JPH07296942A - 直流電源用避雷器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 確実に続流を遮断できることは勿論、簡素な
構造であり、かつ小型であって、電子機器に収容するの
に適した直流電源用避雷器を提供する。 【構成】 電源線路の一部である端子ａ、ｂ間と大地に
接続される端子ｃとの間に印加されるサージ電圧に起因
した放電電流により一対の放電電極１１、１１´の対向
方向に直角な方向に磁界を発生するコイル１２と、一対
の放電電極１１、１１´間を臨む位置であって、かつ一
対の放電電極１１、１１´の対向方向および磁界方向に
直角な方向に延在するように配設された金属部材１３と
を有している。一対の放電電極１１、１１´間における
放電アークを、コイル１２の発生する磁界によって金属
部材１３へ向けて偏向させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流電源器と通信機器
等の電子機器との間における電源線路と大地（アース）
との間に備えられ、電子機器へのサージ電流の侵入を防
止するための避雷器に関し、特に、電子機器内の電源入
力部に収容可能な小型の避雷器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来のこの種の避雷器を示す回
路図である。

【０００３】図４において、避雷器４０は、図示しない
直流電源器に接続される端子ａと図示しない電子機器に
接続される端子ｂとの間における電源線路とアースＥと
の間に、直列に備えられた避雷管４１と電流制限用素子
４２とを有している。

【０００４】避雷管４１は、その内部に所定の間隔をお
いて対向する一対の放電主電極を備えており、一対の放
電主電極間、即ち、電源線路側とアースＥとの間におけ
るサージ電圧が所定電圧以上のときに放電するものであ
る。避雷管４１は、エネルギ耐量が大きいという特徴を
有しているため、従来より避雷器に多く用いられてい
る。

【０００５】一方、電流制限用素子４２は、例えば、図
５（ａ）および（ｂ）に示すように、抵抗４２ａ、ある
いは酸化亜鉛バリスタ４２ｂ等によって構成されてい
る。再び図４において、電流制限用素子４２は、落雷等
によって、避雷管４１における一対の放電主電極間にて
放電が開始されたときにインピーダンスが大きく低下す
ることによって本来電子機器へ流れるべき直流電源器か
らの電源電流がアースＥへ流れてしまう現象、いわゆる
続流現象を防止するためのものである。つまり、電流制
限用素子４２は、避雷管４１における一対の放電主電極
間にて放電が開始したときに、放電電流を制限すること
で続流現象を防止している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図４に示し
た避雷器４０において、電流制限用素子４２は、これに
大電流が流れることから、大電力用にする必要がある。
抵抗４２ａや酸化亜鉛バリスタ４２ｂ等によって構成さ
れる電流制限用素子４２は、その構造上、大電力用とす
る場合には、大型化してしまう。これによって、避雷器
４０全体が大型化するという問題点があるが、特に、通
信機器等に主要可能なように比較的小型であることが所
望される避雷器には、大型化は好ましくない。

【０００７】また、電流制限用素子４２に大電流が流れ
る際には、電流制限用素子４２の両端には高電圧が生じ
る。そして、この高電圧が電子機器の耐圧を越える電圧
の場合には、電子機器が破損する虞があるという問題点
もある。

【０００８】他方、特開昭５６−７６１８２号公報に
は、商用交流高電圧線路に用いられる避雷器が記載され
ている。この公報における避雷器は、複数段積層された
酸化亜鉛バリスタと、これに直列あるいは並列に接続さ
れたギャップ部と呼んでいる避雷管の一種とによって構
成されている。この避雷器は、酸化亜鉛バリスタのみで
構成する避雷器では酸化亜鉛バリスタが劣化してしまう
という問題点を解決するために、酸化亜鉛バリスタにギ
ャップ部を付加したものである。ギャップ部は、リング
状の補助電極をおいて所定の間隔で対向する一対のリン
グ状の主電極と、各主電極の外側に配されたリング状の
吹消コイル（電気的には商用交流高電圧線路の一線と大
地との間に一対のリング状の主電極と直列に接続されて
いる。）とを有している。補助電極は、放電開始を早め
るための電極である。吹消コイルは、磁界を発生させて
放電アークを主電極上あるいは主電極と補助電極との間
にて回転させることによって、主電極の損傷を防止する
ための構成である。

【０００９】しかし、上記公報による避雷器は、あくま
でも、商用交流高電圧線路を想定した避雷器であるた
め、部品数が多くかつ各部品も大型であって、かなり大
規模な避雷器であるといえる。したがって、通信機器等
に用いるには、大規模過ぎるという問題点がある。さら
に、上記公報による避雷器においては、吹消コイルが一
対のリング状の主電極と直列に接続されているため、一
対のリング状の主電極間にて放電が開始するときに放電
を妨げる向きの逆起電力を生じるという問題点もある。

【００１０】本発明の課題は、確実に続流を遮断できる
ことは勿論、簡素な構造であり、かつ小型であって、電
子機器に収容するのに適した直流電源用避雷器を提供す
ることである。

【００１１】本発明の他の課題は、高電圧が生じて電子
機器を破損させてしまう虞のない直流電源用避雷器を提
供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、直流電
源と負荷との間を接続する電源線路と大地との間に接続
され、所定の放電間隔をおいて第１の方向にて対向配設
された一対の放電電極と、前記電源線路と前記大地との
間に印加されるサージ電圧に起因した放電電流により前
記第１の方向に直角な第２の方向に磁界を発生するコイ
ルと、前記一対の放電電極間を臨む位置であって、かつ
前記第１および第２の方向に直角な第３の方向に延在す
るように配設された金属部材とを有し、前記一対の放電
電極間における放電アークを、前記コイルの発生する前
記磁界によって前記金属部材へ向けて偏向させることを
特徴とする直流電源用避雷器が得られる。

【００１３】前記コイルは、前記電源線路に直列に挿入
接続されてもよい。また、前記一対の放電電極および前
記金属部材が筐体に収容され、前記コイルが前記筐体に
巻回されてもよい。さらに、前記直流電源用避雷器は、
前記負荷を構成する電子機器内に収容されたもよい。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
よる直流電源用避雷器を説明する。

【００１５】図１は、本実施例による直流電源用避雷器
の構造を示す概念図である。図２は、図１に示す直流電
源用避雷器の電気的等価回路図である。

【００１６】図１および図２において、直流電源用避雷
器１０は、端子ａ、ｂ、およびｃを有している。端子ａ
は図示しない直流電源器と接続され、端子ｂは図示しな
い負荷としての通信機器等に接続される。端子ａ、ｂ間
は、直流電源器と通信機器等とを接続する直流電源線路
の一部となるように、線路Ｌ（図２のみに示す）によっ
て接続されている。端子ｃは、アースと接続される。

【００１７】そして、直流電源用避雷器１０は、線路Ｌ
と端子ｃとの間に接続され、所定の放電間隔をおいて、
図１中左右方向にて対向配設された一対の放電電極１
１、１１´と、後述する放電電流によって図１中上下方
向のいずれかに磁界を発生するコイル１２と、一対の放
電電極１１、１１´間を臨む位置に図１中前後方向に延
びるように配設された金属部材１３とを有している。
尚、図１中、金属部材１３は、３本の金属棒を一対の放
電電極１１、１１´の対向方向に並設した構造を呈して
いるが、本発明における金属部材の構造はこれに限定さ
れるものではない。

【００１８】一対の放電電極１１、１１´、および金属
部材１３は、筐体１４内に収容されている。尚、筐体１
４内部には、アルゴン等の不活性ガスが充填されてい
る。さらに、筐体１４の外面には、コイル１２が巻回さ
れている。コイル１２はまた、図２から明らかなよう
に、直流電源線路の一部となる線路Ｌに直列に挿入接続
されている。

【００１９】図３は、図１に示す直流電源用避雷器１０
の要部を示す概念図である。以下、図１〜図３を併せ参
照し、動作例にしたがって直流電源用避雷器１０をさら
に詳しく説明する。

【００２０】まず、図示しない直流電源器、直流電源用
避雷器１０、および図示しない通信機器から成る直流電
源回路が、落雷等を受けていない通常状態のときには、
直流電源器から通信機器等へ線路Ｌを通って、電源電流
が供給されている。この際、コイル１２は、電源電流に
よって微小な磁束を発生する。

【００２１】次に、落雷等によって線路Ｌを含む電源線
路と大地との間にサージ電圧が印加され、端子ａ側から
サージ電流が侵入すると、一対の放電電極１１、１１´
間で放電が始まり、放電アークが形成される。このとき
のいわゆる放電電流は、図３中の矢印Ｉ方向に向かって
流れる。

【００２２】一対の放電電極１１、１１´間での放電開
始に伴って、コイル１２は、これに流れる放電電流（サ
ージ電流と電源電流とを含む）によって、図３中の矢印
Ｂ方向（矢印Ｉ方向に対して直角）に向かう大きな磁束
を発生し始める。

【００２３】一対の放電電極１１、１１´間における放
電アークは、コイル１２の発生する矢印Ｂ方向の磁界に
よって、フレミングの左手法則であらわされる図３中矢
印Ｆ方向（矢印ＩおよびＢ方向に対して直角）への力を
受ける。これによって、放電アークは、金属部材１３へ
向けて偏向される。そして、放電アークが偏向されるこ
とでいわゆる放電経路が延びる。この結果、電極間にて
大きく低下しているインピーダンスが上昇し（絶縁破壊
状態が終了して）、続流が遮断される。

【００２４】以上説明したように、直流電源用避雷器１
０は、一対の放電電極１１、１１´間における放電開始
に続く続流を遮断する。よって、直流電源用避雷器１０
は、等価回路的には、図２における点Ｓに続流遮断用の
スイッチを備えているとみなすことができる。

【００２５】また、コイル１２は、電源線路に対して直
列に挿入接続されるため、サージ電流を抑制するための
インダクタンスとしても機能する。

【００２６】尚、以上の実施例において、直流電源用避
雷器１０は通信機器等の電子機器と独立しているように
説明したが、本発明による直流電源用避雷器は、従来の
避雷管単体と同等程度に小型であるため、電子機器内部
における直流電源入力部の一構成部品として、電子機器
内に収容することに適している。

【００２７】

【発明の効果】本発明による直流電源用避雷器は、電源
線路と大地との間に印加されるサージ電圧に起因した放
電電流により一対の放電電極の対向方向に直角な方向に
磁界を発生するコイルと、一対の放電電極間を臨む所定
の配設間隔をおいて一対の放電電極間を臨む位置であっ
て、かつ一対の放電電極の対向方向および磁界方向に直
角な方向に延在するように配設された金属部材とを有
し、一対の放電電極間における放電アークを、コイルの
発生する磁界によって金属部材へ向けて偏向させるた
め、電子機器内に収容するのに適する程度に簡素な構造
であり、かつ小型であるけれども、確実に続流を遮断で
きる。また、従来の続流防止機能を持つ避雷器のように
高電圧を発生することがないため、負荷側の電子機器を
破損する虞がない。

【００２８】また、磁界発生用のコイルを電源線路中に
直列に挿入接続させれば、このコイルがインダクタンス
として機能し、サージ電流を抑制できる。

【００２９】さらに、一対の放電電極および金属部材を
収容する筐体にコイルが巻回されれば、従来の避雷管単
体とほぼ同等の大きさになり、続流遮断機能を有するに
も拘らず、小型である。よって、電子機器内部における
直流電源入力部の一構成部品として、電子機器内に収容
することに適している。そして、本直流電源用避雷器を
収容した電子機器は、小型で、かつ信頼性が高いことは
いうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による直流電源用避雷器を示
す概念図である。

【図２】図１に示す直流電源用避雷器の等価回路図であ
る。

【図３】図１に示す直流電源用避雷器の要部を示す概念
図である。

【図４】従来例による直流電源用避雷器の等価回路図で
ある。

【図５】図４に示す直流電源用避雷器における電流制限
用素子の具体例を示す図であり、（ａ）は抵抗を示し、
（ｂ）は酸化亜鉛バリスタを示す。

【符号の説明】

１０、４０ 直流電源用避雷器 １１、１１´ 放電電極 １２ コイル １３ 金属部材 １４ 筐体 ４１ 避雷管 ４２ 電流制限用素子 ４２ａ 抵抗 ４２ｂ 酸化亜鉛バリスタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源と負荷との間を接続する電源線
   路と大地との間に接続され、所定の放電間隔をおいて第
   １の方向にて対向配設された一対の放電電極と、前記電
   源線路と前記大地との間に印加されるサージ電圧に起因
   した放電電流により前記第１の方向に直角な第２の方向
   に磁界を発生するコイルと、前記一対の放電電極間を臨
   む位置であって、かつ前記第１および第２の方向に直角
   な第３の方向に延在するように配設された金属部材とを
   有し、前記一対の放電電極間における放電アークを、前
   記コイルの発生する前記磁界によって前記金属部材へ向
   けて偏向させることを特徴とする直流電源用避雷器。
2. 【請求項２】 前記コイルは、前記電源線路に直列に挿
   入接続されていることを特徴とする請求項１記載の直流
   電源用避雷器。
3. 【請求項３】 前記一対の放電電極および前記金属部材
   は、筐体に収容されており、前記コイルは、前記筐体に
   巻回されていることを特徴とする請求項１または２記載
   の直流電源用避雷器。
4. 【請求項４】 前記負荷を構成する電子機器内に収容さ
   れることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の直
   流電源用避雷器。