JPS59139821A - 自復形過電圧遮断回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 にこの線路を遮断し、過電圧が去った後は自ら線路を接
続し回路を復旧する自復形の過電圧遮断回路に関するも
のである。

第１図は通信端末に用いられている従来の過電圧遮断回
路である。同図において、１．２は通信線路、３は加入
者保安器、４．５はヒユーズ、６は避雷器、７，１６は
接地抵抗、Ｅｌ。

Ｅ２は大地、８は通信端末、９，１０．、１１。

１２は定電圧動作素子、１３は通信回路、ｌ４。

１５は商用電源線、１７は柱上トランスである。

高圧電源線との混触、雷サージなどによって通信線路１
，２に高電圧が印加されると、避雷器６が動作し、電流
を大地Ｅ１に放流する。このとき過電流が流れるとヒユ
ーズ４，５が溶断し、通信線路１．２を通信端末から切
り離す。しかしこのようなヒユーズによる遮断回路は一
度切れると取シ替えなければならない欠点がある。

特に雷サージは発生の頻度が高いこと、一度に多くの加
入者保安器が影響を受けることなどから保守が難しくな
る等の問題があった。

本発明は上記従来の欠点を除去するため、オン。オフ接
点を線路に直列に接続し、高電圧導通素子の一端を前記
線路に接続し他端を接地し、該高電圧導通素子が導通し
たとき形成される過電流の放電経路中に形状記憶金属を
挿入し、該形状記憶金属が流れる電流の値によって変形
することにより前記オン。オフ接点を線路に過電圧が印
加されたときオフし、その後過電圧がなくなったときオ
ンに回復するようになしだもので、その目的とするとこ
ろは線路に印加された過電圧が消滅した後に自ら線路を
復旧させることを可能とする過電圧遮断回路を実現する
ことにある。以下図面について詳細に説明する。

第２図は本発明の基本的な構成を示すものである。図中
１８は形状記憶金属、１９はオン。

オフ接点、２０は高電圧導通素子、２１は定電圧動作素
子であって、形状記憶金属１８とオン。オフ接点１９と
は互いに直列に接続され、更に一方の線路１（まだは２
）に直列に接続されている。また高電圧導通素子２０は
形状記憶金属１８とオン、オフ接点１９との接続点と大
地Ｅ１との間に接続されており、定電圧動作素子２１は
形状記憶金属１８と並列に接続されている。

上記回路において線路１に過電圧が印加されると高電圧
導通素子２０が導通し、電流を大地Ｅ１に放流する。こ
のとき流れる電流が所定の値より大きい場合、形状記憶
金属１８の温度が上昇しその形状が変化することにより
オン、オフ接点１９がオフし、線路１が遮断される。過
電圧がなくなると高電圧導通素子２０が非導通となり大
地Ｅ１に流れる電流が遮断されるとともに形状記憶金属
１８に流れる電流も遮断される。これによって形状記憶
金属１８の温度が低下し元の形状に復旧すると、オン。

オフ接点１９が再びオンし線路１が復旧する。形状記憶
金属１８に印加される電圧が過渡的に増加する場合には
定電圧動作素子２１によってこの電圧が制限され、形状
記憶金属１８が保護される。々お、形状記憶金属１８は
高電圧導通素子２０が導通したとき形成される電流の放
電経路中にあればよく、例えば図中破線にて示しだ線路
１と高電圧導通素子２０との間、または大地Ｅ１と高電
圧導通素子２０との間であってもよい。

第３図は第２図の回路を更に具体的に示したもので、図
中１８−１．１８−２は形状記・憶金属、１９−１．１
９−２はオン、オフ接点、２０−１は放電形避雷器、２
１−１．２１−２はバリスタ、２２．２３は低融点半田
、２４，２５゜２６はヒユーズである。通常破線ので示
すような回路が形成されている。過電圧が印加され過電
流が破線■のように流れると、形状記憶金属１８−１．
．１８−２は形状が縮みオン、オフ接点１９−１．１９
−２を切り離す。このときの状態を第４図に示す。過電
圧が印加されている間、線路は接地された状態で保たれ
る。過電圧が雷サージのような場合、大電流が流れるだ
め速やかに第４図の状態になるが、サージの継続時間は
高々数ｍ５ｅｃゆえ形状記憶金属１８−１゜１８−２、
避雷器２０−１は破壊することはない。サージが去った
後は形状記憶金属１８−１゜１８−２の形状は元にもど
シ、第３図の状態にもどる。また過電圧が高圧商用電源
線との混触で生ずる場合も同様である。混触俊速やかに
形状記憶金属１８−１．１８−２が動作し第４図の状態
になる。商用電源線には直列にヒユーズ又はブレーカ−
が接続されているだめ、これらの遮断器が動作した後は
第３図にもどる。この場合形状記憶金属１８−１．１８
−２、避雷器２〇−１の破壊電流耐量は遮断器の動作電
流以上にしておく必要がある。しかし、商用電源の遮断
器の動作電流が高い場合、又は正常に動作しない場合に
は形状記憶金属１．８−１．１８−２、避雷器２０−１
は高熱になり危険な状態になることも考えられる。この
ような場合を考え、過電流が流れる経路にヒユーズなど
の遮断器を入れることもできる。第３図では半田２２，
２３、ヒユーズ２４〜２６がこれにあたる。第４図の状
態からさらに過電流が長時間流れた場合、過電流経路は
高温になり、半田２２．２３が溶断すると第５図のよう
になる。第２図において、高電圧導通素子２０、定電圧
動作素子２１には第６図のような素子を用いることもで
きる。図中２７は避雷器、２８は酸化亜鉛バリスタ、２
９は定電圧双方向ダイオードである。

次に本発明を構成する主要部品である形状記憶金属につ
いて述べる。形状記憶金属とは高温で成形した形を低温
で変形させ、これを加熱すると再び高温で成形した形に
戻る金属のことである。この現象を示す金属としてはＴ
ｉ　−Ｎｉ系合金、Ｏｕ−基をもつ合金などが代表的な
ものである。変形の種類としては、低温側から高温側へ
一方向に形状が回復する一方向形状記憶合金の他、高温
側から低温側へ、低温側から高温側への温度サイクルに
対して、自発的に形状が変化する全方位形状記１意合金
も最近報告されている。本発明では共に使用することが
できる。一方向形状記憶合金を用いた例を第７図に示す
。

３０は一方向形状記憶合金で高温で縮むように形状が記
憶されているものとする。３１はバネ（付勢手段）、３
２はオン。オフ接点、３３は低融点半田、３４は導線で
ある。過電流が流れると一方向形状記憶合金３ｏは発熱
しバネ３１の張力に打ち勝って縮むため接点３２は開く
。

過電圧が去った後、一方向形状記憶合金３０は冷却され
るため軟化し、ノ々ネ３１の張力で伸ばされるため、接
点３２は閉じ元の状態になる。

第９．第１０図は一方向形状記憶合金３０、バネ３１、
導線３４を一体化する構成例を示したものである。第８
図に示すら旋形に成形された一方向形状記憶合金３０を
、伸すような方向にバネ注をもった絶縁体３５で被覆す
ると第９図のように々る。また、第９図の絶縁体３５の
上を導電性を有する外皮体３６で覆うと第１０図が得ら
れる。第１０図では３５は単なる絶縁体で外皮体３６に
導体とバネの機能、又は導体とバネと発熱体の機能を持
たせてもよい。

第１１図は第９図の素子を用いた本発明の実施例である
。３７は貴金属接点、３８は水銀のような液体金属であ
る。本発明を第１図のように商用電源を使用する通信装
置の通信線路に適用する場合、通信線路１，２は定電圧
動作素子９．１０，１１．１２を介して大地Ｅ２にも接
地されているため、通信線路１，２に高電圧が印加され
るとこの電圧は大地Ｅ１との間だけでなく大地Ｅ２との
間にも加わることになる。従ってオン、オフ接点１９が
接点を開く場合、高電圧、高電流を遮断することになシ
、接点の消耗が激しくなる。このようなとき接点消耗が
少ない貴金属接点３７と液体金属３８の組合せが有効で
ある。まだ接点が雰囲気の影響を受ける恐れがある場合
、第１１図のように密封形とすることが有効である。中
にはＩ−（２，Ｎ、、　、　Ａ、ｒガスなどを入れるこ
とができる。第１２図は一方向形状記憶合金３０が変形
し線路を遮断した状態を示す。第１３図は第１０図の遮
断素子を用いた本発明の実施例である。

第１４図は全方位形状記憶合金を用いた実施例である。

３９は高温で縮み、低温で伸びる全方位形状記憶合金、
４０は絶縁被覆、４１はヒユーズである。この構成では
バネが不要なだめ簡単になる。第１５図は第１４図を用
いユニット化した保安器の構成例である。４３はユニッ
ト、４４．４５は遮断素子、４６は避雷器、４７゜４８
はＡ　ＩＪスタである。第１６図は混触によって避雷器
２０−１の電流耐量以上の過電流が流れたとき、避雷器
２０−１を通過する電流をパイノ々スさせ避雷器２０−
１の破壊を防止することを目的とした構成例である。５
０．５１は電極、５２は一方向形状記憶合金、５３はバ
ネである。雷サージ、混触時に全方位形状記憶合金３９
は速やかに変形し、接点１９−１．１９−２を開くが、
一方向形状記憶合金５２は避雷器２０−１の電流耐量以
下の電流では変形温度には達しない。しかし避雷器２０
−１の電流耐量を越えると速やかに変形し電極５０を電
極５１に接続する。電流は全方位形状記憶合金３９゜電
極５１．電極５０．一方向形状記憶合金５２を介して大
地に流れ避雷６２０−１には流れなくなるため、避雷器
２０−１の破壊は防止できる。第１７図はユニット化し
たときの構成例である。

第１８図は遮断素子の他の構成例である。５４は全方位
形状記憶合金、５５はワイヤ、５８はオン。オフ接点で
ある。過電流が流れると変形し、第１９図のようになる
ため回路が遮断される。第２０図は一方向形状記憶合金
を用いた他の遮断素子の構成例である。５６は一方向形
状記憶合金、５７はバネ兼導体である。第２０図は過電
流が流れると第２１図のようになる。第２２図は他の構
成例である。５９は遮断素子、６０は形状記憶金属、６
１は絶縁体、６２はバネ兼導体である。

第２３図は全方位形状記憶合金３９、避雷器２０−１に
これらの電流耐量を越える電流が継続的に流れる場合、
これらの素子を破壊から防護するだめの回路構成例であ
る。過電流が流れると全方位形状記憶合金３９は速やか
に変形し、接点１９−１．１９−２を開き第２４図のよ
うになる。この状態で全方位形状記憶合金３９、避雷器
２０−１の電流耐量を越える電流が継続的に流れると全
方位形状記憶合金３９はさらに縮み電極６３を電極６４
に接続する。第２５図にこの状態を示す。電極６３．６
４は図のようにロックされる構造でもよい。電流は電極
６３゜６４を介して大地に流れ、全方位形状記憶合金３
９、避雷６２０−１には流れないのでこれらの素子は破
壊しない。第２６図は具体的な構成例である。６５は遮
断回路ユニフトである。

第２７図は第２３図と同様な目的の他の回路構成例であ
る。６７は避雷５２０−１に取付けられた絶縁性の支持
棒、６８は線路にはめられたツメである。過電流が流れ
ると全方位形状記憶合金３９が変形し接点１９−１．１
９−２を開き第２８図になる。さらに全方位形状記憶合
金３９、避雷５２０−１の電流耐量以上の電流が継続的
に流れると一方向形状記憶合金５２が縮む方向に変形し
、避雷器２０−１、電極６３、支持棒６７を左に移動さ
せる。電極６３が電極６４に接続されると第２９図に示
すようにな９電流は電極６３，６４、一方向形状記憶合
金５２を介して大地に流れる。従って全方位形状記憶合
金３９、避雷６２０−１には電流は流れなくなり破壊が
防止される。このとき全方向形状記憶合金３９に電流が
流れなくガると該全方位形状記憶合金３９は冷却し元の
形にもどろうとするが、この動きはツメ６８と支持棒６
７で阻止される。継続的に印加されていた過電圧が去っ
た後は電極６３が電極６４にロックされない場合、バネ
５３の張力で元にもどる。ロックされている場合はこれ
をはずすことによって元にもどる。第３０図は具体例で
ある。

以上説明したように本発明によれば線路に直列に接続さ
れたオン、オフ接点と、一端が前記線路に接続し他端が
接地された高電圧導通素子と、該高電圧導通素子が前記
線路に印加された過電圧により導通したとき形成される
過電流の放電経路中に挿入された一方向形状記憶金属と
、前記オン、オフ接点をオン状態とするよう付勢する付
勢手段とを備え、前記一方向形状記憶金属は前記過電流
が流れる際の熱による変形により前記付勢手段に抗して
前記オン、オフ接点をオフするよう該オン。オフ接点に
関連づけられたので、線路に過電圧が印加されれば直ち
に該線路を遮断し過電流を大地に放電でき、かつ過電圧
が消滅すれば自動的に線路を復旧させることができ、従
って従来のヒユーズを用いたもののように回路が動作し
破壊される度毎の交換作業を必要とせず、通信線路の加
入者保安器に用いてその保守、点検等の作業を大幅に減
らすことができるとともに線路の不通時間を過電圧の印
加時間とほぼ同じ程度に短縮できる。またヒユーズのよ
うな破壊される素子がないので、他の素子とともに回路
全体を一体モールドすることができ、小形化、高信頼化
をはかることができる。丑だ全方向形状記憶金属を用い
たものによれば前記付勢手段を必要とせず、より構成が
簡単かつ小形化される等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の説明に供するもので、第１図は従来の過
電圧遮断回路の一例を示す回路図、第２図は本発明の自
復形過電圧遮断回路の基本的な構成を示すブロフク図、
第３図乃至第５図は第２図の回路を更に具体化して示し
たもので、第３図は線路が導通している状態の回路図、
第４図は形状記憶金属が変形し線路が遮断された状態の
回路図、第５図は低融点半田が溶断し線路と避雷器との
間も遮断された状態を示す回路図、第６図は高電圧導通
素子、定電圧動作素子の他の例を示す回路図、第７図は
一方向形状記憶合金を用いた本発明の一実施例を示す説
明図、第８図乃至第１０図は一方向形状記憶合金による
遮断素子の例を示す説明図、第１１図及び第１２図は第
９図の素子を用いた本発明の実施例を示すもので、第１
１図は第３図と同様な状態の説明図、第１２図は第４図
と同様な状態の説明図、第１３図は第１０図の素子を用
いた本発明の実施例を示す説明図、第１４図は全方位形
状記憶合金を用いた本発明の実施例を示す説明図、第１
５図は全方位形状記憶合金を用いてユニット化した保安
器を示す説明図、第１６図は過電流により避雷器が破壊
されることを防止した本発明の回路図、第１７図は第１
６図の回路をユニット化した保安器を示す説明図、第１
８図及び第１９図は全方位形状記憶合金を用いた本発明
の他の実施例を示すもので、第１８図は第３図と同様な
状態を示す説明図、第１９図は第４図と同様な状態を示
す説明図、第２０図及び第２１図は一方向形状記憶合金
を用いた本発明の他の実施例を示すもので、第２０図は
第３図と同様な状態を示す説明図、第２１図は第４図と
同様な状態を示す説明図、第２２図は一方向形状記憶合
金を用いた本発明の更に他の実施例を示す説明図、第２
３図乃至第２５図は全方位形状記憶合金及び避雷器が過
電流によシ破壊されることを防止した本発明の実施例を
示すもので、第２３図は第３図と同様な状態の回路図、
第２４図は第４図と同様な状態の回路図、第２５図は全
方位形状記憶合金が更に変形して過電流のパイノξスが
形成された状態を示す回路図、第２６図は第２３図乃至
第２５図に示す回路の具体的構成を示す説明図、第２７
図乃至第２９図の形状に戻シ線路が復旧するのを防止し
た本発明の実施例を示すもので、第２７図は第２３図と
同様な状態の回路図、第２８図は第２４図と同様な状態
の回路図、第２９図は第２５図と同様な状態の回路図、
第３０図は第２７図乃至第２９図に示す回路の具体的構
成を示す説明図である。 １．２・・・通信線路、１８．１８−１．１８−２．３
０．３９，５４，５６．６０・・・形状記憶金属、１９
．１９−１．１９−２．３２，３７゜３８−．５８・・
オン、オフ接点、２０．２０−１゜２７．４６・・・高
電圧導通素子。 特許出願人　日本電信電話公社 代理人　弁理士　　吉　　１）　精　　孝第３図 ′ｓ４図 第５図 １６図 ９

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）線路に直列に接続されたオン。オフ接点と、一端
   が前記線路に接続し他端が接地された高電圧導通素子と
   、該高電圧導通素子が前記線路に印加された過電圧によ
   シ導通したとき形成される過電流の放電経路中に挿入さ
   れた一方向形状記憶金属と、前記オン、オフ接点をオン
   状態とするよう付勢する付勢手段とを備え、前記一方向
   形状記憶金属は前記過電流が流れる際の熱による変形に
   より前記付勢手段に抗して前記オン、オフ接点をオフす
   るよう該オン。オフ接点に関連づけられたことを特徴と
   する自復形過電圧遮断回路。
2. （２）線路に直列に接続されたオン、オフ接点と、一端
   が前記線路に接続し他端が接地された高電圧導通素子と
   、該高電圧導通素子が前記線路に印加された過電圧によ
   り導通したとき形成される過電流の放電経路中に挿入さ
   れた全方位形状記憶金属とを備え、前記全方位形状記憶
   金属が前記オン。オフ接点のオン、オフ動作をその電流
   値によって制御するよう該全方位形状記憶金属とオン。 オフ接点とを関連づけたことを特徴とする自復形過電圧
   遮断回路。