JPH03171582A - ガス放電型避雷器 - 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誘発される異常サー
ジから通信機器等や人体を保護するために用いられるガ
ス入放電型避雷器に関するものである。

従来技術 現在汎用されているガス入放電型避雷器は放電開始電圧
の再現性向上のため、放電の極間の距離を大きくし、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、電極放電面への低仕事関数の電子放射促進物
質、即ちエミッター材の塗布被着、電極放電面への高融
点耐熱材料の塗布固着、外筒内面への誘電材判から成る
点弧条片の設置などの手段を講じている。

これに対し電圧非直線抵抗体より成るバリスタ等の半導
体素子は放電開始遅れが著しく小さい長所があるので、
ガス人放電型ａＭ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 ガス入放電型避雷器にはボタン形と称される形式のガラ
ス管又はセラミック管を外管として、両端開口部に金属
電極を封着し、内部にガス封止して成る構造のものと、
ネオン管形と称される形式のガラス管に複数電極を対向
させてガラス管体自体で封着し、内部にガス封止して成
る構造のものがある。

上記ガス入放電型避雷器はサージが印加されると電極表
面より初期電子やイオンがまず放出され、次に放電ガス
中における１Ｍ．８ｉ間でグロー放電になり、次にアー
ク放電に転移して異常サージを吸収するという複段階の
放電機構であるため、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μ
ｓ乃至１０μｓと大きいため、立ち上り電圧が例えばｌ
ｋｖ／μＳとか５ｋｖ／μＳのように急峻に立ち上ると
、この雷サージに対する放電開始電圧は直流放電開妬電
圧の２倍乃至１５倍程度に上昇することになる。この僅
かの瞬間に生し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測の耐圧能力を遥かに超えて
、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化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漬れる電流が大きい
ときには、放電間妬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大きくなること、即ち動作
電圧×電琉のエネルギーを素子が発生し、アーク放電電
圧×電流のエネルギ一ですむガス入放電型避雷器より大
きな体積を必要とするものであった。そのために必然的
に電極間静電容量も著しく大きくなって広域特性に悪い
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案出されたもので、その目的と
するところは、放電現象を利用したガス入放電型避雷器
の長所を生かし、且つ欠点を改良することにより、電流
耐量が大きく、しかも放電開始遅れ時間が小さくて、急
な立ち上り特性のサジに対しても小型で高い保護性能を
発揮し得るガス入放電型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 上述の目的を達成するため、種々の試行の結果として電
極表面における大きな電界歪により発生する沿面放電が
、放電開始遅れ時間の極めて小さいトリガー放電を形成
し、主放電であるアーク放電へと極めて短時間に転移す
ることを見出し、本発明の完成に至ったものであり、上
記の如く複数の電極を対向させて、該電極間に放電間隙
を形成し、これを気密容器に封入し避雷器を構成する場
合に、該複数の電極の間隙に誘電体を介在すると共に、
上記電極間に該誘電体の非介在部を形成して誘電体に隣
接する放電間隙を形成するようにしたものである。

本発明は外形が板状又は管状の誘電体を電極間に設置し
、誘電体を電極に接着し、非導電性接着剤の場合には、
金属製電極と誘電率１０００以上の誘電体を最小の間隙
で密着する。又導電性接着剤の場合には前述の場合より
間隙が大きくなっても良く、更に誘電率も１００以上の
誘電体でよいので、工業的には後者が好ましい。

複数の電極の電極配置や間隙は誘電体表面の沿面放電に
よるトリガー放電から、Ｎ５間のアーク放電（主放電）
への転移がし易いように近接した配置にすることと沿面
放電路の寸法よりアーク放電間隙寸法を小さく配置する
ことが好ましい。

作用 上述の如く放電用電極を誘電体を介して沿面放電路とア
ーク放電間隙（主放電間隙）を形成する如く配置したと
ころ、その接点で大きな静電界歪が発生し、電子放射が
開始し易くなり、放電開始電圧で誘電体と電極の接点で
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、即ち沿而放電を開始すると共に、アー
ク放電の電極間放電に瞬時に転移する。アーク放電部分
の放電間隙か沿面放電の寸７去より小さい場合、アク放
電即ち主放電になると放電中の電圧が低下するために、
沿面放電は停止し、寿命を延長する。接点で大きな静電
界歪を発生させる方法として、種々試行した結果によれ
ば、高誘電体表面に電極が密着することが重要であり、
導電性接着剤による接着の方が好ましい。導電性接着剤
と同しような密着度が期待される溶接、融接、固相接合
、溶射法など接着剤なして接合する技術も採用可能であ
る。

実施例 以下図面に基いて本発明の実施例を説明する。

実施例１ 第１図は木発明に係るボタン型の通信機器用ガス入放電
型避雷器の構造図である。１．２は電極、３は誘電体、
１１は導電性接着剤、４はセラミックから成る外管、５
は銀ロウ、６は導電性点弧条片、７は不活性ガスで電極
１．２の気中放電表面には放電促進のためにエミッター
材が塗布されている。電極１．２の直径は６〜８ｍｍで
、材料は４２−６合金である。

セラミックス４は電極の直径と略等しく、外径６〜８ｍ
ｍのラシヒリング形状で、材質は高純度アルミナであり
、開口端面はメタライズ処理されている。不活性ガス７
の成分組成、圧力は放電開始電圧と両Ｔ４極の放電間隙
１３等によりパツシエン曲線をベースとして適宜条件が
選定され決定される。誘電体３を接着する場合、電極表
面を平面のままで間隙に接着しても良いが、誘電体３を
接着する部分に段差１５を設けて接着した方が良い。

段差が大きすぎるとトリガー効果が削減されるケースが
あるので、主放電間隙１３が０．６〜０．８ｍｍの場合
、段差１５は０　０５〜０．１５ｍｍにした方が好まし
い。接着は両面接着が好ましいが、片面接着しても非接
着面に導電性接着剤１１を均一に塗布すれば略同じ性能
を維持できる。

誘電率８０００で厚さ０．８ｍｍの誘電体３のチップを
間隙に設置した直流開始電圧３５０ｖの避雷器について
、５ｋｖ／μＳの衝撃波による放電開妬電圧は４５０〜
６００ｖである。比較例として通常のボタン型ガス入放
電型避雷器の値を示せば、同一条件で７００〜９００ｖ
が平均的数値である。放電を繰り返した場合の寿命は５
００回以上で耐量は５ＫＡである。

斯くしてセラミック管から成る外管４の両端開口部に金
属電極１．２を封着し、内部に不活性ガス７を封入する
と共に、電極１，２を外管４内に突出させてその対向放
電面１２を形成し、該対向放電面１２間に放電間隙１３
を形成し、更に該放電面１２の外周端に段差１５を介し
て放電面に対し低位となる室１４を対向して形威し、該
室１４に誘電体３を設置し介在する。即ち放電面１２に
間隙の大きい部分と小さい部分を形成し、該間隙が大き
い部分に誘電体３を介在し、間隙の小さい部分で主放電
間隙を形威する。上記外管４の内面には一端で一方の電
極１に短絡する導電性点弧条片６を他方の電極２に向け
延在させる。

該点弧条片６は上記誘電体３と最も離間する部位、好ま
しくは略１８０度反対側の面に設ける。

実施例２ 第２図は本発明に係るネオン管型の通信機器用ガス入放
電型避雷器の構造図である。１．２は電極、３は誘電体
、１１は導電性接着剤、７は不活性ガス、８はガラス製
の外管、９．１０はリート線で、電極の気中放電表面に
放電促進のためにエミッター材を塗布しても良い。図示
のように透明のガラス管から成る気密封着された外管８
内に電極１．２を対向して設置し、そのリード線９．１
０を外管８一端より外部へ導出し、外管８内に不活性ガ
ス７を封入する。

上記電８ｉｌ，２は段差１５を介して間隙の大きい対向
放電面と間隙の小さい対向放電面とを並設し、間隙の大
きい対向放電面間に上記ＭＭＮ体３を介在し、該誘電体
を導電性接着剤１１を介して電極１．２に接着する。上
記間隙の大きい対向放電面はリート線導出側に配し、間
隙の小さい対向放電面はリード線導出側と反対測に配し
、該対向放電面にて主放電間隙１３を形成する。又上記
誘電体３はその一端を上記間隙の大きい対向放電面から
りート線導出側へ突出させ、介在する。

上記ＴＬ極１，２はニッケル、アルミニウム、銅或は４
２−６合金等の金属材料を棒状或は板状で、棒状の場合
直径２〜３ｍｍφ、板状の場合巾２〜４ｍｍ（本実施例
の場合、巾２ｍ　ｍ．　ｆｉｌさ０．０５ｍｍ、長さ８
ｍｍの板状）である。誘電体３はＮ．極が棒状の場合は
管状又は半円管状が、電極か板状の場合は板状の方が好
ましい形状である。

第２図は板状の電極で構成した場合を示している。

上記導電性接着剤１】による接着では封止前に両面接着
により組立てる方が好ましいが、片面接着にしても非接
着面に接着剤を均一に塗布すれば略同し性能を維持でき
る。ガラス管８により形成される気密容器内には不活性
ガス７を封入し、放電条件を規定する。リート線９，１
０は電極１２の一端に夫々接続され、材料はデュメット
線や４２−６合金線であり、気密容器を形成するガラス
管自体との封着状態で、気密容器外へ導出されている。

上記の棒状或は板状の電極１．２は、両電極１．２を平
行に対向させることや両電柘１２の放電間隙のバラツキ
を小さくすること（木例の場合、０．６ｍｍの放電間隙
）が放電電圧の再現性向上に対して重要な点である。円
管状の誘電体３を使用する場合、棒状の電極と円管或は
半円管状の電極の組合せもあり得る。電極には段差を設
けた方が好ましい。平板電極の場合、誘電体の厚みがＴ
Ｌ　極の厚みより犬である方が好ましい。

誘電率を変更し、厚さ０．７ｍｍの誘電体３のチップを
間隙に設置した直琉開妬電圧３５０Ｖの避雷器について
５ｋｙ／μＳのｆｉｉｗ！Ｘ波による放電開始電圧ＶＳ
Ｓを測定した。比較例として通常のネオン管型ガス入放
電型避雷器の値を示せば、同一条件で２０００〜４００
０Ｖが平均的数値てあ放電を繰り返した場合の寿命は３
００回以上で耐量は３ＫＡである。

実施例３ 第３図は本発明に係るネオン管型の避雷器の他の実施例
の構造図である。該実施例は第２図に示す電極１．２間
に中間電極２゜を配し３ｉ構造とし、銹篭体３を電極１
と中間電極２゜間、及び電極２と中間電８ｉ２′間に互
いに対向して配し、ガラス管による外管８の一端より上
記中間電極２のリート線１６を、他端より上記電極１．
２のリード！ｓ９．１０を外部に導出した構成であり、
他の構成は実施例２と同様である。

平板状の電極１，２，２゜の３素子から成るため、２素
子方式より小型になり、経済的である点工業的に有意義
な構成のものである。図示の通り２素子の構成と原理的
に組合せと構成が同じであるため、放電特性、寿命、耐
蚤は同等である。

第１．第２．第３実施例に示すように、本発明において
は、平等電界を形成している電極間の間隙に、誘電体を
介在することにより、両電極間での誘電体表面における
沿面放電路によるトリガー放電を形成させ、両電極間の
主放電、即ちアーク放電に移行させるように配置された
要件を満し、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一例を示したに過ぎない。

発明の効果 以上本発明の′ａＭ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に極めて短時間に移行させることを
達成したため、従来のガス人ギャップ放電型避雷器の放
電開始遅れ時間が大きいという欠陥を有効に解消し、機
器の保護を確実にする特徴を有している。

又沿面放電路の寸法と主放電間隙の寸法に差を設けて、
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速度が減少し寿命が
長くなる。

又現在工業的に生産されているボタン型やネオン型のガ
ス入放電型避雷器の電極間隙に誘電体を設置する加工・
製造の方ｌ去であるため、現装の加工・製造の方法や設
備の改造は僅かで実施が可能であり、習得も容易である
点、工業生産技術の面より有意義であると言える。

又従来のネオン管型のサイズでボタン型の性質に近いか
、それより上まわるため、小型化が可能であり、露出リ
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実施例を示し、ボタン型の２極型
避雷器の断面図、第２図は第２実施例を示し、ネオン管
型の２８ｉ型避雷器の断面図、第３図は第３実施例を示
し、ネオン管型の３極型避雷器の断面図である。 １．２．２゜・・・電極、３・・・銹電休、４．８・・
・外管、７・・・不活性ガス、９，１０．１６・・・リ
ード線、１１・・・導電性接着剤、１２・・・対向放電
面、１３・・・主放電間隙、１４・・・室、１５・・・
段差。 Ｎ百のｉｊ：１’： ：（ｉ′Ｊ；γに変更なし） 手続補 正書 平戒２年２月Ｚ 日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の電極を対向させて該電極間に放電間隙を形
   成し、これを気密容器に封入した避雷器において、該複
   数の電極間に誘電体を介在すると共に、上記電極間に該
   誘電体の非介在部を形成して誘電体に隣接せる上記放電
   間隙を形成したことを特徴とするガス入放電型避雷器。
2. （２）電極間の放電間隙が大きい部分と小さい部分が段
   状に形成され、該間隙の大きい部分に誘電体を介在して
   成ることを特徴とする請求項１記載のガス入放電型避雷
   器。
3. （３）誘電体の正極側、負極側両面を導電性接着剤を介
   し上記対向する電極に接着して成ることを特徴とする請
   求項１記載のガス入放電型避雷器。
4. （４）誘電体の正極側、負極側の何れか一方の面を導電
   性接着剤を介し上記対向する一方の電極に接着し、同他
   方の面に導電性接着剤を塗布してできるだけ他方の電極
   に接近させて成ることを特徴とする請求項１記載のガス
   放電型避雷器。
5. （５）上記誘電体の誘電率が１００以上であることを特
   徴とする請求項１記載のガス入放電型避雷器。