(57)【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一対の封止電極とを備え、
一対の前記封止電極が、内方に突出し互いに対向した一対の突出電極部を有し、
前記絶縁性管の内周面のうち、一対の前記突出電極部の外周面に対向する一対の電極対向領域の間にある領域に、内方に突出した突出部が形成され、
前記絶縁性管の軸線方向に沿った方向の前記突出部の厚さが、一対の前記突出電極部の間隔よりも小さく、
前記突出部が、一対の前記突出電極部から離間しており、
前記突出部の少なくとも先端側が、前記絶縁性管の軸方向に沿った方向の厚さが先端に向かって漸次薄く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２】
請求項１に記載のサージ防護素子において、
前記突出部が、前記絶縁性管の内周面の全周にわたって延在する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、
前記突出部の表面に少なくとも一部が露出しイオン源材料で形成された放電補助部を備え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３に記載のサージ防護素子において、
前記放電補助部が、前記突出部の先端に形成されてい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に示すように、一対の封止電極から対向状態に突出した一対の突出電極部を備え、絶縁性管の内面に放電補助部が形成されたアレスタ型のサージ防護素子が記載されている。通常、このようなサージ防護素子では、炭素材で形成された放電補助部が、一対の突出電極部の間にある中間領域に対向する絶縁性管の内面に形成されている。このような放電補助部は、一般的にはグラファイト等の導電性のイオン源材料で形成され、初期放電を助長するためのイオン源となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１５１０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
従来の構造では、一対の突出電極部間で生じるアーク放電時の熱及び膨張エネルギーにより絶縁性管の内周面にダメージを与えてしまう不都合があった。そのため、絶縁性管の内周面に設けた放電補助部の一部も昇華消失してしまい、繰り返し放電時の放電電圧が不安定（放電電圧が上昇する）になるという問題もあった。
特に、大電流の放電では、放電補助部の昇華消失が顕著になる傾向がある。また、放電電流が保証範囲を大幅に超えてしまうと、電極の設計を変更することが要求されると共に、安定した動作のために、サイズを大型化する、又は並列に接続するなどの対応が必要になる不都合があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、放電による絶縁性管の内周面のダメージを軽減することができ、動作の不安定化を抑制することが可能な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】
【０００７】
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、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一対の封止電極とを備え、一対の前記封止電極が、内方に突出し互いに対向した一対の突出電極部を有し、前記絶縁性管の内周面のうち、一対の前記突出電極部の外周面に対向する一対の電極対向領域の間にある領域に、内方に突出した突出部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明のサージ防護素子では、絶縁性管の内周面のうち、一対の突出電極部の外周面に対向する一対の電極対向領域の間にある領域に、内方に突出した突出部が形成されているので、アーク放電時に一対の突出電極部間で生じた放電制御ガスの膨張に伴うアーク流が直接当たる領域に突出部があることで、アーク流が突出部によって少なくとも２方向に分散され、絶縁性管へのダメージを軽減することができる。
【０００９】
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、前記突出部の少なくとも先端側が、前記絶縁性管の軸方向に沿った方向の厚さが先端に向かって漸次薄く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、突出部の少なくとも先端側が、絶縁性管の軸方向に沿った方向の厚さが先端に向かって漸次薄く形成されているので、突出部の両側面が傾斜面となってアーク流をスムーズに２方向に分けて誘導させることができる。
【００１０】
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、前記突出部が、前記絶縁性管の内周面の全周にわたって延在する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、突出部が、絶縁性管の内周面の全周にわたって延在する環状に形成されているので、絶縁性管の内周面の全周にわたってアーク流を分散させることができ、全周で絶縁性管のダメージを軽減することができる。
【００１１】
第４の発明に係るサージ防護素子は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記突出部の表面に少なくとも一部が露出しイオン源材料で形成された放電補助部を備え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、突出部の表面に少なくとも一部が露出しイオン源材料で形成された放電補助部を備えているので、放電補助部が一対の突出電極部に近づくことで、放電開始電圧が安定する。また、突出部でアーク流が分散されるため、放電補助部の損傷、昇華消失を抑制することができ、アーク放電時の熱及び膨張エネルギーの影響を強く受ける領域にも放電補助部を配置することが可能になる。
【００１２】
第５の発明に係るサージ防護素子は、第４の発明において、前記放電補助部が、前記突出部の先端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、放電補助部が、突出部の先端に形成されているので、放電補助部が一対の突出電極部に最も近づくことで、より安定した動作を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
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、絶縁性管の内周面のうち、一対の突出電極部の外周面に対向する一対の電極対向領域の間にある領域に、内方に突出した突出部が形成されているので、アーク流が内周面の突出部によって少なくとも２方向に分散されることで、絶縁性管へのダメージを軽減することができる。
したがって、サージ電流や放電回数が増えてもサージ防護素子性能を良好に維持することが可能になる。特に、本発明に係るサージ防護素子は、大電流サージ耐性が要求されるインフラ用（鉄道関連、再生エネルギー関連（太陽電池、風力発電等））の電源及び通信設備に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るサージ防護素子の第１実施形態を示す軸方向の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】本発明に係るサージ防護素子の第２実施形態を示す要部の断面図である。
【図４】本発明に係るサージ防護素子の第３実施形態を示す要部の断面図である。
【図５】本発明に係るサージ防護素子の第４実施形態を示す要部の断面図である。
【図６】本発明に係るサージ防護素子の第５実施形態を示す要部の断面図である。
【図７】本発明に係るサージ防護素子の第６実施形態を示す要部の断面図である。
【図８】本発明に係るサージ防護素子の第７実施形態を示す要部の断面図である。
【図９】本発明に係るサージ防護素子の第８実施形態を示す要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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一対の封止電極３とを備えている。
上記一対の封止電極３は、内方に突出し互いに対向した一対の突出電極部５を有している。
【００１７】
また、絶縁性管２の内周面のうち、一対の突出電極部５の外周面に対向する一対の電極対向領域Ａ１の間にある領域Ａ２には、内方に突出した突出部４が形成されている。
この突出部４の少なくとも先端側が、絶縁性管２の軸方向に沿った方向の厚さが先端に向かって漸次薄く形成されている。
すなわち、突出部４の先端側における両側面が、誘導面として機能する傾斜面となっている。本実施形態の突出部４は、厚さが一定で両側面が互いに平行な基端側部４ａと、厚さが先端に向けて漸次小さくなると共に両側面が傾斜面となった先端側部４ｂとで構成されている。なお、先端側部４ｂは、断面形状が円弧状とされ、両側面が湾曲面となっている。
【００１８】
また、この突出部４は、絶縁性管２の内周面の全周にわたって延在する環状に形成されている。
また、本実施形態のサージ防護素子１では、絶縁性管２の内周面に形成された放電補助部６を備えている。この放電補助部６は、導電性材料であって、例えば炭素材で形成された放電補助部である。
【００１９】
上記放電補助部６は、突出部４の両側において突出電極部５の軸線に沿って絶縁性管２の内周面に直線状に形成されている。
上記絶縁性管２は、例えばアルミナなどの結晶性セラミックス材で形成された円筒状部材である。なお、絶縁性管２は、鉛ガラス等のガラス管を採用しても構わない。
【００２０】
上記封止電極３は、例えば４２アロイ（Ｆｅ：５８ｗｔ％、Ｎｉ：４２ｗｔ％）やＣｕ等で構成されている。
封止電極３は、絶縁性管２の両端開口部に導電性融着材（図示略）により加熱処理によって密着状態に固定されている円板状のフランジ部７を有している。このフランジ部７の内側に、内方に突出していると共に絶縁性管２の内径よりも外径の小さな円柱状の突出電極部５が一体に設けられている。
【００２１】
上記導電性融着材は、例えばＡｇを含むろう材としてＡｇ−Ｃｕろう材で形成されている。
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】
このサージ防護素子１では、過電圧又は過電流が侵入すると、まず放電補助部６と突出電極部５との間で初期放電が行われ、この初期放電をきっかけに、さらに放電が進展して一対のフランジ部７間又は突出電極部５間で放電が行われる。
【００２３】
このように本実施形態のサージ防護素子１では、絶縁性管２の内周面のうち、一対の突出電極部５の外周面に対向する一対の電極対向領域Ａ１の間にある領域Ａ２に、内方に突出した突出部４が形成されているので、アーク放電時に一対の突出電極部５間で生じた放電制御ガスの膨張に伴うアーク流Ｆが直接当たる領域Ａ２に突出部４があることで、アーク流Ｆが突出部４によって少なくとも２方向に分散され、絶縁性管２へのダメージを軽減することができる。
なお、突出部４によって放電時の膨張エネルギーは減衰しており、放電補助部６におけるイオン源の昇華消失が緩和される。
【００２４】
また、突出部４の少なくとも先端側が、絶縁性管２の軸方向に沿った方向の厚さが先端に向かって漸次薄く形成されているので、突出部４の両側面が傾斜面となってアーク流Ｆをスムーズに２方向に分けて誘導させることができる。
さらに、突出部４が、絶縁性管２の内周面の全周にわたって延在する環状に形成されているので、絶縁性管２の内周面の全周にわたってアーク流Ｆを分散させることができ、全周で絶縁性管２のダメージを軽減することができる。
【００２５】
次に、本発明に係るサージ防護素子の第２から第８実施形態について、図３から図９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、一対の電極対向領域Ａ１に放電補助部６が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、突出部２４の表面に少なくとも一部が露出しイオン源材料で形成された放電補助部６を備えている点である。
第２実施形態では、突出部２４が複数の放電補助部６が両側面に形成された基端側部２４ａと、放電補助部６が形成されていない先端側部２４ｂとで構成されている。
【００２７】
基端側部２４ａの両側面には、放電補助部６が埋め込まれ表面に開口した穴部が複数形成されており、穴部内の放電補助部６の一部が露出した状態とされている。
したがって、第２実施形態のサージ防護素子では、突出部２４の表面に少なくとも一部が露出した放電補助部６を備えているので、放電補助部６が一対の突出電極部５に近づくことで、放電開始電圧が安定する。また、突出部２４でアーク流Ｆが分散されるため、放電補助部６の損傷、昇華消失を抑制することができ、アーク放電時の熱及び膨張エネルギーの影響を強く受ける領域にも放電補助部６を配置することが可能になる。
【００２８】
次に、第３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、突出部４の先端側部４ｂが断面円弧状とされているのに対し、第３実施形態のサージ防護素子では、図４に示すように、突出部３４が、断面矩形状の基端側部３４ａと、断面三角形状で先細な先端側部３４ｂとで構成されている点である。
すなわち、第３実施形態では、突出部３４における先端側部３４ｂの先端が鋭角な断面形状を有しており、両側面が平坦な傾斜面とされている。
したがって、第３実施形態のサージ防護素子では、突出部３４の先端側部３４ｂが尖った断面形状であるため、アーク流Ｆをより明確に分流させることができる。
【００２９】
次に、第４実施形態と第３実施形態との異なる点は、第３実施形態では、突出部３４に放電補助部６が形成されていないのに対し、第４実施形態のサージ防護素子では、図５に示すように、突出部４４の基端側部４４ａに複数の放電補助部６が形成されている点である。
すなわち、第４実施形態では、突出部４４が放電補助部６が両側面に形成された基端側部４４ａと、放電補助部６が形成されている先端側部４４ｂとで構成されている。
したがって、第４実施形態のサージ防護素子では、突出部４４の基端側部４４ａに放電補助部６が形成されているので、第２実施形態と同様に、放電開始電圧が安定する。
【００３０】
次に、第５実施形態と第３実施形態との異なる点は、第３実施形態では、突出部３４が、断面矩形状の基端側部３４ａと、断面三角形状の先端側部３４ｂとで構成されているのに対し、第５実施形態のサージ防護素子では、図６に示すように、突出部５４全体が断面三角形状とされている点である。
また、第６実施形態と第５実施形態との異なる点は、第５実施形態では、突出部５４に放電補助部６が形成されていないのに対し、第６実施形態のサージ防護素子では、図７に示すように、突出部５４の両側面に複数の放電補助部６が形成されている点である。
なお、第５及び第６実施形態では、突出部５４，６４の裾部分が一対の電極対向領域Ａ１まで達している。
【００３１】
次に、第７実施形態と第５実施形態との異なる点は、第５実施形態では、突出部５４が断面三角形状であるのに対し、第７実施形態のサージ防護素子では、図８に示すように、突出部７４が断面台形状に形成されている点である。
また、第８実施形態と第７実施形態との異なる点は、第７実施形態では、突出部７４に放電補助部６が形成されていないのに対し、第８実施形態のサージ防護素子では、図９に示すように、突出部７４の先端面に放電補助部６が形成されている点である。
すなわち、第８実施形態のサージ防護素子では、放電補助部６が、突出部７４の先端に形成されているので、放電補助部６が一対の突出電極部５に最も近づくことで、より安定した動作を得ることができる。
【００３２】
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。
【００３３】
例えば、上記各実施形態では、突出部が絶縁性管の内周面にリング状に形成されているが、絶縁性管の内周面に互いに間隔を空けて周方向に複数の突出部を並べて形成しても構わない。また、その場合、絶縁性管の内周面のうち突出部が無い領域にストライプ状やドット状等の放電補助部を形成しても構わない。
また、アーク流を分散、誘導する突出部の両側面に、横筋、縦筋又は斜め筋となる溝部や突条部を形成し、放電における膨張エネルギーの整流効果及び減衰効果を突出部に付加しても構わない。
【符号の説明】
【００３４】
１…サージ防護素子、２…絶縁性管、３…封止電極、４，２４，３４，４４，５４，６４，７４，８４…突出部、５…突出電極部、６…放電補助部
【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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【図８】
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【図９】
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