(57)【要約】【目的】  バリスタを設けることを必要とせず、かつ小型化された標準的な部材として製造でき、かつ各種タイプの電器製品に任意に用いることのできるサージプロテクタを提供する。【解決手段】  内部に中空空間を形成し、かつ該中空空間の沿面に該中空空間から外部に至る通路を形成した本体と、所定の距離をおいて該本体に設けられる２本の端子であって、該端子の一端が該中空空間内で対向し、かつ他端が該本体の外部に延伸する２本の端子とによって構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に中空空間を形成し、かつ該中空空間の沿面に該中空空間から外部に至る通路を形成した本体と、
所定の距離をおいて該本体に設けられる２本の端子であって、該端子の一端が該中空空間内で対向し、かつ他端が該本体の外部に延伸する２本の端子とを具える構成されることを特徴とするサージプロテクタ。
【請求項２】
前記本体が第１被覆体と第２被覆体とを結合してなり、該第１被覆体に複数の接続柱を形成し、該第２被覆体に該差異１被覆体の接続柱に対応する接続孔を形成することを特徴とする請求項１に記載のサージプロテクタ。
【請求項３】
前記第１被覆体と第２被覆体の内壁面に、それぞれ凹状空間を形成し、両凹状空間を結合して中空空間を形成することを特徴とする請求項２に記載のサージプロテクタ。
【請求項４】
前記中空空間が直方体の空間であることを特徴とする請求項１に記載のサージプロテクタ。
【請求項５】
前記中空空間が球形の空間であることを特徴とする請求項１に記載のサージプロテクタ。
【請求項６】
前記端子が該中空空間内に位置する前端を具え、かつ該前端が直方体を呈することを特徴とする請求項１に記載のサージプロテクタ。
【請求項７】
前記端子が該中空空間内に位置する前端を具え、かつ該前端が尖頭形状を呈することを特徴とする請求項１に記載のサージプロテクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はサージプロテクタに関し、特に内部中空空間を具え、該中空空間から外部に至る放電バイパスを構成して放電させるサージプロテクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子素子の微小化に伴い、半導体素子は一般の電器製品、もしくはハイテク産業におけるプロセッサー制御回路素子として用いられるようになった。半導体素子は電器製品の体積を縮小し、一方では機能を高めることができる。
【０００３】
但し、半導体素子は、自身の特性の制限を受けるため、サージ電流に対しては極めて弱い。よって、近年、如何にして電器製品をサージ電流から保護し、機能の喪失、損傷、甚だしくは感電、火災をなどの発生を防いで消費者の安全を確保するかが業界において注目を集め、研究開発の課題となっている。
【０００４】
サージ電流の発生は、一般に電力システムの負荷を切りかえる場合に発生するスイッチングサージと、自然界に発生する雷サージの2種類が存在し、また雷サージには、雷の磁場によって電磁誘導される誘導雷サージと、落雷による直撃雷サージとを含む。いずれの場合であろうと、室内の電器に対して異なる程度の影響を与え、軽い場合は電器製品の損傷を招き、ひどい場合は家電の短絡、または火災を引き起こす。
【０００５】
従来のサージプロテクタの原理は、コア素子であるバリスタを具える。バリスタは両端子間の電圧によって抵抗値が変化する性質を有する。係る原理の技術を応用した技術には、例えば台湾特許公告Ｍ２９７０３７の明細書、及び特許請求の範囲第１項に記載されるサージプロクタが挙げられる。また、台湾特許公開２００６２３５７３には、「少なくとも１以上の半導体フィールドエミット過剰圧力プロテクタを具え、該半導体フィールドエミッタ過剰圧力プロテクタは極性に対して順に、または逆に並列して設け、高周波回路の出入力前端か、または出力端及び接地の間にカップリングする」と記載されている。
【０００６】
上述する応用例は、正常な電圧の時、バリスタのインピーダンスが高くなり、電圧が上昇して一定の値に至ると、インピーダンスは短時間で急激に下降する。一般に反応時間は数ナノ秒（ｎｓ）である。よって、バリスタをサージプロテクタに応用する場合、サージプロテクタを電器製品の前端に並列する。係る構成は、正常な操作電圧ではサージプロテクタがオープンの状態にあると見なされる。但し、電圧が異常に上昇すると、短絡状態にあると見なされ、エネルギーが電器製品の前面で止められて、サージ電流によって電器製品が影響を受けることがない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、バリスタを並列して設けることを必要としないサージプロテクタを提供することを課題とする。
【０００８】
また、この発明は小型化された標準的な部材として製造でき、かつ各種タイプの電器製品に任意に用いることのできるサージプロテクタを提供することを課題とする。
【０００９】
さらに、この発明は耐圧の規格に合わせて内部の構造の設計を容易に調整でき、使用上の異なる必要に適合させることのできるサージプロテクタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明者は従来の技術の長所と短所を観察し、かつ斯業に多年従事した経験に基づき鋭意研究を重ねた結果、内部に中空空間を形成し、かつ該中空空間の沿面に該中空空間から外部に至る通路を形成した本体と、所定の距離をおいて該本体に設けられる２本の端子であって、該端子の一端が該中空空間内で対向し、かつ他端が該本体の外部に延伸する２本の端子とによってなるサージプロテクタの構造によって課題を解決できる点に着眼し、かかる知見に基づいて本発明を完成させた。
【００１１】
以下、この発明について具体的に説明する。
請求項１に記載するサージプロテクタは、内部に中空空間を形成し、かつ該中空空間の沿面に該中空空間から外部に至る通路を形成した本体と、
所定の距離をおいて該本体に設けられる２本の端子であって、該端子の一端が該中空空間内で対向し、かつ他端が該本体の外部に延伸する２本の端子とを具える構成される。
【００１２】
請求項２に記載するサージプロテクタは、請求項１における本体が第１被覆体と第２被覆体とを結合してなり、該第１被覆体に複数の接続柱を形成し、該第２被覆体に該差異１被覆体の接続柱に対応する接続孔を形成する。
【００１３】
請求項３に記載するサージプロテクタは、請求項２における第１被覆体と第２被覆体の内壁面に、それぞれ凹状空間を形成し、両凹状空間を結合して中空空間を形成する。
【００１４】
請求項４に記載するサージプロテクタは、請求項１における中空空間が直方体の空間である。
【００１５】
請求項５に記載するサージプロテクタは、請求項１における中空空間が球形の空間である。
【００１６】
請求項６に記載するサージプロテクタは、請求項１における端子が該中空空間内に位置する前端を具え、かつ該前端が直方体を呈する。
【００１７】
請求項７に記載するサージプロテクタは、請求項１における端子が該中空空間内に位置する前端を具え、かつ該前端が尖頭形状を呈する。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によるサージプロテクタは、従来の技術に見られるようにバリスタを設けることなく、小型化された標準的な部材として製造でき、かつ各種タイプの電器製品に任意に用いることができ、かつ構造が簡易であるため、製造の効率を高め、製造コストを低減させることができるとともに、各種電器製品に広く応用できるという利便性を具える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
この発明は、従来の技術に見られるバリスタを用いることなく、簡易な構造で放電効果の得られるサージプロテクタを提供するものであって、内部に中空空間を形成し、かつ該中空空間の沿面に該中空空間から外部に至る通路を形成した本体と、所定の距離をおいて該本体に設けられる２本の端子であって、該端子の一端が該中空空間内で対向し、かつ他端が該本体の外部に延伸する２本の端子とによって構成する。
係る構成のサージプロテクタの構造と特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図面を参照にして以下に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１に、この発明によるサージプロテクタを開示する。図面によれば、この発明によるサージプロテクタの構造は本体１を含む。本体１は第１被覆体１１と第２被覆体１２とを結合してなる。実施例において、第１被覆体１１には４本の接続柱１１１ａ〜ｄを形成し、第２被覆体１２の接続柱１１１ａ〜ｄに対応する位置に４つの接続孔１２１を形成する。但し、対応する接続柱１１１と接続孔１２１は４組に限らない。
【００２１】
本体１を構成する第１被覆体１１と第２被覆体１２は、それぞれ壁面１１２と１２２とを有し、壁面１１２、１２２には、それぞれ凹状空間１１３、１２３を形成する。両凹状空間１１３、１２３は、結合して本体１内に中空空間１３を構成する（図２Ａ参照）。本体１内の中空空間１３は形状を様々に変化させることができる。一般には耐圧の差異によって球形と直方体とに分けることができ、かつ安全規準に基づいて設計して、サージプロテクタの構造検査と電気関連の安全テストに適うようにする。この部分については後述する。
【００２２】
また、図２に開示するように、この発明によるサージプロテクタは中空空間１３の一端から本体１を貫通して外部に至る通路１４を形成する。
【００２３】
さらに、本体１から外方向に延伸する２本の端子１５、１６を適宜な間隔で設ける。それぞれの端子１５、１６の前端１５１、１６１は本体１の中空空間１３内で対向するように設け、他端は電器製品の回路ボードに設置する。中空空間１３内の前端１５１、１６１は、一般に放電端子と称する。両放電端子の間の距離は中空空間１３より広くなってはならない。係る構造により、中空空間１３内から通路１４を介して外部に至る放電バイパスを形成して、負荷回路を直撃雷サージ、誘導雷サージ、または静電気による影響から護る。
【００２４】
図２に、図１に開示するサージプレテクタを組み立てた状態を開示する。図面から分かるように、この発明によるサージプロテクタは一般の電子部品と同様に小型化、標準化した部品として製造することができ、図３に開示するように、例えばトランス、携帯電話機の充電座など各種タイプの電器製品の回路板３上に端子１５、１６を任意に接続することができる。
【００２５】
この発明によるサージプロテクタをトランスの回路板３に設けることによって、サージ電流による影響を防ぎ、電子製品を保護することができる。電器製品の保護を強めるために商用電気を入力するトランスの入力巻線端と出力巻線端とに設ける。図３は、トランス回路基板において、入力巻線側、出力巻線側のそれぞれサージプロテクタを設けた状態を示した説明図である。
【００２６】
安全規格によれば、入力巻線側の使用電圧が１１０Ｖであれば、入力巻線端とのピッチが１．５ｎｍ、出力巻線端とのピッチが２．０ｎｍのサージプロテクタを必要とする。入力巻線側の使用電力が２００Ｖであれば、入力巻線端とのピッチが２．０ｎｍ、出力巻線端とのピッチが４．０ｎｍのサージプロテクタを必要とする。このように構成することによって、端子のピッチと、沿面のピッチに係る安全規準に適うことができる。
【００２７】
図４に、他の実施の形態を開示する。図面によれば、上述する実施の形態と同様に本体２を有し、本体２は第１被覆体２１と第２被覆体２２とを結合してなる。但し、第１被覆体２１と第２被覆体２２は上下に係合させて本体２を構成する点において、上述する実施の形態と異なる。
【００２８】
第１被覆体２１の第２被覆体２２に対する面には４本の接続柱２１１を形成し、第２被覆体２２には第１被覆体２１の４本の接続柱２１１に対応する位置に４つの接続孔２１を形成する。また、本体２内には同様に中空空間２３を形成する。通路２４、端子２５、２６についても、図１に開示する実施の形態と同様に設ける。以上から明らかなように、この発明における本体は、左右、もしくは上下に被覆体を結合して構成して回路板３に設けることができる（図４参照）。
【００２９】
図５に、別の実施の形態を開示する。上述するそれぞれの実施の形態と同様に、本体１は第１被覆他１１と第２被覆体１２を結合してなる。第１被覆体１１、第２被覆体１２には対応する４本の接続柱１１１と４本の接続孔１２１を形成し、内部には中空空間１３、通路１４を形成して端子１５、１６を設ける。但し、端子１５、１６は所定の角度で湾曲させる。この点において上述するそれぞれの実施の形態と異なる。係る構成によって、第１被覆体１１、第２被覆体１２は好ましい位置決めの効果が得られ、かつ異なるピッチに（例えば入力巻線側と出力巻線側の間）対応して挿設することができる。
【００３０】
この発明に応用される原理について述べる、強電場の作用を受けた場合、物体の表面では曲率が大きくなるほど電場の強度が激烈に高くなる。例えば尖った箇所、微小な物体の頂点など電位面の密度が高い箇所であって、周囲の空気が電離して気体放電が発生する。これを一般にコロナ放電と称する。尖端放電はコロナ放電の一種であって、尖ったものの周囲において空気が電離して気体放電が発生する現象である。よって、尖端放電現象を発生させるには、十分な電圧を必要とする以外に、物体の表面が適宜な形状を具えることが必要となり、瞬時に電圧を上昇させて陽電子を短絡させ、陰電子を引き出して空気中に放出することによって、空気中の酸素分子と自然に中和させる。
【００３１】
この発明における中空空間の表面の変化について述べる。図６に開示するサージプロテクタは本体１を含む。本体１の内部に形成される中空空間１３は直方体を呈する。端子１５、１６の前端１５１、１６１は中空空間１３内において一定の距離を置き、対向して配設される。端子１５、１６の前端１５１、１６１は尖った形状をしていなく、端面が平坦な矩形を呈する。よって、実際には矩形の端子は四隅の尖った箇所で放電を発生させることができる。このため、サージ電流による高圧が瞬時に発生すると、中空空間１３の沿面と電極との間の隙間（中空空間１３）内の空気に陽、陰イオンが発生し、強電場において電極方向に向かって運動する大きな動力エネルギーが得られる。本体１の絶縁強度は空気より大きいため、本体１を穿つことなく、帯電粒子が中空空間１３表面の空気に沿って放電通路を形成する。この場合中空空間１３内から通路１４を介して外部に至る電気を流す放電径路を形成し、サージ電流によって発生する高圧、高電流をアースにガイドすることができる。
【実施例２】
【００３２】
図７から図９に第２の実施例を開示する。その構造は上述する実施例と同様に本体１を含む。本体１内に掲載される中空空間１３は球形を呈し、その沿面は円弧面となる。
【００３３】
端子１５、１６の前端１５１、１６１は中空空間１３内において一定の間隔を置き、対向して配設される、図７から図９に開示する実施例は、図７に開示する端子１５、１６の前端１５１、１６１が矩形を呈し、図９に開示する端子１５、１６の前端１５１、１６１が尖頭形状を呈する。端子前端の形状がそれぞれ異なるが、但し、いずれもその尖端部で放電を行うことができ、同時に端子１５、１６の前端１５１、１６１の間の距離を調整することによって、放電電圧値のことなるワークモードを制御する目的を達成することができる。
【００３４】
サージ電流の高圧が瞬時に発生すると、同時に中空空間１３の沿面と電極との隙間（中空空間１３）内の空気に陽、陰イオンが発生し、強電場において電極方向に向かって運動する大きな動力エネルギーが得られる。本体１の絶縁強度は空気より大きいため、本体１を穿つことなく、帯電粒子が中空空間１３表面の空気に沿って放電通路を形成する。この場合中空空間１３内から通路１４を介して外部に至る電気を流す放電径路を形成し、サージ電流によって発生する高圧、高電流をアースにガイドすることができる。
【００３５】
以上はこの発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る変更、もしくは修正であって、この発明の精神の下においてなされ、かつこの発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明によるサージプロテクタの分解図である。
【図２】図１に開示するサージプロテクタを組み立てた状態を示した斜視図である。
【図２Ａ】図１に開示するサージプロテクタの内部構造を示した説明図である。
【図３】図１に開示するサージプロテクタの使用態様を示した説明図である。
【図４】他の実施の形態によるサージプロテクタの分解図である。
【図４Ａ】図４に開示するサージプロテクタを組み立てた状態を示した斜視図である。
【図４Ｂ】図４に開示するサージプロテクタの使用態様を示した説明図である。
【図５】別の実施の形態によるサージプロテクタの分解図である。
【図６】この発明における端子の前端と中空空間とを変化させた実施の形態を示した説明図である。
【図７】第２の実施例によるサージプロテクタの内部構造を示した説明図である。
【図８】第２の実施例であって、他の実施形態によるサージプロテクタの内部構造を示した説明図である。
【図９】第２の実施例であって、其の他の実施形態によるサージプロテクタの内部構造を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１       本体
１１     第１被覆体
１１１   接続柱
１１２   壁面
１２     第２被覆体
１２１   接続孔
１２２   壁面
１１３、１２３  凹状空間
１３     中空空間
１４     通路
１５、１６   端子
１５１、１６１  前端
２       本体
２１     第１被覆体
２１１   接続柱
２２     第２被覆体
２２１   接続孔
２３     中空空間
２４     通路
２５、２６ 端子
３       回路板
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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