TWI602211B - Circuit breakers with temperature warning mask and the cover of the circuit breaker components - Google Patents

Description

斷路器用感溫警示遮罩及具該遮罩的斷路器組件

一種具警示遮罩的組件，尤其是具感溫警示遮罩的斷路器組件，以及斷路器用感溫警示遮罩。

隨著電氣設施的多元化運用，為易於檢測維修及有效管理，一般住家或是工廠都會設置管控供輸的配電箱或配電盤。而且為提升操作環境的安全，避免短路釀成電氣火災，造成財務甚至人命損失，目前在配電盤處，已經普遍設置有斷路器(MCCB,Molded-Case Circuit Breaker)。當配電盤發生短路或嚴重過載時，斷路器的開關會及時跳脫斷電，保護該配電盤及連接配電盤的電器設備，等到過載情況排除，確認配電盤及整個迴路安全後，可以再重新扳動斷路器開關，恢復供電給電器設備。

家用電由於情況較簡單，通常是將多個迴路的斷路器集中設置在單一的輸送配電盤中，能提升檢修人員的維修便利性，迅速發現跳電原因並加以排除。另方面，在工廠等用電量較大的作業環境，則會運用如圖1所示的電力傳輸匯流排91輸送電流，並利用例如插接裝置93，將電力傳輸匯流排91所提供的電能經配電盤95分配至附近的設備。配電盤95中則會設置多組斷路器97，斷路器97一般被設定在斷路狀態，當要增加一組設備時，操作人員可將機具的供電迴路導接至斷路器97，裝接妥當後再將斷路器97切換至導接狀態即可供電，過程中，其他設備運轉完全不受影響。

如圖2所示，由於斷路器97是組裝在配電盤中，要先以螺絲971將配電盤中的電纜8螺鎖至斷路器的受電端973，再將電器設備的電源線鎖固於斷路器97的供電端975，並將斷路器97切換至導通狀態，電流才能經過斷路器97而傳輸到電器設備。為避免蟑螂、老鼠等異物進入而造成短路，申請人所製造的斷路器更設置有遮罩977，使得螺鎖後的供電端975或受電端973不會輕易裸露在外，提升斷路器的安全係數。

但當任何一端的螺絲壓合不緊密、或者接觸面留有雜物或氧化鏽蝕時，因為導電接觸面的電阻上升，導致電流流過該接觸面時，會在形成電阻處產生電位降落，電能轉換為熱能、溫度急遽上升，而溫度上升又影響該處的電阻再進一步提高，縱使電流大小從未超過斷路器的負載額度，長時間使用下，仍然有可能因為溫度持續升高而發生火警意外。由於斷路器原本是預防短路及電流過載的危險情況，溫度過高而失火的風險並不在斷路器原本的設計考量之內，此部分就成為目前設計的盲點。

因此，為提升工作環境的安全係數，部分工廠擬定對策，定期於高尖峰負載時刻巡邏檢查，巡檢過程中使用紅外線測溫儀對工廠內部所有斷路器上的螺絲表面進行單一點溫度測量並記錄，當發現螺絲表面的溫度超出規範的標準值範圍時，將立刻進行安全應變處理程序，降低災害發生的機率，但這種被動式的感溫警示方式，因係以人工方式逐一進行量測，對於每一斷路器的壓合處無法及時監控，且當其中一壓合處溫度突發性升高時，又缺乏明顯的警示機制，仍然不能保證工廠安全。

尤其經由實證統計，台灣地區的建築物火警中，百分之三十五是電器火警，更證明無論是工廠或居家安全中，用電安全都是其中需要 特別重視的項目。所以，本案將針對如何在具有斷路器的配電迴路中有效預防意外的發生作探討，藉由本案的發明給予社會大眾一個安全的用電環境。

本發明的主要目的，在提供一種斷路器用感溫警示遮罩，其中藉由溫度監控裝置，及時監測與發送警示訊號，大幅提升用電安全性。

本發明的另一目的，在提供一種具藍芽傳輸技術的斷路器用感溫警示遮罩，發送警示訊息至智慧型裝置，提升監控的便利性，以及安全監控單位的工作效率。

本發明的再一目的，在提供一種斷路器用感溫警示遮罩，藉由伸縮導熱探頭精準地觸碰導電部，提供一有效率且穩定的熱傳導，供溫度監控裝置感測警示。

本發明的又一目的，在提供一種可以借用斷路器所供應電能的斷路器用感溫警示遮罩，藉此提供較佳的安全警示效果。

本發明的又另一目的，在提供一種遮蔽導電部的具斷路器用感溫警示遮罩的斷路器組件，供降低在操作過程中誤觸導電部的機率，提升操作安全性。

本案所揭露的一種斷路器用感溫警示遮罩，係對應設置於一斷路器，該斷路器是供導電連接複數成對的電纜，前述斷路器具有一個本體，前述本體具有兩相對側緣，且該斷路器包括複數由前述兩相對側緣沿相反方向延伸形成的防護壁，且在相鄰的上述防護壁之間，分別設置複數個供對應鎖固上述電纜，並導電連接上述本體的導電部，該斷路器用感溫 警示遮罩包括：一個保護殼體，供可拆卸地結合至上述斷路器，並且遮蔽上述導電部；至少一個設置於上述保護殼體的伸縮導熱探頭，前述伸縮導熱探頭分別具有一個遠離上述保護殼體的自由端，並以該自由端對應於至少上述導電部之一，供傳導前述對應的導電部熱能；至少一個設置於上述保護殼體、且導熱連結上述伸縮導熱探頭的溫度監控裝置，使得當上述導電部溫度超過一預定溫度時，發出一警示訊號。

由本案的斷路器用感溫警示遮罩中的伸縮導熱探頭緊貼於斷路器中的導電部，其中伸縮導熱探頭包括一個銜接在該自由端和上述溫度監控裝置間的導熱伸縮部與支撐自由端和導熱伸縮部的支撐部，穩定且及時地將發熱傳輸到溫度監控裝置，另外，更因溫度監控裝置包括至少一感測模組，以及驅動前述感測模組的供電迴路，促使能有效率發送警示訊號，提升用電安全性。

又，將上述斷路器用感溫警示遮罩安裝於一斷路器上，即成為本案的具斷路器用感溫警示遮罩的斷路器組件，其中包括：一斷路器，該斷路器是供導電連接複數成對的電纜；前述斷路器具有一個本體，前述本體具有兩相對側緣，且該斷路器包括複數由前述兩相對側緣沿相反方向延伸形成的防護壁，且在相鄰的上述防護壁之間，分別設置複數個供對應鎖固上述電纜、並導電連接上述本體的導電部；一種斷路器用感溫警示遮罩，包括：一個保護殼體，供可拆卸地結合至上述斷路器，並且遮蔽上述導電部；至少一個設置於上述保護殼體的伸縮導熱探頭，前述伸縮導熱探頭分別具有一個遠離上述保護殼體的自由端，並以該自由端對應於至少上述導電部之一，供傳導前述對應的導電部熱能；至少一個設置於上述保護 殼體、且導熱連結上述伸縮導熱探頭的溫度監控裝置，使得當上述導電部溫度超過一預定溫度時，發出一警示訊號。

再經由本案所揭露的斷路器用感溫警示遮罩，其中上述斷路器用感溫警示遮罩更包括由保護殼體延伸形成的定位部；及上述斷路器更包括複數個供上述斷路器用感溫警示遮罩對應設置的定位座，使該斷路器用感溫警示遮罩穩固，更進一步提升伸縮導熱探頭中的自由端觸合於導電部的精準度。

所以，當導電部溫度過高時，經由本案發明的一種斷路器用感溫警示遮罩，不僅能及時地發送警示訊號，供安全監控單位提早進入應變程序。另外，又因該保護殼體完全將斷路器上的導電部與電纜銜接處有效遮蓋，降低操作過程中觸電的機率，操作安全性大幅提升，再者，藉由藍芽傳輸元件，增加監控的便利性及提升工作效率。

1、97‧‧‧斷路器

11‧‧‧本體

13‧‧‧防護壁

131‧‧‧鳩尾槽

15‧‧‧導電部

2、2’‧‧‧斷路器用感溫警示遮罩

21、21’‧‧‧保護殼體

211‧‧‧定位部

23、23’‧‧‧伸縮導熱探頭

231、231’‧‧‧自由端

233、233’‧‧‧導熱伸縮部

235‧‧‧支撐部

25、25’‧‧‧溫度監控裝置

251、251’‧‧‧感測模組

252‧‧‧熱電偶元件

253、253’‧‧‧供電迴路

254‧‧‧處理器

255‧‧‧溫控元件

257‧‧‧藍芽傳輸元件

259’‧‧‧LED燈

8‧‧‧電纜

91‧‧‧電力傳輸匯流排

93‧‧‧插接裝置

95‧‧‧配電盤

971‧‧‧螺絲

973‧‧‧受電端

975‧‧‧供電端

977‧‧‧遮罩

圖1為習知的電力傳輸匯流排和配電盤示意圖，說明目前工廠常見的供電情況。

圖2為習知的斷路器立體示意圖，說明現有遮罩和斷路器的結合情況。

圖3為搭配本發明斷路器用感溫警示遮罩之斷路器的俯視示意圖。

圖4為本發明斷路器組件第一較佳實施例的立體分解示意圖，說明斷路器用感溫警示遮罩、斷路器以及電纜的相關結構位置。

圖5為本發明斷路器組件第二較佳實施例的立體分解圖，說明斷路器組件的構造及斷路器用感溫警示遮罩組合至斷路器的方式。

圖6為圖5實施例的側面透視示意圖，說明斷路器用感溫警示遮罩的 構造及與斷路器結合時的相對位置。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚呈現；此外，在各實施例中，相同之元件將以相似之標號表示。

本案發明的第一較佳實施例係將一種電器設備用的電纜，組裝至具感溫警示遮罩的斷路器組件上，本發明的斷路器組件如圖4所示，包括一個斷路器1、及斷路器用感溫警示遮罩2，斷路器1於本例中例釋為一無熔絲開關。前述斷路器1請參照圖3所示，包括一個本體11，為便於說明起見，本例中僅由圖3的左右方向，設定圖式左側為受電端，右側則為供電端，並定義該本體11具有左右兩相對側緣(未標號)，且由兩相對側緣沿圖式水平的相對方向，分別延伸出四對防護壁13，藉以在四對防護壁13間，隔離出分屬受電端和供電端的三對接點，每一接點在此均稱為一導電部15。

在本例中，每一防護壁13的末端分別具有一個例釋為鳩尾槽131的定位座，導電部15則例釋為包括金屬材質的螺絲、以及相對於螺絲的導電片和螺座，每一導電片都連接至無熔絲開關內部的迴路，使得當無熔絲開關處於導通狀態時，各受電端的導電片可以完全導接至對應的供電端導電片。

為便於說明起見，此處將從安裝無熔絲開關至配電盤開始敘述。最開始，無熔絲開關都是被扳動切換至斷路模式，即圖3中OFF的位置；並將新裝設的無熔絲開關放置於配電盤中對應於電纜8的位置，加以 固定；隨後，再將配電盤中既有的一組三條電纜8對應螺鎖至受電端的三個導電部15，使每一條電纜8都被分別穩固夾制於金屬螺絲與導電片之間。完成鎖合後，請一併參考如圖4所示，再將上述斷路器用感溫警示遮罩2組合至無熔絲開關上，藉以遮蔽供電端的各導電部15。電器設備的電纜同樣分別螺鎖至供電端的各導電部15，並同樣以一個斷路器用感溫警示遮罩2遮蔽供電端的各導電部，最後將無熔絲開關扳動為導通模式，即ON的位置，使迴路導通。

為使上述斷路器用感溫警示遮罩2能準確對位組裝到無熔絲開關，本例中是在保護殼體21上形成有複數的定位部211，每一定位部211分別對應於一道上述鳩尾槽131，藉由將各定位部211插入鳩尾槽131，即可準確地定位明斷路器用感溫警示遮罩2，確保其中的伸縮導熱探頭可以精確對位於導電部15的金屬螺絲，以及例釋為塑膠材質的保護殼體21可以準確地遮蓋導電部15。

斷路器用感溫警示遮罩2進一步包括設置於保護殼體21的伸縮導熱探頭23和溫度監控裝置25。當保護殼體21藉由定位部211被穩固設置於前述斷路器1時，伸縮導熱探頭23將以自由端231導熱接觸於金屬螺絲的頂部。由於本例中，伸縮導熱探頭23是以SiC材料製成的自由端231，搭配例釋為彈簧的導熱伸縮部233及例釋為矽膠封包的支撐部235，最終導接至溫度監控裝置25。其中，SiC材料導熱率約126W/m-k，遠高於塑膠外殼的導熱率，而金屬材質的彈簧，則可以因應各螺絲的最終高度不一，有效驅使伸縮導熱探頭23的自由端231恰好抵觸到不同高度的螺絲頂面，當然導熱伸縮部亦可選擇採用導電的彈片等類似物。此外，為確保自 由端231不會隨意偏斜，伸縮導熱探頭更包括有一層包封上述彈簧的支撐部235，在此例釋矽膠封包，藉以確保彈簧不會輕易歪斜，使螺絲處的熱能可以順利地經由伸縮導熱探頭23傳導至溫度監控裝置25內部的感測模組251，供溫度監控裝置25量測讀取。

在本例中，感測模組251包括一熱電偶元件252與一處理器254，由熱電偶元件252中的兩根相異金屬，分別導熱碰觸彈簧的兩端點，接收熱能的導入，前述兩根金屬段分別係以鎳鉻合金和鎳鋁合金製成，因兩種金屬材質不同，當兩端點處在不同溫度時，兩種金屬的熱電效應差異造成材質間的相異熱電動勢，最後形成一熱偶電壓，該熱偶電壓經由迴路傳送至處理器254中分析判讀。

此外，本例中的供電迴路253包括一鈕扣電池，藉以供電給處理器254，並由處理器254將熱偶電壓轉換成一溫度數值訊號進行判讀，甚至作為一警示訊號輸出至例如配電箱上的顯示器上，供廠房的管理者在巡邏過程中即時監控，當然，此種警示訊號亦可採用例如無線傳輸，傳送至例如一間特定的管理中心，均無礙於本案的實施。此外，當處理器254判讀警示訊號超過預先設定的數值時，將立即發送訊號驅動警示元件提醒安全監控單位進入安全應變災害程序，警示元件於本例中例釋為蜂鳴器，熟知此技術領域的人也能輕易理解，警示元件也可以選擇LED燈等。

另外，為使該斷路器用感溫警示遮罩2能依照安全監控單位的需求，及時設定不同的監控溫度，故於塑膠外殼上設置一個溫控元件255，在此例釋為溫度設定旋鈕，該溫度設定旋鈕上設有例如攝氏80度及100度的兩種溫度，當旋鈕上的指針指向80度時，意味處理器254判讀出 溫度數值為80度以上時，將驅動蜂鳴器示警，使安全監控的操作更便利。

進一步，為提升安全監控巡檢的便利性，本例感測模組251更包括一組藍芽傳輸元件257或其他無線傳輸元件，供當廠內的安全監控人員巡檢時，工廠內位於巡邏路徑範圍的各斷路器組件，將逐個把各自量測的溫度數值藉由各自的藍芽傳輸元件257，傳抵巡檢人員所持的智慧型裝置，例如智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦等，一方面便於在一座工廠內建立一套完整的斷路器監控網絡，另方面更可以藉由無線傳輸的有效距離，具體強制巡檢人員必須依照預定路線實際巡邏，讓安全監控更有效率。

當然，如熟悉本技術領域人士所能輕易理解，本發明的感溫警示遮罩並非侷限於前一實施例中的態樣，依照本發明所揭露的技術，也可以設計成同時遮蔽保護斷路器的受電端和供電端等兩側，本案第二較佳實施例如圖5及圖6所示，斷路器用感溫警示遮罩2’和前一實施例同樣包括保護殼體21’，伸縮導熱探頭23’，以及溫度監控裝置25’。

本例中的保護殼體21’在聯繫受電端和供電端的長度方向，略大於斷路器的尺寸，寬度方向則與斷路器沒有差異，保護殼體21’兩側因而可以形成有卡鉤狀的定位部，讓保護殼體21’可以藉由兩側定位部，卡勾組設於斷路器本體(未標號)上。同樣地，伸縮導熱探頭23’中的自由端將觸及金屬材質的螺絲，並傳導來自螺絲的熱能至溫度監控裝置25’內。此外，為簡化本身設計，避免更換電池等需求，本例中的伸縮導熱探頭，包括有一個銅材質的自由端231’，以及例如撓性導電矽膠的導熱伸縮部233’，由於導電矽膠的導熱率高於30W/m-k，不僅可以傳遞熱能進入感測模組251’，甚至可以藉由銅質自由端231’和撓性導電矽膠，將原本斷路器受電 端提供給供電端的電能，擷取少量進入斷路器用感溫警示遮罩2’。如此設計，一方面可以節省更換電池的維護程序，另方面可以簡化斷路器用感溫警示遮罩的設計，縮小供電迴路253’或鈕釦電池所佔用空間，讓產品更小巧。尤其是本案的感溫警示遮罩組裝或拆卸都不需要斷電，完全可以熱插拔，無論是家用或工廠使用都可以非常方便拆裝，毫不影響正常運作。

本例中的感測模組251’則以熱雙金屬結構為例，當兩個不同膨脹係數的平行金屬條受熱後，會因膨脹係數差異而產生彎曲的現象，隨著彎曲過程抵觸到供電迴路的接點後，來自斷路器和伸縮導熱探頭23’提供的電能，經熱雙金屬和供電迴路253’驅動作為警示元件的LED燈259’。這也使得來自斷路器受電端的電能，在沒有發生過溫危險時，根本不會真正流入斷路器用感溫警示遮罩2’內，此種設計由於平時沒有耗電，業界稱此為乾接點；唯有發生過溫情況下，才會汲取斷路器中的電能示警，因此可以大幅延長保養維護週期。

雖然本例中兩側的兩組警示元件間是以導線連通(未標號)，但熟悉本技術的人士也能輕易理解，無論採用RS485作為電表、或採用PT100感測器、以及可以增加通訊模組等、或改用其他電源及無線通訊方式，均無礙於本案的實施。尤其警示裝置及通訊模組均可採用模組化結合，使得產品可以更加客制化，增加使用之彈性。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧斷路器用感溫警示遮罩

21‧‧‧保護殼體

211‧‧‧定位部

23‧‧‧伸縮導熱探頭

231‧‧‧自由端

233‧‧‧導熱伸縮部

235‧‧‧支撐部

25‧‧‧溫度監控裝置

251‧‧‧感測模組

252‧‧‧熱電偶元件

253‧‧‧供電迴路

254‧‧‧處理器

255‧‧‧溫控元件

257‧‧‧藍芽傳輸元件

Claims (9)

1. 一種斷路器用感溫警示遮罩，係對應設置於一斷路器，該斷路器是供導電連接複數成對的電纜，前述斷路器具有一個本體，前述本體具有兩相對側緣，且該斷路器包括複數由前述兩相對側緣沿相反方向延伸形成的防護壁，且在相鄰的上述防護壁之間，分別設置複數個供對應鎖固上述電纜，並導電連接上述本體的導電部，該斷路器用感溫警示遮罩包括：一個保護殼體，供可拆卸地結合至上述斷路器，並且遮蔽上述導電部；至少一個設置於上述保護殼體的伸縮導熱探頭，前述伸縮導熱探頭分別具有一個遠離上述保護殼體的自由端，並以該自由端對應於至少上述導電部之一，供傳導前述對應的導電部熱能；至少一個設置於上述保護殼體、且導熱連結上述伸縮導熱探頭的溫度監控裝置，使得當上述導電部溫度超過一預定溫度時，發出一警示訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述的斷路器用感溫警示遮罩，其中上述自由端具有一個高於上述保護殼體的導熱率，以及該伸縮導熱探頭更包括一個銜接在該自由端和上述溫度監控裝置間的導熱伸縮部。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的斷路器用感溫警示遮罩，其中該溫度監控裝置更包括至少一感測模組，以及驅動前述感測模組的供電迴路。
4. 如申請專利範圍第3項所述的斷路器用感溫警示遮罩，其中上述感測模組包括至少一個熱電偶元件；以及至少一個受上述供電迴路驅動並接收前述熱電偶元件所發電位訊號的處理器。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述的斷路器用感溫警示遮罩，其中伸縮導熱探頭更包括一個支撐上述自由端和上述導熱伸縮部的支撐部。
6. 一種具斷路器用感溫警示遮罩的斷路器組件，包括：一斷路器，該斷路器是供導電連接複數成對的電纜；前述斷路器具有一個本體，前述本體具有兩相對側緣，且該斷路器包括複數由前述兩相對側緣沿相反方向延伸形成的防護壁，且在相鄰的上述防護壁之間，分別設置複數個供對應鎖固上述電纜、並導電連接上述本體的導電部；一種斷路器用感溫警示遮罩，包括：一個保護殼體，供可拆卸地結合至上述斷路器，並且遮蔽上述導電部；至少一個設置於上述保護殼體的伸縮導熱探頭，前述伸縮導熱探頭分別具有一個遠離上述保護殼體的自由端，並以該自由端對應於至少上述導電部之一，供傳導前述對應的導電部熱能；至少一個設置於上述保護殼體、且導熱連結上述伸縮導熱探頭的溫度監控裝置，使得當上述導電部溫度超過一預定溫度時，發出一警示訊號。
7. 如申請專利範圍第6項所述的具斷路器用感溫警示遮罩的斷路器組件，其中上述斷路器用感溫警示遮罩更包括由保護殼體延伸形成的定位部；及上述斷路器更包括由每一上述防護壁形成一個供上述斷路器用感溫警示遮罩對應設置的定位座。
8. 如申請專利範圍第6或7項所述的具斷路器用感溫警示遮罩的斷路器組件，其中上述自由端具有一個高於上述保護殼體的導熱率，以及該伸縮導熱探頭更包括一個銜接在該自由端和上述溫度監控裝置間的導熱伸縮部。
9. 如申請專利範圍第6或7項所述的具斷路器用感溫警示遮罩的斷路器組 件，其中該溫度監控裝置更包括至少一感測模組，以及驅動前述感測模組的供電迴路。