(57)【要約】【課題】  絶縁性管の内周面に金属成分が付着し難いサージ防護素子を提供すること。【解決手段】  絶縁性管２と、絶縁性管の両端開口部を閉塞して内部に放電制御ガスを封止すると共に互いの対向面を離間させて対向配置した一対の封止電極３とを備え、封止電極が、第１の金属で形成された電極本体３ａと、対向面の外周部に第１の金属よりも熱伝導率の高い第２の金属で形成された高熱伝導性膜３ｂとを備え、対向面の中央部に第１の金属が露出している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性管と、
前記絶縁性管の両端開口部を閉塞して内部に放電制御ガスを封止すると共に互いの対向面を離間させて対向配置した一対の封止電極とを備え、
前記封止電極が、第１の金属で形成された電極本体と、
前記対向面の外周部に前記第１の金属よりも熱伝導率の高い第２の金属で形成された高熱伝導性膜とを備え、
前記対向面の中央部に前記第１の金属が露出していることを特徴とするサージ防護素子。
【請求項２】
請求項１に記載のサージ防護素子において、
前記高熱伝導性膜が、円環状に形成されていることを特徴とするサージ防護素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のサージ防護素子において、
前記封止電極の外周面にも前記高熱伝導性膜が形成され、
前記対向面の前記高熱伝導性膜と接続されていることを特徴とするサージ防護素子。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のサージ防護素子において、
前記第１の金属が、Ｆｅ−Ｎｉ合金であり、
前記第２の金属が、Ｃｕ又はＣｕを主成分とする合金であることを特徴とするサージ防護素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、落雷等で発生するサージから様々な機器を保護し、事故を未然に防ぐのに使用するサージ防護素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電話機、ファクシミリ、モデム等の通信機器用の電子機器が通信線との接続する部分、電源線、アンテナ或いはＣＲＴ、液晶テレビおよびプラズマテレビ等の画像表示駆動回路等、雷サージや静電気等の異常電圧（サージ電圧）による電撃を受けやすい部分には、異常電圧によって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等による破壊を防止するために、サージ防護素子が接続されている。
【０００３】
従来、例えば特許文献１には、ガラス管内で対向する金属部材の間に導電被覆した部材を挟んだマイクロギャップ式サージ防護素子が記載されている。このマイクロギャップ式サージ防護素子では、導電被覆した部材の中央に数μｍ〜数十μｍのスリット（ギャップ）を設け、規定の電圧以下では対向する金属部材間に電流が流れない構造となっている。そして、設定した電圧を超えると、スリット間にアーク放電が発生し、対向する金属部材間に電流が流れるようになっている。
【０００４】
このサージ防護素子は、ガラス管のガラス軟化による形状変化能と、金属との接合特性とを利用したデバイスであり、量産性にも優れていることから幅広い分野で活用されている。
また、特許文献２には、セラミックス又はガラス等で形成された円筒体と、電気絶縁性のリング状スペーサを介在させることにより所定距離の空間を隔てて対峙する一対の電極とを備えたサージ防護素子が記載されている。このようなサージ防護素子のように、対向電極をアルミナ等のセラミックス製円筒体で封止したサージ防護素子はアレスタと呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６３−５７９１８号公報
【特許文献２】特開昭６３−３１８０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、ガラス被覆型マイクロギャップ式サージ防護素子は、ガラスと金属部材との接合性が良好であり、ガスの封止性や、大気や水分の遮断性等の優れた信頼性を有しているが、マイクロギャップを構成するスリット幅が狭いと共に、マイクロギャップ周辺を形成している導電性被覆の厚さが数十μｍと薄いため、サージ耐量は１５００Ａ程度が限界であった。また、導電性被覆の成膜工程やマイクロギャップを形成するためのレーザ加工工程が必要であり、工程が複雑になると共に作製に時間が掛かり、高コスト化してしまう不都合があった。
【０００７】
一方、アレスタ型サージ防護素子は、直径５ｍｍの製品における耐量が２０００Ａであり、直径８ｍｍの製品における耐量が５０００Ａであり、ガラス被覆型マイクロギャップ式サージ防護素子よりも高いサージ耐量特性を有している。このようなアレスタ型サージ防護素子は、高信頼性が要求される大型家電、太陽光発電及び上下水道といったインフラ設備向け等に採用されている。なお、アレスタ型サージ防護素子は、金属とセラミックスとの接合において、高価な接合剤（銀系ロウ材）や、ガラス製円筒部材より高価なアルミナ製円筒部材が必要となる。さらに、セラミックスと金属部との接合には非常に高い技術が必要であると共に、電極内部に電極補助材（グラファイト等）を設けたり、電極保護及び放電助長の目的で対向電極表面に誘電材料を付与したりする必要があり、製造工程が複雑となっている。そのため、製造費用がガラス被覆型マイクロギャップ式サージ防護素子と比べて大幅に上昇する傾向にあった。
【０００８】
また、アーク放電により電極部を構成する金属が溶融飛散し、金属成分が絶縁性管の内面に付着することで、一対の封止電極間の絶縁性を悪化させてしまう問題があった。特に、大量の金属成分が絶縁性管の内面に付着すると、絶縁性管の内周面に通電回路が形成されてショートしてしまう場合も有り、その場合はサージ防護素子の寿命と判断されてしまう不都合があった。なお、特許文献２に記載のサージ防護素子では、リング状スペーサが介在しているため、絶縁性管の内周面に金属成分が付着しないが、リング状スペーサの内周面に金属成分が付着して、やはりショートが発生するおそれがあった。
【０００９】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、絶縁性管の内周面に金属成分が付着し難いサージ防護素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るサージ防護素子は、前記封止電極が、第１の金属で形成された電極本体と、前記対向面の外周部に前記第１の金属よりも熱伝導率の高い第２の金属で形成された高熱伝導性膜とを備え、前記対向面の中央部に前記第１の金属が露出していることを特徴とする。
【００１１】
このサージ防護素子では、封止電極が、第１の金属で形成された電極本体と、対向面の外周部に第１の金属よりも熱伝導率の高い第２の金属で形成された高熱伝導性膜とを備え、対向面の中央部に第１の金属が露出しているので、放電時の熱に対して熱伝導率が高い高熱伝導性膜は溶け難いのに対し、中央部の第１の金属は熱伝導が悪く溶け易いため、金属蒸気が発生し易く放電し易い。したがって、対向面の中央部で放電し易くなると共に外周部では放電し難くなり、放電により飛散した金属が絶縁性管の内周面に付着し難く、高い信頼性を得ることができる。
【００１２】
第２の発明に係るサージ防護素子は、第１の発明において、前記高熱伝導性膜が、円環状に形成されていることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子では、高熱伝導性膜が、円環状に形成されているので、対向面の外周部の全周にわたって放電がし難くなり、より中央部で放電がし易くなる。
【００１３】
第３の発明に係るサージ防護素子は、第１又は第２の発明において、前記封止電極の外周面にも前記高熱伝導性膜が形成され、前記対向面の前記高熱伝導性膜と接続されていることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子では、封止電極の外周面にも高熱伝導性膜が形成され、対向面の高熱伝導性膜と接続されているので、対向面の高熱伝導性膜の熱が外周面側の高熱伝導性膜にも伝わって放熱されることで、より高い信頼性が得られる。
【００１４】
第４の発明に係るサージ防護素子は、第１から第３の発明において、前記第１の金属が、Ｆｅ−Ｎｉ合金であり、前記第２の金属が、Ｃｕ又はＣｕを主成分とする合金であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るサージ防護素子によれば、対向面の外周部に第１の金属よりも熱伝導率の高い第２の金属で形成された高熱伝導性膜が形成され、対向面の中央部に第１の金属が露出しているので、対向面の中央部で放電し易くなると共に外周部では放電し難くなり、放電により飛散した金属が絶縁性管の内周面に付着し難く、高い信頼性を得ることができる。
本発明のサージ防護素子は、小型かつ安価で高信頼性の製品が要求される電気機器の電源回路部や通信回路部用などに好適である。特に、本発明のサージ防護素子は、基板実装用として静電気対策を含む幅広い用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るサージ防護素子の第１実施形態を示す軸線方向の断面図である。
【図２】第１実施形態において、封止電極を示す平面図である。
【図３】本発明に係るサージ防護素子の第２実施形態において、封止電極を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るサージ防護素子の第１実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１８】
本実施形態のサージ防護素子１は、図１及び図２に示すように、絶縁性管２と、絶縁性管２の両端開口部を閉塞して内部に放電制御ガスを封止すると共に互いの対向面を離間させて対向配置した一対の封止電極３とを備えている。
上記封止電極３は、第１の金属で形成された電極本体３ａと、対向面の外周部に第１の金属よりも熱伝導率の高い第２の金属で形成された高熱伝導性膜３ｂとを備え、対向面の中央部に第１の金属が露出している。
【００１９】
また、封止電極３の外周面にも高熱伝導性膜３ｂが形成され、対向面の高熱伝導性膜３ｂと接続されている。
上記第１の金属は、例えばＦｅ−Ｎｉ合金であり、第２の金属は、例えばＣｕ又はＣｕを主成分とする合金である。
なお、第１の金属がＣｕ又はＣｕを主成分とする合金であると、第１の金属の表面に亜酸化銅等が形成される場合があり、上記Ｃｕには、例えば酸化銅（Ｃｕ２Ｏ，ＣｕＯ）を含有したものも含む。
本実施形態では、電極本体３ａが第１の金属として４７Ｎｉ−Ｆｅで円柱状に形成されている。
また、本実施形態では、第２の金属としてＣｕが採用されているが、Ｃｕを主成分とする合金としては、黄銅，白銅，リン青銅，丹銅等が採用可能である。
【００２０】
また、対向面上の高熱伝導性膜３ｂは、円弧状に形成されている。
上記封止電極３を作製するには、例えば、電極本体３ａの外周面及び対向面に高熱伝導性膜３ｂを成膜した後、対向面の高熱伝導性膜３ｂの中央部を部分的に削って第１の金属を露出させる。
【００２１】
上記絶縁性管２は、例えば円筒状であり、鉛ガラス等のガラス管で形成されている。なお、絶縁性管２は、安価で封止性等に優れたガラス管で形成することが好ましいが、アルミナなどの結晶性セラミックス材で形成しても構わない。
上記絶縁性管２内に封入される放電制御ガスは、不活性ガス等であって、例えばＨｅ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒ，ＳＦ６，ＣＯ２，Ｃ３Ｆ８，Ｃ２Ｆ６，ＣＦ４，Ｈ２，大気等及びこれらの混合ガスが採用される。
【００２２】
各封止電極３には、外側に突出したリード線５の基端部が埋め込まれている。
なお、封止電極３及びリード線５として、ジュメット線材で形成されたいわゆるスラグリードを採用しても構わない。
【００２３】
このように本実施形態のサージ防護素子１では、封止電極３が、第１の金属で形成された電極本体３ａと、対向面の外周部に第１の金属よりも熱伝導率の高い第２の金属で形成された高熱伝導性膜３ｂとを備え、対向面の中央部に第１の金属が露出しているので、放電時の熱に対して熱伝導率が高い高熱伝導性膜３ｂは溶け難いのに対し、中央部の第１の金属は熱伝導が悪く溶け易いため、金属蒸気が発生し易く放電し易い。したがって、対向面の中央部で放電し易くなると共に外周部では放電し難くなり、放電により飛散した金属が絶縁性管２の内周面に付着し難く、高い信頼性を得ることができる。
【００２４】
また、封止電極３の外周面にも高熱伝導性膜３ｂが形成され、対向面の高熱伝導性膜３ｂと接続されているので、対向面の高熱伝導性膜３ｂの熱が外周面側の高熱伝導性膜３ｂにも伝わって放熱されることで、より高い信頼性が得られる。
【００２５】
次に、本発明に係るサージ防護素子の第２実施形態について、図３を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２６】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、対向面の高熱伝導性膜３ｂが円弧状に形成されているのに対し、第２実施形態のサージ防護素子では、図３に示すように、封止電極２３の対向面に高熱伝導性膜２３ｂが、円環状に形成されている点である。
すなわち、第２実施形態では、対向面において円環状の高熱伝導性膜２３ｂの内側に電極本体３ａの第２の金属が円形状に露出している。
【００２７】
このように第２実施形態のサージ防護素子では、高熱伝導性膜３ｂが、円環状に形成されているので、対向面の外周部の全周にわたって放電がし難くなり、より中央部で放電がし易くなる。
【００２８】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１…サージ防護素子、２…絶縁性管、３，２３…封止電極、３ａ…電極本体、３ｂ，２３ｂ…高熱伝導性膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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