JPH09320427A - 電磁接触器の遅延釈放ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】安価でかつ寸法の増大を招くことなく、整流素
子の破壊による制限抵抗の過熱を防止して信頼性の高い
遅延釈放ユニットを提供する。 【解決手段】整流素子４１に直列にヒューズ抵抗を４５
を挿入することによって、整流素子４１が破壊して導通
状態になって比較的大きな電流が継続してコンデンサ回
路４４に流れたときに、ヒューズ抵抗４５はその電流─
溶断時間特性に応じて回路を遮断して整流素子４１に流
れる電流を遮断して制限抵抗４２が過度に温度上昇する
のを防いで、制限抵抗４２の過熱が引き金となる火災の
発生を未然に防ぐ。ヒューズ抵抗４５は短時間の過電流
に対しては溶断しないのでコンデンサ回路のコンデンサ
４３の突入電流によって誤動作することはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、短時間の停電で
ある瞬断、又は短時間の電圧降下などで、通常の電磁接
触器では接点が「開」となる状態が発生したときでも一
定時間接点が「開」となるのを遅らせて「閉」の状態に
維持する機能を備え、通常の電磁接触器を遅延釈放形電
磁接触器として動作させるために付加される遅延釈放ユ
ニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】瞬停と呼ばれる１秒程度又はそれ以下の
短い時間の停電が配電系統で生ずることがある。この瞬
停は、何らかの系統の異常が保護装置によって検出され
て遮断器が動作して「開」となって停電になるが、すぐ
にこの遮断器を「閉」にして電力を供給し、異常が解消
されていればそのまま供給を継続するというような配電
系統の運用が行われるために、生ずる現象である。この
ようなとき、よく知られるようにコンピュータの場合に
は重大な影響が生じ得るので種々の対策が取られてい
る。負荷が電動機駆動運転などの場合には、通常の電磁
接触器では「開」となってしまう現象が生じても、一定
時間「閉」の状態を維持して「開」状態になるのを遅ら
せて瞬停があっても負荷への電源供給が途絶えることの
ない電磁接触器が使用される。

【０００３】図７は電磁接触器を用いた負荷が電動機の
駆動回路である。この図において、遅延釈放電磁接触器
２は三相の交流電源１と負荷である電動機９との間に挿
入されて電動機９の駆動を制御するものである。負荷と
して電動機９に限られるものではないがここでは一般的
な負荷の代表として電動機９を図示したものである。遅
延釈放電磁接触器２はスイッチ部３、このスイッチ部３
を操作するための励磁コイル６１を備えた図では単に太
い一点鎖線で模擬的に示す電磁石６、交流電源１と励磁
コイル６１との間に挿入された図では単にブロックで表
した遅延釈放ユニット４とからなり、遅延釈放ユニット
４の駆動電源である交流電源１０はスイッチ部３の電源
側の２つの相の端子からとられる。スイッチ５は励磁コ
イルの開閉を手動で操作するための押しぼたんスイッチ
である。遅延釈放ユニット４とはこれ以外の電磁接触器
本体とは構造的に別になっていて、直流励磁の電磁接触
器に遅延釈放ユニットを４を装着する形で電磁接触器が
構成される。 図８は図７の遅延釈放ユニットの回路図
である。この図において、一点鎖線で示す範囲が遅延釈
放ユニット４であり、図の左側に交流電源１０が、右側
に励磁コイル６１が接続されている。

【０００４】遅延釈放ユニット４は交流電源１０に直列
接続の整流素子４１と整流素子４１の交流電源１０とは
反対側に並列に接続されたコンデンサ回路４４とからな
っており、コンデンサ回路４４は制限抵抗４２とコンデ
ンサ４３の直列回路からなっている、制限抵抗４２は主
にコンデンサ４３への突入電流を制限するためのもので
ある。また、実際のものでは回路を過電圧から保護する
ために避雷素子が設けられているがその図示は省いてあ
る。

【０００５】通常の状態では交流電源１０の交流が整流
素子４１によって整流されて極性が正の半波だけがコン
デンサ回路４４に印加される。この半波電圧によってコ
ンデンサ４３が制限抵抗４２を通して充電されるととも
に、交流電源１０の電圧よりもコンデンサ回路４４の電
圧の方が高いときにはコンデンサ回路４４から励磁コイ
ル６１に励磁電流が供給されてスイッチ部３を「閉」の
状態に維持する。

【０００６】仮に図７の電動機９の運転中、すなわち、
励磁コイル６１は励磁状態でスイッチ部３及びスイッチ
５は「閉」の状態にあるとき、交流電源１が停電して電
圧が零になったとする。このとき当然ながら交流電源１
０も電圧が零になり、整流素子４１を介した電流の供給
がなくなるが、コンデンサ回路４４から励磁コイル６１
への励磁電流の供給が行われるのでしばらくは励磁コイ
ル６１は励磁状態を維持して図７のスイッチ部３は
「閉」の状態を維持する。したがって、停電後短時間で
復旧する前述の瞬停の場合には、電磁接触器は「閉」の
ままを維持して電動機９は何の支障もなく運転を継続す
る。停電後「閉」の状態を維持する時間は１〜５秒間の
適当な時間に設定される。

【０００７】停電ではなくて周囲の機器が同時に投入さ
れたなどのために交流電源１の電圧が短時間極端に低下
して、通常の電磁接触器では「閉」の状態を維持するこ
とができないような場合でも、電磁接触器の場合には前
述の瞬停の場合と同じように「閉」の状態を維持するこ
とができる。ところで、万一整流素子４１が破壊して逆
極性での電流遮断機能がなくなってしまったとすると、
コンデンサ回路４４には交流電源１０の電圧がそのまま
印加され、コンデンサ回路４４の交流インピーダンスに
基づいた交流電流が流れる。コンデンサ４３は数秒の間
励磁コイル６１に励磁電流を供給することができるほど
の大きさの静電容量を持つものが使用されるのでこのよ
うな交流電圧に耐えるだけの能力を持っていないのが普
通である。ちなみに、交流電源１の定格電圧が２００Ｖ
の場合にコンデンサ４３の静電容量は数百〜千マイクロ
ファラッドである。遅延時間は励磁コイル６１のインダ
クタンスの値も影響するので必要とする遅延時間に設定
するためにこのインダクタンスの値も考慮してコンデン
サ４３の静電容量が決定される。また、制限抵抗４２の
仕様は容量が２０Ｗ、抵抗値が７０Ω程度である。この
制限抵抗４２の抵抗値を大きくするとコンデンサ４３に
対する保護の効果が大きくなるが、励磁コイル６１への
供給電流が小さくなるので、励磁状態の維持が不安定に
なるという問題が生ずるので、制限抵抗４２の抵抗値に
は上限が存在する。

【０００８】前述のように整流素子４１が破壊したとし
たとき、コンデンサ４３の静電容量を実例として４４０
μＦとしたとき、５０Hzでのコンデンサ４３のインピー
ダンスは７．２Ωで制限抵抗４２の約１０分の１なので
実質的に無視することができることから、コンデンサ回
路４４に流れる電流は殆ど制限抵抗４２の抵抗値によっ
て決まるのが実際である。このときのコンデンサ回路４
４のインピーダンス値は７０．３７Ω、電圧２００Ｖと
したときの電流は２．８４Ａ、制限抵抗の消費電力は５
６４Ｗとなる。前述のように制限抵抗４２の定格電力は
２０Ｗなので消費電力５６４Ｗによる発熱によってこの
制限抵抗４２は赤熱するが、この制限抵抗４２は導線を
碍管に巻き付けた巻線抵抗器が採用れさるのが普通なの
で赤熱状態になっても数分の間断線することがない。そ
のため、周囲の可燃物の温度が上がって発火して火災の
原因になり得るということが考えられる。したがって、
整流素子４１の破壊が火災の原因にならないように、制
限抵抗４２の近くの導線の被覆材などの絶縁物には例え
ばシリコンゴムチューブのようなＨ種絶縁クラスの絶縁
材を使用するなど、耐熱性を高めた構成が採用され、更
に、赤熱部からの熱伝達を低減するために、制限抵抗４
２と周辺の絶縁物との間の距離を大きくする構成が採用
される。なお、別の対策として、通常のヒューズを整流
素子に直列に挿入して過電流から整流素子を保護する回
路構成が考えられるが、前述の電流値は通常使用時の整
流素子を流れる電流のピーク値を越えるものではないの
で時定数の短い通常のヒューズでは保護が不可能なのが
実際である。また、整流素子４１が破壊したときでも制
限抵抗４２が過熱しないほどに大きな容量を持つものを
採用することも考えられるが、そのような制限抵抗４２
の寸法は非常に大きいので採用するのは実際上不可能で
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
な整流素子が破壊することに起因する制限抵抗４２の過
熱が原因で火災に発展することを防ぐ対策として、前述
したように周囲の絶縁物に耐熱性の高い材料を使用
し、かつ、制限抵抗と絶縁物の間の距離を充分大きく
とる、という構成が採用さるが、その結果として、前者
のの場合は絶縁物又はこのような絶縁物で被覆された
導線が高価になり、その結果として電磁接触器が高価に
なるという問題があり、後者のの場合、遅延釈放ユニ
ットの寸法が大きくなり、特に強く要請されるコンパク
ト化に反するという問題がある。

【００１０】この発明の目的はこのような問題を解決
し、安価でかつ寸法の増大を招くことなく、火災の引き
金となる制限抵抗の過熱を防止する信頼性の高い電磁接
触器の遅延釈放ユニットを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明によれば、電磁接触器の励磁コイ
ルに直列接続され、外部交流電源に接続された整流素
子、前記励磁コイルに並列に接続された制限抵抗とコン
デンサの直列回路からなるコンデンサ回路で構成される
遅延釈放ユニットにおいて、前記整流素子に直列であっ
て、該整流素子とコンデンサ回路の接続点の間にヒュー
ズ抵抗を挿入することによって、整流素子が破壊して導
通状態になって比較的大きな電流が継続して流れたとき
に、ヒューズ抵抗はその電流─遮断時間特性に応じた電
流値とその持続時間とに応じた時間経過後に溶断して回
路を遮断し、整流素子に流れる電流を遮断して制限抵抗
が過度に温度上昇するのを防ぐ。

【００１２】また、このヒューズ抵抗を整流素子と同じ
プリント板に装着することによって、破壊した整流素子
とともに遮断動作したヒューズ抵抗をまとめてプリント
板ごと取り替えることができる。また、上記課題を解決
するため請求項３記載の発明によれば、電磁接触器の励
磁コイルに直列接続され、外部交流電源に接続された整
流素子、前記励磁コイルに並列に接続された制限抵抗と
コンデンサの直列回路からなるコンデンサ回路で構成さ
れる遅延釈放ユニットにおいて、前記整流素子に挿入さ
れ、前記制限抵抗に接近して配置されるとともに該制限
抵抗の温度が所定値に達すると励磁コイルへの電流路を
遮断する開閉手段を設けることによって、制限抵抗の温
度上昇を開閉手段が検出して所定の温度を越えたらオフ
になって整流素子及び制限抵抗に流れる電流を遮断して
制限抵抗の過度の温度上昇を防ぐ。

【００１３】また、開閉手段として、温度スイッチある
いは温度ヒューズを用い、制限抵抗に接近させて配置す
る構成を採用することもできる。

【００１４】

【発明の実施の形態】

【００１５】

【実施例１】以下この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１は請求項１記載の発明の第１の実施例を示す遅
延釈放ユニットの回路図であり、図８と同じ回路要素に
は同じ符号を付けて重複する説明を省く。両図の違い
は、図１ではヒューズ抵抗４５（例えば、ＫＯＡ株式会
社製、不燃性塗装絶縁形ヒューズ抵抗器（定電流溶断タ
イプ）ＲＦ２５ＳＣ）が整流素子４１に直列に挿入され
ている点である。

【００１６】実際に採用されるヒューズ抵抗４５は皮膜
抵抗と類似の構成のもので、通常の皮膜抵抗では皮膜に
平等に切溝が設けられるが、ヒューズ抵抗の皮膜には切
溝を中心部に集中させて設けて、過電流が流れたときに
この切溝部で過熱して皮膜が溶断するように構成されて
いるものである。皮膜材料に特殊なものを使用して温度
係数が正の大きな係数となる材料を使用することによっ
て、過電流が流れて温度上昇すると抵抗値が大きくなっ
て更に消費電力が増えて更に温度が上昇するという原理
を使用したもので、このような原理のものを定電流溶断
タイプと呼ばれている。この他に定電圧溶断ダイプと呼
ばれているヒューズ抵抗もある。

【００１７】実際に採用されるヒューズ抵抗４５の仕様
は、定格電力０．２５Ｗ、消費電力がこれの５倍程度で
５〜１０秒の溶断時間のものが選ばれる。コンデンサ４
１の突入電流の持続時間は０．１秒以内の短時間である
から、この電流によってヒューズ抵抗４５が劣化したり
溶断したりするようなことはない。図２はヒューズ抵抗
の温度−溶断時間特性を示すグラフである。この図にお
いて、横軸は電流、縦軸は溶断時間であり、３本の曲線
はそれぞれ下から、交流電源１０が印加されたときにコ
ンデンサ回路４４に流入する突入電流の瞬時値−時間特
性Ｇ１、ヒューズ抵抗の電流−溶断時間特性Ｇ２、制限
抵抗の許容限界Ｇ３である。ヒューズ抵抗はコンデンサ
回路４４の突入電流で溶断をしてはいけないので、曲線
Ｇ２は曲線Ｇ１に対して充分上にある（同じ電流が更に
長い時間流れないとヒューズ抵抗４５は溶断しない）よ
うに設定され、またこの曲線Ｇ２は制限抵抗４２の許容
限界である曲線Ｇ３よりも充分下（ヒューズ抵抗が溶断
する電流と時間では制限抵抗は許容温度を越えることは
ない）になければならない。実際の制限抵抗４２の特性
は突入電流の時間特性に対して充分の余裕があるので、
その間の適当な電流−溶断時間特性を持ったヒューズ抵
抗４５を選択するのは容易である。

【００１８】図３は図１のヒューズ抵抗の取付け構造を
示すプリント板の平面図である。この図において、プリ
ント板４６は取付け穴４６１，４６２によってボルト締
めによって遅延釈放ユニット４Ａの図示しない容器に取
付けられる。このプリント板４６に端子４１１，４１２
を介して整流素子４１が取付けられているが、同じプリ
ント板４６にヒューズ抵抗４５も端子４５１，４５２を
介して取付けたものである。このように、ヒューズ抵抗
４５を整流素子４１と同じプリント板４６に取付けた構
成を採用すれば、万一整流素子４１が破壊して導通状態
になって前述のような過電流が流れた場合にヒューズ抵
抗４６は溶断して以後の使用は不能になるので、修理の
際にはこのプリント板４６を取り替えれば使用不能とな
った整流素子４１とヒューズ抵抗４５とを一括して取り
替えることができる。

【００１９】

【実施例２】図４は請求項３記載の発明の第１の実施例
を示す遅延釈放ユニットの回路図であり、図１と同じ回
路要素には同じ符号を付けて重複する説明を省く。両図
の違いは図１の遅延釈放ユニット４Ａのヒューズ抵抗４
５の代わりに、図３の遅延釈放ユニット４Ｂでは温度ス
イッチ４５Ｂを設けた点である。温度スイッチ４５Ｂは
制限抵抗４２の温度が上昇したことを感知してスイッチ
をオフする機能を持ったものである。温度スイッチ４５
Ｂはオフになった後も再度オンにして再使用が可能なの
でヒューズ抵抗４５のように溶断後取り替える必要はな
い。

【００２０】温度スイッチ４５Ｂの場合、遮断動作をす
る温度を、遅延釈放ユニット４Ｂが正常の動作している
ときの制限抵抗４２の温度よりも充分高く、制限抵抗４
２の許容温度よりも充分低い適当な温度のものを選択す
る。これら２つの値の間には大きな差があるので温度ス
イッチ４５Ｂの選定は容易である。また、温度スイッチ
４５Ｂがオンの状態では金属接点が接触している状態な
のでその抵抗値が問題になることはない。

【００２１】

【実施例３】図５は図４とは異なる請求項３記載の発明
の第２の実施例を示す遅延釈放ユニットの回路図であ
り、図４と同じ回路要素には同じ符号を付けて重複する
説明を省く。この図の図４との違いは、図４の温度スイ
ッチ４５Ｂの代わりに図５では安価な温度ヒューズ４５
Ｃを採用した点である。図４の温度スイッチ４５Ｂは前
述のように反復使用が可能であるが高価であるのに対
し、温度ヒューズ４５Ｃは反復使用は不可能であるが安
価であるとともに、整流素子が破壊すれば整流素子を交
換しなければならないので、整流素子の交換と同時に温
度ヒューズの交換を行えば良いので、安価な温度ヒュー
ズ４５Ｃの方がコスト面から有利である。

【００２２】図６は図５に示す実施例２の温度ヒューズ
を使用した遅延釈放ユニットの側面図であり、容器４０
を断面図で示してある。遅延釈放ユニット４Ｃは電磁接
触器の本体とは別になっており、遅延釈放ユニットが装
着されない電磁接触器だけでは遅延釈放機能を持たない
直流励磁の普通の電磁接触器である。前述のように、こ
の電磁接触器に遅延釈放ユニットを装着することによっ
て電磁接触器となる。

【００２３】遅延釈放ユニット４Ｃの外形寸法は、寸法
的に大きな構成要素であるコンデンサ４３と制限抵抗４
２であ決定される。整流素子４１や搭載されるプリント
板４６Ｃの大きさはコンデンサ４３、制限抵抗４２に対
して小さなものである。プリント板４６Ｃにはこの他に
２つの避雷素子４２１，４２２が取付けられているが、
これらは交流電源１０に並列に挿入されるなどして過電
圧に対して遅延釈放ユニット４Ｃの回路素子を保護する
ためのものであり、前出の遅延釈放ユニットの回路図で
はこの発明に直接関係ないことから図示が省略されてい
る。なお、図において、４７は複数の端子金具が装着さ
れた端子台である。

【００２４】温度ヒューズ４５Ｃは制限抵抗４２の側面
に抱かれるように接して取付けられ保持金具４５１によ
って制限抵抗４２に固定されている。したがって、制限
抵抗４２が過熱したとき、その熱は速やかに温度ヒュー
ズ４５Ｃに伝わって溶断動作するようになっている。実
施例２の温度スイッチ４５Ｂの場合もその装着構造はこ
の図の温度ヒューズ４５Ｃと基本的には変わらない。ま
た、この発明において保持金具４５１を使用した図のよ
うな温度ヒューズ４５Ｃの装着構造にこだわるものでは
なく、この発明の目的に合致している限り従来技術の範
囲のどのような構造を採用しても差し支えない。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載の発明は前述のように、遅
延釈放ユニットの整流素子に直列にヒューズ抵抗を挿入
することによって、整流素子が破壊して導通状態になり
比較的大きな電流が継続して流れたときに、ヒューズ抵
抗はその電流─溶断時間特性に応じて溶断して制限抵抗
に流れる電流を遮断して制限抵抗が過度に温度上昇する
のを防ぐ。ヒューズ抵抗は短時間の過電流に対しては溶
断しないのでコンデンサへの突入電流によって誤動作す
ることはない。したがって、たとえ整流素子が破壊して
も制限抵抗が過熱して赤熱するようなことはなくなり、
火災の原因になることもない信頼性の高い遅延釈放ユニ
ットになるという効果が得られる。従来の遅延釈放ユニ
ットに対して温度ヒューズを追加した回路構成である
が、温度ヒューズは小さく安価でしかもその取付けに要
する費用も小さく、従来技術のように高価な部品を使用
したり寸法を大きくするなどの対策を講じた遅延釈放ユ
ニットに比べて安価になるという効果が得られる。

【００２６】また、このヒューズ抵抗を整流素子と同じ
プリント板に装着すれば、破壊した整流素子とともにま
とめてプリント板ごと取り替えることができるので修復
が容易であるという効果が得られる。請求項３記載の発
明では、請求項１記載のヒューズ抵抗の代わりに、開閉
手段、例えば、温度スイッチを挿入し、制限抵抗に接近
させて配置して制限抵抗との間の熱伝達が良好な状態に
しておけば、制限抵抗が温度上昇したときに温度スイッ
チの温度部を温度上昇して所定の温度で温度スイッチが
オフとなって整流素子に流れる電流を遮断するので、制
限抵抗が許容温度以上に過熱されることがなくなる。温
度スイッチは再使用が可能なので経済的である。また、
温度スイッチの代わりに温度ヒューズを挿入し、制限抵
抗に接近させて配置する構成を採用しても制限抵抗の過
度の温度上昇を防ぐことができる。温度ヒューズは再使
用は不可能であるが、整流素子の信頼性が高いときには
整流素子が破壊する可能性は非常に低いので安価な温度
ヒューズで実用上充分である。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の第１の実施例を示す遅延
釈放ユニットの回路図

【図２】図１のヒューズ抵抗の電流─時間特性を示すグ
ラフ

【図３】図１のヒューズ抵抗を取付けたプリント板の平
面図

【図４】請求項３記載の発明の第１の実施例を示す遅延
釈放ユニットの回路図

【図５】請求項３記載の発明の第２の実施例を示す遅延
釈放ユニットの回路図

【図６】図５に示す第２の実施例を採用した遅延釈放ユ
ニットの側面図

【図７】電磁接触器が使用された電動機駆動回路図

【図８】図７の従来の遅延釈放ユニットの回路図

【符号の説明】

１…交流電源、２…遅延釈放形電磁接触器、３…スイッ
チ部、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…遅延釈放ユニット、５…
スイッチ、６…電磁石、６１…励磁コイル、９…電動
機、１０…交流電源、４１…整流素子、４２…制限抵
抗、４３…コンデンサ、４４…コイル回路、４５…ヒュ
ーズ抵抗、４５Ｂ…温度スイッチ、４５Ｃ…温度ヒュー
ズ、４６，４６Ｃ…プリント板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁接触器の励磁コイルに直列接続され、
   外部交流電源に接続された整流素子、前記励磁コイルに
   並列に接続された制限抵抗とコンデンサの直列回路から
   なるコンデンサ回路で構成される遅延釈放ユニットにお
   いて、前記整流素子に直列であって、該整流素子とコン
   デンサ回路の接続点の間にヒューズ抵抗が挿入されてな
   ることを特徴とする電磁接触器の遅延釈放ユニット。
2. 【請求項２】ヒューズ抵抗は整流素子と同一のプリント
   板に装着されてなることを特徴とする請求項１記載の電
   磁接触器の遅延釈放ユニット。
3. 【請求項３】電磁接触器の励磁コイルに直列接続され、
   外部交流電源に接続された整流素子、前記励磁コイルに
   並列に接続された制限抵抗とコンデンサの直列回路から
   なるコンデンサ回路で構成される遅延釈放ユニットにお
   いて、前記整流素子に挿入され、前記制限抵抗に接近し
   て配置されるとともに該制限抵抗の温度が所定値に達す
   ると励磁コイルへの電流路を遮断する開閉手段を設けた
   ことを特徴とする電磁接触器の遅延釈放ユニット。
4. 【請求項４】開閉手段が温度スイッチであることを特徴
   とする請求項３記載の電磁接触器の遅延釈放ユニット。
5. 【請求項５】開閉手段が温度ヒューズであることを特徴
   とする請求項３記載の電磁接触器の遅延釈放ユニット。