JPH049712Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、過電流しや断用の電流しや断器にお
いて可動片を形状記憶合金で形成したものに関す
る。

＜従来の技術＞ 電流しや断器としてはバイメタルを利用したも
のが一般に知られており、その構造には種々のも
のがあるが、基本的にはバイメタルの板厚方向の
変形をトグル機構等を介して取出し、電流しや断
用の可動片を動作させるようになつている。

また、形状記憶合金を利用したものでは例えば
第７図及び第８図のようなものが知られている
（舟久保煕康編“形状記憶合金”産業図書）。

第７図は形状記憶合金からなるコイルばね１の
変形をトグル機構２を介して可動片３に伝達し、
接点４との接触を開く電流しや断器であり、第８
図は形状記憶合金の薄板５の先端を一方の電極６
に接触させ、薄板５の変形によつて電極６との接
触を開く温度ヒユーズである。

＜考案が解決しようとする問題点＞ バイメタルはその特性上変形の方向が板厚方向
に限定されるため、板幅がある程度ないと実用上
必要な変位力を得ることができず、板幅方向の奥
行き寸法が大きくなるとともに関連部材の寸法も
大きくなつて駆動系全体が大型化し、これらを内
蔵するケースを含めその小型化と軽量化には限界
がある。また第７図に示すものでは、部品点数が
多く、コイルばねを用いているため奥行きが必要
で小型化、軽量化が困難であり、更にコイル状で
あるため形状記憶合金の使用量が多く、部品点数
が多いこともあつて高価となる。

また、第８図の温度ヒユーズは、ブレーク直前
には接触圧がほとんど零となるため接触の信頼性
に劣るほか、リセツトができないという問題があ
り、仮にケースに穴を設けてケース外から突起物
で薄板５を押してリセツトするようにしても、薄
板５のスプリングバツクにより接触不可能である
か、あるいは接触しても接点圧力が保証できな
い。更に、形状記憶合金は低温相（マルテンサイ
ト相）から高温相（母相）への変態を完了するに
はある程度の温度幅が必要であるが、第８図の構
造では変態開始温度（As温度）を越えるとすぐ
にブレークし、母相への変態完了温度（Af温度）
に達していないためブレーク時には薄板５の変位
量が小さく、しかも電流しや断後のわずかな冷却
で低温時の形状への戻りが生ずるため、チヤタリ
ングが発生して接触部の消耗あるいは酸化被膜の
生成等が起こる可能性が高い。

本考案はこのような諸問題に着目し、電流しや
断機構の構造を簡略化して小型化、軽量化、低価
格化を容易にするとともに、高い接触の信頼性を
得ることを課題としてなされたものである。

＜問題点を解決するための手段＞ 上記課題を達成するため、本考案の電流しや断
器は、電流回路に直列に挿入される電流しや断用
の可動片を形状記憶合金の線材及びこの形状記憶
合金の線材に添つて並列に設けられた低抵抗線と
で形成し、一方のターミナル側に上記可動片の基
端を片持梁状に固定して接続し、他方のターミナ
ル側にばね材料からなり互いに接近する方向にく
の字状に屈曲した突出部を設けて波形形状とした
一対の受け刃を接続し、上記可動片は、低温時に
はその先端が上記一対の受け刃に上記突出部を通
過した位置で挟持、接続されて上記電気回路を通
電する一方、上記一対の受け刃から離脱して上記
電気回路をしや断する状態を高温時の形状として
記憶する構成としている。

＜作用＞ 本考案によれば、自由端となる可動片の先端は
受け刃で挟持されるので、低温時の可動片と受け
刃との接触は確実に行なわれる。また過電流が流
れてジユール熱で可動片が発熱してその形状記憶
合金が高温時形状に変形しようとした場合には、
先端が受け刃で挟持されているためAs温度を少
し越えた位ではブレークされず、更に温度が高く
なつて変形応力が蓄積され、応力が受け刃の挟持
力を上回つた瞬間に先端はスナツプアクシヨンを
伴つて受け刃から離脱し、チヤタリングやアーク
持続等のない良好なブレークが行なわれる。更に
リセツトは、可動片の先端を受け刃の間に押し込
んで受け刃で挟持させることにより行なえるの
で、可動片と受け刃との接触は確実となる。可動
片の低抵抗線は可動片に流れる電流のバイパス路
として動作し、ブレークが起きる過電流の値を大
きくするように作用する。

＜実施例＞ 以下、図示の実施例について説明する。

第１図〜第３図は第１の実施例であり、１１は
可動片、１２及び１３は一対の受け刃、１４はケ
ース、１５及び１６は脚付ターミナルである。

可動片１１は形状記憶合金製の線材１７と、こ
の線材１７に添つてこれよりわずかに長く、若干
たわませた状態で並列に設けられた銅線等の低抵
抗線１８とで形成され、基端１１ａは導電体製の
ボルト２１の先端に設けられた貫通穴２２に挿入
され、下部からばね座金２３を介してナツト２４
で上方に圧着することにより線材１７と低抵抗線
１８とがボルト２１に固定されている。このボル
ト２１はナツト２５，２５によつて絶縁体である
ケース１４に固定され、同時に脚付ターミナル１
５に接続されている。また可動片１１の先端１１
ｂには金属製のキヤツプ１９がかしめ付けられ、
キヤツプ１９には棒状の頭部１９ａが形成されて
いる。

受け刃１２，１３は互いに接近する方向にくの
字状に屈曲した突出部１２ａ，１３ａを有する波
形形状となつており、ねじ２６とナツト２７によ
つてケース１４に固定され、同時に脚付ターミナ
ル１６に接続されている。これらの受け刃１２，
１３はベリリウム銅等のばね性を有する材料から
なるもので、挿入された可動片１１のキヤツプ１
９の頭部１９ａを所定の接触圧力をもつて、しか
も容易には離脱しないように挟持するようにして
ある。

可動片１１の形状記憶合金からなる線材１７は
は、第１図に鎖線で示すように頭部１９ａが受け
刃１２，１３から離脱した状態の形状、すなわち
この実施例では直線形状を高温時の形状として記
憶させてあり、低温時に頭部１９ａを受け刃１
２，１３間に挿入することによりリセツトされる
ようになつている。このリセツトは、ケース１４
に設けられたリセツト穴２８から針状物を挿入
し、頭部１９ａを押して受け刃１２，１３の突出
部１２ａ，１３ａ間を通過する位置まで押し込む
ことにより行なわれる。

本実施例側の電流しや断器は上記のように構成
されており、可動片１１の線材１７と低抵抗線１
８は脚付ターミナル１５，１６間の電気回路の一
部となつて、線材１７と低抵抗線１８の抵抗値の
比率に応じて負荷電流が分流して流れる。そこで
両者の抵抗値の比率を適切に選定し、所定のしや
断電流以上の負荷電流が流れた時に、線材１７が
ジユール熱で自己発熱してその温度が変態開始温
度以上になるように設計してある。

今、使用中に負荷電流がしや断電流以上になつ
て温度が変態開始温度に達したとすると、線材１
７は記憶していた高温時形状に変形を始めようと
するが、頭部１９ａが受け刃１２，１３に挟持さ
れているためしばらくはそのままの形状に保持さ
れ、温度が上昇するにつれて変形を抑制されてい
ることによる変形応力が蓄積される。そしてこの
応力が受け刃１２，１３の保持力を上まわつた瞬
間に頭部１９ａは受け刃１２，１３から離脱し、
電流はしや断される。この時の離脱は蓄積された
応力によつてスナツプアクシヨンを伴つて瞬間的
に行なわれ、チヤタリングやアーク持続のないし
や断となる。またこの実施例では受け刃１２，１
３にくの字状の突出部１２ａ，１３ａが形成され
ており、線材１７が離脱方向に変形しようとする
時には頭部１９ａがこの突出部１２ａ，１３ａの
間を通過しなければならず、離脱前には次第に受
け刃１２，１３との接触圧力が増加し、離脱する
まで確実な接触が確保される。

こうして、頭部１９ａが受け刃１２，１３から
離脱すると、変形が阻止されていた分だけ頭部１
９ａの移動ストロークは大きくなり、通電が断た
れて線材１７の温度が下がつて可動片１１の変形
が多少戻ることがあつても受け刃１２，１３に接
触するようなことはなく、再通電と再ブレークの
繰返しによるチヤタリングが生ずることはない。

第４図〜第６図は第２の実施例であり、上述し
た第１の実施例の構成に更に突起２９を設けたも
のである。この突起２９はケース１４から一体に
突設してあり、リセツト時の可動片１１の基端１
１ａと頭部１９ａとを結ぶ線のほぼ中央に位置
し、しかも可動片１１との接触点が高温時形状側
へ少しずれた位置になるように設けられている。
従つて、可動片１１は第４図に示すようにリセツ
ト時にはこの突起２９で折り曲げられた状態とな
り、高温時形状への変形はこの突起２９を支点と
して行なわれ、温度が上昇した時の変形応力をよ
り増大させることができる。またこの突起２９を
設けることにより全体の高さを小さくし、小型化
することが可能となる。

上記の各実施例における形状記憶合金製の線材
１７としては、例えば変形完了温度（Af温度）
100℃のニツケル−チタン合金線の直径1のもの
が用いられ、また低抵抗線１８としては例えば
JIS Ｃ 2532に規定されている銅−ニツケル低抵
抗線CN10W0.26線材を20本束ねたものが用いら
れ、この組合せの場合にはしや断電流は約30Aと
なり、30A用しや断器が得られた。またこの時の
動作特性は、過電流が流れた時に電流をしや断す
るまでの時間が短く、また約30Aのしや断電流以
下では全くブレークしないが、この電流をわずか
に越えると急にブレークするようになるという立
上りの鋭いしや断特性が得られている。

上記のしや断電流は、例えば線材１７の直径を
変えることにより適宜変化させることができる
が、線径が1.5のものでは、可動片１１の動作が
緩慢になり、第１の実施例の構造ではチヤタリン
グの発生を皆無にできず、しかも線材１７の剛性
が大きくなるので、第２の実施例のように突起２
９を支点として動作させることも実用上やや無理
となる。また線径0.75のものを用いると変形力
が弱くなるため、受け刃１２，１３の保持力を接
触の信頼性を保てるような大きさに設定すると、
過電流通電時でもブレークしない場合が生じ、実
用上採用は困難であつた。

以上の結果と、ニツケル−チタンの電気抵抗値
は実用変態温度域（Af＝０℃〜120℃）ではほぼ
一定であるという点から、本実施例では可動片１
１に用いる線材１７の直径は0.75を越え1.5未
満が実用的であつて特に1前後が最も適してお
り、しや断電流が30A程度の中電流用しや断器が
得られることがわかつた。

＜考案の効果＞ 以上の説明から明らかなように、本考案におい
ては、動作部材は形状記憶合金と低抵抗線からな
る可動片のみであり、しかもその動作空間は二次
元的でバイメタル式のような奥行きが不要となる
ため、構造が簡単になるとともに小型化、軽量
化、低価格化が可能となり、またリセツトが容易
であるとともに、リセツト後のブレークするまで
の接触の信頼性が高く、ブレークは瞬間的にしか
も大きいストロークで行なわれるためチヤタリン
グやアーク持続等がなく、確実な動作の可能な電
流しや断器が得られ、そのしや断電流はバイパス
路として作用する低抵抗線により比較的大きく設
定でき、数10Aの中電流域に適した特性が容易に
得られるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はそれぞれ第１の実施例の正
面図、平面図、側面図である。第４図乃至第６図
はそれぞれ第２の実施例の正面図、平面図、側面
図である。第７図及び第８図は従来例の概略構造
図である。 １１……可動片、１１ａ……基端、１１ｂ……
先端、１２，１３……受け刃、１２ａ，１２ｂ…
…突出部、１４……ケース、１５，１６……脚付
ターミナル、１７……形状記憶合金の線材、１８
……低抵抗線、１９……キヤツプ、１９ａ……頭
部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電流回路に直列に挿入される電流しや断用の可
   動片を形状記憶合金の線材及びこの形状記憶合金
   の線材に添つて並列に設けられた低抵抗線とで形
   成し、 一方のターミナル側に上記可動片の基端を片持
   梁状に固定して接続し、他方のターミナル側にば
   ね材料からなり互いに接近する方向にくの字状に
   屈曲した突出部を設けて波形形状とした一対の受
   け刃を接続し、 上記可動片は、低温時にはその先端が上記一対
   の受け刃に上記突出部を通過した位置で挟持、接
   続されて上記電気回路を通電する一方、上記一対
   の受け刃から離脱して上記電気回路をしや断する
   状態を高温時の形状として記憶していることを特
   徴とする電流しや断器。