JP5397574B1 - 端子構造および回路遮断器の端子構造並びに端子選定方法 - Google Patents

Abstract

並設された複数の接続端子(11)と、これら接続端子(11)に設けられた、接続端子並設方向に長い端子ねじ挿通用の長穴(11a)と、長穴(11a)に挿通された端子ねじ(13)およびこれに螺合するナット(14)を有する端子構造において、ベース(1)に設けられたナット(14)を収容する空間に、端子ねじ(13)が長穴(11a)に沿って動く方向と平行に設けられた、ナット(14)の回り止めとなる一対の面の間の距離をＬ０、ナット(14)に設けられた、ある１つの角の頂点と、それに対抗する角の頂点との間の距離をＬ１、端子ねじ(13)が長穴(11a)に沿って動く方向と平行に設けられたナット(14)の一対の面の間の距離をＬ２、とそれぞれ定義した場合、Ｌ０−Ｌ２が０．２ｍｍ以上かつＬ１／Ｌ０が１．３３以上となるよう構成する。

Description

この発明は、外部端子を接続する端子構造および回路遮断器の端子構造並びに端子選定方法に関するものである。

例えば、図８に示すように、ベースに設けられた長穴形状のナット保持穴１ｂにて六角ナット１４を保持し、該ナット保持穴１ｂ内を六角ナット１４が図面上左右方向に移動することで、接続端子の端子間ピッチを簡単に変更し、接続片ピッチの異なる外部端子との接続を容易に行うことができる端子構造および回路遮断器の端子構造として、特許文献１が開示されている。
そして、該構造では、六角ナット１４の外周２面がナット保持穴１ｂの２つの壁面と対向し、ナットへの接続ねじ螺着時に、ナット保持穴１ｂの２つの壁面でナットの回転を抑える働きを有している。

日本国特許第４３１０２３０

特許文献１に開示された端子構造では、六角ナット１４の外周２面をナット保持穴１ｂの２面と当接させ回転を抑える構造であり、通常のナット保持穴６面によるナット保持とは異なる形態であることから、端子ねじに過大なトルクが加えられた場合、ナットが空回りしてしまうという問題があった。
具体的には、六角ナット１４を移動させるためにナット保持穴１ｂと六角ナット１４との対向面には所定間隙の空間が存在し、端子ねじを回すことにより、六角ナット１４とベースに設けられたナット保持穴１ｂの壁面は、前記空間の存在により、２点の点接触が発生し、この状態から過大なトルクが加えられることにより、ベースが削れ、ベースに設けられたナット保持穴１ｂの幅が、六角ナット１４に設けられたある１つの角の頂点とそれに対抗する角の頂点との間の距離よりも大きくなり、六角ナット１４が空回りしてしまう。（図８ａ、ｂ、ｃ参照）

また、六角ナット１４が空回りすることで、あるトルクで端子ねじを締付けても、端子には締結力が得られず、配線した外部端子が容易に引き抜けてしまうという問題があった。

この発明は上述の問題を鑑み、接続端子の端子間ピッチを簡単に変更し、接続片ピッチの異なる外部端子との接続を容易に行うことができ、かつ、配線された外部端子が容易に引き抜けるこのない端子構造および回路遮断器の端子構造を提供するものである。

この発明に係る端子構造は、並設された複数の接続端子と、これら接続端子に設けられた、接続端子並設方向に長い端子ねじ挿通用の長穴と、長穴に挿通された端子ねじおよびこれに螺合するナットと、接続端子を受容する複数本の凹部と、端子ねじとナットを収容しかつ端子ねじが長穴に沿って動くことを許す空間を有する絶縁物から成るベースとを備えた端子構造において、ベースに設けられたナットを収容する空間に、端子ねじが長穴に沿って動く方向と平行に設けられた、ナットの回り止めとなる一対の面の間の距離をＬ０、ナットに設けられた、ある１つの角の頂点と、それに対抗する角の頂点との間の距離をＬ１、端子ねじが長穴に沿って動く方向と平行に設けられた、ナットの一対の面の間の距離をＬ２、とそれぞれ定義した場合、Ｌ０−Ｌ２が０．２ｍｍ以上かつＬ１／Ｌ０が１．３３以上となるよう構成したものである。

この発明に係る端子構造は、ナットを移動させるためのナット保持穴との対向間隙、ナット経の最適寸法を見出したことにより、接続端子の端子間ピッチを容易に変更できる構成においても、ナットが空回りを防止することが可能となる。
また、ナットの空回りを防止することで、所定のトルクで端子ねじを締め付けることで可能となり、端子押えと接続端子との間に十分な締結力が得られ、配線された外部端子の接続が確保される。

回路遮断器の外観を示す斜視図である。 回路遮断器の端子構造を示す分解斜視図である。 回路遮断器の端子部の拡大斜視図である。 回路遮断器のベースの拡大斜視図である。 ベースに設けられたナット保持穴とナットとの寸法関係を示す図である。 接続端子の断面図である。 ナットが正方形の四角ナット以外の形状である場合を示す図である。 従来の端子構造を説明する概略図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回路遮断器の外観を示す斜視図、図２は図１の分解斜視図であり端子構造を示している。図３は図２の端子部の拡大斜視図、図４は図２のベースの拡大斜視図、図５はベースに設けられたナット保持穴とナットとの寸法関係を示す図、図６は接続端子の断面図である。

図において、回路遮断器１００はそれぞれ絶縁物からなるベース１と、これに装着されたカバー２で形成された筺体と、この筺体に収納された遮断器機構部１０とを備えている。
遮断器機構部１０からは所定の間隔で複数（本例では３個）の接続端子１１が延出して設けられている。
図３により詳細に示すように、この接続端子１１には、隣接する接続端子の方向に長い長穴１１ａが設けられ、この長穴１１ａには端子ねじ１３が挿通される。
端子ねじ１３は、このねじに遊びがないように挿通された端子押え１２を有している。
端子押え１２は四角形をしており、その四辺の上縁にテーパ部１２ａが形成されている。
端子ねじ１３はナット１４に螺合し、接続端子１１上に載置される電線等の外部端子４の接続片４ａを端子押え１２と接続端子１１との間に締め付け挟持する。

回路遮断器１００の遮断器機構部１０および接続端子１１部分を上方から覆うカバー２の中央には、遮断器機構部１０を手動で操作するハンドル３が設けられている。
また、ベース１には、遮断器機構部１０をベース１と組み合わせたとき、接続端子１１を収容する３本の凹部１ａが、接続端子１１の動きを規制する隔壁１ｃに区画されて設けられている。
各区画された凹部１ａの底には、ナット１４の回転を抑えかつナット１４が隣接する凹部の方向、すなわち長穴１１ａに沿う方向へ動くことを許すナット保持穴１ｂが設けられている。
さらに、このナット保持穴１ｂの底には、ナット１４より突き出た端子ねじ１３の下端が、隣接する凹部の方向に動ける程度の穴１ｂｂが形成されている。
このナット保持穴１ｂの平面は図４に示されている。

本発明における、ベース１に設けられたナット保持穴１ｂとナット１４との寸法関係の一例が図５に示されている。
すなわち、ベース１に設けられたナット保持穴１ｂには、端子ねじ１３が長穴１１ａに沿って動く方向と平行に設けられた、ナット１４の回り止めとなる一対の面が形成され、この一対の面の間の距離（ナット保持穴１ｂの幅Ｌ０）は７．２ｍｍとなっている。
また、このナット保持穴１ｂに、幅７ｍｍの正方形の四角ナット１４が保持されている。

すなわち、端子ねじ１３が長穴１１ａに沿って動く方向と平行に設けられたナット１４の一対の面と、ベース１に設けられたナット保持穴１ｂのナット１４の回り止めとなる一対の面との間には、ナット１４が長穴１１ａに沿って動く方向と垂直方向に０．２ｍｍ（片側０．１ｍｍずつ）の隙間を有するように構成されている。
そのため、ナット１４は、ベース１に設けられたナット保持穴１ｂのナット１４の回り止めとなる一対の面と干渉することなく、接続端子１１に設けられた長穴１１ａに沿う方向へ、図５における左右いずれにも動くことが可能である。

また、ナット１４に設けられたある１つの角の頂点とそれに対抗する角の頂点との間の距離は、幅７ｍｍの正方形の四角ナットの場合は７÷ｃｏｓ４５°で求められ、その値は約９．９ｍｍとなる。
この値は、ベースに設けられたナット保持穴１ｂの幅７．２ｍｍの約１．３７５倍となる。

図５の寸法関係を選定するに当たり、本発明者らは、ガラス３０％含有のＰＢＴ樹脂から成るベースに形成された幅７．２ｍｍの穴に、鋼から成るナットを挿入し、１６．５Ｎ・ｍのトルクで端子ネジを締めた場合におけるナットの空回り率について実験を行った。
その実験結果を表１に示す。

試験Ｎｏ．１はＭ３サイズの四角ナットによる試験結果である。Ｌ１／Ｌ０は１．０８と１以上を確保されているものの、ナット１４の空回りが１００％発生している。
試験Ｎｏ．２はＭ４サイズの六角ナットによる試験結果である。Ｌ１／Ｌ０は１．１２と試験Ｎｏ．１よりも大きな値となっているが、実験した１３端子のうち１１端子でナット１４の空回りが発生する結果（空回り率８４．６％）となった。
上記の結果より、Ｌ１／Ｌ０の値をｘ軸に、空回り率をｙ軸に取り、１次関数を求めると、ｙ＝−３８５ｘ＋５１５．８となる。この式から、空回り率０％（ｙ＝０）となるｘの値（Ｌ１／Ｌ０の値）は、約１．３３９と求めることができる。
このため、Ｌ１／Ｌ０が１．３３程度となるようにＭ４サイズの四角ナットの一対の面をそれぞれ０．２ｍｍずつ平行に削った７ｍｍ×６．６ｍｍの異形状ナットにて試験Ｎｏ．３を実施したところ、ナットの空回りは発生しない結果となった。
また、Ｍ４サイズの四角ナットをそのまま用いて試験Ｎｏ．４を実施したところ、試験Ｎｏ．３と同じくナットの空回りは発生しない結果となった。

本発明者らは、上述の通り、実験により、ナットの回転に伴うベース１の削れ量と、ナット１４の空回りとの関係が、ベース１に設けられたナット保持穴１ｂの幅Ｌ０と、ナット１４に設けられたある１つの角の頂点とそれに対抗する角の頂点との間の距離Ｌ１との比Ｌ１／Ｌ０で１．３３以上必要となる臨界的数値を見出したものである。

同時に、端子ねじ１３が長穴１１ａに沿って動く方向と平行に設けられたナット１４の一対の面と、ベース１に設けられたナット保持穴１ｂのナット１４の回り止めとなる一対の面との間に、ナット１４が長穴１１ａに沿って動く方向と垂直方向に０．２ｍｍ（片側０．１ｍｍずつ）の隙間を有しているので、端子ねじ１３をナット１４に螺合させる前であれば、ナット１４を図５における左右に自由に可動させることが可能である。一般的に、ナット１４の寸法許容差はＪＩＳ規格などによりマイナス方向のみ許容されており、また樹脂成型品の寸法許容差については要求精度高い部品だと±０．１ｍｍ程度の寸法許容差が与えられるため、Ｌ０−Ｌ２が０．２ｍｍ以上であれば、ナット１４は妨げられることなくベース１に設けられた保持穴１ｂの中を左右に可動することが可能であると判断できる。
すなわち、ベース１に設けられたナット保持穴１ｂとナット１４を常時当接させずナット１４の可動性を保ちつつ、端子ねじ１３をナット１４に螺合させる場合にのみ、ナット保持穴１ｂの一対の面がナット１４の回り止めとして働くようになっている。

また、ナット１４に設けられたある１つの角の頂点とそれに対抗する角の頂点との間の距離Ｌ１が長いと、ナット１４の中心から、ベース１に設けられたナット保持穴１ｂのナット１４との当接部までの距離も長くなるので、同じトルク値がナット１４に加えられた場合でも、この距離が長い分だけベース１に加えられる力が弱くなり、ベース１が削れ難くなる。ベース１が削れ難いため、さらにナット１４が空回りし難くなる。

ナット１４は一般的に鋼製のものが用いられるが、ベース１がガラス３０％以上含有の熱可塑性樹脂（例えばＰＢＴ樹脂等）で構成されることにより、ガラス非含有の場合と比べてベース１の強度が高く、鋼製のナット１４と当接し力が加わってもベース１は削れ難いため、ナット１４が空回りし難くなる。

さらに、本発明における端子ねじ１３のサイズはＭ４であり、その許容締付トルクは、取扱説明書等にその値を記載することにより１６．５Ｎ・ｍ以下に制限される。
最大許容締付トルクが制限されることで、端子ねじ１３に過大なトルクが加えられないため、ナット１４と、ベース１に設けられたナット保持穴１ｂの壁面が当接した状態で加えられる力がある一定値以下となり、ベース１が削れ難く、ナット１４は空回りし難くなる。

ナット１４が正方形の四角ナットである場合、図５における幅７ｍｍの正方形四角ナットの横寸法は７ｍｍである。
一方、ナット１４が六角ナットである場合、図８における幅７ｍｍの正六角ナットの横寸法は、約８．０８ｍｍとなる。
つまり、同じ幅のナットを適用した場合、正方形四角ナットの方が正六角ナットよりも横寸法、すなわちナット１４が接続端子１１に設けられた長穴１１ａに沿って動くことを許す方向の寸法が小さくなり、小形化が可能となる。
さらに本発明においては、Ｌ０−Ｌ２が０．２ｍｍ以上かつＬ１／Ｌ０が１．３３以上であることを満たせば、必ずしも正方形や正六角形のナットを適用する必要ない。例えば表１の試験Ｎｏ．３で示したような７ｍｍ×６．６ｍｍの異形状ナットを適用することで、溝幅に合わせナット縦７ｍｍを確保しつつ横６．６ｍｍとすることにより、左右方向の可動寸法を小さくし小形化を図ることが可能である。

また、ナット１４には、図５の断面Ａ−Ａに示されるように、端子ねじ１３の挿入を受ける面およびその逆面のいずれにも面取り部が無い。
そのため、ナット１４と、ベース１に設けられたナット保持穴１ｂの壁面が当接した状態で過大なトルクが加えられても、面取り部が無い分だけナット１４からベース１に加えられる力が分散され圧力が小さくなるため、ベース１が削れ難く、ナット１４は空回りし難くなる。

そして、接続端子１１には、図３および図６に示すように、この接続端子１１の並設方向と平行に、複数のＶ字溝１１ｂが形成されている。
端子ねじ１３がナット１４と螺合し、接続端子１１上に載置された電線等の外部端子４の接続片４ａが、端子押え１２と接続端子１１との間に締め付けられ挟持されると、端子押え１２から加えられる力により接続端子１１側へと外部端子４の接続片４ａが押し付けられ、接続端子１１に形成されたＶ字溝１１ｂの中に外部端子４の接続片４ａの一部分が圧入される。
仮に、ナット１４が空回りし、端子押え１２と接続端子１１との間の締結力が弱まっても、この接続端子１１に圧入された外部端子４の接続片４ａの一部は、自らの抜け止め効果を有し、配線した外部端子４が容易に引き抜けてしまうのを防止する。

本実施の形態によれば、ベースのＬ０寸法に応じて、Ｌ１、Ｌ２寸法を有するナット１４を選定することが極めて容易となる。具体的には、Ｌ０寸法に対し、マイナス０．２ｍｍ以上のＬ２寸法角のナットを選定し、該ナットのある１つの角とそれに対抗する角との距離Ｌ１が１．３３×Ｌ０の寸法以上のナットを選定すればよい。

実施の形態２．
本発明によるナット１４の形状は、正方形の四角ナットに限定されるものではない。
図７に示すように、ベース１に設けられたナット保持穴１ｂの幅Ｌ０とナット１４の幅Ｌ２との差が０．２ｍｍ以上、かつ、ベース１に設けられたナット保持穴１ｂの幅Ｌ０と、ナット１４に設けられたある１つの角の頂点とそれに対抗する角の頂点との間の距離Ｌ１との比Ｌ１／Ｌ０が１．３３以上になってさえいれば、ナット１４の形状は問わず、本発明の効果を有する。

本発明に係る端子構造は、回路遮断器はもとより、各種電気機器に使用される端子構造に利用可能である。

１ ベース １ｂ ナット保持穴 １ｂｂ 穴 １ｃ 隔壁、２ カバー、３ ハンドル、４ 外部端子 ４ａ 接続片、１０ 遮断器機構部、１１ 接続端子、１１ａ 長穴、１１ｂ Ｖ字溝、１２ 端子押え、１３ 端子ねじ、１４ ナット、１００ 回路遮断器。

Claims (7)

1. 並設された複数の接続端子と、これら接続端子に設けられた、接続端子並設方向に長い端子ねじ挿通用の長穴と、前記長穴に挿通された端子ねじおよびこれに螺合するナットと、前記接続端子を受容する複数本の凹部と、前記端子ねじと前記ナットを収容しかつ前記端子ねじが前記長穴に沿って動くことを許す空間を有する絶縁物から成るベースとを備えた端子構造において、
   前記ベースに設けられた前記ナットを収容する空間に、前記端子ねじが前記長穴に沿って動く方向と平行に設けられた、前記ナットの回り止めとなる一対の面の間の距離をＬ０、前記ナットに設けられた、ある１つの角の頂点と、それに対抗する角の頂点との間の距離をＬ１、前記端子ねじが前記長穴に沿って動く方向と平行に設けられた、前記ナットの一対の面の間の距離をＬ２、とそれぞれ定義した場合、Ｌ０−Ｌ２が０．２ｍｍ以上かつＬ１／Ｌ０が１．３３以上となるよう構成されていることを特徴とする端子構造。
2. 前記ナットは鋼から成り、前記ベースはガラス３０％以上含有の熱可塑性樹脂から成ることを特徴とする請求項１に記載の端子構造。
3. 前記端子ねじのサイズは外径約４ｍｍであり、その許容締付トルクが１６．５Ｎ・ｍ以下に制限されていることを特徴とする請求項１または２に記載の端子構造。
4. 前記ナットには、前記端子ねじの挿入を受ける面およびその逆面のいずれにも面取り部が無いことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の端子構造。
5. 前記接続端子には、前記接続端子並設方向と平行に複数のＶ字溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の端子構造。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の端子構造を備えたことを特徴とする回路遮断器。
7. 並設された複数の接続端子と、これら接続端子に設けられた、接続端子並設方向に長い端子ねじ挿通用の長穴と、前記長穴に挿通された端子ねじおよびこれに螺合するナットと、前記接続端子を受容する複数本の凹部と、前記端子ねじと前記ナットを収容しかつ前記端子ねじが前記長穴に沿って動くことを許す空間を有する絶縁物から成るベースとを備えた端子構造における、前記ナットの選定方法おいて、
   前記ベースに設けられた前記ナットを収容する空間に、前記端子ねじが前記長穴に沿って動く方向と平行に設けられた、前記ナットの回り止めとなる一対の面の間の距離をＬ０、前記ナットに設けられた、ある１つの角の頂点と、それに対抗する角の頂点との間の距離をＬ１、前記端子ねじが前記長穴に沿って動く方向と平行に設けられた、前記ナットの一対の面の間の距離をＬ２、とそれぞれ定義した場合、Ｌ０−Ｌ２が０．２ｍｍ以上かつＬ１／Ｌ０が１．３３以上となるナットを選定することを特徴とする端子選定方法。

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