JP5421040B2

JP5421040B2 - 放電型サージ吸収素子の封着部形成用冶具と、該封着部形成用冶具を用いた放電型サージ吸収素子の封着部形成方法

Info

Publication number: JP5421040B2
Application number: JP2009221828A
Authority: JP
Inventors: 孝一今井; 伸木原
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2029-09-28
Also published as: JP2011070979A

Description

この発明は、気密容器内に封入した一対の放電電極に接続したリード端子の一端を気密容器の封着部を貫通させて外部へ導出して成る放電型サージ吸収素子の封着部形成用冶具と、該封着部形成用冶具を用いた放電型サージ吸収素子の封着部形成方法に関する。

図１１は、この種の放電型サージ吸収素子の一例を示すものであり、該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の下端の封着部62ａを貫通させて外部に導出して成る。
尚、上記構成の放電型サージ吸収素子50は、出願人が先に提案した特開平８−２２２３４７号公報の「従来の技術」に記載されている。

この放電型サージ吸収素子50は、例えば図１２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。各放電型サージ吸収素子50には、続流防止用の保護素子としての抵抗66が直列接続されている。
而して、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。

ところで、上記放電型サージ吸収素子50の下端の封着部62ａは、図１４〜図１８に示す封着部形成用冶具70を用いて形成されている。この封着部形成用冶具70は、鉄等の金属材料より成り、底面72ａが平坦面と成された本体部72を有しており、また、本体部72の先端面72ｂを断面矩形状に切欠いて形成した矩形凹部74が設けられている。さらに、上記本体部72には、２個のネジ穴76が形成されている。

上記封着部形成用冶具70を用いた放電型サージ吸収素子50の封着部62ａ形成方法は以下の通りである。
すなわち、放電電極56，56に接続した一対のリード端子58，58が所定の間隙をおいて平行するように図示しない整列冶具等を用いて保持し、これを気密容器62の元となるガラス管78の下端開口から管内に挿入しておく（図１９及び図２０参照）。
そして、ガラス管78の下端をガスバーナ等を用いて加熱軟化させた状態で、一対の上記封着部形成用冶具70，70の矩形凹部74，74内にガラス管78の下端が保持されるように、ガラス管78の左右方向から封着部形成用冶具70，70を、ガラス管78の下端表面に押し付け、一対の封着部形成用冶具70，70の先端面72ｂ，72ｂ同士が当接するまでガラス管78の下端を押圧することにより、ガラス管78の下端を内方向へ圧潰して気密に封着する。この結果、上記放電型サージ吸収素子50の下端封着部62ａが形成される（図２０）。
而して、一対の封着部形成用冶具70，70の本体部72の先端面72ｂ，72ｂ同士を当接させると、一対の矩形凹部74，74で囲繞される断面長方形の空間が形成されるので、上記一対の矩形凹部74，74内に保持されて形成される放電型サージ吸収素子50の下端封着部62ａは、断面略長方形状と成されるのである。
特開平８−２２２３４７号公報

上記した従来の封着部形成用冶具70を用いて封着部62ａを形成した場合、図１３に示すように、放電型サージ吸収素子50の下端封着部62ａは、断面略長方形状と成されており、その結果、上記リード端子58，58が貫通する部分の封着部62ａの厚さＸと、リード端子58，58が貫通しない部分の封着部62ａの厚さＹとが略等しく成されている。

而して、図１３に示す通り、リード端子58，58が貫通する部分の封着部62ａの厚さＸと、リード端子58，58が貫通しない部分の封着部62ａの厚さＹとが略等しいということは、リード端子58，58の直径に相当する分、リード端子58，58が貫通する部分の封着部62ａは、ガラスの厚さが、リード端子58，58が貫通しない部分の封着部62ａに比べて小さいことを意味する。

このように、リード端子58，58が貫通する部分の封着部62ａのガラスの厚さと、リード端子58，58が貫通しない部分の封着部62ａのガラスの厚さが異なると、封着部62ａには歪みが発生しやすく、その結果、サージ電圧が印加されてリード端子58，58間に大電流が通電した際に、歪みが存在する封着部62ａにクラックが生じて素子破壊に至る事態を招いていた。

この発明は、従来の上記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、歪みの発生を抑制できる封着部を形成することができる放電型サージ吸収素子の封着部形成用冶具と、該封着部形成用冶具を用いた放電型サージ吸収素子の封着部形成方法を実現することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る放電型サージ吸収素子の封着部形成用冶具は、
一対の放電電極を、放電間隙を隔てて配置すると共に、これを放電ガスと共にガラスより成る気密容器内に封入し、上記放電電極に接続したリード端子の一端を気密容器の封着部を貫通させて外部へ導出して成り、気密容器の上記封着部の厚さが、一対のリード端子貫通部に挟まれた中央部が最小と成されると共に、中央部から外側に位置するリード端子貫通部に向かって漸増している放電型サージ吸収素子の封着部形成用冶具であって、該封着部形成用冶具は、本体部の先端に、外方へ向かって膨出する円弧面を有しており、該円弧面は、中央部の膨出量が最大であり、中央部から外側に向かって膨出量が漸減していることを特徴とする。

また、本発明に係る放電型サージ吸収素子の封着部形成方法は、
本体部の先端に、外方へ向かって膨出する円弧面を有しており、該円弧面は、中央部の膨出量が最大であり、中央部から外側に向かって膨出量が漸減している放電型サージ吸収素子の封着部形成用冶具を用いた放電型サージ吸収素子の封着部形成方法であって、
先ず、一対の放電電極に接続した一対のリード端子が所定の間隙をおいて平行するように保持し、これを気密容器の元となる円筒状のガラス管の下端開口から管内に挿入し、
次に、ガラス管の下端を加熱軟化させた状態で、一対の上記封着部形成用冶具の円弧面の間にガラス管の下端が挟まれるように、一対の封着部形成用冶具を配置し、
次に、ガラス管の左右方向から一対の封着部形成用冶具の円弧面を、ガラス管の下端表面に押し付け、上記一対の円弧面間の距離が所定距離に至るまで、ガラス管の下端を、封着部形成用冶具の一対の円弧面で押圧することにより、ガラス管の下端を内方向へ圧潰して気密に封着することを特徴とする。

本発明に係る放電型サージ吸収素子の封着部形成方法にあっては、一対の封着部形成用冶具の円弧面は、外方へ向かって膨出していると共に、中央部の膨出量が最大であり、中央部から外側に向かって膨出量が漸減しているので、封着部形成用冶具の一対の円弧面でガラス管の下端を挟んで押圧して形成される放電型サージ吸収素子の下端封着部は、その厚さが、一対のリード端子貫通部に挟まれた中央部が最小と成されると共に、中央部から外側に位置するリード端子貫通部に向かって漸増する形状と成される。

而して、上記方法で形成される封着部を備えた放電型サージ吸収素子にあっては、気密容器の封着部において、一対のリード端子貫通部に挟まれた厚さが最小の中央部と、リード端子貫通部との間に、厚さが漸増するガラスが介在することになるので、中央部のガラスの厚さと、リード端子貫通部のガラスの厚さの差による影響が緩和され、封着部に歪みが発生することを抑制できる。

図１は、本発明の後述する封着部形成用冶具を用いて製造される放電型サージ吸収素子10を示す縦断面図である。
この放電型サージ吸収素子10は、一対の丸棒状の電極基体12，12の表面にエミッタ層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合金線等より成る断面円形状のリード端子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18，18を気密容器22の下端の封着部22ａを貫通させて外部に導出して成る。

上記電極基体12は、導電性に優れたニッケル（Ｎｉ）やＮｉ−Ｍｎ合金等の金属を細長い丸棒状に加工して成る。
また、上記放電ガスは、例えば、アルゴン、ネオン、ヘリウム、キセノン等の希ガスあるいは窒素ガス等の不活性ガスの単体又は混合ガスで構成することができる。

上記エミッタ層14は、アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の炭酸塩と、炭化チタン（ＴｉＣ）を含有させて構成している。
上記アルカリ金属の炭酸塩としては、Ｃｓ_２ＣＯ_３（炭酸セシウム）を好適に使用することができ、また、アルカリ土類金属の炭酸塩としては、ＢａＣＯ_３（炭酸バリウム）、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３（三元炭酸塩）を好適に使用することができる。
上記エミッタ層14は、アルカリ金属の炭酸塩の粉末及び／又はアルカリ土類金属の炭酸塩の粉末と、炭化チタンのの粉末を、珪酸ナトリウム溶液と純水よりなるバインダーに添加したものを、電極基体12，12の表面に塗布することによって形成することができる。

上記アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の炭酸塩と、炭化チタンの含有割合を、アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の炭酸塩が９９．９９〜２０重量％、炭化チタンが０．０１〜８０重量％と成すことにより、耐電圧特性及びインパルス応答性に優れた放電型サージ吸収素子10を実現することができる。

上記放電型サージ吸収素子10の下端封着部22ａの拡大横断面図である図２に示すように、気密容器22の封着部22ａは、一対のリード端子貫通部に挟まれ、一対のリード端子貫通部の中間に位置する中央部の厚さＸより、リード端子貫通部の厚さＹが大きく成されている。すなわち、封着部22ａは、中央部の厚さＸが最小と成されると共に、中央部から外側に位置するリード端子貫通部に向かって厚さが漸増している。

上記放電型サージ吸収素子10は、例えば図１２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18，18を介してそれぞれ挿入接続される。各放電型サージ吸収素子10には、続流防止用の保護素子としての抵抗66が直列接続されている。
而して、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サージはグランドＧ側に逃がされることとなる。

而して、上記放電型サージ吸収素子10にあっては、気密容器22の封着部22ａにおいて、一対のリード端子貫通部に挟まれた厚さが最小の中央部と、リード端子貫通部との間に、厚さが漸増するガラスが介在することになるので、中央部のガラスの厚さと、リード端子貫通部のガラスの厚さの差による影響が緩和され、封着部22ａに歪みが発生することを抑制できる。

尚、封着部22ａのリード端子貫通部の厚さＹを、封着部22ａの中央部の厚さＸより、リード端子18，18の直径分大きく成すのが好ましい。このように、リード端子貫通部の厚さＹを、封着部22ａの中央部の厚さＸより、リード端子18，18の直径分大きく成せば、封着部22ａの中央部のガラスの厚さと、リード端子貫通部のガラスの厚さが等しくなり、より一層、封着部22ａの歪みの発生を抑制できる。

上記放電型サージ吸収素子10の下端の封着部22ａは、図３〜図７に示す本発明に係る封着部形成用冶具24を用いて形成することができる。
上記封着部形成用冶具24は、鉄等の金属材料より成り、底面26ａが平坦面と成された本体部26を有している。
また、上記本体部26の先端は、外方へ向かって膨出する円弧面26ｂと成されている。該円弧面26ｂは、中央部の膨出量が最大であり、中央部から外側に向かって膨出量が漸減している。
さらに、上記本体部26には、２個のネジ穴28が形成されている。

上記封着部形成用冶具24を用いた放電型サージ吸収素子50の封着部62ａ形成方法を、図８〜図１０に基づいて説明する。
先ず、放電電極16，16に接続した一対のリード端子18，18が所定の間隙をおいて平行するように図示しない整列冶具等を用いて保持し、これを気密容器22の元となる円筒状のガラス管30の下端開口から管内に挿入しておく（図８〜図１０参照）。

そして、ガラス管30の下端をガスバーナ等を用いて加熱軟化させた状態で、一対の上記封着部形成用冶具24，24の先端に形成した外方へ向かって膨出する円弧面26ｂ，26ｂの間にガラス管30の下端が挟まれるように、一対の封着部形成用冶具24，24を配置する。
次に、ガラス管30の左右方向から一対の封着部形成用冶具24，24の円弧面26ｂ，26ｂを、ガラス管30の下端表面に押し付け、上記一対の円弧面26ｂ，26ｂ間の距離が所定距離に至るまで、ガラス管30の下端を、封着部形成用冶具24，24の一対の円弧面26ｂ，26で押圧することにより、ガラス管30の下端を内方向へ圧潰して気密に封着する。この結果、上記放電型サージ吸収素子10の下端封着部22ａが形成される（図１０）。

而して、封着部形成用冶具24，24の一対の円弧面26ｂ，26は、外方へ向かって膨出していると共に、中央部の膨出量が最大であり、中央部から外側に向かって膨出量が漸減しているので、封着部形成用冶具24，24の一対の円弧面26ｂ，26でガラス管30の下端を挟んで押圧して形成される放電型サージ吸収素子10の下端封着部22ａは、その厚さが、一対のリード端子貫通部に挟まれた中央部が最小と成されると共に、中央部から外側に位置するリード端子貫通部に向かって漸増する形状と成されるのである。

本発明に係る放電型サージ吸収素子を示す縦断面図である。本発明に係る放電型サージ吸収素子の下端封着部の拡大横断面図である。本発明に係る放電型サージ吸収素子の封着部形成用冶具を示す平面図である。本発明に係る放電型サージ吸収素子の封着部形成用冶具を示す正面図である。図３のＡ−Ａ断面図である。本発明に係る放電型サージ吸収素子の封着部形成用冶具を示す右側面図である。本発明に係る放電型サージ吸収素子の封着部形成用冶具を示す左側面図である。本発明に係る放電型サージ吸収素子の封着部形成方法を示す正面説明図である。本発明に係る放電型サージ吸収素子の封着部形成方法を示す正面説明図である。本発明に係る放電型サージ吸収素子の封着部形成方法を示す底面説明図である。従来の放電型サージ吸収素子を示す正面図である。本発明に係る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。図１１のＢ−Ｂ拡大断面図である。従来の放電型サージ吸収素子の封着部形成用冶具を示す平面図である。従来の放電型サージ吸収素子の封着部形成用冶具を示す正面図である。図１４のＣ−Ｃ断面図である。従来の放電型サージ吸収素子の封着部形成用冶具を示す右側面図である。従来の放電型サージ吸収素子の封着部形成用冶具を示す左側面図である。従来の放電型サージ吸収素子の封着部形成方法を示す正面説明図である。従来の放電型サージ吸収素子の封着部形成方法を示す底面説明図である。

10 放電型サージ吸収素子
12 電極基体
14 エミッタ層
16 放電電極
18 リード端子
20 放電間隙
22 気密容器
22ａ気密容器の下端の封着部
Ｘ封着部の中央部の厚さ
Ｙ封着部のリード端子貫通部の厚さ
24 封着部形成用冶具
26 封着部形成用冶具の本体部
26ａ封着部形成用冶具の本体部の底面
26ｂ封着部形成用冶具の本体部先端の円弧面
30 ガラス管

Claims

一対の放電電極を、放電間隙を隔てて配置すると共に、これを放電ガスと共にガラスより成る気密容器内に封入し、上記放電電極に接続したリード端子の一端を気密容器の封着部を貫通させて外部へ導出して成り、気密容器の上記封着部の厚さが、一対のリード端子貫通部に挟まれた中央部が最小と成されると共に、中央部から外側に位置するリード端子貫通部に向かって漸増している放電型サージ吸収素子の封着部形成用冶具であって、該封着部形成用冶具は、本体部の先端に、外方へ向かって膨出する円弧面を有しており、該円弧面は、中央部の膨出量が最大であり、中央部から外側に向かって膨出量が漸減していることを特徴とする放電型サージ吸収素子の封着部形成用冶具。
本体部の先端に、外方へ向かって膨出する円弧面を有しており、該円弧面は、中央部の膨出量が最大であり、中央部から外側に向かって膨出量が漸減している放電型サージ吸収素子の封着部形成用冶具を用いた放電型サージ吸収素子の封着部形成方法であって、
先ず、一対の放電電極に接続した一対のリード端子が所定の間隙をおいて平行するように保持し、これを気密容器の元となる円筒状のガラス管の下端開口から管内に挿入し、
次に、ガラス管の下端を加熱軟化させた状態で、一対の上記封着部形成用冶具の円弧面の間にガラス管の下端が挟まれるように、一対の封着部形成用冶具を配置し、
次に、ガラス管の左右方向から一対の封着部形成用冶具の円弧面を、ガラス管の下端表面に押し付け、上記一対の円弧面間の距離が所定距離に至るまで、ガラス管の下端を、封着部形成用冶具の一対の円弧面で押圧することにより、ガラス管の下端を内方向へ圧潰して気密に封着することを特徴とする放電型サージ吸収素子の封着部形成方法。