JP3498534B2 - 放電管型サージアブソーバ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器に付属す
る電源ライン等経由して、外部から電子機器に侵入する
異常電圧（サージ）から電子機器を保護する放電管型サ
ージアブソーバに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、放電管型サージアブソーバと
して、両端に開口を有する絶縁性の外装管（例えばガラ
ス管等）の内部に、密封された放電室が形成されるよう
に外装管の両端を封止して構成された放電管型サージア
ブソーバが知られている。この放電管型サージアブソー
バを構成する外装管の両端を封止する方法として、外装
管の内径と同一の径を有するジュメット線を所定の長さ
に切断して電極を作製し、この電極の一端にリード線を
接続して（以下、リード線が接続された電極をスラグリ
ードと呼ぶ）、このスラグリードを外装管の両端に挿入
することにより外装管の両端を封止する方法、外装管の
内径と同一の外径を有し、中央部に貫通孔を有するガラ
スビーズの貫通孔にスラグリードを嵌入したものを外装
管の両端に挿入して外装管の両端を封止する方法、板状
の材料を成形して封止電極を作製し、この封止電極で外
装管の両端を封止する方法等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、放電管型サ
ージアブソーバはサージを吸収するものであるため、放
電管型サージアブソーバが、例えば、外装管の内部に放
電電極を有していると、放電管型サージアブソーバがサ
ージを吸収するたびに放電電極の劣化が進むが、放電空
間を大きくすると、放電電極の劣化を低減することがで
きる。放電空間を大きくするには、外装管の内径を大き
くすればよいが、この外装管の両端を封止する場合に、
外装管の両端にスラグリードを挿入して外装管の両端を
封止する方法を採用すると、上述したように、ジュメッ
ト線の径を外装管の内径に一致させる必要がある。従っ
て、内径が３ｍｍ以上の外装管を用いると、ジュメット
線の径も３ｍｍ以上にする必要があるが、３ｍｍ以上の
径のジュメット線を作製することは難しく、また、３ｍ
ｍ以上の径のジュメット線を作製しても、ジュメット線
は、その径が３ｍｍ以上のものになると、ジュメット線
の切断面にばりが発生し易くなるため、スラグリードを
外装管に挿入することは難しい。従って、内径の大きい
外装管を用いた放電管型サージアブソーバを作製するこ
とが難しいという問題がある。また、外装管の内径が大
きくなると、それに伴いジュメット線の径も大きくなる
ため、ジュメット線のコストが高くなる。従って、スラ
グリードの単価が高くなり、放電管型サージアブソーバ
のコストが高くなるという問題もある。

【０００４】また、スラグリードが嵌入されたガラスビ
ーズを用いて外装管の両端を封止する方法を採用する
と、外装管の内径が大きくなるにつれてこの外装管の両
端を封止することが難しいという問題がある。また、サ
ージ吸収時には、外装管内部に放電が発生し、この放電
により外装管内部の圧力が急激に変化するが、外装管の
両端の封止に用いられているガラスビーズは硬いため、
圧力の急激な変化を吸収することができず、サージ耐量
を大きくすることが難しいという問題もある。

【０００５】また、封止電極で外装管の両端を封止する
方法を採用すると、先に説明した２つの封止方法と比較
して、サージ耐量が大きく、内径の大きい外装管が用い
られた放電管型サージアブソーバを作製することができ
るが、放電時に、放電により発生した熱で封止電極に穴
があきやすいという問題や、封止電極にリード線を溶接
する際に、溶接時に発生する熱により、やはり封止電極
に穴があきやすいという問題がある。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑み、内径の大きい
外装管を用いることができ、かつ大きなサージ耐量を実
現することのできる放電管型サージアブソーバを提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の放電管型サージアブソーバは、 （１）両端に開口を有する外装管 （２）この両端の開口それぞれの中央部に配置された、
リード線に接続される電極 （３）この電極を取り巻くガラスビーズ （４）これら電極およびガラスビーズと協動してこの開
口を塞ぎこの外装管内部に密封された放電室を形成して
なる、この電極とはガラスビーズにより電気的に絶縁さ
れた環状のバネ部材を備えたことを特徴とする。

【０００８】リード線に接続される電極を、例えばジュ
メット線から作製すると、放電やリード線を溶接する際
に発生する熱により電極に穴があくことが防止される。
また、本発明の放電管型サージアブソーバは、バネ部材
を備えているため、サージ吸収時に外装管内部に発生す
る放電により外装管内部の圧力が急激に変化しても、バ
ネ部材により圧力が吸収される。従って、サージ耐量の
大きなサージアブソーバを実現することができる。

【０００９】また、本発明の放電管型サージアブソーバ
は、上記のようのバネ部材を備えているため、バネ部材
の径を大きくすることにより内径の大きい外装管を封止
することができる。つまり、内径の大きい外装管を用い
ても、外装管の両端を封止する際に外装管の開口に配置
される電極の径は小さくてよいため、切断してもバリが
生じないような径の細いジュメット線で電極を作製し、
バネ部材の径を調整することにより、内径の大きい外装
管を封止できる。また、本発明の放電管型サージアブソ
ーバは、電極とバネ部材とが協動して外装管内部を密封
するものであるため、外装管内部を電極のみで密封する
場合と比較して、電極の径を小さくすることができコス
トの削減が図られる。

【００１０】ここで、上記外装管の内径が３ｍｍ以上で
あることが好ましい。外装管の内径を３ｍｍ以上にする
と、例えば、外装管の内部に放電電極が配備されていて
も、この放電電極の劣化を低減することができる。ま
た、上記バネ部材が、弾性変形可能な形状に成形されて
なる金属板であることが好ましい。

【００１１】金属板は成形しやすいため、弾力を有する
ように金属板を成形すると容易にバネ部材が得られる。
ここで、上記金属板の厚さが０．０１ｍｍ以上〜０．５
ｍｍ以下であることが好ましい。金属板の厚さを上記の
範囲にすると、適度な弾力を有するバネ部材が作製され
る。

【００１２】また、上記外装管内部に固定された、互い
の間にギャップを有し、それぞれが、上記電極それぞれ
に電気的に接続されるとともに上記金属板とは電気的に
絶縁された２つの放電電極を有するサージアブソーバ素
子を備えることが好ましい。放電電極を、外装管の両端
の開口に配置された電極と電気的に接続するとともに金
属板と電気的に絶縁すると、放電電極間で放電が行われ
た後、金属板間で放電が行なわれる前に、電極間で放電
が行われるため、放電の熱により金属板に穴があくこと
が防止される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の放電管型サージアブソーバ
の断面図である。図１に示す放電管型サージアブソーバ
１０は、両端に開口を有するガラス管１１を備えてお
り、このガラス管１１の内部には、サージアブソーバ素
子２０が備えられている。

【００１４】図２は、このサージアブソーバ素子の側面
図である。サージアブソーバ素子２０は円柱状の絶縁性
基体２１を備えており、この絶縁性基体２１の表面に
は、絶縁性基体２１の側面を周回方向に一周するように
設けられたギャップ２２を挟むように導電性皮膜２３が
形成されている。また、導電性皮膜２３が形成された絶
縁性基体２１の両端には、帽子状のキャップ電極２４が
圧入されている。

【００１５】このように構成されたサージアブソーバ素
子２０の両端には、図１に示すように、このサージアブ
ソーバ素子２０を両端から挟むスラグリード３０が配置
されている。このスラグリード３０は、円柱状の電極３
１とリード線３２とから構成されており、この電極３１
は、一端面でサージアブソーバ素子２０を挟んでおり、
この電極３１の他端面にリード線３２が形成されてい
る。また、放電管型サージアブソーバ１０は、ガラス管
１１の両端の開口に、中央部に貫通孔を有する環状のガ
ラスビーズ１２を備えている。このガラスビーズ１２
は、貫通孔に電極３１が挿入されており、この貫通孔の
内壁と電極３１の側面とは接着されている。さらに、ガ
ラス管１１の両端には封止電極１３が備えられている。

【００１６】図３は、この封止電極の正面図、図４は、
そのＡ−Ａ’方向に見た断面図である。封止電極１３は
環状であり、中央部にガラスビーズ１２が嵌入される孔
１４を有している。また、この封止電極１３を弾性変形
可能な構造とするため、この封止電極１３は、図４に示
すように断面Ｕ字形状に形成されている。

【００１７】このような構造を有する封止電極１３の孔
１４には、図１に示すようにガラスビーズ１２が挿入さ
れており、孔１４の内壁面とガラスビーズ１２の外壁面
とは接着されている。また、この封止電極１３は、ガラ
ス管１１の両端の開口に挿入されており、ガラス管１１
の内壁面と封止電極１３の外壁面とは接着されている。
このようにガラス管１１の両端の開口は、上述した電極
３１、ガラスビーズ１２、および封止電極１３で封止さ
れており、またガラス管１１の内部には不活性ガスが封
入されている。

【００１８】このように放電管型サージアブソーバ１０
が構成されている。図１に示す放電管型サージアブソー
バ１０は、弾性変形可能な封止電極１３を備えているた
め、サージ吸収時に、ガラス管１１内部の圧力が急激に
変化しても封止電極１３により圧力が吸収され、サージ
耐量を大きくすることができ、また、封止電極１３の径
を大きくすることにより、内径の大きいガラス管１１を
封止できる。さらに、この放電管型サージアブソーバ１
０は、リード線３２が円柱形状の電極３１に接続されて
いるため、電極に穴があくという心配もない。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。実
施例１、２として、双方とも図１に示す放電管型サージ
アブソーバ１０を製造した。ただし、実施例１、２の放
電管型サージアブソーバは、ガラス管１１、電極３１、
ガラスビーズ１２および封止電極１３の寸法が異なって
いる。

【００２０】また、比較例１として、ガラス管の両端が
スラグリードで封止された放電管型サージアブソーバを
製造し、比較例２として、ガラス管の両端がガラスビー
ズとスラグリードで封止された放電管型サージアブソー
バを製造し、比較例３として、ガラス管の両端が、金属
板を成形して製造された封止電極で封止された放電管型
サージアブソーバを製造した。

【００２１】以下に実施例１、２の放電管型サージアブ
ソーバの製造過程を順次説明した後、比較例１、２、３
の放電管型サージアブソーバの製造過程を説明する。実
施例１の放電管型サージアブソーバは、図１に示すよう
にサージアブソーバ素子２０を備えている。このサージ
アブソーバ素子２０は、以下のようにして製造した。

【００２２】先ず、両端面の直径１ｍｍ、長さ３ｍｍの
円柱形状の絶縁性基体２１を用意した。次に、この基体
２１を覆うように、基体２１表面に導電性皮膜を形成し
た。さらに、導電性皮膜が形成された基体２１の両端に
帽子状のキャップ電極２４を圧入し、この導電性皮膜
を、図２に示すように２つの導電性皮膜２３に分割する
ように、基体２１側面を周回方向に一周するギャップ２
２を形成した。ギャップの幅は５０μｍとした。このよ
うにしてサージアブソーバ素子２０を製造した。また、
両端面の直径１．５ｍｍ、長さ２ｍｍの円柱形状の電極
３１の端面にリード線３２を接続してスラグリード３０
を製造した。

【００２３】次に、サージアブソーバ素子２０の両端か
らこのサージアブソーバ素子２０をスラグリード３０で
挟み、貫通孔の径１．５ｍｍ、外径３ｍｍ、長さ２ｍｍ
の環状のガラスビーズ１２をスラグリード３０の電極３
１に嵌挿した。また、ガラス管１１の熱膨張率と同一の
熱膨張率を有する厚さ０．０５ｍｍの金属板を、図３、
図４に示すように、断面Ｕ字形状であって環状構造を有
し、孔１４の径が３ｍｍ、外径が７ｍｍとなるように成
形し、また、この金属板の表面に酸化処理を施して封止
電極１３を製造し、この封止電極１３をガラスビーズ１
２に嵌挿した。

【００２４】次に、サージアブソーバ素子２０の両端
に、スラグリード３０、ガラスビーズ１２、および封止
電極１３を配備した状態で、これら部品を、図１に示す
ように、ガラス管１１（両端の開口の径５ｍｍ、外径７
ｍｍ、長さ７．５ｍｍ）内部に挿入し、ガラス管１１内
部をＡｒガスに置換した状態で、サージアブソーバ素子
２０が挿入されたガラス管１１を加熱して、ガラス管１
１と封止電極１３、封止電極１３とガラスビーズ１２、
およびガラスビーズ１２と電極３１を、それぞれ接着す
ることによりガラス管１１の両端を封止した。本実施例
ではＡｒの圧力は８００Ｔｏｒｒとした。このようにし
て実施例１の放電管型サージアブソーバを製造した。

【００２５】実施例２の放電管型サージアブソーバにつ
いても、実施例１と同様にして製造した。ただし、実施
例２では、電極３１は、両端面の直径が１ｍｍ、長さ２
ｍｍであり、ガラスビーズ１２は、貫通孔の径１ｍｍ、
外径２ｍｍであり、封止電極１３は、金属板を孔１４の
径２ｍｍ、外径３ｍｍとなるように成形したものであ
り、ガラス管１１は内径が３ｍｍのものである。

【００２６】比較例１の放電管型サージアブソーバは、
実施例１、２と同様に、図１、２に示すサージアブソー
バ素子を備えている。ここでは、実施例１、２で製造さ
れたサージアブソーバ素子の製造過程と同じ製造過程を
経て実施例１、２のサージアブソーバ素子と同一寸法の
サージアブソーバ素子を製造した。また、両端面の直径
２ｍ、長さ２ｍｍの円柱形状の電極の一端面にリード線
を接続してスラグリードを製造した。

【００２７】次に、サージアブソーバ素子の両端からサ
ージアブソーバ素子をスラグリードで挟み、両端の開口
の径２ｍｍ、外径３ｍｍ、長さ７．５ｍｍのガラス管内
部に、スラグリードで挟まれたサージアブソーバ素子を
挿入し、ガラス管内部をＡｒガスに置換した状態で、サ
ージアブソーバ素子が挿入されたガラス管を加熱してス
ラグリードの電極とガラス管とを接着し、ガラス管の両
端を封止した。Ａｒガスの圧力は８００Ｔｏｒｒとし
た。このようにして比較例１の放電管型サージアブソー
バを製造した。

【００２８】比較例２の放電管型サージアブソーバにつ
いても、比較例１と同様に、実施例１、２で製造された
サージアブソーバ素子と同一寸法のサージアブソーバ素
子を製造した。また、実施例１で製造されたスラグリー
ドと同一寸法のスラグリードを製造した。次に、サージ
アブソーバ素子の両端から、このサージアブソーバ素子
をスラグリードで挟み、このスラグリードの電極に、貫
通孔の径１．５ｍｍ、外径５ｍｍ、長さ２ｍｍの環状の
ガラスビーズを嵌挿した。

【００２９】次に、スラグリードで挟まれたサージアブ
ソーバ素子を、両端の開口径５ｍｍ、外径７ｍｍ、長さ
７．５ｍｍのガラス管に挿入し、ガラス管の内部をＡｒ
ガスに置換した状態で、サージアブソーバ素子が挿入さ
れたガラス管を加熱して、ガラス管とガラスビーズ、お
よびガラスビーズと電極を、それぞれ接着することによ
りガラス管の両端を封止した。Ａｒガスの圧力は８００
Ｔｏｒｒとした。

【００３０】このようにして、比較例２の放電管型サー
ジアブソーバを製造した。比較例３の放電管型サージア
ブソーバについても、比較例１、２と同様に、実施例
１、２で製造されたサージアブソーバ素子と同一寸法の
サージアブソーバを製造した。このサージアブソーバ素
子は、実施例１、２および比較例１、２と同様に、両端
に開口を有するガラス管内部に配置されるものである
が、この比較例３の放電管型サージアブソーバは、ガラ
ス管の両端の開口に、金属板を成形して製造される封止
電極を挿入し、この封止電極が挿入されたガラス管を加
熱することによりガラス管の両端を封止して製造される
ものである。そこで、ガラス管の熱膨張率と同一の熱膨
張率を有する金属板から封止電極を製造した。この封止
電極の表面には酸化処理が施されており、ここでは、封
止電極の寸法は直径５ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍとした。

【００３１】次に、この封止電極でサージアブソーバ素
子を挟み、両端の開口の径５ｍｍ、外径７ｍｍ、長さ
７．５ｍｍのガラス管に、封止電極で挟まれたサージア
ブソーバ素子を挿入し、ガラス管の内部をＡｒガスに置
換した状態で、サージアブソーバ素子が挿入されたガラ
ス管を加熱してガラス管と封止電極とを接着し、ガラス
管の両端を封止した。Ａｒガスの圧力は８００Ｔｏｒｒ
とした。このようにして比較例３の放電管型サージアブ
ソーバを製造した。

【００３２】表１に、実施例１、２および比較例１〜３
の放電管サージアブソーバそれぞれについて放電開始電
圧、およびサージ耐量を測定した結果を示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１からわかるように、実施例２と、比較
例１、２とを比較すると、いずれの場合も、ガラス管の
内径は３ｍｍであるが、実施例２の方が比較例１、２よ
りも大きいサージ耐量が得られた。また、実施例１と比
較例３とを比較すると、実施例１の放電管サージアブソ
ーバにはリード線が接続されており、比較例３の放電管
サージアブソーバにはリード線が接続されていないが、
いずれの放電管サージアブソーバもガラス管の内径は５
ｍｍ、サージ耐量は５５００Ａである。

【００３５】比較例３の放電管サージアブソーバは、封
止電極が金属板から製造されているため、この封止電極
にリード線を溶接すると封止電極に穴があく危険性が高
く、電極に穴があくと比較例３の放電管サージアブソー
バは、サージアブソーバとして使用することができなく
なるが、実施例１の放電管サージアブソーバは、リード
線が円柱形状の電極に溶接されているため、リード溶接
時に電極に穴があく危険性はなく、サージアブソーバと
して使用できなくなる心配はない。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の放電管型サ
ージアブソーバによれば、内径の大きい外装管を用いる
ことができ、かつ大きなサージ耐量を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電管型サージアブソーバの断面図で
ある。

【図２】図１に示す放電管型サージアブソーバを構成す
るサージアブソーバ素子の側面図である。

【図３】図１に示す放電管型サージアブソーバを構成す
る封止電極の正面図である。

【図４】図４に示す封止電極のＡ−Ａ’方向に見た断面
図である。

【符号の説明】

１０ 放電管型サージアブソーバ １１ ガラス管 １２ ガラスビーズ １３ 封止電極 １４ 孔 ２０ サージアブソーバ素子 ２１ 絶縁性基体 ２２ ギャップ ２３ 導電性皮膜 ２４ キャップ電極 ３０ スラグリード ３１ 電極 ３２ リード線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猿渡 暢也 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三菱マテリアル株式会社 電子技術研究 所内 (56)参考文献 特開 平８−273799（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−167293（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01T 4/12 H01T 4/06 H01T 4/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端に開口を有する外装管と、 該両端の開口それぞれの中央部に配置された、リード線
   に接続される電極と、該電極を取り巻くガラスビーズと、 該電極およびガラスビーズと協働して該開口を塞ぎ該外
   装管内部に密封された放電室を形成してなる、該電極と
   は該ガラスビーズにより電気的に絶縁された環状のバネ
   部材とを備えたことを特徴とする放電管型サージアブソ
   ーバ。
2. 【請求項２】 前記外装管の内径が３ｍｍ以上であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の放電管型サージアブソー
   バ。
3. 【請求項３】 前記バネ部材が、弾性変形可能な形状に
   成形されてなる金属板であることを特徴とする請求項１
   または２記載の放電管型サージアブソーバ。
4. 【請求項４】 前記金属板の厚さが０．０１ｍｍ以上〜
   ０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の
   放電管型サージアブソーバ。
5. 【請求項５】 前記外装管内部に固定された、互いの間
   にギャップを有し、それぞれが、前記電極それぞれに電
   気的に接続されるとともに前記金属板とは電気的に絶縁
   された２つの放電電極を有するサージアブソーバ素子を
   備えたことを特徴とする請求項３記載の放電管型サージ
   アブソーバ。