(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の絶縁外囲器を介して電極が離間されてなる避雷器において、上記電極と絶縁外囲器とに雄ねじと雌ねじとをそれぞれ設け、雄ねじと雌ねじの螺合組付により気中ギャップが形成され、
上記電極は、放電部と、上記雄ねじが形成されるねじ部と、上記絶縁外囲器の開口端面と接合されるフランジ部とから構成され、
上記放電部は、円形で平坦に形成された放電面と、上記ねじ部の中央に設けられた受設部と嵌合する突設部とを備え、
上記絶縁外囲器の開口端面、及び上記フランジ部の上記絶縁外囲器の開口端面と接合する接合面の平均粗さＲａが０．１ａ〜０．５ａであることを特徴とする避雷器。
【請求項２】
請求項１記載の避雷器において、電極の外周縁に雄ねじが設けられるとともに絶縁外囲器の内周縁に雌ねじが設けられ、少なくとも２条以上の螺合部を有するとともに、雌ねじのねじ山数は雄ねじのねじ山数より多く設けられることを特徴とする避雷器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雷サージから通信機器類を防護するための避雷器の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の気中ギャップを有する避雷器は、放電開始電圧が低い場合には、放電後の電極間電圧（以下、維持電圧という）も低くなるため、商用電源から電流が連続的に流れてしまう（以下、続流という）。そこで、この続流を遮断するとともに、放電に伴う電極の損傷を防止して避雷器の性能を向上させるため、高融点金属であるモリブデンやダングステン等が電極材料として用いられることが多い（特開２００１−６８３９号公報参照）。
【０００３】
例えば、一高融点金属であるモリブデンの表面被膜は、高絶縁性の半導体である。モリブデンを避雷器の放電電極として使用すると、大電流の雷サージは電極間に流れるが、商用電源等の通常電流は流れないという特性がある。しかし電極間のギャップ長が狭小で、何回もの放電が電極間で生じた場合には、モリブデンの表面被膜を突き破り、商用電源からの続流が遮断できなくなる。
【０００４】
また、上記高融点金属を含む金属電極と絶縁外囲器との接合面には直接ロウ材を溶融させ接合させていたが、金属電極は熱膨張係数が大きく、接合面を強固に接合することは難しかった。
【０００５】
このため、絶縁外囲器と電極との接合には、ロウ材よりも接合強度の比較的高い有機系または無機系接着剤を用いる場合もある。しかし、この場合に、大電流の雷サージが電極間に流れると、上記接着剤の接着力より大なる力が電極間に働くため、接着剤が剥離してしまう。結果、絶縁外囲器と電極とが接合力を失い、避雷器が不良・破損する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に対応してなされた発明であり、絶縁外囲器と電極とが強固に接合され、かつ気中放電が確実に行われる新規な避雷器を提供することを目的とする。
【０００７】
また、維持電圧を商用電源電圧以上となるようコントロールし、商用電源からの続流を遮断することのできる避雷器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を考慮して、本発明の避雷器は次のような手段を採用する。
【０００９】
すなわち、請求項１では、筒状の絶縁外囲器を介して電極が離間されてなる避雷器において、上記電極と絶縁外囲器とに雄ねじと雌ねじとがそれぞれ設けられ、雄ねじと雌ねじの螺合組付により気中ギャップが形成されることを特徴とする。
【００１０】
この手段では、絶縁外囲器と電極とが強固に接合され、避雷器の破損が防止される。また、放電ギャップのギャップ長がコントロールされ、放電開始電圧が調整される。さらに、商用電源からの続流が遮断される。
【００１１】
請求項２では、請求項１記載の避雷器において、電極の外周縁に雄ねじが設けられるとともに絶縁外囲器の内周縁に雌ねじが設けられ、少なくとも２条以上の螺合部を有するとともに、雌ねじのねじ山数は雄ねじのねじ山数より多く設けられることを特徴とする避雷器。
【００１２】
この手段では、絶縁外囲器と電極との接合強度が強化される。また、絶縁外囲器の内周において、電極と螺合していない雌ねじのねじ山により、絶縁外囲器の内壁距離が長く設定される。
【００１３】
請求項３では、請求項１または２記載の避雷器において、上記電極には絶縁外囲器の開口端面と接合されるフランジ部が設けられることを特徴とする。
【００１４】
この手段では、ねじ込みを終了するためのストッパーとしての役割が果たされる。また、螺合部の位置ずれを防止する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の避雷器の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は実施の形態の避雷器の構造を説明する斜視図、図２は実施の形態の避雷器を示す拡大縦断面図である。実施の形態では、電極の外周縁に雄ねじを設けるとともに絶縁外囲器の内周縁に雌ねじを設けた場合を適用し、以下に説明する。
【００１６】
避雷器１は、図１に示すように、セラミック等の円筒状の絶縁外囲器３を介して離間された電極２、４とから構成される。
【００１７】
電極２、４は、全体として釦型を有した金属電極であり、放電部２０、４０とねじ部２１、４１とフランジ部２２、４２とから構成される。
【００１８】
放電部２０、４０は、凸形状を有し、電極２、４の内側に対向するよう設けられる。放電部２０、４０は、高融点金属から形成され、例えば、モリブデン、タングステン等またはこれらの合金材料から構成される。放電部２０、４０の熱伝導率は約１４０〜２４０Ｗ／ｍ・Ｋである。また放電部２０、４０は、下端に放電面２０１、４０１と上部に突設部２０２、４０２とが備えられている。
【００１９】
放電面２０１、４０１は、円形であり、対向する電極２、４が放電できる程度に略平坦に形成される。
【００２０】
突設部２０２、４０２は、放電部２０、４０の中央に設けられ、ねじ部２１、４１と嵌合される突部であり、例えば円柱形状を有する。
【００２１】
ねじ部２１、４１は、例えば放電面２０１、４０１と同径を有した円筒形状である。また、ねじ部２１、４１は、金属から形成され、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム等から構成される。金属電極の熱伝導率は約８０〜２４０Ｗ／ｍ・Ｋである。ねじ部２１、４１は、雄ねじ２１０、４１０と受設部２１２、４１２とが備えられている。
【００２２】
雄ねじ２１０、４１０は、ねじ部２１、４１の外周縁に設けられている。また、少なくとも２条以上のねじ山２１１、４１１から形成されている。ねじ山２１１、４１１の外径は絶縁外囲器３の内壁３３へスムーズに螺合できる程度に設定される。
【００２３】
受設部２１２、４１２は、ねじ部２１、４１の中央に設けられ、ねじ部２１、４１の突設部２０２、４０２と嵌合される受部であり、例えば円柱状を有する。
【００２４】
フランジ部２２、４２は、例えば円盤型であり、上述したねじ部２１、４１の外径より大なる外径を有するとともにねじ部２１、４１と一体成形されてなる。フランジ部２２、４２は、金属から形成され、ねじ部２１、４１と同金属から構成される。またフランジ部２２、４２は、ねじ部２１、４１側にフランジ面２２１、４２１とその反対側に円形の電極面２２２、４２２とが備えられている。
【００２５】
フランジ面２２１、４２１は、ねじ部２１、４１側に面する平坦な鍔形状である。フランジ面２２１、４２１の表面は、平滑面に構成されている。具体的には、表面の平均粗さが０．１ａ〜０．５ａ程度とすることが好ましい。フランジ面２２１、４２１はねじ込みを終了させるためのストッパーの役割を果たす。
【００２６】
絶縁外囲器３は、例えば円筒状を有するセラミック材から形成される。絶縁外囲器３の内壁３３沿面にはねじ部３１が形成され、ねじ部３１には雌ねじ３１０が形成されている。絶縁外囲器３の上下端にはリング状の開口端面３２が形成されている。開口端面３２の表面は、フランジ部２２１、４２１と密着できる程度の平滑面に構成されている。具体的には、表面の平均粗さが０．１ａ〜０．５ａ程度とすることが好ましい。開口端面３２の円周幅は、上記フランジ面２２１、４２１と開口端面３２とが接合された際の接合距離Ｗであり、ねじ込みを終了するためのストッパーとしての役割を果たすとともに螺合部の位置ずれを防止するのに十分な距離が確保される。
【００２７】
雌ねじ３１０は、絶縁外囲器３の内壁３３の沿面に少なくとも２条以上のねじ山３１１が形成されるとともに、雄ねじ２１０、４１０のねじ山２１１、４１１よりねじ山数が少なくとも１条分多く設けられ、余分なねじ山３１４が形成されている。
【００２８】
次に避雷器１の製造工程について説明する。
【００２９】
電極２、４は、放電部２０、４０の突設部２０２、４０２とねじ部２１、４１の受設部２１２、４１２とを例えば圧入によって嵌合することにより形成される。大電流の雷サージを瞬時に流すため、放電部２０、４０とねじ部２１、４１との熱伝導率差が小さい金属を選択する。
【００３０】
絶縁外囲器３は、焼結により形成されるために、形成時の焼結熱において、金属材を使用する電極２、４に比べてセラミック材を使用する絶縁外囲器３は多少の縮みが生じることがある。しかしながら、余分なねじ山３１４を設けるため、雌ねじ３１０の焼結形成時に生じることがある収縮誤差が吸収される。また、絶縁外囲器の内壁距離が長く設定されることとなる。
【００３１】
電極２、４のねじ部２１、４１を絶縁外囲器３の上下開口端からねじ込むことにより組み立てられる。ねじ込みを開始した雄ねじ２１０、４１０は、絶縁外囲器３の内壁３３に形成された雌ねじ３１０と螺合する。雄ねじ２１０、４１０が絶縁外囲器３内部へねじ込まれると、雄雌ねじの螺合により締め付け力が絶縁外囲器３に生じる。この締め付け力は軸方向に作用するので、軸方向側の雄ねじ２１０、４１０のねじ山２１１、４１１および雌ねじ３１０のねじ山３１１との接触部が形成される。すなわち図２に示すように、少なくとも２条以上の螺合部を有することにより、各ねじ面２１３、４１３、３１３とが接触し、密着されることになる。フランジ部２２、４２のフランジ面２２１、４４１と絶縁外囲器３の開口端面３２とが接合され、密着度の高い接合面５、６が形成される。
【００３２】
接合面５、６が形成されると、絶縁外囲器３の内部へねじ込まれた放電面２０１、４０１間に放電ギャップ２３が形成され、ギャップ長Ｇが決定される。具体的にギャップ長Ｇは、０．０５〜０．５μｍ程度の間隙を形成することが好ましい。ギャップ長Ｇが小であるほど放電電界強度は大である。したがって気中放電であっても、上記範囲内であれば、放電が誘発し易い。
【００３３】
また、上述のように電極２、４と絶縁外囲器３とが容易にねじ形成されるので、このギャップ長Ｇは放電ができる程度に容易かつ自由に設定可能である。すなわち、ギャップ長Ｇは容易にコントロールできる。したがって放電開始電圧が調整されるとともに、放電後の維持電圧が商用電源電圧以上となるよう調整される。以上の製造工程により、避雷器１は完成する。
【００３４】
【実施例】
放電部２０、４０には、熱伝導率約１４０Ｗ／ｍ・Ｋのモリブデンを使用した。また、突設部２０２、４０２は直径約３．２ｍｍの突片とした。ねじ部２１、４１は、熱伝導率約２４０Ｗ／ｍ・Ｋのアルミニウムを使用した。また、ねじ部２１，４１の受設部２１２、４１２は、直径約３．０ｍｍの受片とした。雄ねじ２１０、４１０は、６条のねじ山を有する１級雄ねじを使用し、例えばＭ６、ピッチ１ｍｍ、外径６ｍｍが形成できるようにした。フランジ部２２、４２は、外径約１０ｍｍのアルミニウムを使用した。絶縁外囲器３は、直径約１０ｍｍのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）外囲器を使用した。フランジ面２２１、４２１および開口端面３２の仕上げ面は、平均粗さＲａ＝０．２ａとした。接合面５、６の幅Ｗは１．０ｍｍ程度に設定した。
【００３５】
上記部材により、放電部２０、４０の突設部２０２、４０２とねじ部２１、４１の受設部２１２、４１２を圧入させた結果、電極２、４が形成された。また、電極２、４およびアルミナ外囲器３を焼結させた結果、両者ともに容易に雄雌ねじ２１１、３１１、４１１が形成されるとともに６条の螺合部が形成され強固に接合することができた。また、絶縁外囲器３の内壁３３は、１条の余分なねじ山が形成された。
【００３６】
ギャップ長Ｇは０．０５ｍｍ程度と容易に形成できた。
【００３７】
また、上記構成により、放電開始電圧が１．５ｋＶとなるよう調整でき、放電後の維持電圧も約３００Ｖと維持できたことにより、商用電源からの続流を遮断でき、アルミナ外囲器内部で確実に気中放電させることができた。
【００３８】
【本発明の効果】
以上詳述してきたように、本発明の避雷器は、絶縁外囲器と電極との封着には雄雌ねじを螺合形成させて接合することにより、放電ギャップのギャップ長をコントロールし、放電開始電圧を調整させることができるという優れた効果を有する。
【００３９】
また、商用電源からの続流を遮断するとともに電極間の維持電圧を商用電源電圧以上に調整でき、避雷器の不良・破損等を抑制できるという優れた効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態の避雷器の構造を説明する斜視図である。
【図２】  実施の形態の避雷器を示す拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１                        避雷器
２、４                    電極
２０、４０                放電部
２０１、４０１            放電面
２０２、４０２            突設部
２０３、４０３            外周縁
２１、４１                ねじ部
２１０、４１０            雄ねじ
２１１、４１１            雄ねじのねじ山
２１２、４１２            受設部
２１３、４１３            雄ねじのねじ面
２２、４２                フランジ部
２２１、４２１            フランジ面
２２２、４２２            電極面
２３                      放電ギャップ
３                        絶縁外囲器
３１                      ねじ部
３１０                    雌ねじ
３１１                    雌ねじのねじ山
３１３                    雌ねじのねじ面
３１４                    余分なねじ山
３２                      開口端面
３３                      内壁
５、６                    接合面
Ｗ                        接合距離
Ｇ                        ギャップ長
【図１】
0004896324.tif 000002
【図２】
0004896324.tif 000003