JPS637005B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ギヤツプレスアレスタに関し、特に
ギヤツプレスアレスタ素子の冷却効果を高めたギ
ヤツプレスアレスタに関する。

ギヤツプレスアレスタは、本体素子をZnOを主
成分とする半導体で構成している。従つて、ギヤ
ツプレスアレスタ素子（以下素子と略記する）の
寿命は使用状態の温度に大きく左右される。即ち
素子は低温で使用するほど長寿命になり、その課
電率（印加される電圧の場合）も大きくとること
ができ、延いてはアレスタ自体を小型化すること
ができる。従つて、ギヤツプレスアレスタは使用
する素子から発生する熱量を効率良く放散し、素
子の温度上昇を低く抑えることが望ましい。

従来のギヤツプレスアレスタは、第１図に示す
ように、直列に積重ねた素子１を内部を空洞にし
た碍子２内に間隙をもつて嵌め、碍子２の内壁面
と素子１との間隙に窒素またはSF₆のような気体
の冷媒を封入している。そして、素子１で発生す
る熱量は碍子２内に封入された冷媒３に放散し、
さらに碍子２を通つて外気へと放熱する。この場
合、素子１からの放熱量は、一般に非常に少ない
ものであるが、全体の熱抵抗が大なるために、温
度上昇も無視できなくなる。特に、第１図の構成
の場合、素子１の表面では加熱された冷媒３が上
昇し、碍子２の内壁面では冷却された冷媒３が下
降する。この際、素子１と碍子２の内壁面間の狭
い空間で冷媒の上昇と下降が交錯するので対流の
抵抗が大きくなり、冷媒の循環が起りにくく、上
下の温度勾配が大きくなる。さらには素子１の表
面および碍子２の内表面での冷媒の対流速度が遅
いため、表面の熱伝達率が小さくなり、冷媒３お
よび素子１の温度上昇を高める結果になる。この
結果、素子１の温度勾配Ａおよび冷媒３の温度勾
配Ｂが第２図に示すようになり、さらに温度差△
θも大きくなり、素子１の最上部位置にあたる最
高点温度θmaxによつて素子１の寿命が決定し、
課電率もこの温度θmaxを基準にする必要があ
る。

本発明の目的は、温度分布を改善しかつ素子の
最高点温度θmaxも下げることができるギヤツプ
レスアレスタを提供するにある。

第３図は、本発明の一実施例を示すものであ
る。同図が第１図と異なる部分は碍子２の内壁面
を粗面となし、この粗面を黒色または黒色に近い
色にすることで素子１からの輻射熱による熱放散
効果を高めた点にある。

碍子内の素子から発生する熱量のうち、一部は
碍子内の冷媒に熱伝達し、さらに冷媒から碍子内
面へと伝達されるが、この他に素子の表面から碍
子内壁面に直接輻射熱として伝達される熱量もあ
る。この実施例は輻射熱を吸収することに効果が
ある。すなわち、輻射の場合には、素子１の表面
と碍子２の内壁面の面粗さ、及び色によつて輻射
係数が大きく変化する。

一般に碍子内面は白色で、きわめて滑らかな面
となつているが、本実施例では碍子２の内壁面２
１をザラザラな粗面とし、この組面を黒色又は黒
色に近い色とすることによつて輻射係数を大きく
し輻射による伝熱量を増加させて冷却効率を高
め、素子１の温度を低く抑えるようにしたもので
ある。

このように、素子１の冷却効果の向上は冷媒と
の温度差△θを小さくして素子１の最高点温度
θmaxを低くすることができるし、冷媒すなわち
素子の平均温度も低くすることができ、素子の長
寿命、素子の小型化に効果がある。

第４図は、本発明の他の実施例を説明するため
の図である。碍子２内の冷媒として、一般には素
子の冷却作用よりも絶縁性を重視して窒素やSF₆
などの気体を使用している。しかしながら、気体
の冷媒は熱伝導率が小さいために、上記の実施例
においても素子１の温度低減に限度がある。

このことから、本発明において、碍子内壁面を
粗面で黒色又はそれに近い色にすると共に冷媒と
して熱伝導率の優れた液体でかつ絶縁性、難燃性
を備えたものにして素子の熱放散が一層効果的に
なる。このような条件を満足する冷媒の例として
はシリコーン油がある。この場合、素子１とシリ
コーン油およびシリコーン油と碍子２との熱伝達
率は窒素の場合に比べて５〜10倍の向上を期待で
きる。

斯かる冷媒を使用することにより、素子と冷媒
との温度差△θは著しく小さくなり、冷媒（素
子）の温度上昇も低くなる。即ち、シリコーン油
等を冷媒とし、第３図で示す構造のアレスタに適
用することで、冷媒の温度勾配Ｂ及び素子の温度
勾配Ａを一層小さくすることができ、素子の最高
点温度θmaxも一層低減することができる。

なお、液体を冷媒とした上記実施例において
は、温度変化による冷媒の体積変化分を吸収する
ための膨脹室が必要になる。第５図は碍子の内壁
面を粗面で黒色又はそれに近い色にすると共に冷
媒の膨脹室部を設けた場合の構成例を示してい
る。即ち、碍子２の上部に膨脹室６を設け、この
周囲に冷却フイン７を形成し、さらに冷却フイン
７の周囲にシールド８を取付けている。従つて、
膨脹室部は放熱器およびシールド効果をも兼ねて
いる。

本発明は、以上説明したとおり、素子の放熱効
果を改善し得、素子の温度上昇を低減することが
でき、素子の寿命を延ばしかつ課電率も高めるこ
とができ、延いてはアレスタ全体を小型化するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のギヤツプレスアレスタを示す断
面図、第２図は第１図の温度特性を示すグラフ、
第３図は本発明の一実施例を示す断面図、第４図
は本発明の他の実施例を説明するためのグラフ、
第５図は膨脹室を備えたギヤツプレスアレスタを
示す一部断面図ａとＡ−A′線における切断平面
図ｂである。 １……ギヤツプレスアレスタ素子、２……碍
子、３……冷媒、６……膨脹室、７……冷却フイ
ン、８……シールド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 碍子と、この碍子の内壁とは間隙を持つて嵌
   めたギヤツプレスアレスタ素子と、上記碍子内に
   封入した冷媒とで構成され、上記碍子はその内壁
   面を粗面となし、この粗面を黒色または黒色に近
   い色にしたことを特徴とするギヤツプレスアレス
   タ。 ２ 上記冷媒は熱伝達率が高くかつ絶縁性、難燃
   性を持つ液体にした特許請求の範囲第１項記載の
   ギヤツプレスアレスタ。