JP2528404B2

JP2528404B2 - 回路開放素子

Info

Publication number: JP2528404B2
Application number: JP3258470A
Authority: JP
Inventors: 貴仁小口; 明彦伊ヶ崎; 吉朗鈴木; 一臣浜; 光男矢口
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1991-09-09
Filing date: 1991-09-09
Publication date: 1996-08-28
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JPH0568335A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は回路開放素子に係り、
特に線路間に定電圧素子を接続した保安回路に接続さ
れ、上記線路に該定電圧素子の定格電圧以上の過電圧が
連続して印加された場合に、上記定電圧素子を線路から
切り離すと同時に、該線路自体を開放して負荷側に過電
圧が印加されることを防止する回路開放素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電源ライン或いは通信ライン等を
構成する線路間にシリコンサージアブソーバ等の定電圧
素子を接続した、いわゆる保安回路を電子機器の電子回
路の前段に介在させ、サージなどの過電圧から電子機器
を保護することが行われている。図１０はその一例を示
すものであり、電源ライン或いは通信ラインを構成する
線路Ａ，Ａ’間に定電圧素子ａが並列に接続されると共
に、該定電圧素子ａの次段には分離用ヒューズｂが、該
定電圧素子ａに対して直列に接続される。また、線路Ａ
の入力側には遮断用ヒューズｃが、該線路Ａに対して直
列に接続される。

【０００３】上記構成からなる保安回路ｄを備えた線路
Ａ，Ａ’に、入力側からサージなどの過電圧が瞬間的に
印加された場合には、上記定電圧素子ａが作動して該過
電圧が吸収されるため、電子回路ｅ側には一定範囲の電
圧が供給される。そして、電子機器をその定格電圧を上
回る電源に誤接続した場合や、通信ラインを電源に誤接
続した場合、或いはこれらの事態を想定した過電圧試験
の実施等により、線路Ａ，Ａ’間に上記定電圧素子ａの
定格電圧以上の過電圧が連続して印加された場合には、
該定電圧素子ａの短絡破壊や焼損を防ぐために、上記分
離用ヒューズｂが溶断し、定電圧素子ａが線路Ａ’から
分離される。また、定電圧素子ａの分離後は、連続過電
圧がそのまま負荷側に印加されて電子回路ｅが破壊され
るおそれがあるため、上記遮断用ヒューズｃが溶断し、
線路Ａ自体が開放される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、電子回路
ｅを過電圧から保護するためには、上記分離用ヒューズ
ｂの溶断と同時に、上記遮断用ヒューズｃが確実に溶断
する必要がある。しかしながら、いかに分離用ヒューズ
ｂと遮断用ヒューズｃの選定を厳密に行ったとしても、
一般にヒューズの溶断特性は電流値と印加時間等によっ
て大きく変化するため、分離用ヒューズｂが溶断してか
ら遮断用ヒューズｃが溶断するまでには、わずかな時間
差が生じるおそれがあった。そして、この間、過電圧が
負荷側に印加され、電子回路ｅを損傷させる危険性があ
った。

【０００５】本発明は、上記した従来技術の課題を解決
せんとするものであり、その目的とするところは、定電
圧素子が線路から分離されると同時に線路自体を開放
し、負荷側に過電圧が印加されることを確実に防止でき
る回路開放素子を実現することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る回路開放素子は、電源ライン或いは通
信ラインを構成する線路間に定電圧素子を接続した保安
回路に接続される回路開放素子であって、絶縁基板と、
該絶縁基板上に被着形成された発熱抵抗体と、上記絶縁
基板上に被着形成された導電体とを有してなり、上記発
熱抵抗体は上記定電圧素子と直列接続されると共に、上
記導電体は上記線路に直列接続され、上記線路に上記定
電圧素子の定格電圧以上の過電圧が連続して印加された
場合に、該過電圧による過電流によって上記発熱抵抗体
が発熱して上記絶縁基板を砕裂し、以て上記発熱抵抗体
及び導電体が切断されるよう構成した。

【０００７】また、電源ライン或いは通信ラインを構成
する線路間に定電圧素子を接続した保安回路に接続され
る回路開放素子であって、絶縁基板と、該絶縁基板上に
被着形成された発熱抵抗体と、上記絶縁基板上に被着形
成された複数の導電体とを有してなり、上記発熱抵抗体
は上記定電圧素子と直列接続され、上記導電体の少なく
とも１つが上記線路に直列接続されると共に、他の導電
体の少なくとも１つが外部回路に接続され、上記線路に
上記定電圧素子の定格電圧以上の過電圧が連続して印加
された場合に、該過電圧による過電流によって上記発熱
抵抗体が発熱して上記絶縁基板を砕裂し、以て上記発熱
抵抗体及び導電体が切断されるよう構成した。

【０００８】上記発熱抵抗体は、上記絶縁基板の一方の
面に被着形成されると共に、上記導電体は上記絶縁基板
の他方の面に被着形成されることが望ましい。

【０００９】上記定電圧素子は、シリコンサージアブソ
ーバによって構成するのが望ましい。或いは、ツェナー
ダイオードやバリスタ、さらにはガスアレスタ等によっ
て構成してもよい。

【００１０】なお、上記「定格電圧」とは、上記定電圧
素子の作動電圧のことであり、具体的には、シリコンサ
ージアブソーバ及びツェナーダイオードにあっては「ブ
レークダウン電圧」を、バリスタにあっては「バリスタ
電圧」を、ガスアレスタにあっては「直流放電開始電
圧」をそれぞれ意味する。

【００１１】また、上記の「連続して印加され」という
表現は、「一定時間印加され」という意味であり、「瞬
間的に印加され」の対立概念である。したがって、連続
して印加される「過電圧」には、時間の経過とともに電
圧値が変化する交流電圧も当然に含まれるものである。
以下においても同様である。

【００１２】

【作用】上記線路に上記定電圧素子の定格電圧以上の過
電圧が連続して印加された場合、該過電圧による過電流
が上記定電圧素子を通じて連続して流れ、この過電流に
よって上記発熱抵抗体が発熱する。そして、その温度が
所定温度以上になると、上記絶縁基板が熱歪みによって
砕裂し、該絶縁基板上に被着形成された発熱抵抗体及び
導電体が切断される。その結果、上記発熱抵抗体と直列
接続している定電圧素子が線路から分離され、同時に上
記導電体が直列接続している線路が開放される。

【００１３】なお、上記絶縁基板上に複数の導電体を被
着形成し、そのうちの少なくとも１つを上記線路に直列
接続すると共に、他の導電体の少なくとも１つを外部回
路に接続した場合には、上記線路が開放されると同時
に、上記外部回路も開放される。

【実施例】

【００１４】以下に本発明を、図示の実施例に基づいて
説明する。図１及び図２は本発明に係る第１の回路開放
素子２の全体を示す概略斜視図であり、第１の回路開放
素子２は、第１の絶縁基板４と、該第１の絶縁基板４の
前面６に被着形成された第１の発熱抵抗膜８（図１）
と、該第１の絶縁基板４の背面10に被着形成された導電
膜12（図２）とを有している。

【００１５】上記第１の絶縁基板４は、アルミナ、フォ
ルステライト、ステアタイト等のセラミックによって形
成され、その板厚は０．５〜１．５ｍｍ程度である。該
第１の絶縁基板４の下辺14の中央部には、三角形状の切
欠部16が形成されている。上記第１の発熱抵抗膜８は、
ルテニウム系ペースト等によって形成され、その膜厚は
１０〜２５μｍ程度である。上記導電膜12は、銀・パラ
ジウム（Ａｇ・Ｐｄ）系ペースト等の電気的良導体によ
って形成され、その膜厚は１０〜２５μｍ程度である。

【００１６】上記第１の発熱抵抗膜８の左端辺には第１
の電極パターン18が被着形成されると共に、右端辺には
第２の電極パターン20が被着形成される（図１）。これ
ら第１の電極パターン18及び第２の電極パターン20の下
方には、それぞれ第１の外部端子接続部22及び第２の外
部端子接続部24が形成され、該第１の外部端子接続部22
には第１の外部端子26が、また第２の外部端子接続部24
には第２の外部端子28が、それぞれハンダ付け等によっ
て固着される（図１）。

【００１７】また、上記導電膜12の下辺左端部からは第
１の延長部30が導出されると共に、その下辺右端部から
は第２の延長部32が導出される。これら第１の延長部30
及び第２の延長部32には、それぞれ第３の外部端子38及
び第４の外部端子40がハンダ付け等によって固着される
（図２）。

【００１８】上記構成よりなる第１の回路開放素子２
は、図２に示すように、電源ライン或いは通信ラインな
どを構成する線路Ａ，Ａ’間に定電圧素子としてのシリ
コンサージアブソーバ42を接続した第１の保安回路44に
接続される。すなわち、上記第３の外部端子38及び第４
の外部端子40が線路Ａに接続されると共に、上記第１の
外部端子26が、線路Ａにその上部46を接続されたシリコ
ンサージアブソーバ42の下部48に接続される。さらに、
上記第２の外部端子28が線路Ａ’に接続される。

【００１９】この結果、図３の回路図に示すように、上
記導電膜12が線路Ａと直列接続される。また、上記第１
の発熱抵抗膜８がシリコンサージアブソーバ42の次段に
直列接続されると同時に、該定電圧素子42及び第１の発
熱抵抗膜８が、線路Ａ，Ａ’間に並列接続される。

【００２０】しかして、サージ等の過電圧が、線路Ａ，
Ａ’に瞬間的に印加された場合には、上記シリコンサー
ジアブソーバ42が作動してこの過電圧を吸収するので、
電子回路50側には常に一定範囲の電圧が供給される。

【００２１】また、例えば定格電圧１００Ｖの電子機器
を２００Ｖの電源に誤接続した場合等、上記シリコンサ
ージアブソーバ42の定格電圧以上の過電圧が連続して印
加された場合には、該過電圧による過電流が上記シリコ
ンサージアブソーバ42を通じて連続して流れ、この過電
流によって上記第１の発熱抵抗膜８が高熱を発し、第１
の絶縁基板４の前面６を急激に加熱する。一方、上記導
電膜12は電気的良導体によって形成されているので、過
電流が連続して流れてもほとんど熱を発せず、第１の絶
縁基板４の背面10の温度は変化しない。そのため、第１
の絶縁基板４に熱歪みが生じ、切欠部16の頂点52の延長
線(イ)に沿って第１の絶縁基板４は左右に砕裂される
（図１）。

【００２２】この結果、電流の経路である第１の発熱抵
抗膜８及び導電膜12が切断されるため、シリコンサージ
アブソーバ42が線路Ａ’から切り離されると同時に、線
路Ａも切断されて線路Ａ自体が開放される。したがっ
て、電子回路50に過電圧が印加されることはない。

【００２３】以上のように、上記第１の発熱抵抗膜８は
シリコンサージアブソーバ42を第１の保安回路44から分
離するヒューズとして機能すると共に、上記導電膜12は
第１の保安回路44を開放するスイッチとして機能する。

【００２４】なお、上記第１の発熱抵抗膜８の表面を脱
鉛ガラス（ホウケイ酸、ビスマスガラス等）により、１
０〜１００μｍの厚さで被覆すれば、サージ等が印加さ
れた場合の沿面放電を防止することができる。

【００２５】図４及び図５は、本発明に係る他の実施例
を示している。本実施例に係る第２の回路開放素子54
は、上記実施例における第３の外部端子38を省略し、第
２の外部端子28にその機能を兼任させたことを特徴とし
ている。すなわち、第２の外部端子28の第１の分岐部56
と第２の外部端子接続部24とを接続すると共に（図
４）、背面10上に位置する第２の外部端子28の第２の分
岐部58と上記導電膜12の第１の延長部30とを接続してな
る（図５）。

【００２６】この結果、本実施例に係る第２の回路開放
素子54は、第１の外部端子接続部22に接続される第１の
外部端子26と、第２の外部端子接続部24及び第１の延長
部30に接続される第２の外部端子28と、第２の延長部32
に接続される第４の外部端子40の、計３本の外部端子の
みを有することとなる。

【００２７】上記構成よりなる第２の回路開放素子54
は、図５に示すように、線路Ａ，Ａ’間にシリコンサー
ジアブソーバ42を介装した第２の保安回路60に接続され
る。すなわち、上記第２の外部端子28及び第４の外部端
子40は線路Ａに接続されると共に、上記第１の外部端子
26は、その下部48が線路Ａ’に接続されたシリコンサー
ジアブソーバ42の上部46に接続される。

【００２８】この結果、図６の回路図に示すように、導
電膜12が線路Ａに対して直列接続されると共に、第１の
発熱抵抗膜８及びシリコンサージアブソーバ42が線路
Ａ，Ａ’間に並列接続される。同時に、シリコンサージ
アブソーバ42が第１の発熱抵抗膜８の次段に直列接続さ
れる。

【００２９】本実施例に係る第２の回路開放素子54も、
過電圧の印加に対しては、上記実施例に係る第１の回路
開放素子２と同様の機能を発揮する。すなわち、サージ
等の過電圧が、線路Ａ，Ａ’に瞬間的に印加された場合
には、上記シリコンサージアブソーバ42が作動してこの
過電圧を吸収する。

【００３０】また、上記シリコンサージアブソーバ42の
定格電圧以上の過電圧が連続して印加された場合には、
上記第１の発熱抵抗膜８が第１の絶縁基板４の前面６を
急激に加熱するため第１の絶縁基板４に熱歪みが生じ、
切欠部16の頂点52の延長線(イ)に沿って第１の絶縁基板
４は左右に砕裂される（図４）。この結果、電流の経路
である第１の発熱抵抗膜８及び導電膜12が切断されるた
め、シリコンサージアブソーバ42が線路Ａから切り離さ
れると同時に、線路Ａも切断され、線路Ａ自体が開放さ
れる。したがって、電子回路50側に過電圧が印加される
ことはない。

【００３１】本実施例によれば、上記のように外部端子
としては、第１の外部端子26、第２の外部端子28及び第
４の外部端子40の計３本で済むので、構成の簡素化及び
製造の容易化が図れる。

【００３２】つぎに、図７及び図８に基づいて、本発明
にかかる他の実施例について説明する。本実施例に係る
第３の回路開放素子62は、第２の絶縁基板64と、該第２
の絶縁基板64の表面66上に被着形成された略長方形状の
第２の発熱抵抗膜68（図７）と、該第２の絶縁基板64の
裏面70上に被着形成された第１の導電帯72、第２の導電
帯74及び第３の導電帯76（図８）とを有してなる。

【００３３】上記第２の絶縁基板64は、アルミナ、フォ
ルステライト、ステアタイト等のセラミックによって形
成され、その板厚は０.５〜１．５ｍｍ程度である。ま
た、上記第２の発熱抵抗膜68は、ルテニウム系ペースト
等によって形成され、その膜厚は１０〜２５μｍ程度で
ある。さらに、上記第１の導電帯72、第２の導電帯74及
び第３の導電帯76は、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）系
ペースト等の電気的良導体によって形成され、その膜厚
は１０〜２５μｍ程度である。

【００３４】上記第２の発熱抵抗膜68の両長辺に沿っ
て、それぞれ第３の電極パターン78及び第４の電極パタ
ーン80が被着形成されている。そして、該第３の電極パ
ターン78の第３の外部端子接続部82には、第５の外部端
子84がハンダ等によって固着され、第４の電極パターン
80の第４の外部端子接続部86には、第６の外部端子88が
ハンダ等によって固着されている（図７）。

【００３５】一方、上記第１の導電帯72の両端には第７
の外部端子90及び第８の外部端子91が、また第２の導電
帯74の両端には第９の外部端子92及び第10の外部端子93
が、さらに第３の導電帯76の両端には第11の外部端子94
及び第12の外部端子95が、それぞれハンダ等によって固
着されている（図８）。

【００３６】図９において、上記構成よりなる第３の回
路開放素子62の使用例を示す。まず、上記第５の外部端
子84を線路Ａに接続すると共に、第６の外部端子88をシ
リコンサージアブソーバ42に接続することにより、上記
第２の発熱抵抗膜68が線路Ａ，Ａ’間に並列接続される
と共に、シリコンサージアブソーバ42に直列接続され
る。また、上記第９の外部端子92及び第10の外部端子93
を線路Ａに接続することにより、上記第２の導電帯74が
線路Ａに直列接続される。さらに、上記第11の外部端子
94及び第12の外部端子95を線路Ａ’に接続することによ
り、上記第３の導電帯76が線路Ａ’に直列接続される。
残った第７の外部端子90及び第８の外部端子91は、上記
第３の保安回路96とは別個の外部回路97に接続され、そ
の結果、第１の導電帯72が該外部回路97に直列接続され
る。該外部回路97は、例えばモニター98を接続した異常
監視用回路とする。

【００３７】しかして、上記線路Ａ，Ａ’にシリコンサ
ージアブソーバ42の定格電圧以上の過電圧が連続して印
加された場合には、該過電圧による過電流がシリコンサ
ージアブソーバ42を通じて流れ、この過電流によって上
記第２の発熱抵抗膜68が発熱し、上記第２の絶縁基板64
を砕裂する。その結果、シリコンサージアブソーバ42が
線路Ａから分離されるので、その短絡・焼損を防止でき
る。また、これと同時に、上記第２の導電帯74及び第３
の導電帯76も切断されるので、上記線路Ａ及びＡ’も開
放される。さらに、上記第１の導電帯72も切断されるの
で、上記外部回路97も同時に開放される。

【００３８】以上のように、本実施例によれば、シリコ
ンサージアブソーバ42の分離と同時に、線路Ａ，Ａ’を
２ヶ所で遮断できるので、より確実に電子回路50を過電
圧から保護できる。また、線路Ａ，Ａ’の開放に連動さ
せて外部回路97を開放することができるので、当該異常
事態をリアルタイムでモニター98に表示できる。

【００３９】本実施例においては、上記のように導電帯
を３本被着形成した例を示したが、これに限られるもの
ではなく、さらに多くの導電帯を被着形成することによ
り、複数の外部回路を開放するように構成しても良い。
また、必ずしも線路Ａ，Ａ’を２ヶ所で遮断する必要は
なく、少なくとも１ヶ所で遮断すれば足りるので、残り
の導電帯を外部回路開放用に割り当てても良い。

【００４０】なお、本実施例においては、上記のように
外部回路97をモニター98を接続した異常監視用回路とし
て構成したが、これに限られるものではなく、上記線路
Ａ，Ａ’の開放に連動させて他の装置類を制御するよう
構成してもよい。

【００４１】

【発明の効果】本発明に係る回路開放素子は、定電圧素
子を接続した線路に該定電圧素子の定格電圧以上の過電
圧が連続して印加された場合に、該過電圧による過電流
によって発熱抵抗体が絶縁基板を急激に加熱してこれを
砕裂し、上記定電圧素子に直列接続された発熱抵抗体及
び上記線路に直列接続された導電体を切断するように構
成したので、定電圧素子が線路から分離されると同時に
線路も開放される。したがって、定電圧素子が線路から
切り離された後に、負荷側に過電圧が印加されることを
確実に防止できる。

【００４２】上記絶縁基板上に複数の導電体を被着形成
し、そのうちの少なくとも１つを上記線路に直列接続す
ると共に、他の導電体の少なくとも１つを外部回路に接
続することにより、上記線路の開放に連動して、外部回
路を開放することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す正面概略斜視図であ
る。

【図２】上記実施例の背面概略斜視図である。

【図３】上記実施例に係る回路図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す正面概略斜視図であ
る。

【図５】上記実施例の背面概略斜視図である。

【図６】上記実施例に係る回路図である。

【図７】本発明の他の実施例を示す表面概略斜視図であ
る。

【図８】上記実施例の裏面概略斜視図である。

【図９】上記実施例に係る回路図である。

【図10】従来例を示す回路図である。

【符号の説明】

２第１の回路開放素子４第１の絶縁基板８第１の発熱抵抗膜 12 導伝膜 42 シリコンサージアブソーバ 44 第１の保安回路 54 第２の回路開放素子 60 第２の保安回路 62 第３の回路開放素子 64 第２の絶縁基板 68 第２の発熱抵抗膜 72 第１の導電帯 74 第２の導電帯 76 第３の導電帯 96 第３の保安回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者矢口光男長野県岡谷市天竜町３−20−32 岡谷電機産業株式会社長野製作所内審査官伊藤寿郎 (56)参考文献特開昭55−83427（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電源ライン或いは通信ラインを構成する
線路間に定電圧素子を接続した保安回路に接続される回
路開放素子であって、絶縁基板と、該絶縁基板上に被着
形成された発熱抵抗体と、上記絶縁基板上に被着形成さ
れた導電体とを有してなり、上記発熱抵抗体は上記定電
圧素子と直列接続されると共に、上記導電体は上記線路
に直列接続され、上記線路に上記定電圧素子の定格電圧
以上の過電圧が連続して印加された場合に、該過電圧に
よる過電流によって上記発熱抵抗体が発熱して上記絶縁
基板を砕裂し、以て上記発熱抵抗体及び導電体が切断さ
れるよう構成した回路開放素子。
【請求項２】電源ライン或いは通信ラインを構成する
線路間に定電圧素子を接続した保安回路に接続される回
路開放素子であって、絶縁基板と、該絶縁基板上に被着
形成された発熱抵抗体と、上記絶縁基板上に被着形成さ
れた複数の導電体とを有してなり、上記発熱抵抗体は上
記定電圧素子と直列接続され、上記導電体の少なくとも
１つが上記線路に直列接続されると共に、他の導電体の
少なくとも１つが外部回路に接続され、上記線路に上記
定電圧素子の定格電圧以上の過電圧が連続して印加され
た場合に、該過電圧による過電流によって上記発熱抵抗
体が発熱して上記絶縁基板を砕裂し、以て上記発熱抵抗
体及び導電体が切断されるよう構成した回路開放素子。
【請求項３】上記発熱抵抗体は上記絶縁基板の一方の
面に被着形成されると共に、上記導電体は上記絶縁基板
の他方の面に被着形成されることを特徴とする、請求項
１または２に記載の回路開放素子。
【請求項４】上記定電圧素子をシリコンサージアブソ
ーバによって構成したことを特徴とする、請求項１ない
し３に記載の回路開放素子。