(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線路端子間に、複数個のガスアレスタが直列接続されたガスアレスタ回路と、複数個のバリスタからなるバリスタ回路とを有する保安装置において、該保安装置を、前記アレスタ回路を構成するアレスタが偶数個ｍの場合、ｍ−１個、或いは、前記アレスタ回路のアレスタが奇数個ｎの場合、ｎ個のバリスタからなるバリスタ回路とにより構成することにより、前記直列接続された複数個のガスアレスタの放電開始を、前記バリスタにより、次々に、促進し、前記複数個のガスアレスタの動作電圧を、電源電圧より高い和の動作電圧とするように構成したことを特徴とする保安装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雷サージ等の異常高電圧から電気回路等を保護する保安装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気回路等を、雷サージ等の異常高電圧から保護する保安装置としては、ガスアレスタを用いたものがある。このようなガスアレスタを用いた保安装置においては、ガスアレスタの動作が、異常高電圧が消滅した後も、電気回路に重畳された電源電圧でガスアレスタが放電を持続する、所謂、続流を起こすという問題があり、ガスアレスタの動作電圧（アーク電圧とも言う。）を、重畳された電源電圧よりも高い動作電圧（アーク電圧）にして、電源電圧では動作しないようにして、続流を防止する必要がある。
【０００３】
他の従来技術として、上述したガスアレスタに変えて、バリスタを用いた保安装置がある。このバリスタからなる保安装置は、バリスタが動作しても、バリスタの持つ高い抵抗によって、電源電圧では動作せず、よって、続流を防止できるが、バリスタ電圧が高く、電気回路に高電圧が印加するという問題がある。
【０００４】
更に、他の従来技術として、ガスアレスタにバリスタを直列接続した保安装置もある。このガスアレスタとバリスタからなる保安装置は、バリスタの高い抵抗にて、ガスアレスタが、電源電圧では動作するがことなく、従って、続流を防止することはできるが、上述したと同様に、バリスタのバリスタ電圧が高く、電気回路に高電圧が印加するという問題がある。
【０００５】
上述した保安装置が、一例として、特許文献１に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１０４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したガスアレスタからなる保安装置については、ガスアレスタの１個の動作電圧（アーク電圧）は、通常、電源電圧より低い電圧であり、複数個のガスアレスタを直列接続するだけでは、ガスアレスタが放電動作しない。
【０００８】
また、上述したバリスタからなる保安装置については、動作電圧（バリスタ電圧）が、動作時間の経過とともに、動作電圧（バリスタ電圧）を高めるという問題があり、また、バリスタの電流容量を超えた雷サージ等が印加されると、バリスタが短絡して発熱等による損傷等が惹起されるという問題がある。
【０００９】
更に、上述したガスアレスタにバリスタを直列接続した保安装置については、ガスアレスタは、低い動作電圧に維持されて、バリスタによって続流を回避できても、バリスタのバリスタ電圧が、異常高電流が流れている間、高められるという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、上述した従来の保安装置が有する課題を解決し、異常高電圧を安全に吸収しながら、続流が生じない保安装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した目的を達成するために、線路端子間に、複数個のガスアレスタが直列接続されたガスアレスタ回路と、複数個のバリスタからなるバリスタ回路とを有する保安装置において、該保安装置を、前記アレスタ回路を構成するアレスタが偶数個ｍの場合、ｍ−１個、或いは、前記アレスタ回路のアレスタが奇数個ｎの場合、ｎ個のバリスタからなるバリスタ回路とにより構成することにより、前記直列接続された複数個のガスアレスタの放電開始を、前記バリスタにより、次々に、促進し、前記複数個のガスアレスタの動作電圧を、電源電圧より高い和の動作電圧とするように構成したものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、上述した構成を有しているので、以下の記載する効果を奏することができる。
【００１３】
本発明の保安装置においては、上述したように、保安装置を、複数個のガスアレスタを直列接続して、ガスアレスタを、逐次、放電開始するアレスタ回路と、該アレスタ回路を構成するアレスタが偶数個ｍの場合、ｍ−１個、或いは、前記アレスタ回路のアレスタが奇数個ｎの場合、ｎ個のバリスタからなるバリスタ回路とにより構成したので、複数個を直列接続したガスアレスタの放電開始をバリスタが促進して、ガスアレスタを、次々に放電開始し、このように、ガスアレスタが、逐次、放電開始すると、動作電圧（アーク電圧）に移行して、動作電圧（アーク電圧）を、電源電圧より高い和の動作電圧（アーク電圧）とすることにより、続流を防止することができるとともに、ガスアレスタ回路のガスアレスタが、全部、放電開始すると、アレスタ回路が、異常高電圧を吸収して、バリスタが動作を中止し、よって、保安装置の過熱等を防止することができる。
【実施例】
【００１４】
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明の趣旨を越えない限り、何ら本実施例に限定されるものではない。
【００１５】
図１は、本発明の一例としての保安装置の構成図であり、６個のガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６と５個のバリスタＢ１〜Ｂ５を用いた例が示されている。ガスアレスタ及びバリスタは、本実施例に限定されるものではなく、個数は、多くても、また、少なくてもよい。なお、Ｔｎ１及びＴｎ２は、線路端子である。
【００１６】
本発明の実施例では、一例として、ガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６の放電開始電圧は、それぞれ、略９０Ｖとし、放電動作（アーク電圧）は、略１５Ｖであり、また、バリスタＢ１〜Ｂ５の制限電圧は、略２００Ｖとした。
【００１７】
ガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６の放電開始電圧とは、直流電圧を徐々に上昇して、ガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６が放電したときの電圧であり、直流電圧値ＤＣ・Ｖで表す。動作電圧（アーク電圧）とは、放電開始して放電が持続し、放電動作中の低い電圧であり、直流電圧値ＤＣ・Ｖで表す。
【００１８】
バリスタＢ１〜Ｂ５の制限電圧は、直流電流１ｍＡを通電したときの電圧であり、直流電圧値ＤＣ・Ｖで表す。また、本発明において、バリスタＢ１〜Ｂ５の制限電圧Ｖは、アレスタＡｒ１〜Ａｒ６の放電開始電圧ＤＣ９０Ｖと、所定の立ち上がり波形のインパルスを印加したときのインパルス放電開始電圧（Ｖｓｓ）５００Ｖのとき、２００Ｖとして選定した。
【００１９】
本実施例においては、上述した条件で試作実験したが、この条件に限定するものでなく、任意に変えることができるものである。
【００２０】
図１において、線路端子Ｔｎ１と線路端子Ｔｎ２との間に、６個のガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６が直列に接続されている。即ち、線路端子Ｔｎ１とガスアレスタＡｒ１の一方の電極とを接続し、接続点ａとし、ガスアレスタＡｒ１の他方の電極とガスアレスタＡｒ２の一方の電極とを接続し、接続点ｂとし、ガスアレスタＡｒ２の他方の電極とガスアレスタＡｒ３の一方の電極とを接続し、接続点ｃとし、ガスアレスタＡｒ３の他方の電極とガスアレスタＡｒ４の一方の電極とを接続し、接続点ｄとし、ガスアレスタＡｒ４の他方の電極とガスアレスタＡｒ５の一方の電極とを接続し、接続点ｅとし、ガスアレスタＡｒ５の他方の電極とガスアレスタＡｒ６の一方の電極とを接続し、接続点ｆとし、更に、ガスアレスタＡｒ６の他方の電極と線路端子Ｔｎ２を接続し、接続点ｇとする。
【００２１】
次に、線路端子Ｔｎ１とガスアレスタＡｒ１の一方の電極との接続点ａと、ガスアレスタＡｒ５の他方の電極とガスアレスタＡｒ６の一方の電極との接続点ｆとの間に、バリスタＢ５を接続し、また、ガスアレスタＡｒ１の他方の電極とガスアレスタＡｒ２の一方の電極との接続点ｂと、ガスアレスタＡｒ６の他方の電極と線路端子Ｔｎ２との接続点ｇとの間にバリスタＢ１を接続し、更に、ガスアレスタＡｒ１の他方の電極とガスアレスタＡｒ２の一方の電極との接続点ｂと、ガスアレスタＡｒ４の他方の電極とガスアレスタＡｒ５の一方の電極との接続点ｅとの間にバリスタＢ４を接続する。更にまた、ガスアレスタＡｒ２の他方の電極とガスアレスタＡｒ３の一方の電極との接続点ｃと、ガスアレスタＡｒ５の他方の電極とガスアレスタＡｒ６の一方の電極との接続点ｆとの間に、バリスタＢ２を接続し、更になお、ガスアレスタＡｒ２の他方の電極とガスアレスタＡｒ３の一方の電極との接続点ｃと、ガスアレスタＡｒ３の他方の電極とガスアレスタ４の一方の電極の接続点ｄとの間に、バリスタＢ３を接続して、保安装置を構成する。そして、異常高電圧から電源電圧が重畳された電気回路等に、保安装置の線路端子Ｔｎ１と線路端子Ｔｎ２とを接続する。
【００２２】
次に、上述したようにして構成された保安装置の動作について説明する。
【００２３】
電気回路等に、雷サージ等の異常高電圧が侵入すると、雷サージ等の異常高電圧は、電気回路等に接続された保安装置の線路端子Ｔｎ１、Ｔｎ２から侵入し、保安装置が動作して異常高電圧が処理されることになる。即ち、保安装置の線路端子Ｔｎ１と線路端子Ｔｎ２との間に異常高電圧が印加されることになる。線路端子Ｔｎ１と線路端子Ｔｎ２との間に印加された異常高電圧は、ガスアレスタＡｒ１とバリスタＢ１の直列回路と、バリスタＢ５とガスアレスタＡｒ６の直列回路とに印加されるが、ガスアレスタの構造上、ガスアレスタＡｒ１又はガスアレスタＡｒ６のどちらかの一方が放電開始することになる。
【００２４】
今、仮に、ガスアレスタＡｒ１が放電開始したとすると、ガスアレスタＡｒ６は、この時点では、動作はしない。そして、ガスアレスタＡｒ１が放電開始をすると、バリスタＢ１を介して、接続点ａと接続点ｇとの間は、導通状態になり、その間の電圧は、ガスアレスタＡｒ１のアーク電圧とバリスタＢ１の制限電圧とに制限された低い電圧が電気回路に印加されることになる。
【００２５】
上述したように、電気回路は、ガスアレスタＡｒ１の放電開始とバリスタＢ１の動作開始によって、ガスアレスタＡｒ１のアーク電圧とバリスタＢ１の制限電圧との低い和の電圧により、保護されることになる。
【００２６】
次に、接続点ａと接続点ｇとの間に印加されたガスアレスタＡｒ１のアーク電圧とバリスタＢ１の制限電圧との和の電圧は、バリスタＢ５とガスアレスタＡｒ６の直列回路に印加され、ガスアレスタＡｒ６が放電開始すると、バリスタＢ５を介して、接続点ａと接続点ｆとの間は、通電状態になり、その間の電圧は、バリスタＢ５の制限電圧となる。この時、接続点ｂと接続点ｆとの間には、換言すれば、ガスアレスタＡｒ２とバリスタＢ２の直列回路には、バリスタＢ１とガスアレスタＡｒ６の直列回路のバリスタＢ１の制限電圧と、ガスアレスタＡｒ６のアーク電圧との差の電圧が印加されるとともに、バリスタＢ４とガスアレスタＡｒ５の直列回路にも、バリスタＢ１の制限電圧とガスアレスタＡｒ６のアーク電圧の差の電圧の電圧が印加されることになる。このような電圧によって、ガスアレスタＡｒ２とバリスタＢ２の直列回路のガスアレスタＡｒ２又はガスアレスタＡｒ５とバリスタＢ４の直列回路のガスアレスタＡｒ５のどちらか一方が放電開始する。今、仮に、ガスアレスタＡｒ２が放電開始したとすると、バリスタＢ２を介して、接続点ｃと接続点ｆとの間は、通電状態になり、その間の電圧は、バリスタＢ２の制限電圧となる。
【００２７】
従って、接続点ｂと接続点ｆとの間には、ガスアレスタＡｒ２のアーク電圧とバリスタＢ２の制限電圧の和の電圧が印加されることになる。接続点ｂと接続点ｆとの間に印加された電圧は、バリスタＢ４とガスアレスタＡｒ５の直列回路に印加されて、ガスアレスタＡｒ５が放電開始して、バリスタＢ４を介して、接続点ｂと接続点ｅとの間は、通電状態になり、その間の電圧は、バリスタＢ４の制限電圧となる。
【００２８】
よって、接続点ｃと接続点ｅとの間は、バリスタＢ２とガスアレスタＡｒ５の直列回路のバリスタＢ２の制限電圧と、ガスアレスタＡｒ５のアーク電圧Ｖの差の電圧が印加されることになる。接続点ｃと接続点ｅとの間に印加された電圧は、バリスタＢ３とガスアレスタＡｒ４との直列回路に印加され、ガスアレスタＡｒ４が放電開始して、バリスタ３を介して、接続点ｃと接続点ｅとの間は、通電状態になり、その間の電圧は，バリスタＢ３の制限電圧とガスアレスタＡｒ４のアーク電圧の和の電圧となる。
【００２９】
従って、接続点ｃと接続点ｄとの間は、バリスタＢ３の制限電圧が、ガスアレスタＡｒ３を放電開始させ、ガスアレスタＡｒ３はアーク電圧となる。ガスアレスタＡｒ３が放電開始することにより、全てのバリスタＢ１〜バリスタＢ５は、動作を中止し、その後、電気回路間に印加した異常高電圧は、ガスアレスタＡｒ１〜ガスアレスタＡｒ６で処理されるとともに、ガスアレスタＡｒ１〜ガスアレスタＡｒ６のアーク電圧の和で、重畳された電源電圧による続流が防止されることになる。
【００３０】
上述したようにして、電気回路等は、雷サージ等の異常高電圧から保護されるとともに、続流からも確実に保護されることになる。
【００３１】
また、バリスタＢ１〜Ｂ５は、アレスタＡｒ１〜Ａｒ６に電圧を印加して放電開始すると、動作を中止するので、保安装置が、過熱等から保護されることになる。
【００３２】
更に、ガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６のすべてが放電開始する迄の間、ガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６のアーク電圧と、バリスタＢ１〜Ｂ５の制限電圧の和、又は、差の低い電圧に、異常高電圧は制限されるので、従って、電気回路が保護されることになる。
【００３３】
更にまた、線路端子Ｔｎ１と線路端子Ｔｎ２との間には、バリスタＢ１〜Ｂ５が、アレスタＡｒ１〜Ａｒ６を介して配置されており、万一、バリスタＢ１〜Ｂ５が損傷しても、線路は、アレスタＡｒ１〜Ａｒ６を介して接続されているので、線路の短絡を回避することができる。
【００３４】
以下に、数値を交えて、本発明のより具体的な実施例について説明する。
【００３５】
ガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６の放電開始電圧を、それぞれ、ＤＣ９０Ｖとし、そのアーク電圧を、ＤＣ１５Ｖとする。また、バリスタＢ１〜５Ｂのバリスタ電圧（制限電圧に同じ。）を、それぞれ、ＤＣ２００Ｖとする。
【００３６】
今、図２に示すサージＳｖが侵入すると、サージＳｖは、電気回路の線路に接続された保安装置に配置されたガスアレスタＡｒ１とバリスタＢ１の直列回路に印加されて、ガスアレスタＡｒ１が、放電開始して、サージＳｖを、ガスアレスタＡｒ１の放電開始により、低い電圧Ｖ１にする。そして、ガスアレスタＡｒ１が放電開始すると、直列回路のバリスタＢ１を介して、バリスタＢ１に、バリスタＢ１の制限電圧（２００Ｖ）とガスアレスタＡｒ１のアーク電圧（１５Ｖ）との和１５Ｖ＋２００Ｖ＝２１５ＶのサージＶｓの低い電圧Ｖ２が印加されるとともに、時間の経過とともに、多少、バリスタＢ１の制限電圧が上昇されることになる。
【００３７】
次に、接続点ａと接続点ｇとの間は、ガスアレスタＡｒ１とバリスタＢ１の直列回路のガスアレスタＡｒ１のアーク電圧と、バリスタＢ１の制限電圧によるガスアレスタ２のアーク電圧と、バリスタＢ２の制限電圧と、ガスアレスタ６のアーク電圧との和（１５＋１５＋２００＋１５＝２４５）のサージＶｓの低い電圧Ｖ３が印加されるとともに、時間の経過とともに、多少、バリスタＢ２の制限電圧の上昇した電圧に制限されることになる。
【００３８】
次に、上述したように、接続点ａと接続点ｇとの間は、ガスアレスタＡｒ１とガスアレスタＡｒ２とバリスタＢ３とガスアレスタＡｒ４とガスアレスタＡｒ５とスアレスタＡｒ６とからなる直列回路のガスアレスタＡｒ１のアーク電圧と、ガスアレスタＡｒ２のアーク電圧Ｖと、バリスタＢ３の制限電圧Ｖと、ガスアレスタＡｒ４のアーク電圧Ｖと、ガスアレスタＡｒ５のアーク電圧Ｖと、ガスアレスタＡｒ６のアーク電圧との和（１５＋１５＋２００＋１５＋１５＋１５＝２７５Ｖ）のサージＶｓの低い電圧Ｖ４が印加されるとともに、多少、バリスタＢ２の制限電圧の上昇した電圧に制限されることになる。
【００３９】
次に、上述したように、接続点ａと接続点ｇとの間は、ガスアレスタＡｒ１とガスアレスタＡｒ２とバリスタＢ３とガスアレスタＡｒ４とガスアレスタＡｒ５とスアレスタＡｒ６とからなる直列回路のバリスタＢ３の制限電圧にて、ガスアレスタＡｒ３の放電が開始され、アーク電圧とし、ガスアレスタＡｒ１のアーク電圧〜ガスアレスタＡｒ６のアーク電圧Ｖの和（１５＋１５＋１５＋１５＋１５＋１５＝９０Ｖ）のサージＶｓの低い電圧Ｖ５が印加されるとともに、バリスタＢ１〜Ｂ５の通電を停止し、サージＶｓを、ガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６により処理する。よって、ガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６の低いアーク電圧で処理し続けるとともに、電気回路等を、続流から保護することができる。
【００４０】
実施例として、ガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６のアーク電圧を９０Ｖとしたが、電気回路の重畳された電源電圧によって、ガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６及びバリスタＢ１〜５Ｂの個数を増減させることができる。
【００４１】
上述したように、ガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６の直列回路が放電開始し、ガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６のアーク電圧の和の低い電圧（図２のサージＶ５）にて異常高電圧を処理することで、異常高電圧が電気回路等に印加されると、瞬時に、ガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６が放電開始し、バリスタＢ１〜Ｂ５を介し、更に、ガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６及びバリスタＢ１〜５Ｂを介して、異常高電圧を低い電圧にして処理することにより、ガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６のアーク電圧の和の電圧で、続流が生じない保安装置を得ることができる。
【００４２】
また、電気回路は、保安装置のガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６を介して接続されるように構成されているので、万一、バリスタＢ１〜Ｂ５が何らかの原因で損傷しても、ガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６により、電気回路間の短絡事故を回避することができる。
【００４３】
更に、保安装置は、電気回路の線路と線路の間の設置だけでなく、線路と接地間にも設置してもよい。
【００４４】
上述したように、要するに、本発明の保安装置は、複数個のガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６を直列接続して、ガスアレスタＡｒ１〜Ａｒ６を、逐次、放電開始するアレスタ回路と、該アレスタ回路を構成するアレスタＡｒ１〜Ａｒ６が偶数個ｍの場合、ｍ−１個、或いは、前記アレスタ回路のアレスタが奇数個ｎの場合、ｎ個のバリスタＢ１〜Ｂ５からなるバリスタ回路とにより構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の保安装置の回路構成図である。
【図２】図２は、保安装置がサージを吸収する状態を説明する電圧−時間の特性図であり、縦軸がサージ電圧（Ｖ）であり、横軸が時間（ｔ）である。
【符号の説明】
【００４６】
Ｔｎ１、Ｔｎ２・・・・・・・線路端子
Ａｒ１〜Ａｒ６・・・・・・・ガスアレスタ
Ｂ１〜Ｂ５・・・・・・・・・バリスタ
【図１】
0004713995.tif 000002
【図２】
0004713995.tif 000003