JPH09102402A - サージ吸収器 - Google Patents

サージ吸収器

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JPH09102402A
JPH09102402A JP7255988A JP25598895A JPH09102402A JP H09102402 A JPH09102402 A JP H09102402A JP 7255988 A JP7255988 A JP 7255988A JP 25598895 A JP25598895 A JP 25598895A JP H09102402 A JPH09102402 A JP H09102402A
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JP
Japan
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surge
case
surge absorber
absorbing element
surge absorbing
Prior art date
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Pending
Application number
JP7255988A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiko Sasaki
保彦 佐々木
Chihiro Aikawa
千博 相川
Atsushi Kato
篤 加藤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 万が一サージ吸収素子が破壊したときの発
煙、発熱による被害を防止し、周辺部品に大きな影響を
及ぼさないサージ吸収器を提供することを目的とする。 【解決手段】 バリスタ素子の両面に電極を形成し、リ
ード線2,3を接続した後、外装をエポキシ樹脂でコー
ティングしてサージ吸収素子1を形成している。このサ
ージ吸収素子1をアルミケース4の内部に収納し、合成
ゴム5で封止している。また合成ゴム5の貫通孔にリー
ド線2,3を挿入し、アルミケース4の外部にリード線
2,3を引き出すとともにサージ吸収素子1を保持して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子や電子機
器を雷サージ電圧等の異常電圧から保護するためのサー
ジ吸収器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のサージ吸収器は、両面に電極を有
するバリスタ素子にリード線を接続し、絶縁樹脂でコー
ティングしたものであった。
【0003】また最近の一般家屋用の送配電方式は送配
電コストの低減や電力的に有利なAC200V電気機器
の普及にともないAC100V、AC200Vを同時に
供給することのできる単相三線方式が主流となってい
る。
【0004】図8に単相三線方式の配電図を示す。配電
線b(中性線)は接地されており、配電線aと配電線
b、配電線bと配電線cの間にはAC100V、配電線
aと配電線cの間にはAC200Vが供給されており、
AC100VとAC200Vとが同時にかつ半分の配線
数で供給されている。また家屋に配線された3本の配電
線a,b,cは家屋ごとに電気工事者により配線され
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】単相三線方式の配線が
万が一間違って配線されるとAC100V用の電気機器
にAC200Vが印加されたり、また配電線bの接続が
不十分だったり、欠相したりすると接続されているAC
100V用の電気機器のインピーダンスのバランスによ
り、配電線aと配電線bあるいは配電線bと配電線cの
間にAC100〜AC200Vの範囲の過電圧が印加さ
れる。
【0006】このとき上記従来のサージ吸収器を用いた
AC100V用の電気機器では、AC100Vラインへ
のAC200Vの誤印加や、中性線欠落事故に伴うAC
100Vラインの電圧上昇により、サージ吸収器が破壊
され、発煙や発熱した場合周辺にある部品に影響を及ぼ
す恐れがあった。
【0007】そこで本発明は、万が一サージ吸収素子が
破壊したときの発煙、発熱による被害を防止し、周辺部
品に大きな影響を及ぼさないサージ吸収器を提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のサージ吸収器は、開口部を有するケースと、
このケース内に収納したサージ吸収素子と、前記ケース
の開口部を封止する絶縁物と、前記サージ吸収素子に電
気的に接続し、前記絶縁物を貫通して前記ケース外に引
き出したリード線とを備え、前記サージ吸収素子は表面
に一対の電極を有するバリスタ素子の外周を絶縁樹脂で
コーティングしたものであり、これによりサージ吸収素
子の破壊による影響を防止できる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明に
よると、サージ吸収素子が破壊したときの破片の飛散
や、発煙、発火の影響をケース外に及ぼすのを物理的に
遮断することができる。その結果、サージ吸収器の周辺
にある部品への悪影響を防ぐことができる。
【0010】以下本発明の実施形態について、図面を参
照しながら説明する。図1は一実施形態におけるサージ
吸収器の断面図である。
【0011】一般的なディスク型バリスタ素子(素子径
約10mm、バリスタ電圧V1mAは220V)の両面に電
極を形成し、リード線2,3を接続した後、外装をエポ
キシ樹脂でコーティングしてサージ吸収素子1を形成し
ている。このサージ吸収素子1をアルミケース4の内部
に収納し、絶縁物である合成ゴム5でアルミケース4の
開口部を封止している。また、合成ゴム5はリード線
2,3の間隔と同間隔で貫通孔が形成されており、この
貫通孔にリード線2,3を挿入し、アルミケース4の外
部にリード線2,3を引き出すとともにサージ吸収素子
1を保持している。図1に示すようにアルミケース4を
かしめて形成した上方の凹部6で合成ゴム5すなわちサ
ージ吸収素子1の位置決めを行っており、またアルミケ
ース4と合成ゴム5とはかしめて機械的に接合し機密性
を保持している。さらに、アルミケース4の上面には図
2,3,4,5に示すようにある1点を中心点としてこ
の点からアルミケース4の外周に向かってプレスにより
溝8を形成して、動作圧力範囲0.5〜2.0MPaの
防爆機構を有する圧力弁7を設けている。
【0012】この溝8はアルミケース4の上面の中心か
ら外周に向けて均等に溝8を設けるほうが応力が集中し
やすく動作圧力を低くすることができ、アルミケース4
の中心からずれるほど高くなる。しかし動作圧力は溝8
を形成する中心点の位置と溝8の深さと本数とで決定さ
れる。また溝8は図を見てもわかるように異物の侵入を
防ぐためにもアルミケース4を貫通しないように設ける
ことが望ましい。また溝8の形は図5に示すように下方
に向かって狭くすることにより応力が集中しやすくなり
動作圧力を低くすることができる。
【0013】単相三線方式のAC100Vラインの線間
のサージ対策に上記のサージ吸収器を用いて、サージ吸
収器が(1)AC200Vの誤印加により破壊された場
合、(2)中性線欠落事故により破壊された場合につい
て図面を参照して説明する。
【0014】(1)AC200V誤印加により破壊され
た場合 図6はAC100Vラインの線間のサージ対策として最
も一般的な回路構成であり、本実施例の試験回路であ
る。31は過電流保護装置であるガラス管型電流ヒュー
ズ、32は供試用サージ吸収器である。
【0015】図6の線間にAC200Vが印加されると
バリスタ素子は過電圧破壊され低抵抗の短絡状態とな
る。ガラス管型電流ヒューズ31がその短絡電流で溶断
し、電流を遮断することによりバリスタ素子破壊後の被
害を抑制している。したがってバリスタ素子の破壊状況
は、バリスタ素子破壊後のガラス管型電流ヒューズ31
の遮断特性、特に遮断時間に大きく影響される。よって
ガラス管型電流ヒューズ31の定格電流値選定が重要で
ある。ガラス管型電流ヒューズ31の定格電流値はバリ
スタ素子のサージ吸収性能と形状および破壊時の破壊状
況からある程度決められており、今回の実施例に使用す
る素子径10mmのディスク型バリスタ素子の場合は定格
電流値7A以下のものを使用するのが一般的である。今
回は以上の点を鑑み、ガラス管型電流ヒューズ31の定
格電流値が7A以上のものが誤って使用された場合や、
ガラス管型電流ヒューズ31が誤動作した場合を想定
し、ガラス管型電流ヒューズ31の定格電流値を変化さ
せ、AC200Vを印加し破壊させたときの破壊状況比
較を、本実施例のサージ吸収器を適用した場合と従来の
一般的なディスク型バリスタ素子を適用した場合につい
て行った。以上の実験結果をまとめたものが(表1)で
ある。
【0016】
【表1】
【0017】(表1)によると従来のサージ吸収器は、
ガラス管型電流ヒューズ31の定格電流値が7A以下の
場合、外装樹脂が多少変色、変形し、若干の発煙と発熱
があった程度であった。またガラス管型電流ヒューズ3
1の定格電流値が7Aより大きいときは、サージ吸収器
の破片の飛散、多量の発煙、異常発熱及び発火等が見ら
れ危険性が高い破壊状態であった。
【0018】それに対し、本実施例におけるサージ吸収
器はガラス管型電流ヒューズ31の定格電流値が7A以
下の場合は外観上の変色、変形などの異常は一切見られ
ず、7Aより大きい場合もサージ吸収器の破片の飛散、
発煙、発火などの外観異常はなかった。
【0019】このように本実施例のサージ吸収器は、サ
ージ吸収素子破壊時に過電流保護装置の保護効果が十分
に発揮されなかった場合でも、サージ吸収素子をアルミ
ケース4及び合成ゴム5でケーシングすることにサージ
吸収素子1の破壊による破片の飛散、発熱などを抑制
し、さらに発熱による周辺部材への悪影響を抑制、防止
することが可能である。
【0020】(2)中性線欠落事故により破壊された場
合 中性線欠落事故の場合はAC100Vラインの線間電圧
が100〜200Vの範囲で上昇する場合がある。バリ
スタ素子両端の電圧が最大許容回路電圧以上に上昇する
とバリスタ素子が破壊される。破壊後は線間に接続され
ている電気機器のインピーダンスにより短絡電流が制限
されるため、過電流保護装置が動作しなかったり、動作
までに長時間要する場面が想定される。そのため破壊後
のバリスタ素子には短絡電流が継続的に流れることにな
り、多量の発煙、素子の異常発熱、及び発火などの危険
性の高い破壊状況となることが予想される。
【0021】図7において、43は可変交流電源で、印
加電圧は中性線欠落事故により線間電圧がバリスタ素子
の最大許容回路電圧以上に上昇した場合を想定しAC1
80Vとした。41は3Aのガラス管型電流ヒューズ、
42は短絡電流を制限する抵抗負荷、44は供試用サー
ジ吸収器である。ここで定格電流値3Aのガラス管型電
流ヒューズ41を選定した理由はバリスタ素子破壊時の
発熱を最小限に抑え、かつバリスタ素子のサージ吸収性
能を最大限発揮させるためである。短絡電流の設定は、
定格電流値3Aのガラス管型電流ヒューズ41が溶断し
ないような場合を想定し、4.8Aとした。この電流
4.8Aとは、3Aのガラス管型電流ヒューズ41が1
時間以内で動作する電流である。つまり3Aのガラス管
型電流ヒューズ41の場合、4.8Aの短絡電流が最大
1時間連続的に流れる恐れがある。実際は3Aのガラス
管型電流ヒューズ41は約数秒〜数十秒で動作する。
【0022】したがって、今回の試験はガラス管型電流
ヒューズ41が溶断しない場合を再現するため、ガラス
管型電流ヒューズ41を挿入せず電流ヒューズの端子間
を短絡させて、4.8Aの電流を供試用サージ吸収器4
4に1時間連続通電して行った。供試用サージ吸収器4
4の破壊後の温度上昇による周辺の被害状況を観察する
ため、供試品を基板に実装した状態で行った。以上のよ
うな試験条件で行った試験結果を(表2)に示す。
【0023】
【表2】
【0024】(表2)によると従来のサージ吸収器の場
合、バリスタ素子が過電圧による破壊後、急激に素子温
度が上昇し、外装樹脂の変形や多量の発煙があった。バ
リスタ素子の表面温度は破壊後約5分程度で約600〜
700℃に達し、その後1時間後までその温度で安定し
ていた。また、バリスタ素子周辺の基板は広い範囲で焼
損した。
【0025】それに対し実施例のサージ吸収器はバリス
タ素子破壊後、防爆機構である圧力弁7が動作するまで
は、アルミケース4の表面の温度が若干上昇する他は、
外観上は著しい変化・異常は見られなかった。一定時間
経過後、アルミケース4上部の圧力弁7が動作し、生じ
た亀裂から発煙があった。しかし、このときの発煙量は
従来例と比べ、非常に少なかった。また、アルミケース
4の表面の温度上昇は約250〜300℃程度で安定し
ており、基板はサージ吸収器周辺の極狭い範囲が変色し
た程度であった。
【0026】このように本実施例のサージ吸収器は、中
性線欠落事故によりバリスタ素子が破壊され、破壊後短
絡電流が連続的に供給された場合でも、バリスタ素子の
破壊による発煙を一時的に遮断することができ、かつ圧
力弁7の動作後のアルミケース4外に放出される煙の量
を抑制できる。
【0027】またバリスタ素子破壊時の発熱について
は、バリスタ素子とアルミケース4の間の空気の断熱効
果およびアルミケース4の放熱効果により、サージ吸収
器表面の温度上昇を抑制できる。さらにアルミケース4
の圧力弁7はバリスタ素子破壊後、一定時間で動作し、
サージ吸収素子の破壊時の温度上昇、燃焼ガスの発生に
よるアルミケース4内部の圧力上昇を効果的に制限し、
爆発を防止することができ、破壊時の外観変化を多少の
アルミケース4の変形だけに抑制することができる。
【0028】以上、本実施例のサージ吸収器の効果を線
間のサージ対策におけるAC200誤印加および中性線
欠落事故による過電圧により破壊されたときについて説
明したが、本実施例の効果は、例えばサージ吸収素子の
劣化による破壊など、実施例以外の原因により破壊され
た場合でも有効で、線−大地間に適用された場合も同様
の効果が得られる。また本実施例品の破壊時の温度上昇
抑制効果は、洗濯機や食器洗い機などのように、回路基
板全体がウレタンなどの耐湿樹脂でコーティングやポッ
ティングされて、サージ吸収器の全体、あるいは一部が
覆われている状態で実装される場合に特に有効であり、
サージ吸収器破壊後の異常発熱による耐湿樹脂の発煙、
発火などの焼損状況を著しく抑制・防止し、製品の安全
性を著しく向上させることができる。
【0029】なお本実施例においてはアルミケース4を
用いたが、銅など放熱効果、展性を有し加工性にすぐれ
た金属であればどのような金属を用いても同様の効果が
得られると思われる。
【0030】またアルミケース4はサージ吸収素子1に
接触しないように、なるべく大きいほうが望ましい。
【0031】また合成ゴム5はブチルゴム、エチレンプ
ロピレンゴム等耐熱性があり、耐溶剤性のあるものが好
ましい。
【0032】さらにケースと合成ゴム5との熱膨張係数
が同等のほうが好ましい。また、図1に示すように合成
ゴム5表面のリード線2,3間に凸部9を設けることに
より、リード線2,3間の合成ゴム5表面における絶縁
距離を長くすることができる。また凸部9の間に溝10
を設けることにより、サージ吸収器を基板に半田付けす
る際、この溝10がフラックスガスの逃げ道となり半田
付け性を向上させることができる。
【0033】
【発明の効果】以上本発明によると、サージ吸収素子が
破壊したときの破片の飛散や、発煙、発火の影響をケー
ス外に及ぼすのを物理的に遮断することができる。その
結果、サージ吸収器の周辺にある部品への悪影響を防ぐ
ことができ、製品の安全性を著しく向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態におけるサージ吸収器の断
面図
【図2】本発明の一実施形態におけるアルミケースの上
面図
【図3】本発明の他の実施形態におけるアルミケースの
上面図
【図4】本発明のさらに他の実施形態におけるアルミケ
ースの断面図
【図5】本発明のさらに他の実施形態におけるアルミケ
ースの断面図
【図6】本発明の一実施形態における試験回路図
【図7】本発明の他の実施形態における試験回路図
【図8】一般的な単相三線方式の配線図
【符号の説明】
1 サージ吸収素子 2 リード線 3 リード線 4 アルミケース 5 合成ゴム 7 圧力弁 8 溝 9 凸部 10 溝

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 開口部を有するケースと、このケース内
    に収納したサージ吸収素子と、前記ケースの開口部を封
    止する絶縁物と、前記サージ吸収素子に電気的に接続
    し、前記絶縁物を貫通して前記ケース外に引き出したリ
    ード線とを備えたサージ吸収器。
  2. 【請求項2】 サージ吸収素子は表面に一対の電極を有
    するバリスタ素子の外周を絶縁樹脂でコーティングした
    ものである請求項1に記載のサージ吸収器。
  3. 【請求項3】 ケースの上面に防爆弁を設けた請求項1
    に記載のサージ吸収器。
  4. 【請求項4】 防爆弁はケース上面から前記ケースの外
    周に向かって設けた溝よりなる請求項2に記載のサージ
    吸収器。
  5. 【請求項5】 絶縁物のリード線間に凸部を設けた請求
    項1に記載のサージ吸収器。
  6. 【請求項6】 凸部の間に溝を設けた請求項3に記載の
    サージ吸収器。
JP7255988A 1995-10-03 1995-10-03 サージ吸収器 Pending JPH09102402A (ja)

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CN102646971A (zh) * 2012-04-12 2012-08-22 深圳市辰驹电子科技有限公司 一种安全可靠的防浪涌技术以及防浪涌保护器
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