JP2927680B2 - 放電型サージ吸収素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、気密容器内に封入し
た放電間隙における放電現象を利用してサージを吸収す
る放電型サージ吸収素子に係り、特に、単一の素子であ
りながら、通信線等の線間、及び各線とグランドとの間
にサージ吸収措置を施すことが可能な放電型サージ吸収
素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子機器に侵入する過渡的な異常
電圧や誘導雷等のサージから電子回路素子等を保護する
ため、気密容器内に封入した放電間隙における放電現象
を利用した放電型サージ吸収素子が用いられている。図
３はその一例を示すものであり、この放電型サージ吸収
素子６０は、ガラスやセラミック等の絶縁材より成る気
密容器６２内に、一対の放電電極６４，６４の先端面を
所定の距離を隔てて対向配置して、両放電電極６４，６
４間に放電間隙６６を形成し、各放電電極６４，６４の
基端に接続したリード端子６８，６８の先端側を、気密
容器６２を貫通させて外部に導出して成る。上記気密容
器６２内には、ＮｅやＡｒ、Ｘｅ、Ｈｅ等の希ガスを主
体とした放電ガスが充填されている。また、上記放電電
極６４，６４は、ＮｉやＦｅなど放電特性の良好な導電
材より成る円柱状の電極基体６４ａ，６４ａの先端部表
面に、酸化バリウムや六硼化ランタン等のエミッタ物質
より成るエミッタ層６４ｂ，６４ｂを形成して成る。

【０００３】上記リード端子６８，６８を介して、この
放電型サージ吸収素子６０に定格以上のサージ電圧が印
加されると、上記放電間隙６６にグロー放電を経てアー
ク放電が生成され、このアーク放電の大電流を通じてサ
ージの吸収が実現される。この放電型サージ吸収素子６
０の動作電圧（直流放電開始電圧）は、パッシェンの法
則に従い、放電間隙６６の間隙長や封入した放電ガスの
組成、ガス圧等によって規定される。

【０００４】図４は、この放電型サージ吸収素子６０の
使用例を示す回路図である。これは、一般的なファクシ
ミリの電子回路７０に接続された通信線Ｔ，Ｒ、電源線
Ｌ１，Ｌ２、接地線Ｇに、種々の素子を接続して保護回
路７２を形成したものである。すなわち、通信線Ｔ，Ｒ
側にはヒューズ７４、第１の放電型サージ吸収素子６０
ａ、コモンモード・チョークコイル７６ａ，７６ｂ、ブ
リッジダイオード７８が、また電源線Ｌ１，Ｌ２側に
は、電源スイッチ８０、ヒューズ８２、バリスタ８４、
抵抗器８６、８８、コンデンサ９０が接続されている。
さらに、通信線Ｒと接地線Ｇ間には第２の放電型サージ
吸収素子６０ｂが、また電源線Ｌ１と接地線Ｇ間には第
３の放電型サージ吸収素子６０ｃがそれぞれ接続されて
いる。

【０００５】しかして、上記通信線Ｔ，Ｒや、電源線Ｌ
１，Ｌ２を介して上記保護回路７２に外部からサージや
ノイズが侵入すると、上記放電型サージ吸収素子等が動
作してこれらを吸収するものである。例えば、上記通信
線Ｔ，Ｒにサージが印加された場合についてみると、ま
ず通信線Ｔ，Ｒ間を往復するノーマルモードのサージに
対しては、線間に挿入された第１の放電型サージ吸収素
子６０ａが動作してこれを吸収する。また、通信線Ｔと
グランド間を伝導するコモンモードのサージに対して
は、第１の放電型サージ吸収素子６０ａと第２の放電型
サージ吸収素子６０ｂが動作してこれをグランドに逃が
し、通信線Ｒとグランド間を伝導するコモンモードのサ
ージに対しては、第２の放電型サージ吸収素子６０ｂが
動作してこれをグランドに逃がすものである。なお、第
１の放電型サージ吸収素子６０ａとしては、一般に３０
０〜５００Ｖの比較的低い動作電圧（直流放電開始電
圧）を備えたものが選定されている。また、第２のサー
ジ吸収素子６０ｂとしては、一般に１０００〜１５００
Ｖの比較的高い動作電圧を備えたものが選定されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来は、
線間を往復するノーマルモード・サージと、各線−グラ
ンド間を伝導するコモンモード・サージの両方に対処す
るため、少なくとも２個の放電型サージ吸収素子を用い
る必要があり、これが構成の簡素化やコストの削減の障
害となっていた。

【０００７】また、第１の放電型サージ吸収素子６０ａ
の動作電圧を３００Ｖ、第２の放電型サージ吸収素子６
０ｂの動作電圧を１０００Ｖと仮定した場合、通信線Ｔ
−グランド間には第１の放電型サージ吸収素子６０ａと
第２のサージ吸収素子６０ｂが直列接続状態で介在して
いるため、Ｔ−Ｇ間の放電開始電圧は、３００Ｖ＋１０
００Ｖで１３００Ｖとなるのに対し、通信線Ｒ−グラン
ド間には第２の放電型サージ吸収素子６０ｂのみが介在
しているため、Ｒ−Ｇ間の放電開始電圧は１０００Ｖと
なる。このように、Ｔ−Ｇ間とＲ−Ｇ間における放電開
始電圧（サージ吸収電圧）に差異があると、両線に同位
相・同電位のサージが侵入した場合、サージ吸収開始に
時間差が生じていわゆる横サージが発生し、これが線間
を伝導して電子回路７０側に侵入する危険性が生ずる。

【０００８】この発明は、土記従来の問題に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、単一の素子
でありながら、線間を往復するノーマルモード・サージ
及び各線とグランド間を伝導するコモンモード・サージ
に対処でき、しかも横サージの発生することのない放電
型サージ吸収素子を実現することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明に係る放電型サージ吸収素子は、放電ガス
を充填した気密容器内に、一対の通信線にそれぞれ接続
される第１の円柱状放電電極と第２の円柱状放電電極を
所定の距離を隔てて平行するように配置し、両放電電極
間に、上記一対の通信線の線間に接続される第１の放電
間隙を形成すると共に、接地される第３の円柱状放電電
極を、その先端面が上記第１の円柱状放電電極及び第２
の円柱状放電電極の先端面に対し、それぞれ所定の距離
を隔てて対向するよう配置し、以て、第１の円柱状放電
電極と第３の円柱状放電電極間及び第２の円柱状放電電
極と第３の円柱状放電電極間に、各線とグランド間にそ
れぞれ接続される第２の放電間隙及び第３の放電間隙を
形成して成り、上記第２の放電間隙の間隙長と第３の放
電間隙の間隙長を略同一に設定すると共に、上記第１の
放電間隙の間隙長を、上記第２の放電間隙の間隙長及び
第３の放電間隙の間隙長よりも小と成したことを特徴と
する。

【００１０】上記第１の放電間隙における放電開始電圧
は、例えば、３００〜５００Ｖに、上記第２の放電間隙
及び第３の放電間隙における放電開始電圧は１０００〜
１５００Ｖに設定される。上記第１の円柱状放電電極、
第２の円柱状放電電極及び第３の円柱状放電電極に接続
されたリード端子をそれぞれ気密容器外に導出すると共
に、上記気密容器内面における少なくとも上記リード端
子間に、沿面放電特性の良好な誘電体物質を被着するよ
う構成するのが望ましい。

【００１１】

【作用】放電型サージ吸収素子の放電開始電圧は、気密
容器内に封入された放電ガスの組成及びガス圧を一定と
した場合には、放電間隙の間隙長によって規定される。
すなわち、上記第２の放電間隙の間隙長と第３の放電間
隙の間隙長は略等しいため、第２の放電間隙及び第３の
放電間隙における放電開始電圧も略等しいものとなる。
これに対し、第１の放電間隙の間隙長を、第２の放電間
隙の間隙長及び第３の放電間隙の間隙長よりも小と成し
たため、第１の放電間隙における放電開始電圧は、第２
の放電間隙及び第３の放電間隙における放電開始電圧よ
りも小さい値となる。

【００１２】本発明にあっては、上記第１の放電電極と
第２の放電電極が、一対の通信にそれぞれ接続される共
に、第３の放電電極が接地され、その結果、線間に第１
の放電間隙が接続されると共に、各線とグランド間にそ
れぞれ第２の放電間隙及び第３の放電間隙が接続される
ため、単一の素子でありながら、線間及び各線−グラン
ド間にサージ対策を施すことが可能となる。そして、第
２の放電間隙及び第３の放電間隙における放電開始電圧
が略等しいことから、各線とグランド間に同位相・同電
位のサージが印加されても、サージ吸収開始に時間差を
生ずることがなく、横サージの発生が防止される。

【００１３】

【実施例】以下、添付図面に基づき、本発明の実施例を
説明する。図１は、本発明に係る放電型サージ吸収素子
１０を示す部分断面図である。この放電型サージ吸収素
子１０は、ガラス管の両端開口を融着して形成した気密
容器１２内に、Ｘｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｈｅ等の希ガスを主
体とした放電ガスと、３本の円柱状放電電極（第１の放
電電極１４、第２の放電電極１６、第３の放電電極１
８）を封入すると共に、各放電電極の基端に接続された
リード端子２０，２２，２４を、気密容器１２の融着部
１２ａ，１２ｂを貫通させて外部に導出して成る。

【００１４】第１の放電電極１４、第２の放電電極１６
及び第３の放電電極１８は、それぞれＮｉやＦｅ等の放
電特性の良好な金属を円柱状に加工して成る電極基体１
４ａ，１６ａ，１８ａの先端部表面に、六硼化ランタン
（ＬａＢ_６）や酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化カルシウ
ム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等より成る
エミッタ層１４ｂ，１６ｂ，１８ｂを被着して成る。各
放電電極の中、第１の放電電極１４と第２の放電電極１
６は、第１の放電間隙２６を隔てて平行するように配置
されている。また、第３の放電電極１８は、その先端面
が、第１の放電電極１４及び第２の放電電極１６の先端
面に対し、それぞれ第２の放電間隙２８及び第３の放電
間隙３０を隔てて対向するよう配置されている。上記第
１の放電間隙２６は約０．８ｍｍに、また第２の放電間
隙２８及び第３の放電間隙３０はそれぞれ約３ｍｍに設
定されている。

【００１５】上記気密容器１２の内面には、沿面放電特
性の良好な誘電体層３２が被着形成されている。この誘
電体層３２は、具体的には酸化バリウム（ＢａＯ）、酸
化ニッケル（ＮｉＯ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ
_３）等、誘電率が比較的に高い誘電体物質の単体又は混
合体を、気密容器１２内面に層状に蒸着して成る。各リ
ード端子２０，２２間、２０，２４間、２２，２４間
は、この誘電体層３２によって接続されている。

【００１６】放電型サージ吸収素子の動作電圧（直流放
電開始電圧）は、気密容器内に封入された放電ガスの組
成及びガス圧を同一とした場合には、放電間隙の間隙長
を適宜設定することによって加減できる。この実施例に
おいては、第１の放電間隙２６における放電開始電圧を
約３００Ｖに、また第２の放電間隙２８及び第３の放電
間隙３０における放電開始電圧をそれぞれ約１０００Ｖ
に設定している。

【００１７】図２は、この放電型サージ吸収素子１０の
使用例を示す回路図である。これは、上記の図４と同
様、ファクシミリの電子回路７０前段に挿入される保護
回路７２を示すものであり、上記と同様の構成部材には
同一の符号を付してその説明を省略する。まず、放電型
サージ吸収素子１０の第１のリード端子２０と第２のリ
ード端子２２を、それぞれ通信線Ｔ，Ｒに接続すると共
に、第３のリード端子２４を接地線Ｇに接続する。これ
により、第１の放電間隙２６が通信線Ｔ，Ｒ間に挿入さ
れると共に、第２の放電間隙２８が通信線Ｔ−グランド
間に、また第３の放電間隙３０が通信線Ｒ−グランド間
に挿入されることとなる。

【００１８】しかして、上記保護回路７２に、通信線
Ｔ，Ｒを往復するノーマルモード・サージが印加された
場合には、放電型サージ吸収素子１０の第１の放電間隙
２６に放電が生成され、サージの吸収が行われる。一
方、通信線Ｔ−グランド間にコモンモード・サージが印
加された場合には、第２の放電間隙２８に放電が生成さ
れ、該サージはグランドに逃がされる。さらに、通信線
Ｒ−グランド間にコモンモード・サージが印加された場
合には、第３の放電間隙３０に放電が生成され、該サー
ジはグランドに逃がされる。上記のように、第２の放電
間隙２８と第３の放電間隙３０の間隙長は略等しく、し
たがって両者の放電開始電圧が等しくなるよう設定され
ているため、上記通信線Ｔ，Ｒに同位相・同電位のコモ
ンモード・サージが印加された場合でも、同時にサージ
吸収が開始される結果、横サージが発生することがな
い。

【００１９】なお、上記のように、気密容器１２内面に
は、各リード端子間を接続する誘電体層３２が形成され
ているため、何れかのリード端子間にサージが印加され
ると、まず誘電体層３２の表面において対サージ応答性
に優れた沿面コロナ放電が生成し、直ちにサージ吸収が
開始される。そして、この沿面コロナ放電によって放出
された電子及びイオンのプライミング効果により、極め
て短時間の中に、放電電極間の放電間隙にアーク放電を
生成させることが可能となる。

【００２０】

【発明の効果】本発明に係る放電型サージ吸収素子にあ
っては、気密容器内に、一対の通信線の線間に接続され
る第１の放電間隙、各線とグランド間にそれぞれ接続さ
れる第２の放電間隙及び第３の放電間隙を封入し、第２
の放電間隙の間隙長と第３の放電間隙の間隙長を略同一
に設定すると共に、第１の放電間隙の間隙長を、第２の
放電間隙の間隙長及び第３の放電間隙の間隙長よりも小
と成したことから、単一の素子でありながら、線間及び
各線とグランド間にそれぞれサージ吸収措置を施すこと
が可能であり、その分構成の簡素化及びコストの削減が
図れる。しかも、第２の放電間隙及び第３の放電間隙の
間隙長を略同一とすることで、第２の放電間隙の放電開
始電圧と第３の放電間隙の放電開始電圧が等しくなるよ
う仕組まれているため、各線とグランド間に同位相・同
電位のサージが印加されても、サージ吸収開始に時間差
が生ずることがなく、したがって横サージが発生する危
険性もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放電型サージ吸収素子を示す部分
断面図である。

【図２】上記放電型サージ吸収素子の使用例を示す回路
図である。

【図３】従来の放電型サージ吸収素子を示す部分断面図
である。

【図４】従来の放電型サージ吸収素子の使用例を示す回
路図である。

【符号の説明】

１０ 放電型サージ吸収素子 １２ 気密容器 １４ 第１の放電電極 １６ 第２の放電電極 １８ 第３の放電電極 ２０ 第１の放電電極のリード端子 ２２ 第２の放電電極のリード端子 ２４ 第３の放電電極のリード端子 ２６ 第１の放電間隙 ２８ 第２の放電間隙 ３０ 第３の放電間隙 ３２ 誘電体層

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電ガスを充填した気密容器内に、一対
   の通信線にそれぞれ接続される第１の円柱状放電電極と
   第２の円柱状放電電極を所定の距離を隔てて平行するよ
   うに配置し、両放電電極間に、上記一対の通信線の線間
   に接続される第１の放電間隙を形成すると共に、接地さ
   れる第３の円柱状放電電極を、その先端面が上記第１の
   円柱状放電電極及び第２の円柱状放電電極の先端面に対
   し、それぞれ所定の距離を隔てて対向するよう配置し、
   以て、第１の円柱状放電電極と第３の円柱状放電電極間
   及び第２の円柱状放電電極と第３の円柱状放電電極間
   に、各線とグランド間にそれぞれ接続される第２の放電
   間隙及び第３の放電間隙を形成して成り、上記第２の放
   電間隙の間隙長と第３の放電間隙の間隙長を略同一に設
   定すると共に、上記第１の放電間隙の間隙長を、上記第
   ２の放電間隙の間隙長及び第３の放電間隙の間隙長より
   も小と成したことを特徴とする放電型サージ吸収素子。
2. 【請求項２】 上記第１の放電間隙における放電開始電
   圧を３００〜５００Ｖに設定すると共に、上記第２の放
   電間隙及び第３の放電間隙における放電開始電圧を１０
   ００〜１５００Ｖに設定したことを特徴とする請求項１
   に記載の放電型サージ吸収素子。
3. 【請求項３】 上記第１の円柱状放電電極、第２の円柱
   状放電電極及び第３の円柱状放電電極に接続されたリー
   ド端子をそれぞれ気密容器外に導出すると共に、上記気
   密容器内面における少なくとも上記リード端子間に、沿
   面放電特性の良好な誘電体物質を被着させたことを特徴
   とする請求項１または２に記載の放電型サージ吸収素
   子。