JP2009245836A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】 接続不良発生の早期検出を、大きな設計変更をすることなくまた部品点数の増加も僅かで行うことができる回路遮断器を提供する。
【解決手段】 電源側端子２に、端子の接続不良を検出する接続不良検出回路を接続し、電源側端子２の端子座１０は、接続不良検出回路を形成する回路基板８と共に固定ねじ１４により回路遮断器のハウジング１に固定した。接続不良検出回路は、電線４と前記端子座１０との間に発生する電位差を検出して接続不良を判断し、端子座１０との電気的接続を固定ねじ１４を介して行うと共に、電線４との電気的接続を回路基板８に一端が連結された接触金具１９の他端をナット１２に接触させて行い、検出した電位差が所定値に達したら接続不良と判断する。
【選択図】 図１

Description

本発明は回路遮断器に関し、特に端子の接続不良を検出する接続不良検出機能を備えた回路遮断器に関する。

配電盤や分電盤等の盤内に配設された回路遮断器の多くは、ねじ式の端子を備え、電線に圧着端子を取り付けてねじ締めにより接続している。このようなねじ式の端子は、ねじの緩み等で端子の接続不良が発生する事があり、接続不良が発生すると接触抵抗が増加して発熱を伴ったり、アーク放電の発生等により端子部が劣化する問題があった。そのため、このような接続不良を検出する技術が考えられ、例えば特許文献１に記載された技術があった。これは、端子部に温度センサを取り付けて、温度が所定値以上になったら接続不良発生と判断するものであった。
特開２００１−２８６０５２号公報

上記温度センサを使用した構成は、接触抵抗の増加による接続部の温度上昇からで接続不良を検出できる。しかしながら、温度による接続不良の検出は、誤動作を防止するめに判定温度を低くできず、高温にならなければ接続不良と判断できなかった。また、端子部に温度センサを設ける構成は大きな設計変更を伴うし、部品点数が増えて作業工数も増加するため、容易に実施できるものではなかった。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、ねじ式の端子を備えた回路遮断器において、接続不良発生の早期検出を、大きな設計変更をすることなくまた部品点数の増加も僅かで行うことができる回路遮断器を提供することを目的とする。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、電源側端子及び負荷側端子が、端子座と当該端子座に前記電路を構成する電線を接続するための端子ねじ及びナットとを備え、電路に過電流等の異常電流が流れたら前記電路を遮断する回路遮断器であって、電源側端子及び負荷側端子のうち少なくとも一方に、端子の接続不良を検出する接続不良検出回路を接続し、当該接続不良検出回路が接続された端子の端子座は、前記接続不良検出回路を形成する回路基板と共に回路遮断器のハウジングに固定ねじによりねじ止めされ、前記端子座との電気的接続を前記固定ねじを介して行うと共に、前記電線との電気的接続を、前記回路基板に一端が連結された接触金具の他端を前記ナットに接触させて行い、前記接続不良検出回路は、前記電線と前記端子座との間に発生する電位差を、前記ナットと前記固定ねじを介して検出して接続不良を判断し、検出した電位差が所定値に達したら接続不良と判断することを特徴とする。

この構成によれば、温度上昇に頼らず電線と端子座との間の電位差を検出し、その値が所定値になったら接続不良と判断するので、端子部の接続不良を早期に検出することができ、電位差により接続不良を判断するので誤動作することがない。
そして、接続不良検出回路を形成する回路基板と端子座の電気的接続は端子ねじを介して行い、電線とのナットとの電気的接続は接触金具をナットに接触させて行うので、回路基板と端子座、及び回路基板とナットとを接続するに際し電線を使用する必要がなくなり、部品数を削減できるし半田付け部位も削減できる。また、従来より端子部を構成している端子ねじとナットを使用して接続不良を検出するので、端子部等に大きな設計変更を行う必要がない。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記端子座の前記端子ねじを挿通する挿通孔には、前記端子座と前記端子ねじとが直接導通しないように端子座の径を端子ねじの径より大きくする一方、前記ナットが前記端子座と直接導通しないように、両者の間に絶縁部材が介在されてなることを特徴とする。
この構成によれば、端子ねじが緩んだら最初に端子座とナットとの間に電位差を発生させることができる。よって、この電位差を検出することで端子の接続不良を確実に検出できる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記接触金具は、先端接触部が前記ナットと前記ハウジングの端子台とで挟持された状態で前記ナットに接触することを特徴とする。
この構成によれば、接触金具とナットとの接続は確実になされ、不安定な接触状態となることがない。

本発明によれば、温度上昇に頼らず電線と端子座との間の電位差を検出し、その値が所定値になったら接続不良と判断するので、端子部の接続不良を早期に検出することができ、電位差により接続不良を判断するので誤動作することがない。
そして、接続不良検出回路を形成する回路基板と端子座の電気的接続は端子ねじを介して行い、電線とのナットとの電気的接続は接触金具をナットに接触させて行うので、回路基板と端子座、及び回路基板とナットとを接続するに際し電線を使用する必要がなくなり、部品数を削減できるし半田付け部位も削減できる。また、従来より端子部を構成している端子ねじとナットを使用して接続不良を検出するので、端子部等に大きな設計変更を行う必要がない。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１，２は本発明に係る回路遮断器の一例を示す説明図であり、図１（ａ）は電線を接続した回路遮断器の要部縦断面説明図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す端子部を分解した縦断面説明図、図２は図１に示す端子部を底面から見た説明図である。
この図１，２において、１は回路遮断器のハウジング、２は電源側端子、３は電路をオン／オフ操作する操作ハンドル、４は電源側電路を構成する電線、５は電線４の端部に取り付けられた圧着端子、６は電路の開閉部を構成する一方の接触子（固定接触子）、７は他方の接触子（可動接触子）、８は端子の接続不良を検出する接続不良検出回路を形成した回路基板である。尚、可動接触子７は、図示しない過電流検出部を介して図示しない負荷側端子に接続されている。

電源側端子２は、端子座１０、端子ねじ１１、ナット１２等で構成され、端子座１０は固定接触子６を一体形成した端子金具１３の一部として形成されている。この端子金具１３は、固定ねじ１４によりハウジング１の所定の端子金具取付部１５に固定される。

図３は、この電源側端子２と接続不良検出回路Ａの関係を示す説明図である。この図３に示すように、端子金具１３の一端には端子座１０が形成され、他端には固定接点６ａを備えた固定接触子６が形成されている。そして、この端子金具１３とナット１２とが接続不良検出回路Ａに接続されている。
端子金具１３の略中央には、端子金具１３をハウジング１に固定するためのねじ孔１３ａが設けられている。端子ねじ１１を挿通するために端子座１０に形成された挿通孔１０ａは、端子ねじの径より大きな径で形成され、挿通した端子ねじ１１が端子座１０に接触しても電気的な接続が発生しないよう構成されている。

一方、ナット１２の端子座１０との接触面には絶縁部材からなる絶縁リング１７が貼着され、端子ねじ１１により両者を密着させた状態でも、ナット１２と端子座１０が直接電気的に接続されないように構成されている。尚、端子ねじ１１は、通常のねじにワッシャ等を取り付けた構成のものが使用される。

回路基板８は、固定接触子６の下部となるハウジング１の内底部に配置され、図２に示すように、それぞれの端子金具１３と合わせて固定ねじ１４によりハウジング１に固定されている。この固定ねじ１４は、図１（ｂ）に示すようにハウジング１の下方から、回路基板８、ハウジング１の端子金具取付部１５を介して端子金具１３のねじ孔１３ａに螺入され、回路基板８及び端子金具１３が同時に固定される。即ち端子座１０及び固定接触子６は、回路基板８と共に固定ねじ１４によりハウジングに固定される。この結果、回路基板８の図示しない所定の回路パターンと端子座１０とは電気的に導通状態となる。

また、回路基板８の電源側端子２側の端部には、電源側端子２のナット１２に電気的接続を図るための接触金具１９が連結されている。接触金具１９は、帯状金属板を折り曲げて形成され、基部に回路基板８の端部を挟持するコ持状連結部１９ａを有し、折り曲げられた先端部が、回路基板８の底面に半田付けされ、回路基板８に形成されている回路パターンに連結されている。そして、接触金具１９の先端部は、ハウジング１のナット１２を収容する収容面２０とナット１２の間に配置され、両者に挟持されてナット１２に密着して電気的接続が成されている。

一方、接続不良検出回路Ａは、ナット１２と端子金具１３を抵抗体２２を介して接続した電位差検出回路を有し、この抵抗体２２に印加された電圧を受けて接続不良を検出し、検出信号を出力するよう構成されている。この接続不良検出の原理は以下のようである。
端子ねじ１１は圧着端子５側となる上方から挿入され、端子金具１３に挿入された後、ナット１２に螺入されて圧着端子５と端子金具１３とは密着して連結される。この状態において、電流は圧着端子５と端子金具１３の間で良好に流れる。

図４は、この接続された端子部の電路電流の流れを矢印で示した説明図であり、図４（ａ）は、良好な接続状態、図４（ｂ）は端子ねじ１１に緩みが発生して接続不良が発生した状態の流れを示している。この図４に示すように、圧着端子５と端子金具１３（端子座１０）が密着した状態では、圧着端子５から端子金具１３に矢印Ｌ１に示すように電路電流が良好に流れるため、ナット１２と端子金具１３の間に電位差は発生しない。従って、接続不良検出回路Ａは検出信号を出力しない。
ところが、端子ねじ１１の緩み等で圧着端子５と端子金具１３との密着状態が不安定になると、圧着端子５から端子金具１３に直接電路電流が流れない場合が発生する。このような場合、アーク放電が発生するようになり、図４（ｂ）に示すようにナット１２及び接続不良検出回路Ａの抵抗体２２を介して矢印Ｌ２に示すように負荷電流が流れようとする。その結果、抵抗体２２に電圧降下が発生し、接続不良検出回路Ａが検出信号を出力する。

図５は、この接続不良検出回路Ａの回路図を示している。２５は電圧を検出する入力部（第１入力端子２５ａ、第２入力端子２５ｂ）、２６は検出信号を出力する出力部、２７は電源入力部、２８はアース接続部であり、第１入力端子２５ａと第２入力端子２５ｂの間に抵抗体（第１抵抗素子Ｒ１と第２抵抗素子Ｒ２）２２が配置され、第２抵抗素子Ｒ２の電圧降下によりオン動作するフォトカプラ２９が接続されている。更に、フォトカプラ２９のオン動作により電圧信号を生成するトランジスタＴ１を備えた出力回路３０を有し、入力部２５と出力部２６は、回路が電気的に分離されて形成されている。
そして、第１入力端子２５ａがナット１２に、第２入力端子２５ｂが端子金具１３にそれぞれ接続され、両者の間で電位差が発生したら、検出信号としての電圧信号が出力される。

このように、温度上昇に頼らず電線と端子座との間の電位差を検出し、その値が所定値になったら接続不良と判断するので、端子部の接続不良を早期に検出することができ、電位差により接続不良を判断するので誤動作することがない。
そして、接続不良検出回路を形成する回路基板と端子座の電気的接続は端子ねじを介して行い、電線とのナットとの電気的接続は接触金具をナットに接触させて行うので、回路基板と端子座、及び回路基板とナットとを接続するに際し電線を使用する必要がなくなり、部品数を削減できるし半田付け部位も削減できる。また、従来より端子部を構成している端子ねじとナットを使用して接続不良を検出するので、端子部等に大きな設計変更を行う必要がない。
更に、端子ねじと端子座、ナットと端子座が絶縁されているので、端子ねじが緩んだら最初に端子座とナットとの間に電位差が発生し、この電位差を検出することで端子の接続不良を確実に検出できる。また、接触金具は先端接触部がナットとハウジングの端子台とで挟持されるので、接触金具とナットとの接続は確実になされ、不安定な接触状態となることがない。
また、接続不良検出回路は、抵抗素子とフォトカプラ等の比較的小さな素子を組み合わせるだけで回路を形成でき、省スペースで構成できる。

尚、上記実施形態では、絶縁リング１７により端子金具１３とナット１２とを完全に絶縁しているが、絶縁リング１７は必ずしも絶縁材料で作成する必要はなく、接続不良検出回路Ａの抵抗体２２より十分高抵抗特性を示す材料（例えば、１０ｋオーム）で作成しても良い。また、電源側端子２の接続不良検出について説明しているが、上記構成を負荷側端子に設ければ負荷側端子の接続不良を同様に検出できる。

本発明に係る回路遮断器の一例を示し、（ａ）は端子に電線を接続した状態の要部断面説明図、（ｂ）は端子部を分解した状態の要部断面説明図である。 図１の端子部を底部から見た説明図である。 電源側端子と接続不良検出回路の関係を示す説明図である。 図３の構造において、電流の流れを示す説明図であり、（ａ）は正常状態、（ｂ）は接続不良状態を示している。 接続不良検出回路の回路図である。

符号の説明

１・・ハウジング、２・・電源側端子、４・・電線、５・・圧着端子、６・・固定接触子、８・・回路基板、１０・・端子座、１０ａ・・挿通孔、１１・・端子ねじ、１２・・ナット、１３・・端子金具、１３ａ・・ねじ孔、１４・・固定ねじ、１７・・絶縁リング（絶縁部材）、１９・・接触金具、２２・・抵抗素子、Ａ・・接続不良検出回路。

Claims (3)

1. 電源側端子及び負荷側端子が、端子座と当該端子座に前記電路を構成する電線を接続するための端子ねじ及びナットとを備え、電路に過電流等の異常電流が流れたら前記電路を遮断する回路遮断器であって、
   電源側端子及び負荷側端子のうち少なくとも一方に、端子の接続不良を検出する接続不良検出回路を接続し、当該接続不良検出回路が接続された端子の端子座は、前記接続不良検出回路を形成する回路基板と共に回路遮断器のハウジングに固定ねじによりねじ止めされ、
   前記端子座との電気的接続を前記固定ねじを介して行うと共に、前記電線との電気的接続を、前記回路基板に一端が連結された接触金具の他端を前記ナットに接触させて行い、
   前記接続不良検出回路は、前記電線と前記端子座との間に発生する電位差を、前記ナットと前記固定ねじを介して検出して接続不良を判断し、検出した電位差が所定値に達したら接続不良と判断することを特徴とする回路遮断器。
2. 前記端子座の前記端子ねじを挿通する挿通孔には、前記端子座と前記端子ねじとが直接導通しないように端子座の径を端子ねじの径より大きくする一方、前記ナットが前記端子座と直接導通しないように、両者の間に絶縁部材が介在されてなる請求項１記載の回路遮断器。
3. 前記接触金具は、先端接触部が前記ナットと前記ハウジングの端子台とで挟持された状態で前記ナットに接触する請求項１又は２記載の回路遮断器。

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