JPH024085B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 水銀スイツチであつて、 (a) 閉鎖端および開口端を有する外側の金属製ハ
ウジングであつて、該ハウジングが孔を規定
し、長手方向の軸を有するもの； (b) 該ハウジングの該閉鎖端と該開口端の中間に
おいて該ハウジング内に同軸的に配置された電
気的に導通する隔壁部材であつて、該隔壁部材
が該ハウジングの該閉鎖端に対面する端部およ
び該ハウジングの該開口端に対面する端部を規
定し、該隔壁部材が第１の孔、該ハウジングの
該開口端に向かう方向に増大する直径をもつ第
２の孔、および第３の孔を規定し、該第３の孔
が該第１の孔よりも大なる直径を有し、該第
１、第２および第３の孔が該ハウジングの閉鎖
端から該ハウジングの開口端まで連続した通路
を規定するよう隣接しているもの； (c) 該ハウジングの該開口端において該ハウジン
グの孔に同軸的に少なくとも部分的に挿入され
ている電極アセンブリであつて、該電極アセン
ブリが； (i) ステム部およびヘツド部を有する固体電極
であつて、該ヘツド部が、該ハウジングの該
閉鎖端に対面し、該ハウジングの該閉鎖端に
向かう方向に減小する直径をもつ截頭円錘状
の形状を有し、該ヘツド部が該隔壁部材の該
第３の孔から該隔壁部材の該第２の孔の一部
分に向かつて延び、該ヘツド部が、該隔壁部
材の該第３の孔よりも小なる直径を有し、か
つ、該ヘツド部が入り込んでいる該第２の孔
の当該部分よりも小なる直径を有し、それに
より、ヘツド部と隔壁との間に空間を規定す
るようになつているもの； (ii) 該ステム部の軸部に沿つて該ステム部の周
囲に配置された弾性のある絶縁部材であつ
て、該絶縁部材が該ヘツド部に隣接し、該ヘ
ツド部よりも大なる直径を有しているもの；
および (iii) 該絶縁部材の周囲に配置された溶接リング
部材であつて、該金属溶接リング部材が該ハ
ウジングに固定的に相互接続されているも
の； を含むもの； (d) 或る量の水銀；および (e) 該ハウジングの該閉鎖端と該ハウジングの該
閉鎖端に対面する該隔壁部材の該端部との間に
配置され、該水銀スイツチがオフの位置にある
時に該水銀を貯溜するための空胴部であつて、
該隔壁部材の該第１の孔が該空胴部と連絡して
いるもの； を具備する水銀スイツチ。

２ 前記第２の孔が円錘状の形状を有する、請求
の範囲第１項記載の水銀スイツチ。

３ 前記電極の前記ヘツド部と前記隔壁との間の
空間が前記第２の孔に沿つて前記ハウジングの前
記閉鎖端に向かう方向に減小している、請求の範
囲第１項記載の水銀スイツチ。

４ 前記第１の孔および前記ハウジングの前記閉
鎖端に対面する前記隔壁部材の前記端部が、水銀
スイツチがオンの位置になるよう傾けられた時に
前記水銀の第１の一部分のみが前記第１の孔を通
して流れることを可能にするよう協働し、該水銀
の第１の一部分が前記電極の前記ヘツド部と該隔
壁部材との間で電気的回路が得られるように接触
を行う、請求の範囲第３項記載の水銀スイツチ。

５ 前記電極の前記ヘツド部と前記隔壁部材の前
記第２および第３の孔が、前記絶縁部材から隔て
られた位置において該ヘツド部と前記水銀の第１
の一部分との間に初期接触を提供するように形成
されている、請求の範囲第４項記載の水銀スイツ
チ。

６ 前記隔壁部材の前記第２の孔が、前記スイツ
チの長手方向の軸に対して実質的に41゜の角度を
もつて傾斜された壁を有する、請求の範囲第１項
記載の水銀スイツチ。

７ 前記金属溶接リング部材が、前記ハウジング
の前記開口端に対面する前記隔壁部材の前記端部
に対して隣接している、請求の範囲第１項記載の
水銀スイツチ。

８ 前記ハウジングが前記開口端において外方向
にフランジを付けられたフランジ部分を有してお
り、前記金属溶接リング部材が、該ハウジングの
前記孔に沿つて該ハウジングの内側に係合し、か
つ、該ハウジングが付けられた部分に沿つた位置
において該ハウジングにさらに係合するためにＬ
字形の形状を有している、請求の範囲第１項記載
の水銀スイツチ。

９ 前記隔壁部材の前記第３の孔が円柱状の形状
を有し、前記第１の孔が円柱状の形状を有する、
請求の範囲第１項記載の水銀スイツチ。

１０ 前記電極の前記ヘツド部が、前記ハウジン
グの前記閉鎖端に対面する端面と、該端面を同軸
的に囲繞し、かつ該端面を越えて該ハウジングの
該閉鎖端に向かつて軸方向に延びるカラー部とを
含む、請求の範囲第１項記載の水銀スイツチ。

１１ 水銀スイツチであつて、 (a) 閉鎖端および開口端を有する中空の金属製ハ
ウジングであつて、該ハウジングが該開口端と
該閉鎖端の間に延びる長手方向の軸を有するも
の； (b) 該ハウジングの該閉鎖端と該ハウジングの開
口端の中間において該ハウジング内に同軸的に
配置された電気的に導通する隔壁部材であつ
て、該隔壁部材および該ハウジングが該水銀ス
イツチの第１の電極を提供するよう協働し、該
隔壁部材が、該ハウジングの該閉鎖端に対面す
る第１の端部と、該ハウジングの該開口端に対
面する第２の端部であつて金属溶接リング部材
のための隣接面を提供するものとを規定し、該
隔壁部材が、該第１の端部に近接する第１の孔
と、該ハウジングの該開口端に向かう方向に増
大する直径を有し、かつ該第１の孔に連絡する
円錘状に形成された第２の孔とを規定し、該隔
壁部材が、該ハウジングの該開口端に対面しか
つ第３の孔を規定する円柱状のカラー部を含む
もの； (c) 該開口端を通して部分的に該ハウジング内に
同軸的に延び、該水銀スイツチの第２の電極を
形成する電極アセンブリであつて、該電極アセ
ンブリが： ステム部およびヘツド部を有する固体電極で
あつて、該ステム部に比べて該ヘツド部の方が
該ハウジングの該閉鎖端に近接しているもの； 該ヘツド部よりも大なる直径を有し、該ステ
ム部の軸部に沿つて該ステム部の周囲に配置さ
れた弾性のある絶縁部材であつて、該固体電極
の該ヘツド部に隣接しているもの；および、 該絶壁部材の周囲に配置された該金属溶接リ
ング部材であつて、該ハウジングに相互接続さ
れているもの： を含み、 該ヘツド部が該ハウジングの該閉鎖端に向か
う方向に減小する直径をもつ截頭円錘状の形状
を有し、該ヘツド部が、該ステム部よりも大な
る直径を有し、かつ該絶縁部材との隣接用の肩
面を形成しているもの； (d) 該固体電極の該ヘツド部が該第３の孔から部
分的に該第２の孔に入り込み、該固体電極の該
ヘツド部と該第２および第３の孔との間に環状
の空間が規定され、該第２の孔が、該ハウジン
グの長手方向の軸に対し該電極の該ヘツド部に
比べて大なる傾斜をもつ壁を有し、それによ
り、該第２の孔の壁と該ヘツド部との間の該環
状の空間が該ハウジングの閉鎖端に向かう方向
に小さくなつているもの；および、 (e) 該隔壁部材の第１の端部と該ハウジングの該
閉鎖端との間で規定される水銀用溜めであつ
て、該第１の孔が該溜めと該第２の孔との間を
連絡し、該隔壁部材の該第１の端部と該第１の
孔が、水銀スイツチがオンの位置になるよう傾
けられた時に該水銀の第１の一部分のみが該第
１の孔を通過して該第２の孔に流れ込むことを
可能にするよう協働し、該水銀の該第１の一部
分が、該ヘツド部に沿つて該絶縁部材から隔て
られた位置において該ヘツド部と該隔壁部材と
の間で電気的接触を行うようになつているも
の； を具備する水銀スイツチ。

１２ 前記隔壁部材の孔がクロム合金でめつきさ
れている、請求の範囲第１１項記載の水銀スイツ
チ。

１３ 前記第２の電極がニツケル合金で作られて
いる、請求の範囲第１１項記載の水銀スイツチ。

１４ 前記固体電極の前記ヘツド部およびステム
部が１個のユニツトである、請求の範囲第１１項
記載の水銀スイツチ。

１５ 前記隔壁部材が前記ハウジングにプレス嵌
合されている、請求の範囲第１１項記載の水銀ス
イツチ。

１６ 前記溶接リング部材が前記ハウジングに抵
抗溶接されている、請求の範囲第１１項記載の水
銀スイツチ。

１７ 前記電極の前記ヘツド部が前記ハウジング
の前記閉鎖端に対面する端部を含み、該端部が、
該ハウジングの該閉鎖端に向かつて軸方向に延び
るカラー部により囲繞されたくぼみ状の端面を有
している、請求の範囲第１１項記載の水銀スイツ
チ。

１８ 前記ヘツド部の前記端面が実質的に平坦な
面を有し、前記ハウジングの前記閉鎖端に対面す
る前記隔壁部材の前記端部が前記ハウジングの横
方向に延びる実質的に平坦な壁を有する、請求の
範囲第１項記載の水銀スイツチ。

１９ 前記隔壁部材の端部と前記第１の孔とが水
銀スイツチがオンの位置になるように傾いたとき
に水銀の第１の部分を前記第１の孔を通して前記
第２の孔にいたるように協同する、請求の範囲第
１１項記載の水銀スイツチ。

発明の背景 本発明は水銀スイツチに関し、より特定的に
は、スイツチのハウジングと隔壁部材が１つの電
極として作用し、ハウジングから適切に絶縁され
た他の電極がハウジングの開口端に部分的に挿入
されている水銀スイツチに関する。

水銀スイツチは、ポンプ、ソレノイド、リレ
ー、警報等を制御するのに広く用いらられてい
る。特に、水銀スイツチは下水設備や排水設備に
おいて予め決められた高位または低位の液体レベ
ルを検出し、必要に応じてポンプを作動させるた
めにしばしばフロートハウジングと共に用いられ
る。

水銀スイツチの設計の際に克服されなければな
らない多くの問題点の中には、電気アーク発生お
よび水銀使用による汚染に起因する損害がある。

ハウジングとこのハウジング内に配置された電
極との間に電気回路が形成された時に生じる電気
アーク発生は、ハウジングから電極を絶縁してい
る絶縁体を浸食する。さらに電気アーク発生は、
スイツチのハウジング壁や他の部分から浸出して
いる炭素や他の物質に起因して水銀の汚染をひき
起こす。

さらに、ある特定の傾斜角におけるスイツチの
信頼性の高いスイツチオフまたはスイツチオンに
関してしばしば問題が生じる。時々、完全なしや
断または接触が行われなくなり、スイツチが断続
的にある一定時間の間スイツチオンおよびスイツ
チオフすることがある。さらには、電気アーク発
生とそれに応じて生じた熱は、ハウジング内に配
置された電極およびハウジングの他の部分に対し
て損害を及ぼす。延長して使用されると、電極あ
るいはハウジングの消耗がしばしば生じる。

本発明は、このようなスイツチに対し性能にお
いてさらに改良したものを提供する。

本発明の概要 本発明は、閉鎖端および開口端を有する外側の
金属製ハウジングを含む水銀スイツチに関する。
ハウジングは長手方向の軸を有し、開口端から内
側に延びる孔を規定する。電気的に導通する隔壁
部材はハウジング内の閉鎖端と開口端の中間に配
置されている。隔壁部材は、ハウジングの閉鎖端
に対面する端部と、ハウジングの開口端に対面す
る端部とを規定する。隔壁部材は第１の孔、ハウ
ジングの開口端に向かう方向に増大する直径をも
つ第２の孔、および第３の孔を規定する。第３の
孔は第１の孔よりも大なる直径を有し、第２の孔
は第１および第３の孔の中間に配置されている。
第１、第２および第３の孔は、ハウジングの閉鎖
端からハウジングの開口端まで連続した通路を規
定するよう隣接している。さらに水銀スイツチ
は、ハウジングの開口端においてハウジングの孔
に少くとも部分的に挿入された電極アセンブリを
含む。電極アセンブリは、ステム部とヘツド部を
有する固体電極を含む。ヘツド部は、ハウジング
の閉鎖端に対面し、ハウジングの閉鎖端に向かう
方向に減小する直径をもつ截頭円錘状の形状を有
している。

ヘツド部は隔壁部材の第３の孔から延びて、隔
壁部材の第２の孔に部分的に入り込んでいる。ヘ
ツド部は、隔壁部材の第３の孔よりも小なる直径
を有し、かつ、ヘツド部が入り込んでいる第２の
孔の当該部分よりも小なる直径を有している。さ
らに電極アセンブリは、前記ステム部の軸部に沿
つて該ステム部の周囲に配置された弾性のある絶
縁部材を含み、この絶縁部材はヘツド部に隣接
し、該ヘツド部よりも大なる直径を有している。
さらに電極アセンブリは、絶縁部材の周囲に配置
された金属溶接リング部材を含み、この金属溶接
リング部材はハウジングに固定的に相互接続され
ている。水銀スイツチはある程度の量の水銀を含
む。ハウジングの閉鎖端と該ハウジングの閉鎖端
に対面する隔壁部材の端部との間に空胴部が配置
されている。この空胴部は水銀スイツチがオフの
位置にある時に水銀を貯溜する。隔壁部材の第１
の孔はこの空胴部と連絡し、一方、空胴部に対面
する隔壁部材の端部は、ハウジングの孔に対し横
方向に延びると共に空胴部に対面する実質的に平
坦な壁を有している。第１の孔および垂直方向の
壁は、水銀スイツチがオンの位置にある時に水銀
の一部分のみがその部分を通して流れることを可
能にするよう協働する。

本発明は、電極アセンブリとハウジング内の隔
壁部材との間で信頼性のある接触が行われ、また
しや断されるようにする。

さらに、隔壁部材は固体電極のヘツド部と協働
して、絶縁部材から隔てられた固体電極上に水銀
の初期接触点を保持する。接触アーク点を絶縁部
材から隔てられた位置にあるので、絶縁部材の浸
食は著しく減少し、それにより、セラミツクのア
ーク障壁等の追加的なコストを必要とすることな
くスイツチの寿命を延ばすことができる。

さらに、隔壁部材と電極アセンブリは協働し、
電極のかなり大なる表面領域が水銀と接触させら
れるようにし、それにより電極の全消耗（バーン
アウト）時間が減少する。

本発明の固体電極は、中空の電極ほど容易には
全消耗しないので、より大きい電流容量でスイツ
チが用いられることを可能にする。

さらに本発明の他の特徴は、水銀が電極の端部
から離れ始め、そして隔壁部材の第１の孔を通し
てスイツチの閉鎖端における空胴部に向かつて移
動し始めた後で、隔壁部材および電極アセンブリ
が協働し、固体電極の截頭円錘状ヘツド部のエツ
ジにおいて回路をしや断することである。

水銀は凝集する傾向を有しているので、水銀の
全部の量は一体状態を維持し、ハウジングの閉鎖
端における空胴部に流れ込む。

本発明の好適な実施態様においては、電気アー
クを消滅させて、発生した熱を吸収しかつ分散さ
せ、例えば電極アセンブリ等のスイツチの一部に
対する熱的損傷を最少化するために、隔壁部材の
孔およびハウジングの閉鎖端における空胴部には
ヘリウムガスが使用される。

また、ヘリウムガスの使用により水銀の汚染が
減少し、それによつてスイツチの寿命が延びる。
さらに、水銀スイツチははるかに大きい電流容量
で使用され得る。

さらに、隔壁部材の第１の孔は、スイツチの閉
鎖端の空胴部から電極アセンブリへの均一な水銀
の流れを提供するのに充分な長さを有している。
水銀の流れの均一性により、チヤタリングあるい
は断続的接続を生じることなく完全な接触が行わ
れる。

スイツチの閉鎖端に対面する隔壁部材の端部
は、隔壁部材とスイツチの閉鎖端の間の空胴部に
水銀の溜めを保持する障壁として機能する。スイ
ツチが傾けられると、水銀の一部分のみが隔壁部
材を通して滴下する。これにより、空胴部におけ
る水銀の量に応じた「スイツチオン」傾斜角の変
化が可能になり、また、使用された水銀が空胴部
すなわち溜めにおける水銀と常に混合され得る状
態となり、これにより、複数回のスイツチングに
よつてひき起こされる汚染の影響が軽減され、ス
イツチの寿命が延びる。

さらに本発明の他の特徴は、スイツチオフの位
置すなわち傾斜角が、スイツチの長手方向の軸に
対する、第２の孔を規定する隔壁部材の壁の傾斜
角を変えることにより変更され得ることである。

本発明の好適な実施態様においては、隔壁部材
はクロム合金でめつきされ、それにより、鋼から
の炭素の浸出とそれに基づくスイツチ内の水銀の
汚染が低減される。

さらに本発明の他の特徴は、スイツチの開口端
に対面する隔壁部材の端部において第３の孔を規
定するカラー部を含むことである。このカラー部
は、電極アセンブリに対して隔壁部材を位置決め
することを容易にする。

本発明の好適な実施態様においては、電極アセ
ンブリの電極は１個の固体ユニツトである。

１つの実施態様においては、ヘツド部は、ハウ
ジングの閉鎖端に対面する実質的に平坦な端面を
有し、かつ、ハウジングの閉鎖端に向かう方向に
減小する直径をもつ截頭円錘状の形状を有してい
る。ヘツド部はリム部を含み、該リム部は端面を
同軸的に囲繞すると共に、該ハウジングの該閉鎖
端に向かつて軸方向に延びている。電極のヘツド
部の端面は水銀の沈積用溜めを提供し、ここで
は、ごく短い使用時間の経過後に或る量の水銀が
該端面上に沈積される。従つて、オンの位置に移
行させられた時は水銀・水銀間接触がまず電極に
おいて提供される。初期の水銀・水銀間接触は、
低い接触抵抗を生じるという点において有利であ
る。さらには、水銀の凝集する性質に起因して初
期の固体接触が行われるので、接触におけるはね
返りまたは間欠的接触動作が減少する。アーク発
生が減少し、それにより、動作時の熱が低減し、
従つてスイツチの摩耗が減少し、それにより、よ
り長い有効寿命が得られる。

さらに他の利点は、スイツチオフの信頼性が増
大することであり、リム部は、初期の水銀・水銀
間接触が行われた後で、沈積用溜めにおける水銀
を隔壁部材の孔における水銀から分離する。従つ
て、水銀・水銀間接触は、スイツチオフ時に水
銀・金属間接触が電極において遮断される態様で
遮断される。このことは、水銀・水銀間接触がス
イツチにオンの位置を固執させる可能性があるの
に対し、清浄（クリーン）な電路遮断を実現させ
る。

本発明を特徴づけるこれら種々の利点および新
規な特徴は、これに添付されかつ本明細書の一部
を形成する請求の範囲において詳細に指示されて
いる。しかしながら、本発明、その利点、および
その使用により得られる目的のより良い理解のた
めに、さらに本明細書の一部を形成する図面、お
よび後出の記述への参照が行われるべきであり、
ここでは本発明の好適な実施例が例示されかつ記
述されている。

【図面の簡単な説明】

図面において、同様の参照番号および文字は図
面を通して対応する部分を示し、 第１図は本発明の原理に従う水銀スイツチの１
つの応用を例示する立面図、 第２図は従来技術による水銀スイツチの代表的
な一例を例示する断面図、 第３図は第１図に示されるフロートハウジング
の中に取り付けられた本発明の原理に従う水銀ス
イツチを例示する、部分的に側面的に示された拡
大断面図、 第４図は本発明の原理を具体化する水銀スイツ
チの好適な実施例を示す拡大された断面図、 第５図は第４図に対応し、本発明の原理を具体
化する水銀スイツチの他の実施例を示す図、およ
び、 第６図は第５図のスイツチにおいて、水銀溜め
の水銀と初期接触した状態を示す図、 である。

好適な実施例の詳細な記述 第１図に本発明の原理を具体化する水銀スイツ
チの代表的な一応用例が例示され、一方、第２図
に従来技術による水銀スイツチの代表的な一例が
例示される。第３図は第１図に示される応用例に
用いられるフロートハウジングの拡大された断面
図で、このフロートハウジングの内部に取り付け
られた水銀スイツチが側面的に示されている。本
発明の水銀スイツチの好適な実施例は参照番号１
０によつて示され、第４図に例示される。好適な
実施例に示されるように、水銀スイツチは１つの
開口端と１つの閉鎖端を有する外側が金属製の、
好適には鋼のハウジング１２を含む。電気的に導
通性のある隔壁部材１４は、ハウジング１２の内
部においてその開口端と閉鎖端の中間に同軸的に
取り付けられ、ハウジング１２と電気的に接触し
ている。電極アセンブリ１６は部分的にハウジン
グ１２の開口端に同軸的に挿入され、それによつ
てハウジング１２の開口端を効果的に閉じると共
にガス密閉状態を形成するようになつている。隔
壁部材１４と協働するハウジング１２は水銀スイ
ツチ１０の第１の電極を形成し、電極アセンブリ
１６は水銀スイツチ１０の第２の電極を形成す
る。各電極は電気リード線１８および２０に適当
に相互接続されており、該リード線はコード２２
を通して適当な電源、例えば第１図に示されるよ
うに通常のコンセント２４に接続される。

第４図に示されるように、隔壁部材１４はハウ
ジング１２の長手方向の軸２７の横方向に延びる
実質的に平坦な端面２６を定義する。隔壁１４の
端面２６はハウジング１２の閉鎖端から隔てられ
ており、それによつて、水銀３０用の溜めとして
役立つ空胴部２８を定義する。さらに隔壁部材１
４は、溜め２８と連絡する円柱状の第１の孔３２
と、ハウジング１２の開口端に向かう方向に増加
する直径をもつ円錘状の第２の孔３４を規定す
る。さらに隔壁部材１４は環状のカラー部１４ａ
を含み、該カラー部は第１の孔よりも実質的に大
きい直径をもつ円柱状の第３の孔３６を規定す
る。第１、第２および第３の孔３２，３４，３６
はそれぞれ隣接しており、それによつて空胴部す
なわち溜め２８からハウジング１２の開口端にお
ける電極アセンブリ１６までの連続した通路を規
定する。ハウジング１２の長手方向の軸２７に対
する第２の孔３４の壁の傾斜角Ａは、好適な実施
例においてはおよそ41゜である。電極アセンブリ
１６は１個の固体電極４０を含んでおり、該電極
４０は好適な実施例においてはニツケル合金で作
られ、ステム部４２とヘツド部４４を有してい
る。ヘツド部４４は、ハウジング１２の閉鎖端に
向かう方向に減小する直径をもつ截頭円錘状の形
状を有している。ヘツド部４４は隔壁部材のカラ
ー部１４ａによつて規定される第３の孔３６か
ら、該隔壁部材１４の第２の孔３４に向かつて部
分的に、同軸的に延びている。ヘツド部４４は円
柱状の第３の孔３６よりも小さい直径であつて、
かつヘツド部が延びて浸入している第２の孔３４
の当該部分よりも小さい直径を有している。

弾性のある円柱状の絶縁部材４６はステム部４
２の軸部に沿つてその周囲に環状に配置されてい
る。絶縁部材４６は、ヘツド部４４の肩部４８に
接触し、ヘツド部４４よりも大きい直径を有して
いる。好適には冷間圧延鋼で作られるＬ字形の金
属溶接リング部材５０は、絶縁部材４６の周囲に
配置されている。金属溶接リング部材５０は抵抗
溶接等の方法によりハウジングに固着されてい
る。さらに第４図に示されるように、ハウジング
１２はその開口端においてテーパー状のフランジ
部１２ａを備え、該フランジ部は好適な実施例に
おいては長手方向の軸に対しておよそ45゜の角度
で傾斜が付けられている。Ｌ字形の金属溶接リン
グ部材５０は、第１の部分５０ａに沿つて部分的
にハウジング１２内に嵌挿され、第２の部分５０
ｂにおいてハウジング１２のフランジ部１２ａと
接触するように形作られており、この第２の部分
において金属溶接リング部材５０は溶接されてい
る。

第４図はオン状態の水銀スイツチ１０を示して
いる。図示されるように、水銀の一部３０ａのみ
が空胴部２８から隔壁部材１４の孔３４および３
６に流れ込み、この時、水銀スイツチ１０は傾斜
してオン状態となる。隔壁１４の後ろ側の端面２
６は水銀の残余部３０ｂを溜める壁として機能す
る。隔壁部材１４と固体電極４０の間の電気的接
触を行わせるために水銀の一部のみが利用される
という事実により、水銀３０ａは空胴部すなわち
溜め２８における水銀３０ｂと絶えず混合され得
る状態に置かれる。これによつて、多くの回数の
スイツチングによりひき起こされる汚染の影響が
減少し、水銀スイツチの寿命が長くなる。「スイ
ツチ・オン」傾斜角の変化は充填する水銀の量を
変えることにより行われ得る。例えば、水銀スイ
ツチの１つの形態に関しての以下に示す水銀の充
填量は、以下の「スイツチ・オン」傾斜角を与え
る。

68c.c.の水銀＝およそ35゜のスイツチ・オン傾斜
角 47c.c.の水銀＝およそ45゜のスイツチ・オン傾斜
角 36c.c.の水銀＝およそ55゜のスイツチ・オン傾斜
角 28c.c.の水銀＝およそ65゜のスイツチ・オン傾斜
角 もちろん、傾斜角はまた空胴部の形態に応じて
変化する。

第４図にさらに例示されるように、共に鋼合金
で作られ得るヘツド部４４と隔壁部材１４の間に
電気的接触を与える水銀３０ａは、まず絶縁部材
４６から隔てられたヘツド部４４の前縁部４４ａ
に接触する。さらに水銀３０ａは、いつたんオン
状態の位置に定着させられると、隔壁部材１４と
ヘツド部４４の比較的広い領域と係合するように
なる。これは、ヘツド部４４と隔壁部材１４との
間の協働に起因するものである。図示されるよう
に、ヘツド部４４と円錘状の孔３４の壁との間の
間隔はハウジング１２は閉鎖端に向かう方向に減
小している。これは、前述したように、第２の孔
３４の壁が好適な実施例においてはおよそ41゜の
傾斜角Ａを有しているのに対し、ヘツド部４４の
壁がおよそ22゜の傾斜角を有しているからである。
ヘツド部４４と隔壁部材１４の間の減小された間
隔のために水銀３０ａは圧縮され、その外表面は
ヘツド部４４と隔壁部材１４の大部分と係合す
る。カラー部１４ａは、絶縁部材４６から隔てら
れたヘツド部４４の前縁部４４ａとの間の水銀の
初期接触を維持するのに役立つ。この絶縁部材４
６は好適な実施例においてはガラス製絶縁体であ
る。接触アーク点はこのガラス製絶縁体からわず
かに隔てられた位置にあるので、該絶縁体の浸食
は著しく減少され、それによつて、セラミツクの
アーク障壁に対する付加的なコストを必要とする
ことなくスイツチの寿命は延びる。さらに、ヘツ
ド部４４の形状と隔壁部材１４は、水銀３０ａが
電極のヘツド部４４から離れ始めた直後にヘツド
部４４の前縁部４４ａにおいて絶縁部材４６から
回路をしや断するよう協働する。水銀３０ａがハ
ウジング１２の閉鎖端に向かつて移動するに従
い、該水銀は前縁４４ａと第２の孔３４の壁との
間で圧縮または圧搾され、それによつて連続的な
接触を該接触が絶たれるまで保証する。水銀は凝
集する傾向を有しているので、水銀３０ａの全部
の量は一体的に溜まり、前縁部４４ａから完全に
隔離され、空胴部すなわち溜め２８に流れ込んで
残余の水銀３０ｂと混ざり合う。

隔壁部材１４の形状と電極アセンブリ１６は、
ヘツド部４４と隔壁部材１４と金属溶接リング部
材５０の間に電気的接触を提供するために隔壁部
材１４の孔３２を通してあふれ出す水銀３０ａの
体積に適合した空間である領域を提供するよう協
働する。この形状は水銀３０ａに対して一貫し
て、該水銀が空胴部すなわち溜め２８に対してし
や断され、接触し、あるいは流出入している間、
一体的に溜まるよう指向せしめる。

本発明の好適な実施例のための代表的な寸法
は、ハウジング１２からわずかに突出する金属溶
接リング部材５０を含んだハウジングの長さであ
り、該寸法は28.96mm（1.14インチ）で、ハウジ
ングの外径は18.80mm（0.74インチ）である。隔
壁部材１４は全体の長さが13.72mm（0.54インチ）
で、外径は17.58mm（0.692インチ）である。カラ
ー部１４ａは7.62mm（0.3インチ）の厚さと22.86
mm（0.90インチ）の長さを有している。本件出願
人は、上述したような基本的な形状を有する水銀
スイツチにおいてカラー部は0.51mm（0.02イン
チ）から1.02mm（0.04インチ）の厚さすなわち幅
を有するべきであることを見出した。もしカラー
部１４ａが余りにも厚すぎた場合には、水銀スイ
ツチ１０は接触状態を維持する傾向を有する。し
かしながら、カラー部１４ａが充分な厚さでない
場合には、水銀３０ａとヘツド部４４の間の接触
は絶縁部材４６に対して余りにも緊密なものとな
るであろう。さらに、カラー部１４ａは電極アセ
ンブリ１６の適切な位置合せを可能にするための
隣接面を提供する。カラー部１４ａの長さは、効
率的な作動のためには1.78mm（0.07インチ）から
2.79mm（0.110インチ）の間にあるべきである。
カラー部１４ａがこれよりも短い長さを有する時
は、該カラー部は不適当なターンオフをひき起こ
す傾向を有し、逆にこれよりも長い長さを有する
時は、不適当なターンオフをひき起こす傾向を有
する。

隔壁部材１４を通しての第１の孔３２の長さ
は、水銀の空胴部すなわち溜め２８から電極アセ
ンブリ１６に向かつていかに均一に流れ込むかを
決定する。好適な実施例においては、第１の孔３
２の内径は6.35mm（0.25インチ）であり、第１の
孔３２の長さは好適には5.08mm（0.20インチ）か
ら7.62mm（0.30インチ）の間にあり、さらに好適
には5.72mm（0.225インチ）であり、これにより
水銀充填量に応じて35゜から65゜のターンオン作動
範囲において良好に作動する。

また好適な実施例においては、固体電極４０
は、ヘツド部４４の円錘状の基部においては8.89
mm（0.350インチ）の直径を有し、ハウジングの
閉鎖端に対面するヘツド部４４の截頭部において
は6.35mm（0.250インチ）の直径を有している。
ヘツド部４４は好適には3.175mm（0.125インチ）
の長さを有する。ステム部は好適にはおよそ3.96
mm（0.156インチ）の外径を有する。絶縁部材４
６は好適には12.7mm（0.500インチ）の外径と5.97
mm（0.235インチ）の長さを有する。ヘツド部４
４と絶縁部材４６はハウジング１２の開口端から
わずかに突出してはいるが該開口端とほぼ同じレ
ベルの位置に取付けられているので、ヘツド部は
ハウジング１２内におよそ8.26mm（0.325インチ）
ほど入り込んでいる。Ｌ字形の溶接リング部材５
０は好適には第１の部分５０ａに沿つて17.32mm
（0.682インチ）の外径を有する。

固体電極４０は、第２図に示されかつ参照番号
６０によつて表わされた従来技術による装置にお
いて見られるような中空の電極ほど早くは消耗し
ないので、比較的長い有効寿命を呈する。さらに
第２図に例示されるように、電極６０は形状にお
いてほぼ球形をなしており、それにより絶縁材６
４に比較的近接した位置において該電極と水銀６
２の間の接触を提供する。前述したように、この
ことは絶縁部材４６の浸食の速度を高めるもので
ある。第２図にさらに例示されるように、従来技
術による装置は水銀溜め６８に隣接する傾斜した
隔壁６６を有しており、この隔壁のために水銀６
２の全部が溜め６８から隔壁部材の領域と電極６
０の方に流れ出し、もはや水銀の混合は起こり得
なくなる。また、第２図に例示されるように、従
来技術による装置は、電気のリード線７０が電源
と電気的に相互接続されるために電極６０のヘツ
ド部に適宜接続されることを必要とする。

第５図および第６図には本発明の原理に従う改
良された水銀スイツチの好適な実施例が例示さ
れ、各部分を表わす参照番号は第４図のそれらに
対応する。

第５図および第６図に示される実施例において
は、電極４０′のヘツド部４４′は空胴部２８′に
対面する端部１００を有している。端部１００は
くぼみ状の実質的に平坦な端面１０２を含み、該
端面は、空胴部２８′に向かつて延びるカラー部
１０４により同軸的に囲繞され、水銀用の溜めを
形成する。スイツチのオン・オフが何回かくり返
されると、一部の水銀１０６は電極４０′におけ
るアーク発生に起因して端面１０２上に沈積され
る。好適には電極４０′は、52％のニツケルを含
むニツケル合金で作られ、酸化現象がほとんど生
じないような極めて清浄な端面１０２を有してい
る。カラー部１０４は、水銀の実質的な沈積がカ
ラー部１０４の端面１０４ａ上に生じるのを防止
するために狭い幅を有していなければならず、こ
れは、そうしなければスイツチオフ動作に支障が
生じる場合もあり得るからである。その一方で、
カラー部１０４は延長して使用された後で消耗さ
れるのを防止するために充分広い幅を有していな
ければならない。従つて、水銀の沈積は主に水銀
溜めに限定される。さらに、くぼみ状の実質的に
平坦な端面１０２は、部分的な量の水銀３０a′が
端面１０２上の水銀１０６と接触するのを可能な
らしめるために充分浅くならなければならない。
この水銀３０a′は、水銀スイツチ１０′がオン状
態に傾斜された時に隔壁部材１４′の孔３４′およ
び３６′の方に移行する。一方では、くぼみ状の
実質的に平坦な端面１０２は、オン状態に切換え
られた時に初期接触がなされた後で、カラー部１
０４が端面１０２上に沈積された水銀を部分的な
量の水銀３０a′から隔離させるのを可能ならしめ
るために充分深くなければならない。いつたん或
る量の水銀１０６が端面１０２上に沈積されてし
まうと、アークが最小化されるに従い付加的な沈
積はほとんどあるいはもはや起こり得なくなる。
好適な実施例においては、カラー部１０４の内壁
は実質上垂直で、端面１０２は実質上平坦であ
り、それによつて水銀の沈積がカラー部１０４の
内壁の近くで生じるようになつている。本件出願
人は、ヘツド部４４′が6.35mm（0.250インチ）の
幅を有している時には、端面は好適には5.16mm
（13／64インチ）から5.56mm（７／32インチ）ま
での間の直径と0.635mm（0.025インチ）から1.52
mm（0.060インチ）までの間の深さとを有してい
ることを見出した。

第６図に例示されるように、初期接触は、スイ
ツチ１０′がオン状態に傾斜された時に端面１０
２上の水銀１０６と隔壁部材１４′の内壁との間
で水銀３０a′によつてなされる。水銀３０a′がカ
ラー部１０４を過ぎて隔壁部材１４′の孔３６′に
向かつて移動し続けるにつれて、水銀１０６と水
銀３０a′の間の接触はカラー部１０４によりしや
断され、それによつて水銀・金属間の接触は第５
図に例示されるように電極において提供されるよ
うになる。従つて、初期の水銀・水銀間接触は水
銀スイツチ１０′がオン状態に移行した時に電極
４０′において提供されることは理解されるであ
ろう。この結果として、低い接触抵抗が得られ
る。さらに、水銀の凝集する性質に起因して、断
続的な接触あるいははね上がりを生ずることなく
極めて迅速でかつ実際的な接触が行われる。従つ
て、アークはほとんど発生せず、スイツチの内部
熱および摩耗は減じられ、それによつて比較的長
い有効寿命をもつたスイツチとなる。

スイツチ１０′がオフ状態に傾斜されると、電
極４０′における水銀・金属間接触はカラー部１
０４の前方外縁部１０４ｂにおいてしや断され
る。これによつて電気的接触のしや断状態が保証
される。

従つて、上述した好適な実施例の記述に対する
本発明はハイブリツド形のスイツチを提供するも
のであり、該スイツチは、オン状態に移行させら
れた時に電極４０′において初期の水銀・水銀間
接触を提供し、オン状態において一度だけ金属・
水銀間接触を提供する。水銀の凝集する性質は、
迅速かつ完全な接触を提供し、低い接触抵抗およ
び連続的な接触を提供することによりアーク発生
を低減する。これはスイツチ１０′の性能を高め、
寿命を延ばす。なぜならば、多くの応用装置にお
いて、スイツチ１０′に電気的に相互接続された
負荷装置をスイツチオフした時よりも該負荷装置
をスイツチオンした時に初期接触が得られる場合
の方が実質的により多くの電流を必要とするから
である。水銀の沈積が主に水銀溜めに限定されて
いるので、カラー部１０４の前方外縁部１０４ｂ
と端部１０４ａにおいて沈積された水銀の量は取
るに足らないものである。そして、金属・水銀間
接触はカラー部１０４の前方外縁部１０４ｂにお
いて提供される。オフ状態に傾斜されると、カラ
ー部１０４の前方外縁部１０４ｂにおける金属・
水銀間接触はスイツチ１０′の電気的しや断が生
じることを保証するが、その一方では、カラー部
１０４の前方外縁部１０４ｂと端部１０４ａにお
ける水銀・水銀間接触のためにスイツチ１０′が
断続的にオン状態になるであろう。

本発明はハウジング１２に隔壁部材を設けるこ
とにより組み立てられる。隔壁部材は典型的には
当該個所にプレス嵌合される。それから水銀３０
がハウジング１２内に挿入される。しかし、水銀
３０は隔壁部材１４に先立つて挿入されることも
可能であろう。続いて、ハウジング１２と隔壁部
材１４の構成体が低位の溶接工具内に置かれ、電
極アセンブリ１６が高位の溶接工具内に挿入され
る。それからハウジング１２内で真空状態が生成
され、その領域は好適にはアルゴンまたはヘリウ
ムガスで充填される。しかしながら、種々の不活
性ガスをおよそ1.76Kg／cm²（25ポンド）から14.1
Kg／cm²（200ポンド）までの間の圧力で使用して
もよいであろう。高位の溶接工具はおよそ3.52
Kg／cm²（50ポンド）の力で電極アセンブリ１６を
ハウジング１２内に押込み、抵抗は溶接リング部
材５０をハウジングのフランジ１２ａに溶接す
る。電極アセンブリ１６を隔壁部材１４に対して
押し当てることにより、電極アセンブリ１６の隔
壁部材１４に対する適切な位置決めが保証され
る。続いて溶接機ネスト領域が消耗され、溶接機
ネストは水銀スイツチ１０の移動のために開かれ
る。

第３図に例示されるように、使用時において水
銀スイツチ１０は円筒状キヤリツジ８０内に適度
に取付けられており、このキヤリツジは防水形ハ
ウジング８２内に取付けられている。第３図は例
示されるように、防水形ハウジングは２個の部分
８２ａおよび８２ｂを含み、該部分はそれぞれ舌
形状、溝形状を呈し、互いに嵌合されている。

第１図に例示されるように典型的な応用例にお
いては、防水形ハウジングすなわちフロート８２
に内蔵された水銀スイツチ１０は液体の高位また
は低位レベルを検出するのに用いられる。第１図
において、水銀フロートスイツチは破線によりオ
フ状態が、実線によりオン状態が示されている。
例示されているように、電気コード２２は調整可
能なクランプ装置８３により水管路８４等の支持
構成物に調整可能に取付けられている。水銀フロ
ートスイツチの電気コード２２はピギーバツク式
のプラグ装置８６により通常のコンセント２４に
相互接続されており、該プラグ装置にはポンプ９
０の電気コード８８もまた相互接続されている。
従つて、水位レベルがその高位レベル位置９２に
達した時点で生じる水銀スイツチの「スイツチオ
ン」に状態に該スイツチが傾斜されると、ポンプ
９０が作動し、管路８４を通して水を排出し始め
る。参照番号９４によつて表わされる低位レベル
位置に水位レベルが達すると、水銀スイツチがそ
の「スイツチオフ」の状態になり、ポンプ９０が
停止される。さらに他の応用例においては、フロ
ートハウジング８２内の水銀スイツチ１０の位置
決めは逆にしてもよく、すなわち180゜入れ換えて
もよく、これによつて液体の低位レベルにおいて
「スイツチオン」の状態に、液体の高位レベルに
おいて「スイツチオフ」の状態になるようにして
もよい。従つて、ポンプ９０は液体の低位レベル
が水銀スイツチ１０によつて検出された時にスイ
ツチオンされることになる。本発明の水銀スイツ
チは他の多くの応用において利用性を有している
ことが理解されるであろう。

多くの本発明の特徴および利点が上述の記述に
おいて本発明の構成および作用の詳細と共に記載
されているが、その開示は例示的なものに過ぎ
ず、種々に変形を行うことは可能であり、特に、
部品の形状、寸法および配置に関しては本発明の
原理の範囲内で添付された請求の範囲の表現に用
いられている用語の広汎な一般的な意味によつて
示される範囲まで可能である。