JPS60227334A - 自己復旧形限流素子 - Google Patents

自己復旧形限流素子

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JPS60227334A
JPS60227334A JP59082517A JP8251784A JPS60227334A JP S60227334 A JPS60227334 A JP S60227334A JP 59082517 A JP59082517 A JP 59082517A JP 8251784 A JP8251784 A JP 8251784A JP S60227334 A JPS60227334 A JP S60227334A
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JP
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current limiting
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JP59082517A
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貞夫 森
萬屋 鶴夫
和田 勇一
信崎 泰秀
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Mitsubishi Electric Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H87/00Protective devices in which a current flowing through a liquid or solid is interrupted by the evaporation of the liquid or by the melting and evaporation of the solid when the current becomes excessive, the circuit continuity being reestablished on cooling

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  • Fuses (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、短絡などの異常大電流?ある一定蹟以下に
抑制する動作?シ、動作後はすみやかに正常電流の通電
が可能なもとの状態に復旧する自己復旧形の限流素子に
関するものである。
〔従来技術〕
従来この種の限流素子として第1図に示すものがあった
。図において(1) (2)は第1.第2の電流端子、
(3)は電極、(4) fslは第1.第2のピストン
、f61 f7) (8) (93Q(I ld V 
−tv !] ング、1111 Mは絶縁筒%(13は
特殊絶縁体、Q41は外筒、(151は止め具、輪は限
流材料、θ7)0杓は緩衝体、(+匂はスペーサ%四は
中間スペーサ、(ハ)(イ)(2)はシール具、(ハ)
は素子筒である。
第1および第2の電流端子(1) (2)は例えばクロ
ム銅やベリリウム銅などの導電材からなり、電流端子(
1)は電極(3)に、また電流端子(2)は貫通孔(2
a)?有し外筒Iに螺合さnている。そして、電極(3
)は例えばクロム銅やベリリウム銅などの導電材がらな
り貫通孔(8a) を有している。貫通孔(2a)およ
び(8a)の一部にピストン(4) (51があり、シ
ールリング(6)(7)で機密性を有するとともに摺動
可能である。シールリ・ング(81(9)は緩衝体07
)?密封する。
シールリングαOは、限流材料θ→紮密封する。絶縁筒
0すθ2は貫通孔(lla) (12a) k有し・例
えばベリリア磁器やアルミナ磁器などの絶縁材からなり
、貫通孔を有する中間スペーサ翰を介し1個又は複数の
絶縁筒fill I)7Jが接続しており、その貫通孔
α1B)U2a)内およびスペーサαチの貫通孔および
中間スペーサ四の貫通孔および外筒α弔の貫通孔の一部
および電極+3)の貫通孔(8a)の一部および第2の
電流端子(2)の貫通孔(2a)の一部には、例えばナ
トリウム、カリウム、ナトリウムとカリウムの会合であ
るナック(Nak) あるいは水銀(Hg)など、常温
で液体あるいは固体でも柔らかい導電材からなる限流材
料(It’9が充填さしている。特殊絶縁体+131は
例えばマイカとガラスの粉末を素材とした固体状の絶縁
材である。外筒Hは例えばステンレスなどの熱膨張率が
絶縁筒(Ill QSpや特殊絶縁体a1より大きく、
かつ機械強度の大きな材料からなっている。
止め具(1句は、特殊絶縁体aid介して電FM+3+
の抜けを防止している。
素子筒(ハ)と第2の電流端子(2)とは別々に製作さ
れた後組み立てられる。
第2の電流端子(2)を除いた素子筒(ハ)の製造方法
はいわゆる「成形」とよばれるもので高山に熱せら几た
劃13)および絶縁筒(1!l IJ’Aおよび中間ス
ペーサ翰および外筒Q41および止め具αωおよびスペ
ーサα9)の間に特殊絶縁体(11が圧入さ几た状態で
常温まで自然冷却さnるので、熱膨張率の差により、該
絶縁筒(Ill Q21には、半径方向および軸方向の
圧縮力が印加さfまた状卯となる。いわゆる「やきばめ
成形」がなされ、高い内圧力に耐える容器の一部全構成
する。緩衝体(1乃α樟は例えばアルゴンや窒素などの
圧縮性流体やコイルバネ、サブバネなどの機械的弾性体
などからなっている。中間スペーサ翰およびスペーサα
旬は例えば銅、クロム銅などからなり、やきばめ成形時
の絶縁筒の破壊全防止するほか放熱?よくするため熱伝
導率の高いもので構成さnている。シール具(財)は限
流材料(国の充填口を密封するものである。又シール具
(イ)翰は緩衝体07)(ll19の充填口全密封する
絶縁筒(Ill Q21の貫通孔(lla) (12a
)の断面積は限流素子の種々の電気的性能を満たそうと
する目標のために、例えば第1図に示すように貫通孔(
lla)の断面積は貫通孔(128)の断面積より小さ
くなっている。
次に動作について説明する。電流は第1の端子(])か
ら入って電極(3)、限流材料0翰を通って第2の端子
(2)に出る。正常負荷電流が流れているときは限流材
料0→はジュール熱を発生している。この発熱と主に絶
縁筒(川(121、特殊絶縁体Q4外筒幀を通る半径方
向と電極(3)、端子(1) (2)li通る軸方向へ
の放熱とが平衡する温度により限流材料(國は固体ある
い(lSt液体の状態となっている。
この限流素子に短絡電流などの過電流が流れるとまず断
面積の小さい絶縁筒(11)の中の限流材料−が気化し
、引きつづいて断面積の大きい絶縁筒(I21の中の限
流材料0時も順次電化して高温・高圧・高抵抗のプラズ
マ状態となり、過電流會ある値以下に抑制(限流)・す
る。限流材料幀のプラズマ化により発生した高温に対し
ては周囲の耐熱性のある□絶縁筒(ul (Eが耐えて
、又高圧力に対しては両側にあるピストン(4) [5
1が移動して、緩衝体θη(11kEE縮する動作によ
り緩衝さnる。限流動作時に限流材料O樽の高低抗化に
よ多電流端子(1)と(2)の開に発生する電圧に対し
ては絶縁筒(Ill Qりおよび特殊絶縁体(目が耐え
る。
限流素子は過電流全限流しても、ふつう遮断ができない
が、例えば直列に設けた開閉器(図示せず)などで遮断
さn、その後は限流材料−は放熱によって冷却し、緩衝
体07) 019によるピストン(4) +51の押し
戻し圧力により液体又は固体状態に復旧して、正常負荷
電流を流すことができる。すなわち再通電性能全有する
第1図の場合、限流材料0→の気化はピストン(4)(
5)から最も遠い中央部の絶縁筒(11)から始まるの
で、絶縁筒[1119gの貫通孔のすべての部分で気化
することになり、絶縁筒(Ill Hの貫通孔のすべて
の部分を有効に限流に利用することができる。
又、ピストン(4) (51は限流動作時の圧力緩衝や
再通電性能のためだけのものでなく正常負荷電流や起動
時などにおける一時的な正常過電流の通電時に限流材料
0φが固体と液体の相変化をして体積変化が生じるよう
な場合でも常に限流材料QJに圧縮カケ与えて、絶縁筒
(Ill Qり内に空隙が生じ通電機能ケそこなうこと
のないような役目も有している。
しかし、以上の構成の従来の限流素子は一般に特殊絶縁
体+131の熱伝導率が小さいため、半径方向への可能
放熱量が少なく放熱は主として絶縁筒(IllQ々金通
る軸方向への放熱に依存しているため、又発熱量の大き
な貫通孔(lla) kもつ絶縁筒が中心部にあるため
高電圧化の目的で絶縁筒(II) Q2jの軸方向の長
さを長くすると限流材料−は自己のジューμ発熱が大き
くなるので湿度上昇が大きくなり通電性能が低下したり
、あるいは絶縁筒(Illθ2の軸方向の長さ?長くす
ると長い外筒Iが必要となるため製造が困難になり、い
いかえるとコス゛トが高価になるなどの欠、啄があった
〔発明の概要〕
この発明は上記のような従来のものの欠点?除すること
を目的になされたもので、限流材料が充填された絶縁筒
とこの絶縁筒の一方に設けらル乏 た限流材料の圧a機構と一夫々内蔵した2つの素子fi
Iff?絶縁筒の他方側で結合することにより、装置が
安価にできまた通電性能が向上できる自己復旧形限流素
子?提供する。
〔発明の実施例〕
以下この発明の一実施例を図について説明する。第2図
はこの発明の一実施例であり・シールリングnoから左
側の第1の素子筒(2)は小さな断面積の貫通孔(tl
a) kもつ絶縁筒(川と大きな断面積の貫通孔(12
a) kもつ絶縁筒021の配置が異なり第2の電流端
子(2)ケ有しない他は第1図と同一で、この第1の素
子筒(至)の絶縁筒(Ill側および該第1の素子筒(
2)と同一構造の第2の素子筒(25a)の絶縁筒(図
示せず) 1jlllを結合体(1)に螺合して電気的
、機械的に一体構造としたものである。結合体(2)は
例えばクローム銅やベリリウム銅のような導電材あるい
はべりリア磁器やアルミナ磁器のような絶縁材であって
もよいが、熱伝導率が高く、機械的強度の大きなものが
望ましい。
結合体(ハ)は第1の素子筒(ハ)の限流材料OFQと
第2の素子筒(25a)の限流材料(IQとを接続する
ための貫通孔(26a)と該限流材料Hの充填口(21
a) k有し、該限流材料OFOは充填口(2ta)に
あるシール具(ハ)により密封さnている。又、結合体
(至)と素子筒(ハ)および(2sa)との螺合による
限流材料(ulの密封は、シールリング(10および(
10a)によりなされている。
第2(9)に示す構造のものにおいては、短絡電流など
の過電流が流れた場合、限流材料Q→は結合体(ホ)に
近い小さな断面積の貫通孔(11a)の部分で気化が開
始し、つづいて、大きな断面積の貫通孔(12a)の部
分が気化して絶縁筒(川(1りの貫通孔内のすべての限
流材料0→が気化し、限流に寄与する絶縁筒(11)0
りのすべて?有効に活用できる。
素子筒(至)は第1図の素子筒(財)と比べて、正常負
荷電流の通電時最も発生熱量の大きい個所である断面積
の小さい貫通孔(tta) kもつ絶縁筒(Illが結
合体(ホ)に近接して配置されているので第1図の素子
筒(ハ)よりはるかに放熱効果が大きい。従って・通電
電流が同一であれば限流材料01の温度上昇が小さくな
り、発生熱量も原子する。逆に限流材料の湿度上昇を同
一とす几ば大きな1i!1電電流がとnること?意味す
る。
この発明の特長はかかる素子筒(2)とこnと同一の素
子筒(25a) k結合体(ハ)で接続し一体としたこ
とである。これにより製造技術上は、第1図に示す従来
の素子筒(ハ)と同一の素子筒(至)のもので、絶縁筒
fill Qりの長さを第1図の限流素子の2倍の長さ
とすることができしかも、限流素子の全長は第1図の従
来の限流素子の2倍よシ短かいコンパクトな高電圧化に
適する限流素子を提供できる。
さらにこの発明の特長は限流材料(lfilが密封さn
ている部屋?ll−素子筒(2)および(25a)に共
通としたので、充填口(21a)は1ケ所ですむので、
製造作業のうちの充填作業が短縮化される。
さらに又この発明の特長は結合体(イ)の貫通孔(26
a)の断面積?絶縁筒i1 Q2)の貫通孔(lla)
(12a)よりも大きくして限流材料Hの溜めとしてい
ることで、これにより限流材料(l樽の圧縮率を利用し
た貫通孔(26a)内の限流材料自身を圧力緩衝体とし
て利用できること、および限流動作後膨張した限流材料
が貫通孔(Ila) (12a)で空隙を生じないよう
圧縮力全没ぼすので限流素子の限流動作後の抵抗の復旧
、安定化に大きな効果がある。
第8図はこの発明の他の一実施例?示すもので、素子筒
(ロ)のスペーサに)を例えばクローム銅などのような
熱伝導率の大きなもので作成し、その一端を最も発熱量
の大きな貫通孔(lla) kもつ、絶縁筒(11)に
直接接続し、他端全放熱体となり、あるいは導電体とな
る例えばクローム銅などからなる結合体翰に直接接続し
たものである。この、憔が第2図の実施例とは異なシ絶
縁筒(ul t121での発生@全効果的に結合体(ホ
)に云熱し、外部に放熱することにより第2図のものと
くらべて放熱効果?さらに高め、高電圧用に適した限流
素子?提供できるものである。
第4図はさらにこの発明の他の一実施例會示すもので、
第2図に示す外筒11結合体(ホ)會一体にして、一体
外筒に)としたもので、こnにより素子筒の成形が一度
にできるので製造のための作業時間の短縮が可能となる
。又一体外筒(至)を例えばクローム銅など熱伝導率の
大きな材料を用いれば、軸方向の放熱効果を格段に向上
させることができるほか・半径方向の放熱も第1図に示
すようなステンレスの外筒a41の場合に比べて向上さ
せることができ、その結果通電性能を大巾に向上させる
ことが可能となる。
なお上記実施例では、例えば第2図の実施例では第1の
素子筒(ハ)と第2の素子筒(25a)は同一直線上に
結合したもの金示したが、必らずしも同一直線上にある
必要はなく結合体(ホ)の構造により素子筒(イ)と(
258)の中心線を例えば直角(L形)にしても又折り
返しくU形)にしても機能を損うものでなく、設置場所
との関係で適当な角度にすることができる。
父上記実施例では図示および説明?省略したが。
例えば第2図で素子筒(至)(25a)および結合体(
ハ)の外周に放熱フィンを設ければ、さらに放熱効果を
上げることができる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明に工nは限流材料が充填さルを
絶縁筒とこの絶縁筒の一方に設けら扛た限流材料の圧縮
機構と?夫々内蔵した2つの素子筒を絶縁筒の他方側で
結合するように構成したので、装置が安価にできまた通
電性能を向上できる自己復旧形限流素子が得ら扛る効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の自己復旧形限流素子?示す断面図、第2
図はこの発明の一実施例による自己復旧形限流素子ケ示
す断面図、第8図、第4図はこの発明の他の実施例ケ示
す断面図である。 図において(4)はピストン・旧IQ2iは絶縁筒・H
は外筒、0時は限流材料、θηは緩衝体、(l籾はスペ
ーサ、翰は第1の素子筒、(25a)は第2の素子筒、
(1)は結合体、(zsa)は貫通孔である。 なお1図中、同一符号は同一、又は相当部分ケ示す。 代理人 大岩増雄

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) 電流が通過するときのジューA/熱の大きさに
    基づき限流材料を気化させて上記電流を所定値以下に抑
    制し、その後は上記限流材料の放熱と圧縮により元の通
    電状態に復旧させる自己復旧形成流素子において、貫通
    孔を有するスペーサを両端に設けて上記限流材料が充填
    された絶縁筒とこの絶縁筒の一方に設けられた上記限流
    材料の圧縮機構とを夫々内蔵した第1及び第2の素子筒
    、これら第1の素子筒と第2の素子筒を結合し、且つ各
    素子筒における上記絶縁筒の他方同志間を皇紀限流材料
    が流通しうる所定長の貫通孔が形成された結合体會備え
    た自己復旧形成流素子。 12) 複数の絶縁筒を接続し圧縮機構側に対して結合
    体に近い絶縁筒の限流材料の充填断面積?小さくしたこ
    と全特徴とする特許請求の範囲第1項記載の自己復旧形
    成流素子。 (3)結合体における所定長の貫通孔の断面積全絶縁筒
    の限流材料の充填断面積より大きくしたこと全特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の自己復旧形成流素子。 (4) 絶縁筒の他方のスペーサを結合体に直接接続し
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の自己復
    旧形成流素子。 (5)第1及び第2の素子筒における絶縁筒を保持する
    部分と結合体における所定長の貫通孔を形成する部分と
    全熱伝導性材料で一体構造としたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の自己復旧形成流素子。 (6) 第1の素子部全結合体?介して第2の素子筒と
    同一直線上で結合したことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の自己復旧形成流素子。 (7)第1の素子筒と第2の素子筒音結合体で屈曲して
    結合したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    自己復旧形成流素子。
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US06/725,498 US4622533A (en) 1984-04-24 1985-04-22 Self-recovery type current limiting element
DE8585104940T DE3581309D1 (de) 1984-04-24 1985-04-23 Selbsterholendes strombegrenzungselement.
EP85104940A EP0159701B1 (en) 1984-04-24 1985-04-23 Self-recovery type current limiting element

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JPH0373085B2 JPH0373085B2 (ja) 1991-11-20

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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH560462A5 (ja) * 1973-01-25 1975-03-27 Mitsubishi Electric Corp
JPS6210925Y2 (ja) * 1978-07-18 1987-03-14
US4429295A (en) * 1981-11-13 1984-01-31 Electric Power Research Institute, Inc. Variable impedance current limiting device

Also Published As

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EP0159701B1 (en) 1991-01-16
JPH0373085B2 (ja) 1991-11-20
US4622533A (en) 1986-11-11
EP0159701A2 (en) 1985-10-30
DE3581309D1 (de) 1991-02-21
EP0159701A3 (en) 1986-10-29

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