JP2010199515A - Varistor device and method of manufacturing same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸化亜鉛形バリスタ素子を内蔵し、直撃雷によるサージ電圧を酸化亜鉛形バリスタ素子で吸収してその直撃雷から電気機器を保護する直撃雷用SPD等に適用できるバリスタ装置に関する。 The present invention relates to a varistor device that can be applied to a direct lightning SPD or the like that incorporates a zinc oxide varistor element, absorbs a surge voltage caused by a direct lightning strike, and protects electrical equipment from the direct lightning strike.
例えば直撃雷などによる雷害を防止する目的から、単相交流電路において電気機器と大地間に、直撃雷による過渡的な過電圧を制限してサージ電流を分流するデバイスとしてサージ防護デバイス(Surge Protective Device:SPD)が設置されている。この直撃雷用SPDとしては、酸化亜鉛形バリスタ素子を内蔵させた構造のものがある。 For example, in order to prevent lightning damage due to direct lightning strikes, a surge protection device (Surge Protective Device) is a device that shunts surge current by limiting transient overvoltage due to direct lightning strikes between electrical equipment and the ground in a single-phase AC circuit. : SPD) is installed. This direct lightning SPD includes a structure in which a zinc oxide varistor element is incorporated.
このバリスタ素子の電極構造には、印刷方式による銀ペースト電極と蒸着方式によるアルミ蒸着電極があり、半田接続や並列使用の容易性から銀ペースト電極方式が一般的に採用されている。装置の低コスト化からはアルミ蒸着電極が形成されたバリスタ素子が望ましい。一方、アルミ蒸着電極方式であって直撃雷用SPD等に適用するバリスタ装置では、サージ耐量の向上を図るため、複数個のバリスタ素子を並列接続した構造としているものがある。 The electrode structure of the varistor element includes a silver paste electrode by a printing method and an aluminum vapor deposition electrode by a vapor deposition method, and the silver paste electrode method is generally adopted because of the ease of solder connection and parallel use. In order to reduce the cost of the apparatus, a varistor element in which an aluminum vapor deposition electrode is formed is desirable. On the other hand, some varistor devices that are of the aluminum vapor deposition electrode type and are applied to SPD for direct lightning lightning have a structure in which a plurality of varistor elements are connected in parallel to improve surge resistance.
この種のバリスタ装置は、複数個の円盤状バリスタ素子と、それら各バリスタ素子の電極面に接触する円盤状電極板とを交互に積層した構造を備えている。バリスタ素子の電極面には、前述したように蒸着方式によるアルミ蒸着電極が形成され、その電極面と接触する電極板を所定の配置関係で電気的に接続した状態でバリスタ素子間に介在させることにより、複数個のバリスタ素子を並列接続した構造を採用している(例えば、特許文献1参照)。 This type of varistor device has a structure in which a plurality of disk-shaped varistor elements and disk-shaped electrode plates in contact with the electrode surfaces of the varistor elements are alternately stacked. As described above, the vapor deposition type aluminum vapor deposition electrode is formed on the electrode surface of the varistor element, and the electrode plate in contact with the electrode surface is interposed between the varistor elements in a state of being electrically connected in a predetermined arrangement relationship. Therefore, a structure in which a plurality of varistor elements are connected in parallel is employed (see, for example, Patent Document 1).
ところで、前述のように電極面に蒸着方式によるアルミ蒸着電極が形成されたバリスタ素子では、その電極面に電極板を圧接することにより電気的な接続を確保するようにしている。このバリスタ素子の電極面は、電極が蒸着により形成されていることから、数十μmの大きさの凹凸が存在し、また、バリスタ素子が高温焼結体であることからバリスタ素子自体に反りが生じている。 By the way, in the varistor element in which the aluminum vapor deposition electrode by the vapor deposition method is formed on the electrode surface as described above, the electrical connection is ensured by pressing the electrode plate against the electrode surface. Since the electrode surface of this varistor element is formed by vapor deposition, there are irregularities with a size of several tens of μm, and since the varistor element is a high-temperature sintered body, the varistor element itself is warped. Has occurred.
従って、バリスタ素子の電極面と電極板との圧接状態で接触抵抗を低くするため、大きな加圧力でバリスタ素子あるいは電極板に歪みを与えたり、バリスタ素子と電極板との間に軟質の金属体を介在させたり、電極板を軟質材料で形成したりする手段を講じる必要がある。これら手段のいずれかを採用することにより、バリスタ素子と電極板との接触状態を良好なものとし、そのバリスタ素子に均一なサージ電流が流れるようにしている。直撃雷用SPD等に適用されるバリスタ装置には、そのバリスタ素子の能力を高めることが要求される。 Accordingly, in order to reduce the contact resistance when the electrode surface of the varistor element and the electrode plate are pressed, the varistor element or the electrode plate is distorted by a large applied pressure, or a soft metal body is interposed between the varistor element and the electrode plate. It is necessary to take measures to interpose the electrode plate and to form the electrode plate with a soft material. By adopting any of these means, the contact state between the varistor element and the electrode plate is improved, and a uniform surge current flows through the varistor element. A varistor device applied to a direct lightning SPD or the like is required to increase the capability of the varistor element.
また、信頼性の面から、バリスタ素子における吸湿、沿面短絡や沿面汚損などによる絶縁劣化を防止するため、そのバリスタ素子をシリコン樹脂などの絶縁性充填剤で密封する気密構造が望ましい。特に、直撃雷などのように大きなサージ電流耐量を確保する必要がある場合、バリスタ素子の表面を被覆する絶縁性充填剤に静電気による剥離力が作用するため、そのバリスタ素子を絶縁性ケースに収容すると共にそのケース内に前記絶縁性充填剤を封入する必要がある。 From the viewpoint of reliability, an airtight structure in which the varistor element is sealed with an insulating filler such as silicon resin is desirable in order to prevent insulation deterioration due to moisture absorption, creeping short-circuiting, and creeping contamination in the varistor element. In particular, when it is necessary to ensure a large surge current withstand such as a direct lightning strike, the peeling force due to static electricity acts on the insulating filler that covers the surface of the varistor element, so the varistor element is accommodated in the insulating case. In addition, it is necessary to enclose the insulating filler in the case.
この場合、バリスタ装置の小型化を図ることから、バリスタ素子とケースとの隙間を小さくすると、バリスタ素子とケースとの細隙に高粘度の絶縁性充填剤は侵入し難く、バリスタ素子を絶縁性充填剤で確実に被覆することが困難となる。また、バリスタ素子と電極板との圧接状態が良好でない箇所ではそのバリスタ素子の電極面と電極板との間に細隙が生じ、その間に絶縁性充填剤が侵入して両者の接触状態を更に悪化させるという問題もある。具体的には、前記細隙に侵入した絶縁性充填剤が長期間の温度サイクルによって膨張、収縮を繰り返し細隙が徐々に拡大し、接触状態の悪化を進行させる現象がある。 In this case, to reduce the size of the varistor device, if the gap between the varistor element and the case is reduced, the high-viscosity insulating filler does not easily enter the slit between the varistor element and the case, and the varistor element is insulated. It becomes difficult to reliably coat with a filler. In addition, in places where the pressure contact state between the varistor element and the electrode plate is not good, a slit is formed between the electrode surface of the varistor element and the electrode plate, and an insulating filler penetrates between them to further improve the contact state between the two. There is also the problem of making it worse. Specifically, there is a phenomenon in which the insulating filler that has penetrated into the slits expands and contracts by a long-term temperature cycle, and the slits gradually expand and the deterioration of the contact state proceeds.
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、バリスタ素子を絶縁性充填剤で確実に被覆して絶縁劣化を防止及び長寿命化を果たし得るコンパクトで直撃雷用SPD等に好適なバリスタ装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is a compact that can reliably cover the varistor element with an insulating filler to prevent insulation deterioration and extend the life. It is an object of the present invention to provide a varistor device suitable for a direct lightning SPD or the like.
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明に係るバリスタ装置は、複数個の円盤状の酸化亜鉛形バリスタ素子と、積層されたバリスタ素子の各電極面に接触してバリスタ素子を並列接続する電極板と、バリスタ素子および電極板からなる積層体を収容する凹所が形成された絶縁性ケースと、そのケースの凹所の周壁面と積層体の外周面との間に絶縁性充填剤を充填するための注入口が形成され、ケースの開口部を閉塞する絶縁性カバーとを備え、ケースの凹所に積層体を収容すると共にバリスタ素子と電極板とを圧接した状態で締め付け、カバーの注入口から絶縁性充填剤を充填することにより積層体をケース内に密封する構造とし、ケースの凹所の周壁面に、カバーの注入口と連通して積層体の外周面全体との間へ絶縁性充填剤を流入させる凹溝を設けたことを特徴とする。 As a technical means for achieving the above-described object, a varistor device according to the present invention includes a plurality of disc-shaped zinc oxide varistor elements and a varistor element in contact with each electrode surface of the stacked varistor elements. An insulative case having an electrode plate connected in parallel, an insulative case having a recess for accommodating a laminate composed of a varistor element and an electrode plate, and an insulating property between the peripheral wall surface of the recess of the case and the outer peripheral surface of the laminate An inlet for filling the filler is formed, and an insulating cover for closing the opening of the case is provided. The laminated body is accommodated in the recess of the case and tightened in a state where the varistor element and the electrode plate are pressed against each other. The laminated body is sealed in the case by filling an insulating filler from the cover inlet, and the outer peripheral surface of the laminate is connected to the inlet of the cover on the peripheral wall surface of the recess of the case. Insulating filling between Characterized in that a groove for flowing.
また、本発明に係るバリスタ装置の製造方法は、複数個の円盤状の酸化亜鉛形バリスタ素子とそのバリスタ素子の各電極面に接触してバリスタ素子を並列接続する電極板とからなる積層体を、絶縁性ケースに形成された凹所に収容し、そのケースの開口部を閉塞する絶縁性カバーをケースに締め付け固定することにより積層体のバリスタ素子と電極板とを圧接状態にした後、カバーに形成された注入口から絶縁性充填剤を注入し、ケースの凹所の周壁面にカバーの注入口と連通して形成された凹溝を介して積層体の外周面全体との間へ絶縁性充填剤を流入させ、充填された絶縁性充填剤で積層体をケース内に密封することを特徴とする。 In addition, a method of manufacturing a varistor device according to the present invention includes a laminate comprising a plurality of disc-shaped zinc oxide varistor elements and electrode plates that contact each electrode surface of the varistor elements and connect the varistor elements in parallel. The varistor element of the laminate and the electrode plate are brought into pressure contact by tightening and fixing the insulating cover that is accommodated in the recess formed in the insulating case and closes the opening of the case, and then the cover Insulating filler is injected from the injection port formed in the insulation, and insulation is made between the outer peripheral surface of the laminate through a concave groove formed in communication with the injection port of the cover on the peripheral wall surface of the recess of the case The laminate is sealed in the case with a filler filled with an insulating filler and filled with an insulating filler.
本発明では、バリスタ素子および電極板からなる積層体をケースの凹所に収容し、そのケースの開口部をカバーで閉塞した締め付け構造であることから、バリスタ装置のコンパクト化および低コスト化を図ることができると共に、バリスタ素子と電極板とが圧接した状態であることから、バリスタ素子と電極板との電気的な接続を確保することができて良好な特性を持つバリスタ装置を提供できる。 In the present invention, since the laminated structure including the varistor element and the electrode plate is accommodated in the recess of the case and the opening of the case is closed with the cover, the varistor device is reduced in size and cost. In addition, since the varistor element and the electrode plate are in pressure contact with each other, an electrical connection between the varistor element and the electrode plate can be secured, and a varistor device having good characteristics can be provided.
また、ケースの凹所の周壁面に、カバーの注入口と連通して積層体の外周面全体との間へ絶縁性充填剤を流入させる凹溝を設けたことから、カバーの注入口から注入された絶縁性充填剤が凹溝に一旦貯溜することで積層体の外周面全体との間へ流入し易く、充填された絶縁性充填剤で積層体の外周面全体を確実に被覆することができ、バリスタ素子における吸湿、沿面短絡や沿面汚損などによる絶縁劣化を防止できて信頼性の向上が図れる。 In addition, a concave groove is provided in the peripheral wall surface of the recess of the case so as to allow the insulating filler to flow into and out of the entire outer peripheral surface of the laminated body. The stored insulating filler is once stored in the concave groove so that it can easily flow into the entire outer peripheral surface of the laminate, and the entire outer peripheral surface of the laminate can be reliably covered with the filled insulating filler. In addition, it is possible to prevent insulation deterioration due to moisture absorption, creeping short circuit, creeping contamination, and the like in the varistor element, thereby improving reliability.
さらに、積層体の外周面全体は絶縁性充填剤とケースとによる二重絶縁構造となっており、大きな雷サージ電流により絶縁性充填剤に作用する剥離力に対してもケースで強力に保護されているので、雷サージの繰り返しにより積層体の外周面を覆う絶縁性充填剤の薄膜が飛散することなく長期に亘って同一状態を保ち長寿命となる。 In addition, the entire outer peripheral surface of the laminate has a double insulation structure with an insulating filler and case, which is strongly protected against peeling force acting on the insulating filler due to a large lightning surge current. Therefore, the insulating filler thin film covering the outer peripheral surface of the laminate is not scattered by lightning surges, and the same state is maintained over a long period of time, resulting in a long life.
本発明におけるケースの凹所の周壁面で凹溝を除く部位と積層体の外周面との間の隙間を0.2〜1.5mmとすることが望ましい。このように隙間の範囲を規定すれば、積層体の外周面を絶縁性充填剤で確実に被覆することができると共にバリスタ装置のコンパクト化および低コスト化を同時に達成することができる。この隙間が0.2mmより小さいと、積層体の外周面を絶縁性充填剤で確実に被覆することが困難となってバリスタ素子における吸湿、沿面短絡や沿面汚損などによる絶縁劣化が発生する可能性がある。また、隙間が1.5mmよりも大きいと、使用する絶縁性充填剤の量が増大してバリスタ装置のコストアップおよび大型化を招くことになる。 In the present invention, it is desirable that the gap between the portion excluding the groove on the peripheral wall surface of the recess of the case and the outer peripheral surface of the laminate is 0.2 to 1.5 mm. If the range of the gap is defined in this way, the outer peripheral surface of the laminate can be reliably covered with the insulating filler, and the varistor device can be made compact and low in cost at the same time. If this gap is smaller than 0.2 mm, it is difficult to reliably coat the outer peripheral surface of the laminate with an insulating filler, and insulation deterioration due to moisture absorption, creeping short circuit, creeping contamination, etc. may occur in the varistor element. There is. On the other hand, if the gap is larger than 1.5 mm, the amount of the insulating filler to be used increases, leading to an increase in cost and size of the varistor device.
本発明におけるケースの凹所底面の凹溝と対応する部位に、ケースの凹所内で積層体を位置決めするピンが嵌まり込む凹陥部を設けた構造が望ましい。このようにケースの凹所底面の凹溝と対応する部位に凹陥部を設けておけば、積層体をケースの凹所に収容するに際して、凹陥部によりピンをケースの凹所内で起立させ、そのピンにより積層体を凹所内で位置規制することができる。これにより、ケースの凹所の周壁面と積層体の外周面との間の隙間を全周に亘って均等にすることができ、絶縁性充填剤を確実に充填することが容易になると共に隙間寸法の設定も容易となる。 A structure in which a concave portion into which a pin for positioning the laminated body is fitted in the concave portion of the case is provided in a portion corresponding to the concave groove on the bottom surface of the concave portion of the case in the present invention. In this way, if a concave portion is provided in a portion corresponding to the concave groove on the bottom surface of the concave portion of the case, when the laminate is accommodated in the concave portion of the case, the pin is raised in the concave portion of the case by the concave portion, The position of the laminated body can be regulated in the recess by the pin. As a result, the gap between the peripheral wall surface of the recess of the case and the outer peripheral surface of the laminate can be made uniform over the entire circumference, making it easy to reliably fill the insulating filler and the gap. The dimensions can be easily set.
本発明における注入口はカバーの中央部位に形成され、その注入口から放射状に延びてケースの凹溝の開口部まで達する導入路を注入口に連設した構造が望ましい。このようにカバーの注入口とケースの隙間との間を繋ぐ導入路をカバーに設ければ、その注入口からの絶縁性充填剤が導入路に案内されてケースの隙間にスムーズに流入する。これにより、カバーの注入口からケースの隙間への絶縁性充填剤の充填が容易に行えて作業性の向上が図れる。 In the present invention, the injection port is preferably formed in the central portion of the cover, and has a structure in which an introduction path extending radially from the injection port to the opening of the concave groove of the case is connected to the injection port. In this way, if the introduction path connecting the inlet of the cover and the gap between the cases is provided in the cover, the insulating filler from the inlet is guided to the introduction path and smoothly flows into the gap of the case. Thus, the insulating filler can be easily filled from the cover inlet to the gap of the case, and the workability can be improved.
本発明におけるケースの凹所の底面に空気抜き用小孔を設けた構造が望ましい。このように凹所の底面に小孔を設ければ、絶縁性充填剤の充填時に凹所内の空気抜きができるので、カバーの注入口からケースの隙間への絶縁性充填剤の充填が迅速に行えて作業性の向上が図れる。 A structure in which a small hole for air venting is provided on the bottom surface of the recess of the case in the present invention is desirable. By providing a small hole in the bottom of the recess in this way, the air in the recess can be vented when filling with the insulating filler, so that the insulating filler can be quickly filled from the cover inlet to the gap of the case. Workability can be improved.
本発明におけるカバーは、その注入口と連通する注入口を形成した補強用金属板が付設されていることが望ましい。このように補強用金属板が付設されていれば、ケースに締め付け固定されるカバーを補強することができ、その分、カバーの厚みを小さくすることができてバリスタ装置のコンパクト化が容易となる。 The cover according to the present invention is preferably provided with a reinforcing metal plate having an inlet communicating with the inlet. If the reinforcing metal plate is attached as described above, the cover fastened and fixed to the case can be reinforced, and the thickness of the cover can be reduced correspondingly, and the varistor device can be easily made compact. .
本発明における電極板は、バリスタ素子の電極面との接触面に、バリスタ素子の電極面との圧接により変形可能な多数の突起を均等配置した構造が望ましい。このように電極面に多数の突起を均等配置すれば、バリスタ素子の電極面との圧接状態で電極板が全面に亘って均等に接触した状態を確保することができ、しかも、バリスタ素子の電極面との圧接により突起が変形することでその接触面積も確保することができ、サージ電流の局部的な集中を回避することができる。 The electrode plate in the present invention preferably has a structure in which a large number of protrusions that can be deformed by pressure contact with the electrode surface of the varistor element are arranged uniformly on the contact surface with the electrode surface of the varistor element. By arranging a large number of protrusions evenly on the electrode surface in this way, it is possible to ensure that the electrode plate is in uniform contact over the entire surface in a pressure contact state with the electrode surface of the varistor element. Since the protrusion is deformed by pressure contact with the surface, the contact area can be secured, and local concentration of surge current can be avoided.
本発明によれば、バリスタ素子および電極板からなる積層体をケースの凹所に収容し、そのケースの開口部をカバーで閉塞する締め付け構造としたことから、バリスタ装置のコンパクト化および低コスト化を図ることができると共に、バリスタ素子と電極板とが圧接した状態であることから、バリスタ素子と電極板との電気的な接続を確保することができて良好な特性を持つバリスタ装置を提供できる。 According to the present invention, the varistor device is made compact and low-cost because the laminated body composed of the varistor element and the electrode plate is accommodated in the recess of the case and the opening of the case is closed with the cover. In addition, since the varistor element and the electrode plate are in pressure contact with each other, an electrical connection between the varistor element and the electrode plate can be ensured and a varistor device having good characteristics can be provided. .
また、ケースの凹所の周壁面に、カバーの注入口と連通して積層体の外周面全体との間へ絶縁性充填剤を流入させる凹溝を設けたことから、カバーの注入口から注入された絶縁性充填剤が凹溝に一旦貯溜することで積層体の外周面全体との間へ流入し易く、充填された絶縁性充填剤で積層体の外周面全体を確実に被覆することができ、バリスタ素子における吸湿、沿面短絡や沿面汚損などによる絶縁劣化を防止できて信頼性の向上が図れる。 In addition, a concave groove is provided in the peripheral wall surface of the recess of the case so as to allow the insulating filler to flow into and out of the entire outer peripheral surface of the laminated body. The stored insulating filler is once stored in the concave groove so that it can easily flow into the entire outer peripheral surface of the laminate, and the entire outer peripheral surface of the laminate can be reliably covered with the filled insulating filler. In addition, it is possible to prevent insulation deterioration due to moisture absorption, creeping short circuit, creeping contamination, and the like in the varistor element, thereby improving reliability.
さらに、積層体の外周面全体は絶縁性充填剤とケースとによる二重絶縁構造となっており、大きな雷サージ電流により絶縁性充填剤に作用する剥離力に対してもケースで強力に保護されているので、雷サージの繰り返しにより積層体の外周面を覆う絶縁性充填剤の薄膜が飛散することなく長期に亘って同一状態を保ち長寿命となる。 In addition, the entire outer peripheral surface of the laminate has a double insulation structure with an insulating filler and case, which is strongly protected against peeling force acting on the insulating filler due to a large lightning surge current. Therefore, the insulating filler thin film covering the outer peripheral surface of the laminate is not scattered by lightning surges, and the same state is maintained over a long period of time, resulting in a long life.
その結果、信頼性が高く、小型かつ安価で長寿命のバリスタ装置を提供することができるので、そのバリスタ装置を直撃雷用SPD等に適用することが容易となる。 As a result, it is possible to provide a varistor device with high reliability, small size, low cost, and long life, and it becomes easy to apply the varistor device to a direct lightning SPD or the like.
本発明に係るバリスタ装置およびその製造方法の実施形態を以下に詳述する。本発明は、直撃雷によるサージ電圧を酸化亜鉛形バリスタ素子で吸収してその直撃雷から電気機器を保護する直撃雷用SPD等に好適なバリスタ装置である。図1はバリスタ装置の組立分解斜視図、図2はバリスタ装置の組立完了斜視図、図3は図2のA−A線に沿う断面図、図4は図2のB−B線に沿う断面図である。 Embodiments of the varistor device and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail below. The present invention is a varistor device suitable for a direct lightning SPD or the like that absorbs a surge voltage caused by a direct lightning strike with a zinc oxide varistor element and protects an electrical device from the direct lightning strike. 1 is an exploded perspective view of the varistor device, FIG. 2 is a perspective view of the assembled varistor device, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG.
図1〜図4に示す実施形態のバリスタ装置は、例えば三個の酸化亜鉛形バリスタ素子10と、そのバリスタ素子10の個数に対応させて配された四枚の電極板20と、上端が開口した略直方体形状の絶縁性ケース30と、そのケース30の開口部を閉塞する略矩形状の絶縁性カバー40と、そのカバー40に嵌合される略矩形状の補強用金属板50と、前述のケース30にカバー40および金属板50を締め付け固定する四本のネジ60とを構成部品とし、後述するようにケース30内にシリコン樹脂等の絶縁性充填剤70(図14〜図16参照)が充填される。なお、前述のケース30およびカバー40は、例えば樹脂製のものを使用すればよい。
The varistor device of the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 includes, for example, three zinc
前述のバリスタ素子10は、図5および図6に示すように図示上下方向に位置する電極面11に蒸着方式によるアルミ蒸着電極が形成された円盤状をなす。図7に示すように、三個のバリスタ素子10と四枚の電極板20とを交互に積層することにより積層体80を構成する。各バリスタ素子10の電極面11と接触する四枚の電極板20のうち、図示上方から一番目と三番目に位置する二枚の電極板20をコ字状の連結部21で一体化すると共に、図示上方から二番目と四番目に位置する二枚の電極板20をコ字状の連結部21で一体化することにより、図8の等価回路で示すように積層体80の両側方へ導出した二つの連結部21間で三個のバリスタ素子10を並列接続した構成としている。なお、電極板20の連結部21には、絶縁性充填剤70が流入し易いように孔23が形成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
前述したバリスタ素子10および電極板20からなる積層体80が収容されるケース30は、図9〜図11に示すようにその積層体80を収容する凹所31が形成され、この凹所31の図示両側方には、電極板20から突出したコ字状の連結部21が収容される切欠部32,33がそれぞれの連結部21の位置に対応させた深さで連設されている。
The
このケース30の凹所31の周壁面34には、凹所31に収容された積層体80の外周面全体との間へ絶縁性充填剤70を流入させる凹溝35が凹所31の深さ方向に沿って形成されている。図示の凹溝35は、凹所31の周壁面34の四箇所に形成した場合を例示するが、その位置および数については任意である。ケース30の凹所31の周壁面34で凹溝35を除く部位と積層体80の外周面との間の隙間m(図9参照)は、0.2〜1.5mmに設定されている。なお、この隙間mの寸法としては、1mmが好ましい。
On the
また、ケース30の凹所31の底面の凹溝35と対応する部位には、ケース30の凹所31内に積層体80を収容するに際してその積層体80を位置決めするピン90(図3および図4参照)を起立保持するための凹陥部36を設けている。さらに、ケース30の凹所31の底面には、絶縁性充填剤70の充填時の空気抜き用としての小孔37を設けている。
Further, in a portion corresponding to the
前述のケース30の開口部を閉塞するカバー40は、その中央部位に、図12および図13に示すようにケース30の凹所31の周壁面34と積層体80の外周面との間に絶縁性充填剤70を充填するための注入口41が形成され、その注入口41から放射状に延びてケース30の凹溝35の開口部まで達する導入路42が注入口41に連設されている。
The
このカバー40の上面には、カバー40の補強用としての金属板50が嵌合する凹部43が形成されている。なお、この金属板50の中央部位には、カバー40の注入口41と対応させて注入口51が形成されている。また、金属板50の周辺部位には、ケース30の凹所31の底面に形成された凹陥部36で起立保持されるピン90が挿通する小孔52が形成されている。さらに、カバー40の下面の一側辺部には、積層体80の電極板20の一方の連結部21、つまり、図示下方に位置する連結部21を押さえ込む突起44が形成されている。
On the upper surface of the
以上で述べた構成部品からなるバリスタ装置の組み立ては以下の要領でもって行う。 The assembly of the varistor device composed of the components described above is performed as follows.
まず、三個のバリスタ素子10とそれらバリスタ素子10の各電極面11に接触してバリスタ素子10を並列接続する電極板20とからなり、その電極板20から導出された一対の連結部21を180°反対方向に配した積層体80を構成する(図5〜図7参照)。
First, it is composed of three
この積層体80をケース30の凹所31に収容すると共にその凹所31に連設された切欠部32,33に電極板20の連結部21をそれぞれ嵌入させる。積層体80が収容されたケース30の開口部にカバー40を載置すると共にそのカバー40の一側辺部に設けられた突起44をケース30の一方の切欠部33に嵌入させる。
The
そのカバー40の凹部43に金属板50を嵌合させた上でケース30に対してカバー40および金属板50をネジ60で締め付け固定する。このネジ60による締め付けでもって積層体80におけるバリスタ素子10と電極板20とを圧接した状態に保持する。この状態で、ケース30の切欠部32,33に露呈した電極板20の連結部21が、三個のバリスタ素子10を並列接続した接続端子となる(図8参照)。
After fitting the
その後、カバー40および金属板50に形成された注入口41,51から絶縁性充填剤70を注入する。この注入口41,51から注入された絶縁性充填剤70は、図14〜図16に示すように、カバー40に放射状に形成された導入路42により案内されてケース30の凹所31の周壁面34に注入口41および導入路42と連通して形成された凹溝35に一旦貯溜し、その凹溝35を介して積層体80の外周面全体との間、つまり、凹所31の周壁面34と積層体80の外周面との間の隙間m全体へ絶縁性充填剤70が流入する。このようにして凹所31の周壁面34と積層体80の外周面との間に充填された絶縁性充填剤70でもって積層体80におけるバリスタ素子10および電極板20を被覆したことによりその積層体80をケース30内に密封する。この時、積層体80の電極板20の連結部21に孔23(図5参照)が形成されていることから、積層体80の外周面と連結部21との間にも絶縁性充填剤70が速やかに流入する。
Thereafter, the insulating
このバリスタ装置は、バリスタ素子10および電極板20からなる積層体80をケース30の凹所31に収容し、そのケース30の開口部をネジ60の締め付けによりカバー40および金属板50で閉塞した構造であることから、バリスタ装置のコンパクト化および低コスト化を図ることができると共に、バリスタ素子10と電極板20とが圧接した状態であることから、バリスタ素子10と電極板20との電気的な接続を確保することができて良好な特性を持つ。
This varistor device has a structure in which a laminate 80 composed of a
また、ケース30の凹所31の周壁面34に、カバー40の注入口41および導入路42と連通して積層体80の外周面全体との間へ絶縁性充填剤70を流入させる凹溝35を設けたことから、カバー40の注入口41からの絶縁性充填剤70の注入によりその絶縁性充填剤70が凹溝35に一旦貯溜することで積層体80の外周面と凹所31の周壁面34との間の隙間m全体へ絶縁性充填剤70が流入し易く、充填された絶縁性充填剤70で積層体80の外周面全体を確実に被覆することができ、バリスタ素子10における吸湿、沿面短絡や沿面汚損などによる絶縁劣化を防止できて信頼性の向上が図れる。
In addition, the
なお、ケース30の凹所31に積層体80を収容した状態で、そのケース30の凹所31の周壁面34で凹溝35を除く部位と積層体80の外周面との間の隙間mを0.2〜1.5mmの範囲を規定することにより、積層体80の外周面全体を絶縁性充填剤70で確実に被覆することができると共にバリスタ装置のコンパクト化および低コスト化を同時に達成することができる。
In the state where the
この隙間mが0.2mmより小さいと、積層体80の外周面を絶縁性充填剤70で確実に被覆することが困難となってバリスタ素子10における吸湿、沿面短絡や沿面汚損などによる絶縁劣化が発生する可能性がある。また、隙間mが1.5mmよりも大きいと、使用する絶縁性充填剤70の量が増大してバリスタ装置のコストアップおよび大型化を招くことになる。
If the gap m is smaller than 0.2 mm, it is difficult to reliably coat the outer peripheral surface of the laminate 80 with the insulating
また、ケース30の凹所31に積層体80を収容するに先立って、ケース30の凹所31の底面の凹溝35と対応する部位に設けられた凹陥部36にピン90を起立保持させてその先端部をケース30の開口部から突出させる(図3および図4破線参照)。このようにケース30の凹所31の底面に設けられた凹陥部36にピン90を起立保持させておくことにより、積層体80をケース30の凹所31に収容するに際して、そのピン90により積層体80を凹所31内で位置規制することができる。
Prior to housing the laminate 80 in the
これにより、ケース30の凹所31の周壁面34と積層体80の外周面との間の隙間mを全周に亘って均等にすることができ、絶縁性充填剤70を確実に充填することが容易になると共に隙間寸法の設定も容易となる。積層体80をケース30の凹所31に収容してピン90で位置決めし、カバー40および金属板50をネジ60で締め付け固定した後、その金属板50の小孔52(図1および図2参照)から突出するピン90を引き抜く。このピン90は、カバー40の導入路42に挿通されている。
Thereby, the clearance m between the
なお、積層体80をケース30の凹所31に位置決めするための凹陥部36は、ピン90をケース30の開口部側から挿入して凹所31に起立保持させる窪み形状としたが、ケース30の底面を貫通する構造であってもよい。この場合、ケース30の底面側からピン90を挿通させて凹所31に配置し、積層体80の収容時にカバー40および金属板50をネジ60で締め付け固定することにより積層体80を位置決め固定した後、ケース30の底面側から引き抜くようにすることも可能である。
The
カバー40および金属板50の注入口41,51から絶縁性充填剤70を注入するに際しては、そのカバー40の注入口41から放射状に延びてケース30の凹所31の凹溝35まで達する導入路42を注入口41に連設したことにより、その注入口41からの絶縁性充填剤70が導入路42に案内されてケース30の凹溝35を介して積層体80の外周面との間の隙間mにスムーズに流入する。これにより、カバー40の注入口41からケース30の隙間mへの絶縁性充填剤70の充填が容易に行えて作業性の向上が図れる。
When the insulating
また、カバー40および金属板50の注入口41,51からの絶縁性充填剤70の注入に際しては、ケース30の凹所31の底面に小孔37を設けたことにより、絶縁性充填剤70の充填時に凹所31内の空気抜きができるので、カバー40の注入口41からケース30の隙間mへの絶縁性充填剤70の充填が迅速に行えて作業性の向上が図れる。また、この時、金属板50に設けられた小孔52も空気抜きとして機能する。
Further, when the insulating
前述のカバー40には、その凹部43に金属板50が付設されていることにより、ケース30にネジ60で締め付け固定されるカバー40を補強することができ、その分、カバー40の厚みを小さくすることができてバリスタ装置のコンパクト化が容易となる。
Since the
なお、電極板20は、バリスタ素子10の電極面11との接触面に、バリスタ素子10の電極面11との圧接により変形可能な多数の突起22を均等配置するようにしてもよい(図5参照)。このようにバリスタ素子10の電極面11との接触面に多数の突起22を均等配置することにより、バリスタ素子10の電極面11との圧接状態で電極板20が全面に亘って均等に接触した状態を確保することができ、しかも、バリスタ素子10の電極面11との圧接により突起22が変形することでその接触面積も確保することができ、サージ電流の局部的な集中を回避することができる。
In the
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can of course be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. It includes the equivalent meanings recited in the claims, and the equivalent meanings recited in the claims, and all modifications within the scope.
10 バリスタ素子
11 電極面
20 電極板
21 連結部
22 突起
30 絶縁性ケース
31 凹所
34 周壁面
35 凹溝
36 凹陥部
37 空気抜き用小孔
40 絶縁性カバー
41 注入口
42 導入路
43 凹部
50 補強用金属板
70 絶縁性充填剤
80 積層体
90 ピン
m 隙間
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