JP2003051365A - ガス封止形避雷器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパッタに伴う絶縁外囲器の内周縁の汚染が
起こり難く、高い放電特性を維持できるガス封止形避雷
器を提供すること。 【解決手段】 円筒状の絶縁外囲器３を介して離間され
た電極２、４の外周縁に雄ねじ２１、４１を設け、絶縁
外囲器３の内周縁に雌ねじ３１を設け、電極２、４が絶
縁外囲器３の開口端面３２と接合されるフランジ部２２
１、４２１を有することにより、雄雄ねじの螺合および
開口端面３２とフランジ部２２１、４２１との接合面
５、６によりガスを封止することができるガス封止形避
雷器１である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、不活性ガスを封止
して成るガス封止形避雷器の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】今日、電源用および通信用に接続される
ガス封止形避雷器（以下、避雷器という。）は、放電特
性が良く長寿命であるとして多用されている。しかし、
このガス封止形避雷器は、蒸発金属によるスパッタに伴
って、絶縁外囲器の内周縁を汚染して絶縁性が低下し、
放電特性の低下を招く場合にがあり大きな問題となって
いた。

【０００３】このため、絶縁外囲器を介して対向する電
極と絶縁外囲器とを接合する際に、例えば絶縁外囲器の
開口部にメタライズ加工を施し、電極との接合面にロウ
材を溶融させて封着製造させていた。この場合、電極の
損傷を防ぐために高融点金属であるモリブデンやダング
ステン等が電極材料として用いられることが多いが（特
開平８−９６９２４号公報参照）、これらの金属は熱膨
張係数が大きいため接合面にロウ材を溶融させても、接
合面を強固に接合することは難しかった。

【０００４】また、ロウ材が封着面との間で溶融して定
着しようとする際に、接合面から絶縁外囲器内部へ突出
する電極の放電面の清浄化によって、ロウ材に対し大な
る親和力がかかり、溶融したロウ材が放電面の略全域ま
で流れ込み、薄膜を形成する。このため、ロウ材として
はスパッタし易いＺｎ等を含有しない銀ロウ等が使用さ
れていた。ＡｇはＺｎほどではないが、スパッタする傾
向があり、また上記薄膜には多量のＡｇが含まれ、スパ
ッタ汚染し易く、そのため放電面から極力遠ざける必要
があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に対
応してなされた発明であり、スパッタに伴う絶縁外囲器
の内周縁の汚染が起こり難く、高い放電特性を維持でき
るガス封止形避雷器を提供することを目的とする。

【０００６】また、絶縁外囲器と電極とを強固に接合
し、ガスを確実に封止できる新規なガス封止形避雷器を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を考慮して、
本発明のガス封止形避雷器は次のような手段を採用す
る。

【０００８】すなわち、請求項１では、円筒状の絶縁外
囲器を介して離間された電極間にガス封止して成るガス
封止形避雷器において、上記電極と絶縁外囲器とに雄雌
ねじをそれぞれ設け、雄ねじと雌ねじの螺合組付により
ガスを封止して成ることを特徴とする。

【０００９】この手段では、雄雌ねじが螺合して絶縁外
囲器に電極が組付けされ、ガスが封止される。

【００１０】請求項２では、請求項１記載のガス封止形
避雷器において、電極の外周縁に雄ねじを設けるととも
に絶縁外囲器の内周縁に雌ねじを設け、雌ねじのねじ山
数は雄ねじのねじ山数より多く設けられること特徴とす
る。

【００１１】この手段では、電極の外周縁に雄ねじを設
け、絶縁外囲器の内周縁の雌ねじに電極の雄ねじが螺合
され、ガスが封止される。また、絶縁外囲器の内周にお
いて、電極が螺合していない雌ねじのねじ溝により、絶
縁外囲器の内壁距離が長く設定されるとともに蒸発金属
のスパッタ方向に対して陰となる部位が形成される。

【００１２】請求項３では、請求項１または２記載のガ
ス封止形避雷器において、上記電極が絶縁外囲器の開口
端面と接合されるフランジ部を有することを特徴とす
る。

【００１３】この手段では、螺合締付によって電極のフ
ランジ部と絶縁外囲器の開口端面とが円周状の接合面を
形成し、円周状に渡ってガスが封止される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のガス封止形避雷器
の実施の形態（１）について、図面に基づいて説明す
る。図１は実施の形態（１）のガス封止形避雷器の構造
を説明する斜視図、図２は実施の形態（１）のガス封止
形避雷器の縦断面を示す拡大斜視図である。実施の形態
（１）では、電極の外周縁に雄ねじを設けるとともに絶
縁外囲器の内周縁に雌ねじを設けた場合を適用し、以下
に説明する。

【００１５】避雷器１は、図１に示すように、セラミッ
ク等の円筒状の絶縁外囲器３を介して離間された電極
２、４と、絶縁外囲器３との内部には、アルゴン等の不
活性ガスを封止し、対向する放電面２１２、４１２間の
放電ギャップ２３で放電を得る構造である。

【００１６】電極２、４は、金属電極であり、雄ねじ２
１、４１と電極部２２、４２とから構成される。電極
２、４の外周縁に設けられた雄ねじ２１、４１と、雄ね
じの末端部に釦形状である電極部２２、４２とが連設さ
れている。

【００１７】雄ねじ２１、４１は、少なくとも３ピッチ
以上のねじ山２１１、４１１から形成されている。ねじ
山２１１、４１１の外径は絶縁外囲器３の内壁３３へス
ムーズに螺合できる程度に設定される。また雄ねじ２
１、４１の先端部である放電面２１２、４１２は、電極
２、４が絶縁外囲器３の内部方向へねじ込まれた場合に
放電できる程度に略平坦に形成されている。

【００１８】釦形状である電極部２２、４２は、上述し
た雄ねじ２１、４１に連設するフランジ部２２１、４２
１と通信線側または大地側に接続する電極面２２２、４
２２から構成されている。この電極部２２、４２の外径
は、雄ねじ２１、４１の外径よりも大径であり、かつ絶
縁外囲器３の外周縁と略同径に設定される。

【００１９】フランジ部２２１、４２１は、平坦な鍔形
状である。絶縁外囲器３の外周縁−内周縁間の円周幅、
すなわち、後述する開口端面３２の円周幅と略同幅に設
定される。フランジ部２２１、４２１の表面は、ガスを
封止できる程度の平滑面に構成されている。具体的には
表面の平均粗さが０．１ａ〜０．５ａ程度とすることが
好ましい。

【００２０】絶縁外囲器３は、内壁３３の周面に沿って
雌ねじ３１が形成され、絶縁外囲器３の上下端にはリン
グ状の開口端面３２が形成されている。開口端面３２の
表面は、フランジ部２２１、４２１と密着してガスを封
止できる程度の平滑面に構成されている。具体的にはフ
ランジ部２２１、４２１と同様に、表面の平均粗さが
０．１ａ〜０．５ａ程度とすることが好ましい。開口端
面３２の円周幅は、上記フランジ部２２１、４２１と開
口端面３２とが接合された際の接合距離Ｗになる。この
接合距離Ｗは、十分な距離が確保され、ガス漏れを確実
に防止するための封止領域を形成する。

【００２１】雌ねじ３１は、絶縁外囲器３の内壁３３の
周面に少なくとも３ピッチ以上のねじ山３１１が形成さ
れるとともに、雄ねじ２１、４１のねじ山２１１、４１
１よりねじ山数が少なくとも１ピッチ分多く設けられて
いる。放電面２１２、４１２間で放電がおこなわれる
と、スパッタに伴う金属片がある一定の方向で飛び散る
が、このとき図２に示すように、余分なねじ山３１４
の、一方のねじ面３１５だけに金属片が付着し、他方ね
じ面３１６には付着しない。また、ねじ溝３１７に金属
片が溜まり難くなる。これにより、スパッタ汚染に伴う
放電面２１２、４１２間の短絡が防止される。さらに、
絶縁外囲器３は形成時の焼結熱において、金属材を使用
する電極２、４に比べてセラミック材を使用する絶縁外
囲器３は多少の縮みが生じる。しかしながら、余分なね
じ山３１４を設けるため、雌ねじ３１の焼結時に生じる
ことがある収縮誤差が吸収される。

【００２２】次に避雷器１の製造工程について説明す
る。

【００２３】製造に際しては、電極２、４に形成された
雄ねじ２１、４１を絶縁外囲器３の上下開口端からねじ
込むことにより組み立てられる。ねじ込みを開始した雄
ねじ２１、４１は、絶縁外囲器３の内壁３３に形成され
た雌ねじ３１と螺合する。雄ねじ２１、４１が絶縁外囲
器３内部へねじ込まれると、雄雌ねじの螺合により締め
付け力が絶縁外囲器３に生じる。この締め付け力は軸方
向に作用するので、軸方向側の雄ねじ２１および雌ねじ
３１との接触部、すなわち図２に示すように、各ねじ面
２１３、３１３とが接触し、密着されることになる。こ
れにより、電極２、４と絶縁外囲器３とが嵌合される。
そして、雄ねじ２１、４１のねじ込みが終了すると、電
極２、４のフランジ部２２１、４２１と絶縁外囲器３の
開口端面３２とが接合される。密着度の高い接合面５、
６が形成され、ガス封止領域が確保される。

【００２４】また、このとき同時にアルゴン等の不活性
ガスが絶縁外囲器３へ封入される。不活性ガスが封入さ
れても、軸方向側の雄ねじ２１および雌ねじ３１の互い
のねじ面２１３、３１３が密着し、さらにフランジ部２
２１、４２１と開口端面３２とが接合面５、６によって
ガス封止される。すなわち、絶縁外囲器３の内壁３３
と、上下開口端との二段階で強固にガス漏れが防止され
る。さらに接合面５、６は、十分な接合距離Ｗを有しつ
つ避雷器１円周状に沿って接合されている。したがっ
て、避雷器１円周状に渡りガス封止領域を十分に有して
いるので、たとえ封入されたガスが接合面５、６まで漏
れてきたとしても、十分な封止領域によって外部へ漏れ
ることはない。

【００２５】接合面５、６が形成されると、絶縁外囲器
３の内部へねじ込まれたねじ先端部の放電面２１２、４
１２間に放電ギャップ２３が形成され、ギャップ長Ｇが
固定される。上述のように余分なねじ山３１４が形成さ
れるので、このギャップ長Ｇは放電ができる程度に容易
かつ自由に設定できる。したがってギャップ長Ｇは容易
にコントロールできる。以上の製造工程により、避雷器
１は完成する。

【００２６】本発明の実施の形態（２）について図面に
基づいて説明する。実施の形態（２）では、電極に雌ね
じを設けるとともに絶縁外囲器に雄ねじを設けた場合を
適用し、以下に説明する。図３は実施の形態（２）のガ
ス封止形避雷器の拡大縦断面図である。

【００２７】電極２、４は、その内周縁に雌ねじ２５、
４５が設けられており、後述する絶縁外囲器３の外周縁
を螺合することができる形状を有しており、例えば、円
筒状の絶縁外囲器３の上下開口端を覆う蓋形の形状であ
る。電極２、４の中央部には突片２４、４４が連設さ
れ、絶縁外囲器３の開口に挿入できる形状、例えば円筒
状の突片２４、４４に形成されている。さらに電極２、
４は、通信線側または大地側に接続する電極面２２２、
４２２を有している。この電極面２２２、４２２の外径
は、絶縁外囲器３の外径よりも大径に設定される。

【００２８】雌ねじ２５、４５は、蓋形電極２、４の内
壁２６に少なくとも３ピッチ以上のねじ山２５１、４５
１が形成されるとともに、絶縁外囲器３の外周縁に設け
る雄ねじ３５のねじ山３５１よりねじ山数が少なく設け
られる。

【００２９】円筒状の突片２４、４４は絶縁外囲器３の
内壁３３の直径よりも小径に設けられる。これにより、
突片２４、４４が上下開口端から絶縁外囲器３の内部方
向へ挿入すると、接合距離Ｗを有する接合面５、６が形
成されるとともに、絶縁外囲器３と突片２４、４４との
間に、絶縁外囲器３の内部を上下貫通するように間隙ｇ
が形成される。また、突片２４、４４の末端部は放電面
２１２、４１２である。

【００３０】絶縁外囲器３は、外周縁に沿って雄ねじ３
５が形成されている。表面が滑らかである開口端面３２
の円周幅は、上記電極２、４の背面側と開口端面３２と
が接合し、接合面５、６を形成した際の接合距離Ｗにな
る。実施の形態（１）と同様に、この接合距離Ｗを十分
な長さに設けることにより、封止領域を確保される。

【００３１】雄ねじ３５は、絶縁外囲器３の外周縁に少
なくとも３以上のねじ山３５１が形成されるるととも
に、雌ねじ２５、４５のねじ山２５１、４５１よりねじ
山が多く、余分なねじ山３１４が設けられる。この効果
は実施の形態（１）と同様なので省略する。

【００３２】製造に際しては、電極２、４に形成された
雌ねじ２５、４５を絶縁外囲器３の雄ねじ３５と螺合す
ることにより避雷器１は完成する。

【００３３】上述したように、間隙ｇは、実施の形態
（１）と同様に、放電面２１２、４１２間で放電が行わ
れた際に生じるスパッタによる短絡を防止する。すなわ
ちスパッタに伴い、放電付近の絶縁外囲器３の内壁３３
に金属片が付着しても、その金属片が内壁３３に沿って
電極２、４の背面側までは距離があり到達し難く、短絡
を生じさせるだけの金属片は蓄積されないからである。
上記構造により、避雷器１の長寿命化が図れる。

【００３４】

【実施例】雄ねじ２１、４１は、高融点金属電極、例え
ばダングステン、モリブデン等またはこれらの合金で構
成される材料を使用した。また、少なくとも３ピッチ以
上のねじ山を有する１級雄ねじを使用し、例えばＭ６、
ピッチ１ｍｍ、外径６ｍｍが形成できるようにした。釦
形状である電極部２２、４２は、直径約１０ｍｍの導電
材料として広く用いられる金属、アルミニウムを使用し
た。絶縁外囲器３は、直径約１０ｍｍのアルミナ（Ａｌ
₂Ｏ₃）外囲器を使用した。接合面５、６の幅Ｗは１．５
ｍｍ程度とし、封止領域が外囲器面積の約半分を占める
よう設定した。接合面５、６を形成するフランジ部２２
１、４２１および開口端面３２の仕上げ面は、平均粗さ
Ｒａ＝０．２ａとした。

【００３５】この材料により、電極およびアルミナ外囲
器を焼結させた結果、ともに容易に雄雌ねじを形成する
ことができた。

【００３６】また、雄雌ねじ形成および接合面形成によ
ってガスがアルミナ外囲器内部に封止されたので、アル
ミナ外囲器内部で確実に放電させることができた。

【００３７】さらに、放電時間の連続使用により短絡を
生じず、ガス漏れも確認されなかった。

【００３８】

【本発明の効果】以上詳述してきたように、本発明のガ
ス封止形避雷器は、電極および絶縁外囲器との接合には
雄雌ねじの螺合および接合面形成させることにより、従
来方法である銀ロウ等を用いてガスを封止させる必要が
なく、確実にガスを封止できるとともに容易に形成でき
るガス封止形避雷器であるという優れた効果を有する。

【００３９】また、製造時において絶縁外囲器に余分な
ねじ山を設けることにより、焼結による縮みを吸収で
き、また、放電の際のスパッタ現象に伴う絶縁外囲器内
部の汚染を防止でき、絶縁低下および不良発生を抑制で
きるという優れた効果も有する。

【００４０】さらに、ねじ形成によって放電面間のギャ
ップ長をコントロールすることがきるため、ガス封止形
避雷器の動作電圧を容易にコントロールできるという優
れた効果も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態（１）のガス封止形避雷器の構造
を説明する斜視図である。

【図２】 実施の形態（１）のガス封止形避雷器の縦断
面を示す拡大斜視図である。

【図３】 実施の形態（２）のガス封止形避雷器の拡大
縦断面図である。

【符号の説明】

１ 避雷器 ２、４ 電極 ２１、４１、３５ 雄ねじ ２１１、４１１、３５１ 雄ねじのねじ山 ２１２、４１２ 放電面 ２１３ 雄ねじのねじ面 ２２、４２ 電極部 ２２１、４２１ フランジ部 ２２２、４２２ 電極面 ２３ 放電ギャップ ２４、４４ 突片 ３ 絶縁外囲器 ３１、２５、４５ 雌ねじ ３１１、２５１、４５１ 雌ねじのねじ山 ３１３、３１５、３１６ 雌ねじのねじ面 ３１４ 余分なねじ山 ３１７ ねじ溝 ３２ 開口端面 ３３、２６ 内壁 ５、６ 接合面 Ｗ 接合距離 Ｇ ギャップ長 ｇ 間隙

フロントページの続き (72)発明者 松本 祥一 東京都豊島区高田三丁目18番14号 株式会 社白山製作所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の絶縁外囲器を介して離間された
   電極間にガス封止して成るガス封止形避雷器において、
   上記電極と絶縁外囲器とに雄ねじと雌ねじとをそれぞれ
   設け、雄ねじと雌ねじの螺合組付によりガスを封止して
   成ることを特徴とするガス封止形避雷器。
2. 【請求項２】 請求項１記載のガス封止形避雷器におい
   て、電極の外周縁に雄ねじを設けるとともに絶縁外囲器
   の内周縁に雌ねじを設け、雌ねじのねじ山数は雄ねじの
   ねじ山数より多く設けられることを特徴とするガス封止
   形避雷器。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のガス封止形避雷
   器において、上記電極が絶縁外囲器の開口端面と接合さ
   れるフランジ部を有することを特徴とするガス封止形避
   雷器。