JP2018182181A - 避雷器 - Google Patents

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田中 俊行
Toshiyuki Tanaka
俊行 田中
成 櫛田
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成 櫛田
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Abstract

【課題】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と共に、バリスタの故障信号を早期確実に出力することができる避雷器を実現する。【解決手段】交流電源の電源ライン1〜3に接続される複数の電源端子12,14,16と接地端子18との間に、複数のバリスタ20,22,24,26と、上記バリスタ20,22,24,26の故障時の発熱で動作してバリスタへ20,22,24,26の給電を遮断する比較的高温動作型の温度ヒューズ28,30,32を配置すると共に、交流電源の電源ライン1〜3に接続されない一対の接点R1−R2間に、上記バリスタ20,22,24,26の故障時の発熱で動作する比較的低温動作型の温度ヒューズ34,36を配置した。【選択図】図1

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の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6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6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、図6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、例えば、通常時には接点R1,R2を通電状態と成して該接点R1,R2に接続されたLEDを点灯させ、一方、故障時に接点R1,R2の通電を停止してLEDを消灯させる等して、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
上記した従来の避雷器60にあっては、交流電源の電源回路から供給される電源を利用して接点R1,R2に接続されたLEDを点灯・消灯させる等してバリスタの故障状態を表示するようにしているが、電源回路電圧が高い場合には、接点R1,R2に接続されたLEDの点灯・消灯を制御する等の回路構成が複雑化するという問題が生じていた。
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、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。
また本発明は、バリスタの故障信号を早期確実に出力することができる避雷器の実現を他の目的としている。
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、
交流電源の電源ラインに接続される複数の電源端子と接地端子との間に、複数のバリスタと、上記バリスタの故障時の発熱で動作してバリスタへの給電を遮断する比較的高温動作型の温度ヒューズを配置すると共に、上記交流電源の電源ラインに接続されない一対の接点間に、上記バリスタの故障時の発熱で動作する比較的低温動作型の温度ヒューズを配置し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、
上記比較的高温動作型の温度ヒューズの動作温度が147℃、比較的低温動作型の温度ヒューズの動作温度が133℃であることを特徴とする。
本発明の避雷器にあっては、バリスタの故障信号を外部へ送出する一対の接点間への電源供給を、交流電源から行わないようにしたので、例えば、DC電源等の外部電源から接点間へ電源供給したり、通常時クローズ−異常時オープンと成された接点の絶縁抵抗をテスター等で測定することにより、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。
また本発明の避雷器は、一対の接点間に、バリスタの故障時の発熱で動作する比較的低温動作型の温度ヒューズを配置したので、バリスタが故障して高温状態となる場合、接点間に配置した比較的低温動作型の温度ヒューズが、比較的高温動作型の温度ヒューズより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。
以下、添付図面に基づいて、本発明に係る避雷器を例示する。図1は本発明に係る避雷器10の回路構成図、図2は本発明に係る避雷器10を示す斜視図、図3は同平面図、図4は同正面図、図5は同背面図である。
図1の回路構成図に示す通り、本発明の避雷器10は、交流電源の電源ライン1に接続される第1の電源端子12、電源ライン2に接続される第2の電源端子14、電源ライン3に接続される第3の電源端子16、グランドGに接続される接地端子18を備えている。
また、本発明の避雷器10は、4個のバリスタ(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)と、5個の温度ヒューズ(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,第5の温度ヒューズ36)、1個のガスアレスタ38を備えている。
図1に示す通り、第1の電源端子12−第2の電源端子14間に、第1のバリスタ20、第2のバリスタ22、第1の温度ヒューズ28が順次配置されている。
第1の電源端子12−第3の電源端子16間に、第1のバリスタ20、第3のバリスタ24、第2の温度ヒューズ30が順次配置されている。
第2の電源端子14−第3の電源端子16間に、第1の温度ヒューズ28、第2のバリスタ22、第3のバリスタ24、第2の温度ヒューズ30が順次配置されている。
第1の電源端子12−接地端子18間に、第1のバリスタ20、第3の温度ヒューズ32、第4のバリスタ26、ガスアレスタ38が順次配置されている。
第2の電源端子14−接地端子18間に、第1の温度ヒューズ28、第2のバリスタ22、第3の温度ヒューズ32、第4のバリスタ26、ガスアレスタ38が順次配置されている。
第3の電源端子16−接地端子18間に、第2の温度ヒューズ30、第3のバリスタ24、第3の温度ヒューズ32、第4のバリスタ26、ガスアレスタ38が順次配置されている。
また、接点信号線40を介して接続された接点R1−接点R2間に第4の温度ヒューズ34、第5の温度ヒューズ36が接続されている。
上記接点R1−接点R2は電源ライン1,2,3に接続されておらず、従って、接点R1−接点R2間への電源供給は交流電源から行われるものではなく、接点R1−接点R2は例えば外部電源に接続され、DC24V等の外部電源から電源供給される。
上記第1のバリスタ20〜第4のバリスタ26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20〜第4のバリスタ26)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,第5の温度ヒューズ36)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バリスタ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、一対の接点R1−接点R2間に接続された第4の温度ヒューズ34及び第5の温度ヒューズ36の動作温度が、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の動作温度より低く設定された比較的低温動作型の温度ヒューズと成され、第1の温度ヒューズ28〜第3の温度ヒューズ32が比較的高温動作型の温度ヒューズと成されている。
具体的には、比較的低温動作型の第4の温度ヒューズ34及び第5の温度ヒューズ36が溶断分離する動作温度は133℃、比較的高温動作型の第1の温度ヒューズ28〜第3の温度ヒューズ32が溶断分離する動作温度は147℃と成されている。
上記ガスアレスタ38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。
図2〜図5に示すように、バリスタは樹脂等より成る絶縁基板42上において、第1のバリスタ20、第2のバリスタ22、第4のバリスタ26、第3のバリスタ24の順に並列配置されている。
また、第1のバリスタ20と第2のバリスタ22との間に、第4の温度ヒューズ34が上記第1のバリスタ20及び第2のバリスタ22と接触するように配置されている。
第2のバリスタ22と第4のバリスタ26との間に、第1の温度ヒューズ28及び第3の温度ヒューズ32が、上記第2のバリスタ22及び第4のバリスタ26と接触するように配置されている。
第4のバリスタ26と第3のバリスタ24との間に、第2の温度ヒューズ30及び第5の温度ヒューズ36が、上記第4のバリスタ26及び第3のバリスタ24と接触するように配置されている。
バリスタと温度ヒューズを上記の如く絶縁基板42上に配置した結果、第1の温度ヒューズ28と第3の温度ヒューズ32は、接触する第2のバリスタ22及び第4のバリスタ26が発熱して動作温度(147℃)以上になった場合に溶断分離する。
また、第2の温度ヒューズ30及び第5の温度ヒューズ36は、接触する第4のバリスタ26及び第3のバリスタ24が発熱して動作温度(第2の温度ヒューズ30は147℃、第5の温度ヒューズ36は133℃)以上になった場合に溶断分離する。
さらに、第4の温度ヒューズ34は、接触する第1のバリスタ20及び第2のバリスタ22が発熱して動作温度(133℃)以上になった場合に溶断分離する。
本発明の上記避雷器10においては、バリスタ電圧(2個分)>電源電圧>バリスタ電圧(1個分)であることから、電源ライン1−2、1−3、2−3の何れかの経路にサージが印加され、第1のバリスタ20、第2のバリスタ22、第3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、電源電圧で動作してしまうことにより他のバリスタも発熱し、その結果、先ず、比較的低温動作型の第4の温度ヒューズ34、第5の温度ヒューズ36が溶断分離し、その後、比較的高温動作型の第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が溶断分離して給電を遮断する。
同様に、電源ライン1,2,3−G間にサージが印加され第1のバリスタ20、第2のバリスタ22、第3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、他のバリスタも発熱し、その結果、先ず、比較的低温動作型の低温動作型の第4の温度ヒューズ34、第5の温度ヒューズ36が溶断分離し、その後、比較的高温動作型の第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が溶断分離して給電を遮断する。
本発明の避雷器10にあっては、バリスタの故障信号を外部へ送出する接点R1−接点R2間への電源供給を、交流電源以外の外部電源から供給するようにしたので、DC電源を用いる等、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、上記した一対の接点R1−R2間への外部電源からの電源供給以外に、例えば、通常時クローズ−異常時オープンと成された接点R1−R2の絶縁抵抗をテスター等で測定することによっても、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。
また、接点R1−接点R2間に接続される第4の温度ヒューズ34及び第5の温度ヒューズ36は、その動作温度が、第1の温度ヒューズ28〜第3の温度ヒューズ32の動作温度より低い比較的低温動作型の温度ヒューズであることから、バリスタ(第1のバリスタ20〜第4のバリスタ26)が故障して高温状態となる場合、接点R1−接点R2間の比較的低温動作型の第4の温度ヒューズ34及び第5の温度ヒューズ36が、他の比較的高温動作型の温度ヒューズ(第1の温度ヒューズ28〜第3の温度ヒューズ32)より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。
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を示す斜視図である。 本発明に係る避雷器を示す平面図である。 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を示す背面図である。 従来の避雷器を示す回路構成図である。
10 避雷器
12 第1の電源端子
14 第2の電源端子
16 第3の電源端子
18 接地端子
20 第1のバリスタ
22 第2のバリスタ
24 第3のバリスタ
26 第4のバリスタ
28 第1の温度ヒューズ
30 第2の温度ヒューズ
32 第3の温度ヒューズ
34 第4の温度ヒューズ
36 第5の温度ヒューズ
38 ガスアレスタ
40 接点信号線
42 絶縁基板

Claims (2)

  1. 交流電源の電源ラインに接続される複数の電源端子と接地端子との間に、複数のバリスタと、上記バリスタの故障時の発熱で動作してバリスタへの給電を遮断する比較的高温動作型の温度ヒューズを配置すると共に、上記交流電源の電源ラインに接続されない一対の接点間に、上記バリスタの故障時の発熱で動作する比較的低温動作型の温度ヒューズを配置したことを特徴とする避雷器。
  2. 上記比較的高温動作型の温度ヒューズの動作温度が147℃、比較的低温動作型の温度ヒューズの動作温度が133℃であることを特徴とする請求項1に記載の避雷器。


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