JPH09231891A - 限流型遮断器 - Google Patents
限流型遮断器Info
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- JPH09231891A JPH09231891A JP3235096A JP3235096A JPH09231891A JP H09231891 A JPH09231891 A JP H09231891A JP 3235096 A JP3235096 A JP 3235096A JP 3235096 A JP3235096 A JP 3235096A JP H09231891 A JPH09231891 A JP H09231891A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 正の抵抗温度係数を有する素子と接点とを組
み合わせて用いることにより、この素子の異常温度上昇
を伴うことなく復帰動作を速くする。 【解決手段】 所定の温度になると急激に抵抗値が増大
する正の抵抗温度係数を有するセラミックス素子（ＰＴ
Ｃ素子）１０と、所定の温度より高い温度になると所定
の距離だけ変位するように形状記憶された形状記憶部材
２１と、この形状記憶部材２１に接続された可動接点４
１とを備え、電路に定格電流以内の電流が流れる定常状
態においては、可動接点４１が形状記憶部材２１に当接
されて閉じた状態となり、電路に定格電流以上の電流が
流れる異常状態においては、ＰＴＣ素子１０の抵抗値が
急激に増大して電路に流れる過電流を抑制するようにす
るとともに、形状記憶部材２１が所定の距離だけ変位し
て可動接点４１を固定接点４２より離接するようにして
いる。
み合わせて用いることにより、この素子の異常温度上昇
を伴うことなく復帰動作を速くする。 【解決手段】 所定の温度になると急激に抵抗値が増大
する正の抵抗温度係数を有するセラミックス素子（ＰＴ
Ｃ素子）１０と、所定の温度より高い温度になると所定
の距離だけ変位するように形状記憶された形状記憶部材
２１と、この形状記憶部材２１に接続された可動接点４
１とを備え、電路に定格電流以内の電流が流れる定常状
態においては、可動接点４１が形状記憶部材２１に当接
されて閉じた状態となり、電路に定格電流以上の電流が
流れる異常状態においては、ＰＴＣ素子１０の抵抗値が
急激に増大して電路に流れる過電流を抑制するようにす
るとともに、形状記憶部材２１が所定の距離だけ変位し
て可動接点４１を固定接点４２より離接するようにして
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、遮断器に係わり、
特に送配電系統等の電路に配設されてこの電路に生じた
短絡電流あるいは過負荷電流等の過電流を抑制するとと
もに、この過電流から電路を遮断する限流型遮断器に関
するものである。
特に送配電系統等の電路に配設されてこの電路に生じた
短絡電流あるいは過負荷電流等の過電流を抑制するとと
もに、この過電流から電路を遮断する限流型遮断器に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、送配電系統に流れる短絡電流ある
いは過負荷電流等の過電流から送配電系統を保護するた
めに、温度が上昇することにより抵抗値が増大する正の
抵抗温度係数を有する素子（ＰＴＣ（Positive Tempera
ture Coefficient）サーミスタ、以下ＰＴＣ素子とい
う）を送配電系統の電路に用いることが提案されるよう
になった。このＰＴＣ素子を送配電系統の電路に用いる
と、例えば、この電路に定格電流以上の過電流が流れる
と、ジュール熱が発生してＰＴＣ素子の温度が上昇す
る。すると、このＰＴＣ素子は正の抵抗温度係数を有す
るため、ＰＴＣ素子の温度が所定の所定の温度以上とな
ると、抵抗値が急激に増大してこの電路に流れる過電流
を抑制（限流）するようになる。一方、事故が復帰して
ＰＴＣ素子の温度が常温に戻ると、元の低抵抗値になる
ため、自動復帰してこの電路に給電が再開されることと
なる。
いは過負荷電流等の過電流から送配電系統を保護するた
めに、温度が上昇することにより抵抗値が増大する正の
抵抗温度係数を有する素子（ＰＴＣ（Positive Tempera
ture Coefficient）サーミスタ、以下ＰＴＣ素子とい
う）を送配電系統の電路に用いることが提案されるよう
になった。このＰＴＣ素子を送配電系統の電路に用いる
と、例えば、この電路に定格電流以上の過電流が流れる
と、ジュール熱が発生してＰＴＣ素子の温度が上昇す
る。すると、このＰＴＣ素子は正の抵抗温度係数を有す
るため、ＰＴＣ素子の温度が所定の所定の温度以上とな
ると、抵抗値が急激に増大してこの電路に流れる過電流
を抑制（限流）するようになる。一方、事故が復帰して
ＰＴＣ素子の温度が常温に戻ると、元の低抵抗値になる
ため、自動復帰してこの電路に給電が再開されることと
なる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＰＴＣ
素子は所定の温度以上となると抵抗値が減少するＮＴＣ
（Negative Temperature Coefficient）領域を有するた
め、ＰＴＣ素子が異常に温度上昇すると逆に抵抗値が減
少して大電流が流れ、ＰＴＣ素子が破壊されるという問
題があった。また、定常時においてのＰＴＣ素子での電
力損失を小さくするために常温での抵抗値を小さくしよ
うとすると、ＰＴＣ素子の断面積を大きくする必要があ
るが、ＰＴＣ素子の断面積を大きくすると、定格電流以
上の過電流が流れてもＰＴＣ素子の温度上昇率が低下す
るため、限流動作が遅くなり、応答性が悪化するという
問題を生じる。
素子は所定の温度以上となると抵抗値が減少するＮＴＣ
（Negative Temperature Coefficient）領域を有するた
め、ＰＴＣ素子が異常に温度上昇すると逆に抵抗値が減
少して大電流が流れ、ＰＴＣ素子が破壊されるという問
題があった。また、定常時においてのＰＴＣ素子での電
力損失を小さくするために常温での抵抗値を小さくしよ
うとすると、ＰＴＣ素子の断面積を大きくする必要があ
るが、ＰＴＣ素子の断面積を大きくすると、定格電流以
上の過電流が流れてもＰＴＣ素子の温度上昇率が低下す
るため、限流動作が遅くなり、応答性が悪化するという
問題を生じる。
【０００４】さらに、限流動作した後に事故が回復する
と、電路に所定の電流が流れるようにする必要がある
が、ＰＴＣ素子が温度上昇したままであると、抵抗値が
大きいままであるため、ＰＴＣ素子の温度が常温に戻る
まで限流動作した状態が継続して回復動作が遅くなると
いう問題も生じる。そこで、本発明は上記した問題点を
解決するために、正の抵抗温度係数を有する素子と接点
とを組み合わせて用いることにより、この素子の異常温
度上昇を伴うことなくかつ復帰動作が速くできるように
することにある。
と、電路に所定の電流が流れるようにする必要がある
が、ＰＴＣ素子が温度上昇したままであると、抵抗値が
大きいままであるため、ＰＴＣ素子の温度が常温に戻る
まで限流動作した状態が継続して回復動作が遅くなると
いう問題も生じる。そこで、本発明は上記した問題点を
解決するために、正の抵抗温度係数を有する素子と接点
とを組み合わせて用いることにより、この素子の異常温
度上昇を伴うことなくかつ復帰動作が速くできるように
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は電路に定格電流
以上の過電流が流れるとこの過電流を抑制するとともに
過電流から電路を遮断する限流型遮断器であって、上記
課題を解決するために、請求項１に記載の発明において
は、所定の温度になると急激に抵抗値が増大する正の抵
抗温度係数を有するセラミックス素子（ＰＴＣ素子）
と、所定の温度より高い温度になると所定の距離だけ変
位するように形状記憶された形状記憶部材と、この形状
記憶部材に当接される接点とを備え、電路に定格電流以
内の電流が流れる定常状態においては、接点が閉じた状
態となり、電路に定格電流以上の電流が流れる異常状態
においては、ＰＴＣ素子の抵抗値が急激に増大して電路
に流れる過電流を抑制するようにするとともに、形状記
憶部材が所定の距離だけ変位して接点を開いて電路を遮
断するようにしている。
以上の過電流が流れるとこの過電流を抑制するとともに
過電流から電路を遮断する限流型遮断器であって、上記
課題を解決するために、請求項１に記載の発明において
は、所定の温度になると急激に抵抗値が増大する正の抵
抗温度係数を有するセラミックス素子（ＰＴＣ素子）
と、所定の温度より高い温度になると所定の距離だけ変
位するように形状記憶された形状記憶部材と、この形状
記憶部材に当接される接点とを備え、電路に定格電流以
内の電流が流れる定常状態においては、接点が閉じた状
態となり、電路に定格電流以上の電流が流れる異常状態
においては、ＰＴＣ素子の抵抗値が急激に増大して電路
に流れる過電流を抑制するようにするとともに、形状記
憶部材が所定の距離だけ変位して接点を開いて電路を遮
断するようにしている。
【０００６】このように構成することにより、定常時に
おいては、形状記憶部材の温度は常温に保たれ、この形
状記憶部材に当接される接点は閉じた状態にある。この
状態においては、ＰＴＣ素子の常温での抵抗値は小さい
ため、電路に給電される電流はＰＴＣ素子および接点を
通して流れる。ここで、短絡等の事故により定格電流以
上の過電流が電路に流れると、過電流が流れたときに生
じるジュール熱によりＰＴＣ素子の温度が上昇し、ＰＴ
Ｃ素子の温度が所定の温度になるとこの素子の抵抗値が
急激に増大して、ＰＴＣ素子に流れる電流は抑制（限
流）される。一方、ＰＴＣ素子の温度が所定の温度より
高い温度になると、形状記憶部材は所定の距離だけ変位
するため、接点は離接して電路は遮断されることとな
る。
おいては、形状記憶部材の温度は常温に保たれ、この形
状記憶部材に当接される接点は閉じた状態にある。この
状態においては、ＰＴＣ素子の常温での抵抗値は小さい
ため、電路に給電される電流はＰＴＣ素子および接点を
通して流れる。ここで、短絡等の事故により定格電流以
上の過電流が電路に流れると、過電流が流れたときに生
じるジュール熱によりＰＴＣ素子の温度が上昇し、ＰＴ
Ｃ素子の温度が所定の温度になるとこの素子の抵抗値が
急激に増大して、ＰＴＣ素子に流れる電流は抑制（限
流）される。一方、ＰＴＣ素子の温度が所定の温度より
高い温度になると、形状記憶部材は所定の距離だけ変位
するため、接点は離接して電路は遮断されることとな
る。
【０００７】また、請求項２に記載の発明においては、
上述の電路の電源側にＰＴＣ素子の一端側を接続し、Ｐ
ＴＣ素子の他端側を接点の固定接点の一端側に接続する
とともに形状記憶部材の一端側に接続し、接点の固定接
点の他端側を電路の負荷側に接続し、形状記憶部材の他
端側に弾性体の一端側を接続するとともに同弾性体の他
端側を接点の固定接点に接触する可動接点に接続するよ
うにしている。このため、定常時においては可動接点は
弾性体により押圧されて可動接点と固定接点は所定の弾
性力で付勢されて接触するようになる。また、ＰＴＣ素
子の温度が所定の温度より高い温度になると同時に形状
記憶部材は所定の距離だけ収縮し、弾性体に接続付勢さ
れた可動接点は固定接点から離接して電路は遮断される
こととなる。
上述の電路の電源側にＰＴＣ素子の一端側を接続し、Ｐ
ＴＣ素子の他端側を接点の固定接点の一端側に接続する
とともに形状記憶部材の一端側に接続し、接点の固定接
点の他端側を電路の負荷側に接続し、形状記憶部材の他
端側に弾性体の一端側を接続するとともに同弾性体の他
端側を接点の固定接点に接触する可動接点に接続するよ
うにしている。このため、定常時においては可動接点は
弾性体により押圧されて可動接点と固定接点は所定の弾
性力で付勢されて接触するようになる。また、ＰＴＣ素
子の温度が所定の温度より高い温度になると同時に形状
記憶部材は所定の距離だけ収縮し、弾性体に接続付勢さ
れた可動接点は固定接点から離接して電路は遮断される
こととなる。
【０００８】また、請求項３に記載の発明においては、
上述の形状記憶部材は、荷重を一定にして所定の温度よ
り高い温度に加熱されることにより収縮し、所定の温度
より低い温度に冷却されることにより伸長する圧縮ばね
形状に形状記憶された形状記憶ばねを用いているので、
電路に過電流が流れてＰＴＣ素子の温度が所定の温度よ
り高い温度になると直ちに形状記憶ばねは収縮して可動
接点は固定接点から離接して電路は遮断される。また、
電路が遮断されて所定の温度より低い温度に冷却され
と、形状記憶ばねは伸長するようになるので、電路は自
動復帰することとなる。
上述の形状記憶部材は、荷重を一定にして所定の温度よ
り高い温度に加熱されることにより収縮し、所定の温度
より低い温度に冷却されることにより伸長する圧縮ばね
形状に形状記憶された形状記憶ばねを用いているので、
電路に過電流が流れてＰＴＣ素子の温度が所定の温度よ
り高い温度になると直ちに形状記憶ばねは収縮して可動
接点は固定接点から離接して電路は遮断される。また、
電路が遮断されて所定の温度より低い温度に冷却され
と、形状記憶ばねは伸長するようになるので、電路は自
動復帰することとなる。
【０００９】また、請求項４に記載の発明においては、
上述の弾性体は、ばね材からなる圧縮ばねを用い、常温
の定常状態においては伸びた状態で前記形状記憶部材お
よび前記接点の可動接点を所定の荷重で押圧するように
しているので、可動接点が固定接点に一定の押圧力で接
触するようになるとともに形状記憶ばねを常に一定の押
圧力でＰＴＣ素子に押圧できるようになり、ＰＴＣ素子
から形状記憶ばねへの熱伝導が常に一定となる。また、
請求項５に記載の発明においては、上述のＰＴＣ素子と
してＶ2Ｏ3系セラミックスをハニカム構造に形成したも
のを用いるので、この素子に過電流が流れてあるいは回
路素子の発熱によりこの素子の温度が上昇しても、ハニ
カム構造は放熱面積が大きいために急速に放熱して早期
に常温に戻るようになる。
上述の弾性体は、ばね材からなる圧縮ばねを用い、常温
の定常状態においては伸びた状態で前記形状記憶部材お
よび前記接点の可動接点を所定の荷重で押圧するように
しているので、可動接点が固定接点に一定の押圧力で接
触するようになるとともに形状記憶ばねを常に一定の押
圧力でＰＴＣ素子に押圧できるようになり、ＰＴＣ素子
から形状記憶ばねへの熱伝導が常に一定となる。また、
請求項５に記載の発明においては、上述のＰＴＣ素子と
してＶ2Ｏ3系セラミックスをハニカム構造に形成したも
のを用いるので、この素子に過電流が流れてあるいは回
路素子の発熱によりこの素子の温度が上昇しても、ハニ
カム構造は放熱面積が大きいために急速に放熱して早期
に常温に戻るようになる。
【００１０】また、請求項６に記載の発明においては、
上述のＶ2Ｏ3系セラミックスとして室温抵抗率に対する
抵抗上昇が２〜３桁であるＶ2Ｏ3−Ｃｒ2Ｏ3セラミック
スをハニカム構造に形成したものを用いるので、この素
子に定格電流以上の過電流が流れても、ＮＴＣ領域に至
るまでに温度上昇することがなく、急激にその抵抗値が
増大するようになる。さらに、請求項７に記載の発明に
おいては、上述の形状記憶部材をＰＴＣ素子に設けた穴
内に配設するようにしているので、ＰＴＣ素子の温度上
昇を効率よく形状記憶部材に伝えるようになる。
上述のＶ2Ｏ3系セラミックスとして室温抵抗率に対する
抵抗上昇が２〜３桁であるＶ2Ｏ3−Ｃｒ2Ｏ3セラミック
スをハニカム構造に形成したものを用いるので、この素
子に定格電流以上の過電流が流れても、ＮＴＣ領域に至
るまでに温度上昇することがなく、急激にその抵抗値が
増大するようになる。さらに、請求項７に記載の発明に
おいては、上述の形状記憶部材をＰＴＣ素子に設けた穴
内に配設するようにしているので、ＰＴＣ素子の温度上
昇を効率よく形状記憶部材に伝えるようになる。
【００１１】
【発明の効果】請求項１に記載の発明においては、ＰＴ
Ｃ素子の常温での抵抗値は小さいため、この素子を電路
に直接接続しても抵抗損失は小さく、定常時の電力損失
を最小限にすることができ、電力損失を伴うことなく電
力系統を保護することができるようになる。また、ＰＴ
Ｃ素子が限流動作を開始すると接点が開動作するように
なるので、ＰＴＣ素子の異常温度上昇を防止でき、ＰＴ
Ｃ素子の破壊を防止できるようになって、この種の限流
型遮断器の信頼性が向上する。
Ｃ素子の常温での抵抗値は小さいため、この素子を電路
に直接接続しても抵抗損失は小さく、定常時の電力損失
を最小限にすることができ、電力損失を伴うことなく電
力系統を保護することができるようになる。また、ＰＴ
Ｃ素子が限流動作を開始すると接点が開動作するように
なるので、ＰＴＣ素子の異常温度上昇を防止でき、ＰＴ
Ｃ素子の破壊を防止できるようになって、この種の限流
型遮断器の信頼性が向上する。
【００１２】また、請求項２に記載の発明においては、
短絡事故等が発生してアークを発生しても短時間で消弧
して自動復帰できるようになるので、送配電系統の保守
が容易になり、保守性が向上する。また、ＰＴＣ素子に
形状記憶部材を接続し、この部材に弾性体を介して可動
接点を接続するだけの構成であるので、この種の限流型
遮断器の構成が簡単となり、小型、安価に製造できるよ
うになる。また、請求項３に記載の発明においては、形
状記憶部材として圧縮ばね形状に形状記憶させた形状記
憶ばねを用いているので、ＰＴＣ素が所定の温度より高
い温度まで温度上昇すると、確実に形状記憶ばねが収縮
動作をし、接点が確実に開動作して電路を遮断するの
で、この限流型遮断器を用いた送配電系統の信頼性が向
上する。
短絡事故等が発生してアークを発生しても短時間で消弧
して自動復帰できるようになるので、送配電系統の保守
が容易になり、保守性が向上する。また、ＰＴＣ素子に
形状記憶部材を接続し、この部材に弾性体を介して可動
接点を接続するだけの構成であるので、この種の限流型
遮断器の構成が簡単となり、小型、安価に製造できるよ
うになる。また、請求項３に記載の発明においては、形
状記憶部材として圧縮ばね形状に形状記憶させた形状記
憶ばねを用いているので、ＰＴＣ素が所定の温度より高
い温度まで温度上昇すると、確実に形状記憶ばねが収縮
動作をし、接点が確実に開動作して電路を遮断するの
で、この限流型遮断器を用いた送配電系統の信頼性が向
上する。
【００１３】また、請求項４に記載の発明においては、
弾性体としてばね材よりなる圧縮ばねを用いているの
で、形状記憶部材をＰＴＣ素子に一定の押圧力で押圧す
るとともに、常温時には可動接点を固定接点に一定の押
圧力で押圧するので、接点の開閉動作が常に安定して行
われることとなり、事故が発生すると確実に電路を遮断
できるようになるとともに事故が復帰すると自動的に、
かつ確実に電路に投入できるようになって、保守性が向
上する。
弾性体としてばね材よりなる圧縮ばねを用いているの
で、形状記憶部材をＰＴＣ素子に一定の押圧力で押圧す
るとともに、常温時には可動接点を固定接点に一定の押
圧力で押圧するので、接点の開閉動作が常に安定して行
われることとなり、事故が発生すると確実に電路を遮断
できるようになるとともに事故が復帰すると自動的に、
かつ確実に電路に投入できるようになって、保守性が向
上する。
【００１４】また、請求項５に記載の発明においては、
Ｖ2Ｏ3系セラミックスを用いれば、Ｖ2Ｏ3系セラミック
スはＢａＴｉＯ3系セラミックスと比較して抵抗が小さ
いため、断面積を小さくすることが可能となり、小型の
素子を使用することができて、この種の限流型遮断器の
小型化が可能となる。また、ハニカム構造であるので、
冷却効率が向上し、この素子に大電流が流れて温度上昇
しても早期に冷却されて復帰動作が速くなり、この種の
限流型遮断器の復帰性が向上する。
Ｖ2Ｏ3系セラミックスを用いれば、Ｖ2Ｏ3系セラミック
スはＢａＴｉＯ3系セラミックスと比較して抵抗が小さ
いため、断面積を小さくすることが可能となり、小型の
素子を使用することができて、この種の限流型遮断器の
小型化が可能となる。また、ハニカム構造であるので、
冷却効率が向上し、この素子に大電流が流れて温度上昇
しても早期に冷却されて復帰動作が速くなり、この種の
限流型遮断器の復帰性が向上する。
【００１５】また、請求項６に記載の発明においては、
室温抵抗率に対する抵抗上昇率が２〜３桁であるＶ2Ｏ3
−Ｃｒ2Ｏ3セラミックスを用いれば、この素子に定格電
流以上の過電流が流れても、ＮＴＣ（負の抵抗温度係
数）領域に至るまでに温度上昇をすることないため、温
度上昇に基づく素子の破壊を防止することができるよう
になる。また、過電流が流れると確実にその抵抗値が増
大するので、限流動作の応答性が向上し、この種の限流
型遮断器の応答性が向上する。
室温抵抗率に対する抵抗上昇率が２〜３桁であるＶ2Ｏ3
−Ｃｒ2Ｏ3セラミックスを用いれば、この素子に定格電
流以上の過電流が流れても、ＮＴＣ（負の抵抗温度係
数）領域に至るまでに温度上昇をすることないため、温
度上昇に基づく素子の破壊を防止することができるよう
になる。また、過電流が流れると確実にその抵抗値が増
大するので、限流動作の応答性が向上し、この種の限流
型遮断器の応答性が向上する。
【００１６】さらに、請求項７に記載の発明において
は、形状記憶部材をＰＴＣ素子に設けた穴内に配設して
いるので、ＰＴＣ素子が加熱されて温度上昇したり、あ
るいはＰＴＣ素子が冷却されて温度低下すると、この熱
が形状記憶部材に効率よく熱伝導することとなり、ＰＴ
Ｃ素子が限流動作すると直ちに形状記憶部材は収縮し、
また、ＰＴＣ素子が通常動作すると直ちに形状記憶部材
は伸長するようになる。
は、形状記憶部材をＰＴＣ素子に設けた穴内に配設して
いるので、ＰＴＣ素子が加熱されて温度上昇したり、あ
るいはＰＴＣ素子が冷却されて温度低下すると、この熱
が形状記憶部材に効率よく熱伝導することとなり、ＰＴ
Ｃ素子が限流動作すると直ちに形状記憶部材は収縮し、
また、ＰＴＣ素子が通常動作すると直ちに形状記憶部材
は伸長するようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に、図に基づいて本発明の限
流型遮断器の実施の形態を説明する。図１は本発明の限
流型遮断器を送配電系統の電路に直接接続して、この電
路に流れる過電流を抑制（限流）するとともに過電流か
ら電路を遮断する場合の一例を示す図である。図１に示
すように、この限流型遮断器は、所定の温度になるとそ
の抵抗値が急激に増大する正の抵抗温度係数を有するセ
ラミックス素子（ＰＴＣ（Positive Temperature Coeff
icient）サーミスタ、以下、ＰＴＣ素子という）１０
と、形状記憶合金製ばね２１と、通常のばね材からなる
圧縮ばね２２と、可動接点４１と固定接点４２からなる
接点４０から構成している。
流型遮断器の実施の形態を説明する。図１は本発明の限
流型遮断器を送配電系統の電路に直接接続して、この電
路に流れる過電流を抑制（限流）するとともに過電流か
ら電路を遮断する場合の一例を示す図である。図１に示
すように、この限流型遮断器は、所定の温度になるとそ
の抵抗値が急激に増大する正の抵抗温度係数を有するセ
ラミックス素子（ＰＴＣ（Positive Temperature Coeff
icient）サーミスタ、以下、ＰＴＣ素子という）１０
と、形状記憶合金製ばね２１と、通常のばね材からなる
圧縮ばね２２と、可動接点４１と固定接点４２からなる
接点４０から構成している。
【００１８】そして、ＰＴＣ素子１０の一端に設けた電
極１０ａを電路の電源側に接続し、ＰＴＣ素子１０の他
端に設けた電極１０ｂを接点４０の固定接点４２の一端
を電路の電源側に接続し、固定接点４２の他端を電路の
負荷側に接続する。また、ＰＴＣ素子１０の表面から内
部に形成した円筒状の穴１１内に円筒体２０を配設す
る。この円筒体２０内に形状記憶合金製ばね２１と通常
のばね材からなる圧縮ばね２２とを配設し、圧縮ばね２
２の端部に接点４０の可動接点４１を接続して、この可
動接点４１が固定接点４２に接触した状態になるように
配設している。
極１０ａを電路の電源側に接続し、ＰＴＣ素子１０の他
端に設けた電極１０ｂを接点４０の固定接点４２の一端
を電路の電源側に接続し、固定接点４２の他端を電路の
負荷側に接続する。また、ＰＴＣ素子１０の表面から内
部に形成した円筒状の穴１１内に円筒体２０を配設す
る。この円筒体２０内に形状記憶合金製ばね２１と通常
のばね材からなる圧縮ばね２２とを配設し、圧縮ばね２
２の端部に接点４０の可動接点４１を接続して、この可
動接点４１が固定接点４２に接触した状態になるように
配設している。
【００１９】ＰＴＣ素子１０としては、その比抵抗が急
激に増大する温度（一般的には相転移温度という）が８
０℃〜２００℃程度のもので、常温での抵抗値が小さく
かつ相転移温度になると急激に抵抗値が増大するものを
用いることが好ましい。ここで、ＰＴＣ素子としては、
一般的には、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）系セラ
ミックスを用いることが知られているが、表１に示すよ
うに、Ｖ2Ｏ3系セラミックスＢａＴｉＯ3系セラミック
スより、室温抵抗率、抵抗上昇、機械的強度等の点でＰ
ＴＣ素子として優れた特性を有することが明らかとなっ
たので、本発明においてはＰＴＣ素子として、Ｖ2Ｏ3系
セラミックス、特にＶ2Ｏ3−Ｃｒ2Ｏ3セラミックスを用
いる。
激に増大する温度（一般的には相転移温度という）が８
０℃〜２００℃程度のもので、常温での抵抗値が小さく
かつ相転移温度になると急激に抵抗値が増大するものを
用いることが好ましい。ここで、ＰＴＣ素子としては、
一般的には、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）系セラ
ミックスを用いることが知られているが、表１に示すよ
うに、Ｖ2Ｏ3系セラミックスＢａＴｉＯ3系セラミック
スより、室温抵抗率、抵抗上昇、機械的強度等の点でＰ
ＴＣ素子として優れた特性を有することが明らかとなっ
たので、本発明においてはＰＴＣ素子として、Ｖ2Ｏ3系
セラミックス、特にＶ2Ｏ3−Ｃｒ2Ｏ3セラミックスを用
いる。
【００２０】
【表１】
【００２１】このＶ2Ｏ3−Ｃｒ2Ｏ3系セラミックスから
なるＰＴＣ素子１０は、図２に示すように、その内部に
蜂の巣のように多くの空隙１１ａを有するハニカム構造
に形成したものを使用する。このようにハニカム構造に
形成したＶ2Ｏ3−Ｃｒ2Ｏ3セラミックスからなるＰＴＣ
素子１０は、図３の温度−比抵抗特性に示すように、１
３０℃程度で相転移するＰＴＣ素子が得られる。
なるＰＴＣ素子１０は、図２に示すように、その内部に
蜂の巣のように多くの空隙１１ａを有するハニカム構造
に形成したものを使用する。このようにハニカム構造に
形成したＶ2Ｏ3−Ｃｒ2Ｏ3セラミックスからなるＰＴＣ
素子１０は、図３の温度−比抵抗特性に示すように、１
３０℃程度で相転移するＰＴＣ素子が得られる。
【００２２】また、形状記憶ばね２１としては、例えば
Ｎｉ−Ｔｉ合金からなる形状記憶合金を圧縮コイルばね
形状に形状記憶して、荷重を一定のままＰＴＣ素子１０
の相転移温度（例えば１３０℃程度）より高い温度（例
えば１５０℃程度）まで加熱すると収縮し、相転移温度
より低温に冷却すると所定の距離だけ伸長するものを用
いている。そして、形状記憶ばね２１を一定の荷重で押
圧するとともに、可動接点４１が一定の荷重で押圧して
固定接点４２に接触するように通常ばね２２が伸びた状
態となるように配設している。そのため、この状態で形
状記憶ばね２１がＰＴＣ素子１０の相転移温度より高い
温度（例えば１５０℃程度）まで加熱されると、形状記
憶ばね２１は所定の距離だけ収縮して、可動接点４１は
固定接点４２より離接することとなる。
Ｎｉ−Ｔｉ合金からなる形状記憶合金を圧縮コイルばね
形状に形状記憶して、荷重を一定のままＰＴＣ素子１０
の相転移温度（例えば１３０℃程度）より高い温度（例
えば１５０℃程度）まで加熱すると収縮し、相転移温度
より低温に冷却すると所定の距離だけ伸長するものを用
いている。そして、形状記憶ばね２１を一定の荷重で押
圧するとともに、可動接点４１が一定の荷重で押圧して
固定接点４２に接触するように通常ばね２２が伸びた状
態となるように配設している。そのため、この状態で形
状記憶ばね２１がＰＴＣ素子１０の相転移温度より高い
温度（例えば１５０℃程度）まで加熱されると、形状記
憶ばね２１は所定の距離だけ収縮して、可動接点４１は
固定接点４２より離接することとなる。
【００２３】ついで、上述のように構成した限流型遮断
器の動作を説明する。電路Ｌに定格電流以下の電流が流
れる定常時においては、形状記憶ばね２１は伸びた状態
にあるため、可動接点４１と固定接点４２とは接触した
状態にある。一方、ＰＴＣ素子１０の常温での比抵抗は
図３に示すように小さいため、図示しない電源より供給
される電流はＰＴＣ素子１０の電極１０ａからＰＴＣ素
子１０内を通り、電極１０ｂ、固定接点を通って負荷側
に流れる。このとき、ＰＴＣ素子１０の抵抗値は小さい
ため、ＰＴＣ素子１０内を流れる電流により生じる電力
損失は小さい。
器の動作を説明する。電路Ｌに定格電流以下の電流が流
れる定常時においては、形状記憶ばね２１は伸びた状態
にあるため、可動接点４１と固定接点４２とは接触した
状態にある。一方、ＰＴＣ素子１０の常温での比抵抗は
図３に示すように小さいため、図示しない電源より供給
される電流はＰＴＣ素子１０の電極１０ａからＰＴＣ素
子１０内を通り、電極１０ｂ、固定接点を通って負荷側
に流れる。このとき、ＰＴＣ素子１０の抵抗値は小さい
ため、ＰＴＣ素子１０内を流れる電流により生じる電力
損失は小さい。
【００２４】ここで、何らかの理由によりこの限流型遮
断器の下流側の電路で事故が生じて、定格電流以上の過
電流Ｉが電路に流れると、ＰＴＣ素子１０はジュール熱
により発熱して温度が上昇する。ＰＴＣ素子１０の温度
が上昇して、その温度が１３０℃を超すとＰＴＣ素子１
０の比抵抗が図３に示すように増大し、その抵抗値が急
激に増大して、ＰＴＣ素子１０内を流れていた電流は限
流される。一方、ＰＴＣ素子１０の温度が上昇すると、
ＰＴＣ素子１０の穴１１内に配設された形状記憶ばね２
１の温度が１５０℃程度になると形状記憶ばね２１は収
縮する。すると、形状記憶ばね２１に圧縮ばね２２を介
して接続された可動接点４１は固定接点４２より離接
し、電路は遮断されるようになる。
断器の下流側の電路で事故が生じて、定格電流以上の過
電流Ｉが電路に流れると、ＰＴＣ素子１０はジュール熱
により発熱して温度が上昇する。ＰＴＣ素子１０の温度
が上昇して、その温度が１３０℃を超すとＰＴＣ素子１
０の比抵抗が図３に示すように増大し、その抵抗値が急
激に増大して、ＰＴＣ素子１０内を流れていた電流は限
流される。一方、ＰＴＣ素子１０の温度が上昇すると、
ＰＴＣ素子１０の穴１１内に配設された形状記憶ばね２
１の温度が１５０℃程度になると形状記憶ばね２１は収
縮する。すると、形状記憶ばね２１に圧縮ばね２２を介
して接続された可動接点４１は固定接点４２より離接
し、電路は遮断されるようになる。
【００２５】このとき、ＰＴＣ素子１０は上述の表１に
示すように、室温抵抗率に対する抵抗上昇が２〜３桁で
あるので、急激にその抵抗値が増大して限流動作を行う
とともに、電路が遮断されるため、ＰＴＣ素子１０は負
の抵抗温度係数（ＮＴＣ（Negative Temperature Coeff
icient））領域に至るまでに温度上昇することがなくな
り、定格電流以上の過電流によりＰＴＣ素子１０が破壊
されることがなくなる。このようにしてＰＴＣ素子１０
が限流動作し、接点４０の可動接点４１と固定接点４２
が離接した後、ＰＴＣ素子１０は図２に示すような空隙
１０ａを有するハニカム構造となっているので、この空
隙１０ａを介してＰＴＣ素子１０は冷却されて、急速に
放熱して室温の抵抗値に戻り、形状記憶ばね２１は伸長
して接点４０の可動接点４１と固定接点４２とが接触し
て復帰することとなる。
示すように、室温抵抗率に対する抵抗上昇が２〜３桁で
あるので、急激にその抵抗値が増大して限流動作を行う
とともに、電路が遮断されるため、ＰＴＣ素子１０は負
の抵抗温度係数（ＮＴＣ（Negative Temperature Coeff
icient））領域に至るまでに温度上昇することがなくな
り、定格電流以上の過電流によりＰＴＣ素子１０が破壊
されることがなくなる。このようにしてＰＴＣ素子１０
が限流動作し、接点４０の可動接点４１と固定接点４２
が離接した後、ＰＴＣ素子１０は図２に示すような空隙
１０ａを有するハニカム構造となっているので、この空
隙１０ａを介してＰＴＣ素子１０は冷却されて、急速に
放熱して室温の抵抗値に戻り、形状記憶ばね２１は伸長
して接点４０の可動接点４１と固定接点４２とが接触し
て復帰することとなる。
【００２６】上述のように構成した本実施の形態におい
ては、ＰＴＣ素子１０として室温での抵抗値が小さいＶ
2Ｏ3−Ｃｒ2Ｏ3セラミックスを用いているため、このＰ
ＴＣ素子１０を電路に直接接続しても抵抗損失は小さく
なる。そのため、定常時の電力損失を最小限にすること
ができ、電力損失を伴うことなく過電流を防止すること
ができるようになる。また、ＰＴＣ素子１０が限流動作
を開始すると接点４０の可動接点４１が固定接点４２よ
り離接して開動作するようになるので、ＰＴＣ素子１０
の異常温度上昇を防止でき、ＰＴＣ素子１０の破壊を防
止できるようになって、この種の限流型遮断器の信頼性
が向上する。
ては、ＰＴＣ素子１０として室温での抵抗値が小さいＶ
2Ｏ3−Ｃｒ2Ｏ3セラミックスを用いているため、このＰ
ＴＣ素子１０を電路に直接接続しても抵抗損失は小さく
なる。そのため、定常時の電力損失を最小限にすること
ができ、電力損失を伴うことなく過電流を防止すること
ができるようになる。また、ＰＴＣ素子１０が限流動作
を開始すると接点４０の可動接点４１が固定接点４２よ
り離接して開動作するようになるので、ＰＴＣ素子１０
の異常温度上昇を防止でき、ＰＴＣ素子１０の破壊を防
止できるようになって、この種の限流型遮断器の信頼性
が向上する。
【００２７】また、短絡事故等が発生して事故点にアー
クが発生しても短時間で消弧して自動復帰できるように
なるので、送配電系統の保守が容易になり、保守性が向
上する。また、ＰＴＣ素子１０に形状記憶部材２１を接
続し、この形状記憶部材２１に弾性体２２を介して可動
接点４１を接続するだけの構成であるので、この種の限
流型遮断器の構成が簡単となり、小型、安価に製造でき
るようになる。
クが発生しても短時間で消弧して自動復帰できるように
なるので、送配電系統の保守が容易になり、保守性が向
上する。また、ＰＴＣ素子１０に形状記憶部材２１を接
続し、この形状記憶部材２１に弾性体２２を介して可動
接点４１を接続するだけの構成であるので、この種の限
流型遮断器の構成が簡単となり、小型、安価に製造でき
るようになる。
【００２８】また、形状記憶部材２１として圧縮ばね形
状に形状記憶させた形状記憶ばね２１を用いているの
で、ＰＴＣ素子１０が相転移温度まで温度上昇すると、
確実に形状記憶ばね２１が収縮動作をし、接点４０の可
動接点４１が固定接点４２より確実に離接して電路を遮
断するので、この限流型遮断器を用いた送配電系統の信
頼性が向上する。
状に形状記憶させた形状記憶ばね２１を用いているの
で、ＰＴＣ素子１０が相転移温度まで温度上昇すると、
確実に形状記憶ばね２１が収縮動作をし、接点４０の可
動接点４１が固定接点４２より確実に離接して電路を遮
断するので、この限流型遮断器を用いた送配電系統の信
頼性が向上する。
【００２９】また、弾性体２２としてばね材よりなる圧
縮ばね２２を用いているので、形状記憶部材２１をＰＴ
Ｃ素子１０に一定の押圧力で押圧するとともに、常温時
には接点４０の可動接点４１を固定接点４２に一定の押
圧力で押圧するので、接点４０の開閉動作が常に安定し
て行われることとなり、事故が発生すると確実に電路を
遮断できるようになるとともに事故が復帰すると自動的
に、かつ確実に電路に投入できるようになって、保守性
が向上する。
縮ばね２２を用いているので、形状記憶部材２１をＰＴ
Ｃ素子１０に一定の押圧力で押圧するとともに、常温時
には接点４０の可動接点４１を固定接点４２に一定の押
圧力で押圧するので、接点４０の開閉動作が常に安定し
て行われることとなり、事故が発生すると確実に電路を
遮断できるようになるとともに事故が復帰すると自動的
に、かつ確実に電路に投入できるようになって、保守性
が向上する。
【００３０】さらに、形状記憶部材２１をＰＴＣ素子１
０に設けた穴１１内に配設しているので、ＰＴＣ素子１
０が加熱されて温度上昇したり、あるいはＰＴＣ素子１
０が冷却されて温度低下すると、この熱が形状記憶部材
２１に効率よく熱伝導することとなり、ＰＴＣ素子１０
が限流動作すると直ちに形状記憶部材２１は収縮し、ま
た、ＰＴＣ素子１０が通常動作すると直ちに形状記憶部
材２１は伸長するようになる。
０に設けた穴１１内に配設しているので、ＰＴＣ素子１
０が加熱されて温度上昇したり、あるいはＰＴＣ素子１
０が冷却されて温度低下すると、この熱が形状記憶部材
２１に効率よく熱伝導することとなり、ＰＴＣ素子１０
が限流動作すると直ちに形状記憶部材２１は収縮し、ま
た、ＰＴＣ素子１０が通常動作すると直ちに形状記憶部
材２１は伸長するようになる。
【００３１】なお、上述の実施の形態においては、本発
明の限流型遮断器の接点４０を１つ設ける例について説
明したが、図４に示すように、接点４０、４０ａ、４０
ｂの複数の接点を設けるようにしてもよい。この場合、
接点４０ａの可動接点４３は弾性体２２に直接接続さ
れ、その固定接点４４は電路に配設され、接点４０ｂの
可動接点４５は弾性体２２に直接接続され、その固定接
点４６は電路に配設される。このように複数の接点４
０、４０ａ、４０ｂを設けることにより、各接点４０、
４０ａ、４０ｂに印加される電圧は等分（この場合は３
等分）されることとなるので、その開閉動作が容易とな
る。
明の限流型遮断器の接点４０を１つ設ける例について説
明したが、図４に示すように、接点４０、４０ａ、４０
ｂの複数の接点を設けるようにしてもよい。この場合、
接点４０ａの可動接点４３は弾性体２２に直接接続さ
れ、その固定接点４４は電路に配設され、接点４０ｂの
可動接点４５は弾性体２２に直接接続され、その固定接
点４６は電路に配設される。このように複数の接点４
０、４０ａ、４０ｂを設けることにより、各接点４０、
４０ａ、４０ｂに印加される電圧は等分（この場合は３
等分）されることとなるので、その開閉動作が容易とな
る。
【００３２】また、上述の実施の形態においては、本発
明の限流型遮断器を電路に直接接続する例について説明
したが、この限流型遮断器を柱上変圧器の一次端子に設
置される高圧カットアウトのヒューズに変えて用いると
効果的である。この場合、この高圧カットアウトに過電
流が流れて遮断動作しても自動復帰する。そのため、従
来の高圧カットアウトにおいて必須であったヒューズの
取り替える作業が必要でなくなり、ランニングコストが
低減するとともに保守性が向上する。
明の限流型遮断器を電路に直接接続する例について説明
したが、この限流型遮断器を柱上変圧器の一次端子に設
置される高圧カットアウトのヒューズに変えて用いると
効果的である。この場合、この高圧カットアウトに過電
流が流れて遮断動作しても自動復帰する。そのため、従
来の高圧カットアウトにおいて必須であったヒューズの
取り替える作業が必要でなくなり、ランニングコストが
低減するとともに保守性が向上する。
【図１】 本発明の限流型遮断器を送配電系統の電路に
直接接続する一例を示す図である。
直接接続する一例を示す図である。
【図２】 ハニカム構造に形成した本発明のＰＴＣ素子
を示す図である。
を示す図である。
【図３】 本発明のＰＴＣ素子の温度−比抵抗特性を示
す図である。
す図である。
【図４】 本発明の限流型遮断器に複数の接点を設けた
例示す図である。
例示す図である。
１０…ＰＴＣ素子（正の抵抗温度係数を有するセラミッ
クス素子）、１０ａ，１０ｂ…電極、２０…円筒体、２
１…形状記憶部材（形状記憶ばね）、２２…弾性体（圧
縮ばね）、４０…接点、４１…可動接点、４２…固定接
点
クス素子）、１０ａ，１０ｂ…電極、２０…円筒体、２
１…形状記憶部材（形状記憶ばね）、２２…弾性体（圧
縮ばね）、４０…接点、４１…可動接点、４２…固定接
点
Claims (7)
- 【請求項１】 電路に流れる定格電流以上の過電流を抑
制するとともにこの過電流から電路を遮断する限流型遮
断器であって、 所定の温度になると急激に抵抗値が増大する正の抵抗温
度係数を有するセラミックス素子と、 前記所定の温度より高い温度になると所定の距離だけ変
位するように形状記憶された形状記憶部材と、 前記形状記憶部材に当接される接点とを備え、 前記電路に定格電流以内の電流が流れる定常状態におい
ては、前記接点が閉じた状態となり、 前記電路に定格電流以上の電流が流れる異常状態におい
ては、前記セラミックス素子の抵抗値が急激に増大して
前記電路に流れる過電流を抑制するようにするととも
に、前記形状記憶部材が前記所定の距離だけ変位して前
記接点を開いて前記電路を遮断するようにしたことを特
徴とする限流型遮断器。 - 【請求項２】 前記電路の電源側に前記セラミックス素
子の一端側を接続し、 前記セラミックス素子の他端側を前記接点の固定接点の
一端側に接続するとともに前記形状記憶部材の一端側に
接続し、 前記接点の固定接点の他端側を前記電路の負荷側に接続
し、 前記形状記憶部材の他端側を弾性体の一端側に接続する
とともに、同弾性体の他端側を前記接点の固定接点に接
触する可動接点に接続したことを特徴とする請求項１に
記載の限流型遮断器。 - 【請求項３】 前記形状記憶部材は、荷重を一定にして
前記所定の温度より高い温度に加熱されることにより収
縮し、前記所定の温度より低い温度に冷却されることに
より伸長する圧縮ばね形状に形状記憶された形状記憶ば
ねであることを特徴とする請求項１または請求項２に記
載の限流型遮断器。 - 【請求項４】 前記弾性体は、ばね材からなる圧縮ばね
であって、伸びた状態で前記形状記憶部材および前記接
点の可動接点を所定の荷重で押圧するようにしたことを
特徴とする請求項２または請求項３に記載の限流型遮断
器。 - 【請求項５】 前記セラミックス素子はＶ2Ｏ3系セラミ
ックスをハニカム構造に形成したものであることを特徴
とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の限流型
遮断器。 - 【請求項６】 前記Ｖ2Ｏ3系セラミックスは室温抵抗率
に対する抵抗上昇が２〜３桁であるＶ2Ｏ3−ＣｒＯ3系
セラミックスをハニカム構造に形成したものであること
を特徴とする請求項５に記載の限流型遮断器。 - 【請求項７】 前記形状記憶部材を前記セラミックス素
子に設けた穴内に配設するようにしたことを特徴とする
請求項１から請求項６のいずれかに記載の限流型遮断
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03235096A JP3797629B2 (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 限流型遮断器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03235096A JP3797629B2 (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 限流型遮断器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09231891A true JPH09231891A (ja) | 1997-09-05 |
| JP3797629B2 JP3797629B2 (ja) | 2006-07-19 |
Family
ID=12356521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03235096A Expired - Fee Related JP3797629B2 (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 限流型遮断器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3797629B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014533423A (ja) * | 2011-12-08 | 2014-12-11 | エムエス テクビジョン シーオー エルティーディー | 大電流用反復型ヒューズ |
| CN110491744A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-11-22 | 江西制造职业技术学院 | 一种基于温控形状记忆合金弹簧的自动保护断路器 |
-
1996
- 1996-02-20 JP JP03235096A patent/JP3797629B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014533423A (ja) * | 2011-12-08 | 2014-12-11 | エムエス テクビジョン シーオー エルティーディー | 大電流用反復型ヒューズ |
| CN110491744A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-11-22 | 江西制造职业技术学院 | 一种基于温控形状记忆合金弹簧的自动保护断路器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3797629B2 (ja) | 2006-07-19 |
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