JPH051956Y2

JPH051956Y2 -

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Publication number: JPH051956Y2
Application number: JP1987135218U
Authority: JP
Priority date: 1987-09-04
Filing date: 1987-09-04
Publication date: 1993-01-19
Anticipated expiration: 2002-09-04
Also published as: JPS6440238U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、放電間〓を形成した電極間に電圧非
直線抵抗体を接続して気密容器中に封入したサー
ジ吸収素子に係り、特に、電極の形状及び該電極
と電圧非直線抵抗体との接続形態を改善すること
により、寿命特性の向上を図つたサージ吸収素子
に関する。

［従来の技術］従来、電子機器に加わる過渡的な異常電圧や誘
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成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、種々のサージ吸収素子が用いられてお
り、本考案者も、既に、放電間〓を形成した電極
間に電圧非直線抵抗体を介在させて放電間〓と電
圧非直線抵抗体とを並列接続し、これを気密容器
中に封入したサージ吸収素子を提案（実願昭61−
147033号）している。

上記サージ吸収素子１は、第３図に示す如く、
一対の棒状電極３，３を略平行に対向配置して放
電間〓４を形成し、上記電極３，３の略中央部に
円板形状を有する電圧非直線抵抗体２を貫通させ
て上記放電間〓４と電圧非直線抵抗体２とを並列
接続し、これを放電ガスと共に気密容器５中に封
入して、上記電極３，３に接続された外部端子
６，６を上記気密容器５外へ導出した構造を有し
ている。

而して、上記サージ吸収素子１にクリツプ電圧
以上のサージが印加された場合、直ちに電圧非直
線抵抗体２に電流が流れてサージ吸収が開始さ
れ、この電流による電圧非直線抵抗体２の電圧降
下が放電間〓４の放電開始電圧以上になると、電
極３，３間にグロー放電を経て、アーク放電が生
成し、これによつて大電流のサージが吸収され
る。上述の如く、上記サージ吸収素子１は、バリ
スタの速応性とアレスタの大電流耐量性とを合わ
せ持つ優れたサージ吸収特性を有するものであ
る。

［考案が解決しようとする問題点］ところが、上述の構造を有するサージ吸収素子
１にあつては、サージ電流が、電圧非直線抵抗体
２の電極３，３に挟まれた部分に集中し、サージ
が繰り返し印加された場合には、電圧非直線抵抗
体２に部分的劣化を生じる恐れがある。

また、サージ吸収によるアーク放電が、電圧非
直線抵抗体２の極近傍に於いても生じるため、電
極３，３からのスパツタ物質が電圧非直線抵抗体
２の表面に付着して電極３，３間の絶縁が劣化
し、甚だしい場合には短絡に至る恐れがあり、こ
れらのことがサージ吸収素子１の寿命を低下させ
るという問題が生じる。

本考案は、上述の点に鑑み案出されたもので、
放電間〓と電圧非直線抵抗体との並列接続構造を
有するサージ吸収素子の優れたサージ吸収特性を
保持しつつ、その寿命特性を向上させたサージ吸
収素子を実現することを目的とする。

［問題を解決するための手段］上述の目的を達成するため、本考案のサージ吸
収素子は、一対の電極を対向させて放電間〓を形
成し、上記電極間に電圧非直線抵抗体を接続し
て、上記放電間〓と電圧非直線抵抗体とを並列接
続し、これを放電ガスと共に気密容器中に封入し
たサージ吸収素子に於いて、上記電極を基部周縁
から側壁部を立ち上げたキヤツプ形状に、また上
記電圧非直線抵抗体を少なくとも一対の対向面と
該対向面を取り囲む側面を備えた形状にそれぞれ
形成し、上記各電極の側壁部内面によつて上記電
圧非直線抵抗体の側面が覆われると共に、各電極
の側壁部先端が上記電圧非直線抵抗体の側面から
所定距離はなれた空間において放電間〓を隔てて
対向するように、上記各電極の基部を上記電圧非
直線抵抗体の両対向面にそれぞれ接続し、上記電
圧非直線抵抗体の対向面間の電圧が所定の放電開
始電圧以上になつた場合に、上記放電間〓におい
て励起放電が生じるように、上記放電ガスの圧力
と上記放電間〓の間〓長との積の値をパツシエン
の法則における放電開始電圧の最小値付近に設定
すると共に、その放電電流の増大にともなつて上
記励起放電が上記各電極の側壁部外面間に転移し
て主放電を形成するように、上記各電極の側壁部
内面と電圧非直線抵抗体の側面との距離を設定し
たことを特徴とするものである。

［作用］本考案は、上述の如き構成であり、電極の基部
が電圧非直線抵抗体の両対向面に接続されている
ので、サージ電流は電圧非直線抵抗体中を均一に
流れ、電流集中による劣化を生じることがない。

また、サージ吸収による放電は、励起放電が電
圧非直線抵抗体から所定距離はなれた電極の側壁
部先端間で開始し、しかも、電極のスパツタを伴
う主放電が側壁部外面間に於いて生成するため、
スパツタ物質が電圧非直線抵抗体の表面に付着す
ることはほとんどなくなる。

［実施例］以下、図面に基づいて本考案の一実施例を説明
する。

図は、本考案の一実施例に係るサージ吸収素子
を示すもので、第１図は断面図、第２図は要部分
解斜視図である。図に於いてサージ吸収素子１
は、対向する両面が長円形状を有する電圧非直線
抵抗体２の両面に、それぞれ、上記抵抗体２を覆
う様に、キヤツプ形状に形成された一対の電極
３，３を被せて接続して上記電極３，３間に放電
間〓４を形成し、上記電圧非直線抵抗体２と放電
間〓４とを並列接続して、これを希ガス（He，
Ne，Ar等）や窒素ガス等の不活性ガス或いは六
弗化硫黄ガス等より適宜選定された放電ガスと共
に、ガラスバルブより成る気密容器５中に封入
し、更に、上記電極３，３に接続されたデユメツ
ト線や42−６合金より成る外部端子６，６を上記
気密容器５に固定すると共に、これを貫通させて
外部へ導出した構造と成されている。

上記電圧非直線抵抗体２は、ZnOやBaTiO₃等
の金属酸化物を主体として、これに少量の添加物
を加えた材料を、長径５〜６［mm］、短径２〜３
［mm］程度の長円形状の両面を対向させた厚さ1.5
〜３［mm］程度の長円板形状とし、長円の略中央
に両面を貫く貫通孔２ａを穿つて、焼結させたも
のであり、その両面には電極３，３との接続性を
良好なものとするために導電性塗料より成るバリ
スタ電極７，７が形成され、更に、その側周面に
はビスマスガラスより成る保護膜８が形成されて
電極３，３間の放電による電圧非直線抵抗体２の
還元を防いでいる。尚、上記電圧非直線抵抗体２
の形状は、その両面形状が円形や多角形等、他の
形状であつても差し支えなく、要は、両面が対向
していれば良い。

また、上記電極３，３は、厚さ0.2［mm］程度の
アルミニウム板を、中央に貫通孔３ａ，３ａを穿
つた長円形状の基部３ｂ，３ｂの周縁から側壁部
３ｃ，３ｃを立ち上げたキヤツプ形状にプレス加
工して形成したもので、上記側壁部３ｃ，３ｃの
先端がわずかに外開きと成されている。尚、上記
電極３，３の形状も長円形状に限られることな
く、上記電圧非直線抵抗体２の形状と対応した形
状で、その内寸が上記抵抗体２の外形寸法より若
干大きいものであれば良い。

上記電圧非直線抵抗体２と電極３，３との接続
に際しては、上記抵抗体２の両面に、それぞれ導
電性接着剤層９，９を形成し、上記電極３，３の
側壁部３ｃ，３ｃ内面によつて電圧非直線抵抗体
２の側周面が覆われるように、上記導電性接着剤
層９，９に電極３，３の基部３ｂ，３ｂ内面を当
接させ、上記側壁部３ｃ，３ｃの内面が電圧非直
線抵抗体２の側周面との間に所定の距離を保つ
て、上記側壁部３ｃ，３ｃ先端が電圧非直線抵抗
体２の側周面から所定距離はなれた空間で対向し
て放電間〓４が形成される様に配置し、この状態
で上記電圧非直線抵抗体２の貫通孔２ａ及び電極
３，３の貫通孔３ａ，３ａにセラミツクピン１０
を挿通させてプツシユナツト１１で固定してい
る。導電性接着剤層９，９とセラミツクピン１
０、プツシユナツト１１との併用により電気的及
び機械的接続性が向上する。

而して、本考案のサージ吸収素子１にクリツプ
電圧以上のサージが印加された場合、直ちに電圧
非直線抵抗体２を通してサージ電流が流れてサー
ジ吸収が開始され、このサージ電流の電流値と上
記電圧非直線抵抗体２の抵抗値との積に相当する
電圧降下が電圧非直線抵抗体２の両面間、即ち、
電極３，３間に生ずる。

次いで、上記電圧降下が所定値以上となると、
エツジ効果による電界集中によつて、電電極３，
３の側壁部３ｃ，３ｃ先端間の放電間〓４に励起
放電（この場合の放電はグロー放電）が生じる。
この場合、上記電極３，３の側壁部３ｃ，３ｃ先
端の放電面積を小さくして、サージ電流の増大に
よつてこの部分の電流密度が飽和する様に形成
し、更に、上記電極３，３の側壁部３ｃ，３ｃ内
面と電圧非直線抵抗体２の側周面との距離を小さ
くして、電圧非直線抵抗体２表面の消イオン効果
により上記電極３，３の側壁部３ｃ，３ｃ内面に
放電が生成し難く形成しておけば、上記励起放電
は、瞬時に電極３，３の側壁部３ｃ，３ｃ外面間
に転移して大電流を通ずる主放電（この場合の放
電はアーク放電）を形成し、これによつて大電流
のサージが吸収される。

尚、上述の如く、通常、励起放電は、エツジ効
果のある電極３，３の側壁部３ｃ，３ｃ先端間に
形成された放電間〓４に於いて生成するが、放電
ガス圧Ｐと上記放電間〓４の間〓長ｄとの関係
を、放電開始電圧Vsに関するパツシエンの法則
によるガス圧Ｐと放電間〓長ｄとの積（Ｐ・ｄ
値）がVsの最小値付近となる様に設定すれば、
上記放電間〓４での放電開始がより確実となる。
また、上述した電極３，３の側壁部３ｃ，３ｃ内
面と電圧非直線抵抗体２の側周面との距離ｌは、
電極側壁部３ｃ，３ｃの内面に放電を生成させな
いためには、できるだけ小さい方が良いが、小さ
すぎると電極側壁部３ｃ，３ｃの外面間での放電
によるスパツタ物質が電圧非直線抵抗体２の側周
面まで飛来する恐れがあり、逆に上記距離ｌが大
きすぎると電極３，３の側壁部３ｃ，３ｃ内面へ
放電が転移する恐れがあり、適宜設定する必要が
ある。

上記ｄ，ｌ，Ｐ，Vsの値は、これら相互及び
放電ガスの種類、クリツプ電圧と密接に関連して
決定される。一例を挙げれば、上述した実施例に
於いて、クリツプ電圧を360［Ｖ］、Vsを410［Ｖ］
に設定し、Arを主体とした放電ガスを300
［Torr］封入した場合には、ｄが0.65［mm］、ｌが
電極側壁部３ｃ，３ｃの先端側で0.4［mm］、基部
側で0.15［mm］となる。

［考案の効果］以上詳述の如く、本考案のサージ吸収素子は、
電圧非直線抵抗体の両対向面に電極の基部が接続
されているので、サージ電流は上記抵抗体中を均
一に流れ、電流集中による部分劣化を生じること
がない。

また、サージ吸収による放電は、励起放電が電
圧非直線抵抗体の側面から所定距離はなれた電極
の側壁部先端間で開始し、しかも、電極のスパツ
タを伴う主放電が、電極の側壁部外面間に於いて
生成するため、スパツタ物質が電圧非直線抵抗体
の表面にほとんど付着せず、絶縁劣化や短絡の恐
れがなくなる。

この様に、本考案のサージ吸収素子は、電圧非
直線抵抗体の劣化及び電圧非直線抵抗体の表面に
付着するスパツタ物質に起因する寿命低下を防止
して寿命特性が向上し、サージに対する速応性と
大電流耐量性という優れたサージ吸収特性を遺憾
なく発揮し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本考案の一実施例を示
し、第１図は断面図、第２図は要部分解斜視図で
あり、第３図は従来例の斜視図である。１……サージ吸収素子、２……電圧非直線抵抗
体、３，３……電極、３ｂ，３ｂ……基部、３
ｃ，３ｃ……側壁部、４……放電間〓、５……気
密容器。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

一対の電極を対向させて放電間〓を形成し、上
記電極間に電圧非直線抵抗体を接続して、上記放
電間〓と電圧非直線抵抗体とを並列接続し、これ
を放電ガスと共に気密容器中に封入したサージ吸
収素子に於いて、上記電極を基部周縁から側壁部
を立ち上げたキヤツプ形状に、また上記電圧非直
線抵抗体を少なくとも一対の対向面と該対向面を
取り囲む側面を備えた形状にそれぞれ形成し、上
記各電極の側壁部内面によつて上記電圧非直線抵
抗体の側面が覆われると共に、各電極の側壁部先
端が上記電圧非直線抵抗体の側面から所定距離は
なれた空間において放電間〓を隔てて対向するよ
うに、上記各電極の基部を上記電圧非直線抵抗体
の両対向面にそれぞれ接続し、上記電圧非直線抵
抗体の対向面間の電圧が所定の放電開始電圧以上
になつた場合に、上記放電間〓において励起放電
が生じるように、上記放電ガスの圧力と上記放電
間〓の間〓長との積の値をパツシエンの法則にお
ける放電開始電圧の最小値付近に設定すると共
に、その放電電流の増大にともなつて上記励起放
電が上記各電極の側壁部外面間に転移して主放電
を形成するように、上記各電極の側壁部内面と電
圧非直線抵抗体の側面との距離を設定したことを
特徴とするサージ吸収素子。