JPH0218511Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はサーマルリレー等に使用する熱動素子
に関するものである。

従来この種の熱動素子として第１図Ａ，Ｂに示
すものがあつた。図において、１は電源側端子、
２は負荷側端子であり、夫々電源側及び負荷側に
接続固定される。３はヒータであり、一端が電源
側端子１の切り起こし部１ａに、他端が負荷側端
子２の切り起こし部２ａに夫々ろう付けして固着
してある。４はバイメタルであり、その一端をヒ
ータ３の端にろう付固定してあり、その高膨張側
をヒータ３側に向けてヒータ３に近接してこれと
略平行に設けてある。

電流は電源側端子１と負荷側端子２との間でヒ
ータ３を通して流れ、これによりヒータ３が発熱
（ジユール熱）する。バイメタル４は、ヒータ３
により加熱され、温度上昇に伴い第１図Ｂ中二点
鎖線で示すように彎曲し、その自由端側が矢印方
向に変位する。ヒータ３に過電流が流れると、バ
イメタル４は高い温度となり、その自由端側が所
定値以上変位し、これにより接点機構（図示せ
ず）が動作する。

従来のこの種の熱動素子においては、過電流が
加えられてからバイメタル４の温度が所定温度以
上に上昇して接点機構が動作するまでに比較的長
い時間を要する。このため、接点機構が動作する
前に、ヒータ３自体の温度が過度に上昇し、比較
的小さな過電流でヒータ３が溶断したしまうこと
があつた。この対策として、熱動素子と併せて速
断特性を有するヒユーズ等を設け、短絡時に生ず
る過電流よりヒータ３を保護する構成としてあ
る。しかし、この構成では、いわゆる保護協調を
とることが困難な場合が多く、動作の信頼性が低
下するという欠点があつた。

本考案は上記のような従来のものの欠点を除去
するためになされたものであり、ヒータに過電流
が流れることに応動して、電気導体が電磁力の作
用でヒータの両端間を短絡する構成とすることに
より、ヒータの溶断を確実に防止でき、保護協調
をとり易い熱動素子を提供することを目的として
いる。

以下本考案の各実施例を図について説明する。
各図中、第１図Ａ，Ｂに示す構成部分と同一部分
には同一符号を付し、その説明は省略する。

第２図Ａ，Ｂは本考案になる熱動素子の一実施
例を示す。この熱動素子５において、電源側及び
負荷側各端子、ヒータ、バイメタルについては従
来のものと同様である。６は電気導体であり、鉄
等の強磁性金属板の細長片よりなり、その一端が
負荷側端子２の切り起こし部２ａに溶接等により
固着してある。この電気導体６は、バネ性を有す
るものであり、ヒータ３より僅かに離れてヒータ
３に沿つて延在しており、その自由端側６ａは電
源側端子１の切り起こし部１ａに隙間ｇをおいて
対向している。

例えば短絡事故が起こると、電源側端子１と負
荷側端子２との間をヒータ３を通して一定値以上
の過電流が流れる。これによりヒータ３の発熱量
が増え、またヒータ３を通して流れる一定値以上
の過電流によつてヒータ３の周りに生ずる磁界の
強さが増加する。この強い磁界の作用により、磁
性体よりなる電気導体６はいわゆる電流力により
ヒータ３との間で引力を生じる。そして、この引
力により電気導体６はヒータ３側に引き寄せら
れ、最終的には第２図Ｂ中二点鎖線で示すように
自由端側６ａが電源側端子１の切り起こし部１ａ
に当接し、ヒータ３の両端間を短絡する。上述の
引力は次の一般式で表わされる。

Ｆ＝I²／4πa・μ₀（μs−１）／μs＋１ ここで、Ｉはヒータ３に流れる電流、ａは電気
導体６とヒータ３との距離、μ₀は真空中の透磁
率、μsは電気導体６の透磁率である。このため、
電気導体６は磁性体よりなり、磁性体はμs＞１と
なるため、引力Ｆが生じることになる。

なお、この電気導体６は鉄などの磁性体材料で
あればよく、又、短絡電流の大きさは使用する回
路の定数により異なるが熱動素子定格電流の十数
倍以上であり、この分流を受けもつことから、第
２図に示すとおり電気導体６の寸法は抵抗体であ
るヒータ３と同程度でよい。

但し磁性体である電気導体６は剛性は大である
ためこの厚みは上述の電磁力によりたわむように
選択する必要がある。

一方、間〓寸法ｇは外部からの振動や衝撃によ
り電気導体６が切り起こし部１ａに接触しない範
囲の小さい寸法を選択すればよい。

また短絡後はヒータ３と電気導体６には同方向
に電流が分流し、いわゆる平行導体間引力によ
り、電気導体６の短絡状態を保ち続ける。ここの
引力は次式で示される。

F′＝μ₀I₁I₂／2πa（√²＋²−ａ） ここで、I₁はヒータ３に流れる電流、I₂は電気
導体６に流れる電流、ｌはヒータ３および電気導
体６の対向部長さ、ａは電気導体６とヒータ３と
の距離である。

これにより電気導体６が短絡状態を保ち続ける
間は過電流はその殆んどが電気導体６を通つて流
れ、ヒータ３の発熱量は減りヒータ３が溶断する
ことはない。

またヒータ３の発熱量が増大することにより、
従来の場合と同様にバイメタル４が矢印方向へ大
きく変位し接点機構が動作し、熱動素子が組込ま
れている装置はオフ状態となる。この装置がオフ
状態となると、ヒータ３の周りの磁界が消滅し、
電気導体６はそのバネ性により切り起こし部１ａ
より離れた元の状態となる。

なお、過電流が流れ始めてから電気導体６がヒ
ータ３を短絡するまでの時間は、ヒータ３が異常
に発熱して溶断するまでの時間より短い時間とさ
れている。ここで電気導体６がヒータ３を短絡す
るまでの時間は、電気導体６の機械的、物理的特
性、〓間ｇ等を管理することにより容易に、しか
もバラツキなく設定できるものである。然して本
考案によれば、ヒータ３は溶断する前に必ず保護
されることになり、安定な保護協調性が成り立つ
ていることになる。

第３図は本考案になる熱動素子の別の実施例を
示す。同図中、第２図Ｂに示す構成部分と同一部
分には同一符号を付し、その説明は省略する。こ
の熱動素子１０において、１１は非磁性材料製の
電気導体であり、第２図Ｂの電気導体６と同様に
ヒータ３に近接してこれと平行に設けてある。１
２は鉄等の強磁性片であり、上記の電気導体１１
の背面に固着してある。

この構成によれば、第２図Ａ，Ｂに示す熱動素
子５の場合に比べて、ヒータ３に流れる電流が小
さい段階で、電気導体１１、強磁性片１２はヒー
タ３に引き寄せられ、ヒータ３を短絡する。従つ
て、本実施例の熱動素子１０では、ヒータ３に過
電流が流れた場合に、前記の熱動素子５に比べ
て、早期にヒータ３を保護しうる。

以上のように、本考案によれば、電気導体をヒ
ータに近接させて移動可能に設け、短絡等により
過電流が発生した場合に電磁力の作用で電気導体
が変位してヒータを短絡する構成としてあるた
め、ヒータが異常発熱して溶断する事故を防止す
ることが出来、しかも電気導体がヒータを短絡す
るタイミングを任意に、且つ安定に定めることが
出来、然して保護協調がとり易くなり、更には、
電気導体を強磁性材料或いは強磁性材料と他の導
電材料との組合わせとすることにより、保護協調
がよりとり易くなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂは夫々従来の熱動素子の１例の正
面図及び側面図、第２図Ａ，Ｂは夫々本考案にな
る熱動素子の一実施例の正面図及び側面図、第３
図は本考案になる熱動素子の別の実施例の側面図
である。 １……電源側端子、２……負荷側端子、１ａ，
２ａ……切り起こし部、３……ヒータ、４……バ
イメタル、５，１０……熱動素子、６，１１……
電気導体、１２……強磁性片。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ヒータのジユール熱による温度が所定値を越
   えた場合に接点等を動作させる熱動素子におい
   て、該ヒータの近傍に磁性体よりなる電気導体
   を移動可能に配置し、該ヒータに所定値以上の
   電流が流れた場合に、該ヒータ周囲に生ずる磁
   界により該磁性体よりなる電気導体が変位して
   該ヒータを短絡するように構成した熱動素子。 (2) 磁性体よりなる電気導体を、強磁性材料と他
   の導電材料との組合せとした実用新案登録請求
   の範囲第１項記載の熱動素子。