JPH07320845A

JPH07320845A - 放電型サージアブソーバ

Info

Publication number: JPH07320845A
Application number: JP10685594A
Authority: JP
Inventors: Fujio Ikeda; 富士男池田; Mikio Harada; 三喜男原田; Masatoshi Abe; 政利阿部; Yoshiyuki Tanaka; 芳幸田中
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1994-05-20
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】継続的な過電圧又は過電流が侵入してもマイク
ロギャップ間の放電を速やかに停止でき、この放電によ
る熱でガラス管が溶けるのを防止できる。【構成】サージアブソーバ１１はサージ吸収素子１３を
不活性ガス１２ａとともにガラス管１２内に収容するこ
とにより構成される。サージ吸収素子は導電性皮膜１４
ａで被包されたセラミック素体１４の周面に形成された
マイクロギャップ１４ｂと、セラミック素体の両端に嵌
着されたキャップ電極１６，１７とを有する。ガラス管
の両端に相対向して封着された封止電極１８，１９は封
着状態でサージ吸収素子を固定し、かつキャップ電極に
電気的に接続される。導電性皮膜はＳｎＯ₂であって、
不活性ガスはＣＯ₂ガスである。キャップ電極の外面に
ガラス管の内面に向って延びるフランジ部１６ａ，１７
ａが突設され、フランジ部がセラミック素体をガラス管
の半径方向に対して略中央に位置させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電話機、ファクシミリ、
電話交換機、モデム等の通信機器用の電子機器に印加さ
れるサージ電圧の吸収機能に加えて、継続的な過電圧又
は過電流の電子機器への侵入時に電子機器やこの機器を
搭載するプリント基板の熱的損傷又は発火を防止するサ
ージアブソーバに関する。更に詳しくは、マイクロギャ
ップを有するサージ吸収素子を不活性ガスとともにガラ
ス管に封止（hermetic seal）した放電型のサージアブ
ソーバに関するものである。本明細書で、過電圧又は過
電流とは、サージアブソーバの放電開始電圧を上回る異
常電圧とこれに伴う異常電流をいう。

【０００２】

【従来の技術】図２に示すように、この種のサージアブ
ソーバ５ｄは電子機器５ａの一対の入力線路５ｂ，５ｃ
にこの電子機器５ａに並列に接続され、電子機器５ａの
使用電圧より高い電圧で動作するように構成される。即
ち、サージアブソーバ５ｄはその放電開始電圧より低い
電圧では抵抗値の高い抵抗体であるが、印加電圧がその
放電開始電圧以上のときには数１０Ω以下の抵抗値の低
い抵抗体になる。電子機器５ａに雷サージ等の数ｋＶ〜
数１０ｋＶのサージ電圧が瞬間的に印加されると、サー
ジアブソーバ５ｄが放電し、このサージ電圧を吸収して
電子機器５ａを保護するようになっている。また一対の
入力線路５ｂ，５ｃのうち一方の入力線路５ｂにはサー
ジアブソーバ５ｄより電源側にヒューズ５ｅが接続され
る。このヒューズ５ｅは例えば電話回線と配電線の混触
等によりサージアブソーバ５ｄに過電圧又は過電流が継
続して加わったときに、溶断して回路を遮断するように
なっている。またサージアブソーバ５ｄは一対のリード
線５ｆ，５ｇを介してはんだ付けにより基板（図示せ
ず）に取付けられる。

【０００３】しかし、上記サージアブソーバ５ｄにヒュ
ーズ５ｅを組合せたサージ吸収回路では、混触等が発生
してもヒューズ５ｅの溶断しない電流値が存在し、過電
圧かつヒューズ５ｅの溶断しない電流がサージアブソー
バ５ｄに継続して加わると、サージアブソーバ５ｄが発
熱し周辺の電子機器５ａの発火の原因となる。

【０００４】この点を解消するために、本出願人は図３
に示すように、ＳｎＯ₂からなる導電性皮膜４ａで被包
した円柱状のセラミック素体４の周面にマイクロギャッ
プ４ｂが形成され、このセラミック素体４の両端に一対
のキャップ電極６，７を有するサージ吸収素子がＣＯ₂
からなる不活性ガス２ａとともに鉛ガラスからなるガラ
ス管２内に収容され、このガラス管２の両端に一対の封
止電極８，９が相対向して封着され、更に一対の封止電
極８，９が封着状態でサージ吸収素子３を固定しかつ一
対のキャップ電極６，７に電気的に接続されたサージア
ブソーバ１を出願した（特願平６−２２３５５）。

【０００５】このサージアブソーバ１では、雷サージの
ような瞬間的なサージ電圧を吸収することに加えて、継
続的な過電圧又は過電流の侵入があった場合にはＳｎＯ
₂からなる導電性皮膜４ａが熱損傷して、マイクロギャ
ップ４ｂの幅が広がると推定され、これにより放電維持
電圧が上昇し、サージアブソーバ１の異常発熱のみなら
ず、図示しない電子機器及びこの機器を搭載するプリン
ト基板の熱的損傷、発火等を防止することができる。特
に継続的な過電圧又は過電流により放電維持電圧が上昇
した後では、サージに対する応答性は低下するが、次に
到来するサージ電圧を吸収するサージアブソーバとして
の本来の機能を依然として有する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記改善され
たサージアブソーバでは、サージ吸収素子をガラス管内
に封止するときにセラミック素体がガラス管の半径方向
に対して略中央に位置せずにガラス管内面に接近した場
合には、放電時にガラス管が熱溶融することがあった。
この原因は未だ十分解明されていないが、次のように考
えられる。即ち、マイクロギャップに発生した放電にて
マイクロギャップ付近が熱損傷し、損傷部分のセラミッ
ク素体が露出して、実質的にギャップの幅が拡大するこ
とによりマイクロギャップでの放電は停止するけれど
も、ガラス管内面にセラミック素体が接近した場合に
は、放電の熱で鉛ガラスからなるガラス管の内表面が溶
融することにより、鉛成分が融出して電気伝導度が大き
くなり、ガラス管内表面に電流が流れ続ける。この結
果、この続流でガラス管が溶けることがあった。

【０００７】本発明の目的は、導電性皮膜の材質変更、
不活性ガスの変更及び僅かなキャップ電極の形状変更だ
けで、雷サージのような瞬間的なサージ電圧を吸収する
ことに加えて、継続的な過電圧又は過電流が侵入しても
マイクロギャップの放電を速やかに停止でき、かつこの
放電による熱でガラス管が溶けるのを防止できる放電型
サージアブソーバを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成を、実施例に対応する図１を用いて説明
する。本発明は、導電性皮膜１４ａで被包した円柱状の
セラミック素体１４の周面にマイクロギャップ１４ｂが
形成され、セラミック素体１４の両端に一対のキャップ
電極１６，１７を有するサージ吸収素子１３が不活性ガ
ス１２ａとともにガラス管１２内に収容され、このガラ
ス管１２の両端に一対の封止電極１８，１９が相対向し
て封着され、一対の封止電極１８，１９が封着状態でサ
ージ吸収素子１３を固定し、かつ一対のキャップ電極１
６，１７に電気的に接続された放電型サージアブソーバ
の改良である。その特徴ある構成は、導電性皮膜１４ａ
がＳｎＯ₂であって不活性ガス１２ａがＣＯ₂ガスであ
り、キャップ電極１６，１７の外面にガラス管１２の内
面に向って延びるフランジ部１６ａ，１７ａが突設さ
れ、フランジ部１６ａ，１７ａがセラミック素体１４を
ガラス管１２の半径方向に対して略中央に位置させるよ
うに構成されたところにある。

【０００９】また、ガラス管１２の内径をセラミック素
体１４の外径の２〜３倍とすることが好ましい。

【００１０】

【作用】継続的な過電圧又は過電流がサージ吸収素子１
３に侵入すると、ＳｎＯ₂からなる導電性皮膜１４ａが
熱損傷して、マイクロギャップ１４ｂの幅が広がると推
定され、これにより放電維持電圧が上昇するので、放電
が停止する。またマイクロギャップ１４ｂがフランジ部
１６ａ，１７ａによりガラス管１２の内面から所定の距
離だけ離れているので、継続的な過電圧又は過電流が侵
入してマイクロギャップ１４ｂにおける放電の熱により
ガラス管１２が溶けることはない。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を比較例とともに図面
に基づいて詳しく説明する。＜実施例＞図１に示すように、マイクロギャップ式の放
電型サージアブソーバ１１はガラス管１２の内部にサー
ジ吸収素子１３を収容することにより構成される。サー
ジ吸収素子１３は導電性皮膜１４ａで被包した円柱状の
セラミック素体１４の両端に一対のキャップ電極１６，
１７を冠着した後、セラミック素体１４の中央に円周方
向にマイクロギャップ１４ｂを形成して作られる。セラ
ミック素体１４はこの例ではムライト焼結体であり、導
電性皮膜１４ａはスパッタリング法、蒸着法、イオンプ
レーティング法、めっき法、ＣＶＤ法等の薄膜形成法に
よりセラミック素体１４を被包するようにセラミック素
体１４の表面に形成される。マイクロギャップ１４ｂは
レーザにより導電性皮膜１４ａを分割するように形成さ
れる。マイクロギャップ１４ｂはレーザ光線の焦点深度
及び導電性皮膜１４ａの厚さから１０〜２００μｍの幅
に形成される。ガラス管１２は鉛ガラスから作られる。

【００１２】サージアブソーバ１１はこのサージ吸収素
子１３をガラス管１２内に収容してセラミック素体１４
の両端に一対の封止電極１８，１９を配置し、これらの
封止電極１８，１９をキャップ電極１６，１７に電気的
に接続し同時にガラス管１２内部に不活性ガス１２ａを
封入して作られる。収容されたサージ吸収素子１３は一
対の封止電極１８，１９をガラス管１２の両端に封着す
るときに封止電極１８，１９により固定される。１８
ａ，１９ａはリード線である。

【００１３】本実施例の特徴ある構成は、導電性皮膜１
４ａがＳｎＯ₂であって不活性ガス１２ａがＣＯ₂ガスで
あり、キャップ電極１６，１７の外面全周にガラス管１
２の内面に向って延びるフランジ部１６ａ，１７ａが突
設され、更にフランジ部１６ａ，１７ａがセラミック素
体１４をガラス管１２の半径方向に対して略中央に位置
させるように構成されたところにある。フランジ部１６
ａ，１７ａは厚さ０．１５ｍｍのステンレス鋼板等の導
電性及び耐熱性を有する板材をプレス加工することによ
りキャップ電極１６，１７とそれぞれ一体的に形成さ
れ、キャップ電極１６，１７はフランジ部１６ａ，１７
ａとともにそれぞれ略ハット状に形成される。フランジ
部１６ａ，１７ａの外径はそれぞれ２．４ｍｍであり、
ガラス管１２は外径５．１ｍｍ、内径２．７ｍｍ、長さ
９．６ｍｍの円筒体であり、セラミック素体１４の外径
は１．０ｍｍである。またサージ吸収回路は前述した図
２に示されるものと同一であり、一方の入力線路５ｂに
接続されたヒューズ５ｅの定格電流はこの例では２００
ｍＡである。

【００１４】＜比較例＞図３に示すマイクロギャップ式
のサージアブソーバ１を比較例とした。このサージアブ
ソーバ１は、キャップ電極６，７の外面全周に実施例の
フランジ部を有しないこと、ガラス管２が外径３．１ｍ
ｍ、内径１．８ｍｍ、長さ７．５ｍｍの円筒体であるこ
と及び封止電極８，９の寸法が上記寸法に合わせて小さ
くなることを除いて実施例と同一のものを用いた。

【００１５】＜比較試験と評価＞実施例のサージアブソ
ーバ１１と比較例のサージアブソーバ１にそれぞれ０．
２５ＡでＡＣ６００Ｖの過電圧を３０分印加した。その
結果、実施例のサージアブソーバ１１では、１０個のサ
ージアブソーバ１１のうち全てのサージアブソーバ１１
において約３秒後にマイクロギャップ１４ｂにおける放
電が停止した。比較例のサージアブソーバ１では、１０
個のサージアブソーバ１のうち８個において約３秒後に
放電が停止したが、残りの２個においては放電が停止し
なかった。放電が停止しなかったのは、マイクロギャッ
プ４ｂに発生した放電によりマイクロギャップ４ｂ付近
で熱損傷し、損傷部分のセラミック素体４が露出するよ
うになり、実質的にマイクロギャップ４ｂの幅が拡大し
ここでの放電が停止しても、マイクロギャップ４ｂがガ
ラス管２内面に接近しているので、放電の熱によりガラ
ス管２内表面の鉛成分が融出して電気伝導度が大きくな
り、この溶融したガラス管２内表面を電流が流れ続ける
ためであると考えられる。

【００１６】なお、上記実施例ではセラミック素体とし
てムライト焼結体を挙げたが、これに限らずアルミナ、
ベリリア、ステアライト、フォルステライト、ジルコ
ン、普通磁器、ガラスセラミック、窒化ケイ素、窒化ア
ルミ、炭化ケイ素等の絶縁性セラミックスでもよい。ま
た、上記実施例ではガラス管の内径及びセラミック素体
の外径をそれぞれを２．７ｍｍ及び１．０ｍｍとし、ガ
ラス管の内径をセラミック素体の外径の２．７倍とした
が、これは一例であってガラス管の内径をセラミック素
体の外径の２〜３倍であればよい。上記範囲に限定した
のは、ガラス管の内径をセラミック素体の外径の２倍未
満とするとマイクロギャップを挟む導電性皮膜間の放電
の熱によりガラス管が溶け、ガラス管の内径をセラミッ
ク素体の外径の３倍を越えるとサージアブソーバの実装
スペースが大きくなり好ましくないからである。更に、
上記実施例ではフランジ部をキャップ電極の外面全周に
設けたが、フランジ部の外面に等間隔に複数個のフラン
ジ部を放射状に設けてもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、導
電性皮膜がＳｎＯ₂であって、不活性ガスがＣＯ₂ガスで
あり、キャップ電極の外面にガラス管の内面に向って延
びるフランジ部２４ａ，２５ａを突設し、更にフランジ
部がセラミック素体をガラス管の半径方向に対して略中
央に位置させるように構成したので、雷サージのような
瞬間的なサージ電圧を吸収することに加えて、継続的な
過電圧又は過電流の侵入があった場合には酸化スズ（Ｓ
ｎＯ₂）からなる導電性皮膜が熱損傷して、マイクロギ
ャップの幅が広がると推定され、これにより放電維持電
圧が上昇するので、放電が停止する。

【００１８】またマイクロギャップがフランジ部により
ガラス管の内面から所定の距離だけ離れているので、継
続的な過電圧又は過電流が侵入してマイクロギャップに
おける放電の熱によりガラス管が溶けることはない。更
に、導電性皮膜の材質変更、不活性ガスの変更及び僅か
なキャップ電極の形状変更だけで、上記効果が得られる
ので、製造コストの増大は僅かで済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施例の放電型サージアブソーバの中
央縦断面図。

【図２】実施例及び比較例のサージ吸収回路の構成図。

【図３】従来例を示す図１に対応する中央縦断面図。

【符号の説明】

１１放電型サージアブソーバ１２ガラス管１２ａ不活性ガス１３サージ吸収素子１４セラミック素体１４ａ導電性皮膜１４ｂマイクロギャップ１６，１７キャップ電極１６ａ，１７ａフランジ部１８，１９封止電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阿部政利埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地三菱マテリアル株式会社セラミックス研究所内 (72)発明者田中芳幸埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地三菱マテリアル株式会社セラミックス研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性皮膜(14a)で被包した円柱状のセ
ラミック素体(14)の周面にマイクロギャップ(14b)が形
成され、前記セラミック素体(14)の両端に一対のキャッ
プ電極(16,17)を有するサージ吸収素子(13)が不活性ガ
ス(12a)とともにガラス管(12)内に収容され、前記ガラ
ス管(12)の両端に一対の封止電極(18,19)が相対向して
封着され、前記一対の封止電極(18,19)が封着状態で前
記サージ吸収素子(13)を固定し、かつ前記一対のキャッ
プ電極(16,17)に電気的に接続された放電型サージアブ
ソーバにおいて、前記導電性皮膜(14a)がＳｎＯ₂であって前記不活性ガス
(12a)がＣＯ₂ガスであり、前記キャップ電極(16,17)の外面に前記ガラス管(12)の
内面に向って延びるフランジ部(16a,17a)が突設され、前記フランジ部(16a,17a)が前記セラミック素体(14)を
前記ガラス管(12)の半径方向に対して略中央に位置させ
るように構成されたことを特徴とする放電型サージアブ
ソーバ。
【請求項２】ガラス管(11)の内径がセラミック素体(2
2)の外径の２〜３倍である請求項１記載の放電型サージ
アブソーバ。