(57)【要約】【課題】動作精度に優れた信頼性の高い分離器内蔵型ＳＰＤを提供する。【解決手段】過電流分離器としてのストライカー内蔵形の電流ヒューズ２０と、バリスタ４０の過熱時に分離する熱分離器としての導体３０と、バリスタ４０と、からなる直列回路を備え、過電流分離器または熱分離器の機械的動作に基づいて故障を検出する分離器内蔵型ＳＰＤにおいて、外部に突出したストライカー２２により打撃されて第１のばね２９の復元力に抗しながら一定方向に移動する第１のスライダー２３と、スライダー２３の移動によりオンされる警報接点出力用のマイクロスイッチ５３と、スライダー２３の移動によりスライダー２３との係止が解除されて移動する動作表示用の表示部５５と、導体３０の分離時に導体３０との係止が解除されて第２のばね３２の復元力により第１のスライダー２３を移動させる第２のスライダー３１と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過電流によるヒューズ本体の溶融時にストライカーが外部に突出する過電流分離器としての電流ヒューズと、バリスタの過熱時に前記バリスタの端子から分離する熱分離器としての導体と、前記バリスタと、からなる直列回路を備え、
前記過電流分離器の機械的動作または前記熱分離器の機械的動作に基づいて故障を検出する分離器内蔵型ＳＰＤにおいて、
外部に突出した前記ストライカーにより打撃され、第１のばねの復元力に抗しながら一定方向に移動する第１のスライダーと、
前記第１のスライダーの前記一定方向への移動によりオンされる警報接点出力用のスイッチと、
前記導体の分離時に前記導体との係止が解除されて第２のばねの復元力により前記一定方向に移動し、前記第１のスライダーを前記一定方向に移動させる第２のスライダーと、
を備えたことを特徴とする分離器内蔵型ＳＰＤ。
【請求項２】
請求項１に記載した分離器内蔵型ＳＰＤにおいて、
前記第１のスライダーの前記一定方向への移動により前記第１のスライダーとの係止が解除されて移動可能な動作表示用の表示部を、更に備えたことを特徴とする分離器内蔵型ＳＰＤ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した分離器内蔵型ＳＰＤにおいて、
前記直列回路の一対の端子のうちの一方の端子が交流線路または直流線路に接続され、他方の端子が接地点または中性線に接続されることを特徴とする分離器内蔵型ＳＰＤ。
【請求項４】
請求項３に記載した分離器内蔵型ＳＰＤを複数備え、各ＳＰＤの前記一方の端子を複数の交流線路または直流線路のうちの異なる線路にそれぞれ接続したことを特徴とする分離器内蔵型ＳＰＤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流分離器及び熱分離器からなる分離器を内蔵したＳＰＤ（Surge Protective Device）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は、この種の分離器内蔵型ＳＰＤの従来技術を示す構成図である。
図７において、ＳＰＤ１００は、単相交流電圧が印加される一方の交流線路１５１と接地点Ｇとの間に接続された過電流分離器１１１，熱分離器１２１，酸化金属バリスタ（：ＭＯＶ、以下、単にバリスタともいう）１３１からなる第１の直列回路と、他方の交流線路１５２と接地点Ｇとの間に接続された過電流分離器１１２，熱分離器１２２，バリスタ１３２からなる第２の直列回路とを備え、これら第１，第２の直列回路間には故障検出回路１４０が接続されている。
【０００３】
ここで、過電流分離器１１１，１１２は、短絡電流等の過電流により溶断する電流ヒューズによって構成され、熱分離器１２１，１２２は、バリスタ１３１，１３２の劣化に伴う発熱によりその端子との間の電気的接続部（半田）が溶融して分離する導体または温度ヒューズによって構成されている。
【０００４】
故障検出回路１４０には、交流線路１５１と１５２との間の電圧が過電流分離器１１１，１１２及び熱分離器１２１，１２２を介して印加されている。
例えば、バリスタ１３１または１３２が劣化して発熱し、熱分離器１２１または１２２が分離された場合や、バリスタ１３１または１３２に過電流が流れて過電流分離器１１１または１１２が溶断した場合には、故障検出回路１４０への印加電圧が変化する。故障検出回路１４０はこれらの印加電圧が正常時とは異なることから、ＳＰＤ１００の故障（バリスタ１３１または１３２の劣化等）を電気的に検出して故障表示や警報接点出力を行っている。
【０００５】
上記の従来技術では、過電流分離器１１１，１１２や熱分離器１２１，１２２の動作による回路の遮断と停電による故障検出回路１４０への給電回路の遮断とを判別することができない。このため、停電時に故障検出回路１４０がＳＰＤ１００の故障表示や警報接点出力を行ってしまうおそれがあった。
【０００６】
なお、特許文献１には、熱分離器としての温度ヒューズと過電流分離器としての切り離し導体とからなる分離器を酸化金属バリスタ（酸化亜鉛バリスタ）に直列に接続した直撃雷用ＳＰＤが記載されている。
図８は、この直撃雷用ＳＰＤの概略的な回路構成図であり、２００はＳＰＤ、２０１，２０２は交流線路と接地点とにそれぞれ接続される端子、２０３はバリスタ、２０４は温度ヒューズ２０４Ａと、電流ヒューズとして機能する切り離し導体２０４Ｂとからなる分離器、２０５は分離器２０４の動作を表示する表示部である。
【０００７】
また、図９はこの直撃雷用ＳＰＤの動作説明図であり、（ａ）は温度ヒューズ２０４Ａの溶断時の動作、（ｂ）は切り離し導体２０４Ｂの分離時の動作を示している。なお、これらの図において、２０３ａはその内部にバリスタ２０３が埋設されている充填材、２０６は警報を出力するためのマイクロスイッチ、２０７はコイルばねである。
【０００８】
この従来技術では、コイルばね２０７の復元力を利用して、温度ヒューズ２０４Ａの溶断時（図９（ａ））と切り離し導体２０４Ｂの分離時（図９（ｂ））とで表示部２０５をほぼ同じストロークだけ移動させることにより、表示部２０５の先端部を外部に突出させて動作表示を行うと共に、マイクロスイッチ２０６をオン操作して警報接点出力を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２８８１１４号公報（段落［００３５］，［００３６］、図１，図６，図７等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述したように、図７の従来技術では、故障検出回路１４０が電気的に故障を検出しているのに対し、特許文献１に記載された図８，図９の従来技術では、温度ヒューズ２０４Ａの溶断による機械的動作と切り離し導体２０４Ｂの分離による機械的動作とのオア条件により、故障表示や警報接点出力を可能にしている。
【００１１】
しかしながら、図８，図９に示した従来技術において、電流ヒューズとして機能する切り離し導体２０４Ｂは板状の導体であるため、大きな短絡電流を遮断できない。そのため、従来技術による直撃雷用ＳＰＤは、外部過電流分離器（電流ヒューズ）を直撃雷用ＳＰＤに直列に接続する必要がある。また、この場合において、故障表示や警報接点出力を行う場合、外部分離器からも故障表示や警報接点出力を行う必要がある。
そこで、本発明の解決課題は、大きな短絡電流を遮断できる過電流分離器及び熱分離器の両方をＳＰＤ内部に実装し、過電流分離器または熱分離器の何れか一方、あるいは両方が動作した際に、故障表示及び／または警報接点出力を行う分離器内蔵型ＳＰＤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、過電流によるヒューズ本体の溶融時にストライカーが外部に突出する過電流分離器としての電流ヒューズと、バリスタの過熱時に前記バリスタの端子から分離する熱分離器としての導体と、前記バリスタと、からなる直列回路を備え、
前記過電流分離器の機械的動作または前記熱分離器の機械的動作に基づいて故障を検出する分離器内蔵型ＳＰＤにおいて、
外部に突出した前記ストライカーにより打撃され、第１のばねの復元力に抗しながら一定方向に移動する第１のスライダーと、
前記第１のスライダーの前記一定方向への移動によりオンされる警報接点出力用のスイッチと、
前記導体の分離時に前記導体との係止が解除されて第２のばねの復元力により前記一定方向に移動し、前記第１のスライダーを前記一定方向に移動させる第２のスライダーと、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載した分離器内蔵型ＳＰＤにおいて、前記第１のスライダーの前記一定方向への移動により前記第１のスライダーとの係止が解除されて移動可能な動作表示用の表示部を、更に備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載した分離器内蔵型ＳＰＤにおいて、前記直列回路の一対の端子のうちの一方の端子が交流線路または直流線路に接続され、他方の端子が接地点または中性線に接続されることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載した分離器内蔵型ＳＰＤを複数備え、各ＳＰＤの前記一方の端子を複数の交流線路または直流線路のうちの異なる線路にそれぞれ接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、過電流分離器または熱分離器の機械的動作を確実に検出して故障表示や警報接点出力を行うことができる。
特に、特許文献１に記載された従来技術に比べて、外部過電流分離器を接続する必要が無くなり、分離器内蔵型ＳＰＤ単体で短絡電流の大きい電源に接続することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る分離器内蔵型ＳＰＤの原理的な構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る分離器内蔵型ＳＰＤの正常時における各部の配置構造を示す構成図である。
【図３】図２における主要部の構成図である。
【図４】図２において過電流分離器（電流ヒューズ）が動作した場合の説明図である。
【図５】図２において熱分離器（導体）が動作した場合の説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る分離器内蔵型ＳＰＤの原理的な構成図である。
【図７】分離器内蔵型ＳＰＤの従来技術を示す構成図である。
【図８】特許文献１に記載された直撃雷用ＳＰＤの概略的な回路構成図である。
【図９】特許文献１に記載された直撃雷用ＳＰＤの動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は本発明の第１実施形態に係る分離器内蔵型ＳＰＤの原理的な構成図である。図１において、ＳＰＤ１は、一対の端子１１，１２間に接続された過電流分離器２と、熱分離器３と、バリスタ４との直列回路を備えている。ここで、端子１１，１２は、外部の交流線路または直流線路の一線と接地点または中性線とにそれぞれ接続されている。
【００１９】
過電流分離器２は、短絡電流等の過電流により溶断する電流ヒューズであり、溶断時にストライカー（棒状部材）が外部に突出して隣接部材を打撃する機能を有している。また、熱分離器３は、バリスタ４の発熱によりその端子との間の電気的接続部（半田）が溶融して分離する導体である。なお、バリスタ４は酸化亜鉛バリスタ等の酸化金属バリスタである。
【００２０】
この実施形態では、過電流分離器２の溶断時に発生する機械的動作または熱分離器３の分離時に発生する機械的動作の何れか一方の動作（オア論理５）により、過電流やバリスタ４の過熱等を示すＳＰＤ１の故障表示と警報接点出力とを動作させる。
次に、ＳＰＤ１の具体的な構成を、図２〜図５に基づいて説明する。
【００２１】
図２は、ＳＰＤ１の正常時における各部の配置構造を示す構成図である。図２において、２０はストライカーを内蔵した電流ヒューズであり、２１はヒューズ本体、２２は電流ヒューズ２０の溶断時に外部に突出可能なストライカーである。この電流ヒューズ２０は、図示されていないヒューズホルダーによってフレーム１０に保持されている。
【００２２】
フレーム１０の内部には酸化金属バリスタ４０が収容されており、その一方の端子４１には、正面から見てほぼＬ字形であって、ばね性を持つ金属板からなる導体３０の一端部が半田付けされている。なお、バリスタ４０の他方の端子（図示せず）は接地点または中性線に接続されている。
導体３０の他端部は電流ヒューズ２０の一方の電極２１ａに接続され、電流ヒューズ２０の他方の電極２１ｂは交流線路または直流線路に接続されている。
【００２３】
電流ヒューズ２０とバリスタ４０の端子４１との間には、正面から見てほぼＬ字形の第１のスライダー２３と第２のスライダー３１とが並置されている。
第１のスライダー２３は、プラスチック製の基片２４から突設された第１の受け部２６及び第２の受け部２５と操作凸部２７とを有すると共に、基片２４の上端部には、故障表示用の表示部５５の係止凹部５５ａに係止する係止凸部２４ａを備えている。なお、表示部５５には、ばね（図示せず）によって図２の右方向へ移動させる力が常に働いている。
【００２４】
このスライダー２３は、電流ヒューズ２０のストライカー２２により第１の受け部２６を打撃することで全体が図２の下方に移動可能であり、下方への移動時に操作凸部２７が後述の回動レバー５０を駆動する機能を備えている。また、基片２４の一部は断面コ字形に形成されており、その内部空間には後述する第１のばね２９が収容されている。
【００２５】
第２のスライダー３１は、正面から見てほぼＩ字形に形成されており、その一部は断面コ字形に形成されていてその内部空間には後述の第２のばね３２が収容されている。このスライダー３１は、ばね３２の復元力により下方に移動するように付勢されているが、平常時は、上端部に形成された係止溝３１ａが導体３０の内側の係止爪３０ａに係止しており、これによって下方への移動が拘束されている。
そして、係止爪３０ａが係止溝３１ａから外れると、ばね３２の復元力によってスライダー３１が下方へ移動し、その下端部が第１のスライダー２３の第２の受け部２５を押圧してスライダー２３を下方に移動させる機能を有する。
【００２６】
第１のスライダー２３の操作凸部２７の下方には回動レバー５０が配置され、その受けアーム５１の先端が操作凸部２７により押圧されると回動レバー５０が回動するようになっている。回動レバー５０は右端部にスイッチ操作片５２を備えており、回動時にスイッチ操作片５２がマイクロスイッチ５３のアクチュエータ５４を押圧して警報接点出力を発生させる。
【００２７】
次に、図３に基づいて、第１のスライダー２３及び第２のスライダー３１を駆動する機構を更に説明する。
第１のスライダー２３の基片２４の内部空間には、前述した第１のばね２９が配置されている。ばね２９の上端部は基片２４の裏側に一体的に形成されたストッパー２４ｂに当接し、ばね２９の下端部はフレーム１０に一体的に形成されたストッパー１０ａに当接している。
また、第２のスライダー３１の内部空間には、前述した第２のばね３２が配置されている。ばね３２の上端部はフレーム１０に一体的に形成されたストッパー１０ｂに当接し、ばね３２の下端部はスライダー３１の底部のストッパー３１ｂに当接している。
スライダー２３，３１の両側には、これらの上下方向の移動を円滑にするために適宜なガイド部材がフレーム１０と一体的に設けられているが、図面が煩雑にならないように、これらのガイド部材の図示を省略してある。
【００２８】
上記のように、ばね２９の下端部はストッパー１０ａにより拘束され、かつ、ばね２９の上端部はスライダー２３のストッパー２４ｂに当接しているので、スライダー２３を上方へ移動させる方向の復元力が蓄積される。
一方、導体３０の係止爪３０ａがスライダー３１の係止溝３１ａに係止している図３の状態において、上端部がストッパー１０ｂにより拘束されて下端部がスライダー３１のストッパー３１ｂに当接しているばね３２には、第２のスライダー３１を下方へ移動させる方向の復元力が蓄積されることになる。
【００２９】
次いで、この第１実施形態の動作を、図４，図５を参照しつつ説明する。
図４は、過電流により電流ヒューズ２０が溶断してストライカー２２が下方へ突出した状態の動作説明図である。
この場合には、前述したようにストライカー２２が受け部２６を打撃することにより、第１のスライダー２３はばね２９を縮めながら下方へ移動する。これにより、係止凸部２４ａが係止凹部５５ａから外れるので、表示部５５はばね力により右側に移動する。従って、表示部５５の適宜な位置、例えば図４の上面に動作表示マークを付しておけば、外部からこの動作表示マークを見てＳＰＤ１が動作したこと（故障が発生したこと）を確認可能である。
【００３０】
また、スライダー２３が下方へ移動することにより、回動レバー５０が回動してマイクロスイッチ５３をオンすることにより、外部に警報接点出力を発生させることができる。
なお、図４の状態では、ばね２９の復元力により、スライダー２３には上方へ移動しようとする力が働いている。
【００３１】
次に、図５は、バリスタ４０の過熱により、端子４１と導体３０の一端部とを電気的に接続していた半田が溶融して導体３０が端子４１から分離した状態の動作説明図である。
この場合、導体３０はそのばね性により、図の手前方向に移動するように端子４１から分離する。これにより、導体３０の係止爪３０ａが第２のスライダー３１の係止溝３１ａから外れるため、スライダー３１は、前述したばね３２の復元力により下方へ移動し、スライダー３１の下端部が受け部２５ひいては第１のスライダー２３の全体を下方へ押圧する。
その後の動作は、図４と同様であり、表示部５５による故障表示、及び、マイクロスイッチ５３による警報接点出力を行わせることができる。
【００３２】
次に、図６は本発明の第２実施形態に係る分離器内蔵型ＳＰＤの原理的な構成図である。
本発明は、第１実施形態として説明したように交流線路または直流線路の一線と接地点Ｇまたは中性線との間に接続して使用するほか、交流線路または直流線路が二線、三線、四線の場合でも第１実施形態と同様の原理によって適用可能である。
【００３３】
図６の第２実施形態は、分離器内蔵型ＳＰＤ１Ａを二線の交流線路または直流線路１５１，１５２と接地点Ｇとの間に接続して使用する場合のものである。図６において、２Ａ，２Ｂはストライカー内蔵の電流ヒューズからなる過電流分離器、３Ａ，３Ｂはばね性を有する金属導体等の熱分離器、４Ａ，４Ｂは酸化金属バリスタ、５Ａ，５Ｂはオア論理、６は故障表示回路、１１Ａ，１１Ｂ，１２は端子である。
【００３４】
この第２実施形態においては、過電流分離器２Ａ、熱分離器３Ａ、及びバリスタ４Ａからなるユニットと、過電流分離器２Ｂ、熱分離器３Ｂ、及びバリスタ４Ｂからなるユニットとを、前述した図２のような構成にすることにより、過電流分離器の機械的動作と熱分離器の機械的動作とのオア論理５Ａ，５Ｂを実現することができる。
なお、故障表示回路６は必須のものではないが、例えばＬＥＤ等を用いることにより、平常時はＬＥＤを点灯させて故障時には消灯させる等の方法により、故障表示を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１，１Ａ：分離器内蔵型ＳＰＤ
２，２Ａ，２Ｂ：過電流分離器
３，３Ａ，３Ｂ：熱分離器
４，４Ａ，４Ｂ，４０：バリスタ
５，５Ａ，５Ｂ：オア論理
６：故障表示回路
１０：フレーム
１０ａ，１０ｂ：ストッパー
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１２：端子
２０：ストライカー内蔵の電流ヒューズ
２１：ヒューズ本体
２２：ストライカー
２３：第１のスライダー
２４：基片
２４ａ：係止凸部
２４ｂ：ストッパー
２５：第２の受け部
２６：第１の受け部
２７：操作凸部
２９：第１のばね
３０：導体
３０ａ：係止爪
３１：第２のスライダー
３１ａ：係止溝
３１ｂ：ストッパー
３２：第２のばね
４０：酸化金属バリスタ
４１：端子
５０：回動レバー
５１：受けアーム
５２：スイッチ操作片
５３：マイクロスイッチ
５４：アクチュエータ
５５：表示部
５５ａ：係止凹部
１５１，１５２：交流線路または直流線路
Ｇ：接地点
【図１】
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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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