JPH0216553Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、金属酸化物より成る高抵抗体素子と
放電ギヤツプとの複合構造を有し、バリスタ及び
アレスタの両長所を兼ね備えたサージ吸収素子に
於ける金属酸化物高抵抗体素子の保護構造に係
り、特に脱鉛ガラスと金属酸化物との重層構造を
有する保護被膜を高抵抗体素子の表面に形成する
ことにより、サージ吸収特性の安定化を計つたサ
ージ吸収素子に関する。

従来より、電子回路に加わる過渡的なサージ電
圧や雷撃等から電子回路素子を保護するため、電
圧非直線特性を有する金属酸化物の高抵抗体素子
より成るバリスタや放電ギヤツプを気密容器に収
容したアレスタ等のサージ吸収素子が広く使用さ
れている。しかし、上述のバリスタは、サージに
対する応答速度が速い（10^-9秒程度）反面、電流
耐量が小さいので耐量を増す為に形状が大きくな
り、また静電容量が大きい（200〜800PF程度）
ため、自励発振を生じたり、正規の信号波形を歪
せたりする等の欠点がある。一方、アレスタは、
電流耐量が大きく、また静電容量が小さい（２〜
5PF程度）等の長所を有する反面、サージに対す
る応答速度が遅い（10^-6秒程度）ので、急峻なサ
ージに対しては電子回路を保護しきれないという
欠点がある。

そこで、これらの従来のサージ吸収素子の欠点
を解消し、バリスタとアレスタとの両長所を兼ね
備えたものとして、本考案者等は、既に第１図に
示すサージ吸収素子を提案（特許願昭58−30357）
している。上記サージ吸収素子１は、図示の如く
高抵抗体素子２を基体として、その外周部に、外
部リード線３，３′を設けた電極４，４′を放電間
隙５を隔てて相対向させて接続し、これを気密容
器７中に収容し、更に容器７の内部に放電に供す
るガス媒質８を封入した構成を有するものであ
り、過渡的にサージ電圧が印加された状態では、
高抵抗体素子２の抵抗値とサージ電流値との積に
よる電圧降下により電極４，４′間に励起放電を
生成させ、その付勢によつて瞬時に大電流を通ず
る主放電に転移させて、高速度でサージ電流を吸
収するものである。上記サージ吸収素子は、バリ
スタやアレスタに比べ、サージに対する応答速度
が速く、また静電容量が小さく、形状も小型にで
き、しかも電流耐量が大きい等の優れた特性を有
するものである。しかしながら、上記サージ吸収
素子の基体である高抵抗体素子として電圧直線特
性あるいは電圧非直線特性を有する金属酸化物を
選定した場合には、その製造工程中及び使用中に
於いて、高抵抗体素子の抵抗値あるいは電圧非直
線係数の変化によつて制限電圧が変動してしま
い、サージ吸収特性が不安定になるという問題が
生じた。これは、上記サージ吸収素子にあつて
は、電極間の放電特性を安定させるために、その
製造工程に於いて気密容器内を真空にして加熱す
る所謂真空ベーキングによつて構成部材の脱ガス
を行う必要があり、また使用状態に於いては、電
極間の放電による放電雰囲気に高抵抗体素子がさ
らされることになり、これらの温度やイオンによ
る衝撃が金属酸化物を還元し、高抵抗体素子の抵
抗値や電圧非直線係数等の特性を変動させること
に起因している。

本考案は、上述の点に鑑みなされたもので、上
記サージ吸収素子の優れたサージ吸収特性を損な
うことなく金属酸化物の還元を防止し、制限電圧
の変動を防止して安定したサージ吸収特性を有す
るサージ吸収素子を提供することを目的とする。

以上の目的達成のため本考案者等は、金属酸化
物より成る高抵抗体素子の表面に種々の物質を
種々の条件で被着させて保護被膜を形成して検討
した結果、耐熱・耐還元性の金属酸化物と更にこ
れを覆う脱鉛ガラスとより成る保護被膜を形成し
た場合に金属酸化物の還元を防止でき上記サージ
吸収素子の制限電圧が安定することを見い出して
本考案を完成させたものである。即ち、本考案の
サージ吸収素子は、金属酸化物より成る高抵抗体
素子の外周部に、放電間隙を隔てて相対向させた
電極を接続し、これを気密容器中に収容したサー
ジ吸収素子に於いて、高抵抗体素子の表面に脱鉛
ガラスより成る外層及び上記外層と化学的に不活
性な耐熱・耐還元性金属酸化物より成る内層との
重層構造を有する保護被膜を形成したことを特徴
とするものであり、以下図面に基づき本考案の一
実施例を説明する。

第２図は本考案の一実施例係るサージ吸収素子
を示すもので、第２図Ａは概略断面図、第２図Ｂ
は要部断面図であり、図に於いてサージ吸収素子
１は、金属酸化物より成る高抵抗体素子２の外周
部両端に、外部リード線３，３′を導出した一対
の電極４，４′を放電間隙５を隔てて相対向させ
て嵌着し、上記高抵抗体素子２の電極４，４′に
よつて覆われていない部分の表面に脱鉛ガラスよ
り成る外層６ａと金属酸化物より成る内層６ｂと
の重層構造を有する保護被膜６を形成し、これを
筒状部７ａの両端にキヤツプ７ｂ，７b′を固着し
て成る気密容器７内に収容した構造となつてお
り、更に容器７の内部に放電に供するガス媒質８
を封入するか、あるいは真空としている。

上記保護被膜の内層６ｂは、例えば酸化マグネ
シウム（MgO）、酸化ケイ素（SiO₂）、酸化スズ
（SnO₂）若しくは酸化アルミニウム（Al₂O₃）等
の耐熱性及び耐還元性を有する金属酸化物の単体
又は複合体より成り、金属酸化物を溶剤と混合し
て液状或いはペースト状としたものをプリントや
塗布等により高抵抗体素子２の表面に被着し、こ
れを焼成するか、又は、蒸着等によつて金属被膜
を被着し、これを酸化して金属酸化物と成して形
成したものであり、また、上記保護被膜の外層６
ａは、酸化ビスマス（Bi₂O₃）を含有するビスマ
スガラス等の脱鉛ガラスより成り、脱鉛ガラスの
粉末を溶剤と混合してペースト状とし、これを上
記保護被膜の内層６ｂ上に被着、焼成して形成し
たものである。上記金属酸化物より成る内層６ｂ
及び脱鉛ガラスより成る外層６ａは、それぞれそ
れ自体で温度やイオンの衝撃から高抵抗体素子２
を保護する機能を有するものであるが、金属酸化
物より成る内層６ｂは、多孔質であるため耐候性
の点で問題があり、また脱鉛ガラスより成る外層
６ａは、耐候性に優れている反面、高抵抗体素子
２を構成する物質と化学反応を起こすため、高抵
抗体素子２を直接内層６ｂで被覆し、更に上記内
層６ｂを外層６ａで覆つて重層構造の保護被膜６
を形成しているものである。尚、上記内層６ｂを
構成する金属酸化物は、上記外層６ａを構成する
脱鉛ガラスと化学的に不活性であることが望まし
く、また、脱鉛ガラスに、高抵抗体素子２を構成
する物質と反応性の高いアルカリ分が含まれてい
ると、内層６ｂの多孔質の度合或いは厚さ等によ
つて高抵抗体素子２の特性に悪影響を及ぼす虞れ
があるので、保護被膜の外層６ａを構成する脱鉛
ガラスとしては、アルカリ分を含まないものを選
定することが望ましい。また、上記脱鉛ガラスに
は、鉛分が含まれていないため、サージ吸収の際
に電極４，４′間に生じる放電によつて鉛が析出
することがないので、鉛による電極間の短絡の虞
れがない。

上記高抵抗体素子２は、例えばZnO，TiO₂，
Fe₂O₃，SnO₂等の電圧非直線特性を有する材料
から成る素子が適しているが、これに限定される
ことなく、電圧直線特性を有する素子や、基体の
電極と接する部分が電圧直線特性を有し、その他
の部分が電圧非直線特性を有する複合構造を有す
るものであつてもよい。また、本実施例では、対
向電極が一組の例を示したが、必要に応じて複数
組の対向電極を具備する構造と成すことも可能で
ある。更にその形状も上記実施例に示した円柱形
状以外に、第３図に示す如き円盤形状あるいは断
面が長円状や楕円状等任意の形状に採り得る。更
に、上記ガス媒質８は、He，Ne，Ar等の希ガ
ス、窒素ガス（N₂）若しくは炭酸ガス（CO₂）
の単体又は複合体のガス媒質が適しているが、酸
素若しくは酸素化合物又は両者の混合物より成る
ガス媒質を含むもの（例えばCO₂＋N₂）を使用
した場合には、金属酸化物の還元防止効果が増大
するものである。

第４図は電圧非直線特性を有する金属酸化物よ
り成る高抵抗体素子について、その表面に脱鉛ガ
ラス（ビスマスガラス）外層と金属酸化物
（MgO）内層との重層構造を有する保護被膜を形
成した場合、金属酸化物（SiO₂）の保護被膜を
形成した場合及び保護被膜を形成しない場合の真
空加熱試験（条件：１×10^-5TOrr，７分間過熱）
に於ける加熱温度に対する高抵抗体素子の制限電
圧をグラフとして示した図であり、第４図Ａは制
限電流が1.0mAのときの制限電圧、第４図Ｂは制
限電流が0.1mAのときの制限電圧である。図に於
いて、Ａ，A′は本考案に係る重層構造保護被膜
有り、Ｂ，B′は金属酸化物保護被膜有り、Ｃ，
C′は保護被膜無しの場合であり、本考案の変動防
止効果が明らかに現れている。

以上述べた如く、本考案のサージ吸収素子は、
複合型サージ吸収素子の構成要素である金属酸化
物より成る高抵抗体素子の表面に、脱ガラスの外
層と金属酸化物より成る内層との重層構造を有す
る保護被膜を形成しているので、製造工程中及び
使用中に於いて、金属酸化物がほとんど還元され
ることがないため、制限電圧が変動せずサージ吸
収特性が安定し、複合型サージ吸収素子の有する
サージに対する応答速度が速く電流耐量が大きい
上に静電容量が小さい等の特性と相俟つて優れた
サージ吸収特性が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のサージ吸収素子の概略断面図、
第２図は本考案の一実施例に係るサージ吸収素子
を示すもので第２図Ａは概略断面図、第２図Ｂは
要部断面図、第３図は他の実施例の要部断面図、
第４図は真空試験結果を示すもので、第４図Ａ及
び第４図Ｂはそれぞれ制限電流が1.0mA及び
0.1mAの場合の制限電圧を示すグラフ図である。 １……サージ吸収素子、２……高抵抗体素子、
４，４′……電極、５……放電間隙、６……保護
被膜、６ａ……外層、６ｂ……内層、７……気密
容器、８……ガス媒質。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 金属酸化物より成る高抵抗体素子の外周部
   に、放電間隙を隔てて相対向させた電極を接続
   し、これを気密容器中に収容したサージ吸収素
   子に於いて、高抵抗体素子の表面に、脱鉛ガラ
   スより成る外層及び上記外層と化学的に不活性
   な耐熱・耐還元性金属酸化物より成る内層との
   重層構造を有する保護被膜を形成したことを特
   徴とするサージ吸収素子。 (2) 保護被膜の外層が、ビスマスガラスより成る
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項に記載のサージ吸収素子。 (3) 保護被膜の内層が、酸化マグネシウム、酸化
   ケイ素、酸化スズ及び酸化アルミニウムより成
   る群から選定される少なくとも１種類の金属酸
   化物より成ることを特徴とする実用新案登録請
   求の範囲第１項又は第２項に記載のサージ吸収
   素子。 (4) 高抵抗体素子が、電圧非直線特性を有するこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項
   乃至第３項の何れかに記載のサージ吸収素子。 (5) 高抵抗体素子における電極と接する部分が電
   圧直線特性を有し、その他の部分が電圧非直線
   特性を有することを特徴とする実用新案登録請
   求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載のサ
   ージ吸収素子。 (6) 気密容器内に、ガス媒質を封入したことを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項乃至第
   ５項の何れかに記載のサージ吸収素子。 (7) ガス媒質が、希ガス、窒素ガス若しくは炭酸
   ガスの単体又は複合体を含むことを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第６項に記載のサージ
   吸収素子。 (8) ガス媒質が、酸素ガス及び／又は酸素化合物
   を含むことを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第７項に記載のサージ吸収素子。