JPH10270217A - Ｐｔｃ素子を用いた限流器及び配線用遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＰＴＣ素子を用いた限流器により過電流が限
流される際に発生するサージ電圧の発生を抑制した信頼
性に優れる限流器、およびこの限流器を用いて小型で遮
断容量の増大した配線用遮断器を提供する。 【解決手段】 室温抵抗率および／または相転移温度の
異なる複数の部位から構成されるＰＴＣ素子１０を、金
属製の端子板３２・３３に嵌挿して接続して限流器３０
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、短絡電流等の過
大な電流から構内配線系統あるいは構内配線系統等に配
設された電力機器を保護するために使用される限流器お
よび配線用遮断器に関し、さらに詳しくは、室温抵抗率
および／または相転移温度の異なる少なくとも複数のＰ
ＴＣ部位から構成されたＰＴＣ素子によって過電流発生
からＰＴＣ素子の抵抗転移までの時間に幅をもたせて、
ＰＴＣ素子の抵抗変化にともなうサージ電圧の発生を抑
制した限流器およびこの限流器を用いた配線用遮断器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】 電力を供給するケーブルや電気製品の
電気コードといった線材には、それらの線材に流すこと
ができる最大電流値（定格容量）が決められており、こ
の決められた値よりも大きな電流を線材に流した場合に
は、線材と他の装置の接点において、スパークが生じて
発火したり、線材の絶縁被覆が線材の加熱により溶融し
て漏電の原因となることがある。

【０００３】 このような事故を防ぐために、定格容量
以上の過大な電流が線材に流れた場合に、この電流を遮
断して構内配線系統を保護する役割を果たすものが配線
用遮断器（Ｍｏｌｄｅｄ Ｃａｓｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ
Ｂｒｅａｋｅｒ：以下、ＭＣＣＢと略す）である。この
ＭＣＣＢは一般的にブレーカと呼ばれ、電源側と負荷側
との構内配線系統の間に挿入、接続されて用いられる。

【０００４】 このＭＣＣＢの構造は、一般的に電路の
開閉遮断を行う開閉機構と、定格電流よりも大きな電流
に対して電流値に応じて自動的に電路の開閉遮断を行う
引き外し装置とが絶縁容器内に組み込まれ、この絶縁容
器外部に、これらの電流遮断機構と通ずる電力供給側端
子、および負荷接続側端子が設けられたものとなってい
る。なお、ここでいう電路とは、ＭＣＣＢ内における電
力供給側端子と負荷接続側端子との間の配線路をいう。

【０００５】 このようなＭＣＣＢの電流遮断容量を増
大させるために、ＭＣＣＢ自体の引き外し機構はそのま
まにして、電路に流れる過電流を限流する装置をＭＣＣ
Ｂに取付けることによって、ＭＣＣＢの実質的な電流遮
断容量を増大させる試みがなされている。このような限
流装置としては、電磁反発機構、限流ヒューズ、ＰＴＣ
抵抗素子等が検討されている。

【０００６】 たとえば、特開平４−３５１８２５号公
報には、ＰＴＣ素子を用いた限流器が提案されている。
ＰＴＣ素子は、ＰＴＣ素子を構成する材料により定まる
所定の温度（相転移温度）以上にＰＴＣ素子が加熱され
た場合に、急激に抵抗値が上昇して、電流を制限するも
のである。したがって、このＰＴＣ素子を用いた限流器
によれば、過負荷電流や過電流によってＰＴＣ素子には
ＰＴＣ素子の抵抗成分に起因するジュール熱が発生し、
この発生した熱によりＭＣＣＢ内の開閉機構を作動させ
て過電流が遮断される。したがって、ＰＴＣ素子が高抵
抗となることにより、短絡電流が限流されるために、遮
断電流容量の小さいＭＣＣＢで実用上、電流遮断容量を
高容量化することができる利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、この
ようにＰＴＣ素子を用いた場合には、図５に示されるよ
うに、ＰＴＣ素子が過電流により相転移温度に到達し
て、急激に抵抗値が増大して、限流を制限する瞬間に、
ＰＴＣ素子にかかる電圧もまた急激に増大して、その大
きさは電源電圧の５〜１０倍にも達していることがわか
る。このような急激な大電圧の発生はサージと言われ、
このサージ電圧はＰＴＣ素子に絶縁破壊という損傷をも
たらして電路の電流の遮断を行えなくしたり、ＰＴＣ素
子の温度を急激に上昇させて限流器を焼付かせたりする
等の事故の原因となる。

【０００８】 電源から負荷までの配線は、配線の太さ
や長さに応じたインピーーダンスを持っており、短絡事
故時の電流は、この配線インピーダンスと電源電圧とか
ら定まる。ＪＩＳ−Ｃ８３７０は、ＭＣＣＢの短絡遮断
試験回路定数として、適用する配線インピーダンスを遮
断容量に応じて規定している。

【０００９】 一般に、短絡電流の小さな配線のインピ
ーダンスは抵抗性であるのに対して、短絡電流の大きな
配線のインピーダンスはインダクタンス性である。この
ため、ＰＴＣ素子を使用してＭＣＣＢの遮断容量を増大
させる場合には、配線インピーダンスは、インダクタン
ス性であり、ＰＴＣ素子が急激に抵抗を増加して過電流
を限流しようとすると、インダクタンスの作用により電
流の減少を妨げるように、サージ電圧が発生する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】 そこで、本発明者はこ
のＰＴＣ素子の限流作用にともなうサージ電圧の発生を
抑制し、より信頼性の高い限流器および配線用遮断器を
提供すべく検討を行い、本発明に到達した。すなわち、
本発明によれば、所定の相転移温度になると抵抗値が上
昇する正の抵抗温度係数を有するＰＴＣ素子を電路に備
えて、該電路に過電流が流れることにより、当該ＰＴＣ
素子の温度が上昇して抵抗転移温度に至ると抵抗値が上
昇して過電流を抑制するＰＴＣ素子を用いた限流器であ
って、前記ＰＴＣ素子は、金属製の第一の端子および第
二の端子の間に嵌合されて電流路を形成し、当該ＰＴＣ
素子内の部位によって過電流が当該ＰＴＣ素子に通電し
た際の相転移温度までの到達時間を異ならしめて当該過
電流による当該ＰＴＣ素子の全抵抗の時間変化を緩慢と
することにより、当該ＰＴＣ素子の抵抗変化にともなう
サージ電圧の発生を抑制することを特徴とする限流器、
が提供される。

【００１１】 このような限流器において、ＰＴＣ素子
は室温抵抗率および／または相転移温度の異なる少なく
とも複数のＰＴＣ部位から一体的に構成され、当該ＰＴ
Ｃ部位が金属製の前記第一の端子および前記第二の端子
の間に電気的に直列あるいは並列に接続されていること
が好ましい。さらに、ＰＴＣ素子として、室温抵抗率の
異なるＰＴＣ部位を端成分として、一方の端成分ＰＴＣ
部位から他方の端成分ＰＴＣ部位に向かって室温抵抗率
が連続的に、あるいは段階的に変化している傾斜機能材
料も好適に使用される。

【００１２】 さらに、このような限流器に使用される
ＰＴＣ素子としては、クリストバライトと導電性材料と
の混合比率を調整することによって室温抵抗率を調整し
た少なくとも複数の部位から構成されているＰＴＣ素
子、あるいは、三酸化二バナジウム（Ｖ₂Ｏ₃）を主成分
として、当該三酸化二バナジウムに添加する三酸化二ク
ロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）の量を調整することによって当該ＰＴ
Ｃ素子の相転移温度を調整した少なくとも複数の部位か
ら構成されているＰＴＣ素子が好ましい。

【００１３】 また、本発明によれば、電路に短絡電流
等の過電流が流れると、温度が上昇してその温度が所定
の相転移温度に達すると抵抗値が増大して当該過電流を
限流するＰＴＣ素子を備えた限流器を配設した配線用遮
断器であって、前記限流器が、上述した室温抵抗率およ
び／または相転移温度の異なる少なくとも複数のＰＴＣ
部位からなるＰＴＣ素子を金属製の第一の端子および第
二の端子の間に嵌合して電流路を形成した限流器である
ことを特徴とする配線用遮断、が提供される。

【００１４】

【発明の実施の形態】 上述した本発明によるＰＴＣ素
子を用いた限流器および配線用遮断器においては、ＰＴ
Ｃ素子を構成する室温抵抗率および／または相転移温度
の異なるＰＴＣ部位が順次、抵抗転移することによって
徐々に抵抗値が大きくなって限流を開始するので、急激
な抵抗値変化によるサージ電圧の発生を抑制することが
でき、ＰＴＣ素子の絶縁破壊や焼付きによる限流器の故
障を回避できる。また、このようなＰＴＣ素子の限流作
用により、低容量のＭＣＣＢを大型化することなく大容
量化、すなわち最大電流遮断容量を大きくすることが可
能となる。以下、本発明の実施の形態について、図面を
参照しながら説明するが、本発明はこれらの実施形態に
限定されるものではない。

【００１５】 図１は本発明の限流器に使用されるＰＴ
Ｃ素子の一実施形態を示す斜視図である。ＰＴＣ素子１
０は、５層の室温抵抗率および／または相転移温度の異
なる薄板状のＰＴＣ部位２Ｐ・２Ｑ・２Ｒ・２Ｓ・２Ｔ
（以下２Ｐ〜２Ｔと表記する）を積層して一体的に形成
したものである。ＰＴＣ素子１０の端部のＰＴＣ部位２
Ｐおよび２Ｔの積層方向の外部平板表面に電極３Ｐおよ
び３Ｔを設けた場合には、ＰＴＣ素子１０は、ＰＴＣ部
位２Ｐ〜２Ｔを電極３Ｐ・３Ｔ間に直列に接続したもの
となる。このとき、ＰＴＣ素子１０の抵抗値を小さく
し、定常状態での自己発熱による電力損失を小さくする
ために、電極３Ｐ・３Ｔの面積が大きく、各ＰＴＣ部位
の積層方向厚みを薄くすることが好ましい。

【００１６】 一方、ＰＴＣ素子１０の側面、すなわち
ＰＴＣ部位２Ｐ〜２Ｔの厚み方向の面が露出する一面
と、その面に対向する面のそれぞれに電極を設けた場合
には、ＰＴＣ素子１０はＰＴＣ部位２Ｐ〜２Ｔを電極間
に並列に接続したものとなる。しかしながら、この場合
には電極面の面積が小さく、かつ、電極間距離が長くな
るために、ＰＴＣ素子全体の抵抗値が大きくなるので、
限流器に使用するＰＴＣ素子としては好ましくない。し
たがって、ＰＴＣ部位を並列に接続してＰＴＣ素子を構
成する場合には、例えば、図２に示すＰＴＣ素子１１の
ように、電極面６・７の面積が大きく、かつ電極６・７
間の距離が短くなるように、室温抵抗率および／または
相転移温度の異なるＰＴＣ部位５Ｐ〜５Ｔを同一面内に
平面的に配列することが好ましい。

【００１７】 これらのＰＴＣ素子１０・１１を構成す
るそれぞれのＰＴＣ部位２Ｐ〜２Ｔ・５Ｐ〜５Ｔの室温
抵抗率および／または相転移温度の配列順序は、必ずし
も室温抵抗率および／または相転移温度の低いものから
高いものへ順番に並べられる必要はない。また、本実施
形態においては、５つのＰＴＣ部位によりＰＴＣ素子が
構成されているが、ＰＴＣ部位の数は必要に応じて変更
でき、複数であれば特に制限がないことはいうまでもな
い。さらに、所望のＰＴＣ特性を実現するために、ＰＴ
Ｃ素子１０において各ＰＴＣ部位２Ｐ〜２Ｔの厚みを変
えたり、ＰＴＣ素子１１において各ＰＴＣ部位５Ｐ〜５
Ｔの面積比率を任意に変えて設定することも可能であ
る。あるいは、室温抵抗率および／または相転移温度の
異なるＰＴＣ部位を端成分として、それらの端成分の間
で室温抵抗率および／または相転移温度が連続的に、あ
るは段階的に変化しているような傾斜機能材料からなる
ＰＴＣ素子もまた、本発明の限流器に好適に使用するこ
とができる。

【００１８】 このようなＰＴＣ素子として、本発明に
おいては、室温抵抗率が約１０〜１００ｍΩ・ｃｍ、相
転移温度が２００℃〜２６０℃であって、その相転移温
度における抵抗上昇率が約１０００倍以上であるクリス
トバライト系複合セラミックスが好適に用いられる。ク
リストバライト系複合セラミックスにおいては、クリス
トバライトと各種の導電性材料、例えば、二珪化モリブ
デン（ＭｏＳｉ₂）や二珪化タングステン（ＷＳｉ₂）、
二珪化チタン（ＴｉＳｉ₂）等の導電性珪化物、モリブ
デンカーバイド（ＭｏＣ）やタングステンカーバイド
（ＷＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化珪素（ＳｉＣ）
等の導電性炭化物、あるいはモリブデン（Ｍｏ）やタン
グステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）等の耐熱金属との混合
率を変えることによって室温抵抗率の異なる種々のＰＴ
Ｃ材料を作製することができる。

【００１９】 また、ＰＴＣ素子を構成する各部位の室
温抵抗率を変化させる手段として、クリストバライト系
複合セラミックスに電気伝導率の異なる複数の導電性材
料の配合割合を変化させる、たとえば、クリストバライ
トとＭｏＳｉ₂とＭｏの複合セラミックスにおいてＭｏ
Ｓｉ₂とＭｏの割合を変化させる、ことも有効である。

【００２０】 また、ＰＴＣ材料として、室温抵抗率が
約１〜１０ｍΩ・ｃｍ、相転移温度が約６０℃〜１５０
℃であって、相転移温度における抵抗上昇率が約１００
０倍以上の特性を有する酸化バナジウム（Ｖ₂Ｏ₃）−酸
化クロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）系セラミックスもまた好適に用い
られ、酸化クロムの添加量を変えることによって相転移
温度の異なる種々のＰＴＣ材料を作製することが可能で
ある。

【００２１】 その他のＰＴＣ素子用の材料としては、
チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃）セラミックス、チタン酸バ
リウム（ＢａＴｉＯ₃）セラミックス、チタン酸ビスマ
ス（ＢｉＴｉＯ₃）セラミックスあるいはこれらの固溶
体が挙げられる。このような材料においても、アルカリ
土類金属等を添加して固溶させる、あるいはこれらの材
料の混合比率を変えることにより、相転移温度や室温抵
抗率、さらに相転移温度における抵抗上昇率を制御する
ことができる。さらに、ポリエチレン−カーボン系複合
材料やポリオレフィン−カーボン系複合材料を用いるこ
とができ、これらに含有する導電性粉体の量等を変更す
ることで室温抵抗値を制御することも可能である。

【００２２】 上述した種々の材料を用いてＰＴＣ素子
１０等を作製するには、特に制限はなく、既知の種々の
方法が用いられる。例えば、セラミックス系材料の場合
には、まず、室温抵抗率および／または相転移温度の異
なる種々のＰＴＣ部位の材料それぞれについて、原料粉
末を有機溶媒、可塑剤、バインダーと混合してスラリー
を作製し、ドクターブレード法やカレンダロール法等の
シート成形法によってグリーンシートを作製する。ある
いは、この原料粉末に水、可塑剤、バインダー等を加え
て混練し、得られた混練土から押出成形によってシート
を作製する。次に、作製した各種のグリーンシートを適
当な形状に抜加工等して所望の積層構成、層厚となるよ
うに積層して圧着し、焼成することで一体焼成型のＰＴ
Ｃ素子を作製することができる。得られた積層体には、
必要に応じて加工が施されるが、得られた積層体の積層
方向の端面に電極を設ければ、ＰＴＣ部位を直列に接続
したＰＴＣ素子１０が得られ、積層体の積層面に垂直な
方向に適当な幅で切断加工を施し、この切断面に電極を
設けることにより各ＰＴＣ部位を並列に接続したＰＴＣ
素子１１を作製することができる。

【００２３】 このような一体焼成以外のＰＴＣ素子の
作製方法としては、プレス金型に逐次異なる組成を有す
るＰＴＣ部位の原料を充填してプレス成形し、得られた
積層成形体を焼成する方法や、それぞれの原料粉末のス
リップを作製して鋳込み型に逐次スリップを注入する方
法によって作製された成形体を焼成する方法等が挙げら
れる。このような方法によるＰＴＣ素子の作製方法は、
ＰＴＣ材料の主成分と焼結特性が類似しており、一部の
添加物によってＰＴＣ素子の作動特性を変化させること
ができる場合に特に有用である。さらには、溶射法等に
より、供給する原料組成を連続的に変化させることで、
ＰＴＣ素子内で室温抵抗率および／または相転移温度が
連続的に変化するＰＴＣ素子を作製することも可能であ
る。

【００２４】 しかしながら、室温抵抗率および／また
は相転移温度や、相転移温度における抵抗上昇率の選択
の都合上、複数種の全く異なるＰＴＣ材料を用いてＰＴ
Ｃ素子を作製しなければならない場合には、上述の方法
を用いることは困難である。このような場合には、種々
の材料から種々の方法によって作製されたＰＴＣ部位を
部品として電極間に直列に接続したい場合には、それぞ
れのＰＴＣ部位の部品を導電性ペーストを介して焼付け
て一体化するか、あるいは導電性接着剤で接合して一体
化する等の方法が採られる。一方、複数のＰＴＣ部位の
部品を電気的に並列に接続したい場合には、絶縁性で電
気容量の小さい樹脂接着剤や耐熱接着剤を用いてそれぞ
れのＰＴＣ部位の部品を接続する方法が簡便である。な
お、このようなＰＴＣ素子の作製方法は、上述した一体
成形と焼成が可能なセラミックス材料を用いたＰＴＣ素
子を作製する別の方法としても有用である。

【００２５】 次に、このようにして作製されたＰＴＣ
素子を用いた限流器について説明する。図３は、本発明
の限流器３０の一実施形態を示す斜視図であり、ＰＴＣ
素子として、図１に示したＰＴＣ素子１０を用いてい
る。限流器３０は、ＰＴＣ素子１０または１１の平板面
が長手平板形の端子板３２および３３に挟まれるように
して接合され、電流路が形成されている。

【００２６】 長手板状に形成された端子板３２、３３
は、たとえば、銅、アルミニウム、ステンレス等の導電
性が良好な金属材料が用いられる。端子板３２、３３
は、薄板状に形成したＰＴＣ素子１０の平板面に重ね合
わされるようにして導電性接着剤等によりＰＴＣ素子１
０と接続されるか、あるいはＰＴＣ素子１０の電極面を
ニッケルや銀あるいは白金等でメタライズして金属ロウ
付けあるいは溶接等により固着されて電気的に接続され
る。したがって、電流の流路面積が大きく、かつ、ＰＴ
Ｃ素子１０が薄いので、ＰＴＣ素子１０の抵抗値が小さ
くなり、ＰＴＣ素子による電力損失の低下を防止するこ
とができる。さらに、概して端子板３２、３３に使用さ
れる良導電性金属は熱伝達性にも優れていることから、
定常電流によってＰＴＣ素子１０に発生した熱を放熱す
る役割をも果たす。なお、端子板３２、３３にはＭＣＣ
Ｂや配線との接続に利用される取付孔３２Ａ、３３Ａが
設けられている。

【００２７】 限流器３０に過電流が通電した際のＰＴ
Ｃ素子の限流機構について説明する。ＰＴＣ素子１０を
構成するＰＴＣ部位２Ｐ〜２Ｔが、それぞれ異なる室温
抵抗率を有している場合には、ＰＴＣ素子１０は、端子
板３２、３３間の通電方向沿って室温抵抗率に幅をも
つ。電流によるＰＴＣ部位２Ｐ〜２Ｔの各部位の発熱量
は各部位の室温抵抗率に比例するので、室温抵抗率が大
きいほど単位体積当たりの発熱量が大きく、温度上昇速
度が速くなる。このため、限流器３０に過電流が流れた
場合には、室温抵抗率の大きいＰＴＣ部位から順次時間
差をもって相転移温度に到達して抵抗転移し、ＰＴＣ素
子１０全体の抵抗値が徐々に増加することとなる。した
がって、過電流の限流開始が緩やかに始まるために、サ
ージ電圧の発生が抑制される。なお、全てのＰＴＣ部位
２Ｐ〜２Ｔの抵抗値が上昇した時点での最終的なＰＴＣ
素子１０の抵抗値によって過電流の最終的な限流値が定
められる。

【００２８】 これに対し、図２に示したＰＴＣ素子１
１において、ＰＴＣ部位５Ｐ〜５Ｔがそれぞれ異なる室
温抵抗率を有する場合に、図３に示す限流器３０に使用
されているＰＴＣ素子１０の代わりに用いて限流器を作
製すると、ＰＴＣ素子１１は、端子間の通電方向に垂直
な面内で室温抵抗率に幅をもつ。この場合、電流による
発熱量は各ＰＴＣ部位の室温抵抗率に反比例するので、
室温抵抗率が小さいＰＴＣ部位ほど単位体積当たりの発
熱量が大きく、温度上昇速度が速くなる。このため、室
温抵抗率が小さいＰＴＣ部位から順次時間差をもって相
転移温度に到達して抵抗転移し、ＰＴＣ素子１１全体の
抵抗値が徐々に増加することとなる。したがって、この
場合も、先に示したＰＴＣ素子１０を用いた場合と同様
に、過電流の限流開始が緩やかに始まるために、サージ
電圧の発生が抑制される。

【００２９】 また、上述した室温抵抗率の異なるＰＴ
Ｃ部位からなるＰＴＣ素子の代わりに、相転移温度の異
なるＰＴＣ部位からなるＰＴＣ素子を用いた場合も、本
発明の解決課題であるサージ電圧の発生を抑制すること
ができる。ここで、図１に示したＰＴＣ素子１０を構成
するＰＴＣ部位２Ｐ〜２Ｔがそれぞれ異なる相転移温度
を有し、室温抵抗率にほとんど差がないものとすると、
過電流がＰＴＣ素子に流れた場合に、それぞれのＰＴＣ
部位の単位体積当たりの発熱量はほぼ等しいので、各Ｐ
ＴＣ部位はほぼ同じ速度で温度上昇する。したがって、
相転移温度の低いＰＴＣ部位から順次抵抗転移を起こし
てＰＴＣ素子全体の抵抗値が徐々に増加する。すなわ
ち、過電流の発生からＰＴＣ素子の抵抗転移までの時間
に幅をもたせ、過電流の限流開始を緩やかに始めること
ができるので、サージ電圧の発生が抑制される。

【００３０】 同様に、図２に示したＰＴＣ素子１１を
構成するＰＴＣ部位５Ｐ〜５Ｔがそれぞれ異なる相転移
温度を有し、室温抵抗率にほとんど差がないものとした
場合にも、各ＰＴＣ部位はほぼ同じ速度で温度上昇する
ので、相転移温度の低いＰＴＣ部位から順次抵抗転移を
起こしてＰＴＣ素子全体の抵抗値が徐々に増加する。す
なわち、過電流の発生からＰＴＣ素子の抵抗転移までの
時間に幅をもたせ、過電流の限流開始を緩やかに始める
ことができるので、サージ電圧の発生が抑制される。

【００３１】 さらに、上述した室温抵抗率の差による
ＰＴＣ部位の温度上昇速度の差と、相転移温度の差によ
るＰＴＣ部位の相転移温度到達時間の差、および各ＰＴ
Ｃ部位の電極面積や抵抗上昇率を考慮することにより、
目的と用途に応じた過電流の緩やかな初期限流が可能と
なり、サージ電圧の発生を抑制することができることは
いうまでもない。

【００３２】 上述した種々のＰＴＣ素子を使用した限
流器は、実際には、例えば、図３に示した限流器３０を
例にして、図４に示されるように、各種の三相型のＭＣ
ＣＢ５０と電力供給ケーブル５４Ｘ、５４Ｙ、５４Ｚと
の間に配設されて用いられる。ＭＣＣＢ５０は電路に接
続される主接点、主接点を開閉する開閉機構、主接点の
開極時に発生するアークを消弧するための消弧室、過負
荷電流または短絡電流等の過電流に対して開閉機構を釈
放して主接点を引き外す引き外し機構を内蔵し、開閉機
構を動作させて主接点を電路に接続する操作スイッチ５
１と、このＭＣＣＢ５０を電源側の電路に接続する電源
側端子５２Ｘ・５２Ｙ・５２Ｚと、ＭＣＣＢ５０を負荷
側の電路に接続する負荷側端子５３Ｘ・５３Ｙ・５３Ｚ
とを備えている。なお、５５Ｘ・５５Ｙ・５５Ｚは負荷
配線ケーブルである。

【００３３】 限流器３０のＭＣＣＢ５０との接続は、
たとえば、電力供給ケーブル５４Ｚの場合、上述した限
流器３０の端子板３３の取付孔３３ＡをＭＣＣＢ５０の
電源側端子５２Ｚに取付けてネジ止めし、次いで、限流
器３０の各端子板３２の取付孔３２Ａにおいて、電源側
の電力供給ケーブル５４Ｚをネジ止めして行われる。同
様の接続を電力供給ケーブル５４Ｘ、５４ＹとＭＣＣＢ
５０の電源側端子５２Ｘ、５２Ｙのそれぞれについて行
うことにより、電力供給ケーブル５４Ｘ、５４Ｙ、５４
Ｚが各限流器３０を介してＭＣＣＢ５０に接続される。
一方、負荷側端子５３Ｘ、５３Ｙ、５３Ｚに負荷配線ケ
ーブルを相毎に接続する。これにより各相毎に限流器３
０を備えたＭＣＣＢ５０が配線に接続されることにな
る。

【００３４】 この図４に示すような構内配線系統にＭ
ＣＣＢ５０の最大電流遮断容量以上の過電流が流れて
も、配設された本発明のＰＴＣ素子を具備する限流器に
より、従来のＰＴＣ素子と同じ限流効果を有し、ＭＣＣ
Ｂ５０の最大電流遮断容量を上げることができる利点を
そのままにして、限流開始を徐々に始めることによって
サージ電圧の発生を抑制することが可能となる。このこ
とは、従来のＰＴＣ素子を用いた場合の問題点であるサ
ージ電圧の発生によるＰＴＣ素子の絶縁破壊、ＰＴＣ素
子の急発熱によるＰＴＣ素子や接続端子の焼付き等の事
故を防止することができる効果がある。もちろん、本発
明のＰＴＣ素子１０等を有する限流器は、定格電流が流
れる状態およびＭＣＣＢ５０の最大遮断容量以下の電流
の遮断に影響を及ぼすものではない。

【００３５】 以上、本発明の限流器およびこの限流器
を用いた配線用遮断器の実施形態について説明してきた
が、本発明はこのような実施形態に限定されず、本発明
の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が加えられるも
のであることが理解されるべきである。たとえば、本発
明におけるＰＴＣ素子の形状は、円形や多角形の板であ
ってもよいし、楕円円筒や多角形円筒であってもかまわ
ず、これらＰＴＣ素子等の形状に応じて、あるいは任意
に端子板の形状を適宜変更できることはいうまでもな
い。また、抵抗の小さいＰＴＣ素子であれば、ブロック
状のものも用いることが可能である。

【００３６】

【実施例】 以下、実施例により本発明をより詳細に説
明する。表１に実施例１、２および比較例の限流器にお
いて使用したＰＴＣ素子の材料特性、形状等について示
した。実施例１では、クリストバライトと金属モリブデ
ンの混合比を変えることによって、室温抵抗率に幅をも
たせたＰＴＣ素子を使用し、実施例２では、Ｃｒ₂Ｏ₃の
添加量を変えることによって相転移温度に幅をもたせた
Ｖ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃系ＰＴＣ素子を使用している。比較例
としては、実施例１のＰＴＣ素子と同じ材料系のもの
で、室温抵抗率と相転移温度を両方を一定としたＰＴＣ
素子を使用した。これらの素子を、それぞれ、表１に示
したＭＣＣＢに接続して、表１に示した試験回路におい
て、ＪＩＳ−８３７０に基づいた短絡電流遮断試験を行
った。

【００３７】

【表１】

【００３８】 試験結果を表２に示す。室温抵抗率また
は相転移温度に幅をもつＰＴＣ素子を用いた本発明の実
施例１、２においては、ＭＣＣＢを通過する最大通過電
流は、１２５ｋＡから４８ｋＡにまで限流されてＭＣＣ
Ｂにより良好に遮断された。また、いずれの場合におい
ても、サージ電圧は発生せず、電流遮断時のＰＴＣ素子
温度も３４０℃以下であった。さらに、試験後のＰＴＣ
素子の状態を観察したが、異常は観られなかった。

【００３９】 これに対し、室温抵抗率または相転移温
度に幅をもたない比較例においては、ＭＣＣＢを通過す
る最大通過電流は、１２５ｋＡから４８ｋＡにまで限流
されてＭＣＣＢにより遮断されたものの、電源電圧の約
６倍のサージ電圧が発生してＰＴＣ素子温度も６００℃
にまで上昇し、電流遮断後のＰＴＣ素子には、ＰＴＣ素
子と電極との間にクラックの発生が認められた。

【００４０】 このように、ＰＴＣ素子内に室温抵抗率
および／または相転移温度の幅をもつＰＴＣ素子を限流
器に用いることによって、サージ電圧の発生とサージ電
圧によるＰＴＣ素子の急発熱が防がれ、限流器自体も保
護された。

【００４１】

【表２】

【００４２】

【発明の効果】 上述の通り、本発明の限流器によれ
ば、ＰＴＣ素子が室温抵抗率および／または相転移温度
の異なる複数のＰＴＣ部位から構成されているので、Ｐ
ＴＣ素子による過電流の限流が徐々に行われるので、Ｐ
ＴＣ素子の急激な抵抗変化にともなうサージ電圧の発生
と、サージ電圧の発生によるＰＴＣ素子の急発熱が抑制
される。また、ＰＴＣ素子の絶縁破壊や焼付きが防止で
きる効果がある。また、ＰＴＣ素子による限流効果によ
って、小容量のＭＣＣＢを用いても大容量のＭＣＣＢを
用いた場合と同様の電流遮断効果が得られるので、ＭＣ
ＣＢの設置コストを大幅に低減させることが可能であ
り、また、部品の交換等の必要もほとんどないために、
保守性に優れる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の限流器に使用されるＰＴＣ素子の実
施形態を示す斜視図である。

【図２】 本発明の限流器に使用されるＰＴＣ素子の別
の実施形態を示す斜視図である。

【図３】 本発明の限流器の一実施形態を示す斜視図で
ある。

【図４】 本発明の限流器をを配線用遮断器（ＭＣＣ
Ｂ）に取付けた例を示す平面図である。

【図５】 従来の配線用遮断器（ＭＣＣＢ）の動作特性
を示す説明図である。

【符号の説明】

２Ｐ・２Ｑ・２Ｒ・２Ｓ・２Ｔ…ＰＴＣ部位、３Ｐ・３
Ｔ…電極、５Ｐ・５Ｑ・５Ｒ・５Ｓ・５Ｔ…ＰＴＣ部
位、６…電極、７…電極、１０…ＰＴＣ素子、１１…Ｐ
ＴＣ素子、３０…限流器、３２…端子板、３２Ａ…取付
孔、３３…端子板、３３Ａ…取付孔、５０…ＭＣＣＢ、
５１…操作スイッチ、５２Ｘ・５２Ｙ・５２Ｚ…電源側
端子、５３Ｘ・５３Ｙ・５３Ｚ…負荷側端子、５４Ｘ・
５４Ｙ・５４Ｚ…三相電力供給ケーブル、５５Ｘ・５５
Ｙ・５５Ｚ…負荷配線ケーブル。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の相転移温度になると抵抗値が上昇
   する正の抵抗温度係数を有するＰＴＣ素子を電路に備え
   て、該電路に過電流が流れることにより、当該ＰＴＣ素
   子の温度が上昇して抵抗転移温度に至ると抵抗値が上昇
   して過電流を抑制するＰＴＣ素子を用いた限流器であっ
   て、 前記ＰＴＣ素子は、金属製の第一の端子および第二の端
   子の間に嵌合されて電流路を形成し、当該ＰＴＣ素子内
   の部位によって過電流が当該ＰＴＣ素子に通電した際の
   相転移温度までの到達時間を異ならしめて当該過電流に
   よる当該ＰＴＣ素子の全抵抗の時間変化を緩慢とするこ
   とにより、当該ＰＴＣ素子の抵抗変化にともなうサージ
   電圧の発生を抑制することを特徴とする限流器。
2. 【請求項２】 前記ＰＴＣ素子は、室温抵抗率および／
   または相転移温度の異なる少なくとも複数のＰＴＣ部位
   から一体的に構成され、当該ＰＴＣ部位が金属製の前記
   第一の端子および前記第二の端子の間に電気的に直列あ
   るいは並列に接続されていることを特徴とする請求項１
   記載の限流器。
3. 【請求項３】 前記ＰＴＣ素子が、室温抵抗率および／
   または相転移温度の異なるＰＴＣ部位を端成分として、
   一方の端成分ＰＴＣ部位から他方の端成分ＰＴＣ部位に
   向かって室温抵抗率が連続的に、あるいは段階的に変化
   している傾斜機能材料であることを特徴とする請求項１
   または２記載の限流器。
4. 【請求項４】 前記ＰＴＣ素子が、クリストバライトと
   導電性材料との混合比率を調整することによって室温抵
   抗率を調整した少なくとも複数の部位から構成されてい
   ることを特徴とする請求項２または３記載の限流器。
5. 【請求項５】 前記ＰＴＣ素子が、三酸化二バナジウム
   （Ｖ₂Ｏ₃）を主成分として、当該三酸化二バナジウムに
   添加する三酸化二クロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）の量を調整するこ
   とによって当該ＰＴＣ素子の相転移温度を調整した少な
   くとも複数の部位から構成されていることを特徴とする
   請求項２または３記載の限流器。
6. 【請求項６】 電路に短絡電流等の過電流が流れると、
   温度が上昇してその温度が所定の相転移温度に達すると
   抵抗値が増大して当該過電流を限流するＰＴＣ素子を備
   えた限流器を配設した配線用遮断器であって、 前記限流器が、請求項１〜５のいずれかに記載の限流器
   であることを特徴とする配線用遮断器。