JP2732949B2 - 水抵抗器の高低圧両用主電極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電機等の電源装置の
出力特性の測定試験を行う負荷装置たる水抵抗器に関
し、特にその高低圧両用主電極に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種装置としては、本発明者に
よって提案された特公平１−４３４４１号記載の水抵抗
器があるが、この水抵抗器で提案された主電極は円筒形
である。

【０００３】そして、高電圧小電流用の主電極は直径を
小さくしてベース電極との間隔を大きく設定する一方、
低電圧大電流用の主電極は直径を大きくしてベース電極
との間隔を小さく設定している。これは、アーク放電を
防止するには、主電極の表面積が大きいことが好まし
く、したがって、主電極を円筒形にした場合には直径が
大きいことが望ましいが、高電圧の場合には、主電極の
直径を大きくしてベース電極との間隔を小さくすると、
特に上下端の縁からアーク放電が起こり易いからであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、特公平１
−４３４４１号記載の水抵抗器では、高電圧小電流用と
低電圧大電流用の径の異なる２種類の主電極を用意し、
電圧に応じて使い分けをしなければならない。したがっ
て、前回の測定試験と電圧の高低が相違する場合には、
測定試験の実施に先立って主電極の交換を行う必要があ
り、この交換作業が煩雑だという不都合がある。この不
都合を、高電圧小電流用と低電圧大電流用の専用の主電
極を備えた各別の水抵抗器を用意することで解消するこ
とも考えられるが、これによると、水抵抗器１台当たり
の使用率が低下するので、効率が悪く、コストアップに
繋がるという新たな不都合が生じる。本発明は、上述の
不都合を解決し、一つの主電極で高電圧小電流用と低電
圧大電流用とを兼用できる水抵抗器の高低圧両用主電極
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題の解決は、本発
明が次に列挙する新規な特徴的構成手段を採用すること
により達成される。即ち、本発明の第１の特徴は、内部
に中央真上から給水パイプにより水が供給される筒状の
固定配置されたベース電極と、このベース電極内に配置
された主電極と、この主電極と前記ベース電極との間に
配置された可動な絶縁鞘筒とを備え、前記絶縁鞘筒の位
置を上下方向に変位させて、前記ベース電極に対する前
記主電極の水中での電極面の露出面積を制御することに
より、前記主電極と前記ベース電極の間における水を抵
抗とする電力消費量の調整をなし、前記主電極と前記ベ
ース電極と前記絶縁鞘筒と前記給水パイプのそれぞれの
軸心は同軸上に設置され、前記ベース電極における過剰
溢水は液面で同心円放射状に排出される水抵抗器におい
て、前記主電極は、軸線と垂直な面での外周面の断面形
状を円形にするとともに、上下端部のうち少なくとも下
端近傍においてはアーク放電防止自在に面取り曲率半径
を大きくとって下端に向けて徐々に縮径し、縮径部の最
終端では曲面の点又は円平面又は円環形となるような水
平断面同心円状の構成を持ち、前記ベース電極内におい
て前記主電極全体が水に漬かり前記ベース電極内面との
間隔を狭くとるような直径を持ち固定配置されてなる水
抵抗器の高低圧両用主電極である。

【０００６】本発明は、全体を没水する固定配置の高低
圧両用主電極を、軸線と垂直な面での少なくとも外周面
の断面形状を円形に形成する、すなわち円筒状か円柱状
に形成するとともに、上下端部のうち少なくとも下端近
傍においては下端に向けてアーク放電防止自在に面取り
曲率半径を大きくとって徐々に縮径し、軸線方向にアー
ルを描くよう構成したものである。主電極の上端は、通
常、絶縁鞘筒で覆われ中央真上から内部に水が供給され
る固定配置のベース電極に対して遮断された状態にある
から、少なくとも下端近傍を下端に向けて徐々に縮径す
れば、所望の目的は達せられるが、上下両端近傍を各端
に向けて前記のように徐々に縮径するよう構成するとよ
り好適である。円筒状の場合、各最終端は適宜な大きさ
の円形開口部が開口する状態となり、円柱状の場合の各
最終端は、点状、あるいは円形平面状となる。

【０００７】

【作用】本発明の高低圧両用主電極は、円筒状か円柱状
に形成するとともに、上下端部のうち少なくとも下端近
傍においては下端に向けて徐々に縮径するよう構成した
ので、従来の低電圧大電流用と同様の大径としても、主
電極の縮径された端部とベース電極との間における間隔
は十分に確保できるので、アーク放電が起こり難くな
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の好適な一実施例を添付図面の
図１乃至図３に基づいて詳細に説明する。ここにおい
て、図１は、本発明に係る水抵抗器の一実施例の部分断
面図、図２は同じく絶縁鞘筒と支持枠とを示す平面図、
図３は同じく水抵抗器に電極水を循環供給する機構を示
す概略図である。

【０００９】図１及び図２に示すように、水抵抗器１の
器枠２の下部には複数の取り付け板３が互いに平行に所
定間隔をおいて固定され、これら取り付け板３には、上
板５ａに円形の３つの取り付け孔４が開口され、側面に
は排水パイプ２８（図３参照）が接続された集水槽５が
取り付けられている。前記集水槽５の各取り付け孔４に
は、円筒状の３つのベース電極６，７，８の下端部が緊
密に嵌着固定され、前記集水槽５内に臨んでいる。一
方、前記集水槽５の側壁は、上方に向けて前記各ベース
電極６，７，８の上端に対応する位置まで延び、前記上
板５ａを底板とする貯溜槽９を形成している。この貯溜
槽９は前記各ベース電極６，７，８に供給された電極水
がオーバーフローした際に貯溜するためのもので、その
側壁適所には図示していない排水口が設けられている。
なお、各ベース電極６，７，８の構成は互いに同一であ
り、また、その内部に配置される主電極及び絶縁鞘筒も
同一構成であるから、以下にはベース電極６に関しての
み説明し、他の各ベース電極７，８に関する説明は省略
する。

【００１０】ベース電極６内に配置された高低圧両用主
電極１０は、ほぼ円筒形で、上下両端の近傍はアークの
発生を抑制するために各端に向けて面取り曲率半径を大
きくとって徐々に縮径され、軸線に向けてアール状に絞
り込まれ、上下両端は周面と同心円状に開口されてい
る。前記主電極１０内には、その下端から絶縁がい子１
１に固定された絶縁性の支持体１２が緊密に嵌入され、
また、前記支持体１２及び絶縁がい子１１には側面Ｔ字
状で導電性の端子棒１３が挿通されている。そして、前
記主電極１０は前記絶縁がい子１１を介して集水槽５の
底板５ｂに液密に支持されている。なお、各主電極１
０，１４，１５（図２参照）は、それぞれの端子棒１３
を介して測定試験をする発電機の３相の各１相に接続さ
れ、また、各ベース電極６，７，８は互いに接続される
とともに接地されることにより、Ｙ接続の抵抗器とな
る。また、前記主電極１０は径を大きくしてベース電極
６との間隔を狭く設定してあるので、基本的には低電圧
大電流用に構成されているが、前述の如く上下両端近傍
を各端に向けて徐々に縮径し、軸線に向けてアール状に
絞り込むことにより、アークの発生を抑制することが可
能となるから、高電圧小電流用としても使用できる構成
となっている。

【００１１】図１，図２に示すように、ベース電極６と
主電極１０の間に介在する絶縁鞘筒１６は、円筒状で前
記ベース電極６とほぼ同一の長さに設定され、その上端
には支持枠１７が固定されている。一方、図１に示すよ
うに、器枠２の上部と中央部にそれぞれ設けた固定部材
１８ａ，１８ｂにはラック１９が垂直に固定され、この
ラック１９と噛合するギアを内蔵するモータ２０に固定
された支持板２１に前記支持枠１７が固定されている。
したがって、絶縁鞘筒１６は、ラック１９に案内されて
モータ２０が昇降動するにしたがい、支持枠１７にとも
なわれて他の絶縁鞘筒２２，２３とともに昇降動する。
この昇降動を制御することにより、ベース電極６に対向
する主電極１０の露出長を制御し、消費電力の調整を行
うものである。前記主電極１０と前記ベース電極６と前
記絶縁鞘筒１６と給水パイプ２７の全軸心は同軸上に設
置される。

【００１２】次に、電極水を循環する機構について説明
する。図３に示すように、集水槽５に一端が接続された
排水パイプ２８の他端はポンプ２４の吸引側に接続され
ている。前記ポンプ２４の吐出側は循環パイプを介して
濾過部を備えた純水器２５に接続され、この純水器２５
で不純物が除かれ純水化された後、さらに循環パイプを
介して冷却器２６に送られ、ここで冷却されて給水パイ
プ２７からベース電極６内に供給されるよう構成されて
いる。

【００１３】次に、本実施例の作用について説明する。
まず、給水パイプ２７から純水化された電極水が主電極
１０が埋没する水位までベース電極６内に供給される。
このベース電極６内に供給された電極水は、集水槽５か
らポンプ２４によって純水器２５へ送られて不純物が除
去された後、冷却器２６で所定温度以下に冷却されて前
記給水パイプ２７に送られ、再びベース電極６内に供給
されるよう循環する。そして、この電極水の循環経路に
は、図示していない貯水槽から必要に応じて水が供給さ
れる。一方、ベース電極６内に過供給され、オーバーフ
ローした電極水は、貯溜槽９内に収容された後、外部あ
るいは電極水の循環経路内に排水される。

【００１４】各主電極１０，１４，１５に測定試験の対
象となる図示していない発電機を所定状態で電気的に接
続し、前記発電機を作動させ、電極水を抵抗として前記
発電機の出力電力を消費させるともに、モータ２０を駆
動制御して各絶縁鞘筒１６，２２，２３を昇降動させ、
消費電力の調整を行う。

【００１５】本実施例では、各ベース電極６，７，８を
無底の円筒形とし、また、各主電極１０，１４，１５も
円筒の上下端近傍を各端に向けて徐々に縮径し、軸線に
向けて絞り込んでアール状に形成して突起部分をなくし
たので、両電極間でのアーク放電は起こり難くなる。

【００１６】なお、本実施例にあっては、各主電極１
０，１４，１５の上下端近傍を各端に向けて徐々に縮径
し、軸線に向けて絞り込んでアール状に形成したが、下
端近傍のみを徐々に縮径し、軸線に向けて絞り込んでア
ール状に形成してもよい。また、各主電極１０，１４，
１５は円筒状ではなく、円柱状でもよい。この円柱状に
形成した場合には、縮径した端部近傍は、最終端が点と
なった完全な球面、あるいは最終端が平面となった球面
の一部をなす曲面となる。さらに、各主電極１０，１
４，１５をその上端部で、各ベース電極６，７，８の上
方において支持することもできる。さらにまた、各ベー
ス電極６，７，８の下端を集水槽５内に臨ませたが、前
記集水槽５の絶縁体で形成した上板５ａ上に前記各ベー
ス電極６，７，８を立設し、前記各ベース電極６，７，
８の底面を閉塞したうえで、前記上板５ａに排水口を開
口する構成でもよいほか、各ベース電極６，７，８を電
極水が供給される水槽内に設けてもよい。加えて、各ベ
ース電極６，７，８は円筒形に限らず、平面形状が多角
形や楕円形の筒形でもよいほか、周面が軸線に対して傾
斜して伸びる、いわゆるロート状に形成してもよく、こ
のロート状の場合には各主電極１０，１４，１５の周面
もロート状に形成すると好適である。またさらに、各絶
縁鞘筒１６，２２，２３を昇降する機構は、ラック１９
と、このラック１９と噛合するピニオンを有するととも
に、前記各絶縁鞘筒１６，２２，２３に連係されたモー
タ２０の組み合わせに限定されない。

【００１７】本発明では、主電極１０の上端に給水をす
る構造を有しており、［００１５］で述べた構成の中
で、主電極１０を円柱形で且つ主電極１０の上端の最終
端を円形平面にするアーク放電防止自在に面取り曲率半
径を大きくとったアール状縮径構造を採れば、給水落下
点が主電極１０の上端面の軸心からずれても、給水落下
点が主電極１０の前記円形部に落下すれば、給水液体は
円平面上を放射状に広がり、主電極１０の周りに均等に
近い状態で給水され、ベース電極６中の液体は水平断面
同心円状に温度、流量が分布し、液体の温度分布が不均
一になることによる放電を防ぐ構成をとる。

【００１８】また、円筒状ベース電極６から溢れた過剰
液体が液面において放射状に近い状態で全方位に均等排
出される構造をとっており、液体の温度分布はほぼ断面
同心円状に分布し、液体の排出にほとんど左右されない
安定した断面同心円状の液体温度分布が得られて、それ
によりもともと安定している抵抗値が更に安定する。こ
のような効果を奏するため、主電極６は軸断面に同心円
状の構造を有している。

【００１９】また、本願発明の主電極１０，１４，１５
において３相交流電極の３本それぞれの電極装置につい
て抵抗液体を集水槽５及び貯溜槽９中の抵抗液体を除い
てはベース主電極６毎に各別隔離して共有しない構造を
とり、もし３つのうちの１つ又は２つの電極装置の故障
及び放電等が起こり、その抵抗液体の質が下がった場合
に他の２つ又は１つの電極装置に影響が及ばず、排水部
分を共通化することによって装置の簡略化をし、また質
の下がった排水が他の排水と混ざり均一化し、冷却器及
び純水器の負担の集中化を防いでいる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の水抵抗器
の主電極によれば、上下両端のうち少なくとも下端近傍
を下端に向けて面取り曲率半径を大きくとって、徐々に
縮径したので、主電極を大径化してベース電極との間隔
を狭く設定しても、高電圧下における前記主電極縮径端
とベース電極間でのアーク放電を抑制できるから、１つ
の主電極で高電圧小電流用と低電圧大電流用とを兼用で
き、コストダウンに繋がるとともに、測定試験の前段階
として従来必要であった主電極の交換作業が不要になっ
て作業効率が向上するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水抵抗器の一実施例の部分断面
図。

【図２】同じく絶縁鞘筒と支持枠を示す平面図。

【図３】同じく水抵抗器に電極水を循環供給する機構を
示す概略図。

【符号の説明】

１ …水抵抗器 ５ …集水槽 ６，７，８ …ベース電極 １０，１４，１５…主電極 １６，２２，２３…絶縁鞘筒 １７ …支持枠 １９ …ラック ２０ …モータ ２７ …給水パイプ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に中央真上から給水パイプにより水が
   供給される筒状の固定配置されたベース電極と、このベ
   ース電極内に配置された主電極と、この主電極と前記ベ
   ース電極との間に配置された可動な絶縁鞘筒とを備え、
   前記絶縁鞘筒の位置を上下方向に変位させて、前記ベー
   ス電極に対する前記主電極の水中での電極面の露出面積
   を制御することにより、前記主電極と前記ベース電極の
   間における水を抵抗とする電力消費量の調整をなし、前
   記主電極と前記ベース電極と前記絶縁鞘筒と前記給水パ
   イプのそれぞれの軸心は同軸上に設置され、前記ベース
   電極における過剰溢水は液面で同心円放射状に排出され
   る水抵抗器において、 前記主電極は、軸線と垂直な面での外周面の断面形状を
   円形にするとともに、上下端部のうち少なくとも下端近
   傍においてはアーク放電防止自在に面取り曲率半径を大
   きくとって下端に向けて徐々に縮径し、縮径部の最終端
   では曲面の点又は円平面又は円環形となるような水平断
   面同心円状の構成を持ち、前記ベース電極内において前
   記主電極全体が水に漬かり前記ベース電極内面との間隔
   を狭くとるような直径を持ち固定配置される、 ことを特徴とする水抵抗器の高低圧両用主電極。