(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部で保護される回路に接続するための固体金属製電極(13)と、部分的に液体金属(3)で満たされて前記電極(13)間に相前後して配置されたいくつもの圧縮室(19)とを包含する自己回復電流制限装置であって、前記圧縮室は耐圧絶縁体及び、連絡管路(21; 22)を有する絶縁中間壁(17; 18)により形成されるものにおいて、包囲する絶縁型ハウジング(5)を浴槽状の下部(7)と、係合強固及び/或いは形状一体的な連結手段を介して前記下部を密閉封鎖する覆い(9)とから形成し、中間壁(17; 18)を下部(‘7)と一体的に連結し、液体金属の充填度を所望の定格帯電能に合わせて選択できるように連絡管路(21; 22)を上方に開口した長穴として形成し、電極(13)を下部(7)に内臓したことを特徴とする装置。
【請求項２】
各中間壁（１７；１８）に各１本の連絡管路（２１；２２）が併設され、隣接中間壁（１７；１８）の連絡管路（２１；２２）を相互に横にずらして配列したことを特徴とする請求項１の自己回復電流制限装置。
【請求項３】
下部（７）をその外壁（２３；２４）を介しても中間壁（１７；１８）を介しても覆い（９）に密着結合してあることを特徴とする請求項１または２の自己回復電流制限装置。
【請求項４】
外壁（２３；２４）と中間壁（１７；１８）とが同高であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一の自己回復電流制限装置。
【請求項５】
下部（７）と覆い（９）とを密封材（１１）で結合したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一の自己回復電流制限装置。
【請求項６】
連絡管路（２１）の内縁（２５）を僅かに外側へ向けてあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一の自己回復電流制限装置。
【請求項７】
連絡管路（２２）の内縁（２６）を上方へ著しく拡げてあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一の自己回復電流制限装置。
【請求項８】
中間壁（１７；１８）の壁面（２７）を僅かに内側へ向けてあることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一の自己回復電流制限装置。
【請求項９】
外壁（２３；２４）の内側面（２９；３０）を僅かに外側へ向けてあることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一の自己回復電流制限装置。
【請求項１０】
電極（１３）を下部（７）内に固定し且つ各接続導体（１５）を外側へ出してあることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一の自己回復電流制限装置。
【請求項１１】
少なくとも電極の接続体が下部によって変換されることを特徴とする請求項１０の自己回復電流制限装置。
【請求項１２】
電極（１３）が下部（７）の対応する対向内側面（３０）を全面的に被っていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一の自己回復電流制限装置。
【請求項１３】
型ハウジング内に閉鎖可能な充填口を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一の自己回復電流制限装置。
【請求項１４】
液体金属（３）がGaInSn合金であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一の自己回復電流制限装置。
【請求項１５】
横に連結された同種の極を特徴とする請求項１〜１４のいずれか一の自己回復電流制限装置。
【請求項１６】
共通の下部（７）及び／或いは共通の覆い（９）を特徴とする請求項１５の自己回復電流制限装置。
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は液体金属を使用した自己回復電流制限装置に関する。この装置は外部の被保護回路に接続するための固体金属からなる電極と、これらの電極間に部分的に液体金属を充填して順に配列した圧縮室とを有する。また前記圧縮室は耐圧絶縁体と、連絡管路のある絶縁中間壁とにより構成される。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＵ（スイス特許公報）９２２９１１Ａから、固体金属からなる２個の電極を有する単極の自己回復電流制限装置が知られている。前記２個の電極は耐圧絶縁ハウジングとして形成された第一絶縁体によって分離してある。その絶縁ハウジングの内部には、絶縁中間壁及びその間に環状の密閉板として構成された第二の絶縁体によって部分的に液体金属が充填された圧縮空間が前後して形成されている。それらの圧縮空間は前記絶縁中間壁の連絡管路を介して相互に連通している。その連絡管路は環状で外側中央に配置されて、液体金属で満たされている。そのようにして通常運転時には液体金属を介して電極間に一貫した内部導電結合が生じる。電流制限時には電流密度が高いために連絡管路から液体金属が排出される。こうして電極の電気的結合が液体金属を介して中断される。このようにうして短絡電流が制限されることになる。短絡の遮断または除去の後連絡管路には再び液体金属が満ち、続いて電流制限装置はまた始めから運転されることになる。中間壁は液体金属の気化に際して生じる圧力上昇に耐えなければならないので高耐温性で且つア−ク作用に対して高耐燃性のある高価なセラミック材料でできている。ドイツ連邦共和国特許公報４０１２３８５Ａ１には圧縮室が一つしかない電流制限装置について記載されていて、液面上の媒体として真空、保護ガス或いは絶縁用液体を挙げている。制限特性を改善するものとしてＳＵ１０７６９８１Ａには隣接する中間壁の連絡管路を互い違いにずらして配列したものが記載されている。トイツ連邦共和国特許公報２６５２５０６Ａ１によって、接触装置にガリウム合金、特にGalnSn合金を使用することが知られている。
【０００３】
以上の公知の電流制限装置は横断面が環状の、通電連絡管路を備えている。これらの連絡管路の一度予定された、変更不可能な開口部横断面は、電流制限装置の定格電流帯電容量を実質的に規定する。こうして電流制限装置というものは工場出荷の際定格電流範囲は一つしか定められていない。使用者側にしてみると、その装置の定格電流範囲をそれ以上に高くすることも低くすることもできない。これら公知の電流制限装置では以上のことの他に連結された絶縁体間の密封目地の問題がある。液体金属のクリープ能は電流制限装置の密封度に対する高度な要件を必要とする。更に公知の電流制限装置についていえば部分強化構造であり且つ組み立て費用が高価なのが特徴である。
【０００４】
【この発明が解決しようとする課題】
従ってこの発明の基本的課題は、前記の従来技術の欠点を除去し、廉価に製造することができ、簡単な手段で所望の定格電流範囲を設定できる電流制限装置の開発にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は頭書記載の種類の電流制限装置を前提として独立請求項に記載の要旨の構成によって解決される。従属請求項にはこの発明の有利な構成展開を記載した。
【０００６】
この発明による電流制限装置はもうごく僅かな部分、即ち２個の電極、絶縁体として機能する二部分構成の型ハウジング、自体公知の、下部と蓋を結合するねじ、締結具、接合具、溶接部、圧接部等の結合手段を必要とするのみである。こうしてその他の残りの部材の調達、組み立て、封隙にかかる費用を大幅に減らすことができる。液体金属のクリープにはもはや全く問題ない。覆いと下部を含む中間壁は耐熱性材料、たとえば耐熱性熱可塑性或いは熱硬化性樹脂、雲母或いはセラミックから成る。長穴にして上へ向かって開いた連絡管路があるために、下部を成形工具から脱型するのは簡単である。所定量の液体金属の充填によって電流制限装置の水平な使用位置では液体金属が充填された、通電横断面としての連絡管路の所定の部分横断面と定格電流範囲が確定される。即ち液体金属の充填度によって高さの異なる横断面になり、これに対応する定格電流範囲が定まる。定格電流帯電能は充填度即ち充填液面の高さと共に上昇する。充填度はメーカー側か或いは使用者側で適応させることができるし、また変更することができる。こうして電流制限装置の一連の型の大きさの差を最小限にして各被保護設備の条件に最適な適合を可能にする。
【０００７】
中間壁に併設された連絡管路をそれぞれ交互にずらして配列すると電流回路はジグザグ型になり且つ電流制限時のアークを伸長するとになる。
【０００８】
外壁部も中間壁も覆いに密着させて、できれば同じ高さにして連結すると機械的に安定する。特にスプレーするか或いは成形するかしたパッキンを１個か数個密封材として使用するのがよい。
【０００９】
成形工具からの下部の脱型を容易にするために、対応する縁部と壁面を僅かに傾斜させるのが好都合である。
【００１０】
通常の長穴の形の連絡管路の場合には液体金属の充填量と通電横断面の間に線の関係がある。それに反して長穴の形がはっきりと上に向かって円錐形に拡がっている場合にはこの関係は進行的であり、定格電流範囲のはっきりとした拡張に利用することができる。
【００１１】
電極は簡単な仕方で自体公知の手段で下部に入れられ、覆いの組み立てと一緒に定置される。電極を下部に固定し、特に下部の成形工程と同時にするならば組み立て費用は安くなる。電極を通る対応内側面の全面を被うと電極の固定が容易になり、電流制限装置の安定に役立つ。
【００１２】
成形ハウジングの適した箇所の再閉鎖可能な充填口により、電流制限装置に工場側か或いは顧客側で液体金属を充填し、再充填し或いはその充填量に関して必要なで定格電流範囲に適合させることが簡単にできるようになる。液体金属としてGalnSn−合金を使用するとその生理的懸念のなさによって取扱が容易になる。６６０重量部のガリウム、２０５重量部のインジウム、１３５重量部の錫から成る合金は定圧１０°Ｃ〜２０００°Ｃで液状であり、十分な導電性がある。
【００１３】
単極装置として記載した前記の電流制限装置は同種の電流制限装置を隣接配列することで多極装置に拡大できるので有利である。この種の多極の電流制限装置は相互に極数に対応して相互に絶縁される電流回路をもつ共通の下部か或いは共通の覆いを使用するのが好都合である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明のこれ以上の詳細と利点は以下に記載の図面とその説明とから明らかである。
【００１５】
図１〜５の、液体金属３が充填された自己回復電流制限装置１は３極式構成であって、多相交流装置の保護に役立つ。電流制限装置１は型ハウジング５として形成された絶縁体に包囲される。型ハウジング５は相互に密着配列された３個の同じ浴槽型の下部７と共通の覆い９とから成る。下部７は組み立てられた状態では係合強固び／或いは形状一体的な連結手段、たとえばスライドレールの形の上掴み式締めつけ手段、ターンバックルの使用により覆い９で被われる。その際覆い９の下側面に吹きつけられた密封材１１は型ハウジング５の内部から外部への密封性を整える。連絡手段は図面を見やすくするために示してない。極毎にそれぞれ２個の銅製電極１３を付属の下部７の中に支承してある。電極１３は外側から保護される回路に接続するためにそれぞれ１個の接続導体１５を備えており、この接続導体は型ハウジング５から横へ突出している。下部７は横方向に設けられた中間壁１７によっていくつもの圧縮室１９に区分されている。中間壁１７はそれぞれの下部７と一体に成形されている。各中間壁１７には連絡管路２１を形成してあり、覆い９を取り除くと上が空く。各下部７で前後している圧縮室１７は或る程度の高さまで液体金属３、たとえばGaInSn合金で満たされている。充填された液体金属３のそれぞれの高さに応じて連絡管路２１も或る程度の部分まで満たされ、従って定格電流条件下で液体金属３を介して電極１３間に一貫した電流回路ができる。定格電流範囲にとって決定的な、液体金属充填横断面は液体金属３の充填高さによってきめられる。隣接する中間壁１７の連絡管路２１は相互に互い違いに配列されてジグザグ形の電流回路が出来上がる。下部７には等高外壁２３、２４と中間壁１７がある。こうして各下部７は４つの外壁２３、２４を介しても中間壁１７を介しても覆い９に密着連結されている。
【００１６】
下部７は成形加工の後工具から容易に外せるように、中間壁１７と外壁２３、２４は合致するように形成されている。これに従い連絡管路２１の内縁２５は外側へ僅かに傾斜していて、中間壁１７の壁面２７は中間壁１７の内側の方へ僅かに傾斜している。その他、外壁２３と２４は僅かに外側へ向けられた内側面２９と３０を有する。対向内側面３０は電極１３によって完全に被われる。
【００１７】
図１〜５に示した電流制限装置１では液体金属３の充填高と、液体金属３で満たされた横断面即ち連絡管路２１の通電横断面は殆ど線的関連にある。図６の変形例では中間壁１８は内縁２６が相互に向き合って形成した連絡管路２２が開口端部の方に向かって大きく開いている。こうして液体金属３の充填高さが上昇するにつれて連絡管路２２内の導電横断面が前記充填高上昇より遙に大きくなる。
【００１８】
この発明は前記の実施態様に限定されるものではなく、この発明の意義と同じ効果を有するすべての実施態様をも包含するものである。従ってこの発明は更にたとえば、電極が下部成形の際これと同時に下部の中に形成されるように実施することができる。更に、下部の中でも特にその下方部に再閉鎖可能な、液体金属用充填口を設けることができ、これらの口から液体金属を追加供給したり、或いは余分な液体金属を除いたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の電流制限装置を、一部引き出して示した斜視図である。
【図２】  図１の装置の覆いを除いて示した平面図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。
【図４】  図２のＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。
【図５】  図４の横断面からずらして示した図２のＣ−Ｃ線に沿う横断面図である。
【図６】  図１の装置の変形例を図２の横断面Ｂ−Ｂで示した横断面図である。
【符号の説明】
１    電流制限装置
３    液体金属
５    型ハウジング
７    下部
９    覆い
１１  密封材
１３  電極
１５  接続導体
１７  中間壁
１８  中間壁
１９  圧縮室
２１  連絡管路
２２  連絡管路
２３  外壁
２４  外壁
２５  内縁
２６  内縁
２７  壁面
２９  内側面
３０  内側面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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