JPH0518868Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、電圧非直線抵抗体と、放電電極間に
形成した放電間〓との並列接続構造を有するサー
ジ吸収素子に係り、特に、複数の素子を一体化し
た複合型サージ吸収素子に関する。

［従来の技術］ 従来、電子機器に加わる過度的な異常電圧や誘
導雷等のサージから電子回路素子を保護するた
め、電圧非直線抵抗体よりなるバリスタや、気密
容器中に封入した放電間〓の放電現象を利用する
アレスタ等のサージ吸収素子が広く使用されてお
り、本出願人も既にバリスタとアレスタとの並列
接続構造を有するサージ吸収素子を提案（特開昭
59−157981、実開昭60−32783等）している。

上記サージ吸収素子１０は、第５図に示す如
く、電圧非直線抵抗体２の両端に、放電間〓６を
隔てて相対向させて一対の放電電極５，５を接続
し、これを放電ガスと共に気密容器８中に封入し
て外部端子７，７を導出した構造を有している。

上記構成のサージ吸収素子１０に、該素子のク
リツプ電圧以上の電圧を有するサージが印加され
ると、まずバリスタ動作によつて直ちに電圧非直
線抵抗体２を通じて電流が流れてサージ吸収が開
始され、上記抵抗体２の抵抗値とサージ電流値と
の積による電圧降下が上記抵抗体２の両端間に生
じる。電流量が増加するのに伴つてこの電圧降下
も増大し、これが上記放電電極５，５間の放電開
始電圧を越えると、放電電極５，５間の電圧非直
線抵抗体２に近い領域で励起放電が生じ、その付
勢によつて瞬時に、放電電極５，５間の外側の領
域に放電が転移して大電流を通ずる主放電たるア
ーク放電が生成し、このアレスタ動作によつてサ
ージが吸収される。このように、上記サージ吸収
素子１０は、バリスタの即応性とアレスタの大電
流耐量性とを合わせもつ優れたサージ吸収素子を
有するものである。

ところで、上記サージ吸収素子１０を回路に組
み込むには、電源線或いは信号線の各線それぞれ
とアースとの間に単一素子を個々に接続して回路
に組み込んで、線・アース間より侵入してくるコ
モンモードサージを吸収させ、更に必要により、
各線間にも単一素子を個々に接続して、線間より
侵入してくるノルマルモードサージを吸収させて
いる。

例えば、単相回路の場合には、第６図Ａに示す
如く、線ａ，ｂそれぞれとアースとの間及び必要
により線ａ，ｂ間に各１個、合計３個のサージ吸
収素子１０を接続し、また三相回路の場合には、
第６図Ｂに示す如く、線ａ，ｂ，ｃそれぞれとア
ースとの間及び必要により線ａ，ｂ，ｃ間に各１
個、合計６個のサージ吸収素子１０を接続してい
る。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の如く、単一素子を個々に
接続する方法にあつては、多くの素子が必要とさ
れるため、広い組み込みスペースを要する上にサ
ージ対策費用が嵩み、しかも接続作業が煩雑にな
るという問題がある。

また、例えば、電源線及び信号線の両方にサー
ジ吸収素子を組み込む場合など、耐電圧の異なる
複数の回路に同時にサージ対策を施す場合には、
それぞれ動作電圧の異なるサージ吸収素子を揃え
なければならない点で問題であつた。

本考案は上述の点に鑑み案出されたもので、バ
リスタの即応性とアレスタの大電流耐量性とを兼
ね備えると共に、回路への接続が簡単であり、し
かも小型で回路への組み込みスペースが少なくて
済む上に、耐電圧の異なる複数の回路にも同時に
対応可能な複合型サージ吸収素子を実現すること
を目的とするものである。

［問題を解決するための手段］ 以上の目的を達成するため、本考案に係る複合
型サージ吸収素子は、略直方体形状となされた電
圧非直線抵抗体の一方の面に複数の分割バリスタ
電極を設け、他方の面に上記複数の分割バリスタ
電極と対向する共通バリスタ電極を設け、上記複
数の分割バリスタ電極に、それぞれ２つの先端部
を有する断面略コの字形状となされた複数の分割
放電電極を、それらの両先端部が上記共通バリス
タ電極側に向くように接続すると共に、上記共通
バリスタ電極に、２つの先端部を有する断面略コ
の字形状となされた共通放電電極を、その両先端
部と上記複数の分割放電電極の両先端部とが所定
の間隔を隔てて対向するように接続して、上記電
圧非直線抵抗体の両側面に複数の放電間〓を形成
し、これら全体を放電ガスと共に気密容器内に封
入し、もつて上記電圧非直線抵抗体における上記
複数の分割バリスタ電極と共通バリスタ電極とに
挟まれた各部分と、上記複数の分割放電電極と共
通放電電極との間に形成された各放電間〓との並
列接続構造を備えた複数のサージ吸収素子を、同
一空間内において一体化してなる複合型サージ吸
収素子であつて、上記電圧非直線抵抗体における
分割バリスタ電極と共通バリスタ電極とに挟まれ
た各部分の厚さの中、少なくとも一箇所の厚さを
他の箇所の厚さよりも薄く設定すると共に、当該
箇所に対応する放電間〓の幅を他の箇所に対応す
る放電間〓の幅よりも狭く設定するよう構成し
た。

上記分割バリスタ電極及び分割放電電極をそれ
ぞれ３個以上備え、電圧非直線抵抗体における分
割バリスタ電極と共通バリスタ電極とに挟まれた
各部分の厚さの中、少なくとも二箇所の厚さを略
同一に設定すると共に、当該箇所に対応する各放
電間〓の幅を略同一に設定するよう構成するのが
望ましい。

［作用］ 上記複合型サージ吸収素子を構成する各サージ
吸収素子は、バリスタの即応性とアレスタの大電
流耐量性とを合わせもつ、優れたサージ吸収特性
を有する。すなわち、各サージ吸収素子に、各素
子のクリツプ電圧以上の電圧を有するサージが印
加されると、まずバリスタ動作によつて直ちに電
圧非直線抵抗体を通じて電流が流れてサージ吸収
が開始され、上記抵抗体の抵抗値とサージ電流値
との積による電圧降下が上記抵抗体の両端間に生
じる。電流量が増加するのに伴つてこの電圧降下
も増大し、これが上記放電電極間の放電開始電圧
を越えると、放電電極間の電圧非直線抵抗体に近
い領域で励起放電が生じ、その付勢によつて瞬時
に、放電電極間の外側の領域に放電が転移して大
電流を通ずる主放電たるアーク放電が生成し、こ
のアレスタ動作によつて大きなサージが吸収され
る。

上記複合型サージ吸収素子を回路に実装するに
は、共通バリスタ電極をアースに、各分割バリス
タ電極を各線にそれぞれ接続すれば、線・アース
間にサージ吸収素子が組み込まれる。

電圧非直線抵抗体における分割バリスタ電極と
共通バリスタ電極とに挟まれた各部分の厚さの
中、少なくとも一箇所の厚さが他の箇所の厚さよ
りも薄く設定されると共に、当該箇所に対応する
放電間〓の幅も他の箇所に対応する放電間〓の幅
よりも狭く設定されるため、複合型サージ吸収素
子を構成する各サージ吸収素子の中、少なくとも
１個のサージ吸収素子の動作電圧（クリツプ電圧
及び放電開始電圧）を、他のサージ吸収素子の動
作電圧よりも小さく設定できる。したがつて、一
体の素子でありながら、耐電圧の異なる複数の回
路に対応することができる。

なお、上記従来例のように、単一素子を個々に
組み込む場合には、各素子の放電特性のバラツキ
によつて、各素子におけるバリスタ動作からアレ
スタ動作への転移時間に差が生じることがあり、
したがつて、例えば誘導雷サージのように各線に
略同位相同電位のサージが印加されるコモンモー
ドサージの場合でも、上記転移時間の差によつて
横サージが発生し、これが線間を伝導して機器内
に侵入する恐れがあつた、そのため、主としてコ
モンモードサージに対処する場合であつても、線
間のサージ吸収素子を省略できないという問題が
あつた。しかしながら、上記複合型サージ吸収素
子を、３個以上の分割バリスタ電極及び分割放電
電極を備え、電圧非直線抵抗体における分割バリ
スタ電極と共通バリスタ電極とに挟まれた各部分
の厚さの中、少なくとも二箇所の厚さを略同一に
設定すると共に、当該箇所に対応する各放電間〓
の幅を略同一となるよう構成した場合には、当該
箇所に形成された２個以上のサージ吸収素子の動
作電圧が略等しくなる。そして、これら動作電圧
を等しくされたサージ吸収素子の何れか１つが放
電すると、該放電によつてイオンが発生し、残り
のサージ吸収素子も、各放電間〓が同一空間内に
存在することから、イオンのプライミング効果に
よつてほとんど同時に放電状態となり、横サージ
の発生するおそれがない。したがつて、特にコモ
ンモードサージのみに対処する場合には、線間の
サージ吸収素子を省略することができる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明す
る。第１図乃至第４図は本考案の一実施例に係る
複合型サージ吸収素子を示すもので、第１図は一
部を破断した要部斜視図、第２図は要部断面図、
第３図は斜視図、第４図は等価回路図である。本
実施例は単相電源回路と信号回路の接地用とし
て、３個のサージ吸収素子を一体化したものであ
る。

図において複合型サージ吸収素子１は、例え
ば、ZnO，BaTiO₃，SiC等を主成分とした材料
よりなる電圧非直線抵抗体２の上面に、３個の分
割バリスタ電極３ａ，３ｂ，３ｃを等間隔に設
け、上記抵抗体２の下面全域に共通バリスタ電極
３ｄを形成している。この分割バリスタ電極３
ａ，３ｂ，３ｃ及び共通バリスタ電極３ｄは、銀
やアルミニウム等の金属材料を焼付、溶射、蒸着
等によつて電圧非直線抵抗体２の表面に被着して
オーミツク接続してなる。上記電圧非直線抵抗体
２は、直方体を基本形としつつ、その一端側に段
を設けて肉薄部４となした形状を備えている。し
たがつて、各分割バリスタ電極３ａ，３ｂ，３ｃ
と共通バリスタ電極３ｄとの間に位置する、電圧
非直線抵抗体２ad，２bd，２cdの中、上記肉薄
部４に該当する２cdの厚さが２ad，２bdよりも
やや薄くなつている。

上記分割バリスタ電極３ａ，３ｂ，３ｃにそれ
ぞれ分割放電電極５ａ，５ｂ，５ｃを接続し、上
記共通バリスタ電極３ｄに共通放電電極５ｄを接
続して、上記各分割放電電極５ａ，５ｂ，５ｃと
共通放電電極５ｄとの間にそれぞれ放電間〓６
ad，６bd，６cdを形成している。この放電間〓
６ad，６bd，６cdの中、上記電圧非直線抵抗体
２cdに対応する６cdの幅が、６ad，６bdよりも
やや狭くなつている。

上記分割放電電極５ａ，５ｂ，５ｃ及び共通放
電電極５ｄは、ニツケルや鉄或いはそれらの合金
等、放電特性の良好な金属板をプレス加工等によ
つて断面略コの字形状に形成したものであり、分
割放電電極５ａ，５ｂ，５ｃと共通放電電極５ｄ
の先端間に上記放電間〓６ad，６bd，６cdが形
成される様に各先端を対向させて、上記分割バリ
スタ電極３ａ，３ｂ，３ｃ及び共通バリスタ電極
３ｄに、それぞれ溶接や導電接着剤等によつて接
続している。

上記のように、分割放電電極５ａ，５ｂ，５ｃ
及び共通放電電極５ｄを断面略コの字形状に形成
したため、それぞれ２つの先端部を有することと
なり、電圧非直線抵抗体２の左側面側及び右側面
側の両方に上記放電間〓６ad，６bd，６cdを形
成することができる。

さらに、上記各分割放電電極５ａ，５ｂ，５ｃ
及び共通放電電極５ｄにそれぞれ外部端子７ａ，
７ｂ，７ｃ及び共通外部端子７ｄを接続し、これ
を第３図に示す如く、セラミツクやガラス等の絶
縁物よりなる気密容器８中に、希ガス（He，
Ne，Ar等）や窒素ガス等の不活性ガスを主体と
した放電ガスと共に封入し、上記外部端子７ａ，
７ｂ，７ｃ及び共通外部端子７ｄを気密容器８か
ら外部へ導出している。

かくして、第４図に示す如く、電圧非直線抵抗
体２adと放電間〓６adとの並列接続構造を備え
た第１のサージ吸収素子９ａと、電圧非直線抵抗
体２bdと放電間〓６bdとの並列接続構造を備え
た第２のサージ吸収素子９ｂと、電圧非直線抵抗
体２cdと放電間〓６cdとの並列接続構造を備え
た第３のサージ吸収素子９ｃが、同一空間内にお
いて共通接続された状態で一体化される。

なお、上記のように、電圧非直線抵抗体２cd
の厚さが、他の電圧非直線抵抗体２ad，２bdの
厚さよりも薄く形成されているため、上記第３の
サージ吸収素子９ｃのクリツプ電圧は、第１のサ
ージ吸収素子９ａ及び第２のサージ吸収素子９ｂ
よりも小さい値となる。また、放電間〓６cdの
幅が、他の放電間〓６ad，６bdよりも狭く形成
されているため、第３のサージ吸収素子９ｃの放
電開始電圧は、第１のサージ吸収素子９ａ及び第
２のサージ吸収素子９ｂよりも小さい値となる。
これに対し、第１のサージ吸収素子９ａと第２の
サージ吸収素子９ｂは、電圧非直線抵抗体２ad
と２bdの厚さが同一であり、かつ放電間〓６ad，
６bdの幅も同一であるため、それぞれの動作電
圧（クリツプ電圧及び放電開始電圧）は略等しい
値となる。

上記外部端子７ａ，７ｂを単相電源回路の各線
に、また外部端子７ｃを信号線に接続し、共通外
部端子７ｄをアースに接続すれば、電源回路の各
線−アース間に第１のサージ吸収素子９ａ及び第
２のサージ吸収素子９ｂが組み込まれると共に、
信号回路の線−アース間に第３のサージ吸収素子
９ｃが組み込まれる。そして、第１のサージ吸収
素子９ａ及び第２のサージ吸収素子９ｂは、電源
線とアースとの間に伝導するサージを吸収すると
共に、第３のサージ吸収素子９ｃは、信号線とア
ースとの間に伝わるノイズレベルの小さなサージ
を吸収する。

なお、上記単相電源回路の各線にサージが印加
され、第１のサージ吸収素子９ａ及び第２のサー
ジ吸収素子９ｂの何れか一方が放電した場合に
は、該放電によつてイオンが発生し、このイオン
のプライミング効果によつて、他方もほとんど同
時に放電状態となる。したがつて、第１のサージ
吸収素子９ａ及び第２のサージ吸収素子９ｂ間に
放電特性のバラツキが多少あつても、放電遅れに
よる横サージが発生する恐れがない。このため、
特にコモンモードサージのみに対処する場合に
は、線間に別個のサージ吸収素子を接続すること
を省略できる。

なお、上記第１のサージ吸収素子９ａ、第２の
サージ吸収素子９ｂ及び第３のサージ吸収素子９
ｃのクリツプ電圧及び放電開始電圧は、それぞれ
電圧非直線抵抗体２ad，２bd，２cdの厚さ、及
び放電間〓６ad，６bd，６cdの幅を調整するこ
とにより、所望の値に設定できる。

以上述べた実施例においては、一体化されるサ
ージ吸収素子の数が３個の場合について説明した
が、本考案はこれに限られるものではない。すな
わち、２個または４個以上の場合であつても同様
に適用できるものである。

［考案の効果］ 以上詳述の如く、本考案の複合型サージ吸収素
子は、複数個のサージ吸収素子を一体化するよう
構成したので、サージ対策費用を大幅に削減でき
ると共に、小型で回路への組み込みスペースが少
なくて済み、組み込み作業も容易なものとなる。

しかも、各サージ吸収素子は、それぞれ電圧非
直線抵抗体と放電間〓との並列接続構造を有して
いるため、バリスタの即応性とアレスタの大電流
耐量性とを合わせもつ、優れたサージ吸収特性を
発揮し得る。

また、電圧非直線抵抗体における分割バリスタ
電極と共通バリスタ電極とに挟まれた各部分の厚
さの中、少なくとも一箇所の厚さが他の箇所の厚
さよりも薄く設定されると共に、当該箇所に対応
する放電間〓の幅も他の箇所に対応する放電間〓
の幅よりも狭く設定されるため、複合型サージ吸
収素子を構成する各サージ吸収素子の中、少なく
とも１個のサージ吸収素子の動作電圧を、他のサ
ージ吸収素子の動作電圧よりも小さく設定でき
る。したがつて、一体の素子でありながら、耐電
圧の異なる複数の回路に同時に対応することがで
きる。

さらに、上記複合型サージ吸収素子を、３個以
上の分割バリスタ電極及び分割放電電極を備え、
電圧非直線抵抗体における分割バリスタ電極と共
通バリスタ電極とに挟まれた各部分の厚さの中、
少なくとも二箇所の厚さを略同一に設定すると共
に、当該箇所に対応する各放電間〓の幅を略同一
となるよう構成した場合には、当該箇所に形成さ
れた２個以上のサージ吸収素子の動作電圧が略等
しくなる。そして、サージの印加によつて、これ
ら動作電圧を等しくされたサージ吸収素子の何れ
か１つが放電すると、該放電によつてイオンが発
生し、残りのサージ吸収素子も、各放電間〓が同
一空間内に存在することから、イオンのプライミ
ング効果によつてほとんど同時に放電状態とな
る。したがつて、上記サージ吸収素子間に放電特
性のバラツキが多少あつても、放電遅れによる横
サージが発生する恐れがない。このため、特にコ
モンモードサージのみに対処する場合には、線間
のサージ吸収素子を省略することができ、更にス
ペースフアクター及び作業性の向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本考案の一実施例を示し、
第１図は一部破断要部斜視図、第２図は要部断面
図、第３図は斜視図、第４図は等価回路図であ
り、第５図は従来例の概略断面図、第６図Ａ及び
Ｂは、従来例の接続状態を示す回路図である。 １……複合型サージ吸収素子、２……電圧非直
線抵抗体、２ad，２bd，２cd……分割バリスタ
電極と共通バリスタ電極との間の電圧非直線抵抗
体、３ａ，３ｂ，３ｃ……分割バリスタ電極、３
ｄ……共通バリスタ電極、５ａ，５ｂ，５ｃ……
分割放電電極、５ｄ……共通放電電極、６ad，
６bd，６cd……放電間〓、８……気密容器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 略直方体形状となされた電圧非直線抵抗体の
   一方の面に複数の分割バリスタ電極を設け、他
   方の面に上記複数の分割バリスタ電極と対向す
   る共通バリスタ電極を設け、上記複数の分割バ
   リスタ電極に、それぞれ２つの先端部を有する
   断面略コの字形状となされた複数の分割放電電
   極を、それらの両先端部が上記共通バリスタ電
   極側に向くように接続すると共に、上記共通バ
   リスタ電極に、２つの先端部を有する断面略コ
   の字形状となされた共通放電電極を、その両先
   端部と上記複数の分割放電電極の両先端部とが
   所定の間隔を隔てて対向するように接続して、
   上記電圧非直線抵抗体の両側面に複数の放電間
   〓を形成し、これら全体を放電ガスと共に気密
   容器内に封入し、もつて上記電圧非直線抵抗体
   における上記複数の分割バリスタ電極と共通バ
   リスタ電極とに挟まれた各部分と、上記複数の
   分割放電電極と共通放電電極との間に形成され
   た各放電間〓との並列接続構造を備えた複数の
   サージ吸収素子を、同一空間内において一体化
   してなる複合型サージ吸収素子であつて、上記
   電圧非直線抵抗体における分割バリスタ電極と
   共通バリスタ電極とに挟まれた各部分の厚さの
   中、少なくとも一箇所の厚さを他の箇所の厚さ
   よりも薄く設定すると共に、当該箇所に対応す
   る放電間〓の幅を他の箇所に対応する放電間〓
   の幅よりも狭く設定したことを特徴とする複合
   型サージ吸収素子。 (2) 上記分割バリスタ電極及び分割放電電極をそ
   れぞれ３個以上備えてなり、電圧非直線抵抗体
   における分割バリスタ電極と共通バリスタ電極
   とに挟まれた各部分の厚さの中、少なくとも二
   箇所の厚さを略同一に設定すると共に、当該箇
   所に対応する各放電間〓の幅を略同一に設定し
   たことを特徴とする、実用新案登録請求の範囲
   第１項に記載の複合型サージ吸収素子。