热动式断开装置及使用其的电路断路器
阅读：222发布：2023-01-24
专利汇可以提供热动式断开装置及使用其的电路断路器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种热动式断开装置，由过 电流 加热双金属(2)，通过受到加热的双金属(2)的弯曲进行 电路 的断开动作；其中：使双金属(2)的表面的至少一部分为黑色或无光泽黑色(7)。这样，可使用非 接触 式 温度 计高 精度 地测量双金属(2)的温度。另外，在双金属的温度测量部(8)设置弯曲加工部(11)，使其表面为无光泽黑色。，下面是热动式断开装置及使用其的电路断路器专利的具体信息内容。
1.一种热动式断开装置，由过电流加热双金属，通过受到加热的 双金属的弯曲进行电路的断开动作；其特征在于：使双金属的表面的 至少一部分为黑色。
2.根据权利要求1所述的热动式断开装置，其特征在于：使双金 属的表面的至少一部分为无光泽黑色。
3.根据权利要求1所述的热动式断开装置，其特征在于：使双金 属的温度测量部的表面为黑色。
4.根据权利要求3所述的热动式断开装置，其特征在于：使双金 属的上述温度测量部的表面为无光泽黑色。
5.根据权利要求3所述的热动式断开装置，其特征在于：在双金 属的上述温度测量部设置朝双金属的纵向大体弯曲成直角的弯曲加工 部，使其表面为黑色。
6.根据权利要求4所述的热动式断开装置，其特征在于：在双金 属的上述温度测量部设置朝双金属的纵向大体弯曲成直角的弯曲加工 部，使其表面为无光泽黑色。
7.一种热动式断开装置，由过电流加热双金属，通过受到加热的 双金属的弯曲进行电路的断开动作；其特征在于：在双金属的温度测 量部设置朝双金属的纵向大体弯曲成直角的弯曲加工部。
8.一种电路断路器，具有热动式断开装置，该热动式断开装置由 过电流加热双金属，通过受到加热的双金属的弯曲进行电路的断路动 作；其特征在于：使双金属的温度测量部的表面为黑色。
技术领域
背景技术
热动式断开装置例如为在电路断路器中检测过电流、进行主电路 的断开的装置。过电流流过时的断开特性按JIS等标准确定其范围， 产品需要满足该特性。然而，在热动式断开装置中，由于构成的部件 的制作偏差、材料的偏差的原因，断开特性的偏差避免不了。因此， 通常含有用于调整断开特性的构造，进行特性的调整、检查。
为了对断开特性进行调整、检查，需要正确地测定其特性值。在 热动式断开装置中，大多数场合是使预定电流通电，测量从通电开始 到完成断开的时间(断开时间)、双金属位移量，从而测定断开特性。 另一方面，双金属的弯曲系数为已知，所以，通过测定双金属温度， 从而可求出双金属位移量。因此，可通过测定双金属温度从而把握断 开特性。
在测量双金属温度时，为了不使测量对双金属弯曲量产生影响， 最好为按非接触方式测定的方法。在使用接触式温度计进行的测量中， 由于通过测头从外部对双金属施加载荷，所以，在双金属产生挠曲， 使断开特性变化。作为非接触温度测定方法，一般使用含有红外线吸 收元件的辐射温度计。
然而，通常的双金属表面由于为金属光泽面，所以，存在难以进 行正确的温度测量的问题。另外，在含有漏电检测电路的漏电电路断 路器、小型化的电路断路器中，由于双金属周围的间隙较小，所以， 难以从外部测定双金属表面温度。
为了对断开特性进行调整、检查，需要正确地测定其特性值。在 热动式断开装置中，大多数场合是使预定电流通电，测量从通电开始 到完成断开的时间(断开时间)、双金属位移量，从而测定断开特性。 另一方面，双金属的弯曲系数为已知，所以，通过测定双金属温度， 从而可求出双金属位移量。因此，可通过测定双金属温度从而把握断 开特性。
在测量双金属温度时，为了不使测量对双金属弯曲量产生影响， 最好为按非接触方式测定的方法。在使用接触式温度计进行的测量中， 由于通过测头从外部对双金属施加载荷，所以，在双金属产生挠曲， 使断开特性变化。作为非接触温度测定方法，一般使用含有红外线吸 收元件的辐射温度计。
然而，通常的双金属表面由于为金属光泽面，所以，存在难以进 行正确的温度测量的问题。另外，在含有漏电检测电路的漏电电路断 路器、小型化的电路断路器中，由于双金属周围的间隙较小，所以， 难以从外部测定双金属表面温度。
发明内容
本发明就是为了解决这样的问题而作出的，其目的在于提供一种 可使用非接触式温度计以高精度测量双金属温度的热动式断开装置及 使用其的电路断路器。
本发明的热动式断开装置由过电流加热双金属，通过受到加热的 双金属的弯曲进行电路的断路动作；其中，使双金属的表面的至少一 部分为黑色或无光泽黑色。
这样，可使用非接触式温度计以高精度测量双金属温度。
另外，本发明使双金属的的温度测量部的表面为黑色或无光泽黑 色。
另外，本发明在双金属的温度测量部设置朝双金属的纵向大体弯 曲成直角的弯曲加工部，使其表面为黑色或无光泽黑色。
这样，即使对于难以从双金属面的大体垂直方向测量的机种，也 可稳定地进行高精度的温度测量。
另外，本发明在双金属的温度测量部设置朝双金属的纵向大体弯 曲成直角的弯曲加工部。
这样，可从双金属的纵向测量，可稳定地进行高精度的温度测量。
附图说明
图1为示出本发明实施形式1的热动式断开装置的双金属部的透 视图。
图2为示出实施形式2的热动式断开装置的双金属部的透视图。
图3为示出实施形式3的热动式断开装置的双金属部的透视图。
图4为示出实施形式4的热动式断开装置的双金属部的透视图。
图5为示出实施形式2的双金属的材料加工阶段的平面图。
图6为示出实施形式3的双金属的材料加工阶段的平面图。
图7为示出使用非接触温度计测量实施形式3的双金属的温度的 状态的图。
图8为示出使用非接触温度计测量实施形式4的双金属的温度的 状态的图。
图9为示出具有热动式断开装置的电路断路器的构造的局部剖切 正面图。
本发明的热动式断开装置由过电流加热双金属，通过受到加热的 双金属的弯曲进行电路的断路动作；其中，使双金属的表面的至少一 部分为黑色或无光泽黑色。
这样，可使用非接触式温度计以高精度测量双金属温度。
另外，本发明使双金属的的温度测量部的表面为黑色或无光泽黑 色。
另外，本发明在双金属的温度测量部设置朝双金属的纵向大体弯 曲成直角的弯曲加工部，使其表面为黑色或无光泽黑色。
这样，即使对于难以从双金属面的大体垂直方向测量的机种，也 可稳定地进行高精度的温度测量。
另外，本发明在双金属的温度测量部设置朝双金属的纵向大体弯 曲成直角的弯曲加工部。
这样，可从双金属的纵向测量，可稳定地进行高精度的温度测量。
附图说明
图1为示出本发明实施形式1的热动式断开装置的双金属部的透 视图。
图2为示出实施形式2的热动式断开装置的双金属部的透视图。
图3为示出实施形式3的热动式断开装置的双金属部的透视图。
图4为示出实施形式4的热动式断开装置的双金属部的透视图。
图5为示出实施形式2的双金属的材料加工阶段的平面图。
图6为示出实施形式3的双金属的材料加工阶段的平面图。
图7为示出使用非接触温度计测量实施形式3的双金属的温度的 状态的图。
图8为示出使用非接触温度计测量实施形式4的双金属的温度的 状态的图。
图9为示出具有热动式断开装置的电路断路器的构造的局部剖切 正面图。
具体实施方式
实施形式1
电路断路器为在流过额定以上的过电流时使电路断开、防止事故 的安全装置。在电路断路器中，将检测过电流的机构称为断开机构， 其检测方式的一种为使用双金属的热动式。它利用了双金属随温度变 化而产生弯曲的特性。图9为示出具有热动式断开机构即热动式断开 机构装置的电路断路器的构造的局部剖切正面图。
流过额定电流以上的过电流时的动作如下。
(1)过电流在加热器1或双金属2流过，使加热器1或双金属2 的温度上升。
(2)随着双金属2的温度上升，双金属2弯曲。
(3)双金属2的弯曲量变大，推压断开杆3。
(4)机构部4作动，瞬时地断开主电路5。
从过电流开始流动到断开的时间根据JIS等标准确定范围，产品 的断开时间必须满足其范围。然而，断开机构的作动点即双金属2推 压断开杆3的位置随构成断开机构的各部件的加工·组装误差、材料 特性的偏差等制造偏差的累加而产生偏差，从通电开始到断开的时间 (断开时间)产生偏差。在这里，为了吸收这样的制造偏差，在双金 属2前端、断开杆3设置调整机构6，在组装工序中进行调整、检查 作业。
在调整、检查作业中，需要正确地测定每个工件的断开特性。在 大多数场合，通常按预定电流值通电，测量断开时间，或测量此期间 的双金属位移量，从而测定断开特性。然而，通电开始时的工件温度、 测定环境温度对断开时间、双金属位移量产生较大影响，所以，必须 在管理成一定温度的状态下测量，或根据工件温度、周围温度对测量 值进行校正。
另一方面，双金属根据其温度和弯曲系数决定弯曲量(位移量)， 由于弯曲系数为已知，所以，通过测量双金属温度，可求出位移量。 因此，通过测量双金属温度，可测定断开特性。
在测量双金属温度时，一般使用非接触式的辐射温度计。这是因 为，当使用接触式温度计时，测头的接触载荷使双金属产生挠曲，断 开特性变化，不能测定正确的断开特性。
非接触式温度计通过检测从物体辐射的红外线辐射能量从而测定 物体的温度。从物体辐射的红外线的辐射量随材质、其表面状态而不 同，即使在相同温度下，辐射的红外线能量(辐射率)也不同。对于 非接触温度计，以理想黑体(辐射率100％的理论物体)为基准计算 出温度，对于此以外的物体对应于各个的辐射率进行校正。
辐射率通常通过实验获得，由于难以在短时间内求出测定物的辐 射率，所以，在批量生产工序中不能对各工件求出辐射率。因此，在 双金属的辐射率产生偏差的场合，该偏差成为温度测量的偏差。另外， 双金属表面一般成为金属光泽面，所以，从加热器等处于双金属近旁 的其它热源辐射的红外线容易在双金属表面反射。其反射光入射到辐 射温度计时，成为测定误差。
另外，即使在辐射率低的场合，通过相应于辐射率进行校正，从 而可进行温度测定，但由于红外线的绝对值变少，所以，测定时的噪 声成分增多，温度测定精度下降。因此，为了进行高精度的温度测量， 最好辐射率高而且恒定。
因此，在本发明中，使双金属2的成为温度测量部的表面为黑色 最好为无光泽黑色7(参照图1)，从而使辐射率高而且恒定。这样， 即使对于不同的工件，也成为恒定的高辐射率，所以，可按高精度稳 定地测定双金属温度。另外，通过进行消光涂覆，从而可抑制来自其 它热源的反射，可减少测量误差。图1为示出本发明实施形式1的热 动式断开装置的双金属部的透视图。为了形成为黑色，例如具有涂覆、 腐蚀的方法。为了形成为消光黑色，使用消光用的黑色涂料即可。也 可通过进行腐蚀和氧化，从而形成为无光泽黑色。在该场合，作为腐 蚀液，当双金属2为铁系材料时，例如使用氢氧化钠溶液、磷酸盐溶 液，当为铜系的材料时，例如使用含有硒的酸性水溶液。
实施形式2
为了高精度地测量双金属温度，需要固定在双金属内的温度测定 位置即温度测量部8(参照图2)。这是因为，在由加热器对双金属2 的加热中难以均匀地对双金属整体加热，所以，在双金属2内存在温 度分布。因此，只要在温度测量部进行实施形式1记载的双金属2的 表面黑化处理即可。图2为实施形式2的热动式断开装置的双金属部 的透视图。
通常用于电路断路器的双金属2由压力加工从细长的双金属材料 9制造(参照图5)。因此，在材料9的阶段仅使成为温度测量部的部 位为黑色，最好为无光泽黑色7，对其进行压力加工，从而可获得仅 使必要的部位黑色化的双金属片。图5为示出实施形式2的双金属的 材料加工阶段的平面图。与在双金属片的状态下进行黑色处理相比， 在材料状态下统一处理时更可使加工工序简化，降低加工费用。另外， 通过如实施形式2那样使处理部分为最小限度，从而进一步降低加工 费用。
实施形式3
图6示出在双金属材料9设置2个部位的黑色部的例子。在双金 属的形状中具有宽度朝前端逐渐变小的形状，该场合通过交替地组合 双金属片的方向进行压力加工，从而可提高材料9的利用率。从卷筒 状材料拉出双金属材料9，设置2条黑色部，然后如图所示那样进行 压力加工。图3为示出使用由实施形式3形成的双金属的热动式断开 装置的主要部的透视图。
实施形式4
在使用非接触温度计测量双金属的温度时，从双金属的温度测量 部8朝大体垂直方向设置温度计，在其间需要没有挡住红外线的障碍 物的空间。图7为示出使用非接触温度计10测量实施形式3的双金属 2的温度的状态的图。
然而，对于例如漏电电路断路器，邻接于双金属地组装漏电检测 部，不能确保上述空间的场合较多。即使在电路断路器中，产品的小 型化使可测定双金属温度的部位受到限制，有时不能测量双金属上的 理想的温度测量点。实施形式4为在这样的场合也可进行所期望的场 所的温度测量的形式。
图4示出实施形式4的热动式断开装置的双金属部的透视图。在 成为双金属的温度测量部8的部位设置弯曲加工部11。
如图8所示那样，为了可从双金属的纵向测定温度，与双金属2 的纵向大体成直角地在双金属的温度测量部8设置弯曲加工部11。在 热动式断开装置中，由于需要用于双金属2弯曲的空间，并需要调整 断开特性，所以，在双金属2的纵向存在可测量的空间的场合较多。 然而，在已有技术的双金属中，由于从该方向仅有能够测定板厚量的 部分，所以，温度测量非常困难。
通过在双金属2的成为温度测量部8的部位实施弯曲加工，设置 弯曲加工部11，确保温度测量所需要的面积，从而可如图8所示那样 从上方平行于双金属2的纵向由非接触温度计10测量温度。通过改变 实施弯曲加工的位置，从而可在双金属的任意的场所进行温度测量。
另外，对于在该弯曲加工部的表面进行温度测量的部位，在弯曲 加工后或弯曲加工前形成为黑色，最好形成为无光泽黑色，这样，可 按更高精度测量双金属温度。
产业上利用的可能性
如以上那样，本发明的热动式断开装置可使用非接触式温度计高 精度地测量双金属温度，所以，可正确地求出双金属位移量，将其适 用于电路断路器，可容易地使电路断路器的特性稳定化。
电路断路器为在流过额定以上的过电流时使电路断开、防止事故 的安全装置。在电路断路器中，将检测过电流的机构称为断开机构， 其检测方式的一种为使用双金属的热动式。它利用了双金属随温度变 化而产生弯曲的特性。图9为示出具有热动式断开机构即热动式断开 机构装置的电路断路器的构造的局部剖切正面图。
流过额定电流以上的过电流时的动作如下。
(1)过电流在加热器1或双金属2流过，使加热器1或双金属2 的温度上升。
(2)随着双金属2的温度上升，双金属2弯曲。
(3)双金属2的弯曲量变大，推压断开杆3。
(4)机构部4作动，瞬时地断开主电路5。
从过电流开始流动到断开的时间根据JIS等标准确定范围，产品 的断开时间必须满足其范围。然而，断开机构的作动点即双金属2推 压断开杆3的位置随构成断开机构的各部件的加工·组装误差、材料 特性的偏差等制造偏差的累加而产生偏差，从通电开始到断开的时间 (断开时间)产生偏差。在这里，为了吸收这样的制造偏差，在双金 属2前端、断开杆3设置调整机构6，在组装工序中进行调整、检查 作业。
在调整、检查作业中，需要正确地测定每个工件的断开特性。在 大多数场合，通常按预定电流值通电，测量断开时间，或测量此期间 的双金属位移量，从而测定断开特性。然而，通电开始时的工件温度、 测定环境温度对断开时间、双金属位移量产生较大影响，所以，必须 在管理成一定温度的状态下测量，或根据工件温度、周围温度对测量 值进行校正。
另一方面，双金属根据其温度和弯曲系数决定弯曲量(位移量)， 由于弯曲系数为已知，所以，通过测量双金属温度，可求出位移量。 因此，通过测量双金属温度，可测定断开特性。
在测量双金属温度时，一般使用非接触式的辐射温度计。这是因 为，当使用接触式温度计时，测头的接触载荷使双金属产生挠曲，断 开特性变化，不能测定正确的断开特性。
非接触式温度计通过检测从物体辐射的红外线辐射能量从而测定 物体的温度。从物体辐射的红外线的辐射量随材质、其表面状态而不 同，即使在相同温度下，辐射的红外线能量(辐射率)也不同。对于 非接触温度计，以理想黑体(辐射率100％的理论物体)为基准计算 出温度，对于此以外的物体对应于各个的辐射率进行校正。
辐射率通常通过实验获得，由于难以在短时间内求出测定物的辐 射率，所以，在批量生产工序中不能对各工件求出辐射率。因此，在 双金属的辐射率产生偏差的场合，该偏差成为温度测量的偏差。另外， 双金属表面一般成为金属光泽面，所以，从加热器等处于双金属近旁 的其它热源辐射的红外线容易在双金属表面反射。其反射光入射到辐 射温度计时，成为测定误差。
另外，即使在辐射率低的场合，通过相应于辐射率进行校正，从 而可进行温度测定，但由于红外线的绝对值变少，所以，测定时的噪 声成分增多，温度测定精度下降。因此，为了进行高精度的温度测量， 最好辐射率高而且恒定。
因此，在本发明中，使双金属2的成为温度测量部的表面为黑色 最好为无光泽黑色7(参照图1)，从而使辐射率高而且恒定。这样， 即使对于不同的工件，也成为恒定的高辐射率，所以，可按高精度稳 定地测定双金属温度。另外，通过进行消光涂覆，从而可抑制来自其 它热源的反射，可减少测量误差。图1为示出本发明实施形式1的热 动式断开装置的双金属部的透视图。为了形成为黑色，例如具有涂覆、 腐蚀的方法。为了形成为消光黑色，使用消光用的黑色涂料即可。也 可通过进行腐蚀和氧化，从而形成为无光泽黑色。在该场合，作为腐 蚀液，当双金属2为铁系材料时，例如使用氢氧化钠溶液、磷酸盐溶 液，当为铜系的材料时，例如使用含有硒的酸性水溶液。
实施形式2
为了高精度地测量双金属温度，需要固定在双金属内的温度测定 位置即温度测量部8(参照图2)。这是因为，在由加热器对双金属2 的加热中难以均匀地对双金属整体加热，所以，在双金属2内存在温 度分布。因此，只要在温度测量部进行实施形式1记载的双金属2的 表面黑化处理即可。图2为实施形式2的热动式断开装置的双金属部 的透视图。
通常用于电路断路器的双金属2由压力加工从细长的双金属材料 9制造(参照图5)。因此，在材料9的阶段仅使成为温度测量部的部 位为黑色，最好为无光泽黑色7，对其进行压力加工，从而可获得仅 使必要的部位黑色化的双金属片。图5为示出实施形式2的双金属的 材料加工阶段的平面图。与在双金属片的状态下进行黑色处理相比， 在材料状态下统一处理时更可使加工工序简化，降低加工费用。另外， 通过如实施形式2那样使处理部分为最小限度，从而进一步降低加工 费用。
实施形式3
图6示出在双金属材料9设置2个部位的黑色部的例子。在双金 属的形状中具有宽度朝前端逐渐变小的形状，该场合通过交替地组合 双金属片的方向进行压力加工，从而可提高材料9的利用率。从卷筒 状材料拉出双金属材料9，设置2条黑色部，然后如图所示那样进行 压力加工。图3为示出使用由实施形式3形成的双金属的热动式断开 装置的主要部的透视图。
实施形式4
在使用非接触温度计测量双金属的温度时，从双金属的温度测量 部8朝大体垂直方向设置温度计，在其间需要没有挡住红外线的障碍 物的空间。图7为示出使用非接触温度计10测量实施形式3的双金属 2的温度的状态的图。
然而，对于例如漏电电路断路器，邻接于双金属地组装漏电检测 部，不能确保上述空间的场合较多。即使在电路断路器中，产品的小 型化使可测定双金属温度的部位受到限制，有时不能测量双金属上的 理想的温度测量点。实施形式4为在这样的场合也可进行所期望的场 所的温度测量的形式。
图4示出实施形式4的热动式断开装置的双金属部的透视图。在 成为双金属的温度测量部8的部位设置弯曲加工部11。
如图8所示那样，为了可从双金属的纵向测定温度，与双金属2 的纵向大体成直角地在双金属的温度测量部8设置弯曲加工部11。在 热动式断开装置中，由于需要用于双金属2弯曲的空间，并需要调整 断开特性，所以，在双金属2的纵向存在可测量的空间的场合较多。 然而，在已有技术的双金属中，由于从该方向仅有能够测定板厚量的 部分，所以，温度测量非常困难。
通过在双金属2的成为温度测量部8的部位实施弯曲加工，设置 弯曲加工部11，确保温度测量所需要的面积，从而可如图8所示那样 从上方平行于双金属2的纵向由非接触温度计10测量温度。通过改变 实施弯曲加工的位置，从而可在双金属的任意的场所进行温度测量。
另外，对于在该弯曲加工部的表面进行温度测量的部位，在弯曲 加工后或弯曲加工前形成为黑色，最好形成为无光泽黑色，这样，可 按更高精度测量双金属温度。
产业上利用的可能性
如以上那样，本发明的热动式断开装置可使用非接触式温度计高 精度地测量双金属温度，所以，可正确地求出双金属位移量，将其适 用于电路断路器，可容易地使电路断路器的特性稳定化。
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