JPH02236982A - 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 本発明は雷等によって通信回路等に誕発される異常サー
ジから通信機器等や人体を保謹するために用いられる避
雷器に関するものである．従来技術 現在のガス人放電形避雷器には、セラミックス等を外筒
としてその両端関口部ｓｔＪｉにて封止し内部にガス封
入して成るセラミックス管タイプと、ガラス管を外筒と
するガラス管タイプのものがある． このタイプの避雷器は加工精度を上げるために電極放電
面の材質や形状、放電電極間に介在する気体の種類や圧
力など、又放電開始遅れを短縮させるために電極放電面
への電子放射促進物買の固着、外筒内面への誘電材料か
ら成る点孤条片設置などの工夫が凝らされている。

これに対しバリスタ等の半導体形素子は放電開始遅れが
著しく小さい長所があるので、ガス人放電形避雷器に代
って一部では使用されている．発明が解決しようとする
問題点 セラミックス管タイプはセラミックス外筒の両端開口部
にメタライズ処理が施され、これに銀ロウを介して金Ｒ
７ＦｉＭによって内部にガス封止される構造である．本
技術は工業的に実施されているが、製造条件が高温度で
あってしかも高密封加工技術を要しコスト高となる欠点
があった。

ガラス管タイプは、これに反して電極の封入が容易で製
造コストを低くできる利点があるが、従来のガラス管タ
イプの避雷器ではセラミックス管タイプのものと異なり
内部の電極配置を高精度に保ちながら封止することは困
難で、精密な電極配置がとりにくく、保護性能の低いも
のが多かった。

又上記ガス人放電形避雷器によれば、グロー放電になっ
てからアーク放電に転啓するために設定値以上の電圧が
印加されても、設定値以上の電圧を残留させてしまう欠
点があった．具体的に言えば入力雷サージに対する放電
の遅れが数μｓ乃至数ｌＯμＳと大きいため、立上り電
圧が例えは１κＶ／μＳとか５　ＫＶ／μＳと高くなる
と、この雷サージに対する放電開始電圧は直流放電用開
始電圧の２倍乃至３倍程度に上昇することになる。この
僅かの瞬間に生じる設定値以上の残留電圧は、近来のよ
うに高密度の半導体素子を全面的に取り入れた電子化又
は集積回路化された端末機器側の耐圧能力を遥かに超え
るので、端末機器を完全に保護できないことを意味する
ため、放電開始遅れの短縮は極めて重要な課題になって
いる，避雷器にシリコンダイオードを並列に接続するこ
とにより、放電開始遅れを短縮する回路もあるが、この
場合には素子数が多くなり、回路接続が複雑になる． 他方バリスタ等の半導体形の素子は流れる電流が大きい
ときには、放電開始電圧に相当する動作電圧が上昇する
ことや、耐量のわりに形状が太きくなること、即ち動作
電圧ｘ１！流のエネルギーを素子が発生し、アーク放電
電圧Ｘ電流のエネルギーですむガス人放電形避雷器より
大きな体積を必要とするものであった．そのために必然
的に電極間静電気容量も著しく大きくなウて広域特性に
悪い影響を与えるという欠点があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、ガラス管タイプであるにも拘らず、
電極の配置を高精度に保ちなから封止できて放電開始遅
れが極めて短縮され、小型で高い保護性能を有する避雷
器を提供することにある． 問題点を解決するための手段 本発明は外形が板状又は管状の誘電体を電極間に取付け
し、両電極は少なくとも一方が誘電体表面における沿面
放電の背後電極になるように配すると共に、両電極間に
おけるアーク放電の電極になるように配置し、好ましく
は沿面放電路の寸法よりアーク放電間隙寸法を小さく配
置して各々の電極にリード線の一端を接続して避雷器本
体を形成し、上記各々のリード線の他端だけを露呈させ
るように上記避雷器本体をガラス管で封止したものであ
り、沿面放電路及びアーク放電間隙等の寸法設定にて放
電開始電圧を容易に低くすることができるようにすると
共に、誘電体の両側に電極間の間隙を高精度に維持でき
るように封止前に別途外部で組立てできるようにしてガ
ラス管タイプであるにも拘らず、電極配置を高精度に維
持しつつ封止でき、加えて放電開始遅れが極めて少なく
高速で作動し、放電エネルギーの大きい沿面放電をトリ
ガーとして高い保護性能を得ることができるようにした
ものである． 作用 上記の如く放電用電極な屈電体を介して沿面放電路とア
ーク放電間隙を形成する如く配置して誘電体に対する背
後電極を形成するとこの境界に大きな静電界歪が発生し
、電子放射が開始し易くなり、放電開始電圧で訊電体に
沿って静電界歪の最も大きいポイントより極めて短い放
電遅れ時間で電子放射即ち沿面放電を開始すると共に、
アーク放電の電極間放電に穆行する．アーク放電即ち主
放電になると放電中の電圧が低下するために沿面放電は
中止される． 実施例 実施例１（第１図乃至第３図参照） 第１図．第２図に本発明の一実施例の二極型避雷器本体
を示す．本実施例の避雷器本体は、板状の誘電体（例え
ば銹電率３００以上のチタン酸バリウムセラミックス等
の高説電体）４を介して板状の第１の電極２と第２の電
極３を相対して接着し、各電極にはリード線１の一端を
接続してある．各々のリード線１の他端だけ露呈させて
上記避雷器本体をガラス管５で封止して第３図に示すガ
ス人放電形避雷器が形成されている．ガラス管５内には
ガス（Ｈｚ　，Ｈｊ２．Ｎｊ！，Ａｒ　，Ｎｘ等）が封
入される．誘電体４は板状とは限らず管状に成形してあ
ラても良い． 具体的には電極２の一端を誘電体４の一方表面に、電極
３の一端を誘電体４の他方表面に夫々互いに逆向きとな
るように添着して同一端間に誘電体４を介在させると共
に、該電極２．３の一端を先端において夫々尖形にし、
該各尖形＃２゜３゜に誘電体４の表面に沿う沿面放電路
４ａを夫々形成する． 他方電極２．３の各他端は上記各一端に対し夫々Ｕ形と
なるように折曲して、該電極２の他端を電極３の一端外
側方に、電極３の他端を電極２の一端外側方に夫々並行
て互いに逆向きに延在させ、電極２の一端外表面と電極
３の他端内表面との間、及び電極３の一端外表面と電極
２の他端外表面との間に夫々アーク放電間！！！２ｂ，
３ｂを形成する． 斯くして屈電体４を一対の電極２．３間に介在し、両電
極２．３は少なくとも一方が誘電体表面における沿面放
電電極を形成すると共に、両電極間におけるアーク放電
電極を形成するように配置して第１図．第２図に示す避
雷器本体を形成し該避雷器本体を第３図に示すようにガ
ラス管５で密封するのである．この時リード１は上記各
電極２．３の適所、例えば上記折曲部に接続し、自由端
を上記ガラス管５外へ互いに逆向きにして突出させる． 好ましくは上記アーク放電間１ｌ２ｂ，３ｂの寸法は沿
面放電路４ａの寸法２ａ，３ａより小さくなるように設
定する． 本実施例の避雷器の放電動作について説明する． リード１の両端に雷サージ等によるインパルス電圧が印
加されると、誘電体４を介して両電極を上記のように配
置して一方が背後電極を形成するとこの境界に大きな静
電界歪が発生し、先ず第１の電極２と第２の電極３一端
の沿面放電路４ａにおける誘電体表面に沿って沿面放電
が発生し、それから第１の電極２と第２の電極３の間隙
２ｂ，３ｂのアーク放電に移行する．アーク放電即ち主
放電になると放電中の電圧が低下するために沿面放電は
中止される．誘電体表面に沿って放射される沿面放電は
通常言われているように放電遅れなく短時間に高エネル
ギーのトリガーの役割を果たして間隙２ｂ．３ｂでの主
放電が光電子放射により開始され、短時間（数１０ｎｓ
ａｃ以下）の間アーク放電として行なわれる．アーク放
電間隙２ｂ，３ｂを形成する主電極の放電面には電子放
射を促進するため低仕事関数のバリウム等より成る薬剤
９を塗布したほうが好ましい． 本実施例で示されている板状電極は薄板からの打ち抜き
とか、プレスによる折り曲げ成形ができるため、自動化
された大量生産が容易である．又電極２．３は金属線材
にて形成できる．又誘電体４を管状にする場合、その母
線に沿い上記電極２．３を添看する． 放電開始電圧は沿面放電路４『の寸法２ａ，３ａにより
制御されるが、実施例は前記の如く同形のυ形の電極の
一端が互い違いとなるように対向させる形態であるため
、等間隔を形成し易く極性差が発生しにくいと共に、従
来のセラミックス管タイプやガラス管タイプと違って封
止作業とは独立に、機械的に高精度に且つ容易に電極組
立が行なえるという特徴があり、製造の容易さと低コス
ト化を兼ね備えたものとなる．第１図Ａ−Ａ’矢視の第
２図に示す通り沿面放電路４ａを形成する少なくとも一
方の電極の一端を尖形端２゜３゜にすると、電解が集中
し放電遅れ時間が減少すると共に、放電開始電圧の再現
性が向上するので好ましい形状の一つである。

実施例２（第４図参照） 第４図に本発明の第２実施例の３８ｉ型避雷器本体を示
す．該実施例は実施例１で説明した避雷器本体に相当す
る組立体を一対準備し、一方の電極組立体の第１の電極
２−２と他方の電極組立体の第２のＩＩ極３−１とを図
示の如く結合接続して中間電極を形成し、該中間電極の
一方、例えば電極２−２の外端に接続のりード１−３を
接地用とすると共に、上記中間電極の一端と他端側に配
置された電極２−１と３−２の外端に接続のりード１−
１．１−２を線路用としガラス管で密封している． 本実施例においても各沿面放電路４ａにトリガーの役割
をもたせて間隙２ｂ．３ｂで主放電であるアーク放電が
行なわれるので、実施例１と同様の効果が得られる． 実施例３（第５図参照） この実施例は第１と第２の電極６．７の一端を誘電体４
の一方表面に添設して対向状態に配置すると共に、第３
の電極８の一端を上記誘電体４の他方表面に添設し、各
一端の先端にｉ！電体４表面における沿面放電路４ａを
形成し、他方第１と第２の電極６．７の他端を夫々の一
端に対しＵ形となるように折曲して上記第３の電極８の
外側方にアーク放電間１１９６ｂ、７ｂを以って並行に
延在させて各先端を対向状態とすると共に、上記第３の
電極８の他端を上記第１と第２の電極６．７の一端外側
方にアーク放電間ｊｌ８ｂを以って並行に延在させ、第
１．第２．第３の電極６，７．８に夫々リード１−１．
１−２．１−３を接続し、第１実施例と同様ガラス管に
て密封する．第３の電極８は第１，第２の電極６，７を
添着した誘電体４の反対側表面において延在し第１，第
２の電極６．７の他端との間でアーク放電間隙を形成す
る部分と、該放電部分に結合して第１，第２の電極６，
７の一端との間でアーク放電間隙を形成する部分を有す
れば、その設計上の形態にとらわれない． 又アーク放電間隙８ｂ，７ｂ，８ｂの寸法を、沿面放電
路４ａの寸法６ａ．７ａ，８ａより小にすることが好ま
しいことは第１，第２実施例の場合と同様である． 第１．第２．第３実施例に示すように、本発明において
は電極間に誘電体を介在し、両電極が誘電体表面におけ
る沿面放電路を形成すると共に、両電極間におけるアー
ク放電間隙を形成するように配置された要件を溝たし、
この要件を充足する他の種々の変形例が考えられ、上記
各実施例はその例を示している． 発明の効果 以上本発明の避雷器は、放電遅れが極めて少なく高エネ
ルギーの沿面放電にトリガーの役割りを果させ、主放電
であるアーク放電が極めて短時間で行なわれ、機器の保
護が確実なる特徴を有し、従来の放電開始遅れの問題を
有効に解決する。

又沿面放電路の寸法と主放電間隙の寸法を分けて、別々
に機能を果させることにより、沿面放電の放電時間が短
くなり、沿面放電部の絶縁低下が減少し寿命が長くなる
． 又封止前に誘電体を介しての電極の組立てや間隙調整が
できるので、高精度で高能率な製造が容易に行なわれ、
低コスト化が図られると共に、高信頼の保護性能を得る
ことができる． 又従来のセラミックス管タイプやガラス管タイプに比し
、小型化が可能であり，露呈リード線等の構造から基盤
組立てにも適用し易い利点がある．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す２極型避雷器本体の
組立図、第２図は同図Ａ−Ａ’矢視図、第３図はガラス
管で封止した同避雷器の組立断面図、第４図は本発明の
第２実施例の３極型避雷器本体の組立図、第５図は本発
明の第３実施例の三極型避雷器本体の組立図である． １・・・リード、２．３．６，７．８−・・電極、４・
・・屈電体、４ａ・・・沿面放電路、２ａ，３ａ，６ａ
，フａ，８ａ・・・沿面放電路の寸法、２ｂ，３ｂ，６
ｂ，　フｂ，ａｂ・・・アーク放電間隙．特許出願人Ｅ
ｌ　ｉ’ｉ−ａｉｘ−．ク区 法

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電体を電極間に介在し、両電極は少なくとも一
   方が誘電体表面における沿面放電電極を形成するように
   配置すると共に、両電極間におけるアーク放電電極を形
   成するように配置し、各々の電極にリードの一端を接続
   して避雷器本体を形成し、上記各リードの他端を露呈す
   るように上記避雷器本体をガラス管で封止して成ること
   を特徴とする避雷器。
2. （２）誘電体として管状のものを用いて成ることを特徴
   とする請求項１記載の避雷器。
3. （３）上記両電極を誘電体表面に沿う沿面放電路の寸法
   よりアーク放電間隙の寸法が小さくなるように配置する
   ことを特徴とする請求項１記載の避雷器。
4. （４）上記誘電体の誘電率を３００以上の高誘電体とす
   ることを特徴とする請求項１記載の避雷器。
5. （５）上記電極のアーク放電用間隙を形成する放電面に
   低仕事関数の元素から成る薬剤を密着して成ることを特
   徴とする請求項１記載の避雷器。