JP2002534763A - 放電管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 化学的に不活性の表面を有する終了電極を有する新規な放電管は、開示される。表面がそうであるように、オキシド・レイヤー、本発明証拠物それ以上選択性に従う放電管および同時に従来技術デバイスよりそれとして良いパフォーマンス（例えばより高い熱抵抗およびより長いライフサイクル時間）のような、レイヤーの肉盛に対する抵抗は環境的に受け入れられる解を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の技術分野 本発明は避雷器を含んでいる放電管、高強度放電管、火花ギャップおよびトリガ
ー火花間隙のフィールドに関する。そして、通信ネットワークのためのサージ電
圧保安器のような、そして、特により高い選択性を呈して、パフォーマンスを改
善して、より環境にやさしいこの種のデバイスの書下し型にとって、さまざまな
塗布において、使われる。

【０００２】 発明の背景 電子回路機器が長いシグナルまたは力系統、アンテナその他に接続するときに、
それは帰納により生成される一過性に露出される。そして、電光または電磁パル
ス（EMP）によって、生じる。 避雷器は、過渡状態のエネルギーを吸収するこ
とによって、またはアースするためにそれを接続することによって、損傷から機
器をプロテクトする。 避雷器は、自動回復して、繰返しの一過性を扱うために
有能なことを必要として、破壊安全にされることができる。 重要なプロパティ
は、換言すれば、点弧の速度および選択性である。そして、避雷器は遅延および
スチル・ノットなしで機能しなければならないそれが標準的な通信シグナルによ
って、引き起こされるセンシティブにそのようにある。 これらのプロパティは、時間を通じて、そして、点弧インターバルにかかわりな
く変化しないままでなければならない。 さらに、避雷器は高および均一品質を
有する大量生産に適していなければならない。

【０００３】 ガス入りの放電管が、電子回路機器をプロテクトするために使われるが、また、
例えばパワー・スイッチング回路の気体放電前照灯のような自動車の製品のスイ
ッチ素子として多用される。 ほかの応用領域は、遠隔データ通信、オーディオ
/ビデオ機器、電源、工業用、医学的なデバイス（セキュリティおよび軍の塗布
）。 初期の避雷器は2つの固体の黒鉛電極から成った。そして、マイカのエアーギャ
ップまたはレイヤーによって、切り離された。しかし、これらはサイズ、信頼性
、パフォーマンスおよび生産技術に関してモデム避雷器と同等でない。

【０００４】 従来のモデム避雷器はガス充てんされた放電管（それは1またはいくつかのパス
または放電が中心電極さらに中空の1、2円柱型絶縁体の形ですき間をつくって、
任意に一つの付加電極をプラスして通常2つの終了電極から成る効果があること
ができる）である。そして、電気的に絶縁材料（例えばセラミック、適切なポリ
マー、ガラス等）でできている。 概して、2-電極避雷器の絶縁体は2つの側で
終了電極にはんだで継がれる、それらを接合することは密接を掃除機で掃除する
。

【０００５】 例えば、従来の避雷器を生産する1つの方法は、アメリカ特許4,437,845におい
て、概説される。 アメリカ特許4,437,845によれば、燈用ガスの大幅に大気の
圧力でのチューブのコンポーネントが、チューブの意図された機能からみて、望
ましく最初に言及されたガスより重く、大気圧の下でチューブの中で外に圧力を
減らしている他のガスを混ぜ合わせた適切な温度で、製造工程は封着から成る。
その一方で、同時に、圧差の結果として、それがチューブの隔壁で出るように、
微々たる次数だけに対する重質ガス燃料被覆が拡散および／または浸出液による
管壁を通すというこの種のほどおよび同封の燈用ガスまで温度を下げることは散
ることができておよび／または隔壁で放出されることができる。このように、チ
ューブ内部でトータル・ガス圧の低減が生じる。

【０００６】 さらに、避雷器コンポーネントの外側コーティングは、アメリカ特許5,103,135
において、開示された、そこにおいて、スズ・コーティングは電極に適用される
。そして、環状の防食皮膜は少なくとも1mmの厚さを有するセラミック絶縁体に
適用される。避雷器のアキシアル方向において、連続的である耐酸性で耐熱着色
剤またはワニスからこの防食皮膜は、形づくられる。防食皮膜は、避雷器の識別
の部分を形づくることができる。例えば、識別が防食皮膜の逆の転写の形であっ
てもよい。加えて、スズ-被覆リード線は、電極に連結されることができる。

【０００７】 アメリカ特許4,672,259は過電圧に対する電気設備の、そして、高電流容量を有
するプロテクトのためのパワー火花ギャップを開示する。そして、それは、火花
ギャップは半球状の構成および絶縁磁器ハウジングを各々有している2つの炭素
電極から成り、それによって、炭素電極封じ込めは、内側の耐久性がある電極材
料にアーク移送をそれについて提供するためにインナーに孔を排気する。 火花
ギャップは、高圧送電線を目的とし、そこにおいて、期待される火花の長さは約 2.5cm（1インチ）である。そして、140kVほどを移す。この火花ギャップは、密 封して密封されている基型および満たされるガスの中でなくて、自由に空気と通 信する。アークは、それぞれの下にある電極からの開始を形づくって、気抜孔を 通過する。このように、スパークの化成は、大きな一部にとって、下にある材料 （それが必ずしも不活性であるというわけではない）に基づくが、既存の環境の 酸化処理による。そして、それは火花電圧が決定されることができなくて、複製 したことを意味する。

【０００８】 フィラメント化成を最小にするために、アメリカ特許4,407,849はこの種の火花
ギャップの電極上の火花ギャップ・デバイスおよび特にコーティングを開示する
。 コーティングは、下にある電極の上へ適用され、それによってコーティング
は、グラファイトの形でカーボンから成ることができる。サージ・リミッタは、
ガス充てんされたものである。 参照は不活性の表面を有するまたは電極上でない問題のアドレス指定を行わない
、または、いかなる問題もそれに対して関した。

【０００９】 感度およびリカバリの以前に言及された問題は、電極表面上の電子供与体の使用
によって、または他の場所でアドレス指定を行われた。この電子供与体は、バリ
ウムのような放射性元素（例えばトリチウムおよび／または中毒性アルカリ金属
）から成ることができる。この解がなかでも、放射能と関連する特異的な寄せお
よび／またはコンポーネントの毒性を有することは、明らかである。

【００１０】 本発明の目的 本発明の目的は塗布の全ての関連した領域に有効放電管を作ることである。そし
て、前記放電管がより高い選択性、より良いパフォーマンス、例えばより高い熱
抵抗およびより長いライフサイクル時間を呈して、放射性であるか一方環境的に
有害な化合物で自由である。 この目的は、電極表面上の特に終了電極の対向する両面にオキシドまたは水素化
物レイヤーのような、いかなるレイヤーもの肉盛を防ぐことによって、なしとげ
られる。金属溶接棒の表面上のオキシドの化成が放電の開始電圧に影響すると臆
断される。放電チェンバの高真空に関係なく、酸素および他要素の残余は、常に
残る。 電極表面のレイヤー-化成または酸化処理を防ぐことによって、放電管
は同じ電圧でまたは少なくともより狭いインターバルの範囲内で繰り返し機能す
る。

【００１１】 発明の詳細な説明 一般的な放電管は少なくとも2つの電極から成る。そして、中空絶縁体ボディに
接合される。 1つは、頻繁に図において、例えば図で示される放電管の基型に
遭遇した。 1つは2つの終了電極1および2、フランジのような基底一部を含んで
いる各々の電極および少なくとも一つの中空の円柱型絶縁体3から成る。そして
、終了電極のうちの少なくとも1つの基底一部にはんだで継がれる。発明のコー
ティングＯＲ素子（レイヤーの肉盛に抵抗する）は、両方の電極上の隠された領
域4として例示する。以下、放電管の基型に関係なく、少なくとも、カソードが
発明のレイヤーを有するかまたは発明の材料または構造の中であることは重要で
あること、それについて説明する。 過渡状態の極性が変化できるように、全ての電極がこのレイヤーまたは構造を有
することは、しかし好まれる。

【００１２】 上記した要素に加えてまた、図2において、図で示される複合電極チューブは、
センター電極5から成る。発明のコーティングＯＲ素子はまた、隠された領域4と
して図で示されて、ここにある。そして、全ての電極に現れる。 少なくとも、前記終了電極の正反対表面の一部が複合ＯＲ素子（レイヤー（例え
ばオキシド・レイヤー）の肉盛に抵抗する）のレイヤーまたはコーティングによ
って、おおわれることは、好まれる。 他の不必要なレイヤー（発明の概念がい
ずれを防ぐことを意図するか、化成）が、例えば水素化物である。 一般に、ガ
スのような（『不必要なレイヤー』が化合物を囲んで、インタラクションによる
電極に形づくられるいかなるレイヤーからも成る式）が放電管において、含んだ
、そして、レイヤーは、チューブのパフォーマンスに影響する。

【００１３】 この複合（それは発明のレイヤーを形づくって、不必要なレイヤーの肉盛に抵抗
する）は、非常に安定金属のアロイ、チタンのような金属または実際に不活性の
要素（例えば金）でありえる。 複合は、クロムまたはチタンのような炭質複合
（なるべくなら金属の加算を有するカーボン）でありえる。 この文脈において、カーボンはカーボン（例えばダイアモンド、ダイアモンドの
ようなカーボンまたはグラファイト）のいかなる多形としても定義される。 塗
布（例えば約15%までの量）に従う量の1またはいくつかの金属のような、カーボ
ンはまた、他要素を含むことができる。

【００１４】 なるべくなら、前記終了電極の正反対表面は、金属（例えばクロムまたはチタン
）の加算から成るグラファイト、前記レイヤーのコーティングまたはレイヤーに
よって、おおわれる。 本発明の一実施例、不活性の表面または酸化処理によれ
ば抵抗するコーティングまたはレイヤーは、化学鍍金、スパッタリング等によっ
て、電極に適用される。 なるべくなら、酸化処理抵抗するレイヤーは従来のスパッタリングまたはプラズ
マ析出技術により適用される。そして、よく当業者にとって公知である。

【００１５】 プロセス、適用でき一致すること、本発明は化学蒸着析出（CVD）を含む。そし
て、物理的蒸着（PVD）はコーティングであった基質の上へ置く。 スパッタリ
ング（それは物理的な蒸着過程である）は、現在、適用できる最高であると考え
られる。 スパッタリング・プロセスにおいて、材料はカソードを高エネルギー
性イオン（通常アルゴンイオン）で攻撃することによって、スパッタ堆積を行な
われる。 イオンがターゲット材料（カソード）を打つときに、アトムは離れて
スパッタして、基質の上へ沈澱する。 このプロセスは、スパッタリング・プロセスの間、一般に高真空または少なくと
も低真空を必要とする。 基質は、カソードとしての基質をすえ付けて、同じも
のを攻撃することによって、逆のプロセスを実行することによって、便利に掃除
されることができる。 気相の合成を変化させることにより置かれたレイヤーの合成に影響することが可
能である。 塗布の、そこにおいて、カーボン素材の析出は要求される、気体炭
化水素（例えばメタン）が使うことができる。黒鉛陰極が、また、カーボンのソ
ースとして使うことができる。 クロムと共にメタンを使用することによって、
例えば、カソードは反応スパッタリング・プロセスに結果としてなる。そして、
クロムの加算を有するグラファイト・レイヤーの析出に至る。 代表的な鍍金速
度は、約1 μm/hの以下である。標準的なスパッタリング時間は、約4〜8時間の
インターバルである。 レイヤーの所望の厚さに従い、より長いかより短い時間
が、使うことができる。 気相の陰極材料および合成を変化させることによって
、異なるコーティングは、作られることが可能である。

【００１６】 電気鍍金手続きまたはいわゆる無電解メッキを使用するために、金属被覆の場合
、それはまた、可能である。 これらの手続きは、特に貴金属（例えば金または
白金）からなるコーティングを適用することに適している。 本発明の一実施例
によれば、電極の表面が部分的に被覆であるだけであること例えば正反対電極の
方向の小さい領域上の。 本発明の別の実施例として、電極の一部は不活性の材
料でできている。そして、炭質ボディ（例えば固定される）が例えばはさまれる
かまたは電極の金属の基底部分に焼結させられる。 基底（例えば銅またはアル
ミニウム基底）がおおった金属性として、電極が製造されることができ、または
、少なくとも一つの対抗している電極の方向に少なくとも一つの表面を示してい
るグラファイト・ボディをケースに入れること。

【００１７】 本発明の電極表面を有する避雷器は、静止の点火電圧のより低いアーク電圧お
よび現在のデバイスより狭い配布を呈する。 さらに、本発明は解を提供する。そして、それは避雷器が設計する。そして、大
量生産に適している現存のインプリメントに対する容易である。その上、本発明
の解は、環境上のいかなるマイナスの影響も有しないかまたは、放射性のガス（
例えばトリチウムおよび／または中毒性化合物、この種のバリウム塩）を含んで
いる現在中古の避雷器とは対照的に、特殊な廃物の処理手続きを必要としない。
ガス充てんされた避雷器において、使用するガスは、すなわち窒素、ヘリウム、
アルゴン、メタン、水素および、そのようなものとしてまたは混合物において、
他である。 本発明は非制限する生産例によって、図で示される。そして、それは本発明の一
実施例に従う避雷器の生産を記載する。

【００１８】 生産例 避雷器が、次の処理ステップに銅電極のバッチを従属させることによって、生じ
た： 最初に、電極は溶解剤において、すすがれた。そして、グリースまたは脂肪の遊
離性汚染およびトレースを取った。 電極はそれからマスクに置かれた。そして
、被覆である領域を露出した。 一組の電極（掃除されて、マスクに置かれる）
はそれからスパッタリング・チェンバにおいて、導入された。そして、それは空
にされた。電極はそれから逆スパッタリングによって、クリーニングに従属した
。そして、電極から不純物を取った。 電流はそれから逆にされていた、そして
、メタンはチェンバにリードした。 クロム・カソードの形でクロムを出力する
ことによって、反応スパッタリングのプロセスは、実行された。 電極は、グラ
ファイト・レイヤーをロックしているクロム原子の加算を有するグラファイトの
レイヤーを受信した。最後に、スパッタリング・プロセスは終了された、そして
、被覆アーク溶接棒はチェンバから取って、品質維持をノルマルに従属させた。

【００１９】 呈される被覆アーク溶接棒は、品質（例えばより高い熱抵抗）を改良した。 被
覆アーク溶接棒呈された改良された品質（例えば点火電圧のより低いアーク電圧
、より狭い配布）を使用して製造されて、改良されるアレスタが速度を上げる。
そして、選択性およびより長いライフサイクルが計時するサージ。 本発明がその好適な実施例（それは発明者にとって現在公知の最良の形態を構成
する）に関して記載されていたにもかかわらず、これの通常の本願明細書に追加
される主張に記載される本発明の範囲内において、技術が作られることが可能で
ある効果があっているものにとって明らかであるように、それはよく理解されて
いる非常にさまざまな変更および修正でなければならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 2つの電極を有する代表的な放電管の横断面である。

【図２】 複合電極を有する放電管の横断面を示す。

【符号の説明】

１、２ 電極 ３ 絶縁体 ４ 領域 ５ 電極

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年２月２０日（２００１．２．２０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 オーマン、キール スウェーデン国、エス−197 34 ブロ、 ローゼンランズベーゲン ９

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも2つの電極および少なくとも一つの中空絶縁体か
   ら成る放電管は電極のうちの少なくとも1つまで締まり、前記少なくとも2つの電
   極が化学的に不活性の表面を有することを特徴とする放電管。
2. 【請求項２】 不活性の表面がガスのような化合物を囲むことに関するイン
   タラクションによる電極に形づくられるいかなるレイヤーからも自由であるとい
   うにおいて、特徴づけられる放電管において、含んだ、そして、階層化している
   主張は、チューブのパフォーマンスに影響する請求項1記載の放電管。
3. 【請求項３】.不活性の表面がオキシドまたは水素化物レイヤーのいかなる
   化成にも抵抗する請求項2記載の放電管。
4. 【請求項４】 前記電極のその少なくとも一つの表面において、複合レイヤ
   ー（例えばオキシド・レイヤー）の肉盛に抵抗するコーティングを有する請求項
   1から3のいずれかに記載の放電管。
5. 【請求項５】 前記コーティングがカーボンから成る請求項4記載の放電管。
6. 【請求項６】 前記コーティングがグラファイトから成る請求項5記載の放電
   管。
7. 【請求項７】少なくとも一つの電極がさらにクロムまたはチタンを含む請求
   項1から6のいずれかに記載の放電管。
8. 【請求項８】 前記電極のうちの少なくとも1つがレイヤー（例えばオキシド
   および水素化物レイヤー）の肉盛に、抵抗する材料から成る請求項1記載の放電
   管。
9. 【請求項９】 電極に締まった。そして、各々の前記電極の少なくとも一つ
   の表面が化学的に不活性のコーティング（例えばオキシドの化成に抵抗するもの
   または水素化物レイヤー）を与えられることを特徴とする少なくとも2つの電極
   および少なくとも一つの中空絶縁体から成る放電管の製造のための方法。
10. 【請求項１０】電極に締まった。そして、前記電極のうちの少なくとも1つ
    がオキシドまたは水素化物レイヤーのレイヤーの肉盛に、抵抗する材料から成る
    ことを特徴とする少なくとも2つの電極および少なくとも一つの中空絶縁体から
    成る放電管の製造のための方法。
11. 【請求項１１】前記コーティングが物理的な蒸着を使用して適用される請求
    項9記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記コーティングがクロムまたはチタンから成る請求項9お
    よび11記載の方法。