(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーク急冷用脱イオン室を有する絶縁ハウジング（１）に収容されたホーンスパークギャップで構成された過電圧保護設備であって、前記脱イオン室が複数の離間した急冷金属シートを含み、トリガー電極が前記ホーンスパークギャップの点火エリアに位置し、前記ホーンスパークギャップに電気的に直列接続されているバリスタをさらに有する、過電圧保護設備において、
前記ハウジング（１）の内側に、第１及び第２の断路装置が形成され、前記第１の断路装置（２）は、前記バリスタと熱伝導接続し、限界温度以上になったとき、バリスタとホーンスパークギャップとの間の直列接続を遮断するバネ荷重式のスライド（３）を解放し、さらに前記第２の断路装置（１３）は、前記脱イオン室のエリアにある可融導体を有し、前記可融導体は、バネ荷重式の断路素子（１４）を第１の位置に保持し、負荷によって融解が誘発されると、前記断路素子（１４）が第２の位置を取るように前記断路素子（１４）を解放し、前記トリガー電極への電気接続は、前記第２の位置に達したときに遮断され、
さらに、３つに分かれた、回転自在に取り付けられた星型部品又は円板が、前記スライド（３）が移動して前記直列接続を遮断するときに、第１の星型部品突部（７）が前記スライド（３）によって一緒に動かされるように、前記ハウジング（１）内に形成され、同様に、第２の星型部品突部（１６）は、前記断路素子（１４）が前記第１の位置から前記第２の位置まで移動するときに一緒に動かされ、前記星型部品の各連動は、前記星型部品の回転軸周りの回転を生じさせ、その結果として、第３の星型部品突部（１０）は、遠隔通知接点（１１）及び／又は視覚的な故障状態ディスプレイ（１２）を作動させるバネ荷重式の旋回可能なレバー（８）を解放することを特徴とする、過電圧保護設備。
【請求項２】
前記トリガー電極は、電圧制限素子を介して、前記ホーンスパークギャップの主電極のうちの一つと接続し、前記接続は前記断路素子（１４）によって遮断可能であることを特徴とする、請求項１に記載の過電圧保護設備。
【請求項３】
第１のハウジング面（２６）において、前記ハウジングは、前記ホーンスパークギャップ及び前記バリスタを有し、第２のハウジング面（２７）において、少なくとも前記断路素子（１４）と、前記星型部品（１００）と、前記レバー（８）と、前記スライド（３）の作動突起部とが形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の過電圧保護設備。
【請求項４】
前記第２の位置に達したとき、前記断路素子（１４）は、電圧スイッチング素子（２２）の接触面からバネ式接点ブラケット（１４）を離昇させて、前記電気接続を遮断することを特徴とする、請求項２に記載の過電圧保護設備。
【請求項５】
前記スライド（３）及び前記断路素子（１４）は、電気絶縁材料で構成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の過電圧保護設備。
【請求項６】
前記レバー（８）は、前記ハウジング（１）内で旋回可能であるように取り付けられ、第１のレバー端部（８１）に、表示面を解放又は被覆する角状部を有し、前記遠隔通知接点（１１）のための作動突起部が第２のレバー端部（８２）に形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の過電圧保護設備。
【請求項７】
前記星型部品（１００）の回転軸（１７）及び前記レバー（８）の旋回軸（１８）は、互いに平行であることを特徴とする、請求項６に記載の過電圧保護設備。
【請求項８】
第１のハウジング面（２６）において、前記ハウジングは、前記ホーンスパークギャップ及び前記バリスタを有し、第２のハウジング面（２７）において、少なくとも前記断路素子（１４）と、前記星型部品（１００）と、前記レバー（８）と、前記スライド（３）の作動突起部とが形成され、
少なくとも前記回転軸（１７）と前記旋回軸（１８）と前記星型部品（１００）と前記レバー（８）とは、前記第２のハウジング面（２７）にあるハウジング挿入部品の構成要素であることを特徴とする、請求項７に記載の過電圧保護設備。
【請求項９】
ベース部品に収容するためのプラグ接点（２０；２１）付きのプラグイン部品として形成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の過電圧保護設備。
【請求項１０】
前記可融導体は、前記脱イオン室の２つの離間した急冷金属シートに接触させられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の過電圧保護設備。
【請求項１１】
前記電圧スイッチング素子はガス避雷器（２２）として形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の過電圧保護設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載された、複数の離間した急冷金属シートを含むアーク急冷用脱イオン室を有する絶縁ハウジングに収容されたホーンスパークギャップで構成され、トリガー電極がホーンスパークギャップの点火エリアに位置し、絶縁ハウジングがホーンスパークギャップに電気的に直列接続されているバリスタをさらに有している、過電圧保護設備に基づいている。
【背景技術】
【０００２】
脱イオン室を有するホーンスパークギャップ雷電流避雷器は、たとえば、独国特許出願公開第１０２０１１０５１７３８号明細書から既知である。
【０００３】
同様のホーンスパークギャップがハウジングに位置し、一方でパルス電流負荷によって生成されたアーク、他方で電力フォロー電流によって誘発されたアークの様々な挙動を調整するため内部ガス流を制御する手段を有している。
【０００４】
このようなホーンスパークギャップにおいて、トリガー電極は、点火エリアに配置され得る。このトリガー電極は、スライド距離によって取り囲まれた導体素子を備えることもあり得る。同様に、隣接したスライド距離は、絶縁又は半導体材料で作られていることがあり得る。既知のトリガー電極は、点火エリアにおいて２つの電極の一方に設置されるか、又は、好ましくは、点火エリアの下部エリアにおいてホーンスパークギャップの２つの電極間に配置されている。独国特許第１９５４５５０５号明細書は、少なくとも１つの電圧依存抵抗器、たとえば、バリスタと、熱断路装置とを有する過電圧避雷器を示している。
【０００５】
これらの断路装置は、一方では、ヒューズストリップと、共晶可融合金を有する熱トリガー装置とで構成されている。
【０００６】
ヒューズストリップ又は温度ヒューズが切断されたとき、故障インジケータは、バネ力によって作動されるであろう。その結果、破損状況が認識できる。
【０００７】
経年劣化によって誘発されたバリスタの許容できない漏れ電流が起こった場合、及び、バリスタ内に短絡を生成する過大なサージ電流が起こった場合、スペースを取らない構造をした簡単な手段を用いて、発生した故障状況を確実に表示するため、耐サージ電流ヒューズストリップが配置されたハウジングが設けられている。破損インジケータは、ハウジングに着脱自在に取り付けられ、バネが解放された後にヒューズハウジングと相対的に移動可能である別個の構成要素である。
【０００８】
温度トリガーは、ハウジングの外側に配置され、バリスタの許容できない加熱が温度トリガーを切断させ、破損の表示が行われるように、バリスタと熱伝導接続している。
【０００９】
独国特許第１０２０１４２１５２８２号明細書から、一体型スパークギャップと組み合わされた過電圧保護装置が既知である。スパークギャップは、直列接続型ヒューズを有し、直列接続は、第１の電位及び第１の電位とは異なる第２の電位を有する供給ネットワークに接続可能である。スパークギャップは、２つの主電極を有している。さらに、ハウジングが存在している。
【００１０】
可融導体は、第１の端子をスパークギャップの第２の電極に接続し、ヒューズはさらなる接点を有し、さらなる接点は、第１の接点から隔離され、かつ、スパークギャップの第２の主電極から隔離されるように配置されている。過電圧保護装置は、プラズマが目標とおりに影響が低下させてヒューズワイヤに作用することができるようにスパークギャップの燃焼室から可融導体付近へ通じるプラズマチャネルを有している。その結果、ヒューズワイヤは、破損にさらされるかもしれない。
【００１１】
独国特許出願公開第１０２０１１０１１２５４号明細書に記載された、少なくとも１つのバリスタ素子及び断路装置を有する過電圧避雷器において、断路手段は、主電源からバリスタ避雷器素子を断路するために役立ち、この断路装置は、避雷器設備の電気的接続経路に組み込まれている。
【００１２】
断路装置は、バリスタ避雷器素子の熱的過負荷が起こった場合に、ヒューズを電気的接続経路に連結する手段を備えている。従って、過電圧避雷器設備は、バリスタ避雷器素子内部の過負荷短絡条件において、接続された電源又は接続された主電源の短絡電流を減少させる能力がある。接続された装置及び／又は内部接続に結果として生じる破損は、低減されるかもしれない。
【発明の概要】
【００１３】
説明した技術水準に基づいて、本発明の課題は、アーク急冷用脱イオン室を有する絶縁ハウジングに収容されたホーンスパークギャップで構成され、起こり得るすべての故障状況において、すなわち、使用されるバリスタに過剰な熱負荷がある場合にも、また、境界ぎりぎりのアークが発生する場合にも、脱イオン室内に断路を引き起こす可能性を生じさせ、故障状態の原因やタイプとは無関係に単一の表示装置を用いて、発生した各故障状態を表し、必要に応じて、遠隔的に通知することが可能である、さらに高度な過電圧保護設備を提案することである。
【００１４】
本発明の課題の解決策は、請求項１の教示に従う特徴の組み合わせによって実現され、従属請求項は、少なくとも適切な構成とさらなる進展とを含む。
【００１５】
従って、アーク急冷用脱イオン室を有する絶縁ハウジングに収容されたホーンスパークギャップで構成されている過電圧保護設備が基礎であると考えられる。脱イオン室は、たとえば、独国特許出願公開第１０２０１１０５１７３８号明細書に示されたような複数の離間した急冷金属シートを含む。
【００１６】
トリガー電極は、スパークギャップの応答挙動を調節できるようにするためホーンスパークギャップの点火エリアに位置している。その上、過電圧保護設備は、ホーンスパークギャップに電気的に直列接続されたバリスタを備えている。
【００１７】
本発明によれば、ハウジングは、過電圧保護設備を収容するため形成され、第１及び第２の断路装置を収容している。
【００１８】
第１の断路装置は、バリスタと熱伝導接続している。限界温度以上になったとき、バネ荷重式のスライドが解放されて、バリスタとホーンスパークギャップとの間で直列接続を遮断する。この熱断路装置は、たとえば、融解温度に達したときに物理的状態を変えるはんだ接合を備えることがあるので、バネ力の支援の下で、前述のスライドは、望ましい運動を行う能力がある。
【００１９】
さらに、脱イオン室の内部に位置し、その場所で成長中のアークにさらされることがあり得る可融導体を備える第２の断路装置が位置している。一実施形態では、可融導体は、脱イオン室の急冷金属シートと接触させられ、負荷の下、特に、電力フォロー電流負荷の下で融解する。
【００２０】
可融導体は、バネ荷重式の断路素子を第１の位置に保持することができると共に、アークの効果の結果として融解したとき、この断路素子を解放して断路素子に第２の位置を取らすこともできる。第２の位置に達したとき、トリガー電極への電気接続が遮断される。過負荷の発生に起因して、新たなスパークギャップの点火はもはや不可能である。
【００２１】
さらに、３つに分かれた、回転自在に取り付けられた星型部品又は突起付きの円板が、スライドが移動して直列接続を遮断するときに、第１の星型部品突部又は突起がスライドによって星型部品突部先端と一緒に動かされるように、ハウジング内に形成される。
【００２２】
同様に、第２の星型部品突部又は突起が、第１の位置から第２の位置への断路素子の移動時に、それの星型部品突部先端と一緒に動かされ得、それぞれの連動の結果として、星型部品又は円板は、それの回転軸周りの回転にさらされる。その結果、第３の星型部品突部又は突起が、それの星型部品突部端部と一緒に、遠隔通知接点及び／又は視覚的な故障状態ディスプレイとしての役割を果たすバネ荷重式の旋回可能なレバーを解放する。
【００２３】
スライド又は断路素子のそれぞれが、旋回可能なレバーを動作させると共に星型部品の回転を生じさせる回転自在に取り付けられた星型部品に及ぼす作用は、断路装置の観点からは準機械的な「ＯＲ」リンクに対応する。
【００２４】
本発明によれば、回転自在に取り付けられた星型部品又は円板の使用は、前述のレバーが第３の星型部品突部によって固定されたこれの位置から解放されるように、非常に限定されたスペース内で機械的運動の伝達を行うこと共に、関連する断路装置のそれぞれの状態を感知することを可能にする。
【００２５】
本発明の一つの技法では、トリガー電極は、電圧制限素子を介して、ホーンスパークギャップの主電極のうちの一つと接続している。前述の接続は、断路スライドを用いて電気的に遮断されることがある。
【００２６】
第１のハウジング面において、ハウジングは、ホーンスパークギャップとバリスタとを有し、第２のハウジング面において、少なくとも断路素子と星型部品とレバーとがスライドの作動突起部と共に形成されている。
【００２７】
断路動作の結果として、スライドは、２つの金属接点が分離されるような位置に到達し、スライドが分離ギャップに入り込むことによって、アークが成長する可能性を妨げる。
【００２８】
第２の位置に達したとき、断路素子は、電圧スイッチング素子の接触面からバネ式接点ブラケットを離昇させ、その結果、電気接続の望ましい遮断が実現されることがある。
【００２９】
スライド及び断路素子は、どちらも電気絶縁材料で構成されている。
【００３０】
状態表示のためのレバーは、ハウジング内で旋回可能であるように取り付けられ、第１のレバー端部で、表示面を解放又は被覆する角状部を有し、遠隔通知接点のための作動突起部が第２のレバー端部に形成されている。
【００３１】
表示面は、この場合、好ましくは、ハウジング面又はハウジング内の窓でもよい。
【００３２】
星型部品又は円板の回転軸と、レバーの旋回軸とは、好ましくは、互いに平行であり、星型部品が停止位置から回転させられたとき、星型部品の第３の突部がレバーに対して解放位置へ移動させられるような間隔を有する。
【００３３】
少なくとも回転軸、旋回軸、星型部品及びレバーは、第２のハウジング面に位置しているハウジング挿入部品の構成要素である。このハウジング挿入部品は、ホーンスパークギャップ及びバリスタが位置している下方にあるハウジング面に関して区画を形成する。
【００３４】
過電圧保護設備は、ベース部品に収容するためのプラグ接点付きのプラグイン部品として形成されてもよい。プラグ接点は、この場合、好ましくは、プラグイン部品の下側にある。プラグイン部品の側面は、プラグイン部品をベース部品に固定するラッチ素子を有することがあり、又は、これらのラッチ素子を係止若しくは解除する手段、ならびに、ベース部品からプラグイン部品を非常に簡単に引き抜く手段を有することもある。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態では、第２の断路装置の可融導体は、二つの選択された、かつ、離間した急冷金属シートに接触させられている。
【００３６】
電圧制限素子は、好ましくは、ガス避雷器として形成される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
本発明は、例示的な実施形態に基づいて、かつ、図面を参照してより詳細に説明される。
【図１】用いられた過電圧避雷器、特に、ホーンスパークギャップ及びバリスタが完全に機能する状態で、回転星型部品及びレバー機能ディスプレイに加えて、例示された第１及び第２の断路装置を有する過電圧保護設備の原理説明図である。
【図２】図１の説明図に類似しているが、スライドが起動され、それによって、第１の断路装置がこのバネ式ディスプレイのためにレバーを解放するのに加えて星型部品の回転運動を生じさせる状態にある説明図である。
【図３】図２の説明図に類似しているが、断路素子が回転星型部品に連動し、その結果、回転星型部品が次に状態ディスプレイのためのレバーを解放することがある第２の断路装置が起動されている説明図である。
【図４】ハウジングが部分的に外され、適切な状態にあるときにガス避雷器の接触面と接続しているバネ式接点ブラケットの細部と共に第２の断路装置の回転星型部品、レバー及び断路素子に加えて、認識できるハウジング挿入部品（上方部品）を含み、プラグイン部品として形成されている過電圧保護装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図示された過電圧保護設備は、ハウジング１を基礎として利用する。
【００３９】
このハウジング内に、アーク急冷用脱イオン室を有する図示されないホーンスパークギャップが位置している。
【００４０】
それ自体が知られている方法で、脱イオン室は、複数の離間した急冷金属シートを有する。
【００４１】
ホーンスパークギャップの点火エリア内に、図示されないトリガー電極が位置している。
【００４２】
さらに、ホーンスパークギャップに電気的に直列接続されたバリスタ（図示せず）がハウジング内にある。
【００４３】
ハウジング１の内部に、第１及び第２の断路装置がある。
【００４４】
第１の断路装置２は図示されないバリスタと熱伝導接続している。限界温度以上になったとき、ガイド（図２を参照）に取り付けられたスライド３は、バネ４によってバネ荷重されながら、解放される。適切な動作状態では、接点５と接点６との間の電気接続が閉じている。
【００４５】
図示されないバリスタに過負荷が生じている場合（図２を参照）、スライドの矢印方向への運動が起こる。その結果、スライド３は、接点５と接点６との間のスペースに入り、スライドの前端部はそれぞれの電流回路の所望の遮断を生じさせる。
【００４６】
この場合、スライドは、回転自在に取り付けられた星型部品の第１の突部７をスライドの前端部に連動する。
【００４７】
その結果、星型部品は、矢印方向に回転するので、レバー８が解放される（図２を参照）。ここで、レバー８の運動はさらなるバネ９によって補助される。
【００４８】
第３の星型部品突部１０は、このようにしてレバー８を解放する。
【００４９】
このことは、遠隔通知接点１１を作動させる、又は、ハウジング１の表示窓１２においてレバー８の位置変化に関する状態表示を実行させる。
【００５０】
さらに、可融導体（図示せず）を備える第２の断路装置１３がある。この可融導体は、図示されていない脱イオン室に位置し、そこで成長中のアークにさらされることがあり得る。
【００５１】
この第２の断路装置１３の可融導体は、バネ荷重式の断路素子１４を第１の位置に保持する。バネ力補助が第３のバネ１５によって行われる。
【００５２】
アーク又は電力フォロー電流負荷の効果によって可融導体が融解した後、断路素子１４は解放される。その結果として、断路素子１４は、図３に示されるような第２の位置を取る。
【００５３】
第２の位置に達したとき、断路素子１４の各端部は、回転自在に取り付けられた星型部品の第２の突部１６に作用する。
【００５４】
これは図３に示されている。
【００５５】
ここでも、回転自在に取り付けられた星型部品は、回転運動を行い、図２に基づいて説明したのと同様に、星型部品の第３の突部１０が位置変位を行い、レバー８を解放する。
【００５６】
一方で、星型部品の回転軸１７及び１８と、他方で、レバーとは、互いに間隔が置かれ、かつ、相互に平行である。
【００５７】
図４の斜視図において、過電圧保護設備は、プラグ接点２０及び２１を有するプラグイン部品として形成され得ることが明らかである。
【００５８】
ハウジングが部分的に外された図４による説明図によれば、前面のうちの一方に接触面を備えるガス避雷器２２が認識できる。
【００５９】
対応するバネ式接点２４は、これのブラケット側の端部がガス避雷器の接触面に載っている。
【００６０】
断路素子１４がバネブラケット２４に向かって移動すると、断路素子の端部は、バネブラケットとガス避雷器２２の接点面との間のスペースへ押し込まれるので、トリガー回路の電流フローが遮断される。図３に基づいて既に説明したとおり、断路素子１４は、回転自在に取り付けられた星型部品の突部１６に同時に連動して、ディスプレイ及び故障通知装置のレバー８を解放する。
【００６１】
図４の説明図からさらに明らかであることは、ハウジングがホーンスパークギャップ及びバリスタを収容する第１の下部面２６を有することである。第２の上部ハウジング面２７は、少なくとも断路素子１４と、星型部品突部付きの星型部品と、レバー８とを、スライド３の作動突起部と共に収容する。
【００６２】
説明図から明らかであるように、レバー８は、軸１８によって旋回できるように取り付けられている。
【００６３】
第１のレバー端部８１では、レバー８は、表示面を解放又は被覆する角状部を有し、遠隔通知接点１１のための作動突起部が第２のレバー端部８２に形成されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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