JPH077698B2 - サージ吸収素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、火花放電現象を利用したサージ吸収素子の
製造方法に関する。

〔背景技術〕

従来、サージ吸収素子50は、一対のカーボン製電極51、
51を備えていて、これら電極51、51が、第６図にみるよ
うに、所定距離の空間を隔てて対峙している。電極51、
51間には、所定距離の空間をもたせるために電気絶縁性
のスペーサ52が介設されている。一方、サージ吸収素子
50は、電気絶縁性の円筒体53および円筒体53の両端開口
部を覆う金属板54、54からなる容器を備えている。前記
電極51、51およびスペーサ52は絶縁性の円筒体53内に収
容されている。円筒体53の両端開口部を塞ぐようにして
金属板54、54が同筒体53端部に取着されている。容器内
が若干負圧になっているので、金属板54、54は、少し内
側に反って両電極51、51それぞれに接触し電気的に導通
する。つまり、引出用電極ともなっているのである。

このサージ吸収素子50は、例えば、第６図に一点鎖線で
示すように負荷Ｌに並列に接続されていて、異常サージ
電圧が加わった場合、電極51、51間に火花放電を発生さ
せサージを吸収し負荷Ｌを保護するのである。

ところで、このサージ吸収素子50は、所定の放電開始電
圧になっても放電を始めなかったり、放電状態における
電流値が余り大きくなかったりして、保護機能を確実に
果たせないという問題がある。

〔発明の目的〕

この発明は、前記の事情に鑑み、安定した放電開始電圧
特性を有し十分な放電電流が流れる等、確実に保護機能
を果たすサージ吸収素子を提供することを目的とする。

〔発明の開示〕

前記目的を達成するため、発明者らは様々な角度から検
討を行った結果、電気的導通状態や所定距離の変動が円
筒体53の高さ（軸方向の長さ）の寸法精度がよくないこ
とに起因するという知見を得た。例えば、円筒体53の寸
法が所定寸法よりも長い場合、組み立て状態では、第６
図にみるように、上側の電極51と金属板54の間に隙間Ｇ
ができてしまう。このような隙間Ｇがあると、電極51と
金属板54の接触が十分でなく接触抵抗が増え放電電流が
制限されたり、電極51が軸方向に動いて両電極51、51間
の所定距離が変動し、放電開始電圧が変わってしまった
りするのである。

発明者らは、この知見に基づいてさらに検討を続けた結
果、両金属板が電極に押し上げられるようにして接触し
ているようにすれば、常に金属板と電極の接触が確保で
きることを見出した。つまり、電極がもともと金属板に
強く突き当たっているので、少々のことでは接触状態が
損なわれないのである。電極と金属板の接触が常に確実
であるから、電極−金属板の間の接触抵抗の増加や電極
間の所定距離の変動が防止される。

したがって、この発明は、電気絶縁性のスペーサを介在
させることにより所定距離の空間を隔てて対峙する一対
の電極と、電気絶縁性の筒体と筒体の両端開口部を塞ぐ
金属板を有する容器とを備え、前記電極が容器内に納め
られていて、前記金属板が前記両電極にそれぞれ接触し
て引出用電極となっており、前記両電極間に生ずる火花
放電でもってサージ吸収を行うサージ吸収素子におい
て、前記両金属板がそれぞれに対応する電極に内側から
押し上げられるようにして接触していることを特徴とす
るサージ吸収素子を製造する方法であって、 前記電極とスペーサとの合計厚みを前記筒体の厚みより
も分厚くしておき、前記金属板には筒体の両端開口部か
ら外側に張り出し前記電極を覆う膨出部を設けておき、
前記筒体および金属板の合計の厚み方向における熱膨張
率を前記一対の電極およびスペーサの合計の厚み方向の
熱膨張率よりも大きく設定しておき、 前記筒体の中央に前記一対の電極およびスペーサを配置
して筒体の両端開口部を金属板で塞いで金属板を筒体に
接合してサージ吸収素子を製造する際に、全体を加熱昇
温させて、筒体の両側の金属板が対向する内寸法を、一
対の電極およびスペーサの合計厚みよりも大きくなるよ
うに熱膨張させた状態で金属板を筒体に接合し、その
後、全体を降温させることにより、前記金属板の内寸法
が一対の電極およびスペーサの合計厚みよりも小さくな
るように熱収縮させて、金属板から一対の電極およびス
ペーサに押圧力を作用させることを特徴とするサージ吸
収素子の製造方法を要旨とする。

以下、この発明にかかるサージ吸収素子を、その一実施
例をあらわす図面を参照しながらその製造の段階から詳
しく説明する。

第１図は、この発明にかかるサージ吸収素子の一実施例
の断面構成をあらわす。第２図は、このサージ吸収素子
の製造における金属板の取着工程を模式的にあらわす。
第３図は、サージ吸収素子に用いられる主要部品の外観
をあらわす。

サージ吸収素子１を製造するにあたって、第３図にみる
ような部品を準備する。一対のカーボン（熱膨張率が小
さい）製の円板状電極２、２′は火花放電用の電極であ
る。リング状スペーサ３は両電極２、２′間に介在して
所定距離の空間を形成するためのものである。スペーサ
３はセラミック等の電気絶縁性材料で形成されている。
円筒体４は、前記電極２、２′とスペーサ３を納めるた
めのものであり、セラミック（例えば、アルミナ）ある
いはガラス等の電気絶縁性材料で形成されている。

金属板５、５′は、円筒体４の両端開口部を塞ぐととも
に、電極２、２′に接触・導通し引出用電極としても用
いられるものである。この金属板５、５′は、電極２、
２′材料のカーボンよりも熱膨張率の大きい銅やニッケ
ル等の金属材料で形成されている。金属板５、５′は中
央に円柱状の膨出部5a、５′ａが設けられていて、凸状
の形状をしている。

上記各部品の具体的寸法の一例をつぎに挙げる。

円筒体４は、例えば、外径４〜5mm、内径２〜4mm程度に
選ばれる。円筒体４の高さ（軸方向の長さ）は、例え
ば、２〜3mm程度に選ばれる。円板状の電極２、２′
は、外径が円筒体４の内径にほぼ等しく、厚みが、例え
ば、0.02〜1.0mm程度に選ばれる。スペーサ３も、外径
が円筒体４の内径にほぼ等しく、厚みが、例えば、0.01
〜0.2mm程度に選ばれる。金属板５、５′の外径は、円
筒体４の外径にほぼ等しく、厚みは、例えば、0.1〜0.3
5mm程度に選ばれる。金属板５、５′の膨出部5a、５′
ａは、内径が電極２、２′の外径にほぼ等しく、高さが
1.0mm以内程度に選ばれる。

続いて、サージ吸収素子１の組み立てについて説明す
る。

円筒体４の内側に電極２、２′およびスペーサ３を配置
する。そして、第２図にみるように、金属板５、５′を
円筒体４の端部へろう付けし気密封止するのである。こ
の時、ろう付けは不活性ガス雰囲気Ｓ中でなされる。ガ
ス雰囲気Ｓは、例えば、He、あるいはArガス20〜760Tor
rで、約800℃の温度である。

この場合、各部品はつぎのように設定されている。ろう
付けの際の加温下では、電極２、２′およびスペーサ３
の軸方向の寸法（厚み）l1が、円筒体４に金属板５、
５′を重ねた場合の軸方向の内寸法l2よりも、例えば、
０〜100μｍほど短くなっている。常温下では、逆に上
記軸方向の寸法（厚み）l1が、上記軸方向の内寸法l2よ
りも、例えば、100μｍを越えない程度長くなってい
る。このように、各部品の寸法および熱膨張率が選定さ
れているのである。

したがって、加温下では、第２図にみるように、ギャッ
プＧ′が生じていて、金属板５、５′の間に電極２、
２′およびスペーサ３が収まり、金属板５の端が円筒体
４端部に接していて、ろう付けができる。ろう付けが済
んで取り出し、冷却が進むにつれ逆にギャップＧ′が縮
まってゆき電極２が金属板５を内側から押し上げるよう
になり、第１図にみる常温の状態では、上記のように電
極２、２′およびスペーサ３の軸方向の寸法l1が、円筒
体４に金属板５、５′を重ねた場合の軸方向の内寸法l2
よりも長いから、金属板５（５′）が、電極２（２′）
内側から押し上げられた状態となる。したがって、金属
板５（５′）と電極２（２′）がたがいに確りと接触す
ることとなる。

このように、金属板の内面間でみた間隔と、電極におけ
る金属板側表面間でみた間隔が、加温時には前者の方が
後者と等しいかもしくは長く、常温時には、後者の方が
長くなるように各部品が選定されることにより、金属板
と電極の接触を強めることができるのである。

なお、不活性ガス中でろう付けされた場合には、円筒体
４内に不活性ガスが封入されることとなる。減圧雰囲気
で封入された場合は、容器内が減圧状態となるので、完
成したサージ吸収素子１では、金属５（５′）が大気に
より電極２、２′側に押されて、いっそう接触が強めら
れる。

サージ吸収素子１は、例えば、負荷に並列に接続され、
異常サージ電圧が加わった場合、電極２、２′間に火花
放電が生じ、、サージ電流を負荷を通さずに電極２、
２′を通してアース側へ流すようにするとともに、負荷
に加わる電圧を放電開始電圧に抑えてしまう。

この発明の構成は、上記の実施例に限らない。第４図に
みるように、電極12、12′と金属板15、15′が円錐台状
であってもよい。このサージ吸収素子11は、サージ吸収
素子１と同様にして作られていて、金属板15（15′）が
電極12（12′）に内側から押し上げられるようにして接
触していることはいうまでもない。

また、第５図にみるように、電極22、22′が同じもので
なく、電極22がテーパー状の凸状部22aを有するもので
あってもよい。

円筒内が負圧でなく大気圧であってもよい。不活性ガス
が封止されていなくてもよい。電極がカーボン以外の材
料で形成されていてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明にかかるサージ吸収素子
は、電気絶縁性のスペーサを介在させることにより所定
距離の空間を隔てて対峙する一対の電極と、電気絶縁性
の筒体と筒体の両端開口部を塞ぐ金属板を有する容器と
を備え、前記電極が容器内に納められていて、前記金属
板が前記両電極にそれぞれ接触して引出用電極となって
おり、前記両電極間に生ずる火花放電でもってサージ吸
収を行う構成において、前記両金属板がそれぞれに対応
する電極側から押し上げられるようにして接触してい
る。そのため、得られたサージ吸収素子では、金属板と
電極の接触がしっかりしていて、電極−金属板の間の接
触抵抗の増加や電極間の所定距離の変動等が阻止される
ので、安定した十分なサージ吸収機能が保証される。

特に、前記した金属板を電極側から押し上げられるよう
にするための手段、言い換えると金属板から電極に押圧
力を加えるための手段として、前記電極とスペーサとの
合計厚みを前記筒体の厚みよりも分厚くしておき、前記
金属板には筒体の両端開口部から外側に張り出し前記電
極を覆う膨出部を設けておき、前記筒体および金属板の
合計の厚み方向における熱膨張率を前記一対の電極およ
びスペーサの合計の厚み方向の熱膨張率よりも大きく設
定しておき、サージ吸収素子の製造工程において、前記
筒体の中央に前記一対の電極およびスペーサを配置して
筒体の両端開口部を金属板で塞いで金属板を筒体に接合
する際に、全体を加熱昇温させて、筒体の両側の金属板
が対向する内寸法を、一対の電極およびスペーサの合計
厚みよりも大きくなるように熱膨張させた状態で金属板
を筒体に接合し、その後、全体を降温させることによ
り、前記金属板の内寸法が一対の電極およびスペーサの
合計厚みよりも小さくなるように熱収縮させて、金属板
から一対の電極およびスペーサに押圧力を作用させるよ
うにしている。

そのため、金属板を筒体に接合する際に、電極から強い
反発力を受けることがなく、金属板を電極側に強い力で
押し付けながら接合作業を行わなくても、製造完了後に
は、金属板から電極に強い押圧力を作用させることがで
きるのである。その結果、サージ吸収素子の製造が簡単
になり製造能率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にかかるサージ吸収素子の一実施例
の構成をあらわす断面図、第２図は、このサージ吸収素
子を製造する際の金属板取着工程を模式的にあらわす断
面図、第３図は、前記サージ吸収素子の主要部品の外観
斜視図、第４図および第５図は、それぞれ、この発明に
かかるサージ吸収素子の他の実施例の構成をあらわす断
面図、第６図は、従来のサージ吸収素子の構成をあらわ
す断面図である。 １……サージ吸収素子、２、２′……電極、３……スペ
ーサ、４……円筒体（筒体）、５、５′……金属板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気絶縁性のスペーサを介在させることに
   より所定距離の空間を隔てて対峙する一対の電極と、電
   気絶縁性の筒体と筒体の両端開口部を塞ぐ金属板を有す
   る容器とを備え、前記電極が容器内に納められていて、
   前記金属板が前記電極にそれぞれ接触して引出用電極と
   なっており、前記両電極間に生じる火花放電でもってサ
   ージ吸収を行うサージ吸収素子において、前記金属板が
   それぞれに対応する電極に内側から押し上げられるよう
   にして接触しているサージ吸収素子を製造する方法であ
   って、 前記電極とスペーサとの合計厚みを前記筒体の厚みより
   も分厚くしておき、前記金属板には筒体の両端開口部か
   ら外側に張り出し前記電極を覆う膨出部を設けておき、
   前記筒体および金属板の合計の厚み方向における熱膨張
   率を前記一対の電極およびスペーサの合計の厚み方向の
   熱膨張率よりも大きく設定しておき、 前記筒体の中央に前記一対の電極およびスペーサを配置
   して筒体の両端開口部を金属板で塞いで金属板を筒体に
   接合してサージ吸収素子を製造する際に、全体を加熱昇
   温させて、筒体の両側の金属板が対向する内寸法を、一
   対の電極およびスペーサの合計厚みよりも大きくなるよ
   うに熱膨張させた状態で金属板を筒体に接合し、その
   後、全体を降温させることにより、前記金属板の内寸法
   が一対の電極およびスペーサの合計厚みよりも小さくな
   るように熱収縮させて、金属板から一対の電極およびス
   ペーサに押圧力を作用させることを特徴とするサージ吸
   収素子の製造方法。