JP2018010906A - 避雷器 - Google Patents

Abstract

【課題】電気的手段を用いることのない簡易な構成で避雷器の故障状態を検知できる避雷器の実現。【解決手段】第１〜第３のバリスタ16,18,20と、第１及び第２の温度ヒューズ22,24と、ガスアレスタ26と、外装ケース12を備え、交流電源のＬ−Ｎ間に第１の温度ヒューズ22、第１のバリスタ16、第２のバリスタ18及び第２の温度ヒューズ24が順次配置され、Ｌ−Ｇ間に、第１の温度ヒューズ22、第１のバリスタ16、第３のバリスタ20及びガスアレスタ26が順次配置され、Ｎ−Ｇ間に、第２の温度ヒューズ24、第２のバリスタ18、第３のバリスタ20及びガスアレスタ26が順次配置される避雷器10であって、第２のバリスタ18及び第３のバリスタ20の近傍位置における外装ケース12の外表面12ａに、第２のバリスタ18及び第３のバリスタ20の故障時の発熱を受けて色が変化する示温材36を設けた。【選択図】図５

Description

この発明は、電源線等を伝って電子機器内部に侵入する誘導雷等のサージを吸収する避雷器に係り、特に、電気的手段を用いることのない簡易な構成で避雷器の故障状態を検知することができる避雷器に関する。

従来より、電源線等を伝って電子機器内部に侵入する誘導雷等のサージを吸収して電子機器を保護する避雷器が用いられている。

図１０は、従来の避雷器60の一例を示す回路構成図であり、該避雷器60は、３個のバリスタ（第１のバリスタ62，第２のバリスタ64，第３のバリスタ66）と、２個の温度ヒューズ（第１の温度ヒューズ68，第２の温度ヒューズ70）と、１個のガスアレスタ72を備えている。
図１０に示すように、ライブラインＬとニュートラルラインＮ間に、第１の温度ヒューズ68、第１のバリスタ62、第２のバリスタ64及び第２の温度ヒューズ70が順次介挿されるよう配置し、また、ライブラインＬとグランドラインＧ間に、第１の温度ヒューズ68、第１のバリスタ62、第３のバリスタ66及びガスアレスタ72が順次介挿されるよう配置し、さらに、ニュートラルラインＮとグランドラインＧ間に、第２の温度ヒューズ70、第２のバリスタ64、第３のバリスタ66及びガスアレスタ72が順次介挿されるよう配置して成る。
また、第１のバリスタ62と第１の温度ヒューズ68間に第１の接点信号線74、第２のバリスタ64と第２の温度ヒューズ70間に第２の接点信号線76が接続されている。

上記避雷器60は、ライブラインＬとニュートラルラインＮ間に誘導雷等のサージが印加されると、ライブラインＬ−ニュートラルラインＮ間に配置された第１のバリスタ62及び第２のバリスタ64が動作してサージを吸収し、ライブラインＬとグランドラインＧ間にサージが印加されると、ライブラインＬ−グランドラインＧ間に配置された第１のバリスタ62、第３のバリスタ66及びガスアレスタ72が動作してサージを吸収し、ニュートラルラインＮとグランドラインＧ間にサージが印加されると、ニュートラルラインＮ−グランドラインＧ間にに配置された第２のバリスタ64、第３のバリスタ66及びガスアレスタ72が動作してサージを吸収する仕組みである。

上記バリスタ（第１のバリスタ62〜第３のバリスタ66）は、サージの印加後、約１０^−９秒程度でサージ吸収を開始する優れた応答特性を有する反面、電流耐量が小さいという欠点があり、そのため、バリスタに定格を越える異常な過電圧が印加され、継続的な過電流が流れる等して故障に至る際には、発熱して異常な高温状態となり、発火・焼損する危険性がある。
そこで、上記避雷器60にあっては、第１の温度ヒューズ68及び第２の温度ヒューズ70を設け、ライブラインＬ−ニュートラルラインＮ間に配置された第１のバリスタ62及び第２のバリスタ64が故障して高温状態になると、第１の温度ヒューズ68及び第２の温度ヒューズ70が溶断して給電を遮断し、ライブラインＬ−グランドラインＧ間に配置された第１のバリスタ62及び第３のバリスタ66が故障して高温状態になると、第１の温度ヒューズ68が溶断して給電を遮断し、ニュートラルラインＮ−グランドラインＧ間にに配置された第２のバリスタ64及び第３のバリスタ66が故障して高温状態になると、第２の温度ヒューズ70が溶断して給電を遮断する仕組みである。

ところで、避雷器60に関する国際規格であるＩＥＣ規格（ＩＥＣ６１６４３−１１）では、故障時において、電源回路からのバリスタの分離だけでなく、故障状態を表示する機構を備えることが要求されている。

そこで、従来は、図１０に示す如く、第１のバリスタ62と第１の温度ヒューズ68間に第１の接点信号線74、第２のバリスタ64と第２の温度ヒューズ70間に第２の接点信号線76を接続したり、或いは、図示しないＬＥＤ等の表示ランプを接続し、通常時には接点Ｒ１，Ｒ２や表示ランプを通電状態と成しておき、故障時に接点Ｒ１，Ｒ２の通電を停止、表示ランプを消灯させることにより、電気的手段により正常・故障の検知を行うことができるようにしている。
尚、接点の通電・通電停止により、故障状態を検知する先行技術として、出願人が提案した登録実用新案公報第３１５５９４５号（特許文献１）が存在する。

登録実用新案公報第３１５５９４５号

しかしながら、上記した電気的手段により避雷器60の正常・故障の検知を行う方法の場合、停電等により電力供給が途絶した場合には、正常・故障の検知が不可能となる事態が生じていた。
また、通常時には接点Ｒ１，Ｒ２や表示ランプを通電状態と成しておく必要が有るため、余計なエネルギーを消費するという欠点があった。

この発明は、従来の上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電気的手段を用いることのない簡易な構成で避雷器の故障状態を検知することができる避雷器を実現することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る請求項１に記載の避雷器は、
第１〜第３のバリスタと、第１及び第２のヒューズ部材と、上記第バリスタ及びヒューズ部材を収納する外装ケースを備え、
交流電源のライブラインとニュートラルライン間に第１のヒューズ部材、第１のバリスタ、第２のバリスタ及び第２のヒューズ部材が順次配置され、また、
交流電源のライブラインとグランドライン間に、第１のヒューズ部材、第１のバリスタ、第３のバリスタが順次配置され、さらに、
交流電源のニュートラルラインとグランドライン間に、第２のヒューズ部材、第２のバリスタ、第３のバリスタが順次配置される避雷器であって、
上記外装ケースの外表面に、上記第２のバリスタ及び第３のバリスタの故障時の発熱で色が変化する不可逆性の示温材を設けたことを特徴とする。

本発明に係る請求項２に記載の避雷器は、請求項１に記載の避雷器において、
上記示温材を、第２のバリスタ及び第３のバリスタの近傍位置における外装ケースの外表面に設けたことを特徴とする。

本発明に係る請求項３に記載の避雷器は、請求項１に記載の避雷器において、
上記外装ケースの外表面に、上記第１のバリスタの故障時の発熱で色が変化する不可逆性の示温材を設けたことを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の避雷器にあっては、第２のバリスタ及び第３のバリスタの近傍位置における外装ケースの外表面に、第２のバリスタ及び第３のバリスタの故障時の発熱で色が変化する不可逆性の示温材を設けたので、示温材の色を視認することにより、電気的手段を用いることのない簡易な構成で避雷器の故障状態を検知することができる。

尚、サージの印加経路は、ライブライン−ニュートラルライン間、ライブライン−グランドライン間、ニュートラルライン−グランドライン間の３経路であるが、上記３経路の全てにおいて、第２のバリスタと第３のバリスタの少なくとも１つが必ず故障時に発熱することから、請求項１に記載の避雷器の如く、第２のバリスタ及び第３のバリスタに対応する示温材を設けておけば、全ての経路の故障時の発熱を示温材で検知することができる。

本発明の請求項２に記載の避雷器の如く、示温材を、第２のバリスタ及び第３のバリスタの近傍位置における外装ケースの外表面に設けた場合には、故障時に高温状態になった第２のバリスタ及び第３のバリスタの発熱が示温材に伝わりやすくなる。

本発明の請求項３に記載の避雷器の如く、外装ケースの外表面に、第１のバリスタの故障時の発熱で色が変化する不可逆性の示温材を設けた場合には、全てのバリスタ（第１のバリスタ〜第３のバリスタ）の発熱を検知することができるようになる。

以下、添付図面に基づいて、本発明に係る避雷器を説明する。図１は、本発明に係る避雷器10を示す斜視図、図２は正面図、図３は本発明に係る避雷器10の内部構造を示す斜視図、図４は本発明に係る避雷器10の回路構成図である。

本発明の避雷器10は、樹脂等の絶縁材料より成る箱状の外装ケース12（図１及び図２）と、図３に示すように、絶縁基板14に搭載された３個のバリスタ（第１のバリスタ16，第２のバリスタ18，第３のバリスタ20）と、２個のヒューズ部材としての温度ヒューズ（第１の温度ヒューズ22，第２の温度ヒューズ24）と、１個のガスアレスタ26を備えている。
図３において、28は交流電源のライブラインに接続されるライブライン端子、30は交流電源のニュートラルラインに接続されるニュートラルライン端子、32は交流電源のグランドラインに接続されるグランドライン端子である。

図４の回路構成図に示すように、ライブラインＬとニュートラルラインＮ間に、上記第１の温度ヒューズ22、第１のバリスタ16、第２のバリスタ18及び第２の温度ヒューズ24が順次配置され、また、ライブラインＬとグランドラインＧ間に、上記第１の温度ヒューズ22、第１のバリスタ16、第３のバリスタ20及びガスアレスタ26が順次配置され、さらに、ニュートラルラインＮとグランドラインＧ間に、上記第２の温度ヒューズ24、第２のバリスタ18、第３のバリスタ20及びガスアレスタ26が順次配置されるものである。

上記第１のバリスタ16〜第３のバリスタ20は、印加される電圧が上昇するに従って、抵抗が急激に減少する電圧非直線抵抗特性を有する電子部品であり、定格を越えるサージが印加されると、抵抗が急激に減少することにより瞬時（約１０^−９秒程度）に導通してサージの吸収を行うのである。
一方、バリスタ（第１のバリスタ16〜第３のバリスタ20）は電流耐量が小さいという欠点があるため、バリスタに定格を越える異常な過電圧が印加され、継続的な過電流が流れる等して故障に至る際には、発熱して異常な高温状態（例えば１０００℃以上）となり、発火・焼損する危険性がある。

上記第１の温度ヒューズ22及び第２の温度ヒューズ24は、周囲の温度が上昇し、所定温度に達した時に溶断して回路への給電を遮断する過熱保護部品であり、例えば、公称動作温度１４５℃、動作温度（１４０℃±２℃）のものを用いることができる。
尚、公称動作温度は、温度ヒューズに検知電流を流し、規格に定められた昇温速度で動作させたときの動作温度である。また、動作温度は、１分間に１℃上昇するオイル中で、０．１Ａ以下の電流を通電した際に温度ヒューズが動作した時の温度であり、使用する際の目安となる温度であるが、安全規格で要求される定格温度ではない。

上記ガスアレスタ26は、気密外囲器内に、放電間隙を設けて配置した複数の放電電極及び放電ガスを封入して成る電子部品であり、放電電極間に定格を越えるサージが印加されると、放電間隙において放電が生成されサージの吸収が行われるのである。

本発明の上記避雷器10は、ライブラインＬとニュートラルラインＮ間に誘導雷等のサージが印加されると、ライブラインＬ−ニュートラルラインＮ間に配置された第１のバリスタ16及び第２のバリスタ18が動作してサージを吸収し、ライブラインＬとグランドラインＧ間にサージが印加されると、ライブラインＬ−グランドラインＧ間に配置された第１のバリスタ16、第３のバリスタ20及びガスアレスタ26が動作してサージを吸収し、ニュートラルラインＮとグランドラインＧ間にサージが印加されると、ニュートラルラインＮ−グランドラインＧ間にに配置された第２のバリスタ18、第３のバリスタ20及びガスアレスタ26が動作してサージを吸収するようになっている。

また、ライブラインＬ−ニュートラルラインＮ間に配置された第１のバリスタ16及び第２のバリスタ18が故障して高温状態になった場合には、第１の温度ヒューズ22及び第２の温度ヒューズ24が溶断して給電を遮断し、また、ライブラインＬ−グランドラインＧ間に配置された第１のバリスタ16及び第３のバリスタ20が故障して高温状態になった場合には、第１の温度ヒューズ22が溶断して給電を遮断し、さらに、ニュートラルラインＮ−グランドラインＧ間にに配置された第２のバリスタ18及び第３のバリスタ20が故障して高温状態になった場合には、第２の温度ヒューズ24が溶断して給電を遮断するようになっている。

上記外装ケース12の外表面12ａの２箇所に、第２のバリスタ18及び第３のバリスタ20の故障時の発熱で色が変化する不可逆性の示温材34が設けられている。
すなわち、図５及び図６に示すように、上記示温材34は、外装ケース12内に収納された第２のバリスタ18及び第３のバリスタ20の近傍位置における外装ケース12の外表面12ａに設けられており、示温材36と、第２のバリスタ18及び第３のバリスタ20とが、外装ケース12を間に挟んで対向配置されているものである。
この結果、故障時に高温状態になった第２のバリスタ18及び第３のバリスタ20の発熱が示温材34に伝わりやすくなっている。

尚、示温材36が、第２のバリスタ18及び第３のバリスタ20の故障時の発熱を受けて色が変化するよう構成されているものであれば、示温材36の設置箇所は、第２のバリスタ18及び第３のバリスタ20の近傍位置に限られず、外装ケース12の外表面12ａの適宜箇所に設けることができる。

示温材34は、設定温度に達すると熱分解等の化学反応を起こして変色する示温顔料等を用いた温度検知材であり、本発明においては、所定温度に達して一旦色が変化すると、温度下降しても元の色に戻らず変化色が維持される「不可逆性」の示温材34を用いる。
また、本実施例においては、矩形状と成されたラベル状の示温材34を外装ケース12の外表面12ａに貼着しているが、塗料より成る示温材を塗布しても良い。ラベル状の示温材34は表面側に示温顔料等の示温材料が配置されていると共に、裏面側には接着層が配置されているので、外装ケース12に簡単に貼着することができる。

本実施例の上記示温材34の変化温度は９０℃と成されており、通常時は「白色」であるが、第２のバリスタ18及び第３のバリスタ20の発熱により上記変化温度の９０℃に達すると「赤色」に変色するものである。

尚、本実施例の上記避雷器10は、第１のバリスタ16〜第３のバリスタ20の３個のバリスタを備えているが、第２のバリスタ18及び第３のバリスタ20に対応する２つの示温材34を設けておけば良い。
すなわち、サージの印加経路は、
（１）ライブラインＬ−ニュートラルラインＮ間（以下、Ｌ−Ｎ間）
（２）ライブラインＬ−グランドラインＧ間（以下、Ｌ−Ｇ間）
（３）ニュートラルラインＮ−グランドラインＧ間（以下、Ｎ−Ｇ間）
の３経路である。
Ｌ−Ｎ間にサージが印加されて故障時に発熱するバリスタは、「第１のバリスタ16」及び「第２のバリスタ18」である。
Ｌ−Ｇ間にサージが印加されて故障時に発熱するバリスタは、「第１のバリスタ16」及び「第３のバリスタ20」である。
Ｎ−Ｇ間にサージが印加されて故障時に発熱するバリスタは、「第２のバリスタ18」及び「第３のバリスタ20」である。
従って、上記３経路の全てにおいて、第２のバリスタ18と第３のバリスタ20の少なくとも１つが必ず故障時に発熱することから、上記の通り、第２のバリスタ18及び第３のバリスタ20に対応する２つの示温材34を設けておけば、全ての経路の故障時の発熱を示温材34で検知することができるのである。

尚、第２のバリスタ18及び第３のバリスタ20に対応する２つの上記２箇所の示温材34に加え、第１のバリスタ16に対応する示温材を、外装ケース12を間に挟んで第１のバリスタ16と対向配置させる等して、第１のバリスタ16の近傍位置における外装ケース12の外表面12ａに設けても良い。この場合は、全てのバリスタ（第１のバリスタ16〜第３のバリスタ20）の発熱を検知できるようになる。
もっとも、本発明のように、第２のバリスタ18及び第３のバリスタ20に対応する２つの示温材34を設ける場合の方が、示温材34を設ける手間やコストを抑制することができる。

而して、例えば、Ｌ−Ｇ間にサージが印加されて「第１のバリスタ16」及び「第３のバリスタ20」が異常発熱した場合、図７に示すように、「第３のバリスタ20」の発熱を検知する示温材34が「赤色」に変色するので、外部から避雷器10の故障を容易に検知することができるのである。
尚、上記示温材34は、赤色に変色しない非変色部分が白色のまま残存することにより、図７に示すように、数字「９０」が浮き出るようになっており、この結果、示温材34の変化温度である９０℃に達したことが判るようになっている。上記非変色部分は、例えば、示温材34の表面側において、非変色部分に対応する箇所には示温材料を配置しないことにより形成することができる。

図８は、他の示温材36を外装ケース12の外表面12ａの２箇所に設けた場合を示すものであり、該示温材36はベースが黒色で、数字「９０」と「○」印が白色で表示されている矩形状と成されたラベル状の示温材36を貼着して成る。
この示温材36の変化温度も９０℃と成されており、上記変化温度の９０℃に達すると、「白○」部分が熱分解若しくは変質することにより消えて、ベースの「黒色」が視認されるようになるのである。

而して、例えば、Ｌ−Ｎ間にサージが印加されて「第１のバリスタ16」及び「第２のバリスタ18」が異常発熱した場合、図９に示すように、「第２のバリスタ18」の発熱を検知する示温材36中の「白○」部分が消えてベースの「黒色」が視認されるようになるので、外部から避雷器10の故障を容易に検知することができるのである。

本発明の避雷器10にあっては、外装ケース12内に収納された第２のバリスタ18及び第３のバリスタ20の近傍位置における外装ケース12の外表面12ａに、第２のバリスタ18及び第３のバリスタ20の故障時の発熱で色が変化する不可逆性の示温材34を設けたので、示温材36の色を視認することにより、電気的手段を用いることのない簡易な構成で避雷器10の故障状態を検知することができる。

本発明に係る避雷器を示す斜視図である。 本発明に係る避雷器を示す正面図である。 本発明に係る避雷器の内部構造を示す斜視図である。 本発明に係る避雷器の回路構成図である。 ケース表面の示温材とバリスタとの位置関係を示す斜視説明図である。 ケース表面の示温材とバリスタとの位置関係を示す正面説明図である。 ケース表面の示温材の変化状態を示す正面説明図である。 ケース表面の他の示温材を示す正面説明図である。 ケース表面の他の示温材の変化状態を示す正面説明図である。 従来の避雷器の回路構成図である。

10 避雷器
12 外装ケース
12ａ 外装ケースの外表面
14 絶縁基板
16 第１のバリスタ
18 第２のバリスタ
20 第３のバリスタ
22 第１の温度ヒューズ
24 第２の温度ヒューズ
26 ガスアレスタ
28 ライブライン端子
30 ニュートラルライン端子
32 グランドライン端子
34 示温材
36 示温材

Claims (3)

1. 第１〜第３のバリスタと、第１及び第２のヒューズ部材と、上記第バリスタ及びヒューズ部材を収納する外装ケースを備え、
   交流電源のライブラインとニュートラルライン間に第１のヒューズ部材、第１のバリスタ、第２のバリスタ及び第２のヒューズ部材が順次配置され、また、
   交流電源のライブラインとグランドライン間に、第１のヒューズ部材、第１のバリスタ、第３のバリスタが順次配置され、さらに、
   交流電源のニュートラルラインとグランドライン間に、第２のヒューズ部材、第２のバリスタ、第３のバリスタが順次配置される避雷器であって、
   上記外装ケースの外表面に、上記第２のバリスタ及び第３のバリスタの故障時の発熱で色が変化する不可逆性の示温材を設けたことを特徴とする避雷器。
2. 上記示温材を、第２のバリスタ及び第３のバリスタの近傍位置における外装ケースの外表面に設けたことを特徴とする請求項１に記載の避雷器。
3. 上記外装ケースの外表面に、上記第１のバリスタの故障時の発熱で色が変化する不可逆性の示温材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の避雷器。
   
   
   

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