JP5570023B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、回路遮断器に用いられるバイメタルの構造に関する。

回路遮断器の過電流引き外し部には、熱膨張率の異なる２枚の金属片を貼り合わせたバイメタルが使用される。一般的に、定格電流が低い回路遮断器には、特許文献１に示されるように、バイメタルに直接電流を流すことによりバイメタルを湾曲させる直熱式の過電流引き外し機構が用いられる。

バイメタルは、熱膨張率の異なる金属片を重ね合わせて構成したものであり、可動接触子と固定接触子間に流れる電流により発熱して湾曲する。可動接触子と固定接触子間に過電流が流れた場合には、バイメタルが大きく湾曲して、バイメタルの自由端が、トリガーレバーに取り付けられた調整ねじを押圧して、トリガーレバーが傾動して、開閉機構のラッチが外れ、複数の可動接触子の可動接点が同時に複数の固定接触子の固定接点から引き剥がされるようになっている。つまり、バイメタルの発熱によるバイメタルの自由端位置の変位により、開閉機構が作動して、可動接点が固定接点から引き剥がされるようになっている。

モータ保護遮断器は、定格電流の６００％以上の電流を流した際の必要な引き外し動作時間が、モータ保護遮断器の安全規格（ＵＬ ５０８（工業用制御装置の安全規格））として定められている。この安全規格には、図５に示されるようなＩ−ｔ特性（電流と引き外し時間との関係を示した特性）が規定されている。図５に示すように、通電量（６００％）に対し、引き外し時間はｔ１以上ｔ２以下であることが、モータ保護遮断器の安全規格に定められている。しかし、バイメタルを使用する直熱式の回路遮断器の場合にはt１時間以下で引き外しを行ってしまう問題があった。これは、バイメタル全体が発熱する場合には、バイメタルの支持部近傍も発熱により湾曲し、図６に示されるように、バイメタル２０全体が支持部を支点として大きく傾動してしまい、バイメタル２０の自由端が俊敏に変動してしまうからである。
このため、定格３０Ａ以下の場合、熱動式ではなく、ダッシュポットを用いた完全電磁式が採用される。近年、直流の用途が増えつつあるが、完全電磁式では直流遮断が困難となるデメリットがある。

特開平５−１９８２３８号公報

本発明は、上記問題を解決し、バイメタルを使用した熱動式の引き外し機構であっても、過電流が流れた際の引き外し時間を適切な範囲とすることができる回路遮断器を提供することを目的とする。

固定接点が形成された固定接触子と、
前記固定接点と離接する可動接点が形成された可動接触子と、
固定接触子と可動接触子間に流れる電流により発熱して湾曲し、基端で支持され、先端が自由端となっているバイメタルと、
前記可動接点を固定接点から引き剥がす開閉機構と、
前記バイメタルの発熱による前記バイメタルの自由端位置の変位により、前記開閉機構が作動して、可動接点が固定接点から引き剥がされる回路遮断器において、
前記バイメタルの基端側から自由端側にかけて、開口幅が徐々に大きくなる連通孔を形成することにより、前記バイメタルの中間位置よりも自由端側に、通電により前記バイメタルの支持部側より多く発熱する発熱部を形成したことを特徴とする。

本発明によれば、バイメタルの中間位置よりも自由端側に通電によりバイメタルの支持部側より多く発熱する発熱部を設けたので、バイメタルの中間位置よりも自由端側で多く湾曲し、バイメタルの自由端位置の変動量を緩慢とさせることが可能となり、過電流が流れた際の引き外し時間を適切な範囲とすることができる回路遮断器を提供することが可能となる。

本発明の原理を示した説明図である。 参考実施形態のバイメタルの斜視図である。 本実施形態のバイメタルの斜視図である。 複数極用回路遮断器の斜視図である。 モータ保護遮断器の安全規格のＩ−ｔ特性を表したグラフである。 従来のバイメタルの変動を表した説明図である。

（回路遮断器の基本構成の説明）
回路遮断器１００の過電流引き外し機構は、図４に示されるように、複数の可動接触子１１が単一のクロスバー（図示せず）に取り付けられ、このクロスバーがメカフレーム１５に回動可能に取り付けられ、複数の可動接触子１１の可動接点が複数の固定接触子の固定接点と離接可能となって構成されている。バイメタル２０は、熱膨張率の異なる金属片を重ね合わせて構成したものであり、可動接触子１１と固定接触子間に流れる電流により発熱して湾曲する。可動接触子１１と固定接触子間に過電流が流れた場合には、バイメタル２０が大きく湾曲して、バイメタル２０の自由端が、トリガーレバー１８に取り付けられた調整ねじ１９を押圧して、トリガーレバー１８が傾動して、開閉機構１６のラッチが外れ、複数の可動接触子１１の可動接点が同時に複数の固定接触子の固定接点から引き剥がされるようになっている。つまり、バイメタル２０の発熱によるバイメタル２０の自由端位置の変位により、開閉機構１６が作動して、可動接点が固定接点から引き剥がされるようになっている。図４において、１３は外部接続端子であり、１４は接続導体である。接続導体１４は、外部接続端子１３とバイメタル２０の自由端とを接続している。なお、図示していないがバイメタル２０の基端である支持部には可動接触子１１と接続される接続導体が形成されている。接続導体の支持部もしくは自由端に取り付ける接続導体の取付場所は逆であっても問題ないものである。そのため、下記以降に示す実施形態においては接続導体に接続される外部接続端子１３及び可動接触子１１の記載については省略するものである。

（本発明の原理）
図１に示されるように、本発明では、バイメタル２０の中間位置よりも自由端側に、通電によりバイメタル２０の支持部側より多く発熱する発熱部を設けることにより、バイメタル２０の自由端部分を緩慢に変動させて、過電流が流れた際の引き外し時間を適切な範囲とすることとしている。詳しく説明すると、バイメタル２０全体の変動量を小さくして、バイメタル２０基端の支持部近傍の変動量を小さくさせるとともに、バイメタル２０の中間位置よりも自由端側にバイメタル２０の支持部側より多く発熱する発熱部を設け、バイメタル２０の中間位置よりも自由端側で湾曲させることにより、バイメタル２０の自由端位置の変動量を緩慢させている。本発明では、バイメタルを使用する熱動式の回路遮断器なので、直流遮断が可能となる。

（参考実施形態）
参考実施形態は、図２に示されるように、バイメタル２１の中間位置よりも自由端側に、発熱部として連通孔２１ａを形成した実施形態である。このため、発熱部である連通孔２１ａが形成されている部分のバイメタル２１の断面積は小さいことから、電気抵抗が他の部分と比べて大きく、連通孔２１ａが形成されている部分が発熱し、当該部分が大きく湾曲する。

なお、バイメタル２１の基端は、支持部２１ｂとなっていて、当該部分でバイメタル２１が支持され、バイメタル２１の先端側は自由端となっている。バイメタル２１の基端には、可動接触子１１と接続する接続導体１７が接続されている。バイメタル２１の自由端部には、接続導体１４が接続されている。また、バイメタル２１の自由端から所定寸法離間した位置には、トリガーレバー１８に取り付けられた調整ねじ１９が配設されている。これら、バイメタル２１の支持構造、バイメタル２１への接続導体１４、１７の接続構造、及び、調整ネジ１９の配設位置は、特に記載しない限り、以下に説明する本実施形態についても、参考実施形態と同一である。

（本実施形態）
本実施形態は、図３に示されるように、バイメタル２２に、バイメタル２２の支持部２３ｂ側から自由端側に向けて、開口幅が徐々に大きくなる連通孔２２ａを形成した実施形態である。これにより、バイメタル２２の支持部２２ｂ側に比べて自由端側の方が、バイメタル２２の断面積が小さいので、電気抵抗が大きく、発熱量が大きいため、大きく変形する。本実施形態も、バイメタル２２がバイメタル２２の支持部２２ｂ側より多く発熱する発熱部は、バイメタル２２の中間位置よりも自由端側に位置している。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う回路遮断器もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

１ ベース
１１ 可動接触子
１３ 外部接続端子
１４ 接続導体
１５ メカフレーム
１６ 開閉機構
１７ 接続導体
１８ トリガーレバー
２０ バイメタル（従来）
２１ バイメタル（参考実施形態）
２１ａ 連通孔
２１ｂ 支持部
２２ バイメタル（本実施形態）
２２ａ 連通孔
２２ｂ 支持部
１００ 回路遮断器

Claims (1)

1. 固定接点が形成された固定接触子と、
   前記固定接点と離接する可動接点が形成された可動接触子と、
   固定接触子と可動接触子間に流れる電流により発熱して湾曲し、基端で支持され、先端が自由端となっているバイメタルと、
   前記可動接点を固定接点から引き剥がす開閉機構と、
   前記バイメタルの発熱による前記バイメタルの自由端位置の変位により、前記開閉機構が作動して、可動接点が固定接点から引き剥がされる回路遮断器において、
   前記バイメタルの基端側から自由端側にかけて、開口幅が徐々に大きくなる連通孔を形成することにより、前記バイメタルの中間位置よりも自由端側に、通電により前記バイメタルの支持部側より多く発熱する発熱部を形成したことを特徴とする回路遮断器。