KR910000622B1

KR910000622B1 - 피뢰기 애자

Info

Publication number: KR910000622B1
Application number: KR1019870005744A
Authority: KR
Inventors: 쇼지 세이께; 다까오 도또끼; 마사유끼 노자끼
Original assignee: 닛뽕 가이시 가부시끼가이샤; 오하라 시게또
Priority date: 1986-11-27
Filing date: 1987-06-05
Publication date: 1991-01-28
Also published as: EP0269195B1; US4796149A; CA1293293C; EP0269195A1; JPS63136424A; KR880006722A; DE3761404D1; JPH0255922B2

Abstract

내용 없음.

Description

피뢰기 애자

제1도는 본 발명의 일실시예에 대한 일부 정단면도.

제2도는 본 발명의 다른 일실시예에 대한 일부 정단면도.

제3도는 실시예 번호 1~32의 피뢰기 애자에 있어서, 유리질 접합물질에 대한 절연체의 열팽창계수비에 대하여 유리질 접합물질에 대한 ZnO 소자의 열팽창계수비를 나타낸 그래프.

제4도는 열팽창계수를 절대값으로 나타낸 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 절연체 2 : ZnO 소자

3 : 유리질 접합물질 4 : 전도성 페이스트(paste)

본 발명은 ZnO 소자가 절연체에 매립되어 일체식으로 고정된 피뢰기 애자에 관한 것이다.

낙뇌가 떨어지는 경우 과전류로부터 애자를 보호하기 위한 수단으로서, 피뢰기 애자가 주목을 끌고 있으며, 예를 들어 전압 비선형 저항특성을 갖는 주성분으로서 ZnO을 구성하는 소자(차후는 ZnO 소자라 칭함)가 절연체에 매립되어 있고 시멘트, 유리 등과 같은 무기 접합물질에 일체식으로 고정된 일본국 특허출원 공개 제124,294/1979호, 제32,308/1980호, 제49,178/1984호 등이 있다. 상기 ZnO 소자 는 공기중의 수분과 반응하여 열발생이 증가함에 따라 그 저항값이 점점 떨어지게 되므로 애자는 파괴될 위험에 놓이게 되고, 따라서 보통 ZnO 소자를 그 주위가 밀봉된 상태로 절연체내에 고정시켜 감쇠를 방지한다.

상기의 경우, 밀봉중 ZnO 소자의 열화에 의한 감쇠를 방지하기 위한 목적으로 지금까지는 무기 접합물질로서 그 열팽창계수를 특별히 고려하지 않고, 저온에서 밀봉이 가능한 저융점 유리를 이용하였으며, 따라서 제조단계에서 열처리중 급냉시 또는 인가 전압에 의해 그 온도가 상승한 피뢰기 애자가 비, 눈 등을 맞을 때, 낙뇌에 의한 급가열시, 피뢰기 애자에 큰 열응력이 형성되어 무기 접합물질과 절연체, ZnO 소자 사이의 계면에 균열이 개시되고, 이러한 상황에서는 애자의 파괴와 같은 심각한 사고가 야기될 가능성이 있었다.

본 발명은 전술한 기존의 문제점을 해결하고, 피뢰기 애자가 그 제조나 사용중에 급냉 또는 급가열을 받는 경우 내부균열 개시속도를 최대한으로 감소시킬 수 있는 피뢰기 애자를 제조하기 위해 완성된 것이다.

본 발명에서 전술한 기술적 문제점을 해결하기 위해 많은 실험과 실제 사용 시험을 하여 완성한 피뢰기 애자는 전압 비선형 저항특성을 갖는 ZnO 소자의 절연체에 매립되어 유리질 접합물질과 일체식으로 고정되어 있고, 상기 유리질 접합물질의 열팽창계수가 ZnO 소자 및 절연체의 열팽창계수보다 작음을 특징으로 한다.

첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에서 도면부호 1은 세라믹으로 된 절연체(1), 도면부호 2는 전압 비선형 저항 특성을 갖는 ZnO 소자, 그리고 도면부호 3은 ZnO 소자(2)를 절연체(1)의 구멍에 일체식으로 고정하기 위한 유리질 접합물질이다. ZnO 소자(2)는 주성분으로서 ZnO를 구성하고 미량의 첨가제로서 Bi₂O₃, Sb₂O₃, CaO, MgO 등과 불순물을 함유하며, 이들은 은페이스트와 같은 전도성 페이스트(4)를 그 사이에 개입시켜서 연속적으로 적층되어 있다. 그리고 절연체(1)의 양 단부에는 금속 플랜지, 캡등과 같은 핏트먼트(fitment)(5)가 시멘트(6)로 고정되어 있고, ZnO 소자(2)의 최상단 및 최하단은 핏트먼트(5)의 내표면과 전기 접속되어 있다. 또한, 제2도에 도시된 바와 같이, ZnO 소자(2)는 유리질 접합재(3)로써 현수 애자의 절연체(1)에 고정할 수도 있다. 이 경우, ZnO 소자(2)의 최상단은 핏트먼트(7)를 거쳐 캡 핏트먼트(8)와 전기 접속하고, ZnO 소자(2)의 최하단도 핏트먼트(9)를 통하여 핀(10)과 전기 접속된다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 유리질 접합물질(3)의 열팽창계수가 ZnO 소자(2)와 절연체(1)의 열팽창계수보다 작아야 한다. 또한, 밀봉중 열화에 의한 ZnO 소자의 악화를 방지하기 위하여, 350 내지 520℃, 바람직하기는 400 내지 500℃의 융점을 갖는 유리질 접합물질(3)을 사용한다. 유리질 접합물질(3)의 열팽창계수가 ZnO 소자(2) 및 절연체(1)의 그것보다 작아야 하는 이유는 차후의 시험 데이타로부터 분명한 바와 같이, 강도가 가장 낮은 유리질 접합물질(3)의 단부에서 전개되는 인장응력을 최소화시켜 유리질 접합물질(3)로부터 시작되는 균열이 개시되지 않도록 하기 위함이다. 또한, 유리질 절합물질(3)에 대한 ZnO 소자(2)의 열팽창계수의 비를 A라 하고, 유리질 접합물질(3)에 대한 절연체(1)의 그것을 B라 하면, A와 B는 각각 1＜A≤2 및 1＜B≤2.5의 범위인 것이 바람직하다. 이는 A 또는 B가 상기 범위를 벗어날 경우, ZnO 소자(2) 또는 절연체(1)로부터 시작되는 균열이 개시되는 경향이 있기 때문이다.

그리고, 500℃ 이상의 온도가 가해질 때 ZnO 소자는 그 특성이 악화되므로 유리질 접합물질로서는 500℃ 이하의 온도에서 밀봉할 수 있는 저융점 유리를 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 일반적으로 ZnO 소자(2)는 약 40~80×10^-7/℃의 열팽창계수를 가지며 절연체(1)도 약 50~100×10^-7/℃의 열팽창계수를 가지는 반면에, 통상의 저융점 유리를 100×10^-7/℃를 넘는 열팽창계수를 가지므로 본 발명의 유리질 접합물질로서 통상의 저융점 유리를 사용하는 것은 적절하지 못하다. 따라서, 본 발명에서는 500℃ 이하의 온도에서 밀봉 가능하고 ZnO 소자 또는 절연체보다 열팽창계수가 작은 유리질 접합물질로서 ZrO₂·SiO₂, PbO·TiO₂, β-유크립타이트, 코오디어라이드트등과 같은 저팽창 세라믹 결정이 응고중에 분리될 수 있는 조성의 PbO-B₂O₃계 유리를 사용한다. 그 예는 다음 표 1에 제시한다.

[표 1]

[실시예]

각각 외경이 47mm, 길이 20mm인 ZnO 소자의 6개의 블록을 전도성 페이스트로 접합시켜 내경 51mm, 트렁크(trunk) 직경 81mm, 쉐이드(shade) 직경 141mm, 및 길이 120mm인 절연체에 위치시켰다. 전기로에서 490℃로 가열한 상태에서 절연체는 유리질 접합물질로 충진한 다음 냉각시켰다. 이어서, 표 2에 제시된 번호 1~32의 여러 가지 피뢰기 애자를 만들었다. 상기 피뢰기 애자에 대하여 염색 시험으로써 균열 개시상태를 관측하였다. 그리고 60℃의 온수 및 드라이아이스로 -40℃까지 냉각한 메틸알코올에서 각각 4시간동안 반복적으로 쇼킹(soaking)하는 냉각 및 가열시험을 10회 반복하고, 염색시험으로써 균열 개시상태를 관측하였다. 결과는 표 2에 ○, △, ×로 나타냈다. ○표는 균열이 없음을 나타내고, △표는 시편의 일부에 균열이 관측됨을 나타내며, ×표는 모든 시편에 균열이 관측되었음을 나타낸다.

상기 실시예로부터 대표적인 것을 선택하여 제3도와 제4도에 나타냈다. 제3도로부터 1＜A≤2 및 1＜B≤2.5의 범위에서 양호한 결과가 얻어짐을 알 수 있다.

[표 2]

상기 설명으로부터 분명한 바와 같이, ZnO 소자 및 절연체보다 열팽창계수가 작은 유리질 접합물질을 선택함으로써, 제조 또는 전압인가 중에 급냉 또는 급가열시, 또는 낙뇌시에도 열응력에 의한 피뢰기 애자의 균열개시를 방지할 수 있고, 따라서 피뢰기 애자의 파괴사고도 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 애자 및 전기 설비는 낙뇌의 경우 과전류로부터 보호될 뿐 아니라, 장기간 동안 안정된 특성을 유지함으로써, 유지 및 검사를 위한 성가신 작업을 피할 수 있다. 따라서, 본 발명은 전술한 문제점이 제거된 피뢰기 애자를 제공하고, 이 분야의 발전에 크게 기여한다.

Claims

전압 비선형 저항 특성을 갖는 ZnO 소자(2)가 절연체(1)에 매립되어 유리질 접합물질(3)과 일체식으로 고정되어 있고, 상기 유리질 접합물질(3)의 열팽창계수가 ZnO 소자(2) 및 절연체(1)의 열팽창계수보다 작음을 특징으로 하는 피뢰기 애자.
제1항에 있어서, 상기 유리질 접합물질의 융점이 350℃에서 520℃ 사이임을 특징으로 하는 피뢰기 애자.
제1항에 있어서, 상기 유리질 접합물질의 융점이 400℃에서 500℃ 사이임을 특징으로 하는 피뢰기 애자.
제1항에 있어서, 유리질 접합물질에 대한 ZnO 소자의 열팽창계수의 비(A)가 1＜A≤2의 범위이고, 유리질 접합물질에 대한 절연체의 열팽창계수의 비(B)가 1＜B≤2.5의 범위임을 특징으로 하는 피뢰기 애자.
제1항에 있어서, 유리질 접합물질로서 응고중, 저팽창 세라믹 결정을 분리하는 조성의 PbO-B₂O₃계 유리가 이용됨을 특징으로 하는 피뢰기 애자.
제5항에 있어서, 상기 저팽창 세라믹 결정이 ZrO₂·SiO₂, PbO·TiO₂, β-유크립타이트 및 코오디어라이트로 구성된 군에서 선택됨을 특징으로 하는 피뢰기 애자.