(57)【要約】【課題】放射温度計を用いて、バイメタル又はバイメタルに当接した部材の温度を高精度に計測することが可能な熱動式引き外し装置を有する回路遮断器を得る。【解決手段】過電流によりバイメタル２が加熱され、加熱されたバイメタル２の湾曲により可動接点と固定接点間の引き外し動作を行う熱動式引き外し装置が筺体７に収納され、バイメタル２又はバイメタル２に当接した部材の温度測定部８の温度が放射温度計１０で測定され、熱式引き外し装置の動作時間が検査される熱動式引き外し装置を有する回路遮断器において、筺体７に温度測定部８に対向する貫通孔９を設け、その貫通孔９の内周面に、放射温度計１０の測定波長光が反射する反射面を形成した。【選択図】図１
2011146240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過電流によりバイメタルが加熱され、加熱されたバイメタルの湾曲により可動接点と固定接点間の引き外し動作を行う熱動式引き外し装置が筺体に収納され、
バイメタル又はバイメタルに当接した部材の温度測定部の温度が放射温度計で測定され、前記熱式引き外し装置の動作時間が検査される熱動式引き外し装置を有する回路遮断器において、
前記筺体に前記温度測定部に対向する貫通孔を設け、
その貫通孔の内周面に、前記放射温度計の測定波長光が反射する反射面を形成した熱動式引き外し装置を有する回路遮断器。
【請求項２】
前記筺体に前記温度測定部に対向して設けた前記貫通孔は、前記貫通孔の長手方向に屈曲している請求項１記載の熱動式引き外し装置を有する回路遮断器。
【請求項３】
前記貫通孔の内周面に、前記放射温度計の測定波長光が反射するアルミニューム蒸着膜又は金蒸着膜を形成した請求項１又は請求項２記載の熱動式引き外し装置を有する回路遮断器。
【請求項４】
前記貫通孔の内周面に、前記放射温度計の測定波長光が反射する誘電体多層膜を形成した請求項１又は請求項２記載の熱動式引き外し装置を有する回路遮断器。
【請求項５】
前記貫通孔を設けた部分の筺体材質を前記放射温度計の測定波長光の反射材で形成した請求項１又は請求項２記載の熱動式引き外し装置を有する回路遮断器。
【請求項６】
前記温度測定部の表面を黒色又はつや消し黒色とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の熱動式引き外し装置を有する回路遮断器。
【請求項７】
過電流によりバイメタルが加熱され、加熱されたバイメタルの湾曲により可動接点と固定接点間の引き外し動作を行う熱動式引き外し装置が筺体に収納され、
バイメタル又はバイメタルに当接した部材の温度測定部の温度が放射温度計で測定され、前記熱式引き外し装置の動作時間が検査される熱動式引き外し装置を有する回路遮断器の温度検査方法において、
前記筺体に前記温度測定部に対向する貫通孔を設け、
その貫通孔の内周面に、前記放射温度計の測定波長光が反射する反射面を形成し、
前記温度測定部から放射され前記貫通孔の内周面の反射面で反射した反射光を含む放射光を前記筺体の外部に設けた前記放射温度計で受光して前記温度測定部の温度を測定するようにした熱動式引き外し装置を有する回路遮断器の温度検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱動式引き外し装置を有する回路遮断器及びその温度検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路遮断器に用いる熱動式引き外し装置は、定格以上の過電流を検出し、主回路の可動接点と固定接点間の引き外し遮断を行う装置である。過電流が流れた際の引き外し特性は、ＪＩＳ等の規格でその範囲が定められており、製品はそれを満たす必要がある。しかし、熱動式引き外し装置においては、構成する部品の製作ばらつきや素材のばらつきのため、引き外し特性のばらつきが避けられない。そこで通常は引き外し特性を調整するための構造が組み込んであり、特性の検査・調整を行っている。
引き外し特性を検査・調整するためには、その特性値を正確に測定する必要がある。熱動式引き外し装置では、所定電流を通電して通電開始から引き外し完了までの時間（トリップ時間）やバイメタル変位量を計測することにより引き外し特性を測定することが多い。一方、バイメタルの湾曲係数は既知であるため、バイメタル温度を測定することでバイメタル変位量を求めることができる。従って、バイメタル温度を測定することによって引き外し特性を把握することができる。
【０００３】
バイメタル温度を計測するにあたっては、計測によってバイメタル湾曲量に影響を及ぼさないために、非接触で測定する方法が望ましい。接触式温度計による計測では、測定子を介してバイメタルに外部から荷重が加わるためバイメタルに撓みが生じ、引き外し特性を変化させてしまう。非接触温度測定方法としては、赤外線吸収素子を組み込んだ放射温度計を用いるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００５／１０４１５９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、回路遮断器の小型化や高密度化の進展に伴い、回路遮断器に電流を給電する電極や，引き外し特性調整機構や，引き外し開放機構などが回路遮断器の上部に密集するようになり、トリップ時間を検査し調整するために、バイメタル等の温度を測定する放射温度計をバイメタルを直接望む位置に設置することが困難になってきた。
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、放射温度計を用いて、バイメタル又はバイメタルに当接した部材の温度を高精度に計測することが可能な熱動式引き外し装置を有する回路遮断器及びその温度検査方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係わる熱動式引き外し装置を有する回路遮断器は、過電流によりバイメタルが加熱され、加熱されたバイメタルの湾曲により可動接点と固定接点間の引き外し動作を行う熱動式引き外し装置が筺体に収納され、バイメタル又はバイメタルに当接した部材の温度測定部の温度が放射温度計で測定され、前記熱式引き外し装置の動作時間が検査される熱動式引き外し装置を有する回路遮断器において、前記筺体に前記温度測定部に対向する貫通孔を設け、その貫通孔の内周面に、前記放射温度計の測定波長光が反射する反射面を形成したものである。
【０００７】
また、本発明に係わる熱動式引き外し装置を有する回路遮断器の温度検査方法は、過電
流によりバイメタルが加熱され、加熱されたバイメタルの湾曲により可動接点と固定接点間の引き外し動作を行う熱動式引き外し装置が筺体に収納され、バイメタル又はバイメタルに当接した部材の温度測定部の温度が放射温度計で測定され、前記熱式引き外し装置の動作時間が検査される熱動式引き外し装置を有する回路遮断器の温度検査方法において、前記筺体に前記温度測定部に対向する貫通孔を設け、その貫通孔の内周面に、前記放射温度計の測定波長光が反射する反射面を形成し、前記温度測定部から放射され前記貫通孔の内周面の反射面で反射した反射光を含む放射光を前記筺体の外部に設けた前記放射温度計で受光して前記温度測定部の温度を測定するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の熱動式引き外し装置を有する回路遮断器及びその温度検査方法によれば、筺体にバイメタル又はバイメタルに当接した部材の温度測定部に対向する貫通孔を設け、その貫通孔の内周面に、放射温度計の測定波長光が反射する反射面を形成したので、前記温度測定部から放射され前記貫通孔の内周面の反射面で反射した反射光を含む放射光を前記放射温度計で受光して前記温度測定部の温度を測定できるため、前記放射温度計が前記温度測定部からの放射光を受光でき、また、仮に前記放射温度計が前記温度測定部を直接望むことができない場合でも貫通孔の内周面の反射面で反射した反射光である放射光を受光でき前記温度測定部の温度を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１における熱動式引き外し装置を有する回路遮断器を一部破断し、温度測定態様を示す一部断面正面図である。
【図２】本発明の実施の形態２における熱動式引き外し装置を有する回路遮断器の要部を示すと共に、温度測定態様を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態３における熱動式引き外し装置を有する回路遮断器の要部を示すと共に、温度測定態様を示す側面図である。
【図４】本発明の実施の形態６における熱動式引き外し装置を有する回路遮断器の要部を示すと共に、温度測定態様を示す斜視図である。
【図５】熱動式引き外し装置を有する回路遮断器の要部を示すと共に、温度測定態様を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
初めに、本発明に至る前の思考技術について説明する。図５は熱動式引き外し装置を有する回路遮断器の要部を示すと共に、温度測定態様を説明する斜視図である。２１は熱動式引き外し装置に用いられるバイメタル、２２は回路遮断器の回路電流が流れるヒータで、ヨーク２３と共にバイメタル２１に沿わせて当接し回路電流として過電流が流れたときにバイメタル２１を加熱し湾曲させる。バイメタル２１とヒータ２２とヨーク２３は互いに当接して固定されている。一体となったバイメタル２１とヒータ２２とヨーク２３は筺体２４の底部材に固定されている。
【００１１】
ここで、所定の過電流を流してバイメタルを加熱したときのバイメタル又はバイメタルに当接した部材の温度測定部の温度を測定しようとする。しかし、前述したように、回路遮断器の小型化や高密度化の進展に伴い、バイメタル等の温度を測定する放射温度計をバイメタルを直接望む位置に設置することが困難になってきた。そこで、本発明の思考技術では、熱動式引き外し装置が収納された筺体２４に、バイメタル２１又はバイメタル２１に当接した部材の温度測定部２７に対向する貫通孔２５を設ける。図５の場合は、筺体２４の底部材に貫通孔２５を設ける。２６は筺体の外部に設けられた放射温度計で、貫通孔２５を通して、前記温度測定部２７を直接望んでいる。放射温度計２６は温度測定部２７から放射され貫通孔２５を通った放射光を受光して温度測定部２７の温度を測定することができる。  
【００１２】
しかしながら、ヒータ２２によるバイメタル加熱が十分に得られ、遮断性能を劣化させずに温度を測定するためには、貫通孔２５の孔径を一定以下にする必要がある。貫通孔２５の孔径を一定以下にすると、貫通孔２５の筐体外表面の出口２９（放射温度計２６に面している貫通孔２５の出口）から、温度測定部２７までの距離によって、放射温度計２６の視野が妨害され、正確な温度が測定できなくなる可能性があり、図５による温度測定が適用できる回路遮断器の形式が限られてしまうという問題がある。換言すると、放射温度計２６の受光レンズ３０の全体面積に達する放射光２８が貫通孔２５から得られず、周辺部が欠けた放射光になってします問題がある。なお、放射温度計２６の受光レンズ３０の焦点により、受光レンズ３０と温度測定部２７までの距離は決まっていることから、安定した温度測定を行うためには、放射温度計２６を貫通孔２５の出口２９から遠ざけることはできない。
【００１３】
実施の形態１．
本件発明は、従来の先行技術及び前述の思考技術の問題点を解消しようとするものである。図１は本発明の実施の形態１における熱動式引き外し装置を有する回路遮断器を一部破断し、温度測定態様を示す一部断面正面図である。図１において、１はヨークで、バイメタル２に当接し固定され、回路遮断器の回路電流が流れる。３はトリップバー、４は引き外し機構部、５は主回路で可動接点５ａと固定接点５ｂを有する。６は調整機構で、トリップ時間を調整する。熱動式引き外し装置は、ヨーク１，バイメタル２，トリップバー３，引き外し機構部５，調整機構６から構成されている。
【００１４】
定格電流以上の過電流が流れたときの動作は以下のとおりである。
（１）ヨーク１あるいはバイメタル２に過電流が流れることにより、ヨーク１あるいはバイメタル２の温度が上昇する。
（２）バイメタル２の温度の上昇に伴ってバイメタル２が湾曲する。
（３）バイメタル２の湾曲量が大きくなり、トリップバー３を押す。
（４）引き外し機構部４が作動して、固定接点５ｂから可動接点５ａを引き外し主回路５を瞬時に遮断する（トリップする）。
【００１５】
過電流が流れはじめてからトリップするまでの時間は、ＪＩＳ等の規格により範囲が定められており、製品のトリップ時間は、その範囲を満足しなければならない。しかし、引き外し機構の作動点、すなわち、バイメタル２がトリップバー３を押す位置が、引き外し装置を構成する各部品の加工・組立誤差、材料特性のばらつき等、製造ばらつきの累積によりばらついて、通電開始からトリップするまでの時間（トリップ時間）にばらつきが生じる。そこで、このような製造ばらつきを吸収するために、バイメタル２先端やトリップバー３に調整機構６を設け、組立工程において検査・調整作業を行っている。
【００１６】
検査・調整作業では、ワーク毎の引き外し特性を正確に測定する必要がある。通常は所定の電流値を通電してトリップ時間を計測したり、その間のバイメタル変位量を計測することにより、引き外し特性を測定することが多い。しかしトリップ時間やバイメタル変位量は、通電開始時のワーク温度や測定環境温度に大きく影響されるため、一定温度に管理された状態で計測するか、もしくはワーク温度や周囲温度に基づいて計測値を補正しなければならない。
一方、バイメタルはその温度と湾曲係数によって湾曲量（変位量）が決定するが、湾曲係数は既知であるため、バイメタル温度を計測することにより変位量を求めることができる。従って、バイメタル温度を計測することによって、引き外し特性を測定することが可能である。
【００１７】
図１において、７は熱動式引き外し装置及び可動接点５ａ、固定接点５ｂ等を収納する
筺体で、上部筺体７ａと、下部筺体７ｂを有する。筺体はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂製とすることができる。８はバイメタル２又はバイメタル２に当接した部材（この場合は、ヨーク１の下面）の温度測定部である。バイメタル２とヨーク１やヒータなどが互いに当接されておれば、ヨーク１やヒータの温度とバイメタル２の温度には密接な関係があり、バイメタル２に当接した部材の温度を測定することによりバイメタル２の温度を計算できる。９は温度測定部８に対向する貫通孔（１〜５Φ）で、この場合は、温度測定部８であるヨーク１の底面の直下の下部筺体７ｂの底部材（１〜１０ｍｍ）に円筒状に穿設されている。１０は赤外線吸収素子を組み込んだ放射温度計で、温度測定部８との距離が受光レンズ１０ａの焦点距離に合う筺体外の位置に配置される。貫通孔９の内周面には、放射温度計１０の測定波長光が反射する反射面が形成されている。
【００１８】
このように貫通孔９の内周面に反射面を形成することにより、放射温度計１０は、温度測定部８から放射される赤外線（つまり放射光１１）が、貫通孔９を直接的に通過する放射光のみならず、貫通孔９の内周面の反射面で反射した放射光をも観測することができる。そのため図５の思考技術のように温度測定部２７からの直接的放射光を観測した場合に比べ、十分な放射光を観測することができる。また、バイメタルの屈曲により温度測定部８と貫通孔９の出口との距離が変動しても温度測定部８からの放射光が安定して放射温度計１０に入射し、安定した温度測定が可能になる。
【００１９】
非接触式温度計は物体から放射される赤外線の放射エネルギー量を検知することで物体の温度を測定する。物体から放射される赤外線の放射量は、材質やその表面状態により違いがあり、同一温度であっても放射する赤外線エネルギー量(放射率)は異なる。非接触温度計では理想黒体(放射率１００％の理論的な物体)を基準に温度を算出しており、それ以外の物体では個々の放射率に合わせて補正を行わなければならない。
放射率は通常実験的に得られるもので、測定物の放射率を短時間で求めることは困難なため、量産工程でワーク毎に放射率を求めることはできない。従って、バイメタル又はその当接部材の放射率がばらついている場合には、そのばらつきが温度計測のばらつきとなってしまう。さらに、バイメタル又はその当接部材表面は一般には金属光沢面となっているため、バイメタル近傍にある他の熱源から放射される赤外線がバイメタル又はその当接部材表面で反射され易い。その反射光が放射温度計に入射してしまうと測定誤差となってしまう。
【００２０】
また、放射率が低い場合でも放射率に応じて補正をかけることで温度の測定は可能であるが、赤外線（放射光）の絶対量が少なくなるので測定でのノイズ成分が多くなり、温度測定精度が低下してしまう。よって、高精度な温度計測のためには放射率が高くかつ一定であることが望ましい。
そこで、バイメタル又はその当接部材の温度測定部となる表面を黒色、望ましくは、つや消し黒色とすることにより放射率を高くしかつ一定にすることができる。これにより異なる温度測定部でも一定の高い放射率となるため、バイメタル温度又はその当接部材の温度を高精度に安定して測定できる。また、つや消し塗装とすることで他の熱源からの反射を抑えることができ、計測誤差を少なくできる。
【００２１】
黒色とするには例えば塗装やエッチングによる方法がある。つや消し黒色にするには、つや消し用の黒色塗料を使用すれば良い。また、エッチングと共に酸化させることによりつや消し黒色にしても良い。この場合、エッチング液としては、バイメタルが鉄系の素材のときは、例えば水酸化ナトリウム溶液や燐酸塩溶液を用い、銅系の素材のときは、例えばセレンを含有する酸性水溶液を用いる。
【００２２】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２における熱動式引き外し装置を有する回路遮断器の主要部
を示すと共に、温度測定態様を示す斜視図である。図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。バイメタル２にヨーク１およびヒータ１６が取り付けられている。ヒータ１６はヨーク１と共にバイメタル２に沿わせて当接し固定し回路電流が流れている。一体となったバイメタル２とヒータ１６とヨーク１は下部筺体７ｂの底部材に固定されている。下部筺体７ｂは例えば、幅１００−５００ｍｍ×長さ５０−３００ｍｍ×高さ３０−１００ｍｍである。温度測定部８はヒータ１６の下面である。温度測定部８に対向して下部筺体７ｂの底部材には、円筒状貫通孔９が穿設されている。円筒状貫通孔９は、例えば、長さ１−１０ｍｍ、φ１−５ｍｍである。円筒状貫通孔９の内周面には、放射温度計１０の測定波長８００−１８００ｎｍが反射するアルミニューム蒸着膜の反射面が形成されている。
【００２３】
このように筺体に温度測定部８に対向して貫通孔９を穿設させ、貫通孔９の内周面に反射面を形成することで、温度観測時に貫通孔９の出口から１−２０ｍｍ程度離れて、放射温度計を配置することにより、放射温度計１０は、温度測定部８から放射される放射光１１が、貫通孔９を直接的に通過する放射光のみならず、貫通孔９の内周面の反射面で反射した放射光をも観測することができ、十分な放射光を観測することができる。また、バイメタルの屈曲により温度測定部８と貫通孔９の出口との距離が変動しても温度測定部８からの放射光が安定して放射温度計１０に入射し、安定した温度測定が可能になる。
【００２４】
実施の形態３．
図３は本発明の実施の形態３における熱動式引き外し装置を有する回路遮断器の主要部を示すと共に、温度測定態様を示す側面図である。図１，２と同一符号は同一又は相当部分を示す。一体となったバイメタル２とヨーク１とヒータ１６は下部筺体の底部材７ｃに固定されている。温度測定部８はバイメタル２の下面であり、この下面には、黒色、望ましくは、つや消し黒色を施すとよい。温度測定部８に対向して下部筺体７ｂの底部材７ｃに、円筒状貫通孔９が穿設されている。円筒状貫通孔９の内周面には、放射温度計１０の反射面が形成されている。
【００２５】
このように筺体に温度測定部８に対向して貫通孔９を穿設させ、貫通孔９の内周面に反射面を形成することで、実施の形態１，２と同様に、放射温度計１０は、温度測定部８から放射される放射光１１が、貫通孔９を直接的に通過する放射光のみならず、貫通孔９の内周面の反射面で反射した放射光をも観測することができ、十分な放射光を観測することができる。
【００２６】
実施の形態４．
実施の形態１において、貫通孔９に形成する放射温度計１０の測定波長光が反射する反射面は、できるだけ高い反射率であることが望ましい。そこで例えば、金蒸着膜、誘電体多層膜といった反射率の高い物質を貫通孔９の内周面に形成することにより、より高い反射率となり、内周面で吸収される赤外線が減少し、より多くの反射光が放射温度計１０に入射する結果、より安定した測定が可能になる。
【００２７】
実施の形態５．
実施の形態１おいて、貫通孔９を含む筐体７の一部の材質が、放射温度計１０の測定波長の反射材となるアルミニュームで形成されることにより、貫通孔９の内周面に反射面を改めて形成する必要がなくなり、低コスト化できる。
【００２８】
実施の形態６．
図４は本発明の実施の形態６における熱動式引き外し装置を有する回路遮断器の要部を示すと共に、温度測定態様を示す斜視図である。図１，２，３と同一符号は同一又は相当部分を示す。一体となったバイメタル２とヨーク１とヒータ１６は下部筺体７ｂの底部材に固定されている。温度測定部８はバイメタル２の下面であり、この下面には、黒色、望
ましくは、つや消し黒色を施すとよい。
【００２９】
温度測定部８に対向して下部筺体７ｂの底部材に貫通孔１７が穿設されている。この貫通孔１７は、断面が概ね円形であるが、長さ方向に屈曲している。その結果、放射温度計１０の設置位置から温度測定部８が直接見えない場所であっても温度の測定が可能となる。貫通孔１７内周面には、放射温度計１０の測定波長光の反射面が形成されている。また、貫通孔１７を含む筐体７ｂの一部の材質が、放射温度計１０の測定波長光の反射材となる材料で形成させてもよい。
【００３０】
温度測定部８から放射された放射光は、温度測定部８に対向して形成した屈曲貫通孔１７に入射し、反射面で反射した反射光が屈曲貫通孔１７から放射され、放射温度計１０の受光レンズ１０ａで受光される。そのため、放射温度計１０の設置位置から温度測定部８が直接見えない場所であっても温度の測定が可能となる。このように筺体に温度測定部８に対向して屈曲貫通孔１７を形成し、屈曲貫通孔１７の内周面に反射面を形成することで、放射温度計１０は、温度測定部８から放射される放射光１１が、屈曲貫通孔１７の内周面の反射面で反射した放射光を観測することができ、放射光より温度測定部８の温度を測定できる。
【符号の説明】
【００３１】
１  ヨーク                              ２  バイメタル
３  トリップバー                        ４  引き外し機構部
５  主回路                              ５ａ  可動接点
５ｂ  固定接点                          ６  調整機構
７  筺体                                ７ａ  上部筺体
７ｂ  下部筺体                          ８  温度測定部
９  貫通孔                              １０  放射温度計
１０ａ  受光レンズ                      １１  放射光
１６  ヒータ                            １７  屈曲貫通孔
【図１】
2011146240.tif 000003
【図２】
2011146240.tif 000004
【図３】
2011146240.tif 000005
【図４】
2011146240.tif 000006
【図５】
2011146240.tif 000007