JP5113795B2

JP5113795B2 - 回路遮断器

Info

Publication number: JP5113795B2
Application number: JP2009090855A
Authority: JP
Inventors: 忠利馬場崎; 謙介村井; 宣幸吉澤; 洋介野崎
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2029-04-03
Also published as: JP2010246218A

Description

本発明は、直流電源から負荷に給電し、正極と負極間に抵抗を介して接地する直流給電回路において、負荷に過電流事故や短絡事故が発生した場合に、直流電源の正負両極を遮断する回路遮断器に関する。

直流電源から負荷に給電し、正極と負極間に抵抗を介して接地する直流給電回路には、負荷に過電流事故や短絡事故が発生した場合に、直流電源の正負両極を遮断する回路遮断器が設けられている。

回路遮断器の一例としては、図４に示すように、直流電源１０の正負両極と負荷２０との間にそれぞれヒューズ３００Ａ，３００Ｂを介挿し、過電流によりヒューズ３００Ａ，３００Ｂが溶断して、直流電源１０の正負両極を遮断する回路遮断器がある。

回路遮断器の他の例としては、図５に示すように、直流電源１０の正負両極と負荷２０との間にそれぞれサーキットブレーカ４００の主接点４００Ａ，４００Ｂを介挿し、過電流により主接点４００Ａ，４００Ｂを連動して断路して、直流電源１０の正負両極を遮断する回路遮断器がある。

回路遮断器のさらに他の例としては、図６に示すように、上記の２つの例を組み合せた回路遮断器、即ち、直流電源１０の正負両極と負荷２０との間に、それぞれサーキットブレーカ４００の主接点４００Ａ，４００Ｂを介挿し、さらに、主接点４００Ａ，４００Ｂと直列にそれぞれヒューズ３００Ａ，３００Ｂを介挿した回路遮断器がある。

特許３０９１７１２号公報特許２５１３８５０号公報特許２９９８９３４号公報

しかし、図４〜図６に示した回路遮断器には、それぞれ次のような課題がある。

図４に示したヒューズ３００Ａ，３００Ｂを用いる回路遮断器では、２つのヒューズ３００Ａ，３００Ｂが同一の閉回路内で直列に接続されている。このため、負荷２０の両極に過電流事故や短絡事故が発生した場合には、両ヒューズ３００Ａ，３００Ｂには同じ電流が流れるので、両ヒューズ３００Ａ，３００Ｂが溶断することになる。

しかし、実際は、負荷２０の正極または負極に過電流事故や短絡事故が発生した場合には、ヒューズ３００Ａ，３００Ｂの片方のみが溶断する。この場合、直流電源１０のヒューズが溶断した極は負荷２０から切り離されるが、溶断しなかった極は負荷２０と接続されたままとなる。このため、溶断しなかった極とアースとの間に電位差があると、人体が充電部に触れた際に感電する危険性があるという課題がある。

図５に示したサーキットブレーカ４００を用いる回路遮断器では、直流電源１０の正負両極を連動して遮断するので、負荷２０の過電流事故発生時に、直流電源１０の正負両極を一括して遮断することが可能である。

しかし、サーキットブレーカ４００は、遮断容量範囲内であっても、定格電流を大きく超え、主接点４００Ａ，４００Ｂがアークにより損傷するような大電流を遮断すると、次回以降の使用の保証が確保できないという課題がある。

図６に示したヒューズ３００Ａ，３００Ｂとサーキットブレーカ４００とを用いる回路遮断器では、サーキットブレーカ４００とヒューズ３００Ａ，３００Ｂとの保護協調のとり方、即ち、サーキットブレーカ４００の遮断特性とヒューズ３００Ａ，３００Ｂの溶断特性との組み合わせ方にしたがい、サーキットブレーカ４００およびヒューズ３００Ａ，３００Ｂのうち遮断時間の短い方が遮断動作を行う。

図７は、図６に示した回路遮断器における電流と遮断時間との関係を示す図である。

図７に示すように、定格電流を超える過電流領域において、電流の小さい範囲では、サーキットブレーカ４００の遮断時間がヒューズ３００Ａ，３００Ｂよりも短く設定されているため、サーキットブレーカ４００が遮断動作を行う。また、電流の大きい範囲では、ヒューズ３００Ａ，３００Ｂの遮断時間がサーキットブレーカ４００よりも短く設定されているため、ヒューズ３００Ａ，３００Ｂが遮断動作を行う。

このとき、サーキットブレーカ４００の遮断特性とヒューズ３００Ａ，３００Ｂの溶断特性との交点を、サーキットブレーカ４００の繰り返し使用が保証される規定電流値以下とすれば、サーキットブレーカ４００の繰り返し使用が保証されない電流範囲の遮断はヒューズ３００Ａ，３００Ｂが担うこととなる。

即ち、サーキットブレーカ４００の繰り返し使用が保証される規定電流値を超える電流はヒューズ３００Ａ，３００Ｂが遮断するので、サーキットブレーカ４００が損傷することはない。

また、サーキットブレーカ４００が遮断動作を行う電流領域では、サーキットブレーカ４００が直流電源１０の正負両極を連動して遮断するため、直流電源１０の正負両極を確実に遮断することができる。

しかし、図６に示した回路遮断器は、ヒューズ３００Ａ，３００Ｂとサーキットブレーカ４００とを用いる構成であるため、回路遮断器のサイズの増大につながるという課題がある。

したがって、回路遮断器の構成としては、サーキットブレーカ４００を使用せず、ヒューズ３００Ａ，３００Ｂのみにより、直流電源１０の正負両極を確実に遮断し得る構成が最も好適であると考えられる。

そこで、本発明は、上記課題を解決し、ヒューズのみにより、直流電源の正負両極を確実に遮断することができる回路遮断器を提供することを目的とする。

本発明の回路遮断器は、
直流電源から負荷に給電する直流給電回路に配置される回路遮断器であって、
前記直流電源の正負両極と前記負荷との間にそれぞれ介挿される第１および第２のヒューズと、
前記第１のヒューズの電源側の電路と前記第２のヒューズの負荷側の電路との間に介挿された第１のスイッチと、
前記第１のヒューズの負荷側の電路と前記第２のヒューズの電源側の電路との間に介挿された第２のスイッチと、
前記第１のヒューズの溶断を検知すると、前記第１のスイッチを閉状態にする第１のヒューズ溶断検知手段と、
前記第２のヒューズの溶断を検知すると、前記第２のスイッチを閉状態にする第２のヒューズ溶断検知手段と、
を具備することを特徴とする。

本発明では、過電流事故や短絡事故により、第１のヒューズが溶断すると、第１のヒューズ溶断検出手段がこれを検知して第１のスイッチを閉状態にし、これによって第１のヒューズの電源側の電路から第２のヒューズの負荷側の電路が短絡され、短絡電流が第２のヒューズに流れるため、第２のヒューズが溶断する。

一方、過電流事故や短絡事故により、第２のヒューズが溶断しても、上記と同様の作用により、第１のヒューズが溶断する。

そのため、本発明では、過電流事故や短絡事故が発生した時に、ヒューズのみにより、直流電源の正負両極を遮断することができるという効果が得られる。

また、本発明では、一般的に遮断容量が大きいヒューズを用いるため、サーキットブレーカのように遮断容量の制限を受けずに、短絡電流の大きい直流給電回路にも適用できるという効果が得られる。

また、本発明では、サーキットブレーカとヒューズとを用いた従来構成（図６）と比べて、サーキットブレーカが不要となる分、回路構成が簡素になり、回路遮断器のサイズを小さくできるという効果が得られる。

本発明の一実施形態の回路遮断器の構成を示す図である。図１に示した回路遮断器の動作を説明する図である。図１に示した回路遮断器の動作を説明する図である。従来の回路遮断器の一構成例を示す図である。従来の回路遮断器の他の構成例を示す図である。従来の回路遮断器のさらに他の構成例を示す図である。図６に示した回路遮断器における電流と遮断時間との関係を示す図である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態の回路遮断器の構成を示す図である。

図１を参照すると、本実施形態の回路遮断器は、直流電源１０から負荷２０に給電し、正極と負極間に抵抗を介して接地する直流給電回路に配置されるものであり、直流電源１０の正負両極と負荷２０との間にそれぞれ介挿されたヒューズ３０Ａ，３０Ｂと、ヒューズ３０Ａの電源側の電路（Ａ１）とヒューズ３０Ｂの負荷側の電路（Ｂ２）との間に介挿されたスイッチ４０Ａと、ヒューズ３０Ａの負荷側の電路（Ａ２）とヒューズ３０Ｂの電源側の電路（Ｂ１）との間に介挿されたスイッチ４０Ｂと、ヒューズ３０Ａの溶断を検知すると、スイッチ４０Ａを閉状態にするヒューズ溶断検知器５０Ａと、ヒューズ３０Ｂの溶断を検知すると、スイッチ４０Ｂを閉状態にするヒューズ溶断検知器５０Ｂと、を有する。

ここで、ヒューズ溶断検出器５０Ａ，５０Ｂを実現する方法としては、溶断したヒューズの端子間の電圧を検出する方法でも良いし、例えば、ＵＰヒューズ（大東通信機製）で警報接点を用いる方法でも良い。

本実施形態の回路遮断器では、例えば、図２に示すように、負荷２０に過電流事故または短絡事故が発生し、ヒューズ３０Ａが溶断すると、ヒューズ溶断検出器５０Ａがこれを検知して検知信号を送出し、スイッチ４０Ａを閉状態にする。

この結果、ヒューズ３０Ａの電源側の電路Ａ１からヒューズ３０Ｂの負荷側の電路Ｂ２が短絡され、直流電源１０→電路Ａ１→電路Ｂ２→電路Ｂ１のルートで短絡電流が流れる（太線で示す）。この短絡電流によってヒューズ３０Ｂが溶断する。

したがって、ヒューズ３０Ａの溶断に連動してヒューズ３０Ｂも溶断するため、直流電源１０の正負両極を遮断することが可能となる。

一方、図３に示すように、負荷２０に過電流事故または短絡事故が発生し、ヒューズ３０Ｂが溶断すると、ヒューズ溶断検出器５０Ｂがこれを検知して検知信号を送出し、スイッチ４０Ｂを閉状態にする。

この結果、ヒューズ３０Ｂの電源側の電路Ｂ１からヒューズ３０Ａの負荷側の電路Ａ２が短絡され、直流電源１０→電路Ｂ１→電路Ａ２→電路Ａ１のルートで短絡電流が流れる（太線で示す）。この短絡電流によってヒューズ３０Ａが溶断する。

したがって、ヒューズ３０Ｂの溶断に連動してヒューズ３０Ａも溶断するため、直流電源１０の正負両極を遮断することが可能となる。

１０直流電源
２０負荷
３０Ａ，３０Ｂヒューズ
４０Ａ，４０Ｂスイッチ
５０Ａ，５０Ｂヒューズ溶断検出器

Claims

直流電源から負荷に給電する直流給電回路に配置される回路遮断器であって、
前記直流電源の正負両極と前記負荷との間にそれぞれ介挿される第１および第２のヒューズと、
前記第１のヒューズの電源側の電路と前記第２のヒューズの負荷側の電路との間に介挿された第１のスイッチと、
前記第１のヒューズの負荷側の電路と前記第２のヒューズの電源側の電路との間に介挿された第２のスイッチと、
前記第１のヒューズの溶断を検知すると、前記第１のスイッチを閉状態にする第１のヒューズ溶断検知手段と、
前記第２のヒューズの溶断を検知すると、前記第２のスイッチを閉状態にする第２のヒューズ溶断検知手段と、
を具備することを特徴とする回路遮断器。