JPH0648615B2 - 三相同時遮断用ヒューズエレメント及び三相同時遮断ヒューズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、三相三線式や三相四線式など低圧配電線路
の保護に用いられるヒューズで、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相同時遮断用ヒュ
ーズエレメント及びこのヒューズエレメントを使用した
三相同時遮断ヒューズに関するものである。

［従来の技術］ この種ヒューズエレメントおよびヒューズとしては従来
から例えば第６図に示すようものが提供されている。

すなわち、密閉筒１３内を隔壁１４で仕切って遮断部１
５およびアーク短絡部１６を構成し、両端を端子１７に
接続して可溶体１８ａ，１８ｂ、１８ｃを内蔵したもの
で、一本の可溶体、例えば可溶体１８ａが溶断すると、
これによって発生した金属蒸気やアークが接近して配置
した他相間を短絡させ、大電流を流すことによって遮断
部１５で回路を遮断するようにしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ 一般的にヒューズが溶断すると極間にはアークが発生
し、金属蒸気が充満する。各相のヒューズが接近して配
置されてあると、相間に金属蒸気が充満することにより
異相間の絶縁破壊が起り、アーク短絡が発生する。しか
しながらこの動作は必ずしも確実ではなく、異相間がア
ーク短絡しない場合も起り得る。すなわち、比較的大き
い電流域では金属蒸気が大量に発生し、異相間の絶縁が
簡単に破壊されてアーク短絡が確実に起るが、中電流域
においては偶発的となり、過負荷小電流域においてはア
ーク短絡はほとんど期待できない。従って一相が溶断し
ても他相が溶断せす、欠相運転や異常電圧発生となり、
三相ヒューズの誤動作となる危険性があった。

そこでこの発明の目的とするところは、一相が溶断した
場合には、確実に他の二相も溶断し、欠相運転や異常電
圧の発生を防止し得る三相同時遮断用ヒューズエレメン
ト及びこのヒューズエレメントを使用した三相同時遮断
ヒューズを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、この発明においては、三相ヒ
ューズエレメント中、いずれかの一相の抵抗体が異常発
熱すると、この抵抗体に軸支した導電性アームが回動し
て隣接他相と接触して相間短絡を起し、三相ほぼ同時に
溶断させる短絡方式を採用したものである。

すなわち、この発明に係る三相同時遮断用ヒューズエレ
メントは、三相の接続端子間に定格電流に合った断面積
の溶断部を有する抵抗体を接続し、この溶断部より二次
側寄りの位置において、各々の抵抗体を軸として回動可
能な導電性アームを設け、この導電性アームの軸支部を
低融点金属で抵抗体に固着するとともに、導電性アーム
にそのアーム端が隣接した他相と接触する方向に回動す
る弾発力を付与した構成としたものである。

上記溶断部は互いに近接配置されていることが望ましい
が、このためには抵抗体を部分的に屈曲することによっ
て容易に達成できる。すなわち、三相の溶断部が互いに
近接配置されるように溶断部の位置する部分において抵
抗体を部分的に屈曲すれば良い。

またこのような溶断部においてアークによる相間短絡を
強制的かつ確実に行い得る構成とすることもできる。す
なわち、抵抗体を屈曲するに際し、略Ｕ字状に屈曲し、
このＵ字状の水平部に溶断部を設ける構成とすればフレ
ミングの左手の法則によってアークを他相方向に駆動す
る力が働くので、アークによる相間短絡を強制的かつ確
実に行い得る。当該略Ｕ字状屈曲部を板状とし、このＵ
字状の水平部に小孔を設けて溶断部を形成すると、初期
発弧点が限定されるとともに、上記と同様にしてアーク
が他相方向に駆動されるため、強制的かつ確実な相間短
絡を達成できる。

このようなヒューズエレメントを使用した三相同時遮断
ヒューズは、密閉容器の両端にリード線接続用の三相の
スリーブを設け、両端の接続端子を各相のスリーブに接
続して三相同時遮断用ヒューズエレメントを密閉容器内
に内蔵することによって得られる。

この場合、密閉容器の両側部を構成する絶縁部材に一端
を固着した絶縁パイプで一次側の抵抗体の接続端を囲撓
しておくと遮断後の絶縁抵抗が安定して確実な遮断が得
られる。

なお、抵抗体および導電性アームの材料としては銅、銅
ニッケル合金等の銅合金が好ましい。

［作用］ 上記のように構成した三相同時遮断用ヒューズエレメン
トは、小電流域・中電流域においては低融点金属の溶融
に伴い弾発力を受けて導電性アームが回動し、そのアー
ム端が隣接する他相と接触して短絡するのでヒューズ二
次側のインピーダンスがなくなるため短絡電流が増加
し、溶断部において三相短絡が起り、三相ほぼ同時に溶
断して連動遮断が行われる。なお、大電流域ではアーク
短絡によって三相の溶断部がほぼ同時に溶断される。

抵抗体を部分的に屈曲して三相の溶断部を互いに近接配
置した場合、大電流域における連動遮断は勿論、導電性
アームによる短絡を伴う小中電流域における連動遮断を
より確実とできる。

さらに加えて、抵抗体を略Ｕ字状に屈曲し、このＵ字状
の水平部に溶断部を設ける構成とすれば溶断部に近接す
る垂直部の回りに磁界が発生し、フレミングの左手の法
則に応じた力が働いてアークを他相に駆動するので三相
のアーク短絡による連動遮断がより確実となる。

また、当該略Ｕ字状屈曲部を板状とし、このＵ字状の水
平部に小孔を設けて溶断部を形成した場合、初期発弧点
が限定されるとともに、上記と同様のアーク駆動力によ
って連動遮断がより確実となる。

このようなヒューズエレメントを使用して構成した三相
同時遮断ヒューズは、三相を確実に連動遮断することが
でき、欠相運転、異常電圧発生のおそれがない。

絶縁パイプで一次側の抵抗体の接続端を囲撓した三相同
時遮断ヒューズは、連動遮断後の絶縁抵抗が高く、遮断
効果が安定する。

［実施例］ 以下添附図面に示した実施例に従って説明する。第１図
は、この発明に係る三相ヒューズエレメントの一実施例
を示す斜視図で、１ａ、１ｂ、１ｃは三対の接続端子で
あり、各接続端子間には定格電流にあった断面積の溶断
部２ａ，２ｂ，２ｃを有する抵抗体３ａ，３ｂ，３ｃが
接続されている。４ａ、４ｂ、４ｃは、溶断部よりも二
次側（図面の右側）よりの位置において各々の抵抗体を
軸として回動可能に設けた導電性アームであり、軸支部
５ａ、５ｂ、５ｃにおいて抵抗体に軸支されるとともに
低融点合金６ａ、６ｂ、６ｂによって抵抗体に固着され
ている。この固着状態においては隣接抵抗体と非接触状
態に設けられているが、低融点合金が溶融した際にはア
ーム端が隣接した他相と接触する方向に回動するよう弾
発力が付与されている。

従って、小中電流域の過電流が例えば抵抗体３ａに流れ
ると、抵抗体３の発熱により低融点合金６ａが溶融し、
バネ力を受けた導電性アーム４ａが回動してそのアーム
端が隣接する他相に接触して相間短絡が発生する。これ
によりヒューズ二次側のインピーダンスがなくなるため
短絡電流が増加し、溶断部２ａ、２ｂ、２ｃにおいて三
相アーク短絡が起り三相ほぼ同時に溶断して連動遮断さ
れる構成となっている。

第２図は、ヒューズエレメントの他例とともに三相同時
遮断ヒューズの一例を示す斜視図で、３ａ、３ｂ、３ｃ
は定格電流にあった断面積の溶断部２ａ、２ｂ、２ｃを
有する抵抗体、４ａ、４ｂ、４ｃは、溶断部よりも二次
側（図面の右側）よりの位置において各々の抵抗体を軸
として回動可能に設けた導電性アームであり、軸支部５
ａ、５ｂ、５ｃにおいて抵抗体に軸支されるとともに低
融点合金６ａ、６ｂ、６ｂによって抵抗体に固着されて
いる。この例では抵抗体３ａ、３ｂ、３ｃに屈曲タイプ
を使用しており、三相の溶断部２ａ、２ｂ、２ｃが互い
に近接配置される構造を示している。具体的には図示の
通り、抵抗体の一部を略Ｕ字状に屈曲し、このＵ字状の
水平部に溶断部を設けた構成である。７は密閉容器の一
部を構成する両側の絶縁部材、８は絶縁部材に設けたス
リーブで、各相のヒューズエレメントの接続端子１ａ、
１ｂ、１ｃを内端部において接続するとともに外端部に
リード線を接続するようにしている。すなわち、三相ヒ
ューズエレメントは両端の接続端子をスリーブに接続し
て密閉容器内に内蔵する構成となっている。また、符号
９は絶縁部材７に一端を固着した絶縁パイプで、例えば
ガラス、磁器等からなり、一次側の抵抗体３ａ、３ｂ、
３ｃの接続端を囲撓しており、絶縁部材７から突出する
内端の肉厚を増大させている。これは連動遮断完了後の
絶縁抵抗を向上させ迅速確実に遮断を完了させるためで
ある。すなわち、溶断部２ａ、２ｂ、２ｃの溶断後にお
いてアーク短絡が継続して抵抗体が一次側方向に溶け込
み絶縁パイプの内部にまで溶け込むが、この絶縁パイプ
の存在によって空間距離、沿面距離が大きくとれ、ま
た、絶縁パイプによってアークが冷却されて相間および
極間の絶縁性が急速に増し、速やかに消弧完了する構成
となっている。また、内端の肉厚を増大させたのは沿面
距離の増加を図るとともに吹き付けられたアークが絶縁
部材に直接当たらない影の部分を設けるためである。

上記のように抵抗体の一部を略Ｕ字状に屈曲し、このＵ
字状の水平部に溶断部を設けたヒューズエレメントおよ
びヒューズでは、第３図に示すように、電流Ｉが流れる
と、フレミングの左手の法則により溶断部２ａ、２ｂ、
２ｃ近くの垂直部の回りに磁界Ｈが形成されるとともに
溶断部において発生したアークを他相方向に駆動する力
Ｆが働くため、相間短絡が強制的かつ確実に行われる構
成となっている。

第４図はヒューズエレメントのさらに他の例とともに三
相同時遮断ヒューズの他例を示すもので、上記第２図の
例とは、抵抗体および溶断部の構成を若干異にしてい
る。

すなわち、この例では抵抗体３ａ、３ｂ、３ｃの一次側
を板状とし、略Ｕ字状屈曲部も板状に構成するとともに
板状水平部に小孔１０を設けて溶断部２ａ、２ｂ、２ｃ
を構成している。すなわち、小孔１０によって初期発弧
部を限定して溶断部を構成したものである。このように
抵抗体の一次側に位置する部分を板状とすると、その板
厚、板幅を変えることによりアークが発生したときの溶
け込み速度を変化させることができる。

断面積を一定とした場合、板厚を小さく板幅を大きくと
ると溶け込み速度が増し、逆に丸棒状にすると溶け込み
速度が遅くなる。これを利用して三相とも確実に溶断し
た後、速やかに消弧完了するためには板状として溶け込
みを速め、溶け込みを必要としない導電性アーム４ａ、
４ｂ、４ｃの取付部分は丸棒状として最小限の溶け込み
としたものである。

第５図は、導電性アームに対して他相と短絡する方向に
回動する弾発力を付与するための構造例を示すもので、
抵抗体３ａ、３ｂ、３ｃに別途バネ受けアーム１１を取
り付け、導電性アーム４ａ、４ｂ、４ｃとの間に圧縮コ
イルスプリング１２を保持させた例を示している。

なお、これは単に一例を示すのみであり、バネ受けアー
ムを設けなくとも導電性アームに回動力を付与する構成
であれば良い。例えば、ネジリコイルバネを抵抗体に巻
装し、一端を密閉容器内壁に当接し他端を導電性アーム
に当接する構造、絶縁部材７から補助アームを突設し、
引っ張りコイルバネを装架する構造等各種の構成が採用
できる。

［発明の効果］ 以上の通り、この発明に係る三相同時遮断用ヒューズエ
レメントおよび三相同時遮断ヒューズは、大電流域は溶
断部におけるアーク短絡によって三相同時遮断させると
共に、小中電流域では低融点合金の溶融による導電性ア
ームの回動によって相間短絡を強制的に生起させ、短絡
大電流によって溶断部が発弧しアーク短絡により三相同
時遮断させる構成としたので、すべての電流域において
動作が確実であり、欠相運転、異常電圧の発生を防止で
きるものである。

抵抗体を部分的に屈曲して三相の溶断部を近接配置した
構成では、溶断部におけるアーク短絡が確実となる。

また、略Ｕ字状に屈曲して、その水平部に溶断部を設け
た構成ではアークを他相に駆動する力が働くためアーク
短絡がさらに保証されている。

すなわち、この発明によって三相がほぼ同時に連動遮断
される三相同時遮断用ヒューズエレメントおよび三相同
時遮断ヒューズを提供し得たものであり、三相三線式や
三相四線式等の低圧配電線路の保護に最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る三相同時遮断用ヒューズエレ
メントの一実施例を示す斜視図、 第２図は、ヒューズエレメントの他例とこのヒューズエ
レメントを用いた三相同時遮断ヒューズの一例を示す斜
視図、 第３図は、同ヒューズエレメントにおける溶断部構造を
示す斜視図、 第４図は、ヒューズエレメントのさらに他の例と三相同
時遮断ヒューズの他実施例を示す斜視図、 第５図は、導電性アームに対する弾発力の付与例を示す
説明図、 第６図は、従来の三相同時遮断ヒューズの一例を示す断
面図である。 １ａ、１ｂ、１ｃ……接続端子 ２ａ、２ｂ、２ｃ……溶断部 ３ａ、３ｂ、３ｃ……抵抗体 ４ａ、４ｂ、４ｃ……導電性アーム ５ａ、５ｂ、５ｃ……軸支部 ６ａ、６ｂ、６ｂ……低融点合金 ７……絶縁部材、８……スリーブ ９……絶縁パイプ、１０……小孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平田 裕士 大阪府大阪市中央区本町３丁目２番６号 大阪ヒューズ株式会社内 (72)発明者 森北 幸康 大阪府大阪市中央区本町３丁目２番６号 大阪ヒューズ株式会社内 (56)参考文献 実開 平１−111447（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭48−220（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】三対の接続端子間に定格電流に合った断面
   積の三相短絡溶断部を有する抵抗体を接続し、この溶断
   部より二次側寄りの位置において、各々の抵抗体を軸と
   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体に固着するとともに、導
   電性アームにそのアーム端が隣接した他相と接触する方
   向に回動する弾発力を付与してなる三相同時遮断用ヒュ
   ーズエレメント。
2. 【請求項２】抵抗体が部分的に屈曲され、三相の溶断部
   が互いに近接配置されている請求項１記載の三相同時遮
   断用ヒューズエレメント。
3. 【請求項３】抵抗体の一部が略Ｕ字状に屈曲され、当該
   Ｕ字状の水平部に溶断部が設けられている請求項２記載
   の三相同時遮断用ヒューズエレメント。
4. 【請求項４】略Ｕ字状屈曲部が板状をなし、当該Ｕ字状
   の水平部に小孔を設けて溶断部が形成されている請求項
   １記載の三相同時遮断用ヒューズエレメント。
5. 【請求項５】請求項１、２、３または４記載の三相同時
   遮断用ヒューズエレメントを使用した三相同時遮断ヒュ
   ーズにおいて、密閉容器の両端にリード線接続用の三相
   のスリーブを設け、両端の接続端子を各相のスリーブに
   接続して三相同時遮断用ヒューズエレメントを密閉容器
   内に内蔵してなる三相同時遮断ヒューズ。
6. 【請求項６】密閉容器の両側部を構成する絶縁部材に一
   端を固着した絶縁パイプで一次側の抵抗体の接続端を囲
   繞してなる請求項５記載の三相同時遮断ヒューズ。