JP5529893B2

JP5529893B2 - サージ保護装置およびこのサージ保護装置を複数個つなぎ合わせた配列

Info

Publication number: JP5529893B2
Application number: JP2011546808A
Authority: JP
Inventors: ゲーロツィンマーマン，
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2030-01-25
Also published as: EP2392058A1; CN102301550A; WO2010086286A1; DE102009006545A1; KR101622430B1; US8526157B2; CN102301550B; JP2012516528A; DE102009006545B4; KR20110119753A; US20120019972A1

Description

本発明は、サージ保護装置およびこのサージ保護装置を複数個つなぎ合わせた配列に関する。

サージ保護装置は、特許文献１により公知となっている。

ドイツ国特許出願公開第１０２００５０３６２６５号明細書

本発明は、容易にかつ低コストで製造しうる、過渡的なサージ電流に耐えうるサージ保護装置を提供することを目的する。

上記の課題は、本発明に係る、請求項１に記載したサージ保護装置により解決される。また、本発明の好ましい態様は、請求項２以下に記載されている。

本発明のサージ保護装置は、第１の環状セラミックス体と、互いに離間した２つの電極とで密閉した本体を有し、この中にはガスが充填される。本体の内部には、第１の環状セラミックス体よりも高さが低い第２の環状セラミックス体を、第１の環状セラミックス体から離間させて設ける。

本発明の一態様によれば、電極の内側部分の少なくとも一部は、第２のセラミックス体の内のりによって画定される円筒形の空間に進入する。

前記円筒形の空間に進入している電極内側部分の少なくとも一部には、菱形の平面を形成するのが好ましい。

本発明の一態様によれば、前記電極は、ピン電極として形成される。

本発明の他の態様によれば、前記複数の電極の内側部分は、互いに平行に広がる少なくとも２つの平坦な面を有するのが好ましい。

前記電極の内側部分の少なくとも一部の領域には、活性層を塗布するのが好ましい。また、この活性層は、電極の内側部分の平面領域に、この平面領域の一部または全部を覆うようにして形成するのが好ましい。

本発明の一態様によれば、前記第１のセラミックス体の内側部分に、１つまたは複数の点弧帯を配置または塗布する。

第１のセラミックス体の内面に上記の点弧帯を形成し、かつ上述のように電極に活性層を塗布すると、点弧およびサージ電流に対する耐性が最適化されるか、または向上する。

前記第２のセラミックス体は、サージ保護装置がサージ電流を受けたときに、揮発する電極および／または活性層もしくは点弧帯の構成材料の大部分が、第２のセラミックス体の内側部分に付着しうるように構成するのが好ましい。したがって、第１のセラミックス体２の内壁に、揮発物が付着するのは回避される。その結果、サージ保護装置は、製品全体の寿命に関係する十分に高い絶縁性と十分に低い点弧電圧が保証される。第１のセラミックス体の内側部分に揮発物が付着すると、絶縁破壊や点弧帯の不活性化に繋がり、サージ保護装置の性能が劣化する。

本発明の一態様によれば、前記第１のセラミックス体および第２のセラミックス体は、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）から形成する。

前記電極は、熱伝導性と融点がともに高いのが好ましい。本発明の好ましい態様においては、ＷＣｕ製の電極を用いる。

前記電極の直径は、少なくとも１０ｍｍとするのが好ましい。

本発明の一態様に係るサージ保護装置におけるサージ電流時の電力密度は、１３０Ｗ／ｍｍ³よりも大きい。

上記のサージ保護装置は、少なくとも２つを１つの配列にまとめることができる。この場合、配列中の隣り合う２つのサージ保護装置は、上述の１つの電極を共有する。

本発明の一態様によれば、前記サージ保護装置からなる配列において共有される電極は、両側が使用可能なピン電極として形成される。

本発明に係る配列においては、サージ保護装置は、互いに固定されるよう機械的に連結する。最後のサージ保護装置を連結した後に、好ましくは、高い熱伝導率、および圧力に応じて容易に調整しうるサージ耐力をもつ混合ガスを充満させると、サージ電流の発生時に、所定の静的および動的な点弧特性、高い点弧電圧および非常に大きい電力密度をもつ、気密で、ガスが充満したサージ保護装置が得られる。

上記の配列は、例えば１８個のサージ保護装置を直列に並べるか、またはまとめて１つの直列型パックとすれば、３０ｋＡ以上のサージ電流にも耐えることができる。

上記の配列を形成するに当たって、互いに容易につなぎ合わせうる構成要素、および上述の構造を有するサージ保護装置を用いることにより、第２の内側セラミックス体を用いないサージ保護装置をいくつか用いる場合に比べて、低コストで小型のサージ保護装置配列を実現することができる。この場合、４０％を超える減容が可能になる。

以上説明した複数のサージ保護装置からなる配列は、主電流保護システムにおいて、外部ケーブルと中性線との間に適用するのが好ましい。

本発明の一態様に係るサージ保護装置の模式的な断面図である。本発明のサージ保護装置を複数個つなぎ合わせたサージ保護装置配列の模式的な断面図である。

以下に、本発明に係るサージ保護装置、およびこのサージ保護装置からなる配列を、添付の図面および態様により詳細に説明する。

添付の図面は、実際のものと等縮尺では描かれていない。むしろ、あえて拡大・縮小したり、変形したりして描いている。互いに同一の要素、または同一の機能を担う要素には、２つの図面にわたって、同一の符号を付してある。

図１は、本発明の一態様に係るサージ保護装置の模式的な断面図である。サージ保護装置は、第１のセラミックス体２を含む本体１を備えている。この外、このサージ保護装置は、２つの電極３，３を備えている。電極３は、この態様においては、ピン電極である。各電極３は、外側部分１０と内側部分７からなる電極本体を備えている。電極３の内側部分７は、活性層９で覆われている。２つの電極３，３の内側部分７，７における相対向する面は、互いに平行であるのが好ましい。一方、電極３の外側部分１０は、図においては、サージ保護装置の外部に位置する。いずれの電極本体においても、外側部分１０の形状は、対向する電極本体の内側部分７の形状と同一であるため、複数のサージ保護装置を直列接続する場合、つなぎ合わせるのに適している。このように、各電極本体は、互いに同一形状で、かつ同一の大きさである。第１のセラミックス体２の内のりによって大きさが画定されるサージ保護装置の内部４には、第２のセラミックス体５が位置している。第１のセラミックス体の高さＨ２は、第２のセラミックス体５の高さＨ５よりも大きい。電極３の内側部分７は、第２のセラミックス体５の内のりによって画定される円筒形の空間６に進入している。第１のセラミックス体２の内側部分には、点弧帯８が設けられている。第２のセラミックス体５は、サージ保護装置がサージ電流を受けたときに、電極３、活性層９または点弧帯８を構成する材料の揮発物が、大部分、第２のセラミックス体５の内側部分に付着しうるように構成されている。したがって、第１のセラミックス体２の内壁に、上記電極３、活性層９または点弧帯８の材料の揮発物が、付着するのは回避される。

図２は、本発明のサージ保護装置を複数個つなぎ合わせたサージ保護装置配列の模式的な断面図である。配列内の各サージ保護装置は、第１のセラミックス体２を含む本体１を備えている。本体１の内部４の大きさは、第１のセラミックス体２の内のりによって画定される。第１のセラミックス体２の内面には、点弧帯８が設けられている。本体１の内部４には、第２のセラミックス体５が位置している。隣り合う２つのサージ保護装置は、１つの電極３を共有している。この共有される電極３の一方の側の部分は、隣り合う一方のサージ保護装置の電極３の内側部分７となる。この内側部分７は、少なくとも一部が、そのサージ保護装置における第２のセラミックス体５の内のりによって画定される円筒形の空間６に進入している。この電極３のもう一方の側の部分は、この電極３の外側部分１０を構成すると同時に、この電極３の内側部分７として、隣り合うもう一方のサージ保護装置の電極３の円筒形の空間６に進入している。このように、各サージ保護装置は、互いに固定されるように機械的に連結される。この際、本体１には、高い熱伝導率、および圧力に応じて容易に調整しうるサージ耐力を兼ね備える混合ガスを充満させる。

上記の実施形態においては、本発明の限られた数の展開例しか記載することができなかったが、本発明は、これらの実施形態に限られるものではない。サージ保護装置の電極は、概ね任意の形状にすることも、原理的には可能である。

本発明の内容は、上記態様に限定されるものではない。一方、上記態様における種々の特徴は、技術的に有用である限り、本発明の技術的範囲内で任意に組み合わせることができる。

１サージ保護装置
２第１のセラミックス体
３電極
４サージ保護装置の内部
５第２のセラミックス体
６第２のセラミックス体の内のりによって画定される円筒形の空間
７電極の内側部分
８点弧帯
９活性層
１０電極の外側部分
Ｈ２第１のセラミックス体の高さ
Ｈ５第２のセラミックス体の高さ

Claims

第１の環状セラミックス体（２）と、互いに離間した第１の電極（３）および第２の電極（３）とで密閉した内部（４）にガスを充填した本体（１）を有するサージ保護装置であって、前記本体（１）の内部（４）には、前記第１の環状セラミックス体（２）の高さ（Ｈ２）よりも低い高さ（Ｈ５）をもつ第２のセラミックス体（５）が、第１の環状セラミックス体（２）から離間して設けられ、前記第１の電極（３）および前記第２の電極（３）は、互いに同様な形状のピン電極として形成され、それぞれが第１の部分と第２の部分とを有し、前記第１の電極（３）の第１の部分は、前記本体（１）の外側に配置され、前記第１の電極（３）の第２の部分は、前記本体（１）内において、前記第２の電極（３）の第１の部分に対向するとともに離間して配置され、前記第２の電極（３）の第２の部分は、前記本体（１）の外側に配置されることを特徴とするサージ保護装置。
前記電極（３）の内側部分（７）の少なくとも一部は、前記第２のセラミックス体（５）の内のりによって画定される円筒形の空間（６）に進入していることを特徴とする請求項１に記載のサージ保護装置。
前記円筒形の空間（６）に進入している少なくとも内側部分（７）は、菱形の平面を形成していることを特徴とする請求項２に記載のサージ保護装置。
前記第１の電極（３）の第２の部分は、前記円筒形の空間（６）に一部が進入するように配置され、前記第２の電極（３）の第１の部分は、前記円筒形の空間（６）に全体が進入するように配置されることを特徴とする請求項２または３に記載のサージ保護装置。
前記２つの電極（３）は、互いに平行に広がる少なくとも２つの平坦な内側部分（７，７）を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のサージ保護装置。
前記第１の環状セラミックス体（２）の内側部分には、点弧帯（８）が塗布されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のサージ保護装置。
前記電極（３）の内側部分（７）の少なくとも一部の領域には、活性層（９）が塗布されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のサージ保護装置。
前記第２のセラミックス体（５）は、サージ電流を受けたときに揮発する電極および／または活性層の構成材料が、大部分、第２のセラミックス体（５）の内側部分に付着しうるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のサージ保護装置。
前記第１の環状セラミックス体（２）および第２のセラミックス体（５）は、Ａｌ２Ｏ３から形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のサージ保護装置。
前記電極（３）は、ＷＣｕを含有していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のサージ保護装置。
前記電極（３）は、一体的に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のサージ保護装置。
請求項１乃至１１のいずれかに記載のサージ保護装置を少なくとも２つ含む配列であって、隣り合う２つのサージ保護装置は、前記１つの電極（３）を共有するようになっているサージ保護装置配列。
前記共有される電極（３）は、両側が使用可能なピン電極として形成されていることを特徴とする請求項１２に記載のサージ保護装置配列。
各サージ保護装置は、互いに固定されるように機械的に連結されていることを特徴とする請求項１３に記載のサージ保護装置配列。
前記共有される電極（３）の第１の部分は、第１のサージ保護装置の第１の面を形成し、前記共有される電極（３）の第２の部分は、第２のサージ保護装置の第２の面を形成することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれかに記載のサージ保護装置配列。
前記共有される電極（３）の第１の部分は、第１のサージ保護装置における前記第２のセラミックス体（５）の内のりによって画定される円筒形の空間（６）に進入して配置され、前記共有される電極（３）の第２の部分は、第１のサージ保護装置に隣接する第２のサージ保護装置における円筒形の空間（６）に進入して配置されることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれかに記載のサージ保護装置配列。