JPH0419750Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、電圧非直線抵抗体と、放電電極間に
形成した放電間隙との並列接続構造を有するサー
ジ吸収素子に係り、特に、３個の素子を同一空間
内でデルタ接続して一体化することにより、２線
式回路の接地用及び線間用として、或いは３線式
回路の線間用として好適に使用し得る複合型サー
ジ吸収素子に関する。

［従来の技術］ 従来、電子機器に加わる過度的な異常電圧や誘
導雷等のサージから電子回路素子を保護するた
め、電圧非直線抵抗体より成るバリスタや、気密
容器中に封入した放電間隙の放電現象を利用する
アレスタ等のサージ吸収素子が広く使用されてお
り、本出願人も既にバリスタとアレスタとの並列
接続構造を有するサージ吸収素子を提案（特開昭
59−157981、実開昭60−32783等）している。

上記サージ吸収素子８は、第４図に示す如く、
電圧非直線抵抗体２の両端に、放電間隙５を隔て
て相対向させて一対の放電電極４，４を接続し、
これを放電ガスと共に気密容器７中に封入して外
部端子６，６を導出した構造を有している。

上記構成のサージ吸収素子８に、該素子のクリ
ツプ電圧以上の電圧を有するサージが印加される
と、まずバリスタ動作によつて直ちに電圧非直線
抵抗体２を通じて電流が流れてサージ吸収が開始
され、上記抵抗体２の抵抗値とサージ電流値との
積による電圧降下が上記抵抗体２の両端間に生じ
る。電流量が増加するのに伴つてこの電圧降下も
増大し、これが上記放電電極４，４間の放電開始
電圧を越えると、放電電極４，４間の電圧非直線
抵抗体２に近い領域で励起放電が生じ、その付勢
によつて瞬時に、放電電極４，４間の外側の領域
に放電が転移して大電流を通ずる主放電たるアー
ク放電が生成し、このアレスタ動作によつてサー
ジが吸収される。このように、上記サージ吸収素
子８は、バリスタの即応性とアレスタの大電流耐
量性とを合わせもつ優れたサージ吸収特性を有す
るものである。

ところで、上記サージ吸収素子の使用に際して
は、電源線或いは信号線の各線それぞれとアース
との間に単一素子を個々に接続して回路に組み込
んで、線・アース間より侵入してくるコモンモー
ドサージを吸収させ、さらに必要により、各線間
にも単一素子を個々に接続して、線間より侵入し
てくるノルマルモードサージを吸収させている。

例えば、単相電源回路等の２線式回路の場合に
は、第５図Ａに示す如く、線ａ，ｂそれぞれとア
ースとの間及び必要により線ａ，ｂ間に各１個、
合計３個のサージ吸収素子８を接続し、また三相
電源回路等の３線式回路の場合には、第５図Ｂに
示す如く、線ａ，ｂ，ｃそれぞれとアースとの間
及び必要により線ａ，ｂ，ｃ間に各１個、合計６
個のサージ吸収素子８を接続している。

［考案が解決しようとする課題］ ところが上述の如く、単一素子を個々に接続す
る方法にあつては、多くの素子が必要とされるた
め、広い組み込みスペースを要する上にサージ対
策費用が嵩み、しかも接続作業が煩雑になるとい
う問題がある。

また、連続サージが印加された場合に、各素子
の放電特性のバラツキに基づく放電遅れによつ
て、電子機器側にサージが印加されるおそれがあ
つた。

本考案は上述の点に鑑み案出されたもので、バ
リスタの即応性とアレスタの大電流耐量性とを兼
ね備えると共に、２線式回路の線・アース間及び
線間並びに３線式回路の線間への接続が簡単であ
り、しかも小型で多相回路への組み込みスペース
が少なくて済む上に、サージ対策費用を削減で
き、さらに各素子の放電遅れを防止できる複合型
サージ吸収素子を実現することを目的とするもの
である。

［問題を解決するための手段］ 以上の目的を達成するため、本考案に係る複合
型サージ吸収素子は、環状体の一部に欠損部を有
する形状と成された電圧非直線抵抗体の一方の面
に第１及び第３のバリスタ電極を設け、他方の面
に上記第１及び第３のバリスタ電極双方と対向す
る第２のバリスタ電極並びに第１のバリスタ電極
と対向する第４のバリスタ電極を設けると共に、
上記第１、第２、第３及び第４のバリスタ電極に
それぞれ第１、第２、第３及び第４の放電電極を
接続して、上記第１の放電電極と第２の放電電極
との間、第２の放電電極と第３の放電電極との間
及び第４の放電電極と第１の放電電極との間にそ
れぞれ第１、第２、第３の放電間隙を形成し、更
に上記欠損部において上記第３の放電電極及び第
３のバリスタ電極の少なくとも一方と第４の放電
電極及び第４のバリスタ電極の少なくとも一方と
を連結部を介して接続し、もつて上記第１のバリ
スタ電極と第２のバリスタ電極との間の電圧非直
線抵抗体と上記第１の放電間隙との並列接続構造
を有する第１のサージ吸収素子と、上記第２のバ
リスタ電極と第３のバリスタ電極との間の電圧非
直線抵抗体と上記第２の放電間隙との並列接続構
造を有する第２のサージ吸収素子と、上記第４の
バリスタ電極と第１のバリスタ電極との間の電圧
非直線抵抗体と上記第３の放電間隙との並列接続
構造を有する第３のサージ吸収素子とをデルタ接
続して一体化し、これを放電ガスと共に気密容器
内に封入して成るよう構成した。

なお、上記各放電電極を２つの先端部を有する
断面略コの字形状に形成すると共に、上記第１、
第２及び第３の放電間隙が、それぞれ上記電圧非
直線抵抗体の外周面側及び内周面側において形成
されるように、上記第１の放電電極の両先端部と
第２の放電電極の両先端部、第２の放電電極の両
先端部と第３の放電電極の両先端部及び第４の放
電電極の両先端部と第１の放電電極の両先端部と
を対向させるよう構成するのが望ましい。

また、上記第３の放電電極と第４の放電電極及
び連結部とが一体的に形成されるよう構成するの
が望ましい。

［作用］ 本考案に係る複合型サージ吸収素子は、上記の
ように、対向するバリスタ電極間の電圧非直線抵
抗体と対向する放電電極間に形成された放電間隙
との並列接続構造を有する３個のサージ吸収素子
が、同一空間内に於いてデルタ接続された状態で
一体化される。

上記複合型サージ吸収素子を構成する各サージ
吸収素子は、バリスタの即応性とアレスタの大電
流耐量性とを合わせもつ、優れたサージ吸収特性
を有する。すなわち、各サージ吸収素子に、各素
子のクリツプ電圧以上の電圧を有するサージが印
加されると、まずバリスタ動作によつて直ちに電
圧非直線抵抗体を通じて電流が流れてサージ吸収
が開始され、上記抵抗体の抵抗値とサージ電流値
との積による電圧降下が上記抵抗体の両端間に生
じる。電流量が増加するのに伴つてこの電圧降下
も増大し、これが上記放電電極間の放電開始電圧
を越えると、放電電極間の電圧非直線抵抗体に近
い領域で励起放電が生じ、その付勢によつて瞬時
に、放電電極の外側の領域に放電が転移して大電
流を通ずる主放電たるアーク放電が生成し、この
アレスタ動作によつてサージが吸収される。

上記複合型サージ吸収素子を回路に実装するに
は、２線式回路の場合には上記各電極を各線とア
ースにそれぞれ接続すれば、線・アース間及び線
間にそれぞれサージ吸収素子が組み込まれ、ま
た、３線式回路の場合には上記各電極を各線に接
続すれば、線間にサージ吸収素子が組み込まれ
る。

上記複合型サージ吸収素子に連続サージが印加
された場合には、最初のサージ印加による素子の
放電によつてイオンが発生し、各素子が同一空間
内に存在することから、イオンのプライミング効
果によつて素子の応答速度が速くなり、次のサー
ジがどの素子に印加されても、サージは瞬時に吸
収される。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明す
る。第１図乃至第３図は本考案の一実施例に係る
複合型サージ吸収素子１を示すもので、第１図Ａ
は一部を破断した要部斜視図、第１図Ｂは要部拡
大断面図、第２図は斜視図、第３図は等価回路図
である。

図に於いて複合型サージ吸収素子１は、例え
ば、ZnO，BaTiO₃，SiC等の金属酸化物を主成
分とした材料より成る断面略矩形状と成された円
形環状体の一部に欠損部を有する形状、即ち、平
面形状が略馬蹄形或いは略Ｃ字形に成形された電
圧非直線抵抗体２の上面に第１のバリスタ電極３
ａ及び第３のバリスタ電極３ｃを設け、上記抵抗
体２の下面に、上記第１のバリスタ電極３ａの一
部及び第３のバリスタ電極３ｃの一部と対向させ
て第２のバリスタ電極３ｂを設け、さらに上記第
１のバリスタ電極３ａの一部と対向させて第４の
バリスタ電極３ｄを形成している。

上記第１、第２、第３及び第４のバリスタ電極
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、銀やアルミニウム等
の金属材料を焼付、溶射、蒸着等によつて電圧非
直線抵抗体２の表面に被着してオーミツク接続し
たものである。

また、上記第１、第２、第３及び第４のバリス
タ電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにそれぞれ第１、
第２、第３及び第４の放電電極４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄを接続し、上記第１の放電電極４ａと第
２の放電電極４ｂとの間、第２の放電電極４ｂと
第３の放電電極４ｃとの間及び第４の放電電極４
ｄと第１の放電電極４ａとの間にそれぞれ第１、
第２、第３の放電間隙５ab，５bc，５daを形成
している。

上記第１、第２、第３及び第４の放電電極４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、ニツケルや鉄或いはそ
れらの合金等、放電特性の良好な金属板をプレス
加工等によつて、断面略コの字形状に形成したも
のであり、対向する放電電極間に上記各放電間隙
が形成される様にそれぞれの先端部を対向させ
て、上記第１、第２、第３及び第４のバリスタ電
極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにそれぞれ溶接や導電
接着剤等によつて接続している。

上記のように、放電電極を断面略コの字形状に
形成したため、それぞれ２つの先端部を有するこ
ととなり、電圧非直線抵抗体２の外周面側及び内
周面側の両方に放電間隙を形成することができ
る。

さらに、上記第３の放電電極４ｃと第４の放電
電極４ｄとは、上記電圧非直線抵抗体２の欠損部
において、連結部４cdを介して接続される。こ
の連結部４cdと、上記第３の放電電極４ｃ及び
第４の放電電極４ｄとは一体的に形成されてお
り、上記連結部４cdが電圧非直線抵抗体２の欠
損部を上下に挿通して、上記第３の放電電極４ｃ
及び第４の放電電極４ｄをそれぞれ電圧非直線抵
抗体２の上面及び下面に配置している。

このように、欠損部において第３の放電電極４
ｃ及び第４の放電電極４ｄと一体的に形成された
連結部４cdを介して両放電電極を接続すること
により、素子の小型化、構成の簡素化が図れる。

もつとも、連結部４cdと第３の放電電極４ｃ
及び第４の放電電極４ｄとを一体的に形成する代
わりに、別体の連結部を第３の放電電極４ｃ（第
３のバリスタ電極３ｃ）及び第４の放電電極４ｄ
（第４のバリスタ電極３ｄ）に接続するよう構成
してもよい。

さらに、上記第１、第２及び第３の放電電極４
ａ，４ｂ，４ｃにそれぞれ外部端子６ａ，６ｂ，
６ｃを接続し、これを第２図に示す如く、セラミ
ツクやガラス等の絶縁物より成る気密容器７中
に、希ガス（He，Ne，Ar等）や窒素ガス等の
不活性ガスを主体とした放電ガスと共に封入し、
上記外部端子６ａ，６ｂ，６ｃを気密容器７から
外部へ導出している。なお、上記外部端子６ｃ
は、第４の放電電極４ｄへ接続しても良い。

かくして、複合型サージ吸収素子１の内部に、
第１のバリスタ電極３ａと第２のバリスタ電極３
ｂとの間の電圧非直線抵抗体２abと第１の放電
間隙５abとの並列接続構造を有する第１のサー
ジ吸収素子と、第２のバリスタ電極３ｂと第３の
バリスタ電極３ｃとの間の電圧非直線抵抗体２
bcと第２の放電間隙５bcとの並列接続構造を有
する第２のサージ吸収素子と、第４のバリスタ電
極３ｄと第１のバリスタ電極３ａとの間の電圧非
直線抵抗体２daと第３の放電電極５daとの並列
接続構造を有する第３のサージ吸収素子の、計３
個のサージ吸収素子が形成される。

これらの各サージ吸収素子は、第３図に示す如
く、第１のバリスタ電極３ａ（第１の放電電極４
ａ）、第２のバリスタ電極３ｂ（第２の放電電極４
ｂ）、第３のバリスタ電極３ｃ（第３の放電電極４
ｃ）、連結部４cd、第４のバリスタ３ｄ（第４の
放電電極４ｄ）を介して、同一空間内に於いてデ
ルタ接続された状態で一体化される。

従つて、本実施例の複合型サージ吸収素子１を
単相回路に実装するには、各外部端子６ａ，６
ｂ，６ｃを回路の各線及びアースに接続すれば、
回路の線・アース間及び線間にそれぞれサージ吸
収素子が組み込まれ、コモンモードサージ及びノ
ルマルモードサージの吸収が可能となる。三相回
路の場合には、各外部端子６ａ，６ｂ，６ｃを回
路の各線に接続すれば、回路の線間にサージ吸収
素子が組み込まれ、ノルマルモードサージの吸収
が可能となる。

また、上記複合型サージ吸収素子１に連続サー
ジが印加された場合には、最初のサージ印加によ
る素子の放電によつてイオンが発生し、各素子が
同一空間内に存在することから、イオンのプライ
ミング効果によつて素子の応答速度が速くなり、
次のサージがどの素子に印加されても、サージは
瞬時に吸収される。

なお、上記複合型サージ吸収素子１のクリツプ
電圧は、電圧非直線抵抗体２ab，２bc，２daの
厚さを調整することにより、また放電開始電圧
は、第１、第２、第３の放電間隙５ab，５bc，
５daの長さを調整することにより、容易に所望
の値に設定できる。

従つて、本実施例の様に、各素子の特性を同一
のものとしたり、例えば、一つの素子のクリツプ
電圧を他の二つの素子のクリツプ電圧よりも小さ
い値に設定する等、必要に応じて各素子の特性が
異なるものを形成することも可能である。

［考案の効果］ 以上詳述の如く、本考案の複合型サージ吸収素
子は、３個のサージ吸収素子をデルタ接続して一
体化するよう構成したので、サージ対策費用を大
幅に削減できると共に、小型で回路への組み込み
スペースが少なくて済み、回路への組み込み作業
も容易なものとなる。

しかも、上記各サージ吸収素子は、それぞれ電
圧非直線抵抗体と放電間隙との並列接続構造を有
しているため、バリスタの即応性とアレスタの大
電流耐量性とを合わせもつ、優れたサージ吸収特
性を発揮し得る。

また、３個のサージ吸収素子が同一空間内に配
置されるため、上記複合型サージ吸収素子に連続
サージが印加された場合には、最初のサージ印加
による素子の放電によつてイオンが発生し、イオ
ンのプライミング効果によつて素子の応答速度が
速くなり、次のサージがどの素子に印加されて
も、サージは瞬時に吸収される。したがつて、各
素子の放電遅れを有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、本考案の一実施例を示
し、第１図Ａは一部破断要部斜視図、第１図Ｂは
要部拡大断面図、第２図は斜視図、第３図は等価
回路図であり、第４図は従来例の概略断面図、第
５図Ａ及びＢは、従来例の接続状態を示す回路図
である。 １……複合型サージ吸収素子、２……電圧非直
線抵抗体、２ab，２bc，２da……バリスタ電極
間の電圧非直線抵抗体、３ａ……第１のバリスタ
電極、３ｂ……第２のバリスタ電極、３ｃ……第
３のバリスタ電極、３ｄ……第４のバリスタ電
極、４ａ……第１の放電電極、４ｂ……第２の放
電電極、４ｃ……第３の放電電極、４ｄ……第４
の放電電極、４cd……放電電極の連結部、５ab，
５bc，５da……第１、第２、第３の放電間隙、
７……気密容器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 環状体の一部に欠損部を有する形状と成され
   た電圧非直線抵抗体の一方の面に第１及び第３
   のバリスタ電極を設け、他方の面に上記第１及
   び第３のバリスタ電極双方と対向する第２のバ
   リスタ電極並びに第１のバリスタ電極と対向す
   る第４のバリスタ電極を設けると共に、上記第
   １、第２、第３及び第４のバリスタ電極にそれ
   ぞれ第１、第２、第３及び第４の放電電極を接
   続して、上記第１の放電電極と第２の放電電極
   との間、第２の放電電極と第３の放電電極との
   間及び第４の放電電極と第１の放電電極との間
   にそれぞれ第１、第２及び第３の放電間隙を形
   成し、更に上記欠損部において上記第３の放電
   電極及び第３のバリスタ電極の少なくとも一方
   と上記第４の放電電極及び第４のバリスタ電極
   の少なくとも一方とを連結部を介して接続し、
   これを放電ガスと共に気密容器内に封入し、も
   つて上記第１のバリスタ電極と第２のバリスタ
   電極との間の電圧非直線抵抗体と上記第１の放
   電間隙との並列接続構造を有する第１のサージ
   吸収素子と、上記第２のバリスタ電極と第３の
   バリスタ電極との間の電圧非直線抵抗体と上記
   第２の放電間隙との並列接続構造を有する第２
   のサージ吸収素子と、上記第４のバリスタ電極
   と第１のバリスタ電極との間の電圧非直線抵抗
   体と上記第３の放電間隙との並列接続構造を有
   する第３のサージ吸収素子とを、同一空間内に
   於いてデルタ接続により一体化して成る複合型
   サージ吸収素子。 (2) 上記各放電電極を２つの先端部を有する断面
   略コの字形状に形成すると共に、上記第１、第
   ２及び第３の放電間隙が、それぞれ上記電圧非
   直線抵抗体の外周面側及び内周面側において形
   成されるように、上記第１の放電電極の両先端
   部と第２の放電電極の両先端部、第２の放電電
   極の両先端部と第３の放電電極の両先端部及び
   第４の放電電極の両先端部と第１の放電電極の
   両先端部とを対向させたことを特徴とする、実
   用新案登録請求の範囲第１項に記載の複合型サ
   ージ吸収素子。 (3) 上記第３の放電電極と第４の放電電極及び連
   結部とが一体的に形成されることを特徴とす
   る、実用新案登録請求の範囲第１項又は第２項
   に記載の複合型サージ吸収素子。