との間の距離を増大させる。
【００１９】
ばね８６の張力は、調整ねじ７６によって調整可能である。 ばね８６によって発生する張力が大きくなればなるほど、ディスク９０およびダイヤフラム３２のレバー６２の第２の脚部６８によって加えられる力が大きくなる。 レバー６２がディスク９０およびダイヤフラム３２に係合する力が大きくなればなるほど、ダイヤフラム３２を移動させ、レバー６２および磁石７２とを回転するために、低圧流体室３８および高圧流体室４０の流体の間の差圧が大きくならなければならない。
【００２０】
ホール効果センサ１００は、磁石７２が発生する磁力を検出し応答する。 ホール効果センサ１００は、ホール効果センサ１００の位置に対向する隔壁２４の反対側で磁石７２の位置を検出する。 ホール効果センサ１００と磁石７２との間の距離が所定の距離に到達するとき、ホール効果センサ１００は、状態を切り替える。 ホール効果センサ１００に電力を与えるリレー回路１１０は、ホール効果センサ１００の状態の変化を監視し、接点１１２を選択的に開閉するリレーを駆動し、電気的な負荷をオンまたはオフに切り換える。
【００２１】
本発明の図示した実施例を図面を参照して詳細に説明したが、特に、説明した構成は一例としてのものであり、本発明の変形改造は、請求の範囲の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の差圧スイッチの側面図である。
【図２】 本発明の差圧スイッチの正面図である。
【図３】 図２の線３−３に沿った断面図である。
【図４】 図２の線４−４に沿った断面図である。
【図５】 図４の線５−５に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０ 差圧スイッチ１１ 包囲体１２ ベース１４ ハウジング１６ カバー２４ 隔壁２６ Ｏリング３０ センサ室３１ 流体キャビティ３２ ダイヤフラム３８ 低圧流体室４０ 高圧流体室４２ キャビティ４４ 低圧入口６０ 位置指示機構６２ レバー７６ ネジ８６ 螺旋ばね９０ ディスク |
