JPH0691705B2 - 過電圧過電流保護のサ−ジ吸収素子 - Google Patents

過電圧過電流保護のサ−ジ吸収素子

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JPH0691705B2
JPH0691705B2 JP61243121A JP24312186A JPH0691705B2 JP H0691705 B2 JPH0691705 B2 JP H0691705B2 JP 61243121 A JP61243121 A JP 61243121A JP 24312186 A JP24312186 A JP 24312186A JP H0691705 B2 JPH0691705 B2 JP H0691705B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は,継続的な過電圧過電流の負荷から保護された
サージ吸収素子に関し,特に継続的な過電圧(該サージ
吸収素子が動作する以上の電圧)過電流(放電がアーク
状態になるような電流)が印加された場合,該サージ吸
収素子が発熱し,ひいては該サージ吸収素子が取付けら
れた基板が発火することを未然に防止できる構造のサー
ジ吸収素子に関する。
[従来の技術] サージ吸収素子の使用法として一般には,該サージ吸収
素子を取り付ける回路の最大の回路電圧より高い動作電
圧にしたサージ吸収素子を取付け,該回路に雷サージ等
の瞬時的な過電圧が侵入した場合のみ該サージ吸収素子
が動作し,該回路に取付けられた電子部品を保護するも
のである。従って,サージ吸収素子の一般的な特性とし
て該サージ吸収素子の動作電圧以下の電圧では通常高抵
抗を有しているが,該サージ吸収素子の動作電圧以上の
電圧では,数十Ω以下の低い抵抗値になる。サージ吸収
素子は,このような特性を有している為に,継続的な過
電圧過電流がサージ吸収素子に印加された場合,該サー
ジ吸収素子には常に電流が流れ続け,該サージ吸収素子
は発熱を起こし,ひいては発火の原因となる。
通常,このような継続的な過電圧過電流が回路に印加さ
れることは考えられないが,不慮の場合を想定して最大
限の安全対策を施していく考えが広まってきている。そ
の例として,米国のUL(Underwriter's Laboratories I
nc.)においては,このような継続的な過電圧過電流が
印加された場合,機器が発火し,ひいては,火災の原因
になるのを防止しようとする考え方が採用され,既に,
規格化されつつある。これに同調するように各国の規格
も,同様の安全規格が採用されつつある。
[発明が解決しようとする問題点] このような継続的な過電圧過電流が流れた場合,問題に
なるのは,機器に取付けられているサージ吸収素子への
影響である。現在多くの機器にはサージ吸収素子が取付
けられており誘導雷等による機器の誤動作,破壊等の対
策がなされているが,該サージ吸収素子の取付け箇所は
一般的に機器に接続されている電源線(通常,商用100V
等)或いは通信線(電話回線等)の入口である。このよ
うなサージ吸収素子は、前記に説明したように過電圧に
対して低い抵抗値を示すため,そのとき,一種の発熱体
となり,機器の発火をもたらす危険性がある。
本発明は,以上のような継続的な過電圧過電流の負荷に
対しても保護手段を備えるサージ吸収素子を提供するも
のである。
即ち,本発明の目的は,継続的な過電圧過電流によるサ
ージ吸収素子の発熱の危険性を除き,安全なサージ吸収
素子を提供するものである。
[問題点を解決するための手段] 本発明は,ギャップ式放電管或いはマイクロギャップ式
放電管のサージ吸収素子の放電管の内部に,継続的な過
電圧過電流印加のときにサージ吸収素子のアーク放電に
より発生する発熱により溶融溶断する低融点金属棒が組
み込まれたことを特徴とする継続的な過電圧過電流負荷
に対して保護されたサージ吸収素子である。
[作用] 本発明によると,ギャップ式放電管或いはマイクロギャ
ップ式放電管などのサージ吸収素子の放電管の内部に,
低融点金属棒を組み込んだ構造を作り,継続的な過電圧
過電流が印加された場合にサージ吸収素子のアーク放電
により発生した発熱により溶融溶断させ,その過電圧過
電流の侵入回路を遮断し,サージ吸収素子の発熱損傷を
防止するものである。
継続的な過電圧過電流が機器の電子回路に印加されるこ
とは,通常では考えられないが,電源からの漏電,他の
電源,回路からの漏電流,誘導電流などにより,継続的
に過電圧過電流が掛けられることがある。このようなと
き,サージ吸収素子を保護し,サージ吸収素子及びそれ
を取付けた基板などの装置が発煙,或いは発火に至らし
めないようにするものである。このような継続的な過電
圧過電流によるサージ吸収素子の発熱の危険を防止する
ために,本発明者らは,サージ吸収素子の表面に温度ヒ
ューズ或いは低融点金属棒を取付け,サージ吸収素子回
路を保護する方法を特許出願した(特願昭61−152703
号,特願昭61−158854号,特願昭61−158855号,特願昭
61−168856号)が,これらはサージ吸収素子の外側表面
発熱により作動するものである。
サージ吸収素子の構成は,次の如きものである。即ち,
サージ吸収素子には、ギャップ式放電管,それを改良し
たマイクロギャップ式放電管等がある。ギャップ式放電
管の吸収素子は,電極間にサージ電圧が印加された場
合,放電が生じ,機器回路を保護するように,サージ電
流が吸収素子を通して流れるものである。
従来のサージ吸収素子では,以下の比較例で示すよう
に,一般的な機器に用いられる3A程度のヒューズが溶断
しないような小さい電流値でも,サージ吸収素子に継続
的に印加されると,数十秒〜数分でサージ吸収素子が発
熱し,それにより,基板も発火する危険がある。
それに対して,本発明のサージ吸収素子は,簡単な構造
で継続的な過電圧過電流印加による火災等の危険を防止
できるものである。
本発明は,ギャップ式放電管或いはマイクロギャップ式
放電管のようなサージ吸収素子の放電管の内部に低融点
金属線を組み込むことによって,継続的過電圧過電流が
サージ吸収素子に印加されると,素子がアーク放電を起
こすことにより発生する発熱により,その低融点金属線
が溶融溶断し,継続的過電圧過電流の侵入回路を遮断
し,継続的過電圧過電流印加時にサージ吸収素子を保護
し,同時に機器回路を継続的過電圧過電流から保護する
ことができるものである。このような構造のサージ吸収
素子は,本発明者らが以前発明出願したサージ吸収素子
に比べて更に,より低い温度で継続的過電圧過電流の侵
入回路の遮断ができ,また,寸法的にも小型化がより容
易な構造のものである。
本発明のサージ吸収素子においては,低融点金属線の一
方を,ギャップ式放電管又はマイクロギャップ式放電管
などのサージ吸収素子の内部リード線部(又は電極部)
の一方に電気的に接続させ,そして,その低融点金属線
の他端を,その放電管の外部に取り出し,新たにそのサ
ージ吸収素子の3本目の外部リード線(又は電極)とし
て設けるものである。この3本目の外部リード線(又は
電極)は,電源側或いは通信線側に接続させるようにす
る,所謂,三端子型のサージ吸収素子である。この三端
子型サージ吸収素子は,機器回路に接続されるリード線
部(端子)と,電源線或いは通信線側に接続されるリー
ド線部(端子)とは,異なっており,極性を有している
ものである。然し乍ら,本発明は,更に,三端子型のサ
ージ吸収素子においても極性を有しない構造のものも製
造できる。即ち,サージ吸収素子の内部リード線部(電
極)の一方に,低融点金属線を2本電気的に接続し,各
々の低融点金属線に電気的に接続したリード線を各々外
部リード線として取り出す構造のものにし,端子に極性
を持たせないようにしたものである。即ち,このような
構造のサージ吸収素子では,3本の外部リード線のうち2
本のリード線部(端子)低融点金属線が取り付けられて
いるために,回路基板に取り付ける際に極性について特
に考慮する必要はないものである。
更に本発明のサージ吸収素子の構造については,サージ
吸収素子の外部リード線部(端子)と,低融点金属線の
外部リード線部(端子)について各々独立にされて,計
4本の外部リード線部(端子)を設けたものも作ること
ができる。
このように本発明では,ギャップ式放電管,マイクロギ
ャップ式放電管などのサージ吸収素子の内部に低融点金
属線を組み込むことにより,継続的過電圧過電流の印加
を,防止し,同時に機器回路を保護することができるも
のである。
低融点金属線として特に限定されるものはないが,融点
が低く且つ電気伝導度の高い金属線が好適であり,例え
ば,錫,ビスマス,カドミニウム,鉛,亜鉛,アンチモ
ン,アルミニウム,ガリウム,インジウム又はこれらの
合金などを使用できる。
尚,サージ吸収素子内部への低融点金属線の接続方法,
その形状,配置について特に限定するものではないが,
サージ吸収素子のアーク放電により生ずる発熱を低融点
金属線がより効率良く,十分に吸収できるように配置
し,取り付けることが好適である。
次に,本発明のサージ吸収素子を,次の具体的な実施例
により,説明するが,本発明は,次の説明に限定される
ものではない。
[実施例1] マイクロギャップ式放電管のサージ吸収素子の本発明の
実施例をその断面を模式的に示す第1(A)図により説
明する。
マイクロギャップ式放電管の一方の内部リード線部12′
と低融点金属線として亜鉛線15をスポット溶接により電
気的に接続した後,亜鉛線15の他方端にジュメット線14
をスポット溶接させたものを,ガラス管16の中に封じ込
めたものである。ガラス管16の外部に位置する外部リー
ド線としては,マイクロギャップを有するサージ吸収素
子11に接続された外部リード線13と,亜鉛線15に接続さ
れた外部リード線14と,サージ吸収素子11及び亜鉛線15
に接続された外部リード線12の3本を有する3端子型の
マイクロギャップ式放電管である。
外部リード線13と14を電源側に接続させることにより継
続的過電圧過電流がマイクロギャップ式放電管に印加さ
れた場合,該マイクロギャップ式放電管内部の素子11の
アーク放電により該亜鉛線15が溶融溶断し,これによっ
て該継続的過電圧過電流が該マイクロギャップ式放電管
に印加されるのを遮断し,同時に,その先の機器回路に
も継続的過電圧過電流が印加されないものである。
第1(B)図に取付け回路図を示す。電源24から継続的
過電圧過電流が,マイクロギャップ式放電管21に印加さ
れた場合,先ずマイクロギャップ式放電管21の内部のマ
イクロギャップを有する素子22がアーク放電を起こし発
熱するが該発熱によりマイクロギャップ式放電管21の内
部の亜鉛線23が溶融溶断し,マイクロギャップ式放電管
に印加された該過電圧過電流が遮断され,同時に,該継
続的過電圧過電流が機器回路25に印加されることも防止
できる。
第1表に,この本実施例による構成での試験結果を示
す。
第1表の結果から,継続的な過電圧過電流がマイクロギ
ャップ式放電管に印加されたとき,基板が発煙及び発火
することなく,約0.1〜3秒で亜鉛線は,溶断し,継続
的な過電圧過電流を遮断した。
[実施例2] 本発明のマイクロギャップ式放電管のサージ吸収素子を
第2(A)図に示す。
実施例1と異なり低融点金属線を180度回転させ外部リ
ード線33と34とをサージ吸収素子の両端に配置したもの
である。実施例1では高電圧のサージ吸収素子におい
て,マイクロギャップの放電開始電圧よりも低い電圧で
も,リード線13と14の間で放電するおそれの危険がある
が,実施例2では,それを防止するものである。
この実施例では,低融点金属として銅線35を用い,スポ
ット溶接により,サージ吸収素子としてマイクロギャッ
プ放電管の一方の内部リード線部32′と電気的に接続さ
せ,更に,その銅線35の他端にジュメット線34をスポッ
ト溶接したものを,ガラス管36中に封じ込めた構造のも
のである。ガラス管外部に位置する外部リード線として
は,マイクロギャップを有する素子31に接続された外部
リード線33と,銅線35に接続された外部リード線34と,
素子31及び銅線35に接続された外部リード線32の3本の
端子を有するものであり,三端子型のマイクロギャップ
式放電管に関するものである。
この実施例では,外部リード線33と34を電源側に接続さ
せることにより継続的過電圧過電流がマイクロギャップ
式放電管に印加された場合,該マイクロギャップ式放電
管内部の素子31がアーク放電し発熱する。その発熱によ
り該銅線35が溶融溶断し,それによりその継続的過電圧
過電流を遮断し,同時に,その先の機器回路側に対する
その継続的過電圧過電流の印加を防止するものである。
第2(B)図に,取付け回路図を示す。この取付け回路
図では,電源44からの継続的な過電圧過電流がマイクロ
ギャップ式放電管に印加された場合,まずマイクロギャ
ップ式放電管内部の素子42がアーク放電を起こし,発熱
するが,その発熱によりマイクロギャップ式放電管41の
内部に取り付けた銅線43が溶融,溶断し,マイクロギャ
ップ式放電管41に印加された継続的な過電圧過電流を遮
断し,同時に機器回路45に継続的過電圧過電流が印加さ
れることを防止しているものである。
第2表に,この実施例による構成での試験結果を示す。
第2表の結果から,継続的な過電圧過電流がマイクロギ
ャップ式放電管に印加されたとき,基板が発煙及び発火
することなく,約0.4〜6秒で低融点金属の銅線は,溶
断し,継続的な過電圧過電流を遮断した。
[実施例3] ギャップ式放電管のサージ吸収素子の1例を断面図の第
3(A)図により説明する。
サージ吸収素子としてギャップ式放電管51を用いた例で
あり,その内部に低融点金属線としてアルミニウム線55
を用い,その両端にジュメット線53,54をカシメ56,56′
により電気的に接続したものを、ギャップ素子57の近傍
に配置しガラス管58中に封じ込めた構図である。このギ
ャップ式放電管サージ吸収素子は,外部リード線として
は,ギャップを有するサージ吸収素子57に接続された外
部リード線51と52及びアルミニウム線55に接続された外
部リード線53と54の4本の外部リード線を有する四端子
型のサージ吸収素子である。
サージ吸収素子の端子と継続的過電圧過電流防止用の端
子が独立であり,継続的過電圧過電流がサージ吸収素子
に印加された場合,該ギャップ式放電管内部の素子57が
アーク放電し,発熱し,その発熱が,アルミニウム線55
を溶融溶断するものである。
第3図(b)に取付け回路図を示す。電源64から継続的
過電圧過電流が,ギャップ式放電管素子61に印加された
場合,先ずギャップ式放電管61の内部のギャップを有す
る素子62がアーク放電を起こし発熱するが該発熱により
放電管61の内部のアルミニウム線63が溶融溶断し,印加
された過電圧過電流が遮断され,同時に,その継続的過
電圧過電流が機器回路65に印加することも防止できる。
第3表に,この本実施例による構成での試験結果を示
す。
第3表の結果から,継続的な過電圧過電流がギャップ式
放電管に印加されたとき,基板が発煙及び発火すること
なく,約0.5〜4秒でアルミニウム線は,溶断し,継続
的な過電圧過電流を遮断した。
[実施例4] マイクロギャップ式放電管のサージ吸収素子の他の1例
を模式断面図の第4(A)図により説明する。
低融点金属線を2本用い,放電管内部のギャップ素子の
両側に配置したものである。低融点金属線として銅線を
用い,銅線76,77を内部リード線73にスポット溶接し,
各銅線の他端を各々ジュメット線74,75をスポット溶接
により電気的に接続したものを,ガラス管78中に封じ込
めたものである。ガラス管外部に位置する外部リード線
としては,マイクロギャップを有する素子31に接続され
た外部リード線72と,銅線76,77に各々接続された外部
リード線74と75の3本の端子を有するものであり,三端
子型のマイクロギャップ式放電管に関するものである。
更に,この実施例では,外部リード線74,75に電源と機
器回路とを取付けようとする場合にその極性を有しない
ものである。
この実施例では,外部リード線74或いは75を電源側に接
続させることにより継続的過電圧過電流がマイクロギャ
ップ式放電管に印加された場合,該マイクロギャップ式
放電管内部の素子71がアーク放電し発熱する。その発熱
により該銅線76及び77が溶融溶断し,それによりその継
続的過電圧過電流が遮断され,同時に,その先の機器回
路側に対するその継続的過電圧過電流の印加を防止する
ものである。
第4(B)図に,取付け回路図を示す。この取付け回路
図では,電源85からの継続的な過電圧過電流がマイクロ
ギャップ式放電管に印加された場合,まずマイクロギャ
ップ式放電管内部の素子82がアーク放電を起こし,発熱
するが,その発熱によりマイクロギャップ式放電管81の
内部に取り付けた銅線83,84が溶融,溶断し,マイクロ
ギャップ式放電管41に印加された継続的な過電圧過電流
を遮断し,同時に機器回路86に継続的過電圧過電流が印
加されることを防止しているものである。
第4表に,この実施例による構成での試験結果を示す。
第4表の結果から,継続的な過電圧過電流がマイクロギ
ャップ式放電管に印加されたとき,基板が発煙及び発火
することなく,約0.4〜6秒で低融点金属の銅線は,溶
断し,継続的は過電圧過電流を遮断した。
[比較例] ギャップ式放電管及びマイクロギャップ式放電管のサー
ジ吸収素子に,継続的な過電圧過電流を印加した結果を
観察した。ギャップ式放電管及びマイクロギャップ式放
電管に対する継続的な過電圧過電流負荷試験を,基板材
質;ベークライトで,印加電圧AC300V,印加電流900mA
で,行なったところ,印加時間各々45秒及び55秒で,基
板が発火した。
一般的な機器に用いられる3A程度のヒューズが溶断しな
いような小さい電流値でも,サージ吸収素子に継続的に
印加されると,数十秒〜数分でサージ吸収素子が発熱
し,それにより,基板も発火する危険がある。
[発明の効果] 本発明のサージ吸収素子は,その放電管内部に配置され
た低融点金属線により,第1に,該吸収素子に継続的に
過電圧過電流が印加されたときに該吸収素子を保護でき
ること,第2に,本発明のサージ吸収素子は,継続的な
過電圧過電流による発煙発火の危険を防止するサージ吸
収素子を提供できること,第3に,従って,簡単な構造
のサージ吸収素子により,継続的な過電圧過電流を遮断
できる回路を提供できることなどの技術的な効果が得ら
れた。
【図面の簡単な説明】
第1(A)及び1(B)図は,本発明のサージ吸収素子
の1例のマイクロギャップ式放電管の構造を示す断面図
と取付け回路を示す図である。 第2(A)及び2(B)図は,本発明のサージ吸収素子
の1例のマイクロギャップ式放電管の構造を示す断面図
と取付け回路を示す図である。 第3(A)及び3(B)図は,本発明のサージ吸収素子
の1例のギャップ式放電管の構造を示す断面図と取付け
回路を示す図である。 第4(A)及び4(B)図は,本発明のサージ吸収素子
の1例のマイクロギャップ式放電管の構造を示す断面図
と取付け回路を示す図である。 [主要部分の符号の説明] 11,31,57,71……サージ吸収素子 15,35,55,76,77……低融点金属線 16,36,58,78……ガラス管 24,44,64,85……電源 25,45,65,86……機器回路 23,43,63,83,84……低融点金属線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】サージ吸収素子の放電管の内部に,継続的
    な過電圧過電流印加のときにサージ吸収素子のアーク放
    電により発生する発熱により溶融溶断する低融点金属棒
    が組み込まれたことを特徴とする継続的な過電圧過電流
    負荷に対して保護されたサージ吸収素子。
JP61243121A 1986-10-15 1986-10-15 過電圧過電流保護のサ−ジ吸収素子 Expired - Lifetime JPH0691705B2 (ja)

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