JPS62256394A - 避雷器 - 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］ この発明は避雷器に関する。

［従来の技術］ 二つの電極を備え、これらの電極が円筒形の絶縁材料製
ケースの両端面に真空密に硬ろう付けされ、第１の電極
と絶縁材料製ケースとの間に蒸着の少ない後側空間が形
成され、少なくとも一つの点弧補助手段が第２の電極だ
けに導電結合され、それにより残存絶縁路が放電範囲か
ら最も遠く離れた後側空間の部分に残っている避雷器は
、アメリカ合衆国特許第３７０２９５２号明細書により
知られている。この明細書に記載の避雷器は第１の電極
を備え、この電極がセラミックケースと共に円筒形の凝
縮間隙を形成し、円板形の間隙と円筒形の間隙とが蒸着
の少ない後側空間としてこの凝縮間隙に接続している。

この後側空間では点弧補助手段が電極材料のスパッタリ
ングによりセラミックケースの内壁上に形成されている
０点弧補助手段は凝縮間隙の中にまで達している。この
種の点弧補助手段は比較的長い点弧休止期間の後では高
い静的初回点弧値を与える。更に通電時特に衝撃電流負
荷時には点弧補助手段の作用が低下する。なぜならばこ
のときは電極の金属が蒸発するか又は異種ガスの噴出が
点弧電圧を引き上げるからである。

蒸着の少ない後側空間として働く間隙は従来の技術では
非常に狭くなければならず、この間隙は約０．０２５ｍ
ｍの間隙幅を有していなければならない、従来の技術に
基づく構造では、実現可能な非常に小さい間隙長さく例
えば約１．１ｍｍの全長）にもかかわらず、セラミック
ケースの表面に沿った金属の凝結による短絡を避けるた
めに、このことは必要である。この非常に小さい間隙幅
により部品の最高度の精度と非常に精密な組み立てが必
要となる。実際上セラミックは内面研磨を行わなければ
ならず、これは手数がかかり高価である。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は、得られる値のばらつきを同時に減少しなが
ら前記の種類の避雷器を合理的に製造すること、及び妨
げとなる「明暗効果」すなわち二つの放電の間の比較的
長い時間間隔（晴朗間）の後に散発的に発生する高い静
的初回点弧値を減少することとを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この目的はこの発明に基づき、第１の電極がくり抜き孔
を有し、このくり抜き孔の中へ第２の電極が突出し、そ
れにより放電範囲が第１の電極の底と第２の電極の端面
との間の間隙により形成され、又は第１の電極の内壁と
第２の電極の円筒面との間の間隙により形成され、又は
合わせて両間隙により形成され、また点弧補助手段が蒸
着の少ない棟側空間の中にまで達していることにより達
成される。

［作用効果］ 特許請求の範囲第１項に記載のすべての特徴の協働によ
り、外径寸法が同一でかつ少なくとも転流容量が同一の
とき、電気的数値のばらつき幅の減少を保証するのに機
械的な公差に対する要求が著しく緩和される。その際点
弧ストリップの形状は上記の目的の達成のために協働し
、簡単な調節装置の中でろう付け組み立てできる有利な
実施態様が得られる。

第２の電極の端面が活性化剤として働く金属により覆わ
れるのが有利である。それによりアーク放電を電極の活
性化剤により覆われた部分の間の放電空間に集めるか、
又は少なくとも放電間隙の中に保持することができる。

種々の用途のために高い部分放電電圧が達成されるべき
である。このためには周知の組成のアルカリ金属化合物
又はアルカリ士金属化合物を有する活性化剤は不適当で
ある。なぜならばかかる活性化剤は過小の部分放電電圧
を生じ、及び／又は衝撃電流負荷の後にガスの事後発生
によるガス汚損又は活性化剤の化学的変化従って特性値
の不安定を生じるからである。活性化剤としての純金属
は比較的負荷に耐えるが、しかし飛散する傾向があり、
特に多数回の交流電流負荷のときに、放電間隙から見え
るケース部分上に著しい金属凝縮を生じる。

避雷器のこの発明に基づく構造に関連して金属を活性化
剤として有利に使用できる。なぜならば金属蒸気凝縮の
かなりの量が危険でない場所例えば第２の電極のそばに
到達し、金属蒸気のための十分に大きい収容空間が利用
できるからである。

従って危険な絶縁路はほとんど蒸着されず、蒸着の少な
い後側空間が比較的容易に実現回部である。高い部分放
電電圧に対して有利な活性化剤は、溶着されたアル、ミ
ニラム層の形の第１の成分と、ろう付け温度より低い融
点を有する共融混合物をアルミニウムと共に形成する金
属である第２の成分とから成る。Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｓ
ｎ。

Ｃｒの物質が金属の形で存在するとき、これらの物質は
特に第２の成分として適している。銀の層もこの発明に
基づく避雷器では活性化剤として適している。これらの
物質は粉末の形で塗布するか又は例えば電気めっきのよ
うな周知の被覆方法でかぶせることができる。

この発明に基づき第２の成分としてアルミニウムに添加
した金属は、この添加物のないアルミニウムが活性化剤
として用いられたときにろう付け及び正転の際に生じる
ような、電極表面の粗面化を防止する。この粗面化は特
性値を著しく変化し短絡に至るおそれがある。この粗面
化は加熱によるアルミニウム層の球状化に起因するもの
で、前記の添加物により防ぐことができる。アルミニウ
ムは同時にゲッタとして働くので有利である。

特に容量の大きいかつその際場所を取らない実施ＩＥ様
は、絶縁材料製ケースがセラミックから成り電極が主と
して銅から成ること、少なくとも第２の電極が共融の銀
銅ろうによりセラミックケースにろう付けされているこ
と、放電間隙の範囲で両電極上に銀を含んだ金属層が活
性化剤層としてかぶせられていること、凝縮間隙が放電
間隙と少なくともほぼ同じ幅を有すること、蒸着の少な
い後側空間が放電間隙のほぼ１．５倍の幅であること、
凝縮間隙の長さと間隙状の蒸着の少ない後側空間の長さ
とがそれらの間隙幅の少なくとも５倍であること、第１
の電極の円筒壁の端面が丸められていること、及び第２
の電極のすべての部分から円筒壁の端面までの間隔が放
電間隙の幅のほぼ１．５倍であることを特徴とする。前
記の寸法選択は前記の活性化剤及び前記ろうと関連して
放電間隙の外部で放電を発生しない、前記寸法選択によ
り非常に小形の避雷器が得られる。その際グラファイト
から成る点弧ストリップは一様な点弧電圧に対して有利
である。

動的な点弧電圧を維持するために、セラミックケースに
沿って点弧補助手段から第１の電極までの最短距離が、
放電間隙の範囲における両電極の最も小さい相互間隔と
少なくとも同じ大きさであれば十分である。

第１の成分すなわちアルミニウムの割合はほぼ１０ない
し４０重量％とするのが有利である。それによりアルミ
ニウム細球を形成することなしに強固に付若する層が得
られる。

電気的特性値のばらつき例の少ない容易に実現可能な実
施態様は、絶縁材料製ケースの内径が第１の電極の外径
より約１ｍｍ大きく、絶縁材料製ケースの内径と第１の
電極の外径とがそれぞれの呼び寸法から±０．１ｍｍ以
下の差異しかないという特徴を有する。

この発明に基づく避雷器はアルゴンと水素から成る混合
ガスを満たすのが有利であり、その際水素の割合は５％
ないし２０％である。

［実施例］ 次にこの発明に基づく避雷器の三つの実施例を示す図面
により、この発明の詳細な説明する。

第１の電極ｌと円筒形のセラミックケース３と第２の電
極２とは、ろう付け面４で真空密に相互に硬ろう付けさ
れている。第１の電極１はめくら孔１２を有し、このめ
くら孔は円筒形の内壁１９と底１３とにより構成されて
いる。第２の電極２は端面１４と円筒面１８とを有する
。

端面１４と底１３との間には間隙５が存在する。この間
隙５には第１の電極ｌの内壁１９と第２の電極２の円筒
面１８との間で間隙６が接続し１間隙６は少なくとも間
隙５と同じ幅を有する９両電極１と２は銅から成るのが
有利である。

しかしながらこれらの電極は例えば金属のＦｅ。

Ｎｉ、Ｃｏの合金から成ることもできる。

円筒壁１５の端面１１は丸められているか又は面取りさ
れている。端面１１から第２の電極２の任意の部分まで
の間隔は、間隙５又は６のうちの小さい方の幅の少なく
ともほぼ１．５倍である。

円筒壁１５とセラミックケース３との間には蒸着の少な
い後側空間７が存在する。後側空間の長さはその幅の約
５倍である。少なくとも一つの点弧ストリップ１０が電
極２に導電結合され、かつ蒸着の少ない後側空間７の中
にまで達している。

点弧ストリップの終点はセラミックケース３の内壁１６
に沿って第１の電極ｌまで、間隙５又は６の中の両電極
ｌと２相互の間隔と少なくともほぼ同じ間隔を有してい
る０点弧ストリップｌＯはグラファイトストリップとし
て構成されるのが有利である。

この発明による避雷器の寸法の著しい減少は、間隙５又
は６のうちの少なくとも一つの境界面上に活性化剤層８
，９，２１．２２がかぶせられることにより達成でさる
。それによりこの活性化剤層の範囲に放電が保持され、
避雷器の寿命を減少するおそれのある望ましくない箇所
に放電が発生することなく、避雷器の直径も軸方向の長
さも小さくできる。

ｉ１図においては、第１の電極ｌの内壁１９と第２の電
極２の円筒面１８ばかりでなく、第１の電極ｌの底１３
と第２の電極２の端面１４さえも活性化剤層８，９，２
１．２２で覆われている。

それにより間隙５と６は完全に放電間隙として利用され
る。この避雷器は非常に大きい衝撃電流負荷に耐えるこ
とができる。

特に容易に製造できる実施例は第２図に示され、この実
施例では端面２４と底２３とがそれぞれほぼ円錐形に形
成され１円錐側面のその回転軸線に対する角度はツイス
トドリルの刃のその回転軸線に対する角度に等しい、こ
の実施例においては活性化剤層２９と３０が端面２４と
底２３上に設けられているにすぎない０間隙５は間隙６
より狭く、避雷器の寸法は軸方向において比較的小さく
保つことができる。

第３図は特に長い寿命を有する実施例を示す。

ここでも活性化剤層８と９が間隙５の範囲にかぶせられ
、一方間隙６の範囲には活性化剤層は存在しない、それ
により間隙６は主として補助的な養縮間隙として働き１
発生する金属蒸気は大部分絶縁材料製ケースにまでは達
しない０間隙６は間隙５より幅が狭い、端面１１の範囲
における誤点弧を確実に避けるために、第２の電極２は
端面１１の近くに小さい直径の範囲２８を有するので、
端面１１と第２の電極２との間の間隔はこの実施例でも
絶縁上の要求を満たす。

端面１４と底１３とはこの場合円錐台の形を有し、この
円錐台は断面の小さい側で円形面２５又は２６により画
成されている０円形面２５と２６は異なる直径を有する
ので、これらの円の周２７と３１は半径方向に相互にず
れている。その際円形面２５は円形面２６より小さい、
それにより周２７に沿っての電流集中が避けられる。こ
の実施例では間隙６は間隙５より幅が狭いので、避雷器
の直径を比較的小さく保つことができ、比較的狭い間隙
６の中では間隙５で蒸発した金属が速やかに凝結する。

それによりセラミック絶縁体上の金属が蒸若する範囲１
７は特に小さく保たれる。従ってこの実施例はａ雷器の
特に長い寿命を保証する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はそれぞれこの発明に基づく避雷器
の異なる実施例の縦断面図である。 ｌ・命φ第１の電極、　　２・・・第２の電極、３−・
・絶縁材料製ケース、　　５，６φ・争間隙、　　　７
・・・後側空間、　　８，９，２１゜２２．２９，３０
・・・活性化剤層、　　　ｉｏ命・一点弧補助手段（点
弧ストリップ）、　　１３・・Ｏ底、　　　１４φ−・
端面、　　１６・会・残存絶縁路、　　１８・・・円筒
面、　　１９・・−内壁。 ＩＧ　Ｉ ＩＧ　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）二つの電極を備え、これらの電極が円筒形の絶縁材
   料製ケースの両端面に真空密に硬ろう付けされ、第１の
   電極と絶縁材料製ケースとの間に蒸着の少ない後側空間
   が形成され、少なくとも一つの点弧補助手段が第２の電
   極だけに導電結合され、それにより残存絶縁路が放電範
   囲から最も遠く離れた後側空間の部分に残っている避雷
   器において、第１の電極（１）がくり抜き孔を有し、こ
   のくり抜き孔の中へ第２の電極（２）が突出し、それに
   より放電範囲が第１の電極（１）の底（１３）と第２の
   電極（２）の端面（１４）との間の間隙（５）により形
   成され、又は第１の電極（１）の内壁（１９）と第２の
   電極（２）の円筒面（１８）との間の間隙（６）により
   形成され、又は合わせて両間隙により形成さ れ、また点弧補助手段が蒸着の少ない後側空間の中にま
   で達していることを特徴とする避雷器。 ２）少なくとも一つの電極（１、２）の放電範囲が金属
   の活性化剤層により被覆されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の避雷器。 ３）活性化剤が溶着されたアルミニウム層の形の第１の
   成分と金属の第２の成分とから成 り、この金属がアルミニウムと共に、ろう付け温度より
   低い融点を有する共融混合物を 形成することを特徴とする特許請求の範囲 第２項記載の避雷器。 ４）第２の成分がＡｇ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｃｒの物質
   のうちの一つから成り、この物質が金属の形で存在する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の避雷器。 ５）活性化剤が銀から成ることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の避雷器。 ６）グラファイトから成る少なくとも一つの点弧ストリ
   ップが設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の避雷器。 ７）セラミックケースに沿って点弧補助手段から第１の
   電極までの最短距離が、放電間隙の範囲における両電極
   の最も小さい相互間隔と少なくとも同じ大きさであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のい
   ずれか１項に記載の避雷器。 ８）活性化剤の第１の成分がほぼ１０重量％ないし４０
   重量％の割合で存在することを特徴とする特許請求の範
   囲第３項記載の避雷器。 ９）絶縁材料製ケースの内径が第１の電極 （１）の外径より約１ｍｍ大きく、絶縁材料製ケースの
   内径と第１の電極の外径とがそれぞれの呼び寸法から±
   ０．１ｍｍ以下の差異しかないことを特徴とする特許請
   求の範囲 第１項ないし第８項のいずれか１項に記載の避雷器。 １０）Ａｒ及びＨ＿２から成る混合ガスを内蔵し、混合
   ガスの中のＨ＿２の割合が５％ないし２０％であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第９項のいず
   れか１項に記載の避雷器。