JPH01311585A - 放電型サージ吸収素子 - 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、気密容器に封入した放電間隙に於ける放電現
象を利用した放電型サージ吸収素子に係り、特に、気中
放電に対するトリガ手段として沿面放電を用いることに
より、応答特性の向上を図った放電型サージ吸収素子に
関する。

［従来の技術］ 従来、電子機器に侵入する過渡的な異常電圧や誘導雷等
のサージから電子回路部品を保護するため、電圧非直線
抵抗体より成るバリスタや気密容器に封入した放電間隙
の放電現象を利用したガスアレスタ等、種々のサージ吸
収素子が用いられている。

上記従来のサージ吸収素子のうち、放電型サージ吸収素
子ｌの一種であるガスアレスタは、第５図（Ａ）に示す
如く、放電特性の良好な金属等より成る放電電極２．２
を、絶縁物より成゛る外囲体３ａの両端に封着して気密
容器３を形成すると共に、上記気密容１３に放電ガスを
充填し、上記放電電極２．２間に放電間隙４を形成した
構造を有している。また、上記ガスアレスタには、第５
図（Ｂ）に示す如く、棒状の放電電極２．２を対向させ
て放電間隙４を形成し、これを、ガラス管等を加工した
気密容器３に放電ガスと共に封入し、上記放電電極２．
２よりリード線６．６を導出した構造のものもある。

上記放電型サージ吸収素子にサージが印加されると、放
電間隙に気中放電、即ちグロー放電を経てアーク放電が
生成し、アーク放電の大電流を通じてサージが吸収され
る。

［発明が解決しようとする課題〕 上述の如く、放電型サージ吸収素子は、気中放電によっ
てサージを吸収するものであるため、大きな電流耐量を
有する反面、放電遅れ時間が太きく、急峻な立ち上がり
特性を有するサージに対しては、残留サージが発生して
サージ防護を十分に行い得ないという問題がある。

本発明は、上述の点に鑑み案出されたもので、気中放電
を利用したサージ吸収素子の長所を生かし、且つ短所を
改良することにより、電流耐量が大きく、しかも放電遅
れ時間が小さくて、急激に立ち上がるサージに対しても
十分な防護機能を発揮し得る放電型サージ吸収素子の実
現を目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上述の目的を達成するため種々検討の結果、沿面放電の
放電遅れ時間が極めて小さいことに着目し、これを気中
放電に対するトリガ手段として用いることによって本発
明の完成に至ったものである。

従って、本発明の放電型サージ吸収素子は、放電電極を
対向させて該電極間に放電間隙を形成し、上記放電間隙
に、沿面放電特性の良好な物質より成るトリガ放電子を
並列接続し、これを放電ガスで満たされた気密容器に封
入したものである。上記沿面放電特性が良好な物質とし
ては、酸化ニッケルを主成分としたものが好適である。

また、上記トリガ放電子は、少なくともその表面に補助
放電電極を有し、上記補助放電電極と放電電極との間に
形成される補助放電間隙が上記放電電極間の放電間隙よ
りも狭い構成としてもよい。

更に、上記トリガ放電子を形成する位置は、気密容器内
の任！の箇所とすることが可能であり、例えば、気密容
器の内面や、放電電極間に介在させた絶縁体の表面に形
成し得る。

［作用］ 上述の如く構成された放電型サージ吸収素子にサージが
印加されると、直ちに、放電電極間のトリガ放電子表面
に於いて沿面コロナ放電が発生してサージ吸収が開始さ
れる。上記沿面コロナ放電は、トリガ放電として作用し
、放電に伴う電子及びイオンのプライミング効果によっ
て、放電間隙に於ける気中放電へと移行する。このため
、放電間隙にグロー放電を経てアーク放電が生成し、ア
−り放電の大電流を通してサージが吸収される。

また、トリガ放電子の表面に補助放電電極を設けて補助
放電間隙を形成した場合には、トリガ放電子の表面で発
生した沿面コロナ放電は、まず幅の狭い補助放電間隙に
於ける気中放電へと移行し、更に、この気中放電は放電
電極間の放電間隙へ転移する。この場合、上記沿面放電
から補助放電間隙の気中放電への移行時間は＼補助放電
間隙が放電電極間の放電間隙より幅狭なので、補助放電
電極が存在しないときに於ける沿面放電から上記放電間
隙の気中放電ぺの移行時間より非常に短いものとなる。

しかも、上記補助放電間隙から放電間隙への気中放電の
転移は、補助放電間隙に於ける気中放電が沿面放電にく
らべて多量の電子及びイオンを発生させるので、そのプ
ライミング効果によって極めて短時間に行われる。従っ
て、上記沿面放電から放電間隙の気中放電への移行時間
が短縮される。

更に、トリガ放電子を気密容器の内面に形成すれば、ト
リガ放電子を支持する部材を別途用意する必要がない、
また、トリガ放電子の形成位置を、放電電極間に介在さ
せた絶縁体の表面とすれば、沿面コロナ放電の放電経路
が短くなる。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の詳細な説明する。

［実施例１］ 第１図は、本発明の一実施例に係る放電型サージ吸収素
子を示す断面図である。図に於いて放電型サージ吸収素
子１は、ニッケルや鉄、あるいはこれらの合金等、放電
特性の良好な金属材料より成る放電電極２．２をセラミ
ック等の絶縁物より成る外囲体３ａの両端に封着して気
密容器３を形成すると共に、対向させた上記放電電極２
．２間を放電間隙４と成し、更に、上記気密容器３の内
面にトリガ放電子５を形成して上記放電間隙４とトリガ
放電子５とを並列接続した構造を有している。上記気密
容器３中には、希ガスや窒素ガスあるいは六弗化硫黄ガ
ス等より成る放電ガスが封入され、気密容器３を構成す
る放電電極２．２の外面にリード線６．６が接続される
。

上記トリガ放電子５は、沿面放電特性が良好な物質を気
密容器３を構成する外囲体３ａの内面に、蒸着、溶射、
塗布等の手段によって、膜状に被着させて形成したもの
で、その端部を放電電極２゜２と接続することによって
放電間隙４と並列接続したものである。この場合、上記
トリガ放電子５を構成する物質は、沿面放電特性が良好
なものであれば何んでもよいが、酸化ニッケルを主成分
とするものを用いた場合に、特に沿面放電の形成が容易
となる。また、上記トリガ放電子５は、外囲体３ａ内面
の全域に形成する他、外囲体３ａ内面の一部に、例えば
線状に形成しても同様のトリガ効果が得られるものであ
る。

また、上記トリガ放電子５は、トリガ効果を増大させる
ため、第２図に示す如く、その表面に補助放電電極７を
形成した構造としてもよい。上記放電補助電極７は、銅
やニッケルあるいはアルミニウム等、放電特性の良好な
金属がその材質として通しており、特にトリガ放電子５
が酸化ニッケルを主成分とし、且つ補助放電電極７とし
てニッケルを用いる場合には、酸化ニッケルを気密容器
３に被着する工程で同一原料を用いて同時に形成するこ
とが可能で、工程の簡略化を図ることができる。また、
上記補助放電電極７は、補助放電電極７と放電電極２と
の間に形成される補助放電間隙８が、放電電極２，２間
の放電間隙４よりも幅が狭くなる様な位置に設ける必要
がある。これは、粒子状あるいは粒子が集合した塊状の
金属を複数個トリガ放電子５の表面に疎らに被着するこ
とにより容易に形成できるものである。この場合、補助
放電電極７の形成方法によっては、その材料となる金属
が、トリガ放電子５を構成する沿面放電特性が良好な物
質に混じる場合があるが、導電性を生じさせない程度の
混入量であれば支障がないものである。

［実施例２］ 第３図は、本発明の他の実施例に係る放電型サージ吸収
素子を示す断面図である０本実施例の放電型サージ吸収
素子１は、放電間隙４を隔てて対向させた放電電極２，
２間に、セラミック等の絶縁体９を配置し、該絶縁体９
の表面にトリガ放電子５を被着形成して上記放電間隙４
とトリガ放電子５とを並列接続し、これを、ガラス等の
絶縁物より成る気密容器３に放電ガスと共に封入して、
放電電極２．２に接続されたリード線６，６を導出した
ものである。本実施例の他の構成は実施例１と同様であ
る。本実施例の場合、絶縁体９の表面に於ける放電電極
２，２間の沿面距離は、気密容器３の内面に於ける沿面
距離よりも短くなる。

［実施例３］ 第４図は、本考察の更に他の実施例に係る放電型サージ
吸収素子を示す断面図である。本実施例の放電型サージ
吸収素子１は、ニッケルや銅あるいはアルミニウム等、
放電特性の良好な金属材料を棒状や板状に加工して、そ
の表面に酸化バリウムや六硼化ランタン等のエミツタ材
を被着して一対の放電電極２．２を形成し、その一端に
デュメット線（銅被覆鉄ニツケル合金線）や４２−６合
金線等より成るリード線６．６を接続している。

更に、上記リード線６．６を同一方向に揃え、上記放電
電極２．２を略平行に対向配置して上記放電電極２．２
間に放電間隙４を形成し、該放電間隙４にトリガ放電子
５を並列接続して、これを放電ガスと共にガラス製の気
密容器３に封入し、該気密容器３の一端を貫通させて上
記リード線６゜６を外部へ導出している。

上記トリガ放電子５は、気密容器３の一端の内面に被着
形成したものであり、リード線６．６を介して放電電極
２，２と接続して放電間隙４と並列接続している０本実
施例の他の構成は実施例１と同様である。

本実施例の場合、放電電極２．２が気密容器３と接触し
ていないため、放電電極２．２の表面が熔融する程度の
温度に上記電極２．２を加熱しても、上記気密容器３が
熱変形する恐れがない、従って、トリガ放電子が酸化ニ
ッケルを主成分とし、且つ放電電極２．２を構成する材
料としてニッケルを選定したときには、例えば、減圧し
た酸化雰囲気中で高周波加熱する等して上記放電電極２
゜２の表面を溶融、飛散させ、これを酸化させて酸化ニ
ッケルとして気密容器３の内面へ被着させることができ
る。この場合、加熱温度や酸化雰囲気の濃度等の条件を
制御してニッケルの一部が酸化されない状態で被着する
様にすれば、このニッケルによって補助放電電極７をも
同時に形成可能となる。また、上記補助放電電極７は、
リード線６゜６やエミツタ材を構成する金属、例えば銅
やバリウム等を飛散させて上記トリガ放電子５の表面に
被着させることによっても形成できる。この場合、エミ
ツタ材が、例えば酸化バリウム等、放電電極２．２に被
着された原料（炭酸バリウム）を加熱分解し、その分解
不純物（二酸化炭素）を空気と共に排気して形成される
ものであるときには、加熱条件を調整するだけで、補助
放電電極７及びエミツタ材を同一工程で形成できる。従
って、これらの場合にあっては、トリガ放電子５や補助
放電電極７を形成するための材料や工程を別途用意する
必要がなく、製造の簡易化が図れるものである。

［発明の効果］ 以上詳述の如く、本発明の放電型サージ吸収素子は、沿
面放電特性が良好な物質より成るトリガ放電子を放電間
隙と並列接続しているので、サージが印加されると直ち
にトリガ放電子の表面に於いて沿面コロナ放電が発生し
、これがトリガとなって、上記沿面放電は、放電間隙に
於ける気中放電、即ち、グロー放電を経てアーク放電へ
と移行する。従って、本発明の放電型サージ吸収素子は
、そのサージ吸収特性が沿面放電の連応性とアーク放電
の大電流耐量性とを併せ持つものとなり、急峻なサージ
に対し、十分な防護機能を発揮し得るものとなる。この
場合酸化ニッケルを主成分とする材料でトリガ放電子を
形成すれば、酸化ニッケルの沿面放電特性が優れている
ことから、トリガ効果が特に大きなものとなる。

また、トリガ放電子の表面に補助放電電極を設けて放電
電極間の放電間隙より幅の狭い補助放電間隙を形成する
ことによって、沿面コロナ放電は、補助放電間隙に於け
る気中放電へ移行し、更に放電電極間の放電間隙へ転移
する。この場合、上記放電の移行時間が、補助放電間隙
が狭いことと、補助放電間隙の気中放電によるブライミ
ング効果が大きいことによって短縮されるため、トリガ
放電子に於ける放電時間が短いものとなる。従って、沿
面放電に起因するトリガ放電子の劣化が防止され、寿命
特性が向上する。

更に、トリガ放電子を気密容器の内面に形成することに
よって、トリガ放電子を支持する部材を別途容易する必
要がなくなるので、製造が簡単なものとなる。また、放
電電極間に介在させた絶縁体の表面にトリガ放電子を形
成することによって、沿面コロナ放電の放電経路が短く
なるため、放電の移行時間が短縮され寿命特性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の断面図、第２ＴＩ！Ｊは
、トリガ放電子の構成例を示す拡大断面図、第３図は、
本発明の他の実施例の断面図、第４図は、本発明の更に
他の実施例の断面図であり、第５図（Ａ）、　　（Ｂ）
は、従来例の断面図である。 ｌ・・・放電型サージ吸収素子、２．２・・・放電電極
、３・・・気密容器、４・・・放電間隙、５・・・トリ
ガ放電子、７・・・補助放電電極、８・・・補助放電間
隙、９・・・絶縁体。 特許出願人　岡谷電機産業株式会社

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）放電電極を対向させて該電極間に放電間隙を形成
   し、これを放電ガスで満たされた気密容器に封入した放
   電型サージ吸収素子に於いて、上記放電間隙に、沿面放
   電特性が良好な物質より成るトリガ放電子を並列接続し
   て上記気密容器に封入したことを特徴とする放電型サー
   ジ吸収素子。
2. （２）沿面放電特性の良好な物質が、酸化ニッケルを主
   成分としたものであることを特徴とする請求項１に記載
   の放電型サージ吸収素子。
3. （３）トリガ放電子が、少なくともその表面に補助放電
   電極を有し、上記補助放電電極と放電電極との間に形成
   される補助放電間隙が上記放電電極間の放電間隙よりも
   狭い構成を有することを特徴とする請求項１又は２に記
   載の放電型サージ吸収素子。
4. （４）トリガ放電子を気密容器の内面に形成したことを
   特徴とする請求項１、２又は３に記載の放電型サージ吸
   収素子。
5. （５）トリガ放電子を、放電電極間に介在させた絶縁体
   の表面に形成したことを特徴とする請求項１、２又は３
   に記載の放電型サージ吸収素子。