JP2007134709A - サージ吸収素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】 サージ吸収素子を提供する。
【解決手段】３個の単層サージ吸収素子41、42、43からなり、各セラミック層は相互に分離した上電極層及び下電極層44、45、46、47、48、49を備え、該電極層44上にはリード4aを備え、該電極層45、46間にはリード4bを備え、該電極層47、48間にはリード4cを備え、該電極層49上にはリード4dを備える。さらに各リード間にそれぞれ保護回路を構成して、該リード4aと4dがショートする時には、同時に三線間を保護するパーツを形成する。該リード4aと4cがショートし、しかも該リード4bと4dがショートする時には、３層のセラミック層が並列に動作してより大きな面積を形成して保護を行う。
【選択図】 図４

Description

本発明は、サージ吸収素子に関する。特に、三層積層サージ吸収素子及びその製造方法に関し、三層積層酸化亜鉛セラミック層上に同時にL-N-G三線間保護が可能、或いはそれぞれ回路構成にある任意の２本の線間の３個の並列強化保護機能が可能なパーツを設計し、その積層連続層の構造により、サージ吸収素子がサージ動作により発熱し温度が上昇することを防止し、寿命を延長し、信頼性を向上させる三層積層サージ
吸収素子及びその製造方法。
公知のサージ吸収素子の内部指示図である図1に示すように、公知のサージ吸収素子は酸化亜鉛セラミック片11を有し、その上下両面にはそれぞれ導電層(一般には銀電極)12を備える。また該電極面12上にはリード(一般にはスズメッキ銅線)13を接合し、さらに外層にはエポキシ樹脂粉末を塗布し、絶縁及び防湿の作用を持たせる。
その作動原理は、酸化亜鉛セラミック片11の境界現象を利用し、リード両端に発生する瞬間過電圧(サージ)に対して保護を行うものである。その保護の過程は、サージエネルギーを熱に転換する方式で解除するため、その作動時には、電流が酸化亜鉛セラミック片(可変電気抵抗)11本層を流れて発熱し、サージを解除し保護を行う(熱エネルギーは温度上昇と総質量の積に正比例するため、等量熱エネルギーに対しては、温度上昇は総質量に反比例する)。
しかし、発熱方式によりサージエネルギーを解除する過程では、セラミック層の温度上昇を招き、抵抗を低下させる(漏電流上昇)。もし、熱の発生が放熱量より大きければ、パーツ上では高温となって、酸化亜鉛セラミック層の外からの過電圧下での劣化速度を加速する。これにより永久的な損傷を招いて発火する恐れさえあり、使用者にとっては危険である。よってサージ吸収素子の正常作動を維持し、サージ吸収素子の過度の温度上昇によるパーツの急速な劣化を防止する必要がある。
次に、公知の３個のサージ吸収素子21、22、23を使用してL-N-G三線電源を保護する指示図である図2に示すように、伝統的には３個の独立して封止されたサージ吸収素子を使用してL-N-G三線電源を保護する場合、該各サージ吸収素子は独立して両線間の保護(例えば、21がL-Nを保護、22がN-Gを保護、23がL-Gを保護など)を遂行する。保護の過程においては、発生する熱量も独自にそれぞれ放熱され、３個のサージ吸収素子間は、相互に放熱したり、或いは合わせて温度上昇制御するなどして負荷を分散することはできない。
さらに、中華民国第591837号特許の単層パーツ指示図である図3に示すように、この特許は配線を単純化する目的で四或いは三(ショートb-c)端子単層パーツから構成されている。その等価回路はL-N-Gの単次崩潰保護を備えるが、その巻明によればbとc のショート後には、そのキャパシタ値が50% 上昇することを示している(図3下表参照)。 これは単一サージ吸収素子セラミック層e上での配線の単純化を実現するために、同一セラミック層e上における各作動面積の相互直列、並列の事実を無視したことを示している。各線間(a-b、b-c、a-d)のキャパシタ値の50%上昇はキャパシタリアクタンス値の66%低下(キャパシタリアクタンスは1/キャパシタ値に正比例)を示し、もし交流の条件下で、漏電流が上昇すれば、パーツに対して悪影響を及ぼす。
特開２００６−１２０５６７号公報
本発明は、三層積層構造のサージ吸収素子及びその製造方法であって、その構成によりL-N-G三線間の保護回路を形成し、或いは３組の並列動作により二線間保護を可能とし、積層構造のセラミック層により熱容量を増大させて温度上昇を緩和し、寿命を延長し、信頼度を向上させるものである。
上記課題を解決するため、本発明は下記のサージ吸収素子を提供する。
三層積層サージ吸収素子及びその製造方法をであって、単層酸化亜鉛セラミック層上にL-N-G三線間の保護裝置を同時に完成し、各自独立のサージ吸収素子として配線間の保護を行い、寿命を延長し、信頼度を向上させる。
さらに、単に２組のリード間の回路を結線するのみで、３個のサージ吸収素子を並列とした効果を達成可能である。
また、同時に多数のサージ吸収素子を使用する場合、サージ吸収素子が過負荷時に発生する発熱損傷の問題を防止するため、個別のサージ吸収素子に対して設けられる過熱抑制用保護パーツに替わる作用を達成することにより、これらの過熱抑制用保護パーツの数量を減少させることができ、コストを低下させながらも、適切な保護機能を維持する。
放熱量が熱発生速度より小さい状況で、サージ吸収素子に対する過電圧サージエネルギーによりサージ吸収素子本体の温度の上昇を引き起こし、劣化或いは損傷を引き起こす問題に対して、任意の２本の回線間では単一のサージ吸収素子に結線をされているが、３個のサージ吸収素子が一体に接合された連続層を形成して、これら全体の熱容量は素子単体の３倍となるため、個々のサージエネルギー負荷による発熱に対して本発明の三層積層サージ吸収素子の温度上昇は当然小さく、サージ吸収素子が高温状態となることを抑制するためその寿命及び信頼性を向上させることができる。
すなわち、三層積層サージ吸収素子であって、３個の単層酸化亜鉛セラミック層からなり、各層毎にそれぞれ上下２個の電極層を備え、合計で６個の電極層から構成される。第一電極層には第一リードを接合し、第二、三電極層間には第二リードを接合し、第四、五電極層間には第三リードを接合し、第六電極層には第四リードを接合し、該第一リード及び該第四リードの間をそれぞれ接続し、該第一リード及び該第四リード間にそれぞれ回路を形成する。
さらに、三層積層サージ吸収素子であって、３個の単層酸化亜鉛セラミック層からなり、それぞれ上下２個の電極層を備え、合計で６個の電極層を具え、第一電極層には第一リードを接合し、第二、三電極層間には第二リードを接合し、第四、五電極層間には第三リードを接合し、第六電極層には第四リードを接合し、該第一リード及び該第三リードの間を接続し、同時に該第二リード及び該第四リードの間を接続し、こうして該第一リードと該第三リードの間に回路を形成し、及び該第二リードと該第四リードの間に回路を形成することを特徴とするサージ吸収素子である。
上記の回路構成により本発明は、三層積層サージ吸収素子において３個の独立して動作するサージ吸収素子を構成し、三線間の完全な保護を提供する。さらにこれらの回路構成により、三層積層サージ吸収素子パーツにおいて３個のサージ吸収素子を並列し、二線間に対して最適な保護を提供する。さらに個別の回路間に対しては、必要に応じてサージ吸収素子の起動電圧を調整し(例えば、アース端に対して、一般には使用する崩潰電圧を適当に高く調整する)、実際の電圧に合わせ、信頼性を向上させる。また本発明三層積層サージ吸収素子パーツは４本のリードだけを必要とし、２本のリードを減少させ、伝統的には３個必要であったサージ吸収素子の６個の接合点の加工コストを節減することができる。
本発明の三層積層サージ吸収素子の構成、及び各ユニット指示図である図4に示すように、本発明三層積層サージ吸収素子は、３個の単層サージ吸収素子41、42、43、６個の電極層44、45、46、47、48、49、４本のリード4a、4b、4c、4dにより構成する。
該単層酸化亜鉛セラミック層41、42、43の機能は、公知のサージ吸収素子中の酸化亜鉛セラミック層11と同様で、該サージ吸収素子の崩潰ルートを提供する。
該電極層44、45は、該単層酸化亜鉛セラミック層41の両表面上に設置し、リードはスズ合金を用いて各所属電極層上に接合する。例えば、リード4aは電極層44上に、リード4bは電極層45、46上に接合する。
次に、本発明の三層積層サージ吸収素子中のリード4a及び4dに対して導電通路51を加える指示図である図5(Ａ)、及びその等価回路指示図である図5(Ｂ)に示すように、該サージ吸収素子41はL-N間に対して保護を形成し、該サージ吸収素子42はN-G間に対して保護を形成し、該サージ吸収素子43はL-G間に対して保護を形成する。
該各サージ吸収素子(41或いは42或いは43)は、一体に接合されるため、保護起動後に発生する熱は、全層質量(単層サージ吸収素子41プラス42プラス43)により温度上昇を抑え、比較的大きな表面積により放熱を行い、寿命を延長し、信頼度を向上さ
せることができる。
さらに、本発明の三層積層サージ吸収素子中のリード4a及び4cに対して導電通路61を加え、リード4b及び4dに対して導電通路62を加える指示図である図6(Ａ)、及びその等価回路指示図である図6(Ｂ)に示すように、該単層サージ吸収素子41、42、43はすべてL1とL2間に並列保護を形成する。L1とL2間にサージが発生する度に、該サージ吸収素子(41、42、43)は保護作用を果たし、その合成面積が比較的大きいため、同様のサージ負荷時には、該単層サージ吸収素子41、42、43の共同作動の下、その電圧をより低く抑制し、一緒に接合されるため、発生する熱も、全層質量(単層サージ吸収素子41プラス42プラス43)により温度上昇を抑制可能で、比較的大きな表面積により放熱する。こうして寿命を延長し、信頼性を向上させることができる。
公知のサージ吸収素子である。 公知の３個のサージ吸収素子を使用しL-N-G三線電源を保護する指示図である。 中華民国特許のサージ吸収素子である。 本発明の三層積層サージ吸収素子の立層及び断面指示図である。 三相電源のリード連結図及びその等価回路図である。 単相電源のリード連結図及びその等価回路図である。
符号の説明
11酸化亜鉛セラミック片
12電極
13端子
21、22、23 酸化亜鉛セラミック層
a、b、c、d 単層三相の酸化亜鉛セラミック層上のリード
e 単層三相の酸化亜鉛セラミック層
41酸化亜鉛セラミック層(第一酸化亜鉛セラミック層)
42酸化亜鉛セラミック層(第二酸化亜鉛セラミック層)
43酸化亜鉛セラミック層(第三酸化亜鉛セラミック層)
44酸化亜鉛セラミック層(第三酸化亜鉛セラミック層)
46、47 酸化亜鉛セラミック層42上の電極層
48、49 酸化亜鉛セラミック層43上の電極層
4a 酸化亜鉛セラミック層44上に接合するリード(第一リード)
4b 酸化亜鉛セラミック層45、46上に接合するリード(第二リード)
4c 酸化亜鉛セラミック層47、48上に接合するリード(第三リード)
4d 酸化亜鉛セラミック層49上に接合するリード(第四リード)
51 リード4a及び4dに対して導通連接するリード或いは配線
61 リード4a及び4cに対して導通連接するリード或いは配線
62リード4b及び4dに対して導通連接するリード或いは配線

Claims (9)

  1. ３個のセラミック層、６個の電極及び複数本のリードからなり、
    該３個のセラミック層は平行に配置して、順番に第一サージ吸収素子、第二サージ吸収素子及び第三サージ吸収素子とし、
    該６個の電極はそれぞれ該第一サージ吸収素子の両面に設置する第一電極及び第二電極、それぞれ該第二サージ吸収素子の両面に設置する第三電極及び第四電極、それぞれ該第三サージ吸収素子の両面に設置する第五電極及び第六電極とし、
    該複数本のリードをこれらの該各電極に接続してそれぞれ保護回路を構成することにより、三相或いは単相のサージ吸収素子を構成することを特徴とするサージ吸収素子。
  2. 前記セラミック層は、金属酸化物の粉末層により形成されたことを特徴とする請求項１記載のサージ吸収素子。
  3. 前記複数本のリードは、一端が該第一電極に連結する第一リード、一端が該第二電極及び該第三電極に連結する第二リード、一端が該第四電極及び該第五電極に連結する第三リード、及び一端が該第六電極に連結する第四リードであることを特徴とする請求項１記載のサージ吸収素子。
  4. 前記サージ吸収素子は、さらに該第一リード及び第四リードに接続する回路を形成し、サージエネルギーが該第一リード及び該第二リードを経由して該第一サージ吸収素子に導入される時、該第一サージ吸収素子は電気エネルギーを熱エネルギーに転換し、これを吸收することを特徴とする請求項３記載のサージ吸収素子。
  5. 前記サージ吸収素子は、さらに該第一リード及び第四リードに接続する回路を形成し、サージエネルギーが該第二リード及び第三リードを経由し、該第二サージ吸収素子に導入される時、該第二サージ吸収素子は電気エネルギーを熱エネルギーに転換し、これを吸收することを特徴とする請求項３記載のサージ吸収素子。
  6. 前記サージ吸収素子は、さらに該第一リード及び第四リードに接続する回路を形成し、サージエネルギーが該第三リード及び第四リードを経由し、該第三サージ吸収素子に導入される時、該第三サージ吸収素子は電気エネルギーを熱エネルギーに転換し、これを吸收することを特徴とする請求項３記載のサージ吸収素子。
  7. 前記サージ吸収素子は、さらに該第一リード及び第三リードに接続する回路、及び該第二リード及び第四リードに接続する回路を形成し、３個のセラミック層が単一セラミック層として作用することを特徴とする請求項３記載のサージ吸収素子。
  8. 前記複数本のリードは、両端がそれぞれ該第一電極及び該第六電極に連結する第一リード、一端が該第二電極及び該第三電極に連結する第二リード、及び一端が該第四電極及び該第五電極に連結する第三リードであることを特徴とする請求項１記載のサージ吸収素子。
  9. 前記複数本のリードは、一端が該第一電極に連結し、しかも反対端が該第四電極及び該第五電極に連結する第一リード、一端が該第六電極に連結し、しかも反対端が該第二電極及び該第三電極に連結する第二リードであることを特徴とする請求項１記載のサージ吸収素子。
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