JP7105742B2 - 圧力スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、低圧室と高圧室とを仕切り高圧室の圧力変動により変位するダイアフラムやベローズ等の感圧部材を備えた圧力スイッチに関する。

従来、冷凍サイクルの圧縮機において冷媒等の流体の圧力を検出する圧力応動スイッチ（圧力スイッチ）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された圧力応動スイッチは、ベローズ（感圧部材）を有する継手ユニットと、コイルばね状の作動圧力調整ばね（付勢手段）及び作動レバー（切替手段）を有する作動部と、を備え、圧力変化によってベローズが変形した際に、作動レバーが作動圧力調整ばねのばね力に抗して回動し、スイッチのオンオフが切り換えられるようになっている。

特開２０１５－９９７８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような従来の圧力スイッチでは、付勢手段としてコイルばねを用いているため、コイルばねの軸方向においてスイッチ全体が大型化しやすいという不都合があった。また、単に付勢手段を小型化しようとすると、圧力スイッチを構成する各部材や、各部材間の当接部に対して局所的に大きな力が加わる可能性がある。この場合、大きな力が加わった部材が摩耗してスイッチの切替特性が変化してしまうおそれがある。このように、圧力スイッチを小型化しつつスイッチの切替特性の変化を低減することは困難であった。

本発明の目的は、小型化するとともにスイッチの切替特性の変化を低減することができる圧力スイッチを提供することである。

本発明の圧力スイッチは、低圧室と高圧室とを仕切り当該高圧室の圧力変動により変位する感圧部材と、前記低圧室に設けられて前記感圧部材の変位に伴って移動する作動部材と、前記作動部材の移動に伴ってスイッチを切り替える切替手段と、前記作動部材の移動を前記切替手段に伝達する伝達部材と、前記感圧部材を前記高圧室に向かって付勢することで初期圧縮力を付加する付勢手段と、を備えた圧力スイッチであって、前記付勢手段は、前記作動部材の移動方向と交差する交差面に沿うとともに前記作動部材に対して第１位置において付勢力を作用させる板ばねを有し、前記作動部材を介して前記板ばねの付勢力を前記感圧部材に作用させ、前記伝達部材は、前記第１位置から離隔した第２位置にて前記作動部材の移動が伝達され、前記付勢手段は、前記板ばねの一端側が固定されるとともに他端側が移動自在に支持されることを特徴とする。

以上のような本発明によれば、付勢手段が板ばねを有することにより圧力スイッチ全体の小型化を図ることができる。また、感圧部材の変位に伴って作動部材が移動するとともに、この移動が伝達部材によって切替手段に伝達され、このとき板ばねが作動部材に対して付勢力を作用させることで、伝達部材には付勢力が直接的に作用しない。これにより、板ばねによって作動部材に対して大きな付勢力が作用しても、伝達部材や伝達部材に当接する部材の摩耗を抑制することができ、スイッチの切替特性の変化を低減することができる。

この際、前記板ばねの他端側には、前記感圧部材への付勢力を調節する調節手段が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、調節手段によって付勢手段の付勢力を調節することで、感圧部材の押圧力を調節することができ、検知する圧力値の範囲を調整することができる。従って、感圧部材の仕様が同一であっても、低圧から高圧までの広い圧力検知範囲に対応可能な圧力スイッチを構成することができる。また、感圧部材の加工精度等による剛性のばらつきがある場合であっても、調節手段によって付勢手段の付勢力を調節することで、所定の圧力値に合わせて感圧部材の押圧力を調節することができ、検知精度を向上させることができる。

また、前記板ばねは、前記作動部材を挿通させる挿通孔を有し、前記作動部材は、前記挿通孔を貫通する軸部と、前記軸部よりも前記感圧部材側にて拡径された拡径部と、を有し、前記第１位置は、前記板ばねにおける前記挿通孔の周辺部に対して前記作動部材の前記拡径部が当接する位置であることが好ましい。この構成によれば、板ばねによって作動部材に付勢力を作用させやすくすることができる。

さらに、前記板ばねの前記挿通孔の周辺部は、球面凹状に形成され、前記作動部材の拡径部は、球面凸状に形成され、前記周辺部と前記拡径部とが面接触または線接触で当接可能に構成されていることが好ましい。この構成によれば、板ばねの挿通孔の周辺部と作動部材の拡径部とを安定して当接させることができ、板ばねの付勢力を作動部材に作用させやすくすることができる。

また、前記第１位置と前記第２位置とは、前記作動部材の移動方向に沿った直線上に設けられていることが好ましい。この構成によれば、移動方向との直交平面内において第１位置と第２位置とがずれることによって作動部材に作用するせん断応力を低減することができる。

また、前記伝達部材は、支点を中心に回動可能に設けられ、前記作動部材に対する作用点から前記支点までの第１作用距離よりも、前記切替手段に対する作用点から前記支点までの第２作用距離の方が大きく設定されていることが好ましい。

この構成によれば、支点を中心に回動可能な伝達部材によって作動部材の移動を切替手段に伝達するとともに、第１作用距離よりも第２作用距離の方が大きく設定されていることで、作動部材の移動量を増幅して切替手段に伝達することができる。従って、伝達部材を介して移動量が拡大されることで、切替手段で検知する圧力値の範囲を拡大することができるとともに、より一層検知精度を向上させることができる。なお、第１作用距離および第２作用距離は、それぞれ梃子における力点またな作用点と支点との間のモーメント・アーム（支点から力のベクトルに直交する垂線の距離）を意味し、梃子の原理によって、作動部材の移動（または、作動部材からの力）が伝達部材を介して切替手段に増幅された移動量として（力は減縮されて）伝達される構成となっている。

さらに、前記第１作用距離と前記第２作用距離との比が変更可能に構成されていることが好ましい。この構成によれば、検知しようとする圧力値に応じて移動量の増幅率を変更することができ、圧力検知範囲を広くすることができる。

また、前記感圧部材は、金属製の薄板材から全体円板状に形成されるとともに、前記低圧室に向かって凸となるドーム状の凸状部を有したダイアフラムによって構成され、前記作動部材は、前記凸状部に当接し前記ダイアフラムの変位に追従して移動可能に設けられ、前記付勢手段によって前記凸状部を自然状態よりも前記高圧室の側に付勢した初期圧縮状態において、前記凸状部の前記低圧室の側への凸形状が維持されていることが好ましい。

この構成によれば、感圧部材が低圧室に向かって凸となるドーム状の凸状部を有したダイアフラムによって構成され、初期圧縮状態において凸状部が低圧室の側への凸形状を維持していることで、ダイアフラムは反転動作を起こさず、ダイアフラムは、常に低圧室の側に凸な形状のままで変位することができる。従って、反転動作による大きな入切差が生じないことで、切り替え時の圧力値の検知精度を高めることができるとともに、ダイアフラムにおける局部的な変形や応力集中が生じにくくなり、製品の高圧対応化や長寿命化を図ることができる。

また、前記ダイアフラムが前記初期圧縮状態を超えて前記高圧室の側に変位することを規制する変位規制手段を備えることが好ましい。

この構成によれば、変位規制手段によってダイアフラムの変位を規制することで、初期圧縮状態を超えて高圧室の側に大きく変位すること防ぎ、ダイアフラムの凸状部が反転動作することが防止できる。さらに、初期圧縮状態で変位が規制されたダイアフラムに対して付勢手段の付勢力をさらに加え、この追加付勢力を変位規制手段に支持させるようにすることで、変位規制手段に作用する追加付勢力の分だけダイアフラムの変位開始圧力を高めることができる。従って、同一仕様のダイアフラムを用いた場合であっても、より高圧領域の圧力検知に対応させることができ、圧力スイッチの適応範囲を拡大することができる。

本発明の圧力スイッチによれば、付勢手段が板ばねによって作動部材に付勢力を作用させることにより、小型化するとともにスイッチの切替特性の変化を低減することができる

本発明の一実施形態に係る圧力スイッチを示す断面図である。 前記圧力スイッチの動作を示す断面図である。 前記圧力スイッチの作動部材および付勢手段を示す斜視図である。 前記圧力スイッチの前記作動部材、前記付勢手段および伝達部材を示す斜視図である。 前記作動部材と前記付勢手段との当接態様を示す断面図である。 前記伝達部材の詳細を示す断面図である。

本発明の実施形態に係る圧力スイッチについて、図１～図６を参照して説明する。本実施形態の圧力スイッチ１は、図１に示すように、全体箱状のケース２と、ケース２の上部に設けられる切替手段としてのマイクロスイッチ３と、ケース２の下部に固定されるダイアフラムアッセンブリ４と、を備える。さらに、圧力スイッチ１は、ダイアフラムアッセンブリ４に対して上下方向に進退自在に支持された作動部材５と、作動部材５の移動をマイクロスイッチ３に伝達する伝達部材６と、ダイアフラムアッセンブリ４のダイアフラム（感圧部材）４４を付勢して初期圧縮力を付加する付勢手段としての板ばね７と、板ばね７の付勢力を調節する調節手段８と、を備える。

ケース２は、金属製のベース体２１と、ベース体２１を内部に保持する箱体２２と、箱体２２の上部開口を塞いで取り付けられる蓋体２３と、を備えている。ベース体２１は、図３、４にも示すように、有底円筒状の筒状部２１ａと、筒状部２１ａの上端に連続して水平方向外方に延びる平板部２１ｂと、平板部２１ｂの両端縁から上方に立設された一対の立設板部２１ｃと、を有して一体に形成されている。筒状部２１ａの内部にはダイアフラムアッセンブリ４が支持されるとともに、筒状部２１ａの底面中央に設けられた開口を通してダイアフラムアッセンブリ４に継手部材Ｐが接続されている。

箱体２２は、全体角筒状に形成されるとともに、その底面部２２ａに設けられた円形の開口に筒状部２１ａが挿通されてベース体２１が保持されている。箱体２２の側面部２２ｂには、複数の係止部２２ｃが形成されている。蓋体２３は、天板部２３ａと、側面部２２ｂに沿って箱体２２に挿入される四角環状の環状部２３ｂと、環状部２３ｂの四隅から下方に延びてベース体２１の平板部２１ｂに当接する垂下片部２３ｃと、を有して形成されている。環状部２３ｂには、箱体２２の係止部２２ｃに係止する係止爪２３ｄが設けられている。箱体２２の側面部２２ｂの内面には、環状部２３ｂと密接する環状の止水部２３ｅが設けられている。

マイクロスイッチ３は、ケース２の蓋体２３内部に設けられ、蓋体２３の内部にて上下に対向して設けられる一対の固定電極３１，３２と、上下の固定電極３１，３２間を移動自在に設けられる可動電極３３と、を備える。さらに、マイクロスイッチ３は、一対の固定電極３１，３２に接続されて蓋体２３の外部に延びる一対の第１端子３４、３４´と、可動電極３３が接合される板ばねからなる導通部材３５と、導通部材３５に接続されて蓋体２３の外部に延びる第２端子３６と、上側の固定電極３１の位置を調節するための調節ねじ３７と、を備える。導通部材３５は、第２端子３６から延びて先端に可動電極３３が固定される導通片３５ａと、第２端子３６から延びて中間部に伝達部材６が接続される可動片３５ｂと、可動電極３３を固定電極３１，３２のいずれかに向けて付勢するスナップ片３５ｃと、を有している。このマイクロスイッチ３は、上側の固定電極３１に可動電極３３が当接してこれらが導通される低圧状態と、下側の固定電極３２に可動電極３３が当接してこれらが導通される高圧状態と、を検出し、この導通状態の違いによってスイッチを切り替えるように構成されている。

ダイアフラムアッセンブリ４は、ベース体２１の筒状部２１ａに支持される上保持板４１および下保持板４２と、上保持板４１と下保持板４２との間に保持されるスペーサ４３、ダイアフラム４４および底板部材４５と、を備える。上保持板４１は、全体円盤状に形成されるとともに、その中心部を上下に貫通して作動部材５を挿通させて上下に案内する挿通孔４１ａを有して形成されている。下保持板４２は、全体円筒状に形成されるとともに、スペーサ４３、ダイアフラム４４および底板部材４５を保持するための段部４２ａと、上向きに延びて上保持板４１を加締め固定するためのかしめ片４２ｂと、を有して形成されている。ダイアフラムアッセンブリ４は、上保持板４１と下保持板４２の段部４２ａとの間にスペーサ４３、ダイアフラム４４および底板部材４５を挟み、かしめ片４２ｂを内側に向かって加締めることで、ダイアフラム４４および底板部材４５の周縁部が上保持板４１と下保持板４２の間に保持されている。

ダイアフラム４４は、複数枚の金属製薄板材を重ねて全体円板状に形成されるとともに、自然状態において上方に向かって凸となるドーム状の凸状部４４ａを有して構成されている。底板部材４５は、全体円板状の金属板材から中央部が下方に向かって膨らんだ皿状に形成され、その中央部には継手部材Ｐが固定される貫通孔４５ａが形成されている。ダイアフラム４４と底板部材４５は気密性および耐圧性を確保できるように溶接等により互いに接合されている。このダイアフラムアッセンブリ４では、ダイアフラム４４と底板部材４５とによって囲まれた空間によって高圧室４６が形成され、この高圧室４６に継手部材Ｐを介して高圧流体が流入するようになっている。また、ダイアフラム４４とスペーサ４３と上保持板４１とによって囲まれた空間によって低圧室４７が形成され、この低圧室４７は、挿通孔４１ａを通して箱体２２の内部空間に連通されることで、大気圧と同等の内圧になっている。従って、高圧室４６に流入した高圧流体の圧力変動に応じて感圧部材であるダイアフラム４４が上下に変位するように構成されている。

作動部材５は、上下に延びて上保持板４１の挿通孔４１ａに挿通される第１軸部５１と、上保持板４１の上面に沿って水平方向に拡径された拡径部５２と、拡径部５２から上方に延びる第２軸部５３と、を有して形成されている。作動部材５は、第１軸部５１が挿通孔４１ａに案内されることで上下方向に進退自在に支持され、第１軸部５１の下端がダイアフラム４４の凸状部４４ａの中心に当接するように設けられている。従って、ダイアフラム４４の変位に伴って作動部材５が上下移動するとともに、板ばね７の付勢力を受けた作動部材５によってダイアフラム４４を高圧室４６に向かって付勢することで、ダイアフラム４４に初期圧縮力を付加するように構成されている。

拡径部５２は、その下面が上保持板４１の上面に当接可能に設けられ、この当接位置よりも下方への作動部材５の移動を規制するために設けられる。従って、ダイアフラム４４が初期圧縮状態を超えて高圧室４６の側に変位することが規制されている。すなわち、拡径部５２によって変位規制手段が構成されている。拡径部５２の上面には、図５にも示すように、上方に球面凸状な球状部５２ａが設けられ、この球状部５２ａが板ばね７に当接するようになっている。すなわち、球状部５２ａと板ばね７とが当接して付勢力が作用する位置が第１位置となる。また、第２軸部５３は、その上端が球面状に面取りされており、この上端が後述の伝達部材６の被当接部６１ｃに当接するようになっている。すなわち、第２軸部５３の上端と伝達部材６の被当接部６１ｃとが当接して移動が伝達される位置が第２位置となる。

上記のように付勢力が作用する第１位置と移動が伝達される第２位置とは、互いに離隔するとともに、第１軸部５１および第２軸部５３の軸方向において並んでいる。即ち作動部材５の移動方向に沿った直線上に設けられている。

伝達部材６は、金属板材から形成された第１伝達部材６１と、第２伝達部材６２と、第１伝達部材６１を回動自在に支持する軸部材６３と、を有して構成されている。第１伝達部材６１は、板ばね７を挟んでダイアフラムアッセンブリ４の上方に対向する対向板部６１ａと、対向板部６１ａの両側端縁から上下に延びる左右一対の支持板部６１ｂと、を有して形成されている。対向板部６１ａには、作動部材５の第２軸部５３が下方から当接する被当接部６１ｃと、第２伝達部材６２が接続される接続部６１ｄと、が設けられている。一対の支持板部６１ｂには、それぞれ軸部材６３が挿通可能な２つの軸支孔６１ｅ、６１ｆが設けられている。軸部材６３は、軸支孔６１ｅまたは軸支孔６１ｆに挿通された両端部の先端がベース体２１の立設板部２１ｃに連結され、この軸部材６３によって第１伝達部材６１がベース体２１に対して回動自在に支持されている。第２伝達部材６２は、接続部６１ｄから上方に延び、その上端部がマイクロスイッチ３の導通部材３５の可動片３５ｂに係合している。

板ばね７は、図３に示すように、平面視三角形状に形成され、その一辺と両端角を含んだ部分からなる一端部７１がベース体２１の立設板部２１ｃに固定され、他の一角を含んだ部分からなる他端部７２が調節手段８に連結されている。板ばね７の平面視略中央部には、作動部材５の第２軸部５３を挿通させる挿通孔７３が設けられ、この挿通孔７３の周辺部下面７３ａに対して作動部材５の球状部５２ａが当接するようになっている。このとき、周辺部下面７３ａは球面凹状に形成され、周辺部下面７３ａと球状部５２ａとが面接触または線接触で当接する。

調節手段８は、ベース体２１の平坦部２１ｂを貫通する調節ねじ８１と、板ばね７の上面に当接して設けられて板ばね７を貫通した調節ねじ８１に螺合するスライダ８２と、を有して構成されている。調節ねじ８１は、箱体２２とベース体２１とを組み付ける前に、平板部２１ｂの下側から回転操作可能であり、スライダ８２は、ケース２の内部に回転不能かつ上下スライド可能に支持されている。調整ねじ８１を回転させることで、スライダ８２が上下移動するように構成されている。従って、調節ねじ８１を締め込んでスライダ８２を下方に移動させると、板ばね７の他端部７２を下降させ、調節ねじ８１を緩めてスライダ８２を上方に移動させると、板ばね７の他端部７２を上昇させ、これにより板ばね７の付勢力が調整されるようになっている。このような板ばね７の付勢力は、作動部材５を介してダイアフラム４４に伝達され、ダイアフラム４４の凸状部４４ａが下方に押圧されることで初期圧縮力が付加される。

以上の圧力スイッチ１の動作について図１、２を参照しつつ説明する。尚、図１は、高圧室４６の冷媒圧が第１閾値よりも低い低圧状態における圧力スイッチ１を示す図であり、図２は、高圧室４６の冷媒圧が第２閾値よりも高い高圧状態における圧力スイッチ１を示す図である。

図１に示す低圧状態においては、板ばね７の付勢力が作動部材５に作用することにより、この付勢力が作動部材５を介してダイアフラム４４に作用し、凸状部４４ａが下方に押圧されてダイアフラム４４が下方に変位する。このとき、第２伝達部材６２が下方に位置することから、マイクロスイッチ３の導通片３５ａがスナップ片３５ｃによって上向きに付勢され、導通片３５ａに固定されている可動電極３３が上側の固定電極３１に当接する。これにより低圧状態であることが検出される。一方、ダイアフラム４４は、自然状態から下方に所定の初期変位量だけ変位し、この変位量に応じた初期圧縮力が付加される。このような初期圧縮状態において、ダイアフラム４４の凸状部４４ａは、高圧室４６の側に反転することなく、低圧室４６の側への凸形状が維持されている。また、低圧状態においては、作動部材５の拡径部５２の下面が上保持板４１の上面に当接する。

次に、高圧室４６の冷媒圧が上昇してダイアフラム４４に圧力が作用すると、ダイアフラム４４の変位に伴って作動部材５が板ばね７の付勢力に逆らいつつ上方に移動し、第１伝達部材６１が軸部材６３を中心に回動し、この第１伝達部材６１を介して第２伝達部材６２が上方に移動する。第２伝達部材６２が上方に移動しても、マイクロスイッチ３のスナップ片３５ｃの変形量が一定量に達するまでは、スナップ片３５ｃによって上向きに付勢された導通片３５ａに固定された可動電極３３が上側の固定電極３１に当接し、これにより低圧状態であることが検出され続ける。

さらに、高圧室４６の冷媒圧が上昇して第２閾値を超えると、図２に示すように、ダイアフラム４４の変位の増大に伴って第２伝達部材６２がさらに上方に移動し、変形量が一定量を超えたスナップ片３５ｃが反転して下向きの付勢力が導通片３５ａに作用し、導通片３５ａに固定された可動電極３３が下側の固定電極３２に当接する。可動電極３３と下側の固定電極３２とが導通されることで、冷媒圧が第２閾値を超えて高圧状態に切り替わったことがマイクロスイッチ３によって検出される。ここで、高圧室４６の冷媒圧が第２閾値よりも低下して第２伝達部材６２が下方に移動し始めたとしても、スナップ片３５ｃは即座に逆反転せず若干の遅れをもって逆反転する。すなわち、圧力上昇時の作動位置（スナップ片３５ｃの反転位置）の変位および圧力は、圧力下降時の作動位置（スナップ片３５ｃの逆反転位置）の変位および圧力よりも若干大きくなるように、スナップ片３５ｃの形状および付勢力が設定されている。

以上のような圧力スイッチ１の動作における板ばね７の変形態様について説明する。まず、図１に示す低圧状態においては、作動部材５の第１軸部５１および第２軸部５３の軸方向に略直交する平面に沿って延在している。即ち、板ばね７は、作動部材５の移動方向と略直交する直交面（交差面）に沿っている。低圧状態から作動部材５が移動する際、板ばね７は、両側の端部７１、７２が保持されて移動不能となっていることから、受圧位置である第１位置を中心として上方に凸となるように撓み変形する。尚、低圧状態において、板ばね７は平板状態から多少上方に凸に変形していてもよい。

以上のような圧力スイッチ１の動作における伝達部材６による伝達機構を図６（Ａ）、（Ｂ）に基づいて説明する。図６（Ａ）は、支持板部６１ｂにおける２つの軸支孔６１ｅ、６１ｆのうち右側の軸支孔６１ｅに軸部材６３を挿通した様子を示している。対向板部６１ａは、軸部材６３の中心を支点として回動可能に設けられており、第２軸部５３との当接位置である第２位置が作動部材５に対する作用点となり、支点から作動部材５に対する作用点までの距離を第１作用距離Ｌ１とする。

対向板部６１ａのうち第２伝達部材６２との接続部分が、切替手段としてのマイクロスイッチ３に対する作用点となり、支点からマイクロスイッチ３に対する作用点までの距離を第２作用距離Ｌ２とする。尚、作用距離Ｌ１、Ｌ２は、支点から各作用点の中心までの距離を指し、梃子における力点や作用点と支点との間のモーメント・アーム（支点から力のベクトルに直交する垂線の距離）を意味する。

第２作用距離Ｌ２は、第１作用距離Ｌ１よりも大きく（Ｌ１＜Ｌ２）設定されている。従って、ダイアフラム４４の変位によって作動部材５が上下移動する移動量よりも、第２伝達部材６２の移動量が大きくなり、ダイアフラム４４の変位が第１伝達部材６１により増幅されてマイクロスイッチ３に伝達されるようになっている。

図６（Ｂ）は、支持板部６１ｂにおける２つの軸支孔６１ｅ、６１ｆのうち左側の軸支孔６１ｆに軸部材６３を挿通した様子を示している。左側の軸支孔６１ｆを用いた場合の第１作用距離Ｌ３は、右側の軸支孔６１ｅを用いた場合の第１作用距離Ｌ１よりも、軸支孔６１ｅ、６１ｆ間の中心間距離だけ大きい。また、左側の軸支孔６１ｆを用いた場合の第２作用距離Ｌ４は、右側の軸支孔６１ｅを用いた場合の第２作用距離Ｌ２よりも、軸支孔６１ｅ、６１ｆ間の中心間距離だけ大きい。

左側の軸支孔６１ｆを用いた場合においても、第２作用距離Ｌ４が第１作用距離Ｌ３よりも大きく（Ｌ３＜Ｌ４）設定されている。左側の軸支孔６１ｆを用いた場合の移動量の増幅率（Ｌ４／Ｌ３）は、右側の軸支孔６１ｅを用いた場合の移動量の増幅率（Ｌ２／Ｌ１）よりも小さい。このように、左側の軸支孔６１ｆを用いた場合と右側の軸支孔６１ｅを用いた場合とで第１作用距離と第２作用距離との比が異なり、いずれを用いるかによってこの比が変更可能となっている。

以上の本実施形態によれば、付勢手段として板ばね７を用いることにより、圧力スイッチ１全体の小型化を図ることができ、特に作動部材５の移動方向において小型化しやすい。また、板ばね７が作動部材５に対して付勢力を作用させ、伝達部材６には付勢力が直接的に作用しないことで、板ばね７によって作動部材５に対して大きな付勢力が作用しても、伝達部材６の被当接部６１ｃと作動部材５の第２軸部５３とが当接する部分における摩耗を抑制することができる。また、軸部材６３と２つの軸支孔６１ｅ、６１ｆとの摩耗も同時に抑制することができる。これにより、マイクロスイッチ３の切替特性の変化を低減することができる。

また、板ばね７の一端部７１が固定されるとともに他端部７２に調節手段８が設けられていることで、板ばね７の付勢力を調節することによりダイアフラム４４の押圧力を調節することができ、検知する圧力値の範囲を調整することができる。従って、ダイアフラム４４の仕様が同一であっても、低圧から高圧までの広い圧力検知範囲に対応可能な圧力スイッチ１を構成することができる。また、ダイアフラム４４の加工精度等による剛性のばらつきがある場合であっても、調節手段８によって付勢手段の付勢力を調節することで、所定の圧力値に合わせてダイアフラム４４の押圧力を調節することができ、検知精度を向上させることができる。

また、板ばね７が挿通孔７３を有するとともに作動部材５が第２軸部５３および拡径部５２を有し、挿通孔７３の周辺部下面７３ａに対して拡径部５２が当接することで、板ばね７によって作動部材５に付勢力を作用させやすくすることができる。

さらに、板ばね７の挿通孔７３の周辺部下面７３ａが球面凹状に形成されるとともに拡径部５２の上面に球面凸状の球状部５２ａが形成され、周辺部下面７３ａと球状部５２ａとが面接触または線接触で当接可能となっていることで、周辺部下面７３ａと球状部５２ａとを安定して当接させることができ、板ばね７の付勢力を作動部材５に作用させやすくすることができる。

また、板ばね７が作動部材５に対して付勢力を作用させる第１位置と、作動部材５の移動が伝達部材６に伝達される第２位置と、が作動部材５の移動方向に沿った直線上に設けられていることで、移動方向との直交平面内において第１位置と第２位置とがずれることによって作動部材５に作用するせん断応力を低減することができる。

また、伝達部材６が軸部材６３を中心に回動可能に設けられ、作動部材５に対する作用点から軸部材６３までの第１作用距離Ｌ１（Ｌ３）よりも、マイクロスイッチ３に対する作用点から軸部材６３までの第２作用距離Ｌ２（Ｌ４）の方が大きく設定されていることで、作動部材５の移動量を増幅してマイクロスイッチ３に伝達することができる。従って、伝達部材６を介して移動量が拡大されることで、マイクロスイッチ３で検知する圧力値の範囲を拡大することができるとともに、より一層検知精度を向上させることができる。

さらに、第１作用距離Ｌ１、Ｌ３と第２作用距離Ｌ２、Ｌ４との比が変更可能に構成されていることで、検知しようとする圧力値に応じて移動量の増幅率を変更することができ、圧力検知範囲を広くすることができる。

また、ダイアフラム４４が低圧室４７に向かって凸となるドーム状の凸状部４４ａを有し、初期圧縮状態において凸状部４４ａが低圧室４７の側への凸形状を維持していることで、ダイアフラム４４は反転動作を起こさず、ダイアフラム４４は、常に低圧室４７の側に凸な形状のままで変位することができる。従って、反転動作による大きな入切差が生じないことで、スイッチ切り替え時の圧力値の検知精度を高めることができるとともに、ダイアフラム４４における局部的な変形や応力集中が生じにくくなり、製品の高圧対応化や長寿命化を図ることができる。

また、ダイアフラム４４が初期圧縮状態を超えて高圧室４６の側に変位することを規制する変位規制手段として拡径部５２が設けられていることで、ダイアフラム４４が初期圧縮状態を超えて高圧室４６の側に大きく変位すること防ぎ、ダイアフラムの凸状部４４ａが反転動作することが防止できる。さらに、初期圧縮状態で変位が規制されたダイアフラム４４に対して板ばね７の付勢力をさらに加え、この追加付勢力を拡径部５２に支持させるようにすることで、拡径部５２に作用する追加付勢力の分だけダイアフラム４４の変位開始圧力を高めることができる。従って、同一仕様のダイアフラム４４を用いた場合であっても、より高圧領域の圧力検知に対応させることができ、圧力スイッチ１の適応範囲を拡大することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記実施形態では、板ばね７の一端部７１が固定されるとともに他端部７２に調節手段８が設けられるものとしたが、両端部に調節手段を設けることで付勢力を調節可能としてもよい。また、広い圧力検知範囲が要求されないような場合には、板ばねの両端部を固定し、付勢力を調節不能な構成としてもよい。

また、前記実施形態では、板ばね７における球面凹状の周辺部下面７３ａと作動部材５における球面凸状の球状部５２ａとが面接触または線接触で当接するものとしたが、このような構成に限定されない。例えば、板ばねにおける挿通孔の周辺部を凸状に形成するとともに拡径部の上面を凹状に形成することで、凸状部と凹状部とを面接触または線接触で当接させてもよい。また、更なる耐摩耗性向上を目的として、板ばねと作動部材との間に、耐摩耗性に優れた材質で形成された受け部材を介在させ、面接触又は線接触で当接するものとしてもよい。また、挿通孔とは異なる位置において、板ばねと拡径部とに互いに嵌合する凹凸を形成することにより、板ばねと作動部材との当接を安定化させてもよい。また、板ばねの変形量が小さく板ばねと作動部材との当接位置がずれにくい場合には、挿通孔の周辺部と拡径部の上面とが点状に接触したり、平面同士が接触したりする構成としてもよい。

また、前記実施形態では、板ばね７が挿通孔７３を有するとともに作動部材５が第２軸部５３および拡径部５２を有し、挿通孔７３の周辺部下面７３ａに対して拡径部５２が当接するものとしたが、板ばねと作動部材との当接態様はこれに限定されない。例えば、板ばねに切欠きが形成され、この切欠きの周辺部と作動部材とが当接するようにしてもよいし、板ばねの端縁部が作動部材に当接するようにしてもよい。また、板ばねの一部を作動部材に対して固定することで付勢力が作用するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、板ばね７が作動部材５に対して付勢力を作用させる第１位置と、作動部材５の移動が伝達部材６に伝達される第２位置と、が作動部材５の移動方向に沿った直線上に設けられているものとしたが、第１位置と第２位置との関係は、圧力スイッチの各部の寸法や形状、配置等に応じて適宜に設定されればよく、作動部材の移動方向に沿った直線上に設けられていなくてもよい。

また、前記実施形態では、第１作用距離Ｌ１、Ｌ３と第２作用距離Ｌ２、Ｌ４との比が２段階で変更可能に構成されているものとしたが、３段階以上で変更可能な構成としてもよいし、例えば軸支孔を長孔とすることにより無段階で変更可能な構成としてもよい。また、広い圧力検知範囲が要求されないような場合には、作用距離同士の比が変更不能であってもよい。

また、前記実施形態では、第１作用距離Ｌ１（Ｌ３）よりも第２作用距離Ｌ２（Ｌ４）の方が大きく設定され、作動部材５の移動量が増幅されるものとしたが、広い圧力検知範囲が要求されないような場合には、移動量が増幅されない構成としてもよく、即ち作用距離同士の比を略等しくしたり、第１作用距離よりも第２作用距離を小さくしたりしてもよい。

また、前記実施形態では、ダイアフラム４４として、複数枚の金属製薄板材を重ねて構成されたものを採用したが、これに限らず、ダイアフラムは、１枚の金属製薄板材によって構成されたものであってもよい。１枚の金属製薄板材によって構成されたダイアフラムによれば、構造が簡単化できるとともに、ヒステリシスによる入切差を小さくすることができる。また、前記実施形態のダイアフラム４４は、その周縁部が上保持板４１と下保持板４２の間に保持されていたが、これに限らず、ダイアフラムの周縁部と底板部材４５等のケースとが溶接によって一体に接合されたものであってもよい。

また、低圧室と高圧室とを仕切り圧力変動によって変位する感圧部材は、ダイアフラムに限定されず、ベローズ等であってもよく、これらが適宜に組み合わされていてもよい。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

１ 圧力スイッチ
３ マイクロスイッチ（切替手段）
４４ ダイアフラム（感圧部材）
４４ａ 凸状部
４６ 高圧室
４７ 低圧室
５ 作動部材
５２ 拡径部（変位規制手段）
５２ａ 球状部
５３ 第２軸部
６ 伝達部材
６３ 軸部材
７ 板ばね（付勢手段）
７１ 一端部
７２ 他端部
７３ 挿通孔
７３ａ 周辺部下面
８ 調節手段

Claims (9)

1. 低圧室と高圧室とを仕切り当該高圧室の圧力変動により変位する感圧部材と、前記低圧室に設けられて前記感圧部材の変位に伴って移動する作動部材と、前記作動部材の移動に伴ってスイッチを切り替える切替手段と、前記作動部材の移動を前記切替手段に伝達する伝達部材と、前記感圧部材を前記高圧室に向かって付勢することで初期圧縮力を付加する付勢手段と、を備えた圧力スイッチであって、
   前記付勢手段は、前記作動部材の移動方向と交差する交差面に沿うとともに前記作動部材に対して第１位置において付勢力を作用させる板ばねを有し、前記作動部材を介して前記板ばねの付勢力を前記感圧部材に作用させ、
   前記伝達部材は、前記第１位置から離隔した第２位置にて前記作動部材の移動が伝達され、
   前記付勢手段は、前記板ばねの一端側が固定されるとともに他端側が移動自在に支持されることを特徴とする圧力スイッチ。
2. 前記板ばねの他端側には、前記感圧部材への付勢力を調節する調節手段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. 前記板ばねは、前記作動部材を挿通させる挿通孔を有し、
   前記作動部材は、前記挿通孔を貫通する軸部と、前記軸部よりも前記感圧部材側にて拡径された拡径部と、を有し、
   前記第１位置は、前記板ばねにおける前記挿通孔の周辺部に対して前記作動部材の前記拡径部が当接する位置であることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力スイッチ。
4. 前記板ばねの前記挿通孔の周辺部は、球面凹状に形成され、前記作動部材の拡径部は、球面凸状に形成され、前記周辺部と前記拡径部とが面接触または線接触で当接可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の圧力スイッチ。
5. 前記第１位置と前記第２位置とは、前記作動部材の移動方向に沿った直線上に設けられていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の圧力スイッチ。
6. 前記伝達部材は、支点を中心に回動可能に設けられ、前記作動部材に対する作用点から前記支点までの第１作用距離よりも、前記切替手段に対する作用点から前記支点までの第２作用距離の方が大きく設定されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の圧力スイッチ。
7. 前記第１作用距離と前記第２作用距離との比が変更可能に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の圧力スイッチ。
8. 前記感圧部材は、金属製の薄板材から全体円板状に形成されるとともに、前記低圧室に向かって凸となるドーム状の凸状部を有したダイアフラムによって構成され、
   前記作動部材は、前記凸状部に当接し前記ダイアフラムの変位に追従して移動可能に設けられ、
   前記付勢手段によって前記凸状部を自然状態よりも前記高圧室の側に付勢した初期圧縮状態において、前記凸状部の前記低圧室の側への凸形状が維持されていることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の圧力スイッチ。
9. 前記ダイアフラムが前記初期圧縮状態を超えて前記高圧室の側に変位することを規制する変位規制手段を備えることを特徴とする請求項８に記載の圧力スイッチ。

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