JP7462904B2 - 自動切替器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば商用電源が停電した際に、電源を分散電源に自動で切り替える自動切替器に関する。

太陽光発電等の自家発電装置を分散電源として備えて、商用電源の停電に対応したり電力の節約を図る電力需要家がある。このように電源を複数系統備える場合、電源の切り替えに切替器が使用され、この切替器には停電を検知して自動で切り替える自動切替器がある。
例えば、特許文献１の自動切替器は、手動操作で切り替える入力切替器を基本として駆動装置を組み付けて、手動で切替操作する操作ハンドルをモータ駆動で切り替えるよう構成されている。

特開２０１７－１９９６２０号公報

上記特許文献１の自動切替器は、操作ハンドルに係合しているハンドルフックを操作ハンドルから外せば、手動での切り替えを実施できた。
しかしながら、通常自動で行われる入力切り替えを手動で行う作業は、現場に慣れない作業者が行うため、ハンドルフックの破損等の不具合が発生する場合があった。
例えば、手動で切り替える場合はハンドルフックが外されるが、切替操作後はハンドルの角度が異なるため、ハンドルフックをそのままの状態では戻すことができない。これを無理矢理操作ハンドルに係合させようとすることで破損が発生した。また、係合せず放置することで、その後自動切り替えが行われなかったりする問題があった。
また、自動切替を行う駆動装置の動作をテストする場合は、実際に切り替えを行わせて実施していたため一瞬停電が発生し、好ましいテスト形態では無かった。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、切替操作する操作ハンドルに自動切り替えを実施するためのハンドルフックを係合させた状態でも、操作ハンドルを手動操作でき、更に駆動装置のテストを停電を発生させること無く実施できる自動切替器を提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、２つの入力部と、１つの出力部と、出力部に接続する入力部を切り替えるために、前後に傾倒操作する操作ハンドルと、入力部の切り替えを判断する切替判断部と、操作ハンドルに係合して操作ハンドルを切り替え操作するハンドルフックと、切替判断部の判断に基づいてハンドルフックを前後動させて操作ハンドルを切替動作させるモータを備えた駆動装置と、を有する自動切替器であって、
駆動装置は、更にモータにより回転するクランク部材、及びクランク部材の回転をハンドルフックの前後動に変換するアームレバーを有し、アームレバーは、上端がハンドルフックに連結されると共に、下端がモータフレームに軸着されて成り、クランク部材の回転を可能とする回転空間を軸着部の上部に備え、クランク部材の回転により揺動することでハンドルフックが前後動し、更に回転空間は一部が広く形成された遊び空間を有し、クランク部材が特定の角度の状態では、操作ハンドルが切替動作する範囲で、アームレバーの自由な揺動を可能とし、ハンドルフックが操作ハンドルに係合した状態にあっても、操作ハンドルの手動操作による入力切替が可能であることを特徴とする。
この構成によれば、ハンドルフックの操作ハンドルへの係合を解除することなく、手動操作で入力切替を行うことができる。よって、作業者のなれない操作に伴うハンドルフックの破損や、ハンドルフックと操作ハンドルとの係合状態に不具合が発生するような事態を防止でき、自動切替器の安定した動作を継続させることができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、クランク部材が、特定の角度の状態から所定の方向へ１回転することで、アームレバーは一方から他方へ揺動して操作ハンドルが切替動作し、この切り替えた状態から、クランク部材が所定の方向とは逆の方向へ１回転すると、操作ハンドルが他方から一方へ揺動して切替動作するが、遊び空間は、クランク部材が特定の角度の状態から少なくとも８０度回転するまでは、アームレバーに係合しないよう形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、クランク部材がアームレバーに係合しない角度範囲が少なくとも８０度の範囲で存在することで、ハンドルフックを係合させた状態でも操作ハンドルの切替操作を実施できる。

請求項３の発明は、請求項２に記載の構成において、クランク部材を特定の角度の状態から８０度回転させるテストボタンを有することを特徴とする。
この構成によれば、テストボタンの操作で、操作ハンドルが切替動作しない範囲でクランク部材が回転動作する。よって、切替動作させること無くモータの動作テストやメンテナンスができる。然も、１回転しないまでも８０度と大きい角度で回転させてテストするため、確実なテストができる。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の構成において、アームレバーに形成されたクランク部材の回転空間は、フラスコ状に開口形成されて底部に遊び空間が形成され、特定の角度の状態は、クランク部材がその回転軸に対して先端が垂下した状態の角度であることを特徴とする。
この構成によれば、クランク部材を少なくとも８０度自由に回転させることが可能である一方で、回転空間の上部は狭く形成されている。そのため、クランク部材を１８０度回転させた状態では、アームレバーを直立させた状態で安定させることが可能であり、双方の入力部から切り離された中立位置を維持することも可能となる。

本発明によれば、ハンドルフックの操作ハンドルへの係合を解除することなく、手動操作で入力切替を行うことができる。よって、作業者のなれない操作に伴うハンドルフックの破損や、ハンドルフックと操作ハンドルとの係合状態に不具合が発生するような事態を防止できる。

本発明に係る自動切替器の一例を示す斜視図である。 切替器と駆動装置の模式図である。 自動切替器の機能ブロック図である。 切替器を取り外した斜視を示し、クランク部材とアームレバーの関係を示す説明図である。 図４の側面図である。 クランク部材とアームレバーの関係を示す側面説明図であり、（ａ）は入力が第１回路の状態、（ｂ）は入力が第２回路の状態を示している。 モータテストの流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る自動切替器の斜視図を示している。自動切替器１は、切替器２と駆動装置３とで構成され、台座４上で一体化されている。
切替器２は、後部（図示右側）に第１入力端子５ａ、前部（図示左側）に第２入力端子５ｂ、出力端子６が配置され、上部に入力を切り替える操作ハンドル７が配置されている。操作ハンドル７を前方或いは後方への傾倒（回動）させることで入力の切り替えが行われる。入力端子５、出力端子６は３端子で構成されている。

切替器２の右側（図示手前）に駆動装置３が配置され、操作ハンドル７を覆うように駆動装置３から延びたハンドルフック１１が配置されている。このハンドルフック１１を介して、操作ハンドル７と駆動装置３とは連結されている。

図２は切替器２と駆動装置３の関係を示す模式図であり、図２に示すように駆動装置３により入力の切り替えが行われる。ここでは、第１入力端子５ａに一方の電源である第１回路２１が接続され、第２入力端子５ｂに他方の電源である第２回路２２が接続され、出力端子６に接続された負荷２３に供給する電源の切り替えが成される場合を示している。

図３は自動切替器１の機能ブロック図を示している。図３に示すように、駆動装置３は、切替駆動部３１、センサ部３２、表示部３３、テストボタン３４、２つの電源部３５（３５ａ，３５ｂ）、ＣＰＵを備えた制御部３６等を備えている。

切替駆動部３１は、ハンドルフック１１、アームレバー１２、クランク部材１３、モータ部１４を有し、ハンドルフック１１が操作ハンドル７を操作して切替器２が操作される。モータ部１４は、モータとその回転をクランク部材１３に伝達する伝達機構部とを有している。
センサ部３２は、アームレバー１２の角度を検知するセンサ、クランク部材１３の角度を検知するセンサ等を備えている。
表示部３３は、図１に示すように２つ表示部（第１表示部３３ａ，第２表示部３３ｂ）で構成され、いずれもＬＥＤで構成されている。第１表示部３３ａは運転状態を表示（詳述せず）し、第２表示部３３ｂはエラー発生時にそれを表示する。
テストボタン３４は、モータ部１４即ちモータの動作テストをするボタンである。

電源部３５は、第１回路２１に接続された（第１入力端子５ａから電源が供給される）第１電源部３５ａ、第２回路２２に接続された（第２入力端子５ｂから電源が供給される）第２電源部３５ｂを有している。
制御部３６は、電源部３５の電圧情報を入手し、第１回路２１及び第２回路２２の状態を把握し、現在出力端子６に接続されている一方の入力端子５の電圧が所定値以下になったら、入力端子５を他方の入力端子５へ切り替える。

図４，５は、切替器２を取り外した図で、ハンドルフック１１とアームレバー１２とモータ部１４が組み付けられたモータフレーム１５との関係を示し、図４は斜視図、図５は側面図である。但し、アームレバー１２が直立した状態を示し、切り替えの途中の状態を示している。図４，５に示すように、ハンドルフック１１は、端部がアームレバー１２の上端に連結されている。アームレバー１２はモータ部１４に取り付けられたクランク部材１３により駆動されて前後に揺動し、この揺動動作でハンドルフック１１は操作ハンドル７を切替操作する。
尚、ハンドルフック１１は、アームレバー１２に対して直交するよう配置されて固定されているが、傾倒／起立可能にアームレバー１２に連結しても良い。

アームレバー１２は板状に形成され、クランク部材１３の回転空間Ｓが内部に開口形成されている。また、下端に軸着部１２ａを有し、モータ部１４が組み付けられたモータフレーム１５に軸着され、軸着部１２ａを中心に回転可能に配置されている。
そして、回転空間Ｓは、軸着部１２ａの上部に形成され、軸着部１２ａに近い底部が幅広に形成された遊び空間ＳＦを備えて全体がフラスコ状に開口形成されている。

一方、モータ部１４は、モータに連結された駆動軸１４ａが左右方向に向けて配置され、その先端がモータフレーム１５から突出しており、この突出した先端部にクランク部材１３が取り付けられている。アームレバー１２は、この駆動軸１４ａに直交する面内で回転する。

クランク部材１３は、駆動軸１４ａとの連結部を回転中心１３ａとし、駆動軸１４ａに直交する方向に延びた棒体１３ｂを有し、その先端に回転空間Ｓの内壁に当接するローラー状の回転体１３ｃを備えている。

図６は、このような回転空間Ｓを設けたクランク部材１３とアームレバー１２の関係を示す説明図であり、（ａ）は一方の入力端子５に出力端子６が接続された状態、（ｂ）は他方の入力端子５が出力端子６に接続された状態を示している。
クランク部材１３を１回転することで、その間のアームレバー１２との係合作用でアームレバー１２は揺動し、切り替えが実施される。具体的に、クランク部材１３の回転に従い回転体１３ｃが回転空間Ｓの内壁に当接してアームレバー１２を移動させ、アームレバー１２が揺動する。
こうして、図６（ａ）の状態から、矢印Ａ１の方向へクランク部材１３を３６０度回転すると、アームレバー１２は図６（ｂ）の角度状態となる。逆に、図６（ｂ）の状態から矢印Ａ２の方向へクランク部材３６０度回転すると、アームレバー１２は図６（ａ）の角度状態となり、入力の切り替えが成される。

そして、図６に示すように、入力の切り替えが完了したアームレバー１２の双方の角度状態で、クランク部材１３は１回転（３６０度回転）するため、角度は垂下状態で同一にできる。
加えて、回転空間Ｓは底部に広い遊び空間ＳＦがフラスコ状に形成されていることで、アームレバー１２はこの状態で大きな角度で揺動可能であり、手動操作で大きく揺動させることができる。こうして、ハンドルフック１１を操作ハンドル７から外さなくても、操作ハンドル７を操作でき、手動で入力の切り替えを実施できる。

具体的に、図６に示すように、遊び空間ＳＦは、クランク部材１３が垂下した状態（特定の角度の状態）から８０度までの回転が可能となっている。
この結果、図６に示すようにクランク部材１３を垂下した角度に固定した状態で、第１入力端子５ａに接続した状態と、第２入力端子５ｂに切り替えた状態の状態との双方の生成を可能としている。即ち、アームレバー１２を操作ハンドル７に係合させた状態で、手動操作による入力切り替えを可能としている。

このように、ハンドルフック１１の操作ハンドル７への係合を解除することなく、手動操作で入力切替を行うことができる。よって、作業者のなれない操作に伴うハンドルフック１１の破損や、ハンドルフック１１と操作ハンドル７との係合状態に不具合が発生するような事態を防止でき、自動切替器の安定した動作を継続させることができる
また、クランク部材１３がアームレバー１２に係合しない角度範囲が少なくとも８０度の範囲で存在することで、ハンドルフック１１を係合させた状態でも操作ハンドル７の切替操作を実施できる。
更に、クランク部材１３を少なくとも８０度自由に回転させることが可能である一方で、回転空間Ｓの上部は狭く形成されている。そのため、クランク部材１３を１８０度回転した状態では、アームレバー１２を直立させた状態（図５に示す）で安定させることが可能であり、双方の入力端子５から切り離された中立位置を維持することも可能となる。

次にモータテストを説明する。モータテストは、モータ部１４の動作テストを行うテストボタン３４を押下して実施される。
テストボタン３４が押下されると、制御部３６は以下のような制御を実施する。図７はこのときの制御の流れを示すフローチャートであり、このフローを参照して説明する。
テストボタン３４が押下（Ｓ１）されると、モータ（モータ部１４）が起動して回転を開始する（Ｓ２）。モータの回転により駆動軸１４ａを介してクランク部材１３が回転を開始する（Ｓ３）。

クランク部材１３は、先端が垂下した状態を特定の角度の状態（角度０度の状態）として、一方の入力端子５が出力端子６に接続された状態でこの角度状態にある。そして、この回転角度はセンサ部３２に監視され、アームレバー１２との係合が外れたこの特定の角度から、所定の１方向に８０度回転したら、それをセンサ部３２が検知し（Ｓ４でＹｅｓ）、テスト動作は終了となる。
尚、クランク部材１３が８０度回転しても、その間アームレバー１２との係合は発生しないので、アームレバー１２は動作しない。そして８０度回転後、クランク部材１３は特定の角度の状態に戻る。
こうしてテストが正常に終了すると、制御部３６は表示部３３にテスト完了を表示させる。例えば、第２表示部３３ｂを青色点灯させる。

但し、センサ部３２がクランク部材１３の８０度の回転を検知しなければ（Ｓ４でＮｏ）、モータの動作時間が一定時間経過したか判断し（Ｓ５）、一定時間が経過しても８０度の回転を検知できなければ、モータが回らない或いはクランク部材１３に異常が発生したと判断し、表示部３３にエラー表示を行い（Ｓ６）、モータは停止する。例えば第２表示部３３ｂを黄色点滅させる。

尚、表示部３３のエラー表示は複数通りの表示形態があり、例えばモータ部１４が回転しない場合、モータ部１４は回転するが、クランク部材１３が回転しない場合は、それぞれ異なるエラー表示が実施される。また、テストボタン３４の操作とは関係なく、切換制御の際にアームレバー１２の角度異常が発生したら、センサ部３２がそれを検知してエラー表示が成される。

このように、テストボタン３４の操作で、操作ハンドル７が切替動作しない範囲でクランク部材１３が回転動作する。よって、切替動作させること無くモータ部１４の動作テストやメンテナンスができる。然も、１回転しないまでも８０度と大きい角度で回転させてテストするため、確実なテストができる。

尚、上記実施形態では、２つの電源を切り替える構成を示したが、電源の切り替えに限定するものでなく、幅広く電路の切替を行う際に好適である。

１・・自動切替器、２・・切替器、３・・駆動装置、５・・入力端子（入力部）、５ａ・・第１入力端子、５ｂ・・第２入力端子、６・・出力端子（出力部）、７・・操作ハンドル、１１・・ハンドルフック、１２・・アームレバー、１２ａ・・軸着部、１３・・クランク部材、１４・・モータ部、１５・・モータフレーム、２１・・第１回路、２２・・第２回路、２３・・負荷、３１・・切替駆動部、３２・・センサ部、３３・・表示部、３４・・テストボタン、３５・・電源部、３６・・制御部（切替判断部）、Ｓ・・回転空間、ＳＦ・・遊び空間。

Claims (4)

1. ２つの入力部と、１つの出力部と、前記出力部に接続する前記入力部を切り替えるために、前後に傾倒操作する操作ハンドルと、前記入力部の切り替えを判断する切替判断部と、前記操作ハンドルに係合して操作ハンドルを切り替え操作するハンドルフックと、前記切替判断部の判断に基づいて前記ハンドルフックを前後動させて前記操作ハンドルを切替動作させるモータを備えた駆動装置と、を有する自動切替器であって、
   前記駆動装置は、更に前記モータにより回転するクランク部材、及び前記クランク部材の回転を前記ハンドルフックの前後動に変換するアームレバーを有し、
   前記アームレバーは、上端が前記ハンドルフックに連結されると共に、下端がモータフレームに軸着されて成り、前記クランク部材の回転を可能とする回転空間を軸着部の上部に備え、前記クランク部材の回転により揺動することで前記ハンドルフックが前後動し、
   更に前記回転空間は一部が広く形成された遊び空間を有し、前記クランク部材が特定の角度の状態では、前記操作ハンドルが切替動作する範囲で、前記アームレバーの自由な揺動を可能とし、
   前記ハンドルフックが前記操作ハンドルに係合した状態にあっても、前記操作ハンドルの手動操作による入力切替が可能であることを特徴とする自動切替器。
2. 前記クランク部材が、前記特定の角度の状態から所定の方向へ１回転することで、前記アームレバーは一方から他方へ揺動して前記操作ハンドルが切替動作し、
   この切り替えた状態から、前記クランク部材が前記所定の方向とは逆の方向へ１回転すると、前記操作ハンドルが前記他方から前記一方へ揺動して切替動作するが、
   前記遊び空間は、前記クランク部材が前記特定の角度の状態から少なくとも８０度回転するまでは、前記アームレバーに係合しないよう形成されていることを特徴とする請求項１記載の自動切替器。
3. 前記クランク部材を前記特定の角度の状態から８０度回転させるテストボタンを有することを特徴とする請求項２記載の自動切替器。
4. 前記アームレバーに形成された前記回転空間は、底部に前記遊び空間が形成されてフラスコ状に形成され、
   前記特定の角度の状態が、前記クランク部材がその回転軸に対して先端が垂下した状態の角度であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の自動切替器。

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