(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の絶縁部材の軸方向両端部に、前記絶縁部材と合致する熱膨張係数を有しかつ互いに対向する放電面を有する一対の金属電極を固着すると共に、不活性ガスを封入してなる避雷器において、
前記金属電極は、平板状の電極部材に機械加工を施して円環板状のフランジ部とフランジ部以外の中央部とを有するようにほぼ帽体状に形成され、かつ、前記絶縁部材の軸方向両端部に固着されるフランジ部の肉厚のみが中央部の肉厚よりも薄く形成され、絶縁部材の軸方向両端部に形成されたメタライズ処理部に一対の金属電極のフランジ部のみが銀ロー付けされていることを特徴とする避雷器。
【請求項２】
円筒状の絶縁部材の軸方向両端部に、前記絶縁部材と合致する熱膨張係数を有する一対の金属電極支持板を固着し、これらの金属電極支持板の中央部に、互いに対向する放電面を有する一対の金属電極を固定ボルトによってそれぞれ固着すると共に、不活性ガスを封入してなる避雷器において、
前記金属電極支持板は、平板状の部材に機械加工を施して円環板状のフランジ部とフランジ部以外の中央部とを有するようにほぼ帽体状に形成され、かつ、前記絶縁部材の軸方向両端部に固着されるフランジ部の肉厚のみが中央部の肉厚よりも薄く形成され、絶縁部材の軸方向両端部に形成されたメタライズ処理部に一対の金属電極支持板のフランジ部のみが銀ロー付けされていると共に、金属電極支持板の中央部を挾むように金属電極及び固定ボルトが前記中央部に銀ロー付けされていることを特徴とする避雷器。
【請求項３】
金属電極支持板の中央部に銀ロー付けされる側の金属電極の表面に、リング状で一本または複数本のほぼ溝状の銀ロー溜りが形成されている請求項２記載の避雷器。
【請求項４】
金属電極支持板の中央部に銀ロー付けされる側の固定ボルトの表面に、リング状で一本または複数本のほぼ溝状の銀ロー溜りが形成されている請求項２記載の避雷器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、不活性ガスを封入してなる避雷器に関し、特に不活性ガスの漏洩を防止するようにした大電力形の避雷器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大電力形の避雷器は、円筒状のセラミック管の軸方向両端部にメタライズ処理を施し、このセラミック管と熱膨張係数を合わせたほぼ帽体状の金属電極を前記メタライズ処理部に当てがったうえ不活性ガス雰囲気中で銀ロー付けすることにより、一体的に製造されていた。
ここで、この種の避雷器では大電流の放電が要求されるので、金属電極はその放電面を有する中央部及び周辺のフランジ部（銀ロー付け部分）をも含めて一様に肉厚に形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記従来技術によると、金属電極の熱膨張係数をセラミック管に合わせたとしても、放電によって発生する熱が肉厚のフランジ部に均一に伝わらないという問題があった。この理由について説明する。一対の金属電極の中央部間における放電箇所が中心以外の場所に偏る場合もあることに起因して、中央部からの熱は必ずしも放射方向へ均一に伝わらずにフランジ部のある箇所のみが先んじて熱上昇することがある。そして、先に述べたようにこのフランジ部が肉厚である、つまりフランジ部の熱容量が大きい、換言すれば、熱がフランジ部全体へは伝わりにくくなっているため、熱が伝達した箇所付近のみが温度上昇することがあり、このように熱が不均一なフランジ部では熱応力による機械的歪が発生する。
このため、経年的にまたは避雷器の動作時に、熱応力によるフランジ部の機械的歪がストレスとしてセラミック管に作用する恐れがあり、これによりセラミック管に発生した亀裂から不活性ガスが漏れて避雷器本来の機能を果たさないという問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、熱応力によるフランジ部の機械的歪に起因する避雷器の損傷を未然に防ぎ、不活性ガスの漏洩を防止することができる構成簡単な避雷器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の発明は、円筒状の絶縁部材の軸方向両端部に、前記絶縁部材と合致する熱膨張係数を有しかつ互いに対向する放電面を有する一対の金属電極を固着すると共に、不活性ガスを封入してなる避雷器において、前記金属電極は、平板状の電極部材に機械加工を施して円環板状のフランジ部とフランジ部以外の中央部とを有するようにほぼ帽体状に形成され、かつ、前記絶縁部材の軸方向両端部に固着されるフランジ部の肉厚のみが中央部の肉厚よりも薄く形成され、絶縁部材の軸方向両端部に形成されたメタライズ処理部に一対の金属電極のフランジ部のみが銀ロー付けされていることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、円筒状の絶縁部材の軸方向両端部に、前記絶縁部材と合致する熱膨張係数を有する一対の金属電極支持板を固着し、これらの金属電極支持板の中央部に、互いに対向する放電面を有する一対の金属電極を固定ボルトによってそれぞれ固着すると共に、不活性ガスを封入してなる避雷器において、前記金属電極支持板は、平板状の部材に機械加工を施して円環板状のフランジ部とフランジ部以外の中央部とを有するようにほぼ帽体状に形成され、かつ、前記絶縁部材の軸方向両端部に固着されるフランジ部の肉厚のみが中央部の肉厚よりも薄く形成され、絶縁部材の軸方向両端部に形成されたメタライズ処理部に一対の金属電極支持板のフランジ部のみが銀ロー付けされていると共に、金属電極支持板の中央部を挾むように金属電極及び固定ボルトが前記中央部に銀ロー付けされていることを特徴とする。
【０００７】
ここで、金属電極支持板の中央部に銀ロー付けされる側の金属電極の表面に、リング状で一本または複数本のほぼ溝状の銀ロー溜りが形成されるようにすると良い。また、金属電極支持板の中央部に銀ロー付けされる側の固定ボルトの表面に、リング状で一本または複数本のほぼ溝状の銀ロー溜りが形成されているようにすると良い。
【０００８】
【作用】
第１または第２の発明において、金属電極または金属電極支持板のフランジ部の肉厚を中央部よりも薄くすることにより、フランジ部全体の熱容量が小さくなり、このようなフランジ部のある箇所へ先んじて熱が伝達すると、熱はフランジ部全体へ行き渡りやすくなっているため、フランジ部の周方向、半径方向、厚み方向全てに均一に熱が伝わってフランジ部全体が温度上昇する。このように放電に伴う熱がフランジ部全体に均一に伝わるため、熱応力による機械的歪は発生しない。また、熱容量の小さいフランジ部で蓄えられなくなった熱が銀ローやセラミック管へと伝わるため、銀ローやセラミック管も端部付近は均一に温度上昇しやすくなっており、セラミック管も温度上昇することで避雷器全体で相似的に膨張する。
従って、この機械的歪に起因してセラミック管等の絶縁部材に亀裂が生じる心配がなく、不活性ガスがもれることもない。
【０００９】
【実施例】
以下、図に沿って本発明の実施例を説明する。
まず、図１及び図２は請求項１及び２に記載した第１の発明の実施例を示すものであり、図１は縦断面図、図２は図１におけるＣ部の拡大図である。
これらの図において、２は絶縁部材として例えばアルミナ系セラミック等からなる円筒状のセラミック管であり、その軸方向両端面には、図２に示すようにモリブデン・マンガン及びタングステン等の金属材料を付着させたメタライズ処理部２ａが形成されている。
【００１０】
１Ａ，１Ｂは鉄、コバルトを含むコバールまたは鉄、ニッケルの合金などからなる一対の金属電極であり、セラミック管２と熱膨張係数が合致しているものである。これらの金属電極１Ａ，１Ｂはほぼ帽体状に形成された同一構造であって、放電面１ｃを有する肉厚の中央部１ａと、この中央部１ａよりも肉厚の薄い周辺のフランジ部１ｂとを備え、フランジ部１ｂの外径はセラミック管２の外径（メタライズ処理部２ａの外径）よりも若干小さくなっている。なお、フランジ部１ｂの肉厚は０．５ｍｍ程度である。
これらの金属電極１Ａ，１Ｂは、円板状の電極材料に対し絞り加工等の機械加工を施すことにより形成される。
【００１１】
避雷器の製造に当たっては、メタライズ処理を行ったセラミック管２の軸方向両端部に金属電極１Ａ，１Ｂを組合せ、所定圧力のアルゴンまたはネオンあるいはこれらの混合ガス雰囲気において、７９０°Ｃ〜８４０°Ｃの温度範囲で約５〜１５分前後加熱することにより、銀ロー３によりフランジ部１ｂをメタライズ処理部２ａにそれぞれ封着して全体を一体化する。
このようにしてガス封止された避雷器のロー付け部は、フランジ部の肉厚が１ｍｍ程度のものと比較すると引張強さが約３倍ほどになり、機械的強度が大幅に向上する。
【００１２】
更に、本実施例ではフランジ部１ｂの肉厚が中央部１ａに比べて薄いため、放電に伴う熱はフランジ部１ｂに均一に伝わり、このフランジ部１ｂに熱応力による機械的歪を生じさせる恐れがない。従って、経年的にまたは避雷器の動作時に、フランジ部１ｂに固着されたセラミック管２に対し上記機械的歪によるストレスが加わる心配がなく、亀裂等を生じることもない。
例えば、フランジ部１ｂの肉厚が０．５ｍｍの金属電極１Ａ，１Ｂを備えた避雷器を用いて、−６５°Ｃ×３０分→室温×１０分→２００°Ｃ×３０分→室温×１０分→−６５°Ｃ×３０分という条件のヒートサイクル試験を１０サイクル繰り返したところ、セラミック管２の亀裂等の異常はまったく生じなかった。
【００１３】
更に、電気的特性については、金属電極１Ａ，１Ｂに対し交流電流５００Ａの２秒間通電を２分間隔で１０回行ったところ、セラミック管２の亀裂等は認められず、２４時間後も正常な放電動作を行うことが可能であった。
【００１４】
次に、図３ないし図５は本発明の第２実施例を示しており、図３は縦断面図、図４は図３のＤ部の拡大図、図５は金属電極支持板の断面図である。
この実施例は、セラミック管２のメタライズ処理部に、ほぼ帽体状に形成された金属電極支持板４Ａ，４Ｂのフランジ部４ｂを銀ロー付けし、更にこれらの金属電極支持板４Ａ，４Ｂの内面に、ほぼ円板状の金属電極５Ａ，５Ｂの放電面５ｃを対向させて銀ロー付けしたものである。
【００１５】
なお、図３において、６Ａ，６Ｂは金属電極５Ａ，５Ｂの固定用ボルトであり、各一対の固定用ボルト６Ａ，６Ｂ、金属電極支持板４Ａ，４Ｂ及び金属電極５Ａ，５Ｂはそれぞれ同一構造となっている。
図４に詳しく示されているように、金属電極５Ａ，５Ｂの放電面５ｃの反対側の面には、リング状の溝からなる銀ロー溜り５ｅが形成されていると共に、図４、図５の如く、金属電極支持板４Ａ，４Ｂの中央部４ａの通孔４ｄには、すり割状の銀ロー溜り４ｅが形成されている。
【００１６】
この実施例においては、金属電極支持板４Ａ，４Ｂのフランジ部４ｂの肉厚がその中央部４ａよりも薄肉に形成されている。これにより、図１及び図２の実施例と同様に、放電による熱はフランジ部４ｂに均一に伝わるため、熱応力による機械的歪は発生しない。よって、経年的にまたは避雷器の動作時に、フランジ部４ｂに固着されたセラミック管２に対し上記機械的歪によるストレスが加わったり、亀裂が生じたりする恐れがない。
【００１７】
更に、金属電極５Ａ，５Ｂや金属電極支持板４Ａ，４Ｂに銀ロー溜り５ｅ，４ｅを形成したので、余分な銀ローがこの部分に滞留して放電空間に入り込まないため、放電による絶縁劣化の原因となる心配もない。
【００１８】
なお、図４の実施例では金属電極５Ａ，５Ｂの銀ロー溜り５ｅをリング状の１本の溝により形成したが、この溝を２本以上にして同心円状に形成しても良い。
更に、金属電極支持板４Ａ，４Ｂの銀ロー溜り４ｅも図４、図５の形状、構造に限定されず、例えば中央部４ａの固定ボルト６Ａ，６Ｂ側の表面に溝を形成しても良い。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、金属電極または金属電極支持板のフランジ部の肉厚を中央部よりも薄く形成したので、フランジ部全体の熱容量が小さくなり、このようなフランジ部のある箇所へ先んじて熱が伝達すると、熱はフランジ部全体へ行き渡りやすくなっているため、フランジ部の周方向、半径方向、厚み方向全てに均一に熱が伝わってフランジ部全体が温度上昇する。これにより放電に伴う熱がフランジ部全体に均一に伝わってフランジ部全体が均一に熱膨張することとなり、フランジ部の熱応力による機械的歪を解消することができる。また、熱容量の小さいフランジ部で蓄えられなくなった熱が絶縁部材へと伝わるため、絶縁部材も端部付近は均一に温度上昇しやすくなっており、絶縁部材も温度上昇することで避雷器全体で相似的に膨張する。
これにより、上記機械的歪に起因して絶縁部材に亀裂等を生じる心配がなく、絶縁部材の損傷を防いで不活性ガスの漏洩を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明の実施例の縦断面図である。
【図２】図１におけるＣ部の拡大図である。
【図３】第２の発明の実施例の縦断面図である。
【図４】図３におけるＤ部の拡大図である。
【図５】図３における金属電極支持板の断面図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，５Ａ，５Ｂ  金属電極
１ａ，４ａ  中央部
１ｂ，４ｂ  フランジ部
１ｃ，５ｃ  放電面
２  セラミック管
２ａ  メタライズ処理部
３  銀ロー
４Ａ，４Ｂ  金属電極支持板
４ｄ  通孔
４ｅ，５ｅ  銀ロー溜り
６Ａ，６Ｂ  固定ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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