JP4826928B2 - 圧力スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、流体の圧力を測定する圧力スイッチに関する。

各種機器を安全に自動運転させるための一つの手段として、圧力スイッチが従来から広く利用されている。各種機器と接続された圧力スイッチ側において圧力の閾値を予め設定することにより、前記圧力スイッチが設けられた箇所で生じた流体圧力の超過を機械的又は電気的に検出し、その検出信号を即時に前記各種機器側に通知することができる。

例えば、空気圧補助機器の一種であるエアフィルタ、レギュレータやルブリケータ等を設置する場合、これらの機器間を取付金具を介して相互に接続するとともに、前記取付金具に圧力スイッチを付設する場合がある。このような場合では、小型・軽量に構成可能な圧力スイッチが用いられる。

特許文献１には、圧力の閾値を設定するための調整ねじと、該調整ねじに螺合され該調整ねじの回動動作と連動してスライドする受け座と、該受け座と一体化された可動針と、筐体の一部に設けられた表示窓とを有する圧力スイッチに関する技術的思想が開示されている。より具体的には、筐体に設けられた表示窓の両側近傍に目盛と算用数字列が付されており、前記可動針の上面には赤色等で線状に着色された指針が印刷等により付されている。

このように構成されているので、指針、目盛及び算用数字列を組み合せて表示することにより、設定された前記閾値を筐体の外部領域から視認可能となる。したがって、作業者は、目盛針が指し示す目盛の数値を読み取りながら調整ねじを回動させることで、圧力スイッチの閾値を容易に設定できる。勿論、計測時には指針が示す目盛の数値で圧力を視認することが可能である。

特開平１０−２０８５９７号公報

ところで、特許文献１に開示された圧力スイッチにおいて、表示窓が形成される平面は受け座の変位方向に対して平行であることを要するので、表示窓が形成される平面と受け座が形成される平面とは互いに垂直にしなければならない。

しかしながら、当該圧力スイッチにおいて受け座を金属板で構成する場合は、別途可動針を形成するためにＬ字型の曲げ加工を行わなければならない。また、可動針に赤色等の線からなる指針を表示するためには、金属板に対する刻印加工と着色とを別異の加工工程で行わなければならない。

このように、金属板を用いて受け座と可動針とを一体的に形成した後に該可動針に指針を設ける場合は、別途の加工工程や部品点数の増加等を招き、その結果、圧力スイッチの生産コストが高騰するという不都合がある。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、生産コストを低減し、しかも部品点数を増加することのない圧力スイッチを提供することを目的とする。

本発明は、流体を導入するための導入口を備える筐体と、前記筐体内部に形成され前記導入口と連通する室に摺動可能に収容されたピストンと、前記ピストンの一面を弾発的に付勢する弾性部材と、前記弾性部材により付与される前記一面に対する弾発力を可変に調整する弾発力調整手段と、前記弾発力調整手段と係合して前記弾性部材が着座する受け座と、前記導入口から導かれた前記流体からの受圧による前記ピストンの変位に基づいて前記流体の圧力を検出する検出手段とを有する圧力スイッチであって、前記受け座と一体的に樹脂材により形成され、前記検出手段により検出された前記流体の圧力の閾値を指し示す指針を有し、前記弾発力調整手段は、前記受け座を移動させることにより前記弾性部材を可変に伸縮し、所定の弾発力が得られる位置で前記弾性部材を保持し、前記受け座は、前記指針とともに高彩度色に着色されていることを特徴とする。

本発明によれば、指針と一体的に成形された樹脂材からなる受け座を設けたので、受け座の樹脂成形が完了した後は指針を設けるための別途の加工処理が不要となる。これにより、圧力スイッチの生産コストを低減でき、しかも部品点数を増加せずに済む。また、前記樹脂材を高彩度色に着色したので、内部が暗い筐体とのコントラストが一層明確になり、作業者にとって指針による指示値がより視認し易くなる。

また、前記指針は、前記受け座の着座面から延在して前記筐体に設けられた表示窓に臨む先端部が鋭化していることが好ましい。

前記受け座の着座面から延在して表示窓に臨む先端部が鋭化するように指針を設けたので、指針による指示箇所が一層明確になり、作業者にとって指示値を容易に読み取ることができる。

本発明に係る圧力スイッチによれば、導入口を備える筐体と、摺動可能に収容されたピストンと、前記ピストンの一面を弾発的に付勢する弾性部材と、前記一面に対する弾発力を可変に調整する弾発力調整手段と、前記弾発力調整手段と係合して前記弾性部材が着座する受け座と、導かれた前記流体からの受圧による前記ピストンの変位に基づいて前記流体の圧力を検出する検出手段と、前記受け座と一体的に樹脂材により形成され、検出された前記流体の圧力の閾値を指し示す指針とを有し、前記弾発力調整手段は、前記受け座を移動させることにより前記弾性部材を可変に伸縮し、所定の弾発力が得られる位置で前記弾性部材を保持し、前記受け座を前記指針とともに高彩度色に着色したので、受け座の樹脂成形が完了した後は指針を設けるための別途の加工処理が不要となる。これにより、圧力スイッチの生産コストを低減でき、しかも部品点数を増加せずに済む。また、前記樹脂材を高彩度色に着色したので、内部が暗い筐体とのコントラストが一層明確になり、作業者にとって指針による指示値がより視認し易くなる。

本実施形態に係る圧力スイッチの正面図である。 本実施形態に係る圧力スイッチの左側面図である。 本実施形態に係る圧力スイッチの平面図である。 図１における一部省略ＩＶ−ＩＶ線拡大断面図である。 図５Ａは、図１に示す圧力スイッチに取付金具を螺着した状態の正面図である。図５Ｂは、図１に示す圧力スイッチに取付金具を螺着した状態の左側面図である。

以下、本発明に係る圧力スイッチについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態に係る圧力スイッチの正面図であり、図２はその左側面図であり、図３はその平面図であり、図４は図１における一部省略ＩＶ−ＩＶ線拡大断面図である。

図４に示すように、圧力スイッチ１０は金属からなる直方体状の筐体１２を有し、該筐体１２によってその内部に室１４が形成される。

筐体１２は、その下方部に一体的に成形された継手部１６を有する。継手部１６の外周端には後述する取付金具と接続可能な雄ねじ１７が形成されており、継手部１６の底面部には円形状の導入口１８が設けられている。前記導入口１８は、下部から上部に指向するに従って段部を介して徐々に縮径する連通部２０の一端に連通している。この連通部２０を介して導入口１８と筐体１２内の室１４とが連通されており、前記連通部２０の他端は、室１４の内壁底面２２で終端している。

前記筐体１２の内部には、継手部１６と一体的にシリンダ本体２３が形成されるとともに、その一部は図４において上方へと延在し、後述するようにスイッチホルダ６６として構成される。

筐体１２の正面には、上方から下方にわたって長手方向に延在する矩形状の切欠部２４が設けられている。この切欠部２４を被覆するようにして、筐体１２には所定の印刷がなされた樹脂製の銘板２６が貼着されている。

筐体１２の両側面及び背面には、圧延鋼板からなるシールドプレート２８が貼着されている（図２参照）。

筐体１２は、その上面側に、大きく開口する矩形状の開口部３０を有する。この開口部３０は、該開口部３０と略同面積である平板状のカバー３２によって被蓋されている。カバー３２には２本の止めねじ３４、３６を挿通可能な図示しない挿通孔が対角上に２つ設けられており（図３参照）、筐体１２とカバー３２は２本の止めねじ３４、３６により一体化されている。

筐体１２に形成される室１４の正面側の内壁底面２２には、筐体１２の長手方向に延在する略円柱状のピストン３８が摺動可能に収容されている。このピストン３８は、軽量で摩擦係数が低いポリアセタール樹脂で構成することが好ましい。ピストン３８の側面中央には環状の溝４０が設けられており、この溝４０に環状のＹパッキン４２が嵌着されている。また、ピストン３８の上面には円柱状の凸部４４が同軸的に設けられている。この凸部４４には、環状のマグネット４６が嵌着されている。

マグネット４６の上面には、弾性部材としてのコイルスプリング４８の下端が同軸的に固着されている。コイルスプリング４８は、マグネット４６が形成する円環と略同径である。

コイルスプリング４８の上端には、概略円筒状の受け座５０が載設されている。受け座５０は、赤色に着色された樹脂材で構成され、その下部に円筒状の膨出部５１が形成され、前記膨出部５１の周囲は前記コイルスプリング４８の着座部５３を構成する。

このように構成される受け座５０と一体的に指針５２が形成される。指針５２の先端部は肉薄な平板状に鋭化させられ、着座部５３から筐体１２の長手方向に直交する方向に延在し、その先端部は銘板２６の開口部に臨む。

前記受け座５０の下部には、その軸線に沿って挟径な円孔５４が設けられている。この円孔５４は、受け座５０の上部に設けられ、円孔５４よりも開口面積が大きい六角形状の凹部５６と連通している。

一方、カバー３２の略中央部にねじ孔５８が設けられ、該ねじ孔５８に調整ねじ６０が、室１４内に指向して挿通されている。調整ねじ６０はその上端面が露出されており、その上端面には十文字溝６２（図３参照）が刻まれている。

また、調整ねじ６０は、室１４内において、凹部５６に着座する六角環状のナット６４と螺合している。

さらに、調整ねじ６０はコイルスプリング４８の内側に臨入し、且つ、その先端部は、ピストン３８の凸部４４と所定距離離間して対面する。

筐体１２が形成する室１４の背面側には、円筒状のスイッチホルダ６６が筐体１２、一層詳細には、シリンダ本体２３と一体的に設けられている。スイッチホルダ６６の軸線方向に延在する孔部には、円柱状のスイッチユニット６８が収容されている。スイッチユニット６８は、シールドプレート２８及び筐体１２を挿通された止めねじ７０によってスイッチホルダ６６に固定されている。この場合、スイッチユニット６８には図示しないリードスイッチが搭載されており、該リードスイッチを構成する２本の強磁性体リードは、通常時、所定の接点間隔を有しており（接点が開状態）、スイッチはＯＦＦ状態である。

スイッチユニット６８には、外部に検出信号を出力するためのリード線７２が電気的に接続されている。リード線７２は、カバー３２に形成された挿通孔７４を介して圧力スイッチ１０の外部に引き出されている。

なお、筐体１２内でスイッチユニット６８が取り付けられる部位と反対側に銘板２６（後述する表示窓８０）を設けている。

図１に示すように、圧力スイッチ１０の正面の略全面に設けられた銘板２６の中央上部には、角丸の縦長矩形状を有する表示窓８０と、該表示窓８０の左右両側に付される目盛８２、８４と、該目盛８２、８４の位置に対応するように２列で付される算用数字列８６、８８と、表示窓８０の下方部に付される「ＭＰａ」からなるアルファベット列９０とを備えている。

なお、表示窓８０は、透明又は半透明であり透光性を有し、一方、筐体１２の室１４内に備えられる指針５２は、圧力スイッチ１０の外部正面から視認可能な位置に配置されている。

また、目盛８２、８４は、算用数字列８６、８８に対応する位置に設けられた４本の長線と、隣接する長線の間隔を５等分する位置に設けられた４本ずつの短線とから構成されている。

図３に示すように、カバー３２の略中央部には、調整ねじ６０の上面部（平面視は円形状）が露出している。カバー３２の表面１００上には、調整ねじ６０の位置に対して、上方部にその外周に沿うように矢印１０２が、右方部に「＋」の文字からなるプラス印１０４が、左方部に「−」の文字からなるマイナス印１０６がそれぞれ刻印されている。

次いで、本実施の形態に係る圧力スイッチ１０に取付金具を螺着した場合の構成について説明する。図５Ａは図１に示す圧力スイッチ１０に取付金具を螺着した状態の正面図であり、図５Ｂは図１に示す圧力スイッチ１０に取付金具を螺着した状態の左側面図である。

取付金具１１０の上端側内壁には雌ねじ１１２が設けられており、この雌ねじ１１２は、圧力スイッチ１０側の雄ねじ１７と螺合されている。取付金具１１０の中央部には中空の流通路１１４が設けられており、この流通路１１４は、継手部１６に設けられた導入口１８を介して連通部２０と連通している。

本実施の形態に係る圧力スイッチ１０は基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について図４を中心に参照しながら説明する。

先ず、作業者は、圧力スイッチ１０における流体の圧力の閾値の設定を行う。作業者は、カバー３２に挿通された調整ねじ６０の上端面の十文字溝６２に図示しないプラスドライバを係合させ、調整ねじ６０の回動操作を行う。

調整ねじ６０を矢印１０２方向に沿って右回り（プラス印１０４側）に回動させると（図３参照）、該調整ねじ６０に螺合され且つ受け座５０の凹部５６に係合されているナット６４と一体となって受け座５０が下方に移動させられ、コイルスプリング４８の弾発力に抗して押圧され、ピストン３８と受け座５０との離間距離が短くされる。このようにコイルスプリング４８が縮退させられるので、ピストン３８への弾発力が増加する。

一方、調整ねじ６０を矢印１０２方向に沿って左回り（マイナス印１０６側）に回動させると（図３参照）、該調整ねじ６０に螺合されており且つ受け座５０の凹部５６に係合されているナット６４と一体となって受け座５０が上方に移動させられ、コイルスプリング４８への押圧が徐々に解除され、ピストン３８と受け座５０との離間距離が長くされる。このようにコイルスプリング４８が伸張させられるので、ピストン３８への弾発力が減少する。

図１に示すように、銘板２６の表示窓８０が透光性を有しており、且つ、表示窓８０の領域が筐体１２の正面の切欠部２４（図４参照）の領域に包含される。よって、作業者は圧力スイッチ１０の外部からその正面を指向すると、筐体１２内部に設けられた指針５２を視認することができる。ここで、指針５２は、樹脂材で構成された受け座５０と一体的に成形され、先鋭な平板状であるので、コイルスプリング４８の変位量に対応した流体の圧力の閾値（設定値）が、表示窓８０を通じてアナログ的に表示される。

具体的には、作業者は、目盛８２、８４と算用数字列８６、８８及びアルファベット列９０との組合せによって、０．０２ＭＰａ（メガパスカル）間隔で０．１〜０．４Ｍｐａの範囲内を読取可能である。

このように構成しているので、受け座５０の樹脂成形が完了した後は指針５２を設けるための別途の加工処理が不要となる。これにより、圧力スイッチ１０の生産コストを低減でき、しかも部品点数を増加せずに済む。

また、受け座５０は、彩度が高い色、例えば、赤色に着色されているので、内部が暗い筐体１２内部とのコントラストが明確になり、作業者にとって指針５２による指示値がより視認し易くなる。なお、彩度とは色の鮮やかさの尺度であり、白、黒、原色の混合率で表される。ここでいう彩度が高い色（高彩度色）とは、原色の混合率が高い色であり、上述した赤色に限られず、緑色、青色等でもよいことはいうまでもない。

さらに、指針５２は、筐体１２に設けられた銘板２６に臨む先端部が鋭化されているので、作業者にとって指針５２が指し示す数値を容易に読取可能となる。特に、先鋭な平板であれば、指示値が一層明確になるので好ましい。

さらにまた、指針５２は先鋭な平板であるので、作業者による指針５２の視認方向に対して奥行きを有する。よって、作業者が、筐体１２の正面側から上下方向（筐体１２の長手方向）に角度を付けて表示窓８０を視認した場合であっても、指針５２の視認性低下を防止することができる。

このように流体の圧力の閾値を設定した後、取付金具１１０に図示しない機器を接続する。そうすると、例えば、空気圧補助機器の一種であるエアフィルタ、レギュレータやルブリケータ等から送風された圧縮空気が、取付金具１１０の流通路１１４を介して流通可能となる。

流通路１１４を流通する流体としての空気の一部が、導入口１８、連通部２０を介して、圧力スイッチ１０の室１４内に導入される。連通部２０の一端は室１４の内壁底面２２に通じているので、ピストン３８の下面がこの空気の圧力（空気圧）を受圧する。

調整ねじ６０での設定値を超えた圧力を有する空気が室１４内に導入されると、コイルスプリング４８の弾発力に抗してピストン３８が摺動され上方に変位するので、ピストン３８の凸部４４に嵌合されたマグネット４６も一体的に変位させられる。そうすると、マグネット４６の接近に伴い、スイッチユニット６８の図示しない２本の強磁性体リードが磁化されることにより相互に吸引力を生じさせ、該２本の強磁性体リードが接触し（接点が閉状態となり）、図示しないリードスイッチがＯＮにされる。その後、スイッチユニット６８からの検出信号がリード線７２を介して外部に送信される。なお、図２に示すように、筐体１２の両側面及び背面に、すなわち、スイッチユニット６８の配置位置周辺にシールドプレート２８が設けられている。これにより、外部からの電磁波の影響を低減可能となり、圧力スイッチ１０の誤動作を防止することができる。

ここで、調整ねじ６０により圧力の閾値が高く設定されている場合は、コイルスプリング４８による弾発力が増加されているので、ピストン３８を変位させるために要する空気圧は大きくなる。一方、調整ねじ６０により圧力の閾値が低く設定されている場合は、コイルスプリング４８による弾発力が減少されているので、ピストン３８を変位させるために要する空気圧は小さくなる。

このようにして、本実施の形態に係る圧力スイッチ１０は、空気圧等の流体圧力の超過を検出し、その検出信号を即時に外部（各種機器側）に通知することができる。

なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

例えば、筐体１２と継手部１６とが一体的に成形される構成を採れば、部品点数や組付工数を削減し、組付不良率を低下させることができる。これにより、圧力スイッチ１０の生産コストをさらに低減可能である。

また、圧力スイッチ１０のカバー３２を取り外して筐体１２の開口部３０から内部部品を一体的に収納可能な構成を採れば、組付工数を削減することができる。これにより、圧力スイッチ１０の生産コストをさらに低減可能である。ここでいう内部部品は、例えば、マグネット４６、コイルスプリング４８、受け座５０、調整ねじ６０、及びナット６４である。

さらに、本実施の形態では流体が空気である場合について説明したが、これに限定されることなく、種々の気体や液体に対しても適用できる。

さらに、本実施の形態ではシリンダスイッチとして有接点方式の一種であるスイッチユニット６８を用いたが、スイッチ方式はこれに限定されない。例えば、無接点方式のピストンセンサを用いてもよい。

１０…圧力スイッチ １２…筐体
１４…室 １６…継手部
１７…雄ねじ １８…導入口
２０…連通部 ２２…内壁底面
２３…シリンダ本体 ２４…切欠部
２６…銘板 ２８…シールドプレート
３２…カバー ３４、３６、７０…止めねじ
３８…ピストン ４０…溝
４２…Ｙパッキン ４４…凸部
４６…マグネット ４８…コイルスプリング
５０…受け座 ５１…膨出部
５２…指針 ５３…着座部
５４…円孔 ５６…凹部
６０…調整ねじ ６２…十文字溝
６４…ナット ６６…スイッチホルダ
６８…スイッチユニット ７２…リード線
７４…挿通孔 ８０…表示窓
８２、８４…目盛 ８６、８８…算用数字列
９０…アルファベット列 １００…表面
１０２…矢印 １０４…プラス印
１０６…マイナス印 １１０…取付金具
１１２…雌ねじ １１４…流通路

Claims (2)

1. 流体を導入するための導入口を備える筐体と、
   前記筐体内部に形成され前記導入口と連通する室に摺動可能に収容されたピストンと、
   前記ピストンの一面を弾発的に付勢する弾性部材と、
   前記弾性部材により付与される前記一面に対する弾発力を可変に調整する弾発力調整手段と、
   前記弾発力調整手段と係合して前記弾性部材が着座する受け座と、
   前記導入口から導かれた前記流体からの受圧による前記ピストンの変位に基づいて前記流体の圧力の閾値を検出する検出手段とを有する圧力スイッチであって、
   前記受け座と一体的に樹脂材により形成され、前記検出手段により検出される前記流体の圧力の閾値を指し示す指針と、
   前記弾発力調整手段に螺合されたナットと、を有し、
   前記受け座には、着座させることで前記ナットを係合可能にする凹部が設けられ、
   前記弾発力調整手段は、前記凹部で係合された前記ナットと一体となって前記受け座を移動させることにより前記弾性部材を可変に伸縮し、所定の弾発力が得られる位置で前記弾性部材を保持し、
   前記受け座は、前記指針とともに高彩度色に着色されている
   ことを特徴とする圧力スイッチ。
2. 請求項１記載の圧力スイッチにおいて、
   前記指針は、前記受け座の着座面から延在して前記筐体に設けられた表示窓に臨む先端部が鋭化している
   ことを特徴とする圧力スイッチ。

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