JP2009301715A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】接点の溶着に限らず、可動接片の動作遅延や、可動接片の断裂等の不具合が生じても、確実に回路を遮断することが可能な回路遮断器を提供すること。
【解決手段】固定接片１０と、該固定接片１０に対して熱的影響により当接離反される可動接片２０とを備え、前記固定接片１０の基端部１２には、所定値以上の通電により溶融する可溶性金属部１２１が介在されると共に、該可溶性金属部１２１を含む前記基端部１２の一部は、樹脂ブロック６に埋め込まれて固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路遮断器に関し、さらに詳しくは、過電流の通電による電気機器等の焼損を防ぐために、異常時に電気機器への通電を遮断する回路遮断器に関するものである。

過電流の通電時に電気回路を遮断する回路遮断器としては、温度上昇によるバイメタルの反転作用を利用した可動接片を備えたものが周知である。しかし、このようなバイメタル式の回路遮断器は、反応速度が遅いという問題がある。したがって、過電流の通電時に急激な温度上昇があった場合、バイメタルの反転作用が間に合わず、接点の溶着等により作動不能となってしまう場合がある。

このようなバイメタル式の回路遮断器の問題点に対し、特許文献１には、バイメタル式の回路遮断器における固定接片の一部を可溶性金属で形成したもの、いわゆるヒューズ機能を付加した回路遮断器が記載されている。このような回路遮断器によれば、過電流による温度上昇によって、接点の溶着等が生じても可溶性金属が溶融するため、回路を遮断し、過電流の通電を防止することができる。

特開平７−３３５１０２号公報

しかしながら、特許文献１記載の回路遮断器には次のような問題がある。第一の問題として、図７に示すように、過電流の通電に対して可動接片９２の反転動作が間に合わず、固定接片９０に設けられた可溶性金属９４が溶融した場合、溶融個所から先端側の部分９６が端子間に架橋し、固定接片９０と可動接片９２が短絡してしまうおそれがある。

第二の問題として、図８に示すように、可動接片９０が反転動作の繰り返しによる金属疲労等によって断裂した場合、断裂した破片９８が端子間に架橋し、上記第一の問題と同様に、固定接片９０と可動接片９２が短絡するおそれがある。

本発明が解決しようとする課題は、接点の溶着に限らず、可動接片の動作遅延や、可動接片の断裂等の不具合が生じても、確実に回路を遮断することが可能な回路遮断器を提供することにある。

上記課題を解決するため、固定接片と、該固定接片に対して熱的影響により当接離反される可動接片とを備え、前記固定接片または可動接片の少なくともいずれか一方の基端部には、所定値以上の通電により溶融する可溶性金属部が介在されると共に、該可溶性金属部を含む前記基端部の一部は、絶縁材料に埋め込まれて固定されていることを要旨とするものである。

このように構成すれば、可溶性金属部が溶融したとしても、この可溶性金属部が形成された基端部の一部が絶縁材料に埋め込まれて固定されているため、溶融個所から先端側の部分の動きは規制される。そのため、この溶融個所から先端側の部分が、固定接片と可動接片に架橋されることによる短絡が防止される。また、基端部は、絶縁材料によって埋め込まれているため、可動接片が金属疲労等によって断裂した場合であっても、その破片が可動接片と固定接片に架橋されることによる短絡が防止される。

このような回路遮断器としては、前記固定接片と可動接片の先端部はケーシング内に収容され、前記可溶性金属部を含む前記基端部の一部が前記ケーシング外において絶縁材料に埋め込まれて固定されているものや、前記固定接片と可動接片の先端部はケーシング内に収容され、前記可溶性金属部を含む前記基端部の一部が前記ケーシング内において絶縁材料に埋め込まれて固定されているものが好適な例として挙げられる。

このような構成によっても、上述のように、可溶性金属部の溶融個所から先端側の部分や、金属疲労等によって断裂した可動接片の破片が可動側と固定側に架橋されることによる短絡が防止されるため、安全性に優れた回路遮断器が得られる。

また、この場合において、前記可溶材料が溶融する温度は、前記可動接片が前記固定接点より離反する温度より高く設定することが好ましい。

本発明に係る回路遮断器は、安全性を確保するため、可動接片の反転動作および可溶性金属部の溶融のいずれかによって回路が遮断されるよう構成されている（二重の回路遮断機能を設けている）ところ、このような構成とすれば、可動接片が優先的に動作するため、可溶性金属部が溶融するケースは少なくなる。つまり、交換が必要となる可溶性金属部によって回路が遮断される頻度を抑え、大半の場合は可動接片による回路遮断機能が働くため、基本的には回路遮断機能が働いてもそのまま継続して使用することができる。

本発明に係る回路遮断器では、可溶性金属部が溶融したとしても、この可溶性金属部が形成された基端部の一部が絶縁材料に埋め込まれて固定されているため、溶融個所から先端側の部分の動きは規制される。そのため、この溶融個所から先端側の部分が、可動側と固定側に架橋されることによる短絡が防止される。また、基端部は、絶縁材料によって埋め込まれているため、可動接片が金属疲労等によって断裂した場合であっても、その破片が可動側と固定側に架橋されることによる短絡が防止される。このように、本発明によれば、簡易な構成で、確実に回路を遮断することができる回路遮断器とすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、第一の実施形態に係る回路遮断器１の構成を説明するための概略図である。図１に示すように、本実施形態に係る回路遮断器１は、ケーシング５に固定された固定接片１０と、これに対向して設けられた可動接片２０とを備える。

固定接片１０は、基端部１２および先端部１４とからなり、基端部１２がケーシング５の一側面に固定されることで、ケーシング５に支持されている。一方、先端部１４には、可動接片２０との当接部である固定接点１６が形成されている。この固定接片１０を構成する材料としては、例えば銅等の電気伝導性を有するものであれば特に限定されないが、後述するように可動接片２０が当接した状態でも撓まないような強度を有していることが望ましい。

可動接片２０は、基端部２２および先端部２４とからなり、先端部２４を構成するバイメタルの反転作用を利用して固定接片１０に対し当接離反されるものである。可動接片２０は、固定接片１０と同様にその基端部２２がケーシング５の一側面に固定されて、ケーシング５に支持されている。また、バイメタルからなる先端部２４には、固定接片１０（固定接点１２）との当接部である可動接点２６が形成されている。

先端部２４を構成するバイメタルの材質としては、例えば、高温膨張側にＣｕ−Ｎｉ、低温膨張側にＮｉ−Ｆｅ等を用いたものが挙げられるが、特に限定されるものではない。また、適用するバイメタルとしては、直熱型のバイメタルであってもよいし、傍熱型のバイメタルであってもよい。

本実施形態では、上記固定接片１０の基端部１２には、いわゆる温度ヒューズの役割を果たす可溶性金属部１２１が長手方向に介在されている。この可溶性金属部１２１は、所定の温度で溶融する例えば半田等の低融点金属で構成してもよいし、固定接片１０の基端部１２の太さを調節する（一部分だけ細くする）ことにより構成してもよい。ただし、可溶性金属部１２１の溶融温度は、バイメタルの動作温度より高い温度になるように設定することが好ましい。

かかる構成が好ましい理由は、次の通りである。本実施形態に係る回路遮断器１は、安全性を確保するため、可動接片２０の反転動作および可溶性金属部１２１の溶融のいずれかによって回路が遮断されるよう構成されている。すなわち、二重の回路遮断機能により安全性が高められている。そして、このように、可溶性金属部１２１によるヒューズ機能よりも、可動接片２０が優先的に動作するように構成すれば、可溶性金属部１２１が溶融するケースは少なくなる。つまり、交換が必要となる可溶性金属部１２１によって回路が遮断される頻度を抑え、大半の場合は、即座に復旧させることが可能なバイメタルによる回路遮断機能を働かせることで、そのまま継続して使用することができるようにするためである。

このような可溶性金属部１２１を含む基端部１２の一部は、図１から分かるように、ケーシング５と一体的に設けられた樹脂ブロック６（本発明における絶縁材料に相当する。）に埋め込まれて固定されている。なお、「可溶性金属部１２１を含む基端部１２の一部」とは、可溶性金属部１２１から先端側および基端側の所定長さ部分を含む概念であり、その部分も樹脂ブロック６に埋め込まれるように構成されている。なお、樹脂ブロック６への基端部１２の埋め込み方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、インサートモールドによって埋め込む方法や、樹脂ブロック６に予め孔を形成しておき、その孔に基端部１２を圧入して埋め込む方法等が挙げられる。

以下、このように構成される回路遮断器１の作用について説明する。

まず、過電流の通電による加熱により、可動接片２０（バイメタル）が、その動作温度まで加熱されたものの、反転動作が遅れてしまった場合の作用について図２を用いて説明する。この場合、過電流の通電による温度上昇によって可溶性金属部１２１が溶融し、回路は遮断される。そうすると、固定接片１０は、可溶性金属部１２１から先端側の部分（以下、この部分を溶融先端部１０１という。）と、可溶性金属部１２１から基端側の部分とで分断される。しかし、溶融先端部１０１の少なくとも一部（溶融個所（可溶性金属部１２１）から先端側の所定長さ部分）は、図示されるように樹脂ブロック６に埋め込まれているため、分断されたとしてもケーシング５内で自由に動くことはない。つまり、従来技術の第一の問題点として説明したように、溶融先端部１０１が固定接片１０と可動接片２０との間に架橋することによって、固定接片１０と可動接片２０が電気的に接続されることによる短絡が確実に防止される。

続いて、可動接片２０が反転動作の繰り返しによる金属疲労等によって断裂した場合の作用について図３を用いて説明する。この場合、従来技術の第二の問題点として説明したように、断裂した破片２０１（以下、この部分を断裂片２０１という。）が固定接片１０と可動接片２０との間に架橋し、短絡するおそれがある。しかし、本実施形態では、可溶性金属部１２１を含む基端部１２の一部が樹脂ブロック６に埋め込まれているため、固定接片１０の可溶性金属部１２１より基端側の部分に断裂片２０１が当接し、短絡してしまうおそれがない。なお、図３のように断裂片２０１が、固定接片１０の可溶性金属部１２１より先端側の部分と当接し、可溶性金属部１２１を含む閉回路が形成された場合には、可溶性金属部１２１の溶融により回路は遮断されるため、いずれにしても、断裂片２０１により固定接片１０と可動接片２０が電気的に接続されることによる短絡が確実に防止される。

次に、第二実施形態に係る回路遮断器２について説明する。図４に回路遮断器の構成の概略図を示す。回路遮断器２は、可溶性金属部１２１を含む基端部１２の一部が、ケーシング５内において樹脂ブロック７（本発明における絶縁材料に相当する。）に埋め込まれている点で上記実施形態と異なる。なお、樹脂ブロック７は、少なくとも固定接点１６が露出するように設けられる。

このように構成される回路遮断器２によっても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、可溶性金属部１２１を含む基端部１２の一部が樹脂ブロック７に埋め込まれて固定されているため、可溶性金属部１２１の溶融により分断されたとしても、溶融先端部１０１が可動接片２０側に倒れこんだりすることはなく、溶融先端部１０１による短絡が防止される。また、可動接片２０が反転動作の繰り返しによる金属疲労等によって断裂したとしても、固定接片１０の可溶性金属部１２１より基端側の部分に断裂片２０１が当接し、固定接片１０と可動接片２０とが短絡してしまうことが確実に防止される。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

例えば、上記実施形態では、可溶性金属部１２１が固定接片１０の基端部１２に介在されていることを説明したが、可動接片２０の基端部２２（先端部２４（バイメタル）の反転動作に影響を与えない部分）に可溶性金属部１２１が介在された構成にも本発明の技術的思想は適用可能である。

また、図５に示すように、ケーシング５の略中央に、固定接片１０と可動接片２０を隔てる隔壁８（固定接点１６と可動接点２６が当接する個所を除く）を設けた構成としてもよい（第一の変形例）。

さらに、図６に示すように、固定接片１０の可溶性金属部１２１から先端側の少なくとも一部が、固定部材９１によりケーシング５に固定され、可溶性金属部１２１から基端側の外周面が、絶縁部材９２により絶縁されるように構成してもよい（第二の変形例）。このように構成すれば、固定部材９１により、可溶性金属部１２１から先端の溶融先端部が可動接片２０側に倒れこむことによる短絡が防止され、かつ絶縁部材９２により、可動接片２０が金属疲労等によって断裂した断列片が固定接片１０の可溶性金属部１２１より基端側の部分に当接することによる短絡を防止することができる。

また、上記実施形態に係る回路遮断器は、固定接片１０と可動接片２０を対向させて配置したものであるが、バイメタルによる回路遮断機能と、可溶性金属の溶融（ヒューズ）による回路遮断機能を直列的に配置した構成とすることも可能である。

本発明の第一の実施形態に係る回路遮断器の構成を説明するための概略図である。 図１に示した回路遮断器の作用（可動接片（バイメタル）の反転動作が遅れてしまった場合）を説明するための概略図である。 図１に示した回路遮断器の作用（可動接片が断裂した場合）を説明するための概略図である。 本発明の第二の実施形態に係る回路遮断器の構成を説明するための概略図である。 ケーシング内に隔壁を形成した第一の変形例を説明するための概略図である。 可溶性金属部から先端側を固定する固定部材および可溶性金属部から基端側の外周面を絶縁する絶縁部材を設けた第二の変形例を説明するための概略図である。 従来型の回路遮断器の問題点（可動接片（バイメタル）の反転動作が遅れてしまった場合）を説明するための概略図である。 従来型の回路遮断器の問題点（可動接片が断裂した場合）を説明するための概略図である。

符号の説明

１（２） 回路遮断器
５ ケーシング
６（７） 樹脂ブロック（絶縁材料）
１０ 固定接片
１２ 基端部
１２１ 可溶性金属部
１４ 先端部
２０ 可動接片
２２ 基端部
２４ 先端部

Claims (4)

1. 固定接片と、該固定接片に対して熱的影響により当接離反される可動接片とを備え、前記固定接片または可動接片の少なくともいずれか一方の基端部には、所定値以上の通電により溶融する可溶性金属部が介在されると共に、該可溶性金属部を含む前記基端部の一部は、絶縁材料に埋め込まれて固定されていることを特徴とする回路遮断器。
2. 前記固定接片と可動接片の先端部はケーシング内に収容され、前記可溶性金属部を含む前記基端部の一部は、前記ケーシング外において絶縁材料に埋め込まれて固定されていることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
3. 前記固定接片と可動接片の先端部はケーシング内に収容され、前記可溶性金属部を含む前記基端部の一部は、前記ケーシング内において絶縁材料に埋め込まれて固定されていることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
4. 前記可溶材料が溶融する温度は、前記可動接片が前記固定接点より離反する温度よりも高いことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の回路遮断器。
   
   

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