JPH10271666A

JPH10271666A - 限流器および配線用遮断器

Info

Publication number: JPH10271666A
Application number: JP7403297A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tani; 信谷
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】外部環境の温度の影響を受けずに、過電流に
よる相転移温度までの温度上昇時間および限流開始時間
を短縮したＰＴＣ素子を用いた限流器と、この限流器を
用いて遮断容量を増大させた小型で保守性に優れた配線
用遮断器を提供する。【解決手段】平板形状を有するＰＴＣ素子３１を、金
属製の端子板３２、３３で嵌合して接合し、端子板３３
のＰＴＣ素子３１が接続された反対の平板面に電気式ヒ
ータ３４を接合して限流器３０が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構内配線系統等
の電路に流れる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
するための限流器および配線用遮断器に関し、さらに詳
しくは、ＰＴＣ素子とＰＴＣ素子を加熱し、所定温度に
保持するヒータにより、過大な電流によるＰＣＴ素子の
昇温特性を制御した限流器を用いることで、最大電流遮
断容量の小さい電流遮断器の遮断電流容量を増大させ、
過電流の大きさに適した電流遮断機構を作動させる限流
器および配線用遮断器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、構内配線系統においては、
過負荷や短絡事故により発生する過負荷電流あるいは過
電流等の定格電流よりも大きな電流から構内配線系統を
保護するために、電源側と負荷側との構内配線系統の間
に配線用遮断器（ＭｏｌｄｅｄＣａｓｅＣｉｒｃｕ
ｉｔＢｒｅａｋｅｒ：以下、ＭＣＣＢと略す）が設け
られており、一般的にブレーカと呼ばれている。

【０００３】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。

【０００４】前記開閉機構は、手動あるいは引き外し
装置によって電路の接点を開閉するものであり、引き外
し機構は、図７に示すような動作特性曲線にしたがって
作動するものである。図７より、引き外し機構は図７に
おける定格電流Ｉｎ（１．０Ｉｎ）が流れる定常状態に
おいては作動しないことがわかる。

【０００５】しかし、定格電流の１．２５倍〜１０倍
程度の過負荷電流が流れた場合には、１２０分〜５秒程
度の引き外し動作を行ういわゆる時延引き外しを行う。
これは、電力機器においては、電源投入時に瞬間的に定
格電流以上の電流が流れることが多々あることから、こ
のような機器の立上げに必要な過負荷電流に対して、そ
の都度、配線用遮断器が作動すれば機器を立上げること
もできなくなることが一つの理由である。

【０００６】これに対し、定格電流の１０倍程度以上
の過電流域においては、ＭＣＣＢは、０．０２秒（５０
Ｈｚにおいて１サイクル）以内に引き外し動作を行うい
わゆる瞬時引き外しを行う。これは、１０倍程度以上の
過電流は明らかに構内配線系統に生じた何らかの異常に
よる短絡電流等とみなされるので、配線系統に生ずるこ
とが予想される事故を未然に防ぐことからも電路の速や
かな遮断が必要とされるからである。

【０００７】このようなＭＣＣＢの電流遮断容量を増
大させるために、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、遮断電流容量を高容量
化することができる利点がある。

【０００８】

【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おいても、ＭＣＣＢの
接点投入直後に過電流が発生した場合には、ＰＴＣ素子
の初期温度が外部環境温度程度と低いために抵抗転移す
るための温度上昇幅が大きくなる。したがって、このよ
うな場合にＭＣＣＢの遮断容量以下に限流するために
は、使用するＰＴＣ素子の体積を非常に小さくする必要
があり、結果として、非常に大きな抵抗上昇率を有する
ＰＴＣ素子が必要となる問題点がある。

【０００９】また、通常の通電時においてもＰＴＣ素
子の温度が通常電流によるＰＴＣ素子の自己発熱量と環
境温度とに依存するため、ＰＴＣ素子の抵抗転移に必要
な温度上昇幅に通電電流値や環境温度による差が生ず
る。このため、過電流発生時のＰＴＣ素子の限流動作時
間や最大通過電流値が過電流発生直前の通電電流値や環
境温度によって変化してしまい、限流動作が一定しない
欠点がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、
ＰＴＣ素子の使用状態を常にＰＴＣ素子の相転移温度よ
りも低く、低抵抗である所定の状態に加熱、保持して、
このＰＴＣ素子に過電流が流れた際のＰＴＣ素子の温度
上昇特性を一定とすることにより、ＭＣＣＢの作動に支
障なく、過電流の限流と遮断が行うことができる限流器
および電流遮断器について検討し、本発明に到達した。

【００１１】すなわち、本発明によれば、所定の相転
移温度になると急激にその抵抗値が増大する正の抵抗温
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
してその温度が当該所定の相転移温度に至ると急激にそ
の抵抗値が増大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素子が、金属製の第一の
端子および第二の端子に挟まれて電気的に接続され、か
つ、当該ＰＴＣ素子を加熱する電気式ヒータを具備する
ことを特徴とする限流器、が提供される。

【００１２】ここで、本発明の限流器においては、前
記電気式ヒータが、前記ＰＴＣ素子の温度を前記相転移
温度より低い所定温度に保持するものが好ましく、ＰＴ
Ｃセラミックスからなり、温度保持範囲が４０〜３００
℃であるサーミスタヒータが好適に用いられる。また、
前記ヒータは、前記ＰＴＣ素子を取付ける三相電力供給
ケーブルに対して、星型結線あるいは三角結線により接
続されていることが好ましい。

【００１３】さらに、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急激にその抵抗値が増大して
当該過電流を限流するＰＴＣ素子と、当該ＰＴＣ素子を
所定温度に保持するヒータを具備した限流器を備えた配
線用遮断器であって、前記配線用遮断器に用いられる限
流器が、前述した限流器のいずれかであることを特徴と
する配線用遮断器、が提供される。

【００１４】ここで、前記配線用遮断器に備えられる
電気式ヒータは、当該配線用遮断器の遮断接点よりも電
力供給側に結線されていることが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】上述した本発明による限流器お
よび限流器を用いた配線用遮断器においては、限流器に
電流が流れているかいないか、あるいは外部の温度環境
等の影響を受け難く、常に、ＰＴＣ素子の相転移温度へ
の到達特性が一定しているので、限流作動特性に優れ
る。また、通常の作動温度から相転移温度への到達時間
を従来よりも短縮できることから、材料選択の幅が広が
るという利点を有する。さらに、従来のＭＣＣＢの引き
外し機構による電流遮断に影響を及ぼさずに、ＰＴＣ素
子により過電流の限流が行われるために、低容量のＭＣ
ＣＢ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。

【００１６】図１は、本発明の限流器３０の一実施形
態を示す斜視図である。限流器３０は、平板状に形成し
たＰＴＣ素子３１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続されて導電路が形
成されている。そして、ＰＴＣ素子３１の温度を一定に
保持するヒータ３４が、端子板３３上に取付けられてい
る。また、ヒータ３４からは、電力を供給するためのリ
ード線３５、３６が引き出されている。

【００１７】一般的に、ＰＴＣ素子３１の抵抗値はそ
の断面積に比例して小さくなり、その長さに反比例して
小さくなることから、ＰＴＣ素子３１の抵抗値を小さく
するためには、電流の流れる断面積を大きくし、その長
さを短くすることが好ましい。また、ＰＴＣ素子３１の
通常の使用状態における温度から相転移温度までの抵抗
転移時間を短くするためには、ＰＴＣ素子３１の体積が
小さいことが好ましい。したがって、ＰＴＣ素子３１は
薄板状に形成することが好ましく、逆に、ＰＴＣ素子３
１の体積が小さい場合には抵抗値も小さくなるので、限
流効果を大きくするには、相転移温度における抵抗上昇
率の大きいことが好ましい。

【００１８】さらに、ＰＴＣ素子３１は、ヒータ３４
により保持される所定温度における抵抗率ρが小さく、
相転移温度（Ｔｃ）における抵抗上昇率が大きいことが
好ましいが、このような特性を示す材料は少なく、ま
た、希望の特性が必ずしも全て満足されるとは限らな
い。

【００１９】本発明の限流器３０においても、上述し
た特性を有するＰＴＣ素子３１が好適に用いられること
をは言うまでもないが、本発明の限流器３０において
は、ヒータ３４によりＰＴＣ素子３１は相転移温度に近
い温度に保持されているために、過電流によって相転移
温度に到達する時間が従来よりも短縮される。したがっ
て、ＰＴＣ素子３１の体積を小さくするという条件が緩
和され、ＰＴＣ素子３１の保持温度における抵抗値に応
じて、ブロック状のＰＴＣ素子３１も使用できる。ま
た、ＰＴＣ素子３１の相転移温度における抵抗上昇率が
小さくとも、限流開始時間が短いことから、最大電流遮
断容量の増大分をどの程度に設定するかには依存する
が、抵抗上昇率の小さい材料からなるＰＴＣ素子３１も
使用することができるようになる。

【００２０】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や、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１０００倍以
上の特性を有する酸化バナジウム（Ｖ₂Ｏ₃）−酸化クロ
ム（Ｃｒ₂Ｏ₃）系セラミックス等が好適に用いられる。
なお、所望する限流開始温度によってＰＴＣ素子３１の
相転移温度（Ｔｃ）が決定され、ＭＣＣＢの最大電流遮
断容量をどの程度増大させるかによって抵抗上昇率およ
び抵抗値が決定される。

【００２１】その他のＰＴＣ素子３１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
を用いてもよい。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からから
なるＰＴＣ素子を用いることも可能である。

【００２２】次に、長手板状に形成された端子板３
２、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。これらの端
子板３２、３３は、薄板状に形成したＰＴＣ素子３１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３１と接続されるか、またはＰＴＣ素子３
１を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、電流が流
れるＰＴＣ素子３１の断面積が大きく、その距離が短い
ので、ＰＴＣ素子３１は抵抗値が小さくなり、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、ＰＴＣ素子３１で発生した熱をヒー
タ３４へ熱伝達する役割を果たし、ヒータ３４の消費電
力の低減する役割を果たしている。なお、端子板３２、
３３にはＭＣＣＢや配線との接続に利用される取付穴３
２Ａ、３３Ａが設けられている。

【００２３】ヒータ３４は、ＰＴＣ素子３１を加熱お
よび／または所定温度に保持するように、端子板３３の
ＰＴＣ素子３１と接続された面と反対の面に取付けられ
ている。同様にして、端子板３２にもヒータ３４を取付
けてもよい。このヒータ３４としては、自律温度制御機
能を有したサーミスタヒータが好適に用いられ、ＰＴＣ
素子３１の相転移温度よりも低く、最高使用環境温度よ
りも高い温度範囲に温度制御が可能であるもので、通
常、４０℃〜３００℃程度に制御できるものが好まし
い。このような特性を有するものであれば、特に材料の
制限はなく、たとえば、チタン酸バリウムやチタン酸鉛
等のＰＴＣ材料からなるサーミスタヒータが好適に使用
される。

【００２４】このようなサーミスタヒータを使用した
場合、ヒータ３４の保持温度を一定に保持することが可
能であるので、特別なヒータ制御装置を設けることな
く、所望の温度にＰＴＣ素子３１を保持することが可能
である。これに対し、通常の電気式ヒータを使用して、
熱電対およびリレー等を接続することにより、電気式ヒ
ータを所定温度に制御することも可能である。

【００２５】なお、ＰＴＣ素子３１は、抵抗成分を有
するために、通常の使用状態における定常電流が流れて
いる場合にはジュール熱が発生し、外部環境温度よりも
わずかに高い温度に保持される。しかし、この発熱はあ
まり大きなものではないために、そのほとんどは端子板
３２、３３から自然放熱されてしまいやすく、ヒータ３
４によるＰＴＣ素子３１の加熱、保温には、この定常電
流によってＰＴＣ素子３１に発生するジュール熱は、無
視することができる。

【００２６】また、ヒータ３４の熱を効率よくＰＴＣ
素子３１に伝えられることが好ましいことから、ヒータ
３４からＰＴＣ素子３１に至る熱伝導路を絶縁性で保温
効果の高いセラミック断熱材等で覆ってもよい。このと
きには、ＰＴＣ素子３１自体はこのような断熱材で覆わ
ないことで、ＰＴＣ素子３１に電流が流れていない状態
と、ＰＴＣ素子３１に電流が流れてＰＴＣ素子３１が自
己発熱している状態とを、同等の状態とすることができ
る。

【００２７】さらに、限流器３０の通常の使用状態に
おいては、ヒータ３４によるＰＴＣ素子３１の加熱およ
び温度保持効果が保たれるが、過電流等の過大な電流に
よってＰＴＣ素子３１の発熱量が大きくなる場合には、
ＰＴＣ素子３１が相転移温度から必要以上に温度が上が
ることのないように、必要に応じて、ヒータ３４の取付
けられていない端子板３２に、放熱特性を制御する放熱
体を設けて限流器３０自体の温度調節を行ってもよい。
このような放熱体としては、アルミニウム合金製の板状
体に複数の放熱フィンを一体に形成したもの等が例とし
てあげられる。

【００２８】図２は三相型のＭＣＣＢ５０の外形を示
す平面図であり、この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装置を内蔵し、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５１と、こ
のＭＣＣＢ５０を電源側の電路に接続する電源側端子５
２Ｘ、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、５４Ｘ、５４Ｙ、５４Ｚは電力供給ケー
ブルであり、５５Ｘ、５５Ｙ、５５Ｚは負荷配線ケーブ
ルである。

【００２９】限流器３０の接続について、電力供給ケ
ーブル５４Ｚを例に説明すると、まず、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３
０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とヒータ３４のリード線３５、３
６のいずれか一方を同時にネジ止めする。同様の接続を
電力供給ケーブル５４Ｘ、５４ＹとＭＣＣＢ５０の電源
側端子５２Ｘ、５２Ｙのそれぞれについて行い、それぞ
れのヒータ３４のリード線の内、取付孔３２Ａに接続さ
れなかったもう一方のリード線を接続点Ｐにおいて接続
する。こうして、電力供給ケーブル５４Ｘ、５４Ｙ、５
４Ｚ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３０を備えたＭＣＣＢ５０が配線に接続されることに
なる。

【００３０】また、図３には限流器におけるＰＴＣ素
３１とヒータ３４の結線の状態を示した回路図を示す。
ヒータ３４は、三相電力供給ケーブル５４Ｘ／５４Ｙ／
５４Ｚに対して星型結線により取付けられ、その位置
も、ＭＣＣＢ５０よりも電力供給側に取付けられてい
る。このようにヒータ３４を結線することにより、ＭＣ
ＣＢ５０が遮断状態にある場合でも、ヒータ３４には継
続して均等に通電されることから、ヒータ３４は均等に
加熱されてＰＴＣ素子３１を加熱し、所定温度に保持す
る。同様の効果は、ヒータを三角結線により三相電力供
給ケーブル５４Ｘ／５４Ｙ／５４Ｚに取付けた場合にも
得られる。

【００３１】こうして、ＭＣＣＢ５０の接点が遮断状
態であってもヒータ３４には継続して通電がされ、加熱
保温されてＰＴＣ素子３１が加熱保温されていることか
ら、構内配線系統へ限流器３０を取付けた初期の未通電
状態、あるいは構内配線系統に何らかの短絡原因が生じ
てＭＣＣＢ５０が遮断された状態で、その短絡原因が除
去されない状態等から、ＭＣＣＢ５０の主接点を手動に
より閉じた場合に過電流が流れたとしても、ＰＴＣ素子
３１はすでにヒータ３４によって加熱保温されているの
で相転移温度への温度上昇幅が小さい、すなわち、ＰＴ
Ｃ素子３１の相転移温度への上昇が速く、早期限流に効
果があり、速やかに過電流が遮断される効果がある。

【００３２】次に、各相毎の限流器３０に定格電流が
流れていた状態において、過電流等が発生して流れたと
きのＭＣＣＢ５０の動作について説明する。まず、正常
時、すなわち定格電流が流れる場合の動作については、
操作スイッチ５１を操作して開閉機構を動作させて主接
点を電路に投入すると、電源の電力が限流器３０および
ＭＣＣＢ５０を通して負荷に供給され、この電路に定格
電流が流れるようになる。このとき、限流器３０のＰＴ
Ｃ素子板３１の抵抗値は小さいために電力損失をほとん
どともなうことなく負荷に電力が供給される。そして、
このときにＰＴＣ素子３１に発生するジュール熱はたい
へん小さく、ヒータ３４によりＰＴＣ３１素子は所定温
度に保持されている。

【００３３】しかしここで、何らかの原因により電路
に定格電流の１．２５倍〜１０倍程度の過負荷電流が流
れる異常状態となると、限流器３０にこの過負荷電流が
流れてそのジュール熱によりＰＴＣ素子３１が発熱す
る。しかし、このときに発生したジュール熱によりＰＴ
Ｃ素子３１の温度が相転移温度に到達することのないよ
うに、予め、ヒータ熱量、放熱容量を設計しておけば、
ＰＴＣ素子の抵抗値は低い状態に保持されたまま、時延
引き外し機構が電流値に応じた所定時間経過後に作動
し、過負荷電流を遮断する。

【００３４】これに対し、電路に短絡電流等の定格電
流の１０倍程度以上の過電流が流れた場合には、ＰＴＣ
素子３１は瞬時に発熱する。ここで、ＰＴＣ素子３１は
予めヒータ３４により加熱によって相転移温度に近い温
度に保持されているので、相転移温度への到達がヒータ
３４を具備しない場合よりも速くなり、ＰＴＣ素子３１
は相転移温度に到達後に限流を開始する。そして過電流
の検知から０．０２秒以内に瞬時引き外し機構が作動し
て電路を遮断して過電流が流れなくなる。したがって、
限流器３０が作動することで、限流後の電流値がＭＣＣ
Ｂ５０の定格電流値の１０倍以上、最大電流遮断容量以
下となるようにＰＴＣ素子３１の特性を設計することに
より、ＭＣＣＢ５０の電流遮断容量を大きくすることが
できる。

【００３５】図４は、図１に示した端子板３２、３３
とＰＴＣ素子３１を用いて、ヒータ４２を絶縁体４１を
介してＰＴＣ素子３１の側面に取付けた限流器４０の実
施形態を示す斜視図である。このヒータ４２はＰＴＣ素
子３１の両側面に取付けられてもよく、また、端子板３
２、３３とＰＴＣ素子３１が接合されている部分の側面
全体に絶縁体を介して取付けることもできる。なお、ヒ
ータ４２からはヒータ４２に電力を供給するリード線４
３、４４が引き出されている。

【００３６】図５は本発明の別の実施形態の限流器６
０を示す斜視図である。第一の端子６２はＰＴＣ素子６
１を接続する円柱部６２Ｂと取付孔６２Ａを有する突起
部６２Ｃから構成されている。この第一の端子６２の円
柱部６２Ｂの外壁に相補する内径を有する円筒状のＰＴ
Ｃ素子６１に、第一の端子６２の円筒部６２Ｂを嵌挿し
て固定する。次に、ＰＴＣ素子６１の外径に相補する内
径を有する円筒部６３Ｂと取付孔６３Ａを有する突起部
６３Ｃからなる第二の端子６３を接続し、さらに、第二
の端子６３の円筒部６３Ｂの外周に円筒型ヒータ６４を
設けて限流器６０が構成される。なお、円筒型ヒータ６
４からは円筒型ヒータ６４に電力を供給するリード線６
５、６６が引き出されている。このような実施形態とし
ても、ＰＴＣ素子６１の抵抗値、円筒型ヒータ６４、お
よび放熱特性を制御することにより、本発明の目的を達
成することが可能であり、図２に示した実施形態と同様
にしてＭＣＣＢに取付けて作動させることが可能であ
る。

【００３７】図６は、本発明のさらに別の実施形態を
示す限流器７０の断面図である。端子７２、７３は、Ｐ
ＴＣ７１素子と接続する平板部７２Ｂ、７３Ｂと、電力
供給ケーブルあるいはＭＣＣＢの電源側端子と接続する
為の取付孔７２Ａ、７３Ａを有する突起部７２Ｃ、７３
Ｃから構成されており、平板部７２Ｂと７３Ｂの間にＰ
ＴＣ素子７１が固定される。そして、平板部７２Ｂ、７
３ＢとＰＴＣ素子７１を取囲むようにしてヒータ７４が
取付けられる。なお、ヒータ７４からはヒータ７４に電
力を供給するリード線７５、７６が引き出されている。
このような限流器７０の形態としても、限流器３０と同
様に図２に示した実施形態と同様にしてＭＣＣＢに取付
けて作動させることが可能である。

【００３８】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、端子板の形状
を適宜変更できる。さらに、ヒータの形状は、ＰＴＣ素
子を所定温度に保持できることができれば、その形状に
は制約はないことはいうまでもない。

【００３９】

【実施例】以下、本発明を実施例および比較例により
具体的に説明する。表１に本発明の実施例として試験に
使用した限流器について、それらを構成するＰＴＣ素子
およびヒータの特性を示した。また、比較例としては、
ヒータを具備しない限流器を使用し、表１にはこれらの
限流器に接続して使用するＭＣＣＢの電流遮断特性につ
いても併記した。なお、ＰＴＣ素子を嵌合する端子板と
しては、銅板を使用した。試験は、環境温度を変化さ
せ、ヒータによるＰＴＣ素子の温度制御の有無による過
電流の遮断特性の変化、およびこのときのＭＣＣＢを通
過する最大通過電流を測定することで行った。

【００４０】

【表１】

【００４１】試験結果を表２に示す。実施例では、１
２５ｋＡの過電流を４９ｋＡに限流しており、取付けた
ＭＣＣＢにより良好に過電流を遮断することができた。
また、最大通過電流は、環境温度や遮断器投入後の経過
時間に依存せず、一定であった。これに対し、比較例で
は、１２５ｋＡの過電流を６３〜７１ｋＡにしか限流で
きなかったため、取付けたＭＣＣＢでは過電流を遮断で
きず、元電源の遮断器で過電流を遮断する必要があっ
た。また、最大通過電流は、環境温度や遮断器投入後の
経過時間によって変化した。

【００４２】

【表２】

【００４３】このような試験結果は、サーミスタヒー
タによってＰＴＣ素子の常時の温度が約１５０℃に制御
されるために、環境温度や遮断器の投入状態にかかわら
ずに、過電流を速やかに一定の最大通過電流に限流でき
たことを示している。このために、抵抗上昇率が６００
０倍と比較的小さいＰＴＣ素子を用いた限流器によって
も、実質的にＭＣＣＢの遮断容量を定格の５０ｋＡから
１２５ｋＡに格上げでき、安定な限流動作、電流遮断動
作が実現されている。

【００４４】

【発明の効果】上述の通り、本発明の限流器によれ
ば、ヒータがＭＣＣＢよりも電力供給側の相間に取付け
られているので、ＭＣＣＢの未通電時にもヒータに電力
供給され、ＰＴＣ素子の温度がＰＴＣ素子の相転移温度
に近い値に加熱保温されているので、未通電時からの通
電、あるいは定常状態から過電流が発生した場合に、Ｐ
ＴＣ素子の相転移温度への到達が速く、過電流の限流が
外部環境温度に依存せずに一定する。その結果、従来の
ＰＴＣ素子を薄く形成するという条件が緩和され、相転
移温度における抵抗上昇率が比較的小さい材料も使用で
き、材料選択の幅が広がる利点がある。また、ヒータと
ＰＴＣ素子、および放熱特性を制御することにより、過
負荷電流が流れた場合には、ＰＴＣ素子は相転移温度に
到達せず、ＭＣＣＢの時延引き外し装置の作動に影響を
及ぼさない。一方、電路に短絡電流等の過電流が流れる
と、ＰＴＣ素子が瞬時に相転移温度に到達して限流され
るために、ＭＣＣＢの遮断電流容量が増大する。したが
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、部品の交換等も必要のないために、保守性に
優れる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の限流器の実施形態を示す斜視図であ
る。

【図２】本発明の限流器を配線用遮断器（ＭＣＣＢ）
に取付けた例を示す平面図である。

【図３】本発明の限流器を配線用遮断器（ＭＣＣＢ）
に取付けた場合の配線回路図である。

【図４】本発明の限流器の別の実施形態を示す斜視図
である。

【図５】本発明の限流器のさらに別の実施形態を示す
斜視図である。

【図６】本発明の限流器のさらに別の実施形態を示す
断面図である。

【図７】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】

３０…限流器、３１…ＰＴＣ素子、３２…端子板、３２
Ａ…取付孔、３３…端子板、３３Ａ…取付孔、３４…ヒ
ータ、３５…リード線、３６…リード線、４０…限流
器、４１…絶縁体、４２…ヒータ、４３…リード線、４
４…リード線、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／５５Ｙ／５５Ｚ…負荷配線
ケーブル、６０…限流器、６１…ＰＴＣ素子、６２…第
一の端子、６２Ａ…端子孔、６２Ｂ…円柱部、６２Ｃ…
突起部、６３…第二の端子、６３Ａ…端子孔、６３Ｂ…
円筒部、６３Ｃ…突起部、６４…円筒型ヒータ、６５…
リード線、６６…リード線、７０…限流器、７１…ＰＴ
Ｃ素子、７２…端子、７２Ａ…取付孔、７２Ｂ…平板
部、７２Ｃ…突起部、７３…端子、７３Ａ…取付孔、７
３Ｂ…平板部、７３Ｃ…突起部、７４…ヒータ、７５…
リード線、７６…リード線、Ｐ…接続点。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の相転移温度になると急激にその抵
抗値が増大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その温度が当該所定の相
転移温度に至ると急激にその抵抗値が増大して過電流を
抑制するＰＴＣ素子を用いた限流器であって、前記ＰＴＣ素子が、金属製の第一の端子および第二の端
子に挟まれて電気的に接続され、かつ、当該ＰＴＣ素子
を加熱する電気式ヒータを具備することを特徴とする限
流器。
【請求項２】前記電気式ヒータが、前記ＰＴＣ素子の
温度を前記相転移温度より低い所定温度に保持する特性
を有することを特徴とする請求項１記載の限流器。
【請求項３】前記ヒータが、ＰＴＣセラミックスから
なるサーミスタヒータであり、温度保持範囲が４０〜３
００℃であることを特徴とする請求項２記載の限流器。
【請求項４】前記ヒータが、前記ＰＴＣ素子を取付け
る三相電力供給ケーブルに対して、星型結線あるいは三
角結線により接続されていることを特徴とする請求項１
〜３のいずれかに記載の限流器。
【請求項５】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
急激にその抵抗値が増大して当該過電流を限流するＰＴ
Ｃ素子と、当該ＰＴＣ素子を所定温度に保持するヒータ
を具備した限流器を備えた配線用遮断器であって、前記配線用遮断器に用いられる限流器が、請求項１〜４
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。
【請求項６】前記電気式ヒータが、前記配線用遮断器
の遮断接点よりも電力供給側に結線されていることを特
徴とする請求項５記載の配線用遮断器。