JP4242399B2 - 特に高電流強さ用電気回路の分離装置 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は特に高電流強さ用電気回路の分離装置に関するものである。

種々の適用に対して、技術的機器の損傷または人命の危険を回避するために、遮断器が必要であり、または極めて一般的には、特に損傷時またはその他の非常時において電気回路を急速且つ確実に不可逆的に分離する装置が必要である。このような装置は、例えばエネルギー配分網または自動車技術において、技術的機器内に高い電流強さが発生するときに必要である。このような電気回路の分離装置においては、高い信頼性要求が設定される。特に、遮断過程それ自身により技術的機器の損傷または人命の危険が発生することなく、回路は十分に急速且つ確実に長時間分離されなければならない。さらに、このような装置は可能なかぎりメンテナンス・フリーであり、且つ例えば２０年間という長期間使用されなかった場合においても確実に機能可能でなければならない。

自動車技術においては、事故後の可能なかぎり短時間のうちに、自動車バッテリを搭載配線から確実且つ不可逆的に分離することが必要であり、ないしは好ましい。このようにして、例えば事故の間に食い込んできた車体薄板によりケーブル絶縁が損傷されまたは振動により裸のケーブル端部が相互にまたは薄板部分と接触したときに、火花およびプラズマにより形成される着火源が発生し、この着火源が流出したガソリンに着火しまたは事故後に形成される可燃性のガソリン／空気混合物を爆発させる前記着火源が回避される。

高電流がその中を流れる回路の分離装置を形成するために、ドイツ実用新案第２９７００５９４号から、ハウジング内に配置された導体が火薬技術により加速された電気絶縁分離本体により分離される電気安全遮断器が既知である。分離本体は、出発位置においては切断すべき導体要素に対して所定の間隔をなして存在し、始動後に、燃焼室内に設けられた駆動装薬が、例えばエアバッグの始動のためにも使用される信号により導体要素の方向に加速される。通常比較的大きい断面積を有する導体要素に切欠きを形成することにより、導体要素ないしこの分離領域が極めて急速に破断することが達成される。切断すべき導体要素の下側に空間が設けられ、切断された導体端部はこの空間内に折り曲げられ、および空間は分離本体をも受け入れる。したがって、この装置においては、導体端部が任意に切り離され且つ落下することはない。しかしながら、このような装置において高い電流が導体要素内を流れている場合、導体要素内で切断が発生すると直ちにアーク放電が形成され、これにより実際には最初に、電流が全容量でさらに流れようとする。しかしながら、このときアーク放電は電気絶縁分離要素により極めて急速に消失される。

これにより確かに、バッテリから消費機器へ流れる電流ないし短絡電流の急速且つ不可逆的な遮断が達成されるが、回路の負荷内に常に存在するインダクタンスによる自己誘導により極めて高い電圧ピークが発生し、これにより、接続されている装置ないし絶縁が不可逆的に損傷されるという危険が発生する。

さらにドイツ特許第４４３８１５７号から、同様に同じ原理で作動する火薬技術分離装置が既知である。この場合もまた、絶縁分離要素が駆動装薬により加速され且つ分離すべき要素をせん断する。このために、分離要素の正面側に凹形切欠部が設けられていることが好ましく、これにより縁部領域内に一周する切断エッジが形成される。この装置を用いて、比較的太い導体要素の場合においても、強さの比較的小さい駆動装薬により確実且つ可能なかぎり急速な分離が保証されるはずである。しかしながら、このような分離装置が電気遮断器として使用される場合、流れている電流の極めて急速な遮断により高い誘導電圧の問題が同様に発生する。

さらに、分離要素を十分に加速するための既知の装置は駆動装薬を必要とし、この駆動装薬は、対応するハウジングが丈夫に形成されているにもかかわらず、ある種の危険ポテンシャルを示す。既知の装置は高価な認可検査を受けなければならず、これが無視できない時間の浪費および投資費用を与えることになる。

強電技術から既知のような、電力回路の分離のために構成されている他の装置はここでは対象としない。その理由は、これらの装置はリレーとして構成され、したがって（一度も切り換えることなく且つメンテナンスを行うことなく２０年後においてもなお確実に機能するという）要求信頼性は、自動車内に現われる機械的および熱的／気候的周囲条件においては本来達成されないからである。さらに、自動車技術において使用されるこのような装置は、対応する簡単な設計においてもまた、常に大きさの点からも極めて高価であり、および／または極めて重く、または極めて大きくなる。

冒頭記載の従来技術から出発して、一方で、遮断すべき回路を確実且つ十分急速に不可逆的に分離し、および他方で、回路内に存在する構成部品の誘導電圧ピークによる損傷を回避する、特に高電流強さ用電気回路の分離装置を提供することが本発明の課題である。

本発明はこの課題を請求項１の特徴により解決する。
本発明は、分離すべき回路内を流れている電流の遮断が行われる過程の速度に関して、一方で（場合により許容できないほど高い）電流による機器の損傷および人命の危険を回避するために十分に急速な電流の遮断を保証し、および他方で誘導電圧ピークによる機器の損傷および人命の危険が発生するほど電流を急速には遮断せず、即ち、電流変化ｄｉ（ｔ）／ｄｔの値が極めて大きくなることがないという容認可能な妥協点が見いだされるべきであるという知見から少なくとも出発している。

本発明により、既知の装置とは異なり、導体要素ないし導体要素の分離領域に衝当する前に予め例えば１５０ないし２００ｍ／ｓで加速されて導体要素に極めて急速に衝当し且つ場合により発生するアーク放電を消失させる分離要素は使用されない。その代わりに、分離領域に直接、または出発位置において分離領域に当接する駆動カートリッジを介して、分離領域に始動圧力が与えられる。衝当するときに駆動カートリッジが数ｍ／ｓまたは数十ｍ／ｓの比較的小さい速度のみを有するように、駆動カートリッジが出発位置において分離領域から極めて僅かな距離に配置されていることは明らかである。

これにより、始動圧力が発生したのちに、分離領域は、十分に急速ではあるが、許容できないほど高い誘導電圧が発生しないように、それほど急速ではなく分離される。加速すべき分離要素のための加速通路が必要ではないので、構造寸法を極めて小さくすることが可能である。例えば、このような装置を自動車バッテリのバッテリ端子に直接装着することができる。

本発明による一代替態様においては、分離領域に圧力を与えることにより、分離領域内の全導体断面が分離される。他の代替態様においては、分離領域内の導体断面の一部が分離されるだけでもよく、これにより、残りの導体断面を用いて、特に自動車内の消費機器の非常機能を所定の時間の間なお確保可能である。このために、残りの導体断面の大きさは、導体断面を介して流れる電流が、断面積が低減された、溶断ヒューズに対応する分離領域を加熱し且つそれに続いて完全に分離するのに十分なように決定される。分離領域の長さ区間の断面積および分離領域の長さは、低減された分離領域の抵抗が導体要素内を流れる電流を、極めて小さい値に低減させるのに十分なように決定されてもよく、これにより、機器の損傷および人命の危険は排除され、しかも消費機器への非常電流の供給は、所定の時間、分離領域が溶断するまで確保可能である。さらに、低減された分離領域の材料は、分離領域が所定の抵抗値をとるように選択されてもよい。

本発明の好ましい実施態様においては、ハウジング内に、それが作動したのちに熱エネルギーを放出しおよび／またはガスを発生する作動可能媒体好ましくは火薬技術材料で、または内部エネルギーあるいは化学エネルギーを有するガスで少なくとも一部が充満された室が設けられ、この場合、前記媒体の作動により、分離領域に直接、または駆動カートリッジを介して与えられる始動圧力が発生可能である。

この場合、火薬技術混合物および燃焼ないし特性の正しい選択により、分離領域の断面の対応形成により支援されて、高い電流強さにおいて形成される（プラズマ）アーク放電の消失を含む電流遮断が、通常障害として働く誘導エネルギーが「消失される」ような速度で行われるように、分離過程を制御することが可能である。

本発明による装置の他の実施態様においては、前記媒体の作動のために、点火部品または着火部品が設けられていてもよい。これにより、既知の装置においてと同様に、媒体が極めて急速に作動され且つ媒体それ自身が始動圧力を極めて急速に上昇させることが達成される。

他の実施態様においては、前記媒体の作動のために、電流により加熱可能な導体または極めて高い電流により爆発させることが可能な導体が設けられている。特に加熱のみが可能な導体例えば白熱ワイヤを使用することにより、前記媒体の構造および作動が極めて簡単になるという利点が得られる。

本発明の他の実施態様により、作動可能媒体が、室に供給可能な高温ガスにより作動可能であってもよく、この場合、前記高温ガスは電気回路を分離させるための他の装置から供給可能であることが好ましい。これにより、第１の回路を分離するための第１の装置が作動した場合に、第２または複数の他の回路を分離するための第２または複数の他の装置もまた強制的に作動されることが、特に達成可能である。ここで、ただ１つの共通のハウジング内に、分離すべき複数の導体要素が、それぞれの導体要素を分離するための付属の作動可能手段と共に設けられていてもよいことは明らかであることを付記しておく。

本発明の好ましい実施態様により、作動可能媒体が、導体要素または分離領域の温度が所定の値を超えた場合に導体要素特に分離領域から放出される熱エネルギーにより作動可能であり、この場合、前記媒体が導体要素および／または分離領域と良好な熱接触を形成していることが好ましい。これにより、例えば白熱ワイヤまたは点火部品あるいは着火部品の形の、信号により操作可能ないかなる作動装置も設けられていないとき、または存在する操作可能な作動装置は機能可能であるが操作信号がもはや発生可能ではないときにおいてもまた、装置の作動を保証可能であることが達成される。

本発明の一実施態様においては、鉢形状に形成された駆動カートリッジまたは鉢形状領域を有する駆動カートリッジが設けられ、この場合、駆動カートリッジがその側壁の正面側を分離領域に当接させている。駆動カートリッジはこの場合パンチとして機能する。分離領域は、駆動カートリッジが分離領域の外壁の正面側と当接する領域の範囲外に、分離領域に隣接する導体要素の断面に比較して分離領域を弱くした部分が設けられているように形成されていることが好ましい。

パンチ状の駆動カートリッジは、前記装置が作動したのちに、分離領域の全断面を分離した分離領域の部分片または対応する部分のみを圧着切除ないし破断切除する。後者の場合、分離領域の弱い部分は閉じた曲線または分離領域の片側のみに開いた曲線の形で伸長していることが好ましく、これにより、分離領域内の切断は「パンチング」により行われるか、または分離領域の片側に開いた凹部が「パンチング」される。

このように形成された分離領域の部分の破断切除は、駆動カートリッジを使用することによるのみでなく、分離領域に圧力を直接与えて行われてもよいことは明らかである。

いずれの場合においても、分離領域は、１つの単一部分片または複数の部分片が破断切除されないで、分離領域が１つまたは複数の特定の領域において部分破断され、この場合、いずれの場合においても、少なくとも１つの導体断面積の低減が行われるように形成されていてもよい。部分破断のために、分離領域が１つの領域内で弱くした線からそれに沿って引き裂かれ且つ部分領域が蝶番状に折り曲げられるように分離領域が形成されていてもよい。

本発明の他の実施態様においては、鉢形状駆動カートリッジまたは鉢形状領域の内部空間が、それが作動したのちに熱エネルギーを放出しおよび／またはガスを発生する熱的に作動可能媒体好ましくは火薬技術材料で、または内部エネルギーあるいは化学エネルギーを有するガスで少なくとも一部が充満され、この場合、前記媒体が導体要素および／または分離領域と良好な熱接触を形成している。

他の実施態様においては、分離領域が、少なくとも一部、その他の導体要素よりも導電性が低い材料からなっている。これにより、一方で、この領域がその他の導体よりも強く加熱されることが達成可能である。許容値を超えた高い電流において、導体要素ないし分離領域内で発生された熱エネルギーによる、熱エネルギーおよび／またはガスを発生する媒体の自動作動が望ましい実施態様においては、このようにして、比較的高い作動温度を有する媒体が使用可能であり、しかも比較的小さい電流ないし小さい導体温度における装置の始動が望ましいことが達成される。他方で、分離領域内に導電性の低い材料を使用することにより、特に、作動したのちに導体要素が完全に切断されない実施態様において、溶断ヒューズの機能が達成可能である。このような場合に、作動したのちにおいてもなお有効な導体断面を、少なくとも一部導電性の低い材料から形成することができる。

他の実施態様においては、圧力を与えることが可能な分離領域の表面に、室または鉢形状駆動カートリッジの内部空間をシールするたわみ膜が設けられている。駆動カートリッジにおいてと同様に、これにより、駆動領域に圧力を与えた場合に、分離領域内に最初に小さな切断が発生し、分離領域の希望する完全なまたは部分的な分離を行わせることなしにこの切断の間に圧力が低下することはないことが保証される。

駆動カートリッジが形状記憶材料からなっていてもよく、この場合、しきい温度を超えた場合（作動した場合）に駆動カートリッジは記憶形状をとり、この記憶形状は、導体要素に対して横方向に、しきい温度より低い温度における出発位置にある駆動カートリッジの形状よりも大きい長さを有し、この場合、駆動カートリッジが、その一端において、ハウジングに関して位置固定のストッパにより支持され、したがって作動した場合に分離領域に圧力を与え且つ少なくとも一部を分離する。

圧力を与えることにより、分離領域の少なくとも１つの部分領域を破断切除可能な本発明の実施態様においては、ハウジング内に、破断切除された部分領域を受け入れるための受入空間が設けられていることが好ましい。この受入空間は、装置が作動したのちに分離領域の破断片により機器が損傷されずまたは人命が危険にさらされないことを保証する。

圧力を与えて部分領域を破断切除し且つこの部分領域を受入空間内に圧入したのちに、この部分領域を残っている分離領域または分離された導体要素から離れた位置に固定するために、前記受入空間がその幾何形状においてそれに適するように形成され、または受入空間内にそのための手段が設けられていてもよい。これにより、切り離されて受入空間内に存在する破断切除導体部分が分離された回路と意図に反して再び接続することが防止される。

好ましい実施態様においては、ハウジングの室内または鉢形状駆動カートリッジの内部空間内の媒体が作動したのちに、および分離領域の少なくとも１つの部分領域を破断切除したのちに、少なくとも一部が分離された分離領域を通過してガス流れが発生される。分離領域に作用する始動圧力により発生されたガス流れは、部分片を破断切除したのちないしは部分領域を分離したのちに、場合により高い電流のときに分離の直後に発生するプラズマを冷却可能であり、これにより、さらに、「遮断過程」の間の比較的緩やかな電流の遮断、したがって小さい誘導電圧を達成可能である。他方で、このガス流れは、絶縁駆動カートリッジが使用されない場合に、プラズマを確実に「吹き消す」ためにもまた使用される。

本発明の一実施態様においては、前記受入空間が、受入空間から排出すべきガス容積が流出するための、および／または始動圧力を発生するガス容積のための開口を有していてもよい。開口の寸法決定により、分離領域を通過するガス流れの強さを希望どおりに調節させることができる。

本発明の他の実施態様が従属請求項から明らかである。以下に本発明を図面に示す実施態様により詳細に説明する。
図１ないし５は特に高電流強さ用電気回路の分離装置の種々の実施態様の略断面図を示す。図を簡単にするために、複数の異なる実施態様がただ１つのハウジング１内に組み込まれ且つただ１つの分離すべき導体要素３に作用するように示されている。実際には、通常複数の装置がこのように直列に接続されることはないが、これも基本的に可能であることは明らかである。しかしながら、場合によりただ１つのハウジング内に、分離すべき種々の導体要素にそれぞれ作用する複数の分離装置を組み込むことが有利なことがある。

図１に示す実施態様においては、ハウジング内に配置された導体要素３の片側に燃焼室５が設けられ、燃焼室５に火薬技術混合物７が装填されている。極めて一般的には、火薬技術混合物の代わりに、作動可能媒体が室５内に設けられていてもよい。作動可能媒体は、図１ないし３および５並びに１２ないし１８の実施態様の場合に示されているように燃焼室を完全に充満している必要はない。一般的にはむしろ、導体要素３の分離領域９が少なくとも一部破断切除され且つ導体要素３内を流れる電流が遮断されるように導体要素３の分離領域の周りに発生すべき十分に高い圧力を与えるためには、作動可能媒体の僅かな容積で十分である。

図４は、燃焼室５の一部のみが火薬技術混合物７ないし作動可能媒体が充満されている実施態様を示す。作動可能媒体を、以下に説明する理由から、分離領域９ないし導体要素３と良好な熱接触を形成することを保証するために、ばね付勢されたプレート１１が設けられ、プレート１１はたいていは粉状の媒体を分離領域９の方向に圧着させる。始動圧力を発生させるための媒体が作動した場合、ばね付勢されたプレートは燃焼室の容積をほぼ完全に再び解放する。

破断切除ないし部分破断を容易にさせるために、分離領域９は何らかの方法で弱く形成されていることが好ましい。このために、図８ａおよび８ｂは、例えばスタンピング等により分離領域内に形成可能な対応線状構造を示す。線状の弱い部分は分離領域９の燃焼室５に向く側に設けられることが好ましい。この場合、図８ａおよび８ｂに示した構造は、分離領域９の表面内に完全にまたは部分的のにみ形成されてもよい。このかぎりにおいて、この構造は、例えば分離領域９の直径または幅よりも大きいかまたは小さい直径を有するスタンピング型の構造と理解すべきである。さらに、この構造は、分離領域上で、導体要素３の軸に関して中央または外側中央に設けられてもよい。

図８ａおよび８ｂのそれぞれの中央に示されている構造は、結合線を有し、結合線は閉じた輪郭線の間に伸長している。これにより、分離領域が翼状に部分破断されることが達成され、この場合、翼はそれぞれ周囲線において分離領域と結合されたままであり且つ分離領域は交差線において部分破断することが可能である。

分離領域９それ自身は、図２に示すように、全体としてその他の導体要素３よりも小さい断面積を有していてもよい。図８ａおよび８ｂに示すような弱くする追加構造がさらに設けられていてもよい。

作動可能媒体７は、図１、２、５ないし１４、１７および１８に示す実施態様の場合に、好ましくは２つの異なる方法で作動されてもよい。一方で、電気信号例えばエアバッグに対する着火信号により操作可能であり且つ作動可能媒体７を作動させる点火要素または着火要素１３が設けられていてもよい。

他方で、作動可能媒体が導体要素３ないし分離領域９と良好な伝熱接触を形成していてもよい。これにより、温度に応答する作動可能媒体を使用した場合に、導体要素および／または分離領域が所定のしきい温度を超えたときに装置が始動されることが達成可能である。

両方の方法において、それぞれの燃焼室５を通路１４を用いて結合することにより、複数の装置を相互に同時にないし相互に時間的に多少遅らせて始動させることができる。この方法が図２ないし４に示され、この場合、図２の装置が始動したのちに図３および４の装置もまた強制的に作動される。

図１の横断面図を示す図６から、燃焼室５を分離領域９ないし導体要素３に対してシールするために、燃焼室は（導体要素に対して直角方向に）僅かな幅を有していてもよく、および燃焼室と分離領域ないし導体要素との間の肩部に、例えばＯリングの形のシールが設けられていてもよいことがわかる。シールするために、Ｏリングを使用する代わりに、例えば溶接、接着または導体の押出被覆により、導体要素をハウジングと固定結合することもまた可能である。

図５およびこの実施態様の横断面図を示す図７はプレート状に形成された駆動カートリッジ１７の使用を示し、この場合、同様にシール１５により、燃焼室５を駆動カートリッジ１７ないし導体要素および分離領域９に対してシールすることが可能である。この駆動カートリッジは、分離領域に圧力を与えた場合に、小さな切断のみが発生し、分離領域９を希望するように完全に破断切除または部分破断することなしに圧力発生ガスがこの小さな破断部を介して流出することはないことを保証する。さらに、駆動カートリッジの大きさは、燃焼室５内の媒体７が導体要素３ないし分離領域９と良好な伝熱接触を形成するように決定されていることが好ましい。

図に示したすべての実施態様は、分離領域９の燃焼室５とは反対側に受入空間１９が設けられていることにおいて共通している。受入空間１９は、分離領域から破断切除された部分片を受け入れるために、ないしは導体要素の折り曲げられた端部ないし分離領域の翼状に部分破断され且つ折り曲げられた部分を受け入れるために使用される。

図３に示すように、受入空間１９は、下方に即ち分離領域９から離れる方向に先細に形成されていてもよく、これにより、圧力を与えて受入空間内に圧入されたせん断部分片が確実に受入空間内に保持される。これにより、装置の運動または振動によって、導体要素３を介して好ましくない形で回路が再び閉じられることはない。

さらに、図４は他の解決方法を示す。受入空間１９の側壁に１つまたは複数の突起２１が設けられ、突起２１はせん断された分離領域９を受入空間の下部部分内に係止固定させるように作用する。

図９、１０および１１に示した分離領域９ないし導体要素３は、図示された本発明による装置のそれぞれの実施態様と組み合わせて使用可能である。
図９は、幅全体にわたり、上部片側において（図９ａ、図９ａに対応する平面図としての図９ｂ）、下部片側において（図９ｄ）、または両側において（図９ｅ）それぞれ弱くされている分離領域９を示す。図９ｃは、上からみて楕円構造を有する穴の形で分離領域９を弱くする方法を、導体要素３の平面図として示す。弱くした構造の底部の破断切除により、導体要素を介しての回路は直ちに完全には遮断されず、断面積が低減される。これにより、残りの導体断面積の大きさが適切に決定されている場合には、消費機器の非常供給を確保することができる。この場合、この導体断面積は、電流強さが許容値に戻るまで回路内の分離領域の抵抗が上昇するように決定されることが好ましい。さらに、残りの導体断面積の大きさは、分離領域の一部が破断切除されたのちに分離領域を介して流れる電流が残りの導体断面積を加熱し、これにより所定の時間後に分離領域が溶断ヒューズとして溶断するように決定されていてもよい。

図１０は分離領域９を弱くするための他の方法を示し、この場合、それぞれに幅の狭い切込みのみが設けられている。図９および１１に示した実施態様とは異なり、ここでは、分離領域の熱容量は本質的に低減されず、高い電流において分離領域は徐々に加熱される。

切込みは分離領域９の幅全体にわたり伸長していてもよく、この場合、軸方向に間隔をなす２本の切込みが設けられていることが好ましい。この場合、２本の切込み間の領域が破断切除される。切込みは、上部から（図１０ａおよびその平面図１０ｂ、図１０ｈ）、下部から（図１０ｅ）または下部および上部から（図１０ｆ）入れられてもよい。せん断特性を最適化するために、切込みの内側に横方向内孔が設けられていてもよく（図１０ｈ）、または内方に先細に形成されていてもよい（図１０ｇ）。図９ｃと同様に、任意に伸長する閉じた曲線を有する切込みが設けられていてもよく、これにより分離領域の該当する領域のみが破断切除され、最初は回路の全体が遮断されないで、導体断面積が低減されるのみである（上記参照）。

図１１は分離領域に対する図９に類似の実施態様を示しているが、この場合、分離領域の破断切除すべき部分片は、その他の導体要素３の材料よりも導電性が低い材料からなっている。これにより、分離領域はその他の導体要素よりも高い温度をとる。これは、導体要素３ないし分離領域９の温度の関数として、導体３の温度が比較的低いときに既に装置を始動させるために、または高い始動温度を必要とする媒体を使用できるようにするために使用可能である。

図１２に示す実施態様においては鉢形状駆動カートリッジ２３が使用されている。駆動カートリッジ２３の上部に燃焼室５が設けられ、この場合、燃焼室５内に存在する駆動装薬ないし作動可能媒体を、点火部品または着火部品１３により、ないし極めて一般的には操作可能な着火手段により始動させることができる。駆動カートリッジはハウジング１内の当接肩部２５に支持されている。

駆動カートリッジの内部空間２７内に、同様に温度により作動可能な媒体７が含まれ、媒体７は導体要素３ないし分離領域９と良好な伝熱接触を形成している。内部空間２７は駆動カートリッジの頂壁内の開口２９を介して燃焼室５と結合されている。開口２９は例えばフォイルによりシールされていてもよく、この場合、シールは内部空間２７と燃焼室５との間の差圧が所定の差圧を超えた場合に破断する。したがって、この実施態様においては、燃焼室５内の媒体を操作により作動させた場合に、シールを破断するために必要な圧力に到達する前で、分離領域の該当部分が破断切除または部分破断され、したがって駆動カートリッジが場合により破断切除された部分片と共に受入空間１９内に移動するほど、鉢形状駆動カートリッジの側壁の正面側を介して分離領域９に与える圧力が大きくはないときに、駆動カートリッジ２３の内部の媒体７もまた作動される。内部空間内の媒体７が追加作動された場合、さらに圧力上昇が行われ、および分離領域の該当部分片が破断切除される。

図１２に示す実施態様において、最初に駆動カートリッジ２３の内部空間２７内の媒体７が作動され、これにより発生された圧力が分離領域９を破断切除ないし部分破断するのに十分ではない場合、ある圧力以降において開口２９のシールが破断し且つ燃焼室５内の媒体が追加作動される。これにより、いずれの場合も分離領域が希望したように破断切除ないし部分破断されることが保証される。

燃焼室５のシールは、駆動カートリッジ２３の外壁とハウジング１の内壁との間のシール３０例えばＯリングを介して行われる。駆動カートリッジ２３の内部空間２７をシールするために、駆動カートリッジ２３の下側と導体要素３との間に設けられたシール・フォイル３１が使用される。分離領域９が破断切除されたのちにフォイル３１のシール作用は失われ、したがって受入空間１９内へのガス流れがプラズマを吹き消すことができる。いずれの場合もこの吹き消し作用が望ましいので、開口２９のシールは、燃焼室５内の媒体７が作動した場合においてもシールが破断されるように設計されていなければならない。

図１３は本質的に図１２に示す実施態様と一致する実施態様を示す。しかしながら、シール・フォイルの代わりにリング状シール３３が駆動カートリッジ２３の側壁の正面側と導体要素３ないし分離領域９との間に使用される。この実施態様においては、駆動カートリッジ２３の頂壁２３ａは燃焼室５の方向に凹形状に形成されている。これにより、駆動カートリッジの外壁の、ハウジングの内壁に対する改良されたシール構造が与えられる。さらにフォイル３５が使用され、フォイル３５は、燃焼室を完全には充満していない燃焼室５内の作動可能媒体７を、点火部品または着火部品１３と良好に接触させるために使用される。

図１４ａに示す実施態様は同様に図１２の実施態様にほぼ対応しているが、この場合、駆動カートリッジ２３は、燃焼室５内の媒体７により圧力を与えることが可能な拡大上部領域および直径が小さい鉢形状の下部領域を有している。これにより、鉢形状領域の側壁の正面側を介して、図１２に示す実施態様の場合においてよりも高い圧力を導体要素３ないし分離領域９に与えることが可能であるという利点が得られる。駆動カートリッジ２３の案内のために、ハウジング内に案内リング３７が設けられている。

図１２ないし１４ａに示す実施態様において、圧力ないしせん断作用をさらに上昇させるために、駆動カートリッジ２３の側壁の正面側が例えば１４ｂに示す断面を有していてもよい。

図１５ａおよび１５ｂは、駆動カートリッジ２３の内部空間内に作動可能媒体を含む図１２ないし１４ａに示す駆動カートリッジの代わりに、形状記憶材料からなる駆動カートリッジ３９が使用されている実施態様を示す。許容値を超えた高い温度による導体要素３ないし分離領域９の自動始動は、しきい温度を超えた場合に急激に、駆動カートリッジの形状記憶材料が駆動カートリッジ３９の縦軸方向に比較的大きい軸方向長さを有する記憶形状をとることにより達成される。したがって、自動始動した場合に、図１５ｂに示す駆動カートリッジ３９の位置が得られ、この位置において、駆動カートリッジは分離領域９を破断切除し且つ受入空間１９内に圧入する。駆動カートリッジの比較的大きい長さ変化を可能にするために、駆動カートリッジは蛇腹状に形成された壁を有している。

図１６ａおよび１６ｂに示す実施態様は図１５および１５ｂに示す実施態様とほぼ同じである。駆動カートリッジ３９の、鋸歯状ないしは蛇腹状の外壁が省略されているにすぎない。

図５に示す実施態様にほぼ一致する図１７に示す装置においては、プレート状駆動カートリッジ４１が使用され、プレート状カートリッジ４は上方に伸長する蛇腹状側壁を有し、この側壁内に作動可能媒体７が含まれている。側壁は上端部において燃焼室５の上部内壁でシールされている。したがって、この実施態様においては、媒体７が作動したのちにおいても、すべての残渣が駆動カートリッジ４１の内部に留どまっていることが保証される。この実施態様においてもまた、駆動カートリッジは、自動始動を可能にするために、媒体７が導体要素３ないし分離領域９と良好な伝熱接触を形成するように設計されている。

図１８ａおよび１８ｂに示す実施態様は図１に示す実施態様とほぼ同じである。しかしながら、燃焼室５を導体要素３に対してシールするためにフォイル４３が設けられ、フォイル４３は導体要素と共にハウジング壁内に受け入れられている。フォイルは極めて大きいたわみ性を有しているので、分離領域９が破断されたのちにフォイルは伸ばされ且つ分離領域９と共に受入空間１９内に圧入される。この実施態様においても同様に、受入空間内に含まれているガスを流出させるために受入空間１９の壁内に出口開口が設けられているときにおいても、媒体７のすべての構成部分はハウジング内部に留どまっている。しかしながら、前記のように吹き出し作用が達成されるべき場合、ガス流れを形成するために、フォイル４１は所定の値以上に伸びたときに裂けるように設計されていなければならない。

最後に、個々の実施態様に関して記載されている上記のすべての特徴は、他の実施態様と組み合わせてもまた使用可能であることが明らかであることを付記しておく。

作動可能媒体は、室５ないし駆動カートリッジ２３の内部空間２７内に閉じ込められた不活性ガスであってもよい。このとき、ガスは適切な手段により急激に加熱（作動）され、これにより始動圧力が発生する。この手段として、白熱ワイヤまたは爆発ワイヤが使用されてもよい。

図１は本発明による装置の第１の可能な実施態様の略縦断面図を示す。 図２は本発明による装置の第２の可能な実施態様の略縦断面図を示す。 図３は本発明による装置の第３の可能な実施態様の略縦断面図を示す。 図４は本発明による装置の第４の可能な実施態様の略縦断面図を示す。 図５は本発明による装置の第５の可能な実施態様の略縦断面図を示す。 図６は図１による装置の横断面図を示す。 図７は図１による装置の横断面図を示す。 図８は導体が省略された略図で示されている、分離領域内の導体断面を弱くするための可能な構造の平面図を示す。 図９は種々の方法で弱くされた分離領域を有する導体要素の図を示す（図９ａ、９ｄ、９ｅ：導体の全幅にわたり片側ないし両側に弱い部分を有し、および比較的大きい軸方向範囲を有する分離領域の縦断面図；図９ｂ：図９ａに示す分離領域の平面図；図９ｃ：楕円穴の形に弱くされた分離領域の平面図）。 図１０は種々の方法で弱くされた分離領域を有する導体要素の図を示す（図１０ａ、１０ｅ、１０ｆ：導体の幅全体にわたり片側ないし両側で軸方向に間隔をなすそれぞれ２つのスリット状の弱い部分を有する分離領域の縦断面図；図１０ｇ：図１０ａに対応するが、ｖ形状スリットを有する縦断面図；図１０ｈ：図１０ａに対応するが、スリット底部に横方向内孔を有する縦断面図；図１０ｂ：図１０ａに対応する平面図；図１０ｃ：四角形伸長スリットを有する分離領域の平面図；図１０ｄ：円形伸長スリットを有する分離領域の平面図）。 図１１は種々の方法で弱くされた分離領域を有し、および同時に分離領域の少なくとも一部を導電性の低い材料から形成した導体要素の図を示す（図１１ａ：比較的大きい軸方向範囲にわたり両側に弱い部分を有する分離領域の縦断面図；図１１ｂ：図１１ａに対応する平面図、図１１ｃ：図１１ａに対応するが、分離領域のウェブ幅がより狭い平面図、図１１ｄ、１１ｅ：円形ないし四角形の弱い部分を有する分離領域の平面図）。 図１２は本発明による装置の第１の他の実施態様を示す。 図１３は本発明による装置の第２の他の実施態様を示す。 図１４は本発明による装置の第３の他の実施態様を示す。 図１５は本発明による装置の第４の他の実施態様を示す。 図１６は本発明による装置の第５の他の実施態様を示す。 図１７は本発明による装置の第６の他の実施態様を示す。 図１８は本発明による装置の第７の他の実施態様を示す。

Claims (12)

1. ａ）ハウジング（１）内に少なくとも１つの電気導体要素（３）が設けられ、電気導体要素（３）は電気導体分離領域（９）を一体的に有し且つ所定方向へ伸長しており、
   ｂ）分離領域（９）に作用する始動圧力を発生するための、ハウジング（１）内に設けられた鉢形状の駆動カートリッジ（２３）を備え、
   ｃ）前記鉢形状駆動カートリッジ（２３）の側壁の正面側が分離領域（９）に当接され、且つ鉢形状駆動カートリッジ（２３）の内部空間（２７）の少なくとも一部は、ガスを発生する第1の火薬技術材料の作動可能媒体（７）が充満され、
   ｄ）前記第1の作動可能媒体（７）が導体要素（３）または分離領域（９）と良好な熱接触を形成しており、
   ｅ）第1の作動可能媒体（７）が、導体要素（３）または分離領域（９）の温度が所定の値を超えた場合に導体要素（３）または分離領域（９）から放出される熱エネルギーにより前記導体要素（３）または分離領域（９）に対してこれら（３，９）を破断するべくガス圧力を与えるよう作動可能であり、
   ｆ）前記鉢形状駆動カートリッジ（２３）の底部には貫通開口（２９）が設けられ、且つハウジング（１）と鉢形状駆動カートリッジ（２３）の底部外面との間に形成された室（５）には、ガスを発生する第２の火薬技術材料の作動可能媒体（７）が充満されており、前記第1の作動可能媒体（７）の作動により発生した熱エネルギーが前記貫通開口（２９）を介して、前記室（５）へ至り、この熱エネルギーにより前記室（５）内の第２の作動可能媒体（７）を追加的に作動させて、前記鉢形状駆動カートリッジ（２３）を前記導体要素（３）または分離領域（９）の方向へ駆動させてこれら（３、９）を追加的に破断するべく作動させる、
   ことを特徴とする特に高電流強さ用電気回路の分離装置。
2. 請求項１の装置において、前記第２の作動可能媒体（７）の作動のために、点火部品または着火部品（１３）が設けられている装置。
3. 請求項１の装置において、前記第２の作動可能媒体（７）の作動のために、電流により加熱可能な導体または極めて高い電流により爆発を発生させることが可能な導体が設けられている装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかの装置において、前記第２の作動可能媒体（７）が、室（５）に供給可能な高温ガスにより作動可能であり、この場合、前記高温ガスは電気回路を分離させるための他の装置から供給可能である装置。
5. 請求項１ないし４の装置において、分離領域（９）が、少なくとも部分領域内で、その断面がその他の導体要素（３）の断面よりも弱くされている装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかの装置において、分離領域（９）が、少なくとも一部、その他の導体要素（３）よりも導電性が低い材料からなる装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかの装置において、圧力を与えることが可能な分離領域（９）の表面に、室（５）または鉢形状駆動カートリッジ（２３）の内部空間（２７）をシールするたわみ膜（３１）が設けられている装置。
8. 請求項５ないし７のいずれかの装置において、ハウジング（１）の室（５）内または鉢形状駆動カートリッジ（２３）の内部空間（２７）内の媒体（７）が作動したのちに、および分離領域（９）の少なくとも１つの部分領域を破断切除したのちに、少なくとも一部が分離された分離領域（９）を通過してガス流れを発生可能である装置。
9. ａ）ハウジング（１）内に少なくとも１つの電気導体要素（３）が設けられ、電気導体要素（３）は電気導体分離領域（９）を一体的に有し且つ所定方向へ伸長しており、
   ｂ）分離領域（９）に作用する始動圧力を発生するための、ハウジング（１）内に設けられた作動可能手段（３９）を備え、
   ｃ）ハウジング（１）内の少なくとも一部に前記作動可能手段（３９）に始動圧力を与えるためのガスを発生する作動可能媒体（７）が充満され、
   ｄ）この場合、分離領域（９）が、作動可能手段が作動したのちに分離領域（９）が完全に分離または破断切除されるように、または分離領域（９）の断面積が低減されるように形成されている、特に高電流強さ用電気回路の分離装置において、
   ｅ）作動可能手段（３９）が形状記憶材料からなる駆動カートリッジ（３９）であり、この場合、駆動カートリッジ（３９）はしきい温度より低い温度のときの出発位置長さをとるが、しきい温度を超えた場合（作動した場合）に前記所定方向と直交する方向へ伸長変形して、導体要素（３）の分離領域（９）を押圧して、分離領域（９）が完全に分離または破断切除されるような、または分離領域（９）の断面積が低減されるような記憶形状長さをとることと、
   ｆ）駆動カートリッジ（３９）が、その一端において、ハウジング（１）に関して位置固定のストッパにより支持されていることと、
   ｇ）駆動カートリッジ（３９）が、その他端において、導体要素（３）または分離領域（９）と良好な熱接触を形成していることと、
   ｈ）この場合、駆動カートリッジが、導体要素（３）または分離領域（９）の温度が所定の値を超えた場合に導体要素（３）または分離領域（９）から伝達される熱エネルギーにより前記しきい温度を超えることにより作動可能であることと、
   ｉ）前記分離領域（９）を有する導体要素（３）を収容する前記ハウジング（１）が、前記始動圧力を生ずる手段の作動の後も前記分離領域（９）を包囲していることと、
   を特徴とする特に高電流強さ用電気回路の分離装置。
10. 請求項９の装置において、圧力を与えることにより、分離領域（９）の少なくとも１つの部分領域を破断切除可能であり、およびハウジング（１）内に、破断切除された部分領域を受け入れるための受入空間（１９）が設けられている装置。
11. 請求項１０の装置において、圧力を与えて部分領域を破断切除し且つこの部分領域を受入空間（１９）内に圧入したのちに、この部分領域を残っている分離領域（９）または分離された導体要素（３）から離れた位置に固定するために、前記受入空間（１９）がその幾何形状においてそれに適するように形成され、または受入空間（１９）内にそのための手段が設けられている装置。
12. 請求項１０または１１の装置において、前記受入空間（１９）が、前記ガスが流出するための開口を有する装置。

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