(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の圧力を受けて変位するダイアフラムに面して配置され、常態ではダイアフラム側に向かって凸状であり、ダイアフラム側から一定以上の力で押されると常態とは逆側に向かって凸状に反転する無孔の皿状に形成されたばね性のある板材からなる反転円盤と、
常態において上記反転円盤の方に向かって付勢力が蓄えられた状態で上記反転円盤の反転動作範囲の途中に一端が位置するように配置された付勢手段と、
上記ダイアフラムに加わる流体の圧力が増減したときに、上記反転円盤が上記付勢手段との間に隙間を有する位置で上記反転円盤の反転動作によって開閉される第１の電気接点と、
上記ダイアフラムに加わる流体の圧力が増減したときに、上記反転円盤が上記付勢手段に当接した位置で上記反転円盤の反転動作によって開閉される第２の電気接点と
を設けたことを特徴とする圧力スイッチ。
【請求項２】
上記付勢手段に蓄えられる付勢力を調整するための付勢力調整手段が設けられている請求項１記載の圧力スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、流体の圧力を受けて、その圧力の増減に応じて複数段階に電気接点を開閉させる圧力スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の圧力スイッチは、例えば自動車用冷房装置の冷凍サイクル中に取り付けられて、冷凍サイクル中の装置に連なる電気接点を冷媒の圧力に対応して開閉するためなどに用いられる。
【０００３】
この種の圧力スイッチでは、電気接点が開閉される圧力値を、開時と閉時とで異なる値に設定することができるよう、常態では一方に向かって凸状でありその凸面側から受ける力が一定以上に達すると反転して逆側に向かって凸状になるいわゆる反転円盤を用いて、その反転動作の際に電気接点が開閉されるようにしている。反転円盤は、逆反転を起こす外力と正反転を起こす外力とが異なるので、接点の開時と閉時とで圧力値を変えることができる。
【０００４】
そのような反転円盤は、電気接点を何段階に開閉させるかに対応してその数だけ必要とされ、接点開閉を２回ずつ行ういわゆる２動作型の圧力スイッチにおいては、反転円盤が２個用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複数の反転円盤を連動して正しく動作させるためには、それらの間で力を伝達する部品の寸法精度を相当に高くしなければならないので、製造と組立調整に相当に高いコストがかかる欠点がある。
【０００６】
また、２枚の反転円盤を用いると、少なくとも一方には軸を通すための孔を穿けなければならないが、孔を穿けると反転円盤の耐久性が大幅に低下するので、高い耐久性が必要な凝縮器の冷却ファンのスイッチなどとしては用いることができない。
【０００７】
また、複数の反転円盤を組み合わせても、それらを連動して動作させるには機構的な制約があるので、一つの圧力スイッチ内には反転円盤を３枚組み合わせるのが限界である。そのため圧力スイッチとしては、３段階に電気接点が開閉される３動作型までが限界であり、４動作型は実現することができなかった。
【０００８】
そこで本発明は、反転円盤を一枚しか用いずに、その反転動作を途中で分割することによって、電気接点の開閉を２段階に行うことができる圧力スイッチを提供することを目的とし、さらにそれによって、孔の穿いていない反転円盤だけによる耐久性の高い２動作型圧力スイッチを実現し、また、３枚の反転円盤により４動作型の圧力スイッチを実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の圧力スイッチは、流体の圧力を受けて変位するダイアフラムに面して配置され、常態ではダイアフラム側に向かって凸状であり、ダイアフラム側から一定以上の力で押されると常態とは逆側に向かって凸状に反転するばね性のある板材からなる反転円盤と、常態において上記反転円盤の方に向かって付勢力が蓄えられた状態で上記反転円盤の反転動作範囲の途中に一端が位置するように配置された付勢手段と、上記ダイアフラムに加わる流体の圧力が増減したときに、上記反転円盤が上記付勢手段との間に隙間を有する位置で上記反転円盤の反転動作によって開閉される第１の電気接点と、上記ダイアフラムに加わる流体の圧力が増減したときに、上記反転円盤が上記付勢手段に当接した位置で上記反転円盤の反転動作によって開閉される第２の電気接点とを設けたことを特徴とする。
【００１０】
なお、上記反転円盤は、孔が穿設されていない皿状に形成するとよく、また、上記付勢手段に蓄えられる付勢力を調整するための付勢力調整手段を設けてもよい。
【００１１】
また、上記ダイアフラムに加わる流体の圧力が増減することにより反転動作を行う第２及び第３の反転円盤と、それらの反転動作によって開閉される電気接点とを設けて、電気接点の開閉が全体として４段階に行われるようにしてもよい。
【００１２】
【作用】
ダイアフラムに加わる流体の圧力が増加して、反転円盤に反転を起こす力が加わると、反転円盤は瞬時に反転し、その反転動作の途中で付勢手段にぶつかって静止する。その反転動作により、第１の電気接点が閉じる（又は開く）。
【００１３】
それよりさらにダイアフラムに加わる圧力が増加しても、その増加分の力が常態の付勢手段に蓄えられた付勢力に達するまでは、反転円盤は反転動作の途中で静止したままほとんど動かない。
【００１４】
そして、ダイアフラムに加わる圧力が付勢手段に蓄えられた付勢力に達すると、反転円盤は、途中で止まっていた反転動作の残りの反転動作を瞬時に行う。その反転動作により、第２の電気接点が閉じる（又は開く）。
【００１５】
そのような流体圧の高圧状態から、反転円盤が元の状態に戻る反転動作をするところまでダイアフラムに加わる圧力が減ると、反転円盤は、元の状態に戻る方向に瞬時に反転し、その反転動作の途中で付勢手段から離れようとする位置で静止する。その反転動作により第２の電気スイッチが開く（又は閉じる）。
【００１６】
それよりさらにダイアフラムに加わる圧力が減っても、反転円盤が単独で元の状態に反転するレベルに減るまでは、反転円盤は反転動作の途中で静止したままほとんど動かない。
【００１７】
そして、反転円盤が単独で元の状態に反転するところまでダイアフラムに加わる圧力が下ると、反転円盤は瞬時に反転して最初の状態に戻る。その反転動作により第１の電気接点が開く（又は閉じる）。
【００１８】
【実施例】
図面を参照して実施例を説明する。
図１は、第１の実施例の２動作型圧力スイッチを示している。図中１は接点部ハウジングであり、その内部には、第１と第２の固定接点２，３が高さの異なる接点棒２ａ，３ａの先端に固設されている。
【００１９】
各固定接点２，３に対向して配置された第１と第２の可動接点４，５は、導電性の第１と第２のリーフスプリング４ｂ，５ｂの先端に固設されている。可動接点４，５は、リーフスプリング４ｂ，５ｂを下方に撓ませることによって各々固定接点２，３と接触し、リーフスプリング４ｂ，５ｂがばね力で元に戻ることによって固定接点２，３から離れる。
【００２０】
各リーフスプリング４ｂ，５ｂの基端は接点棒４ａ，５ａの先端に取り付けられている。固定接点用及び可動接点用の４本の接点棒２ａ〜５ａは、各々接点部ハウジング１から突出していて、外部のコネクタ（図示せず）に接続される。
【００２１】
接点部ハウジング１の上端に溶着された機構部ハウジング７の上端には、面と垂直の方向に変位自在な可撓性の薄膜からなるダイアフラム８が、受圧部ハウジング９と機構部ハウジング７とによって外縁部を挟み付けられて固定されている。１０は、その固定部をシールするためのＯリングである。
【００２２】
受圧部ハウジング９は機構部ハウジング７にかしめ付けて固定されており、その上面中央に形成された圧力導入孔１１に通じる管路内の流体（例えば冷凍サイクル中の冷媒）の圧力が、ダイアフラム８の上面側にかかるようになっている。
【００２３】
ダイアフラム８の裏面側に面して、機構部ハウジング７内には、ばね性のある金属板からなる反転円盤１３が配置されている。反転円盤１３は、常態ではダイアフラム８側に向かって凸の皿状に形成されている。
【００２４】
しかし、ダイアフラム８が流体圧の増加によって変位して、反転円盤１３を押す力が一定以上に達すると、反転円盤１３は常態とは逆側に向かって凸の皿状に変形する。
【００２５】
そして、そのような状態からダイアフラム８にかかる流体圧が下ると、反転円盤１３は再び元の形状に反転するが、その際の流体圧（例えば４ｋｇ／ｃｍ２）は最初に反転円盤１３を反転させた際の流体圧（例えば１６ｋｇ／ｃｍ２）より低い値をとる。
【００２６】
機構部ハウジング７の内側は、そのような反転円盤１３の反転動作を妨げない形状に形成されている。そして、機構部ハウジング７内には、第１と第２のリーフスプリング４ｂ，５ｂを押して撓ませるための押し棒１４と押し筒１５とが、各々軸方向に摺動自在に同軸線上に配置されている。
【００２７】
即ち、押し棒１４は、押し筒１５の中心に穿設された貫通孔内に進退自在に緩く嵌挿されており、押し棒１４の下端は第１のリーフスプリング４ｂの中間部分に当接していて、第１の電気接点２，４を開閉させ、押し筒１５の下端は第２のリーフスプリング５ｂの中間部分に当接していて、第２の電気接点３，５を開閉させる。
【００２８】
そして、押し筒１５の上端に突設された上端側フランジ１５ａと機構部ハウジング７の床部との間には、圧縮コイルバネ１６が装填されている。この圧縮コイルバネ１６は、スペースの都合上から、直径をテーパ状に変化させて形成されている。
【００２９】
押し筒１５の下端部には、押し筒１５が常態の位置より上方に移動しないように機構部ハウジング７の底面に当接する下端側フランジ１５ｂが突設されている。そして圧縮コイルバネ１６は、常態において所定力で上方に押し筒１５を付勢するように、付勢力が蓄えられた状態に圧縮されて取り付けられている。
【００３０】
したがって、押し筒１５が上方の反転円盤１３側から押された場合、その押圧力が圧縮コイルバネ１６に蓄えられた付勢力以下の範囲では、押し筒１５は動かず静止したままである。
【００３１】
そして、上方からの押圧力が圧縮コイルバネ１６に蓄えられた付勢力を越えると、押し筒１５は圧縮コイルバネ１６をさらに圧縮させて下方に移動する。その際の圧縮コイルバネ１６のばね定数は非常に小さい値に設定されている。
【００３２】
押し棒１４は、上下両端面が単に反転円盤１３と第１のリーフスプリング４ｂとに面するようにして、常態では何ら外力が加わらない状態に配置されている。そして、押し棒１４の上端は押し筒１５の上端より突出していて、反転円盤１３との間には隙間をあけて配置されている。
【００３３】
次に上記実施例装置の動作について説明をする。
図２は、反転円盤１３の単体での特性を示しており、図１に示される組立状態から圧縮コイルバネ１６を取り除いた場合の、流体圧と反転円盤１３の中心部分の下方への移動量（ストローク）との関係を示している。
【００３４】
図２に示されるように、流体圧が増えていく際には、１６ｋｇ／ｃｍ２の圧力において、反転円盤１３が約０．３ｍｍの位置から１ｍｍの位置へ瞬時に反転し、その後、流体圧が減っていく際には、４ｋｇ／ｃｍ２の圧力において、約０．８ｍｍの位置から０．０３ｍｍの位置へ瞬時に反転する。なお、破線は、反転する点を越えた位置で反転円盤１３を仮のストッパに当接させ、そのストッパを支える圧力を変化させていった場合の反転円盤１３の中心位置変化（実験値）を示している。
【００３５】
しかし、実際には圧縮コイルバネ１６が存在していて、また反転円盤１３は、ストロークが約０．５５ｍｍの位置で、押し筒１５の上端面にぶつかるようにセットされている。
【００３６】
したがって、ストロークが０．５５ｍｍより大きい位置では、圧縮コイルバネ１６に蓄えられている付勢力にみあう圧力（例えば３ｋｇ／ｃｍ２）分だけ図２の特性曲線が右方向に平行移動して、図３に示されるような特性曲線になる。
【００３７】
この図３に示されるような特性にセットされた機構において、押し棒１４を介して開閉される第１の電気接点２，４が開閉するストロークを０．４５ｍｍ、押し筒１５を介して開閉される第２の電気接点３，５が開閉するストロークを０．６５ｍｍに各々設定しておく。
【００３８】
つまり、第１の電気接点２，４は、反転円盤１３と押し筒１５との間に隙間がある位置で反転円盤１３の反転動作によって開閉され、第２の電気接点３，５は、反転円盤１３が押し筒１５に当接してさらにその状態で０．０５ｍｍ進んだ位置で反転円盤１３の反転動作によって開閉される。
【００３９】
すると、図４に略示される常態から、ダイアフラム８に加わる流体の圧力が増加して１６ｋｇ／ｃｍ２に達すると、反転円盤１３は瞬時に反転し、その反転動作の途中のストローク０．５５ｍｍの位置で押し筒１５にぶつかって静止する。その反転動作により押し棒１４が押され、図５に略示されるように、第１の電気接点２，４が閉じてオンになる。
【００４０】
その状態から、さらに流体圧が１９ｋｇ／ｃｍ２まで増加する間は、反転円盤１３は反転動作の途中で静止したままほとんど動かない。
そして流体圧が１９ｋｇ／ｃｍ２に達すると、反転円盤１３は、途中で止まっていた反転動作の残りの反転動作を瞬時に行い、ストローク１ｍｍの位置へ変形移動する。その反転動作により押し筒１５が押され、図６に略示されるように、第２の電気接点３，５も閉じてオンする。この時、押し棒１４もさらに押されるが、第１の電気接点２，４の閉状態は変わらない。
【００４１】
そのような高圧状態から流体圧が降下して１３ｋｇ／ｃｍ２になると、反転円盤１３は元の状態に戻る方向に瞬時に反転し、その反転動作の途中の、押し筒１５から離れようとする位置、即ちストローク０．５５ｍｍの位置で静止する。その反転動作により、図５に略示されるように、第２の電気接点３，５が開いてオフになる。
【００４２】
それから流体圧が１０ｋｇ／ｃｍ２に減るまでは、圧縮コイルバネ１６に蓄えられた付勢力が反転円盤１３に加わっているので動きがほとんど無く、流体圧が１０ｋｇ／ｃｍ２まで下ると、反転円盤１３が瞬時に反転して元の状態に戻る。その反転動作により、図４に略示されるように、第１の電気接点２，４も開いてオフになる。
【００４３】
このようにして、図７に示されるように、第１の電気接点２，４が流体圧１６ｋｇ／ｃｍ２と１０ｋｇ／ｃｍ２でオン、オフし、第２の電気接点３，５が流体圧１９ｋｇ／ｃｍ２と１３ｋｇ／ｃｍ２でオン、オフする。ただし、各電気接点のオンとオフの動作は、各々逆にセットすることもできる。
【００４４】
図８は、本発明の第２の実施例を示したものであり、第１の実施例の圧縮コイルバネ１６に代えて、静止状態において付勢力が蓄えられた皿ばね２６を用いたものである。その他の構造及び動作は第１の実施例と同じである。皿ばね２６は単なるばねであって、反転動作をするものではない。２５は押し筒である。
【００４５】
図９は、本発明の第３の実施例を示しており、固定接点３を一つだけにして、二つの可動接点４，５が共にその固定接点３に対して両側から開閉するようにしたものである。この構造をとると、第１の電気接点３，４側は常態で閉じた状態になる。それ以外の構成及び動作は第２の実施例と同じである。
【００４６】
図１０は、本発明の第４の実施例を示しており、圧縮コイルバネ４６を下端部に設けて、静止状態においてその圧縮コイルバネ４６に蓄えられる付勢力を、調整ナット４７によって調整できるようにしたものである。４８は他端側のばね受けである。
【００４７】
この実施例では電気接点３，４，５は前述の第３の実施例と同じであり、第１実施例の押し棒１４と押し筒１５とを一体にした段付き形状の押し棒４４の二カ所の段付き部分において、二つのリーフスプリング４ｂ，５ｂを押すようにしている。その他の構成及び動作については第３の実施例と同じである。
【００４８】
図１１は、本発明の第５の実施例を示しており、第４の実施例の２動作型の圧力スイッチのハウジング中に、さらに２枚の孔穿きの反転円盤５０，５１を付加して、３枚の反転円盤１３，５０，５１によって、４段階のオン、オフ動作を行うことができる４動作型の圧力スイッチを実現したものである。
【００４９】
この実施例では、各反転円盤１３，５０，５１の間に第１及び第２の支持輪５２，５３を配置すると共に、第４の実施例と同様の固定接点３と可動接点４，５の他に固定接点６３と可動接点６４を設け、その可動接点６４を、二つの孔穿きの反転円盤５１，５２で駆動される押し筒５５で動作させるようにしている。
【００５０】
その部分の動作については一般の３動作型圧力スイッチと同じなのでその詳細な説明は省略する。４６，４７及び４８は、第４の実施例と同様の圧縮コイルバネ、調整ナット及びばね受けであり、圧縮コイルバネ４６には、常態において付勢力が蓄えられている。
【００５１】
このように構成された第５の実施例の圧力スイッチにおいては、図１２に示されるように、ダイアフラム８に面する反転円盤１３と圧縮コイルバネ４６とによって電気接点３と４及び３と５の間が開閉されると共に、二つの孔穿き反転円盤５０，５１によって電気接点６３と６４の間が２回開閉され、全体として４段階のオン、オフ動作が行われる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、一枚の反転円盤を単純な付勢手段と組み合わせるだけで２動作の圧力スイッチを構成することができるので、圧力スイッチを非常に低コストで製造することができ、しかもその反転円盤を孔無しに構成すれば、孔穿きの反転円盤を全く用いない非常に耐久性の優れた２動作型の圧力スイッチを実現することができる。
【００５３】
そして、そのような２動作型の圧力スイッチにさらに２枚の反転円盤を付加することにより、合計３枚の反転円盤によって実用性のある４動作型の圧力スイッチを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の縦断面図である。
【図２】第１の実施例の特性を説明するための線図である。
【図３】第１の実施例の特性を説明するための線図である。
【図４】第１の実施例の動作を説明するための略示図である。
【図５】第１の実施例の動作を説明するための略示図である。
【図６】第１の実施例の動作を説明するための略示図である。
【図７】第１の実施例の動作を説明するための線図である。
【図８】第２の実施例の縦断面図である。
【図９】第３の実施例の縦断面図である。
【図１０】第４の実施例の縦断面図である。
【図１１】第５の実施例の縦断面図である。
【図１２】第５の実施例の動作を説明するための線図である。
【符号の説明】
２  固定接点
３  固定接点
４  可動接点
５  可動接点
８  ダイアフラム
１３  反転円盤
１６  圧縮コイルバネ
【図１】
0003604170.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003604170.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003604170.tif 000008
【図８】
0003604170.tif 000009
【図９】
0003604170.tif 000010
【図１０】
0003604170.tif 000011
【図１１】
0003604170.tif 000012
【図１２】
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