JPH04351825A - 配線用遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、過負荷、短絡事故等の
際に自動的に電路を遮断する機能を有する配線用遮断器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】交流６００［Ｖ］以下、直流５００［Ｖ
］以下の電気系統では、通常、電源側と負荷側との間に
配線遮断器（Ｍｏｌｄｅｄ　　Ｃａｓｅ　　Ｃｉｒｃｕ
ｉｔ　　Ｂｒｅａｋｅｒ：以下、ＭＣＣＢと略す）が設
けられ、過負荷や短絡事故が起こった場合にこのＭＣＣ
Ｂで過電流を遮断することで、系統を焼損事故から保護
している。

【０００３】この種のＭＣＣＢは、一般に、電路の開閉
遮断を行う開閉機構と、過電流や短絡電流に応動して電
路の開閉遮断を行わせる過電流引外し装置と、外部接続
導体を接続する電源側および負荷側端子とを絶縁容器内
に一体に組み立ててなる。

【０００４】ここに、電路とは、電源側端子と負荷側端
子との間の電線路であり、開閉機構とは、手動又は引外
し装置により接点を開閉する機構であり、過電流引外し
装置とは、熱動素子（例えばバイメタル）、電磁式又は
変流器等により過電流を検出して接点を開く装置である
。

【０００５】図８は、三相４６０［Ｖ］／１００［Ａ］
／２５［ｋＡ］の定格を有する従来の一般的なＭＣＣＢ
の外観構造図であり、図９はその回路構成図である。

【０００６】これらの図において、３０はＭＣＣＢ、３
１は開閉機構の接点、３２は熱動素子、３３は絶縁容器
、３４は電源側端子、３５は負荷側端子である。

【０００７】このようなＭＣＣＢ３０は、例えば、一般
家庭での低電圧ブレーカとして、あるいは、工場やプラ
ントで数多く設けられる電動機および他の電源系統の保
護用として使用される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のＭＣ
ＣＢ３０では、短絡事故等の際、過電流が熱動素子３２
を流れてからこれを検出するまで３〜４［ｍｓ］程度の
機械的遅れがあり、その後開閉機構の接点３１が開き始
め、１０乃至２０［ｍｓ］後に最終的に電流を遮断する
。この間、短絡電流は限流されないので、短絡遮断電流
値は、低電圧における回路条件下でも数［ｋＡ］から数
十［ｋＡ］にも達する。したがって、ＭＣＣＢ３０には
短絡電流遮断時に生じる過大なアークエネルギーを遮断
できる能力が要求される。特に工場やプラント等では、
一般家庭に比べて電源の容量が大きく（電源インピーダ
ンスが小さく）、非常に大きな短絡電流が流れるため、
ＭＣＣＢ３０の材質、構造を強化し、容器体積も大型化
せざるを得ない。

【０００９】そのため、従来は、ＭＣＣＢの製品価格が
高くなり、また、ＭＣＣＢを大量に組み込んで使用する
コントロールセンター等では、一つのコントロール盤ユ
ニットでのＭＣＣＢの占める容積が４分の１以上に及ぶ
という問題があった。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、大電流の遮断能力
を有するとともに、小型化、低コスト化が図れるＭＣＣ
Ｂを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成は、電路の開閉遮断を行う開閉機構と、
過電流や短絡電流に応動して電路の開閉遮断を行わせる
過電流引外し装置と、外部接続導体を接続する電源側お
よび負荷側端子とを絶縁容器内に一体に組み立ててなる
配線用遮断器において、前記絶縁容器内の電路にＰＴＣ
（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　　Ｃ
ｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）抵抗素子を直列に挿入接続し、
前記過電流や短絡電流の遮断時に遮断電流値を低減させ
るようにした。　　また、前記絶縁容器の外部で前記電
源側又は負荷側端子のいずれか一方に、薄板状若しくは
棒状に形成したＰＴＣ抵抗素子を接続した。

【００１２】

【作用】本発明のＭＣＣＢは、電路に正常電流が流れる
通常状態では従来のＭＣＣＢと同様に何等動作しないが
、短絡事故等により電路に過電流が流れると、そのジュ
ール熱によりＰＴＣ抵抗素子の抵抗値が上昇して電流を
流しにくくする。この時に生じる熱等により開閉機構を
作動させて過電流を遮断する。

【００１３】したがって、ＭＣＣＢ自体の動作責務をＰ
ＴＣ抵抗素子で分担することになり、電流遮断値が低減
するので、ＰＴＣ抵抗素子を設けない場合に比べてＭＣ
ＣＢの構造を簡略にし、且つ、容積を小さくすることが
できる。

【００１４】なお、ＰＴＣ抵抗素子を薄板状若しくは棒
状に形成することで、絶縁容器の表面部への外付けが容
易になり、その取付スペースも節約される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１６】（第一実施例）図１は本発明の第一実施例
に係るＭＣＣＢの回路構成図である。この図を参照する
と、本実施例のＭＣＣＢ１０は、絶縁容器１３内の電源
側端子１４と負荷側端子１５とを結ぶ電線路に、ＰＴＣ
（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　　Ｃ
ｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）抵抗素子１を直列に挿入接続し
たものである。

【００１７】挿入接続する箇所は、図１（ａ）のように
熱動素子１２と負荷側端子１４との間、同（ｂ）のよう
に開閉機構の接点１１と熱動素子１２との間、同（ｃ）
のように電源側端子１３と開閉機構の接点１１との間の
いずれかとする。なお、各箇所に同時に挿入接続しても
良い。

【００１８】このＰＴＣ抵抗素子１は、低電流のときは
低抵抗値であるが、電流の増加によりその抵抗値が急激
に増加する素子で、例えば、（Ｖ１−ｘＣｒｘ）２Ｏ３
（但し、０≦ｘ≦０．０１５）を１１００℃以上で仮焼
し、この仮焼物に焼結助剤としてＦｅを混合し、更にこ
の混合物を１５３５℃以上の熱で焼成することで得られ
るもの（本発明者らによる特願平２−１９８４５３号）
を用いる。

【００１９】図２はこのＰＴＣ抵抗素子１単体における
電気抵抗の温度依存特性図であり、１００℃以上の温度
になると、抵抗値が急激に増加し、大電流通電時の温度
上昇による限流効果（ＰＴＣ効果）が得られる様子を示
している。

【００２０】図３は、短絡試験時のＰＴＣ抵抗素子１の
みでの短絡電流、電圧、抵抗変化を示した図である。図
３を参照すると、印加電圧は経過時間が約５［ｍｓ］で
ピーク値となるが、ＰＴＣ抵抗素子１の比抵抗は約２．
５［ｍｓ］後から急激に増加する。これに伴い正常時の
電流に対する短絡電流の相対値も経過時間２．５［ｍｓ
］の時点での１１をピークに急激に減少する。ＰＴＣ抵
抗素子１を挿入接続しないで短絡試験を行った場合は、
短絡電流の相対値が１７０を超えることが確認されてい
るので、このＰＴＣ抵抗素子１により大きな電流抑制効
果が得られることがわかる。

【００２１】このＰＴＣ抵抗素子１を図１（ａ）（ｂ）
（ｃ）のように絶縁容器１３内に組み込んだ本実施例の
ＭＣＣＢ１０は、正常時には従来のＭＣＣＢと同様に何
ら動作しないが、短絡事故等により過電流が流れた場合
には、ＰＴＣに抵抗素子１の抵抗値が急激に増加して電
流を流しにくくする。この時に生じる熱あるいは熱動素
子１２の熱で開閉機構の接点１１を作動させ、過電流を
遮断する。したがって、開閉機構での電流遮断値を低減
することができ、ＭＣＣＢの各構成部品の規格を下げる
ことができる。また、それに伴って絶縁容器１３の容積
も小さくすることができる。

【００２２】図４は三相４６０［Ｖ］／１００［Ａ］／
２５［ｋＡ］の定格を有する本実施例のＭＣＣＢ１０の
外観構造図である。図４を参照すると、図８に示した同
一定格のＭＣＣＢ３０に比べてその外形寸法、容積を著
しく小さくすることができる。しかも、ＰＴＣ抵抗素子
が安価であり、他の構成部品の価格も安くなるので、全
体の製造コストも著しく低下する。

【００２３】（第二実施例）図５は本発明の第二実施例
に係るＭＣＣＢの回路構成図である。

【００２４】図５を参照すると、第二実施例のＭＣＣＢ
２０は、開閉機構の接点２１と熱動素子２２と図示を省
略した引外し装置等とを収容するとともに電源側端子２
４と負荷側端子２５とを備えたＭＣＣＢ本体２３を備え
、前記電源側端子２４と前記負荷側端子２５の少なくと
も一方に、ＰＴＣ抵抗素子２の一端部を接続するととも
に、該ＰＴＣ抵抗素子２の他端部を前記電源側配線ある
いは負荷側配線と接続可能に形成して成る。ＰＴＣ抵抗
素子２は、例えば前記第一実施例と同様のものを使用す
る。

【００２５】このようにすれば、前記第一実施例と同様
に、ＭＣＣＢ本体２３の外形寸法、容積を小さくでき、
製造コストを低下させるという効果を奏する。

【００２６】図６（ａ）（ｂ）は、本実施例によるＰＴ
Ｃ抵抗素子の取付構造の一例を示す構成斜視図である。

【００２７】これらの図を参照すると、例えば断面円形
の棒状ＰＴＣ抵抗素子２’を形成し、その両端部に各々
配線用端子３ａ，３ｂを設けるとともに、ＭＣＣＢ本体
（絶縁容器）２３の背面部あるいは他の表面部に該ＰＴ
Ｃ抵抗素子２’を保持するための保持部材４ａ，４ｂを
設け、配線用端子３ａ，３ｂの一方を配線部材５を介し
て前記電源側端子２４あるいは負荷側端子２５に接続し
ている。

【００２８】図６（ａ）はＰＴＣ抵抗素子２’の一方の
配線用端子３ｂを電源側端子２４に接続した図であり、
他方の配線用端子３ａは新たな電源側端子となる。一方
、図６（ｂ）はＰＴＣ抵抗素子２’の一方の端子３ａを
負荷側端子２５に接続した図であり、他方の配線用端子
３ｂは新たな負荷側端子となる。

【００２９】なお、棒状のＰＴＣ抵抗素子２’は、例え
ばラバープレスにより一体成形した後に所定温度で焼成
される。

【００３０】図７（ａ）（ｂ）は、他の取付構造例を示
す構成斜視図である。

【００３１】これらの図を参照すると、例えば薄板状の
ＰＴＣ抵抗素子２’’を形成し、その両端部に各々配線
用端子３’ａ，３’ｂを設けるとともに、その一方を直
接前記電源側端子２４あるいは負荷側端子２５に接続し
ている。

【００３２】図７（ａ）はＰＴＣ抵抗素子２’’の一方
の配線用端子３’ｂを電源側端子２４に接続した図であ
り、他方の配線用端子３’ａは新たな電源側端子となる
。一方、図７（ｂ）はＰＴＣ抵抗素子２’’の一方の端
子３’ａを負荷側端子２５に接続した図であり、他方の
配線用端子３’ｂは新たな負荷側端子となる。

【００３３】薄板状のＰＴＣ抵抗素子２’’は、例えば
、ディスク状に焼成した素子を板状に切り出すことで所
定形状に形成した。前記棒状のＰＴＣ抵抗素子２’のよ
うに一体成形しても良いが、そうすると成形ムラが生じ
るので注意を要する。

【００３４】なお、棒状ＰＴＣ抵抗素子２’と薄板状Ｐ
ＴＣ抵抗素子２’’とを比較すると、前者は加工が容易
でその工程が少なく、低コストで組み立てられる利点が
あるが、別途取付スペースを必要とする。後者はいわゆ
る一体成形法ではなく切り出し法によればその分工程数
が増え、コスト高となるが、図７（ａ）（ｂ）から明ら
かなように、大幅な省スペースを実現することができる
。

【００３５】本実施例で用いたＰＴＣ抵抗素子は棒状の
もので８［ｍｍ：φ］×５０［ｍｍ：Ｌ］、薄板状のも
ので２０［ｍｍ：Ｗ］×２５［ｍｍ：Ｄ］×５０［ｍｍ
：Ｌ］であるが、この寸法は、電流容量その他の条件に
より変えることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明では、ＭＣ
ＣＢ内の電路に直列、即ち、開閉機構の接点と電源側端
子間、接点と熱動素子間、熱動素子と負荷側端子間のい
ずれかにＰＴＣ抵抗素子を挿入接続し、あるいはＭＣＣ
Ｂ本体にＰＴＣ抵抗素子を外付けするようにしたので、
正常時には電気系統に何ら影響を与えない一方、短絡事
故等が発生したときは過電流が直ちに抑制され、ＭＣＣ
Ｂの電流遮断能力（責務）を大幅に低減できるという効
果がある。これにより、ＭＣＣＢの構造を簡略にし、そ
の容積を著しく小さくすることができる。具体的には、
同一定格の従来のＭＣＣＢを８段組しか組み込めなかっ
たコントロール盤のスペースに１２段組の多重積みが可
能となり、省資源（材料）、省スペースが図れるように
なった。ＰＴＣ抵抗素子を外付けする場合は、その形状
を例えば薄板状に変えることで、より一層の省スペース
を図ることができる。

【００３７】また、過電流がＰＴＣ抵抗素子で抑制され
るので、コントロール盤から負荷回路へ配線される導体
を細くすることができ、ＭＣＣＢや負荷回路等の点検保
守が安全且つ容易に行えるようになった。

【００３８】また、短絡時の遮断に要する時間が従来の
ものより短く、５［ｍｓ］以下に設定することができる
ようになった。

【００３９】更に、ＰＴＣ抵抗素子自体が安価であり、
ＭＣＣＢの構成部品も安価にできるので、商品全体の製
造コストを大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係る配線用遮断器の回路
構成図であり、（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ＰＴＣ抵抗素子
を負荷側端子と熱動素子間、熱動素子と接点間、接点と
電源側端子との間に各々挿入接続したものである。

【図２】本発明で用いたＰＴＣ抵抗素子単体の電気抵抗
の温度依存特性図である。

【図３】本発明で用いたＰＴＣ抵抗素子の短絡試験時に
おける電圧、電流、比抵抗の変化図である。

【図４】本発明の第一実施例による配線用遮断器の外観
構造図であり、三相４６０［Ｖ］／１００［Ａ］／２５
［ｋＡ］の定格の場合の寸法を示したものである。

【図５】本発明の第二実施例に係る配線用遮断器の回路
構成図であり、（ａ）はＰＴＣ抵抗素子を負荷側端子に
外付けしたもの、（ｂ）は電源側端子に外付けしたもの
である。

【図６】本発明の第二実施例によるＰＴＣ抵抗素子の取
付構造例を示した構成斜視図であり、（ａ）は棒状ＰＴ
Ｃ抵抗素子を電源側端子に接続したもの、（ｂ）は負荷
側端子に接続したものである。

【図７】　　本発明の第二実施例によるＰＴＣ抵抗素子
の他の取付構造例を示した構成斜視図であり、（ａ）は
薄板状ＰＴＣ抵抗素子を電源側端子に接続したもの、（
ｂ）は負荷側端子に接続したものである。

【図８】従来の配線用遮断器の外観構造図であり、三相
４６０［Ｖ］／１００［Ａ］／２５［ｋＡ］の定格の場
合の寸法を示したものである。

【図９】従来の配線用遮断器の回路構成図である。

【符号の説明】

１，２，２’，２’’…ＰＴＣ抵抗素子、１１，２１，
３１…開閉機構の接点、１３，２３，３３…絶縁容器、
１４，２４，３４…電源側端子、１５，２５，３５…負
荷側端子、３ａ，３ｂ，３’ａ，３’ｂ…配線用端子、
４ａ，４ｂ…保持部材、５…配線部材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電路の開閉遮断を行う開閉機構と、過
   電流や短絡電流に応動して電路の開閉遮断を行わせる過
   電流引外し装置と、外部接続導体を接続する電源側およ
   び負荷側端子とを絶縁容器内に一体に組み立ててなる配
   線用遮断器において、前記絶縁容器内の電路にＰＴＣ抵
   抗素子を直列に挿入接続し、前記過電流や短絡電流の遮
   断時に遮断電流値を低減させるようにしたことを特徴と
   する配線用遮断器。
2. 【請求項２】　　電路の開閉遮断を行う開閉機構と、過
   電流や短絡電流に応動して電路の開閉遮断を行わせる過
   電流引外し装置と、外部接続導体を接続する電源側およ
   び負荷側端子とを絶縁容器内に一体に組み立ててなる配
   線用遮断器において、前記絶縁容器の外部で前記電源側
   又は負荷側端子のいずれか一方に、ＰＴＣ抵抗素子を接
   続したことを特徴とする配線用遮断器。
3. 【請求項３】　　前記ＰＴＣ抵抗素子を薄板状若しくは
   棒状に形成したことを特徴とする請求項２記載の配線用
   遮断器。