Pressure switch

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として自動車用冷房装置の冷凍サイクルに用い、その冷凍サイクルにおける冷媒圧が、一定の圧力値以下または一定の圧力値以上になったとき圧縮機の機能を停止させてシステムを保護する圧力スイッチの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、特公平７−１０１５８３号公報および特公平７−１１４０９４号公報に示される圧力スイッチを提案している。 このような圧力スイッチの構成を断面図として示す図１を用いて説明する。 圧力スイッチは、流体が流入し圧力伝達を可能にする流体通路１１が上部に設けられた軸対称形のハウジング１０と、
圧力スイッチ機構と、スイッチケース２０とから構成される。 スイッチケース２０は、例えばガラス繊維で補強されたポリブチルテレフタレート樹脂などの電気絶縁性材料から構成され、前記圧力スイッチ機構が配置される上部が開口した中空部と、電気接続のための下部開口を有しており、中空部と下部開口は仕切り壁２３によって仕切られている。

【０００３】上記圧力スイッチ機構は、例えばポリイミド樹脂フィルムからなるダイヤフラム３０と、鋼からなる第１のスナップディスク３１と、ポリブチレンテレフタレート（Polybuthylene terephthalate：以下、ＰＢ
Ｔという）樹脂からなる受け部材５０と、鋼からなる第２のスナップディスク３２と、作動棒５４と、第１のスイッチレバー４１と、第２のスイッチレバー４２と、一対の端子４０とから構成されている。 圧力スイッチ機構のダイヤフラム３０の周辺部が、スイッチケース２０の上辺に載置されパッキング２５を介してハウジング１０
との間に機密に固定されている。

【０００４】受け部材５０は、円盤形状をしており、円盤の上部周縁部に外壁５１が立上り、中心部に中空孔５
２が穿がたれ、下面には中空孔の周囲壁を下方突出させた中央突起部５３が設けられている。 この受け部材５０
は、スイッチケース２０の内部空間に上下方向に摺動自在に収容される。 スイッチケース２０の内部空間の内壁には、受け部材５０の下方への動きを制限する段状部２
１が設けられ、さらにその下方には、直径の小さい段状部２２が設けられており、第２のスナップディスク３２
の周縁部を支持している。

【０００５】ダイヤフラム３０に当接して、受け部材５
０の外壁５１に支持された第１のスナップディスク３１
が配置される。 第１のスナップディスク３１の下面には、受け部材５０の中空孔５２に収容され、第２のスイッチレバー４２の上方に伸びる作動棒５４が位置している。 受け部材５０の中央突起部５３の外側には、凸状の第２のスナップディスク３２の中央の孔３２ａが組み合い、かつ中央突起部５３の下端部は第１のスイッチレバー４１の中央部上面に対向している。

【０００６】第１のスイッチレバー４１の先端部には、
接点４３が、第２のスイッチレバー４２の先端には接点４４が互いに対向して設けられており、スイッチを構成している。 第１のスイッチレバー４１および第２のスイッチレバー４２には、一対の端子４０がそれぞれ接続され、仕切り壁２３を貫通して下部開口部に引き出されている。

【０００７】このような構成の圧力スイッチは以下のように動作する。 流体通路１２を介してダイヤフラム３０
へ加えられる流体圧力がダイヤフラム３０を下方へ押し下げ、第１のスナップディスク３１を支持する受け部材５０は下方に押し下げられる。 この圧力が例えば２５０
ＫＰａに達すると、第２のスナップディスク３２は、ダイヤフラム側に凸状の第１の形態である図示の状態から第２の形態である中央部が下方に変位した状態に移行し、これによって受け部材５０は、流体圧力に押されて下方に移動し、中央の突起部５３は第１のスイッチレバー４１を押圧してスイッチを閉成させる。 下方に移動してきた受け部材５０は、スイッチケース２０の内壁にある段状部２１突き当たり、流体圧がそれ以上あがっても下方への移動は規制される。 したがって第２のスナップディスク３２はそれ以上の力を受けうることはなく、機能を失うような不必要な変形を生じない。 圧力が減じて、流体圧力が２１０ＫＰａに減じると、第２のスナップディスク３２は、第２の形態から図示の第１の形態に移行し、受け部材５０は上方に移行し、中央突起部５３
が第１のスイッチレバー４１を押すことをやめるので、
スイッチは開放となる。

【０００８】受け部材が段状部２１につき当たり、スイッチが閉となった状態でさらに流体圧が上昇し、２．７
ＭＰａに上昇すると、第１のスナップディスク３１は、
図示のダイヤフラム側に凸状になった第１の形態から、
中央部下方にやや突出した第２の形態に変化し、その分の変位を作動棒５４を経由して第２のスイッチレバー４
２に伝達して押し下げ、スイッチを開放する。

【０００９】このように、提案した圧力スイッチは、所定の圧力で閉成動作し、それよりも高い圧力および低い圧力の２点で開放動作するスイッチが得られる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このようなスイッチを自動車用冷房装置の冷凍サイクルに用いるときには、圧力スイッチを例えば１００℃高温が持続するエンジンルーム内に配置することとなる。 従来の圧力スイッチは、
受け部材５０の材料に既述のようにＰＢＴ樹脂を採用していたが、圧力スイッチの使用環境が例えば１００℃となりこれが長時間続くと、第１のスナップディスク３１
の荷重を受ける受け部材５０の外壁５１の根本付近に、
例えば、図５の破線の丸印Ａに示すようなクリープが生じ、スナップディスクが受け部材の表面に食い込む現象を生じることが見出された。 受け部材５０の外壁５１の根本付近にこのようなクリープが生じると、スナップディスク３１の周辺部が受け部材５０の外壁５１の根本付近に生じた食込みによって、圧力スイッチが所定の動作をしないおそれのあることが見出された。

【００１１】本発明は、圧力スイッチの使用環境によっては受け部材にクリープが生じることを見出したことに基づき、自動車のエンジンルーム内で長期間使用しても受け部材にクリープ現象を生じない圧力スイッチを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明は、圧力スイッチのスナップディスクを受ける受け部材を、高温の使用環境下で剪断力が繰返し加わる状態で長時間使用してもクリープを生じない材料で構成した。 さらに、本発明は、高温の使用環境下で剪断力が繰返し加わる状態で長時間使用してもクリープを生じない材料として、ポリフェニレンスルフィド（Polyphen
ylene sulfide：ＰＰＳ）樹脂を用いた。

【００１３】

【発明の実施の形態】上記課題を解決するため、本発明は、圧力流体通路と連通する通路を有するハウジングと、該ハウジングに固定されたスイッチケースと、前記ハウジングおよび前記スイッチケースからなる内部空間に収容されるダイヤフラムと、加えられる圧力に応じてスナップ動作して２の形態を移行するスナップディスクと、スナップディスクを受ける受け部材と、スナップディスクのスナップ動作によって開閉動作するスイッチ部材からなる圧力スイッチにおいて、前記受け部材をＰＰ
Ｓ樹脂またはＰＥＥＫ樹脂もしくはポリエーテルスルフォン（Polyethel sulfone：ＰＥＳ樹脂で構成した。

【００１４】

【実施例】本発明にかかる圧力スイッチの具体的な実施例の構成を、図１を用いて説明する。 本発明にかかる圧力スイッチは、既述の従来スイッチと同様の構成を有している。 従来技術の圧力スイッチは、スイッチ受け部材５０をＰＢＴ樹脂で構成するとともに作動棒にフェノール樹脂を用いた。 本発明の第１の実施例では、スイッチ受け部材５０をＰＰＳ樹脂で構成するとともに作動棒にセラミックを用いた。 本発明の第２の実施例では、スイッチ受け部材５０をＰＰＳ樹脂で構成するとともに作動棒にフェノール樹脂を用いた。

【００１５】本発明に用いるＰＰＳ樹脂は、図２の表に示すように、従来受け部材用に用いているＰＢＴ樹脂に比べて、耐熱性が優れ、高強度、高剛性であり、高温下での物性低下が少ない特徴を持っている。 すなわち、引張強さ、引張伸び、曲げ弾性率、硬度、ＬＵ規格で測定した荷重−たわみ温度、線膨張率、吸水率は、いずれも受け部材として本発明の樹脂の方が従来のＰＢＴ樹脂よりも優れており、成形収縮率および体積低効率は両者に相違が無かった。

【００１６】さらに、図３に示すように、ＰＰＳ樹脂はＰＢＴ樹脂に比べ、温度が上昇しても曲げ弾性率が高い値を示し、高い温度での使用環境に適している。 すなわち、ＰＢＴ樹脂が１００℃で約３ｋｇｆ／ｃｍ ²の曲げ弾性率を有しているのに対し、ＰＰＳ樹脂は１００℃で１０．５ｋｇｆ／ｃｍ ²の曲げ弾性率を有している。 さらに温度が上昇しても曲げ弾性率が高い値を示す樹脂として、図３に示すようにポリエーテルエーテルケトン（Polyethel ethel ketone：ＰＥＥＫ）樹脂、および、
ポリエーテルスルフォン（Polyethel sulfone：ＰＥ
Ｓ）樹脂がある。 ＰＥＥＫ樹脂は１００℃で９ｋｇｆ／
ｃｍ ²強の、ＰＥＳ樹脂は１００℃で約８．５ｋｇｆ／
ｃｍ ²の曲げ弾性率を有しているので、ＰＰＳ樹脂と同様にクリープの発生を少なく押えることができる。

【００１７】図１に示す構造を有する圧力スイッチの受け部材として、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ポリエーテルスルフォン（Polyethel sulfone：ＰＥＳ樹脂を用いた実施例１〜４の圧力スイッチと、従来のＰＢＴ樹脂を用い作動棒としてフェノール樹脂を用いた圧力スイッチをそれぞれ２０台づつ資料として用意し、それぞれ１０
台づつを高圧耐久試験および高温加圧放置試験に供した。 高圧耐久試験は、１００℃で１０ｋｇｆ／ｃｍ ² Ｇ
と３６ｋｇｆ／ｃｍ ² Ｇの圧力を繰返し与え、１万回で半数の５台をそれぞれ分解し、残り半数の５台をそれぞれ３万回まで試験して分解して、反転リフト量の変化、
復帰リフト量の変化、首出し量の変化の各特性の変化および受け部材のスナップディスク当たり部の形状変化を観察した。 また、高温加圧放置試験は、１００℃で３０
ｋｇｆ／ｃｍ ² Ｇの圧力を加えて放置し、１１４時間で半数の５台をそれぞれ分解し、残り半数の５台をそれぞれ２７０時間まで試験して分解して、反転リフト量の変化、復帰リフト量の変化、首出し量の変化の各特性の変化および受け部材のスナップディスク当たり部の形状変化を観察した。

【００１８】これらの試験結果を、図４に示す。 図４において、第１の動作点は流体の圧力が上昇しスナップディスクがスナップ動作を開始する位置をいい、第２の動作点は上昇した流体の圧力が降下してスナップディスクがスナップ位置から復帰する位置をいい、オンオフ位置はスナップ動作によって接点がオンオフする位置をいい、その変化量をμｍの単位で示す。 図４に示すように、本発明にかかる圧力スイッチはいずれも従来の圧力スイッチに比べ動作点の変化量を１／２以下に低減することができ、使用環境で長時間繰返し使用しても、スナップディスクがクリープによって受け部材に食い込んで生じる圧力スイッチの誤動作の恐れを低下させることができる。

【００１９】以上の実施例では、圧力スイッチとして、
２個のスナップディスクを用いた２動作型の圧力スイッチを例にとって説明したが、本発明は、この例に限定されるものではなく、特公平７−１１４０９４号公報に示される３動作型の圧力スイッチであっても、１個のスナップディスクを用いた１動作型の圧力スイッチであっても、スナップディスクを受ける受け部材を有する圧力スイッチのいずれにも用いることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、圧力スイッチを高温の使用環境で長時間繰返し使用したときに、スナップディスクの周縁部を受ける受け部材の外壁部の根本にクリープが発生するのを防ぐことができ、圧力スイッチの動作特性の劣化を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧力スイッチの１実施例を示す断面図。

【図２】本発明に用いる材料の特性を説明する図表。

【図３】本発明に用いる材料の曲げ弾性率の温度に対する特性を説明する特性図

【図４】本発明の効果を説明する図表。

【図５】従来の圧力スイッチにおけるクリープの発生を説明する一部拡大断面図。

【符号の説明】

１ 圧力スイッチ １０ ハウジング ２０ スイッチケース ２５ パッキング ３０ ダイヤフラム ３１ 第１のスナップディスク ３２ 第２のスナップディスク ４０ 端子 ４１ 第１のスイッチレバー ４２ 第２のスイッチレバー ５０ 受け部材 ５１ 外壁 ５３ 中央突起部 ５４ 作動棒