JPH04217813A - 安全保障機能付サージ吸収器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、雷などによるサージ電
圧から機器を保護するための安全保障機能付サージ吸収
器に関するものであり、特に継続的な過電圧に対しては
、サージ吸収素子および被保護回路が、発火しないよう
に過電流を遮断する要素を備えた安全保障機能付サージ
吸収器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のサージ吸収器は、図１０
に示すような構成であった（例えば、特開昭５０−７６
５５１号公報に示されているようなサージ吸収器がある
。）。図１０において、１はバリスタ素体、２ａおよび
２ｂはその両面に設けられた電極であり、弾性を有する
リード線３，４が低融点ハンダ５で電極２ａに接続され
、リード線６は高融点ハンダ（図示せず）で電極２６に
接続さている。さらに、リード線３，４，６は支持体７
の接続端子８，９，１０にそれぞれ接続固定されている
。

【０００３】以上のように構成されたサージ吸収器につ
いて、以下その動作について説明する。図１１はこのサ
ージ吸収器を電話機に使用した例である。すなわち、接
続端子８，９を通信ライン１１（模式的に示す）に接続
し、接続端子９，１０を電話機の制御回路１２に接続す
る。そして、通常は接続端子８，１０間は短絡、接続端
子８，９間は高抵抗で開放に近い状態になっており、通
信ライン１１にサージ電圧が発生した場合、バリスタ素
体１は低抵抗となり、接続端子８，９間は短絡に近い状
態になり、サージ電流は制御回路１２を流れずに接続端
子８，９間を流れサージを吸収する。この回路において
、高圧線の混触などにより継続的な過電圧が通信ライン
１１に印加されると、継続的な過電流がバリスタ素体１
に流れ、バリスタ素体１が発熱して図１０に示す低融点
ハンダ５が溶け、図１２に示すように弾性を有するリー
ド線３，４が矢印のように電極２ａから離れ、バリスタ
素体１および制御回路１２が通信ライン１１から遮断さ
れることとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
では、近年の制御回路内のＬＳＩの低耐圧化と通信ライ
ン特有の長波尾サージに伴い、サージ吸収時におけるバ
リスタ素体による制限電圧で、上記ＬＳＩが破壊すると
いう課題があった。また、継続的な過電流がバリスタ素
体に流れた場合、低融点ハンダが溶融し、リード線が接
続されていた電極から離れるが、大電流のために上記電
極と離れた上記リード線との間でアーク放電が起こり、
過電流から上記バリスタ素体を完全に遮断できずに、上
記バリスタ素体が発火するという課題があった。

【０００５】本発明はこれらの課題を解決するもので、
制限電圧を低く抑え、継続的な過電流から上記バリスタ
素体を完全に遮断することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の安全保障機能付サージ吸収器は、双方向性サ
イリスタと、上記双方向性サイリスタの第２電極とゲー
トの間に接続された、同一バリスタ素体に形成された２
つのバリスタの直列体と、上記バリスタの直列体の接続
点側あるいは上記双方向性サイリスタの第１電極側に接
続された低融点金属要素と、上記バリスタ素体の表面と
上記低融点金属要素が密着するようにそれらを覆うと共
に、上記バリスタ素体の発熱によって収縮し、上記低融
点金属要素を溶断させる熱収縮絶縁チューブとで構成し
たものである。

【０００７】

【作用】この構成により、サージ吸収時におけるバリス
タによる制限電圧を低く抑えることができ、継続的な過
電圧が本発明の安全保障機能付サージ吸収器に印加され
た場合、継続的な過電流がバリスタ素体に流れ、上記バ
リスタ素体が発熱し、その熱によって低融点金属要素が
溶融し、次いで熱収縮絶縁チューブが収縮することによ
って上記低融点金属要素を溶断させ、絶縁物としての熱
収縮絶縁チューブが上記低融点金属要素に介入すること
によって過電流を完全に遮断し、上記バリスタ素体およ
び被保護回路の発火を防止することができる。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。

【０００９】図１は本発明の第１の実施例による安全保
障機能付サージ吸収器の構造を一部を断面にて示す斜視
図、図２は同実施例による安全保障機能付サージ吸収器
の主要部を示す正面図、図３（ａ），（ｂ）は同実施例
による安全保障機能付サージ吸収器の同一バリスタ素体
に形成された２つのバリスタの構造を示す正面図と裏面
図、また図４は同実施例による安全保障機能付サージ吸
収器の等価回路および使用例を示す回路図である。

【００１０】図１から図４において、２１は双方向性サ
イリスタで、ゲート２１ｃへの信号により第１電極２１
ａ，第２電極２１ｂ間が導通する特性を有する。２２，
２３は同一バリスタ素体に形成された２つのバリスタで
、例えば図３に示すようにバリスタ素体の表面および裏
面に複数個の電極２２ａ，２２ｂと、２３ａ，２３ｂ，
２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆを設け、バリスタ２３
のバリスタ電圧がバリスタ２２のバリスタ電圧の例えば
５倍になるように各電極間の距離を考慮し、電極２２ａ
，２２ｂ間でバリスタ２２を、電極２３ａ，２３ｆ間で
バリスタ２３を形成している。２４は例えば錫，鉛の共
晶ハンダ線のような低融点金属要素で、融点が低く、且
つ電気伝導度の高いものが好適である。２５は例えばシ
リコンでできた熱収縮絶縁チューブで、熱によってその
径がバリスタ素体の径よりも小さくなる特性を有する。

【００１１】ここで、双方向性サイリスタ２１の第２電
極２１ｂとバリスタ２２の一方の電極２２ａ、双方向性
サイリスタ２１のゲート２１ｃと、バリスタ２３の一方
の電極２３ｆがそれぞれ接続固定され、バリスタ２２の
他方の電極２２ｂとバリスタ２３の他方の電極２３ａが
接続リード線２６によって接続されている。ここで図に
は示してしないが、双方向性サイリスタ２１を含むバリ
スタ素体は例えばガラスのような耐熱性が良く熱伝導度
の高い絶縁物によってコーティングされている。さらに
、低融点金属要素２４が接続リード線２７と双方向性サ
イリスタ２１の第１電極２１ａの間に例えばレーザによ
る半田付けで接続され、絶縁物によってコーティングさ
れたバリスタ素体と密着するように熱収縮絶縁チューブ
２５によって覆われ、外部に上記双方向性サイリスタ２
１の第１電極２１ａの一部および接続リード線２６，２
７の一部を残してこれらの構造体の周囲は絶縁性樹脂ケ
ース２８で覆われている。従って、本実施例による安全
保障機能付サージ吸収器の等価回路は図４の破線で囲ま
れた部分となる。

【００１２】以上のように構成された安全保障機能付サ
ージ吸収器について、以下その動作を説明する。本実施
例による安全保障機能付サージ吸収器は図４のように使
用する。２９は上述したように本実施例による安全保障
機能付サージ吸収器である。３０は電話回線の信号ライ
ンを模式的に表したもので、Ｅｃは回路電圧、Ｖｒはリ
ンガー信号で、本安全保障機能付サージ吸収器２９の接
続リード線２６，２７が信号ライン３０に接続され、上
記双方向性サイリスタ２１の第１電極２１ａとが接続リ
ード線２６とが電話機の制御回路３１に接続されている
。ここで、回路電圧Ｅｃ＝５２．５Ｖ，リンガー信号Ｖ
ｒ＝１５０Ｖｒｍｓのシステムを考え、双方向性サイリ
スタ２１のゲート２１ｃに一端が接続されるバリスタ２
３のバリスタ電圧を３５０Ｖ、双方向性サイリスタ２１
の第２電極２１ｂに一端が接続されるバリスタ２２のバ
リスタ電圧を７０Ｖ（バリスタ２３のバリスタ電圧はバ
リスタ２２のバリスタ電圧の５倍）と設定する。

【００１３】まず、通常はバリスタ２３のバリスタ電圧
（３５０Ｖ）は、通信ライン３０の回路電圧Ｅｃとリン
ガー信号Ｖｒの和の最大値（２６５Ｖ）より大きく、双
方向性サイリスタ２１のブレークオーバー電圧より小さ
いので、双方向性サイリスタ２１は動作せずに、接続リ
ード線２６と双方向性サイリスタ２１の第１電極２１ａ
の間は開放に近い状態になっている。

【００１４】今、信号ライン３０にサージ電圧が発生し
た場合について、図５を参照しながら説明する。図５は
時間ｔに対する電圧Ｖと電流Ｉの関係を示した図である
。ここで、ｔ＝ｔ０で信号ライン３０に曲線Ａなるサー
ジ電圧が印加されたとする。そして、サージ電圧Ａがバ
リスタ２３のバリスタ電圧Ｖ２３に近づくまでは、バリ
スタ２３に流れる電流（曲線Ｄ）と、バリスタ２２に流
れる電流（曲線Ｅ）とは共に零であるが、サージ電圧Ａ
がバリスタ２３のバリスタ電圧Ｖ２３以上になるとその
バリスタ２３に流れる電流（曲線Ｄ）は急増し、その値
が双方向性サイリスタ２１のゲート・トリガー電流に等
しくなる（Ｉ＝Ｉ１，ｔ＝ｔ１）と、双方向性サイリス
タ２１はＯＮ状態となり、バリスタ２３に流れる電流（
曲線Ｄ）は零となり、バリスタ２２が信号ライン３０に
直結され、バリスタ２２に流れる電流（曲線Ｅ）は急増
し、信号ライン３０の電圧はあたかもサージ電圧Ａがバ
リスタ２２に印加されたときの制限電圧と同じになる。

【００１５】この後、サージ電圧Ａの減衰と共にバリス
タ２２に流れる電流（曲線Ｅ）も減衰し、その値が双方
向性サイリスタ２１のラッチング電流に等しくなる（Ｉ
＝Ｉ２，ｔ＝ｔ２）と、双方向性サイリスタ２１はＯＦ
Ｆ状態となり、元の状態に戻る。この結果、信号ライン
３０の電圧は曲線Ｂとなる。従って、バリスタ電圧がＶ
２３のバリスタを用いた従来の回路（図８）での信号ラ
イン３０の電圧は曲線Ｃとなるから、制限電圧を従来の
約１／５に低く抑えることができる。

【００１６】この回路で、高圧線の混触などにより継続
的な過電圧が信号ライン３０に印加されると、継続的な
過電流がバリスタ２２に流れ、バリスタ２２は次第に発
熱し、熱伝導性の良いガラスのような絶縁物によってこ
の熱が低融点金属要素２４に伝わり、低融点金属要素２
４が溶融し、同時に熱収縮絶縁チューブ２５が径方向に
収縮して、溶融している低融点金属要素２４が熱収縮絶
縁チューブ２５の径方向への収縮力によって外へ押し出
され、低融点金属要素２４は熱収縮絶縁チューブ２５を
間にはさんで２つに分離される。すなわち、バリスタ２
２を流れていた過電流は、絶縁物である熱収縮絶縁チュ
ーブ２５の低融点金属要素２４への介入によって、低融
点金属要素２４の分離後、アーク放電することもなく完
全に遮断される。従って、バリスタ２２の発熱は止み、
発火を防止することができる。

【００１７】以上のように本実施例の安全保障機能付サ
ージ吸収器は、サージ吸収時におけるバリスタによる制
限電圧を低く抑えることができ、継続的な過電圧による
バリスタ２２および制御回路３１の発火を防止できる効
果がある。

【００１８】次に、本発明の第２の実施例について、図
６により説明する。図６は本発明の第２の実施例による
安全保障機能付サージ吸収器の構造を一部を断面にて示
す斜視図である。第１の実施例との違いは、熱収縮絶縁
チューブを所定の間隔で２つに分離した点である。図６
において、熱収縮絶縁チューブ以外の構成物は第１の実
施例と全く同じである。３２，３２ａは熱によってその
径がバリスタ素体の径よりも小さく収縮するような熱収
縮絶縁チューブで、バリスタ素体の表面をコーティング
している絶縁物（図示せず）の表面と低融点金属要素２
４が密着するように、所定の間隔をおいてそれらを覆い
固定している。

【００１９】このように構成された安全保障機能付サー
ジ吸収器の作用は第１の実施例と同様であるが、第１の
実施例に比べ、熱収縮絶縁チューブを２箇所で固定して
いるため、低融点金属要素の溶断箇所が２箇所となり、
絶縁距離が長くなって、より確実に継続的な過電流を遮
断できる。また、溶断するまでの時間のばらつきを小さ
くすることができる。

【００２０】次に、本発明の第３の実施例について、図
７および図８により説明する。この実施例においては、
熱収縮絶縁チューブ３３はそのほぼ中央部１箇所に開孔
部３３ａを有しており、この開孔部３３ａにより２つに
分割された部分３３ｂ，３３ｃが低融点金属要素２４と
接触するようになっている。このように開孔部３３ａを
有した熱収縮絶縁チューブ３３により、上記バリスタ素
体の表面と上記低融点金属要素２４が密着するようにそ
れらを覆い固定している。

【００２１】この実施例における動作は上記第１，第２
の実施例の場合と基本的に同様であるが、継続的な過電
流がバリスタ２２に流れ、その結果として低融点金属要
素２４が溶融した際、同時に熱収縮絶縁チューブ３３の
分割部分３３ｂ，３３ｃのいずれかあるいは両方が径方
向に溶融して、溶融している低融点金属要素２４が熱収
縮絶縁チューブ３３の分割部分３３ｂ，３３ｃのいずれ
かあるいは両方の径方向への収縮力によって外へ押し出
され、低融点金属要素２４は熱収縮絶縁チューブ３３の
分割部分３３ｂ，３３ｃのいずれかあるいは両方を間に
はさんで２つに分離される。すなわち、バリスタ２２を
流れていた過電流は、絶縁物である熱収縮絶縁チューブ
３３の分割部分３３ｂ，３３ｃのいずれかあるいは両方
の低融点金属要素２４への介入によって、低融点金属要
素２４の分離後、アーク放電することもなく完全に遮断
される。従って、バリスタ２２の発熱は止み、発火を防
止することができる。

【００２２】さらに、本発明の第４の実施例について、
図９により説明する。この実施例は第３の実施例を発展
させたものであり、第３の実施例との違いは、熱収縮絶
縁チューブに設けた開孔部が１つではなく２つある点で
ある。図９において、３４は２箇所に開孔部３４ａ，３
４ｂを有し、熱によってその径がバリスタ素体の径より
も小さく収縮するような熱収縮絶縁チューブで、バリス
タ素体の表面をコーティングしている絶縁物（図示せず
）の表面と低融点金属要素２４が接触し、開孔部３４ａ
，３４ｂにより３つに分割された部分３４ｃ，３４ｄ，
３４ｅが低融点金属要素２４と接触するようにそれらを
覆い固定している。

【００２３】この構成による作用は第３の実施例と同様
であるが、第３の実施例に比べ熱収縮絶縁チューブの２
箇所に開孔部を設けているため、低融点金属要素の溶断
箇所が３箇所となり、絶縁距離が長くなって、より確実
に継続的な過電流を遮断できる。また、溶断するまでの
時間のばらつきを小さくすることができる。

【００２４】なお、本発明の実施例では、低融点金属要
素２４を双方向性サイリスタ２１の第１電極２１ａ側に
挿入接続された場合について説明したが、これはバリス
タ２２，２３の直列体の接続点側に低融点金属要素２４
を挿入接続しても同様の効果が得られものである。また
、低融点金属要素として錫，鉛の共晶ハンダ線を用いた
が、低融点金属要素としてはこれに限定されるものでは
なく、さらには、熱収縮絶縁チューブとしてシリコンを
用いたが、熱収縮絶縁チューブとしてはこれに限定され
るものではない。そして、熱収縮絶縁チューブを１箇所
あるいは２箇所で固定しているが、その固定箇所の数に
ついても限定されないことはもちろんである。また、熱
収縮絶縁チューブに開孔部を設ける場合においても、そ
の開孔部の数について限定されないものである。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、双方向性
サイリスタと、上記双方向性サイリスタの第２電極とゲ
ートの間に接続された、同一バリスタ素体に形成された
２つのバリスタの直列体と、上記バリスタの直列体の接
続点側あるいは上記双方向性サイリスタの第１電極側に
接続された低融点金属要素と、上記バリスタ素体の表面
と上記低融点金属要素が密着するようにそれらを覆うと
共に、上記バリスタ素体の発熱によって収縮し、上記低
融点金属要素を溶断させる熱収縮絶縁チューブとで構成
されていることにより、サージ吸収時におけるバリスタ
による制限電圧を低く抑えることができ、継続的な過電
圧によるバリスタ素体および被保護機器の制御回路の発
火を防止できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による安全保障機能付サ
ージ吸収器の構造を一部を断面にて示す斜視図

【図２】
同実施例による安全保障機能付サージ吸収器の主要部を
示す正面図

【図３】（ａ）は同実施例による安全保障機能付サージ
吸収器の同一バリスタ素体に形成された２つのバリスタ
の構造を示す正面図　　　　　　　　　　　　（ｂ）は
同じく２つのバリスタの裏面図

【図４】第１の実施例による安全保障機能付サージ吸収
器の等価回路および使用例を示す回路図

【図５】同実施
例による安全保障機能付サージ吸収器の時間ｔに対する
電圧Ｖと電流Ｉの関係を示した図

【図６】本発明の第２
の実施例による安全保障機能付サージ吸収器の構造を一
部を断面にて示す斜視図

【図７】第３の実施例による安
全保障機能付サージ吸収器の構造を一部を断面にて示す
斜視図

【図８】同実施例による安全保障機能付サージ吸収器の
主要部を示す正面図

【図９】第４の実施例による安全保障機能付サージ吸収
器の構造を一部を断面にて示す斜視図

【図１０】従来のサージ吸収器の構造を示す正面図

【図
１１】同サージ吸収器の使用例を示す回路図

【図１２】
同サージ吸収器の動作時の状態を示す側面図

【符号の説明】

２１　　双方向性サイリスタ ２１ａ　　第１電極 ２１ｂ　　第２電極 ２１ｃ　　ゲート ２２，２３　　バリスタ ２４　　低融点金属要素 ２５，３２，３２ａ，３３，３４　　熱収縮絶縁チュー
ブ３３ａ，３４ａ，３４ｂ　　開孔部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】双方向性サイリスタと、上記双方向性サイ
   リスタの第２電極とゲートの間に接続された、同一バリ
   スタ素体に形成された２つのバリスタの直列体と、上記
   バリスタの直列体の接続点側あるいは上記双方向性サイ
   リスタの第１電極側に接続された低融点金属要素と、上
   記バリスタ素体の表面と上記低融点金属要素が密着する
   ようにそれらを覆うと共に、上記バリスタ素体の発熱に
   よって収縮し、上記低融点金属要素を溶断させる熱収縮
   絶縁チューブとで構成された安全保障機能付サージ吸収
   器。
2. 【請求項２】熱収縮絶縁チューブとして、低融点金属要
   素との接触面の一部分もしくは数箇所に開孔部を有した
   ものを用いてなる請求項１記載の安全保障機能付サージ
   吸収器。
3. 【請求項３】バリスタの直列体として、双方向性サイリ
   スタのゲートに接続された一方のバリスタのバリスタ電
   圧が、上記双方向性サイリスタのブレークオーバー電圧
   よりも低く、且つ上記双方向性サイリスタの第２電極に
   接続された他方のバリスタのバリスタ電圧より高いバリ
   スタを用いてなる請求項１または２記載の安全保障機能
   付サージ吸収器。
4. 【請求項４】少なくとも２つ以上の熱収縮絶縁チューブ
   を所定の間隔で設けた請求項１または２記載の安全保障
   機能付サージ吸収器。