JP2012527722A - 横方向接続構造を具備した電気出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 安全な電気ソケット（コンセント）を提供する。
【解決手段】 本発明のコンセントは、ソケット本体と、ソケット・キャップと、安全機構と、を有する。前記ソケット本体は、複数の電気接点を有する。前記ソケット・キャップは、複数の開口を有し、前記ソケット本体に回転可能に搭載される。前記安全機構は、（ｉ）前記ソケット・キャップを第一位置（この第一位置においては、前記開口は、前記電気接点と整合しておらず）に保持し、（ｉｉ）プラグの電気接点部分が、前記開口を介して挿入されると、前記ソケット・キャップを可逆的に第二位置（この第二位置において、前記開口は、前記電気接点と整合し）に移動させ、その結果、前記電気接点部分は、前記電気接点と係合する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラグの電気接点部分がはめ込まれる電気ソケットに関し、特に、両者の電気的接続と切断が容易に行え、子供や老人が使用する際に、幾つかの安全機能を組み込んだ電気ソケット（以下、単に「ソケット」とも称する）に関する。

様々な種類のソケットに関しては、長年に渡って改良が積み重ねられて来ている。家庭又は事務所の標準的なソケットは、プラグの二又部分を構成する電気接点部分が簡単に差し込める構造となっている。この従来のソケットは、可動部分を有さず、ソケットの電気接点部分は、ソケットの二個の穴の直後に配置されている。プラグの電気接点（二又部分）が、ソケット内にきっちり填ることにより、その場所に保持される。ソケット（雌型）とプラグ（雄型）がきつく嵌った状態で、壁にがたついているソケットから、プラグを外すために、プラグに強い力をかけると、ソケットが壁から取れてしまうことがある。

更にこの種のソケットは子供にとって安全ではない。小さな子供は、異物をソケットの穴に入れてしまうことがある。ソケットのデザインによっては、これにより直接電気接点が形成され、重大事故更には死亡事故さえ、発生することがある。

上記の安全機能の欠如を克服する試みがなされている。例えば回転プレートをソケットに取り付け、このプレートを回転させなければ、プラグの電気接点部分（通常、二又部分となっている）が、ソケットに形成された二個の穴を介して、ソケットのＵ字型又はＶ字型の接点に入らないようにしている構成がある。しかし、この構成は、子供がヘアピン、指、他の金属物を挿入することにより、容易にいたずらできる。
別の構成として、配列を工夫して、ソケット内部全体を回転させなければ、電気接点を形成することができないよう工夫しているものある。この様な構成は、製造が面倒かつ複雑であり、更には本質的な安全機能が依然として欠落している。例えば緊急時に、プラグを、引き抜き動作だけで、ソケットから外すことができない。
本明細書において、「電気的接点」とは、特に断りのない限り、ソケットの導電性接点、中立接点、接地接点のいずれをも意味する。

本発明の目的は、安全機能を組み込んだソケットを提供することである。本発明者らは、従来技術に対し幾つかの利点を提供する新規かつ有用なソケットを発明した。本発明により、プラグの電気接点部分を、ソケットの穴に挿入しただけでは、電気接点が形成されないソケットを提供する。プラグの電気接点部分とソケットの電気接点との間の接触は、回転動作によってのみ達成できる。
回転動作は、ソケットのロック機能を解除した後、即ち電流と中立の電気接点部分の全長をソケットに挿入することにより、達成できる。これにより、ロッキング・ピンをずらして、ロック機構を解放する。プラグのソケットからの取り外しは、２つの方法で行うことができる。
第１の方法は、プラグの電気接点部分をソケットから取り外す前に、プラグをソケットに挿入させた際の回転方向とは反対方向へ回転動作を行うことである。
第２の方法は、緊急時に使用されるものであるが、プラグをソケットから直接引き抜く従来の方法である。この場合、復帰スプリングが、ソケット・キャップを初期の安全位置に回転させて戻す。

本発明の構成によれば、両者の間で電気的接続を形成する際に更なる利点がある。従来のソケットにおいては、プラグをソケットに押しつけると、プラグの電気接点部分が徐々にソケットの電気接点と接触し、接触の初期に火花が発生する。プラグをソケットに接続したり切り離したりする動作を繰り返すと、摩耗し、最終的にソケット又はプラグを損傷させることになる。本発明は、プラグの電気接点部分全部が、瞬時に接触して、従来よりも安全な電気的接触を確立できるプラグとソケットの組立体を提供する。

従来のソケットの電気的接点の長さは、最大でもプラグの電気接点部分の長さの１／３から１／２の間である。その為、両者の電気的接触は、プラグの電気接点部分のほぼ半分しかない、通常は１／３以下しか接触していない。
ソケットの電気的接点とプラグの電気接点部分の間の接触領域が増えると、安全性と機能性が向上する。機能向上は、重いプラグを取り付ける時（例えば変圧器を用い場合）に明らかとなる。従来の変圧器の見かけ以上の重さにより、プラグの電気接点部分の上又は下のいずれかに配置されるが、両者の電気接点の接触領域の短さに起因して、変圧器（プラグ）は、ソケットから滑り落ち、変圧器の更なる重さにより、プラグはソケットから抜け落ちてしまうことがある。
本発明によれば、プラグの電気接点部分全体をソケットの電気接点が把持して、変圧器をその場所に保持できる。一部しか取り付けられていない変圧器は、安全性が欠如している。更なる機能強化の例は、プラグとソケットの接点の接触領域が大きくなる（接触抵抗が小さくなる）と、接点での発熱が少なくなる点である。

更なる安全機能が提供され、緊急時にプラグを従来と同様にソケットから外すことができる。以下安全強化機能を説明する。
第１の例は、人あるいは物に損傷を与えそうな電気器具への電力を直ちに切るために、プラグをソケットから取り外す必要がある場合である。この場合、人はプラグを壁に取り付けられたソケットから引き抜くことにより、プラグを本能的に取り外そうとする。プラグをソケットから引き抜くために従来とは異なりプラグを回転する必要がある場合には、プラグは上手く外すことができず、損傷を予防できない場合がある。ある場合には本能的引き抜き動作により、プラグとソケットの組立体に損傷を与えることがある。
第２のありふれた例では、安全ソケットに不慣れである場合、忘れっぽい場合又は従来と同様にプラグを（回転させずに）引き抜こうとする時には、通常少しも動かかずそれは出来ないが、ある場合には、かなり大きな力をプラグにかけて、プラグとソケットの組立体を壊してしまうことがある。

本発明の更なる安全機能は、プラグを本発明の安全ソケットから従来通り引き抜こうとする（これは正しい引き抜き方法ではないが）と、トルクが、プラグをソケットに挿入するのとは反対方向にかかり、ソケット・キャップは、バネにより元の位置に戻り、上記のロック機構によりその場所に固定される。ソケット・キャップが前の位置に保持されたままでいる（元の位置に戻らない）と、ソケットの電気接点は穴の背後に来て、小さな子供に対し危険となる。

本発明の応用例は、安全ソケットをスイッチとしても使用できる点である。例えばサンドウィッチ用のトースターが本発明の安全ソケットに接続されている場合を考えてみる。トースターを使用していない場合には、プラグを捻り、プラグをソケット内に嵌めたまま、ソケット・キャップとプラグを回転させることにより、電気的接続を切り離すことができる。反対方向に捻ると両者の電気的接触が形成される。このプラグにトルクを掛ける動作（捻る動作）は、電気スイッチとなる。

本発明によれば、本発明のソケットは、（ａ）ソケット本体と、（ｂ）ソケット・キャップ（１２）と、（ｃ）安全機構と、を有する。前記ソケット本体は、複数の電気接点（１４）を有する。前記ソケット・キャップは、複数の開口を有し、前記ソケット本体に回転可能に搭載される。前記安全機構は、（ｉ）前記ソケット・キャップを第一位置に保持し、前記第一位置においては、前記開口は、前記電気接点と整合しておらず、（ｉｉ）プラグの電気接点部分が前記開口を介して挿入されると、前記ソケット・キャップを可逆的に第二位置に移動させ、前記第二位置においては、前記開口は、前記電気接点と整合し、その結果、前記プラグの電気接点部分が、前記ソケット本体のの電気接点と接触する。
本発明の変形例によれば、本発明のソケットは、（ｄ）付勢要素を更に有する。前記付勢要素は、前記ソケット・キャップを、前記第一位置に押している。
本発明の変形例によれば、前記付勢要素は、圧縮スプリングを含む。
本発明の変形例によれば、前記安全機構は、ロッキング・ピンを有し、前記ロッキング・ピンは、前記ソケット・キャップの動きを、前記第一位置と第二位置の間に制限し、前記プラグの電気接点部分は、前記ロッキング・ピンと相互に作用して、前記プラグの電気接点部分が、前記開口に挿入された時に、前記ソケット・キャップを解放する。
本発明の変形例によれば、前記安全機構は、安全バリアを有し、前記安全バリアは、前記開口から侵入して来た異物が前記ソケット本体の電気接点に接触するのを阻止し、前記ロッキング・ピンは、前記プラグの電気接点部分が前記開口内に挿入された時に、前記安全バリアに結合されて、前記ソケット本体の電気接点を露出させる。
本発明の変形例によれば、前記ソケット・キャップは、前記第一位置と第二位置の間を、可逆的に回転する。
本発明の変形例によれば、前記ソケット・キャップは、前記第一位置と第二位置の間を、可逆的に側面方向にスライドする。

本発明の一実施例によれば、本発明の壁のソケットは、円形のソケット・キャップを含み、これがプラグの電気接点部分用の穴を包囲し、プラグが挿入されると回転可能となる。プラグとソケット・キャップのみが回転する。電気接点を形成するために、電流の通った電気接点部分と中点の電気接点部分が、その全部を挿入する必要があり、これによりロッキング・ピンを押して、ソケット・キャップをその場所に保持していたロック機構を解放する。その後トルクがプラグのヘッドに反時計方向に加えられ、プラグとソケット・キャップを５度と１５度の間回転させて、プラグの電気接点部分がソケットの電気接点との電気接続を行えるようにする。かくして電気接続を形成する動作と、プラグを壁のソケットから切り離す動作は、トルクをかける（捻る）或いは戻すことにより達成できる。
プラグの電気接点部分は、ソケットの電気接点と側面方向で噛み合い、電気接点内に入る。プラグを外すために、トルクが反対方向にかけると、プラグの電気接点部分はソケットの電気接点からはずれ、プラグはソケットから引き離すことができるが、これには大きな力はいらない。

本発明のソケットの展開斜視図。 ソケット・キャップを取り外した状態のソケットの正面図。 本発明の電気接点の斜視図。 本発明の復帰スプリングとガイドの側面図。 本発明のソケット本体と復帰スプリングの展開図。 安全バリアを取り付け電気接点を外した状態の図１のソケットの変形例の展開斜視図。 ソケット・キャップとソケットカバーを取り外した状態で、安全バリアを具備した本発明のソケットの正面図。 本発明の第２実施例の底から見た斜視図。 本発明の第２実施例の展開斜視図。 ソケット・キャップが初期状態にある本発明の第２実施例の正面図。 ソケット・キャップとソケットカバーを取り外した状態の本発明の第２実施例の正面図。 ソケット・キャップがロック位置にある第２実施例の側面図。 ソケット・キャップが下部位置にある第２実施例の側面図。

図１は、本発明の安全ソケット１０の展開斜視図である。３個の電気接点１４が示されている。電気接点１４は、その場所にネジ１１とナット１３により固定される。電気接点１４は、従来電気接点と同様に機能する。スプリング１６とスプリング・ガイド２６を含む復帰スプリング組立体１５が、ソケット・キャップ１２にフランジ１９を介して取り付けられる。ソケット・キャップ１２には、３個のソケット開口２０が形成されている。このソケット開口２０から、プラグの電気接点部分が挿入される。

図２は、ソケット・キャップ１２を省いた状態のソケットの正面図である。スプリング１６が、スプリング・チャネル１８内に配置されている。プラグの電気接点部分（図示せず）が、ソケット開口２０を介して挿入されると、プラグの電気接点部分（図示せず）が、ソケット・キャビティ２２内に静止するが、この状態で、はソケットの電気接点と接触していない。ロッキング・ピン３２が、通電状態の接点のソケット・キャビティのソケット壁から突出し、ソケット・キャップが初期状態にある時には、ソケット開口の背後に配置されている。
ロッキング・ピン３２は「Ｊ」字の形状をしている。短い横方向部分が、ソケットのキャビティから突出し、長い直線状部分がソケット・キャップ１２内の裂け目内に伸びて、ソケット・キャップが回転するのを阻止する。同様なロッキング・ピン３２が、中性接点のキャビティ内に配置される。両方のロッキング・ピン３２を同時に押すことにより回転を阻止していたロック機構を解放する。
この段階で、トルクがプラグ本体に時計方向に加えられる（時計方向に捩じる）と、プラグとソケット・キャップ１２を回転させる。ソケット・キャップ１２が回転すると、スプリング１６が圧縮される。プラグの電気接点部分がソケットの電気接点１４に側面方向から係合し、電気的接続が確立される。
プラグの電気接点部分をソケットの電気接点１４から切り離すためには、トルクを反対方向に加え（反対方向に捩じり）、プラグの電気接点部分をソケットの電気接点１４から切離すことができる。電気接点１４が自由になると、プラグの電気接点部分は、ソケットから最小の力で引き抜くことができる。
更にプラグは、従来と同様に、プラグをソケットから直接引き抜くことにより、外すこともできる。この場合、スプリング１６は、スプリング・チャネル１８に沿って伸びて、スプリング・ガイド２６とソケット・キャップ１２を、初期位置に押し戻す。ソケット・キャップ１２が初期位置に戻ると、ロック機構が再係合する。
図４に、スプリング１６とスプリング・ガイド２６を示す。
図５に、スプリング・チャネル１８とガイド・チャネル２８を示す。
図３は、電気接点１４の拡大図である。本発明の電気接点は、従来の電気接点よりも若干長くなっており、プラグの電気接点部分の大きな部分を把持するようになっている。これにより、プラグの電気接点部分に対する通常よりも硬い把持が可能となり、更に電気抵抗を減らすことができる。図３の接点には、４ｍｍの丸いプラブの電気接点部分を差し込むことができる。

図６は、図１のソケットの展開斜視図である。同図において、安全バリア・ロッキング機構３０が示されている。安全バリア・ロッキング機構３０は、ロッキング・ピン３２’と、安全バリア３４と、ロッキング・スプリング３６と、フランジ３８とを含む。ロッキング・ピン３２’の下部部分は、ロッキング・スプリング３６で包囲されている。ロッキング・ピン３２’にはタブ（図示せず）が設けられ、安全バリア３４内の菱形スロット４０内に填り込む。
安全バリア３４は、ロッキング・ピン３２’に、フランジ３８により動作可能に結合される。安全バリア３４は、プラグの電気接点部分の入口と電気接点の間に配置されている。ロッキング・ピン３２’が、プラグの電気接点部分からの機械的な力により押されると、ロッキング・ピン３２’のタブは、安全バリア３４を横方向にスライドさせ、これにより閉じられていた開口を開けて、プラグの電気接点部分がソケットの電気接点と接触（係合）するようにする。
この安全バリア・ロッキング機構は、ソケットに対し様々な安全機能を提供する。ソケットが係合した時には、ロッキング・ピン３２’は、ソケット・キャップ１２が回転するのを防止する。通常時には、安全バリア３４は、開口から入った異物（例、金属片）が偶発的に電気接点に接触するのを阻止する。プラグの電気接点部分を生き抜くと、ロッキング・スプリング３６は、ロッキング・ピン３２’と安全バリア３４を、初期のロック位置に戻す。

図７は、ソケット・キャップとソケット・カバーとを取り外した状態の、本発明の第２実施例の正面図である。同図において、安全バリア３４が配置されて、異物がソケット・キャップの開口を介して電気接点に接触するのを阻止する。
図８に別の構成を示す。この構成に置いては、ソケット・キャップ１１２が側面方向にスライドする（図１０−１３）。これに対し前の実施例はその場所で回転運動する。

図８に示すソケット１１０においては、ソケットフェースは、陥没部があり、ソケット・キャップ１１２は、右方向へ円弧運動しながらソケット表面をスライドして、５−２０度回転する。この構成は、NAMA 1-15, NAMA 5-15, NAMA 5-20, and JIS C 8303と、クラスＩとクラスＩＩのプラグを受け入れ可能である。これら全ては、２つの平行なブレードを有する基本的構造を有する。NEMA5-15 とNEMA5-20の場合は、丸い即ちＵ字型の接地用電気接点部分がある。
電気接続される前に接地を確実にするために、接地用の電気接点は、若干高い場所にあり、その結果、接地用電気接点部分は、電気用ブレードが電気接点と接触する前に、接地接点と接触するようになる。上記のプラグ用の従来の電気接点は、現在の構成のソケットに適合する。「Ｌ」字型のロッキング・チャネル１４８が、ソケットの側面に見える。同様なロッキングチャネルがソケットの他の側にもある。

図９において、ロッキング機構１４２は、ソケット・キャップを初期位置（図１０）にロックする。ロッキング機構１４２はロッキング・ピン１４１を有する。このロッキング・ピン１４１はフランジ１４３に連結されている。ロッキング機構１４２が係合（機能）すると、フランジ１４３は、「Ｌ」字型のチャネルの脚部の先端（即ち「Ｌ」字型の縦棒から最も離れた場所）に配置される。この位置においては、ソケット・キャップ１１２は下側に動くことができない。この位置において、ソケット・キャップ１１２の開口は、ソケット・キャビティの前に配置される。導電ブレードと中性ブレード用の開口の背後に配置されたキャビティは、ロッキング・ピン１４１を有する。
図１１にロッキング・ピン１４１を示す。プラグ（図示せず）がソケット・キャップに挿入されると、ブレード（図示せず）は、ソケットキャップを超えてキャビティ内に入り、ロッキング・ピン１４１を押す。その結果、フランジ１４３は、ロッキング・チャネル１４８の本体内に配置され、これにより、ソケット・キャップ１１２が下方に動くことができる。
プラグが挿入されロック機構を解放すると、下方向の力が、ブレード（と接地用電気接点部分）が横方向に電気接点１４６，１４７に接触するまで、プラグ・ヘッド（図示せず）に加えられる。この時点で電気的接続が確立される。
ソケット・キャップ１１２は、２個のスプリング１４４（図１１）に結合されている。ソケット・キャップ１１２がプラグにより下方向に押されると、スプリングが伸びて、ソケット・キャップに引っ張り力を掛ける。プラグのブレード（電気接点部分）が電気接点１４６，１４７に係合すると、ブレードは、前記電気接点１４６，１４７によりその位置に保持される。プラグの重さと共に電気接点をブレードに押しつけることにより、スプリングは、ソケット・キャップを引き戻すことはない。プラグをソケットの電気接点から切り離すために、上方向の動きが加えられ、ブレードがソケットの電気接点から離れる。接点が離れると、プラグを比較的容易にソケット・キャップから外すことができる。
別の構成として、緊急時には、プラグを従来の動きによりソケットから直接引き抜くことにより、プラグをソケットの電気接点から切り離すこともできる。ブレードがソケットの電気接点から切り離されると、スプリング１４４は、縮み、ソケット・キャップを初期位置に戻す。この位置で、ロッキング機構１４２は、再係合する。
図１２は、ソケット・キャップ１１２が初期位置にあるソケットの側面図である。フランジ１４３は、Ｌ字型のロッキング・チャネル１４８内を横方向に伸びて（Ｌ字の短い横方向部分にあり）、ソケット・キャップ１１２が、下方向にスライドするのを阻止する。
図１３は、フランジ１４３が、Ｌ字型のロッキング・チャネル１４８の最上位にある位置を示し、ソケット・キャップ１１２が、下方向にスライドして下部位置に入り、そこで電気接点にアクセス可能となる。

以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。

１０ 安全ソケット
１１ ネジ
１２ ソケット・キャップ
１３ ナット
１４ 電気接点
１５ 復帰スプリング組立体
１６ スプリング
１９ フランジ
２０ ソケット開口
２２ ソケット・キャビティ
２６ スプリング・ガイド
２８ ガイド・チャネル
３０ 安全バリア・ロッキング機構
３２’ ロッキング・ピン
３４ 安全バリア
３６ ロッキング・スプリング
３８ フランジ
４０ 菱形スロット
１１０ ソケット
１１２ ソケット・キャップ
１４１ ロッキング・ピン
１４２ ロッキング機構
１４３ フランジ
１４４ スプリング
１４６，１４７ 電気接点
１４８ ロッキング・チャネル

Claims (7)

1. （ａ）ソケット本体と、
   （ｂ）ソケット・キャップ（１２）と、
   （ｃ）安全機構と、
   を有するソケット（１０）において、
   前記ソケット本体は、複数の電気接点（１４）を有し、
   前記ソケット・キャップは、複数の開口を有し、前記ソケット本体に回転可能に搭載され、
   前記安全機構は、
   （ｉ）前記ソケット・キャップ（１２）を第一位置に保持し、
   前記第一位置においては、前記開口は、前記電気接点（１４）と整合しておらず、
   （ｉｉ）プラグの電気接点部分が前記開口を介して挿入されると、前記ソケット・キャップを可逆的に第二位置に移動させ、
   前記第二位置においては、前記開口は、前記電気接点（１４）と整合し、その結果、前記プラグの電気接点部分が、前記ソケット本体のの電気接点（１４）と接触する
   ことを特徴とするコンセント。
2. （ｄ）付勢要素（１６）を更に有し、
   前記付勢要素（１６）は、前記ソケット・キャップ（１２）を、前記第一位置に押している
   ことを特徴とする請求項１記載のコンセント。
3. 前記付勢要素（１６）は、圧縮スプリングを含む
   ことを特徴とする請求項１記載のコンセント。
4. 前記安全機構は、ロッキング・ピン（３２）を有し、
   前記ロッキング・ピン（３２）は、前記ソケット・キャップ（１２）の動きを、前記第一位置と第二位置の間に制限し、
   前記プラグの電気接点部分は、前記ロッキング・ピン（１２）と相互に作用して、前記プラグの電気接点部分が、前記開口に挿入された時に、前記ソケット・キャップ（１２）を解放する
   ことを特徴とする請求項１記載のコンセント。
5. 前記安全機構は、安全バリア（３４）を有し、
   前記安全バリア（３４）は、前記開口から侵入して来た異物が前記ソケット本体の電気接点に接触するのを阻止し、
   前記ロッキング・ピン（３２）は、前記プラグの電気接点部分が前記開口内に挿入された時に、前記安全バリア（３４）に結合されて、前記ソケット本体の電気接点を露出させる
   ことを特徴とする請求項１記載のコンセント。
6. 前記ソケット・キャップ（１２）は、前記第一位置と第二位置の間を、可逆的に回転する
   ことを特徴とする請求項１記載のコンセント。
7. 前記ソケット・キャップ（１２）は、前記第一位置と第二位置の間を、可逆的に側面方向にスライドする
   ことを特徴とする請求項１記載のコンセント。

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