JP2001210203A - 加速度応動スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小形で加速度の大きさに応じて段階的な出力が
可能な加速度応動スイッチを得る。 【構成】導電リード端子６を貫通固定した蓋板３と有底
筒形の導電性ハウジング２により容器が構成される。こ
の容器中にはしなやかな弾性を有する複数の羽根状部７
Ａを持つ接点部材７と、高抵抗の導電体からなる慣性球
９が収納される。所定の第一の加速度を受けると慣性球
９は転動して羽根状部７Ａと接触しハウジング２の内面
と接点部材７との間を、慣性球９を介して接続する。第
一の加速度より大きい第二の加速度を受けると慣性球９
が羽根状部７Ａを変位させ、羽根状部の先端が直接ハウ
ジングの内面に接触して低い電気抵抗で接続する。 【効果】上記手段によれば、ひとつのスイッチでありな
がら、加速度の大きさにより段階的に抵抗値が変化し、
この抵抗値変化から加速度応動スイッチにかかる加速度
の大きさを段階的に知る事ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】小形で且つ加速度の大きさに応じ
て段階的な出力が可能な加速度応動スイッチを得る。

【０００２】

【従来の技術】従来、加速度応動スイッチとして種々の
ものが提案されているが、３６０°全方向に対して同一
の特性を示すものとしては、例えば特開昭６４−７９６
２４号公報に記載されているように、容器内に水銀粒を
封入し、加速度によって水銀粒が移動すると電極と接触
または開離して電路を開閉するものがある。

【０００３】しかし近年、環境上の観点から水銀の使用
が制限されてきた。そのため、本出願人は特開平６−９
４５１０号公報等で金属球を使用する加速度応動スイッ
チを提案している。このスイッチは導電性の容器の内部
に容器と絶縁固定された電極と導電性の慣性球を有し、
加速度によって転動する慣性球が電極と接触−開離する
ことにより、前記電極と容器間の電路を開閉するもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな加速度応動スイッチにおいては接点機構が一つしか
なく、所定の加速度を越えたかどうかを判定することし
かできないため、加速度の大きさによって信号の区別を
したい場合には動作加速度が違う２つの加速度応動スイ
ッチを使用する必要があった。また一つのスイッチの内
部に２つの接点機構を設ける方法も考えられるが、特に
スイッチを小型化する場合には従来のものと比較して製
造が容易ではなくなるという問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の加速度応動ス
イッチは、円形板のほぼ中心に穿たれた孔に導電リード
端子を貫通固定した蓋板と、有底筒形の導電性ハウジン
グを有し、このハウジングの底部にはほぼ中心部から外
側に向かって同心円状に緩やかに上昇する傾斜面が形成
され、前記蓋板の周縁部にハウジングの開口端が固定さ
れて容器を形成し、蓋板の容器内側の前記リード端子端
部には導電端子ピンを中心としてほぼ同心円状に接触部
を配設する複数のしなやかな弾性を有した羽根状部を持
つ導電材製の接点部材を導電的に固着し、前記容器の内
部には高抵抗の導電体からなる固体の慣性球を正規姿勢
において静止時には重力によりハウジング底部のほぼ中
央部に位置するように収納され、所定の第一の加速度を
受ける事により慣性球が転動してまず接点部材と接触し
てその羽根状部を変位させるとともに摺動し同時に慣性
球を介してハウジング内面と接点部材との間を高抵抗の
状態で導電的に接続され、第一の加速度より大きい第二
の加速度を受ける事により慣性球の移動がより外周方向
に進むと上記羽根状部の先端が直接ハウジング内面に接
触して低い抵抗で電気的に接続されるように構成された
ことを特徴としている。

【０００６】上記手段によれば、導電リード端子とハウ
ジングとの間の電路は加速度の大きさに応じて慣性球を
介する電路と、慣性球を介さない電路の２つの電路を有
することになる。そのためひとつのスイッチでありなが
ら、加速度の大きさにより段階的に抵抗値が変化し、こ
の抵抗値変化から加速度応動スイッチにかかる加速度の
大きさを段階的に知る事ができる。さらに慣性球の抵抗
を比較的高く変えると共に接点部材の羽根状部の形状を
ハウジングに直接接離可能にするのみで、その構成要素
数も従来の慣性球を使用したものと変わらず、また形状
についても従来の慣性球を使用したものとほとんど変え
る必要がないので製造上も有利である。

【０００７】請求項２の加速度応動スイッチは、円形板
のほぼ中心に穿たれた孔に導電リード端子を貫通固定し
た蓋板と、有底筒形の導電性ハウジングを有し、該ハウ
ジングの底部にはほぼ中心部から外側に向かって同心円
状に緩やかに上昇する傾斜面が形成され、前記蓋板の周
縁部にハウジングの開口端が固定されて容器を形成し、
蓋板の容器内側の前記リード端子端部にはリード端子を
中心としてほぼ同心円状に接触部を配設する複数のしな
やかな弾性を有した羽根状部を持つ導電材製の接点部材
を導電的に固着し、前記容器の内部には導電性の固体の
慣性球を正規姿勢において静止時には重力によりハウジ
ング底部のほぼ中央部に位置するように収納し、ハウジ
ング底部の少なくとも慣性球が転動時に接触する部分は
高い抵抗値とされており、所定の第一の加速度を受ける
事により慣性球が転動してまず接点部材と接触してその
羽根状部を変位させるとともに摺動し同時に慣性球とハ
ウジング底部の高抵抗部分とを介してハウジングと接点
部材との間が高抵抗の状態で導電的に接続され、第一の
加速度より大きい第二の加速度を受ける事により慣性球
の移動がより外周方向に進むと上記羽根状部の先端が直
接ハウジング内面に接触して低い抵抗で電気的に接続さ
れるように構成されたことを特徴としている。

【０００８】上記手段によれば、導電リード端子とハウ
ジングとの間の電路は加速度の大きさに応じてハウジン
グ底部の高抵抗部分を介する電路と、この高抵抗部分を
介さない電路の２つの電路を有することになる。そのた
めひとつのスイッチでありながら、加速度の大きさによ
り段階的に抵抗値が変化させることができる。さらに僅
かな構成の追加でその他の構成要素は従来のものをほと
んど変えることなく製造することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の加速度応動スイッチについて説明する。この加速度応
動スイッチ１は金属製の有底筒形ハウジング２とこのハ
ウジングの開口端に固定された蓋板３によって容器を構
成している。

【００１０】蓋板３は金属製の円板４とこの円板の中心
に穿たれた貫通孔４Ａに電気絶縁性の充填材５によって
挿通固定された導電リード端子６とで構成されている。
リード端子６の容器内側先端には、リン青銅などの薄い
金属製でしなやかな弾性を有する複数の羽根状部７Ａを
中心から放射状に備えた接点部材７が導電的に固定され
ている。本実施例の場合は接点部材７の中央に貫通孔を
設け（図示せず）この貫通孔を介して保護板８をリード
端子６の端面に溶接等の方法で固定している。そのため
接点部材７は保護板８とリード端子６で挟み込まれるよ
うにして固定される。こうすることにより接点部材７に
は溶接時にも不所望な変形を伴うような熱は加えられ
ず、この熱による歪みや溶融による塑性変形は起こらな
い。また強度のある保護板８に慣性球９が直接衝接する
ことにより、接点部材７の固定部分に慣性球９が直接当
たることはなく、衝撃加速度を受けた場合などにもこの
慣性球９によって接点部材が塑性変形から保護される様
に配慮されている。

【００１１】ハウジングの底部２Ａは中心部から外側に
向かって所定の角度をもって同心円状に上昇する傾斜面
とされており、加速度応動スイッチが正規姿勢であり尚
且つ加速度を受けていない時、図示の如く導電性の慣性
球９はハウジング底部２Ａの中心に位置している。ハウ
ジング２の側壁部分には衝撃加速度や連続的な振動を受
けた場合にも慣性球９が振動の分力や外乱によって側壁
に沿った回転運動に移行して連続的な信号を出力するこ
とのないように、慣性球の上記回転運動を防止するため
の複数の突起２Ｂが等間隔で設けられている。なお本図
面では説明の都合上、ハウジング２の図示右側の突起は
省略されている。この突起２Ｂによって加速度応動スイ
ッチの信号は常に断続的なものになり、判定装置により
その開閉周期から振動加速度の周波数を検出して地震と
その他の外乱信号を判別することが可能になる。また例
えばこのような処理を必要とせず信号が連続的に出力さ
れてもかまわない場合には突起を省略してもよい。

【００１２】慣性球９は、図２の如く１枚以上の羽根状
部７Ａと接触した状態での導電リード端子と容器間の慣
性球を介した第一の電路の抵抗値が、図３の如く羽根状
部７Ａが直接ハウジング２の内面と接触した状態での導
電リード端子と容器間の第二の電路が有する抵抗値と比
較して有意な差となる様に材質や表面処理方法などが選
定される。

【００１３】次にこの加速度応動スイッチ１の動作につ
いて感震スイッチとして使用する場合を例に説明する。
接点部材７は図に示すように羽根状部７Ａが傘状となる
ように整形されており、加速度応動スイッチ１が正規姿
勢で且つ所定の動作値以上の加速度がかかっていない場
合などには、慣性球９がハウジング２の中心に位置して
いる時には羽根状部７Ａは慣性球９とは接触せず導電リ
ード端子６とハウジング２の間の電路は形成されない。

【００１４】加速度応動スイッチ１に所定の値以上の加
速度がかかると慣性球９はハウジング２の中心から離れ
てハウジング底部２Ａに沿って転動し、第一の加速度に
達すると図２に示す様に慣性球９は羽根状部７Ａの少な
くとも１枚に接触する。感震スイッチとしては例えば震
度５に相当する150ガルを第一の加速度として、この加
速度に達すると慣性球９が羽根状部７Ａに接触するよう
に設定される。この時点では慣性球９と羽根状部７Ａは
接触するが、羽根状部７Ａの先端はハウジング内部には
接触していない。この状態になると羽根状部７Ａとハウ
ジング底部２Ａの間は慣性球９によって電気的に接続さ
れるので、導電リード端子６とハウジング２の間に導電
リード端子６−接点部材７−羽根状部７Ａ−慣性球９−
ハウジング２の経路で第一の電路が構成される。

【００１５】さらにスイッチにかかる加速度が大きい場
合には慣性球９は羽根状部７Ａに接触摺動しながらハウ
ジング底部２Ａ上をさらに外側に向かって転動し、ハウ
ジング側壁近傍にまで達し衝接する。この時、所定の第
二の加速度に達した時点で、接点部材７の羽根状部７Ａ
の先端は慣性球９がハウジング２の側壁に衝接する以前
にハウジング２の内面と直接接触する。感震スイッチと
してはこの第二の加速度を例えば震度７に相当する500
ガルと設定して、加速度がこの値に達すると羽根状部７
Ａの先端がハウジング２の内面に接触するようにハウジ
ング底部の勾配などが設定される。ここで、導電リード
端子６−接点部材７−羽根状部７Ａ−ハウジング２の経
路で第二の電路が形成される。この第二の電路は途中に
抵抗値の高い慣性球９が介在しないから、電路の両端の
抵抗値は第一の電路と比較して低くなる。また、この状
態でも慣性球を介する第一の電路は保たれるので両電路
が並列に存在することとなり導電リード端子とハウジン
グ間の抵抗値はより低くなる。このように慣性球９の移
動量、つまり加速度応動スイッチ１にかかる加速度の大
きさによって導電リード端子６とハウジング２との間の
抵抗値は二段階に切り替わる。この抵抗値の違いによっ
て本発明の加速度応動スイッチは、ひとつのスイッチで
加速度の大きさに応じた異なる抵抗値での接続状態を得
ることができる。

【００１６】実施例においては、例えば慣性球９を固有
抵抗値の高い導電性の球とした場合に、図２に示す様に
慣性球を介する第一の電路の抵抗値に比較して、図３に
示す如き第二の電路での抵抗値が有意な差をもって低く
なる様に慣性球の固有抵抗値や接触抵抗値、羽根状部の
寸法及び導電率を選定する。また図３の状態では導電リ
ード端子とハウジングとの間には慣性球を介する第一の
電路と介さない第二の電路が並列に存在することになる
ため、その抵抗値はより低くなる。

【００１７】ここで慣性球に低炭素鋼の球を使用した場
合でも慣性球を介した第一の電路の抵抗値と、これと並
列に慣性球を介さない第二の電路が構成された場合の合
成抵抗値とは相違するので数値上は二段階の値を得られ
るが、実際にはその抵抗値の差は僅かしかなく、また各
部の接触抵抗等がノイズとして影響するので明確かつ有
意な差としては得られにくい。そこで本実施例では慣性
球９の材質として鋼の５倍程度の比抵抗値を有するステ
ンレス鋼を使用して、第一の電路と第二の電路との抵抗
値の差を大きくして明確に判断できるようにしている。
さらに大きな差を得たい場合には慣性球として鉄−クロ
ム合金やニッケル−クロム合金のような高抵抗材を用い
たり、より高い固有抵抗値を有する炭化珪素（ＳｉＣ）
のような導電性セラミックス製の導電球を使用すること
もできる。

【００１８】慣性球９が羽根状部７Ａに接触する第一の
加速度、及びその状態から慣性球９が羽根状部７Ａをさ
らに外周方向へ押してハウジング側壁に接触させる第二
の加速度はハウジング底部の勾配等の形状、及び羽根状
部の弾性、及び慣性球の質量などによって決定される。
図１の例ではハウジング底部２Ａはその傾斜角度が一定
とされたものを例に説明しているが、例えばハウジング
内の慣性球が転動する部分の傾斜角度を段階的、または
連続的に徐々に上昇させて勾配を変化させるなどとする
ことで慣性球の転動を調整して希望する特性を得ること
ができる。

【００１９】また、上述した例においては慣性球の抵抗
値を高くしたものについて説明したが、例えば慣性球を
従来同様のものとする代わりに慣性球とハウジングの間
に高抵抗の部材が介在するようにして第一の電路と第二
の電路の抵抗値に差をつけるようにしてもよい。この例
について図４を参照しながら説明する。なお、前述の加
速度応動スイッチと同様の部品には同一の番号を付して
それぞれの詳細な説明は省略する。この加速度応動スイ
ッチ１１の慣性球１９は、その材質としては従来のもの
と同様に鉄が使用されている。この場合、慣性球１９の
表面には腐食などを防止するために銀メッキなどの表面
処理が行われていてもよい。

【００２０】ハウジング１２はその底部に高抵抗の転動
部１２Ａが固定されたものである。この転動部１２Ａは
例えば炭化珪素のような高抵抗の導電性セラミックが使
用される。また使用温度範囲内で慣性球が転がるための
硬度や強度などの条件を満たせばカーボンを基材中に適
量分散させた導電性高分子材料の被膜を図１に示したハ
ウジングの底部内面に塗布した構造としてもよい。な
お、ここで言う高抵抗とは、通常の部分に使用される導
電性金属、実施例ではハウジングの材質である低炭素鋼
板や接点部材の材質である銅合金と比較して充分に固有
抵抗が高く後述する第一の電路と第二の電路で有意な抵
抗差を生ずることのできる程度のものを言う。

【００２１】転動部１２Ａの上面には前述した加速度応
動スイッチ１のハウジング底部２Ａと同様に、中心部か
ら外側に向かって所定の角度をもって同心円状に上昇す
る傾斜面１２Ｂが設けられており、加速度応動スイッチ
１１が正規姿勢で且つ加速度を受けていない時には慣性
球１９はこの傾斜面１２Ｂの中心に位置している。この
状態では慣性球１９は羽根状部７Ａと接触せず導電リー
ド端子６とハウジング１２の間の電路は形成されない。

【００２２】加速度応動スイッチ１１に加速度が加えら
れると慣性球１９が転動して中心から離れ、この加速度
が所定の第一の加速度に達すると慣性球１９は羽根状部
７Ａに接触する。こうして導電リード端子６とハウジン
グ１２の間に導電リード端子６−接点部材７−羽根状部
７Ａ−慣性球１９−転動部１２Ａ−ハウジング１２の経
路で第一の電路が構成される。

【００２３】加えられた加速度がさらに大きい場合は慣
性球１９が羽根状部７Ａを押しながら転動部１２Ａの傾
斜面１２Ｂ上をさらに移動し、この加速度が第二の加速
度以上である場合には羽根状部７Ａの先端はハウジング
１２の内面に接触する。こうして、導電リード端子６−
接点部材７−羽根状部７Ａ−ハウジング１２の経路で第
二の電路が形成される。この第二の電路は途中に慣性球
１９及び抵抗値の高い転動部１２Ａが直列に介在せず並
列的となるため、電路の両端の抵抗値は第一の電路と比
較して当然低くなる。

【００２４】このように本実施例によれば、前述の例と
同様に加速度応動スイッチ１１に加えられた加速度の大
きさに応じてスイッチ内部の電路が抵抗値の異なる電路
に切りかえられることにより、２段階の信号を得ること
ができる。よって加速度の大きさに応じて警報の種類を
変えたり、接続された保護対象機器の保護処理動作を使
い分けることができる。

【００２５】なお、上述の説明は振動などの加速度が与
えられた場合を例に述べたが、慣性球の転動面の傾斜角
度を選定することにより、スイッチに対する重力加速度
の相対的な角度変化を検出する加速度応動スイッチとし
ても使用できる。つまりスイッチが取付けられた機器等
の傾きを検出し、第一の傾斜角度と第二の傾斜角度で出
力信号を変化させることにより、機器の傾きに対する適
切な警報や保護処理を自動的に使い分けることができ
る。

【００２６】なお上述の第二の実施例に使用するハウジ
ングとして、導電性ハウジングの底部に高抵抗体を固定
または塗布したものを例に説明したが、例えばハウジン
グの底部自体を導電性セラミックスなどの高抵抗材質で
作り、その上に金属製の筒状部材を一体に接続固定する
ことでハウジングを構成してもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明の加速度応動スイッチによれば、
予め定められた第一の加速度以上の加速度が加えられる
と第一の電路が導通状態になり、さらに大きい第二の加
速度以上の加速度が加えられる第二の電路が導通状態と
なりスイッチの抵抗値が変化する。こうしてひとつの加
速度応動スイッチでありながら加速度の大きさに応じて
段階的な信号を得ることができる。そのため例えば本加
速度応動スイッチを感震器などに取り付けた場合には、
地震の大きさによって警報の種類や感震器の接続された
機器の地震に対する保護処理内容を自動的に変えること
ができる。

【００２８】また従来のものと比較して、特別な部品は
ほとんど追加されていないため、従来の加速度応動スイ
ッチの製造ラインを無改造、もしくは最小限の改造を行
うだけで新規な加速度応動スイッチを製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる加速度応動スイッチの第１の実
施例

【図２】図１の加速度応動スイッチが第一の電路を構成
した状態

【図３】図１の加速度応動スイッチが第二の電路を構成
した状態

【図４】本発明にかかる加速度応動スイッチの第２の実
施例

【符号の説明】

１，１１：加速度応動スイッチ ２，１２：ハウジング １２Ａ：転動部 ３：蓋板 ６：導電リード端子 ７：接点部材 ９，１９：慣性球

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形板のほぼ中心に穿たれた孔に導電リ
   ード端子を貫通固定した蓋板と、有底筒形の導電性ハウ
   ジングを有し、該ハウジングの底部にはほぼ中心部から
   外側に向かって同心円状に緩やかに上昇する傾斜面が形
   成され、前記蓋板の周縁部にハウジングの開口端が固定
   されて容器を形成し、蓋板の容器内側の前記リード端子
   端部には導電端子ピンを中心としてほぼ同心円状に接触
   部を配設する複数のしなやかな弾性を有した羽根状部を
   持つ導電材製の接点部材が導電的に固着され、前記容器
   の内部には高抵抗の導電体からなる固体の慣性球が正規
   姿勢において静止時には重力によりハウジング底部のほ
   ぼ中央部に位置するように収納され、所定の第一の加速
   度を受ける事により慣性球が転動してまず接点部材と接
   触してその羽根状部を変位させるとともに摺動し同時に
   慣性球を介してハウジング内面と接点部材との間が高抵
   抗の状態で導電的に接続され、第一の加速度より大きい
   第二の加速度を受ける事により慣性球の移動がより外周
   方向に進むと上記羽根状部の先端が直接ハウジング内面
   に接触して低い抵抗で電気的に接続されるように構成さ
   れたことを特徴とする加速度応動スイッチ。
2. 【請求項２】 円形板のほぼ中心に穿たれた孔に導電リ
   ード端子を貫通固定した蓋板と、有底筒形の導電性ハウ
   ジングを有し、該ハウジングの底部にはほぼ中心部から
   外側に向かって同心円状に緩やかに上昇する傾斜面が形
   成され、前記蓋板の周縁部にハウジングの開口端が固定
   されて容器を形成し、蓋板の容器内側の前記リード端子
   端部にはリード端子を中心としてほぼ同心円状に接触部
   を配設する複数のしなやかな弾性を有した羽根状部を持
   つ導電材製の接点部材が導電的に固着され、前記容器の
   内部には導電性の固体の慣性球が正規姿勢において静止
   時には重力によりハウジング底部のほぼ中央部に位置す
   るように収納され、ハウジング底部の少なくとも慣性球
   が転動時に接触する部分は高い抵抗値とされており、所
   定の第一の加速度を受ける事により慣性球が転動してま
   ず接点部材と接触してその羽根状部を変位させるととも
   に摺動し同時に慣性球とハウジング底部の高抵抗部分と
   を介してハウジングと接点部材との間が高抵抗の状態で
   導電的に接続され、第一の加速度より大きい第二の加速
   度を受ける事により慣性球の移動がより外周方向に進む
   と上記羽根状部の先端が直接ハウジング内面に接触して
   低い抵抗で電気的に接続されるように構成されたことを
   特徴とする加速度応動スイッチ。