JPH05122842A - 回路遮断素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁基板を極端に割れ易くしたり、発熱抵抗
膜の抵抗値を当初から高く設定することなく、過電圧が
連続的に印加された場合に絶縁基板が即座に砕裂し得る
回路遮断素子を実現する。 【構成】 線路Ａ，Ｂと、線路Ａ，Ｂ間に接続されるサ
ージ吸収素子30と、線路Ａに接続される抵抗器28とを備
えた回路26に接続される回路遮断素子２であって、絶縁
基板４と、絶縁基板４上に被着形成された発熱抵抗膜８
とを有し、発熱抵抗膜８はサージ吸収素子30に直列接続
され、線路Ａ，Ｂにサージ吸収素子30の定格電圧以上の
過電圧が連続して印加された場合に、この過電圧による
過電流によって発熱抵抗膜８が発熱し、この発熱を契機
として、発熱抵抗膜８の発熱量が過電圧の電圧値及び抵
抗器28の抵抗値との関係において略最大となるまで発熱
抵抗膜８の抵抗値が上昇するよう、発熱抵抗膜８の抵抗
温度係数を設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は回路遮断素子に係り、
特に線路間に接続されるサージ吸収素子に接続され、こ
の線路にサージ吸収素子の定格電圧以上の過電圧が連続
して印加された場合に砕裂し、サージ吸収素子を線路か
ら切り離すことにより、その短絡や焼損を防止する回路
遮断素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電話回線等の通信回線を構成する
線路間にガスアレスタ等のサージ吸収素子を接続し、誘
導雷等のサージから電話器等の電子回路を保護すること
が行われている。すなわち、上記線路にサージ等の過電
圧が瞬間的に印加されると、上記サージ吸収素子が動作
してサージを即座に吸収するため、電子回路側にサージ
が印加されることを防止できる。

【０００３】また、電源ラインへの誤接続や接触事故、
或いはこれらの事態を想定した過電圧試験の実施等によ
り、上記線路に上記サージ吸収素子の定格電圧以上の過
電圧が連続して印加された場合には、該過電圧による過
電流によってサージ吸収素子が短絡や焼損するおそれが
あるため、上記サージ吸収素子を上記線路から切り離す
分離手段を接続する必要がある。この分離手段として、
一般的なヒューズを用いるのが最も簡単であるが、ヒュ
ーズはその溶断特性が不安定であるため、最近では、絶
縁基板上に発熱抵抗膜を被着形成した回路遮断素子が多
く用いられる。

【０００４】この回路遮断素子と上記サージ吸収素子を
直列接続すると共に、これらを上記線路間に接続する
と、上記過電圧が連続して印加された場合に、過電圧に
よる過電流が上記サージ吸収素子を通じて上記発熱抵抗
膜に流れ、その結果発熱抵抗膜が発熱する。そして、そ
の温度が所定温度以上になると、上記絶縁基板が熱歪み
によって砕裂し、該絶縁基板上に被着形成された発熱抵
抗膜自身も切断されるため、該発熱抵抗膜と直列接続さ
れた上記サージ吸収素子が上記線路から切り離される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記サージ吸収素子の
短絡や焼損を有効に防止するには、上記絶縁基板が短時
間のうちに確実に砕裂する必要があるが、この点に関
し、従来の回路遮断素子は必ずしも満足のいくものでは
なかった。すなわち、上記絶縁基板の砕裂を確実にする
には、絶縁基板の材質や厚さ等を調整して砕裂し易くす
ることや、上記発熱抵抗膜の抵抗値を高く設定しておく
ことが考えられる。しかし、絶縁基板があまり砕裂し易
いと、回路に実装する際に割れてしまう等の不都合が生
じるため、これには一定の限界がある。また、上記発熱
抵抗膜の抵抗値を当初から高く設定しておくと、通電し
た場合に、その分高い電圧が電子回路側に印加されるこ
ととなるため、一般には数Ω〜数十Ω程度に抑える必要
がある。そのため、過電圧が連続して印加された場合に
うまく砕裂せずに、過電圧による過電流が流れ続けて上
記サージ吸収素子が短絡、焼損するおそれがあった。

【０００６】本発明は、上記した従来例の問題点に鑑み
てなされたものであり、絶縁基板を極端に割れ易くした
り、或いは発熱抵抗膜の抵抗値を当初から高く設定する
ことなく、過電圧が連続的に印加された場合に上記絶縁
基板が即座に砕裂し得る回路遮断素子を実現することを
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ため
に、本発明に係る回路遮断素子は、通信回線を構成する
線路と、該線路間に接続されるサージ吸収素子と、上記
線路に接続される抵抗器とを備えた回路に接続される回
路遮断素子であって、絶縁基板と、該絶縁基板上に被着
形成された発熱抵抗体とを有してなり、該発熱抵抗体は
上記サージ吸収素子に直列接続され、上記線路に上記サ
ージ吸収素子の定格電圧以上の過電圧が連続して印加さ
れた場合に、該過電圧による過電流によって上記発熱抵
抗体が発熱し、この発熱を契機として、上記発熱抵抗体
の発熱量が上記過電圧の電圧値及び上記抵抗器の抵抗値
との関係において略最大となるまで上記発熱抵抗体の抵
抗値が上昇するように、上記発熱抵抗体の抵抗温度係数
を設定するよう構成した。

【０００８】上記サージ吸収素子は、ガスアレスタによ
って構成するのが望ましい。或いは、シリコンサージア
ブソーバやツェナーダイオード、さらにはバリスタ等に
よって構成してもよい。

【０００９】なお、上記「定格電圧」とは、上記サージ
吸収素子の動作電圧のことであり、具体的には、ガスア
レスタにあっては「直流放電開始電圧」を、シリコンサ
ージアブソーバ及びツェナーダイオードにあっては「ブ
レークダウン電圧」を、バリスタにあっては「バリスタ
電圧」をそれぞれ意味する。

【００１０】また、上記の「連続して印加され」という
表現は、「一定時間印加され」という意味であり、「瞬
間的に印加され」の対立概念である。したがって、連続
して印加される「過電圧」には、時間の経過とともに電
圧値が変化する交流電圧も当然に含まれるものである。
以下においても同様である。

【００１１】

【作用】従来の回路遮断素子にあっては、その発熱抵抗
膜の抵抗温度係数が２００ｐｐｍ／°Ｃ程度と低く設定
されていたので、過電流による発熱が開始しても発熱抵
抗膜の抵抗値はほとんど変化しなかったが、本発明にあ
っては、上記のように発熱量が略最大となるよう抵抗温
度係数が設定され、具体的には従来の１０倍乃至２０倍
以上に設定されるので、発熱を開始すると同時にその抵
抗値が急激に上昇し、その結果発熱量が相乗的に増加す
るので、上記絶縁基板は短時間のうちに確実に砕裂され
る。

【００１２】

【実施例】以下に本発明を、図示の実施例に基づいて説
明する。図１に示すように、本発明に係る回路遮断素子
２は、絶縁基板４と、該絶縁基板４の表面６に被着形成
された発熱抵抗膜８とを有している。上記絶縁基板４
は、アルミナ、フォルステライト、ステアタイト等のセ
ラミックによって形成され、その板厚は０．５〜１．５
ｍｍ程度に設定される。該絶縁基板４の下辺10の中央部
には、三角形状の切欠部12が形成されている。上記発熱
抵抗膜８は、ルテニウム系ペースト等によって形成さ
れ、その膜厚は１０〜２５μｍ程度に設定される。この
発熱抵抗膜８の抵抗温度係数は、上記ルテニウム系ペー
ストに所定の貴金属材料を所定量混入することによって
適宜変更することが可能であり、後述のように、この回
路遮断素子２が組み込まれる回路の構成に対応して具体
的に設定される。

【００１３】上記発熱抵抗膜８の左端辺には第１の電極
パターン14が被着形成されると共に、右端辺には第２の
電極パターン16が被着形成される。これら第１の電極パ
ターン14及び第２の電極パターン16の下方には、それぞ
れ第１の外部端子接続部18及び第２の外部端子接続部20
が形成され、該第１の外部端子接続部18には第１の外部
端子22が、また第２の外部端子接続部20には第２の外部
端子24が、それぞれハンダ付け等によって固着される。

【００１４】つぎに、上記構成よりなる回路遮断素子２
の使用例を、図２の回路図に基づいて説明する。図２に
示した回路26は、電話器に対する過電圧試験（オーバー
ボルテージテスト）であるＵＬ１４５９のＴＥＳＴ Ｍ
−３に対応したものである。このＵＬ１４５９は、通信
回線が電源ラインへ接触した場合等を想定して実施され
るものであり、過電圧が連続して印加された場合に、電
話器に内蔵された保安機構が確実に動作して、電話器の
電子回路が破壊されるのを防止できるか否かを確認する
ために、ＴＳＴ Ｍ−１〜Ｍ４の４つの異なるモードで
行われる。

【００１５】このうち、ＴＥＳＴ Ｍ−３は、通信回線
を構成する線路Ａ，Ｂに、短絡状態で６００Ｖの交流電
圧を３０分間印加するものであり、電流値を約２．２Ａ
に設定するため、線路Ａに２７５Ωの抵抗値を有する抵
抗器28が接続される。

【００１６】上記回路遮断素子２は、ガスアレスタ等の
サージ吸収素子30と直列接続されたうえで、線路Ａ，Ｂ
間にサージ吸収素子30と共に接続される。すなわち、上
記第１の外部端子22が上記線路Ａに接続されると共に、
上記第２の外部端子24が、上記線路Ｂに一端が接続され
たサージ吸収素子30の他端に接続される。上記サージ吸
収素子30の定格電圧は、３１０Ｖに設定される。

【００１７】上記の回路構成においては、上記発熱抵抗
膜８の抵抗値が上昇するにしたがい、その発熱量が増加
することとなる。例えば、発熱抵抗膜８の初期抵抗値を
５Ωとすると、上記回路26に流れる電流値は、 ６００Ｖ÷（２７５Ω＋５Ω）＝２．１４Ａ となり、発熱抵抗膜８の発熱量は、 （２．１４Ａ）² ×５Ω＝２２．９Ｗ となる。これに対し、発熱抵抗膜８の抵抗値が１０倍の
５０Ωとなった場合には、上記回路26に流れる電流値
は、 ６００Ｖ÷（２７５Ω＋５０Ω）＝１．８５Ａ となり、発熱抵抗膜８の発熱量は、 （１．８５）² ×５０Ω＝１７１．１Ｗ となる。このように、発熱抵抗膜８の抵抗値が１０倍と
なると、その発熱量が約７．５倍となる。

【００１８】ただし、上記発熱抵抗膜８の抵抗値の上昇
に伴ってその発熱量が無限に増加することはなく、これ
には一定の限界がある。すなわち、発熱抵抗膜８の抵抗
値が３２５Ωにまで上昇すると、回路26を流れる電流値
は１Ａとなり、発熱量は最大の３２５Ｗに達するが、こ
れを境に発熱抵抗膜８の抵抗値が増加するに従って電流
値が低下し、発熱量も低下していくこととなる。したが
って、上記発熱抵抗膜８の抵抗温度係数は、上記回路構
成において、その発熱量が最大となる３２５Ωに近づく
よう設定する必要がある。この抵抗温度係数の具体的な
数値は、予想される過電圧の電圧値及び上記抵抗器28の
抵抗値などに基づき、実験によって個別的に決定する必
要があり、上記回路構成においては、抵抗温度係数を２
３００ｐｐｍ／°Ｃ乃至４０００ｐｐｍ／°Ｃの範囲に
設定した場合に良好な結果が得られた。ただし、上記電
圧値や抵抗値が変わる場合には、それに応じて抵抗温度
係数を再設定する必要がある。

【００１９】上記回路26に６００Ｖの交流電圧が印加さ
れると、上記サージ吸収素子30が動作し、該サージ吸収
素子30を通じて回路遮断素子２に過電流が流れる。この
過電流によって上記発熱抵抗膜８が発熱し、これを契機
にその抵抗値も上昇していき、その発熱量も相乗的に増
加するため、上記絶縁基板４が上記切欠部12の延長線
（イ）に沿って左右に砕裂する。その結果、発熱抵抗膜
８が切断され、上記サージ吸収素子30が線路Ａから切り
離される。

【００２０】

【発明の効果】本発明に係る回路遮断素子は、発熱抵抗
体の抵抗温度係数を上記のように設定したので、過電圧
の印加されない平常時には低い抵抗値であるが、過電圧
による過電流によって一旦発熱した後は、その抵抗値が
急激に上昇し、その発熱量が相乗的に増加するため、上
記絶縁基板を短時間のうちに確実に砕裂することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す概略斜視図である。

【図２】上記実施例の使用例を示す回路図である。

【符号の説明】

２ 回路遮断素子 ４ 絶縁基板 ８ 発熱抵抗膜 26 回路 28 抵抗器 30 サージ吸収素子 Ａ 線路 Ｂ 線路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通信回線を構成する線路と、該線路間に
   接続されるサージ吸収素子と、上記線路に接続される抵
   抗器とを備えた回路に接続される回路遮断素子であっ
   て、絶縁基板と、該絶縁基板上に被着形成された発熱抵
   抗体とを有してなり、該発熱抵抗体は上記サージ吸収素
   子に直列接続され、上記線路に上記サージ吸収素子の定
   格電圧以上の過電圧が連続して印加された場合に、該過
   電圧による過電流によって上記発熱抵抗体が発熱し、こ
   の発熱を契機として、上記発熱抵抗体の発熱量が上記過
   電圧の電圧値及び上記抵抗器の抵抗値との関係において
   略最大となるまで上記発熱抵抗体の抵抗値が上昇するよ
   うに、上記発熱抵抗体の抵抗温度係数を設定したことを
   特徴とする回路遮断素子。