JPS6399725A - 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］ 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、特に継続的過電圧過電流が印加
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きれた場合、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
　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｔｅｓ　Ｉｎｃ、　）においては
、このような継続的な過室連通を流が印加された場合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きれつつある。

［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連通ｔｔｌＬが流れた場合２問
題になるのは２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されているｔ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１機器の発火をもたらす危険性がある。

本発明は９以上のような継続的な過電連通を流の負荷に
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１本発明の目的は、継続的な過電連通を流によるサ
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
１！流が印加された場合にサージ吸収素子のアーク放１
により発生した発熱により溶融溶断させ、その過電圧を
流の侵入回路をシ断し、サージ吸収素子の発熱損傷を防
止するものである。

ｍ統帥な過電圧過電流が機器の電子回路に印加諮れるこ
とは２通常では考えられないが、′を源からのａｔ、他
のｔ源１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
しめう°いようにするものである。このような継続的な
過電圧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２本発明者らは、サージ吸収素子の表面に温度
ヒユ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２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、！極間にサージ電圧が印加移れた場合
、放電が生じ２機器回路を保護するように、サージを流
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程度のヒユーズが溶断
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１本発明のサージ吸収素子は、ｔＳ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、Ｉｓ統的過電圧を流が
サージ吸収素子に印加茜れると、素子がアーク放電を起
こすことにより発生する発明により、その低融点金属線
ｈ線が溶融溶断し、継続的過電圧電流の侵入回路を遮断
し、継続的過電圧を流印加時にサージ吸収素子を保護し
。

同時に機器回路をａＩ！的過重過電圧電流保護すること
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１本発明者らが以前発明出願したサーブ吸収素子に比
べて更に、より低い温度で継続的過電圧を流の侵入回路
の遮断ができ、また９寸法的にも小型化がより存易な構
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、ギヤツブ式放寛管又はマイクロギヤ・ンブ式放電
管などのサージ吸収素子の内部リード線部（又は！！＠
部）の一方に電気的に接続許せ、モして、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木目の外部リード線（又は電極）
として設けるものである。この３木目の外部リードｖａ
（又はｔ種）は、を源側或いは機器回路（又は通信線側
）に接続させるようにする。所謂、三端子型のサージ吸
収索子にすることができる。この三端子型サージ吸収素
子は１機器回路に接続きれるリード線部（端子）と、ｉ
ｆＸ線或いは通信！［！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１本発明は、更
に、三端子型のサージ吸収素子におい工も極性を有しな
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（′ｒＩｔ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木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１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きれて、計
４木の外部リード線部（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、ギルツブ式放電管、マイクロギ
ャップ式放寛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、！！統的過電圧電流の印加
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１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＜、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１本発明のサージ吸収素子を１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］ 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１１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ｌｌ１１５の他方端に
ジュメットＩＩａ１４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。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に接続きれた外部リード線
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
り継続的過電圧を流がマイクロギャップ式放電管に印加
きれた場合、該マイクロギャップ式放電管内部の素子１
１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電流が該マイクロギャップ式放
電管に印加きれるのを遮断し、同時に、その先の機器回
路にも継続的過電圧電流が印加されないものである。

第１（Ｂ）図に取付は回路図を示す、ｔｉ２４から継続
的過電圧電流が、マイクロギャップ式放１管２１に印加
された場合、先ずマン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１ａ２３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電流が遮断され、同
時に、該継続的過電圧電流が機器回路２５に印加移れる
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」−訟 基板材質はベークライトであり、用いた低融点金属線は
、亜鉛線である。

第１表の結果から、継続的な過１圧過を流がマイクロギ
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
続的な過電圧過を汰を遮断した。

［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度回転きせ外部
リードｌ１Ｉ３３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ではサージ吸収素子が高電
圧にきらされたが、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のマイクロギ
ャップ放電管の一方の内部リードＳ部３２′と電気的に
接＃！許せ、更に、そのｇ４線３５の他端にジュメント
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３
１に接！ａされた外部リード線３３と、銅線３５に接続
きれた外部リード線３４と、素子３１及び！ｆｉｌｌ！
１３５に接続された外部リード１ａ３２の３本の鳩子を
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３３Ｊ：３Ａｉ’ｆ：源
側に接続きせることにより継続的退電圧龜汎／Ｊ’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！！３５が溶融溶断し、それによ
りその継続的遜・℃１電流迄遮断し、同時に、その先の
機器回路側に対するその継続的過電圧を流の印加を防止
するものである。

第２（Ｂ）図に、取付は回路図を示す、この取付は回路
図では２″Ｉ４．源４４からの継続的な過電圧過室演が
外部リード線による１気的接続によりマイクロギャップ
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１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ｆＦ４ａ４３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ｊ［１Ｍ的な過電連通
を流を遮断し、同時に機器回路４５に継続的過電圧電流
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。

基板材質はベークライトであり、用いた低融点金属線は
、鋼線である。

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きれたとき、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、ａｍ的な過電連通を流を遮断した。

［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１
ａ５５を用い、その両端にジュメット！１１５３．５４
をカソメ５６ｍ５６’により電気的に接続したものであ
る。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１ａ５１と５
２及びアルミニウム線５５に接続された外部リード線５
３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電流防止用の端子
が独立であり、ａ統帥過電圧を流がサージ吸収素子に印
加きれた場合、該ギャップ式放電管内部の素子５７がア
ーク放電し１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）に取付は回路図を示す、を源６４から継続
的過電圧′ＷＬ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ｌ、線６３が
溶融溶断し、印加きれた過電圧電流が遮断され、同時に
、その！！貌的過電圧’ｌｔが機器回路６５に印加する
ととも防止できる。

第３表に、この本実施例による構成での試験結果を示す
。

基板材質はベークライトであり、用いた低融点第３表の
結果から、ａｍ的な３ａ電圧通電涜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）レミニウム線は、溶断し、ａ統帥
な過電連通ｖｉｉ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ｆｉ７４．７５と
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Ｍ、きれた外部リード線７２と、銅線７６．
７７に各々接！ｉｌ！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［１
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１源
と機器回路とを取１す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を電源イ
；ＤＩに接続させることにより継続的過電圧電流がマイ
クロギャップ式放電管に印加された場合、該マイクロギ
ヤ／プ弐放を管内部の素子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ａ統帥通電工を流が遮断され、同時に、そ
の先の機器回路（ｌに対するその継続的過電圧電流の印
加を防止するものである。

第４（Ｂ）図に、取付は回路図を示す、この取付は回路
図では、電源８５からの継続的な過電圧過電流が外部リ
ード線による電気的接続によりマイクロギャップ式放を
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２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通電連通τσ流を
Ｃ断じ、同時に機器回路８６に継続的過電圧で流が印加
き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。

茅」１岩 基板材質はベークライ！・であり、用いた低融点金属線
は、銅線である。

第４表のＶ；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カ目されたとき、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、継続的な過電連通１流を２断した。

［比較例コ ギャップ式放電管及びマイクロギャップ式放電管の廿−
ジ吸収素子に、継続的な過電圧過電流を印カロした結果
をｎ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Ｗ、演負荷試験を、基
板材質；ベークライトで、印加電圧ＡＣ３００Ｖ、印加
１ｉ流９００ｍＡ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。

五±１ 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、数七秒〜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１本発明のサージ吸収素子は、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３に、従って２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ヱ断でき
る回路お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１±１本発明の叶−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十断
面図と取付は回路を示す図である。 第２（Ａ）及び２　＜Ｂ）図は１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ｆすけ回路を示す図である。 ２ｇ３（Ａ）及び３（Ｂ）図は１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
は回路を示す図である。 第４（Ａ）及び４（Ｂ）図は１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
と取付は回路を示す図である。 ［主要部分の符号の説明］ １１．３１，５７，７１．、、、ナージ吸収素子１５．
３５，５５，７６．７７、、低融点金１線１６．３６．
５８．７Ｂ、、、、ガラス管２４．４４，６４，８５．
、、電源 ２５．４５，６５，８６．、、機器回部２３．４３，６
３，８３，８４．、低融点金属線特許出願人　三菱鉱業
セメント・株式会社第１（Ｂ）図 手　　続　　補　　正　　書（自発） 昭和６２年６月１３１１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. サージ吸収素子の放電管の内部に、継続的な過電圧電流
   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。