JP2002352935A - 耐雷保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐雷素子と放電ギャップを直列接続した耐雷
保護装置の小形化、生産性と性能の改善。 【解決手段】 電圧依存性非線形電圧素子１１の両面に
電極１２，１３を形成した耐雷素子１０と、耐雷素子１
０の電極１２と外部の導電部材の例えば引出端子１４２
を間にシート状絶縁部材２１を介在させて接続して、引
出端子１４２と電極１２の間にシート状絶縁部材２１に
部分的に形成した放電孔２２による放電ギャップ２０を
耐雷素子１０と直列にして一体に形成する。引出端子１
４２の放電ギャップ２０に面する部分にガス抜き孔を形
成したり、引出端子自体を雷電流通電時の発熱で放電ギ
ャップ長を広げる方向に熱変位するバイメタルを使用す
れば耐雷保護装置の性能が尚一層に上がる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電源回路に接続さ
れた電気機器を雷害から保護する制限電圧で降伏点を有
する耐雷素子と放電ギャップを直列接続した耐雷保護装
置で、詳しくは、低圧電路に使用する耐雷保護装置にお
ける耐雷素子と直列接続された放電ギャップの構造、及
び、この耐雷素子と放電ギャップを応用した最大雷サー
ジ電流時の上昇電圧を低く抑える耐雷保護装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電源ラインとアース間に設置される耐雷
保護装置の耐雷素子は、電源ラインとアース間に印加さ
れた雷サージ電圧を低く抑制して電気機器類を雷害から
保護する。この耐雷素子は、板状の電圧依存性非線形電
圧素子の両面に電極を形成した構造で、これの電極に放
電ギャップが直列接続されて耐雷保護装置が構成され
る。かかる耐雷保護装置の放電ギャップは、耐雷素子の
続流防止の機能、及び、耐雷素子の最大サージ電流耐量
以上の電流による耐雷素子劣化の破壊保護用電流ヒュー
ズの機能を併せ持つもので、数百μｍ〜数ｍｍのギャッ
プ長であり、通常、不活性ガス中で対向する電極間距離
をギャップ長とした構造であるのでギャップ長を精度よ
く構成することは特別な装置を必要とするものであっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】耐雷保護装置の製造組
立は、独立した耐雷素子と放電ギャップの製品の各々を
直列に組合せ接続することで行われているため、耐雷保
護装置の部品点数と組立工数の低減と生産性の改善が難
しい。また、個々の製品の放電ギャップのギャップ長
は、放電ギャップを構成する一対の金属部材の離隔距離
で決まり、この離隔距離を調整することで製品毎にギャ
ップ長を調整するようにしているが、数ｍｍオーダーの
ギャップ長を常に高いギャップ精度で調整することが難
しくて、耐雷保護装置の品質改善と生産コストの低減を
難しくしている。

【０００４】それ故に本発明の目的とするところは、耐
雷素子と放電ギャップを直列接続した耐雷保護装置の小
型化と生産性と品質を改善することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的を達成
する技術的手段は、電源ラインとア−ス間に耐雷素子と
放電ギャップを導電部材で直列に接続した耐雷保護装置
であって、前記耐雷素子とこの耐雷素子に接続される導
電部材との間に、部分的に放電孔を有するシート状絶縁
部材を介挿して、このシート状絶縁部材の前記放電孔で
シート状絶縁部材の厚さをギャップ長とする放電ギャッ
プを形成したことである。

【０００６】ここで、耐雷素子に接続される導電部材
は、耐雷素子の電極に固定される引出端子類や、コネク
タ接続型耐雷保護装置におけるレセプタクル側の接触子
類である。この導電部材と耐雷素子の間に介挿されるシ
ート状絶縁部材は、ギャップ長の厚さを有する絶縁シー
トや絶縁スペーサ等である。シート状絶縁部材が例えば
耐雷素子の電極とその引出端子の間に介挿されて、シー
ト状絶縁部材の放電孔の両端開口が耐雷素子の電極と引
出端子で塞がれ、この耐雷素子の電極と引出端子間に雷
サージ電圧が印加されると放電孔の放電ギャップにアー
ク放電が発生して雷電流が流れる。シート状絶縁部材の
放電孔による放電ギャップを耐雷素子と一体型に形成す
ることで、耐雷保護装置の構成部品点数や組立工数が少
なくできて生産性が良くなり、また、放電ギャップのギ
ャップ長がシート状絶縁部材の厚さで決まるために高い
ギャップ精度が常に安定して得られる。

【０００７】また、本発明は、前記シート状絶縁部材の
放電孔を塞ぐ導電部材に前記放電孔内のアーク放電で発
生する金属蒸気ガスを外部に逃がすガス抜き孔を形成し
たことを特徴とする。つまり、雷電流発生時に放電ギャ
ップで発生するアーク熱による金属蒸気ガスを放電ギャ
ップを形成する導電部材のガス抜き孔から外部に放出す
るようにしたことで、金属蒸気ガスによるギャップ間の
短絡が防止され、ギャップ間の遮断容量を増大させるこ
とが容易となる。

【０００８】また、本発明は、前記導電部材がシート状
絶縁部材の放電孔内のアーク放電熱で放電ギャップのギ
ャップ長を増大させるように熱変位するバイメタルを有
する構造としたことを特徴とする。この場合、導電部材
そのものをバイメタルで構成するか、既存の導電部材に
別体のバイメタルを組み合わせて構成する。そして、雷
サージ電流通電時のアーク熱で導電部材（バイメタル）
が熱せられて変位すると、この変位で放電ギャップのギ
ャップ長を増大させて遮断容量を高め、続流遮断を容易
にする。

【０００９】また、本発明は、耐雷素子を有するプラグ
部とこのプラグ部の耐雷素子が着脱可能にコネクタ接続
される接触子を有するレセプタクル部から構成したコネ
クタ接続型耐雷保護装置における接触子と耐雷素子の間
にシート状絶縁部材を介挿して放電ギャップを形成した
ことを特徴とする。この場合、コネクタ接続型耐雷保護
装置におけるコネクタ接続部分が電気的な接触抵抗を問
題としない非接触接続部分となり、この非接触接続部分
がコネクタ接続型耐雷保護装置の生産性、経済性、信頼
性を向上させる。

【００１０】また、本発明は、上記コネクタ接続型耐雷
保護装置におけるレセプタクル部は、プラグ部に離脱可
能に係止して耐雷素子と接触子とのシート状絶縁部材を
介したコネクタ接続状態を保持する係止手段と、シート
状絶縁部材の放電孔のアーク放電熱で放電ギャップのギ
ャップ長を増大させるように熱変位すると共に、この熱
変位時に前記係止手段をプラグ部から離脱させるバイメ
タルを有する前記接触子と、この接触子が前記プラグ部
から係止手段を離脱させるとプラグ部を接触子から離反
する方向に相対移動させてプラグ部の耐雷素子を接触子
から離脱した遮断状態に保持するバネ材とを有すること
を特徴とする。

【００１１】この発明の場合のレセプタクル部の係止手
段は、プラグ部の耐雷素子を収容するケース等を定位置
に保持する係止爪等である。プラグ部の耐雷素子に最大
サージ電流耐量以上の過電流が流れて接触子（バイメタ
ル）が熱変位すると係止手段がプラグ部から外れてプラ
グ部がバネ材の弾力でレセプタクル部から遮断される位
置まで移動して過電流を遮断する。その結果、過電流を
遮断するために従来においては耐雷素子に直列接続して
いたヒューズが不要となる。また、レセプタクル部に対
するプラグ部の相対移動距離を大き目に設定しておくこ
とで、十分な遮断容量が確保され、さらには遮断時のプ
ラグ部の大き目の移動量で明確な遮断動作表示が実行で
きるようになる。

【００１２】また、本発明は上記コネクタ接続型耐雷保
護装置において、プラグ部は耐雷素子を収納保持する略
密閉構造の内側筐体を有し、レセプタクル部は内側筐体
の内部空間と連通して内側筐体を、プラグ部の耐雷素子
とレセプタクル部の接触子とのシート状絶縁部材を介し
たコネクタ接続状態を保持する平常位置及び耐雷素子が
接触子から離隔する遮断位置の間で可動に収納保持する
略密閉構造の外側筐体を有し、かつ、前記内側筐体と外
側筐体の間に、内側筐体に係止して外側筐体に対して内
側筐体を前記平常位置に保持する係止手段と、内側筐体
内の耐雷素子が過大電流の通電で破壊したときの発熱に
よる内側筐体と外側筐体の内圧力にて変位して前記係止
手段を内側筐体から離脱させる係止開放手段と、この係
止開放手段が係止手段を内側筐体から離脱させると内側
筐体を前記平常位置から遮断位置へと移動させて保持す
るバネ材とを装備させたことを特徴とする。

【００１３】この発明は、耐雷素子に同耐雷素子を破壊
させるような過大電流が流れた場合の飛散が防止される
構造であり、また、耐雷素子に過大電流が流れてプラグ
部の内側筐体の内圧が急激に上昇する内圧力を利用して
係止手段をプラグ部から外すようにすることで、過大電
流の遮断動作が確実となる。また、耐雷素子の破壊限界
まで耐雷素子による耐雷保護機能を発揮させるようにす
ることで、耐雷保護の範囲が拡大されて安全性の高い耐
雷保護装置が実現される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各種の実施の形態
１〜１１について、図１乃至図１２を参照して順に説明
する。

【００１５】（実施の形態１）図１（Ａ）（Ｂ）に示さ
れる実施の形態１の耐雷保護装置は、耐雷素子１０と放
電ギャップ２０を一体に直列接続して構成される。耐雷
素子１０は例えば円板状の電圧依存性非線形電圧素子１
１の両面に一対の円形電極１２，１３を固着した構造
で、一方の電極１３が引出端子１５を介して電源ライン
側に接続され、他方の電極１２が放電ギャップ２０と導
電部材の引出端子１４を介してアース側に接続される。
なお、この場合、放電ギャップは電源ライン側であって
もよい。この実施の形態１の特徴とするところは、電極
１２に接続される導電部材の引出端子１４を図１（Ｃ）
に示すように２枚分割構造にして、２枚の平板状引出端
子１４１，１４２の平坦な内面で１枚のシート状絶縁部
材２１をサンドイッチ式に挟持させ、内側の引出端子１
４１を電極１２に接続してシート状絶縁部材２１に部分
的に形成された放電孔２２で放電ギャップ２０を形成し
たことである。

【００１６】シート状絶縁部材２１は厚さ数十μｍ〜数
百μｍ程度の、例えば矩形などの樹脂シート、セラミッ
クシート等で、一部に厚さ方向に貫通する円形の放電孔
２２が形成される。シート状絶縁部材２１が一対の引出
端子１４１，１４２の平坦な内面で挟持されて、放電孔
２２の両端開口が引出端子１４１，１４２の平坦面で塞
がれる。内側の引出端子１４１が電極１２に圧接やロウ
付け等で接続され、この内側引出端子１４１に絶縁部材
２１を圧接するように外側の引出端子１４２が装着され
て、両引出端子1４１，１４２間に放電孔２２による放
電ギャップ２０が耐雷素子１０と一体に直列接続され
る。

【００１７】耐雷素子１０の電極１２と外側引出端子１
４２間に雷サージ電圧が印加されると、放電孔２２の放
電ギャップ２０にアーク放電が発生して雷電流が流れ、
２枚の引出端子１４１，１４２が放電ギャップ２０で電
気的接続される。このような放電ギャップ２０を耐雷素
子１０と一体型に形成することで、耐雷保護装置の構成
部品点数、組立工数が低減されて生産性が向上する。ま
た、放電ギャップ２０のギャップ長は、シート状絶縁部
材２１の厚さで一律に決まるため、放電ギャップ２０の
ギャップ長が常に高い精度で得られて放電特性が安定
し、この放電ギャップ２０を有する耐雷保護装置の品質
が高度に安定する。更に、ギャップ長の変更が絶縁部材
２１の厚さ変更で容易に対応できて、多品種の耐雷保護
装置の生産が容易になる。

【００１８】なお、放電ギャップ２０を形成する２枚の
引出端子１４１，１４２は板状端子としたが棒状端子で
あってもよく、さらに、各引出端子１４１，１４２は放
電ギャップ２０に面してアークが発生する部分だけ耐ア
ーク性の材質としてもよい。また、シート状絶縁部材２
１に形成される放電孔２２の数は単数に限らず複数であ
ってもよく、さらに、放電孔２２の形状や面積も限定さ
れない。このようなことは後述の他の各実施の形態にお
いても同様である。

【００１９】（実施の形態２、３）図２（Ａ）（Ｂ）に
実施の形態２が示され、図２（Ｃ）に実施の形態３が示
される。図２（Ａ）（Ｂ）の形態２は図１の形態１の変
形例で、耐雷素子１０の一方の電極１２と１枚の平板状
引出端子１４３で直接にシート状絶縁部材２１を挟持さ
せて、電極１２と引出端子１４３の間に絶縁部材２１の
放電孔孔２２による放電ギャップ２０を形成する。この
放電ギャップ２０は図１の実施の形態１と同様の上記作
用効果を有する。なお、実施の形態２における耐雷素子
１０の一方の電極１２が耐アーク性でない場合は、少な
くとも放電ギャップ２０と面してアークが発生する部分
だけ耐アーク性材質の導電性電極を重ねた二重電極とす
ることが望ましい。

【００２０】図２（Ｃ）に示される実施の形態３は、耐
雷素子１０の両面の各電極１２，１３にシート状絶縁部
材２１，２１の放電孔２２，２２による放電ギャップ２
０，２０を形成している。このように耐雷素子１０に２
つの放電ギャップ２０，２０を直列接続した耐雷保護装
置の適用例が例えば図９と図１０の実施の形態１０，１
１に示される。

【００２１】以上の実施の形態１，２，３は１個の耐雷
素子に放電ギャップを一体にして直列に接続した耐雷保
護装置であるが、２個以上の複数個の耐雷素子を一体化
した複合耐雷素子に単数或いは複数の放電ギャップを一
体に形成することも可能であり、その具体例を図３と図
４の実施の形態４，５に示す。

【００２２】（実施の形態４）図３（Ａ）（Ｂ）の実施
の形態４に示される耐雷素子１０は３つの耐雷素子部１
０１，１０２，１０３を一体化した構造である。すなわ
ち、１枚の矩形板状の電圧依存性非線形電圧素子１１１
の片面に３つの電極１２１，１２２，１２３を互いに絶
縁距離で離隔させて形成し、同じ電圧素子１１１の他の
片面に１つの共通電極１３１を形成し、共通電極１３１
に３つの電極１２１，１２２，１２３を対向させて１枚
の電圧素子１１１に３つの耐雷素子部１０１，１０２，
１０３を形成する。そして、例えば１つの電極１２２に
シート状絶縁部材２１を介して引出端子１４５を圧接し
て放電ギャップ２０を形成し、他の各電極１２１，１２
３に引出端子１４４，１４６を直接に接続し、残りの共
通電極１３１に引出端子１４７を直接に接続する。

【００２３】図３（Ａ）の耐雷素子１０は三相三線電路
又は単相三線電路等に使用され、例えば三相三線電路に
使用する場合は図３（Ｂ）と（Ｃ）に示すように共通電
極１３１が接地相Ｎに接続され、電極１２２が放電ギャ
ップ２０を介してアースＥに接続され、残り２つの電極
１２１と１２３がライン相Ｌ、Ｌに接続される。このよ
うに三相三線電路に使用される耐雷素子１０は３つの耐
雷素子を一体化した構造ゆえに小形化され、かつ、放電
ギャップ２０を一体化することで耐雷保護装置の小形化
を容易にし、生産性を上げる効果を有する。

【００２４】図４（Ａ）（Ｂ）に示される実施の形態５
の耐雷素子１０は、２つの耐雷素子部１０４，１０５を
一体化した構造である。この場合、１枚の矩形板状の電
圧依存性非線形電圧素子１１２の片面に２つの電極１２
４，１２５を互いに絶縁距離で離隔させて形成し、同じ
電圧素子１１２の他の片面に１つの共通電極１３２を形
成し、共通電極１３２に２つの電極１２４，１２５を対
向させて１枚の電圧素子１１２に２つの耐雷素子部１０
４，１０５を形成する。更に、例えば共通電極１３２に
シート状絶縁部材２１を介して引出端子１４８を圧接し
て放電ギャップ２０を形成し、他の各電極１２４，１２
５に引出端子１４９，１４９を直接に接続する。

【００２５】図４（Ａ）の耐雷素子１０を三相三線電路
又は単相三線電路に使用する場合は、図４（Ｂ）と
（Ｃ）に示すように共通電極１３２が接地相Ｎに接続さ
れ、放電ギャップ２０がアースＥに接続され、残り２つ
の電極１２４と１２５がライン相Ｌ，Ｌに接続される。
このように三相三線電路又は単相三線電路に使用される
耐雷素子１０の場合も２つの耐雷素子を一体化した構造
ゆえに小形化され、放電ギャップ２０を一体化すること
で耐雷保護装置の小形化を容易にし、生産性を上げる効
果を有する。

【００２６】（実施の形態６）図５（Ａ）の実施の形態
６に示す耐雷素子１０は、図１の分割型引出端子である
２枚の平板状引出端子１４１，１４２を図５（Ｂ）と
（Ｃ）に示す絶縁スペーサ２３で連結している。絶縁ス
ペーサ２３は樹脂やセラミック等の平行な３枚のシート
状絶縁部材２１１，２１２，２１３を一体化した単品
で、３枚のシート状絶縁部材２１１，２１２，２１３に
厚さ方向に貫通させた円形の孔２２１，２２２，２２３
が形成され、中央の絶縁部材２１２と両側の絶縁部材２
１１，２１３の間に縦方向に貫通したスリット２３１，
２３２が形成される。

【００２７】絶縁スペーサ２３の一方のスリット２３１
に１枚の平板状引出端子１４１を挿通し、他方のスリッ
ト２３２に他の１枚の平板状引出端子１４２を挿通し
て、２枚の引出端子１４１，１４２で中央のシート状絶
縁部材２１２を挟持させ、この中央の絶縁部材２１２の
孔（放電孔）２２２で放電ギャップ２０を形成する。絶
縁スペーサ２３の両側２枚のシート状絶縁部材２１１，
２１３は、スリット２３１，２３２に挿通された２枚の
引出端子１４１，１４２を押圧して放電ギャップ２０の
寸法形状を安定させると共に、各絶縁部材２１１，２１
３の孔２２１，２２３は放電ギャップ２０でアークによ
り発生する金属蒸気ガスを外部に逃がすガス抜き孔とし
て作用する。このガス抜き孔のことは、図６の実施の形
態７で詳述する。

【００２８】なお、絶縁スペーサ２３の両側２枚のシー
ト状絶縁部材２１１，２１３に形成される孔２２１，２
２３の両方或いは一方は必ずしも必要としないが、中央
のシート状絶縁部材２１２に放電孔としての孔２２２を
形成する場合に役立ち、孔２２２の形成時に必然的に形
成されて上記ガス抜き孔として利用される。

【００２９】（実施の形態７）図６に示される実施の形
態７は、図２の実施の形態２における引出端子１４３の
放電ギャップ２０に面する部分にガス抜き孔３０を形成
している。このガス抜き孔３０は放電ギャップ２０を形
成する放電孔２２より小径の貫通孔で、雷電流発生時に
放電ギャップ２０でアーク放電が生じて電極１２等から
金属蒸気ガスが放電ギャップ２０に放出されると、この
金属蒸気ガスがガス抜き孔３０から外部に放出されてギ
ャップ間の短絡が防止され、アークが切れ易くなって遮
断容量が増大する。つまり、放電ギャップ２０にガス抜
き孔が無い状態では、雷電流によるアーク発生時に微小
空間である放電ギャップ２０に金属蒸気ガスが押し込め
られてアークが切れ難くなることがあるが、放電ギャッ
プ２０に上記ガス抜き孔３０を形成するとアークが切れ
易くなる。

【００３０】このようなガス抜き孔３０は１つの放電ギ
ャップ２０に対して１箇所が適当であるが複数箇所に設
けてもよい。また、図５の形態６における引出端子１４
１，１４２の放電ギャップ２０と面する部分に小径のガ
ス抜き孔を形成すれば、このガス抜き孔から絶縁スペー
サ２３の両側２箇所の孔２２１，２２３を通って放電ギ
ャップ２０の金属蒸気ガスが放出されて、孔２２１，２
２３もガス抜き孔として利用される。

【００３１】（実施の形態８）図７の実施の形態８は、
図２の形態２における引出端子１４３にバイメタル機能
を持たせたことを特徴とする。以下、このバイメタル機
能を有する引出端子１４３を必要に応じてバイメタル引
出端子１４３と称すると、このバイメタル引出端子１４
３は、シート状絶縁部材２１の放電孔２２内のアーク放
電熱で放電ギャップ２０のギャップ長を増大させるよう
に熱変位するもので、図７には引出端子１４３自体がバ
イメタル構造となっているが、バイメタル構造で無い既
存の引出端子に別体のバイメタルを重合させたものでも
よい。

【００３２】図７の形態８に示される耐雷素子１０は一
対の引出端子１５，１４３の先端部をプリント基板等の
絶縁性取付部４０に固定して実装され、このときのバイ
メタル引出端子１４３は図７の実線で示すようにシート
状絶縁部材２１を耐雷素子１０の電極１２に圧接して絶
縁部材２１の厚さで決まるギャップ長の放電ギャップ２
０を形成する。この実装状態において、放電ギャップ２
０に雷電流が流れるとアーク熱でバイメタル引出端子１
４３が直接に熱せられて図７の鎖線で示すように耐雷素
子１０から離れる方向、つまり、放電ギャップ２０のギ
ャップ長を拡げる方向に変位する。その結果、雷サージ
電流の放電開始時には放電ギャップ２０が最小の微小ギ
ャップとなっていて放電開始電圧が低く、一旦放電が始
まるとバイメタル引出端子１４３の変位でギャップ長が
拡げられて遮断容量が高まり、続流遮断を容易にし、さ
らに、雷サージ電流が増大するほどギャップ長が益々拡
げられるといった耐雷保護装置の放電ギャップとして理
想的な作用効果を発揮することになる。

【００３３】（実施の形態９）図８（Ａ）（Ｂ）はコネ
クタ接続型耐雷保護装置に適用した実施の形態９が示さ
れる。この形態９の耐雷保護装置は、耐雷素子１０を有
するプラグ部５０とこのプラグ部５０の耐雷素子１０が
着脱可能にコネクタ接続される接触子６０３，６０４を
有するレセプタクル部６０で構成される。プラグ部５０
は、例えば単品の耐雷素子１０を収納して保持する筐体
５１を有し、筐体５１の下面から一対の平板状引出端子
５０１，５０２を突出している。耐雷素子１０は板状の
電圧依存性非線形電圧素子１１の両面に電極１２，１３
を形成し、電極１２，１３に引出端子５０１，５０２を
接続した構造で、引出端子５０１，５０２の先端部が筐
体５１から平行に突出され、この突出部がレセプタクル
部６０と着脱容易にコネクタ接続される接触子５０３，
５０４となる。レセプタクル部６０はプリント基板等の
絶縁性取付部６１に一対の弾性金属板の端子６０１，６
０２を固定した構成で、端子６０１，６０２の取付部６
１上に突出する先端部が一対の平行な平板状の接触子６
０３，６０４となる。

【００３４】この実施の形態９は、プラグ部５０の一対
の接触子５０３，５０４の平坦な外面とレセプタクル部
６０の一対の接触子６０３，６０４の平坦な内面でシー
ト状絶縁部材２１，２１を挟持して、一方の接触子５０
３と６０３を放電ギャップ２０で直列接続し、他方の接
触子５０４と６０４を放電ギャップ２０で直列接続した
ことを特徴とする。シート状絶縁部材２１は例えば図８
（Ｂ）に示すようにレセプタクル部６０にプラグ部５０
を実装する際に対応する接触子間に介挿されて、耐雷素
子１０の両電極１２，１３に放電ギャップを直列接続し
た耐雷保護装置が構成される。

【００３５】ここで、プラグ部５０とレセプタクル部６
０の双方のコネクタ接続部である接触子５０３と６０
３、及び、接触子５０４と６０４の接続形態はシート状
絶縁部材２１，２１を介在させた、従って、接触不良に
よる電気抵抗のバラツキを問題としない非接触接続形態
となる。つまり、既存のコネクタ接続型耐雷保護装置で
品質上に問題となるのはコネクタ接続部の接触子同士の
接触不良であるが、上記形態９の場合はコネクタ接続部
が非接触接続形態であるので接触不良の問題は全く発生
せず、そのため、コネクタ接続部の精度が要求されず製
作が容易となって生産性、経済性、信頼性に優れる効果
がある。また、コネクタ接続部に放電ギャップを内蔵す
る如く形成することで、コネクタ接続型耐雷保護装置の
小形化が可能となる。また、実施の形態９においては、
プラグ部５０の接触子５０３，５０４をバイメタル構造
としたり、レセプタクル部６０の接触子６０３，６０４
をバイメタル構造とすれば、図７の形態８と同様な作用
効果が期待できる。

【００３６】（実施の形態１０）図９（Ａ）（Ｂ）に示
される実施の形態１０は、上記コネクタ接続型耐雷保護
装置に適用したもので、耐雷素子１０を筐体５２に収納
したプラグ部５０ａと、プラグ部５０ａを収容する筐体
６２とこの筐体６２に固定された一対の接触子６０５，
６０６を有するレセプタル部６０ａで構成される。耐雷
素子１０は板状の電圧依存性非線形電圧素子１１の両面
に電極１２，１３を形成した構造で、この両電極１２，
１３にシート状絶縁部材２１，２１を介してレセプタク
ル部６０ａの接触子６０５，６０６が離脱容易に非接触
接続形態で圧接されて、電極１２と接触子６０５、及
び、電極１３と接触子６０６の間に放電ギャップが形成
される。

【００３７】プラグ部５０ａの筐体５２は断面矩形の絶
縁ケースで、底板にレセプタクル部６０ａの一対の接触
子６０５，６０６が相対上下動可能に嵌挿される。レセ
プタクル部６０ａの筐体６２はプラグ部５０ａの筐体５
２を上下摺動可能に収納する断面矩形の絶縁ケースで、
以下、必要に応じて筐体６２を外側筐体、この外側筐体
６２に収納される筐体５２を内側筐体と称する。外側筐
体６２に固定される一対の接触子６０５，６０６は平板
状端子で、一方の接触子６０５がバイメタル構造でその
先端部が内側筐体５２の側壁一部を切り欠いた開口部５
３から外側筐体６２の内壁面に向かって突出させてあ
る。このバイメタル構造の接触子６０５は、図７の実施
の形態８と同様に雷電流が流れたときに放電ギャップ２
０のギャップ長を拡げるように熱変位する。

【００３８】外側筐体６２は側壁の一部に係止手段６３
と係止開放手段６４を有する。係止開放手段６４は外側
筐体６２の側壁一部を構成する縦長の弾性板で、図９
（Ｂ）に示すように縦長の門形スリット６５で外側筐体
６２の側壁と仕切られている。この弾性板の係止開放手
段６４の略中間位置の内面にバイメタル構造の接触子６
０５の先端が接触或いは接近するようにしてあり、接触
子６０５が熱変位するとその先端が男性版の係止開放手
段６４を外側に押圧して弾性変位させる。また、弾性板
の係止解法手段６４の上端部内面に係止手段６３の係止
爪が突設される。

【００３９】図９（Ａ）に示すように外側筐体６２の底
面に内側筐体５２の下面が当接する内側筐体５２の平常
位置で係止手段６３が内側筐体５２の上面エッジに係止
する。一方、平常位置の内側筐体６２の上端部両端と外
側筐体６２の底面両端部との間に一対の圧縮されたバネ
材６６，６６が嵌着されて、バネ材６６，６６が外側筐
体６２に対して内側筐体５２を常時上方に押し上げるよ
うに弾圧力を付勢する。平常時は係止手段６３が内側筐
体５２の上面に係止して内側筐体５２を平常位置に保持
し、各接触子６０５，６０６が耐雷素子１０の電極１
２，１３に放電ギャップを介した正常な接続状態が保持
される。また、外側筐体６２内で平常位置に在る内側筐
体５２の上面と外側筐体６２の天面の離隔距離は、次の
ように設定される。内側筐体６２から係止手段６３が外
れて内側筐体６２がバネ材６６の弾力で外側筐体６２の
天面に当接する最上位置（遮断位置）まで移動したとき
に内側筐体５２内の耐雷素子１０と外側筐体６２の接触
子６０５，６０６が完全に離隔して遮断状態となるよう
に、上記離隔距離が設定される。

【００４０】図９の実施の形態１０においても図８の形
態９と同様にプラグ部とレセプタル部のコネクタ接続部
がシート状絶縁部材を介した非接触接続であるので接触
不良の問題が無くて生産性や経済性、信頼性に優れた耐
雷保護装置が実現される。また、コネクタ接続部に放電
ギャップを形成することで、コネクタ接続型耐雷保護装
置の小形化が可能となる。

【００４１】また、耐雷素子１０に雷電流による過電流
が流れて発熱した場合、バイメタル構造の接触子６０５
が熱変位してその先端が外側筐体６２の弾性板係止開放
手段６４を外側に弾性変形させ、この変形で係止手段６
３が内側筐体５２から離脱する。するとバネ材６６の弾
力で内側筐体５２が耐雷素子１０と共に急激に上昇して
図１１に示すように遮断位置まで移動し、耐雷素子１０
が接触子６０５，６０６から完全に離脱して遮断状態と
なる。つまり、耐雷素子１０に最大サージ耐量以上の電
流が流れた場合や、耐雷素子１０が劣化して漏れ電流が
連続して流れた場合に図１１の遮断状態となるため、こ
のような遮断状態にしていた既存の電流ヒューズや温度
ヒューズが不要となって、コネクタ接続型耐雷保護装置
の小形化と、生産性や経済性、信頼性の向上が可能とな
る。

【００４２】また、外側筐体６２に対する内側筐体５２
の平常位置から遮断位置までの遮断距離を十分大きく設
定することで十分な遮断容量の確保ができ、さらには遮
断時の内側筐体５２の大きな動作距離からこの遮断動作
が目視できる動作表示部を外側筐体６２に設けることも
容易に可能となる。また、内側筐体５２の遮断動作は、
コネクタ接続部がシート状絶縁部材を介した小抵抗な非
接触接続形態であるので、遮断に要するバネ力は小さく
て済み、常に円滑で確実な遮断動作が期待できる。

【００４３】（実施の形態１１）図１０（Ａ）（Ｂ）に
示される実施の形態１１の耐雷保護装置は、図９の形態
１０を応用したもので、矩形断面の略密閉構造の内側筐
体５２１を有するプラグ部５０ｂと、矩形断面で略密閉
構造の外側筐体６２１を有するレセプタル部６０ｂで構
成される。内側筐体５２１に定位置に耐雷素子１０が収
納され、内側筐体５２１の天板一部に放圧弁５８が形成
される。放圧弁５８は内側筐体５２１の内圧が急上昇す
ると即座に外側筐体６２１の内圧も急上昇させる孔であ
る。外側筐体６２１の底面に一対の接触子６０７，６０
７が固定される。耐雷素子１０は板状の電圧依存性非線
形電圧素子１１の両面に電極１２，１３を形成した構造
で、この両電極１２，１３にシート状絶縁部材２１，２
１を介してレセプタクル部６０ｂの接触子６０７，６０
８が離脱容易に非接触接続形態で圧接されて、電極１２
と接触子６０７、及び、電極１３と接触子６０８の間に
放電ギャップが形成される。

【００４４】内側筐体５２１は絶縁ケースで、底板にレ
セプタクル部６０ａの一対の接触子６０７，６０８が相
対上下動可能に嵌挿される。外側筐体６２１は内側筐体
５２１を上下摺動可能に収納する絶縁ケースで、両側壁
の一部に図９の形態１０と同様な係止手段６３１，６３
１と係止開放手段６４１，６４１を有する。係止開放手
段６４１は外側筐体６２１の側壁一部を構成する縦長の
弾性板で、外側筐体６２１の内圧が急上昇するとこの内
圧力で外側に弾性変形する。この弾性板の係止開放手段
６４１の上部内面に爪状の係止手段６３１が突設され
る。

【００４５】図１０（Ａ）に示すように外側筐体６２１
の底面に内側筐体５２１の下面が当接する内側筐体５２
１の平常位置で係止手段６３１が内側筐体５２１の上面
エッジに係止する。この平常位置の内側筐体６２１の上
端部両端と外側筐体６２１の底面両端部との間に一対の
圧縮バネ材６６１，６６１が嵌着されて、バネ材６６
１，６６１が外側筐体６２１に対して内側筐体５２１を
常時上方に押し上げるように弾圧力を付勢する。平常時
は係止手段６３１が内側筐体５２１の上面に係止して内
側筐体５２１を平常位置に保持し、各接触子６０７，６
０８が耐雷素子１０の電極１２，１３に放電ギャップを
介した正常な接続状態が保持される。また、外側筐体６
２１内で平常位置に在る内側筐体５２１の上面と外側筐
体６２１の天面の離隔距離は、内側筐体６２１から係止
手段６３１が外れて内側筐体６２１がバネ材６６１の弾
力で外側筐体６２１の天面に当接する最上位置（遮断位
置）まで移動したときに内側筐体５２１内の耐雷素子１
０と外側筐体６２１の接触子６０７，６０８が完全に離
隔して遮断状態となるように設定される。

【００４６】図１０の形態１１の場合は耐雷素子１０が
熱破壊して遮断動作をする。すなわち、耐雷素子１０に
異常な過電流が流れて耐雷素子１０が急激に発熱して熱
破壊したときに内側筐体５２１の内部空気が急激に加熱
されて体積膨張する。この急激に膨張した空気は過大な
エネルギーを有して放圧弁５８から外側筐体６２１の内
部空間に放出されて外側筐体６２１の内圧を急上昇させ
る。この内圧力で係止開放手段６４１が外側に変位して
係止手段６３１が内側筐体５２１から外れ、その瞬間に
図１２に示すように内側筐体５２１がバネ材６６１のバ
ネ力で平常位置から遮断位置まで上昇して、耐雷素子１
０が接触子６０７，６０８から完全に離脱した遮断状態
となる。

【００４７】図１０の形態１１は図９の形態１０と同様
な小形化や生産性、経済性、信頼性の作用効果を有す
る。また、形態１１の場合は、耐雷素子１０を破壊させ
るような過大電流が流れた場合の飛散が内外の筐体で防
止される効果がある。さらに、過大電流が流れたときに
内外の筐体内で発生する急激な内圧上昇を利用して係止
手段６３１を内側筐体５２１から外すので、係止開放動
作が確実となる。

【００４８】また、耐雷素子１０がその破壊限界まで過
電圧抑制効果を発揮するために、耐雷素子１０の保護領
域が拡大されて安全性の高い耐雷保護装置が実現され
る。すなわち、通常の耐雷保護装置においては耐雷素子
に接続されたヒューズを動作させて耐雷素子が破壊され
る前に遮断するようにして、雷サージ電流に対する保護
領域を決めているが、これでは保護領域が必然的に狭く
成らざるを得ないが、耐雷素子が熱破壊するまで過電圧
抑制の動作を行わせることで保護領域が最大限まで拡大
されるのである。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は以下の効
果を有する。

【００５０】耐雷素子に直列接続される放電ギャップ
を、耐雷素子に接続される導電部材との間に介挿したシ
ート状絶縁部材の放電孔で形成することで、放電ギャッ
プが耐雷素子と一体化されて、耐雷保護装置の構成部品
点数や組立工数が低減され、生産性に優れ、かつ小型化
した耐雷保護装置が提供できる。また、放電ギャップの
ギャップ長がシート状絶縁部材の厚さで決まるために高
いギャップ精度が常に安定して得られて放電特性の安定
した信頼性のよい耐雷保護装置が提供できる。

【００５１】また、放電ギャップを形成する導電部材の
シート状絶縁部材の放電孔を塞ぐ部分にガス抜き孔を形
成することで、放電ギャップにアーク発生時の金属蒸気
ガスが溜まらずにギャップ間の短絡が防止され、ギャッ
プ間の遮断容量を増大させることが容易となる効果があ
る。

【００５２】また、放電ギャップを形成する導電部材
を、シート状絶縁部材の放電孔内のアーク熱で放電ギャ
ップのギャップ長を増大させるように熱変位するバイメ
タル構造とすることで、雷サージ電流通電時のアーク熱
で導電部材が変位して遮断容量を高め、続流遮断を容易
にし、さらにサージ電流が大きくなるほどギャップ長が
益々増大して放電ギャップとして理想的な機能が発揮さ
れる効果がある。

【００５３】また、コネクタ接続型耐雷保護装置におけ
る接触子と耐雷素子の間にシート状絶縁部材を介挿して
放電ギャップを形成することで、コネクタ接続部分が電
気的な接触抵抗を問題としない非接触接続部分となっ
て、コネクタ接続部分の構造、組立が簡単となり、コネ
クタ接続型耐雷保護装置の生産性や経済性、信頼性が向
上する。

【００５４】また、コネクタ接続型耐雷保護装置におけ
るレセプタクル部に対してプラグ部を、プラグ部の耐雷
素子に最大サージ電流耐量以上の過電流が流れてレセプ
タクル部の接触子が熱変位するとプラグ部がバネ材の弾
力でレセプタクル部から遮断された状態に位置移動して
過電流を遮断するようにすることで、過電流を遮断する
ために耐雷素子に直列接続していた電流ヒューズが不要
となり、コネクタ接続型耐雷保護装置の部品点数と生産
コストの低減が図れる。また、レセプタクル部に対する
プラグ部の相対移動でもって、十分な遮断容量が確保さ
れ、遮断時のプラグ部の相対移動にて遮断動作の表示が
容易に可能となる効果がある。

【００５５】また、コネクタ接続型耐雷保護装置におけ
るプラグ部とレセプタクル部を略密閉構造の筐体で構成
して、プラグ部の耐雷素子に同素子を破壊させるような
過大電流が流れた場合の各筐体の内圧力でレセプタクル
部に対してプラグ部を遮断状態になるよう相対移動させ
るようにすることで、耐雷素子の過大電流による破壊時
の飛散が防止され、かつ、過大電流の遮断動作が確実に
行われる。また、耐雷素子の破壊限界まで耐雷素子によ
る耐雷保護機能が発揮されるので、耐雷保護の範囲が拡
大されて安全性の高い耐雷保護装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は実施の形態１を示す耐雷保護装置の斜
視図、（Ｂ）は（Ａ）装置の部分断面を含む側面図、
（Ｃ）は（Ａ）装置の導電部材である引出端子とシート
状絶縁部材の分解斜視図である。

【図２】（Ａ）は実施の形態２を示す耐雷保護装置の斜
視図、（Ｂ）は（Ａ）装置の部分断面を含む側面図、
（Ｃ）は実施の形態３を示す耐雷保護装置の部分断面を
含む側面図である。

【図３】（Ａ）は実施の形態４を示す耐雷保護装置の斜
視図、（Ｂ）は（Ａ）の部分断面を含む平面図、（Ｃ）
は（Ｂ）装置の等価回路図である。

【図４】（Ａ）は実施の形態５を示す耐雷保護装置の斜
視図、（Ｂ）は（Ａ）の部分断面を含む平面図、（Ｃ）
は（Ｂ）装置の等価回路図である。

【図５】（Ａ）は実施の形態６を示す耐雷保護装置の部
分断面を含む側面図、（Ｂ）は（Ａ）装置における絶縁
スペーサの拡大斜視図、（Ｃ）は（Ｂ）絶縁スペーサの
Ｘ−Ｘ線拡大断面図である。

【図６】実施の形態７を示す耐雷保護装置の部分断面を
含む側面図である。

【図７】実施の形態８を示す耐雷保護装置の部分断面を
含む側面図である。

【図８】（Ａ）は実施の形態９を示す耐雷保護装置の部
分断面を含む側面図、（Ｂ）は（Ａ）装置の分解側面図
である。

【図９】（Ａ）は実施の形態１０を示す耐雷保護装置の
断面図、（Ｂ）は（Ａ）装置の一部省略部分を含む正面
図である。

【図１０】（Ａ）は実施の形態１１を示す耐雷保護装置
の断面図、（Ｂ）は（Ａ）装置の一部省略部分を含む正
面図である。

【図１１】図９装置の遮断動作時の断面図である。

【図１２】図１０装置の遮断動作時の断面図である。

【符号の説明】

１０ 耐雷素子 １１，１１１，１１２ 電圧依存性非線形電圧素子 １２，１３ 電極 １４，１４１〜１４９ 引出端子、導電部材 １５ 引出端子、導電部材 ２０ 放電ギャップ ２１ シート状絶縁部材 ２２，２２２ 放電孔 ２３ 絶縁スペーサ ３０ ガス抜き孔 ４０ 絶縁性取付部 ５０，５０ａ，５０ｂ プラグ部 ５１ 筐体 ５２ 筐体 ５２１ 内側筐体 ５８ 放圧弁 ６０，６０ａ，６０ｂ レセプタル部 ６０３〜６０８ 接触子、導電部材 ６２ 筐体 ６２１ 外側筐体 ６３，６３１ 係止手段 ６４，６４１ 係止開放手段 ６６，６６１ バネ材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G013 AA04 AA09 BA02 CB05 CB16 DA03 DA12

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源ラインとア−ス間に耐雷素子と放電
   ギャップを導電部材で直列に接続した耐雷保護装置であ
   って、前記耐雷素子とこの耐雷素子に接続される導電部
   材との間に、部分的に放電孔を有するシート状絶縁部材
   を介挿して前記放電孔でシート状絶縁部材の厚さをギャ
   ップ長とする放電ギャップを形成したことを特徴とする
   耐雷保護装置。
2. 【請求項２】 前記シート状絶縁部材の放電孔を塞ぐ導
   電部材に放電孔内のアーク放電で発生する金属蒸気ガス
   を外部に逃がすガス抜き孔を形成したことを特徴とする
   請求項１記載の耐雷保護装置。
3. 【請求項３】 前記耐雷素子の電極とこの電極の引出端
   子用導電部材との間に前記シート状絶縁部材を介挿した
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の耐雷保護装置。
4. 【請求項４】 前記導電部材は、前記シート状絶縁部材
   の放電孔内のアーク放電熱で放電ギャップのギャップ長
   を増大させるように熱変位するバイメタルを有すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の耐雷保護
   装置。
5. 【請求項５】 前記導電部材は、耐雷素子を有するプラ
   グ部とこのプラグ部の耐雷素子が着脱可能にコネクタ接
   続される接触子を有するレセプタクル部を具備するコネ
   クタ接続型耐雷保護装置における前記接触子であること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の耐雷保護
   装置。
6. 【請求項６】 前記レセプタクル部は、前記プラグ部に
   離脱可能に係止して耐雷素子と接触子とのシート状絶縁
   部材を介したコネクタ接続状態を保持する係止手段と、
   シート状絶縁部材の放電孔のアーク放電熱で放電ギャッ
   プのギャップ長を増大させるように熱変位すると共にこ
   の熱変位時に前記係止手段をプラグ部から離脱させるバ
   イメタルを有する前記接触子と、この接触子が前記プラ
   グ部から係止手段を離脱させるとプラグ部を接触子から
   離反する方向に相対移動させてプラグ部の耐雷素子を接
   触子から離脱させて遮断状態に保持するバネ材とを有す
   ることを特徴とする請求項５記載の耐雷保護装置。
7. 【請求項７】 前記プラグ部は、耐雷素子を収納保持す
   る略密閉構造の内側筐体を有し、前記レセプタクル部
   は、前記内側筐体の内部空間と連通して内側筐体を、プ
   ラグ部の耐雷素子とレセプタクル部の接触子とのシート
   状絶縁部材を介したコネクタ接続状態を保持する平常位
   置及びコネクタ接続された耐雷素子が接触子から離反す
   る遮断位置との間で可動に収納保持する略密閉構造の外
   側筐体を有し、 この内側筐体と外側筐体の間に、内側筐体に係止して外
   側筐体に対して内側筐体を前記平常位置に保持する係止
   手段と、内側筐体内の耐雷素子が過大電流の通電で破壊
   したときの発熱による内側筐体と外側筐体の内圧力にて
   変位して前記係止手段を内側筐体から離脱させる係止開
   放手段と、この係止開放手段が係止手段を内側筐体から
   離脱させると内側筐体を前記平常位置から遮断位置へと
   移動させて保持するバネ材とを装備させたことを特徴と
   する請求項５記載の耐雷保護装置。