JP3908716B2

JP3908716B2 - 電源入力部構造

Info

Publication number: JP3908716B2
Application number: JP2003371753A
Authority: JP
Inventors: 修仁富永
Original assignee: Nanaboshi Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nanaboshi Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: JP2005135796A

Description

本発明は、電源から電力ケーブルを通して電気機器に電力を入力する構造に関する。特には、落雷等による過剰なサージ電圧から電気機器を保護する避雷器を備えた電源入力部構造に関する。

図６は、電気機器の電源入力部の構造の一例を示す図である。
電源から延びた電源ケーブルＣの先端には、メス型コンタクト１０１を有するプラグＰが取り付けられている。一方、電気機器Ｄの筐体には、オス型コンタクト（ピン）１０３を有するレセプタクルＲが取り付けられている。プラグＰとレセプタクルＲを接続するには、まず、プラグＰのメス型コンタクト１０１にレセプタクルＲのオス型コンタクト１０３を嵌合する。そして、プラグＰに取り付けられているカップリングナット１０５の螺子をレセプタクルＲに形成されている螺子に螺合させ、プラグＰとレセプタクルＲを接続する。
このような構造の場合、電力ケーブルＣに落雷等により過剰なサージ電圧がかかると、この電圧がそのままプラグＰとレセプタクルＲを介して電気機器Ｄに入力されてしまう。

そこで、電気機器への過剰なサージ電圧の入力を防ぐために、電気機器の電源入力部にアレスタ（避雷器）を備えた電源入力部の構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図７は、特許文献１に開示されている電源入力部構造を説明する図である。
この電源入力部構造２００においては、コネクタ（レセプタクル）２０１の螺着部２０３が電気機器の筐体２２１の外側から内側に挿入されている。筐体２２１内に挿入された螺着部２０３はナット２０５で筐体２２１に固定され、筐体２２１と導通している。そして、螺着部２０３の端面には、筐体２２１の内外に連通する入力導電体２０９が絶縁物２０７を介して支持されている。この入力導電体２０９と螺着部２０３との間に、２個のアレスタ２１１が並列に介装されている。

アレスタ２１１の一方のリード線２１３ａは、螺着部２０３にナットで締め付けられて、筐体２２１に導通している。他方のリード線２１３ｂは、入力導電体２０９に装着されたはんだ付けチューブ２１５に挿入されてクランプされている。そして、電気機器の内部機器から延びる入力電線２１７が、入力導電体２０９にはんだ付けされチューブ２１５が被せてある。

このような構造により、電力ケーブルからコネクタ２０１にかかるサージ電圧は、入力導電体２０９からアレスタ２１１を介して筐体２２１に逃がされるため、電気機器はサージ電圧から保護される。

この例の入力部構造では、アレスタ２１１が電気機器の筐体２２１内に配置されて、コネクタの入力導電体２０９にはんだ付けにより固定されている。このため、アレスタ２１１の交換や増設を行うには、電気機器に固定されているコネクタ全体を取り替える必要があり、メーカーによる専門的な作業を要する。最悪の場合は、電気機器を工場に持ち込んでの作業となり、時間がかかるとともに、作業コストが高くなる。また、その作業中は電気機器が使えないことになり、電気機器の使用者にとっては大きな問題となる。

特開平０９−１７５２４号公報

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、構造や組立て方が簡易であり、既存のプラグとレセプタクル間にも装着可能でメンテナンス性にも優れた避雷中継器を備えた電力入力部構造を提供することを目的とする。

本発明の電力入力部構造は、電気機器に取り付けられるレセプタクルと、該レセプタクルに嵌合接続される避雷中継器と、該中継器に嵌合接続される、電力ケーブルに接続されているプラグと、を備える電源入力部構造であって、前記避雷中継器が、前記レセプタクル及びプラグの通電部と嵌合接続される、両端にオス型接続部又はメス型接続部の形成された複数のコンタクトと、該コンタクトを保持するインシュレータと、該インシュレータを収容するシェルと、前記インシュレータ内の複数のコンタクト間に挿入されたアレスタと、該アレスタと前記コンタクト間に介装された導電性のバネと、を備えるとともに、前記コンタクトの両端の接続部の間に前記バネの端面と接するバネ座が形成されていることを特徴とする。
なお、上記レセプタクルはケーブルを介して上記電極に取付けられる場合もある。

本発明の電力入力部構造は以下の利点を有する。
（１）避雷中継器がプラグやレセプタクルと別体であるため、入力部全体の使い勝手がよく、メンテナンスもしやすい。
（２）避雷中継器のコンタクトを、プラグやレセプタクルのコンタクトの型に応じてオス型又はメス型とすることができる。
（３）アレスタが通電して壊れた場合、避雷中継器を交換することで、引き続き電気機器を使用できる。また、壊れたアレスタの交換が容易にでき、壊れたアレスタのみを交換すれば、避雷中継器を繰り返して使用することができる。
（４）避雷中継器の構成が簡易であり、はんだ付けや螺子止めすることなく簡単に組立てることができる。

したがって、構造や組立方が簡易であり、メンテナンス性に優れ、信頼性の高い避雷中継器を備えた電力入力部構造を提供できる。また、コンタクトをプラグやレセプタクルのコンタクトの型に応じてオス型又はメス型とすることにより、既存のプラグとレセプタクルの間にも介装でき、広い汎用性を備える。

発明を実施するための形態

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、避雷中継器の構造を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る電源入力部構造に含まれる避雷中継器の構造を示す図であり、図１（Ａ）は断面図、図１（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
避雷中継器１０は、アレスタ組立体１１と、アレスタ組立体１１が収容されるシェル４１を有する。アレスタ組立体１１は、レセプタクル及びプラグの通電部（コンタクト）と嵌合接続される複数（この例では２本）のコンタクト１３と、コンタクト１３をシェル４１から絶縁させて保持するインシュレータ１７と、コンタクト１３間に挿入されたアレスタ２５と、アレスタ２５とコンタクト１３間に介装された導電性のバネ２９と、を備える。

まず、アレスタ組立体の構造を説明する。
図２は、アレスタ組立体の構造を説明する図であり、図２（Ａ）は全体の斜視図、図２（Ｂ）は分解斜視図である。
図２（Ａ）に示すように、アレスタ組立体１１は、円柱形のインシュレータ１７の両端面から２本のコンタクト（オス型）１３が突き出たものである。インシュレータ１７は、電気絶縁性の材料（例えば、エポキシ樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂など）で作製され、アレスタ組立体１１の長さ方向に対して半分に分かれる２つのインシュレータ片１７Ａ、１７Ｂから構成される。インシュレータ片１７Ａ、１７Ｂの内側には、各部品が収容されるくぼみが形成されている。また、インシュレータ片１７Ａ、１７Ｂの端面には、コンタクト１３が挿通される２つの貫通孔１９が形成されている。
インシュレータ１７の外面の中央には、外周に沿って環状の係止突起２１が形成されている。この係止突起２１は、後述するように、シェル４１の係止突起に係止される。係止突起２１には、シェル４１との円周方向の位置決めのためのキー溝２３が形成されている。

図２（Ｂ）に示すように、各コンタクト１３は、両端に形成されたオス型接続部１４Ａ、１４Ｂと、各オス型接続部１４の間に形成されたバネ座１５を備える。２本のコンタクト１３は、各バネ座１５が向かい合うように配置される。そして、このバネ座１５間に、アレスタ２５がバネ２９を介して挿入されている。アレスタ２５は、平べったい円柱形で、両端の円盤状電極２６と、電極２６間に挟まれた絶縁碍子２７とからなる三層構造である。各電極２６の外面は凹状であり、平らな底面２６ａと、底面２６ａの周囲に形成された外周壁２６ｂを有する。各バネ２９は、導電性の材料（例えば、銅合金線など）で作製される。各バネ２９の両端面２９ａ、２９ｂは平らに加工されている。このようにバネ２９の端面２９ａ、２９ｂを平らに加工することにより、バネ２９とアレスタ２５及びコンタクト１３との接触面積が広くなる。

次に、アレスタ組立体１１を組立てる方法の一例を説明する。
まず、アレスタ２５の各電極２６の底面２６ａにバネ２９の一方の端面２９ａを当て、各バネ２９の他方の端面２９ｂに各コンタクト１３のバネ座１５を当てて、２本のコンタクト１３間に２つのバネ２９を介してアレスタ２５を挟む。コンタクト１３のバネ座１５の径（一例で１１ｍｍ）はバネ２９の端面２９ｂの径（一例で１０ｍｍ）とほぼ等しく、バネ２９はバネ座１５から外れにくくなっている。また、アレスタ２５の電極２６の底面２６ａの径（一例で１４ｍｍ）はバネ２９の端面２９ｂの径より大きく、バネ２９が底面２６ａ上で横方向に動くことができるようになっている。なお、アレスタ２５の電極２６には外周壁２６ｂが設けられているため、バネ２９の端面２９ａが電極２６の底面２６ａ上で横方向に動いても、バネ２９が電極２６から外れにくい。

そして、各バネ座１５を両側から押えてバネ２９を収縮させ、各コンタクト１３の一方の接続部１４Ａを、一方のインシュレータ片１７Ａの２つの貫通孔１９に差し込む。その後、各コンタクト１３のもう一方の接続部１４Ｂを他のインシュレータ片１７Ｂの２つの貫通孔に差し込む。そして、各インシュレータ片１７Ａ、１７Ｂを結合する。
なお、各コンタクト１３は、各バネ２９の力に抗して互いの方向に押し付けられた状態で各インシュレータ片１７Ａ、１７Ｂの貫通孔１９に差し込まれており、各コンタクト１３は、各インシュレータ片１７Ａ、１７Ｂに、各バネ２９により各コンタクト１３が離れようとする力による摩擦によって保持されている。

アレスタ２５の各電極２６とコンタクト１３のバネ座１５とは、導電性のバネ２９により導通している。上述のように、各バネ２９と電極２６及びバネ座１５は十分な接触面積で接触している。さらに、バネ２９は電極２６とバネ座１５間で圧縮されて、アレスタ２５とコンタクト１３とに確実に接触しているため、アレスタ２５とコンタクト１３との導通を確保できる。この際、はんだ付けや螺子止め等の作業を要しないため、アレスタ２５の取替えが容易である。また、アレスタの寸法のバラツキやコネクタに加わる振動をバネ２９の収縮によって吸収してくれるので、アレスタ２５の接触不良を起こさない。

次に、避雷中継器全体の構造を説明する。
上記で説明したアレスタ組立体１１は、シェル４１内に固定される。図１に示すように、シェル４１は円筒形で、両端部の外面には、プラグ又はレセプタクルのカップリングナットと螺合する螺子４３、４４が形成されている。シェル４１の内面には、両端からシェルの長さ方向ほぼ中央まで延びる複数の溝４７、４８が形成されている。これらの溝４７、４８には、プラグ及びレセプタクルに形成された突部が嵌合して、プラグ及びレセプタクルと避雷中継器１０のシェル４１との円周方向の位置が合わせられる。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）の上側に示すように、シェル内面の長さ方向ほぼ中央部には、上述したアレスタ組立体１１の係止突起２１が係止される環状の係止突起５１が形成されている。そして、この係止突起５１から、アレスタ組立体１１のインシュレータ１７の係止突起２１の長さだけ離れた位置に、環状の溝５３が形成されている。さらに、係止突起５１と溝５３との間をシェル４１の長さ方向に延びるキー５５が形成されている。

アレスタ組立体１１をシェル４１に固定するには、まず、アレスタ組立体１１のインシュレータ１７の係止突起２１に形成されたキー溝２３を、シェル４１のキー５５に合わせて、アレスタ組立体１１をキー５５の側（図の右側）からシェル４１に挿入する。すると、係止突起２１のキー溝２３がシェル４１のキー５５に噛み合い、係止突起２１の進行側（図の左側）の端面がシェル４１の係止突起５１に係止される。このキー５５とキー溝２３により、アレスタ組立体１１はシェル４１に対して回動しないように位置決めされる。

次に、セットスプリング（ストップリング、Ｃ字型バネ止め輪）５７を環状溝５３に挿入する。セットスプリング５７が環状溝５３に挿入されると、同スプリング５７の内周部は環状溝５３からシェル４１の内側に突き出る。そして、アレスタ組立体１１の係止突起２１は、シェル４１の係止突起５１とセットスプリング５７との間に挟まれる。これにより、アレスタ組立体１１がシェル４１に固定される。各コンタクト１３はシェル４１からインシュレータ１７によって絶縁されている。

環状溝５３は、シェル４１に形成された位置決め溝の一つ４８−１（図の右上に示す）を介してシェル４１の端面に連通している。セットスプリング５７の装着や取り外しは、この位置決め溝４８−１から工具等を差し込んで行う。なお、係止突起５１の端部に形成されている環状溝５９は、シェル４１の作製時に、係止突起５１と環状溝５３との間の加工寸法出しのための溝（ざぐり溝）である。

以上説明したように、この避雷中継器１０は、アレスタ組立体１１の分解や組立が容易であるとともに、アレスタ組立体１１のシェル４１への取り付けや取り外しも容易に行うことができる。

次に、電源入力部の全体の構造について説明する。
図３は、本発明の実施の形態に係る電源入力部の全体構造の一例を示す図である。
本発明の電源入力部は、電源から延びた電源ケーブルＣの先端に取り付けられたプラグＰと、電気機器Ｄの筐体に取り付けられたレセプタクルＲと、プラグＰとレセプタクルＲ間に介装される避雷中継器１１０（図１、２に示した避雷中継器とは別のもの）とから構成される。
この電源入力部は、図６の電源入力部において、プラグＰとレセプタクルＲの間に避雷中継器１１０を介装させたものである。つまり、避雷中継器１１０を、既存の図６のようなメス型コンタクト１０１を備えたプラグＰと、オス型コンタクト１０３を備えたレセプタクルＲを接続するような電源入力部に取り付けることができる。

この避雷中継器１１０のコンタクト１１３は、一端（図の左側）にオス型接続部１１４Ａ、他端（図の右側）にメス型接続部１１４Ｂを備える。また、同中継器１１０のメス型接続部側にはカップリングナット１７１が嵌合されている。オス型接続部１１４ＡにはプラグＰのメス型コンタクト１０１が嵌合されて、プラグＰに取り付けられているカップリングナット１０５が避雷中継器１１０と螺合する。メス型接続部１１４ＢはレセプタクルＲのオス型コンタクト１０３に嵌合されて、カップリングナット１７１がレセプタクルＲと螺合する。

図４は、図３の電源入力部の避雷中継器の全体構造を示す断面図である。
図５は、図４の避雷中継器のアレスタ組立体の構造を示す断面図である。
この避雷中継器１１０は、図１の避雷中継器とほぼ同様の構成を有するが、コンタクトの一方（プラグ側）がオス型、他方（レセプタクル側）がメス型である。このため、図１の避雷中継器と比べて、シェル、及び、アレスタ組立体のコンタクトとインシュレータ片の構造が異なる。他の部品は、図の避雷中継と同じ構造・作用を有するため図と同一の符号を付し、説明を省略する。

まず、図５を参照してアレスタ組立体１１１の構造を説明する。
この例のアレスタ組立体１１１のコンタクト１１３は、一端（図の左側）に形成されたオス型接続部１１４Ａと、他端（図の右側）に形成されたメス型接続部１１４Ｂと、両接続部の間に形成されたバネ座１１５を備える。メス型接続部１１４Ｂには、端部からコンタクトの長さ方向に延びる複数のすり割溝１１６が形成されている。

このメス型接続部１１４Ｂ側のインシュレータ片１１７Ｂは、オス型接続部側のインシュレータ片１１７Ａより長さが長く、メス型接続部１１４Ｂがインシュレータ片１１７Ｂ内に埋め込まれている。

次に、図４を参照して避雷中継器１１０の全体の構造について説明する。
避雷中継器１１０のメス型接続部側端部（図の右側）には、レセプタクルＲとの接続用のカップリングナット１７１が嵌合されている。また、同端部の外面には、端面からシェル１４１の長さ方向に延びる複数の突部１６１が形成されている。これらの突部１６１は、同端部がレセプタクルＲに嵌合されたときに、レセプタクルＲに形成された複数の位置決め溝を通り、シェル１４１とレセプタクルＲとの円周方向における位置が合わせられる。

各突部１６１の先には、外周に沿って環状の突起１６３が形成されている。同突起１６３のレセプタクル側の面にはパッキン１６５が配置されている。避雷中継器１１０のメス型コンタクト側端部がレセプタクルＲに挿入されたときに、レセプタクルＲの端部はパッキン１６５を介して突起１６３に当接する。

また、シェル１４１の外面には、環状突起１６３からシェル１４１の長さ方向に延びる溝１６７が形成されている。カップリングナット１７１の内面に取り付けられたリテーリングリング１７３はこの溝１６７内に位置している。このリテーリングリング１７３により、カップリングナット１７１はシェル１４１から抜けないように保持される。また、カップリングナット１７１は、シェル１４１に対して回転可能であり、シェル１４１の長さ方向に移動可能である。
カップリングナット１７１の、レセプタクル側の端部の内周には、レセプタクルＲと螺合するための螺子１７５が形成されている。

避雷中継器１１０のオス型接続部側端部（図の左側）の内面には、端面からシェル１４１の長さ方向に延びる複数の溝４７が形成されている。これらの溝４７には、同端部にプラグＰが嵌合されたときにプラグＰに形成された複数の突部が通り、シェル１４１とプラグＰとの円周方向における位置が合わせられる。
また、同端部の外面には、プラグＰに取り付けられたカップリングナット１０５の螺子と螺合する螺子４３が形成されている。

図３を参照して、この避雷中継器１１０を取り付ける方法の一例を説明する。
まず、避雷中継器１１０のオス型接続部１１４Ａを、電源ケーブルの先端に取り付けられたプラグＰのメス型コンタクト１０１に嵌合する。そして、プラグＰに予め取り付けられているカップリングナット１０５の螺子を、シェル１４１に形成された螺子４３に螺合し、プラグＰを避雷中継器１１０に接続する。

そして、電気機器Ｄの筐体に取り付けられたレセプタクルＲのオス型コンタクト１０３を、避雷中継器１１０のメス型接続部１１４Ｂに嵌合する。そして、カップリングナット１７１の螺子１７５を、レセプタクルＲに形成された螺子に螺合し、避雷中継器１１０をレセプタクルＲに接続する。これにより、プラグＰが避雷中継器１１０を介してレセプタクルＲに接続される。

このように避雷中継器１１０を設けたことにより、電源ケーブルＣにかかったサージ電圧は、避雷中継器１１０内において、一方のコンタクト１１３からバネ２９を介してアレスタ２５に伝えられ、アレスタ２５からバネ２９を介して他方のコンタクト１１３へ伝えられる。これにより、電気機器Ｄへサージ電圧がかかることを防止できる。

なお、オス型コンタクトを備えたプラグと、オス型コンタクトを備えたレセプタクル間に避雷中継器を介装させるには、両端にメス型接続部が形成されたコンタクトを備えた避雷中継器を使用する。
また、レセプタクルＲが電気機器Ｄの筐体に設けられた場合について説明したが、本発明の電源入力部構造は、レセプタクルＲが、筐体から延びたケーブルの先端に取り付けられている場合にも適用できる。

本発明の実施の形態に係る電源入力部構造に含まれる避雷中継器の構造を示す図であり、図１（Ａ）は断面図、図１（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。アレスタ組立体の構造を説明する図であり、図２（Ａ）は全体の斜視図、図２（Ｂ）は分解斜視図である。本発明の実施の形態に係る電源入力部の全体構造の一例を示す図である。図３の電源入力部の避雷中継器の全体構造を示す断面図である。図４の避雷中継器のアレスタ組立体の構造を示す断面図である。電気機器の電源入力部の構造の一例を示す図である。特許文献１に開示されている電源入力部構造を説明する図である。

符号の説明

１０避雷中継器１１アレスタ組立体
１３コンタクト１４接続部
１５バネ座１７インシュレータ
１９貫通孔２１係止突起
２３キー溝２５アレスタ
２６電極２７絶縁碍子
２９バネ４１シェル
４３、４４螺子４７、４８溝
５１係止突起５３溝
５５キー５７セットスプリング
５９溝
１０１メス型コンタクト１０３オス型コンタクト
１０５カップリングナット
１１０避雷中継器１１３コンタクト
１１４接続部１１５バネ座
１１６すり割溝１１７インシュレータ
１４１シェル
１６１突部１６３突起
１６５パッキン１６７溝
１７１カップリングナット１７３リテーリングリング
１７５螺子
ＣケーブルＤ電気機器
ＰプラグＲレセプタクル

Claims

電気機器に取り付けられるレセプタクルと、
該レセプタクルに嵌合接続される避雷中継器と、
該中継器に嵌合接続される、電力ケーブルに接続されているプラグと、
を備える電気機器への電源入力部構造であって、
前記避雷中継器が、
前記レセプタクル及びプラグの通電部と嵌合接続される、両端にオス型接続部又はメス型接続部の形成された複数のコンタクトと、
該コンタクトを保持するインシュレータと、
該インシュレータを収容するシェルと、
前記インシュレータ内の複数のコンタクト間に挿入されたアレスタと、
該アレスタと前記コンタクト間に介装された導電性のバネと、を備えるとともに、
前記コンタクトの両端の接続部の間に前記バネの端面と接するバネ座が形成されていることを特徴とする電源入力部構造。