JP2525864B2 - サ―ジ吸収装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はサージ吸収装置に係り、特に高いサージ耐量
を有するサージ吸収装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、サージ電圧を吸収するサージ吸収素子に
は、ギャップ式サージ吸収器又は酸化亜鉛系バリスタ等
の電圧非直線抵抗体等が広く用いられている。しかしな
がら、ギャップ式サージ吸収器は、放電遅れが大きく、
明暗効果により特性の安定性に欠けること、及び、酸化
亜鉛系バリスタでは絶縁抵抗が小さいことから、十分な
サージ電圧吸収効果が得られないという欠点を有してい
る。

本出願人は、このような従来のサージ吸収素子の特性
不良を解消するものとして、マイクロギャップ式サージ
吸収素子を先に特許出願した（特開昭55−128283。以
下、「先願Ｉ」という。）。

先願Ｉのサージ吸収素子は、第２図に示す如く、セラ
ミックス絶縁溝12を有する導電性皮膜13を形成したセラ
ミックス素地11の両端にリード線15付の電極16を設け、
これを絶縁性の外装体17内に入れ、その両端を熱融着等
で封着してなるものである。14はセラミックス素子、18
は空間を示す。

第２図に示すようなマイクロギャップ式サージ吸収素
子は、放電遅れや明暗による特性の違いもなく、絶縁抵
抗値も大きい等の優れた特性を有している。

ところで、サージ吸収素子に印加されるサージ電流が
サージ吸収素子１個のサージ耐量を超えることが予想さ
れる場合には、サージ吸収素子を複数個並列に電気的に
接続してサージ耐量を増加させることが必要となる。本
出願人は、先に、高電圧のサージを速やかに吸収するこ
とのできる、極めてサージ耐量の大きいサージ吸収装置
として、上記のようなマイクロギャップ式サージ吸収素
子を複数個電気的に並列に接続したサージ吸収装置を提
案した（特開昭57−76777号。以下、「先願II」とい
う。）。即ち、先願IIのサージ吸収装置は、マイクロギ
ャップ式のサージ吸収素子を複数個電気的に並列に接続
し、サージ電流を個々のサージ吸収素子に分流させるこ
とにより、高いサージ耐量を得るものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、先願IIのサージ吸収装置では、並列に
接続した各サージ吸収素子のサージに対する応答特性に
少しでも差があった場合、サージ応答性の良い素子だけ
にサージが集中する。このため、電流が偏って流れるこ
とにより、放電したサージ吸収素子にのみ限界を超える
電流が流れてこの素子が破壊されるため、複数個のサー
ジ吸収素子を並列接続しても、全体のサージ耐量が増加
した状態となり得ない場合があった。

本発明は上記従来の問題点を解決し、サージ電流を確
実に分流することができる、高いサージ耐量を有するサ
ージ吸収装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明のサージ吸収装置は、マイクロギャップ式サー
ジ吸収素子とバリスタとを直列に接続してなるサージ吸
収手段を２個以上電気的に並列に接続したものを含むこ
とを特徴とする。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るサージ吸収装置を示
す回路図である。

図示の如く、本発明のサージ吸収装置は、マイクロギ
ャップ式サージ吸収素子a₁,a₂…a_nとバリスタb₁,b₂…b_n
とをそれぞれ直列に接続してなるサージ吸収手段c₁,c₂
…c_nを、２個以上の複数個（第１図においてはｎ個）電
気的に並列に接続したものである。

本発明に用いるマイクロギャップ式サージ吸収素子
は、その放電開始電圧が、使用する回路の最大回路電圧
よりも高いものであれば良く、特に限定されるものでは
ない。例えば、前述の第２図に示すようなマイクロギャ
ップ式サージ吸収素子を用いることができる。

また、本発明に用いるバリスタは、電圧非直線性を示
す抵抗素子であれば良く、特に限定されるものではない
が、好適には電流が流れた場合に高抵抗値を示し、高電
圧を発生するものが有効である。

これらのサージ吸収素子及びバリスタを用いて、本発
明のサージ吸収装置を組み立てる組立方法についても特
に限定されるものではないが、形状を安定させる場合に
は、全体を適当な被覆材料で被覆しても良い。被覆材料
としては、絶縁性が良好なケースや絶縁性被覆材、熱収
縮チューブが好適であるが、特にこれらに限定されるも
のではない。また、各素子の接続方法としては、かし
め、はんだ付け、基板による配線等が適当であるが、必
要とされるサージ耐量があれば特にこれらに限定される
ものではない。

本発明においては、サージ吸収素子及びバリスタを直
列に接続してなるサージ吸収手段を２個以上の複数個並
列に接続するが、サージ吸収手段の接続個数には特に制
限はなく、使用目的に応じて、即ち、印加されるサージ
電流の程度に応じて適当な個数を接続する。

［作用］ 本発明のサージ吸収装置では、マイクロギャップ式サ
ージ吸収素子とバリスタを直列に接続してなるサージ吸
収手段を２個以上並列に接続することにより、サージ吸
収装置にサージ電圧が印加されその１つのサージ吸収手
段のサージ吸収素子に電流が流れた時、電流が流れたサ
ージ吸収手段のバリスタの抵抗値によって生じる電圧で
他のサージ吸収手段を動作させて、サージ電流を各サー
ジ吸収手段に確実に分流することができる。

即ち、第１図に示すようなサージ吸収装置にサージ電
圧が印加されると、まずマイクロギャップ式サージ吸収
素子a₁,a₂…a_nのうち、放電応答性の良好ないずれか１
つのサージ吸収素子、例えばa₁に放電が発生する。この
時、B₁−B₁′間にはこの放電したサージ吸収素子a₁とこ
れに直列に接続されるバリスタb₁の抵抗値の和と、流れ
込んだ電流値との積となる電圧が発生し、この電圧がB₂
−B₂′間、…B_n−B_n′間にも印加されるため、その他の
サージ吸収素子a₂…a_nにも放電を発生させることができ
る。

例えば、２つのサージ吸収手段c₁及びc₂を並列に接続
してなるサージ吸収装置においては、装置にサージが印
加されると、放電応答性の良好などちらか一方のサージ
吸収素子a₁に放電が発生すると共に、B₁−B₁′間にはこ
の放電したサージ吸収素子a₁とバリスタb₁の抵抗値の和
と流れ込んだ電流値との積となる電圧が発生し、この電
圧がB₂−B₂′間にも印加されるため、もう一方のサージ
吸収素子a₂にも放電が発生する。放電中のマイクロギャ
ップ式サージ吸収素子の抵抗値はバリスタに比べ非常に
小さく、２つのバリスタb₁,b₂の抵抗値は等しいので、
放電後のサージ電流はサージ吸収手段c₁,c₂に均等に分
流される。

この放電機構は同様のサージ吸収手段c₁,c₂…c_nを３
個以上並列に接続した場合も同様であり、サージ電流は
並列に接続されたサージ吸収手段c₁,c₂…c_nに均等に分
流される。従って、並列に接続するサージ吸収手段の個
数を増加させることにより、サージ耐量を増加させるこ
とができる。

サージ吸収手段の並列個数を増加させることにより、
サージ耐量を増加させることは、第３図のグラフからも
明らかである。第３図においては、横軸にサージ吸収手
段の並列個数、縦軸にサージ吸収装置のサージ耐量を示
す。これによると本発明のサージ吸収装置のサージ耐量
Ａは、並列接続するサージ吸収手段の個数（ｎ）に比例
して増加しており、サージ吸収手段が１個の場合のサー
ジ耐量A₁に対して、サージ吸収手段をｎ個設けた場合の
サージ耐量A_nはA_n＝A₁×ｎの関係が成り立つ。

［実施例］ 以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する
が、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に
限定されるものではない。

実施例１ 第４図に示す如く、マイクロギャップ式サージ吸収素
子a₁,a₂とバリスタb₁,b₂をそれぞれ直列に接続した２個
のサージ吸収手段c₁,c₂を並列に接続したサージ吸収装
置を組み立てた。接続にはリード線１を用い、かしめ２
により接続した。また、装置全体は絶縁性のケース３で
被覆した。

なお、使用したマイクロギャップ式サージ吸収素子
a₁,a₂の放電開始電圧は300Vであり、バリスタb₁,b₂はバ
リスタ電圧が220Vに規定されたものである。これらを直
列に接続したサージ吸収手段c₁,c₂のサージ耐量はそれ
ぞれ2000Aであった。

このサージ吸収装置のサージ耐量を測定したところ、
4000Aとなり、１個のサージ吸収手段の２倍になってい
た。

実施例２ 第５図（回路図）、第６図（平面図。ただし、ケース
３の上面及び充填材５は図示せず。）、第７図（第６図
VII−VII線に沿う断面図）及び第８図（第７図VIII−VI
II線に沿う断面図）に示す如く、サージ吸収素子a₁,a₂,
a₃,a₄,a₅とバリスタb₁,b₂,b₃,b₄,b₅をそれぞれ直列に接
続した５個のサージ吸収手段c₁,c₂,c₃,c₄,c₅を並列に接
続したサージ吸収装置を組み立てた。本実施例では、こ
れらを基板４上で接続し、全体を絶縁性のケース３に内
蔵した。また、ケース３の内部の空間は、絶縁性充填材
５を充填した。マイクロギャップ式サージ吸収素子a₁〜
a₅とバリスタb₁〜b₅の接続は、かしめ２を用いており、
これを基板４にはんだ付け６した。７は電極である。

なお、使用したマイクロギャップ式サージ吸収素子a₁
〜a₅の放電開始電圧は2400Vであり、バリスタb₁〜b₅は
バリスタ電圧が470Vに規定されたものである。これらを
直列に接続したサージ吸収手段c₁〜c₅のサージ耐量は実
施例１と同様にそれぞれ2000Aであった。このサージ吸
収装置のサージ耐量を測定したところ、10000Aとなり、
１個のサージ吸収手段の５倍となっていた。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明のサージ吸収装置によれ
ば、サージ電圧で放電した電流を確実に分流し、それに
より、サージ耐量を大幅に増大することができる。しか
も、サージ吸収手段の並列個数を選定することにより、
必要とするサージ耐量を任意に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るサージ吸収装置を示す
回路図、第２図は先願Ｉに係るサージ吸収素子を示す断
面図、第３図はサージ吸収装置のサージ耐量とサージ吸
収手段の並列個数との関係を示すグラフ、第４図は実施
例１で製造したサージ吸収装置の断面図、第５図は実施
例２で製造したサージ吸収装置の回路図、第６図は同平
面図、第７図は第６図VII−VII線に沿う断面図、第８図
は第７図VIII−VIII線に沿う断面図である。 a₁,a₂,a_n……マイクロギャップ式サージ吸収素子、 b₁,b₂,b_n……バリスタ、 c₁,c₂,c_n……サージ吸収手段、 １……リード線、２……かしめ、 ３……絶縁性のケース、 ４……基板、５……絶縁性充填材、 ６……はんだ、７……電極、 11……セラミックス素地、 12……セラミックス絶縁溝、 13……導電性皮膜、 14……セラミックス素子、 15……リード線、16……電極、 17……絶縁性外装体、18……空間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 秋夫 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三菱鉱業セメント株式会社セラミックス 研究所内 (56)参考文献 特開 昭51−136149（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−78144（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−76777（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−128283（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−179444（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクロギャップ式サージ吸収素子とバリ
   スタとを直列に接続してなるサージ吸収手段を２個以上
   電気的に並列に接続したものを含むことを特徴とするサ
   ージ吸収装置。