JPH051958Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、気密容器中に封入した放電間〓を有
するサージ吸収素子に係り、特に、保安回路を接
続することにより、過大電圧印加時に於ける安全
性を向上させた保安機構付サージ吸収素子に関す
る。

［従来の技術］ 従来、通信回線に接続されて使用される電子装
置を誘導雷等のサージから保護するため、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、或
いは電圧非直線抵抗体と放電間〓とを同一気密容
器中で並列接続したもの等、種々のサージ吸収素
子が用いられている。

［考案が解決しようとする問題点］ ところが、上記電子装置にあつては、通信回線
に適用される安全規格（例えばFCC，DOC等）
に定められた各種試験に合格する必要があり、特
に過電圧印加試験に於いては、上記電子装置に定
格電圧の数倍乃至10数倍の高い試験電圧が印加さ
れる。この結果、上記電子装置に接続されている
サージ吸収素子にも、この高電圧が印加されるこ
とになる。そして、上記サージ吸収素子が気密容
器中に封入した放電間〓を有する構造である場合
には、上記放電間〓の放電開始電圧以上の試験電
圧が印加されると、無負荷状態で放電が継続する
ことになる。この放電は、大電流を伴うアーク放
電となるため、その発熱によつて周囲の電子装置
構成部材が焼損し、甚だしい場合には、放電の衝
撃によつて気密容器が破裂して電子装置に損傷を
与え、非常に危険な状態となる。当然、上記サー
ジ吸収素子を接続した電子装置は、安全規格に不
適合となる。

また、上記電子装置の通常の使用状態に於いて
も、確率は非常に低いものの、上記サージ吸収素
子の最大定格を上回るサージが印加される可能性
があり、この場合にも上述と同様な危険がある。
本考案は、上述の点に鑑み案出されたもので、サ
ージ吸収素子を接続した電子装置に、安全規格に
定められた高い試験電圧が印加された場合、或い
は通常の使用状態で上記サージ吸収素子の最大定
格を上回る過大なサージが印加された場合にも、
上記サージ吸収素子の周囲に焼損や損傷を与える
危険がなく、且つ、上記電子装置を安全規格に適
合させることができ、しかも全体がコンパクトに
納まり、被保護回路への組み込み作業も容易な保
安機構付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］ 以上の目的を達成するため、本考案に係る保安
機構付サージ吸収素子は、抵抗器にヒユーズを巻
回して両者を一体化すると共に、該抵抗器とヒユ
ーズとを並列接続し、これを、少なくとも放電間
〓を気密容器中に封入したサージ吸収素子に直列
接続し、これら抵抗器、ヒユーズ及びサージ吸収
素子を同一基板上に組み込んで一体化してなる保
安機構付サージ吸収素子であつて、上記サージ吸
収素子の放電間〓にアーク放電が継続した場合
に、該アーク放電に伴う電流によつて上記ヒユー
ズが溶断すると共に、該ヒユーズの溶断後に上記
抵抗器に電流が流れて上記アーク放電がグロー放
電に移行するように、上記ヒユーズの許容電流値
及び上記抵抗器の抵抗値を設定するよう構成し
た。

［作用］ 本考案は、上述の如き構成であるので、サージ
吸収素子の放電間〓にアーク放電が継続した場
合、アーク放電に伴う大電流によつてヒユーズが
溶断し、抵抗器を通して電流が流れることとな
る。このため、放電はグロー放電となり、発熱や
気密容器破裂の恐れが回避される。

また、抵抗器とヒユーズとを一体化すると共
に、これらとサージ吸収素子とを同一基板上で一
体化してなるため、全体の形状がコンパクトに納
まると共に、回路への組み込み作業も容易とな
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。第１図は本考案の一実施例に係る保安機構
付サージ吸収素子の正面図、第２図は、その回路
図である。図に於いて保安機構付サージ吸収素子
１は、抵抗器２とヒユーズ３とを並列接続し、こ
れをサージ吸収素子１０と直列接続して基板４に
組み込み、該基板４からリード線５，５を導出し
た構造を有している。

上記サージ吸収素子１０は、ニツケル、銅、或
いはアルミニウム等の金属材料を棒状に加工して
表面にBaO₃等のエミツタ材料を被着した一対の
電極１１，１１を略平行に対向配置して両電極１
１，１１間に放電間〓１２を形成し、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択された放
電ガスと共に、ガラスバルブより成る気密容器１
３中に封入し、更に、上記電極１１，１１に接続
されたデユメツト線や42−６合金等より成るリー
ド線１４，１４を上記気密容器１３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。

また、上記抵抗器２とヒユーズ３との接続に際
しては、カーボン抵抗器２の周りに糸ヒユーズ３
を巻回し、その両端を上記カーボン抵抗器のリー
ド線６，６にそれぞれハンダ７，７で固定すると
共に、上記糸ヒユーズ３の上からナイロン系の被
覆材８で覆つて一体化し、組立の際の取り扱いを
容易なものとしている。

上記ヒユーズ３は、通常の瞬間的なサージ印加
によつて溶断することがなく、且つ、安全規格に
よる試験電圧印加時やサージ吸収素子１０の最大
定格を上回る過大サージ印加時に於いて、上記サ
ージ吸収素子１０の放電間〓１２にアーク放電が
継続した場合に、過大な発熱や気密容器１３の破
裂に至る前に溶断する様に、その許容電流値が
0.5［Ａ］〜0.8［Ａ］程度に設定されている。上記
ヒユーズ３が溶断した場合、抵抗器２を通して電
流が流れることになるが、その抵抗値は、サージ
吸収素子１０の放電を負グロー領域に於いて生成
させるため、500［KΩ］〜２［MΩ］程度に設定さ
れている。

而して、上記保安機構付サージ吸収素子１に、
サージ吸収素子１０のクリツプ電圧、即ち、放電
間〓１２の放電開始電圧以上のサージが印加され
た場合には、ヒユーズ３を通して電流が流れ、放
電間〓１２の放電によつてサージが吸収される。
この場合、サージによる通電時間が非常に短いた
めヒユーズ３が溶断することはない。また、安全
規格による過電圧試験によつて高電圧が長時間に
渡つて印加された場合には、サージ吸収素子１０
の放電間〓１２にアーク放電が継続するため、ヒ
ユーズ３を通して流れる電流によつてヒユーズ３
が溶断する。この結果、電流は抵抗器２を通して
流れ、サージ吸収素子１０の放電間〓１２に生成
するアーク放電はグロー放電に移行する。

尚、上述の実施例に於いては、サージ吸収素子
として、放電間〓を放電ガスと共に気密容器中に
封入した所謂ガスアレスタを例示したが、これに
限られることなく、放電間〓と電圧非直線抵抗体
とを並列接続して気密容器中に封入したサージ吸
収素子であつても良く、要は、気密容器中に封入
された放電間〓を有するものであれば同様に適用
し得るものである。

上記放電間〓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２０は、第３図Ａ及
びＢに示す如く、対向する両面が長円形状を有す
る電圧非直線抵抗体２１の両面に、それぞれ、上
記抵抗体２１を覆う様に、キヤツプ状に形成され
た一対の電極２２，２２を被せて接続して上記電
極２２，２２間に放電間〓２３を形成し、上記電
圧非直線抵抗体２１と放電間〓２３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
適宜選択された放電ガスと共に、ガラスバルブよ
り成る気密容器２４中に封入し、更に、上記電極
２２，２２に接続されたデユメツト線や42−６合
金等より成るリード線２５，２５を上記気密容器
２４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２１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、直径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２１ａを穿つて、焼結させた
ものであり、その両面には電極２２，２２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２１ｂ，２１ｂ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２６が形成されて電極２２，２２間の放電によ
る電圧非直線抵抗体２１の還元を防いでいる。
尚、上記電圧非直線抵抗体２１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２２，２２は、厚さ0.2［mm］程
度のアルミニウム板を、中央に貫通孔２２ａを穿
つた長円形状の基部２２ｂ，２２ｂの周縁から側
壁部２２ｃ，２２ｃを立ち上げたキヤツプ状にプ
レス加工して形成したもので、上記側壁部２２
ｃ，２２ｃの先端がわずかに外開きと成されてい
る。尚、上記電極２２，２２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２１の
形状と対応した形状で、その内寸が上記抵抗体２
１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２１と電極２２，２２と
の接続に際しては、上記抵抗体２１の両面に、そ
れぞれ導電性接着剤層２７，２７を形成し、上記
電極２２，２２が電圧非直線抵抗体２１を覆う様
に被せて、上記導電性接着剤層２７，２７に電極
２２，２２の基部２２ｂ，２２ｂ内面を当接さ
せ、上記電極２２，２２の側壁部２２ｃ，２２ｃ
内面と電圧非直線抵抗体２１との間に所定の距離
を保つて、上記電極２２，２２の側壁部２２ｃ，
２２ｃ先端が電圧非直線抵抗体２１から所定距離
はなれた空間で対向して放電間〓２３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
２１の貫通孔２１ａ及び電極２２，２２の貫通孔
２２ａ，２２ａにセラミツクピン２８を挿通させ
てプツシユナツト２９で固定している。導電性接
着剤層２７，２７とセラミツクピン２８、プツシ
ユナツト２９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２０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２１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２１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２１の両面
間、即ち、電極２２，２２間に生ずる。次いで、
上記電圧降下が所定値、即ち、放電間〓２３の放
電開始電圧値以上となると、エツジ効果による電
界集中によつて、電極２２，２２の側壁部２２
ｃ，２２ｃ先端間の放電間〓２３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２２，２２の側壁部２２ｃ，２２ｃ
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２２，２２の側壁部２２ｃ，
２２ｃ内面と電圧非直線抵抗体２１との距離を小
さくして、電圧非直線抵抗体２１の表面の消イオ
ン効果により上記電極２２，２２の側壁部２２
ｃ，２２ｃ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２２，２２の側
壁部２２ｃ，２２ｃ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２２，２２の側壁部２２ｃ，２２ｃ
先端間に形成された放電間〓２３に於いて生成す
るが、放電ガス圧Ｐと上記放電間〓２３の長さ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〓２３での放電開始がより確実
となる。また、上述した電極２２，２２の側壁部
２２ｃ，２２ｃ内面と電圧非直線抵抗体２１との
距離ｌは、電極側壁部２２ｃ，２２ｃ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２２ｃ，２２
ｃの外面での放電によるスパツタ物質が電圧非直
線抵抗体２１の表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２２，２２の側
壁部２２ｃ，２２ｃ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、グ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、本考案の保安機構付サージ吸
収素子は、気密容器中に封入した放電間〓を有す
るサージ吸収素子に、抵抗器とヒユーズとを並列
接続したものを直列接続した構造と成され、しか
もヒユーズの許容電流値及び抵抗器の抵抗値を上
記のように設定したので、この保安機構付サージ
吸収素子を接続した電子装置に、安全規格による
高い試験電圧やサージ吸収素子の最大定格を上回
る過大なサージが印加され、サージ吸収素子の放
電間〓に於けるアーク放電が継続した場合、ヒユ
ーズの溶断によつて抵抗器を通して電流が流れ
る。その結果、電流が制限されて、サージ吸収素
子の放電間〓に於けるアーク放電がグロー放電に
移行し、サージ吸収素子の発熱や破裂による電子
装置の焼損や損傷の危険が回避でき、安全性が向
上すると共に、この保安機構付サージ吸収素子を
接続した電子装置は安全規格に適合することとな
る。

また、抵抗器とヒユーズとを一体化すると共
に、これらとサージ吸収素子とを同一基板上で一
体化してなるため、全体の形状がコンパクトに納
まり、スペースフアクターが向上すると共に、回
路への組み込み作業も容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案による保安機構付サージ吸収
素子の正面図、第２図はその回路図であり、第３
図Ａ及びＢは、それぞれ保安機構付サージ吸収素
子を構成するサージ吸収素子の断面図及び要部分
解斜視図である。 １……保安機構付サージ吸収素子、２……抵抗
器、３……ヒユーズ、４……基板、１０……サー
ジ吸収素子、１２……放電間〓、１３……気密容
器、２０……サージ吸収素子、２１……電圧非直
線抵抗体、２２，２２……電極、２２ｂ，２２ｂ
……基部、２２ｃ，２２ｃ……側壁部、２３……
放電間〓、２４……気密容器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 抵抗器にヒユーズを巻回して両者を一体化す
   ると共に、該抵抗器とヒユーズとを並列接続
   し、これを、少なくとも放電間〓を気密容器中
   に封入したサージ吸収素子に直列接続し、これ
   ら抵抗器、ヒユーズ及びサージ吸収素子を同一
   基板上に組み込んで一体化してなる保安機構付
   サージ吸収素子であつて、上記サージ吸収素子
   の放電間〓にアーク放電が継続した場合に、該
   アーク放電に伴う電流によつて上記ヒユーズが
   溶断すると共に、該ヒユーズの溶断後に上記抵
   抗器に電流が流れて上記アーク放電がグロー放
   電に移行するように、上記ヒユーズの許容電流
   値及び上記抵抗器の抵抗値を設定した保安機構
   付サージ吸収素子。 (2) 上記ヒユーズの許容電流値が0.5［Ａ］乃至
   0.8［Ａ］に設定されていることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項に記載の保安機構
   付サージ吸収素子。 (3) 上記抵抗器の抵抗値が500［KΩ］乃至２
   ［MΩ］に設定されていることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項または第２項に記
   載の保安機構付サージ吸収素子。 (4) 上記サージ吸収素子が、放電間〓と電圧非直
   線抵抗体との並列接続構造を有することを特徴
   とする実用新案登録請求の範囲第１項乃至第３
   項の何れかに記載の保安機構付サージ吸収素
   子。 (5) 上記サージ吸収素子が、基部周縁から側壁部
   を立ち上げたキヤツプ状に形成した電極を、電
   圧非直線抵抗体の両面に、該抵抗体を覆う様に
   被せて接続し、上記電極の側壁部先端を上記電
   圧非直線抵抗体から所定距離はなれた空間で対
   向させて、上記電圧非直線抵抗体の両面間の電
   圧が所定値以上になつた場合に励起放電が生じ
   るように放電間〓を形成し、さらに上記放電
   が、放電電流の増大に伴つて上記電極の側壁部
   外面間に転移して主放電を形成する様に、上記
   電極の側壁部内面と電圧非直線抵抗体との距離
   を設定して気密容器中に封入した構造を有する
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第４
   項に記載の保安機構付サージ吸収素子。