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技術 放電型サージ吸収素子及びその製造方法

出願人 岡谷電機産業株式会社
発明者 島田充久鈴木吉朗
出願日 1992年7月6日 (28年4ヶ月経過) 出願番号 1992-201998
公開日 1994年2月25日 (26年9ヶ月経過) 公開番号 1994-052964
状態 特許登録済
技術分野 避雷器
主要キーワード 下端開口付近 疎密度 ガスアレスタ サージ吸収特性 デュメット線 整列治具 ピンチャー 誘導雷
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年2月25日)のものです。
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図面 (4)

目的

電流耐量が大きく、しかも放電遅れ時間が小さくて、急激に立ち上がるサージに対しても十分な防護機能を発揮し得る放電型サージ吸収素子を実現する。

構成

一対の放電電極12,12を相対向させて放電電極12,12間に放電間隙13を形成し、これを放電ガスと共に外囲器14内に気密に封入してなる放電型サージ吸収素子10において、外囲器14を酸化鉛を含有する材料によって構成すると共に、外囲器14の内面に、外囲器14を構成する酸化鉛を還元して散点状に析出させた鉛を主成分とする補助放電電極20を複数形成した。

概要

背景

従来、電子機器侵入する過渡的な異常電圧誘導雷等のサージから電子回路部品を保護するため、電圧非直線抵抗体よりなるバリスタや、外囲器内封入した放電間隙放電現象を利用したガスアレスタ等、種々のサージ吸収素子が用いられている。

上記従来のサージ吸収素子のうち、放電型サージ吸収素子一種であるガスアレスタを図3に示す。このガスアレスタaは、図示のように、一対の放電電極b,bを略平行に対向配置し、該放電電極b,b間に放電間隙cを形成し、これをガラス管等を封着して形成した外囲器d内に放電ガスと共に気密に封入し、上記放電電極b,bに接続されたリード線e,eを、上記外囲器dの下端部fに固定すると共に、該外囲器dを貫通させて外部へ導出した構造を有している。

上記ガスアレスタaの製造に際しては、まず、リード線e,eが接続された放電電極b,bを、両端が開口した管状の外囲器d内に挿入して、リード線e,eの端部が外囲器dの一端から外へ突出するよう配置する。次いで、外囲器dの一端を加熱し、これを溶融させた後に圧潰して封着し、リード線e,eを外囲器dの下端部fに固定する。さらに、外囲器d内の空気等を排出後、所定の放電ガスを外囲器d内に充填する。最後に、外囲器dの他端を加熱し、これを溶融させて封じ切ることによって外囲器dを気密に封止し、ガスアレスタaが完成する。

上記ガスアレスタaに上記リード線e,eを介してサージが印加されると、放電間隙cに気中放電、すなわちグロー放電を経てアーク放電が生成し、このアーク放電の大電流を通じてサージが吸収される。

概要

電流耐量が大きく、しかも放電遅れ時間が小さくて、急激に立ち上がるサージに対しても十分な防護機能を発揮し得る放電型サージ吸収素子を実現する。

一対の放電電極12,12を相対向させて放電電極12,12間に放電間隙13を形成し、これを放電ガスと共に外囲器14内に気密に封入してなる放電型サージ吸収素子10において、外囲器14を酸化鉛を含有する材料によって構成すると共に、外囲器14の内面に、外囲器14を構成する酸化鉛を還元して散点状に析出させた鉛を主成分とする補助放電電極20を複数形成した。

目的

本発明は、上記従来例の問題点に鑑みてなされたものであり、気中放電を利用したサージ吸収素子の長所を生かしながらその短所を改良することにより、電流耐量が大きく、しかも放電遅れ時間が小さくて、急激に立ち上がるサージに対しても十分な防護機能を発揮し得る放電型サージ吸収素子の実現を目的としており、さらに、上記放電型サージ吸収素子を簡単に製造できる製造方法を得ることを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

複数の放電電極を相対向させて該放電電極間放電間隙を形成し、これを放電ガスと共に外囲器内に気密に封入してなる放電型サージ吸収素子において、上記外囲器酸化鉛を含有する材料によって構成すると共に、該外囲器の少なくとも内面に、該外囲器を構成する酸化鉛を還元して散点状に析出させた鉛を主成分とする補助放電電極を形成したことを特徴とする放電型サージ吸収素子。

請求項2

酸化鉛を含有する材料によって構成された外囲器を、還元雰囲気中において所定の温度で加熱して、該外囲器の少なくとも内面に鉛を散点状に析出させて補助放電電極を形成し、該外囲器内に、放電間隙を保って相対向させた複数の放電電極を、放電ガスと共に気密に封入することを特徴とする放電型サージ吸収素子の製造方法。

技術分野

0001

この発明は、気密外囲器内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及びその製造方法に係り、特に、気中放電に対するトリガ手段として沿面コロナ放電を用いることにより、応答特性の向上を図った放電型サージ吸収素子及びその製造方法に関する。

背景技術

0002

従来、電子機器侵入する過渡的な異常電圧誘導雷等のサージから電子回路部品を保護するため、電圧非直線抵抗体よりなるバリスタや、外囲器内に封入した放電間隙の放電現象を利用したガスアレスタ等、種々のサージ吸収素子が用いられている。

0003

上記従来のサージ吸収素子のうち、放電型サージ吸収素子の一種であるガスアレスタを図3に示す。このガスアレスタaは、図示のように、一対の放電電極b,bを略平行に対向配置し、該放電電極b,b間に放電間隙cを形成し、これをガラス管等を封着して形成した外囲器d内に放電ガスと共に気密に封入し、上記放電電極b,bに接続されたリード線e,eを、上記外囲器dの下端部fに固定すると共に、該外囲器dを貫通させて外部へ導出した構造を有している。

0004

上記ガスアレスタaの製造に際しては、まず、リード線e,eが接続された放電電極b,bを、両端が開口した管状の外囲器d内に挿入して、リード線e,eの端部が外囲器dの一端から外へ突出するよう配置する。次いで、外囲器dの一端を加熱し、これを溶融させた後に圧潰して封着し、リード線e,eを外囲器dの下端部fに固定する。さらに、外囲器d内の空気等を排出後、所定の放電ガスを外囲器d内に充填する。最後に、外囲器dの他端を加熱し、これを溶融させて封じ切ることによって外囲器dを気密に封止し、ガスアレスタaが完成する。

0005

上記ガスアレスタaに上記リード線e,eを介してサージが印加されると、放電間隙cに気中放電、すなわちグロー放電を経てアーク放電が生成し、このアーク放電の大電流を通じてサージが吸収される。

発明が解決しようとする課題

0006

上記のように、ガスアレスタaは、気中放電によってサージを吸収するものであるため、大きな電流耐量を有する反面、放電遅れ時間が大きく、急峻な立ち上がり特性を有するサージに対しては、残留サージが発生してサージ防護を十分に行い得ないという問題がある。

0007

本発明は、上記従来例の問題点に鑑みてなされたものであり、気中放電を利用したサージ吸収素子の長所を生かしながらその短所を改良することにより、電流耐量が大きく、しかも放電遅れ時間が小さくて、急激に立ち上がるサージに対しても十分な防護機能を発揮し得る放電型サージ吸収素子の実現を目的としており、さらに、上記放電型サージ吸収素子を簡単に製造できる製造方法を得ることを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0008

上記目的を達成するために、本発明に係る放電型サージ吸収素子は、複数の放電電極を相対向させて該放電電極間に放電間隙を形成し、これを放電ガスと共に外囲器内に気密に封入してなる放電型サージ吸収素子において、上記外囲器を酸化鉛を含有する材料によって構成すると共に、該外囲器の少なくとも内面に、該外囲器を構成する酸化鉛を還元して散点状に析出させた鉛を主成分とする補助放電電極を形成するよう構成した。

0009

上記放電型サージ吸収素子は、酸化鉛を含有する材料によって構成された外囲器を、還元雰囲気中において所定の温度で加熱して、該外囲器の少なくとも内面に鉛を散点状に析出させて補助放電電極を形成し、該外囲器内に、放電間隙を保って相対向させた複数の放電電極を、放電ガスと共に気密に封入することによって製造される。

0010

上記構成の放電型サージ吸収素子にサージが印加されると、直ちに補助放電電極間に沿面コロナ放電が発生し、サージの吸収が開始される。この沿面コロナ放電は、トリガ放電として作用し、放電に伴う電子及びイオンプライミング効果によって、放電間隙における気中放電へと移行する。このため、放電間隙にグロー放電を経てアーク放電が生成し、アーク放電の大電流を通じてサージが吸収される。

0011

上記補助放電電極は、外囲器に含まれる酸化鉛を還元することによって析出される鉛により構成されるため、還元条件を適切に調整することにより、所望の状態(疎密度、間隔、粒径等)で分布させることができる。

0012

以下、添付図面に基づき本発明の実施例を説明する。図1は、本発明の一実施例に係る放電型サージ吸収素子10を示す概略断面図である。この放電型サージ吸収素子10は、一対の放電電極12,12を所定の放電間隙13を隔てて対向配置し、これをアルゴン(Ar),ネオン(Ne),ヘリウム(He),キセノン(Xe)等の希ガスあるいは窒素ガス等の不活性ガスよりなる放電ガスと共に、酸化鉛(PbO)を含有する材料によって構成された外囲器14内に封入してなる。上記放電電極12,12は、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、あるいはアルミニウム(Al)など放電特性の良好な金属材料を、棒状あるいは板状に加工し、その表面に酸化バリウム(BaO)や六硼化ランタン(LaB6)などのエミッタ物質よりなるエミッタ層被着して形成され、その一端にデュメット線(銅被覆鉄ニッケル合金線)や42−6合金線等よりなるリード線16,16の一端が接続されている。そして、該リード線16,16の他端は、上記外囲器14の下端部18を貫通して外部に導出されている。

0013

上記外囲器14の内面には、沿面放電特性の良好な複数の補助放電電極20が、それぞれ所定の間隔をおいて散点状に形成されている。この補助放電電極20は、上記外囲器14を構成する酸化鉛を還元して析出させた鉛(Pb)を主成分としている。

0014

しかして、上記放電型サージ吸収素子10に、上記リード線16,16を介してサージが印加されると、図2に示したように、リード線16,16間に分布された各補助放電電極20間に沿面コロナ放電が生成し、直ちにサージの吸収が開始される。この沿面コロナ放電はトリガ放電として作用し、放電に伴う電子及びイオンのプライミング効果によって、瞬時に放電電極12,12間に形成された放電間隙13に、グロー放電を経て主放電たるアーク放電が生成する。そして、このアーク放電の大電流を通じて大きなサージが吸収される。

0015

つぎに、上記放電型サージ吸収素子10の製造方法の一実施例について説明する。まず、上記放電電極12,12のリード線16,16を同一方向に揃え、各放電電極12,12が所定の間隔を保って対向するよう図示しない整列治具によって保持し、これを上下両端が開口した管状の外囲器14内に挿入して、上記リード線16,16の端部が外囲器14の下端開口から外部へ突出するように収納する。さらに、上記外囲器14の下端開口付近ガス炎で加熱して溶融させ、該溶融部分ピンチャーによって内方向へ圧潰して封着し、リード線16,16の中途部分を外囲器14の下端部18に固定すると共に、上記リード線16,16を外囲器14外へ導出する。

0016

次いで、外囲器14の上端開口に図示しない排気装置を接続し、内部の空気を排出して外囲器14内を高真空状態とした後、還元剤としての水素(H2)を充填し、約500゜C〜900゜Cの温度で加熱処理を施す。このように、還元雰囲気中において酸化鉛を含有する外囲器14を加熱することにより、その内面に鉛が散点状に析出され、上記補助放電電極20が形成される。

0017

そして、再度外囲器14内の排気を行って残留水素不純物等を排出した後、放電ガスを充填し、さらに上記外囲器14の上端開口を加熱し、これを溶融させて封じ切ることによって気密に封止し、放電型サージ吸収素子10が完成する。

0018

上記加熱処理は、例えば、外囲器14を高周波コイル内に配置し、高周波加熱を施すことによって実現される。なお、鉛の析出状態(疎密度、間隔、粒径等)は、加熱温度や加熱時間、あるいは還元剤としての水素(H2)の量などを適宜選定することにより、最適なものに調整する。

0019

上記においては、外囲器14の下端開口を圧潰して放電電極12,12のリード線16,16を固定した後に、外囲器14内に水素を充填して加熱し、外囲器14の内面に鉛を析出させるよう構成したが、予め管状の外囲器14を還元雰囲気中で加熱し、少なくともその内面に鉛を析出させた後、放電電極12,12を放電ガスと共に封入するよう構成してもよい。

発明の効果

0020

本発明に係る放電型サージ吸収素子は、外囲器の内面に補助放電電極が散点状に形成されているので、サージが印加されると、補助放電電極間に沿面コロナ放電が発生し、直ちにサージの吸収が開始される。そして、この沿面コロナ放電に伴う電子及びイオンのプライミング効果によって、瞬時に、放電が放電電極間に形成された放電間隙に転移し、グロー放電を経て主放電たるアーク放電へと移行する。したがって、本発明に係る放電型サージ吸収素子は、沿面コロナ放電の即応性とアーク放電の大電流耐量性とを兼ね備えた優れたサージ吸収特性を発揮することができ、急峻なサージに対し十分な防護機能を発揮し得るものとなる。

0021

また、補助放電電極を、外囲器を構成する酸化鉛を還元して析出した鉛によって形成するよう構成したため、補助放電電極のための材料を別途用意して配置させる必要がなく、製造の簡易化及びコストの低減を実現できる。

図面の簡単な説明

0022

図1本発明に係る放電型サージ吸収素子の一実施例を示す概略断面図である。
図2上記実施例の要部拡大概略断面図である。
図3従来の放電型サージ吸収素子を示す概略断面図である。

--

0023

10放電型サージ吸収素子
12放電電極
13放電間隙
14外囲器
20 補助放電電極

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