JPH0268877A - 放電ギャップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、雷サージを始めとする異常電圧から電力設備
や電子機器を保護するための放電ギャップに関するもの
である。

従来の技術 近年、電力分野において、電力の安定供給の要望が以前
にも増して高まシ、電力設備機器の高信頼化ならびに電
力の高品質化が進められている。

特に、電力の高品質化には、送配電線上に雷などによっ
て発生する有害な異常電圧を確実に吸収、抑制するため
に、シリコンカーバイド、あるいは酸化亜鉛バリスタと
直列に接続された放電ギャップが避雷装置として、送配
電設備の各所に取付けられている。また、電子機器にお
いても、雷などの異常電圧吸収用として、放電ギャップ
がもっばら単独で用いられている。

しかしながら、いずれの場合も、中空ガラスもしくは中
空セラミック絶縁筒と電極とがガラス封着やロウ付けに
よって接合されているが、その接合状態の信頼性は、気
密確保による放電特性の安定性面ならびに放電電流通過
時の機械的強度面から極めて重要である。

従来、この種の放電ギャップの内部構造は、第４図に示
すような構成であった。第４図は放電ギャップの断面を
示したもので、第４図において、１　ａ　、１　ｂは中
央部に凸部をもった円板状の電極で、凸部は対向して位
置している。これら電極１ａ、１ｋ）は通常、鉄、ニッ
ケル、コバルトなどの合金からなる。これは後述する中
空セラミック絶縁筒などとの熱膨張率を合わすためのも
のである。２は電極１Δ、１ｂの凸部の極間に形成され
たギャップ部である。この極間の長さによって放電開始
電圧が決定される。３は中空セラミック絶縁筒で、主と
してアルミナセラミクスなどからなる。この中空セラミ
ック絶縁筒３は電極１１Ｌ。

１ｂ間を絶縁するものである。また、ギャップ部２の空
間の状態を安定にするために、中空セラミック絶縁筒３
の端面部と電１ｉ１ａ、１ｂは金属ロウ付けによって封
止されている。４ａ、、＊ｂは電ｉ１ａ、１ｂと中空セ
ラミック絶縁筒３のロウ付は部である。また、ギャップ
部２の内部の気体は、窒素、アルゴン、ネオンなどの不
活性ガスであり、１気圧もしくは１気圧以下に設定され
ている。

以上のように構成された従来の放電ギャップのサージ電
流吸収時の挙動について、以下その動作を説明する。ま
ず、雷サージ電圧が放電ギャップの電ｉＩ＆、Ｉｂ間に
印加され、その電圧がギャップ部２の放電開始電圧より
高い場合、ギャップ部２は放電を開始し、それらの電圧
に伴うサージ電流が放電ギャップに流れ、放電ギャップ
両端の電圧が抑制される。また、サージ電圧だけでなく
、交流過電圧印加においても放電ギャップは放電を生じ
、放電ギャップ両端の電圧を抑制する。

発明が解決しようとする課題 しかしなか、このような従来の構成では中空セラミック
絶縁筒３がアルミナセラミクスで、電極１ａ、１ｂがコ
パールのような場合は、その熱膨張係数がそれぞれ５Ｘ
１ｏ’／Ｃ１７，５Ｘ１０　’／Ｃであシ、その差は充
分小さく、熱応力的にも問題はないが、組み込みハウジ
ング条件によってはムライトセラミクスのような低熱膨
張係数を有したセラミクスを中空セラミック絶縁筒３と
して使わざるを得ない場合、中空セラミック絶縁筒３の
熱膨張係数が４，５　Ｘ　１０　’１０　　となシ、そ
の差は無視できなくなる。すなわち、ロウ付は時の応力
や冷熱サイクル時のストレスによって中空セラミック絶
縁筒３にヒビ割れを生じるという課題があった。この様
子を示した図が第６図である。第６図はそのロウ付は部
を拡大した断面図である。第５図において、６ａはコバ
ールからなる電極、ｅはムライトセラミクスからなる中
空セラミック絶縁筒、７′＆は銀ロウによるロウ付は部
で、これらは第４図の電極１ａ、中空セラミック絶縁筒
３、ロウ付は部４ａにそれぞれ対応するものである。８
は中空セラミック絶縁筒６に生じたヒビ割れである。こ
れは、電極５ａの熱膨張係数が中空セラミック絶縁筒６
のそれよシも許容される以上に大きいため、ロウ付は時
の低温領域において電極６＆が中心方向に、中空セラミ
ック絶縁筒ｅが縮むよりも大きく縮み、中空セラミック
絶縁筒６はその応力に耐えられず、ロウ付は部７ａ付近
にヒビ割れ８を生じるものである。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、
電極の中空セラミック絶縁筒に対する滑り応力を圧縮応
力に変換し、中空セラミック絶縁筒のヒビ割れを防止し
ようとするものである。

課題を解決するための手段 本発明はこのような課題を解決するために、中空セラミ
ック絶縁筒の端面外周部のロウ付は部に端面傾斜（テー
パ）部を設け、また電極にもこれに対応する傾斜部を設
けて、それぞれを接合、封止して放電ギャップを構成し
たものである。

作用 本発明は前記した構成により、電極の中空セラミック絶
縁筒に対する滑シ応力は、その多くが圧縮応力に変換さ
れ、従来ヒビ割れを生じていた中空セラミック絶縁筒も
圧縮応力には強いため、ヒビ割れは生じないこととなる
。

実施例 第１図は本発明の放電ギャップの一実施例を示し、同図
は放電ギャップの断面図である。第１図において、９ａ
、９ｂは電極、１ｏはギャップ部、１１は中空セラミッ
ク絶縁筒、１２＆、１２ｂはロウ付は部で、これらはそ
れぞれ従来の電１ｉ１　ａ。

１ｂ、ギャップ部２、中空セラミック絶縁筒３、ロウ付
は部４ａ　、４ｂに対応するものである。ただし、電ｉ
９ａ、９ｂはコバール、中空セラミック絶縁筒１１はム
ライトセラミクス、ロウ付ケ部１２ａ、１２ｂは銀ロウ
のそれぞれの材料からなる。

また、１３ａ、１３ｂは中空セラミック絶縁筒１１の端
面外周部に設けた端面傾斜（テーバ）部である。この傾
斜の角度は中空セラミック絶縁筒１１の端面に対して６
度から８５度程度が適当である。また、端面傾斜部１３
＆、１３ｂは中空セラミック絶縁筒１１の成型時に同時
に、あるいは中空セラミック絶縁筒１１の焼成後に研磨
によって形成される。前記端面傾斜部１３ａ、１３ｂの
表面には通常ロウ付けのためのモリブデン−マンガンに
よるメタライズ層（図示せず）が形成されている。１４
ａ　、１４ｂは電極９ａ　、９ｂの外周部に端面傾斜部
１３ａ、１３ｂと同様な傾斜（テーパ）をもった傾斜部
で、銀ロウによって端面傾斜部１３ａ、１３ｂとロウ付
けされて封止され、ギャップ部１０の密封が保たれてい
る。さらに、封入ガスも従来と同様な不活性ガスが用い
られている。

次に、以上のように構成された放電ギャップの動作を説
明する。従来例と同様に雷サージ電圧が放電ギャップの
電４ｉ９ａ、ｓｂ間に印加され、その電圧がギャップ部
１ｏの放電開始電圧よシ高い場合、ギャップ部１ｏは放
電を開始し、それらの電圧に伴うサージ電流が放電ギャ
ップに流れ、放電ギャップ両端の電圧が抑制される。ま
た、サージ電圧だけでなく、交流過電圧印加においても
放電ギャップは放電を生じ、放電ギャップ両端の電圧を
抑制する。これらは従来の放電ギャップの作用と異なる
ものではない。しかしながら、銀ロウ付は工程ならびに
冷熱サイクルにおける熱膨張ストレスなどに対して、中
空セラミック絶縁筒１１も含めたロウ付は部１２ａ、１
２ｂの機械的強度は大幅に改善されている。すなわち、
電極９ａ。

９ｂのコパールの熱膨張係数は中空セラミック絶縁筒１
１のそれよシも大きく、またその係数差も許容以上であ
るため、従来構造ではロウ付は時ならびに冷熱サイクル
時における滑り応力が中空セラミック絶縁筒にヒビ割れ
を生じさせていたが、本発明の構造では滑シ応力の多く
が圧縮応力に変換されるため、ヒビ割れを生ずることが
ない。我々の試験では液中９０度差の冷熱サイクル６回
も充分にクリアーする効果も得られた。

次に、本発明の第２の実施例について第２図と共に説明
する。同図には第２の実施例の放電ギャップの断面図を
示した。前記第１の実施例との違いは、電極ならびに中
空セラミック絶縁筒が上下非対称となっている点である
。第２図において、１６は第１図における電＠９ａと同
様な電極、１６は電極１５よりも直径が小さな電極で、
中実の放電電極部を有している。電極１５．１６はとも
に傾斜部をもち、１７は非対称形の中空セラミック絶縁
筒、１８は放電ギャップ部である。このように構成され
た放電ギャップの作用も第１の実施例と同様である。

次いで、本発明の第３の実施例について第３図と共に説
明する。同図には第３の実施例の放電ギャップの断面図
の一部を示した。前記第１の実施例との違いは、中空セ
ラミック絶縁筒の端面傾斜部の外周部に段差を設けた点
である。第３図において、１９は電極、２ｏは中空セラ
ミック絶縁筒、２１は端面傾斜部、２２は中空セラミッ
ク絶縁筒２ｏの端面傾斜部２１の外周に設けられた段差
である。このように構成された放電ギャップの作用も第
１の実施例と同様であるが、段差２２を設けることによ
って放電ギャップの沿面距離が確保され、またロウ付は
工程において電極１９の傾き不良を低減できるといった
効果をもつものである。

なお、本発明の実施例においては、端面傾斜部と傾斜部
を同等の長さとしたが、傾斜部が端面傾斜部よシも短く
ても効果には変わりはない。また、本発明の実施例にお
いては、ロウ付は部を端面傾斜部のみとしているが、そ
の一部が中空セラミック絶縁筒の端面に及んでも、本発
明の効果には変わシないことは言うまでもない。

発明の効果 以上のように本発明によれば、電極の熱膨張係数が中空
セラミック絶縁筒のそれよりも大きな材料で放電ギャッ
プを構成する場合に、放電ギャップを形成する中空セラ
ミック絶縁筒の端面外周部に端面傾斜部と、電極外周部
に同様な傾斜部を設け、これらをロウ付けによって接合
、封止し、放電ギャップを構成することによって、ロウ
付は時あるいは冷熱サイクル時などの熱膨張ストレスに
強いロウ付は部を有した放電ギャップを提供することが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の放電ギャップの断面図
、第２図は本発明の第２の実施例の放電ギャップの断面
図、第３図は本発明の第３の実施例の放電ギャップの要
部断面図、第４図は従来の放電ギャップの断面図、第６
図は中空セラミック絶縁筒にヒビ割れが生じた従来の放
電ギャップの要部拡大断面図である。 ９ａ、９ｂ　　、１５　．１６．１９−・・・・電極、
１８・・・・・・ギャップ部、１１，１７．２０・・・
セラミック絶縁筒、１２ａ、１２ｂ・・・・・・口部、
１３＾、１３ｂ・・・・・・端面傾斜部、１４１４ｂ、
２１・・・・・・傾斜部、２２・・・・・・段差。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名１０
゜ ・・中空 つ付け ａ　。 第１図 第３図 Ｑ 第２図 ／Ｓ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空セラミック絶縁筒と、前記中空セラミック絶
   縁筒の両端に凸部を前記中空セラミック絶縁筒内で対向
   させた２個の電極とからなり、前記中空セラミック絶縁
   筒は端面外周部に角度をもたせた端面傾斜部をもち、ま
   た前記電極は前記端面傾斜部分に対応する傾斜部をもち
   、前記端面傾斜部と前記傾斜部をロウ付けによって接合
   し、前記中空セラミック絶縁筒と前記電極とを封止した
   ことを特徴とする放電ギャップ。
2. （２）中空セラミック絶縁筒がムライトセラミクス、な
   らびに電極がコバールのそれぞれの材料からなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の放電ギャップ
   。