JPS59108213A - 電気スイツチおよびその切換え方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ル」弘１組ＬＬ この発明は電気スイッチ、更に具体的に云えば、切換え
接点の間の回路を閉じるのにリード導体を利用する様な
種類のスイッチに閣りる。

１１悲１辻 強い遠心力を受ける、離れた高温の環境内で電気的な切
換えを行なう必要がある場合がある。例えば、ガスター
ビン機関内では、温度は１．０００下を越えることがあ
り、回転部品は１０，０００（＋程度の遠心力を受ける
ことがある。この様な環境では、トランジスタ及びリレ
ーの様な普通の遠隔スイッチング手段は不適切であるこ
とが判っている。更に、機関内部の場所の制限により、
その中にスイッチを収容するとすれば、それは寸法がご
く小さいことが要求される。

１１丸匡旺 この発明の目的は、新規で改良された電気スイッチを提
供することである。

この発明の別の目的は、高温環境に耐える新規で改良さ
れた遠隔作動の電気スイッチを提供づることである。

この発明の別の目的は、遠心力の強い場で動作し得る新
規で改良された電気スイッチを提供することである。

１貝１」ｕ［ この発明の１形式のスイッチは、可動の導体の近くに支
持された複数個の端子を有する。通路を介して導体に選
択的に加えられた流体圧力が、可動の導体を強制的に端
子と接触させる。

この発明の１形式が第１図に示されて０る。／’１ウジ
ング３がＶ字形の室６を持っている。室の第１の壁９が
Ｖ字型の第１の脚を構成し、室の第２の壁１２がＶ字型
の第２の脚を構成する。第１の電気導体１５が第１の壁
９に沿って伸びていて、それに結合されている。この導
体はステンレス鋼又はニッケルとクロムで構成された合
金の様な材料で、約０．００３吋（０，００７６ｃｍ＞
の厚さを持つ薄くて細長い金属箔であることが好ましい
。

この箔は金の様な比抵抗の小さい材料をめっきしてもよ
い。第２の電気導体１８がＶ字型の頂点、叩ち領ｈｉ２
１に結合される。両方の導体１５．１８がＶ字型の頂点
から遠ざかる向きに、ハウジングの中を、即ち、領域２
４を通り、この領域で、その間に挾んだ電気絶縁体２７
によって互いに隔てられている。絶縁体２７は硝子、セ
ラミック又はアスベストの様な適当な高温材料で構成す
ることが出来る。

第２の導体１８が室６に入り込み、室の第２の壁１２に
沿って又はその近くを伸びる。第２の導体１８は、頂点
領域２１から遠ざかる向きに、実質的に室６の長さ３０
に沿って伸びるという点で、細長いことが好ましい。更
に第２の導体１８は、細長＜Ｔ、幅が広く、薄く（厚さ
約０．００３ＩＩＮＪ（０，００７６ＣＩＴｌ））で可
撓性があるという点で、リード状である。ハウジング３
が入１」空気通路３３を持ち、これが室の第２の壁１２
を介して室６と連通ずる。更にハウジング３が排出空気
通路３６を持ち、これは第１の導体１５及び掌の第１の
壁９を通抜けることにより、室と連通ずる。第２の導体
１８の幅の広い側、即ち、第１の導体１５の方を向いた
側は、第２の壁１２と同一の形であることが好ましいが
、寸法を若干小さくして、縁３７．３９．４２に沿って
、この導体とハウジング３の間に例えば０．００１吋の
すき間がある様にする。縁３７．３９．４２は第３図に
はつぎりと示されており、すき間を空間３７Ａ、３９Ａ
４２Ａで示しである。

第２の導体１８は可撓性であるので、矢印４８．５１の
向きに動かすことが出来るが、その自然の傾向は、第２
の導体１８の固有の弾力性によっても、或いは後で説明
する様にして加えられる遠心力荷重によっても、第１の
導体１５と接触しない状態にとずまる。

遠心力荷重がない時の第１図の装置の動作は次の通りで
ある。第２の導体１８が至６を２つの小室６Ａ、６Ｂに
分割する様に作用覆る。空気の様な加圧流体が入口空気
通路３３に加えられ、小室６Ｂを膨張させて、矢印４８
の向きに第２の導体１８に力を加える傾向を持ち、こう
して第２の導体を第１の導体１５と接触する様に移動さ
せる。

この様に動く時、第２の導体１８は小室ｉＢの寸法を縮
小し、この縮小によって排除しなければならない空気が
排出通路３６から排出される。入口通路３３がら空気圧
力が取去られると、第２の導体１８の弾力性（並びに場
合によっては遠心）〕）により、この導体は矢印５１の
向きに移動し、こうして小室６Ｂにある空気を入口通路
３３を介して排除する。勿論、今述べた動きは、排出通
路３６に空気圧ツノを加えることによって助けることが
出来る。

この発明の第２の実施例が第２図に分解図で示されでい
る。この図で、矩形の第１の基部６５は、ステンレス鋼
の基板にサファイＡ７又は酸化アルミニウムの様な耐熱
性の使いセラミックをスパッタリングしたものであるこ
とが好ましく、１対の棒形電気端子又は接点６８Ａ、６
８Ｂがこの基部を通抜けることによって支持される。排
出通路７゜が第１の基部６５を通抜ける。その中心に矩
形の孔７２を切込んだ第１の矩形の薄い層又は積層板７
１が基部６５によって支持される。矩形の孔７２は、第
１の矩形層が第１の基部６５と接触し得る様に、端子６
８Ａ、６８Ｂが通抜ける位に幅が広くなければならない
。

薄い第２の矩形層７３が第１の矩形層７１に隣接して配
置される。第２の矩形層７３はリード又は接点部材７４
を含み、これは第２の層７３に平行なスリブＩ〜７５．
７７を切込み、これらのスリットをスリット７９で接続
して、領域８０で支持された薄くて細長い接点部材７４
を構成することによって、第２の層７３に一体に形成す
ることが出来る。第２の層７３は薄い材料で構成するこ
とが好ましいから、接点部材７４は矢印８３．８６の向
きに動かすことが出来る。即ち、接点部材７４は可撓性
を持っていて、支持領域８０を中心として矢印８３．８
６の向きに旋回することが出来る。距離６８Ｃ１即ち、
端子６８Ａ、６８Ｂが矩形の基部６５の表面の上方に伸
びる距離は、第１の矩形層７１の厚さより小さくなけれ
ばならない。

そうしないと、接点部材７４は常に端子６８Ａ、６８Ｂ
と接触し、こうして常にその間の回路を閉じる。然し、
場合によっては、接点部材７４が通常は端子６８Ａ、６
８Ｂと接触している様なスイッチを構成するのが望まし
いことがある。この場合、接点部材は、排出通路７０に
空気圧力を加えることによって、端子６８Ａ、６８Ｂか
ら切離される。

好ましくは寸法並びに形が第１の層７１と同一である第
３の矩形層８０が、第２の層７３の上に配置おれる。第
２の矩形基部８１が入口通路８４を持っているが、端子
６８Ａ、６８Ｂの構造を欠いており、その伯の点では矩
形基部６５と同一である。この第２の基部が第３の矩形
層８０の上に配置される。以上説明した構造全体が５層
のサンドイッチを形成し、これは孔８８にボルトく図に
示してない）を通すとか、拡散結合とか、溶接の様な適
当な手段によって、圧着することが出来る。

第２の実施例の好ましい形式では、上に）本へた全ての
矩形部品は長さ０．７５吋（１，９５ＣＴ１１）幅０．
３７５吋（０，９５３ＣＩＴｌ＞であり、これらの寸法
は夫々次元９２．９３に対応する。２つの矩形基部６５
．８１は厚さが０．１２５吋（迫。

３１８ＣＴ１１）であることが好ましい。これが次元９
４の長さである。３つの矩形層７１．７３．８０は、今
述べた゛長さ並びに幅を持つ他に、厚さが０゜００４吋
であって、ステンレス鋼で構成することが好ましい。リ
ード又は接点部材７４は長さく次元９５）が０．５吋（
１，２７ＣＴＩ＋＞で、幅（次元〇６）が０．１２５Ｎ
（０，３１８ｃｍ）であることが好ましい。導電性をよ
くする為、リード７４は端子６８Ａ、６８Ｂの近くの領
域で金めつきすることが好ましい。

第２図に示した第２の実施例の動作は次の通りである。

入口通路８４に空気圧力が加えられると、この圧力がリ
ード７４に力を伝達し、それを矢印８６で示す向きに押
す傾向を持つ。この力によってリード７４が押されて端
子６８Ａ、６８Ｂと接触する。リード７４及び端子６８
Ａ、６８Ｂが接触すると、これらの端子の間の回路が閉
、しる。リード７４がこの様に動く際、第１の矩形層７
１の矩形７２内にある空間の容積が減少し、その中にあ
る空気が排除されて、排出通路７０から排出される。入
口通路８４がら空気圧力を取去ると、リード７４は、そ
の固有の弾力性によって、元の位置に復帰する傾向を持
ち、こうし・て第３の矩形層８０の矩形９８内の空間か
ら空気を排除する。この空気が入口通路８４から出て行
く。勿論、排出通路７０に空気圧力を加えることによっ
て、リード７４が元の位置に復帰するのを助けることが
出来る。

第１及び第３の矩形層をアスベストの様な絶縁材料で構
成し、端子６８Ａ、６８Ｂの内の１つだけを設けた第３
の実施例も考えられる。この場合、リード７４自体が他
方の端子として作用する。

ガスタービン機関の様な遠心力が強い場で上に述べた何
れかの実施例を使う場合を次に説明する。

第３図に示づ゛軸線１０４の周りに、第１図のハウジン
グ３が矢印１０５の向きに回転する。ハウジング３の相
次ぐ位置を破線１０６Ａ乃至１０６Ｇで示す。（リード
１８の平坦で幅の広い面が半径方向平面、即ち第３図の
平面と平行であって、その中で回転づることに注意され
／ｊい。）リード１８は第１図に示す弯曲しＩＣ矢印４
８．５１で示す通路に沿って移動する。この通路は実際
に弓形である。これは、リード１８が第１図の頂点領域
２１の周りに旋回り−るからである。然し、半径方向く
即ち、遠心力に逆らう方向）のり−ド１８の運動成分は
、元の位置からのリード１８の撓みが小さい為に、小さ
いとみられる。従って、リード１８の動きは回転軸線と
略平行、即ち第３図の平面に対して垂直であるとみなさ
れる。

この回転の間、スイッチが矢印１０８の向きに、半径方
向の力、即ち、普通云う所の遠心力を受ける。回転速度
が高い時、この遠心ノｊは極めて大きくなることがある
。例えば、１０．００Ｏｒｐｍでは、回転軸線から６吋
（０，５フイート）離れた物体は５．８Ｘ１０５フイー
ト／　ｓｅｃ”の遠心力加速度を受（プるが、これは１
７，０００（］に大体相当する。こういう状態でスイッ
チを利用し、この遠心力に対抗する向きに部品を動かす
時、それに逆らう遠心力に対抗して部品を動かす為には
同じ様に相当の力を必要とする。

然し、この発明の第１及び第２の実施例のスイッチの場
合、遠心力は切換え動作を助けるものであって、それを
抑制しないことが判る。第１図及び第２図の切換え用リ
ード１８．７４は夫々厚さが０．００３吋及び０．００
４吋（夫々０．００７６ｃｍ及び０．０１０ｃｍ）であ
ると述べた。即ち、リード１８．７４は薄い金属箔で構
成されている。

この理由で、これらは薄っぺらとみなすことが出来る。

然し、大きな半径方向の遠心力の場という環境では、半
径方向に伸びる、普通なら薄っぺらな箔が、遠心力によ
る強化作用の為に堅固になる。

見方を変えれば、回転の間、非常に軽量で比較的弱い材
料に比較的大きな強度並びに弾力性が加えられる。従っ
て、切換え用リード１８が入口通路３３がら空気圧力を
解除した時に元の位置に復帰する傾向が増大するが、回
転しない静止形の場合に必要とされる様なばね又は質量
をリードにイ′−ＪＩプ加えることを必要としない。第
２図の実施例の回転中の動作は、第１図の実施例につい
て今述べた所と同様である。

この発明の第４の実施例では、通路１１５．１１８（破
線で示す）が第２図の矩形基部６５．８１に夫々設けら
れ、端面１１９Ａ、１１９Ｂから通路７０．８４に夫々
空気圧力を供給することが出来る様にりる。

切換え用リード１８又は７４は、使用中、はためき又は
振動することがあることが判った。その理論としては、
夫々のリード１８または７４が排出空気通路３６又は７
０を閉塞することによって振動が起ると考えられる。こ
の様な閉塞が排出通路を通る空気流を減少し、リードに
加えられる力を減少して、リードが元の位置に復帰する
ことが出来る様にすると考えられる。この問題を軽減す
る１つの方法は、リード７４に孔１２０の様な孔を設け
ることである。孔１２０は空気流の内の若干が排出通路
８４に連続し得る様にづる。第１図の第２の［有］体１
８にも同様な孔１２０Ａを設けることが出来る。

係属中の米国特許出願第４４３，８２６号は本願発明に
関連するものである。またこの発明で用いる流体圧力は
、係属中の米国特許出願第４４３，８２Ｅ号に記載され
た発明の構成によって加えることが出来る。

この発明のスイッチは、高温に耐え、強い遠心力の場で
動作し得る遠隔電気切換え作用を行なう。

更に、遠心力の場を利用して、切換え部材を予定の位置
に押込む傾向を持つ弾力的な特性を持たせるが、この特
性はこ）で使う材料の寸法並びに重量に対し、静止形の
場合に得られる値よりもずっと大きい。

この発明の幾つかの実施例を説明したが、当業者であれ
ば、この発明の範囲内で種々の変更が可能であることは
云うまでもない。従つＣ１この発明は特許請求の範囲の
記載のみによって限定されることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１形式の切欠き図、第２図はこの発
明の別の形式の分解図、第３図はこの発明の１形式で行
なわれる回転運動を示す略図である。 主な符号の説明 ３：ハウジング ６：室 １５：ｗ＃一体 １８：金属箔 ３３二人口空気通路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一部分がハウジングに結合されると共に該ハウジン
   グ内の空所に収容されており、且つ一部分が前記結合さ
   れた一部分に対して弓形に可動であって、該可動の一部
   分とハウジングの間にすき間がある様な導体と、前記ハ
   ウジングに結合された少なくとも１つの端子と、前記導
   体に隣接してい−（前記可動の一部分を前記少なくとも
   １つの端子と強制的に接触させる流体圧力を加える通路
   とを有する電気スイッチ。 ２、特許請求の範囲１）に記載した電気スイッチに於て
   、可動の導体が実質的な弾力性を持つ平坦で細長い部材
   であって、該部材の１端が１つの端子に対して位置が固
   定されている電気スイッチ。 ３）室を持つハウジングと、該室を複数個の膨張可能な
   区画に分割する導電リードと、１つの区画内に収容され
   た２つの電気端子と、一方の区画と接続されて、該区画
   に流体を導入して該区画の寸法を変えて、前記リードを
   両方の端子と接触する様に押圧する通路とを有する電気
   スイッチ。 ４）室を持つハウジングと、導体を担持していて前記室
   を複数個の膨張可能な区画に分割するリードと、前記室
   内に収容されＩＣ複数個の電気端子と、１つの区画と接
   続されて、当該通路に流体圧力が加えられた時に前記区
   画の寸法を変えて、導体を担持するリードを２つの端子
   と接触する様に移動させる通路とを有Ｊ−る電気スイッ
   チ。　　　−５）特許請求の範囲３）又は４）に記載し
   た電気スイッチに於て、前記リードに、振動を減少する
   穿孔を設けた電気スイッチ。 ６）室を持つハウジングと、１対の平坦で細長い導体と
   を有し、少なくとも一方の導体は可動であって弾力性が
   あり、両方の導体が前記室内に収容されていて前記ハウ
   ジングに結合され、該結合点の近くで互いに絶縁されて
   いて、互いに接触しない様に偏圧されており、更に、前
   記ハウジング内に設けられていて、弾力性を持つ導体に
   流体圧力を加えて２つの導体を接触させる通路を有Ｊ−
   る電気スイッチ。 ７）特許請求の範囲６）に記載した電気スイッチに於て
   、弾力性を持たない導体の一部分がハウジングの壁に動
   かない様に取付けられている電気スイッチ。 ８〉特許請求の範囲７）に記載した電気スイッチに於て
   、前記可動の導体に撮動を減少する穿孔が設けられてい
   る電気スイッチ。 ９）特許請求の範囲１）、３）、４）又は６）のいずれ
   か−項に記載した電気スイッチに於て、前記ハウジング
   が積重ねた積層板で構成されてい−Ｃ１該積囮板の隣接
   しｌ〔穿孔が前記通路を構成している電気スイッチ。 １０）特許請求の範囲９）に記載した電気スイッチに於
   て、前記積層板が互いに拡散結合されている電気スイッ
   チ。 １１）導電リードを軸線の周りに回転させ、前記軸線と
   略平行に前記リードを撓ませて該リードの近くに配置さ
   れた複数個の端子と接触させて、少なくとも若干の端子
   の間の回路を閉じる工程から成る電気切換え方法。 １２、特許請求の範囲１１）に記載した電気切換え方法
   に於て、前記導電リードの回転が１０゜００　Ｏｒｐｍ
   より大ぎく、前記リードは金属で構成されていて、１つ
   の次元が厚さ０．０１３ｃｖｎ　（０゜００５吋）より
   小さく、前記リードの撓みが該リードに流体圧力を加え
   ることによって行なわれる電気切換え方法。