JP3586523B2 - 避雷素子ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、避雷素子ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
避雷素子ユニットの一形式として、特開平７−３２０５７７号公報に示されているように、複数の非直線抵抗素子をこれら非直線抵抗素子間にシート電極を介在させて積み重ねて接合してなる避雷素子を備えた避雷素子ユニットがある。当該避雷素子ユニットは、複数の非直線抵抗素子を使用することにより、高電圧の動作開始電圧を備えた構成となっている。
【０００３】
しかして、この種形式の避雷素子ユニットにおいては、避雷素子を構成する各非直線抵抗素子相互の接合が、通電性を損なうことなく強固になされていることが必要である。このため、上記した公報に示された避雷素子ユニットにおいては、非直線抵抗素子相互の接合手段として以下の接合手段を採っている。
【０００４】
先ず、各非直線抵抗素子の接合端面に銀粉末、ガラス粉末、有機バインダー、および有機溶剤等からなる導電性ペーストを塗布してこれを焼付けて、各非直線抵抗素子の接合端面の平滑性を高めることにより通電性を高め、この状態の各非直線抵抗素子の各接合端面に半田ペーストを塗布して金属製の電極板を介在させ、これに加熱処理を施すことにより各非直線抵抗素子および電極板を半田付けして接合している。
【０００５】
この接合手段においては、導電性ペーストが電極板に比較して導電性および耐久性に劣るため、導電性ペーストの焼付け層を極力薄く形成しているとともに導電性の高い電極板を介在させて、各非直線抵抗素子間の通電性の向上を図っている。
【０００６】
また、複数の非直線抵抗素子を接合してなる避雷素子を備えた避雷素子ユニット、および単一の非直線抵抗素子からなる避雷素子を備えた避雷素子ユニットにおいては、避雷素子を各端面側から挟持する一対の端子金具を備えているが、避雷素子の各端面と各端子金具の端面間にもシート電極を介在させて接合しているのが一般である。
【０００７】
従って、この場合にも、上記したと同様の接合手段を採用して、同様の作用効果を達成すべく意図している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種形式の避雷素子ユニットの接合手段においては、導電性ペーストの塗布、焼付け、半田ペーストの塗布、加熱処理を行うことから、接合手段が煩雑で接合作業に多くの時間を要するとともに、接合コストが高くなることは避けられない。また、当該避雷素子ユニットにおいては、各非直線抵抗素子間、および／または避雷素子と各端子金具間に半田層が介在していることから、放電時の避雷素子の温度上昇により、各非直線抵抗素子と電極板間、および避雷素子と電極間の接合が不安定となるおそれがある。
【０００９】
従って、本発明の目的は、導電性ペーストの接着性を有効に利用することにより半田付けを省き、接合作業の時間短縮、コストの低減、各非直線抵抗素子間、および避雷素子と各端子金具間の接合の安定化を図ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は避雷素子ユニットに関するもので、その第１の発明は、導電性ペーストを接合端面に塗布してなる複数の非直線抵抗素子を、これら非直線抵抗素子間にシート電極を介在させて積み重ねて接合してなる避雷素子を備えた形式の避雷素子ユニットを適用対象とするのである。
【００１１】
しかして、本発明は上記した形式の避雷素子ユニットにおいて、前記シート電極が複数の貫通孔を備えて前記各非直線抵抗素子の互いに対向する接合端面に塗布されている前記各導電性ペーストの焼付け層にて接着されているとともに、これら両導電性ペーストの焼付け層は前記シート電極の各貫通孔を通して互いに結合していることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明に係る避雷素子ユニットにおいては、前記避雷素子と、同避雷素子を各端面側から挟持する一対の端子金具と、これら避雷素子および各端子金具の外周を被覆する弾性材料からなる絶縁被覆体とにより構成することができる。この場合、前記避雷素子の各端面と前記各端子金具の端面間には前記シート電極が介在されていて、同シート電極が前記避雷素子の各端面および前記各端子金具の端面に塗布されている各導電性ペーストの焼付け層にて接着されているとともに、これら両導電性ペーストの焼付け層が前記シート電極の各貫通孔を通して互いに結合している構成とすることができる。
【００１３】
また、本発明の第２の発明は、単一の非直線抵抗素子からなる避雷素子と、同避雷素子を各端面側から挟持する一対の端子金具を備えた避雷素子素子ユニットを備えた形式の避雷素子素子ユニットを適用対象とするものである。
【００１４】
しかして、本発明は上記した形式の避雷素子素子ユニットにおいて、前記避雷素子の各端面と前記各端子金具の端面間には前記シート電極が介在されていて、同シート電極は前記避雷素子の各端面および前記各端子金具の端面に塗布されている各導電性ペーストの焼付け層にて接着されているとともに、これら両導電性ペーストの焼付け層は前記シート電極の各貫通孔を通して互いに結合していることを特徴とするものである。。
【００１５】
本発明にかかる避雷素子ユニットにおいては、前記避雷素子と、同避雷素子を各端面側から挟持する一対の端子金具と、これら避雷素子および各端子金具の外周を被覆する弾性材料からなる絶縁被覆体とにより構成することができる。
【００１６】
【発明の作用・効果】
本発明の第１の発明に係る避雷素子ユニットにおいては、各非直線抵抗素子間には、シート電極が介在した電気抵抗値の低い部分と、同シート電極の各貫通孔に対応する導電性ペーストの焼付け層のみの電気抵抗値の高い部分とが形成される。このため、放電時には、電気抵抗値の低いシート電極の本体部が電流密度が高く、かつ電気抵抗値の高いシート電極の各貫通孔部が電流密度が低くなる。この結果、シート電極の本体部を通して放電が円滑になされるとともに、シート電極における導電性ペーストの焼付け層間の結合部での電気的、および機械的劣化が抑制される。
【００１７】
また、当該避雷素子ユニットにおいては、各非直線抵抗素子の接合端面に塗布した導電性ペーストの焼付け層が接着層を形成して各非直線抵抗とシート電極を接着しているとともに、両焼付け層はシート電極の各貫通孔を通して互いに結合していることから、各非直線抵抗素子とシート電極との結合強度は高く、各非直線抵抗素子とシート電極を接合する手段としての半田付けは不要である。
【００１８】
従って、当該避雷素子ユニットによれば、各非直線抵抗素子を接合するのに煩雑な接合作業が不要で作業時間の短縮が図れるとともに、接合コストを低減することができ、さらには、放電による避雷素子の温度上昇時の、半田に起因する各非直線抵抗素子と電極板間の接合の不安定性を解消することができる。
【００１９】
また、本発明の第２の発明に係る避雷素子ユニットにおいても、避雷素子と各端子金具間の接合に関しては、上記したと全く同様の作用効果を奏するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に基づいて説明するに、図１には、本発明に係る避雷素子ユニットの一例が示されている。当該避雷素子ユニット１０は、図５および図６に示すように、電柱の上部に配設されて横方向に突出する支持アーム２１に取付けられて起立する碍子２２を利用して、下側の端子金具にて取付金具２３を介して取付けられて限流アークホーンを構成する。
【００２１】
碍子２２は、従来公知のタイトップ型碍子で、その頂部の外周に設けた環状の溝部に沿って配線した電線２４を、図示しないバインド線を介して固定することにより支持している。碍子２２は、避雷素子ユニット１０の上側の端子金具に取付けたリング状のアークホーン２５の中央部を貫通して延びており、アークホーン２５と電線２４間に所定間隔の放電ギャップＬが形成されている。
【００２２】
しかして、当該避雷素子ユニット１０は、図１に示すように、避雷素子１０ａを構成する４個の非直線抵抗素子１１ａ〜１１ｄ、上下一対の端子金具１２，１３、これらの間に介在する５枚のシート電極１４、および絶縁被覆体１５からなるもので、避雷素子１０ａを構成する非直線抵抗素子１１ａ〜１１ｄは酸化亜鉛の焼結体で形成された所定長さの円柱状を呈している。また、各端子金具１２，１３は、円盤状の接合端部１２ａ，１３ａと、接合端部１２ａ，１３ａの表面側の中央部から突出する棒状の突起部１２ｂ，１３ｂとを備えた形状に形成されている。
【００２３】
シート電極１４は、ステンレススチール、アルミニウム合金、銅、銀等の金属材料にて形成されているもので、所定厚み（例えば０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ）の円板状を呈し、各非直線抵抗素子１１ａ〜１１ｄの外径よりわずかに小さく、かつ各端子金具１２，１３の各接合端部１２ａ，１３ａの外径と略同一寸法に形成されている。シート電極１４においては、図２および図３に示すように、円板状本体１４ａの中心部に貫通孔１４ｂが形成されているとともに、貫通孔１４ｂの外周側に同心的に多数の貫通孔１４ｃが形成されている。
【００２４】
シート電極１４は、各非直線抵抗素子１１ａ〜１１ｄ間、非直線抵抗素子１１ａと上側の端子金具１２間、非直線抵抗素子１１ｄと下側の端子金具１３間に介在されている。各非直線抵抗１１ａ〜１１ｄと各端子金具１２，１３は、導電性ペーストの焼付け層１６を介して各シート電極１４に接着されて互いに接合されている。焼付け層１６は、銀粉末、ガラス粉末、有機バインダー、および容器溶剤等からなる導電性ペーストを焼付けて形成されている。
【００２５】
各焼付け層１６は、各非直線抵抗素子１１ａ〜１１ｄの下側の接合端面、および端子金具１２の接合端部１２ａの接合面に焼付けられている焼付け層部１６ａと、各非直線抵抗素子１１ａ〜１１ｄの上側の接合端面、および端子金具１３の接合端部１３ａの接合面に焼付けられている焼付け層部１６ｂと、各シート電極１４の各貫通孔１４ｂ，１４ｃを貫通して両焼付け層部１６ａ，１６ｂを互いに結合している結合部１６ｃとにより形成されている。
【００２６】
各焼付け層１６を形成するには、導電性ペーストを各非直線抵抗素子１１ａ〜１１ｄの接合端面、および各端子金具１２，１３の接合端部１２ａ，１３ａの端面に塗布するとともに、これらの間に各シート電極１４を介在させて、この状態を保持して加熱炉内にて加熱する。これにより、各接合端面、各接合面に塗布された導電性ペーストは各シート電極１４の各貫通孔１４ｂ，１４ｃに侵入した状態で焼付けられ、これにより各非直線抵抗素子１１ａ〜１１ｄ、各端子金具１２，１３、および各シート電極１４を強固に接合する。
【００２７】
なお、導電性ペーストの焼付け時の加熱温度は、銀粉末とガラス粉末との混合ペーストでは、６００℃〜８５０℃、銀粉末と有機バインダーとの混合ペーストでは使用するバインダーに応じて低温域での加熱を行う。
【００２８】
絶縁被覆体１５は、シリコーンゴム、エチレン−プロピレンゴム等の合成ゴムからなるもので、各非直性性抵抗素子１１ａ〜１１ｄ、および各シート電極１４からなる避雷素子１０ａの外周、両端子金具１２，１３の突起部１２ｂ，１３ｂを除く全ての外周を被覆している。絶縁被覆体１５は、避雷素子１０ａおよび両端子金具１２，１３を所定の金型内に収容して、これらと一体に成形することにより形成されているもので、避雷素子１０ａおよび端子金具１２，１３を被覆する筒部１５ａと、筒部１５ａの外周に一体的に形成された多数のひだ部１５ｂを備えている。
【００２９】
かかる構成の避雷素子ユニット１０は、図５および図６に示すように、その上側の端子金具１２に環状のアークホーン２５を取付けられた状態で碍子２２に取付けられて限流アークホーンとして使用され、例えば高圧の配電線路において雷サージ等の異常電圧により電線２４からフラッシュオーバが発生した場合、避雷素子１１の弁作用により配電線路からの続流を阻止して、碍子２２の破損および断線を誘発しないように保護する。
【００３０】
ところで、当該避雷素子ユニット１０においては、各非直線抵抗素子１１ａ〜１１ｄ間には、各シート電極１４の円板状本体１４ａが介在した電気抵抗値の低い部分と、同シート電極１４の各貫通孔１４ｂ，１４ｃに対応する焼付け層１６の結合部１６ｃのみの電気抵抗値の高い部分とが形成される。このため、放電時には、電気抵抗値の低いシート電極１４の円板状本体１４ａが電流密度が高く、かつ電気抵抗値の高い各貫通孔部１４ｂ，１４ｃが電流密度が低くなる。この結果、各シート電極１４の円板状本体１４ａを通して放電が円滑になされるとともに、各シート電極１４の各貫通孔１４ｂ，１４ｃを貫通する焼付け層１６の結合部１６ｃでの電気的、および機械的劣化が抑制される。
【００３１】
また、当該避雷素子ユニット１０においては、各非直線抵抗素子１１ａ〜１１ｄ、各端子金具１２，１３、各シート電極１４間に介在する焼付け層１６の各焼付け層部１６ａ，１６ｂがこれらを接着しているとともに、各焼付け層部１６ａ，１６ｂは各シート電極１４の各貫通孔１４ｂを貫通する結合部１６ｃにて互いに結合していることから、各非直線抵抗素子１１ａ〜１１ｄ、各端子金具１２，１３、および各シート電極１４の結合強度が高く、これらを接合する手段としての半田付けは不要である。
【００３２】
従って、当該避雷素子ユニット１０によれば、各非直線抵抗素子１１ａ〜１１ｄ、各端子金具１２，１３、および各シート電極１４を接合するのに煩雑な接合作業が不要で作業時間の短縮を図れるとともに、接合コストを低減することができ、さらには、放電による避雷素子の温度上昇時の、半田付けに起因するこれらの接合の不安定性を解消することができる。
【００３３】
図４には、本発明に採用するシート電極の他の一例が示されている。当該シート電極１７は、シート電極１４とは貫通孔の形状および数を相違するのみで、その他の構成は同様である。しかして、当該シート電極１７においては、円板状本体１７ａに扇形状の貫通孔１７ｂが４個形成されているもので、各貫通孔１７ｂはシート電極１４の各貫通孔１４ｂより大きく形成されている。なお、本発明においては、シート電極として、任意の形状で任意の数の貫通孔を有するシート電極を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例に係る避雷素子ユニットの一部縦断側面図である。
【図２】同避雷素子ユニットを構成する避雷素子の部分拡大縦断面図である。
【図３】同避雷素子における図２の矢印３−３線方向に見た横断平面図である。
【図４】同避雷素子ユニットを構成するシート電極の他の一例を示す平面図である。
【図５】同避雷素子ユニットの使用状態を示す側面図である。
【図６】同避雷素子ユニットの使用状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１０…避雷素子ユニット、１０ａ…避雷素子、１１ａ〜１１ｄ…非直線抵抗素子、１２，１３…端子電極、１２ａ，１３ａ…接合端部、１４，１７…シート電極、１４ａ，１７ａ…円板状本体、１４ｂ，１４ｃ，１７ｂ…貫通孔、１５…絶縁被覆体、１５ａ…筒部、１５ｂ…ひだ部、１６…焼付け層、１６ａ，１６ｂ…焼付け層部、１６ｃ…結合部、２１…支持アーム、２２…碍子、２３…取付金具、２４…電線、２５…アークホーン。

Claims (5)

1. 導電性ペーストを接合端面に塗布してなる複数の非直線抵抗素子を、これら非直線抵抗素子間にシート電極を介在させて積み重ねて接合してなる避雷素子を備えた避雷素子ユニットにおいて、前記シート電極は複数の貫通孔を備えて前記各非直線抵抗素子の互いに対向する接合端面に塗布されている前記各導電性ペーストの焼付け層にて接着されているとともに、これら両導電性ペーストの焼付け層は前記シート電極の各貫通孔を通して互いに結合していることを特徴とする避雷素子ユニット。
2. 請求項１に記載の避雷素子ユニットにおいて、当該避雷素子ユニットは、前記避雷素子と、同避雷素子を各端面側から挟持する一対の端子金具と、これら避雷素子および各端子金具の外周を被覆する弾性材料からなる絶縁被覆体とにより構成されていることを特徴とする避雷素子ユニット。
3. 請求項２に記載の避雷素子ユニットにおいて、前記避雷素子の各端面と前記各端子金具の端面間には前記シート電極が介在されていて、同シート電極は前記避雷素子の各端面および前記各端子金具の端面に塗布されている各導電性ペーストの焼付け層にて接着されているとともに、これら両導電性ペーストの焼付け層は前記シート電極の各貫通孔を通して互いに結合していることを特徴とする避雷素子ユニット。
4. 単一の非直線抵抗素子からなる避雷素子と、同避雷素子を各端面側から挟持する一対の端子金具を備えた避雷素子ユニットにおいて、前記避雷素子の各端面と前記各端子金具の端面間には複数の貫通孔を有するシート電極が介在されていて、同シート電極は前記避雷素子の各端面および前記各端子金具の端面に塗布されている各導電性ペーストの焼付け層にて接着されているとともに、これら両導電性ペーストの焼付け層は前記シート電極の各貫通孔を通して互いに結合していることを特徴とする避雷素子ユニット。
5. 請求項４に記載の避雷素子ユニットにおいて、当該避雷素子ユニットは、前記避雷素子と、同避雷素子を各端面側から挟持する一対の端子金具と、これら避雷素子および各端子金具の外周を被覆する弾性材料からなる絶縁被覆体とにより構成されていることを特徴とする避雷素子ユニット。

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