(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電電流の加熱により湾曲変位する主バイメタル、主バイメタルと連動するシフタの変位に従動する釈放レバー、釈放レバーで駆動される接点開閉用の反転機構、および接点機構からなり、主バイメタルの湾曲変位量が規定値を超えた際に反転機構が反転動作して接点を開閉させる熱動形過負荷継電器であり、前記反転機構が脚部の先端を支点として軸受部材に揺動可能に支承された可動板と、前期支点を挟んで可動板とその下方の支持アームとの間に張架した反転ばねからなるものにおいて、前記釈放レバーを反転機構の可動板の板面に直接押し当てて反転動作を連動させるようにし、前記接点機構に可動接触子ばねで接点間の接触圧を得るリフトオフ式接点機構を用いて連動させたことを特徴とする熱動形過負荷継電器。
【請求項２】
請求項１記載の熱動形過負荷継電器において、反転機構の可動板と軸受部材との間を、弾性ヒンジ部を介して一体に連ねて構成したことを特徴とする熱動形過負荷継電器。
【請求項３】
請求項１記載の熱動形過負荷継電器において、反転機構の反転ばねを板ばねとして可動板と一体に連ねて構成したことを特徴とする熱動形過負荷継電器。
【請求項４】
請求項２，３に記載の熱動形過負荷継電器において、反転機構を樹脂成形品として、その可動板，軸受部材および反転はねを一体に成形したことを特徴とする熱動画方過負荷継電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁接触器などに組合せて使用する熱動形過負荷継電器（サーマルリレー）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
頭記の熱動形過負荷継電器は、通電電流の加熱により湾曲変位する主バイメタル、主バイメタルと連動するシフタの変位に従動する釈放レバー、釈放レバーで駆動される接点開閉用の反転機構、および接点機構からなり、主バイメタルの湾曲変位量が規定値を超えた際に反転機構が反転動作して接点を開閉させるようにしたものである。
【０００３】
ここで、前記の反転機構は、脚部の先端を支点として軸受部材に揺動可能に支承された略Ｕ字形の可動板と、前記支点を挟んで可動板とその下方に配した支持アームとの間に張架した反転ばね（線条の引っ張りコイルばね）とからなる。また、かかる反転機構を主バイメタルの湾曲変位により反転動作させるために、従来では実公平３−９２３４号公報などに開示されているように、反転ばねに主バイメタルと連動する釈放レバーの先端を押し当てて可動板を反転動作させるようにしている。
【０００４】
次に、前記公報に開示されている熱動形過負荷継電器を図５(a),(b) に、またその模式図，およびその反転機構の構造をそれぞれ図６，図７に示す。まず、図５(a) において、１は本体ケース、２は主回路電流が通流するヒートエレメント（図示せず）で加熱される主バイメタル（３相回路の１相のみを示している）、３は主バイメタル２の先端に連繋させたシフタ、４は温度補償バイメタル５と組み合わせて後記の反転機構に対向配置した釈放レバー、６は釈放レバー４の上端に連結した調整リンク、７は調整リンク６の頂部にカム機構を介して連結した整定電流値調整用の調整ダイヤル、８は反転機構の揺動式可動板、９は可動板８に付設した反転ばね（線条の引っ張りコイルばね）、１０は補助接点としての常閉可動接点（ｂ接点）、１１はその固定接点である。
【０００５】
ここで、前記反転機構の可動板８は図７で示すように逆Ｕ字形の金属板からなり、その左右脚部８ａの先端（下端）をナイフエッジとして軸受部材１２に形成したＶ字溝１２ａに突き当てて可動板８を揺動可能に支持している。また、反転ばね９は図５(b) で示すようにばね線条にコイル部９ａ，フック９ｂを形成したもので、可動板８の上端と可動板の下方に配した支持アーム１３との間に両端のフック９ｂを引っ掛けて張架されており、この位置で前記した釈放レバー４の先端部４ａがばね線条の中腹に当接している。なお、図６で１５は常開出力接点（ａ接点）の固定接点、１６は可動接点、１７は可動板８の動きに連動して可動接点１６を開閉するスライダである。
【０００６】
かかる構成で、定常状態では主バイメタル２に連結したシフタ３が右側に後退しており、反転機構の可動板８は反転ばね９のばね力で図示位置に傾動していて、常閉接点１０／１１がＯＮ、常開接点１５／１６がＯＦＦである。この状態から主バイメタル２のヒートエレメント（図示せず）に過電流が流れると、ヒートエレメントの発熱により主バイメタル２が湾曲変位してシフタ３を矢印Ｐ方向に押し、温度補償バイメタル５を介して釈放レバー４を回動させる。これにより、釈放レバー４の先端部４ａが反転ばね９の線条を押し、そのばね線条を「く」字状に撓ませる。この場合に、主回路に過負荷電流が流れて主バイメタル３の湾曲変位量が規定値を超える状態になると、釈放レバー４を介して可動板８が脚部先端を支点に反転動作して常閉接点１０／１１をＯＦＦ、常開接点１５／１６をＯＮに切換え、その接点出力により電磁接触器をトリップ動作させる。なお、前記接点機構のリセットは、図５(a) に示したリセットロッド１４を自動復帰位置，手動復帰位置にセットすることにより行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記構成になる従来の熱動形過負荷継電器では、動作特性，および反転機構の組立性などの面で次記のような問題点がある。
ここで、図６に示した従来構造による各動作特性を図８(a) 〜(c) に示す。(a) 図には主バイメタル２の発生力−変位特性Ａ、可動板８を反転させる際の可動板反力−変位特性Ｂ、および反転ばね９との当接点Ｆ（図６参照）で釈放レバー４に作用する反力−変位特性Ｃを表し、(b) 図には接点機構を開閉位置に駆動する可動板８の発生力−変位特性Ｄ、およびａ，ｂ接点機構の反力−変位特性Ｅを表し、(c) 図は可動板４の反転動作に伴う負荷−変位特性Ｆを表している。
【０００８】
すなわち、主バイメタル２の発生力は、温度上昇により生じた湾曲でシフタ３を押す力であり、反転機構側から主バイメタルの動きが拘束されている変位小の間では発生力が大きく、反転機構が動き初めて主バイメタルの変位が大きくなるにしたがって蓄積していたエネルギーが放出されるので発生力は減少する。一方、反転機構の可動板８を反転駆動するに要するＦ点のばね押反力は、反転ばね９で付勢されている可動板８が定常位置から反転するまでは変位とともに反力が増大し、可動板がデッドポイントを超える，または図８(a) に示した可動板反力Ｂが図８(b) に示したｂ接点反力を下回る（図中のα）の際に逆方向に反転すると急減する。また、接点機構を開閉駆動する際には、反転ばね９でばね付勢されている可動板８の発生力で接点間に接触圧を加え、かつ図示例のａ接点については、その接触子ばねを撓ませて接点を閉じるようにしている。
【０００９】
前記の特性図から判るように、可動板８の発生力−変位特性Ｄと接点機構の開閉駆動に要する反力−変位特性Ｅは略同じ傾向の特性である。これに対して、反転機構の反転動作の前半領域では、主バイメタルの発生力−変位特性Ａと反転ばね９を押す釈放レバー４の反力−変位特性Ｃは増減の向きが相反しており、かつ釈放レバー４に作用する可動板反力は可動板８がデッドポイントを超えたところで零になる。このために、主バイメタル２の発生力は、反転動作の前半では反転ばね９を撓ませて可動板８を反転駆動させるに要する大きな発生力が要求される反面、(a) 図で斜線を付した後半範囲では主バイメタルの発生力（蓄積エネルギー）は駆動力として利用されないことになる。
【００１０】
また、図７のように可動板８の先端をナイフエッジとして軸受部材１２のＶ字溝１２ａに支持したヒンジ構造では、両部部材間のガタ，擦り合いによる摩擦が原因で図８(c) で表すように可動板８が往復反転動作する際の負荷−変位特性Ｆがヒステリシス特性となる。このヒステリシス特性は熱動形過負荷継電器の動作特性に悪影響を及ぼす。また、主バイメタル２はこのヒステリシス特性を見込んだバイメタル特性を確保するように板厚，寸法などを設計する必要があることから、その結果として主バイメタルが大形となり、また過電流検出の設定範囲が狭域となるといった問題が派生する。
【００１１】
さらに、図７に示した従来の反転機構では、可動板８に穿孔した小穴に別部品の引っ張りばね９のフックを引っ掛けており、このために反転機構を組立ロボットなどで自動組立することが困難で、人手作業に頼っているのが現状である。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課題を解決して動作特性の改善、並びに反転機構の自動組立が実現可能となるように改良した熱動形過負荷継電器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、通電電流の加熱により湾曲変位する主バイメタル、主バイメタルと連動するシフタの変位に従動する釈放レバー、釈放レバーで駆動される接点開閉用の反転機構、および接点機構からなり、主バイメタルの湾曲変位量が規定値を超えた際に反転機構が反転動作して接点を開閉させる熱動形過負荷継電器であり、前記反転機構が脚部の先端を支点として軸受部材に揺動可能に支承さえた可動板と、前記支点を挟んで可動板とその下方に配した支持アームとの間に張架した引っ張りばねとしての反転ばねとしての反転ばねからなるものにおいて、前記釈放レバーを反転機構の可動板の板面に直接押し当てて反転動作を連動させるようにし、また前記の接点機構には、その可動接触子ばねで接点間の接触圧を得るリフトオフ式接点機構を採用して連動する（請求項１）ことにより、主バイメタルの発生力を無駄なく反転機構の反転駆動に有効に活かして動作特性の向上化がはかれるようにする。
【００１３】
また、本発明によれば、反転機構の可動板と軸受部材との間のガタ，摩擦抵抗を排除するために、反転機構の可動板とその軸受部材を弾性ヒンジ部を介して一体に連ねて構成し（請求項２）、さらに、反転機構の自動組立化を実現するために、反転機構の引っ張りばねを板ばねとして可動板と一体に連ねて構成する（請求項３）ものとし、その反転機構をＰＥＴ樹脂などの成形品、またはこれに板ばねを組み合わせた複合形成品として、前記可動板，軸受部材および引っ張りばねを一体に成形するようにする（請求項４）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図１〜図４の実施例で説明する。なお、図１において、図６と対応する部材には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
すなわち、図１の実施例においては、釈放レバー４にスライド式のレバー４ａを連繋し、このレバー４ａを可動板８の板面に直接押し当てて反転機構を反転動作させるようにしており、この点において図６に示した従来構造とは異なる。また、前記レバー４ａに連動して開閉する常開のａ接点１６には、接触子ばね１６ａの撓み力で固定接点１５との間で所要の接触圧を加え、接点をオフする際には接触子ばね１６ａを撓ませて後退させるようにしたリフトオフ式の接点を採用している。これにより、図示の定常状態（ａ接点ＯＦＦ）ではレバー４ａに対して前記接触子ばね１６ａの撓みばね力が加わることになる。
【００１５】
かかる構成で、主バイメタル２が過電流により湾曲変位すると、シフタ３，釈放レバー４を介してレバー４ａが図示位置から右側に移動し、反転機構の可動板８を直接押して反転動作させる。これにより常閉のｂ接点がＯＦＦとなり、常開のａ接点がＯＮに切り換わる。なお、動作後のリセットは従来と同様にリセット操作ロッド１４により手動もしくは自動で行う。
【００１６】
次に、実施例の構成による動作特性を図２に示す。すなわち、主バイメタル２の発生力−変位特性Ａに対して、釈放レバー４に加わる反力−変位特性Ｇ（ａ接点の負荷−変位特性Ｈと、反転機構の可動板８の負荷−変位特性Ｉとの合特性：Ｇ＝Ｈ＋Ｉ）は図示のようにバイメタルの発生力−変位特性Ａと同じ傾向の特性となる。なお、図中でＰ1 は自動セット時の操作ロッド位置、Ｐ2 は手動セット時の操作ロッド位置を表している。
【００１７】
この動作特性から判るように、従来方式と比べて主バイメタル２の発生エネルギーを殆ど無駄なく有効に活かして反転機構，接点機構を駆動でき、これにより主バイメタル２に要求される機械的発生エネルギーが少なくて済むので、従来問題となっていた過電流検出の設定範囲を大幅に拡大でき、またこれに併せて主バイメタルの小型化が図れる。
【００１８】
次に、本発明の請求項２〜４に対応する実施例を図３，図４で説明する。まず、図３（ａ）の実施例では、反転機構の可動板８と軸受部材１２との間が肉薄な弾性ヒンジ部１８を介して一体に連なるように一体成形された構成になる。この構成によれば、図７に示したナイフエッジとＶ字溝を組み合わせたピボット式のヒンジ構造と比べてガタや反転機構に伴う擦り合いが無くなり、その結果可動板８が反転動作する際の負荷−変位特性Ｆは図３（ｂ）で示すようにヒステリシスが無くなり、図８（ｃ）で示した従来の特性と比べて動作特性を大幅に改善できる。
【００１９】
ここで、前記した弾性ヒンジ部１８を形成するには、可動板８，軸受部材１２の材料としてＣｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金もしくはＮｉ−Ｔｉ合金などの弾性限界の大きな金属材料，あるいはＰＥＴ樹脂などが採用できる。なお、発明者等はＰＥＴ樹脂で作製した反転機構についてその耐久試験を行ったところ、６０００回にも及ぶ回数の反転動作テストにも十分耐えることが確認されている。
【００２０】
また、図４に示す実施例は、図３で述べたように可動板８，軸受部材１２および弾性ヒンジ部１８を樹脂製として一体化した構成に加え、さらにばね線条で作られた反転ばね９に代えて、樹脂製の反転ばね１９が可動板８と連なって一体に成形されている。ここで、樹脂製の反転ばね１９は複数の菱形セグメント板（穴明き）１９ａが数珠状に連なり、弾性ヒンジ部１８と同様に反転機構をモールド成形する際に同時成形される。なお、菱形セグメント板１９ａは同一面状に連ねるほか、ジグザク状に屈曲させてもよく、反転機構の組立位置でセグメント１９に引張力を加えた状態で先端のセグメントを支持アーム１３に係止することにより、図７に示した反転機構と線条コイルばねと同様な機能を果たす。
【００２１】
しかも、この実施例によれば、可動板８と反転ばね１９とが一体に形成されているので、図７に示した従来構造のように組立工程で可動板８に穿孔した小穴にばね線条で作られた反転ばね９のフック９ｂを引っ掛ける作業が必要なく、これにより人手作業に頼ることなく自動機による自動組立が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の構成によれば、熱動形過負荷継電器の動作特性を改善し、その過電流検出の設定範囲を従来のものと比べて大幅に拡大できるとともに、主バイメタルに要求される機械的な発生エネルギーも小さくて済む。また、反転機構に関して本発明の請求項３〜５の構造を併用することにより、熱動形過負荷継電器の小型，低コスト化が図れるほか、反転機構の自動組立も可能になるなど、動作特性および製作面で優れた効果を発揮する熱動形過負荷継電器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る熱動形過負荷継電器を模式的に表した構成図
【図２】図１の構成による熱動形過負荷継電器の動作特性図
【図３】本発明の請求項２に対応する反転気候を示し、（ａ）は反転機構の構成斜視図、（ｂ）は可動板の負荷−変位特性図
【図４】本発明の請求項３に対応する反転気候の構成斜視図
【図５】従来における熱動形過負荷継電器の構成図であり、（ａ）はその製品の組立構造図、（ｂ）は（ａ）図における釈放レバーと反転ばねの拡大斜視図
【図６】図５の構造を模式的に表した図
【図７】図６における反転機構の構成斜視図
【図８】図６の構成による熱動形過負荷継電器の動作特性であり、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ異なる動作特性図
【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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