JP2005050783A - サージアブソーバ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 放電ギャップ2を介して導電性被膜3が分割形成された円柱状セラミックス4と、円柱状セラミックス4の両端に対向配置され導電性被膜3に接触する一対の主放電電極部材5と、一対の主放電電極部材5を対向するように配して円柱状セラミックス4を内部に封止ガス6と共に封止する筒型セラミックス7とを備え、一対の主放電電極部材5の少なくとも突出支持部9の対向する面である主放電面9Aに酸化処理による酸化膜9Bが形成されている。
【選択図】 図1
Description
このサージアブソーバ100は、図12に示すように、一面に中央の放電ギャップ101を介して導電性被膜102が分割形成された板状セラミックス103と、この板状セラミックス103の両端に配置された一対の封止電極105と、これら封止電極105を両端に配して板状セラミックス103を封止ガス106と共に封止する筒型セラミックス107とを備えている。
この封止電極105は、端子電極部材108と、この端子電極部材108と電気的に接続して導電性被膜102に接触する板バネ導体109とによって構成されている。
この発明によれば、主放電面に酸化膜が形成されることによって、高温領域で化学的安定性に優れた主放電面とすることができる。したがって、主放電時に主放電面の電極成分が飛散しマイクロギャップや絶縁性管内壁等に付着することを抑制し、サージアブソーバの長寿命化が図れる。また、この酸化膜は主放電面との付着力の優れているために、酸化膜の特性を発揮することができる。また、高温領域で化学的安定性に優れる高価な金属を主放電電極部材として使用する必要がないため、本発明では主放電電極部材に安価な金属材料を用いることができる。
この発明によれば、主放電面との付着力に優れた酸化膜を形成するので、酸化膜の特性を発揮し、サージアブソーバの長寿命化を図ることができる。
この発明によれば、酸化膜の平均膜厚が0.01μm以上であることで、主放電による主放電電極部材の電極成分の飛散を十分に抑制することができる。また、2.0μm以下であることで、酸化膜が飛散しやすくなることによるサージアブソーバの短寿命化を抑制することができる。
なお、サージアブソーバをより長寿命とするため、酸化膜の平均膜厚は、0.2μm以上1.0μm以下を満足することが望ましい。
この発明によれば、酸化膜表面に高温領域で化学的安定に優れ、高融点であり、導電性を有するCr(クロム)酸化物を富化することにより、主放電面に付着力に優れた酸化膜を形成するので、酸化膜の特性を発揮し、サージアブソーバの長寿命化を図ることができる。
ここで、富化とは、酸化膜表面の組成が、主放電電極部材のバルク組成よりも大きいことをいう。
本実施形態によるサージアブソーバ1は、図1に示されるように、いわゆるマイクロギャップを使用した放電型サージアブソーバであって、周面に中央の放電ギャップ2を介して導電性被膜3が分割形成された円柱状の円柱状セラミックス(絶縁性部材)4と、この円柱状セラミックス4の両端に対向配置され導電性被膜3に接触する一対の主放電電極部材5と、これら一対の主放電電極部材5を両端に配して、円柱状セラミックス4を内部に所望の電気特性を得るために組成等を調整された、例えば、Ar(アルゴン)等の封止ガス6と共に封止する筒型セラミックス(絶縁性管)7とを備えている。
放電ギャップ2は、レーザカット、ダイシング、エッチング等の加工によって0.01から1.5mmの幅で1から100本形成されるが、本実施形態では、150μmのものを1本形成している。
この一対の主放電電極部材5は、図2に示されるように、それぞれ筒型セラミックス7の端面とロウ材8で接着される縦横比が1以下とされた長方形状の周縁部5Aと、筒型セラミックス7の内側且つ軸方向に突出すると共に円柱状セラミックス4を支持する突出支持部9とを備え、突出支持部9に囲まれて円柱状セラミックス4の端部に対向する位置には中央領域5Bが形成されている。
突出支持部9は、径方向内側面と円柱状セラミックス4の端部とを圧入又は嵌合させやすいように、径方向内側面がわずかにテーパ形状を有することが望ましい。また、突出支持部9の先端の互いに対向する面が主放電面9Aとされている。
ここで、主放電電極部材5の主放電面9Aに、大気中で500℃、30分間酸化処理を行うことにより平均膜厚0.6μmの酸化膜9Bが形成されている。
まず、一対の端子電極部材5を抜き打ち加工によって所望の形状に一体成形する。そして、主放電面9Aに対し、大気中で500℃、30分間酸化処理を行うことにより平均膜厚0.6μmの酸化膜9Bを形成する。この酸化膜9Bの膜厚は、FIB(Focused Ion Beam)によって酸化膜9Bの表面に溝加工を行い、この溝断面を走査型電子顕微鏡で、例えば20箇所のように、複数箇所測定した平均値としている。
そして、一方の端子電極部材5の中央領域5B上に、円柱状セラミックス4を載置して径方向内側面と円柱状セラミックス4の端面とを接触させる。また、周縁部5Aと筒型セラミックス7の端面との間にロウ材8を挟んだ状態で、筒型セラミックス7を他方の端子電極部材5の周縁部5A上に載置する。
さらに円柱状セラミックス4の上方が中央領域5Bと対向するように端子電極部材5を載置して径方向内側面と端子電極部材5とを接触させる。そして、周縁部5Aと筒型セラミックス7の端面との間にロウ材8を挟んだ状態とする。
このようにして製造したサージアブソーバ1を、例えば、図3に示すように、プリント基板等の基板B上に筒型セラミックス7の一側面である実装面7Aを基板B上に載置し、基板Bと一対の端子電極部材5の外面とを半田Sによって接着固定して使用する。
なお、ここで説明する実施形態はその基本的構成が上述した第1の実施形態と同様であり、上述の第1の実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図4においては、図1と同一構成要素に同一符号をし、この説明を省略する。
例えば18−8ステンレスの場合、この一対のキャップ電極23の表面は、所定酸素濃度に制御された還元雰囲気で700℃、40分間酸化処理を行うことにより、表面にCrが富化した酸化膜23Bが0.6μm形成されている。
まず、一対の端子電極部材22に対し焼鈍処理を施した後、抜き打ち加工によって一体成形する。
そして、一対のキャップ電極23の表面に、所定酸素濃度に制御された還元雰囲気で700℃、40分間酸化処理を行うことにより酸化膜表面にCrが10%以上に富化した平均膜厚0.6μmの酸化膜23Bを形成させる。ここで、酸化膜23B表面のCr富化は、オージェ分光分析による表面分析にて、例えば5箇所のように複数箇所測定した平均値を得ることで確認している。
その後、一対のキャップ電極23を円柱状セラミックス4の両端に係合させ、第1の実施形態と同様の方法でサージアブソーバ20を製造する。
なお、ここで説明する実施形態は、その基本的構成が上述した第2の実施形態と同様であり、上述の第2の実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図5においては、図4と同一構成要素に同一符号を付し、この説明を省略する。
このロウ材33は、図5(b)に示すように、一対の端子電極部材32とキャップ電極23との接触面に形成された間隙34を埋める充填部35と、キャップ電極23の両端でキャップ電極23の外周面を保持する保持部36とを備えている。
なお、保持部36の高さhは、キャップ電極23の高さよりも低く形成されている。これにより、キャップ電極23の互いに対向する面が、主放電面23Aとなる。
まず、上述した第2の実施形態と同様に一対のキャップ電極23の表面に酸化膜23Bを形成し、円柱状セラミックス4の両端に係合させる。
そして、端子電極部材32の一面に保持部36を形成するのに十分な量のロウ材33を塗布し、端子電極部材32の中央領域上に、キャップ電極23が係合された円柱状セラミックス4を載置して端子電極部材32とキャップ電極23とを接触させる。次に、筒型セラミックス7の端面を載置する。
さらに、筒型セラミックス7のもう一方の端面にロウ材33が塗布されたもう一方の端子電極部材32を載置することで仮組みの状態とする。
その後、上述した第1の実施形態と同様に冷却工程を行ってサージアブソーバ30を製造する。
なお、本実施形態において、ロウ材33と同じ部材によって保持部36及び充填部35を形成していたが、充填部35がロウ材33とは異なる材料によって形成されていてもよく、例えば活性銀ロウのように酸化膜23Bと端子電極部材32とを接着可能である導電性の接着剤であってもよい。このようにすることで、キャップ電極23と端子電極部材32とが接着し、主放電電極部材31と導電性被膜3とのより十分なオーミックコンタクトを得ることができる。したがって、サージアブソーバ30の放電開始電圧などの電気特性が安定する。
また、保持部36も充填部35と同様にロウ材33とは異なる材料で形成されてもよく、例えばロウ材33や活性銀ロウに対してぬれにくいガラス材を用いてもよい。このようにすることで、円柱状セラミックス4がより確実に端子電極部材32の中央付近またはその周辺部に固定される。
なお、ここで説明する実施形態は、その基本的構成が上述した第1の実施形態と同様であり、上述の第1の実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図6においては、図1と同一構成要素に同一符号を付し、この説明を省略する。
なお、この一対の突出支持部材42の表面は、上述した第1の実施形態と同様の酸化処理により酸化膜42Cが0.6μm形成されており、互いに対向する面である底面42Aが主放電面となっている。
なお、ここで説明する実施形態は、その基本的構成が上述した第1の実施形態と同様であり、上述の第1の実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図7においては、図1と同一構成要素に同一符号を付し、この説明を省略する。
すなわち、サージアブソーバ50は、導電性被膜3が分割形成された円柱状セラミックス4と、この円柱状セラミックス4の両端に配置された主放電電極部材51と、この主放電電極部材51と共に円柱状セラミックス4を封止するガラス管52とを備えている。
この一対のキャップ電極55の表面は、上述した第1の実施形態と同様の酸化処理により酸化膜55Aが0.6μm形成されており、互いに対向する面が主放電面55Bとなっている。
ガラス管52は、円柱状セラミックス4及び一対のキャップ電極55を覆うように配置され、両端からリード線56が突出している。
なお、ここで説明する実施形態は、その基本的構成が上述した第5の実施形態と同様であり、上述の第5の実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図8においては、図7と同一構成要素に同一符号を付し、この説明を省略する。
クリップ電極65の表面は、上述した第1の実施形態と同様の酸化処理により酸化膜65Aが0.6μm形成されており、互いに対向する面が主放電面65Bとなっている。そして、このクリップ電極65が、板状セラミックス63を挟持することによって、導電性被膜62とクリップ電極65との良好なオーミックコンタクトが得られるように構成されている。
具体的には、実施例として、図9に示されるようなサージ電流を繰り返しサージアブソーバに所定回数印加して、その時のギャップ間での放電開始電圧(V)を測定した結果を図10に示す。
例えば、図11に示すように、一対の板バネ導体109の互いに対向する面である主放電面109Aに上述した第1の実施形態と同様の酸化処理によって酸化膜109Bを形成したサージアブソーバ70であってもよい。このようにしても上述と同様の作用、効果を有する。
また、導電性被膜は、Ag(銀)、Ag(銀)/Pd(パラジウム)合金、SnO2(酸化スズ)、Al(アルミニウム)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Ti(チタン)、Ta(タンタル)、W(タングステン)、SiC(炭化シリコン)、BaAl(バリウム・アルミナ)、C(炭素)、Ag(銀)/Pt(白金)合金、TiO(酸化チタン)、TiC(炭化チタン)、TiCN(炭窒化チタン)等でもよい。
また、主放電電極部材は、CuやNi系の合金でもよい。
また、筒型セラミックス両端面のメタライズ層は、Ag(銀)、Cu(銅)、Au(金)でもよく、また、メタライズ層を用いず活性金属ロウ材だけで封止してもよい。
また、封止ガスは、所望の電気特性を得るために組成等を調整され、例えば、大気(空気)でもよく、Ar(アルゴン)、N2(窒素)、Ne(ネオン)、He(ヘリウム)、Xe(キセノン)、H2(水素)、SF6、CF4、C2F6、C3F8、CO2(二酸化炭素)等、及びこれらの混合ガスでもよい。
2、61、101 放電ギャップ
3、62、102 導電性被膜
4 円柱状セラミックス(絶縁性部材)
5、21、31、41、51、64、105 主放電電極部材
5A 周縁部
6、106 封止ガス
7、107 筒型セラミックス(絶縁性管)
8、33 ロウ材
9、24 突出支持部
9A、23A、55B、65B、109A 主放電面
9B、23B、42C、55A、65A、109B 酸化膜
42A 底面(主放電面)
52 ガラス管(絶縁性管)
63、103 板状セラミックス(絶縁性部材)
Claims (4)
- 放電ギャップを介して導電性被膜が分割形成された絶縁材部材と、対向配置され前記導電性被膜に接触する一対の主放電電極部材と、該一対の主放電電極部材を対向に配して前記絶縁材部材を内部に封止ガスと共に封止する絶縁性管とを備えたサージアブソーバであって、
前記一対の主放電電極部材の主放電面に、酸化処理による酸化膜が形成されていることを特徴とするサージアブソーバ。 - 周面に中央の放電ギャップを介して導電性被膜が分割形成された柱状の絶縁性部材と、該絶縁性部材の両端に対向配置され前記導電性被膜に接触する一対の主放電電極部材と、前記一対の主放電電極部材を両端に配して前記絶縁性部材を内部に封止ガスと共に封止する絶縁性管とを備えたサージアブソーバであって、
前記主放電電極部材が、前記絶縁性管の端面とロウ材で接着される周縁部と、
前記絶縁性管の内側かつ軸方向に突出すると共に径方向内側面で前記絶縁性部材を支持する突出支持部とを備え、
前記一対の主放電電極部材の前記突出支持部の対向する面である主放電面に、酸化処理による酸化膜が形成されていることを特徴とするサージアブソーバ。 - 前記酸化膜の平均膜厚が、0.01μm以上2.0μm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のサージアブソーバ。
- 前記放電電極部材が、Crを含む部材であって、前記酸化膜表面にCrが表面富化されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のサージアブソーバ。
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