JP2550465Y2 - 通信端末機器用プロテクタ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、雷サージや電力線混
触によって通信回線に誘起される過電圧又は過電流から
端末機器を保護するためのプロテクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来のこの種の通信端末機器用プ
ロテクタ（以下、単に「プロテクタ」という）を示す回
路図である。プロテクタ８０は、過電流保護用の低融点
金属線８２と過電圧保護用のガス入り放電管型の避雷器
８４とが直列に接続されるとともに低融点金属線８２が
避雷器８４に密着して構成されている。プロテクタ８０
は、避雷器８４が端末機器８６に並列に、これらに低融
点金属線８２が直列になるように通信回線Ｌ１、Ｌ２に
接続されている。また、プロテクタ８０の局側には、避
雷器９０ａ、９０ｂとヒューズ９２ａ、９２ｂとからな
る一次保安器９４が設置されている。避雷器９０ａと避
雷器９０ｂとは直列接続され、通信回線Ｌ１、Ｌ２間に
接続されている。避雷器９０ａと避雷器９０ｂとの接続
点は接地されている。ヒューズ９２ａ、９２ｂは、避雷
器９０ａ、９０ｂとプロテクタ８０との間の通信回線Ｌ
１、Ｌ２に挿入されている。

【０００３】通常は一次保安器９４にて過電圧又は過電
流を処理できる。しかし、次のような場合はプロテクタ
８０が動作する。 雷は一般に多重雷である。一つの雷によって片方の例
えば避雷器９０ａが破壊されて短絡に至り、次からの雷
によって残りの避雷器９０ｂの放電開始電圧までの電圧
が通信回線Ｌ１、Ｌ２間に印加される場合。 交流電線との混触等に起因して、ヒューズ９２ａ、９
２ｂが溶断しない領域の過電流が流入する場合。つま
り、通信回線Ｌ１、Ｌ２からプロテクタ８０へ高電圧が
印加され大電流が流れると、避雷器８４が放電するとと
もに低融点金属線８２が自己発熱により溶断して端末機
器８６を保護する。また、この電流が比較的小さい場合
は、避雷器８４の放電による発熱量が密着している低融
点金属線８２へ伝わり低融点金属線８２が溶断して端末
機器８６を保護する。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のプロテクタでは、避雷器への低融点金属線の密着
状態によって、遮断特性が異なってしまうという問題が
あった。すなわち、避雷器への低融点金属線の密着状態
が良いと熱伝導が良くなり低融点金属線が溶断しやすい
が、密着状態が悪いと熱伝導が悪くなり低融点金属線が
溶断しにくい。

【０００５】避雷器への低融点金属線の密着状態は、製
造時に密着させる力の加減により大きくばらついてしま
い、一定にすることが困難であった。また、避雷器の放
電による発熱や周囲温度の変化に起因する避雷器及び低
融点金属線の膨張収縮によって、避雷器と低融点金属線
との密着状態が徐々に悪くなり遮断特性が変化してしま
うという、信頼性上の問題があった。

【０００６】そこで、この考案の目的は、製造時の遮断
特性のばらつきが少なく、かつ信頼性を向上させたプロ
テクタを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る通信端末
機器用プロテクタは、通信回線の端末機器側に接続され
る通信端末機器用プロテクタにおいて、端末機器に並列
接続される過電圧制限素子と、この過電圧制限素子と上
記端末機器との並列回路に直列接続される低融点金属線
と、この低融点金属線に熱結合されるとともに上記過電
圧制限素子に半田付けによって熱結合された半田とを備
え、上記過電圧制限素子の発熱によって上記半田が溶融
し、この溶融した半田に低融点金属線が拡散して溶断す
ることを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】通信回線からプロテクタに高電圧が印加され大
電流が流れると、過電圧制限素子が動作するとともに低
融点金属線がその電流を遮断して端末機器を保護する。
また、この電流が比較的小さい場合は、低融点金属線が
動作しないけれども、過電圧制限素子の動作による発熱
量が半田へ伝わり、その発熱量が一定以上になると半田
が溶融する。すると、この溶融した半田に低融点金属線
が拡散することにより、低融点金属線が溶断して端末機
器を保護する。

【０００９】

【実施例】図１はこの発明に係るプロテクタの一実施例
を示す回路図である。図６と同一部分には同一符号を付
し説明を省略する。この発明に係るプロテクタ１０は、
通信回線Ｌ１、Ｌ２の端末機器８６側に接続されるプロ
テクタにおいて、端末機器８６に並列接続される過電圧
制限素子としての避雷器８４と、避雷器８４と端末機器
８６との並列回路に直列接続される低融点金属線８２
と、低融点金属線８２に熱結合されるとともに避雷器８
４に半田付けによって熱結合された半田１２とを備え、
避雷器８４の発熱によって半田１２が溶融され、溶融し
た半田１２の熱によって低融点金属線８２が溶断される
ことを特徴とするものである。

【００１０】図２乃至図４はこの発明に係るプロテクタ
の一実施例を示す斜視図である。図２はプロテクタ本体
２２からケース２０を外した状態、図３はプロテクタ本
体２２を組立てる状態、図４は図２におけるＩＶ−ＩＶ
線縦断面図をそれぞれ示している。以下、図１乃至図４
に基づき詳しく説明する。

【００１１】ケース２０は、セラミックやプラスチック
などの絶縁物からなり、中空で底のない箱状を呈してい
る。ケース２０は、プロテクタ本体２２に被装され、プ
ロテクタ本体２２を電気的及び機械的に保護する。

【００１２】プロテクタ本体２２は、プリント配線板２
４、ベース板２６、避雷器８４、低融点金属線８２等か
らなる。

【００１３】プリント配線板２４の素材は、ガラス繊維
強化型エポキシ樹脂が耐熱性を有するので好ましい。プ
リント配線板２４には、リード線２８ａ、２８ｂ、２８
ｃを挿通させる透孔３０ａ、３０ｂ、３０ｃとこれらの
周囲の銅箔３２ａ、３２ｂ、３２ｃとが形成されてい
る。銅箔３２ａ、３２ｂ間に低融点金属線８２が、銅箔
３２ａ、３２ｃ間に金属線８８が載置される。

【００１４】低融点金属線８２は直径０．２〜０．４ｍ
ｍの鉛線である。なお、低融点金属線８２の素材は、例
えば、鉛、錫、亜鉛、ビスマス、インジウム、カドミウ
ム等の金属元素、又はこれらの金属元素、銀及び水銀か
ら選ばれた二種以上の金属元素からなる合金である。半
田１２の素材は、例えば、鉛、錫、亜鉛、ビスマス、イ
ンジウム、カドミウム、銀及び水銀から選ばれた二種以
上の金属元素からなる合金である。金属線８８は、低融
点金属線８２が１０Ａ程度で溶断するのに対して２００
ｍＡ程度で溶断することを特徴とし、低融点金属線８２
で遮断できない低電流を遮断する、直径０．０２〜０．
０４ｍｍの銅ニッケル等のヒューズ線である。なお、金
属線８８は、溶断するものである必要はなく、遮断を目
的としない銅線又は銅箔等の導体に置き換えてもよい。
したがって、図１では金属線８８を図示していない。

【００１５】ベース板２６は、セラミックやプラスチッ
クなどの絶縁物からなり、避雷器８４を熱伝導を避けて
載置する突起３４ｇ、３４ｈ、３４ｉと、リード線２８
ｄを挿通させる透孔３６ｄと、プリント配線板２４を支
持する突片３８とが形成されている。突片３８には、リ
ード線２８ｂ、２８ｃを挿通させる透孔３６ｂ、３６ｃ
が穿設されている。

【００１６】次に、プロテクタ本体２２の組立方法につ
いて説明する。ベース板２６の透孔３６ｄへ避雷器８４
のリード線２８ｄを挿通して、ベース板２６上へ避雷器
８４を載置する。避雷器８４のリード線２８ａへプリン
ト配線板２４の透孔３０ａを挿通させて、避雷器８４上
へプリント配線板２４を載置する。また、突片３８の透
孔３６ｂ、３６ｃへリード線２８ｂ、２８ｃを挿通し、
さらに、プリント配線板２４の透孔３０ｂ、３０ｃへリ
ード線２８ｂ、２８ｃを挿通する。これで、ベース板２
６上へ避雷器８４及びプリント配線板２４が載置したこ
とになる。

【００１７】この状態で、銅箔３２ａ、３２ｂ間に低融
点金属線８２を、銅箔３２ａ、３２ｃ間に金属線８８を
それぞれ載置する。続いて、銅箔３２ａ、３２ｂ、３２
ｃに半田付けすることにより、半田１２、１２ｂ、１２
ｃが形成される。半田１２は避雷器８４のリード線２８
ａと低融点金属線８２の一端と金属線８８の一端とを接
続し、半田１２ｂはリード線２８ｂと低融点金属線８２
の他端とを接続し、半田１２ｃはリード線２８ｃと金属
線８８の他端とを接続する。

【００１８】次に、プロテクタ１０の動作について説明
する。図４に示すように半田１２と避雷器８４本体とは
プリント配線板２４の厚さ（例えば０．８ｍｍ）分だけ
離れている。したがって、避雷器８４で発生した熱はリ
ード線２８ａ等を介して半田１２に伝わりやすい。つま
り、半田１２と避雷器８４とは熱結合している。また、
低融点金属線８２は、半田１２によって銅箔３２ａ等に
半田付けされていることから、半田１２からの熱が伝わ
りやすく、半田１２と熱結合している。避雷器８４の発
熱によって半田１２が溶融して低融点金属線８２を溶断
する特性は、半田１２と避雷器８４との熱結合状態と、
半田１２の組成及び融点とによって主に決められる。ま
た、半田１２と低融点金属線８２との熱結合状態、低融
点金属線８２の組成及び融点等も上記特性に影響を与え
る。

【００１９】通信回線Ｌ１に高電圧が印加され大電流が
流れると、避雷器８４が動作するとともに低融点金属線
８２が自己発熱により溶断して端末機器８６を保護す
る。また、この電流が比較的小さい場合は、低融点金属
線８２が溶断しないけれども、避雷器８４の動作による
発熱量が半田１２へ伝わり、その発熱量が一定以上にな
ると半田１２が溶融する。溶融した半田１２は、付着力
や自重によって低融点金属線８２へ流動して、低融点金
属線８２へ熱を伝える面積が大きくなる。しかも、溶融
した半田１２は液体であるから対流が生じて熱伝導が良
くなる。これらにより、半田１２の熱は溶融前に比べて
効率良く低融点金属線８２へ伝わる。その結果、低融点
金属線８２が溶断して端末機器８６が保護される。この
状態を図５に示す。図５に示すように低融点金属線８２
と半田１２とに間隙４０が生じている。

【００２０】溶融した半田１２に低融点金属線８２が拡
散して溶断する現象には二通りある。第１の現象は、溶
融した半田１２の温度が低融点金属線８２の融点を越え
る場合である。この場合は、低融点金属線８２の単なる
物理的な溶融による拡散である。第２の現象は、溶融し
た半田１２の温度が低融点金属線８２の融点以下であっ
ても、半田１２へ低融点金属線８２が拡散する場合であ
る。これは、溶融金属中への固体金属の拡散である。例
えば、低融点金属線８２が鉛１００％で、半田１２が鉛
４０％と錫６０％との合金であるとする。このとき、低
融点金属線８２の融点は３２７℃、半田１２の融点は１
８８℃である。ここで、半田１２が溶融すると、低融点
金属線８２は半田１２中へ速やかに拡散して浸食され
る。その結果、半田１２に接続する低融点金属線８２の
一端が溶断する。

【００２１】従来の密着による熱結合は、単なる機械的
な接触であり、前述したように力の加減等に起因して製
造時のばらつきが大きく、また信頼性が低いという問題
がある。これに対して、この発明における半田付けによ
る熱結合は機械的な接続である。半田付けには力の加減
等の不安定な要素はなく、製造時の遮断特性のばらつき
を極めて小さくできる。また、電子工業界で実証されて
いるように、半田付けは極めて信頼性の高い技術であ
る。

【００２２】この実施例では、 ａ）半田１２と避雷器８４との距離が０．８ｍｍ ｂ）半田１２の組成が鉛４０％と錫６０％との合金 ｃ）低融点金属線８２が直径０．３ｍｍの鉛線 ｄ）リード線２８ａが直径０．８ｍｍの銅線 の場合に、実効値２．２Ａ、１０秒間の交流電流で、低
融点金属線８２が半田１２に拡散して低融点金属線８２
が溶断した。

【００２３】なお、半田１２と半田１２ｂ、１２ｃと
は、製造工程を簡略化するために同じ組成の半田を用い
ているが、遮断する特性によっては半田１２は半田１２
ｂ、１２ｃと異なる組成の半田を用いてもよい。過電圧
制限素子としては、避雷器の代わりに、バリスタ、サイ
リスタ等を用いてもよい。上記実施例では、二極の避雷
器を用いているが、三極の避雷器を用いてもよい。この
場合は、図１において通信回線Ｌ１と同様に通信回線Ｌ
２にも低融点金属線８２、半田１２等を備えるようにし
てもよい。

【００２４】

【考案の効果】この考案に係るプロテクタによれば、低
融点金属線を溶断する半田が半田付けによって過電圧制
限素子と熱結合されている。したがって、半田付けには
力の加減等の不安定な要素がないので、製造時の遮断特
性のばらつきを極めて小さくできる。また、上記熱結合
は密着ではなく半田付けによる接続であるので、信頼性
を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプロテクタの一実施例を示す回路
図。

【図２】本発明に係るプロテクタの一実施例を示す斜視
図。

【図３】本発明に係るプロテクタの一実施例を示す斜視
図。

【図４】図２におけるＩＶ−ＩＶ線縦断面図。

【図５】本発明に係るプロテクタの一実施例を示す斜視
図。

【図６】従来のプロテクタの一例を示す回路図。

【符号の説明】

１０…プロテクタ １２…半田 ８２…低融点金属線 ８４…避雷器
（過電圧制限素子） ８８…端末機器

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】通信回線の端末機器側に接続される通信端
   末機器用プロテクタにおいて、端末機器に並列接続され
   る過電圧制限素子と、この過電圧制限素子と上記端末機
   器との並列回路に直列接続される低融点金属線と、この
   低融点金属線に熱結合されるとともに上記過電圧制限素
   子と半田付けによって熱結合された半田とを備え、上記
   過電圧制限素子の発熱によって上記半田が溶融し、この
   溶融した半田に低融点金属線が拡散して溶断することを
   特徴とする通信端末機器用プロテクタ。