JP5299633B2

JP5299633B2 - スイッチ装置

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Publication number: JP5299633B2
Application number: JP2009147572A
Authority: JP
Inventors: 寛成鳥居
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2009-06-22
Filing date: 2009-06-22
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2029-06-22
Also published as: JP2011003495A

Description

本発明は、負荷への通電のオンオフを切り換えるとともに負荷が通電状態にあることを表示するスイッチ装置に関する。

従来、例えば照明や換気扇などの負荷への通電のオンオフを切り換える壁スイッチに用いられるスイッチ装置は、スイッチ本体、このスイッチ本体に揺動可能に配置されるハンドル、およびスイッチ本体内に配置されるスイッチ機構を備えている。スイッチ機構は、電源側および負荷側に接続される対の端子、およびハンドルの揺動により可動して対の端子間を開閉するスイッチ機構を有している。

また、負荷への通電のオンオフを切り換えるスイッチ装置においては、負荷が通電状態にあることを表示するスイッチ装置がある。このスイッチ装置では、オン表示用光源および電流トランスが付加され、電流トランスの一次側が一方の端子に電流検出可能に接続され、電流トランスの二次側がオン表示用光源に接続されている。そして、スイッチ機構によって対の端子間が開成されているとき、および負荷が開放されていて通電されないときには、オン表示光源は消灯しており、また、スイッチ機構によって対の端子間が閉成されて負荷に通電されると、電流トランスの一次側に電流が流れ、この電流トランスの二次側に誘起起電力が発生してオン表示用光源が点灯する。

このオン表示機能を有するスイッチ装置では、スイッチ本体内の底部に電流トランスを収納し、この電流トランス上にスイッチ機構を支持するための中枠を配置し、この中枠上にスイッチ機構を配置している（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−２２７１７９号公報（第６−８頁、図３）

しかしながら、従来のオン表示機能を有するスイッチ装置では、スイッチ本体内の底部に電流トランスを収納するので、この電流トランス上にスイッチ機構を支持するために別部品である中枠を配置する必要があるが、この中枠とスイッチ本体とのクリアランスによって、中枠に配置するスイッチ機構の動作時に、スイッチ本体内で中枠の位置がずれたり動きやすく、ハンドル操作に対するスイッチ機構の動作が不安定になる問題がある。

また、電流トランスの一次側と端子との接続位置がスイッチ本体内となり、スイッチ本体内の狭いスペースでのはんだ付けなどの接続作業となるため、組立作業性が悪い問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、スイッチ機構の動作が安定し、組立作業性もよい、オン表示機能を有するスイッチ装置を提供することを目的とする。

請求項１記載のスイッチ装置は、スイッチ本体と；スイッチ本体の正面側に揺動可能に配置されるハンドルと；ハンドルの内側に配置されるオン表示用光源と；スイッチ本体内に配置され、複数の端子、およびハンドルの揺動に応じて複数の端子間の接続を切り換えるスイッチ機構を有するスイッチ部と；スイッチ本体の背面外側に配置され、一次側が電流検出可能にスイッチ部に接続されるとともに、二次側がオン表示用光源に接続された電流トランスと；を具備し、スイッチ部は、スイッチ本体の背面外側に突出されて電流トランスの一次側と接続される接続部を有するものである。

スイッチ本体は、例えば、ＪＩＳＣ８３４０に規定される１個用のスイッチボックスに３個取付可能な外形寸法で、ケースとこのケースに着脱可能に取り付けられるカバーとで構成され、背面からは端子に接続される電線が挿入可能とする。

ハンドルは、例えば、スイッチ操作用のハンドルカバーを取付可能とし、オン表示用光源の光をハンドルカバー側に出射できるように、例えば、透光窓が開口されたり、導光部が設けられている。

オン表示用光源は、例えば、ＬＥＤや有機ＥＬなどの半導体発光素子が用いられる。

端子は、例えば、スイッチ本体内に挿入される電線を抜け止めするとともに電気的に接続する鎖錠端子なども含まれる。

スイッチ機構は、例えば、いわゆる片切スイッチや３路スイッチなどの用途に応じて、ハンドルの揺動に応じて端子間の接続を切り換えられれば、どのような構成を用いてもよい。

電流トランスは、例えば、カレントトランスなどが用いられ、一次側は、スイッチ本体の背面外側でスイッチ部と接続され、また、二次側は、二次巻線に接続されたリード線がスイッチ本体内に挿通されてオン表示用光源と電気的に接続されるようにしてもよいし、オン表示用光源に接続された端子部材などがスイッチ本体の背面外側に突出して接続されるようにしてもよい。また、電流トランスを覆う電流トランスカバーを用いてもよく、この電流トランスカバーで電流トランスを保持するようにしてもよい。

接続部は、例えば、端子の一部にて形成されている。

請求項２記載のスイッチ装置は、請求項１記載のスイッチ装置において、ハンドルの内側に配置されるオフ表示用光源と；スイッチ本体内に配置され、スイッチ本体の正面側に対応する一面に電流トランスの二次側が接続されるとともにオン表示用光源が接続される第１の電路パターンが形成され、スイッチ本体の背面側に対応する他面に対の端子が接続されるとともにオフ表示用光源が接続される第２の電路パターンが形成された基板と；を具備しているものである。

オフ表示用光源は、例えば、ネオン管などが用いられ、オン表示用光源とは異なる色の光を発光して区別可能とする。

基板は、電流トランスの二次側が接続される第１の電路パターンが低電圧側の電路であり、端子が接続される第２の電路パターンが商用交流電源側の電路となる。例えば、ハンドルの内側で、基板の一面側にオン表示用光源およびオフ表示用光源が配置され、オン表示用光源は基板の第１の電路パターンに実装され、オフ表示用光源はリード線などが基板を貫通して第２の電路パターンに接続される。

請求項１記載のスイッチ装置によれば、電流トランスをスイッチ本体の背面外側に配置したため、スイッチ本体自体にスイッチ機構を支持する構造を設けることが可能となり、スイッチ機構の動作を安定させることができ、さらに、スイッチ本体の背面外側で電流トランスの一次側とスイッチ部とを接続することが可能となり、組立作業性を向上できる。さらに、スイッチ部に電流トランスの一次側と接続される接続部を設け、この接続部をスイッチ本体の背面外側に突出したため、スイッチ本体の背面外側で電流トランスの一次側と接続部とを接続することができ、容易に接続作業ができる。

請求項２記載のスイッチ装置によれば、請求項１記載のスイッチ装置の効果に加えて、基板の一面に電流トランスの二次側を接続するとともにオン表示用光源を接続する第１の電路パターンを形成し、他面に対の端子を接続するとともにオフ表示用光源を接続する第２の電路パターンを形成したため、第１の電路パターンの低電圧側と第２の電路パターンの電源電圧側とを分け、絶縁距離の確保を容易にできる。

本発明の一実施の形態を示すスイッチ装置の断面図である。同上スイッチ装置の図１とは異なる位置の断面図である。同上スイッチ装置のケースの正面図である。同上スイッチ装置のケースに基板を配置した状態の正面図である。同上スイッチ装置の側面図である。同上スイッチ装置の正面図である。同上スイッチ装置の背面図である。同上スイッチ装置を用いた壁スイッチの正面図である。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１ないし図７において、11はスイッチ装置で、このスイッチ装置11は、スイッチユニットとも呼ばれるもので、図示しないＪＩＳ１個用のスイッチボックスに長手方向すなわち上下方向に３個並んで取付可能な埋込形配線器具である。そして、このスイッチ装置11は、サポートと呼ばれる図示しない金属製などの取付枠に取り付けられ、この取付枠が、造営材である壁板に開口形成した開口部にスイッチボックスあるいは押え金具などを用いて取り付けられ、さらに、図８に示すように、各スイッチ装置11に操作部となるスイッチカバー12が取り付けられるとともに、枠状の取付プレート13で覆われ、埋込形の配線装置である壁スイッチが構成されている。スイッチカバー12の中央には、透光性を有する表示部14が設けられている。

そして、図１ないし図７に示すように、スイッチ装置11は、いわゆるタンブラスイッチ（接点部反転構造スイッチ）で、スイッチ本体17、このスイッチ本体17の正面側に揺動可能に配置されたハンドル18、スイッチ本体17内に配置されたスイッチ部19、ハンドル18の内側に配置された表示機構20、スイッチ本体17の背面外側に配置された電流トランス21、およびこの電流トランスを覆う電流トランスカバー22を備えている。以下、スイッチ本体17のハンドル18が配置された側を正面、反対側を背面と呼ぶとともに、正面および背面に交差する方向で長さが長い方向を長手方向、この長手方向に交差した短手方向を幅方向と呼ぶ。

スイッチ本体17は、正面側を開口した例えば熱硬化性樹脂製の略箱状のケース24と、このケース24の正面側を覆う例えば熱硬化性樹脂製のカバー25とを備え、これらケース24およびカバー25の長手方向の両端が金属製の止め金具26，27をかしめて固定されている。このスイッチ本体17の内部に収納部28が形成され、この収納部28には、長手方向の両端部に端子収納部28aが形成され、長手方向の中央部にスイッチ機構収納部28bが形成されている。また、ケース24の背面部29には、長手方向の両端の端子収納部28aの位置において、２個ずつの電線挿入孔31と、１個ずつのリリース孔32とがそれぞれ形成されている。

また、ケース24の両端の端子収納部28aにおいて、電線挿入孔31の内側にはそれぞれ板ばねを屈曲した鎖状金具34が配置され、リリース孔32の内側にはそれぞれ合成樹脂にて形成されたリリースボタン35が配置されている。さらに、一端側に位置する２個の鎖状金具34には１個の一方の端子36が組み合わされて接続され、他端側に位置する２個の鎖状金具34には２個の他方の端子37がそれぞれ組み合わされて接続されている。そして、各電線挿入孔31に挿入された電線は、鎖状金具34と端子36との間、および鎖状金具34と端子37との間に差し込まれて鎖状接続されるとともに電気的に接続される。また、リリース孔32にマイナスドライバなどの治具を挿入してリリースボタン35を押動し、鎖状金具34を弾性変形させることにより、鎖状接続を解除して接続した電線を取り外すことができる。

一端側の端子36には、ケース24の背面部29に形成された貫通孔24aを貫通してケース24の背面外側に突出する接続部36aが形成されている。

また、ケース24の中央のスイッチ機構収納部28bの底部には、可動片受金具41が配置されている。この可動片受金具41の一端には、正面側に向かって拡開する略Ｖ字状に屈曲された可動片受部42が形成され、他端にはケース24の背面部29に形成された貫通孔24aを貫通してケース24の背面外側に突出する接続部41aが形成されている。

ケース24の背面外側に突出する可動片受金具41の接続部41aと端子36の接続部36aとには、ケース24の背面外側において電流トランス21の一次側が接続されている。したがって、電流トランス21の一次側を介して、接続部41aと端子36の接続部36aとが接続されている。

スイッチ機構収納部28b内の可動片受部42の上方には、他端側の各端子37から延設されるとともに正面側に向かって若干傾斜した固定接点受部43がそれぞれ形成されている。これら固定接点受部43には固定接点44がそれぞれ取り付けられている。

スイッチ機構収納部28b内の可動片受部42上には可動片45が揺動可能に配置されている。この可動片45は、導電性を有する金属板で形成され、各固定接点44に対向する両面に可動接点46が取り付けられている。そして、可動片45は、可動片受部42の谷部に係合し、この係合箇所を支点として揺動可能に支持され、この可動片45の揺動により、可動接点46が固定接点44のいずれか一方に接触され、他方から離反され、したがって、一端側の端子36と２個の他端側の端子37のいずれか一方とが接続される。

また、スイッチ本体17のカバー25の中央には、ハンドル18が揺動可能に嵌め込まれる開口部48が形成されている。

また、ハンドル18は、例えば熱硬化性樹脂製で、背面の幅方向の一側部には、スイッチ機構取付部51が突設されている。このスイッチ機構取付部51には、コイルスプリング52が配置されているとともに、このコイルスプリング52に連結されたスプリング受金53が嵌合配置されている。コイルスプリング52はスイッチ機構取付部51に圧入されて固定されており、コイルスプリング52およびスプリング受金53がハンドル18に仮固定されている。

ハンドル18の背面の幅方向の他側部、すなわちスイッチ機構取付部51が突設されていない側には、ハンドル18の正面の中央部と背面とを連通する傾斜した断面視略平行四辺形状の窓孔54が形成されている。この窓孔54にガラス製あるいは樹脂製などの導光性を有する側面視平行四辺形状のプリズムレンズで構成される導光体55が取り付けられている。そして、この導光体55の正面がハンドル18の正面中央に位置する表示部となっている。

スイッチ装置11の組立時には、ハンドル18のスプリング受部53の先端が可動片45に係合され、コイルスプリング52が圧縮される。そして、ハンドル18の揺動可能範囲の中間の中立点を境としていずれかの揺動方向に揺動操作することにより、コイルスプリング52の付勢によって可動片45が強制的に揺動し、可動片45の可動接点46が固定接点44に押し付けられて接続される。ハンドル18を反対方向に揺動させることにより、反対側に揺動する可動片45が中立点を通過した後にコイルスプリング52の付勢によって可動片45が強制的に揺動し、可動片45の可動接点46が反対側の固定接点44に押し付けられて接続される。

そして、可動片受金具41、固定接点44、可動片45、コイルスプリング52およびスプリング受金53などによってスイッチ機構58が構成されている。さらに、スイッチ部19は、端子36，37およびスイッチ機構58によって構成されている。

ケース24内のスイッチ機構収納部28bには、スイッチ機構58の可動片受金具41および固定接点受部43などをそれぞれ支持するスイッチ機構支持部59が一体に形成されている。

なお、このスイッチ装置11は、いわゆる片切スイッチと３路スイッチとの兼用タイプとして構成されており、片切スイッチとして使用する場合には、端子36と２個の端子37のうちの一方とを利用して電源と照明などの負荷とを接続する負荷回路し、また、例えば、階段照明などのように２箇所に設置されるスイッチ装置11のいずれでも負荷をオンオフできるように、３路スイッチとして使用する場合には、端子36と２個の各端子37とを利用して電源と負荷とを接続する負荷回路とする。

以下、本実施の形態では、スイッチ装置11を片切スイッチとして使用する場合について説明する。すなわち、図１に示すように、可動片45の可動接点46が端子37の固定接点44から離反した状態をスイッチ機構58のオフ状態つまり負荷回路の開成状態とし、また、可動片45の可動接点46が端子37の固定接点44に接触した状態をスイッチ機構58のオン状態つまり負荷回路の閉成状態とする。

また、表示機構20は、基板61、例えば緑色の光を発するオン表示用光源としてのＬＥＤ62、および例えば赤色の光を発するオフ表示用光源としてのネオン管63を備えている。

基板61は、絶縁性材料によって、ハンドル18のスイッチ機構取付部51との干渉を避けるように正面視略コ字形に形成されており、スイッチ装置11の組立状態でケース24とカバー25との間に挟み込まれて保持されている。この基板61の一面である正面側で、ハンドル18の導光体55の背面側に対向する位置に、ＬＥＤ62およびネオン管63が配置されている。

基板61の正面側には、電流トランス21の二次側が接続されるとともにＬＥＤ62が接続される低電圧側の第１の電路パターン64が形成されている。基板61の背面側には、端子36，37が接続されるとともにネオン管63が接続される電源電圧側の第２の電路パターン65が形成されている。

ＬＥＤ62は、チップ状の面実装部品で、第１の電路パターン64に面実装されて接続されている。ネオン管63は、一対のリード線を有し、これらリード線が基板61を貫通して第２の電路パターン65に接続されている。

基板61の背面側の第２の電路パターン65には複数の接続ばね66が電気的に接続されて取り付けられている。スイッチ装置11の組立状態で、各接続ばね66が各端子36，37に圧接して電気的に接続されている。そして、ネオン管63は基板61上に配置される抵抗67と直列に接続され、この直列回路が端子36と端子37との間にスイッチ機構58と並列に接続されている。そして、スイッチ機構58がオフし、負荷回路が開成し、負荷に通電されなければ、ネオン管63および抵抗67に所定の電圧が加わり、抵抗67を通じてネオン管63に所定の点灯電流が流れるため、ネオン管63が点灯し、また、スイッチ機構58がオンし、負荷回路が閉成し、負荷に通電されれば、ネオン管63および抵抗67に所定の電圧が加わらず、点灯可能とする電圧値に達しないため、ネオン管63が消灯するように構成されている。

抵抗67は、基板61の正面側に配置されているが、この抵抗67のリード線が基板61を貫通して第２の電路パターン65に接続されている。

また、電流トランス21は、一次巻線および二次巻線を有する例えばカレントトランスで構成され、一次巻線の両端に接続されたリード線70が、ケース24の背面外側に突出する可動片受金具41の接続部41aおよび端子36の接続部36aにはんだ付け接続されている。また、二次巻線の両端に接続されたリード線71が、ケース24を貫通するとともに基板61を貫通し、基板61の第１の電路パターン64にはんだ付け接続されている。

ケース24には、リード線71が挿通されるリード線挿通孔72を有するガイド部73が形成され、このガイド部73によってリード線71が端子36，37やスイッチ機構58から隔離されて絶縁されている。そして、スイッチ機構58がオフし、負荷回路が開成し、負荷に通電されなければ、電流トランス21の一次側に電流が流れないので、ＬＥＤ62は消灯し、また、スイッチ機構58がオンし、負荷回路が閉成し、負荷に通電されれば、電流トランス21の一次側に電流が流れて二次側に誘起起電力が発生し、ＬＥＤ62に点灯電流が流れ、ＬＥＤ62が点灯するように構成されている。

また、電流トランスカバー22は、例えば熱硬化樹脂製で、リード線70と可動片受金具41の接続部41aおよび端子36の接続部36aとのはんだ付け接続部分を含めて、電流トランス21全体を収容して覆えるように、一面が開口した箱状に形成されている。そして、電流トランスカバー22は、電流トランス21全体を覆うようにケース24の背面外側に取り付けられ、複数のねじ76によってケース24に固定されている。

電流トランス21および電流トランスカバー22は、ケース24の背面外側で、ケース24の背面の両端に形成された電線挿入孔31およびリリース孔32よりも内側に離れたケース24の背面の中央位置に配置されている。

そして、スイッチ装置11を組み立てるには、ケース24内に、リリースボタン35を収納するとともに、端子36，37と鎖状端子34とを組み合わせて収納し、ケース24の開口部分に基板61を嵌め込み、この基板61でケース24内に端子36，37などを仮固定する。

電流トランス21のリード線71をケース24の背面からリード線挿通孔72に挿入するとともに基板61の正面側を貫通させて基板61の第１の電路パターン64上に突出させ、電流トランス21をケース24の背面外側に配置する。基板61の前面側において、基板61から突出しているリード線71を基板61の第１の電路パターン64にはんだ付け接続する。また、ケース24の背面外側において、電流トランス21のリード線70を、ケース24の背面外側に突出している可動片受金具41の接続部41aおよび端子36の接続部36aにはんだ付け接続する。これにより、ケース24に電流トランス21や基板61などが仮固定され、ケース24側が仮組立される。

ハンドル18をカバー25の開口部48に揺動可能に嵌め込み、ハンドル18のスイッチ機構取付部51にスプリング受金53に連結されたコイルスプリング52を圧入して固定する。これにより、カバー25側が仮組立される。

仮組立されたケース24内の可動片受金具41の可動片受部42に可動片45を係合し、仮組立されたカバー25のハンドル18のスプリング受金53を可動片45に係合させながら、仮組立したカバー25をケース24に被着し、ケース24とカバー25とを止め金具26，27でかしめて固定する。

また、壁スイッチに組み込まれたスイッチ装置11の使用時において、図１に示すように、可動片45の可動接点46が端子37の固定接点44から離反したスイッチ機構58のオフ状態では、負荷回路が開成状態となり、負荷には通電されない。この状態では、ネオン管63および抵抗67に所定の電圧が加わり、抵抗67を通じてネオン管63に所定の点灯電流が流れるため、ネオン管63が点灯する。一方、負荷に通電されないことで、電流トランス21の一次側に電流が流れないため、ＬＥＤ62は消灯している。したがって、ネオン管63のみが点灯し、このネオン管63が発する赤色の光が導光体55を通じてスイッチカバー12の表示部14から出射され、負荷のオフ状態を表示する。

また、スイッチカバー12を揺動操作し、このスイッチカバー12と一緒にハンドル18が揺動することにより、可動片45の可動接点46が端子37の固定接点44に接触する状態に切り換わって、スイッチ機構58がオン状態となり、負荷回路が閉成状態となり、負荷に通電される。この状態では、ネオン管63および抵抗67に所定の電圧が加わらず、点灯可能とする電圧値に達しないため、ネオン管63が消灯する。一方、負荷に通電されれば、電流トランス21の一次側に電流が流れて二次側に誘起起電力が発生し、ＬＥＤ62に点灯電流が流れ、ＬＥＤ62が点灯する。したがって、ＬＥＤ62のみが点灯し、このＬＥＤ62が発する緑色の光が導光体55を通じてスイッチカバー12の表示部14から出射され、負荷のオン状態を表示する。

このように構成されたスイッチ装置11によれば、電流トランス21をスイッチ本体17のケース24の背面外側に配置したため、ケース24自体にスイッチ機構58を支持するスイッチ機構支持部59の構造を設けることが可能となり、スイッチ機構58の動作を安定させることができる。

さらに、ケース24の背面外側で電流トランス21の一次側とスイッチ部19の端子36および可動片受金具41とを接続することが可能となり、組立作業性を向上できる。特に、端子36の接続部36aおよび可動片受金具41の接続部41aをケース24の背面外側に突出させることにより、ケース24の背面外側において、電流トランス21の一次側と接続部36a，41aとを容易に接続することができる。

また、基板61の一面に電流トランス21の二次側を接続するとともにＬＥＤ62を接続する第１の電路パターン64を形成し、他面に対の端子36，37を接続するとともにネオン管63を接続する第２の電路パターン65を形成したため、第１の電路パターン64の低電圧側と第２の電路パターン65の電源電圧側とを分け、絶縁距離の確保を容易にできる。

11 スイッチ装置
17 スイッチ本体
18 ハンドル
19 スイッチ部
21 電流トランス
36，37 端子
36a，41a 接続部
58 スイッチ機構
61 基板
62 オン表示用光源としてのＬＥＤ
63 オフ表示用光源としてのネオン管
64 第１の電路パターン
65 第２の電路パターン

Claims

スイッチ本体と；
スイッチ本体の正面側に揺動可能に配置されるハンドルと；
ハンドルの内側に配置されるオン表示用光源と；
スイッチ本体内に配置され、複数の端子、およびハンドルの揺動に応じて複数の端子間の接続を切り換えるスイッチ機構を有するスイッチ部と；
スイッチ本体の背面外側に配置され、一次側が電流検出可能にスイッチ部に接続されるとともに、二次側がオン表示用光源に接続された電流トランスと；
を具備し、
スイッチ部は、スイッチ本体の背面外側に突出されて電流トランスの一次側と接続される接続部を有する
ことを特徴とするスイッチ装置。
ハンドルの内側に配置されるオフ表示用光源と；
スイッチ本体内に配置され、スイッチ本体の正面側に対応する一面に電流トランスの二次側が接続されるとともにオン表示用光源が接続される第１の電路パターンが形成され、スイッチ本体の背面側に対応する他面に対の端子が接続されるとともにオフ表示用光源が接続される第２の電路パターンが形成された基板と；
を具備していることを特徴とする請求項１記載のスイッチ装置。