JP4997283B2 - 直列端子として具現化された雷電流および／またはサージ対策の多極の避雷器 - Google Patents

Description

本発明は、情報技術（ＩＴ）装置およびシステムの保護のための直列端子として具現化された雷電流および／またはサージ対策の多極の避雷器であって、通過型端子としてのベース部と、保護素子を備え、ベース部へと挿入することができる差し込みモジュールと、トップハットレール（ｔｏｐ ｈａｔ ｒａｉｌ）への取り付けのために設計された手段とで構成されており、それぞれの差し込みモジュールのためのばねコンタクトが、ベース部に形成されており、差し込みモジュールが、保護素子を保持する少なくとも１つのプリント基板を内部に収容するキャップ状のハウジングを備えている請求項１のプリアンブル部分に記載の避雷器に関する。

情報技術システムおよび装置のための保護装置は、かなり以前からの従来技術である。

Ｎｅｕｍａｒｋｔの企業ＤＥＨＮ＆ＳＯＨＮＥ ＧｍｂＨ＋Ｃｏ．ＫＧの「Ｂｌｉｔｚｄｕｃｔｏｒ」シリーズ（登録商標）の保護装置が、例として挙げられる。これらの雷電流およびサージ用避雷器は、直列端子技術の分野における標準的な装置であり、２極の製品として市販されているが、４極の製品としても市販されている。これらの過電圧保護装置を、雷電流用の避雷器、複合型の避雷器、またはサージ用の避雷器として使用することができる。従来の装置は、ＶＤＥ０１８５−１０３によるＥＭＣ指向の雷保護ゾーンの考え方に協調した使用が可能であり、電気通信、ＭＳＲ、およびデータ技術の装置のために、ＥＭＣベースの妨害を免れるように構成された保護の作用を有している。

従来の避雷器の構造は、２つの部分で構成されており、通過型端子としてのベース部と選択可能な過電圧保護モジュールとを有しており、保護モジュールがベース部に収容される。小さな全幅ゆえに、小型であって空間を節約する構成が得られる。モジュールの交換の際に信号の中断が生じることがなく、ベース部が、一体化された遮蔽式の接続端子を備えている。遮蔽された接地を、直接的および間接的に達成することができる。接地は、好ましくは取り付けレールへのはめ込み金具を有している支持足を介して行われる。

さらに、端末装置を過電圧から保護するための過電圧保護の構成が、ＤＥ１９６１５７２９Ｂ４から知られており、必要な保護素子および切り離し手段が、サブストレート基板または回路基板に設けられている。そのような回路基板を、必要とされる構成空間に関する不利を回避するために、対応する小型サイズの保護モジュールへと挿入することができる。

Ｐｈｏｅｎｉｘ Ｃｏｎｔａｃｔ ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧという企業の例えばＭＣＲ−ＰＬＵＧＴＲＡＢという形式の過電圧保護装置も、多段階の過電圧保護を有する直列端子の実施形態として入手可能であり、保護素子を保持するプリント基板が避雷器の内部に設けられている。これらの公知のカスケード可能でもある過電圧保護素子においては、ベース部との接触が、プラグ部に設けられる別途の大きなピン状のプラグコンタクトによって、中断なしで、ニュートラルインピーダンス（ｎｅｕｔｒａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）にて達成されている。

以上に基づき、本発明の目的は、情報技術装置およびシステムの保護のための直列端子として具現化された雷電流および／またはサージ対策の多極の避雷器であって、一方では構成の空間が最小限ですみ、他方では安価に製造することができるさらに進んだ避雷器を提供することにある。さらに、この新規な避雷器は、部品の数が最小限でなければならず、大きなパルス状電流を伝えることができなくてはならない。

本発明のこの目的への技術的解決策は、情報技術装置およびシステムの保護のための直列端子として具現化された雷電流および／またはサージ対策の多極の避雷器であって、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達成される。従属請求項が、少なくとも好都合な実施形態および進歩を定めている。

本発明によれば、まず第１に、支持フレームが、プリント基板が支持フレームのそれぞれの外側にそれぞれ設けられ、これらのプリント基板が最終的な位置、すなわち組み立てられた状態において互いに平行に配置されている全体として、装置の差し込みモジュールのハウジングに取り付けられる。

支持フレームの外側に位置するこれら２つのプリント基板の間に、第３のプリント基板が、支持フレームおよび支持フレームによって得られるプリント基板間の距離によって、必要とされる沿面距離およびエアギャップがプリント基板およびプリント基板上の保護素子の間に実現されるように配置されている。

ハウジングが、このようにして生成されたプリント基板および支持フレームからなるサンドイッチ構造を囲み、このユニットの個々の構成部品を動かぬように固定する。

具体的には、支持フレームが、矩形の形状であり、それぞれのプリント基板の対応する相補的な形状のための限界ストッパとして機能する凹部または段部を備えた外形を有している。また、これらの凹部は、プリント基板を挿入する際の取り違えを防止するための符号としても機能する。

支持フレームは、第３のプリント基板を案内された様相で受け入れるために、少なくとも１つの溝状の開口を上面に備えている。すなわち、組み立てに関する限りにおいて、第３のプリント基板は、溝状の開口によって変位せぬように固定される。第３のプリント基板を下側から支持するために、好ましくは支持フレームに、限界ストッパとして機能する対応する横ウェブが設けられる。

ハウジングの狭い面のそれぞれに、ベース部に設けられたはまり込み固定用の相補的な凹部との着脱可能な固定接続のための手段が設けられる。これらの固定手段が、差し込みモジュールがベース部から不都合に外れることを防止する。

支持フレームの外側によって動かぬように固定されたプリント基板に、差し込みモジュールのハウジングからペグ状の様相で突き出してコンタクト舌を形成する部位が、一体に形成されて設けられている。

外側に設けられたプリント基板のコンタクト舌を形成している突き出し部位が、導電被膜付きの面にてお互いに面するように取り付けられている。大きなパルス状電流をコンタクトを介してベース部へと伝えるために、コンタクト舌は、ニッケル層で覆われている。

コンタクト舌の形状と同様に、平行に延びる溝状の開口がベース部に設けられ、差し込みモジュールのコンタクト舌またはそれぞれのコンタクト舌の端部を受け入れる。

ベース部において、それぞれのプリント基板が、溝状の開口の領域に取り付けられており、差し込みの方向に向けられている。それぞれのプリント基板に、少なくとも１つの弾性ばねクリップが割り当てられており、差し込みモジュールが差し込まれていないとき、それぞれのばねクリップが、ベース部のプリント基板のそれぞれの導電部に接触し、この接触が、差し込みモジュールが挿入されたときにコンタクト舌によって断たれて、差し込みモジュールのコンタクト舌のばねクリップとの接続が生み出される。

プリント基板のコンタクト舌のそれぞれの基板の厚さが、ばねクリップとベース部のプリント基板との間の絶縁を形成する。

縦断面において、ばねクリップが、Ｖ字形またはＵ字形であって、対向する２つの脚部を備えており、一方の脚部が、コンタクト舌またはベース部のプリント基板に電気的に接触し、他方の脚部が、それぞれの外部接続に電気的に接触する。

好ましくは、ばねクリップのコンタクト面に、細長いすき間が設けられる。これらの溝を、平行に設けることができる。これらの溝が、コンタクト面に面している方の脚部において、脚部の端部から脚部の接続領域へと通っている。

第３のプリント基板が、例えばＲＦＩＤトランスポンダの形態である無線でのエラーおよび状態の監視のための装置を備えており、かつ適切であれば、残りのプリント基板上の保護素子のための温度監視手段を含んでいる。これらの手段は、それぞれ保護素子の付近に位置しており、特には保護素子に対向して位置している温度センサであってよい。

電気的な理由のために必要であれば、接続用の弓状ばねコンタクト（ｓｐｒｉｎｇ ｃｏｎｔａｃｔ ｂｏｗ）を、電気的接続をもたらすために外側のプリント基板の間に設けることができる。この場合、弓状ばねコンタクトを介した妨げられることのない接触を保証するために、第３のプリント基板の表面積の大きさが、外側のプリント基板よりも小さいならば好都合である。

ベース部の下側のトップハットレール固定面において、ベース部に、接触をもたらすべくトップハットレールへと接続される接地コンタクトクリップを露出させる開口が設けられる。

接地コンタクトクリップが、対向する２つの脚部を、第１の脚部をベース部内の接地接続部に接触させ、第２の脚部をトップハットレールへと接続して備えており、すなわち電流が流れたときに結果としての磁力がコンタクトの押し付け圧力を増加させるような方法で備えている。

モジュールの差し込み方向に向けられたばね、特にはつる巻きばねが、ベース部の底部に挿入されており、モジュールが差し込まれるときにモジュールの底部に設けられたピンによって蓄勢される。この蓄勢されたばねが、必要な場合のモジュールのより容易な取り外しを可能にするためのエネルギー貯蔵手段として機能する。

以下で、本発明を、実施形態によって、図面の助けを借りつつさらに詳しく説明する。

トップハットレールへと固定されたベース部の斜視図を、未だベース部に取り付けられていない差し込みモジュールとともに示している。 差し込みモジュールの基本的な構造部品の分解図を示している。 ベース部の基本的な構造部品の分解図を示している。 差し込みモジュールが挿入されていない状態（図４の上部）およびモジュールが挿入された状態（図４の下部）のベース部のばねクリップの実施形態の概略図を示している。 支持フレームの外側に配置されるプリント基板のうちの１つの上面図を示しており、保護素子およびコンタクト舌を備えている。 細長いすき間が設けられたコンタクトを備えるばねクリップの斜視図、ならびに押し付け力を増加させるべく電流が流れたときにもたらされる力の作用の図を示している。 ベース部の接地コンタクトクリップの実施形態の概略図を示している。 外側の２つのプリント基板を電気的に接続するための弓状ばねコンタクトの実施形態の概略図を示している。

図１に見て取ることができるとおり、本発明に従って直列端子として具現化された雷電流および／またはサージ対策の多極の避雷器は、形状または押し込みによる固定の様相でトップハットレール２へと取り付けることができるベース部１を備えている。

ベース部１が、差し込みモジュール３を受け入れ、差し込みモジュール３の下面には、コンタクト舌４が設けられている。

コンタクト舌４が、ベース部１の溝状の開口５に相補的に係合する。

外部との接続は、ベース部１の一般的なねじ端子接続部６にて達成される。差し込みモジュール３がベース部１へと完全に挿入されると、ノーズ７が、対応する凹部８に係合する。この係合は、対向する操作面９へと圧縮力を作用させることによって解除可能である。

差し込みモジュールの構造を、図２によってさらに詳しく説明する。

ここでは、４極回路の過電圧保護のための構成部品が、２つのプリント基板１０（外側回路基板）に割り振られている。

対称なインターフェイスのための回路において、それぞれの関連の配線が、１つのプリント基板に配置されている。

第３のプリント基板１１が、２つのプリント基板１０の間に位置しており、特には避雷器の状態チェックのための回路を保持し、好ましくは非接触での状態の照会のためのＲＦＩＤインターフェイスを備えている。

支持フレーム１２が、プリント基板１０および１１を収容する。さらに、支持フレーム１２は、必要なエアギャップおよび沿面距離を保証するとともに、状態チェックのための温度センサ（図示せず）を監視対象部品の近傍に配置できるようにしている。

キャップ状のハウジング１３が、プリント基板１０および１１を支持フレームに固定する。

図１に関して既に説明したとおり、固定用部材がハウジング１３の狭い面に形成されており、避雷器モジュールのベース部への係合を可能にしている。

支持フレーム１２は、実質的に矩形の形状を有しており、それぞれのプリント基板の相補的な形状と関係して限界ストッパおよび混同防止として機能する凹部または段部を備えた外形を有している。支持フレーム１２の上面は、第３のプリント基板１１を案内された様相で受け入れるために、溝状の開口１４を備えることができる。これに関し、横ウェブ１５が、この第３のプリント基板１１のための下限ストッパを形成している。

図３によるベース部１は、従来技術によるものと実質的に同様の外形を有しているが、突き出している脚部の間の接続領域に、実質的に１つの直線において互いに平行に向けられた上述の溝状開口５を備えている。

底部１６が、接地コンタクト１７およびプリント基板１８のための支持体として機能する。さらに、ばねによって付勢された固定用部材が一体化されており、トップハットレールへの取り付けを保証している。

２つのインサート１９が、外部接続端子２１のためのばねクリップ２０を保持している。

図４の概略図（図４の図の上部）において理解できるとおり、ばねクリップ２０のコンタクトが、ベース部に一体化されたプリント基板１８のコンタクト面に当接している。

これらのプリント基板１８を介して、入力側のばねクリップ２０が、出力側のばねクリップへと接続されている。

差し込みモジュールがベース部へと挿入されると、コンタクト面が、コンタクト舌４によってベース部のプリント基板１８から離れるように持ち上げられると同時に、差し込みモジュールのコンタクト舌４のコンタクト面に接続される。

これにより、電気回路が、差し込みモジュールおよびベース部のばねクリップ２０によって閉じられる。

すなわち、ばねクリップ２０が、切り換えおよびコンタクトの機能を同時に満足させている。

差し込みモジュール３のプリント基板１０によって、ベース部のプリント基板１８に対するコンタクトの必要な開き幅が、同時に達成される。見て取ることができるとおり、プリント基板の厚さの２倍が、入力と出力との間の恒久的な絶縁としてもたらされる。

プリント基板１０は、エッチングによるパターンによって相応に電気的に接続された保護素子２２を備えている。

それぞれのプリント基板１０のコンタクト舌４は、プリント基板から突き出している延長部によって形成されている。すなわち、コンタクト舌４は、過電圧保護のために必要とされる保護素子２２を保持しているプリント基板１０と同時に形成される。コンタクト舌４に設けられた硬質ニッケルコーティングゆえに、該当のコンタクト面は、それぞれの避雷器に求められるサージ電流を運ぶことができる（下方に銅が位置している一般的な柔らかいすず層では、そのようでない）。

図６（上側の図）によれば、ばねクリップ２０のコンタクト面には、より大きな当接面を得るために細長いすき間が設けられている。

１つの大きな表面のコンタクトでは、最悪の場合に、ただ１つの接触点しかもたらされない。

図６に示されているとおりの２つの細長いすき間によって、より好ましい接触抵抗の振る舞いを有する３つの別個独立のコンタクトが得られる。接地コンタクトのばねクリップも、同様に形成されているが、６つの別個独立のコンタクトを有している。

ばねクリップ２０の実施形態は、実質的にＵ字を形成する２つの脚部が互いに向かい合うように実現される。

電流が２つの脚部を通って反対方向（矢印で表されている）に流れるときに生成される磁力Ｆによって、コンタクトが避雷器モジュールのコンタクト面に押し付けられ、押し付け力Ｆは、電流の強さに直接的に比例する。

ベース部１をトップハットレール２に取り付けることが、過電圧保護装置の放電電流を安全にトップハットレールへと運ぶという役割を同時に有している。

この場合にも、ニッケルめっきの表面が、コンタクト領域における溶着を防止するために設けられている。

接地コンタクト１７は、ばねコンタクトを形成するように設計されており（図７を参照）、トップハットレール２の端部２３が、接地コンタクトのショルダ２４に押し付けられている。

この場合にも、ばねコンタクトは、２つの脚部が互いに向かい合わせに設けられるように実現され、電流が流れるときの磁力によって、コンタクトの押し付け圧力の増加が得られる。

４つの電気回路が過電圧保護装置へと接続される場合には、すべての導体の間に細線ヒューズ素子を配置する必要がある。

例示の実施形態においては、２つの配線が１つのプリント基板上で接続されるため、差し込みモジュールの２つのプリント基板１０の間に接続を設ける必要がある。

図８を参照すると、これが、弓状ばねコンタクト２５によって実現されている。

弓状ばねコンタクト２５の一端が、一方のプリント基板へとはんだ付けされており、弓状ばねコンタクト２５の自由端が、反対側のプリント基板およびこのプリント基板に設けられた導電面に接触している。

特には弓状ばねコンタクト２５が必要とされる場合に、プリント基板１１の表面の広がりが外側プリント基板１０の表面の広がりよりも便宜上小さいことを、図８の図から見て取ることができる。

１ ベース部
２ トップハットレール
３ 差し込みモジュール
４ コンタクト舌
５ 溝状の開口
６ ねじ端子接続部
７ ノーズ
８ 凹部
９ 操作面
１０ 第１および第２のプリント基板
１１ 第３のプリント基板
１２ 支持フレーム
１３ ハウジング
１４ 溝状の開口
１５ 横ウェブ
１６ 底部
１７ 接地コンタクト
１８ ベース部のプリント基板
１９ インサート
２０ ばねクリップ
２１ 外部接続端子
２２ 保護素子
２３ トップハットレールの端部
２４ ショルダ
２５ 弓状ばねコンタクト

Claims (18)

1. 情報技術装置およびシステムの保護のための直列端子として具現化され、
   通過型端子としてのベース部と、
   保護素子を備え、ベース部へと挿入することができる差し込みモジュールと、
   トップハットレールへの取り付けのために設計された手段とで構成されており、
   それぞれの差し込みモジュールのためのばねコンタクトが、ベース部に形成されており、
   差し込みモジュールが、保護素子を保持する少なくとも２つのプリント基板を内部に収容するキャップ状のハウジングを備えている雷電流および／またはサージ対策の多極の避雷器であって、
   ４つの矩形状の側面部で構成され、水平方向に開口部を有する矩形筒状の支持フレーム（１２）が、差し込みモジュール（３）のハウジング（１３）に収容され、
   第１及び第２のプリント基板（１０；１０）が、支持フレーム（１２）のそれぞれの前記開口部に配置され、
   必要な沿面距離およびエアギャップが、保護素子（２２）が表面に位置している平行に向けられた第１及び第２のプリント基板（１０；１０）間に、支持フレーム（１２）によって実現されるように、第３のプリント基板（１１）が、第１及び第２のプリント基板（１０；１０）の間に支持フレーム（１２）によって保持されて配置され、
   さらにハウジング（１３）が、第１及び第２のプリント基板（１０；１０）と第３のプリント基板（１１）とで構成されたサンドイッチ構造および支持フレーム（１２）を、取り囲む様相で固定していることを特徴とする避雷器。
2. 支持フレーム（１２）は、第１及び第２のそれぞれのプリント基板（１０；１０）の相補的な形状のための凹部を備えた外形を有しており、凹部は第１及び第２のプリント基板（１０；１０）を挿入する際の取り違えを防止するための混同防止として機能することを特徴とする、請求項１に記載の避雷器。
3. 少なくとも１つの溝状の開口（１４）が、第３のプリント基板（１１）を案内された様相で受け入れるために、支持フレーム（１２）に設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の避雷器。
4. 前記支持フレーム（１２）の対向する２つの側面部を覆うハウジングのそれぞれの側面に、ベース部（１）に設けられたはまり込み固定用の相補的な凹部との着脱可能な固定接続のための手段が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の避雷器。
5. 支持フレーム（１２）の外側によって動かぬように固定された第１及び第２のプリント基板（１０；１０）が、差し込みモジュール（３）のハウジング（１３）からペグ状の様相で突き出してコンタクト舌（４）を形成する部位を備え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避雷器。
6. 突き出している部位が、導電被膜付きの面にてお互いに面するように取り付けられていることを特徴とする、請求項５に記載の避雷器。
7. コンタクト舌（４）が、ニッケル層で覆われていることを特徴とする、請求項５または６に記載の避雷器。
8. 平行に延びる溝状の開口（５）がベース部（１）に設けられ、差し込みモジュール（３）のコンタクト舌（４）またはそれぞれのコンタクト舌の端部を受け入れることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の避雷器。
9. ベース部（１）において、差し込みの方向に向けられ、少なくとも１つの弾性ばねクリップ（２０）が割り当てられたプリント基板（１８）が、溝状の開口（５）の領域に取り付けられており、
   差し込みモジュール（３）が差し込まれていないとき、それぞれのばねクリップ（２０）が、ベース部のプリント基板（１８）のそれぞれの導電部に接触しており、
   この接触が、差し込みモジュール（３）が挿入されたときにコンタクト舌（４）によって断たれ、コンタクト舌（４）のばねクリップ（２０）との接続が生み出され、
   プリント基板のコンタクト舌のそれぞれの基板の厚さが、ばねクリップ（２０）とベース部のプリント基板（１８）との間の絶縁を形成することを特徴とする、請求項８に記載の避雷器。
10. 縦断面において、ばねクリップ（２０）がＶ字形またはＵ字形であり、一方の脚部が、コンタクト舌（４）またはベース部のプリント基板（１８）に電気的に接触し、他方の脚部が、それぞれの外部接続に電気的に接触することを特徴とする、請求項９に記載の避雷器。
11. ばねクリップ（２０）のコンタクト面に、細長いすき間、特には長手方向の細長いすき間が設けられていることを特徴とする、請求項９または１０に記載の避雷器。
12. 細長いすき間が、平行に設けられており、コンタクト面に面している方の脚部において、脚部の端部から脚部の接続領域へと通っていることを特徴とする、請求項１１に記載の避雷器。
13. 第３のプリント基板（１１）が、無線でのエラーおよび状態の監視のための装置を備えており、かつ／または温度センサを含んでおり、
    温度センサがそれぞれ、第１及び第２のプリント基板（１０；１０）上の保護素子（２２）の付近に位置しており、特には第１及び第２のプリント基板（１０；１０）上の保護素子（２２）に対向して位置してい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. 弓状ばねコンタクト（２５）が、電気的接続をもたらすために第１及び第２のプリント基板（１０；１０）の間に設けら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. 第３のプリント基板（１１）の表面積の大きさが、第１及び第２のプリント基板（１０；１０）よりも小さいことを特徴とする、請求項１４に記載の避雷器。
16. ベース部（１）の下側のトップハットレール固定面において、ベース部（１）に、トップハットレール（２）へと接続される接地コンタクトクリップ（１７；２４）を露出させる開口が設けられてい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。
17. 接地コンタクトクリップが、対向する２つの脚部を備えており、電流が流れたときに結果としての磁力がコンタクトの押し付け圧力を増加させるように、第１の脚部がベース部（１）内の接地接続部（１７）に接触し、第２の脚部（２４）が、トップハットレール（２；２３）へとつながっていることを特徴とする、請求項１６に記載の避雷器。
18. モジュールの差し込み方向に向けられたばねが、ベース部（１）の底部に挿入されており、モジュールが差し込まれたときにモジュールの底部に設けられたピンによって蓄勢され、モジュールのより容易な取り外しを可能にするためのエネルギー貯蔵手段として機能することを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の避雷器。

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