端子ブロックについて知っておくべきこと

端子ブロックは、エンジニアのコネクタツールボックスの中で定評のあるコンポーネントとして、さまざまなアプリケーションで半永久的で安全なワイヤ接続を提供するために長年にわたって使用されてきました。端子ブロックは、接続端子、端子コネクタ、またはネジ端子とも呼ばれ、モジュラーハウジングと、2本以上のワイヤを接続する絶縁体で構成されています。半永久的な接続の性質を持つ端子ブロックは、現場での検査や修理のプロセスを簡素化するのに役立ちます。比較的シンプルなコンポーネントではありますが、選択する前に端子ブロックとその仕様について基本的な知識を持っておくことが有益です。この記事では、一般的な端子ブロックのタイプ、主要な電気的および機械的考慮事項など、このプロセスでエンジニアを支援するためのトピックについて詳しく説明します。

一般的な構成

PCB実装、バリアストリップ、フィードスルーは、設計で使用される最も一般的な端子ブロックタイプの3つです。次の表は、基本的な原理、実装スタイル、構成など、3つの異なるタイプの概要を示しています。

重要な電気的仕様

一般的なタイプの端子ブロックについて取り上げましたが、設計段階で考慮しなければならない重要な電気的仕様がいくつかあります。これには次のようなものが含まれます。

定格電流。一般的に、端子台の設計において最も重要な仕様は定格電流です。これは、端子の導電性、断面積、対応する温度上昇の3つの領域に基づいています。端子ブロックを選択する際には、モジュールの電流定格がシステムの予想最大電流の150%以上であることをお勧めします。端子ブロックが適切に定格されておらず、高すぎる電流で動作している場合、端子ブロックの過熱や損傷は、重大な安全上の懸念につながる可能性があります。

電圧定格：端子ブロックの電圧定格は、そのハウジングのピッチと絶縁耐力によって部分的に影響を受けます。電流定格と同じように、端子ブロックの電圧定格は最大システム電圧よりも高くなければなりませんが、接続に損傷を与える可能性のある電圧サージも考慮しなければなりません。

極数：極数は、端子ブロックに収められた個々の回路の数を表す一般的な方法です。この仕様は、一般的に1極から24極までの範囲になります。

ピッチ：隣接する極からの中心距離として定義されるピッチは、沿面距離、電圧/電流、クリアランスなどの要素が関係する端子ブロックの総合的な定格によって決まります。一般的なピッチの例としては、2.54mm、3.81mm、5.0mmなどがあります。

ワイヤサイズ/タイプ：北米では米国ワイヤゲージ規格（AWG）で指定されており、端子ブロックは、ワイヤがハウジングに物理的に適合することを保証するために、モジュールが受け入れられるワイヤのサイズまたはゲージを表示しています。幸いなことに、ほとんどの端子ブロックは、18～4または24～12AWGのようなワイヤサイズの範囲を受け入れられるよう、いくらかの許容範囲を確保しています。ワイヤゲージに加えて、選択したモジュールタイプに応じてワイヤタイプを考慮する必要があります。ネジ端子にはより線またはマルチコアが理想的ですが、シングルコアワイヤは多くの場合、プッシュインスタイルの端子ブロックと組み合わせて使用されます。

重要な機械的仕様

次に、端子ブロックのフットプリント、方向、設計内での接続のアクセス性に関連する機械的仕様について見てみましょう。重要な機械的要素には次のようなものがあります。

ワイヤエントリの方向：水平方向（90°）、垂直方向（180°）、および45°は、最も一般的な3つの端子ブロックの方向です。この決定は、設計のレイアウトと、どの方向が最も適合し、接続へのアクセス性が高いかに依存します。

図1：一般的な端子ブロックの方向（画像提供：Same Sky）

ワイヤ固定方法：方向と同様に、端子ブロックのワイヤ固定方法には、ネジ端子、プッシュボタン、プッシュインの3つの一般的な方法があります。3つのタイプの名前はその機能を正確に示しています。　ネジ端子またはネジタイプの端子ブロックは、ネジを締めることによってクランプを閉じて、端子ブロックの導体に対してワイヤを固定します。プッシュボタン型端子ブロックは、ボタンを押すと開くクランプによりワイヤを挿入し、ボタンを放すと閉まるクランプによりワイヤを保持することで機能します。プッシュイン型端子ブロックを使用すると、ワイヤをハウジングに直接挿入して、クランプを開くためのネジやボタンなしで接続を行うことができます。

図2：一般的なワイヤ固定方法（画像提供：Same Sky）

インターロックと一体構造型：端子ブロックは、インターロックまたは単一ハウジングで構築することができます。一般的に2極または3極バージョンで入手可能なインターロック端子ブロックは、エンジニアがさまざまな極数を素早く実現したり、同じモジュールタイプの異なる色の端子ブロックを接続したりすることができます。DINレール端子ブロックは、個々のユニットを金属レール上でスライドさせることにより、同様の方法で動作します。そして、希望する構成と極数が達成されると、最も外側のユニットのハウジングを保護するために、適合するエンドキャップで仕上げられます。一体構造型の端子ブロックは、当然のことながら、すべての極が単一モジュール内に含まれており、設計要件に応じてより高い剛性と堅牢性を提供します。

図3：インターロックおよび一体構造型端子ブロック（画像提供：Same Sky）

ワイヤツーハウジング方式メイン接続を頻繁に接続および切断する必要がある場合は、プラグ式端子ブロックが適しています。これらはモジュラープラグにワイヤを挿入することで機能し、PCB上の固定レセプタクルに接続することで、個々のワイヤを扱うことなく簡単に切断することができます。

図4：プラグ接続とレセプタクル接続を使用するプラグ式端子ブロック（画像提供：Same Sky）

安全性定格とその他の考慮事項

ULとIECは、端子ブロックの認証に使用されている主な安全機関です。端子ブロックのデータシートを見ると、ULおよび/またはIECの安全規格が記載されており、多くの場合、異なる値で表示されています。これは、各機関が試験に異なる基準を使用しているためで、エンジニアにとっては、コンプライアンスに適合した端子ブロックを選択するために、システム全体の安全要件を把握していることが重要です。

多くの設計では後で思い付くかもしれませんが、端子ブロックのハウジングやボタンのカラーカスタマイズは有益な場合があります。端子ブロックに独自の色を選択することで、エンジニアは複雑なシステム内のポイントの接続を容易にし、不適切な接続を回避することができます。

最後に、高温定格の端子ブロックも、極端な温度を扱う環境やアプリケーションではオプションとなります。

まとめ

主要な電気的および機械的仕様、および各種のモジュールタイプを理解することで、エンジニアはさまざまな電気システム接続のニーズにより適切に対応できるようになります。Same Skyの端子ブロック製品ラインは、この選択プロセスを簡素化するさまざまなカラーオプションと構成をエンジニアに提供します。