JP2013201033A - 熱動式引外し装置の製造方法及びその製造方法で製造された熱動式引外し装置を用いた回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】組立調整作業を容易に行える熱動式引外し装置及び回路遮断器を得る。
【解決手段】通電加熱により湾曲する複数の熱動素子９と、熱動素子９の一方の面と当接する当接部１０ａを有する第１の連動板１０と、他方の面と当接する当接部１１ａを有する第２の連動板１１と、両連動板１０，１１に揺動自在に連結された欠相カム１２と、欠相カム１２の変位を遮断器の開閉機構部に伝達する伝達片１３とを有する熱動式引外し装置の製造方法であって、絶縁筐体１に複数の熱動素子９を取り付けた状態で、測定装置により熱動素子９の取付寸法を計測して設計値との差分を求め、加工装置において、差分の情報に基づき両連動板１０，１１の各当接部長さｃ１〜ｃ３を補正して加工したものを、熱動素子９に組み付けるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、熱動式引外し装置の製造方法、及びその製造方法で製造された熱動式引外し装置を利用した回路遮断器に関するものである。

回路遮断器の過電流引外し装置は、電路を流れる電流が過負荷状態になるとバイメタルの湾曲により、また、電路を短絡電流のような大電流が流れた場合は、過電流引外し装置が電磁石の可動鉄心を瞬時に吸引して開閉機構の鎖錠を引外すことにより、開閉レバーを回動させて可動接触子を開離させるようになっている。
過負荷保護機能を持つ熱動式引外し装置としては、例えば、図５のようなサーマルリレーが知られている。図５は、要部のみを平面から見た模式図である。サーマルリレーは、バイメタルなどからなり３相の各相に対応して紙面に垂直方向に立設された熱動素子２１と、熱動素子２１の一方の側面に当接し通電電流の増加に伴う熱動素子２１の変形によって押される第１連動板２２と、熱動素子２１の反対の側面に当接する第２連動板２３と、第２連動板２３の端部に一端部が軸着された差動レバー２４と、で構成されている。第１連動板２２の端部は、差動レバー２４の中間部に設けた当接ピン２５に当接する。したがって、欠相時などにはいずれかの熱動素子２１の変位量が他の熱動素子２１の変位量に比較して小さくなることによって、第１連動板２２と第２連動板２３との変位量に差が生じ、この差に対応した角度で差動レバー２４が回動し、接点装置を開閉操作するための作動板２６が押圧される。一方、過負荷時には第１連動板２２が所定量だけ変位して差動レバー２４を押圧することによって作動板２６を押圧するようになっている（特許文献１参照）。

特開平５−２７４９８６号公報（第２頁、図２０）

熱動式引外し装置が組み込まれた遮断器の遮断特性を満足するためには、熱動素子と連動板の間隔が設計通りに組立てられている必要がある。通電時の熱動素子の変位量と連動板の移動量の間には相関があり、通電時の熱動素子の屈曲量のばらつきは、連動板および差動レバーの移動量に影響する。
通電時に熱動素子が屈曲した変位で連動板を動かし、差動レバーを介し作動板に接触させ遮断動作を行う際、熱動素子の取付寸法にばらつきがあると、差動レバーと作動板との間隔が設計値と異なり、遮断特性のばらつきの原因となる。
特許文献１に示すような従来のサーマルリレーでは、組立手順として、熱動素子をボディー側に取り付けた後、寸法の固定された連動板を取り付ける。または、熱動素子を組み込む前に第１連動板をボディー側に組み込んでおく方法も示されている。いずれの場合でも、もし、熱動素子の寸法のばらつきや組付位置のばらつきにより、熱動素子が設計通りの位置に配置されない場合は、連動板との間に隙間が生じることになる。

これを避けるには、熱動素子の位置を手作業で調整して、熱動素子と連動板との間に生じた隙間を無くするなどの方法で解決していた。この方法では、調整に多くの作業時間を必要とし、また、熱動素子が組立後に無理な力が加えられて調整されることにより、電路の一部、または電路の一部であるヒータと接触するバイメタル等の、導電部品の間の接触抵抗にばらつきが生じる原因となり、遮断動作のばらつきの要因となるという問題があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、組立調整作業を容易に行える熱動式引外し装置の製造方法、及び、その製造方法で製造された熱動式引外し装置を利用した回路遮断器を提供することを目的とする。

この発明に係る熱動式引外し装置の製造方法は、通電加熱により湾曲変位する方向を一致させてほぼ並行に配列された複数の熱動素子と、熱動素子の動作端部を挟んでその両側に配置され、動作端部の一方の面と当接する当接部を有する第１の連動板、及び他方の面と当接する当接部を有する第２の連動板と、両連動板に跨がって揺動自在に連結された欠相カムと、欠相カムの変位を遮断器の開閉機構部に伝達する伝達片と、を有する熱動式引外し装置の製造方法であって、熱動式引外し装置を組み込む絶縁筐体に複数の熱動素子を取り付けた状態で、測定装置により熱動素子の取付寸法を計測して設計値との差分を求め、加工装置において、差分の情報に基づき第１の連動板及び第２の連動板のそれぞれの当接部の寸法を補正して加工し、加工した両連動板を熱動素子に組み込むようにしたものである。

また、この発明に係る回路遮断器は、絶縁筐体と、絶縁筐体に装着された固定接触子と、固定接触子に対向して設置された可動接触子と、可動接触子を開閉動作させる開閉機構部と、通電時の過電流に応じて開閉機構部を作動させる熱動式引外し装置とを備え、熱動式引外し装置は、上記の製造法により製造された熱動式引外し装置が使用されているものである。

この発明の熱動式引外し装置の製造方法によれば、熱動式引外し装置を組み込む絶縁筐体に複数の熱動素子を取り付けた状態で、測定装置により熱動素子の取付寸法を計測して設計値との差分を求め、加工装置において、差分の情報に基づき第１の連動板と第２の連動板のそれぞれの当接部の寸法を補正して加工し、加工した両連動板を熱動素子に組み込むようにしたので、熱動素子と連動板との当接部位をほぼ隙間なく組み付けることができるため、組立時の熱動素子の取付位置のばらつきに起因する連動板の組立て精度が向上する。また、通電時の熱動素子の変位による遮断動作のばらつきが減少するため、過電流による遮断時の動作精度を向上させることができる。

また、この発明の回路遮断器によれば、上記の製造法により製造された熱動式引外し装置を用いたので、熱動素子と連動板の組立て精度が向上し、過電流による遮断時の動作精度の優れた回路遮断器得ることができる。

この発明の実施の形態１による熱動式引外し装置の製造方法の、連動板部分の製造過程を説明する説明図である。 この発明の実施の形態１による熱動式引外し装置の斜視図である。 この発明の実施の形態１による熱動式引外し装置を用いた回路遮断器の側面図である。 図３の平面図である。 従来の熱動式引外し装置の要部を模式的に示す平面図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による熱動式引外し装置の製造方法の、連動板部分の製造過程を説明する説明図であり、図２は、熱動式引外し装置部分の斜視図である。また、図３は、実施の形態１による熱動式引外し装置を用いた回路遮断器の側面図であり、図４は、図３の平面図である。
先ず、図３及び図４により、熱動式引外し装置を内蔵した回路遮断器の概要から説明する。

回路遮断器は、その本体部が樹脂製の絶縁筐体１及び筐体カバー２の内部に収容されており、電源側端子３と負荷側端子４との間に、遮断器の開閉を行う開閉機構部５と開閉機構部５を操作し遮断器内の回路の入り切りを行うハンドル６とを有し、更に、回路の短絡検知を行い、回路遮断器を瞬時に遮断する過負荷引外し装置７と、過負荷及び欠相を検出し、回路遮断器をトリップして回路保護を行う熱動式引外し装置８を備えている。なお、開閉機構部５は、本願発明の主要部ではないので、図示も簡略化しており、また、具体的な構成の説明は省略する。

次に、図２により熱動式引外し装置８について説明する。
３相の回路遮断器の主回路の各相に対応して通電電流に応じ発熱し湾曲する３個の熱動素子９が主回路の各電路の途中に設けられている。
熱動素子９は、矩形板状に形成されたバイメタル９ａに絶縁材を介して帯状のヒータ９ｂを螺旋状に巻回したものであって、ヒータ９ｂの一端はバイメタル９ａに溶着などの方法で固着されている。３個の熱動素子９は、平面側を対向させてほぼ並行に配列され、一端側が電路に接続される導体に固着され、他端側が自由端となっており、バイメタル９ａが加熱されると厚み方向に変形し自由端側が同一方向に湾曲するようになっている。この自由端側が動作端部である。

熱動素子９の動作端部に、その板厚の両側から当接するように、第１の連動板１０と第２の連動板１１とが設けられている。
第１の連動板１０および第２の連動板１１は、薄板の絶縁材料からなり、それぞれ平面視略Ｅ字状となるように突起した３つの当接部１０ａ，１１ａを有しており、第１の連動板１０の当接部１０ａは熱動素子９の一方（図２の場合では左）から当接させ、第２の連動板１１の当接部１１ａは他方（図２の場合では右側）から当接させて、動作端部を両側から挟むように設けられている。両連動板１０，１１は、熱動素子９の変位方向に沿って移動可能なように、図示しないガイド部にガイドされている。
両連動板１０，１１に跨がって欠相カム１２が設けられており、欠相カム１２は両連動板１０，１１に各１点の係合部１２ａ（図４参照）で揺動自在に連結されている。また欠相カム１２の側面には後述する伝達片１３と当接可能な突起部１２ｂを有している。

このような構成により、欠相時などには３相いずれかの熱動素子９の変位量が他の熱動素子９の変位量に比較して小さくなることによって、第１の連動板１０と第２の連動板１１との変位量に差が生じ、この差に対応した角度で欠相カム１２が揺動することによって、伝達片１３を介し後述する引外しレバー１４を作動させ回路を遮断する。一方、過負荷時には第１の連動板１０が所定量だけ変位して、欠相カム１２，伝達片１３を介して同様に引外しレバー１４を作動させて回路を遮断するようになっている。

回路遮断器の絶縁筐体１側には、サーマル可調整部として、負荷の容量（定格電流値）に合わせ熱動式引外し装置８の電流を設定する調整ダイヤル１５と、調整ダイヤルの軸部に設けられたカム１５ａに押されて移動する調整板１６とを有している。調整板１６の動きは、サーマル可調整部のスライダーに軸支された引外しレバー１４に伝達される。引外しレバー１４は、Ｕ字状に曲げて形成されており、軸支側とは反対側の先端側でトリップレバー１７を押圧可能となっている。また、周囲温度補償用のバイメタルも兼ねている。
先に説明した伝達片１３は、欠相カム１２と引外しレバー１４との間に、一端が筐体側に軸支されて回動自在に設けられ、欠相カム１２の動きを引外しレバー１４に伝達する役目をする。
なお、本願では、熱動素子９、第１及び第２の連結板１０，１１、欠相カム１２、伝達片１３を含む部分を熱動式引外し装置８と呼ぶことにする。

次に、回路遮断器の動作を図３により説明する。
主回路の可動接触子１８は、固定接触子１９と対向して絶縁筐体１の中央下部に配置されており、接点部２０で接離する。回路遮断器がＯＮの状態では、電流は、電源側端子３から、接点部２０，可動接触子１８，接点部２０，熱動素子９のヒータ９ｂ，バイメタル９ａ，過負荷引外し装置７のコイル，負荷側端子４へと流れる。
調整ダイヤル１５を回転させ筐体カバー２に印字されている調整目盛りの所定位置へ合わせる操作により、カム部１５ａが回動し、調整板１６を介して引外しレバー１４が移動する。これにより、引外しレバー１４の頭部と欠相カム１２との距離が定格電流に合わせて調整される。

使用中に回路電流が回路遮断器の定格電流値を越えると、ヒータ９ｂで発生する熱、あるいはバイメタル９ａ自身が発生する熱によって、熱動素子９のバイメタル９ａが徐々に図２の紙面上で左方向に湾曲する。熱動素子９に押された連動板１０，１１を介して欠相カム１２も左方向に移動する。
電流が規格値以上の過電流になると、欠相カム１２の突起部１２ｂで伝達片１３が押され、この力で引外しレバー１４の頭部が押されることで、引外しレバー１４は軸支部を支点に図３で反時計方向に回動し、引外しレバー１４の先端側でトリップレバー１７が押圧される。これにより、開閉機構部５が動作して回路が遮断される。

次に、本願発明の特徴部である熱動式引外し装置８の製造方法について説明する。
回路遮断器の絶縁筐体１に熱動式引外し装置８が組み込まれたとき、製造のばらつきや組立のばらつきにより、３相の熱動素子９の取付位置や相互間の寸法が設計値通りにならない場合が発生する。図１は、熱動式引外し装置８の連動板部分を模式的に表した平面図である。以下、図１を参照しながら説明する。熱動素子９の相互間の寸法が設計値通りではなく、動作端部において、例えば、図１（ａ）に示すように、中相が図で右側にずれている場合で説明する。すなわち、ｄ１＞ｄ２となっている場合である。この状態で、設計値通りに製作された連動板１０，１１を合わせようとしても当接部が合わないので、無理に嵌め合わせようすれば、熱動素子９のバイメタル９ａ部を曲げて矯正することになる。これは、結果的に回路遮断器の動作特性の劣化に繋がることになる。

そこで、本願発明では、当該熱動式引外し装置を組み込む遮断器の絶縁筐体１に３相の熱動素子９を組み付けて、連動板を組み合わせてない状態で、測定装置により絶縁筐体１を基準に実際の熱動素子９の位置を計測する。そして、設計値に対する差分を算出し、両連動板１０，１１の当接部の当接方向の寸法を、上記差分により補正し、その補正値に基づいて連動板を個々に加工し、加工した連動板を熱動素子９に組み付けるものである。図１（ａ）の場合であれば、ａ寸法を設計値より短くし、ｂ寸法を設計値より長く加工したものを組み付ける。

更に、具体的に説明する。絶縁筐体１に３相の熱動素子９を取り付けた状態で、測定装置（図示せず）の所定位置に載置する。測定装置では、例えば、ダイヤルゲージ等により、ワークに対する熱動素子９の動作端部側の位置を計測し、設計値との差分を求める。
一方、連動板の加工装置（図示せず）には、例えば、図１（ｂ）に破線で示すような連動板の半加工製品をセットしておく。半加工製品では、連動板の熱動素子９に当接する方向の長さＣは、設計値より長くしている。そして、測定装置で計測された設計値との差分にしたがって、各連動板の当接する方向の長さｃ１，ｃ２、ｃ３を個々に算出し、その算出長さにしたがって各連動板１０，１１の各相の当接部側先端ｅ部を切断すると共に、連動板全体の長さ方向端部ｆ部も切断して、連動板１０，１１を製作する。

上記一連の動作は、装置を自動化して実施することが可能であり、個々の回路遮断器に組み込まれる熱動式引外し装置に対しても、短時間で対応することができる。
製作加工された各連動板１０，１１を熱動素子９に組み合わせて取り付けることで、熱動素子９とほぼ隙間無く嵌合する連動板１０，１１を持つ熱動式引外し装置８となる。
この結果、熱動素子９の配置位置が製作や組立によりばらついている場合でも、連動板１０，１１を隙間無く当接させることができるので、従来方式のような、寸法の固定された連動板を組み付け、その後バイメタルの位置を調整するものに比べ、通電回路であるバイメタル９ａの位置調整による接触抵抗の変動や、バイメタル９ａの屈曲特性の変動を防止でき、遮断性能を向上させることができる。また、組立の作業性も向上する。
したがって、この方法で製造された熱動式引外し装置を使用した回路遮断器は、過電流による遮断時の動作精度の優れた回路遮断器となる。

また、上記で説明した熱動素子９の位置計測において、熱動素子９の屈曲方向に実動作時の力を加えて湾曲させた状態で測定しても良い。この方法により、より実動作に近い状態での熱動素子９の位置を計測し、その位置に合わせ連動板１０、１１を製作することができる。その結果、通電により熱動素子９が屈曲した際、より隙間なく連動板１０、１１が接触することで遮断時の動作精度を向上させることができる。

上記で説明した連動板の製作加工において、熱動素子のカット加工は、例えば、プレ加工で行うことになる。この場合、金型を変えるだけでカット部の形状は自由にできるので、連動板の熱動素子との接触面を直線では無く、熱動素子側に向けて突出する円弧状に加工しておいても良い。そうすれば、通電によりバイメタルが屈曲した場合、連動板との接触が点接触となり、連動板を介した欠相カムの動作がより安定する。その結果、遮断性能のばらつきを更に減少させることができる。
なお、測定装置での計測は、ダイヤルゲージによる場合で説明したが、光学式センサを使用しても良い。

以上のように、実施の形態１の熱動式引外し装置の製造方法によれば、通電加熱により湾曲変位する方向を一致させてほぼ並行に配列された複数の熱動素子と、熱動素子の動作端を挟んでその両側に配置され、動作端の一方の面と当接する当接部を有する第１の連動板、及び他方の面と当接する当接部を有する第２の連動板と、両連動板に跨がって揺動自在に連結された欠相カムと、欠相カムの変位を遮断器の開閉機構部に伝達する伝達片と、を有する熱動式引外し装置の製造方法であって、熱動式引外し装置を組み込む絶縁筐体に複数の熱動素子を取り付けた状態で、測定装置により熱動素子の取付寸法を計測して設計値との差分を求め、加工装置において、差分の情報に基づき第１の連動板及び第２の連動板のそれぞれの当接部の寸法を補正して加工し、加工した両連動板を熱動素子に組み込むようにしたので、熱動素子と連動板との当接部位をほぼ隙間なく組み付けることができるため、組立時の熱動素子の取付位置のばらつきに起因する連動板の組立て精度が向上し、その結果、通電による熱動素子の変位による遮断動作のばらつきが減少し、過電流による遮断時の動作精度を向上させることができる。

また、熱動素子の計測時に実動作時に熱動素子に加わる力を屈曲方向に加え測定し、各連動板を加工するようにしたので、使用時に通電により熱動素子が屈曲した際、より隙間なく各連動板が接触することで遮断時の動作精度を向上させることができる。

また、各連動板の当接部を熱動素子側に向けて突出する円弧状に加工したので、熱動素子との接触が点接触となり、連動板を介した欠相カムの動作がより安定し、遮断性能のばらつきを更に減少させることができる。

更に、実施の形態１の回路遮断器によれば、絶縁筐体と、絶縁筐体に装着された固定接触子と、固定接触子に対向して設置された可動接触子と、可動接触子を開閉動作させる開閉機構部と、通電時の過電流に応じて開閉機構部を作動させる熱動式引外し装置とを備え、熱動式引外し装置は、上記製造方法により製造された熱動式引外し装置が使用されているので、熱動素子と連動板の組立て精度が向上し、過電流による遮断時の動作精度の優れた回路遮断器を得ることができる。

１ 絶縁筐体 ２ 筐体カバー
３ 電源側端子 ４ 負荷側端子
５ 開閉機構部 ６ ハンドル
７ 過負荷引外し装置 ８ 熱動式引外し装置
９ 熱動素子 ９ａ バイメタル
９ｂ ヒータ １０ 第１の連動板
１０ａ，１１ａ 当接部 １１ 第２の連動板
１２ 欠相カム １２ａ 係合部
１２ｂ 突起部 １３ 伝達片
１４ 引外しレバー １５ 調整ダイヤル
１５ａ カム部 １６ 調整板
１７ トリップレバー １８ 可動接触子
１９ 固定接触子 ２０ 接点部。

Claims (4)

1. 通電加熱により湾曲変位する方向を一致させてほぼ並行に配列された複数の熱動素子と、前記熱動素子の動作端部を挟んでその両側に配置され、前記動作端部の一方の面と当接する当接部を有する第１の連動板，及び他方の面と当接する当接部を有する第２の連動板と、前記両連動板に跨がって揺動自在に連結された欠相カムと、前記欠相カムの変位を遮断器の開閉機構部に伝達する伝達片と、を有する熱動式引外し装置の製造方法であって、
   前記熱動式引外し装置を組み込む絶縁筐体に前記複数の熱動素子を取り付けた状態で、測定装置により前記熱動素子の取付寸法を計測して設計値との差分を求め、
   加工装置において、前記差分の情報に基づき前記第１の連動板及び前記第２の連動板のそれぞれの前記当接部の寸法を補正して加工し、
   加工した前記両連動板を前記熱動素子に組み込むようにしたことを特徴とする熱動式引外し装置の製造方法。
2. 請求項１記載の熱動式引き外し装置の製造方法において、前記熱動素子の計測時に、実動作時に前記熱動素子に加わる力を屈曲方向に加え測定し、前記各連動板を加工することを特徴とする熱動式引外し装置の製造方法。
3. 請求項１記載の熱動式引外し装置の製造方法において、前記各連動板の前記当接部を前記熱動素子側に向けて突出する円弧状に加工することを特徴とする熱動式引外し装置の製造方法。
4. 絶縁筐体と、前記絶縁筐体に装着された固定接触子と、前記固定接触子に対向して設置された可動接触子と、前記可動接触子を開閉動作させる開閉機構部と、通電時の過電流に応じて前記開閉機構部を作動させる熱動式引外し装置とを備え、
   前記熱動式引外し装置は、請求項１又は請求項２に記載の製造方法により製造された熱動式引外し装置が使用されていることを特徴とする回路遮断器。

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