JP3686786B2 - 三極連動ヒューズ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、三相三線式や三相四線式など、地中又は架空低圧配電線路の保護に用いられるヒューズに関するもので、特に欠相保護用あるいは異常電圧保護用として用いられる三極連動ヒューズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本件出願人は、三相三線式や三相四線式など、低圧配電線路の保護に用いる三相ヒューズとして、一相が溶断した場合に他相を同時に溶断する二相連動式の欠相保護用ヒューズを特公平５−３０８９号において提供した。
【０００３】
また、特公平５−６８０５０号においては、三相三線式配電線路及び三相四線式配電線路の欠相保護用及び異常電圧保護用の三相ヒューズとして三相連動式のヒューズを提供した。この三相連動式のヒューズでは、三相四線式配電線路を保護する場合、２本の二相連動式ヒューズ或いは二相連動式ヒューズエレメントを用い、相を入れ替えて直列に接続する方式を採用していた。
【０００４】
さらにまた、特公平６−４８６１５号においては、三相三線式配電線路及び三相四線式配電線路に共通して使用し得るヒューズとして、一相が溶断した場合に、他の二相も同時に溶断する三相同時遮断ヒューズを提供した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記三相連動式のヒューズは、三相四線式配電線路を保護する場合、２本の二相連動式ヒューズ或いは二相連動式ヒューズエレメントを用いなければならない難点があった。
【０００６】
また、これを改良した上記三相同時遮断ヒューズは、一相に過電流が流れた場合、二相を強制的に短絡することにより三相を同時遮断するようにしたものであるが、三相を強制的に短絡させる手段として、各相の抵抗板を軸として回動可能な導電性アームを設け、この導電性アームの軸支部を低融点金属で抵抗板に固着するとともに、導電性アームに他相と接触する方向に回動する弾発力を付与していた。しかしながら、各相の抵抗板に導電性アームを設けた場合、必然的に構造が複雑となり、またヒューズ全体が大型化する難点があり、コストアップ要因にもなっていた。
【０００７】
そこで本発明の目的とするところは、強制短絡方式による三相同時遮断により、三相三線式配電線路及び三相四線式配電線路における欠相保護及び異常電圧保護を図り得るとともに、小型化並びにコストダウンを達成し得る三極連動ヒューズを提供するところにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では特に強制短絡方式を改良した三極連動ヒューズを提供したものである。すなわち、本発明の三極連動ヒューズは、三対の接続端子間に接続した抵抗板を部分的に屈曲して互いに近接配置すると共に、この屈曲部に小孔を形成して定格電流に合った断面積を有する溶断部となし、この小孔に軸部を挿通して低融点金属で抵抗板に固着してなる短絡子を設け、この短絡子の拡大頭部が他相の短絡子の拡大頭部と接触する方向の弾発力を短絡子に付与したことを特徴としている。短絡子に弾発力を付与する手段としては、板バネなどを使用して軸部端部から弾発力を付与する構成も考えられるが、短絡子の拡大頭部と抵抗板との間に圧縮コイルバネを装着する構成が装置の小型化、コストダウンの点から好ましい。
【０００９】
上記のように構成した三極連動ヒューズは、例えば１００００Ａ以上の大電流域の事故電流が流れた場合、抵抗板が小孔を形成した溶断部において発弧し、近接配置した抵抗板間で三相短絡を起し、大きなアークエネルギーによって他の二相の抵抗板を瞬時に溶断させ三極連動遮断する。
【００１０】
また、１００００Ａ以下の中小電流域では、短絡子を固着している低融点金属が溶融し、付与された弾発力によって短絡子が移動して拡大頭部が他の短絡子の拡大頭部と接触して三相短絡を起し、ヒューズ二次側のインピーダンスがなくなるため大きな三相短絡電流が流れ、三相の抵抗板を瞬時に溶断して三極連動遮断する。
【００１１】
すなわち、大電流域では、一相の抵抗板の溶断発弧時に近接配置した他相の抵抗板とアーク放電によって三相短絡を起し、ほぼ同時に溶断させる方式とし、中小電流域では、短絡子を動作させ、他の短絡子と接触させて三相短絡を起し、三相短絡電流を流すことによって三相の抵抗板を溶断させる方式としたものである。 中小電流域で強制短絡を起させる短絡子は、拡大頭部と軸部を有し、軸部を抵抗板の小孔に挿通して低融点金属で固着する構成であるから、従来のように各相の抵抗板を軸として回動可能な導電性アームを設ける構成に比し、構造の簡素化、大幅な小型化、コストダウンを図ることができる。
【００１２】
小電流域の事故電流が流れ、ヒューズ内部での三相短絡電流も小さい場合、短絡子が移動して他の短絡子と接触して三相短絡電流が流れても、アークエネルギーが小さいため、アーク放電が継続し難いが、本発明では溶断部を互いに近接配置し、アーク放電をより継続しやすくしている。さらにアーク放電が継続せず消弧して三相分の抵抗板を溶断できないことも考えられるが、本発明では、抵抗板に小孔を形成して溶断部としているので短絡子移動後の断面積が小さくなり、ジュール熱によって抵抗板が発弧し、この金属ガスで再びアーク放電が発生する構成となっている。また、この溶断部を互いに近接配置しているため抵抗板発弧時のアーク放電も継続し易く、三相分の抵抗板が溶断に至るまでアーク放電が継続される。
【００１３】
アーク放電は、電磁力によりヒューズ二次側に移行するが、抵抗板を二次側近傍において屈曲し、他の部分よりさらに近接配置した構成とすれば、アーク放電が継続しやすく小電流域においても三極連動遮断が確実となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る三極連動ヒューズの要部をなす三極連動ヒューズエレメントの一実施形態を示す斜視図で、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれも、両端の接続端子１、２間に同一構成のヒューズエレメントを接続している。一本のヒューズエレメントは、図２及び図３に示す通り、両端の接続端子１、２間に接続した抵抗板３と、この抵抗板３に固着した短絡子４で構成されている。抵抗板３は図示の通り、略Ｕ字状の屈曲部５を有し、この屈曲部５に小孔５ａを形成して定格電流に合った断面積を有する溶断部を構成している。短絡子４は前記小孔５ａに挿通する軸部４ａと、抵抗板３上に着座する座部４ｂと、拡大頭部４ｃからなり、座部４ｂにおいて抵抗板３に低融点金属で固着されるとともに、座部４ｂに圧縮コイルバネ６を装着して拡大頭部４ｃが突出する方向の弾発力を付与している。
【００１６】
各々接続端子１、２間に接続した３本のヒューズエレメントは、図１に示す通り、抵抗板３の屈曲部５及び短絡子４の拡大頭部４ｃを内側にして１２０°ずつずらせて近接状態に配置されている。従って、一相の抵抗板３が溶断部で発弧すれば、近接配置した他の二相の抵抗板３との間で三相短絡を起し三極連動遮断され易くなっている。また、一相の短絡子４の低融点金属が溶融し、付与された弾発力によって拡大頭部４ｃが突出すると他の二相の短絡子４の拡大頭部４ｃと接触して三相短絡電流を流し、三相の抵抗板３を瞬時に溶断する。
【００１７】
三極連動ヒューズは、変圧器二次側端子あるいは低圧分岐箱の分岐端子に接続して使用されるが、ヒューズ一次側の電線亘長の大小、すなわち、変圧器二次側端子に接続使用され亘長が小の場合、低圧分岐箱の分岐端子に接続使用され亘長が大の場合のいずれかと、ヒューズ二次側の故障点までの電線亘長との関係において事故電流の大きさ及びヒューズ内部での三相短絡電流の大きさが次表の通り異なるため、実際の低圧配電線路における三極連動動作はそれぞれにおいて若干動作状態を異にする。
【００１８】
【表１】

＜プロセス１の場合＞
三相のヒューズエレメントのいずれかに過電流が流れると、抵抗板３が溶断部において発弧し、発生した金属ガスによって近接配置した他の二相の抵抗板３との間で三相短絡を起し、三相短絡電流によって他の二相の抵抗板も瞬時に溶断させ、三極連動遮断が行われる。
【００１９】
＜プロセス２の場合＞
三相のヒューズエレメントのいずれかに過電流が流れると、短絡子を固着している低融点金属が溶融し、圧縮コイルバネが作用して短絡子を移動させ拡大頭部が他の短絡子の拡大頭部と接触する。これによって、ヒューズ二次側のインピーダンスがなくなり、大きな三相短絡電流が流れ、アーク放電に移り、その大きなアークエネルギーによって三相の抵抗板を瞬時に溶断して三極連動遮断する。
【００２０】
＜プロセス３の場合＞
三相のヒューズエレメントのいずれかに過電流が流れると、短絡子を固着している低融点金属が溶融し、圧縮コイルバネが作用して短絡子を移動させ拡大頭部が他の短絡子の拡大頭部と接触する。これによってヒューズ二次側のインピーダンスがなくなるが、三相短絡電流が小さいためそのアークエネルギーは小さい。このため三相の抵抗板は瞬時に溶断しないため、溶断に至るまでアーク短絡を継続させる必要がある。しかし、ヒューズ内部での三相短絡電流と事故電流の差がほとんどないため、アーク抵抗が存在する方には電流が流れず、ヒューズ二次側に電流が流れることとなる。しかるに本発明品では、短絡子が作動することにより抵抗板の断面積が減少するため、抵抗板はすぐに発弧し、このアークエネルギーによって三極連動遮断に至る。
【００２１】
短絡子が動作した抵抗板の発弧時、発弧位置が一次側の接続端子外周を囲繞するガラス製の一次側絶縁筒に近いと、絶縁筒内部に溶け込んだ時点でアーク放電が継続しなくなる場合も考えられる。従って、抵抗板に形成する小孔の位置を二次側端子寄りとしておけば、アーク放電を継続させやすい。
【００２２】
＜プロセス４の場合＞
三相のヒューズエレメントのいずれかに過電流が流れると、短絡子を固着している低融点金属が溶融し、圧縮コイルバネが作用して短絡子を移動させ拡大頭部が他の短絡子の拡大頭部と接触する。これによってヒューズ二次側のインピーダンスがなくなるが、三相短絡電流が小さいためそのアークエネルギーは小さい。このため三相の抵抗板は瞬時に溶断しないため、溶断に至るまでアーク短絡を継続させる必要がある。しかるに、本発明品においては、短絡子に拡大頭部を設けることにより短絡子の金属量を増やしているため、金属ガスの発生量が多くアーク短絡の持続が容易であり、近接配置された抵抗板も持続されたアーク放電によって溶断し三極連動遮断に至る。なお、アーク放電は電磁力によりヒューズ二次側に移行するが、図４に示す通り、各抵抗板３を二次側近傍において屈曲し、他の部分よりさらに近接配置した屈曲部５ａを設ける構成をとれば、より一層アーク放電を継続させやすくなり、確実な三極連動遮断が得られる。
【００２３】
また、抵抗板に形成する小孔の位置を二次側端子寄りとしておけば、アークを継続させやすい点もプロセス３の場合と同様である。
【００２４】
図５は、図４のヒューズエレメントを使用した三極連動ヒューズの全体図を示すもので、図６の分解斜視図も参照して説明すると、抵抗板３と短絡子４からなるヒューズエレメントはガラス製の消弧筒７内に納められ、スポンジ状のシリコン樹脂製の筒止め８を両端部に嵌めてポリカーボネート製の外筒９内に納めた上、不飽和ポリエステル樹脂製の回り止め１０を外筒端部に内装着し、ポリカーボネート製の外筒キャップ１１を外筒端部に螺合することにより各部を固定する。
【００２５】
回り止め１０には仕切壁１２ａを有する銅製の圧縮スリーブ１２が固着され、内方筒部には前記接続端子１、２が圧縮接続され、外方筒部にはリード線１３が圧縮接続される。なお、圧縮スリーブ１２の内方筒部は回り止め１０の端面からやや外方に引込めて取り付けられており、内方から接続端子外周を囲繞するガラス製の絶縁筒１４の端部が挿入されてシリコンで接着固定されている。
【００２６】
外筒キャップ１１の外側にはポリカーボネート製のモールド外被１５が溶剤を使用して接着一体化され、ウレタン系樹脂のモールド剤１６を充電部に充填している。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明の通り、本発明の三極連動ヒューズは、大電流域では、一相の抵抗板の溶断発弧時に近接配置した他相の抵抗板と三相短絡を起してほぼ同時に溶断させる方式とし、中小電流域では、短絡子を動作させ、他の短絡子と接触させて三相短絡を起し、三相短絡電流を流すことによってアーク放電により三相の抵抗板を溶断させる方式としたもので、強制短絡方式による三相同時遮断により、三相三線式配電線路及び三相四線式配電線路における欠相保護及び異常電圧保護を図り得たのである。
【００２８】
また、本件出願人が特公平６−４８６１５号において既に提供している三相同時遮断ヒューズにおいては、その構造上、必然的に構造が複雑となり、ヒューズ全体が大型化する難点があり、コストアップ要因にもなっていたのであるが、本発明によれば、抵抗板の発弧開始点となる小孔に軸部を挿入して低融点金属で固着し、拡大頭部が他相の拡大頭部と接触する方向の弾発力を付与した構成としたので、構造が極めて簡素化され、ヒューズ全体の小型化はもちろん、コストダウンも図り得たのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る三極連動ヒューズの要部をなす三極連動ヒューズエレメントの一実施形態を示す斜視図。
【図２】同実施形態における一本のヒューズエレメントと接続端子の正面図。
【図３】同ヒューズエレメントの圧縮コイルバネを取り除いた状態の正面図。
【図４】三極連動ヒューズエレメントの他の実施形態を示す正面図。
【図５】同ヒューズエレメントを使用した三極連動ヒューズの全体構成を示す断面図。
【図６】同三極連動ヒューズの分解斜視図。
【符号の説明】
１、２…接続端子 ３…抵抗板 ４…短絡子 ４ａ…軸部
４ｂ…座部 ４ｃ…拡大頭部 ５…屈曲部 ５ａ…小孔
６…圧縮コイルバネ ７…消弧筒 ８…筒止め ９…外筒
１０…回り止め １１…外筒キャップ １２…圧縮スリーブ
１２ａ…仕切壁 １３…リード線 １４…絶縁筒
１５…モールド外被 １６…モールド剤

Claims (4)

1. 三対の接続端子間に接続した抵抗板を部分的に屈曲して互いに近接配置すると共に、この屈曲部に小孔を形成して定格電流に合った断面積を有する溶断部となし、この小孔に軸部を挿通して低融点金属で抵抗板に固着してなる短絡子を設け、この短絡子の拡大頭部が他相の短絡子の拡大頭部と接触する方向の弾発力を短絡子に付与してなる三極連動ヒューズ。
2. 短絡子の拡大頭部と抵抗板との間に圧縮コイルバネを装着して短絡子に弾発力を付与してなる請求項１記載の三極連動ヒューズ。
3. 抵抗板に形成する小孔の位置を二次側端子寄りとした請求項１又は２記載の三極連動ヒューズ。
4. 抵抗板を二次側近傍において屈曲し、他の部分よりさらに近接配置してなる請求項１、２又は３記載の三極連動ヒューズ。

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