(57)【要約】  本発明は、新型耐雷過電圧保護デバイスを開示し、この新型耐雷過電圧保護デバイスは、第１バリスタ片と、第２バリスタ片と、正特性サーミスタ片と、引き出し端子とを備え、前記第１バリスタ片と前記正特性サーミスタ片とは並列に接続され、該並列接続の分岐回路は、さらに前記第２バリスタ片と直列に接続され、シングルポート複合回路を形成し、ここで、前記第１バリスタ片の耐サージ衝撃性能は、前記第２バリスタ片の耐サージ衝撃性能よりも高く、前記シングルポート複合回路の２つの引き出し端子のうち、少なくとも一方は、低熱抵抗熱伝導コンタクトであり、前記第２バリスタ片は、前記正特性サーミスタ片に熱結合され、前記低熱抵抗熱伝導コンタクトは、前記第２バリスタ片及び前記正特性サーミスタ片のうちの一方又は両方と同時に互いに熱結合される。【選択図】図３
2021515370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１バリスタ片（３）と、第２バリスタ片（１）と、正特性サーミスタ片（２）と、引き出し端子（４）とを備える新型耐雷過電圧保護デバイスであって、前記第１バリスタ片（３）と前記正特性サーミスタ片（２）とは並列に接続され、該並列接続の分岐回路は、さらに前記第２バリスタ片（１）と直列に接続され、シングルポート複合回路を形成し、ここで、前記第１バリスタ片（３）の耐サージ衝撃性能は、前記第２バリスタ片（１）の耐サージ衝撃性能よりも高く、
前記シングルポート複合回路の２つの引き出し端子（４）のうち、少なくとも一方は、低熱抵抗熱伝導コンタクトであり、前記第２バリスタ片（１）は、前記正特性サーミスタ片（２）に熱結合され、前記低熱抵抗熱伝導コンタクトは、前記第２バリスタ片（１）及び前記正特性サーミスタ片（２）のうちの一方又は両方と同時に互いに熱結合される、
ことを特徴とする新型耐雷過電圧保護デバイス。
【請求項２】
前記第１バリスタ片（３）の第１バリスタ片電極面（３１）の面積は、前記第２バリスタ片（１）の第２バリスタ片電極面（１１）の面積よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の新型耐雷過電圧保護デバイス。
【請求項３】
前記第１バリスタ片（３）の公称直径は、前記第２バリスタ片（１）の公称直径よりも少なくとも１つのシリアル番号だけ大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の新型耐雷過電圧保護デバイス。
【請求項４】
前記第１バリスタ片（３）の感圧電圧値は、接続している送電網の動作電圧のピーク値の０．９−１．１倍である、
ことを特徴とする請求項１に記載の新型耐雷過電圧保護デバイス。
【請求項５】
前記第２バリスタ片（１）の一方の第２バリスタ片電極面（１１）には、正特性サーミスタ片（２）及び前記第１バリスタ片の一方の電極（３１）が接続され、前記正特性サーミスタ片（２）の他方の電極には、前記第１バリスタ片（３）の他方の電極（３１）が接続され、前記第２バリスタ片（１）及び／又は前記正特性サーミスタ片（２）には、低熱抵抗熱伝導コンタクトがさらに溶接されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の新型耐雷過電圧保護デバイス。
【請求項６】
前記第２バリスタ片（１）、正特性サーミスタ片（２）及び第１バリスタ片（３）は、一体にパッケージされている、
ことを特徴とする請求項５に記載の新型耐雷過電圧保護デバイス。
【請求項７】
前記第１バリスタ片（３）のインパルス放電電流の定格値は、前記第２バリスタ片（１）のインパルス放電電流の定格値よりも高い、
ことを特徴とする請求項１に記載の新型耐雷過電圧保護デバイス。
【請求項８】
２２０Ｖの送電網に接続される場合、前記第１バリスタ片（３）の感圧電圧値は、２８０Ｖ−３４２Ｖであり、１１０Ｖ送電網に接続される場合、前記第１バリスタ片（３）の感圧電圧値は、１４０Ｖ−１７１Ｖであり、３８０Ｖの送電網に接続される場合、前記第１バリスタ片（３）の感圧電圧値は、４８４Ｖ−５９１Ｖである、
ことを特徴とする請求項１に記載の新型耐雷過電圧保護デバイス。
【請求項９】
第１バリスタ片（３）と、第２バリスタ片（１）と、正特性サーミスタ片（２）と、引き出し端子（４）とを備える新型耐雷過電圧保護デバイスであって、前記第１バリスタ片（３）と前記正特性サーミスタ片（２）とは並列に接続され、該並列接続の分岐回路は、さらに前記第２バリスタ片（１）と直列に接続され、シングルポート複合回路を形成し、ここで、前記第１バリスタ片（３）の耐サージ衝撃性能は、前記第２バリスタ片（１）の耐サージ衝撃性能よりも高く、
前記シングルポート複合回路の２つの引き出し端子（４）のうち、少なくとも一方は、低熱抵抗熱伝導コンタクトであり、前記低熱抵抗熱伝導コンタクトは、前記第２バリスタ片（１）及び前記正特性サーミスタ片（２）のうちの一方又は両方と同時に互いに熱結合される、
ことを特徴とする新型耐雷過電圧保護デバイス。
【請求項１０】
前記正特性サーミスタ片（２）は、線形特性を有する抵抗器に交換することができる、
ことを特徴とする請求項１−９のいずれか１項に記載の新型耐雷過電圧保護デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源分野に関し、特に新型耐雷過電圧保護デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
標準的な低圧電気器具であるサージ防護デバイス（ＳＰＤとも略称する）は、低圧送配電線に広く使用されており、雷などによる回線でのサージを効果的に吸収して抑制することができ、送電網の送電品質の向上、電気器具の安全確保に明らかな効果がある。
【０００３】
ＳＰＤのコア部材はサージ抑制素子であり、最も一般的に使用されるのはバリスタセラミックチップである。送配電線路は、伝送距離が長く、室外にさらされやすいため、室内の電気機器よりも高エネルギーのサージパルスを受けやすく、ＳＰＤの設計寿命内に、バリスタセラミックチップでは、定格仕様を超える高エネルギーのサージによる複数の衝撃を受けて、バリスタの劣化や故障を引き起こすことが発生しやすい。バリスタが短絡故障モードであるので、一旦絶縁破壊されて故障すると、給電線の短絡故障を引き起こし、破壊の箇所には、爆発、発煙、アーク、酷い場合には発火や燃焼が発生することがある。
【０００４】
改善案１は、最も一般的に使用される方法であり、具体的な原理図が図１に示されており、バリスタセラミックチップ１の両端面の電極のそれぞれには、優れた導電性と熱伝導性を有する一つの薄銅板電極２が溶接によって接続されており、薄銅板電極２には、引き出し端子３が予め形成されており、薄銅板電極２は、導電性電極として機能するとともに、バリスタセラミックチップ１に熱結合され、バリスタセラミックチップ１が発生した熱を引き出し端子３に伝導することができる。引き出し端子３の一方には、１枚の弾性金属片４が低融点合金５で溶接されて過熱断路器を形成する。バリスタセラミックチップ１は、リーク電流がミリアンペアレベルになるまで劣化すると、加速劣化域に入り始め、リーク電流によりバリスタセラミックチップ１が発熱してリーク電流をさらに増加させ、そして、バリスタセラミックチップ１の発熱を加速し、最終的にバリスタセラミックチップ１が熱的に絶縁破壊される。熱が低融点合金５の溶断温度に達するとき、過熱断路器が作動して電源を遮断するため、バリスタセラミックチップ１が絶縁破壊されて短絡する前に送電網から分離させ、保護の目的を達成する。この案は、ほとんどのバリスタセラミックチップ１の故障モードを破壊性が大きい短絡モードから影響の少ない開回路モードに変換でき、ＳＰＤの安全性を大幅に向上させる。
【０００５】
ただし、この改善案には、まだいくつかの欠点がある。過熱断路器の動作には、数秒間が必要であり、しかし、バリスタセラミックチップ１は、リーク電流がミリアンペアレベルになり、劣化が加速し始めてリスタセラミックチップ１が発熱するとき、セラミックの内部の欠陥がすでに深刻であり、一部のチップの欠陥が発熱開始から絶縁破壊短絡までの時間が非常に短いほど深刻であり、そのため、熱が過熱断路器に伝わって低融点合金５を溶解させる前に、短絡故障が既に発生した。よく発生する別の状況としては、バリスタセラミックチップ１が加速劣化域に近づくほど劣化したとき、バリスタセラミックチップ１のリーク電流がまだミリアンペアレベルよりも低いものであり、熱安定性を維持し、送電網の動作電圧で動作を維持することができるが、このときの感圧電圧値が最初に使用されたときの初期値よりも大幅に低下し、このときのバリスタセラミックチップ１のサージ衝撃に耐える能力がすでに非常に弱くなり、エネルギーが小さいサージでも、バリスタセラミックチップ１を絶縁破壊させる、又はほぼ絶縁破壊させることが可能である。この場合、その絶縁破壊短絡の速度も速すぎて、過熱断路器が応答して動作するのに間に合わず、保護作用を果たすことができない。
【０００６】
改善案２は、出願番号２０１３１０２６８１１１．６の中国発明特許であり、その原理図が図２に示されており、正特性セラミックサーミスタ片１２をガス放電管１３に並列に接続した後、バリスタ片１１に直列に接続し、且つ、サーミスタ片１２とバリスタ片１１とを一体に溶接して熱結合し、引き出し端子１４と引き出し端子１５を被保護電源回線に並列に接続し、リード線を溶接した後、エポキシ樹脂で封止して硬化し、封止層１６を形成する。その特徴は、バリスタ片１１が、リーク電流が大幅に増加するまで劣化して、発熱し始めて加速劣化域に入ると、発熱温度が正特性セラミックサーミスタ片１２に結合され、正特性セラミックサーミスタ片１２が加熱されて抵抗値が上昇し、サーミスタ片１１に流れるリーク電流が減少し、劣化時間を長くする効果を果たす。そして、バリスタ片１１の発熱温度がサーミスタ片１２のキュリー温度に達した後、正特性セラミックサーミスタ片１２が高抵抗状態になり、リーク電流の増大が制限され、バリスタ片１１がキュリー温度付近で熱平衡に達することが強制され、バリスタ片１１は、故障帯びの状態において送電網の動作電圧で動作し続けることができる。
【０００７】
しかし、この改善案には依然として重大な欠点がある。まず、正特性セラミックサーミスタ片１２の電流制限効果により、バリスタ片１１は、どれほど劣化しても、発熱温度がサーミスタ片１２のキュリー温度付近にしか維持されず、送電網から分離して作動しなくなることがなく、このように、バリスタ片１１の感圧電圧値が送電網の動作電圧のピーク値の約半分に低下した場合、また別のサージ衝撃により直列に接続された放電管が導通され、当該低すぎる感圧電圧値により後続の送電網の電流を切断することができず、ガス放電管１３が切断状態に戻らなくなり、これにより、サーミスタ片１２が短絡し、保護回路が故障してしまう。この場合、バリスタ片１１は、直ぐに絶縁破壊されて短絡し、重大な短絡故障が発生する。理論的には、他の防護措置がない場合、ほとんどのバリスタはこのような方式で故障する。その他の故障過程は、改善案１の場合と同様であり、つまり、バリスタ片１１が一定の程度まで劣化すると、加速劣化域に進入していなくても、内部構造がすでに深刻に破壊されているため、サージ衝撃に耐える能力が大幅に低下し、このとき、１つのサージだけでそれを絶縁破壊し又はほぼ絶縁破壊することが可能であり、一方、このときのガス放電管１３も導通状態であり、絶縁破壊され又はほぼ絶縁破壊されたバリスタ片１１も、送電網の後続の電流を切断する能力を失い、それにより、サーミスタ片１２の保護回路が故障し、深刻な短絡故障が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、従来技術に存在する上記欠点を解決するために、新型耐雷過電圧保護デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記発明目的を達成させるために、本発明は、以下の技術的解決手段を提供する。
【００１０】
第１バリスタ片と、第２バリスタ片と、正特性サーミスタ片と、引き出し端子とを備える新型耐雷過電圧保護デバイスであって、前記第１バリスタ片と前記正特性サーミスタ片とは並列に接続され、該並列接続の分岐回路（ｓｕｂ−ｃｉｒｃｕｉｔ）は、さらに前記第２バリスタ片と直列に接続し、シングルポート複合回路を形成し、ここで、前記第１バリスタ片の耐サージ衝撃性能は、前記第２バリスタ片の耐サージ衝撃性能よりも高く、
前記シングルポート複合回路の２つの引き出し端子のうち、少なくとも一方は、低熱抵抗熱伝導コンタクトであり、前記第２バリスタ片は、前記正特性サーミスタ片に熱結合され、前記低熱抵抗熱伝導コンタクトは、前記第２バリスタ片及び前記正特性サーミスタ片のうちの一方又は両方と同時に互いに熱結合される。使用する際に、前記低熱抵抗熱伝導コンタクトに過熱断路器が接続され、前記正特性サーミスタ片のキュリー温度は、前記過熱断路器の動作温度よりも高い、新型耐雷過電圧保護デバイス。
【００１１】
本発明の作動原理は、以下のとおりである。
【００１２】
第１バリスタ片と第２バリスタ片からなる直列回路は、サージパルスを吸収する主通路であり、サージパルスがない場合、バリスタはいずれも高抵抗状態にあり、サージが来る場合、バリスタはいずれも低抵抗状態になり、この回路を通じてサージエネルギーが放出される。このとき、ＳＰＤの電圧制限保護レベルは、第１バリスタ片の残留電圧値と第２バリスタ片の残留電圧値との和であると考えられる。サージが消えた後、バリスタ片はいずれも高抵抗状態に戻る。サージ通路内の部品の劣化が第２バリスタ片から始まることを確保するために、サージ衝撃に耐える能力を選択するにあたって、第２バリスタ片が著しく劣化し、熱保護回路が起動されたときにも第１バリスタ片が基本的に無傷であるように、第１バリスタ片の耐性が第２バリスタ片の耐性よりも大きいという原則に従う必要がある。
【００１３】
もう１つの回路は、第２バリスタ片と正特性サーミスタ片が直列に接続されてなる熱保護分岐回路であり、熱伝導コンタクトを介して過熱遮断器に接続される。素子が無傷でサージがない場合、高抵抗かつ非導通の状態にあるため、第２バリスタ片を流れるリーク電流は非常に小さく（マイクロアンペアレベル）、保護分岐回路が発熱しない。サージが来る場合であっても、正特性サーミスタ片は、常温でも数十から数百オームの抵抗値を有し、それと並列に接続された第１バリスタ片は、サージを吸収して導通した状態で、その動的抵抗が十分の数オーム程度に低下し、ほとんどのサージ電流は第１バリスタ片を通過する。また、正特性サーミスタ片の両端電圧は、第１バリスタ片の残留電圧値に制限されており、この条件で、サーミスタを流れるサージ電流は、最大でもアンペアレベルであり、短時間でサーミスタによる熱が極小になってサージがなくなり、発熱が微弱であるため保護分岐回路が動作しない。
【００１４】
本発明の故障メカニズムは、以下のとおりである。
【００１５】
リーク電流がミリアンペアレベルに達するまで第２バリスタ片が劣化して加速劣化域に入ると、結合された第２バリスタ片によって生成された熱及び増大するリーク電流による発熱により、正特性サーミスタ片の抵抗値が上昇し、最終的にキュリー温度以上の温度で熱平衡に達し、リーク電流が比較的に小さい値にクランプされ、それにより、第２バリスタ片の劣化過程が長くなる。熱伝導コンタクトから過熱断路器まで熱が徐々に伝わり、温度がキュリー温度付近まで到達することができ、過熱断路器の動作温度をキュリー温度よりも低く設定することにより、離脱動作を確実に実施し、劣化したＳＰＤを送電網回線から分離することができる。本技術的解決手段によれば、ほとんどの劣化したＳＰＤをこの安全な方法で送電網から分離することができる。
【００１６】
よく発生する特殊な状況、つまり、第２バリスタ片が一定の程度まで劣化しているか、またはすでに加速劣化域にある場合、このとき、そのサージ衝撃に耐える能力がすでに大幅に低下しているため、一つのエネルギーの強いサージでも直接絶縁破壊又はほぼ絶縁破壊されることが可能である。サージが消えても、サージ衝撃に耐える能力がより高く、基本的に無傷である第１バリスタ片が高抵抗状態を維持でき、送電網で熱安定性を維持でき、明らかに劣化することがないため、熱保護分岐回路に十分な作動応答時間を提供でき、このとき、送電網の動作電圧が依然として正特性サーミスタ片の両端に印加され、正特性サーミスタ片がキュリー温度になるまで発熱して過熱断路器を動作させることができ、過熱断路器が動作して電源を遮断し、損傷したＳＰＤを安全に送電網から分離する。過熱断路器には、通常、状態表示器や電気、音響、光警報装置が備えられているため、この状況はすぐに発見され、補修員が容易に交換することができ、安全に使用するという目的を達成させる。それにより、ＳＰＤの安全性と信頼性が大幅に向上し、回線に接続された電気機器の故障率が大幅に減少する。
【００１７】
なお、熱保護分岐回路では、前記第２バリスタ片と前記正特性サーミスタ片が必ずしも熱結合を形成しているわけではなく、適切な素子パラメータを選択すれば、前記第２バリスタ片又は前記正特性サーミスタ片のみで発生する熱及び増大するリーク電流による発熱によっても、過熱断路器を作動させ、本発明の目的を達成することができる。
【００１８】
さらに、前記正特性サーミスタ片の代わりに線形特性を有する抵抗器を使用することができ、線形特性を有する抵抗器の電流が電圧にほぼ比例し、つまり、その特性方程式は主に同次線形のものであり、かつ、オームの法則に従う。線形特性を有する抵抗器は、同様に、熱保護分岐回路で次の役割を果たす。１つ目は、電流制限作用であり、即ち、第２バリスタ片が加速劣化するか、ひいては絶縁破壊されて短絡している場合、線形特性を有する抵抗器により熱保護分岐回路における電流を安全値に制限することができ、前記耐雷過電圧保護デバイスの短絡による損傷を引き起こすことがない。２つ目は、発熱作用であり、即ち、安全値以内の電流が前記第２バリスタ片及び線形特性を有する抵抗器を持続的に通過することにより、過熱断路器が作動するまでそれらを昇温させ、同様に熱保護の目的を達成させることができる。上記の効果を達成させるために、最悪の場合（第２バリスタ片が絶縁破壊されて短絡している場合）に熱保護分岐回路の電流値が数十ミリアンペアから数アンペアであることが好ましく、対応する線形特性を有する抵抗器の抵抗値が数千オームから数十オームである。
【００１９】
本発明において、線形特性を有する抵抗器は、線形抵抗器を含んでもよく、いくつかの非線形成分（該非線形成分は小さく、主にオームの法則の特性を示す）を含んでもよいが、電力が十分に大きく、耐電圧が十分に高くなければならず、少なくとも過熱断路器が動作するまでに損傷しないようにする必要がある。
【００２０】
好ましくは、前記第１バリスタ片の第１バリスタ片電極面の面積は、前記第２バリスタ片の第２バリスタ片電極面の面積よりも大きい。バリスタ片のサージ衝撃に耐える能力を評価するためには、多くの技術的指標があり、主に、突入電流Ｉｉｍｐ（電流波形１０／３５０μｓ）、最大放電電流Ｉｍａｘ（電流波形８／２０μｓ）、エネルギー耐量（電流波形２ｍｓの方形波）、電流衝撃安定性（つまり、８／２０μｓの波形の公称放電電流Ｉｎで繰り返し衝撃する場合に耐えられる回数である）などが挙げられる。幾何学的サイズが一定である場合、セラミックス材料の配合又はプロセスパラメータを調整することにより、上記パラメータの指標のうち一つ以上のパラメータの指標を最適化することができるが、それを全面的に改善することは困難である。ただし、これらの技術的指標はいずれもバリスタ片電極の面積に正比例するため、同じプロセス条件下で、第１バリスタ片電極の面積を増加すれば、そのサージ衝撃に耐える能力が第２バリスタ片を全体的に超えることを確保できる。
【００２１】
好ましくは、前記第１バリスタ片の公称直径は、前記第２バリスタ片の公称直径よりも少なくとも１つのシリアル番号だけ大きい。隣り合うシリアル番号の直径比が約１．２５倍であり、サージ衝撃に耐える能力のパラメータの差が約１．５倍であるため、第２バリスタ片が使用環境に合わせるように設計される限り、第１バリスタ片は冗長設計になり、その故障率が第２バリスタ片と比較して数桁減少し、これにより、第２バリスタ片が先に劣化することが保証される。
【００２２】
好ましくは、前記第１バリスタ片の感圧電圧値は、接続している送電網の動作電圧のピーク値の０．９−１．１倍である。第２バリスタ片が完全に絶縁破壊されて短絡した場合でも、サージが消えた後、第１バリスタ片は高抵抗状態に戻れることを確保でき、送電網で熱安定性を維持することができ、熱保護分岐回路に十分な動作応答時間を提供し、シングルポート複合回路の安全性を向上させる。選択された第１バリスタ片の感圧電圧値が低すぎると、この場合、熱安定性を確実に維持できなくなり、高すぎる値を選択すると、シングルポート過電圧保護デバイスの限界電圧指標が高くなり、保護レベルに影響を及ぼす。
【００２３】
具体的には、２２０Ｖ送電網に接続される場合、前記第１バリスタ片の感圧電圧値は、２８０Ｖ−３４２Ｖであり、１１０Ｖ送電網に接続される場合、前記第１バリスタ片の感圧電圧値は、１４０Ｖ−１７１Ｖであり、３８０Ｖ送電網に接続される場合、前記第１バリスタ片の感圧電圧値は、４８４Ｖ−５９１Ｖである。
【００２４】
好ましくは、前記第２バリスタ片の一方の第２バリスタ片電極面には、正特性サーミスタ片及び第１バリスタ片の一方の電極が接続され、前記正特性サーミスタ片の他方の電極には、前記第１バリスタ片の他方の電極が接続され、前記第２バリスタ片及び／又は前記正特性サーミスタ片には、低熱抵抗熱伝導コンタクトがさらに溶接され、これにより素子の熱結合を実現する。素子の接続は、電極面同士の直接溶接が好ましく、内部接続リード線又は導電性ブラケットの使用をできるだけ減少させる。
【００２５】
好ましくは、熱伝導機能を有する低熱抵抗熱伝導コンタクトは、銅などの熱伝導特性に優れた材料を用い、十分に大きな断面積を有し、かつ、溶接などの熱結合によって発熱源（バリスタ片や正特性サーミスタ片など）に接続されており、最低の熱抵抗を取得し、十分な熱が過熱断路器に伝えられることを確保するために、熱伝導コンタクトと発熱源の間の距離をできるだけ短くする。
【００２６】
好ましくは、前記第２バリスタ片、正特性サーミスタ片、及び第１バリスタ片は、一体にパッケージされている。
【００２７】
好ましくは、前記第１バリスタ片は、同寸法の２枚の感圧セラミックス片を並列に接続してなる。
【００２８】
好ましくは、前記第２バリスタ片の一方の電極面は、導電性ブラケットを介して前記第１バリスタ片の一方の電極に接続され、前記正特性サーミスタ片の一方の電極は、内部接続線を介して前記第１バリスタ片の他方の電極に接続される。
【００２９】
好ましくは、前記第１バリスタ片のインパルス放電電流（ｉｍｐｕｌｓｅ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ｃｕｒｒｅｎｔ）の定格値は、前記第２バリスタ片のインパルス放電電流の定格値よりも高い。
【００３０】
本発明は、さらに新型耐雷過電圧保護デバイスを開示し、該新型耐雷過電圧保護デバイスは、第１バリスタ片と、第２バリスタ片と、正特性サーミスタ片と、引き出し端子とを備え、前記第１バリスタ片と前記正特性サーミスタ片とは並列に接続され、該並列接続の分岐回路は、さらに前記第２バリスタ片と直列に接続されて、シングルポート複合回路を形成し、ここで、前記第１バリスタ片の耐サージ衝撃性能は、前記第２バリスタ片の耐サージ衝撃性能よりも高く、
前記シングルポート複合回路の２つの引き出し端子のうち、少なくとも一方は、低熱抵抗熱伝導コンタクトであり、前記低熱抵抗熱伝導コンタクトは、前記第２バリスタ片及び前記正特性サーミスタ片のうちの一方又は両方と同時に互いに熱結合される。
【発明の効果】
【００３１】
従来技術に比べて、本発明の有益な効果は、以下のとおりである。
【００３２】
本発明では、第１バリスタ片と第２バリスタ片を直列に接続してなるサージパルスを吸収するための主通路、及び第２バリスタ片と正特性サーミスタ片を直列に接続してなる熱保護分岐回路が同時に設けられており、且つ２本の分岐回路は、並列に接続されている。通常の故障及び特別な故障の場合のいずれにおいても、ＳＰＤの過熱断路器は、作動して電源を遮断し、ＳＰＤが最終的に開回路モードで回路から分離し、従来の短絡モードに比べて、ＳＰＤの安全性が大幅に向上し、短絡して絶縁破壊したときの発煙、アーク、酷い場合は発火や燃焼のような深刻な事故の発生が防がれる。また、過熱断路器には、通常、状態表示器や電気、音響、光警報装置が備えられているため、損傷したＳＰＤがすぐに発見され、補修員が容易にそれを交換することができるので、安全に使用するという目的を達成させ、それにより、ＳＰＤの安全性と信頼性が大幅に向上し、回線に接続された電気機器の故障率が大幅に減少する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】背景技術に記載の改善案１の原理の模式図である。
【００３４】
図１の符号：１−バリスタセラミックチップ、２−薄銅板電極、３−引き出し端子、４−弾性金属片、５−低融点合金。
【００３５】
【図２】背景技術に記載の改善案２の原理の模式図である。
【００３６】
図２の符号：１１−バリスタ片、１２−サーミスタ片、１３−ガス放電管、１４−引き出し端、１５−引き出し端、１６−パッケージ層。
【００３７】
【図３】本発明に係る新型耐雷過電圧保護デバイスの原理の模式図である。
【００３８】
【図４】本発明の実施例１に係る新型耐雷過電圧保護デバイスの部材図である。
【００３９】
【図５】本発明の実施例１に係る新型耐雷過電圧保護デバイスの組立図である。
【００４０】
【図６】本発明の実施例２に係る新型耐雷過電圧保護デバイスの部材図である。
【００４１】
【図７】本発明の実施例２に係る新型耐雷過電圧保護デバイスの組立図である。
【００４２】
図３−図７の符号：１−第２バリスタ片、１１−第２バリスタ片電極面、２−正特性サーミスタ片、３−第１バリスタ片、３１−第１バリスタ片電極面、４−引き出し端子、５−内部接続線、６−導電性ブラケット。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、試験例及び具体的な実施形態を参照しながら、本発明についてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の上記主題の範囲は、以下の実施例に限定されると解釈されるべきではなく、本発明の内容に基づいて実現される技術である限り、本発明の範囲に属するものである。
【００４４】
実施例１
図３−図５に示されるように、新型耐雷過電圧保護デバイスは、第１バリスタ片３と、第２バリスタ片１と、正特性サーミスタ片２と、引き出し端子４とを備え、前記第１バリスタ片３と前記正特性サーミスタ片２とは並列に接続され、該並列接続の分岐回路は、さらに前記第２バリスタ片１と直列に接続し、シングルポート複合回路を形成し、ここで、前記第１バリスタ片３の耐サージ衝撃性能は、前記第２バリスタ片１の耐サージ衝撃性能よりも高い。
【００４５】
前記シングルポート複合回路の２つの引き出し端子４のうち、少なくとも一方は、低熱抵抗熱伝導コンタクトであり、前記第２バリスタ片１は、前記正特性サーミスタ片２に熱結合され、前記低熱抵抗熱伝導コンタクトは、前記第２バリスタ片１に熱結合され、且つ前記低熱抵抗熱伝導コンタクトは、前記正特性サーミスタ片２に熱結合される。使用する際に、前記低熱抵抗熱伝導コンタクトに過熱断路器が接続され、前記正特性サーミスタ片２のキュリー温度は、前記過熱断路器の動作温度よりも高い。
【００４６】
前記第１バリスタ片３の第１バリスタ片電極面３１の面積は、前記第２バリスタ片１の第２バリスタ片電極面１１の面積より大きく、前記第１バリスタ片３の公称直径は、前記第２バリスタ片１の公称直径よりも少なくとも１つのシリアル番号だけ大きく、前記第１バリスタ片３の感圧電圧値は、接続している送電網の動作電圧のピーク値の０．９−１．１倍である。
【００４７】
具体的な組立方式は、以下のとおりである。
【００４８】
第１バリスタ片３としては、公称直径５０ｍｍの長方形の感圧セラミックス片５０ｋ３０１を選択し、そのバリスタ電圧が３００ボルトであり、最大放電電流Ｉｍａｘが６０ＫＡである。第２バリスタ片１としては、公称直径４０ｍｍの正方形の感圧セラミックス片４０ｋ３９１を選択し、バリスタ電圧が３９０ボルトであり、最大放電電流Ｉｍａｘが４０ＫＡである。正特性サーミスタ片２としては、キュリー温度１６０℃、常温抵抗値１５０オーム、直径１２ｍｍのディスクを選択する。上記選択されたパラメータは、２２０ボルトの商用周波電圧の送電網において作動することに適するものであり、それに合わせる過熱断路器の動作温度は１２０℃である。
【００４９】
前記第２バリスタ片１のうち一方の第２バリスタ片電極面１１には、正特性サーミスタ片２が溶接によって接続されているとともに、導電性ブラケット６を介して前記第１バリスタ片３の一方の電極が接続されており、前記正特性サーミスタ片２の他方の電極は、内部接続線５を介して前記第１バリスタ片３の他方の第１バリスタ片電極面３１と接続している。前記第２バリスタ片１及び／又は前記正特性サーミスタ片２には、低熱抵抗熱伝導コンタクトがさらに溶接されており、前記低熱抵抗熱伝導コンタクトには、１枚の弾性金属片が低融点合金で溶接され、過熱断路器を形成する。前記第２バリスタ片１、正特性サーミスタ片２、及び第１バリスタ片３は、一体にパッケージされる。
【００５０】
装置全体を２２０ボルトの商用周波電圧の回線に接続し、Ｉｎ＝２０ＫＡのサージ衝撃を繰り返し印加し、８６回目の衝撃後、過熱断路器が動作し、常温に冷却して測定したところ、第２バリスタ片１は、感圧電圧値が２２４ボルトとなるまで劣化したが、第１バリスタ片３は、まだ２９８ボルトであり、ほぼ変化しないままである。
【００５１】
実施例２
図６−図７に示されるように、本実施例では、実施例１に比べて、相違点としては、前記第１バリスタ片３は、２枚の公称直径４０ｍｍの正方形の感圧セラミックス片（４０Ｋ３０１×２）を並列に接続してなるものであり、並列に接続された後も、等価的に代わって取り付け面積を減少させ、該並列接続方式は、本分野において取り付け面積を減少させるために使用される通常の方式であり、第１バリスタ片３では、電圧が３００ボルトであり、最大放電電流Ｉｍａｘが８０ＫＡである。第２バリスタ片１としては、公称直径４０ｍｍの正方形の感圧セラミックス片４０Ｋ３９１を選択し、バリスタ電圧が３９０ボルトであり、最大放電電流Ｉｍａｘが４０ＫＡである。正特性サーミスタ片２としては、キュリー温度１６０℃、常温抵抗値１５０オーム、直径１２ｍｍのディスクが選択される。上記選択されたパラメータは、２２０ボルトの商用周波電圧の送電網において作動することに適するものであり、それに合わせる過熱断路器の動作温度は１２０℃である。
【００５２】
装置全体を２２０ボルトの商用周波電圧の回線に接続し、Ｉｎ＝２０ＫＡのサージ衝撃を繰り返し印加し、１０１回目の衝撃後、過熱断路器が動作する。常温に冷却させて測定したところ、第２バリスタ片１は、感圧電圧値が２５６ボルトとなるまで劣化したが、第１バリスタ片３は、まだ２９９ボルトであり、ほぼ変化しないままである。
【００５３】
以上の実施例は、本発明を説明するためのものに過ぎず、本発明で説明する技術的解決手段を限定するものではなく、本明細書において上記各実施例を参照しながら本発明を詳細に説明したが、本発明は、上記具体的な実施形態に限定されず、したがって、本発明に対して任意の変更又は同等置換を行うことができ、発明の主旨及び範囲を逸脱しない技術的解決手段及びその改良であれば、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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