JPWO2016203711A1 - Non-contact pressure switch - Google Patents
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Abstract
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圧力のON−OFFを検出でき、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。本発明の無接点圧力スイッチ(100)は、管路(11)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(112)と、ダイヤフラム(112)の管路(11)に対向する側である大気圧側の面に取り付けられた永久磁石(121)と、ダイヤフラム(112)の大気圧側に設けられ、ダイヤフラム(112)が変位した場合に永久磁石(121)が収容される収容空間(113b)を有するストッパー(113)と、ストッパー(113)の大気圧側の面に配置され、ダイヤフラム(112)と共に変位する永久磁石(121)の磁力の変化を検出することにより、ダイヤフラム(112)の変位を検出するホールIC(122)とを備える。An object of the present invention is to provide a highly accurate non-contact pressure switch that uses magnetism and can reliably detect pressure ON-OFF even in a dirty or contaminated environment, has a small number of parts, and has a simple structure. . The contactless pressure switch (100) of the present invention is opposed to the diaphragm (112) whose shape is displaced according to the pressure of the working medium supplied from the pipe (11), and the pipe (11) of the diaphragm (112). The permanent magnet (121) attached to the surface on the atmospheric pressure side that is the side to be operated and the atmospheric pressure side of the diaphragm (112) are accommodated when the diaphragm (112) is displaced. A diaphragm (113) having a housing space (113b) and a diaphragm disposed on the atmospheric pressure side surface of the stopper (113) and detecting a change in magnetic force of the permanent magnet (121) displaced together with the diaphragm (112) And a Hall IC (122) for detecting the displacement of (112).
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。 The present invention relates to a non-contact pressure switch, and more particularly to a non-contact pressure that converts a change in pressure into a change in magnetic force, and determines the change in pressure by reading the change in magnetic force with a Hall IC or a magnetoresistive element. Regarding switches.
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。 2. Description of the Related Art A diaphragm type pressure switch that detects a pressure of a working medium when controlling systems for air conditioning, air conditioning, automobiles, and industrial devices is known. Among the pressure switches, the contact-type pressure switch has a problem in that conduction failure occurs due to foreign matter (insulator) being caught between the contacts. To deal with this problem, measures such as parts cleaning, assembly in a clean room, and multipoint contact are taken, but it is considered difficult to eliminate the possibility of poor conduction. .
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。 In order to solve such problems of the contact-type pressure switch, for example, a non-contact pressure switch that distinguishes a change in magnetic force with a Hall IC or a magnetoresistive element is known.
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。 In Cited Document 1, a hall element is fixed to a switch case, a magnet is attached to an operating shaft, and a bearing body that slidably supports the operating shaft and the switch case and the operating shaft are liquid-tight. A contactless switch including an O-ring or the like is disclosed, but there is a problem that the cost increases because the number of parts is large and the size is increased.
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。 Reference 2 discloses a pressure sensor including a diaphragm that receives the pressure of a fluid to be measured, and a support mechanism that changes a distance between the magnet and the magnetoelectric transducer according to the displacement of the diaphragm. Since it is necessary to provide the support mechanism which is a mechanism, there exists a problem that a number of parts increases and cost becomes high.
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。 Cited Document 3 discloses a pressure sensor in which a pressure receiving cylinder or an operating rod is attached to a diaphragm, a permanent magnet is attached to the tip of the diaphragm, and a Hall element is attached to a position facing the permanent magnet. There is a problem that a body or an actuating rod is required, the number of parts is large, and the cost is increased due to the increase in size.
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。 In the cited document 4, as a general contact type diaphragm pressure switch, a conductive terminal for fixing a switch member having a movable contact is provided in a conductive joint fixed to the body, and the terminal and the joint are connected to each other. A body ground structure is disclosed, which is characterized by providing a conductive disc spring that is always in contact, but no contactless structure is disclosed.
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。 Therefore, an object of the present invention is a non-contact pressure switch that can detect ON-OFF reliably even in a dirty or contaminated environment using magnetism, and has a simple structure with a small number of parts and high accuracy. Is to provide a switch.
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、上記ダイヤフラムが変位した場合に上記永久磁石が収容される収容空間を有するストッパーと、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。 In order to solve the above problems, a contactless pressure switch according to the present invention includes a diaphragm whose shape is displaced according to the pressure of a working medium supplied from a pipe, and an atmospheric pressure side facing the pipe of the diaphragm. A permanent magnet attached to the surface, a stopper provided on the atmospheric pressure side of the diaphragm, and having an accommodating space in which the permanent magnet is accommodated when the diaphragm is displaced, and the atmospheric pressure side surface of the stopper And a magnetic detection means for detecting the displacement of the diaphragm by detecting a change in the magnetic force of the permanent magnet that is displaced together with the diaphragm.
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る。 By adopting such a configuration, the permanent magnet is attached to the diaphragm, and the change in the magnetic force of the permanent magnet that is displaced together with the diaphragm is detected by the magnetic detection means fixed to the atmospheric pressure side surface of the stopper. The pressure can be detected accurately with high accuracy and with a simple configuration with few.
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。 Moreover, the said permanent magnet is good also as what is directly attached to the surface by the side of the atmospheric pressure facing the said pipe line of the said diaphragm.
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。 By adopting such a configuration, the permanent magnet can be magnetized by attaching the permanent magnet directly to the diaphragm, the permanent magnet can be firmly attached to the diaphragm, and it is difficult to come off due to the reversal impact of the diaphragm. By magnetizing the diaphragm, the magnetic force detected by the magnetic detection means can be increased.
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。 Moreover, the said permanent magnet is good also as what is attached to the surface by the side of the atmospheric pressure facing the said pipe line of the said diaphragm via a spacer.
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。 By setting it as such a structure, the magnetic force detected with a magnetic detection means can be adjusted by adjusting the position of a permanent magnet using a spacer.
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。 Moreover, the said magnetic detection means is good also as what is attached to the surface by the side of the atmospheric pressure facing the said pipe line of the said stopper via a spacer.
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。 With this configuration, the position of the magnetic detection means can be adjusted, and the magnetic force emitted from the permanent magnet detected by the magnetic detection means can be adjusted without increasing the number of assembly steps more than necessary.
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。 Moreover, it is good also as what further is provided in the said atmospheric | air pressure side of the said stopper, and the supporting member which fixes the said magnetic detection means.
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。 By setting it as such a structure, a magnetic detection means can be easily fixed with a support member.
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。 The support member may have a shape that holds the outer periphery of the stopper and the diaphragm.
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。 With such a configuration, the stopper and the diaphragm including the diaphragm are held by the support member, so that the number of components can be reduced and the portion can be firmly fixed.
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。 Moreover, it is good also as what fixes the outer periphery of the said supporting member, the said stopper, and the said diaphragm with another member.
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。 By adopting such a configuration, it can be firmly fixed by being held by other members including the stopper and the diaphragm.
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。 The magnetic detection means may be a Hall IC.
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。 By adopting such a configuration, a non-contact pressure switch can be configured with a simple configuration with a small number of parts by using a Hall IC that can be miniaturized as the magnetic detection means.
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。 Further, the diaphragm may be a metal diaphragm having a spring property that performs a reverse action, that is, a snap action according to the pressure of the working medium.
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。 By adopting such a configuration, a contactless pressure switch can be reliably detected by using a diaphragm having a large stroke and a snap action.
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。 The stopper may be a flat type having a flat surface on the atmospheric pressure side.
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。 With such a configuration, it is easy to install the magnetic detection means, and the positioning accuracy can be increased.
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。 Moreover, the said stopper is good also as a thing of the convex type whose surface by the side of atmospheric pressure is a convex curve.
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。 By adopting such a configuration, it is possible to increase the distance until the diaphragm comes into contact with the stopper, and it is possible to increase the displacement amount of the diaphragm.
また、上記収容空間は、上記ストッパーの上記管路側の面に設けられた凹部であるものとしてもよい。 Moreover, the said accommodation space is good also as what is a recessed part provided in the surface by the side of the said pipe line of the said stopper.
このような構成とすることにより、ダイヤフラム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できる。 By adopting such a configuration, foreign matter does not enter the diaphragm and there is no foreign matter inside, so that it is difficult to cause malfunction or the like.
また、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ものとしてもよい。 Further, the accommodation space may be a through hole provided in a central portion of the stopper.
このような構成とすることにより、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。 With such a configuration, the internal pressure of the upper part of the diaphragm is stabilized, and as a result, the transition of the displacement of the diaphragm due to the pressure can be stabilized.
また、上記収容空間は、上記ストッパーの大気圧側に凸形状を設け、その対向する位置に設けられた凹部であるものとしてもよい。 In addition, the housing space may be a concave portion provided on the atmospheric pressure side of the stopper and provided at a position opposed to the convex shape.
このような構成とすることにより、支持部材の位置出しが安定するので、結果として磁気検出手段の収容位置がばらつかず、作動値を安定させることができる。 By adopting such a configuration, the positioning of the support member is stabilized, and as a result, the accommodation position of the magnetic detection means does not vary and the operation value can be stabilized.
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。 Further, the magnetic detection means may be arranged immediately above the permanent magnet and configured to perform vertical detection for detecting approach and separation of the permanent magnet in the vertical direction.
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。 By adopting such a configuration, the strength of the magnetic force detected by the magnetic detection means is large and the detection accuracy can be increased.
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。 Moreover, the said magnetic detection means is arrange | positioned horizontally in the range which the said permanent magnet displaces, and it is good also as what is comprised so that the slide detection which detects the displacement of the said permanent magnet in the horizontal direction may be performed.
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。 With such a configuration, a wide range of detection can be performed by the magnetic detection means, and a long stroke can be detected.
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。 In addition, the working medium passage connected to the conduit to guide the pressure of the working medium, the pressure receiving chamber formed to be enlarged from one end of the working medium passage, the diaphragm, the stopper, and the support member are provided. It may be further provided with a joint pipe having a caulking portion that is fastened and fixed.
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。 With this configuration, the pressure of the working medium guided to the pressure receiving chamber of the joint pipe through the working medium passage by caulking and fixing the diaphragm, stopper, and support member at the caulking portion of the joint pipe. Can be efficiently detected by the diaphragm.
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上記大気圧側に設けられ、上記ダイヤフラムが変位した場合に上記永久磁石が収容される収容空間を有するストッパーと、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。 In order to solve the above problems, a contactless pressure switch according to the present invention includes a metal diaphragm whose shape is displaced according to the pressure of a working medium supplied from a pipeline, and a permanent magnet attached to the outer periphery of the diaphragm. A stopper that is provided on the atmospheric pressure side of the diaphragm and has an accommodation space in which the permanent magnet is accommodated when the diaphragm is displaced, and is disposed on the atmospheric pressure side surface of the stopper, And a magnetic detection means for detecting displacement of the diaphragm by detecting a change in magnetic force of the diaphragm magnetized by.
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。 By adopting such a configuration, it is possible to make it difficult for the permanent magnet to come off by attaching a permanent magnet to the outer periphery of the diaphragm with little fluctuation in reversing operation, and furthermore, by attaching the permanent magnet by magnetizing the diaphragm with the permanent magnet The magnetic force detected by the magnetic detection means can be increased.
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。 According to the present invention, a small, lightweight, thin permanent magnet is attached to a diaphragm, and a small magnetic detection means such as a Hall IC is fixed by a stopper and a support member, so that the displacement of the permanent magnet is detected by a magnetic detection such as a Hall IC. Can be read by any means, can reliably detect pressure ON-OFF even in a dirty or contaminated environment, has a simple configuration with a small number of parts, and can detect pressure accurately and accurately. A pressure switch can be provided.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
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。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a
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。
In FIG. 1, a
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。
The
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。
The
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。
Here, the
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。
The
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。
In addition, the
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。
The
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。
Here, since the
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。
Here, FIG. 9 shows a
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。
The
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。
The
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。
The fixing
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。
The
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。
As an example of the attachment method of the
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。
Next, the operation of the
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。 As described above, according to the contactless pressure switch of the present embodiment, a small, light, thin permanent magnet is attached to the diaphragm, and a small magnetic detection means such as a Hall IC is fixed by a stopper and a support member. Permanent magnet displacement can be read by magnetic detection means such as Hall IC, pressure ON-OFF can be reliably detected even in dirty or contaminated environments, simple configuration with few parts, accurate positioning and accuracy High pressure detection can be performed. That is, the movement of the diaphragm is limited by the stopper, that is, the movement of the permanent magnet in the vertical direction is limited by the stopper and stops at the same position every time, and the Hall IC is installed on the atmospheric pressure side surface of the stopper. Therefore, the positioning can be performed accurately with respect to the vertical direction, whereby the pressure can be detected accurately and accurately with a simple configuration with a small number of parts.
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。 Next, an alternative shape of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and description is abbreviate | omitted.
図2A、図2Bは、ストッパー113の代替形状を示す図である。
2A and 2B are diagrams showing alternative shapes of the
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。
Instead of the
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。
3A, 3B, and 3C are views showing alternative shapes of the
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。
Instead of the
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。
4A, 4B, 4C, and 4D are diagrams showing alternative shapes of the
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。
In place of the
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。
5A and 5B are diagrams showing an alternative method for detecting the
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。
Instead of the method of detecting the
図6は、第1の変形例600を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing a first modified example 600.
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。
In FIG. 6, the
図7は、第2の変形例700を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing a second modified example 700.
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。
In FIG. 7, the
図8は、第3の変形例800を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing a third modified example 800.
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。
In FIG. 8, the
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。
FIG. 10A is an alternative method of attaching the
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。
As shown in FIG. 10A, a
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。
As shown in FIG. 10B, a
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。
Further, as shown in FIG. 10C, holes attached to the
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。
As shown in FIG. 10D, the
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。 As described above, according to the contactless pressure switch of the present invention, a small, lightweight, thin permanent magnet is attached to a diaphragm, and a small magnetic detection means such as a Hall IC is fixed by a stopper and a support member. Permanent magnet displacement can be read by magnetic detection means such as Hall IC, pressure ON-OFF can be reliably detected even in dirty or contaminated environments, simple configuration with few parts, accurate positioning and accuracy High pressure detection can be performed.
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10, 10 ′, 10 ″ working
123, 623, 723, 823, 1023, 1023 '
Claims (18)
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、前記ダイヤフラムが変位した場合に前記永久磁石が収容される収容空間を有するストッパーと、
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。A diaphragm whose shape is displaced according to the pressure of the working medium supplied from the pipe;
A permanent magnet attached to a surface on the atmospheric pressure side facing the pipe line of the diaphragm;
A stopper provided on the atmospheric pressure side of the diaphragm and having an accommodation space in which the permanent magnet is accommodated when the diaphragm is displaced;
And a magnetic detection means for detecting displacement of the diaphragm by detecting a change in magnetic force of the permanent magnet which is disposed on the atmospheric pressure side surface of the stopper and is displaced together with the diaphragm. Contact pressure switch.
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前記大気圧側に設けられ、前記ダイヤフラムが変位した場合に前記永久磁石が収容される収容空間を有するストッパーと、
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。A metal diaphragm whose shape is displaced according to the pressure of the working medium supplied from the pipe;
A permanent magnet attached to the outer periphery of the diaphragm;
A stopper provided on the atmospheric pressure side of the diaphragm and having an accommodation space in which the permanent magnet is accommodated when the diaphragm is displaced;
And a magnetic detection means for detecting a displacement of the diaphragm by detecting a change in magnetic force of the diaphragm magnetized by the permanent magnet and disposed on the atmospheric pressure side surface of the stopper. Non-contact pressure switch.
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