JPH07169554A - サージ吸収素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、例えば電話機、ＦＡＸ等の通信ライ
ン端末等として使用される電子機器に使用されるサージ
吸収素子に関し、従来の良好なサージ吸収特性はそのま
ま維持するとともに耐熱特性を向上させる。 【構成】マイクロギャップ１３を隔てて塗膜された導電
性皮膜１２を有する絶縁製基体１１とガラス製外装管１
５との間にセラミックス管３１を装入した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電話機、ＦＡＸ
等の通信ライン端末等の電子機器に使用されるサージ吸
収素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図３に示す構造のサージ吸収
素子が広く使用されている（特公昭６３−５７９１８号
公報参照）。図３に示すサージ吸収素子１０には、導電
性皮膜１２を有し、その導電性皮膜１２がレーザでカッ
トされて、幅が数１０μｍ程度の環状に取り巻くマイク
ロギャップと呼ばれる間隙１３が形成された、例えばセ
ラミックス製の絶縁性基体１１が備えられている。

【０００３】この絶縁性基体１１の両端部には金属キャ
ップ１４が被冠され、周囲をガラス製の外装管１５で取
り巻かれ、内部の空間１６にガスが封入され、両端が封
止電極１７で封止され、その封止電極１７からリード１
８が延びている。図１に示す構造のサージ吸収素子１０
の封止電極１７どうしの間にサージ電圧が印加される
と、間隙１３を隔てた導電性皮膜１２どうしの間にグロ
ー放電が発生し、次いで空間１６全体に気体放電が発生
する。この気体放電の発生は極めて迅速であって放電遅
れはほとんどなく、印加されたサージが有効に吸収され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例は、サ
ージ吸収特性は極めて優れているが、放電管タイプのサ
ージ吸収素子であることから、一旦放電開始電圧以上の
直流電圧もしくは交流電圧が印加されると放電が持続
し、この放電に伴う発熱によりガラス製外装管１５が溶
融し、発火の危険性がある。

【０００５】図４は、この課題を解決すべく開発され
た、従来のサージ吸収器の模式図である（特願平２−２
４４９０号公報参照）。この図４に示すサージ吸収器２
０は、図３に示すサージ吸収素子１０と、そのサージ吸
収素子１０に密着して配置された低融点金属線２１を備
えている。このサージ吸収器２０は、放電が持続したと
きの発熱により低融点金属線２１を溶断させ、これによ
り電流の流入を物理的に遮断し過度の発熱を回避するも
のである。

【０００６】しかしこのサージ吸収器２０は、部品点数
が多く、構造が複雑であり、したがって低コスト化に不
向きであるという問題を有している。また、図３に示す
構造のサージ吸収素子において、ガラス製の外装管１５
に代えてセラミックス製の外装管を使用したサージ吸収
素子も知られている。このセラミックス外装管を使用し
たサージアブソーバは耐熱性には優れているが、セラミ
ックス外装管と封止電極とを直接封止するはセラミック
ス外装管にメタライズやろう付けが必要であり、工程が
複雑でありコスト高となるという問題を有している。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑み、従来の良好な
サージ吸収特性はそのまま維持するとともに耐熱特性を
向上させたサージ吸収素子を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のサージ吸収素子は、表面に、環状に取り巻く間隙を
残して塗膜された導電性皮膜を有する絶縁性基体と、そ
の絶縁性基体を、その絶縁性基体との間に所定の気体が
封入された空間を残して取り巻くガラス管と、上記間隙
の両側の上記導電性皮膜とそれぞれ電気的に接続される
とともに、上記ガラス管とともに上記空間を密封する封
止電極とを備えたサージ吸収素子において、上記絶縁性
基体と上記ガラス管との間に、絶縁性基体との間および
ガラス管の内壁との間の双方にそれぞれ間隙を残して装
入されたセラミックス管を備えたことを特徴とするもの
である。

【０００９】ここで、上記絶縁性基体は、比誘電率が６
〜１０の絶縁体であることが好ましく、具体的にはムラ
イト磁器、フォルステライト磁器、アルミナ磁器および
ステアタイト磁器よりなる群の中から選ばれた一種であ
ることが好ましい。また、上記導電性皮膜は、導電性金
属酸化物および侵入型窒化物よりなる群の中から選ばれ
た一種の化合物、具体的には、酸化錫、酸化ニオブ、酸
化モリブデン、酸化タングステン、窒化チタン、窒化タ
ンタルよりなる群の中から選ばれた一種であることが好
ましい。

【００１０】さらに、上記気体として、アルゴンガス、
もしくはアルゴンガスおよびネオンガスよりなる混合ガ
スを用いることが好ましい。また、上記セラミックス管
は、上記絶縁性基体と同様に、比誘電率が６〜１０の絶
縁体であることが好ましく、具体的にはムライト磁器、
フォルステライト磁器、アルミナ磁器およびステアタイ
ト磁器よりなる群の中から選ばれた一種であることが好
ましい。

【００１１】

【作用】サージ吸収素子の耐熱特性を向上させるために
は、このサージ吸収素子に使用されるガラス管を軟化点
まで上昇させないことである。その理由は、軟化点以上
ではガラスの電気的抵抗値が低下し、ガラス全体に電流
が流れるため発熱量が急増するからである。ガラス管を
軟化点まで上昇させないようにするためには、放電が生
じている導電性皮膜からガラス管をできる限り離すこと
が考えられるが、製造方法その他の問題よりその大きさ
には制限がある。そこで、ガラス管の内側に熱的緩衝材
となりうる物質を装入する方法を検討した。その物質と
して考えたのがセラミックスであり、熱伝導性、耐熱
性、入手の容易さ等で他の材質より優位である。これを
装入することにより、局所的に発生する熱を広範囲に分
散される。

【００１２】本発明は、絶縁性基体との間、およびガラ
ス管との間の双方に間隙を残してセラミックス管を装入
したことに特徴を有し、これにより、従来ガラス管に直
接放熱されていた熱がセラミックス管を経由することに
なり、ガラス管の直接的な急加熱が避けられ、またセラ
ミックス管の熱伝導により熱がガラス管全面に分散され
るため局所的な加熱も避けられ、これにより耐熱特性が
大幅に向上し、例えば放電持続時の電流容量５００ｍＡ
程度まで耐え得るサージ吸収素子が構成される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本発明の実施例に用いたサージ吸収素子の構造を
示した模式図である。図３に示す従来例の構成要素と対
応する構成要素には図３に付した番号と同一の番号を付
して示す。

【００１４】この図からもわかるように、この図１に示
すサージ吸収素子３０は、導電性皮膜１２を有する絶縁
性基体１１および金属キャップ１４と、ガラス管１５と
の間にセラミックス管３１体が挿入され、ガラス管１５
と封止電極１７がガス中にて封止されたものである。こ
のセラミックス管３１は他の部品とは独立しており、従
来ものと比較して、放電特性に影響を与えるものではな
い。このサージ吸収素子３０に継続的な過電圧が加わっ
たときには、金属キャップ１４間において放電が持続
し、局所的な発熱が生じるが、この熱の一部は封止電極
１７を通じてリード１８に放熱され、他の部分は、セラ
ミックス管３１を通じてガラス管１５に放熱される。こ
のうち、ガラス管１５に放熱されるものはセラミックス
管３１を経由するため直接的な吸熱が避けら、また、セ
ラミックス管３１の熱伝導により、ガラス管全面に放熱
されるため局所的な加熱も避けられる。

【００１５】図２は、サージ吸収素子を過電圧保護回路
に使用した場合の例である。ここに示される限流素子と
しては、ヒューズ管やＰＴＣ素子等が用いられる。従来
のサージ吸収素子（図３参照）を使用した場合、継続的
な過電圧による過熱発火の問題があるため、限流素子の
動作開始電流を低い電流値に設定する必要があり、この
ため、従来は、使用できる限流素子が限定されること
や、動作開始電流の低い限流素子は大きなエネルギーを
有するサージが侵入した場合破壊されてしまうという問
題を有していた。そこで、図１に示すサージ吸収素子を
用いることにより、継続的な過電圧印加時に流せる限界
電流値を上げることができ、したがって過電圧保護回路
全体としてのサージ耐量を上げることができる。

【００１６】また図１に示すサージ吸収素子の製造にあ
たっては、従来のガラス管の封止技術がそのまま利用で
き、製造方法が簡便であり、製造コストの低減も図られ
る。尚、以下に説明する実施例１においては、図１に示
す構造のサージ吸収素子３０であって、絶縁性基体１１
としてムライト磁器、導電性皮膜１２として酸化錫、金
属キャップ１４としてジュメット合金、封入ガスとして
アルゴンガス、セラミックス管３１としてアルミナを使
用したサージ吸収素子を採用した。

【００１７】また寸法的には、図１に示す通りであり、
セラミックス管３１は、外径２．６ｍｍφ、内径１．４
ｍｍφ、長さ３．０ｍｍのものを用いた。また比較例１
として図３に示す構造のサージ吸収素子１０を採用し
た。実施例と比べセラミックス管３１が装入されていな
いことのみが異なる。また比較例２として、図４に示す
構造のサージ吸収器２０を採用した。このサージ吸収器
２０は、比較例１のサージ吸収素子１０を用いてさらに
組み立てたものである。

【００１８】ここでは、過電圧試験として、実施例，比
較例１，２をそれぞれ紙フェノール基板に実装した状態
でＡＣ６００Ｖ，１Ａを３０ｍｉｎ印加し、基板の発火
発煙の有無を確認した。その結果、実施例１では、試験
中、基板の発火・発煙は確認されなかった。また比較例
１では、過電圧印加直後に基板が発煙し、印加２ｍｉｎ
以内に発火した。また、比較例２では、過電圧印加１ｍ
ｉｎ以内に低融点金属線が溶断した。発煙・発火等確認
されなかった。

【００１９】また、サージ試験として（８×２０）μｓ
ｅｃ，１０００Ａサージを５回印加した。ただし、ここ
では、上記実施例１のサージ吸収素子と１Ａ管ヒューズ
の組み合わせを実施例２とし、上記比較例１と０．５Ａ
管ヒューズの組み合わせを比較例るとし、実施例２，比
較例３，および上述の比較例２についてサージ試験を行
った。

【００２０】サージ印加後の過電圧保護回路の状態の変
化の有無を確認した結果、実施例２では、試験後、状態
変化は確認されなかった。また比較例３では、試験後、
管ヒューズが断線した。また比較例２では、試験後、低
融点金属線が断線した。

【００２１】

【発明の効果】以上の結果により、従来のサージ吸収素
子の封止ガラス管の内側にセラミックス管を装入するこ
とにより、継続的な過電圧が印加されたときの放電によ
る発熱に耐え得る電流容量をあげることができた。ま
た、このサージ吸収素子を使用した過電圧保護回路では
サージ耐量が向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に用いたサージ吸収素子の構造
を示した模式図である。

【図２】図１に示すサージ吸収素子を過電圧保護回路に
使用した場合の例を示すブロック図である。

【図３】従来のサージ吸収素子の構造を示す模式図であ
る。

【図４】従来のサージ吸収器の模式図である。

【符号の説明】

１０，３０ サージ吸収素子 １１ 絶縁性基体 １２ 導電性皮膜 １３ 間隙 １４ 金属キャップ １５ ガラス製外装管 １６ 空間 １７ 封止電極 １８ リード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に、環状に取り巻く間隙を残して塗
   膜された導電性皮膜を有する絶縁性基体と、前記絶縁性
   基体を、該絶縁性基体との間に所定の気体が封入された
   空間を残して取り巻くガラス管と、前記間隙の両側の前
   記導電性皮膜とそれぞれ電気的に接続されるとともに、
   前記ガラス管とともに前記空間を密封する封止電極とを
   備えたサージ吸収素子において、 前記絶縁性基体と前記ガラス管との間に、該絶縁性基体
   との間および該ガラス管の内壁との間の双方にそれぞれ
   間隙を残して装入されたセラミックス管を備えたことを
   特徴とするサージ吸収素子。