JPH077699B2 - サージ吸収素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、火花放電現象を利用したサージ吸収素子の
製造方法に関する。

〔背景技術〕

従来、サージ吸収素子50は、一対のカーボン製電極51、
51を備えていて、これら電極51、51が、第６図にみるよ
うに、所定距離の空間を隔てて対峙している。電極51、
51間には、所定距離の空間をもたせるために電気絶縁性
のスペーサ52が介設されている。これら電極51、51およ
びスペーサ52は絶縁性の円筒体53内に収容されている。
一方、円筒体53の両端開口部を塞ぐようにして金属板5
4、54が同筒体53端部に取着されている。これら金属板5
4、54と円筒体53は容器を構成している。容器内が少し
負圧になっていて金属板54、54が内側に反り両電極51、
51に接し電気的に導通が図られている。つまり、金属板
54、54は引出用電極ともなっているのである。

このサージ吸収素子50は、例えば、第６図に一点鎖線で
示すように負荷Ｌに並列に接続されていて、異常サージ
電圧が加わった場合、電極51、51間に火花放電を発生さ
せサージを吸収し負荷Ｌを保護するのである。

ところで、このサージ吸収素子50のスペーサ52は0.01〜
0.2mm程度とごく薄いセラミック製のものが用いられて
いる。そのため、製造段階や使用状態でひび割れ等を起
こし易く、製造上の歩留まり低下や保護機能の劣化を招
くという問題があった。

〔発明の目的〕

この発明は、前記の事情に鑑み、従来のスペーサの破損
に伴う問題を本質的に解決したサージ吸収素子を提供す
ることを目的とする。

〔発明の開示〕

前記目的を達成するため、この発明は、所定距離の空間
を隔てて対峙する一対の電極と、電気絶縁性の筒体と筒
体の両端開口部を塞ぐ金属板を有する容器とを備え、こ
の容器内に前記電極が納められていて、前記金属板が前
記両電極にそれぞれ接触して引出用電極となっており、
前記両電極間に生ずる火花放電でもってサージ吸収を行
うサージ吸収素子において、前記筒体に固着された金属
板に前記両電極のそれぞれが固着されていて、前記所定
距離が保持されていることを特徴とするサージ吸収素子
を製造する方法であって、 前記所定距離の空間を隔てて対峙する一対の電極の外面
間の厚みを筒体の厚みよりも薄くしておき、筒体の両端
面に固着される金属板の中央には筒体の開口部に嵌まり
込む凹状の窪みを設けておき、筒体の厚み方向における
熱膨張率よりも金属板の厚み方向における熱膨張率のほ
うを大きく設定しておき、 前記筒体の開口部の中央に前記一対の電極を配置し金属
板を筒体および電極に固着してサージ吸収素子を製造す
る際に、全体を加熱昇温させて熱膨張させ、金属板が筒
体および電極に接触したときに電極同士が接触するよう
にして、金属板を筒体および電極に固着させ、その後、
全体を降温させて熱収縮させることにより、電極同士を
所定距離の空間を隔てて対峙させることを特徴とするサ
ージ吸収素子の製造方法を要旨とする。

以下、この発明にかかるサージ吸収素子を、図面を参照
しながら詳しく説明する。

第１図は、この発明にかかるサージ吸収素子の一実施例
の構成をあらわす。第３図は、このサージ吸収素子を分
解してあらわす。

サージ吸収素子１は、一対のカーボン製の放電用電極
２、２′を備えている。これら電極２、２′は、電気絶
縁性材料からなる円筒体３とこの円筒体３の両端開口部
を塞ぐようにして同筒体３端部に取着された金属板４、
４′を有する容器内に納められている。第１図にみるよ
うに、スペーサが設けられていなくても、電極２、２′
は所定距離の空間を隔てて対峙している。スペーサがな
くても、前記両電極２、２′は、それぞれ金属板４、
４′に固着され金属板４、４′の剛性でもって前記所定
距離が保持されているのである。なお、金属板４、４′
と電極２、２′の固着、および、金属板４、４′と円筒
体３の固着は、それぞれ、ろう付けによりなされてい
る。

サージ吸収素子１は、例えば負荷Ｌに並列に接続され、
異常サージ電圧が加わった場合、電極２、２′間に火花
放電を生じ、サージ電流を負荷Ｌを通さずに電極２、
２′を通してアース側に流すようにするとともに、火花
放電開始電圧以上の高電圧が負荷Ｌに加わるのを防ぐ。

このように、サージ吸収素子１は、破損しやすいスペー
サがもともとないので、スペーサの破損に伴う歩留まり
の低下や保護機能の劣化がない。また、従来、第６図に
みるように、電極51と金属板54の間にギャップＧが生
じ、電極−金属板の接触抵抗が増加し放電電流が制限さ
れたり、電極が動いて所定距離が変動し火花放電開始電
圧が変動したりするが、このサージ吸収素子１では、電
極２、２′が取出用電極である金属板４、４′に固着さ
れているため、電気的導通が確かであり、安定した放電
動作がなされる。

続いて、上記サージ吸収素子１を製造するときの様子を
説明する。

第２図は、サージ吸収素子１の製造における金属板４、
４′の取着工程を模式的にあらわす。

サージ吸収素子１を製造するにあたって、第３図にみる
ような部品を準備する。カーボン製の円板状電極２、
２′は火花放電用の電極である。円筒体３は、セラミッ
ク（例えば、アミルナ）あるいはガラス等の電気絶縁性
材料で形成されている。金属板４、４′は、銅やニッケ
ル等の金属材料で形成されている。金属板４、４′に
は、それぞれ凹状の窪み4a、４′ａが形成されている。

上記各部品の具体的寸法の一例をつぎに挙げる。

円筒体３は、例えば、外径４〜5mm、内径２〜4mm程度に
選ばれる。円筒体３の高さ（軸方向の長さ）は、例え
ば、２〜4mm程度に選ばれる。円板状の電極２、２′
は、外径が円筒体３の内径にほぼ等しく、厚みが、例え
ば、0.02〜1.0mm程度に選ばれる。金属板４、４′の外
径は、円筒体３の外径にほぼ等しく、厚みは、例えば、
0.1〜0.35mm程度に選ばれる。窪み4a、４′ａは、外径
が円筒体３の内径にほぼ等しく、高さは1mm以内であ
る。

続いて、サージ吸収素子１の組み立てについて説明す
る。

電極２、２′、円筒体３、および、金属板４、４′を第
２図にみるように組み合わせる。そして、金属板４、
４′と、電極２、２′および円筒体３の端部の間へろう
付けＢ…Ｂを施し気密封止する。この時、ろう付けは不
活性ガス雰囲気Ｓ中でなされる。ガス雰囲気Ｓは、例え
ば、He、あるいは、Arガス20〜760Torrで、約900℃の温
度である。つまり、加温雰囲気では、電極２と電極２′
が接触していて、かつ金属板４、４′の窪み4a、４′ａ
の底4b、４′ｂの外面が電極２、２′表面にそれぞれ接
触するように組み合わせるのである。そして、ろう付け
後、加温雰囲気から出され常温に戻ってゆくにしたがっ
て、金属板４、４′がそれぞれ電極２、２′を伴いなが
ら軸方向（高さ方向）に円筒体３の縮みよりも大きく縮
み、第１図にみるように、電極２、２′が互いに離れ、
所定距離の空間を隔てるようになるのである。

この場合、各部品はつぎのように選定されている。ろう
付けの際の加温下では、電極２、２′ふたつ分の軸方向
寸法（厚み）l1が、円筒体３に金属板４、４′のみを組
み合わせたと仮定した場合の窪み4a、４′ａの底4b、
４′ｂの外面間寸法l2と等しいか、例えば0.0〜100μｍ
程度長くなっている。常温下では、逆に上記電極２、
２′の軸方向寸法（厚み）l1が、上記底4b、４′ｂの外
面間寸法l2よりも、例えば、100μｍを越えない程度の
範囲短くなっている。この加温状態と常温状態の寸法の
差が所定距離の空間を生ぜしめるのであり、加温状態と
常温状態でこのような寸法関係となるように各部品、特
に円筒体３と金属板４、４′の寸法および熱膨張率が選
定されているのである。

なお、不活性ガス中でろう付けされた場合には、円筒体
３内に不活性ガスが封入されることとなる。減圧下で密
封された場合、サージ吸収素子１の円筒体３内は負圧状
態となる。

上記のろう付けは、カーボンと化合する活性金属を有す
るろう材が用いられる。例えば、Ag:70〜80％、銅:20〜
30％、Ti:2〜10％からなるろう材、あるいは、BAg−８
のような銀ろうにTi箔を重ねたろう材がある。このよう
なろう材は、特に電極２、２′に用いられているカーボ
ンを金属材料に固着する場合に有用である。上記のろう
材は、もちろん円筒体３に用いられているアルミナと金
属材料の固着にも適している。

この発明は上記実施例に限らない。例えば、金属板が円
筒状でなく、第４図にみるように、円錐台状の金属板1
4、14′であってもよい。金属板14、14′が円錐台状で
あると、上記のような製法で作られる場合、金属板14、
14′の軸方向の縮み量が大きい。それは、金属板の窪み
底面の半径方向の縮小が金属板の軸方向の変位量に影響
を与えるのであるが、その影響の程度が円柱状金属板よ
りも円錐台状金属板の方が大きいからである。金属板14
の底14bの径は、金属板４の径よりも若干短いが、径全
長からみれば短くなった長さは極く僅かである。そのた
め、径方向の縮小量Δは金属板４、14とも等しいと見做
せる。径方向の長さが縮むと、第５図にみるように、側
面4c、14cが内側に引かれて曲がり底4b、14bが持ち上が
る。持ち上がった分だけ金属板４、14が軸方向に縮むの
である。第５図にみるように、径方向縮小量Δが等しい
と、金属板14の軸方向縮小量δは金属板４の軸方向縮小
量δ′よりも大きくなる。

筒体内が負圧でなく大気圧であったり、不活性ガスが封
止されていなくてもよい。電極がカーボン以外の材料で
形成されていてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明にかかるサージ吸収素子
は、所定距離の空間を隔てて対峙する一対の電極と、電
気絶縁性の筒体と筒体の両端開口部を塞ぐ金属板を有す
る容器とを備え、この容器内に前記電極が納められてい
て、前記金属板が前記両電極にそれぞれ接触して引出用
電極となっており、前記両電極間に生ずる火花放電でも
ってサージ吸収を行う構成において、前記筒体に固着さ
れた金属板に前記両電極のそれぞれが固着されていて、
前記所定距離が保持されている。そのため、破損しやす
い電気絶縁性のスペーサが不要であり、スペーサ破損に
伴う歩留まり低下や保護機能の劣化がなく、生産性が向
上するとともに信頼性が高まる。

特に、前記したスペーサなしで電極同士を所定間隔に保
持した状態で金属板を筒体および電極に固着させるため
の手段として、前記所定距離の空間を隔てて対峙する一
対の電極の外面間の厚みを筒体の厚みよりも薄くしてお
き、筒体の両端面に固着される金属板の中央には筒体の
開口部に嵌まり込む凹状の窪みを設けておき、筒体の厚
み方向における熱膨張率よりも金属板の厚み方向におけ
る熱膨張率のほうを大きく設定しておき、前記筒体の開
口部の中央に前記一対の電極を配置し金属板を筒体およ
び電極に固着してサージ吸収素子を製造する際に、全体
を加熱昇温させて熱膨張させ、金属板が筒体および電極
に接触したときに電極同士が接触するようにして、金属
板を筒体および電極に固着させ、その後、全体を降温さ
せて熱収縮させることにより、電極同士を所定距離の空
間を隔てて対峙させる。

金属板を筒体および電極に固着する作業が、電極同士が
接触して安定的に固定された状態で行えるので、ろう付
けなどによる固着作業が簡単かつ確実に行える。その結
果、金属板と電極との固着が良好で、電気的接続性能に
も優れたものとなる。

しかも、前記固着作業の際の加熱昇温状態から降温して
使用温度状態に戻れば、電極同士の間に所定間隔が自動
的にあくことになるので、電極の配置が簡単かつ確実に
行われる。この間、金属板が筒体および電極に固着され
たままであるから、電極同士の空間に異物が侵入した
り、電極の対向面が汚れたりする心配もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にかかるサージ吸収素子の一実施例
の構成をあらわす断面図、第２図は、このサージ吸収素
子を製造する際の金属板取着工程を模式的にあらわす断
面図、第３図は、前記サージ吸収素子の分解斜視図、第
４図は、この発明にかかるサージ吸収素子の他の実施例
の構成をあらわす断面図、第５図は、前記両サージ吸収
素子における金属板の径方向の縮小に伴って起こる軸方
向の縮小の説明図、第６図は、従来のサージ吸収素子の
構成をあらわす断面図である。 １、１′……サージ吸収素子、２、２′……電極 ３……円筒体（筒体）、４、４′……金属板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定距離の空間を隔てて対峙する一対の電
   極と、電気絶縁性の筒体と筒体の両端開口部を塞ぐ金属
   板を有する容器とを備え、この容器内に前記電極が納め
   られていて、前記金属板が前記電極にそれぞれ接触して
   引出用電極となっており、前記両電極間に生じる火花放
   電でもってサージ吸収を行うサージ吸収素子であり、前
   記筒体に固着された金属板に前記両電極のそれぞれが固
   着されていて、前記所定距離が保持されているサージ吸
   収素子を製造する方法であって、 前記所定距離の空間を隔てて対峙する一対の電極の外面
   間の厚みを筒体の厚みよりも薄くしておき、筒体の両端
   面に固着される金属板の中央には筒体の開口部に嵌まり
   込む凹状の窪みを設けておき、筒体の厚み方向における
   熱膨張率よりも金属板の厚み方向における熱膨張率のほ
   うを大きく設定しておき、 前記筒体の開口部の中央に前記一対の電極を配置し金属
   板を筒体および電極に固着してサージ吸収素子を製造す
   る際に、全体を加熱昇温させて熱膨張させ、金属板が筒
   体および電極に接触したときに電極同士が接触するよう
   にして、金属板を筒体および電極に固着させ、その後、
   全体を降温させて熱収縮させることにより、電極同士を
   所定距離の空間を隔てて対峙させることを特徴とするサ
   ージ吸収素子の製造方法。