JP2000082370A

JP2000082370A - 三動作型圧力スイッチ

Info

Publication number: JP2000082370A
Application number: JP10296227A
Authority: JP
Inventors: Masao Futami; 正男二見
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 2000-03-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】振動によって不安定な作動を行うことが無
く、しかも、複数の圧力に応じて出力を発生することが
できるようにした三段作動型圧力スイッチを提供する。【解決手段】第１反転板受け７、第１反転板６、第３
反転板８、第２反転板１５、第１反転板上に一端が載置
される第１作動軸１６、第３反転板上に一端が載置され
る第２作動軸１８、一端が端子に固定され他端に第１永
久磁石２３が固定されるとともに、中間部に第２作動軸
１８の他端が当接する第１板バネ２２、一端が端子に固
定され他端に第２永久磁石２４が固定されると共に、中
間部に第１作動軸１６の他端が当接する第２板バネ２
１、第１永久磁石２３に間隔をもってケーシングに固定
された第１ホールＩＣ２７、第２永久磁石２４に間隔を
もってケーシングも固定された第２ホールＩＣ２８とか
らなる三動作型圧力スイッチを構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ルームエアコン、
カーエアコン用冷媒回路、車両用ブレーキ圧やオイルポ
ンプ圧力を制御するために、冷媒の圧力や各種油圧等を
検出するための圧力スイッチに関し、特に複数の圧力に
応じて多段に作動するようにした多動作型圧力スイッチ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ルームエアコン、カーエアコン用冷媒回
路においては、凝縮器出口圧力等の冷媒圧力を検出し、
その信号に基づき所定の作動を行うよう各種制御を行っ
ている。又、車両用ブレーキシステムにおいては、ＡＢ
Ｓ等種々のブレーキ制御を行っており、そのためにはブ
レーキ油圧を検出し、所定の圧力になるように制御を行
っている。更に、エンジンの潤滑油圧を検出し車両の各
種制御を行う等、種々の分野で気体や液体の流体圧力を
検出する必要があるため、ダイヤフラムにその圧力を受
け、ダイヤフラムの変位量を検出することにより流体圧
力の検出を行っている。

【０００３】このような検出手段としては種々のものが
提案されているが、ダイヤフラムの流体圧力による変位
をダイヤフラムと連結した作動軸に伝達し、この作動軸
によりスイッチをＯＮ、ＯＦＦすることにより、流体圧
力が所定以上になったことを検出する圧力スイッチが最
も一般的である。このような圧力スイッチは、ダイヤフ
ラムのリニアな変位によりスイッチを作動しているの
で、スイッチの構成部材自体の精度、及びその取付精
度、更には、周囲温度によってその作動点が変化し、適
正な作動が行われないことがある。そのため、これらの
精度維持のための品質管理等に多くの手数が必要とな
る。

【０００４】その対策として、流体圧を受けるダイヤフ
ラムをスナップアクション式とし、流体の圧力が所定以
上の圧力になったときダイヤフラムを反転させ、それに
より作動軸を介してスイッチをＯＮ，ＯＦＦ作動する圧
力スイッチも提案されている。この圧力スイッチによる
と、上記の圧力スイッチと比較して、スイッチの作動は
安定し、精度維持のための作業を減少させることが可能
となる。しかしながら、これらの圧力スイッチはいずれ
もダイヤフラムの作動を作動軸を介してスイッチをＯ
Ｎ，ＯＦＦさせているため、長期間使用していると、接
点が次第に消耗し、また、接点の作動の繰り返しにより
摩擦粉が発生し、これが接点表面に付着するとともに周
囲のゴミ等も付着し、接点部分の導通不良を発生するこ
ともある。又、長期間使用していると、接点部分の接触
抵抗が次第に変化し、接点を通る電流の電圧が大となり
負荷側の電圧が作動電圧を下回ることもある。

【０００５】更に、近年、上記のような各種制御機器に
おいて、マイコンを使用することが多くなっており、マ
イコンを用いた制御機器は低電流、低電圧で作動するた
め、この制御機器に接続するセンサ類は簡単な手段で接
続するためにも低電流、低電圧で作動するものが好まし
い。その点、上記従来の圧力スイッチにおいては、接触
式のスイッチを用いているため、上記のような接点の接
触部での経年変化に対応するためにもその電流、電圧値
は比較的大きく設定されており、このようなスイッチを
マイコンを用いた制御機器に接続するには、この信号を
低電流、低電圧に変換する同路素子を必要としていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】それに対して、例え
ば、特開平ｌ−１２４７３６号公報に示されるように、
接触式スイッチに替えて、流体圧力を受けるダイヤフラ
ムに設けた作動軸の先端に磁石を固定しこの磁石の移動
する領域に近接する位置で、かつ所定の位置にホールＩ
Ｃを配置し、ダイヤフラムが所定以上変位したことをこ
のホールＩＣによって無接触で検出するようにしたもの
も提案されている。この圧力検出装置においては、無接
触によりダイヤフラムが所定以上変位したことを検出す
ることはでき、その出力は低電流、低電圧とすることは
できるものの、その作動はアナログ作動であるため、前
記のように部品の精度及び取付精度を要求されるほか、
このようなスイッチを車両等の振動の多い箇所に取り付
けると、ダイヤフラムの振動等によりホールＩＣに磁界
が接近及び離間を繰り返し、誤検出及び制御機器のハン
チング作動を生じる原因となる。

【０００７】その対策として、本出願人により所定圧力
以上で反転する反転板を設け、この反転板の中央部に当
接する作動軸の先端に磁石を固定し、磁石の移動範囲に
近接してホールＩＣをケース等の固定側に設け、反転板
の作動で磁石が所定の２位置をとることができるように
セットし、所定圧力以上で磁石がホールＩＣから離れた
位置から近接した位置に移動すること、及びその逆方向
へ移動することをホールＩＣで検出し、信号を出力する
ようにした圧力検出スイッチを提案している。

【０００８】このような圧力スイッチとすることによ
り、圧力が所定以上か以下かによって、ホールＩＣの出
力が明確に変化するので、部品の精度及び取付精度は要
求されず、振動によりホールＩＣに磁界が接近及び離間
を繰り返し、誤検出を生じたり、制御機器のハンチング
作動を生じることを防ぐことができるようになった。

【０００９】しかしながら、本出願人により提案された
上記圧力検出スイッチは、圧力が所定の圧力以上である
か否かであるかの１つの状態しか検出することができな
い。したがって、圧力が第１の所定の圧力と、第２の所
定の圧力とを検出して出力を発生する、等、複数の圧力
を検出して出力を発生することができなかった。そのた
め、例えば、カーエアコンにおいて、冷媒圧力が、第１
の所定圧力以上であるか、あるいはこの第１の所定圧力
よりも低い第２の所定圧力以下であるかを検出して保守
を行うようにする際等、複数の圧力を検出する必要のあ
るときには、検出する圧力に応じた複数のスイッチを設
ける必要があり、設備費が高価なものとなり、また、大
型のものとならざるを得ない。

【００１０】したがって、本発明は、接触式スイッチを
用いることなくホールＩＣを用いて圧力を検出すること
により、長期間安定して作動するとともに、低電流・低
電圧で作動させることができ、かつ、流体圧力が所定以
上の圧力になったことを確実に検出し、振動によって不
安定な作動を行うことが無く、しかも、複数の圧力に応
じて出力を発生することができるようにした三段作動型
圧力スイッチを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、片面に流体圧を受けるダイヤフラム、該ダ
イヤフラムの他面に載置した第１反転板受け、第１反転
板受けの片面とダイヤフラム間に設けた第１反転板、該
第１反転板受けの他面と第２反転板受け間に設けた第３
反転板、第２反転板受けとケーシング間に設けた第２反
転板、第１反転板上に一端が載置される第１作動軸、第
３反転板上に一端が載置される第２作動軸、一端が端子
に固定され他端に第１永久磁石が固定されるとともに、
中間部に第２作動軸の他端が当接する第１板バネ、一端
が端子に固定され他端に第２永久磁石が固定されると共
に、中間部に第１作動軸の他端が当接する第２板バネ、
第１永久磁石に間隔をもってケーシングに固定された第
１ホールＩＣ、第２永久磁石に間隔をもってケーシング
も固定された第２ホールＩＣとからなる三動作型圧力ス
イッチを構成したものである。

【００１２】本発明は、上記のように構成したので、流
体圧が上昇してダイヤフラムを上昇させると、特にバネ
定数の小さな第２反転板及び第１板バネ，第２板バネを
変形させて、ダイヤフラムを上昇させ、それにより第１
作動軸及び第２作動軸を上昇させる。圧力が上昇する
と、最初第２反転板が反転し、第２反転板の下方への押
圧力が無くなるので、ダイヤフラムの下方への押圧力が
無くなり、各部材は上昇し、特に第２作動軸の上昇によ
り第１永久磁石が第１ホールＩＣに近接するため、第１
ホールＩＣは所定圧力において出力をＨｉからＬｏに切
り換える。更に圧力が上昇すると、各部材はその分上昇
し、更に圧力が上昇すると第１反転板が反転する位置ま
でダイヤフラムが上昇し、各部材は所定状態となる。そ
れにより第１作動軸は第２永久磁石を上昇させ、第２ホ
ールＩＣに近接するため、第２ホールＩＣは所定圧力に
おいて出力をＨｉからＬｏに切り換える。更に圧力が上
昇すると、各部材はその分上昇し所定状態を維持する。
所定圧力になると、第３反転板が反転する位置までダイ
ヤフラム及び第１反転板受けが上昇し、各部材は所定状
態となる。それにより第２作動軸は第１永久磁石を上昇
させ、第１ホールＩＣから離れるため、第１ホールＩＣ
は所定圧力において出力をＬｏからＨｉに切り換える。
この状態から圧力が降下すると、所定圧力において第３
反転板が反転して元に戻り、更に所定圧力において第１
反転板が反転して元に戻り、更に所定圧力において第２
反転板が反転して元に戻り、各反転板の反転時にホール
ＩＣからの出力は切り替わる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に沿って説
明する。図１乃至図３は本発明を三動作型圧力スイッチ
として用いた例を示しており、圧力導入口１を備える継
手２の上部開口には、端子台３の下端部が嵌入し、角リ
ング４によって嵌合部をシールし、継手２の上端部をか
しめることにより、継手２と端子台３は一体化し、全体
としてケーシング１９を構成している。上記端子台３の
下端部と角リング４との間には、ダイヤフラム５の周囲
を挟持している。ダイヤフラム５の上部には第１反転板
６が載置され、その上に第１反転板受け７を載置し、更
にその上には第３反転板８を載置している。第１反転板
受け７の下面中央には、第１反転板受け部１０を設け、
その周囲の突出部１１はダイヤフラム５の上面に当接し
ている。圧力導入口１からの流体圧力が低い際には、図
１に示すように、第１反転板６の周縁は第１反転板受け
部１０の周囲に当接し、中央部はダイヤフラム５の中央
を図中下方に押圧している。

【００１４】第１反転板受け７は、端子台３の内壁１２
において上下に摺動自在に配置され、その上面中央には
第３反転板８の中央部を受けている。第３反転板８は、
端子台３の内壁１２に摺動自在に配置されている第２反
転板受け１３の第３反転板受け部１４に収納され、その
周縁部は第２反転板受け１３の下面に当接し、その中央
部は第１反転板受け７の中央上部に圧接している。第２
反転板受け１３の上部には第２反転板１５が設けられ、
第２反転板１５の周縁は端子台３の内壁に係止され、中
央部は第２反転板受け１３の上部中央に圧接している。

【００１５】第１反転板６の中央上部には第１作動軸１
６の下端が当接し、第２反転板受け１３の中心貫通孔１
７に摺動自在に設けた第２作動軸１８の貫通孔２０を貫
通し、その上端は第２板バネ２１に当接している。ま
た、第２作動軸１８の下端は第３反転板８の上部中心に
当接し、上端は第１板バネ２２に当接している。端子台
３の内部には、電源用Ｖｃｃ端子３１−１、出力用第１
ＯＵＴ端子３１−２、出力用第２ＯＵＴ端子３１−３、
電源用、出力用ＧＮＤ端子３１−４が固定されている。
第１板バネ２２及び第２板バネ２１の一端は、それぞれ
上下に間隔を有して出力用第１ＵＴ端子３１−２に固定
され、他端にはそれぞれ第１永久磁石２３，第２永久磁
石２４が第１磁石ホルダー２５，第２磁石ホルダー２６
に保持されて固定されている。また、各永久磁石に対向
して、端子台の内部には第１ホールＩＣ２７と第２ホー
ルＩＣ２８が固定されている。各ホールＩＣ等には端子
台上部の端子収納部３０に突出する端子３１と接続され
ている。実施例において、端子は４本設けられている。

【００１６】第２反転板１５は、第１反転板６及び第３
反転板８よりもバネ定数が小さく設定されており、各反
転板よりも小さな力で第２反転板８が反転するように設
定されている。また、第１反転板６は第３反転板８より
もバネ定数が小さく設定されており、第３反転板８より
も小さな力で反転するように設定されている。したがっ
て各反転板のバネ定数は、第２反転板１５，第１反転板
６、第３反転板８の順に小さく設定され、その順に反転
するようになっている。

【００１７】上記のように構成された三動作型圧力スイ
ッチ３１の使用に際しては、圧力を測定する機器に継手
２をＯリング３２を介して連結固定する。機器の使用時
には、流体が圧力導入口１から入り、ダイヤフラム５を
その圧力に応じて押し上げる。このとき、ダイヤフラム
５には、下方から流体圧力を受け、上方からは、第１反
転板６、第２反転板１５、第３反転板８のバネ力、及び
第１作動軸１６の先端を押圧している第２板バネ２１及
び第１板バネ２３の力を受けてバランスしている。した
がって、流体の圧力が高くなるに従って、特にバネ定数
の小さな第２反転板１５及び第１板バネ２２，第２板バ
ネ２１を変形させて、ダイヤフラム５を上昇させ、それ
により第１作動軸１６及び第２作動軸１８を上昇させ
る。圧力が上昇すると、最初第２反転板１５が反転し、
図２の（イ）に示す状態から図２の（ロ）に示す状態と
なる。その結果、第２反転板１５の下方への押圧力が無
くなるので、その分ダイヤフラムの下方への押圧力が無
くなり、各部材は上昇し、特に第２作動軸の上昇により
第１永久磁石２３が第１ホールＩＣ２７に近接するた
め、第１ホールＩＣ２７は図１１に示す圧力Ｂ２におい
て出力をＨｉからＬｏに切り換える。

【００１８】更に圧力が上昇すると、各部材はその分上
昇し、図２（ハ）に示す状態を維持する。圧力がＢ４に
なると第１反転板６が反転する位置までダイヤフラムが
上昇し、各部材は図２（ニ）に示す状態となる。それに
より第１作動軸１６は第２永久磁石２４を上昇させ、第
２ホールＩＣ２８に近接するため、第２ホールＩＣ２８
は図３に示す圧力Ｂ４において出力をＨｉからＬｏに切
り換える。

【００１９】更に圧力が上昇すると、各部材はその分上
昇し、図２（ホ）に示す状態を維持する。圧力がＢ６に
なると、第３反転板８が反転する位置までダイヤフラム
及び第１反転板受け７が上昇し、各部材は図２（へ）に
示す状態となる。それにより第２作動軸１８は第１永久
磁石２３を上昇させ、第１ホールＩＣ２７から離れるた
め、第１ホールＩＣ２７は図３に示す圧力Ｂ６において
出力をＬｏからＨｉに切り換える。

【００２０】この状態から圧力が降下すると、圧力Ｂ５
において第３反転板８が反転して元に戻り、圧力Ｂ３に
おいて第１反転板６が反転して元に戻り、更に圧力Ｂ１
において第２反転板１５が反転して元に戻り、最終的に
図２（イ）に示す状態に戻る。各反転板の反転時にホー
ルＩＣからの出力は切り替わる。

【００２１】上記のような三動作型圧力スイッチ３１を
用いると、図３に示すように、圧力Ｂ１乃至Ｂ２以下の
第１の状態、圧力Ｂ１乃至Ｂ２から圧力Ｂ３乃至Ｂ４の
間の第２の状態、圧力Ｂ３乃至Ｂ４から圧力Ｂ５乃至Ｂ
６の第３の状態、圧力Ｂ５乃至Ｂ６以上の第４の状態の
４つの状態を各ホールＩＣからの出力によって検出する
ことができる。

【００２２】ここで、永久磁石とホールＩＣとの間隔を
調整することにより出力の切り替え時を対応することが
できる。図４には、永久磁石の移動方向とホールＩＣの
出力の関係を、永久磁石とホールＩＣとの間隔Ｂを変え
て表したものを示している。この図においては、ホール
ＩＣと永久磁石の配置を図５（イ），（ロ）に示すよう
にその中心をずらし、かつ、永久磁石のＳ極をホールＩ
Ｃの中心に近い側に位置させている。このように、永久
磁石とホールＩＣとの間隔、永久磁石の極とホールＩＣ
との配置関係を調整する調整部を端子台の内部に持って
いることが好ましいが、このスイッチの設計組立時に所
定の特性となるように調整して製作することもできる。
なお、図４において、永久磁石の移動の少ないときの出
力信号の切り替え部分は、永久磁石がホールＩＣの下方
部分にあるときの作動であり、永久磁石の移動の大きい
ときの出力信号の切り替え部分は、永久磁石がホールＩ
Ｃの上方にあるときの作動である。

【００２３】上記のような配置の作動特性は、図４から
明らかなように、出力信号位置のヒステリシスの中間位
置間の距離が永久磁石とホールＩＣとの間隔によって変
化し、その間隔が小さいほど前記距離が大きくなってい
ることがわかる。また、永久磁石がホールＩＣに近接し
ているときは各切り替え位置において、ＨｉとＬｏ出力
のヒステリシスが大きくなり、この間隔が所定以上大き
くなるとＨｉとＬｏの切り替え出力が得られないことが
わかる。

【００２４】一方、図６には、磁石の設置方向を図７に
示すように配置した際の特性図を示している。即ち、こ
の配置においては、磁石のＳ極をホールＩＣに対向する
ように配置したものであり、このように、磁石の設置方
向を変えると、磁石とホールＩＣとの間隔を小から大に
していくとき途中まではＨｉとＬｏの中心間距離が次第
に広がり、さらに大きくしていくとその距離が小さくな
ることがわかる。この時のＨｉとＬｏ出力のヒステリシ
スは前記距離が大きくなるほど大きくなり、最後には切
り替え出力が得られなくなることは図４と同様である。

【００２５】上記のように、反転板を３種類用いて４つ
の圧力状態を識別したものを示したが、そのほか反転板
を更に用いることにより、更に種々の態様の多段作動型
圧力スイッチとすることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成し、作用す
るので、接触式スイッチを用いることなくホールＩＣを
用いて圧力を検出することにより、長期間安定して作動
するとともに、低電流・低電圧で作動させることがで
き、かつ、流体圧力が所定以上の圧力になったことを確
実に検出し、振動によって不安定な作動を行うことが無
く、しかも、複数の圧力に応じて出力を発生することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示し、（イ）は第１断面
図、（ロ）は第１断面図と直角方向の第２断面図、
（ハ）は平面図である。

【図２】本発明の実施例の作動説明図であり、（イ）
乃至（ヘ）は順に流体の圧力が上昇した際の作動を示
す。

【図３】本発明の実施例の圧力−出力線図である。

【図４】本発明の永久磁石とホールＩＣを第１の態様
で配置し、その間隔を変化させた際の、磁石の移動−出
力線図である

【図５】図４の永久磁石とホールＩＣの配置を説明す
る図であり、（イ）はその斜視図、（ロ）はその平面図
である。

【図６】本発明の永久磁石とホールＩＣを第２の態様
で配置し、その間隔を変化させた際の、磁石の移動−出
力線図である。

【図７】図６の永久磁石とホールＩＣの配置を説明す
る斜視図である。

【符号の説明】

１圧力導入口２継手３端子台４角リング５ダイヤフラム６第１反転板７反転板受け８第３反転板１５第２反転板１６第１作動軸１８第２作動軸２１第２板バネ２２第１板バネ２３第１永久磁石２４第２永久磁石２７第１ホールＩＣ２８第２ホールＩＣ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】片面に流体圧を受けるダイヤフラム、該
ダイヤフラムの他面に載置した第１反転板受け、第１反
転板受けの片面とダイヤフラム間に設けた第１反転板、
該第１反転板受けの他面と第２反転板受け間に設けた第
３反転板、第２反転板受けとケーシング間に設けた第２
反転板、第１反転板上に一端が載置される第１作動軸、
第３反転板上に一端が載置される第２作動軸、一端が端
子に固定され他端に第１永久磁石が固定されるととも
に、中間部に第２作動軸の他端が当接する第１板バネ、
一端が端子に固定され他端に第２永久磁石が固定される
と共に、中間部に第１作動軸の他端が当接する第２板バ
ネ、第１永久磁石に間隔をもってケーシングに固定され
た第１ホールＩＣ、第２永久磁石に間隔をもってケーシ
ングも固定された第２ホールＩＣとからなることを特徴
とする三動作型圧力スイッチ。
【請求項２】第２反転板が反転したとき第１永久磁石
が第１ホールＩＣに近接し、第１反転板が反転したとき
第２永久磁石が第２ホールＩＣに近接し、第３反転板が
反転したとき第１永久磁石が第１ホールＩＣから遠ざか
るようにしてなる請求項１記載の三動作型圧力スイッ
チ。
【請求項３】永久磁石とホールＩＣの間隔、配置調整
部を備えてなる請求項１又は請求項２記載の三動作型圧
力スイッチ。
【請求項４】ホールＩＣと永久磁石の配置との中心を
ずらし、永久磁石のＳ極をホールＩＣの中心に近い側に
配置してなる請求項１乃至請求項３記載の三動作型圧力
スイッチ。
【請求項５】磁石のＳ極をホールＩＣに対向するよう
に配置してなる請求項１乃至請求項３記載の三動作型圧
力スイッチ。