JP6628361B2 - 端子温度表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、回路遮断器の端子部の温度を検出して、接続している電線や回路遮断器の焼損並びに該回路遮断器の周囲の造営材や周辺機器などへの延焼を防止することを目的とした端子温度表示装置に関する。

回路遮断器は、電路における過電流や短絡電流若しくは漏電電流などの事故電流を検出して、所定の動作条件に合致したときに、負荷側への電源の供給を絶つように遮断動作する。

回路遮断器には、電線や負荷機器と電気的接続を行うために、各極の端子部に端子板が設けられている。住宅用分電盤や制御盤などの配電盤に組み込まれている回路遮断器は、施工現場にて電線が引き込まれ、電線は圧着端子にてカシメ接続され、圧着端子は端子ねじによって回路遮断器の端子板とねじ締めで接続される。このとき、圧着端子と回路遮断器の端子板とのねじ締め接続が不十分な状態であると、回路遮断器使用中に端子板において異常過熱が発生するおそれがある。

また、長年に亘る使用中においても、周囲の振動や温度変化による膨張、収縮が繰り返し起こることによって、端子板に取り付けている端子ねじのねじ緩みが生ずる可能性もあり、定期的な保守点検（端子ねじの増し締め）が行われなければ、ねじ緩みにより異常過熱が発生するおそれがある。

端子板の異常過熱は、端子ねじの緩みにより電線を取り付けた圧着端子と端子板の接触抵抗が増加し、大きなジュール熱が出ることで発生する。

その他、前記電線の圧着端子と回路遮断器の端子板との接触面の酸化による接触抵抗の増加や異物の挟み込みに起因する接触抵抗の増加によっても異常過熱が発生する。

このような異常過熱の状態が継続すると、回路遮断器を構成する部品や接続している電線が発火する場合があり、回路遮断器周辺の造営材や周辺機器への延焼が懸念される。

しかしながら、通常の回路遮断器においては、これら端子板の異常過熱を検出する機能を兼ね備えていない。一般的に端子板の異常過熱の予防は、施工時の接続確認や定期的な保守点検（端子ねじの増し締め他）を行う方策がとられている。これらの予防策は異常過熱を予防する点では効果的であるものの、次回の保守点検までは異常過熱に気づくことができないため、経年的な使用に伴う焼損事故や延焼事故を完全に防ぐことはできない。

そこで、端子板の異常過熱を検出し、異常過熱が発生した場合には負荷側への電源供給を遮断することで、異常過熱に伴う焼損事故を防止する機能を備えた過熱防止装置付の回路遮断器が開示されている。（特許文献１、特許文献２）

特許文献１においては、異常過熱の検出を行うものとして以下のものが開示されている。過熱検出用のバイメタル板２５及び２６を回路遮断器の電源側端子及び負荷側端子の夫々に固着し、この２枚のバイメタル板間にバイメタル板の変位に追随して変位する伝達板を懸架し、且つ常時は前記伝達板に係止されているが、過熱時、伝達板の変位により、前記伝達板との係止関係が解除されることにより移動して回路遮断器をトリップさせる作動棒を備えるものである。また、伝達板と作動棒との係止関係が解除されて、作動棒が動作したときには、回路遮断器の外部に作動棒が突出することにより動作表示を行い、且つ作動棒を押圧操作することにより回路遮断器のリセットを可能とする過熱防止装置を一般の回路遮断器に付加して備えたものである。

特許文献２においては、前述の特許文献１における機械的な構造を鑑みてなされたもので、電気的に異常過熱を検出し、該異常過熱が検出されたことにより出力される電気信号により、遮断器の接触子を開放する引外し装置を駆動させるものが開示されている。

具体的には、特許文献１に開示された機械的動作によるものでは、遮断器の内部機構を変えなければ適用できないことが多いことに鑑みてなされたもので、特に、遮断器単体の過熱防止に加えて給電系統内にある回路遮断器を集中管理したり、同一回路に併設された電磁開閉器等の他の機器の過熱保護に利用することができることを課題としてなされたものである。

異常過熱検出のための構成として、電線接続用端子の温度に対応して電気的出力が変化する感温素子と、該感温素子の電気的出力を正常レベルと比較して異常過熱を検知する判定回路とを備えている。

感温素子としては、サーミスタ、熱起電力を利用した熱電対、放射熱を検出する赤外線センサなどが挙げられており、感温素子の配置形態として、該感温素子をモールドケースの端子近傍に埋め込んで配置する形態、モールドケースとは独立して樹脂成形された絶縁支持体に保持させて一体化した温度センサユニットを構成し、該温度センサユニットを極間バリアの取付用溝を利用してモールドケースに取り付けた形態、温度センサユニットを板状に形成してモールドケースの裏面と盤面との間に挟んで装着できるようにした形態、感温素子を遮断器端子部の絶縁に用いられる端子カバーに取り付けた形態、熱伝導率の高いセラミック等の絶縁体に感温素子を埋め込み、温度センサユニットの絶縁支持体に設けた穴に挿入して、ばねにより長さ方向に移動可能なように弾性的に保持し、遮断器端子部に絶縁体の先端を接触させる形態などが開示されている。

実公昭５６−２５１５６号公報 特開昭６２−８４１９号公報

これら特許文献１及び特許文献２に開示されたように、通常の回路遮断器に端子板の異常過熱を検出する機能を追加することは可能である。しかし、特許文献１においては、異常過熱を検出する機能を追加するにあたり、回路遮断器の裏面側全体に、異常過熱を検出するための機械的機構を配置するためのスペースを別途設ける必要があり、回路遮断器の外形が大きく変わるなど、回路遮断器の大幅な改造が伴うため、工数の増加やコストの増加という課題を有する。

また、特許文献２においては、電気的装置を配置するにあたり、感温素子などの温度センサ及び判定回路を備えたユニットを別途設けて、該ユニットを回路遮断器に取付ける必要があり、追加のための部品が多く、また、温度計測システムとしての導入が必要となることから機能追加のために複雑さを伴う。また、感温素子を主回路との電気的絶縁を図ったうえで取付けるために、温度の感知が間接的になり正確な温度上昇が捉えにくいという課題を有する。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、回路遮断器の改造の必要なく、端子板の異常過熱を簡単な構成で検出可能な、端子温度表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る端子温度表示装置は、上述の課題を解決すべく構成されたもので、回路遮断器の端子に取付けて該端子の温度を表示する端子温度表示装置であって、前記端子に接続されて該端子の熱が伝導される接続部と、前記接続部に一端が固着されるとともに他端が前記熱の変化に応動して変位自在に配設される熱動素子と、前記熱動素子の変位が伝達されるとともに応動に対応して往復変位する変位伝達部と、前記変位伝達部の変位が伝達されて駆動される表示機構とを備えたことを特徴として端子温度表示装置を構成したものである。

かかる構成によれば、回路遮断器の改造の必要なく、端子の異常過熱を簡単な構成で検出できる。

また、前記熱動素子が配設される前記接続部は回路遮断器の端子の数に対応して配設される一方、前記変位伝達部は夫々の熱動素子に共通して設けられることにより、夫々の熱動素子における最大の変位が伝達される構成としてもよい。

かかる構成によれば、少ない部品点数で、複数の端子を一括で監視できる。

また、前記表示機構は、前記変位伝達部における往復変位のうち一方向の変位が伝達駆動され、変位伝達部の最大の変位が保持される第一の表示機構と、前記往復変位の両方向の変位に追随して駆動される第二の表示機構の、少なくとも一方の表示機構を備えた構成としてもよい。

かかる構成によれば、端子の現在の発熱状態と端子の最大発熱状態の内、少なくとも一方の発熱状態を表示できる。

また、前記接続部の一部が外部に露出されて、熱動素子と、変位伝達部と、表示機構とを収納する略直方体形状の筐体を備える一方、表示機構を外部から視認する視認部を備え、筐体の一面が回路遮断器と対向して配置される構成としてもよい。

かかる構成によれば、熱動素子と表示機構を外部から操作することを防げ、表示機構を外部から視認できる端子温度表示装置を提供できる。

また、前記接続部の一部が外部に露出されて、前記熱動素子と、前記変位伝達部と、前記表示機構とを収納する略直方体形状の筐体を備える一方、前記表示機構を外部から視認する視認部を備え、前記変位伝達部の最大の変位が保持された状態の第一の表示機構をリセットするリセット操作部を、前記筐体における回路遮断器と対向して配置される一面に設けた構成としてもよい。

かかる構成によれば、回路遮断器に端子温度表示装置を取り付けた状態では第一の表示機構をリセットできず、回路遮断器から端子温度表示装置を取り外した状態では第一の表示機構をリセットできる端子温度表示装置を提供できる。

以上の如く、本発明によれば、回路遮断器の改造の必要なく、端子板の異常過熱を簡単な構成で検出可能な、端子温度表示装置を提供することができる。

本発明の実施形態である端子温度表示装置を回路遮断器に取付けた状態の概略図を示す。 上記の端子温度表示装置の取付方法の概略図を示す。 上記の端子温度表示装置を示す。 上記の端子温度表示装置の内部組立図を示す。 上記の端子温度表示装置の温度表示部の断面図ＡＡ（常時発熱表示部の構造）を示す。 上記の端子温度表示装置の温度表示部の断面図ＢＢ（最大発熱表示部の構造）を示す。 上記の端子温度表示装置の内部組立図の斜視図を示す。 従来例における端子の接続不良を検出する構造を示す。

次に本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。

図１には、本実施形態に係る端子温度表示装置２を回路遮断器１に取付けた状態の概略構成図を示している。図２には、端子温度表示装置の取付方法の概略図を示している。図３には、端子温度表示装置を示している。図４には、端子温度表示装置の内部組立図を示している。図５には、端子温度表示装置の端子板の温度を常時表示する常時発熱表示部の構造を示している。図６には、端子温度表示装置の端子板のもっとも発熱した温度を表示する最大発熱表示部の構造を示している。図７には、端子温度表示装置の内部構造図の斜視図を示している。図８には、従来例における端子の接続不良を検出する構造を示している。

まず、図１および図２に示す回路遮断器１の基本構造について説明を行う。図１および図２において、回路遮断器１は、外郭がモールドケースからなる回路遮断器筐体により構成されている。回路遮断器筐体は回路遮断器の内部部品を取付ける基台１０１と、該基台に被せられて内部部品を覆うカバー１０２とからなる。前記回路遮断器１の内部には、電源側の電路と負荷側の電路とを入切するために、端子１２と一体化した固定接触子（図示しない）と、可動接触子（図示しない）とが配設される。また、前記固定接触子と前記可動接触子を開閉駆動させる開閉機構部（図示しない）と、電路に流れる異常電流を検出することにより前記開閉機構部に作用して該開閉機構部の引外し動作を行わせ、前記固定接触子と前記可動接触子とを開駆動させる引外し装置部（図示しない）とが設けられている。

前記回路遮断器１には、外部の導体と接続される前記端子１２が各極の電源に対応して複数設けられており、夫々外部に露出している。

前記端子１２には、外方から電線３が接続される。電線３の先端部には、圧着端子３１がカシメにより取り付けられており、前記端子１２には、該圧着端子３１が端子ねじ１１によってねじ締め固定される。

次に、回路遮断器１に取り付けられる端子温度表示装置２について図１および図２を用いて説明を行う。端子１２に接続されて端子１２の熱が伝導される接続部である端子温度表示装置２の熱伝導端子板２１は、回路遮断器１の端子ねじ１１を貫通させる貫通孔を有しており、電線３の圧着端子３１と端子１２との間に挟まれるようにして、端子ねじ１１により熱伝導端子板２１が締付固定される。端子温度表示装置２は、取付け時に、回路遮断器１の取付面、つまり回路遮断器１の底面と端子１２に接続される電線３との間に位置する。

次に、端子１２の異常過熱を検出する機能を有する端子温度表示装置２の構成について図３、図４、図５および図６を用いて説明を行う。

図３および図４に示すとおり、端子温度表示装置２は、回路遮断器１の各極の端子１２に接続されて該端子の熱が伝導される接続部である熱伝導端子板２１と、

熱伝導端子板２１に固着した熱動素子２２と、

熱動素子２２の変位が伝達されるとともに応動に対応して往復変位する変位伝達部である作動体２３と、

作動体２３の変位が伝達されて駆動される表示機構である表示部２４と、

これら熱動素子２２、作動体２３、表示部２４を収納する筐体２５と

を備えて構成される。

熱伝導端子板２１に固着される熱動素子２２は、端子１２と接続された熱伝導端子板２１からの熱伝導を受けて定量的に変位するバイメタルを用いて構成している。図４では、熱動素子２２は熱伝導端子板２１に対してねじ締めで固着されているが、ねじ締めに限らず、溶接やリベットによる固着でもよい。

図５および図６に示す通り、表示部２４は、熱動素子２２が熱伝導端子板２１からの熱伝導によって変位したとき、熱動素子２２の変位を受けてＢ方向へ回動する作動体２３により、回路遮断器１側、つまり図５および図６の左方向に移動する。熱動素子２２の変位の大きさに応じて表示部２４の移動量も変化するため、移動量を目視させることで、熱動素子２２の変位の大きさ、すなわち端子１２の発熱量を視認させることができる。

端子１２の発熱は、熱伝導端子板２１を介して熱伝導し、その熱量に応じて熱動素子２２が定量的に変位する。その変位量に応じて作動体２３を介して表示部２４が移動するので、端子１２の発熱量と熱動素子２２の変位量と表示部２４の移動量は相関のとれたものとなり、端子１２の発熱状態を表示することができる。

このような構成により、端子温度表示装置２の熱伝導端子板２１を、既存の回路遮断器の端子１２に、端子ねじ１１で取り付けることで、回路遮断器１の改造の必要なく、端子温度表示装置２を取付けることができる。また、端子１２の発熱量を、熱伝導端子板２１に固着された熱動素子２２の変位に連動して移動する表示部２４の移動量によって目視させることで、簡単な構成で端子１２の発熱状態を表示することができる。

なお、図４、図５および図６では表示部２４は作動体２３を介して移動する構成となっているが、これに限らず、例えば表示部２４が直接熱動素子２２に当接して移動する構成としてもよい。また、表示部２４の移動方向も回路遮断器１側、つまり図５および図６の左方向に限らず、例えば回路遮断器１から離れる方向、つまり図５および図６の右側に移動する構成としてもよい。

次に、複数の端子１２を一括監視でき、必要な情報を表示できる端子温度表示装置２について図４、図５および図６を用いて説明を行う。図４に示す作動体２３は、各極の端子１２にわたる形で筐体２５に回動可能に固定されている。

このような構成により、作動体２３がわたっている極の端子１２に取り付けられた熱伝導端子板２１に固着された複数の熱動素子２２のうち、最も高い温度で変位している熱動素子２２のみに作動体２３が連動して、図５および図６に示すＢ方向へ回動することで、表示部２４を移動させることができる。よって作動体２３がわたっている複数の端子１２の発熱状態を一括監視でき、最も発熱している端子１２の発熱状態のみを表示できる。よって端子１２ごとに端子温度表示装置２を配置するよりも少ない部品点数で、端子１２の異常発熱の検出に必要な情報である、最も発熱している端子１２の発熱状態を表示することができる。

次に、より詳細な端子１２の発熱状態を表示できる端子温度表示装置２について図４、図５および図６を用いて説明を行う。図４において、表示部２４は作動体２３の往復変位の両方向の変位に追随して駆動される第二の表示機構である常時発熱表示部２４１と、作動体２３の往復変位のうち一方向の変位が伝達駆動され、変位伝達部の最大の変位が保持される第一の表示機構である最大発熱表示部２４２によって構成することができる。常時発熱表示部２４１は端子１２の現在の発熱状態を表示し、最大発熱表示部２４２は端子１２の最大発熱状態の表示を維持する。

図５において、常時発熱表示部２４１は、常時発熱表示ばね２６とともに筐体２５に組み込まれている。常時発熱表示ばね２６は、一端が筐体２５に固定され、常時発熱表示部２４１が作動体２３をＡ方向に回動させるように付勢している。作動体２３は、常時発熱表示部２４１によりＡ方向に回動し、筐体２５の位置規制部２５１に当接することにより固定され、熱動素子２２と一定のギャップを設けた状態となる。

端子１２が発熱すると、熱伝導端子板２１に固定されている熱動素子２２が変位し、作動体２３をＢ方向に回動させ、常時発熱表示部２４１は常時発熱表示ばね２６に抗して、回路遮断器１側、つまり図５の左方向に移動する。また、端子１２の発熱が治まれば、熱動素子２２の変位が少なくなり、作動体２３は、常時発熱表示ばね２６により、筐体２５の位置規制部２５１と作動体２３が当接するまでＡ方向に回動することで、常時発熱表示部２４１は常時発熱表示ばね２６に従して、回路遮断器１と反対側、つまり図５の右方向に移動する。

図６において、端子１２の最大発熱状態の表示を維持する最大発熱表示部２４２は、最大発熱表示板ばね２７とともに筐体２５に組み込まれ、最大発熱表示部２４２に設けた一部のリブが最大発熱表示板ばね２７に一定の荷重で挟み込まれている。

端子１２が発熱すると、熱伝導端子板２１に固定されている熱動素子２２が変位し、作動体２３をＢ方向に回動させ、最大発熱表示部２４２は最大発熱表示板ばね２７の一定の挟み込み荷重に抗して回路遮断器１側、つまり図６の左方向に移動する。

また、端子１２の発熱が治まれば、熱動素子２２の変位が小さくなり、作動体２３は、常時発熱表示ばね２６により、筐体２５の位置規制部２５１と作動体２３が当接するまでＡ方向に回動するが、最大発熱表示部２４２は、最大発熱表示板ばね２７に一定の荷重で挟み込まれているため、移動した位置で保持され、初期の位置には移動しない。

このような構成により、端子１２の発熱状態について、現在の発熱状態と、過去と現在にわたって最も発熱したときの状態を表示することができ、より詳細に端子１２の発熱状態を確認することができる。なお、本願発明については、表示部２４について、常時発熱表示部２４１のみを備えてもよいし、最大発熱表示部２４２のみを備えてもよいし、或いはその両方を備えてもよいが、端子１２の異常発熱の有無を検出するためには、少なくとも最大発熱表示部２４２を備えていることが好ましい。

次に、表示部２４の外部からの操作を防止できる端子温度表示装置２について、図３および図４を用いて説明を行う。

筐体２５は、図４に示すように筐体基台部２５０１に熱動素子２２と表示部２４を収納、配置した後に、図３に示すように筐体蓋部２５０２を取り付けることで、熱動素子２２と表示部２４を外部から接触不能とできるように構成している。

また、筐体基台部２５０１には、表示部２４の外部からの操作を防ぐとともに表示部２４の移動量に応じた端子１２の発熱状態を視認させるための発熱表示板２５２１を、筐体蓋部２５０２には表示部２４と発熱表示板２５２１を外部から視認させるための視認部である窓枠２５２２を設けてあり、端子１２の発熱状態を容易に視認できるように構成されている。例えば表示部２４の、窓枠２５２２から視認できる面の一部を色違いとし、発熱表示板２５２１を透明、かつ端子１２の温度を表す文字を表示部２４の移動量に対応した位置に記載すれば、表示部２４が移動したとき、移動量に応じて表示部２４の色違いとした面が発熱表示板２５２１を通して現れることで、窓枠２５２２から端子１２の温度を確認できる。

このような構成により、熱動素子２２と表示部２４が外部から接触不能となるため、熱動素子２２以外の、意図的な操作によって表示部２４が移動することがなくなり、端子１２の発熱状態を正確に表示することができる。また、筐体蓋部２５０２に表示部２４を視認させるための窓枠２５２２を設けたため、表示部２４が筐体２５に収納された状態でも、表示部２４の表示を視認することができる。

次に、端子温度表示装置２の使用中は最大発熱表示部２４２の表示をリセットできず、端子温度表示装置２を回路遮断器１から取り外せば最大発熱表示部２４２の表示をリセットできる端子温度表示装置２について、図７を用いて説明を行う。

図７に示す通り、筐体基台部２５０１は、端子温度表示装置２の回路遮断器１側の面に最大発熱表示部２４２の位置を初期状態に戻せるリセット用の解除口２５３を設けている。

筐体基台部２５０１の、熱伝導端子板２１を端子１２に取付けたときに外部からの接触による操作が不可能となる面に、リセット用の解除口を設けることで、端子温度装置２を回路遮断器１に接続している状態では最大温度表示部２４２をリセット操作できない構造となっている。

ねじ緩み等で最大発熱表示部２４２が、端子１２の異常過熱を示す表示状態となると、端子温度表示装置２を回路遮断器１から取り外し、リセット用の解除口２５３に棒を挿入して最大発熱表示部２４２を押し込むなどの操作を行うことで最大発熱表示部２４２の位置を初期位置にリセットし、その後に回路遮断器１に確実にねじ締めを行って端子温度表示装置２を取付けることで、端子ねじ１１のねじ緩みによる端子１２の異常過熱を防止できると共に、端子温度表示装置２の最大発熱表示部２４２を再度使用可能とできる。

このような構成により、端子温度表示装置２を使用している間は最大発熱表示部２４２の表示をリセットされることなく維持できるため、端子１２の異常過熱を確実に表示できる。かつ端子温度表示装置２を取り外せば、最大発熱表示部２４２の表示をリセットできるため、端子温度表示装置２の最大発熱表示部２４２を再度使用することができる。

なお、図７ではリセット用の解除口２５３は回路遮断器１に面する位置に配置しているが、これに限らず、例えばリセット用の解除口２５３をスライドスイッチとし、端子温度表示装置２の底面に備え、スライドスイッチをスライドさせることで最大発熱表示部２４２を初期位置にリセットできる構造としてもよい。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、表示部２４は、水平方向に移動としたが、作動体を軸として、熱動素子２２の変位に連動して作動体と共に回動することで表示部２４の面を移動させる方式としてもよい。

１ 回路遮断器
１１ 端子ねじ
１２ 端子
２ 端子温度表示装置
２１ 熱伝導端子板
２２ 熱動素子
２３ 作動体
２４ 表示部
２４１ 常時発熱表示部
２４２ 最大発熱表示部
２５ 筐体
２５０１ 筐体基台部
２５０２ 筐体蓋部
２５１ 位置規制部
２５２１ 発熱表示板
２５２２ 窓枠
２５３ リセット用の解除口
２６ 常時発熱表示ばね
２７ 最大発熱表示板ばね
３ 電線
３１ 圧着端子

Claims (5)

1. 回路遮断器の端子に取付けて該端子の温度を表示する端子温度表示装置であって、
   前記端子に接続されて該端子の熱が伝導される接続部と、
   前記接続部に一端が固着されるとともに他端が前記熱の変化に応動して変位自在に配設される熱動素子と、
   前記熱動素子の変位が伝達されるとともに応動に対応して往復変位する変位伝達部と、
   前記変位伝達部の変位が伝達されて駆動される表示機構とを備えたことを特徴とする端子温度表示装置。
   
2. 前記熱動素子が配設される前記接続部は前記回路遮断器の前記端子の数に対応して配設される一方、
   前記変位伝達部は夫々の前記熱動素子に共通して設けられることにより、
   夫々の前記熱動素子における最大の変位が伝達されることを特徴とする請求項１記載の端子温度表示装置。
   
3. 前記表示機構は、
   前記変位伝達部における往復変位のうち一方向の変位が伝達駆動され、前記変位伝達部の最大の変位が保持される第一の表示機構と、
   往復変位の両方向の変位に追随して駆動される第二の表示機構の、
   少なくとも一方の前記表示機構を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の端子温度表示装置。
   
4. 前記接続部の一部が外部に露出されて、前記熱動素子と、前記変位伝達部と、前記表示機構とを収納する略直方体形状の筐体を備える一方、前記表示機構を外部から視認する視認部を備え、
   前記筐体の一面が前記回路遮断器と対向して配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか一項に記載の端子温度表示装置。
   
5. 前記接続部の一部が外部に露出されて、前記熱動素子と、前記変位伝達部と、前記表示機構とを収納する略直方体形状の筐体を備える一方、前記表示機構を外部から視認する視認部を備え、前記変位伝達部の最大の変位が保持された状態の前記第一の表示機構をリセットするリセット操作部を、前記筐体における前記回路遮断器と対向して配置される一面に設けたことを特徴とする請求項３の端子温度表示装置。
   

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