JP5959007B2 - サージ防護装置 - Google Patents
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Description
図6において、Aは太陽光パネル、Bは太陽光パネルAの直流出力電圧を交流電圧に変換するためのインバータ等からなるパワーコンディショナーである。
Dは、太陽光パネルAとパワーコンディショナーBとの間の直流電源線路Cに接続されたサージ防護装置(SPD)であり、電源線路Cへの落雷時に雷サージ電流を接地側に流して太陽光パネルAやパワーコンディショナーB等の故障や破壊、損傷を防止している。
図7において、DC+は直流電源線路Cに接続される正側端子、DC−は負側端子、Eは接地端子、11,12,13はケーブル、MOV1,MOV2,MOV3は酸化亜鉛バリスタ(以下、単にバリスタともいう)、21,22,23は、バリスタMOV1,MOV2,MOV3の短絡故障等による発熱により、板バネまたは温度ヒューズ等の熱分離機構が動作して切り離される接点部である。
また、バリスタが経年劣化等により短絡故障した場合には、短絡電流によりバリスタが発熱し、熱分離機構が動作して接点部がオフするため、バリスタが直流電源線路Cから切り離される。これにより、バリスタ自体や周辺回路の焼損を未然に防止することができる。
しかし、直流電源線路Cの電圧が高い場合には、接点部がオフする際に発生するアークが消弧されずに残り、バリスタへの通流、発熱が継続されるおそれがあった。
この従来技術では、バリスタMOV1,MOV2に対して並列に電流ヒューズF1,F2が接続されており、バリスタMOV1,MOV2の発熱時に接点部21,22を電流ヒューズF1,F2側に切り替えることでアークを消弧させている。
また、特許文献2には、バリスタの表面に引出し導体及びバネ材を接着剤により固定し、引出し導体に、固定導体部、電流ヒューズ部及び温度ヒューズ部からなる1本の銅線を形成すると共に、前記バネ材により電流ヒューズ部を付勢するようにしたバリスタ装置が記載されている。
更に、特許文献3には、バリスタの発熱によりバネからなる熱分離機構が動作してバリスタの両端を短絡させる避雷器が記載されている。
なお、特許文献1〜3に係る従来技術では、前述したようなバリスタの発熱、発煙等に起因した種々の問題解決策は示されていない。
前記接点部を含む熱分離機構を、耐熱性の隔離カバーにより包囲して前記熱分離型バリスタから隔離したことを特徴とする。
また、熱分離型バリスタ及び隔離カバーを密閉状態で包囲するケーシングに、このケーシングの内圧が高くなったときに破断または飛散する薄肉部や蓋部等の部位を設けることにより、ケーシング全体が破損する前の段階で内部の高圧ガスを外部に逃がすことが可能である。更に、熱分離型バリスタ及び電流ヒューズが実装されたプリント基板を、別の隔離カバーによって包囲すれば、このプリント基板に実装された電流ヒューズその他の部品を保護することができる。
まず、図1は、本実施形態に係るサージ防護装置Dの回路図であり、図8と同一の部品には同一の符号を付してある。このサージ防護装置Dは、図6に示したように被防護機器である太陽光パネルA及びパワーコンディショナーBに対して並列に接続されるものである。
なお、この実施形態では、バリスタMOV3aに熱分離機構は設けられていない。このため、本実施形態では、熱分離機構を有するバリスタMOV1,MOV2を熱分離型バリスタ、熱分離機構を有しないバリスタMOV3aを非熱分離型バリスタともいう。
なお、図1におけるバリスタMOV2とその熱分離機構の構造も同一である。
バリスタMOV1の側面には一方の電極301が配置されており、この電極301には、低融点金属(以下、低融点半田とする)を介して接点部21が固着されている。
電極301から引き離される接点部21の移動先には、図1における電流ヒューズF1の端子部403が配置されている。前述したように、電流ヒューズF1はプラグ基板101に実装される。なお、熱分離板401の接点部21の根元には、段部402が形成されている。
また、状態表示部501の下端部には、接点部21に係止する係止突起506が形成されており、状態表示部501は、トーションバネ502の復元力によって時計回りに回動するように常に付勢されている。
102はスイッチ基板であり、その下面にはマイクロスイッチ801が実装されている。マイクロスイッチ801のスイッチボタン802はスイッチレバー803によって押されるようになっており、このスイッチレバー803の先端部はロッド604の下端部の係止鉤605に係止されている。ここで、マイクロスイッチ801以外の他種のスイッチを用いてもよい。
なお、第1の隔離カバー701は、電極301、接点部21、熱分離板401、遮断板602、状態表示部501、端子部403等からなる熱分離機構の全体を、バリスタMOV1から隔離しつつ包囲している。
図2に示すバリスタMOV1の正常時には、直流電源線路Cの直流電圧がバリスタMOV1,MOV2の直列回路に印加されており、直流電源線路Cに雷サージが侵入するとバリスタMOV1,MOV3a及びMOV2,MOV3aの直列回路によって被防護機器が保護される。
同時に、正常時には段部402により規制されていた遮断板602がコイルバネ603,606の復元力により上方へ移動し、接点部21と電極301との間の空間を遮断するので、両者の間にアークは発生せず、仮に発生したとしてもアークの続流は確実に消弧される。
従って、熱分離型バリスタMOV1またはバリスタMOV2の熱分離機構が動作した際に、電流ヒューズF1またはF2にその溶断電流値以下の回路電流が流れたとしても、この回路電流は非熱分離型バリスタMOV3aを介して流れることがないため、バリスタMOV3aの発熱や焼損を未然に防止することができる。
すなわち、図4(a)はケーシング200の側面部に薄肉部203を設け、内部のガス圧により薄肉部203を破断させて図4(b)のように高圧ガスを外部へ放出させる構造であり、図5(a)はケーシング200の側面部または上部に蓋部204を嵌め込んでおき、内部のガス圧により図5(b)のように蓋部204を飛散させて高圧ガスを外部へ放出させる構造である。
これらの薄肉部203や蓋部204の個数、位置は図示例に何ら限定されるものではない。
同様に、仮に状態表示部501を備えていなくても、バリスタMOV3aの発熱や焼損を防止するという課題解決には支障がないものである。
B:パワーコンディショナー
C:直流電源線路
D:サージ防護装置
DC+:正側端子
DC−:負側端子
E:接地端子
MOV1,MOV2,MOV3a:酸化亜鉛バリスタ
F1,F2:電流ヒューズ
11,12,13:ケーブル
21,22:接点部
101:プラグ基板
102:スイッチ基板
200:ケーシング
201:表示窓部
202:隔壁
203:薄肉部
204:蓋部
301:電極
302:端子部
401:熱分離板
402:段部
403:端子部
501:状態表示部
502:トーションバネ
503:回動軸
504,505:表示面
506:係止突起
601:遮断ブロック
602:遮断板
603,606:コイルバネ
604:ロッド
605:係止鉤
701:第1の隔離カバー
702:第2の隔離カバー
801:マイクロスイッチ
802:スイッチボタン
803:スイッチレバー
Claims (8)
- 直流電源線路と接地点との間に接続された被防護機器を、この被防護機器に対して並列に接続されたバリスタの動作により雷サージから防護するサージ防護装置であって、前記バリスタが、その発熱時に接点部を自身の電極から電流ヒューズ側に切り替えて当該バリスタを流れる電流を遮断する熱分離機構を備えた熱分離型バリスタにより構成されているサージ防護装置において、
前記接点部を含む熱分離機構を、耐熱性の隔離カバーにより包囲して前記熱分離型バリスタから隔離したことを特徴とするサージ防護装置。 - 請求項1に記載したサージ防護装置において、
前記熱分離型バリスタ及び前記隔離カバーを密閉状態で包囲するケーシングに、このケーシング内のガス圧が高くなったときに前記ガス圧により開放される部位を備えたことを特徴とするサージ防護装置。 - 請求項1または2に記載したサージ防護装置において、
前記熱分離型バリスタ及び前記電流ヒューズが実装されたプリント基板を、前記隔離カバーとは別の隔離カバーにより包囲したことを特徴とするサージ防護装置。 - 請求項1〜3の何れか1項に記載したサージ防護装置において、
前記熱分離機構は、前記熱分離型バリスタの発熱時に低融点金属を溶融させることにより、前記接点部を前記熱分離型バリスタの一方の電極から開離させ、バネの復元力により前記電流ヒューズの端子部に接続することを特徴とするサージ防護装置。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載したサージ防護装置において、
前記熱分離機構の動作時に、前記接点部と前記熱分離型バリスタの一方の電極との間の空間を遮断する遮断ブロックを備えたことを特徴とするサージ防護装置。 - 請求項1〜5の何れか1項に記載したサージ防護装置において、
前記熱分離機構の動作時に、前記接点部が前記熱分離型バリスタの一方の電極から開離したことを示す状態表示部を備えたことを特徴とするサージ防護装置。 - 請求項1〜6の何れか1項に記載したサージ防護装置において、
前記熱分離機構の動作時に、前記接点部が前記熱分離型バリスタの一方の電極から開離したことを示す警報信号を外部に出力させるためのスイッチを備えたことを特徴とするサージ防護装置。 - 請求項7に記載したサージ防護装置において、
前記スイッチを、
前記熱分離機構の動作時に前記接点部と前記熱分離型バリスタの一方の電極との間の空間を遮断する遮断ブロックに連動させてオンさせることを特徴とするサージ防護装置。
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