(57)【要約】【課題】最小溶断電流を低く保ちつつ、高いサージ耐量を得ることができ、他の電流遮断機器との動作協調できる電流分離器を提供する。【解決手段】分電盤１５０は、漏電遮断器１６０と雷保護装置１８０とを備え、雷保護装置１８０は、分離器１００を有している。分離器１００は、第１ヒューズと第１ヒューズに並列に接続されたヒューズ並列回路とにより構成され、ヒューズ並列回路は、第１ヒューズと同じ溶断時間−電流特性を有する第２ヒューズと、この第２ヒューズに直列に接続された複数直列に接続したダイオード群２つを逆向きに並列接続して構成した電圧スイッチ部とを有し、電圧スイッチ部のしきい値電圧は、異常電流を検知した際に漏電遮断器１６０より先に分離器１００が動作する動作協調が行われるように設定されている。【選択図】図１Ａ
2011010483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電流遮断部と第２電流遮断部とを有する電流遮断装置における、前記第１電流遮断部に含まれる電流分離器であって、
第１ヒューズと、
前記第１ヒューズと並列に接続された第１ヒューズ並列回路と、を備え、
前記第１ヒューズ並列回路は、
第２ヒューズと、
前記第２ヒューズに直列接続され、しきい値電圧を超える電圧が印加された場合に電流が流れる双方向性のあるスイッチ手段と、を有し、
前記第１電流遮断部における電流の遮断は、前記第１ヒューズ及び前記第２ヒューズが共に溶断されることにより行われ、
前記しきい値電圧は、前記第１電流遮断部及び前記第２電流遮断部の各々の最小遮断電流値を超える電流値における第１電流遮断部の動作時間が、前記電流値における第２電流遮断部の動作時間より短くなるように設定されている、電流分離器。
【請求項２】
前記双方向性のあるスイッチ手段は、複数のダイオードを互いに逆向きに並列接続することにより形成されている、ことを特徴とする請求項１の電流分離器。
【請求項３】
前記双方向性のあるスイッチ手段は、双方向サイリスタにより形成されていることを特徴とする請求項１の電流分離器。
【請求項４】
前記第１ヒューズ並列回路に、更に並列に接続された第２ヒューズ並列回路を更に備え、
前記第２ヒューズ並列回路は、第３ヒューズと前記第３ヒューズに直列接続され、前記しきい値電圧とは異なるしきい値電圧の双方向性のあるスイッチ手段とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電流分離器。
【請求項５】
前記第２ヒューズに、並列に接続されたカスケード並列回路を更に備え、
前記カスケード並列回路は、カスケードヒューズと前記カスケードヒューズに直列接続されたカスケード電圧スイッチ手段とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電流分離器。
【請求項６】
異常電流を検知した際に、電流を遮断する電流遮断装置であって、
第１ヒューズと、前記第１ヒューズと並列に接続された第１ヒューズ並列回路とを有する第１電流遮断部と、
第２電流遮断部と、を備え、
前記第１ヒューズ並列回路は、第２ヒューズと、前記第２ヒューズに直列接続されたしきい値電圧を超える電圧が印加された場合に電流が流れる双方向性のあるスイッチ手段とを有し、
前記第１電流遮断部における電流の遮断は、前記第１ヒューズ及び前記第２ヒューズが共に溶断されることにより行われ、
前記しきい値電圧は、前記第１電流遮断部の最小遮断電流を超え、かつ前記第２電流遮断部の最小遮断電流を超える電流値における第１電流遮断部の動作時間が、前記任意の電流値における第２電流遮断部の動作時間より短くなるように設定されている、ことを特徴とする電流遮断装置。
【請求項７】
前記第１電流遮断部は、雷サージ防護素子を更に備える雷保護装置であり、
前記第２電流遮断部は、漏電遮断器である、ことを特徴とする請求項６に記載の電流遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流分離器及び電流遮断装置に係り、より詳しくは、複数の電流遮断部を有する電流遮断装置における、一の電流遮断部に含まれる電流分離器、及びその電流遮断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
異常電流を検知した際に電流を遮断する装置の一例として、雷保護装置用分離器がある。雷保護装置には直撃雷用と誘導雷用があり、例えば一般住宅用としては、日本電気協会の内線規程により誘導雷対策を目的として雷保護装置を分電盤に設置することが勧告されている。内線規程に示される一般住宅の分電盤の構成例は図９のとおりで、雷保護装置９８０は雷サージが分電盤９５０に侵入した時に導通する雷サージ防護素子９８１と、雷サージ防護素子９８１が短絡モードで故障した時に流れ続ける故障電流を遮断する分離器９００とで構成される。このため分離器９００には、雷サージ防護素子９８１が正常に動作して導通するピークが数ｋＡから数１０ｋＡで短時間（数１００μｓ以下）の雷サージに対しては遮断動作をせず、その一方、雷サージ防護素子９８１が短絡モードで故障した時に流れる継続的な故障電流は確実に遮断することが求められる。この故障電流の電流値は数１０Ａから最大５ｋＡと広範囲であり、分離器には継続的に流れる数１０Ａ程度の比較的低い故障電流においても動作することが求められる。
【０００３】
特許文献１では、分離器として、故障電流を遮断する温度ヒューズと、雷サージ防護素子の耐量を超えるサージ電流を遮断する切り離し導体とを直列接続したものを用いている。この構成では、最小動作電流は温度ヒューズの特性で、サージ耐量は切り離し導体の特性でそれぞれ決まるため、最小動作電流を低くして、サージ耐量を高めることが可能である。
【０００４】
分離器として一般的に用いられるヒューズは、図１０のグラフに示されるような溶断時間―電流特性を有している。この図のＡの領域に示すように、ヒューズは大きな電流が流れる場合には短時間で溶断し、電流の低下とともに溶断時間は長くなる。さらにＢの領域になると、最小溶断電流と呼ばれる電流値Ｉminで溶断するが、それ以下の電流では溶断しなくなる。これは、Ａの領域では時間が短いため影響が現れないヒューズエレメントからの放熱がＢの領域では影響するようになるためで、ヒューズに流れる電流による発熱と放熱とがバランスし、最小溶断電流以下では溶断に必要なエネルギーがヒューズエレメントに蓄積されなくなるためである。
【０００５】
このような特性を持つヒューズを分離器に応用した場合、雷サージで溶断しないためには溶断時間―電流特性を上方に持ち上げる必要があるが、そうすると最小溶断電流も高くなり、雷サージ防護素子の故障電流が低い場合には溶断しにくくなる。一例として、最小溶断電流が５０Ａのヒューズではピーク電流１０ｋＡ程度の誘導雷サージには耐えるが２０ｋＡには耐えられず、ピーク電流２０ｋＡ程度の誘導雷サージに耐えるようにするには、最小溶断電流は５０Ａより高くせざるを得ない。
【０００６】
最小溶断電流を低く保ちつつサージ耐量を向上する方法として、特許文献２及び特許文献３において、第１のヒューズに対して第２のヒューズとダイオードとを直列接続したものを並列接続する回路構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２８８１１４号公報
【特許文献２】実開昭５５−１３６１４９号公報
【特許文献３】実開昭５８−８３７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
例えば、商用電源から住宅内へと引き込む際に使用される分電盤には、図９に示されるように、配線用遮断器としての過電流保護機能付き漏電遮断器（ＥＬＣＢ）９６０などの別の保護部品も使われており、電源系や負荷となる電気・電子機器の様々な故障に応じて、遮断すべき保護部品が正しく動作する動作協調が必要となっている。例えば、単相三線のＬ１、Ｌ２及び中性線Ｎに設置された雷サージ防護素子９８１の３つすべてが短絡モードで故障すると、故障電流は商用電源から過電流保護機能付き漏電遮断器９６０を通り、さらにＬ１ならびにＬ２の分離器９００と故障した雷サージ防護素子９８１を通った後、Ｌ１からはＬ２、Ｎ、集中接地端子９９０へ、Ｌ２からはＬ１、Ｎ、集中接地端子９９０へそれぞれの経路のインピーダンスに依存して流れる。この時、分離器９００が動作して故障電流を遮断するのが正しい保護動作であるが、分離器９００と過電流保護機能付き漏電遮断器９６０との動作特性の関係によっては過電流保護機能付き漏電遮断器９６０の方が先に動作する場合もあり、この場合には故障電流だけでなく、ブレーカ９７０を通じた住宅内への電力供給も止めてしまう。
【０００９】
すなわち、雷サージ防護素子９８１の短絡モードでの故障時には、過電流保護機能付き漏電遮断器９６０よりも分離器９００が常に先に動作するのが正しい動作協調である。このため、過電流保護機能付き漏電遮断器９６０の定格電流が５０Ａであれば、分離器９００の定格電流は、少なくとも５０Ａ未満とすることが必要であり、さらに故障電流の最大値５ｋＡまでの範囲において過電流保護機能付き漏電遮断器９６０よりも先に動作することが求められる。なお、配線用遮断器としての過電流保護機能付き漏電遮断器は、過電流や漏電が数ｍｓ程度よりも長く継続する場合にのみ動作するのが一般的であり、雷サージのような数１００μｓ程度以下の現象では動作しない。
【００１０】
このような分電盤に用いられる雷保護装置用分離器は、雷サージでは動作せず、かつ低電流で継続的な故障電流では確実に動作することが必要であると共に、さらに漏電遮断器のような他の保護部品との動作協調するために、所望の溶断時間−電流特性に変更することができることが望まれている。
【００１１】
本発明は、上述の事情を鑑みて行ったものであり、複数の電流遮断部を有する電流遮断装置における、一の電流遮断部に含まれる電流分離器において、最小溶断電流を低く保ちつつ高いサージ耐量を得ることができ、他の電流遮断機器との動作協調できる電流分離器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の電流分離器は、第１電流遮断部と第２電流遮断部とを有する電流遮断装置における、前記第１電流遮断部に含まれる電流分離器であって、第１ヒューズと、前記第１ヒューズと並列に接続された第１ヒューズ並列回路と、を備え、前記第１ヒューズ並列回路は、第２ヒューズと、前記第２ヒューズに直列接続され、しきい値電圧を超える電圧が印加された場合に電流が流れる双方向性のあるスイッチ手段と、を有し、前記第１電流遮断部における電流の遮断は、前記第１ヒューズ及び前記第２ヒューズが共に溶断されることにより行われ、前記しきい値電圧は、前記第１電流遮断部及び前記第２電流遮断部の各々の最小遮断電流値を超える電流値における第１電流遮断部の動作時間が、前記電流値における第２電流遮断部の動作時間より短くなるように設定されている、電流分離器である。
【００１３】
また、本発明の電流分離器は、前記双方向性のあるスイッチ手段は、複数のダイオードを互いに逆向きに並列接続することにより形成されている、とすることができる。
【００１４】
また、本発明の電流分離器は、前記双方向性のあるスイッチ手段は、双方向サイリスタにより形成されている、とすることができる。
【００１５】
また、本発明の電流分離器は、前記第１ヒューズ並列回路に、更に並列に接続された第２ヒューズ並列回路を更に備え、前記第２ヒューズ並列回路は、第３ヒューズと前記第３ヒューズに直列接続され、前記しきい値電圧とは異なるしきい値電圧の双方向性のあるスイッチ手段とを有する、とすることができる。
【００１６】
また、本発明の電流分離器は、前記第２ヒューズに、並列に接続されたカスケード並列回路を更に備え、前記カスケード並列回路は、カスケードヒューズと前記カスケードヒューズに直列接続されたカスケード電圧スイッチ手段とを有する、とすることができる。
【００１７】
本発明の電流遮断装置は、異常電流を検知した際に、電流を遮断する電流遮断装置であって、第１ヒューズと、前記第１ヒューズと並列に接続された第１ヒューズ並列回路とを有する第１電流遮断部と、第２電流遮断部と、を備え、前記第１ヒューズ並列回路は、第２ヒューズと、前記第２ヒューズに直列接続されたしきい値電圧を超える電圧が印加された場合に電流が流れる双方向性のあるスイッチ手段とを有し、前記第１電流遮断部における電流の遮断は、前記第１ヒューズ及び前記第２ヒューズが共に溶断されることにより行われ、前記しきい値電圧は、前記第１電流遮断部の最小遮断電流を超え、かつ前記第２電流遮断部の最小遮断電流を超える電流値における第１電流遮断部の動作時間が、前記任意の電流値における第２電流遮断部の動作時間より短くなるように設定されている、ことを特徴とする電流遮断装置である。
【００１８】
また、本発明の電流遮断装置は、前記第１電流遮断部は、雷サージ防護素子を更に備える雷保護装置であり、前記第２電流遮断部は、漏電遮断器である、とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態に係る雷保護装置用分離器を含む分電盤の概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａの分離器の回路を示す図である。
【図２】分離器及びヒューズの溶断時間−電流特性を示すグラフである。
【図３】分離器及び漏電遮断器の動作時間−電流特性を示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る分離器の構成図である。
【図５】図４の双方向サイリスタの電流−電圧特性を示すグラフである。
【図６】本発明の第３実施形態に係る分離器の構成図である。
【図７】図６の分離器の特性を示すグラフである。
【図８】本発明の第４実施形態に係る分離器の構成図である。
【図９】一般住宅の分電盤構成を示す図である。
【図１０】一般的なヒューズの溶断時間−電流特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の第１実施形態乃至第４実施形態を図を用いて詳細に説明する。
【００２１】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を、図１Ａ、図１Ｂ、図２及び図３を参照しつつ説明する。図１Ａには、本発明の第１実施形態に係る雷保護回路用分離器１００を含む分電盤１５０の構成例が示されている。分電盤１５０は、漏電及び過電流が検知された際に電気の供給を遮断する過電流保護機能付き漏電遮断器１６０と、過電流を検知した際に電気の供給を遮断するブレーカ１７０と、雷サージが分電盤に侵入した時に低インピーダンスとなりサージ電流を回避させる雷保護装置１８０と、各電気・電子機器のアース線が接続される集中接地端子１９０とを備えている。雷保護装置１８０は、雷サージが商用電源を通じて分電盤１５０に侵入してきた時、過電流保護機能付き漏電遮断器１６０からの電力線Ｌ１、Ｌ２及び中性線Ｎをそれぞれ集中接地端子１９０を介して接続させる雷サージ防護素子１８１と分離器１００とを有している。
【００２２】
図１Ｂには、分離器１００の回路が具体的に示されている。分離器１００はヒューズ１１０と、ヒューズ１１０に並列に接続されたヒューズ並列回路１２０とにより構成され、ヒューズ並列回路１２０は、ヒューズ１１０と同じ溶断時間−電流特性を有するヒューズ１３０と、ヒューズ１３０に接続され、複数直列に接続されたダイオード群２つを逆向きに並列に接続することにより形成された電圧スイッチ部１４０とを有している。
【００２３】
電圧スイッチ部１４０は、ダイオード直列数で変化させることができるしきい値電圧を持ち、このしきい値電圧以上の電圧が加われば電流を流し、加わる電圧がしきい値電圧以下では電流を流さない。例えば、電圧スイッチ部１４０を構成するダイオードひとつ当りの順方向電圧と直列数をそれぞれ０．７Ｖ、２直列とすると、電圧スイッチ部１４０のしきい値電圧は０．７Ｖ×２=１．４Ｖとなる。さらに、ヒューズ１１０及びヒューズ１３０の抵抗を３ｍΩとすると、ヒューズ１１０の両端電圧が１．４Ｖになるのは分離器１００に入る全電流が４６７Ａ（=１．４Ｖ÷３ｍΩ）の時であり、全電流が４６７Ａを超えるとヒューズ並列回路１２０にも電流が流れ始める。また、ダイオードを４直列した場合を同様に計算すると、電圧スイッチ部１４０のしきい値電圧は０．７Ｖ×４=２．８Ｖとなり、ヒューズ並列回路１２０に電流が流れ始めるのは、分離器１００に入る全電流が９３３Ａ（=２．８Ｖ÷３ｍΩ）からとなる。
【００２４】
電圧スイッチ部１４０のしきい値電圧を１．４Ｖとし、分離器１００に１００Ａ（＞Ｉmin）の故障電流が流れる場合を考える。ヒューズ１１０に１００Ａすべての電流が流れると仮定してもその電圧降下は０．３Ｖ（＝１００Ａ×３ｍΩ）であり、電圧スイッチ部１４０のしきい値電圧１．４Ｖに満たないため、ヒューズ並列回路１２０には電流はほとんど流れない。このため、ヒューズ１１０には故障電流１００Ａのほぼすべてが流れ、ヒューズ１１０の固有の溶断時間で溶断される。引き続き、ヒューズ１１０が溶断されると、１００Ａの電流はヒューズ並列回路１２０を流れるようになり、ヒューズ並列回路１２０のヒューズ１３０は、ヒューズ１１０と同じ溶断時間−電流特性を有するため、ヒューズ１１０と同じ時間で溶断される。したがって、分離器１００では、最小溶断電流Ｉminはヒューズ１１０のみで構成される場合と変わらないが、合計の溶断時間は２倍になるという性質を持つ。
【００２５】
ここではヒューズ１１０の抵抗は３ｍΩ一定として計算したが、実際には電流による発熱でヒューズエレメント温度が上昇するとヒューズ抵抗は高くなり、溶断直前には室温での抵抗の５倍程度となる。このため、ヒューズ１１０の両端電圧は電流が流れ続けるにしたがって上述の計算結果よりも高くなるので、実際には上の計算結果よりも低い全電流においてヒューズ並列回路１２０に電流が分流され始める。
【００２６】
一方、例えば２０ｋＡという高いピークのサージ電流が分離器１００に入る時、全電流がヒューズ１１０とヒューズ並列回路１２０にほぼ均等に分流されると仮定すると、ヒューズ１１０の両端電圧は３０Ｖ（＝２０ｋＡ／２×３ｍΩ）であり、これは電圧スイッチ部１４０のしきい値電圧１．４Ｖを大きく上回ることから、仮定どおりに電圧スイッチ部１４０はオンし、サージ電流はヒューズ１１０とヒューズ並列回路１２０に分流されることになる。ヒューズ１１０に流れる電流をＩ１１０とすると、ヒューズ１１０とヒューズ並列回路１２０の両端に加わる電圧は等しいことから、Ｉ１１０×３ｍΩ＝（２０ｋＡ−Ｉ１１０）×３ｍΩ＋１．４Ｖとなり、ヒューズ１１０とヒューズ１３０に流れる電流はそれぞれ１０．２ｋＡと９．８ｋＡとなる。電圧スイッチ部１４０のダイオードが４直列の場合についても同様に計算すると、Ｉ１１０×３ｍΩ＝（２０ｋＡ−Ｉ１１０）×３ｍΩ＋２．８Ｖとなり、ヒューズ１１０とヒューズ１３０に流れる電流はそれぞれ１０．５ｋＡと９．５ｋＡとなる。電圧スイッチ部１４０のしきい値電圧のため、ヒューズ１１０とヒューズ１３０への分流は完全に均等ではなく、かつしきい値電圧が大きいほど差は大きくなるが、大きなピーク値を持つサージ電流はヒューズ１１０とヒューズ１３０とにほぼ均等に分流されることになり、分離器１００はヒューズ１本の時の約２倍のサージ電流を導通することができる。ただし、ダイオードの順方向電圧は電流が増加すると大きくなるため、ヒューズ並列回路１２０に分流される電流は、上記の計算よりもさらに小さくなる。
【００２７】
図２には、分離器１００で得られる溶断時間−電流特性Ｌ１００（実線）をヒューズ１１０一本の特性Ｌ１１０（点線）と比較して示している。分離器１００では、最小溶断電流はヒューズ１１０一本と変わらず、サージ耐量は約２倍になる。また、サージ耐量が約２倍の領域と最小溶断電流との間には、傾きが急峻な遷移領域がある。これは、ヒューズ並列回路１２０には電圧スイッチ部１４０のしきい値電圧で決まる電流を超えると電流が流れ始め、そこから電流が増えるにしたがって全電流に占める割合が増加していき、やがて２０ｋＡ程度となるとヒューズ１１０とほぼ均等となるように推移するためで、ヒューズ並列回路１２０に流れる電流割合が増加していく部分が遷移領域となる。
【００２８】
図３には分離器１００についての２種類の特性Ｌ１０１（実線）とＬ１０２（一点鎖線）及び過電流保護機能付き漏電遮断器１６０の特性Ｌ１６０（点線）が示されている。分離器１００の特性Ｌ１０１とＬ１０２は、電圧スイッチ部１４０のしきい値電圧の差によるものであり、ダイオードの直列数を増やしてしきい値電圧を高くすることにより、左側にシフトする。すなわち、ここではＬ１０１の方がＬ１０２よりもダイオード直列数が多く、しきい値電圧が高い場合である。これは、しきい値電圧を高くすればより大きな電流でなければ電圧スイッチ部１４０はオンせず、ヒューズ並列回路１２０に電流が分流されないためである。
【００２９】
分離器１００と過電流保護機能付き漏電遮断器１６０の特性の関係を見ると、分離器１００の特性がＬ１０１の場合はＬ１６０と交わらず、Ｌ１０２の場合はＬ１６０と交わる。Ｌ１０１とＬ１６０のように交わらずＬ１０１が常に下に位置する場合、雷サージ防護素子１８１の故障電流の大きさに関わらず分離器１００が過電流保護機能付き漏電遮断器１６０より先に動作するので、雷サージ防護素子１８１の故障電流で過電流保護機能付き漏電遮断器１６０が動作することはない。一方、特性が交わるＬ１０２の場合、Ｌ１６０のカーブがＬ１０２よりも下になる領域が存在し、雷サージ防護素子１８１の故障電流がその範囲になった場合、分離器１００よりも過電流保護機能付き漏電遮断器１６０が先に動作してしまう。過電流保護機能付き漏電遮断器１６０が動作すると、ブレーカ１７０を通じた負荷側への電力供給も止めてしまうので、雷サージ防護素子１８１の故障電流では常に分離器１００が過電流保護機能付き漏電遮断器１６０よりも先に動作することが正しい動作協調となる。つまり、分離器１００のしきい値電圧は、Ｌ１０１の特性を持つように設定される。しきい値電圧の設定においては、上述のヒューズエレメント温度上昇に伴うヒューズ１１０の抵抗増加も見込むことが必要である。
【００３０】
したがって、分離器１００においては、最小溶断電流を低く保ちつつ高いサージ電流耐量を得ることができ、また、分離器１００の動作時間を、漏電遮断器１６０の動作時間より短くなるように設定しているため、雷サージで不要に溶断することなく、低く継続的な故障電流を確実に遮断し、かつ漏電遮断器１６０との動作協調を実現することが可能である。
【００３１】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態を、図４〜５を参照しつつ説明する。
【００３２】
図４には、本発明の第２実施形態に係る雷保護装置用分離器２００が示されている。この分離器２００は、上述の第１実施形態で示された分電盤１５０の雷保護装置１８０と同様の装置に設置されるものであり、これらの装置についての説明は、第１実施形態と同様であるため、省略する。分離器２００はヒューズ１１０と、ヒューズ１１０に並列に接続されたヒューズ並列回路２２０とにより構成され、ヒューズ並列回路２２０は、ヒューズ１１０と同じ溶断時間−電流特性を有するヒューズ２３０と、ヒューズ２３０に接続され、双方向サイリスタを用いた電圧スイッチ部２４０とを有している。電圧スイッチ部２４０の電流−電圧特性は図５に示すようなものであり、スイッチング電圧（±Ｖbr）までは電流を流さない高抵抗特性で、スイッチング電圧に達すると低抵抗特性にスイッチする。したがって、電圧スイッチ部２４０は、第１実施形態の電圧スイッチ部１４０におけるしきい値電圧をスイッチング電圧としたものと同様の機能を持つものとして使用することができる。さらに電圧スイッチ部２４０は、導通した際にはその両端電圧が０Ｖに近くなるため、第１実施形態のダイオードの直列接続を用いた電圧スイッチ部１４０の場合よりも、ヒューズ１１０とヒューズ並列回路２２０との間での電流の分流をより均等に近くすることができる。
【００３３】
したがって、分離器２００においても、最小溶断電流を低く保ちつつ高いサージ電流耐量を得ることができ、また、分離器２００の動作時間を、漏電遮断器の動作時間より短くなるように設定できるため、雷サージで不要に溶断することなく、低く継続的な故障電流を確実に遮断し、かつ漏電遮断器との動作協調を実現することが可能である。
【００３４】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態を、図６〜７を参照しつつ説明する。
【００３５】
図６には、本発明の第３実施形態に係る雷保護装置用分離器３００が示されている。この分離器３００は、上述の第１実施形態で示された分電盤１５０の雷保護装置１８０と同様の装置に設置されるものであり、これらの装置についての説明は、第１実施形態と同様であるため、省略する。分離器３００は第１実施形態に係る分離器１００と同様に、ヒューズ１１０とヒューズ１１０に並列に接続されたヒューズ並列回路１２０を備えるとともに、さらにヒューズ１１０に並列に接続されたヒューズ並列回路３２０を備えている。ヒューズ並列回路３２０は、ヒューズ１１０及びヒューズ１３０と同じ溶断時間−電流特性を有するヒューズ３３０と電圧スイッチ部３４０とを有している。電圧スイッチ部３４０はヒューズ並列回路１２０の電圧スイッチ部１４０と基本的構成は同じであるが、ダイオードの直列数を変えて異なるしきい値電圧を持つようにしている。
【００３６】
電圧スイッチ部１４０と電圧スイッチ部３４０のしきい値電圧をそれぞれ１．４Ｖと２．８Ｖ、ヒューズ１１０、ヒューズ１３０、ヒューズ３３０の抵抗をすべて３ｍΩとし、分離器３００に１００Ａ（＞Ｉmin）の故障電流が流れる場合を考える。ヒューズ１１０に１００Ａすべての電流が流れると仮定してもその電圧降下は０．３Ｖ（＝１００Ａ×３ｍΩ）であり、電圧スイッチ部１４０及び電圧スイッチ部３４０のしきい値電圧１．４Ｖ及び２．８Ｖに満たないため、ヒューズ並列回路１２０及びヒューズ並列回路３２０には電流はほとんど流れない。このため、ヒューズ１１０には故障電流１００Ａのほぼすべてが流れ、ヒューズ１１０の固有の溶断時間で溶断される。引き続き、ヒューズ１１０が溶断された後、ヒューズ並列回路１２０に１００Ａすべての電流が流れると仮定してもその電圧降下は１．７Ｖ（＝１００Ａ×３ｍΩ+１．４Ｖ）であり、電圧スイッチ部３４０のしきい値電圧２．８Ｖに満たないため、ヒューズ並列回路３２０には電流はほとんど流れない。このため、ヒューズ１３０には故障電流１００Ａのほぼすべてが流れ、ヒューズ１３０はヒューズ１１０と同じ溶断時間−電流特性を有するため、ヒューズ１１０と同じ時間で溶断される。引き続き、ヒューズ１３０が溶断されると、１００Ａの電流はヒューズ並列回路３２０を流れるようになり、ヒューズ並列回路３２０のヒューズ３３０は、ヒューズ１１０及びヒューズ１３０と同じ溶断時間−電流特性を有するため、ヒューズ１１０及びヒューズ１３０と同じ時間で溶断される。したがって、分離器３００では、最小溶断電流Ｉminはヒューズ１１０のみで構成される場合と変わらないが、合計の溶断時間は３倍になるという性質を持つ。
【００３７】
一方、例えば２０ｋＡという高いピークのサージ電流が分離器３００に入る時、全電流がヒューズ１１０とヒューズ並列回路１２０及びヒューズ並列回路３２０にほぼ均等に分流されると仮定すると、ヒューズ１１０の両端電圧は２０Ｖ（＝２０ｋＡ／３×３ｍΩ）であり、これは電圧スイッチ部１４０及び電圧スイッチ部３４０のそれぞれのしきい値電圧１．４Ｖと２．８Ｖを大きく上回ることから、仮定どおり電圧スイッチ部１４０及び電圧スイッチ部３４０は両方ともオンし、サージ電流はヒューズ１１０とヒューズ並列回路１２０及びヒューズ並列回路３２０に分流されることになる。サージ電流をＩとすると、ヒューズ１１０、ヒューズ並列回路１２０、ヒューズ並列回路３２０に流れる電流はそれぞれ（Ｉ／３＋４６７）Ａ、（Ｉ／３）Ａ、（Ｉ／３−４６７）Ａと計算され、サージ電流が２０ｋＡであればそれぞれ７．１３ｋＡ、６．６７ｋＡ、６．２０ｋＡとなる。電圧スイッチ部１４０及び電圧スイッチ部３４０のしきい値電圧のため、ヒューズ１１０、ヒューズ１３０、ヒューズ３３０への分流は完全に均等ではないが、大きなピーク値を持つサージ電流はヒューズ１１０、ヒューズ１３０、ヒューズ３３０にほぼ均等に分流されることになり、分離器３００はヒューズ１本の時の約３倍のサージ電流を導通することができる。ただし、ダイオードの順方向電圧は電流が増加すると大きくなるため、ヒューズ並列回路１２０及びヒューズ並列回路３２０に分流される電流は、上記の計算よりもさらに小さくなる。
【００３８】
図７には、分離器３００で得られる溶断時間−電流特性Ｌ３００（実線）が示されている。比較のため、第１実施形態で得られるＬ１０１（点線）及びヒューズ１１０を３並列した場合の特性Ｌ１１０−３（一点鎖線）も合わせて示した。Ｌ３００をＬ１０１とを比較すると、ヒューズ並列回路を増やしたことにより、短時間側のサージ耐量はさらに高くなり、かつ最小溶断電流は同一である。しかし、Ｌ３００では配線用遮断器との動作協調に関わる領域もＬ１０１よりもカーブが上であり、動作協調に関してはＬ１０１の方がより好ましい。ただし、通常のヒューズでサージ耐量が同等となるＬ１１０−３と比較すると、最小溶断電流が低く、かつ動作協調も実現し易い特性である。
【００３９】
したがって、分離器３００においても、最小溶断電流を低く保ちつつ高いサージ電流耐量を得ることができ、また、分離器３００の動作時間を、漏電遮断器の動作時間より短くなるように設定できるため、雷サージで不要に溶断することなく、低く継続的な故障電流を確実に遮断し、かつ漏電遮断器との動作協調を実現することが可能である。
【００４０】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態を、図８を参照しつつ説明する。
【００４１】
図８には、本発明の第４実施形態に係る雷保護装置用分離器４００が示されている。この分離器４００は、上述の第１実施形態で示された分電盤１５０の雷保護装置１８０と同様の装置に設置されるものであり、これらの装置についての説明は、第１実施形態と同様であるため、省略する。分離器４００は第１実施形態に係る分離器１００と同様に、ヒューズ１１０とヒューズ１１０に並列に接続されたヒューズ並列回路１２０を備えるとともに、さらにヒューズ１３０に並列に接続されたカスケード並列回路４２０を備えている。カスケード並列回路４２０は、ヒューズ１１０及びヒューズ１３０と同じ溶断時間−電流特性を有するヒューズ４３０と電圧スイッチ部４４０とを有している。電圧スイッチ部４４０はヒューズ並列回路１２０の電圧スイッチ部１４０と基本的構成は同じであるが、電圧スイッチ部１４０には電圧スイッチ部４４０よりも高い電流容量を持たせている。
【００４２】
電圧スイッチ部１４０と電圧スイッチ部４４０のしきい値電圧をいずれも１．４Ｖ、ヒューズ１１０、ヒューズ１３０、ヒューズ４３０の抵抗をすべて３ｍΩとし、分離器４００に１００Ａ（＞Ｉmin）の故障電流が流れる場合を考える。ヒューズ１１０に１００Ａすべての電流が流れると仮定してもその電圧降下は０．３Ｖ（＝１００Ａ×３ｍΩ）であり、電圧スイッチ部１４０のしきい値電圧１．４Ｖに満たないため、ヒューズ並列回路１２０には電流はほとんど流れない。さらに、ヒューズ１３０に電流がほとんど流れないのでヒューズ１３０の電圧降下はほぼ０Ｖで電圧スイッチ部４４０のしきい値１．４Ｖに満たないため、カスケード並列回路４２０にも電流はほとんど流れない。このため、ヒューズ１１０には故障電流１００Ａのほぼすべてが流れ、ヒューズ１１０の固有の溶断時間で溶断される。引き続き、ヒューズ１１０が溶断された後、ヒューズ並列回路１２０に１００Ａすべての電流が流れると仮定してもヒューズ１３０の電圧降下は０．３Ｖ（＝１００Ａ×３ｍΩ）であり、電圧スイッチ部４４０のしきい値電圧１．４Ｖに満たないため、カスケード並列回路４２０には電流はほとんど流れない。このため、ヒューズ１３０には故障電流１００Ａのほぼすべてが流れ、ヒューズ１３０はヒューズ１１０と同じ溶断時間−電流特性を有するため、ヒューズ１１０と同じ時間で溶断される。引き続き、ヒューズ１３０が溶断されると、１００Ａの電流はカスケード並列回路４２０を流れるようになり、カスケード並列回路４２０のヒューズ４３０は、ヒューズ１１０及びヒューズ１３０と同じ溶断時間−電流特性を有するため、ヒューズ１１０及びヒューズ１３０と同じ時間で溶断される。したがって、分離器４００では、最小溶断電流Ｉminはヒューズ１１０のみで構成される場合と変わらないが、合計の溶断時間は３倍になるという性質を持つ。
【００４３】
一方、例えば２０ｋＡという高いピークのサージ電流が分離器４００に入る時、全電流がヒューズ１１０とヒューズ並列回路１２０及びカスケード並列回路４２０にほぼ均等に分流されると仮定すると、ヒューズ１１０の両端電圧は２０Ｖ（＝２０ｋＡ／３×３ｍΩ）であり、これは電圧スイッチ部１４０のしきい値電圧１．４Ｖを大きく上回り、さらにヒューズ１３０の両端電圧は１８．６Ｖ（＝２０ｋＡ／３×３ｍΩ−１．４Ｖ）であり、これは電圧スイッチ部４４０のしきい値電圧１．４Ｖを大きく上回ることから、仮定どおり電圧スイッチ部１４０及び電圧スイッチ部４４０は両方ともオンし、サージ電流はヒューズ１１０とヒューズ並列回路１２０及びカスケード並列回路４２０に分流されることになる。サージ電流をＩとすると、ヒューズ１１０、ヒューズ並列回路１２０、カスケード並列回路４２０に流れる電流はそれぞれ（Ｉ／３＋４６７）Ａ、（Ｉ／３）Ａ、（Ｉ／３−４６７）Ａと計算され、サージ電流が２０ｋＡであればそれぞれ７．１３ｋＡ、６．６７ｋＡ、６．２０ｋＡとなる。電圧スイッチ部１４０及び電圧スイッチ部４４０のしきい値電圧のため、ヒューズ１１０、ヒューズ１３０、ヒューズ４３０への分流は完全に均等ではないが、大きなピーク値を持つサージ電流はヒューズ１１０、ヒューズ１３０、ヒューズ４３０にほぼ均等に分流されることになり、分離器４００はヒューズ１本の時の約３倍のサージ電流を導通することができる。ただし、ダイオードの順方向電圧は電流が増加すると大きくなるため、ヒューズ並列回路１２０及びカスケード並列回路４２０に分流される電流は、上記の計算よりもさらに小さくなる。第４実施形態によって得られる特性は、図７に示した第３実施形態によって得られる特性と同一である。
【００４４】
したがって、分離器４００においても、最小溶断電流を低く保ちつつ高いサージ電流耐量を得ることができ、また、分離器４００の動作時間を、漏電遮断器の動作時間より短くなるように設定できるため、雷サージで不要に溶断することなく、低く継続的な故障電流を確実に遮断し、かつ漏電遮断器との動作協調を実現することが可能である。
【００４５】
なお、上述の各実施形態においては、各ヒューズの特性は同一であるとしたが、最小溶断電流が同じであれば、溶断時間が異なる等他の特性が異なっているヒューズを用いても、本発明の技術的思想を変更するものではない。
【００４６】
また、上述の各実施形態においては、電圧スイッチ部に使用する素子として、ダイオードもしくは双方向サイリスタとしたが、しきい値電圧を超える電圧が印加された場合に電流が流れるバリスタ等その他の素子を用いてもよい。さらに、異なる特性の素子を組合わせて使用してもよい。
【００４７】
また、上述の各実施形態においては、分電盤内の雷保護装置に含まれる分離器としたが、複数の電流遮断部を有する電流遮断装置において、いずれかの電流遮断部に含まれる電流分離器であればよい。
【符号の説明】
【００４８】
１００，２００，３００，４００  分離器、１１０，１３０，２３０，３３０，４３０  ヒューズ、１２０，２２０，３２０  ヒューズ並列回路、１４０，２４０，３４０，４４０  電圧スイッチ部、１５０  分電盤、１６０  過電流保護機能付き漏電遮断器、１７０  ブレーカ、１８０  雷保護装置、１８１  雷サージ防護素子、１９０  集中接地端子、４２０  カスケード並列回路。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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