JP6966490B2 - 圧力スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、圧力流体の圧力変動に応じてオンオフする圧力スイッチに関するものである。

従来、例えば建機分野等において圧力スイッチが利用されている。建機分野では油圧機械における制御オイルが圧力流体として利用されるが、このような圧力流体の圧力変動をいわゆるダイヤフラムで受けてスイッチ素子をオンオフする圧力スイッチが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

圧力スイッチに用いられるダイヤフラムの多くは、薄板状で表裏面のうちの第１面に対する圧力変動に応じて面外方向に変位する部材となっている。このような圧力スイッチでは、ダイヤフラムの変位に応じてスイッチ素子がオンオフされる。

特開平１１−０２５８２６号公報

ここで、建機分野で用いられる圧力スイッチでは、高圧力の圧力流体が用いられることが多い。しかしながら、従来の圧力スイッチでは、耐圧性の点で改善の余地が残されているのが現状である。

従って、本発明は、上記のような問題に着目し、耐圧性を高めることができる圧力スイッチを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の圧力スイッチは、薄板状で表裏面のうちの第１面に対する圧力変動に応じて面外方向に変位するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの前記第１面の側に圧力流体の貯留空間を区画するキャップと、前記ダイヤフラムの第２面に対して対面配置されて前記圧力変動の際の前記ダイヤフラムの位置を抑制して作動位置を決定する板状のストッパと、前記ダイヤフラム、前記キャップ、及び前記ストッパそれぞれの外周を互いに結合してダイヤフラムユニットを構成する結合部と、前記ダイヤフラムユニットにおける前記ストッパの側に配置され、前記ダイヤフラムユニットと略同径に形成された環状部材と、前記ダイヤフラムの変位を受けてオンオフするスイッチ素子と、前記ダイヤフラムユニットにおける少なくとも前記結合部を含むとともに前記ダイヤフラム、前記キャップ、及び前記ストッパが互いに接して重なり合った外周部に前記環状部材が圧接するように前記外周部を前記環状部材とともに挟持した状態で、前記環状部材、及び前記ダイヤフラムユニットを収容するボディと、を備え、前記ボディが、前記圧力流体の導入口が底壁に設けられた有底筒であって、前記環状部材、及び前記ダイヤフラムユニットを収容する第１ボディと、前記ダイヤフラムユニットにおける前記外周部及び前記環状部材を前記第１ボディの前記底壁との間に挟持するように前記第１ボディの開口側と嵌合する筒状の第２ボディと、を備えており、前記第１ボディにおける前記底壁の内面には、前記ダイヤフラムユニットにおける前記外周部を前記キャップ側から支持する第１段部を最も外周側に最上段として有する階段形状が形成され、前記環状部材は、最外縁を含む外縁部分において前記ダイヤフラムユニットの前記外周部とともに前記第２ボディの開口縁と前記第１ボディの前記第１段部とで挟持され、前記外縁部分が前記ダイヤフラムユニットの前記外周部よりも肉厚に形成されており、前記環状部材における前記外縁部分が、前記最外縁から内周に向かって前記ダイヤフラムユニットにおける前記外周部よりも厚い肉厚を残して段差状に凹み、前記第２ボディの前記開口縁を受け入れる外周段部であり、前記ダイヤフラムユニットにおける前記外周部及び前記環状部材が、当該環状部材の前記外周段部に嵌入した前記第２ボディの前記開口縁と前記第１ボディの前記第１段部とで挟持されることを特徴とする。

本発明の圧力スイッチによれば、ダイヤフラムユニットの外周部に環状部材が圧接するように外周部が環状部材とともにボディによって挟持されている。このため、ダイヤフラムユニットの貯留空間への圧力流体の導入によってダイヤフラムユニットの外周部においてストッパがキャップから離れる方向に変形しようとしても、環状部材によってそのような変形が抑えられる。また、本発明の圧力スイッチでは、ダイヤフラムユニットがボディに収容されるので貯留空間の内外が略同圧となり、ダイヤフラムユニットの外周部においてキャップをストッパから離す変形の原因となるような差圧の発生自体が抑えられる。このように、本発明の圧力スイッチによれば、貯留空間に圧力流体が導入されたときに上記の差圧に起因する応力が集中しがちなダイヤフラムユニットの外周部におけるストッパやキャップの変形が抑えられることから、耐圧性を高めることができる。

ここで、本発明の圧力スイッチでは、上述したように、前記ボディが、前記圧力流体の導入口が底壁に設けられた有底筒であって、前記環状部材、及び前記ダイヤフラムユニットを収容する第１ボディと、前記ダイヤフラムユニットにおける前記外周部及び前記環状部材を前記第１ボディの前記底壁との間に挟持するように前記第１ボディの開口側と嵌合する筒状の第２ボディと、を備えている。

この構成によれば、応力が集中しがちなダイヤフラムユニットの外周部が、環状部材とともに第１ボディの底壁と第２ボディとの間に挟持される。この挟持構造により、ダイヤフラムユニットの外周部におけるストッパやキャップの変形を一層良好に抑えることができる。
また、本発明の圧力スイッチでは、上述したように、前記環状部材における前記外縁部分が、前記最外縁から内周に向かって前記ダイヤフラムユニットにおける前記外周部よりも厚い肉厚を残して段差状に凹み、前記第２ボディの前記開口縁を受け入れる外周段部であり、前記ダイヤフラムユニットにおける前記外周部及び前記環状部材が、当該環状部材の前記外周段部に嵌入した前記第２ボディの前記開口縁と前記第１ボディの前記第１段部とで挟持される。

また、この圧力スイッチにおいて、前記第１ボディ及び前記第２ボディの何れか一方に、前記第２ボディの開口縁を、当該第２ボディの軸方向に前記環状部材の外周部へと押し付けるように、前記第１ボディ及び前記第２ボディの他方へと加締められる加締め部が設けられていることが更に好適である。

この構成によれば、第２ボディの開口縁で、ダイヤフラムユニットの外周部を、環状部材を介して集中的に押え付けつつ、第１ボディの底壁との間に挟持することができる。この集中的な押え付け構造により、ダイヤフラムユニットの外周部におけるストッパやキャップの変形を更に良好に抑えることができる。

また、この圧力スイッチにおいて、前記第１ボディ及び前記第２ボディの何れか一方の内周面と他方の外周面との双方に密着したシール部材を備えたことも更に好適である。

この構成によれば、第１ボディと第２ボディとの間に一つのシール部材を配置するという簡単な構成によって、これらの間からの水の浸入等を効果的に抑えることができる。

また、本発明の圧力スイッチにおいて、前記環状部材が金属製で、前記ストッパよりも厚肉に形成された部材であることが好適である。

この好適な圧力スイッチによれば、金属製で厚肉に形成された環状部材という強度の高い部材によって、ダイヤフラムユニットの外周部におけるストッパの上述したような変形を一層効果的に抑えることができる。

本発明の圧力スイッチによれば、ダイヤフラムユニットの外周部と環状部材とのボディによる挟持、及びダイヤフラムユニットのボディへの収容により、ストッパやキャップの変形が抑えられることから、耐圧性を高めることができる。

本発明の一実施形態にかかる圧力スイッチを示す模式図である。 図１中の領域Ａ１１を、ダイヤフラムの状態を変えて示す拡大図である。 図１及び図２に示されている圧力スイッチと比較するための比較例の圧力スイッチを示す模式図である。 図３中の領域Ａ１２を、ダイヤフラムの状態を変えて示す拡大図である。 図１及び図２に示されている圧力スイッチに対する第１変形例の圧力スイッチを示す模式図である。 図１及び図２に示されている圧力スイッチに対する第２変形例の圧力スイッチを示す模式図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる圧力スイッチを示す模式図である。また、図２は、図１中の領域Ａ１１を、ダイヤフラムの状態を変えて示す拡大図である。

本実施形態における圧力スイッチ１は、コネクタ１１０における２つの端子１１１の相互間を、圧力流体の圧力変動に応じて導通したり遮断したりするものであり、例えば、油圧機械における制御オイルを圧力流体として、オイル漏れ等による圧力低下の検出に利用される。尚、本実施形態の圧力スイッチ１の利用としては、例えば、パイロット油圧の状態監視等への利用も挙げられる。この場合、圧力スイッチ１の出力が、パイロット油圧が目標圧力から外れたときのアラーム発生や機器の作動停止等のトリガとして利用される。また、本実施形態では、圧力スイッチ１は、非加圧時に２つの端子１１１の相互間が遮断状態となるノーマルオープンタイプのスイッチとなっている。その上で、油圧機械の通常動作時には加圧状態となって２つの端子１１１の相互間が導通状態となる。そして、制御オイルに許容以上の圧力低下が発生すると２つの端子１１１の相互間が遮断される。この圧力スイッチ１は、ダイヤフラムユニット１２０と、作動軸１３０と、環状部材１４０と、コネクタ１１０と一体的に設けられたスイッチ保持部１５０と、継手部１６０と、を備えている。

ダイヤフラムユニット１２０は、ダイヤフラム１２１と、キャップ１２２と、ストッパ１２３と、結合部１２４と、を備えている。

ダイヤフラム１２１は、金属製で薄板状に形成され、表裏面のうちの第１面１２１ａに対する圧力変動に応じて面外方向に変位する部材である。ダイヤフラム１２１は、第２面１２１ｂが凸面となる凸状態と凹面となる凹状態との２状態の間で反転するように変位する。ダイヤフラム１２１は、油圧機械の通常動作時には凸状態にあり、圧力流体たる制御オイルに許容以上の圧力低下が発生すると凹状態に変位する。図１には、凹状態のダイヤフラム１２１が図示され、図２には、凸状態のダイヤフラム１２１が図示されている。

キャップ１２２は、ダイヤフラム１２１の第１面１２１ａの側に圧力流体の貯留空間１２２ａを区画する金属製で皿状の部材である。キャップ１２２では、皿の内側に当る部分が貯留空間１２２ａとなる。また、キャップ１２２の底壁１２２ｂの中央には、圧力流体の導入口１２２ｃが形成されている。

ストッパ１２３は、ダイヤフラム１２１の第２面１２１ｂに対して対面配置されて圧力変動の際のダイヤフラム１２１の凸状態への変位位置を抑制して作動位置（スイッチ素子がオンオフするダイヤフラム１２１の位置）を決定する。このストッパ１２３は、作動軸１３０の通過孔１２３ａが設けられた金属製で板状の部材である。作動軸１３０の通過孔１２３ａはストッパ１２３の中央に設けられている。そして、ストッパ１２３の外縁から所定程度離れた位置から通過孔１２３ａに掛けて、凹状態のときのダイヤフラム１２１の第２面１２１ｂから遠ざかるようにストッパ１２３の厚みが漸減した形状となっている。ダイヤフラム１２１は、図２に示されているように第２面１２１ｂがストッパ１２３に当接するまで凸状態への変位が可能となっている。

結合部１２４は、ダイヤフラム１２１、キャップ１２２、及びストッパ１２３それぞれの外周を、溶接によって互いに結合してダイヤフラムユニット１２０を構成する部位である。この結合部１２４は、ダイヤフラム１２１、キャップ１２２、及びストッパ１２３の三部材が重ね合わされて外周溶接されることで溶かされてリング形状に形成された部位である。

作動軸１３０は、ダイヤフラム１２１の第２面１２１ｂに一端が当接して設けられており、絶縁部材（例えば、セラミック）で形成されている。

環状部材１４０は、ダイヤフラムユニット１２０におけるストッパ１２３の側に配置され、ダイヤフラムユニット１２０と略同径に形成されている。この環状部材１４０は、ストッパ１２３よりも厚肉に形成されて作動軸１３０のガイド孔１４１が設けられた金属製のブロック部材である。ガイド孔１４１は、環状部材１４０の中央に、作動軸１３０よりも若干大径に設けられた貫通孔であり、作動軸１３０は、このガイド孔１４１の内面を摺擦しながら、その厚み方向に案内されて移動可能となっている。

スイッチ保持部１５０は、ダイヤフラム１２１の変位を受けて、具体的には反転動作による作動軸１３０の動きを受けてオンオフするスイッチ素子１５１を保持した、上記のコネクタ１１０と一体的に構成された部材である。このスイッチ保持部１５０は、スイッチ素子１５１と、スイッチ保持筒１５２（第２ボディ）と、を備えている。

スイッチ素子１５１は、コネクタ１１０における２つの端子１１１の一方の端部に固定された固定接点１５１ａと、他方の端子１１１の端部に一端が固定された板バネ状の可動接点１５１ｂと、を備えている。

このスイッチ素子１５１は、可動接点１５１ｂの中途部１５１ｂ−１が、作動軸１３０におけるダイヤフラム１２１の側とは反対側の先端に当接されるように配置されている。ダイヤフラム１２１が凸状態のときには、作動軸１３０の先端が可動接点１５１ｂの中途部１５１ｂ−１を押上げ、可動接点１５１ｂの先端部１５１ｂ−２が固定接点１５１ａに接触してスイッチ素子１５１がオン状態となる。他方、ダイヤフラム１２１が凹状態のときには、作動軸１３０の先端の下降に追随して可動接点１５１ｂの中途部１５１ｂ−１が下がり、可動接点１５１ｂの先端部１５１ｂ−２が固定接点１５１ａから離間してスイッチ素子１５１がオフ状態となる。

スイッチ保持筒１５２は、ダイヤフラムユニット１２０の側に開口し、内部にスイッチ素子１５１が収容された樹脂製でコネクタ１１０の樹脂筐体１１２と一体成形された有底筒状のボディ部分である。各端部にスイッチ素子１５１の固定接点１５１ａ及び可動接点１５１ｂが固定された２つの端子１１１は、スイッチ保持筒１５２の底壁１５２ａを貫通してコネクタ１１０の樹脂筐体１１２の内部へと各他端が延在している。

継手部１６０は、圧力流体の不図示の外部管路等を繋ぐための継手であり、作動軸１３０、環状部材１４０、及びダイヤフラムユニット１２０を収容する。継手部１６０は、筒状部１６１（第１ボディ）と、加締め部１６２と、圧力流体のポート部１６３と、を備えている。

筒状部１６１は、圧力流体の導入口たるポート部１６３が底壁１６１ａに設けられた金属製の有底筒である。筒状部１６１は、その開口部１６１ｂにスイッチ保持部１５０が進入して嵌合するように、作動軸１３０、環状部材１４０、及びダイヤフラムユニット１２０を収容する。スイッチ保持部１５０におけるスイッチ保持筒１５２の外径、環状部材１４０の外径、及びダイヤフラムユニット１２０の外径は、互いに略同径となっており、筒状部１６１の内径は、これらの外径よりも若干大径となっている。

筒状部１６１における底壁１６１ａの内面には、第１段部１６１ａ−１と、第２段部１６１ａ−２と、底面部１６１ａ−３と、を有する階段形状が形成されている。最も外縁寄りで最上段に位置する第１段部１６１ａ−１は、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａにおける結合部１２４寄りの一部をキャップ１２２の側から支持する。第１段部１６１ａ−１に隣接して中段に位置する第２段部１６１ａ−２は、外周部１２０ａにおける導入口１２２ｃ寄りの一部を、後述の第２のＯリング１７２を介してキャップ１２２の側から支持する。最下段に位置する底面部１６１ａ−３は、中央にポート部１６３における導入路１６３ａが開口するとともに、キャップ１２２との間に間隙を開けてこのキャップ１２２の外部を圧力流体で満たす外部貯留空間１６１ｃを区画する。

加締め部１６２は、筒状部１６１における開口部１６１ｂの端縁に設けられている。そして、加締め部１６２は、スイッチ保持筒１５２の開口縁を、このスイッチ保持筒１５２の軸方向に環状部材１４０の外周部へと押し付けるようにスイッチ保持筒１５２へと加締められる。これにより、スイッチ保持筒１５２は、ダイヤフラムユニット１２０における外周部１２０ａ及び環状部材１４０を筒状部１６１の底壁１６１ａとの間に挟持するように筒状部１６１の開口側と嵌合することとなる。このとき、環状部材１４０は、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａに圧接した状態となる。

スイッチ保持筒１５２の外周面には、加締め部１６２が係止する係止段差１５２ｂが設けられている。加締め部１６２は、この係止段差１５２ｂに係止するとともに、図１中の下方へとスイッチ保持筒１５２を押し下げるように加締められる。これにより、加締め部１６２は、スイッチ保持筒１５２の開口縁を、当該スイッチ保持筒１５２の軸方向に環状部材１４０の外周部へと押し付けるように加締められることとなる。

また、環状部材１４０における、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａに対応する部分には、スイッチ保持筒１５２の開口縁を受け入れる外周段部１４２が形成されている。加締め部１６２が加締められると、スイッチ保持筒１５２の開口縁がこの環状部材１４０の外周段部１４２に押し付けられる。そして、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａにおける結合部１２４寄りの一部が、環状部材１４０の外周段部１４２とともに、上記の第１段部１６１ａ−１とスイッチ保持筒１５２の開口縁とで挟み付けられる。また、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａにおける導入口１２２ｃ寄りの一部が、環状部材１４０の外周段部１４２とともに、上記の第２段部１６１ａ−２とスイッチ保持筒１５２の開口縁とで、第２のＯリング１７２を介して挟み付けられる。

本実施形態では、継手部１６０の筒状部１６１（第１ボディ）と、スイッチ保持筒１５２（第２ボディ）と、によって、圧力スイッチ１における次のようなボディが構成される。即ち、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａに環状部材１４０が圧接するように外周部１２０ａを環状部材１４０とともに挟持した状態で、作動軸１３０、環状部材１４０、及びダイヤフラムユニット１２０を収容するボディが構成される。

継手部１６０におけるポート部１６３は、ダイヤフラムユニット１２０のキャップ１２２における導入口１２２ｃと同軸上に圧力流体の導入路１６３ａが並ぶように筒状部１６１と一体的に設けられた金属製の筒である。ポート部１６３の外周面には、圧力流体の不図示の外部管路等が接続されるためのネジが形成されている。このポート部１６３の導入路１６３ａを通って導入される圧力流体によってキャップ１２２の内側の貯留空間１２２ａと、その外側の外部貯留空間１６１ｃと、が満たされる。

また、本実施形態では、スイッチ保持部１５０におけるスイッチ保持筒１５２の外周面と、継手部１６０における筒状部１６１の内周面と、の双方に密着した第１のＯリング１７１（シール部材）が設けられる。スイッチ保持筒１５２の外周面には、この第１のＯリング１７１のための嵌合溝１５２ｃが形成されており、第１のＯリング１７１はこの嵌合溝１５２ｃに嵌め込まれた状態で筒状部１６１の内周面に密着する。

更に、本実施形態では、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａにおける導入口１２２ｃ寄りの一部におけるキャップ１２２の外面と、筒状部１６１における底壁１６１ａの第２段部１６１ａ−２と、の間に第２のＯリング１７２が介在する。第２のＯリング１７２は、キャップ１２２の外面と第２段部１６１ａ−２との双方に密着した状態となる。

以上に説明した実施形態の圧力スイッチ１では、ダイヤフラムユニット１２０における貯留空間１２２ａに圧力流体が導入されると、ストッパ１２３とキャップ１２２とを互いに離間させて貯留空間１２２ａを膨張させるような差圧が生じる。このような差圧に起因する応力は、ダイヤフラムユニット１２０における結合部１２４を含む外周部１２０ａに集中しがちであり、ストッパ１２３とキャップ１２２とを互いに離間するような変形を外周部１２０ａにもたらそうとする。このとき、本実施形態の圧力スイッチ１では、環状部材１４０等による後述の働きによって外周部１２０ａでの変形が抑えられることとなる。

以下では、本実施形態の圧力スイッチ１におけるこのような変形抑制についての説明に先立って、まず、本実施形態の圧力スイッチ１と比較するための比較例の圧力スイッチについて説明する。

図３は、図１及び図２に示されている圧力スイッチと比較するための比較例の圧力スイッチを示す模式図である。また、図４は、図３中の領域Ａ１２を、ダイヤフラムの状態を変えて示す拡大図である。尚、図３及び図４では、図１及び図２に示されている構成要素に対して多少の形状等の違いがあっても実質的に同等な構成要素については、図１及び図２と同じ符号が付されており、以下では、それら同等な構成要素の重複説明を省略する。

この比較例の圧力スイッチ５も、２つの端子１１１の相互間を、圧力流体の圧力変動に応じて、スイッチ素子１５１を介して導通したり遮断したりするものである。ただし、比較例の圧力スイッチ５では、各端部にスイッチ素子１５１の固定接点１５１ａ及び可動接点１５１ｂが固定された２つの端子１１１は、スイッチ保持部５５０におけるスイッチ保持筒５５２の外部へと各他端が露出して延在している。スイッチ素子１５１のオンオフは、図１及び図２に示されている圧力スイッチ１と同様に、ダイヤフラム１２１、キャップ１２２、ストッパ１２３、及び結合部１２４、を有するダイヤフラムユニット１２０によって行われる。

ここで、比較例の圧力スイッチ５では、図１及び図２に示されている環状部材１４０に替えて、作動軸１３０のガイド部材５４０が、スイッチ保持筒５５２の開口に嵌め込まれるように設けられている。このガイド部材５４０は、字義通り作動軸１３０の動きをガイドするための部材であって、作動軸１３０のガイド孔５４１が設けられた部分は厚肉に形成されているが、各所で厚みが薄くなっている。また、ガイド部材５４０は、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａに圧接しておらず、両者の間にはＯリング５７０が介在している。

ダイヤフラムユニット１２０は、その外周部１２０ａがスイッチ保持筒５５２の開口縁に押し当てられるようにカバー部材５８０を介してスイッチ保持筒５５２に固定されている。カバー部材５８０は、金属製の筒部材であって、一方の開口にスイッチ保持筒５５２が嵌め込まれ、他方の開口からは、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａにおけるキャップ１２２の下面を保持する保持壁５８１が張り出している。この保持壁５８１でダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａを保持した状態で、スイッチ保持筒５５２が嵌め込まれた開口に設けられた加締め部５８２がスイッチ保持筒５５２の外周面へと加締められる構造となっている。

ダイヤフラムユニット１２０におけるキャップ１２２の中央部はカバー部材５８０から外部に露出しており、この露出部分が、圧力流体の導入路５６１が設けられた継手部５６０にろう付けによって一体的に固定されている。継手部５６０の導入路５６１は、ダイヤフラムユニット１２０における圧力流体の貯留空間１２２ａに開口しており、この導入路５６１を通って圧力流体が貯留空間１２２ａへと導入される。

以上に説明した比較例の圧力スイッチ５では、貯留空間１２２ａに圧力流体が導入されると、貯留空間１２２ａの内外の差圧に起因し、結合部１２４を含む外周部１２０ａに集中する応力が、ストッパ１２３とキャップ１２２とを互いに離間するような変形を外周部１２０ａにもたらそうとする。また、比較例の圧力スイッチ５では、キャップ１２２が大気中に露出しているため、貯留空間１２２ａの内部における圧力流体の圧力と、貯留空間１２２ａの外部の大気圧と、の差圧が大きくなりがちである。このとき、比較例の圧力スイッチ５では、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａは、樹脂製のスイッチ保持筒５５２の開口縁と、薄肉のカバー部材５８０における保持壁５８１と、で挟まれているだけである。これだけでは、圧力流体における圧力の大きさ等によっては、外周部１２０ａにおけるストッパ１２３やキャップ１２２が変形する恐れがあり、耐圧性の点で改善の余地が残されている。

この比較例の圧力スイッチ５に対し、図１及び図２に示されている実施形態の圧力スイッチ１では、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａに環状部材１４０が圧接するように外周部１２０ａが環状部材１４０とともに挟持されている。このため、外周部１２０ａにおいてストッパ１２３がキャップ１２２から離れる方向に変形しようとしても、環状部材１４０によってそのような変形が抑えられる。また、本実施形態の圧力スイッチ１では、ダイヤフラムユニット１２０が継手部１６０の筒状部１６１に収容されるのでキャップ１２２における貯留空間１２２ａの内外が圧力流体で満たされる。このため、貯留空間１２２ａの内外が略同圧となるので、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａにおいてキャップ１２２をストッパ１２３から離す変形の原因となるような差圧の発生自体が抑えられる。このように、本実施形態の圧力スイッチ１によれば、圧力流体が導入されたときのストッパ１２３やキャップ１２２の変形が抑えられることから、耐圧性を高めることができる。

ここで、本実施形態では、応力が集中しがちなダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａが、継手部１６０の筒状部１６１の底壁１６１ａとスイッチ保持筒１５２との間に挟持される。この挟持構造により、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａにおけるストッパ１２３やキャップ１２２の変形を一層良好に抑えることができる。

また、本実施形態では、加締め部１６２が、スイッチ保持筒１５２の開口縁を、当該スイッチ保持筒１５２の軸方向に環状部材１４０の外周部たる外周段部１４２へと押し付けるように加締められる。本実施形態によれば、スイッチ保持筒１５２の開口縁で、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａを、環状部材１４０を介して集中的に押え付けつつ、筒状部１６１の底壁１６１ａとの間に挟持することができる。この集中的な押え付け構造により、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａにおけるストッパ１２３やキャップ１２２の変形を更に良好に抑えることができる。

また、本実施形態では、スイッチ保持筒１５２の外周面と、継手部１６０における筒状部１６１の内周面と、の双方に密着した第１のＯリング１７１が設けられている。本実施形態によれば、スイッチ保持筒１５２の外周面と筒状部１６１の内周面との間に第１のＯリング１７１という一部材を配置するという簡単な構成によって、これら２つの面の間からの水の浸入等を効果的に抑えることができる。

また、本実施形態では、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａと、筒状部１６１の底壁１６１ａと、の双方に密着した第２のＯリング１７２が設けられている。本実施形態によれば、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａと筒状部１６１の底壁１６１ａとの間に第２のＯリング１７２という一部材を配置するという簡単な構成によって、これら２つの面の間からの圧力流体の漏れ等を効果的に抑えることができる。

また、本実施形態では、環状部材１４０が金属製で、ストッパ１２３よりも厚肉に形成された部材となっている。本実施形態によれば、金属製で厚肉に形成された環状部材１４０という強度の高い部材によって、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａにおけるストッパ１２３の上述したような変形を一層効果的に抑えることができる。

次に、本実施形態の圧力スイッチ１に対する変形例について２例を挙げて説明する。

図５は、図１及び図２に示されている圧力スイッチに対する第１変形例の圧力スイッチを示す模式図である。尚、図５では、図１及び図２に示されている構成要素と同等な構成要素については、図１及び図２と同じ符号が付されており、以下では、それら同等な構成要素の重複説明を省略する。

この第１変形例の圧力スイッチ２は、２本の電線２１１の相互間を、圧力流体の圧力変動に応じて、スイッチ素子１５１を介して導通したり遮断したりするものである。これら２本の電線２１１が、スイッチ素子１５１の固定接点１５１ａ及び可動接点１５１ｂが各端部に固定された２つの端子１１１に一対一に接続されている。

第１変形例の圧力スイッチ２では、これら２つの端子１１１は、スイッチ保持部２５０におけるスイッチ保持筒２５２の外部へと各他端が延在している。そして、この延出した端子１１１と電線２１１との接続部分を覆うように電線保持部２１０が設けられている。電線保持部２１０は、端子１１１と電線２１１との接続部分を囲う樹脂製の筒状筐体２１２と、筒状筐体２１２の内部に充填される絶縁樹脂の充填材２１３と、を備えている。

この第１変形例の圧力スイッチ２でも、スイッチ素子１５１のオンオフは、ダイヤフラム１２１、キャップ１２２、ストッパ１２３、及び結合部１２４、を有するダイヤフラムユニット１２０によって行われる。

また、第１変形例の圧力スイッチ２では、継手部２６０におけるポート部２６３が、図１及び図２に示されている圧力スイッチ１のポート部１６３とは異なっている。第１変形例の圧力スイッチ２のポート部２６３は、図１及び図２に示されているポート部１６３よりも大径で、外周面に形成されたネジのサイズも異なったものとなっている。

このように、第１変形例の圧力スイッチ２は、耐圧性のコアを担っている継手部２６０の筒状部１６１やその内部のダイヤフラムユニット１２０や環状部材１４０等の構造を、図１及び図２に示されている圧力スイッチ１と共通としたものである。その一方で、スイッチ素子１５１の出力側が、図１及び図２に示されているコネクタ１１０から電線保持部２１０を介した２本の電線２１１に変更されている。また、圧力流体の導入側も、圧力流体の不図示の外部管路等に応じて変更されている。

以上に説明した第１変形例の圧力スイッチ２でも、図１及び図２に示されている圧力スイッチ１と共通の構造により、耐圧性を高めることができることは言うまでもない。

図６は、図１及び図２に示されている圧力スイッチに対する第２変形例の圧力スイッチを示す模式図である。尚、図６でも、図１及び図２に示されている構成要素と同等な構成要素については、図１及び図２と同じ符号が付されており、以下では、それら同等な構成要素の重複説明を省略する。

この第２変形例の圧力スイッチ３は、図１及び図２に示されている圧力スイッチ１と同様に、コネクタ３１０における２つの端子３１１の相互間を、圧力流体の圧力変動に応じて導通したり遮断したりするものである。第２変形例の圧力スイッチ３も、例えば、油圧機械における制御オイルを圧力流体として、その圧力低下の検出等に利用される。ただし、第２変形例の圧力スイッチ３では、非加圧時に２つの端子３１１の相互間が導通状態となるノーマルクローズタイプのスイッチとなっている。その上で、油圧機械の通常動作時には加圧状態となって２つの端子３１１の相互間が遮断状態となる。そして、制御オイルに許容以上の圧力低下が発生すると２つの端子３１１の相互間が導通される。このため、第２変形例の圧力スイッチ３では、スイッチ保持部３５０におけるスイッチ素子３５１における固定接点３５１ａ及び可動接点３５１ｂの配置が、ノーマルクローズタイプに応じた配置となっている。また、第２変形例の圧力スイッチ２では、２つの端子３１１を収める樹脂筐体３１２の形状も、第１変形例の圧力スイッチ１とは異なったものとなっている。

他方、この第２変形例の圧力スイッチ２でも、スイッチ素子３５１のオンオフは、ダイヤフラム１２１、キャップ１２２、ストッパ１２３、及び結合部１２４、を有するダイヤフラムユニット１２０によって行われる。

また、第２変形例の圧力スイッチ３でも、上述した第１変形例の圧力スイッチ２と同様に、継手部３６０におけるポート部３６３が、図１及び図２に示されている圧力スイッチ１のポート部１６３とは異なっている。即ち、第２変形例の圧力スイッチ３のポート部３６３も、図１及び図２に示されているポート部１６３よりも大径で、外周面に形成されたネジのサイズも異なったものとなっている。

このように、第２変形例の圧力スイッチ３は、耐圧性のコアを担っている継手部３６０の筒状部１６１やその内部のダイヤフラムユニット１２０や環状部材１４０等の構造を、図１及び図２に示されている圧力スイッチ１と共通としたものである。その一方で、スイッチ素子３５１がノーマルクローズタイプに変更されている。また、圧力流体の導入側も、圧力流体の不図示の外部管路等に応じて変更されている。

以上に説明した第２変形例の圧力スイッチ３でも、図１及び図２に示されている圧力スイッチ１と共通の構造により、耐圧性を高めることができることは言うまでもない。

また、図５及び図６に２つの変形例を挙げて説明したように、耐圧性のコアを担っている構造を共通とすることで耐圧性を高めつつ、スイッチのタイプ、出力側やポート部の構造等を容易に変更することができる。

尚、以上に説明した実施形態や変形例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、これらに限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の圧力スイッチの構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

例えば、上述した実施形態や変形例では、本発明にいう圧力スイッチの一例として、スイッチ素子１５１，３５１の出力側がコネクタ１１０，３１０となった圧力スイッチ１、３や、電線２１１となった圧力スイッチ２が例示されている。しかしながら、本発明にいう圧力スイッチはこれらに限るものではなく、その出力側の具体的な態様を問うものではない。また、上述した実施形態や変形例では、出力側部品の一例としてのコネクタ１１０，３１０や電線保持部２１０と、スイッチ保持筒１５１，２５２等のボディと、が一体となった圧力スイッチ１，２，３が例示されている。しかしながら、本発明にいう圧力スイッチはこれらに限るものではなく、出力側部品とボディとが別体となったものであってもよい。

また、上述した実施形態や変形例では、本発明にいう圧力スイッチの一例として、圧力流体の導入側が、金属製の筒の外周面にネジが形成されたポート部１６３，２６３，３６３となった圧力スイッチ１、２，３が例示されている。しかしながら、本発明にいう圧力スイッチはこれらに限るものではなく、圧力流体の導入側の具体的な態様を問うものではない。また、上述した実施形態や変形例では、圧力流体の導入側部品の一例としてのポート部１６３，２６３，３６３が継手部１６０，２６０，３６０の筒状部１６１等のボディと一体成形された圧力スイッチ１、２，３が例示されている。しかしながら、本発明にいう圧力スイッチはこれらに限るものでもなく、圧力流体の導入側部品がボディとは別体に形成されて継手部品等を介して連結されたものであってもよい。

また、上述した実施形態や変形例では、本発明にいうダイヤフラムの一例として、第１面１２１ａに対する圧力変動に応じて、第２面１２１ｂが凸面となる凸状態と凹面となる凹状態との間で変位するダイヤフラム１２１が例示されている。しかしながら、本発明にいうダイヤフラムはこれに限るものではなく、凸状態と、凹状態と、第２面が平面となる平面状態とのうちの２状態の間で変位するものであればよい。即ち、凸状態と平面状態との間で変位するものであってもよく、平面状態と凹状態との間で変位するものであってもよい。

また、上述した実施形態や変形例では、本発明にいうボディの一例として、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａ及び環状部材１４０を、筒状部１６１とスイッチ保持筒１５２，２５２との２つのボディ部品で挟持するボディが例示されている。しかしながら、本発明にいうボディは、ダイヤフラムユニットにおける少なくとも外周部に環状部材が圧接するように外周部を環状部材とともに挟持した状態で、環状部材やダイヤフラムユニット等を収容するものであれば、具体的なボディ構成を問うものではない。ただし、２つのボディ部品による挟持構成を採用することで、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａにおけるストッパ１２３やキャップ１２２の変形を一層良好に抑えることができる点は上述した通りである。

また、上述した実施形態や変形例では、本発明にいう第１ボディの一例として、環状部材１４０やダイヤフラムユニット１２０を収容する筒状部１６１が例示されている。そして、本発明にいう第２ボディの一例として、筒状部１６１の開口部１６１ｂに進入して嵌合するスイッチ保持筒１５２，２５２が例示されている。しかしながら、本発明にいう第１ボディ及び第２ボディはこれらに限るものではなく、環状部材やダイヤフラムユニットを収容する第１ボディが第２ボディに進入するように、第１ボディの開口側に第２ボディが嵌合するものであってもよい。

また、上述した実施形態や変形例では、本発明にいうボディの一例として、加締め部１６２での加締めによって、継手部１６０の筒状部１６１とスイッチ保持筒１５２，２５２という２つのボディ部品が一体化される構成が例示されている。しかしながら、本発明にいうボディはこれに限るものではなく、２つのボディ部品によるボディ構成を採用するとしても、加締め以外のネジ止めや溶接等によって一体化することとしてもよい。

また、上述した実施形態や変形例では、本発明にいう加締め部の一例として、継手部１６０の筒状部１６１の開口縁に設けられてスイッチ保持筒１５２へと加締められる加締め部１６２が例示されている。しかしながら、本発明にいう加締め部は、ボディを構成する２つのボディ部品の一方に設けられて他方へと加締められるものであれば、その具体的な設置位置や加締め形態は任意に設定し得るものである。

また、上述した実施形態や変形例では、本発明にいう圧力スイッチの一例として、第１のＯリング１７１を備えた圧力スイッチ１，２，３が例示されている。第１のＯリング１７１は、スイッチ保持筒１５２の外周面と、継手部１６０，２６０，３６０における筒状部１６１の内周面と、の双方に密着したシール部材である。しかしながら、本発明にいう圧力スイッチはこれに限るものではなく、Ｏリング等のシール部材の設置は任意であり、また、シール部材自体もＯリングに限るものではない。ただし、上記の第１のＯリング１７１という一部材を配置するという簡単な構成によって、スイッチ保持筒１５２の外周面と筒状部１６１の内周面との間からの水等の浸入を効果的に抑えることができる点は上述した通りである。

また、上述した実施形態や変形例では、本発明にいうシール部材の一例として、次のような第１のＯリング１７１が例示されている。即ち、第１のＯリング１７１は、環状部材１４０やダイヤフラムユニット１２０を収容する第１ボディたる筒状部１６１の内周面と、その開口側と嵌合する第２ボディたるスイッチ保持筒１５２，２５２の外周面と、の双方に密着したものである。しかしながら、本発明にいうシール部材はこれに限るものではなく、第１ボディ及び第２ボディの何れか一方の内周面と他方の外周面との双方に密着したものであれば、具体的な密着態様を問うものではない。

また、上述した実施形態や変形例では、本発明にいう環状部材の一例として、金属製で、ストッパ１２３よりも厚肉に形成されたブロック部材としての環状部材１４０が例示されている。しかしながら、本発明にいう環状部材は、これに限るものではなく、その材質や形状等は任意に設定し得るものである。ただし、金属製で厚肉の環状部材１４０を採用することで、ダイヤフラムユニット１２０の外周部１２０ａにおけるストッパ１２３の変形を一層効果的に抑えることができる点は上述した通りである。

また、上述した実施形態や変形例では、本発明にいうスイッチ素子の一例として、作動軸１３０を介してダイヤフラム１２１の変位を受けてオンオフするスイッチ素子１５１，３５１が例示されている。しかしながら、本発明にいうスイッチ素子は、これに限るものではなく、例えばダイヤフラムの変位を直に受けるものであってもよく、ダイヤフラムの変位を具体的にどのように受けるかを問うものではない。また、作動軸を介する場合であっても、その作動軸は、上述した実施形態や変形例における作動軸１３０のように、セラミック製で図示されている棒状のものに限るものではなく、その形状や材質等は任意に設定し得るものである。

１，２，３ 圧力スイッチ
１１０，３１０ コネクタ
１１１，３１１ 端子
１２０ ダイヤフラムユニット
１２０ａ 外周部
１２１ ダイヤフラム
１２１ａ 第１面
１２１ｂ 第２面
１２２ キャップ
１２２ａ 貯留空間
１２３ ストッパ
１２３ａ 通過孔
１２４ 結合部
１３０ 作動軸
１４０ 環状部材
１４１ ガイド孔
１５０，２５０，３５０ スイッチ保持部
１５１，３５１ スイッチ素子
１５２，２５２ スイッチ保持筒（ボディの一部、第２ボディ）
１６０，２６０，３６０ 継手部
１６１ 筒状部（ボディの一部、第１ボディ）
１６１ｃ 外部貯留空間
１６２ 加締め部
１７１ 第１のＯリング（シール部材）
１７２ 第２のＯリング

Claims (4)

1. 薄板状で表裏面のうちの第１面に対する圧力変動に応じて面外方向に変位するダイヤフラムと、
   前記ダイヤフラムの前記第１面の側に圧力流体の貯留空間を区画するキャップと、
   前記ダイヤフラムの第２面に対して対面配置されて前記圧力変動の際の前記ダイヤフラムの位置を抑制して作動位置を決定する板状のストッパと、
   前記ダイヤフラム、前記キャップ、及び前記ストッパそれぞれの外周を互いに結合してダイヤフラムユニットを構成する結合部と、
   前記ダイヤフラムユニットにおける前記ストッパの側に配置され、前記ダイヤフラムユニットと略同径に形成された環状部材と、
   前記ダイヤフラムの変位を受けてオンオフするスイッチ素子と、
   前記ダイヤフラムユニットにおける少なくとも前記結合部を含むとともに前記ダイヤフラム、前記キャップ、及び前記ストッパが互いに接して重なり合った外周部に前記環状部材が圧接するように前記外周部を前記環状部材とともに挟持した状態で、前記環状部材、及び前記ダイヤフラムユニットを収容するボディと、を備え、
   前記ボディが、
   前記圧力流体の導入口が底壁に設けられた有底筒であって、前記環状部材、及び前記ダイヤフラムユニットを収容する第１ボディと、
   前記ダイヤフラムユニットにおける前記外周部及び前記環状部材を前記第１ボディの前記底壁との間に挟持するように前記第１ボディの開口側と嵌合する筒状の第２ボディと、を備えており、
   前記第１ボディにおける前記底壁の内面には、前記ダイヤフラムユニットにおける前記外周部を前記キャップ側から支持する第１段部を最も外周側に最上段として有する階段形状が形成され、
   前記環状部材は、最外縁を含む外縁部分において前記ダイヤフラムユニットの前記外周部とともに前記第２ボディの開口縁と前記第１ボディの前記第１段部とで挟持され、前記外縁部分が前記ダイヤフラムユニットの前記外周部よりも肉厚に形成されており、
   前記環状部材における前記外縁部分が、前記最外縁から内周に向かって前記ダイヤフラムユニットにおける前記外周部よりも厚い肉厚を残して段差状に凹み、前記第２ボディの前記開口縁を受け入れる外周段部であり、
   前記ダイヤフラムユニットにおける前記外周部及び前記環状部材が、当該環状部材の前記外周段部に嵌入した前記第２ボディの前記開口縁と前記第１ボディの前記第１段部とで挟持されることを特徴とする圧力スイッチ。
2. 前記第１ボディ及び前記第２ボディの何れか一方に、前記第２ボディの前記開口縁を、当該第２ボディの軸方向に前記環状部材の外周部へと押し付けるように、前記第１ボディ及び前記第２ボディの他方へと加締められる加締め部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧力スイッチ。
3. 前記第１ボディ及び前記第２ボディの何れか一方の内周面と他方の外周面との双方に密着したシール部材を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力スイッチ。
4. 前記環状部材が金属製で、前記ストッパよりも厚肉に形成された部材であることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載の圧力スイッチ。

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