図面 (/)

技術 臨界温度素子を利用する過電流防止用電磁開閉器

出願人 韓國電子通信研究院
発明者 金鉉卓曹聖佑鄭淳圭趙鎭徹
出願日 2016年1月20日 (5年4ヶ月経過) 出願番号 2016-008565
公開日 2016年7月25日 (4年10ヶ月経過) 公開番号 2016-134385
状態 特許登録済
技術分野 ブレーカ 非電気的異常に対する保護
主要キーワード 臨界特性 TRIAC 銅導線 回路遮断機 供給用電力 電流制御用抵抗 制御出力端 漏電遮断機
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年7月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (20)

課題

本発明は従来の電磁開閉器の問題点であるバイメタル機械式接点を使用することなく、電磁石臨界温度素子及び電磁石制御部を利用して電磁石を制御する電磁開閉器を提供すること。

解決手段

電磁石は制御電流の流れに応答して電力線を介して印加される電力負荷側に連結された電力機器スイッチングする。臨界温度素子は電力線から電力機器に流れる供給電流による発熱温度が臨界温度を超過する際に出力電流値が変わる。SCRで具現可能な電磁石制御部は臨界温度素子の前記出力電流値に応答して前記電磁石の前記制御電流の流れが生成または遮断されるようにする。

概要

背景

通常、過電流防止用電磁開閉器(Electric switcher)は、電磁石を含む電磁接触器(Magnetic contactor:MC)と熱動形過負荷継電器(thermal overload relay)の結合であって、図1の10a3のように形成されている。

電磁石は構造が非常に簡単で、金属に導線を巻いて製造したコイル型ソレノイドのようにレンツの法則によって電磁石の機能を有する。電磁石はコイル電流が流れると磁石になり、コイルの電流が切れると磁石の機能を失う。

電磁接触器10a1は、そのような電磁石によって生成される力に基づいてスイッチオンまたはスイッチオフされて電力機器電力が供給されるか遮断されるようにする。

一方、熱動形過負荷継電器10a2は図2のように電磁接触器10a1を介して延長される電力機器供給用電力(Operation power)ライン2−1にニクロム線バイメタル直列に連結した構造を有する。この場合、ニクロム線20−2がバイメタル20−3を巻いている形態になることでニクロム線20−2の熱はバイメタル20−3によく伝達される構造になる。

過電流が電力ラインに流れる場合、ニクロム線の熱に起因してバイメタルが歪む。バイメタルの歪み現象に起因して図3のように機械リレー接点オフされると、電力ライン20−1から端子台20−4に供給されていた電力は遮断される。ところが、リレー接点がオンまたはオフされる際にリレー接点の間でスパイク火花が散る。熱動形過負荷継電器を長時間使用するとその火花が機械式接点誤動作させて電力線に連結された電力機器が破損することがある。そして、バイメタルは歪み温度範囲が広くて電力の速い遮断が難しいことと経年変化が起こる短所がある。

機械式接点を利用する回路遮断機定格電流より8倍乃至12倍の電流が流れる際に電流を遮断するため、実際には電力機器が破損してから遮断動作をすることになる。

漏電遮断機も回路遮断機と同じ原理を有し、同じく事後遮断される。よって、より精密な電流の管理と速い遮断が要求されてきた。実は、機械式接点とバイメタルの問題点を解決するためにコイル(CT:Current transformer)で電流を測定する方法を利用して導線を守る電磁回路代案として提案されている。これはよい改善であるが、回路が難しくなる短所がある。よって、より改善された電磁開閉器が望まれる。

概要

本発明は従来の電磁開閉器の問題点であるバイメタルと機械式接点を使用することなく、電磁石、臨界温度素子及び電磁石制御部を利用して電磁石を制御する電磁開閉器を提供すること。電磁石は制御電流の流れに応答して電力線を介して印加される電力を負荷側に連結された電力機器にスイッチングする。臨界温度素子は電力線から電力機器に流れる供給電流による発熱温度が臨界温度を超過する際に出力電流値が変わる。SCRで具現可能な電磁石制御部は臨界温度素子の前記出力電流値に応答して前記電磁石の前記制御電流の流れが生成または遮断されるようにする。A

目的

本発明が解決しようとする技術的課題は、過負荷継電器の誤動作を引き起こす機械的接点とバイメタルを除去する電磁開閉器を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

電磁石制電流の流れに応答して電力線オンオフスイッチングすることで電力負荷としての電力機器に供給されるか遮断されるようにする電磁石と、前記電力機器に流れる供給電流による前記電力線に連結された発熱導線の温度が臨界温度超過すると出力電流値が変わる臨界温度素子と、前記臨界温度素子の前記出力電流値に応答して前記電磁石制御電流の流れが生成または遮断されるようにする電磁石制御部と、を含む電磁開閉器

請求項2

前記電力機器はモータヒータLED及び電灯のうち少なくとも一つである請求項1に記載の電磁開閉器。

請求項3

前記電磁石制御電流は直流交流を受けて動作する請求項1に記載の電磁開閉器。

請求項4

前記臨界温度素子は前記発熱導線の温度を接触方式非接触方式で測定する請求項1に記載の電磁開閉器。

請求項5

前記臨界温度素子は、制御入力端に連結される第1端子と、制御出力端に連結される第3端子と、前記第1端子、前記第3端子とは絶縁されて熱源に連結される第2端子と、を含む請求項1に記載の電磁開閉器。

請求項6

前記臨界温度素子の熱源と前記第2端子との間に連結されて前記熱源に対する断熱を行うために少なくとも一つ以上の断熱素子を更に含む請求項5に記載の電磁開閉器。

請求項7

前記断熱素子は複数のチャネルを形成するように配列されて断熱のレベルを調節するための回転スイッチや調節型スイッチによってチャネルが選択される請求項6に記載の電磁開閉器。

請求項8

前記臨界温度素子は酸化バナジウムを利用して製造された金属−絶縁体遷移素子を含む請求項1に記載の電磁開閉器。

請求項9

前記臨界温度素子に一定な電圧印加するための静電圧回路を更に含む請求項1に記載の電磁開閉器。

請求項10

前記静電圧回路は抵抗NPNトランジスタを利用した電圧フォロワー(Voltagefollower)構造を含む請求項9に記載の電磁開閉器。

請求項11

前記静電圧回路は抵抗とPNPトランジスタを利用した電圧フォロワー構造を含む請求項9に記載の電磁開閉器。

請求項12

前記静電圧回路は抵抗とFETトランジスタを利用した電圧フォロワー構造を含む請求項9に記載の電磁開閉器。

請求項13

前記静電圧回路は抵抗、NPNトランジスタ及びツェナーダイオードを利用した電圧フォロワー構造を含む請求項9に記載の電磁開閉器。

請求項14

前記臨界温度素子は、サーミスタと、前記サーミスタによって分配された第1入力電圧と抵抗との間の電圧分配による第2入力電圧を比較する比較器と、前記比較器の出力に応答して制御出力を生成するトランジスタと、を含む請求項1に記載の電磁開閉器。

請求項15

前記サーミスタは、セラミックサーミスタやPN接合ダイオードで構成された請求項14に記載の電磁開閉器。

請求項16

前記臨界温度素子はワンチップ温度ICを含む請求項14に記載の電磁開閉器。

請求項17

前記臨界温度素子はPTC素子を含む請求項1に記載の電磁開閉器。

請求項18

前記臨界温度素子は前記電力線が複数個で設置される場合に前記電力線ごとに対応連結される請求項1に記載の電磁開閉器。

請求項19

前記発熱導線は銅線銅合金線ニクロム線ニクロム合金線及び鉄合金線のうち少なくとも一つ以上を含む請求項1に記載の電磁開閉器。

請求項20

前記発熱導線は前記電力線に比べ温度係数が高い導線で形成される請求項19に記載の電磁開閉器。

請求項21

前記発熱導線は前記電力線の幅を減少して形成した請求項19に記載の電磁開閉器。

請求項22

前記発熱導線は前記電力線から分岐されて前記臨界温度素子の熱端子に連結される請求項19に記載の電磁開閉器。

請求項23

前記発熱導線は前記電力線の材質とは異なる材質で前記電力線の上部に形成され(電気的に発熱導線と電力線の並列連結)、前記臨界温度素子の熱端子に連結されることで前記発熱導線の発熱が前記電力線の発熱より高くなるように構成される請求項19に記載の電磁開閉器。

請求項24

前記発熱導線は前記臨界温度素子の熱端子の前端に連結され(電気的に発熱導線と電力線の直列連結)、前記電力線とは温度係数が異なる材質で形成されるが、前記電力線の発熱より前記熱端子の発熱が高くなるように構成される請求項19に記載の電磁開閉器。

請求項25

前記電磁石制御部は電磁石駆動スイッチ素子電磁石電流供給素子)であって、トランジスタ、トライアックTRIAC)及びリレー(Relay)のうち少なくとも一つを含む請求項1に記載の電磁開閉器。

請求項26

前記電磁石制御部は電磁石電流差遮断スイッチ素子であって、電磁石トランジスタ、SCR(SiliconControlledRectifier)、トライアック、及びリレーのうち少なくとも一つを含む請求項1に記載の電磁開閉器。

請求項27

前記電磁石の駆動スイッチがNPNトランジスタで構成されて前記駆動スイッチの制御部がSCRで構成される場合、前記SCRのゲートが前記臨界温度素子の出力に連結され、前記SCRのアノードは前記NPNトランジスタのベースに連結され、前記SCRがターンオンされる際に前記駆動スイッチがターンオフされて前記電磁石には前記電磁石制御電流が流れず、電磁石の機能が失われる請求項26に記載の電磁開閉器。

請求項28

前記SCRのゲートとカソードとの間にPN接合ダイオードで形成された抵抗素子を更に含む請求項27に記載の電磁開閉器。

請求項29

前記SCRのゲートとカソードとの間に前記抵抗素子とは並列に連結されたキャパシタを更に含む請求項28に記載の電磁開閉器。

請求項30

第1直流電圧を受信して前記第1直流電圧より低い第2直流電圧を生成して前記臨界温度素子に印加するための静電圧回路を更に含む請求項27に記載の電磁開閉器。

請求項31

前記SCRがターンオンする際に前記SCRを介して流れる電流に応答して音、警報または通信信号を生成するモニタリング装置を更に含む請求項27に記載の電磁開閉器。

請求項32

交流制御電流の流れに応答して電力線をオン/オフスイッチングすることで電力が負荷としての電力機器に供給されるか遮断されるようにする電磁石と、前記電力機器に流れる供給電流による前記電力線に連結された発熱導線の温度が臨界温度を超過すると出力電流値が変わる臨界温度素子と、前記臨界温度素子の前記出力電流値に応答して前記交流制御電流の流れが生成または遮断されるようにする電磁石制御部と、を含む電磁開閉器。

請求項33

前記電磁石の駆動スイッチがトライアックで構成されて前記駆動スイッチの制御部がSCRで構成される場合、前記SCRのゲートが前記臨界温度素子の出力に連結され、前記SCRのアノードは前記トライアックのゲートに連結され、前記SCRがターンオンする際に前記トライアックがターンオフされて前記電磁石には前記交流制御電流が流れず、電磁石の機能が失われる請求項32に記載の電磁開閉器。

請求項34

前記SCRのゲートとカソードとの間にPN接合ダイオードで形成された抵抗素子を更に含む請求項32に記載の電磁開閉器。

請求項35

前記SCRのゲートとカソードとの間に前記抵抗素子とは並列に連結されたキャパシタを更に含む請求項34に記載の電磁開閉器。

請求項36

前記SCRのゲートとトライアックゲートとの間にはゲート抵抗及び高電圧流入防止用ダイオードが更に連結された請求項32に記載の電磁開閉器。

請求項37

前記SCRのゲートと前記臨界温度素子の出力端との間には逆流防止用ダイオードが更に連結された請求項32に記載の電磁開閉器。

請求項38

前記SCRがターンオンされてトライアックがターンオフされる際、前記SCRのカソードを介して流れる電流に応答して音、警報または通信信号を生成するモニタリング装置を更に含む請求項32に記載の電磁開閉器。

請求項39

前記臨界温度素子の損傷を防止するために、第1直流電圧を受けて前記第1直流電圧より低い第2直流電圧を生成して前記臨界温度素子に印加する静電圧回路を更に含む請求項32に記載の電磁開閉器。

請求項40

前記電磁石、トライアック、前記臨界温度素子及び前記SCRは電磁接触器の内部に設置される請求項32に記載の電磁開閉器。

請求項41

前記電磁石の駆動スイッチがトライアックで構成され、前記駆動スイッチの制御部がブレークダウンを防止するために直列に連結された第1、2SCRで構成される際、前記第1SCRのゲートが前記臨界温度素子の出力に連結され、前記SCRのアノードは前記トライアックのゲートの方に連結される請求項32に記載の電磁開閉器。

請求項42

前記電磁石の駆動スイッチがフォトトライアック(Phototriac)で構成されて前記駆動スイッチの制御部がSCRで構成される場合、前記SCRとフォトトライアックが並列に連結され、前記SCRがターンオンされる際に前記フォトトライアックがターンオフされて前記電磁石には前記交流制御電流が流れず、電磁石の機能が失われる請求項32に記載の電磁開閉器。

請求項43

前記SCRのゲートとカソードとの間にPN接合ダイオードで形成された抵抗素子を更に含む請求項42に記載の電磁開閉器。

請求項44

前記SCRのゲートとカソードとの間に前記抵抗素子とは並列に連結されたキャパシタを更に含む請求項43に記載の電磁開閉器。

請求項45

前記SCRがターンオンされて前記フォトトライアックがターンオフされる際、前記SCRのカソードを介して流れる電流に応答して音、警報または通信信号を生成するモニタリング装置を更に含む請求項42に記載の電磁開閉器。

請求項46

前記臨界温度素子の損傷を防止するために、第1直流電圧を受けて前記第1直流電圧より低い第2直流電圧を生成して前記臨界温度素子に印加する静電圧回路を更に含む請求項42に記載の電磁開閉器。

請求項47

前記電磁石、前記フォトトライアック、前記臨界温度素子及び前記SCRは電磁接触器の内部に設置される請求項42に記載の電磁開閉器。

請求項48

電力線を前記電力機器に連結する手動スイッチが具備されており、前記電磁石の駆動スイッチがフォトトライアックで構成される場合、前記手動スイッチがOnされて電力がターンオンされる際に前記フォトトライアックがターンオフされるように構成され、前記電磁石には前記交流制御電流が流れないため前記電磁石が動作せず、前記電力線に大きい電流が流れて前記臨界温度素子の温度が臨界温度に到達する際、前記フォトトライアックの内部にあるフォトダイオードが動作する場合に前記電磁石が動作することによって前記手動スイッチがオフされるように構成される請求項32に記載の電磁開閉器。

請求項49

電磁開閉器は配線遮断器漏電遮断器にある過電流防止用目的で使用可能な請求項48に記載の電磁開閉器。

請求項50

手動操作に応答して電力線を介して印加される電力が電力機器に供給されるようにする手動スイッチと、前記手動スイッチの作動部を物理的な力で引いて前記手動スイッチがオフされるようにすることで前記電力機器に供給される電力を遮断する電磁石と、制御電圧に応答して前記電磁石に制御電流が流れるようにするか遮断されるようにする電磁石駆動スイッチと、前記電磁石駆動スイッチの駆動スイッチ制御部として機能し、前記電力線から前記電力機器に流れる供給電流による前記電力線に連結された発熱導線の温度が臨界温度を超過すると出力電流値が変わる臨界温度素子と、前記臨界温度素子の出力に応答して前記電磁石駆動スイッチを制御するための前記制御電圧を生成する駆動スイッチ制御部と、を含む電磁開閉器。

請求項51

前記電磁石駆動スイッチがSCRである場合、前記臨界温度素子によってSCRのゲートが制御されて前記電力の供給を遮断する電磁石がアクティブ状態に駆動される請求項50に記載の電磁開閉器。

請求項52

前記SCRのゲートには前記SCRに定格電流を流すための電流制御用抵抗が電磁石に並列に連結される請求項51に記載の電磁開閉器。

請求項53

前記SCRのゲートにはキャパシタが電流制御用抵抗と並列に連結されることを含む請求項51に記載の電磁開閉器。

請求項54

前記制御電流の制御用抵抗に対してPN接合ダイオードを含む請求項51に記載の電磁開閉器。

請求項55

前記SCRのゲートには臨界温度素子を保護するための逆流防止用ダイオードが更に連結される請求項51に記載の電磁開閉器。

請求項56

前記電磁石駆動スイッチはトランジスタ、SCR、トライアック及びリレーのうち少なくとも一つを含む請求項50に記載の電磁開閉器。

請求項57

過電流遮断機能を有する配電遮断器漏電遮断機能を有する漏電遮断器を更に含む請求項50に記載の電磁開閉器。

技術分野

0001

本発明は電子開閉器に関するものであり、特に臨界温度金属−絶縁体遷移スイッチ素子を利用する電磁開閉器に関するものである。

背景技術

0002

通常、過電流防止用電磁開閉器(Electric switcher)は、電磁石を含む電磁接触器(Magnetic contactor:MC)と熱動形過負荷継電器(thermal overload relay)の結合であって、図1の10a3のように形成されている。

0003

電磁石は構造が非常に簡単で、金属に導線を巻いて製造したコイル型ソレノイドのようにレンツの法則によって電磁石の機能を有する。電磁石はコイル電流が流れると磁石になり、コイルの電流が切れると磁石の機能を失う。

0004

電磁接触器10a1は、そのような電磁石によって生成される力に基づいてスイッチオンまたはスイッチオフされて電力機器電力が供給されるか遮断されるようにする。

0005

一方、熱動形過負荷継電器10a2は図2のように電磁接触器10a1を介して延長される電力機器供給用電力(Operation power)ライン2−1にニクロム線バイメタル直列に連結した構造を有する。この場合、ニクロム線20−2がバイメタル20−3を巻いている形態になることでニクロム線20−2の熱はバイメタル20−3によく伝達される構造になる。

0006

過電流が電力ラインに流れる場合、ニクロム線の熱に起因してバイメタルが歪む。バイメタルの歪み現象に起因して図3のように機械リレー接点オフされると、電力ライン20−1から端子台20−4に供給されていた電力は遮断される。ところが、リレー接点がオンまたはオフされる際にリレー接点の間でスパイク火花が散る。熱動形過負荷継電器を長時間使用するとその火花が機械式接点誤動作させて電力線に連結された電力機器が破損することがある。そして、バイメタルは歪み温度範囲が広くて電力の速い遮断が難しいことと経年変化が起こる短所がある。

0007

機械式接点を利用する回路遮断機定格電流より8倍乃至12倍の電流が流れる際に電流を遮断するため、実際には電力機器が破損してから遮断動作をすることになる。

0008

漏電遮断機も回路遮断機と同じ原理を有し、同じく事後遮断される。よって、より精密な電流の管理と速い遮断が要求されてきた。実は、機械式接点とバイメタルの問題点を解決するためにコイル(CT:Current transformer)で電流を測定する方法を利用して導線を守る電磁回路代案として提案されている。これはよい改善であるが、回路が難しくなる短所がある。よって、より改善された電磁開閉器が望まれる。

発明が解決しようとする課題

0009

本発明が解決しようとする技術的課題は、過負荷継電器の誤動作を引き起こす機械的接点とバイメタルを除去する電磁開閉器を提供することにある。

0010

本発明が解決しようとする技術的課題は、簡単ながらも高い信頼性を有する電磁開閉器を提供することにある。

課題を解決するための手段

0011

前記技術的課題を達成するための本発明の概念の一様相(an aspect)によって、電磁開閉器は、電磁石制御電流の流れに応答して電力線をオン(On)−オフ(Off)することで電力が負荷として連結された電力機器にスイッチングされるようにする電磁石と、前記電力線から電力機器に流れる供給電流による電力線に連結された発熱導線発熱温度が臨界温度を超過すると出力電流値が変わる臨界温度素子と、前記臨界温度素子の前記出力電流値に応答して前記電磁石制御電流の流れが生成または遮断されるようにする電磁石制御部と、を含む。

0012

本発明では電力機器供給用電力線に熱を出すためにより大きい抵抗を有する発熱抵抗導線を連結して電流を流し、その導線に熱を出すようにする。この熱を特定の臨界温度で抵抗や電流が急に変わる素子(臨界温度素子)で温度を感知し、その臨界温度で生じた電流差SCRトランジスタ(或いはトライアック)を制御する。

0013

そのSCRとトランジスタ(或いはトライアック)は電磁接触器で電磁石を製造ために使用される電磁石制御用電源(Control power)を遮断し、電磁開閉器に電流を流す主電源短絡(Off)する。このような回路を電磁接触器(MC)の内部に内装すると、別途の熱動形過負荷継電器がなくても電磁開閉器を小さく作ることができる。

発明の効果

0014

本発明による電磁開閉器は、従来の開閉器の問題点であるバイメタルとスパイク放電を引き起こす機械式リレーを使用しないだけでなく、簡単な回路と過電流を制御する部分が電磁接触器に内装されることで電磁開閉器の小型化が可能な効果がある。

図面の簡単な説明

0015

従来の機械式電磁開閉器の形態を例示的に示す図である。
図1の熱動形過負荷継電器の部品構成図である。
図1の熱動形過負荷継電器の機械式接点の形態図である。
図1の熱動形過負荷継電器の事後遮断動作を説明するための図である。
臨界温度金属−絶縁体遷移スイッチ(MIT−CTS)の特性を説明するための図である。
SCRゲート制御を説明するための図である。
SCRゲート制御を説明するための図である。
SCRゲート制御を説明するための図である。
SCRゲート制御を説明するための図である。
SCRゲート制御を説明するための図である。
3相電流引入の場合にMIT−CTSを並列に適用した回路構成図である。
MIT−CTSの前端抵抗素子を結合した構造を示す図である。
導線の幅による抵抗増加を説明するための図である。
導線の幅による抵抗増加を説明するための図である。
MIT−CTSの連結形態による発熱を説明するための図である。
MIT−CTSの連結形態による発熱を説明するための図である。
MIT−CTSの連結形態による発熱を説明するための図である。
MIT−CTSの連結形態による発熱を説明するための図である。
MIT−CTSを制御するために一定な抵抗値で配列された断熱抵抗分配スイッチの連結構成図である。
MIT−CTSを制御するために互いに異なる抵抗値で配列された断熱抵抗分配スイッチの連結構成図である。
静電供給回路の多様な例を示す図である。
静電圧供給回路の多様な例を示す図である。
静電圧供給回路の多様な例を示す図である。
静電圧供給回路の多様な例を示す図である。
本発明の実施例による電磁開閉器の回路図である。
図14の動作を説明するための図である。
本発明の他の実施例による電磁開閉器の回路図である。
本発明の他の実施例に適用されるSCRの破壊を防止するための保護回路図である。
本発明の実施例による電磁開閉器の適用例を示す図である。
本発明の実施例による電磁開閉器の適用例を示す図である。
本発明の実施例によるまた他の電磁開閉器の適用例を示す図である。
本発明の実施例における導線の大きさや材質によって異なる発熱を説明するための図である。

実施例

0016

以下、本発明による好ましい実施例を添付した図面を参照して詳細に説明する。下記説明では本発明による動作を理解するために必要な部分のみが説明され、その他の部分は本発明の要旨を不明確にしないために省略されることに留意すべきである。

0017

温度係数が互いに異なる2つの金属が連結される部分は抵抗が相対的に大きい。このような大きい抵抗を利用する場合、発熱が相対的に高くなる。

0018

本発明に実施例において、臨界温度素子は特定の温度で抵抗が変わって急に大きい電流が流れる特性を有する素子である。臨界温度素子は金属−絶縁体遷移素子(Metal−Insulator−transition Critical−Temperature−Switch:MIT−CTS)或いは金属−絶縁体遷移素子(MIT素子)とも呼ばれる。

0019

図5は、臨界温度金属−絶縁体遷移スイッチ(MIT−CTS)の特性を説明するために提示された図である。

0020

50a1には臨界温度素子の一種であるMIT−CTSの形状が示されており、50a2にはMIT−CTSの構成端子が示されている。

0021

第1端子1は制御入力端に連結され、電気的にポジティブ(+)或いはネガティブ(−)端子として機能する。第3端子3は制御出力端に連結され、電気的にネガティブ(−)或いはポジティブ(+)端子として機能する。第2端子2は第1、3端子1、3とは電気的に絶縁され、熱源に連結される熱端子として機能する。

0022

50a3には電力線の温度を非接触方式で測定する臨界温度素子の一種としてMIT−CTSが示されている。MIT−CTSの正面図と素子写真から見られるように、臨界温度素子の端子は50a2を介して説明した端子と同じである。この場合、導線から発生した熱が赤外線の形態で臨界温度素子に伝達される。赤外線が非接触方式で伝達されるところが50a2の第2端子に当たる。

0023

50a4には臨界温度金属−絶縁体遷移スイッチの温度対抵抗のグラフGR1が示されている。グラフにおいて、横軸は温度を、縦軸は抵抗を指す。グラフにおいて、臨界温度は約340K(67℃)であることが分かる。一般的な金属−絶縁体遷移物質としてはバナジウム酸化物が代表的であるが、臨界温度がより高い材料が開発されている。

0024

MIT−CTS素子は素子の信頼性を上げるために、図13A乃至図13Dに示したような静電圧回路を必要とする。

0025

そして、MIT−CTSの特性は温度増加に応じて抵抗は指数関数的に減少するサーミスタ(Thermister:TM)、比較器(Comparator)及びトランジスタを利用して具現する。

0026

図6A乃至図6Eは、SCRのゲート制御を説明するための図である。

0027

図6Aの回路は温度センシング部60と制御トランジスタ62を含む。

0028

前記温度センシング部60はMIT−CTSの機能を具現するために図5のような臨界特性を有するサーミスタTM,比較器AMP1及び電圧設定部R1、R2を含む。基準電圧(Reference Voltage)は抵抗R3の一端に連結される。

0029

制御トランジスタ62がNPNトランジスタTR1である場合、前記比較器AMP1の出力が前記NPNトランジスタTR1のゲートに連結される。前記NPNトランジスタTR1のエミッタは抵抗R5を介してSCRのゲートと連結される。

0030

図6Bを参照すると、サーミスタTMの温度対抵抗の特性グラフが示される。グラフにおいて、横軸は温度を示し、縦軸は抵抗を示す。グラフを介して分かるように、抵抗は温度増加に応じて指数関数的に減少する。

0031

前記サーミスタはPN接合ダイオードセラミックを利用して製造する。また、サーミスタ、比較器、トランジスタTR1を含む図6Aの回路はMIT−CTS機能を出すためにワンチップ化された商用臨界温度IC素子でも具現される。前記PN接合ダイオードはPN接合半導体ギャップが消える際に大きい電流が流れるMIT特性を有するため、臨界温度素子として使用される。

0032

図6Cは、PTC(Positive Temperature Coefficient)素子の温度対抵抗の特性グラフを示す。グラフにおいて、横軸は温度を示し、縦軸は抵抗を示す。グラフを介して分かるように、抵抗は100℃から温度増加に応じて急激に増加する。実質的に温度130℃及び抵抗1K以上から電流は遮断される。PTC素子常温で抵抗が非常に低く、約100℃以上で急に抵抗が増加する特性がある。しかし、実際の電流遮断効果は抵抗が大きく増加する温度である130℃以上から示される。

0033

図6Dは、PTC素子を利用してSCRゲートを制御する簡略回路を示す。電源電圧接地電圧との間に抵抗R1とPTC素子を順番に連結し、抵抗R1の他端を介してゲート制御電圧が提供される。

0034

図6Eは、PTC素子を利用してSCRゲートを制御する他の簡略回路を示す。

0035

電源電圧と接地電圧との間にPTC素子と抵抗R1を順番に連結し、抵抗R2、R3の間に連結されたトランジスタTR10のコレクタを介してゲート制御電圧が提供される。

0036

図6D図6Eのように、PTC素子の特性はMIT−CTSとは逆の特性を有する。しかし、PTC素子の臨界温度が高くてもPTC素子を利用するとMIT−CTSの特性を出すように回路を構成することができる。

0037

上述したように、MIT−CTSまたはサーミスタを利用してMIT−CTS機能を出す回路(温度センシング部+トランジスタ)を通称して臨界温度スイッチ素子或いは臨界温度素子と称する。

0038

臨界温度素子は機能的に3つの端子を有し、予め説明されたように電気的に絶縁された熱端子2を有する。

0039

臨界温度素子が外見上2つの端子であっても、熱を加えて反応する場合には素子の本体部分が熱端子として機能するといえる。

0040

3相の電流が印加される場合或いは電力線が複数個である場合、臨界温度素子は熱源ごとに並列に連結される。

0041

図7は、3相電流引入の場合のMIT−CTSを並列に適用した回路構成図である。

0042

図7を参照すると、R、S、Tのような3相の電力線には熱源70b、71b、72bが存在するが、熱源70b、71b、72bそれぞれにはMIT素子70a、71a、72aが連結される。熱源による発熱が臨界温度素子であるMIT素子によって感知されて臨界温度に到達すると、SCRのゲートに制御電圧が生成されてSCRがターンオンされる。それによって、電磁石が活性化状態から非活性化状態になるか非活性化状態から活性化状態になってスイッチS1、S2、S3がオープン状態にスイッチングされる。よって、電力機器への電力供給が遮断される。活性化状態は電磁石の機能を有することを意味し、非活性化状態はコイルに電流が流れないため電磁石の機能を失うことを意味する。

0043

臨界温度素子は予め説明されたように臨界特性を有するため、臨界温度での電流値がそのまま遮断電流になる。また、臨界温度素子は半導体素子チップ状に製造するが、その素子のフレームは銅、銅合金または鉄合金などから製造され、またフレーム自体が発熱導線の機能をしてもよい。

0044

図8は、MIT−CTSの前端に抵抗素子を結合した構造を示す図である。

0045

図8を参照すると、ニクロム線L10のような熱源と熱端子2との間で断熱抵抗として機能する抵抗素子RLが導線HPLに連結されている。発熱が相対的に大きい場合、抵抗素子RLは前記熱端子2に伝達される熱を一部遮断して臨界温度素子を保護する役割をする。

0046

図9A及び図9Bは、導線の幅による抵抗増加を説明するための図である。

0047

臨界温度素子のチップを載せる板は鉄或いは銅で製造しても、板の外部はめっきされていて非抵抗が比較的小さく、板の硬度は比較的硬い。よって、臨界温度素子の熱端子を介して大きい電流を流すことができる。しかし、臨界温度素子の非抵抗は導線として使用される銅よりは大きい。よって、電流が流れる際、臨界温度素子では電力線より大きい発熱が起こる。

0048

図9Aにおいて、領域Aから領域Bに電流が方向矢印に沿って流れる際、導線の幅がWAからWBに漸進的に狭くなるため、領域Bでの発熱が領域Aでの発熱より大きくなる。

0049

図9Bにおいて、領域Aから領域Bに電流が方向矢印に沿って流れる際、導線の幅がWAからWBに急激に狭くなるため、領域Bでの発熱が領域Aでの発熱より同じく大きくなる。

0050

結局、導線の幅が狭くなると狭くなった導線部分で抵抗が増加するため、幅が狭くなった部分での熱が、幅が狭くなっていない部分での熱より多くなる。

0051

図10A乃至図10は、MIT−CTの連結状態による発熱を説明するための図である。

0052

図10Aは、主電力線MPLから分離された枝導線に臨界温度素子100が連結された場合の図9A、Bと同じ原理に基づいて示される発熱導線を示す。導線の幅がWAからWBに狭くなった部分で熱が相対的に多く発生して発熱導線の機能をする。臨界温度素子100の熱端子2は枝導線の間に連結される。

0053

図10Bは、同じく図9A、Bと同じ原理に基づいて臨界温度素子100を主電力線MPLの上に設置した構造を示す。この場合、発熱の効果を上げるために臨界温度素子100の熱端子2は狭くなった幅の電力線の上に連結される。図10Cは、主電力線MPLの間における臨界温度素子100が連結された構造を示す。この場合、臨界温度素子100は電力線としての役割も兼ねる。この場合、発熱の効果を上げるために臨界温度素子100の熱端子2は幅が狭くなった電力線の間に連結される。

0054

図10は、主電力線の材料でフレームが製造された臨界温度スイッチ400と主電力線の材料とは異なる材料の導線が直列連結された臨界温度スイッチCTSの形態を示す。ここで、前記臨界温度スイッチ400と臨界温度スイッチCTSは前記臨界温度素子100と同じ機能をする。

0055

10daにおいてHPLは発熱導線を指し、10dbにおいてHPLは発熱導線を示す。

0056

主電力線MPL2と臨界温度スイッチ400が連結される部分は2つの温度係数が異なる金属が連結される部分である。よって、この部分の抵抗が相対的に大きいため主電力線より大きい熱が生じ温度が高くなる。結局、このような現象を利用して発熱導線HPLを効果的に設計することができる。

0057

本実施例において、主電力線は電源を供給するラインである電力線を意味するものであって、発熱導線と区別する用途にのみ使用されることに留意すべきである。

0058

後述する図20を参照すると、発熱導線として銅線銅合金線、鉄合金線を利用する例示が多様に示されている。

0059

図11は、電流制御のために一定な抵抗値で配列された断熱抵抗分配スイッチの連結構成図である。また、図12は電流制御のために互いに異なる抵抗値で配列された断熱抵抗分配スイッチの連結構成図である。図13A乃至図13Dは、静電圧供給回路の多様な例示を示す図である。

0060

また、図14は本発明の実施例による電磁開閉器の回路図である。

0061

図14図11乃至図13より先に説明する。

0062

図14を参照すると、電磁石200、臨界温度素子100及び電磁石制御部を含む回路構成が示されている。

0063

電磁石200はコイルL10を通る制御電流の流れに応答して電力線R、S、Tを介して印加される電力を負荷側に連結された電力機器にスイッチングする。

0064

臨界温度素子100は、前記電力線から電力機器に流れる供給電流による発熱温度が臨界温度を超過する際に出力電流値が変わる。

0065

電磁石制御部150は電磁石駆動スイッチTR20(電磁石電流供給スイッチ)と電磁石電流遮断スイッチSCRを含む。電磁石制御部150は前記臨界温度素子100の前記出力電流値に応答して前記電磁石200の前記制御電流の流れが生成または遮断されるようにする。

0066

電磁石駆動スイッチTR20は前記電磁石200に含まれるか別途に構成される。前記電磁石駆動スイッチTR20は、ベースに印加される制御電圧に応答して前記電磁石200に前記制御電流が流れるようにするか遮断されるようにする役割をする。前記電磁石駆動スイッチTR20はバイポーラトランジスタとして構成されているが、これに限らずにトライアック、SCRまたはリレーとして具現されてもよい。また、電磁石電流遮断スイッチSCRに連結されるR1抵抗は30を使用しており、R3は50を使用している。

0067

電磁接触器400のスイッチS1、S2、S3が電磁石200の非活性化または活性化動作によってスイッチングされるようにするために、電磁石駆動スイッチTR20のベースはSCRのアノードに抵抗R3を介して連結される。ここで、電磁石電流遮断スイッチSCRは遮断状態持続するために使用している。

0068

臨界温度素子100の発熱センシング動作によって発熱温度が臨界温度になると、SCRのゲートには臨界温度以下で印加されていた電圧より高い電圧が提供される。それによってSCRはターンオンされ、電磁石駆動スイッチTR20のベースに流れる電流がSCRのアノードからカソードに流れるようになる。よって、電流経路接地に向かって形成されるため電磁石駆動スイッチTR20のベース電圧下降し、ついに電磁石駆動スイッチTR20はターンオフされる。それによって、電磁石200のコイルL10を介して流れていた電流が消え、電磁石として機能が失われる。よって、以前の状態でクローズされていたスイッチS1、S2、S3はオープンされて電力供給が遮断される。

0069

図14において、抵抗R2は電磁石電流遮断スイッチSCRのターンオン動作を円滑にするための素子である。抵抗R2の抵抗値が低すぎれば臨界温度素子100でオンの際に流れる電流が抵抗R2を介して接地に多く流れてSCRが動作しないことがある。よって、抵抗R2の抵抗値が適当な値に設定される必要がある。本実施例において、抵抗R2の抵抗値は5Kに設定されている。抵抗R2は環境温度補正するためにPN接合ダイオードとして具現される。キャパシタC1は電源入力の際に急に飛ぶ雑音信号による誤動作を防止するために設置される。即ち、フィルタリング信号遅延のための用途で220pFセラミックキャパシタが使用される。

0070

セッティング時間遅延するために、図14のSCRの代わりにトランジスタが使用されてもよい。そして、SCRがなくても前記電磁石駆動スイッチTR20はPLC(Programmable Logic Controller)によって制御されてもよい。

0071

一方、臨界温度素子100の臨界温度を任意に調整することは容易ではない。熱源HSの温度が高すぎる場合、臨界温度素子100の熱端子の前に断熱(熱遮断)のための抵抗を置いて温度が調節されるようにしてもよい。

0072

この場合、図11のように多数個の断熱抵抗を直列に使用してもよい。また、断熱抵抗を一つ有するチャネル、2つ有するチャネル、3つ有するチャネル、4つ有するチャネルなどに配列してもよい。そして、回転スイッチを使用してチャネルのうち一つのチャネルを選択し、選択された抵抗値に応じて電流の量が調節されるようにする。電流制御のための一定な抵抗値で配列された断熱抵抗分配スイッチの連結構成は図11に示されている。

0073

例えば、断熱抵抗R10〜R19の抵抗値が全て互いに同じ(例えば、1Mオーム)であるとし、回転スイッチCSのスイッチSW1が第1チャネルR10に選択された場合、断熱抵抗は最も小さい値に設定される。一方、回転スイッチCSのスイッチSW1が第4チャネルR16〜R19に選択された場合、断熱抵抗は最も高い値に設定される。

0074

一方、図12のように抵抗値が互いに異なる断熱抵抗を連結構成して前記回転スイッチCSのチャネル選択を介して臨界電流を調節することができる。電流制御のための互いに異なる抵抗値で配列された断熱抵抗分配スイッチの連結構成は図12に示されている。

0075

図14の回路は、臨界温度素子100の第1端子1に一定な電圧を印加するための静電圧回路300を含む。

0076

静電圧回路300は抵抗R4〜R6、NPNトランジスタTR10及びツェナーダイオードZDを利用した電圧フォロワー(Voltage follower)構造を含む。

0077

また、静電圧回路300は類似して図13Aのように構成されてもよい。

0078

そして、静電圧回路300は類似して図13Bのように抵抗R1〜R3とPNPトランジスタTR40を利用して電圧フォロワー構造で具現されてもよく、図13Cのように抵抗R1〜R3とFETトランジスタFE10を利用した電圧フォロワー構造を含んでもよい。

0079

また、静電圧回路300は抵抗R1、NPNトランジスタTR50、キャパシタC10及びツェナーダイオードZDを利用した電圧フォロワー構造を含んでもよい。

0080

図14では電磁石が直流で制御されることが示されているが、本発明の実施例は電磁石が交流で制御されるか或いは直流で制御されるかに関わらず適用される。即ち、電磁石を制御するための電流が交流110Vまたは220Vである場合、電磁石の抵抗が直流方式の電磁石より大きいことしか差がない。結局、直流制御を交流制御替えると図14の回路に基づいて図16のような拡張回路を製造することができる。

0081

図15は、図14による動作を説明するための図である。

0082

図15に示された実験において、交流10A電圧200Vの電力(電力機器供給用Operation Power)と電磁石制御電力(Control power)は直流24V 0.1Aの規格を有する電磁接触器MCを使用している。ニクロム線の厚さ1mmの銅線を電力機器供給用電力線に連結した。そして、試験用に2500Wのラジエータ(Radiator)を電力機器として使用した。図5のようなグラフ特性を出す図6AのMIT−CTSを熱源であるニクロム線に図15のように連結した後、図14の回路と一致するように全体回路を連結した。

0083

実験において、ラジエータ電力220V10Aの電力と電磁石電力(8.1V0.09A)を入れた。その結果、電磁石が動作してラジエータをOnし、ニクロム線の温度が上がり、MIT素子は臨界温度で動作し(高抵抗から低抵抗に落ちた状態、図15)、SCR電磁石制御用トランジスタを制御して、電磁石のOffを介して電磁接触器を短絡してそのシステムを遮断した。SCR On状態でSCRに流れる電流は約150〜200mA程度であった。このシステムは反復実験でも異常が発見されていなかった。15a1は電磁接触器内のスイッチがクローズされて負荷に電力が供給される状態を示し、15a2は臨界動作を行った後、電磁接触器内のスイッチがオープンされて負荷に供給されていた電力が遮断される状態を示す。

0084

また、電磁石制御用交流100V 0.1A(電磁石磁化用電圧電流、抵抗1K)電磁接触器も実験に使用した。この接触器に直流50V0.5Aを加える際、電磁接触器内のコイル部分が電磁石に磁化されて交流接触器の接触動作が行われることを確認した。よって、図14の回路は直流或いは交流接触器のいずれにも動作するため、電磁開閉器回路として使用可能であることを確認した。

0085

図16は、本発明の他の実施例による電磁開閉器の回路図である。

0086

図16を参照すると、電磁石を交流電流で制御するためにトライアックTRA1を電磁石駆動スイッチとして利用することを示す。それによって、交流制御用電磁接触器の電磁石が活性化状態または非活性化状態に制御される。

0087

図16の電磁開閉器は、過電流防止用機能を含む漏電遮断器(Earth Leakage Breaker)と回路遮断器Circuit Breaker)にも適用される。この場合、電力線を連結する手動シーソースイッチを利用して電力線を強制的な力で連結する。そのような状態で電磁石の活性化の際に引力でその手動型スイッチの操作部を引いて電力線が開放されるようにすることで交流電力を遮断する。

0088

一方、逆に電磁石に引力によって電力供給が連結されるようにし、電磁石の非活性化制御によって電力供給が遮断されるようにしてもよい。

0089

電磁開閉器における電磁接触器は遮断器における手動スイッチと電磁石に対応する。それによる応用回路図19に示されている。

0090

図16は、トライアックTRA1を利用して交流220Vで電磁接触器(電磁石)を直接制御する電磁開閉器を示す。

0091

トライアックTRA1のT2端子とT1端子の間に交流220Vが流れると電磁石は活性化状態になる。電磁石の非活性化状態、即ち遮断動作(Off)はトライアックTRA1のゲート電流を遮断することによって実現される。トライアックTRA1のゲート電流とSCR1の制御のために直流電源制御電源として使用される。

0092

まず、パワーがOnされる際にAC電磁接触器、即ち電磁石がOnになる。その後、電力線に大きい電流が流れて臨界温度素子100の温度が臨界温度に到達すればSCRがターンオン状態になり、トライアックTRA1のゲートに流れる電流がSCR1のアノードからカソードに流れるようになる。よって、トライアックTRA1のT2端子とT1端子が電気的に切れる。前記SCR1のアノードからカソードに流れる電流によってモニタリングシステムMSが動作され、モニタリングシステムMSに連結されたLEDが発光される。

0093

モニタリングシステムMSはSCRがOnになってトライアックがOffになれば電磁開閉器遮断信号を知らせるブザー音を発生するか、警告用通信信号を出力する。

0094

図16では図17の回路原理に基づいて2つのSCR1、2が設置される。即ち、SCRに高い電圧がかかってSCRが破壊されることを防ぐために2つのSCRが直列に連結される。

0095

一方、MIT−CTS100にも過度な電圧がかからないよう、図13に示したような静電圧回路のうち一つが適用される。図16において、使用された抵抗はR1=20K、R2=450、R3=10K、R4=20K、R5=820、R6=15K、R7=1K、R8=1Kである。キャパシタC1は10nFである。モニタリングシステムMSではパワーLEDを使用した。トランジスタTR10は2N3904を使用しており、SCRはP0115DA 5AL3を使用した。R6は環境温度を補正するためにPN接合ダイオードを使用してもよい。キャパシタC1は電源入力の際に急に飛ぶ雑音信号による誤動作を防止するために、信号遅延のために使用される。トライアックTRA1はT0−200パッケージの交流用を使用した。MIT−CTS100は常温で1Mであり、臨界温度以上では数百オームを有する。ここで、トライアックTRA1ゲートをTurn−onするために直流電圧は220V以上に設定される。このような直流電圧はSCRが動作する際(Turn−on)に非常に高い値に当たるため、電流を減らさないながらも電圧を減らす必要がある。一般に、高い電圧に一つのSCRをかけるとSCRが動作する際に高い電圧によってSCRが燃えてしまう可能性がある。

0096

一方、SCRのゲートに高電圧が流れ込んで臨界温度素子100を破壊することを防止するために、臨界温度素子100とSCRのゲートの間にはダイオードD2が連結される。また、トライアックのゲートに高電圧が流れ込むことを遮断するために、ダイオードD1がトライアックのゲートと抵抗R5の間に連結される。

0097

図16の回路は臨界温度素子100の第1端子1に低くて安定した電圧を印加するための静電圧回路300を含む。

0098

静電圧回路310は抵抗R1〜R4及びNPNトランジスタTR10を利用した電圧フォロワー構造を含む。また、静電圧回路310は類似して図13A乃至図13Dのように構成される。

0099

図17は、本発明の実施例に適用されるSCRの破壊を防止するための保護回路図である。

0100

図17を参照すると、SCRが2つ以上直列に連結された回路構造が示される。第1SCR1のゲートには制御電圧が印加され、第2SCR2のゲートは抵抗R20を介してアノードに連結される。このような構造はSCRに高い電圧をかける際に必ず必要になる。

0101

図18A及び図18Bは、本発明の実施例による電磁開閉器の適用例を示す図である。

0102

図18Aを参照すると、電磁石を交流電流で制御するためにフォトトライアックPTRA1を電磁石駆動スイッチ152として利用することを示す。それによって、交流制御用電磁接触器の電磁石が活性化状態または非活性化状態に制御される。

0103

図18Aは、フォトトライアックPTRA1を利用して交流220Vとして電磁接触器(電磁石)を直接制御する電磁開閉器を示す。

0104

フォトトライアックPTRA1のMT2端子(アノード)とMT1端子(カソード)の間に交流220Vが流れると電磁石は活性化状態になる。電磁石の非活性化状態、即ち遮断動作(Off)はフォトトライアックPTRA1のアノード(Anode)とカソード(Cathode)の間に電流を遮断することによって実現される。フォトトライアックPTRA1のゲートとしてフォトダイオード(PhotoLED)電流とSCRを制御するために直流電源が制御電源として使用される。

0105

図18Aにおいて、フォトトライアック制御信号を作るために電源はパワー線R、S、Tから引いてくるが、AC電磁接触器400の前端から引いてくる。パワー線R、S、Tに電力が流れ込む際(On)、AC電磁接触器400、即ち電磁石に電流が流れて(On)R、S、T電力が電力機器の方に連結される。その後、電力線に大きい電流が流れて臨界温度素子100の温度が臨界温度に到達するとSCRがターンオン状態になり、フォトトライアックPTRA1のLEDに印加される電圧が小さくなる。それによって、フォトトライアックPTRA1のフォトLEDに流れる電流が減るようになり、フォトトライアックPTRA1のMT2端子とMT1端子が電気的に切れて電磁接触器400に電流が遮断Offされて電力が切れる。

0106

前記SCRのアノードからカソードに流れる電流によってモニタリングシステムMSが動作され、モニタリングシステムMSに連結されたLEDが発光される。

0107

モニタリングシステムMSはSCRがOnされてフォトトライアックが遮断される際に電磁開閉器遮断信号を知らせる部ブザー音を発生するか、警告用通信信号を出力する。

0108

一方、MIT−CTS100にも過度な電圧がかからないよう、図13に示したような静電圧回路のうち一つが適用される。モニタリングシステムMSではモニタリング機能を具現するためにブザー、LED、イーサネット登録商標)、ブルートゥス(登録商標)通信などが使用される。R4は環境温度を補正するためにPN接合ダイオードを使用する。キャパシタC1は電源入力の際に急に飛ぶ雑音信号による誤動作を防止するために、信号遅延のために使用される。MIT−CTS100は常温で1Mであって、臨界温度以上では数百オームを有する。ここで、フォトトライアックPTRA1のゲートをTurn−onするために直流電圧は5V以上に設定される。

0109

図18Aの回路は臨界温度素子100の第1端子1に低くて安定した電圧を印加するための静電圧回路330を含む。

0110

静電圧回路330は抵抗R1〜R5及びNPNトランジスタTR10を利用した電圧フォロワー構造を含む。また、静電圧回路330は類似して図13A乃至図13Dのように構成される。

0111

一方、図18Bの場合、電磁石駆動スイッチ153としてフォトトライアックPTRA1が使用されるが、フォトトライアック制御信号を作るために電源はパワー線R、S、Tから引いてくるが、手動スイッチ400の後端から引いてくる(この部分は図18Aとは異なる)。この場合、電磁接触器が手動スイッチに変わる。図18B図18Aを比較すると、図18AにあるSCRとR5はなくなるがその他の部分はそのまま維持される。R、S、T電力線は手動スイッチによって電力機器と連結され、フォトトライアック制御用電源が入るようになってもフォトトライアックと電磁石は動作しない(この部分も図18Aとは異なる)。電力線に大きい電流が流れると、その際の臨界温度素子の温度が臨界温度に到達するとフォトトライアック内部にあるフォトダイオードがOnになってフォトトライアックが動作され、電磁石L10が動作して手動スイッチ内にあるが手動スイッチの操作部分を引いて手動スイッチをOffすることで電力線が遮断される。図18Bの回路構成は、配線遮断器と漏電遮断器で過電流を遮断するために使用されてもよい。図19は、本発明の実施例による電磁開閉器の適用例を示す図である。

0112

図19は、本発明の開閉器が回路遮断器と漏電遮断器の過電流の感知及び制御に適用される応用回路である。即ち、図19の回路は図14変形回路である。

0113

まず、正常動作の際に遮断用手動On−Offシーソースイッチ400がOnになって電力線R、S、Tに交流電力が流れるが、この際電磁石は動作しない。ところが、電力線に過電流が流れると臨界温度素子(MIT−CTS)が動作し、SCRを制御するとその際に電磁石が動作しながら機械的杵(引き金のようなもの、電磁石の前部分に付いている)がスイッチ操作部を引く。即ち、このような引く力、即ち引力は遮断用手動シーソースイッチ400の操作部を引いてOffする。この際、交流電力線が完全に切れるため電磁石に供給される電流も切れる。このようにして電力線に流れる電流は完全に遮断される。電磁開閉器において、電磁石の引力(電磁石に電流が流れる際に生じる力)は電磁接触器を介して電力線を連結する役割をするが、遮断器では手動で連結された電力線を電磁石の引力を介して手動スイッチに流れる電力線を切る役割が互いに逆である。

0114

図19において、電磁石駆動スイッチはSCRによって具現されるが、SCRは前記臨界温度素子100によって制御される。即ち、SCRのゲートが臨界温度素子100によって制御されてSCRのアノードからカソードに電流が流れる。それによって、電磁石がアクティブ状態になって電力が遮断される。

0115

前記SCRのゲートには前記SCRに定格電流を流すための電流制御用抵抗R4が電磁石に並列に連結され、キャパシタが電流制御用抵抗と並列に連結される。電流制御用抵抗R4はPN接合ダイオードで具現される。

0116

前記SCRのゲートには臨界温度素子を保護するための逆流防止用ダイオードが更に連結される。

0117

電磁石駆動スイッチはSCR以外にもトランジスタ、トライアックまたはリレーで具現される。

0118

図19は、過電流遮断機能を有する配線遮断器と漏電遮断機能を有する漏電遮断器に適用される。

0119

図20は、本発明の実施例における導線の大きさや材質によって異なる発熱を説明するための図である。

0120

図20は多様な種類の導線(20a乃至 20 f のとおり,ニクロム線、銅線及び銅合金導線、鋼鉄導線)の発熱実験を示す。負荷をかけるためにラジエータ(2500W)と銅導線0.1Ω以下、ニクロム線1(130×1mm)0.8Ω、銅合金(熱動形過負荷継電器の中)0.2Ω、ステンレス1(150×4mm)0.5Ω、ステンレス2(30×4mm)2Ωが使用された。その結果表を以下に示した。PCB銅板は1オンス(銅板厚さ35mm)を使用した。

0121

前記実験データは、導線の材料と導線の幅と長さによって異なる発熱程度と導線の設計によって導線の発熱を臨界温度素子の臨界温度に合わせることができることを示す。

0122

一方、本発明の詳細な説明では具体的な実施例について説明したが、本発明の範囲から逸脱しない限度内で様々な変形が可能であることはもちろんである。よって、本発明の範囲は上述した実施例に限って決められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなくこの特許請求の範囲と均等なものによって決められるべきである。

0123

100:臨界温度素子
200:電磁石
300:静電圧回路
400:電磁接触器或いは手動スイッチ

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • スマートエレクトロニクスインクの「 回路保護装置」が 公開されました。( 2021/04/01)

    【課題】回路保護装置を提供する。【解決手段】本発明による回路保護装置は、ケース;ケースに収容され、第1抵抗発熱体と、第1抵抗発熱体の両側に設けられた一対の電極と、一対の電極からそれぞれ引き出された第1... 詳細

  • 富士電機機器制御株式会社の「 回路用遮断器」が 公開されました。( 2021/03/25)

    【課題】大電流でも小電流でも、遮断することができる消弧装置を備えた回路遮断器を提供する。【解決手段】本体ケースと、固定接点100aから排気口1001と反対側に延伸する固定接触子100と、該固定接点と接... 詳細

  • 富士電機機器制御株式会社の「 回路遮断器の外部操作ハンドル装置」が 公開されました。( 2021/03/25)

    【課題】南京錠などのロック部品を使用せず一時的にハンドル把手を仮ロック状態に保持し、短時間でハンドル把手の仮ロック状態を解除する。【解決手段】ロッカー式ハンドル2を有する回路遮断器1に装着されたハンド... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ