JP2785871B2 - 冷媒流体感圧スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、冷凍システム内の電気機器の電源を、そ
の冷媒流体圧力に応動して開閉制御する冷媒流体感圧ス
イッチに関するものである。

［従来の技術］ 一般に、冷凍システムにおいては、その冷凍システム
内の冷媒流体圧力が異常になったとき、冷凍システムを
保護するために、その主要機器、例えば圧縮器の電源を
OFFするための流体圧力検出スイッチとして冷媒流体感
圧スイッチが用いられている。また、冷凍システムにお
いては、流体圧力を検出して所定の圧力より高いとき、
凝縮器を冷却する冷却フアンを駆動するためその電源を
ONにする冷媒流体感圧スイッチも用いられている。

すなわち、冷凍システム内の冷媒流体圧力が、ある所
定値以下のときにスイッチをOFFする低圧カットオフス
イッチと、ある所定値以上のときにスイッチをOFFする
高圧カットオフスイッチが使用されている。

また、一つの冷媒流体感圧スイッチの中に、低圧カッ
トオフ機能と高圧カットオフ機能を複数個組み込んだ、
二動作型冷媒流体感圧スイッチ、三動作型冷媒流体感圧
スイッチも使用されている。

これらのスイッチのうち、代表的なものの一つである
低圧カットオフ型の冷媒流体感圧スイッチを第４図に示
す。

第４図々示の低圧カットオフ型の冷媒流体感圧スイッ
チは、冷媒流体導入部１とスイッチ機構２の内蔵部３を
可撓性ダイヤフラム４で隔離し、ダイヤフラム４を冷媒
流体圧力に抗して上方に付勢するバイアスバネ５を用い
て冷媒流体導入部１の流体圧力が所定値に達するとスイ
ッチ機構２を動作させる構造のものである。

この構造に、更に、高圧カットオフ機能を持たせた冷
媒流体感圧スイッチは、高圧カットオフ機能をスナップ
作用を有するスナップディスク（反転板）の形態変化に
よる変位を用いている。

このような従来技術の冷媒流体感圧スイッチを第４図
と同一部分を同一符号で示した第５図で示すと、冷媒流
体導入部１の流体圧力が所定値より高くなると、ダイヤ
フラム４と接合されているスナップディスク（反転板）
10の反転により作動棒11を介して接点12をOFFするもの
である。

［発明が解決しようとする課題］ このような冷媒流体感圧スイッチにおけるスイッチ構
造の基本的な問題点は、流体圧力に応動するダイヤフラ
ム材質の有する特性にある。すなわち、ダイヤフラム４
の材質は冷媒流体を遮断するとともに流体圧力の増減に
応じて一定量の変形を行わなければならないという特性
を持たなければならない。

従来、第４図，第５図に示す構造の冷媒流体感圧スイ
ッチのダイヤフラムの多くはポリイミドフィルムからで
きており、その力学的特性は十分に上記のダイヤフラム
に要求される特性に適合していたが、冷媒として使用さ
れるフロン（クロロフルオロカーボン；以下、具体的に
は、R12、等の略号を用いる。）の中にはポリイミドフ
ィルムに対して看過することができない透過性を示すも
のがありしばしば問題を起こしていた。したがって、第
4,5図に示す構造の冷媒流体感圧スイッチの用途として
は透過性が余り顕著でない冷媒を用いるシステムに限ら
れていた。

車両用エアコンの冷凍システムの冷媒として一般に使
用されている冷媒R12は、ポリイミドフィルムまたはポ
リイミド四弗化エチレン積層フィルムに対しては機能に
重大な影響を及ぼすような透過性が観察されないため、
第4,5図に示す構造の冷媒流体感圧スイッチは、ほぼ冷
媒R12が限定して使用されてきた。

ところが、フロンのオゾン層破壊が問題になり、冷媒
R11,R12,R113,R114,及びR115は製造量及び販売量が国際
的に規制されることとなった。必然的に、冷凍システム
は冷媒R22を使用する方向に移行するか、冷媒R12に代替
する冷媒R134に移行するか、冷媒R12を使用する場合は
外部への漏洩を更に抑えるか、或いは冷媒R12の使用量
を減少するためのR500の使用を迫られることとなった。

従来、R22,R500,R502等の冷媒を用いる冷凍システム
に第4,5図に示す構造の冷媒流体感圧スイッチの使用が
少なかった理由は、ダイヤフラム自体のガス透過性及び
ダイヤフラムをスイッチ機構に固着するためのシール部
のガス透過性が問題となるからである。

ガス透過性の問題は、まず冷媒流体ガスの漏洩による
損失が大きいこと、及びこのための冷凍システムの機能
低下といった当然予想される問題点の外に、流体圧力ス
イッチとしての動作圧力のズレによるスイッチ機能が損
われるという問題が生じる。特に、第５図に示すような
スナップ特性を有するスナップディスク（反転板）10を
用いた冷媒流体感圧スイッチにおいては、ガスの透過量
が増加するとダイヤフィルム４とスナップディスク10の
中間層、及びスナップディスク10とスナップディスク保
持部材間に局部的な高圧空間を生じさせて該スナップデ
ィスク10の動作に著しい悪影響を与え、冷媒流体感圧ス
イッチの不動作、誤動作という重大な危険性をはらんで
いる。

また、従来、R22,R500,R502等の冷媒を用いる冷凍シ
ステムに第６図に示す構造の冷媒流体感圧スイッチが使
用されており、この種の冷媒流体感圧スイッチにおいて
は、金属ダイヤフラム13が使用され、該金属ダイヤフラ
ム13の周辺部を溶接して完全に冷媒ガスの透過を遮断す
ることができる。しかし、金属ダイヤフラム13の変位
は、スナップ作用による形態変更による変位を想定して
いるが、金属材料のダイヤフラムは、その弾性的変形量
においてエラストマーやプラスチック材料のように期待
できず、どうしても圧力による形態変化を利用せざるを
得ないが、大気圧に近い圧力近傍でのON/OFFスイッチ作
用や、ON/OFFの作動間の圧力差を小さくする目的におい
ては有効とはいえない。

また、このような構造を採る場合、金属ダイヤフラム
13の周辺部を溶接するため、金属ダイヤフラム13が力学
的な影響を局部的に受け意図した特性と異なる応答特性
を示すようになり、しばしば製造工程に動作値を修正す
る修正工程を追加しなければならない。

更に、ダイヤフラムとして、金属膜を薄膜としたも
の、あるいは樹脂膜表面に金属薄膜を蒸着したものを用
いたものがあるが、いずれのダイヤフラムも繰り返し変
形に対して耐久性に乏しく信頼性に欠けるものである。

本発明は、第4,5図に示す基本的構造を採る冷媒流体
感圧スイッチであっても、ガス透過性が問題となる冷凍
システムにおいて十分に使用可能な冷媒流体感圧スイッ
チを得ることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明による冷媒流体感圧スイッチは、 （１） 冷媒流体導入部と内部スイッチ機構とを隔離す
るとともに冷媒流体圧力を内部スイッチ機構に伝達する
ダイヤフラムを、冷媒流体に接する側に金属膜を配置
し、この金属膜の冷媒流体に接する側とは反対側に樹脂
膜を配置し、それぞれ独立した構成部材として構成す
る。

（２） 前記ダイヤフラムの樹脂膜を、金属膜に接する
側に配置されたポリ四弗化エチレン薄膜と、金属膜に接
する側とは反対側で前記ポリ四弗化エチレン薄膜に接し
て配置されたポリイミド薄膜との積層膜で構成する。

（３） 前記ダイヤフラムの金属膜の厚さの樹脂膜の厚
さに対する割合は、前記樹脂膜の縦弾性率の立方根の値
の前記金属膜の縦弾性率の立方根の値に対する割合より
小さく設定する。

（４） 冷媒流体通路と連通する冷媒流体導入通路を有
するハウジング部と、その上端部が前記ハウジング部に
組み合わされ固定される上部開口部を有するスイッチケ
ース部と、その周辺部がパッキンにより締め付けられて
前記ハウジング部と前記スイッチケース部との間に設け
られ、ハウジング部内の冷媒流体に接する側に金属膜を
配置しこの金属膜の冷媒流体に接する側とは反対側に樹
脂膜を配置し、それぞれ独立した構成部材として構成さ
れ、前記ハウジング部から前記スイッチケース部の上部
開口部への冷媒流体の流入を遮断するダイヤフラムと、
前記スイッチケース部の上部開口部に格納された内部ス
イッチ機構とからなる三動作型冷媒流体感圧スイッチで
あって、前記内部スイッチ機構が、前記ダイヤフラムの
樹脂膜に当接し冷媒流体の第１設定圧力への上昇により
第１形態から第２形態にスナップ作用で移行するととも
に冷媒流体の第１の設定圧力への下降により前記第２の
形態から第１の形態にスナップ作用で移行する第１のス
ナップディスクと、前記第１のスナップディスクの周辺
部を支持し、前記ダイヤフラムの変位が前記第１のスナ
ップディスクを介して伝達されることにより前記スイッ
チケース部の上部開口部内で摺動し、前記第１のスナッ
プディスクの中心部に対応した位置に貫通孔を有し第１
のスナップディスクとは反対側の面に自身の半径よりも
小さな半径の環状突起部を有している第１の摺動受け部
材と、前記第１の摺動受け部材の環状突起部に当接し中
心部に空孔を有しており、冷媒流体の第２の設定圧力へ
の上昇により第１形態から第２形態にスナップ作用で移
行するとともに冷媒流体の第２の設定圧力への下降によ
り前記第２形態から第１形態にスナップ作用で移行する
第２のスナップディスクと、前記第２のスナップディス
クの周辺部を支持し前記ダイヤフラムの変位が前記第１
のスナップディスク、前記第１の摺動受け部材および前
記第２のスナップディスクを介して伝達されることによ
り前記スイッチケースの上部開口部内で摺動するととも
に、前記第２のスナップディスクの中心部の空孔に対応
した位置に貫通孔を有し第２のスナップディスクとは反
対側の面に自身の半径よりも小さな半径の環状中央突起
部を有している第２の摺動受け部材と、前記スイッチケ
ース部の上部開口部内に設けられ前記ダイヤフラムに対
向する段部に支持された周辺部と前記第２の摺動受け部
材の環状中央突起部が挿入されて中心孔とを有してお
り、前記第２のスナップディスクとは反対側の第２の摺
動受け部材の面において前記環状中央突起部の周囲を支
持しており、冷媒流体の第１および第２の設定圧力より
も小さな第３の設定圧力への上昇により第１形態から第
２形態にスナップ作用で移行するとともに冷媒流体の第
３の設定圧力への下降により前記第２形態から第１形態
にスナップ作用で移行する第３のスナップディスクと、
前記第１の摺動受け部材の貫通孔、前記第２のスナップ
ディスクの中心部の空孔、および前記第２の摺動受け部
材の貫通孔に挿入されて前記第１のスナップディスクの
中心部から前記第２のスナップディスクとは反対側の第
２の摺動受け部材の面の外まで延出し、前記第１のスナ
ップディスクの形態変更にともなう前記第１のスナップ
ディスクの中心部の変位により前記スイッチケース部の
中心線に沿って移動する第１の作動棒と、中空孔を有
し、この中空孔に前記第１の作動棒が挿入された状態で
前記第２の摺動受け部材の貫通孔を介して前記第２のス
ナップディスクの中心部の空孔の周辺からこの第２のス
ナップディスクとは反対側の前記第２の摺動受け部材の
面まで延出し、前記第２のスナップディスクの形態変更
にともなう第２のスナップディスクの中心部の変位によ
り前記スイッチケース部の中心線に沿って移動する第２
の作動棒と、前記スイッチケース部に設けられ、その外
部に突出し外部電気回路と接続される一対の端子の一方
に設けられた固定接点と、一端がスイッチケース部の上
部開口部中で前記一対の端子の他方に固定された他端に
前記固定接点に接離する可動接点を有しておりそれ自身
の弾性力により前記可動接点を前記固定接点に接触させ
るスイッチレバーとを含む第１の電気スイッチ部と、前
記スイッチケース部に設けられその外部に突出し外部電
気回路と接続される一対の端子と、スイッチケース部の
上部開口部中で前記一対の端子の一方に一端が固定され
他端に第１の可動接点を有し弾性を有する第１のスイッ
チレバーと、前記スイッチケース部の上部開口部中で前
記一対の端子の他方に一端が固定され他端に第２の可動
接点を有しそれ自身の弾性力により前記第２の可動接点
を前記第１のスイッチレバーの第１の可動接点から離間
させる第２のスイッチレバーとを含む第２の電気スイッ
チ部とから構成する。

［作 用］ 本発明の冷媒流体感圧スイッチにおける２層構造のダ
イヤフラムは、冷媒流体と接触する層が冷媒流体ガスを
透過しない金属膜であるから、冷媒流体ガスがダイヤフ
ラムを通過してスイッチ機構を内蔵する空間に侵入する
ことができない。

そして、流体圧力によってダイヤフラムが変形を受け
るとき、樹脂膜の厚みに対して金属膜の厚みは十分に薄
く変形抵抗が無視でき、流体圧力に対する抗力は樹脂膜
とスイッチ機構側が受け持ち金属膜には働かないので、
この金属膜は破壊に到らない。

また、金属膜は流体圧力によって樹脂層に密着され、
密着の程度に差異が生じ表面に剪断的力が働くことがあ
っても、金属膜と樹脂膜の間に摩擦係数が小さくなる措
置を施すことによって亀裂などを防ぐことができる。

更に、ダイヤフラムの周辺部は圧縮変形するガスケッ
トでシールしているから、この部分の冷媒流体ガスの侵
入はあっても非常に少なくすることができる。

［実施例］ 冷凍システムの冷媒R22用の三機能型冷媒流体圧力ス
イッチを実施例として示した第１図、及びその作動圧力
特性を示した第３図によって、本発明の冷媒流体圧力ス
イッチを説明する。

第１図に示す三機能型冷媒流体圧力スイッチは、冷媒
R22が導入される圧力室Ｐと三機能スイッチ機構が収納
されたスイッチケースＫとを隔離するダイヤフラム22で
構成される。

ダイヤフラム22を拡大して示した第２図で説明をする
と、ポリイミドフィルムのような樹脂膜は冷媒R22b（CH
ClF₂）の透過性が無視できないので、冷媒R22を全く透
過させない金属膜として円形状のオーステナイトステン
レス鋼（SUS304L）薄膜22aを用い、ポリイミドフィルム
22bと四弗化エチレンフィルム22cとの積層膜の圧力室Ｐ
側に前記ステンレス鋼（SUS304L）薄膜22aを密着して重
合させる。

ここで、このダイヤフラムの厚みについて多くの実験
の結果、ステンレス鋼薄膜22aの厚さのポリイミドフィ
ルム22bと四弗化エチレンフィルム22cとの積層膜の厚さ
の割合、すなわち（ステンレス鋼薄膜22aの厚さ）／
（積層膜の厚さ），が、積層膜の縦弾性率（0.3×1010P
a）の立方根の値のステンレス鋼（SUS304L）の縦弾性率
（20×1010Pa）の立方根の値に対する割合、すなわち
（0.3×1010Paの立方根）／（20×1010Paの立方根）＝1
/4,よりも小さくなるように設定することがよいことが
判明した。なお、この実施例における前記厚さの割合は
1/7に設定しており、樹脂積層膜22b,22cの厚さ75μｍ、
ステンレス鋼薄膜22aの厚さ10μｍである。

また、上記金属膜としては、その耐久性を考慮する
と、オーステナイト型のステンレス鋼、ベリリウム銅合
金、青銅質銅合金などから選択することが望ましいが、
少なくとも組み合わされる樹脂膜の引張り強さより大き
な強さをもつものがよい。一方、樹脂膜は、引張り強
さ、耐熱性等の視点から、ポリイミド・ポリフェニレン
サルファイドを基体としてそれ等の材質のみか、または
ポリ四弗化エチレンに代表される耐熱性が高く且つ摩擦
係数の小さいフィルムを積層したものから選択するのが
望ましい。

上述したように、金属膜と樹脂膜を重ね合せて２層構
造のダイヤフラムとするに当たり、その接触層面におけ
る摩擦などによる相互作用の影響を減じ圧力伝達機能に
障害を与えないようにして、それぞれの膜の耐久性を向
上するためには、ポリ四弗化エチレンのように耐熱性も
高く且つ表面摩擦係数の小さな樹脂との積層フィルムを
用い表面摩擦係数の小さな樹脂層が金属膜側に接するよ
うに配置するがよい。したがって、この実施例において
も、75μｍ厚のポリイミドとポリ四弗化エチレンの積層
膜を、10μｍ厚のステンレス鋼（SUS304L）側に前記ポ
リ四弗化エチレン表面が接するように配置している。

第１図に示すダイヤフラム22を支持固定するガスケッ
ト21はクロロプレンゴム質のＯリングを用いる。このガ
スケット21は圧縮変形して用いるので膜状部分に比して
ガス透過性は著しく劣るので、使用する冷媒に合わせて
選択するのが望ましい。ガスケット面に直接接するのは
２層構造の金属膜側の周辺部であるから、ガスケット21
の変形によって金属膜と樹脂膜を重ね合わせた２層構造
のダイヤフラム22は、その周辺部をスイッチケースＫに
気密に固着される。

第１図に示す実施例である三機能型冷媒流体圧力スイ
ッチの外枠は、アルミニューム合金からなるハウジング
Ｈと、ガラス繊維入り強化ポリプチレンテレフタレート
樹脂で作られたスイッチケースＫとからなる。このスイ
ッチケースＫの材料はハウジングＨとのかしめ力に耐え
る機械的強度と電気的絶縁性を有するものでなければな
らない。そして、このスイッチケースＫには、ケース内
の圧力が冷媒ガスの漏洩により大気圧より上昇しスイッ
チ機能に悪影響を及ぼすことを防ぐために均圧孔Kaを設
けている。この均圧孔Kaは、通常時においては樹脂性ピ
ンを挿入して大気側からの水分などの侵入を防止する。

スイッチケースＫは、隔壁部Ａを介して上部空洞Ｂと
下部空洞Ｃに分かれており、上部空洞ＢはハウジングＨ
と組み合っている。この上部空洞Ｂにはスイッチ機構の
各部品が収納され、下部空洞Ｃの外壁は冷凍システムの
電気系コネクタと組み合わせるようになっており、その
内部には下方に延びる二組のターミナルT1,T2及び19が
相互に直交する形で収容されている。

所定の流体圧力値でスイッチングを果たすために、所
定の流体圧力設定値PM以上で冷凍システムの機器を作動
することを目的とする第１のスナップディスク（反転
板）Ｄをダイヤフラム22に当接させて配置し、その周辺
を第１の摺動受け部材Ｅの上面外周壁部Eaに収納する。
前記第１のスナップディスク（反転板）Ｄは三枚で構成
されており、これにより耐久性の向上と作動値のバラツ
キを小さくできるという利点がある。

第１のスナップディスク（反転板）Ｄと摺動受け部材
Ｅとで構成する密閉空間に漏洩ガスが局部的に蓄積する
のを防ぐため、摺動受け部材Ｅに均圧孔Ecを設け、これ
によって極めて稀に生じる作動特性の不安定を防止す
る。

第１のスナップディスク（反転板）Ｄは所定の流体圧
力設定値PM以下においては、図面に示すように上方への
外形円錐台形状の安定形態であるが、流体圧力PMをダイ
ヤフラム22を介してその上面に受けるとスナップ作用に
よりその中心軸部が下方に変位して第２の形態に移行す
る。この変位は、第１の作動棒23は下方に押しやり、こ
の作動棒23を介して第１の電気スイッチ部のスイッチレ
バー17を押して電気的開閉（ON−OFF）を行う。

第１のスナップディスク（反転板）Ｄは、流体圧力が
PM−ΔPMにまで回復すると第２の形態から原形に復し、
この結果、第１の作動棒23を介して第１の電気スイッチ
部を押していた力はなくなり、第１の電気スイッチ部の
電気的開閉は流体圧力がPMに達したときと逆に動作す
る。

第１の摺動受け部材Ｅの中心軸部は空孔27になってお
り、これに第１の作動棒23を貫通させられるようになっ
ている。また、第１の摺動受け部材Ｅの外周部はスイッ
チケースＫの内壁を摺動できるようになっており、その
下面には第２のスナップディスク（反転板）Ｄ′に当接
する同心円状の環状突起部Ebを設けてある。

第１の作動棒23は、第１の摺動受け部材Ｅの中空孔27
に嵌込まれ、第２の摺動受け部材Ｅ′、第２の作動棒2
4、及び第２の電気スイッチ部と干渉することなく下方
に延びて第１の電気スイッチ部のスイッチレバー18に力
を伝達する。

第１の電気スイッチ部は、スイッチケースＫの上部空
洞Ｂの最低部に設置されていて、スイッチケースＫの下
方空洞Ｃに延びる二個一対のターミナルT1,T2と、ター
ミナルT2に固定され上方にバイアス力を有するスイッチ
レバー18と該スイッチレバー18の一端上面に取り付けら
れている可動接点15及びそれに向合う固定接点14からな
る。固定接点14とターミナルT1は同一点でスイッチケー
スＫに固定されている。

第１の作動棒23に流体圧力が加わるとき（圧力上昇時
PM以上、圧力下降時PM−ΔPM以上）、第１の作動棒23は
スイッチレバー18の中央部をそのバイアス力に抗して下
方に押して可動接点15を固定接点14から引き離す。こう
して第１の電気スイッチ部はOFFとなる。

第１の作動棒23に流体圧力が加わらないとき（圧力上
昇時PM以下、圧力下降時PM−ΔPM以下）、第１の作動棒
23はスイッチレバー18の中央部を押す力がないため、ス
イッチレバー18はそのバイアス力により可動接点15を固
定接点14に接触させる。こうして第１の電気スイッチ部
はONとなる。

以上のように、この実施例によれば、第１の電気スイ
ッチ部は、その作動流体圧力が次ぎに述べる高圧カット
オフ値PHと低圧カットオフ値PLの中間の所定の圧力設定
値PMに設定されているが、電気回路としては次に述べる
第２の電気スイッチ部とは独立している。

低圧カットオフ値PL、高圧カットオフ値PHに応答する
素子及びその電気スイッチ部は、上記第１電気スイッチ
部の上部の空間にまとめて組込まれる。

上記第１摺動受け部材Ｅの環状突起部Ebに当接させて
配置する第２のスナップディスクＤ′は、第１の作動棒
23を干渉することなく貫通させ、かつ軸対象とするため
中心軸に空孔Ｌを有する。

なお、多層構造のスナップディスクの接触相互の摩擦
の軽減のために二酸化モリブデン固体を含有する潤滑剤
を用いるとよい。

第２のスナップディスクＤ′は、その周辺部が第２の
摺動受け部材Ｅ′の上面外周壁Ea′に収納されている。
流体圧力が上昇して所定の圧力設定値PMに達すると、図
面上の凸状態の第１の安定形態から中心軸が下方に変位
する第２の形態にスナップ作用で移行する。この動作は
次に述べる第２の作動棒24によって第２の電気スイッチ
の第２のスイッチレバー16に伝達される。

第２のスナップディスクＤ′をその上面に設けた外周
壁に収納する第２の摺動受け部材Ｅ′も第１の摺動受け
部材Ｅと同様その外周部はスイッチケースＫの内壁と摺
動可能になっている。第２の摺動受け部材Ｅ′の中心軸
孔28の中心部には第２の作動棒24が貫通してそれぞれ下
方に延びている。

第２の摺動受け部材Ｅ′の下面の軸部分は、中心軸孔
28の外壁を下方に突出させ中央突起部25を設け、その中
央突起部25の根元の部分に階段状の平坦部を設け第３の
スナップディスクＤ″の中心孔部を組み合わせる。

第２のスナップディスクＤ′の変形による力を伝達す
る第２の作動棒24はその中心軸部に第１の作動棒23を貫
通させる中空孔29を有している。第２の作動棒24は第２
の摺動受け部材Ｅ′の中心軸孔28に嵌め込む。第２の作
動棒24は第２のスナップディスクＤ′が高圧カットオフ
値PHでスナップ作用を伴って第２の形態に変形すると
き、第２の電気スイッチの第２のスイッチレバー16の中
央部に伝え、スイッチレバー16の上向きのバイアス力に
抗して、第２の可動接点16aを下向きに押圧する。

第３のスナップディスクＤ″は、低圧カットオフ値PL
の圧力を感知してスナップ作用により形態を変更させる
ために設けられ、第２の摺動受け部材Ｅ′の中央突起部
25の根元部に設けられた平面部に組み合うような中心軸
空孔30を有し、この組合によって流体圧力からの力をダ
イヤフラム22、第１の摺動受け部材Ｅ及び第２の摺動受
け部材Ｅ′を介して受ける。第３のスナップディスク
Ｄ″の周辺部は、スイッチケースＫの内壁に設けられた
受け部位に収納される。第３のスナップディスクＤ″
は、流体圧力がPL＋ΔPLより低いときは図示の形態を採
るが、流体圧力がPL＋ΔPLに達するとスナップ作用を伴
い中心部が下方に変化する形態に移行する。この動作に
よって、第２の摺動受け部材Ｅ′は下方に摺動し、その
中央突起部25も下方に移動して、第２の電気スイッチ部
をONとする。そして、流体圧力が再び低圧カットオフ値
PLに下がると、第３のスナップディスクＤ″は原形に復
して第２の摺動受け部材Ｅ′を上方に押し上げる。この
ため、中央突起部25は第２の電気スイッチ部に及ぼす力
を失い第２の電気スイッチ部はOFFとなる。

スイッチケースＫの内壁に段差26をつけ、第１及び２
の摺動受け部材E,E′の摺動長さに制限を設け、この制
限により第３のスナップディスクＤ″は一旦変形した後
に過度の力を受けることなく、この第３のスナップディ
スクＤ″の作動が経時的にその機能を損なわないように
している。

第２の電気スイッチ部は第１のスイッチレバー17、そ
の先端に取付けた第１の可動接点17a、第１のスイッチ
レバー17より下方に配置した第２のスイッチレバー16、
及び第２のスイッチレバー16の先端に第１の可動接点と
向き合って取り付けられた第２の可動接点16aとからな
る。そして、第１及び第２のスイッチレバーの固定端17
a′,16a′は図示しない第２の対の端子と電気的に接続
されている。

以上のような構造の三機能型冷媒流体圧力スイッチに
おいて、低圧カットオフ値をPLとするとき、流体圧力が
PL＋ΔPL以下では、第１のスイッチレバー17のバイアス
力のみが働いて第１の可動接点17aと第２の可動接点16a
は開離しており、したがって電気回路はOFFとなってい
る。このスイッチを設置した冷凍システム系の流体圧力
がPL＋ΔPLに達すると、第３のスナップディスクＤ″の
形態変更に伴う動作が第１のスイッチレバー17に伝達さ
れ該第１のスイッチレバー17のバイアス力に抗して第２
の摺動受け部材Ｅ′の中央突起部25が第１のスイッチレ
バー17の中央を押して第１の可動接点17aを第２の可動
接点16aと接触させ第２の電気スイッチ部をONとする。

更に、冷凍システム系の流体圧力が上昇し、高圧カッ
トオフ値PHに達すると第２のスナップディスクＤ′の形
態変更に伴う動作が第２の作動棒24を介して第２のスイ
ッチレバー16に伝えられ、そのバイアス力に抗して第２
の可動接点16aを第１の可動接点17aから引き離す。この
結果、第２の電気スイッチ部はOFFとなり、再び流体圧
力がPH−ΔPHに戻ると、第２のスナップディスクＤ′は
原形に復し、第２の作動棒24は第２のスイッチレバー16
に力を伝達しないので、第２のスイッチレバー16はその
バイアス力により第２の可動接点16aを第１の可動接点1
7aと接触させ、第２の電気スイッチ部は再びONとなる。

なお、流体圧力が低圧カットオフ圧力PLに達したとき
の作用も同様に作用する。

本実施例の場合、流体圧力の各設定値はいずれもゲー
ジ圧で、 P_H :3.9 MPa P_H−ΔP_H:2.8 MPa P_L＋ΔP_L:560 KPa P_L :330 KPa P_M :2.37MPa P_M−ΔP_M:1.80MPa である。

このような構造の三機能型冷媒流体圧力スイッチの第
１電気スイッチ部の動作を、冷凍システム系の凝縮器の
冷却フアンのON−OFF制御に使用するとき、所定の流体
圧力設定値PM以上の圧力で冷却フアンを作動させる必要
がある。これには第１の電気スイッチ部がOFFのとき冷
却フアンが作動し、第１の電気スイッチ部がONのとき冷
却フアンが作動を停止するようにすればよい。

なお、本発明の冷媒流体圧力スイイッチのダイヤフラ
ムの金属膜は、金属のみでなる薄膜の他に他の金属を基
板としてその片面または両面をポリ四弗化エチレン等の
摩擦係数が小さく且つ耐熱性のある材料をコーティング
したものを用いることもできる。この片面にコーティン
グした場合は、コーティング面を樹脂膜側に接するよう
に配置することが望ましい。

また、金属膜と樹脂膜の界面剥離が生じない程度の繰
り返し耐久特性しか要求されない使用目的においては、
金属膜が一体成形されていて十分に二次元的強度を有し
ていれば、金属−樹脂積層膜であって本発明の金属−樹
脂膜の厚み比の条件に合致すれば、十分な効果を与える
ことができる。

更に、金属膜の代わりに、フロンガスの透過性の小さ
いポリアミド樹脂フィルム（例えば、ナイロン6,ナイロ
ン66など）の片面または両面に金属被膜したものを用い
ることもできる。この場合、ポリアミド樹脂フィルムは
金属被膜の単なるベースとしての機能のみを果たすもの
である。

［本発明の効果］ 以上のような本発明の冷媒流体感圧スイッチによれ
ば、冷媒流体ガスに接する側に冷媒流体ガスに対して不
透過性の高い金属膜、その反対側に流体圧力に対して応
動性のよい樹脂膜を配置して重ね合わせた２層構造のダ
イヤフラムを用いたので、冷媒流体ガスによるダイヤフ
ラム自体の劣化や亀裂などがなく、またダイヤフラムの
高い不透過性によりスイッチ機構側への冷媒流体ガスの
侵入がなく、冷凍システムの機能の低下を起こすことが
ない。

また、ダイヤフラムの樹脂膜層を、金属膜に接する側
のポリ四弗化エチレン薄膜と、その反対側のポリイミド
薄膜の積層により構成しているので、ダイヤフラムの応
動時における金属膜と樹脂膜との摩擦によるダイヤフラ
ムの劣化や亀裂などを起こすことがない。

また、ダイヤフラムの厚さ、すなわち金属膜及び樹脂
膜の厚さについても、冷却媒体との接触及び流体圧力に
よる変形量を考慮して決定しているので、耐久性の高い
冷媒流体感圧スイッチが得られる。

更に、ダイヤフラム、特に、その金属膜側の周辺部を
ガスケットでシールしているので、２層構造のダイヤフ
ィルムの周辺部からスイッチ機構側への冷媒流体ガスの
侵入もなく完全に遮断ができるので、従来の基本構造の
ままで信頼性の高い多機能（二動作機能、三動作機能な
ど）の冷媒流体感圧スイッチを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷媒流体圧力スイッチの一実施例の縦
断面図、第２図は本発明の冷媒流体圧力スイッチに使用
されるダイヤフラムを説明するための積層状態のダイヤ
フラム断面図、第３図は第１図に示した冷媒流体圧力ス
イッチの作動特性図、第４図は従来のダイヤフィルムを
用いた冷媒流体圧力スイッチの一例の縦断面図、第５図
は同じく従来のダイヤフィルムを用いた冷媒流体圧力ス
イッチの他例の縦断面図、及び第６図は同じく従来の金
属ダイヤフラムを用いた冷媒流体圧力スイッチの一例の
縦断面図である。 Ｈ……ハウジング,K……スイッチケース,Ka……均圧孔,
D……第１スナップディスク,E……第１の摺動受け部材,
EC……均圧孔、Ｄ′……第２スナップディスク,E′……
第２の摺動受け部材,D″……第３スナップディスク,T1,
T2……第１のターミナル,19……第２のターミナル,21…
…ガスケット,22……ダイヤフィルム,22a……金属膜ダ
イヤフラム,22b……弗素樹脂膜（四弗化エチレン）,22c
……ポリイミド層（フィルム）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 慶治 東京都世田谷区等々力７丁目17番24号 株式会社不二工機製作所内 (56)参考文献 特開 昭62−292965（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−93954（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−127544（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−48520（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−3451（ＪＰ，Ｕ) 登録実用新案365748（ＪＰ，Ｚ１)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒流体導入部と内部スイッチ機構とを隔
   離するとともに冷媒流体圧力を内部スイッチ機構に伝達
   するダイヤフラムを、冷媒流体に接する側に金属膜を配
   置し、この金属膜の冷媒流体に接する側とは反対側に樹
   脂膜を配置し、それぞれ独立した構成部材として構成す
   ることを特徴とする冷媒流体感圧スイッチ。
2. 【請求項２】前記ダイヤフラムの樹脂膜は、金属膜に接
   する側に配置されたポリ四弗化エチレン薄膜と、金属膜
   に接する側とは反対側で前記ポリ四弗化エチレン薄膜に
   接して配置されたポリイミド薄膜と、の積層膜であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の冷媒流体感圧スイッ
   チ。
3. 【請求項３】前記ダイヤフラムの金属膜の厚さの樹脂膜
   の厚さに対する割合は、前記樹脂膜の縦弾性率の立方根
   の値の前記金属膜の縦弾性率の立方根の値に対する割合
   より小さく設定することを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載の冷媒流体感圧スイッチ。
4. 【請求項４】冷媒流体通路と連通する冷媒流体導入通路
   を有するハウジング部と、 その上端部が前記ハウジング部に組み合わされ固定され
   る上部開口部を有するスイッチケース部と、 その周辺部がパッキンにより締め付けられて前記ハウジ
   ング部と前記スイッチケース部との間に設けられ、ハウ
   ジング部内の冷媒流体に接する側に金属膜を配置しこの
   金属膜の冷媒流体に接する側とは反対側に樹脂膜を配置
   し、それぞれ独立した構成部材として構成され、前記ハ
   ウジング部から前記スイッチケース部の上部開口部への
   冷媒流体の流入を遮断するダイヤフラムと、 前記スイッチケース部の上部開口部に格納された内部ス
   イッチ機構と、からなる三動作型冷媒流体感圧スイッチ
   において、 前記内部スイッチ機構が、 前記ダイヤフラムの樹脂膜に当接し冷媒流体の第１設定
   圧力への上昇により第１形態から第２形態にスナップ作
   用で移行するとともに冷媒流体の第１の設定圧力への下
   降により前記第２の形態から第１の形態にスナップ作用
   で移行する第１のスナップディスクと、 前記第１のスナップディスクの周辺部を支持し、前記ダ
   イヤフラムの変位が前記第１のスナップディスクを介し
   て伝達されることにより前記スイッチケース部の上部開
   口部内で摺動し、前記第１のスナップディスクの中心部
   に対応した位置に貫通孔を有し第１のスナップディスク
   とは反対側の面に自身の半径よりも小さな半径の環状突
   起部を有している第１の摺動受け部材と、 前記第１の摺動受け部材の環状突起部に当接し中心部に
   空孔を有しており、冷媒流体の第２の設定圧力への上昇
   により第１形態から第２形態にスナップ作用で移行する
   とともに冷媒流体の第２の設定圧力への下降により前記
   第２形態から第１形態にスナップ作用で移行する第２の
   スナップディスクと、 前記第２のスナップディスクの周辺部を支持し前記ダイ
   ヤフラムの変位が前記第１のスナップディスク、前記第
   １の摺動受け部材および前記第２のスナップディスクを
   介して伝達されることにより前記スイッチケースの上部
   開口部内で摺動するとともに、前記第２のスナップディ
   スクの中心部の空孔に対応した位置に貫通孔を有し第２
   のスナップディスクとは反対側の面に自身の半径よりも
   小さな半径の環状中央突起部を有している第２の摺動受
   け部材と、 前記スイッチケース部の上部開口部内に設けられ前記ダ
   イヤフラムに対向する段部に支持された周辺部と前記第
   ２の摺動受け部材の環状中央突起部が挿入された中心孔
   とを有しており、前記第２のスナップディスクとは反対
   側の第２の摺動受け部材の面において前記環状中央突起
   部の周囲を支持しており、冷媒流体の第１および第２の
   設定圧力よりも小さな第３の設定圧力への上昇により第
   １形態から第２形態にスナップ作用で移行するとともに
   冷媒流体の第３の設定圧力への下降により前記第２形態
   から第１形態にスナップ作用で移行する第３のスナップ
   ディスクと、 前記第１の摺動受け部材の貫通孔、前記第２のスナップ
   ディスクの中心部の空孔、および前記第２の摺動受け部
   材の貫通孔に挿入されて前記第１のスナップディスクの
   中心部から前記第２のスナップディスクとは反対側の第
   ２の摺動受け部材の面の外まで延出し、前記第１のスナ
   ップディスクの形態変更にともなう前記第１のスナップ
   ディスクの中心部の変位により前記スイッチケース部の
   中心線に沿って移動する第１の作動棒と、 中空孔を有し、この中空孔に前記第１の作動棒が挿入さ
   れた状態で前記第２の摺動受け部材の貫通孔を介して前
   記第２のスナップディスクの中心部の空孔の周辺からこ
   の第２のスナップディスクとは反対側の前記第２の摺動
   受け部材の面まで延出し、前記第２のスナップディスク
   の形態変更にともなう第２のスナップディスクの中心部
   の変位により前記スイッチケース部の中心線に沿って移
   動する第２の作動棒と、 前記スイッチケース部に設けられ、その外部に突出し外
   部電気回路と接続される一対の端子の一方に設けられた
   固定接点と、一端がスイッチケース部の上部開口部中で
   前記一対の端子の他方に固定され他端に前記固定接点に
   接離する可動接点を有しておりそれ自身の弾性力により
   前記可動接点を前記固定接点に接触させるスイッチレバ
   ーと、を含む第１の電気スイッチ部と、 前記スイッチケース部に設けられ、その外部に突出し外
   部電気回路と接続される一対の端子と、スイッチケース
   部の上部開口部中で前記一対の端子の一方に一端が固定
   され他端に第１の可動接点を有し弾性を有する第１のス
   イッチレバーと、前記スイッチケース部の上部開口部中
   で前記一対の端子の他方に一端が固定され他端に第２の
   可動接点を有しそれ自身の弾性力により前記第２の可動
   接点を前記第１のスイッチレバーの第１の可動接点から
   離間させる第２のスイッチレバーと、を含む第２の電気
   スイッチ部と、 からなる三動作型冷媒流体感圧スイッチ。