JPS5998488A - ガス入り避雷管 - 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】 〔発明の利用分野〕　本発明は、通信装置を雷サージか
ら保護するためのガス入り避雷管に関する。

〔従来技術〕　避雷管の機能としては、雷サージか通信
線に流入した時直ちに放電を開始し、時を移さすサージ
を大地へ逃かすのが理想であるが、実際には避雷管の放
電開始に遅れかあり、その遅れ時間はサージの立上がり
の速さによって異なる。

第１図ｆｉ＋は従来のガス入り避雷管（第２図にその構
造を示す）の応答特性を示しており、たとえば第１図ｆ
ａｌに示す立上がりの速いサージ（１００Ｖμ５ｅｃ５
を避雷管の電極間に加えるとサージ電圧６００Ｖ程度で
放電を開始するが、第１図ｔｂｌに示す立上がりの遅い
サー／（２Ｖ／ｐｓｅｃ　）を加えた場合はサージ電圧
４００　Ｖ程度にならないと放電を開始しない。すなわ
ち、時間的に見ると、立上かりの速いサージに対しては
、放電開始電圧は６００Ｖであっても、放電開始の遅れ
は非常に短かく数μｓｅｃであるが、立上がりの遅いサ
ージに対しては、放電開始電圧は４００Ｖと低くても、
放電開始の遅れは１００　ｐ　ｓｅｃもの長時間になる
場合があり、通信装置の保護の観点からは後者の方が有
害である。この放電開始の遅れは、避雷管に封入された
不活性カスのイオン化が満足に行なえないことにもよる
。そこで、従来、封入ガスのイオン化を促進するために
放射性同位元素を避雷管に封入し、封入カスをイオン化
しやすい状態とすることも行なわれていたか、放射性同
位元素は人体に有害であるため、安全性と取扱上に問題
があった。

〔発明の目的〕　本発明の目的は、放射性同位元素を使
用しないで、立上がりが急峻なサージや立」二がりか遅
いサージのいずれに対しても素速く応答し、異常な高電
圧から通信装置なとを満足に保護できるカス入り避雷管
を提供することにあり、特に立上がりの遅いサージに対
するカス入り避雷管の応答性を改善することにある。

〔発明の概要〕　本発明の構成を述べるに先立ち第２図
に示す従来のガス入り避雷管について説明する。この従
来例は、１対の金属製放電電極１．１′をそれらのつば
部の間に円筒状の絶縁性外囲体２をはさんで対向配置し
、放電電極１．１′と絶縁性外囲体２によって気密封止
された放電空間の絶縁性外囲体２の内側に入り込んだ放
電電極１．１の先端部間に主放電ギ＋’７プ３を形成す
ると共（こ、絶縁性外囲体２の内側面にカーホンなとに
よって一端かそれぞれ放電電極１．１′に接し、他端が
向い合った導電性細線４．４′を設け、この導電性細線
４．４′の向い合った先端部４ａ、４ｈ間に放電トリ力
用ギャップ５を形成している。この避雷管番こ雷サージ
か加わると、まず導電性細線の先端部４ａ、４ｈの電界
集中による電子放出および初期電子なとの加速によって
放電トリガ用ギヤ・ンプ５に初期放電か起こる。この際
、第２図に示すよ−うに導電性細線４．４′間のギャッ
プ長および導電性細線４と放電電極１′間、導電性細線
４′と放電電極１間の各ギャップ長を放電電極１．１′
間のギヤ・ノブ長よりも長（することにより、導電性細
線４．４′のアーク破壊を起こすことな（、放電電極１
．１′間の主放電ギャップ３に放電を移行できることが
知られている。

しかし、このような従来のガス入り避雷管にあっては、
導電性細線４．４′間のギヤ・ノブ長が放電電極１．１
′間のギャップ長よりも長いために、導電性細線の先端
部４ａ、　４ｉでの雷サージによる局部電界が弱く、放
電トリガとしての機能を十分に果せず、放電開始の遅れ
が大きいという欠点があった。

近年、通信装置の電子化が進み、使用される半導体素子
もＩＣやＬＳＩとなり、素子のサージ耐量が低下してい
る。このため、通信装置のサージ防護には避雷管を１次
防護として、バリスタ、ツェナダイオードなどによる２
次、３次防護が行なわれており、この２次、３次防護に
使用される素子の静電容量の影響で１次防護用の避雷管
に加わるサージ波形は立上がりの遅いものとなる。した
がって、この立上がりの遅いサージに対しても応答性の
良い避雷管の実現が要望されている。

本発明者らはこの問題を解決するため実、験研究を重ね
た結果、ガス入り避雷管の絶縁性外囲体の内側面に設け
る導電性細線の抵抗値をある程度以上の大きさとしてこ
れに流れる放電電流を制限してやれば、上記導電性細線
により形成される放電トリガ用ギャップを主放電ギャッ
プより狭くしても、導電性細線のアーク破壊を起こすこ
となく主放電キャンプに放電が移行し、従来の避雷管よ
りも低いサージ電圧で放電を開始できることを見出し、
本発明を完成するに至ったものである。

すなわち本発明は、１対の金属製放電電極をそれらのつ
ば部の間に絶縁性外囲体をはさんで対向配置し、上記放
電電極と絶縁性外囲体とで気密封止された放電空間の上
記放電電極間に主放電ギャップを形成すると共に、上記
絶縁性外囲体の内側面に設けた導電性細線の先端部間ま
たは上記導電性細線と上記放電電極との間もしくはその
両方に主放電キャップと並列の放電トリガ用ギャップを
形成し、」二記放電トリ力用ギャップの総和長を主放電
ギャップの長さよりも短か（し、かつ上記導電性細線の
抵抗値を放電トリカ用ギャップに放電が持続し得ない程
度の大きさに選定したことを特徴とするカス入り避雷管
である。

放電トリガ用ギャップに放電を持続させないために必要
な上記導電性細線の抵抗値は主放電ギャツブや放電トリ
カ用キャップの長さによっても異なるが、たとえは主放
電ギャップ１ｍｍ、放電トリ力用ギャップＱ、５　ｍｍ
でアルゴンカス中（カス圧］、４．０　ｍｍ　Ｈｇ、２
５℃）で放電させる場合、ｌｋＱ程度あれば十分である
。

〔発明の実施例〕　本発明の一実施例を第３図に示す。

同図において、１対の金属製放電電極１．１′のつば部
１ａ、１ｉと円筒状の絶縁性外囲体（たとえはセラミッ
ク製）２の対応する側端部２ａ、２ｂの間は公知の方法
により気密封止し、絶縁性外囲体２の内側に入り込んだ
放電電極１．１′の先端部を互に近接して対向させ、主
放電ギャップ３を形成する。主放電ギャップ３を含む放
電電極１．１′間の放電空間にはアルコンガスのような
イオン化しやすい不活性ガスを封入する。

絶縁性外囲体２の内側面には、カーホンまたはグラファ
イトのような薄膜抵抗材料を用いて放電電極１．１′の
直径より十分小さい幅（たとえは０４て外囲体２の軸線
方向に線引きして設け、こ第１ら導電性細線４．４′の
向い合った先端部４ａ、４ｉ間（こ主放電キャップ３よ
りも狭い微小な放電−ノカ用キャップ５′を形成しであ
る。この場合、導電・１生糸■１線４．４′の抵抗値は
前述した要件を腐たすよう（こ選定されている。

このように構成された本発明によるカスノ＼り避雷管の
機能を次に説明する。

放電電極１．１′間に雷す−／か加わった場合、ます導
電１生細線４．４′の先端部４ａ、４″ａ間：こｙｌａ
成された微小ギヤ、プ５′に局部的強電界力）発η二し
、この電界による電子放出および初期電子なとのカロ速
によって初期放電が起こる。放電トリカ゛用ギヤ、プ５
′を主放電キャンプ３よりも狭＜Ｌｊこ本発明によるカ
ス入り避雷管では、放電トリカ′用ギヤ、ンプ５か主放
電キャップ３よりも広し）第２図（こ示す従来のガス入
り避雷管に比べ、雷サージ力くカロ４つったとき導電性
細線の先端部４ａ、４五に集中する局部的電界の強度か
太きいため、より低し）サージ電圧で初期放電が起こり
、これを契機として放電電極１．１′〒主放電か開始さ
れる。すなわち、雷す△ 一ジに対し従来よりも応答性の良い避雷管を得ることが
できる。

このように導電性細線４．４′の先端部間のキャップ長
を放電電極１．１′間のギャップ長より短かくすると、
導電性細線４．４′の先端部間で放電か持続してしまい
、放電電極１．１′間の主放電に移行てきないと従来考
えられていたか、導電性細線４．４′の抵抗値をｌｋＱ
あるいはそれ以上（たとえばカーボン線では、線幅、線
長のとり方によって数にΩから数１００にΩとすること
か可能である）の高抵抗とすることにより、導電性細線
４．４′の先端部間の微小ギャップ５′で放電か開始し
、放電電流が流れ始めると、導電性細線４．４′での電
圧降下により微小ギャップ５′に加わる電圧が急激に低
下するため、速やかに抵抗の小さい金属製放電電極１．
１′間に放電が移行してしまい、従来考えられていたよ
うな導電性細線４．４′のアーク破壊は起きないことが
分った。

本発明によるガス入り避雷管の一例として、外径３．５
　ｍｍφ、内径５ｍｍφ、長さｌＱｍｍのセラミック円
筒からなる絶縁性外囲体を用い、放電電極間のギャップ
長を１ｍｍ、ｉ電性細線先端部間のギャップ長を０．５
　ｍｍ、導電性細線（幅Ｑ、４　ｍｍのカーボン線）の
抵抗値を１０８９０にとり、アルゴンカス（カス圧１４
０ｍｍＨｇ、２５’Ｃ）を封入したものを作り、性示す
立上かりの速いサー／（１００Ｖ／ｐｓｅｃ）を印加し
た場合、第１図（１）に示す従来品の応答特性はサーフ
電圧６００Ｖ程度で放電を開始するものであったのに対
し、本発明品は第１図（１１）のように３００Ｖ程度で
放電を開始した。また、第１図（１））に示す立上かり
の遅いサーノ（２〜γｕ　ｓｅＣ）を印加した場合にも
、第１図ｆｌ＋に示す従来品の応答特性はサージ電圧４
００Ｖ程度で放電開始するものであったのに対し、本発
明品は第１図（１１）のように２００　Ｖ程度で放電開
始する安定した特性を示した。恍→ノＩＬ畔りこロー′
−゛０ 絶縁性外囲体の内側面に設ける導電性細線のパターンは
第３図に示したものに限ることはな（、たとえば第４図
ｆａ＋　ｆｂｌ　［Ｃ］　ｔｄｊに示すような他のパタ
ーンとしても同等の機能が得られる。

第４図ｔｄｊは幅方向にすらして引かれた導電性細線４
．４′の先端部間に微小ギャップ５′を形成した例、（
１〕）は導電性細線４の一方の端部と放電電極１′との
間に微小キャップ５′を形成した例、［Ｃ）は導電性細
線４の両端部と放電電極１．１′との間に微小ギャップ
５′を形成した例、ｆｄ）は細分割された導電性細線の
各先端部間に多数の微小ギャンプ５′を形成した例であ
り、それぞれの微小キャンプ５′の総和長をいずれも放
電電極１．１′間のキャップ長よりも短かくすることで
本発明の目的が達成される。

〔発明の効果〕　以上説明したように本発明によれば、
絶縁性外囲体の内側面に設けた導電性細線によって形成
される放電トリガ用ギャップの総和長を放電電極間の主
放電ギャップの長さよりも短かくし、かつ上記導電性細
線の抵抗値を放電トリガ用ギャップに放電が持続し得な
い程度の大きさに選定したため、第２図に示す従来のガ
ス入り避雷管に比べ、放電トリガ用キ佇、プの局部的強
電界による電子放出および初期電子なとの加速か促進さ
れて、より低いサージ電圧で主放電か開始できるように
なり、雷サージに対する応答性を著しく向上させ、立上
かりの遅いサージに対しても素速く応答し、かつ安全性
や取扱上の問題もない高性能のカス入り避雷管か得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は立上がりの速いサージ電圧（ａｌと立上かりの
遅いサーフ電圧ｆｂｌに対する避雷管の応答特性を示す
図で、ｉｆ］は従来品の応答特性、（１１）は本発明品
の応答特性である。第２図は従来のガス入り避雷管の側
断面図、第３図は本発明によるカス入り避雷管の一実施
例の側断面図、第４図ｔａ）ｆｂ）ｆｃ］　ｔｄｌは本
発明によるカス入り避雷管の他の実施例の側断面図であ
る。 １．１′・・放電電極　　　２・・絶縁性外囲体３・・
・主放電ギャップ　　４．４′・・・導電性細線４ａ、
　！・、導電性細線の先端部 ５．５′・・・放電トリカ用ギャップ 矛　１　図 牙　２　図 矛３　図 号　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １対の金属製放電電極をそれらのつけ部の間に絶縁性外
   囲体をはさんで対向配置し、上記放電電極と絶縁性外囲
   体とで気密封止された放電空間の上記放電電極間に主放
   電ギャップを形成すると共に、上記絶縁性外囲体の内側
   面に設けた導電性細線の先端部間または上記導電性細線
   の先端部と上記放電電極との間もしくはその両方に主放
   電キャップと並列の放電トリガ用ギャップを形成したガ
   ス入り避雷管において、上記放電トリガ用キャップの総
   和長を主放電ギャップの長さよりも短かくし、かつ上記
   導電性細線の抵抗値を放電トリガ用ギャップに放電か持
   続し得ない程度の大きさに選定したことを特徴とするガ
   ス入り避雷管。