(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端にボルト部を有し他端が電源の切替タップに接続される複数の切替タップ端子と、該切替タップ端子のボルト部が挿通される複数の挿通孔が設けられた絶縁板と、電源の入出力側に接続される可変端子と前記切替タップ端子のボルト部が絶縁して挿通される前記絶縁板の挿通孔と同心に設けられた複数の挿通孔とを有する導電板と、前記絶縁板の挿通孔とこれに平行に配設された前記導電板の挿通孔とに貫通して挿通された前記切替タップ端子のボルト部に螺嵌される導通ナットとを備え、該導通ナットには前記導電板と接触して前記ボルト部と前記導電板とを導通する導電部材と、該導電部材と絶縁されて前記導通ナットを捻回操作できる把持部材とが設けられたことを特徴とする電源タップ切替装置。
【請求項２】
前記切替タップ端子のボルト部と前記導電板の挿通孔との絶縁は、外径部が前記導電板の挿通孔に挿通され内径部に前記ボルト部が挿通され装着時にその反絶縁板端が前記導電板の面から突出して突出部を形成する長さを有する円筒状の絶縁体ブッシュにより形成され、前記導通ナットの導電部材は前記切替タップ端子のボルト部のおねじ部に螺嵌されるめねじ部と前記絶縁体ブッシュの突出部の円筒外周を覆いその端部が前記導電板の面に当接して前記ボルト部と前記導電板とを導通させる袋部とを有する袋ナット部材により形成され、前記把持部材は前記導電部材に固着された絶縁材により形成され、少なくも前記切替タップ端子と前記導電板と前記導通ナットの導電部材とをタップ切替え操作側から絶縁被覆し該被覆の操作側面から前記導通ナットの把持部材の捻回操作が可能な絶縁体カバーが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の電源タップ切替装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気回路の変換や変成器の電圧変換などに使用される電源のタップ切替装置、とくに誘導加熱に使用される高周波変成器の電圧のタップ切替装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
変成器などの電圧の切替えには、１次または２次コイルの巻数を切替えて２次電圧を変換することが行われる。例えば、誘導加熱に使用される高周波変成器では被加熱体の形状寸法により誘導加熱コイルの付加電圧を変えるために、１次コイルの巻きの途中からタップを引き出し、１次電力をこの引き出した所要のコイルタップに切替えて接続し、１次コイルと２次コイルのコイル巻数に比例した２次電圧を２次側に出力するタップ切替装置が設けられている。
【０００３】
図４は従来の変成器の１次側タップ切替装置の１例を示す図である。このタップ切替装置は、１次コイルから引き出されたタップ端子に接続された切替タップ端子１０１〜１０４が図のように１次側パネルの絶縁板２に配列され、この切替タップ端子のうち所要の電圧に応じた切替タップ端子に図のように水冷ケーブルまたはブスバー３をボルト４などで直接緊締してタップの切換を行うものである。また、図５は従来のタップ切替装置の他の例を示す図である。このタップ切替装置は、１次側パネルの絶縁板２にボルト部を有する切替タップ端子１０１，１０３と１０２，１０４を２列に配列し、この列の間に連結板６を配設してこの連結板６に設けられた入力端子１０５に水冷ケーブル３をボルト４で接続しておき、この連結板６と切替タップ端子１０１〜１０４との間に導電体の切替板７を渡してボルト８、９で締結して切替タップ端子１０１〜１０４のいずれかと連結板６とを導通させてタップ切替を行うものである。
【０００４】
上記従来のタップ切替装置では、前者ではタップ切替えのたびにボルト４を締緩して水冷ケーブル３を選択した切替タップ端子に接続し直さなければならず、大断面の入力ケーブルやブスバーでは取扱いに労力を要した。また後者では切替板やボルトナットなどの部品数が増し、連結箇所が増えるため切替えの手間が掛かる欠点があった。さらに、通常切替タップ端子の位置は誘導加熱装置の奥のほうに位置するため、狭いところに手やスパナを入れてボルト・ナットを締緩しなければならずタップ切替えには非常に手間が掛かっていた。また、切替え接続の接点には大電流が流れるため冷却が必要であるが、上記従来の接続装置では冷却管の取り付けが困難なため冷却が十分にできず大電流を流すことの障害となっていた。
【０００５】
さらに、従来のタップ切替装置は当然活線状態では切替え作業ができず、電源を切断後に作業しなければならない。しかし、電源を切っても、その直後には充電された残留の電圧がタップに掛かっている場合があるため、放電操作した後にタップ切替え作業を行わないと切断直後の作業でスパークが飛ぶなどの危険性があった。この様なタップ切替は、変成器だけではなく他の電気回路のタップ切替装置にも使用されており、簡易で安全なタップ切替装置の要望が大きかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記問題点を解決するため、活線状態でも安全・迅速かつ簡易にタップ切替えが可能な電源タップ切替装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電源タップ切替装置は、一端にボルト部を有し他端が電源の切替タップに接続される複数の切替タップ端子と、該切替タップ端子のボルト部が挿通される複数の挿通孔が設けられた絶縁板と、電源の入出力側に接続される可変端子と前記切替タップ端子のボルト部が絶縁して挿通される前記絶縁板の挿通孔と同心に設けられた複数の挿通孔とを有する導電板と、前記絶縁板の挿通孔とこれに平行に配設された前記導電板の挿通孔とに貫通して挿通された前記切替タップ端子のボルト部に螺嵌される導通ナットとを備え、該導通ナットには前記導電板と接触して前記ボルト部と前記導電板とを導通する導電部材と、該導電部材と絶縁されて前記導通ナットを捻回操作できる把持部材とが設けられたことを特徴とするものである。
【０００８】
即ち、本発明の電源タップ切替装置は、複数の切替タップ端子のボルト部を絶縁板とこれに重ねて配設した導電板とに貫通して挿通し、このボルト部と導電板とは絶縁しておき、切替タップ端子のボルト部に導通ナットを螺締することによって導通ナットの導電部材を導電板と当接させ切替タップ端子のボルト部と導電板とを導通させるようになっている。したがって、選択した切替タップ端子に導通ナットを螺嵌して締め付けるだけで導電板と選択した切替タップ端子とのみを導通させることができ、この導電板に設けられた可変端子から入出力すれば１個の導通ナットの締緩だけで簡単・迅速にタップ端子の切替えができる。なお、このとき選択しない他の切替タップ端子は導電板と絶縁されているので回路が短絡することはない。また、導通ナットには絶縁された把持部材が設けられてこの把持部材で導通ナットを捻回できるようになっているので、活線状態でも導通ナットの締緩ができ、活線状態で安全にタップ切替えができる。なお、上記の導電板に設けた可変端子とは導電板の入出力電源を接続する部分の総称をいい、必ずしも特別に端子を付する場合のみをいうものでない。
【０００９】
また、本発明の電源タップ切替装置の前記切替タップ端子のボルト部と前記導電板の挿通孔との絶縁は、外径部が前記導電板の挿通孔に挿通され内径部に前記ボルト部が挿通され装着時にその反絶縁板端が前記導電板の面から突出して突出部を形成する長さを有する円筒状の絶縁体ブッシュにより形成され、前記導通ナットの導電部材は前記切替タップ端子のボルト部のおねじ部に螺嵌されるめねじ部と前記絶縁体ブッシュの突出部の円筒外周を覆いその端部が前記導電板の面に当接して前記ボルト部と前記導電板とを導通させる袋部とを有する袋ナット部材により形成され、前記把持部材は前記導電部材に固着された絶縁材により形成され、少なくも前記切替タップ端子と前記導電板と前記導通ナットの導電部材とをタップ切替え操作側から絶縁被覆し該被覆の操作側面から前記導通ナットの把持部材の捻回操作が可能な絶縁体カバーが設けられることが活線状態で安全にタップ切替えを行うために望ましい。
【００１０】
即ち、切替タップ端子のボルト部に円筒状の絶縁体ブッシュを装着して導電板と絶縁し、この絶縁体ブッシュを装着したときその端部が導電板の面から突出する突出部を設けることにより、ボルト部と導電板との沿面距離が大きくなり確実な絶縁ができる。また、導通ナットの導電部材はそのめねじ部で前記ボルト部のおねじに螺嵌され、この導電部材を螺締するとき、その袋部が絶縁体ブッシュの突出部の円筒外周を覆うとともに、袋部の端部が導電板の面に当接して切替タップ端子のボルト部と導電板とが導通されるようになっている。したがって、１個の導通ナットを締緩するだけで容易に所要の切替タップ端子と導電板とを導通することができタップの切替えが簡単にできる。また、この導通ナットには絶縁された把持部材が設けられており、この把持部材を把持して導通ナットを捻回することができるので活線状態でタップ切り替えができる。さらに、少なくも切替タップ端子、導電板と導通ナットの導通部は絶縁体カバーで覆われており、この絶縁体カバーの外側から導通ナットの捻回ができるようになっているので、作業者は感電の心配なく安全にタップ切替えができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電源タップ切替装置の一実施形態として、それを使用したタップ切替変成器について具体的に説明する。図１は本発明の電源タップ切替装置の拡大断面図、図２はタップ切替え変成器に使用した本発明の電源タップ切替装置の切替え部の正面図、図３はその側面図である。
【００１２】
図において、変成器１０の前後面の絶縁板２は支持部材１により支持されており、正面１次側の絶縁板２には固定端子１１が固定されている。固定端子１１の一端には接続部１１ａを有し、他端が図示しない１次コイルの巻き始め端に接続されている。可変端子１２を設けた導電板１３は絶縁板２の上に配設され、詳細を後述するように切替タップ端子１０１〜１０４を介して１次コイルの切替タップＰに導通される。前記の接続部１１ａと導電板１３の可変端子１２とに水冷ケーブル３が接続されて１次コイルに１次電力が入力され、後面２次側の絶縁板２に固定された２次端子５から２次電圧が出力される。２次側については詳細の説明は省略する。
【００１３】
切替タップ端子１０１〜１０４は、端子鍔１９、軸部１７、ボルト部１６を有する段付き軸状をなし、端子鍔１９の反軸部側端には平面部を有するターミナル部１８が設けられている。ボルト部１６には導通ナット１４の袋ナット部材（導電部材）１５に設けられためねじ１５ａに螺合するおねじ１６ａが設けられている。４個の切替タップ端子１０１〜１０４は、その軸部１７を絶縁板２の挿通孔２ａに挿通しておねじ１７ａに螺嵌したナット２０により絶縁板２に固定され、ボルト部１６を１次側面に突出させて絶縁板２上に２列に配列されている。ターミナル部１８には、それぞれ変換する２次電圧に応じた巻き数から引き出された１次コイルの切替タップ端Ｐが接続されている（コイルは図示しない）。
【００１４】
絶縁体ブッシュ２１は、切替タップ端子１０１〜１０４のボルト部１６が挿通される貫通孔の内径部２１ｂと導電板１３の挿通孔１３ａに挿通される外径部２１ａとそれより大径の鍔２１ｃとを有する段付き円筒状の絶縁材料からなる。外径部２１ａの鍔２１ｃから上の長さは、導電板１３の厚さよりやや長く外径部２１ａが挿通孔１３ａに挿通されたときに導電板１３の上面より突出して突出部２１ｄが形成されるようになっている。
【００１５】
導電板１３は方形の銅板などの導電材料からなり、絶縁板２の挿通孔２ａと同心に２列に配列された４個の挿通孔１３ａが設けられ、この４個の挿通孔１３ａに絶縁体ブッシュ２１の外径部２１ａが挿通されるようになっている。導電板１３の一端には、１次入力ケーブル３を接続する可変端子１２が設けられている。また、導電板１３は図示しない冷却管により接続部が水冷されるようになっている。
【００１６】
導通ナット１４は導電材料からなる袋ナット部材（導電部材）１５と絶縁材料からなる把持部材２５とからなる。袋ナット部材（導電部材）１５には、切替タップ端子１０１〜１０４のボルト部１６のおねじ１６ａに螺合するめねじ１５ａが設けられ、その下部内径は絶縁体ブッシユ２１の外径部２１ａの外径よりやや大きく拡径されて外径部２１ａの外径を覆う袋部１５ｂが形成され、この袋部１５ｂの端部が導電板１３の面に当接するようになっている。袋部１５ｂの深さは外径部２１ａの長さから導電板１３の厚さを引いた長さよりやや深くされている。絶縁材料の把持部材２５は、外径に６角形などスパナなどが嵌合する把持部を有し、ボルト孔２５ａに縦貫された六角孔付きボルト２６により袋ナット部材（導電部材）１５の反袋部側の頭部に冠着されて固着されている。六角孔付きボルト２６の頭部２６ａは把持部材２５に埋め込まれて、その上を絶縁充填材２７で充填されて作業時に感電しないように絶縁されている。把持部材２５の下部中央には空洞部２５ｂが設けられ、袋ナット部材（導電部材）１５の締付け時に切替タップ端子１０１〜１０４のボルト部１６の先端が当たらないようにされている。袋ナット部材（導電部材）１５と把持部材２５の冠着部の固定には、把持部材２５の捻回力の伝達を強固にするようにノックピンを設けたり袋ナット部材（導電部材）１５頭部に切欠きを設けるなどの回り止め手段を設けることが望ましい。
【００１７】
絶縁体カバー３０は方形の絶縁材料の板材で作られ、切替タップ端子１０１〜１０４に相当する位置に導電ナット１４の把持部材２５の外径よりやや大きい径の４個の窓孔３１が設けられている。そして、絶縁体カバー３０は、導電ナット１４の把持部材２５が窓孔３１から突出するとともに他の通電部がカバーされるように、変成器１０の１次側絶縁板２の前方に平行に配設されて支持部材１の延長部１ａに固定されている。この絶縁体カバー３０は、少なくも切替タップ端子１０１〜１０４及び導電板１３がカバーされるほか、固定端子１１、可変端子１２などのすべての通電部がカバーされることが安全上望ましい。また、絶縁体カバー３０の使用しない切替タップ端子の窓孔３１には、例えば１例を図示するような窓孔蓋３２を被せておくと一層安全である。
【００１８】
上記構成の電源タップ切替装置の組み立てについて簡単に説明する。まず４個の切替タップ端子１０１〜１０４をその軸部１７を絶縁板２の４個の挿通孔２ａに挿通しナット２０で螺締して絶縁板２に固定する。そして、そのターミナル部１８に１次コイルの各切替タップＰを接続する。次に、４個の切替タップ端子１０１〜１０４のボルト部１６の外径に絶縁体ブッシユ２１をそれぞれ嵌装した後、この絶縁体ブッシユ２１の外径部２１ａを導電板１３の挿通孔１３ａに挿通させて導電板１３の下面が絶縁体ブッシユ２１の鍔２１ｃに当接するようにして絶縁板２に平行に置き図示しないファスナで絶縁板２に固定する。これにより導電板１３は切替タップ端子１０１〜１０４と絶縁された状態で絶縁板２と平行に配置される。このとき、絶縁体ブッシユ２１の外径部２１ａが導電板１３の上面に突出して突出部２１ｄを形成しているので、ボルト部１６と導電板１３との沿面距離が大きくなり切替タップ端子１０１〜１０４と導電板１３との絶縁が完全に行われる。
【００１９】
この上に、前記のように導電板１３など通電部を覆い切替タップ端子１０１〜１０４のボルト部１６の先端が隠れる位置に絶縁体カバー３０を置き、絶縁体２に平行に支持部材１の延長部１ａに固定する。
【００２０】
この状態で、絶縁体カバー３０いずれかの切替タップ端子、例えば図２の切替タップ端子１０２の窓孔３１から導通ナット１４を挿入し、その袋ナット部材（導電部材）１５を切替タップ端子１０２のボルト部１６に螺嵌する。このとき導通ナット１４の把持部材２５は絶縁体カバー３０から突出するが、把持部材２５は絶縁材であり、他の通電部は絶縁体カバー３０により覆われているので、切替タップ端子１０２が活線状態でも安全に導通ナット１４をボルト部１６に螺嵌する捻回操作することができる。この後、把持部材２５の外周六角部にスパナをかけて導通ナット１４を捻回して導電板１３を螺締すると、袋ナット部材（導電部材）１５の袋部１５ｂの端部下面が導電板１３の面に当接する。これにより、袋ナット部材（導電部材）１５を介してボルト部１６と導電板１３とが導通し、ターミナル部１８に接続された１次コイルの切替タップＰと導電板１３に設けられた可変端子１２との間に１次コイルの回路が構成される。このとき、袋ナット１４の袋部の深さは外径部２１ａの先端が当たらないように深くされているので、袋ナット１４を導電板１３に完全に当接するように螺締することができ、接触電気抵抗を減少できる。この様に、導通ナット１４の捻回操作は、導電板１３などの通電部を覆った絶縁体カバー３０の外側から絶縁された把持部材２５を把持して操作できるので、活線状態でも安全確実に導通ナット１４の捻回ができ、所要のコイル巻数のタップにタップ切替え操作が迅速・容易に行われる。
【００２１】
上述したように本発明構成の電源タップ切替装置によれば、通電部が絶縁体カバーで覆われており、この絶縁体カバーの窓孔から導通ナットの絶縁された把持部を把持して導通ナットを挿入し、所要の切替タップ端子のボルト部に螺嵌して捻回締付けするだけで、導電板と所要のコイルタップとが導通され、導電板に設けられた可変端子から入出力できるので、所要のタップ切替えが簡易・安全にかつ迅速にできる。したがって、従来は電力を遮断して放電操作を行った後、電力遮断状態で操作しなければならなかったタップ切替えが、活線状態でも安全にできるようになった。なお、使用しない切替タップ端子相等部の窓孔には窓孔蓋を被せておけば一層作業が安全である。また、従来の切替板を用いて２か所をねじ止めするタップ切替装置に比し、部品数も少なくタップ切替時間も短縮され、かつ、前面から導通ナットを螺締するだけでタップ切替えができるので、従来の切替装置に比し狭いところでも容易に操作でき切替時間が短縮できる。また、詳述しなかったが本発明の電源タップ切替装置の導電板は、冷却管の取り付けが容易であるため冷却効果がよく、従来の切替装置よりも大電流を流すことができ小型化できる。
【００２２】
また、切替タップ端子のボルト部に嵌装された絶縁体ブッシュは導電板の面から突出しているので、ボルト部と導電板との沿面距離が大きくなり使用しない切替タップ端子と導電板との絶縁が確実に行われ、短絡による事故が減少する。
【００２３】
上記実施形態の本発明のタップ切替装置は、４個の切替タップ端子の例について説明したが、もとよりこれよりも多い、または少ない数のタップ端子についても適用できる。また、上記実施形態では１個の導通ナットを使用し、これを所要の切替タップ端子に入れ替えて締め付けタップ切替えを行ったが、すべての切替タップ端子にあらかじめ導通ナットを螺嵌しておき、使用しない切替タップ端子の導通ナットは緩めて導電板と接触しない位置で止めておき、所要の切替タップ端子の導通ナットだけを螺締して導電板と導通させることによりタップ切替えするようにすることもできる。この場合は導通ナットの上下位置が分かるように赤線を付したり、導通ナットを緩めた位置でその回転を固定する固定手段を設けるなどの安全対策をとることが望ましい。
【００２４】
また、本実施形態では、絶縁カバーに窓孔を設けて、この窓孔から突出させた導通ナットの把持部材を捻回操作することによりタップ切替を行うようにしたが、窓孔を設けなくても把持部材として絶縁体のつまみを設け、その軸を絶縁カバーに貫通させて、この軸で導通ナットの導電部材を捻回するようにすることもできる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電源タップ切替装置によれば、従来電源遮断して放電操作後でなければできなかったタップ切替えが活線状態でも安全にできる。また、従来方法に比し導通ナットの入れ替えだけでタップ切替えができるので、タップ切替の時間が短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態の電源タップ切替装置の拡大断面図である。
【図２】本発明の電源タップ切替装置を使用したタップ切替変成器の１実施形態の１次側正面図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】従来の電源タップ切替装置を使用したタップ切替変成器の１例の１次側正面図である。
【図５】従来の電源タップ切替装置を使用したタップ切替変成器の他の例の１次側正面図である。
【符号の説明】
１  支持部材
２  絶縁板
２ａ  挿通孔
３  水冷ケーブル
４  ボルト・ナット
５  ２次端子
６  連結板
７  切替板
８  ボルト・ナット
９  ボルト・ナット
１０  変成器
１１  固定端子
１２  可変端子
１３  導電板
１３ａ  挿通孔
１４  導通ナット
１５  導電部材
１５ａ  めねじ部
１５ｂ  袋部
１６  ボルト部
１６ａ  おねじ部
１７  軸部
１８  ターミナル部
１９  端子鍔
２０  ナット
２１  絶縁体ブッシユ
２１ａ  外径部
２１ｂ  内径部
２１ｃ  鍔
２１ｄ  突出部
２５  把持部材
２６  六角孔付きボルト
２７  充填材
３０  絶縁体カバー
３１  窓孔
３２  窓孔蓋
１００  固定端子板
１０１  切替タップ端子
１０２  切替タップ端子
１０３  切替タップ端子
１０４  切替タップ端子
１０５  入力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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