JPH07135065A - 過電圧保護装置 - Google Patents
過電圧保護装置Info
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- JPH07135065A JPH07135065A JP6086111A JP8611194A JPH07135065A JP H07135065 A JPH07135065 A JP H07135065A JP 6086111 A JP6086111 A JP 6086111A JP 8611194 A JP8611194 A JP 8611194A JP H07135065 A JPH07135065 A JP H07135065A
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Abstract
サージ電流、回路続流保持キャパシティおよび回路続流
消滅挙動に関して全体的に改善された過電圧保護装置を
供給すること。 【構成】 電極のスパークホーン6に、接続脚部5に接
する一定帯域において、貫通して延びる、ことに2mm
より小さい寸法、ことにほぼ1.5mmの直径を有する
条溝7が穿設されていることを特徴とする、過電圧保護
装置。
Description
おいて作用する空気裂開スパークギャップおよび両電極
を収容するケーシングを具備し、この各電極が接続脚部
と、これに対し鋭角を成して延びるスパークホーンを具
備し、相互に間隔をおいて配置される両電極のスパーク
ホーンが、その間に空気裂開スパークギャップを形成す
る、過渡的過電圧誘導用過電圧保護装置に関するもので
ある。
よび切換回路、ことに電話通信装置ないし設備は、こと
に雰囲気的放電、電力供給回路網における短絡、切換処
理によりもたらされる過渡的過電圧に対して脆弱であ
る。この脆弱性は、エレクトロニクス的構成部材、こと
にトランジスタ、サイリスタなどが使用される場合に量
的に増大する。ことに次第に大量に使用される集積回路
は、過渡的過電圧により著しい障害を受ける。
独特許3716997号)、すなわち空気裂開スパーク
ギャップを有する装置のほかに、応答に際して浮動放電
をもたらす空気弧絡スパークギャップを有する過電圧保
護装置も公知である(西独特許出願公開2718188
号、2934236号、3101354号各公報参
照)。
なわち空気裂開ないし破裂スパークギャップを有する装
置は、空気弧絡スパークギャップを有する過電圧保護装
置に対して、高いサージ電流キャパシティを示す利点が
あるが、また高い、しかも定常的でない引上電圧をもた
らす欠点もある。
開スパークギャップを有する各種の過電圧保護装置が、
すでに開発されている(西独特許出願公開414168
1号、4141682号、4244051号各公報参
照)。
野の技術水準下にあって、本発明の目的とするところ
は、過電圧保護機能、ことに引上電圧、スパークサージ
電流、回路続流保持キャパシティおよび回路続流消滅挙
動に関して全体的に改善された過電圧保護装置を供給す
ることである。
は、基本的に電極(2)のスパークホーン(6)に、接
続脚部(5)に接する一定帯域において、貫通して延び
る、ことに2mmより小さい寸法、ことにほぼ1.5m
mの直径を有する条溝(7)が穿設されていることを特
徴とする、過電圧保護装置により達成されることが本発
明者らによって見出された。
ンは、その接続脚部から上方に向けて一定の範囲にわた
り複数本の条溝が形成されている。これら条溝は、過電
圧保護装置の応答の瞬間において、改善された放電、電
弧移行がもたらされ、ことに条溝近辺の電弧が熱/雰囲
気的吹付け条件下に移行状態にもたらされるようにする
ためである。
の対向端部間に、浮動スパークを消滅させる放電補助部
材が設けられる。この特徴により形成される過電圧保護
装置においては、空気裂開ないし破裂スパークギャップ
の最狭部分、すなわち応答が存在する位置において、同
時に補助的空気裂開スパークギャップが一体的に設けら
れている。この一体的に形成された補助的スパークギャ
ップは、本来的に過電圧保護機能を果たす空気裂開スパ
ークギャップに対して、比較的に定常的で、ことに低い
引上電圧を示す。定常的で低い引上電圧による応答が一
旦なされると、放電された補助的スパークギャップは、
比較的高い電流保持キャパシティを有する、すなわち比
較的高いスパークサージ電流、回路続流保持キャパシテ
ィを示す、空気裂開スパークギャップの「衝撃的」電弧
をもたらす、本発明による過電圧保護装置のこの実施態
様においては、空気裂開スパークギャップおよび、空気
弧絡スパークギャップの利点を示し、後者の欠点が回避
される。
は、少なくとも部分的に燃焼に際して炭素をもたらさな
い合成樹脂から構成され、あるいは少なくとも部分的に
このような合成樹脂により被覆されている。これまで一
般的に、空気裂開スパークギャップを形成し、スパーク
ホーンを具備する電極は、温度上昇ないし燃焼に際して
炭素をもたらす合成樹脂から構成されていたので種々の
問題があった。ことに応答にもとずいて生起する、極め
て高温の電弧により、合成樹脂が燃焼し、これにより大
量の炭素がもたらされた。これにともなって、電極が焼
尽し、絶縁性が保持され得なくなる。さらにまた混合気
体中における多量の炭素は、電極の消火挙動に悪影響を
及ぼす。本発明によりケーシングが、少なくとも部分的
に、温度上昇ないし燃焼に際して炭素をもたらさない合
成樹脂から構成され、あるいは少なくともこのような合
成樹脂により被覆されていれば、このような、また前述
したような欠点はもたらされない。
の側壁は、電極のスパークホーン近くまで突出するよう
に形成される。これにより電弧に対する極めて良好な雰
囲気吹付けがもたらされ、極めて迅速に、もはやスパー
ク範囲に属しないスパークホーン尖端まで移行せしめら
れる。
ホーンに隣接可能のケーシング被蓋は、導電性材料、こ
とに銅タングステン合金により構成され、このケーシン
グ被蓋と、これに隣接可能のスパークホーン端部との間
隔は、これらの間に電弧が形成され得るように選定され
る。この本発明過電圧保護装置の実施態様において、電
弧はまずスパーク帯域からスパークホーン先端に移行す
る。この場合スパークホーン先端と、導電性材料から成
るケーシング被蓋との間には、2電弧が形成され、これ
によりもたらされる導電性部分は、両円弧をスパークホ
ーン下方に駆逐するように作用する。その結果、両電弧
は全体的に回路続流による極めて高い電弧バーニング電
圧をもたらす。その結果として再び続流消滅挙動が本質
的に変えられる。すなわち準短絡的放電ギャップがもた
らされる。両電弧はスパークホーン下方に存在するか
ら、これによりスパークホーン間における敏咸な点火帯
域は極めてよく保護される。
各様の実施態様が存在し得るが、その若干の態様につき
添附図面を参照しながら例示的に説明する。
図6および図7から図10に示されている、本発明によ
る過電圧保護装置(1)は、過渡的な過電圧を誘導し、
かつサージ電流を限定する作用を有し、本質的構成体と
して2本の電極(2)、両電極(2)間において作用す
る空気裂開ないし破裂スパークギャッップ(3)および
電極(2)を収納するケーシング(4)を有する。各電
極(2)は、接続脚部(5)およびこれに対し鋭角をな
して延びるスパークホーン(6)を有する。図1から3
および図6に示されるように、接続脚部(5)とスパー
クホーン(6)の間の鋭角は、スパークホーン(6)の
作用面に関連する。相互に間隔を置いて配置される両電
極(2)のスパークホーン(6)は、その間に空気破裂
スパークギャップ(3)を形成する。電極(2)のスパ
ークホーン(6)は、前述したように鋭角をなして接続
脚部(5)まで延びているが、この角度はほぼ30°で
あるのが好ましい。
に、電極(2)のスパークホーン(6)は、接続脚部
(5)に隣接する範囲において、接続脚部(5)に平行
に延びる条溝(7)を穿設具備する。この条溝(7)
は、実施態様として示されるところによれば(ことに図
4、5参照)スパークホーン(6)中において共心的に
穿設形成されている。
に示される実施態様では、スパークホーン(6)にはた
だ1本の条溝(7)が穿設されるに止まるが、これに対
して図2においては、2本の条溝(7)が隣接して穿設
されている。図1の電極(2)と図2に電極(2)とを
対比すれば、後者においては図1における条溝(7)の
下方にさらに第2の条溝(7)が穿設されていることが
明らかである。
(2)に穿設されたスパークホーン(6)の条溝(7)
は、過電圧保護装置(1)の応答、すなわち点弧の瞬間
に、熱的かつ/もしくは電気的かつ/もしくは磁気的な
力作用、圧力作用により、この条溝(7)に隣接して生
起する電弧をその生起位置から移行させるためのもので
ある。
(2)のスパークホーン(6)対向面には傾斜面(8)
が形成され、その下方には凸面が形成され、またその裏
面にはスパークホーン(6)の長手方向に直交して延び
る間隙(9)が設けられている。図示された横方向に延
びる間隙(9)の代りに、縦方向に延びる間隙を設ける
ことも可能である。電極(2)におけるスパークホーン
(6)の傾斜面の形成により、このスパークホーンの縁
辺における構成材料の摩削減が阻止される。また両スパ
ークホーン(6)の裏面に凸面を形成し、本発明による
過電圧保護装置の応答により生起する電弧をスパークホ
ーン(6)中央部分に生起させ、この中央部分からその
端部ないし頂部に移行させるのが好ましい。電極(2)
のスパークホーン(6)対向面に形成された条溝(9)
により、電流は空気破裂スパークギャップ(3)のV字
形状に正確に追随して、電弧脚部に移行せざるを得な
い。これにより電弧の磁気的バブルが、対向両電極
(2)の脚部にもたらされる。さらに、条溝(9)は、
これを包囲するスパークホーン構成材料をことに有効に
冷却する手段として作用し、同時にスパークホーン
(6)を換気する利点を有する。本発明の図示実施態様
において、両電極(2)の各接続脚部(5)の対向端部
間には、浮動放電を消滅させるための放電補助部材(1
0)が設けられる。これら絶縁材料から構成されるのが
好ましく、温度上昇のような状態変化に際して、機能に
悪影響をおよぼす量の炭素をもたらさないものが好まし
い。これは両スパークホーン(6)により形成される空
気破裂スパークギャップ(3)内に0.1mm以上突出
する。図4、5に示されるように、この放電補助部材
(10)は、その空気破裂ないし裂開スパークギャップ
(3)に対向する方の側にV字を形成し、このギャップ
にまで達する間隙(11)を具備する。間隙(11)は
放電補助部材(10)に正の引上電圧を附与する。
護装置(1)は、応答ないし放電が行われる空気破裂ス
パークギャップ(3)の最狭部分において、上述構造に
より、補助的空気破裂スパークギャップと一体的になさ
れる。この一体的になされた補助的空気破裂スパークギ
ャップは、比較的定常的で、ことに本来的に過電圧保護
作用する空気破裂スパークギャップ(3)よりも低い引
上電圧を有する。比較的定常的な低引上電圧において一
旦応答がなされると、放電された補助空気破裂スパーク
ギャップは、空気破裂スパークギャップ(3)を、比較
的高い電流量で「衝撃性」放電に導く。
ケーシング(4)についても特別の配慮がなされ得るこ
とを示している。すなわち、ケーシング(4)は、図示
されていないが、部分的に温度上昇ないし燃焼の際に
も、炭素を発生しない合成樹脂、あるいは裏装された合
成樹脂で構成され得る。ケーシングが合成樹脂から構成
されている場合に、温度上昇ないしその燃焼時に生ず
る、前述の諸問題は回避され得る。
本発明過電圧保護装置におけるケーシング(4)の側壁
(12)が、電極(2)のスパークホーン(6)にまで
達することを示している。これにより電弧の極めて良好
な移行挙動がもたらされる。すなわち、電弧は極めて迅
速にスパークホーン先端に移行する。
(1)には、電極(2)のスパークホーン(6)に隣接
して、導電性材料、好ましくは耐焼損性材料、ことに銅
タングステン合金から成るケーシング被蓋(13)が設
けられている。ケーシング被蓋(13)に隣接し得るス
パークホーン(6)の端部と、被蓋(13)との間にお
ける間隔は、これらの間に電弧が生起し得るように選択
される。上述した構造にすることにより、本発明過電圧
保護装置(1)の応答により生起する電弧は、まず放電
部分からスパークホーン(6)の先端に移行する。この
場合、スパークホーン(6)の先端と、導電性材料から
成るケーシング被蓋(13)との間には2電弧が形成さ
れる。この場合に形成される導電性ループは、両電弧を
スパークホーン(6)下方に移行させる作用を果たす。
要約すれば、まず2電弧が形成され、極めて高い電弧バ
ーニング電圧のために回路続流がもたらされ、回路続流
の消弧挙動が本質的に変えられ、従って準短絡放電が生
起する。
ホーン(6)に2本の条溝(7)が穿設されている点に
留意され度い。この2番目の下方条溝(7)は、両電極
(2)の各接続脚部(5)間の放電補助部材(10)が
燃尽した場合に機能するものであって、本発明による過
電圧保護装置(1)がこのような事態になってもなお機
能することを保証するためのものである。
護装置(1)の好ましい実施態様を略図的に示すに過ぎ
ないが、図7から図10は、このような好ましい実施態
様を詳細に図示している。まず図1から図6に示される
電極(2)は、空気破裂スパークギャップ(3)が下方
から上方に向けて開放されるように配置される。これに
対して、図7から図10において構造的に詳細に図示さ
れた実施態様では、電極(2)は空気破裂スパークギャ
ップ(3)が上方から下方に向けて開放されるように配
置されている。構造的に詳細に示されている図7から図
10は、機能的に重要な部材、すなわちスパークホーン
(6)と放電補助部材(10)を具備する電極(2)
は、図1から6に関連して詳述したところとほぼ同様で
あるから、ここにあらためて、図7から図10に関連し
て再度説明することを省略する。ここではケーシング
(4)に関連して、ことに構造的に説明する。
シング(4)は、特殊な構成の被蓋(13)を有し、そ
の上方にはドーム状部分(14)が形成されている。こ
れには電極(2)を保持し得る保持部材(15)が装着
されている。ケーシング被蓋(13)は、その内部に設
けられるねじ(16)により、ケーシング本体(2)と
結合される。
は少なくとも部分的に、温度上昇ないし燃焼に際して炭
素を形成しない合成樹脂で構成され、あるいは少なくと
も部分的にこのような合成樹脂により被蓋されている。
図7から10に図示されている実施態様では、ケーシン
グ(4)が、温度上昇ないし燃焼に際して炭素をもたら
さない合成樹脂から成る被覆(17)を有する態様も可
能である。
(4)の側壁(12)を電極(2)のスパークホーン
(6)まで延ばし、これにより同様に著しく良好な電弧
移行挙動をもたらすことも可能である。図7から10に
構造的に詳細に示した本発明による過電圧保護装置
(1)の実施態様において、スパークホーン(6)によ
り形成される空気破裂スパークギャップ(3)側方に境
界部材(18)を配置することにより、同様に良好な電
弧移行挙動を達成することが可能である。
うに、電極(2)のスパークホーン(6)に隣接するこ
とができ、かつ導電性材料から成るケーシング被蓋(1
3)が設けられ得る。この場合、ケーシング被蓋(1
3)と、これに隣接し得るスパークホーン(6)の端部
との間の間隔は、これらの間に電弧が生起し得るように
選定される。同様の結果は、図7から10に詳細に図示
された構造の実施態様においてスパークホーン(6)の
端部と、導電性、かつ不燃性の材料から成る部材(1
9)とがケーシング(4)内において対向して配置され
ることにより達成される。
シング(4)、従ってまたその被蓋(13)が、非対称
的に構成され得ることを示す。すなわち、ねじ(16)
はまず主垂直面の一方の面に位置し、次いでその他方の
面に位置し、これによりケーシング(4)はケーシング
被蓋(13)と結合されるが、他方において、図示され
ていない導電体と接続されている結合部材(20)に結
合される。ケーシング被蓋(13)をケーシング(4)
と結合するねじ(16)の下方には、吹付け空気開口
(21)が穿説されている。
1実施態様を示す側面図である。
側面図である。
る。
しい実施態様を示す、図4と同様の図面である。
る。
施態様を詳細に示す断面図、
である。
−IX線により切断して示す断面図である。
8のX−X線により切断して示す断面図である。
Claims (18)
- 【請求項1】 2本の電極(2)、これら両電極間にお
いて作用する空気裂開スパークギャップ(3)および両
電極(2)を収容するケーシング(4)を具備し、この
各電極(2)が接続脚部(5)と、これに対し鋭角を成
して延びるスパークホーン(6)を具備し、相互に間隔
を置いて配置される両電極(2)のスパークホーン
(6)が、その間に空気裂開スパークギャップ(3)を
形成する、過渡的過電圧誘導用過電圧保護装置であっ
て、電極(2)のスパークホーン(6)に、接続脚部
(5)に接する一定帯域において、貫通して延びる、こ
とに2mmより小さい寸法、ことにほぼ1.5mmの直
径を有する条溝(7)が穿設されていることを特徴とす
る、過電圧保護装置。 - 【請求項2】 相互に対向する両スパークホーン(6)
間のなす角度がほぼ30°であることを特徴とする、請
求項(1)による過電圧保護装置。 - 【請求項3】 スパークホーン(6)が、15mmより
小さい寸法幅、ことにほぼ8mmの寸法幅の厚さを有す
ることを特徴とする、請求項(1)あるいは(2)によ
る過電圧保護装置。 - 【請求項4】 条溝(7)が接続脚部(5)に対して平
行に延びるように穿設されていることを特徴とする、請
求項(1)から(3)のいずれかによる過電圧保護装
置。 - 【請求項5】 条溝(7)がスパークホーン(6)中に
おいて共心的に穿設されていることを特徴とする、請求
項(1)から(4)のいずれかによる過電圧保護装置。 - 【請求項6】 両電極(2)の各スパークホーン(6)
に、それぞれ2本の条溝(7)が穿設されていることを
特徴とする、請求項(1)から(5)のいずれかによる
過電圧保護装置。 - 【請求項7】 電極(2)のスパークホーン(6)が、
その両側面においてそれぞれ傾斜面(8)ないし湾曲面
を有することを特徴とする、請求項(1)から(6)の
いずれかによる過電圧保護装置。 - 【請求項8】 電極(2)のスパークホーン(6)の相
互に対向する面が、凸面を成すように形成されているこ
とを特徴とする、請求項(1)から(7)のいずれかに
よる過電圧保護装置。 - 【請求項9】 電極(2)のスパークホーン(6)が、
その相互に遠い方の面において、その長手方向に対して
直交する間隙(9)を有することを特徴とする、請求項
(1)から(8)のいずれかによる過電圧保護装置。 - 【請求項10】 両電極(2)の接続脚部(5)の対向
端部間に、浮動放電を消滅させる放電補助部材(10)
が設けられていることを特徴とする請求項(1)から
(9)のいずれかによる過電圧保護装置。 - 【請求項11】 絶縁性材料から成り、かつこれが例え
ば温度上昇のような状態変化に際して機能に悪影響を及
ぼす量の炭素をもたらさない放電補助部材(10)が、
設けられていることを特徴とする、請求項(10)によ
る過電圧保護装置。 - 【請求項12】 放電補助部材(10)が、電極(2)
のスパークホーン(6)により形成される空気裂開スパ
ークギャップ(3)中に、わずかに、ことに0.1mm
以上、ことに条溝(7)の中程あるいはわずかにそれ以
上突出していることを特徴とする、請求項(10)ある
いは(11)による過電圧保護装置。 - 【請求項13】 放電補助部材(10)が、空気裂開ス
パークギャップ(3)に対向する側にV字状ないし凸面
を有することを特徴とする、請求項(10)から(1
2)のいずれかによることを特徴とする過電圧保護装
置。 - 【請求項14】 放電補助部材(10)が、空気裂開ス
パークギャップ(3)まで達する狭い間隙(11)を有
することを特徴とする、請求項(10)から(13)の
いずれかによる過電圧保護装置。 - 【請求項15】 ケーシング(4)が、少なくとも部分
的に、温度上昇ないし燃焼の際に炭素をもたらさない合
成樹脂により構成され、あるいは少なくとも部分的にこ
のような合成樹脂により被覆されていることを特徴とす
る、請求項(1)から(14)のいずれかによる過電圧
保護装置。 - 【請求項16】 ケーシング(4)の側壁(12)が、
電極(2)のスパークホーン(6)に接近するまで、こ
とに接するまで突出していることを特徴とする、請求項
(1)から(15)のいずれかによる過電圧保護装置。 - 【請求項17】 電極(2)のスパークホーン(6)に
隣接し得るケーシング被蓋(13)が、導電性材料、好
ましくは難燃性材料、ことに銅タングステン合金から構
成されていることを特徴とする、請求項(1)から(1
6)のいずれかによる過電圧保護装置。 - 【請求項18】 ケーシング被蓋(13)に近接し得
る、電極(2)におけるスパークホーン(6)の端部
と、ケーシング被蓋(13)との間隔が、この間に電弧
が生起し得るように選定されることを特徴とする、請求
項(17)による過電圧保護装置。
Applications Claiming Priority (4)
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