JP3130568U - 放電管 - Google Patents

Abstract

【課題】直流放電開始電圧の低下を生じることのない長寿命な放電管を実現することにある。
【解決手段】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、上記蓋部材14，14の放電電極部18，18間に放電間隙22を形成し、また、気密外囲器16内に、放電ガスを封入すると共に、上記放電電極部18の表面に電子放出特性が良好な物質を含有した被膜30を形成して成る放電管において、ネオン、アルゴン、窒素の単体又は混合ガスと、水素とを混合させたガス中に、クリプトンを混合して上記放電ガスを構成すると共に、該放電ガス中のクリプトンの混合割合を２〜５体積％と成した。
【選択図】図１

Description

この考案は放電管に係り、特に、サージ電圧を吸収するためのサージアブソーバ（サージ吸収素子）として、或いは、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好適に使用できる放電管に関する。

この種の放電管（サージ吸収素子）として、本出願人は、先に特開２００４−３６２９２５号を提案した。サージ吸収素子としての放電管60は、図４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、その両端が、放電電極を兼ねた上記蓋部材64，64と微小放電間隙76を隔てて対向配置された線状のトリガ放電膜78が複数形成されている。

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。このアルカリヨウ化物としては、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が該当する。

上記構成を備えたサージ吸収素子としての放電管60に、放電電極を兼ねた上記蓋部材64，64を介してサージが印加されると、トリガ放電膜78の両端と蓋部材64，64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してサージの吸収が行われるのである。
特開２００４−３６２９２５号

従来、上記放電ガスとして、ネオン、アルゴン、窒素の単体又は混合ガスに、放電遅れの防止に効果がある水素を混合させたものが良く使用されている。
しかしながら、ネオン、アルゴン、窒素の単体又は混合ガスに水素を混合して成る放電ガスを使用した上記放電管60をサージ吸収素子として用いる場合、放電管60にインパルス電流が繰り返し印加されると、直流放電開始電圧が徐々に低下して、遂には使用に適さなくなる事態を生じていた。

この考案は、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、直流放電開始電圧の低下を生じることのない長寿命な放電管を実現することにある。

本考案者は、放電ガスの組成について種々検討を試みた結果、ネオン、アルゴン、窒素の単体又は混合ガスと、水素とを混合させたガス中に、クリプトンを所定割合で混合して放電ガスを構成した場合に、インパルス電流が繰り返し印加された際の直流放電開始電圧の低下を効果的に防止できることを見出し、本考案を完成するに至ったものである。
すなわち、本考案に係る放電管は、複数の放電電極を放電間隙を隔てて配置し、これを放電ガスと共に気密外囲器内に封入すると共に、上記放電電極の表面に電子放出特性が良好な物質を含有した被膜を形成して成る放電管において、ネオン、アルゴン、窒素の単体又は混合ガスと、水素とを混合させたガス中に、クリプトンを混合して上記放電ガスを構成すると共に、該放電ガス中のクリプトンの混合割合を２〜５体積％と成したことを特徴とする。
上記水素の混合割合は２〜８０体積％と成すのが好ましい。

本考案に係る放電管にあっては、ネオン、アルゴン、窒素の単体又は混合ガスと、水素とを混合させたガス中に、クリプトンを混合して上記放電ガスを構成すると共に、該放電ガス中のクリプトンの混合割合を２〜５体積％と成したことにより、直流放電開始電圧の低下を生じることのない長寿命な放電管を実現することができる。

本考案に係る放電管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。
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。

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。図１及び図２においては、トリガ放電膜28を、ケース部材12の内壁面24の円周方向に、４５度間隔で８本形成した場合が例示されている。
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、電子放出特性が良好な物質を含有した被膜30が形成されている。
電子放出特性が良好な物質を含有した上記被膜30は、例えば、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）が含有された被膜30で形成することができる。この被膜30は、臭化セシウムの粉末を、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、放電電極部18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、臭化セシウムが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％の配合割合で混合される。

上記気密外囲器16内には、ネオン（Ｎｅ）とアルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ_２）の単体又は混合ガスと、水素（Ｈ_２）とを混合させたガス中に、クリプトン（Ｋｒ）を混合して構成した放電ガスが封入されており、該放電ガス中のクリプトンの混合割合は２〜５体積％と成されている。
また、放電ガス中の水素の混合割合は２〜８０体積％と成されている。水素は放電遅れの防止に効果があるため混合されるものであるが、混合する水素の量が少なすぎる場合には、放電開始電圧の変動を招き、一方、混合する水素の量が多すぎる場合には、規定電圧より低い電圧で放電してしまう早期点弧を誘発することになるため、放電ガス中に混合する水素の混合割合は上記の通り、２〜８０体積％と成すのが好ましい。

本考案の上記放電管10をサージ吸収素子として用いた場合にあっては、放電電極を兼ねた上記蓋部材14，14を介してサージが印加されると、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してサージの吸収が行われるのである。

而して、本考案の放電管10にあっては、上記の通り、ネオン（Ｎｅ）とアルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ_２）の単体又は混合ガスと、水素（Ｈ_２）とを混合させたガス中に、クリプトン（Ｋｒ）を混合して放電ガスを構成すると共に、該放電ガス中のクリプトンの混合割合を２〜５体積％と成したことにより、直流放電開始電圧の低下を生じることのない長寿命な放電管10を実現することができる。
クリプトンは分子量が大きく重いガスであるため、アルゴンや窒素のような軽いガスと異なり熱対流が生じにくいため、クリプトンを放電ガス中に混合することにより、放電電極部18、トリガ放電膜28及び被膜30の熱による消耗が抑制され、放電管10の長寿命化に寄与するものである。

以下において、本考案に係る放電管10と、比較例の放電管に関して行った実験結果を示す。
図３は、アルゴン６５体積％、水素３０体積％、クリプトン５体積％を混合して放電ガスを構成した本考案に係る放電管（Ａ）10と、アルゴン５０体積％と水素５０体積％を混合して放電ガスを構成した比較例の放電管（Ｂ）に関して、１０／１０００μｓ−１００Ａのインパルス電流波形を６０秒間隔で繰り返し印加した場合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。一般的に、放電管にかかるエネルギーは「電流値の２乗×時間」であるが、上記インパルス電流波形は、波尾長が１０００μｓと非常に長いので放電管にかかるエネルギーが非常に大きいものである。
本考案に係る放電管10及び比較例の放電管は、何れも直流放電開始電圧が９００Ｖに設定されているものを使用した。
図３のグラフに示される通り、比較例の放電管（Ｂ）は、インパルス電流波形を５０回印加した段階で直流放電開始電圧が６５０Ｖ程度にまで低下（変化率：約−２８％）し、使用に適さなくなった。
これに対し、本考案の放電管10は、インパルス電流波形を５０回印加した段階の直流放電開始電圧は８５５Ｖ程度を維持（変化率：約−５％）しており、長寿命な放電管が実現されている。

本考案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。 本考案に係る放電管と比較例の放電管における、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。 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 被膜

Claims (2)

1. 複数の放電電極を放電間隙を隔てて配置し、これを放電ガスと共に気密外囲器内に封入すると共に、上記放電電極の表面に電子放出特性が良好な物質を含有した被膜を形成して成る放電管において、ネオン、アルゴン、窒素の単体又は混合ガスと、水素とを混合させたガス中に、クリプトンを混合して上記放電ガスを構成すると共に、該放電ガス中のクリプトンの混合割合を２〜５体積％と成したことを特徴とする放電管。
2. 上記水素の混合割合が２〜８０体積％と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。

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