JPH0377292A - サージアブソーバ用電極材及びそれを用いたサージアブソーバ - 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、通信線の加入者（Ｉ！ＩＲ末等における保安
器内等に設置し、雷サージに起因する雷害を防止するた
めのサージアブソーバに使用して有用な！極材及びそれ
を使用した新規なサージアブソーバに関するものである
。

［従来の技術］ 近年、通信線路に接続されている通信機器あるいは情報
機器類にはＬＳＩなどの半導体が多く使用されており、
直撃雷に比ベサージ電圧そのものは小さくとも、発生頻
度において遥かに多い誘導雷による影響が重要な課題と
して浮上するようになった。

この誘導雷サージは、線路の近傍に落雷した雷放電電流
の電磁界によって通信線路に誘導発生するものであり、
つぎのような現象に起因している。

すなわち、雷雲と大地間で雷放電が生ずると空間にｉ４
磁界が発生し、遠方に伝搬していく、このとき、大地導
電率が有限であるため、電界は進行方向に少し傾いて伝
搬し、大地に垂直な電界成分と水平な電界成分が現れる
。水平電界成分は、ケーブル心線および金属シースの長
手方向に起電力として働くが、垂直電界成分は、ケーブ
ル心線および大地間に起電力として印加され、線路端末
に伝播して雷サージを発生させる。この雷サージは、加
入者端末では心線−大地間電圧となって機器類に加わる
結果となる。従って、機器類を雷害より防止するための
適切な施策を施し、被害を最少限に止めることが必要で
ある。

第５図に示すものは、そのような雷害防止対策として一
般に使用されているサージアブソーバの一例を示す半断
面を有する見取図であり、第６図はその側面図を示すも
のである。

具体的には、内側にガス４を封入したセラミック系絶縁
チューブ１の両端に放電電極２−．２−を相対向して配
置しておき、リード端子３，３を介して一方を通信線に
そして他方を接地線に接続しくいずれも図示はされてい
ない）、前述した雷サージを電ＦＭ２−、２−間で放電
させてしまい、サージ電圧によって電話機等の機器類が
破壊されるのを防止するものである。

［発明が解決しようとする課題］ 上記サージアブソーバは、その用途性質上不燃体である
ことが要求され、一般に絶縁チューブとしてセラミック
が使用されている。

放電電極２−としては熱膨張係数がセラミックに近いコ
バール（２９％Ｎｉ　−１７％Ｃｏ　−５４％ＦＱ合金
）が使用され、これらセラミックチューブ１と放電電極
２−とをそれぞれ銀ろう付は等で接合密封させる際に、
両者の熱膨張に不整合が生じないようにしてろう接が行
なわれている。

すなわち、このろう接の際に熱膨張に不整合が生じたり
すると、セラミック１と電極２−のろう接部に経時的に
少しづつマイクロクラックが生じ、知らず知らずのうち
に封入ガス４が抜けて行く所謂スローリークが生じ、放
電特性を低下させる原因となるのである。

上記のコバールはそのようなセラミックとの熟Ｂ％の整
合には優れた性質を有しているが、放電！極材料として
の見地からみた場合、問題がないとはいえない、すなわ
ち、コバールｔ　＆はサージ放電を繰返しているうちに
放電面が損傷し易いという欠点があり、使用しているう
ちに放電特性に変化を生ずるおそれが大きい。

さらに、コバールは、材料それ自体が高価であり、原価
低減の要請になしよなり１という問題もある。

本発明の目的は、上記したような従来技術の問題点を解
消し、サージ放電の反復における長寿命化を図ることが
可能であり、かつ総体的に原価低減を達成することがで
きる一方、耐食性においても優れたサージアブソーバ用
電極材及びそれを使用したサージアブソーバを提供しよ
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、サージアブソーバ用電極材として、鉄−ニッ
ケル系低熱膨張合金の片面に銅又は銅合金を、そしても
う一方の片面にニッケルを接合して３層構造の金属複合
材に構成し、各接合させた銅又は銅合金あるいはニッケ
ルの板厚を複合材の総板厚の５〜２０％の範囲としたも
のであり、また内部にガスを封入したセラミック系絶縁
チューブの両側に上記複合材を用い、銅又は銅合金面側
が放電面となるようにして放電電極を形成し、サージア
ブソーバとして構成したものである。

［作用］ 銅が放電特性に潰れ、放電を繰返しても余り損傷を受け
ないことは出願人における種々な実験によって実証され
ている。

従って、放電面に銅又は銅合金を用いることでサージア
ブソーバの寿命を飛躍的に向上させ得る上、低熱膨張合
金との複合材とすることにより、スローリークの問題が
解決され、しかも高価なコバールに代えて安価な鉄−ニ
ッケル系合金を使用している分、原価低減を図ることも
可能となる。

また、放電電極の外気に曝される開にニッケルが被覆さ
れた状態となるため、耐食性の劣化の問題が生ずるおそ
れもない。

［実施例］ 以下に、本発明について実施例を参照し説明する。

第３図は、本発明に係るサージアブソーバの電極材とし
て使用する複合材２Ａの断面構成を示す説明断面図であ
る。

図において２ａは低熱膨張合金であり、本発明において
は高価なコバールに代えて比較的安価に入手できしから
熱膨張係数において前記コバールとほとんど差のない鉄
−ニッケル系合金（Ｎｉ含有量７３２〜５０重量％）が
使用される。

２ｂは後述する放電面側とする銅又は銅合金であるが、
銅合金の場合電気抵抗の増大を抑制し銅本来の放電特性
を維持するために、添加元素の総量を１０重量％以下と
することが望ましい。

また、２ｃはニッケルである。前記のように低熱膨張合
金２ａを従来の高価なコバールから比較的安価な鉄−ニ
ッケル合金に代えたが、この鉄−ニッケル合金の欠点と
してコバールに比較すると耐食性に劣るという問題があ
り、保安器内に設置されるとはいえ外気に曝されること
になるため、このニッケル層２Ｃを表面に接合すること
によりこの耐食性の問題を解決しようとするものである
。

上記した銅又は銅合金／鉄−ニッケル合金／ニッケルの
３層よりなる金属複合材は、サージアブソーバ用電極材
として使用するものであり、既に説明したようにセラミ
ック系絶縁チューブ１とのろう接において熱膨張の整合
性を確保することが必要である。

第４図は、図の下表に示したような各種の板厚構成比よ
りなる３Ｍ１クラツド材を供試材として製造し、その熱
膨張係数を測定し、その分布状況を示した線図である。

第４図からいえることは、第３図の表皮材２ｂ又は２ｃ
の被覆率の範囲を各々総板厚の５〜２０％程度とするこ
とが望ましいということであり、その範囲において絶縁
チューブとの熱ＩＩｇ張の整合性を確保し得ることがわ
かる。

被覆率が５％以下又は２０％以上では、いずれも熱膨張
整合性が悪くなり、ろう付は後のろう接部での絶縁チュ
ーブにマイクロクラック等が発生し、前述したスローリ
ークを生じ実用に供し得ないことを確認できた。

なお、上記した金属複合材料は一般には冷間または熱間
圧延圧接法により製造することができるが、めっき法に
よって製造することも可能である。

第４図の供試材の場合、第３図における表皮材２ｂおよ
び２ｃが共に同じ板厚になるよう構成されているが、実
験上の都合によるものであり、実用材料としては上記５
〜２０％の板厚比内において、例えば無酸素銅／インバ
ー（Ｆｅ　−３６％Ｎｉ合金）／ニッケルの構成比を２
０ニア０：１０といった比率で構成するなど、むしろ特
性や材料の価格を参酌し適切な構成比を選択することが
望ましい。

第１図は、上記のように構成される本発明に係るｔｉ材
２Ａを用い、本発明に係るサージアブソーバを構成した
実施例を示す半断面を有する見取図であり、第２図はそ
の印面図である。

本発明においては、上記複合材２人はセラミック系絶縁
チューブ１に具合よく嵌合し合うようにプレス成形され
て複合材放電電極２に形成され、図のように内部にガス
４を封入した状態で銅又は銅合金面２ｂが対向放電面と
なるように組合わされ、ろう接される。３はすでに第５
および６図において説明したリード端子であり、＠極２
にスポット溶接される。

上記のように構成すれば、放電電極２．２の放電面にコ
バールよりも放電特性の良好な銅又は銅合金２ｂが配さ
れることとなり、それによって従来のコバール単体材の
場合にみられた、サージを繰返すことにより放電面に肌
悪れが生じサージ反復寿命が短かくなるという欠点を、
大巾に改善することが可能となる。その結果として、サ
ージアブソーバの使用寿命を格段に向上させることがで
きる。

また、放電電極２とセラミック絶縁管１を銀ろうでろう
接する際に放電を極２のろう接面が銅又は銅合金となる
ためにろう接柱が向上し、スローリークに対する信頼性
を一段と向上させ得るという効果をも有する。

一方、電極２の低熱膨張合金には原価低減を図る上から
高価なコバールに代えて鉄−二・どゲル合金が使用され
たが、この合金はコバールに比較すれば耐食性に劣る。

しかし、第１図における本発明に係るサージアブソーバ
のｔ極２の外気側には耐食性の優れているニッケル２ｃ
が表皮層として被覆される形となり、鉄−ニッケル合金
を外気による腐食から十分に保護することができる。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明に係る電極材及びそれを使用したサ
ージアブソーバによれば、サージアブソーバとしての寿
命を格段に向上させ、全体に安価で信頼性の高い装置を
提供できるようになり、今日的要請に適確に対応するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るサージアブソーバの実施例を示す
半断面を有する見取図、第２図はその曲面図、第３図は
本発明に使用される電極材の構成を示す説明断面図、第
４図は金属複合材の板厚比と熱膨張係数の関係を示す線
図、第５図は従来のサージアブソーバを示す半断面を有
する見取図、第６図はその側面図である。 １：セラミック系絶縁チューブ、 ２：複合材放電電極、 ２人：複合材、 第１図 ＷＫ２図 １−七うｔ９り系絶瞳チューブ ２：複合々オ放１１掻 ２人＋複合材 ２＆＝＠熱膨張舎会＋Ｐ＠−ｊｌｉ系）２ｂニー又は１
１！合会 ２ａ：二マケル 第３図 ２ａ：鉄−ニッケル系低熱膨張合金、 ２ｂ：銅又は銅合金、 ２Ｃ＝ニツケル、 ３：リード端子、 ４：封入ガス。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄−ニッケル系低熱膨張合金の片面に銅又は銅合
   金を、そしてもう一方の片面にニッケルを接合して３層
   構造の金属複合材に構成し、各接合させた銅又は銅合金
   あるいはニッケルの板厚を複合材の総板厚の５〜２０％
   の範囲としてなるサージアブソーバ用電極材。
2. （２）内部にガスを封入したセラミック系絶縁チューブ
   の両端に放電電極として請求項１記載の電極材料を設置
   し、銅又は銅合金面側が対向放電面となるように配置し
   てなるサージアブソーバ。