JP5191836B2 - 微差圧スイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は微差圧スイッチ装置に関する。

比較される２つの領域での気圧等の差圧をとらえてスイッチング動作を行わせる装置として差圧スイッチが提供されている。そのうち微差圧を検出してスイッチングを行う微差圧スイッチ装置としては、例えば本体ケースの内部に設けられた２つの圧力室での差圧をダイヤフラムの変位でとらえて、スイッチング動作を行わせるものが多い。
特開２００７−２８０８１２号公報には、カバー（２）で密閉されたハウジング（３）内に高圧室（２ｃ）と低圧室（３ｃ）が設けられ、ダイヤフラム（４）の変位によってスイッチングがなされる圧力スイッチが開示されている（特許文献１）。
また特開２００４−３２７４０１号公報には、ダイヤフラム（２）で仕切られた２つの室間の差圧によってスイッチングを行うスイッチ手段としてマイクロスイッチ（７０）を用い、これをプリント基板（５）に半田付けした圧力スイッチが開示されている。
特開２００７−２８０８１２号公報 特開２００４−３２７４０１号公報

しかしながら上記特許文献１に示す圧力スイッチでは、ハウジング（３）内部でのスイッチング動作信号をカバー（２）の外に引き出す手段として、ネジ端子を用いている。しかしこのネジ端子では、装置と外部配線とをコネクタ等を用いた簡単な接続構造にすることができない問題があった。そしてコネクタ等の断接構造をカバー（２）に直接構成しようとする場合には、ハウジング（３）内部に要求される気密性をカバー（２）で確保することが非常に困難となる問題があった。このため従来は、この種の差圧スイッチにコネクタ接続部を備えたものは見られなかった。
また上記特許文献２に示す圧力スイッチの場合、マイクロスイッチ（７０）を用いてプリント基板（５）に取り付けることで配線をそれなりに簡素化できる効果を奏するものの、プリント基板（５）と平面部（１１３）とを２重構造状に設けるなど、気密性を確保するための構造が複雑になる欠点がある。またスイッチング動作信号の外部への取り出しは、やはりねじ端子部（１１）を用いて行っており、外部配線との気密を確保した簡単な接続構造を得ることができない問題があった。

そこで本発明は上記従来技術の問題を解消し、装置内に配置されるスイッチ手段や配線構造を十分に簡素化することができ、装置内部でのスイッチング動作信号を装置の気密性を確保しつつ且つ複雑とならない構成で装置外に導出することができると共に、外部配線との断接を容易、簡単に行うことができる微差圧スイッチ装置の提供を課題とする。また装置のコンパクト化、低コスト化を図ることができる微差圧スイッチ装置の提供を課題とする。

上記課題を達成するため本発明の微差圧スイッチ装置は、ケース内にダイヤフラムで仕切られる第１圧力室と第２圧力室とを設け、該第１圧力室と第２圧力室での圧力差をダイヤフラムの変位でとらえて、スイッチ手段によるスイッチング動作を行わせるようにした微差圧スイッチ装置であって、
スイッチング動作信号を伝達するための配線を表裏面間に気密に貫通して設けた配線基板を用いて前記スイッチ手段によるスイッチング動作信号をケース外へ導出可能とすると共に、前記配線基板の周縁部を前記ケースの開口にパッキンを介して重合させ更にその上からケース蓋の周縁部を重合させて固定することによりケース蓋をケースに取り付け、これによってケース蓋の内側に配線基板を保護すると共に配線基板によりケース内を密閉し、且つケース蓋の一部にコネクタ端子を収容して配置させるコネクタ受部を形成することで、装置外部からの配線のコネクタ端子をコネクタ受部で装置側のコネクタ端子と接続自在としたことを第１の特徴としている。
また本発明の微差圧スイッチ装置は、上記第１の特徴に加えて、配線基板はプリント配線基板とし、配線基板の裏面側にスイッチ手段を取り付けると共に配線基板の表面側にはコネクタ受部に収容されるコネクタ端子を取り付けてあることを第２の特徴としている。
また本発明の微差圧スイッチ装置は、上記第１又は第２の特徴に加えて、スイッチ手段はマイクロスイッチとし、そのマイクロスイッチの端子を配線基板の裏面側から表面側に気密に貫通させて取り付けることで表面側の配線と電気接続してあることを第３の特徴としている。
また本発明の微差圧スイッチ装置は、ケース内にダイヤフラムで仕切られる第１圧力室と第２圧力室とを設け、該第１圧力室と第２圧力室での圧力差をダイヤフラムの変位でとらえて、スイッチ手段によるスイッチング動作を行わせるようにした微差圧スイッチ装置であって、
スイッチング動作信号を伝達するための配線を表裏面間に気密に貫通して設けた配線基板を用いて前記スイッチ手段によるスイッチング動作信号をケース外へ導出可能とし、且つケースの一部に、ケースの開口の周囲に該開口を囲繞する筒状受部としてコネクタ端子を収容して配置させるコネクタ受部を形成し、該コネクタ受部の下端にパッキンを介して配線基板を重合させて固定し、これによってケース内を密閉するようにすると共に前記筒状受部からなるコネクタ受部にコネクタ端子を収容して配置させるようにすることで、装置外部からの配線のコネクタ端子をコネクタ受部で装置側のコネクタ端子と接続自在としたことを第４の特徴としている。
また本発明の微差圧スイッチ装置は、上記第４の特徴に加えて、配線基板はプリント配線基板とし、配線基板の裏面側にスイッチ手段を取り付けると共に配線基板の表面側にはコネクタ受部に収容されるコネクタ端子を取り付けてあることを第５の特徴としている。
また本発明の微差圧スイッチ装置は、上記第４又は第５の特徴に加えて、スイッチ手段はマイクロスイッチとし、そのマイクロスイッチの端子を配線基板の裏面側から表面側に気密に貫通させて取り付けることで表面側の配線と電気接続してあることを第６の特徴としている。
また本発明の微差圧スイッチ装置は、ケースにダイヤフラムで仕切られる第１圧力室と第２圧力室とを設け、該第１圧力室と第２圧力室での圧力差をダイヤフラムの変位を介してとらえ、コイルバネを用いた差圧設定手段で予め設定した差圧になるとスイッチ手段によるスイッチング動作がなされるようにした微差圧スイッチ装置であって、
前記コイルバネとダイヤフラムとを圧力伝達レバーを介して相互に連結し、該圧力伝達レバーに生じる位置変位によってスイッチ手段のスイッチング動作を行わせるようにすると共に、圧力伝達レバーとダイヤフラムとの連結は、圧力伝達レバーによる円周方向への回動によるもダイヤフラムの中心軸が常に垂直方向を向くようにした連結姿勢保持手段を用いて行っていることを第７の特徴としている。
また本発明の微差圧スイッチ装置は、上記第７の特徴に加えて、圧力伝達レバーを略Ｌ字形状とし、これによって圧力伝達レバーを介して連結されるコイルバネとダイヤフラムとを略平行に配置するようにしたことを第８の特徴としている。

請求項１に記載の微差圧スイッチ装置によれば、ケース内にダイヤフラムで仕切られる第１圧力室と第２圧力室とを設け、該第１圧力室と第２圧力室での圧力差をダイヤフラムの変位でとらえて、スイッチ手段によるスイッチング動作を行わせるようにした微差圧スイッチ装置であって、
スイッチング動作信号を伝達するための配線を表裏面間に気密に貫通して設けた配線基板を用いて前記スイッチ手段によるスイッチング動作信号をケース外へ導出可能とすると共に、前記配線基板の周縁部を前記ケースの開口にパッキンを介して重合させ更にその上からケース蓋の周縁部を重合させて固定することによりケース蓋をケースに取り付け、これによってケース蓋の内側に配線基板を保護すると共に配線基板によりケース内を密閉し、且つケース蓋の一部にコネクタ端子を収容して配置させるコネクタ受部を形成することで、装置外部からの配線のコネクタ端子をコネクタ受部で装置側のコネクタ端子と接続自在としたので、
装置内の配線を集積して簡素化することができる配線基板を兼用してケース内を密閉するようにしているので、ケース内に配線基板を配置するような場合に比べて、内部構造や内部配線構造を大幅に簡素化することができる。そしてケース蓋には機密性保持の要請がなくなるので、外部配線との接続をコネクタで行うためのコネクタ受部をケース蓋に構成しても、気密性の保持に必要な厳密で複雑な構成とすることなく、簡単な構成でコネクタ受部を構成することができ、コネクタによる外部配線との簡単で容易な接続を行うことができる。勿論、コネクタ受部をケースに構成しても、そのコネクタ受部においてケースに厳密な気密性、密閉性保持の複雑な構成を必要としないので、ケースの構造が複雑とならない。
しかも配線基板には、スイッチング動作信号を伝達するための配線を表裏面間に気密に貫通して設けているので、ケース内におけるスイッチング動作信号を配線基板を介して簡単に且つ機密性を保持してケース外へ導出することができる。勿論、このような配線基板を予め構成しておくことで、装置組立ての際には単に配線基板を装置本体の開口に被着して密閉するだけでよく、装置組立ての際に配線を気密に貫通させる作業等は全く必要としなくなる。
またコネクタ受部を形成したケース蓋を用い、ケースの開口にパッキンを介して配線基板の周縁部を重合させ更にその上から前記ケース蓋の周縁部を重合させて固定することによりケース蓋をケースに取り付け、これによってケース蓋の内側に配線基板を保護すると共に配線基板によりケース内を密閉するようにしてあるので、
フラットな配線基板の周縁部を利用して、パッキンにより十分確実にケースの開口に気密に被着することができ、ケース内を気密に密閉することができる。その際、配線基板の上からケース蓋の周縁部を重合して、一緒に固定しているので、ケース蓋の重合による補強、補充効果が発揮されて、より確実な密閉を確保することができる。しかも配線基板はケース蓋によって覆われるので、外部に晒されることがなく、保護される。

また請求項２に記載の微差圧スイッチ装置によれば、上記請求項１に記載の構成による作用効果に加えて、配線基板はプリント配線基板とし、配線基板の裏面側にスイッチ手段を取り付けると共に配線基板の表面側にはコネクタ受部に収容されるコネクタ端子を取り付けてあるので、
装置本体内に配置されるべきスイッチ手段と装置本体外の外部配線のコネクタ端子に対して接続するために必要なコネクタ端子とを１つのプリント配線基板の裏面側と表面側に集約した状態で構成することができ、これらの部材を予め備えた基板を用いることで、装置の組立てが非常に簡単、容易となる。勿論、スイッチ手段から外部配線との接続端子（コネクタ端子）までの全配線をプリント配線基板に集約することができ、実質的に配線作業を必要とすることなく装置を組立てることができる。よってまた装置内での配線構造を十分にシンプルにした、低コストの装置とすることができる。
勿論、装置組立て時にプリント配線基板に構成したコネクタ端子をケース蓋のコネクタ受部に収容することで、外部配線のコネクタ端子に対する接続の受口をもつ装置を簡単に構成することができる。

また請求項３に記載の微差圧スイッチ装置によれば、上記請求項１又は２に記載の構成による作用効果に加えて、スイッチ手段はマイクロスイッチとし、そのマイクロスイッチの端子を配線基板の裏面側から表面側に気密に貫通させて取り付けることで表面側の配線と電気接続してあるので、
ケース内に設けられるスイッチ手段としてマイクロスイッチを用いることで、スイッチング部分を自製することなく、市販のものを用いて簡単に作成することができる。そしてマイクロスイッチの端子そのものを配線基板の裏面側から表面側に貫通して気密に取り付けた配線基板を用いることで、装置本体内でのスイッチチング動作信号を非常に簡単に、そのまま装置本体外に導出することができる。よって装置本体の表側（配線基板の表面側）に導出されたスイッチング動作信号を表側の配線を介して、外部配線とのコネクタ端子に簡単に配線することができる。

また請求項４に記載の微差圧スイッチ装置によれば、ケース内にダイヤフラムで仕切られる第１圧力室と第２圧力室とを設け、該第１圧力室と第２圧力室での圧力差をダイヤフラムの変位でとらえて、スイッチ手段によるスイッチング動作を行わせるようにした微差圧スイッチ装置であって、
スイッチング動作信号を伝達するための配線を表裏面間に気密に貫通して設けた配線基板を用いて前記スイッチ手段によるスイッチング動作信号をケース外へ導出可能とし、且つケースの一部に、ケースの開口の周囲に該開口を囲繞する筒状受部としてコネクタ端子を収容して配置させるコネクタ受部を形成し、該コネクタ受部の下端にパッキンを介して配線基板を重合させて固定し、これによってケース内を密閉するようにすると共に前記筒状受部からなるコネクタ受部にコネクタ端子を収容して配置させるようにすることで、装置外部からの配線のコネクタ端子をコネクタ受部で装置側のコネクタ端子と接続自在としたので、
装置内の配線を集積して簡素化することができる配線基板を兼用してケース内を密閉するようにしているので、ケース内に配線基板を配置するような場合に比べて、内部構造や内部配線構造を大幅に簡素化することができる。またコネクタ受部をケースに構成しても、そのコネクタ受部においてケースに厳密な気密性、密閉性保持の複雑な構成を必要としないので、ケースの構造が複雑とならない。
しかも配線基板には、スイッチング動作信号を伝達するための配線を表裏面間に気密に貫通して設けているので、ケース内におけるスイッチング動作信号を配線基板を介して簡単に且つ機密性を保持してケース外へ導出することができる。勿論、このような配線基板を予め構成しておくことで、装置組立ての際には単に配線基板を装置本体の開口に被着して密閉するだけでよく、装置組立ての際に配線を気密に貫通させる作業等は全く必要としなくなる。
またフラットな配線基板の周縁部を利用して、パッキンにより十分確実にケースの開口に気密に被着することができ、ケース内を気密に密閉することができる。その際、ケース蓋の重合による保護はないが、コネクタ受部をケースの開口を囲繞する筒状受部の下端にパッキンを介して配線基板を重合させて固定しているので、配線基板は実質的にケース内に保護された状態となり、ケース蓋がなくても保護ができる。

また請求項５に記載の微差圧スイッチ装置によれば、上記請求項４に記載の構成による作用効果に加えて、配線基板はプリント配線基板とし、配線基板の裏面側にスイッチ手段を取り付けると共に配線基板の表面側にはコネクタ受部に収容されるコネクタ端子を取り付けてあるので、
装置本体内に配置されるべきスイッチ手段と装置本体外の外部配線のコネクタ端子に対して接続するために必要なコネクタ端子とを１つのプリント配線基板の裏面側と表面側に集約した状態で構成することができ、これらの部材を予め備えた基板を用いることで、装置の組立てが非常に簡単、容易となる。勿論、スイッチ手段から外部配線との接続端子（コネクタ端子）までの全配線をプリント配線基板に集約することができ、実質的に配線作業を必要とすることなく装置を組立てることができる。よってまた装置内での配線構造を十分にシンプルにした、低コストの装置とすることができる。
勿論、装置組立て時にプリント配線基板に構成したコネクタ端子をケースのコネクタ受部に収容することで、外部配線のコネクタ端子に対する接続の受口をもつ装置を簡単に構成することができる。

また請求項６に記載の微差圧スイッチ装置によれば、上記請求項４又は５に記載の構成による作用効果に加えて、スイッチ手段はマイクロスイッチとし、そのマイクロスイッチの端子を配線基板の裏面側から表面側に気密に貫通させて取り付けることで表面側の配線と電気接続してあるので、
ケース内に設けられるスイッチ手段としてマイクロスイッチを用いることで、スイッチング部分を自製することなく、市販のものを用いて簡単に作成することができる。そしてマイクロスイッチの端子そのものを配線基板の裏面側から表面側に貫通して気密に取り付けた配線基板を用いることで、装置本体内でのスイッチチング動作信号を非常に簡単に、そのまま装置本体外に導出することができる。よって装置本体の表側（配線基板の表面側）に導出されたスイッチング動作信号を表側の配線を介して、外部配線とのコネクタ端子に簡単に配線することができる。

また請求項７に記載の微差圧スイッチ装置によれば、ケースにダイヤフラムで仕切られる第１圧力室と第２圧力室とを設け、該第１圧力室と第２圧力室での圧力差をダイヤフラムの変位を介してとらえ、コイルバネを用いた差圧設定手段で予め設定した差圧になるとスイッチ手段によるスイッチング動作がなされるようにした微差圧スイッチ装置であって、
前記コイルバネとダイヤフラムとを圧力伝達レバーを介して相互に連結し、該圧力伝達レバーに生じる位置変位によってスイッチ手段のスイッチング動作を行わせるようにすると共に、圧力伝達レバーとダイヤフラムとの連結は、圧力伝達レバーによる円周方向への回動によるもダイヤフラムの中心軸が常に垂直方向を向くようにした連結姿勢保持手段を用いて行っているようにしたので、差圧設定手段のコイルバネとダイヤフラムとを直接的に連結する必要がないので、
両者の配置位置や配置姿勢を、相互に拘束されることなく自由に配置することができる。よってケース内のスペースを考慮した配置が可能となる。
また圧力伝達レバーを介在させることで、コイルバネの変位及びダイヤフラムの変位を圧力伝達レバーを介してより増長して或いは縮小してスイッチ手段に伝達することが可能となる。よってより安定した適切なスイッチング動作をさせることが可能となる。
また垂直方向への膨縮がなされるダイヤフラムと円周方向への回動がなされる圧力伝達レバーとの連結における連結部分でのダイヤフラムに生じる軸のぶれや摩擦などの悪影響が解消され、より正確で安定したスイッチング動作を確保することができる。

また請求項８に記載の微差圧スイッチ装置によれば、上記請求項７に記載の構成による作用効果に加えて、圧力伝達レバーを略Ｌ字形状とし、これによって圧力伝達レバーを介して連結されるコイルバネとダイヤフラムとを略平行に配置するようにしたので、
ダイヤフラムの広がり方向と略平行にコイルバネを配置させることができる。よって装置をよりコンパクトに構成することが可能となると共に、より小さい微差圧でのスイッチング動作を正確、確実に行うことができる。またスイッチング動作を行うことができる範囲（圧力レンジ）を広くすることができる。
即ち、従来のこの種の微差圧スイッチ装置の場合は、一般に水平方向におかれるダイヤフラムの中心においてコイルバネが垂直方向にて連結されている。このため、垂直方向に配置されたコイルバネの長さを短くすると、装置の高さ方向を低く抑えることができるが、コイルバネのバネ定数が大きくなって小さな差圧に対応できなくなる。これを解消するには、水平方向に配置されるダイヤフラムの径を大きくしなければならない。一方、水平方向に配置されるダイヤフラムの径を小さくすると、小さな差圧に対応するためには垂直方向に配置されるコイルバネの長さを長くしてバネ定数を小さくする必要が生じる。結局、従来の装置の場合には、装置のコンパクト化がうまくできなかった。本発明では、ダイヤフラムとコイルバネとを略平行に配置することが可能になったので、ダイヤフラムの径とコイルバネの長さを適当に揃えることで、小さい差圧でのスイッチング動作を広範囲の圧力レンジにわたって確保できる性能を備えつつ且つコンパクトな装置の実現が可能となった。

以下の図面を参照して、本発明の実施形態に係る微差圧スイッチ装置について説明する。
図１は本発明の実施形態に係る微差圧スイッチ装置の分解斜視図、図２は本発明の実施形態に係る微差圧スイッチ装置の縦断面図、図３は圧力伝達レバー等を示す分解斜視図、図４はダイヤフラムと圧力伝達レバーとの連結部分を示す拡大側面図、図５はダイヤフラムと圧力伝達レバーとの連結部分を示す拡大正面図、図６はダイヤフラムを介した両圧力室間に差圧がない場合の圧力伝達レバーとマイクロスイッチの状態を説明する簡略縦断面図、図７はダイヤフラムを介した両圧力室間に差圧がある場合の圧力伝達レバーとマイクロスイッチの状態を説明する簡略縦断面図、図８は差圧設定手段による差圧の上限位置を説明する簡略水平断面図、図９は差圧設定手段による差圧の下限位置を説明する簡略水平断面図である。図１０は他の実施形態を示す簡略縦断面図である。

図１、図２を参照して、本発明の微差圧スイッチ装置は、ケース１０と、配線基板２０と、ケース蓋３０とを有する。
前記ケース１０の内部は、ダイヤフラム４０によって仕切られる第１圧力室１１と第２圧力室１２とからなる。またケース１０内にはダイヤフラム４０の他、圧力伝達レバー５０、連結姿勢保持手段６０、マイクロスイッチ７０、差圧設定手段８０等が設けられている。

前記ケース１０は、例えば樹脂で構成され、底部が、それより上の部分に対して、前記ダイヤフラム４０を挟んだ形で結合されている。一方、ケース１０の上部には開口が設けられている。
ケース１０の上部の開口を構成する上部開口縁１０ａにゴム等のパッキン１０ｂが取り付けられている。このパッキン１０ｂは、例えば前記上部開口縁１０ａの肉厚内に設けた取付溝１０ｃに装着して取り付けることができる。
また前記上部開口縁１０ａには、前記配線基板２０とケース蓋３０とをネジ固定するための取付ネジ孔１０ｄが構成されている。なお、固定はネジ固定に限られない。
前記パッキン１０ｂにより、前記上部開口縁１０ａの上面に配線基板２０やケース蓋３０を重合して被着した際に、ケース１０内の密閉を確保するようにしている。

前記ケース１０内は、前記ダイヤフラム４０で仕切られた下方の室を第１圧力室１１とし、ダイヤフラム４０で仕切られた上方の室を第２圧力室１２としている。下方の第１圧力室１１は低圧室とされ、上方の第２圧力室１２は高圧室とされている。
第１圧力室１１及び第２圧力室１２に対して、外部からの圧力（圧力媒体）を導入するための低圧導入口１１ａ及び高圧導入口１２ａがそれぞれケース１０に形成されている。

前記配線基板２０は、例えばプリント配線基板として構成され、前記第１圧力室１１と第２圧力室１２での圧力差によるダイヤフラム４０の変位によって行われるスイッチング動作の信号を伝達するための配線がプリント配線２１として集約されて設けられている。そして配線基板２０にその表裏面間を貫通するスルーホール２１ａを設けることで、配線基板２０の裏面側と表面側との間で配線が電気接続された配線基板２０になるようにしている。勿論、配線がなされ、配線基板２０が部品として完成した時点では、前記スルーホール２１ａは導電性物質等で気密状態に充填された状態となっており、表裏面間での気密性は確保されている。
配線基板２０は、ケース１０の上部開口に被着される。このため、少なくとも配線基板２０の周縁部はケース１０の上部開口縁１０ａに丁度重合する寸法とフラットな形状とされる。実際には全面がフラットで、且つ剛性の樹脂性基板として構成されている。通孔２０ｄが前記ケース１０のネジ孔１０ｄに対応して設けられている。

前記配線基板２０の表面側には、前記プリント配線２１と電気接続された形で、コネクタ雌端子２２を一体に取り付けている。このコネクタ雌端子２２は、装置外に配線される外部配線の図示しないコネクタ雄端子に対して、断接自在に接続されるものである。コネクタ雌端子２２はコネクタ雄端子であってもよい。この場合は、外部配線のコネクタ雌端子と対になって接続が可能となる。
一方、配線基板２０の裏面側には、スイッチ手段として上記マイクロスイッチ７０を取り付けている。
本実施形態では、このマイクロスイッチ７０の端子７０ｃを、配線基板２０の裏面側から前記スルーホール２１ａを利用して直接的に表面側に気密貫通させ、表面側のプリント配線２１に直接的に電気接続させた状態に構成している。勿論、マイクロスイッチ７０は、その端子を配線基板２０の裏面側に取り付けて、裏面側に設けたプリント配線２１からスルーホール２１ａを介して気密に表面側のプリント配線２１に電気接続するようにしてもよい。

前記ケース蓋３０は、例えばケース１０と同じ樹脂で構成することができる。該ケース蓋３０はケース１０の上部の開口に被着するものであるが、ケース１０内を気密に保持する要請はない。従ってケース蓋３０の形状や構造に対する自由度は高い。ケース蓋３０の周辺には、前記配線基板２０の周縁部に重合し且つケース１０の上部開口縁１０ａに外嵌する被着段部３０ａが設けられている。ケース蓋３０の前記被着段部３０ａを除く中央部分は、少し凸状に膨出しており、配線基板２０の表面には接しないようにされている。
またケース蓋３０には、前記ケース１０の上部開口縁１０ａに設けた取付ネジ孔１０ｄに対応する通孔３０ｄが設けられている。

ケース蓋３０にはコネクタ受部３１を形成している。該コネクタ受部３１は、装置外の配線をコネクタを介して装置内の配線と接続できるようにするためのものである。該コネクタ受部３１は、ケース蓋３０の周縁部の一部を上方に突出させて形成すると共に、側方に向けて受口３１ａを開口している。
コネクタ受部３１には、装置組立て時に前記配線基板２０に構成したコネクタ雌端子２２が収容されることになる。そして組立てが完成した装置においては、前記コネクタ受部３１の受口３１ａから外部配線のコネクタ雄端子が差し込まれて、コネクタ雌端子２２に接続される構成となる。

ケース１０と配線基板２０とケース蓋３０とによる装置の組立ては次のようにしてなされる。即ち、上部開口縁１０ａにパッキン１０ｂを取り付けたケース１０に対して、コネクタ雌端子２２を表面（上面）側にマイクロスイッチ７０を裏面（下面）側に取り付けた配線基板２０を、前記上部開口縁１０ａに重合し、更にその上からケース蓋３０を重合する。その際、配線基板２０のコネクタ雌端子２２をケース蓋３０のコネクタ受部３１に収容して組み込む。配線基板２０とケース蓋３０が重合されたケース１０に対して、図示しないネジを通孔３０ｄ、２０ｄを通して前記取付ネジ孔１０ｄに螺着して、全体を一体に結合する。この結合によって、ケース１０の上部開口が密閉される。また前記密閉により第２圧力室１２が気密状態に形成される。
このようにして装置が組立てられることで、ケース１０内が気密状態に密閉されると共に、ケース１０内に生じたスイッチング動作信号が配線基板２０を介して配線基板２０の表面側に容易に導出され、コネクタ雌端子２２に達する。このコネクタ雌端子２２及び配線基板２０は、それらを覆うケース蓋３０によって保護される。

前記第１圧力室１１と第２圧力室１２とを上下に仕切るダイヤフラム４０は、例えば材質としてゴムを用いた隔離膜であって、第１圧力室１１と第２圧力室１２の室内圧力によって第１圧力室１１側へ膨出したり第２圧力室側へ膨出したりする。
ダイヤフラム４０の中央部分は、挟着円盤４１を装着している。この挟着円盤４１は、例えば円盤状の金属製の板とすることができる。挟着円盤４１を取り付けることで、ダイヤフラム４０に連結具等を取り付けるのが容易となり、またダイヤフラム４０をバランスよく上下方向に変位させることができる。

前記圧力伝達レバー５０は前記差圧設定手段８０のコイルバネ８３と前記ダイヤフラム４０とを連結するものであって、全体として略Ｌ字形状に構成されている。この圧力伝達レバー５０は、コイルバネ８３が有するバネ付勢力をダイヤフラム４０側へ伝え、またダイヤフラム４０に発生する力をコイルバネ８３に伝える役割をする。そして圧力伝達レバー５０の位置の変位によって前記マイクロスイッチ７０によるスイッチング動作が行われるようにされている。

図３も参照して、圧力伝達レバー５０は、例えば金属製とすることができるが、第１レバー部５１と、第２レバー部５４と、第３レバー部５７とで構成される。
第１レバー部５１は、全体として略Ｌ字形状とされており、垂直部５１ａと水平部５１ｂとを有している。
前記垂直部５１ａには、差圧設定手段８０のコイルバネ８３を受け止めるバネ受部５２が水平方向に突出して設けられている。バネ受部５２は、前記コイルバネ８３を受け止め易い楕円形突起に形成されている。
前記水平部５１ｂには、その先部を側方に突出させてスイッチ片受部５３を形成している。また水平部５１ｂに結合用のネジ孔５１ｃが設けられている。

第２レバー部５４は、その主要部を下向溝型片部５５で構成し、その下向溝型片部５５の基部の両側に一対の軸受片部５６、５６を形成している。
前記下向溝型片部５５には、下向溝Ｍが構成されている。この下向溝Ｍを構成する下向溝型片部５５の途中位置の両側壁間にピン孔５５ａが設けられている。このピン孔５５ａには後述する連結ピン６２が差し込まれる。また下向溝型片部５５の上壁には前記第１レバー部５１のネジ孔５１ｃに対応してネジ孔５５ｃが設けられている。
前記軸受片部５６、５６には、第３レバー部５７に枢支されるための枢軸孔５６ｂが設けられている。この枢軸孔５６ｂには第３レバー部５７の枢軸ピン５７ｃが差し込まれる。

第３レバー部５７は、第１レバー部５１と結合される第２レバー部５４を回動自在に枢支する機能を果たす。コ字型支持枠部５７ａに、枢軸ピン５７ｃを通すための枢軸受孔５７ｂが設けられている。またコ字型支持枠部５７ａの前部上縁に、折曲げ形成された取付片部５７ｄが設けられている。取付片部５７ｄには結合用孔５７ｅが設けられ、ケース１０内に構成された図示しない固定枠部にネジ等で固定されるようにしている。

圧力伝達レバー５０の組立ては、第１レバー部５１と第２レバー部５４とを両者のネジ孔５１ｃ、５５ｃを用いてネジ等で結合し、結合したものを更に枢軸孔５６ｂを用いて、枢軸ピン５７ｃで、第３レバー部５７の枢軸受孔５７ｂに枢支することにより行う。完成された圧力伝達レバー５０は、結合用孔５７ｅを用いてケース１０内に結合固定される。
ケース１０内に取り付けられた圧力伝達レバー５０は、略Ｌ字形状の屈曲部を中心に回動動作することになる。

前記ダイヤフラム４０と圧力伝達レバー５０との連結は、連結姿勢保持手段６０を用いて行われる。
図４、図５も参照して、連結姿勢保持手段６０は、連結軸部材６１と、連結ピン６２と、制動コイルバネ６３とからなり、前記圧力伝達レバー５０の下向溝型片部５５の溝Ｍを利用して、ダイヤフラム４０と圧力伝達レバー５０との連結を行う。
前記連結軸部材６１は、ダイヤフラム４０の中心軸Ｘ上に取り付けられる部材で、取付基部６１ａと突出軸部６１ｂとからなる。
前記取付基部６１ａは２つの部材からなり、ダイヤフラム４０の中心部分に表裏両側から挟着する状態で結合されている。
前記突出軸部６１ｂは、例えば扁平な形状をした突出部とし、前記中心軸Ｘを通って直角方向に交差する連結ピン孔６１ｃを設けている。また突出軸部６１ｂには制動コイルバネ６３が装着されている。

前記ダイヤフラム４０と圧力伝達レバー５０の連結は、前記連結軸部材６１の連結ピン孔６１ｃに前記連結ピン６２を貫通させ、更に連結ピン６２を圧力伝達レバー５０の下向溝型片部５５の一対のピン孔５５ａに貫通させて取り付けることで行われる。
このようにしてダイヤフラム４０と圧力伝達レバー５０とは、ダイヤフラム４０の中心軸Ｘ上で連結される。そしてその連結が連結ピン６２を用いて行われることで、圧力伝達レバー５０の回動による変位とダイヤフラム４０の中心軸Ｘの方向での変位とが相互にスムーズに行われるようにしている。即ち、ダイヤフラム４０が水平に配置される場合は、その中心軸Ｘが常に垂直方向を向く状態で連結され、圧力伝達レバー５０が回動変位されてもダイヤフラム４０の変位は常に垂直方向に行われるようにしている。
特に、制動コイルバネ６３を突出軸部６１ｂに装着して、制動コイルバネ６３と前記溝Ｍの両壁（下向溝型片部５５の両壁）との間に僅かな隙間Ｓだけを構成することで、ダイヤフラム４０の中心軸Ｘが連結ピン６２の軸方向にブレを生じるのを防止することができる。即ち、ダイヤフラム４０の中心軸Ｘ上の突出軸部６１ｂの連結ピン孔６１ｃが連結ピン６２上をその中心位置からズレようとすると、制動コイルバネ６３が溝Ｍの内壁に当接し、それ以上の動きを制止する。このとき制動コイルバネ６３はコイルで且つバネであることから、溝Ｍの壁面との接触面積を最小に抑えつつ且つ壁面に対して広範囲で接触することを可能として、良好な制動動作を確保することができる。

前記スイッチ手段を構成するマイクロスイッチ７０は、回路がケース内に収められ、ケース外にはスイッチレバー７０ａと従動ボタン７０ｂと端子７０ｃとが現れた部品として構成されている。前記マイクロスイッチ７０は市販のものを利用することができる。
前記スイッチレバー７０ａの変位により従動ボタン７０ｂが従動し、内部回路におけるスイッチング動作が行われる。
マイクロスイッチ７０は、既述したように、配線基板２０の裏面側に取り付けられる。そして前記スイッチレバー７０ａが圧力伝達レバー５０のスイッチ片受部５３上に当接するように構成して、圧力伝達レバー５０の変位に応じてスイッチレバー７０ａが従動するようになされている。
端子７０ｃは、既述したように、前記配線基板２０の裏面側からスルーホール２１ａを介して直接的に表面側まで貫通させ、表面側のプリント配線２１と電気接続している。
本実施形態では、スイッチレバー７０ａの圧力伝達レバー５０への当接点は、ダイヤフラム４０と圧力伝達レバー５０との連結点よりも、圧力伝達レバー５０の枢軸（枢軸ピン５７ｃ）に近い位置に設けられているが、逆に遠い位置に設けても、前記スイッチレバー７０ａの当接点は、差圧検出を正確に行うのに適した位置が選ばれることになる。

図８、図９も参照して、前記差圧設定手段８０は、スイッチング動作が行われる差圧を設定するものである。送りネジ８１と、該送りネジ８１の回転によって進退されるバネ伸縮調節部８２と、コイルバネ８３と、調節ダイヤル８４とで構成されている。
前記調節ダイヤル８４には、差圧を設定する設定目盛り８４ａが設けられている。該調節ダイヤル８４はケース１０の側方に突出して設けられて、設定操作ができるようになされている。調節ダイヤル８４を回すと、前記送りネジ８１が回転し、この回転により前記バネ伸縮調節部８２が進退される。
バネ伸縮調節部８２は前記送りネジ８１に噛合った本体に対して、該本体から側方に出っ張った腕部８２ａを有し、該腕部８２ａにバネ受部８２ｂを設けている。該バネ受部８２ｂは上記した圧力伝達レバー５０のバネ受部５２に対応するもので、コイルバネ８３の一方の端部に嵌まり合っている。

本実施形態では、圧力伝達レバー５０を介在させることで、コイルバネ８３の配置を、ダイヤフラム４０と平行にすることが可能となった。即ち、コイルバネ８３の軸芯がダイヤフラム４０の広がり方向と同方向にすることができる。よって、コイルバネ８３とダイヤフラム４０とが９０度の角度をもって配置される場合に比べて、装置を十分にコンパクトにすることが可能となる。即ち、通常、コイルバネ８３の長さを短くするとダイヤフラム４０を大きくする必要が生じ、ダイヤフラム４０を小さくするとコイルバネ８３を長くする必要が生じる。このためダイヤフラム４０とコイルバネ８３とを相互に垂直に配したものでは、装置の高さ方向と幅方向の両方を短い寸法にしてコンパクト化を図ることができなかった。本発明ではダイヤフラム４０とコイルバネ８３とを平行に配することができたので、ダイヤフラム４０とコイルバネ８３の長さを適当に整えることで、微差圧を検出でき且つ広範囲での調整が可能なものをコンパクトな形状で構成することが可能となる。

図８は差圧の設定が上限値（最大設定差圧）とされたときのコイルバネ８３の状態を示し、また図９は差圧の設定が下限値（最小設定差圧）とされたときのコイルバネ８３の状態を示している。
コイルバネ８３は、本実施形態では、いわゆる圧縮方式或いは圧縮バネ方式で使用している。即ち、差圧の設定をコイルバネ８３の寸法を圧縮する方向で設定している。
コイルバネ８３は、その一端が差圧設定手段８０のバネ伸縮調節部８２の腕部８２ａのバネ受部８２ｂで支持され、他の一端が圧力伝達レバー５０の第１レバー部５１の垂直部５１ａのバネ受部５２で支持されている。
今、調節ダイヤル８４を回して所定の差圧を設定すると、送りネジ８１、バネ伸縮調節部８２を介してコイルバネ８３が圧縮される方向に押される。これにより圧力伝達レバー５０が枢軸（枢軸ピン５７ｃ）を中心に回動し、マイクロスイッチ７０のスイッチレバー７０ａを持ち上げた状態にして初期の位置が定まる。このときダイヤフラム４０も圧力伝達レバー５０によって持ち上げられた状態に初期の位置が定まる。

図６は、差圧設定をした状態で、未だ第１圧力室１１と第２圧力室１２との間に圧力差が生じていない状態を示す。
そして図７に示すように、第２圧力室１２に高圧が導入され、第１圧力室１１との間に圧力差（差圧）が生じると、ダイヤフラム４０が第２圧力室１２から第１圧力室１１側に押され、下方に下がる。これにより連結姿勢保持手段６０を介して圧力伝達レバー５０がコイルバネ８３の付勢力に抗して下方に回動（図面上において右回転）する。そしてマイクロスイッチ７０のスイッチレバー７０ａが下動し、従動ボタン７０ｂが従動する。このようにして第２圧力室１２と第１圧力室１１との差圧が設定した差圧になると、マイクロスイッチ７０内でのスイッチング動作が行われる。

前記設定目盛り８４ａは、例えば前記調節ダイヤル８４の周縁に差圧設定の気圧を２０〜２００Ｐａまで目盛りが印刷されている。その気圧範囲で差圧設定を目盛りに合わせて０．５Ｐａ毎の調節を行うことができる。このような小さい差圧間隔で、且つ広範囲にわたるスイッチング動作ができるのは、圧力伝達レバー５０を設けることによりコイルバネ８３とダイヤフラム４０とを平行（略平行を含む）に配することで、ダイヤフラム４０の大きさに対してコイルバネ８３の長さをダイヤフラムの幅を超えない程度に十分に長くすることが可能となったことによるものである。勿論、コイルバネ８３を圧縮バネ方式で用いることも他の理由の１つである。

なお上記実施形態では、送りネジ８１に嵌り合うバネ伸縮調節部８２に側方に出っ張った腕部８２ａを設け、この腕部８２ａに設けたバネ受部８２ｂでコイルバネ８３を受けるようにした。このようにすることで、コイルバネ８３に十分なストロークを確保することを可能にすると共に、その方向での装置のコンパクト化を実現している。即ち、従来の装置では、一般にコイルバネと該コイルバネを送る送りネジとが同軸上に配置されていたため、その方向に大きなスペースをとり、またコイルバネの寸法を長くできない問題があった。しかし本発明の微差圧装置を用いることにより、このような問題を解消できる。

図１０に示す他の実施形態は、以上の実施形態の場合ではコネクタ受部３１をケース蓋３０に設けたのに対し、コネクタ受部９１をケース１０に直接的に設けたものである。
ケース１０の天壁の一部に形成した開口の周囲を垂下させることで、開口を囲繞する筒状受部とし、これをコネクタ受部９１としている。そしてこのコネクタ受部９１の筒状受部の下端面に対して、取付溝１０ｅに取り付けたパッキン１０ｂを介して配線基板２０を重合させて固定し、これによって開口を密閉し、ケース１０内を気密に密閉している。配線基板２０の表面側にコネクタ雌端子２２を取り付け、裏面側にスイッチ手段としてのマイクロスイッチ７０を設けている。そして前記コネクタ雌端子２２をケース１０のコネクタ受部９１の受口９１ａ内に収容して配置し、固定している。本実施形態では、既述した実施形態におけるケース蓋３０は設けられていない。
他の構成は既述したものと同様であり、同様の機能、作用を果たす部材、要素には図１０において同様の符号を示す。

本発明の実施形態に係る微差圧スイッチ装置の分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る微差圧スイッチ装置の縦断面図である。 圧力伝達レバー等を示す分解斜視図である。 ダイヤフラムと圧力伝達レバーとの連結部分を示す拡大側面図である。 ダイヤフラムと圧力伝達レバーとの連結部分を示す拡大正面図である。 ダイヤフラムを介した両圧力室間に差圧がない場合の圧力伝達レバーとマイクロスイッチの状態を説明する簡略縦断面図である。 ダイヤフラムを介した両圧力室間に差圧がある場合の圧力伝達レバーとマイクロスイッチの状態を説明する簡略縦断面図である。 差圧設定手段による差圧の上限位置を説明する簡略水平断面図である。 差圧設定手段による差圧の下限位置を説明する簡略水平断面図である。 本発明の他の実施形態に係る微差圧スイッチ装置を示す簡略縦断面図である。

符号の説明

１０ ケース
１０ａ 上部開口縁
１０ｂ パッキン
１０ｃ 取付溝
１０ｄ 取付ネジ孔
１０ｅ 取付溝
１１ 第１圧力室
１１ａ 低圧導入口
１２ 第２圧力室
１２ａ 高圧導入口
２０ 配線基板
２０ｄ 通孔
２１ プリント配線
２１ａ スルーホール
２２ コネクタ雌端子
３０ ケース蓋
３０ａ 被着段部
３０ｄ 通孔
３１ コネクタ受部
３１ａ 受口
４０ ダイヤフラム
４１ 挟着円盤
５０ 圧力伝達レバー
５１ 第１レバー部
５１ａ 垂直部
５１ｂ 水平部
５１ｃ ネジ孔
５２ バネ受部
５３ スイッチ片受部
５４ 第２レバー部
５５ 下向溝型片部
５５ａ ピン孔
５５ｃ ネジ孔
５６ 軸受片部
５６ｂ 枢軸孔
５７ 第３レバー部
５７ａ コ字型支持枠部
５７ｂ 枢軸受孔
５７ｃ 枢軸ピン
５７ｄ 取付片部
５７ｅ 結合用孔
６０ 連結姿勢保持手段
６１ 連結軸部材
６１ａ 取付基部
６１ｂ 突出軸部
６１ｃ 連結ピン孔
６２ 連結ピン
６３ 制動コイルバネ
７０ マイクロスイッチ
７０ａ スイッチレバー
７０ｂ 従動ボタン
７０ｃ 端子
８０ 差圧設定手段
８１ 送りネジ
８２ バネ伸縮調節部
８２ａ 腕部
８２ｂ バネ受部
８３ コイルバネ
８４ 調節ダイヤル
８４ａ 設定目盛り
９１ コネクタ受部
９１ａ 受口
Ｍ 溝
Ｓ 隙間
Ｘ 中心軸

Claims (8)

1. ケース内にダイヤフラムで仕切られる第１圧力室と第２圧力室とを設け、該第１圧力室と第２圧力室での圧力差をダイヤフラムの変位でとらえて、スイッチ手段によるスイッチング動作を行わせるようにした微差圧スイッチ装置であって、
   スイッチング動作信号を伝達するための配線を表裏面間に気密に貫通して設けた配線基板を用いて前記スイッチ手段によるスイッチング動作信号をケース外へ導出可能とすると共に、前記配線基板の周縁部を前記ケースの開口にパッキンを介して重合させ更にその上からケース蓋の周縁部を重合させて固定することによりケース蓋をケースに取り付け、これによってケース蓋の内側に配線基板を保護すると共に配線基板によりケース内を密閉し、且つケース蓋の一部にコネクタ端子を収容して配置させるコネクタ受部を形成することで、装置外部からの配線のコネクタ端子をコネクタ受部で装置側のコネクタ端子と接続自在としたことを特徴とする微差圧スイッチ装置。
2. 配線基板はプリント配線基板とし、配線基板の裏面側にスイッチ手段を取り付けると共に配線基板の表面側にはコネクタ受部に収容されるコネクタ端子を取り付けてあることを特徴とする請求項１に記載の微差圧スイッチ装置。
3. スイッチ手段はマイクロスイッチとし、そのマイクロスイッチの端子を配線基板の裏面側から表面側に気密に貫通させて取り付けることで表面側の配線と電気接続してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の微差圧スイッチ装置。
4. ケース内にダイヤフラムで仕切られる第１圧力室と第２圧力室とを設け、該第１圧力室と第２圧力室での圧力差をダイヤフラムの変位でとらえて、スイッチ手段によるスイッチング動作を行わせるようにした微差圧スイッチ装置であって、
   スイッチング動作信号を伝達するための配線を表裏面間に気密に貫通して設けた配線基板を用いて前記スイッチ手段によるスイッチング動作信号をケース外へ導出可能とし、且つケースの一部に、ケースの開口の周囲に該開口を囲繞する筒状受部としてコネクタ端子を収容して配置させるコネクタ受部を形成し、該コネクタ受部の下端にパッキンを介して配線基板を重合させて固定し、これによってケース内を密閉するようにすると共に前記筒状受部からなるコネクタ受部にコネクタ端子を収容して配置させるようにすることで、装置外部からの配線のコネクタ端子をコネクタ受部で装置側のコネクタ端子と接続自在としたことを特徴とする微差圧スイッチ装置。
5. 配線基板はプリント配線基板とし、配線基板の裏面側にスイッチ手段を取り付けると共に配線基板の表面側にはコネクタ受部に収容されるコネクタ端子を取り付けてあることを特徴とする請求項４に記載の微差圧スイッチ装置。
6. スイッチ手段はマイクロスイッチとし、そのマイクロスイッチの端子を配線基板の裏面側から表面側に気密に貫通させて取り付けることで表面側の配線と電気接続してあることを特徴とする請求項４又は５に記載の微差圧スイッチ装置。
7. ケースにダイヤフラムで仕切られる第１圧力室と第２圧力室とを設け、該第１圧力室と第２圧力室での圧力差をダイヤフラムの変位を介してとらえ、コイルバネを用いた差圧設定手段で予め設定した差圧になるとスイッチ手段によるスイッチング動作がなされるようにした微差圧スイッチ装置であって、
   前記コイルバネとダイヤフラムとを圧力伝達レバーを介して相互に連結し、該圧力伝達レバーに生じる位置変位によってスイッチ手段のスイッチング動作を行わせるようにすると共に、圧力伝達レバーとダイヤフラムとの連結は、圧力伝達レバーによる円周方向への回動によるもダイヤフラムの中心軸が常に垂直方向を向くようにした連結姿勢保持手段を用いて行っていることを特徴とする微差圧スイッチ装置。
8. 圧力伝達レバーを略Ｌ字形状とし、これによって圧力伝達レバーを介して連結されるコイルバネとダイヤフラムとを略平行に配置するようにしたことを特徴とする請求項７に記載の微差圧スイッチ装置。

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