JP5555596B2 - 保安器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、鉄道等で使用される交流３８０Ｖ電源回路に誘起される雷、サージ等の異常電圧や異常電流から、電源機器等を保護するためのサージ防護デバイス（Surge Protective Device、以下「ＳＰＤ」という。）である電源用等の保安器に係り、特に、ＳＰＤプラグとジャック盤との接続部のコネクタ構造に関するものである。

従来、電源用の保安器は、例えば、下記の特許文献１に記載されているように、電源線及び接地線に接続される端子等を有するジャック盤と、保護素子が収納されたＳＰＤプラグとを備え、そのＳＰＤプラグがジャック盤に対して挿入及び離脱可能な構成になっている。ＳＰＤプラグに収納された保護素子は、電源線から侵入する雷、サージ等の異常電圧や異常電流を接地線側へ流すためのバリスタ（varistor）により構成されている。

ＳＰＤプラグには、例えば、金属片からなるプラグ端子が突設されている。ジャック盤には、そのプラグ端子に対向する位置に、一対の金属片からなるジャックコンタクトが設けられている。ＳＰＤプラグ側のプラグ端子を、ジャック盤側のジャックコンタクトに挿入すれば、そのジャックコンタクトを構成している一対の金属片によりプラグ端子が挟持され、プラグ端子とジャックコンタクトとが電気的に接続される。

この種の電源用の保安器では、電源線からの異常電圧や異常電流の侵入により動作して電源機器を保護する。そして、ＳＰＤプラグ内の保護素子が劣化すると、その劣化したＳＰＤプラグをジャック盤から抜き取り、新しいＳＰＤプラグをジャック盤に挿入することにより、メンテナンス等を行っている。

特開２００８−２８３０６５号公報

しかしながら、従来の保安器では、次のような課題があった。
プラグ端子とジャックコンタクトとの接触箇所は、大きなインパルス電流を流す必要があり、その接触箇所の接触状態が不十分な場合、インパルス電流通電時にその接触箇所でスパークして溶着してしまうことがある。そのようなことが起きないように、従来の保安器では、金属片からなるプラグ端子を、一対の金属片からなるジャックコンタクトにより、両側から強く挟持する構造になっている。

そのため、ＳＰＤプラグを交換する場合は、手でＳＰＤプラグを持ってジャック盤から引き抜く。その際、通常は保安器が複数個並べて配置されているため、ＳＰＤプラグを手で持つ箇所が限られている。しかも、小型化を図るために、保安器の寸法をできるだけ小さくしているので、指を掛ける箇所が狭く、ＳＰＤプラグを大きく掴むことができない。このような理由から、メンテナンス時等に、ジャック盤からＳＰＤプラグを取り外す作業に苦労し、相当困難であった。

本発明の保安器では、線路に接続されるジャック盤と、前記ジャック盤に対して挿入及び離脱可能に挿着され、前記線路に伝播する異常電圧及び異常電流を抑制するプラグと、を備えている。

前記ジャック盤は、前記プラグを挿入及び離脱可能に収容するためのプラグ収容部を有するジャックケースと、前記プラグ収容部の底面に設けられ、前記線路に接続されるジャックコンタクトと、前記プラグ収容部の側面に設けられた第１の係合部と、を有している。

前記プラグは、前記プラグ収容部に対して挿入及び離脱可能に装着されるプラグケースと、前記プラグケースの側面に設けられ、前記第１の係合部に対して装着及び離脱可能に係合する第２の係合部と、前記プラグケースの底面に設けられ、前記ジャックコンタクトに対して挿入及び離脱可能に嵌入されるプラグ端子と、前記プラグケース内において前記プラグ端子に接続され、前記ジャックコンタクト及び前記プラグ端子から侵入する前記異常電圧及び異常電流を抑制する保護素子と、を有している。

前記ジャックコンタクトは、一端が開口され、他端が閉塞されたばね性を有する円筒部と、前記円筒部の前記他端から延設された第１の取り付け部と、前記円筒部の前記一端から前記他端側へ延びる複数の割溝と、を有している。

更に、前記プラグ端子は、前記円筒部内に挿入及び離脱可能に嵌入される円柱部と、前記円柱部から延設された第２の取り付け部と、を有している。

本発明の保安器によれば、次の（１）、（２）のような効果がある。
（１） プラグとジャック盤とは、プラグ側のプラグ端子をジャック盤側のジャックコンタクトに嵌入することにより、電気的に接続する構成になっている。プラグ端子側の円柱部と、ジャックコンタクト側の円筒部とは、嵌合によって電気的に接続されているので、高周波特性を有するインパルス電流に対する表面電流経路が大きい。そのため、円柱部と円筒部との接触個所が軽く触る程度でも、インパルス電流をスムーズに流すことができ、従来のような接触不良による溶断が発生せずに、ジャック盤に対するプラグの挿入及び引き抜きが容易になる。

特に、プラグ端子とジャックコンタクトとの接触個所が、軽く触る程度となったため、プラグを手で引き抜くことが容易になり、作業者の負担を軽減できる。

しかも、プラグをジャック盤に挿着した状態では、プラグ側の第２の係合部と、ジャック盤側の第１の係合部とが、係合してそのプラグが固定されるので、その係合によるストッパ機能の働きにより、プラグの安定した装着状態を保持することができる。

（２） プラグとジャック盤とは、プラグ端子とジャックコンタクトとの嵌合により、電気的に接続する構成になっているので、プラグ端子及びジャックコンタクトを小さくすることにより、保安器の小型化が容易になる。

図１は本発明の実施例１における保安器の全体の外観を示す斜視図である。 図２は図１の保安器１においてジャック盤１０とＳＰＤプラグ４０との分離状態を示す斜視図である。 図３は図２中のＳＰＤプラグ４０を底面から見た斜視図である。 図４Ａは図１の保安器１の正面図である。 図４Ｂは図１の保安器１の平面図である。 図４Ｃは図１の保安器１の左側面図である。 図４Ｄは図１の保安器１の右側面図である。 図４Ｅは図１の保安器１の底面図である。 図５Ａは図２中のジャック盤１０の正面図である。 図５Ｂは図２中のジャック盤１０の平面図である。 図５Ｃは図２中のジャック盤１０の左側面図である。 図５Ｄは図２中のジャック盤１０の右側面図である。 図５Ｅは図２中のジャック盤１０の底面図である。 図６Ａは図２中のＳＰＤプラグ４０の正面図である。 図６Ｂは図２中のＳＰＤプラグ４０の平面図である。 図６Ｃは図２中のＳＰＤプラグ４０の左側面図である。 図６Ｄは図２中のＳＰＤプラグ４０の右側面図である。 図６Ｅは図２中のＳＰＤプラグ４０の底面図である。 図７Ａはプラグ端子４９−１とジャックコンタクト３４−１との分離状態を示す斜視図である。 図７Ｂは図７Ａのプラグ端子４９−１とジャックコンタクト３４−１との接合状態を示す断面図である。 図８は図１の保安器１の回路図である。 図９は図１の保安器１の使用例を示す概略の回路図である。 図１０Ａは本発明の実施例２におけるＳＰＤプラグ側のプラグ端子１４９とジャック盤側のジャックコンタクト１３４とを示す斜視図である。 図１０Ｂは図１０Ａのプラグ端子１４９とジャックコンタクト１３４との接合状態を示す断面図である。 図１１Ａは本発明の実施例３におけるＳＰＤプラグ側のプラグ端子１４９とジャック盤側のジャックコンタクト１３４Ａとを示す斜視図である。 図１１Ｂは図１１Ａのプラグ端子１４９とジャックコンタクト１３４Ａとの接合状態を示す断面図である。

本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

（実施例１の構成）
図１は、本発明の実施例１における保安器の全体の外観を示す斜視図である。更に、図２は、図１の保安器１においてジャック盤１０とＳＰＤプラグ４０との分離状態を示す斜視図である。

この保安器１は、線路（例えば、電源線）に侵入する雷、サージ等の異常電圧や異常電流を抑制して電源機器を保護するための電源用保安器であり、ジャック盤１０と、プラグ（例えば、ＳＰＤプラグ）４０とを備え、図２中の矢印で示すように、そのＳＰＤプラグ４０がジャック盤１０に対して挿入及び離脱可能に挿着される構造になっている。

図３は、図２中のＳＰＤプラグ４０を底面から見た斜視図である。図４Ａ〜図４Ｅは、図１に示す保安器１の５面図である。図４Ａ〜図４Ｅの５面図の内、図４Ａは保安器１の正面図、図４Ｂは保安器１の平面図、図４Ｃは保安器１の左側面図、図４Ｄは保安器１の右側面図、及び、図４Ｅは保安器１の底面図である。図５Ａ〜図５Ｅは、図２中に示すジャック盤１０の５面図である。図５Ａ〜図５Ｅの５面図の内、図５Ａはジャック盤１０の正面図、図５Ｂはジャック盤１０の平面図、図５Ｃはジャック盤１０の左側面図、図５Ｄはジャック盤１０の右側面図、及び、図５Ｅはジャック盤１０の底面図である。図６Ａ〜図６Ｅは、図２中のＳＰＤプラグ４０の５面図である。図６Ａ〜図６Ｅの５面図の内、図６ＡはＳＰＤプラグ４０の正面図、図６ＢはＳＰＤプラグ４０の平面図、図６ＣはＳＰＤプラグ４０の左側面図、図６ＤはＳＰＤプラグ４０の右側面図、及び、図６ＥはＳＰＤプラグ４０の底面図である。

図２、図４Ａ〜図４Ｅ、及び図５Ａ〜図５Ｅに示すように、ジャック盤１０は、ＳＰＤプラグ４０を挿入及び離脱可能に収容するためのプラグ収容部２０ａを有するジャックケース２０を有している。ジャックケース２０は、略箱形の基台部２１と、この基台部２１の両側面から上方向に延設された一対の側壁部２２−１，２２−２とにより構成されている。これらの基台部２１及び側壁部２２−１，２２−２により囲まれた領域により、プラグ収容部２０ａが形成されている。図５Ａ及び図５Ｅに示すように、基台部２１の底面には、固定爪２３とレールストッパである移動爪２４とが、一定距離離れて対向して設けられている。移動爪２４は、図示しないばねにより、固定爪２３の方向へ付勢（to be spring biased）されている。これらの固定爪２３と移動爪２４とにより、例えば、図示しないＤＩＮレールを挟持し、そのＤＩＮレールに対してジャック盤１０を取り外し可能に固定する構造になっている。ＤＩＮレールとは、ＤＩＮ規格で定められた例えば３５ｍｍ幅の機器取り付け金具である。

図５Ｃに示すように、一方の側壁部２２−１の外側面には、例えば４つのケーブル導入孔２５−１１〜２５−１４が設けられている。図５Ｂに示すように、一方の側壁部２２−１の上面には、２つの螺子用開口孔２６−１１，２６−１２が形成されている。各螺子用開口孔２６−１１，２６−１２内には、端子螺子２７−１１，２７−１２がそれぞれ取り付けられている。ケーブル導入孔２５−１１又は２５−１２に挿入された図示しないケーブルの端末部は、端子螺子２７−１１により固定されるようになっている。同様に、ケーブル導入孔２５−１３又は２５−１４に挿入された図示しないケーブルの端末部は、端子螺子２７−１２により固定されるようになっている。

図５Ｄに示すように、他方の側壁部２２−２の外側面には、例えば４つのケーブル導入孔２５−２１〜２５−２４が設けられている。図５Ｂに示すように、他方の側壁部２２−２の上面には、２つの螺子用開口孔２６−２１，２６−２２が形成されている。各螺子用開口孔２６−２１，２６−２２内には、端子螺子２７−２１，２７−２２がそれぞれ取り付けられている。ケーブル導入孔２５−２１又は２５−２２に挿入された図示しないケーブルの端末部は、端子螺子２７−２２により固定されるようになっている。同様に、ケーブル導入孔２５−２３又は２５−２４に挿入された図示しないケーブルの端末部は、端子螺子２７−２１により固定されるようになっている。

図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｄ、図５Ｅに示すように、他方の側壁部２２−２の外側面において、ケーブル導入孔２５−２４の下方向の位置には、交換識別用端子２８が突設されている。

図２及び図５Ｂに示すように、プラグ収容部２０ａの一方の側面（即ち、一方の側壁部２２−１の内側面）において、中央の上部の位置には、第１の係合部（例えば、係合凸部）２９−１が突設されている。係合凸部２９−１の両側には、縦方向に延びる断面凸状の案内レール３０−１１，３０−１２が突設されている。同様に、プラグ収容部２０ａの他方の側面（即ち、他方の側壁部２２−２の内側面）において、中央の上部の位置には、第１の係合部（例えば、係合凸部）２９−２が突設されている。係合凸部２９−２の一方の側には、縦方向に延びる断面凸状の案内レール３０−２１が突設されている。

プラグ収容部２０ａの底面（即ち、基台部２１の上面）には、２つの円形のジャックコンタクト用挿入孔３１−１，３１−２が一定距離離れて対向して形成されている。基台部２１の上面の中央には、方形の切り離し連結部材用挿入孔３２が形成されている。更に、ジャックコンタクト用挿入孔３１−１及び切り離し部材用挿入孔３２の近傍には、方形の誤挿入防止用挿入孔３３が形成されている。

図２、図３、及び図６Ａ〜図６Ｅに示すように、ＳＰＤプラグ４０は、略立方体状のプラグケース４１を有している。プラグケース４１の上面及び４側面は閉塞され、底面に開口部４１ａが設けられている。プラグケース４１の側面の下部には、複数の嵌合孔４２が形成されている。開口部４１ａは、略方形の基板４３により閉じられている。基板４３の側面には、図示しない複数の突起部が形成され、その突起部が嵌合孔４２に嵌入することにより、基板４３が開口部４１ａに対して取り外し可能に固定されている。

プラグケース４１の上面には、内部回路の劣化状態を表示するための表示窓４４が形成されている。

図６Ｃに示すように、プラグケース４１の左側面は、ジャックケース２０における一方の側壁部２２−１の内側面に対応している。このプラグケース４１の左側面の上半部において、略Ｕ字形状の切り欠き溝４５−１が形成され、この切り欠き溝４５−１により、側面に対して略垂直方向に移動可能な弾力性を有する可動部４６−１が形成されている。可動部４６−１の下部には、第２の係合部（例えば、係合凹部）４７−１が設けられている。係合凹部４７−１は、ジャック盤１０へのＳＰＤプラグ４０の挿着時において、ジャックケース２０側の係合凸部２９−１を受け入れ、その係合凸部２９−１に対して嵌合及び離脱可能に係合するものである。

プラグケース４１の左側面の下半部において、中央の縦方向には案内溝４８−１が形成されている。案内溝４８−１は、ジャック盤１０へのＳＰＤプラグ４０の挿入及び離脱時において、ジャックケース２０側の係合凸部２９−１を受け入れて案内するものである。案内溝４８−１の両側には、一対の案内溝４８−１１，４８−１２が縦方向に形成されている。案内溝４８−１１，４８−１２は、ジャック盤１０へのＳＰＤプラグ４０の挿入及び離脱時において、ジャックケース２０側の案内レール３０−１１，３０−１２を受け入れて案内するものである。

図６Ｄに示すように、プラグケース４１の右側面は、ジャックケース２０における他方の側壁部２２−２の内側面に対応している。このプラグケース４１の右側面の上半部において、略Ｕ字形状の切り欠き溝４５−２が形成され、この切り欠き溝４５−２により、側面に対して略垂直方向に移動可能な弾力性を有する可動部４６−２が形成されている。可動部４６−２の下部には、第２の係合部（例えば、係合凹部）４７−２が設けられている。係合凹部４７−２は、ジャック盤１０へのＳＰＤプラグ４０の挿着時において、ジャックケース２０側の係合凸部２９−２を受け入れ、その係合凸部２９−２に対して嵌合及び離脱可能に係合するものである。

プラグケース４１の右側面の下半部において、中央の縦方向には案内溝４８−２が形成されている。案内溝４８−２は、ジャック盤１０へのＳＰＤプラグ４０の挿入及び離脱時において、ジャックケース２０側の係合凸部２９−２を受け入れて案内するものである。案内溝４８−２の片側には、案内溝４８−２１が縦方向に形成されている。案内溝４８−２１は、ジャック盤１０へのＳＰＤプラグ４０の挿入及び離脱時において、ジャックケース２０側の案内レール３０−２１を受け入れて案内するものである。

図３及び図６Ｅに示すように、プラグケース４１の底面の基板４３は、ジャックケース２０における基台部２１の上面に対応している。基板４３には、２つのプラグ端子４９−１，４９−２が一定距離離れて対向して突設されている。プラグ端子４９−１，４９−２は、ジャックケース２０側のジャックコンタクト用挿入孔３１−１，３１−２に挿入されるものである。基板４３の中央には、方形の貫通孔５０が形成されている。貫通孔５０には、切り離し用連結部材の下端部５１ｂが突出及び後退可能に挿入されている。切り離し用連結部材の下端部５１ｂは、ジャック盤１０へのＳＰＤプラグ４０の挿入及び離脱時において、ジャックケース２０側の切り離し連結部材用挿入孔３２に挿入されるものである。

プラグ端子４９−１及び貫通孔５０の近傍には、誤挿入防止片５２が突設されている。誤挿入防止片５２は、ジャック盤１０に適合するＳＰＤプラグ４０の型式毎に、異なる形状や異なる色に着色されており、ジャック盤１０への適合した型式のＳＰＤプラグ４０の挿入時において、ジャック盤１０側の誤挿入防止用挿入孔３３に嵌入されるものである。誤挿入防止片５２が挿入孔３３に挿入されて、その誤挿入防止片５２と挿入孔３３とが嵌合すれば、ジャック盤１０の型式とＳＰＤプラグ４０の型式とが適合する。これにより、型式の異なるジャック盤１０とＳＰＤプラグ４０との誤装着を防止できる構造になっている。

貫通孔５０の近傍には、測定用端子５３が取り付けられている。測定用端子５３は、内部回路の良否等を測定するために使用する端子である。

図７Ａは、図３、図６Ａ及び図６Ｃ〜図６Ｅ中のプラグ端子４９−１と、図２中の挿入孔３１−１内に設けられるジャックコンタクトとの分離状態を示す斜視図である。図７Ｂは、図７Ａにおいてプラグ端子４９−１とジャックコンタクトとの接合状態を示す断面図である。

図３、図６Ａ及び図６Ｃ〜図６Ｅ中の２つのプラグ端子４９−１，４９−２は、同一構造であるため、一方のプラグ端子４９−１とこれに対応するジャックコンタクトとの構造を説明する。

ジャックコンタクト３４−１は、ばね性を有する円筒部３４ａと、この円筒部３４ａに形成された複数の割溝３４ｃと、第１の取り付け部（例えば、第１の螺子部）３４ｄとにより構成され、金属部材により形成されている。

円筒部３４ａは、一端が開口され、他端が閉塞された部材であり、その開口個所が、ジャックケース２０側の挿入孔３１−１から露出するように、その挿入孔３１−１内に装着されている。円筒部３４ａにおける開口個所の外径は、閉塞個所の外径よりも小さくなっている。円筒部３４ａにおける開口個所の先端の内側には、テーパ３４ｂが形成されている。複数の割溝３４ｃは、円筒部３４ａの一端の開口個所から他端の閉塞個所へ延びる細長い溝である。この複数の割溝３４ｃにより、円筒部３４ａの口径方向に対する弾力性を持たせてばね性を発揮させている。螺子部３４ｄは、円筒部３４ａにおける他端の閉塞個所から延設された部材であり、ジャックケース２０内の図示しない金具にねじ込んで固定されている。

プラグ端子４９−１は、円柱部４９ａと、この円柱部４９ａから延設された第２の取り付け部（例えば、フランジ４９ｂ及び第２の螺子部４９ｃ）とにより構成され、金属部材により形成されている。

円柱部４９ａは、円筒部３４ａの内径と略同一の外径を有し、図７Ａ中の矢印で示すように、その円筒部３４ａ内に挿入及び離脱可能に嵌入される部材である。フランジ４９ｂは、円柱部４９ａに延設された部材である。螺子部４９ｃは、フランジ４９ｂから延設された部材であり、基板４３に形成された貫通孔に挿入されてその基板４３の内側に設けられた図示しない金具にねじ込んで固定されている。

図８は、図１に示す保安器１の回路図である。
ジャックケース２０の基台部２１内には、マイクロスイッチ等の切り替えスイッチ３５が設けられている。切り替えスイッチ３５は、切り離し連結部材用挿入孔３２の真下に配置され、常時閉路端子３５ａと、常時開路端子３５ｂと、共通端子３５ｃと、可動ばね片３５ｄとにより構成されている。可動ばね片３５ｄは、一端が共通端子３５ｃに接続され、他端に接点が設けられている。可動ばね片３５ｄは、連結部材５１の下端部５１ｂにより押し下げられると、他端側の接点が常時開路端子３５ｂ側の接点に接触し、連結部材５１が上昇すると、図８中の矢印で示すように、その他端側の接点がばね力により上昇して常時閉路端子３５ａ側の接点に接触する構造になっている。この切り替えスイッチ３５は、交換識別用端子２８に接続されている。

交換識別用端子２８は、３つの端子２８−１〜２８−３を有し、この端子２８−１が常時開路端子３５ｂに接続され、端子２８−２が共通端子３５ｃに接続され、端子２８−３が常時閉路端子３５ａに接続されている。そのため、切り替えスイッチ３５における接続状態の電気信号を、端子２８−１〜２８−３から外部へ送信することが可能になっている。

プラグケース４１内には、線路（例えば、電源線）に接続されたケーブルから、ライン（Ｌ／Ｎ）側の端子螺子２７−１１，２７−１２、ジャックコンタクト３４−１、及びプラグ端子４９−１を介して侵入する雷、サージ等の異常電圧や異常電流を抑制あるいは吸収するための保護素子が設けられている。保護素子としては、例えば、避雷管（即ち、アレスタ（Ａｒ））６０とバリスタ部６１とを有し、これらのアレスタ６０及びバリスタ部６１が、ライン（Ｌ／Ｎ）側プラグ端子４９−１と接地（ＰＥ）側プラグ端子４９−２との間に直列に接続されている。ライン（Ｌ／Ｎ）側プラグ端子４９−１は、ジャックコンタクト３４−１及びライン（Ｌ／Ｎ）側の端子螺子２７−１１，２７−１２を介して、電源線側に接続される。接地（ＰＥ）側プラグ端子４９−２は、ジャックコンタクト３４−２及び接地（ＰＥ）側の端子螺子２７−２１，２７−２２を介して、グランドＧＮＤ側に接続される。

アレスタ６０は、ジャックコンタクト３４−１及びプラグ端子４９−１から侵入する雷、サージ等の異常電圧や異常電流によって放電するものである。バリスタ部６１は、例えば、２つのバリスタ（Ｖａ）６１−１，６１−２を有し、これらのバリスタ６１−１，６１−２が並列に接続されている。バリスタ６１−１，６１−２は、異常電圧や異常電流が入力されると、入出力間の抵抗値が小さくなってその入出力間が短絡状態になり、異常電圧や異常電流の消滅後は、入出力間の抵抗値が大きくなってその入出力間が絶縁状態になる素子である。

保護素子としてアレスタ６０及びバリスタ６１−１，６１−２を組み合わせて使用している理由は、次の通りである。

即ち、電源回路にアレスタ６０のみを使用した場合、異常電流（即ち、インパルス電流）でアレスタ６０が放電した後、そのインパルス電流消滅後も交流電流により放電が継続する続流現象が起こり、アレスタ６０の寿命が短縮したり、あるいは焼損に至ることもある。このような続流の遮断のために、アレスタ６０とバリスタ６１−１，６１−２とを直列に組み合わせている。又、バリスタ６１−１，６１−２のみを電源回路に使用した場合には、インパルス電流による動作回数の増加に伴って特性が劣化すると、漏れ電流が増加し、遂には、焼損に至ることも考えられるので、漏れ電流遮断のために、アレスタ６０をバリスタ６１−１，６１−２と直列に接続している。バリスタ６１−１，６１−２の数は、インパルス電流の大きさに応じて設定される。

アレスタ６０とバリスタ部６１との間には、測定用端子５３及び切り離し部６２が接続されている。切り離し部６２は、バリスタ部６１が劣化等によって発熱して焼損する前に、図８中の矢印で示すように、そのバリスタ部６１を回路から切り離して発煙発火を防止するために設けられている。切り離し部６２は、金具によってバリスタ部６１に接続された雌形コンタクト６２ａと、金具によってアレスタ６０に接続された雄形コンタクト６２ｂとにより構成されている。雌形コンタクト６２ａは、例えば、円筒部を有し、この円筒部の開口個所に、長手方向に沿って複数の割溝が形成されている。雄形コンタクト６２ｂは、例えば、円柱部を有し、この円柱部が、雌形コンタクト６２ａの円筒部内に挿入及び離脱可能に嵌入される構造になっている。雌形コンタクト６２ａと雄形コンタクト６２ｂとの接合個所は、加熱によって溶融する接合材（例えば、半田材）により固定されている。

雄形コンタクト６２ｂは、切り離し用連結部材５１に連結されている。連結部材５１は、略細長い板状をなし、上端部５１ａ及び下端部５１ｂを有している。この連結部材５１は、垂直方向に上下動可能に配置され、図８中の矢印で示すように、コイルばね６３によって上方向に付勢されている。劣化等によってバリスタ部６１が発熱すると、この熱が金具を介して、雌形コンタクト６２ａと雄形コンタクト６２ｂとの接合個所へ伝播し、その接合個所の半田材が溶融する。半田材が溶融すると、コイルばね６３によって連結部材５１が上昇し、雄形コンタクト６２ｂが雌形コンタクト６２ａから抜け出す。これにより、アレスタ６０とバリスタ部６１との間が電気的に遮断され、バリスタ部６１が回路から切り離される。

バリスタ部６１において劣化等の異常が発生すると、連結部材５１の下端部５１ｂが上昇するので、切り替えスイッチ３５の接続状態が切り替わり、その接続状態の電気信号が、交換識別用端子２８から外部へ送信される。

連結部材５１の上端部５１ａの真上には、表示器６４が設けられている。表示器６４は、例えば、連結部材５１の上端部５１ａが上昇すると、これに連動して着色部材等が移動して着色個所の色が変化し、この色変化を表示窓４４から露出させる構造になっている。

図９は、図８の保安器１の使用例を示す概略の回路図である。
例えば、接地相無しの三相３線式の交流４００Ｖ用の電源線７０−１〜７０−３に、電源機器等の被保護機器７１が接続されている。雷、サージ等の異常電圧や異常電流から被保護機器７１を保護するために、図８に示す保安器１が３台使用されている。３台の保安器１−１〜１−３は、図示しないＤＩＮレールに取り付けられている。保安器１−１では、ライン（Ｌ／Ｎ）側の端子螺子２７−１１個所が、ケーブルを用いて電源線７０−３に接続され、接地（ＰＥ）側の端子螺子２７−２２個所が、ケーブルを用いてグランドＧＮＤに接続されている。同様に、他の保安器１−２，１−３も、電源線７０−２，７０−１とグランドＧＮＤとの間に、それぞれ接続されている。

（保安器の取り付け方法）
本実施例１の保安器１を図示しないＤＩＮレールに取り付ける方法を説明する。

図５Ａに示すように、ジャック盤１０の底面の移動爪２４を、図示しないばねの付勢力に抗して、手で右方向へ移動させ、固定爪２３と移動爪２４との間に、ＤＩＮレールの上部を挿入する。移動爪２４から手を離せば、図示しないばねの付勢力により、移動爪２４が左方向へ移動する。これにより、固定爪２３と移動爪２４とにより、ＤＩＮレールの上部が挟持され、ジャック盤１０がＤＩＮレール上に固定される。

図５Ｃ、図５Ｄ及び図９に示すように、ジャック盤１０において、例えば、電源線７０−３に接続した図示しないケーブルの端末部を、ライン（Ｌ／Ｎ）側のケーブル導入孔２５−１２に挿入し、端子螺子２７−１１を締め付けてそのケーブルを接続する。更に、グランドＧＮＤに接続した図示しないケーブルの端末部を、接地（ＰＥ）側のケーブル導入孔２５−２２に挿入し、端子螺子２７−２２を締め付けてそのケーブルを接続する。

ＳＰＤプラグ４０をジャック盤１０に挿着する方法を説明する。
図２、図５Ａ、図５Ｂ、及び図６Ａ〜図６Ｅに示すように、ＳＰＤプラグ４０において、両側面の可動部４６−１，４６−２付近を手で把持し、ジャック盤１０側の案内レール３０−１１，３０−１２，３０−２１を、ＳＰＤプラグ４０側の案内溝４８−１１，４８−１２，４８−２１内に挿入し、ＳＰＤプラグ４０を押し下げる。すると、ジャック盤１０側の係合凸部２９−１，２９−２が、ＳＰＤプラグ４０側の案内溝４８−１，４８−２内を滑り、ＳＰＤプラグ４０が降下していく。ＳＰＤプラグ４０の底面が、ジャック盤１０側の基台部２１の上面まで降下すると、ＳＰＤプラグ４０側の係合凹部４７−１，４７−２内に、ジャック盤１０側の係合凸部２９−１，２９−２が嵌入される。

同時に、ＳＰＤプラグ４０の底面から突出しているプラグ端子４９−１，４９−２、連結部材５１の下端部５１ｂ、及び誤挿入防止片５２が、ジャック盤１０側のジャックコンタクト用挿入孔３１−１，３１−２、切り離し連結部材用挿入孔３２、及び誤挿入防止用挿入孔３３にそれぞれ挿入される。

プラグ端子４９−１，４９−２がジャックコンタクト用挿入孔３１−１，３１−２に挿入されると、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、例えば、プラグ端子４９−１の円柱部４９ａが、挿入孔３１−１内に取り付けられたジャックコンタクト３４−１における円筒部３４ａ内に嵌入される。これにより、プラグ端子４９−１，４９−２と、挿入孔３１−１，３１−２内に取り付けられたジャックコンタクト３４−１，３４−２とが、電気的に接続される。

次に、ジャック盤１０に挿着したＳＰＤプラグ４０が劣化して、新品のＳＰＤプラグ４０に取り替える場合を説明する。

図２、図５Ｂ、及び図６Ａ〜図６Ｅに示すように、ジャック盤１０に挿着されたＳＰＤプラグ４０において、両側面の可動部４６−１，４６−２を手で内側に押さえ、ジャック盤１０側の係合凸部２９−１，２９−２から、ＳＰＤプラグ４０側の係合凹部４７−１，４７−２を離脱させる。そして、ＳＰＤプラグ４０を上方へ引き抜くと、ＳＰＤプラグ４０側の案内溝４８−１，４８−２，４８−１１，４８−１２，４８−２１が、ジャック盤１０側の係合凸部２９−１，２９−２、及び案内レール３０−１１，３０−１２，３０−２１に沿って上方に移動し、ＳＰＤプラグ４０側の底面のプラグ端子４９−１，４９−２、連結部材５１の下端部５１ｂ、及び誤挿入防止片５２が、ジャック盤１０側の挿入孔３１−１，３１−２，３２，３３からそれぞれ抜け出し、ＳＰＤプラグ４０がジャック盤１０から離脱する。

その後、新品のＳＰＤプラグ４０をジャック盤１０へ挿入する。

（保安器の動作）
図９において、例えば、電源線７０−３に雷、サージ等の異常電圧や異常電流が印加された場合、保安器１−１が動作してその異常電圧や異常電流が吸収され、被保護機器７１が異常電圧や異常電流から保護される。この保護動作を図１〜図８に示す保安器１を参照しつつ説明する。

図９の電源線７０−３に雷、サージ等の異常電圧や異常電流が印加されると、図８に示す保安器１において、端子螺子２７−１１側からジャックコンタクト３４−１及びプラグ端子４９−１へ、その異常電圧や異常電流が侵入する。

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、雄側であるプラグ端子４９−１の円柱部４９ａと、雌側であるばね性を有するジャックコンタクト３４−１の円筒部３４ａとは、同心円上に位置し、嵌合によって電気的に接続されているので、高周波電流の場合の表面電流経路が大きい。侵入する異常電流（即ち、インパルス電流）は、短時間で最大値に達して減衰し、そのパルスの時間幅が数十μと短いため、高周波特性となっている。高周波特性を有するインパルス電流は、表皮効果により、円筒部３４ａ及び円柱部４９ａの表面付近を流れる。本実施例１の場合、円柱部４９ａと円筒部３４ａとの接触個所は、表面電流経路が大きいので、その接触個所が軽く触る程度でもインパルス電流をスムーズに流すことができる。そのため、従来のような接触不良による溶断が発生せず、インパルス電流をスムーズに流すことができる。

ジャックコンタクト３４−１及びプラグ端子４９−１を流れるインパルス電流により、アレスタ６０が放電すると共に、切り離し部６２を介してバリスタ部６１内のバリスタ６１−１，６１−２が導通し、そのインパルス電流が、プラグ端子４９−２、ジャックコンタクト３４−２及び端子螺子２７−２２を経由してグランドＧＮＤ側へ流れる。これにより、電源線７０−１〜７０−３に接続された被保護機器７１が保護される。

バリスタ部６１が、劣化や過大なインパルス電流等によって発熱すると、この熱が、切り離し部６２における雌形コンタクト６２ａと雄形コンタクト６２ｂとの接合個所へ伝わり、その接合個所の半田材が溶融する。半田材が溶融すると、コイルばね６３によって連結部材５１の上端部５１ａ及び下端部５１ｂが上昇し、この連結部材５１に連結された雄形コンタクト６２ｂが、雌形コンタクト６２ａから抜け出す。これにより、アレスタ６０とバリスタ部６１との間が電気的に遮断されて、バリスタ部６１が回路から切り離され、発煙発火が防止される。

連結部材５１の上端部５１ａ及び下端部５１ｂが上昇すると、この連結部材５１の下端部５１ｂに連動して切り替えスイッチ３５の接続状態が切り替わり、この接続状態の電気信号が、交換識別用端子２８から外部へ送信される。更に、連結部材５１の上端部５１ａの上昇に連動して、表示器６４が動作し、この表示器６４における着色部材等が移動して着色個所の色が変化する（例えば、正常時の緑色から劣化時の赤色に変化する。）。この表示器６４の色変化は、表示窓４４を通して外部から目視できるので、ＳＰＤプラグ４０の交換時期を知ることができる。

（実施例１の効果）
本実施例１の保安器１によれば、次の（１）、（２）のような効果がある。

（１） ＳＰＤプラグ４０とジャック盤１０とは、ＳＰＤプラグ４０側のプラグ端子４９−１，４９−２をジャック盤１０側のジャックコンタクト３４−１，３４−２に嵌入することにより、電気的に接続する構成になっている。プラグ端子４９−１の円柱部４９ａと、ばね性を有するジャックコンタクト３４−１の円筒部３４ａとは、同心円上に位置し、嵌合によって電気的に接続されているので、高周波特性を有するインパルス電流に対する表面電流経路が大きい。そのため、円柱部４９ａと円筒部３４ａとの接触個所が軽く触る程度でも、インパルス電流をスムーズに流すことができ、従来のような接触不良による溶断が発生せずに、ジャック盤１０に対するＳＰＤプラグ４０の挿入及び引き抜きが容易になる。

特に、プラグ端子４９−１，４９−２とジャックコンタクト３４−１，３４−２との接触個所が、軽く触る程度となったため、ＳＰＤプラグ４０を手で引き抜くことが容易になり、作業者の負担を軽減できる。

しかも、ＳＰＤプラグ４０をジャック盤１０に挿着した状態では、ＳＰＤプラグ４０側の係合凹部４７−１，４７−２と、ジャック盤１０側の係合凸部２９−１，２９−２とが、係合してそのＳＰＤプラグ４０が固定されるので、その係合によるストッパ機能の働きにより、ＳＰＤプラグ４０の安定した装着状態を保持することができる。

（２） ＳＰＤプラグ４０とジャック盤１０とは、プラグ端子４９−１，４９−２とジャックコンタクト３４−１，３４−２との嵌合により、電気的に接続する構成になっているので、プラグ端子４９−１，４９−２及びジャックコンタクト３４−１，３４−２を小さくすることにより、保安器１の小型化が容易になる。

図１０Ａは、本発明の実施例２におけるＳＰＤプラグ側のプラグ端子とジャック盤側のジャックコンタクトとを示す斜視図である。更に、図１０Ｂは、図１０Ａのプラグ端子とジャックコンタクトとの接合状態を示す断面図である。

本実施例２におけるジャック盤側のジャックコンタクト１３４は、実施例１のジャックコンタクト３４−１に対応しており、ばね性を有する円筒部１３４ａと、この円筒部１３４ａに形成された複数の割溝１３４ｃと、第１の取り付け部（例えば、第１の螺子部）１３４ｄとにより構成され、金属部材により形成されている。

円筒部１３４ａは、一端が開口され、他端が閉塞された部材であり、その開口個所が、図２に示すジャックケース２０側の各挿入孔３１−１，３１−２から露出するように、その各挿入孔３１−１，３１−２内にそれぞれ装着されている。円筒部１３４ａにおいて、開口個所の外径と閉塞個所の外径とは、同一である。円筒部１３４ａにおける開口個所の先端の内側には、テーパ１３４ｂが形成されている。複数の割溝１３４ｃは、円筒部１３４ａの一端の開口個所から他端の閉塞個所へ延びる細長い溝である。この複数の割溝１３４ｃにより、円筒部１３４ａの口径方向に対する弾力性を持たせてばね性を発揮させている。螺子部１３４ｄは、円筒部１３４ａにおける他端の閉塞個所から延設された部材であり、図２に示すジャックケース２０内の図示しない金具にねじ込んで固定されている。

本実施例２におけるＳＰＤプラグ側のプラグ端子１４９は、円柱部１４９ａと、この円柱部１４９ａから延設された第２の取り付け部（例えば、フランジ１４９ｂ及び第２の螺子部１４９ｃ）とにより構成され、金属部材により形成されている。

円柱部１４９ａは、円筒部１３４ａの内径と略同一の外径を有し、図１０Ａ中の矢印で示すように、その円筒部１３４ａ内に挿入及び離脱可能に嵌入される部材である。フランジ１４９ｂは、円柱部１４９ａに延設された部材である。螺子部１４９ｃは、フランジ１４９ｂから延設された部材であり、図３に示す基板４３に形成された貫通孔に挿入されてその基板４３の内側に設けられた図示しない金具にねじ込んで固定されている。フランジ１４９ｂにおける円柱部１４９ａ側の端面には、環状凹部１４９ｄが形成されている。環状凹部１４９ｄは、図１０Ｂに示すように、円筒部１３４ａにおける開口箇所の先端部分を嵌め入れてその先端部分の矢印方向への開きを防止する溝である。

本実施例２では、プラグ端子１４９がジャックコンタクト１３４に挿入されて電気的に接続される時、プラグ端子１４９側の円筒部１４９ａが、ジャックコンタクト１３４側の円筒部１３４ａ内に嵌入される。この際、ジャックコンタクト１３４側の円筒部１３４ａの先端部分が、プラグ端子１４９側の環状凹部１４９ｄに嵌入される。

プラグ端子１４９がジャックコンタクト１３４に挿入された状態において、図９に示す電源線７０−３から侵入する異常電流（即ち、インパルス電流）は、そのジャックコンタクト１３４及びプラグ端子１４９の表面電流経路を流れる。この際、ジャックコンタクト１３４側における円筒部１３４ａの先端部分が、電磁反発力等により、図１０Ｂ中の矢印方向へ開こうとする力が働き、接触不良になるおそれがある。しかし、円筒部１３４ａの先端部分は、プラグ端子１４９側の環状凹部１４９ｄ内に嵌入しているので、その円筒部１３４ａの先端部分の矢印方向への開きが阻止されて接触不良を防止できる。従って、プラグ端子１４９とジャックコンタクト１３４との安定した接触状態を保持できる。

図１１Ａは、本発明の実施例３におけるＳＰＤプラグ側のプラグ端子とジャック盤側のジャックコンタクトとを示す斜視図である。更に、図１１Ｂは、図１１Ａのプラグ端子とジャックコンタクトとの接合状態を示す断面図である。

この図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて、実施例２を示す図１０Ａ及び図１０Ｂ中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例３では、実施例２におけるジャック盤側のジャックコンタクト１３４と異なる形状のジャックコンタクト１３４Ａと、実施例２と同様のプラグ端子側のプラグ端子１４９とを有している。本実施例３のジャックコンタクト１３４Ａでは、実施例２の円筒部１３４ａに代えて、段差部を有する２つの円筒部１３４ａ−１，１３４ｂ−２を有している。

一方の円筒部１３４ａ−１は、プラグ端子１４９側の環状凹部１４９ｄ内に嵌入される部材である。他方の円筒部１３４ａ−２は、一方の円筒部１３４ａ−１に連結されており、その円筒部１３４ａ−１よりも外径が大きく、プラグ端子１４９側におけるフランジ１４９ｂの端面と接触する部材である。２つの円筒部１３４ａ−１，１３４ａ−２は、同一の内径を有している。一方の円筒部１３４ａ−１における先端の内側には、テーパ１３４ｂが形成されている。一方の円筒部１３４ａ−１の先端から他方の円筒部１３４ａ−２の方向へ、複数の割溝１３４ｃが形成されている。この複数の割溝１３４ｃにより、円筒部１３４ａ−１，１３４ａ−２の口径方向に対する弾力性を持たせてばね性を発揮させている。その他の構成は、実施例２のジャックコンタクト１３４と同一である。

本実施例３では、図１１Ａ中の矢印で示すように、プラグ端子１４９がジャックコンタクト１３４Ａに挿入されて電気的に接続される時、プラグ端子１４９側の円筒部１４９ａが、ジャックコンタクト１３４Ａ側の円筒部１３４ａ−１，１３４ａ−２内に嵌入される。この際、ジャックコンタクト１３４Ａ側の円筒部１３４ａ−１が、プラグ端子１４９側の環状凹部１４９ｄに嵌入されると共に、円筒部１３４ａ−２の端面が、プラグ端子１４９側のフランジ１４９ｂの端面と接触する。

プラグ端子１４９がジャックコンタクト１３４Ａに挿入された状態において、図９に示す電源線７０−３から侵入する異常電流（即ち、インパルス電流）は、そのジャックコンタクト１３４Ａ及びプラグ端子１４９の表面電流経路を流れる。この際、ジャックコンタクト１３４Ａ側の円筒部１３４ａ−２の端面が、プラグ端子１４９側のフランジ１４９ｂの端面と接触しているので、その表面電流経路が、実施例２よりも大きくなる。そのため、実施例２に比べて、インパルス電流をよりスムーズに流すことができ、従来のような接触不良による溶断をより的確に防止できる。

（変形例）
本発明は、上記実施例に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）〜（ｄ）のようなものがある。

（ａ） プラグ端子４９，１４９及びジャックコンタクト３４，１３４，１３４Ａは、図示以外の他の形状、構造に変更してもよい。

（ｂ） ジャック盤１０側の係合凸部２９−１，２９−２と、これと係合するＳＰＤプラグ４０側の係合凹部４７−１，４７−２とは、他の形状や構造に変更してもよい。例えば、ジャック盤１０側に係合凹部４７−１，４７−２を設け、ＳＰＤプラグ４０側に係合凸部２９−１，２９−を設けてもよい。

（ｃ） ジャック盤１０及びＳＰＤプラグ４０は、図示以外の他の形状、構造、回路構成等に変更してもよい。例えば、図８に示す保安器１の回路において、アレスタ６０をバリスタ部６１の位置に接続し、バリスタ部６１をアレスタ６０の位置に接続してもよい。この際、プラグ端子４９−１とバリスタ部６１との間に、切り離し部６２を接続してもよい。これにより、実施例１と同様の作用、効果を奏することができる。

（ｄ） 実施例では、電源用の保安器１について説明したが、本発明の保安器は、通信線等の他の線路に接続された通信機器等の他の被保護機器を保護する場合にも適用できる。

１，１−１〜１−３ 保安器
１０ ジャック盤
２０ ジャックケース
２９−１，２９−２ 係合凸部
３１−１，３１−２ ジャックコンタクト用挿入孔
３４−１，３４−２，１３４，１３４Ａ ジャックコンタクト
３５ 切り替えスイッチ
４０ ＳＰＤプラグ
４１ プラグケース
４４ 表示窓
４７−１，４７−２ 係合凹部
４９−１，４９−２，１４９ プラグ端子
６０ アレスタ
６１ バリスタ部
６１−１，６１−２ バリスタ
６２ 切り離し部
６４ 表示器

Claims (6)

1. 線路に接続されるジャック盤と、
   前記ジャック盤に対して挿入及び離脱可能に挿着され、前記線路に伝播する異常電圧及び異常電流を抑制するプラグと、
   を備えた保安器において、
   前記ジャック盤は、
   前記プラグを挿入及び離脱可能に収容するためのプラグ収容部を有するジャックケースと、
   前記プラグ収容部の底面に設けられ、前記線路に接続されるジャックコンタクトと、
   前記プラグ収容部の側面に設けられた第１の係合部とを有し、
   前記プラグは、
   前記プラグ収容部に対して挿入及び離脱可能に装着されるプラグケースと、
   前記プラグケースの側面に設けられ、前記第１の係合部に対して装着及び離脱可能に係合する第２の係合部と、
   前記プラグケースの底面に設けられ、前記ジャックコンタクトに対して挿入及び離脱可能に嵌入されるプラグ端子と、
   前記プラグケース内において前記プラグ端子に接続され、前記ジャックコンタクト及び前記プラグ端子から侵入する前記異常電圧及び前記異常電流を抑制する保護素子とを有し、
   前記ジャックコンタクトは、
   一端が開口され、他端が閉塞されたばね性を有する円筒部と、
   前記円筒部の前記他端から延設された第１の取り付け部と、
   前記円筒部の前記一端から前記他端側へ延びる複数の割溝とを有し、
   前記プラグ端子は、
   前記円筒部内に挿入及び離脱可能に嵌入される円柱部と、
   前記円柱部から延設された第２の取り付け部とを有することを特徴とする保安器。
2. 前記第１の取り付け部には、
   第１の螺子部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の保安器。
3. 前記第２の取り付け部には、
   第２の螺子部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の保安器。
4. 前記プラグケースの側面には、
   前記側面に対して略垂直方向に移動可能な弾力性を有する可動部が形成され、
   前記可動部に、前記第２の係合部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の保安器。
5. 前記線路は、電源線又は通信線であり、
   前記保護素子は、単数又は複数のアレスタと、単数又は複数のバリスタと、アレスタ及びバリスタの組み合わせと、のいずれか１つであることを特徴とする請求項１記載の保安器。
6. 前記第１の係合部は、係合凸部又は係合凹部であり、
   前記第２の係合部は、前記第１の係合部に嵌合する係合凹部又は係合凸部であることを特徴とする請求項４記載の保安器。

Images