JP5365413B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、配線用遮断器や漏電遮断器などの回路遮断器に関する。特には、スタッドの材質が変更されても、ケースなどの構造の変更点を少なくできるように改良した回路遮断器に関する。

回路遮断器とは、過負荷や短絡などにより所定以上の電流が流れたときに、回路を遮断して電線や装置の損傷を防止する装置である。このような回路遮断器は、所定以上の電流が流れた場合にバイメタルによって回路の遮断を行う遮断機構部と、遮断機構部の電源側又は負荷側に接続される端子とを有する。これらはケースに収容されている。電源側端子と負荷側端子には、各々、電源側配線が接続されるスタッドと負荷側配線が接続されるスタッドが当接して固定される。

図６は、回路遮断器のスタッドと端子との接触部の構造の一例を示す図である。
スタッド２０が、回路遮断器の裏面（同遮断器の取り付け面）から端子に当接するタイプ（裏面接続型）の場合、スタッド２０の形状は柱状であり、端面２０ａが端子４０に当接する。スタッド２０には、端面２０ａから軸上に延びるネジ孔２３が形成されている（例えば、特許文献１参照）。
端子４０は、帯状の導電性部材を折り曲げ加工した部材であり、一端に、スタッド２０が当接する当接部４１が形成されており、同部の一面４１ａがスタッド２０の端面２０ａと当接する。端子４０の当接部４１には、ネジの切られていない貫通孔４２が開けられている。

ケース２の裏面（回路遮断器の取り付面）には、スタッド２０の端部が挿入される挿入孔２ｂが開けられている。この挿入孔２ｂの径は、スタッド２０の径に合わせて設計されている。端子４０は、この挿入孔２ｂに当接面４１ａが向かうようにケース２内に配置されている。スタッド２０を挿入孔２ｂに挿入して、端面２０ａを端子４０の当接面４１ａに当接させ、端子４０の貫通孔４２とスタッド２０のネジ孔２３にネジ２７をねじ込むことにより、端子４０とスタッド２０とが締め付け固定される。ネジ２７のヘッドと端子４０との間には、スプリングワッシャ２８とワッシャ２９が介される。

このようなスタッド２０は、熱伝導率が良好な銅で作製される場合が多い。しかし、近年では、スタッド２０の材質が、銅よりも熱伝導率の低いアルミニウムに変更される場合がある。回路遮断器においては、バイメタルに伝わる熱量は一定である必要があるため、スタッドの熱伝導率が変わった場合、バイメタルの調整基準を設計し直す必要がある。しかし、バイメタルの調整にも限界があり、一定以上の熱が発生する場合は、スタッドの直径を大きくして熱を逃がす必要がある。
しかし、前述のように、ケース２の裏面に形成された孔２ｂは、スタッド２０の径に合わせて設計されているため、スタッド２０の径が大きくなると、この孔２ｂに挿通できなくなり、別途ケースを用意する必要がある。

特開平５−６７４２４号公報

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、スタッドの材質（熱伝導率）が変化した場合にも、ケースなどの構造変更点をできるだけ少なくできる回路遮断器を提供することを目的とする。

本発明の回路遮断器は、所定以上の電流が流れた場合にバイメタルによって回路の遮断を行う遮断機構部と、前記遮断機構部の電源側又は負荷側に接続される端子と、柱状に形成されるとともに端面が前記端子に当接した状態で固定され、電源側配線又は負荷側配線が接続されるスタッドと、前記遮断機構部、前記端子及び前記スタッドの一部が収容されるケースと、を有する。前記スタッドは、前記ケース内に収容される基部と、前記ケースから突出する突出部とを有する。そして、前記突出部の断面積は、前記基部の断面積よりも大きい。

本発明によれば、スタッドの突出部の断面積を大きくしたので、突出部の熱伝導が増え、突出部から同部に接続される外部導体への熱伝導性を高めることができる。また、突出部の表面積が増えるので、突出部からの放熱量も増える。このように、スタッドの材質の変更時などにおいて熱伝導性を高める際に、ケースに設けたスタッド挿入孔に挿入される基部の寸法は変更せずに、スタッド挿入孔に挿入されない部分（突出部）のみの断面積を大きくすればよい。つまり、ケースに設けたスタッド挿入孔の寸法を変更する必要がない。したがって、スタッドの材質の変更に伴う部品の構造変更を最小限に抑えることができる。

本発明においては、前記スタッドが、少なくとも前記基部を構成する比較的熱伝導率の高い材質で作製された第１部材と、前記第１部材に接続される比較的熱伝導率の低い材料で作製された第２部材とが接合されて作製されていることを特徴とする。

本発明においては、基部の断面積が突出部の断面積よりも小さいので、基部がスタッド全体の熱伝達の妨げとなりうる。そこで、基部を突出部よりも熱伝導率の高い材料で作製することにより、スタッド全体としての熱伝導を増やすことができる。アルミニウムよりも熱伝導率の高い材質の一例として銅があるが、銅のコストがアルミニウムよりも高い場合には、スタッド全体を銅で作製すると材料費が増加する。そこで、突出部の断面積を基部の断面積よりも広くして、基部のみを銅製とすれば、材料費を低く抑えつつ基部と突出部の熱伝導性能を向上できる。

本発明においては、前記第１部材と前記第２部材とを、ロウ付け、拡散接合、溶接のいずれかの手段で接合することとできる。

本発明においては、前記第１部材と前記第２部材とを、前記端子と前記スタッドとを締結する締結部材で前記第１部材を共締めすることにより接合してもよい。
端子とスタッドとを接触させて締結する締結部材（ネジ）を使用することにより、第１部材と第２部材とを締結する手段を新たに設ける必要がない。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、スタッドの材質の変更時などにおいてケースに設けたスタッド挿入孔に挿入される基部の寸法は変更せずに、スタッド挿入孔に挿入されない部分（突出部）のみの断面積を大きくして熱伝導を確保しているので、ケースに設けたスタッド挿入孔の寸法を変更する必要がない。したがって、スタッドの材質（熱伝導率）の変更に伴う部品の構造変更を最小限に抑えることができる回路遮断器を提供できる。

また、基部を突出部よりも熱伝導率の高い材料で作製した場合は、スタッド全体としての熱伝導を増やすことができる。スタッド全体をアルミニウムよりも熱伝導率の高い材質（例えば銅）で作製すると材料費が増加するが、突出部の断面積を基部の断面積よりも広くして、基部のみを熱伝導率の高い材料で作製することにより、材料費を低く抑えつつ基部と突出部の熱伝導性能を向上できる。

本発明の第１の実施の形態に係る回路遮断器のスタッドと端子との接続部の構造を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る回路遮断器の内部の構造を示す側断面図である。 図２の回路遮断器の外観斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る回路遮断器のスタッドと端子との接続部の構造を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る回路遮断器のスタッドと端子との接続部の構造を示す図である。 回路遮断器のスタッドと端子との接続部の構造の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
回路遮断器１は、図２や図３に示すように、直方体状のケース２を有し、ケース２内に、所定以上の電流が流れた場合に回路の遮断を行う遮断機構部や、遮断機構部の電源側又は負荷側に接続される端子３０、４０などが収容されている。遮断機構部は、可動接触子５、ヒータ６、バイメタル７などで構成されている。通電状態において、電流は、電源側端子３０、可動接触子５、接続導体（図示されず）、ヒータ６、ヒータ６に一端が接続された負荷側端子４０の順に流れる。詳しくは後述するように、電源側端子３０と負荷側端子４０には、各々スタッド２０が取り付けられる。

ケース２は、絶縁性に優れた合成樹脂で作製されている。ケース２の表側の面２ｄ（取り付け面２ｃと反対側の面）には、手動によるオンオフ操作用のハンドル１０が設けられている。

電源側端子３０と負荷側端子４０は、前述の例と同様に、帯状の導電性部材を折り曲げ加工して、一端に、スタッド２０の端面２０ａが当接する当接部３１、４１が形成された部材である。当接部３１、４１の、一方の面３１ａ、４１ａが、スタッド２０の端面２０ａとの当接面となる。各端子３０、４０は、当接面３１ａ、４１ａがケース２の取り付け面２ｃに向かうように位置決めされて、ケース２の両端部に配置されている。そして、各端子の当接面３１ａ、４１ａに向かって、ケース２の取り付け面２ｃから貫通孔２ａ、２ｂが開けられている。これらの貫通孔２ａ、２ｂの各々にスタッド２０が挿入される。スタッド２０の構造については後述する。

可動接触子５は可動接点が固定接点と当接・離間するように回動可能に保持されており、ラッチやラッチ受けからなる開閉機構（図示されず）により開閉駆動される。可動接触子５は、図２に示す回路遮断器のオン状態で、電源側端子３のＵ字状先端部に設けた図示しない固定接点に押圧されている。
ヒータ６の基端部には、バイメタル７が固定されている。バイメタル７の上端部には、調整ネジ８が取り付けられている。調整ネジ８の先端は、トリップクロスバー９に隙間を開けて対向している。

回路遮断器１に電流が流れると、ヒータ６が発熱し、バイメタル７が加熱される。バイメタル７は、上端が図の左方向に湾曲し、調整ネジ８がトリップクロスバー９に接近する。回路遮断器１に過電流が流れると、ヒータ６の発熱量が一定の値以上となり、バイメタル７が一定量湾曲する。これにより調整ネジ８を介してトリップクロスバー９が回転する。すると、開閉機構により、可動接触子５が電源側端子３のＵ字状先端部から開離し、回路遮断器１が開極する（トリップ動作）。

図１を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る回路遮断器のスタッドについて説明する。図１は、負荷側端子４０とアルミニウム製スタッド２０との接続部の構造を示す。
スタッド２０は、ケース２の挿入孔２ｂに挿入される基部２１と、ケース２から突き出る突出部２２を有する。突出部２２の先端には外部導体が接続される。基部２１には、端面から軸上に延びるネジ孔２３が開けられている。スタッド２０は、基部２１がケース２の裏面に形成された孔２ｂから挿通されて、端面２０ａが端子４０の当接面４１ａに突き当てられる。そして、端子４０の当接部４１に形成された貫通孔４２から、スタッド２０の基部２１に形成されたネジ孔２３にネジ２７をねじ込むことにより、端子４０とスタッド２０とが締結される。ネジ２７のヘッドと端子４０との間には、スプリングワッシャ２８とワッシャ２９が介される。

図１に示すように、基部２１の直径Ｄ１は、ケース２に形成された挿入孔２ｂに挿入可能な寸法であり、突出部２２の直径Ｄ２は基部２１の直径Ｄ１よりも太く形成されている。言い換えれば、突出部２２の断面積が、基部２１の断面積よりも広くなっている。

このようにスタッド２０の突出部２２の断面積を大きくすると、同部の熱伝導が増え、突出部２２から同部に接続される外部導体への熱伝導性能が高められる。また、突出部２２の表面積が増えるので、同部からの放熱量も増える。
なお、電源側端子と電源側スタッドにおいても同様の構造とする。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
スタッドの材質の変更時、例えば、銅よりも熱伝導率の低いアルミニウムに変更する場合、などにおいて熱伝導性を高める必要がある際には、ケース２から突き出た突出部２２のみの断面積を大きくしたスタッドを使用すればよい。この場合、ケース２のスタッド挿入孔２ｂに挿入される基部２１の寸法は変わらないので、ケース２の挿入孔２ｂの寸法を変更する必要がない。したがって、スタッドの材質の変更に伴う部品の構造変更を最小限に抑えることができる。

＜第２の実施の形態＞
次に、図４を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る回路遮断器を説明する。
この例の回路遮断器のスタッド２０Ａも、ケース２の挿入孔２ｂに挿入される基部２１と、ケース２から突き出る突出部２２とを有し、突出部２２の直径が基部２１の直径よりも太い。ただし、このスタッド２０Ａは、基部２１と、突出部２２の基部２１寄りの一部部分からなる第１部材５０と、突出部２２のそれ以外の部分からなる第２部材６０との、２個の部材を接合して作製されている。第１部材５０の端面には、軸上に延びるネジ孔５１が形成されている。第１部材５０は、熱伝導率の高い材質（一例として銅）で作製されており、第２部材６０は、熱伝導率の低い材質（一例としてアルミニウム）で作製されている。第１部材５０と第２部材６０とは、例えば、ロウ付け、拡散接合、溶接などの熱伝導可能な接合方法により接合される。

この例では、第１の実施の形態の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
（１）基部２１の断面積が突出部２２の断面積よりも小さいので、基部２１がスタッド全体の熱伝達の妨げとなりうる。この例では、基部２１（突出部２２の一部を含む）を熱伝導率の高い材質（銅）で作製したので、基部２１及び突出部２２の両方の熱伝導性が向上し、突出部２２に接続される外部導体へさらに速やかに熱を伝えることができる。
（２）スタッド全体を銅で作製すると材料費がアップするが、突出部２２の一部を含む基部２１（第１部材５０）を銅製としているので、材料費を低く抑えつつ、基部２１と突出部２２の熱伝導性能を向上できる。

＜第３の実施の形態＞
次に、図５を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る回路遮断器を説明する。
この例の回路遮断器のスタッド２０Ｂも、ケース２の挿入孔２ｂに挿入される基部２１と、ケース２から突き出る突出部２２とを有し、突出部２２の直径が基部２１の直径よりも太い。そして、第２の実施の形態のスタッド２０Ａと同様に、基部２１と、突出部２２の基部２１寄りの一部分からなる第１部材５０と、突出部２２のそれ以外の部分からなる第２部材６０とから構成されている。ただし、この例では、スタッド２０Ｂが、２個の部材５０、６０を締め付け固定して作製されている。第１部材５０は、熱伝導率の高い材質（一例として銅）で作製されており、軸上にネジ２７が挿通される貫通孔（バカ穴）５１が開けられている。第２部材６０は、熱伝導率の低い材質（一例としてアルミニウム）で作製されており、端面から軸上に延びるネジ孔６１が形成されている。

この例では、端子４０とスタッド２０Ｂとを締結するネジ２７を利用して、第１部材５０と第２部材６０とを締結する。つまり、端子４０の貫通孔４２を通したネジ２７を第１部材５０の貫通孔５１に通し、第２部材６０のネジ孔６１にねじ込んで締め付けることにより、第１部材１が共締めされて、端子４０とスタッド２０Ｂとが締結される。この際、第１部材５０の下面と第２部材６０の上面とは密着しているため、両者の接触面間の熱伝導は阻害されない。

この例では、以下の効果を得ることができる。
第１部材５０と第２部材６０とを、端子４０とスタッド２０Ｂとを締結するネジ２７で締結したので、第１部材５０と第２部材６０とを締結する手段を新たに設ける必要がない。

（他の実施の形態）
なお、本発明は上記した実施形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、回路遮断器の構造や各構成部品の形状、材質等は、上述した実施形態のものに限定されず、適宜変更することができる。また、スタッドの第１部材と第２部材の材質として、各々銅とアルミニウムについて説明したが、他の材質も使用できる。

１ 回路遮断器
２ ケース ２ａ、２ｂ 貫通孔
２ｃ 取り付け面 ２ｄ 表側の面
５ 可動接触子 ６ ヒータ
７ バイメタル ８ 調整ネジ
９ トリップクロスバー
２０ スタッド ２０ａ 端面
２１ ネジ孔 ２３ ネジ孔
２７ ネジ ２８ スプリングワッシャ
２９ ワッシャ
３０ 電源側端子
４０ 負荷側端子 ４１ 当接部
４１ａ 当接面 ４２ 貫通孔
５０ 第１部材 ５１ 貫通孔
６０ 第２部材 ６１ ネジ孔

Claims (3)

1. 所定以上の電流が流れた場合にバイメタルによって回路の遮断を行う遮断機構部と、
   前記遮断機構部の電源側又は負荷側に接続される端子と、
   柱状に形成されるとともに端面が前記端子に当接した状態で固定され、電源側配線又は負荷側配線が接続されるスタッドと、
   前記遮断機構部、前記端子及び前記スタッドの一部が収容されるケースと、
   を有する回路遮断器であって、
   前記スタッドが、前記ケース内に収容される基部と、前記ケースから突出する突出部とを有し、
   前記突出部の断面積が、前記基部の断面積よりも大きく、
   前記スタッドが、少なくとも前記基部を構成する比較的熱伝導率の高い材質で作製された第１部材と、前記第１部材に接続される比較的熱伝導率の低い材料で作製された第２部材とが接合されて作製されていることを特徴とする回路遮断器。
2. 前記第１部材と前記第２部材とを接合する手段が、ロウ付け、拡散接合、溶接のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
3. 前記第１部材と前記第２部材とが、前記端子と前記スタッドとを締結する締結部材で前記第１部材を共締めすることにより接合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。
   

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