JP2545884B2 - 回路しや断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、限流抵抗体を内蔵し熱動要素を有する回
路しゃ断器において、定格電流以下の電流を連続して流
す場合の、限流抵抗体でのジュール熱による温度上昇が
時限動作特性に与える影響を緩和するバイメタルの構造
に関するものである。

〔従来の技術〕

第８図は例えば実開昭62−67442号公報に示された従
来の熱動要素を有する回路しゃ断器の構成を示す一部断
面図である。図において、１はベース、２はカバーであ
り両者で筺体を形成している。３、４は外部回路接続端
子、５は可動接触子、７は固定接触子であり、それぞれ
その一端に可動接点６および固定接点８が固着してあ
る。可動接触子５と固定接触子７とは図示しない開閉駆
動機構によって接離動作するようになっており、回路し
ゃ断器の投入動作およびしゃ断器動作を行う。17は開閉
駆動機構に係合するトリップバーであり、アーム片17a
を有している。10はバイメタルであり回路しゃ断器に流
れる電流がそれ自体を流れるようにするとともに、一端
にはその先端がアーム片17aに対向した位置にある調整
ネジ11を有し、他端は取付板12を介してベース１に固定
されている。13は電磁石、14は電磁石13を回路しゃ断器
を流れる電流で励磁するコイル、18は電磁石13に生じる
磁気吸引力で動作するプランジャーであり、回路しゃ断
器に予め設定した大きさの電流が流れたとき作動するよ
う、図示しないバネ等で付勢してあり、トリップバー17
と係合している。15はコイル14とバイメタル10とを接続
する可撓導体である。

従来の回路しゃ断器は以上のように構成してあり、回
路しゃ断器に予め設定した大きさの電流、例えば負荷側
の短絡電流が流れたときは、電磁石13がプランジャー18
を瞬時に吸引し、トリップバー17を回動させて、開閉駆
動機構により可動接触子５と固定接触子７とを開離し電
流をしゃ断する。

また、定格電流を超えてはいるが、電磁石13がプラン
ジャー18を吸引するに至らないときは、バイメタル10内
部で生じるジュール熱がバイメタル10自体を加熱（以
下、単に自己加熱と呼ぶ）し、この加熱により時間の経
過とともに温度上昇を来たし、図中の矢印で示す方向へ
湾曲（以下、単に熱湾曲と呼ぶ）する。この熱湾曲によ
って調整ネジ11の先端がトリップバー17のアーム片17a
を押圧することにより、トリップバー17が回動し、開閉
駆動機構が可動接触子５と固定接触子７との開離させ電
流をしゃ断する。一般に回路しゃ断器を流れる電流と動
作時間の関係を回路しゃ断器の時限動作特性と呼ぶ。

回路しゃ断器の時限動作特性はJISC8370で規定してお
り、その要点は、定格電流を超えない範囲では動作しな
いこと、定格電流を超える範囲では電流の増加とともに
動作時間を短かくすることの２点にある。例えば定格電
流が30A以下の回路しゃ断器では、電流の定格電流に対
する比率が125％で60分内、200％で２分以内に動作する
ことが規定されている。

この規定を満足させるため、回路しゃ断器に電流を流
して調整ネジ11の先端とアーム片17a間のギャップ（以
下、単にギャップと呼ぶ）を調節する時限調整と呼ばれ
る作業を行う。回路しゃ断器に電流を連続して流すと、
バイメタル10の自己加熱による温度上昇に加え、限流抵
抗体９の自己加熱にともなう温度上昇が可動接触子５を
経由して可撓導体16およびベース１を伝わりバイメタル
10のさらなる温度上昇を引き起こすことになる。このた
め、バイメタル10での熱湾曲の大きさが増加するので、
定格電流が連続して流れる場合に回路しゃ断器が作動し
ないようにするためには、限流抵抗体９の自己加熱によ
る温度上昇にともなう熱湾曲が増加分に相当するだけギ
ャップを大きく補正する必要がある。

第７図は縦軸に動作時間、横軸に電流をとった回路し
ゃ断器の時限動作特性図であり、縦横両軸ともに対数尺
により示している。曲線Ｃ、Ｄはそれぞれ限流抵抗体９
を持たない回路しゃ断器の下限および上限の動作特性曲
線図であり、曲線Ｃと曲線Ｄの間で回路しゃ断器が動作
するよう時限調整を行う。回路しゃ断器でギャップを大
きくすることは、時限動作特性曲線Ｃ、Ｄを破線のＥ、
Ｆへ移動させることに等しい。しかし上記JISC8370の規
定を満足させるには、上限の特性曲線はＤのままでなけ
ればならない。従って限流抵抗体９を内蔵した回路しゃ
断器の時限調整域は曲線Ｅと曲線Ｄの間となるため、あ
る大きさの電流Ｉにおける時限調整幅はT₁からT₂へと減
少する。とくに定格電流に近い領域ではその減少率が大
きい。

〔発明が解説しようとする問題点〕

従来の回路しゃ断器のバイメタル部は以上のように構
成されているので、限流抵抗体の自己加熱による温度上
昇にともなうバイメタルの熱湾曲の増加分を補正するた
め、ギャップを大きくする必要があり、それにともなっ
て調整許容幅が減少する。このため、時限調整作業が困
難でながい調整時間を要するという問題点があった。

この発明はこのような問題点を解決するためになされ
たもので、限流抵抗体の自己加熱による温度上昇にとも
なうバイメタルの熱湾曲の増加分を補償し、時限調整の
容易な回路しゃ断器を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る回路しゃ断器は、筺体内の導電路中に
配設しこの導電路を流れる最大回路電流を制限する限流
抵抗体と、この導電路を流れる回路電流によって生じる
ジュール熱により加熱され上昇した温度に応じて熱変形
するバイメタルと、このバイメタルと係合して回路を開
放する開閉駆動機構を備え、このバイメタルの熱変形の
大きさに基づいて開閉駆動機構を動作させるようにした
回路しゃ断器において、 バイメタルは、導電路の一部をなすとともにその自由
端近傍を開閉駆動機構と係合するようになした第１のバ
イメタルと、自由端を第１のバイメタルの固定端に固着
するとともに導電路の一部をなし温度に応じて第１のバ
イメタルの自由端に生じる変位を相殺するように変位す
る第２のバイメタルとから構成する。

〔作用〕

この発明における回路しゃ断器は、第２のバイメタル
の熱湾曲が限流抵抗体の自己加熱による温度上昇を原因
とする第１のバイメタルの熱湾曲の増加分を相殺するよ
うに作用する。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の第１の実施例による回路しゃ断器
の一部断面図、第２図はこの実施例でのバイメタル部の
斜視図、第３図および第４図は定格電流あるいはそれ以
下の電流が継続した場合と定格電流を超える電流が流れ
たときのバイメタルの動作説明図であり、一点鎖線で電
流が流れない状態を、実線で流れる電流により熱湾曲の
状態を示している。図において、１〜９、11〜18は先に
説明した従来の回路しゃ断器と同様なものである。

21は第１のバイメタル（以下、主バイメタルと呼
ぶ）、19は主バイメタル21と可撓導体16間に溶接等によ
り接続した第２のバイメタル（以下、補助バイメタルと
呼ぶ）であり、熱湾曲の方向が第２図の矢印Ａの方向と
なるように主バイメタル21へ接合し、取付板12を介して
ベース１へ固定している。20は主バイメタル21と補助バ
イメタル19とを接続するための溶接信頼性を向上させる
ために挿入した金属片スペーサであり、溶接性が良好な
場合はこれを省いてもよい。

第３図、第４図に示すように、主バイメタル21の実効
長l₁と補助バイメタル19の実効長l₂はl₁＞l₂の関係にな
っており、補助バイメタル19の自己加熱による熱湾曲の
変位量は主バイメタル21の自己可熱による熱湾曲の変位
量より小さく構成されている。

このように構成した回路しゃ断器のバイメタル部にお
いて、定格電流を連続して流す場合、補助バイメタル19
は自己加熱により温度上昇に加え、限流抵抗体９の自己
加熱による温度上昇が時間の経過とともに可動接触子５
から可撓導体16を経て、あるいはベース１を経て伝わ
り、温度上昇を大きくする。これにより補助バイメタル
19は主バイメタル21との接合部を限流抵抗体９の自己加
熱による温度上昇を原因とする熱湾曲増加分に相当する
だけ、主バイメタル21の熱湾曲とは反対の方向に変位さ
せる。従って、第３図に示すように両バイメタル21、19
の変位は主バイメタル21の先端の変位量を相殺すること
になる。このためギャップを大きくしなくても、定格電
流を連続して流すときに動作してはならないとの規定を
満足することができる。

また、定格電流を超える大きな電流が流れると、主バ
イメタル21の熱湾曲の変位量が補助バイメタル19の熱湾
曲の変位量より大きく構成されているので、回路しゃ断
器を素速く動作させしゃ断するに至る。この場合しゃ断
動作までの時間が短かいため限流抵抗体９の自己加熱に
よる温度上昇が補助バイメタル19の熱湾曲を増加させる
影響は僅かである。従って、回路しゃ断器の時限動作特
性も満足できる。

第５図はこの発明の第２の実施例における回路しゃ断
器のバイメタル部の斜視図である。図において、12、1
5、16は第１の実施例と同様のものであり、主バイメタ
ル21と補助バイメタル19の同一部材で構成したものであ
り、図中Ａ、Ｂの方向へ熱湾曲することにより、第１の
実施例と同様の効果があり、溶接を必要としないためバ
イメタル部分が安価になるという効果がある。

第６図はこの発明の第３図の実施例における回路しゃ
断器のバイメタル部の斜視図である。図において12、1
5、16は第１の実施例と同様のものであり、第１の実施
例では主バイメタル21と補助バイメタル19をＬ字形に配
置しているが、これを直線状に配置したものであり、第
１の実施例と同等の効果がある。バイメタルは熱膨張係
数の異なる２種の金属板を貼り合わせたものであり、一
般に曲げ加工が難しい。このため、この実施例のように
バイメタル部分に曲げ加工を要しないものは、バイメタ
ル部分がより安価になるという効果がある。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、筺体内の導電路中
に配設しこの導電路を流れる最大回路電流を制限する限
流抵抗体と、この導電路を流れる回路電流によって生じ
るジュール熱により加熱され上昇した温度に応じて熱変
形するバイメタルと、このバイメタルと係合して回路を
開放する開閉駆動機構を備え、このバイメタルの熱変形
の大きさに基づいて開閉駆動機構を動作させるようにし
た回路しゃ断器において、 バイメタルは、導電路の一部のなすとともにその自由
端近傍を開閉駆動機構と係合なすようになした第１のバ
イメタルと、自由端を第１のバイメタルの固定端に固着
するとともに導電路の一部をなし温度に応じて第１のバ
イメタルの自由端に生じる変位を相殺するように変位す
る第２のバイメタルとから構成したので、第２のバイメ
タルの熱湾曲が限流抵抗体の自己加熱による温度上昇を
原因とする第１のバイメタルの熱湾曲の増加分を相殺す
るように作用し、時限調整が行い易い回路しゃ断器が得
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１を実施例を示す回路しゃ断器の
一部断面図、第２図は第１図に示す回路しゃ断器のバイ
メタル部の斜視図、第３図、第４図は第２図に示すバイ
メタル部の動作をそれぞれ説明するための説明図、第５
図はこの発明の第２の実施例における回路しゃ断器のバ
イメタル部の斜視図、第６図はこの発明の第３の実施例
における回路しゃ断器のバイメタル部の斜視図、第７図
は回路しゃ断器の時限動作特性図、第８図は従来の回路
しゃ断器の一例を示す一部断面図である。 図において、５は可動接触子、７は固定接触子、９は限
流抵抗体、10はバイメタル、13は電磁石、17はトリップ
バー、19は補助バイメタル、21は主バイメタルである。 なお、各図中、同一符号は同一、または相当部分を示
す。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筺体内の導電路中に配設しこの導電路を流
   れる最大回路電流を制限する限流抵抗体と、この導電路
   を流れる回路電流によって生じるジュール熱により加熱
   され上昇した温度に応じて熱変形するバイメタルと、こ
   のバイメタルと係合して回路を開放する開閉駆動機構を
   備え、このバイメタルの熱変形の大きさに基づいて前記
   開閉駆動機構を動作させるようにした回路しゃ断器にお
   いて、 前記バイメタルは、前記導電路の一部をなすとともにそ
   の自由端近傍を前記開閉駆動機構と係合するようになし
   た第１のバイメタルと、自由端を前記第１のバイメタル
   の固定端に固着するとともに前記導電路の一部をなし温
   度に応じて前記第１のバイメタルの自由端に生じる変位
   を相殺するように変位する第２のバイメタルからなるこ
   とを特徴とする回路しゃ断器。
2. 【請求項２】第１のバイメタルと第２のバイメタルがＬ
   字状に接合されたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の回路しゃ断器。
3. 【請求項３】第１のバイメタルと第２のバイメタルが直
   線状に接合されたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の回路しゃ断器。
4. 【請求項４】第１のバイメタルと第２のバイメタルは一
   枚の部材で構成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の回路しゃ断器。