特許 7529171 サーマルリレー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】サーマルリレー

(51)【国際特許分類】

   H01H 61/01 20060101AFI20240730BHJP

【ＦＩ】

H01H61/01 G

H01H61/01 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023578420

(86)(22)【出願日】2022-12-23

(86)【国際出願番号】 JP2022047687

(87)【国際公開番号】W WO2023149129

(87)【国際公開日】2023-08-10

【審査請求日】2024-02-01

(31)【優先権主張番号】P 2022016602

(32)【優先日】2022-02-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】508296738

【氏名又は名称】富士電機機器制御株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(72)【発明者】

【氏名】小野木 悠真

(72)【発明者】

【氏名】鴨崎 武雄

(72)【発明者】

【氏名】三浦 颯斗

(72)【発明者】

【氏名】李 守連

【審査官】井上 信

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２５１２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３４４５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２４３２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１５－００４４７４５（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ６１／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

過負荷電流を検知して湾曲変位するバイメタルと、前記バイメタルに連動するシフタの変位に従動する釈放レバーと、この釈放レバーの回動により反転動作を行ない、接点を切り替える接点反転機構と、を有するサーマルリレーにおいて、
前記接点反転機構は、一端を支点とし他端側を揺動自在として反転機構支持部に配置され、一方の面に接点の可動接点を設けている可動板と、前記支点を挟んで互いに逆側に位置する前記可動板の他端側及び前記反転機構支持部に形成したばね支持部の間に張架された反転ばねと、を備え、
前記反転機構支持部は、前記可動板の前記一端が前記支点として載るＶ字形状の支持溝が形成された一対の第１可動板保持腕と、一方の前記第１可動板保持腕から延在し、前記可動板の前記他端側が寄り掛かり、倒れ量を一定にして前記可動板を倒れた状態で支持する第２可動板保持腕と、を備えていることを特徴とするサーマルリレー。

【請求項2】

前記一対の第１可動板保持腕に形成した前記支持溝は、プレス加工で形成されていることを特徴とする請求項１記載のサーマルリレー。

【請求項3】

前記第２可動板保持腕に、前記可動板の他方の面が寄り掛かる位置決め突起が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のサーマルリレー。

【請求項4】

前記位置決め突起は、ボス出し成形で形成されていることを特徴とする請求項３記載のサーマルリレー。

【請求項5】

前記反転ばねは、両端に第１及び第２フック状係合部を設けた引張りコイルバネであり、
前記可動板の他端側には、辺部を切り欠いて係合凹部が形成され、前記反転機構支持部に形成した前記ばね支持部には、Ｖ字形状の係合溝が形成されており、
前記第１フック状係合部を前記可動板の係合凹部に係合し、前記第２フック状係合部を前記ばね支持部の前記係合溝に係合して装着した前記引張りコイルバネが、前記可動板に対して引張り力を付与することを特徴とする請求項１又は２記載のサーマルリレー。

【請求項6】

前記ばね支持部には、前記係合溝に連続して形成されており、装着時に前記第２フック状係合部が当接することで当該第２フック状係合部を前記係合溝に導くフック位置決め壁が形成されていることを特徴とする請求項５記載のサーマルリレー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、配線用遮断器，電磁接触器などに接続して負荷（例えば電動機）の過電流保護を行うサーマルリレーに関する。

【背景技術】

【0002】

主回路に流れる過負荷電流を検知して作動するサーマルリレーとして、例えば特許文献１の装置が知られている。
特許文献１のサーマルリレーは、過負荷電流を検知して湾曲変位するバイメタルと、バイメタルに連動するシフタの変位に従動する釈放レバーと、釈放レバーの回動により反転動作を行ない、接点を切り替える接点反転機構と、を備えている。接点反転機構は、一端を支点とし他端側を揺動自在として反転機構支持部に配置されている可動板と、可動板の一方の面に設けた接点の可動接点と、支点を挟んで互いに逆側に位置する可動板の他端側及び反転機構支持部に形成したばね支持部の間に張架された反転ばねと、を備えている。

【0003】

ここで、特許文献１の反転機構支持部は、互いに平行に延在する一対の可動板保持腕を備えており、これら一対の可動板保持腕の下端側に係合溝が形成されている。そして、可動板の一端が一対の可動板保持腕の係合溝に支点とされて支持され、可動板の他端の他方の面が一対の可動板保持腕の上部に寄り掛かることで、一対の可動板保持腕が可動板を倒れた状態で支持している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５１５２１０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上述した特許文献１のサーマルリレーは、互いに平行に延在する一対の可動板保持腕を同一形状に形成するのが難しく、可動板の倒れ量がばらつくおそれがある。可動板の倒れ量にばらつきが生じると、可動板に設けた可動接点の位置が変化してしまい、接点の開閉位置が不安定になるおそれがある。
そこで、本発明は、可動板の倒れ量のばらつきを抑制して可動接点の位置を高精度に設定し、可動接点の位置の微調整も可能とすることで、接点の開閉位置を安定させることができるサーマルリレーを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るサーマルリレーは、過負荷電流を検知して湾曲変位するバイメタルと、バイメタルに連動するシフタの変位に従動する釈放レバーと、この釈放レバーの回動により反転動作を行ない、接点を切り替える接点反転機構とを有するサーマルリレーである。接点反転機構は、一端を支点とし他端側を揺動自在として反転機構支持部に配置され、一方の面に接点の可動接点を設けている可動板と、支点を挟んで互いに逆側に位置する可動板の他端側及び反転機構支持部に形成したばね支持部の間に張架された反転ばねと、を備えている。反転機構支持部は、可動板の一端が載るＶ字形状の支持溝が形成された一対の第１可動板保持腕と、一方の第１可動板保持腕から延在し、可動板の他端側が寄り掛かり、倒れ量を一定にして可動板を倒れた状態で支持する第２可動板保持腕と、を備えている。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係るサーマルリレーによれば、可動板が反転機構支持部の第２可動板支持部に寄り掛かった状態で支持されているので、可動板の倒れ量のばらつきを大幅に抑制することができ、可動接点の位置を高精度に微調整することができ、接点の開閉位置を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係るサーマルリレーの外観を示す斜視図である。

【図2】本発明に係るサーマルリレーの内部構造を示す図である。

【図3】（ａ）は定常状態の接点反転機構及び状態接点（ａ接点）を示す図、（ｂ）はトリップ状態の接点反転機構などを示す図である。

【図4】接点反転機構を構成する反転機構支持部を示す斜視図である。

【図5】所定の倒れ量で倒れている可動板を反転機構支持部が支持している状態を示す図である。

【図6】第１フック状係合部が前記可動板の係合凹部に係合し、第２フック状係合部がばね支持部のＶ字係合溝に係合して引張りコイルバネが装着されている状態を示す図である。

【図7】ばね支持部のＶ字状係合溝に連続して形成されたフック位置決め壁を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

【0010】

また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

【0011】

また、図３から図６では、互いに直交するＸ方向及びＹ方向と、Ｘ方向及びＹ方向を含む平面に直交するＺ方向を示しながら、各部材の具体的な構成を説明する。
図１は、本発明に係る１実施形態のサーマルリレー１の外観を示している。サーマルリレー１の絶縁性を有するケースは、上ケース２ａと、下ケース２ｂ及び側部ケース２ｃからなるカバーで構成され、上ケース２ａの上部に、ヒンジ部３ａによって開閉自在な開閉カバー３が配置されている。上ケース２ａには、主端子４ａ～４ｃ及び補助端子５ａ～５ｄが配置されており、側部ケース２ｃから外部にロッド端子６ａ～６ｃが突出している。

【0012】

図２は、下ケース２ｂ及び側部ケース２ｃからなるカバーを取り外した状態でサーマルリレー１の内部を示したものである。サーマルリレー１の内部には、主回路の３相に対応する３組のヒートエレメント８ａ～８ｃと、これらヒートエレメント８ａ～８ｃのバイメタル９に係合して図２の左右方向にスライド自在に配置されているシフタ１０と、シフタ１０のスライドに従動する調整機構１１と、調整機構１１の動作により接点の開閉状態を切り替える接点反転機構１２と、を備えている。接点は、調整機構１１が動作しない場合には可動接点３０ａ及び固定接点３０ｂが開離している常開接点（ａ接点）３０が配置されている。また、図示しないが、接点反転機構１２の裏側位置には、調整機構１１が動作しない場合に固定接点及び可動接点が接触している常閉接点（ｂ接点）が配置されている。そして、補助端子５ａ，５ｂの間にａ接点３０が接続し、補助端子５ｃ，５ｄの間にｂ接点が接続されている。

【0013】

調整機構１１は、図２に示すように、調整リンク１４と、この調整リンク１４に回動自在に支持された釈放レバー１５と、この釈放レバー１５に固定され、シフタ１０に係合する周囲温度を補償する周囲温度補償バイメタル１６とを備えている。
調整リンク１４は、釈放レバー１５を支持するリンク支持部１７と、リンク支持部１７の一側から下方に延在している脚部１８とで構成されている。

【0014】

ケースの下部側の内壁には、支軸１９が上ケース２ａ内に突出して設けられており、この支軸１９の先端部を脚部１８に形成した軸受穴１８ａに挿入することで、調整リンク１４全体が、支軸１９を中心として回動自在に上ケース２ａに支持される。
釈放レバー１５は、調整リンク１４のリンク支持部１７に回転自在に支持される回動軸１５ａが形成されており、回動軸１５ａを挟んで下部に反転ばね押圧部１５ｂが形成され、且つ上部にカム接触部１５ｃが形成されているとともに、自由端が下方に位置する周囲温度補償バイメタル１６の一端に固定されている。

【0015】

接点反転機構１２は、図３（ａ）に示すように、上ケース２ａの内部で支持されている反転機構支持部２０と、この反転機構支持部２０の近傍に配置され、絶縁ケース２の内壁に設けた支軸２１に回動自在に支持された連動板２２と、反転機構支持部２０に倒れ量を一定にして倒れた状態で支持されている可動板２３と、可動板２３の上部及び反転機構支持部２０の下部の間に張架された引張りコイルバネからなる反転ばね２４と、ａ接点固定部２５と、を備えている。

【0016】

反転機構支持部２０は、図４に示すように、金属原板の打ち抜き加工で所定形状に形成され、所定位置を折曲することで形成された部材である。この反転機構支持部２０は、Ｚ方向に延在する支持基部３５と、支持基部３５からＹ方向に延在して設けられている前述した補助端子５ｂと、支持基部３５のＺ方向の一端からＸ方向に折曲され、互いに平行に延在する一対の第１可動板保持腕３６，３７と、第１可動板保持腕３６の端部から支持基部３５に対して離間するＺ方向に折曲された第２可動板保持腕３８と、支持基部３５のＺ方向の他端から第１可動板保持腕３６，３７が延在するＸ方向に延在するばね支持部３９と、を備えている。

【0017】

一対の第１可動板保持腕３６，３７には、板厚方向の面の部分に可動板２３の下面が当接するＶ溝３６ａ，３７ａが形成されている。これらＶ溝３６ａ，３７ａは、同一工程のプレス加工で形成されており、互いの谷線は、Ｘ方向の位置が一致し、Ｙ方向に直線上に延在している。また、第２可動板保持腕３８には、板厚方向の面の部分に第１可動板保持腕３６側のＸ方向に球面状に突出する突起４０が形成されている。この突起４０は、プレス機によるボス出し成形を行うことで形成されている。

【0018】

図５は、一対の第１可動板保持腕３６，３７及び第２可動板保持腕３８に傾いた状態（倒れた状態）で支持されている可動板２３である。可動板２３の表面２３ａには、ａ接点３０の可動接点３０ａが設けられている。可動板２３の下部２３ｃが反転機構支持部２０の第１可動板保持腕３６，３７のＶ溝３６ａ，３７ａに載り、裏面２３ｂが第２可動板保持腕３８に形成した突起４０に寄り掛かった状態で可動板２３が配置されることで、可動板２３は倒れ量を一定にして倒れた状態で支持され、可動接点３０ａのＸ方向の位置が決定されている。

【0019】

また、図６に示すように、可動板２３は、上辺を切り欠いて係合凹部４１が形成されている。また、ばね支持部３９の先端の下面には、Ｘ方向に延在するＶ字形状の係合溝４２が形成されている。そして、反転ばね２４は、第１フック状係合部２４ａが係合凹部４１に係合し、第２フック状係合部２４ｂが係合溝４２に係合することで、可動板２３の上部及び反転機構支持部２０のばね支持部３９の間で張架されている。
また、図７は、反転機構支持部２０のばね支持部３９を拡大して示したものであり、係合溝４２の支持基部３５側の端部には、係合溝４２より下方（Ｚ方向の他方）に延在するフック位置決め壁４３が形成されている。

【0020】

図３（ａ）に戻って、ａ接点固定部２５は、固定基部２６からＹ方向の一方に延在して設けられている前述した補助端子５ａと、固定基部２６に固定されてＺ方向の一方に延在する板ばね２７とを備えており、板ばね２７の自由端側に、ａ接点３０の固定接点３０ｂが設けられている。連動板２２の表面２２ａ側には、可動板２３の反転動作、復帰動作とともに連動板２２を支軸２１回りに回動させる第１係合ピン４４ａ及び第２係合ピン４４ｂが、可動板２３に係合可能に設けられている。
また、連動板２２の裏面側にも、図示しないが、常閉接点（ｂ接点）の可動接点及び固定接点が配置されている。

【0021】

次に、本実施形態のサーマルリレー１の動作について説明する。
図２に示すように、主回路に過負荷電流が流れてヒートエレメント８ａ～８ｃのヒータが発熱すると、バイメタル９が湾曲し、その自由端の変位によってシフタ１０が図１の矢印方向に変位する。変位したシフタ１０によって周囲温度補償バイメタル１６の自由端が押圧されると、温度補償バイメタル１６に一体化された釈放レバー１５が、調整リンク１４に支持された回動軸１５ａ回りに時計方向に回動していき、釈放レバー１５の反転ばね押圧部１５ｂが反転ばね２４を押圧する。

【0022】

釈放レバー１５の時計方向の回動が進行し、反転ばね押圧部１５ｂの押圧力が反転ばね２４のばね付勢力を上回ると、可動板２３が下部を支点として反転動作を行なう。また、この可動板２３の反転動作とともに、第１係合ピン４４ａを介して可動板２３の反転動作が伝達された連動板３４も、支軸２１回りに回動する。
これにより、図３（ｂ）に示すように、ａ接点３０の可動接点３０ａ及び固定接点３０ｂが閉状態となり、図示しないが閉状態となっていたｂ接点の固定接点及び可動接点が開状態とされてトリップ状態となる。このトリップ状態のａ接点３０及びｂ接点の情報を基に、例えば主回路に接続した電磁接触器（不図示）を開極動作させて過負荷電流を遮断する。

【0023】

次に、本実施形態のサーマルリレー１の効果について説明する。
本実施形態は、反転機構支持部２０の第２可動板保持腕３８に形成した突起４０に可動板２３が寄り掛かった状態で支持されており、同一形状に形成することが難しい一対の可動板保持腕に可動板が寄り掛かっている従来装置と比較して、可動板２３の倒れ量のばらつきを大幅に抑制することができ、可動板２３に設けている可動接点３０ａの位置を高精度に設定することができる。これにより、ａ接点３０の開閉位置の安定化を図ることができる。

【0024】

また、可動板２３の下面が支点とされて係合するＶ溝３６ａ，３７ａは、同一工程のプレス加工で形成されており、Ｖ溝３６ａ，３７ａの谷線が、Ｘ方向の位置が一致し、Ｙ方向に直線上に延在するように形成することができるので、可動板２３の下面のＸ方向の位置を高精度に設定することができる。
また、可動板２３の裏面２３ｂが寄り掛かる突起４０を、プレス機によるボス出し成形で突出量を変化させて形成することで、可動接点３０ａのＸ方向の倒れ量を高精度に設定することができるとともに、可動接点の位置の微調整を行うことができる。
また、可動板２３には上辺を切り欠いて係合凹部４１が形成されているので、反転ばね（引張りコイルバネ）２４の第１フック状係合部２４ａを上方から容易に係合凹部４１に係合することができる。

【0025】

さらに、反転ばね２４の第２フック状係合部２４ｂは、反転機構支持部２０のばね支持部３９の係合溝４２に係合するが、この係合溝４２に連続してフック位置決め壁４３が形成されており、第２フック状係合部２４ｂをフック位置決め壁４３に当接させてから係合溝４２に導くことができる。このように、反転ばね２４の第１フック状係合部２４ａを上方から容易に可動板２３の係合凹部４１に係合し、反転ばね２４の第２フック状係合部２４ｂをフック位置決め壁４３に当接させてから係合溝４２に導いて係合させることが可能となることで、反転ばね２４の第１及び第２フック状係合部２４ａ，２４ｂを機械で把持した状態で、可動板２３の係合凹部４１及びばね支持部３９の係合溝４２への反転ばね２４の自動組立てを実現することができる。

【符号の説明】

【0026】

１ サーマルリレー
２ａ 上ケース
２ｂ 下ケース
２ｃ 側部ケース
３ 開閉カバー
４ａ～４ｃ 主端子
５ａ～５ｄ 補助端子
６ａ～６ｃ ロッド端子
８ａ～８ｃ ヒートエレメント
９ バイメタル
１０ シフタ
１１ 調整機構
１２ 接点反転機構
１４ 調整リンク
１５ 釈放レバー
１５ａ 回動軸
１５ｂ 反転ばね押圧部
１５ｃ カム接触部
１６ 周囲温度補償バイメタル
１７ リンク支持部
１８ 脚部
１８ａ 軸受穴
１９ 支軸
２０ 反転機構支持部
２１ 支軸
２２ 連動板
２３ 可動板
２４ 反転ばね
２４ａ 第１フック状係合部
２４ｂ 第２フック状係合部
２５ ａ接点固定部
２６ 固定基部
２７ 板ばね
３０ ａ接点
３０ａ 可動接点
３０ｂ 固定接点
３５ 支持基部３６，３７ 第１可動板保持腕
３６ａ，３７ａ Ｖ溝（Ｖ字形状の支持溝）
３８ 第２可動板保持腕
３９ ばね支持部
４０ 突起（位置決め突起）
４１ 係合凹部
４２ 係合溝（Ｖ字形状の係合溝）
４３ フック位置決め壁
４４ａ 第１係合ピン
４４ｂ 第２係合ピン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】