(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状又は筒状の絶縁性部材と、
該絶縁性部材の両端部に対向配置されて該両端部に接触する一対の端子電極部材と、
前記一対の端子電極部材を両端に配して前記絶縁性部材を内部に放電制御ガスと共に封止する絶縁性管と、を備え、
前記絶縁性部材の両端部に、前記端子電極部材に接触する接触部から前記端子電極部材に対して漸次離間するように傾斜して半径方向に延在するテーパー面が形成され、
前記絶縁性部材の外周部に、軸線に沿って延在し前記両端部を結ぶ放電空間用溝が形成されていることを特徴とするサージアブソーバ。
【請求項２】
請求項１に記載のサージアブソーバにおいて、
前記放電空間用溝が、複数形成されていることを特徴とするサージアブソーバ。
【請求項３】
請求項２に記載のサージアブソーバにおいて、
前記絶縁性部材の外周部に、軸線部分から半径方向外方に前記絶縁性管の内面まで放射状に突出すると共に軸線に沿って延在し前記両端部を結ぶ複数の突条部が形成され、
隣接する前記突条部の間に、前記放電空間用溝が形成されていることを特徴とするサージアブソーバ。
【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アブソーバに関する。
【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、サージアブソーバが接続されている。
【０００３】
従来、応答性の良好なサージアブソーバとして、例えば特許文献１に示すように、マイクロギャップを有するサージ吸収素子を用いたサージアブソーバが提案されている。このサージアブソーバは、導電性皮膜で被包した円柱状の絶縁性部材であるセラミックス部材の周面に、いわゆるマイクロギャップが形成され、セラミックス部材の両端に一対のキャップ電極を有するサージ吸収素子が放電制御ガスと共にガラス管内に収容され、円筒状のガラス管の両端にリード線を有する封止電極が高温加熱で封着された放電型サージアブソーバである。
【０００４】
一方、例えば特許文献２に示すように、棒状の放電基体よりなる複数の放電電極を放電間隙を隔てて対向配置し、これを放電ガスと共に気密容器内に封入し、電極基体の下端部に接続されたリード端子を気密容器外に導出した放電型サージ吸収素子において、気密容器内の誘電体基台表面にカーボン線のトリガー電極を各放電電極と微小間隙を開けて設けたカーボントリガ線式の放電型サージ吸収素子が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２８２２１６号公報
【特許文献２】特許第２７４５３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１に示すようなマイクロギャップ式のサージアブソーバでは、素子を作製するのに着膜などの工程が多数必要であり、製造コストが高いという不都合があった。また、特許文献２に示すようなカーボントリガ線式のサージアブソーバでは、放電に面する碍子（誘電体基台）の表面にカーボン線を描かねばならず、少なくとも量産時においてコスト上昇の要因となっていた。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、低コストに作製可能で高速応答性を有するサージアブソーバ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】
【０００８】
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、本発明のサージアブソーバは、柱状又は筒状の絶縁性部材と、該絶縁性部材の両端部に対向配置されて該両端部に接触する一対の端子電極部材と、前記一対の端子電極部材を両端に配して前記絶縁性部材を内部に放電制御ガスと共に封止する絶縁性管と、を備え、前記絶縁性部材の両端部に、前記端子電極部材に接触する接触部から前記端子電極部材に対して漸次離間するように傾斜して半径方向に延在するテーパー面が形成され、前記絶縁性部材の外周部に、軸線に沿って延在し前記両端部を結ぶ放電空間用溝が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
このサージアブソーバでは、絶縁性部材の両端部に、端子電極部材に接触する接触部から端子電極部材に対して漸次離間するように傾斜して半径方向に延在するテーパー面が形成されているので、テーパー面と端子電極部材との間に断面Ｖ字状の溝が形成され、この溝でサージ発生時にトリガー放電が行われる。したがって、テーパー面が形成された絶縁性部材を絶縁性管内に封止した簡易な構成であるため、容易にかつ低コストで作製することができると共に、溝によるトリガー放電によって高速応答性を得ることができる。さらに、テーパー面と端子電極部材との間の角度（溝の角度）をサージに応じた角度に適宜設定することで、応答性を向上させることも可能である。
さらに、絶縁性部材の外周部に、軸線に沿って延在し両端部を結ぶ放電空間用溝が形成されているので、テーパー部と端子電極部材との間の微小空間（溝）でトリガーされた微小放電が、放電空間用溝を介して短距離で進展するので、インパルスに対してより高い応答性を得ることができる。
放電空間用溝が形成されていない絶縁性部材の外周部であると、トリガーされた微小放電が一旦、電界方向とは異なる半径方向外方に進展した後に外周部表面を沿面放電しなければならず、放電する距離が伸びて進展が阻害され易く、応答性を十分に向上させることが難しかった。しかしながら、本発明では、放電空間用溝内を沿面放電させ進展させることによって放電が半径方向外方へ進展する距離が殆どなく、最短距離で進展して高い応答性が得られる。
また、放電空間用溝が形成されることで、見かけ上の外形よりも断面積が小さくなり、外周面に放電空間が広く確保され、放電制御ガスの封入量を増大させることができ、大きな電流を放電させることができる。
【００１０】
また、本発明のサージアブソーバは、前記放電空間用溝が、複数形成されていることを特徴とする。すなわち、このサージアブソーバでは、複数の放電空間用溝が形成されているので、より多くの放電空間が確保されて、放電制御ガスの封入量をより増大させることができ、さらに大きな電流を放電させることができる。
【００１１】
さらに、本発明のサージアブソーバは、前記絶縁性部材の外周部に、軸線部分から半径方向外方に前記絶縁性管の内面まで放射状に突出すると共に軸線に沿って延在し前記両端部を結ぶ複数の突条部が形成され、隣接する前記突条部の間に、前記放電空間用溝が形成されていることを特徴とする。すなわち、このサージアブソーバでは、突条部が絶縁性管の内面まで放射状に突出して形成されているので、突条部先端が絶縁性管に当接して絶縁性部材が絶縁性管内に支持されて位置決めされる。これにより、絶縁性部材を絶縁性管内に投入した際に、倒れてしまうことを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１２】
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アブソーバによれば、絶縁性部材の両端部に、端子電極部材に接触する接触部から端子電極部材に対して漸次離間するように傾斜して半径方向に延在するテーパー面が形成されているので、簡易な構成で容易にかつ低コストで作製することができると共に、テーパー面と端子電極部材との間の溝によるトリガー放電によって高速応答性を得ることができる。さらに、絶縁性部材の外周部に、軸線に沿って延在し両端部を結ぶ放電空間用溝が形成されているので、短距離で放電が進展して高い応答性を得ることができると共に、放電空間が広く確保され、放電制御ガスの封入量増大によって大きな電流を放電させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るサージアブソーバの第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。
【００１４】
本実施形態のサージアブソーバ１は、図１に示すように、柱状の絶縁性部材２と、該絶縁性部材２の両端部に対向配置されて該両端部に接触する一対の端子電極部材３と、一対の端子電極部材３を両端に配して絶縁性部材２を内部に放電制御ガス（図示略）と共に封止する絶縁性管４と、一対の端子電極部材３の外端面に基端が固定された一対のリード線５と、を備えている。
【００１５】
上記絶縁性部材２は、比誘電率が５〜１００、好ましくは８．５〜４０の碍子であって、絶縁性管４よりも比誘電率が大きく、ジルコニア程度の比誘電率を有するものである。
この絶縁性部材２の両端部には、端子電極部材３に接触する中心の接触部から外周面まで端子電極部材３に対して漸次離間するように傾斜して半径方向に延在するテーパー面２ａが形成されている。すなわち、このテーパー面２ａと端子電極部材３との間に溝が形成されている。このテーパー面２ａは、一定の角度で端子電極部材３に接触している。このテーパー面２ａと端子電極部材３との角度は、１〜６０°の範囲内に設定されている。
【００１６】
また、絶縁性部材２の外周部に、軸線部分から半径方向外方に絶縁性管４の内面まで放射状に突出すると共に軸線に沿って延在し両端部を結ぶ複数の突条部２ｂが形成されている。そして、絶縁性部材２の外周部には、隣接する突条部２ｂの間に、軸線に沿って延在し両端部を結ぶ複数の放電空間用溝２ｃが形成されている。
なお、第１実施形態の絶縁性部材２は、４つの突条部２ｂが軸線から放射状に突出し、軸線に直交する断面形状が十字型になっている。
【００１７】
上記端子電極部材３は、放電電極であって、高温加熱で絶縁性管４の両端に封着されており、絶縁性部材２の中心軸が絶縁性管４の中心軸に一致するように封止される。
上記絶縁性管４は、鉛ガラス等のガラス管又はセラミックス管で形成されている。
上記放電制御ガスは、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ、ＳＦ６、ＣＯ２、Ｃ３Ｆ８、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ４、Ｈ２及びこれらの混合ガス等の不活性ガスである。
【００１８】
このサージアブソーバ１を作製するには、まず絶縁性部材２を一対の端子電極部材３で挟んで保持し、この状態で絶縁性管４内に挿入する。そして、絶縁性管４内の空気を所定の放電制御ガス（例えば、Ａｒ）で置換した後に、絶縁性管４の両端を加熱して溶かすことで端子電極部材３と密着させて封止を行う。これにより、絶縁性部材２を絶縁性管４内に封入したサージアブソーバ１が得られる。
【００１９】
このサージアブソーバ１では、過電圧又は過電流が侵入すると、まずテーパー面２ａと端子電極部材３との間の溝でトリガー放電が行われ、さらに放電が進展して絶縁性部材２の放電空間用溝２ｃで沿面放電が行われることでサージが吸収される。
【００２０】
このように本実施形態のサージアブソーバ１では、絶縁性部材２の両端部に、端子電極部材３に接触する接触部から端子電極部材３に対して漸次離間するように傾斜して半径方向に延在するテーパー面２ａが形成されているので、テーパー面２ａと端子電極部材３との間に断面Ｖ字状の溝が形成され、この溝でサージ発生時にトリガー放電が行われる。
【００２１】
したがって、テーパー面２ａが形成された絶縁性部材２を絶縁性管４内に封止した簡易な構成であるため、容易にかつ低コストで作製することができると共に、溝によるトリガー放電によって高速応答性を得ることができる。さらに、テーパー面２ａと端子電極部材３との間の角度（溝の角度）をサージに応じた角度に適宜設定することで、応答性を向上させることも可能である。
【００２２】
また、絶縁性部材２の外周部に、軸線に沿って延在し両端部を結ぶ放電空間用溝２ｃが形成されているので、図２の（ａ）に示すように、テーパー面２ａと端子電極部材３との間の微小空間（溝）でトリガーされた微小放電が、放電空間用溝２ｃを介して短距離で進展するので、インパルスに対してより高い応答性を得ることができる。
図２の（ｂ）に示すように、放電空間用溝２ｃが形成されていない絶縁性部材１２の外周部であると、テーパー部１２ａでトリガーされた微小放電が一旦、電界方向とは異なる半径方向外方に進展した後に外周部表面を沿面放電しなければならず、放電する距離が伸びて進展が阻害され易く、応答性を十分に向上させることが難しかった。しかしながら、本実施形態では、放電空間用溝２ｃ内を沿面放電させ進展させることによって放電が半径方向外方へ進展する距離が殆どなく、最短距離で進展して高い応答性が得られる。
【００２３】
また、断面形状が多角形状の十字型とされ、放電空間用溝２ｃが複数形成されることで、見かけ上の外形よりも断面積が小さくなり、外周面に放電空間が広く確保され、放電制御ガスの封入量を増大させることができ、大きな電流を放電させることができる。
さらに、突条部２ｂが絶縁性管４の内面まで放射状に突出して形成されているので、突条部２ｂ先端が絶縁性管４に当接して絶縁性部材２が絶縁性管４内に支持されて位置決めされる。これにより、絶縁性部材２を絶縁性管４内に投入した際に、倒れてしまうことを防ぐことができる。
【００２４】
次に、本発明に係るサージアブソーバの第２実施形態から第６実施形態について、図３から図７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。
【００２５】
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、絶縁性部材２のテーパー面２ａが両端部の中心の接触部から外周面まで形成されているのに対し、第２実施形態のサージアブソーバ２１では、図３に示すように、絶縁性部材２２の両端部において中央が凹部２２ｄとされ、その周囲が接触部とされている点である。すなわち、第２実施形態のサージアブソーバ２１では、凹部２１ｄの内面にもテーパー面２２ａが形成されている。したがって、凹部２２ｄの内面のテーパー面２２ａと外側のテーパー面２２ａとのいずれかでトリガー放電が生じ、放電空間用溝２２ｃ内を沿面放電してサージが吸収される。なお、第２実施形態では、凹部２２ｄを設けた分だけ、より放電空間を大きくすることができる。
【００２６】
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、突条部２ｂが軸線を中心に四方に突出した断面形状十字型の絶縁性部材２を採用しているのに対し、第３実施形態のサージアブソーバ３１では、図４に示すように、突条部３２ｂが軸線を中心に三方に放射状に突出した絶縁性部材３２を採用している点である。すなわち、第３実施形態のサージアブソーバ３１では、３つのテーパー面３２ａのいずれかで発生したトリガー放電が、３つの放電空間用溝３２ｃ内で沿面放電してサージが吸収される。なお、第３実施形態では、突条部３２ｂを４つから３つに減少させている分だけ、より放電空間を大きくすることができる。
【００２７】
第４実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、突条部２２ｂが軸線を中心に四方に突出した断面形状十字型の絶縁性部材２２を採用しているのに対し、第４実施形態のサージアブソーバ４１では、図５に示すように、第３実施形態と同様に突条部４２ｂが軸線を中心に三方に放射状に突出した絶縁性部材４２を採用している点である。すなわち、第４実施形態のサージアブソーバ４１では、凹部４２ｄ内の３つのテーパー面４２ａと外側の３つのテーパー面４２ａとのいずれかで発生したトリガー放電が、３つの放電空間用溝４２ｃのいずれかで沿面放電してサージが吸収される。
【００２８】
第５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、４つのテーパー面２ａが端子電極部材３に対して全て同じ傾斜角度であるのに対し、第５実施形態のサージアブソーバ５１では、図６に示すように、４つのテーパー面５２ａのうち２つのテーパー面５２ａが他の２つのテーパー面５２ａよりも上記傾斜角度が大きく設定されている点である。すなわち、第５実施形態のサージアブソーバ５１では、傾斜角度の異なる二対のテーパー面５２ａを有した異なる形状の二対の突条部５２ｂを有している。したがって、第５実施形態のサージアブソーバ５１では、異なる傾斜角度のテーパー面５２ａを有しているので、サージのレベルに適した方の角度のテーパー面５２ａでトリガー放電がなされ、より応答性を向上させることができる。
【００２９】
第６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、絶縁性部材２の両端面にそれぞれ４つの突条部２ｂが形成されているのに対し、第６実施形態のサージアブソーバ６１では、図７に示すように、軸線方向に突出量が漸次減少する２対の突条部６２ｂが向きを変えて互い違いに絶縁性部材６２の外周面に形成され、絶縁性部材６２の両端面にそれぞれ２つのテーパー面６１ａが形成されている点である。すなわち、第６実施形態のサージアブソーバ６１では、片側の２つのテーパー面６２ａで生じたトリガー放電が、放電空間用溝６２ｃ内を沿面放電してサージが吸収される。なお、第６実施形態では、突条部６１ｂの突出量が漸次減少されている分だけ、より放電空間を大きくすることができる。
【実施例】
【００３０】
次に、本発明に係るサージアブソーバを、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】
本発明に係るサージアブソーバの実施例としては、第１実施形態のサージアブソーバ１と同じ形態（断面形状十字型のもの）のものを作製した。また、絶縁性管４としてはガラス管を使用し、絶縁性部材２としては比誘電率が８．５（実施例）の碍子をそれぞれ使用した。また、テーパー面２ａと端子電極部材３との角度（溝の角度）は、４５°に設定した。なお、絶縁性管４内に封入するガスとしては、Ａｒを用いた。
【００３２】
また、比較例１として、図２の（ｂ）に示すように、放電空間用溝２ｃを形成せず、両端面に４５°のテーパー面２ａが形成された円柱状であって比誘電率８．５の絶縁性部材１２を用いたものも同様に作製した。
さらに、比較例２として、比較例１よりも径が小さい円柱状の絶縁性部材であって、他の条件が同様のものを作製した。
【００３３】
これら実施例及び比較例１，２について、衝撃比（「インパルス放電開始電圧」／「直流放電開始電圧」）を測定した。なお、衝撃比は、１に近いほど応答性がよい。また、上記インパルスは、電圧波形１．２／５０、５ｋＶを印加した。
この評価の結果、実施例の衝撃比が２．２、比較例１の衝撃比が２．６、比較例２の衝撃比が２．６であった。このように、本発明の実施例では、比較例に比べて衝撃比が小さく、１に近い値であり、高速応答性を有していることがわかる。
【００３４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るサージアブソーバの第１実施形態において、サージアブソーバの分解斜視図並びに絶縁性管及び端子電極部材を破断して絶縁性部材を露出させた側面図である。
【図２】本発明に係るサージアブソーバの第１実施形態において、放電経路を説明するための本実施形態を示す斜視図及び比較例を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るサージアブソーバの第２実施形態において、サージアブソーバの分解斜視図並びに絶縁性管及び端子電極部材を破断して絶縁性部材を露出させた側面図である。
【図４】本発明に係るサージアブソーバの第３実施形態において、サージアブソーバの分解斜視図並びに絶縁性管及び端子電極部材を破断して絶縁性部材を露出させた側面図である。
【図５】本発明に係るサージアブソーバの第４実施形態において、サージアブソーバの分解斜視図並びに絶縁性管及び端子電極部材を破断して絶縁性部材を露出させた側面図である。
【図６】本発明に係るサージアブソーバの第５実施形態において、サージアブソーバの分解斜視図並びに絶縁性管及び端子電極部材を破断して絶縁性部材を露出させた側面図である。
【図７】本発明に係るサージアブソーバの第６実施形態において、サージアブソーバの分解斜視図並びに絶縁性管及び端子電極部材を破断して絶縁性部材を露出させた側面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１，２１，３１，４１，５１，６１…サージアブソーバ、２，１２，２２，３２，４２，５２，６２…絶縁性部材、２ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ，６２ａ…テーパー面、２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ，５２ｂ，６２ｂ…突条部、２ｃ，２２ｃ，３２ｃ，４２ｃ，５２ｃ，６２ｃ…放電空間用溝、３…端子電極部材、４…絶縁性管、５…リード線
【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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