JP4675496B2

JP4675496B2 - 分電盤用避雷器

Info

Publication number: JP4675496B2
Application number: JP2001106314A
Authority: JP
Inventors: 武志圓山; 志郎酒井; 和司大槻
Original assignee: Otowa Electric Co Ltd
Current assignee: Otowa Electric Co Ltd
Priority date: 2001-04-04
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2021-04-04
Also published as: JP2002315184A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統の一般需要家に設置される分電盤に収容されて雷サージから電源受電機器、家庭、工場、事務所内機器類を保護する避雷器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般家庭等のホーム分電盤に収容される避雷器は破損することもあり、安全を考えて避雷器破損時に避雷器自体を系統から切り離して停電事故が回避できるように、或いは、早期に復帰できるように、避雷器に内蔵された耐雷素子であるバリスタの発熱劣化を検出して即座に系統から切り離して正常な状態に戻すようにしてある。この避雷器は１枚の基板に電流ヒューズやバリスタ、このバリスタの発熱劣化を検出する温度ヒューズ等の複数種類の回路部品を実装して、避雷器故障時にバリスタの劣化発熱で温度ヒューズを動作させるようにしている。１枚の基板に実装されるバリスタは線間用バリスタと対地間用バリスタの複数個が通常で、これら複数の各バリスタに温度ヒューズをできるだけ近付けて配置するようにして、バリスタの劣化発熱で温度ヒューズが応答性良く動作するようにしている。
【０００３】
上記避雷器の構造例（例えば、実開昭５６−８４３０６号公報参照）を図４及び図５に示すと、同図は１枚の基板１０に複数種類の回路部品１１を半田等で実装した回路部品実装基板が示される。基板１０はプリント配線等された絶縁基板で、表面側或いは表裏両面側に回路部品１１が実装される。回路部品１１は避雷器特有のバリスタ１２、温度ヒューズ１３、電流ヒューズ１４、抵抗１５、ダイオード１６、ＬＥＤ（発光ダイオード）１７であり、これら回路部品１１と１枚の基板１から成る回路部品実装基板が、図５の鎖線で示す収納ケース２１に収納される。
【０００４】
図５の避雷器は、１枚の基板１０の表面側だけに回路部品１１を実装したものが示されるが、基板１０の裏面側にも回路部品が実装されることもある。また、回路部品１１の内のサイズの大きなバリスタ１２を基板１０上に基板１０と垂直にした縦置き仕様で配設し、一対のバリスタ１２で１個の温度ヒューズ１３を挟み込むようにして温度ヒューズ１３の感度を上げるようにしている。
【０００５】
図６及び図７に示すように、バリスタ１２は円盤状のバリスタ本体１２ａの外周部から２本のリード線１２ｂを同一方向に導出した形状で、バリスタ本体１２ａが基板１０上に略垂直に立てた縦置き仕様で配設され、リード線１２ｂが基板１０に接続される。温度ヒューズ１３は円筒状のヒューズ本体１３ａの両端からリード線１３ｂを１８０°反対方向に導出した形状で、ヒューズ本体１３ａが基板１０と略平行な横置き仕様で配設され、リード線１３ｂが折り曲げられて基板１０に接続される。一対のバリスタ１２の各円盤状バリスタ本体１２ａが基板１０の上方で対向し、この両者の中間位置に温度ヒューズ１３のヒューズ本体１３ａが一対のバリスタ本体１２ａに近接させて配置される。１個の温度ヒューズ１３を挟む一対のバリスタ１２は例えば線間バリスタと対地間バリスタである。
【０００６】
上記避雷器においては、基板１０上に複数のバリスタ１２を縦置き仕様で配置し、また、他の比較的大形の回路部品も縦置き仕様で配置することで、基板１０上の部品実装密度を高くして基板１０の縦横サイズを小さくし、回路部品実装基板を小形でコンパクトなものにしている。また、一対のバリスタ１２のバリスタ本体１２ａを温度ヒューズ１３のヒューズ本体１３ａに十分に近付け、一対のバリスタ本体１２ａでヒューズ本体１３ａをサンドイッチ式に挟み込むようにすることで、バリスタ１２の劣化発熱に対する温度ヒューズ１３の感度を確保している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、基板１０上に回路部品１１のバリスタ１２を縦置き仕様で実装した避雷器は、基板１０を収納する収納ケース２１が縦横サイズで小形となるが、基板１０に縦置き仕様で実装されたバリスタ１２の円盤状バリスタ本体１２ａのために回路部品実装基板の高さＨ₁が大きくなり、その分、収納ケース２１の高さが大きくなって、避雷器の薄型化が難しく、これがコンパクトで薄型のホーム分電盤用避雷器を製作する上で問題となっていた。
【０００８】
また、基板１０上で温度ヒューズ１３のヒューズ本体１３ａを一対のバリスタ１２の円盤状バリスタ本体１２ａで挟み込むようにして温度ヒューズ１３のバリスタ劣化発熱に対する感度を確保するようにしているが、円筒状ヒューズ本体１３ａの間のヒューズ本体収容空間が基板垂直方向と水平方向の両方向に開放された空間となるために熱が籠り難くて熱放散し易く、劣化したバリスタ１２の熱が温度ヒューズ１３に伝わるまでにケース内部空間に放熱してバリスタ１２の劣化発熱に温度ヒューズ１３の応答が遅れ、バリスタ本体１２ａの発熱に対する温度ヒューズ１３の感度が不安定となることがある。
【０００９】
さらに、回路部品実装基板の高さＨ₁に比例して収納ケース２１の高さと内部空間が大きくなって、一対の円盤状バリスタ本体１２ａの間の空間からの熱放散量が多くなり、これが温度ヒューズ１２のバリスタ劣化発熱に対する感度を上げることを難しくし、ホーム分電盤用避雷器の信頼性の改善を難しくしていた。
【００１０】
本発明の目的とするところは、薄型化を容易にした高信頼度の分電盤用避雷器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、部分的に基板表裏面を貫通させて形成した貫通穴の開口部を有する基板と、この基板に同基板と平行な横置き仕様で実装された耐雷素子とこの耐雷素子の劣化による発熱で動作する温度ヒューズを含む回路部品とを備え、前記基板の開口部内に前記温度ヒューズを配設すると共に、前記温度ヒューズに耐雷素子を前記温度ヒューズを覆い隠すように近接させて配置したことを特徴とする。
【００１２】
ここで、基板の開口部は、基板の表裏面を貫通させて形成した長方形や楕円形等の穴である。この開口部に温度ヒューズを埋設するように配設して、基板に横置き仕様で実装された耐雷素子を温度ヒューズにオーバラップさせることで、回路部品実装基板の薄型化が実現され、この回路部品実装基板の薄型化で回路部品実装基板を収容する収納ケースも薄型化されて内部空間が縮小化され、バリスタの劣化発熱に対する温度ヒューズの感度が向上する。
【００１３】
また、本発明は、前記基板の表面側と裏面側に基板開口部内の温度ヒューズを挟み込むように複数のバリスタを配設したことを特徴とする。
【００１４】
このように基板の開口部内に配設された温度ヒューズを複数のバリスタでサンドイッチ式に挟み込むことで、温度ヒューズの周辺空間が基板の開口部と複数のバリスタで囲まれた熱の籠もり易い空間、熱の放散し難い空間となって、温度ヒューズの感度が尚一層に向上する。この場合の温度ヒューズを囲むバリスタは２個以上の線間バリスタや対地間バリスタであり、複数のバリスタのいずれかの劣化発熱で１個の温度ヒューズを動作させるようにすることで、単品の避雷器に使用される温度ヒューズの数の低減が可能となり、この部品点数の低減で避雷器の尚一層の薄型小形化が容易となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の分電盤用避雷器の実施の形態を、図１乃至図３を参照して、以下に詳述する。なお、同図の避雷器は図４及び図５の避雷器に適用したもので、図４及び図５と同一又は相当部分には同一符号が付してある。
【００１６】
図１の実施の形態の避雷器は、基板１に複数種類の回路部品１１を基板１と略平行な横置き仕様で実装すると共に、基板１に部分的に形成した開口部２に温度ヒューズ１３を配設し、バリスタ１２を開口部２内の温度ヒューズ１３の全体又は一部を覆い隠すようにオーバラップさせて近接配置したことを特徴とする。
【００１７】
例えば基板１の表面側に２個のバリスタ１２と３個の電流ヒューズ１４と２個のダイオード１７、及び、２個のＬＥＤ１７を基板１と略平行な横置き仕様で実装し、基板１の裏面側に１個のバリスタ１２と２個の抵抗１５を横置き仕様で実装する。基板１の開口部２は基板１の表裏面を貫通させた穴で、図１には穴が示され、以下、開口部を穴２と称する。この穴２は１個の温度ヒューズ１３の円筒状ヒューズ本体１３ａが若干の隙間を持って収納される長方形や楕円形の長穴であり、２個の温度ヒューズ１３，１３に対応させて基板１の離隔した２箇所に形成される。１つの穴２に１個の温度ヒューズ１３のヒューズ本体１３ａが埋設されるように収納された状態で、ヒューズ本体１３ａの両端のリード線１３ｂが折り曲げられて基板１に半田等で接続される。
【００１８】
基板１の表面側の２個のバリスタ１２，１２の円盤状バリスタ本体１２ａ，１２ａが基板１と略平行な姿勢で２箇所の穴２，２の上方に配設され、基板１の裏面側に１個のバリスタ１２のバリスタ本体１２ａが１箇所の穴２の下方に配設される。各バリスタ１２のリード線１２ｂが折り曲げられて基板１に半田等で接続され、各々の円盤状バリスタ本体１２ａの片面が穴２内のヒューズ本体１３ａに接近し、バリスタ本体１２ａが開口部２内のヒューズ本体１３ａの全体或いは一部を覆い隠す。
【００１９】
図１（Ｂ）に示すように１枚の基板１の表裏両面に複数種類の回路部品１１を基板１と略平行な横置き仕様で実装することで、回路部品実装基板全体の高さＨ₂が図５の高さＨ₁に比べて小さくなる。実際、複数種類の回路部品１１において、バリスタ１２の円盤状バリスタ本体１２ａの直径が最大サイズとした場合、図１の高さＨ₂は図５の高さＨ₁の約半分になる。また、１枚の基板１の表裏両面に複数種類の回路部品１１を分散させて配置することで、基板１に回路部品１１を重ねず並列に横置き仕様で実装しても基板１の縦横サイズが図４の縦横サイズに比べて増大せず、つまり、図１の基板１の縦横サイズは図４の縦横サイズとほぼ同一となる。
【００２０】
このような基板１を備えた回路部品実装基板が図１（Ａ）（Ｂ）の鎖線で示す収納ケース２２に収納されて避雷器が製作される。収納ケース２２は高さが図５の収納ケースの約半分であり、縦横サイズがほぼ同一であることから、本発明の避雷器は厚さ方向で大幅に薄型化されたものとなり、一般需要家の薄型タイプのホーム分電盤用避雷器の製作を容易なものにする。また、収納ケース２２が薄型化されることで、収納ケース２２の内部空間が小さくできて、温度ヒューズ１３のバリスタ劣化発熱に対する感度を上げることが容易になる。
【００２１】
さらに、温度ヒューズ１３はそのヒューズ本体１３ａが基板１の穴２に埋設されるように収納され、而も、図２或いは図３に示すようにヒューズ本体１３ａに円盤状バリスタ本体１２ａが覆い被さるようにオーバラップさせて配設されているため、ヒューズ本体１３ａの周囲の空間が穴２とバリスタ本体１２ａで囲まれた熱の籠もり易い、熱放散し難い狭い空間となって、バリスタ本体１２ａの劣化発熱に対するヒューズ本体１３ａの感度が尚一層に良くなる。
【００２２】
なお、基板１に横置き仕様で実装された一対のＬＥＤ１７は、図１（Ａ）に示すように薄型の収納ケース２２の側面に露出するように配置することが望ましい。一対のＬＥＤ１７は避雷器の故障の有無を点灯表示するもので、これを基板１に横置きして、発光部位を基板１から少し食み出させて収納ケース２２の側面に露出させるようにすることが可能である。
【００２３】
次に、基板１の穴２とこの穴２内のヒューズ本体１３ａと円盤状バリスタ本体１２ａの相対形態例を図２及び図３に基づき説明する。
【００２４】
図２（Ａ）（Ｂ）は１つの穴２に収納された１個のヒューズ本体１３ａの上方と下方に一対のバリスタ本体１２ａ，１２ａを略平行に配設して、ヒューズ本体１３ａを一対のバリスタ本体１２ａ，１２ａでサンドイッチ式に挟み込むようにしている。また、一対の円盤状バリスタ本体１２ａ，１２ａの周辺部が円筒状ヒューズ本体１３ａの中央部に被さるようにしている。このようにすることでヒューズ本体１３ａの上下の空間がバリスタ本体１２ａ，１２ａで覆われ、ヒューズ本体１３ａの全周が穴２の内面で覆われた形となって、温度ヒューズ１３の感度が向上する。この感度は、一対の円盤状バリスタ本体１２ａ，１２ａの中央部でヒューズ本体１３ａの全体を覆うようにすると尚一層に向上する。さらに、１個の温度ヒューズ１３を線間用バリスタと対地間用バリスタの二種のバリスタの劣化発熱に応答するよう共有させることで、温度ヒューズの部品点数と組立工数の低減を可能にする。
【００２５】
図３（Ａ）（Ｂ）は１つの穴２に収納された１個のヒューズ本体１３ａの上方だけに１個のバリスタ本体１２ａを略平行に配設している。この場合もヒューズ本体１３ａが穴２とバリスタ本体１２ａで囲まれて感度が向上する。また、図３の場合、ヒューズ本体１３ａの下方が開放された空間となっているが、ヒューズ本体１３ａは上方のバリスタ本体１２ａだけに応答すればよいので、ヒューズ本体１３ａの下方の空間における熱放散は問題とならない。なお、図３の場合は、穴２の下方にバリスタ以外の回路部品を配設して、穴２の内部空間を熱の籠もり易い空間にしてもよい。
【００２６】
図２と図３のいずれの場合も、基板１の穴２とバリスタ本体１２ａでヒューズ本体１３ａを囲って感度を上げるようにしているので、基板１における穴２の形成位置、温度ヒューズ１３の取付位置の自由度が増して、回路部品実装基板の設計自由度が増大する。
【００２７】
また、図１（Ａ）に示すように、基板１の表面側に配設された２個のバリスタ１２，１２の円盤状バリスタ本体１２ａ，１２ａの周縁部を共に１個の温度ヒューズ１３のヒューズ本体１３ａにオーバラップさせると、この１個の温度ヒューズ１３がその上方の２個と下方の１個の計３個のバリスタ本体１２ａ，１２ａ，１２ａの劣化発熱で動作するようになる。このようにすることで、３個のバリスタ本体に対して同数の温度ヒューズを配設する必要がなく、単品の避雷器における温度ヒューズの部品点数と組立工数の更なる低減が可能となる。また、バリスタに対する温度ヒューズの図示の配置は一例であり、ヒューズ本体がバリスタ本体の中央に配置したり、二つのバリスタ本体に跨るように配置したり、そのバリスタ本体とヒューズ本体との配置関係は任意で、種々のオーバーラップ状態に設計変更可能である。
【００２８】
本発明は上記実施の形態に限らず、基板の穴の開口部内にバリスタの本体を配設して、このバリスタ本体に温度ヒューズの本体を接近させて配設するようにしてもよい。また、基板に実装される複数種類のバリスタの各々に１個ずつ温度ヒューズを配置した避雷器であってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、基板に耐雷素子を含む回路部品を横置き仕様で実装し、基板の開口部に温度ヒューズを埋設するように配設することで避雷器が薄型化されて、一般需要家の薄型タイプのホーム分電盤用避雷器の製作を容易にする効果がある。
【００３０】
また、基板の開口部に埋設した温度ヒューズに耐雷素子を被せるようにオーバラップさせて配設することで、温度ヒューズの周囲が基板の開口部と耐雷素子で囲まれた熱の籠もり易い空間となって耐雷素子の劣化発熱に対する温度ヒューズの感度が向上して、分電盤用避雷器の信頼性が改善される。さらに、避雷器の薄型化で基板に回路部品を実装した回路部品実装基板を収容する収納ケースの内部空間が縮小され、この空間縮小に比例して温度ヒューズ周辺からの熱放散量が少なくなって温度ヒューズの感度が尚一層に向上し、避雷器の信頼性が更に向上する効果がある。
【００３１】
また、基板のいずれの位置に開口部と温度ヒューズが在っても温度ヒューズの感度を上げることが可能であるので、基板における温度ヒューズの取付位置の自由度が増し、避雷器の設計自由度が増大する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の実施の形態である避雷器における回路部品実装基板の平面図である。
（Ｂ）は正面図である。
【図２】（Ａ）は図１の回路部品実装基板の要部の拡大断面図である。
（Ｂ）は図２（Ａ）のＴ₁−Ｔ₁線の断面図である。
【図３】（Ａ）は図１の回路部品実装基板の他の要部の拡大断面図である。
（Ｂ）は図３（Ａ）のＴ₂−Ｔ₂線の断面図である。
【図４】従来の分電盤用避雷器における回路部品実装基板の平面図である。
【図５】図４の回路部品実装基板の正面図である。
【図６】図５の回路部品実装基板の部分拡大正面図である。
【図７】図６の回路部品実装基板の側面図である。
【符号の説明】
１基板
２開口部（穴）
１１回路部品
１２耐雷素子（バリスタ）
１３温度ヒューズ

Claims

部分的に基板表裏面を貫通させて形成した貫通穴の開口部を有する基板と、この基板に同基板と平行な横置き仕様で実装された耐雷素子とこの耐雷素子の劣化による発熱で動作する温度ヒューズを含む回路部品とを備え、前記基板の開口部内に前記温度ヒューズを配設すると共に、前記温度ヒューズに耐雷素子を前記温度ヒューズを覆い隠すように近接させて配置したことを特徴とする分電盤用避雷器。
前記基板の表面側と裏面側に前記基板開口部内の温度ヒューズを挟み込むように複数の耐雷素子を配設したことを特徴とする請求項１記載の分電盤用避雷器。