JP2011113902A - 熱動形過負荷継電器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱動形過負荷継電器の過負荷に湾曲する主バイメタルの湾曲量のバラツキによる誤作動の低減を図るために、接続線の材料を改良する。
【解決手段】過電流の通電により湾曲変位する主バイメタル２と、該主バイメタル２の湾曲に応動変位するシフター３と、該シフター３の変位に従動する釈放レバー５と、釈放レバー５で駆動される接点開閉機構６と、前記主バイメタル２の一端に接続され他端が負荷側の端子に接続される接続線１５とを備えた熱動形過負荷継電器において、前記接続線１５は三相のうち、中央に位置する相の接続線１５を、両側に位置する相の接続線１５よりも熱伝導率が大きい材料で構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁接触器などに組み合わせて使用する熱動形過負荷継電器（サーマルリレー）に関し、詳しくは、回路遮断器や電磁接触器などの接点機構と接続する接続線に係わる。

まず、頭記した熱動形過負荷継電器の代表的な従来構造を図２に示す（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
図２（ａ）〜（ｃ）において、１は樹脂モールド製の外郭ケース、２は主回路の各相に対応する主バイメタル、２ａは主バイメタル２の加熱ヒータ、３は各相の主バイメタル２に跨って連係させたシフター、４はシフター３の先端に対向する出力レバー兼用の補償バイメタル、５は補償バイメタル４の上端に結合した釈放レバー、６は接点開閉機構である。この接点開閉機構６は、釈放レバー５の押圧力を受けてスナップ動作する反転ばね７と、反転ばね７の先端（操作端）に連結したスライダ８と、スライダ８の動きに従動して開閉する補助接点９（ｂ接点），１０（ａ接点）との組立体からなる。また、１１は整定電流の調整ダイヤル、１２は調整ダイヤル１１のカム部１１ａと前記釈放レバー５との間を連係した調整リンク、１３は接点開閉機構６を手動で復帰させるリセットボタン、１４は外郭ケース１の上面に配置した主回路の電源側端子、１５は外郭ケース１から前方に突き出した主回路の負荷側の接続線、１６は先記補助接点９，１０に対応する補助接点端子（ねじ端子）である。
ここで、前記の反転ばね７は、例えば特許文献２の図２，図３に示した反転ばねと同様な構造で、一枚の薄い板ばねをほぼＥ形状に打ち抜き、Ｅ形状の外側脚片を中央側に幅寄せして碗状に反らせた状態でこの脚片を図２に示した反転ばね支持片１７にかしめて固着している。このばね構造でＥ形状の中央脚片を押圧すると、反転ばね７の碗形状が逆向きにスナップ動作する。なお、反転ばね７については、例えば特許文献２の図７，図８に示した各種形状の反転ばねも知られている。
また、外郭ケース１に接点開閉機構６の各部品を組み付けた状態で補助接点９，１０に対する反転ばね７の組立位置を適正位置に整合させる調整機構として、図示構造では反転ばね７を支持した反転ばね支持片１７の上端に形成したナイフエッジを外郭ケース１の内壁に形成したＶ字溝に係合して揺動自在に枢支し、反対側からコイルばねでケース壁面に押圧保持するとともに、反転ばね支持片１７の下端側に螺設してその先端を外郭ケース１の内壁面に突き当てた調整ねじ１８により、前記ナイフエッジを支点として反転ばね７の取付位置（角度）を調整できるようにしている。なお、調整ねじ１８の代わりに、反転ばね支持片１７の自由端側に調整カム（偏心カム）を配し、この調整カムにより反転ばね７の組立位置を調整するようにした調整機構も知られている（例えば、特許文献３参照）。
上記構成で、主回路への通電電流によるヒータ２ａの加熱を受けて主バイメタル２が湾曲し、これに連動してシフター３が図示矢印Ａの方向へ移動すると、主バイメタル２の変位が補償バイメタル４を介して釈放レバー５に伝達する。これにより、調整リンク１２に軸支された釈放レバー５が反時計方向に回転して反転ばね７を押す。ここで、主回路に調整ダイヤル１１で設定した整定電流を超える過電流が通電して主バイメタル２が湾曲すると、釈放レバー５に押圧された反転ばね７が反転動作し、この反転動作により接点開閉機構６のスライダ８を右方向に移動して補助接点９，１０が切替動作する。これにより、補助接点の出力信号を受けた電磁接触器，配線用遮断器が開極動作して主回路を断路するとともに、外部にアラーム信号を出力する。また、主回路を断路した後に、配電路の安全を確保した上でリセットボタン１３を押すと、スライダ８が左方向に移動して接点９，１０を復帰動作させるとともに、反転ばね７が初期状態に強制反転して熱動形過負荷継電器がリセットされる。
なお、外郭ケース１から前方に突き出した主回路の負荷側の接続線１５は、一端は電磁接触器などにねじで結合され、他端は熱動形過負荷継電器内のヒータ２ａおよび主バイメタル２を介して負荷へと接続されている。また、従来の熱動形過負荷継電器の負荷側の接続線は、三相とも同じ材料（鉄などの線材）と、同じ断面形状（丸形状）としている。

特開２００５−１１６３７０号公報 特開平２−８６０２４号公報 ＰＣＴ公報 ＷＯ ００／２８５６０

前記の熱動形過負荷継電器は三相（Ｒ，Ｓ，Ｔ相）に通電した際、中央に位置した相（Ｓ相）内の主バイメタルの温度は両側に位置した相（Ｒ相とＴ相）からの熱により、１０〜２０℃高くなる。このため同じヒータと主バイメタルの場合、中央に位置した相（Ｓ相）の主バイメタルの湾曲量は両側に位置した相（Ｒ，Ｔ相）の主バイメタルの湾曲量よりも大きく湾曲してしまい、三相過負荷時に主バイメタルの湾曲量の違いにより整定電流値よりも早く接点を釈放していた。また、定格負荷運転状態においては、定格負荷に関わらず湾曲量が大きいために接点を釈放していた。
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は、各相間の温度差を低減し、三相以上の場合、中央にある相の温度上昇を抑制することができる熱動形過負荷継電器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、過電流の通電により湾曲変位する主バイメタルと、該主バイメタルの湾曲に応動変位するシフターと、該シフターの変位に従動する釈放レバーと、釈放レバーで駆動される接点開閉機構と、前記主バイメタルの一端に接続され他端が負荷側の端子に接続される接続線とを備えた熱動形過負荷継電器において、前記接続線は三相のうち、中央に位置する相の接続線を、両側に位置する相の接続線よりも熱伝導率が大きい材料で形成し（請求項１）、具体的には次記のような態様で構成する。
（１）接続線は三相のうち、中央に位置する相の接続線の材料のみを鉄，銀，銅，金，アルミニウム，真鍮とする（請求項２）。
（２）接続線は三相のうち、中央に位置する相の接続線のみの断面積を、両側に位置する相の接続線よりも大きくする（請求項３）。
（３）接続線は三相のうち、中央に位置する相の接続線のみの断面積を、両側に位置する相の接続線よりも２〜５倍とする（請求項４）。
（４）接続線は三相のうち、中央に位置する相の接続線のみをヒートパイプとする（請求項５）。

上記の構成によれば、主バイメタルの湾曲量のバラツキが補正され、設定された主バイメタルの湾曲量が規定の釈放条件とすることが可能となる。また、誤動作を無くすことも可能となる。

本発明の実施例を示す熱動形過負荷継電器の斜視図 （ａ）は従来例を示す熱動形過負荷継電器の内部構造を表す正面図，（ｂ）は（ａ）の側面から見た断面図、（ｃ）は（ａ）の上面図

以下、この発明の実施の形態を図示の実施例に基づいて説明する。なお、図１はこの発明の実施例１〜５に対応する熱動形過負荷継電器の構成図であり、図２に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。

図１に示す本実施例の熱動形過負荷継電器は、外郭ケース１内に、主バイメタル２の自由端に係合したシフター３の変位に従動する補償バイメタル４と、補償バイメタル４に結合した釈放レバー５と、釈放レバー５の動作により接点が切り替わる接点開閉機構６と、接点開閉機構６をリセットするリセットボタン１３とを備えている。
ここで、上記構成による熱動形過負荷継電器の動作は従来構造と同様である、主回路に調整ダイヤル１１で設定した整定電流を超える過電流が流れて主バイメタル２が湾曲し、シフター３を介して補償バイメタル４が矢印Ａ方向に変位すると、釈放レバー５は調整リンク１２との連結軸を支点に反時計方向に回動して反転ばね７を押す。これにより、反転ばね７がスナップ動作して出力接点９，１０（図示しない）が切替動作する。
また、この反転動作の出力信号を電磁接触器，配線用遮断器などの主回路を断路させるための信号を送る負荷側の接続線１５を備えている。
ここで、負荷側の接続線１５は三相（Ｒ，Ｓ，Ｔ相）から構成されており、三相ともに同じ過電流を通電しているため、中央に位置する相（Ｓ相）の接続線を、両側に位置する相（Ｒ，Ｔ相）の接続線よりも熱伝導率が大きい材料で構成している。両側に位置する相（Ｒ，Ｔ相）の接続線の材料として鉄（８４Ｗ／ｍ・Ｋ）を使用した場合、中央に位置する相（Ｓ相）の接続線の材料として、両側に位置する相の接続線の材料（鉄）よりも熱伝導率が大きい材料を選択し、例えば、銀（４２０Ｗ／ｍ・Ｋ）や銅（３９８Ｗ／ｍ・Ｋ）、金（３２０Ｗ／ｍ・Ｋ）、アルミニウム（２３６Ｗ／ｍ・Ｋ）、真鍮（１０６Ｗ／ｍ・Ｋ）などの材料を使用することができる。それにより、中央に位置する相（Ｓ相）の主バイメタル２の温度は、両側に位置する相（Ｒ，Ｔ相）からの熱伝導により熱が侵入したとしても、中央に位置する相（Ｓ相）の接続線は熱伝導率の高い接続線のため、接続線からの放熱により主バイメタル２の湾曲量のバラツキを補正することが可能となり、誤動作を防止することができる。

次に、本発明の請求項３〜４に対応する実施例について説明する。この実施例は、負荷側の接続線１５は三相（Ｒ，Ｓ，Ｔ相）から構成され、中央に位置する相（Ｓ相）のみの接続線の断面積を、両側に位置する相（Ｒ，Ｔ相）の接続線よりも２〜５倍大きくした構成としている。
例えば、負荷側の接続線１５の三相（Ｒ，Ｓ，Ｔ相）すべての材料を銅とし、断面形状を丸形状とした場合、三相（Ｒ，Ｓ，Ｔ相）とも熱伝導率が同じであるから中央に位置する相（Ｓ相）の断面積を２〜５倍の大きさにする。それにより、中央に位置する相（Ｓ相）は両側に位置する相（Ｒ，Ｔ相）の接続線よりも断面積が大きいため、両側に位置する相（Ｒ，Ｔ相）からの熱が侵入したとしても、中央に位置する相（Ｓ相）の接続線からの放熱が、両側に位置する相（Ｒ，Ｔ相）からの放熱よりも大きいことにより、主バイメタル２の湾曲量のバラツキを補正でき、誤動作を防止することができる。その他の材料を使用する場合でも、中央に位置する相（Ｓ相）の断面積を大きくすることで同様の効果を得ることが可能である。
また、断面積と材料の組み合わせによっても同様の効果を得ることが可能である。例えば、両側に位置する相（Ｒ，Ｔ相）の材料を鉄（８４Ｗ／ｍ・Ｋ）にした場合、中央に位置する相（Ｓ相）の材料を銀（４２０Ｗ／ｍ・Ｋ）とすると、断面積が５倍、熱伝導率が５倍で合わせて２５倍の熱を伝える効果が得られることになる。

次に、本発明の請求項５に対応する実施例について説明する。この実施例は、負荷側の接続線１５が三相（Ｒ，Ｓ，Ｔ相）から構成され、中央に位置する相（Ｓ相）のみの接続線をヒートパイプで構成している。それにより、中央に位置する相（Ｓ相）の主バイメタル２の温度は、両側に位置する相（Ｒ，Ｔ相）からの熱伝導により熱が侵入したとしても、中央に位置する相（Ｓ相）の接続線はヒートパイプで構成しているため、中央に位置する相（Ｓ相）の接続線からの放熱により、主バイメタル２の湾曲量のバラツキが補正され、誤動作を防止することができる。

１ 外郭ケース
２ 主バイメタル
３ シフター
４ 補償バイメタル
５ 釈放レバー
６ 接点開閉機構
７ 反転ばね
１１ 調整ダイヤル
１２ 調整リンク
１５ 負荷側の接続線

Claims (5)

1. 過電流の通電により湾曲変位する主バイメタルと、該主バイメタルの湾曲に応動変位するシフターと、該シフターの変位に従動する釈放レバーと、釈放レバーで駆動される接点開閉機構と、前記主バイメタルの一端に接続され他端が負荷側の端子に接続される接続線とを備えた熱動形過負荷継電器において、前記接続線は三相のうち、中央に位置する相の接続線を、両側に位置する相の接続線よりも熱伝導率が大きい材料で形成したことを特徴とする熱動形過負荷継電器。
2. 請求項１に記載の熱動形過負荷継電器において、接続線の材料は、鉄，銀，銅，金，アルミニウム，真鍮のいずれかであることを特徴とする熱動形過負荷継電器。
3. 過電流の通電により湾曲変位する主バイメタルと、該主バイメタルの湾曲に応動変位するシフターと、該シフターの変位に従動する釈放レバーと、釈放レバーで駆動される接点開閉機構と、前記主バイメタルの一端に接続され他端が負荷側の端子に接続される接続線とを備えた熱動形過負荷継電器において、前記接続線は三相のうち、中央に位置する相の接続線のみの断面積を、両側に位置する相の接続線よりも大きくしたことを特徴とする熱動形過負荷継電器。
4. 請求項３に記載の熱動形過負荷継電器において、中央に位置する相の接続線のみの断面積を、両側に位置する相の接続線よりも２〜５倍としたことを特徴とする熱動形過負荷継電器。
5. 過電流の通電により湾曲変位する主バイメタルと、該主バイメタルの湾曲に応動変位するシフターと、該シフターの変位に従動する釈放レバーと、釈放レバーで駆動される接点開閉機構と、前記主バイメタルの一端に接続され他端が負荷側の端子に接続される接続線とを備えた熱動形過負荷継電器において、前記接続線は三相のうち、中央に位置する相の接続線のみをヒートパイプとしたことを特徴とする熱動形過負荷継電器。
   

Images