JPH04115792U - 放電型サージ吸収器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電型サージ吸収器の外径形状の小型化を図
りスペースファクターを向上させ、続流放電を遮断する
とともに、連続する過大電圧が印加されて放電が持続状
態となった場合に、過電流の通電を遮断して焼損事故を
未然に防止する。 【構成】 放電ガスを封入した放電空間１１を設けて蓋
部材９により密閉状に被覆される絶縁基板２上に、微小
放電間隙４を隔てて対向する対の導電性薄膜３，３と、
この導電性薄膜３，３と電気的に接続され、主放電間隙
６，６を隔てて対向する対の放電電極膜５，５と、上記
導電性薄膜３と放電電極膜５とに直列接続される薄板状
の電圧非直線抵抗体７とを被着形成する。上記導電性薄
膜３，３の抵抗値を、連続した過電流が流れたときに絶
縁基板２が熱歪みにより砕裂し得る発熱量を生ずる抵抗
値とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、気密容器内に放電間隙を形成してなる放電型サージ吸収素子に対し 、続流放電を遮断すべく抵抗体を接続した放電型サージ吸収器に係り、特に抵抗 体が接続されていても外径形状の小型化を図ってスペースファクターが優れると ともに、放電型サージ吸収器を流れる連続した過電流を遮断することのできる放 電型サージ吸収器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、電子回路に加わる誘導雷等のサージから電子回路を保護するためのサー ジ吸収素子として、電圧非直線特性を有する高抵抗体素子より成るバリスタや、 放電間隙を気密容器に収容したアレスタ等が広く使用されている。 しかし、上記バリスタは、サージ吸収の応答性に優れるものの、単位断面積当 たりの電流耐量が比較的小さく、したがって大きなサージ電流を効率よく吸収す ることが困難であった。また、上記アレスタは、その放電間隙にアーク放電を生 成することにより電流耐量を大きくすることができるのであるが、サージの印加 からアーク放電までに要する時間が上記バリスタと比較して遅く、その応答性に 問題を有していた。

【０００３】 そこで、上記アレスタにおけるサージ吸収の応答性を改善すべく、図３及び図 ４に示す如く、略円柱状の絶縁体２２の表面に導電性薄膜２３を被着させた上で 、この導電性薄膜２３に幅が０．１ｍｍ程度の微小放電間隙２４を周回状に形成 して導電性薄膜２３を分割するとともに、絶縁体２２の両端に主放電間隙２５を 隔てて放電電極２６，２６を嵌着して上記導電性薄膜２３，２３と放電電極２４ ，２４とを接続し、これを放電ガスとともに気密容器２７内に封入して外部端子 ２８，２８を導出したサージ吸収素子２１が提案されている。 この微小放電間隙２４を有するサージ吸収素子２１にサージが印加された場合 、まず微小放電間隙２４を介した導電性薄膜２３，２３間に電位差が生じ、これ により微小放電間隙２４に電子が放出されて沿面放電が発生する。次いで、この 沿面放電に伴って生ずる電子のプライミング効果によってグロー放電へと移行す る。そして、このグロー放電がサージ電流の増加によって主放電間隙２５へと転 移し、アーク放電に移行してサージを吸収するものである。このように、微小放 電間隙２４を有するサージ吸収素子２１は、元来応答速度の速い沿面放電を利用 するものであるため、上記バリスタと比較して略同等の優れた応答性を有すると ともに、電流耐量も大きく優れたものである。

【０００４】 この従来のサージ吸収素子２１にあっては、図３に示す如く、気密容器２７が 略円筒形状を有し、所謂小型電子部品と比較して決して小型とはいえないことか ら、各種電子・電気機器内部に実装する際に一定程度の専有域を必要としていた 。しかし、近年の電子・電気機器にあっては、著しく小型・軽量化が図られ、こ れにより電子部品もＩＣ等により小型集積化が推し進められ、したがって従来の サージ吸収素子にあっても更に小型化が要求されている。

【０００５】 また、上述した従来のサージ吸収素子にあっては、サージ吸収の際の放電によ り生じたガスイオンが、サージ消滅後も僅かの間ではあるが残留する。そして、 この残留したガスイオンは、放電電圧を低下させる作用を有することから、この 放電電圧の値が電源電圧の値以下となった場合には、サージが消滅して回路に正 常な電源電圧のみが印加されている状態であっても、放電を持続する、いわゆる 続流放電を発生させる。この続流放電は、回路を駆動するために必要な電源電圧 を吸収して、回路の正常な動作を妨げるものである。

【０００６】 更に、上述した従来のサージ吸収素子２１にあっては、電力線との接触事故や このような事故を想定したＵＬやＣＳＡ等の安全規格による過電圧試験によって 、サージ吸収素子の定格を上回る連続した過電圧が印加された場合には、主放電 間隙２５に生成するアーク放電による過大電流の通電が持続状態となる。更に、 この過大電流の持続した通電に伴う発熱によって気密容器が溶融することで、サ ージ吸収素子を実装した回路基板が焼損するに至り、これにより上記過電圧試験 における合格基準を充足するに至らないが多々あった。また、上述した現象が実 際の使用状態において発生した場合には、火災に至る虞れもある。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

そこで、本考案の放電型サージ吸収器にあっては、外径形状の小型化を図りス ペースファクターを向上させるとともに、続流放電を遮断し、また回線事故や過 電圧試験において放電が持続状態となった場合であっても、過電流の通電を遮断 することで焼損事故を未然に防止し、安全規格に適合する安全性の優れた放電型 サージ吸収器の実現を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上述した目的を達成すべく、本考案の放電型サージ吸収器は、放電ガスを封入 した放電空間を設けて蓋部材により密閉状に被覆される絶縁基板上に、微小放電 間隙を隔てて対向する対の導電性薄膜と、該導電性薄膜と電気的に接続され主放 電間隙を隔てて対向する対の放電電極膜と、上記導電性薄膜と放電電極膜とに直 列接続される薄板状の電圧非直線抵抗体とを被着形成したことを特徴とするもの である。 また、導電性薄膜の抵抗値を、連続した過電流が流れたときに絶縁基板が熱歪 みにより砕裂し得る発熱量を生ずる抵抗値とすることが好ましい。

【０００９】

【作用】

放電ガスを封入した放電空間を設けて蓋部材により密閉状に被覆される絶縁基 板表面に、微小放電間隙を隔てて対向する導電性薄膜と、この導電性薄膜と電気 的に接続されるとともに主放電間隙を隔てて対向する放電電極膜と、導電性薄膜 と放電電極膜に接続する薄板状の電圧非直線抵抗体とを被着形成することにより 、放電型サージ吸収器の形状は偏平化し、小型化することが容易となる。 また、導電性薄膜と放電電極膜とに、電圧非直線抵抗体を直列接続したことに より、サージが消滅して正常な電源電圧のみが印加されている状態において、電 圧非直線抵抗体が電源電圧を分圧してサージ吸収素子に印加される電圧を放電電 圧よりも低下させ、続流放電を遮断する。そして、抵抗体が電圧直線特性を有し ていた場合におけるサージ電流の増大に伴う電圧降下による抵抗体の両端電圧の 増大を招くことなく、サージ吸収時にサージ電流が増大しても、電圧非直線抵抗 体の両端電圧は電圧非直線特性によって略一定に保たれるので、保護すべき電子 電気回路に高電圧を印加する虞れがない。

【００１０】 更に、導電性薄膜の抵抗値を、連続した過電流が流れたときに絶縁基板が熱歪 みにより砕裂し得る発熱量を生ずる抵抗値とすれば、放電型サージ吸収素子の定 格を上回る連続した過電流が導電性薄膜を流れた場合、絶縁基板が砕裂して放電 空間内の放電ガスに空気が流入し、これにより放電が消失して過電流を遮断する こととなり、本考案の放電型サージ吸収器の焼損を防止することができる。

【００１１】

【実施例】

図１は、本考案の放電型サージ吸収器を示す分解斜視図、図２は本考案の放電 型サージ吸収器を示す断面図である。

【００１２】 図中１は、本考案の放電型サージ吸収器、２は０．４〜１．０ｍｍの厚さのセ ラミック等からなる絶縁基板、２ａ，２ａは絶縁基板２の相対向する両側端縁に 、絶縁基板２の取付面、すなわち絶縁基板２における回路基板等に取付けられる 面に対して略垂直方向に突出して一体形成された脚部、３，３は絶縁基板２の表 面に幅１０〜２００μｍの微小放電間隙４を隔ててルテニウム（Ｒｕ）系ペース トを被着して形成した５〜１００Ωの抵抗値を有するサーメット抵抗等の導電性 薄膜、５，５は導電性薄膜３，３のそれぞれの端部と電気的に接続し、０．４〜 ３．０ｍｍ程度の主放電間隙６，６を隔てて対向し、モリブデン（Ｍｏ）、タン グステン（Ｗ）、六硼化ランタン（ＬａＢ₆）、二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ₂ ）、二酸化チタン（ＴｉＯ₂）等の耐スパッタ性を有する導電特質からなる放電 電極膜、７は導電性薄膜３と放電電極膜５とに通電部分の一端を直列接続した薄 いチップ型の電圧非直線抵抗体、８，８は上記電圧非直線抵抗体７の通電部分の 他端から絶縁基板２の脚部２ａ，２ａにかけて被着形成された銀−パラジウム（ Ａｇ−Ｐｄ）やニッケル（Ｎｉ）等からなる外部接続用被膜、９，９は上記導電 性薄膜３，３の露出部分を被覆することで、この露出部分における沿面放電を防 止するための非結晶化ガラス等からなる保護膜、１０は四方に鍔縁１０ａを形成 し、ガラスやセラミック等の絶縁物質（本実施例にあってはガラス）からなる蓋 部材、１１は蓋部材１０を絶縁基板２表面に密閉状に封着するための低融点ガラ スからなる封着部材である。

【００１３】 上記蓋部材１０は、３〜１０ｍｍ程度の高さを有し、導電性薄膜３，３間の微 小放電間隙４と放電電極膜５，５間の主放電間隙６，６とを被覆するとともに、 鍔縁１０ａを絶縁基板２に封着することにより蓋部材１０の内方に放電空間１２ を形成している。そして、この放電空間１２にヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ ）、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガスの単体もしくは混合物を主 体とする放電ガスを封入している。尚、上記蓋部材１０は平板状のものでもよく 、この場合には、絶縁基板２との間にスペーサ等を配して放電空間１２を形成す ればよい。

【００１４】 また、上記導電性薄膜３，３における微小放電間隙４と対向する部分には、放 電電極膜５，５と同様のモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、六硼化ラン タン（ＬａＢ₆）、二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ₂）、二酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）等の耐スパッタ性を有する導電物質１３，１３を被着形成している。これによ り、導電性薄膜３，３のスパッタによる微小放電間隙４の絶縁劣化を防止し、寿 命特性の向上を図っている。勿論、上記導電性薄膜３，３に導電物質１３，１３ を被着形成しない放電型サージ吸収器であっても、サージ吸収特性そのものは変 わることはない。

【００１５】 然して、上述した如き構成からなる放電型サージ吸収器１において、機器のプ リント回路基板等に実装された状態で外部から外部接続用被膜８，８を通じて誘 導雷等のサージが印加されると、まず微小放電間隙４を介した導電物質１３，１ ３間に電位差が生じ、これにより微小放電間隙４に電子が放出されて沿面放電が 発生する。次いで、この沿面放電は、放電に伴って生ずる電子のプライミング効 果によってグロー放電へと移行する。そして、このグロー放電がサージ電流の増 加によって主放電間隙６へと転移し、更にアーク放電に移行してサージを吸収す るものである。

【００１６】 また、本考案の放電型サージ吸収器１において、電力線との接触事故やこのよ うな事態を想定した過電圧試験によって、放電型サージ吸収素子の定格を上回る 連続した過電圧が印加された場合には、微小放電間隙４における放電は主放電間 隙６に転移せず、微小放電間隙４または微小放電間隙４および主放電間隙６で放 電が持続し、この放電を通じて連続した過電流が流れることとなる。そして、こ のような短絡状態となった場合には、導電性薄膜３，３がその抵抗値によって発 熱し、絶縁基板２に熱歪みが生じて砕裂し、これにより放電空間１２内の放電ガ スに空気が流入して放電を消失させ、その結果過電流を遮断するものである。更 に、本考案の放電型サージ吸収器１にあっては、絶縁基板２における相対向する 両側端縁に脚部２ａ，２ａを形成しているので、脚部２ａ，２ａを回路基板等に 接続する際に所謂チップ型電子部品の如く，絶縁基板２全体が回路基板等に密着 状態で支持されることなく、絶縁基板２の中心部分が回路基板等から浮いた状態 で実装され、これにより導電性薄膜３，３が絶縁基板２を砕裂し得る発熱を生じ た場合に、絶縁基板２が砕裂し易くなるものである。 尚、上述した実施例において、電圧非直線抵抗体７を導電性薄膜３と放電電極 膜５の一端に接続したが、勿論これに限定されることなく、電圧非直線抵抗体７ の動作電圧を１／２とすれば導電性薄膜３と放電電極膜５の両端にそれぞれ接続 する構成としてもよい。

【００１７】

【考案の効果】

以上詳述した如く、本考案の放電型サージ吸収器によれば、放電空間を設けて 蓋部材により密閉状に被覆される絶縁基板表面に、微小放電間隙を隔てて対向す る導電性薄膜と、この導電性薄膜と導通し主放電間隙を隔てて対向する放電電極 膜と、薄板状の電圧非直線抵抗体とを被着形成することで、上記構成の放電型サ ージ吸収器の形状は偏平化して小型化することが容易となり、したがって部品収 容スペースの少ない小型の機器内に収容することが可能になる等、放電型サージ 吸収器の使用用途を拡大し、その利用価値を高めるものである。 また、導電性薄膜と放電電極膜とに、電圧非直線抵抗体を直列接続したことに より、サージが消滅して正常な電源電圧のみが印加されている状態において、電 圧非直線抵抗体が電源電圧を分圧してサージ吸収素子に印加される電圧を放電電 圧よりも低下させ、続流放電を遮断する。そして、抵抗体が電圧直線特性を有し ていた場合におけるサージ電流の増大に伴う電圧降下による抵抗体の両端電圧の 増大を招くことなく、サージ吸収時にサージ電流が増大しても、電圧非直線抵抗 体の両端電圧は電圧非直線特性によって略一定に保たれるので、保護すべき電子 電気回路に高電圧を印加する虞れがない。

【００１８】 そして、本考案の放電型サージ吸収器において、導電性薄膜の抵抗値を、連続 した過電流が流れたときに絶縁基板が熱歪みにより砕裂し得る発熱量を生ずる抵 抗値とすれば、電力線との接触事故やこのような事態を想定した過電圧試験によ って、放電型サージ吸収素子の定格を上回る連続する過電流が流れた場合に、導 電性薄膜の多大な発熱により絶縁基板を砕裂して放電ガスに空気を流入させるこ とで放電を消失させ、その結果過電流を遮断して放電型サージ吸収器による焼損 事故を防止し、ひいては優れた安全性を有し各種安全規格にも充分適合する放電 型サージ吸収器を実現することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の放電型サージ吸収器の分解斜視図であ
る。

【図２】本考案の放電型サージ吸収器の断面図である。

【図３】従来のサージ吸収素子の概略斜視図である。

【図４】従来のサージ吸収素子の概略断面図である。

【符号の説明】

１ 放電型サージ吸収器 ２ 絶縁基板 ３ 導電性薄膜 ４ 微小放電間隙 ５ 放電電極膜 ６ 主放電間隙 ７ 電圧非直線抵抗体 １０ 蓋部材 １２ 放電空間

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電ガスを封入した放電空間を設けて蓋
   部材により密閉状に被覆される絶縁基板上に、微小放電
   間隙を隔てて対向する対の導電性薄膜と、該導電性薄膜
   と電気的に接続され主放電間隙を隔てて対向する対の放
   電電極膜と、上記導電性薄膜と放電電極膜とに直列接続
   される薄板状の電圧非直線抵抗体とを被着形成したこと
   を特徴とする放電型サージ吸収器。
2. 【請求項２】 導電性薄膜の抵抗値を、連続した過電流
   が流れたときに絶縁基板が熱歪みにより砕裂し得る発熱
   量を生ずる抵抗値としたことを特徴とする請求項１記載
   の放電型サージ吸収器。