JPH0992117A - 熱動形過負荷継電器のヒートエレメント構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】主回路の過電流を検出するためのバイメタルを
ヒートエレメントの構成部材として有する熱動形過負荷
継電器を、主回路に過電流が流れつづけたときに所定の
動作特性を精度よく実現しつつかつ過電流を遮断するこ
とのできる継電器とするためのヒートエレメントの構造
を提供する。 【解決手段】バイメタルの加熱を、主回路電流のバイメ
タル中通流のみによる直熱式で行って加熱時のバイメタ
ルの湾曲を自由に行わせ、かつバイメタルの湾曲動作に
基づく継電器からの過電流遮断指令発令後も過電流が継
続する場合にこれを遮断可能な遮断片をバイメタルと直
列に挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、別置の主回路機
器を制御するための接点と、該接点を開閉駆動する駆動
機構と、加熱されることにより湾曲して前記駆動機構を
動作させるバイメタルと，バイメタルを加熱する主回路
電流を導入するための通電路とを備えたヒートエレメン
トと、を共通のケース内に収納してなる熱動形過負荷継
電器の前記ヒートエレメントの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記熱動形過負荷継電器（以下継電器と
いう）におけるヒートエレメントの従来の構造例を図５
に示す。図において、１０は継電器のケースであり、こ
のケース１０内にヒートエレメントが別置の主回路機器
制御のための接点と，この接点を開閉駆動する駆動機構
とともに収納されている。ヒートエレメントは、バイメ
タル１４と，バイメタル１４を挿通する絶縁チューブ１
３と，一方端がバイメタル１４に点溶接されて絶縁チュ
ーブ１３に巻きつけられ他方端が接続板１１に接続され
る抵抗線１２と、バイメタル１４を支持してケース１０
に固定されるバイメタル支え１６とからなっている。な
お、バイメタル支え１６は負荷端子１６ａを備え、バイ
メタル１４を加熱，湾曲させる主回路電流は接続板１１
から入って抵抗線１２，バイメタル１４を経由して負荷
端子１６ａから流出する。また、１５はシフタであり、
バイメタル１４の湾曲時に水平方向に移動して図示され
ない接点駆動機構を動作させる。

【０００３】ところで、熱動形過負荷継電器では、ＪＩ
ＳＣ８３２５等により、図４に示すごとき動作特性が要
求されている。図４において、電動機電流Ａは電動機が
正常な状態のときの電動機電流の時間経過を示す曲線で
あり、電動機熱特性Ｄあるいは電線熱特性Ｅはそれぞれ
電動機あるいは電動機電流を通す電線に熱損傷を生じさ
せないための電動機あるいは電線の過電流とその通電許
容時間との関係を示す曲線である。また、熱動形過負荷
継電器動作特性Ｂは電動機に熱損傷を生じさせないため
の電動機電流と継電器からの電動器電流遮断指令発令時
点までの時間との関係を示す曲線である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、熱動形
過負荷継電器は、主回路に過電流が発生したときに、与
えられた動作特性に従って過電流遮断の指令を発生しな
ければならない。このために、従来は、図７あるいは図
８に示すように、動作時間の調整を、バイメタル１４の
通電断面積を変えることにより行っていた。しかし、こ
の方法では、動作時間が、通電断面積の小さい部分の電
流密度と，この高電流密度部の長さとの２つにより変わ
るため、所定の動作時間を得るためのバイメタルの形
状，寸法の設定が容易でなく、加えて絶縁チューブや抵
抗線の存在が高精度の設定を困難にしていた。また、従
来の熱動形過負荷継電器は過電流遮断の指令を発生する
機能を有するが、過電流自体を遮断する機能は有してお
らず、過電流遮断は過電流遮断指令を受ける開閉機器、
通常は電磁接触器により行われる。従って、もしも、電
磁接触器の主回路接点が溶着していると、過電流遮断指
令を電磁接触器に送っても過電流が遮断されず、電動機
が焼損するという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、冒頭記載の構成による熱
動形過負荷継電機を、保護の対象とした主回路機器に過
電流が流れつづけたときに図４の動作特性を精度よく実
現しつつかつこの過電流を遮断することもでき、これに
より主回路機器ならびにみずからの熱焼損を防止するこ
とのできる継電器とするためのヒートエレメントの構造
を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、ヒートエレメントの構造を、請
求項１に記載のごとく、バイメタルの加熱が主回路電流
のバイメタル中通流のみによる直熱式で行われるととも
に、主回路電流をバイメタルに導く通電路とバイメタル
とからなる直列回路中に主回路の過電流を遮断可能な遮
断片が挿入されたものとする。

【０００７】ここで、遮断片を、請求項２に記載のごと
く、通電されることにより発熱して溶断する溶断片とす
れば極めて好適である。また、バイメタルと通電路との
直列回路中に挿入する遮断片は、請求項３に記載のごと
く、通電路とバイメタルとの接続点に挿入するのがよ
い。なお、遮断片を溶断片とする場合には、溶断片は、
請求項４に記載のごとく、短冊状の板材を折り曲げて形
成するとよい。

【０００８】この場合、短冊状の溶断片は、請求項５に
記載のごとく、長手方向途中に横断面面積が残りより小
さい部分を形成したものとするのがよい。また、溶断片
を通電路をバイメタルとの接続点に挿入するに当たり、
請求項６に記載のごとく、通電路を、バイメタルとの接
続点から適宜の長さ範囲、バイメタルと平行に配し、こ
の長さ範囲内の通電路とバイメタルとの間に通電路とバ
イメタルとの間隔を押し広げるように作用する弾性部材
を介装すれば極めて好適である。

【０００９】以下、上記各手段の作用につき説明する。
バイメタルの加熱を、主回路電流のバイメタル中通流の
みによる直熱式で行うようにすると、従来の傍熱，直熱
併用の加熱方式のように傍熱のための絶縁チューブや抵
抗線を用いなくなるので、バイメタル加熱時の湾曲が何
ものに妨げられることなく自由に行われ、図４に示した
熱動形過負荷継電器動作特性を精度よく実現することが
できる。また、傍熱部がないので、バイメタルの湾曲に
与かる傍熱，直熱各部の分担寄与の割合を考慮する必要
がなく、継電器の設計が効率化される。

【００１０】そして、主回路電流をバイメタルに導く通
電路とバイメタルとの直列回路中に遮断片を挿入し、主
回路に過電流が継続したときにこれを遮断するようにす
れば、ヒートエレメントの構造を複雑化させることなく
主回路機器とみずからとの熱損傷を防止することができ
る。上記直列回路に挿入する遮断片は過電流を遮断でき
る機能があればよく、小形に形成することができ、例え
ば動作がスナップ式に行われる真空ギャップあるいは通
電されることにより発熱して溶断する溶断片等を遮断片
として用いることができる。真空ギャップでは繰返し使
用が可能であり、また使用環境を汚染しないので大電流
定格の継電器に適し、溶断片では動作のつど取替えを必
要とするが小形，安価であり、継電器の定格や仕様によ
り適宜に使い分けて使用することができる。

【００１１】そこで、遮断片を溶断片とする場合、溶断
片の直列回路への挿入は、ヒートエレメントにおける通
電路の断面積を一部の長さ範囲小さくするのみで自動的
に実現し、ヒートエレメント部を大きくすることなく過
電流遮断が可能になる。また、溶断片は単体としても小
形に形成することができるので、通電路あるいはバイメ
タルのいずれか一方端に接続するようにしても、ヒート
エレメント部を実質的に大きくすることなく直列回路へ
の挿入可能である。

【００１２】そして、請求項３記載のように、遮断片を
通電路とバイメタルとの接続点に挿入するようにする
と、バイメタル上の接続点の位置によりバイメタルの加
熱される長さが変わり、同一過電流に対する継電器内接
点駆動機構の動作時点が変わるので、接続点の位置によ
り、図４の継電器動作特性を実現することができる。ま
た、遮断片を溶断片とする場合に、溶断片を、請求項４
記載のように、短冊状の板材を折り曲げて形成するよう
にすれば溶断片の形状が単純となり、溶断特性（過電流
−溶断時間特性）の設定を容易に行うことができる。

【００１３】溶断片に短冊状の板材を用いる場合、板材
の断面積を大きめにし、請求項５記載のように、溶断特
性の設定を、溶断片の長手方向途中に横断面面積が残り
より小さい部分を形成して行うようにすると、溶断片の
長手方向両端部の接続構造や寸法を一定に保つことがで
き、量産上のメリットが得られる。さらに、請求項６記
載のように、通電路を、バイメタルとの接続点から適宜
の長さ範囲、バイメタルと平行に配し、この長さ範囲内
の通電路とバイメタルとの間に通電路とバイメタルとの
間隔を押し広げるように作用する弾性部材を介装する
と、溶断後通電路とバイメタルとの間が離れ、接続点の
絶縁距離が広がるので、過電流の遮断を確実に行うこと
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明は、バイメタルの加熱を直
熱式のみで行い、かつバイメタルと，バイメタルに主回
路電流を導く通電路との直列回路中に遮断片を挿入する
ものであるので、本発明の基本的実施形態は図１のよう
に示される。図１では遮断片をその一実施例として溶断
片５としており、この溶断片５が直列回路中に例えば図
１のようにバイメタル６との通電路３との接続点に挿入
される。なお、図において、１は継電器の主回路端子
（電源側）に接続される接続板であり、２はバイメタル
支え、２ａはバイメタル支え２に形成された主回路端子
（負荷側）である。また、４はバイメタル６と通電路３
との間に挿入された板ばねであり、溶断片５が溶断した
ときに通電路３を外方へ押して溶断片位置のバイメタル
６と通電路との絶縁距離を大きくし、過電流遮断を確実
に行う役目をはたさせるものである。

【００１５】この実施形態では、バイメタル６の断面積
は、負荷機器例えば電動機の容量に見合って設定され、
過電流発生から継電器の動作開始時点までの時間はバイ
メタル６と通電路３との接続点の位置により設定され
る。溶断片５の図１と異なる実施例を図２に示す。図１
では溶断片５は単純な短冊状あるいは帯状としている
が、図２では溶断片の熱ができるだけ溶断片中に極限さ
れ、バイメタル６や通電路３に伝達される分を少なくし
て、溶断に伴うバイメタル６や通電路３の熱損傷を避け
るようにしたものである。このために短冊状あるいは帯
状の金属片の途中に孔５ａが形成され、過電流時の熱が
孔５ａの両側の部分に集中してこの部分で溶断が行われ
るようにされている。

【００１６】溶断片５の上記２例とさらに異なる実施例
を図３に示す。この実施例では、溶断片の熱を溶断片中
に極限するための小断面積部が金属片の幅を小さくする
ことにより形成されている。

【００１７】

【発明の効果】本発明においては、熱動形過負荷継電器
におけるヒートエレメントの構造を以上の構造としたの
で、以下に記載する効果が得られる。請求項１記載の構
造では、バイメタルの加熱を直熱式のみで行うようにし
たので、加熱時のバイメタルの湾曲が何ものにも妨げら
れることなく自由に行われ、与えられた熱動形過負荷継
電器の動作特性を精度よく実現することができる。

【００１８】また、主回路電流をバイメタルに導く通電
路とバイメタルとの直列回路中に遮断片を挿入し、主回
路に過電流が継続したときにこれを遮断するようにした
ので、継電器から遮断指令を受けて過電流遮断を行う、
例えば電磁接触器の主回路接点が溶着しているときにも
過電流の遮断が可能になり、負荷機器ならびに継電器自
体の熱損傷を避けることができる。

【００１９】さらに、上記遮断片は過電流遮断能力のみ
をもてばよく、小形に形成することができるので、継電
器のコストを大きく上昇させることなく継電器に過電流
遮断の機能をもたせることができる。請求項２記載の構
造では、遮断片を溶断片とするので、溶断片をヒートエ
レメントにおける通電路の断面を一部小さくして形成す
ることができ、ヒートエレメントを大きくすることなく
遮断片の挿入が可能となる。また、溶断片は単体として
も小形に形成できるので、遮断片を溶断片とすることに
より、ヒートエレメント部を大きくしないですむメリッ
トが得られる。

【００２０】請求項３記載の構造では、遮断片を通電路
とバイメタルとの接続点に挿入するので、接続点の位置
によりバイメタルの加熱長さが変わり、同一過電流に対
する継電器の動作時点が変わるので、接続点の位置を変
えながら必要な継電器の動作特性を精度よく得ることが
できる。請求項４記載の構造では、溶断片を短冊状の板
材を用いて形成するので溶断片の形状が単純となり、溶
断特性（過電流−溶断時間特性）の設定を容易に行うこ
とができる。

【００２１】請求項５記載の構造では、短冊状溶断片の
長手方向途中に横断面面積が残りより小さい部分を形成
するので、溶断時の熱が横断断面積の小さい部分に集中
し、溶断片の外部へ伝達される分が少なくなるので、バ
イメタルや通電路の熱損傷が起こりにくくなる。また、
溶断片の両端部が広く形成されることから、両端部の接
続構造や寸法を一定に保って量産上のメリットを得るこ
とができる。

【００２２】請求項６記載の構造では、通電路がバイメ
タルとの接続点から適宜の長さ範囲をバイメタルと平行
に配され、この長さ範囲内の通電路とバイメタルとの間
に通電路とバイメタルとの間隔を押し広げるように作用
する弾性部材が介装されるので、溶断片の溶断後、溶断
点の絶縁距離が広がり、過電流遮断を確実に行うことが
でき、過電流遮断の機能を付与した継電器の動作信頼性
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるヒートエレメント構造の基本的な
実施形態を、ヒートエレメント中の遮断片を溶断片とし
て示す斜視図

【図２】図１に示した溶断片と異なる溶断片構造の実施
例を示す斜視図

【図３】図１および図２の溶断片とさらに異なる溶断片
構造の実施例を示す斜視図

【図４】熱動形過負荷継電器に要求される動作特性を、
保護の対象となる電動機の通電開始時点からの時間経
過，電動機の熱特性，電線の熱特性とともに示す線図

【図５】従来の熱動形過負荷継電器の構造例を示す図で
あって、（Ａ）は正面部分断面図、（Ｂ）は側面断面図

【図６】熱動形過負荷継電器に用いられるバイメタルの
構造例を示す斜視図

【図７】図６に示したバイメタル構造を有する熱動形過
負荷継電器の動作時間を調整するためのバイメタル形状
の変形方法例を示す斜視図

【図８】図６に示したバイメタル構造を有する熱動形過
負荷継電器の動作時間を調整するためのバイメタル形状
の図７と異なる変形方法例を示す斜視図

【符号の説明】

３ 通電路 ４ 板ばね（弾性部材） ５ 溶断片 ５ａ 孔 ６ バイメタル

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】別置の主回路機器を制御するための接点
   と、該接点を開閉駆動する駆動機構と、加熱されること
   により湾曲して前記駆動機構を動作させるバイメタル
   と，バイメタルを加熱する主回路電流を導入するための
   通電路とを備えたヒートエレメントと、を共通のケース
   内に収納してなる熱動形過負荷継電器の前記ヒートエレ
   メントの構造であって、バイメタルの加熱が主回路電流
   のバイメタル中通流のみによる直熱式で行われるととも
   に、主回路電流をバイメタルに導く通電路とバイメタル
   とからなる直列回路中に主回路の過電流を遮断可能な遮
   断片が挿入されていることを特徴とする熱動形過負荷継
   電器のヒートエレメント構造。
2. 【請求項２】請求項１に記載のものにおいて、遮断片
   を、通電されることにより発熱して溶断する溶断片とす
   ることを特徴とする熱動形過負荷継電器のヒートエレメ
   ント構造。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載のものにおいて、
   遮断片は通電路とバイメタルとの接続点に挿入されるこ
   とを特徴とする熱動形過負荷継電器のヒートエレメント
   構造。
4. 【請求項４】請求項２に記載のものにおいて、溶断片は
   短冊状の板材を折り曲げて形成されることを特徴とする
   熱動形過負荷継電器のヒートエレメント構造。
5. 【請求項５】請求項４に記載のものにおいて、短冊状板
   材を折り曲げて形成する溶断片は、長手方向途中に横断
   面面積が残りより小さい部分を形成されることを特徴と
   する熱動形過負荷継電器のヒートエレメント構造。
6. 【請求項６】請求項３に記載のものにおいて、通電路が
   バイメタルとの接続点から適宜の長さ範囲をバイメタル
   と平行に配され、この長さ範囲内の通電路とバイメタル
   との間に通電路とバイメタルとの間隔を押し広げるよう
   に作用する弾性部材が介装されていることを特徴とする
   熱動形過負荷継電器のヒートエレメント構造。