JP2020508557A - 低電圧アプリケーション用安全ヒューズ - Google Patents

Abstract

本発明は、２つの接点の間に位置し、保護ハウジング内に配置された少なくとも１つのヒューズ要素と、可溶導体に対して内部絶縁距離を有する短絡補助接点とで構成され、電源システムへと接続可能な装置、とくには火花ギャップまたはバリスタなどの過電圧アレスタを保護するための低電圧アプリケーション用の安全ヒューズに関する。本発明によれば、絶縁距離を乗り越えるための外部から動作させることができるスイッチング装置が、低インピーダンスまたはインピーダンスを含む短絡を生じさせるために、保護ハウジング内に具現化され、スイッチング装置は、絶縁距離を形成する絶縁要素を備え、絶縁要素は、発熱アクチベータによって状態の変化を被り、アクチベータは、少なくとも１つの制御接続に接続される。【選択図】図２

Description

本発明は、ヒューズハウジング内で２つの接点の間に配置された少なくとも１つの可溶導体と、可溶導体に対して内部絶縁距離を有する短絡補助接点とで構成され、供給網へと接続可能な装置、とくには火花ギャップまたはバリスタなどのサージ保護装置を保護するための請求項１に記載の低電圧アプリケーション用安全ヒューズに基づく。

従来からのヒューズが、ケーブルおよび配線ならびに接続された機器に過電流または短絡に対する保護を提供するために、大量に、多数の用途に使用されている。

さらに、ヒューズは、サージアレスタのためのバックアップ保護として、いわゆる交差分岐にて使用される。ここで、適切なヒューズが、短絡の場合の保護を保証しなければならない。

再生可能エネルギー源がますます使用され、供給ネットワークに組み込まれるようになるにつれて、ますます揮発性の短絡値が、フィードインの状況に応じて、機器の設置場所において生じている。これは、必要とされるヒューズまたはスイッチオフ積分を広範囲にわたって変化させなければならないという結果につながる可能性がある。特定の状況において、選択されたヒューズは、もはや考えられるすべてのフィードインの条件下で保護を提供することはできない。

「短絡」法を使用して、きわめて限られた範囲で、揮発性の短絡値の問題を解決することができる。むしろ、「短絡」法は、故障の場合にサージ保護装置の未定義のインピーダンスを定義済みのインピーダンスに変換する。これを、サージ保護に並列に接続された短絡回路と同様に理解することができる。低インピーダンスの金属接続の場合、ヒューズに幹線の短絡電流をもたらすことができ、これが充分に大きい場合にのみ、ヒューズが定められたやり方でオフになる。これは、揮発性の短絡電流の存在するネットワークに常に当てはまるわけではない。

低抵抗短絡の場合、ヒューズに利用可能な最大短絡電流がもたらされる。インピーダンスを含む短絡の場合、ヒューズの電流負荷が減少し、低電流でのスイッチオフが疑わしくなる。可溶導体へのアークまたはアーク侵食は、電流を制限するインピーダンスのような効果を有する。これにより、遮断が遅れる可能性があり、あるいは可溶導体のさらなる局所的な損傷だけが生じる可能性があり、結果としてアーク時間がきわめて長くなり、あるいはアークの引き延ばしによってヒューズが破壊され、したがって残存リスクが高くなる。

原理的に、トリップ特性を備えた回路遮断器の使用が、ここでの代替手段であるが、これらのスイッチは、ヒューズよりもかなり高価であるため、コストの理由からすべての用途には適さない。

ヒューズの特別な特性は、ヒューズの保護範囲の変更または調整の余地が、ほとんどないことを意味する。

ヒューズの適用範囲を調整および拡張できるように、火工技術によって作動する切断装置の助けを借りて、電気ヒューズ要素の電流導体を切断することがすでに提案されている。独国特許出願公開第４２１１０７９Ａ１号明細書が、可溶導体を通って流れ、電流検出装置によって検出される電流が、予め定めることができるしきい値よりも大きい強度を有する場合に、火工品が点火されるそのような解決策を示している。

独国特許出願公開第１０２００８０４７２５６Ａ１号明細書が、いくつかのボトルネックを破壊するせん断ロッド用の制御可能な駆動部を備えた高電圧ヒューズを開示している。作動を、故障電流に応じて別のコントローラから実行することができる。

独国特許出願公開第１０２０１４２１５２７９Ａ１号明細書が、ヒューズと直列に接続された保護対象装置用のヒューズを開示している。

ヒューズの寸法に関して、独国特許出願公開第１０２０１４２１５２７９Ａ１号明細書は、ヒューズ積分Ｉ^２ｔに言及している。したがって、可溶導体の溶融が、その材料および形状特性によって決定されるため、可溶導体の材料および／または形状に応じて、可溶導体の蒸発にはそれぞれの熱量Ｑが必要である。

ヒューズによって保護される装置がサージ保護デバイスである場合、これは、ヒューズをトリップさせることなく短時間に大電流を通すことができると同時に、例えばサージ保護装置の損傷の場合に発生し、あるいはラインフォロワー電流として発生し得る短時間の故障電流の場合に早期にオフになるようにも意図されるため、特別な要件が適用される。これらの要件のうちの最初の要件は、多くの場合、ヒューズの定格電流値を大きくすることにつながる。上述の要件のうちの２番目の要件は、低い公称電流値でなければ実現することができない。

この問題を考慮して独国特許出願公開第１０２０１４２１５２７９Ａ１号明細書は、追加の接点が設けられ、追加の接点のうちの１つが可溶導体の溶融を直接的または間接的に引き起こすためのトリガ接点を呈するようなやり方でのヒューズのさらなる発展に関する。加えて、可溶導体は、他の接点のうちの１つの接点の領域に予め決定された破断点を有してもよい。一実施形態において、可溶導体は、消火媒体、とくには砂によって、少なくとも部分的に囲まれる。

追加の接点と可溶導体の間で電気アークが点火され、保護対象の装置に並列な補助経路に電流が生じる。この並列経路により、保護対象の装置への負荷が軽減され、可溶導体への電流負荷が増加する。これは、ヒューズによる電流の遮断をより速くすることにつながる。ここでの効果は、既知の個別の短絡回路の効果に似ている。短絡回路とは対照的に、経路のインピーダンスは、とりわけ補助接点と可溶導体の間の絶縁距離を橋絡する比較的長いアークによって増加し、したがって電流の増加の有効性は依然として限られている。したがって、ヒューズの切断をすべての条件下で保証することは不可能である。

独国特許出願公開第１０２０１３００５７８３Ａ１号明細書が、動作電圧に依存しない安全かつ低インピーダンスな電気的短絡を生成するための装置を示している。この装置は、異なる電位を有する２つの電気接続部品、とくには板状の接続部品に基づく。接続部品の間に絶縁部が存在する。短絡を、絶縁経路を少なくとも部分的に貫通または破壊することによって達成することができる。

接続部品は、上述の解決策によれば密接に隣接しており、絶縁部の包含のもとで配置されている。絶縁部は、絶縁ホイルまたはホイル状のコーティングとして設計されている。さらに、絶縁部のすぐ近くに発熱マスが存在し、エネルギーが加えられると発熱エネルギーを放出して、絶縁部の溶融または変形を引き起こし、したがって接続部品の間の電位の隔たりが排除され、所望の短絡が生じる。

独国特許出願公開第１０２０１３００５７８３Ａ１号明細書による内部短絡機能を有する装置は、短絡を遮断するために調整された別個の外部サージ保護装置を必要とする。

上記から、本発明の目的は、供給網へと接続可能な装置、とくにはサージ保護装置を保護するための低電圧アプリケーション用のさらに開発された安全ヒューズを特定することである。この安全ヒューズは、ヒューズハウジング内で２つの接点の間に位置する少なくとも１つの可溶導体と、可溶導体に対して内部絶縁距離を有する短絡補助接点とで構成される。指定される安全ヒューズは、省スペースかつ費用対効果の高い方法で実現されるべきであり、補助接続または補助接点を介した短絡電流のトリップの可能性を有するべきである。外部の短絡可能なスイッチの使用を省くべきである。

本発明の目的は、請求項１の特徴の組み合わせによる安全ヒューズによって解決されるはずであり、従属請求項が、少なくとも適切な構成およびさらなる発展を含む。

本発明によるヒューズは、とくには、サージ保護装置と組み合わせて交差分岐で使用されるように意図される。短絡補助経路の能動的な作動の可能性が、絶縁要素、とくには絶縁ホイルを破壊することにより達成され、すなわち発熱反応を使用することによって達成される。

使用される絶縁要素、とくには絶縁ホイルは、交差分岐において使用するための絶縁経路に必要な電気的要件を満たしているため、追加の外部スイッチング装置は必要でない。

本発明によれば、可溶導体と補助接点との間の金属の低インピーダンス短絡、ならびにインピーダンスおよび火花形成を伴う短絡を、実現することができる。

本発明の実施形態において、絶縁要素は、可溶導体の加熱によるインパルス負荷によって引き起こされる熱的損傷から保護される。

安全ヒューズの短絡経路が正常な機能の下で応答することを保証するために、絶縁距離についての要件が、本明細書に従って、外部の短絡可能スイッチの使用を必要とせずに満たされる。

本発明による安全ヒューズは、１つ以上の並列な可溶導体を有することができる。可溶導体を、ヒューズハウジング内の消火媒体によって囲むことができる。

可溶導体は、従来からの狭窄部を有することができる。これに代え、あるいはこれに加えて、短い溶融時間を小さな過電流で達成でき、したがって同じパルス通電容量を有するヒューズの定格電流の好都合な低減がもたらされるように、狭窄部を修正し、すなわち同じ断面を有する可溶導体の狭窄部の長さを長くすることが可能である。

加えて、本発明による安全ヒューズをトリガ可能な安全ヒューズとして設計することが可能であり、トリガ装置が、それぞれ接続された装置の故障または過負荷状態の場合に可溶導体の制御された切断のために作動する。これに関して、例えば、可溶導体の一部分をヒューズハウジング内に露出させて形成することができ、機械的な分離要素を、トリガ装置に応じて、少なくとも１つの可溶導体をその可溶積分とは無関係に機械的に破壊するために、ハウジング内のアクセスを介して消火剤の存在しない領域に導入することができる。

そのような分離要素を、刃または刃先として設計することができる。また、分離要素を電橋線イグナイタによって可溶導体の方向に駆動することも可能である。

この点で、少なくとも１つの可溶導体は、上述のように、それぞれのヒューズの定格負荷用に設計された多数の既知の電気的狭窄部を有することができる。さらに、トリガユニットに応じて引っ張り応力に曝されたときに引き裂きによって切断されることができる追加の幾何学的狭窄部を設けることができる。

この点で、簡単に要約すると、絶縁距離を克服するための少なくとも１つの外部から作動させることができるスイッチング装置が、低インピーダンスまたはインピーダンスを含む短絡を引き起こすために、本発明に従ってヒューズのヒューズハウジング内に設計される。

スイッチング装置は、絶縁距離を形成する絶縁要素を有し、絶縁要素は、発熱アクチベータによって状態の変化を被り、アクチベータは、少なくとも１つの制御接続に接続される。

絶縁要素を、絶縁ホイルとして設計することができる。

発熱アクチベータも、ホイルとして、ここでは反応ホイルとして実現することができ、反応ホイルは、点火装置に接続される。

発熱アクチベータは、絶縁要素を直接的または間接的に破壊する電橋線イグナイタを有することができる。

電橋線イグナイタは、絶縁距離を克服するために導電性要素を駆動することもでき、これによって所望の短絡を生じさせることができる。

点火装置は、好ましくは、電流が流れるときに加熱する点火要素を有し、点火要素は、少なくとも１つの制御接続に接続される。

複数の可溶導体をヒューズハウジング内に互いに平行に形成することができ、複数の可溶導体は、ディスクによって案内され、ディスクは、ハウジング内に位置し、ヒューズハウジングによって支持される。次いで、スイッチング装置を、ディスクに配置し、あるいはディスク上に配置することができる。

可溶導体は、それぞれの直線状の広がりにおいて、低減された領域および／または断面の部分を有する。しかしながら、本発明によるスイッチング装置は、これらの低減された領域および／または断面の部分の外側に配置される。

円筒形のヒューズハウジングにおいては、キャップ状の接点が端面において好ましく使用され、補助短絡接点は、キャップ状の接点のうちの１つを介して案内される。この場合、補助接点を形成するために、絶縁された分離領域をそれぞれのキャップに形成することができる。さらに、キャップ状の接点のうちの１つを介して少なくとも１つの制御接続を案内することも可能である。これは、やはり絶縁された接点部分を介して行うことができ、あるいはブシュを設けて制御線接続ケーブルを収容することができる。

本発明を、実施形態の例および図によって以下でさらに詳しく説明する。
狭窄部を有するカプセルヒューズ用の可溶導体の上面図を示している。 キャップ状の接点および統合されたスイッチング装置を有する安全ヒューズの断面図を示している。 狭窄部および本発明によるスイッチング装置を配置するための追加の表面を有するカプセルヒューズ用のさらに発展した可溶導体を示している。 積み重ね配置における本発明によるスイッチング装置の詳細図を示しており、わかりやすくするためにヒューズハウジングおよび接続キャップは省略されている。 電流で加熱する点火要素Ａ；Ｂを備えた点火装置の典型的な実施形態を示している。 ディスクによって案内された２つの基本的に平行に延びる可溶導体を備え、ディスク上にスイッチング装置が配置されている本発明によるヒューズのさらなる実施形態を、原理的に、縦断面図にて示している。 ２つの可溶導体を、可溶導体を案内するためのディスクと共に備える構成において、ヒューズハウジングおよびキャップ状の接続接点を有しており、電橋線イグナイタが絶縁要素を破壊して導電性の可動部品によって短絡状態を生じさせるアクチベータとして使用される本発明によるヒューズのさらなる実施形態を示しており、閉鎖前のスイッチング装置の正常な状態を示している。 ２つの可溶導体を、可溶導体を案内するためのディスクと共に備える構成において、ヒューズハウジングおよびキャップ状の接続接点を有しており、電橋線イグナイタが絶縁要素を破壊して導電性の可動部品によって短絡状態を生じさせるアクチベータとして使用される本発明によるヒューズのさらなる実施形態を示しており、閉鎖後、すなわち短絡の場合のスイッチング装置の状態を示している。

サージ保護デバイスまたはサージ保護要素が、火花ギャップまたはバリスタ、サプレッサダイオード、ガスアレスタ、コンデンサ、非線形抵抗器、およびこれらの組み合わせを使用することが知られている。これらの既知の要素は、一般に、非線形応答または非線形特性を有する。サージ保護要素が頻繁に応答する場合や、過度に大きく、あるいは過度に長い過電圧または過電流による過負荷が発生した場合に、対応するサージ保護装置が徐々に劣化し、あるいは破壊される可能性がある。

このような過負荷の原因は多岐にわたり、多くの場合、それぞれの保護装置の種類に特有である。

バリスタがサージ保護要素として使用される場合、漸進的な劣化においてきわめて小さな漏れ電流によって長期間にわたって破壊されるという恐れが存在する。既知の熱切断装置が、このような負荷に対する保護として使用される。

熱切断装置は、ミリアンペアから数アンペアの範囲およびバリスタの公称電圧範囲の小さな漏れ電流において、それぞれのスイッチング容量内で充分な保護を提供することができる。バリスタにその容量を超えるパルス電流が加わり、あるいはきわめて高い電流および電圧勾配が加わる場合、バリスタが故障し、あるいは打ち負かされる可能性がある。過渡的な過電圧または幹線周波数の過電圧に長時間にわたって晒される場合、バリスタは、数１０ｍｓの期間後に熱的に損なわれ、あるいは打ち破られる可能性がある。このような故障状態は、応答時間が数秒である通常の熱切断装置では、制御することが不可能である。

この理由で、バリスタを従来からの電気ヒューズまたは開閉装置と直列に動作させることが知られている。

バリスタの製造者は、多くの場合、充分な保護のためにバックアップヒューズの最大定格電流値を指定する。従来からの安全ヒューズは、一般に、理論上の断熱ヒューズ積分値よりもかなり低い定格電流負荷で応答する。しかしながら、短いが大きいパルス電流がバリスタに加わる場合、バリスタの負荷限界は、ヒューズの理論値をすでに明確に上回り、したがって実際の最大値をはるかに上回る。これは、バリスタが何度も容易に引き出すことができるパルス値が、１回加わるだけでも、バックアップヒューズを破壊し得ることを意味する。この理由で、バリスタの製造者は、多くの場合、より大きくてより強力なヒューズの使用を推奨する。しかしながら、これは、故障の場合に、トリップが遅すぎる結果としてより大きなＩ^２ｔ負荷が生じるがゆえに、装置のかなりの損傷につながる可能性がある。

ヒューズを交差分岐にて使用し、すなわち連続的な電流負荷が存在しないため、ヒューズまたは切断装置を、ヒューズの定格電流を同じパルス通電容量にもかかわらず大きく下げることができるようなやり方で設計することができ、その結果として、保護範囲がすでに大幅に拡大されている。

受動動作用の１００Ａ未満の範囲の定格電流を有するヒューズは、サージ保護装置の完全な保護を提供することができない。火災またはアークの危険を考慮する場合、数ミリアンペアから最大短絡電流までの電流を、安全かつ迅速に遮断し、あるいは短絡させなければならない。駆動用の幹線電圧は、幹線電圧よりも高くなる可能性すらある。前述の問題は、多くの場合、異なる保護装置の組み合わせによって回避または解決される。しかしながら、いくつかの保護装置の組み合わせは、機能的な調整を必要とし、追加のスペースを必要とする。保護装置がそのスイッチング容量の外側で有効になる場合や、２つの異なる保護装置が同時に応答する場合、環境への危険を安全に排除することが多くの場合に不可能である。

この理由で、トリガ可能なヒューズを使用することがすでに提案されている。シャットダウン後にヒューズができる限り最高の絶縁強度を有することを保証するために、短絡電流のシャットダウンで一般的に発生するいくつかの狭いポイントでアーク放電が必要である。これは、適切な短絡線を備えた装置において、保護対象の装置を短絡するための補助接続を備えた既知のヒューズによって実現可能である。

実施形態の例によれば、提案される解決策は、好ましくは消火媒体内に配置される１つ以上の平行な可溶導体に基づく。可溶導体は、狭い点を直列に有し、その数は、ヒューズの対応する定格電圧の通常の設計に対応する。

本発明によるヒューズは、外部へと半径方向または軸方向に導かれる短絡電流を流すことができる第３の接続部を有する。能動的に動作させることができ、随意により受動的にも動作させることができる本発明によるスイッチング装置が、ヒューズの内部に位置する。

このスイッチング装置は、交差分岐での使用のための絶縁強度に関する要件を満たす。絶縁強度は、通常の動作における保護対象のアレスタの保護レベルに少なくとも相当する。

スイッチング装置は、好ましくは金属による短絡が補助接続と主たる可溶導体との間に実現されるようなやり方で設計される。

第１の実施形態によれば、スイッチは、発熱反応ホイルまたは電橋線イグナイタの使用に基づいて、短絡回路としての短い反応時間のために設計される。これらの解決策の手法は、作動のための苦労およびエネルギー需要を最小限に抑える。

並列の可溶導体が使用される場合、内部短絡ブリッジが単一のスイッチの使用を可能にする。短絡ブリッジは、低いインピーダンスを有することができ、あるいはインピーダンスを含むことができる。

サージ保護装置と共に使用される場合の短絡補助接点の短絡通電容量に関する最高の要件は、可溶導体におけるヒューズの切断が達成されない可溶導体の必要なパルス通電容量に関連する。

可溶導体の寸法は、時間／電流特性も決定する。ヒューズの補助接点、したがって短絡経路全体も、少なくとも予想される短絡電流の範囲においてこの特性曲線を満たす通電容量を有する。

バリスタに基づくアレスタのパルス電流負荷は、火花ギャップに基づくアレスタのパルス電流負荷よりも低い。一般に、１００ｋＡ １０／３５０μｓの最大負荷が避雷針で達成される。これは、従来からのＡＣ網において、個々の火花ギャップについて２５ｋＡ １０／３５０μｓの負荷を意味する。ヒューズの可溶導体は、上記の用途のための上記の要件を満たさなければならない。

標準的なＮＨヒューズにおいて、この要件は、３１５Ａの定格電流を有するヒューズにほぼ相当する。ヒューズの定格電圧に関して、電圧は、アレスタが使用されるネットワークの連結電圧の範囲内で選択される。これにより、ヒューズは標準的な２３０／４００Ｖの幹線の供給における４００Ｖの電圧に適する。

ヒューズをオフにする短絡を発生させる場合、ヒューズの定格電流を下げ、あるいは平坦な時間／電流特性を設計することが好都合である。これにより、とりわけ限られた短絡電流で、上流のサージ保護装置への選択性を改善することができる。さらに、可溶導体と補助接点と間のアーク侵食を使用して、とりわけ小電流で充分な分離距離をより速く達成することができる。

図１が、対応する領域において領域または断面の減少をもたらす狭窄部２を備えた帯状の可溶導体１として設計された安全ヒューズ用の従来からの可溶導体を示している。

図１によって原理的に示される狭窄部２は、可溶導体１の長手方向において、既知の狭窄部と比較してすでにより長い。これは、同じパルス通電容量を有するヒューズの定格電流の好都合な低減をもたらす。

次に、図２が、ヒューズハウジング６とキャップ状の接続接点９とを備えた安全ヒューズの縦断面を示している。本発明による外部から操作可能なスイッチング装置が、ヒューズハウジング６内に配置されている。

図示の可溶導体１は、その長手方向の広がりの一部分に、すでに説明した狭窄部２を示している。

可溶導体１のうちの狭窄部によって占められていない部分において、１つの補助短絡接点３が可溶導体の下方に位置し、別の補助短絡接点３が可溶導体１の上方に位置している。

さらに、絶縁ホイル４と発熱反応ホイル５とで構成されたサンドイッチ構造が、ヒューズのハウジング６の内側に配置されている。

発熱反応ホイル５は、１つ以上の制御線８を介して制御することができる点火装置７に接続されている。さらに、受動的な点火の可能性（図示せず）を提供してもよい。

図２に示した事例において、点火は、低い電流強度において過負荷となってアークを形成する点火要素によって行われる（図４ｂを参照）。点火を、火花ギャップにおけるフラッシュオーバ、変圧器、などによって行うこともでき、あるいは熱加熱回路によって行うことも可能である。

短絡補助接点３のうちの外部からアクセス可能な部品は、ハウジング６の壁部分に位置しているが、図６ａおよび図６ｂに示されるように、接続キャップ９のうちの１つの接続キャップの領域において絶縁されて引き出されてもよい。

可溶導体１の上方の図２によるスイッチング装置は、可溶導体１にほぼ直接的に接触した反応ホイル５を想定する。この配置により、インパルス負荷時に可溶導体１が加熱されるときに、反応ホイル５が意図せずに作動したり、あるいは損傷したりすることがないことが保証される。

これが負荷または所与の設計ゆえに不可能であり、あるいは限られた範囲までしか可能でない場合、随意によりインピーダンスも含む導電部品１０を備えた可溶導体１の下方の典型的な配置を使用して、過度の温度負荷を回避することができる。

絶縁ホイル４は、幹線の動作電圧およびサージ保護の通常の機能が破壊的な放電によるフラッシュオーバを引き起こすことがないようなやり方で寸法付けられる。例えばインパルス負荷などの短期的な温度負荷は、絶縁ホイルの熱的損傷を引き起こすことがなく、したがって発熱反応を開始させることがない。しかしながら、より高い負荷、したがってより強い温度上昇またはより長時間の温度上昇において、点火が確実に望まれる。この目的のために、積み重ねの配置「絶縁ホイル−反応ホイル」を取り換えることができる。

可溶導体１の上方に図２に従って配置された場合の絶縁ホイル４への熱負荷を低減するために、ホイル４を、（図示のように）可溶導体の低減されていない断面の領域に適用することができる。しかしながら、可溶導体は、例えば延長部の形態で、追加の冷却面を有することも可能である。

さらに、可溶導体と絶縁ホイルとの間に、熱障壁を形成するさらなる材料を配置することが可能である。

図３が、図１の図に似た狭窄部２を備える帯状の可溶導体１を示している。

このさらに開発された可溶導体１は、領域拡大部１１を有する。これにより、この領域１１において本発明によるスイッチング装置を可溶導体に固定することが可能になる。

図４ａが、ヒューズハウジングおよび接続キャップを省略した本発明によるスイッチング装置を備える可溶導体１の側面図を示している。

図４ａに示されるように、スイッチング装置は、積み重ねの配置として設計されている。

この場合、反応ホイル５は、絶縁ホイル４の上方に配置され、接続部８を介してトリガされる点火装置７によって適切な方法で接続される。

可溶導体１と絶縁ホイル４との間の要素１０の配置は、絶縁ホイル４を熱的過負荷から保護する。

加えて、可溶導体１と絶縁ホイル４または部品１０との間に、最小ギャップ範囲１２を設けることができる。このギャップ範囲の設計は、スイッチの作動時にギャップ範囲１２に受動的にアークが生じるような設計であってよい。

図４ａによる実施形態は、原理的に、狭窄部２のうちの１つの狭窄部２のすぐ近くにスイッチング装置を配置することも可能にする。

図４ｂは、点火要素ＡまたはＢを備えた点火装置の設計の変種を異なる図にて示している。

点火要素Ａは、例えば、プリント回路基板上の印刷による可溶導体として実現することが可能である。図４ｂの下方の図においては、点火要素Ｂがプリント回路基板の切り欠きにワイヤとして配置されており、電流が流れたときに加熱され、反応ホイルの発熱反応を開始させることができる。

プリント回路基板上の点火装置７の配置および構成を備える図４ｂによる図示の変種は、本発明によるスイッチ装置の好ましいサンドイッチ構造におけるきわめて簡単な統合を可能にする。

図５による図は、ハウジング６およびキャップ状の接点９を備え、２つの平行な可溶導体１が存在している安全ヒューズを想定している。

可溶導体１は、良好な導電性またはインピーダンスを有する材料で作られた共通のディスク１３を通って案内される。ディスク１３は、ヒューズハウジング６の内壁に当接している。

本発明によるスイッチング装置は、ディスク１３上に配置され、あるいはディスク１３に配置される。

スイッチング装置が閉じられると、電流が、両方の可溶導体１を介して補助接点３へと流れる。

高インピーダンスの材料の場合、ディスク１３と可溶導体１との間のフィードスルー領域においてさらなるアークが発生する可能性があり、これが、とりわけ材料が狭い領域に取り付けられている場合に、可溶導体の損傷を大きくする可能性がある。ディスク１３は、金属製であってよいが、導電性セラミックまたはグラファイト製であってもよい。

サンドイッチ配置の発熱反応ホイルを備えるスイッチング装置に加えて、図６ａおよび図６ｂに示すように、電橋線イグナイタを使用したスイッチング装置も可能である。

電橋線イグナイタ１７が使用される場合、点火時の加熱に起因するガスの膨張が、金属部品１６を可溶導体１またはディスク１３に接触させるために使用される。

この場合、金属部品１６が、補助接点３までの距離を橋絡し、あるいは上述の部品間の絶縁ホイルを通って橋絡する。

図６ａおよび図６ｂが、この点に関するホイル絶縁体１４を示している。

図６ａおよび図６ｂに示されるヒューズにおいては、補助接点３および制御線８を、接続キャップ９のうちの１つの接続キャップを通って軸方向に挿入することができる。

例えば、補助接点３は、絶縁部品１５によってキャップ９から電気的に絶縁される。ヒューズの内側には、ディスク１３の近くに消火剤が充てんされていない領域が存在する。この領域に、補助接点３によってディスク１３から絶縁された絶縁ホイル１４が取り付けられる。

補助接点３の領域に、電橋線イグナイタがアクチュエータ１７として配置された上述の可動部品１６が組み込まれる。

作動時に、部品１６はホイル１４およびディスク１３の方向に移動する。これにより、絶縁ホイル１４が破壊される。

この点で、部品１３、すなわちディスクだけでなく、導電部品１６にも、絶縁ホイル１４を迅速かつ安全に切断するためにノッチング装置を備えることができる。

部品１６の移動は、ディスク１３において停止する。ディスク１３は、金属部品１６を介して補助接続部３に導電可能に接続される。この接続を、ポジティブな接続としてサポートすることができる。接続のさらなる改善が、金属部品１６の目標とする変形が発生し、あるいはサポートされる場合に可能である。

この実施形態の通電容量は、所望の時間／電流特性および短絡電流用のヒューズに従う。

図６ａは、短絡前のスイッチング装置およびヒューズの正常な状態を示し、図６ｂは、短絡の場合のスイッチまたはスイッチング装置の状態を示している。

しかしながら、形状記憶合金、あるいは他の形状、構成、または体積が変化する材料を使用して、スイッチング装置を作動させることも可能である。

短絡に関連して形状記憶合金または電橋線イグナイタまたは反応ホイルによってヒューズが作動する場合、これを比例電流を介して実行することができる。この電流を、隣接するグリッドまたは別のエネルギー貯蔵装置から発生させることができる。しかしながら、電橋線イグナイタにおいては、必要なエネルギーを変圧器によって電気的に分離されたやり方でもたらすことも可能である。

Claims (11)

1. ２つの接点の間に位置し、ヒューズハウジング内に配置された少なくとも１つの可溶導体と、前記可溶導体に対して内部絶縁距離を有する短絡補助接点とで構成され、供給網へと接続可能な装置、とくには火花ギャップまたはバリスタなどのサージ保護装置を保護するための低電圧アプリケーション用の安全ヒューズであって、
   前記絶縁距離を克服するための外部から動作させることができるスイッチング装置が、低インピーダンスまたはインピーダンスを含む短絡を生じさせるために、前記ヒューズハウジング内に形成され、前記スイッチング装置は、前記絶縁距離を形成し、外部アクチベータに状態の変化を被る絶縁要素を有しており、前記アクチベータは、少なくとも１つの制御接続に接続されている、ことを特徴とする安全ヒューズ。
2. 前記絶縁要素は、絶縁ホイルとして設計されている、ことを特徴とする請求項１に記載の安全ヒューズ。
3. 発熱アクチベータは、点火装置に接続された反応ホイルとして形成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の安全ヒューズ。
4. 前記発熱アクチベータは、前記絶縁要素を直接的または間接的に破壊する電橋線イグナイタを備える、ことを特徴とする請求項１または２に記載の安全ヒューズ。
5. 前記電橋線イグナイタは、前記絶縁距離を克服するように導電性要素を駆動する、ことを特徴とする請求項４に記載の安全ヒューズ。
6. 前記点火装置は、電流が流れるときに加熱する点火要素（Ａ；Ｂ）を有し、前記点火要素（Ａ；Ｂ）は、前記制御接続（８）へと接続される、ことを特徴とする請求項３に記載の安全ヒューズ。
7. 複数の可溶導体（１）が、前記ヒューズハウジング（６）内に互いに並列に形成され、前記複数の可溶導体（１）は、前記ヒューズハウジング（６）内に支持されたディスクによって案内され、前記スイッチング装置は、前記ディスク（１３）に配置され、あるいは前記ディスク（１３）上に配置される、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の安全ヒューズ。
8. 前記可溶導体（１）は、それぞれの長さの範囲において、領域が小さくされ、さらには／あるいは断面が小さくされた部分を有し、前記スイッチング装置は、表面および／または断面側の小さくされていない部分に位置する、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の安全ヒューズ。
9. サージ保護装置に関連した交差分岐での配置を特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の安全ヒューズ。
10. 端面にキャップ状の接点（９）を有する実質的に円筒形のハウジング（６）の場合において、前記短絡補助接点（３）が、前記キャップ状の接点（９）のうちの１つを越えて案内される、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の安全ヒューズ。
11. 前記少なくとも１つの制御接続（８）は、前記キャップ状の接点（９）のうちの１つを介して案内される、ことを特徴とする請求項１０に記載の安全ヒューズ。

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