JPS5843850B2 - 限流ヒュ−ズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液中限流しゃ断ヒユーズ、特に通電性能と限流
性能を増大させることの可能な限流ヒユーズに関するも
のである。

従来よく用いられている限流ヒユーズは、主可溶線（以
下エレメントと言う）の周囲にけい砂を消弧剤として充
填した構造となっているが主熱伝導媒体である該けい砂
は熱伝導率が小なるゆえに通電状態におけるエレメント
の発生熱の散逸能力が小さく許容電流の犬なるヒユーズ
を製作することは技術的にきわめて困難であり、又この
ことは溶断熱量が相対的に大きくなるためしゃ断の際に
要求される限流性能にも限界があり、機器の理想的な保
護性能上まだまだ完全ではない。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その一形態
によれば、エレメントを冷却およびしゃ断性能を有する
電気絶縁性液体（以下冷媒と言う）中に浸漬することに
より、冷媒の対流および蒸発によりエレメントの発生熱
を対果的に奪うことによって連続最大通電々流の大巾な
増大を図ると同時に、エレメントを前記発生熱の放散効
果をそこなわない程度の細隙内に配置し、しかも、エレ
メントの１端には駆動子あるいは弾性体等が接続されて
いる構成とすることにより、ある一定値の過電流の一定
時間以上の流通によるエレメントの蒸発で発生した電弧
（以下アークと言う）を、アークの発生にともなう内圧
力の急激な上昇および前記駆動子あるいは弾性体等の組
合せによる引き伸ばし作用と前記冷媒の冷却、消弧作用
とによって限流性能の大巾な向上を図ることにより、従
来の限流ヒユーズにくらべてはるかに特性のすぐれた限
流ヒユーズの実現を可能としたものである。

以下実施例図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の１実施例を示す縦断面図で、図におい
て１，１′は電極端子、２，２′はフランジ、３．３′
は絶縁材である。

電極端子１，１′とフランジ２，２′との間に絶縁材３
，３′を注入し加熱圧縮することにより１体物として成
形され、耐機密性、耐強度性、耐腐食性を有している。

４，４′は蓋、５は金属外筒、１３は放熱器、６はエレ
メント、７は絶縁物からなる消弧筒、９は可撓導体、１
１は蓋４，４′、金属外筒５、フランジ２，２′がネジ
あるいはボルト等により結合されている箱体で機密性を
有する耐圧力容器である。

１２は箱体内の室、１０は冷媒、１４は冷媒１０の飽和
蒸気で満たされた気相室、１５は冷媒充填用バルブであ
る。

エレメント６は消弧筒６の貫通孔内にあってその１端は
電極端子１′に、他の１端は駆動子８と可撓導体９を通
じて他の電極端子１に接続されている。

駆動子８は消弧筒７の貫通孔内にあってエレメントの軸
方向に沿って移動可能な大きさとなっている。

冷媒１０はバルブ１５を通してあらかじめ真空になった
室１２に充填されており、１部分は飽和蒸気として気相
室１４を満たしている。

常時エレメント６は、絶縁物からなる消弧筒７内にあっ
てフロンなどエレメント６の許容温度以下で蒸発する凝
縮性の冷却媒体である冷媒１０中に浸漬されている。

定常電流の流通時におけるエレメント６の発熱は冷媒１
０の対流および蒸発により冷却される。

消弧筒７の内面とエレメント６との間には冷媒が流通で
きる空隙７ａを有するとともに、この空隙７ａと連通し
て消弧筒７の上部に流通孔７ｂを設けることにより、通
電時にエレメントの発生する熱により加熱されて密度が
低くなった冷媒、または冷媒が気化して生じるガスが上
記空隙７ａ及び流通孔７ｂを上方へ流通し、これに伴な
い消弧筒７の下部貫通孔ＩＣより加熱されていない冷た
い冷媒が流入するので、効果的な冷却が期待できる。

冷媒が吸収した熱は金属からなる箱体５を通して放熱器
１３に伝熱し、自冷又は強制冷却により外部に散逸され
、発熱量と放熱量が等しくなる温度で平衡する。

一般に定格電流通電性能は熱発生源であるエレメント近
傍における放熱性能に大きく依存するが、本発明では、
液体の冷媒による熱伝達機構を利用しているのでその効
果は気中、あるいは従来の砂中における限流ヒユーズの
場合と比べて格段に大きく、したがって従来の限流ヒユ
ーズと同一寸法のエレメントを用いてもはるかに大きな
定格電流を流すことが可能である。

次にエレメントにある過電流が一定時間以上流通すると
、エレメントにおける発熱が放熱にまさり、エレメント
は定常温度から上昇してついには溶断にいたり、アーク
が発生する。

このとき消弧筒７の貫通孔内においてはアークの発生と
冷媒の蒸発により高い圧力が発生する。

この圧力により駆動子８が急速に電極１の方向に移動し
、アークを引き伸ばすとともに冷媒によるアークの冷却
、消弧作用によりアーク電圧が急激に上昇し過電流を限
流ししゃ断する。

消弧筒７が緻密質の絶縁物の場合には、細隙によるアー
クの冷却と圧力の急上昇により、限流性能がすぐれてい
る。

消弧筒７が多孔質絶縁物の場合は発生圧力の緩和作用が
あり、機械的強度の点から消弧筒の実現が容易になる。

本発明は、アークの引き伸ばしのために駆動子８を用い
た構成となっているので、エレメント長は短かくするこ
とが可能となり、したがって定格電流流通時の発熱が他
の同等定格の限流ヒユーズと比べて格段に小さく、又、
駆動子８自身も熱吸収体として作用するため、放熱効果
も大きく、定格電流の増大に寄与する。

駆動子８は導電性金属でアークにさらされるので、耐ア
ーク性の金属がよいが一般の導電性金属でよい。

又本発明では箱体１１の室１２内に、さらに消弧筒７を
用いた構成となっているので、ニレメン１への蒸発によ
る瞬間的な発生圧力が直接箱体１１に印加されることが
なく、従って箱体に作用する機械的ストレスがやわらげ
られ、装置全体としての安全性を高める効果もある。

第１図においては、駆動子８が移動する貫通孔の断面積
はエレメント部の断面積よりも大きく示しであるが、該
断面積は駆動子の移動がそこなわれない程度に小さくし
て、アークが弓き伸ばされたとき、該駆動子移動個所に
おいても効果的なアーク電圧の上昇がなされるようにす
るのが望ましい。

第２図はアークを引き伸ばす駆動装置としてスプリング
９１を用いた場合の１実施例で、エレメントが溶断する
とスプリング９１によりアーク長が引き伸ばされる。

スプリングと同様の効果は、ゴムなどの弾性体を用いて
発揮することもできる６又、第１図の１駆動子８と第２
図の弾性体９１とを組み合わせればアーク引き伸ばしの
効果はより犬となる。

なお弾性体９１の導電性が低いときは別に可撓導体を併
設すればよい。

第３図ａおよびｂは第１図の■−曲線に沿う断面図でエ
レメントが線状あるいは板状の場合の実施例であり、い
ずれの場合にもエレメントの軸方向にわたり、一様ある
いは異なる断面積で構成することも考えられる。

ヒユーズ本体から外部への放熱方法として第１図に示す
放熱器の他に、さらに放熱効果を上げるために、第４図
に示すような凝縮器を取りつけることも容易に考えられ
る。

第４図において１６は凝縮器、１７および１８は、凝縮
器とヒユーズ本体を接続する連通管で、蒸発した蒸気は
連通管１γを上昇して凝縮器１６に導かれ凝縮器１６で
自冷又は強制冷却により再び液化し、連通管１８を通っ
て本体にもどる。

第１図と第４図はいずれの場合にも、エレメントや凝縮
器の幾何学的位置あるいは冷媒の量と気相の量を適切に
構成することにより、任意の方向に設置が可能である。

又冷媒液体の体積と気相部との比を適切に構成すること
により、箱体内圧力を箱体の耐圧強度以下にすることも
容易にできる。

以上の説明から明らかなように本発明によれば連続最大
電流が大きく、溶断熱量が相対的に小さくしかも限流特
性のすぐれた限流ヒユーズが提供できるもので、過電流
耐量の小さい半導体整流素子などの保護に極めて効果的
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は本
発明の他の一実施例の主要部の断面図、第３図ａ、ｂは
第１図のト］線に沿う横断面図でそれぞれ別の実施例を
示す。 第４図は第１図の実施例に凝縮器を設けた他の実施例を
示す略図である。 図に於て、１，１′は電極端子、２，２′はフランジ、
３，３′は絶縁材、４，４′は蓋、５は金属外筒、１３
は放熱器、６はエレメント、７は消弧筒、？ａは空隙、
７ｂは流通孔、９は可撓導体、１１は箱体、１２は室、
１４は気相室、１５は冷媒充填用バルブ、１０は冷媒、
８は、駆動子である。 尚、図中同一符号は夫々間−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に室をもつ箱体と、該箱体に絶縁されて保持さ
   れ、前記室と連通した１対の電極端子と、前記室内に設
   けられた消弧筒と、該消弧筒を貫通し前記電極端子に接
   続され、所定以上の温度になると蒸発し得る材料で形成
   された金属導体と、前記室内に充填され前記金属導体を
   浸漬する電気絶縁性液体と、前記金属導体の蒸発により
   発生した電弧長を犬ならしめる駆動装置とを備えた限流
   ヒユーズにおいて、前記消弧筒の内面と前記可溶体の間
   に、可溶体の通電により密度が低くなった電気絶縁性液
   体が流通し得る空隙を設けるとともに、該消弧筒の上部
   に上記空隙と連通し電気絶縁性液体が対流により環流し
   得る流通孔を設けたことを特徴とする限流ヒユーズ。 ２ 駆動装置は、消弧筒内の貫通孔内に設けられ金属導
   体の蒸発による圧力により駆動されて電弧長を犬ならし
   めるよう構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の限流ヒユーズ。 ３ 箱体は、外面に冷却フィンを有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項に記載の限流ヒユ
   ーズ。 ４ 箱体内の室は連通管を介して凝縮器に連通し、室内
   の電気絶縁性液体の蒸発した蒸気は上記凝縮器により液
   化されて室内に戻されるよう構成されたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
   の限流ヒユーズ。