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JP2019079742A - Surge protection apparatus - Google Patents

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JP2019079742A JP2017207228A JP2017207228A JP2019079742A JP 2019079742 A JP2019079742 A JP 2019079742A JP 2017207228 A JP2017207228 A JP 2017207228A JP 2017207228 A JP2017207228 A JP 2017207228A JP 2019079742 A JP2019079742 A JP 2019079742A
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善一 近藤
好之 小林
Yoshiyuki Kobayashi
好之 小林
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KONDO DENKI KK
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Abstract

To provide a surge protection apparatus that can suitably protect an electronic device from a switching surge in a relay and a lightning surge.SOLUTION: A surge protection apparatus includes two input terminals connected to a power supply, two output terminals respectively connected to both ends of an electromagnetic coil of a relay, lightning surge protection means connected between the two input terminals and acting on a lightning surge intruding from the two input terminal sides, and switching surge protection means connected between the two output terminals on the two output terminals side of the lightning surge protection means and acting on a switching surge generated in the electromagnetic coil.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、サージ防護装置に関するものである。   The present invention relates to a surge protection device.

鉄道や道路や航空等の交通等に使用される信号装置には、継電器(リレー)が組み込まれている。継電器は、電磁コイルと接点端子とを備えており、電磁コイルに電流を流すことで接点端子を開閉する。接点端子の開閉時には、電磁コイルに逆起電力が生じ、開閉サージ(逆起電力サージとも呼ばれる)が発生する。また、開閉毎に接点接合ノイズ、接点切り替えノイズ、チャタリング等による、完全には除去できないサージが頻発する。このようなサージが信号装置に到達して信号装置を破壊したり、信号装置の動作不良を発生させたりしないように、通常は継電器にサージ防護素子が設けられる。   Relays are incorporated in signal devices used for railways, roads, and traffic such as aviation. The relay includes an electromagnetic coil and a contact terminal, and opens and closes the contact terminal by supplying a current to the electromagnetic coil. When the contact terminals are opened and closed, a back electromotive force is generated in the electromagnetic coil, and a switching surge (also called back electromotive force surge) is generated. In addition, surges that can not be completely removed frequently occur due to contact junction noise, contact switching noise, chattering, and the like at each switching. In order to prevent such a surge from reaching the signal device and destroying the signal device or causing a malfunction of the signal device, the relay is usually provided with a surge protection element.

一方、通信機器等の電子機器には、直撃雷や誘導雷によって生じた雷サージや誘導雷サージ(以下、雷サージと誘導雷サージとを単に雷サージと記載する)が侵入し、電子機器を破壊したり、動作不良を発生させたりすることがある。そこで、電子機器には、サージ防護素子が設けられる。   On the other hand, in electronic devices such as communication devices, lightning surges or induced lightning surges (hereinafter referred to simply as lightning surges and induced lightning surges as lightning surges) caused by direct lightning or induced lightning invade the electronic devices. It may be destroyed or malfunction may occur. Therefore, a surge protection element is provided in the electronic device.

特開2002−270331号公報JP 2002-270331 A

近年、雷の発生の増加によって、雷サージが信号装置の破壊または動作不良の原因となることが問題となっている。継電器に設けられたサージ防護素子は、雷サージが信号装置に侵入することを防止する効果もある。しかし、サージ防護素子が継電器で頻繁に発生するサージによって劣化する場合がある。この場合、雷サージの侵入を防止できずに信号装置の破壊または動作不良が発生することがある。このような問題は、信号装置に限らず、継電器を備える電子機器にて発生しうることであるが、特に、交通に使用される信号装置に破壊または動作不良が発生すると、交通の混乱を引き起こし、社会的に大きな問題となる。   In recent years, it has been a problem that a lightning surge causes destruction or malfunction of a signal device due to an increase in occurrence of lightning. The surge protection element provided in the relay also has the effect of preventing a lightning surge from intruding into the signal device. However, the surge protection device may be deteriorated by the surge generated frequently in the relay. In this case, destruction of the signal apparatus or malfunction may occur without being able to prevent penetration of the lightning surge. Such a problem may occur not only in the signal device but also in the electronic device provided with the relay, but in particular, if the signal device used for traffic is destroyed or malfunctioned, it causes traffic confusion. Is a big social problem.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、継電器における開閉サージ、および雷サージから電子機器を好適に保護することができるサージ防護装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a surge protection device capable of suitably protecting an electronic device from a switching surge in a relay and a lightning surge.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るサージ防護装置は、電源に接続される2つの入力端子と、継電器の電磁コイルの両端にそれぞれ接続される2つの出力端子と、前記2つの入力端子の間に接続され、前記2つの入力端子側から侵入する雷サージに対して作用する雷サージ防護手段と、前記雷サージ防護手段よりも前記2つの出力端子側にて前記2つの出力端子の間に接続され、前記電磁コイルにて発生する開閉サージに対して作用する開閉サージ防護手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the problems described above and to achieve the object, a surge protection device according to an aspect of the present invention includes two input terminals connected to a power supply and two connected to both ends of an electromagnetic coil of a relay. A lightning surge protection means connected between an output terminal and the two input terminals and acting on a lightning surge intruding from the two input terminal sides, and the two output terminal sides with respect to the lightning surge protection means And switching surge protection means connected between the two output terminals and acting on the switching surge generated by the electromagnetic coil.

本発明の一態様に係るサージ防護装置は、前記雷サージ防護手段は第1サージ防護素子を備え、前記開閉サージ防護手段は、第2サージ防護素子と、アノード側に前記第2サージ防護素子が直列接続された第1ダイオードと、を備え、前記第2サージ防護素子に対して前記第1ダイオードの反対側において、アノード側に前記第2サージ防護素子が直列接続された第2ダイオードを備え、前記第1サージ防護素子の動作開始電圧をV1、前記第1、第2ダイオードの逆方向耐圧をVd、前記第2サージ防護素子の動作開始電圧をV2とすると、以下の式(1)、(2)
Vd+V2>V1 ・・・ (1)
V2<V1 ・・・ (2)
が成り立つことを特徴とする。
In the surge protector according to one aspect of the present invention, the lightning surge protector includes a first surge protector, and the switching surge protector includes a second surge protector and the second surge protector on the anode side. A first diode connected in series, and a second diode in which the second surge protection device is connected in series on the anode side on the opposite side of the first diode with respect to the second surge protection device, Assuming that the operation start voltage of the first surge protection device is V1, the reverse breakdown voltage of the first and second diodes is Vd, and the operation start voltage of the second surge protection device is V2, the following equations (1), 2)
Vd + V2> V1 (1)
V2 <V1 (2)
It is characterized in that

本発明の一態様に係るサージ防護装置は、前記第1サージ防護素子は放電素子またはバリスタであることを特徴とする。   The surge protection device according to one aspect of the present invention is characterized in that the first surge protection element is a discharge element or a varistor.

本発明の一態様に係るサージ防護装置は、前記第2サージ防護素子は放電素子、バリスタまたはツェナーダイオードであることを特徴とする。   The surge protection device according to one aspect of the present invention is characterized in that the second surge protection element is a discharge element, a varistor or a zener diode.

本発明の一態様に係るサージ防護装置は、絶縁性かつ耐熱性を有する樹脂で構成され、前記雷サージ防護手段および前記開閉サージ防護手段を収容する筐体を備えることを特徴とする。   A surge protection device according to one aspect of the present invention is characterized by comprising a casing that is made of a resin having insulating properties and heat resistance, and that accommodates the lightning surge protection means and the switching surge protection means.

本発明の一態様に係るサージ防護装置は、前記雷サージ防護手段および前記開閉サージ防護手段と前記筐体との間に絶縁性かつ耐熱性を有する樹脂が充填されていることを特徴とする。   The surge protection device according to one aspect of the present invention is characterized in that a resin having insulation and heat resistance is filled between the lightning surge protection means and the switching surge protection means and the casing.

本発明によれば、継電器における開閉サージ、および雷サージから電子機器を好適に保護することができるという効果を奏する。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is effective in the ability to protect an electronic device suitably from the switching surge in a relay, and a lightning surge.

図1は、実施形態に係るサージ防護装置の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a surge protection device according to an embodiment. 図2は、ユニット化したサージ防護装置の一例の模式図である。FIG. 2 is a schematic view of an example of a unitized surge protection device. 図3は、図2に示すサージ防護装置の分解図である。FIG. 3 is an exploded view of the surge protection device shown in FIG. 図4は、図2、3に示すサージ防護装置の組み込み方法を説明する図である。FIG. 4 is a view for explaining a method of incorporating the surge protection device shown in FIGS.

以下に、図面を参照して本発明に係るサージ防護装置の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。   Hereinafter, an embodiment of a surge protection device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by this embodiment. Further, in the drawings, the same or corresponding elements are appropriately denoted by the same reference numerals.

図1は、実施形態に係るサージ防護装置の回路図である。サージ防護装置100は、2つの入力端子11a、11bと、2つの出力端子12a、12bと、雷サージ防護手段である第1サージ防護素子13と、開閉サージ防護手段を構成する第2サージ防護素子14および第1ダイオード15と、第2ダイオード16と、を少なくとも備えている。   FIG. 1 is a circuit diagram of a surge protection device according to an embodiment. The surge protection device 100 includes two input terminals 11a and 11b, two output terminals 12a and 12b, a first surge protection element 13 serving as a lightning surge protection means, and a second surge protection element that constitutes a switching surge protection means. 14 and at least a first diode 15 and a second diode 16.

入力端子11a、11bは、DC電源である電源10に接続されている。具体的には、入力端子11aがスイッチ30を介して電源10の正極側に接続され、入力端子11bが電源10の負極側に接続されている。   The input terminals 11a and 11b are connected to a power supply 10 which is a DC power supply. Specifically, the input terminal 11 a is connected to the positive electrode side of the power supply 10 via the switch 30, and the input terminal 11 b is connected to the negative electrode side of the power supply 10.

出力端子12a、12bは、継電器40の電磁コイル41の両端にそれぞれ接続されている。また、出力端子12aは入力端子11aに接続され、出力端子12bは入力端子11bに接続されている。なお、継電器40は接触端子42を備えている。   The output terminals 12 a and 12 b are connected to both ends of the electromagnetic coil 41 of the relay 40 respectively. The output terminal 12a is connected to the input terminal 11a, and the output terminal 12b is connected to the input terminal 11b. The relay 40 has a contact terminal 42.

第1サージ防護素子13は、例えばアレスタ等の放電素子やバリスタであるが、本実施形態ではアレスタである。第1サージ防護素子13は、入力端子11a、11bの間に接続されている。   The first surge protection element 13 is, for example, a discharge element such as an arrester or a varistor, but is an arrester in the present embodiment. The first surge protector 13 is connected between the input terminals 11a and 11b.

第2サージ防護素子14は、例えば放電素子やバリスタやツェナーダイオードであるが、本実施形態では酸化亜鉛バリスタである。第2サージ防護素子14の一方の端子が第1ダイオード15のアノード側に接続され、第2サージ防護素子14と第1ダイオード15とが直列接続されることによって、開閉サージ防護手段が構成されている。また、第1ダイオード15のカソードが出力端子12aに接続され、第2サージ防護素子14の別の一方の端子が出力端子12bに接続されている。これにより、開閉サージ防護手段は、第1サージ防護素子13よりも出力端子12a、12b側にて出力端子12a、12bの間に接続される。   The second surge protection element 14 is, for example, a discharge element, a varistor, or a zener diode, but in the present embodiment is a zinc oxide varistor. One end of the second surge protection element 14 is connected to the anode side of the first diode 15, and the second surge protection element 14 and the first diode 15 are connected in series to constitute a switching surge protection means. There is. The cathode of the first diode 15 is connected to the output terminal 12a, and the other one terminal of the second surge protector 14 is connected to the output terminal 12b. Thus, the switching surge protection means is connected between the output terminals 12a and 12b on the side of the output terminals 12a and 12b relative to the first surge protection element 13.

第2ダイオード16は、第2サージ防護素子14に対して第1ダイオード15の反対側においてアノード側に第2サージ防護素子14が接続され、カソードが入力端子11b側に接続されている。すなわち、第2サージ防護素子14の一方の端子は第1ダイオード15のアノード側に接続し、別の一方の端子は第2ダイオード16のアノード側に接続している。   The second diode 16 is connected to the anode side of the second diode 16 on the opposite side of the first diode 15 with respect to the second diode 14 and the cathode is connected to the input terminal 11b. That is, one terminal of the second surge protection element 14 is connected to the anode side of the first diode 15, and the other terminal is connected to the anode side of the second diode 16.

つぎに、継電器40の動作について説明する。スイッチ30をオフ状態からオン状態にすると、電源10から入力端子11a、出力端子12a、電磁コイル41、出力端子12b、第2ダイオード16、入力端子11bを経由して電流が流れる。これにより、電磁コイル41が磁力を発生する。この磁力によって、接触端子42の2つのアームが電磁コイル41の両端に吸引されて接触端子42が開状態から閉状態となる。スイッチ30をオフ状態にすると接触端子42は開状態になる。継電器40の開閉状態に応じて、継電器40を備える、または継電器40に接続された電子機器が制御される。   Next, the operation of the relay 40 will be described. When the switch 30 is switched from the off state to the on state, current flows from the power supply 10 via the input terminal 11a, the output terminal 12a, the electromagnetic coil 41, the output terminal 12b, the second diode 16, and the input terminal 11b. Thereby, the electromagnetic coil 41 generates a magnetic force. The two arms of the contact terminal 42 are attracted to both ends of the electromagnetic coil 41 by the magnetic force, and the contact terminal 42 changes from the open state to the closed state. When the switch 30 is turned off, the contact terminal 42 is opened. Depending on the open / close state of the relay 40, the electronic device equipped with the relay 40 or connected to the relay 40 is controlled.

つぎに、アレスタである第1サージ防護素子13の作用を説明する。第1サージ防護素子13は、入力端子11a、11b側から侵入してきた両極性の雷サージS1、S2に対してサージ防護作用を発揮する。具体的には、第1サージ防護素子13は、通常の電源10の電圧が印加されている状態では電流は流れないが、動作開始電圧以上の電圧の雷サージS1、S2が侵入してくると、放電を開始して雷サージS1、S2をバイパスさせる。その結果、第1サージ防護素子13は、継電器40を雷サージS1、S2から防護する。   Next, the operation of the first surge protector 13 which is an arrester will be described. The first surge protection element 13 exerts a surge protection function against the bipolar lightning surges S1 and S2 that have entered from the input terminals 11a and 11b. Specifically, no current flows in the state where the voltage of the normal power supply 10 is applied to the first surge protection element 13, but when lightning surges S1 and S2 having a voltage higher than the operation start voltage enter Start the discharge to bypass the lightning surges S1 and S2. As a result, the first surge protector 13 protects the relay 40 from the lightning surges S1 and S2.

つぎに、酸化亜鉛バリスタである第2サージ防護素子14、および第1ダイオード15の作用を説明する。第2サージ防護素子14、および第1ダイオード15は、継電器40に発生する開閉サージS3に対してサージ防護作用を発揮する。具体的には、スイッチ30をオン状態からオフ状態にすると、継電器40の電磁コイル41の自己誘導作用によって逆起電力が生じ、開閉サージS3が発生する。第2サージ防護素子14の動作開始電圧と第1ダイオード15の順方向電圧との和以上の電圧の開閉サージS3は、第2サージ防護素子14、第1ダイオード15、電磁コイル41によって形成されるループを流れながらこれらの抵抗成分によってエネルギーが消費され、やがて吸収される。   Next, the operation of the second surge protector 14 which is a zinc oxide varistor, and the first diode 15 will be described. The second surge protection element 14 and the first diode 15 exert a surge protection function on the switching surge S3 generated in the relay 40. Specifically, when the switch 30 is switched from the on state to the off state, a back electromotive force is generated by the self-induction function of the electromagnetic coil 41 of the relay 40, and the switching surge S3 is generated. A switching surge S3 of a voltage equal to or greater than the sum of the operation start voltage of the second surge protection element 14 and the forward voltage of the first diode 15 is formed by the second surge protection element 14, the first diode 15, and the electromagnetic coil 41. Energy is consumed and eventually absorbed by these resistance components as it flows through the loop.

すなわち、雷サージS1、S2と開閉サージS3が別個に侵入または発生した場合でも、重畳した場合でも、サージ防護装置100はこれらのサージに対して防護作用を発揮する。   That is, even when the lightning surges S1 and S2 and the switching surge S3 are separately introduced or generated, the surge protection device 100 exerts a protective action against these surges.

以上のように、サージ防護装置100によれば、雷サージS1、S2および開閉サージS3から、継電器40を備える、または継電器40に接続された電子機器を好適に保護することができる。   As described above, according to the surge protection device 100, the lightning surges S1 and S2 and the switching surge S3 can suitably protect the electronic device provided with the relay 40 or connected to the relay 40.

なお、第1サージ防護素子13と、第2サージ防護素子14と第1ダイオード15とは、並列接続されているので、雷サージS1、S2が第2サージ防護素子14と第1ダイオード15とにも流れ、および/または開閉サージS3が第1サージ防護素子13にも流れる場合が有りうる。   Since the first surge protector 13, the second surge protector 14 and the first diode 15 are connected in parallel, the lightning surges S 1 and S 2 are used as the second surge protector 14 and the first diode 15. Flow and / or switching surge S3 may also flow to the first surge protector 13.

そこで、第1サージ防護素子13の動作開始電圧をV1、第1ダイオード15、第2ダイオード16の逆方向耐圧をVd、第2サージ防護素子14の動作開始電圧をV2とすると、以下の式(1)、(2)
Vd+V2>V1 ・・・ (1)
V2<V1 ・・・ (2)
が成り立つことが好ましい。式(1)が成り立つことによって、雷サージS1、S2は第1サージ防護素子13側のみに流れやすくなる。また、式(2)が成り立つことによって、開閉サージS3は第2サージ防護素子14と第1ダイオード15側のみに流れやすくなる。これにより、第1サージ防護素子13を雷サージS1、S2に対して最適に設計しやすくなり、第2サージ防護素子14および第1ダイオード15を開閉サージS3に対して最適に設計しやすくなる。すなわち、雷サージと開閉サージのそれぞれに対して別個に最適化をすることが可能になり、雷サージと開閉サージとの大小関係に依らず、雷サージと開閉サージの両方に対してより好適に動作可能なサージ防護装置100とすることができる。例えば、Vd=90V、V1=90V、V2=56Vとすることで、式(1)、(2)が成り立つ。
Therefore, assuming that the operation start voltage of the first surge protection element 13 is V1, the reverse withstand voltage of the first diode 15 and the second diode 16 is Vd, and the operation start voltage of the second surge protection element 14 is V2, the following formula ( 1), (2)
Vd + V2> V1 (1)
V2 <V1 (2)
It is preferable that By satisfying the equation (1), the lightning surges S1 and S2 easily flow only to the first surge protection element 13 side. Further, by satisfying the equation (2), the switching surge S3 easily flows only to the second surge protection element 14 and the first diode 15 side. As a result, the first surge protection device 13 can be easily designed optimally for the lightning surges S1 and S2, and the second surge protection device 14 and the first diode 15 can be easily designed optimally for the switching surge S3. That is, it becomes possible to optimize separately for each of the lightning surge and the switching surge, and it is more preferable for both the lightning surge and the switching surge regardless of the magnitude relationship between the lightning surge and the switching surge. An operable surge protector 100 can be provided. For example, by setting Vd = 90 V, V1 = 90 V, and V2 = 56 V, formulas (1) and (2) hold.

このサージ防護装置100は、図2に示すようにユニット化することで、組み立ての作業性の向上、継電器40に取り付ける際の誤配線の防止を実現でき、生産性を向上できる。   By unitizing the surge protection device 100 as shown in FIG. 2, it is possible to improve the workability of assembly, prevent erroneous wiring when attached to the relay 40, and improve productivity.

ユニット化したサージ防護装置100は、絶縁性かつ耐熱性を有する樹脂を成型することで構成された、直方体形状の筐体20を備える。筐体20を構成する樹脂は、外気環境に曝されることから、経年劣化を考慮しながら難燃性が求められる。そこで、例えばUL94規格における垂直燃焼試験グレードがV−0に相当する難燃性を有することが好ましい。例えば、筐体20を構成する樹脂としては、耐熱温度が100℃から140℃であり、融点が168℃のポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ユリア樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等が用いられ、更なる耐熱性を増すために、ガラスフリットを添加する等の技法が用いられる。筐体20の両端面からはそれぞれ入力端子11a、11b、出力端子12a、12bが突出している。また、該両端面と略直交する面にはU字形の溝部21が形成されている。この溝部21は継電器40の電磁コイル41の側面に沿った形状を有しており、サージ防護装置100を電磁コイル41の近傍に配置しやすくする効果がある。   The unitized surge protection device 100 includes a rectangular parallelepiped shaped housing 20 configured by molding a resin having insulating properties and heat resistance. The resin constituting the housing 20 is exposed to the open air environment, so it is required to be flame retardant while taking into consideration deterioration over time. Therefore, for example, it is preferable that the vertical combustion test grade in the UL94 standard has a flame retardancy corresponding to V-0. For example, as the resin constituting the housing 20, a polypropylene resin having a heat resistance temperature of 100 ° C. to 140 ° C. and a melting point of 168 ° C., a polycarbonate resin, a urea resin, a polybutylene terephthalate resin, etc. is used. A technique such as adding a glass frit is used to increase the Input terminals 11a and 11b and output terminals 12a and 12b project from both end surfaces of the housing 20, respectively. Further, a U-shaped groove 21 is formed in a plane substantially orthogonal to the both end faces. The groove 21 has a shape along the side surface of the electromagnetic coil 41 of the relay 40, and has an effect of facilitating the arrangement of the surge protector 100 in the vicinity of the electromagnetic coil 41.

図3は、図2に示すサージ防護装置100の分解図である。入力端子11a、11b、出力端子12a、12b、第1サージ防護素子13、第2サージ防護素子14、第1ダイオード15、および第2ダイオード16は、回路基板17に実装されている。入力端子11a、11b、出力端子12a、12bは、回路基板17の対向する側面17a、17bとは直交する側面側に取り付けられている。入力端子11a、11bは平端子であり、出力端子12a、12bは中空丸端子である。入力端子11a、11bの根元には、シリコーン樹脂等の絶縁性を有する樹脂18a、18bが塗布形成されている。   FIG. 3 is an exploded view of the surge protection device 100 shown in FIG. The input terminals 11a and 11b, the output terminals 12a and 12b, the first surge protection device 13, the second surge protection device 14, the first diode 15, and the second diode 16 are mounted on the circuit board 17. The input terminals 11 a and 11 b and the output terminals 12 a and 12 b are attached to the side surfaces orthogonal to the opposing side surfaces 17 a and 17 b of the circuit board 17. The input terminals 11a and 11b are flat terminals, and the output terminals 12a and 12b are hollow round terminals. At the roots of the input terminals 11a and 11b, insulating resins 18a and 18b such as silicone resin are formed by application.

また、筐体20は、蓋を取り外した状態で図示されている。筐体20は、蓋が取り付けられる側が開口し、開口側とは反対側に底面を有している。底面には入力端子11a、11bを挿通するための角形端子孔22a、22bが形成されている。また、筐体20の開口側の内面には、2つの突起を備えた基板ガイド部23a、23bがそれぞれ設けられている。   Moreover, the housing | casing 20 is shown in figure in the state which removed the lid | cover. The housing 20 is open at the side to which the lid is attached, and has a bottom surface opposite to the opening side. In the bottom surface, rectangular terminal holes 22a and 22b for inserting the input terminals 11a and 11b are formed. Further, on the inner surface on the opening side of the housing 20, substrate guide portions 23a and 23b provided with two protrusions are respectively provided.

ユニット化したサージ防護装置100を組み立てる際には、まず、回路基板17に各部品を実装し、樹脂18a、18bを塗布形成する。つづいて、回路基板17を筐体20に差し込む。このとき、回路基板17の側面17a、17bがそれぞれ基板ガイド部23a、23bの2つの突起部の間を通過するように差し込むことで、回路基板17がガイドされ、入力端子11a、11bが角形端子孔22a、22bにスムーズに挿入される。これにより第1サージ防護素子13、第2サージ防護素子14、第1ダイオード15および第2ダイオード16が筐体20に収容される。   When assembling the unitized surge protection apparatus 100, first, each component is mounted on the circuit board 17, and the resins 18a and 18b are applied and formed. Subsequently, the circuit board 17 is inserted into the housing 20. At this time, the circuit board 17 is guided by inserting the side surfaces 17a and 17b of the circuit board 17 so as to pass between the two protrusions of the board guide portions 23a and 23b, respectively, and the input terminals 11a and 11b are square terminals. The holes 22a, 22b are smoothly inserted. Thereby, the first surge protector 13, the second surge protector 14, the first diode 15 and the second diode 16 are accommodated in the housing 20.

つづいて、筐体20内に、絶縁性かつ耐熱性を有する樹脂を流し込み、筐体20と、第1サージ防護素子13、第2サージ防護素子14、第1ダイオード15および第2ダイオード16との間に充填する。充填する樹脂は、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フェノール樹脂をベース材として、適量のシリカ粉末、炭酸カルシュウム粉末、アルミナ粉末等を添加し、耐熱性や放熱性を加味しながら最適条件の樹脂としたものや、上記ベース材のみからなる樹脂である。このとき、入力端子11a、11bの根元に塗布形成した樹脂18a、18bは、入力端子11a、11bと角形端子孔22a、22bの縁との間を閉塞し、充填した樹脂が漏れないように機能する。その後、充填した樹脂は80℃や120℃等の高温下、または常温下で硬化される。硬化した樹脂は、回路基板17に搭載した各素子の損傷や振動による脱落を防止し、かつ各素子を外部からの塵や粉じん、湿気から保護するように作用し、サージ防護装置100の信頼性を高める。その後に、筐体20に蓋を固着する。この蓋には、端子孔が形成されており、出力端子12a、12bは端子孔に挿通される。これにより、サージ防護装置100のユニット化が完成する。   Subsequently, a resin having insulating properties and heat resistance is poured into the housing 20, and the housing 20, and the first surge protection element 13, the second surge protection element 14, the first diode 15, and the second diode 16 are used. Fill in between. The resin to be filled is, for example, a urethane resin, an epoxy resin, a silicone resin, or a phenol resin as a base material, and an appropriate amount of silica powder, calcium carbonate powder, alumina powder or the like is added. Or a resin consisting only of the above base material. At this time, the resin 18a, 18b coated and formed at the root of the input terminal 11a, 11b closes the gap between the input terminal 11a, 11b and the edge of the rectangular terminal hole 22a, 22b, and functions so as not to leak the filled resin. Do. Thereafter, the filled resin is cured at a high temperature such as 80 ° C. or 120 ° C. or at a normal temperature. The cured resin prevents each element mounted on the circuit board 17 from falling off due to damage or vibration, and acts to protect each element from external dust, dust and moisture, and the reliability of the surge protection device 100 Raise. Thereafter, the lid is fixed to the housing 20. Terminal holes are formed in the lid, and the output terminals 12a and 12b are inserted into the terminal holes. Thereby, unitization of the surge protection device 100 is completed.

その後、図4に示すように、電磁コイル41を構成する巻線の両端部41a、41bのそれぞれに取り付けられた丸端子43a、43bを、それぞれ出力端子12a、12bに差し込み、回路基板50に設けられた、電源10と電気的に接続された圧接端子受51a、51bに入力端子11a、11bを差し込むことによって、サージ防護装置100を電源10および継電器40と接続することができる。   Thereafter, as shown in FIG. 4, the round terminals 43a and 43b attached to the ends 41a and 41b of the winding constituting the electromagnetic coil 41 are inserted into the output terminals 12a and 12b, respectively, and provided on the circuit board 50. The surge protector 100 can be connected to the power supply 10 and the relay 40 by inserting the input terminals 11a and 11b into the pressure contact terminals 51a and 51b electrically connected to the power supply 10.

このように、サージ防護装置100を構成する各素子を、耐熱性を有する材料で密封、保護することにより、個々の素子が発熱した場合でも、他の素子に与える影響を低減できる。   As described above, by sealing and protecting each element constituting the surge protection device 100 with a heat-resistant material, even when each element generates heat, the influence on the other elements can be reduced.

(実施例)
図2〜4に示す構成のサージ防護装置100を作製し、その特性を測定した。なお、電源10として24VのDC電源を用いた。また、インダクタンスが270μヘンリーの電磁コイル41を備えた継電器40を使用した。第1サージ防護素子13として動作開始電圧が100Vのガスアレスタを用いた。第2サージ防護素子14として動作開始電圧が85Vの酸化亜鉛バリスタを用いた。第1ダイオード15、第2ダイオード16として逆方向耐圧が42Vのダイオードを用いた。
(Example)
The surge protector 100 having the configuration shown in FIGS. 2 to 4 was manufactured, and its characteristics were measured. A 24 V DC power supply was used as the power supply 10. In addition, a relay 40 having an electromagnetic coil 41 with an inductance of 270 μ Henry was used. A gas arrester with an operation start voltage of 100 V was used as the first surge protection element 13. A zinc oxide varistor with an operation start voltage of 85 V was used as the second surge protection element 14. As the first diode 15 and the second diode 16, diodes having a reverse breakdown voltage of 42 V were used.

作製したサージ防護装置100に対して、IEC 61000−4−5 第3版の規定に従って雷サージ耐性試験を行った。試験レベルとしてはコンモードを用い、電源10からの24VのDC電圧に対して、サージ試験機から1.2μ×50のサージ電圧を、レベル4の4kVにて重畳し、サージ防護装置100に印加したところ、各素子に異常は見られなかった。さらに、この雷サージ耐性試験を、サージ電圧(重畳電圧)のレベルを1kV、2kV、3kV、4kV、5kVとして行いながら、継電器40の開閉動作を1分間隔で10回行う負荷試験を実行した。結果、各素子や回路基板には異常は見られなかった。さらに、各素子を回路基板から取り外して、素子単体としての電気特性評価を行ったが、いずれの素子も、試験前の初期特性に近い特性を維持していた。表1は、試験結果を示すものである。表1において、吸収電圧とは、第1サージ防護素子13が吸収した電圧を示している。また、表1に示すように、開閉サージにおける逆起電力が600Vであったところ、第2サージ防護素子14はいずれの重畳電圧においても、63Vで吸収を開始した。また、いずれの重畳電圧においてもサージ防護装置100は正常に動作し、外観に損傷などの異常は見られなかった。また、サージ防護装置100に対して開閉サージ出力600Vにおける保護回路寿命試験を行ったところ、25万回の連続試験結果でも機器の損傷は皆無であり、その後も正常に動作することが実証された。   A lightning surge resistance test was conducted on the produced surge protection device 100 in accordance with the provisions of IEC 61000-4-5 3rd Edition. As a test level, a conmode is used, and a surge voltage of 1.2 μ × 50 is superimposed from the surge tester at 4 kV at level 4 with respect to a DC voltage of 24 V from the power supply 10 and applied to the surge protector 100 As a result, no abnormality was found in each element. Furthermore, while the lightning surge resistance test was performed with the level of the surge voltage (superimposed voltage) set to 1 kV, 2 kV, 3 kV, 4 kV and 5 kV, a load test was performed to perform the switching operation of the relay 40 ten times at one minute intervals. As a result, no abnormality was found in each element or circuit board. Furthermore, although each element was removed from the circuit board and the electric characteristic evaluation as an element single-piece was performed, all the elements maintained the characteristic close to the initial characteristic before a test. Table 1 shows the test results. In Table 1, the absorbed voltage indicates the voltage absorbed by the first surge protection device 13. Further, as shown in Table 1, when the back electromotive force in the switching surge was 600 V, the second surge protector 14 started absorbing at 63 V at any of the superimposed voltages. In addition, the surge protection device 100 operated normally at any of the superimposed voltages, and no abnormality such as damage to the appearance was observed. In addition, when a protection circuit life test was performed on the surge protection device 100 at a switching surge output of 600 V, no damage was observed even in 250,000 continuous test results, and it was proved that the device could operate normally thereafter. .

Figure 2019079742
Figure 2019079742

なお、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。   The present invention is not limited by the above embodiment. The present invention also includes those configured by appropriately combining the above-described components. Further, further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Thus, the broader aspects of the present invention are not limited to the above embodiments, but various modifications are possible.

10 電源
11a、11b 入力端子
12a、12b 出力端子
13 第1サージ防護素子
14 第2サージ防護素子
15 第1ダイオード
16 第2ダイオード
17 回路基板
17a、17b 側面
20 筐体
21 溝部
22a、22b 角形端子孔
23a、23b 基板ガイド部
30 スイッチ
40 継電器
41 電磁コイル
41a、41b 端部
42 接触端子
43a、43b 丸端子
50 回路基板
51a、51b 圧接端子受
100 サージ防護装置
S1、S2 雷サージ
S3 開閉サージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power supply 11a, 11b Input terminal 12a, 12b Output terminal 13 1st surge protection element 14 2nd surge protection element 15 1st diode 16 2nd diode 17 Circuit board 17a, 17b Side surface 20 case 21 Groove part 22a, 22b Square terminal hole 23a, 23b Board guide part 30 Switch 40 Relay 41 Electromagnetic coil 41a, 41b End 42 Contact terminal 43a, 43b Round terminal 50 Circuit board 51a, 51b Press-fit terminal receiving 100 Surge protector S1, S2 Lightning surge S3 Switching surge

Claims (6)

電源に接続される2つの入力端子と、
継電器の電磁コイルの両端にそれぞれ接続される2つの出力端子と、
前記2つの入力端子の間に接続され、前記2つの入力端子側から侵入する雷サージに対して作用する雷サージ防護手段と、
前記雷サージ防護手段よりも前記2つの出力端子側にて前記2つの出力端子の間に接続され、前記電磁コイルにて発生する開閉サージに対して作用する開閉サージ防護手段と、
を備えることを特徴とするサージ防護装置。
Two input terminals connected to the power supply,
Two output terminals respectively connected to both ends of the relay's electromagnetic coil;
Lightning surge protection means connected between the two input terminals and acting on a lightning surge intruding from the two input terminal sides,
Switching surge protection means connected between the two output terminals on the two output terminal sides of the lightning surge protection means and acting on the switching surge generated by the electromagnetic coil;
A surge protection device comprising:
前記雷サージ防護手段は第1サージ防護素子を備え、
前記開閉サージ防護手段は、第2サージ防護素子と、アノード側に前記第2サージ防護素子が直列接続された第1ダイオードと、を備え、
前記第2サージ防護素子に対して前記第1ダイオードの反対側において、アノード側に前記第2サージ防護素子が直列接続された第2ダイオードを備え、
前記第1サージ防護素子の動作開始電圧をV1、前記第1、第2ダイオードの逆方向耐圧をVd、前記第2サージ防護素子の動作開始電圧をV2とすると、以下の式(1)、(2)
Vd+V2>V1 ・・・ (1)
V2<V1 ・・・ (2)
が成り立つことを特徴とする請求項1に記載のサージ防護装置。
The lightning surge protection means comprises a first surge protection element,
The switching surge protection means includes a second surge protection element, and a first diode in which the second surge protection element is connected in series on the anode side.
In the opposite side of the first diode with respect to the second surge protection device, the anode side includes a second diode in which the second surge protection device is connected in series;
Assuming that the operation start voltage of the first surge protection device is V1, the reverse breakdown voltage of the first and second diodes is Vd, and the operation start voltage of the second surge protection device is V2, the following equations (1), 2)
Vd + V2> V1 (1)
V2 <V1 (2)
The surge protection device according to claim 1, wherein
前記第1サージ防護素子は放電素子またはバリスタであることを特徴とする請求項2に記載のサージ防護装置。   The surge protection device according to claim 2, wherein the first surge protection element is a discharge element or a varistor. 前記第2サージ防護素子は放電素子、バリスタまたはツェナーダイオードであることを特徴とする請求項2または3に記載のサージ防護装置。   The surge protection device according to claim 2 or 3, wherein the second surge protection element is a discharge element, a varistor or a zener diode. 絶縁性かつ耐熱性を有する樹脂で構成され、前記雷サージ防護手段および前記開閉サージ防護手段を収容する筐体を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載のサージ防護装置。   The surge protection according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a casing which is made of a resin having insulating properties and heat resistance, and which accommodates the lightning surge protection means and the switching surge protection means. apparatus. 前記雷サージ防護手段および前記開閉サージ防護手段と前記筐体との間に絶縁性かつ耐熱性を有する樹脂が充填されていることを特徴とする請求項5に記載のサージ防護装置。
6. A surge protection device according to claim 5, wherein a resin having insulation and heat resistance is filled between the lightning surge protection means and the switching surge protection means and the casing.
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