JPH1125826A

JPH1125826A - 圧力スイッチ

Info

Publication number: JPH1125826A
Application number: JP18607997A
Authority: JP
Inventors: Akira Sakurai; 明櫻井; Masao Futami; 正男二見
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】圧力検出スイッチとして接触式スイッチを用
いることなく、したがって長期間安定して作動するとと
もに低電流、低電圧で作動させることができ、しかも、
流体圧力が所定以上の圧力になったとき確実にそれを検
出することができ、振動によって不安定な作動を行うこ
とのないようにし、かつ高精度に組立を行うことができ
るようにした圧力スイッチを提供する。【解決手段】圧力導入用継手２と端子台１７間の作動
室内に、所定圧力以上で反転する反転板１１と、反転板
の中央部に当接し摺動自在に支持される作動軸１４と、
作動軸の先端に圧接し、先端に磁石３２を固定した板バ
ネ３１と、作動軸の摺動により移動する板バネ先端の移
動範囲に近接する所定の位置に固定したホールＩＣ２５
とを収納することにより圧力スイッチを構成したもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ルームエアコン、
カーエアコン用冷媒回路、車両用ブレーキ圧やオイルポ
ンプ圧力を制御するために、冷媒の圧力や各種油圧等を
検出するための圧力スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】ルームエアコン、カーエアコン用冷媒回
路においては、蒸発器出口圧力等の冷媒圧力を検出し、
その信号に基づき所定の作動を行うよう各種制御を行っ
ている。又、車両用ブレーキシステムにおいては、ＡＢ
Ｓ等種々のブレーキ制御を行っており、そのためにはブ
レーキ油圧を検出し、所定の圧力になるように制御を行
っている。更に、エンジンの潤滑油圧を検出し車両の各
種制御を行う等、種々の分野で気体や液体の流体圧力を
検出する必要があるため、ダイヤフラムにその圧力を受
け、ダイヤフラムの変形量を検出することにより流体圧
力の検出を行っている。

【０００３】このような検出手段としては種々のものが
提案されているが、ダイヤフラムの流体圧力による変位
をダイヤフラムと連結した作動軸に伝達し、この作動軸
によりスイッチをＯＮ、ＯＦＦすることにより、流体圧
力が所定以上になったことを検出する圧力スイッチが最
も一般的である。このような圧力スイッチは、ダイヤフ
ラムのリニアな変位によりスイッチを作動しているの
で、スイッチの構成部材自体の精度、及びその取付精
度、更には、周囲温度によってその作動点が変化し、適
正な作動が行われないことがある。そのため、これらの
精度維持のための品質管理に多くの手数が必要となる。

【０００４】その対策として、流体圧を受けるダイヤフ
ラムをスナップアクション式とし、流体の圧力が所定以
上の圧力になったときダイヤフラムを反転させ、それに
より作動軸を介してスイッチをＯＮ，ＯＦＦ作動する圧
力スイッチも提案されている。この圧力スイッチによる
と、上記の圧力スイッチと比較して、スイッチの作動は
安定し、精度維持のための作業を減少させることが可能
となる。しかしながら、これらの圧力スイッチはいずれ
もダイヤフラムの作動を作動軸を介してスイッチをＯ
Ｎ，ＯＦＦさせているため、長期間使用していると、接
点が次第に消耗し、また、接点の作動の繰り返しにより
摩擦粉が発生し、これが接点表面に付着するとともに周
囲のゴミ等も付着し、接点部分の導通不良を発生するこ
ともある。又、長期間使用していると、接点部分の接触
抵抗が次第に変化し、接点を通る電流の電圧が大となり
負荷側の電圧が作動電圧を下回ることもある。

【０００５】更に、近年、上記のような各種制御機器に
おいて、マイコンを使用することが多くなっており、マ
イコンを用いた制御機器は低電流、低電圧で作動するた
め、この制御機器に接続するセンサ類は簡単な手段で接
続するためにも低電流、低電圧で作動するものが好まし
い。その点、上記従来の圧力スイッチにおいては、接触
式のスイッチを用いているため、上記のような接点の接
触部での経年変化に対応するためにもその電流、電圧値
は比較的大きく設定されており、このようなスイッチを
マイコンを用いた制御機器に接続するには、この信号を
低電流、低電圧に変換する回路素子を必要としていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】それに対して、例え
ば、特開平１−１２４７３６号公報に示されるように、
ピエゾ抵抗効果による半導体圧力センサに替えて、流体
圧力を受けるダイヤフラムに設けた作動軸の先端に磁石
を固定し、この磁石の移動する領域に近接する位置で、
かつ所定の位置にホールＩＣを配置し、ダイヤフラムが
所定以上変位したことをこのホールＩＣによって無接触
で検出するようにしたものも提案されている。この圧力
検出装置においては、無接触によりダイヤフラムが所定
以上変位したことを検出することはでき、その出力は低
電流、低電圧とすることはできるものの、その作動はア
ナログ作動であるため、前記のように部品の精度及び取
付精度を要求されるほか、このようなスイッチを車両等
の振動の多い箇所に取り付けると、ダイヤフラムの振動
等によりホールＩＣに磁石が接近及び離間を繰り返し、
誤検出及び制御機器のハンチング作動を生じる原因とな
る。

【０００７】したがって本発明は、圧力検出スイッチと
して接触式スイッチを用いることなく、したがって長期
間安定して作動するとともに低電流、低電圧で作動させ
ることができ、しかも、流体圧力が所定以上の圧力にな
ったとき確実にそれを検出することができ、振動によっ
て不安定な作動を行うことのないようにし、かつ高精度
に組立を行うことができるようにした圧力スイッチを提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、圧力導入用継手と端子台間の作動室内に、
所定圧力以上で反転する反転板と、反転板の中央部に当
接し摺動自在に支持される作動軸と、作動軸の先端に圧
接し、先端に磁石を固定した板バネと、作動軸の摺動に
より移動する板バネ先端の移動範囲に近接する所定の位
置に固定したホールＩＣとを収納することにより圧力ス
イッチを構成したものである。

【０００９】本発明は、上記のように構成したので、圧
力導入用継ぎ手からの流体の圧力の上昇に応じて反転板
が徐々に押圧変形され、所定圧力以上になると反転板は
反転して急激に大きく移動する。この作動は作動軸に伝
達され、板バネに固定した磁石がホールＩＣに近接する
ので反転板の上記反転をホールＩＣが検出し、制御装置
に信号を出力する。ホールＩＣは無接触で反転板の作動
を検出することができ、しかも低電流、低電圧で作動す
るのでこの出力は制御装置に直接入力することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の圧力スイッチの第１実施
例を、図１に添って説明する。端部に流体通路と連通す
る圧力導入用開口１を備えた継手２は、上方に反転板収
納部３を有し、その上端部外周にかしめ部４を備えてい
る。反転板収納部３の第１段部５にはＯリング６が載置
され、第２段部７には後述する反転板エレメントブロッ
ク８がその組立時に載置される。

【００１１】反転板エレメントブロック８は、図中下方
からキャップ１０、反転板１１、ストッパー１２が順に
積層され、反転板１１の外周は溶接によりキャップ１０
とストッパー１２に固定され、それによりこれらは一体
化されて反転板エレメントブロック８を構成している。
反転板はその自由状態における第１の安定状態において
中央部が下方に突出した状態に固定されており、その下
面には継手２の開口１と連通するキャップ１０の開口１
３からの流体圧力を受けるように構成され、ストッパー
１２はその中央部がわずかに上方に突出しているととも
に、中央部に作動軸１４が貫通する通口９を形成してい
る。それにより、反転板１１の下方の作動室１５の流体
圧力が上昇すると反転板１１の中央部は徐々に上方に移
動し、作動軸１４を徐々に上昇させ、所定圧力以上にな
ると反転板１１は反転し、ストッパー１２で受け止めら
れて第２の安定状態となる。

【００１２】継手２の第３段部の上方にはかしめ板１６
が配置され、その組立時においてかしめ板１６の下面は
ストッパー１２の上面にＯリング１８を介して圧接され
る。かしめ板１６の下面は前記ストッパ１２と同様にそ
の中央部がわずかに上方に湾曲し、ストッパー１２の上
面と同一形状とされている。また、組立時には、継手２
の上端部のかしめ部４はかしめ板１６の外周上部の傾斜
肩部２０に対してかしめられ固定される。かしめ板１６
の中央部には貫通口２１が設けられ、この貫通口２１に
は前記作動軸１４が貫通され、摺動自在に支持されてい
る。かしめ板１６の外周にはかしめ部２２を設けてい
る。

【００１３】かしめ板１６の上方には、端子台１７が、
その下端部外周に設けた傾斜肩部１９を、前記かしめ板
１６のかしめ部２２によりかしめられて固定されてい
る。端子台１７の内部は収納室２３が形成され、収納室
内壁には垂直方向に伸びる第１固定面２４と、その下方
に水平方向に伸びる第２固定面２９を備えている。第１
固定面２４には下端部にホールＩＣ２５を固定した基板
２６の上端部が固定され、基板２６の中間部には入出力
端子２７を固定している。入出力端子２７はＬ字型に折
曲され、その端子台１７の上壁２８を貫通して端子台１
７に設けたコネクタ部３０に突出している。第２固定面
２９には中間部が略Ｕ字型に折り曲げられた板バネ３１
の一方の端部が固定され、Ｕ字型に折り曲げられた他端
部には磁石３２が固定されている。板バネ３１の途中の
下面には前記作動軸１４の端部が当接し、板バネの弾発
力によって、作動軸１４は図中下方に押圧され、下端が
反転板１１に常時圧接されている。

【００１４】上記圧力スイッチ３３の組立に際しては、
最初キャップ１０上に反転板１１を載置し、その上にス
トッパ１２を載置し、これらを一体的に溶接し、反転エ
レメントブロックを形成する。継ぎ手２の第１段部５に
Ｏリング６を載置し、その上に上記反転エレメントブロ
ック８を載置し、作動軸１４をストッパ１２の通口９を
通して立設し、この上からＯリング１８を介在させつつ
かしめ板１６の貫通口２１に作動軸を貫通させつつ載置
する。この状態で継ぎ手２のかしめ部４をかしめ板１６
の肩部２０部分にかしめることにより、これらは一体化
する。この時Ｏリング６は押圧され、キャップ２０の外
周下面が継ぎ手２の第２段部に当接し、端子台１７内の
作動室がシールされる。端子台１７には基板２６及び板
バネ３１の端部を固定し、この端子台１７をかしめ板１
６上に載置する。その後かしめ板１６のかしめ部２２に
より端子台１７の肩部をかしめることによって圧力スイ
ッチ３３が形成される。

【００１５】この圧力スイッチ３３の作動に際しては、
継手２が管路に連結された状態で開口１から作動室１５
内に流体が導入されると、その圧力によって反転板１１
が図中上方に押圧される。それにより作動軸１４が徐々
に上方に移動し、板バネ３１の磁石３２が次第にホール
ＩＣ２５に接近するが、ホールＩＣの受ける磁束密度が
作動値に達しないためホールＩＣ２５は作動しない。流
体圧力が更に上昇すると反転板１１は更に上方に押圧さ
れ、例えば０．２ｍｍその中央部が変位すると、反転板
１１は反転し、作動軸１４は急激に上昇し、板バネ３１
における板バネのＵ字型折曲部分から、作動軸１４との
接点である作用点からの距離と、板バネの端部の磁石ま
での距離との比に応じて磁石３２が移動する。例えば、
図２に示すように、反転板が圧力を受けていない状態か
ら次第に圧力を受けて変形し、０．２ｍｍ変形した時点
で反転作動し、ストッパ１２の内壁に当接するまで０．
４ｍｍ移動するように設定することにより全ストローク
を０．６ｍｍに設定され、且つ、逆方向への反転に要す
るストロークを０．１ｍｍとすると、この反転板の有効
ストロークは０．３ｍｍに設定されることとなる。

【００１６】このような反転板を用いた際に、図２、図
３（イ）に示すように、板バネのＵ字型折曲部分から、
作動軸１４との接点である作用点からの距離Ａと、板バ
ネの端部の磁石先端までの距離Ｂとの比が１．７に設定
したときには、有効ストロークの０．３ｍｍに対して、
０．３×１．７＝０．５１（ｍｍ）だけこの間に磁石３
２が移動する。ホールＩＣ２５は磁石が上記のように移
動するに際して、有効ストロークの上記０．５１ｍｍの
中間点近傍が、図３（ロ）に示すように、ホールＩＣの
ＯＦＦ作動位置（Ｈｉ→Ｌ₀）とＯＮ作動位置（Ｌ₀→
Ｈｉ）の中間位置となるように対向して配置されのが好
ましい。このように磁石の変位量大きくとることによ
り、ホールＩＣ２５は反転板の作動状況を確実に検出す
ることができる。

【００１７】このホールＩＣの出力は、例えば図４
（イ）のように、磁石が近接したときに出力をＨｉ→Ｌ
₀とすることができるが、例えば図４（ロ）に示すよう
に、ホールＩＣの出力によってトランジスタを非導通と
するように構成することにより、図２（イ）とは逆の作
動をなすように構成することもできる。また、この圧力
スイッチの組立に際して、ホールＩＣや磁石等のばらつ
きによる設定誤差が生じることも考えられるが、端子
台、ホールＩＣ基板、磁石付板ばねの個々の作動位置を
測定し、それに合った軸長の作動軸を選定することによ
り上記設定誤差の吸収を容易に行うことができる。

【００１８】更に、ホール素子と磁石の配置関係は、種
々の態様が考えられるが、例えば図５（イ）に示すよう
に、磁石３２をホールＩＣ２５の表面と平行にＳ極とＮ
極を配置し、かつこれをホールＩＣの表面に対して平行
に移動させる方式の他、図５（ロ）に示すようにホール
ＩＣの表面に直角にＳ極とＮ極を配置し、かつこの状態
でホールＩＣの表面に対して平行に移動させる方式とし
ても良い。この図５（ロ）の方式においては、図６
（イ）に示すように、磁石の移動時にホールＩＣが磁力
線を受ける数が多くなり、そのため感度、すなわち磁石
の一定変位量に対するホールＩＣの受ける磁束密度の変
化量を大きくすることができる。なお、図６（イ）にお
いては、便宜上、ホールＩＣに上下方向に矢印を付して
いるが、実際には磁石側が移動するようにしている。ま
た、ホールＩＣ２５を固定する基板２６を、磁石を固定
した板バネ３１と平行に固定し、それによりホールＩＣ
の表面に対して磁石が直角に離接するように配置するこ
ともできる。その際には、ホールＩＣは磁石の磁力線を
図６（ロ）に示すように切ることとなる。なお、この図
においても、便宜上、ホールＩＣに矢印を付している
が、実際には磁石側が移動するようにしている。なお、
図５（イ）も図６（ロ）に示すような位置関係となる。

【００１９】上記実施例の圧力スイッチにおいては、反
転板をキャップ１０とストッパ１２間に固定して反転板
エレメントブロック８とすると共に、継手２とかしめ板
１６間に狭持した例を示したが、例えば図７に示すよう
に、反転板３５を反転板受け３６の凹部３７に収納し、
これを覆うように合成樹脂製のフイルム３８を密着する
ように覆せ、フイルム３８の周縁は、Ｏリング４０を介
して継手４１と端子台４２間に挟み、継手４１のかしめ
部４３により端子台４２の肩部４４に対してかしめるこ
とにより狭持している。反転板３５に対して作動軸１４
を当接させ、この作動軸により磁石を移動させ、ホール
ＩＣによってそれを検出する点は前記実施例と同様であ
るのでその作動の説明は省略する。

【００２０】このように構成することにより、前記実施
例のように、反転板の周縁を狭持してシールする必要が
ないので、反転板に対する拘束力が減少し、作動流体が
５０ｋｇ／ｃｍ²程度の低い圧力で反転板を反転するよ
うに設定することができ、例えば、エアコン、カークー
ラ等の電子制御を行うときに使用することが可能とな
る。

【００２１】上記各実施例においては、反転板の片側の
面に対して作動流体の圧力を受けるようにしたものを示
したが、例えば図８に図１の変形例として示すように、
反転板４７の下面側に継手４８の開口５０からの高圧流
体を受けるようにし、反転板４７の上面側には、ストッ
パ５１の作動軸挿通孔５２と作動軸との間隙、かしめ板
５３の作動軸ガイド孔５４と作動軸との間隙、磁石５５
を先端に固定している板ばね５６を収納するお椀状のカ
バー５７における磁石作動室５８、継手４８がねじ込ま
れる連結部材６０の通孔６１とこれに連通する継手の通
孔６２とかしめ板の通孔６３の各通孔を各々介して連結
部材の通孔６１から導入される低圧流体を導入すること
により、反転板は一方の面に高圧流体を、他方の面には
低圧流体を受け、両流体の差圧によって反転作動を行う
ようにすることができる。このような差圧によって作動
する圧力スイッチは、図７の実施例のような圧力スイッ
チに対しても適用することができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明のスイッチは、上記のように構成
したので、圧力検出スイッチとして接触式スイッチを用
いることなく、したがって長期間安定して作動するとと
もに低電流、低電圧で作動させることができ、しかも、
流体圧力が所定以上の圧力になったとき確実にそれを検
出することが可能となる。また、振動によってもその作
動は安定し、かつ高精度に組立を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の断面図である。

【図２】同板ばねの部分の拡大図である。

【図３】（イ）は同実施例の圧力と作動軸の変位の作動
特性を示すグラフ、（ロ）はホールＩＣの出力とホール
ＩＣの受ける磁束密度との関係を示すグラフである。

【図４】同実施例のホールＩＣの出力回路構成を示し、
（イ）はホールＩＣに出力が生じたときに回路から出力
を発生するようにした例を示し、（ロ）はホールＩＣに
出力が生じたときに回路からの出力を停止するようにし
た例を示す。

【図５】ホールＩＣに対する磁石の移動方向及び磁石の
極性配置の各種実施例を示す図である。

【図６】図５におけるホールＩＣと磁石の各種実施例に
おける、磁石の磁力線に対するホールＩＣの関係を示す
図である。

【図７】本発明の他の実施例の断面図である。

【図８】本発明の更に多の実施例の断面図である。

【符号の説明】

１開口２継手３反転板収納部４かしめ部５第１段部６Ｏリング７第２段部８反転板エレメントブロック９通口１０キャップ１１反転板１２ストッパー１３開口１４作動軸１５作動室１６かしめ板１７端子台１８Ｏリング２０傾斜肩部２１貫通口２２かしめ部２３収納室２４第１固定面２５ホールＩＣ２６基板２７入出力端子２８上壁２９第２固定面３０コネクタ部３１板バネ３２磁石３３圧力スイッチ

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【手続補正書】

【提出日】平成９年１０月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】本発明は、上記のように構成したので、
圧力導入用継手からの流体の圧力の上昇に応じて反転板
が徐々に押圧変形され、所定圧力以上になると反転板は
反転して急激に大きく移動する。この作動は作動軸に伝
達され、板バネに固定した磁石がホールＩＣに近接する
ので反転板の上記反転をホールＩＣが検出し、制御装置
に信号を出力する。ホールＩＣは無接触で反転板の作動
を検出することができ、しかも低電流、低電圧で作動す
るのでこの出力は制御装置に直接入力することができ
る。フレキシブル基板は銅箔を挾んで両面樹脂層を形成
したものからなり、該銅箔の表面に形成したランド部の
裏面の樹脂層も剥離してなる請求項１記載のフレキシブ
ル基板の取付け構造。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】上記圧力スイッチ３３の組立に際して
は、最初キャップ１０上に反転板１１を載置し、その上
にストッパ１２を載置し、これらを一体的に溶接し、反
転エレメントブロックを形成する。継ぎ手２の第１段部
５にＯリング６を載置し、その上に上記反転エレメント
ブロック８を載置し、作動軸１４をストッパ１２の通口
９を通して立設し、この上からＯリング１８を介在させ
つつかしめ板１６の貫通口２１に作動軸を貫通させつつ
載置する。この状態で継手２のかしめ部４をかしめ板１
６の肩部２０部分にかしめることにより、これらは一体
化する。この時Ｏリング６は押圧され、キャップ２０の
外周下面が継手２の第２段部に当接し、端子台１７内の
作動室がシールされる。端子台１７には基板２６及び板
バネ３１の端部を固定し、この端子台１７をかしめ板１
６上に載置する。その後かしめ板１６のかしめ部２２に
より端子台１７の肩部をかしめることによって圧力スイ
ッチ３３が形成される。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】更に、ホールＩＣと磁石の配置関係は、
種々の態様が考えられるが、例えば図５（イ）に示すよ
うに、磁石３２をホールＩＣ２５の表面と平行にＳ極と
Ｎ極を配置し、かつこれをホールＩＣの表面に対して平
行に移動させる方式の他、図５（ロ）に示すようにホー
ルＩＣの表面に直角にＳ極とＮ極を配置し、かつこの状
態でホールＩＣの表面に対して平行に移動させる方式と
しても良い。この図５（ロ）の方式においては、図６
（イ）に示すように、磁石の移動時にホールＩＣが磁力
線を受ける数が多くなり、そのため感度、すなわち磁石
の一定変位量に対するホールＩＣの受ける磁束密度の変
化量を大きくすることができる。なお、図６（イ）にお
いては、便宜上、ホールＩＣに上下方向に矢印を付して
いるが、実際には磁石側が移動するようにしている。ま
た、ホールＩＣ２５を固定する基板２６を、磁石を固定
した板バネ３１と平行に固定し、それによりホールＩＣ
の表面に対して磁石が直角に離接するように配置するこ
ともできる。その際には、ホールＩＣは磁石の磁力線を
図６（ロ）に示すように切ることとなる。なお、この図
においても、便宜上、ホールＩＣに矢印を付している
が、実際には磁石側が移動するようにしている。なお、
図５（イ）も図６（ロ）に示すような位置関係となる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力導入用継手と端子台間の作動室内
に、所定圧力以上で反転する反転板と、反転板の中央部
に当接し摺動自在に支持される作動軸と、作動軸の先端
に圧接し、先端に磁石を固定した板バネと、作動軸の摺
動により移動する板バネ先端の移動範囲に近接する所定
の位置に固定したホールＩＣとを収納したことを特徴と
する圧力スイッチ。
【請求項２】反転板の周囲をストッパーとキャップと
共に溶接固定し、圧力導入用継手と端子台間に密封固定
してなる請求項１記載の圧力スイッチ。
【請求項３】反転板を反転板受けの収納部に収納し、
周囲を圧力導入用継手と端子台間に密封固定したフイル
ムを該収納部を覆うように反転板に密着して設けてなる
請求項１記載の圧力スイッチ。
【請求項４】反転板の両側に互いにシールされた作動
室を設け、反転板を両作動室の流体圧力の差圧によって
作動するようにしてなる請求項１記載の圧力スイッチ。