(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉機構のトリップバーに接触することで上記開閉機構の開極動作を行う回路遮断器の熱動引外し装置であって、
上記回路遮断器内の電流経路に設けられたヒータ、及び
一端部が上記ヒータに設けられており、過電流に起因した上記ヒータの発熱により加熱された上記一端部から伝わる熱により加熱され、他端部が上記トリップバーに向かって変位可能になっている湾曲部材
を備え、
上記湾曲部材は、それぞれが熱膨張係数の互いに異なる２つ以上の金属板を上記金属板の厚み方向に貼り合せて形成された複数の熱変形部と、伝熱可能な部材であり、上記複数の熱変形部のそれぞれを繋ぐ少なくとも１つの繋部と、を有しており、
上記複数の熱変形部のうちの１つは、上記ヒータに設けられ、上記ヒータから直接加熱される第１熱変形部であり、
上記複数の変形部のうち第１熱変形部を除く熱変形部は、加熱された上記第１熱変形部から上記繋部を介して加熱される第２熱変形部であり、
上記繋部は、上記複数の熱変形部の上記金属板を貼り合せた面が、上記複数の熱変形部のそれぞれについて互いに同一平面上になるように上記複数の熱変形部のそれぞれを繋いでいる
回路遮断器の熱動引外し装置。
【請求項２】
上記湾曲部材には、上記湾曲部材に伝わる熱を吸収する熱容量体が設けられている
請求項１に記載の回路遮断器の熱動引外し装置。
【請求項３】
上記第１熱変形部は、締結具により上記ヒータに固定されている
請求項１または請求項２に記載の回路遮断器の熱動引外し装置。
【請求項４】
上記第１熱変形部は、ろうまたは半田により上記ヒータに固定されている
請求項１または請求項２に記載の回路遮断器の熱動引外し装置。
【請求項５】
上記第１熱変形部と上記第２熱変形部とは、締結具により上記繋部に１箇所で固定されている
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の回路遮断器の熱動引外し装置。
【請求項６】
上記第１熱変形部と上記第２熱変形部とは、ろうまたは半田により上記繋部に固定されている
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の回路遮断器の熱動引外し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、湾曲するバイメタルを用いて電流を遮断する傍熱式の回路遮断器の熱動引外し装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電流経路に設けられたヒータに基端部が固定されたバイメタルが、過電流（例えば、短絡電流）通電時において、電流経路に流れる過電流に起因したヒータの発熱により加熱されて撓み、バイメタルの自由端部が、開閉機構のトリップバーに接触することで、電流を遮断する回路遮断器の熱動引外し装置が一般に知られている。
【０００３】
ここで、バイメタルは、単一の部材で構成されているので、過電流通電時において、ヒータで発生した熱が、バイメタルの先端側へ伝わるまでに時間がかかる。これにより、熱動引外し動作に時間遅れが発生してしまう。
【０００４】
そこで、過電流通電時において、熱動引外し動作に時間遅れが発生するのを防ぐために、短尺なバイメタルと、バイメタルの先端に取り付けられた延長板と、を湾曲部材とした回路遮断器の熱動引外し装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に開示された熱動引外し装置では、延長板の一端部がバイメタルに取り付けられ、延長板の他端部である自由端部が、ヒータの発熱により加熱されたバイメタルの撓み変形とともに変位して、トリップバーに接触するように構成されている。
【０００６】
なお、回路遮断器の熱動引外し装置では、定格電流通電時には、回路内を流れる電流を遮断せず、かつ、回路内を流れる電流が定格電流を超えたとき（大電流通電時）、流れる電流の電流値毎に予め定められた時間内で回路内を流れる電流を遮断することが要求される。また、湾曲部材は、定格電流通電時において、湾曲した湾曲部材がトリップバーと接触しない位置に配置する必要があるので、定格電流通電時の湾曲部材の湾曲量は、電流値に関係なく同等であることが要求される。
【０００７】
ここで、特許文献１に示されている回路遮断器の熱動引外し装置では、湾曲部材を構成するバイメタルと延長板との長さを調整することにより、電流値毎に回路の遮断時間を調整することが可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２１８７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来技術には、以下のような問題がある。
特許文献１に示されている湾曲部材では、電流値毎に湾曲部材の長さを調整する必要があるので、電流値毎に調整した湾曲部材の長さが異なってしまう。湾曲部材の長さを変更すると、定格電流通電時における湾曲部材の湾曲量も異なってしまう。従って、定格電流通電時の湾曲部材の湾曲量を同等にしたまま、流れる電流値毎に遮断時間を調整することができないという問題があった。
【００１０】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、定格電流通電時の湾曲部材の湾曲量を同等にしたまま、流れる電流の大きさに応じて遮断時間を所望の時間に調整することができる回路遮断器の熱動引外し装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明による回路遮断器の熱動引外し装置は、開閉機構のトリップバーに接触することで開閉機構の開極動作を行う回路遮断器の熱動引外し装置であって、回路遮断器内の電流経路に設けられたヒータ、及び一端部がヒータに設けられており、過電流に起因したヒータの発熱により加熱された一端部から伝わる熱により加熱され、他端部がトリップバーに向かって変位可能になっている湾曲部材を備え、湾曲部材は、それぞれが熱膨張係数の互いに異なる２つ以上の金属板を金属板の厚み方向に貼り合せて形成された複数の熱変形部と、伝熱可能な部材であり、複数の熱変形部のそれぞれを繋ぐ少なくとも１つの繋部と、を有しており、複数の熱変形部のうちの１つは、ヒータに設けられ、ヒータから直接加熱される第１熱変形部であり、複数の変形部のうち第１熱変形部を除く熱変形部は、加熱された第１熱変形部から繋部を介して加熱される第２熱変形部であり、繋部は、複数の熱変形部の金属板を貼り合せた面が、複数の熱変形部のそれぞれについて互いに同一平面上になるように複数の熱変形部のそれぞれを繋いでいる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、回路遮断器の熱動引外し装置の湾曲部材が、複数の熱変形部と、複数の熱変形部のそれぞれを繋ぐ少なくとも１つの繋部とで構成されている。また、複数の熱変形部のうちの１つが、ヒータと直接接する第１熱変形部であり、その他の熱変形部は、ヒータに直接接していない第２熱変形部になっている。これにより、湾曲部材の湾曲量には、定格電流時では、全ての熱変形部が関与し、過電流通電時では、第１熱変形部のみが関与する。従って、定格電流通電時の湾曲部材の湾曲量を同等にしたまま、流れる過電流の大きさに応じて遮断時間を用途に応じて所望の時間に調整することができる回路遮断器の熱動引外し装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における熱動引外し装置を備えた回路遮断器の断面図である。
【図２】図１の熱動引外し装置を示す構成図である。
【図３】図１の第１バイメタル、第２バイメタル、及び繋部の長さを異ならせた湾曲部材の例を示す構成図である。
【図４】図３の湾曲部材を用いた際の定格電流に対する電流値と電流遮断時間との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２における熱動引外し装置を示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態３における熱動引外し装置の一例を示す構成図である。
【図７】本発明の実施の形態３における熱動引外し装置の一例を示す構成図である。
【図８】本発明の実施の形態３における熱動引外し装置の一例を示す構成図である。
【図９】本発明の実施の形態４における熱動引外し装置の一例を示す構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態４における熱動引外し装置の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における熱動引外し装置を備えた回路遮断器の断面図である。図１に示すように、回路遮断器は、固定子１と、固定子１と距離を置いて配置された可動子２と、可動子２を回動させることで電流を遮断する開閉機構３と、開閉機構３に設けられたトリップバー４と、開閉機構３を動作させる熱動引外し装置１０とが、ケース５内に収容された構成になっている。
【００１５】
固定子１には、固定接触子１ａが設けられている。可動子２には、固定接触子１ａと対向するように可動接触子２ａが設けられている。可動接触子２ａは、開閉機構３により可動子２が回動されたとき、固定接触子１ａと接触する。可動接触子２ａと固定接触子１ａとが接触しているときは、回路に電流が流れている通電状態である。図１は、可動接触子２ａが、固定接触子１ａから離れた状態、即ち、電流が遮断された遮断状態を示している。
【００１６】
開閉機構３は、ハンドル３ａと可動アーム３ｂとを有している。なお、開閉機構３は、本発明の主要部ではないので、詳細な図示は省略しているが、例えば、リンク機構とばねとが組み合わされた構成になっている。ハンドル３ａを図１の矢印Ａ方向に回動させると、可動アーム３ｂが回動し、これに伴って、可動接触子２ａが固定接触子１ａに接触し、通電状態になる。
【００１７】
図２は、図１の熱動引外し装置１０を示す構成図である。図２に示すように、熱動引外し装置１０は、ヒータ１１と、一端部（固定端部）がヒータ１１に設けられ、他端部（自由端部）がトリップバー４に向かって変位可能になっている湾曲部材１２と、を有している。開閉機構３は、トリップバー４が湾曲部材１２の他端部で押されることにより開極され、回路内の電流を遮断する。
【００１８】
ヒータ１１には、回路に用いられている配線よりも電気抵抗の大きい部材が用いられている。ここで、ヒータ１１に過電流（大電流であり、例えば、短絡電流）が流れることで、ヒータ１１は、ジュール熱により発熱する。ヒータ１１で発生した熱は、湾曲部材１２に伝わる。
【００１９】
湾曲部材１２の一端部は、締結具１３（例えば、リベットまたはねじ）によりヒータ１１に取り付けられている。これにより、湾曲部材１２は、ヒータ１１に容易に固定することができる。
【００２０】
また、湾曲部材１２は、複数の熱変形部１２０と、複数の熱変形部１２０を繋ぐ繋部１２１とを有している。ただし、熱変形部１２０のうちの１つは、締結具１３によりヒータ１１に取り付けられている。この例では、熱変形部１２０が２つ設けられ、繋部１２１が１つ設けられている。
【００２１】
熱変形部１２０のそれぞれには、線膨張係数が互いに異なる２枚（または、２枚以上）の金属板を、金属板の厚み方向（熱変形部１２０の厚み方向であり、図２の矢印Ｂ方向）に貼り合せたバイメタル（または、トリメタル）が用いられている。バイメタルを構成する２枚の金属板のうち、高膨張側の金属板には、例えば、銅に、ニッケル、クロム、亜鉛を組み合わせた銅合金、または、合金鋼が用いられている。また、バイメタルを構成する２枚の金属板のうち、低膨張側の金属板には、高膨張側の金属板よりも線膨張係数が低くなる合金鋼が用いられている。
【００２２】
以下、２つの熱変形部１２０のうち、ヒータ１１と接触し、締結具１３によりヒータ１１に固定されている熱変形部１２０を第１バイメタル（第１熱変形部）１２０ａと称し、繋部１２１を介して第１バイメタル１２０ａに繋がれている熱変形部１２０を第２バイメタル（第２熱変形部）１２０ｂと称して説明する。
【００２３】
繋部１２１には、伝熱可能な金属板（例えば、熱伝導率の高い金属板として知られているＣｕ板、Ａｌ板）が用いられている。本実施の形態１では、第１バイメタル１２０ａと、第２バイメタル１２０ｂと、繋部１２１とが１枚の板状になるように構成されている。即ち、繋部１２１は、第１バイメタル１２０ａと第２バイメタル１２０ｂとを構成する金属板同士を貼り合せた面が、同一平面上になるように、第１バイメタル１２０ａと第２バイメタル１２０ｂとを接続している。
【００２４】
第１バイメタル１２０ａ、第２バイメタル１２０ｂ、及び繋部１２１の接続方法は、個々に製造した第１バイメタル１２０ａ、第２バイメタル１２０ｂ、及び繋部１２１を、ろう付け、または、半田付けで接続する方法が考えられる。
【００２５】
なお、板状に構成された湾曲部材１２の製造方法には、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂを一体で製造した後、繋部１２１をはめ込む位置に削り加工を行って、繋部１２１をはめ込む方法も考えられる。このとき、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂの一部は、繋がったままになっている。また、他にも、１枚の金属板に対して、線膨張係数の異なる複数の金属板を部分的に張り付けて第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂにあたる部分をつくる湾曲部材１２の製造方法も考えられる。
【００２６】
傍熱式の熱動引外し装置１０の湾曲部材１２は、直接通電されないが、ヒータ１１で発生した熱を受けることで、第１バイメタル１２０ａ、繋部１２１、第２バイメタル１２０ｂの順に熱が伝わり、湾曲部材１２全体の温度が上昇する。これに伴って、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂは、低膨張側の金属板側（即ち、線形膨張係数の小さい金属板側）に湾曲する（撓む）。また、繋部１２１も、第１バイメタル１２０ａと第２バイメタル１２０ｂとが湾曲することにより曲げられる。
【００２７】
ここで、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂは、トリップバー４側に湾曲する必要がある。そこで、図示していないが、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂはともに、図２の矢印Ｂ方向について、低膨張側の金属板が、高膨張側の金属板よりもトリップバー４に近い位置に配置されている。
【００２８】
また、湾曲部材１２は、定格電流が流れている場合には、湾曲部材１２がトリップバー４を押さず、かつ、過電流が流れた場合には、確実に湾曲部材１２がトリップバー４を押すような位置に設置する必要がある。即ち、電流の遮断を行わない定格電流通電時においては、湾曲部材１２の湾曲量が、湾曲部材１２とトリップバー４との初期距離よりも小さくなるように設計する必要がある。また、必ず電流の遮断を行う限界の電流である限界の電流通電時（過電流通電時であり、例えば、定格電流に対して１２５％）においては、湾曲部材１２の湾曲量が、湾曲部材１２とトリップバー４との初期距離よりも大きくなるように設計する必要がある。
【００２９】
バイメタルの湾曲量は、下式（１）により算出可能である。だたし、Ｄはバイメタルの湾曲量[ｍｍ]、Ｋは湾曲係数[１／Ｋ]、ΔＴは上昇温度[Ｋ]、Ｌははりの長さ[ｍｍ]、ｔは厚さ[ｍｍ]である。
【００３０】
【数１】
0006272155.tif 000002
【００３１】
上式（１）により、バイメタル湾曲量は、バイメタルを構成するそれぞれの金属から決定される湾曲係数及びバイメタルの上昇温度の１乗と、はりの長さの２乗とに比例し、厚さの１乗に反比例している。ここで、ヒータ１１の許容温度は、材質により決定されるので、ヒータ１１の形状及び抵抗を同じにすることで、ヒータ１１の上昇温度を一定とした場合を想定することができる。これにより、バイメタルの上昇温度は、バイメタルの熱伝導率及び熱容量（比熱・密度）と形状とから決定することができる。
【００３２】
回路遮断器において、湾曲部材１２には、過電流通電時において、流れる電流の電流値毎に予め設定された時間内で回路内を流れる電流を遮断することが要求される。ここで、予め設定された時間とは、設計に応じて予め設定されおり、電流値が高くなるに連れて回路の遮断時間が短くなるように設定される。例えば、定格電流に対して１２５％である過電流通電時よりも、定格電流に対して２００％である過電流通電時の方が、短い時間で回路の遮断を行う。
【００３３】
即ち、熱動引外し装置１０には、定格電流を超えた過電流が回路に流れたとき、流れる電流の大きさに応じて、回路の遮断時間を変更するために湾曲部材１２の湾曲量を調整することが要求される。以下、具体例として、必ず電流の遮断を行う限界の電流である定格電流に対して１２５％の過電流を第１電流、定格電流に対して１０００％の過電流を第２電流として、湾曲部材１２の湾曲量の調整について説明する。
【００３４】
第１電流通電時では、第２電流通電時よりも要求される電流の遮断時間が長い。これにより、ヒータ１１で発生した熱が、湾曲部材１２全体に伝わるまでの時間が十分にある。
【００３５】
このため、ヒータ１１と接しており、湾曲部材１２の固定端部に相当する第１バイメタル１２０ａと、湾曲部材１２の自由端部となっている先端部分に相当する第２バイメタル１２０ｂと、で温度差がほとんど発生しない。従って、湾曲部材１２全体の湾曲量は、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂの温度上昇による撓みにより決定される。
【００３６】
一方、第２電流通電時では、発熱量が増大する負荷側の設備を保護するため、電流を遮断するまでの時間が非常に短く設定されている。また、第２電流通電時では、回路遮断器内部にも第２電流が通電されているので、通電経路であるヒータ１１を含む遮断器の通電経路の構成部品が瞬時に温度上昇する。これに伴って、ヒータ１１と接している第１バイメタル１２０ａは、用いたバイメタルの熱抵抗及び熱容量に従って温度上昇する。
【００３７】
しかし、ヒータ１１と接していない先端部分の第２バイメタル１２０ｂが温度上昇するには、時間がかかる。これにより、第２電流通電時では、第１バイメタル１２０ａの温度上昇により湾曲部材１２全体の湾曲量が決定される。
【００３８】
以上により、第１電流通電時の遮断までに長時間費やす条件における湾曲部材１２全体の湾曲量には、第１バイメタル１２０ａに加えて、ヒータ１１に取り付けられていない第２バイメタル１２０ｂの湾曲量を用いている。一方、第２電流通電時の遮断時間が短い条件における湾曲部材１２全体の湾曲量には、湾曲部材１２の合計の湾曲量に最も影響を及ぼすヒータ１１に取り付けられた第１バイメタル１２０ａの湾曲量を用いている。
【００３９】
従って、第１バイメタル１２０ａの長さを短くして、第２バイメタル１２０ｂの長さを長くした場合と、第１バイメタル１２０ａの長さを長くして、第２バイメタル１２０ｂの長さを短くした場合とでは、第１電流通電時の湾曲部材１２全体の湾曲量を同一にしつつ、第２電流通電時は、第１バイメタル１２０ａの長さが長いほうが湾曲部材１２全体の湾曲量を増大させることができる。
【００４０】
即ち、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂの長さを調整することで、湾曲部材１２全体の湾曲量と、電流の大きさに応じて回路の遮断時間とを調整することができる。加えて、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂの湾曲により曲げられる繋部１２１の長さを調整することでも、湾曲部材１２全体の湾曲量を調整することができる。
【００４１】
ここで、図３及び図４を用いて、第１バイメタル１２０ａ、第２バイメタル１２０ｂ、及び繋部１２１の長さの違いによる湾曲部材１２の湾曲量及び回路の遮断時間の関係について説明する。図３は、図１の第１バイメタル１２０ａ、第２バイメタル１２０ｂ、及び繋部１２１の長さをそれぞれ異ならせた湾曲部材１２の例を示す構成図である。また、図４は、図３の湾曲部材１２を用いた際の定格電流に対する電流値と電流遮断時間との関係を示す図である。
【００４２】
図３において、湾曲部材１２には、３つの例（ａ）〜（ｃ）が示されている。図３に示すように、第１バイメタル１２０ａの長さは、（ａ）よりも（ｂ）、（ｂ）よりも（ｃ）が長くなっている。従って、（ａ）よりも（ｂ）、（ｂ）よりも（ｃ）の方が、湾曲部材１２全体に及ぼす湾曲量の影響が大きくなる。
【００４３】
このため、先端部にある第２バイメタル１２０ｂの長さを、（ａ）よりも（ｂ）、（ｂ）よりも（ｃ）が短くなるように設定するとともに、直接湾曲しない繋部１２１の長さを、（ａ）よりも（ｂ）、（ｂ）よりも（ｃ）が長くなるように設定している。このように第１バイメタル１２０ａ、第２バイメタル１２０ｂ、及び繋部１２１の長さを設定することで、図４のＣに囲まれた部分に示すように、定格電流通電時の湾曲部材１２全体の湾曲量を（ａ）〜（ｃ）で同等にすることが可能になる。
【００４４】
また、第２電流通電時のように、遮断時間が短く設定された過電流が通電された場合、先端の第２バイメタル１２０ｂには熱がほとんど伝わらず、温度上昇しないため、根元の第１バイメタル１２０ａにより、湾曲部材１２全体の湾曲量が決定される。即ち、（ｃ）よりも（ｂ）、（ｂ）よりも（ａ）の方が、湾曲量が減少する。従って、図４のＤに囲まれる部分に示すように、電流を遮断するまでの遮断時間を遅らせることが可能となる。
【００４５】
次に、熱動引外し装置１０の動作について説明する。通電状態において、定格電流を超過した過電流が流れた場合、ヒータ１１の温度が上昇する。ヒータ１１で発生する熱量は、電流の２乗とヒータ１１の抵抗の１乗に従って大きくなる。即ち、回路内の通電電流が増加すると、電流値の２乗で発熱量が増加するとともに、ヒータ１１自身の温度上昇に伴って電気抵抗が増加し、ヒータ１１の上昇温度が増大する。
【００４６】
ヒータ１１の上昇温度の増大に伴って、湾曲部材１２に伝わる熱量も増大している。第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂは、ヒータ１１の上昇温度の増大に伴ってトリップバー４側に湾曲する。このとき、ヒータ１１に直接固定されていない自由端部にあたる第２バイメタル１２０ｂが、トリップバー４を押すことで、開閉機構３が動作し、可動接触子２ａが固定接触子１ａから離れる。これにより、回路内の電流が遮断される。
【００４７】
このように、本実施の形態１における熱動引外し装置では、湾曲部材が、複数のバイメタルと、各バイメタルを繋ぐ繋部とで構成されている。また、複数のバイメタルのうち、１つのバイメタルはヒータに取り付けられ、その他のバイメタルは、ヒータに取り付けられていない。このような構成を備えることで、定格電流通電時及び回路を遮断するまでに長時間費やすことができる過電流通電時の湾曲部材全体の湾曲量は、複数のバイメタル全ての湾曲量を用いて決定することができる。
【００４８】
また、回路を遮断するまでが短時間である過電流通電時の湾曲部材全体の湾曲量は、第１バイメタルの湾曲量のみで決定することができる。従って、第１バイメタルの長さを調整するだけで、過電流通電時の電流の遮断時間を、用途に応じて所望の時間に調整ことができる。この結果、定格電流通電時及び過電流通電時両方の遮断時間を調整可能な湾曲部材が得られる。即ち、定格電流通電時の湾曲部材の湾曲量を同等にしたまま、流れる電流の大きさに応じて遮断時間を所望の時間に調整することができる。従って、信頼性の高い回路遮断器を得ることができる。
【００４９】
なお、特許文献１に示されている回路遮断器の熱動引外し装置では、バイメタルが短尺になっているので、湾曲部材全体の湾曲量が、単一の部材で構成されたバイメタルの湾曲量よりも大きく低下してしまう。これにより、湾曲部材とトリップバーとの距離を狭く設計することになる。この結果、回路遮断器の熱動引外し装置を構成する各部品の物性値のばらつきや、加工・製造誤差により発生する電流の遮断にかかる時間のばらつきを許容することができないという問題があった。これに伴って、湾曲部材とトリップバーとの距離の調整が難しいという問題があった。
【００５０】
これに対して、本実施の形態１における定格電流通電時の湾曲部材の湾曲量は、複数のバイメタルの撓み全ての合計になっているので、湾曲部材全体の湾曲量を確保することができる。従って、本実施の形態１における定格電流通電時の湾曲部材の湾曲量は、単一の部材で構成されバイメタルの湾曲量よりは小さくなるものの、特許文献１に示されている湾曲部材の湾曲量より、大きくすることができる。これにより、湾曲部材とトリップバーとの距離の調整を容易に行うことができる。
【００５１】
また、特許文献１に示されている回路遮断器の熱動引外し装置において、湾曲部材とトリップバーとの距離を広くするために、単一の部材で構成されたバイメタルの湾曲量と同等の湾曲量を、特許文献１に示されている湾曲部材が得ようとした場合、バイメタルと延長板との長さを特許文献１に示されているものよりも長くする必要がある。これにより、回路遮断器全体の形状に影響するとともに、構造に制約を与えることになってしまう。
【００５２】
これに対して、本実施の形態１の湾曲部材では、湾曲部材全体の湾曲量を確保することができているので、湾曲部材とトリップバーとの距離を確保することができる。この結果、湾曲部材の長さが、回路遮断器全体の形状に影響することを防止するとともに、構造に制約を与える恐れを無くすことができる。さらに、湾曲部材の湾曲量を大きくするために、従来よりもヒータの許容温度が高いものにする必要がないので、コストの増加を防止することができる。
【００５３】
また、特許文献１に示されている回路遮断器の熱動引外し装置の湾曲部材の湾曲量を、単一の部材で構成されたバイメタルの湾曲量と同等にするために、バイメタルが撓む温度を、従来よりも上昇させることにより、定格電流付近の通電時の湾曲量を増加させることも考えられる。しかし、バイメタルの温度を上昇させるためには、バイメタルを過熱する部材の電気抵抗を大きくし、かつ、許容温度が高いものに変更する必要がある。これにより、回路遮断器の熱動引外し装置のコストアップにつながるともに、回路遮断器を使用する周囲環境にも注意を払う必要が生じてしまうという問題があった。
【００５４】
これに対して、本実施の形態１の湾曲部材では、各バイメタルの間に繋部を挟んでいるので、単一のバイメタルで構成された湾曲部材よりもコストの削減に繋げることができる。
【００５５】
なお、本実施の形態１では、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂに同じバイメタルを用いているが、互いに異なる湾曲特性、または形状を有するバイメタルを用いてもよい。例えば、過電流通電時において、電流遮断時間を遅らせる場合には、第１バイメタル１２０ａの湾曲特性が、第２バイメタル１２０ｂの湾曲特性よりも小さいものを用いる。または、第２バイメタル１２０ｂよりも第１バイメタル１２０の厚みを増加させたものを用いてもよい。これにより、バイメタルの長さだけの場合よりも、遮断時間の延長に及ぼす効果を大きくすることができる。
【００５６】
また、繋部１２１の形状、材質を変更してもよい。例えば、繋部１２１の厚みを本実施の形態１のものよりも小さくする、または、繋部１２１に本実施の形態１のものよりも熱伝導率の小さい材質を用いることで、電流の遮断時間を、さらに遅らせることができる。
【００５７】
また、本実施の形態１では、湾曲部材１２を、２つのバイメタル１２０と１つの繋部１２１とで構成しているが、これに限るものではなく、２つ以上のバイメタル１２０と、バイメタル１２０の個数に合わせた複数の繋部１２１とで構成されていてもよい。これにより、定格電流及び過電流のみでなく、定格電流と過電流との間の中電流についても、遮断時間の調整をより細かく行うことができる。
【００５８】
さらに、本実施の形態１では、バイメタルに、低膨張側の金属板と高膨張側の金属板とを張り付けた構成になっているが、これに限るものではない。例えば、低膨張側の金属板と高膨張側の金属板との間に、高膨張側と低膨張側の中間の線膨張係数を有する金属板を入れ、全体で湾曲するトリメタルとしてもよい。トリメタルとした場合に、間に入れる金属板は熱伝導率が高い部材として知られている、銅が望ましいが、ニッケルや亜鉛との銅合金でもよい。バイメタルをトリメタルにすることで、バイメタルの熱抵抗が減少し、バイメタルの温度上昇が促進されるため、湾曲部材１２の湾曲量が増大する。
【００５９】
実施の形態２．
先の実施の形態１では、締結具１３により湾曲部材１２をヒータ１１に取り付けている例について説明した。これに対して、本実施の形態２では、湾曲部材１２をヒータ１１にろう付け、または、半田付けで取り付けた例について説明する。
【００６０】
図５は、本発明の実施の形態２における熱動引外し装置１０を示す構成図である。図５に示すように、第１バイメタル１２０ａは、ヒータ１１にろう付け、または、半田付けで取り付けられている。このとき用いるろうまたは半田には、伝熱可能な材料（熱伝導率の高い材料）を用いている。その他の構成は、先の実施の形態１と同様である。
【００６１】
このように、本実施の形態２における熱動引外し装置では、湾曲部材とヒータとを、伝熱可能な材料を用いて接続している。このような構成を備えることで、締結具を不要にすることができるとともに、先の実施の形態１と同様の定格電流通電時の湾曲部材の湾曲量を同等にしたまま、流れる電流の大きさに応じて遮断時間を所望の時間に調整することができるという効果を得ることができる。
【００６２】
実施の形態３．
先の実施の形態１では、第１バイメタル１２０ａ、第２バイメタル１２０ｂ、及び繋部１２１が、同一平面上に配置されている例について説明した。これに対して、本実施の形態３では、第１バイメタル１２０ａ、第２バイメタル１２０ｂ、及び繋部１２１の少なくとも１つが同一平面上からずらされている例について説明する。
【００６３】
図６〜図８は、本発明の実施の形態３における熱動引外し装置１０の一例を示す構成図である。図６の湾曲部材１２では、ヒータ１１に設けられた第１バイメタル１２０ａと、第２バイメタル１２０ｂとは、互いに距離を置いて配置されているとともに、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂの金属板の貼り付け面は、同一平面上に配置されている。即ち、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂの厚み方向（図６の矢印Ｅ方向）について、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂは、トリップバー４からの距離が等距離になっている。
【００６４】
また、繋部１２１は、第１バイメタル１２０ａと第２バイメタル１２０ｂとが配置された同一平面上からずれた位置に配置されている。この例では、矢印Ｅ方向について、繋部１２１は、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂよりも、トリップバー４に近い位置に配置されている。
【００６５】
第１バイメタル１２０ａ及び繋部１２１の下端部と、第２バイメタル１２０ｂ及び繋部１２１の上端部と、は、それぞれ締結具１３により固定されている。その他の構成は、先の実施の形態１と同様である。
【００６６】
また、図７の湾曲部材１２では、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂの厚み方向（図７の矢印Ｆ方向）について、第２バイメタル１２０ｂが、ヒータ１１に設けられた第１バイメタル１２０ａよりもトリップバー４に近い位置に配置されている。即ち、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂの金属板の貼り付け面は、平行になるように配置されている。また、繋部１２１は、第１バイメタル１２０ａと第２バイメタル１２０ｂとの間に配置されている。
【００６７】
このとき、矢印Ｆ方向について、トリップバー４から離れた繋部１２１の面の下端部には、第１バイメタル１２０ａが取り付けられ、矢印Ｆ方向についてトリップバー４に近い繋部１２１の面の上端部には、第２バイメタル１２０ｂが取り付けられている。即ち、繋部１２１は、矢印Ｆ方向について、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂを投影したとき、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂの投影領域が重ならないように第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂを繋いでいる。従って、第１バイメタル１２０ａ、第２バイメタル１２０ｂ、及び繋部１２１は、階段状に配置されている。
【００６８】
第１バイメタル１２０ａ及び繋部１２１と、第２バイメタル１２０ｂ及び繋部１２１と、は、それぞれろう付け、または、半田付けで取り付けられている。その他の構成は、先の実施の形態１と同様である。
【００６９】
また、図８の湾曲部材１２は、図７を変形したものである。第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂは、図７の矢印Ｆ方向に相当する図８の矢印Ｇ方向について、トリップバー４から離れた繋部１２１の全面に第１バイメタル１２０ａが取り付けられ、矢印Ｇ方向について、トリップバー４に近い繋部１２１の全面に第２バイメタル１２０ｂが取り付けられている。即ち、繋部１２１は、矢印Ｇ方向について、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂを投影したとき、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂの投影領域の少なくとも一部が重なるように第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂを繋いでいる。
【００７０】
第１バイメタル１２０ａ、第２バイメタル１２０ｂ及び繋部１２１は、全て１つの締結具１３により固定されている。その他の構成は、先の実施の形態１と同様である。
【００７１】
このように、本実施の形態３における熱動引外し装置では、第１バイメタル、第２バイメタル、及び繋部の少なくとも１つが同一平面上からずらされて配置されている。これらの構成を備えることで、ケースの高さ方向の寸法が、第１バイメタル、第２バイメタル、及び繋部を、同一平面上に配置することができない場合でも、先の実施の形態１と同様の定格電流通電時の湾曲部材の湾曲量を同等にしたまま、流れる電流の大きさに応じて遮断時間を所望の時間に調整することができるという効果を得ることができる。なお、ここでのケースの高さ方向とは、図６〜８の上下方向である。
【００７２】
また、図７及び図８に示した湾曲部材の第２バイメタルの位置は、図６の湾曲部材の第２バイメタルの位置よりもトリップバー側にあるので、定格電流付近の通電時において、湾曲部材全体の湾曲量を、第１バイメタル及び繋部の厚みの距離増大することができる。
【００７３】
さらに、図８に示した湾曲部材は、２つのバイメタルと１つの繋部とを、１つの締結具により固定することができる。これにより、締結具の増加によるコストの増加を抑制することができる。
【００７４】
実施の形態４．
本実施の形態４では、先の実施の形態１に設けられていないが、湾曲部材１２とヒータ１１との間の固定部分に第１バイメタル１２０ａと接する熱容量体を設けた例について説明する。
【００７５】
図９及び図１０は、本発明の実施の形態４における熱動引外し装置１０の一例を示す構成図である。図９に示すように、熱容量体２０が、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂの厚み方向（図９の矢印Ｈ方向）について、第１バイメタル１２０ａのトリップバー４に近い面に取り付けられている。
【００７６】
熱容量体２０は、第１バイメタル１２０ａとヒータ１１とを固定するリベット１３により、湾曲部材１２とヒータ１１と一体に固定されている。従って、熱容量体２０と第１バイメタル１２０ａとは接している。その他の構成は、先の実施の形態１と同様である。
【００７７】
また、図１０に示すように、熱容量体２０は、第１バイメタル１２０ａとヒータ１１との間に配置されていてもよい。即ち、熱容量体２０は、第１バイメタル１２０ａ及び第２バイメタル１２０ｂの厚み方向（図１０の矢印Ｉ方向）について、第１バイメタル１２０ａのトリップバー４から離れた面に取り付けられている。
【００７８】
熱容量体２０は、第１バイメタル１２０ａとヒータ１１とを固定するリベット１３により、湾曲部材１２とヒータ１１と一体に固定されている。従って、熱容量体２０と第１バイメタル１２０ａとは接している。その他の構成は、先の実施の形態１と同様である。
【００７９】
図９及び図１０に示された熱容量体２０には、湾曲部材１２に伝わる熱を吸収することができる部材を用いている。本実施の形態４では、熱容量体２０に、伝熱可能な金属であり、熱伝導率の高い金属として知られている、例えば、Ｃｕ（銅）またはＡｌ（アルミニウム）が用いられている。これにより、熱容量体２０が設けられていない場合の湾曲部材１２の熱抵抗と比べて、熱抵抗を大きく変化させることなく、湾曲部材１２の熱容量を増加させることができる。
【００８０】
また、遮断時間が長い過電流（第１電流）通電時においては、湾曲部材１２全体が、熱容量体２０を用いない場合と同等の温度上昇となり、湾曲部材１２全体の湾曲量、及び電流の遮断時間が変化することはない。さらに、遮断時間が短い過電流（第２電流）通電時では、湾曲部材１２の根元である第１バイメタル１２０ａに接する熱容量体２０を用いることで、温度上昇の抑制を行うことができる。これにより、湾曲部材１２の湾曲量を小さくし、電流の遮断時間を遅らせることができる。
【００８１】
電流の遮断時間を大幅に遅らせたい場合は、熱容量体２０の大きさを、設計で問題がでない大きさまで大きくすることで対応可能である。
【００８２】
また、遮断時間を遅らせる必要が発生した場合、ヒータ１１と第１バイメタル１２０ａとの間に、ＣｕまたはＡｌよりも熱伝導率の低い熱容量体２０を持たせることで、ヒータ１１と第１バイメタル１２０ａとの間の熱抵抗を増加させ、定格通電時の温度上昇を低下させることもできる。
【００８３】
このように、本実施の形態４における熱動引外し装置では、ヒータに設けられた第１バイメタルに接する熱容量体が用いられている。また、熱容量体の材質、形状を変化させることで、湾曲部材の熱容量の調整を行うことができる。このような構成を備えることで、同一の湾曲部材を用いた場合でも、流れる電流の大きさに応じて遮断時間を所望の時間に調整することができるという効果を得ることができる。
【００８４】
なお、本実施の形態４では、ヒータ１１と第１バイメタル１２０ａとの固定部分に熱容量体２０を設けた例について説明したが、熱容量体２０は、第１電流通電時だけでなく、第２電流通電時の遮断時間にも大きく影響を及ぼす。そのため、第２電流通電時の遮断時間に影響を及ぼしにくくする必要がある場合、ヒータ１１と第１バイメタル１２０ａの間ではなく、第１バイメタル１２０ａと繋部１２１との間、または、繋部１２１と第２バイメタル１２０ｂとの間に熱容量体を用いることで、第１電流通電時の遮断時間を遅らせ、第２電流通電時の遮断時間を増加させることもできる。
【００８５】
また、本実施の形態４の熱容量体２０には、伝熱可能な金属が用いられているが、これに限るものではない。例えば、樹脂材料、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）またはＰＰ（ポリプロピレン）を用いてもよい。
【００８６】
さらに、本実施の形態４では、熱容量体２０を１つ設けた例について説明したが、これに限るものではなく、熱容量体２０が、２つ以上（複数）設けられていてもよい。
【００８７】
また、本実施の形態４では、熱容量体２０の固定方法が、締結具１３でヒータ１１と第１バイメタル１２０ａと一体に固定された方法を用いているが、これに限るものではなく、ろう付け、または、半田付けで固定されていてもよい。
【００８８】
また、本実施の形態４では、湾曲部材１２が先の実施の形態１で用いた１枚の板状になっているが、これに限るものではなく、先の実施の形態３に示した湾曲部材１２に適用されていてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
３  開閉機構、４  トリップバー、１０  熱動引外し装置、１１  ヒータ、１２  湾曲部材、２０  熱容量体、１２０  熱変形部、１２０ａ  第１バイメタル（第１熱変形部）、１２０ｂ  第２バイメタル（第２熱変形部）、１２１  繋部。
【図１】
0006272155.tif 000003
【図２】
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【図３】
0006272155.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006272155.tif 000009
【図８】
0006272155.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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