(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルト状を形成し一端が電源の切替タップに導通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、該絶縁板に重ねて配設され該絶縁板の挿通孔と同心に前記切替タップ端子のボルト部が絶縁して挿通される複数の挿通孔が設けられ、かつ電源の入出力側に接続される可変端子が設けられた導電板と、前記絶縁板と導電板の挿通孔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該ボルト部と前記導電板とを導通する導電体ナットとを備えたことを特徴とする電源タップ切替装置。
【請求項２】
ボルト状を形成し一端が変成器の１次または／及び２次コイルの各切替タップに導通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、該絶縁板に重ねて配設され該絶縁板の挿通孔と同心に前記切替タップ端子のボルト部が絶縁して挿通される複数の挿通孔が設けられかつ電源の入出力側に接続される可変端子が設けられた導電体のコモン端子板と、前記絶縁板とコモン端子板の挿通孔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該ボルト部と前記コモン端子板とを導通する導電体ナットとを備えたことを特徴とするタップ切替変成器。
【請求項３】
前記切替タップ端子のボルト部と前記導電板またはコモン端子板の挿通孔との絶縁は、内径部が前記ボルト部の外径に嵌装され外径部が前記導電板またはコモン端子板の挿通孔に挿通されその装着時にその反絶縁板側が前記導電板またはコモン端子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、前記導電体ナットは前記絶縁体ブッシュの突出部の円筒外周を覆う袋部を有し前記切替タップ端子のボルト部に螺嵌することにより前記袋部の端面と前記導電板またはコモン端子板の面とが当接して前記ボルト部と前記導電板またはコモン端子板とを導通させる袋ナットから構成される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または請求項２に記載のタップ切替変成器。
【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とタップ切替変成器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次コイルの巻き数を切替えて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図５に１例を示すような１次コイルのコイル巻き数を変換するタップ切替装置を設けたタップ切替変成器が使用されている。図５について説明すると、１次コイルＰはコイル巻き始めから固定タップＰ０を、５巻目から第１の切替タップＰ１を、６巻、７巻、９巻目からそれぞれ第２タップＰ２、第３タップＰ３、第４タップＰ４が引き出されている。２次コイルＳは３巻（３Ｔ）に設定され、１次電圧が入力される１次コイルの入力タップを切替えると２次コイルの２次タップＳ０，Ｓ１にコイル巻き数に比例した２次電圧が出力されるようになっている。
【０００３】
図６は従来のタップの切替装置を備えた変成器の側面図、図７はその１次側後面図である。これを具体的に説明すると、図５に示した固定タップＰ０と各切替タップＰ１〜Ｐ４が１次コイルから引き出されてそれぞれ絶縁板２に固定された板状の切替タップ端子１００〜１０４に接続されている。そして、１次電源の水冷ケーブルまたはブスバー３がこの固定タップ端子１００と切替タップ端子１０１〜１０４のいずれかに接続されボルト４で緊締されるようになっている。これにより、前面の２次端子５から変換された２次電圧が出力されるようになっている。
【０００４】
誘導加熱では被加熱体が変わると加熱コイルの付加電圧が変えられるが、上記従来のタップ切替装置では付加電圧を変えるたびに、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なかった。しかし、このタップ端子に接続する大電流の入力ケーブルやブスバーは大断面を有するため、その取扱いに労力を要し、また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。さらに、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】
そこで、これを改良するために図８及び９に示すタップ切替装置が考案された。図８はその１次側後面図、図９はその側面図である。図において、導電体のボルト状の切替タップ端子１０１〜１０４は絶縁板２を貫通して２列に配設されて固定され、それぞれの一端が前記図５の１次コイルの切替タップＰ１〜Ｐ４に接続されている。この２列の切替タップ端子１０１，１０３と１０２，１０４の列の間に導電体の連結板６が配設され絶縁板２に固定されている。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を渡しナット８、９で締結すると、切替タップ端子１０１〜１０４のいずれかと連結板６とが導通されるようになっている。このようにして、所要の電圧に応じて選択した切替タップ端子１０１〜１０４のいずれかと連結板６とを切替板７により連結し、連結板６に設けられた入力端子１０５と固定端子１００とに１次電圧を入力すると前面の２次端子５から所要の２次電圧が出力される。このタップ切替装置によれば、前記従来の切替方法よりもスパナの挿入などは容易になるが、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。また、前記の連結部の冷却の困難性の改善もできなかった。
【０００６】
上記のタップ切替装置の改善は、通常の電気回路における回路切替えなどにも要望されるが、とくに誘導加熱に使用される電圧を変換して使用するタップ切替え高周波変成器に対して要望が大きかった。
【０００７】
【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、冷却が容易で一個のナットを締緩するだけでタップ切替えが可能な電源タップ切替装置及びタップ切替変成器を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、ボルト状を形成し一端が電源の切替タップに導通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、該絶縁板に重ねて配設され該絶縁板の挿通孔と同心に前記切替タップ端子のボルト部が絶縁して挿通される複数の挿通孔が設けられ、かつ電源の入出力側に接続される可変端子が設けられた導電板と、前記絶縁板と導電板の挿通孔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該ボルト部と前記導電板とを導通する導電体ナットとを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
即ち、本発明の電源タップ切替装置は、絶縁板に重ねて導電板を配設し、この絶縁板と導電板とに貫通してボルト部を有する複数の切替タップ端子を導電板とは絶縁して挿通し、この切替タップ端子のボルトに導電体ナットを螺締したときに導電体ナットが導電板と当接し切替タップ端子と導電板とが導通するようにされている。したがって、選択した切替タップ端子に導電体ナットを螺嵌して締め付けるだけで導電板と一端が電源に接続されたその選択した切替タップ端子とのみが導通されるので、導電板に設けられた可変端子から入出力を引き出すことにより容易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短絡することはない。
【００１０】
また、本発明のタップ切替変成器は、ボルト状を形成し一端が変成器の１次または／及び２次コイルの各切替タップに導通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、該絶縁板に重ねて配設され該絶縁板の挿通孔と同心に前記切替タップ端子のボルト部が絶縁して挿通される複数の挿通孔が設けられかつ電源の入出力側に接続される可変端子が設けられた導電体のコモン端子板と、前記絶縁板とコモン端子板の挿通孔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該ボルト部と前記コモン端子板とを導通する導電体ナットとを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
誘導加熱などに使用される変成器は１次または２次コイルのいずれかまたは両者のコイル巻き数を変えて切替タップを引き出し、この切替タップの接続を変換して加熱コイルに付加される２次電圧を変換するようになっている。本発明は、絶縁板の上にコモン端子板を配設し、この絶縁板とコモン端子板とに貫通してボルト部を有する複数の切替タップ端子をコモン端子板とは絶縁して挿通し、切替タップ端子のボルト部に導電体ナットを螺締したときにこの導電体ナットがコモン端子板に当接し切替タップ端子とコモン端子板とが導通するようにされている。ここでコモン端子板とは、前記の導電板に相当するものであり、所要のコイル巻数の切替タップ端子から可変端子に電力を入出力をするための共通の端子板をいうものである。したがって、選択したコイル巻き数の切替タップ端子に導電体ナットを螺嵌して締め付けるだけでコモン端子板と一端がコイルの切替タップに接続されたその選択した切替タップ端子とのみが導通される。これにより、コモン端子板に設けられた可変端子に所定の１次電圧を入力するか、または可変端子から２次電圧を引き出すことにより所要の電圧変換ができる。この様に、本発明のタップ切替変成器は、所要の切替タップ端子のボルトに導電体ナットを螺嵌するだけで容易にタップ端子の切替えができ、所要の電圧に応じたタップ切替えが簡単にできる。
【００１２】
また、本発明の電源タップ切替装置またはタップ切替変成器は、前記切替タップ端子のボルト部と前記導電板またはコモン端子板の挿通孔との絶縁は、内径部が前記ボルト部の外径に嵌装され外径部が前記導電板またはコモン端子板の挿通孔に挿通されその装着時にその反絶縁板側が前記導電板またはコモン端子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、前記導電体ナットは前記絶縁体ブッシュの突出部の円筒外周を覆う袋部を有し前記切替タップ端子のボルト部に螺嵌することにより前記袋部の端面と前記導電板またはコモン端子板の面とが当接して前記ボルト部と前記導電板またはコモン端子板とを導通させる袋ナットから構成されることが簡易な構造で確実な切替え動作を行うために望ましい。
【００１３】
即ち、切替タップ端子のボルト部に円筒状絶縁体ブッシュ嵌装して導電板またはコモン端子板と絶縁し、この絶縁体ブッシュを嵌装したとき端部が導電板またはコモン端子板の面から突出するような長さにして突出部を設けることにより、ボルト部と導電板またはコモン端子板との沿面距離を大きく取ることができ確実な絶縁ができる。また、導電体ナットを袋ナットにしてその袋部で絶縁体ブッシュの突出部の円筒外周を覆うようにし、この袋ナットをボルト部に螺嵌して締めることにより袋部の端部を導電板またはコモン端子板の面に当接させて切替タップ端子と導電板またはコモン端子板とを導通させる。このようにすれば１個の袋ナットの締緩だけで容易にボルト部と導電板またはコモン端子板とを導通することができ、所要のタップの切替えが簡単にできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の一実施形態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は本発明の電源タップ切替装置を使用したタップ切替え変成器の１次側後面図、図３はその側面図、図４はその２次側前面図である。
【００１５】
図において、変成器１０の後面１次側の固定端子１１及び可変端子１２に１次電圧が入力され、前面２次側の２次端子５ａ，５ｂから２次電圧が出力される。前後面の絶縁板２、２は変成器１０に設けられ支持部材１により支持されている。後面１次側の絶縁板２には板状の接続部１１ａを有する固定端子１１が固定され、固定端子１１の一端は図５に示す１次コイルの巻き始めの固定タップＰ０に接続されている。また、後面１次側の絶縁板２には切替タップ端子１０１〜１０４の軸部１７を挿通する４個の挿通孔２ａが２列に配列されて設けられている。詳細を後述するコモン端子板１３が絶縁板２の上に重ねて平行に配設され、このコモン端子板１３に設けられた板状の可変端子１２と前記固定端子１１と接続された水冷ケーブル３から１次電力が入力されるようになっている。変成器１０の２次側前面の絶縁板２に固定された２次端子５ａ，５ｂには、一端が図５に示す２次コイルのコイル端Ｓ０，Ｓ１に接続され、他端が図示しない誘導加熱コイルのブスバーに接続されて加熱コイルに２次電力を出力するようになっている。
【００１６】
切替タップ端子１０１〜１０４は、図１に示す端子鍔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の反軸部側端にはコイルの切替タップを接続する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には袋ナット１４のめねじ１４ａに螺合するおねじ１６ａが設けられている。切替タップ端子１０１〜１０４は、ボルト部１６を１次側後面に突出するようにして軸部１７が絶縁板２の挿通孔２ａに挿通された後、おねじ１７ａに螺嵌されたナット２０により螺締されて絶縁板２に固定され、４個の切替タップ端子１０１〜１０４が図２に示すように絶縁板２上に２列に配設されている。それぞれの切替タップ端子１０１〜１０４のターミナル部１８は、図５に示す１次コイルの各巻き数の切替タップＰ１〜Ｐ４が接続されされている。
【００１７】
絶縁体ブッシュ２１は、コモン端子板１３の挿通孔１３ａに挿通される外径部と、切替タップ端子１０１〜１０４のボルト部１６を内径部２１ｂに挿通する貫通孔とを有する小径円筒部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。小径部２１ａの長さは、コモン端子板１３の厚さよりやや長くされ、小径部２１ａがコモン端子板１３の挿通孔１３ａに挿通されたときにコモン端子板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。
【００１８】
コモン端子板（導電体）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の小径円筒部２１ａが挿通されるようになっている。コモン端子板１３の一端には、１次入力ケーブルを接続する可変端子１２が板面に直角に設けられている。また、コモン端子板１３の２列の挿通孔１３ａの中間に図示しない給水パイプに接続されるコモン端子板水冷管２３が設けられ接続部を冷却するようになっている。
【００１９】
導電体の袋ナット１４は、内径に切替え端子１０１〜１０４のボルト部１６のおねじ１６ａに螺合するめねじ１４ａが設けられ、内径下部に絶縁ブッシュ２１の小径部２１ａの突出部２１ｄを覆うように小径部２１ａの外径よりやや大きい内径の袋部１４ｂが設けられている。袋部１４ｂの深さは段付ブッシュ２１の小径部２１ａの長さからコモン端子板１３の厚さを引いた長さ、即ち突出部２１ｄの長さよりやや深くされている。
【００２０】
上記構成において、まず４個の切替タップ端子１０１〜１０４の軸部１７を絶縁板２の４個の挿通孔２ａに挿通してナット２０で螺締し絶縁板２に固定する。そしてターミナル部１８に１次コイルの各切替タップＰ１〜Ｐ４を接続する。次に、絶縁ブッシュ２１を４個の切替タップ端子１０１〜１０４のボルト部１６の外径にそれぞれ嵌装した後、コモン端子板（導電体）１３をその挿通孔１３ａに絶縁ブッシュ２１の小径部２１ａが挿通するように絶縁板２の上におく。すると、コモン端子板（導電体）１３はその下面が絶縁ブッシュ２１の鍔２１ｃで支持されて、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、絶縁ブッシュ２１の小径部２１ａはコモン端子板１３の上面から突出して突出部２１ｄが形成されるので、ボルト部１６とコモン端子板１３との沿面距離が大きくなり切替タップ端子１０１〜１０４とコモン端子板１３との絶縁が完全に行われる。
【００２１】
この状態で、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のボルト部１６に袋ナット１４を螺嵌して締めると、コモン端子板１３は絶縁ブッシュ２１の鍔２１ｃを介して軸１７の段部と袋ナット１４の袋部１４ｂの端部との間で締め付けられる。そうすると、袋ナット１４の袋部１４ｂの端部下面がコモン端子板１３に面に当接してボルト部１６とコモン端子板１３とが導通する。したがって、ターミナル部１８に接続された１次コイルの切替タップＰ２とコモン端子板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の袋部の深さは突出部２１ｄ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をコモン端子板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。
【００２２】
【実施例】
以下、上記構成の本発明のタップ切替変成器の１実施例について説明する。変成器１０のコイルの巻き数は図５に示すように、１次コイルの巻き始めの固定タップＰ０が固定端子１１に接続され、５巻、６巻、７巻、及び９巻目からそれぞれ第１〜第４切替タップＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が引き出され、図２及び３の第１〜第４切替タップ端子１０１、１０２、１０３、１０４にそれぞれ接続されている。２次コイルは３巻としてコイル端Ｓ０，Ｓ１が２次端子５ａ，５ｂに接続されている。
【００２３】
この構成で、前記のように例えば第２切替タップ端子１０２のボルト部１６に袋ナット１４を螺締すると、可変端子１２と１次コイルの切替タップＰ２とが導通され、巻き始めの固定タップＰ０に接続された固定端子１１と可変端子１２との間に１次コイルＰ０−Ｐ２が構成される。そこで、例えば５８０ボルトの１次電圧を固定端子１１と可変端子１２に付加すると、２次コイルの２次端子５ａ，５ｂには１次と２次コイルの巻き数比６：３に比例した電圧２９０ボルトが出力される。このとき、他の第１、第３、第４切替タップ端子１０１、１０３、１０４のボルト部１６は絶縁ブッシュ２１によりコモン端子板１３と絶縁されているのでコイルの回路は構成しない。同様にして、袋ナット１４を第１切替タップ端子１０１に螺締すれば２次電圧は３４８ボルトが得られ、第３切替タップ端子Ｐ３または第４切替タップ端子Ｐ４に螺締すればそれぞれ２次電圧として２４８ボルト、１９３ボルトが得られる。
【００２４】
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、切替タップ端子の導電体ナット一つを入れ替えるだけで所要のタップ切替えができるので、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る。また、前面から袋ナットを螺締するだけでタップ切替えができるので、切替端子板の側面にブスバーなどをボルト締めする従来の切替方法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、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を向上することができ、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。
【００２５】
また、切替タップ端子のボルト部に円筒状絶縁体ブッシュを嵌装することにより切替タップ端子と導電板とを絶縁し、この絶縁体ブッシュを導電板の面から突出させることによりボルト部と導電板との沿面距離が大きく取れるので使用しない切替タップ端子と導電板との絶縁が確実にできる。また、導電体ナットを絶縁体ブッシュの突出部の円筒外周を覆う袋部を有する袋ナットにして、袋部端部を導電板の面に当接させて切替タップ端子と導電板とを導通するので、１個の袋ナットの締緩だけで簡単に所要のタップの切替えができる。
【００２６】
上記本発明構成のタップ切替装置を使用した変成器は、１次または２次側の切替タップ端子の袋ナット一つを入れ替えるだけで２次電圧を変更することができるので、例えば誘導加熱における高周波変成器として被加熱体を変えた場合に加熱コイルの負荷電圧を簡単に切換える変成器がえられる。
【００２７】
なお、前記実施形態においては変成器に使用するものについて説明したが、本発明の電源タップ切替装置は変成器のみでなく電気回路の切替えなどの他のタップ切替にも同様の効果が達成できる。また、前記実施形態においては絶縁体ブッシュを一体の段付き円筒状にしたが、円筒部と鍔部を分離しても良い。
【００２８】
【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、従来方法に比して部品数を減少でき、袋ナット一つの入れ替えだけでタップ切替えができるので、タップ切替時間が短縮でき、狭い場所でも容易にタップ切替が可能であり、かつ冷却が容易なため、従来の切替装置よりも大電流を流すことができる。
【００２９】
また、本発明のタップ切替変成器は、前記同様に少ない部品数で袋ナット一つの入れ替えだけでコイル巻き数のタップの切替が可能であるので、出力電圧の変更が極めて容易にできる。
【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連結部の拡大断面図である。
【図２】本発明実施形態のタップ切替変成器の１次側後面図である。
【図３】本発明実施形態のタップ切替変成器の側面図である。
【図４】本発明実施形態のタップ切替変成器の２次側前面図である。
【図５】タップ切替変成器のコイル巻数構成の一例を示す図である。
【図６】従来の電源タップ切替装置を使用した変成器の一例を示す側面図である。
【図７】図６の１次側後面図である。
【図８】従来の電源タップ切替装置を使用した変成器の他の１例を示す１次側後面図である。
【図９】図８の側面図である。
【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
５ａ  ２次端子
５ｂ  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  コモン端子板（導電板）
１３ａ  挿通孔
１４  袋ナット
１６  ボルト部
１７  軸部
１８  ターミナル部
１９  端子鍔
２０  ナット
２１  絶縁ブッシュ
２１ａ  小径部
２１ｂ  内径部
２１ｃ  鍔
２１ｄ  突出部
２３  冷却管
１００  固定端子板
１０１  第１切替タップ端子
１０２  第２切替タップ端子
１０３  第３切替タップ端子
１０４  第４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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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