JP2017103124A - breaker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブレーカに関するものである。 The present invention relates to a breaker.
特開2014−120379号公報(特許文献1)には、可動接点を有する可動片と、可動片を動作させる熱応動素子とを備えるブレーカの一例が記載されている。熱応動素子は、温度上昇時に反転し、可動片を動作させるものとなっている。 Japanese Patent Laying-Open No. 2014-120379 (Patent Document 1) describes an example of a breaker including a movable piece having a movable contact and a thermally responsive element for operating the movable piece. The thermoresponsive element is inverted when the temperature rises, and operates the movable piece.
特許文献1に記載されたブレーカでは、熱応動素子が通常状態から反転した状態へと変化する過程で、熱応動素子がベースに対して位置決めされていない状態が発生する。したがって、熱応動素子はベースに対して接触する位置が必ずしも一定せず、固定接点と可動接点との離間距離が安定しない。離間距離が不十分であるときには、固定接点と可動接点との間でアーク放電が発生し、ある程度以上の時間に渡って持続する可能性がある。アーク放電が発生し、ある程度以上の時間に渡って持続すると、いずれかの接点の破損につながるおそれがある。しかし、これを防ぐために離間距離が十分大きくなるように熱応動素子の反り量を大きく確保しようとすると、ブレーカ全体の不所望な大型化を招いてしまう。
In the breaker described in
そこで、本発明は、アーク放電を瞬時に切断でき、固定接点と可動接点との離間距離が安定したブレーカを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a breaker that can instantaneously cut arc discharge and has a stable separation distance between a fixed contact and a movable contact.
上記目的を達成するため、本発明に基づくブレーカは、主表面を有する基板と、上記主表面に固定された導電性の固定接点と、上記固定接点に対して接触しており、上記固定接点から離隔させることが可能な導電性の可動接点を含み、上記主表面に部分的に固定された可動片固定部を含む可動片と、一方の面が凸状、他方の面が凹状となっており、温度が一定以上に上昇したときにスナップアクションにより反転することによって上記可動片の少なくとも一部を変位させることで上記可動接点を上記固定接点から離隔させるように配置された熱応動素子とを備え、上記熱応動素子の一部が上記基板に対して直接または間接的に接続されることによって固定されている。 In order to achieve the above object, a breaker according to the present invention is in contact with a substrate having a main surface, a conductive fixed contact fixed to the main surface, and the fixed contact. A movable piece including a movable movable contact fixed portion that includes a movable movable contact that can be separated from each other and is partially fixed to the main surface, and one surface is convex and the other surface is concave. A thermally responsive element arranged to displace the movable contact from the fixed contact by displacing at least a part of the movable piece by reversing by a snap action when the temperature rises above a certain level. A part of the thermally responsive element is fixed by being directly or indirectly connected to the substrate.
本発明によれば、熱応動素子の一部が基板に対して相対的に固定されているので、熱応動素子が不所望な位置にずれてしまうことを抑制でき、可動接点は固定接点から十分に離隔することとなる。したがって、アーク放電を瞬時に切断でき、固定接点と可動接点との離間距離が安定したブレーカとすることができる。 According to the present invention, since a part of the thermally responsive element is fixed relative to the substrate, it is possible to prevent the thermally responsive element from shifting to an undesired position, and the movable contact is sufficient from the fixed contact. Will be separated. Therefore, the arc discharge can be instantaneously cut, and a breaker having a stable separation distance between the fixed contact and the movable contact can be obtained.
図面において示す寸法比は、必ずしも忠実に現実のとおりを表しているとは限らず、説明の便宜のために寸法比を誇張して示している場合がある。以下の説明において、上または下の概念に言及する際には、絶対的な上または下を意味するものではなく、図示された姿勢の中での相対的な上または下を意味するものである。 The dimensional ratios shown in the drawings do not always faithfully represent the actual ones, and the dimensional ratios may be exaggerated for convenience of explanation. In the following description, when referring to a concept above or below, it does not mean absolute above or below, but rather relative above or below in the illustrated posture. .
(実施の形態1)
(構成)
図1〜図8を参照して、本発明に基づく実施の形態1におけるブレーカについて説明する。本実施の形態におけるブレーカ101の外観を図1に示す。ブレーカ101の分解図を図2に示す。
(Embodiment 1)
(Constitution)
With reference to FIGS. 1-8, the breaker in
本実施の形態におけるブレーカ101は、主表面1uを有する基板1と、主表面1uに固定された導電性の固定接点3と、固定接点3に対して接触しており、固定接点3から離隔させることが可能な導電性の可動接点5aを含み、主表面1uに部分的に固定された可動片固定部5bを含む可動片5と、一方の面が凸状、他方の面が凹状となっており、温度が一定以上に上昇したときにスナップアクションにより反転することによって可動片5の少なくとも一部を変位させることで可動接点5aを固定接点3から離隔させるように配置された熱応動素子4とを備える。熱応動素子4の一部が基板1に対して直接または間接的に接続されることによって固定されている。ここで示した例では、熱応動素子4の一部が可動片5に固定され、可動片5の一部が基板1に固定されている。これにより、熱応動素子4の一部が基板1に対して間接的に接続されることによって固定されているといえる。
図2の分解図で示したもののうち、基板1と可動片5との間の関係について、図3〜図4を参照して説明する。実際には、可動片5と熱応動素子4とを先に接続してから可動片5が基板1に接続されるのであるが、ここでは、説明の便宜のために、熱応動素子4がない状態で基板1と可動片5との2つのみに注目して説明する。図3に示すように、可動片5はT字形をしている。可動片5は、直線状に長く延びた本体部分と本体部分から本体部分の長手方向に対して垂直な方向に延びた枝部分とを含む。本体部分の一方の端部には可動接点5aが設けられている。可動片5は、本体部分の他方の端部に可動片固定部5bを含む。可動片5がT字形である場合には、可動片固定部5bは、「T」の文字の横棒と縦棒との交差する部分に相当する。可動片5の本体部分は、「T」の文字の縦棒の部分に相当し、可動片5の枝部分は「T」の文字の左右に延びる横棒の部分に相当する。すなわち、可動片5の枝部分は可動片固定部5bから左右に延びている部分である。
The relationship between the board |
図3に示すように、基板1は主表面1uを有し、主表面1uには、可動片接続電極2および固定接点3が配置されている。可動片接続電極2と固定接点3とは、互いに電気的に接続されていない状態でそれぞれ配置されている。可動片接続電極2と固定接点3とは、主表面1u上で互いに離隔した位置に配置されている。図3に矢印91で示すように、可動片5の可動片固定部5bは、主表面1uに配置された可動片接続電極2に対して接合される。この接合は、たとえばレーザ溶接によって行なうこととしてよい。接合した状態を図4に示す。可動片5の可動片固定部5bは可動片接続電極2に接合されている。可動片5のうち可動片固定部5b以外の部分は、可動片接続電極2にも基板1にも接合されていない。
As shown in FIG. 3, the
図5および図6を参照して、熱応動素子4について説明する。本実施の形態におけるブレーカ101に含まれる熱応動素子4を単独で取り出したところを図5に示す。熱応動素子4の平面図を図6に示す。熱応動素子4は、円錐台形状の第1部分4aと、第1部分4aから接線方向に延在する第2部分4bとを含む。第2部分4bは「脚」と呼んでもよい。第2部分4bは、部位4b1,4b2を含む。ここで示した例では、第2部分4bは、互いに平行に線状に延在する2つの部分を含んでいる。部位4b1,4b2は、これら2つの部分の第1部分4aから遠い側の各端部である。図6に示すように、第2部分4bは、部位4b1,4b2において幅が広がっていてもよい。第1部分4aは、温度が一定以上になったときにはスナップアクションにより反転する。ここでは、熱応動素子4の第1部分4aが円錐台形状であるものとしたが、第1部分4aは円錐形状であってもよく、曲面形状であってもよい。第1部分4aは、スナップアクションによる反転が可能な形状でありさえすれば、その他の形状であってもよい。
The thermally
図2の分解図で示したもののうち、熱応動素子4と可動片5との間の関係について、図7〜図8を参照して説明する。可動片5は、熱応動素子4を接合するための部分5cを含んでいる。ここで示す例では、可動片5の枝部分が部分5cを含んでいる。部分5cは、2つの部位5c1,5c2を含む。図7に矢印92で示すように、可動片5の部位5c1は、熱応動素子4の第2部分4bの部位4b1に対して接合される。図7に矢印93で示すように、可動片5の部位5c2は、熱応動素子4の第2部分4bの部位4b2に対して接合される。これらの接合は、たとえばレーザ溶接によって行なうこととしてよい。接合した状態を図8に示す。可動片5の本体部分は熱応動素子4より長く延在している。可動片5の一端に設けられた可動接点5aは、熱応動素子4からはみ出している。
The relationship between the
(作用・効果)
図9および図10を参照して、熱応動素子4のスナップアクションによる反転の前後の状態について説明する。まず、ブレーカ101の主要部について、定常時の側面図を図9に示す。定常時とは温度が一定以上に低い状態のことである。基板1の主表面1uに可動片5が固定されており、可動片5の下側に熱応動素子4が配置されている。熱応動素子4の第2部分4bは可動片5の部分5cに固定されている。熱応動素子4の第1部分4aは、基板1から遠い側の面が凸になった状態で主表面1uの上に載っている。可動片5は折れ曲がっており、熱応動素子4の第1部分4aを避けるようにして図中左側へと延在している。可動片5の先端に設けられた可動接点5aは、基板1の主表面1uに設けられた固定接点3に当接している。
(Action / Effect)
With reference to FIG. 9 and FIG. 10, the state before and behind inversion by the snap action of the
温度が一定以上に上がったときには熱応動素子4の第1部分4aがスナップアクションによって反転する。スナップアクションによる反転の後の主要部の側面図を図10に示す。熱応動素子4の第1部分4aは、基板1に近い側の面が凸になった状態で主表面1uの上に載っている。第1部分4aのうち第2部分4bから遠い側の端4eは、主表面1uからある程度浮き上がった状態となる。熱応動素子4の端4eが可動片5に当接し、可動片5を押し上げる。可動片5は、図中右端において基板1の主表面1uに固定されているので、図中左端が主表面1uから離れて上がることになる。その結果、可動接点5aは固定接点3から離れる。図9および図10では、熱応動素子4の第1部分4aが円錐形であるものとして説明したが、第1部分4aの形状が円錐形以外である場合にも、基本的な部分は同様である。
When the temperature rises above a certain level, the
図11(a)に示すように、熱応動素子4の第1部分4aが直径1600μm、高さ100μmの円錐であって、基板1の主表面1u上に自由状態で載っているものとする。このとき、主表面1uから測った最高点の高さは100μmである。熱応動素子4が全く基板1に固定されていない場合には、熱応動素子4が反転したときには、図11(b)に示すように、最高点の高さは100μmのままとなりうる。特に、熱応動素子4が上側から他の部材によって均一に下向きに押圧されている場合には、図11(b)に示すような姿勢となりやすい。
As shown in FIG. 11A, it is assumed that the
図12(a)に示すように、熱応動素子4の第1部分4aが直径1600μm、高さ100μmの円錐であって、熱応動素子4は第2部分4bにおいて基板1の主表面1uに固定されているものとする。このときは、スナップアクションによる反転前の状態では、最高点の高さは100μmのままであるが、反転後には図12(b)に示すように、第2部分4bが主表面1uから離れられないことにより、端4eが高く上がり、端4eの高さは198μmとなる。このように、第2部分4bを主表面1uに固定していることにより、最高点である端4eの高さをより高くすることができる。端4eの高さが高くなるということは、可動接点5aを固定接点3からより遠くまで離隔させることができるということである。
As shown in FIG. 12A, the
図11(a),(b)および図12(a),(b)では、熱応動素子4の第1部分4aが円錐形であるものとして説明したが、第1部分4aの形状が円錐形以外である場合にも、基本的な部分は同様である。
11 (a), 11 (b) and 12 (a), 12 (b), the
本実施の形態におけるブレーカでは、熱応動素子4の第2部分4bが可動片5に接続され、可動片5が基板1に接続されていることにより、熱応動素子4の一部が基板1に対して相対的に固定されているので、スナップアクションにより熱応動素子4が反転した際にも熱応動素子4の変位は一定の再現性あるものとなり、熱応動素子4が不所望な位置にずれてしまうことを抑制できる。可動接点5aが固定接点3から離れる際には、熱応動素子4の端4eによって可動片5が持ち上げられるので、可動接点5aは固定接点3から十分に離隔することとなり、アーク放電の発生を回避することができる。
In the breaker according to the present embodiment, the
以上のように、本実施の形態におけるブレーカは、アーク放電を瞬時に切断でき、固定接点と可動接点との離間距離が安定したブレーカとすることができる。 As described above, the breaker in the present embodiment can cut the arc discharge instantaneously, and can be a breaker in which the separation distance between the fixed contact and the movable contact is stable.
本実施の形態で示したように、熱応動素子4の一部は、可動片5に固定されていることが好ましい。この構成を採用することにより、熱応動素子4と可動片5とを予め組み立てておくことができる。なお、熱応動素子4の一部を可動片5に固定する代わりに、熱応動素子4の一部を基板1のいずれかの箇所に直接固定した構成としてもよい。
As shown in the present embodiment, a part of the thermally
本実施の形態で示したように、熱応動素子4の一部が可動片5に対して固定されている箇所は、主表面1uに垂直な方向から見たとき、可動片固定部5bを挟むように少なくとも2ヶ所に設けられており、熱応動素子4の一部としての第2部分4bは、可動片5の本体部分を間に挟むように、第2部分4bが固定された2ヶ所から第1部分4aに向かって、可動片5の本体部分の長手方向に沿って延在する。この構成を採用することにより、熱応動素子4が反転する際には、熱応動素子4はこれら2ヶ所の固定箇所を結ぶ直線を中心線として回動することとなるので、熱応動素子4の動きが安定する。熱応動素子4が反転する際には、熱応動素子4は可動片5を効率良く持ち上げることができる。特に、主表面1uに垂直な方向から見たときに、熱応動素子4が左右対称な形状であり、可動片5も左右対称な形状であり、両者の中心線が共通していることが好ましい。熱応動素子4と可動片5との間を固定する2ヶ所の固定箇所は、中心線を挟んで対称に配置されていることが好ましい。
As shown in the present embodiment, the portion where part of the thermally
本実施の形態では、熱応動素子4は、第1部分4aと、第2部分4bとを含むものとしたが、さらに詳しくいえば、以下の構成であることが好ましい。熱応動素子4は、熱膨張係数が異なる第1材料と第2材料とを含むように2以上の材料を積層させたものである第1部分4aと、第1部分4aから延在しており、前記第1材料と前記第2材料との合金からなる第2部分4bとを備え、熱応動素子4の固定は第2部分4bによってなされていることが好ましい。この構成を採用することにより、温度変化によって反転する部分と、熱応動素子4を他の部材へ固定する部分とが区別されているので、固定箇所によって反転が妨げられることなく、良好な反転をすることができる。
In the present embodiment, the thermally
(実施の形態2)
(構成)
図13〜図16を参照して、本発明に基づく実施の形態2におけるブレーカについて説明する。本実施の形態におけるブレーカ102の外観を図13に示す。ブレーカ102の分解図を図14に示す。
(Embodiment 2)
(Constitution)
With reference to FIGS. 13-16, the breaker in
本実施の形態におけるブレーカ102は、基本的な構成は、実施の形態1で説明したブレーカ101と同じであり、以下の点で異なる。
The basic configuration of the
本実施の形態におけるブレーカ102では、主表面1uには、熱応動素子4が反転していないときには熱応動素子4の凹状の面に覆われ、熱応動素子4が反転したときには熱応動素子4の凸状となった面に当接する支持台7が突出するように設けられている。ここで示した例では、支持台7は円形の一定厚みの膜状のものとなっているが、これはあくまで一例であり、支持台7は円形以外の形状のものであってもよい。支持台7は一定厚みでなくてもよい。
In the
図14の分解図で示したもののうち、基板1と可動片5との間の関係について、図15〜図16を参照して説明する。基本的には実施の形態1で説明したものと同様であるが、図15に示すように、基板1の主表面1uに支持台7が設けられている。可動片5は支持台7の一部または全部を覆うように配置される。可動片5は折れ曲がっているので、可動片5の途中は主表面1uから離隔している。可動片5のうち支持台7に重なる部分は支持台7から離れて浮き上がっていてもよい。図16に示した例では、可動片5の下側にある支持台7の一部が見えている。
The relationship between the board |
(作用・効果)
ブレーカ102の主要部について、定常時の側面図を図17に示す。基本的には、実施の形態1で説明したものと同様であるが、実施の形態1と異なり、熱応動素子4の第1部分4aの下側に支持台7が配置されている。第1部分4aは主表面1uから遠ざかる向きに凸の形状となっており、支持台7は熱応動素子4の第1部分4aに覆われている。第1部分4aは主表面1uに直接載っている。第1部分4aと主表面1uとに囲まれるように一定の空間が形成されており、支持台7はこの空間内に入り込んでいる。ここで示した例では、第1部分4aが主表面1uに直接載っているものとしたが、第1部分4aが支持台7に載っていて主表面1uとは直接接していない状態であってもよい。
(Action / Effect)
FIG. 17 shows a side view of the main part of the
温度が一定以上に上がったときには熱応動素子4の第1部分4aがスナップアクションによって反転する。スナップアクションによる反転の後の主要部の側面図を図18に示す。第1部分4aは、基板1に近い側の面が凸になっている。第1部分4aは支持台7の上に載る形となっている。この状態では熱応動素子4のうちで端4eが最も高い位置となっている。端4eは可動片5に当接し、可動片5を支えている。可動片5は熱応動素子4の端4eに支持されることで、一方の端が主表面1uから離れて持ち上げられている。その結果、可動接点5aは固定接点3から離れて持ち上げられている。
When the temperature rises above a certain level, the
図19(a)に示すように、熱応動素子4の第1部分4aが直径1600μm、高さ100μmの円錐であるとすると、熱応動素子4の第2部分4bが基板1の主表面1uに固定された状態で第1部分4aが支持台7に載ることによって、図19(b)に示すようになる。この状態では、熱応動素子4の端4eは、図12(b)に示したよりさらに高い位置になり、主表面1uからの高さは336μmとなる。
As shown in FIG. 19A, if the
本実施の形態では、主表面1uから突出するように支持台7が設けられているので、熱応動素子の端をより高い位置まで持ち上げることができ、その結果、可動接点5aを固定接点3から大きく離隔させることができる。
In the present embodiment, since the
実施の形態1,2に共通していえることであるが、基板1自体は平坦であり、複雑な形状ではない。熱応動素子4および可動片5の位置関係は、基板1の主表面1uにおける電極の位置関係によってある程度定まる。したがって、大判化が容易であり、数百〜数千個の単位で並列に同時形成することが容易となる。このように、量産性という観点でメリットがある。
As is common to the first and second embodiments, the
実施の形態1,2に共通していえることであるが、可動片5が基板1に強固に固定されている。したがって、可動片5と基板1との接続箇所における接触抵抗変動が無くなる。
As is common to the first and second embodiments, the
熱応動素子4は可動片5に固定されているので、熱応動素子4と可動片5との間の相対的な位置関係がずれることはない。したがって、熱応動素子4がスナップアクションによって反転したときにも、可動片5を押し上げる位置の位置ずれが無くなる。その結果、熱応動素子4による可動片5の押し上げ量がばらつくことを抑制でき、接点同士が離隔したときの距離が安定する。
Since the thermally
熱応動素子4は一方の端部が固定されている。実施の形態2ではさらに基板1の主表面1uに支持台7が設けられているので、スナップアクション前後での変位量が大きくなる。従来は、熱応動素子4のサイズを小さくした場合には、熱応動素子4の変位量が小さくなってしまうという問題があったが、実施の形態2で説明したように支持台7を用いれば変位量を拡大することができるので、装置全体が小型化しても十分に大きく可動片を押し上げることができる。
One end of the
熱応動素子4が相対的に固定されているので、ブレーカに大きな加速度が加わった際でも、熱応動素子4が可動片5に強く接触することがない。したがって、不所望なタイミングで可動接点5aと固定接点3とが離れてしまう事態を防止することができる。
Since the thermally
(実験例)
発明者らが、実際にブレーカを作製して本発明の効果を確認した実験例について説明する。
(Experimental example)
An experimental example in which the inventors actually manufactured a breaker and confirmed the effect of the present invention will be described.
以下のように熱応動素子を作製した。まず、図20に示すように、Mn、Ni、Cuを主材料とする第1合金層41とNi、Feを主材料とする第2合金層42とを積層したバイメタル材料(JIS C2530 TM−1)を準備した。第1合金層41の方が第2合金層42よりも熱膨張係数が大きい。このバイメタル材料を、図21に示すように10〜40μmの厚みに圧延した。さらに、直径1000〜2000μmの1つの円形部及び2つの長方形部を複合した形状に加工した。このように所望の形状に加工するに当たっては、エッチング、打抜加工などの方法を採用することができる。図22に示すように、円形部は第1部分4aであり、2つの長方形部は第2部分4bである。第2部分は、部位4b1,4b2を含む。その後、円形部である第1部分4aにプレス加工を施し、第1合金層41側が凹むように円錐台形状、あるいはドーム形状(偏平球形状)に塑性変形させた。こうして、熱応動素子4を得た。図23は、図22におけるXXIII−XXIII線に関する矢視断面図である。
A thermally responsive element was fabricated as follows. First, as shown in FIG. 20, a bimetallic material (JIS C2530 TM-1) in which a
なお、図21に示したようなバイメタル材料の板材から熱応動素子4を作製する過程では、長方形部において2層構造が残るようにする代わりに、図24に示す熱応動素子4iのように、2層の材料が混合して1つの合金層43となるように加工してもよい。
In the process of manufacturing the thermally
次に可動片を作製した。まず、図25に示すように、Be、Cuを主材料とする合金板材51を準備した。この合金板材51を、図26に示すように、30〜100μmの厚みに圧延し、金属板55を形成した。この金属板55をT字形状に加工した。この加工には、エッチング、打抜加工などの方法を採用することができる。その後、T字の縦棒に相当する部分(以下「中央梁」という。)の先端部の一部にプレス加工を施すことによって、半球状に加工した、この半球状に加工された部分は可動接点5aとなる。さらに、中央梁の根元、および中央梁の長手方向中央部で折り曲げ加工を施した。中央梁の根元では、可動接点5aが突出している面と同じ側の面(図27における紙面奥側)が凸状となるように折り曲げた。中央梁の長手方向中央部では、可動接点5aが突出している面と逆の側の面(図27における紙面手前側)が凸状となるように折り曲げた。こうして、図27および図28に示すように可動片5を得た。可動片5のT字の交点に相当する部分は、可動片固定部5bとなる。T字の横棒に相当する部分の両端部は部位5c1,5c2となる。
Next, a movable piece was produced. First, as shown in FIG. 25, an
なお、可動接点5a表面には、接点としての信頼性を高めるためにAgやAuを主材料としたコーティングを施してもよい。また、可動接点5aを形成する際にはプレス加工ではなく、別途作製したAgやAuを主材料としたリベットを用いて形成してもよい。BeCuとAg、Auを主材料とした合金とのクラッド材などを用いて形成してもよい。
The surface of the
上述のようにそれぞれ作製した熱応動素子4および可動片5を組み合わせる。図29および図30に示すように、熱応動素子4の円錐台形状である第1部分4aの凸側が可動片5の側を向くようにして両者を重ね合わせ、互いに接触させた。図30は、図29におけるXXX−XXX線に関する矢視断面図である。可動片5の部位5c1は、熱応動素子4の部位4b1に重なる。可動片5の部位5c2は、熱応動素子4の部位4b2に重なる。このように熱応動素子4と可動片5とを重ねて配置した状態で、部位5c1,5c2にレーザ光を照射して、レーザ溶接した。このレーザ照射により、可動片5の部位5c1と熱応動素子4の部位4b1とが溶接され、可動片5の部位5c2と熱応動素子4の部位4b2とが溶接された。
The thermally
ここでは、接合方法としてレーザ溶接を採用したが、この接合においては、熱応動素子4の第2部分4bにおけるバイメタル積層構造を消失することのできる接合方法を採用することが好ましい。溶接を行なえばこの積層構造は消失するので、接合方法として溶接を採用することは好ましい。レーザ溶接は溶接の一種である。レーザ溶接で接合した場合には、第2部分4bにおけるバイメタル積層構造は消失する。第2部分4bの積層構造を消失させておけば、接合部にかかる熱応力を大きく低減することができる。ここでは、接合面積が小さく加工精度の高いレーザ溶接を用いたが、抵抗溶接や超音波を用いた溶接を用いてもよい。溶接が好ましいが、溶接以外の接合方法であってもよい。たとえばはんだによって接合してもよい。
Here, laser welding is employed as the joining method. However, in this joining, it is preferable to employ a joining method capable of eliminating the bimetallic laminated structure in the
可動片5と熱応動素子4との接合箇所については、図29に示した例に限らず、可動片5と基板1上の可動片接続電極2との接合、および可動接点5aと固定接点3との接触を妨げなければどのような位置で接合してもよい。
The joint location between the
次に基板を作製した。図31および図32に示すように、ガラスエポキシ基板である基板1の主表面1uに、圧延したバイメタル材料の厚みよりも厚いCu電極を形成した。図32は、図31におけるXXXII−XXXII線に関する矢視断面図である。主表面1uに形成されたCu電極は、1つのブレーカの範囲内において、少なくとも3つの独立する部分に分けられるように形成された。図31に示した例では、3つの独立する部分は、可動片接続電極2、固定接点3、支持台7に対応する。さらに主表面1uとは逆の側の面にCu膜を加工して別の2つの電極8,9を形成した。電極8を可動片接続電極2に、層間接続導体10を用いて接続した。電極9を固定接点3に、層間接続導体11を用いて接続した。層間接続導体10,11は、いわゆるスルーホールビアであってもよい。
Next, a substrate was produced. As shown in FIGS. 31 and 32, a Cu electrode thicker than the rolled bimetallic material was formed on the
なお、基板1の材料としては、絶縁性が確保できるのであればセラミック基板であってもよい。また、主表面1uに設けられた電極と反対面の電極8,9との導通については、層間接続導体を用いる代わりに、基板1の外周の側面などに配線を形成して引き回してもよい。
The material of the
可動片5と熱応動素子4との組立体を、熱応動素子4が基板1側になるように基板1上に実装した。その様子を図33および図34に示す。図34は、図33におけるXXXIV−XXXIV線に関する矢視断面図である。この実装においては、可動片5の可動片固定部5bが、基板1上の可動片接続電極2と重なるように配置し、この部分をレーザ溶接した。
The assembly of the
なお、この接合については、可動片5と基板1上の可動片接続電極2との間の電気的な導通を確保する必要がある。ここでは、接合方法として、接合面積が小さく加工精度の高いレーザ溶接を用いたが、抵抗溶接や超音波を用いた溶接を用いてもよい。溶接以外でははんだによる接合であってもよい。
For this bonding, it is necessary to ensure electrical continuity between the
図34に示すように、可動片5の可動接点5aは固定接点3との接触によって、固定接点3の上面の高さまで押し上げられている。この状態では、熱応動素子4が可動片5に対して、図34における右側の接合部以外では接触していない。このようになるように、可動片5および熱応動素子4の形状は調整されている。
As shown in FIG. 34, the
次に、蓋6を作製した。蓋6は、SUS板を曲げ加工してキャップ形状に形成した。なお、曲げ加工の他に、図35〜図40に示すようにエッチングおよび貼合せによって蓋6を作製してもよい。図35には、エッチング加工によってSUS板61に貫通孔61aを形成したところを示す。SUS板61は長方形の外形を有し、+字形の貫通孔61aを有する。図36は、SUS板62の平面図である。SUS板62は、長方形であり、貫通孔を有していない。SUS板61とSUS板62とを貼り合わせることによって、図37に示す蓋6を得る。図37における右側から見たところを図38に示す。図37における下側から見たところを図39に示す。蓋6の図37に示したのとは反対側の面を見たところを図40に示す。蓋6は中央に凹部63を有する。
Next, the
曲げ加工によって作製した蓋6を、図41に示すように、基板1に重ね、可動片5および熱応動素子4とは接触しないように配置した。基板1と蓋6との間を封止用接着剤で接合した。こうしてブレーカを得た。
As shown in FIG. 41, the
以上のようにして作製したブレーカに、電流を流したところ、可動片5で発生したジュール熱によりデバイス全体の温度が上昇した。このデバイス温度が、熱応動素子4のスナップアクション温度を超えたとき、熱応動素子4の円錐台形状またはドーム形状は反転し、反転した熱応動素子4が、可動片5の先端に形成された可動接点5a付近を押し上げて可動接点5aと固定接点3との間を離隔させた。これにより、電流は遮断された。こうして、作製したブレーカが実際にブレーカとして良好に動作することが確認できた。
When a current was passed through the breaker manufactured as described above, the temperature of the entire device rose due to Joule heat generated in the
熱応動素子4が反転して電流を遮断した際には、熱応動素子4は支持台7と接触している。この状態では、熱応動素子4の可動片5との接合部を支点、熱応動素子4の支持台7との接触部を力点、熱応動素子4の可動片5を押し上げる部分を作用点とするてこの原理によって、可動接点5aの変位が拡大している。
When the thermally
(実施の形態3)
(製造方法)
図42〜図50を参照して、本発明に基づく実施の形態3におけるブレーカの製造方法について説明する。
(Embodiment 3)
(Production method)
With reference to FIGS. 42 to 50, a method of manufacturing a breaker according to the third embodiment of the present invention will be described.
図42に示すように、集合基板505を用意する。集合基板505は金属板であり、可動片5に対応する形状の部分を複数備えている。可動片5に対応する形状の各部分は枠状部分に囲まれている。1枚の集合基板505の中では、可動片5に対応する形状の複数の部分はマトリックス状に配列されている。
As shown in FIG. 42, a
図43に示すように、集合基板504を用意する。集合基板504はバイメタル材料のシートであり、熱応動素子4に対応する部分を複数備えている。熱応動素子4に対応する形状の各部分は枠状部分に囲まれている。1枚の集合基板504の中では、熱応動素子4に対応する形状の複数の部分はマトリックス状に配列されている。
As shown in FIG. 43, a
図44に示すように、集合基板504の上に集合基板505を重ね、レーザ溶接を行なう。溶接される箇所は、図29および図30を参照して説明したとおりである。集合基板504における熱応動素子4に対応する部分の配列ピッチと、集合基板505における可動片5に対応する部分の配列ピッチとは等しくなっているので、集合基板505,504の全域に渡って熱応動素子4に対応する各部分と可動片5に対応する各部分との間で適切に溶接を行なうことができる。こうしてレーザ溶接をすることによって集合組立体520を得る。
As shown in FIG. 44, the
図45に示すように、集合基板501を用意する。集合基板501は、基本的にガラスエポキシ基板であり、基板1に対応する領域を複数備えている。基板1に対応する各領域の中には、可動片接続電極2、支持台7および固定接点3が配列されている。可動片接続電極2、支持台7および固定接点3は、金属膜によって形成されている。基板1に対応する各領域の詳細は、図31および図32を参照して説明したとおりである。
As shown in FIG. 45, a
図46に示すように、集合基板501に集合組立体520を重ね、レーザ溶接を行なう。溶接される箇所は、図33および図34を参照して説明したとおりである。集合基板501における基板1に対応する部分の配列ピッチと、集合組立体520における可動片5に対応する部分の配列ピッチとは等しくなっているので、集合基板501および集合組立体520の全域に渡って適切に溶接を行なうことができる。こうしてレーザ溶接をすることによって集合組立体521を得る。
As shown in FIG. 46, the
集合組立体521から、集合基板505の枠状部分および集合基板504の枠状部分を除去する。その結果、図47に示すように集合組立体522を得る。
The frame-like portion of the
図48に示すように、集合基板506を用意する。集合基板506は、たとえばSUSで形成された基板であり、蓋6に対応する領域を複数備えている。蓋6に対応する各領域には凹部が形成されている。図48では凹部は紙面手前側の面ではなく紙面奥側の面に形成されているので、各凹部は破線で示されている。
As shown in FIG. 48, a
図49に示すように、集合組立体522(図47参照)に集合基板506を重ね、封止用接着剤で接合する。こうして、集合組立体523を得る。この状態では、集合基板506に設けられていた凹部の各々が、集合基板506に形成されていた可動片5および熱応動素子4の組合せを一括して覆うように位置する。
As shown in FIG. 49, a
集合組立体523を各領域ごとに分断することによって、図50に示すように、複数のブレーカ101を得る。
By dividing the
(作用・効果)
本実施の形態では、複数のブレーカ101を効率良く生産することができる。本実施の形態では、説明の便宜のために、2×3の合計6個のブレーカに相当するものを集合基板または集合組立体として図示していたが、実際には1枚の集合基板または集合組立体に含まれる部分の数は6個に限らず他の個数であってもよい。たとえば、1枚の集合基板または集合組立体に、数百個または数千個の部分が配列されていて、数百個または数千個のブレーカを製造するものであってもよい。
(Action / Effect)
In the present embodiment, a plurality of
なお、上記実施の形態のうち複数を適宜組み合わせて採用してもよい。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
In addition, you may employ | adopt combining suitably two or more among the said embodiment.
In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It is not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 基板、1u 主表面、2 (可動片を接続するための)電極、3 固定接点、4,4i 熱応動素子、4a 第1部分、4b 第2部分、4b1,4b2 部位、4e 端、5 可動片、5a 可動接点、5b 可動片固定部、5c (熱応動素子を接合するための)部分、5c1,5c2 部位、6 蓋、7 支持台、8,9 (基板下面に設けられた)電極、10,11 層間接続導体、41 第1材料層、42 第2材料層、43 合金層、51 合金板材、55 金属板、61,62 SUS基板、61a 貫通孔、63 凹部、91,92,93 矢印、101,102 ブレーカ、501,504,505,506 集合基板、520,521,522,523 集合組立体。 1 substrate, 1u main surface, 2 electrode (for connecting a movable piece), 3 fixed contact, 4, 4i thermal response element, 4a first part, 4b second part, 4b1, 4b2 part, 4e end, 5 movable Piece, 5a movable contact, 5b movable piece fixed part, 5c part (for joining a thermally responsive element), 5c1, 5c2 part, 6 lid, 7 support base, 8, 9 (provided on the lower surface of the substrate), 10, 11 interlayer connection conductor, 41 first material layer, 42 second material layer, 43 alloy layer, 51 alloy plate material, 55 metal plate, 61, 62 SUS substrate, 61a through hole, 63 recess, 91, 92, 93 arrow , 101,102 Breaker, 501, 504, 505, 506 Assembly substrate, 520, 521, 522, 523 Assembly assembly.
Claims (5)
前記主表面に固定された導電性の固定接点と、
前記固定接点に対して接触しており、前記固定接点から離隔させることが可能な導電性の可動接点を含み、前記主表面に部分的に固定された可動片固定部を含む可動片と、
一方の面が凸状、他方の面が凹状となっており、温度が一定以上に上昇したときにスナップアクションにより反転することによって前記可動片の少なくとも一部を変位させることで前記可動接点を前記固定接点から離隔させるように配置された熱応動素子とを備え、
前記熱応動素子の一部が前記基板に対して直接または間接的に接続されることによって固定されている、ブレーカ。 A substrate having a main surface;
A conductive fixed contact fixed to the main surface;
A movable piece that is in contact with the fixed contact, includes a conductive movable contact that can be separated from the fixed contact, and includes a movable piece fixed portion that is partially fixed to the main surface;
One surface is convex and the other surface is concave. When the temperature rises above a certain level, the movable contact is displaced by displacing at least a part of the movable piece by inverting with a snap action. A thermally responsive element arranged to be spaced apart from the fixed contact;
A breaker in which a part of the thermally responsive element is fixed by being directly or indirectly connected to the substrate.
前記主表面には、前記熱応動素子が反転していないときには前記熱応動素子の凹状の面に覆われ、前記熱応動素子が反転したときには前記熱応動素子の凸状となった面に当接する支持台が突出するように設けられている、請求項1から4のいずれかに記載のブレーカ。 The thermally responsive element is disposed between the movable piece and the main surface,
The main surface is covered with a concave surface of the thermal responsive element when the thermal responsive element is not inverted, and contacts the convex surface of the thermal responsive element when the thermal responsive element is inverted. The breaker in any one of Claim 1 to 4 provided so that a support stand may protrude.
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2015
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