JP2013020756A - サーキットブレーカー - Google Patents

Abstract

【課題】 サーキットブレーカーについて、高い導電性と高いバネ性の両方を備えたものとする。
【解決手段】
断面略凹形のブレーカー本体２と、ブレーカー本体２の下部に一体に組み込まれた一方の端子３と、一方の端子３上に配置されたサーミスター５と、サーミスター５上に載置された湾曲状のバイメタル６と、ブレーカー本体２の上部開口を閉止するカバー部１２の一側縁にその下側へ屈曲してバネ部１３が一体に設けられ、カバー部１２の他側縁には他方の端子１１が一体に形成されてなる複合部材７とを有し、複合部材７におけるバネ部１３の先端には一方の端子３に接触する接点部材１３ａが固定されており、前記一方の端子３と複合部材７がいずれも純銅で構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力機器等における電気回路において、過電流が流れた場合に、その電路を遮断するサーキットブレーカーの構造に関する。

図８〜図１０に示すように、一般に、小型のバイメタル式サーキットブレーカー５１は、断面凹形の合成樹脂製下側ケース部材５３Ａと下側ケース部材５３Ａの開口を閉止する断面逆凹形の合成樹脂製上側ケース部材５３Ｂとによってケース５３が形成され、下側ケース部材５３Ａの左側には二段に屈曲された＋側端子５４が、同右側には同じく二段に屈曲された−側端子５５がそれぞれ一体に成形され、また上側ケース部材５３Ｂには補強用の金属プレート５２が一体に成形されていた。

更に、下側ケース部材５３Ａにおける＋側端子５４の上段部５４ａには板状バネ部材５６の基端部５６ａがレーザー溶接され、また板状バネ部材５６の先端部５６ｂには接点部材５７が一体に接合され、接点部材５７は板状バネ部材５６の変形に伴って−側端子５５の上段部５５ａに当接自在となっていた。

この他、−側端子５５の下段部５５ｂにはセラミック製の円板状サーミスター５８が固定され、サーミスター５８上にはバイメタル５９が載置されていた。

特開２００３−１０９５８０号公報 特許第４５９２１１７号公報

前項で述べた一般的な小型サーキットブレーカー５１では、所定の電流が流れている場合には、図８に示すように、バイメタル５９が上向きに湾曲した形状となっており、そのため、バネ部材５６の先端の接点部材５７が−側端子５５の上段部５５ａに当接しており、その結果、板状バネ部材５６を介して＋側端子５４から−側端子５５への通電が継続的に行われる。

一方、図９に示すように、過電流が流れた場合には、その際の温度上昇に伴って、バイメタル５９が下向きに反転湾曲して板状バネ部材５６が押し上げられる結果、その先端部の接点部材５７が−側端子５５の上段部５５ａから離れて通電が停止する。

前述したような構造の小型サーキットブレーカー５１において、バネ部材５６ついては、バネ性と通電性の両方の高いことが望ましい。

従来、前記バネ部材５６には、通常、コルソン合金が使用されていたが、該コルソン合金は高いバネ性を有するものの、導電性については、十分ではなく、そのため近年の省電力志向の要求に対応していない面があった。

また、本願の特許出願人は、前述した従来のサーキットブレーカーにおいて、一方の端子とバネ部材とブレーカー本体の上部を被覆するカバー部とを一体化した複合部材を備えたものを開発したが、かかるブレーカーにおいても導電性について改良の余地があった。

本発明の目的は、高い導電性と高いバネ性の両方を備えたバネ部材を有するサーキットブレーカーを提供することにある。

本願発明の発明者は、純銅が高い導電性だけではなく、サーキットブレーカーにおいて重要な構成要素であるバネ部材に要求されるバネ性についても優れていることを見出し、本発明を完成させたものである。

すなわち、請求項１記載の本発明は、ブレーカー本体に取り付けられた一対の端子と、基端部が一方の端子に接合され、先端部に接点部材がクラッドされてなるバネ部材とを有するサーキットブレーカーにおいて、前記一対の端子並びにバネ部材がいずれも純銅で構成されていることを特徴とするものである。純銅は、Ｃｕが９９．５％以上であって、好ましく９９．９％以上である。また、純銅としては、タフピッチ銅、脱酸銅および無酸素銅等が挙げられる。本発明では、電気伝導度が１００％のものが好ましく、無酸素銅は、特に電気伝導性並びに加工性に優れているため、好適である。

また請求項２記載の本発明は、断面略凹形のブレーカー本体と、ブレーカー本体の下部に一体に組み込まれた一方の端子と、他方の端子並びにブレーカー本体の上部開口を閉止するカバー部および先端部に接点部材がクラッドされたバネ部材が一体に連成された複合部材とを有するサーキットブレーカーにおいて、前記一対の端子並びにバネ部材がいずれも純銅で構成されていることを特徴とするものである。純銅については、前記請求項１と同様である。

本発明に係るサーキットブレーカーは、高いバネ性と高い導電性を兼ね備えた純銅によってバネ部材が構成されているため、従来のこの種サーキットブレーカーに比べて確実な作動性と良好な通電性の両方が得られる。

また、本発明のサーキットブレーカーでは、前記バネ部材の他、一対の端子、或いはブレーカー本体の上部を構成するカバー部材についても純銅で構成されているため、ブレーカー全体としての通電性も従来に比べて大幅に向上し、そのため近年の省電力の要請にも十分に対応することが可能となる。

本発明に係る小型サーキットブレーカーの一例を示す縦断面図である。 同実施形態において、過電流時の回路遮断の状態を示す縦断面図である。 同実施形態に係る小型サーキットブレーカーの斜視図である。 同実施形態に係る小型サーキットブレーカーの分解斜視図である。 前記実施形態の変形例を示す小型サーキットブレーカーの縦断面図である。 前記実施形態の更に他の変形例を示す小型サーキットブレーカーの縦断面図である。 他の実施形態に係るサーキットブレーカーの縦断面図である。 従来の小型サーキットブレーカーの縦断面図である。 同じく従来の小型サーキットブレーカーにおいて、過電流時の回路遮断の状態を示す縦断面図である。 同じく従来の小型サーキットブレーカーの斜視図である。

次に、本発明に係るバイメタル式小型サーキットブレーカーの実施形態を図面にしたがって説明するが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。

本実施形態において、上下左右は図１基準とし、上とは図１の上側方向を指し、下とは同図の下側方向を指すものとする。また、左とは図１の左側方向を指し、右とは同図右側方向を指すものとする。

図１〜図４に示すように、本実施形態に係る小型のサーキットブレーカー１は、−側端子３が一体成形された断面略凹形のブレーカー本体２と、ブレーカー本体２の中央凹部４に収容された円板状のセラミック製サーミスター５と、サーミスター５の上側に載置されたバイメタル６と、バイメタル６の上側に位置し、ブレーカー本体２の開口を閉止する後述の複合部材７とを有している。

図４に示すように、ブレーカー本体２は、合成樹脂製であって、平面から見て略方形となされ、中央には円形透孔２ａが形成され、その周囲が第一内底面２ｂとなされ、更に第一内底面２ｂの周囲には第一内底面２ｂよりも一段高い第二内底面２ｃが形成され、これら底面２ｂ・２ｃを囲むように起立壁８が形成され、また起立壁８の右側部分には開離部２ｄが形成され、更に開離部２ｄを挟む起立壁８端部に上下方向に伸びる柱状部９が形成されている。

そして、図１に示すように、−側端子３はブレーカー本体２の下部に一体に成形され、右側寄り部分には前記円形透孔２ａの底面となる凹部３ａが形成され、該部に前記サーミスター５が収容されている。

図４に示すように、バイメタル６は平面から見て略方形であって、通常の正常な通電状態では上向きに湾曲した形状となっている。そして、バイメタル６は、ブレーカー本体２の第一内底面２ｂに形成された４箇所の凹弧部２ｅに嵌め入れられている。

複合部材７は、ブレーカー本体２の開口を閉止し得る略方形のカバー部１２と、カバー部１２から右側方向に伸びる＋側端子部１１と、カバー部１２の左側縁からその下側へ折り返されたバネ部１３とを備えている。そして、カバー部１２は平面から見て外形が方形であって、外周部１２ａを残して上側へ膨出した形状となされている。また端子部１１は前記カバー部１２よりも小さい方形となされ、ブレーカー本体２の右側部分の開離部２ｄに嵌め入れられている。バネ部１３はカバー部１２よりも幅の狭い帯状となされ、先端部には銀製の接点部材１３ａがクラッドされている。すなわち、当該複合部材７は、要するに、＋側端子とブレーカー本体２を閉止するカバーと通電を制御する接点バネの３つの機能を有するのである。そして、複合部材７並びに前述した−側端子３はいずれも純銅で構成されている。

この他、前記複合部材７におけるカバー部１２は、ブレーカー本体２周縁の起立壁８内に嵌め込まれ、その周縁部１２ａは、加熱して押し倒した起立壁８の上部８ａと前記柱状部９によってかしめられ、その結果、カバー部１２の外周部１２ａはブレーカー本体２内に固定されている。また、複合部材７のカバー部１２における膨出部１２ｂの周縁とこれに隣り合う起立壁８の上部８ａおよび柱状部９との間隙Ｂに接着剤（図示せず）を流入させることによって、当該ブレーカー内の密閉性を得ることができる。

そして、図３に示すように、本実施形態に係るサーキットブレーカー１は、前述した構造によって、ブレーカー本体２の右側から＋側端子部１１が伸び、ブレーカー本体２の左側から−側端子３が伸びた形態となっている。

次に、本実施形態に係るサーキットブレーカー１の作動要領について説明すると、図１に示すように、通常の正常な通電状態では、バイメタル６が上側に湾曲し、複合部材７におけるバネ部１３のバネ力によって、その先端部分の接点部材１３ａが−側端子３に当接して電流が流れる状態が維持される。

一方、図２に示すように、過電流が流れた場合には、その温度上昇によって、それまで上側に湾曲していたバイメタル６が下側へ反転湾曲し、その結果、複合部材７のバネ部１３がそのバネ力に抗して押し上げられ、これに伴ってバネ部１３先端の接点部材１３ａが−側端子３から離れて通電が停止される。その後、再び正常な通常状態に戻った場合には前記バイメタル６も元の形状になり、その結果、再びバネ部１３のバネ力によって接点部材１３ａが−側端子３に当接して通電が再開されるのである。

以上述べたブレーカー１の動作において、複合部材７におけるバネ部１３がバネ性に優れた純銅で構成されているため、当該ブレーカー１の長年の繰り返し使用によってもバネ部１３のバネ性は低下せず、確実な作動が確保され、更に複合部材７並びに−側端子の全てが純銅で構成されているため、高い導電性が得られ、そのため電力ロスも最小限に抑えられる。

図５に示すサーキットブレーカー２１は、前述したサーキットブレーカー１の変形例であって、表面実装可能な構造としたものである。具体的には、先ず−側端子２３が、前記実施形態の−側端子３と比べて、左側部分が平板状となされ、且つブレーカー本体２２の左側部から僅かに突出した形態となされている。また、複合部材２７における＋側端子部３１は、前記実施形態の複合部材７における＋側端子部１１と比べて、下側に伸び、且つブレーカー本体２２の右側部から僅かに突出した形態となされている。また更に、このように、−側端子２３と＋側端子部３１の各形状を一部変更することに伴って、ブレーカー本体２２および柱状部２９も若干変更された構造となされている。

そして、本実施形態においても、複合部材２７並びに−側端子２３はいずれも純銅で構成されており、そのため、前述した実施形態と同様、確実な作動性と高い通電性が長年にわたって維持され得る。

なお、その他の部分については、前記実施形態と同様であり、図５において、前記実施形態と同じ符号を付すことによって、説明を省略する。

図６に示すサーキットブレーカー３１も、前述したサーキットブレーカー１の変形例であって、図５のものと同様、表面実装可能な構造としたものである。具体的には、先ず−側端子３３が、前記実施形態の−側端子３と比べて、左側部分が平板状であって、その先端部３３ａが上方に屈曲した形状となされ、且つブレーカー本体３２の左側部から突出しない形態となされている。また、複合部材３７における＋側端子部４１は、前記実施形態の複合部材７における＋側端子部１１と比べて、下側に伸び、且つブレーカー本体３２の右側部で断面略鉤形に屈曲された形態となされている。また更に、このように、−側端子３３と＋側端子部４１の各形状を一部変更することに伴って、ブレーカー本体３２も若干変更された構造となされている。

そして、本実施形態においても複合部材３７並びに−側端子３３はいずれも純銅で構成されている。

その他の部分については、前記実施形態と同様であり、図６において、前記実施形態と同じ符号を付すことによって、説明を省略する。

図７に示すサーキットブレーカー４１は、他の実施形態であって、−側端子４３が一体成形された断面略凹形のブレーカー本体４２と、ブレーカー本体４２の中央凹部４４に収容された円板状のセラミック製サーミスター４５と、サーミスター４５の上側に載置されたバイメタル４６と、バイメタル４６の上側に位置し、ブレーカー本体４２の開口を閉止する後述の複合部材４７とを有している。

本実施形態に係るサーキットブレーカー４１の全体的な構造は、前述した他の実施形態と同様である。すなわち、ブレーカー本体４２は、合成樹脂製であって、平面から見て略方形となされ、中央には円形透孔４２ａが形成され、その周囲が内底面４２ｂとなされ、更にその周囲には起立壁４８が形成されている。

そして、−側端子４３はブレーカー本体４２の下部に一体に成形され、その右側寄り部分が断面逆凹形に成形され、該部の上面には後述する接点部材４０が当接する銀製の薄肉通電板４３ａがクラッドされている。また、−側端子４３の中央から左側部分が前記円形透孔４２ａの底部を構成しており、該部に前記サーミスター４５が載置されている。

バイメタル４６の構成は、前記実施形態におけるバイメタル６と同様であり、平面から見て略方形であって、通常の正常な通電状態では上向きに湾曲した形状となっており、過電流が流れると、逆向きに反転湾曲する。

複合部材４７は、ブレーカー本体４２の開口を閉止し得る平面から見て略方形のカバー部４７ａと、カバー部４７ａの左側部分から垂下した略Ｕ字状の折返し部４７ｂと、折返し部４７ｂの右側部分から同方向へ伸びたバネ部４７ｃとを備えており、バネ部４７ａの先端部には前述した銀製の接点部材４０がクラッドされている。そして、前記複合部材４７並びに−側端子４３はいずれも純銅で構成されている。

本実施形態のサーキットブレーカー４１では、前記複合部材４７における折返し部４７ｂが＋側端子となっている。そして、通常の正常な通電状態では、バイメタル４６は図７に示すように、上側に湾曲した形状であり、これに伴ってバネ部４７ｃ先端の接点部材４０が一方の端子４３の薄肉通電板４３ａに当接して電流が流れる状態が維持される。

一方、過電流が流れた場合には、その温度上昇によって、それまで上側に湾曲していたバイメタル４６が下側へ反転湾曲し、その結果、複合部材４７のバネ部４７ｃが押し上げられ、これに伴ってバネ部４３先端の接点部材４０が−側端子４３から離れて通電が停止される。

以上述べてきた各実施形態に係るサーキットブレーカーは、いずれも端子とバネ部とカバー部とが一体化された複合部材を有するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、背景技術で述べた図８〜図１０に見られる構造のサーキットブレーカー５１について、その−側端子５５と＋側端子５４およびバネ部材５６のすべてを純銅で構成したものも含まれる。

本発明に係るサーキットブレーカーは、確実な作動性と高い通電性が得られるため、幅広い利用が期待できる。

１ 小型サーキットブレーカー
２ ブレーカー本体
３ −側端子
５ サーミスター
６ バイメタル
７ 複合部材
８ 起立壁
１１ 端子部
１２ カバー部
１３ バネ部
１３ａ 接点部材

Claims (2)

1. ブレーカー本体に取り付けられた一対の端子と、基端部が一方の端子に接合され、先端部に接点部材がクラッドされてなるバネ部材とを有するサーキットブレーカーにおいて、前記一対の端子並びにバネ部材がいずれも純銅で構成されていることを特徴とする、サーキットブレーカー。
2. 断面略凹形のブレーカー本体と、ブレーカー本体の下部に一体に組み込まれた一方の端子と、他方の端子並びにブレーカー本体の上部開口を閉止するカバー部および先端部に接点部材がクラッドされたバネ部材が一体に連成された複合部材とを有するサーキットブレーカーにおいて、前記一対の端子並びにバネ部材がいずれも純銅で構成されていることを特徴とする、サーキットブレーカー。

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