JPH05268726A

JPH05268726A - サージ吸収器

Info

Publication number: JPH05268726A
Application number: JP9166892A
Authority: JP
Inventors: Fujio Ikeda; 富士男池田; Masatoshi Abe; 政利阿部
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1992-03-17
Filing date: 1992-03-17
Publication date: 1993-10-15
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPH0748928B2

Abstract

(57)【要約】【目的】サージ電圧を吸収することに加えて継続的
な過電圧又は過電流の侵入があった場合にサージ吸収素
子及び電子部品の熱的損傷、発火等を防止する。また構
造が簡単で、小型になる。【構成】ギャップ型サージ吸収素子１０と金属管、
金属板のような導電性材料２４とにより構成される。ギ
ャップ型サージ吸収素子は両端にリード線１８，１９が
接続された電極２１，２２を有し、これらの電極間にギ
ャップ１２が形成され、かつギャップを包むように電極
２１，２２の外周に溶融状態で導電性を有し非溶融状態
で絶縁性を有するガラス管のような管体２３が封着され
る。導電性材料２４は両端の電極２１，２２を含む管体
の外周に密着して設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電話機、ファクシミリ、
電話交換機、モデム等の通信機器用の電子部品に適する
サージ吸収器に関する。更に詳しくは電子部品に印加さ
れるサージ電圧の吸収機能に加えて、過電圧又は過電流
が継続して侵入した時のサージ吸収素子の異常発熱の防
止機能を有するサージ吸収器に関するものである。本明
細書で、過電圧又は過電流とは、サージ吸収素子の放電
開始電圧を上回る異常電圧とこれに伴う異常電流をい
う。

【０００２】

【従来の技術】この種のサージ吸収素子は電子部品の一
対の入力線路にこの電子部品に並列に接続され、電子部
品の使用電圧より高い電圧で動作するように構成され
る。即ち、サージ吸収素子はその放電開始電圧より低い
電圧では抵抗値の高い抵抗体であるが、印加電圧がその
放電開始電圧以上のときには数１０Ω以下の抵抗値の低
い抵抗体になる。このため、この種のサージ吸収素子は
雷サージのような大電流が瞬間的に侵入すると、サージ
吸収素子が放電してサージ電圧を吸収し電子部品を保護
する。しかし、不慮の事故等によりサージ吸収素子に数
秒間にわたって連続的に過電圧又は過電流が加わると、
サージ吸収素子に電流が流れ続け、サージ吸収素子は極
度に発熱する特性を有している。特に通信回線に放電開
始電圧以上の電圧を有するＡＣ電源線が何等かの原因で
混触した場合には、電話機内に使用されているサージ吸
収素子が発熱し発火の原因となる。通常、このような過
電圧又は過電流が回路に継続して侵入することは考えら
れないが、不慮の事故を想定して最大限の安全対策を施
していく考えが広まってきている。例えば、米国のＵＬ
（Underwriter's Laboratories Inc.）では、このよう
な継続的な過電圧又は過電流の侵入時にサージ吸収器が
通信機器に火災や電撃の危険を与えてはならないよう
に、サージ吸収器に対して所定の安全規格を制定してい
る。

【０００３】従来、こうした安全規格に適合し、継続的
な過電圧又は過電流に起因した電子機器の発火を防止し
得るサージ吸収器として、ヒューズや低融点金属部材を
サージ吸収素子の表面に密着させ、このヒューズや低融
点金属部材をサージ吸収素子に直列に接続したものが開
示されている（特開昭６３−１１０２２、６３−１８９
２３）。また、図４に示すように通信機器の電子部品５
の一対の入力線路１，２に電子部品５に並列にサージ吸
収器３を接続し、このサージ吸収器３の前段の一方の入
力線路１に低融点金属部材或いはヒューズ４を接続した
ものが知られている。これらのサージ吸収器では過電圧
又は過電流が侵入した場合にはヒューズや低融点金属部
材が溶断してサージ吸収素子の異常発熱を防止してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、従来のサージ
吸収器に用いられるヒューズや低融点金属部材にはサー
ジ電圧が瞬間的に印加されたときに溶断しないサージ耐
量を有し、かつ過電圧又は過電流が連続して流れたとき
に溶断して回路をオープンにする２つの機能が要求され
る。しかし、これらの機能を兼備するようにヒューズや
低融点金属部材の材質、寸法等を的確に選定することは
容易でなかった。更に、ヒューズや低融点金属部材を備
えたサージ吸収器は構造が複雑になり、大型化する不具
合があった。

【０００５】本発明の目的は、雷サージのような瞬間的
なサージ電圧を吸収する機能に加えて、継続的な過電圧
又は過電流の侵入があった場合にはサージ吸収素子の異
常発熱を防止して周辺の電子機器を保護する機能を有す
るサージ吸収器を提供することにある。本発明の別の目
的は、上記２つの機能を簡単な構造で兼備し、小型のサ
ージ吸収器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成を実施例に対応する図１に基づいて説
明する。本発明のサージ吸収器２５はギャップ型サージ
吸収素子１０と金属管、金属板のような導電性材料２４
とにより構成される。ギャップ型サージ吸収素子１０は
両端にリード線１８，１９が接続された電極２１，２２
を有し、これらの電極２１，２２間にギャップ１２が形
成され、かつギャップ１２を包むように電極２１，２２
の外周に溶融状態で導電性を有し非溶融状態で絶縁性を
有するガラス管のような管体２３が封着される。管体２
３内には不活性ガスが封入される。導電性材料２４は両
端の電極２１，２２を含む管体２３の外周に密着して設
けられる。ギャップ型サージ吸収素子には、図１に示す
ようなマイクロギャップ式放電管又は図２に示すような
ギャップ式放電管が例示される。導電性材料は、銅、ス
テンレススチール等の金属管又は金属板が耐熱性があ
り、管体の外周への密着加工が容易であるため好まし
い。溶融状態で導電性を有し非溶融状態で絶縁性を有す
る管体は、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等のガラス管が
封着性に優れるため好ましい。

【０００７】

【作用】雷サージの侵入時にはギャップ型サージ吸収素
子１０に電流が流れ通信機器を保護する。継続して過電
圧又は過電流が加わった時にはサージ吸収素子１０がア
ーク放電により異常発熱し、この発熱により管体２３が
溶融する。溶融状態の管体２３は導電性を有するため、
両端の電極２１，２２は溶融状態の管体２３を介して導
電性材料２４に電気的に接続され、過電流は一方の電極
２１と、溶融した管体２３と、導電性材料２４と、溶融
した管体２３と、他方の電極２２をこの順序で流れ、両
電極２１，２２を短絡させる。この結果、電極間のアー
ク放電は停止し、異常発熱は止む。

【０００８】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳し
く説明する。本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。＜実施例１＞図１に示すように、この例ではギャップ形
サージ吸収素子１０は放電開始電圧が３００Ｖのマイク
ロギャップ式放電管である。このサージ吸収素子１０は
表面が導電性皮膜１１で被覆され、中央部分の周方向に
数１０μｍのマイクロギャップ１２が形成された円柱状
のセラミック素体１３を備える。この素体１３の両端に
はキャップ電極１６，１７が冠着され、これらのキャッ
プ電極１６，１７の端面には外面にリード線１８，１９
をそれぞれ溶着した封止電極２１，２２が当接される。
この例では封止電極２１，２２は直径約１．５ｍｍのジ
ュメット線(Du-met wire)を長さ約２ｍｍに輪切りにし
たものである。キャップ電極１６，１７付きのセラミッ
ク素体１３と、リード線１８，１９付きの封止電極２
１，２２は図示するようにガラス管２３に挿入され、こ
の状態でガラス管２３内に不活性ガスを満たし、ガラス
管２３を電極２１，２２に封着してサージ吸収素子１０
は作られる。この例ではガラス管２３はガラス厚約０．
５ｍｍの鉛ガラスであって、約２．５ｍｍの外径を有す
る。

【０００９】このサージ吸収素子１０の両端の電極２
１，２２を含むガラス管２３の外周にはステンレススチ
ール製の金属管２４が密着して設けられる。具体的には
金属管２４の内径は約２．５ｍｍであって、本実施例の
サージ吸収器２５は上述したサージ吸収素子１０を金属
管２４に圧入することにより作られる。このように構成
されたサージ吸収器２５はプリント基板２６上に実装さ
れる。即ち、リード線１８，１９をＬ字状に曲げた後、
金属管２４の外周面を基板２６の表面に接触させた状態
でリード線１８，１９を基板２６のスルーホール２７，
２８に挿入し、はんだ３１，３２により固定する。

【００１０】＜実施例２＞図２に示すように、この例で
はギャップ型サージ吸収素子４０は放電開始電圧が３０
０Ｖのギャップ式放電管である。図１と同一符号は同一
構成部品を示す。サージ吸収素子４０は一対のリード線
３８，３９が溶着されたステンレススチール製の封止電
極４１，４２と、これらの電極４１，４２を被包するガ
ラス管４３とにより構成される。電極４１，４２間には
ギャップ４６が形成され、ガラス管４３内には不活性ガ
スが封入される。本実施例のサージ吸収器３５はプリン
ト基板２６の上面に予め金属板４５を接着剤で固定して
おき、この金属板４５の上面にサージ吸収素子４０のガ
ラス管４３を接触させて、はんだ３１，３２により固定
される。

【００１１】実施例１及び実施例２のサージ吸収器２５
及び３５をそれぞれ図３に示すように電子部品３０の入
力線路３１，３２に電子部品３０に対して並列に接続し
た。また比較例として金属管２４のないサージ吸収素子
１０のみからなるサージ吸収器３を図４に示すように
０．５Ａのヒューズ４が設けられた入力線路１と別の入
力線路２との間に接続した。＜過電圧過電流試験＞これらの試験回路の入力線路にそ
れぞれＡＣ６００Ｖで２．２Ａの電流を３０分間流し
た。比較例の試験回路では６００Ｖ印加後、数秒でヒュ
ーズ４が溶断し、回路には電流は流れなかった。３０分
経過後、サージ吸収器３及び電子部品５は熱損傷や発火
等は認められなかった。これに対して実施例１及び実施
例２の試験回路では６００Ｖ印加後、数秒でガラス管２
３及び４３が溶融状態になり、電極電極２１，２２及び
４１，４２が互いに短絡し、これらの電極間ではアーク
放電は止んだ。３０分の印加中及び印加後、サージ吸収
器２５，３５は多少発熱するが、サージ吸収器２５，３
５及びこれを実装したプリント基板２６は発火すること
はなく、電子部品３０は熱損傷を受けなかった。

【００１２】＜疑似サージ応答試験＞更に、図３及び図
４に示す回路の入力線路に（８×２０）μｓｅｃ−５０
０Ａの疑似サージ電流をそれぞれ流した。比較例では、
１回目のサージ電流を流した時にヒューズが溶断し、回
路が遮断された。これに対して実施例１及び実施例２で
は上記疑似サージ電流を繰返し５回流したが、サージ吸
収素子は５回とも動作し、かつ電子部品も保護されてい
た。

【００１３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ギ
ャップ型サージ吸収素子の両端の電極を含んで、溶融状
態で導電性を有し非溶融状態で絶縁性を有するガラス管
のような管体の外周に、金属管、金属板のような導電性
材料を密着して設けたので、雷サージのような瞬間的な
サージ電圧を吸収する機能に加えて、継続的な過電圧又
は過電流の侵入があった場合には、サージ吸収素子自体
の発熱により両端の電極間が溶融した管体及び導電性材
料を介して短絡し、周辺の電子機器を熱損傷や発火等か
ら保護する機能を持つことができる。また、本発明のサ
ージ吸収器は上記２つの機能を簡単な構造で兼備し、小
型である特長がある。更に、従来のヒューズを用いたサ
ージ吸収器と異なり、大電流のサージの侵入に対しても
繰返し使用できる特長もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例のサージ吸収器の断面図。

【図２】本発明の別の実施例のサージ吸収器の断面図。

【図３】本発明実施例のサージ吸収回路の構成図。

【図４】比較例のサージ吸収器が接続されるサージ吸収
回路の構成図。

【符号の説明】

１０，４０サージ吸収素子１２，４６ギャップ１８，１９，３８，３９リード線２１，２２，４１，４２電極２３，４３ガラス管（管体）２４金属管（導電性材料）２５，３５サージ吸収器４５金属板（導電性材料）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端にリード線(18,19,38,39)が接続さ
れた電極(21,22,41,42)を有し、前記電極間にギャップ
(12,46)が形成され、かつ溶融状態で導電性を有し非溶
融状態で絶縁性を有する管体(23,43)が前記ギャップを
包んで不活性ガスを満たして前記電極の外周に封着され
たギャップ型サージ吸収素子(10,40)と、前記両端の電極(21,22,41,42)を含む前記管体(23,43)の
外周に密着して設けられた導電性材料(24,45)とを備え
たサージ吸収器。
【請求項２】ギャップ型サージ吸収素子(10)がマイク
ロギャップ式放電管である請求項１記載のサージ吸収
器。
【請求項３】導電性材料(24)が金属管である請求項１
記載のサージ吸収器。
【請求項４】導電性材料(45)が金属板である請求項１
記載のサージ吸収器。
【請求項５】管体(23,43)がガラス管である請求項１
記載のサージ吸収器。