JPH0255922B2 - - Google Patents
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- JPH0255922B2 JPH0255922B2 JP61282822A JP28282286A JPH0255922B2 JP H0255922 B2 JPH0255922 B2 JP H0255922B2 JP 61282822 A JP61282822 A JP 61282822A JP 28282286 A JP28282286 A JP 28282286A JP H0255922 B2 JPH0255922 B2 JP H0255922B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
- H01B17/42—Means for obtaining improved distribution of voltage; Protection against arc discharges
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
- H01C7/12—Overvoltage protection resistors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0054—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing PbO, SnO2, B2O3
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C27/00—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
- C03C27/005—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing with compositions containing more than 50% lead oxide by weight
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/24—Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders
- C03C8/245—Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders containing more than 50% lead oxide, by weight
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Description
（産業上の利用分野）
本発明はZnO素子を碍子本体の内部に固着一体
化した避雷碍子に関するものである。 （従来の技術） 落雷時の過大電流から碍子自体を保護する手段
として、特開昭54−124294号公報、特開昭55−
32308号公報、特開昭59−49178号公報等に示され
るように、ZnOを主成分とし電圧非直線抵抗特性
を持つ素子（以下、ZnO素子という）を碍子内部
にセメント、ガラス等の無機質接着剤を用いて固
着一体化した避雷碍子が注目されている。この
ZnO素子は空中の水分と反応して抵抗値が次第に
低下し、これに伴う発熱量の増大により碍子を破
壊する危険性があるために、無機質結合剤により
周囲を密封した状態として劣化を防止しながら碍
子内部に固着するのが普通である。 ところが従来は封着時のZnO素子の熱による劣
化を避ける目的で無機質結合剤として低温度で封
着が行える低融点ガラスが選択されており、無機
質接着剤の熱膨脹係数については特別な配慮がな
されていなかつたので、製造工程における熱処理
時の急冷、課電圧により温度が上昇している避雷
碍子が降雨、降雪等を受けた場合の急冷、あるい
は被雷による急熱等の場合に避雷碍子内部で大き
い熱応力が発生し、無機質接着剤と碍子との界面
や無機質接着剤とZnO素子との界面等においてク
ラツクが発生して、場合によつては碍子破壊等の
重大事故に至る可能性があつた。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記のような従来の問題点を解決し
て、製造時や使用中に避雷碍子が急冷や急熱を受
けた場合における内部クラツク発生率を極めて低
く抑えることができる避雷碍子を目的として完成
されたものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明は上記の技術的課題を解決するために多
くの実験及び実地テストを重ねた結果完成された
ものであり、電圧非直線抵抗特性を持つZnO素子
をセラミツク製の碍子本体の内部にガラス質結合
剤を介して固着一体化した避雷碍子において、ガ
ラス質結合剤の熱膨脹係数をZnO素子と碍子本体
のいずれの熱膨脹係数よりも少さくしたことを特
徴とするものである。 以下に本発明を更に詳細に説明すると、第１図
において１はセラミツク製の碍子本体、２は電圧
非直線抵抗特性を持つZnO素子、３はこのZnO素
子２を碍子本体１の内腔内に固着一体化するため
のガラス質結合剤である。ZnO素子２はZnOを主
成分とし、微量のBi2O3、Sb2O3、CaO、MgO等
の添加物及び不純物を含有するもので、銀ペース
トのような導電性ペースト４をはさんで多数の素
子を積層したものである。なお碍子本体１の両端
部には金属フラランジあるいはキヤツプ等の取付
金具５がセメント６によつて固着され、ZnO素子
２の上下の端面はこれらの取付金具５の内面に電
気的に接続された構造となつている。また第２図
に示されるように、ZnO素子２を懸垂碍子の碍子
本体１にガラス質結合剤３により固着してもよ
い。この場合にはZnO素子２の上端は金具７を介
して懸垂碍子のキヤツプ金具８に、またZnO素子
２の下端は金具９を介してピン１０に電気的に接
続されている。 前述のとおり、本発明においてはこのガラス質
結合剤３は、その熱膨脹係数がZnO素子２の熱膨
脹係数と碍子本体１の熱膨脹係数のいずれよりも
小さいものとされている。またZnO素子２が封着
時に熱により劣化することを防止するため、ガラ
ス質結合剤３は融点が350〜520℃、より好ましく
は400〜500℃のものが使用される。ここでガラス
質結合剤３の熱膨脹係数をZnO素子２および碍子
本体１のいずれの熱膨脹係数よりも小さくしたの
は、後のテストデータからも明らかなように、最
も強度が小さいガラス質結合剤３の端部に発生す
る引張応力をできるだけ小さくしてガラス質結合
剤３を起点とするクラツクが生じないようにする
ためである。また（ZnO素子２の熱膨脹係数／ガ
ラス質結合剤３の熱膨脹係数）の値をＡとし、
（碍子本体１の熱膨脹係数／ガラス質結合剤３の
熱膨脹係数）の値をＢとしたとき、ＡとＢは１＜
Ａ≦２、１＜Ｂ≦2.5の範囲にあることが好まし
い。ＡとＢとがこれらの範囲を越えるとZnO素子
２及び碍子本体１を起点とするクラツクが生じ易
くなるからである。 なおZnO素子は500℃以上の温度をかけるとそ
の特性が劣化するため、ガラス質結合としては
500℃以下の温度で封着できる低融点ガラスを用
いることが望ましい。しかし一般にZnO素子２の
熱膨脹係数は40〜80×10-7／℃程度であり、また
碍子本体１の熱膨脹係数も50〜100×10-7／℃で
あるのに対して、通常の低融点ガラスの熱膨脹係
数は100×10-7／℃を越えるため、ガラス質結合
剤として通常の低融点ガラスを用いることは本発
明においては不適当である。そこで本発明におい
ては500℃以下で封着が行え、しかもZnO素子や
碍子本体よりも低い熱膨脹係数を持つガラス質結
合剤として、PbO−B2O3系ガラスであつて凝固
時にZrO2.SiO2、SbO.TiO2、β−ユークリプタ
イト、コーデイエライト等の低膨脹セラミクス結
晶を析出する組成のものが用いられる。その具体
例を第１表に示す。
化した避雷碍子に関するものである。 （従来の技術） 落雷時の過大電流から碍子自体を保護する手段
として、特開昭54−124294号公報、特開昭55−
32308号公報、特開昭59−49178号公報等に示され
るように、ZnOを主成分とし電圧非直線抵抗特性
を持つ素子（以下、ZnO素子という）を碍子内部
にセメント、ガラス等の無機質接着剤を用いて固
着一体化した避雷碍子が注目されている。この
ZnO素子は空中の水分と反応して抵抗値が次第に
低下し、これに伴う発熱量の増大により碍子を破
壊する危険性があるために、無機質結合剤により
周囲を密封した状態として劣化を防止しながら碍
子内部に固着するのが普通である。 ところが従来は封着時のZnO素子の熱による劣
化を避ける目的で無機質結合剤として低温度で封
着が行える低融点ガラスが選択されており、無機
質接着剤の熱膨脹係数については特別な配慮がな
されていなかつたので、製造工程における熱処理
時の急冷、課電圧により温度が上昇している避雷
碍子が降雨、降雪等を受けた場合の急冷、あるい
は被雷による急熱等の場合に避雷碍子内部で大き
い熱応力が発生し、無機質接着剤と碍子との界面
や無機質接着剤とZnO素子との界面等においてク
ラツクが発生して、場合によつては碍子破壊等の
重大事故に至る可能性があつた。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記のような従来の問題点を解決し
て、製造時や使用中に避雷碍子が急冷や急熱を受
けた場合における内部クラツク発生率を極めて低
く抑えることができる避雷碍子を目的として完成
されたものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明は上記の技術的課題を解決するために多
くの実験及び実地テストを重ねた結果完成された
ものであり、電圧非直線抵抗特性を持つZnO素子
をセラミツク製の碍子本体の内部にガラス質結合
剤を介して固着一体化した避雷碍子において、ガ
ラス質結合剤の熱膨脹係数をZnO素子と碍子本体
のいずれの熱膨脹係数よりも少さくしたことを特
徴とするものである。 以下に本発明を更に詳細に説明すると、第１図
において１はセラミツク製の碍子本体、２は電圧
非直線抵抗特性を持つZnO素子、３はこのZnO素
子２を碍子本体１の内腔内に固着一体化するため
のガラス質結合剤である。ZnO素子２はZnOを主
成分とし、微量のBi2O3、Sb2O3、CaO、MgO等
の添加物及び不純物を含有するもので、銀ペース
トのような導電性ペースト４をはさんで多数の素
子を積層したものである。なお碍子本体１の両端
部には金属フラランジあるいはキヤツプ等の取付
金具５がセメント６によつて固着され、ZnO素子
２の上下の端面はこれらの取付金具５の内面に電
気的に接続された構造となつている。また第２図
に示されるように、ZnO素子２を懸垂碍子の碍子
本体１にガラス質結合剤３により固着してもよ
い。この場合にはZnO素子２の上端は金具７を介
して懸垂碍子のキヤツプ金具８に、またZnO素子
２の下端は金具９を介してピン１０に電気的に接
続されている。 前述のとおり、本発明においてはこのガラス質
結合剤３は、その熱膨脹係数がZnO素子２の熱膨
脹係数と碍子本体１の熱膨脹係数のいずれよりも
小さいものとされている。またZnO素子２が封着
時に熱により劣化することを防止するため、ガラ
ス質結合剤３は融点が350〜520℃、より好ましく
は400〜500℃のものが使用される。ここでガラス
質結合剤３の熱膨脹係数をZnO素子２および碍子
本体１のいずれの熱膨脹係数よりも小さくしたの
は、後のテストデータからも明らかなように、最
も強度が小さいガラス質結合剤３の端部に発生す
る引張応力をできるだけ小さくしてガラス質結合
剤３を起点とするクラツクが生じないようにする
ためである。また（ZnO素子２の熱膨脹係数／ガ
ラス質結合剤３の熱膨脹係数）の値をＡとし、
（碍子本体１の熱膨脹係数／ガラス質結合剤３の
熱膨脹係数）の値をＢとしたとき、ＡとＢは１＜
Ａ≦２、１＜Ｂ≦2.5の範囲にあることが好まし
い。ＡとＢとがこれらの範囲を越えるとZnO素子
２及び碍子本体１を起点とするクラツクが生じ易
くなるからである。 なおZnO素子は500℃以上の温度をかけるとそ
の特性が劣化するため、ガラス質結合としては
500℃以下の温度で封着できる低融点ガラスを用
いることが望ましい。しかし一般にZnO素子２の
熱膨脹係数は40〜80×10-7／℃程度であり、また
碍子本体１の熱膨脹係数も50〜100×10-7／℃で
あるのに対して、通常の低融点ガラスの熱膨脹係
数は100×10-7／℃を越えるため、ガラス質結合
剤として通常の低融点ガラスを用いることは本発
明においては不適当である。そこで本発明におい
ては500℃以下で封着が行え、しかもZnO素子や
碍子本体よりも低い熱膨脹係数を持つガラス質結
合剤として、PbO−B2O3系ガラスであつて凝固
時にZrO2.SiO2、SbO.TiO2、β−ユークリプタ
イト、コーデイエライト等の低膨脹セラミクス結
晶を析出する組成のものが用いられる。その具体
例を第１表に示す。
【表】
【表】
（実験例）
内径51mm、胴径81mm、笠径141mm、長さ120mmの
碍子本体の内部に外径47mm、長さ20mmのZnO素子
を導電性ペーストにより６個接着したものを置
き、ガラス質結合剤を電気炉内で490℃に加熱し
た状態で充填、冷却し、第２表にNo.１〜No.32とし
て示す各種の避雷碍子を得た。これらの避雷碍子
について染色試験によりクラツクの発生状態を観
察した。次に60℃の温湯とドライアイスで−40度
に冷却したメチルアルコールとに４時間ずつ交互
に浸漬する冷熱試験を10サイクルくり返し、染色
試験によりクラツクの発生状態を観察した。その
結果を〇、△、×で第２表に示した。〇は全くク
ラツクが認められなかつたことを、△はテストピ
ースの一部にクラツクが認められたことを×は全
数にクラツクが認められたことを意味する。 以上の実験例中代表的なものを選択して第３図
及び第４図に示した。第３図から明らかなように
１＜Ａ≦２、１＜Ｂ≦2.5の範囲内において良好
な結果が得られることが分かる。
碍子本体の内部に外径47mm、長さ20mmのZnO素子
を導電性ペーストにより６個接着したものを置
き、ガラス質結合剤を電気炉内で490℃に加熱し
た状態で充填、冷却し、第２表にNo.１〜No.32とし
て示す各種の避雷碍子を得た。これらの避雷碍子
について染色試験によりクラツクの発生状態を観
察した。次に60℃の温湯とドライアイスで−40度
に冷却したメチルアルコールとに４時間ずつ交互
に浸漬する冷熱試験を10サイクルくり返し、染色
試験によりクラツクの発生状態を観察した。その
結果を〇、△、×で第２表に示した。〇は全くク
ラツクが認められなかつたことを、△はテストピ
ースの一部にクラツクが認められたことを×は全
数にクラツクが認められたことを意味する。 以上の実験例中代表的なものを選択して第３図
及び第４図に示した。第３図から明らかなように
１＜Ａ≦２、１＜Ｂ≦2.5の範囲内において良好
な結果が得られることが分かる。
【表】
【表】
（発明の効果）
本発明は以上の説明からも明らかなように、ガ
ラス質結合剤の熱膨脹係数をZnO素子と碍子本体
のいずれの熱膨脹係数よりも小さくすることによ
り、製造時、課電時あるいは被雷時の急熱や急冷
によつてもその内部に熱応力によるクラツクが発
生すること防止し、またこれに起因する避雷碍子
の破壊事故を防止したものである。よつて本発明
によれば落雷時の過大電流から碍子や電気設備を
保護できることは勿論、長時間にわたり安定した
特性が維持されるので保守点検の手数を軽減する
こともできる。このように本発明は従来の問題点
を解決した避雷碍子として、産業の発展に寄与す
るところは極めて大である。
ラス質結合剤の熱膨脹係数をZnO素子と碍子本体
のいずれの熱膨脹係数よりも小さくすることによ
り、製造時、課電時あるいは被雷時の急熱や急冷
によつてもその内部に熱応力によるクラツクが発
生すること防止し、またこれに起因する避雷碍子
の破壊事故を防止したものである。よつて本発明
によれば落雷時の過大電流から碍子や電気設備を
保護できることは勿論、長時間にわたり安定した
特性が維持されるので保守点検の手数を軽減する
こともできる。このように本発明は従来の問題点
を解決した避雷碍子として、産業の発展に寄与す
るところは極めて大である。
第１図は本発明の実施例を示す一部切欠正面
図、第２図は他の実施例を示す一部切欠正面図、
第３図は実験例No.１〜No.32から選択された代表的
な避雷碍子におけるZnO素子とガラス質結合剤と
碍子本体との熱膨脹係数比を示すグラフ、第４図
はそれを絶対値で示すグラフである。 １：碍子本体、２：ZnO素子、３：ガラス質結
合剤。
図、第２図は他の実施例を示す一部切欠正面図、
第３図は実験例No.１〜No.32から選択された代表的
な避雷碍子におけるZnO素子とガラス質結合剤と
碍子本体との熱膨脹係数比を示すグラフ、第４図
はそれを絶対値で示すグラフである。 １：碍子本体、２：ZnO素子、３：ガラス質結
合剤。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電圧非直線抵抗特性を持つZnO素子２をセラ
ミツク製の碍子本体１の内部にガラス質結合剤３
を介して固着一体化した避雷碍子において、ガラ
ス質結合剤３の熱膨脹係数をZnO素子２と碍子本
体１のいずれの熱膨脹係数よりも少さくしたこと
を特徴とする避雷碍子。 ２ （ZnO素子の熱膨脹係数／ガラス質結合剤の
熱膨脹係数）の値Ａを１＜Ａ≦２とし、（碍子本
体の熱膨脹係数／ガラス質結合剤の熱膨脹係数）
の値Ｂを１＜Ｂ≦2.5とした特許請求の範囲第１
項記載の避雷碍子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61282822A JPS63136424A (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | 避雷碍子 |
| US07/054,789 US4796149A (en) | 1986-11-27 | 1987-05-27 | Lightning arrestor insulator |
| EP87304924A EP0269195B1 (en) | 1986-11-27 | 1987-06-03 | Lightning arrestor insulator |
| CA000538723A CA1293293C (en) | 1986-11-27 | 1987-06-03 | Lightning arrestor insulator |
| DE8787304924T DE3761404D1 (de) | 1986-11-27 | 1987-06-03 | Blitzableiter-isolator. |
| KR1019870005744A KR910000622B1 (ko) | 1986-11-27 | 1987-06-05 | 피뢰기 애자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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