JPH0722033B2 - Arrester - Google Patents

Arrester

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JPH0722033B2
JPH0722033B2 JP61137597A JP13759786A JPH0722033B2 JP H0722033 B2 JPH0722033 B2 JP H0722033B2 JP 61137597 A JP61137597 A JP 61137597A JP 13759786 A JP13759786 A JP 13759786A JP H0722033 B2 JPH0722033 B2 JP H0722033B2
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JP
Japan
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oxide
discharge
earth metal
alkaline earth
arrester
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JP61137597A
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敏元 稲葉
聡 渡辺
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Okaya Electric Industry Co Ltd
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Okaya Electric Industry Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、気密容器に封入した放電間隙の放電現象を利
用するサージ吸収素子であるアレスタに係り、特に、放
電間隙を形成するための放電電極を、電極基体の表面に
エミッタ層を被覆して形成したアレスタに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an arrester which is a surge absorbing element that utilizes the discharge phenomenon of a discharge gap enclosed in an airtight container, and more particularly to a discharge for forming a discharge gap. The present invention relates to an arrester in which an electrode is formed by coating the surface of an electrode substrate with an emitter layer.

[従来の技術] 従来、電子機器に加わる過渡的な異常電圧や誘導雷等の
サージから電子回路素子を保護するため、電圧非直線抵
抗体より成るバリスタや気密容器中に封入した放電間隙
の放電現象を利用したアレスタ等のサージ吸収素子、あ
るいは電圧非直線抵抗体と放電間隙の並列接続構造を有
するサージ吸収素子等、種々のサージ吸収素子が用いら
れている。
[Prior Art] Conventionally, in order to protect an electronic circuit element from a transient abnormal voltage applied to an electronic device or a surge such as an induced lightning, discharge of a discharge gap enclosed in a varistor composed of a voltage non-linear resistor or an airtight container. Various surge absorbing elements such as a surge absorbing element such as an arrester utilizing a phenomenon or a surge absorbing element having a parallel connection structure of a voltage non-linear resistor and a discharge gap are used.

上記サージ吸収素子のうち、放電現象を利用したアレス
タは、第4図に示す如く、ニッケルやアルミニウム等よ
り成る電極2,2を対向させて放電間隙3を形成し、これ
に外部端子4,4を接続して放電ガスと共に気密容器5に
封入した構造と成されている。
Of the surge absorbing elements, the arrester utilizing the discharge phenomenon forms a discharge gap 3 by facing electrodes 2 made of nickel, aluminum, etc., as shown in FIG. Are connected to each other and sealed in the airtight container 5 together with the discharge gas.

[発明が解決しようとする問題点] ところで、この種アレスタにあっては、電極間のアーク
放電によってサージを吸収するものであるため、大きな
サージが繰り返し印加(例えば、電流波形8/20μsec、
電流値1000A、印加回数500回以上、印加インターバル10
sec)された場合には、サージによる強電界によって加
速されたイオンが電極に衝突して電極の構成材料がスパ
ッタし、放電特性及び寿命を劣化させる恐れが生じる。
また、上記電極材料であるニッケルやアルミニウム等
は、入手や加工が容易であるものの仕事関数が高いた
め、これを用いたアレスタの放電開始電圧が140乃至150
V程度となり、これよりも低い電圧のサージを吸収する
ことが不可能となる。
[Problems to be Solved by the Invention] In this type of arrester, since a surge is absorbed by the arc discharge between the electrodes, a large surge is repeatedly applied (for example, a current waveform of 8/20 μsec,
Current value 1000A, application frequency 500 times or more, application interval 10
sec), the ions accelerated by the strong electric field due to the surge collide with the electrode and the constituent material of the electrode sputters, which may deteriorate the discharge characteristics and the life.
Further, although nickel and aluminum, which are the above-mentioned electrode materials, are easy to obtain and process, they have a high work function. Therefore, the discharge start voltage of the arrester using this is 140 to 150.
It becomes about V, and it becomes impossible to absorb the surge of voltage lower than this.

本発明は、上述の点に鑑み案出されたもので、電極に耐
スパッタ性を付与することにより、電流耐量及び寿命特
性に優れ、しかも、低電圧サージをも吸収しうるアレス
タを実現することを目的とする。
The present invention has been devised in view of the above points, and provides an arrester that is excellent in current withstand capability and life characteristics and that can absorb a low voltage surge by imparting sputtering resistance to the electrode. With the goal.

[問題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明に係るアレスタは、電
極基体の表面に導電性を備えたエミッタ層を被覆してな
る複数の放電電極を、所定の放電間隙を隔てて相対向さ
せ、これを放電ガスと共に気密容器に封入したアレスタ
において、上記エミッタ層を、モリブデン、タングステ
ン若しくは表面にアルミナの薄層が形成されたアルミニ
ウムの単体または混合物よりなる物質と、希土類元素の
四硼化物、希土類元素の酸化物、アルカリ土類金属元素
の酸化物と該元素のモリブデン酸塩との複合化合物、ア
ルカリ土類金属元素の酸化物と該元素のタングステン酸
塩との複合化合物、アルカリ土類金属元素の酸化物と該
元素のアルミン酸塩との複合化合物よりなる群から選択
される少なくとも一つの物質との混合物により形成した
ことを特徴とする。
[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above object, the arrester according to the present invention has a plurality of discharge electrodes formed by coating the surface of an electrode substrate with an emitter layer having conductivity to a predetermined discharge gap. In an arrester in which they are opposed to each other with a discharge gas and sealed in an airtight container together with a discharge gas, the emitter layer is formed of a substance consisting of molybdenum, tungsten, or a substance of aluminum alone or a mixture having a thin layer of alumina formed on the surface thereof, and a rare earth element. Element tetraboride, rare earth element oxide, complex compound of alkaline earth metal element oxide and molybdate of the element, complex of alkaline earth metal element oxide and tungstate of the element A compound, a mixture of at least one substance selected from the group consisting of a complex compound of an oxide of an alkaline earth metal element and an aluminate of the element. It is characterized by being formed more.

[作用] 上記モリブデン、タングステン及び表面にアルミナの薄
層が形成されたアルミニウムは、イオン衝突による磨耗
が少ない導電物質であり、その仕事関数は比較的大き
い。一方、上記希土類元素の四硼化物、希土類元素の酸
化物、アルカリ土類金属元素の酸化物と該元素のモリブ
デン酸塩との複合化合物、アルカリ土類金属元素の酸化
物と該元素のタングステン酸塩との複合化合物、アルカ
リ土類金属元素の酸化物と該元素のアルミン酸塩との複
合化合物は、いずれも仕事関数が上記モリブデン等より
も小さく、且つイオン衝突による磨耗が少ない。
[Operation] The above-mentioned molybdenum, tungsten, and aluminum having a thin layer of alumina formed on the surface thereof are electrically conductive materials that are less worn by ion collision, and their work functions are relatively large. On the other hand, the tetraboride of the rare earth element, the oxide of the rare earth element, the composite compound of the oxide of the alkaline earth metal element and the molybdate of the element, the oxide of the alkaline earth metal element and the tungstic acid of the element The complex compound with a salt and the complex compound of an oxide of an alkaline earth metal element and an aluminate of the element each have a work function smaller than that of molybdenum and the like, and wear due to ion collision is small.

したがって、両者の混合物によって形成した上記エミッ
タ層は、イオン衝突による磨耗が小さく、優れた耐スパ
ッタ性を発揮し得る。また、両者の混合比率を適宜調整
することにより、エミッタ層の仕事関数を調節すること
ができ、その結果、アレスタの放電開始電圧を任意の値
に設定できる。もちろん、後者(希土類元素の四硼化物
等、仕事関数の比較的小さな物質)の混合比率を高める
ことにより、エミッタ層の仕事関数を容易に小さくする
ことができる。
Therefore, the emitter layer formed of the mixture of the two is less worn by ion collision and can exhibit excellent sputter resistance. Further, the work function of the emitter layer can be adjusted by appropriately adjusting the mixing ratio of the two, and as a result, the discharge start voltage of the arrester can be set to an arbitrary value. Of course, the work function of the emitter layer can be easily reduced by increasing the mixing ratio of the latter (a substance having a relatively small work function such as tetraboride of rare earth element).

[実施例] 以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例に係るアレスタ1を示す断
面図である。図においてアレスタ1は、棒状あるいは板
状と成された一対の放電電極2,2を略平行に対向配置し
て、上記放電電極2,2間に放電間隙3を形成し、上記放
電電極2,2の一端にデュメット線や42−6合金線より成
る外部端子4,4を接続している。更に、これをガラス管
より形成した気密容器5に、希ガス(He,Ne,Ar等)や窒
素ガス等の不活性ガスを主体とした放電ガスと共に封入
し、上記外部端子4,4を同一方向に揃えて気密容器5か
ら外部へ導出している。
FIG. 1 is a sectional view showing an arrester 1 according to an embodiment of the present invention. In the figure, an arrester 1 includes a pair of discharge electrodes 2, 2 formed in a rod shape or a plate shape, which are arranged in parallel and face each other to form a discharge gap 3 between the discharge electrodes 2, 2. External terminals 4, 4 made of Dumet wire or 42-6 alloy wire are connected to one end of 2. Further, this is sealed in a hermetic container 5 formed of a glass tube together with a discharge gas mainly containing an inert gas such as rare gas (He, Ne, Ar, etc.) or nitrogen gas, and the external terminals 4, 4 are the same. It is led out from the airtight container 5 in the same direction.

上記放電電極2,2は、ニッケルやアルミニウム等よりな
る電極基体2a,2aの表面に、仕事関数が比較的小さくて
イオン衝突による摩耗が少ない導電性物質より成るエミ
ッタ層6,6を被覆することによって形成される。
The discharge electrodes 2,2 are such that the surface of the electrode substrate 2a, 2a made of nickel, aluminum or the like is coated with an emitter layer 6,6 made of a conductive material having a relatively small work function and less wear due to ion collision. Formed by.

上記エミッタ層6,6は、イオン衝突による磨耗が少なく
仕事関数が比較的大きな物質と、イオン衝突による磨耗
が少なく仕事関数が比較的小さな物質との混合物よりな
る。
The emitter layers 6 and 6 are made of a mixture of a substance having a small wear due to ion collision and a relatively large work function, and a substance having a small wear due to ion collision and a relatively small work function.

上記仕事関数が比較的大きな物質は、具体的には、モリ
ブデン(Mo)、タングステン(W)若しくは表面にアル
ミナの薄層が形成されたアルミニウム(Al)の単体また
は混合物が該当する。
The substance having a relatively large work function specifically corresponds to molybdenum (Mo), tungsten (W), or a single substance or a mixture of aluminum (Al) having a thin layer of alumina formed on the surface.

また、上記仕事関数が比較的小さな物質は、具体的に
は、希土類元素の四硼化物(YB4,GdB4等)、希土類元素
の酸化物(Y2O3,La2O3,CeO2,Gd2O3等)、アルカリ土類
金属元素の酸化物(MgO,SrO等)と該元素のモリブデン
酸塩との複合化合物、アルカリ土類金属元素の酸化物と
該元素のタングステン酸塩との複合化合物、アルカリ土
類金属元素の酸化物と該元素のアルミン酸塩との複合化
合物(aMgO・bAl2O3,aBaO・bSrO・cAl2O3等)等があ
る。
Further, the substance having a relatively small work function is specifically a tetraboride of a rare earth element (YB 4 , GdB 4, etc.) or an oxide of a rare earth element (Y 2 O 3 , La 2 O 3 , CeO 2 , Gd 2 O 3 etc.), a complex compound of an oxide of an alkaline earth metal element (MgO, SrO etc.) and a molybdate of said element, an oxide of an alkaline earth metal element and a tungstate of said element complex compounds, there is an oxide and complex compounds aluminate of said element (aMgO · bAl 2 O 3, aBaO · bSrO · cAl 2 O 3 , etc.) or the like of an alkaline earth metal element.

尚、上記アルカリ土類金属元素の酸化物と該元素のモリ
ブデン酸塩との複合化合物、アルカリ土類金属元素の酸
化物と該元素のタングステン酸塩との複合化合物及びア
ルカリ土類金属元素の酸化物と該元素のアルミン酸塩と
の複合化合物は、それぞれアルカリ土類金属元素のモリ
ブデン酸塩、アルカリ土類金属元素のタングステン酸塩
及びアルカリ土類金属元素のアルミン酸塩を熱分解して
得られるものである。
A composite compound of the oxide of the alkaline earth metal element and molybdate of the element, a composite compound of the oxide of the alkaline earth metal element and tungstate of the element, and the oxidation of the alkaline earth metal element A complex compound of a compound with an aluminate of the element is obtained by thermally decomposing an alkaline earth metal element molybdate, an alkaline earth metal tungstate and an alkaline earth metal aluminate, respectively. It is what is done.

上記物質のうち、モリブデン、タングステン若しくは表
面にアルミナの薄層が形成されたアルミニウム、希土類
元素の四硼化物は導電性を有し、希土類元素の酸化物、
アルカリ土類金属元素の酸化物を含む複合化合物は絶縁
性である。そして、エミッタ層の導電性を確保するため
には、導電性物質を容量比で60%以上混入する必要があ
る。
Among the above substances, molybdenum, tungsten or aluminum on which a thin layer of alumina is formed, tetraboride of rare earth element has conductivity, oxide of rare earth element,
A composite compound containing an oxide of an alkaline earth metal element is insulating. Then, in order to secure the conductivity of the emitter layer, it is necessary to mix a conductive material in a capacity ratio of 60% or more.

また、仕事関数の小さい物質と大きい物質との混合に際
して、仕事関数の小さい物質が多いほど放電開始電圧が
低くなることは言うまでもないが、対処すべきサージの
電圧値に応じて混合比率を適宜調節することにより、任
意の放電開始電圧を実現することができる。
Needless to say, when a substance with a small work function is mixed with a substance with a large work function, the discharge start voltage becomes lower as the amount of the substance having a smaller work function increases, but the mixing ratio is appropriately adjusted according to the voltage value of the surge to be dealt with. By doing so, an arbitrary discharge starting voltage can be realized.

上記エミッタ層6,6の形成方法は、塗布、メッキ、蒸
着、プラズマ溶射、あるいは塗膜熱分解法等、通常の被
着技術を用いて容易に行い得るものである。
The method for forming the emitter layers 6 and 6 can be easily performed by using a usual deposition technique such as coating, plating, vapor deposition, plasma spraying, or coating film thermal decomposition method.

尚、上述の実施例においては、放電電極が一対の場合を
示したが、第2図に示す如く、3本の放電電極2,2,2で
あってもよく、また、外部端子4,4の導出方向も同一方
向のみならず、第3図に示す如く、反対方向に導出した
ものであってもよい。
In addition, in the above-mentioned embodiment, the case where the discharge electrode is a pair is shown, but as shown in FIG. 2, it may be three discharge electrodes 2,2,2 and the external terminals 4,4. The direction of derivation is not limited to the same direction, but may be the direction deduced in the opposite direction as shown in FIG.

[発明の効果] 以上詳述の如く、本発明のアレスタは、電極基体の表面
に、仕事関数が大きくてイオン衝突による摩耗が少ない
物質と、仕事関数が小さくてイオン衝突による磨耗が少
ない物質との混合物より成る導電性有するエミッタ層を
被覆した放電電極を備えているため、サージ吸収による
放電が生じても放電電極がほとんどスパッタしないた
め、放電特性、即ちサージ吸収特性が長期間に渡って安
定し、電流耐量及び寿命特性が向上するものである。し
かも、エミッタ層を構成する物質の混合比率を調整する
ことにより、任意の放電開始電圧を実現することができ
る。したがって、その混合比率によっては、容易に放電
開始電圧を低下させることができ、例えば80V程度の低
電圧サージに対処することが可能となる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, in the arrester of the present invention, a substance having a large work function and less wear due to ion collision and a substance having a small work function and less wear due to ion collision are provided on the surface of the electrode substrate. Since it has a discharge electrode coated with a conductive emitter layer made of a mixture of the above, the discharge electrode hardly sputters even if a discharge due to surge absorption occurs, so the discharge characteristic, that is, the surge absorption characteristic, is stable for a long period of time. However, the current withstanding capability and life characteristics are improved. Moreover, by adjusting the mixing ratio of the substances forming the emitter layer, an arbitrary discharge starting voltage can be realized. Therefore, the discharge starting voltage can be easily lowered depending on the mixing ratio, and it becomes possible to cope with a low voltage surge of, for example, about 80V.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例の断面図、第2図及び第3図
は他の実施例の形状例を示す断面図、第4図は従来例の
断面図である。 1…アレスタ、2…放電電極、2a…電極基体、3…放電
間隙、5…気密容器、6…エミッタ層。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are sectional views showing examples of shapes of other embodiments, and FIG. 4 is a sectional view of a conventional example. 1 ... Arrestor, 2 ... Discharge electrode, 2a ... Electrode substrate, 3 ... Discharge gap, 5 ... Airtight container, 6 ... Emitter layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電極基体の表面に導電性を備えたエミッタ
層を被覆してなる複数の放電電極を、所定の放電間隙を
隔てて相対向させ、これを放電ガスと共に気密容器に封
入したアレスタにおいて、上記エミッタ層を、モリブデ
ン、タングステン若しくは表面にアルミナの薄層が形成
されたアルミニウムの単体または混合物よりなる物質
と、希土類元素の四硼化物、希土類元素の酸化物、アル
カリ土類金属元素の酸化物と該元素のモリブデン酸塩と
の複合化合物、アルカリ土類金属元素の酸化物と該元素
のタングステン酸塩との複合化合物、アルカリ土類金属
元素の酸化物と該元素のアルミン酸塩との複合化合物よ
りなる群から選択される少なくとも一つの物質との混合
物により形成したことを特徴とするアレスタ。
1. An arrester in which a plurality of discharge electrodes each having a conductive emitter layer coated on the surface of an electrode substrate are opposed to each other with a predetermined discharge gap therebetween and are enclosed together with a discharge gas in an airtight container. In the above, the emitter layer is formed of a substance consisting of molybdenum, tungsten or a simple substance of aluminum having a thin layer of alumina formed on the surface thereof or a mixture thereof, a tetraboride of a rare earth element, an oxide of a rare earth element, and an alkaline earth metal element A complex compound of an oxide and a molybdate of the element, a complex compound of an oxide of an alkaline earth metal element and a tungstate of the element, an oxide of an alkaline earth metal element and an aluminate of the element. An arrester formed by mixing with at least one substance selected from the group consisting of complex compounds of.
JP61137597A 1986-06-13 1986-06-13 Arrester Expired - Lifetime JPH0722033B2 (en)

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