JPH0569270B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、放電間隙と電圧非直線抵抗体とを並
列接続して気密容器に封入したサージ吸収素子に
係り、特に電圧非直線抵抗体から放電間隙の気中
放電へのサージ吸収動作の移行に際し、沿面放電
を作用させて移行速度を速めることにより、寿命
特性の向上及び小型化を図つたシージ吸収素子に
関する。

［従来の技術］ 従来、電子機器に侵入する過渡的な異常電圧や
誘導雷等のサージから電子回路部品を保護するた
め、気密容器に封入した放電間隙の放電現象を利
用したガスアレスタや電圧非直線抵抗体より成る
バリスタ等、種々のサージ吸収素子が用いられて
いる。

本出願人は、先に、放電間隙と電圧非直線抵抗
体とを並列接続して気密容器に封入したサージ吸
収素子を提案（特開昭59−157981、実開昭60−
32783等）しており、このサージ吸収素子は第２
図に示す如き構成を有している。即ち、上記サー
ジ吸収素子１は、電圧非直線抵抗体２の両端に一
対の放電電極３，３を接続し、両電極３，３間に
放電間隙４を形成することによつて、上記電圧非
直線抵抗体２と放電間隙４とを並列接続し、これ
を放電ガスで満たされた気密容器６に封入して外
部端子８，８を導出した構造となつている。

上記サージ吸収素子１に、該素子１のクリツプ
電圧以上の電圧値を有するサージが印加される
と、直ちに、電圧非直線抵抗体２を通して電流が
流れてサージ吸収が開始される。この電流は、サ
ージ吸収動作の進展に伴つて増加し、電流による
電圧非直線抵抗体２の電圧降下が放電間隙４の放
電開始電圧以上になると、上記放電間隙４に気中
放電、即ちグロー放電を経てアーク放電が生成
し、アーク放電の大電流を通じてサージが吸収さ
れる。

上述の如く、上記サージ吸収素子は、ガスアレ
スタとバリスタとを並列接続して一体化した構成
により、放電遅れ時間が大きいというガスアレス
タの欠点と電流耐量が小さいというバリスタの欠
点とを相補い、速応性と大電流耐量性とを併せ持
つ優れたサージ吸収特性を有するものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記サージ吸収素子にあつては、放
電開始に際して初期電子の存在が不可欠であり、
例えば、暗黒中に数百時間放置される等、極端な
初期電子不足の環境下では放電遅れ時間が大きく
なる。また、上記放置遅れ時間は、サージ電圧が
低くなるほど増大する傾向がある。

従つて、上記サージ吸収素子が、暗黒中でしか
も低電圧サージの印加頻度が大きい状況で用いら
れる場合には、放電開始が遅れて電圧非直線抵抗
体によるサージ吸収時間が長くなり、上記抵抗体
のエネルギー負荷が増大して劣化が生じ、寿命が
短くなる恐れがある。この対策としては、電圧非
直線抵抗体の通電面積を広くしてエネルギー耐量
を大きくすることも考えられるが、この場合に
は、電圧非直線抵抗体が大きくなつてサージ吸収
素子が大型化するという問題が生じる。

本発明は、上述の点に鑑み案出されたもので、
放電間隙と電圧非直線抵抗体との並列接続構造を
持つサージ吸収素子が有する優れたサージ吸収特
性を損なうことなく、初期電子が著しく不足する
状況で使用され、且つ印加されるサージ電圧が低
い場合でも、サージ吸収動作が直ちに放電現象へ
移行して電圧非直線抵抗体のエネルギー負荷を軽
減させることにより、小型で寿命特性を向上させ
たサージ吸収素子を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上述の目的を達成するため種々検討の結果、沿
面放電の放電遅れ時間が極めて小さいことに着目
し、電圧非直線抵抗体によるサージ吸収動作と放
電間隙の気中放電によるサージ吸収動作との間
に、沿面放電によるサージ吸収動作を介在させる
構成とすることにより本発明の完成に至つたもの
である。

従つて、本発明のサージ吸収素子は、電圧非直
線抵抗体の両端に一対の放電電極を接続して上記
放電電極間に放電間隙を形成し、上記放電間隙と
電圧非直線抵抗体とを並列接続して、これを放電
ガスで満たされた気密容器に封入したサージ吸収
素子に於いて、上記気密容器の内面に上記放電電
極間を接続する沿面放電用の誘電体層を設け、も
つて該誘電体層と上記放電間隙及び電圧非直線抵
抗体とを並列接続したことを特徴とするものであ
る。上記誘電体層は、例えば、沿面放電特性が良
好な酸化ニツケルを主成分とする材料等によつて
形成するのが望ましい。

［作用］ 上述の如く構成されたサージ吸収素子に、該素
子のクリツプ電圧以上の電圧値を有するサージが
印加されると、直ちに電圧非直線抵抗体を通して
電流が流れてサージ吸収が開始され、放電電極間
に、上記電流値と電圧非直線抵抗体の抵抗値との
積に相当する電圧降下が生じる。この電圧降下は
サージ吸収動作の進行に伴つて増大し、これが放
電電極間の沿面放電開始電圧を越えると、上記放
電電極間の誘電体層表面に於いて沿面コロナ放電
が生成する。上記沿面コロナ放電は、放電に伴つ
て電子及びイオンを発生させ、そのプライミング
効果によつて、放電電極間の放電間隙に於ける気
中放電へと移行する。このため、放電間隙にグロ
ー放電を経てアーク放電が生成し、アーク放電の
大電流を通じてサージが吸収される。

上記沿面放電は、気中放電にくらべ、放電遅れ
時間が極めて小さいため、電圧非直線抵抗体によ
るサージ吸収から放電現象によるサージ吸収への
サージ吸収動作の移行時間が短縮される。特に、
酸化ニツケルを主成分とする誘電体層を形成した
場合は、沿面放電特性が非常に良好となつて沿面
放電が容易に生成し、サージ吸収動作の移行時間
が非常に短いものとなる。

また、誘電体層を気密容器の内面に形成したこ
とから、誘電体層を支持する部材を別途用意する
必要がなく、しかも、誘電体層が電圧非直線抵抗
体と接触しないため、電圧非直線抵抗体との反応
等を考慮せず、誘電体層の材料を選定し得る。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明
する。

第１図は、本発明の一実施例に係るサージ吸収
素子を示す断面図である。

図に於いてサージ吸収素子１は、ZnOやSiCあ
るいはこれらの混合物を主成分とし、これに少量
の不純物を添加して焼結させた電圧非直線抵抗体
２の両側に、鉄やニツケルあるいはこれらの合金
等、放電特性の良好な金属材料より成る一対の放
電電極３，３を導電性接着剤（図示せず。）によ
つて接続し、上記放電電極３，３間に放電間隙４
を形成して、該放電間隙４と電圧非直線抵抗体２
とを並列接続している。さらに、上記電圧非直線
抵抗体２を耐熱性及び耐還元性に優れた絶縁体層
５によつて被覆し、これを、セラミツクやガラス
等の絶縁物より成る外囲器６ａの両端に一対の封
止キヤツプ６ｂ，６ｂを封着して形成した気密容
器６内に封入している。また、上記気密容器６の
内面に、沿面放電用の誘電体層７を形成してい
る。該誘電体層７は、その両端が封入キヤツプ６
ｂ，６ｂを介して放電電極３，３に接続されて、
上記放電間隙４及び電圧非直線抵抗体２に並列接
続されている。上記気密容器６中には、希ガスや
窒素ガスあるいは六弗化硫黄ガス等より成る放電
ガスが封入され、封止キヤツプ６ｂ，６ｂの外面
に外部端子８，８が接続される。

上記誘電体層７は、酸化ニツケル等、沿面放電
特性が良好な誘電材料を主成分とし、これを、蒸
着、溶射、塗布等の手段で気密容器６の内面へ付
着させて形成したものであり、その両端部を、封
止キヤツプ６ｂ，６ｂを介してそれぞれ放電電極
３，３と接続することによつて、放電間隙４及び
電圧非直線抵抗体２と並列接続している。

［発明の効果］ 以上詳述の如く、本発明のサージ吸収素子は、
沿面放電用の誘電体層を、放電間隙と電圧非直線
抵抗体とに並列接続しているので、サージが印加
された場合、電圧非直線抵抗体によつてサージ吸
収が開始され、これが誘電体層表面に於ける沿面
放電へ移行し、さらに放電間隙の気中放電、即ち
グロー放電を経てアーク放電へと移行する。上記
沿面放電は、初期電子が少なく、且つ印加電圧が
低い場合でも放電開始遅れ時間が非常に少ないの
で、電圧非直線抵抗体から沿面放電及び気中放電
へのサージ吸収動作の移行時間が短くなつて電圧
非直線抵抗体のエネルギー負荷が軽減され、その
劣化が防止されて寿命特性が向上する。また、エ
ネルギー負荷が軽減されるので、電圧非直線抵抗
体のエネルギー耐量を小さくすることができ、形
状を小型にすることが可能となる。しかも、電圧
非直線抵抗体による速応性とアーク放電による大
電流耐量性は何ら損なわれることなく、そのまま
保持されるものである。

この場合、酸化ニツケルを主成分とする材料で
誘電体層を形成すれば、酸化ニツケルの沿面放電
特性が非常に優れていることから、サージ吸収動
作の移行時間短縮効果が特に大きなものとなる。

また、誘電体層が気密容器の内面に形成される
ているので、支持部材を別途必要とせず製造が簡
単なものとなる。加えて、誘電体層が電圧非直線
抵抗体と接触しないため、電圧非直線抵抗体との
反応等を考慮せずに、誘電体層の材料を選定し得
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図
は、従来例の断面図である。 １……サージ吸収素子、２……電圧非直線抵抗
体、３……放電電極、４……放電間隙、５……絶
縁体層、６……気密容器、７……誘電体層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電圧非直線抵抗体の両端に一対の放電電極を
   接続して上記放電電極間に放電間隙を形成し、上
   記放電間隙と電圧非直線抵抗体とを並列接続し
   て、これを放電ガスで満たされた気密容器に封入
   したサージ吸収素子に於いて、上記気密容器の内
   面に上記放電電極間を接続する沿面放電用の誘導
   体層を設け、もつて該誘電体層と上記放電間隙及
   び電圧非直線抵抗体とを並列接続したことを特徴
   とするサージ吸収素子。 ２ 誘電体層を、酸化ニツケルを主成分とする材
   料によつて形成したことを特徴とする請求項１に
   記載のサージ吸収素子。