TW201739132A - 突波防護元件 - Google Patents

Abstract

本發明的突波防護元件，係具備絕緣性管(2)，與閉塞絕緣性管的兩端開口部，於內部封止放電控制氣體的一對封止電極(3)；一對封止電極具有突出於內方且相互對向之一對突出電極部(5)；於絕緣性管的內周面，至少形成1個延伸存在於圓周方向的溝部(2a)。

Description

突波防護元件

本發明係關於使用於從因打雷等所產生的突波(Surge)保護各種機器，用以防止事故於未然的突波防護元件。

於電話、傳真機、數據機等之通訊機器用的電子機器之與通訊線連接的部分、電源線、天線或CRT、液晶電視及電漿電視等的畫像顯示驅動電路等、容易承受雷電突波(Lightning surge)或靜電等的異常電壓(突波電壓)所致之電擊的部分，為了防止因異常電壓而電子機器或搭載該機器之印刷電路基板的熱損傷或失火等所導致之破壞，連接有突波防護元件。

先前，例如專利文獻1及2所示，記載有具備陶瓷、玻璃等的筒體即絕緣性管，與從封止絕緣性管之一對封止電極，對向狀態地突出之一對突出電極部的避雷器(Arrester)型的突波防護元件。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本新型登記第3151069號公報

[專利文獻2]日本特開平5-36460號公報

於前述先前技術，還留有以下的課題。

亦即，因為電弧放電而構成突出電極部的金屬會熔融噴濺，金屬成分附著於絕緣性管的內面，導致一對封止電極之間的絕緣性惡化的問題。尤其，在突波施加電流超過10kA時，金屬的噴濺變得明顯，大量的金屬成分附著於絕緣性管的內面的話，也會有絕緣性管的內周面形成通電電路而造成短路的狀況，在該狀況中，會有被判斷為突波防護元件的使用壽命已到的問題。

本發明係有鑑於前述課題所發明者，目的為提供可抑制因電弧放電而噴濺之金屬成分的附著所致之短路的突波防護元件。

本發明為了解決前述課題，採用以下的構造。亦即，第1發明的突波防護元件，其特徵為具備：絕緣性管；一對封止電極，係閉塞前述絕緣性管的兩端開口部，於內部封止放電控制氣體；一對前述封止電極具有突出於內方且相互對向之一對突出電極部；於前述絕緣性管 的內周面，至少形成1個延伸存在於圓周方向的溝部。

亦即，在該突波防護元件中，於絕緣性管的內周面，至少形成1個延伸存在於圓周方向的溝部，所以，因為電弧放電而噴濺的金屬成分即使附著於絕緣性管的內周面，也難以進入溝部內，因此，難以形成附著金屬所導致的通電電路，可抑制短路。又，藉由溝部，通過絕緣性管之內周面的封止電極之間的沿面距離(Creepage distance)變長，即使在此觀點中也難以形成附著金屬所導致的通電電路。

第2發明的突波防護元件，係於第1發明中，前述溝部，係於前述絕緣性管的軸線方向形成複數個。

亦即，在該突波防護元件中，溝部於絕緣性管的軸線方向形成複數個，所以，可藉由複數溝部抑制附著金屬所導致之通電電路的形成，更可防止短路。

第3發明的突波防護元件，係於第1或第2發明中，前述溝部，係至少形成於前述絕緣性管的開口部的附近。

亦即，在該突波防護元件中，溝部至少形成於絕緣性管之開口部的附近，所以，利用在電弧放電所致之金屬成分相較於中央部更難以附著之開口部的附近設有溝部，可有效地防止一對封止電極之間的短路。

第4發明的突波防護元件，係於第1至第3發明任一中，前述溝部的前述絕緣性管之中間位置側的內 面，從前述絕緣性管的內周面朝向前述中間位置側傾斜。

亦即，在該突波防護元件中，溝部的絕緣性管之中間位置側的內面，從絕緣性管的內周面朝向前述中間位置側傾斜，所以，即使因為電弧放電而從一對突出電極部的前端側噴濺的金屬成分欲附著於溝部內，對於金屬成分的噴濺方向，溝部內的傾斜之前述中間位置側的內面被遮住，也難以附著於該內面，附著金屬所導致的通電電路更難以形成。

依據本發明，可發揮以下效果。

亦即，依據本發明的突波防護元件，於絕緣性管的內周面，至少形成1個延伸存在於圓周方向的溝部，所以，因為電弧放電而噴濺的金屬成分即使附著於絕緣性管的內周面，也難以進入溝部內，因此，難以形成附著金屬所導致的通電電路，可抑制短路。

所以，有助於元件的高壽命化，可增加可動作的突波施加數。尤其，本發明的突波防護元件，係適用於被要求大電流突波耐性之公共建設用(鐵路關聯、再生能源關聯(太陽電池、風力發電等))的電源及通訊設備。

1‧‧‧突波防護元件

2‧‧‧絕緣性管

2a‧‧‧溝部

3‧‧‧封止電極

4‧‧‧放電輔助部

5‧‧‧突出電極部

7‧‧‧凸緣部

8‧‧‧放電活性層

21‧‧‧突波防護元件

22‧‧‧絕緣性管

22a‧‧‧溝部

22b‧‧‧溝部

22c‧‧‧溝部的絕緣性管之中間位置側的內面

P‧‧‧絕緣性管之中間位置

[圖1]揭示本發明的突波防護元件之第1實施形態的 軸方向的剖面圖。

[圖2]圖1的A-A線箭頭剖面圖。

[圖3]揭示本發明的突波防護元件之第2實施形態的軸方向的剖面圖。

[圖4]本發明之第2實施形態中，揭示要部的放大剖面圖。

以下，一邊參照圖1及圖2一邊說明本發明的突波防護元件之第1實施形態。再者，在以下說明所用之各圖面中，為了將各構件設為可辨識或容易辨識的大小，因應需要適切變更縮圖。

本實施形態的突波防護元件1如圖1及圖2所示，具備絕緣性管2，與閉塞絕緣性管2的兩端開口部，於內部封止放電控制氣體的一對封止電極3。

又，本實施形態的突波防護元件1係於絕緣性管2的內周面具備以離子源材料形成的放電輔助部4。

前述一對封止電極3具有突出於內方且相互對向之一對突出電極部5。

於前述絕緣性管2的內周面，至少形成1個延伸存在於圓周方向的溝部2a。在本實施形態中，溝部2a於絕緣性管2的軸線C的方向相互隔開間隔而形成複數個。

前述各溝部2a係對於絕緣性管2的內周面，形成為往垂直方向深入的矩形狀。再者，溝部2a的深度 L越大，越可抑制溝部2a內之金屬成分的附著所致之通電電路的形成。

又，各溝部2a係以軸線C為中心，圓環狀地分別形成於圓周方向。該等溝部2a係在製作絕緣性管2時，例如絕緣性管2的成形時且燒結前於內周面形成複數個縫隙狀的溝，之後進行燒結來製作。

於前述突出電極部5的對向面5b，以電子放射特性比封止電極3的材料還高的材料，形成放電活性層8。

前述放電活性層8係例如以Si、O為主成分，包含Na、Cs、C中至少之一。該放電活性層8係利用於例如矽酸鈉溶液加入碳酸銫粉末來製作前驅體(Precursor)，將該前驅體塗布於一對突出電極部5的對向面5b之後，對於前驅體，以矽酸鈉軟化的溫度以上且碳酸銫融解及分解的溫度以上的溫度，進行熱處理來製作。

前述放電輔助部4係以導電性材料，例如碳素材形成的放電輔助部。

再者，在本實施形態中，放電輔助部4係沿著軸線C跨越複數溝部2a之間而形成為直線狀或破線狀。

又，在圖1中，僅圖示沿著軸線C的一條放電輔助部4，但是，於圓周方向相互隔開間隔而形成複數條亦可。

前述封止電極3係例如以42Alloy(Fe：58wt%，Ni：42wt%)或Cu等構成。

封止電極3係具有藉由導線性熔接材(省略圖示)利用 加熱處理，密接狀態地固定於絕緣性管2的兩端開口部之圓板狀的凸緣部7。於該凸緣部7的內側，一體地設置有突出於內方，並且外徑小於絕緣性管2的內徑之圓柱狀的突出電極部5。

前述絕緣性管2是氧化鋁等的結晶性陶瓷材料。再者，絕緣性管2係以鉛玻璃等的玻璃管形成亦可，前述導電性熔接材，例如作為包含Ag的焊材，以Ag-Cu焊材形成。

封入前述絕緣性管2內的放電控制氣體，係採用惰性氣體等，例如He、Ar、Ne、Xe、Kr、SF₆、CO₂、C₃F₈、C₂F₆、CF₄、H₂、大氣等及該等混合氣體。

在該突波防護元件1中，過電壓或過電流侵入的話，首先，在放電輔助部4與突出電極部5之間進行初始放電，以該初始放電為契機，放電更進一步有進展的話，會從一方的突出電極部5往另一方的突出電極部5進行電弧放電。

如此，在本實施形態的突波防護元件1中，於絕緣性管2的內周面，至少形成1個延伸存在於圓周方向的溝部2a，所以，因為電弧放電而噴濺的金屬成分即使附著於絕緣性管2的內周面，也難以進入溝部2a內，因此，難以形成附著金屬所導致的通電電路，可抑制短路。

又，藉由溝部2a，通過絕緣性管2之內周面的封止電極3之間的沿面距離變長，即使在此觀點中也難 以形成附著金屬所導致的通電電路。

尤其，溝部2a於絕緣性管2的軸線方向形成複數個，所以，可藉由複數溝部2a抑制附著金屬所導致之通電電路的形成，更可防止短路。

接著，針對本發明之突波防護元件的第2實施形態，參照圖3及圖4以下進行說明。再者，於以下之實施形態的說明中，對於前述實施形態中所說明之相同構造要素附加相同符號，省略其說明。

第2實施形態與第1實施形態的不同處，係在第1實施形態中，溝部2a對於絕緣性管2的內周面形成為往垂直方向深入的矩形狀，相對於此，在第2實施形態的突波防護元件21中，如圖3及圖4所示，溝部22a、22b的絕緣性管22之中間位置P側的內面22c，從絕緣性管22的內周面朝向中間位置P側傾斜之處。

亦即，在第2實施形態中，溝部22a形成為對於與絕緣性管22的內周面垂直的方向，朝向傾斜方向深入，且自內周面起的傾斜方向朝向中間位置P側的剖面平行四邊形狀。

又，溝部22b形成於絕緣性管22的開口部的附近。該溝部22b係絕緣性管22之中間位置P側的內面22c，從絕緣性管22的內周面朝向中間位置P側傾斜，但是，剖面形狀設為台形狀或大略三角形狀。

再者，前述內面22c的傾斜角度α的絕對值越大，則金屬成分M越難附著於該內面22c。又，溝部 22a、22b的深度L及寬度t越大，越可抑制溝部22a、22b內之金屬成分M的附著所致之通電電路的形成。

如此，在第2實施形態的突波防護元件21中，溝部22a、22b的絕緣性管22之中間位置P側的內面22c，從絕緣性管22的內周面朝向中間位置P側傾斜，所以，即使因為電弧放電而從一對突出電極部5的前端側噴濺之金屬成分M欲附著於溝部22a、22b內，對於金屬成分M的噴濺方向(例如，圖4的箭頭)，溝部22a、22b內的傾斜之中間位置P側的內面22c也被遮住，難以附著於該內面22c，附著的金屬成分M所導致的通電電路更難以形成。

又，溝部22b至少形成於絕緣性管22之開口部的附近，所以，利用在電弧放電所致之金屬成分M相較於中央部更難以附著之開口部的附近設有溝部22b，可有效地防止一對封止電極3之間的短路。

再者，本發明的技術範圍並不限定於前述各實施形態及前述實施例，於不脫出本技術之要旨的範圍中可施加各種變更。

例如，在前述各實施形態中，沿著絕緣性管的內周面，圓環狀地形成溝部，但是，沿著絕緣性管的內周面，圓弧狀地形成溝部亦可。

1‧‧‧突波防護元件

2‧‧‧絕緣性管

2a‧‧‧溝部

3‧‧‧封止電極

4‧‧‧放電輔助部

5‧‧‧突出電極部

7‧‧‧凸緣部

8‧‧‧放電活性層

Claims (4)

1. 一種突波防護元件，其特徵為：具備：絕緣性管；及一對封止電極，係閉塞前述絕緣性管的兩端開口部，於內部封止放電控制氣體；一對前述封止電極具有突出於內方且相互對向之一對突出電極部；於前述絕緣性管的內周面，至少形成1個延伸存在於圓周方向的溝部。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之突波防護元件，其中，前述溝部，係於前述絕緣性管的軸線方向形成複數個。
3. 如申請專利範圍第1項所記載之突波防護元件，其中，前述溝部，係至少形成於前述絕緣性管的開口部的附近。
4. 如申請專利範圍第1項所記載之突波防護元件，其中，前述溝部的前述絕緣性管之中間位置側的內面，係從前述絕緣性管的內周面朝向前述中間位置側傾斜。