JPH02294223A

JPH02294223A - サージアレスタ

Info

Publication number: JPH02294223A
Application number: JP2097479A
Authority: JP
Inventors: Jonathan J Woodworth; ジョナサン・ジェイ・ウッドウォース; Stephen P Johnson; ステファン・ポウル・ジョンソン; David R Miller; デビッド・リチャード・ミラー; Jeffrey J Kester; ジェフリー・ジョセフ・ケスター; Jr Stanley S Kershaw; スタンリー・スコット・カーショウ・ジュニア
Original assignee: Cooper Industries LLC
Current assignee: Cooper Industries LLC
Priority date: 1989-04-18
Filing date: 1990-04-12
Publication date: 1990-12-05
Also published as: US4930039A; MX166138B; EP0595376A3; DE69023534T2; EP0595376A2; EP0393854B1; DE393854T1; CA2012253A1; US5113306A; AU633885B2; BR9001368A; CA2012253C; EP0393854A1; AU5148190A; DE69023534D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コこの発明は、一般にサージアレスタと呼ばれる装置のよ
うな、過電圧の発生による障害や破壊から電子装置を保
護するための装置に関する。さらに詳しくは、この発明
はフェールーセーフで（ｆａｉｌ−ｓａｆｅ）　、非破
砕性の（ｎｏｎ−ｆｒａｇｍｅｎｔｉｎｇ）サージアレ
スタに関する。さらに詳しくは、この発明は万が一故障
が発生した場合に、内部アークによって発生したイオン
化ガスをアレスタの側部に設けられた排出口から排出す
るようになっているサージアレスタに関する。イオン化
ガスはアークに対する別の交流低インピーダンス経路を
形成し、アークは損傷を受けた内部コンポーネントのま
わりに移動し、それ以上は内部電圧が発生しないように
する。アークのこうした経路が形成されな１，１場合に
は、アレスタは破壊されてしまう。

［従来の技術］落雷などによって発生する過電圧サージを地面に短絡さ
せて電子装置や回路を損傷や破壊から保護するために、
一般に比較的高価な電子装置にはこれと並列にサージア
レスタが連結される。今日のサージアレスタは電気絶縁
材料から形成された細長いエンクロージャと、／％ウジ
ングのなかに保持された一連の電圧依存性非線形抵抗部
材と、ラインと地面とを接続するために／’％ウジング
の両端に設けられた一対の電気端子を有する。こうした
装置にお，いて使用されている電圧依存性非線形抵抗部
材は、特にこれに限定されるわけではないが、一般に比
較的短い円筒形のディスク形状に成形された酸化金属バ
リスタ素子である。酸化金属バリスタ素子はエンクロー
ジャのなかで縦に積まれてスタック（ｓｔａｃｋ）を形
成している。バリスタ素子は、他の形状及び配置のもの
を使用することもできる。バリスタ素子はバリスタ素子
両端の電圧に応じて、電流が流れるアレスタ端子間のイ
ンピーダンスを大きくしたり小さくしたりする。さらに
詳しく説明すると、電力システムが定常状態あるいは通
常の動作電圧にあるとき、バリスタ素子は比較的高いイ
ンピーダンスを有する。徐々にあるいは急激に印加電圧
が増加すると、バリスタ素子の両端に現れる電圧が素子
の破壊電圧に達するまで、バリスタのインピーダンスは
徐々に減少する。

破壊電圧に達すると、バリスタのインピーダンスは急激
に低下し、バリスタ素子はさらに一層導電的になる。従
って、アレスタが例えば落雷あるいは商用周波過電圧（
ｐｏｗｅｒ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｖｅｒｖｏｌｔ，Ｊ
ａｇｅ）などによって生じる過渡的な異常過電圧を受け
ると、バリスタ素子は非常に導電的になる。こうした極
めて導電的な状態にあるとき、バリスタ素子は発生する
過渡電流を地面へ流す役割を果たす。過渡電圧あるいは
その結果として生じる過渡電流が消えるにつれて、バリ
スタ素子のインピーダンスは増加し、アレスタ及び電子
システムを通常の定常状態へ復帰させる。

場合によっては、過渡状態によって一つあるいは複数の
バリスタ素子が、ある程度の損傷を受けることがある。

損傷が大きいとアレスタのエンクロージャ内でアークを
発生し、アークに接する内部コンポーネントが蒸発して
、熱とガスが大量に発生する。圧力緩和装置によるか、
あるいはエンクロージャの破裂によって圧力が緩和され
るまで、ガスの発生によってアレスタ内部の圧力は急激
に上昇する。こうした状態でアレスタが故障（ｆａｉ　
ｌｕｒｅ）する場合には、コンポーネントあるいはコン
ポーネントの破片があらゆる方向に吹き飛ぶ。こうした
故障は近くの人や装置に危険を及ぼす可能性がある。特
に、例えば変圧器のタンクのような、保護すべき装置の
内部にアレスタが収容されている場合には、その装置に
危険が及ぶ。

破壊的な損傷を受けてコンポーネントあるいはコンポー
ネントの破片が吹き飛ぶ（ｅｘｐｕｌｓｉｏｎ）ことの
ないようなアレスタを設計、製造する試みが行われてき
た。そうしたアレスタの一例が米国特許第４，　４０４
，　６１４号に開示されている。この特許のアレスタは
非破砕性の内側ノ＼ウジング及び外側／Ｓウジングと、
下端に設けられた圧力緩和ダイヤフラムとを有する。破
砕しないように設計されたアレスタハウジングが米国特
許４，　６５６，　５５５号にも開示されている。端部
に圧力緩和装置を有するアレスタが米国特許第３，　７
２７，　１０８号、第４，　００１，　６５１号、第４
，　２４０，　１２４号に開示されている。しかし、そ
うした改良にも係わらず、従来型のアレスタはコンポー
ネントやコンポーネントの破片が破砕するような損傷を
受ける。その理由の一つは、こうしたアレスタの内部コ
ンポーネントがいったん故障すると、その結果として生
じるアークがコンポーネントを蒸，廃させ、ガスを発生
し、そのガスの発生割合がアレスタのエンクロージャが
破裂しないように排出を行うその速度よりも速いためで
ある。

従って、故障したときに、破砕しないようなアレスタが
必要である。こうしたアレスタは、故障の原因となるア
ークを内部コンポーネントから離して過剰な圧力が発生
しないようにすることによって、破砕的な故障が生じな
いようにできることが好ましい。こうした目的を達成す
る一つの方法は、アークをアレスタの外側へ移し、電流
を故障した内部コンポーネントのまわりに移動するよう
に改良したアレスタを設計することである。

［発明の概要］従って、この発明においては、破壊的な故障を防止する
ように設計されたフェールーセーフで、非破砕性のサー
ジアレスタが提供されている。この発明のアレスタはサ
ブアセンブリのエンクロージャと、エンクロージャの中
に連続して積まれた一つあるいは複数の電気部品と、エ
ンクロージャの壁に形成された流出口あるいはポートと
を有する。エンクロージャに設けられたこの流出口は内
部アークをエンクロージャの外側へ移し、アーク電流を
内部コンポーネントの一部あるいはすべての周囲へ逸せ
るためのものである。内部の電気部品としては、例えば
、電圧依存性を有する非線形抵抗部材やフェーズ連結器
が含まれる。ポートあるいは流出口が設けられているた
めに、イオン化されたガスはエンクロージャの壁を通っ
て排出される。この結果、ガスは内部コンポーネントに
よって形成される高インピーダンスの経路と並列に別の
導電性経路を形成する。

サブアセンブリのエンクロージャは、絶縁性導管あるい
は管状のライナを有する。ライナは端部キャップあるい
はクロージャによって両端が塞がれている。クロージャ
は内部コンポーネントと電気的に接触しており、またラ
イン端子及びグランド端子を受容するためのねじ穴を有
する。クロージャは機械的な固定装置、ボンディング、
圧縮リング、あるいはねじなどを用いた係合法によって
ライナあるいは導管へ取り付けられている。なお、サブ
アセンブリのエンクロージャは複合材料によって容器状
（ｖｅｓｓｅｌ−ｓｈａｐｅｄ＞に形成してもよい。

容器状のエンクロージャは電気部品を保持するために形
成された環状の穴を有する。複合キヤ・ソプ（ｃｏｍｐ
ｏｓｉｔｅ　ｃａｐ）及び底部は、内部コンポーネント
やにライン端子及びグランド端子と接触する導電性部分
を有する。

流出口はエンクロージャの壁に形成された一つあるいは
複数の、長手方向のスリットあるいは開口部のアレイを
有する。なお、流出口は垂直方向に並べられた一つある
いは複数の細孔列を有する形にもできる。流出口はさら
に、エンクロージャの壁に形成された薄壁部を有する。

この薄壁部は内部圧力が増大すると破裂し、エンクロー
ジャ内部に発生した圧力がエンクロージャの破壊強度を
越える前に、イオン化ガスを排出する。

この発明においては、イオン化ガスはサブアセンブリか
ら方向付けされて排出され、それによって移動された電
流及びその結果として生じるアークの近傍の装置あるい
は構造に対する位置を制御するよう１こなっている。こ
うした方向付け排出装置は垂直方向に並べられたスリッ
トと、開口部と、薄壁部あるいは細孔部とを有する。細
孔部あるいは薄壁部は、エンクロージャ周囲全体にわた
って離間した状態で配置されるというよりは、エンクロ
ージャの弧状セグメントに形成されている。

この発明の装置はサブアセンブリのエンクロージャ及び
内部の電気部品を周囲媒質からシールするために、非破
砕性の絶縁性のハウジングを有し、またラインとグラン
ドとの間のサブアセンブリを連結するための端子も有す
る。

さらに、この発明の装置はサージアレスタに使用するフ
ェーズ連結モジュールを有する。このモジュールはプレ
ート間にギャップあるいは隙間を維持するための絶縁さ
れたスタンドオフと、前述のギャップを介してプレート
間を電気的に連結するだめのフェーズ部材とを有する。

この内部フェーズ連結モジュールが設けられていると、
故障が生じたときに、アレスタはラインとグランドとの
間のオープン回路として作動するため、従来の外部のグ
ランドリードディスコネクタ（アース線断路器）は不要
となる。

従って、この発明は、種々の絶縁性媒質において使用で
きる非破砕性のアレスタ、すなわちフェールーセーファ
レスタを提供することによって、アレスタ技術を飛躍的
に進歩させることができるような特徴や利点を有する。

この発明のこうした特徴及び利点、及び他の特徴及び利
点は、当該分野の技術者にとっては、添付図面を参照し
て説明する以下の実施例から明らかとなろう。

［実施例］以下、添付図面に基づいてこの発明によるサージアレス
タの実施例を説明する。サージアレスタは、危険な過電
圧サージが高価な電子装置に損傷を与える前にこうした
サージを地面へ流すことを目的として、電子システム内
に設置される。しかし、今日のアレスタでさえも時には
故障し、破砕してしまうこともある。破砕を起こすよう
な故障の場合には、散弾状（ｓｈｒａｐｎｅ　１１　ｉ
ｋｅ）のアレスタ破片が装置に損傷を与えたり、人に危
険を及ぼしたりする。従って、故障が予測可能であり、
制御が行われ、非破砕性であるように設計、構成された
サージアレスタが望ましい。

まず、第１図を参照して説明する。図にはこの発明に従
って構成されたフェールーセーフサージアレスタ１０が
示されている。サージアレスタ１０は絶縁された保護用
のハウジング１２と、内部のサブアセンブリｌ１と、グ
ランド端子３０及びライン端子３２とを有する。

スカート部を有するハウジング１２は非破砕性の材料か
ら形成されており、サブアセンブリ１１を覆ってこれを
保護するとともに電気的に絶縁している。サブアセンブ
リ１ｌはサージアレスタ１０の動作部品を覆っている。

ハウジング１２はエチレンプロピレンをベースとしたモ
ノマ、あるいはシリコンをベースとしたゴムのようなエ
ラストマ材料から形成されている。現在では、シリコン
をベースとしたゴムが好ましい。これらの材料によれば
屋外における優れた絶縁性が提供されるが、他の高分子
材料を使用することもできる。ハウジング１２はサブア
センブリ１１をほとんど囲んだ状態で収容しており、サ
ブアセンブリ１１を周囲環境から密封している。ハウジ
ング１２は金属製の圧縮リング２８によってサブアセン
ブリ１１の下側の端部２ｌヘシールを保った状態で取り
付けられている。

サブアセンブリ１ｌ及びハウジングｌ２は絶縁性のハン
ガ６０によって支持されている。ハンガ６０はガラスが
充填されたポリエステルから形成されていることが好ま
しいが、他の高分子材料を使用することもできる。サブ
アセンブリ１１及びハウジングｌ２はグランド端子３０
によってハンガ６０へ固定されている。グランド端子３
０のシャンク部分３４はハンガ６０に設けられた開口部
に受容され、サブアセンブリ１１の端部２１に設けられ
たねじ穴３６へねじによって係合されている。グランド
端子３０には通常のグランドリード（アース線）のディ
スコネクタ（断路器）３１が固定されている。ディスコ
ネクタ３ｌは爆発的なチャージによる強熱作用（ｉｇｎ
ｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｎ　ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ　ｃｈａ
ｒ’ｇｅ）によって予め決められた温度に達すると、グ
ランドワイヤ（図示されていない）をサージアレスタ１
０から物理的に外すために使用される。こうした事態は
、例えば、サージのあとアレスタが作動して定常な商用
周波電流を遮断し、グランドへの短絡回路として作用す
る場合に起きる。

第１図を参照してさらに説明する。サブアセンブリｌ１
はサブアセンブリモジュールあるいはライナ１４と、上
部のクロージャ１６及び下部のクロージャ１８と、圧力
緩和装置３８と、非線形抵抗とを有する。非線形抵抗は
酸化金属バリスタであることが好ましい。ライナｌ４は
グラスファイバから形成されているが、他の材料を使用
することもできる。ライナ１４はサブアセンブリ１１を
支持するために適切な厚さの壁を有する堅固なチューブ
あるいは導管の形に形成されている。約０．０９０イン
チ（２．２９ｍｍ）の厚さを有するライナが多くの場合
において有用であることがわかっている。ライナ１４は
、ほとんど同じ構造を有する上部及び下部のクロージャ
１６．１８によって両端が閉じられている。クロージャ
１６．１８は比較的短い円筒形ディスクからなり、アル
ミニウムなどの導電性材料を機械加工あるいは鋳造して
製造される。クロージャ１６．１８は径の細い部分を有
し、外側のキャップ部分１５と内側のプラグ部分１７と
を形成している。キャップ部分１５はライナ１４の外径
に等しい径を有し、プラグ部分１７はライナｌ４の内径
にほぼ等しい径を有する。

キャップ部分１５とプラグ部分１７とが協働してショル
ダ１９を形成している。クロージャ１６．１８のプラグ
部分１７はライナ１４の開端部の中に受容されている。

ライナ１４の端部はショルダ１９と整合的に係合してい
る。クロージャ１６，１８は端部２１，２３においてラ
イナ１４へ取り付けられている。第１図に示されている
ように、実施例においてはクロージャ１６．１８はライ
ナｌ４とクロージャ１６．１８のプラグ部分１７に形成
されたねじ部を係合することによって、端部２１，２３
においてライナｌ４へ取り付けられている。

クロージャ１６．１８をライナ１４へ取り付ける別の方
法が第ＩＡ図一第ＩＣ図に示されている。

第ＩＡ図に示されているように、ライナ１４は適当な接
着剤あるいはエポキシを用いて接合部７０においてクロ
ージャ１６．１８へ接着してもよい。

別の実施例が第ＩＢ図に示されている。この実施例にお
いては、クロージャ１６．１８はマグニフォームされた
（ｍａｇｎｉｆｏｒｍｅｄ）リテンションリング７２に
よってライナ１４へ固定されている。リテンションリン
グ７２はライナ１４の端部をショルダ１９のところでク
ロージャ１６．１８の中へ圧縮、変形させることによっ
て、ライナＩ４をクロージャ１６．１８へ固定している
。第ＩＣ図に示されたさらに別の実施例では、例えばリ
ベットやねじのような固定装置２０が使用されている。

固定装置２０はライナ１４とクロージャ１６．１８のプ
ラグ部分１７を係合している。もちろん、この発明によ
るアレスタは上述した固定装置の任意の組合せを使用し
たり、これと類似の他の方法を用いたりルで構成するこ
ともできる。

もう一度第１図を参照して説明する。サブアセンブリｌ
１の中に収容された内部コンポーネントには複数のバリ
スタ部材２２と、一つあるいは複数の導電性プレート２
６と、圧縮ばね２４とが含まれる。バリスタ部材２２は
酸化金属バリスタであることが好ましい。バリスタ部材
２２は、ライナ１４の中に受容できるように、ライナ１
４の内径よりも若干小さい径を有する短い円筒形ディス
クからなっている。バリスタ部材２２はライナ１４内に
おいて縦に積まれてスタックを形成しており、バリスタ
部材２２のスタックを流れるサージ電流に対して直列経
路を形成している。図からわかるように、圧縮ばね２４
は下部のクロージャ１８と、バリスタ部材２２のスタッ
クの最も下のバリスタ部材の下に配置された導電性プレ
ート２６との間に、電気的に接触した状態で付勢されて
いる。圧縮ばね２４は、積まれたバリスタ部材の任意の
位置に配置することができる。圧縮ばね２４を二つのバ
リスタ部材２２の間に配置した場合、二つの導電性プレ
ート２６が使用され、一つは圧縮ばね２４と隣接するバ
リスタ部材２２との間に配置される。どの配置の場合に
も、導電性プレート２６とばね２４とが協働してバリス
タ部材のスタックに十分な軸方向の負荷を掛け、バリス
タ部材２２が互いに密着するようにされている。このよ
うにバリスタ部材２２を密着させることは、良好な電気
的接触及びアレスタの適切な機能には必要である。導電
性プレート２６は、サージエネルギを消散させるとき、
サージアレスタ１０の中に発生した熱の消散を助けるヒ
ートシンクとしても機能する。従って、必要な場合には
導電性プレート２６をサブアセンブリｌ１のすべての、
あるいは任意の数のバリスタ部材２２の間に配置するこ
とができる。

圧力緩和装置３８は第２図において最もよく理解するこ
とができる。第２図からわかるように、圧力緩和装置３
８はライナ１４の側部で長手方向に延びる細長い開口部
として形成された複数のポートあるいは流出口４０を有
する。流出口４０はライナ１４の厚さ方向全体に延びて
いる。第２図からわかるように、複数の流出口４０は一
定の角度間隔でライナｌ４の周囲に平行な状態で離間し
て設けられている。実施例においては、六つの流出口４
０がライナ１４のまわりで６０°の間隔をおいて配置さ
れているが、他のいろいろな配置が使用可能である。再
度第１図を参照するとわかるように、流出口４０の長さ
はバリスタ部材２２のスタックの高さとほぼ等しい。

動作時には、この発明のサージアレスタ１０は電子装置
と並列に設置される。電子装置はライン端子３２を電力
伝送用導体へ接続し、グランド端子３０をグランドへ接
続することによって保護される。設置後、サージアレス
タ１０のバリスタ部材２２のどれかが動作中に別の理由
によって絶縁破壊すなわち故障した場合には、電流がア
レスタを通って流れるため、故障したバリスタ部材２２
の両端にはその部分にかかる電圧によって内部アークが
発生する。アークは数千度で燃焼するが、このアークは
これと接触するサブアセンブリｌ１の内部コｌンポーネ
ントを蒸発させる。こうした内部コンポーネントには導
電性プレート２６や圧縮ばね２４の他にバリスタ部材２
２が含まれる。アークが放電し続けると、サブアセンブ
リｌ１の中には大量のイオン化ガスが発生する。このイ
オン化ガスは垂直方向に形成された流出口４０を通して
サブアセンブリｌ１のライナ１４の側部から外へ排出さ
れ、サージアレスタ１０のバリスタ部材２２によって形
成される経路と並列にイオン化ガスの交流導電性経路を
形成する。イオン化ガスがライナ１４の流出口４０を通
して排出されると、最初ハウジング１２は膨張して容量
が増大するか、あるいは内部圧力の増大によって破裂す
る。いずれにせよ、サブアセンブリ１１外側のイオン化
ガスはサブアセンブリ１１の内側の経路よりも低いイン
ピーダンスの経路を電流に対して形成する。

このようにサージアレスタ１０に流れる電流はイオン化
ガスによって形成される低いインピーダンスの経路へ移
り、故障した内部コンポーネントのまわりに外部アーク
を形成する。このとき、内部アークは，交流経路へ効果
的に移動する。内部アークが故障部材のまわりに移動す
るため、サージアレスタ１０の内部には、それ以上圧力
は発生しない。流出口４０によって、サージアレスタｌ
Ｏの内部圧力はサブアセンブリ１１が破裂する圧力より
も小さく抑えられ、サージアレスタ１０が壊れたり、コ
ンポーネントあるいはコンポーネントの破片が破裂した
りすることが防止される。

サージアレスタ１０を電子装置や他の構造物の近くに設
置したとき、イオン化ガスの排出を方向付けし、内部ア
ークを前述した構造物や装置から離れた方向へ逸せるこ
とが望ましい。第２Ａ−Ｄ図には、アレスタのライナｌ
４及びアークの移動を方向付けして制御するように設計
された圧力緩和装置３８の別の実施例が示されている。

まず、第２Ａ図を参照して説明する。図からわかるよう
に、三つの平行な垂直の流出口４１が互いに比較的接近
して設けられている。流出口４１のアレイはライナｌ４
の弧の部分に形成されており、約６０°の間隔で配置さ
れている。サージアレスタ１０は流出，ｌ口４１のアレ
イが電子装置や構造物と反対の方向に面するように設置
される。このように設置すると、故障したアレスタ内に
発生されたガスは方向性を持った流出口４ｌによって装
置や構造物から離れる方向へ排出され、露出したアーク
によって装置や構造物が損傷を受けないようになる。

第２Ｂ図にはライナｌ４及び圧力緩和装置３８の別の実
施例が示されている。この実施例においては、ライナ１
４の垂直方向全体にわたって一つの流出口４２が延びて
いる。流出口４２もまた、アークをアレスタの外側へ移
動させ、近くの装置などから離すための方向制御を行う
。流出口４２がライナｌ４の長さ全体にわたって延びて
いることはサージアレスタ１０の動作には重要なことで
はないが、この設計によれば、流出口４０，＝１１の長
さがバリスタ部材２２のスタックの高さと整合がとられ
ている第２図や第２Ａ図のように設計した場合よりも製
造が容易である。

第２Ｂ図の実施例を改良したものが第２Ｄ図に示されて
．心る。この実・施例では、流出口４３は流出口４３の
対向する垂直端部あるいは側部を互いに重ね合わせるこ
とによって形成されている。この実施例も製造上の利点
がある。それは、重ね合わせる垂直な側部が若干異なる
径を有するようなバリスタブロックでも対応できるため
、バリスタブロックに対してあまり厳密な製造上の許容
度を必要としないからである。

圧力緩和装置３８の別の実施例が第２Ｃ図に示されてい
る。この実施例においては、圧力緩和装置３８は位置の
揃えられた複数の細孔あるいは開口部４６を有する。開
口部４６はライナ１４の軸に平行な垂直の列５０の形に
形成されている。

次に、第３図を参照して説明する。第３図には、フェー
ルーセーフサージアレスタｌＯの別の実施例が示されて
いる。図からわかるように、サブアセンブリ８０は絶縁
されたハウジング１２の中にシールされており、第１図
の実施例に関連して前に説明したように、ハンガ６０に
よって支持されている。しかし、この実施例においては
サブアセンブリ８０はガラスが充填されたポリエステル
などの絶縁材料から形成された容器状のライナ８４を有
する。ライナ８４はベース８８と、上方へ延びる円筒状
の壁８２とを有する。円筒状の壁８２は第１図のライナ
１４に関して前述したものと同様の厚さを有する。ライ
ナ８４の円筒状の壁８２によって形成された環状の穴の
中には、前述したバリスタ部材２２と、導電性プレート
２６と、圧縮ばね２４とが縦列に保持されている。これ
もまたガラスが充愼されたポリエステルなどの複合材料
から形成されたサブアセンブリを閉じるキャップ８６が
、ライナ８４の円筒状の壁８２の上部内に受容されてい
る。キャップ８６は連結部８７において接合されていて
、バリスタ部材２２を環状の穴の中でシールしている。

なお、連結部８７とねじで係合するために、キャップ８
６と円筒状の壁８２との双方にねじ部を設けることがで
きる。

キャップ８６及びベース８８にはライン端子ブロック９
４とグランド端子ブロック９６とがそれぞれ製造中に組
み付けられる。ライン端子ブロック９４とグ１ランド端
子ブロック９６は導電性材料、好ましくはアルミニウム
から形成されており、ライン端子３２及びグランド端子
３０と係合させるために、ねじ穴が設けられている。ラ
イン端子３２及びグランド端子３０はバリスタ部材２２
をラインとグランドの間で相互に連結する。

第３図及び第４図を参照して説明する。サブアセンブリ
８０は、環状の穴の軸と平行に、円筒状の壁８２の外側
表面上に長手方向に形成された少なくとも一つのチャン
ネル９２を存する。チャンネル９２は壁８２に薄壁部９
０を形成している。

薄壁部９０の厚さは、サブアセンブリ８０が破裂する前
に開いてガスを排出するように設計されている。一例と
して、約０．　０　９　０インチ（２．２９ｍｍ）の厚
さを有するライナ８４においては、０，０７５インチ（
１．９１＋ｎｍ）の深さを有するチャンネル９２で十分
に信頼性のある機能を果たすことがわかっている。第３
図から最もよくわかるように、シールを行ってハウジン
グＩ２の中に密封したとき、チャンネル９２は壁８２と
ハウジング１２の内側表面！との間にエアーのギャップ
あるいは空隙９８を形成する。

設置すると、第３図及び第４図に示されたフェールーセ
ーフサージアレスタｌＯは、第１図に関連して説明した
のと同様にして動作する。特に、アレスタのコンポーネ
ントが故障し、サージアレスタ１０の中にアークが形成
されると、薄壁部９０のすべて、あるいは一部がチャン
ネル９２に沿って破壊するまで、熱及び圧力は増大する
。破壊が生じると、発生したガスはライナ８４の側部に
新に形成された開口部を介して排出され、イオン化され
たガスからなる導電性経路を形成する。従って、ハウジ
ング１２が蒸発するにつれて、内部アークはサブアセン
ブリ８ｏの外側及びサージアレスタ１０の外側に移され
、電流は故障したバリスタ部材２２のまわりに逸れて、
それ以上ガスや圧力が発生しないようになる。第４Ａ図
に示されているように、薄壁部９ｏのがわりに円筒状の
壁８２の内側表面に沿って内側のチャンネル９３を形成
してもよい。チャンネル９３が容器状の壁８２の内側に
形成されるか、あるいは外側に形成されるかに関係なく
、発生したガスをチャンネル９２，９３によってサブア
センブリ８０の外へ排出し、露出したアークを近くの装
置や構造物から遠ざけるための装置を提供することがで
きる。方向付けした排出を望まない場合には、複数のチ
ャンネル９２．９３をサブアセンブリ８０の周囲の壁８
２に設けることもできる。

上述したサブアセンブリ１１．８０はライナｌ４，８４
の中に収容された電圧依存性を有する非線形なバリスタ
部材２２を有するが、この発明においてはバリスタ部材
２２の代わりに、あるいはそれに加えて、例えばスパー
クギャップアセンブリや、抵抗、コンデンサ、絶縁材料
、フェーズ連結器のような他の電気部品を使用してもよ
い。こうしたコンポーネントを使用することは、サージ
アレスタと他のタイプの電気アセンブリの両方において
有用かつ好都合である。第５図には、変圧器や回路遮断
器及び関連の装置におけるように、オイルの中で使用す
るのに適するように設計されたこの発ｌ明のサージアレ
スタが示されている。この実施例においては、サージア
レスタ１０は管状のライナ１４と、上部のクロージャ１
６と、下部のクロージャ１８と、圧力緩和装置３８と、
バリスタ部材２２と、導電性プレート２６と、圧縮ばね
２４を有するが、これらはすべて第１図において既に説
明したものである。しかし、この実施例においてはサブ
アセンブリ１００は、さらに、ライナ１４内においてバ
リスタ部材２２と直列な関係に保持されたフェーズ連結
モジュール１１０を有する。

フェーズ連結モジュール１１０は、導電性プレート１１
２．１１４と、絶縁性のスタンドオフｌ１６と、フェー
ズ部材１１８を有する。フェーズ部材１１８は、例えば
、錫、銅、銀などからなるフェーズ連結器であり、半田
付けなどの当該分野の技術者にはよく知られた導電性プ
レートｌｌ２，１１４の間に電気的に連結されており、
フェーズ連結モジュール１１０を貫く直列電気経路を形
成している。絶縁用のスタンドオフ１１６はグラスファ
イバ，ｊなどの絶縁性材料から形成されており、導電性
プレート２６の周辺に離間して配買されたスペーサある
いは支持装置からなっている。スタンド才フ１１６は、
圧縮ばね２４によって加えられる軸方向の力によって位
置を保持されている。

スタンドオフ１１６はポスト状の支持装置を有するか、
あるいは絶縁性材料からなる弧状の支持部を有する。圧
力緩和装置３８はライナ１４の中に形成された一つある
いは複数の長手方向の流出口１２０を有する。流出口１
２０はライナ１４内の電気部品のスタックの高さとほぼ
等しい長さを有する。図からわかるように、サブアセン
ブリ１ｏＯを囲む外側ハウジングがないと、サブアセン
ブリ１００を覆うオイルやエアー、あるいはＳＦｓのよ
うな絶縁性媒質は流出口１２０を介して自在にサブアセ
ンブリの中、及びスタンドオフ１１６の間に設けられた
フェーズ連結モジュール１１０の中に流入し、フェーズ
部材１１８を完全に覆う。

サージアレスタｌＯにフェーズ連結モジュール１１０を
加えると、第１図に示されているようなグランド！リー
ドのディスコネクタ３ｌは不要になる。アレスタが故障
すると、そのあとアレスタは短絡回路として作用し、定
常状態の商用周波電流をグランドへ流す。このため、グ
ランドリードをアレスタから破壊的に外しグランドへの
電流経路を遮断するために、外部のアイソレータあるい
はディスコネクタ３ｌが設けられる。しかし、ディスコ
ネクタ３ｌの動作そのものによって破片が飛ばされ、近
くの装置に損傷を加える可能性がある。

これに対し、内部にフェーズ連結モジュール１１０を有
するアレスタ１ｏはフエールーセーフである。その理由
は、この発明においてはアレスタが非破砕性であること
と、故障したときにフェーズ連結モジュール１１０のフ
ェーズ部材１１８が溶けて、サージアレスタ１０を貫い
て延びる直列の電気経路を開くためである。その結果、
それ自身損傷を与える破片の源となりうるディスコネク
タ３ｌが不要となる。第５図に示されてぃるアレスタ１
０はオイルが充填された変圧器や回路遮断器、及びこれ
と類似の装置の内側で使用するのに特に敵している。こ
の場合、アレスタアセンブリはアレスタあるいはディス
コネクタの破片によって生じる損傷あるいは短絡回路を
受けるであろう変圧器巻線あるいは動作機構の近くに配
置される。また、この発明のフェーズ連結モジュール１
１０を有するアレスタは、外部グランドリードやディス
コネクタを使用した類似のアレスタよりも低いコストで
製造することができる。

上述した実施例は単に説明のためのものであり、発明を
制限するものではない。従って、この発明のサージアレ
スタは発明の精神及び範囲から逸脱しない限りいかなる
形によっても実現することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示しており、第１図はサージ
アレスタの部分立断面図、第ｌＡ図、第ＩＢ図、第ＩＣ
図はサージアレスタの部分断面図、第２図は第１図に示
したサージアレスタのサブアセンブリライナの斜視図、
第２Ａ図、第２Ｂ図、第２Ｃ図、第２Ｄ図は第２図に示
されたサブアセンブリライナの別の実施例に対する斜視
図、第３図はこの発明によるサージアレスタの別の実施
例に対する部分立断面図、第４図は第３図に示したサー
ジアレスタの４−４線断面図、第４Ａ図は第４図に示し
たサージアレスタに対するサブアセンブリライナの別の
実施例に対する断面図、第５図はこの発明によるサージ
アレスタの別の実施例に対する部分断面図である。１１，８０，１００・・・サブアセンブリｌ２・・・ハ
ウジング１４．８４・・・ライナ１５・・・ギャップ部分１６．１８・・・クロージャｌ７・・・プラグ部分２２・・・バリスタ部材２４・・・圧縮ばね２６，１１２・・・導電性プレート３０・・・グランド端子３２・・・ライン端子３８・・・圧力緩和装置４０，４１，４２，４３，１２０・・・流出口４６・・
・開口部１ｌＯ・・・列２・・・壁０・・・薄壁部２・・・チャンネル４・・・ライン端子ブロック６・・・グランド端子ブロック８・・・空　隙０・・・フェーズ連結モジュール６・・・絶縁用スタンドオフ８・・・フェーズ部材

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電圧とグランドとを電気的に連結するための少な
くとも一つの電気部品と、前記電気部品を収容するための絶縁性のモジュールと、前記モジュールのある長さにわたってこのモジュールの
外側かつ前記電気部品の周囲へ電流を逸らせるために前
記モジュールに設けられた偏向装置と、を有し、前記電気部品がその中を貫く電流経路を有する
電気装置。
（２）前記偏向装置が前記モジュールを介してイオン化
ガスを排出するための排出装置を有し、前記ガスが前記
電気部品を貫く電流経路と並列な低インピーダンスの電
流経路を形成する特許請求の範囲第１項記載の電気装置
。
（３）前記排出装置が前記モジュールに形成された少な
くとも一つの流出口を有する特許請求の範囲第２項記載
の電気装置。
（４）前記排出装置が前記モジュールの周囲に離間して
設けられた複数の開口部を有する特許請求の範囲第２項
記載の電気装置。
（５）前記開口部が前記モジュールの周囲において約６
０゜の間隔で離間されている特許請求の範囲第４項記載
の電気装置。
（６）前記モジュールがグラスファイバからなるライナ
を有する特許請求の範囲第３項記載の電気装置。
（７）前記モジュールが前記モジュールからイオン化ガ
スを方向付けして排出するための方向性排出装置を有す
る特許請求の範囲第２項記載の電気装置。
（８）前記方向性排出装置が管状のライナを有し、この
ライナがライナの弧状セグメントに形成された開口部の
アレイを有し、このアレイが前記方向性排出装置を形成
する特許請求の範囲第７項記載の電気装置。
（９）前記管状のライナの前記弧状セグメントの円弧角
が約６０゜である特許請求の範囲第８項記載の電気装置
。
（１０）前記アレイが三つの開口部を有する特許請求の
範囲第８項記載の電気装置。
（１１）前記方向性排出装置が管状のライナを有し、こ
のライナがライナ全体を貫くように長手方向に形成され
た単一の開口部を有する特許請求の範囲第７項記載の電
気装置。
（１２）前記方向性排出装置が管状のライナを有し、こ
のライナがその中に形成された少なくとも一つの長手方
向の細孔列を有する特許請求の範囲第７項記載の電気装
置。
（１３）前記方向性排出装置が一般に管状のライナを有
し、このライナが連結はされていないが互いに重なり合
う端部を有し、この重なり合う端部が前記方向性排出装
置を形成する特許請求の範囲第７項記載の電気装置。
（１４）前記モジュールがモジュールの壁の一部に沿っ
て長手方向に形成されたチャンネルを有し、このチャン
ネルが前記モジュールの薄壁部を形成しかつ前記方向性
排出装置を形成している特許請求の範囲第２項記載の電
気装置。
（１５）前記モジュールが高分子材料からなる特許請求
の範囲第１４項記載の電気装置。
（１６）直列に接続された複数の電気部品と、絶縁性材
料から形成されたエンクロージャと、このエンクロージ
ャの中に発生したアークを前記エンクロージャの外側へ
移すためのアーク移送装置と、を有し、前記電気部品が前記サブアセンブリに電流を流
すための電気経路を形成し、前記エンクロージャが前記
サブアセンブリの中で積まれた状態、すなわちスタック
の状態で前記電気部品を保持し、前記アーク移送装置が
前記電気部品のスタックの一部のまわりへ電流を迂回さ
せる電気サブアセンブリ。
（１７）前記アーク移送装置が前記エンクロージャの壁
を貫いて形成された少なくとも一つの流出口を有し、前
記エンクロージャの中に発生したイオン化ガスが前記流
出口を介して排出され、前記イオン化ガスが前記電気部
品の前記電気経路と並列な導電性経路を形成する特許請
求の範囲第１６項記載の電気サブアセンブリ。
（１８）前記流出口が少なくとも一つの長手方向の開口
部を有する特許請求の範囲第１７項記載の電気サブアセ
ンブリ。
（１９）前記流出口が前記壁を貫く複数の細孔を有する
特許請求の範囲第１７項記載の電気サブアセンブリ。
（２０）前記流出口が前記壁を分割して形成された長手
方向の連結部を有する特許請求の範囲第１７項記載の電
気サブアセンブリ。
（２１）前記アーク移送装置が前記エンクロージャの壁
に形成された少なくとも一つの薄壁部を有する特許請求
の範囲第１６項記載の電気サブアセンブリ。
（２２）前記薄壁部が前記電気部品の高さにほぼ等しい
長さを有する特許請求の範囲第２１項記載の電気サブア
センブリ。
（２３）前記電気部品が電圧依存性を有する複数の非線
形な抵抗部材を有する特許請求の範囲第１７項記載の電
気サブアセンブリ。
（２４）前記電気部品が少なくとも一つのフェーズ連結
モジュールを有する特許請求の範囲第２３項記載の電気
サブアセンブリ。
（２５）前記フェーズ連結モジュールが前記エンクロー
ジャの中において前記抵抗部材と直列な関係に積まれた
状態で保持されており、前記フェーズ連結モジュールが
前記抵抗部材と電気的に接触している一対の導電性プレ
ートと、この導電性プレートの間にギャップを維持する
ために前記導電性プレートの間に設けられている絶縁性
のスタンドオフと、前記ギャップを介して前記導電性プ
レートへ電気的に連結されたフェーズ部材とを有する特
許請求の範囲第２４項記載の電気サブアセンブリ。
（２６）非破砕性の絶縁性材料から形成されたハウジン
グと、このハウジングによって周囲環境からシールされている
エンクロージャと、このエンクロージャの中で直列に積まれ、保持されてい
る複数のバリスタ部材と、前記エンクロージャの中にイオン化ガスが発生したとき
に前記エンクロージャ内の圧力を緩和する圧力緩和装置
と、前記エンクロージャをライン電圧とグランドとの間に電
気的に接続するための端子と、を有するサージアレスタ。
（２７）前記エンクロージャが絶縁性の導管と、この導
管に取り付けられた上部及び下部のクロージャとを有し
、これらクロージャが導電性材料から形成され、かつ、
前記端子へ電気的に接続されている特許請求の範囲第２
６項記載のサージアレスタ。
（２８）前記圧力緩和装置が前記絶縁性の導管の壁に形
成された少なくとも一つの流出口を有する特許請求の範
囲第２７項記載のサージアレスタ。
（２９）前記流出口が少なくとも一つの長手方向の開口
部を有する特許請求の範囲第２８項記載のサージアレス
タ。
（３０）前記流出口が少なくとも一つの長手方向の細孔
列を有する特許請求の範囲第２８項記載のサージアレス
タ。
（３１）前記流出口が長手方向の連結部を有し、この連
結部が前記絶縁性の導管を形成する材料から形成された
互いに重なり合うが連結はされていない端部によって形
成されている特許請求の範囲第２８項記載のサージアレ
スタ。
（３２）前記流出口が前記絶縁性の導管の弧状セグメン
トに形成された長手方向の開口部からなるアレイを有す
る特許請求の範囲第２８項記載のサージアレスタ。
（３３）前記エンクロージャがすべて複合材料から形成
された底部と、側壁と、上部クロージャとを有し、前記
上部クロージャと前記底部が前記ラインとグランド端子
に係合するために導電性部を有する特許請求の範囲第２
６項記載のサージアレスタ。
（３４）前記圧力緩和装置が前記エンクロージャの前記
壁に形成された少なくとも一つの薄壁部を有する特許請
求の範囲第３３項記載のサージアレスタ。
（３５）前記薄壁部が前記バリスタ部材のスタックに対
して前記エンクロージャの前記壁に沿って垂直に延びて
いる特許請求の範囲第３４項記載のサージアレスタ。
（３６）前記バリスタ部材と直列に連結されたフェーズ
連結器が前記エンクロージャの中に設けられている特許
請求の範囲第２６項記載のサージアレスタ。
（３７）その中に電気部品を保持するための絶縁性のモ
ジュールと、このモジュールの中からガスを排出するために前記モジ
ュールの中に形成された複数の流出口と、前記モジュー
ルの中に保持された非線形な複数の抵抗部材と、前記モジュールの中に保持されたフェーズ連結モジュー
ルと、を有し、前記抵抗部材と前記フェーズ連結モジュールが
電気的に接続されていて前記モジュールを流れる電流の
直列経路を形成しているサージアレスタ。
（３８）前記フェーズ連結モジュールが前記抵抗部材と
電気的に接触している一対の導電性プレートと、この導
電性プレートの間にギャップを維持するために前記導電
性プレートの間に設けられた複数の絶縁性スタンドオフ
と、前記ギャップを介して前記導電性プレートへ電気的
に連結されたフェーズ部材とを有する特許請求の範囲第
３７項記載のサージアレスタ。