JP2018182181A

JP2018182181A - 避雷器

Info

Publication number: JP2018182181A
Application number: JP2017082602A
Authority: JP
Inventors: 田中　俊行; Toshiyuki Tanaka; 俊行田中; 成櫛田; Shigeru Kushida
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2017-04-19
Filing date: 2017-04-19
Publication date: 2018-11-15

Abstract

【課題】簡易な構成で避雷器の故障状態を検知することができると共に、バリスタの故障信号を早期確実に出力することができる避雷器を実現する。【解決手段】交流電源の電源ライン１〜３に接続される複数の電源端子12,14,16と接地端子18との間に、複数のバリスタ20,22,24,26と、上記バリスタ20,22,24,26の故障時の発熱で動作してバリスタへ20,22,24,26の給電を遮断する比較的高温動作型の温度ヒューズ28,30,32を配置すると共に、交流電源の電源ライン１〜３に接続されない一対の接点Ｒ１−Ｒ２間に、上記バリスタ20,22,24,26の故障時の発熱で動作する比較的低温動作型の温度ヒューズ34,36を配置した。【選択図】図１

Description

この発明は、電源線等を伝って電子機器内部に侵入する誘導雷等のサージを吸収する避雷器に係り、特に、内蔵するバリスタの発熱・発火による事故を防止するための温度ヒューズを備えた避雷器に関する。

従来より、電源線等を伝って電子機器内部に侵入する誘導雷等のサージを吸収して電子機器を保護する避雷器が用いられている。

図６は、従来の避雷器60の一例を示す回路構成図であり、該避雷器60は、３個のバリスタ（第１のバリスタ62，第２のバリスタ64，第３のバリスタ66）と、２個の温度ヒューズ（第１の温度ヒューズ68，第２の温度ヒューズ70）と、１個のガスアレスタ72を備えている。
図６に示すように、ライブラインＬとニュートラルラインＮ間に、第１の温度ヒューズ68、第１のバリスタ62、第２のバリスタ64及び第２の温度ヒューズ70が順次介挿されるよう配置し、また、ライブラインＬとグランドラインＧ間に、第１の温度ヒューズ68、第１のバリスタ62、第３のバリスタ66及びガスアレスタ72が順次介挿されるよう配置し、さらに、ニュートラルラインＮとグランドラインＧ間に、第２の温度ヒューズ70、第２のバリスタ64、第３のバリスタ66及びガスアレスタ72が順次介挿されるよう配置して成る。
また、第１のバリスタ62と第１の温度ヒューズ68間に第１の接点信号線74、第２のバリスタ64と第２の温度ヒューズ70間に第２の接点信号線76が接続されている。

上記避雷器60は、ライブラインＬとニュートラルラインＮ間に誘導雷等のサージが印加されると、ライブラインＬ−ニュートラルラインＮ間に配置された第１のバリスタ62及び第２のバリスタ64が動作してサージを吸収し、ライブラインＬとグランドラインＧ間にサージが印加されると、ライブラインＬ−グランドラインＧ間に配置された第１のバリスタ62、第３のバリスタ66及びガスアレスタ72が動作してサージを吸収し、ニュートラルラインＮとグランドラインＧ間にサージが印加されると、ニュートラルラインＮ−グランドラインＧ間にに配置された第２のバリスタ64、第３のバリスタ66及びガスアレスタ72が動作してサージを吸収する仕組みである。

上記バリスタ（第１のバリスタ62〜第３のバリスタ66）は、サージの印加後、約１０^−９秒程度でサージ吸収を開始する優れた応答特性を有する反面、電流耐量が小さいという欠点があり、そのため、バリスタに定格を越える異常な過電圧が印加され、継続的な過電流が流れる等して故障に至る際には、発熱して異常な高温状態となり、発火・焼損する危険性がある。
そこで、上記避雷器60にあっては、第１の温度ヒューズ68及び第２の温度ヒューズ70を設け、ライブラインＬ−ニュートラルラインＮ間に配置された第１のバリスタ62及び第２のバリスタ64が故障して高温状態になると、第１の温度ヒューズ68及び第２の温度ヒューズ70が溶断して給電を遮断し、ライブラインＬ−グランドラインＧ間に配置された第１のバリスタ62及び第３のバリスタ66が故障して高温状態になると、第１の温度ヒューズ68が溶断して給電を遮断し、ニュートラルラインＮ−グランドラインＧ間にに配置された第２のバリスタ64及び第３のバリスタ66が故障して高温状態になると、第２の温度ヒューズ70が溶断して給電を遮断する仕組みである。

ところで、避雷器60に関する国際規格であるＩＥＣ規格（ＩＥＣ６１６４３−１１）では、故障時において、電源回路からのバリスタの分離だけでなく、故障状態を表示する機構を備えることが要求されている。

そこで、図６に示す如く、第１のバリスタ62と第１の温度ヒューズ68間に第１の接点信号線74、第２のバリスタ64と第２の温度ヒューズ70間に第２の接点信号線76を接続し、例えば、通常時には接点Ｒ１，Ｒ２を通電状態と成して該接点Ｒ１，Ｒ２に接続されたＬＥＤを点灯させ、一方、故障時に接点Ｒ１，Ｒ２の通電を停止してＬＥＤを消灯させる等して、電気的手段により正常・故障の検知を行うことができるようにしている。
尚、接点の通電・通電停止により、故障状態を検知する先行技術として、出願人が提案した登録実用新案公報第３１５５９４５号（特許文献１）が存在する。

登録実用新案公報第３１５５９４５号

上記した従来の避雷器60にあっては、交流電源の電源回路から供給される電源を利用して接点Ｒ１，Ｒ２に接続されたＬＥＤを点灯・消灯させる等してバリスタの故障状態を表示するようにしているが、電源回路電圧が高い場合には、接点Ｒ１，Ｒ２に接続されたＬＥＤの点灯・消灯を制御する等の回路構成が複雑化するという問題が生じていた。

この発明は、従来の上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成で避雷器の故障状態を検知することができる避雷器を実現することにある。
また本発明は、バリスタの故障信号を早期確実に出力することができる避雷器の実現を他の目的としている。

上記目的を達成するため、本発明に係る請求項１に記載の避雷器は、
交流電源の電源ラインに接続される複数の電源端子と接地端子との間に、複数のバリスタと、上記バリスタの故障時の発熱で動作してバリスタへの給電を遮断する比較的高温動作型の温度ヒューズを配置すると共に、上記交流電源の電源ラインに接続されない一対の接点間に、上記バリスタの故障時の発熱で動作する比較的低温動作型の温度ヒューズを配置したことを特徴とする。

本発明に係る請求項２に記載の避雷器は、請求項１に記載の避雷器において、
上記比較的高温動作型の温度ヒューズの動作温度が１４７℃、比較的低温動作型の温度ヒューズの動作温度が１３３℃であることを特徴とする。

本発明の避雷器にあっては、バリスタの故障信号を外部へ送出する一対の接点間への電源供給を、交流電源から行わないようにしたので、例えば、ＤＣ電源等の外部電源から接点間へ電源供給したり、通常時クローズ−異常時オープンと成された接点の絶縁抵抗をテスター等で測定することにより、簡易な構成で避雷器の故障状態を検知することができる。

また本発明の避雷器は、一対の接点間に、バリスタの故障時の発熱で動作する比較的低温動作型の温度ヒューズを配置したので、バリスタが故障して高温状態となる場合、接点間に配置した比較的低温動作型の温度ヒューズが、比較的高温動作型の温度ヒューズより先に溶断分離するため、故障信号を早期確実に出力することができる。

以下、添付図面に基づいて、本発明に係る避雷器を例示する。図１は本発明に係る避雷器10の回路構成図、図２は本発明に係る避雷器10を示す斜視図、図３は同平面図、図４は同正面図、図５は同背面図である。

図１の回路構成図に示す通り、本発明の避雷器10は、交流電源の電源ライン１に接続される第１の電源端子12、電源ライン２に接続される第２の電源端子14、電源ライン３に接続される第３の電源端子16、グランドＧに接続される接地端子18を備えている。

また、本発明の避雷器10は、４個のバリスタ（第１のバリスタ20，第２のバリスタ22，第３のバリスタ24，第４のバリスタ26）と、５個の温度ヒューズ（第１の温度ヒューズ28，第２の温度ヒューズ30，第３の温度ヒューズ32，第４の温度ヒューズ34，第５の温度ヒューズ36）、１個のガスアレスタ38を備えている。

図１に示す通り、第１の電源端子12−第２の電源端子14間に、第１のバリスタ20、第２のバリスタ22、第１の温度ヒューズ28が順次配置されている。
第１の電源端子12−第３の電源端子16間に、第１のバリスタ20、第３のバリスタ24、第２の温度ヒューズ30が順次配置されている。
第２の電源端子14−第３の電源端子16間に、第１の温度ヒューズ28、第２のバリスタ22、第３のバリスタ24、第２の温度ヒューズ30が順次配置されている。
第１の電源端子12−接地端子18間に、第１のバリスタ20、第３の温度ヒューズ32、第４のバリスタ26、ガスアレスタ38が順次配置されている。
第２の電源端子14−接地端子18間に、第１の温度ヒューズ28、第２のバリスタ22、第３の温度ヒューズ32、第４のバリスタ26、ガスアレスタ38が順次配置されている。
第３の電源端子16−接地端子18間に、第２の温度ヒューズ30、第３のバリスタ24、第３の温度ヒューズ32、第４のバリスタ26、ガスアレスタ38が順次配置されている。

また、接点信号線40を介して接続された接点Ｒ１−接点Ｒ２間に第４の温度ヒューズ34、第５の温度ヒューズ36が接続されている。
上記接点Ｒ１−接点Ｒ２は電源ライン１，２，３に接続されておらず、従って、接点Ｒ１−接点Ｒ２間への電源供給は交流電源から行われるものではなく、接点Ｒ１−接点Ｒ２は例えば外部電源に接続され、ＤＣ２４Ｖ等の外部電源から電源供給される。

上記第１のバリスタ20〜第４のバリスタ26は、印加される電圧が上昇するに従って、抵抗が急激に減少する電圧非直線抵抗特性を有する電子部品であり、定格を越えるサージが印加されると、抵抗が急激に減少することにより瞬時（約１０^−９秒程度）に導通してサージの吸収を行うのである。

一方、バリスタ（第１のバリスタ20〜第４のバリスタ26）は電流耐量が小さいという欠点があるため、バリスタに定格を越える異常な過電圧が印加され、継続的な過電流が流れる等して故障に至る際には、発熱して異常な高温状態（例えば１０００℃以上）となり、発火・焼損する危険性がある。

上記温度ヒューズ（第１の温度ヒューズ28，第２の温度ヒューズ30，第３の温度ヒューズ32，第４の温度ヒューズ34，第５の温度ヒューズ36）は、バリスタの発熱で周囲の温度が上昇し、所定温度に達した時に溶断分離してバリスタへの給電を遮断する過熱保護部品である。

本実施形態においては、一対の接点Ｒ１−接点Ｒ２間に接続された第４の温度ヒューズ34及び第５の温度ヒューズ36の動作温度が、第１の温度ヒューズ28，第２の温度ヒューズ30，第３の温度ヒューズ32の動作温度より低く設定された比較的低温動作型の温度ヒューズと成され、第１の温度ヒューズ28〜第３の温度ヒューズ32が比較的高温動作型の温度ヒューズと成されている。
具体的には、比較的低温動作型の第４の温度ヒューズ34及び第５の温度ヒューズ36が溶断分離する動作温度は１３３℃、比較的高温動作型の第１の温度ヒューズ28〜第３の温度ヒューズ32が溶断分離する動作温度は１４７℃と成されている。

上記ガスアレスタ38は、気密外囲器内に、放電間隙を設けて配置した複数の放電電極及び放電ガスを封入して成る電子部品であり、放電電極間に定格を越えるサージが印加されると、放電間隙において放電が生成されサージの吸収が行われるのである。

図２〜図５に示すように、バリスタは樹脂等より成る絶縁基板42上において、第１のバリスタ20、第２のバリスタ22、第４のバリスタ26、第３のバリスタ24の順に並列配置されている。

また、第１のバリスタ20と第２のバリスタ22との間に、第４の温度ヒューズ34が上記第１のバリスタ20及び第２のバリスタ22と接触するように配置されている。
第２のバリスタ22と第４のバリスタ26との間に、第１の温度ヒューズ28及び第３の温度ヒューズ32が、上記第２のバリスタ22及び第４のバリスタ26と接触するように配置されている。
第４のバリスタ26と第３のバリスタ24との間に、第２の温度ヒューズ30及び第５の温度ヒューズ36が、上記第４のバリスタ26及び第３のバリスタ24と接触するように配置されている。

バリスタと温度ヒューズを上記の如く絶縁基板42上に配置した結果、第１の温度ヒューズ28と第３の温度ヒューズ32は、接触する第２のバリスタ22及び第４のバリスタ26が発熱して動作温度（１４７℃）以上になった場合に溶断分離する。
また、第２の温度ヒューズ30及び第５の温度ヒューズ36は、接触する第４のバリスタ26及び第３のバリスタ24が発熱して動作温度（第２の温度ヒューズ30は１４７℃、第５の温度ヒューズ36は１３３℃）以上になった場合に溶断分離する。
さらに、第４の温度ヒューズ34は、接触する第１のバリスタ20及び第２のバリスタ22が発熱して動作温度（１３３℃）以上になった場合に溶断分離する。

本発明の上記避雷器10においては、バリスタ電圧（２個分）＞電源電圧＞バリスタ電圧（１個分）であることから、電源ライン１−２、１−３、２−３の何れかの経路にサージが印加され、第１のバリスタ20、第２のバリスタ22、第３のバリスタ24の何れかのバリスタが故障して高温状態になると、電源電圧で動作してしまうことにより他のバリスタも発熱し、その結果、先ず、比較的低温動作型の第４の温度ヒューズ34、第５の温度ヒューズ36が溶断分離し、その後、比較的高温動作型の第１の温度ヒューズ28、第２の温度ヒューズ30、第３の温度ヒューズ32が溶断分離して給電を遮断する。
同様に、電源ライン１，２，３−Ｇ間にサージが印加され第１のバリスタ20、第２のバリスタ22、第３のバリスタ24の何れかのバリスタが故障して高温状態になると、他のバリスタも発熱し、その結果、先ず、比較的低温動作型の低温動作型の第４の温度ヒューズ34、第５の温度ヒューズ36が溶断分離し、その後、比較的高温動作型の第１の温度ヒューズ28、第２の温度ヒューズ30、第３の温度ヒューズ32が溶断分離して給電を遮断する。

本発明の避雷器10にあっては、バリスタの故障信号を外部へ送出する接点Ｒ１−接点Ｒ２間への電源供給を、交流電源以外の外部電源から供給するようにしたので、ＤＣ電源を用いる等、簡易な構成で避雷器の故障状態を検知することができる。

尚、上記した一対の接点Ｒ１−Ｒ２間への外部電源からの電源供給以外に、例えば、通常時クローズ−異常時オープンと成された接点Ｒ１−Ｒ２の絶縁抵抗をテスター等で測定することによっても、簡易な構成で避雷器10の故障状態を検知することができる。

また、接点Ｒ１−接点Ｒ２間に接続される第４の温度ヒューズ34及び第５の温度ヒューズ36は、その動作温度が、第１の温度ヒューズ28〜第３の温度ヒューズ32の動作温度より低い比較的低温動作型の温度ヒューズであることから、バリスタ（第１のバリスタ20〜第４のバリスタ26）が故障して高温状態となる場合、接点Ｒ１−接点Ｒ２間の比較的低温動作型の第４の温度ヒューズ34及び第５の温度ヒューズ36が、他の比較的高温動作型の温度ヒューズ（第１の温度ヒューズ28〜第３の温度ヒューズ32）より先に溶断分離するため、故障信号を早期確実に出力することができる。

本発明に係る避雷器の回路構成図である。本発明に係る避雷器を示す斜視図である。本発明に係る避雷器を示す平面図である。本発明に係る避雷器を示す正面図である。本発明に係る避雷器を示す背面図である。従来の避雷器を示す回路構成図である。

10 避雷器
12 第１の電源端子
14 第２の電源端子
16 第３の電源端子
18 接地端子
20 第１のバリスタ
22 第２のバリスタ
24 第３のバリスタ
26 第４のバリスタ
28 第１の温度ヒューズ
30 第２の温度ヒューズ
32 第３の温度ヒューズ
34 第４の温度ヒューズ
36 第５の温度ヒューズ
38 ガスアレスタ
40 接点信号線
42 絶縁基板

Claims

交流電源の電源ラインに接続される複数の電源端子と接地端子との間に、複数のバリスタと、上記バリスタの故障時の発熱で動作してバリスタへの給電を遮断する比較的高温動作型の温度ヒューズを配置すると共に、上記交流電源の電源ラインに接続されない一対の接点間に、上記バリスタの故障時の発熱で動作する比較的低温動作型の温度ヒューズを配置したことを特徴とする避雷器。
上記比較的高温動作型の温度ヒューズの動作温度が１４７℃、比較的低温動作型の温度ヒューズの動作温度が１３３℃であることを特徴とする請求項１に記載の避雷器。