特開 2024-123363 切替開閉装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024123363

(43)【公開日】2024-09-12

(54)【発明の名称】切替開閉装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 7/16 20060101AFI20240905BHJP

   H01H 3/28 20060101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

H01F7/16 D

H01F7/16 C

H01H3/28 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023030702

(22)【出願日】2023-03-01

(71)【出願人】

【識別番号】000227401

【氏名又は名称】日東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001977

【氏名又は名称】弁理士法人クスノキ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井上 真吾

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 聖也

【テーマコード（参考）】

5E048

【Ｆターム（参考）】

5E048AA10

5E048AB01

5E048AD02

(57)【要約】

【課題】コイルと回路基板が電気的に接続された切替開閉装置において、コイル伝いで回路基板に伝わる力の大きさを抑制すること。
【解決手段】負荷機器へ給電する電源を第一電源と第二電源との間で切り替え可能な主回路ユニットと、負荷機器へ給電する電源の切り替えを制御する制御ユニットと、を備えた切替開閉装置であって、制御ユニットは、コイル３１へ通電することで可動鉄心３２を動かし電源の切り替えを可能とするソレノイドと、コイルへの通電を制御する回路基板５１と、を備え、コイルと回路基板の電気的な接続が、リード線５２を介して行われた構成とする。
【選択図】図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

負荷機器へ給電する電源を第一電源と第二電源との間で切り替え可能な主回路ユニットと、
負荷機器へ給電する電源の切り替えを制御する制御ユニットと、を備えた切替開閉装置であって、
制御ユニットは、コイルへ通電することで可動鉄心を動かし電源の切り替えを可能とするソレノイドと、コイルへの通電を制御する回路基板と、を備え、
コイルと回路基板の電気的な接続が、リード線を介して行われた切替開閉装置。

【請求項2】

コイルとリード線との接合部の少なくとも一部が、回路基板に設けた穴部の内部又は穴部の隣の何れかに位置する請求項１に記載の切替開閉装置。

【請求項3】

回路基板は、少なくともコイルの一部を覆い、
穴部は、コイルに隣接した位置に設けられる請求項２に記載の切替開閉装置。

【請求項4】

穴部は、回路基板の側面から離れた位置にトンネル状に形成された孔部、又は、回路基板の側面から切り欠いたように形成された切欠部である請求項１又は２に記載の切替開閉装置。

【請求項5】

コイルとリード線との接合部の少なくとも一部が、回路基板の２以上の側面と隣り合うように位置する請求項１に記載の切替開閉装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、切替開閉装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ソレノイドと回路基板を固定して接続することが知られている。例えば、特許文献１に記載されているように、ソレノイドに備えられたコイルの両端を回路基板の透孔に貫通させた状態とし、はんだ等によりコイルと回路基板を固定させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－２３８６７６号公報

【0004】

ところで、コイルの導線に電気が流れ、コイル内の鉄心がコイル内側に引き寄せられる動きをした際、振動や衝撃により、コイルと回路基板を接続する個所に力が掛かる。繰り返しこの力が生じることにより、コイルと回路基板の接続箇所が破断し、コイルと回路基板が電気的に接続されない状態となる虞があった。また、リード線と接続されるコイルの端部がピンなどの棒状部である場合には、この棒状部を回路基板と固定すると、振動により棒状部が破損する虞もあった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本件の発明者は、この点について鋭意検討することにより、解決を試みた。本発明が解決しようとする課題は、コイルと回路基板が電気的に接続された切替開閉装置において、コイル伝いで回路基板に伝わる力の大きさを抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、負荷機器へ給電する電源を第一電源と第二電源との間で切り替え可能な主回路ユニットと、負荷機器へ給電する電源の切り替えを制御する制御ユニットと、を備えた切替開閉装置であって、制御ユニットは、コイルへ通電することで可動鉄心を動かし電源の切り替えを可能とするソレノイドと、コイルへの通電を制御する回路基板と、を備え、コイルと回路基板の電気的な接続が、リード線を介して行われた切替開閉装置とする。

【0007】

また、コイルとリード線との接合部の少なくとも一部が、回路基板に設けた穴部の内部又は穴部の隣の何れかに位置する構成とすることが好ましい。

【0008】

また、回路基板は、少なくともコイルの一部を覆い、穴部は、コイルに隣接した位置に設けられる構成とすることが好ましい。

【0009】

また、穴部は、回路基板の側面から離れた位置にトンネル状に形成された孔部、又は、回路基板の側面から切り欠いたように形成された切欠部であるように構成することが好ましい。

【0010】

また、コイルとリード線との接合部の少なくとも一部が、回路基板の２以上の側面と隣り合うように位置する構成とすることが好ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明では、コイルと回路基板が電気的に接続された切替開閉装置において、コイル伝いで回路基板に伝わる力の大きさを抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態における切替開閉装置と電源や負荷機器との関係を表す図である。

【図2】実施形態における切替開閉装置の分解図である。

【図3】実施形態における開閉器の内部構造を示した図である。

【図4】実施形態における切替開閉装置の斜視図である。

【図5】実施形態における切替開閉装置の分解斜視図である。

【図6】実施形態における制御ユニットに収められたソレノイドなどの斜視図である。

【図7】図６に示す構造の分解斜視図である。

【図8】実施形態における切替開閉装置の斜視図である。ただし、切替開閉装置の背面側が見えるように表した図である。

【図9】図７における第一ソレノイド周りの図である。

【図10】図９に示す状態から枠体及び第１リレーユニットを取り除いた状態を示す図である。

【図11】図１０に示す状態を異なる方向から見た図である。

【図12】図１０に示す状態を異なる方向から見た状態における断面図である。ただし、図１１と同じ方向から見ている。

【図13】コイルの端部に備えられたピンを回路基板に設けた穴部に挿入することを示す図である。ただし、穴部はトンネル状の孔部の例である。

【図14】接合部の少なくとも一部が回路基板に設けた切欠部に挿入された例を示す図である。

【図15】二つの接合部のうち、一方の接合部の少なくとも一部が回路基板の２つの側面端部に隣接するように設けられ、他方の接合部の一部が回路基板に設けたトンネル状の孔部内に位置している場合の例を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に発明を実施するための形態を示す。実施形態の切替開閉装置１は、負荷機器９３へ給電する電源を第一電源９１と第二電源９２との間で切り替え可能な主回路ユニット１０と、負荷機器９３へ給電する電源の切り替えを制御する制御ユニット２０と、を備えている。また、制御ユニット２０は、コイル３１へ通電することで可動鉄心３２を動かし電源の切り替えを可能とするソレノイドと、コイル３１への通電を制御する回路基板５１と、を備え、コイル３１と回路基板５１の電気的な接続が、リード線５２を介して行われている。このため、変形可能なリード線５２を介して、コイル３１と回路基板５１の電気的な接続が行われることになり、コイル３１と回路基板５１が電気的に接続された切替開閉装置１において、コイル３１伝いで回路基板５１に伝わる力の大きさを抑制することが可能となる。

【0014】

ここで、実施形態の切替開閉装置１について説明をする。切替開閉装置１は、負荷機器９３へ給電するための電源を第一電源９１と、第二電源９２とで切り替えることを可能とする。実施形態においては、第一電源９１は商用電源である。また、実施形態の第二電源９２は蓄電池などの分散型電源である。なお、分散型電源は、太陽光発電、風力発電などの再生可能エネルギーを利用したものや、燃料電池や、蓄電池などが例示できる。

【0015】

また、実施形態の切替開閉装置１は、第一電源９１や第二電源９２が接続される箇所などを有する主回路ユニット１０と、主回路ユニット１０に備えられた機構を制御するように動作可能な制御ユニット２０を備えている。

【0016】

実施形態の主回路ユニット１０には、第一電源９１が接続される第一電源側端子部１１と、第二電源９２が接続される第二電源側端子部１２と、負荷機器９３が接続される負荷側端子部１３と、がケースに収納された開閉器１０ａが、必要な極数分だけ連結されて形成される。図１及び図２に示す例においては、３つの開閉器１０ａが連結されて３極の主回路ユニット１０を構成している。

【0017】

実施形態では、隣接する開閉器１０ａのケース同士を連結させることで、各開閉器１０ａの回動部材１３ｄも連結するように構成されている。したがって、連結する全ての回動部材１３ｄを連動させることができる。なお、切替開閉装置１の主回路ユニット１０は、開閉器１０ａを複数個連結させたものでなくてもよい。つまり、切替開閉装置１の主回路ユニット１０に開閉器１０ａを一つだけ備えるようにしてもよい。また、図１及び図２に示す例では、開閉器１０ａの一方側に第一電源側端子部１１が備えられ、開閉器１０ａの他方側に第二電源側端子部１２と、負荷側端子部１３と、が備えられているが、このような例でなくてもよい。

【0018】

図３に示すことから理解されるように、実施形態の開閉器１０ａの第一電源側端子部１１は、一方の端部に第一固定接点１１ａを有し、他方の端部に電線を接続する際に端子ネジ１１ｃが螺合されるネジ穴１１ｂを備えている。また、実施形態の第二電源側端子部１２は、一方の端部に第二固定接点１２ａを有し、他方の端部に電線を接続する際に端子ネジ１２ｃが螺合されるネジ穴１２ｂを備えている。

【0019】

実施形態の負荷側端子部１３は、可動接点１３ａを備えた可動接触子１３ｅと、可動接触子１３ｅを保持し、回動することで可動接点１３ａの接触先を第一固定接点１１ａと第二固定接点１２ａとの間で切り替える回動部材１３ｄと、一方の端部が可動接触子１３ｅと電路部材を介して電気的に接続され、他方の端部に電線を接続する際に端子ネジ１３ｃが螺合されるネジ穴１３ｂを備えた端子１３ｆと、を備えている。なお、実施形態の可動接触子１３ｅは、２つの可動接点１３ａを備えている。ただし、第一電源側端子部１１や、第二電源側端子部１２や、負荷側端子部１３は、これらの構成とは異なるようにしても構わない。

【0020】

実施形態においては、可動接点１３ａが、第一電源側端子部１１の第一固定接点１１ａに接触する場合、可動接点１３ａを介して第一電源側端子部１１と負荷側端子部１３が電気的に接続されるため、第一電源側端子部１１に接続される第一電源９１から負荷側端子部１３に接続される負荷機器９３への給電が可能となる。また、可動接点１３ａが、第二電源側端子部１２の第二固定接点１２ａに接触する場合には、同様の理由により、第二電源９２から負荷機器９３へ給電が可能となる。

【0021】

次に実施形態の制御ユニット２０について説明をする。実施形態の制御ユニット２０は、主回路ユニット１０の側面に位置するように設けられている。この制御ユニット２０は、主回路ユニット１０の負荷側端子部１３に接続される負荷機器９３に給電する電源を第一電源９１と第二電源９２とを切り替える制御を行うことができる。

【0022】

図４及び図５に示すことから理解されるように、実施形態の制御ユニット２０は、切替ユニット収納する第一のケース２１と、第二のケース２２を備えている。制御ユニット２０の第一のケース２１が、隣接する開閉器１０ａに対して、ネジ等により固定されることで、主回路ユニット１０と制御ユニット２０が固定される。実施形態の制御ユニット２０は、第一ソレノイド２３と、第二ソレノイド２４と、切替部２５と、第一リレーユニット２６と、第二リレーユニット２７を備えている。

【0023】

第一ソレノイド２３と第二ソレノイド２４は、それぞれコイル３１と、コイル３１内に設けられた固定鉄心と、コイル３１内を移動する可動鉄心３２と、コイル３１を覆う枠体３３を備えている（図６及び図７参照）。

【0024】

切替部２５は、第一ソレノイド２３の可動鉄心３２と第一ソレノイド２３の可動鉄心３２を連結可能な連結部材４１と、連結部材４１の移動により開閉器１０ａの回動部材１３ｄを回動させ、負荷側端子部１３の可動接点１３ａの接続先を第一固定接点１１ａと第二固定接点１２ａとの間で切り替える連動部材４２を備えている。

【0025】

第一リレーユニット２６は、リレーを備えており、第一ソレノイド２３に備えられたコイル３１への通電を制御する際に利用される。また、第二リレーユニット２７は、リレーを備えており、第二ソレノイド２４に備えられたコイル３１への通電を制御する際に利用される。

【0026】

実施形態においては、第一コイル３１に通電され第一コイル３１側へ第一可動鉄心３２が移動すると、連結部材４１も第一コイル３１側へ移動し、連動部材４２を介して負荷側端子部１３の可動接点１３ａの接続先が第一固定接点１１ａへ切り替わる。一方、第二コイル３１に通電され第二コイル３１側へ第二可動鉄心３２が移動すると、連結部材４１も第二コイル３１へ移動し、連動部材４２を介して負荷側端子部１３の可動接点１３ａの接続先が第二固定接点１２ａへ切り替わる。

【0027】

コイル３１への通電は、コイル３１の電線の端部に電気的に接続された回路基板５１により制御される。回路基板５１が、第一電源９１からの通電若しくは第二電源９２からの通電の有無を検知し、コイル３１への通電が制御される。

【0028】

回路基板５１が第一電源９１からの通電を検知し、第二電源９２からの通電を検知しない場合には、第一コイル３１への通電が行われ、負荷側端子部１３の可動接点１３ａの接続先が第一電源９１側となるようにする。したがって、負荷側端子部１３の可動接点１３ａの接続先が第一電源９１側でなかった場合は、接続先が第一電源９１側へ切り替わる。第二電源９２からの通電を検知し、第二電源９２からの通電を検知しない場合には、第二コイル３１への通電が行われ、負荷側端子部１３の可動接点１３ａの接続先が第二電源９２側となるようにする。このため、負荷側端子部１３の可動接点１３ａの接続先が第二電源９２側でなかった場合は、接続先が第二電源９２側へ切り替わる。

【0029】

回路基板５１が、第一電源９１と第二電源９２の両方からの通電を検知した場合には、実施形態では、商用電源である第一電源９１を分散電源である第二電源９２よりも優先する。つまり、負荷側端子部１３の可動接点１３ａの接続先を第一電源９１側とする。

【0030】

なお、回路基板５１が第一電源９１からの通電若しくは第二電源９２からの通電の有無を検知するため、回路基板５１と第一電源側端子部１１及び、回路基板５１と第二電源側端子部１２が電線８１で接続される。実施形態では、これらの電線８１は、主回路ユニット１０の背面側に設けられた溝１０１を通るように配索されている（図８参照）。

【0031】

制御ユニット２０内の回路基板５１は、電源からの通電の有無の検知と、コイル３１への通電制御の両方の制御を１枚の回路基板５１で行うようにしてもよい。また、複数枚の回路基板５１を用いて、電源からの通電の有無の検知と、コイル３１への通電制御の両方の制御を行うようにしてもよい。図７に示す例では、回路基板５１を第一電源９１用と第二電源９２用に分けている。

【0032】

実施形態では、コイル３１と回路基板５１の電気的な接続が、リード線５２を介して行われるが、コイル３１とリード線５２との接合部５３の少なくとも一部が、回路基板５１に設けた穴部５１ａの内部又は穴部５１ａの隣の何れかに位置する構成とすることが好ましい（図９から図１２参照）。コイル３１から回路基板５１への接続に必要なスペースを抑制することが可能となる。

【0033】

また、回路基板５１とコイル３１の配置に必要な空間を小さくするためにも、回路基板５１をコイル３１に隣接させ、回路基板５１がコイル３１の一部を覆うようにするのが好ましい。この際、回路基板５１に設けた穴部５１ａが、コイル３１に隣接した位置となる構成とするのが好ましい。

【0034】

回路基板５１に設けた穴部５１ａは、回路基板５１の側面から離れた位置にトンネル状に形成された孔部、又は、回路基板５１の側面から切り欠いたように形成された切欠部とするのが好ましい。また、コイル３１とリード線５２との接合部５３の少なくとも一部が、回路基板５１の２以上の側面と隣り合うように位置する構成としてもよい。

【0035】

図１０から図１２に示す例では、コイル３１の端部が回路基板５１に設けた穴部５１ａに挿入されている。より詳しくは、コイル３１の端部に備えられたピン３１ａが回路基板５１に設けた穴部５１ａに挿入されている（図１３参照）。この状態にあるコイル３１の端部がリード線５２の端部と接合される。もちろん、コイル３１のピン３１ａとリード線５２の端部との接合部５３は回路基板５１には接合されていない。リード線５２のコイル３１の端部と接続されていない側の端部が回路基板５１に接合される。このため、コイル３１と回路基板５１はリード線５２を介して電気的に接続されていることになる。

【0036】

図１０から図１２に示す例では、穴部５１ａは、回路基板５１の内部に独立して設けられた孔部であり、ピン３１ａの断面積やリード線５２の断面積よりも十分に大きい開口面積を有する孔部である。ピン３１ａとリード線５２を接合する接合部５３の一部は、穴部５１ａ内に位置している。

【0037】

図１２に示す例では、リード線５２は、回路基板５１の穴部５１ａを通過したピン３１ａと、回路基板５１のおもて面側で接合され、もう一方の端部は回路基板５１の裏面側で接合されている。なお、コイル３１の端部とリード線５２の接合やリード線５２と回路基板５１の接合は、はんだ付けによってなされるのが典型的であるが、溶接によってなされてもよい。

【0038】

コイル３１とリード線５２との接合部５３の少なくとも一部が穴部５１ａ内に位置する状態とは、接合がはんだ付けの場合における「はんだ」の少なくとも一部が、穴部５１ａ内に位置するのが典型例である。コイル３１とリード線５２との接合部５３の少なくとも一部が、回路基板５１に設けた穴部５１ａの隣に位置する状態においては、「はんだ」は穴部５１ａ内に位置してはいない。しかし、「はんだ」が穴部５１ａの隣に位置すれば、リード線５２の配索に必要なスペースなどは抑制することができる。なお、コイル３１とリード線５２の双方が回路基板５１に設けた穴部５１ａの内部又は穴部５１ａの隣の何れかに位置する構成とすることが好ましい。

【0039】

図１４に示す例では、穴部５１ａは、回路基板５１の側面から切り欠いたように形成された切欠部である。より詳しくは、回路基板５１の１つの辺から回路基板５１の内部方向へ切り欠いて設けられた切欠部である。切欠部の深さや幅はどのような構成であってもよいが、コイル３１とリード線５２との接合部５３が回路基板５１とは接合され難い程度の大きさである方が、コイル３１とリード線５２との接合作業がしやすくなる。

【0040】

図１５に示す例では、図の上側に位置する接合部５３は、回路基板５１の２つの側面と隣り合うように配置されている。また、図の下側に位置する接合部５３は、回路基板５１に設けたトンネル状の孔部内に接合部５３の一部が位置している。このように、二つの接合部５３を互いに異なる形態で回路基板５１付近に配置するようにしてもよい。

【0041】

リード線５２とコイル３１の端部を接合することを考慮すると、コイル３１の端部を棒状のピン３１ａとすることが好ましい。コイル３１の端部を棒状のピン３１ａとしても、リード線５２がピン３１ａと回路基板５１の間に介在することで、ソレノイドに振動などが生じることでコイル３１伝いに送られる力がピン３１ａや回路基板５１を破損させる状況を抑制することができる。

【0042】

また、ピン３１ａは、コイル３１を支えるコイル支持部材３４に固定されているものであることが好ましい。ピン３１ａがコイル支持部材３４に対して固定されていると、ピン３１ａの位置がずれにくいため、例えば、リード線５２とピン３１ａの接合がしやすくなる。

【0043】

以上、実施形態を例に挙げて本発明について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。

【符号の説明】

【0044】

１ 切替開閉装置
１０ 主回路ユニット
２０ 制御ユニット
３１ コイル
３２ 可動鉄心
５１ 回路基板
５１ａ 穴部
５２ リード線
５３ 接合部
９１ 第一電源
９２ 第二電源
９３ 負荷機器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】