JP3495386B2

JP3495386B2 - 避雷管

Info

Publication number: JP3495386B2
Application number: JP13320393A
Authority: JP
Inventors: 正孝笠原
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 1993-06-03
Filing date: 1993-06-03
Publication date: 2004-02-09
Anticipated expiration: 2019-02-09
Also published as: CA2124975C; CA2124975A1; US5475356A; JPH06349564A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は避雷管に関し、更に詳細
には雷等の外来サージから通信機器等を保護するために
設けられる避雷管に関する。

【０００２】

【従来の技術】電話線等の通信線には雷等の外来サージ
から通信機器を保護するため、図７に示す避雷管２００
が設置される。この避雷管２００には、図８に示す様
に、内部にアルゴン等の不活性ガスが封入され、且つ絶
縁体２１０、２１０を介してライン電極及びアース電極
が配設されて成る避雷管本体２２０が用いられている。
この避雷管本体２２０の表面には、ライン電極の電極面
（以下、ライン電極面と称することがある）２０６、２
０６及びアース電極の電極面（以下、アース電極面と称
することがある）２０８が露出されている。ところで、
電話線等に商用電源線（ＡＣ１００Ｖ、２００Ｖ、６６
００Ｖ）が継続的に接触（混線）するような事態が発生
すると、避雷管本体２２０に高電圧が継続的に印加され
て避雷管本体２２０内での放電が連続的に発生し、避雷
管２００が過熱されて火災等の災害を招くおそれがあ
る。

【０００３】この様な避雷管２００の過熱を防止すべ
く、図８に示す様に、避雷管本体２２０には、避雷管本
体２２０の外周面に装着された金属製板バネ２０２と避
雷管本体２２０との間に、ポリエステル等の熱可塑性樹
脂から成る絶縁性フィルム片２０４を挟持した、いわゆ
るフェイルセイフ機構が設けられている。この金属製板
バネ２０２は、絶縁性フィルム片２０４に形成された切
抜孔２０５を介してアース電極面２０８にスポット溶接
等によって接続されている。かかるフェイルセイフ機構
が設けられた避雷管２００によれば、高電圧が継続的に
印加されて避雷管本体２２０内での放電が連続して発生
して避雷管２００が過熱された場合、熱可塑性樹脂から
成る絶縁性フィルム片２０４が避雷管本体２２０の熱に
よって溶融され、絶縁性フィルム片２０４を介してライ
ン電極面２０６、２０６を押圧していた金属製板バネ２
０２がライン電極面２０６、２０６及びアース電極面２
０８と電気的に接続される。このため、アース電極面２
０８とライン電極面２０６、２０６とが金属製板バネ２
０２を介して電気的に接続され、避雷管本体２２０内で
の連続放電が停止して避雷管２００の過熱に因る火災等
を防止できる。

【０００４】しかし、図７〜図８に示すフェイルセイフ
機構のみを具備する避雷管２００は、避雷管本体２２０
内に封入されたアルゴン等の不活性ガスが何等かの原因
で飛散した場合、外来サージが避雷管２００に印加され
ても避雷管本体２２０内での放電が発生し難く、通信機
器等の装置本体を破損するおそれがある。このため、特
開昭５３ー５２９６１号公報において、図５に示すベン
トセイフ機構及びフェイルセイフ機構が設けられた避雷
管が提案されている。この避雷管は、アース電極面２０
８と電気的に接続された金属製板バネ２０２とライン電
極面２０６、２０６との間に挟持された絶縁性フィルム
片２０４ａ、２０４ｂの各々にスリット２１２、２１２
が形成されている。かかるスリット２１２、２１２によ
って、図６に示す様に、金属製板バネ２０２とライン電
極面２０６、２０６との間に、絶縁性フィルム片２０４
ａ、２０４ｂの厚さ分の空間を形成することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５〜図６に示す避雷
管によれば、フェイルセイフ機構とベントセイフ機構と
を兼ね備えることができるつまり、避雷管本体内での連
続放電によって避雷管本体が加熱された際には、熱可塑
性樹脂から成る絶縁性フィルム片が溶融され、金属製板
バネがライン電極面とアース電極面とを短絡して連続放
電を停止させるフェイルセイフ機構が作用し、火災等の
発生を防止できる。また、避雷管本体内に封入されたア
ルゴン等の不活性ガスが飛散し、避雷管本体内での放電
が発生し難くなった場合、外来サージが避雷管に印加さ
れると、ライン電極面の上面に位置するスリット２１２
（図６）によって形成された空間内において、ライン電
極面と金属製板バネとの間に放電を惹起させるベントセ
イフ機構が作用する。

【０００６】しかし、図５〜図６に示す避雷管において
は、連続放電によって避雷管本体が高温となり、絶縁性
フィルム片が溶融して金属製板バネとライン電極面とが
接触してフェイルセイフ機構が作用しても、両者は金属
製板バネのバネ力によって接触しているため、接触抵抗
が高い。この様な避雷管に、−４０℃〜＋６０℃の温度
サイクルテストを金属製板バネとライン電極面とが接触
した避雷管に施すと、金属製板バネとライン電極面との
接触が解消される避雷管が存在し、永久接触が要求され
るフェイルセイフ機構の機能を充分に保証できないこと
が判明した。

【０００７】このため、フェイルセイフ機構の機能を充
分に保証すべく、本発明者は、特開昭５３ー５２９６０
号公報において提案されている、図４に示す避雷管を試
験してみた。この図４に示す避雷管は、図６の絶縁性フ
ィルム片２０４ａ、２０４ｂを耐熱性を有する絶縁性フ
ィルム片２０５ａ、２０５ｂ（絶縁性フィルム片２０５
ｂは図示せず）に代えると共に、スリット２１２を覆う
はんだ板２１１を絶縁性フィルム片２０５ａ、２０５ｂ
の各々と金属製板バネ２０２との間に挾持したものであ
る。かかる避雷管のフェイルセイフ機構は、避雷管２２
０で発生した熱ではんだ板２１１が溶融され、スリット
２１２に流れ込んだ溶融はんだがライン電極面２０６と
金属製板バネ２０２との間を接続することによって発揮
される。この接続は、溶融はんだによって確実に成され
るため、フェイルセイフ機構の機能を充分に発揮させる
ことができる。

【０００８】しかしながら、図４に示す避雷管において
は、柔らかなはんだ板２１１が金属製板バネ２０２によ
って常時押圧されているため、はんだ板２１１のスリッ
ト２１２を覆う部分が次第にライン電極面２０６方向に
曲折され、はんだ板２１１とライン電極面２０６との不
測の接触事故が発生するおそれがあり、もう一つ信頼性
に欠ける。そこで、本発明の目的は、フェイルセイフ機
構の機能を保証でき、且つ不測な接触事故等の発生の懸
念を解消でき充分な信頼性を有し得る避雷管を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を
達成すべく検討したところ、略中央部がアース電極面に
接続された金属製板バネの端部をライン電極面上に延出
し、金属製板バネの端部とライン電極面上に載置された
絶縁性フィルム片との間に、はんだ板を挿入すると共
に、ライン電極面の露出面まで延出された金属製板バネ
の先端部をライン電極面の方向にＬ字状に曲折すること
によって、金属製板バネの先端とライン電極面との間の
間隙を調整できることを知った。このため、金属製板バ
ネとライン電極面との間の間隙のうち、金属製板バネの
先端とライン電極面との間の間隙を最狭とすることによ
って、金属製板バネの押圧力によってはんだ板が変形す
るような大きさのスリット等を絶縁性フィルムに形成す
ることを要せず、避雷管の信頼度を向上できることを見
出し、本発明に到達した。

【００１０】すなわち、本発明は、ライン電極及びアー
ス電極の各々が絶縁体を介して配設された避雷管本体の
表面に、前記ライン電極及びアース電極の各電極面が露
出されていると共に、前記アース電極の電極面に一部が
接続され、端部がライン電極の電極面上に延びる金属製
板バネと、前記ライン電極の電極面上に載置された絶縁
性フィルム片と前記金属製板バネとの間に挿入され、ラ
イン電極の電極面と金属製板バネとの間に所定の間隙を
形成する、はんだ又は錫等の低融点金属から成る低融点
金属板とが装着されており、前記低融点金属板が避雷管
本体内で発生する連続放電等の熱によって溶融された際
に、金属製板バネがライン電極の電極面に当接する避雷
管であって、該絶縁性フィルム片から露出するライン電
極の電極面上に延出された金属製板バネの端部とライン
電極の電極面との間隙が、金属製板バネとライン電極の
電極面との他の間隙よりも狭間隙に形成されるように、
前記金属製板バネの端部がライン電極の電極面方向に曲
折され、且つ前記絶縁性フィルム片が、熱変形温度がは
んだよりも高い耐熱性樹脂又は無機材料から成り、前記
絶縁性フィルム片の面積が前記低融点金属板よりも大き
く、前記低融点金属板の外周縁が絶縁性フィルム片の外
周縁よりも内側に位置することを特徴とする避雷管にあ
る。

【００１１】かかる構成の本発明において、避雷管本体
として、略中央部に形成されたアース電極の電極面と、
両端の各々に形成されたライン電極の電極面とが絶縁体
を介して配設された円筒状に形成することによって、本
発明に係る避雷管を容易に製造することができる。ま
た、絶縁性フィルム片を、ポリイミド樹脂等の耐熱性樹
脂によって形成された耐熱性フィルム片とすると共に、
多数の小孔を穿設することによって、フェイルセイフ機
構とベントセイフ機構とを奏する部分を分割して付与で
きる。更に、金属製板バネの先端部を、ライン電極の電
極面の方向にＬ字状に曲折することによって、ライン電
極面と金属製板バネの先端との距離を容易に調整でき
る。この様な本発明に係る避雷管において、金属製板バ
ネの端部とライン電極の電極面とに、はんだ等の低融点
金属めっきを施すことによって、フェイルセイフ機能が
作動した後、ライン電極の電極面と金属製板バネの端部
との接触を更に一層強固とすることができる。

【００１２】

【作用】本発明によれば、避雷管本体内で連続放電等が
発生した際に、ライン電極の電極面上に載置された絶縁
性フィルム片と金属製板バネとの間に挿入された低融点
金属板が溶融し、最狭間隙に形成された金属製板バネの
端部とライン電極の電極面とが接触してフェイルセイフ
機構が作動する。この金属製板バネの端部とライン電極
の電極面との接触は、金属製板バネの押圧力に因り押し
出された溶融はんだによって強固に固定され、両者の完
全接触を図ることができ、接触抵抗も低下することがで
きる。このため、本発明に係る避雷管は、フェイルセイ
フ機構の機能を保証できるのである。また、絶縁性フィ
ルム片には、金属製板バネの押圧力によって低融点金属
板が変形するような大きさのスリット等を絶縁性フィル
ム片に形成すること要せず、金属製板バネの押圧力によ
って変形した低融点金属板とライン電極の電極面との接
触事故の懸念を解消できる。しかも、絶縁性フィルム片
として、熱変形温度がはんだよりも高い耐熱性樹脂又は
無機材料から成る絶縁性フィルム片を用い、この絶縁性
フィルム片の面積を低融点金属板よりも大きくし、低融
点金属板の外周縁を耐熱性フィルム片の外周縁よりも内
側に位置させることができる。このため、金属製板バネ
と接続されている低融点金属板とライン電極の電極面と
の間に放電が発生し得ない距離を設けることができ、低
融点金属板の外周縁とライン電極面との間で放電が発生
する不安定な事態を防止できる。従って、本発明に係る
避雷管によれば、フェイルセイフ機構の機能を保証でき
ると共に、不測な接触事故等の発生の懸念を解消でき充
分な信頼性を有し得ることができるのである。

【００１３】

【実施例】本発明を図面を用いて更に詳細に説明する。
図１は、本発明に係る避雷管の正面図であり、絶縁体１
１、１１を介在させてライン電極及びアース電極が配置
された筒状の避雷管本体１０には、アルゴンガスが封入
されている。かかる避雷管本体１０の表面には、ライン
電極の電極面（以下、ライン電極面と称することがあ
る）１２、１２及びアース電極の電極面（以下、アース
電極面と称することがある）１４が露出している。この
様な避雷管本体１０に形成されたライン電極面１２、１
２には、耐熱性樹脂であるポリイミド樹脂から成る絶縁
性フィルム片１８（以下、ポリイミドフィルム片１８と
称することがある）、及び銀入りはんだから成る低融点
金属板１６（以下、はんだ板１６と称することがある）
が金属性板バネ１５（以下、板バネ１５と称することが
ある）の端部によって挾持されている。この板バネ１５
は、リン青銅製又はステンレス製であり、中央部がアー
ス電極面１４にスポット溶接され、避雷管本体１０に固
着されている。また、板バネ１５の両端部の各々は、避
雷管本体１０の両側面となるライン電極面１２、１２上
に延出されるように曲折されている。

【００１４】かかる避雷管本体１０の両側面となるライ
ン電極面１２上に載置されているポリイミドフィルム片
１８、及びはんだ板１６から成る積層部分の断面図を図
２に示す。図２に示す様に、ライン電極面１２に直接接
触するように載置されたポリイミドフィルム片１８と板
バネ１５との間に、はんだ板１６が挿入されている。こ
のはんだ板１６の挿入によって、ライン電極面１２と板
バネ１５との間に間隙Ｗを形成する。かかるはんだ板１
６としては、本実施例では、板厚が約０．５ｍｍのはん
だ板を使用した。また、ポリイミドフィルム片１８に
は、孔径０．２ｍｍの小孔２２、２２・・・が多数穿設
されている。

【００１５】本実施例において、ライン電極面１２上に
延びる板バネ１５の先端部２０がライン電極面方向にＬ
字状に曲折され、ライン電極面１２と先端部２０との間
に間隙Ｓが形成される。この間隙Ｓは、ライン電極面１
２と板バネ１５との間に形成される間隙Ｗよりも狭く、
ライン電極面１２と板バネ１５との間の最狭間隙であっ
て、フェイルセイフ機構のエアーギャップとなる。かか
る間隙Ｓは、０．２〜０．３ｍｍ程度となるように、先
端部２０の曲折量及び／又ははんだ板１６の厚さによっ
て調整することが好ましい。更に、本実施例では、板バ
ネ１５の先端部２０とライン電極面１２とに、はんだめ
っきが施されている。

【００１６】本実施例の避雷管は、避雷管本体１０内で
連続放電が発生し過熱された場合、避雷管本体１０の熱
はポリイミドフィルム片１８を介してはんだ板１６に伝
熱され、はんだ板１６を溶融する。はんだ板１６が溶融
されると、はんだ板１６の厚さが減少するため、板バネ
１５の先端部２０とライン電極面１２とが当接し、アー
ス電極面１４とライン電極面１２とが板バネ１５を介し
て短絡される。このため、避雷管本体１０内で連続放電
が停止し、避雷管本体１０の過熱状態を脱することがで
きる。また、板バネ１５の先端部２０とライン電極面１
２とに、はんだめっきが施されているため、両者の当接
を確実に確保できる。更に、溶融はんだは、板バネ１５
の押圧力によって押し出され、当接した板バネ１５の先
端部２０とライン電極面１２との間隙を埋めるため、両
者間の当接を強固にすると共に、接触抵抗を低下するこ
とができる。尚、当接した板バネ１５の先端部２０方向
に溶融はんだを誘導すべく、予めライン電極面１２には
んだ用フラックスを塗布しておくことによって、両者間
の当接を更に一層強固とすることができる。

【００１７】ここで、ポリイミドフィルム片１８上に、
板厚が約０．５ｍｍのはんだ板を載置し、板バネ１５の
先端部２０とライン電極面１２との間隙Ｓを０．２ｍｍ
とした避雷管において、１０Ａの電流を流して避雷管本
体１０内で連続放電を発生させたところ、放電開始後４
〜７秒間で板バネ１５の先端部２０とライン電極面１２
とが当接し、アース電極面１４とライン電極面１２とを
短絡できた。更に、板バネ１５の先端部２０とライン電
極面１２とが当接した後、板バネ１５に３０Ａの大電流
を流せることも判明した。かかる板バネ１５とライン電
極面１２との当接状態は、連続放電が停止して避雷管本
体１０が冷却された後においても、はんだによって強固
に固定されており、−４０〜６０℃の温度サイクルテス
トを行っても維持される。

【００１８】本実施例においては、ポリイミドフィルム
片１８に、多数の小孔２２、２２・・・から成る小孔群
が形成されている。かかる小孔群は、ベントセイフ機構
の機能を奏する部分である。つまり、避雷管本体１０内
に封入されたアルゴンガスが何等かの原因で飛散し、避
雷管本体１０内で放電が発生に難くなったとき、外来サ
ージが避雷管本体１０に印加された場合、直径０．２ｍ
ｍ程度の小孔２２、２２・・・内の空間において放電を
惹起させることができる。このため、ポリイミドフィル
ム片１８の厚さを、放電が発生し得る厚さである５０〜
７５μｍとすることが好適である。更に、本実施例にお
いては、ポリイミドフィルム片１８の面積がはんだ板１
６の面積よりも大であるため、はんだ板１６の外周縁の
位置をポリイミドフィルム片１８の外周縁よりも内側と
することができる。このため、板バネ１５と接続されて
いるはんだ板１６とライン電極面１２との間に放電が発
生し得ない距離を設けることができ、はんだ板１６の外
周縁とライン電極面１２との間で放電が発生する不安定
な事態を防止できる。

【００１９】従って、本実施例の避雷管では、放電は小
孔群を構成する小孔２２、２２・・・内の空間において
のみ発生するため、放電開始電圧等を一定にでき、確実
に且つ安定してベントセイフ機構の機能を発揮できる。
この様に、本実施例の避雷管は、ベントセイフ機構とフ
ェイルセイフ機構とを奏する部分が分離されており、各
機構の機能を安定して確実に発揮させることができる。
この様な本実施例の避雷管は、予め先端部２０がＬ字状
に曲折された板バネ１５の所定の位置に接着剤により貼
着されたはんだ板１６に、ポリイミドフィルム片１８を
接着剤で貼着した後、板バネ１５の略中央部をアース電
極面１４にスポット溶接することによって、容易に組み
立てを行うことができる。尚、かかる組み立ての際に、
板バネ１５とはんだ板１６との電気的導通を保持できる
ように、接着剤の付与部分や厚さ等を調整する。

【００２０】図１及び図２に示す避雷管では、板バネ１
５の先端部２０をＬ字状に曲折した例を示したが、図３
に示す様に、板バネの先端部近傍をライン電極面１２の
方向にＬ字状に曲折した後、このＬ字状の曲折部を残留
しつつ先端部２０をライン電極面１２と略平行となるよ
うに曲折してもよい。かかる図３に示す避雷管において
は、板バネ１５の先端部２０を含むライン電極面１２と
略平行の平行面がライン電極面１２との当接面となる。
このため、図１及び図２に示す避雷管における板バネ１
５の先端のみが当接面となる場合に比較して、図３に示
す板バネ１５の当接面積を広くできるため、板バネ１５
とライン電極面１２との接触を更に確実にでき、更に一
層安定したフェイルセイフ機構の機能を発揮することが
できる。

【００２１】本実施例において使用したポリイミドフィ
ルム片１８を形成するポリイミド樹脂としては、分解温
度が４００℃、熱変形温度が３６０℃の全芳香族ポリイ
ミド樹脂を好ましく使用できる。かかるポリイミドフィ
ルム片１８に変えて、熱変形温度がはんだ板１６を形成
するはんだよりも高い耐熱性樹脂、例えばポリアミドイ
ミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等から成る絶縁性フ
ィルム片１８も使用できる。更に、耐熱性樹脂製の絶縁
性フィルム片１８に変えて、マイカ（雲母）等の無機性
材料の絶縁製フィルム片１８も使用できる。この無機性
材料から成る絶縁性フィルム片１８は極めて高温でも変
質せず好ましい。また、絶縁性フィルム片１８として
は、電気絶縁性を有していればポリエステル樹脂等の熱
可塑性樹脂から成る絶縁性フィルム片であってもよい。
かかる熱可塑性の絶縁性フィルム片１８を使用した場
合、絶縁性フィルム片１８が溶融した際に、はんだ板１
６の少なくとも一部が溶融しているため、未溶融のはん
だ板１６の部分とライン電極面１２とが当接すると共
に、板バネ１５の先端部２０もライン電極面１２と当接
する。この様に、フェイルセイフ機構の機能を二箇所で
奏することができ、フェイルセイフ機構の機能を確実に
発揮することができる。更に、はんだ板１６を形成する
はんだとしては、融点２００〜３００℃のものが好まし
く、銀入りはんだを好適に使用できる。尚、本実施例で
は、低融点金属板１６として、はんだ板を使用した例を
示したが、はんだと同程度の融点を有する錫から成る錫
板も低融点金属板１６として使用できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、避雷管本体内での連続
放電等が発生した際に、確実にフェイルセイフ機構の機
能を発揮することができ、避雷管の信頼性を向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る避雷管の正面図であ
る。

【図２】図１に示す避雷管の部分断面図である。

【図３】本発明の他の実施例に係る避雷管の部分断面図
である。

【図４】特開昭５３ー５２９６０号公報に記載された避
雷管の断面図である。

【図５】特開昭５３ー５２９６１号公報に記載された避
雷管の組み立て図である。

【図６】図５で組み立てられた避雷管の断面図である。

【図７】従来の避雷管の斜視図である。

【図８】図７に示す避雷管の組み立て図である。

【符号の説明】

１０避雷管本体１１絶縁体１２ライン電極面１４アース電極面１５金属製板バネ１６低融点金属板（はんだ板）１８絶縁性フィルム片（ポリイミドフィルム片）２０金属製板バネ１５の先端部２２小孔

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ライン電極及びアース電極の各々が絶縁
体を介して配設された避雷管本体の表面に、前記ライン
電極及びアース電極の各電極面が露出されていると共
に、前記アース電極の電極面に一部が接続され、端部が
ライン電極の電極面上に延びる金属製板バネと、前記ラ
イン電極の電極面上に載置された絶縁性フィルム片と前
記金属製板バネとの間に挿入され、ライン電極の電極面
と金属製板バネとの間に所定の間隙を形成する、はんだ
又は錫等の低融点金属から成る低融点金属板とが装着さ
れており、前記低融点金属板が避雷管本体内で発生する連続放電等
の熱によって溶融された際に、金属製板バネがライン電
極の電極面に当接する避雷管であって、該絶縁性フィルム片から露出するライン電極の電極面上
に延出された金属製板バネの端部とライン電極の電極面
との間隙が、金属製板バネとライン電極の電極面との他
の間隙よりも狭間隙に形成されるように、前記金属製板
バネの端部がライン電極の電極面方向に曲折され、且つ前記絶縁性フィルム片が、熱変形温度がはんだより
も高い耐熱性樹脂又は無機材料から成り、前記絶縁性フ
ィルム片の面積が前記低融点金属板よりも大きく、前記
低融点金属板の外周縁が絶縁性フィルム片の外周縁より
も内側に位置することを特徴とする避雷管。
【請求項２】避雷管本体が、略中央部に形成されたア
ース電極の電極面と、両端の各々に形成されたライン電
極の電極面とが絶縁体を介して配設された円筒状に形成
されている請求項１記載の避雷管。
【請求項３】絶縁性フィルム片が、ポリイミド樹脂等
の耐熱性樹脂によって形成された耐熱性フィルム片であ
って、多数の小孔が穿設されている請求項１又は請求項
２記載の避雷管。
【請求項４】金属製板バネの先端部が、ライン電極の
電極面の方向にＬ字状に曲折されている請求項１又は請
求項２記載の避雷管。
【請求項５】金属製板バネの端部とライン電極の電極
面とに、はんだ等の低融点金属めっきが施されている請
求項１又は請求項２記載の避雷管。