JP2010503163A - ハウジングおよび少なくとも１つの避雷器素子を有している避雷器 - Google Patents

Abstract

本発明は、ハウジング（１０）と、少なくとも１つの例えばバリスタなどの避雷器素子と、前記避雷器素子を電源系統から切り離すための切り離し装置と、例えばばね（６；１１）などの付勢力を生成するための手段とを有している避雷器であって、前記切り離し装置が、前記避雷器手段の導電経路（Ａ，Ｂ）内に接続されたはんだ付け点（１４）を有しており、可動の導体セクションまたは可動の導電リンク（３）が、一方では前記はんだ付け点を介して前記避雷器素子へと接続され、他方では前記避雷器手段の第１の電気外部接続へと接続されており、前記付勢力を生成するための手段に関する力のベクトルが、可動の切り離しブロック（１３）を介して間接的または直接的に前記導体セクションまたはリンクへと切り離し方向に作用している避雷器に関する。本発明によれば、導電部材（４；１７）が、前記導体セクションまたはリンクの移動の経路に配置され、前記切り離し装置が作動した場合に、前記導電部材（４；１７）の第１の端部が前記導体セクションまたはリンクに接触し、前記導電部材（４；１７）の第２の端部は、第２の電気外部接続へと接続されており、前記導体セクションまたはリンクと前記導電部材との間の接触点を跳ね飛んだはんだ残留物あるいは溶解した前記導体セクションまたはリンクの材料から保護するための手段がさらに設けられている。
【選択図】 図６

Description

本発明は、請求項１の冒頭部分に記載の避雷器であって、ハウジングと、少なくとも１つの例えばバリスタなどの避雷器素子と、前記避雷器素子を電源系統から切り離すための切り離し装置と、例えばばねなどの付勢力を生成するための手段とを備えており、前記切り離し装置が、当該避雷器の導電経路に一体化されたはんだ付け点を含んでおり、可動の導体セクションまたは可動の導電ブリッジが、一方では前記はんだ付け点を介して前記避雷器素子へと接続され、他方では当該避雷器の第１の電気外部接続へと接続されており、前記付勢力のベクトルが、可動の切り離し部品を介して間接的または直接的に前記導体セクションまたは導電ブリッジへと切り離し方向に作用している避雷器に関する。

短絡機能をも備える切り離し装置であって、切り離し装置が切り離しまたは解放のスイッチ状態にあるとき、不良の避雷器素子を経由する電流経路が、電流を避雷器素子から接続されたバイパスへと転流させる方法で短絡させられる切り離し装置が公知である。

そのように接続される低インピーダンスの短絡経路を、例えば、影響される電源システムの短絡電流へと調節された上流のスイッチング素子を動作させるために使用することができ、あるいはいくつかの用途においていわゆるフェイルセーフ状態として定義される所定の持続的な短絡を生成するために使用することができる。

この従来技術に関して、例えばＥＰ ０ ８６０ ９２７ Ａ１が参照される。この刊行物は、バリスタによって電流を監視し、ひとたび所定の限界値を超えたならば、バイパスの短絡回路を電気機械的な接点によってバリスタ経路へと接続するきわめて複雑な電気機械装置を記載している。ＤＥ ３７ ３４ ２１４ Ｃ２によれば、熱的に解放することができる切り離し装置が、従来技術である。そのスイッチング素子が、切り換え接点を構成している。切り換え接点は、はんだ付け点を介してそれ自身は公知の方法でバリスタ回路を閉じている。スイッチング素子が解放されると、内部または外部の不良表示器として相互接続されることができ、あるいは対応する外部の接続を介して短絡回路として相互接続されることができる別の接点が閉じられる。

ＤＥ ４１ ２４ ３２１ Ｃ２による従来技術が、バリスタまたはダイオードなどの複数の過電圧制限装置と、過熱または漏れ電流の検出によって作動する切り離し手段とが設けられた避雷システムを記載している。そのようなシステムの信頼性を向上させ、とくには冗長にするために、少なくとも２つの過電圧制限素子が内部に配置され、それぞれの素子が、それ自身で使用の場所における過電圧保護を保証するために十分に構成される。温度ヒューズの観点での熱的な切り離しが、過電圧制限素子の漏れ電流を監視し、例えば過熱したときに第１の素子を切り離す一方で、第２の素子を接続することができる。

ＤＥ ４１ ２４ ３２１ Ｃ２によれば、第１のバリスタの不具合の後に、接続された冗長のバリスタも不良となる場合のためのさらなる保護が、横方向の電流経路のスイッチを開き、あるいは縦方向の電流経路のスイッチを開くことによって、冗長のバリスタが電圧から切り離されることで構成されている。その結果、保護対象のシステムが、電源系統から切り離されると同時に、有害な過電圧から保護される。

あるいは、保護対象のシステムが最終的に短絡されるよう、さらなるスイッチを短絡させることによって横方向の電流経路をバイパスすることが可能である。この必要なスイッチの開放を、ジョイント作動によって同期させて実現することができる。保護対象のシステムの切り離しおよび／または短絡が望まれない場合、上述のスイッチの機能を、バイパスの使用またはそのような手段の除去によって取り消すことができる。しかしながら、基本的には、縦方向または横方向の電流回路のいずれかに短絡のための追加のスイッチを配置することが必要であり、このことが、ハウジング内に設けられる避雷器の限られた構成空間を考えると、さらなる欠点である。とくには光起電システムにおいては、電力供給源の特性ゆえに、動作電流が短絡電流にほぼ等しい。そのような直流電圧の用途においては、バリスタの加熱にもとづく古典的な切り離しおよびその切り離しシステムは、光起電システムのシステム電圧が最大で１０００Ｖに達し、１０００ＶのＤＣ回路の遮断はかなりの構成および設置の支出を伴わなければ実現できないため、望まれる結果をもたらさない。

したがって、以上にもとづき、本発明の目的は、ハウジングと、少なくとも１つの例えばバリスタなどの避雷器素子と、切り離し装置とを備えている避雷器であって、外部の相互接続を必要とせずかつ後付け可能な方法で短絡電流を安全に伝えることができ、結果として拡張可能または後付け可能な避雷器の新たな応用分野を実現できるさらに発展した避雷器を提供することにある。

本発明の目的に対する技術的解決策は、請求項１に定める特徴の組み合わせによる避雷器によって実現される。従属請求項が、少なくとも好都合な実施の形態および前進を提示している。

本発明によれば、それ自身は公知である避雷器の切り離し装置に、既存の切り離し機能に短絡機能を追加する追加の接続が設けられる。この追加の接続を、必要な場合には、相応に実現された避雷器の外部作動をも可能にするように異質に構成することが提案される。

以下の説明においては、切り離し装置に関して、切り離し装置が相応の臨界温度で融解するはんだによるはんだ付け点を備えていると仮定する。当然ながら、切り離し装置を、それ自身はいかなる導電性も有さない他の融解可能材料で実現することも可能であり、すなわち導電経路への電気的接続がブリッジ部によって実現される場合に、ブリッジ部の機械的な位置が融解可能材料によって保証される。

本発明によれば、少なくとも１つの導電部材が、ばねで付勢された導体またはばねで付勢されたブリッジの移動の経路に配置され、切り離し装置が作動した場合に、導電部材の第１の端部が導体セクションまたはブリッジに接触する。

導電部材の第２の端部は、第２の電気外部接続へと接続されている。さらに、導体セクションまたはブリッジと導電部材との間の接触点を跳ね飛んだはんだ残留物やはんだ材料あるいは上述の融解可能材料から保護するための手段が設けられている。

好ましい実施の形態においては、導電部材が、ブリッジ式のリンクとして設計され、ブリッジ式のリンクの第２の端部を、この端部に設けられたクランプを締めることによって電気外部接続へと接続することができる。このようにして、ブリッジ式のリンクへの接触を別途に行う必要がないため、組み立てが容易になる。

別の好ましい実施の形態においては、導電部材の第１の端部が、ほぼ平坦またはわずかに湾曲した板の形状を備えており、この板が、導体セクションまたはブリッジに関して、すなわち切り離しの場合に対して、実質的に平行な向きを有している。この平行な向きが、低インピーダンスの接触および可能な限り最大の表面にわたる近接を可能にする。

前記板は、前記第２の端部へと向いた下側に、跳ね飛んだはんだまたは融解可能材料を受けるための凹所またはオフセットを備えることができる。その結果、はんだが前記板へと付着して高くなった部位を形成して望ましくない接触抵抗につながることが、効果的に防止される。また、万一の場合に、凹所が、浸食された導体セクションまたはブリッジの材料を受けることができる。

本発明によれば、導電部材を、切り離し機能だけではなく短絡のフェイルセーフ機能をも実現するために、避雷器へと後付けすることが可能である。

好ましく設けられる導電部材であるブリッジ式のリンクは、避雷器ハウジングへの固定のための手段を備えている。これらの手段は、例えば、はまり合いの接続を実現するために、リンクの溝または凹所ならびに該溝または凹所に対して相補的であるハウジングのノーズまたはカウンター溝であってよい。当然ながら、そのような固定手段の職人らしい変更が、可能な選択肢の一部を形成する。

随意により導電部材を切り離しの場合に短絡装置に関して有効に動作させるために、小さな絶縁板を導電部材と導体セクションまたはブリッジとの間に配置することができる。あるいは、導電部材の少なくとも第１の端部に、例えば絶縁スリーブの形態である取り外し可能な絶縁鞘を設けることができる。小さな絶縁板とちょうど同じように、絶縁鞘も、追加の「短絡」機能を可能にすべくハウジングの適切な開口を通って取り除くことが可能である。

随意により導電部材を動作させるために、本発明の一実施の形態においては、導電部材と導体セクションまたはブリッジとの間の相対距離が調節可能であり、これにより、第１の位置においては、切り離しの場合に導体セクションまたはブリッジが導電部材に十分に接触することが保証されなければならない。他方で、導電部材との接触を、導体セクションまたはブリッジに関する移動の制限によって防止することができる。この実施の形態においては、移動または行程を制限する調節可能な偏心子を設けることが可能である。

随意により導電部材を切り離しの場合に短絡装置に関して有効に動作させるために、さらなる実施の形態においては、例えばピン、ボルト、またはリミットストップの形態である制限部材を、導体セクションまたはブリッジの移動の経路へと挿入することができる。

上述のように、小さな絶縁板あるいはピンまたはボルトは、とくにはこれらの手段を事後に取り除くことができるように、ハウジングを通って外部からアクセスできるように構成される。

それぞれに作動した短絡機能を、表示装置によって知らせることができる。ここで、小さな絶縁板、ピン、またはボルトを取り除くためのアクセスを封じてもよい。例えば、考えられるプラグ式のシールが、取り外し時に小さな絶縁板あるいはピンまたはボルトを引きずる。そのようなシールの外された避雷器が、追加の短絡機能がもたらされたことを知らせる。

本発明を、典型的な実施の形態によって、図面を参照しつつ、以下でさらに詳しく説明する。

バリスタならびに切り離しおよび短絡の性質の組み合わせを有している避雷器の概略の回路図を示している。 非作動の状態のスイッチング機能を有する切り離し装置の実施の形態の概略図を示している。 図２の図と同様の図を示しているが、作動後の状態であって、短絡している。 取り外し式の絶縁板を有するスイッチング装置の実施の形態を示している。 導電部材の偏心制御の移動によって短絡機能が調節可能であるスイッチング装置の別の実施の形態を示している。 導電部材の偏心制御の移動によって短絡機能が調節可能であるスイッチング装置の別の実施の形態を示している。 ハウジングと、バリスタ避雷器素子と、熱による切り離し装置とを備えており、切り離し部品が熱による切り離し装置へと機械的な動きを伝達し、切り離しの際に導電部材であるブリッジ式のリンクによって短絡が実現される避雷器の実施の形態を示している。 図６の図と同様の図を示しているが、切り離された状態であって、短絡が解放されている。 スイッチング舌に対して短絡した位置にあるブリッジ式のリンクの板状の端部の詳細図を示しており、凹所を見て取ることができる。

図１に示した図によると、バリスタ２が、外部への接続ＡおよびＢの間に接続されている。このバリスタ２は、熱的に解放できる切り離し装置（スイッチング舌）３によって切り離すことが可能である。通常は、導体セクションまたはブリッジによって点ａおよびｃの間に電気的接続が存在しており、すなわち非作動状態にある。状態３’においては、切り離し装置１が作動しており、バリスタ２をまたぐ短絡リンク４によって、ａからｂへの経路に接続が生成されている。図において、作動後または開放後の短絡状態が、点ａおよびｂの間の破線によって表わされている。図２〜図５を参照すると、切り替わりの動きは、はんだが外れた後の圧縮ばね６（図６および図６ｂでは、参照番号１１）の作用のもとで実行される。

図２が、非作動または非解放の状態にある切り離しおよび短絡の機能を有するスイッチング装置１の実施の形態を概略的に示している。図２において、作動後、すなわち解放後の短絡状態が、点ａおよびｂの間の破線によって表わされている。上述のように、スイッチングの動きは、はんだが外れた後のばね６の力の作用のもとで実現される。すなわち、導体セクションを構成している舌３が、導電部材または短絡リンク４に接することによって接続点ＡおよびＢの間に所望の短絡を実現するためにも同時に使用される。

図３に、作動後または解放後の状態、すなわち点ＡおよびＢの間の所望の短絡が示されており、すなわち今や短絡位置３’にあるスイッチング舌の移動の結果としての短絡が示されている。

図４による実施の形態においては、小さな絶縁板７が、スイッチング舌３または３’が短絡リンク４に接触できないような方法で配置されている。これは、スイッチング舌３、３’の移動の経路が絶縁板７によって限定されていることを意味する。本発明によれば、絶縁板７の代わりにピンまたはボルトを使用することも可能である。また、少なくとも短絡リンク４のダッシュ付きの端部を取り外し可能な絶縁スリーブで覆うことも可能である。図５ａおよび図５ｂに示した図によれば、スイッチング装置１の短絡機能を、手段（とくには、偏心子８）を手動で操作することによって有効または無効にすることができる。

異なる作動パス８’、８’’を可能にする偏心子８の助けによって、短絡リンクの可動部４’を、図５ｂに示されているように、図５ａによる短絡リンクの可動部４’の位置では不可能であるスイッチング舌３との接触を実現することができるように、リンクの剛体部４’’に対して変更することができる。スイッチング舌の移動を制限する目的で、この実施の形態は、リミットストップ９を備えている。

破線によって表わされているハウジングの開口を通じて、偏心子８を、図５ａおよび図５ｂの図による種々の位置へと容易に動かすことができ、さらに偏心子８の視認可能な自由な動作端が、現在の状態（短絡であるか否か）を示している。

すなわち、図５ａに示したスイッチの切り離し位置においては、枢支部５に取り付けられた短絡リンク４’が、スイッチング舌３の動作の半径および動作の範囲の外側にあり、したがって経路ａ／ｂを経由する接触が防止される。

一方で、「短絡」位置においては、可動の短絡リンク４’がスイッチング舌３の動作の範囲へと移動する（この移動は、偏心形状のディスク８によって実現される）ことで、経路ａ／ｂを経由する接続が可能になる。

図６による実施の形態においては、追加の短絡機能を有している避雷器が、ハウジング１０に一体化されている。枢動可能に取り付けられた切り離し部品１３およびつる巻き引っ張りばね１１によって、ハウジングの仕切り壁１５を貫いて延びるバリスタ（図示せず）の接続１６へとはんだ１４によって接続されたスイッチング舌３に、付勢が作用している。

図６による実施の形態において、導電部材が、ブリッジ式のリンク１７として構成される。このブリッジ式のリンク１７は、第１の板状の端部１８を有している。ブリッジ式のリンク１７の第２の端部は、この端部に備えられたクランプ１９を締めることによって外部の電気的接続へと接続される。

ブリッジ式のリンク１７の板状の端部１８において、第２の端部へと向かう下側に、切り離しの場合に跳ね飛ぶ可能性があるはんだ点のはんだを受けるための凹所２０が設けられている。

ブリッジ式のリンク１７を、固定手段２１によって避雷器ハウジング１０へと固定することができる。導電部材の板状の端部１８と導体セクションまたはスイッチング舌３との間の距離を、板状の端部１８をずらし、あるいは板状の端部１８を曲げることによって調節または変更することができる。スイッチング舌３の位置に対する板状の端部１８の角度位置が重要である。いずれにせよ、所望の安全短絡回路を実現するためには、スイッチング舌３が、広い表面にわたって一様な様相で板状の端部１８に接触することが保証されなければならない。

図６の図によれば、位置ｃのはんだ点１４においてスイッチング舌のはんだ付けが外れた場合、切り離し部品１３が回転運動を実行し、結果としてスイッチング舌３が、短絡位置に相当する位置ｂによる最終位置へのスイッチング運動を実行する。

短絡機能を有するさらに発展した避雷器を、トップハットレールへの取り付けのための標準的なハウジングに容易に収容でき、ひとたびハウジングの蓋（図示せず）を取り外せばブリッジ式のリンク１７に容易にアクセスできることを、図６の図に見て取ることができる。したがって、組み立てに関しては、短絡機能を備えない（しかしながら、短絡機能を備えてもよい）避雷器を少ない労苦で製造することが可能であり、後にブリッジ式のリンク１７を挿入することによって短絡機能を事後に実現することも可能である。図６ｂは、実現された装置における本発明による切り離し装置の図を示しており、すなわち作動した状態（作動後のスイッチ位置ｂ）にある。ブリッジ式のリンク１７の板状の端部１８の領域の凹所２０が、スイッチング舌３のはんだ付け点１４がブリッジ式のリンク１７に接触しないような方法で配置されている。スイッチング舌３のはんだ付け点１４に付着している可能性があり、あるいは跳ね飛ぶ可能性があるはんだが、凹所２０によってもたらされる空き空間を通って流れることができ、過剰な接触抵抗をもたらす可能性がない。

すなわち、はんだペーストが設けられたはんだ付け点１４または１４’（図６ａを参照）が、実際の大表面の接触形成に一切参加しない。スイッチング舌３’の部位ｂのみが、ブリッジ式のリンク１７の板状の端部１８の表面に当接する。

１ 接点ａ、ｂ、およびｃを有する切り離し装置
２ バリスタ
３ スイッチング舌（非作動位置）
３’ スイッチング舌（作動位置）
４ 短絡リンク
４’ 短絡リンクの可動部
４’’ 短絡リングの剛体部
５ 枢支部
６ ばね
７ 絶縁プレート
８ 偏心子
８’ 偏心子の動作の短い経路
８’’ 偏心子の動作の長い経路
９ リミットストップ
１０ 避雷器ハウジング
１１ つる巻き引っ張りばね
１３ 切り離し部品
Ａ 第１の外部接続
Ｂ 第２の外部接続
ａ スイッチング舌へのバリスタの接触／接続
ｂ スイッチ位置−作動
ｃ スイッチ位置−非作動
ｂ’ 第２のバリスタの接触
１４ はんだ付け点
１５ 仕切り壁
１６ はんだ付け点へのバリスタの接続
１７ ブリッジ式のリンク
１８ 板状の端部
１９ クランプ
２０ 凹所
２１ 固定手段

Claims (16)

1. ハウジング（１０）と、少なくとも１つの例えばバリスタなどの避雷器素子と、前記避雷器素子を電源系統から切り離すための切り離し装置と、例えばばね（６；１１）などの付勢力を生成するための手段とを備えており、
   前記切り離し装置が、当該避雷器の導電経路（Ａ；Ｂ）に一体化されたはんだ付け点（１４）を含んでおり、
   可動の導体セクションまたは可動の導電ブリッジ（３）が、一方では前記はんだ付け点（１４）を介して前記避雷器素子へと接続され、他方では当該避雷器の第１の電気外部接続へと接続されており、
   前記付勢力のベクトルが、可動の切り離し部品（１３）を介して間接的または直接的に前記導体セクションまたは導電ブリッジ（３）へと切り離し方向に作用している避雷器であって、
   導電部材（４；１７）が、前記導体セクションまたはブリッジ（３）の移動の経路に配置され、前記切り離し装置が作動した場合に、前記導電部材（４；１７）の第１の端部が前記導体セクションまたはブリッジ（３）に接触し、前記導電部材（４；１７）の第２の端部は、第２の電気外部接続へと接続されており、
   前記導体セクションまたはブリッジ（３）と前記導電部材（４；１７）との間の接触点を跳ね飛んだはんだ残留物から保護するためのさらなる手段が設けられていることを特徴とする避雷器。
2. 前記導電部材が、ブリッジ式のリンク（１７）であり、該ブリッジ式のリンク（１７）の前記第２の端部を、この端部に設けられたクランプ（１９）を締めることによって前記電気外部接続へと接続することができることを特徴とする請求項１に記載の避雷器。
3. 前記導電部材（４；１７）の前記第１の端部が、板状（１８）であり、該板が、切り離しの場合に関して前記導体セクションまたはブリッジ（３）に対して平行な向きを有していることを特徴とする請求項１または２に記載の避雷器。
4. 前記板または板状の端部（１８）が、前記ブリッジ式のリンク（１７）の前記第２の端部へと向いた下側に、跳ね飛んだはんだを受けるための凹所（２０）を備えていることを特徴とする請求項３に記載の避雷器。
5. 前記導電部材（４；１７）を、切り離し機能だけではなく短絡のフェイルセーフ機能をも実現するために、当該避雷器へと後付けすることができ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避雷器。
6. 前記ブリッジ式のリンク（１７）が、前記避雷器ハウジング（１０）への固定のための手段（２１）を備えていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の避雷器。
7. 前記手段（２１）が、はまり合いの接続を実現するための前記リンク（１７）の溝または凹所ならびに該溝または凹所に対して相補的である前記ハウジング（１０）のノーズまたはカウンター溝を含んでいることを特徴とする請求項６に記載の避雷器。
8. 随意により前記導電部材（４；１７）を切り離しの場合に短絡装置に関して有効に動作させるために、小さな絶縁板（７）を前記導電部材（４；１７）と前記導体セクションまたはブリッジ（３）との間に配置することができ、あるいは前記導電部材（４；１７）の少なくとも前記第１の端部に取り外し可能な絶縁鞘が設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の避雷器。
9. 随意により前記導電部材を切り離しの場合に短絡装置に関して有効に動作させるために、前記導電部材（４；１７）と前記導体セクションまたはブリッジ（３）との間の相対距離が調節可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の避雷器。
10. 随意により前記導電部材（４；１７）を切り離しの場合に短絡装置に関して有効に動作させるために、前記導体セクションまたはブリッジ（３）の移動の経路を制限するピンまたはボルトなどの形態の部材を挿入することができることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の避雷器。
11. 前記小さな絶縁板（７）あるいは前記ピンまたはボルトを、前記ハウジング（１０）を通って外部から取り除くことができることを特徴とする請求項８または１０に記載の避雷器。
12. 前記相対距離を、工具の助けまたは手作業によって前記ハウジング（１０）を通って外部からアクセスすることができる偏心子（８）によって調節することができることを特徴とする請求項９に記載の避雷器。
13. それぞれの可能な短絡機能を、表示装置によって知らせることができることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の避雷器。
14. 前記導体セクションまたはブリッジ（３）が、非可撓性材料で製作されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の避雷器。
15. 前記導電部材（４；１７）の前記板または板状の端部（１８）と前記導体セクションまたはブリッジ（３）との間の距離を、好ましくは前記第１の端部をずらし、あるいは前記第１の端部を曲げることによって調節または変更できることを特徴とする請求項３に記載の避雷器。
16. 高いシステム電圧および短絡電流レベルの動作電流の直流電圧システム、とくには光起電システムにおいて使用されることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の避雷器。

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