特許 7413975 過電流スイッチ及びこの過電流スイッチを備えた電子式回路遮断器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】過電流スイッチ及びこの過電流スイッチを備えた電子式回路遮断器

(51)【国際特許分類】

   H01H 83/02 20060101AFI20240109BHJP

   H01H 83/20 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

H01H83/02 E

H01H83/20

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020177611

(22)【出願日】2020-10-22

(65)【公開番号】P2022068759

(43)【公開日】2022-05-10

【審査請求日】2022-12-14

(73)【特許権者】

【識別番号】508296738

【氏名又は名称】富士電機機器制御株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(72)【発明者】

【氏名】加藤 義彦

(72)【発明者】

【氏名】長嶺 一輝

【審査官】井上 信

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－００８４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－０６２７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１３６４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－０９４６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－０５２７１６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ３３／２８ － ３３／５９

Ｈ０１Ｈ ６９／００ － ６９／０１

Ｈ０１Ｈ ７１／００ － ８３／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電流路に接触子が配置され、前記電流路の電流を検知して過電流が流れた際に、電子式引外し部を介して前記接触子を開状態とする過電流スイッチであって、
前記電流路に接続されたヒータと、当該ヒータに加熱される感温動作機構部品と、を備え、
前記感温動作機構部品は、リードスイッチと、当該リードスイッチの接点近くに配置された感温フェライトとを有し、
当該感温フェライトは、前記電流路の過電流による前記ヒータの発熱によりキュリー温度に達したときに非磁性体に変化し、前記リードスイッチが開接点、或いは閉接点に切り替わることで、前記電子式引外し部に前記接触子を開状態とする操作信号を出力し、
前記感温動作機構部品は、前記感温フェライトと、少なくとも１つの永久磁石と、当該永久磁石の配置により常閉接点、或いは常開接点に設定された前記リードスイッチと、を備え、
前記ヒータの発熱により前記感温フェライトがキュリー温度に達して非磁性体に変化したときに、前記リードスイッチが閉接点、或いは開接点に切り替わることで前記電子式引外し部に前記接触子を開状態とする操作信号を出力するとともに、
前記ヒータは、前記感温動作機構部品の外周に配置されるコイル状のヒータであり、
前記感温動作機構部品は、前記電流路の過負荷電流による前記コイル状のヒータの発熱により前記感温フェライトが非磁性体に変化し、前記リードスイッチが開接点、或いは閉接点に切り替わることで、前記電子式引外し部に前記接触子を開状態とする長限時動作としての操作信号を出力するとともに、前記電流路の短絡電流、或いは瞬時動作電流により前記コイル状のヒータに発生する誘導磁界が前記感温動作機構部品の内部に作用して磁気飽和状態となり、前記リードスイッチが開接点、或いは閉接点に切り替わることで、前記電子式引外し部に前記接触子を開状態とする瞬時動作としての操作信号を出力することを特徴とする過電流スイッチ。

【請求項2】

前記感温動作機構部品は、前記感温フェライトを内蔵する部品の熱容量と、前記コイル状のヒータによる前記感温フェライトがキュリー温度に到達するまでの熱伝導時間とを調節することで、前記長限時動作の時間を調整することができることを特徴とする請求項１記載の過電流スイッチ。

【請求項3】

請求項１又は請求項２記載の過電流スイッチと、前記電流路に電流検出手段として接続された変流器とを備えたことを特徴とする電子式回路遮断器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、過電流スイッチ及びこの過電流スイッチを備えた電子式回路遮断器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の電子式回路遮断器は、電子制御で電流検出、制御、引外し指令を行う装置であり、各相の電流路に接触子が設けられているとともに、電流検出手段として変流器が設けられている。そして、各相の電流路に電流が流れると変流器の２次側に２次電流が誘起され、整流回路で２次電流が直流化され、電圧信号に変化されて制御部に入力する。そして、制御部は、各相の電流路に過電流が流れると、引外し動作特性（長限時特性、短限時特性、瞬時特性）に従って引外し信号を出力し、引外し信号が入力された引外し電磁装置は、各相の電流路に配置した接触子の開閉動作を行う（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－２５８５８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、電子式回路遮断器の電流検出手段である変流器は、材料特性のばらつき、生産ロット間のばらつきなどにより、各々の変流器に固有の周波数利得特性がある。このため、ある限られた範囲の周波数については実効値精度が期待できるが、その範囲を超えた周波数領域では実効値精度が低下するので、制御部の引外し動作特性の精度が悪化するおそれがある。そこで、電子式回路遮断器に組み込む変流器の周波数特性を改善してリニア範囲を広げようとすると、製造コストが高くなるという問題も生じる。
そこで、本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、高精度で安定した引外し動作特性を得ることができる過電流スイッチを提供するとともに、低コストの電子式回路遮断器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る過電流スイッチは、電流路に接触子が配置され、前記電流路の電流を検知して過電流が流れた際に、電子式引外し部を介して接触子を開状態とする過電流スイッチであって、電流路に接続されたヒータと、ヒータに加熱される感温動作機構部品と、を備え、感温動作機構部品は、リードスイッチと、リードスイッチの接点近くに配置され、キュリー温度を管理し製造された感温フェライトが内蔵されており、感温フェライトは、電流路の過電流によるヒータの発熱によりキュリー温度に達したときに非磁性体に変化し、リードスイッチが開接点、或いは閉接点に切り替わることで、電子式引外し部に接触子を開状態とする操作信号を出力し、感温動作機構部品は、感温フェライトと、少なくとも１つの永久磁石と、永久磁石の配置により常閉接点、或いは常開接点に設定されたリードスイッチと、を備え、ヒータの発熱により感温フェライトがキュリー温度に達して非磁性体に変化したときに、リードスイッチが閉接点、或いは開接点に切り替わることで電子式引外し部に接触子を開状態とする操作信号を出力するとともに、ヒータは、感温動作機構部品の外周に配置されるコイル状のヒータであり、感温動作機構部品は、電流路の過負荷電流によるコイル状のヒータの発熱により感温フェライトが非磁性体に変化し、リードスイッチが開接点、或いは閉接点に切り替わることで、電子式引外し部に接触子を開状態とする長限時動作としての操作信号を出力するとともに、電流路の短絡電流、或いは瞬時動作電流によりコイル状のヒータに発生する誘導磁界が感温動作機構部品の内部に作用して磁気飽和状態となり、リードスイッチが開接点、或いは閉接点に切り替わることで、電子式引外し部に接触子を開状態とする瞬時動作としての操作信号を出力するようにした。
また、本且つ名の一態様に係る電子式回路遮断器は、上述した過電流スイッチが、電流路に電流検出手段として接続された変流器に直列に接続されている。

【発明の効果】

【0006】

本発明に係る過電流スイッチは、高精度で安定した引外し動作特性を得ることができる。また、本発明に係る電子式回路遮断器は、変流器の周波数利得特性に関係なく高精度で安定した引外し動作特性を得ることができるので、コストの低減化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明に係る第１実施形態のアナログ電子式の過電流スイッチ及び回路遮断器を示すブロック図である。

【図2】回路遮断器の引外し動作特性を示す図である。

【図3】第１実施形態のアナログ電子式の回路遮断器に組み込まれている過電流スイッチを示す図である。

【図4】アナログ電子式の回路遮断器に組み込むことが可能な第２実施形態の過電流スイッチを示す図である。

【図5】本発明に係る第３実施形態のアナログ電子式の回路遮断器を示すブロック図である。

【図6】第３実施形態のアナログ電子式の回路遮断器に組み込まれた過電流スイッチを示す図である。

【図7】アナログ電子式の回路遮断器に組み込むことが可能な第４実施形態の過電流スイッチを示す図である。

【図8】本発明に係る第５実施形態のデジタル電子式の回路遮断器を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

次に、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

【0009】

また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

【0010】

［第１実施形態］
図１から図３は、本発明に係る第１実施形態のアナログ電子式の回路遮断器５０を示すものである。
図１は、アナログ電子式の回路遮断器５０を示すブロック図である。本実施形態の回路遮断器５０は、主回路７１に流れる電流が変流器７２で電流信号として検出され、３相の最大値が整流回路７３で整流された後、電流－電圧変換回路７４で電圧信号に変換される。電流－電圧変換回路７４で変換された電圧信号は実効値検出回路７５を介して短限時回路７６に入力され、その実効値の大きさにより所定の遅延時間後にトリガ回路７７を動作させる。

【0011】

トリガ回路７７は引外し電磁装置８１を励磁し、開閉機構部（不図示）を介して可動接触子５１の可動接点（不図示）を固定接触子５２の固定接点（不図示）から開極動作させる。なお、整流回路７３の出力電流は、電源回路８３を介して過電流スイッチ７８及び各回路に供給されている。
過電流スイッチ７８は、主回路７１に変流器７２と直列に接続され、過電流スイッチ７８には長限時回路７９が接続されている。長限時回路７９は、過電流スイッチ７８が過負荷電流を検出したとき、所定の遅延時間後にトリガ回路７７を動作させる。
また、電流－電圧変換回路７４の電圧信号は瞬時回路８０にも入力され、それが所定以上の大きさになるとトリガ回路７７を動作させる。

【0012】

本実施形態の過電流スイッチ７８は、図２に示す引外し動作特性の長限時特性に従ってトリガ回路７７を動作させる。すなわち、過電流スイッチ７８は、主回路７１に定格電流を超えた過負荷電流が流れると、長限時回路７９に出力信号を出力し、長限時回路７９は、トリガ回路７７に動作信号を出力する。
なお、本実施形態では、主回路７１に過負荷電流を上回る電流が流れると、短限時回路７６がトリガ回路７７に動作信号を出力する。また、主回路７１に短絡電流が流れると、瞬時回路８０がトリガ回路７７に動作信号を出力する。

【0013】

図３は、主回路７１に接続された過電流スイッチ７８を示すものであり、感温動作機構部品８５と、感温動作機構部品８５を構成するスイッチケース９１の外周に巻きついた状態で配置されているコイル状のヒータ８６と、で構成されている。
感温動作機構部品８５は、リードスイッチ８７と、リードスイッチ８７の一対の接点（不図示）の外周を覆いながら配置されている環状の感温フェライト８８と、リードスイッチ８７の一端側の外周で感温フェライト８８の一端に隣接して配置されている環状の第１永久磁石８９と、リードスイッチ８７の他端側の外周で感温フェライト８８の他端に隣接して配置されている環状の第２永久磁石９０と、感温フェライト８８、第１及び第２永久磁石８９，９０を保持する非磁性の円筒形状のスイッチケース９１と、を備えている。

【0014】

第１永久磁石８９及び第２永久磁石９０は、同一方向に着磁を向けて配置されている。
感温フェライト８８は、キュリー温度を下回る温度の場合は軟磁性体であり、キュリー温度以上で加熱されると非磁性体に変化する特性を有するフェライト系磁性材料である。
感温フェライト８８のキュリー温度は、コイル状のヒータ８６に過負荷電流（例えば、定格電流の２００％Ａ以上）が流れて発熱した際に熱伝導により感温フェライト８８が非磁性体に変化する温度に設定されている。

【0015】

感温フェライト８８が磁性体の場合には、第１永久磁石８９、感温フェライト８８及び第２永久磁石９０を通過する磁界が発生する。この磁界はリードスイッチ８７にも作用し、リードスイッチ８７の一対の接点の一方がＮ極となり、一対の接点の他方がＳ極となって一対の接点は磁気吸着され、リードスイッチ８７は常閉接点とされている。
そして、常閉接点のリードスイッチ８７の一端８７ａは、図１に示すように、電源回路８３に接続され、他端８７ｂは長限時回路７９に接続されている。

【0016】

次に、第１実施形態のアナログ電子式の回路遮断器５０の動作について説明する。
回路遮断器５０は、開閉機構部により可動接触子５１の可動接点及び固定接触子５２の固定接点を閉極動作し、主回路７１に定格電流が流れて通電状態としている。
このとき、感温動作機構部品８５の感温フェライト８８は、定格電流が流れているコイル状のヒータ８６からキュリー温度を下回る温度が熱伝導されているので磁性体に変化している。このため、感温動作機構部品８５の初期状態は、リードスイッチ８７が常閉接点とされ、常閉接点のリードスイッチ８７から電流が流れる長限時回路７９は、過電流スイッチ７８が過電流を検出していないものとして、トリガ回路７７に動作信号を出力しない。

【0017】

主回路７１に過負荷電流が流れると、コイル状のヒータ８６からキュリー温度を上回る温度が熱伝導されるので、感温フェライト８８は非磁性体に変化する。感温動作機構部品８５の全部品の熱容量があるため感温フェライト８８がキュリー温度に到達するまでに時延時間を持っている。この時延時間は、長限時動作と同一で、通電路に過負荷電流が流れ、感温動作機構部品８５の熱容量の設定による長限時動作の時間が設定可能となる。
感温動作機構部品８５の感温フェライト８８が非磁性体に変化することで、第１永久磁石８９、感温フェライト８８及び第２永久磁石９０を通過する磁界が無くなり、リードスイッチ８７に作用する磁束が減少し、リードスイッチ８７の一対の接点はリード弾性力で開接点となる。

【0018】

このように、過電流スイッチ７８のコイル状のヒータ８６に過負荷電流が流れると、リードスイッチ８７が開接点となり、長限時回路７９は、過電流スイッチ７８が過電流を検出したものとして、トリガ回路７７に動作信号を出力する。トリガ回路７７は引外し電磁装置８１を励磁し、開閉機構部を介して可動接触子５１の可動接点を固定接触子５２の固定接点から開極動作させる（長限時引外し動作）。

【0019】

また、主回路７１に短限時特性を有する過負荷電流が流れると、電流－電圧変換回路７４で変換された電圧信号が実効値検出回路７５から短限時回路７６に入力され、短限時回路７６は、短限時特性を有する過負荷電流が流れているものとして、トリガ回路７７に動作信号を出力する。トリガ回路７７は引外し電磁装置８１を励磁し、開閉機構部を介して可動接触子５１の可動接点を固定接触子５２の固定接点から開極動作させる（短限時引外し動作）。

【0020】

さらに、主回路７１に短絡電流が流れると、電流－電圧変換回路７４で変換された電圧信号が瞬時回路８０に入力され、瞬時回路８０は、短絡電流が流れているものとして、トリガ回路７７に動作信号を出力する。トリガ回路７７は引外し電磁装置８１を励磁し、開閉機構部７を介して可動接触子５１の可動接点を固定接触子５２の固定接点から開極動作させる（瞬時引外し動作）。

【0021】

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の回路遮断器５０に組み込まれている過電流スイッチ７８は、コイル状のヒータ８６に過負荷電流が流れると感温フェライト８８が非磁性体に変化し、常閉接点のリードスイッチ８７が開接点となり、過電流スイッチ７８が過電流を検出したものとして、長限時回路７９にトリガ回路７７の動作信号を出力する。このように、本実施形態の回路遮断器５０は、過電流スイッチ７８が長限時動作を高精度に行うので安定した引外し動作特性を得ることができる。また、過電流スイッチ７８とともに主回路７１に直列に接続されている変流器７２の周波数特性を改善する必要もないので、低コストの回路遮断器５０を提供することができる。
また、本実施形態の過電流スイッチ７８の時延時間は、コイル状のヒータ８６の発熱量や、第１、第２永久磁石８９、９０及び感温フェライト８８の厚さや大きさを変更して熱容量を変更するだけで、自由に調整することができる。

【0022】

［第２実施形態］
次に、図４は、本発明に係る第２実施形態の過電流スイッチ９５を示すものである。
本実施形態の過電流スイッチ９５は、図１で示した第１実施形態の過電流スイッチ７８に替えて配置されるものであり、第１実施形態の過電流スイッチ７８のリードスイッチ８７は常閉接点のスイッチであるが、本実施形態の過電流スイッチ９５を構成するリードスイッチ９８は、常開接点のスイッチである。
本実施形態の過電流スイッチ９５は、感温動作機構部品９６と、感温動作機構部品９６の外周に巻きついた状態で配置されているコイル状のヒータ９７と、を備えている。

【0023】

感温動作機構部品９６は、リードスイッチ９８と、リードスイッチ９８の一対の接点（不図示）近くの外周に配置されている非磁性体からなる環状のスペーサ９９と、スペーサ９９の一端側に隣接して配置されている環状の第１感温フェライト１００と、スペーサ９９の他端側に隣接配置されている環状の第２感温フェライト１０１と、スペーサ９９に対して逆側で第１感温フェライト１００に隣接して配置されている環状の第１永久磁石１０２と、スペーサ９９に対して逆側で第２感温フェライト１０１に隣接して配置されている環状の第２永久磁石１０３と、スペーサ９９、第１感温フェライト１００、第２感温フェライト１０１、第１永久磁石１０２及び第２永久磁石１０３を収納するスイッチケース１０４と、を備えている。

【0024】

第１永久磁石１０２及び第２永久磁石１０３は、同一方向に着磁を向けて配置されている。
第１感温フェライト１００及び第２感温フェライト１０１は、キュリー温度を下回る温度の場合は軟磁性体であり、キュリー温度以上で加熱されると非磁性体に変化する特性を有するフェライト系磁性材料である。
第１感温フェライト１００及び第２感温フェライト１０１のキュリー温度は、コイル状のヒータ９７に過負荷電流が流れて発熱した際に熱伝導により第１感温フェライト１００及び第２感温フェライト１０１が非磁性体に変化する温度に設定されている。

【0025】

第１感温フェライト１００及び第２感温フェライト１０１が磁性体の場合には、第１永久磁石１０２及び第１感温フェライト１００を通過する磁界が発生し、第２永久磁石１０３及び第２感温フェライト１０１を通過する別の磁界が発生する。このため、リードスイッチ９８に作用する磁束が減少するので、リードスイッチ９８の一対の接点は、リード弾性力で開接点となり、リードスイッチ９８は常開接点とされている。
また、第１感温フェライト１００及び第２感温フェライト１０１が非磁性体になると、第１永久磁石１０２だけの磁界が発生し、第２永久磁石１０３だけの別の磁界が発生する。このため、これらの磁界はリードスイッチ９８に作用し、リードスイッチ９８の一対の接点の一方がＮ極となり、一対の接点の他方がＳ極となって一対の接点が磁気吸着され、リードスイッチ９８の一対の接点は閉状態となる。

【0026】

本実施形態の感温動作機構部品９６を、図１で示した過電流スイッチ７８の感温動作機構部品８５に替えて配置すると、回路遮断器５０の主回路７１に定格電流が流れて通電状態とされている場合、第１感温フェライト１００及び第２感温フェライト１０１が磁性体に変化しているので、感温動作機構部品８５の初期状態はリードスイッチ９８が開接点となる。そして、本実施形態の長限時回路７９は、リードスイッチ９８から電流が流れない状態を、過電流スイッチ９５が過電流を検出していないものとしてトリガ回路７７に動作信号を出力しない。

【0027】

また、主回路７１に過負荷電流が流れると、コイル状のヒータ９７で発生した高温の熱がスイッチケース１０４を介して第１感温フェライト１００及び第２感温フェライト１０１に伝達され、第１感温フェライト１００及び第２感温フェライト１０１は、キュリー温度まで加熱されて非磁性体に変化する。
感温動作機構部品９６は、第１感温フェライト１００及び第２感温フェライト１０１が非磁性体になることで、リードスイッチ９８の一対の接点が閉状態となる。そして、本実施形態の長限時回路７９は、リードスイッチ９８から電流が流れる状態を、過電流スイッチ９５が過電流を検出したものとしてトリガ回路７７に動作信号を出力する。
本実施形態の過電流スイッチ９５を構成するリードスイッチ９８は常開接点であるが、第１４実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0028】

［第３実施形態］
次に、図５及び図６は、本発明に係る第３実施形態のアナログ電子式の回路遮断器５０を示すものである。なお、図１で示した第１実施形態の回路遮断器５０と同一構成部分には、同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態は、主回路７１に変流器７２と直列に過電流スイッチ１１１が接続されている。過電流スイッチ１１１には長限時・瞬時回路１０８が接続されており、過電流スイッチ１１１が過負荷電流及び短絡電流を検出して動作したときに、長限時・瞬時回路１０８がトリガ回路７７を動作させる。なお、本実施形態の回路遮断器５０は、電流－電圧変換回路７４とトリガ回路７７の間に、図１の第１実施形態で示した瞬時回路８０が配置されていない。

【0029】

過電流スイッチ１１１は、図６に示すように、感温動作機構部品１１２と、感温動作機構部品１１２を構成するスイッチケース１２０の外周に巻きついた状態で配置されているコイル状のヒータ１１３と、を備えている。
感温動作機構部品１１２は、リードスイッチ１１４と、リードスイッチ１１４の一対の接点（不図示）の外周を覆いながら配置されている環状の感温フェライト１１５と、リードスイッチ１１４の一端側の外周で感温フェライト１１５の一端に隣接して配置されている磁性を有する環状の第１磁気ヨーク１１６と、第１磁気ヨーク１１６に隣接して一端に配置されている第１永久磁石１１７と、リードスイッチ１１４の他端側の外周で感温フェライト１１５の他端に隣接して配置されている磁性を有する環状の第２磁気ヨーク１１８と、第２磁気ヨーク１１８に隣接して他端に配置されている第２永久磁石１１９と、感温フェライト１１５、第１及び第２磁気ヨーク１１６，１１８、第１及び第２永久磁石１１７，１１９を保持する非磁性の円筒形状のスイッチケース１２０と、を備えている。

【0030】

第１永久磁石１１７及び第２永久磁石１１９は、同一方向に着磁を向けて配置されている。
感温フェライト１１５は、キュリー温度を下回る温度の場合は軟磁性体であり、キュリー温度以上で加熱されると非磁性体に変化する特性を有するフェライト系磁性材料である。感温フェライト１１５のキュリー温度は、コイル状のヒータ１１３に過負荷電流が流れて発熱した際に熱伝導により感温フェライト１１５が非磁性体に変化する温度に設定されている。

【0031】

感温フェライト１１５が磁性体の場合には、第１永久磁石１１７、第１磁気ヨーク１１６、感温フェライト１１５、第２磁気ヨーク１１８及び第２永久磁石１１９を通過する磁界が発生する。この磁界はリードスイッチ１１４にも作用し、リードスイッチ１１４の一対の接点の一方がＮ極となり、一対の接点の他方がＳ極となって一対の接点は磁気吸着され、リードスイッチ１１４は常閉接点とされている。そして、リードスイッチ１１４の一端１１４ａは、図５の電源回路８３に接続され、他端１１４ｂは長限時・瞬時回路１０８に接続されている。

【0032】

次に、第３実施形態の回路遮断器５０の動作について説明する。
回路遮断器５０は、開閉機構部により可動接触子５１の可動接点及び固定接触子５２の固定接点を閉極動作し、主回路７１に定格電流が流れて通電状態としている。
このとき、感温動作機構部品１１２の感温フェライト１１５は、定格電流が流れているコイル状のヒータ１１３からキュリー温度を下回る温度が熱伝導されているので磁性体に変化している。このため、感温動作機構部品１１２の初期状態は、リードスイッチ１１４が閉接点とされ、リードスイッチ１１４から電流が流れる長限時・瞬時回路１０８は、過電流スイッチ１１１が過電流を検出していないものとして、トリガ回路７７に動作信号を出力しない。

【0033】

主回路７１に過負荷電流が流れると、コイル状のヒータ１１３からキュリー温度を上回る温度が熱伝導されるので、感温フェライト１１５は非磁性体に変化する。感温動作機構部品１１２は、感温フェライト１１５が非磁性体に変化することで第１永久磁石１１７、第１磁気ヨーク１１６、感温フェライト１１５、第２磁気ヨーク１１８及び第２永久磁石１１９を通過する磁界が無くなり、リードスイッチ１１４に作用する磁束が減少するので、リードスイッチ１１４の一対の接点は、リード弾性力で開接点となる。

【0034】

このように、過電流スイッチ１１１のコイル状のヒータ１１３に過負荷電流が流れると、リードスイッチ１１４が開接点となり、長限時・瞬時回路１０８は、過電流スイッチ１１１が過電流を検出したものとして、トリガ回路７７に動作信号を出力する。トリガ回路７７は引外し電磁装置８１を励磁し、開閉機構部を介して可動接触子５１の可動接点を固定接触子５２の固定接点から開極動作させる（長限時引外し動作）。ここで、感温動作機構部品１１２の全部品の熱容量があるため感温フェライト１１５がキュリー温度に到達するまでに時延時間を持っている。この時延時間は、長限時動作と同一で、通電路に過負荷電流が流れ、感温動作機構部品１１２の熱容量の設定による長限時動作の時間が設定可能となる。

【0035】

また、主回路７１に短限時特性を有する過負荷電流が流れると、電流－電圧変換回路７４で変換された電圧信号が実効値検出回路７５から短限時回路７６に入力され、短限時回路７６は、短限時特性を有する過負荷電流が流れているものとして、トリガ回路７７に動作信号を出力する。トリガ回路７７は引外し電磁装置８１を励磁し、開閉機構部を介して可動接触子５１の可動接点を固定接触子５２の固定接点から開極動作させる（短限時引外し動作）。

【0036】

さらに、主回路７１に短絡電流が流れると、図６に示すように、コイル状のヒータ１１３の周囲に誘電磁界ＤＭが発生する。この誘電磁界ＤＭは、感温動作機構部品１１２の第１永久磁石１１７、第１磁気ヨーク１１６、感温フェライト１１５、第２磁気ヨーク１１８及び第２永久磁石１１９を通過する磁界を打ち消す方向に作用するので、第１磁気ヨーク１１６、第２磁気ヨーク１１８の磁力が飽和して感温フェライト１１５に伝わる磁力が減少し、リードスイッチ１１４に作用する磁束が減少するので、リードスイッチ１１４の一対の接点は、リード弾性力で開接点となる。このように、主回路７１に短絡電流が流れることで過電流スイッチ１１１のコイル状のヒータ１１３の周囲に誘電磁界ＤＭが発生すると、リードスイッチ１１４は開接点となる。リードスイッチ１１４から電流が流れない長限時・瞬時回路１０８は、短絡電流が流れているものとしてトリガ回路７７に動作信号を出力する。トリガ回路７７は引外し電磁装置８１を励磁し、開閉機構部を介して可動接触子５１の可動接点を固定接触子５２の固定接点から開極動作させる（瞬時引外し動作）。

【0037】

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
第３実施形態の回路遮断器５０に組み込まれている過電流スイッチ１１１は、コイル状のヒータ１１３に過負荷電流が流れることで加熱された感温フェライト１１５が非磁性体に変化し、第１永久磁石１１７、第１磁気ヨーク１１６、感温フェライト１１５、第２磁気ヨーク１１８及び第２永久磁石１１９を通過する磁界が無くなり、リードスイッチ１１４に作用する磁束が減少するので、リードスイッチ１１４は開接点となる。また、主回路７１に短絡電流が流れると、コイル状のヒータ１１３の周囲に発生した誘電磁界ＤＭが、感温動作機構部品１１２の第１永久磁石１１７、第１磁気ヨーク１１６、感温フェライト１１５、第２磁気ヨーク１１８及び第２永久磁石１１９を通過する磁界を打ち消す方向に作用するので、第１磁気ヨーク１１６、第２磁気ヨーク１１８の磁力が飽和して感温フェライト１１５に伝わる磁力が減少し、リードスイッチ１１４が開接点となる。リードスイッチ１１４の開接点を検知した長限時・瞬時回路１０８は、過電流スイッチ１１１が長限時特性を有する過負荷電流、或いは短絡電流を検出したものとして、トリガ回路７７に動作信号を出力する。

【0038】

したがって、本実施形態の回路遮断器５０は、過電流スイッチ１１１が長限時動作、瞬時動作を高精度に行うので、安定した引外し動作を得ることができる。また、過電流スイッチ１１１とともに主回路７１に直列に接続されている変流器７２の周波数特性を改善する必要もないので、低コストの回路遮断器５０を提供することができる。
また、本実施形態の過電流スイッチ１１１の長限時動作の時延時間は、コイル状のヒータ１１３の発熱量や、第１磁気ヨーク１１６、第１永久磁石１１７、第２磁気ヨーク１１８、第２永久磁石１１９及びスイッチケース１２０の厚さや大きさを変更して熱容量を変更するだけで、自由に調整することができる。

【0039】

［第４実施形態］
次に、図７は、本発明に係る第４実施形態の過電流スイッチ１３０を示すものである。
本実施形態の過電流スイッチ１３０は、図５で示した過電流スイッチ１１１に替えて配置されるものであり、図５の過電流スイッチ１１１のリードスイッチ１１４は常閉接点であるが、本実施形態の過電流スイッチ１３０を構成するリードスイッチ１３３は、常開接点としている。
本実施形態の過電流スイッチ１３０は、感温動作機構部品１３１と、感温動作機構部品１３１を構成するスイッチケース１４１の外周に巻きついた状態で配置されているコイル状のヒータ１３２と、を備えている。

【0040】

感温動作機構部品１３１は、リードスイッチ１３３と、リードスイッチ１３３の一対の接点（不図示）近くの外周に配置されている非磁性体からなる環状のスペーサ１３４と、スペーサ１３４の一端側に隣接して配置されている環状の第１感温フェライト１３５と、スペーサ９９の他端側に隣接配置されている環状の第２感温フェライト１３６と、スペーサ１３４に対して逆側で第１感温フェライト１３５に隣接して配置されている磁性を有する環状の第１磁気ヨーク１３７と、スペーサ１３４に対して逆側で第２感温フェライト１３６に隣接して配置されている磁性を有する環状の第２磁気ヨーク１３８と、第１磁気ヨーク１３７に隣接して配置されている環状の第１永久磁石１３９と、第２磁気ヨーク１３８に隣接して配置されている環状の第２永久磁石１４０と、スペーサ１３４、第１及び第２感温フェライト１３５，１３６、第１及び第２磁気ヨーク１３７，１３８，第１及び第２永久磁石１３９，１４０を収納するスイッチケース１４１と、を備えている。

【0041】

第１永久磁石１３９及び第２永久磁石１４０は、同一方向に着磁を向けて配置されている。
第１感温フェライト１３５及び第２感温フェライト１３６は、キュリー温度を下回る温度の場合は軟磁性体であり、キュリー温度以上で加熱されると非磁性体に変化する特性を有するフェライト系磁性材料である。第１感温フェライト１３５及び第２感温フェライト１３６のキュリー温度は、コイル状のヒータ１３２に過負荷電流が流れて発熱した際に熱伝導により第１感温フェライト１３５及び第２感温フェライト１３６が非磁性体に変化する温度に設定されている。

【0042】

そして、第１感温フェライト１３５及び第２感温フェライト１３６が磁性体の場合には、第１永久磁石１３９，第１磁気ヨーク１３７及び第１感温フェライト１３５を通過する磁界が発生し、第２永久磁石１４０、第２磁気ヨーク１３８及び第２感温フェライト１３６を通過する別の磁界も発生する。このため、リードスイッチ１３３に作用する磁束が減少するので、リードスイッチ１３３の一対の接点は、リード弾性力で開接点となる（常開接点）。

【0043】

また、第１感温フェライト１３５及び第２感温フェライト１３６が非磁性体になると、第１永久磁石１３９及び第１磁気ヨーク１３７の磁界が発生し、第２永久磁石１４０及び第２磁気ヨーク１３８の別の磁界も発生する。このため、これらの磁界がリードスイッチ１３３に作用し、リードスイッチ１３３の一対の接点の一方がＮ極となり、一対の接点の他方がＳ極となって一対の接点が磁気吸着され、リードスイッチ１３３の一対の接点は閉状態となる。

【0044】

本実施形態の過電流スイッチ１３０を、図５で示した過電流スイッチ１１１に替えて配置すると、回路遮断器５０の主回路７１に定格電流が流れて通電状態とされている場合、第１感温フェライト１３５及び第２感温フェライト１３６が磁性体に変化しているので、感温動作機構部品１３１のリードスイッチ１３３は常開接点となる。そして、長限時・瞬時回路１０８は、リードスイッチ１３３から電流が流れない状態を、過電流スイッチ１３０が過電流を検出していないものとしてトリガ回路７７に動作信号を出力しない。

【0045】

また、主回路７１に長限時特性を有する過負荷電流が流れると、コイル状のヒータ１３２で発生した高温の熱がスイッチケース１４１を介して第１感温フェライト１３５及び第２感温フェライト１３６に伝達され、第１感温フェライト１３５及び第２感温フェライト１３６は、キュリー温度まで加熱されて非磁性体に変化する。
感温動作機構部品１３１は、第１感温フェライト１３５及び第２感温フェライト１３６が非磁性体になることでリードスイッチ１３３が閉状態となる。そして、長限時・瞬時回路１０８は、リードスイッチ１３３から電流が流れる状態を、過電流スイッチ１３０が過電流を検出したものとしてトリガ回路７７に動作信号を出力する。

【0046】

また、主回路７１に短絡電流が流れると、図７に示すように、コイル状のヒータ１３２の周囲に誘電磁界ＤＭが発生する。この誘電磁界ＤＭは、第１永久磁石１３９，第１磁気ヨーク１３７及び磁性体である第１感温フェライト１３５を通過する磁界と、第２永久磁石１４０、第２磁気ヨーク１３８及び磁性体である第２感温フェライト１３６を通過する磁界を打ち消す方向に作用する。このため、第１永久磁石１３９，第１磁気ヨーク１３７の磁力が飽和して第１感温フェライト１３５に伝わる磁力が減少し、第２永久磁石１４０，第２磁気ヨーク１３８の磁力が飽和して第２感温フェライト１３６に伝わる磁力が減少し、リードスイッチ１３３に作用する磁束が減少するので、リードスイッチ１３３の一対の接点は、リード弾性力で開接点となる。このように、主回路７１に短絡電流が流れることで過電流スイッチ１３０のコイル状のヒータ１３２の周囲に誘電磁界ＤＭが発生すると、リードスイッチ１３３は開接点となる。リードスイッチ１３３から電流が流れない長限時・瞬時回路１０８は、短絡電流が流れているものとしてトリガ回路７７に動作信号を出力する。
したがって、本実施形態の過電流スイッチ１３０を構成するリードスイッチ１３３は常開接点であるが、第３実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0047】

［第５実施形態］
次に、図８は、本発明に係る第５実施形態のデジタル電子式の回路遮断器５０を示すものである。
本実施形態のデジタル電子式の回路遮断器５０は、主回路７１に流れる電流が変流器７２で電流信号として検出され、３相の最大値が整流回路７３で整流された後、電流－電圧変換回路７４で電圧信号に変換される。電流－電圧変換回路７４で変換された電圧信号は増幅回路１５１で増幅され、その出力信号がマイクロコンピュータを用いて構成されたマイクロコントローラ１５２に入力される。

【0048】

また、主回路７１には、図１から図３で示した第１実施形態の過電流スイッチ７８が変流器７２と直列に接続されており、過電流スイッチ７８にはスイッチ動作回路１５３が接続されている。なお、整流回路７３の出力電流は、電流－電圧変換回路７４を介して増幅回路１５１、マイクロコントローラ１５２、過電流スイッチ７８及び駆動部１５４に供給されている。
過電流スイッチ７８は、コイル状のヒータ８６に定格電流が流れているときは、リードスイッチ８７が常閉接点であり、コイル状のヒータ８６に過負荷電流が流れると、リードスイッチ８７が開接点となる。スイッチ動作回路１５３は、リードスイッチ８７の開閉動作に応じた出力信号を、マイクロコントローラ１５２に出力する。

【0049】

マイクロコントローラ１５２は、図２で示した引外し動作特性に沿って所定のプログラムを実行し、サイリスタやトランジスタからなる駆動部１５４に引外し信号を出力する。
すなわち、マイクロコントローラ１５２は、スイッチ動作回路１５３からの出力信号に基づいて主回路７１の電流が定格電流を超えて過負荷電流に増加したと判断すると、駆動部１５４に引外し信号を出力する。引外し信号が入力された引外し電磁装置８１は、可動接触子５１の可動接点を固定接触子５２の固定接点から開極動作させる（長限時動作）。

【0050】

また、マイクロコントローラ１５２は、増幅回路１５１からの出力信号に基づき、主回路７１の電流が定格電流を超えて短限時特性を有する過負荷電流、或いは短絡電流に増加したと判断すると、駆動部１５４に引外し信号を出力する（短限時動作）。
したがって、本実施形態のデジタル電子式の回路遮断器５０は、過電流スイッチ７８が長限時動作を高精度に行うので安定した引外し動作特性を得ることができる。また、過電流スイッチ７８とともに主回路７１に直列に接続されている変流器７２の周波数特性を改善する必要もないので、低コストの回路遮断器５０を提供することができる。

【0051】

また、本実施形態の過電流スイッチ７８の時延時間は、コイル状のヒータ８６の発熱量や、第１、第２永久磁石８９、９０及び感温フェライト８８の厚さや大きさを変更して熱容量を変更するだけで、自由に調整することができる。
なお、主回路７１に第１実施形態の過電流スイッチ７８に替えて、図４で示した第２実施形態の常開接点の過電流スイッチ９５を接続しても、同様の作用効果を奏することができる。

【0052】

また、主回路７１に、第１実施形態の過電流スイッチ７８に替えて、図６で示した第３実施形態の過電流スイッチ１１１、或いは図７で示した第４実施形態の過電流スイッチ１３０を接続してもよい。この場合には、スイッチ動作回路１５３を、主回路７１に長限時特性を有する過負荷電流、或いは短絡電流が流れたときに、マイクロコントローラ１５２に対して駆動部１５４に引外し信号を出力させる回路とする。

【符号の説明】

【0053】

５０ 回路遮断器
５１ 可動接触子
５２ 固定接触子
７１ 主回路（電流路）
７２ 変流器
７３ 整流回路
７４ 電圧変換回路
７５ 実効値検出回路
７６ 短限時回路
７７ トリガ回路
７８ 過電流スイッチ
７９ 長限時回路
８０ 瞬時回路
８１ 引外し電磁装置（電子式引外し部）
８３ 電源回路
８５ 感温動作機構部品
８６ コイル状のヒータ
８７ リードスイッチ
８７ａ リードスイッチの一端
８７ｂ リードスイッチの他端
８８ 感温フェライト
８９ 第１永久磁石
９０ 第２永久磁石
９１ スイッチケース
９５ 過電流スイッチ
９６ 感温動作機構部品
９７ コイル状のヒータ
９８ リードスイッチ
９９ スペーサ
１００ 第１感温フェライト
１０１ 第２感温フェライト
１０２ 第１永久磁石
１０３ 第２永久磁石
１０４ スイッチケース
１０８ 長限時・瞬時回路
１１１ 過電流スイッチ
１１２ 感温動作機構部品
１１３ コイル状のヒータ
１１４ リードスイッチ
１１４ａ リードスイッチの一端
１１４ｂ リードスイッチの他端
１１５ 感温フェライト
１１６ 第１磁気ヨーク
１１７ 第１永久磁石
１１８ 第２磁気ヨーク
１１９ 第２永久磁石
１２０ スイッチケース
１３０ 過電流スイッチ
１３３ リードスイッチ
１３１ 感温動作機構部品
１４１ スイッチケース
１３２ コイル状のヒータ
１３４ スペーサ
１３５ 第１感温フェライト
１３６ 第２感温フェライト
１３７ 第１磁気ヨーク
１３８ 第２磁気ヨーク
１３９ 第１永久磁石
１４０ 第２永久磁石
１４１ スイッチケース
１５１ 増幅回路
１５２ マイクロコントローラ
１５３ スイッチ動作回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】