JP2927698B2 - 放電型サージ吸収素子 - Google Patents
放電型サージ吸収素子Info
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Description
【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等の過電
圧を吸収する放電型サージ吸収素子に係り、特に、比較
的高い動作電圧を容易に実現できる放電型サージ吸収素
子に関する。
た放電間隙における放電現象を利用してサージ等の過電
圧を吸収する放電型サージ吸収素子に係り、特に、比較
的高い動作電圧を容易に実現できる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。その
一例として、図８に示す放電型サージ吸収素子５０は、
丸棒状の電極基体５２の表面にエミッタ層５４を被着さ
せて成る一対の放電電極５６，５６の下端にリード端子
５８，５８を接続し、これを所定の放電間隙６０を隔て
て互いに平行するよう配置し、ガラス管を加工して形成
した気密容器６２内に、希ガスを主体とした放電ガスと
共に封入し、上記リード端子５８，５８を気密容器６２
の下端封着部６２ａを貫通させて外部に導出して成る。
電圧や誘導雷等のサージから電子回路素子を保護するた
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。その
一例として、図８に示す放電型サージ吸収素子５０は、
丸棒状の電極基体５２の表面にエミッタ層５４を被着さ
せて成る一対の放電電極５６，５６の下端にリード端子
５８，５８を接続し、これを所定の放電間隙６０を隔て
て互いに平行するよう配置し、ガラス管を加工して形成
した気密容器６２内に、希ガスを主体とした放電ガスと
共に封入し、上記リード端子５８，５８を気密容器６２
の下端封着部６２ａを貫通させて外部に導出して成る。
【０００３】この放電型サージ吸収素子５０は、例えば
図９に示すように、被保護回路６４に接続された一対の
電源ラインＬ１とグランドＧ間、及びＬ２とグランドＧ
間に、リード端子５８，５８を介してそれぞれ挿入接続
される。しかして、上記電源ラインＬ１−グランドＧ間
あるいはＬ２−グランドＧ間に伝導性のコモンモード・
サージが印加されると、上記放電間隙６０にグロー放電
を経てアーク放電が生成され、該アーク放電の大電流を
通じてサージはグランドＧ側に逃がされることとなる。
図９に示すように、被保護回路６４に接続された一対の
電源ラインＬ１とグランドＧ間、及びＬ２とグランドＧ
間に、リード端子５８，５８を介してそれぞれ挿入接続
される。しかして、上記電源ラインＬ１−グランドＧ間
あるいはＬ２−グランドＧ間に伝導性のコモンモード・
サージが印加されると、上記放電間隙６０にグロー放電
を経てアーク放電が生成され、該アーク放電の大電流を
通じてサージはグランドＧ側に逃がされることとなる。
【０００４】この放電型サージ吸収素子５０の動作電圧
（直流放電開始電圧）は、自然現象として発生する一般
的な誘導雷サージの電圧値（３０００Ｖ以下）を考慮し
て、通常は３００Ｖ〜５００Ｖ程度に設定されるが、用
途や使用目的によっては、より高い動作電圧が要求され
る場合がある。例えば、電気用品取締法の下で課せられ
る耐電圧試験においては、電源ラインＬ１，Ｌ２間を短
絡した上で、Ｌ１−Ｇ間及びＬ２−Ｇ間にＡＣ１２００
ＶあるいはＡＣ１５００Ｖの過電圧が１分間印加される
ため、これよりも低い動作電圧を備えた放電型サージ吸
収素子を接続しておくと、この試験電圧によって素子が
動作して電流が流れてしまい、結果として試験に不合格
となってしまう。このため、上記試験電圧によっては絶
対に動作しないよう、放電型サージ吸収素子５０の動作
電圧を２４００〜３８００Ｖといった比較的高い値に設
定する必要がある。
（直流放電開始電圧）は、自然現象として発生する一般
的な誘導雷サージの電圧値（３０００Ｖ以下）を考慮し
て、通常は３００Ｖ〜５００Ｖ程度に設定されるが、用
途や使用目的によっては、より高い動作電圧が要求され
る場合がある。例えば、電気用品取締法の下で課せられ
る耐電圧試験においては、電源ラインＬ１，Ｌ２間を短
絡した上で、Ｌ１−Ｇ間及びＬ２−Ｇ間にＡＣ１２００
ＶあるいはＡＣ１５００Ｖの過電圧が１分間印加される
ため、これよりも低い動作電圧を備えた放電型サージ吸
収素子を接続しておくと、この試験電圧によって素子が
動作して電流が流れてしまい、結果として試験に不合格
となってしまう。このため、上記試験電圧によっては絶
対に動作しないよう、放電型サージ吸収素子５０の動作
電圧を２４００〜３８００Ｖといった比較的高い値に設
定する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
放電型サージ吸収素子の動作電圧は、放電ガスの組成を
一定とした場合には、パッシェンの法則に従い、放電間
隙の間隙長及び封入ガスの圧力によって規定される。図
１０は、縦軸に動作電圧Ｅｚを、また横軸にガス圧Ｐと
間隙長ｄとの積を表したグラフであり、いわゆるパッシ
ェン・カーブを示している。このグラフより明らかなよ
うに、動作電圧Ｅｚを高く設定するためには、ガス圧Ｐ
あるいは間隙長ｄの少なくとも一方を増加させればよい
こととなる。しかしながら、封入ガスの圧力Ｐについて
は、既存の製造設備の関係から１気圧以上に高めること
は困難であり、気密容器の内部においては実質上３００
Ｔｏｒｒ程度に止まっていた。このため、放電型サージ
吸収素子の動作電圧を一定以上に高めるためには、専ら
放電間隙の間隙長ｄを拡大せざるを得ず、これが素子の
小型化に対する障害となっていた。
放電型サージ吸収素子の動作電圧は、放電ガスの組成を
一定とした場合には、パッシェンの法則に従い、放電間
隙の間隙長及び封入ガスの圧力によって規定される。図
１０は、縦軸に動作電圧Ｅｚを、また横軸にガス圧Ｐと
間隙長ｄとの積を表したグラフであり、いわゆるパッシ
ェン・カーブを示している。このグラフより明らかなよ
うに、動作電圧Ｅｚを高く設定するためには、ガス圧Ｐ
あるいは間隙長ｄの少なくとも一方を増加させればよい
こととなる。しかしながら、封入ガスの圧力Ｐについて
は、既存の製造設備の関係から１気圧以上に高めること
は困難であり、気密容器の内部においては実質上３００
Ｔｏｒｒ程度に止まっていた。このため、放電型サージ
吸収素子の動作電圧を一定以上に高めるためには、専ら
放電間隙の間隙長ｄを拡大せざるを得ず、これが素子の
小型化に対する障害となっていた。
【０００６】この発明は、従来の上記問題点に鑑みて案
出されたものであり、その目的とするところは、気密容
器内の封入ガスの圧力を高めたり、放電間隙長を拡大す
ることなく、その動作電圧を比較的高い値に設定可能な
放電型サージ吸収素子を実現することにある。
出されたものであり、その目的とするところは、気密容
器内の封入ガスの圧力を高めたり、放電間隙長を拡大す
ることなく、その動作電圧を比較的高い値に設定可能な
放電型サージ吸収素子を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、放電型サージ吸収素子の動作電圧を決定する残りの
ファクタであるガス組成について種々検討を試みた結
果、不活性ガスに所定量の六弗化硫黄ガス（ＳＦ６）を
混合させたものが効果的であることを見出し、本発明を
完成するに至ったものである。すなわち、本発明に係る
放電型サージ吸収素子は、複数の放電電極を放電間隙を
隔てて対向配置すると共に、これを放電ガスと共に気密
容器内に封入し、上記放電電極に接続されたリード端子
を気密容器外に導出して成る放電型サージ吸収素子にお
いて、上記放電ガスを不活性ガスに１〜２重量％の六弗
化硫黄ガスを混合させたものより構成したことを特徴と
する。上記不活性ガスは、窒素ガス（Ｎ２）の他、ネオ
ン（Ｎｅ），アルゴン（Ａｒ），キセノン（Ｘｅ），ヘ
リウム（Ｈｅ）等の希ガスが該当する。
め、放電型サージ吸収素子の動作電圧を決定する残りの
ファクタであるガス組成について種々検討を試みた結
果、不活性ガスに所定量の六弗化硫黄ガス（ＳＦ６）を
混合させたものが効果的であることを見出し、本発明を
完成するに至ったものである。すなわち、本発明に係る
放電型サージ吸収素子は、複数の放電電極を放電間隙を
隔てて対向配置すると共に、これを放電ガスと共に気密
容器内に封入し、上記放電電極に接続されたリード端子
を気密容器外に導出して成る放電型サージ吸収素子にお
いて、上記放電ガスを不活性ガスに１〜２重量％の六弗
化硫黄ガスを混合させたものより構成したことを特徴と
する。上記不活性ガスは、窒素ガス（Ｎ２）の他、ネオ
ン（Ｎｅ），アルゴン（Ａｒ），キセノン（Ｘｅ），ヘ
リウム（Ｈｅ）等の希ガスが該当する。
【０００８】
【作用】気密容器内に封入する放電ガスとして、極めて
安定した窒素ガスや希ガス等の不活性ガスに、空気の２
〜３倍の絶縁耐力があり、アーク放電に対する消弧作用
が強い六弗化硫黄ガスを混合させたものを用いることに
より、放電型サージ吸収素子の動作電圧（直流放電開始
電圧）を、放電間隙の間隙長を拡大したり、封入ガスの
圧力を上昇させることなく、比較的高い値に容易に設定
することができる。この場合、不活性ガスに混合する六
弗化硫黄ガスの混合比率を１〜２重量％の範囲にするこ
とにより、動作電圧の上昇効果と放電特性の安定化との
調和が最もとれる。
安定した窒素ガスや希ガス等の不活性ガスに、空気の２
〜３倍の絶縁耐力があり、アーク放電に対する消弧作用
が強い六弗化硫黄ガスを混合させたものを用いることに
より、放電型サージ吸収素子の動作電圧（直流放電開始
電圧）を、放電間隙の間隙長を拡大したり、封入ガスの
圧力を上昇させることなく、比較的高い値に容易に設定
することができる。この場合、不活性ガスに混合する六
弗化硫黄ガスの混合比率を１〜２重量％の範囲にするこ
とにより、動作電圧の上昇効果と放電特性の安定化との
調和が最もとれる。
【０００９】
【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、本発明の一実施例に係る第１の放電
型サージ吸収素子１０を示す縦断面図である。この第１
の放電型サージ吸収素子１０は、一対の電極基体１２，
１２の表面ににエミッタ層１４，１４を被着形成して放
電電極１６，１６と成し、各電極基体１２，１２の下端
部にデュメット線（銅被覆鉄ニッケル合金線）や４２−
６合金線等より成るリード端子１８，１８を接続し、両
放電電極１６，１６を所定の距離を隔てて平行に配置し
て放電間隙２０を形成すると共に、これをガラス管の両
端開口を気密封止して形成した気密容器２２内に放電ガ
スと共に封入し、各放電電極１６，１６のリード端子１
８，１８を気密容器２２の下端封着部２２ａを貫通させ
て外部に導出して成る。
説明する。図１は、本発明の一実施例に係る第１の放電
型サージ吸収素子１０を示す縦断面図である。この第１
の放電型サージ吸収素子１０は、一対の電極基体１２，
１２の表面ににエミッタ層１４，１４を被着形成して放
電電極１６，１６と成し、各電極基体１２，１２の下端
部にデュメット線（銅被覆鉄ニッケル合金線）や４２−
６合金線等より成るリード端子１８，１８を接続し、両
放電電極１６，１６を所定の距離を隔てて平行に配置し
て放電間隙２０を形成すると共に、これをガラス管の両
端開口を気密封止して形成した気密容器２２内に放電ガ
スと共に封入し、各放電電極１６，１６のリード端子１
８，１８を気密容器２２の下端封着部２２ａを貫通させ
て外部に導出して成る。
【００１０】上記電極基体１２は、導電性に優れたニッ
ケル等の金属を細長い丸棒状に加工して成る。上記エミ
ッタ層１４は、炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）や六硼化ラ
ンタン（ＬａＢ６）等より成り、耐スパッタ性能の向上
等を企図して形成される。但し、このエミッタ層１４は
必須の構成要素ではなく、該エミッタ層１４を形成せず
に電極基体１２をそのまま放電電極１６として用いるこ
ともできる。土記放電ガスは、窒素ガスを主体とし、こ
れに六弗化硫黄ガスを所定比率で混合させたものより構
成される。
ケル等の金属を細長い丸棒状に加工して成る。上記エミ
ッタ層１４は、炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）や六硼化ラ
ンタン（ＬａＢ６）等より成り、耐スパッタ性能の向上
等を企図して形成される。但し、このエミッタ層１４は
必須の構成要素ではなく、該エミッタ層１４を形成せず
に電極基体１２をそのまま放電電極１６として用いるこ
ともできる。土記放電ガスは、窒素ガスを主体とし、こ
れに六弗化硫黄ガスを所定比率で混合させたものより構
成される。
【００１１】この第１の放電型サージ吸収素子１０は、
図９に示したように、被保護回路６４に接続された一対
の電源ラインＬ１とグランドＧ間、及びＬ２とグランド
Ｇ間に、リード端子１８，１８を介してそれぞれ挿入接
続される。しかして、電源ラインＬ１−グランドＧ間あ
るいはＬ２−Ｇ間に定格以上の過電圧が印加された場合
には、上記放電間隙２０にグロー放電を経てアーク放電
が生成され、該アーク放電の大電流を通じて当該過電圧
の吸収が実現される。
図９に示したように、被保護回路６４に接続された一対
の電源ラインＬ１とグランドＧ間、及びＬ２とグランド
Ｇ間に、リード端子１８，１８を介してそれぞれ挿入接
続される。しかして、電源ラインＬ１−グランドＧ間あ
るいはＬ２−Ｇ間に定格以上の過電圧が印加された場合
には、上記放電間隙２０にグロー放電を経てアーク放電
が生成され、該アーク放電の大電流を通じて当該過電圧
の吸収が実現される。
【００１２】この第１の放電型サージ吸収素子１０にお
いては、放電ガス中に絶縁耐力に優れた六弗化硫黄ガス
が混入されているため、封入ガスの圧力を高めたり間隙
長を拡大することなく、その動作電圧を２４００〜３８
００Ｖといった比較的高い値に設定することができる。
このため、電気用品取締法の耐電圧試験において、Ｌ
１，Ｌ２−Ｇ間にＡＣ１２００ＶあるいはＡＣ１５００
Ｖの過電圧が連続的に印加されても、第１の放電型サー
ジ吸収素子１０は動作せず、したがって電流が流れない
ため当該試験をクリアできる。
いては、放電ガス中に絶縁耐力に優れた六弗化硫黄ガス
が混入されているため、封入ガスの圧力を高めたり間隙
長を拡大することなく、その動作電圧を２４００〜３８
００Ｖといった比較的高い値に設定することができる。
このため、電気用品取締法の耐電圧試験において、Ｌ
１，Ｌ２−Ｇ間にＡＣ１２００ＶあるいはＡＣ１５００
Ｖの過電圧が連続的に印加されても、第１の放電型サー
ジ吸収素子１０は動作せず、したがって電流が流れない
ため当該試験をクリアできる。
【００１３】つぎに、気密容器２２内に封入する窒素ガ
スと六弗化硫黄ガスの混合比率について、図２のグラフ
を基に考察する。このグラフは、縦軸に動作電圧Ｅｚ
を、また横軸に放電ガス全体に占める六弗化硫黄ガスの
混合比率を百分率で表したものであり、放電間隙長や封
入ガスの圧力を一定とした上で、六弗化硫黄ガスの混合
比率を０重量％から高めていった場合における、動作電
圧Ｅｚの推移を示すものである。図示の通り、六弗化硫
黄ガスの混合比率が０重量％から１重量％付近にかけて
動作電圧Ｅｚが急激に上昇し、六弗化硫黄を全く混合し
ない０重量％の場合（Ｅｚ１）に比べ、０．５重量％の
場合（Ｅｚ２）で約４割、１重量％の場合（Ｅｚ３）で
約５割高い値となっていることが看取できる。そして、
六弗化硫黄の混合比率が１重量％を超えてからも、緩や
かながら動作電圧Ｅｚは上昇を続ける。
スと六弗化硫黄ガスの混合比率について、図２のグラフ
を基に考察する。このグラフは、縦軸に動作電圧Ｅｚ
を、また横軸に放電ガス全体に占める六弗化硫黄ガスの
混合比率を百分率で表したものであり、放電間隙長や封
入ガスの圧力を一定とした上で、六弗化硫黄ガスの混合
比率を０重量％から高めていった場合における、動作電
圧Ｅｚの推移を示すものである。図示の通り、六弗化硫
黄ガスの混合比率が０重量％から１重量％付近にかけて
動作電圧Ｅｚが急激に上昇し、六弗化硫黄を全く混合し
ない０重量％の場合（Ｅｚ１）に比べ、０．５重量％の
場合（Ｅｚ２）で約４割、１重量％の場合（Ｅｚ３）で
約５割高い値となっていることが看取できる。そして、
六弗化硫黄の混合比率が１重量％を超えてからも、緩や
かながら動作電圧Ｅｚは上昇を続ける。
【００１４】また図３は、縦軸に動作電圧Ｅｚを、横軸
に気密容器２２内の圧力Ｐを表したグラフであり、の
曲線は１００重量％の六弗化硫黄ガスを気密容器２２内
に封入した場合を、は窒素ガス９９重量％、六弗化硫
黄ガス１重量％の混合ガスを気密容器２２内に封入した
場合を、は１００重量％のアルゴンガスを気密容器２
２内に封入した場合をそれぞれ示している。なお、〜
の曲線は、エミッタ層を形成していないニッケル製の
放電電極を３．１ｍｍの放電間隙を隔てて対向配置した
放電型サージ吸収素子に、それぞれのガスを充填して測
定した結果をプロットして得られたものである。このグ
ラフより明らかなように、第１の放電型サージ吸収素子
１０の動作電圧Ｅｚを２４００Ｖに設定するためには、
（アルゴン１００重量％）の場合には気密容器２２内
のガス圧Ｐを約６００Ｔｏｒｒまで高める必要があるの
に対し、（９９重量％の窒素ガス＋１重量％の六弗化
硫黄ガス）の場合、約１００Ｔｏｒｒで済むことがわか
る。また、（１００重量％の六弗化硫黄ガス）の場合
には、僅か５０Ｔｏｒｒで２４００Ｖの動作電圧Ｅｚを
実現できることとなる。
に気密容器２２内の圧力Ｐを表したグラフであり、の
曲線は１００重量％の六弗化硫黄ガスを気密容器２２内
に封入した場合を、は窒素ガス９９重量％、六弗化硫
黄ガス１重量％の混合ガスを気密容器２２内に封入した
場合を、は１００重量％のアルゴンガスを気密容器２
２内に封入した場合をそれぞれ示している。なお、〜
の曲線は、エミッタ層を形成していないニッケル製の
放電電極を３．１ｍｍの放電間隙を隔てて対向配置した
放電型サージ吸収素子に、それぞれのガスを充填して測
定した結果をプロットして得られたものである。このグ
ラフより明らかなように、第１の放電型サージ吸収素子
１０の動作電圧Ｅｚを２４００Ｖに設定するためには、
（アルゴン１００重量％）の場合には気密容器２２内
のガス圧Ｐを約６００Ｔｏｒｒまで高める必要があるの
に対し、（９９重量％の窒素ガス＋１重量％の六弗化
硫黄ガス）の場合、約１００Ｔｏｒｒで済むことがわか
る。また、（１００重量％の六弗化硫黄ガス）の場合
には、僅か５０Ｔｏｒｒで２４００Ｖの動作電圧Ｅｚを
実現できることとなる。
【００１５】以上要するに、第１の放電型サージ吸収素
子１０の動作電圧Ｅｚを高めるためには、六弗化硫黄ガ
スの濃度をできるだけ高めればよいこととなる。しかし
一方で、六弗化硫黄ガスの混合比率を高めるに従い、第
１の放電型サージ吸収素子１０の放電特性が不安定化す
るという問題が生じる。すなわち、六弗化硫黄ガスは本
来比較的安定した物質であり、アーク放電によって一時
的に分解しても直ちに元の状態に戻る特性を備えている
のであるが、その際に若干の分解生成物が生じるため、
その分ガス圧が低下することとなる。このため、六弗化
硫黄ガスの混合比率には一定の上限を設ける必要があ
り、六弗化硫黄ガスの混合比率を徐々に変えて実験を繰
り返したところ、その混合比率が２０重量％程度までで
あれば、放電特性の安定度が実用上差し支えないレベル
に止まることが判明した。また、六弗化硫黄ガスの混合
比率が１重量％〜２重量％の範囲にあるときが、動作電
圧の上昇効果と放電特性の安定化との調和が最もとれて
いることも判明した。
子１０の動作電圧Ｅｚを高めるためには、六弗化硫黄ガ
スの濃度をできるだけ高めればよいこととなる。しかし
一方で、六弗化硫黄ガスの混合比率を高めるに従い、第
１の放電型サージ吸収素子１０の放電特性が不安定化す
るという問題が生じる。すなわち、六弗化硫黄ガスは本
来比較的安定した物質であり、アーク放電によって一時
的に分解しても直ちに元の状態に戻る特性を備えている
のであるが、その際に若干の分解生成物が生じるため、
その分ガス圧が低下することとなる。このため、六弗化
硫黄ガスの混合比率には一定の上限を設ける必要があ
り、六弗化硫黄ガスの混合比率を徐々に変えて実験を繰
り返したところ、その混合比率が２０重量％程度までで
あれば、放電特性の安定度が実用上差し支えないレベル
に止まることが判明した。また、六弗化硫黄ガスの混合
比率が１重量％〜２重量％の範囲にあるときが、動作電
圧の上昇効果と放電特性の安定化との調和が最もとれて
いることも判明した。
【００１６】因みに、封入ガス圧Ｐを２５０Ｔｏｒｒ
に、放電間隙長ｄを２．４ｍｍに、また気密容器２２の
直径を７ｍｍ設定し、アルゴン１００重量％の放電ガス
を気密容器２２内に封入した場合の動作電圧Ｅｚは１５
００Ｖに止まるのに対し、９９重量％の窒素と１重量％
の六弗化硫黄との混合ガスを気密容器２２内に封入した
場合には、同一の条件下で３６００Ｖの動作電圧Ｅｚが
得られた。なお、窒素ガスの他、アルゴンやキセノン、
ネオン、ヘリウム等の希ガスの単体や、これらの混合ガ
スを用い、これに六弗化硫黄ガスを上記比率で混合させ
ても、略同様の結果が得られるものである。
に、放電間隙長ｄを２．４ｍｍに、また気密容器２２の
直径を７ｍｍ設定し、アルゴン１００重量％の放電ガス
を気密容器２２内に封入した場合の動作電圧Ｅｚは１５
００Ｖに止まるのに対し、９９重量％の窒素と１重量％
の六弗化硫黄との混合ガスを気密容器２２内に封入した
場合には、同一の条件下で３６００Ｖの動作電圧Ｅｚが
得られた。なお、窒素ガスの他、アルゴンやキセノン、
ネオン、ヘリウム等の希ガスの単体や、これらの混合ガ
スを用い、これに六弗化硫黄ガスを上記比率で混合させ
ても、略同様の結果が得られるものである。
【００１７】図４は、本発明に係る他の放電型サージ吸
収素子を示すものであり、この第２の放電型サージ吸収
素子３０は、気密容器２２の下端封着部２２ａ内面に誘
電体基台３２を配置し、放電電極１６，１６を構成する
電極基体１２，１２の下端部を誘電体基台３２の凹部３
２ａ内に嵌挿させると共に、リード端子１８，１８を誘
電体基台３２の貫通孔３２ｂ，３２ｂに挿通させた点に
特徴を有しており、他の構成は第１の放電型サージ吸収
素子１０と実質上同一である。
収素子を示すものであり、この第２の放電型サージ吸収
素子３０は、気密容器２２の下端封着部２２ａ内面に誘
電体基台３２を配置し、放電電極１６，１６を構成する
電極基体１２，１２の下端部を誘電体基台３２の凹部３
２ａ内に嵌挿させると共に、リード端子１８，１８を誘
電体基台３２の貫通孔３２ｂ，３２ｂに挿通させた点に
特徴を有しており、他の構成は第１の放電型サージ吸収
素子１０と実質上同一である。
【００１８】上記誘電体基台３２は、アルミナやフォル
ステライト等のセラミック、あるいはガラス等を、図５
に示すように両側面が湾曲したブロック状に形成して成
り、該誘電体基台３２の表面にはカーボン線より成るト
リガ電極３４が形成されている。このトリガ電極３４
は、カーボン線以外の導電材料によって形成してもよ
い。トリガ電極３４の両端と各放電電極１６，１６との
間には、幅５０〜３００μｍの微小間隙３６，３６が形
成されている。また、誘電体基台３２の表面における上
記微小間隙３６，３６に対応する箇所には、深さ５０〜
３００μｍの溝３８，３８が形成されている。
ステライト等のセラミック、あるいはガラス等を、図５
に示すように両側面が湾曲したブロック状に形成して成
り、該誘電体基台３２の表面にはカーボン線より成るト
リガ電極３４が形成されている。このトリガ電極３４
は、カーボン線以外の導電材料によって形成してもよ
い。トリガ電極３４の両端と各放電電極１６，１６との
間には、幅５０〜３００μｍの微小間隙３６，３６が形
成されている。また、誘電体基台３２の表面における上
記微小間隙３６，３６に対応する箇所には、深さ５０〜
３００μｍの溝３８，３８が形成されている。
【００１９】この第２の放電型サージ吸収素子３０のリ
ード端子１８，１８間に、定格以上の過電圧が印加され
ると、誘電体基台３２の表面を介して放電電極１６とト
リガ電極３４間の電界強度が高まり、微小間隙３６にお
いて放電遅れの少ない微弱な放電が直ちに生成され、過
電圧の吸収が開始される。また、これに続いて誘電体基
台３２の表面に沿面放電が生成されて過電圧の吸収が開
始されると共に、該沿面放電を介して多量の電子及びイ
オンが気密容器２２内に放出されることとなり、そのプ
ライミング効果によって放電電極１６，１６間の放電間
隙２０に速やかに主放電が生成される。例えば、１．２
／５０μｓ・１０ｋＶの過電圧を印加した場合、第１の
放電型サージ吸収素子１０の応答速度が１．０８μｓで
あったのに対し、第２の放電型サージ吸収素子３０の応
答速度は０．４８μｓとなり、応答速度の飛躍的な向上
が実現できる。
ード端子１８，１８間に、定格以上の過電圧が印加され
ると、誘電体基台３２の表面を介して放電電極１６とト
リガ電極３４間の電界強度が高まり、微小間隙３６にお
いて放電遅れの少ない微弱な放電が直ちに生成され、過
電圧の吸収が開始される。また、これに続いて誘電体基
台３２の表面に沿面放電が生成されて過電圧の吸収が開
始されると共に、該沿面放電を介して多量の電子及びイ
オンが気密容器２２内に放出されることとなり、そのプ
ライミング効果によって放電電極１６，１６間の放電間
隙２０に速やかに主放電が生成される。例えば、１．２
／５０μｓ・１０ｋＶの過電圧を印加した場合、第１の
放電型サージ吸収素子１０の応答速度が１．０８μｓで
あったのに対し、第２の放電型サージ吸収素子３０の応
答速度は０．４８μｓとなり、応答速度の飛躍的な向上
が実現できる。
【００２０】因みに、トリガ電極３４及び溝３８を形成
しない単なる誘電体基台３２を用いた放電型サージ吸収
素子に対して同様の実験を行ったところ、応答速度は
０．８４μｓとなり、第１の放電型サージ吸収素子１０
よりも良好な結果が得られた。これは、過電圧印加後直
ちに誘電体基台３２の表面に放電遅れの少ない沿面放電
が生成され、該沿面放電を介して過電圧の吸収が開始さ
れると共に、これによって生じた電子やイオンのプライ
ミング効果によって放電間隙２０における主放電の生成
が促進されるからである。
しない単なる誘電体基台３２を用いた放電型サージ吸収
素子に対して同様の実験を行ったところ、応答速度は
０．８４μｓとなり、第１の放電型サージ吸収素子１０
よりも良好な結果が得られた。これは、過電圧印加後直
ちに誘電体基台３２の表面に放電遅れの少ない沿面放電
が生成され、該沿面放電を介して過電圧の吸収が開始さ
れると共に、これによって生じた電子やイオンのプライ
ミング効果によって放電間隙２０における主放電の生成
が促進されるからである。
【００２１】なお、図６に示すように、誘電体基台３２
の表面に溝３８を形成したため、微小間隙３６の間隙長
を所定の値に設定し易くなるという利点が生じる。ま
た、放電電極１６とトリガ電極３４の端部との間の沿面
距離が溝３８の存在によって拡大するため、主放電に伴
って発生したスパッタ物質４０によって、放電電極１６
とトリガ電極３４の端部間の絶縁劣化が生じ難くなり、
素子の寿命特性を向上させることができる。
の表面に溝３８を形成したため、微小間隙３６の間隙長
を所定の値に設定し易くなるという利点が生じる。ま
た、放電電極１６とトリガ電極３４の端部との間の沿面
距離が溝３８の存在によって拡大するため、主放電に伴
って発生したスパッタ物質４０によって、放電電極１６
とトリガ電極３４の端部間の絶縁劣化が生じ難くなり、
素子の寿命特性を向上させることができる。
【００２２】この第２の放電型サージ吸収素子３０にあ
っても、気密容器２２内に封入されている放電ガスは、
窒素等の不活性ガスを主体としつつ、これに０．５〜２
０重量％の六弗化硫黄ガスが混合されたものであるか
ら、その動作電圧を容易に高い値に設定することが可能
である。すなわち、この第２の放電型サージ吸収素子３
０にあっては、動作電圧が比較的高く、かつ応答性に優
れた素子が実現できることとなる。
っても、気密容器２２内に封入されている放電ガスは、
窒素等の不活性ガスを主体としつつ、これに０．５〜２
０重量％の六弗化硫黄ガスが混合されたものであるか
ら、その動作電圧を容易に高い値に設定することが可能
である。すなわち、この第２の放電型サージ吸収素子３
０にあっては、動作電圧が比較的高く、かつ応答性に優
れた素子が実現できることとなる。
【００２３】上記においては、ガラス管を加工して形成
した気密容器内に丸棒状の放電電極を平行に対向配置し
た、いわゆるＮＰＬ（Ｎｅｏｎ−Ｐｉｌｏｔ−Ｌａｍ
ｐ）型の放電型サージ吸収素子に基づいて説明したが、
本発明は他の形式の放電型サージ吸収素子に応用するこ
ともできる。例えば、図７に示すように、絶縁材より成
る円筒体４２の両端開口に、ニッケル等より成る一対の
キャップ状放電電極４３，４３を嵌合させ、封着材４４
を介して両者間を気密封止して気密容器４５と成し、各
キャップ状放電電極４３，４３の内面先端部４３ａ，４
３ａ間に放電間隙４６を形成すると共に、各キャップ状
放電電極４３の外面凹部４３ｂにそれぞれリード端子４
７を接続した鼓状の第３の放電型サージ吸収素子４８を
用い、窒素等の不活性ガスに０．５〜２０重量％の六弗
化硫黄ガスを混合させた放電ガスを上記気密容器４５内
に充填するよう構成してもよい。この場合、放電間隙４
６の間隙長を比較的短く設定しても高い動作電圧が得ら
れるため、素子の小型化が可能となる。
した気密容器内に丸棒状の放電電極を平行に対向配置し
た、いわゆるＮＰＬ（Ｎｅｏｎ−Ｐｉｌｏｔ−Ｌａｍ
ｐ）型の放電型サージ吸収素子に基づいて説明したが、
本発明は他の形式の放電型サージ吸収素子に応用するこ
ともできる。例えば、図７に示すように、絶縁材より成
る円筒体４２の両端開口に、ニッケル等より成る一対の
キャップ状放電電極４３，４３を嵌合させ、封着材４４
を介して両者間を気密封止して気密容器４５と成し、各
キャップ状放電電極４３，４３の内面先端部４３ａ，４
３ａ間に放電間隙４６を形成すると共に、各キャップ状
放電電極４３の外面凹部４３ｂにそれぞれリード端子４
７を接続した鼓状の第３の放電型サージ吸収素子４８を
用い、窒素等の不活性ガスに０．５〜２０重量％の六弗
化硫黄ガスを混合させた放電ガスを上記気密容器４５内
に充填するよう構成してもよい。この場合、放電間隙４
６の間隙長を比較的短く設定しても高い動作電圧が得ら
れるため、素子の小型化が可能となる。
【００２４】
【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、気密容器内に封入する放電ガスとして、極めて
安定した窒素ガスや希ガス等の不活性ガスに、空気の２
〜３倍の絶縁耐力があり、アーク放電に対する消弧作用
が強い六弗化硫黄ガスを混合させたものを用いているた
め、放電型サージ吸収素子の動作電圧を、放電間隙の間
隙長を拡大したり、封入ガスの圧力を上昇させることな
く、比較的高い値に設定することができる。そして、不
活性ガスに混合する六弗化硫黄ガスの混合比率を１〜２
重量％の範囲にしたため、動作電圧の上昇効果と放電特
性の安定化との調和をとることができる。
っては、気密容器内に封入する放電ガスとして、極めて
安定した窒素ガスや希ガス等の不活性ガスに、空気の２
〜３倍の絶縁耐力があり、アーク放電に対する消弧作用
が強い六弗化硫黄ガスを混合させたものを用いているた
め、放電型サージ吸収素子の動作電圧を、放電間隙の間
隙長を拡大したり、封入ガスの圧力を上昇させることな
く、比較的高い値に設定することができる。そして、不
活性ガスに混合する六弗化硫黄ガスの混合比率を１〜２
重量％の範囲にしたため、動作電圧の上昇効果と放電特
性の安定化との調和をとることができる。
【図１】本発明に係る第１の放電型サージ吸収素子を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】六弗化硫黄ガスの混合比率と動作電圧との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図３】各種放電ガスの封入圧力と動作電圧との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図４】第２の放電型サージ吸収素子を示す断面図であ
る。
る。
【図５】第２の放電型サージ吸収素子に係る誘電体基台
と放電電極との係合状態を示す斜視図である。
と放電電極との係合状態を示す斜視図である。
【図６】第２の放電型サージ吸収素子に係る誘電体基台
に形成された溝を示す拡大部分断面図である。
に形成された溝を示す拡大部分断面図である。
【図７】第３の放電型サージ吸収素子を示す断面図であ
る。
る。
【図８】従来の放電型サージ吸収素子を示す正面図であ
る
る
【図９】第１の放電型サージ吸収素子及び従来の放電型
サージ吸収素子の接続例を示す回路図である。
サージ吸収素子の接続例を示す回路図である。
【図１０】パッシェンカーブを示すグラフである。
１０ 第１の放電型サージ吸収素子 １６ 放電電極 １８ リード端子 ２０ 放電間隙 ２２ 気密容器 ３０ 第２の放電型サージ吸収素子 ４３ キャップ状放電電極 ４５ 気密容器 ４６ 放電間隙 ４８ 第３の放電型サージ吸収素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向井 昭雄 埼玉県行田市斉条字江川1003 岡谷電機 産業株式会社 埼玉製作所内 (72)発明者 細川 辰三 東京都小金井市緑町２丁目９−23 ル・ ヴィラージュ205号 (56)参考文献 特開 昭59−54183（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−111789（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の放電電極を放電間隙を隔てて対向
配置すると共に、これを放電ガスと共に気密容器内に封
入し、上記放電電極に接続されたリード端子を気密容器
外に導出して成る放電型サージ吸収素子において、上記
放電ガスを不活性ガスに１〜２重量％の六弗化硫黄ガス
を混合させたものより構成したことを特徴とする放電型
サージ吸収素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7042318A JP2927698B2 (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 放電型サージ吸収素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7042318A JP2927698B2 (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 放電型サージ吸収素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213147A JPH08213147A (ja) | 1996-08-20 |
| JP2927698B2 true JP2927698B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=12632674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7042318A Expired - Lifetime JP2927698B2 (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 放電型サージ吸収素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2927698B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55131084U (ja) * | 1979-03-10 | 1980-09-17 | ||
| JPS5954183A (ja) * | 1982-09-22 | 1984-03-28 | 株式会社東芝 | 酸化亜鉛形避雷器 |
-
1995
- 1995-02-07 JP JP7042318A patent/JP2927698B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08213147A (ja) | 1996-08-20 |
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