JPH057836B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、気密容器に封入した放電間〓に於け
る放電現象を利用した放電型サージ吸収素子及び
その製造方法に係り、特に、気中放電に対するト
リガ手段として沿面放電を用いることにより、応
答特性の向上を図つた放電型サージ吸収素子及び
その製造方法に関する。

［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
器に封入した放電間〓の放電現象を利用したガス
アレスタ等、種々のサージ吸収素子が用いられて
いる。

上記従来のサージ吸収素子のうち、放電型サー
ジ吸収素子の一種であるガスアレスタ１は、第３
図に示す如く、基体２ａ，２ａ表面にエミツタ層
２ｂ，２ｂを形成した棒状の放電電極２，２を略
平行に対向配置して、該放電電極２，２間に放電
間〓４を形成し、これを、ガラス管より成る外囲
体を封着して形成した気密容器６内に放電ガスと
共に封入し、上記放電電極２，２に接続されたリ
ード線３，３を、上記気密容器６に固定すると共
に、上記容器６を貫通させて外部へ導出した構造
を有している。

上記放電型サージ吸収素子１にサージが印加さ
れると、放電間〓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。

また、上記放電型サージ吸収素子１の製造に際
しては、まず、リード線３，３が接続された基体
２ａ，２ａの表面にエミツタ材料を付着させ、こ
れを両端が開口された外囲体内に挿入して、上記
リード線３，３の端部が外囲体の一端から外へ突
出するように配置する。次いで、外囲体の一端を
加熱して溶融させ、さらに圧潰して付着し、リー
ド線３，３を固定する。その後、外囲体を高周波
コイル内へ配置し、外囲体の他端から排気しなが
らエミツタ材料が熱分解する程度の温度で高周波
加熱を行い、エミツタ材料を分解してエミツタ層
２ｂ，２ｂを形成する。さらに、外囲体内の空
気、エミツタ材料の分解によるガス及び各部材か
ら放出されるガスを排気後、外囲体内に放電ガス
を封入し、外囲体を加熱溶融させて封じ切つて気
密容器６を形成する。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の如く、放電型サージ吸収素子は、気中放
電によつてサージを吸収するものであるため、大
きな電流耐量を有する反面、放電遅れ時間が大き
く、急峻な立ち上がり特性を有するサージに対し
ては、残留サージが発生してサージ防護を十分に
行い得ないという問題がある。

本発明は、上述の点に鑑み案出されたもので、
気中放電を利用したサージ吸収素子の長所を生か
し、且つ短所を改良することにより、電流耐量が
大きく、しかも放電遅れ時間が小さくて、急激に
立ち上がるサージに対しても十分な防護機能を発
揮し得る放電型サージ吸収素子の実現を目的とし
ており、さらに、上記放電型サージ吸収素子を簡
単に製造できる製造方法を得ることを目的とする
ものである。

［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、これを気中放電に対するトリガ手段として用
いることによつて本発明の完成に至つたものであ
る。

従つて、本発明の放電型サージ吸収素子は、放
電ガスで満たされた気密容器内に放電電極を対向
配置して、該放電電極間に放電間〓を形成し、各
放電電極にリード線を接続して、該リード線を上
記気密容器に固定すると共に該気密容器を貫通さ
せて外部へ導出した放電型サージ吸収素子に於い
て、上記気密容器内面の少なくとも上記リード線
間に、上記放電電極を構成する金属の酸化物を主
成分として形成された沿面放電特性が良好な誘電
体層を介在させ、もつて上記放電間〓と該誘電体
層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、上記放電電極を構成
する金属の表面に予め酸化させ、この金属の酸化
物を減圧雰囲気中で加熱して溶融、飛散させ、こ
れを気密容器内面に被着させることによつて形成
される。あるいは、上記放電電極を構成する金属
の表面を減圧した酸化雰囲気中で加熱して、該金
属の表面部分を溶融、飛散させると共に酸化さ
せ、この金属の酸化物を気密容器内面に被着させ
ることによつて形成される。さらに、上記放電型
サージ吸収素子の製造に際し、放電電極を構成す
る基体の表面にエミツタ材料を付着させ、これを
減圧雰囲気中で加熱することによつて、該エミツ
タ材料を分解してエミツタ層を形成し、もつて放
電電極を完成させる工程がある場合には、このエ
ミツタ層形成工程に於ける減圧雰囲気中での加熱
によつて、上記基体を構成する金属或いは金属の
酸化物を溶融、飛散させて、上記誘電体層を形成
してもよい。上記放電電極を、例えばニツケルを
主成分として形成すると共に、上記誘電体層を酸
化ニツケルを主成分として形成するのが望まし
い。

さらに、上記誘電体層の少なくとも表面に、気
密容器内に収容されている部材（例えば、リード
線や放電電極）を構成している金属を材料として
形成した補助放電電極を設けて、該補助放電電極
と放電電極又はリード線との間に、放電電極間の
放電間〓よりも幅の狭い補助放電間〓を形成する
ように構成してもよい。

上記補助放電電極は、気密容器内に収容される
べき部材を減圧雰囲気中で加熱して、上記部材の
表面に溶融させて該部材を構成している金属を飛
散させ、これを誘電体層の少なくとも表面に付着
させることによつてて形成される。あるいは、上
記放電型サージ吸収素子の製造に際し、放電電極
を構成する基体の表面にエミツタ材料を付着さ
せ、これを減圧雰囲気中で加熱することによつ
て、該エミツタ材料を分解してエミツタ層を形成
し、もつて放電電極を完成させる工程がある場合
には、このエミツタ層形成工程に於ける減圧雰囲
気中での加熱によつて、上記気密容器内に収容さ
れるべき部材（放電電極やリード線等）の表面を
溶融、飛散させて上記補助放電電極を形成し得
る。

［作用］ 上述の如く構成された放電型サージ吸収素子に
サージが印加されると、直ちに、リード線間の誘
電体層表面に於いて沿面コロナ放電が発生してサ
ージ吸収が開始される。上記沿面コロナ放電は、
トリガ放電として作用し、放電に伴う電子及びイ
オンのプライミング効果によつて、放電間〓に於
ける気中放電へと移行する。このため、放電間〓
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。この
場合、酸化ニツケルを主成分として上記誘電体層
を形成すれば、酸化ニツケルの沿面放電特性が特
に優れていることから沿面放電の形成に要する時
間が非常に短くなり、大きなトリガ効果が得られ
る。

さらに、誘電体層の表面に補助放電電極を設け
て補助放電間〓を形成した場合には、誘電体層の
表面で発生した沿面コロナ放電は、まず幅の狭い
補助放電間〓に於ける気中放電へと移行し、次い
で、この気中放電は放電電極間の放電間〓へ転移
する。この場合、上記沿面放電から補助放電間〓
の気中放電への移行時間は、補助放電間〓が放電
電極間の放電間〓より幅狭なので、補助放電電極
が存在しないときに於ける沿面放電から上記放電
間〓の気中放電への移行時間より非常に短いもの
となる。しかも、上記補助放電間〓から放電間〓
への気中放電への転移は、補助放電間〓に於ける
気中放電が沿面放電にくらべて多量の電子及びイ
オンを発生させるので、そのプライミング効果に
よつて極めて短時間に行われる。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の実施例を説明す
る。第１図は、本発明の一実施例に係る放電型サ
ージ吸収素子を示す断面図である。図に於いて放
電型サージ吸収素子１は、ニツケルや銅あるいは
アルミニウム等、放電特性の良好な金属材料を棒
状や板状に加工した基体２ａ，２ａの表面に、酸
化バリウムや六硼化ランタン等のエミツタ物質よ
り成るエミツタ層２ｂ，２ｂを被着して一対の放
電電極２，２を形成し、その一端にデユメツト線
（銅被覆鉄ニツケル合金線）や42−６合金線等よ
り成るリード線３，３の一端を接続している。さ
らに、上記リード線３，３を同一方向に揃え、上
記放電電極２，２を略平行に対向配置して上記放
電電極２，２間に放電間〓４を形成し、該放電間
〓４に沿面放電特性が良好な誘電体層５を並列接
続して、これを気密容器６に封入し、上記リード
線３，３の中途部を気密容器６の一端に固定する
と共に該気密容器６の一端を貫通させて上記リー
ド線３，３の他端を外部へ導出している。上記気
密容器６は、ガラス管より成る外囲体を封止して
形成したものであり、その中には、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
が封止される。

上記誘電体層５は、上記放電電極２，２を構成
する金属の酸化物によつて形成される。例えば、
放電電極の基体２ａ，２ａをニツケルによつて形
成すると共に、該基体２ａ，２ａのニツケルを一
部酸化させ、この沿面放電特性が良好な酸化ニツ
ケルを、蒸着、溶射、塗布等によつて気密容器６
の内面に層状に被着させることによつて、誘電体
層５が形成される。この誘電体層５は、リード線
３，３を介して放電電極２，２と接続して、放電
間〓４と並列接続している。

また、第２図に示す如く、上記沿面放電特性が
良好な誘電体層５の少なくとも表面に、補助放電
電極７を形成すればトリガ効果が増大する。上記
補助放電電極７は、銅やニツケルあるいはアルミ
ニウム等、放電特性の良好な金属がその材質とし
て適しており、上記放電電極２、２やリード線
３，３等、気密容器６内に収容されている部材を
構成している金属を材料として形成される。ま
た、この補助放電電極７は、該補助放電電極７と
放電電極２，２又はリード線３，３との間に形成
される補助放電間〓８の幅ｄが、上記放電電極
２，２間の放電間〓４の幅Ｄよりも狭くなるよう
な位置に形成する必要がある。これは、上記金属
材料を蒸着や溶射等によつて、粒子状あるいは粒
子が集合した塊状に誘電体層５の表面に疎らに被
着することによつて容易に形成できる。

次に、上述した放電型サージ吸収素子の製造方
法の一実施例について説明する。

この製造方法にあつては、まず、デユメツト線
より成るリード線３，３を接続したニツケルより
成る基体２ａ，２ａの表面に、該基体２ａ，２ａ
の表面の一部が露出するように炭酸バリウムより
成るエミツタ材料を付着させる。そして、上記リ
ード線３，３を同一方向に揃えて整列治具によつ
て保持して、基体２ａ，２ａを所定間隔で対向さ
せ、これを両端が開口されたガラス管より成る外
囲体内に挿入して、上記リード線３，３の端部が
外囲体の一端から外部へ突出するように収納す
る。さらに、外囲体の一端をガス炎によつて過熱
して溶融させ、溶融部分をピンチヤーによつて内
方向へ圧潰して封着し、リード線３，３の中途部
を外囲体の一端に固定すると共に、上記リード線
３，３を外囲体外へ導出する。この場合、上記外
囲体の加熱を空気中で行うことにより、基体２
ａ，２ａ表面の露出部分が酸化されて酸化ニツケ
ルが形成される。

次いで、外囲体の他端に排気装置を接続し、外
囲体を高周波コイル内に配置して、高周波加熱す
ると共に外囲体内を排気すれば、エミツタ材料の
炭酸バリウムが熱分解して基体２ａ，２ａの表面
に酸化バリウムより成るエミツタ層２ｂ，２ｂが
形成されて放電電極２，２が完成する。同時に、
基体２ａ，２ａ表面の露出部分が溶融して、排気
に伴う外囲体内の減圧によつて飛散を開始する。
排気工程当初に於いては、外囲体内の残留空気濃
度が高いため、基体２ａ，２ａを構成するニツケ
ルが飛散中に酸化されて酸化ニツケルとなり、前
工程で基体２ａ，２ａの表面に形成されていた酸
化ニツケルと共に外囲体の内面に層状に被着し、
沿面放電特性が良好な誘電体層５が形成される。

その後、排気作業の進行に伴つて外囲体内の残
留空気濃度が低下し、遂には飛散したニツケルが
酸化されない状態となる。従つて、このニツケル
が、上記誘電体層５の表面に疎らに付着した時点
でこの操作を終了すれば補助放電電極７が形成さ
れる。上記補助放電電極７は、リード線３，３や
エミツタ層２ｂ，２ｂを構成する金属である銅や
バリウムを飛散させて誘電体層５の表面に疎らに
付着させることによつても形成できる。なお、上
述の補助放電電極７の形成に際し、ニツケル、銅
又はバリウム等、補助放電電極７の材料となる金
属が誘電体層５中に多少混入するが、導電性を生
じさせない程度の混入量に抑えれば何ら支障は生
じない。

最後に、上記排気作業によつて、残留空気、炭
酸バリウム分解による二酸化炭素並びに外囲体及
び外囲体内に収納された部材から放出される不純
ガスを除去して外囲体内を高真空状態とした後、
放電ガスを充填し、さらに上記外囲体の他端を加
熱、溶融させて封じ切つて気密容器６を形成すれ
ば、放電型サージ吸収素子１が完成する。

なお、本実施例の製造方法にあつては、加熱温
度や加熱時間あるいは排気速度等の製造条件及び
各部材を構成する材料の溶融温度や分解温度ある
いは酸化速度等を適宜選定し、最適条件を設定す
る必要がある。

以上のように、誘電体層５や補助放電電極７を
形成するための材料や工程を別途用意する必要が
なく、製造の簡易化が図れるものである。

［発明の効果］ 本発明の放電型サージ吸収素子は、沿面放電特
性が良好な誘電体層と放電間〓とを並列接続して
いるので、サージが印加されると直ちに誘電体層
の表面に於いて沿面コロナ放電が発生し、これが
トリガとなつて、上記沿面放電は、放電間〓に於
ける気中放電、即ち、グロー放電を経てアーク放
電へと移行する。従つて、本発明の放電型サージ
吸収素子は、そのサージ吸収特性が沿面放電の速
応性とアーク放電の大電流耐量性とを併せ持つも
のとなり、急峻なサージに対し、十分な防護機能
を発揮し得るものとなる。上記誘電体層は、放電
電極を構成している金属の酸化物を主成分として
形成されるので、誘電体層を形成するための材料
を別途用意する必要がなく、製造の簡易化が図れ
るものである。この場合酸化ニツケルを主成分と
して誘電体層を形成すれば、酸化ニツケルの沿面
放電特性が優れていることから、トリガ効果が特
に大きなものとなる。

また、誘電体層の表面に補助放電電極を設けて
放電電極間に放電間〓より幅の狭い補助放電間〓
を形成することによつて、沿面コロナ放電は、補
助放電間〓に於ける気中放電へ移行し、さらに放
電電極間の放電間〓へ転移する。この場合、上記
放電の移行時間が、補助放電間〓が狭いことと、
補助放電間〓の気中放電によるプライミング効果
が大きいことによつて短縮されるため、誘電体層
に於ける放電時間が短いものとなる。従つて、沿
面放電による誘電体層の劣化が防止され、寿命特
性が向上する。上記補助放電電極は、気密容器内
に収容されている部材を構成する金属を材料とし
て形成されるため、補助放電電極を構成するため
の材料を別途用意する必要がなく、製造の簡易化
が図れるものである。

さらに、放電型サージ吸収素子の製造に際し、
エミツタ材料を減圧雰囲気中で加熱、分解してエ
ミツタ層を形成する工程がある場合には、その工
程条件を適宜選定することにより、減圧雰囲気中
での加熱を利用して気密容器に収容されている部
材の表面を溶融、飛散させて誘電体層や補助放電
電極を形成することができ、誘電体層や補助放電
電極形成のための工程を別途必要とせず、製造が
より容易となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２
図は補助放電電極を設けた場合の要部断面図であ
り、第３図は従来例の断面図である。 １……放電型サージ吸収素子、２……放電電
極、２ａ……基体、２ｂ……エミツタ層、３……
リード線、４……放電間〓、５……誘電体層、６
……気密容器、７……補助放電電極、８……補助
放電間〓。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放電ガスで満たされた気密容器内に放電電極
   を対向配置して、該放電電極間に放電間〓を形成
   し、各放電電極にリード線を接続して、該リード
   線を上記気密容器に固定すると共に該気密容器を
   貫通させて外部へ導出した放電型サージ吸収素子
   に於いて、上記気密容器内面の少なくとも上記リ
   ード線間に、上記放電電極を構成する金属の酸化
   物を主成分として形成された沿面放電特性が良好
   な誘電体層を介在させ、もつて上記放電間〓と該
   誘電体層とを並列接続したことを特徴とする放電
   型サージ吸収素子。 ２ 放電電極をニツケルを主成分として形成する
   と共に、誘電体層を酸化ニツケルを主成分として
   形成したことを特徴とする請求項１に記載の放電
   型サージ吸収素子。 ３ 誘電体層の少なくとも表面に、気密容器内に
   収容されている部材を構成している金属を材料と
   して形成した補助放電電極を設けて、該補助放電
   電極と放電電極又はリード線との間に、放電電極
   間の放電間〓よりも幅の狭い補助放電間〓を形成
   したことを特徴とする請求項１又は２に記載の放
   電型サージ吸収素子。 ４ 補助放電電極を、リード線を構成している金
   属を材料として形成したことを特徴とする請求項
   ３に記載の放電型サージ吸収素子。 ５ 補助放電電極を、放電電極を構成している金
   属を材料として形成したことを特徴とする請求項
   ３に記載の放電型サージ吸収素子。 ６ 放電ガスで満たされた気密容器内に放電電極
   を対向配置して、該放電電極間に放電間〓を形成
   し、各放電電極にリード線を接続して、該リード
   線を上記気密容器に固定すると共に該気密容器を
   貫通させて外部へ導出し、上記気密容器内面の少
   なくとも上記リード線間に、沿面放電特性が良好
   な誘電体層を介在させ、もつて上記放電間〓と該
   誘電体層とを並列接続した放電型サージ吸収素子
   の製造方法であつて、上記放電電極を構成する金
   属の表面を予め酸化させ、この金属の酸化物を減
   圧雰囲気中で加熱して溶融、飛散させ、これを気
   密容器内面に被着させることによつて、上記誘電
   体層を形成することを特徴とする放電型サージ吸
   収素子の製造方法。 ７ 放電ガスで満たされた気密容器内に放電電極
   を対向配置して、該放電電極間に放電間〓を形成
   し、各放電電極にリード線を接続して、該リード
   線を上記気密容器に固定すると共に該気密容器を
   貫通させて外部へ導出し、上記気密容器内面の少
   なくとも上記リード線間に、沿面放電特性が良好
   な誘電体層を介在させ、もつて上記放電間〓と該
   誘電体層とを並列接続した放電型サージ吸収素子
   の製造方法であつて、上記放電電極を構成する金
   属の表面を減圧した酸化雰囲気中で加熱して、該
   金属の表面部分を溶融、飛散させると共に酸化さ
   せ、この金属の酸化物を気密容器内面に被着させ
   ることによつて、上記誘電体層を形成することを
   特徴とする放電型サージ吸収素子の製造方法。 ８ 放電電極を構成する基体の表面に、該表面の
   一部が露出するようにエミツタ材料を付着させ、
   これを減圧雰囲気中で加熱することによつて、該
   エミツタ材料を分解してエミツタ層を形成し、も
   つて放電電極を完成させると共に、この時の減圧
   雰囲気中での加熱によつて、上記基体を構成する
   金属或いは金属の酸化物を溶融、飛散させること
   を特徴とする請求項６又は７に記載の放電型サー
   ジ吸収素子の製造方法。 ９ 放電ガスで満たされた気密容器内に放電電極
   を対向配置して、上記放電電極間に放電間〓を形
   成し、上記放電電極にリード線を接続して、該リ
   ード線を上記気密容器に固定すると共に該気密容
   器を貫通させて外部へ導出し、上記気密容器内面
   の少なくとも上記リード線間に、上記放電電極を
   構成する金属の酸化物を主成分として形成された
   沿面放電特性が良好な誘電体層を介在させ、もつ
   て上記放電間〓と該誘電体層とを並列接続すると
   共に、誘電体層の少なくとも表面に補助放電電極
   を設けて、該補助放電電極と放電電極又はリード
   線との間に、上記放電電極間の放電間〓よりも幅
   の狭い補助放電間〓を形成した放電型サージ吸収
   素子の製造方法であつて、気密容器内に収容され
   るべき部材を減圧雰囲気中で加熱して、上記部材
   の表面を溶融させて該部材を構成している金属を
   飛散させ、これを誘電体層の少なくとも表面に付
   着させて上記補助放電電極を形成することを特徴
   とする放電型サージ吸収素子の製造方法。 １０ 放電電極を構成する基体の表面に、該表面
   の一部が露出するようにエミツタ材料を付着さ
   せ、これを減圧雰囲気中で加熱することによつ
   て、該エミツタ材料を分解してエミツタ層を形成
   し、もつて放電電極を完成させると共に、この時
   の減圧雰囲気中での加熱によつて、気密容器内に
   収容されるべき部材の表面を溶融させて該部材を
   構成している金属を飛散させることを特徴とする
   請求項９に記載の放電型サージ吸収素子の製造方
   法。