(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の電極と、
該第１及び第２の電極の間にあって、（イ）結合剤及び（ロ）導電充填材を含む複合材料と、
装置に抵抗の不均質分布を持たせるとともに加熱膨張と前記結合剤からのガス放出により、限界電流に対する抵抗値を増す薄層と、
前記複合材料を補強するウエブと、
前記電極を前記複合材料に圧接するとともに、前記加熱膨張と前記ガス放出が発生したときに、前記第１及び第２の電極が前記複合材料から離れることを許す加圧装置とを有し、
前記ウエブは前記複合材料の内、前記薄層を含まない容積の中に配置されており、前記ウエブは前記第１及び第２の電極と接続されていない、限流装置。
【請求項２】
前記薄層が前記第１の電極及び複合材料の向かい合う面を含み、抵抗の不均質分布が前記第１の電極及び複合材料の間の接触抵抗に由る請求項１記載の限流装置。
【請求項３】
前記複合材料が両半分に分けて形成され、前記薄層が該両半分の向かい合う面を含み、抵抗の不均質分布が前記両半分の間の接触抵抗に由る請求項１記載の限流装置。
【請求項４】
前記加圧装置がばねで構成される請求項１記載の限流装置。
【請求項５】
前記ウエブが金属で構成される請求項１記載の限流装置。
【請求項６】
前記ウエブがニッケル、アルミニウム、銀及び銅の内の少なくとも１つで構成されている請求項１記載の限流装置。
【請求項７】
前記結合剤が８００°Ｃ未満の高温熱分解または蒸発温度を持ち、該温度でかなりのガスの放出が起こる請求項１記載の限流装置。
【請求項８】
抵抗の不均質分布により、短絡の際、結合剤の抵抗加熱並びに急速な熱膨張及び蒸発が起こる請求項７記載の限流装置。
【請求項９】
前記ウエブが接続された連続的なストランドの３次元網状構造で構成される請求項１記載の限流装置。
【請求項１０】
前記ストランドが節で接続されて網状構造を形成する請求項９記載の限流装置。
【請求項１１】
前記ウエブが２次元の網目の形をしている請求項１記載の限流装置。
【請求項１２】
第１及び第２の電極と、
該第１及び第２の電極の間にあって、（イ）結合剤及び（ロ）導電充填材を含む複合材料と、
該複合材料の内部に配置されていて、電気絶縁材料で形成されているウエブと、
装置に抵抗の不均質分布をもたらす薄層であって、該薄層に流れる短絡電流に伴い、加熱膨張と前記結合剤からのガス放出により、限界電流に対する抵抗値を増す薄層と、
前記電極を前記複合材料に圧接するとともに、前記加熱膨張と前記ガス放出が発生したときに、前記第１及び第２の電極が前記複合材料から離れることを許す加圧装置とを有する限流装置。
【請求項１３】
前記ウエブが、硝子、硝子繊維、ナイロン、ポリエステル、黒鉛繊維、硼素繊維、木綿、レーヨン、セルロース、アクリル、ポリカーボネート、ポリウレタン及びポリアラミドの内の少なくとも１つで構成されている請求項１または１２記載の限流装置。
【請求項１４】
前記ウエブのストランドが、前記加圧装置によって、切換え事象の後、前記複合材料を強制的に前記第１の電極と接触させることができるくらいに柔軟性がある請求項１２記載の限流装置。
【請求項１５】
前記薄層は、前記複合材料の表面と、前記第１及び第２の電極の一方の表面とを含む層である請求項１または１２記載の限流装置。
【請求項１６】
前記限流装置は更に第２の薄層を備えている請求項１２記載の限流装置。
【請求項１７】
前記ウエブは、前記第１の電極から前記第２の電極までの全体にわたって延びている請求項１２記載の限流装置。
【請求項１８】
前記ウエブは、前記複合材料の全体に渡って配置されている請求項１２記載の限流装置。
【請求項１９】
前記複合材料は、第１の表面を有する第１の部分と、第２の表面を有する第２の部分を備え、前記薄層は、前記第１の表面と第２の表面を備える請求項１または１２記載の限流装置。
【請求項２０】
第１及び第２の電極と、
該第１及び第２の電極の間にあって、（イ）結合剤及び（ロ）導電充填材を含むウエブの形をした複合材料と、
前記ウエブ内の空間を占める圧縮性材料と、
ばねを備えるとともに、前記第１及び第２の電極を前記複合材料に圧接する加圧装置とを有する限流装置。
【請求項２１】
前記ウエブが前記複合材料の接続されたストランドの網状構造で構成される請求項２０記載の限流装置。
【請求項２２】
前記圧縮性材料が、シリコーン、ポリウレタン、イソプレン・ゴム及びネオプレンの内の少なくとも１つで構成される請求項２１記載の限流装置。
【請求項２３】
前記複合性材料が、中実なブロックにより形成される請求項２１記載の限流装置。
【請求項２４】
前記第１及び第２の電極が、前記複合材料の向かい合う面よりも小さい面積を持っている請求項２１記載の限流装置。
【請求項２５】
限流事象が発生している間、前記ばねは、前記薄層における分離された層を押し付けるように作用する請求項２１記載の限流装置。
【請求項２６】
前記結合剤は、シリコーンまたはエポキシのいずれかを含み、前記導電充填材は銀、ニッケル、アルミニウム、硼化チタン、黒鉛又はカーボン・ブラックのいずれかを含む請求項１、１２、２０のいずれかに記載の限流装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【背景】
１． 発明の分野
この発明は全体的に配電及び電動機制御の用途を含む一般的な回路保護のための装置、さらに具体的に言えば、複数の用途にあわせて調整することができる簡単で再利用することができる、コストを安くする可能性がある装置、更に具体的に言えば、導電性複合材料及び不均質分布の抵抗構造を利用した、系統電圧が１００Ｖ以上で、短絡電流が１００Ａ以上である比較的大電力の用途に対する限流装置に関する。
【０００２】
２． 関連技術の説明
短絡が起こったとき、回路の電流を制限することができる多数の装置がある。現在使われている１つの限流装置は、抵抗の正の温度係数（ＰＴＣＲ又はＰＴＣ）効果と普通呼ばれる性質を示す充填重合体材料を含む。ＰＴＣＲ効果の独特の属性は、ある切換え温度で、ＰＴＣＲ材料が導電性が強い材料から抵抗性が強い材料への変態を起こすことである。こういう従来のある限流装置では、ＰＴＣＲ材料は、典型的には、カーボン・ブラックを装填したポリエチレンであるが、圧力接触電極の間に配置される。
【０００３】
動作について説明すると、こういう従来の限流装置は、保護しようとする回路に配置される。正常な回路状態では、限流装置は導電性が強い状態にある。短絡が起こると、ＰＴＣＲ材料が抵抗加熱によって加熱され、温度が切換え温度より高くなる。この点で、ＰＴＣＲ材料が高抵抗状態に変化し、短絡電流が制限される。短絡が除かれると、限流装置が切換え温度より低い温度まで冷却され、高導電状態に戻る。高導電状態にあると、限流装置は、将来の短絡事象に応答して、再び高抵抗状態に切り換わることができる。ＰＴＣＲ材料を開示する特許の例としては、米国特許第５，３８２，９３８号及び同第５，３１３，１８４号及びヨーロッパ特許第０  ６４０  ９９５  Ａ１号がある。
【０００４】
ＰＴＣＲ効果に基づく限流装置は、低電力回路の用途、例えば１０Ａ／ｃｍ２ 未満の最大電流密度に設計されるのが典型的である。更に大電力の用途に対するこの他の限流装置も知られている。例えば、この出願と被譲渡人を同じくするドゥガル他の米国特許第５、６１４、８８１号は、導電性充填材を含む導電性複合材料と、複合材料に隣接して位置決めされた２つの電極と、不均質分布をもつ抵抗構造と、導電性の複合材料に圧縮圧力を加える手段とを有する限流装置を開示している。この装置では、複合材料は、切換え事象の際に電流を制限するのに、ＰＴＣＲ効果に頼らない。
【０００５】
ドゥガル特許（５，６１４，８８１）に記載された限流装置は、高抵抗の薄層の抵抗加熱のあと、結合材料の急速な熱膨張とそれからのガスの放出が続き、これが限流装置の部分的な又は完全な物理的な分離を招くことにより、切換え事象の際に有効に電流を制限すると考えられる。この分離が、電流の流れに対する装置全体の一層高い抵抗を生じ、それが短絡電流通路を通る電流の流れを制限する。
【０００６】
ドゥガル特許（５，６１４，８８１）に記載された限流装置は有効に作用して電流を制限するが、大電力の切換え事象は限流材料に大きな機械的な応力を発生するのが典型的である。このため、このような限流装置の有利な特徴は、何回もの大電力の切換え事象によって起こる高い応力に反復的に耐える能力である。
【０００７】
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例による限流装置の図。
【図２】この発明の第２の実施例による限流装置の図。
【図３】ウエブ形複合材料を含むこの発明の第３の実施例による限流装置の図。
【図４】複合材料が両半分に分けて形成されているこの発明の第４の実施例の限流装置の図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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