(57)【要約】高電圧サージアレスタにける放電電流路の故障を検出するために、故障が発生した際に駆動部（６）を作動させる故障検出装置が設けられる。この駆動部（６）の作動は、高電圧サージアレスタの放電電流路に流れる電流に依存して発生される電気信号によって行われる。この故障検出装置は、例えば、高電圧サージアレスタの分離装置として、または高電圧サージアレスタのための故障信号化装置として構成することができる。
2004509453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張ガスによって駆動力を発生し故障が発生した際に作動可能である駆動部（６）を備えた、高電圧サージアレスタの放電電流路における故障を検出するための故障検出装置において、駆動部（６）が、放電電流路に流れる電流に応じて発生される電気信号によって制御されることを特徴とする高電圧サージアレスタの放電電流路における故障を検出するための故障検出装置。
【請求項２】
放電電流路が誘導変換器の一次巻線を形成し、その二次巻線（８）が電気信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の故障検出装置。
【請求項３】
誘導変換器が強磁性鉄心（７）を備えていることを特徴とする請求項２に記載の故障検出装置。
【請求項４】
駆動部（６）の前段に、電気信号を通す電子フィルタが接続されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の故障検出装置。
【請求項５】
電子フィルタが周波数選択フィルタであることを特徴とする請求項４に記載の故障検出装置。
【請求項６】
駆動部（６）が高電圧サージアレスタの分離装置を制御することを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の故障検出装置。
【請求項７】
駆動部（６）が高電圧サージアレスタ用の故障信号化装置を制御することを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の故障検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、膨張ガスによって駆動力を発生し故障が発生した際に作動可能である駆動部を備えた、高電圧サージアレスタの放電電流路における故障を検出するための故障検出装置に関する。
【０００２】
この種の故障検出装置は例えば国際公開第９７／１０６３１号パンフレットにより公知である。この公知の故障検出装置は、故障した高電圧サージアレスタの放電電流を遮断するために用いられる。高電圧サージアレスタはバリスタ素子を備えている。この故障検出装置は放電電流路と、これに電気的に並列に接続された電極装置と、駆動部とを備えている。駆動部としては熱的に点弧する爆発放電装置が用いられる。
【０００３】
故障検出装置の電極装置及び放電電流路の構造設計に基づいて、高電圧サージアレスタの放電電流路における正規の放電過程の際にも故障の際にも相応する大きな放電電流がアークを形成しつつ電極装置に流れる。
【０００４】
その際に故障検出装置内に発生した熱エネルギーは高電圧サージアレスタに故障が発生した際にのみ、駆動部を作動させなければならない。この駆動部の作動は流れる放電電流の大きさ及び時間にほぼ依存する。重要な点弧基準値（例えば、点弧電流及び点弧遅れ）は規定して設定することが殆どできない。このことは正規の放電過程の際に駆動部の望ましくない誤作動を生じる。
【０００５】
本発明の課題は、駆動部の誤作動を回避するために、改善された応答特性を有する高電圧サージアレスタの放電電流路における故障を検出するための故障検出装置を提供することである。
【０００６】
この課題は本発明によれば、冒頭に述べた種類の故障検出装置において、駆動部が、放電電流路に流れる電流に応じて発生される電気信号によって制御されることによって達成される。
【０００７】
放電電流路に流れる電流に応じて作動信号を発生させることによって、駆動部の信頼できる作動が可能となる。電流依存性によって、放電電流と故障電流との間に非常に明確な区別が生じる。電気信号は良好に検出可能かつ処理可能である。
【０００８】
さらに、放電電流路が誘導変換器の一次巻線を形成し、その二次巻線が電気信号を生成するのがよい。
【０００９】
放電電流路を誘導変換器によって取囲むことにより、コンパクトな構造を達成することができる。特に誘導変換器は環状構造とするのがよい。一次巻線として放電電流路を利用することによって、構造的な単純化を達成することができる。
【００１０】
さらに、誘導変換器が強磁性鉄心を備えるのがよい。
【００１１】
強磁性鉄心は磁界の磁力線を束ね、誘導変換器の伝送特性を改善する。特に好ましいことは強磁性鉄心を環状に構成することである。強磁性鉄心には二次巻線を機械的に支持する。強磁性鉄心の磁気的特性値（例えば、パーミアンスや飽和磁束）は作動基準値の正確な設定の基礎となる。
【００１２】
駆動部の前段に、電気信号を通す電子フィルタが接続されるのがよい。
【００１３】
電子フィルタを接続することによって、故障検出装置の応答特性を特殊に形成することができる。故障電流を正規の放電電流から区別することが、非常に大きな信頼性をもって可能となる。このようなフィルタはそのフィルタ特性においてそれぞれの適用条件に容易に整合させることができる。
【００１４】
電子フィルタは周波数選択フィルタから構成することができる。
【００１５】
故障電流と正規の放電電流とを区別するための有利な量はその周波数である。一般的には、正規の放電電流は、例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚという一般的な系統周波数より著しく高い周波数を持っている。いま高電圧サージアレスタに故障が発生すると、発生する故障電流に５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの系統周波数の影響が大きく及ぶ。系統周波数の選択のために特に効果的なものとして、多段電子フィルタを挙げることができる。一般的には、この種のフィルタとして公知の低域通過フィルタを用いることができる。この種のフィルタは原理的には直流電圧に対しても使用可能である。
【００１６】
駆動部が高電圧サージアレスタの分離装置を制御するのがよい。
【００１７】
高電圧サージアレスタの分離装置に故障検出装置を使用することにより、僅かな費用で、その信頼性を大きく向上させることができる。このような故障検出装置は問題なしに後で設置することができる。
【００１８】
駆動部が、高電圧サージアレスタ用の故障信号化装置を制御するように構成することができる。
【００１９】
このような故障検出装置を用いることによって、故障信号化装置を大きな信頼性をもって非常にコンパクトに作ることができる。
【００２０】
次に図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
図１は、高電圧サージアレスタの分離装置として構成された、高電圧サージアレスタの放電電流路における故障を検出するための故障検出装置の縦断面図、
図２は、故障信号化装置として構成された、高電圧サージアレスタの放電電流路における故障を検出するための故障検出装置の縦断面図、
図３は、作動させられている駆動装置を備えた故障信号化装置の縦断面図、
図４は、作動させられた故障信号化装置の縦断面図を示す。
全ての図において同一機能の部品には同一符号が付されている。
【００２１】
図１には、高電圧サージアレスタの分離装置として構成された、高電圧サージアレスタの放電電流路における故障を検出するための故障検出装置が示されている。この故障検出装置は、第１の電気導体１及び第２の電気導体２を備えている。第１の電気導体１は、この故障検出装置を高電圧サージアレスタに接続するための第１のねじ孔３を備えている。さらに第２の電気導体２は、この故障検出装置を接地電位点に接続するためのボルト４を備えている。第１及び第２の電気導体１，２は電気的に互いに接続されている。ねじ孔３とボルト４との間の直流電気抵抗はかなり小さく、例えば１０ｍΩ以下である。第１及び第２の電気導体１，２は高電圧サージアレスタの放電電流路の一部を形成する。第１の電気導体１は駆動部６として作用する電気的に作動可能なガス発生器を収容するための袋孔５を備えている。この種のガス発生器は例えば自動車で用いられ空気を吹き込まれるエアバッグによって知られている。第２の電気導体２は、ガス発生器を収容するための袋孔５が閉鎖されるように第１の電気導体１に接続される。第１の電気導体１の周りに強磁性環状鉄心７が配置されている。この強磁性環状鉄心７は二次巻線８を装着している。この二次巻線８はガス発生器の作動ユニットに接続されている。一次巻線は第１及び第２の電気導体１，２によって形成されている。この故障検出装置はハウジング１１によって取囲まれている。
【００２２】
バリスタ素子を有する高電圧サージアレスタに生じる極めて小さな漏れ電流が第１及び第２の電気導体１，２を介して接地電位点へ流れる。高電圧サージアレスタの放電過程では、その際に生じる放電電流は第１及び第２の電気導体１，２を介して接地電位点へ放電される。強磁性環状鉄心７の磁気特性（例えば、強磁性環状鉄心７の飽和インダクタンス、パーミアンス、周波数特性）は、短時間（例えば数ｍｓ）の放電電流によって二次巻線８に生じる電圧がガス発生器を点弧するのには十分でないように設定される。故障が発生した場合、例えばバリスタ素子が破壊した場合、第１及び第２の電気導体１，２を通して比較的長時間の故障電流（例えば、＞１００ｍｓ）が流れ、その結果故障電流によって二次巻線８に生じる電圧の時間幅は、ガス発生器を点弧するのに十分となる。第１の電気導体１の袋孔５は第２の電気導体２によって閉鎖されているが、その袋孔５の内部には、第２の電気導体２を第１の電気導体１から引離すような圧力上昇が生じる。強磁性環状鉄心７及び二次巻線８の相応する構成によって、ガス発生器の高選択性の作動が保証される。さらに選択的な作動は放電電流及び故障電流の種々の時間的経過によって促進される。
【００２３】
図２、３及び４には、故障信号化装置として構成された、高電圧サージアレスタの放電電流路における故障を検出するための故障検出装置が示されている。この故障検出装置も第１の電気導体１及び第２の電気導体２を含んでいる。第１の電気導体１は故障検出装置を高電圧サージアレスタに接続するためのねじ孔３を備えている。第２の電気導体２は故障検出装置を接地電位点に接続するためのボルト４を備えている。第１の電気導体１及び第２の電気導体２は電気的に互いに接続されている。ねじ孔３とボルト４との間の直流電気抵抗はかなり小さく、例えば１０ｍΩ以下である。第１の電気導体１は駆動部６として作用する電気的に作動可能なガス発生器を収容するための袋孔５を備えている。第２の電気導体２も同様の袋孔９を備えており、この袋孔９は第１の電気導体１の袋孔５に続けて形成されている。さらに、第２の電気導体２の袋孔９を半径方向に外側へ開口させる開口１０ａ，１０ｂが設けられている。第１の電気導体１の周りには二次巻線８を巻装した強磁性環状鉄心７が配置されている。第１の電気導体１及び第２の電気導体２は一次巻線として作用する。二次巻線８はガス発生器の作動ユニットに電気的に接続されている。この故障検出装置は多分割形ハウジング１１によって取囲まれている。ハウジング１１の内部には信号旗１２ａ，１２ｂ，１２ｃが配設されている。多分割形ハウジング１１は第２の電気導体２における袋孔９の開口１０ａ，１０ｂを覆っている。
【００２４】
ガス発生器の作動は図１の例で述べたのと同様に行われる。高電圧サージアレスタの放電電流路に故障が発生した際に第１の電気導体１及び第２の電気導体２を通してこの種の故障電流が流れ、それによって二次巻線８に十分な時間幅の電圧が誘導され、この電圧がガス発生器を点弧する。ガス発生器はそれを取囲んでいる密閉空間内のガス圧を上昇させる。このガス圧の上昇により、多分割形ハウジング１１の一部が突破られ、ガスは開口１０ａ，１０ｂを介して放出される。それにより、ハウジング１１の内部に配設された信号旗１２ａ，１２ｂ，１２ｃは自由になり、垂下がる。このようにして故障を生じた高電圧サージアレスタを容易に識別することができる。高電圧サージアレスタの放電電流路が破壊されることはない。
【００２５】
駆動部６の作動は、放電電流及び故障電流の時間的経過を評価することによって、正確に制御することができる。そのために用いられるのが図５に示す周波数選択フィルタである。この周波数選択フィルタは、二次巻線８と、駆動部６として作用する電気的に作動可能なガス発生器との間の電気信号伝送路内に接続される。このフィルタは第１の結合コイル１３及び第２の結合コイル１４を備えている。両結合コイル１３，１４は電気的に互いに直列に接続されている。ガス発生器に並列にコンデンサ１５が接続されている。保護回路して、複数の保護素子を有する複数の並列電流路が設けられている。これらの保護素子としては、保護放電ギャップ１６、ツェナーダイオード１７による保護回路、さらには、逆並列接続の保護ダイオード装置１０が設けられている。周波数選択フィルタは、低域通過フィルタとして構成され、低周波数の信号をガス発生器に導き、そこでガス発生器を点弧させる。高周波信号発生の際は、このフィルタによってガス発生器の点弧が阻止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
高電圧サージアレスタの放電電流路における故障を検出するための故障検出装置が高電圧サージアレスタの分離装置として構成された本発明の実施例を示す縦断面図。
【図２】
高電圧サージアレスタの放電電流路における故障を検出するための故障検出装置が故障信号化装置として構成された本発明の実施例を示す縦断面図。
【図３】
作動させられている駆動装置を備えた故障信号化装置の縦断面図。
【図４】
作動後の故障信号化装置の縦断面図。
【図５】
周波数選択フィルタの回路図。
【符号の説明】
１　第１の電気導体
２　第２の電気導体
３　ねじ孔
４　ボルト
５　袋孔
６　駆動部
７　強磁性環状鉄心
８　二次巻線
【国際公開パンフレット】
2004509453.tif 000003
2004509453.tif 000004
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【国際調査報告】
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