JP2021015722A - バイメタル装置、このバイメタル装置を組み込んだ回路遮断器の過電流引外し装置及びバイメタル装置用ヒーターの形成方法 - Google Patents
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バイメタルを加熱する装置として、電流の流れにより発熱するヒーターを備え、このヒーターの発熱によりバイメタルを加熱して湾曲させるバイメタル装置が知られている。
この特許文献1の装置は、板状のバイメタルの自由端を開閉機構の一部に近接配置し、バイメタルの外周に、条材または線材のヒーターを巻き付けて接合し、電源側端子及び負荷側端子の間に過電流が流れる際に、ヒーターの発熱によってバイメタルの自由端側が湾曲することで、開閉機構が接触子の開極動作を行なうようにしている。
また、以下に示す第1から第4実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
先ず、図1から図3を参照して本発明に係る第1実施形態の回路遮断器について説明する。
図1に示すように、本実施形態の回路遮断器は、ケース1とカバー2とからなる絶縁容器内に、消弧室3と、過電流引外し装置4と、固定接触子5と、可動接触子6と、可動接触子6を回動自在に保持するホルダ7と、可動接触子6をホルダ7を介して開閉動作させる開閉機構8と、を備えている。
固定接触子5には中継端子11の一端が接続されている。可動接触子6には、電源側接続板9の一端が電気的に接続されており、電源側接続板9の他端側に電源側端子9aが形成されている。
消弧室3は、固定接点5aと可動接点6aとの間の開閉動作に起因して発生したアークを消弧する。
過電流引外し装置4は、電源側端子9a及び負荷側端子30の間を過電流が流れると、バイメタル装置25のバイメタル26が開閉機構8のトリップバー24に接触して可動接触子6が固定接触子5から開離して開極状態とする装置である。
そして、このプレス成形品31を、図3の幅方向中央部に設けた折り線Lに沿って山折り方向に曲げることにより、長手方向の端部から見て略U字形状のヒーター29が形成される。
そして、電流経路を流れる電流が過負荷状態になると、ヒーター29から発生する熱によってバイメタル26が図1の時計回り方向に湾曲し、バイメタル26の先端に設けた調整ネジ27がトリップバー24に接触し、トリップバー24は時計回り方向に回動する。このトリップバー24の回動によりラッチ受け23が回動し、ラッチ20及びラッチ受け23の係合が外れてトグルリンク機構21が動作し、下トグル19に連結されたホルダ7が回動し、可動接触子6が固定接触子5から開離して開極状態となる。
本実施形態のバイメタル装置25を構成するヒーター29は、帯状体29aが蛇行している方向の幅方向中央部に沿って長手方向の端部から見て略U字状に折り曲げられた形状とされ、バイメタル26の外周を板厚方向から挟み込むことで、バイメタル26の板厚方向の一方の面及び他方の面に交互に接触してバイメタル26の下部から自由端まで延在するように装着される。このため、バイメタル26の外周に条材や線材のヒーターを巻き付ける従来構造と比較して、バイメタル26へのヒーター29の装着作業を簡単に行うことができるとともに、従来装置のようなヒーターの巻き付け位置の厳密な寸法管理が不要となる。したがって、本実施形態のバイメタル装置25は、組み立てを容易に行うことができる。
次に、図4は、本発明に係る第2実施形態のバイメタル装置25を示すものである。なお、図1から図3で示した第1実施形態の構成と同一構成部分には、同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態のバイメタル装置25は、バイメタル26の外周を板厚方向から挟み込んだ状態でヒーター29が装着されているが、第1実施形態のヒーター29と異なる点は、帯状体29aの下部から上方に延在する上方延長部29dが形成されており、この上方延長部29dの上端部に第2接続端部29cが形成されている点である。ここで、帯状体29a、第1接続端部29b、上方延長部29d、第2接続端部29cは、同一の幅寸法に設定されている。
次に、図5は、本発明に係る第3実施形態のバイメタル装置25を示すものである。
本実施形態は、バイメタル26の外周を板厚方向から挟み込んだ状態でヒーター36が装着されている。ヒーター36は、第1実施形態のヒーター29と同様に、平板形状金属材料のプレス打ち抜き加工を行うことで、帯状体36aが複数回蛇行しながら延在する形状とされ、帯状体36aの一端に第1接続端部36bが形成され、帯状体36aの他端に第2接続端部36cが形成されている。そして、帯状体36aの幅方向中央部に設けた折り線に沿って山折り方向に曲げることにより、長手方向の端部から見て略U字形状に形成されている。
通常のバイメタル装置は、ヒーター36の発熱量を増大させるために、ヒーター36の通電断面積を小さくする方法が考えられるが、ヒーター36の全ての部分の通電断面積を小さくすると、過電流が流れたときに、バイメタル26との接続部が熱的劣化で早期に損傷するおそれがある。
そこで、本実施形態のバイメタル装置25のヒーター36は、帯状体36aの幅寸法Cを小さく設定することでヒーター発熱量を増大させ、バイメタル26に接続する第1接続端部36bの幅寸法Aを大きく設定することで、第1接続端部36bの過剰の発熱を抑制している。したがって、本実施形態のバイメタル装置25は、ヒーター36の発熱量を増大させながら、第1接続端部36bの熱的劣化を防止することができる。
さらに、図6は、本発明に係る第4実施形態のバイメタル装置25の要部を示すものである。
本実施形態のバイメタル装置25は、バイメタル26の外周を板厚方向から挟み込んだ状態でヒーター37が装着されている。ここで、バイメタル26の湾曲方向は、図6の矢印で示す時計回り方向であり、バイメタル26の一方の面26aが高膨張する側の面であり、他方の面26bが低膨張する側の面である。
ここで、本実施形態のヒーター37の帯状体37aは、小さな幅寸法Dの幅狭部37a1と、大きな幅寸法E(E>D)の幅広部37a2とが交互に蛇行して形成されており、バイメタル26の外周を板厚方向から挟み込んだときに、高膨張する側の面である一方の面26aに幅狭部37a1が面接触し、低膨張する側の面である他方の面26bに幅広部37a2が面接触した状態で装着される。
ヒーター37の帯状体37aを構成する幅狭部37a1は、通電断面積が小さいので通電した際に発熱量が大きく、幅広部37a2は、通電断面積が大きいので通電した際に発熱量が小さくなる。
バイメタル26の高膨張する側の面である一方の面26aに発熱量が大きい幅狭部37a1が面接触した状態で配置され、バイメタル26の低膨張する側の面である他方の面26bに発熱量が小さい幅広部37a2が面接触した状態で配置されているので、バイメタル26に対するヒーター37の発熱量の調整を簡単に行うことができる。
2 カバー
2a ミドルカバー
2b トップカバー
3 消弧室
4 過電流引外し装置
5 固定接触子
5a 固定接点
6 可動接触子
6a 可動接点
7 ホルダ
8 開閉機構
9 電源側接続板
9a 電源側端子
10 電気接続板
11 中継端子
16 ハンドル
17 ハンドルレバー
18 上トグル
19 下トグル
20 ラッチ
21 トグルリンク機構
23 ラッチ受け
24 トリップバー
25 バイメタル装置
26 バイメタル
26a バイメタルの板厚方向の一方の面
26b バイメタルの板厚方向他方の面
27 調整ネジ
28 負荷側接続板
29 ヒーター
29a 帯状体
29b 第1接続端部
29c 第2接続端部
30 負荷側端子
31 プレス成形品
36 ヒーター
36a 帯状体
36b 第1接続端部
36c 第2接続端部
37 ヒーター
37a 帯状体
37a1 幅狭部
37a2 幅広部
37b 第1接続端部
37c 第2接続端部
Claims (6)
- 長尺な板状部材で一端が支持されているバイメタルと、前記バイメタルに装着されたヒーターと、を備え、前記バイメタル及び前記ヒーターへの通電により前記ヒーターに加熱された前記バイメタルの自由端側を板厚方向の所定方向に湾曲させるバイメタル装置であって、
前記ヒーターは、前記バイメタルを板厚方向から挟み込むことで装着され、前記バイメタルの板厚方向の一方の面及び他方の面に面接触しながら交互に蛇行し、かつ前記一端側から前記自由端側に向けて延在する1本の帯状体を備えていることを特徴とするバイメタル装置。 - 前記バイメタルに接続される前記ヒーターの一方の接続端部は、前記バイメタルの板厚方向の一方の面及び他方の面に接触している前記帯状体と比較して幅寸法が増大していることを特徴とする請求項1記載のバイメタル装置。
- 前記ヒーターの他方の接続端部は、前記ヒーターが蛇行している方向に沿って延在する延長部の端部に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のバイメタル装置。
- 前記バイメタルの前記一方の面が高膨張する側の面であり、前記バイメタルの前記他方の面が低膨張する側の面であり、前記一方の面に接触する前記ヒーターの前記帯状体を幅が狭い形状とし、前記他方の面に接触する前記ヒーターの前記帯状体を幅が広い形状としたことを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載のバイメタル装置。
- 請求項1から請求項4の何れか1項に記載のバイメタル装置を備え、開閉機構のトリップバーに接触させることで前記開閉機構の開極動作を行なう回路遮断器の過電流引外し装置であって、
前記バイメタルの自由端を前記トリップバーに近接配置し、電流経路に過電流が流れて前記ヒーターが発熱し、前記ヒーターの発熱により加熱された前記バイメタルの自由端側が板厚方向に湾曲して前記トリップバーに接触するようにしたことを特徴とする回路遮断器の過電流引外し装置。 - 請求項1から請求項4の何れか1項に記載のバイメタル装置で使用されるヒーターを形成する方法であって、
平板形状の金属材料に対してプレス打ち抜き加工を行うことで、1本の前記帯状体が複数回蛇行しながら延在するプレス成形品を形成し、
前記プレス成形品を幅方向中央部に沿って山折り方向に曲げることにより、長手方向の端部から見て略U字形状の前記ヒーターを形成することを特徴とするバイメタル装置用ヒーターの形成方法。
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JPS62147622A (ja) * | 1985-12-23 | 1987-07-01 | 三菱電機株式会社 | 熱動素子 |
JP2013105558A (ja) * | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Mitsubishi Electric Corp | 回路遮断器 |
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