(57)【要約】【課題】放電補助部の損傷、昇華消失を抑制することができ、耐久性の向上が可能な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一対の封止電極３と、絶縁性管の内周面にイオン源材料で形成された放電補助部４とを備え、一対の封止電極が、内方に突出し互いに対向した一対の突出電極部５を有し、放電補助部が、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Ａ１のうち少なくとも一方のみに形成され、絶縁性管の内周面のうち一対の電極対向領域の間にある領域が、放電補助部が存在しない放電補助部不存在領域Ａ２とされている。【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一対の封止電極と、
前記絶縁性管の内周面にイオン源材料で形成された放電補助部とを備え、
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、
前記放電補助部が、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うち少なくとも一方のみに形成され、
前記絶縁性管の内周面のうち一対の前記電極対向領域の間にある領域が、前記放電補助部が存在しない放電補助部不存在領域と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、
前記放電補助部が、前記絶縁性管の軸方向に沿った方向に複数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、
前記放電補助部が、前記絶縁性管の周方向に複数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、放電補助部が、一対の突出電極部の間である中間領域に対向する絶縁性管の内周面にも形成されているため、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損傷、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）になるという問題がった。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、放電補助部の損傷、昇華消失を抑制することができ、動作の安定性の向上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、前記絶縁性管の内周面にイオン源材料で形成された放電補助部とを備え、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、前記放電補助部が、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うち少なくとも一方のみに形成され、前記絶縁性管の内周面のうち一対の前記電極対向領域の間にある領域が、前記放電補助部が存在しない放電補助部不存在領域と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、放電補助部が、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うち少なくとも一方のみに形成され、絶縁性管の内周面のうち一対の電極対向領域の間にある領域が、放電補助部が存在しない放電補助部不存在領域とされているので、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放電補助部が無く、電極対向領域だけに放電補助部があることで、放電補助部の損傷、昇華消失を抑制することができる。
【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、前記絶縁性管の軸方向に沿った方向に複数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、絶縁性管の軸方向に沿った方向に複数形成されているので、絶縁性管の軸方向に沿った方向において一部の放電補助部が損傷しても、他の放電補助部が放電補助機能を良好に維持しており、繰り返し放電時でも安定した動作を得ることができる。
【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、前記放電補助部が、前記絶縁性管の周方向に複数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、絶縁性管の周方向に複数形成されているので、絶縁性管の周方向において一部の放電補助部が損傷しても、他の放電補助部が放電補助機能を良好に維持しており、繰り返し放電時でも安定した動作を得ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
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、放電補助部が、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うち少なくとも一方のみに形成され、絶縁性管の内周面のうち一対の電極対向領域の間にある領域が、放電補助部が存在しない放電補助部不存在領域とされているので、放電補助部がアーク放電時の熱及び膨張エネルギーの影響を受け難く、放電補助部の損傷、昇華消失を抑制することができる。
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】
【００１２】
【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】本発明に係るサージ防護素子の第２実施形態を示す軸方向の断面図である。
【図３】本発明に係るサージ防護素子の第３実施形態を示す軸方向の断面図である。
【図４】本発明に係るサージ防護素子の第４実施形態を示す軸方向の断面図である。
【図５】本発明に係るサージ防護素子の参考例を示す軸方向の断面図である。
【図６】本発明に係るサージ防護素子の実施例と参考例とにおいて、サージ印加回数と放電開始電圧との関係を示すグラフである。
【図７】本発明に係るサージ防護素子の実施例と参考例とにおいて、サージ印加回数と放電開始電圧の変化率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
本実施形態のサージ防護素子１は、図１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、絶縁性管２の内周面にイオン源材料で形成された放電補助部４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。
【００１５】
また、上記放電補助部４は、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のうち少なくとも一方のみに形成され、絶縁性管２の内周面のうち一対の電極対向領域Ａ１の間にある領域が、放電補助部４が存在しない放電補助部不存在領域Ａ２とされている。
放電補助部４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。
【００１６】
なお、本実施形態では、放電補助部４は、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の両方に軸線Ｃに沿って直線状に形成されている。これらの放電補助部４は、突出電極部５の先端近傍に対向した位置から基端近傍に対向した位置まで延在している。
また、図１では、放電補助部４を軸線Ｃに沿った２本のみ図示しているが、周方向に互いに間隔を空けて複数本形成しても構わない。
【００１７】
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。
【００１８】
上記絶縁性管２は、アルミナなどの結晶性セラミックス材である。なお、絶縁性管２は、鉛ガラス等のガラス管で形成しても構わない。
【００１９】
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。
【００２０】
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４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。
【００２１】
このように本実施形態のサージ防護素子１では、放電補助部４が、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のうち少なくとも一方のみに形成され、絶縁性管２の内周面のうち一対の電極対向領域Ａ１の間にある領域が、放電補助部４が存在しない放電補助部不存在領域Ａ２とされているので、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放電補助部４が無く、電極対向領域Ａ１だけに放電補助部４があることで、放電補助部４の損傷、昇華消失を抑制することができる。
【００２２】
次に、本発明に係るサージ防護素子の第２から第４実施形態について、図２から図４を参照して以下に説明する。なお、以下の各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。
【００２３】
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、放電補助部４が突出電極部５の先端近傍に対向した位置から基端近傍に対向した位置まで長く延在しているのに対し、第２実施形態のサージ防護素子２１では、図２に示すように、放電補助部２４が短い線状に形成され、突出電極部５の基端近傍に対向した位置に配されている点である。
すなわち、第２実施形態では、軸方向に沿った一対の放電補助部２４間の距離が、第１実施形態の一対の放電補助部４間よりも長く設定されている。
【００２４】
したがって、第２実施形態のサージ防護素子２１では、第１実施形態と同様に、放電補助部不存在領域Ａ２に放電補助部４が無く、電極対向領域Ａ１だけに放電補助部４があることで、放電補助部４の損傷、昇華消失を抑制することができるが、第１実施形態に比べて放電補助部４が放電補助部不存在領域Ａ２から離れているので、より損傷が抑制されて安定した動作が得られる。
【００２５】
次に、第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態は、放電補助部４が直線状に形成されているのに対し、第３実施形態のサージ防護素子３１では、図３に示すように、放電補助部３４が、点線状に形成されている点である。すなわち、第３実施形態では、点状の放電補助部３４が、絶縁性管２の軸方向に沿った方向に複数並んで形成されている。
【００２６】
したがって、第３実施形態のサージ防護素子３１では、放電補助部３４が絶縁性管２の軸方向に沿った方向に複数形成されているので、絶縁性管２の軸方向に沿った方向において一部の放電補助部３４が損傷しても、他の放電補助部３４が初期放電機能を良好に維持しており、繰り返し放電時でも安定した動作を得ることができる。
【００２７】
次に、第４実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態は、放電補助部４が直線状に形成されているのに対し、第４実施形態のサージ防護素子４１では、図４に示すように、放電補助部４４ａ，４４ｂが、複数の点状及び円形状に形成されている点である。すなわち、第４実施形態では、点状の放電補助部４４ａと円形状の放電補助部４４ｂとが軸方向に沿った方向及び周方向に複数形成されている点である。
【００２８】
また、第４実施形態では、放電補助部４４ａ，４４ｂが、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のうち一方のみに形成されている点で、第１実施形態と異なっている。すなわち、絶縁性管２の片側にのみ放電補助部４４ａ，４４ｂが形成されている。
【００２９】
したがって、第４実施形態のサージ防護素子４１では、放電補助部４４ａ，４４ｂが、絶縁性管２の軸方向に沿った方向及び周方向に複数形成されているので、絶縁性管２の軸方向に沿った方向及び周方向において一部の放電補助部４４ａ，４４ｂが損傷しても、他の放電補助部４４ａ，４４ｂが初期放電機能を良好に維持しており、繰り返し放電時でも安定した動作を得ることができる。
【実施例】
【００３０】
次に、本発明に係るサージ防護素子を、上記第１及び第２実施形態に基づいて実際に作製した実施例により評価した結果を具体的に説明する。
【００３１】
第１実施形態のサージ防護素子の実施例として、一対の放電補助部間の距離を１．０ｍｍとしたものを実施例１とし、第２実施形態のサージ防護素子の実施例として、一対の放電補助部間の距離を２．０ｍｍとしたものを実施例２として作製した。また、いずれも一対の突出電極部５間の距離を０．６ｍｍに設定した。さらに、線状の放電補助部は、周方向に互いに間隔を空けて４対形成した。
絶縁性管は、φ８ｍｍの円筒状のものを使用した。
【００３２】
なお、比較のために参考例として、図５に示すように、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だけでなく一対の電極対向領域Ａ１間にも連続して延在する放電補助部１０４を、絶縁性管２の内周面に、周方向に互いに間隔を空けて４本形成したサージ防護素子１０１を作製した。
【００３３】
これらの参考例及び実施例１，２について、サージ条件として、４０ｋＶ／２０ｋＡコンビネーションサージを繰り返し印加した際の直流放電開始電圧Ｖｓを測定した。その際の放電開始電圧Ｖｓとサージ印加回数との関係を示すグラフを、図６に示す。また、放電開始電圧変動率とサージ印加回数との関係を示すグラフを、図７に示す。
【００３４】
これらの結果からわかるように、一対の電極対向領域Ａ１間にも放電補助部１０４が延在する参考例では、サージ印加回数が増えるほど、放電開始電圧の変動率が著しく増大しているのに対し、本発明の実施例１，２では、参考例に比べて放電開始電圧の変動率の増大が抑制され、変動が少ない。また、サージ印加回数１，２回の初期においては、一対の放電補助部間の距離を１．０ｍｍとした実施例１に比べて、一対の放電補助部間の距離を２．０ｍｍとした実施例２の方が、放電開始電圧の変動率が小さい傾向にあることがわかる。
【００３５】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態および上記各実施例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。
例えば、上記各実施形態の放電補助部を組み合わせても構わない。
【符号の説明】
【００３６】
１，２１，３１，４１…サージ防護素子、２…絶縁性管、３…封止電極、４…放電補助部、５…突出電極部、Ａ１…電極対向領域、Ａ２…放電補助部不存在領域
【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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