JP2019508844A - 過電圧を防止するサージアレスタ - Google Patents

Abstract

過電圧を防止するサージアレスタ（１）であって、第一電極（２）、第二電極（３）および放電室（８）を有し、過電圧の場合、電極（２、３）の間で放電（９）するために用いられる。また、アレスタ（１）はアレスタ（１）の内壁（５）を構成する絶縁体（４）を有し、ここで、前記内壁（５）は突出部（１３）を有する。
【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は過電圧を防止するサージアレスタ、特にガス充填アレスタについて記載する。

例えば、文献ＤＥ１０２００８０２９０９４Ａ１によってサージアレスタが知られている。当該発明はセラミック段部が設けられたアレスタについて記載しており、それは電極間の壁側絶縁距離を延長するために用いられる。

ドイツ特許公開公報 ＤＥ１０２００８０２９０９４Ａ１

本発明の目的は、より高い性能を有するアレスタを提供することである。

本発明は、第一電極および第二電極を有する過電圧を防止するサージアレスタを開示する。電極はいずれも導電性材料を採用する。アレスタは、過電圧の場合に電極間で放電するための放電室を有する。過電圧の場合に、放電室内の電極間で放電、特にアーク放電を実行しなければならない。例えば、放電室は電極間の領域、特に電極間の距離が非常に短い領域内で構成される。ガス、特に不活性ガスで、放電室を充填できる。

第一電極の幾何学的構造は、第二電極と異なっていてよい。例えば、第一電極はピン状で、第二電極は中空円柱体の幾何学的構造であってもよい。例えば、第一電極は、第二電極のキャビティ内に突出して伸びてもよい。第一電極は第二電極と同じ幾何学的構造を有してもよい。

アレスタは、絶縁体を有する。例えば、絶縁体は、セラミックである。絶縁体はアレスタの内壁を構成する。例えば、アレスタは、円柱形である。例えば、絶縁体は円柱体の外側表面を構成する。電極の電流は、絶縁体によって互いに分離される。例えば、アレスタと電極の間に一つの絶縁室が形成される。ガスで絶縁室を充填できる。

電極間での放電を行う時に、電極材料の蒸発が起こり得る。例えば、放電室は流出口を有し、該流出口を介して蒸発した電極材料を放電室から流出させることができる。蒸発した電極材料は絶縁体の内壁上に堆積し得る。これによって絶縁体の絶縁抵抗が低下することがある。特に内壁を介して、電極の間に導電性ブリッジが形成され、これによって過大な漏れ電流が形成される可能性がある。

絶縁体の内壁は、突出部を有する。該突出部により、絶縁体が十分な絶縁抵抗を維持するように確保すべきである。例えば、突出部は、放電室から流出する蒸発電極材料によって形成される少なくとも一部の内壁の汚染を防止できるように設計される。突出部によって、特に電極の電流が互いに接続する導電路の形成を阻止すべきである。例えば、突出部は電極間の壁側絶縁距離の延長を引き起こすこともある。好ましくは突出部により絶縁体の壁厚さが減少せず、それにより、アレスタの機械的安定性が維持される。

例えば、少なくとも一つの電極は、アレスタの方向、特に垂直方向に沿って放電室内に延在し、ここで突出部は該方向に垂直に突出する。

一実施例では、内壁は、第一壁領域および第二壁領域を有する。例えば、第一壁領域および第二壁領域は、アレスタの垂直方向に平行である。例えば、内壁は、突出部によって二つの壁領域に分けられる。第一壁領域は、放電室の突出部の前方に位置し、第二壁領域は、放電室の突出部の後方に位置する。放電室内で蒸発電極材料が発生した場合、蒸発電極材料は、まず第一壁領域に到達し、続いて突出部に到達し、さらに第二壁領域に到達する。

これによって、突出部は、特に蒸発電極材料に対して障害物となり、蒸発電極材料の一部のみが突出部に到達できるようにし、且つ、この一部の蒸発電極材料は、さらに突出部を乗り越え、第二壁領域に到達することもできる。例えば、突出部により蒸発電極材料の経路が狭められる。特に、突出部は、絶縁室の収縮を形成できる。蒸発電極材料は好ましくは突出部を乗り越え、第二壁領域に到達すべきである。つまり、好ましくは突出部を乗り越えずに、蒸発電極材料を第二壁領域に到達させる経路はないものとする。

一実施例では、突出部は環状に形成されている。例えば、円柱形のアレスタ内において、突出部は一定の高さで絶縁体の内壁を周回している。

一実施例では、突出部の高さは、アレスタ内壁の高さより低い。特に、突出部の高さは、内壁の高さより明らかに低い。これによって、突出部は内壁の幾何学的構造の局所的変化のみを示している。特に突出部によって、絶縁室は局所のみが狭くなっており、そのため絶縁室は全体的にわずかに縮小されているだけである。

一実施例では、突出部は、内壁の半分の高さに対してずらして配置される。例えば、一つの壁領域は、もう一つの壁領域より大きい。特に、第一壁領域は、第二壁領域より大きくてよい。ただし、第二壁領域は、導電路の形成を効果的に防止するのに十分な大きさとすべきである。

一実施例では、突出部は、前記流出口に対して蒸発電極材料が突出部に正面から衝突することのないように配置される。そうでなければ、突出部の保護効果が低下する。一実施例では、前記突出部は前記放電室の流出口の高さ位置に対してずらして配置される。

例えば、突出部は、電極の側部に配置される。特に、突出部と電極の間には、一つのガス充填隙間のみを有する。電極は、放電室内に配置された端部およびそれに対向する端部を有する。例えば、突出部と放電室内に配置された電極端部との間の距離は、それに対向する末端との距離より長くなる。このような方式で、内壁のガス化が突出部前の非常に小さい領域内に限定されることを防止できる。

一実施例では、突出部は、エッジ状に形成されている。例えば、突出部の底部がエッジ状に形成されている。ここで、底部は、突出部と第二壁領域の隣接面と呼ばれる。例えば、底部と第二壁領域とが９０°より小さい角を形成する。このような方式で突出部によって、影空間が形成され、その内部の汚染がさらに低減される。該影空間は、例えば、突出部の底面および第二壁領域の該底面と隣接する部分を含む。

以下に図示する実施例により前記対象についてさらに説明する。

過電圧を防止するためのサージアレスタの実施例の断面図を示す。 図１Ａの実施例の拡大図である。

図１Ａは、過電圧を防止するためのサージアレスタ１の断面図を示す。例えば、アレスタ１は、円柱形の構造を有する。

アレスタ１は、第一電極２および第二電極３を有する。電極２、３は、いずれも導電性材料を用いている。例えば、電極２、３は、銅を含有する。例えば、第一電極２は、ピン状に突出してアレスタ１の内部まで伸びる。例えば、第二電極３は、中空の円柱体の形状でアレスタ１の内部まで伸び、且つ、部分的に第一電極２に巻き付けられる。

アレスタ１は、絶縁体４を有する。絶縁体４は、例えばセラミックまたはガラスなどの絶縁材料を有する。例えば、絶縁体４は、アレスタ１の側表面を構成する。絶縁体４はアレスタ１の内壁５を構成する。

また、アレスタ１は、第一電極２と導電接続される第一接触電極６、および第二電極３と導電接続される第二接触電極７を有する。例えば、接触電極６、７は、アレスタ１の上面および底部を構成する。

例えば、アレスタ１は、外に向かって密封される。ガス、特に不活性ガスでアレスタ１を充填できる。

アレスタ１は、放電室８を有し、ここで、励起電圧を超えた時、電極２、３の間に放電９、特にアーク放電が発生する。電極２、３の間、特に電極２、３間の距離が最も短い領域内に放電室８が形成される。

電極２、３は、内壁５と隔てられる。第二電極３と内壁５の間の距離は、第一電極２より短い。内壁５と電極２、３の間に、絶縁室１０を有する。例えば、絶縁室１０にガスが充填されている。

特に、サージ電流負荷が繰り返される場合、放電９が発生した時、電極２、３の電極材料例えば銅粒子などが蒸発する。例えば、蒸発した電極材料１１は、電離ガス汚染を引き起こす。蒸発した電極材料１１は、放電室８内から流出口１２を介して流出し、且つ絶縁室１０に貫入し得る。したがって、絶縁体４の内壁５が、電極材料１１と共にガス化する状況が発生する可能性がある。これは、内壁５の絶縁抵抗を低下させ、それによりその機能を低下させるおそれがある。特に、ガス化によって電極２、３の間に内壁５を介した導電性ブリッジが形成され得る。例えば、定格電圧で作動する時、過大な漏れ電流が発生し得る。

十分な絶縁抵抗を維持するために、内壁５は、突出部１３を有する。突出部１３は、絶縁体４の一部分であるため、絶縁材料で製造されている。例えば、突出部１３は、内壁５の周方向に沿って形成されている。例えば、突出部１３は、環状である。突出部１３は、絶縁室１０内に突出して伸びる。例えば、突出部１３は、絶縁体４と第二電極３の間の絶縁室１０内に位置する。

突出部１３の高さｈ、即ち、突出部１３が接触電極６から対向する接触電極７の方向へ延在する距離は、明らかに内壁５の総高さＨより低い。したがって、突出部１３によって絶縁室１０のガス体積をわずかしか減少させることができない。例えば、突出部１３の高さｈは、内壁５の高さＨの四分の一以下である。

突出部１３は、内壁５の半分の高さに対してずらして配置される。したがって、突出部１３は、内壁５の中心に位置しない。さらに、突出部１３は、流出口１２の高さ部位に位置しない。

突出部１３は、絶縁室１０を第一室領域１４と第二室領域１５に分ける。放電室８から流出する蒸発電極材料１１は、まず、第一室領域１４に到達する。第二室領域１５は、放電室８から延出し、第一室領域１４および突出部１３の後方に位置する。例えば、第二室領域１５は、明らかに第一室領域１４より小さい。

突出部１３は、絶縁室１０の局所的収縮を形成する。これによって、突出部１３により蒸発電極材料１１の第二室領域１５内への浸入が阻止され、少量の蒸発電極材料１１のみが、第二室領域１５内に到達する。蒸発電極材料１１の第一室領域１４への浸入が阻止されることはない。

同様に、突出部１３は、内壁５を第一壁領域１６と第二壁領域１７に分ける。第二壁領域１７は、放電室８から延出し、突出部１３の後方に位置しているため、突出部１３により遮蔽される。したがって、第二壁領域１７のガス化が阻止され、十分な絶縁抵抗が維持される。第一壁領域１６のガス化が阻止されることはない。ひいては突出部１３により第一壁領域１６のガス化がやや促進される。第一壁領域１６および第二壁領域１７はアレスタ１の垂直方向と平行である。第二壁領域１７は明らかに第一壁領域１６より小さい。

突出部１３によって、第二壁領域１７のガス化が低減されるほか、さらに電極２、３の間の壁側絶縁距離が延長される。絶縁体４の壁厚さは突出部１３によって薄くなることがなく、それにより電流パルス期間に絶縁体４の機械的応力に対する耐性の安定を維持できる。

突出部１３は、第二電極３の側部に位置する。突出部１３と放電室８内に配置された第二電極３の端部との間の距離は、それに対向し、第二接触電極７と隣接する末端との距離より長い。例えば、突出部１３と放電室８内に配置された第二電極３の端部との間の距離は、第二接触電極７と隣接する端部との間の距離の少なくとも二倍である。例えば、該距離は、突出部１３による中間面と電極３の各端部との間の高さの差であると定義される。このような突出部１３による位置決めによって、内壁のガス化が突出部前の非常に小さい領域内に限定されることを防止できる。

図１Ｂは、アレスタの局所拡大図を示す。図１Ａにおいて一つの円で囲んだ領域を示している。

突出部１３は、エッジ状に形成されている。特に、突出部１３は、その底部１８上に位置するエッジ１９を有する。ここで、例えば、突出部１３の底部１８と第二壁領域１７は、鋭角α、即ち９０°より小さい角を形成する。

例えば、角αは、８０°より小さい。

例えば、角αは、８０°より小さく且つ３０°より大きい。角αは、９０°以下であってもよい。

例えば、突出部１３の頂部は、底部１８に対応しており、特に、第一壁領域１６と鋭角を形成できる。突出部１３の幾何学的構造は、階段状と呼んでもよい。ここで、突出部１３は、第一壁領域１６に対して第一階段部を形成し、第二壁領域１７に対して第二階段部を形成する。

例えば、突出部１３のエッジ状幾何学的構造によって、突出部１３の後方に位置する影空間２０が形成される。影空間２０内でガス化が再度低減される。特に、突出部１３の底部１８および第二壁領域の該底部と隣接する部分は、影空間２０内に位置する。

前記対象に対する説明は、各具体的な実施例に限定されない。逆に、合理的な技術であれば、各実施例を任意に組み合わせることができる。

１ アレスタ
２ 第一電極
３ 第二電極
４ 絶縁体
５ 内壁
６ 第一接触電極
７ 第二接触電極
８ 放電室
９ 放電
１０ 絶縁室
１１ 蒸発電極材料
１２ 流出口
１３ 突出部
１４ 第一室領域
１５ 第二室領域
１６ 第一壁領域
１７ 第二壁領域
１８ 底部
１９ エッジ
２０ 影空間
ｈ 突出部の高さ
Ｈ 内壁の高さ
α 鋭角

Claims (13)

1. 過電圧を防止するサージアレスタ（１）であって、
   第一電極（２）および第二電極（３）と、
   過電圧の場合に前記電極（２，３）との間で放電（９）をするための放電室（８）と、を含み、
   前記サージアレスタ（１）の内壁（５）を構成する絶縁体（４）をさらに有し、
   前記内壁（５）は、突出部（１３）を有するサージアレスタ。
2. 前記突出部（１３）は、前記放電室（８）から流出する蒸発電極材料（１１）によって形成される少なくとも一部の前記内壁（５）の汚染を防止できるように設計される請求項１に記載のアレスタ。
3. 前記内壁（５）は、第一壁領域（１６）および第二壁領域（１７）を有し、前記第一壁領域（１６）は、前記放電室（８）の前記突出部（１３）の前方に位置し、前記第二壁領域（１７）は、前記放電室（８）の前記突出部（１３）の後方に位置する上記請求項のうちのいずれか一項に記載のアレスタ。
4. 前記突出部（１３）は、環状に形成されている上記請求項のうちのいずれか一項に記載のアレスタ。
5. 前記突出部（１３）の高さ（ｈ）は、前記内壁（５）の高さ（Ｈ）より低い上記請求項のうちのいずれか一項に記載のアレスタ。
6. 前記突出部（１３）は、前記内壁（６）の半分の高さに対応してずらして設置されている上記請求項のうちのいずれか一項に記載のアレスタ。
7. 前記突出部（１３）は、流出口（１２）を有し、前記蒸発電極材料（１１）は、ここから前記放電室（８）より流出でき、前記突出部（１３）は、前記流出口（１２）の高さ位置に対応してずらして設置されている上記請求項のうちのいずれか一項に記載のアレスタ。
8. 前記突出部（１３）は、エッジ状に形成されている上記請求項のうちのいずれか一項に記載のアレスタ。
9. 前記内壁（５）は、前記突出部（１３）により前記第一壁領域（１６）と前記第二壁領域（１７）とに分けられ、前記突出部（１３）は、前記第二壁領域（１７）と隣接する底部（１８）を有し、前記底部（１８）と前記第二壁領域（１７）とは、９０°より小さい角（α）を形成する上記請求項のうちのいずれか一項に記載のアレスタ。
10. 前記第一電極（２）の幾何学的構造は、前記第二電極（３）と異なっている上記請求項のうちのいずれか一項に記載のアレスタ。
11. 前記第一電極（２）は、ピン状に形成され、前記第二電極（３）は、中空の円柱体として形成されている上記請求項のうちのいずれか一項に記載のアレスタ。
12. 前記電極（２、３）のうちの少なくとも一方は、前記アレスタ（１）の垂直方向に沿って前記放電室（８）内に延在し、前記突出部（１３）は、前記アレスタ（１）の垂直方向に垂直であり、前記電極（２、３）の側面に配置され、前記突出部（１３）と前記放電室（８）内に設置された前記電極（２、３）の端部との間の距離が、それに対向する前記電極（２、３）の端部との間の距離より長い上記請求項のうちのいずれか一項に記載のアレスタ。
13. 前記突出部（１３）から前記放電室（８）内に配置された前記電極（２、３）の端部までの距離は、前記突出部（１３）からそれに対向する前記電極（２、３）の端部までの距離の少なくとも二倍である請求項１２に記載のアレスタ。

Images