JPS6318924A - 過電圧過電流保護のサ−ジ吸収素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、継続的な過電圧過電流の負荷から保護きれた
サージ吸収素子に関し、特に吸収素子の過熱を防止し、
更に継続的な過電圧過電流が機器側に流れ込むことも防
止した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作動電圧より高い動作電
圧にしたサージ吸収素子を取付け、該回路に雷サージ電
流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
上に電圧では、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″を流が流れ続け、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通過電流が回路に印加き
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（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔａｒ’ｓ
　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ　Ｉｎｃ、　）においては
、このような継４続的な過電圧過電流が印加浮れた場合
２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。

規格化きれつつある。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きれつつある。

［発明が解決しようとする問題点コ このような継続的な過１圧過電流の負荷の場合１問題に
なるのは１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は箇所は
一般的に機器に接続きれている電源線（通常、商用１０
０Ｖ等）或いは通信線（型詰回線等）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１機器の発火をもたらす危険性がある。

本発明は１以上のような継続的な過電圧過電流の負荷に
対して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、継続的な通Ｔ通過ｙ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。また２本発明の目的は、Ｎ
続的な過電通過電流がある場合、サージ吸収素子を過熱
から保護すると同時に電子回路（機器）に継続的な過電
通過を決が流れ込むことを防止できるサー・ヅ吸収素子
お提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、低融点金属をサージ吸収素子の表面に密着さ
せて設置し、該低融点金属はサージ吸収素子及び電子回
路（機器）の両者に直列に接続する構成を有することを
特徴とする継続的な過電通過電流負荷に対して電子回路
及び吸収素子を保護できるサージ吸収素子である。

本発明においては、低融点金属をサージ吸収素子の表面
に密着させて設置し、サージ吸収素子の発熱により、低
融点金属が溶融し、溶断すると。

サージ吸収素子及び電子回路（機器）に１気的に直列に
接続された低融点金属要素が回路を切断し、！！統的な
過電圧過電流からサージ吸収素子を保護すると同時に、
を子回路にｍ統的な過電通過電流が流れ込まないように
したものである。

従って２本発明のサージ吸収素子においては。

低融点金属部分のリード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等のサージ吸収素子のリー
ド線の一方に取付けた後、低融点金属部分をサージ吸収
素子の表面に密着許せ、低融点金属部分のリード線の反
対側を新たに３木目のリード線として設（すたものであ
る、この３木目のリード線をｔ源或いは通信線側に接続
させるようにした。所謂、３端子型のサージ吸収素子で
ある。この３端子型のサージ吸収素子は、を子回路（機
器）側に接続きれるリード線と、電源線或いは通信線に
接続きれるリード線とは、異なっており、極性を有して
いるものであるが１本発明は更にこの３端子型サージ吸
収素子において極性を有しない構造のものについても考
慮きれているものである。

詳細に説明すると、この３端子型サージ吸収素子に極性
を持たせないように、このサージ吸収素子の一方のリー
ド線部に低融点金属部分を２個差行に取付けた後、低融
点金属部分をサージ吸収素子の表面に密着許せ、この２
個の並行に取付けられた低融点金属部分からの２本のリ
ード線を新たに３端子型サージ吸収素子のリード線部と
したものである。この場合、この３端子型サージ吸収素
子の３本のリード線のうち２本のリード線に低融点金属
部分が取付けられている。その為に１回路基板に取付け
る際に極性については特に考慮せずに取付けが可能であ
る。

更に本発明では、サージ吸収素子のリード線と低融点金
属部分のリード線とを各々独立に計４本のリード線を設
けるものも本発明に従い製造することができる。

このように本発明のサージ吸収素子においては、吸収素
子の表面に低融点金属部分を密着許せることにより、継
続的な過電ｆＥ過電流によって該サージ吸収素子が発熱
した際にその発熱により該サージ吸収素子の表面に密着
させた低融点金属部分を溶融溶断させることにより、そ
の継続的な過電圧過電流を遮断きせると同時に継続的な
過電通過″を流が電子回路（機器）側に流れ込むことも
防止している。

継続的な過電圧過電流が電子回路に印加されることは１
通常では考えられないが、電源からの漏電、他のｔ源１
回路からのｆ１４Ｍ、流、誘導電流などにより、継続的
に過を通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１発煙１発火に至らしめな
いようにするものである。

本発明に用いられる低融点金属としては、融点が低く電
気伝導度の高い金属が好適であるが、具体的には、錫、
ビスマス、カドミニウム、鉛、亜鉛、ア゛ンチモン、ア
ルミニウム又はこれらの合金等が適している。基板への
取付は時の作業性を考慮して選択する必要もある。

サージ吸収素子と低融点金属部分との密着方法において
は、その形状を特に規定されるものではない。ただ、サ
ージ吸収素子の発熱したときに効率よく低融点金属部分
に伝導きれる形状が好適である。

以上の如き本発明の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、ギヤツブ式放亘管。

それを改良したマイクロギヤノブ式放電管等がある。放
電管の吸収素子は、！極間にサージ電圧が印加された場
合、放電が生じ２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、一般的な機器に用いられる
３Ａ程度のヒユーズが溶断しないような小きい電流値で
も、サージ吸収素子に継続的に印加移れると、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１本発明のサージ吸収素子は、簡単な構造
で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。

本発明の吸収素子は、第１Ａ図に示す構造である。第１
Ａ図では、ギヤツブ式放ｔｙｔｔに本発明に従い低融点
金属要素１３を、ステンレスａ１６により密着させ固定
し、一方、放電管１１のリード線１２と低融点金属要素
１３のリード線１４をカシメ１５で接続し、そのリード
線１２の端子、そして放電管１１の反対側のリード線１
２゜の端子、及び低融点金属要素１３の反対側のリード
線１４°の端子の３つの端子構造の吸収素子である。こ
の吸収素子を回路図で表わしたものが第１Ｂ図である６
本発明の吸収素子は、放電管２１と低融点金属要素２２
が直列に接続されている（構造的には密着設置される）
。そして、吸収素子回路２１は、ｉｓ或いは通信線源２
３及び機器回路２４と並列に接続きれているが、低融点
金属要素２２は電源１通信＠ｆｉ、２３及び機器回路２
４と直列に接続されている。

第２Ａ及びＢ図は１本発明の他の例のサージ吸収素子の
構成を示す断面図である。即ち、マイクロギャップ式放
電管３１に本発明により組立てた構造を第２Ａ図に示す
。マイクロギャップ式放電管３１に本発明に従い低融点
金属要素３３を、ステンレス１ａ３６により密着させ固
定し、一方、放を管３１のリード線３２と低融点金属要
素３３のリード線３４をカシメ３５で接続して作った端
子と、放電管３１の反対側のリード線３２°の端子と、
低融点金属要素３３の反対側のリード線３４゛の端子の
３端子構成のサージ吸収素子である。　この吸収素子を
回路図で表わしたものが第２Ｂ図である０本発明の吸収
素子は、放電管４１と低融点金属要素４２が直列に接続
されている。

そして、電源或いは通信線源４３及び機器回路４４と並
列に接続きれているが、低融点金属要素４２はｔ源１通
信線４３及び機器回路４４と並列に接続されているもの
である。

第３Ａ及びＢ図は極性のない構成の本発明によるサージ
吸収素子を示す、第３Ａ図は、この構成組立て図である
。低融点金属要素を２つ５３及び５４を用い、サージ吸
収素子としてのマイクロギヤノブ式放電管５１に密着し
て設置し、一方。

放電管５１のリード線５２と低融点金属要素５３及び５
４のリード線５７及び５８とをカシメ５５により接続固
定する。２つの低融点金属要素５３．５４は放電管５１
に対して対称に′ｆ３着されている。この構成の吸収素
子の端子は、放電管５１のカシミ間定きれたリード線と
反対側のリード線５０と、低融点金属要素５３．５４の
カシメ側と反対のリード線５９と６０との３つの端子を
有するように組み立てられる。従って、電源側及び機器
回路側に接続するに関しては、極性を有していない端子
構成である。

第３Ｂ図は、この取付は回路を示す回路図である。マイ
クロギャップ式放電管６１は、電源６４及び機器回路６
５に対して並列に接続されているが、２つの低融点金属
要素６２．６３は、各々電１１Ｊ６４及び機器回路６５
に対して直列に接続されている。！［６４から継続的に
過賞通過電流が印加されたとき、まず放電管６１が発熱
し、過熱きれると、その熱により低融点金属要素６２．
６３が溶断紙、放電管６１に印加される継続的過電圧過
電流が２断きれると同時に、６３の溶断により機器回路
も遮断きれ、継続的過電圧過電流より保護されるもので
ある。また低融点金属要素の持性を適当に変えておき、
最初に低融点金属要素６３が溶断され７機器回路を保護
し、そのままでは。

低融点金属要素６２により放電管に対する回路は生きて
いるようにし、その後、最終的に、低融点金属要素６２
が溶断し、継続的過電圧過電流を遮断する構成にもでき
る。

次に１本発明のサージ吸収素子を９次の具体的な実施例
により、説明するが１本発明は１次の説明に限定される
ものではない。

［実施例１コ 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
第１Ａ図により説明する。

ギャップ式放電管１１の一方のリード線部１２と低融点
金属部分としての亜鉛Ｗ＆１３の一方のリード線部１４
とをカシメ１５により接続した後。

該ギヤノブ式放電管１１と該亜鉛線部分１３とを密着許
せ、ステンレス線により固定したものである。リード線
１４′はｔｆｉ（則に、リード線１２は、電子回路（機
器）側に配線されるように３本のリード線含有する。所
謂、３端子型のギャップ式放電管である。

電源側に亜鉛線を設置することにより継続的な過電圧過
電流がギャップ式放電管に印加きれると、そのギャップ
式放電管の発熱により亜鉛線部分が溶断し、これにより
、継続的な過電圧過電流がギャップ式放電管に印加され
ず、且つ、その電子回路（機器）側にも継続的な過電圧
過電流がかからないようにできる吸収素子である。

第１Ｂ図に本発明によるギャップ式放電管の取付は回路
図を示す、この取付は例では、電源２３からａ続的な過
電通過電流が印加きれた場合、まず、ギャップ式放電管
２１が発熱するが、その発熱により亜鉛線部分２２が溶
融溶断し、ギャップ式放電管２１に印加される継続的な
過電圧過電流を」断すると同時に、継続的な過電圧過電
流が電子回路２４に印加されることを防止している。

第１表に２本実施例による＃Ｉ成での試験結果を示す。

基板材質はベークライトであり、用いた低融点金属は、
亜鉛線である。

第１表の結果から、継続的な過電通過電流がギヤノブ式
放電管に印加芒れたとき、基板が発煙及び発火すること
なく、約６〜１５秒で亜鉛線部分は、溶断し、継続的な
過電圧過電流を遮断したことが明らかである。

［実施例２］ 本発明のマイクロギヤ７ブ式放電管のサージ吸収素子を
第２ＡＩｆｆｌに示す。マイクロギャップ放電管３１の
一方のリード線部３２と低融点金属部分としてのアルミ
ニウム線３３の一方のリード線部３４とを、カシメ３５
により、接続した後、マイクロギャップ式放電管３１と
アルミニウム線部分３３とを密着させ、ステンレス線３
６により固定したものである。リード！＊３４’はｔ源
側に、リード線３２は、を子回路（機器）（ｍに配線さ
せるように３木のリード線を有する所謂、３端子型マイ
クロギャップ式放電管である。を源側にアルミニウム線
部分を設置することにより、継続的な過電通過電流がマ
イクロギャップ式放電管に印加きれると、その放電管の
発熱によりアルミニウム線部分が溶断し、これにより２
回路が遮断きれ、継続的な過電圧通電流が該放電管に印
加きれず、且つ　ｗニア−回路（機器）側にもＭ統帥な
過電圧過電流が印加きれない。

第２Ｂ図に、取付は回路図を示す、この取付は回路図で
は、電源４３からの継、統的な過電圧過電流が印カロさ
れた場合、まずマイクロギヤ７ブ式放電管４１が発熱す
るが、その発熱によりアルミニウム線部分４２が溶融し
、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、電子回路４４に接続す
る回路も遮断する。

第２表に１本実施例による構成での試験結果を示す。

基板材質はベークライトであり、用いた低融点第２表の
結果から、継続的な過電通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１０〜３０秒でアルミニウム線部分は、溶断し
、継続的な過賞通過電流を遮断したことが明らかである
。

［実施例３コ 第３Ａ及びＢ図により説明する。並行にサージ吸収素子
に密着して設置された２つの低融点金属部分を用いて、
リード線の極性をなくした構成のものである。

マイクロギャップ式放電管５１の一方のリード線部５２
とアルミニウム線部分５３及び５４のリード線部５７．
５８とをカシメ５５により接続せしめた後、この放電管
５１に２個のアルミニウム線部分５３と５４とを密着さ
せステンレス線５６により固定したものである。これら
の２個のアルミニウム線部分５３と５４とは、サージ吸
収素子５１に対して対称に設けられ、対称的なものであ
り、電源側及び電子回路（機器）側に接続することに関
しては、極性を有していない。

第３Ｂ図に、取付は構成回路を示す。を源６４から継続
的な過電圧過電流が印加ぎれた場合、まず、放電管６１
が発熱するが、その発熱により。

アルミニウム線部分６２及び６３が溶融溶断し。

放電管６１に印加きれた継続的な過電圧過電流が遮断さ
れると同時に、継続的な過電圧過電流が電子回路（４：
＆器）に印加されることも肪止している。この実施例で
は、Ｗ子回路６５に接続されているアルミニウム線部分
６３が先に溶断しても。

ｔｍ６４に接続諮れているアルミニウム線部分６２を通
して継続的な過電圧過電流が放電管６１に印加きれ統け
、最終的にアルミニウム線部分６２が溶断してはしめて
継続的な過電圧過電流が匡断きれるものである。

［比較例］ ギヤング式放電管及びマイクロギヤツブ式放電管のサー
ジ吸収素子に、ａ統帥な過電圧過電流を印加した結果を
観察した。ギヤング式放電管及びマイクロギャップ式放
ｖ：、管に対する継続的な通電通過電流負荷試験を、基
板材質；ベークライトで、印加電圧ＡＣ３００Ｖ、印加
電ｉｉ９００ｍＡで１行なったところ、印加時間各々４
５秒及び５５秒で、基板が発火した。

１主１ 一般的な機器に用いられる３へ程度のヒユーズが溶断し
ないような小さいｔ流値でも、サージ吸収素子に継続的
に印加芒れると、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。

〔発明の効果コ 本発明のサージ吸収素子は、その表面に密着許せた低融
点金属部分を設置し、該吸収素子及び電子回路（機器）
の両者に対して電気的に直列に接続された構成を有し、
それにより、第１に、吸収素子な過電圧通″７ｒ；、？
Ａｉ印加のときにサージ吸収素子が保護でき、そのため
に、継続的な過電圧等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２に、サージ吸収
素子を継続的な過電通過１５流から保護すると同時に、
電子回路に対するリード線回路を遮断し、を子回路本体
も保護することができるサージ吸収素子を提供できたこ
と、第３に、従って、継続的な過電圧過ｔｆＥ負荷から
保護された安全なサージ吸収素子回路を提供できたこと
、第４に、同時に、Ｍ統帥な過電圧過電流から機器回路
を保護できる手段を備えたサージ吸収素子を提供できる
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１Ａ及びＢ図は１本発明のサージ吸収素子の１＠の構
造を示す断面図と取付は回路を示す図である。 第２Ａ及びＢ図は２本発明のサージ吸収素子の１例の構
造を示す断面図と取付は回路を示す図である。 第３Ａ及びＢ図は２本発明のサージ吸収素子の１例で、
並行して吸収素子に密着して設置され２つの低融点金属
部分を用いた。リード線の極性をないマイクロギャップ
式放電管の構造を示す断面図と取付は回路を示す図であ
る。 ［主要部分の符号の説明コ １１．２１　　、、、ギャップ式放電管１２．１２’　
　、１４，１４　　°　９０．リード線。 １３．２２　　、、、低融点金属部分 １５、、、カシメ　　　１６．、、ステンレス線２３、
、、電源　　　　２４．、、＠器回路３１．４１　　、
、、マイクロギャップ式放電管３２．３２’、３４．３
４’、、、　　リード線。 ３３．４２　　、、、低融点金属部分 ３５、、、カシメ　　　３６．、、ステンレス線４３、
、、ＩＪ源　　　　４４．、、機器回路５１．６１　　
、、、マイクロギャップ式放電管５２．５７，５８．、
、リード線 ５３．５４，６２，６３．、、低融点金属部分５５、、
、カシメ　　　５６．、、ステンレス線６４１．−　ｔ
、ｆＡ６５　、　、　、機器回路特許出願人　三菱鉱業
セメント株式会社代理人　　弁理士　　倉　持　　裕（
外１名）第３Ａ図 ＄３１３　図 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １　事件の表示　昭和６１年特許願第１５８８５５号２
、発明の名称 過電圧過電流保護のサージ吸収素子 ３　補正をする者　　事件との関係　　出願人住所　〒
１０１東京都千代Ｆｆ１区神田須田町１丁目２番地５　
補正により増加する発明の数 ６、補正の対象 （１）明細書の［発明の詳細な説明コの欄７、補正の内
容 （１）明細書の第２頁第３行目の［作動電圧］を［回路
電圧］に訂正する。 （■同上第２０第５行目の［サージ電流コを［サージ］
に訂正する。 ０）同上第１６頁第１４行目の［金属部分］を［金属］
に訂正する。 （４）同上第１９頁第３表の中の第３欄第４段の［４５
秒］を［５５秒］に訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低融点金属要素をサージ吸収素子の表面に密着させて設
   置し、該低融点金属要素は、該サージ吸収素子及び該サ
   ージ吸収素子で保護すべき機器回路の両者に直列に接続
   された構成を有することを特徴とする継続的な過電圧過
   電流負荷に対して該機器回路及び該吸収素子の両者を保
   護しているサージ吸収素子。