(57)【要約】【課題】バイメタルに簡単な加工を施すことにより、巻回ピッチのずれ無しにヒータ線を均等にバイメタルに巻装して安定した湾曲動作特性を確保し、併せて消費電力の低減，および相間での熱干渉の軽減化が図れるようにする。【解決手段】シフタを介して接点機構に連繋させたサーマルリレーの主回路の各相に対応するヒートエレメントであって、ヒートエレメント２が、前記シフタに操作端を対峙させ、他端を端子１０に固定して主回路に接続したバイメタル６と、バイメタルの周面に巻装してバイメタルに直列接続したヒータ線８とからなるものにおいて、バイメタルの左右側縁に、ヒータ線の巻回ピッチｐに合わせてヒータ線８を所定の巻回位置に保持する位置決め用の凹溝６ｂを形成し、さらにバイメタルにヒータ線を巻装した組立状態で、バイメタルおよびヒータ線の周面を耐熱性の断熱材１１で被覆する。【選択図】        図１
2006073405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シフタを介して接点機構に連繋させたサーマルリレーの主回路各相に対応するヒートエレメントであって、該ヒートエレメントが、前記シフタに操作端を対峙させ、他端を端子に固定して主回路に接続したバイメタルと、バイメタルの外周に巻装して直列接続したヒータ線とからなるものにおいて、
前記バイメタルにヒータ線の巻回ピッチに合わせてヒータ線を所定の巻回位置に保持する位置決め用の凹溝を形成したことを特徴とするサーマルリレーのヒートエレメント。
【請求項２】
請求項１記載のヒートエレメントにおいて、凹溝をバイメタルの左右側縁に形成したことを特徴とするサーマルリレーのヒートエレメント。
【請求項３】
請求項１記載のヒートエレメントにおいて、凹溝をバイメタルの表裏両面に形成したことを特徴とするサーマルリレーのヒートエレメント。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のヒートエレメントにおいて、バイメタルにヒータ線を巻装した組立状態で、バイメタルおよびヒータ線の表面を耐熱性の断熱材で被覆したことを特徴とするサーマルリレーのヒートエレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線用遮断器，電磁接触器などに組み合わせて負荷（例えば電動機）の過電流，欠相保護を行うサーマルリレーのヒートエレメントの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
まず、頭記したサーマルリレーの従来構造を図３および図４に示す（例えば、特許文献１参照）。図３において、１はモールドケースであり、該ケース１には左右に並べて配置した主回路のＵ．Ｖ．Ｗ各相に対応する熱応動素子としてのヒートエレメント２、各相のヒートエレメント２の先端側操作端に連繋してスライド可能に配置したシフタ３、該シフタ３とケース内の上部に配した接点機構４との間を連繋し、シフタ３の変位に応動して接点機構４の接点を開閉する反転ばね機構５を組み込んでサーマルリレーを構成している。
ここで、前記のヒートエレメント２は、図４（ａ）で示すようにバイメタル６の外周にヒータ線８をコイル状に巻き付け、かつバイメタル６とヒータ線８を直接に接続した上でここに主回路電流を通流し、その発熱によりバイメタル６を湾曲変位させるようにした直傍熱式の熱応動素子であり、具体的には短冊片状のバイメタル６（図４（ｂ）参照）の周面に巻き付けた絶縁テープ７の上にヒータ線８を所定ピッチｐで均等に巻装した上で、ヒータ線８の上端８ａ（巻き始め端）を電源側端子９に接続し、他端（巻き終わり端）８ｂをバイメタル６の板面に接合している。また、バイメタル６はその上端を負荷側端子１０に結合し、下端側の操作端６ａを先記のシフタ３に対峙させている。
【０００３】
上記構成になるサーマルリレーの動作は周知の通りであり、主回路に過負荷電流が流れると、ヒータ線８，およびバイメタル６の発熱によりバイメタル自身が湾曲し、その操作端６ａが変位してシフタ３を押し、これにより反転ばね機構５を介して接点機構４の接点を切換え動作させる。なお、配線用遮断器に組み込んだサーマルリレーでは、前記したシフタ６の変位を接触子開閉機構のラッチ機構に伝えて主回路接触子をトリップ動作させるようにしている。
【特許文献１】特開平４−６７５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記した従来構造のヒートエレメントは、製作,品質管理の面で次記のような問題点がある。
すなわち、バイメタル６にヒータ線８を巻装するには、捲線用治具にセットしたバイメタル６にボビンから繰出したヒータ線８の巻き始めを固定した上で、バイメタルを回転し、かつヒータ線にテンションと所定のピッチ送りを与えながらバイメタルの周域に巻装するようにしているが、この作業でのピッチ送りのばらつきなどが原因で図４（ｃ）で表すようにヒータ線８の巻回位置が部分的に定位置からずれ、このためにずれたヒータ線８の位置で巻回ピッチがp’のように変位すると、ヒータ線８の発熱分布，ヒータ線の巻き付けによるバイメタル６の機械的な拘束力が変化し、その結果としてバイメタル６の湾曲変位量がばらついてサーマルリレーの動作特性が変わってしまう。しかも、従来構造では、図４（ｂ）のようにバイメタル６の形状がストレートであることから、ヒータ線８の巻き付け作業の際に前記した巻回ピッチのずれが生じ易い。
【０００５】
そこで、従来では製作したヒートエレメントごとに特性試験を行ってバイメタルの湾曲変位特性をチェックし、必要に応じてバイメタルの湾曲量を調整して特性を補正するようにしているが、この作業には手間がかかって製品コストが高くなる。
また、前記問題のほかに、従来構造のヒートエレメントではバイメタル６に巻装したヒータ線８がそのまま空気中に露呈していることから、ヒータ線の発熱の一部はバイメタル６に伝熱せずに空気中に放熱し、この放熱分が熱損失となって所望のバイメタル湾曲変位量を得るのに要する消費電力量が増大する問題がある。さらに、図３で示すようにケース１の内部にＵ，Ｖ，Ｗ各相のヒートエレメント２を並べて配置したサーマルリレーの組立構造で、個々のヒートエレメント２の発熱が周囲に放熱すると、この放熱によりヒートエレメントの相間で熱干渉して中央に並ぶＶ相のヒートエレメントとその両側に並ぶＵ，Ｗ相のヒートエレメントとではバイメタル６の湾曲変位量が変わり、このままではサーマルリレーが誤動作するおそれがあるため、実際の製品では相間の熱干渉を考慮して各相のバイメタルの設計，湾曲調整を行う必要がある。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、あらかじめバイメタルに簡単な加工を施しておくことにより、巻回ピッチのずれ無しにヒータ線を均等にバイメタルに巻装して安定した湾曲動作特性を確保し、併せて消費電力の低減，および相間での熱干渉の軽減化が図れるように構造改良したサーマルリレーのヒートエレメントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明によれば、シフタを介して接点機構に連繋させたサーマルリレーの主回路の各相に対応するヒートエレメントであって、該ヒートエレメントが、前記シフタに操作端を対峙させ、他端を端子に固定して主回路に接続したバイメタルと、バイメタルの周面に巻装してバイメタルに直列接続したヒータ線とからなるものにおいて、
前記バイメタルにヒータ線の巻回ピッチに合わせてヒータ線を所定の巻回位置に保持する位置決め用の凹溝を形成するものとし（請求項１）、具体的には次記のような態様で構成する。
（１）前記構成のヒートエレメントにおいて、凹溝をバイメタルの左右側縁に形成する（請求項２）。
（２）前記構成のヒートエレメントにおいて、凹溝をバイメタルの表裏両面に形成する（請求項３）。
（３）さらに、前記凹溝に加えて、バイメタルにヒータ線を巻装した組立状態で、バイメタルおよびヒータ線の表面を耐熱性の断熱材で被覆する（請求項４）
【発明の効果】
【０００８】
上記の構成によれば、次記の効果を奏する。すなわち、バイメタルの左右側縁，ないし表裏面に、ヒータ線の巻回ピッチに合わせてヒータ線を所定の巻回位置に保持する位置決め用の凹溝を形成しておくことにより、バイメタルにヒータ線を巻装する工程で、ヒータ線を前記凹溝に掛けながら巻き付けることにより、巻回ピッチのずれなしにヒータ線を定ピッチで均等に巻装，保持することができ、これにより湾曲特性，品質の安定したヒートエレメント製作できる。
また、前記の凹溝に加えて、バイメタルにヒータ線を巻装した組立状態で、バイメタルおよびヒータ線を耐熱性の断熱材で被覆することにより、周囲への放熱を低め、通電に伴うヒータ線の発熱を効率よくバイメタルに伝熱させることができて消費電力の節電化が図るとともに、組立後の取扱いによりヒータ線の巻回位置がずれるのを防止できる。また、各相のヒートエレメントからの周囲への放熱が少なくなるので、従来構造で問題となっていたヒートエレメントの相間熱干渉に起因する誤動作も防止できてサーマルリレーの信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図１および図２に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図４に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
まず、図１（ａ）〜（ｃ）に示す実施例において、バイメタル６の左右側縁にはヒータ線８の巻回ピッチｐ，および線径に合わせて巻回位置決め用の凹溝６ｂが側縁に沿って形成されており、バイメタル６に巻装するヒータ線８は前記凹溝６ｂの間に跨がりジグザグに架け渡して巻き付けられている。さらに、バイメタル６にヒータ線８を巻装して端子９，１０に接続した組立状態で、この組立体にはシリコーンゴムなどの耐熱性，耐電圧性に優れた材料を塗布して表面を耐熱コーティング層１１で覆うようにしている。
上記の構成により、先記のようにバイメタル６に巻装したヒータ線８のピッチずれを防止してヒートエレメントの湾曲動作特性の安定化が図れるほか、ヒートエレメント組立体を耐熱コーティング層１１で覆うことにより、消費電力の低減化、および相間の熱干渉を抑えてサーマルリレーの動作特性に対する信頼性向上が図れる。
【００１０】
次に、バイメタル６に形成した前記の凹溝６ｂに関するいくつかの応用実施例を図２（ａ）〜（ｆ）に示す。
すなわち、図１（ｂ）ではバイメタル６の左右側縁に形成した凹溝６ｂが円弧形であるが、図２（ａ），（ｂ）に示す実施例では凹溝６ｂの形状をそれぞれＶ溝，角溝としている。
また、図２（ｃ），（ｄ）に示す実施例では凹溝６ｂをバイメタル６の表裏両面に形成し、この凹溝に倣ってヒータ線を巻回するようにしている。なお、この実施例では、平角導体のヒータ線に合わせて凹溝６ｂを角溝としているが、ヒータ線の断面形状，線径に合わせて円弧溝あるいはＶ溝にしてもよい。
一方、図２（ｅ）に示す実施例では、ヒータ線の位置決め用凹溝を緩やかなテーパー付き凹溝６ｄとしてバイメタル６の側縁に沿って波形状を呈するように連続的に成形し、さらに図２（ｆ）の実施例では前記凹溝６ｄの最深部位に図１（ｂ）に示した円弧形の凹溝６ａを組み合わせた形状としている。この実施例によれば、ヒータ線８にテンションを加えながらバイメタル６の外周に巻き付ける工程で、前記のテーパー溝がヒータ線を最深部位に導くようにセルフアライメント機能が働いてヒータ線を所定ピッチｐの位置に整列させて巻装することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例によるヒートエレメントの構成図で、（ａ）は完成製品の正面図、（ｂ）は（ａ）におけるバイメタルの形状図、（ｃ）は（ｂ）のバイメタルにヒータ線を巻回した状態図
【図２】図１におけるバイメタルの応用実施例で、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｅ），（ｆ）はそれぞれ凹溝の形状が異なる実施例の正面図、（ｄ）は（ｃ）の側面図
【図３】サーマルリレーの構成図
【図４】図３におけるヒートエレメントの従来構造図で、（ａ）は組立状態の正面図、（ｂ）は（ａ）におけるバイメタルの形状図、（ｃ）はバイメタルにヒータ線を巻装した状態図
【符号の説明】
【００１２】
２    ヒートエレメント
３    シフタ
４    接点機構
６    バイメタル
６ａ  操作端
６ｂ，6c，６ｄ  凹溝
８    ヒータ線
９，１０  端子
【図１】
2006073405.tif 000003
【図２】
2006073405.tif 000004
【図３】
2006073405.tif 000005
【図４】
2006073405.tif 000006