JP2006024422A

JP2006024422A - 放電管

Info

Publication number: JP2006024422A
Application number: JP2004200577A
Authority: JP
Inventors: Koichi Imai; 孝一今井; Yoichi Matsuyama; 陽一松山
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】トリガ放電膜がスパッタにより剥離しても、トリガ放電膜の放電遅れ防止機能の劣化を抑制できる長寿命な放電管を実現する。
【解決手段】両端が開口した絶縁材よりなるケース部材12の両端開口部を、放電電極を兼ねた一対の蓋部材14，14で気密に封止することによって気密外囲器16を形成すると共に、該気密外囲器16内に放電ガスを封入し、また、気密外囲器16内に配置される上記蓋部材14，14の放電電極部18，18間に所定の放電間隙22を形成すると共に、ケース部材12の内壁面24に、その両端が、放電電極を兼ねた上記蓋部材14，14と微小放電間隙26を隔てて配置された線状のトリガ放電膜28を複数形成して成る放電管であって、上記放電電極部18，18の表面に、チタンより成る導電膜30を形成した。
【選択図】図１

Description

この発明は放電管に係り、特に、プロジェクターや自動車のメタルハライドランプ等の高圧放電ランプやガス調理器等の着火プラグに、点灯用又は着火用の定電圧を供給するためのスイッチングスパークギャップとして、或いは、サージ電圧を吸収するためのガスアレスタ（避雷管）として好適に使用できる放電管に関する。

この種の放電管として、本出願人は、先に特開２００３−７４２０号を提案した。この放電管60は、図５に示すように、両端が開口した絶縁材よりなる円筒状のケース部材62の両端開口部を、放電電極を兼ねた一対の蓋部材64，64で気密に封止することによって気密外囲器66を形成し、該気密外囲器66内に、所定の放電ガスを封入してなる。

上記蓋部材64は、気密外囲器66の中心に向けて大きく突き出た平面状の放電電極部68と、ケース部材62の端面に接する接合部70を備えており、両蓋部材64，64の放電電極部68，68間には、所定の放電間隙72が形成されている。
また、上記ケース部材62の内壁面74には、微小放電間隙76を隔てて対向配置された一対のトリガ放電膜78，78が、複数組形成されている。一対のトリガ放電膜78，78の内、一方のトリガ放電膜78は、一方の放電電極部68と電気的に接続され、他方のトリガ放電膜78は、他方の放電電極部68と電気的に接続されている。このトリガ放電膜78は、カーボン系材料等の導電性材料で構成されている。
上記放電電極部68の表面には、放電開始電圧の安定に効果的なアルカリヨウ化物が含有された絶縁性の被膜80が形成されている。
上記気密外囲器66内に封入する放電ガスとしては、例えば、アルゴン、ネオン、ヘリウム、キセノン等の希ガスあるいは窒素ガス等の不活性ガスの単体又は混合ガスが該当する。また、希ガスあるいは不活性ガスの単体又は混合ガスと、Ｈ_２等の負極性ガスとの混合ガスが該当する。

上記構成を備えた放電管60の放電電極部68，68間に、当該放電管60の放電開始電圧以上の電圧が印加されると、トリガ放電膜78，78間の微小放電間隙76に電界が集中し、これにより微小放電間隙76に電子が放出されてトリガ放電としての沿面コロナ放電が発生する。次いで、この沿面コロナ放電は、電子のプライミング効果によってグロー放電へと移行する。そして、このグロー放電が放電電極部68，68間の放電間隙72へと転移し、主放電としてのアーク放電に移行するのである。
特開２００３−７４２０号

上記トリガ放電膜78は、初期電子を供給して放電遅れを防止する機能を担うために形成されているものであるが、放電時の衝撃によりスパッタして剥離してしまい、放電遅れの防止機能が徐々に劣化していた。

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、
トリガ放電膜がスパッタにより剥離しても、トリガ放電膜の放電遅れ防止機能の劣化を抑制できる長寿命な放電管を実現することにある。

上記の目的を達成するため、本発明に係る放電管は、両端が開口した絶縁材よりなるケース部材の両端開口部を、放電電極を兼ねた一対の蓋部材で気密に封止することによって気密外囲器を形成すると共に、該気密外囲器内に放電ガスを封入し、また、気密外囲器内に配置される上記蓋部材の放電電極部間に放電間隙を形成すると共に、上記ケース部材の内壁面に、その両端が上記蓋部材と微小放電間隙を隔てて配置されたトリガ放電膜を形成して成る放電管であって、上記放電電極部の表面に導電膜を形成したことを特徴とする。

上記導電膜は、例えばチタンで構成することができる。

本発明に係る放電管にあっては、放電電極部の表面に導電膜を形成したので、該導電膜が放電時の衝撃によりスパッタされて飛散する導電材料の一部が、トリガ放電膜の剥離箇所に付着して補うことができる。その結果、トリガ放電膜の放電遅れ防止機能の劣化が抑制され、長寿命な放電管を実現することができる。

導電膜をチタンで構成すると、チタンはゲッタ作用を有していることから、放電によって放電電極部から放出される酸素（Ｏ_２）や二酸化炭素（ＣＯ_２）等の不純ガスを吸着し、放電ガス組成の経時劣化を防止することができる。

本発明に係る放電管10は、図１及び図２に示すように、両端が開口した絶縁材としてのセラミックよりなる円筒状のケース部材12の両端開口部を、放電電極を兼ねた一対の蓋部材14，14で気密に封止することによって気密外囲器16を形成してなる。

上記蓋部材14は、気密外囲器16の中心に向けて大きく突き出た平面状の放電電極部18と、ケース部材12の端面に接する接合部20を備えており、両蓋部材14，14の放電電極部18，18間には、所定の放電間隙22が形成されている。この放電間隙22は、例えば１．５mm程度と成される。
放電電極部18と接合部20を備えた上記蓋部材14は、無酸素銅や、無酸素銅にジルコニウム（Ｚｒ）を含有させたジルコニウム銅で構成されている。尚、ケース部材12の端面と蓋部材14の接合部20とは、銀ろう等のシール材（図示せず）を介して気密封止されている。

上記気密外囲器16内には、所定の放電ガスが封入されている。この放電ガスとしては、例えば、アルゴン、ネオン、ヘリウム、キセノン等の希ガスあるいは窒素ガス等の不活性ガスの単体又は混合ガスが該当する。また、希ガスあるいは不活性ガスの単体又は混合ガスと、Ｈ_２等の負極性ガスとの混合ガスが該当する。

また、上記ケース部材12の内壁面24には、その両端が、放電電極を兼ねた上記蓋部材14，14と微小放電間隙26を隔てて配置された線状のトリガ放電膜28が複数形成されている。
上記トリガ放電膜28は、カーボン系材料等の導電性材料で構成されている。このトリガ放電膜28は、例えば、カーボン系材料より成る芯材を擦り付けることにより形成することができる。

上記放電電極部18の表面には、導電材料であるチタン（Ｔｉ）を蒸着して成る導電膜30が形成されている。この導電膜30の膜厚は、例えば１〜５μｍ程度と成される。
この導電膜30は、スパッタにより剥離したトリガ放電膜28を補うために設けられたものである。すなわち、この導電膜30も、トリガ放電膜28と同様に、放電時の衝撃によりスパッタされ、その構成材料であるチタンが様々な方向に飛散することになるが、飛散したチタンの一部が、トリガ放電膜28の剥離箇所に付着して補い、その結果、トリガ放電膜28の放電遅れ防止機能の劣化が抑制されるのである。この導電膜30は、導電材料（チタン）を蒸着して形成しているので、放電時の衝撃により容易にスパッタされるものである。
尚、導電膜30を、上記の如くチタンで構成すると、チタンはゲッタ作用を有していることから、放電によって放電電極部18から放出される酸素（Ｏ_２）や二酸化炭素（ＣＯ_２）等の不純ガスを吸着し、放電ガス組成の経時劣化を防止することができる。勿論、上記チタン以外の導電材料（例えばカーボン系材料）で導電膜30を形成しても良い。

本発明の上記放電管10にあっては、放電電極を兼ねた上記一対の蓋部材14，14間に、当該放電管10の放電開始電圧以上の電圧が印加されると、トリガ放電膜28の両端と蓋部材14，14間の微小放電間隙26に電界が集中し、これにより微小放電間隙26に電子が放出されてトリガ放電としての沿面コロナ放電が発生する。次いで、この沿面コロナ放電は、電子のプライミング効果によってグロー放電へと移行する。そして、このグロー放電が放電電極部18，18間の放電間隙22へと転移し、主放電としてのアーク放電に移行するのである。

而して、本発明の放電管10にあっては、放電電極部18の表面に導電膜30を形成したので、該導電膜30が放電時の衝撃によりスパッタされて飛散する導電材料（チタン）の一部が、トリガ放電膜28の剥離箇所に付着して補うことができる。その結果、トリガ放電膜28の放電遅れ防止機能の劣化が抑制され、長寿命な放電管を実現することができる。

図３は、放電電極部18の表面に導電膜30を形成した本発明に係る放電管10と、放電電極部18の表面に導電膜30を形成しない放電管における、放電回数と直流放電開始電圧（定格８００Ｖ）との関係を示すグラフである。
このグラフに示される通り、放電電極部18の表面に導電膜30が形成されていない放電管の場合（図３のグラフＢ）には、直流放電開始電圧が徐々に上昇して放電遅れが発生しており、放電回数が約３０万回程度で直流放電開始電圧が１０００Ｖを越えて使用に適さなくなっている。これに対し、本発明の放電管10の場合（図３のグラフＡ）には、放電回数が５０万回を越えても直流放電開始電圧に大きな変化は見られず、従って放電遅れを生じることがなく長寿命化が実現されている。

図４は、本発明に放電管10の変形例を示すものであり、上記導電膜30の表面に、放電開始電圧の安定に効果的なアルカリヨウ化物が含有された絶縁性の被膜32を形成した点に特徴を有する。
尚、上記導電膜30は、アルカリヨウ化物が含有された絶縁性の被膜32と共にスパッタされ、スパッタされた導電材料（チタン）が気密外囲器16内の様々な方向に飛散するため、その一部が、トリガ放電膜28の剥離箇所に付着してトリガ放電膜28を補うことができる。

上記被膜32は、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、ヨウ化ルビジウム（ＲｂＩ）等のアルカリヨウ化物の単体又は混合物を、珪酸ナトリウム溶液と純水よりなるバインダーに添加したものを、導電膜30表面に塗布することによって形成することができる。
この場合、アルカリヨウ化物の単体又は混合物が０．０１〜７０重量％、バインダーが９９．９９〜３０重量％の配合割合で混合される。また、バインダー中の珪酸ナトリウム溶液と純水との配合割合は、珪酸ナトリウム溶液が０．０１〜７０重量％、純水が９９．９９〜３０重量％となされる。

上記被膜32中に、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）、臭化ルビジウム（ＲｂＢｒ）、臭化ニッケル（ＮｉＢｒ_２）、臭化インジウム（ＩｎＢｒ_３）、臭化コバルト（ＣｏＢｒ_２）、臭化鉄（ＦｅＢｒ_２、ＦｅＢｒ_３）等の臭化物の１種類以上を添加すると、より一層、サージ吸収素子10の放電開始電圧の安定化を図ることができる。
尚、塩化バリウム（ＢａＣｌ）、フッ化バリウム（ＢａＦ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、塩化イットリウム（ＹＣｌ_２）、フッ化イットリウム（ＹＦ_３）、モリブデン酸カリウム（Ｋ_２ＭｏＯ_４）、タングステン酸カリウム（Ｋ_２ＷＯ_４）、クロム酸セシウム（Ｃｓ_２ＣｒＯ_４）、酸化プラセオジウム（Ｐｒ_６Ｏ_１１）、チタン酸カリウム（Ｋ_２Ｔｉ_４Ｏ_９）の１種類以上を、上記臭化物と共に、或いは上記臭化物以外に、上記被膜32中に添加しても、サージ吸収素子10の放電開始電圧の安定化に寄与する。
これら物質は、上記アルカリヨウ化物の単体又は混合物とバインダーとの混合物中に、０．０１〜１０重量％の配合割合で添加される。

尚、アルカリヨウ化物が含有された絶縁性の上記被膜32は、仕事関数が小さく電子放出特性に優れているため放電開始電圧を低下させる作用を有しており、特に、ヨウ化カリウム（ＫＩ）を珪酸ナトリウム溶液と純水よりなるバインダーに添加して被膜32を形成した場合に、放電開始電圧の低下作用が顕著である。
この場合、バインダー（珪酸ナトリウム溶液と純水の配合比は１：１）に添加するヨウ化カリウムの配合割合が４０重量％を越えると、バインダーに対するヨウ化カリウムの溶解度が飽和となりそれ以上溶解されないため、ヨウ化カリウムの配合割合は、０．１重量％〜４０重量％の範囲と成すのが好ましく、ヨウ化カリウムの配合割合が４０重量％の場合に、放電開始電圧の低下作用が最も大きくなる。

本発明に係る放電管を示す概略断面図である。図１のＡ−Ａ概略断面図である。放電電極部の表面に導電膜を形成した本発明に係る放電管と、放電電極部の表面に導電膜を形成しない放電管における、放電回数と直流放電開始電圧との関係を示すグラフである。本発明に係る放電管の変形例を示す概略断面図である。従来の放電管を示す断面図である。

符号の説明

10 放電管
12 ケース部材
14 蓋部材
16 気密外囲器
18 放電電極部
22 放電間隙
26 微小放電間隙
28 トリガ放電膜
30 導電膜
32 被膜

Claims

両端が開口した絶縁材よりなるケース部材の両端開口部を、放電電極を兼ねた一対の蓋部材で気密に封止することによって気密外囲器を形成すると共に、該気密外囲器内に放電ガスを封入し、また、気密外囲器内に配置される上記蓋部材の放電電極部間に放電間隙を形成すると共に、上記ケース部材の内壁面に、その両端が上記蓋部材と微小放電間隙を隔てて配置されたトリガ放電膜を形成して成る放電管であって、上記放電電極部の表面に導電膜を形成したことを特徴とする放電管。
上記導電膜が、チタンで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の放電管。