JPS63291336A - current breaker - Google Patents
current breakerInfo
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- JPS63291336A JPS63291336A JP12386287A JP12386287A JPS63291336A JP S63291336 A JPS63291336 A JP S63291336A JP 12386287 A JP12386287 A JP 12386287A JP 12386287 A JP12386287 A JP 12386287A JP S63291336 A JPS63291336 A JP S63291336A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/02—Details
- H01H85/47—Means for cooling
Landscapes
- Fuses (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、過負荷または短絡による過電流に対して電源
を保護する′1「流遮断器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a '1' current circuit breaker for protecting a power supply against overcurrents due to overloads or short circuits.
従来、過電流に対する電源の保護のための電流遮断器に
は、溶断または気化により電路を遮断するヒユーズが用
いられていた。Conventionally, current circuit breakers for protecting power supplies against overcurrent have used fuses that cut off electrical circuits by blowing or vaporizing.
(発明が解決しようとする問題点〕 上述した従来の電流遮断器は以下のような欠点がある。(Problem that the invention seeks to solve) The conventional current circuit breaker described above has the following drawbacks.
(1) ジュール熱にょる溶断を利用しているので保護
性能を上げるために、例えば細いヒユーズを用いて溶断
電流を通常回路電流に近づけるとヒユーズ両端の電圧降
下が大きくなる。この電圧降下は、回路電圧の高い応用
では無視できてもコンピューターのロジック電源等の低
電圧、大電流の応用では無視できない大きさになり、電
源レギュレーションの低下、誤動作等の原因となる。(1) Since fusing due to Joule heat is used, in order to improve the protection performance, for example, by using a thin fuse and making the fusing current close to the normal circuit current, the voltage drop across the fuse will increase. Although this voltage drop can be ignored in applications with high circuit voltages, it becomes too large to be ignored in applications with low voltages and large currents, such as computer logic power supplies, and causes a drop in power supply regulation and malfunctions.
通常、この問題を解決するためには溶断型のヒユーズを
用いず、電源回路の内部で電f的に電流を遮断する方式
が用いられてきた。しかしながら、この方法は、−・っ
の回路の不良にょフて、すべての回路電流が遮断される
不都合があり、あるいは、この不都合を避けるために回
路を数ブロックに分割しても、回路ブロックの数たけ電
源が必要となって大型化し、信頼性、保守性、コスト等
の点で、要求に充分応えるものではない。Normally, to solve this problem, a method has been used in which the current is electrically interrupted within the power supply circuit, without using a blowout type fuse. However, this method has the inconvenience that all circuit currents are cut off due to a defect in the circuit, or even if the circuit is divided into several blocks to avoid this inconvenience, the circuit block It requires several power supplies, increases the size, and does not fully meet the requirements in terms of reliability, maintainability, cost, etc.
(2)回路負荷が誘導負荷、すなわちインダクタンスを
含んだ回路では、回路遮断時にアークが発生する。この
アークは消弧剤を用いるなどして解決されるが、直流電
流を用いていたり、短絡電流が小さく消弧作用が小さい
状況では、しばしばアーク時間が著しく延びる。(2) If the circuit load is an inductive load, that is, a circuit that includes inductance, an arc will occur when the circuit is interrupted. This arc can be solved by using an arc extinguishing agent, but when direct current is used or the short circuit current is small and the arc extinguishing effect is small, the arc time is often significantly prolonged.
本発明の目的は、上述の問題点を解決し、大電流でもヒ
ユーズ両端に電圧降下を発生せず。The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to avoid voltage drop across the fuse even at large currents.
また、直流電流を用いても溶断時にアークを発生させな
いで電路を遮断できる電流遮断器を提供することである
。Another object of the present invention is to provide a current breaker capable of interrupting an electric circuit without generating an arc at the time of fusing even when using direct current.
本発明の電流遮断器は、超伝導材料で形成され、電路に
接続されている導電体と、その導電体を超伝導・常伝導
転移温度以下に保つ手段を有する。The current breaker of the present invention includes a conductor made of a superconducting material and connected to an electric path, and means for keeping the conductor at a temperature below the superconducting/normal conduction transition temperature.
(作用)
このように、超伝導材料で形成された導電体を、超伝導
・常伝導転移温度以下に保つことにより、導電体を超伝
導状態に保って電圧降下を生ずることなく電流を流すこ
とができ、過負荷または短絡により臨界電流以上の電流
が流れると、超伝導状態から常伝導状態に遷移し、その
結果、電流が減少し、自動的に電源が保護される。(Function) In this way, by keeping the conductor made of superconducting material below the superconducting/normal conduction transition temperature, it is possible to maintain the conductor in a superconducting state and allow current to flow without causing a voltage drop. When a current exceeding the critical current flows due to an overload or a short circuit, the superconducting state transitions to the normal conducting state, resulting in a decrease in current and automatic protection of the power supply.
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明の電流遮断器の第1の実施例の構成図で
ある。FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of a current breaker of the present invention.
低温容器1は、断熱構造となっていて、冷媒人口5から
液体ヘリウム、液体窒素、フレオン等の使用する超伝導
材料に通した冷媒か抽入され、その容器中には、超伝導
材料でつくられたヒユーズ線およびヒユーズ線支持体3
..3.が収容されている。それぞれのヒユーズ線支持
体3..32は、端子2..22を介して外部回路(図
示せず)に接続されている。容器内部で気化されたガス
は排気ロアから排気される。クエンチ安全弁6は、冷媒
が一時的に沸騰したとき、弁が押上げられ、ガスを開放
する。緊急遮断用バルブ8は回路側または電源側の障害
により電路を緊急かつ安全に遮断する必要がある場合に
用いられ、このバルブを開くことにより瞬時に冷媒が排
出され、排気ロアより高温のガスが吸引され、ヒユーズ
線4の温度が超伝導・常伝導転移温度Tc以トに上昇す
る。この動作により回路電流はスムーズに制限される。The low-temperature container 1 has a heat-insulating structure, and a refrigerant is extracted from the refrigerant population 5 by passing it through a superconducting material such as liquid helium, liquid nitrogen, or freon. Fused wire and fuse wire support 3
.. .. 3. is accommodated. Each fuse wire support3. .. 32 is terminal 2. .. 22 to an external circuit (not shown). Gas vaporized inside the container is exhausted from the exhaust lower. When the refrigerant temporarily boils, the quench safety valve 6 is pushed up to release the gas. The emergency cutoff valve 8 is used when it is necessary to urgently and safely cut off the electrical circuit due to a failure on the circuit or power supply side.By opening this valve, the refrigerant is instantly discharged, and hot gas is released from the exhaust lower. The temperature of the fuse wire 4 rises above the superconducting/normal conducting transition temperature Tc. This operation smoothly limits the circuit current.
次に本実施例の動作について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.
ヒユーズ1i14は、通常、冷媒により転移温度Tc以
下に冷却されている。この状態ではヒユーズ線4の電気
抵抗は零となっており接続端゛t21+ 27間の電圧
降下はOである。ヒユーズ線4を流れる電流が過負荷、
短絡などにより臨界電流値1cを超えると、ヒユーズ線
4の超伝導が破壊され、常伝導状態に遷移する。この遷
移によってヒユーズ線4の抵抗が高くなり回路電流がス
ムーズに低減する。このとき発熱を伴なうので冷媒が一
時的に沸騰し、低温容器1内の気圧が上昇するとクエン
チ安全弁6が押トげられ、気体が開放される。このクエ
ンチ安全弁6の動作をヒユーズ線4の動作表示にするこ
ともできる。The fuse 1i14 is normally cooled to below the transition temperature Tc by a refrigerant. In this state, the electrical resistance of the fuse wire 4 is zero, and the voltage drop between the connection terminals t21+27 is O. The current flowing through fuse wire 4 is overloaded,
When the critical current value 1c is exceeded due to a short circuit or the like, the superconductivity of the fuse wire 4 is destroyed and the fuse wire 4 transitions to a normal conduction state. This transition increases the resistance of the fuse wire 4 and smoothly reduces the circuit current. At this time, as heat is generated, the refrigerant temporarily boils, and when the pressure inside the low temperature container 1 increases, the quench safety valve 6 is pushed down and the gas is released. The operation of the quench safety valve 6 can also be used as an indication of the operation of the fuse wire 4.
ヒユーズ線4は、使用している超伝導材料により、超伝
導が破壊された場合に高抵抗化して電流を遮断する高抵
抗型と、常伝導状態に遷移した後ジュール熱により完全
に溶断する溶断型との2種類のいずれかを選択して用い
ることができる溶断型の超伝導材料としてはNb、Pb
、Nb3Sn、V3 Ga、Nb3 Ge等の金属系の
ものが好適に用いられ、高抵抗化型の超伝導材料として
はLb−Ba−Cu−0系、Y−Ba−Cu−0系、L
a−3r−Cu−0等のセラミック系のものが好適に用
いられる。高抵抗化型のものは自動復帰するのでヒユー
ズの交換は不要である。また自動復帰型のヒユーズ線4
を用いる場合には低温容器1の冷媒の液面レベルは、ヒ
ユーズ線4よりも下であることが望ましく、この場合は
遮断動作で冷媒が沸騰することはない。Depending on the superconducting material used, the fuse wire 4 is of a high-resistance type, which becomes high in resistance and cuts off the current when superconductivity is destroyed, and a fuse wire that completely fuses due to Joule heat after transitioning to a normal conduction state. Nb and Pb are examples of fusing type superconducting materials that can be selected from two types.
, Nb3Sn, V3 Ga, Nb3 Ge, etc. are preferably used, and high resistance superconducting materials include Lb-Ba-Cu-0 series, Y-Ba-Cu-0 series, Lb-Ba-Cu-0 series, and Lb-Ba-Cu-0 series.
Ceramic materials such as a-3r-Cu-0 are preferably used. The high resistance type automatically resets, so there is no need to replace the fuse. In addition, the automatic return type fuse wire 4
When using the refrigerant, it is desirable that the liquid level of the refrigerant in the low-temperature container 1 be below the fuse wire 4, and in this case, the refrigerant will not boil during the shutoff operation.
第2図は第1図のヒユーズ線4の拡大図、第3図は第2
図のA−B断面11である。Figure 2 is an enlarged view of the fuse wire 4 in Figure 1, and Figure 3 is an enlarged view of the fuse wire 4 in Figure 1.
This is a cross section 11 taken along line A-B in the figure.
超伝導線IOはその支持導体9によ7て被覆されている
。超伝導線10の線径は臨界電流ICの大きさで決定さ
れる。The superconducting wire IO is covered by its supporting conductor 9 7. The diameter of the superconducting wire 10 is determined by the magnitude of the critical current IC.
第4図は超伝導薄膜ヒユーズの一実施例の平面図、第5
図は第4図のA−B断面図である。Figure 4 is a plan view of an embodiment of a superconducting thin film fuse;
The figure is a sectional view taken along the line AB in FIG. 4.
絶縁性の基板ll上には、金属系の場合は抵抗加熱蒸着
法、EB法、スパッタ法など、セラミック系の場合は焼
結体ターゲットを用いた「fマグネトロンスパッタ法、
溶媒に試料を溶かし、高温で飽和溶液を作り、徐冷する
ことにより成長させるフラックス法などによって、超伝
導薄膜12が形成されている。臨界電流ICの大きさは
超伝導薄膜12の膜厚並びに線幅で決定される。超伝導
薄膜ヒユーズの基板材料としては、アルミナ、ベリリア
等のセラミック、石英ガラス、青板ガラス、7059ガ
ラス等はとんどの絶縁材料を用いることができる。On an insulating substrate 11, metal-based materials are coated with resistance heating evaporation, EB, sputtering, etc. Ceramic-based materials are coated with "f magnetron sputtering" using a sintered target.
The superconducting thin film 12 is formed by a flux method, etc., in which a sample is dissolved in a solvent, a saturated solution is made at high temperature, and the solution is grown by slow cooling. The magnitude of the critical current IC is determined by the thickness and line width of the superconducting thin film 12. As the substrate material of the superconducting thin film fuse, most insulating materials such as ceramics such as alumina and beryllia, quartz glass, blue plate glass, and 7059 glass can be used.
第6図は溶断型超伝導薄膜ヒユーズの一実施例の断面図
である。基板It上に5i07等の蓄熱層13が形成さ
れ、その上に超伝導薄膜12が形成されている。このよ
うに蓄熱層13を設けることにより基板材料IIの熱伝
導率の選択範囲を拡げることができる。FIG. 6 is a cross-sectional view of an embodiment of a fusion type superconducting thin film fuse. A heat storage layer 13 such as 5i07 is formed on the substrate It, and a superconducting thin film 12 is formed thereon. By providing the heat storage layer 13 in this way, it is possible to expand the selection range of the thermal conductivity of the substrate material II.
第7図は本発明の電流遮断器の第2の実施例の構成図で
ある。FIG. 7 is a block diagram of a second embodiment of the current breaker of the present invention.
本実施例は高抵抗化型ヒユーズを用いて開閉スイッチを
構成したものである。In this embodiment, an open/close switch is constructed using a high-resistance type fuse.
ヒユーズ部19は超伝導材料で形成され、支持体に設け
られている。冷媒タンク14中の冷媒は、トランスファ
チューブ16を経由して開閉器15に供給される。加熱
器18は開閉器15内の冷媒を蒸発させる。安全弁17
は開閉器15内のガラスの気圧が一定値以上になると押
し上げられ、それによってガスが排出する。短絡または
過負荷によって臨界電流Icを超える過電流が流れると
、ヒユーズ部19は高抵抗化し電流が遮断される。その
後、開閉器15内に冷媒が残っている間に、過電流の原
因が除かれると自動復帰する。しかし、電流が臨界値1
cを超えなくても、加熱器18を冷媒中に浸すか、ヒー
タ等により加熱することによっても回路電流を遮断でき
る。再び通電する場合はトランスファチューブ16によ
り冷媒を開閉器15内に送る。したかりて、開閉器15
は電流遮断器と開閉スイッチを兼ねることができ、さら
に開閉器15内部の冷媒の蒸発率を制御することにより
、タイマ動作をも行なうことができる。なお、第1、第
2の実施例においては、本発明の電流遮断器を電源と回
路の電路遮断または開閉に適用したが、変圧器・電動機
、分岐線等の電力用ヒユーズとしても応用できることは
自明である。The fuse portion 19 is made of a superconducting material and is provided on a support. The refrigerant in the refrigerant tank 14 is supplied to the switch 15 via the transfer tube 16. The heater 18 evaporates the refrigerant in the switch 15. Safety valve 17
is pushed up when the air pressure of the glass inside the switch 15 exceeds a certain value, thereby causing gas to be discharged. When an overcurrent exceeding the critical current Ic flows due to a short circuit or an overload, the resistance of the fuse section 19 becomes high and the current is cut off. Thereafter, while the refrigerant remains in the switch 15, when the cause of the overcurrent is removed, the system automatically returns to normal state. However, when the current reaches the critical value 1
Even if the temperature does not exceed c, the circuit current can be interrupted by immersing the heater 18 in a refrigerant or heating it with a heater or the like. When the power is turned on again, the refrigerant is sent into the switch 15 through the transfer tube 16. Therefore, switch 15
can serve as both a current breaker and an opening/closing switch, and can also operate as a timer by controlling the evaporation rate of the refrigerant inside the switch 15. In the first and second embodiments, the current breaker of the present invention was applied to interrupting or opening/closing the power supply and the circuit, but it is also possible to apply it as a power fuse for transformers, motors, branch lines, etc. It's self-evident.
以E説明したように本発明は、超伝導材料で形成された
ヒユーズ線の温度を超伝導・常伝導転移温度以下に保つ
ことにより、次の効果を(fする。As explained hereafter, the present invention achieves the following effects (f) by keeping the temperature of the fuse wire formed of a superconducting material below the superconducting/normal conducting transition temperature.
(1)ヒユーズ線端を間の電圧降下は電流の大きさにか
かわらず全くない。(1) There is no voltage drop between the ends of the fuse wire, regardless of the magnitude of the current.
(2)回路電流がヒユーズ線の高抵抗化により徐々に減
少するのでインダクタンス負荷がある場合においても直
流遮断の場合においてもアークを発生することなくスム
ーズに遮断できる。(2) Since the circuit current gradually decreases by increasing the resistance of the fuse wire, it can be smoothly interrupted without arcing even when there is an inductance load and when DC is interrupted.
(3)超伝導材料を用いているので小型に作ることがで
きる。(3) Since it uses superconducting material, it can be made small.
(4)ヒユーズ線の交換が不要な、自己復帰型の構成に
することもできる。(4) It is also possible to adopt a self-reset type configuration that does not require replacing the fuse wire.
(5)開閉器の機能を同時に実現することもできる。(5) It is also possible to realize the functions of a switch at the same time.
第1図、第7図は本発明の電流遮断器の第1、第2の実
施例の構成図、第2図は第1図のヒユーズ線4の拡大図
、第3図は第2図のA−B断面図、第4図は超伝導V!
膜ヒユーズの一実施例の平面図、第5図は第4図のA−
B断面図、第6図は溶断型超伝導溝1qヒユーズの一実
施例の断面図である。
1・・・・・・・・・低温容器、
2皿、2.−−−−−−−−−接続端子、31 + 3
2 ””−・・・ヒユーズ線支持体、4・・・・・・・
・・ヒユーズ線、5・・・・・・・・・冷媒人「1.6
−−−−−−−−−クエンチ安全弁、? −−−−−・
・・・ガス排気口、
8・・・・・・・・・緊急遮断用バルブ、9・・・・・
・・・・支持導体、 10・・・・・・・・・超伝専線
、11−・・・・・・・・基板、 + 2−・・
・・・・・・超伝導薄膜、13 ・−−−−−−−−蓄
熱層、 14・・・・・・・・・冷媒タンク、15
・・・・・・・・・開閉器、
16・・・−・−トランスファチューブ、17・・・・
・・・・・安全弁、 18・・・・・・・・・加熱器
、19・・・・・・・・・ヒユーズ部。1 and 7 are block diagrams of the first and second embodiments of the current circuit breaker of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of the fuse wire 4 in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram of the fuse wire 4 in FIG. A-B sectional view, Figure 4 shows superconducting V!
A plan view of one embodiment of the membrane fuse, FIG. 5 is A- in FIG. 4.
B sectional view, FIG. 6 is a sectional view of one embodiment of the fuse-cutting superconducting groove 1q fuse. 1...Low temperature container, 2 dishes, 2. −−−−−−−−Connection terminal, 31 + 3
2 ””--Fuse wire support, 4...
... Fuse wire, 5 ... ... Refrigerant person "1.6
−−−−−−−−−Quench safety valve,? ------・
...Gas exhaust port, 8...Emergency shutoff valve, 9...
・・・・Support conductor, 10・・・・・・Superconductor line, 11−・・・・Substrate, + 2−・・
...... Superconducting thin film, 13 ------- Heat storage layer, 14 ...... Refrigerant tank, 15
......Switch, 16...--Transfer tube, 17...
... Safety valve, 18 ... Heater, 19 ... Fuse section.
Claims (1)
体と、 前記導電体を、超伝導・常伝導転移温度以下に保つ手段
を有する電流遮断器。 2、前記導電体が絶縁基板上に形成された超伝導薄膜で
ある特許請求の範囲第1項に記載の電流遮断器。 3、前記手段が冷媒を気化させるための加熱手段を有し
、該加熱手段によって超伝導体を超伝導相から常伝導相
に任意に転移させることにより、電路を開閉する開閉器
機能を有する特許請求の範囲第1項に記載の電流遮断器
。[Claims] 1. A current breaker comprising: a conductor made of a superconducting material and connected to an electric circuit; and means for keeping the conductor at a temperature below the superconducting/normal conduction transition temperature. 2. The current breaker according to claim 1, wherein the conductor is a superconducting thin film formed on an insulating substrate. 3. A patent in which the means has a heating means for vaporizing a refrigerant, and has a switch function for opening and closing an electric circuit by arbitrarily transitioning the superconductor from a superconducting phase to a normal conducting phase by the heating means A current breaker according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12386287A JPS63291336A (en) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | current breaker |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12386287A JPS63291336A (en) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | current breaker |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63291336A true JPS63291336A (en) | 1988-11-29 |
Family
ID=14871225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12386287A Pending JPS63291336A (en) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | current breaker |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63291336A (en) |
-
1987
- 1987-05-22 JP JP12386287A patent/JPS63291336A/en active Pending
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