JP2018181986A

JP2018181986A - 避雷器

Info

Publication number: JP2018181986A
Application number: JP2017077224A
Authority: JP
Inventors: 田中　俊行; Toshiyuki Tanaka; 俊行田中; 成櫛田; Shigeru Kushida
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2017-04-10
Publication date: 2018-11-15

Abstract

【課題】温度ヒューズ及びバリスタと封止樹脂との接触を防止し、温度ヒューズの分離遅延を防止することができる避雷器を提供する。【解決手段】絶縁基板にバリスタ及びバリスタの発熱で溶断分離する温度ヒューズを搭載して成る本体部１２と、本体部１２を収納する外装ケース１４と、外装ケース１４内に収納された本体部１２を封止する封止樹脂を備える。上記絶縁基板に搭載されたバリスタ及び温度ヒューズを蓋部材５０で覆った状態で、本体部１２を外装ケース１４内に収納すると共に、封止樹脂で本体部１２及び蓋部材５０を封止する。【選択図】図７

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、内蔵するバリスタの発熱・発火による事故を防止するため避雷器を電源回路から分離する温度ヒューズを備えた避雷器に関する。

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８〜図１０は、従来の避雷器60の一例を示すものであり、箱状の外装ケース62と、上記外装ケース62内に収納される本体部64と、上記外装ケース62内に充填され、上記本体部64及び外装ケース62の開口部を封止する封止樹脂66を備えている。

上記本体部64は、図９に示すように絶縁基板68に搭載された３個のバリスタ70と、２個の温度ヒューズ72と、１個のガスアレスタ74を備えて成る。
図９において、76は電源端子、78は接地端子、80は接点信号線である。

上記電源端子76、接地端子78、接点信号線80の一端を外装ケース62外に導出した状態で本体部64を外装ケース62内に収納する（図１０参照）と共に、封止樹脂66を外装ケース62内に充填して、本体部64及び外装ケース62の開口部を封止するのである。
このように、封止樹脂66により本体部64及び外装ケース62の開口部を封止することにより、ＩＥＣ（国際電気標準会議）が定める防水・防塵の保護規格である「ＩＰ６６」（粉塵が内部に侵入せず、且つ、いかなる方向からの水の強い直接噴流によっても有害な影響をうけない）に適合可能となる。

上記避雷器60は、誘導雷等のサージが印加されると、バリスタ70及び／又はガスアレスタ74が動作してサージを吸収するのである。

上記バリスタ70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70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、バリスタ70の近傍に温度ヒューズ72を設け、バリスタ70が故障して高温状態になると、温度ヒューズ72が溶断・分離して給電を遮断する仕組みとなっている。

尚、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70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、上記接点信号線80を設け、例えば、通常時には上記接点信号線80に接続したＬＥＤ等の表示ランプ（図示省略）を通電・点灯状態と成しておき、上記温度ヒューズ72の溶断により通電停止・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。

ＡＣ電源用サージプロテクタインターネットURL：http://www.okayaelec.co.jp/catalog/surge/sa_p12-13_sv.pdf 検索日：２０１７年３月３１日

上記の通り、封止樹脂66により本体部64及び外装ケース62の開口部を封止することにより、ＩＥＣ規格「ＩＰ６６」に適合する防水・防塵性能を備えた避雷器60を得ることができる。

しかしながら、外装ケース62内に収納した温度ヒューズ72及びバリスタ70が封止樹脂66と接触し、故障時のバリスタ70の発熱が封止樹脂66に拡散してしまうことから、温度ヒューズ72の分離遅延を招来し、発火・焼損の危険性が生じていた。

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、温度ヒューズ及びバリスタと封止樹脂との接触を防止し、温度ヒューズの分離遅延を防止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、
絶縁基板にバリスタ及び上記バリスタの発熱で溶断分離する温度ヒューズを搭載して成る本体部と、上記本体部を収納する外装ケースと、外装ケース内に収納された上記本体部を封止する封止樹脂を備えた避雷器であって、
絶縁基板に搭載された上記バリスタ及び温度ヒューズを蓋部材で覆った状態で本体部を外装ケース内に収納すると共に、上記封止樹脂で本体部及び蓋部材を封止することを特徴とする。

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、
上記絶縁基板にガスアレスタが搭載されていることを特徴とする。

本発明の避雷器にあっては、絶縁基板に搭載されたバリスタ及び温度ヒューズを蓋部材で覆った状態で本体部を外装ケース内に収納すると共に、封止樹脂で本体部及び蓋部材を封止するので、上記蓋部材の存在により、バリスタ及び温度ヒューズと封止樹脂との接触を防止することができる。
この結果、バリスタの発熱が封止樹脂に拡散することがなく、温度ヒューズの分離遅延を防止することができる。

以下、添付図面に基づいて、本発明に係る避雷器の一例を説明する。
図１は本発明に係る避雷器10を示す斜視図、図２は本発明に係る避雷器10の本体部12を示す斜視図、図３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14（図１）と、図２に示すように、樹脂等より成る絶縁基板16と、上記絶縁基板16に搭載された４個の略円板状のバリスタ（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４のバリスタ24）と、４個の温度ヒューズ（第１の温度ヒューズ26，第２の温度ヒューズ28，第３の温度ヒューズ30，第４の温度ヒューズ32）と、１個のガスアレスタ34を有し、上記外装ケース14内に収納される本体部12と、上記外装ケース14内に充填され、本体部12及び外装ケース14の開口部を封止するエポキシ等の絶縁性樹脂より成る封止樹脂36を備えている。
図１及び図２において、38，40，42は交流電源の電源ラインＬ１〜Ｌ３（図３参照）と接続される電源端子、44はグランドＧに接続される接地端子、46，48は接点Ｒ１，Ｒ２（図３参照）に接続される接点信号線である。

図３の回路構成図に示すように、Ｌ１−Ｌ２間に、第１のバリスタ18、第２のバリスタ20及び第２の温度ヒューズ28が順次配置されている。
Ｌ１−Ｌ３間に、第１のバリスタ18、第３のバリスタ22及び第３の温度ヒューズ30が順次配置されている。
Ｌ１−Ｇ間に、第１のバリスタ18、第４の温度ヒューズ32、第４のバリスタ24及びガスアレスタ34が順次配置されている。
Ｌ２−Ｌ３間に、第２の温度ヒューズ28、第２のバリスタ20、第３のバリスタ22、第４の温度ヒューズ32が順次配置されている。
Ｌ２−Ｇ間に、第２の温度ヒューズ28、第２のバリスタ20、第４の温度ヒューズ32、第４のバリスタ24及びガスアレスタ34が順次配置されている。
Ｌ３−Ｇ間に、第３の温度ヒューズ30、第３のバリスタ22、第４の温度ヒューズ32、第４のバリスタ24及びガスアレスタ34が順次配置されている。
また、第２のバリスタ20及び第２の温度ヒューズ28の接続中点と接点Ｒ１との間に第１の温度ヒューズ26が配置されている。
さらに、第３のバリスタ22及び第３の温度ヒューズ30の接続中点と接点Ｒ２とが接点信号線48を介して接続されている。

上記第１のバリスタ18〜第４のバリスタ24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18〜第４のバリスタ24）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。

上記温度ヒューズ（第１の温度ヒューズ26，第２の温度ヒューズ28，第３の温度ヒューズ30，第４の温度ヒューズ32）は、バリスタの発熱で周囲の温度が上昇し、所定温度に達した時に溶断分離して回路への給電を遮断する過熱保護部品である。
本実施形態においては、第１の温度ヒューズ26の動作温度が、第２の温度ヒューズ28〜第４の温度ヒューズ32の動作温度より低く設定されており、例えば、第１の温度ヒューズ26が溶断する動作温度は１３３℃、第２の温度ヒューズ28〜第４の温度ヒューズ32が溶断する動作温度は１４７℃と成される。

図２に示すように、バリスタは絶縁基板16上において、第１のバリスタ18、第２のバリスタ20、第４のバリスタ24、第３のバリスタ22の順に並列配置されている。
上記第１の温度ヒューズ26は第１のバリスタ18の外側において、該第１のバリスタ18と接触している。
また、第２のバリスタ20と第４のバリスタ24との間に、第２の温度ヒューズ28及び第４の温度ヒューズ32が配置されており、第２の温度ヒューズ28は第２のバリスタ20と、第４の温度ヒューズ32は第４のバリスタ24と接触している。
さらに、第４のバリスタ24と第３のバリスタ22との間に、第３の温度ヒューズ30が配置されており、第３の温度ヒューズ30は第３のバリスタ22と接触している。
この結果、４個の温度ヒューズ及び４個のバリスタは、図２に示す通り、第１の温度ヒューズ26、第１のバリスタ18、第２のバリスタ20、第２の温度ヒューズ28、第４の温度ヒューズ32、第４のバリスタ24、第３の温度ヒューズ30、第３のバリスタ22の順で配置されている。

上記ガスアレスタ34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において、Ｌ１−Ｌ２、Ｌ１−Ｌ３、Ｌ２−Ｌ３の何れかの経路にサージが印加され、第１のバリスタ18、第２のバリスタ20、第３のバリスタ22の何れかのバリスタが故障して高温状態になると、先ず低温動作型の第１の温度ヒューズ26が溶断分離し、その後、第２の温度ヒューズ28、第３の温度ヒューズ30、第４の温度ヒューズ32が溶断分離して給電を遮断する。
また、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３−Ｇ間にサージが印加され第１のバリスタ18〜第４のバリスタ24の何れかのバリスタが故障して高温状態になると、先ず低温動作型の第１の温度ヒューズ26が溶断分離し、その後、第２の温度ヒューズ28、第３の温度ヒューズ30、第４の温度ヒューズ32が溶断分離して給電を遮断する。

上記の通り、第１の温度ヒューズ22の動作温度が、第２の温度ヒューズ28〜第４の温度ヒューズ32の動作温度より低く設定されていることから、第１のバリスタ18が故障して高温状態となる場合、第１の温度ヒューズ22が他の温度ヒューズより必ず先に溶断分離するため、故障信号を早期確実に出力することができる。

図４において、50は樹脂等の絶縁材料より成る蓋部材であり、該蓋部材50は絶縁基板16上に搭載されたバリスタ（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４のバリスタ24）及び温度ヒューズ（第１の温度ヒューズ26，第２の温度ヒューズ28，第３の温度ヒューズ30，第４の温度ヒューズ32）を覆う部材である（図５参照）。

図６及び図７に示すように、バリスタ及び温度ヒューズに蓋部材50を被せた状態の本体部12を外装ケース14内に収納後、外装ケース14内に封止樹脂36を充填することにより図１に示す避雷器10が完成するのである。
図７に示すように、外装ケース14内に本体部12を収納した状態において、電源端子38，40，42、接地端子44、接点信号線46，48の一端は外装ケース14外に導出されている。

本発明の避雷器10にあっては、絶縁基板16に搭載したバリスタ及び温度ヒューズを蓋部材50で覆った状態の本体部12を外装ケース14内に収納すると共に、外装ケース14内に充填した封止樹脂36で上記蓋部材50及び本体部12を封止したので、上記蓋部材50の存在により、バリスタ及び温度ヒューズと封止樹脂36との接触を防止することができる。
この結果、バリスタの発熱が封止樹脂36に拡散することがなく、温度ヒューズの分離遅延を防止することができる。

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の本体部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。本発明に係る避雷器の製造工程を示す斜視説明図である。バリスタ及び温度ヒューズに蓋部材を被せた状態を示す斜視図である。本発明に係る避雷器の製造工程を示す斜視説明図である。本発明に係る避雷器の製造工程を示す斜視説明図である。従来の避雷器の一例を示す斜視図である。従来の避雷器の製造工程を示す斜視説明図である。従来の避雷器の製造工程を示す斜視説明図である。

10 避雷器
12 本体部
14 外装ケース
16 絶縁基板
18 第１のバリスタ
20 第２のバリスタ
22 第３のバリスタ
24 第４のバリスタ
26 第１の温度ヒューズ
28 第２の温度ヒューズ
30 第３の温度ヒューズ
32 第４の温度ヒューズ
34 ガスアレスタ
36 封止樹脂
38 電源端子
40 電源端子
42 電源端子
44 接地端子
46 接点信号線
48 接点信号線
50 蓋部材

Claims

絶縁基板にバリスタ及び上記バリスタの発熱で溶断分離する温度ヒューズを搭載して成る本体部と、上記本体部を収納する外装ケースと、外装ケース内に収納された上記本体部を封止する封止樹脂を備えた避雷器であって、
絶縁基板に搭載された上記バリスタ及び温度ヒューズを蓋部材で覆った状態で本体部を外装ケース内に収納すると共に、上記封止樹脂で本体部及び蓋部材を封止することを特徴とする避雷器。
上記絶縁基板にガスアレスタが搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の避雷器。