JP6509454B1 - 電磁接触器 - Google Patents

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Abstract

電磁接触器(100)は、筐体(20)と、固定接触子(9A,9B)と、可動接触子(10)と、クロスバー(4)と、可動鉄心(2)と、クロスバー(41)とを備える。電磁接触器(100)は、可動鉄心(2)と向き合う固定鉄心(1)と、ばね(5)と、励磁コイルとを備える。電磁接触器(100)は、クロスバー(41)と向き合うクロスバー(11a)と、クロスバー(11a)に連動して第1電流が流れるように固定接点に接触し又は第2電流が流れるように固定接点から離れる可動接点とを有する機械式の切替えスイッチ(11)を備える。電磁接触器(100)は、切替えスイッチ(11)が設けられる第1基板面(17a)と、第1基板面(17a)側とは逆側の第2基板面(17b)とを有するプリント基板(17)と、第2基板面(17b)と筐体(20)との間に設けられ、位置調整部材(13)とを備える。

Description

本発明は、可動接点及び固定接点を備える電磁接触器に関する。
特許文献1に開示される電磁接触器には位置調整機構が設けられる。位置調整機構はプリント基板上に設けられる切替えスイッチの位置を調整する機構である。切替えスイッチは、固定鉄心に電磁力を発生させるための励磁コイルへ直列に接続される可動接点と、可動接点に向き合う固定接点とを有する機械式スイッチである。位置調整機構は、プリント基板と電磁接触器の筐体との間に設けられる円筒状の調整スペーサと、調整スペーサの中心にねじ込まれるねじ部とを備える。調整スペーサの外周面には雄ねじ部が形成される。電磁接触器の筐体には貫通孔が形成され、この貫通孔を形作る壁面には雌ねじ部が設けられる。雌ねじ部に雄ねじ部がねじ込まれることにより、調整スペーサが電磁接触器の筐体に回転可能に配置される。調整スペーサが電磁接触器の筐体に配置された後、ねじ部が、調整スペーサ及びプリント基板を介して、切替えスイッチの筐体にねじ込まれることにより、調整スペーサの軸方向の一端面が、プリント基板の切替えスイッチ側とは逆側の基板面に接する。プリント基板に調整スペーサが接した状態で、調整スペーサが回転されることにより、プリント基板の位置が変わるため、切替えスイッチの可動接点に設けられる第1可動バーの先端から、可動鉄心に設けられる第2可動バーの先端までの幅が変わる。第1可動バーは第2可動バーと向き合うように配置される。第1可動バー及び第2可動バーは、閉極動作時に、切替えスイッチの固定接点に接している可動接点を、切替えスイッチの固定接点から離すための棒状の部材である。閉極は、可動接触子を固定接触子に接触させることをいう。第1可動バーが第2可動バーに押されると、第1可動バーに接続される可動接点が固定接点から離れる。
切替えスイッチの固定接点に可動接点が接しているとき、電源から供給される電流は、固定接点に接触している可動接点を介して、励磁コイルに流れる。これにより、固定鉄心の電磁力が大きくなり、ばねのばね荷重に抗して可動鉄心が固定鉄心に引き寄せられる。そして、閉極時に、第1可動バーが第2可動バーに押されることにより、切替えスイッチの可動接点が固定接点から離れたとき、電源から供給される電流は、切替えスイッチの固定接点に並列に接続される抵抗器を介して、励磁コイルに流れる。抵抗器を介して励磁コイルに流れる電流の値は、切替えスイッチの可動接点を介して励磁コイルに流れる電流の値よりも小さく、かつ、閉極状態を保持できる値に設定される。閉極状態は、可動接触子が固定接触子に接触した状態である。このように特許文献1に開示される技術によれば、回転式の調整スペーサを用いることにより、第1可動バーから第2可動バーまでの距離が調整され、閉極時に、切替えスイッチの可動接点が固定接点から離れるタイミングを調整することができる。これにより、閉極時に、切替えスイッチの可動接点が固定接点から離れる第1タイミングを、可動鉄心が固定鉄心へ接触する第2タイミングの直前に設定できる。そのため、切替えスイッチの可動接点が固定接点から離れた後でも、可動鉄心の慣性力によって可動鉄心の移動が継続され、可動鉄心が固定鉄心に衝突するエネルギーの増加を抑制しながら、確実に閉極させることができる。
実開平01−086146号公報
しかしながら、特許文献1に開示される電磁接触器では、調整スペーサにねじ込まれるねじを介して、プリント基板が電磁接触器の筐体に間接的に固定されている。そのため、切替えスイッチの閉極動作時に、プリント基板とねじとの接触部へ応力が集中し、プリント基板が破損する可能性がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、閉極時に可動接点が固定接点から離れるタイミングを変えることができ、かつ、プリント基板の耐久性の低下を抑制できる電磁接触器を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電磁接触器は、筐体と、筐体の内部に設けられる固定接触子と、固定接触子と向き合う可動接触子とを備える。電磁接触器は、可動接触子と連動する第1クロスバーと、第1クロスバーに設けられる可動鉄心と、第1クロスバーに設けられる第2クロスバーとを備える。電磁接触器は、可動鉄心と向き合う固定鉄心と、可動鉄心を固定鉄心から遠ざける方向に押すばねとを備える。電磁接触器は、第1電流が流れるときには、ばねのばね荷重に抗して可動鉄心を固定鉄心に引き付けて固定接触子に可動接触子を接触させるように固定鉄心に電磁力を発生させ、第1電流より低い第2電流が流れるときには、固定接触子に可動接触子が接触した状態を保持するように、固定鉄心に電磁力を発生させる励磁コイルを備える。電磁接触器は、第2クロスバーと向き合う柱状部材と、柱状部材に連動して第1電流が流れるように固定接点に接触し又は柱状部材に連動して第2電流が流れるように固定接点から離れる可動接点とを有する機械式の切替えスイッチを備える。電磁接触器は、切替えスイッチが設けられる第1基板面と、第1基板面側とは逆側の第2基板面とを有するプリント基板と、第2基板面と筐体との間に設けられ、切替えスイッチの可動接点の位置を変更するための位置調整部材とを備える。位置調整部材は、第2基板面の全体を覆うことを特徴とする。
本発明に係る電磁接触器は、切替えスイッチの可動接点の位置を変えながらプリント基板の耐久性の低下を抑制できるという効果を奏する。
本発明の実施の形態1に係る電磁接触器の第1断面図 本発明の実施の形態1に係る電磁接触器の第2断面図 図1に示す切替えスイッチ及び励磁コイルを含む第1回路図 図2に示す切替えスイッチ及び励磁コイルを含む第2回路図 図3及び図4に示す励磁コイルに流れる電流と可動鉄心の変位との関係を示す図 図1及び図2に示すばねのばね荷重と固定鉄心に生じる電磁力と可動鉄心の変位との関係を示す図 図1に示す位置調整部材の厚みを厚くした場合の構成例を示す図 図1に示す位置調整部材の厚みを薄くした場合の構成例を示す図 本発明の実施の形態1の第1変形例に係る電磁接触器の構成を示す図 本発明の実施の形態1の第2変形例に係る電磁接触器の構成を示す図 本発明の実施の形態2に係る電磁接触器の断面図 図11に示す切替えスイッチ及び励磁コイルを含む回路図
以下に、本発明の実施の形態に係る電磁接触器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係る電磁接触器の第1断面図である。図1には開極状態にある電磁接触器100が示される。開極は、可動接触子を固定接触子から引き離すことをいう。図2は本発明の実施の形態1に係る電磁接触器の第2断面図である。図2には閉極状態にある電磁接触器100が示される。図3は図1に示す切替えスイッチ及び励磁コイルを含む第1回路図である。図3には、切替えスイッチ11内の可動接点11bを介して、励磁コイル3に電流が流れている状態が示される。図4は図2に示す切替えスイッチ及び励磁コイルを含む第2回路図である。図4には切替えスイッチ11内の固定接点11cから可動接点11bが離れたことにより、抵抗器15を介して励磁コイル3に電流が流れている状態が示される。
電磁接触器100は、筐体20、固定接触子9A、固定接触子9B、可動接触子10、可動鉄心2、固定鉄心1、ばね5、切替えスイッチ11及びプリント基板17を備える。
筐体20の内部には、仕切り板21が設けられる。筐体20及び仕切り板21の材料には、ナイロン、フェノール樹脂などの絶縁性の樹脂を例示できる。仕切り板21には、貫通孔21aが形成される。貫通孔21aより左側の仕切り板21の上側面21bには、電源側の固定接触子9Aが設けられる。固定接触子9Aの材料には、銅合金、鉄合金などの導電体を例示できる。固定接触子9Aは、不図示の電源側端子に接続され、電源側端子は例えば交流電源に接続される。
固定接触子9Aの上側には、電源側の固定接点8Aが設けられる。固定接点8Aの材料には、銀合金を例示できる。固定接点8Aの上側には、固定接点8Aと向き合うように可動接点7Aが設けられる。可動接点7Aの材料には、銀合金を例示できる。可動接点7Aは、可動接触子10の下側に設けられる。可動接触子10の材料には、固定接触子9Aと同様の材料を例示できる。可動接触子10には、可動接点7Aに加えて可動接点7Bが設けられる。可動接点7Bの材料には、銀合金を例示できる。可動接点7Bは、負荷側の固定接点8Bと向き合うように、可動接触子10の下側に設けられる。固定接点8Bの材料には、銀合金を例示できる。固定接点8Bは、負荷側の固定接触子9Bの上側に設けられる。固定接触子9Bの材料には、固定接触子9Aと同様の材料を例示できる。固定接触子9Bは、貫通孔21aより右側の仕切り板21の上側面21bに設けられる。固定接触子9Aには、例えば商用電源に接続される。固定接触子9Bには、例えば商用電源から供給される電力で駆動する負荷が接続される。以下では、可動接点7A及び可動接点7Bを区別せずに示す場合には単に可動接点と称する。また固定接点8A及び固定接点8Bを区別せずに示す場合には単に固定接点と称する。
貫通孔21aにはクロスバー12が設けられる。クロスバー12は、筐体20の天井部30から底部34に向かう方向に沿って伸びる柱状部材である。クロスバー12は、筐体20と同様の絶縁性の材料を用いて製造される。クロスバー12は、可動接触子10に固定されている。クロスバー12の一端部は、可動接触子10から筐体20の天井部30に向かって伸びる。クロスバー12の他端部は、可動接触子10から筐体20の底部34部に向かって伸びる。
クロスバー12の一端部は、筐体20の外部に露出している。クロスバー12の一端部には、ばね押さえ部材6が設けられる。ばね押さえ部材6は、クロスバー12が伸びる方向と直交する方向に伸びる板状部材である。ばね押さえ部材6は、鉄、SUS(Steel Use Stainless)等の金属を用いて製造される。ばね押さえ部材6の下面には、ばね5の一端部が接している。ばね5は、可動鉄心2を固定鉄心1から遠ざける方向に押す押しばねであり、圧縮されるほど、ばね荷重が大きくなる。ばね荷重はたわみ量によって生じる力である。
ばね5は、筐体20の天井部30に形成される凹部31に設けられる。凹部31は、筐体20の天井部30から底部34に向かって突形状の窪みである。凹部31の底部32には貫通孔33が形成される。貫通孔33には、クロスバー12の一端部が挿入される。ばね5は、貫通孔33から筐体20の外部に突き出たクロスバー12の外周を取り囲むように設けられる。ばね5の他端は凹部31の底部32に接している。
クロスバー12の他端部には、第1クロスバーであるクロスバー4が設けられる。クロスバー4は、筐体20の左右方向に伸びる部材である。筐体20の左右方向は、筐体20の天井部30から底部34に向かう方向と直交する方向に等しい。クロスバー4は、筐体20と同様の絶縁性の材料を用いて製造される。クロスバー4は、可動接触子10の下側面10aと向き合うように、可動接触子10から離れて配置される。クロスバー4の下側には凹部4aが形成される。凹部4aは、筐体20の底部34から天井部30に向かって突形状の窪みである。凹部4aには可動鉄心2が設けられる。可動鉄心2はクロスバー4に固定される。なお、本実施の形態では、筐体20に凹部31が形成され、凹部31へばね5が配置されているが、可動鉄心2が固定鉄心1に引き寄せられることによりばね5のばね荷重が変化する構成であればよく、ばね5の配置位置は図示例に限定されない。例えば、ばね5は、筐体20の内部に設けてもよい。
固定鉄心1は、可動鉄心2と向き合うように、筐体20の底部34に設けられるEコアである。固定鉄心1には励磁コイル3が設けられる。励磁コイル3は、電流が流れることにより、磁束を生じて固定鉄心1に電磁力を発生させるためのコイルである。励磁コイル3の一端は、第1配線51の一端が接続され、第1配線51の他端は、切替えスイッチ11の固定接点11cの一端と抵抗器15の一端とが接続される。切替えスイッチ11は、ノーマリクローズの機械式の開閉器である。抵抗器15は、固定接点11cと並列に接続される。切替えスイッチ11及び抵抗器15は、プリント基板17に設けられている。プリント基板17は、切替えスイッチ11が設けられる第1基板面17aと、第1基板面17aとは逆側の第2基板面17bとを有する。切替えスイッチ11の固定接点11cの他端と抵抗器15の他端は、第2配線52の一端に接続され、第2配線52の他端は電源14に接続される。電源14は交流電源でもよいし直流電源でも良い。
励磁コイル3の他端は、第3配線53の一端が接続され、第3配線53の他端は、操作スイッチ16の固定接点16bの一端に接続される。操作スイッチ16は、ノーマリオープンの開閉器である。操作スイッチ16の固定接点16bの他端は、第4配線54の一端に接続され、第4配線54の他端は電源14に接続される。ユーザーが操作スイッチ16を操作することにより、電磁接触器100が動作する。
クロスバー4には、第2クロスバーであるクロスバー41が設けられる。クロスバー41は、クロスバー4の下側面4bの内、可動鉄心2が設けられる領域以外の部分に設けられる。クロスバー41は柱状部材である。クロスバー41は、筐体20と同様の絶縁性の材料を用いて製造される。クロスバー4及びクロスバー41は、絶縁性の材料を用いてダイカストにより一体成型で製造してもよいし、それぞれを個別に製作した後に互いに組み合わせてもよい。
クロスバー41の下側に柱状部材11aが設けられる。柱状部材11aは、クロスバー41と向き合うように設けられる。柱状部材11aは切替えスイッチ11の可動接点11bに設けられる。柱状部材11aは、切替えスイッチ11の可動接点11bからクロスバー41に向けて伸びる柱形状の部材である。柱状部材11aは、筐体20と同様の絶縁性の材料を用いて製造される。
プリント基板17の第2基板面17bと筐体20の底部34との間には、位置調整部材13が設けられる。位置調整部材13は、例えば弾性率がプリント基板17の弾性率よりも小さい材料を用いて板状に形成された板状部材であり、プリント基板17の底面全体を覆うように、プリント基板17と筐体20の底部34との間に設けられる。位置調整部材13の材料には、ゴム、ゲルなどを例示できる。ゴムは、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴムなどであり。ゲルは、分散媒が水のヒドロゲル、分散媒が有機溶媒のオルガノゲルなどである。
位置調整部材13の厚みTを変えることにより、プリント基板17の位置が変わるため、プリント基板17の上側に設けられる切替えスイッチ11の位置も変わる。これにより、クロスバー41の先端から柱状部材11aの先端までの幅を調整することができる。
なお、可動接触子10、固定接触子9A及び固定接触子9Bのそれぞれは、U相、V相及びW相に対応するように設けられている。以下では、固定接触子9A及び固定接触子9Bを区別せずに示す場合には単に固定接触子と称する。
次に実施の形態1に係る電磁接触器100の動作について説明する。操作スイッチ16の操作により、操作スイッチ16の可動接点16aが固定接点16bに接続される。これにより、電源14から切替えスイッチ11の可動接点11bを介して、励磁コイル3に第1電流I1が流れて、固定鉄心1に電磁力が発生し、ばね5のばね荷重に抗して、可動鉄心2が固定鉄心1に引き寄せられる。可動鉄心2が固定鉄心1に引き寄せられることにより、柱状部材11aにクロスバー41が接して、柱状部材11aに接続される切替えスイッチ11の可動接点11bが固定接点11cから離れる。
可動接点11bが固定接点11cから離れると、電源14から供給される電流は、抵抗器15を介して励磁コイル3に流れるため、このとき励磁コイル3に流れる第2電流I2の値は、可動接点11bを介して励磁コイル3に流れる第1電流I1の値よりも小さくなる。第2電流I2の値は、閉極状態を保持できる値に設定される。励磁コイル3に第2電流I2が流れ続けている間は、図2に示す閉極状態が保持される。なお、電源14が直流電源である場合、抵抗器15の代わりに、コイルを電流制限用素子として用いてもよい。また電源が交流電源である場合、抵抗器15の代わりに、コンデンサを電流制限用素子として用いてもよい。このように、抵抗器15の代わりに、コイル又はコンデンサを用いた場合でも、電源14と励磁コイル3との間の配線インピーダンスを高めることができ、第2電流I2の値を第1電流I1の値よりも低下させることができる。
閉極状態から開極状態に変える場合、操作スイッチ16の操作により、操作スイッチ16の可動接点16aが固定接点16bから離れる。これにより、励磁コイル3に第2電流I2が流れなくなり、固定鉄心1の電磁力が低下する。固定鉄心1の電磁力が、ばね5に蓄勢されたばね荷重よりも低下すると、閉極状態を維持できなくなり、ばね荷重により、クロスバー12と共に可動鉄心2が筐体20の天井部30に向かって移動する。なお、切替えスイッチ11の可動接点11bには、不図示の復帰ばねが設けられており、復帰ばねの復元力によって、可動接点11bは固定接点11cに接した状態が維持される。
次に、閉極動作時における、励磁コイル3に流れる電流と、可動鉄心2の変位と、ばね5のばね荷重と、固定鉄心1の電磁力との関係について説明する。
図5は図3及び図4に示す励磁コイル3に流れる電流と可動鉄心の変位との関係を示す図である。図5の上側には励磁コイル3に流れる電流が示され、縦軸は励磁コイル3に流れる電流の値を表し、横軸は時間を表す。点線Aよりも左側は、固定接触子及び可動接触子10を開極状態から閉極状態に変化させるための電流が励磁コイル3に流れる領域である。図5及び図6には当該領域が「閉極電流領域」として記される。点線Aよりも右側は、開極状態から閉極状態に変化した後、閉極状態を保持するための電流が励磁コイル3に流れる領域であり、図5及び図6には当該領域が「保持電流領域」として記される。図5の下側には可動鉄心2の変位が示され、縦軸は可動鉄心2の変位を表し、横軸は時間を表す。
例えば時刻t0で操作スイッチ16の可動接点16aが固定接点16bに接触した場合、励磁コイル3に流れる電流の値が上昇し、時刻t0から一定時間経過した後の時刻t1において、可動鉄心2が固定鉄心1に向かって動き始める。その後、可動鉄心2が固定鉄心1に近づき、時刻t2のタイミングで、可動接点11bが固定接点11cに接触すると共に、切替えスイッチ11の可動接点11bが固定接点11cから離れると、励磁コイル3に流れる電流の値は急激に低下する。図5では、時刻t2のタイミングが点線Aの位置に等しい。
時刻t2の後も、可動鉄心2は固定鉄心1に向かって動き続け、時刻t3のタイミングで可動鉄心2が固定鉄心1に接触する。これにより可動鉄心2の移動が停止すると共に、閉極状態が保持される。なお、図5では、可動接点11bの固定接点11cへの接触のタイミングと、切替えスイッチ11の可動接点11bが固定接点11cから離れるタイミングが等しいが、これらのタイミングは、ずれていてもよい。
図6は図1及び図2に示すばねのばね荷重と固定鉄心に生じる電磁力と可動鉄心の変位との関係を示す図である。図6の縦軸はばね荷重と電磁力を表し、横軸は可動鉄心2の変位を表す。図6に示される時刻t1から時刻t3は、図5に示される各時刻に等しい。時刻t1から時刻t2までは、不図示の復帰ばねのばね荷重に比べて、電磁力が大きい。当該復帰ばねは、例えば、クロスバー4と底部34との間に設けられているばねである。当該復帰ばねを設けることにより、例えば筐体20が振動した際、開極状態の可動接触子10が固定接触子に接触することを防ぐために、クロスバー4を特定の位置に固定した状態にさせるばねである。時刻t2のタイミングで、切替えスイッチ11の可動接点11bが固定接点11cから離れると、励磁コイル3に流れる電流が低下するため、電磁力は、当該復帰ばねのばね荷重よりも低い値になる。しかしながら、可動鉄心2、クロスバー4などは慣性力を有するため、可動鉄心2の移動は継続される。また、時刻t2のタイミングでは、固定鉄心1と可動鉄心2との間の隙間が非常に小さくなっているため、励磁コイル3に流れる電流が低下しても、固定鉄心1と可動鉄心2との間の電磁力は、復帰ばねのばね荷重よりも高い値となる。閉極完了後、抵抗器15を介して励磁コイル3へ電流が流れ続けるため、電磁力が上昇する。そして、時刻t3のタイミングでは、ばね5のばね荷重である接圧ばね荷重とに比べて、電磁力が大きな値となる。これにより閉極状態が保持される。
ここで、閉極時に、切替えスイッチ11の可動接点11bが固定接点11cから離れた直後は、可動鉄心2が慣性で移動するが、切替えスイッチ11の可動接点11bが固定接点11cから離れるタイミングが、時刻t2よりも早くなればなるほど、電磁力が低下するタイミングが早くなると共に、可動鉄心2の慣性力が小さくなる。そのため、確実に閉極させることができなくなる可能性がある。
一方、閉極時に、切替えスイッチ11の可動接点11bが固定接点11cから離れるタイミングが、時刻t2よりも遅くなればなるほど、確実に閉極させることができるものの、電磁力が低下するタイミングが遅くなり、可動鉄心2が固定鉄心1に衝突するエネルギーが大きくなり、可動鉄心2が固定鉄心1と衝突したときの跳ね返りが大きくなる。これにより可動接点と固定接点と間でチャタリングが発生し、可動接点と固定接点との間でアークが発生して、可動接点と固定接点とが消耗してしまう。また可動鉄心2が固定鉄心1に衝突した際の衝突エネルギーは、筐体20の底部34、プリント基板17の順に伝わり、さらにプリント基板17上の切替えスイッチ11、整流回路などの部品にも伝わる。そのため、プリント基板17上の部品が故障しないように、衝突エネルギーを吸収する構造を追加し、又は、衝突エネルギーがプリント基板17に伝搬し難くなるように、電磁接触器100を強固な構造にして剛性を上げるなどの措置が必要になる。また、電磁接触器100の機械的な動作回数を考慮すると、閉極動作時に生じる衝突エネルギーを小さくすることが望ましい。また、可動接点と固定接点との消耗を抑制するためにチャタリングを抑制する機構を追加したり、電磁接触器100を強固な構造にすることは、電磁接触器100の製造コストの上昇を伴う。
さらに、電磁接触器100が量産される場合、電磁接触器100を構成する各部品の製造上の公差、当該各部品の組み立て上のばらつきなどに起因して、固定鉄心1に発生する電磁力が変化し、また固定鉄心1と可動鉄心2との間に生じる電磁力も変化する。従って、電磁力が小さい固定鉄心1では、閉極時の電磁力が小さくなり、電磁力が大きい固定鉄心1では、閉極時の電磁力が大きくなる。また、電磁接触器100が量産される場合、ばねのばね荷重にもばらつきが生じる場合がある。このように、量産される電磁接触器100には個体差が生じるため、閉極時の電磁力とばね荷重とを考慮して、切替えスイッチ11の可動接点11bが、固定接点11cから離れるタイミングを調整する必要がある。
実施の形態1に係る電磁接触器100では位置調整部材13が用いられ、位置調整部材13の板厚が調整されることによって、量産される電磁接触器100に個体差が生じた場合でも、可動鉄心2が固定鉄心1に衝突するエネルギーの増加を抑制しながら確実に閉極させることができる。
図7は図1に示す位置調整部材の厚みを厚くした場合の構成例を示す図である。例えば、固定鉄心1に発生する電磁力が図6に示す電磁力よりも小さくなることにより、切替えスイッチ11の可動接点11bが固定接点11cから離れるタイミングは、時刻t2よりも遅くなる可能性がある。この場合、図7に示すように位置調整部材13の厚みTを厚くすることにより、筐体20の上下方向におけるプリント基板17の位置が高くなる。これにより、切替えスイッチ11の柱状部材11aの先端の位置が、クロスバー41の先端に近くなる。従って、クロスバー41の先端から柱状部材11aの先端までの幅が狭くなり、可動接点11bが固定接点11cから離れるタイミングを早めることができる。
図8は図1に示す位置調整部材の厚みを薄くした場合の構成例を示す図である。例えば、固定鉄心1に発生する電磁力が図6に示す電磁力よりも大きくなることにより、切替えスイッチ11の可動接点11bが固定接点11cから離れるタイミングは、時刻t2よりも早くなる可能性がある。この場合、図8に示すように位置調整部材13の厚みTを薄くすることにより、筐体20の上下方向におけるプリント基板17の位置が低くなる。これにより、切替えスイッチ11の柱状部材11aの先端の位置が、クロスバー41の先端から遠くなる。従って、クロスバー41の先端から柱状部材11aの先端までの幅が広くなり、可動接点11bが固定接点11cから離れるタイミングを遅らせることができる。
これにより、例えば、可動接点11bが固定接点11cから離れるタイミングを、可動鉄心2が固定鉄心1に接するタイミングの前に設定することができる。さらに、可動接点11bが固定接点11cから離れるタイミングから、可動鉄心2が固定鉄心1に接するタイミングまでの時間を、任意の値に設定することもできる。従って、可動鉄心2が固定鉄心1に接触する直前に、可動鉄心2の慣性力を利用して切替えスイッチ11の可動接点11bが固定接点11cから離れるように、クロスバー41の先端から柱状部材11aの先端までの幅を調整できる。これにより、閉極時の衝突エネルギーを小さくしながら、確実に閉極させることができる。なお、位置調整部材13は、プリント基板17と筐体20の底部34との間に設けられ、かつ、プリント基板17の位置を変えることができる部材であればよく、例えば、位置調整部材13のプリント基板17側面が平らな板状部材に限定されず、位置調整部材13のプリント基板17側の面、又は当該面の反対側の面に、僅かな凹凸が形成されているものでもよい。このように、位置調整部材13のプリント基板17側の面、又は当該面の反対側の面に、僅かな凹凸が形成されている場合、プリント基板17側の面、又は当該面の反対側の面が平らに加工されている場合に比べて、位置調整部材13の表面を平らにする加工が不要になり、位置調整部材13の製造コストを低減できる。また、プリント基板17側の面、又は当該面の反対側の面が平らに加工された位置調整部材13を用いた場合、プリント基板17側の面、又は当該面の反対側の面に、僅かな凹凸が形成されている場合に比べて、プリント基板17の位置を正確に調整できるため、切替えスイッチ11の可動接点11bが固定接点11cから離れるタイミングを正確に調整することができる。また、プリント基板17側の面、又は当該面の反対側の面が平らに加工された位置調整部材13を用いた場合、プリント基板17側の面、又は当該面の反対側の面に、僅かな凹凸が形成されている場合に比べて、プリント基板17への位置調整部材13の接触面積が増加し、プリント基板17の位置調整部材13への固定を確実に行うことができる。
ここまでは、プリント基板17の下側に設けられる位置調整部材13の厚みを変えることによって、切替えスイッチ11の可動接点11bが固定接点11cから離れるタイミングを変える構成例について説明した。以下では、クロスバー41の長さを変えることにより、切替えスイッチ11の可動接点11bが固定接点11cから離れるタイミングを変える構成例について説明する。
励磁コイル3は、交流電圧又は直流電圧が印加されるもの以外にも、励磁コイル3に印加される電圧が、例えば24Vから500Vまで異なるものも存在する。そのため、電磁接触器100に接続される電源、負荷などの仕様により、電磁接触器100に用いられる励磁コイル3の仕様も変える必要がある。そして、仕様が異なるすべてのコイルにおいて、電磁接触器100の閉極時間、チャタリング特性、最低動作電圧などの条件を満たす必要がある。しかしながら、仕様が異なるすべてのコイルにおいてこれらの条件を満たすようにすることは、長い設計時間が必要になり、電磁接触器100の製造コストが上昇することになる。
図9は本発明の実施の形態1の第1変形例に係る電磁接触器の構成を示す図である。図9に示すクロスバー4Aには、クロスバー4Aの下側面4bに、ねじ穴4cが形成される。ねじ穴4cには、クロスバー41Aの雄ねじ部41aが挿入される。雄ねじ部41aの下側には、柱状部材11aを押す押圧部材41bが設けられる。クロスバー41Aによれば、例えば、コイル毎の特性ばらつきを考慮して、クロスバー4Aへのねじ込み量を変えることにより、押圧部材41bの先端から柱状部材11aの先端までの幅を任意の値に設定することができる。このように図9に示すクロスバー41Aは、クロスバー4Aの下側面4bに形成されるねじ穴4cへ挿入されるねじ構造を有する。
例えば、特定の定格値の励磁コイル3に必要な起磁力が大きくなればなるほど、可動接点11bが固定接点11cから離れるタイミングが遅くなるように、クロスバー41Aの位置が調整される。これとは逆に、特定の定格値の励磁コイル3に必要な起磁力が小さくなればなるほど、可動接点11bが固定接点11cから離れるタイミングが早くなるように、クロスバー41Aの位置が調整される。また電磁接触器100の閉極時間、チャタリング特性、最低動作電圧などを観測した結果に応じて、切替えスイッチ11の可動接点11bが固定接点11cから離れるタイミングが最適な値となるように、クロスバー41Aの位置を調整することもできる。
図10は本発明の実施の形態1の第2変形例に係る電磁接触器の構成を示す図である。図10に示すクロスバー4Bには、クロスバー4Bの下側面4bから上側面4dに貫通する貫通孔であるねじ穴4c1が形成される。ねじ穴4c1には、クロスバー41Bの雄ねじ部41a1が挿入される。雄ねじ部41a1の先端がクロスバー4Bの下側面4bから突き出ている。雄ねじ部41a1の先端は、柱状部材11aと向き合い、柱状部材11aを押す押圧部材として機能する。雄ねじ部41a1には調節機構41cが設けられる。調節機構41cの回転量に応じて、クロスバー4Bへの雄ねじ部41a1のねじ込み量が変化する。これにより、クロスバー41Bの先端から柱状部材11aの先端までの幅を任意の値に設定することができる。
以上に説明したように実施の形態1に係る電磁接触器100によれば、プリント基板17の下側に設けられる板状の位置調整部材13により、可動接点11bが固定接点11cから離れるタイミングを変えることができるため、特許文献1の従来技術のように、プリント基板17とねじとの接触部へ応力が集中することがなく、プリント基板17の耐久性の低下を抑制できる。
また、特許文献1の従来技術では、可動接点11bが固定接点11cから離れるタイミングが調整された後、切替えスイッチ11が樹脂注型剤によってプリント基板17に固定されるが、切替えスイッチ11を固定するためのねじの外周面と注型剤との境界部に隙間が生じて、切替えスイッチ11のプリント基板17への固定が不十分になる可能性がある。実施の形態1に係る電磁接触器100では、ねじ式の位置調整部材の代わりに、板状の位置調整部材13が用いられるため、切替えスイッチ11のプリント基板17への固定を確実に行うことができる。
また位置調整部材13は、弾性率がプリント基板17の弾性率よりも小さい材料を用いて構成されるため、固定鉄心1に可動鉄心2が衝突したときの振動が、筐体20から位置調整部材13に伝わって、位置調整部材13で吸収される。そのため、プリント基板17に振動が伝わり難くなり、プリント基板17上の部品が故障し難くなる。
実施の形態2.
図11は本発明の実施の形態2に係る電磁接触器の断面図である。図12は図11に示す切替えスイッチ及び励磁コイルを含む回路図である。実施の形態2に係る電磁接触器100は、図1に示す切替えスイッチ11に代えて、切替えスイッチ11Aと、固定接点11c1と、固定接点11c1に接続され可動接点11b1と連動するスイッチ11dとを備える。固定接点11c1は、例えば筐体20の内側に設けられる絶縁性の支持部材22に設けられる。
切替えスイッチ11Aは、ピン60を支点にして回転可能なように、切替えスイッチ11A内に設けられる可動接点11b1を備える。可動接点11b1及び固定接点11c1は、ノーマリクローズの機械接点である。可動接点11b1には電源19が接続され、可動接点11b1が固定接点11c1に接続されているときには、スイッチ11dに電流が流れて、電源14から供給される電流がスイッチ11dを介して励磁コイル3に流れる。
閉極動作時は、柱状部材11aがプリント基板17に向かって移動し、可動接点11b1が柱状部材11aにより押される。これにより可動接点11b1は、ピン60を支点にして回転し、その先端が固定接点11c1から離れる。可動接点11b1が固定接点11c1から離れることにより、スイッチ11dに電流が流れなくなり、電源14から供給される電流は抵抗器15を介して励磁コイル3に流れる。スイッチ11dは、可動接点11b1と連動するものであれば半導体スイッチでもよいし、機械式のスイッチでもよい。
閉極状態から開極状態に変える場合、操作スイッチ16の操作により、操作スイッチの可動接点16aが固定接点16bから離れる。これにより、励磁コイル3に第2電流I2が流れなくなり、固定鉄心1の電磁力が低下する。固定鉄心1の電磁力が、ばね5に蓄勢されたばね荷重よりも低下すると、閉極状態を維持できなくなり、ばね荷重により、クロスバー12と共に可動鉄心2が筐体20の天井部30に向かって移動する。また、可動接点11b1に設けられる不図示の復帰ばねの復元力によって、可動接点11b1が固定接点11c1から離れる。
実施の形態2に係る電磁接触器100によれば、実施の形態1と同様に、位置調整部材13の厚みを変えることによって、切替えスイッチ11Aの位置を変えることができるため、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。さらに、実施の形態2に係る電磁接触器100によれば、切替えスイッチ11Aの可動接点11b1と固定接点11c1とが分離されているため、可動接点11b1と固定接点11c1との配置位置の自由度が向上する。例えば切替えスイッチ11Aを構成する筐体20の中で、ピン60の取り付け位置を調整することによって、可動接点11b1が固定接点11c1から離れるタイミングを調整できる。従って、量産される電磁接触器100に個体差が生じた場合でも、切替えスイッチ11Aの構成を変えるだけで、個体差に起因する閉極動作のばらつきを吸収できる。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
1 固定鉄心、2 可動鉄心、3 励磁コイル、4,4A,4B,12,41,41A,41B クロスバー、4a,31 凹部、4b,10a 下側面、4c,4c1 ねじ穴、4d,21b 上側面、5 ばね、6 ばね押さえ部材、7A,7B,11b,11b1,16a 可動接点、8A,8B,11c,11c1,16b 固定接点、9A,9B 固定接触子、10 可動接触子、11,11A 切替えスイッチ、11a 柱状部材、11d スイッチ、13 位置調整部材、14,19 電源、15 抵抗器、16 操作スイッチ、17 プリント基板、17a 第1基板面、17b 第2基板面、20 筐体、21 仕切り板、21a,33 貫通孔、22 支持部材、30 天井部、32 底部、34 底部、41a,41a1 雄ねじ部、41b 押圧部材、41c 調節機構、51 第1配線、52 第2配線、53 第3配線、54 第4配線、60 ピン、100 電磁接触器。

Claims (5)

  1. 筐体と、
    前記筐体の内部に設けられる固定接触子と、
    前記固定接触子と向き合う可動接触子と、
    前記可動接触子と連動する第1クロスバーと、
    前記第1クロスバーに設けられる可動鉄心と、
    前記第1クロスバーに設けられる第2クロスバーと、
    前記可動鉄心と向き合う固定鉄心と、
    前記可動鉄心を前記固定鉄心から遠ざける方向に押すばねと、
    第1電流が流れるときには、前記ばねのばね荷重に抗して前記可動鉄心を前記固定鉄心に引き付けて前記固定接触子に前記可動接触子を接触させるように前記固定鉄心に電磁力を発生させ、前記第1電流より低い第2電流が流れるときには、前記固定接触子に前記可動接触子が接触した状態を保持するように、前記固定鉄心に電磁力を発生させる励磁コイルと、
    前記第2クロスバーと向き合う柱状部材と、前記柱状部材に連動して前記第1電流が流れるように固定接点に接触し又は前記柱状部材に連動して前記第2電流が流れるように前記固定接点から離れる可動接点とを有する機械式の切替えスイッチと、
    前記切替えスイッチが設けられる第1基板面と、前記第1基板面側とは逆側の第2基板面とを有するプリント基板と、
    前記第2基板面と前記筐体との間に設けられ、前記切替えスイッチの前記可動接点の位置を変更するための位置調整部材と、
    を備え、
    前記位置調整部材は、前記第2基板面の全体を覆うことを特徴とする電磁接触器。
  2. 筐体と、
    前記筐体の内部に設けられる固定接触子と、
    前記固定接触子と向き合う可動接触子と、
    前記可動接触子と連動する第1クロスバーと、
    前記第1クロスバーに設けられる可動鉄心と、
    前記第1クロスバーに設けられる第2クロスバーと、
    前記可動鉄心と向き合う固定鉄心と、
    前記可動鉄心を前記固定鉄心から遠ざける方向に押すばねと、
    第1電流が流れるときには、前記ばねのばね荷重に抗して前記可動鉄心を前記固定鉄心に引き付けて前記固定接触子に前記可動接触子を接触させるように前記固定鉄心に電磁力を発生させ、前記第1電流より低い第2電流が流れるときには、前記固定接触子に前記可動接触子が接触した状態を保持するように、前記固定鉄心に電磁力を発生させる励磁コイルと、
    前記第2クロスバーと向き合う柱状部材と、前記柱状部材に連動して前記第1電流が流れるように固定接点に接触し又は前記柱状部材に連動して前記第2電流が流れるように前記固定接点から離れる可動接点とを有する機械式の切替えスイッチと、
    前記切替えスイッチが設けられる第1基板面と、前記第1基板面側とは逆側の第2基板面とを有するプリント基板と、
    前記第2基板面と前記筐体との間に設けられ、前記切替えスイッチの前記可動接点の位置を変更するための位置調整部材と、
    を備え、
    前記第2クロスバーは、前記第1クロスバーの下側面に形成されるねじ穴へ挿入されるねじ構造を有することを特徴とする電磁接触器。
  3. 筐体と、
    前記筐体の内部に設けられる固定接触子と、
    前記固定接触子と向き合う可動接触子と、
    前記可動接触子と連動する第1クロスバーと、
    前記第1クロスバーに設けられる可動鉄心と、
    前記第1クロスバーに設けられる第2クロスバーと、
    前記可動鉄心と向き合う固定鉄心と、
    前記可動鉄心を前記固定鉄心から遠ざける方向に押すばねと、
    第1電流が流れるときには、前記ばねのばね荷重に抗して前記可動鉄心を前記固定鉄心に引き付けて前記固定接触子に前記可動接触子を接触させるように前記固定鉄心に電磁力を発生させ、前記第1電流より低い第2電流が流れるときには、前記固定接触子に前記可動接触子が接触した状態を保持するように、前記固定鉄心に電磁力を発生させる励磁コイルと、
    前記第2クロスバーと向き合う柱状部材と、前記柱状部材に連動して前記第1電流が流れるように固定接点に接触し又は前記柱状部材に連動して前記第2電流が流れるように前記固定接点から離れる可動接点とを有する機械式の切替えスイッチと、
    前記切替えスイッチが設けられる第1基板面と、前記第1基板面側とは逆側の第2基板面とを有するプリント基板と、
    前記第2基板面と前記筐体との間に設けられ、前記切替えスイッチの前記可動接点の位置を変更するための位置調整部材と、
    を備え、
    前記第2クロスバーは、前記第1クロスバーの上側面から下側面に貫通する貫通孔に挿入されるねじ構造を有し、
    前記第1クロスバーの下側面から突き出た前記第2クロスバーの先端は、前記柱状部材と向き合うことを特徴とする電磁接触器。
  4. 前記位置調整部材の弾性率は、前記プリント基板の弾性率よりも小さいことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電磁接触器。
  5. 前記固定接点に接続され、前記可動接点と連動するスイッチを備え、
    前記可動接点が前記固定接点に接しているとき、前記スイッチを介して、前記第1電流が前記励磁コイルに流れ、
    前記可動接点が前記固定接点から離れているとき、前記固定接点に並列に接続される電流制限用素子を介して、前記第2電流が前記励磁コイルに流れることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電磁接触器。
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