JPH0732054B2 - サージ吸収素子 - Google Patents

サージ吸収素子

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JPH0732054B2
JPH0732054B2 JP59020724A JP2072484A JPH0732054B2 JP H0732054 B2 JPH0732054 B2 JP H0732054B2 JP 59020724 A JP59020724 A JP 59020724A JP 2072484 A JP2072484 A JP 2072484A JP H0732054 B2 JPH0732054 B2 JP H0732054B2
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thin film
conductive thin
surge
absorbing element
electrodes
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隆明 伊藤
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気設備等を雷害、静電気、ノイズなどのサー
ジから保護するためのサージ吸収素子に関し、さらに詳
しくは、絶縁体の表面に間隙を介して導電性薄膜を形成
してなるサージ吸収素子の改良に関する。
本出願人は、放電おくれが少なく、静電容量が小さく、
放電性能の優れたサージ吸収素子を開発し、開示してい
る(特公昭55−43595、特公昭56−44547、特開昭53−84
8、特開昭55−128238、特開昭56−168379、実開昭56−1
30291)。
これらのサージ吸収素子は、絶縁体の表面に導電性薄膜
を形成し、該導電性薄膜を間隙を介して複数個に分割
し、該分割した導電性薄膜に電気伝導度の高い金属ない
しは合金の電極をそれぞれ該導電性薄膜に密着させてな
るものである。このようなサージ吸収素子は、電極間に
サージ電圧が印加され、それがある指定値に達すると、
まず導電性薄膜の間隙部に電子が発生して放電が行わ
れ、次いで電極を形成する金属片または合金片間にアー
ク放電を生じ、これによってサージを吸収する。
本発明は、このような優れた特性をもつサージ吸収素子
の寿命特性をさらに大幅に改善するために研究の結果、
開発されたものである。
本発明の目的は、上記サージ吸収素子の特性を損なうこ
となく、その寿命を大幅に延長することのできるサージ
素子を提供することにある。
本発明の他の目的は、サージ吸収素子が設置される環境
が適正でない場合に、環境からの汚染による信頼性の低
下を防止することのできるサージ吸収素子を提供するこ
とにある。
本発明によれば、サージ吸収素子は、円筒状絶縁体と、
絶縁体の表面を被覆すると共に円筒の長手方向中心に対
して対称に形成され複数個の間隙を介して輪切り状に分
割された導電性薄膜と、分割した導電性薄膜の両端の薄
膜に密着した一対の電極からなり、電極には相互に対向
する対向電極を導電性薄膜より離隔した位置に導電性薄
膜を囲繞して対設し、この対向端部においてアーク放電
するので、導電性薄膜の劣化が防止される。
従って、サージ吸収素子の寿命が大幅に延長され、その
優れた放電特性と相俣って産業界に貢献するところが大
である。
以下、本発明を図面を参照し実施例によってさらに具体
的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以
下の実施例に限定されるものではない。
第1図は、本発明の一実施例のサージ吸収素子10の縦断
面図である。
絶縁体11は、誘電率の小さいムライト磁器、フォルステ
ライト磁器、アルミナ磁器などの絶縁物質の成形体で、
その形状は特に限定されない。この絶縁体11の表面には
導電性薄膜12が付着されている。この誘電性薄膜12とし
ては、酸化錫(SnO2)、酸化ニオブ(Nb2O5)等の金属
酸化物、窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)等の
金属窒化物、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)等の
単一金属、またはカーボン(C)等、いわゆる導電性薄
膜ならば、特にその物質は限定されない。この導電性薄
膜12を絶縁体11に着膜する方法としては、化学蒸着法、
真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング
法(特願昭57−81504)、吹き付け法等があるが、その
方法は限定されない。
導電性薄膜12は狭い間隙13を介して複数個に分割されて
いる。この間隙13は例えば10〜50μm程度の幅を持つも
のである。間隙13の形成方法は、例えば、絶縁体11に導
電性薄膜を着膜した後、レーザ光線またはダイヤモンド
の刃などを使用して、導電性薄膜12に切り目を設けるこ
とによって達成することができる。これらの導電性薄膜
12を分割している間隙13は一般に狭い方が好ましい。間
隙13の幅として狭いものが要求される場合は、レーザ光
線を使用すればよく、10μm幅までの安定した間隙13を
得ることができる。
導電性薄膜13の両端部に一対の電極14,14が密着して取
り付けられる。
電極14,14は、一対の耐食性に富み、かつ電気伝導度の
高い金属ないしは合金からなる。電極14,14は、導電性
薄膜12より離隔させた位置において相互に対向する対向
電極15,15を有している。
この対向電極15,15は本発明のサージ吸収素子10が放電
するとき薄膜12から離れた位置でアーク放電し薄膜12の
劣化を起こさないためのものである。
電極14の材料としては、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ニッケ
ル(Ni)、アルミニウム(Al)、鉄(Fe)などの金属、
または黄銅、燐青銅、洋白、ステンレススチールなどの
合金を使用することができる。対向電極15と電極14とは
同一材料でもよく、また異種の材料を組み合わせた構成
とすることももちろん可能である。
電極14,14を形成するそれぞれの金属片または合金片の
形状や対向電極15,15の形状は限定されない。
本発明のサージ吸収素子の作用は次の通りである。
両端の電極14,14間にサージが印加された場合、サージ
電圧は、導電性薄膜12,12を通して間隙13の両側にかか
り、間隙13近傍に電界が集中する。従って、サージ電圧
がある値に達すると、僅かな距離で相互に分離されてい
る導電性薄膜12,12間の間隙13の部分に電子が発生し
て、まず間隙13の両側間で放電を起こす。この時、サー
ジのエネルギーによって種々の放電状態となる。まず、
サージのエネルギーが小さい場合は、間隙13の両側間で
のみ放電を生じるが、サージのエネルギーが高いと間隙
13の両側間での放電は電極14,14間のアーク放電に移行
する。このアーク放電によってサージが吸収される。
本発明は、電極の構造として、アーク放電を生じる対向
電極15,15を導電性薄膜12より離れた位置に対設してお
くことによって、エネルギーの高いサージが印加された
場合、導電性薄膜12より離れた位置で電極間放電を行な
わせ、アーク放電によって発生する高熱が導電性薄膜12
に及ぼす影響を抑制し、導電性薄膜12の劣化を防止し、
このことによって、サージ吸収素子10の寿命特性を飛躍
的に改善するものである。
本発明によってサージ吸収素子の寿命が改善された一例
を第2図に示す。第2図はサージ印加回数に対する絶縁
抵抗値の推移を描いた寿命特性図で、サージとしては、
(1.2×50)μ sec,5KVの標準雷サージを印加し、サー
ジ吸収素子の絶縁抵抗の値を観測したものである。
第2図中の曲線(a)は従来の構造のサージ吸収素子す
なわち導電性薄膜12から離隔した対向電極15,15を有し
ないサージ吸収素子の例であり、アーク放電を生じる電
極部分と導電性薄膜12との間に空間のないものである。
第2図中の曲線(b)は本発明によるサージ吸収素子の
例であり、電極のアーク放電を生じる対向電極15,15と
導電性薄膜12との間に空間のあるものである。
第2図から明らかなように、雷サージのようなエネルギ
ーの高いサージを印加した場合、従来のサージ吸収素子
に比較して、本発明のサージ吸収素子では、アーク放電
が導電性薄膜に及ぼす影響が抑えられるため、寿命特性
において、大幅な改善が見られる。
本発明の別の実施例のサージ吸収素子30の縦断面図を第
3図に示す。
このサージ吸収素子30は円柱状のフォルステライト磁器
31と、この全表面に間隙33を介して付着された2分割の
酸化スズ薄膜32と、フォルステライト磁器31より大径の
キャップ状ニッケル電極34,34とから成る。このキャッ
プ状ニッケル電極34,34はフォルステライト磁器31の両
端に配設され、2分割された酸化スズ薄膜32の両端に密
着している。キャップ状ニッケル電極34,34の周辺部は
酸化スズ薄膜32と離隔した位置において相互に対向して
対向電極35,35を形成している。
このサージ吸収素子30は次のようにして製造される。
絶縁体として円柱状のフォルステライト磁器31を用い
て、このフォルステライト磁器31の全表面に、酸化スズ
(SnO2)薄膜32を吹き付け法にて着膜した後、該酸化ス
ズ薄膜32に、円柱状のフォルステライト磁器のほぼ中央
部の円周に沿って、YAGレーザを用いて約50μm幅の間
隙33を1本入れ、該酸化スズ薄膜32を2個の部分に分割
した後、ニッケルよりなる一対のキャップ状の電極34,3
4を2個に分割された該酸化スズ薄膜32の最両端に密着
させる。
この実施例では、キャップ状の電極34,34は酸化スズ薄
膜32の外径の約1.5倍の直径の周縁部を有し、この周縁
部が相互に対向電極35,35を形成しており、アーク放電
は対向電極35,35間で生じ、酸化スズ薄膜より離隔して
いるので、酸化スズの劣化が防止され、長寿命である。
第4図は、サージ吸収素子が設置される環境からの汚染
による該サージ吸収素子の信頼性の低下防止対策とし
て、サージ吸収素子40が絶縁性に富んだ材質の外被を備
えていることを特徴とする実施例である。
この実施例では、絶縁体として円柱状のムライト磁器41
を用いて該ムライト磁器41の全表面にカーボン(C)薄
膜42を吹き付け法にて着膜している。該カーボン薄膜42
にYAGレーザを用いて約30μm幅の間隙43を2本入れ、
該カーボン薄膜42は3個の部分に分割されている。
ムライト磁器41が全体の中心部に位置するように、ムラ
イト磁器41の両端が嵌挿される凹凸を中央部に設けたス
テンレススチールよりなるキャップ状の電極44を、3個
に分割された上記カーボン薄膜42の両端部に密着してい
る。外部環境からの汚染によってムライト磁器41、カー
ボン薄膜42の信頼性が低下するのを防止する対策とし
て、該ムライト磁器41、該カーボン薄膜42、および該ス
テンレススチール電極44を包むように絶縁性外被45を用
いて、ステンレススチール電極44と、絶縁性外被45とを
封着部46で封着させたものである。
この場合、該絶縁性外被45の材質としては、鉛ガラス、
硬質ガラス等のガラス材、アルミナ、フォルステライ
ト、ステアタイト等のセラミックス材、エポキシ、PBT
等の樹脂材等、絶縁性に富んだ材質ならばよく、またそ
の形状も限定されない。
この実施例は、絶縁性の外被45を備え、この外被45は、
絶縁体であるムライト磁器41と少なくとも対向電極47,4
7の対向する端部とを封入しており、サージ吸収素子が
設置されている環境からの汚染の影響を受けることがな
く長寿命である。
第5図に示す実施例50は、前記サージ吸収素子におい
て、被覆する絶縁性外被との密着性の良い金属もしくは
合金55,55を一対の電極54,54のそれぞれの外面に固着
し、該金属もしくは合金55,55と該絶縁性外被57とを封
着させたことを特徴とする実施例である。
この場合、密着性の高い絶縁性外被57と金属もしくは合
金55,55との組み合わせとしては、鉛ガラスとジュメッ
ト、硬質ガラスとコバール、セラミックス(ステアタイ
ト、フォルステライト等)とコバール等の組み合わせが
好適である。しかし、これらについてもその組み合わせ
については、特に限定されるものではない。
この実施例50は絶縁性外被57の密着性を高めた実施態様
であって、第5図の実施例を具体的に述べると、絶縁体
として円柱状のアルミナ磁器51を用い、該アルミナ磁器
51の全表面に窒化チタン(TiN)薄膜52をイオンプレー
ティング法にて着膜した後、この窒化チタン薄膜52にYA
Gレーザを用いて、約15μm幅の間隙53を2本入れて窒
化チタン薄膜52を3個の部分に分割した後、ステンレス
スチールよりなるキャップ状の電極54を3個に分割され
た窒化チタン薄膜52の最両端に封着させた後、円板状の
ジュメット盤55にリード線56を取り付けた構造のものを
該ステンレススチール電極54の両端より密着させ、その
後、外被57としてジュメット盤55との封着性の良い円筒
状の鉛ガラスをアルミナ磁器51、窒化チタン薄膜52、ス
テンレススチール電極54を包むように、該鉛ガラスを用
いて該ジュメット盤55と該鉛ガラスを封着部58で封着さ
せたものである。
この実施例50はアーク放電を生じる対向電極59,59が窒
化チタン薄膜52から離隔しており、また、外被57とジュ
メット盤55とを封着部58で緊密に封着しており、設置環
境から保護されているので長寿命であり、また、封着が
簡単確実で製造が容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図、第3図、第4図、第5図は、それぞれ本発明の
実施例の縦断面図、第2図は実施例と比較例の寿命特性
線図である。 10,30,40,50……本発明の実施例 11……絶縁体 12……導電性薄膜 13,33,43,53……間隙 14……電極 15,35,47,59……対向電極 31……フォルステライト磁器 32……酸化スズ薄膜 34……ニッケル電極 41……ムライト磁器 42……カーボン薄膜 44……ステンレススチール電極 45,57……絶縁性外被 46,58……封着部 51……アルミナ磁器 52……窒化チタン薄膜 54……ステンレススチール電極 55……金属または合金(ジュメット盤) 56……リード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭58−43790(JP,U)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円筒状絶縁体と、該絶縁体の表面を被覆す
    ると共に該円筒の長手方向中心に対して対称に形成され
    複数個の間隙を介して輪切り状に分割された導電性薄膜
    と、該分割した導電性薄膜の両端の薄膜に密着した一対
    の電極とから成り、該電極には相互に対向する対向電極
    を前記導電性薄膜より離隔した位置に前記導電性薄膜を
    囲繞して対設したことを特徴とするサージ吸収素子。
  2. 【請求項2】前記絶縁体と少なくとも前記対向電極の対
    向する端部とを封入する絶縁性外被を備えたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項に記載のサージ吸収素子。
  3. 【請求項3】前記電極のそれぞれの外面に固着された、
    絶縁性外被との密着性の良い金属体と、該金属体に密着
    された前記絶縁性外被とを備えたことを特徴とする特許
    請求の範囲第2項に記載のサージ吸収素子。
JP59020724A 1984-02-09 1984-02-09 サージ吸収素子 Expired - Lifetime JPH0732054B2 (ja)

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JPH0632251B2 (ja) * 1985-12-20 1994-04-27 ロ−ム株式会社 サ−ジ吸収素子
JPH0193082A (ja) * 1987-05-27 1989-04-12 Mitsubishi Mining & Cement Co Ltd ア−ク放電吸収電極を有するマイクロギャップ式サ−ジ吸収素子

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5843790U (ja) * 1981-09-19 1983-03-24 株式会社白山製作所 ガス入放電管の導電条片

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