(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部が動作端部であり他端部が固定端部であるバイメタルの前記固定端部が片持ち状に固定端子に固着され、前記固定端子を流れる過電流により過熱された前記バイメタルの湾曲により前記動作端部が回路遮断器本体のトリップ動作を行わせる熱動式引き外し装置を有する回路遮断器において、前記バイメタルの前記固定端子への固着部に、温度測定部材が、接触式温度測定器を接触できるように前記バイメタル及び上記固定端子から露出した状態に、一体に直接結合されていることを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】
請求項１に記載の回路遮断器において、前記温度測定部材が、前記バイメタルと前記固定端子との間に存在し前記バイメタルと共に前記固定端子に固着されていることを特徴とする回路遮断器。
【請求項３】
請求項１に記載の回路遮断器において、前記温度測定部材が、前記バイメタルの前記固着部から前記バイメタルの前記動作端部と反対側に延在していることを特徴とする回路遮断器。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の回路遮断器において、前記温度測定部材は、前記バイメタルと同じバイメタルで形成されており、前記固定端子を流れる過電流により過熱されると前記固定端子から離れる方向に湾曲することを特徴とする回路遮断器。
【請求項５】
固定端子となるヒータに、一端部が動作端部であり他端部が固定端部であるバイメタルの前記固定端部が片持ち状に前記ヒータに固着され、前記ヒータへの通電により過熱されると前記バイメタルの前記動作端部が湾曲する熱動式引き外し装置において、前記バイメタルの前記ヒータへの固着部に、温度測定部材が、接触式温度測定器を接触できるように前記バイメタル及び上記ヒータから露出した状態に、一体に直接結合されていることを特徴とする熱動式引き外し装置。
【請求項６】
請求項５に記載の熱動式引き外し装置において、前記温度測定部材が、前記バイメタルと前記ヒータとの間に存在し前記バイメタルと共に前記ヒータに固着されていることを特徴とする熱動式引き外し装置。
【請求項７】
請求項６に記載の熱動式引き外し装置において、前記温度測定部材の面積が、前記温度測定部材の前記ヒータと対向している部分の面積より大きいことを特徴とする熱動式引き外し装置。
【請求項８】
請求項５に記載の熱動式引き外し装置において、前記温度測定部材が、前記バイメタルの前記固着部から前記バイメタルの前記動作端部と反対側に延在していることを特徴とする熱動式引き外し装置。
【請求項９】
請求項８に記載の熱動式引き外し装置において、前記ヒータに、接触式温度測定器の測定子の直径より直径が大きな測定子挿入貫通孔が設けられてることを特徴とする熱動式引き外し装置。
【請求項１０】
請求項５〜９に記載の熱動式引き外し装置において、前記温度測定部材は、前記バイメタルと同じバイメタルで形成されており、前記ヒータへの通電により過熱されると前記ヒータから離れる方向に湾曲することを特徴とする熱動式引き外し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一端部が動作端部であり他端部が固定端部であるバイメタルの前記固定端部が片持ち状に固定端子に固着され、前記固定端子を流れる過電流により過熱された前記バイメタルの湾曲により前記動作端部が回路遮断器本体のトリップ動作を行わせる熱動式引き外し装置を有する回路遮断器、および固定端子となるヒータに、一端部が動作端部であり他端部が固定端部であるバイメタルの前記固定端部が片持ち状に前記ヒータに固着され、前記ヒータへの通電により過熱されると前記バイメタルの前記動作端部が湾曲する熱動式引き外し装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱動式引き外し装置は、例えば、回路遮断器において過電流を検出し、回路遮断器本体の主回路の引き外しを行う装置であり、前記過電流が流れた際の引き外し特性は、日本工業規格であるＪＩＳ（Japanese  Industrial  Standard）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、構成する部品の製品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、特性の調整・検査を行っている。【０００３】
引き外し特性を調整・検査するためには、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り引き外し特性を把握することができる。【０００４】
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という考え方もある。その理由は、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加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ということにある。【０００５】
非接触温度測定方式では、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。従来の回路遮断器の熱動式引き外し装置における非接触式の温度計測は、例えば特許文献１に見られるように、バイメタル温度を非接触式温度計で測定可能なように、バイメタルを加熱するヒータに、計測用の窓を設け、当該窓を通して、バイメタル表面に対して直角をなす方向からバイメタルの温度を放射温度計で測定するものである。【０００６】
【特許文献１】米国特許５，３１７，４７１号明細書及び図面
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非接触式温度計を用いた非接触温度測定方式は望ましいという考え方があるが、バイメタル表面は通常は金属光沢面であるため、接触式温度計を用いる接触温度測定方式に比べて正確な温度計測が難しいという問題がある。また、漏電検出回路を組み込んだ漏電遮断器や、小型化された回路遮断器においては、バイメタル周囲の隙間が少ないため、遮蔽物が多く非接触温度計によりバイメタル表面に対して直角をなす方向からバイメタル表面温度を外部から測定するのは困難な場合が多い。【０００８】
従って、接触式温度計を用いても引き外し特性に影響を与えない熱動式引き外し装置及びかかる熱動式引き外し装置を用いた回路遮断器を実現することが好ましい。【０００９】
この発明は、前述のような実情に鑑みてなされたもので、接触式温度計を用いても引き外し特性に影響を与えない熱動式引き外し装置を備えた回路遮断器および熱動式引き外し装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る回路遮断器は、一端部が動作端部であり他端部が固定端部であるバイメタルの前記固定端部が片持ち状に固定端子に固着され、前記固定端子を流れる過電流により過熱された前記湾曲により前記動作端部が回路遮断器本体のトリップ動作を行わせる熱動式引き外し装置を有する回路遮断器において、前記バイメタルの前記固定端子への固着部に、温度測定部材が、接触式温度測定器を接触できるように前記バイメタル及び上記固定端子から露出した状態に、一体に直接結合されているものであり、接触式温度測定器を前記バイメタルに直接接触させることなく温度測定部材に接触させて前記バイメタルの温度を測定できるので、引き外し特性に影響を与えることなく前記バイメタルの温度を測定できる。【００１１】
また、この発明に係る熱動式引き外し装置は、固定端子となるヒータに、一端部が動作端部であり他端部が固定端部であるバイメタルの前記固定端部が片持ち状に前記ヒータに固着され、前記ヒータへの通電により過熱されると前記バイメタルの前記動作端部が湾曲する熱動式引き外し装置において、前記バイメタルの前記ヒータへの固着部に、温度測定部材が、接触式温度測定器を接触できるように前記バイメタル及び上記ヒータから露出した状態に、一体に直接結合されているものであり、接触式温度測定器を前記バイメタルに直接接触させることなく温度測定部材に接触させて前記バイメタルの温度を測定できるので、引き外し特性に影響を与えることなく前記バイメタルの温度を測定できる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、一端部が動作端部であり他端部が固定端部であるバイメタルの前記固定端部が片持ち状に固定端子に固着され、前記固定端子を流れる過電流により過熱された前記湾曲により前記動作端部が回路遮断器本体のトリップ動作を行わせる熱動式引き外し装置を有する回路遮断器において、前記バイメタルの前記固定端子への固着部に、温度測定部材が、接触式温度測定器を接触できるように前記バイメタル及び上記固定端子から露出した状態に、一体に直接結合されているので、接触式温度測定器を前記バイメタルに直接接触させることなく温度測定部材に接触させて前記バイメタルの温度を測定でき、従って、引き外し特性に影響を与えることなく前記バイメタルの温度を測定でき、更に、接触式温度測定方式を採用するので、非接触温度計を用いた非接触温度測定方式を採用した場合に比べ、高精度な温度計測が可能である。【００１３】
この発明は、固定端子となるヒータに、一端部が動作端部であり他端部が固定端部であるバイメタルの前記固定端部が片持ち状に前記ヒータに固着され、前記ヒータへの通電により過熱されると前記バイメタルの前記動作端部が湾曲する熱動式引き外し装置において、前記バイメタルの前記ヒータへの固着部に、温度測定部材が、接触式温度測定器を接触できるように前記バイメタル及び上記ヒータから露出した状態に、一体に直接結合されているので、接触式温度測定器を前記バイメタルに直接接触させることなく温度測定部材に接触させて前記バイメタルの温度を測定でき、従って、引き外し特性に影響を与えることなく前記バイメタルの温度を測定でき、更に、接触式温度測定方式を採用するので、非接触温度計を用いた非接触温度測定方式を採用した場合に比べ、高精度な温度計測が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を、図１〜図５によって説明する。図１は熱動式引き外し装置を有する回路遮断器のケース内の機構部を示す側面図、図２は図１の熱動式引き外し装置を拡大して示す斜視図、図３は図１の熱動式引き外し装置を拡大して示す側面図、図４は接触式温度測定器によるバイメタル温度の測定の仕方を説明するための斜視図、図５は固定端子（即ちヒータ）に通電した場合のバイメタルの湾曲動作を説明するための拡大側面図である。なお、図１〜図５において同一部分には同一符号を付してある。【００１５】
図１において、回路遮断器に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）ヒータ１あるいはバイメタル２に過電流が流れることにより、ヒータ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）機構部４が作動して主回路５を瞬時に遮断する（トリップする）。【００１６】
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、即ち、バイメタル２がトリップバー３を押す位置が、引き外し機構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、組立工程において調整・検査作業を行っている。【００１７】
調整・検査作業では、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。【００１８】
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り引き外し特性を測定することが可能である。【００１９】
バイメタル温度を計測するには、前述のように、一般的に非接触式の放射温度計を用いる。これは接触式温度計を用いると測定子の接触加重によってバイメタルの撓みが生じて引き外し特性が変わってしまい、正確な引き外し特性の測定ができないためである。【００２０】
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。非接触式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。【００２１】
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、バイメタル表面は一般的に金属光沢面となっているため、ヒータ等のバイメタル近傍にある物の熱源から放射される赤外線がバイメタル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。【００２２】
そこで、この発明の実施の形態１では、バイメタル２がトリップバー３を押すために湾曲する部分、つまり動作端部２１とは別の箇所にて温度計測可能なようにした。これによりバイメタル２の動作端部２１の湾曲量に影響を及ぼさず接触式温度計による温度計測が可能となるため、従来の非接触式温度計に比べ高精度に安定して温度計測ができる。【００２３】
バイメタル２の加熱においては、バイメタル２の全体を均一に加熱することは難しいので、バイメタル２内で温度分布が存在する。つまり、一端部が動作端部２１であり他端部が固定端部２２であるバイメタルの前記固定端部２２が片持ち状に固定端子（即ちヒータ）１に固着されている場合、固定端子（即ちヒータ）１に固着されている固定端部２２の温度に比べ動作端部２１の温度は若干低い。しかし、バイメタル２内で温度分布とバイメタル２の動作端部２１の湾曲量との関係は、バイメタル２の材質や大きさにより予め求められるので、固定端部２２の温度を測定してもその温度でのバイメタル２の動作端部２１の所期の湾曲量を求めることができる。また、逆にバイメタル２の動作端部２１が所期の湾曲量となった時（つまり、回路遮断器をトリップさせる湾曲量となった時）の固定端部２２の標準的な温度も求めることができる。換言すれば、バイメタル２の動作端部２１が所期の湾曲量となった時（つまり、回路遮断器をトリップさせる湾曲量となった時、或は回路遮断器がトリップした時）の固定端部２２の測定温度が前記標準的な温度と同じであれば、熱動式引き外し装置の引き外し特性は、所定の引き外し特性であると言える。【００２４】
そこで、この発明の実施の形態１では、バイメタル２の固定端部２２の温度と等価な温度となる部品、つまり温度測定部材７を追加することで、この追加した温度測定部材７の温度を接触式温度計により、バイメタル２の固定端部２２の温度を直接測定する代わりにバイメタル２の固定端部２２の温度計測が可能となる。つまり、図４に示すように、前記温度測定部材７の温度を、接触式温度計８の測定子８１を前記温度測定部材７に接触させることで測定することにより間接的にバイメタル２の温度を測定することができる。【００２５】
なお、前記温度測定部材７は、図２〜図４に示すように、前記バイメタル２の前記固定端子（即ちヒータ）１への前記固着部２２１に、前記温度測定部材７が、前記接触式温度測定器８の前記測定子８１を接触できるように、前記バイメタル２及び上記固定端子（即ちヒータ）１から露出した状態に、一体に直接結合されている。つまり、図示のように、前記温度測定部材７の全体の面積は、前記温度測定部材７の前記固定端子（即ちヒータ）１と対向している部分の面積よりも大きくしてある。【００２６】
また、前記バイメタル２と前記固定端子（即ちヒータ）１との間に存在し前記バイメタル２と共に前記固定端子（即ちヒータ）１に複数箇所のカシメ止め９により堅固に固着され一体をなしている。即ち、前記バイメタル２の固定端部２２と前記温度測定部材７と前記固定端子（即ちヒータ）１とは前記カシメ止め９により密着して一体に結合され、熱的にも良好な結合状態が維持されるようにしてある。【００２７】
前記引き外し特性の検査は、図２〜図５に図示の熱動式引き外し装置単体で行ったり、図１のように熱動式引き外し装置が回路遮断器に組み込まれた状態で行ったりするが、その場合、所定の過電流相当の電流を前記固定端子（即ちヒータ）１に通電すると、図５に示してあるように、前記バイメタル２の前記動作端部２１は一点鎖線のように湾曲し、前記温度測定部材７も前記バイメタル２の前記動作端部２１と同じ方向に一点鎖線のように湾曲する。【００２８】
前記温度測定部材７は、前記バイメタル２と同一材料で形成されている（即ち、前記バイメタル２が鉄と銅の貼り合わせ材である場合は、前記温度測定部材７も鉄と銅の貼り合わせ材としてある）こと、及び前記バイメタル２の長さより前記温度測定部材７の長さの方が短いことから、前記バイメタル２の前記動作端部２１及び前記温度測定部材７が一点鎖線のように湾曲しても、前記温度測定部材７の湾曲量は前記バイメタル２の前記動作端部２１の湾曲量より小さいので、前記温度測定部材７の先端部と前記バイメタル２の前記動作端部２１との間には僅少ながら隙間ｇが発生する。従って、前記温度測定部材７がその湾曲によって前記バイメタル２の前記動作端部２１に接触して押圧するようなことは無く、前記バイメタル２の前記動作端部２１の湾曲量に悪影響を与えることは無い。【００２９】
前記温度測定部材７が、図５の一点鎖線とは逆に湾曲するようにした場合は、その湾曲時に前記バイメタル２の前記動作端部２１を押圧することになり、前記バイメタル２の前記動作端部２１の湾曲量に悪影響を与えるようになるので、図５の一点鎖線とは逆に湾曲するように取り付けることは避けなければならない。【００３０】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を、図６〜図８によって説明する。図６は熱動式引き外し装置を示す斜視図、図７は熱動式引き外し装置を示す側面図、図８は固定端子（即ちヒータ）に通電した場合のバイメタルの湾曲動作を説明するための拡大側面図である。【００３１】
この発明の実施の形態２は、図６〜図８に示してあるように、温度測定部材７が、前記バイメタル２の前記固着部２２１から前記バイメタルの前記動作端部２１と反対側に延在している場合の事例である。【００３２】
この場合、温度測定部材７は、前記バイメタル２自体を前記動作端部２１と反対側に延在して形成してある。換言すれば、温度測定部材７は、前記バイメタル２の前記固定端子（即ちヒータ）１への固着部２２１に、接触式温度測定器８を接触できるように前記バイメタル２及び上記固定端子（即ちヒータ）１から露出した状態に、一体に直接結合され、且つ、前記バイメタル２の前記固着部２２１から前記バイメタルの前記動作端部２１と反対側に延在している。【００３３】
この発明の実施の形態２の場合は、図７及び図８に示してあるように、接触式温度測定器８の測定子８１の先端を温度測定部材７の下面に当接して温度測定部材７の温度を測定することにより、バイメタル２の温度を間接的に測定する。【００３４】
この発明の実施の形態２の場合は、所定の過電流相当の電流を前記固定端子（即ちヒータ）１に通電することにより、前記温度測定部材７が一点鎖線のように湾曲しても、前記温度測定部材７の先端部と前記固定端子（即ちヒータ）１との間には僅少ながら隙間Ｇが生じる。従って、前記温度測定部材７がその湾曲によって前記固定端子（即ちヒータ）１に当接することによって、前記バイメタル２の前記固定端部２２に力が作用することは無く、前記バイメタル２の前記動作端部２１の湾曲量に悪影響を与えることは無い。【００３５】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３においては、図９に示すように、前記固定端子（即ちヒータ）１に、前記接触式温度測定器８の前記測定子８１の直径より直径が大きな測定子挿入貫通孔１２ａが設けられ、この測定子挿入貫通孔１２ａに、前記測定子８１を、前記固定端子（即ちヒータ）１に接触しないように挿入して、前記測定子８１の先端を前記温度測定部材７の下面に当接して温度測定部材７の温度を測定することにより、バイメタル２の温度を間接的に測定する。このように構成しても、前述のこの発明の実施の形態２と同じ効果を奏する。【００３６】
なお、この発明の実施の形態３では、具体的には、図示のように、回路遮断器における接続孔１１ａを有する外部端子部１１と反対側の端部にある内部端子部１２に、前記測定子挿入貫通孔１２ａを設けてある。【００３７】
実施の形態４．
この発明の実施の形態３は、図１０に示すように、内部端子部１２を回路遮断器本体の内部側へ長く延在した構造とし、測定子挿入貫通孔１２ａから回路遮断器本体の内部側へ所定距離隔てた位置に、回路遮断器本体の内部の接続端子（図示省略）と接続する接続孔１２ｂを設けたものであり、回路遮断器本体の内部の接続端子（図示省略）と接続を容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の実施の形態１を示す図で、熱動式引き外し装置を有する回路遮断器のケース内の機構部を示す側面図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す図で、図１の熱動式引き外し装置を拡大して示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１を示す図で、図１の熱動式引き外し装置を拡大して示す側面図である。
【図４】この発明の実施の形態１を示す図で、接触式温度測定器によるバイメタル温度の測定の仕方を説明するための斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態１を示す図で、固定端子（即ちヒータ）に通電した場合のバイメタルの湾曲動作を説明するための拡大側面図である。
【図６】この発明の実施の形態２を示す図で、熱動式引き外し装置を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態２を示す図で、熱動式引き外し装置を示す側面図である。
【図８】この発明の実施の形態２を示す図で、固定端子（即ちヒータ）に通電した場合のバイメタルの湾曲動作を説明するための拡大側面図である。
【図９】この発明の実施の形態３を示す図で、熱動式引き外し装置を示す側面図である。
【図１０】この発明の実施の形態４を示す図で、熱動式引き外し装置を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  固定端子（ヒータ）                １１  外部端子部
１１ａ  接続孔                        １２  内部端子部
１２ａ  測定子挿入貫通孔              １２ｂ  接続孔
２  バイメタル                        ２１  動作端部
２２  固定端部                        ２２１  固着部
３  トリップバー                      ４  機構部
５  主回路                            ６  調整機構
７  温度測定部材                      ８  接触式温度計
８１  測定子                          ９  カシメ止め
ｇ  隙間                              Ｇ  隙間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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