JPH0638365A

JPH0638365A - 保安回路

Info

Publication number: JPH0638365A
Application number: JP11071292A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Kasai; 良人河西
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1992-04-03
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1994-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】ヒューズなどの遮断手段を用いることなく、
放電間隙を備えたサージ吸収素子を連続した過電圧から
有効に保護できるため、復旧作業の必要がなく、また、
続流の発生を有効に防止できる保安回路を実現する。【構成】電子回路12に通じる線路Ａ，Ａ’間に、放電
型サージ吸収素子16と正特性抵抗器18とを直列接続して
一体化した電流制限機能付サージ吸収器14を、電子回路
12に対して並列に接続してなる保安回路10。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子回路に通じる通
信ラインや電源ラインなどの線路間に、少なくとも放電
間隙を備えたサージ吸収素子を接続し、サージ等の過電
圧から電子回路を保護する保安回路に係り、特に、定格
電圧以上の過電圧が連続して印加された場合に、アーク
放電による発熱の持続を回避して、サージ吸収素子の溶
融短絡や焼損を防止できると共に、サージ消滅後の続流
を有効に防止できるよう構成した保安回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子機器の電子回路に通じる電源
ライン或いは通信ラインなどの線路間に種々のサージ吸
収素子を接続し、サージなどの過電圧から電子回路を保
護することが行われている。図５はその一例を示すもの
であり、線路Ａ，Ａ’間に放電型のサージ吸収素子ａが
接続されると共に、線路Ａの入力側には過電流遮断手段
としてのヒューズｂが接続される。

【０００３】しかして、上記線路Ａ，Ａ’に入力側から
サージなどの過電圧が瞬間的に印加された場合には、上
記サージ吸収素子ａの放電間隙にグロー放電を経てアー
ク放電が生成する。そして、このアーク放電の大電流を
通じてサージが吸収されるため、電子回路ｃ側には一定
範囲の電圧が供給される。

【０００４】また、電子機器をその定格電圧を上回る電
源に誤接続した場合や、通信ラインを電源に誤接続した
場合、或いはこれらの事態を想定した過電圧試験の実施
等により、線路Ａ，Ａ’間に上記サージ吸収素子ａの定
格電圧以上の過電圧が連続して印加された場合には、上
記ヒューズｂが溶断して線路Ａを開放することにより、
過電圧の印加による過電流の通電を遮断し、上記サージ
吸収素子ａがアーク放電の持続によって溶融短絡したり
焼損することを防止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、サージ吸収素子ａの他に、これを保護するため
のヒューズｂを線路Ａに接続することは、構成の複雑化
及び接続作業の煩雑化を招くこととなる。

【０００６】また、連続した過電圧からサージ吸収素子
ａを保護するために、一旦ヒューズｂを溶断して線路Ａ
を開放すると、過電圧の印加状態が解除された後も線路
Ａは開放されたままであり、電子機器の使用を再開する
ためには新たなヒューズを接続し直す必要があり、その
復旧作業に手間がかかる点で問題であった。

【０００７】さらに、上記サージ吸収素子ａを電源ライ
ンに接続した場合には、サージ吸収素子における上記ア
ーク放電によって、サージ吸収素子ａの両端間の電圧が
電源ラインのピーク電圧以下にまで急激に低下するた
め、サージが去った後にも電源電圧によって放電が持続
し、いわゆる続流が生じることとなる。

【０００８】本発明は、上記した従来例の問題点に鑑み
てなされたものであり、ヒューズなどの遮断手段を用い
ることなく、放電型のサージ吸収素子を過電圧から有効
に保護でき、したがってその復旧作業の必要がなく、ま
た、続流の発生を有効に防止できる保安回路を実現する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る保安回路は、被保護回路に通じる通信
ライン或いは電源ラインなどを構成する線路間に、少な
くとも放電間隙を放電ガスと共に気密容器内に封入して
なるサージ吸収素子を、上記被保護回路に対して並列に
接続してなる保安回路であって、上記サージ吸収素子
に、温度の上昇に伴ってその抵抗値が上昇する正特性抵
抗器を直列に接続するよう構成した。

【００１０】上記サージ吸収素子としては、放電型サー
ジ吸収素子（いわゆるガスアレスタ）が相当する。或い
は、電圧非直線抵抗体の両端に、一対の放電電極を所定
の放電間隙を隔てて対向するように接続し、これを放電
ガスと共に気密容器中に封入してなる、ガスアレスタと
バリスタとの並列接続構造を備えたサージ吸収素子であ
ってもよい。

【００１１】上記正特性抵抗器は、正の温度−抵抗特性
を有する感熱抵抗体によって構成され、電流の通電によ
って一定温度以上に発熱すると、その自己の発熱によっ
て抵抗値が急激に上昇する性質を有している。この正特
性抵抗器は、その抵抗値が上昇を開始する温度が、７０
゜Ｃ以上２００゜Ｃ以下であることが望ましい。また、
その抵抗値が上昇を開始する前の初期抵抗値が、１０Ω
以下であることが望ましい。

【００１２】なお、上記保安回路を構成するサージ吸収
素子及び正特性抵抗器として、それぞれ別体の素子を用
いてもよいが、両者を一体の素子として構成すること
が、取り扱い上望ましい。

【００１３】

【作用】しかして、上記線路にサージ吸収素子の定格電
圧以上のサージが瞬間的に印加されると、上記放電間隙
にアーク放電が生成して該サージを吸収するため、被保
護回路側には一定範囲の電圧が供給される。

【００１４】また、電子機器をその定格電圧を上回る電
源に誤接続した場合や、通信ラインを電源に誤接続した
場合、或いはこれらの事態を想定した過電圧試験の実施
等により、上記線路にサージ吸収素子の定格電圧以上の
過電圧が連続して印加された場合には、上記過電圧によ
る過電流の連続的な通電によって上記正特性抵抗器が発
熱する。そして、該正特性抵抗器が所定温度以上にまで
発熱した時点で、その抵抗値が急激に上昇して電流を制
限するため、上記放電間隙におけるアーク放電が消失す
る。したがって、アーク放電に伴う発熱の持続による素
子の溶融短絡や焼損を防止できる。なお、過電圧の印加
状態が解除された場合には、上記正特性抵抗器の温度が
次第に低下し、その抵抗値も低下するために、元の状態
に自動的に復帰する。

【００１５】なお、通常の瞬間的なサージの印加時に
は、上記正特性抵抗器が発熱する暇がなく、したがって
その抵抗値も上昇しないが、正特性抵抗器の初期抵抗値
によって、ある程度の電流制限がなされるため、サージ
吸収素子の両端間の電圧が電源電圧のピーク値以下にま
で低下することがない。したがって、サージ印加の終了
後に続流が生じることを防止できる。

【００１６】上記「定格電圧」とは、上記サージ吸収素
子の動作電圧のことであり、サージ吸収素子が通常の放
電型サージ吸収素子（ガスアレスタ）の場合には「直流
放電開始電圧」を、また、放電間隙（ガスアレスタ）と
電圧非直線抵抗体（バリスタ）との並列接続構造を備え
たサージ吸収素子の場合には、電圧非直線抵抗体の「バ
リスタ電圧」を意味する。また、上記の「連続して印加
され」という表現は、「一定時間印加され」という意味
であり、「瞬間的に印加され」の対立概念である。した
がって、連続して印加される「過電圧」には、時間の経
過とともに電圧値が変化する交流電圧も当然に含まれる
ものである。以下においても同様である。

【００１７】

【実施例】以下に本発明を、図示の実施例に基づいて説
明する。図１は、本発明に係る保安回路10を示す回路図
である。この保安回路10は、電子機器の電子回路12に通
じる電源ラインを構成する線路Ａ，Ａ’間に、電流制限
機能付サージ吸収器14を、上記電子回路12に対して並列
に接続してなる。この電流制限機能付サージ吸収器14
は、放電型サージ吸収素子16と正特性抵抗器18とを、直
列に接続して一体化した構造を有している。

【００１８】図２は、上記電流制限機能付サージ吸収器
14を示すものである。この電流制限機能付サージ吸収器
14は、基板20の表面に放電型サージ吸収素子16と正特性
抵抗器18とを配置固定し、これらを覆うプラスチック製
のカバー22を装着してなる。

【００１９】上記放電型サージ吸収素子16は、ＮｉやＦ
ｅ等の放電特性の良好な金属によって構成された一対の
放電電極24，24を、所定の放電間隙25を隔てて略平行に
対向するよう配置し、これらをＮｅ，Ａｒ，Ｈｅ等の希
ガスや窒素ガス等の不活性ガスを主体とした放電ガスと
共に、ガラス等よりなる気密容器26内に封入してなる。
上記放電電極24，24には、それぞれジュメット線よりな
るリード線28，28の一端が接続される。該リード線28，
28の他端は、上記気密容器26を貫通して外部へ導出され
る。なお、上記放電電極24，24の表面には、放電開始電
圧を低下させると共に、耐スパッタ性能を向上させるた
めのエミッタ材（ＬａＢ₆，ＢａＯ，ＢａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃
など）が塗布されている。

【００２０】上記正特性抵抗器18は、正の温度−抵抗特
性を有する感熱抵抗体によって構成されており、電流の
通電によって一定温度以上に発熱すると、その自己の発
熱によって抵抗値が急激に上昇する性質を有している。
この正特性抵抗器18は、具体的には、チタン酸バリウム
（ＢａＴｉＯ₃）に希土類元素を混合した材料によって
略円盤状に形成され、一対の外部端子30，30が導出され
ている。

【００２１】上記放電型サージ吸収素子16と正特性抵抗
器18は、上記基板20の裏面において、それぞれの外部端
子の一方がプリント配線32を介して接続される。放電型
サージ吸収素子16及び正特性抵抗器18の他方の外部端子
は、それぞれ基板20の裏面から導出され、電流制限機能
付サージ吸収器14の外部端子34，34を構成する。

【００２２】上記電流制限機能付サージ吸収器14の各外
部端子34，34は、上記線路Ａ及びＡ’にそれぞれ接続さ
れる。この結果、放電型サージ吸収素子16及びこれと直
列接続された正特性抵抗器18が、上記線路Ａ，Ａ’間
に、電子回路12に対して並列に接続される。

【００２３】しかして、上記線路Ａ，Ａ’に、上記放電
型サージ吸収素子16の定格電圧以上のサージが瞬間的に
印加されると、上記放電間隙25に主放電たるアーク放電
が生成し、該サージを吸収する。

【００２４】この場合に、上記放電型サージ吸収素子16
に直列接続された正特性抵抗器18の初期抵抗値によっ
て、ある程度の電流制限がなされるため、放電型サージ
吸収素子16の両端間の電圧が電源電圧のピーク値以下に
まで低下することがない。したがって、サージ印加の終
了後に電源電圧による続流が生じることを防止できる。

【００２５】また、上記線路Ａ，Ａ’に放電型サージ吸
収素子16の定格電圧以上の過電圧が連続して印加された
場合には、該過電圧による過電流の通電によって、上記
正特性抵抗器18が発熱する。そして、正特性抵抗器18が
所定温度以上にまで発熱した時点で、その抵抗値が急激
に上昇して電流を制限するため、放電型サージ吸収素子
16におけるアーク放電が消失する。この結果、アーク放
電の持続によるサージ吸収素子16の溶融短絡や焼損を回
避できる。

【００２６】一方、過電圧の印加状態が解除された場合
には、上記正特性抵抗器18の温度が次第に低下し、その
抵抗値も低下するために、元の状態に自動的に復帰す
る。

【００２７】なお、上記正特性抵抗器18としては、その
抵抗値が上昇を開始する温度が７０゜Ｃ以上２００゜Ｃ
以下のものを用いる。これは、７０゜Ｃ未満の温度で抵
抗値が上昇を開始するよう設定されていると、被保護機
器の周囲の環境温度の変化によって正特性抵抗器18が誤
動作するおそれがあり、また、２００゜Ｃを超える温度
となってもアーク放電が持続していると、その高熱によ
って放電型サージ吸収素子16を組み込んだ基板20等に悪
影響を及ぼす可能性があるからである。この正特性抵抗
器18の抵抗値が上昇を開始する温度は、上記チタン酸バ
リウムに混合する希土類元素の種類や割合を適宜調整す
ることによって、所望の値に設定することができる。

【００２８】また、上記正特性抵抗器18の抵抗値が温度
上昇に伴って上昇を開始する前の初期抵抗値は、１０Ω
以下に設定するのが望ましく、数Ω以下に抑えるのが理
想的である。すなわち、正特性抵抗器18の初期抵抗値が
高いと、サージの印加によって電流が流れた場合に、正
特性抵抗器18の電圧降下が大きなものとなり、その分高
い電圧が電子機器の電子回路12側に印加されることとな
るからである。

【００２９】なお、上記のように、正特性抵抗器18を線
路Ａ或いはＡ’に直列接続することなく、線路Ａ，Ａ’
間に挿入しているため、線路Ａ或いはＡ’において電送
損失が生じることがない。

【００３０】上記のように、正特性抵抗器18と放電型サ
ージ吸収素子16とを、電流制限機能付サージ吸収器14と
して一体化すると、取り扱い上便宜である。もっとも、
必ずしも一体化する必要はなく、別個の素子をそれぞれ
接続することにより、上記保安回路10を構成してもよ
い。

【００３１】上記においては、サージ吸収素子として放
電型サージ吸収素子16を用いたが、これに限られるもの
ではなく、少なくとも放電間隙を備えた構造のサージ吸
収素子であればよい。図３は、かかるサージ吸収素子の
一例を示すものである。このサージ吸収素子40は、Ｚｎ
ＯやＢａＴｉＯ₃ 等の金属酸化物によって構成された電
圧非直線抵抗体42の両端に、一対の放電電極44，44を接
続し、該放電電極44，44間に放電間隙46を形成すること
によって、電圧非直線抵抗体42と放電間隙46との並列接
続構造を実現し、これらを放電ガスと共に両端が開口し
た気密容器たる外囲器48内に収納してなる。そして、上
記放電電極44，44に接続された導電性キャップ部材50，
50によって、上記外囲器48の開口部を気密に封止した構
造を有してなる。

【００３２】図４は、上記サージ吸収素子40と正特性抵
抗器18との接続状態を示すものである。すなわち、上記
サージ吸収素子40の一方の導電性キャップ部材50と、正
特性抵抗器18の一方の平面部とを、導電性接着剤等を介
して接続すると共に、上記サージ吸収素子40の他方の導
電性キャップ部材50及び正特性抵抗器18の他方の平面部
からリード端子52，52を導出してなる。図示は省略した
が、上記サージ吸収素子40と正特性抵抗器18は、図４の
ように一体化された状態で、その外面に樹脂コーティン
グされ、電流制限機能付サージ吸収器として完成され
る。そして、上記リード端子52，52を上記線路Ａ，Ａ’
に接続することによって、上記と同様の保安回路10が構
成される。

【００３３】しかして、上記線路Ａ，Ａ’にサージ吸収
素子40の定格電圧以上のサージが印加されると、まず上
記電圧非直線抵抗体42を通じて直ちにサージ吸収が開始
される。その後、サージ電流量の増加に伴い、電圧非直
線抵抗体42による電圧降下が上記放電電極44，44間の放
電開始電圧を越えると、上記放電間隙46にグロー放電を
経て主放電たるアーク放電が生成し、大きなサージが吸
収される。このように、このサージ吸収素子40は、放電
間隙46（ガスアレスタ）と電圧非直線抵抗体42（バリス
タ）とを並列に接続して一体化した構成を有するため、
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、即応
性と大電流耐量性とを併せ持つ、優れたサージ吸収特性
を発揮し得るものである。

【００３４】上記サージ吸収素子40を用いた場合にも、
正特性抵抗器18によるサージ吸収素子40の溶融・焼損防
止機能及び続流防止機能は、上記と同様に発揮されるこ
とは言うまでもない。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係る保安回路は、上記のよう
に、少なくとも放電間隙を備えたサージ吸収素子に正特
性抵抗器を直列接続してなり、サージ吸収素子の定格電
圧以上の過電圧が連続して印加された場合には、上記正
特性抵抗器の発熱によってその抵抗値が急激に上昇し、
電流の通電を制限して放電間隙に生成したアーク放電を
消失させるので、アーク放電に伴う発熱の持続による素
子の溶融短絡や焼損を有効に防止できる。しかも、線路
を切断せず、過電圧の連続した印加状態が解除された場
合には自動的に正常状態に復帰するため、部品の交換等
の復旧作業が不要となり、繰り返し使用が可能となる。

【００３６】また、サージが瞬間的に印加された場合
に、上記正特性抵抗器の初期抵抗値によってある程度の
電流制限がなされるため、サージ吸収素子の両端間の電
圧が電源電圧のピーク値以下にまで低下することがな
く、サージ消滅後における続流の発生を有効に防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る保安回路を示す回路図である。

【図２】保安回路を構成する電流制限機能付サージ吸収
器（放電型サージ吸収素子、正特性抵抗器）を示す概略
説明図である。

【図３】他のサージ吸収素子を示す概略断面図である。

【図４】上記サージ吸収素子と正特性抵抗器との接続状
態を示す概略説明図である。

【図５】従来の保安回路を示す回路図である。

【符号の説明】

10 保安回路 12 電子回路（被保護回路） 16 放電型サージ吸収素子 18 正特性抵抗器 25 放電間隙 26 気密容器 40 サージ吸収素子 42 電圧非直線抵抗体 44 放電電極 46 放電間隙 48 外囲器（気密容器）Ａ，Ａ’ 線路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被保護回路に通じる通信ライン或いは電
源ラインなどを構成する線路間に、少なくとも放電間隙
を放電ガスと共に気密容器内に封入してなるサージ吸収
素子を、上記被保護回路に対して並列に接続してなる保
安回路であって、上記サージ吸収素子に、温度の上昇に
伴ってその抵抗値が上昇する正特性抵抗器を直列に接続
したことを特徴とする保安回路。
【請求項２】上記サージ吸収素子は、電圧非直線抵抗
体の両端に、一対の放電電極を所定の放電間隙を隔てて
対向するように接続し、これを放電ガスと共に気密容器
中に封入してなることを特徴とする請求項１に記載の保
安回路。
【請求項３】上記サージ吸収素子と正特性抵抗器と
が、一体的に構成されていることを特徴とする請求項１
または２に記載の保安回路。
【請求項４】上記正特性抵抗器は、その抵抗値が上昇
を開始する温度が、７０゜Ｃ以上２００゜Ｃ以下である
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の保安
回路。
【請求項５】上記正特性抵抗器は、その抵抗値が上昇
を開始する前の初期抵抗値が、１０Ω以下であることを
特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の保安回路。