JPH1126138A - 放電型サージ吸収素子 - Google Patents

放電型サージ吸収素子

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JPH1126138A
JPH1126138A JP19194297A JP19194297A JPH1126138A JP H1126138 A JPH1126138 A JP H1126138A JP 19194297 A JP19194297 A JP 19194297A JP 19194297 A JP19194297 A JP 19194297A JP H1126138 A JPH1126138 A JP H1126138A
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聰 渡辺
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流制限機能や電流遮断機能を備えた素子を
別個に接続することなく、続流の発生を有効に防止する
ことのできる放電型サージ吸収素子の実現。 【解決手段】 複数の放電電極12を放電間隙16を隔てて
対向配置すると共に、これを放電ガスと共に気密容器18
内に封入し、放電電極12に接続されたリード端子14を気
密容器18外に導出して成る放電型サージ吸収素子10にお
いて、少なくとも一つの放電電極12の表面に酸素イオン
導電体層20を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、気密容器内に封入し
た放電間隙における放電現象を利用してサージ等の過電
圧を吸収する放電型サージ吸収素子に係り、特に、サー
ジ消滅後の続流を有効に防止することのできる放電型サ
ージ吸収素子に関する。
【0002】
【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素子を保護するた
め、気密容器内に封入した放電間隙における放電現象を
利用した放電型サージ吸収素子が用いられている。その
一例として、図4に示す放電型サージ吸収素子50は、丸
棒状の電極基体52の表面にエミッタ層54を被着させて成
る一対の放電電極56,56の下端にリード端子58,58を接
続し、これを所定の放電間隙60を隔てて互いに平行する
よう配置し、ガラス管を加工して形成した気密容器62内
に、アルゴン(Ar),ネオン(Ne),ヘリウム(H
e),キセノン(Xe)等の不活性ガスよりなる放電ガ
スと共に封入し、上記リード端子58,58を気密容器62の
下端封着部62aを貫通させて外部に導出して成る。
【0003】この放電型サージ吸収素子50は、例えば図
5に示すように、被保護回路64に接続された一対の電源
ラインL1とグランドG間、及びL2とグランドG間に、
リード端子58,58を介してそれぞれ挿入接続される。し
かして、上記電源ラインL1−グランドG間あるいはL2
−グランドG間に誘導雷等のサージが印加されると、上
記放電間隙60にグロー放電を経てアーク放電が生成さ
れ、該アーク放電の大電流を通じてサージはグランドG
側に逃がされることとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の放電
型サージ吸収素子50が、図5に示すように、電源ライン
L1,L2に接続されている場合には、上記アーク放電
によって、放電型サージ吸収素子50の両端間の電圧が電
源ラインのピーク電圧以下にまで急激に低下するため、
サージが去った後にも電源電圧によって放電が持続す
る、いわゆる続流が生じ、この続流によって放電型サー
ジ吸収素子50がオーバーヒートし、素子の溶融短絡や焼
損を生じる危険性がある。従来、この続流を防止するた
め、図5に示す抵抗器66や、図示しないバリスタ等の電
流制限機能を備えた素子を別途接続したり、或いはヒュ
ーズ等の電流遮断機能を備えた素子を接続していたが、
これが回路構成の複雑化及び接続作業の煩雑化の原因と
なっていた。また、ヒューズ等の電流遮断機能を備えた
素子を接続した場合には、一旦ヒューズを溶断して線路
を開放すると、電子機器の使用を再開するためには、新
たなヒューズを接続し直す必要があり、その復旧作業に
手間がかかる点で問題であった
【0005】本発明は、上記した従来例の問題点に鑑み
てなされたものであり、電流制限機能や電流遮断機能を
備えた素子を別個に接続することなく、続流の発生を有
効に防止することのできる放電型サージ吸収素子を実現
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る放電型サージ吸収素子は、複数の放電
電極を放電間隙を隔てて対向配置すると共に、これを放
電ガスと共に気密容器内に封入し、上記放電電極に接続
されたリード端子を気密容器外に導出して成る放電型サ
ージ吸収素子において、少なくとも一つの放電電極の表
面に酸素イオン導電体層を形成したことを特徴とする。
上記酸素イオン導電体層を構成する酸素イオン導電体と
しては、例えば、GdCaCr23、LaSrMn
3、ZrO2(0.92)23(0.08)、CeO2(0.8)Gd2
3(0.2) が該当する。
【0007】酸素イオン導電体は、その温度が上昇する
と酸素を放出する性質を有している。本発明の放電型サ
ージ吸収素子にサージが印加されてアーク放電によるサ
ージ吸収が開始されると、該アーク放電に伴う発熱で放
電電極の温度が急上昇するため、該放電電極の表面に形
成した酸素イオン導電体層の温度も上昇し、酸素を放出
することとなる。この結果、不活性ガスのみだった気密
容器内に酸素が混入することとなるため、放電型サージ
吸収素子の放電維持電圧が上昇し、容易に電源ラインの
ピーク電圧以上となるため続流を防止することができる
のである。尚、サージが去って放電電極が冷却し、該放
電電極の表面に形成した酸素イオン導電体層の温度が低
下すると、放出された酸素が酸素イオン導電体層に戻
り、気密容器内は再び不活性ガスのみとなるため、放電
型サージ吸収素子は元の状態に自動的に復帰する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
の実施の形態を説明する。図1は、本発明に係る第1の
放電型サージ吸収素子10を示す縦断面図である。この第
1の放電型サージ吸収素子10は、導電性に優れたニッケ
ル等の金属を細長い丸棒状に加工して成る一対の放電電
極12,12の下端部にデュメット線(銅被覆鉄ニッケル合
金線)や42−6合金線等より成るリード端子14,14を
接続し、両放電電極12,12を所定の距離を隔てて平行に
配置して放電間隙16を形成すると共に、これをガラス管
の両端開口を気密封止して形成した気密容器18内に、ア
ルゴン(Ar),ネオン(Ne),ヘリウム(He),
キセノン(Xe)等の不活性ガスよりなる放電ガスと共
に封入し、各放電電極12,12のリード端子14,14を気密
容器18の下端封着部18aを貫通させて外部に導出して成
ることを基本構成としている。
【0009】また、上記一対の放電電極12,12の表面に
は、GdCaCr23より成る酸素イオン導電体層20が
被着形成されている。尚、該酸素イオン導電体層20を構
成する酸素イオン導電体としては、上記GdCaCr2
3以外に、LaSrMnO3、ZrO2(0.92)2
3(0.08)、CeO2(0.8)Gd23(0.2) であっても良
い。
【0010】この第1の放電型サージ吸収素子10は、そ
の動作電圧(直流放電開始電圧)が200V程度に設定
されており、図5に示したように、被保護回路64に接続
された一対の電源ラインL1とグランドG間、及びL2と
グランドG間に、リード端子14,14を介してそれぞれ挿
入接続される。しかして、電源ラインL1−グランドG
間あるいはL2−G間に、放電型サージ吸収素子10の定
格電圧を越える誘導雷等のサージが印加された場合に
は、上記放電間隙16にグロー放電を経てアーク放電が生
成され、該アーク放電の大電流を通じてサージの吸収が
実現される。
【0011】上記第1の放電型サージ吸収素子10の放電
電極12,12表面に被着形成した酸素イオン導電体層20を
構成するGdCaCr23は、温度が上昇するとCrの
価数がCr3+からCr4+ に変化し、その結果、GdC
aCr23はGdCaCr22+O に移行して酸素を
放出し、一方、温度が低下するとCrの価数はCr4+
ら再びCr3+となり、GdCaCr2 2+O の状態か
ら元のGdCaCr23に復帰するものである。従っ
て、上記第1の放電型サージ吸収素子10にサージが印加
されてアーク放電によるサージ吸収が開始されると、該
アーク放電に伴う発熱で上記放電電極12,12の温度が急
上昇し、その結果、酸素イオン導電体層20の温度も上昇
して、瞬時に酸素を放出する。この放出された酸素が、
不活性ガスのみだった気密容器18内に混入する結果、放
電維持電圧が400V〜数kVに上昇し、電源ラインの
ピーク電圧以上となるためサージ後の続流を防止するこ
とができるのである。また、サージが去って放電電極1
2,12が冷却して温度が低下すると、酸素イオン導電体
層20の温度も低下し、放出された酸素が酸素イオン導電
体層20に戻り、気密容器18内は再び不活性ガスのみとな
るため、放電型サージ吸収素子10は元の状態に自動的に
復帰することとなる。
【0012】図2は、本発明に係る第2の放電型サージ
吸収素子30を示す縦断面図である。この第2の放電型サ
ージ吸収素子30は、絶縁材より成る円筒体32の両端開口
に、ニッケル等より成る一対のキャップ状放電電極34,
34を嵌合させ、封着材36を介して両者間を気密封止して
略鼓状の気密容器38と成し、各キャップ状放電電極34,
34の内面先端部34a,34a間に放電間隙40を形成すると
共に、各キャップ状放電電極34,34の外面凹部34b,34
bにそれぞれリード端子42,42を接続し、さらに、上記
気密容器38内に、アルゴン(Ar),ネオン(Ne),
ヘリウム(He),キセノン(Xe)等の不活性ガスよ
りなる放電ガスを封入して成ることを基本構成とするも
のである。そして、上記キャップ状放電電極34,34の内
面先端部34a,34a表面に、上記第1の放電型サージ吸
収素子10と同様に、GdCaCr23より成る酸素イオ
ン導電体層44が被着形成されているものである。
【0013】この第2の放電型サージ吸収素子30にあっ
ても、サージが印加されてアーク放電によるサージ吸収
が開始されると、該アーク放電に伴う発熱で上記キャッ
プ状放電電極34,34の内面先端部34a,34aの温度が急
上昇し、その結果、酸素イオン導電体層44の温度も上昇
して、瞬時に酸素を放出する。この放出された酸素が、
不活性ガスのみだった気密容器38内に混入する結果、放
電維持電圧が上昇して電源ラインのピーク電圧以上とな
るためサージ後の続流を防止することができるようにな
っている。また、サージが去ってキャップ状放電電極3
4,34の内面先端部34a,34aが冷却して温度が低下す
ると、酸素イオン導電体層44の温度も低下し、放出され
た酸素が酸素イオン導電体層44に戻り、気密容器38内は
再び不活性ガスのみとなるため、放電型サージ吸収素子
30は元の状態に自動的に復帰する。
【0014】尚、上記第1の放電型サージ吸収素子10及
び第2の放電型サージ吸収素子30において、サージが去
った後、放出された酸素が酸素イオン導電体層20,44に
戻り、気密容器18,38内が再び不活性ガスのみとなるま
でには若干の時間を要するため、頻繁にサージが印加さ
れる可能性のある場合には、図3に示すように、一対の
電源ラインL1とグランドG間、及びL2とグランドG間
に、それぞれ本発明に係る上記放電型サージ吸収素子1
0,30を2個或いはそれ以上挿入接続すれば良い。
【0015】また、上記第1の放電型サージ吸収素子10
及び第2の放電型サージ吸収素子30においては、一対の
放電電極12,12の双方、或いは一対のキャップ状放電電
極34,34の双方に酸素イオン導電体層20,44を被着形成
しているが、これに限定されることはない。すなわち、
放電型サージ吸収素子の放電維持電圧を電源ラインのピ
ーク電圧以上に上昇させるのに十分な酸素を放出できさ
えすれば、いずれか一方の放電電極12,いずれか一方の
キャップ状放電電極34のみに酸素イオン導電体層20,44
を被着形成しても良い。
【0016】
【発明の効果】本発明に係る放電型サージ吸収素子にあ
っては、放電電極表面に酸素イオン導電体層を形成した
ことから、サージ吸収時のアーク放電による発熱で放電
電極の温度が急上昇するのに伴い、酸素イオン導電体層
の温度も上昇して酸素を放出し、この放出された酸素が
不活性ガスのみだった気密容器内に混入する結果、放電
維持電圧が上昇し、容易に電源ラインのピーク電圧以上
とすることができるので、電流制限機能や電流遮断機能
を備えた素子を別個に接続することなく、続流を効果的
に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の放電型サージ吸収素子を示
す断面図である。
【図2】本発明に係る第2の放電型サージ吸収素子を示
す断面図である。
【図3】本発明に係る放電型サージ吸収素子を複数個接
続した場合を示す回路図である。
【図4】従来の放電型サージ吸収素子を示す正面図であ
【図5】第1の放電型サージ吸収素子及び従来の放電型
サージ吸収素子の接続例を示す回路図である。
【符号の説明】
10 第1の放電型サージ吸収素子 12 放電電極 14 リード端子 16 放電間隙 18 気密容器 20 酸素イオン導電体層 30 第2の放電型サージ吸収素子 32 円筒体 34 キャップ状放電電極 36 封着材 38 気密容器 40 放電間隙 42 リード端子 44 酸素イオン導電体層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の放電電極を放電間隙を隔てて対向
    配置すると共に、これを放電ガスと共に気密容器内に封
    入し、上記放電電極に接続されたリード端子を気密容器
    外に導出して成る放電型サージ吸収素子において、少な
    くとも一つの放電電極の表面に酸素イオン導電体層を形
    成したことを特徴とする放電型サージ吸収素子。
  2. 【請求項2】 上記酸素イオン導電体層を、GdCaC
    23、LaSrMnO3、ZrO2(0.92)
    23(0.08)、CeO2(0.8)Gd23(0.2) の何れかで構
    成した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。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010095019A (ko) * 2000-03-30 2001-11-03 오무라 쇼지로우 보호 장치
JP2008152948A (ja) * 2006-12-14 2008-07-03 Mitsubishi Materials Corp サージアブソーバ
JP2008206263A (ja) * 2007-02-19 2008-09-04 Sankosha Corp サージ防護デバイス及びそれを用いたサージ保護装置
JP2011086523A (ja) * 2009-10-16 2011-04-28 Tabuchi Electric Co Ltd サージ吸収素子

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