JP2005348596A - ガス密閉型のサージ・アレスタのための動作部分 - Google Patents

Abstract

【課題】 密閉型のサージ・アレスタのための動作部分を、この動作部分が単純にデザインされておりかつ密閉容器の寸法を著しく減じるように製造すること、および同時に、この動作部分を容易にかつ安価に製造することができる方法を提供することである。
【解決手段】 電界制御要素（６）は、少なくとも１つのバリスター・カラム（３）に保持されており、かつ、ポリマーのマトリクスおよびこのマトリクスに埋め込まれたフィラーによって形成された複合材料を含み、この複合材料は、１００Ｈｚまでの交流電場による負荷の際に、５から４５の間の誘電率および／または非線形の電流−電圧特性を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、請求項１の前提部分に記載の、密閉型のサージ・アレスタのための動作部分を前提にしている。本発明は、このような動作部分を製造するための方法と、中電圧網および高電圧網において電圧を制限するために用いられ、かつ動作部分を有する密閉型のサージ・アレスタとに関する。

このタイプの動作部分は、サージ・アレスタの製造中に、耐衝撃性の密閉容器に挿入される。この密閉容器は、一般的には、金属、例えばアルミニウム、アルミニウム合金または鋼から、導電性のプラスチックから、しかしまた、導電層で被覆されている絶縁材料からなる。動作部分は、電圧に接続可能な電極およびグラウンド電位に接続可能な電極、ならびに、二つの電極の間に設けられている１つまたは複数のバリスター・カラムを有する。

バリスター・カラムは、一般的には、上下に積み重ねられており、不純物がドープされた酸化亜鉛をベースにした、複数の、シリンダ状に形成されたバリスターを有する。複数のバリスターのうちの少なくとも二つの間に、熱吸収またはカラムの延長に用いられる金属要素も設けられていてもよい。二つのまたはそれより多いバリスター・カラムが設けられているときは、複数のバリスターのうちの二つの間には、絶縁要素が設けられていてもよい。このとき、異なるカラムのバリスターは直列接続されることが可能である。

密閉容器には、固形、液状またはガス状であってもよい絶縁材料が充填されている。密閉容器によって、サージ・アレスタの耐衝撃性が達成される。密閉容器の寸法を小さく保つために、および個々のバリスターに同時に電気的に均等に負荷をかけるために、密閉容器は、高電圧電極に接続された要素も収容する。この要素は、アレスタの動作中に密閉容器の内部で作用する電界を制御するために用いられる。

動作部分の製造のために、バリスター・カラムの積層体および二つのコンタクト電極（これらの電極のうちの１が高電圧電極である）が、締め付けられて、バリスター・カラムおよびこのカラムの一部分を含む組立ユニットが形成され、続いて、電界制御要素が組立ユニットに取り付けられる。バリスター・カラムの製造中に、かようにして設置された動作部分および電界制御要素が密閉容器に入れられる。

明細書導入部に記載されたタイプの動作部分は、以下にリストアップされた特許文献１，特許文献２，特許文献３および特許文献４に記載されている。これらの動作部分はサージ・アレスタに組み込まれている。各々のサージ・アレスタは、ＳＦ_６のような絶縁ガス、または場合によっては絶縁油で充填された金属密閉容器を有する。この金属密閉容器には、制限される電圧の高さに応じて、１つのバリスター・カラムまたは直列接続された複数のバリスター・カラムが設けられている。密閉容器の寸法を小さく保つために、これらのサージ・アレスタの各々の場合、１つのバリスター・カラムまたは複数のバリスター・カラムと密閉容器の壁部との間には、１つのバリスター・カラムまたは複数のバリスター・カラムを環状に取り囲む電界制御要素が設けられている。この電界制御要素は、サージ・アレスタの動作中にハウジング内部で作用する電界を均質化する。それ故に、１つのバリスター・カラムまたは複数のバリスター・カラムに設けられたバリスターが、多かれ少なかれ均等に負荷される。

電界制御要素は、特許文献１のように、カラムの軸に同軸に設けられておりかつ絶縁要素に保持されている導電性のキャパシタ・フィルムによって形成されていてもよく、特許文献２のように、カラムの軸に沿って設けられておりかつ軸方向に互いに間隔をあけているキャパシタ・シールドを有してもよく、あるいは、球状に湾曲された表面区域を有する、高電圧電位に保持されているシールド電極によって形成されている。

特許文献５から既知の密閉型のサージ・アレスタでは、電界制御要素は省略されてもよい。何故ならば、ハウジングの適切なデザインによって、バリスター・カラムの、高電圧電位にある部分での、電界の均質化が、達成されるからである。

更に、電圧制御の課題が、電圧制御物質によって、特に、ポリマーおよびポリマーに埋め込まれた適切に形成されたフィラーをベースにした複合材料によって、解決されることが可能であることが知られている。この点に関しては、非特許文献１ならびに特許文献６および特許文献７を参照せよ。この場合、フィラーは、酸化亜鉛の、小さな、実質的に球状の粒子からなるマイクロバリスターによって形成される。これらの粒子には、種々の金属酸化物、例えば、Ｓｂ_２Ｏ_３，Ｂｉ_２Ｏ_３，Ｃｒ_２Ｏ_３，およびＣｏ_３Ｏ４がドープされており、粒子は９００℃と１３００℃の間の温度で焼成された。焼成された粒子は、バリスターのように、電界強度に依存する非線形の電気的特性を有する。電界強度が小さいので、粒子はインシュレータのように反応し、電界強度の増大に伴って、導電性を増す。この非線形の電気的特性に基づいて、ポリマー複合材料は良好な電界制御特性を有する。
欧州特許第０，０３６，０４６ Ｂ１号公報 欧州特許第０，０５０，７２３ Ｂ１号公報 欧州特許第０，６３０，０３０ Ｂ１号公報 米国特許第５，５８５，９９６ Ａ号公開公報 欧州特許第１，０８３，５７９ Ａ２号公開公報 米国特許第６，１２４，５４９ Ａ号公開公報 欧州特許第１，３３７，０２２ Ａ１号公開公報 "Smart Varistor Composites"，R.Strumpler et al.，材料シンポジウムに関する第８回ＣＩＭＴＥＣセラミック会議およびフォーラムの議事録（１９９４）

特許請求の範囲に記載にされている本発明の課題は、密閉型のサージ・アレスタのための、明細書導入部に記載のタイプの動作部分を、この動作部分が単純にデザインされておりかつ密閉容器の寸法を著しく減じるように製造すること、および同時に、この動作部分を容易にかつ安価に製造することができる方法を提供することである。

本発明に係わる動作部分の場合、電界制御要素はバリスター・カラムに保持されており、ポリマーのマトリクスとこのマトリクス中に埋め込まれたフィラーによって形成される複合材料を含み、この複合材料は、１００Ｈｚまでの交流電場による負荷の際に、５から４５の間の誘電率および／または非線形の電流−電圧特性を有する。

複合材料から製造された電界制御要素は、通常は金属または導電性プラスチックから製造された電界制御要素よりも低い導電性を有する。従って、電界制御要素は、バリスター・カラムに非常に近くに近づけられることができる。これに応じて、動作部分は、バリスター・カラムに垂直に、小さい直径を有する。かくて、密閉容器の、および動作部分の保持のために設けられているインシュレータの寸法が減少されることが可能である。更に、電界制御要素の比較的高い誘電率および／または非線形の電流−電圧特性は、電界の均質化を引き起こし、かくて、バリスター・カラムの個々のバリスターの過負荷を阻止する。本発明に記載の動作部分は、電界制御要素が非線形の電流−電圧特性を有するとき、サージ・アレスタの絶縁の形式試験で要求される特に高いサージ電圧強度を有する。

多数の適用にとって十分に良好な電界制御が達成されるのは、フィラーが導電性の高い物質、特に導電性ススおよび／または誘電率の高い物質、例えばチタン酸塩、好ましくはバリウム・チタン酸塩および／またはマイクロバリスターを含む場合である。

本発明に記載の動作部分またはこの動作部分を含むサージ・アレスタが、動作電極の電気的特性の優れた再現性を有するのは、フィラーの少なくとも一部分がマイクロバリスターを含む場合である。このことは、特に、不純物がドープされかつ燒結された酸化亜鉛をベースにした、マイクロバリスターの電気的特性が、フィラーの化学的組成および燒結の諸条件に従って調整されることが可能であることから明らかになる。

これに応じて、電界制御要素を形成するポリマー複合材料の電気的特性、特に、電界強度に従う電気抵抗は、適切なマイクロバリスターの選択と、ポリマー中のマイクロバリスターの適切な濃度の選択とによって、調整されることが可能である。電気抵抗はマイクロバリスターの過渡的特性であり、ポリマーマトリクス中のマイクロバリスターの分散に依存しないか、極く僅かしか依存しないので、それ故に、マイクロバリスターのこの特性は、高い再現性をもって調整されることが可能である。良好な再現性は、マイクロバリスター入りのポリマーが、マイクロバリスターの入っていないポリマーまたは絶縁ガスよりも高い熱伝導性を有することによって、なお更に高められる。バリスター・カラムが強い負荷にある場合には、より高い熱伝導性は、バリスター・カラムからのより良い熱運搬を引き起こす。

電界制御の難しい課題を解決するためには、本発明に係わる動作部分またはこの動作部分を含むサージ・アレスタの場合、電界制御要素が、高電圧電極に接続されておりかつ典型的にはバリスター・カラムの全長の４分の１である長手方向部分、少なくともその長手方向部分に渡って延びていれば十分である。

バリスター・カラムの残りの部分を十分な正確さで制御することができるためには、電界制御要素がバリスター・カラムの全長に渡って延びていることができることは適切である。このような電界制御要素は，製造技術上の利点を有する。何故ならば、電界制御要素は、動作部分の二つの電極に隣接する鋳型によって、特に容易に製造されることができ、これに応じて、動作部分の製造コストを減じるからである。

電界制御要素がスペースを取らないことおよび特に高い有効性を有することの理由から、電界制御要素の少なくとも一部分は、バリスター・カラムの側面に載っていることができる。バリスター・カラムの領域における、電界の局所的な不均質化は、かようにして、効果的に阻止される。

しかしまた、一般的に、十分に良好な電界制御特性が達成されるのは、電界制御要素が、バリスター・カラムの側面に保持されている絶縁要素によって保持されている場合である。かように形成された動作部分は製造技術上の利点を有する。何故ならば、フィラーの入っていない、容易に取り扱えるポリマーを、１つのバリスター・カラムに、または場合によっては複数の設けられたバリスター・カラムに被覆することによって、中実シリンダが得られるからである。電界制御要素は、例えば、フィラーのまたはポリマーを含む複合材料の巻付または吹付によって、中実シリンダに容易に取り付けられることができる。

所定の電界制御のために、電気的に絶縁する層によって互いに分離された少なくとも二つの電界制御型の層を有する電界制御要素が用いられることができる。これらの層が異なった電気的特性を有しおよび／またはバリスター・カラムの長さに渡って異なって延びていることは好都合である。

電界制御要素の、カラムの軸に対し垂直方向の厚さが、一般的には、製造技術的な理由から、バリスター・カラムの長さに一定である。しかし、電界制御の所定の課題を解決するためには、厚さがバリスター・カラムの長さに渡って変化することは好都合で有り得る。例えば、動作部分の一端での導電性を高めるために、一端では、電界制御要素の表面横断面が、動作部分の他の各点より大きくて、横断面が動作部分の長さに渡って連続的に減少することは好都合で有り得る。

本発明に係わる動作部分の製造のための方法では、バリスター・カラムの積層体および二つのコンタクト電極が、締め付けられて、バリスター・カラムおよびこのカラムの一部分を含む組立ユニットが形成される。続いて、電界制御要素が組立ユニットに取り付けられるのは、電界制御要素がバリスター・カラムまたはこのバリスター・カラムを取り囲む絶縁要素に取り付けられることによってである。

取り付けが、フィラー入りポリマーの鋳造または射出成形によって、またはフィラー入りポリマーを保持する支持部材の収縮または巻付によってなされることは好都合である。それ故に、動作部分は安価にかつ大量生産に適切な方法で製造されることが可能である。

本発明に係わる動作部分を含むサージ・アレスタの高い絶縁耐力を達成するために、動作部分の密閉容器への挿入後に、残された残りの容積には、固形の、液状のおよび／またはガス状の絶縁材料が充填されることが可能である。

図面を参照して本発明の実施の形態を詳述する。全ての図では、同一の参照符号は、同じく作用する部分に関する。図１から５に示した各々のサージ・アレスタは、開いた鍋としてデザインされている軸対称にシリンダ状の金属密閉容器１を有する。この金属密閉容器には、動作部分２が設けられている。動作部分は、バリスター・カラム３、高電圧に接続可能な電極４、グラウンド電位に接続可能な電極５、およびサージ・アレスタの動作中に密閉容器１の内部に作用する電界を制御するための要素６を含む。この要素は、バリスター・カラム３と密閉容器１との間に設けられており、かつ高電圧電極４に導電的に接続されている。

バリスター・カラム３は上下に積み重ねられた中実シリンダ状の複数のバリスター要素７を含む。バリスター要素は、例えば金属酸化物、特に、適切に不純物がドープされたＺｎＯをベースにした非線形の抵抗材料からなる。バリスター・カラム３は、電気絶縁的にデザインされたループ形クランプ８によって、機械的に安定されている。これらのループ形クランプは、二つの電極４および５（図１から３および５）または二つの任意の電極にプレストレスをかけて支持されていて、安定的な組立ユニットを形成する。二つの電極のうち、一方の電極は高電圧電極４であり、他方の電極は接地可能な電極５であってもよい（図４）。

高電圧電極４は、鍋の開口部を通って延びている電流導体９を介して、密閉容器１の外側に設けられたプラグ型コンタクト１０と導電的に接続されている。接地可能な電極５は、鍋の底に設けられている開口部を通って、密閉容器１に対し電気絶縁された電流導体１１によって、密閉容器１の外側に設けられた接地可能な端子すなわち電流接続部１２に接続されている。例えばシリコーンをベースにした、絶縁本体１３は、鍋の開口部を通り抜けている電流導体９および動作部分２を、密閉容器１に対し絶縁する。

電界制御要素６は、直接または間接に、バリスター・カラム３に保持されている。この要素は、ポリマーのマトリクスおよびマトリクスに埋め込まれたフィラーによって形成された複合材料を含む。この複合材料は、１００Ｈｚまでの交流電場による負荷の際に、５から４５の間の、好ましくは８と３０の間の誘電率および／または非線形の電流−電圧特性を有する。

ポリマーのマトリクスは、固形のシリコーンをベースにしたエラストマーによって形成されるが、他のエラストマー、例えばＥＰＤＭまたはブチルゴムによっても形成されていてもよい。ポリマーのマトリクスに適切な他のポリマーは、例えばＰＥ、ＰＶＣ、ＰＢＴまたはＥＶＡのような熱可塑性樹脂、例えばエポオキシドまたはポリウレタンをベースにした硬化樹脂または熱可塑性エラストマーである。ポリマーのマトリクスは、コポリマーまたは種々のポリマー成分の混合物からなってもよい。

ポリマーのマトリクスに埋め込まれたフィラーのための材料としては、マイクロバリスターが用いられる。他の適切なフィラーは導電性ススである。この導電性ススは、非常に高い濃度で、ポリマーに入れられるので、結果として生じる複合材料の誘電率は、５０Ｈｚの場合、約１０から３０である。例えばバリウム・チタン酸塩のような、高い誘電率を有するセラミックも、フィラーとして十分に適切である。

マイクロバリスターは、不純物がドープされかつ焼成された酸化亜鉛粒子によって形成されている。典型的な組成物、粒度および焼成の条件は、明細書導入部に記載の従来の技術から読み取られる。典型的にはＢｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，ＭｎおよびＳｂ、ならびに選択的には他の元素、例えばＡｌ，Ｂ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｓｉの酸化物がドープされたＺｎＯ粒子が、９００℃と１３００℃の間の温度で焼成される。焼成中に形成されるマイクロバリスター粉末は、例えば１００μｍの所望の粒度のフラクションに、篩い分けられる。この粉末フラクションには金属性の追加フィラーが選択的に混入され、マイクロバリスターに焼成結合されてもよい。篩い分けられた粉末は、例えばミルで、ポリマーのマトリクス（例えばＨＴＶシリコーン）に加工される。エラストマーのタイプに応じて、ここでは、他の添加剤（例えば架橋助剤、安定剤）が追加されてもよい。複合材料におけるフィラーの容量割合は、典型的には、２０と４５パーセントの間である。

このようにして製造された複合材料は、従来の射出成形法で、バリスター・カラム３またはこのバリスター・カラムの部分にあるいはバリスター・カラムを取り囲む絶縁要素１４（図３）に取り付けられる。そして、電界制御要素６が形成される。シリコーンが液状であれば、シリコーン・フィラー・混合物は、直接的な鋳造によって取り付けられることができる。複合材料の架橋後に、第２のプロセスステップで、本体１３の、シリコーンとして形成された絶縁材料が射出成形されることが可能である。

複合材料から製造された電界制御要素６は、通常は金属または導電性のプラスチックから製造された電界制御要素よりも低い導電性を有する。従って、電界制御要素は、バリスター・カラム３に非常に近くに近づけられることができる。これに応じて、動作部分２の、密閉容器１への組込み後に、密閉容器の、および動作部分２を保持するために設けられている絶縁体の寸法が減少されることが可能である。更に、電界制御要素の比較的高い誘電率および／または非線形の電流−電圧特性は、サージ・アレスタの動作中に、電界の均質化を引き起こし、かくて、バリスター・カラム３の個々のバリスターすなわちバリスター要素７の過負荷を阻止する。

セラミックのマイクロバリスターの使用によって、電界制御要素６の複合材料の熱伝導性が、フィラーの入っていないポリマーに比較して著しく増大される。従って、増大された熱がバリスター・カラム３から外へ運び出される。これに応じて、個々のバリスターはより強く熱負荷に晒されることが可能である。本発明に係わる動作部分を有するサージ・アレスタは、従来のように構成された動作部分を有するサージ・アレスタよりも、著しく高いサージ電圧強度を有する。従って、特性が類似であっても、サージ・アレスタの寸法は減少される。

図１に示した実施の形態では、電界制御要素６は、場合によっては、粘着性の被覆を用いて、高電圧電極４の外面に、およびバリスター・カラム３の、高電圧電極に接続された部分の、その側面に取り付けられている。電界制御要素６が、動作部分２の、高電圧電位が印加された領域に渡って延びていることによって、電界が、電気的に特に強く負荷をかけられたこれらの領域で均質化される。電界制御電極がバリスター・カラム３に取り付けられていることによって、スペースを取らないデザインが可能となり、バリスター・カラム３の領域における局部的な電界不均質化が効果的に阻止され、同時に、バリスター・カラム３に発生された熱の、外への特に良好な逃しが引き起こされる。

図２に示した実施の形態では、バリスター・カラム３に取り付けられた電界制御要素６は、高電圧電極４から、バリスター・カラム３全体を通って、接地可能な電極５へ延びている。従って、電界がバリスター・カラム全体に渡って均質化され、かくて、バリスター・カラムのすべてのバリスター７が高い正確度で制御されることが可能である。更に、このような電界制御要素を有する動作部分は特に容易に製造されることが可能である。何故ならば、製造中に、動作部分２の二つの電極４および５に隣接している鋳造用金型が用いられることが可能であるからである。

図２に基づいてデザインされた動作部分を有するサージ・アレスタの場合、ＩＥＣ規則６００９９−４および６００７１−１に基づいて電圧強度が試験され、相応に形成されたサージ・アレスタの、相応に試験された電圧強度と比較された。しかし、後者のサージ・アレスタは電界制御要素を有しない。この場合、二つのサージ・アレスタには、夫々、プラスの極性を有する１５の、連続的な、波形の１．２／５０高電圧パルスおよびマイナスの極性を有する１５の対応するパルスが負荷された。パルスの形は、最大パルスへの１．２μｓの立上り時間および最大パルスの半分への５０μｓの立下り時間によって規定されている。この場合、本発明に基づいて形成された動作部分を有するサージ・アレスタに、電界制御要素を有しないサージ・アレスタよりも少なくとも１．７倍高い高電圧が印加されることができたことは明らかであった。

図３に示した実施の形態では、電界制御要素６が、バリスター・カラムの側面に保持された絶縁要素１４によって担われている。かように形成された動作部分２は、製造技術上の利点を有する。何故ならば、フィラーの入っていない、容易に処理されるポリマーを、バリスター・カラム３に被覆することによって、中実シリンダが達成され、中実シリンダには、電界制御要素６が、例えば、複合材料の巻付または吹付によってあるいは複合材料を保持する支持本体の収縮によって、容易に取り付けられることができるからである。

電界制御要素６の、バリスター・カラム３の軸に垂直方向の厚さは、一般的には、製造技術的な理由から、バリスター・カラム３の長さに渡って一定である。しかし、電界制御の所定の課題を解決するためには、電界制御要素６の厚さがバリスター・カラム３の長さに渡って変化することも、好都合である。例えば、動作部分の、高電圧が印加された端部（電極４）における、電気的な導電性を高めるためには、端部では、電界制御要素６の表面の横断面は動作部分の他の各点より高くて、横断面が動作部分２の一部分または場合によってはその全長に渡って、連続的に減少することも好都合で有り得る。

動作部分のこのような実施の形態は図４から明らかである。この図からは、バリスター・カラム３が二つの組立ユニット３１および３２からなり、これらの組立ユニットが、夫々、二つの電極と、その電極の間に設けられた、バリスター・カラム７’および７’’の積層体と、ループ形クランプ８’および８’’を有することも認められる。二つの電極は、組立ユニット３１の場合には、高電圧電極４および中間電極１５であり、組立ユニット３２の場合には、中間電極１５および接地可能な電極５である。中間電極１５は分離可能に形成されていてもよい。それ故に、二つの組立ユニット３１，３２は互いに別々に搬送されることが可能である。非常に長く延びたバリスター・カラム３の場合に、電極として中間電極のみを有する組立ユニットが設けられている。

図５に示した実施の形態では、電気絶縁層６１によって互いに分離された二つの電界制御型の層６２および６３を有する電界制御要素６が用いられる。層６２および６３は特に正確な電界制御を可能にし、異なった電気的特性を有しおよび／または、図から明らかなように、バリスター・カラム３の長さに渡って、異なって延びている。

図６に示した実施の形態からは、動作部分２が１つのバリスター・カラムを有するのみならず、二つのバリスター・カラム３’，３’’、または場合によっては３つ（バリスター・カラム３’，３’’の後方に設けられたバリスター・カラム３’’’によって示唆される）のまたはそれより多いバリスター・カラムをも有することができることが見て取れる。この実施の形態では、二つのカラムのバリスター７が、電流コネクタ１６によって直列接続されているので、これらのカラムは、複数のバリスター７およびこれらのバリスターを端面で閉じる電極１７’，１７’’，１７’’’の他に、複数の絶縁部分１８も有する。これらの絶縁部分は、複数のカラムで隣接して設けられている複数のバリスター７または１つのバリスター７と、１つの電極１７’’’との電位を分離する。

前記電極のうちの電極１７’は、高電圧電極４と電気的に接続されているか、高圧用電極に統合されており、ブッシング形インシュレータ９１によって電気的に絶縁された状態で密閉容器１から延びている電流導体９を介して、高電圧源と、例えば、過電圧に対し守られる導線と、導電的に接続されている。これに応じて、電極１７’’も、接地可能な電極５と導電的に接続されているか、この電極に統合されており、密閉容器１から絶縁状態で延びている電流導体１１を介してアースされている。

この場合、電界制御要素６は、電極４，１７’および１７’’’を取り囲む部分電界制御要素６’と、この部分電界制御要素に接続する部分電界制御要素６’’とからなる。後者の部分電界制御要素は、バリスター・カラム３’の、最高の電位が印加される部分を取り囲む。図示のように、二つの部分電界制御要素６’，６’’は、異なった複合材料からなる。部分電界制御要素６’は鋳造によって取り付けられ、部分電界制御要素６’’は収縮または巻付によって取り付けられることができる。

電界制御要素６が只１つの部分からなるとき、電界制御要素は、自らがケーシングの形のすべてのバリスター・カラム３’，３’’，３’’’を纏めて取り囲むように、形成されていてもよい。

気密に閉じられた密閉容器１の残りの容量１９には、絶縁ガス、典型的にはＳＦ_６が充填されている。

軸対称にシリンダ状の密閉容器と、この密閉容器に設けられており本発明に係わる動作部分とを有するサージ・アレスタの、軸方向に延びている断面の、その側面図を示し、動作部分は、高電圧電極と、バリスター・カラムの、高電圧電極に接続する部分とをカバーする電界制御要素を有する。 電界制御要素が、図１に示した実施の形態と異なり、サージ・アレスタ全体と、グラウンド電位にある電極の一部分とをカバーするサージ・アレスタの、図１に対応する側面図を示す。 電界制御要素が、前記実施の形態と異なり、サージ・アレスタを取り囲む絶縁要素に設けられたサージ・アレスタの、図１に対応する側面図を示す。 前記実施の形態と異なり、電界制御要素の、バリスター・カラムの軸に垂直方向の厚さが、高電圧電極から始まって、カラムの軸を越えて減少するサージ・アレスタの、図１に対応する側面図を示す。 前記実施の形態と異なり、電界制御要素が、電気絶縁層によって互いに分離されておりかつバリスターの軸の異なる長さの範囲に渡って延びる二つの電界制御型の層を有するサージ・アレスタの、図１に対応する側面図を示す。 軸対称にシリンダ状の密閉容器と、この密閉容器に設けられており本発明に係わる動作部分と、二つまたは３つのバリスター・カラムと、電界制御要素とを有するサージ・アレスタの、軸方向に延びている断面の、その側面図を示す。

符号の説明

１・・・密閉容器、２・・・動作部分、３・・・バリスター・カラム、３’・・・バリスター・カラム、３’’・・・バリスター・カラム、３’’’・・・バリスター・カラム、４・・・高電圧電極、５・・・接地可能な電極、６・・・電界制御要素、６’・・・電界制御要素、部分電界制御要素、６’’・・・電界制御要素、部分電界制御要素、７・・・バリスター、バリスター要素、７’・・・バリスター、７’’・・・バリスター、８・・・ループ形クランプ、８’・・・ループ形クランプ、８’’・・・ループ形クランプ、９・・・電流導体、１０・・・プラグ型コンタクト、１１・・・電流導体、１２・・・電流接続部、１３・・・絶縁要素、１４・・・絶縁要素、１５・・・中間電極、１６・・・コネクタ、電流コネクタ、１７・・・電極、１７’・・・電極、１７’’・・・電極、１７’’’・・・電極、１８・・・絶縁部分、１９・・・残りの容量、３１・・・組立ユニット、３２・・・組立ユニット、６１・・・絶縁要素、６２・・・電界制御型の層、６３・・・電界制御型の層、９１・・・ブッシング形インシュレータ。

Claims (14)

1. 密閉型のサージ・アレスタのための動作部分（２）であって、
   少なくとも１つのバリスター・カラム（３，３’，３’’，３’’’）と、
   高電圧に接続可能な電極（４）およびグラウンド電位に接続可能な電極（５）と、
   前記サージ・アレスタの動作中に密閉容器（１）の内側で作用する電界を制御する要素（６，６’，６’’）と、を備え、
   前記要素（６，６’，６’’）が、前記動作部分（２）を前記サージ・アレスタの前記密閉容器（１）に組み込んだ後に、前記バリスター・カラム（３，３’，３’’，３’’’）と前記密閉容器（１）との間に配置され、かつ前記高電圧電極（４）に接続される、動作部分において、
   前記電界制御要素（６，６’，６’’）は、前記少なくとも１つのバリスター・カラム（３，３’，３’’，３’’’）に保持されており、かつ、ポリマーのマトリクスおよびこのマトリクスに埋め込まれたフィラーによって形成される複合材料を含み、この複合材料は、１００Ｈｚまでの交流電場に曝されたときに、５から４５の間の誘電率および／または非線形の電流−電圧特性を有すること、を特徴とする動作部分。
2. 前記フィラーは、高導電率の材料および／または高誘電率の材料および／または複数のマイクロバリスターを有すること、を特徴とする請求項１に記載の動作部分。
3. 前記電界制御要素（６，６’，６’’）は、導電性ススまたはチタン酸塩、特にバリウム・チタン酸塩を含むこと、および、
   前記複数のマイクロバリスターの少なくとも一部分は、不純物がドープされかつ燒結された酸化亜鉛によって形成されていること、を特徴とする請求項２に記載の動作部分。
4. 前記電界制御要素（６，６’，６’’）は、前記バリスター・カラム（３，３’，３’’，３’’’）の、少なくとも、前記高電圧電極（４）に接続されている長手方向部分に渡って延びていること、を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の動作部分。
5. 前記電界制御要素は、前記バリスター・カラムの全長に渡って延びていること、を特徴とする請求項４に記載の動作部分。
6. 前記電界制御要素の少なくとも一部分は、前記バリスター・カラムの側面に載っていること、を特徴とする請求項４または５に記載の動作部分。
7. 前記電界制御要素は、前記バリスター・カラムの前記側面に保持された絶縁要素（１４）によって保持されていること、を特徴とする請求項４または５に記載の動作部分。
8. 前記電界制御要素は、少なくとも二つの電界制御型の層（６２，６３）を有し、それらの層は電気絶縁層（６１）によって互いに隔てられていること、を特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の動作部分。
9. 前記電界制御型の層（６２，６３）は、異なる電気的特性を有し、および／または、前記バリスター・カラムの異なる長さの範囲に渡って延びていることを特徴とする請求項８に記載の動作部分。
10. 前記電界制御要素の、前記カラムの軸に対し垂直方向の厚さが、前記バリスター・カラムの長手方向に渡って変化していること、を特徴とする請求項４から９のいずれか１項に記載の動作部分。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の動作部分（２）を製造するための方法であって、
    バリスター・カラム（７，７’，７’’）の積層体と二つのコンタクト電極（４，５，１５，１７，１７’，１７’’，１７’’’）を締め付け、それにより、前記バリスター・カラム（３，３’，３’’，３’’’）またはこのカラムの一部を含む組立ユニット（３１，３２）を形成し、
    次いで、前記電界制御要素（６，６’，６’’）を前記組立ユニット（３１，３２）に取り付け、
    前記電界制御要素（６，６’，６’’）を、前記バリスター・カラム（３，３’，３’’，３’’’）またはこのバリスター・カラムを取り囲む絶縁要素（１４）に取り付けること、を特徴とする方法。
12. 前記電界制御要素は、前記フィラー入りポリマーの鋳造もしくは射出成形によって、または前記フィラー入りポリマーを保持する支持部材の収縮または巻付によって取り付けられること、を特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の動作部分（２）を収容し、かつ耐衝撃性をもってデザインされた密閉容器（１）を有する、ガス密閉型のサージ・アレスタ。
14. 前記密閉容器（１）と前記動作部分（２）との間で、前記密閉容器（１）の中に残された残りの容積（１９）が、固形の、液状のおよび／またはガス状の絶縁材料が充填されていること、を特徴とする請求項１３に記載のガス密閉型のサージ・アレスタ。

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