JP2010192232A - スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 固定電極間の短絡不良の発生を抑制できるスイッチを提供する。
【解決手段】 絶縁性を有する基板と、基板上に所定の間隔で配置された複数の固定電極と、複数の固定電極間に配置された複数の固定電極間を電気的に絶縁する絶縁部材と、複数の固定電極及び絶縁部材上を摺動可能に設けられた可動電極と、絶縁部材に保持され、又は絶縁部材から放出される絶縁性の潤滑剤と、を有し、可動電極は固定電極及び絶縁部材に対して付勢するように設けられ、可動電極の固定電極及び絶縁部材に対する付勢加重が５ｇから５０ｇである。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の接点の接続を切り替えるためのスイッチに関する。

従来、複数の接点の接続を切り替えるためのスイッチに関して次のようなスイッチがある。このようなスイッチは、一例として、基板に配置された複数の固定電極と、前記基板に向かって付勢し、複数の固定電極間を摺動可能に設けられ、且つ複数の固定電極と電気的に接続する可動電極と、を備える。複数の固定電極は、絶縁性を有する基板上に所定の間隔を隔てて配設されている。可動電極は、複数の固定電極間を摺動することによって、複数の接点の接続の切り替えが行われる。可動電極の摺動時に発生する可動電極と固定電極との接点の磨耗、及び摩擦抵抗を低減するために、接点及び可動電極と固定電極とを備える基板との摺動面には潤滑剤が塗布される。

このようなスイッチにおいて、接点開閉時のアークによって発生する潤滑剤の炭化やケイ素化合物の生成による接触不良を防止するために、グリコール系の炭化水素化合物を含んだ潤滑剤が電極接点に塗布されたスイッチが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、このようなスイッチにおいて可動電極の摺動が繰り返し行われることによって、電極接点間にある潤滑油が電極接点の外側に掻き分けられてしまう。そのため、潤滑剤が接点間から枯渇し、接点における電極表面の磨耗が進行する。電極表面の磨耗が進行することによって、電極を形成する金属の磨耗粉が発生し、該磨耗粉が固定電極間の基板上に堆積する。堆積した磨耗粉によって固定電極間が短絡すると、スイッチの絶縁不良が発生してしまう。

特開２００７−２４２５０３号公報

本発明は、固定電極間の短絡不良の発生を抑制できるスイッチを提供することを目的とする。

本発明の課題を解決するため、本発明の第１の側面によれば、絶縁性を有する基板と、前記基板上に所定の間隔で配置された複数の固定電極と、前記複数の固定電極間に配置された前記複数の固定電極間を電気的に絶縁する絶縁部材と、前記複数の固定電極及び前記絶縁部材上を摺動可能に設けられた可動電極と、前記絶縁部材に保持され、又は前記絶縁部材から放出される絶縁性の潤滑剤と、を有するスイッチを提供する。

本発明に係るスイッチによれば、可動電極の摺動時に、絶縁部材が可動電極により付勢され、絶縁部材に保持された潤滑剤の一部が絶縁部材上に放出される。放出された潤滑剤は可動電極と絶縁部材との接触面に付着する。そして、可動電極に付着した潤滑剤は可動電極と固定電極との電極接点間に供給される。従って、スイッチの繰り返しの使用において電極接点間に潤滑剤が供給される。そのため、電極接点間における潤滑剤が枯渇することなく可動電極及び固定電極における電極表面金属の磨耗が抑制され、固定電極間の短絡不良の発生を抑制できる。

図１は、本実施例に係るスイッチ２０の斜視図を示す図である。 図２は、本実施例に係るスイッチ２０の分解斜視図を示す図である。 図３Ａは、本実施例に係るスイッチ２０の平面図を示す図である。図３Ｂは、図３ＢのＡ−Ｂ線に沿った断面図である。 図４は、本実施例に係るスイッチ２０の分解断面図を示す図である。 図５は、本実施例に係るスイッチ２０の等価回路図を示す図である。

以下、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は本実施例に限定されるものではない。

実施例において、図１から図４までの図は、スイッチ２０の構造を詳細に説明するものである。

図１は、本実施例に係るスイッチ２０の斜視図を示す図である。図２はスイッチ２０の分解斜視図を示す図である。図３Ａは、スイッチ２０の平面図を示す図である。図３Ｂは、図３Ａに係るＡ―Ｂ線に沿った断面図である。

スイッチ２０は、本体カバー１、スライドつまみ２、上部可動電極３、本体４、下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、下部固定電極５ｃ、絶縁部材６、リード７ａ、リード７ｂ、リード７ｃ、及び潤滑剤１３によって構成されている。なお、潤滑剤１３は図３Ｂで示し、図１、図２及び図３Ａでは図示を省略している。

本体カバー１は、絶縁性樹脂によって箱型形状に形成されている。本体カバー１は、容易に成型可能な絶縁材料からなることが望ましい。本体カバー１は、例えばポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）からなることが望ましい。

スライドつまみ２は、上部可動電極３を備える。スライドつまみ２は、本体カバー１の上面に形成されたガイド孔を貫通して本体カバー１の上部から突出するように形成されている。スライドつまみ２は、本体カバー１のガイド孔に沿ってＺ方向に摺動することによって複数の接点における接続の切り替えが行われ、スイッチ２０のオン・オフの切り替えを行うようになっている。スライドつまみ２は、容易に成型可能な絶縁材料からなることが望ましい。スライドつまみ２は、例えばポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）からなることが望ましい。

上部可動電極３は、例えば銀又は黄銅等の基材の表面に銀メッキを施したばね材からなる。上部可動電極３は、絶縁部材６を跨乗して下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、及び下部固定電極５ｃと電気的に接続するように配設されている。上部可動電極３は、本体４に設けられた下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、下部固定電極５ｃ及び絶縁部材６に向かって付勢され、且つ下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、下部固定電極５ｃ及び絶縁部材６間を摺動可能に設けられている。上部可動電極３はスライドつまみ２に配置されているため、上部可動電極３はスライドつまみ２のＺ方向の摺動に伴って下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、下部固定電極５ｃ、及び絶縁部材６間を摺動する。

下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、下部固定電極５ｃ及び絶縁部材６に対する上部可動電極３の付勢加重は、５ｇから５０ｇであることが望ましい。上部可動電極３の付勢加重が５ｇ未満であると、絶縁部材６に対する潤滑剤１３の吸着、及び絶縁部材６からの潤滑剤１３の放出が阻害されてしまう。上部可動電極３の付勢加重が５０ｇより大きいと、電極間の電気伝導に必要以上の荷重となり、上部可動電極の摺動時に発生する、接点の摩擦抵抗の増大や接点の磨耗を促進してしまう。

本体４は、下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、下部固定電極５ｃ、絶縁部材６、リード７ａ、リード７ｂ、及びリード７ｃを備える。本体４は、絶縁性樹脂によって箱型形状に形成されている。本体４は、側面に本体カバー１の側面に形成された穴に嵌合し本体カバー１を係止する凸部４ａを有する。本体４は、容易に成型可能な絶縁材料からなることが望ましい。本体４は、例えばポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）からなることが望ましい。

下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、及び下部固定電極５ｃは、例えば銀又は黄銅等の基材の表面に銀メッキを施したものからなる。下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、及び下部固定電極５ｃは、本体４の凹部底面に配置されている。下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、及び下部固定電極５ｃは、所定の間隔で配置されている。

絶縁部材６は、本体４の凹部底面に配置されている。絶縁部材６は、絶縁性を有することが望ましい。絶縁部材６は、例えばポリプロピレン樹脂又はウレタン樹脂から形成されることが望ましい。絶縁部材６は、下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、及び下部固定電極５ｃ間を電気的に絶縁するために、下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、及び下部固定電極５ｃ間に配置されている。なお、絶縁部材６は、潤滑剤１３を保持している。

絶縁部材６は、吸油機構を備える吸着型のものが望ましい。吸着型の絶縁部材６は、毛管状及び多孔質状を有し、表面積が大きく空隙率が高いため潤滑剤１３の吸着量が多い特徴を有する。また、吸着型の絶縁部材６は、潤滑剤１３の保持力が小さいため外力に対し再び潤滑剤１３を放出しやすい特徴を有する。

なお、下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、及び下部固定電極５ｃの表面、及び絶縁部材６の表面の高さが同じになるように形成されることが望ましい。これにより、上部可動電極３が下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、及び下部固定電極５ｃを摺動する際の摩擦抵抗、及び下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、及び下部固定電極５ｃ表面の磨耗を軽減することができる。なお、絶縁部材６の表面の高さが下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、及び下部固定電極５ｃの表面の高さよりも大きくなるように形成しても良い。

潤滑剤１３は、下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、及び下部固定電極５ｃと上部可動電極３との間に介在し、且つ絶縁部材６に保持されている。潤滑剤１３は、絶縁性を有することが望ましい。

潤滑剤１３は、例えばシロキサンなどのシリコーン系潤滑剤が用いられることが望ましい。下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、及び下部固定電極５ｃと上部可動電極３との間に介在する潤滑剤１３の一部は絶縁部材６に吸着される。なお、本体４の成型不良等がある場合でも潤滑剤１３の一部は絶縁部材６に吸着される。そのため、潤滑剤１３の枯渇を防止することができる。潤滑剤１３は、例えば１μｍから１００μｍの厚みで塗布されていることが望ましい。

潤滑剤１３は、下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、及び下部固定電極５ｃと上部可動電極３との間に介在する状態で電流漏れが発生しない程度の絶縁性を有することが望ましい。潤滑剤１３の絶縁抵抗は、例えば１ＭΩから１０ＭΩであることが望ましい。

潤滑剤１３は、１０ｍ^２／ｓから１００ｍ^２／ｓの粘度を有することが望ましい。潤滑剤１３の粘度が１００ｍ^２／ｓよりも大きいと、絶縁部材６に対する潤滑剤１３の吸着、及び絶縁部材６からの潤滑剤１３の放出が阻害されてしまう。潤滑剤１３の粘度が１０ｍ^２／ｓ未満の場合、絶縁部材６からの潤滑剤１３の放出量が過多となり、絶縁部材６内における潤滑剤１３の枯渇が発生してしまう。

リード７ａ、リード７ｂ、及びリード７ｃは、例えば銀又は黄銅等からなる基材の表面に銀メッキを施したものからなる。リード７ａは、下部固定電極５ａと電気的に接続するように形成されている。リード７ｂは、下部固定電極５ｂと電気的に接続するように形成されている。リード７ｃは、下部固定電極５ｃと電気的に接続するように形成されている。

図４は、スイッチ２０の分解断面図を示す図である。図４に示すように、スライドつまみ２は、Ｚ方向の長さａが例えば１．５ｍｍ以上２２．０ｍｍ以下の寸法で形成されている。

上部可動電極３は、Ｚ方向における下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、及び下部固定電極５ｃとの接点間隔ｂが例えば０．７ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下の寸法で形成されている。上部可動電極３は、Ｙ方向における下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、下部固定電極５ｃ、及び絶縁部材６との接触幅が例えば０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の寸法で形成されている。

下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、及び下部固定電極５ｃは、Ｚ方向の長さｃが例えば０．５ｍｍ以上８．０ｍｍ以下の寸法で形成されている。下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、及び下部固定電極５ｃは、Ｘ方向の厚さｄが例えば０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の寸法で形成されている。下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ、及び下部固定電極５ｃは、Ｙ方向の長さが例えば０．５ｍｍ以上８．０ｍｍ以下の寸法で形成されている。

絶縁部材６は、Ｚ方向の長さｅが例えば０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の寸法で形成されている。絶縁部材６は、Ｘ方向の厚みｆが例えば０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の寸法で形成されている。絶縁部材６は、Ｙ方向の長さが例えば０．５ｍｍ以上８．０ｍｍ以下の寸法で形成されている。

なお、スライドつまみ２のＺ方向における移動量が例えば１ｍｍ、潤滑剤１３の塗布厚が例えば１μｍ、且つ絶縁部材６に対する上部可動電極３の接触幅が例えば０．２ｍｍとすると、潤滑剤１３の放出量は、０．１ナノリットル（ｎｌ）となる。即ち、絶縁部材６は、潤滑剤１３を保持させた絶縁部材６に荷重５ｇから５０ｇの点接触の負荷をかけたときに、潤滑剤１３の放出量が０．１ナノリットル（ｎｌ）以上となる構造であることが望ましい。

即ち、スライドつまみ２の動作に伴う上部可動電極３の摺動時に、絶縁部材６が上部可動電極３により付勢され、絶縁部材６に吸着された潤滑剤１３の一部が絶縁部材６上に放出される。放出された潤滑剤１３は上部可動電極３と絶縁部材６との接触面に付着する。そして、上部可動電極３に付着した潤滑剤１３は、上部可動電極３と、下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ及び下部固定電極５ｃとの電極接点間に供給される。従って、スイッチ２０の繰り返しの使用において電極接点間に潤滑剤１３が供給される。そのため、電極接点間における潤滑剤１３が枯渇することなく上部可動電極３、下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ及び下部固定電極５ｃにおける電極表面金属の磨耗が抑制され、下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ及び下部固定電極５ｃ間の短絡不良の発生を抑制できる。

図５Ａ及び図５Ｂは、本実施例に係るスイッチ２０の等価回路図を示す図である。

図５Ａは、スイッチ２０がＯＦＦ状態である電子機器回路９の接続状態を示す図である。図５Ａに示すように、スイッチ部８は、可動電極１０−１、固定電極１１−１、１１−２、及び１１−３を備える。なお、図５Ａに示す可動電極１０−１は、図１、図２、図３Ｂ及び図４に示す上部可動電極３に対応する。図５Ａに示す固定電極１１−１は図１、図２、図３Ｂ及び図４に示す下部固定電極５ａに対応する。図５Ａに示す固定電極１１−２は、図１、図２、図３Ｂ及び図４に示す下部固定電極５ｂに対応する。図５Ａに示す固定電極１１−３は、図１、図２、図３Ｂ及び図４に示す下部固定電極５ｃに対応する。

電子機器回路９は、例えば携帯電話、デジタルカメラ等のモバイル機器である。固定電極１１−１は、自由端となっており、電気的に絶縁されている。固定電極１１−２は、直流電源１２の負電極側端子に接続される。固定電極１１−３は、電子機器回路９及び直流電源１２の正電極側端子に接続される。直流電源１２は、電子機器回路９を動作するための電力を供給する。

図５Ａにおいて、電子機器回路９及び直流電源１２が電気的に絶縁された状態になる。そのため、直流電源１２からの電子機器回路９への電力の供給が行われない。

図５Ｂは、スイッチ２０がＯＮ状態である電子機器回路９の接続状態を示す図である。図５Ｂに示すように、スイッチ部８は、可動電極１０−２、固定電極１１−１、１１−２、及び１１−３を備える。図５Ｂにおける可動電極１０−２は、図１、図２、図３Ｂ及び図４における上部可動電極３に対応する。なお、図５Ｂ中、図５Ａで説明した同一の部材は同一の参照符号を示し、その説明を省略する。

図５Ｂにおいて、可動電極１０−２は、固定電極１１−２及び固定電極１１−３と電気的に接続されている。この状態において、電子機器回路９及び直流電源１２が電気的に接続された状態になる。そのため、直流電源１２からの電子機器回路９への電力の供給が行われる。

本実施例におけるスイッチ２０の構造によれば、スライドつまみ２の動作に伴う上部可動電極３の摺動時に、絶縁部材６が上部可動電極３により付勢され、絶縁部材６に保持された潤滑剤１３の一部が絶縁部材６上に放出される。放出された潤滑剤１３は上部可動電極３と絶縁部材６との接触面に付着する。そして、上部可動電極３に付着した潤滑剤１３は上部可動電極３と、下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ及び下部固定電極５ｃとの電極接点間に供給される。従って、スイッチ２０の繰り返しの使用において電極接点間に潤滑剤１３が供給される。そのため、電極接点間における潤滑剤１３が枯渇することなく上部可動電極３、下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ及び下部固定電極５ｃにおける電極表面金属の磨耗が抑制され、下部固定電極５ａ、下部固定電極５ｂ及び下部固定電極５ｃ間の短絡不良の発生を抑制できる。

１ 本体カバー
２ スライドつまみ
３ 上部可動電極
４ 本体
４ａ 凸部
５ａ、５ｂ、５ｃ 下部固定電極
６ 絶縁部材
７ａ、７ｂ、７ｃ リード
８ スイッチ部
９ 電子機器回路
１０−１、１０−２ 可動電極
１１−１、１１−２、１１−３ 固定電極
１２ 直流電源
１３ 潤滑剤
２０ スイッチ

Claims (5)

1. 絶縁性を有する基板と、
   前記基板上に所定の間隔で配置された複数の固定電極と、
   前記複数の固定電極間に配置された前記複数の固定電極間を電気的に絶縁する絶縁部材と、
   前記複数の固定電極及び前記絶縁部材上を摺動可能に設けられた可動電極と、
   前記絶縁部材に保持され、又は前記絶縁部材から放出される絶縁性の潤滑剤と、
   を有することを特徴とするスイッチ。
2. 前記可動電極は前記固定電極及び前記絶縁部材に対して付勢するように設けられ、前記可動電極の前記固定電極及び前記絶縁部材に対する付勢加重が５ｇから５０ｇであることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ。
3. 前記絶縁部材は、ポリプロピレン樹脂又はウレタンフォームを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスイッチ。
4. 前記潤滑剤は、１０ｍ^２／ｓから１００ｍ^２／ｓの粘度を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のスイッチ。
5. 前記潤滑剤は、シリコーン系潤滑剤を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のスイッチ。