JP4208972B2 - 避雷器 - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、不活性ガスを封入してなる避雷器に関し、特に不活性ガスの漏洩を防止するようにした大電力形の避雷器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、大電力形の避雷器は、円筒状のセラミック管の軸方向両端部にメタライズ処理を施し、このセラミック管と熱膨張係数を合わせたほぼ帽体状の金属電極を前記メタライズ処理部に当てがったうえ不活性ガス雰囲気中で銀ロー付けすることにより、一体的に製造されていた。
ここで、この種の避雷器では大電流の放電が要求されるので、金属電極はその放電面を有する中央部及び周辺のフランジ部(銀ロー付け部分)をも含めて一様に肉厚に形成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記従来技術によると、金属電極の熱膨張係数をセラミック管に合わせたとしても、放電によって発生する熱が肉厚のフランジ部に均一に伝わらないという問題があった。この理由について説明する。一対の金属電極の中央部間における放電箇所が中心以外の場所に偏る場合もあることに起因して、中央部からの熱は必ずしも放射方向へ均一に伝わらずにフランジ部のある箇所のみが先んじて熱上昇することがある。そして、先に述べたようにこのフランジ部が肉厚である、つまりフランジ部の熱容量が大きい、換言すれば、熱がフランジ部全体へは伝わりにくくなっているため、熱が伝達した箇所付近のみが温度上昇することがあり、このように熱が不均一なフランジ部では熱応力による機械的歪が発生する。
このため、経年的にまたは避雷器の動作時に、熱応力によるフランジ部の機械的歪がストレスとしてセラミック管に作用する恐れがあり、これによりセラミック管に発生した亀裂から不活性ガスが漏れて避雷器本来の機能を果たさないという問題があった。
【0004】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、熱応力によるフランジ部の機械的歪に起因する避雷器の損傷を未然に防ぎ、不活性ガスの漏洩を防止することができる構成簡単な避雷器を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第1の発明は、円筒状の絶縁部材の軸方向両端部に、前記絶縁部材と合致する熱膨張係数を有しかつ互いに対向する放電面を有する一対の金属電極を固着すると共に、不活性ガスを封入してなる避雷器において、前記金属電極は、平板状の電極部材に機械加工を施して円環板状のフランジ部とフランジ部以外の中央部とを有するようにほぼ帽体状に形成され、かつ、前記絶縁部材の軸方向両端部に固着されるフランジ部の肉厚のみが中央部の肉厚よりも薄く形成され、絶縁部材の軸方向両端部に形成されたメタライズ処理部に一対の金属電極のフランジ部のみが銀ロー付けされていることを特徴とする
【0006】
第2の発明は、円筒状の絶縁部材の軸方向両端部に、前記絶縁部材と合致する熱膨張係数を有する一対の金属電極支持板を固着し、これらの金属電極支持板の中央部に、互いに対向する放電面を有する一対の金属電極を固定ボルトによってそれぞれ固着すると共に、不活性ガスを封入してなる避雷器において、前記金属電極支持板は、平板状の部材に機械加工を施して円環板状のフランジ部とフランジ部以外の中央部とを有するようにほぼ帽体状に形成され、かつ、前記絶縁部材の軸方向両端部に固着されるフランジ部の肉厚のみが中央部の肉厚よりも薄く形成され、絶縁部材の軸方向両端部に形成されたメタライズ処理部に一対の金属電極支持板のフランジ部のみが銀ロー付けされていると共に、金属電極支持板の中央部を挾むように金属電極及び固定ボルトが前記中央部に銀ロー付けされていることを特徴とする。
【0007】
ここで、金属電極支持板の中央部に銀ロー付けされる側の金属電極の表面に、リング状で一本または複数本のほぼ溝状の銀ロー溜りが形成されるようにすると良い。また、金属電極支持板の中央部に銀ロー付けされる側の固定ボルトの表面に、リング状で一本または複数本のほぼ溝状の銀ロー溜りが形成されているようにすると良い。
【0008】
【作用】
第1または第2の発明において、金属電極または金属電極支持板のフランジ部の肉厚を中央部よりも薄くすることにより、フランジ部全体の熱容量が小さくなり、このようなフランジ部のある箇所へ先んじて熱が伝達すると、熱はフランジ部全体へ行き渡りやすくなっているため、フランジ部の周方向、半径方向、厚み方向全てに均一に熱が伝わってフランジ部全体が温度上昇する。このように放電に伴う熱がフランジ部全体に均一に伝わるため、熱応力による機械的歪は発生しない。また、熱容量の小さいフランジ部で蓄えられなくなった熱が銀ローやセラミック管へと伝わるため、銀ローやセラミック管も端部付近は均一に温度上昇しやすくなっており、セラミック管も温度上昇することで避雷器全体で相似的に膨張する。
従って、この機械的歪に起因してセラミック管等の絶縁部材に亀裂が生じる心配がなく、不活性ガスがもれることもない。
【0009】
【実施例】
以下、図に沿って本発明の実施例を説明する。
まず、図1及び図2は請求項1及び2に記載した第1の発明の実施例を示すものであり、図1は縦断面図、図2は図1におけるC部の拡大図である。
これらの図において、2は絶縁部材として例えばアルミナ系セラミック等からなる円筒状のセラミック管であり、その軸方向両端面には、図2に示すようにモリブデン・マンガン及びタングステン等の金属材料を付着させたメタライズ処理部2aが形成されている。
【0010】
1A,1Bは鉄、コバルトを含むコバールまたは鉄、ニッケルの合金などからなる一対の金属電極であり、セラミック管2と熱膨張係数が合致しているものである。これらの金属電極1A,1Bはほぼ帽体状に形成された同一構造であって、放電面1cを有する肉厚の中央部1aと、この中央部1aよりも肉厚の薄い周辺のフランジ部1bとを備え、フランジ部1bの外径はセラミック管2の外径(メタライズ処理部2aの外径)よりも若干小さくなっている。なお、フランジ部1bの肉厚は0.5mm程度である。
これらの金属電極1A,1Bは、円板状の電極材料に対し絞り加工等の機械加工を施すことにより形成される。
【0011】
避雷器の製造に当たっては、メタライズ処理を行ったセラミック管2の軸方向両端部に金属電極1A,1Bを組合せ、所定圧力のアルゴンまたはネオンあるいはこれらの混合ガス雰囲気において、790°C〜840°Cの温度範囲で約5〜15分前後加熱することにより、銀ロー3によりフランジ部1bをメタライズ処理部2aにそれぞれ封着して全体を一体化する。
このようにしてガス封止された避雷器のロー付け部は、フランジ部の肉厚が1mm程度のものと比較すると引張強さが約3倍ほどになり、機械的強度が大幅に向上する。
【0012】
更に、本実施例ではフランジ部1bの肉厚が中央部1aに比べて薄いため、放電に伴う熱はフランジ部1bに均一に伝わり、このフランジ部1bに熱応力による機械的歪を生じさせる恐れがない。従って、経年的にまたは避雷器の動作時に、フランジ部1bに固着されたセラミック管2に対し上記機械的歪によるストレスが加わる心配がなく、亀裂等を生じることもない。
例えば、フランジ部1bの肉厚が0.5mmの金属電極1A,1Bを備えた避雷器を用いて、−65°C×30分→室温×10分→200°C×30分→室温×10分→−65°C×30分という条件のヒートサイクル試験を10サイクル繰り返したところ、セラミック管2の亀裂等の異常はまったく生じなかった。
【0013】
更に、電気的特性については、金属電極1A,1Bに対し交流電流500Aの2秒間通電を2分間隔で10回行ったところ、セラミック管2の亀裂等は認められず、24時間後も正常な放電動作を行うことが可能であった。
【0014】
次に、図3ないし図5は本発明の第2実施例を示しており、図3は縦断面図、図4は図3のD部の拡大図、図5は金属電極支持板の断面図である。
この実施例は、セラミック管2のメタライズ処理部に、ほぼ帽体状に形成された金属電極支持板4A,4Bのフランジ部4bを銀ロー付けし、更にこれらの金属電極支持板4A,4Bの内面に、ほぼ円板状の金属電極5A,5Bの放電面5cを対向させて銀ロー付けしたものである。
【0015】
なお、図3において、6A,6Bは金属電極5A,5Bの固定用ボルトであり、各一対の固定用ボルト6A,6B、金属電極支持板4A,4B及び金属電極5A,5Bはそれぞれ同一構造となっている。
図4に詳しく示されているように、金属電極5A,5Bの放電面5cの反対側の面には、リング状の溝からなる銀ロー溜り5eが形成されていると共に、図4、図5の如く、金属電極支持板4A,4Bの中央部4aの通孔4dには、すり割状の銀ロー溜り4eが形成されている。
【0016】
この実施例においては、金属電極支持板4A,4Bのフランジ部4bの肉厚がその中央部4aよりも薄肉に形成されている。これにより、図1及び図2の実施例と同様に、放電による熱はフランジ部4bに均一に伝わるため、熱応力による機械的歪は発生しない。よって、経年的にまたは避雷器の動作時に、フランジ部4bに固着されたセラミック管2に対し上記機械的歪によるストレスが加わったり、亀裂が生じたりする恐れがない。
【0017】
更に、金属電極5A,5Bや金属電極支持板4A,4Bに銀ロー溜り5e,4eを形成したので、余分な銀ローがこの部分に滞留して放電空間に入り込まないため、放電による絶縁劣化の原因となる心配もない。
【0018】
なお、図4の実施例では金属電極5A,5Bの銀ロー溜り5eをリング状の1本の溝により形成したが、この溝を2本以上にして同心円状に形成しても良い。
更に、金属電極支持板4A,4Bの銀ロー溜り4eも図4、図5の形状、構造に限定されず、例えば中央部4aの固定ボルト6A,6B側の表面に溝を形成しても良い。
【0019】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、金属電極または金属電極支持板のフランジ部の肉厚を中央部よりも薄く形成したので、フランジ部全体の熱容量が小さくなり、このようなフランジ部のある箇所へ先んじて熱が伝達すると、熱はフランジ部全体へ行き渡りやすくなっているため、フランジ部の周方向、半径方向、厚み方向全てに均一に熱が伝わってフランジ部全体が温度上昇する。これにより放電に伴う熱がフランジ部全体に均一に伝わってフランジ部全体が均一に熱膨張することとなり、フランジ部の熱応力による機械的歪を解消することができる。また、熱容量の小さいフランジ部で蓄えられなくなった熱が絶縁部材へと伝わるため、絶縁部材も端部付近は均一に温度上昇しやすくなっており、絶縁部材も温度上昇することで避雷器全体で相似的に膨張する。
これにより、上記機械的歪に起因して絶縁部材に亀裂等を生じる心配がなく、絶縁部材の損傷を防いで不活性ガスの漏洩を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明の実施例の縦断面図である。
【図2】図1におけるC部の拡大図である。
【図3】第2の発明の実施例の縦断面図である。
【図4】図3におけるD部の拡大図である。
【図5】図3における金属電極支持板の断面図である。
【符号の説明】
1A,1B,5A,5B 金属電極
1a,4a 中央部
1b,4b フランジ部
1c,5c 放電面
2 セラミック管
2a メタライズ処理部
3 銀ロー
4A,4B 金属電極支持板
4d 通孔
4e,5e 銀ロー溜り
6A,6B 固定ボルト

Claims (4)

  1. 円筒状の絶縁部材の軸方向両端部に、前記絶縁部材と合致する熱膨張係数を有しかつ互いに対向する放電面を有する一対の金属電極を固着すると共に、不活性ガスを封入してなる避雷器において、
    前記金属電極は、平板状の電極部材に機械加工を施して円環板状のフランジ部とフランジ部以外の中央部とを有するようにほぼ帽体状に形成され、かつ、前記絶縁部材の軸方向両端部に固着されるフランジ部の肉厚のみが中央部の肉厚よりも薄く形成され、絶縁部材の軸方向両端部に形成されたメタライズ処理部に一対の金属電極のフランジ部のみが銀ロー付けされていることを特徴とする避雷器。
  2. 円筒状の絶縁部材の軸方向両端部に、前記絶縁部材と合致する熱膨張係数を有する一対の金属電極支持板を固着し、これらの金属電極支持板の中央部に、互いに対向する放電面を有する一対の金属電極を固定ボルトによってそれぞれ固着すると共に、不活性ガスを封入してなる避雷器において、
    前記金属電極支持板は、平板状の部材に機械加工を施して円環板状のフランジ部とフランジ部以外の中央部とを有するようにほぼ帽体状に形成され、かつ、前記絶縁部材の軸方向両端部に固着されるフランジ部の肉厚のみが中央部の肉厚よりも薄く形成され、絶縁部材の軸方向両端部に形成されたメタライズ処理部に一対の金属電極支持板のフランジ部のみが銀ロー付けされていると共に、金属電極支持板の中央部を挾むように金属電極及び固定ボルトが前記中央部に銀ロー付けされていることを特徴とする避雷器。
  3. 金属電極支持板の中央部に銀ロー付けされる側の金属電極の表面に、リング状で一本または複数本のほぼ溝状の銀ロー溜りが形成されている請求項2記載の避雷器。
  4. 金属電極支持板の中央部に銀ロー付けされる側の固定ボルトの表面に、リング状で一本または複数本のほぼ溝状の銀ロー溜りが形成されている請求項記載の避雷器。
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