JP2005149724A

JP2005149724A - 電流切断器

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Publication number: JP2005149724A
Application number: JP2000136983A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Tone; 政彰刀根
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】電流切断器に係り、小型でありながらも動作の精度が高く、しかも鋭敏に動作するようにした電流遮断器を提供することを目的とする。
【解決手段】ケーシング4 内の収納室43内に固定接点板2 と、基端部がケーシング4 支持させ、先端部をこの固定接点板に上方から接離させる可動接点板1 と、この可動接点板1 を動かすバイメタル3とを備える電流切断器において、正転形状と反転形状とに切り替わるバイメタル3 を収納室43の上面49と可動接点板1 との間に、ケーシング4 及び可動接点板1 に固定されない非固定状態で配置する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流切断器に係り、特に小型でありながらも動作の精度が高く、しかも鋭敏に動作するようにした電流遮断器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、バイメタルを用いた電流切断器は、電動機等の発熱により外部の温度が上昇した場合や、電流切断器に高圧電流が流れた場合に、回路を切断するために用いられている。今日、電気製品の小型化には目覚しいものがあり、電流切断器においても、他の電子素子と同じように基板に実装できるように、例えばケーシングを含めて全長１ｃｍ以下、幅５ｍｍ以下程度に小型化することが求められている。
【０００３】
従来の比較的小型のバイメタルを用いた電流切断器の代表例を２種、図１６用いて説明する。第１の例を、図１６の（Ａ）に示す。このものは、可動接点板１０１を固定接点板１０２の上方に配置して、可動接点板１０１の下方にバイメタル１０３を配置する。バイメタル１０３の基端は可動接点板１０１の基端にカシメ等の固定手段１０４で固定され、全体がケーシング１０５内に収納されている。そして、バイメタル１０３の温度が所定値以上に上昇すると、図１６の（Ｂ）に示すように、バイメタル１０３が反転して、可動接点板１０１を上方に押し上げ、両接点板１０１，１０２の接触を断つ。このバイメタル１０３の温度上昇の原因としては、ケーシング１０５の外部の熱と、過電流による可動接点板１０１の発熱とが挙げられるが、これらが競合する場合もある。
【０００４】
第２の例を、図１６の（Ｃ）に示す。このものは、可動接点板１０１を固定接点板１０２の上方に配置して、可動接点板１０１上にバイメタル１０３を配置する。このバイメタル１０３の両端は、可動接点板１０１の上面両端に設けられた支持部１０６、１０６によって支持されており、全体がケーシング１０５に収納されている。そして、図１６の（Ｄ）に示すように、温度上昇に伴い、バイメタル１０３が反転することによって、可動接点板１０１を上方に引き上げて、両接点板１０１、１０２の接触を断つ。このバイメタル１０３の温度上昇の原因としても、ケーシング１０５の外部の熱と、過電流による可動接点板１０１の発熱とが挙げられ、これらが競合する場合もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの従来の電流切断器は、バイメタル１０３の大きさが可動接点板１０１の大きさによって制約され、動作の精度を高める上で不利になるという問題がある。即ち、第１の例の場合には、バイメタル１０３を可動接点板１０１より図１６の右方に伸ばすと固定接点板１０２に接触して、バイメタル１０３を介して両接点１０１，１０２が導通するおそれがあるので、バイメタル１０３を可動接点板１０１よりも長くすることはできない。また、第２の例では、可動接点板１０１の上にバイメタル１０３を載せるので、バイメタル１０３を可動接点板１０１よりも大きくすることはできない。
【０００６】
逆に言えば、バイメタル１０３の精度を確保するために、所定の大きさのバイメタル１０３を用いようとすれば、電流切断器ケーシング１０５の大きさをそれなりに大きくする必要があり、電流切断器の小型化を図る上で不利になる。つまり、電流切断器の動作精度を高めることと、小型化を図ることは二律背反的な課題とされているのである。
【０００７】
また、第１の例では、この他に、バイメタル１０３の少なくとも一端が固定されているので、両端が固定されていない第２の例に比べて、バイメタル１０３の反転動作の鋭敏さを高める上でも不利になる。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決し、小型でありながらも動作の精度が高く、しかも鋭敏に動作するようにした電流遮断器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内部に収納室が形成されたケーシングと、前記収納室内の一端部に固定された固定接点板と、前記収納室内に配置され、基端部が前記ケーシングに支持されるとともに、先端部を前記固定接点板に上方から接離させる可動接点板と、前記収納室内に配置され、温度変化によって変形することにより可動接点板を動かすバイメタルとを備える電流切断器において、この目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
【００１０】
即ち、本願の第１の発明（以下、本第１発明という。）は、先ず、前記可動接点板がその先端部を下方に配置された固定接点板から上方に離隔させる弾力を備え、又は、その先端部を該先端部の下方に配置された固定接点板から上方に離隔させる付勢手段を備えると言う技術的手段を採用している。
【００１１】
又、本第１発明においては、前記バイメタルは、前記収納室の上面と可動接点板との間に、前記ケーシング及び可動接点板に固定されない非固定状態で配置され、温度変化によって、前記上面に受止められた該バイメタルの両端部よりも中間部が可動接点板側に張り出す方向に湾曲して該可動接点板の先端部を前記固定接点板に押圧する正転形状と、湾曲方向を反転して可動接点板の先端部が固定接点板から離隔することを許容する反転形状とに切り替わると言う技術的手段を採用している。
【００１２】
このように構成された本第１発明によれば、前記バイメタルが所定の反転動作温度まで加熱されると、該バイメタルが正転形状から反転形状に切り替わり、可動接点板の先端部が該可動接点板の弾力又は付勢手段の付勢力によって固定接点板から離隔する。この後、前記反転動作温度よりも低温の正転復帰温度まで前記バイメタルが冷却されると、該バイメタルは反転形状から正転形状に復帰し、可動接点板の先端部を固定接点板に押圧する。
【００１３】
又、本第１発明によれば、前記バイメタルは、可動接点板とその上側の収納室の上面との間に配置されるので、バイメタルの長さを収納室の長さの範囲内で可動接点板及び固定接点板の大きさによって制約されずに長く設定して、精度を高めることができる上、バイメタルが前記ケーシング及び可動接点に固定されない非固定状態で配置されるので、正転形状から反転形状に、又、反転形状から正転形状に俊敏に変形させることができる。
【００１４】
本願の他の発明（以下、本第２発明という。）は、前記目的を達成するため、先ず、前記可動接点板がその先端部を下方に配置された前記固定接点板に押圧する弾力を備え、又はその先端部を下方に配置された前記固定接点板から押圧する付勢手段を備えるという技術的手段を採用する。
【００１５】
又、本第２発明は、前記バイメタルは、前記収納室の下面と可動接点板との間に、前記ケーシング及び可動接点板に固定されない非固定状態で配置され、温度変化によって、前記下面に受止められた該バイメタルの両端部よりも中間部が可動接点板側に張り出す方向に湾曲して該可動接点板の先端部が前記固定接点板に接触することを許容する正転形状と、湾曲方向を反転して可動接点板の先端部を固定接点板から離隔させる反転形状とに切り替わるという技術的手段を採用する。
【００１６】
このように構成した本第２発明によれば、前記バイメタルが所定の反転動作温度まで加熱されると、該バイメタルが正転形状から反転形状に切り替わり、可動接点板の先端部が該可動接点板の弾力又は付勢手段の付勢力によって固定接点板から離隔する。この後、前記反転動作温度よりも低温の正転復帰温度まで前記バイメタルが冷却されると、該バイメタルは反転形状から正転形状に復帰し、可動接点板の先端部を固定接点板に押圧する。
【００１７】
又、本第１発明によれば、前記バイメタルは、可動接点板とその上側の収納室の上面との間に配置されるので、バイメタルの長さを収納室の長さの範囲内で可動接点板及び固定接点板の大きさによって制約されずに長く設定して、精度を高めることができる上、バイメタルが前記ケーシング及び可動接点に固定されない非固定状態で配置されるので、正転形状から反転形状に、又、反転形状から正転形状に俊敏に変形させることができる。
【００１８】
本願の第３の発明（以下、本第３発明という。）は、内部に収納室が形成されたケーシングと、前記収納室内の一端部に固定された固定接点板と、前記収納室内に配置され、基端部が前記ケーシングに支持されるとともに、先端部を前記固定接点板に下方から接離させる可動接点板と、前記収納室内に配置され、温度変化によって変形することにより可動接点板を動かすバイメタルとを備える電流切断器において、前記目的を達成するため、以下のような技術的手段を採用する。
【００１９】
即ち、前記可動接点がその先端部を該先端部の上方に配置された前記固定接点板に押圧する弾力を備え、又は、その先端部を該先端部の上方に配置された前記固定接点板に押圧する付勢手段を備える。又、前記バイメタルは、前記収納室の上面と可動、固定両接点板との間に、前記ケーシング、可動接点板及び固定接点板に固定されない非固定状態で配置され、温度変化によって、前記可動接点板の基端部と固定接点板とに受止められた両端部よりも中間部が前記上面側に張り出す方向に湾曲して可動接点板の先端部が固定接点板に押圧されることを許容する正転形状と、逆に湾曲して該可動接点板の先端部を固定接点板から離隔させる反転形状とに切り替わるという技術的手段を採用している。
【００２０】
このように構成された本第３発明によれば、前記バイメタルが所定の反転動作温度まで加熱されると、該バイメタルが正転形状から反転形状に切り替わり、該バイメタルが可動接点板の先端部を固定接点板から離隔させる。この後、前記反転動作温度よりも低温の正転復帰温度まで前記バイメタルが冷却されると、該バイメタルは反転形状から正転形状に復帰し、可動接点板の先端部が該可動接点板の弾力又は付勢手段の不勢力により固定接点板に押圧される。
【００２１】
又、本第３発明によれば、前記バイメタルは、前記収納室の上面と可動、固定両接点板との間に配置されるので、バイメタルの長さを収納室の長さの範囲内で可動接点板及び固定接点板の大きさによって制約されずに長く設定して、精度を高めることができる上、バイメタルが前記ケーシング及び可動接点に固定されない非固定状態で配置されるので、正転形状から反転形状に俊敏に変形させることができる。
【００２２】
本第１発明及び本第３発明において、前記バイメタルが、所定の通常反転動作温度で正転形状から反転形状に切り替わり、所定の通常正転復帰温度で反転形状から正転形状に復帰する通常用バイメタルと、この通常用バイメタルの上面側に重ねて配置され、前記通常反転動作温度よりも高温の非常反転動作温度で正転形状から反転形状に切り替わり、前記通常正転復帰温度よりも低温の非常正転復帰温度で反転形状から正転形状に切り替わり、かつ、正転復帰力及び反転力が通常用バイメタルのこれらよりも強い非常作動用バイメタルとで構成されることがある。又、本第２発明においては、前記バイメタルが、所定の通常反転動作温度で正転形状から反転形状に切り替わり、所定の通常正転復帰温度で反転形状から正転形状に復帰する通常用バイメタルと、この通常用バイメタルの下面側に重ねて配置され、前記通常反転動作温度よりも高温の非常反転動作温度で正転形状から反転形状に切り替わり、前記通常正転復帰温度よりも低温の非常正転復帰温度で反転形状から正転形状に切り替わり、かつ、正転復帰力及び反転力が通常用バイメタルのこれらよりも強い非常作動用バイメタルとで構成されることがある。
【００２３】
この構成によれば、外部の熱や可動接点板及び固定接点板の抵抗発熱により、バイメタルが反転動作温度以上に加熱されると、通常用バイメタルが反転形状に切り替わり、可動、固定両接点板が開かれる。この後、バイメタルの温度が、通常用バイメタルの正転復帰温度以下に低下すると、通常用バイメタルが反転形状から正転形状に変形して可動、固定両接点板が閉じられる。
【００２４】
しかし、何らかの理由で通常用バイメタルがその反転動作温度を上回る高温以上に加熱されても反転しないことがあれば、バイメタルが非常用バイメタルの反転動作温度まで昇温した時に非常用バイメタルが反転し、可動、固定両接点板が開かれる。この後、バイメタルの温度が通常正転復帰温度以下に低下しても、更に低温の非常正転復帰温度以下の低温にならなければ、非常用バイメタルは正転形状に復帰せず、可動、固定両接点板が開かれた状態が保持される。
【００２５】
そして、例えば冷凍庫などで非常正転復帰温度以下の低温に冷却することにより、非常用バイメタルが正転形状に復帰すると、可動、固定両接点板が閉じられる。この際に何らかの理由により通常用バイメタルが反転形状になっていても、非常用バイメタルがその正転復帰力によって通常用バイメタルを強制的に正転形状に復帰させる。
【００２６】
本第１発明、本第２発明、及び本第３発明において、前記可動接点板の先端部と、これに対向する固定接点板の部分とにそれぞれ接点が設けられると、可動接点板及び固定接点板の溶損を防止して耐久性を高めることができる。
【００２７】
又、本第１発明、本第２発明、及び本第３発明において、前記可動接点板と固定接点板とを常時接続する抵抗体が設けられると、電流切断器は常時導通状態に保持されるが、前記可動接点板と固定接点板との開閉によりこれらの間の抵抗値、即ち、電流切断器の内部抵抗値が変化する。
【００２８】
なお、本第１発明、本第２発明、及び本第３発明は、回路に過大な電流が流れるのを防止するブレーカー、外部温度の変化に対応して回路を切断する温度ヒューズ、及びこれらブレーカーの機能と温度ヒューズの機能を兼備する電流切断器などに最適である。又、本最初明細書における上下、左右、前後などの位置関係を示す用語は、相対的な位置関係を示し、本発明を添付した図面を参照しながら理解し易くするために用いているのであって、絶対的な位置関係を限定するものではない。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本第１発明の一実施例に係る電流切断器を図面に基づいて擬態的に説明すれば、以下の通りである。
【００３０】
図中、図１は本第1 発明の一実施例に係る電流切断器の平面図であり、図2 は通電状態における図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図3 は非通電状態における図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図4 は右側面図である。
【００３１】
この電流切断器は、内部に収納室４３が形成されたケーシング４と、前記収納室４３内の一端部に固定された固定接点板２と、前記収納室４３内に配置され、基端部が前記ケーシング４に支持されるとともに、先端部を前記固定接点板２に上方から接離させる可動接点板１と、前記収納室４３内に配置され、温度変化によって変形することにより前記可動接点板１を動かすバイメタル３とを備えている。
【００３２】
前記ケーシング４の外形寸法は、特に限定されず、ここでは、長さ８ｍｍ、幅４ｍｍ、高さ１．５ｍｍの世界最小級サイズにしてある。
【００３３】
このケーシング４は、蓋を構成する上部材４１と、上面から前記収納室４３を凹入させた実を構成する下部材４２とからなり、両者を合せて必要に応じて密閉することにより、固定接点板２、可動接点板１及びバイメタル３を収納する収納室４３が外部から区画される。
【００３４】
より詳しく説明すると、前記上部材４１と下部材４２との合わせ目には、図１ないし図３においてケーシング４の左端部に可動接点板１の基端部が挿通される導入口４４が、右端部に固定接点板２が挿通される別の導入口４５が形成されている。
【００３５】
前記別の導入口４５に挿通された固定接点板２の基端部は、下部材４２から上方に突出させたピン４６ｂを挿通してケーシング４に対して位置決めするとともに、前記上部材４１と下部材４２との右端部間に挟むことによりケーシング４に支持される。又、この固定接点板１の先端部は、前記収納室４３の下側の上面に沿って配置される。
【００３６】
前記導入口４４に挿通された可動接点板１の基端部は、下部材４２から上方に突出させたピン４６ａを挿通してケーシング４及び前記固定接点板２に対して、その先端部が固定接点板２の先端部の上側に位置するように位置決めするとともに、前記上部材４１と下部材４２との左端部間に挟むことによりケーシング４に支持される。
【００３７】
前記バイメタル３は、固定接点板１をこれにピン４６ｂが挿通されるように下部材４の右端部に載せ、可動接点板２をこれにピン４６ａが挿通され、先端部が固定接点板１の先端部重なるように下部材４２の上に載せた後、中間部が両端部よりも下側に凸になる正転形状にして、固定接点板１及び可動接点板２の上に載せる。この後、上部材４１をこれらバイメタル３、可動接点板２、固定接点板一及び下部材４２に被せ、上部材４１と下部材４２とを閉じ合わせ、必要に応じて耐水性を高めるために密封する。
【００３８】
ケーシング４の素材は特に限定されないが、ここでは絶縁性及び気密性が優れている合成樹脂を用いている。又、上下両部材４１、４２はＵＶ樹脂、エポキシ樹脂などの接着剤で密封してもよいが、この実施例では、超音波により上下両部材４１、４２を溶着することにより、これらの間を密封している。
【００３９】
可動、固定両接点板１、２は導体金属からなる板状体であり、それらの先端にはそれぞれ可動接点１１又は固定接点２１が設けられる。これら可動、固定両接点は、可動接点板１、あるいは、固定接点板２をプレスやカシメ等によって変形させて形成することも可能であるが、これらの方法では接点１１、２１を設けた反対側の面（背面）に膨らみができてしまい、その分、電流切断器の高さが大きくなる。そこで、この実施例では、アウトレイを採用することにより、背面の膨らみを無くし、電流切断器の高さ１．５ｍｍのうち０．９ｍｍを占める収納室４３を有効利用できるようにしている。言い換えれば、背面の膨らみが無い分、接点１１、２１が開いた時のギャップを大きくすることができるのである。
【００４０】
前記可動接点板１は、ケーシング４の収納室４３内の左端から右端側に伸ばされており、その先端の可動接点１１が、固定接点板２の接点２１の上方に位置している。又、この可動接点板１は前記接点１１を固定接点板２の接点２１か離隔させる弾力を備えている。
【００４１】
次に、バイメタル３は、熱膨張率が異なる２種類の金属層からなるが、これに代えて３種類の金属からなるトリメタルを用いてもよい。バイメタル３としては、温度変化に応じて徐々に形状を変えるものもあるが、熱応答性及び精度を高められるので、温度変化によって反りの方向が切り替わる正転反転型のバイメタル又はトリメタルを用いている。
【００４２】
このバイメタルは、図５（Ａ）に示すように、仮想部分球面ｋを平面視において長方形に切り取ったものであり、同図（Ｂ）の中央断面図及び同図（Ｃ）の中央断面図に示すように、中央部分３１を中心に長手方向の両端縁３２、３３、及び幅方向の両端縁３４、３４の方向に向かって漸次上昇する正転形状に形成され、所定の反転動作温度、例えば７５℃に加熱されると、反転して中央部分３１を中心に長手方向の両端縁３２、３３、及び幅方向の両端縁３４、３４の方向に向かって漸次下降する反転形状に変化する。この反転形状に変化したバイメタル３は、前記反転動作温度よりも低温の正転復帰温度、例えば５０℃まで冷却されると元の正転形状に復帰する。なお、バイメタル３の平面形状は長方形に限定されるものではなく、ケーシング４の形状及び大きさを考慮して自由に決定すればよく、例えば円形にしてもよい。
【００４３】
図２及び図３に示すように、このバイメタル３は前記収納室４３内で前記可動接点板１の上側に、前記ケーシング４にも可動接点板１にも固定されない非固定状態で配置される。そして、正転形状の時には、図２に示すように、その左右両端３２，３３が該収納室４３の上面４９の左右両端に設定された当接部４９ａ、４９ｂに受止められ、中央部３１が可動接点板１の中央部に形成した突起１２を押さえて、可動接点板１の接点１１を固定接点板２の接点２１に押圧する。又、反転形状の時には、図３に示すように、左端縁３２が可動接点板１の基端部に受止められ、右端縁３３が前記収納室４３の上側の上面に受止められるとともに可動接点板１の先端を受止め、中央部３１が正転形状の時よりも上方に移動することにより、可動接点板１の接点１１が固定接点板２の接点２１から離隔することを許容するようにしている。
【００４４】
なお、前記当接部４９ａ、４９ｂは、前記収納室４３の上面４９その他の部分と面一に形成しているが、この当接部４９ａ、４９ｂはその一方又は両方を収納室４３の上面４９のその他の部分よりも段落ち状に形成したり、段上がり状に形成したりしてもよい。
【００４５】
ところで、前記バイメタル３は、上述したように、前記収納室４３内で前記可動接点板１の上側に、前記ケーシング４にも可動接点板１にも固定されない非固定状態で配置されているので、可動接点板１の長さに制約されずに大きくすることができる。そして、バイメタル３を大きくすると、バイメタル３の成形時の寸法のばらつきの程度（標準偏差）を小さくして寸法精度を高めることができ、その結果、バイメタル３の動作のばらつきを小さくして、動作精度を高めることができる。
【００４６】
又、前記バイメタル３は、前記収納室４３内で前記可動接点板１の上側に、前記ケーシング４にも可動接点板１にも固定されない非固定状態で配置されているので、その両端又は一端がケーシング４或いは可動接点板１に拘束されている場合に比べて、俊敏に反転したり、正転復帰したりする。
【００４７】
前記バイメタル３は、電流切断器の外部から伝わってくる熱の他に可動接点板１及び固定接点板２を電流が流れることによりこれらが発生する熱によっても加熱される。この可動接点板１及び固定接点板２に過電流が流れた時には、この可動接点板１及び固定接点板２が発生する熱は急激に増大し、バイメタル３を反転動作温度以上に加熱して反転させ、その結果、両接点１１，２１を離隔させて回路を遮断するのである。即ち、この電流切断器は、回路の雰囲気温度が一定以上上昇すると、回路を遮断する温度ヒューズとして利用したり、過電流防止用のブレーカーとして利用したりすることができるのである。
【００４８】
なお、この実施例では、正転形状のバイメタル３と、可動接点板１とが点接触状に接触しているが、バイメタル３と可動接点板１とを線接触させたり、面接触させたりすることにより両者の接触面積を大きくすれば、可動接点板一からバイメタル３への熱伝導性がより良好になり、応答性を高めることができる。
【００４９】
次に、本第２発明の一実施例に係る電流切断器を図面に基づいて具体的に説明する。図中、図６は通電状態における本第２発明の一実施例に係る電流切断器の断面図であり、図７は非通電状態における、本第２発明の一実施例に係る電流切断器の断面図である。
【００５０】
この実施例では、可動接点板１の下方に固定接点板２が配置され、可動接点板１はその先端部を固定接点板２に押圧する弾力を備えている。又、バイメタル３は、前記収納室４３の下面４８と可動接点板１との間に、前記ケーシング４及び可動接点板１に固定されない非固定状態で配置される。
【００５１】
このバイメタル３は、温度変化によって、前記下面４８の長手方向両端部４８ａ、４８ｂに受止められた該バイメタル３の両端部３２，３３よりも中間部３１が可動接点板１側に張り出す方向に湾曲して該可動接点板１の先端部が前記固定接点板２に接触することを許容する正転形状と、湾曲方向を反転して可動接点板１の先端部を固定接点板２から離隔させる反転形状とに切り替わる。
【００５２】
即ち、正転状態では、図６に示すように、バイメタル３はその両端部３２，３３が下面４８の両端部４８ａ、４８ｂに受止められ、その中間部３１は可動接点板１の下方に位置して可動接点板１が自身の弾力で固定接点板２に接触することを妨げない。これに対して、反転状態では、バイメタル３の中間部３１が下面４８の中間部４８ｃに受止められるとともにバイメタル３の左端３２が可動接点板１の基端部に受止められ、その右端部３３が可動接点板１の先端部を押し上げて固定接点板２から離隔させる。
【００５３】
なお、前記下面４８の中央部４８ｃは、反転状態で可動接点板１の先端の接点１１を固定接点板２の接点から大きく離隔させるために、該下面４８の両端部４８ａ、４８ｂよりも可動接点板側に隆起させてある。
【００５４】
この実施例のその他の構成、作用ないし効果は、前例と同様であるので、重複を避けるために、省略する。
【００５５】
次に、本第３発明の一実施例に係る電流切断器を図面に基づき具体的に説明する。図中、図８は本第３発明の一実施例に係る電流切断器の平面図であり、図９は通電状態における図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図１０は非通電状態における図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図である
この実施例では、可動接点板１の先端部が固定接点板２の先端部の下方に位置させてあり、可動接点板１の弾力で可動接点板１の先端部に設けた接点１１を、固定接点板２の接点に押圧させるようにしている。
バイメタル３は、ケーシング４内に形成された収納室４３の上面４９と可動、固定両接点板１，２との間に、前記ケーシング４、可動接点板１及び固定接点板２に固定されない非固定状態で配置される。又、このバイメタル３は、温度変化によって、図９に示すように、前記可動接点板１の基端部と固定接点板２とに受止められた両端部３２、３３よりも中央部３１が前記収納室４３の上面４９側に張り出す方向に湾曲して可動接点板１の先端部が固定接点板２に押圧されることを許容する正転形状と、図１０に示すように、逆に湾曲して該可動接点板１の先端部を固定接点板２から離隔させる反転形状とに切り替わる。
【００５６】
この実施例のバイメタル３は、上側のメタルの熱膨張率が下側のメタルのそれよりも小さい点で、前例のバイメタル３と上下逆になっている。そして、正転形状のときに、可動接点板１の弾力で、両接点１１，２１が閉じられ、反転形状のときに、バイメタル３が可動接点板１を押して、両接点１１、２１を開く点でも前例と異なっている。すなわち、本第１発明では、バイメタル３によって可動接点板１と固定接点板２とが接続され、可動接点板１の弾力によって両者が離隔されるのに対して、本第３発明では、可動接点板１の弾力によって可動接点板１と固定接点板２とが接続され、バイメタル３によって両者が離隔される点が異なっているのである。
【００５７】
この実施例のその他の構成及び作用は前例のそれらと同様であり、又、この実施例の効果も前例のそれと同様であるので、これらの詳細な説明は省略することにする。
【００５８】
図１１ないし図１３の各断面図に示す本第３発明の他の実施例では、バイメタル３が、所定の通常反転動作温度、例えば７５℃で正転形状から反転形状に切り替わり、所定の通常正転復帰温度、例えば５０℃で反転形状から正転形状に復帰する通常用バイメタル３ｂと、この通常用バイメタル３ｂの上面側に重ねて配置され、前記通常反転動作温度よりも高温の非常反転動作温度、例えば８５℃以上に加熱された時に正転形状から反転形状に切り替わり、前記通常正転復帰温度よりも低温の非常正転復帰温度、例えば−０〜１０℃以下に冷却された時に反転形状から正転形状に切り替わり、かつ、正転復帰力及び反転力が通常用バイメタル３ｂのこれらよりも強い非常用バイメタル３ａとで構成される。
【００５９】
この実施例では、バイメタル３が通常反転動作温度以上に加熱されると、通常用バイメタル３ｂが故障していなければ、図１０に示すように、通常用バイメタル３ｂが反転して接点１１、２１が開かれる。そして、この後、正転復帰温度までバイメタル３が冷却されると、通常用バイメタル３ｂが正転復帰し、両接点１１、２１が閉じられる。
【００６０】
しかし、通常用バイメタル３ｂが故障していると、バイメタル３が通常反転動作温度以上に加熱されても、通常用バイメタル３ｂが反転せず、接点１１、２１が閉じられたままになり、可動接点板１の発熱が続き、バイメタル３の温度が非常反転温度以上に昇温することがある。又、通常用バイメタル３ｂの故障以外の理由で電流切断器の電流が急激に増大し、バイメタル３の温度が一気に非常反転温度まで上昇することもある。
【００６１】
バイメタル３が非常反転温度以上に加熱されると、図１１に示すように、非常用バイメタル３ａが反転し、通常用バイメタル３ｂを強制的に反転させて両接点１１、２１をバイメタル３ａが正転復帰しないので、通常用バイメタル３ｂは正転復帰できず、接点１１、２１は開かれた状態に保持される。そして、例えばこの電流切断器を実装した基板を非常正転復帰温度以下に冷却すると、非常用バイメタル３ａが正転復帰し、これに伴って通常用バイメタル３ｂも正転復帰し、両接点１１、２１が閉じられる。
【００６２】
ここで、非常正転復帰温度を、常温よりも低く設定しておくと、この電流切断器を実装した基板を再使用するためには、基板を例えば冷蔵庫を使って人為的に冷却しなければならなくなり、その前に基板に搭載された電子部品や、基板に形成されている回路などの点検をするきっかけが与えられる。そして、基板が正常であることが確認された場合には、基板を冷却して電流切断器を復旧し、通常の使用を再開できる。言い換えれば、故障した基板が点検されずに再使用されることを防止できるようになるのである。
【００６３】
図１４の断面図に示す本第１発明の他の実施例では、可動接点板１の基端部と固定接点板２とが抵抗体５によって接続される。これにより、電流切断器は、両接点１１、２１が離隔している時でも導通状態となるが、接点１１、２１の開閉により、その内部抵抗値が高低切り替えられる。なお、この実施例では、前記抵抗体５がケーシング４に内蔵されているが、この抵抗体５は電流切断器に並列に外付けしてもよい。又、図示はしないが、本第３発明においても、可動接点板１の基端部と固定接点板２とを抵抗体５で接続して、電流切断器が常時導通しているが、その接点１１、２１の開閉により内部抵抗値が高低切り替えられるようにしてもよい。
【００６４】
この実施例のその他の構成、作用ないし効果は前記本第１発明の一実施例のそれらと同様であるので、これらの詳細な説明は省略する。
【００６５】
ところで、従来、可動接点板の素材としては、銅−ベリリウムが多用されているが、銅−ベリリウムからなる可動接点板は、可動接点板として必要な弾性を備えているが、コストが比較的高く、又、抵抗率が低いため電池など他の部品の端子と溶接することが困難である。この銅−ベリリウムにニッケルを継足して他の部品の端子に溶接し易くした可動接点板もあるが、構成が複雑になり、当然コストも高くなるという難点がある。これに対して、燐−青銅からなる可動接点板は、コストが低く、しかも、他の部品の端子への溶接性が良いが、製造技術上、板厚を薄くすることに限界があり、製造可能な板厚のものでは必要な変形量を得るためには可動接点板１の長さを約２０ｍｍ程度にしなければならず、小型化を図る上で非常に不利であることが指摘されてきた。
【００６６】
図１５の断面図に示す本第１発明の又他の実施例では、可動接点板１が、銅−ベリリウム等に比べて剛直な燐−青銅からなり、基端部近傍にくびれ部１３を設けて、可動接点板１の弾性をその先端部が固定接点板２に接離できる程度まで高めている。
【００６７】
このくびれ部１３は、可動接点板１の断面積を減少させたものであればよく、例えば切削、研削、プレスなどの機械加工により、板厚を減少させたり、板幅を減少させたり、板厚及び板幅を減少させたりして形成され、この実施例では、プレス加工により、板幅の全体にわたって板厚方向の両側から板厚を減少させたくびれ部１３が形成されている。
【００６８】
このくびれ部１３を形成することにより、比較的剛性が高く、弾性が低い燐−青銅からなる可動接点板１の弾性が高められ、数ｍｍ程度の長さで必要な変形量、例えば０．２ｍｍ程度の変形量を得ることができる。
【００６９】
この実施例のその他の構成、作用ないし効果は前記本第１発明の一実施例のそれらと同様であるので、これらの詳細な説明は省略する。
【００７０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本第１発明は、バイメタルを、前記収納室の上面と可動接点板との間に配置するので、ケーシングの寸法を増大させずに、バイメタルを収納室のスペースが許す限り、可動接点板の大きさや、可動接点板及び固定接点板の位置関係に制約されずに大きくすることができる作用が得られ、逆に、所定の大きさのバイメタルに対してケーシングを小さくできる作用が得られる。その結果、本第１発明によれば、小型でありながらも動作の精度が高い電流切断器を得ることができるという効果を得ることができる。
【００７１】
又、本第１発明は、前記バイメタルが、ケーシング及び可動接点板に固定されない非固定状態で配置されるので、バイメタルの変形に対する制約が少なく、俊敏な動作を得ることができるという効果を得ることができる。
【００７２】
次に、本第２発明は、前記収納室の下面と可動接点板との間に配置するので、ケーシングの寸法を増大させずに、バイメタルを収納室のスペースが許す限り、可動接点板の大きさや、可動接点板及び固定接点板の位置関係に制約されずに大きくすることができる作用が得られ、逆に、所定の大きさのバイメタルに対してケーシングを小さくできる作用が得られる。その結果、本第２発明によれば、小型でありながらも動作の精度が高い電流切断器を得ることができるという効果を得ることができる。
【００７３】
又、本第２発明は、前記バイメタルが、ケーシング及び可動接点板に固定されない非固定状態で配置されるので、バイメタルの変形に対する制約が少なく、俊敏な動作を得ることができるという効果を得ることができる。
【００７４】
次に、本第３発明は、前記バイメタルが、前記収納室の上面と可動、固定両接点板との間に配置されるので、ケーシングの寸法を増大させずに、バイメタルを収納室のスペースが許す限り、可動接点板の大きさや、可動接点板及び固定接点板の位置関係に制約されずに大きくすることができる作用が得られ、逆に、所定の大きさのバイメタルに対してケーシングを小さくできる作用が得られる。その結果、本第１発明によれば、小型でありながらも動作の精度が高い電流切断器を得ることができるという効果を得ることができる。
又、本第１発明は、前記バイメタルが、ケーシング、可動接点板及び固定接点板に固定されない非固定状態で配置されるので、バイメタルの変形に対する制約が少なく、俊敏な動作を得ることができるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の平面図である。
【図２】通電状態における図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】非通電状態における図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の右側面図である。
【図５】本発明のバイメタルの説明図である。
【図６】通電状態における本発明の断面図である。
【図７】非通電状態における本発明の断面図である。
【図８】本発明の平面図である。
【図９】通電状態における図８のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】非通電状態における図８のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】通電状態における本発明の断面図である。
【図１２】非通電状態における本発明の断面図である。
【図１３】非常状態における本発明の断面図である。
【図１４】通電状態における本発明の断面図である。
【図１５】非通電状態における本発明の断面図である。
【図１６】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１可動接点板
２固定接点板
３バイメタル
３ａ非常用バイメタル
３ｂ通常用バイメタル
４ケーシング
１１接点
２１接点
４３収納室
４８下面
４９上面

Claims

内部に収納室が形成されたケーシングと、前記収納室内の一端部に固定された固定接点板と、前記収納室内に配置され、基端部が前記ケーシングに支持されるとともに、先端部を前記固定接点板に上方から接離させる可動接点板と、前記収納室内に配置され、温度変化によって変形することにより可動接点板を動かすバイメタルとを備える電流切断器において、
前記可動接点板がその先端部を下方に配置された前記固定接点板から上方に離隔させる弾力を備え、又はその先端部を下方に配置された前記固定接点板から上方に離隔させる付勢手段を備え、
前記バイメタルは、前記収納室の上面と可動接点板との間に、前記ケーシング及び可動接点板に固定されない非固定状態で配置され、温度変化によって、前記上面に受止められた該バイメタルの両端部よりも中間部が可動接点板側に張り出す方向に湾曲して該可動接点板の先端部を前記固定接点板に押圧する正転形状と、湾曲方向を反転して可動接点板の先端部が固定接点板から離隔することを許容する反転形状とに切り替わることを特徴とする電流切断器。
内部に収納室が形成されたケーシングと、前記収納室内の一端部に固定された固定接点板と、前記収納室内に配置され、基端部が前記ケーシングに支持されるとともに、先端部を前記固定接点板に上方から接離させる可動接点板と、前記収納室内に配置され、温度変化によって変形することにより可動接点板を動かすバイメタルとを備える電流切断器において、
前記可動接点板がその先端部を下方に配置された前記固定接点板に押圧する弾力を備え、又はその先端部を下方に配置された前記固定接点板から押圧する付勢手段を備え、
前記バイメタルは、前記収納室の下面と可動接点板との間に、前記ケーシング及び可動接点板に固定されない非固定状態で配置され、温度変化によって、前記下面に受止められた該バイメタルの両端部よりも中間部が可動接点板側に張り出す方向に湾曲して該可動接点板の先端部が前記固定接点板に接触することを許容する正転形状と、湾曲方向を反転して可動接点板の先端部を固定接点板から離隔させる反転形状とに切り替わることを特徴とする電流切断器。
内部に収納室が形成されたケーシングと、前記収納室内の一端部に固定された固定接点板と、前記収納室内に配置され、基端部が前記ケーシングに支持されるとともに、先端部を前記固定接点板に下方から接離させる可動接点板と、前記収納室内に配置され、温度変化によって変形することにより可動接点板を動かすバイメタルとを備える電流切断器において、
前記可動接点がその先端部を該先端部の上方に配置された前記固定接点板に押圧する弾力を備え、又は、その先端部を該先端部の上方に配置された前記固定接点板に押圧する付勢手段を備え、
前記バイメタルは、前記収納室の上面と可動、固定両接点板との間に、前記ケーシング、可動接点板及び固定接点板に固定されない非固定状態で配置され、温度変化によって、前記可動接点板の基端部と固定接点板とに受止められた両端部よりも中間部が前記上面側に張り出す方向に湾曲して可動接点板の先端部が固定接点板に押圧されることを許容する正転形状と、逆に湾曲して該可動接点板の先端部を固定接点板から離隔させる反転形状とに切り替わることを特徴とする電流切断器。
前記バイメタルが、所定の通常反転動作温度で正転形状から反転形状に切り替わり、所定の通常正転復帰温度で反転形状から正転形状に復帰する通常用バイメタルと、この通常用バイメタルに重ねて配置され、前記通常反転動作温度よりも高温の非常反転動作温度で正転形状から反転形状に切り替わり、前記通常正転復帰温度よりも低温の非常正転復帰温度で反転形状から正転形状に切り替わり、かつ、正転復帰力及び反転力が通常用バイメタルのこれらよりも強い非常用バイメタルとで構成される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電流切断器。
前記可動接点板の先端部と、これに対向する固定接点板の部分とにそれぞれ接点が設けられる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電流切断器。
前記可動接点板と固定接点板とを常時接続する抵抗体が設けられる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電流切断器。
前記可動接点板の基端部近傍にその断面積が減少するくびれ部を設けて、可動接点板の弾性をその先端部が固定接点板に接離できる程度まで高めた請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電流切断器。