JPS598322Y2 - 無ギヤツプ避雷器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は一般に避雷器に係り、特に、無ギャップ式の避
雷器に係る。

避雷器に関する最近の調査では、酸化亜鉛は大電流時に
電圧をクランプできるという能力と共に定常状態の下で
は電力消費が比較的少ないと云う事から低価格の無ギャ
ップ避雷器を提供できることが明らかにされている。

然し乍ら、所与の酸化亜鉛プロセスでは、その定常電圧
定格を選択する際に、クロスオーバーに近い作動電圧を
持たせるという要望と、熱暴走との間で妥協がなされる
ということが実験で示されている。

更に、或る酸化亜鉛避雷器に対して熱暴走を生じさせる
には約１５Ｗ程度の比較的わずかな電力で充分であるこ
とが云われている。

以上の説明より、特に避雷器が屋外で使用されそして保
護ケースを必要とする時には熱の発散ということに注意
して無ギャップ避雷器を設計せねばならないことが明ら
かである。

この形式の典型的な無ギャップ避雷器は磁器の外部ケー
スと、サージ電流を流すためにこのケース内に設けられ
た酸化亜鉛ディスクの積層体とを備えている。

この典型的な避雷器では、酸化亜鉛ディスクと磁器ケー
スとの間に空気（又は窒素）の層が維持され、従ってこ
の層はサージ電流が流れることによってディスクに発生
した熱を発散する様にケースと共に作用するに違いない
。

これは熱を発散する実際的で且つ経済的な方法であるが
、非常に効果的であるという程ではなく、従って熱暴走
を防止するには避雷器の作動電圧とそのクロスオーバー
との間に比較的大きな安全余裕を必要とする。

酸化亜鉛ディスクに発生した熱を、空気又は窒素以外の
ものによって外部磁器ケースへ伝達する方法が知られて
いる。

例えば、オイルやフレオンを使用することができ、これ
は空気ギャップを作る以上に効果がある。

然し乍ら、オイルもフレオンも内圧の問題を生じ、そし
て更に、フレオンは比較的高価である。

一方、以下の説明より明らかな様に、本考案は、実際的
且つ経済的で然も空気やオイルよりも効果的な物質を用
いることに関する。

その上、選択されたこの特定物質は以下の説明より明ら
かな様に付加的な利点を有している。

本考案の１つの目的は、熱暴走のおそれなく避雷器をそ
のクロスオーバ一点付近で作動できる様にするためサー
ジ電流中に効果的且つ効率的に熱を発散する様設計され
た無ギ、ヤツプ避雷器を提供することである。

本考案の別の目的は、実際的な観点及び経済的な観点の
両方から効果的且つ効率的に熱を発散することである。

本考案の更に別の目的は、内部の破壊時エネルギが大き
過ぎたことによりその外部ケースへ及ぼされる損傷を少
なくする様に設計された無ギャップ避雷器を提供するこ
とである。

本考案が関与する形式の無ギャップ避雷器は、典型的に
、開放端を有する非導電性で熱伝導性の外部ケースを備
え、このケースは典型的には磁器で構或されそしてその
内壁は貫通開口を形或する。

又、この避雷器は、上記内壁から離間されて上記開口を
通して延びている手段、即ち典型的にはサージ電流を流
すための酸化亜鉛又は他の金属酸化物のディスクの積層
体、も備えている。

然し乍ら、本考案は、ディスクのこの積層体と外部ケー
スとの間にエアギャップを維持するものでもなく、且つ
これらの間にオイルやフレオンを与えるものでもなく、
非導電性の粒状物質、特に二酸化シリコン（好ましくは
砂状）を用いるものである。

以下の説明より明らかな様に、この粒状物質はギャップ
を横切って熱を伝達する場合に空気やオイルよりも効果
的且つ効率的であり、そして実質的にフレオンに類似し
ていることが分った。

更に、この粒状物質は、ガラスやもえかすに変わること
によって破壊時エネルギを吸収しそれにより避雷器の作
動の強さや激しさを軽減し、その外部ケースへの損傷の
おそれを減少することが分った。

その上、この粒状物質はディスクの膨張及び収縮を許し
且つ又ケース内での或る程度の動きを許す。

さて第１図には、本考案により構戊された無ギャップ避
雷器１０が示されている。

多くの点でこの避雷器は従来のものと同様であり、従っ
て本考案に関与する部品についてのみ詳細に説明する。

第１図に示された様に、この避雷器は開放端を有するケ
ース１２を備え、このケースは非導電性で熱伝導性のも
のでありそして内壁１４を有し、この内壁は長手方向に
延びる通常円筒状の貫通路を形或する。

このケースは典型的に磁器できる。又、この避雷器は上
記通路を介してサージ電流を流す従来型手段、特に酸化
亜鉛テ゛イスクの積層体１６も備えている。

各ディスクはその全周面に沿って内壁１４から内側へ離
間され、従ってケースにより定められた通路の全長に沿
ってケースと積層体１６との間に周囲ギャップが作られ
る。

本考案によれば、上記したギャップ全体に非導電性の二
酸化シリコン１８が充填され、この二酸化シリコンは１
．４乃至２．２ｇ／ｃｍ３の密度を有する緊圧した砂状
のものより或るのが好ましい。

前記した様に、熱伝達の目的で二酸化シリコン、特に砂
状のものを用いる場合には、空気（又は窒素）ギャップ
やオイル又はフレオンを用いる以上に多数の利点がある
。

先ず第１に、第３図及び第４図に示された様に、砂状の
二酸化シリコンは避雷器のサージ温度例えば−４０℃乃
至＋２００℃において空気以上に効率のよい熱伝導体で
あり、且つ或るオイルよりも効果的であることが分って
いる。

更に、砂状の二酸化シリコンはフレオンよりも相当に安
価でありそしてそれと同様に効果的に働き然もオイルや
フレオンの様な内圧の問題を生じないことが分っている
。

それに加えて、砂状の二酸化シリコンはガラスやもえく
ずに変わる（高温度になる結果として）ことによって破
壊時エネルギを吸収することができ、それにより避雷器
の破損の強さやひどさを軽減し且り磁器のケースを割っ
たり損傷したりするおそれを減らすことができる。

更に、前記した時に、この粒状物質は酸化亜鉛のディス
クが膨張，収縮したり或いは通常の作動中に動いたりす
るのを妨げるものではない。

上記した砂状の二酸化シリコンは、その性質上比較的問
題がなく、コストが安くそして効率がよいので、ディス
クの積層体１６から磁器ケース１２へ熱を伝達する好ま
しい媒体である。

これはサージ温度レンジの熱を発散するために熱伝導率
が空気よりも大きくそして非導電性であることを理解さ
れたい。

この様な粒状物こそ二酸化シリコンであって、砂状及び
別の形態の二酸化シリコンや、その他の物質や、その組
合せ体を含むことができる。

無ギャップ避雷器１０について以上に述べたが、今度は
第２図，第３図及び第４図を参照されたい。

第３図及び第４図は、公知技術によって構或された無ギ
ャップ避雷器と、本考案によって構威された無ギャップ
避雷器とに対して電力入力に伴なう温度の変化を各々示
したグラフである。

特に第３図は、従来型の無ギャップ避雷器を模擬する様
に設計された装置の種々の点に生じた、電力入力（ワッ
ト）に対する温度上昇（℃）の実験結果を示している。

上記模擬された装置は第１図に示された避雷器と同じで
あるが、酸化亜鉛のテ゛イスクとケースとの間のギャッ
プには砂状の二酸化シリコンの代りに空気が与えられて
いる。

第４図は、ギャップ内に充填された媒体が熱伝導性の二
酸化シリコン、１．７ ｇ ／ｃｙｎ３の密度を有する
砂状の二酸化シリコンである以外は同じ形式の結果を示
している。

特に第２図を参照すれば、模擬装置が概略的に示されて
おり、そして参照番号２０で一般的に示されている。

この装置は若干の点を除けば避雷器１０と同じである。

先ず第１に、装置２０は前記した酸化亜鉛ディスクの積
層体を含んでおらず、これを模擬するためにアルミニウ
ムの固体円筒２２を用いており、そして電気ヒータ２４
が定常状態中及びサージ電流状態中のディスクの電力ロ
ス（熱）を造る。

更に、この装置全体を用いて従来型の無ギャップ避雷器
を模擬する場合には、アルミニウム円筒と３０ＫＶＩＶ
Ｌ磁器ケース２６との間にエアスペースが作られる。

このケース２６は前記ケース１２に相当するものである
。

装置２０を用いて第１図の避雷器１０を模擬する時には
、アルミニウム円筒と外部ケースとの間のギャップに砂
状の二酸化シリコン１８が設けられる。

実際の実験では当然のことながら２つの別々の模擬装置
が用いられ、その一方はエアギャップを有しそしてもう
一方は砂状の二酸化シリコンのギャップを有するが、そ
の他の点では互いに同じであり且つ第１図の避雷器と同
じである。

上記した各模擬装置の温度を監視するため、４つの熱電
対、特にＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが用いられる。

第２図に示された様に、熱電対Ａはギャップとアルミニ
ウム円筒との境界に配置される。

熱電対Ｂは熱電対Ａからギャップをまっすぐに横切った
ところに配置され、特にギャップと外部ケースとの境界
に配置される。

熱電対Ｃは熱電対Ｂから外部ケースをまっすぐに横切っ
たところに配置され、特に外ｊ部ケースの１部を構或す
る２つの突出リブ間に配゛置される。

そして熱電対Ｄは隣接突出リブの最も外側の点に配置さ
れる。

第３図及び第４図に示されたグラフを参照すれば、特に
注目すべきことは、ギャップ間特に点ＡとＢとの間の温
度差である。

例えば第３図に示された様に、ギャップが空気で満たさ
れているだけの時には１００ Ｗにおけるこの温度差が
２５．２℃（６５．５℃−４０．３℃）である。

ギャップが砂状の二酸化シリコンで満たされている場合
には点ＡとＢとの温度差が３．８℃（４０℃−３６．２
℃）に過ぎず、熱伝導体として砂状の二酸化シリコンが
効果的であることを示している。

この実験の重要な点は、電力ロスが同等の場合酸化亜鉛
ディスクの積層体は実質的に低い温度、特に６５．５℃
に比べて４０℃（点Ａ）、で作動しそれにより熱逸脱の
おそれを少なくするということである。

熱伝達媒体として変或器オイル（ＷＥＭＣＯ−Ｃオイル
）及びフレオンを用いて同様の実験を行なった。

砂状の二酸化シリコンは変或器オイルよりも約６℃も効
果的であることが分り、即ち点Ａの温度は変或器オイル
の場合よりも６゜低く、且つ更に高価なフレオンの場合
と比べると点Ａの温度はそれよりも２．８゜だけ高く維
持されたに過ぎなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によって構威された無ギャップ避雷器の
縦断面図、第２図は第１図に示された避雷器を模擬する
のに用いられる組立体の縦断面図であり、熱を発散する
仕方を示した図、第３図は公知技術によって作られた避
雷器の種々の点において電力入力によっていかに温度が
変化するかを示したグラフ、そして第４図は本考案によ
って構成された避雷器の種々の点において電力入力によ
っていかに温度が変化するかを示したグラフである。 １０・・・・・・無ギャップ避雷器、１２・・・・・・
ケース、１４・・・・・・内壁、１６・・・・・・酸化
亜鉛ディスクの積層体、１８・・・・・・非導電性の二
酸化シリコン、２０・・・・・・模擬装置。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 （ａ）端部が開放されており且つ非導電性で熱伝導性の
   細長い外部ケースであって、その内壁が筒状の貫通路を
   形或する様なケースと、 （ｂ）上記通路を通してサージ電流を流す手段であって
   、該段手は上記内壁から等しく離間されて上記通路全体
   にわたり同心に延びる金属酸化物ディスクの積層体を備
   えるが、この積層体と上記内壁との間にこの積層体全体
   にわたり環状ギャップを形或する様にしたサージ電流通
   流手段と、（Ｃ）上記通路内にあり、上記内壁と上記金
   属酸化物ディスクの積層体との間のギャップ全体に充填
   される本質的に二酸化シリコンより或り、且つこれが約
   −４０℃乃至＋２００℃の温度において空気より大きな
   熱伝導率を有し、更に少く共１．４ｇ／ｃｍ３の密度で
   ある手段。 とを具備して戒ることを特徴とする無ギャップ避雷器。