(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁筒と、
前記絶縁筒の外側に位置する直流電源と、
前記直流電源に順次並列に接続され、複数の段の各々に設けられて前記絶縁筒の外側に位置する金属容器の内部に収容されたコンデンサと、
前記絶縁筒の内側に位置し、各段間に設けられた放電ギャップスイッチと、
前記絶縁筒の内側に絶縁ガスを流す送風機構と、
前記絶縁筒の外側に位置する、前記コンデンサのブッシングと、
前記絶縁筒の外側に位置し、前記ブッシングに絶縁ガスを噴き付けるガス噴き付け機構と、
前記ガス噴き付け機構との間に前記ブッシングが位置するように配置され、前記ガス噴き付け機構によって噴き付けられた絶縁ガスを前記ブッシングの外表面に沿って流動するように誘導する、吸気機構とを備える、衝撃電圧発生装置。
【請求項２】
前記ガス噴き付け機構が、噴き付ける前の絶縁ガスを加熱する加熱部を含む、請求項１に記載の衝撃電圧発生装置。
【請求項３】
前記ガス噴き付け機構は、環状のガス噴き付け部を含み、前記ガス噴き付け部は、前記ブッシングの先端部の周囲を囲むように位置している、請求項１または２に記載の衝撃電圧発生装置。
【請求項４】
前記ガス噴き付け部は、前記ガス噴き付け部の内周の全周に亘って設けられたガス噴き付け口を有する、請求項３に記載の衝撃電圧発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃電圧発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
衝撃電圧発生装置の構成を開示した先行文献として、特開昭５８−１３９６７８号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された衝撃電圧発生装置においては、直流電源に順次並列に接続されたコンデンサの各段間に放電ギャップを設け、各放電ギャップの放電球を密閉された内側容器内に収納するとともに、内側容器を密閉された外側容器内に収納し、両容器の間に温度調整用の空気の流通路を形成することにより、湿気による始動放電特性の低下防止を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−１３９６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された衝撃電圧発生装置においては、発生させる衝撃電圧の高電圧化に伴ってコンデンサからの絶縁距離が長く必要となった場合、内側容器が大型化し、それにより外側容器も大型化する。その結果、衝撃電圧発生装置全体が大型化する。【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、小型化を図りつつ湿気による始動放電特性の低下を抑制できる、衝撃電圧発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に基づく衝撃電圧発生装置は、絶縁筒と、絶縁筒の外側に位置する直流電源と、直流電源に順次並列に接続され、複数の段の各々に設けられて絶縁筒の外側に位置する金属容器の内部に収容されたコンデンサと、絶縁筒の内側に位置し、各段間に設けられた放電ギャップスイッチと、絶縁筒の内側に絶縁ガスを流す送風機構と、絶縁筒の外側に位置する、コンデンサのブッシングと、絶縁筒の外側に位置し、上記ブッシングに絶縁ガスを噴き付けるガス噴き付け機構とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、衝撃電圧発生装置において、小型化を図りつつ湿気による始動放電特性の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１に係る衝撃電圧発生装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る衝撃電圧発生装置におけるガス噴き付け機構の構成を示す一部断面図である。
【図３】図２のガス噴き付け機構を矢印ＩＩＩ方向から見た図である。
【図４】衝撃電圧発生装置において、コンデンサのブッシングの外表面に結露が生じた状態を示す図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る衝撃電圧発生装置におけるガス噴き付け機構の構成を示す一部断面図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る衝撃電圧発生装置におけるガス噴き付け機構の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の各実施形態に係る衝撃電圧発生装置について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１０】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る衝撃電圧発生装置の構成を示す回路図である。図１においては、１段目〜ｎ段目までの構成を示している。
【００１１】
図１に示すように、本発明の実施形態１に係る衝撃電圧発生装置１００は、絶縁筒１８０と、絶縁筒１８０の外側に位置する直流電源１１１と、直流電源１１１に順次並列に接続され、複数の段の各々に設けられて絶縁筒１８０の外側に位置する金属容器１５０の内部に収容されたコンデンサ１５１と、絶縁筒１８０の内側に位置し、各段間に設けられた放電ギャップスイッチ１６０と、絶縁筒１８０の内側に絶縁ガスを流す送風機構１８１と、絶縁筒１８０の外側に位置する、コンデンサ１５１のブッシング１５２と、絶縁筒１８０の外側に位置し、ブッシング１５２に絶縁ガスを噴き付けるガス噴き付け機構１７０とを備える。
【００１２】
各段においては、コンデンサ１５１と電気的に直列に接続された直列抵抗１３０、コンデンサ１５１と電気的に並列に接続された並列抵抗１４０、および、コンデンサ１５１のブッシング１５２が、接続導体１４１によって互いに接続されている。
【００１３】
１段目の直列抵抗１３０は、直流電源１１１、および、始動ギャップスイッチ１２０の放電球１２２と電気的に接続されている。始動ギャップスイッチ１２０の始動球１２１は、棒状のトリガー電極１１０と接続されている。始動ギャップスイッチ１２０は、絶縁筒１８０の内側に位置している。
【００１４】
放電ギャップスイッチ１６０は、下段側の並列抵抗１４０と上段側の直列抵抗１３０との間に設けられた放電球１６１と、下段側のコンデンサ１５１のブッシング１５２と電気的に接続された放電球１６２とから構成されている。ｎ段目の直列抵抗１３０と電気的に接続された放電球１６１は、放電ギャップスイッチ１６０がＯＮになった際に、供試物１９０と電気的に接続される。
【００１５】
絶縁筒１８０は、電気絶縁性を有する材料からなる筒である。本実施形態においては、絶縁筒１８０は、エポキシ樹脂を含むＦＲＰ(Fiber  Reinforced  Plastics)製の筒であるが、絶縁筒１８０の材料はこれに限られず、電気絶縁性および耐候性を有する材料であればよい。
【００１６】
本実施形態においては、金属容器１５０は、鉄鋼製の容器であるが、金属容器１５０の材料はこれに限られず、たとえば、銅製またはアルミニウム製の容器でもよい。
【００１７】
本実施形態においては、絶縁ガスは、ドライエアであるが、絶縁ガスはこれに限られず、たとえば、窒素ガスなどでもよい。
【００１８】
本実施形態においては、送風機構１８１は、ファン、空気を除湿する除湿部、および、空気を加熱する加熱部を含む。送風機構１８１は、除湿部および加熱部により湿度および温度を一定にしたドライエアを絶縁筒１８０内に流す。
【００１９】
コンデンサ１５１のブッシング１５２は、円筒形の絶縁体、および、絶縁体の中心軸上に位置する内部導体を含む。内部導体は、接続導体１４１と接続されている。
【００２０】
本実施形態においては、絶縁体は、磁器碍子からなるが、絶縁体の材料はこれに限られず、絶縁性および耐候性を有する材料であればよい。内部導体は、銅からなるが、内部導体の材料はこれに限られず、たとえば、アルミニウムなどでもよい。接続導体１４１は、銅からなるが、接続導体１４１の材料はこれに限られず、たとえば、アルミニウムなどでもよい。
【００２１】
以下、本実施形態に係る衝撃電圧発生装置１００におけるガス噴き付け機構１７０について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、コンデンサ１５１の２つのブッシング１５２のうちの一方のブッシング１５２側に取り付けられたガス噴き付け機構１７０ついて説明するが、他方のブッシング１５２側に取り付けられたガス噴き付け機構１７０の構成も同様である。
【００２２】
図２は、本実施形態に係る衝撃電圧発生装置におけるガス噴き付け機構の構成を示す一部断面図である。図３は、図２のガス噴き付け機構を矢印ＩＩＩ方向から見た図である。図２においては、後述するガス噴き付け部１７１のみ断面視して示している。
【００２３】
図２に示すように、本実施形態に係る衝撃電圧発生装置１００においては、ブッシング１５２の先端部に電界緩和シールド１５３が取り付けられている。ガス噴き付け機構１７０は、環状のガス噴き付け部１７１を含む。ガス噴き付け部１７１は、ブッシング１５２の先端部の周囲を囲むように位置している。
【００２４】
具体的には、金属製のガス噴き付け部１７１が、接続導体１４１に固定された導電性を有する支持部１７２によって支持されている。ブッシング１５２の径方向におけるブッシング１５２の外形とガス噴き付け部１７１の内形との間隔が、ブッシング１５２の周囲全周において均一になるように、ガス噴き付け部１７１が支持されている。
【００２５】
ガス噴き付け部１７１には、絶縁ガスを供給するための絶縁配管１７３が接続されている。絶縁ガスの供給流量は、絶縁配管１７３に接続された図示しないマスフローコントローラにより制御されている。本実施形態においては、絶縁配管１７３の途中に、絶縁ガスを加熱する加熱部１７４が設けられている。ただし、加熱部１７４は、必ずしも設けられていなくてもよい。
【００２６】
図２，３に示すように、ガス噴き付け部１７１は、ガス噴き付け部１７１の内周の全周に亘って設けられた複数のガス噴き付け口を有する。具体的には、ガス噴き付け部１７１は、ブッシング１５２の外周に対して直交する方向に絶縁ガスを噴き付ける複数の第１ガス噴き付け口１７１ａと、ブッシング１５２の外周に対して斜め方向に絶縁ガスを噴き付ける複数の第２ガス噴き付け口１７１ｂとを有する。
【００２７】
本実施形態においては、第１ガス噴き付け口１７１ａは円形状であり、第２ガス噴き付け口１７１ｂは矩形状である。ただし、第１および第２ガス噴き付け口１７１ａ，１７１ｂの形状はこれに限られず、第１ガス噴き付け口１７１ａおよび第２ガス噴き付け口１７１ｂからブッシング１５２の外周全体に絶縁ガスが噴き付け可能な形状であればよい。
【００２８】
本実施形態に係る衝撃電圧発生装置１００においては、ガス噴き付け機構１７０を備えることにより、湿気による始動放電特性の低下を抑制できる。その理由を以下に説明する。
【００２９】
図４は、衝撃電圧発生装置において、コンデンサのブッシングの外表面に結露が生じた状態を示す図である。衝撃電圧発生装置の周囲が高温多湿な状態である場合、図４に示すように、ブッシング１５２の外表面に結露が生じることがある。仮に、この状態で、衝撃電圧発生装置にて充電した場合、所望の始動放電電圧に到達する前に、たとえば、図４に示すブッシング１５２の沿面部Ａにおいて、結露に起因する不正外部放電が発生することがある。この場合、ブッシング１５２が短絡して、衝撃電圧発生装置の放電が開始されてしまうため、衝撃電圧発生装置の始動放電特性が低下する。
【００３０】
本実施形態に係る衝撃電圧発生装置１００においては、衝撃電圧発生装置１００の充電を開始する前に、ガス噴き付け機構１７０を稼働させる。具体的には、加熱部１７４を通過して加熱されたドライエアをガス噴き付け部１７１の第１および第２ガス噴き付け口１７１ａ，１７１ｂからブッシング１５２の外周全体に噴き付ける。これにより、ブッシング１５２の外表面の結露を蒸発させる。
【００３１】
ブッシング１５２の外表面の結露を蒸発させた後、ガス噴き付け機構１７０の稼働を継続した状態で、衝撃電圧発生装置１００の充電を開始する。ガス噴き付け機構１７０の稼働は、衝撃電圧発生装置１００が所望の衝撃電圧を発生するまで継続する。このようにガス噴き付け機構１７０を稼働させることにより、ブッシング１５２の外表面の結露に起因して不正外部放電が発生することを防止できる。
【００３２】
同様に、衝撃電圧発生装置１００においては、充電を開始する前から所望の衝撃電圧を発生するまで継続して、送風機構１８１を稼働させている。送風機構１８１を稼働させて湿度および温度を一定にしたドライエアを絶縁筒１８０内に流すことにより、絶縁筒１８０内の結露を蒸発させている。このように送風機構１８１を稼働させることにより、絶縁筒１８０内の結露に起因する不正放電によって意図せずに始動ギャップスイッチ１２０および放電ギャップスイッチ１６０がＯＮになることを防止できる。
【００３３】
本実施形態に係る衝撃電圧発生装置１００においては、上記のように、送風機構１８１およびガス噴き付け機構１７０を稼働させることにより、衝撃電圧発生装置１００の湿気による始動放電特性の低下を抑制できる。
【００３５】
本実施形態に係る衝撃電圧発生装置１００においては、絶縁筒１８０、送風機構１８１およびガス噴き付け機構１７０を用いることにより、結露により不正放電が発生する可能性がある部分に効果的に絶縁ガスを噴き付けることができる。その結果、結露により不正放電が発生する可能性がある部分を２重に容器に収容して絶縁ガスを流す流路を確保する必要性がないため、衝撃電圧発生装置１００を小型化することができる。
【００３６】
本実施形態に係る衝撃電圧発生装置１００においては、加熱部１７４により加熱した絶縁ガスをブッシング１５２の外表面に噴き付けているため、加熱していない絶縁ガスをブッシング１５２の外表面に噴き付ける場合に比較して、ブッシング１５２の外表面の結露を蒸発させるのに必要な時間および絶縁ガスの量を低減できる。
【００３７】
以下、本発明の実施形態２に係る衝撃電圧発生装置について説明する。なお、本実施形態に係る衝撃電圧発生装置２００は、吸気機構２７０をさらに備える点のみ実施形態１に係る衝撃電圧発生装置１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００３８】
(実施形態２)
図５は、本発明の実施形態２に係る衝撃電圧発生装置におけるガス噴き付け機構の構成を示す一部断面図である。図６は、本実施形態に係る衝撃電圧発生装置におけるガス噴き付け機構の構成を示す斜視図である。図５においては、ガス噴き付け部１７１および後述する吸気部２７１のみ断面視して示している。
【００３９】
図５，６に示すように、本発明の実施形態２に係る衝撃電圧発生装置２００は、ガス噴き付け機構１７０との間にブッシング１５２が位置するように配置され、ガス噴き付け機構１７０によって噴き付けられた絶縁ガスを矢印１０で示すようにブッシング１５２の外表面に沿って流動するように誘導する、吸気機構２７０をさらに備える。
【００４０】
吸気機構２７０は、環状の吸気部２７１を含む。吸気部２７１は、ブッシング１５２の根元部の周囲を囲むように位置している。具体的には、金属製の吸気部２７１が、金属容器１５０の側面に固定されている。
【００４１】
吸気部２７１は、ガス噴き付け機構１７０と対向する側の吸気部２７１の面の全周に亘って設けられた複数の吸気口２７１ａを有する。また、吸気部２７１には、吸気口２７１ａから吸気するための絶縁配管２７３が接続されている。吸気部２７１の吸気流量は、絶縁配管２７３に接続された図示しないコンプレッサにより制御されている。
【００４２】
本実施形態に係る衝撃電圧発生装置２００においては、吸気機構２７０を稼働させることにより、ガス噴き付け機構１７０によって噴き付けられた絶縁ガスを矢印１０で示すようにブッシング１５２の外表面に沿って流動するように誘導することができる。そのため、絶縁ガスをブッシング１５２の外表面に効果的に噴き付けて、実施形態１に係る衝撃電圧発生装置１００に比較して、ブッシング１５２の外表面の結露を蒸発させるのに必要な時間および絶縁ガスの量を低減できる。
【００４３】
また、本実施形態に係る衝撃電圧発生装置２００においては、ブッシング１５２の外表面の結露が蒸発して生じた水蒸気を吸気機構２７０によって吸い込んで衝撃電圧発生装置２００外に排出できるため、実施形態１に係る衝撃電圧発生装置１００に比較して、ブッシング１５２の外表面の結露に起因して不正外部放電が発生することをより確実に防止できる。
【００４４】
なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１００，２００  衝撃電圧発生装置、１１０  トリガー電極、１１１  直流電源、１２０  始動ギャップスイッチ、１２１  始動球、１２２，１６１，１６２  放電球、１３０  直列抵抗、１４０  並列抵抗、１４１  接続導体、１５０  金属容器、１５１  コンデンサ、１５２  ブッシング、１５３  電界緩和シールド、１６０  放電ギャップスイッチ、１７０  ガス噴き付け機構、１７１  ガス噴き付け部、１７１ａ，１７１ｂ  ガス噴き付け口、１７２  支持部、１７３，２７３  絶縁配管、１７４  加熱部、１８０  絶縁筒、１８１  送風機構、１９０  供試物、２７０  吸気機構、２７１  吸気部、２７１ａ  吸気口、Ａ  沿面部。
【要約】
衝撃電圧発生装置(１００)は、絶縁筒(１８０)と、絶縁筒(１８０)の外側に位置する直流電源(１１１)と、直流電源(１１１)に順次並列に接続され、複数の段の各々に設けられて絶縁筒(１８０)の外側に位置する金属容器(１５０)の内部に収容されたコンデンサ(１５１)と、絶縁筒(１８０)の内側に位置し、各段間に設けられた放電ギャップスイッチ(１６０)と、絶縁筒(１８０)の内側に絶縁ガスを流す送風機構(１８１)と、絶縁筒(１８０)の外側に位置する、コンデンサ(１５１)のブッシング(１５２)と、絶縁筒(１８０)の外側に位置し、上記ブッシング(１５２)に絶縁ガスを噴き付けるガス噴き付け機構(１７０)とを備える。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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