JP6560349B2 - 無接点圧力スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、無接点圧力スイッチに係り、特に、圧力の変化を磁力の変化に変換し、磁力の変化をホールＩＣ、または、磁気抵抗素子などにより読み取ることにより圧力の変化を判別する無接点圧力スイッチに関する。

冷暖房、空調、自動車、及び、産業装置用のシステムの制御に際して、作動媒体の圧力を検出するダイヤフラム式の圧力スイッチが知られている。圧力スイッチのうち、接点式の圧力スイッチでは、接点間に異物（絶縁物）が噛み込むことにより導通不良が発生するという問題がある。この問題の対策のために、部品洗浄、クリーンルーム内の組立、多点接点化などの対策を行っているが、導通不良が発生する可能性を０にすることは困難であると考えられている。

このような接点式の圧力スイッチの問題点を解消するために、例えば、磁力の変化をホールＩＣ、または、磁気抵抗素子等により判別する無接点圧力スイッチが知られている。

特開２０００−１７３４２４号公報 実公平６−１９０７１号公報 特開平９−７４７７号公報 特開２０００−３２２９６６号公報

引用文献１には、スイッチケースにホール素子を固定し、作動軸にマグネットを取り付け、さらに、作動軸を摺動可能に軸支する軸受け体と、スイッチケースと作動軸との間を液密するＯリング等を備える無接点スイッチが開示されているが、部品点数が多く大型化するためコストが高くなるという問題がある。

引用文献２には、被測定流体の圧力を受けるダイヤフラムと、このダイヤフラムの変位に従って磁石と、磁電変換素子との間の間隔を変化させる支持機構とを備える圧力センサが開示されているが、可動機構である支持機構を備える必要があるため、部品点数が多くなりコストが高くなるという問題がある。

引用文献３には、ダイヤフラムに受圧筒体あるいは作動ロッドを取り付け、その先端に永久磁石が取り付けられ、永久磁石に対向する位置にホール素子が取り付けられた圧力センサが開示されているが、受圧筒体あるいは作動ロッドを必要としており、部品点数が多く、大型化するためコストが高くなるという問題がある。

引用文献４には、一般的な接点式のダイヤフラム圧力スイッチとして、ボディに固定する導電性のジョイント内に、可動接点を備えたスイッチ部材を固定する導電性のターミナルを設け、当該ターミナルとジョイントを常時接する導電性の皿ばねを設けたことを特徴とするボディアース構造が開示されているが、無接点構造は開示されていない。

従って、本発明の目的は、磁気を利用し、汚れや汚染された環境でも確実にＯＮ−ＯＦＦを検出できる無接点圧力スイッチであって、部品点数が少なくシンプルな構造で精度の高い無接点圧力スイッチを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の無接点圧力スイッチは、管路から供給される作動媒体の圧力に応じて形状が変位するダイヤフラムと、上記ダイヤフラムの上記管路に対向する大気圧側の面に取り付けられた永久磁石と、上記ダイヤフラムの上記大気圧側に設けられたストッパーであって、上記ダイヤフラムが変位した場合に上記永久磁石が移動可能に収容されるように、形成された収容空間を有し、上記収容空間は、上記ストッパーの中央部に設けられた貫通孔である、ストッパーと、上記ストッパーの上記大気圧側の面に配置され、上記ダイヤフラムと共に変位する上記永久磁石の磁力の変化を検出することにより、上記ダイヤフラムの変位を検出する磁気検出手段とを備えることを特徴とする。

このような構成とすることにより、ダイヤフラムに永久磁石を取り付け、ストッパーの大気圧側の面に固定された磁気検出手段により、ダイヤフラムと共に変位する永久磁石の磁力の変化を検出することにより、部品点数が少なくシンプルな構成で、位置決めが正確で精度の高い圧力検出を行うことができ、さらに、ダイヤフラムの上部の内圧が安定し、結果として圧力によるダイヤフラムの変位の推移を安定させることができる。

また、上記永久磁石は、上記ダイヤフラムの上記管路に対向する大気圧側の面に直接取り付けられるものとしてもよい。

このような構成とすることにより、永久磁石をダイヤフラムに直接取り付けることにより、ダイヤフラムを磁化することができ、永久磁石を強固にダイヤフラムに取り付けることができ、ダイヤフラムの反転衝撃によっても外れにくくなり、また、ダイヤフラムを磁化することにより、磁気検出手段で検出する磁力を強くすることができる。

また、上記永久磁石は、上記ダイヤフラムの上記管路に対向する大気圧側の面にスペーサを介して取り付けられるものとしてもよい。

このような構成とすることにより、スペーサを使用して永久磁石の位置を調整することにより磁気検出手段で検出する磁力を調整できる。

また、上記磁気検出手段は、上記ストッパーの上記管路に対向する大気圧側の面にスペーサを介して取り付けられるものとしてもよい。

このような構成とすることにより、磁気検出手段の位置を調整することができ、組み立て工数を必要以上に多くすることなく、磁気検出手段で検出される永久磁石から放出される磁力を調整できる。

また、上記ストッパーの上記大気圧側に配置され、上記磁気検出手段を固定する支持部材をさらに備えるものとしてもよい。

このような構成とすることにより、磁気検出手段を支持部材により容易に固定することができる。

また、上記支持部材は、上記ストッパー、及び、上記ダイヤフラムの外周を保持する形状を有するものとしてもよい。

このような構成とすることにより、ストッパー、及び、ダイヤフラムを含めて支持部材で保持することにより、部品点数が少なく強固に固定することができる。

また、上記支持部材、上記ストッパー、及び、上記ダイヤフラムの外周を他の部材で固定するものとしてもよい。

このような構成とすることにより、ストッパー、及び、ダイヤフラムを含めて他の部材で保持することにより、強固に固定することができる。

また、上記磁気検出手段は、ホールＩＣであるものとしてもよい。

このような構成とすることにより、磁気検出手段として小型化が可能なホールＩＣを使用することにより部品点数が少なくシンプルな構成で無接点圧力スイッチを構成できる。

また、上記ダイヤフラムは、上記作動媒体の圧力に応じて反転動作、すなわち、スナップアクションするばね性を有する金属製のダイヤフラムであるものとしてもよい。

このような構成とすることにより、ストロークの大きい、スナップアクションするダイヤフラムを使用することにより、無接点圧力スイッチの検出を確実に行うことができる。

また、上記ストッパーは、大気圧側の面が平坦のフラットタイプであるものとしてもよい。

このような構成とすることにより、磁気検出手段を設置しやすくなり、位置出し精度を高くすることができる。

また、上記ストッパーは、大気圧側の面が凸曲面の凸タイプであるものとしてもよい。

このような構成とすることにより、ダイヤフラムがストッパーに当接するまでの距離を長く取ることができ、ダイヤフラムの変位量を大きくすることができる。

また、上記磁気検出手段は、上記永久磁石の直上に配置され、上記永久磁石の鉛直方向の接近と離脱を検出する鉛直検知を行うように構成されるものとしてもよい。

このような構成とすることにより、磁気検出手段で検出する磁力の強弱が大きく検出精度を高くできる。

また、上記磁気検出手段は、上記永久磁石の変位する範囲に横向きに配置され、上記永久磁石の横方向の変位を検出するスライド検知を行うように構成されるものとしてもよい。

このような構成とすることにより、磁気検出手段で広い範囲の検出を行うことができ、長いストロークの検出を行うことができる。

また、上記管路と接続され作動媒体の圧力が導かれる作動媒体通路と、上記作動媒体通路の一端から拡大して形成される受圧室と、上記ダイヤフラム、上記ストッパー、及び、上記支持部材をかしめて固定するかしめ部とを有する継手管をさらに備えるものとしてよい。

このような構成とすることにより、継手管のかしめ部でダイヤフラム、ストッパー、及び、支持部材をかしめて固定することにより、作動媒体通路を介して継手管の受圧室に導かれた作動媒体の圧力を効率よくダイヤフラムで検出することができる。

上記課題を解決するために、本発明の無接点圧力スイッチは、管路から供給される作動媒体の圧力に応じて形状が変位する金属製のダイヤフラムと、上記ダイヤフラムの外周に取り付けられた永久磁石と、上記ダイヤフラムの大気圧側に設けられたストッパーであって、上記ダイヤフラムが変位した場合に上記永久磁石が移動可能に収容されるように、形成された収容空間を有し、上記収容空間は、上記ストッパーの中央部に設けられた貫通孔である、ストッパーと、上記ストッパーの上記大気圧側の面に配置され、上記永久磁石により磁化された上記ダイヤフラムの磁力の変化を検出することにより、上記ダイヤフラムの変位を検出する磁気検出手段とを備えることを特徴とする。

このような構成とすることにより、反転動作の変動が少ないダイヤフラムの外周に永久磁石を取り付けることにより、永久磁石が外れにくくでき、さらに、ダイヤフラムを永久磁石により磁化することにより、永久磁石の取り付けを強固にすることができ、かつ、磁気検出手段で検出する磁力を強くすることができる。

本発明によれば、小型、軽量、薄型の永久磁石をダイヤフラムに取りつけ、ホールＩＣ等の小型の磁気検出手段をストッパー及び支持部材により固定することにより、永久磁石の変位をホールＩＣ等の磁気検出手段で読み取ることができ、汚れや汚染された環境でも確実に圧力のＯＮ−ＯＦＦを検出でき、部品点数が少なくシンプルな構成で、位置決めが正確で精度の高い圧力検出を行うことができる無接点圧力スイッチを提供できる。

本発明の一実施形態に係る無接点圧力スイッチを示す概略構成図である。 ストッパーの代替形状であって、フラットタイプのストッパーを示す断面図である。 ストッパーの代替形状であって、凸タイプのストッパーを示す断面図である。 ストッパーの収容空間の代替形状であって、ストッパーに設けられた凹部を収容空間とする断面図である。 ストッパーの収容空間の代替形状であって、ストッパーに設けられた貫通孔を収容空間とする断面図である。 ストッパーの収容空間の代替形状であって、ストッパーに凸形状を設け、その対向する位置に設けられた凹部を収容空間とする断面図である。 ホールＩＣを支持する支持部材の代替形状であって、ストッパー及びダイヤフラムの外周を保持する形状の支持部材を示す図である。 ホールＩＣを支持する支持部材の代替形状であって、支持部材、ストッパー、及び、ダイヤフラムの外周を併せて他の部材で固定する固定方法を示す図である。 ホールＩＣを支持する支持部材の代替形状であって、ストッパーに凸部を設け、支持部材に凹部を設けて位置決めする形状の固定方法を示す図である。 ホールＩＣを支持する支持部材の代替形状であって、ストッパーに凹部を設け、支持部材に凸部を設けて位置決めする形状の固定方法を示す図である。 ホールＩＣの検知方法の代替方法であって、鉛直検知を示す図である。 ホールＩＣの検知方法の代替方法であって、スライド検知を示す図である。 図２Ａ、図３Ａ、図４Ｂ、図５Ａに示す形態を組み合わせた第１の変形例を示す図である。 図２Ｂ、図３Ｂ、図４Ａ、図５Ｂに示す形態を組み合わせた第２の変形例を示す図である。 図２Ａ、図３Ｃ、図４Ｂ、図５Ａに示す形態を組み合わせた第３の変形例を示す図である。 図１に示す無接点圧力スイッチの変形例を示す図であって、永久磁石がスペーサを介してダイヤフラムに取り付けられる変形例の要部の断面図である。 永久磁石の取り付け方法の代替方法であって、永久磁石がダイヤフラムの外周に取り付けられる形態を示す図である。 ホールＩＣの取り付け方法の代替方法であって、ホールＩＣがスペーサを介してストッパーに取り付けられる形態を示す図である。 ホールＩＣの取り付け方法の代替方法であって、ホールＩＣが支持部材に取り付けられる形態を示す図である。 ホールＩＣの取り付け方法の代替方法であって、ホールＩＣが回路基板に取り付けられる形態を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る無接点圧力スイッチ１００を示す概略構成図である。

図１において、無接点圧力スイッチ１００は、冷暖房、空調、自動車、及び、産業装置用の作動媒体の圧力を供給する管路１１と、作動媒体をシールするＯリング１２を有する作動媒体供給アセンブリ１０に取り付けられて使用されるものである。無接点圧力スイッチ１００は、ダイヤフラムアセンブリ１１０と、磁気検出部１２０と、ダイヤフラムアセンブリ１１０及び磁気検出部１２０を保持し、作動媒体供給アセンブリ１０に固定する固定部１３０とを備える。

ダイヤフラムアセンブリ１１０は、管路１１から供給された作動媒体をＯリング１２と共にシールするキャップ１１１と、キャップ１１１の管路１１に対向する大気圧側に設けられ管路１１から供給された作動媒体の圧力の変化に従い変位するダイヤフラム１１２と、ダイヤフラム１１２の大気圧側に設けられ、キャップ１１１と共にダイヤフラム１１２を狭持し、ダイヤフラム１１２の周囲を溶接等により固定するストッパー１１３とを備える。

キャップ１１１は、管路１１に対応した径を有し、ダイヤフラム１１２のストロークに合わせてダイヤフラム１１２に接する側に向い径が広くなる開口を有する。キャップ１１１は、プレス成形、切削加工、ダイキャスト、鍛造等により、例えば、金属材料で成形される。

ダイヤフラム１１２は、ここでは、管路１１から供給された作動媒体の圧力に応じて反転動作、すなわち、スナップアクションするばね性を有する金属製のものを使用するが、作動媒体の圧力の変化に従いダイヤフラム１１２の形状が変位するものであれば、これには限定されない。ダイヤフラム１１２は、管路１１からの作動媒体の圧力が設定値未満である場合には、下側に膨らんだ形状をなし、管路１１からの作動媒体の圧力が設定値以上になると、この作動媒体の圧力により下側に膨らんだ形状から上側に膨らんだ形状に可逆的に反転する。このように、スナップアクションするダイヤフラム１１２は、ＯＮ―ＯＦＦのストロークが大きく、圧力スイッチに適している。

ストッパー１１３は、ダイヤフラム１１２のストロークを制限するために、ダイヤフラムに接する面に、凹曲面１１３ａを有する。なお、ストッパー１１３の形状は、後述するように、本実施形態には限定されない。ストッパー１１３は、ダイヤフラム１１２が変位した場合にダイヤフラム１１２に取り付けられた後述する永久磁石１２１が収容される収容空間１１３ｂを有する。なお、収容空間１１３ｂは、ストッパー１１３の中央部に設けられた貫通孔としたが、後述するようにこれには限定されない。収容空間１１３ｂを設けることにより、ダイヤフラム１１２と共に変位する永久磁石１２１を少ない部品点数で収容することができ、また、後述するホールＩＣ１２２との位置関係も正確に設定できるため、精度の良い圧力検出が行える。ストッパー１１３は、プレス成形、切削加工、ダイキャスト、鍛造等により、例えば、金属材料で成形される。

なお、ダイヤフラムアセンブリ１１０は、上述の例に限定されず、例えば、キャップ１１１およびストッパー１１３が一体に形成される一つの支持部材にダイヤフラム１１２の外周が支持される構成であってもよい。また、ダイヤフラムアセンブリ１１０は、例えば、ダイヤフラム１１２の外周を支持する支持部材としてのキャップ１１１およびストッパー１１３が、他の装置の一部（例えば、図８に示す継手管８０１）として構成されてもよい。また、ストッパー１１３とダイヤフラム１１２のみで構成されてもよい。

磁気検出部１２０は、ダイヤフラム１１２と共に変位する永久磁石１２１と、永久磁石１２１の変位による磁力の変化を電圧の変化に変換するホールＩＣ１２２と、ホールＩＣ１２２にリード線１２４を介して接続されホールＩＣ１２２を駆動する駆動回路が実装される回路基板１２３とを備える。

永久磁石１２１は、ここでは、ダイヤフラム１１２に直接取り付けられることとしたため、小型、軽量、薄型の、例えばサマリウムコバルト磁石等を使用したが、これには限定されない。ダイヤフラムの変位を妨げず、ダイヤフラムの変位と共に磁力が変位する材料及び固定方法であればよく、直接取り付けなくてもよい。但し、ダイヤフラム１１２の変位を妨げないため、永久磁石１２１は、小型、軽量のものを使用することが望ましい。例えば、ここでは、永久磁石１２１として、例えば１ｍｍ×０．８ｍｍ×０．５ｍｍのものを使用したが、これには限定されない。なお、永久磁石１２１をダイヤフラム１１２に直接取り付けることにより、ダイヤフラム１１２を磁化させることができ、永久磁石１２１を強固にダイヤフラム１１２に取り付けることができ、ダイヤフラム１１２の反転衝撃によっても外れにくくできる。また、ダイヤフラム１１２を磁化させることにより、ホールＩＣ１２２で検出する磁力を強くすることができる。

ここで、図９に、永久磁石９２１がスペーサ９２６を介してダイヤフラム１１２に取り付けられる無接点スイッチの変形例９００を示す。無接点スイッチ９００は、永久磁石９２１がスペーサ９２６を介して取り付けられており、それ以外の構成は、図１に示す無接点圧力スイッチ１００と同じである。スペーサ９２６は、永久磁石９２１の高さ方向の位置の調整に使用される非磁性体材料の部品である。このように、スペーサ９２６を使用して永久磁石９２１の位置を調整することによりホールＩＣ１２２にかかる磁力を調整できる。なお、後述する図１０Ｂに示すように、永久磁石９２１にスペーサ９２６を取り付ける代わりに、ホールＩＣ１２２とストッパー９１３の間に配置されるスペーサ１０２６を設けるものとしてもよい。このような構成によっても、同様の効果が得られる。

ホールＩＣ１２２は、ストッパー１１３の大気圧側の面に配置され、後述する支持部材１３１のＩＣ固定部１３１ｅに固定される。ホールＩＣ１２２は、ここでは、永久磁石１２１の直上ではなく、永久磁石１２１とずれた位置に配置されるが、固定方法は、後述するように本実施形態の形状に限定されず、ダイヤフラム１１２の変位と共に変位する永久磁石１２１の磁力の変位を検出できる方法であればよい。また、ここではダイヤフラム１１２の変位と共に変位する永久磁石１２１の磁力を検出する磁気検出装置として、ホールＩＣ１２２を使用したが、これには限定されない。例えば、磁気抵抗効果素子、磁気インピーダンス素子などを使用することも可能である。なお、本実施形態のホールＩＣ１２２として、３．０ｍｍ×１．６ｍｍ×１．１ｍｍのものを使用したが、これには限定されない。

回路基板１２３は、後述する支持部材１３１の大気圧側の基板収容部１３１ｄに配置され、封止材１３２により封止される。回路基板１２３は、ここではホールＩＣ１２２を駆動するために、プルアップ抵抗、コンデンサ等を含む駆動回路が実装されるが、ホールＩＣ１２２の代わりに他の磁気検出装置が使用された場合には、それに合わせた駆動回路が実装される。回路基板１２３には、外部に接続される電源線、ＧＮＤ線、Ｖｏｕｔ線を含む外部接続線１２５が接続される。

固定部１３０は、ダイヤフラムアセンブリ１１０及び磁気検出部１２０を作動媒体供給アセンブリ１０に固定すると共に、ホールＩＣ１２２を固定する支持部材１３１と、回路基板１２３、リード線１２４、外部接続線１２５を封止する封止材１３２と、ストッパー１１３と支持部材１３１の間に挟まれ、大気圧側をシールするＯリング１３３と、支持部材１３１と作動媒体供給アセンブリ１０とを固定する複数の固定ネジ１３４と、複数の固定ネジ１３４のそれぞれの緩みを防止する複数のワッシャー１３５とを備える。

支持部材１３１は、略円板形状で、例えば樹脂材料で成形される。支持部材１３１には、管路１１側の面の中央に、作動媒体供給アセンブリ１０の管路１１の周囲に設けられた凹部１０ａに、ダイヤフラムアセンブリ１１０及び磁気検出部１２０を押し込んで保持する突出部１３１ａと、突出部１３１ａの周囲に広がり固定ネジ１３４が挿入されるネジ穴１３１ｃを有し作動媒体供給アセンブリ１０と接触する外周部１３１ｂと、大気圧側の面の中央に、回路基板１２３を収容する基板収容部１３１ｄと、突出部１３１ａの一部から基板収容部１３１ｄに通じる貫通孔であってホールＩＣ１２２を固定するＩＣ固定部１３１ｅが形成される。支持部材１３１にＩＣ固定部１３１ｅを形成し、ホールＩＣ１２２を固定することにより、部品点数が少なくシンプルな構成で、位置決めが正確で精度の高い圧力検出を行うことができる。なお、支持部材１３１の形状は、後述するように本実施形態の形状に限定されない。例えば、後述する図１０Ｃに示す支持部材１０３１ｃのように、ホールＩＣ１２２を直接取り付ける形状などとしてもよい。

本発明の無接点圧力スイッチ１００の取り付け方法の一例として、先ず、支持部材１３１のＩＣ固定部１３１ｅ及び基板収容部１３１ｄに、ホールＩＣ１２２、回路基板１２３、リード線１２４、及び、外部接続線１２５が取り付けられ、その後、支持部材１３１の基板収容部１３１ｄに封止材１３２が取り付けられる。支持部材１３１は、この状態で、永久磁石１２１が取り付けられたダイヤフラムアセンブリ１１０と共に、作動媒体供給アセンブリ１０の凹部１０ａに配置され、複数の固定ネジ１３４及び複数のワッシャー１３５により作動媒体供給アセンブリ１０に固定される。なお、支持部材１３１の形状は、後述するように、本実施形態の形状に限定するものではなく、取り付け方法もこれには限定されない。

次に、本発明の無接点圧力スイッチ１００の作用について説明する。作動媒体供給アセンブリ１０から供給された作動媒体の圧力が設定値を超えると、スナップアクションするダイヤフラム１１２が管路１１側に膨らんだ形状から大気圧側に膨らんだ形状に反転する。これに伴い、ダイヤフラム１１２に直接取り付けられた永久磁石１２１が管路１１側から大気圧側に変位する。回路基板１２３に実装された駆動回路は、外部接続線１２５のうち、電源線、及び、ＧＮＤ線から電源供給を受け、ホールＩＣ１２２を駆動する。ホールＩＣ１２２は、管路１１側から大気圧側に変位する永久磁石１２１から放出される磁力の変化により磁力による起電力が変化し、この変化を電圧の変化として読み取り、外部接続線１２５のうちＶｏｕｔ線を介して外部に出力する。出力されたＶｏｕｔ線の電圧の変化からダイヤフラム１１２の変位量を読み取り、無接点圧力スイッチ１００は圧力スイッチとして動作する。

以上のように、本実施形態の無接点圧力スイッチによれば、小型、軽量、薄型の永久磁石をダイヤフラムに取りつけ、ホールＩＣ等の小型の磁気検出手段をストッパー及び支持部材により固定することにより、永久磁石の変位をホールＩＣ等の磁気検出手段で読み取ることができ、汚れや汚染された環境でも確実に圧力のＯＮ−ＯＦＦを検出でき、部品点数が少なくシンプルな構成で、位置決めが正確で精度の高い圧力検出を行うことができる。つまり、ダイヤフラムの動きが、ストッパーにより制限され、すなわち、永久磁石の鉛直方向の動きは、ストッパーにより制限され、毎回同じ位置に停止し、ホールＩＣは、ストッパーの大気圧側の面に設置されるので、鉛直方向に対して位置決めが正確にでき、これにより、部品点数が少なくシンプルな構成で位置決めが正確で精度の高い圧力検出を行うことができる。

次に本発明の代替形状について説明する。なお、同一の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。

図２Ａ、図２Ｂは、ストッパー１１３の代替形状を示す図である。

図１に示すストッパー１１３の代わりに、図２Ａに示すような、大気圧側に平面２１０ｂを有するフラットタイプのストッパー２１０を使用しても、あるいは、図２Ｂに示すような、ダイヤフラム１１２に接する側の凹曲面２２０ａに対応した大気圧側の凸曲面２２０ｂを有する凸タイプのストッパー２２０を使用してもよい。図２Ａに示すフラットタイプのストッパー２１０を使用した場合には、ホールＩＣ１２２を設置しやすくなり、位置出し精度を高くしやすくなるという効果を奏する。図２Ｂに示す凸タイプのストッパー２２０を使用した場合には、ダイヤフラム１１２がストッパー２２０に当接するまでの距離を長く取ることができ、ダイヤフラム１１２の変位量を大きくすることができるという効果を奏する。

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは、ストッパー１１３の収容空間１１３ｂの代替形状を示す図である。

図１に示すストッパー１１３の収容空間１１３ｂの代わりに、図３Ａに示すような、ストッパー３１０の管路１１側に設けられた凹部を収容空間３１０ａとしても、図３Ｂに示すような、ストッパー３２０の中央部に設けられた貫通孔を収容空間３２０ａとしても、図３Ｃに示すような、ストッパー３３０の大気圧側に凸形状３３０ｂを設け、その対向する位置に設けられた凹部を収容空間３３０ａとしてもよい。なお、図３Ａ、図３Ｂでは、図１に示す永久磁石１２１よりも小型、薄型の永久磁石１２１´を使用しており、また、図３Ｃでは、永久磁石１２１´より背の高い永久磁石１２１″を使用している。なお、背の高い永久磁石１２１″を使用した場合には、後述する図５Ｂに示すスライド検知を行いやすくなる。また、図３Ａに示す収容空間３１０ａを使用した場合には、ダイヤフラム１１２に異物が入らなくなり、異物が内部にないため、作動不良等を起こしにくくなるという効果を奏する。図３Ｂに示す収容空間３２０ａを使用した場合には、貫通しているため、ダイヤフラム１１２の上部の内圧が安定し、結果として圧力によるダイヤフラム１１２の変位の推移が安定するという効果を奏する。図３Ｃに示す収容空間３３０ａを使用した場合には、支持部材１３１の位置出しが安定するので、結果としてホールＩＣ１２２の収容位置がばらつかず、作動値が安定するという効果を奏する。

図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄは、ホールＩＣ１２２を支持する支持部材１３１の代替形状を示す図である。

図１に示すホールＩＣ１２２を支持する支持部材１３１の代わりに、図４Ａに示すような、ストッパー１１３及びダイヤフラム１１２の外周を保持する形状の支持部材４１０を使用しても、図４Ｂに示すような、支持部材４２０、ストッパー１１３、及び、ダイヤフラム１１２の外周を併せて他の部材１０Ａで固定する固定方法を使用しても、図４Ｃに示すような、ストッパー１１３´の大気圧側の面に凸部１１３´ａを設け、支持部材４３０の管路１１側の面に凹部４３０ａを設けて位置決めする形状の固定方法を使用しても、図４Ｄに示すような、ストッパー１１３″の大気圧側の面に凹部１１３″ａを設け、支持部材４４０の管路１１側の面に凸部４４０ａを設けて位置決めする形状の固定方法を使用してもよい。

図５Ａ、図５Ｂは、ホールＩＣ１２２の検知方法の代替方法を示す図である。

図１に示す永久磁石１２１をホールＩＣ１２２で検出する方法の代わりに、図５Ａに示すような、永久磁石１２１´の直上にホールＩＣ１２２を配置し、永久磁石１２１´の鉛直方向の接近と離脱を検出する鉛直検知を行っても、図５Ｂに示すような、永久磁石１２１´の変位する範囲に横向きにホールＩＣ１２２を配置し、永久磁石１２１´の横方向の変位を検出するスライド検知を行ってもよい。なお、図５Ａに示す鉛直検知の場合には、検出する磁力の強弱が大きく検出精度が高くなるという効果があり、図５Ｂに示すスライド検知の場合には、広い範囲の検出を行うことができ、長いストロークの検出が行えるという効果がある。

図６は、第１の変形例６００を示す図である。

図６において、第１の変形例６００は、図２Ａに示すようなフラットタイプのストッパー６１３を使用し、図３Ａに示すような凹部を収容空間６１３ａとし、図４Ｂに示すような支持部材６３１、ストッパー６１３、及び、ダイヤフラム１１２の外周を併せて他の部材である作動媒体供給アセンブリ１０´で固定する固定方法を使用し、図５Ａに示すような、永久磁石１２１´の鉛直方向の接近と離脱をホールＩＣ１２２で検出する鉛直検知を組み合わせた形態を有する。なお、図６において、第１の変形例６００はキャップ１１１がなく、ダイヤフラム１１２は、ストッパー６１３のみに支持され、ダイヤフラム１１２のストロークは、作動媒体供給アセンブリ１０´により制限される。

図７は、第２の変形例７００を示す図である。

図７において、第２の変形例７００は、図２Ｂに示すような凸タイプのストッパー７１３を使用し、図３Ｂに示すような貫通孔を収容空間７１３ａとし、図４Ａに示すようなストッパー７１３及びダイヤフラム１１２の外形を保持する支持部材７３１ｂを使用し、図５Ｂに示すような永久磁石１２１″の横方向の変位を検出するスライド検知を組み合わせた形態を有する。なお、図７において、支持部材７３１は、ダイヤフラムアセンブリ７１０及び磁気検出部７２０を保持する支持部材７３１Ａと、支持部材７３１Ａを上から保持し、固定ネジ１３４及びワッシャー１３５により作動媒体供給アセンブリ１０″に固定する支持部材７３１Ｂの２つの支持部材により構成されている。

図８は、第３の変形例８００を示す図である。

図８において、第３の変形例８００は、図２Ａに示すようなフラットタイプのストッパー８１３を使用し、図３Ｃに示すようなストッパー８１３の大気圧側に凸形状８１３ｂを設け、その対向する位置に設けられた凹部を収容空間８１３ａとし、図４Ｂに示すような、支持部材８３１、ストッパー８１３、及び、ダイヤフラム１１２の外周を併せて他の部材である継手管８０１で固定する固定方法を使用し、図５Ａに示すような、永久磁石１２１´の鉛直方向の接近と離脱をホールＩＣ１２２で検出する鉛直検知を組み合わせた形態を有する。なお、図８において、継手管８０１は、作動媒体の圧力が導かれる配管に連通する作動媒体通路８０１ａと、作動媒体通路８０１ａの一端から円錐状に拡大して形成される受圧室８０１ｂと、ダイヤフラムアセンブリ８１０と支持部材８３１をかしめて固定するかしめ部８０１ｃとを有する。なお、継手管８０１は、上述の形状に限定されず、様々な形状に適用可能である。また、継手管８０１は、プレス成形、切削加工、ダイキャスト、鍛造等により、例えば、金属材料で成形される。

図１０Ａは、永久磁石１２１の取り付け方法の代替方法であって、永久磁石１０２１がダイヤフラム１１２の外周に取り付けられる形態を示す図であり、図１０Ｂは、ホールＩＣ１２２の取り付け方法の代替方法であって、ホールＩＣ１２２がスペーサ１０２６を介してストッパー１０１３ｂに取り付けられる形態を示す図であり、図１０Ｃは、ホールＩＣ１２２が支持部材に取り付けられる形態を示す図であり、図１０Ｄは、ホールＩＣ１０２２が回路基板１０２３´に取り付けられる形態を示す図である。

図１０Ａに示すように、図１に示す永久磁石１２１の代わりに、ダイヤフラム１１２の外周に永久磁石１０２１を取り付けるものとしてもよい。この場合、ホールＩＣ１２２は、永久磁石１０２１により磁化されたダイヤフラム１１２の磁力の変化を検出し、これによりダイヤフラム１１２の変位を検出する。なお、ここでは、永久磁石１０２１がダイヤフラム１１２の外周に取り付けるものとしたが、これには限定されず、ダイヤフラム１１２を磁化できる位置であればよい。なお、永久磁石１０２１をダイヤフラム１１２の外周に取り付けることにより、ダイヤフラム１１２の反転動作の変動が少なく、永久磁石１０２１が外れにくいという効果がある。また、ホールＩＣ１２２をストッパー１１３の大気圧側の中央に配置されるものとしたが、これには限定されず、永久磁石１０２１により磁化されたダイヤフラム１１２の磁力の変化を検出できればよい。

また、図１０Ｂに示すように、図９に示すような永久磁石９２１とダイヤフラム１１２の間にスペーサ９２６を設ける代わりに、ホールＩＣ１２２とストッパー１０１３ｂの間にスペーサ１０２６を設けるものとしてもよい。このような構成により、ホールＩＣ１２２の位置を調整することができ、組み立て工数を必要以上に多くすることなく、ホールＩＣ１２２で検出される永久磁石１０２１´から放出される磁力を調整できる。

また、図１０Ｃに示すように、図４Ａ乃至図４Ｄ、図６に示す支持部材４１０、４２０、４３０、４４０、６３１等のようにストッパー１１３、１１３´、１１３″、６１３等に取り付けられたホールＩＣ１２２を固定するだけではなく、ホールＩＣ１２２が直接取りつけられる支持部材１０３１ｃを設けるものとしてもよい。このように、ストッパー１０１３ｃに接触させずに、樹脂等の絶縁材で形成された支持部材１０３１ｃに直接取り付けることにより、ホールＩＣ１２２がショートしにくくなるとともに、ノイズによる誤作動を起こしにくくなる等、信頼性を高く保つことができる。

また、図１０Ｄに示すように、図６等に示すように、ホールＩＣ１２２をストッパー６１３に取り付ける構成の代わりに、ホールＩＣ１０２２を回路基板１０２３´に直接実装するものとしてもよい。このような構成とすることにより、ホールＩＣ１０２２の接続信頼性が高くなるとともに、リード線１２４を使用する必要がないため、コストダウンも見込むことができる。

以上説明したように、本発明の無接点圧力スイッチによれば、小型、軽量、薄型の永久磁石をダイヤフラムに取りつけ、ホールＩＣ等の小型の磁気検出手段をストッパー及び支持部材により固定することにより、永久磁石の変位をホールＩＣ等の磁気検出手段で読み取ることができ、汚れや汚染された環境でも確実に圧力のＯＮ−ＯＦＦを検出でき、部品点数が少なくシンプルな構成で、位置決めが正確で精度の高い圧力検出を行うことができる。

１０、１０´、１０″ 作動媒体供給アセンブリ
１１、１１´、１１″ 管路
１２、１３３ Ｏリング
１００、６００、７００、８００、９００ 無接点圧力スイッチ
１１０、６１０、７１０、８１０、９１０、１０１０ｂ、１０１０ｃ、１０１０ｄ ダイヤフラムアセンブリ
１１１、９１１、１０１１ｂ キャップ
１１２ ダイヤフラム
１１３、１１３´、１１３″、２１０、２２０、７１３、９１３、１０１３ｂ、１０１３ｃ、１０１３ｄ ストッパー
１１３ｂ、３１０ａ、３２０ａ、３３０ａ 収容空間
１２０、６２０、７２０、８２０ 磁気検出部
１２１、１２１´、１２１″、９２１、１０２１、１０２１´、１０２１″ 永久磁石
１２２、１０２２ ホールＩＣ
１２３、６２３、７２３、８２３、１０２３、１０２３´ 回路基板
１２４ リード線
１２５ 外部接続線
１３０、６３０、７３０、８３０、１０３０ｃ、１０３０ｄ 固定部
１３１、４１０、４２０、４３０、４４０、６３１、７３１Ａ、７３１Ｂ、１０３１ｃ、１０３１ｄ 支持部材
１３２、６３２、８３２ 封止材
１３４ 固定ネジ
１３５ ワッシャー
８０１ 継手管
９２６、１０２６ スペーサ

Claims (15)

1. 管路から供給される作動媒体の圧力に応じて形状が変位するダイヤフラムと、
   前記ダイヤフラムの前記管路に対向する大気圧側の面に取り付けられた永久磁石と、
   前記ダイヤフラムの前記大気圧側に設けられたストッパーであって、前記ダイヤフラムが変位した場合に前記永久磁石が移動可能に収容されるように、形成された収容空間を有し、前記収容空間は、前記ストッパーの中央部に設けられた貫通孔である、ストッパーと、
   前記ストッパーの前記大気圧側の面に配置され、前記ダイヤフラムと共に変位する前記永久磁石の磁力の変化を検出することにより、前記ダイヤフラムの変位を検出する磁気検出手段と
   を備えることを特徴とする無接点圧力スイッチ。
2. 前記永久磁石は、前記ダイヤフラムの前記管路に対向する大気圧側の面に直接取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の無接点圧力スイッチ。
3. 前記永久磁石は、前記ダイヤフラムの前記管路に対向する大気圧側の面にスペーサを介して取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の無接点圧力スイッチ。
4. 前記磁気検出手段は、前記ストッパーの前記管路に対向する大気圧側の面にスペーサを介して取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の無接点圧力スイッチ。
5. 前記ストッパーの前記大気圧側に配置され、前記磁気検出手段を固定する支持部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の無接点圧力スイッチ。
6. 前記支持部材は、前記ストッパー、及び、前記ダイヤフラムの外周を保持する形状を有することを特徴とする請求項５に記載の無接点圧力スイッチ。
7. 前記支持部材、前記ストッパー、及び、前記ダイヤフラムの外周を他の部材で固定することを特徴とする請求項５に記載の無接点圧力スイッチ。
8. 前記磁気検出手段は、ホールＩＣであることを特徴とする請求項１に記載の無接点圧力スイッチ。
9. 前記ダイヤフラムは、前記作動媒体の圧力に応じて反転動作、すなわち、スナップアクションするばね性を有する金属製のダイヤフラムであることを特徴とする請求項１に記載の無接点圧力スイッチ。
10. 前記ストッパーは、大気圧側の面が平坦のフラットタイプであることを特徴とする請求項１に記載の無接点圧力スイッチ。
11. 前記ストッパーは、大気圧側の面が凸曲面の凸タイプであることを特徴とする請求項１に記載の無接点圧力スイッチ。
12. 前記磁気検出手段は、前記永久磁石の直上に配置され、前記永久磁石の鉛直方向の接近と離脱を検出する鉛直検知を行うように構成されることを特徴とする請求項１に記載の無接点圧力スイッチ。
13. 前記磁気検出手段は、前記永久磁石の変位する範囲に横向きに配置され、前記永久磁石の横方向の変位を検出するスライド検知を行うように構成されることを特徴とする請求項１に記載の無接点圧力スイッチ。
14. 前記管路と接続され作動媒体の圧力が導かれる作動媒体通路と、前記作動媒体通路の一端から拡大して形成される受圧室と、前記ダイヤフラム、前記ストッパー、及び、前記支持部材をかしめて固定するかしめ部とを有する継手管をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の無接点圧力スイッチ。
15. 管路から供給される作動媒体の圧力に応じて形状が変位する金属製のダイヤフラムと、
    前記ダイヤフラムの外周に取り付けられた永久磁石と、
    前記ダイヤフラムの大気圧側に設けられたストッパーであって、前記ダイヤフラムが変位した場合に前記永久磁石が移動可能に収容されるように、形成された収容空間を有し、前記収容空間は、前記ストッパーの中央部に設けられた貫通孔である、ストッパーと、
    前記ストッパーの前記大気圧側の面に配置され、前記永久磁石により磁化された前記ダイヤフラムの磁力の変化を検出することにより、前記ダイヤフラムの変位を検出する磁気検出手段と
    を備えることを特徴とする無接点圧力スイッチ。

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