【発明の詳細な説明】
保護装置
技術分野
本発明は電気回路内の過電流に対する保護を行うための保護装置に関するもの
であって、上記装置は、少なくとも１つの導電性本体部と、上記導電性本体部を
通して回路電流を供給するように機能するとともに、直接的に又は中間部の媒体
を通してのいずれかでもって対応する位置で本体部に対してもたれかかる２つの
電極とを含み、そしてさらに当接力をつくりだすための押圧手段を含む。該装置
は主として最大１０００Ｖの操作電圧を有する低電圧システムでの使用が意図さ
れている。
背景技術
電流制限素子（限流素子）、あるいは当技術分野での用語を用いるときは短絡
保護装置には、主として、ヒューズと、最も頻繁な電流制限特性を有する回路遮
断器とが含まれている。該技術は当技術分野では既知であり、そしてヒューズに
関するＩＥＣ２６９、及び回路遮断器に関するＩＥＣ９４７−２のようないくつ
かの規格が制定されている。短絡保護装置はこれを通って流れている短絡電流に
よって励起させられる。短絡保護装置は２つの主要な原理に従って励起され、そ
してそれゆえここでは次のグループ１及び２に分けられる。
１．ヒューズ、正の温度係数を有するサーミスタ、及び米国特許明細書第３,
８８６,５５1号に記述された自己復帰式短絡保護装置は、これを通って短絡電流
が流れるときに該保護装置内において増加させられるオーム出力展開に起因して
励起される。加えられた電気エネルギが、保護装置内の活性的な材料の融点に応
じて保護装置内の温度上昇を生じさせたときに、抵抗の増加が起こり、短絡電流
の制限が始まる。
２．アークベースの電流制限安全器例えば回路遮断器は、該回路遮断器に含ま
れる電気接触システムで生じる電気力学的電流力により磁気エネルギの力学エネ
ルギへの変換を通して直接的に励起され、あるいは同様に主電流によって励起さ
れる電磁気式復帰装置を含む離間励起装置の媒体いわゆる「プランジャ」な（化
は「往復ピン装置」を通して間接的に励起される。磁気回路に含まれる可動子は
、電気接触システム及び／又はオン・オフ機能を備えたばね機構復帰装置の役目
をなす。例えば、夫々オン及びオフの２つの安定した機械的平衡状態を保持する
ための接触器では、リモートコントロールもまた用いられる。電気力学的電流力
が電気接触子に直接作用する電気接触システムは、例えば特許明細書ＧＢ第１,
５１９,５５９号、ＧＢ第１,４８９,０１０号、ＧＢ第１,４０５,３７７号によ
り、当技術分野において早くから知られている。
２つの原理が用いられるハイブリッド式のものは、特許明細書ＧＢ第１,４７
２,４１２号中と、１９８２年６月に発行された、「コンポネントトランザクシ
ョン、ハイブリッド及び製造技術IＥＥＥジャーナル」のＣＨＭＴ−５巻、第２
号の２２５〜２３０頁に記載された、Ｒ．Ｓ．パーキンスらによる論文「電力応
用のための新規なＰＴＣレジスタ」中と、米国特許第３,２４９,８１０号公報及
びＤＥ第３５４４６４７号公報中とその他のものの中とに開示されている。
上記のグループ1及び２にかかる短絡保護装置についての１つの重大な欠点は
、とくに高くて急激な（すなわち、急速に増加する）短絡電流の場合に、高い固
有慣性が伴われるということである。熱的慣性は、上記のグループ１で記述され
た短絡保護装置の効果を減殺し、他方アークベースの回路遮断器の場合において
はそれは機械的慣性すなわち質量慣性となり、これは電気接触を迅速に断つこと
を望むときには無視しえないものとなる。質量慣性に起因して、アークベースの
回路遮断器内での電気接触のアークに遅れが生じる。そしてその結果、電流制限
を実施する上において重要なアーク電圧が、比較的長い遅れ時間（ms）が経過す
るまで、そうでなければ単調に増加する短絡電流が制限される値に到達しないで
あろう。さらに、通常の操作電流の下で定格電流を流すことが可能な電気接触を
得るために、装置の定格電流ないしは公称電流の２乗に比例する非常に高い接触
圧が必要とされる。これはまた、上記接触圧が電気力学的な反発力及び分離力と
反対向き
であるので、電気接触の迅速な遮断を妨げる。
上記のカテゴリ１及び２で記述された短絡保護装置の感度調整の可能性は大幅
に制限される。その結果、電気回路に含まれる主たる及び従たる保護装置につい
て広範な調整作業が要求される。それゆえ、他のものへの誤った組み込みが現実
のシステムにおける調整を困難にするといった選択性の問題を招くかもしれない
ので、例えばＤＩＮ５７６３６部２１／ＶＤＥ０６３６部２１月７，１２及びＩ
ＥＣ９４７−２といった規格がつくられている。
前記の欠点とくに慣性のため、上記のカテゴリ１及び２に開示された原理に基
づく短絡保護装置は、サイリスタ又は電子機器のための短絡保護装置又は過渡電
流保護装置としては一層不適である。なぜなら、それらは、推定に基づく大きな
短絡電流を伴う容量性回路又は誘導モータ回路中で生じる大きな電流微分値及び
大きな短絡電流の両方に感応するからである。推定に基づく短絡電流の典型的な
値は、Ｉk＝５０〜１００kＡであり、そして対応する電流の時間微分値は２２〜
４４kＡ／msである。１００Ａの定格電流では、従来のヒューズは、対応するサ
イリスタの許容値を大幅に超えるおよそ１６kＡ及び∫i2・dt≒２０kＡ2sのピー
ク電流がこの後通過するのを許容するであろう。その結果、電流微分値を減らし
て前記の短絡保護装置が用いられるのを可能にするために、チョークコイルがし
ばしばサイリスタ回路に備えられる。
自己復帰式短絡保護装置には大半いわゆるサーミスタが含まれる。ＰＴＣ素子
という表現は、その抵抗率が正の温度係数（Positive Temperature Coefficie
nt）を有するサーミスタに対して一般に認められた呼称である。
導電性ポリマ複合物とくにＰＴＣ複合物、及びその中にＰＴＣ複合物が含まれ
る装置は当技術分野で知られている。この関連の参照は、米国特許第２,９７８,
６６５号、第３,３５１,８８２号、第４,０１７,７１５号、第４,１７７,３７６
号及び第４,２４６,４６８号、並びに英国特許第１,５３４,７１５号で行われる
ことができる。この後の改良は、例えば、ドイツ特許第２,９４８,３５０号、第
２,９４８,２８１号、第２,９４９,１７４号及び第３,００２,７２１号、あるい
は米国特許第４１,０７１号（ＭＰＯ ２９５）、第６７,２０７号（ＭＰＯ ２
９
９）及び第８８,３４４号（ＭＰＯ ７０１）、並びに米国特許第１４１,９８４
号（ＭＰ＝７１２）、第１４１,９８７号（ＭＰＯ ７１３）、第１４１,９８８
号（ＭＰＯ ７１４）、第１４１,９８９号（ＭＰＯ ７１５）、第１４１,９９
１号（ＭＰＯ ７２０）及び第１４２,０５４号（ＭＰＯ ７２５）のような種
々の特許出願に記述されている。
ＰＴＣ素子についての１つの問題は、これを通って流れている電流によって加
熱され、そしてＰＴＣ素子が自己調整状態となる温度に達したときに、電圧がＰ
ＴＣ素子の断片によって引き継がれ、そして該断片がＰＴＣ素子を破壊すること
を免れない非常に強い応力を受けるという点である。この問題が解消されたＰＴ
Ｃの実施例は、例えば欧州特許ＥＰ第０,０３８,７１６号により知られている。
過負荷保護装置用のＰＴＣ素子は、しばしば、導電性材料例えばランプブラック
（油煙）又はカーボンブラックの粒子を含むポリマ材料例えば高圧ポリエチレン
で構成され、そして高い正の温度係数を伴った抵抗率を呈する。
ＰＴＣ特性を呈するセラミックサーミスタが特許公報ＧＢ−Ａ−１,５７０,１
３８号により知られている。最も普通のセラミックサーミスタはＢａＴｉＯ3又
はＶ2Ｏ3を基礎としている。
ポリマベースのサーミスタによってもたらされる１つの利点は、セラミックサ
ーミスタに比べて、その抵抗が温度とともに単調に増加するという点である。ま
た、その製造が比較的安価である。しかしながら、商業的に役立つポリマタイプ
のサーミスタは、比較的低い定格電圧ないしは公称電圧で設計され、それゆえ例
えば配線ネットワーク中で容易には用いられることができない。さらに、サーミ
スタの電極接続及び配置が、通常は、平行でない電流経路のために、サーミスタ
には大きな短絡電流で大きな反発力が惹起され、電極が引き裂かれるといったこ
とになる。サンドウィッチ型のポリマベースのＰＴＣ素子は、低抵抗率状態から
高抵抗率状態まで変化した後は初期抵抗には復帰しないということもまた知られ
ている。さらに重大な場合は、短絡電流、気泡及び割れがＰＴＣ素子のポリマ複
合物の中央部又は他の部分に生じるような非常に高い電気的応力がＰＴＣ素子に
かけられたときには、該素子がもはや機能しなくなる、すなわち該素子が破壊さ
れることになるであろう。
これらの理由のため、ポリマベースのサーミスタは、これまでは電力技術にお
いて実際にはあまり広い範囲では用いられてきていない。しかし、熱慣性が適用
可能な分野を制限するものの、主として電子装置を保護するためだけには用いら
れてきている。
サーミスタとヒューズの基本的な違いは、サーミスタは短絡した後自己復帰す
るという点、すなわちサーミスタは短絡の後で再使用することができるという点
であり、これはまた回路遮断器についても当てはまる。
エラストマには、天然ゴムが呈するのと同様の弾性特性を呈するすべてのポリ
マが含まれる。エラストマは、比較的大きな許容弾性領域内で圧縮され又は引き
のばされることができ、負荷が取り除かれたときに元の状態に復帰する。導電性
エラストマは、金属混合物の添加によって又は電場の影響下での金属繊維の方向
づけによって、あるいは異なるカーボン混合物もしくはセラミック、例えば１９
８６年に発行された「強誘電体の応用についての第６回ＩＥＥＥ国際シンポジウ
ムの会報」の６７３〜６７６頁の、Ｄ．モファトらによる論文「Ｖ２０３複合物
サーミスタ」に記述されているようなやり方で分散させられたＶ２０３材料の添
加によって導電性とされたゴム及びプラスチックの類である。ゴムにおいては、
いくつかのタイプの「カーボンブラック」、例えば１０〜３００nmの範囲の粒子
径のグラファイト、アセチレンブラック、ランプブラック及びファネスブラック
が用いられる。金属混合物又はカーボン混合物を添加した後導電性となる好まし
いゴム材料の例は、ブチルゴム、天然ゴム、ポリクロロプレン、ネオプレン、Ｅ
ＰＤＭ及び最も重要なシリコンゴムである。エラストマへの添加物として好まし
い粉末状の金属及び合金の添加物は、銀、ニッケル、銅、銀メッキされた銅、銀
メッキされたニッケル及び銀メッキされたアルミニウムである。
導電性エラストマは、トランジューサ技術で圧カトランジューサとして用いら
れる。電気特性は、例えば押圧力又は張力を加えられた結果として導電性エラス
トマが変形させられたときに変化し、これは抵抗変化を示す。
最も一般的なタイプのカーボン又は金属が充填されるプラスチックは、ポリエ
チレン及びポリプロピレンである。これらは、現在では、ケーブルの加熱のため
に、及び過負荷保護装置例えば前に説明したポリマベースのＰＴＣサーミスタの
ために用いられている。
しかしながら、導電性充填物の含有はプラスチックの機械的な特性を損なう。
材料は脆くかつ硬くなり、容易には変形しなくなる。それゆえ、これらの材料は
圧力トランジューサとしては不適であり、またＰＴＣ応用のための比較的複雑な
接触技術をも要求する。カーボンが充填されたプラスチックのさらなる限界は、
典型的には１Ωcm以上となる比較的高い抵抗率にある。他方、金属が充填された
プラスチックは電圧又は張力の安定性が非常に乏しくなり、したがってこれらの
材料は過負荷保護装置としては適切ではないが、０.５Ωcm未満の非常に低い抵
抗率でつくられることができる。
導電性のエラストマは、金属粉末を混ぜることにより、例えば２mΩcm未満の
非常に低い抵抗とされることができる。エラストマによってもたらされる１つの
利点は、それらは、導電性充填物を多量に含むときでさえも、カーボンが充填さ
れたポリエチレン及びポリプロピレンに比べて非常に柔らかいということである
。このようなエラストマは米国規格ＡＳＴＭ Ｄ２２４０（Ｑ／Ｃ）での２０〜
８０の間の典型的なショア数を有するであろう。
発明の開示
本発明の目的は、非常に高い電流微分値においてでも低電圧回路網で生じる最
高短絡電流を制限することができ、かつその復帰特性すなわちその応答感度が保
護対象に容易に適応させられることができる、比較的簡素で安価な過負荷保護装
置を提供することである。この目的は、後記の請求項１に記載された特徴を有す
る本発明にかかる保護装置により成し遂げられる。
電流制限素子に含まれた導電性エラストマ本体部の少なくとも１つの湾曲した
又は凸面輪郭の表面を押圧手段で変形させることにより、そして電流制限素子を
通しての電流の導通に活性的な電極を一体化することにより、前記の「背景技術
」に記述された従来の短絡保護装置で得られるよりも大幅に効果的な電流制限が
成
し遂げられる。これは、とくに電流制限素子の下流側での大幅なコスト面での利
点が生じる結果となる。該装置は、従来のヒューズ及びいわゆる自動回路遮断器
（ＭＣＢ）の両方にとってかわることができ、自動回路遮断器の短絡発生時にお
ける限られた回路遮断能力及びヒューズの限られた寿命などといった欠点を排除
しつつ、これら両タイプの回路遮断器によってもたらされる利点を備えている。
電流制限素子として機能する該装置は、少なくとも１つの導電性エラストマ本
体部と２つの電極とを含む。エラストマ本体部のポリマ複合物は既知のどのよう
な種類のものでもよく、本発明の構成要素とはならない。この点における好まし
いエラストマの例は、とくにブチルゴム、天然ゴム、ポリクロルプロペン、ネオ
プレン、ＥＰＤＭ及びシリコンゴムである。導電性粉体材料には、好ましく銀、
ニッケル、コバルト、銀メッキされた銅、銀メッキされたニッケル、銀メッキさ
れたアルミニウム、ランプブラック、導電性油煙又はカーボンブラックが含まれ
る。粉体材料は好ましくは０.０１〜１０マイクロメータの粒径を有し、粉体充
填物は好ましくは該粉体充填物及びエラストマ材料の合計重量の４０〜９０％に
対応する量で存在する。導電性エラストマ本体部の抵抗率は、好ましくは０．１
mΩcm〜１０Ωcmの範囲内であろう。該装置が１より多い導電性エラストマ本体
部を含むときは、該本体部は、互いに同一又は互いに異なるエラストマで、そし
てさらに互いに同一又は互いに異なる充填物及び抵抗率でつくられることができ
る。電極は従来の種類のもの例えば銀メッキされた銅でできたものである。電極
は、大電流が流れたときに電極間に反発力が生じるように好ましく方向づけられ
る。例えば米国特許第３,９１４,７２７号に記述されている既知の押圧装置でも
って、又はオン・オフ機能をもつ電気スイッチ用の従来のばね機構によって電極
にかけられる押圧力は、該装置が当接面を含むときにはエラストマ本体部の凸状
当接面を変形させる。この変形は好ましく少なくとも５％に達するであろう。考
慮されたエラストマ本体部と隣合う本体部間の距離を出発点として定義されれば
、５〜３０％の変形がとくに好ましい。すなわち、もし押圧力が０でありかつ隣
合う本体部がエラストマ本体部と当接しているときの距離がdであり、そしても
し押圧力がかけられた後該距離が０.７dまで変化したときには、本体部は３０％
変形し
ているであろう。とくに好ましいエラストマ本体部は、より低い及びより高い硬
度を有している材料の両方がおそらく用いられることが可能であろうが、英国規
格ＢＳ９０３／Ａ２６で３０〜５０ＩＲＨＤの間の硬度を有しているものである
。
本発明の好ましい実施態様は、従属の請求項から明らかとなる。
本発明の手段によれば、過負荷保護装置の感度の低さなどといった、前記の「
背景技術」で記述された欠点を低減し又は完全に取り除くことが可能であること
が見出されている。より低いエネルギ展開で大きな短絡電流が生じたときには、
電流制限素子の抵抗が変化し、さらに熱的及び機械的慣性を減少させる。さらに
、低抵抗状態から高抵抗状態まで変化したときにはこれに続いて、電流制限素子
が元の抵抗に復帰し、さらに短絡電流効果が生じた後においてさえも再使用可能
である。本発明によって成し遂げられる結果に対する１つの想像しうる理由は次
のとおりであろう。正常な電流通路については、１より多い本体部が含まれる場
合において凸状当接面又は本体部を有するボディが外部の押圧装置によって変形
させられたときに形成される過渡面を通して互いに接触しているこれらの素子間
に低い過渡抵抗が維持される。大きな短絡電流が生じたときには、電極が電流力
の結果として離間する。さらに、１つのかかる当接面が含まれるときには、エラ
ストマ本体部の凸状当接面と隣合う本体部と間の過渡域に、好ましい当接面の配
置に起因していわゆる張力が生じる。これは当接面を減少させる結果となるが、
その理由は１つには凸状当接面を有するエラストマ本体部が変形させられること
ができるからであり、そして１つには電極が離間するであろうからである。結果
として、減少する過渡面でのエネルギ展開がより急速に増え、エラストマ本体部
の残部に許容しえない高い応力を惹起することなく、過渡面でのエラストマ本体
部の抵抗の大幅な増加を引き起こす。さらに、好ましいエラストマ本体部の横断
面形状の結果として、電流密度が電極間の横断面の対称軸線の沿って最大となり
、これは材料がこの領域内で最大応力下に置かれ、さらに電流の方向と垂直な横
断面中での割れ及び気泡の生成が防止されるといったことを意味する。
とりわけ、背景技術で記述された物理的特性、例えば導電性エラストマの押圧
応答性、過渡面、導電性エラストマ本体部及び電極の好ましい幾何学的配置によ
っ
て達成される電気力学的反発効果といった特性が、電極材料の好ましい選択と相
まって結合されたときには、電流制限装置で次のような利点が得られる。
a）特別に配置された導電性エラストマ本体部が電極を反発させるであろうこ
とと相まった、好ましい電極配置及び復元力のある押圧装置による、高い電流微
分値及び短絡電流での大幅に高められた感度。
b）導電性エラストマ本体部と電極との間の接触過渡域の変形のため、該装置
が非常に低抵抗とされることができる。
c）主たる及び従たる保護装置を含む電気回路でのより小さい選択性の問題。
d）素子が、低抵抗状態から高抵抗状態まで変化した後、その初期抵抗に復帰
する。
e）電極が、オン位置において電極（＝接触）と導電性エラストマ本体部との
間に必要な押圧力を維持する回路遮断器用の従来のオン・オフ機構に機械的に接
続された場合における、アーク遮蔽設備を可能な限り必要とはしない簡素な回路
遮断装置。
f）上記のe）の点にかかる回路遮断器系統が含まれる場合における溶接の危険
の除去。
g）振動に対する不感性及びはね返りに対する不感性を有するスイッチ・オン
機能。
h）押圧装置によって維持される押圧力が調整されることができかつ既知のや
り方で変化させられることができるときには、これによって全く同一の過負荷保
護装置が広げられ評価された電流範囲で使用されることを可能にするといった、
装置の感度の調整の可能性。
i）導電性エラストマ材料が、１mΩcm未満の非常に低い抵抗率を与えられるこ
とができることによる、非常に小さい外形寸法。
j）サイリスタ回路での排他的なチョーク設備が回避されることができる。
図面の簡単な説明
本発明は、ここから好ましい実施例を参照しつつ、また添付の図面も参照しつ
つさらに詳細に記述されるであろう。
ここにおいて、図１a〜cは、本発明の一部である３つの好ましい実施例の中央
部における断面図であり、この部分は主として導電性エラストマ本体部と電極と
を含んでいる。
図２は、その間で半径rの半円柱形の横断面を有する導電性エラストマ本体部
が圧縮された場合における抵抗Ｒを、２つの電極間の距離dの関数として示して
いる。
図３は、電気回路に接続された本発明にかかる電流制限素子の１つの実施例を
示している。
図４は、図３にかかる素子について、短絡が生じた場合における電流の過程を
示している。
図５は、本発明にかかる電流制限素子と、ヒューズ及び回路遮断器ＭＣＣＢの
ような従来の保護装置とに対する∫ｉ2・dt曲線を比較して示している。
図６〜図７は、本発明にかかるエラストマ本体部と、連結された電極と、そし
てさらに反発手段の中央部における断面図である。
図８〜図１９は、本発明にかかる電流制限素子のさらに進んだ変形例を示して
いる。
図２０ａは、本発明にかかる過電流に対する保護装置の断面図である。
図２０ｂは、電気回路中に接続された、図２０ａに示された装置を示している
。
図２０ｃは、ｉ（Ａ）とｔ（ms）との間の関係を示す線図である。
図２１ａは、図２０ａに示された装置のやや修正された形態である。
図２１ｂは、図２１ａに示された装置の側面図である。
図２２ａ及び図２２ｂは、図２０ａ及び図２１に示された装置のやや修正され
た形態である。
図２３は、図２２に示された装置の修正された形態である。
図２４ａ及び図２４ｂは、新規な装置のとくに好ましい実施例を示している。
図２４ｃは、Ｒ（オーム）とＸ（m）との間の関係を示す曲線である。
そして、図２５ａ〜図２５ｄは、新規な保護装置のもう１つの実施例における
設備を示している。
図６は、図１bに示された装置と類似の装置にかかる電流制限素子を示してい
る。該電流制限素子は、３mmの直径と１０mmの長さとを有し例えば８０重量％の
銀粉と２０重量％のシリコンプラスチックとを含む変形可能な導電性エラストマ
材料でつくられた均質な円柱形の中央部に取り付けられた本体部（１０）と、該
本体部（１０）にその反対側で接している２つの互いに平行な電極（１１，１２
）とを含んでいる。図示されている実施例の場合は、エラストマ本体部（１０）
は、ＢＳ９０３／Ａ２６によるショア数が４０となっている。電極（１１，１２
）には０.７mmの厚さを有する折り曲げられ銀メッキされた銅板が含まれている
。該電極は、既知のやり方で電極（１１，１２）に押圧力を加え、さらに本体部
の当接面（１０',１０"）を夫々の電極に対して約３０％の変形度で変形させる
ばね装置（１４）の助勢でもって、本体部（１０）に当接させられている。該装
置の感度又は応答性は、例えばＧＢ第１,５１９,５５９号又はＧＢ第１,４８９,
０１０号に記述された類の反発装置（１３）を含むことによって高められること
ができる。また、電極自体が反発方向の電気力学的電流力を高めるように構成さ
れてもよい。
このかわりに、反発装置（１３）は、早くからＵ.Ｓ.第４,５１３,２７０号に
記述されている類の、１つの電極に単独に作用するようにそして磁気力又は電気
力学的電流力の作用の下で互いに離間するように方向づけられた自己活性化式磁
気回路であってもよい。該装置の抵抗は２mΩである。該装置が大きな短絡電流
、好ましくは５０Ａを超える電流、そしてとくには５００Ａを超える電流となっ
たときには、電流密度が変形された当接面（１０',１０"）内で増加するであろ
う。これに伴って、素子の抵抗が１００mΩ又はこれを超えるところまで増加す
るであろう。これは、低電圧システムにおける短絡電流を制限するのには十分で
あり、これを通じて図６中の好ましい装置及び図３中に示された回路の作用が短
絡電流を制限し、図４中に示された電流一時間線図をつくりだす。
図７は、エラストマ本体部（２０）が均質な本体部でないことを除けば、図６
及び図１cに示された素子と同様である電流制限素子を示している。かくして、
図
７の実施例における本体部は、エラストマ本体部の変形度が３０％又はこれを超
えるところまで増加させられるのを可能にする空隙部（９）を含んでおり、ここ
での変形度は該空隙部の大きさに依存する。これは、ショア数が比較的高い材料
例えばショア数が８０の材料が用いられることを可能にする。本体部（２０）は
、好ましく、結果的に生じる凸状当接面（９'）が当接面（９"）と物理的に接触
するように変形可能である。
図８は、２つの導電性エラストマ本体部（１０a,１０b）が、一方が他方の上
に位置するように積み重ねられている本発明の実施例を示しているが、図９の実
施例における導電性エラストマ本体部（１０a,１０b）は、横に並んで配置され
ている。
図１０a〜bは、図７にかかる導電性エラストマ本体部（１０）が、本体部（１
０）と長手方向に平行に伸びている２つの電極（１１，１２）の間に配置されて
いる、本発明にかかる装置を示している。電極とエラストマ本体部当接面（１０
',１０"）とに加えられる押圧力は、前記の復元力のある押圧装置の作用を通じ
て得られる。
図１１は、導電性エラストマ本体部（１０）が図１０a〜bにかかる２つの電極
（１１，１２）の間に配置されている、本発明にかかる装置を示している。強磁
性の反発回路（１３）が、長手方向に伸びている電極（１１，１２）とエラスト
マ本体部（１０）とを取り囲んでおり、そして電流制限素子を通して過電流が流
れたときに電極（１１）の反発効果を高める。押圧力は、前記の復元力のある押
圧装置によって電極とエラストマ本体部当接面（１０',１０"）とに加えられる
。
図１２は、導電性エラストマ本体部（１０）が半円柱形であって導電性の接着
剤により電極（１２）にしっかりと取り付けられ又は自由にもたれかかることが
できることを除けば、図１０a〜bに示された装置と類似の装置を示している。
図１３は、２つの導電性エラストマ本体部（１０a,１０b）が２つの電極（１
１，１２）の間に配置され、これらの電極間にさらに電極（１１，１２）を取り
囲む２つのエラストマ本体部（１０c）及び（１０d）が夫々配置された、本発明
にかかる装置を示している。押圧力は、前記の既知の押圧装置によって、電極に
、そしてとくに凸状の端面を備えたエラストマ本体部に加えられる。
図１４は、夫々電極（１１，１２）を取り囲んでいるエラストマ本体部（１０
c,１６a）及び（１０e,１６b）が、夫々導電性エラストマ材料（１０c,１０e）
及び電気的絶縁性を有するエラストマ材料（１６a,１６b）を含んでいる、図１
２及び図９の実施例にかかる本発明のさらに進んだ実施例を示している。各エラ
ストマ本体部（１０c,１６a）及び（１０e,１６b）は、２部成形で好ましく成形
され、もってエラストマ本体部が互いに結合され、そして電極が電気的に絶縁さ
れている。電極への電気的な接続は図中には示されていない。
図１５は、２つの電気的絶縁性を有するポリエチレン本体部（１５a,１５b）
が導電性エラストマ本体部（１０）と平行に配置された、図６及び図７に関連し
た本発明にかかる装置を示している。該装置が、電極（１１，１２）に作用する
力Ｆで示されているように押圧されたときには、本体部（１０）は変形させられ
、そしてさらに電気的絶縁性を有する本体部の境界面（１５a'）及び（１５b'）
に対してもたれかかる。このようにして、短絡が生じたときのフラッシュオーバ
を防止する電気的絶縁が得られ、このとき他の場合には普通の問題である導電性
エラストマ本体部の外部への流出が生じない。
図１６は、導電性エラストマ本体部（１０）が、前述の図にかかるいくつかの
一体化されたエラストマ本体部を含みつつ、いくつかの凸状の変形可能な当接面
（１０'a,１０b',１０c',１０d'）を含む、本発明にかかる装置を示している。
エラストマ本体部（１０）は密でありかつ均質である。
図１７は、前述の図にかかるいくつかの一体化されたエラストマ本体部を含み
つつ、導電性エラストマ本体部（１０）が「スプライン配列」中に凸状の変形可
能な当接面を有する、本発明にかかる装置を示している。
エラストマ本体部（１０）はこのように密であり、そしていくつかの凸状面は
、例えば押圧装置（１４）の助勢でもって押圧力を増加させることにより活性化
されることができる。
図１８a〜bは、凸状の変形可能な当接面（２０a',２０b'）を有する２つの導
電性エラストマ本体部（２０a,２０b）と、２つの電極（１１，１２）とが含ま
れる、本発明にかかる装置を示している。電極は、その当接面（２０a',２０b'
）が互いに
物理的に当接する同心の導電性エラストマ本体部（２０a,２０b）によって取り
囲まれている。当接面（２０a',２０b'）は、押圧装置（１４）によって加えら
れる押圧力によって変形させられる。電極（１１，１２）には、夫々電気的な接
続手段（３１）及び（３２）が設けられている。
図１９は、導電性エラストマ本体部（１０ａ１,１０ａ２,１０ａ３,１０ａ４
）が、導電性エラストマ本体部（１０ｂ１,１０ｂ２,１０ｂ３,１０ｂ４）の凸
状境界面に対して垂直な方向に向けられた凸状境界面を有する、本発明にかかる
装置を示している。該装置は、電流を導くための２つの電極（１１，１２）を含
んでおり、押圧装置は当接面（１０ａ1…１０ｂ１…）を変形させるようにその
上の電極に押圧力を加える。
本発明はここに示された実施例に限定されるものではなく、そしてより多くの
変形例が以下の請求項の技術範囲内において存在しうるということが理解される
であろう。例えば、図８にかかる互いに積み重ねられた導電性エラストマ本体部
の数を、図示されているものよりもかなり多くしてもよい。
図２０ａは、その内部で２つのポリマベースのサーミスタ１５ａ及び1５ｂが
エラストマ本体部１０と並列接続されている装置を示している。固定抵抗器１６
ａ、１６ｂも含まれている。図２０ｂは、破線１７が、保護装置全体、すなわち
エラストマ本体部、電極、抵抗器及びサーミスタを記号化して示している回路図
である。
本発明にかかる装置の構成要素１０、１５及び１６の適切な相互の寸法調整に
より、ポリマベースのサーミスタ１５は、短絡時における「エネルギ吸収部材（
energy absorber）」として機能するであろう。これは、エラストマ本体部１０
の過負荷を防止する。固定抵抗器１６は、この後、サーミスタ１５がみつからな
いときよりもはるかに大きくなることが許容される。これは、次のエネルギ考察
から理解されるであろう（図２０ｃ参照）。
電流がi1に達したときの磁気エネルギは、w1＝Ｌ＊i1＊＊２／２である。
電流がi2に達したときの磁気エネルギは、w2＝Ｌ＊i2＊＊２／２である。
電流がi3に達したときの磁気エネルギは、w3＝Ｌ＊i3＊＊２／２である。
低抵抗状態から高抵抗状態への過渡期にエラストマ本体部１０によって吸収さ
れるエネルギは、w1〜2−w1−w2である。ポリマベースのサーミスタは整流段階
の期間は低抵抗であることが許容されうるので、w1〜2は、＜＜w1−w3＝w1〜3と
なるであろう。ここで、w1〜3は、ポリマベースのサーミスタが存在しないとき
にエラストマ本体部１０によって吸収されるエネルギである。図２０にかかる電
流制限素子は、上位及び下位の短絡保護装置を含む回路に容易に適応させられる
。すなわち、この中で、全選択が、例えば低電圧領域内での分布系中で容易に達
成されることができる。図２０に示された実施例はまた、エラストマ本体部１０
が一層薄くなることを可能にする。すなわち、電極１１と１２との間の距離が短
くなることを可能にする。この事実は、図２１に示された実施例に利用されてい
る。
図２１は、エラストマ本体部１０が図２０の実施例の場合よりもはるかに薄く
なっている、図２０にかかる装置を示している。これはエラストマ本体部１０か
ら電極への熱移動を改善し、同時に薄いエラストマ本体部に起因して力の生成が
低減される。これは、電流制限素子の定格電流の増加が許容されることができる
ということを意味する。図２１ｂは、電流制限素子の側面図である。電極１２は
、１２'、１２''、１２'''、１２''''が付されたいくつかの電極に「分割（spli
t up）」されている。これは、基本的には断熱状態が支配的であるので、電流
制限素子が短絡時に一層受け入れやすくなるといった結果を招く。電流制限素子
のこの受け入れやすさないしは感度は、電流の置換が起こる表面３１、及び図２
１中の電流３０によって示された「バルブ作用（valve action）」によって強
められる。
図２２ａは、自動ヒューズ例えば（ＭＣＢ）中に見出される、固定抵抗器１５
が２つの励磁コイル又は既知の撃針（firing pin）装置を含んでいる、図２０
〜２１にかかる装置を示している。撃針装置ないしは励磁コイルは、図２２bに
かかる機構を経由して接触システム（５０）を直接的に（４０）又は間接的に（
４１）活性化させ、その結果回路は遮断されるであろう。
図２３は、図２２にかかる装置を示している。図２２の実施例とは異なり、励
磁コイル／撃針装置は、少なくとも１つの電極（１１、１２）に作用を及ぼす。
これは、図２３中では矢印（４５）によって記号化されている。電極は、これと
ともに、短絡時に互いに置換される。エラストマ本体部は、これとともに「訓練
され（exercised）」、これは例えば、低抵抗状態への復帰時間に関して有利で
あることが見出されている。自然に、コイルのあるターン（turn）は、エラスト
マ本体部に直列接続され、これによりエラストマ本体部１０の応答性が高まる（
図２３ｂの（４５’）及び（４５”参照））。
図２４（ａ〜ｃ）は、該装置内のポリマベースのサーミスタ（１５ａ、１５ｂ
）のとくに好ましい実施例を示している。横断面積ｄＡの微小要素の抵抗は、図
２４ｃ中の曲線によって示されているように変化する。短絡の場合は、エラスト
マ本体部（１０）に隣り合うゾーン中のポリマ材料は、最初に低抵抗状態から高
抵抗状態に至る。もし、該回路が事前に遮断されていなければ、このプロセスは
、全部のサーミスタ（１５）が「スルートリップ（through tripped）」される
まで続く。これは、電流の穏やかな整流（図２０ａ−ｃ参照）及びサーミスタの
エネルギ吸収の改善を生じさせる。図２５ａ〜ｄは、内部励磁装置（１３）が螺
旋状配置の電極（１１及び１２）によって成り立っている、本発明の実施例を示
している。この場合、短絡電流が電極を流通したときに、反発力Ｆｒが電極（１
１）と（１２）との間に生じる。これらの反発力は、電極を互いに引き離す方向
に作用し、これは過電流保護装置の感度を一層高めるといった結果を招く。カス
ケード結合された要素の感度あるいは応答性は、図２５ｃ〜ｄに示されているよ
うに、分離接続装置１９ａ及び１９ｂによって変化させることができる。直列接
続の場合の反発力Ｆｓは、全電流が同一である場合において並列結合により得ら
れる反発力Ｆｐよりもおよそ４倍の大きさとなるであろう。
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ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，
ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｈ
Ｕ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ
，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，
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