JPH06188106A - バリスタ機能付アレスタ及び、該アレスタを用いた保安器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はバリスタ機能付アレスタ及び、該ア
レスタを用いた保安器に関し、保安器の構成部品点数を
削減して、低コスト化及び小型化すると共に、保安器を
１つの部品として構成することにより、小型、低コスト
の保安器を実現することを目的とする。 【構成】 碍管の両側にアレスタ第１電極７と、アレス
タ第２電極８を設けた２極型のアレスタにおいて、碍管
の部分を、図１Ａのように、バリスタ磁器１６で構成し
た。また、接地側のアレスタ第３電極９を挟んで一体化
した２つの碍管の両側に、アレスタ第１電極７と、アレ
スタ第２電極８とを設けた３極型のアレスタにおいて、
２つの碍管部分を、図１Ｂのように、バリスタ磁器１６
で構成した。更に、上記バリスタ機能付アレスタに、Ｐ
ＴＣサーミスタ２２を設けて一体化し、保安器とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、電話回線の端
末用保安器に利用されるバリスタ機能付アレスタ（避雷
器）及び、該アレスタを用いた保安器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来技術の説明図であり、図６
Ａは保安器の回路例、図６Ｂはアレスタの構成図（断面
図）を示す。

【０００３】図６中、１はアレスタ（避雷器）、２、３
はバリスタ（Varistor）、４、５はＰＴＣサーミスタ
（Positive Temperature Coefficient Thermistor ）、
Ｔ１〜Ｔ４は端子、ＴＧは接地端子を示す。

【０００４】：保安器の説明・・・図６Ａ参照 従来、電話回線の端末用保安器として、例えば、図６Ａ
に示したような回路構成の保安器が使用されていた。

【０００５】この保安器は、落雷、又は強電流配電線と
の混触によって線路設備に発生した異常電圧、異常電流
により、宅内機器、家屋等に重大な危険を与えないため
に設置するものである。

【０００６】図示のように、この保安器は、３極型のア
レスタ１（避雷器又は避雷管）と、バリスタ２、３と、
ＰＴＣサーミスタ４、５で構成されている。そして、端
子Ｔ１、Ｔ２間には、アレスタ１を接続すると共に、２
つのバリスタ２、３を直列接続する。また、端子Ｔ１、
Ｔ３間には、ＰＴＣサーミスタ４を接続し、端子Ｔ２、
Ｔ４間には、ＰＴＣサーミスタ５を接続する。

【０００７】更に、接地端子（ＧＮＤ端子）ＴＧには、
２つのバリスタ２、３の接続点と、アレスタ１の接地側
のアレスタ電極を接続する。 ：保安器の構成素子の説明 上記アレスタ１は、サージ耐量は大きいが、過電圧に対
し、応答遅れがある。また、バリスタ２、３は過電圧に
対し、応答遅れはないが、大きなサージに対して、サー
ジ耐量が不十分である。このため、保安器では、上記の
ように、アレスタとバリスタの双方を使用している。

【０００８】また、ＰＴＣサーミスタ４、５は、通常の
異常電圧等では作動せず、バリスタ２、３やアレスタ１
が劣化、或いは破壊等により、作動しなくなった場合に
作動するものである。

【０００９】：アレスタ１の構造の説明・・・図６Ｂ
参照 上記アレスタ１は、例えば、図６Ｂに示したような３極
構造のアレスタを使用する。

【００１０】すなわち、接地側のアレスタ第３電極９を
挟んで一体化した２つの碍管６の両側に、アレスタ第１
電極７と、アレスタ第２電極８とを設けて、３極型のア
レスタとしたものである。

【００１１】そして、接地側のアレスタ第３電極９と、
アレスタ第１電極７との間、及び接地側のアレスタ第３
電極９と、アレスタ第２電極８との間に、放電用のギャ
ップＧが設定されている。

【００１２】また、アレスタ第１電極７、アレスタ第２
電極８、及び接地側のアレスタ第３電極９には、それぞ
れ端子１０、１１、１２を設ける。なお、端子１０、１
１は電極７、８にロウ付け材１３で固着すると共に、端
子１２は、アレスタ電極９の一端部を端子として使用す
る。

【００１３】：保安器の動作の概要 端子Ｔ１、Ｔ２に過電圧が印加すると、先ず、応答遅れ
の無いバリスタ２、３が作動し、続いて応答遅れのある
アレスタ１が作動する。その結果、端子Ｔ１、Ｔ２間の
過電圧は吸収され消失する。

【００１４】また、バリスタ２、３及びアレスタ１の劣
化等により、作動不可能な状態となった場合には、ＰＴ
Ｃサーミスタ４、５が作動して、過電圧を抑制する。 ：その他の説明 上記アレスタは、３極型のアレスタであるが、接地側の
アレスタ第３電極９を無くせば、２極型のアレスタとな
る。

【００１５】この場合、碍管６は１つだけ使用し、碍管
６の両側に、アレスタ第１、第２電極７、８を設ける。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のも
のにおいては、次のような課題があった。 ：従来の保安器は、図６Ａに示したような回路構成と
なっており、これらの各部品をプリント基板等に実装し
ていた。このため、部品点数が多くなり、保安器が大型
化していた。

【００１７】：部品点数が多いため、各部品をプリン
ト基板に実装する際、手間と時間が多くかかる。従っ
て、保安器の製造コストが高くなる。 ：バリスタやアレスタは、高価な部品でり、上記のよ
うに、２つのバリスタと、１つのアレスタを使用する
と、保安器がコスト高になる。

【００１８】本発明は、このような従来の課題を解決
し、保安器を構成する部品の点数を削減して、保安器を
低コスト化、及び小型化すると共に、保安器を１つの部
品として構成することにより、小型で、低コスト化した
保安器を実現することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図であり、図１中、図６と同じものは、同一符号で示し
てある。また、１６はバリスタ磁器、２２はＰＴＣサー
ミスタ、２３、２４は端子を示す。

【００２０】本発明は上記の課題を解決するため、次の
ように構成した。 ：碍管の両側に、アレスタ第１電極７と、アレスタ第
２電極８を設けた２極型のアレスタにおいて、上記碍管
部分を、バリスタ特性（電圧非直線抵抗特性）を有する
バリスタ磁器１６で構成し、バリスタ機能付アレスタと
した。

【００２１】：接地側のアレスタ第３電極９を挟んで
一体化した２つの碍管の両側に、アレスタ第１電極７
と、アレスタ第２電極８とを設けた３極型のアレスタに
おいて、上記２つの碍管部分を、バリスタ特性（電圧非
直線抵抗特性）を有するバリスタ磁器１６で構成し、バ
リスタ機能付アレスタとした。

【００２２】：構成又は記載のバリスタ機能付ア
レスタに、ＰＴＣサーミスタ２２を設けて一体化し、保
安器とした。 ：構成又は記載のバリスタ機能付アレスタに、自
己復帰型のヒューズを設けて一体化し、保安器とした。

【００２３】

【作用】上記構成に基づく本発明の作用を、図１に基づ
いて説明する。 ：図１Ａ、図１Ｂに示した２極型、又は３極型のバリ
スタ機能付アレスタを保安器に使用した場合には、例え
ば、過電圧入力があった場合、先ず、応答遅れのないバ
リスタ磁器１６が、バリスタとして作動し、過電圧を吸
収する。

【００２４】その後、応答遅れのあるアレスタが遅れて
作動し、その後の過電圧を吸収する。すなわち、従来の
バリスタと、アレスタを合わせた動作特性となる。 ：また、図１Ｃに示した保安器（１つの部品）でも、
バリスタ機能付アレスタの部分が、上記と同様に作動
し、過電圧を吸収する。しかし、バリスタ機能付アレス
タの部分が、劣化等により作動しない場合には、ＰＴＣ
サーミスタが作動し、過電圧を吸収する。

【００２５】：上記のように、バリスタ機能付きアレ
スタ、又は、保安器の使用時には、アレスタが作動する
前に、バリスタが過電圧を吸収するので、応答遅れがな
い。また、バリスタが過電圧を吸収し始めてから、アレ
スタが作動し、サージ等の多くの部分を吸収するので、
バリスタの負担が軽減され、バリスタの劣化が抑制され
る。

【００２６】：図１Ａ、図１Ｂに示したバリスタ機能
付きアレスタでは、従来のアレスタと、バリスタを１個
の部品としたので、保安器の部品点数が削減出来る。そ
の結果、保安器が小型化、軽量化できると共に、低コス
ト化が可能である。

【００２７】：図１Ｃに示した保安器（１つの部品）
では、１つの部品として実現出来るので、従来のような
プリント配線板も不要となり、保安器が、小型化、軽量
化、低コスト化が可能である。また、保安器の取り付け
が簡単で、取り付けスペースも省スペース化出来る。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２〜図５は、本発明の実施例を示した図であ
り、図２は第１実施例の説明図、図３は第２実施例の説
明図、図４は第３実施例の説明図、図５は第４／第５実
施例の説明図である。

【００２９】図２〜図５中、図１、図６と同じものは、
同一符号で示してある。また、１５はバリスタ機能付き
アレスタ、１７はバリスタ電極、１９はガラスコート
部、２１は保安器、２５は接続電極、２６はサーミスタ
第１電極、２７はサーミスタ第２電極、２８はサーミス
タ第３電極、２９はサーミスタ第４電極、３０は樹脂を
示す。

【００３０】§１：第１実施例の説明・・・図２参照 図２Ａは、２極型バリスタ機能付アレスタの斜視図、図
２Ｂは図２ＡのＸ−Ｙ線断面図である。

【００３１】第１実施例は、２極型バリスタ機能付アレ
スタの例である。この２極型バリスタ機能付アレスタ１
５は、従来の２極型アレスタと、バリスタを一体化し
て、１つの部品とした例である。

【００３２】すなわち、このバリスタ機能付アレスタ１
５は、従来のアレスタの碍管に相当する部分を、バリス
タ特性（電圧非直線抵抗特性）を有するバリスタ磁器で
構成したものである。

【００３３】図示のように、このバリスタ機能付アレス
タ１５には、所定の肉厚を有する円筒体状のバリスタ磁
器１６を用い、このバリスタ磁器１６の開口部側（電極
形成部分）を除いて、全ての面に、ガラスコート部１９
を形成する。

【００３４】そして、上記円筒体状のバリスタ磁器１６
の開口部（ガラスコート部のない部分）には、バリスタ
電極１７をメタライズ等により形成し、該バリスタ電極
１７の上には、円盤形状のアレスタ第１電極７と、アレ
スタ第２電極８を設けて、円筒体状のバリスタ磁器１６
内を密封する。

【００３５】この場合、アレスタ第１電極７と、アレス
タ第２電極８を設けて密封した円筒体状のバリスタ磁器
１６内には、例えば、ＳＦ₆ ガスを封入する。また、ア
レスタ第１電極７と、アレスタ第２電極８には、それぞ
れ、第１端子（例えば、リード線）１０と、第２端子１
１（例えば、リード線）をロウ付け材１３で固着する。

【００３６】上記バリスタ磁器としては、例えば、酸化
亜鉛を主成分としたバリスタ磁器、或いは、チタン酸ス
トロンチウムを主成分としたバリスタ磁器を使用する。
このようにすれば、２極型のバリスタ機能付アレスタ
が、１つの部品になる。従って、このバリスタ機能付ア
レスタと、ＰＴＣサーミスタとを接続すれば、保安器が
構成出来る。

【００３７】上記２極型のバリスタ機能付アレスタ１５
を使用した場合には、例えば、過電圧入力があった場
合、先ず、バリスタ磁器１６が、バリスタとして作動
し、過電圧を吸収する。

【００３８】その後、アレスタが遅れて作動し、その後
の過電圧を吸収する。すなわち、従来のバリスタと、ア
レスタを合わせた動作特性となる。 §２：第２実施例の説明・・・図３参照 図３Ａは、３極型バリスタ機能付アレスタの斜視図、図
３Ｂは図３ＡのＸ−Ｙ線断面図である。

【００３９】第２実施例は、３極型バリスタ機能付アレ
スタの例である。この３極型バリスタ機能付アレスタ１
５は、図６に示した従来の３極型アレスタと、バリスタ
を一体化して、１つの部品とした例である。

【００４０】すなわち、このバリスタ機能付アレスタ１
５は、従来の３極型アレスタの２つの碍管に相当する部
分を、バリスタ磁器で構成したものである。図示のよう
に、このバリスタ機能付アレスタ１５には、所定の肉厚
を有する円筒体状のバリスタ磁器１６を２個用い、この
２個のバリスタ磁器１６の開口部側（電極形成部分）を
除いて、全ての面に、ガラスコート部１９を形成する。

【００４１】そして、上記２つのバリスタ磁器１６の開
口部（ガラスコート部のない部分）には、バリスタ電極
１７をメタライズ等により形成する。この電極形成後の
２つのバリスタ磁器１６を重ね合わせ、その間に、アレ
スタ第３電極９（ＧＮＤ側電極）を挟み込んで一体化す
る。

【００４２】また、上記２つのバリスタ磁器１６の両側
の開口部に設けたバリスタ電極１７の上には、円盤形状
のアレスタ第１電極７と、アレスタ第２電極８を設け
て、円筒体状のバリスタ磁器１６内を密封する。

【００４３】この場合、アレスタ第１、第２、第３電極
７、８、９を設けて密封した円筒体状のバリスタ磁器１
６内には、例えば、ＳＦ₆ ガスを封入する。なお、上記
バリスタ磁器としては、例えば、酸化亜鉛を主成分とし
たバリスタ磁器、或いは、チタン酸ストロンチウムを主
成分としたバリスタ磁器を使用する。

【００４４】また、アレスタ第１電極７、アレスタ第２
電極８、及び接地側のアレスタ第３電極９には、それぞ
れ端子１０、１１、１２を設ける。なお、端子１０、１
１は電極７、８にロウ付け材１３で固着すると共に、端
子１２は、アレスタ電極９の一端部を端子として使用す
る。

【００４５】このようにすれば、バリスタ機能付アレス
タが、１つの部品になる。従って、このバリスタ機能付
アレスタと、ＰＴＣサーミスタとを接続すれば、保安器
が構成出来る。

【００４６】上記３極型のバリスタ機能付アレスタ１５
を使用した場合には、例えば、過電圧入力があった場
合、先ず、バリスタ磁器１６が、バリスタとして作動
し、過電圧を吸収する。

【００４７】その後、アレスタが遅れて作動し、その後
の過電圧を吸収する。すなわち、従来のバリスタと、ア
レスタを合わせた動作特性となる。 §３：第３実施例の説明・・・図４参照 図４Ａは、保安器の斜視図、図４Ｂは図４ＡのＸ−Ｙ線
断面図である。

【００４８】第３実施例は、第２実施例の３極型バリス
タ機能付アレスタに、更に、ＰＴＣサーミスタを組み込
んで、保安器とした例である。すなわち、この保安器
は、図６に示した従来の３極型アレスタと、バリスタ
と、ＰＴＣサーミスタとを一体化して、１つの部品とし
た例である。

【００４９】図４に示したように、２つのバリスタ磁器
１６と、アレスタ第１電極７と、アレスタ第２電極８
と、アレスタ第３電極９等で構成されるバリスタ機能付
アレスタ部分の構成は、上記第２実施例と同じ構成なの
で、説明は省略する。

【００５０】第３実施例では、上記バリスタ機能付アレ
スタ（図３参照）を挟んで、その両側に、更に、ＰＴＣ
サーミスタを接続する。この場合、アレスタ第１電極７
と、アレスタ第２電極８の外側（両側）には、接続電極
２５をメタライズ等により形成し、その上に、サーミス
タ第１電極２６と、サーミスタ第３電極２８を設ける。

【００５１】そして、サーミスタ第１電極２６と、サー
ミスタ第３電極２８の外側に、接続電極２５を介して、
ＰＴＣサーミスタ２２を設けると共に、ＰＴＣサーミス
タ２２の外側には、接続電極２５をメタライズ等により
形成し、その上に、サーミスタ第２電極２７と、サーミ
スタ第４電極２９を設ける。

【００５２】なお、上記ＰＴＣサーミスタ２２の外周部
には、ガラスコート部１９を設けて、耐湿性を高める。
また、サーミスタ第２電極２７の端部を端子２３とし、
サーミスタ第４電極２９の端部を端子２４として使用す
るとともに、サーミスタ第１電極２６の端部を第１端子
１０とし、サーミスタ第３電極２８の端部を第２端子１
１として使用する。更に、アレスタ第３電極９の端部
を、第３端子として使用する。

【００５３】以上のようにして、バリスタとアレスタと
ＰＴＣサーミスタとを一体化した保安器を、１つの部品
として実現した。なお、この保安器の動作は、上記従来
の保安器と同じである。

【００５４】§４：第４実施例の説明・・・図５Ａ参照 図５Ａは、第４実施例の保安器（断面図）を示した図で
ある。第４実施例は、第３実施例の保安器を樹脂モール
ドして、更に、耐湿性を向上させた例である。

【００５５】図示のように、第３実施例の保安器を樹脂
モールドすることにより、端子だけを外部に突出させ、
残りの部分を全て、樹脂３０で覆うようにする。このよ
うにすれば、保安器の耐湿性を更に向上させる事ができ
る。

【００５６】§５：第５実施例の説明・・・図５Ｂ参照 図５Ｂは、第５実施例の保安器（断面図）を示した図で
ある。第５実施例は、第１実施例の２極型バリスタ機能
付アレスタに、更に、ＰＴＣサーミスタを組み込んで、
保安器（１つの部品）とした例である。

【００５７】図５Ｂにおいて、バリスタ磁器１６と、ア
レスタ第１電極７、アレスタ第２電極８等で構成される
バリスタ機能付アレスタの構成は、上記第１実施例と同
じ構成なので、説明は省略する。

【００５８】また、上記バリスタ機能付アレスタ（図２
参照）を挟んで、その両側に、更に、ＰＴＣサーミスタ
を接続するが、このＰＴＣサーミスタを付加した部分の
構成は、上記第３実施例と同じなので、説明は省略す
る。

【００５９】以上のようにして、バリスタとアレスタと
ＰＴＣサーミスタとを一体化した保安器を、１つの部品
として実現した。 （他の実施例）以上実施例について説明したが、本発明
は次のようにしても実施可能である。

【００６０】：上記第３実施例におけるＰＴＣサーミ
スタ２２を、自己復帰型のヒューズで置き換えた構成の
保安器としても良い。 ：バリスタ磁器は、円筒体状に限らず、任意の形状で
実施可能である。

【００６１】：端子を出す方向は、どの方向でも良
い。 ：上記第１、第２実施例のバリスタ機能付きアレスタ
を、第４実施例のように、樹脂モールドすることも可能
である。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。 ：本発明のバリスタ機能付きアレスタでは、従来のア
レスタと、バリスタを１個の部品としたので、保安器の
部品点数が削減出来る。

【００６３】その結果、保安器が小型化、軽量化できる
と共に、低コスト化可能である。また、部品点数の削減
により、保安器の組み立て時の手間と時間が減少し、製
造コストが低減可能である。

【００６４】：本発明の保安器は、１つの部品として
実現出来るので、従来のようなプリント配線板も不要と
なり、保安器が、小型化、軽量化、低コスト化可能であ
る。また、保安器の取り付けが簡単で、取り付けスペー
スも省スペース化出来る。

【００６５】：バリスタ機能付きアレスタ、又は、保
安器の使用時には、アレスタが作動する前に、バリスタ
が過電圧を吸収するので、応答遅れがない。また、バリ
スタが過電圧を吸収し始めてから、アレスタが作動し、
サージ等の多くの部分を吸収するので、バリスタの負担
が軽減され、バリスタの劣化が抑制される。

【００６６】：バリスタ磁器、或いは、ＰＴＣサーミ
スタの周囲には、ガラスコート部を設けてある（ガラス
コーティングしてある）ので、耐湿性が向上する。ま
た、樹脂モールドすることにより、更に、耐湿性が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の第１実施例の説明図である。

【図３】本発明の第２実施例の説明図である。

【図４】本発明の第３実施例の説明図である。

【図５】本発明の第４／第５実施例の説明図である。

【図６】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

７ サーミスタ第１電極 ８ サーミスタ第２電極 ９ サーミスタ第３電極 １０ 第１端子 １１ 第２端子 １２ 第３端子 １３ ロー付け材 １６ バリスタ磁器 ２２ ＰＴＣサーミスタ ２３、２４ 端子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 碍管（６）の両側に、アレスタ第１電極
   （７）と、アレスタ第２電極（８）を設けた２極型のア
   レスタにおいて、 上記碍管部分を、バリスタ特性（電圧非直線抵抗特性）
   を有するバリスタ磁器（１６）で構成したことを特徴と
   するバリスタ機能付アレスタ。
2. 【請求項２】 接地側のアレスタ第３電極（９）を挟ん
   で一体化した２つの碍管（６）の両側に、アレスタ第１
   電極（７）と、アレスタ第２電極（８）とを設けた３極
   型のアレスタにおいて、 上記２つの碍管（６）部分を、バリスタ特性（電圧非直
   線抵抗特性）を有するバリスタ磁器（１６）で構成した
   ことを特徴とするバリスタ機能付アレスタ。
3. 【請求項３】 上記請求項１又は請求項２記載のバリス
   タ機能付アレスタに、ＰＴＣサーミスタ（２２）を設け
   て一体化したことを特徴とする保安器。
4. 【請求項４】 上記請求項１又は請求項２記載のバリス
   タ機能付アレスタに、自己復帰型のヒューズを設けて一
   体化したことを特徴とする保安器。