JP6595562B2 - サージ保護回路及びサージ保護デバイス - Google Patents
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Description
本発明は、サージ保護回路及びこれを備えたサージ保護デバイスに関する。
オフィスや工場等で使用される電子機器の多くは、雷サージにより電源線に過電圧が印加されることによって、絶縁破壊、誤動作、素子の劣化等の不具合が生じる。従来、雷サージの対策として用いられている絶縁トランスは、電源線の一次側と二次側とを確実に絶縁できる反面、コストが高く、また外形寸法が大きいため、広い設置スペースが必要になるという難点がある。一方、雷サージの対策として、サージ保護デバイス（Surge Protective Device：ＳＰＤ）と呼ばれる電子部品も用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。
上述したサージ保護デバイスは、バリスタ、ガスアレスタ等の電気部品により構成されるため、絶縁トランスに比べて小型化が可能となる。しかし、これらの素子は、過電圧が繰り返し印加されることにより徐々に劣化するため、絶縁トランスに比べて故障が発生しやすい。これを解決するため、サージ保護デバイスを二重化することも考えられるが、サージ保護デバイスを単純に二重化すると、部品点数が多くなり、小型化が難しくなる。単純な二重化の例としては、１つのガスアレスタと２つバリスタを一組として、これを電源線に対して並列に接続する構成が考えられる。この場合、二重化された２つのガスアレスタに対して、合計で４つのバリスタが必要となる。
本発明の目的は、部品点数の削減を実現しつつ、雷サージから電子機器を確実に保護できるサージ保護回路及びサージ保護デバイスを提供することにある。
（１）本発明は、単相の交流電源（例えば、後述する電源装置１０）と前記交流電源から供給される電力により作動する機器（例えば、後述する電子機器２０）との間に接続され、前記交流電源から前記機器に印加される過電圧を抑制するサージ保護回路（例えば、後述するサージ保護回路３０）において、前記交流電源の非接地側端子（例えば、後述するＬ端子）と第１の接地端子（例えば、後述する第１の接地端子３５）との間に直列に接続される第１の定電圧素子（例えば、後述する第１のバリスタ３１）及び第１の放電素子（例えば、後述する第１のガスアレスタ３３）と、前記交流電源の接地側端子（例えば、後述するＮ端子）と第２の接地端子（例えば、後述する第２の接地端子３６）との間に直列に接続される第２の定電圧素子（例えば、後述する第２のバリスタ３２）及び第２の放電素子（例えば、後述する第２のガスアレスタ３４）と、を備え、前記第１の定電圧素子及び第１の放電素子の間の中点（例えば、後述する中点Ｎ１）と、前記第２の定電圧素子及び第２の放電素子の間の中点（例えば、後述する中点Ｎ２）と、が接続されているサージ保護回路に関する。
（２）また、本発明は、三相の交流電源（例えば、後述する電源装置１１０）と前記交流電源から供給される電力により作動する機器との間に接続され、前記交流電源から前記機器に印加される過電圧を抑制するサージ保護回路（例えば、後述するサージ保護回路１３０）において、前記交流電源の第１相端子（例えば、後述するＵ端子）と第１の接地端子との間に直列に接続される第１の定電圧素子（例えば、後述する第１のバリスタ１３１）及び第１の放電素子（例えば、後述する第１のガスアレスタ３３）と、前記交流電源の第２相端子（例えば、後述するＶ端子）と第２の接地端子との間に直列に接続される第２の定電圧素子（例えば、後述する第２のバリスタ１３２）及び第２の放電素子（例えば、後述する第２のガスアレスタ３４）と、前記交流電源の第３相端子（例えば、後述するＷ端子）と接続される第３の定電圧素子（例えば、後述する第３のバリスタ１３３）と、を備え、前記第１の定電圧素子及び第１の放電素子の間の中点と、前記第２の定電圧素子及び第２の放電素子の間の中点と、前記第３の定電圧素子において前記第３相端子と接続されている側とは逆側と、が接続されているサージ保護回路に関する。
（３）また、本発明は、（１）又は（２）のサージ保護回路を備えるサージ保護デバイス（例えば、後述するサージ保護デバイス２３０）に関する。
（２）また、本発明は、三相の交流電源（例えば、後述する電源装置１１０）と前記交流電源から供給される電力により作動する機器との間に接続され、前記交流電源から前記機器に印加される過電圧を抑制するサージ保護回路（例えば、後述するサージ保護回路１３０）において、前記交流電源の第１相端子（例えば、後述するＵ端子）と第１の接地端子との間に直列に接続される第１の定電圧素子（例えば、後述する第１のバリスタ１３１）及び第１の放電素子（例えば、後述する第１のガスアレスタ３３）と、前記交流電源の第２相端子（例えば、後述するＶ端子）と第２の接地端子との間に直列に接続される第２の定電圧素子（例えば、後述する第２のバリスタ１３２）及び第２の放電素子（例えば、後述する第２のガスアレスタ３４）と、前記交流電源の第３相端子（例えば、後述するＷ端子）と接続される第３の定電圧素子（例えば、後述する第３のバリスタ１３３）と、を備え、前記第１の定電圧素子及び第１の放電素子の間の中点と、前記第２の定電圧素子及び第２の放電素子の間の中点と、前記第３の定電圧素子において前記第３相端子と接続されている側とは逆側と、が接続されているサージ保護回路に関する。
（３）また、本発明は、（１）又は（２）のサージ保護回路を備えるサージ保護デバイス（例えば、後述するサージ保護デバイス２３０）に関する。
本発明によれば、部品点数の削減を実現しつつ、雷サージから電子機器を確実に保護できるサージ保護回路及びサージ保護デバイスを提供できる。
以下、本発明に係るサージ保護回路及びサージ保護デバイスの実施形態について説明する。なお、本明細書に添付した図面は、いずれも模式図であり、理解しやすさ等を考慮して、各部を回路記号、機能ブロック等により示している。また、各図においては、インピーダンス成分等の図示を省略している。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のサージ保護回路３０を備えた電源システム１の構成を示す回路図である。
図１に示すように、第１実施形態の電源システム１は、電源装置１０と、電子機器２０と、サージ保護回路３０と、を備える。
図１は、第１実施形態のサージ保護回路３０を備えた電源システム１の構成を示す回路図である。
図１に示すように、第１実施形態の電源システム１は、電源装置１０と、電子機器２０と、サージ保護回路３０と、を備える。
電源装置１０は、電子機器２０に対して単相の交流電力を供給する交流電源である。電源装置１０のＬ（非接地側）端子には第１の電源線ＰＬ１が接続され、Ｎ（接地側）端子には第２の電源線ＰＬ２が接続されている。
電子機器２０は、例えば、オフィスで使用されるＰＣ（パーソナルコンピュータ）や工場で使用されるコンピュータ数値制御器等の情報端末機器である。なお、電子機器２０は、例えば、ルーター、モデム等の通信機器やＰＬＣ、ロボットコントローラ等の産業用機器であってもよい。電子機器２０には、第１の電源線ＰＬ１及び第２の電源線ＰＬ２を介して、電源装置１０から交流の電力が供給される。
サージ保護回路３０は、電源装置１０に侵入した雷サージによって、電子機器２０に過電圧が印加されることを抑制する回路である。なお、サージ保護回路３０は、電源装置１０又は電子機器２０の一部として構成してもよいし、後述するように、サージ保護デバイスとして電源線に接続してもよい。
サージ保護回路３０は、第１のバリスタ（第１の定電圧素子）３１、第２のバリスタ（第２の定電圧素子）３２、第１のガスアレスタ３３（第１の放電素子）及び第２のガスアレスタ（第２の放電素子）３４を備える。また、サージ保護回路３０は、グランド（接地）Ｇと接続された第１の接地端子３５及び第２の接地端子３６を備える。
サージ保護回路３０は、第１のバリスタ（第１の定電圧素子）３１、第２のバリスタ（第２の定電圧素子）３２、第１のガスアレスタ３３（第１の放電素子）及び第２のガスアレスタ（第２の放電素子）３４を備える。また、サージ保護回路３０は、グランド（接地）Ｇと接続された第１の接地端子３５及び第２の接地端子３６を備える。
第１のバリスタ３１及び第２のバリスタ３２は、定格電圧未満では導通しないが、雷サージにより定格電圧以上の過電圧が印加されることで急激に抵抗値が低下して導通状態となる素子である。第１のバリスタ３１及び第２のバリスタ３２は、後述する第１のガスアレスタ３３及び第２のガスアレスタ３４の放電により、電圧が所定域まで低下すると絶縁状態となり、第１のガスアレスタ３３及び第２のガスアレスタ３４の放電を抑制する機能を有する。なお、以下の説明において、第１のバリスタ３１、第２のバリスタ３２を単に「バリスタ」ともいう。
第１のガスアレスタ３３及び第２のガスアレスタ３４は、雷サージにより、放電電圧以上の過電圧が印加されることで放電が生じ、導通状態となる素子である。雷サージによる過電圧で生じたサージ電流（過電流）は、上述した第１のバリスタ３１又は第２のバリスタ３２のいずれか一方（又は両方）を流れた後、少なくとも第１のガスアレスタ３３及び第２のガスアレスタ３４のいずれか一方（又は両方）に流れ込み、第１の接地端子３５又は第２の接地端子３６からグランドＧに放出される。なお、以下の説明において、第１のガスアレスタ３３、第２のガスアレスタ３４を単に「ガスアレスタ」ともいう。
図１に示すように、第１の電源線ＰＬ１には、電源装置１０と電子機器２０との間の接続点Ｊ１において、第１の接地線ＧＬ１が接続されている。第１の接地線ＧＬ１には、接続点Ｊ１から順に、第１のバリスタ３１及び第１のガスアレスタ３３が直列に接続されている。すなわち、第１のバリスタ３１及び第１のガスアレスタ３３は、電源装置１０のＬ端子と第１の接地端子３５との間に直列に接続されている。
第２の電源線ＰＬ２には、電源装置１０と電子機器２０との間の接続点Ｊ２において、第２の接地線ＧＬ２が接続されている。第２の接地線ＧＬ２には、接続点Ｊ２から順に、第２のバリスタ３２と第２のガスアレスタ３４が直列に接続されている。すなわち、第２のバリスタ３２と第２のガスアレスタ３４は、電源装置１０のＮ端子と第２の接地端子３６との間に直列に接続されている。
また、サージ保護回路３０において、第１のバリスタ３１及び第１のガスアレスタ３３の間の中点Ｎ１と、第２のバリスタ３２及び第２のガスアレスタ３４の間の中点Ｎ２は、中間線ＭＬ１により接続されている。そのため、第１のバリスタ３１から流れ込んだサージ電流は、第１の接地線ＧＬ１の中点Ｎ１を経て第１のガスアレスタ３３に流れるか、第１の接地線ＧＬ１の中点Ｎ１から中間線ＭＬ１を経て、第２の接地線ＧＬ２の中点Ｎ２から第２のガスアレスタ３４に流れる。また、第２のバリスタ３２から流れ込んだサージ電流は、第２の接地線ＧＬ２の中点Ｎ２を経て第２のガスアレスタ３４に流れるか、第２の接地線ＧＬ２の中点Ｎ２から中間線ＭＬ１を経て、第１の接地線ＧＬ１の中点Ｎ１から第１のガスアレスタ３３に流れる。
上述した第１実施形態の電源システム１において、サージ保護回路３０に接続されているバリスタ及びガスアレスタのいずれにも故障がない場合、雷サージによるサージ電流が第１の電源線ＰＬ１又は第２の電源線ＰＬ２のいずれかに重畳すると、そのサージ電流は、重畳した電源線に接続されたバリスタ及びガスアレスタを介して、グランドＧに放出される。
次に、第１実施形態の電源システム１に雷サージが発生した場合におけるサージ保護回路３０の作用について説明する。
図２Ａ及び図２Ｂは、第１実施形態のサージ保護回路３０において、１つのガスアレスタが故障した場合の作用を示す回路図である。図２Ａ及び図２Ｂでは、故障の発生したガスアレスタに「×」印を付している。ガスアレスタの故障としては、例えば、開放故障が想定される。また、図中の白抜き矢印は、サージ電流の流れを示している。図中において、白抜きの雷マークは、落雷により生じた雷サージＴＳを表している。
図２Ａ及び図２Ｂは、第１実施形態のサージ保護回路３０において、１つのガスアレスタが故障した場合の作用を示す回路図である。図２Ａ及び図２Ｂでは、故障の発生したガスアレスタに「×」印を付している。ガスアレスタの故障としては、例えば、開放故障が想定される。また、図中の白抜き矢印は、サージ電流の流れを示している。図中において、白抜きの雷マークは、落雷により生じた雷サージＴＳを表している。
図２Ａに示すように、第１のガスアレスタ３３が故障した場合、雷サージＴＳの発生により第１の電源線ＰＬ１に重畳したサージ電流は、第１のバリスタ３１から中間線ＭＬ１を経て正常な第２のガスアレスタ３４に流れ、第２の接地端子３６を経てグランドＧに放出される。また、第２の電源線ＰＬ２に重畳したサージ電流は、第２のバリスタ３２から正常な第２のガスアレスタ３４に流れ、第２の接地端子３６を経てグランドＧに放出される。
図２Ｂに示すように、第２のガスアレスタ３４が故障した場合、雷サージＴＳの発生により第１の電源線ＰＬ１に重畳したサージ電流は、第１のバリスタ３１から正常な第１のガスアレスタ３３に流れ、第１の接地端子３５を経てグランドＧに放出される。また、第２の電源線ＰＬ２に重畳したサージ電流は、第２のバリスタ３２から中間線ＭＬ１を経て正常な第１のガスアレスタ３３に流れ、第１の接地端子３５を経てグランドＧに放出される。
このように、第１実施形態のサージ保護回路３０は、２つのガスアレスタのいずれか一方が故障しても、他方の正常なガスアレスタにより、サージ電流をグランドＧに放出できる。
このように、第１実施形態のサージ保護回路３０は、２つのガスアレスタのいずれか一方が故障しても、他方の正常なガスアレスタにより、サージ電流をグランドＧに放出できる。
図３Ａ及び図３Ｂは、第１実施形態のサージ保護回路３０において、一方のバリスタが故障した場合の作用を示す回路図である。図３Ａ及び図３Ｂにおいては、故障の発生したバリスタに「×」印を付している。なお、バリスタの故障としては、例えば、開放故障が想定される。また、白抜き図中の矢印は、サージ電流の流れを示している。
図３Ａに示すように、第１のバリスタ３１が故障した場合、雷サージＴＳの発生により第２の電源線ＰＬ２に重畳したサージ電流は、正常な第２のバリスタ３２から第１のガスアレスタ３３又は第２のガスアレスタ３４（又は両方）に流れ、第１の接地端子３５又は第２の接地端子３６を経てグランドＧに放出される。また、雷サージＴＳの発生により第１の電源線ＰＬ１に重畳したサージ電流は、電源装置１０又は電子機器２０を介し、正常な第２のバリスタ３２から第１のガスアレスタ３３又は第２のガスアレスタ３４（又は両方）に流れ、第１の接地端子３５又は第２の接地端子３６を経てグランドＧに放出される。
図３Ｂに示すように、第２のバリスタ３２が故障した場合、雷サージＴＳの発生により第１の電源線ＰＬ１に重畳したサージ電流は、正常な第１のバリスタ３１から第１のガスアレスタ３３又は第２のガスアレスタ３４（又は両方）に流れ、第１の接地端子３５又は第２の接地端子３６を経てグランドＧに放出される。また、雷サージＴＳの発生により第２の電源線ＰＬ２に重畳したサージ電流は、電源装置１０又は電子機器２０を介し、正常な第１のバリスタ３１から第１のガスアレスタ３３又は第２のガスアレスタ３４（又は両方）に流れ、第１の接地端子３５又は第２の接地端子３６を経てグランドＧに放出される。
上述した第１実施形態のサージ保護回路３０によれば、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、第１のガスアレスタ３３及び第２のガスアレスタ３４のいずれか一方が故障した場合でも、正常な他方のガスアレスタを介して、サージ電流をグランドＧに放出できる。また、第１実施形態のサージ保護回路３０によれば、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第１のバリスタ３１及び第２のバリスタ３２のいずれか一方が故障した場合でも、正常な他方のバリスタから２つのガスアレスタのいずれかを介して、サージ電流をグランドＧに放出できる。
また、第１実施形態のサージ保護回路３０において、第１のバリスタ３１及び第２のバリスタ３２は、第１のガスアレスタ３３及び第２のガスアレスタ３４のそれぞれに共通に接続されている。そのため、前述した単純な二重化の例として、１つのガスアレスタと２つバリスタを一組として、この一組を電源線に対して並列に接続した構成に比べて、バリスタの数を削減できる。したがって、第１の実施形態のサージ保護回路３０によれば、部品点数の削減を実現しつつ、雷サージから電子機器２０を確実に保護できる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾（下２桁）に同一の符号を適宜に付して、重複する説明を適宜に省略する。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾（下２桁）に同一の符号を適宜に付して、重複する説明を適宜に省略する。
図４は、第２実施形態のサージ保護回路１３０を備えた電源システム１Ａの構成を示す回路図である。
図４に示すように、第２実施形態の電源システム１Ａは、電源装置１１０と、電子機器２０と、サージ保護回路１３０と、を備える。
図４に示すように、第２実施形態の電源システム１Ａは、電源装置１１０と、電子機器２０と、サージ保護回路１３０と、を備える。
電源装置１１０は、電子機器２０に対して三相の交流電力を供給する交流電源である。電源装置１１０の出力側のＵ端子（第１相端子）には第１の電源線ＰＬ１が接続され、Ｖ端子（第２相端子）には第２の電源線ＰＬ２が接続され、Ｗ端子（第３相端子）には第３の電源線ＰＬ３がそれぞれ接続されている。
サージ保護回路１３０は、第１のバリスタ（第１の定電圧素子）１３１、第２のバリスタ（第２の定電圧素子）１３２、第３のバリスタ（第３の定電圧素子）１３３、第１のガスアレスタ３３（第１の放電素子）及び第２のガスアレスタ（第２の放電素子）３４を備える。また、サージ保護回路１３０は、グランド（接地）Ｇと接続された第１の接地端子３５及び第２の接地端子３６を備える。
図４に示すように、第１の電源線ＰＬ１には、電源装置１１０と電子機器２０との間の接続点Ｊ１において、第１の接地線ＧＬ１が接続されている。第１の接地線ＧＬ１には、接続点Ｊ１から順に、第１のバリスタ１３１及び第１のガスアレスタ３３が直列に接続されている。すなわち、第１のバリスタ１３１及び第１のガスアレスタ３３は、電源装置１１０のＵ端子と第１の接地端子３５との間に直列に接続されている。
第２の電源線ＰＬ２には、電源装置１１０と電子機器２０との間の接続点Ｊ２において、第２の接地線ＧＬ２が接続されている。第２の接地線ＧＬ２には、接続点Ｊ２から順に、第２のバリスタ１３２と第２のガスアレスタ３４が直列に接続されている。すなわち、第２のバリスタ１３２と第２のガスアレスタ３４は、電源装置１１０のＶ端子と第２の接地端子３６との間に直列に接続されている。
第３の電源線ＰＬ３には、電源装置１１０と電子機器２０との間の接続点Ｊ３において、第３の接地線ＧＬ３が接続されている。第３の接地線ＧＬ３には、第３のバリスタ１３３が接続されている。すなわち、第３のバリスタ１３３の一方の側は、電源装置１１０のＷ端子と接続されている。
また、サージ保護回路１３０において、第１のバリスタ１３１及び第１のガスアレスタ３３の間の中点Ｎ１と、第２のバリスタ１３２及び第２のガスアレスタ３４の間の中点Ｎ２は、中間線ＭＬ２により接続されている。中間線ＭＬ２は、中点Ｎ２よりも先の接続点Ｊ４まで延びており、中間線ＭＬ２の接続点Ｊ４には、第３のバリスタ１３３において電源装置１１０のＷ端子と接続されている側とは逆側が接続されている。このように、第１のバリスタ１３１、第２のバリスタ１３２及び第３のバリスタ１３３の下流側は、中間線ＭＬ２を介して、それぞれ第１のガスアレスタ３３及び第２のガスアレスタ３４と相互に接続されている。
上述した第２実施形態の電源システム１Ａにおいて、サージ保護回路１３０に接続されているバリスタ及びガスアレスタのいずれにも故障がない場合、雷サージＴＳによるサージ電流が第１の電源線ＰＬ１〜第３の電源線ＰＬ３のいずれかに重畳すると、サージ電流は、重畳した電源線に接続されたバリスタ及びガスアレスタを介して、グランドＧに放出される。
次に、第２の実施形態の電源システム１Ａに雷サージが発生した場合におけるサージ保護回路１３０の作用について説明する。
図５Ａ及び図５Ｂは、第２実施形態のサージ保護回路１３０において、１つのガスアレスタが故障した場合の作用を示す回路図である。図５Ａ及び図５Ｂでは、故障の発生したガスアレスタに「×」印を付している。ガスアレスタの故障としては、例えば、開放故障が想定される。また、図中の白抜き矢印は、サージ電流の流れを示している。図中において、白抜きの雷マークは、落雷により生じた雷サージＴＳを表している。
図５Ａ及び図５Ｂは、第２実施形態のサージ保護回路１３０において、１つのガスアレスタが故障した場合の作用を示す回路図である。図５Ａ及び図５Ｂでは、故障の発生したガスアレスタに「×」印を付している。ガスアレスタの故障としては、例えば、開放故障が想定される。また、図中の白抜き矢印は、サージ電流の流れを示している。図中において、白抜きの雷マークは、落雷により生じた雷サージＴＳを表している。
図５Ａに示すように、第１のガスアレスタ３３が故障した場合、雷サージＴＳの発生により第１の電源線ＰＬ１〜第３の電源線ＰＬ３のいずれかに重畳したサージ電流は、重畳された電源線に接続されているバリスタ（１３１〜１３３）から正常な第２のガスアレスタ３４に流れ、第２の接地端子３６を経てグランドＧに放出される。
一方、図５Ｂに示すように、第２のガスアレスタ３４が故障した場合、雷サージＴＳの発生により第１の電源線ＰＬ１〜第３の電源線ＰＬ３のいずれかに重畳したサージ電流は、重畳された電源線に接続されているバリスタ（１３１〜１３３）から正常な第１のガスアレスタ３３に流れ、第１の接地端子３５を経てグランドＧに放出される。
このように、第２実施形態のサージ保護回路１３０は、２つのガスアレスタのいずれか一方が故障しても、他方の正常なガスアレスタにより、サージ電流をグランドＧに放出できる。
このように、第２実施形態のサージ保護回路１３０は、２つのガスアレスタのいずれか一方が故障しても、他方の正常なガスアレスタにより、サージ電流をグランドＧに放出できる。
図６Ａ〜図６Ｃは、第２実施形態のサージ保護回路１３０において、いずれかのバリスタが故障した場合の作用を示す回路図である。図６Ａ〜図６Ｃにおいては、故障の発生したバリスタに「×」印を付している。
図６Ａに示すように、第１のバリスタ１３１が故障した場合、雷サージＴＳの発生により第２の電源線ＰＬ２又は第３の電源線ＰＬ３に重畳したサージ電流は、それぞれ正常な第２のバリスタ１３２又は第３のバリスタ１３３から第１のガスアレスタ３３又は第２のガスアレスタ３４（又は両方）に流れ、第１の接地端子３５又は第２の接地端子３６を経てグランドＧに放出される。また、雷サージＴＳの発生により第１の電源線ＰＬ１に重畳したサージ電流は、電源装置１１０又は電子機器２０を介し、正常な第２のバリスタ１３２又は第３のバリスタ１３３から第１のガスアレスタ３３又は第２のガスアレスタ３４（又は両方）に流れ、第１の接地端子３５又は第２の接地端子３６を経てグランドＧに放出される。
図６Ａに示すように、第１のバリスタ１３１が故障した場合、雷サージＴＳの発生により第２の電源線ＰＬ２又は第３の電源線ＰＬ３に重畳したサージ電流は、それぞれ正常な第２のバリスタ１３２又は第３のバリスタ１３３から第１のガスアレスタ３３又は第２のガスアレスタ３４（又は両方）に流れ、第１の接地端子３５又は第２の接地端子３６を経てグランドＧに放出される。また、雷サージＴＳの発生により第１の電源線ＰＬ１に重畳したサージ電流は、電源装置１１０又は電子機器２０を介し、正常な第２のバリスタ１３２又は第３のバリスタ１３３から第１のガスアレスタ３３又は第２のガスアレスタ３４（又は両方）に流れ、第１の接地端子３５又は第２の接地端子３６を経てグランドＧに放出される。
図６Ｂに示すように、第２のバリスタ１３２が故障した場合、雷サージＴＳの発生により第１の電源線ＰＬ１又は第３の電源線ＰＬ３に重畳したサージ電流は、それぞれ正常な第１のバリスタ１３１又は第３のバリスタ１３３から第１のガスアレスタ３３又は第２のガスアレスタ３４（又は両方）に流れ、第１の接地端子３５又は第２の接地端子３６を経てグランドＧに放出される。また、雷サージＴＳの発生により第２の電源線ＰＬ２に重畳したサージ電流は、電源装置１１０又は電子機器２０を介し、正常な第１のバリスタ１３１又は第３のバリスタ１３３から第１のガスアレスタ３３又は第２のガスアレスタ３４（又は両方）に流れ、第１の接地端子３５又は第２の接地端子３６を経てグランドＧに放出される。
図６Ｃに示すように、第３のバリスタ１３３が故障した場合、雷サージＴＳの発生により第１の電源線ＰＬ１又は第２の電源線ＰＬ２に重畳したサージ電流は、それぞれ正常な第１のバリスタ１３１又は第２のバリスタ１３２から第１のガスアレスタ３３又は第２のガスアレスタ３４（又は両方）に流れ、第１の接地端子３５又は第２の接地端子３６を経てグランドＧに放出される。また、雷サージＴＳの発生により第３の電源線ＰＬ３に重畳したサージ電流は、電源装置１１０又は電子機器２０を介し、正常な第１のバリスタ１３１又は第２のバリスタ１３２から第１のガスアレスタ３３又は第２のガスアレスタ３４（又は両方）に流れ、第１の接地端子３５又は第２の接地端子３６を経てグランドＧに放出される。
上述した第２実施形態のサージ保護回路１３０によれば、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第１のガスアレスタ３３及び第２のガスアレスタ３４のいずれか一方が故障した場合でも、正常な他方のガスアレスタを介して、サージ電流をグランドＧに放出できる。また、第２実施形態のサージ保護回路１３０によれば、図６Ａ〜図６Ｃに示すように、第１のバリスタ１３１〜第３のバリスタ１３３のいずれかが故障した場合でも、いずれかの正常な２つのバリスタからガスアレスタを介して、サージ電流をグランドＧに放出できる。
また、第２実施形態のサージ保護回路１３０においては、第１のガスアレスタ３３及び第２のガスアレスタ３４のそれぞれについて、第１のバリスタ１３１〜第３のバリスタ１３３を共通化している。そのため、１つのガスアレスタと２つバリスタを一組として、この一組を電源線に対して並列に接続した構成に比べて、バリスタ及びガスアレスタの数を削減できる。したがって、第２の実施形態のサージ保護回路１３０においても、部品点数の削減を実現しつつ、雷サージから電子機器２０を確実に保護できる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図７は、第３実施形態のサージ保護デバイス（ＳＰＤ）の構成を示す概念図である。以下の説明及び図面において、前述した第２実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾（下２桁）に同一の符号を適宜に付して、重複する説明を適宜に省略する。
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図７は、第３実施形態のサージ保護デバイス（ＳＰＤ）の構成を示す概念図である。以下の説明及び図面において、前述した第２実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾（下２桁）に同一の符号を適宜に付して、重複する説明を適宜に省略する。
第３実施形態のサージ保護デバイス２３０は、第２実施形態のサージ保護回路１３０を、絶縁ケース２３１に収容したものである。図７に示すように、サージ保護回路１３０を構成する第１のバリスタ１３１、第２のバリスタ１３２及び第３のバリスタ１３３の一方の端子は、それぞれ電極Ｔ１、Ｔ２及びＴ３に接続されている。電極Ｔ１〜Ｔ３は、例えば、図４に示す電源システム１Ａにおいて、第１の電源線ＰＬ１〜第３の電源線ＰＬ３に接続される電極である。
また、第１のバリスタ１３１〜第３のバリスタ１３３の他方の端子は、第１のガスアレスタ３３及び第２のガスアレスタ３４の一方の端子にそれぞれ接続されている。第１のガスアレスタ３３及び第２のガスアレスタ３４の他方の端子は、それぞれ電極Ｔ４、Ｔ５に接続されている。電極Ｔ４、Ｔ５は、例えば、図４に示す電源システム１Ａにおいて、グランドＧに接続される電極である。
本実施形態のサージ保護デバイス２３０は、サージ保護回路１３０を構成する各部品が絶縁ケース２３１に収容されているため、電源システムに対するサージ保護デバイス２３０の取り付け、取り外しを容易に行うことができる。なお、第３実施形態では、第２実施形態のサージ保護回路１３０を絶縁ケース２３１に収容したサージ保護デバイス２３０について説明したが、これに限らず、第１実施形態のサージ保護回路３０を絶縁ケース２３１に収容した構成としてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内に含まれる。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、実施形態に記載したものに限定されない。なお、上述の実施形態及び後述する変形形態は、適宜に組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。
（変形形態）
実施形態においては、サージ保護回路に２つのガスアレスタを設ける例について説明したが、これに限定されない。サージ保護回路において、ガスアレスタを３個以上設けた構成としてもよい。
実施形態のサージ保護回路において、雷サージによりバリスタ、ガスアレスタが作動したことを知らせる警報接点を設けた構成としてもよい。
実施形態のサージ保護回路において、バリスタの劣化を表示する機能を設けた構成としてもよい。例えば、電源線とバリスタとの間にヒューズを設け、バリスタの劣化による温度上昇でヒューズが溶断したときに、ヒューズと導通する警告ランプが消灯するように構成することにより、バリスタの劣化を視覚的に通知できる。
実施形態においては、サージ保護回路に２つのガスアレスタを設ける例について説明したが、これに限定されない。サージ保護回路において、ガスアレスタを３個以上設けた構成としてもよい。
実施形態のサージ保護回路において、雷サージによりバリスタ、ガスアレスタが作動したことを知らせる警報接点を設けた構成としてもよい。
実施形態のサージ保護回路において、バリスタの劣化を表示する機能を設けた構成としてもよい。例えば、電源線とバリスタとの間にヒューズを設け、バリスタの劣化による温度上昇でヒューズが溶断したときに、ヒューズと導通する警告ランプが消灯するように構成することにより、バリスタの劣化を視覚的に通知できる。
１，１Ａ：電源システム、１０，１１０：電源装置、２０：電子機器、３０，１３０：サージ保護回路、３１，１３１：第１のバリスタ、３２，１３２：第２のバリスタ、３３：第１のガスアレスタ、３４：第２のガスアレスタ、３５：第１の接地端子、３６：第２の接地端子、１３３：第３のバリスタ、２３０：サージ保護デバイス、Ｎ１，Ｎ２：中点
Claims (3)
- 単相の交流電源と前記交流電源から供給される電力により作動する機器との間に接続され、前記交流電源から前記機器に印加される過電圧を抑制するサージ保護回路において、
前記交流電源の非接地側端子と第１の接地端子との間に直列に接続される第１の定電圧素子及び第１の放電素子と、前記交流電源の接地側端子と第２の接地端子との間に直列に接続される第２の定電圧素子及び第２の放電素子と、を備え、
前記第１の定電圧素子及び第１の放電素子の間の中点と、前記第２の定電圧素子及び第２の放電素子の間の中点と、が接続されている、
サージ保護回路。 - 三相の交流電源と前記交流電源から供給される電力により作動する機器との間に接続され、前記交流電源から前記機器に印加される過電圧を抑制するサージ保護回路において、
前記交流電源の第１相端子と第１の接地端子との間に直列に接続される第１の定電圧素子及び第１の放電素子と、前記交流電源の第２相端子と第２の接地端子との間に直列に接続される第２の定電圧素子及び第２の放電素子と、前記交流電源の第３相端子と接続される第３の定電圧素子と、を備え、
前記第１の定電圧素子及び第１の放電素子の間の中点と、前記第２の定電圧素子及び第２の放電素子の間の中点と、前記第３の定電圧素子において前記第３相端子と接続されている側とは逆側と、が接続されている、
サージ保護回路。 - 請求項１又は請求項２に記載のサージ保護回路を備えるサージ保護デバイス。
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