JPS63136424A - 避雷碍子 - Google Patents
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- JPS63136424A JPS63136424A JP61282822A JP28282286A JPS63136424A JP S63136424 A JPS63136424 A JP S63136424A JP 61282822 A JP61282822 A JP 61282822A JP 28282286 A JP28282286 A JP 28282286A JP S63136424 A JPS63136424 A JP S63136424A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
- H01B17/42—Means for obtaining improved distribution of voltage; Protection against arc discharges
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
- H01C7/12—Overvoltage protection resistors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0054—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing PbO, SnO2, B2O3
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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- C03C27/005—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing with compositions containing more than 50% lead oxide by weight
-
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- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/24—Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders
- C03C8/245—Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders containing more than 50% lead oxide, by weight
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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。
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ＺｎＯ素子を碍子本体の内部に固着一体化した
避雷碍子に関するものである。
避雷碍子に関するものである。
（従来の技術）
落雷時の過大電流から碍子自体を保護する手段として、
特開昭５４−１２４２９４号公報、特開昭５５−３２３
０８号公報、特開昭５９−４９１７８号公報等に示され
るように、ＺｎＯを主成分とし電圧非直線抵抗特性を持
つ素子（以下、ＺｎＯ素子という）を碍子内部にセメン
ト、ガラス等の無機質接着剤を用いて固着一体化した避
雷碍子が注目されている。このＺｎＯ素子は空中の水分
と反応して抵抗値が次第に低下し、これに伴う発熱量の
増大により碍子を破壊する危険性があるために、無機質
結合剤により周囲を密封した状態として劣化を防止しな
がら碍子内部に固着するのが普通である。
特開昭５４−１２４２９４号公報、特開昭５５−３２３
０８号公報、特開昭５９−４９１７８号公報等に示され
るように、ＺｎＯを主成分とし電圧非直線抵抗特性を持
つ素子（以下、ＺｎＯ素子という）を碍子内部にセメン
ト、ガラス等の無機質接着剤を用いて固着一体化した避
雷碍子が注目されている。このＺｎＯ素子は空中の水分
と反応して抵抗値が次第に低下し、これに伴う発熱量の
増大により碍子を破壊する危険性があるために、無機質
結合剤により周囲を密封した状態として劣化を防止しな
がら碍子内部に固着するのが普通である。
ところが従来は封着時のＺｎＯ素子の熱による劣化を避
ける目的で無機質結合剤としては低温度で封着が行える
低融点ガラスが選択されており、無機質接着剤の熱膨脹
係数については特別な配慮がなされていなかったので、
製造工程における熱処理時の急冷、課電圧により温度が
上昇している避雷碍子が降雨、降雪等を受けた場合の急
冷、あるいは被雷による急熱等の場合に避雷碍子内部で
大きい熱応力が発生し、無機質接着剤と碍子との界面や
無機質接着剤とＺｎＯ素子との界面等においてクランク
が発生して、場合によっては碍子破壊等の重大事故に至
る可能性があった。
ける目的で無機質結合剤としては低温度で封着が行える
低融点ガラスが選択されており、無機質接着剤の熱膨脹
係数については特別な配慮がなされていなかったので、
製造工程における熱処理時の急冷、課電圧により温度が
上昇している避雷碍子が降雨、降雪等を受けた場合の急
冷、あるいは被雷による急熱等の場合に避雷碍子内部で
大きい熱応力が発生し、無機質接着剤と碍子との界面や
無機質接着剤とＺｎＯ素子との界面等においてクランク
が発生して、場合によっては碍子破壊等の重大事故に至
る可能性があった。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は上記のような従来の問題点を解決して、製造時
や使用中に避雷碍子が急冷や急熱を受けた場合における
内部クランク発生率を極めて低く抑えることができる避
雷碍子を目的として完成されたものである。
や使用中に避雷碍子が急冷や急熱を受けた場合における
内部クランク発生率を極めて低く抑えることができる避
雷碍子を目的として完成されたものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は上記の技術的課題を解決するために多くの実験
及び実地テストを重ねた結果完成されたものであり、電
圧非直線抵抗特性を持つＺｎＯ素子をセラミ、・り製の
碍子本体の内部にガラス質結合剤を介して固着一体化し
た遊回碍子において、ガラス質結合剤の熱膨脹係数をＺ
ｎＯ素子と碍子本体のいずれの熱膨脹係数よりも小さく
したことを特徴とするものである。
及び実地テストを重ねた結果完成されたものであり、電
圧非直線抵抗特性を持つＺｎＯ素子をセラミ、・り製の
碍子本体の内部にガラス質結合剤を介して固着一体化し
た遊回碍子において、ガラス質結合剤の熱膨脹係数をＺ
ｎＯ素子と碍子本体のいずれの熱膨脹係数よりも小さく
したことを特徴とするものである。
以下に本発明を更に詳細に説明すると、第１図において
（１）はセラミック製の碍子本体、（２）は電圧非直線
抵抗特性を持つＺｎＯ素子、（３）はこのＺｎＯ素子（
２）を碍子本体ｆｌｌの内腔内に固着一体化するための
ガラス質結合剤である。ＺｎＯ素子（２）はＺｎＯを主
成分とし、ｍｌのＢ１）Ｊ 、５ｂＪｓ、ＣａＯ、、Ｍ
ｇＯ等の添加物及び不純物を含有するもので、銀ペース
トのような導電性ペースト（４）をはさんで多数の素子
を積層したものである。なお碍子本体＋１）の両端部に
は金属フランジあるいはキャップ等の取付金具（５）が
セメント（６）によって固着され、ＺｎＯ素子（２）の
上下の端面ばこれらの取付金具（５）の内面に電気的に
接続された構造となっている。また第２図に示されるよ
うに、ＺｎＯ素子（２）を懸垂碍子の碍子本体ｆｉｌに
ガラス質結合剤（３）により固着してもよい。
（１）はセラミック製の碍子本体、（２）は電圧非直線
抵抗特性を持つＺｎＯ素子、（３）はこのＺｎＯ素子（
２）を碍子本体ｆｌｌの内腔内に固着一体化するための
ガラス質結合剤である。ＺｎＯ素子（２）はＺｎＯを主
成分とし、ｍｌのＢ１）Ｊ 、５ｂＪｓ、ＣａＯ、、Ｍ
ｇＯ等の添加物及び不純物を含有するもので、銀ペース
トのような導電性ペースト（４）をはさんで多数の素子
を積層したものである。なお碍子本体＋１）の両端部に
は金属フランジあるいはキャップ等の取付金具（５）が
セメント（６）によって固着され、ＺｎＯ素子（２）の
上下の端面ばこれらの取付金具（５）の内面に電気的に
接続された構造となっている。また第２図に示されるよ
うに、ＺｎＯ素子（２）を懸垂碍子の碍子本体ｆｉｌに
ガラス質結合剤（３）により固着してもよい。
この場合にはＺｎＯ素子（２）の上端は金具（７）を介
して懸垂碍子のキャップ金具（８）に、またＺｎＯ素子
（２）の下端は金具（９）を介してピンα匂に電気的に
接続されている。
して懸垂碍子のキャップ金具（８）に、またＺｎＯ素子
（２）の下端は金具（９）を介してピンα匂に電気的に
接続されている。
前述のとおり、本発明においてはこのガラス質結合剤（
３）は、その熱膨脹係数がＺｎＯ素子（２）の熱膨脹係
数と碍子本体（１）の熱膨脹係数のいずれよりも小さい
ものとされている。またＺｎＯ素子（２）が封着時に熱
により劣化することを防止するため、ガラス質結合剤（
３）は融点が３５０〜５２０℃、より好ましくは４００
〜５００℃のものが使用される。ここでガラス質結合剤
（３）の熱膨張ｊ：ｆ：数をＺｎＯ素子（２）および碍
子本体（１）のいずれの熱膨脹係数よりも小さくしたの
は、後のテストデータからも明らかなように、最も強度
が小さいガラス質結合剤（３）の端部に発生する引張応
力をできるだけ小さくしてガラス質結合剤（３）を起点
とするクランクが生じないようにするためである。また
（ＺｎＯ素子（２）の熱膨脹係数／ガラス質結合剤（３
）の熱膨脹係数）の値をＡとし、（碍子本体（１）の熱
膨脹係数／ガラス質結合剤（３）の熱膨脹係数）の値を
Ｂとしたとき、ＡとＢは１〈Δ≦２．１＜Ｂ≦２．５の
範囲にあることが好ましい。ＡとＢとがこれらの範囲を
越えるとＺｎＯ素子（２）及び碍子本体（１）を起点と
するクラックが生じ易くなるからである。
３）は、その熱膨脹係数がＺｎＯ素子（２）の熱膨脹係
数と碍子本体（１）の熱膨脹係数のいずれよりも小さい
ものとされている。またＺｎＯ素子（２）が封着時に熱
により劣化することを防止するため、ガラス質結合剤（
３）は融点が３５０〜５２０℃、より好ましくは４００
〜５００℃のものが使用される。ここでガラス質結合剤
（３）の熱膨張ｊ：ｆ：数をＺｎＯ素子（２）および碍
子本体（１）のいずれの熱膨脹係数よりも小さくしたの
は、後のテストデータからも明らかなように、最も強度
が小さいガラス質結合剤（３）の端部に発生する引張応
力をできるだけ小さくしてガラス質結合剤（３）を起点
とするクランクが生じないようにするためである。また
（ＺｎＯ素子（２）の熱膨脹係数／ガラス質結合剤（３
）の熱膨脹係数）の値をＡとし、（碍子本体（１）の熱
膨脹係数／ガラス質結合剤（３）の熱膨脹係数）の値を
Ｂとしたとき、ＡとＢは１〈Δ≦２．１＜Ｂ≦２．５の
範囲にあることが好ましい。ＡとＢとがこれらの範囲を
越えるとＺｎＯ素子（２）及び碍子本体（１）を起点と
するクラックが生じ易くなるからである。
なおＺｎＯ素子は５００ °Ｃ以上の温度をかけるとそ
の特性が劣化するため、ガラス質結合としては５００℃
以下の温度で封着できる低融点ガラスを用いることが望
ましい。しかし一般にＺｎＯ素子（２）の熱膨脹係数は
４０〜８０ Ｘ １０−７／ ’Ｃ程度であり、また碍
子本体ｆｌ＋の熱膨脹係数も５０〜１００ ｘｌＯ−’
／℃であるのに対して、通常の低融点ガラスの熱膨脹係
数は１００×１０″？／℃を越えるため、ガラス質結合
剤として通常の低融点ガラスを用いることは本発明にお
いては不適当である。そこで本発明においては５００℃
以下で封着が行え、しかもＺｎＯ素子や碍子本体よりも
低い熱膨脹係数を持つガラス質結合剤として、ＰｂＯ−
ａ、ｏ、系ガラスであって凝固時にＺｒＯ２，５ｉＯｚ
、 ＰｂＯ，ＴｉＯ＊＋β−ユークリプタイト、コーデ
ィエライト等の低膨張セラミックス結晶を析出する組成
のものが用いられる。その具体例を第１表に示す。
の特性が劣化するため、ガラス質結合としては５００℃
以下の温度で封着できる低融点ガラスを用いることが望
ましい。しかし一般にＺｎＯ素子（２）の熱膨脹係数は
４０〜８０ Ｘ １０−７／ ’Ｃ程度であり、また碍
子本体ｆｌ＋の熱膨脹係数も５０〜１００ ｘｌＯ−’
／℃であるのに対して、通常の低融点ガラスの熱膨脹係
数は１００×１０″？／℃を越えるため、ガラス質結合
剤として通常の低融点ガラスを用いることは本発明にお
いては不適当である。そこで本発明においては５００℃
以下で封着が行え、しかもＺｎＯ素子や碍子本体よりも
低い熱膨脹係数を持つガラス質結合剤として、ＰｂＯ−
ａ、ｏ、系ガラスであって凝固時にＺｒＯ２，５ｉＯｚ
、 ＰｂＯ，ＴｉＯ＊＋β−ユークリプタイト、コーデ
ィエライト等の低膨張セラミックス結晶を析出する組成
のものが用いられる。その具体例を第１表に示す。
第１表
（実験例）
内径５１ｍｍ、胴径８１ｍｍ、等径１４１）１Ｉｆｆｌ
、長さ１２０ｎ＋ｎ＋の碍子本体の内部に外径４７ｍｍ
、長さ２ＱｍｍのＺｎＯ素子を導電性ペーストにより６
個接着したものを置き、ガラス質結合剤を電気炉内で４
９０ ℃に加熱した状態で充填、冷却し、第２表にＮｏ
、１〜Ｎｏ、３２として示す各種の避雷碍子を得た。こ
れらの避雷碍子について染色試験によりクランクの発生
状態を観察した。次に６０°Ｃの温湯とドライアイスで
一４０度に冷却したメチルアルコールとに４時間ずつ交
互に浸漬する冷熱試験を１０サイクルくり返し、染色試
験によりクラックの発生状態を観察した。
、長さ１２０ｎ＋ｎ＋の碍子本体の内部に外径４７ｍｍ
、長さ２ＱｍｍのＺｎＯ素子を導電性ペーストにより６
個接着したものを置き、ガラス質結合剤を電気炉内で４
９０ ℃に加熱した状態で充填、冷却し、第２表にＮｏ
、１〜Ｎｏ、３２として示す各種の避雷碍子を得た。こ
れらの避雷碍子について染色試験によりクランクの発生
状態を観察した。次に６０°Ｃの温湯とドライアイスで
一４０度に冷却したメチルアルコールとに４時間ずつ交
互に浸漬する冷熱試験を１０サイクルくり返し、染色試
験によりクラックの発生状態を観察した。
その結果を０、△、×で第２表に示した。○は全くクラ
ックが認められなかったことを、△はテストピースの一
部にクランクが認められたことを×は全数にクランクが
認められたことを意味する。
ックが認められなかったことを、△はテストピースの一
部にクランクが認められたことを×は全数にクランクが
認められたことを意味する。
以上の実験例中代表的なものを選択して第３図及び第４
図に示した。第３図から明らかなように１＜Ａｓ２．１
＜Ｂ≦２．５の範囲内において良好な結果が得られるこ
とが分かる。
図に示した。第３図から明らかなように１＜Ａｓ２．１
＜Ｂ≦２．５の範囲内において良好な結果が得られるこ
とが分かる。
第２表
（発明の効果）
本発明は以上の説明からも明らかなように、ガラス質結
合剤の熱膨脹係数をＺｎＯ素子と碍子本体のいずれの熱
膨脹係数よりも小さくすることにより、製造時、課電時
あるいは被雷時の急熱や急冷によってもその内部に熱応
力によるクラックが発生すること防止し、またこれに起
因する避雷碍子の破壊事故を防止したものである。よっ
て本発明によれば落雷時の過大電流から碍子や電気設備
を保護できることは勿論、長期間にわたり安定した特性
が維持されるので保守点検の手数を軽減することもでき
る。このように本発明は従来の問題点を解決した避雷碍
子として、産業の発展に寄与するところは極めて大であ
る。
合剤の熱膨脹係数をＺｎＯ素子と碍子本体のいずれの熱
膨脹係数よりも小さくすることにより、製造時、課電時
あるいは被雷時の急熱や急冷によってもその内部に熱応
力によるクラックが発生すること防止し、またこれに起
因する避雷碍子の破壊事故を防止したものである。よっ
て本発明によれば落雷時の過大電流から碍子や電気設備
を保護できることは勿論、長期間にわたり安定した特性
が維持されるので保守点検の手数を軽減することもでき
る。このように本発明は従来の問題点を解決した避雷碍
子として、産業の発展に寄与するところは極めて大であ
る。
第１図は本発明の実施例を示す一部切欠正面図、第２図
は他の実施例を示す一部切欠正面図、第３図は実験例Ｎ
ｏ、１〜Ｎｏ、３２から選択された代表的な避雷碍子に
おけるＺｎＯ素子とガラス質結合剤と碍子本体との熱膨
脹係数比を示すグラフ、第４図はそれを絶対値で示すグ
ラフである。 （１）：碍子本体、ｆ２１ ： ＺｎＯ素子、（３）ニ
ガラス質結合剤。
は他の実施例を示す一部切欠正面図、第３図は実験例Ｎ
ｏ、１〜Ｎｏ、３２から選択された代表的な避雷碍子に
おけるＺｎＯ素子とガラス質結合剤と碍子本体との熱膨
脹係数比を示すグラフ、第４図はそれを絶対値で示すグ
ラフである。 （１）：碍子本体、ｆ２１ ： ＺｎＯ素子、（３）ニ
ガラス質結合剤。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電圧非直線抵抗特性を持つＺｎＯ素子（２）をセラ
ミック製の碍子本体（１）の内部にガラス質結合剤（３
）を介して固着一体化した避雷碍子において、ガラス質
結合剤（３）の熱膨脹係数をＺｎＯ素子（２）と碍子本
体（１）のいずれの熱膨脹係数よりも小さくしたことを
特徴とする避雷碍子。 ２、（ＺｎＯ素子の熱膨脹係数／ガラス質結合剤の熱膨
脹係数）の値Ａを１＜Ａ≦２とし、（碍子本体の熱膨脹
係数／ガラス質結合剤の熱膨脹係数）の値Ｂを１＜Ｂ≦
２．５とした特許請求の範囲第１項記載の避雷碍子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61282822A JPS63136424A (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | 避雷碍子 |
| US07/054,789 US4796149A (en) | 1986-11-27 | 1987-05-27 | Lightning arrestor insulator |
| DE8787304924T DE3761404D1 (de) | 1986-11-27 | 1987-06-03 | Blitzableiter-isolator. |
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