JP2009272196A

JP2009272196A - 放電管及びその製造方法

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Publication number: JP2009272196A
Application number: JP2008122972A
Authority: JP
Inventors: Koichi Imai; 孝一今井
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2028-05-09
Also published as: JP5047875B2

Abstract

【課題】サージ応答性及び繰り返し放電特性に優れた放電管を実現する。
【解決手段】一対の電極基体12，12の表面にエミッタ層14，14を被着形成して放電電極16，16と成し、各電極基体12，12の下端部にリード端子18，18を接続し、両放電電極16，16を所定の距離を隔てて平行に配置して放電間隙20を形成すると共に、これを気密容器22内に放電ガスと共に封入し、各放電電極16，16のリード端子18，18を気密容器22の下端封着部22ａを貫通させて外部に導出して成る放電管10であって、上記エミッタ層14を、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムの四元酸化物を含有させて構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は放電管に係り、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）として好適に使用できる放電管と、該放電管の製造方法に関する。

図２は、この種の放電管の一例を示すものであり、該放電管50は、丸棒状の電極基体52の表面にエミッタ層54を被着させて成る一対の放電電極56，56の下端にリード端子58，58を接続し、これを所定の放電間隙60を隔てて互いに平行するよう配置し、ガラス管を加工して形成した気密容器62内に、希ガスを主体とした放電ガスと共に封入し、上記リード端子58，58を気密容器62の下端封着部62ａを貫通させて外部に導出して成る。

上記エミッタ層54は、特開平９−７５４３号等に開示されているように、例えば酸化バリウム（ＢａＯ）を主成分として構成されている。

この放電管50がサージ吸収素子として使用される場合には、例えば図３に示すように、被保護回路64に接続された一対の電源ラインＬ1とグランドＧ間、及びＬ2とグランドＧ間に、リード端子58，58を介してそれぞれ挿入接続される。各放電管50には、続流防止用の保護素子としての抵抗66が直列接続されている。
而して、上記電源ラインＬ1−グランドＧ間あるいはＬ2−グランドＧ間に伝導性のコモンモード・サージが印加されると、上記放電間隙60にグロー放電を経てアーク放電が生成され、該アーク放電の大電流を通じてサージはグランドＧ側に逃がされることとなる。
特開平９−７５４３号

上記エミッタ層54は、放電特性や耐スパッタ性能の向上等を企図して形成されるものであるが、酸化バリウムを主成分としてエミッタ層54を構成して成る上記放電管50をサージ吸収素子として用いた場合、サージ応答性及び繰り返し放電特性に難点があり、サージ応答性及び繰り返し放電特性により一層優れた放電管の実現が望まれていた。

また、酸化バリウム（ＢａＯ）を主成分とする上記エミッタ層54は、硝化綿（ニトロセルロース）を酢酸ブチルに溶解させて成るバインダーに、単元炭酸塩である炭酸バリウム（ＢａＣｏ_３）の粉末を添加したものを電極基体52の表面に塗布した後、加熱し、炭酸バリウム（ＢａＣｏ_３）を熱分解させて酸化バリウム（ＢａＯ）と成すことにより形成できるものである。
しかしながら、硝化綿を酢酸ブチルに溶解させて成る上記バインダーを用いた場合、エミッタ層54の形成過程で、電極基体52，52の表面に塗布したバインダーが剥離し易いため、製造された放電管50相互間において、エミッタ層54の形成状態（厚さ、塗布面積等）が不均一となり易く、放電特性にバラツキを生じる原因となっていた。

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、サージ応答性及び繰り返し放電特性に優れた放電管を実現することにある。
また、本発明の他の目的は、放電管相互間における放電特性のバラツキを抑制できる放電管の製造方法を実現することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る放電管は、電極基体の表面にエミッタ層を形成して成る複数の放電電極を、放電間隙を隔てて配置すると共に、これを放電ガスと共に気密容器内に封入して成る放電管において、上記エミッタ層を酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムを含有させて構成したことを特徴とする。

また、本発明に係る上記放電管の製造方法は、
先ず、酢酸ブチルに硝化綿及び蓚酸ジエチルを溶解させて成るバインダーと、三元炭酸塩である（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３の粉末と、単元炭酸塩であるＭｇＣｏ_３の粉末を準備し、
次に、上記バインダー中に、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３の粉末とＭｇＣｏ_３の粉末を分散させ、
次に、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３の粉末とＭｇＣｏ_３の粉末が分散した上記バインダーを、電極基体の表面に塗布後、加熱し、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３とＭｇＣｏ_３を酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムと成すことにより、上記エミッタ層を形成することを特徴とする。
上記バインダーと、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３と、ＭｇＣｏ_３の混合比率は、バインダーが６５．６１〜７５．９３重量％、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３が２３．０３〜３２．８９重量％、ＭｇＣｏ_３が１．０５〜１．５０重量％と成すのが好ましい。

本発明に係る放電管にあっては、電極基体の表面に、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムを含有させて構成したエミッタ層を形成したことから、サージ応答性及び繰り返し放電特性に優れた放電管を実現できる。

また、本発明に係る放電管の製造方法にあっては、バインダー中に、粉体の分散性と固着力を促進させる蓚酸ジエチルを添加したことにより、三元炭酸塩である（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３の粉末と、単元炭酸塩であるＭｇＣｏ_３の粉末とをバインダー中において十分に混合できると共に、電極基体の表面に塗布したバインダーの剥離が抑制されるため、製造された放電管相互間において、エミッタ層の形成状態（厚さ、塗布面積等）が略均一化され、放電特性のバラツキを抑制することができる。

以下、添付図面に基づき、本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の一実施例に係る放電管10を示す縦断面図である。
この放電管10は、一対の丸棒状の電極基体12，12の表面にエミッタ層14，14を被着形成して放電電極16，16と成し、各電極基体12，12の下端部にデュメット線（銅被覆鉄ニッケル合金線）や４２−６合金線等より成るリード端子18，18を接続し、両放電電極16，16を所定の距離を隔てて平行に配置して放電間隙20を形成すると共に、これをガラス管の両端開口を気密封止して形成した気密容器22内に放電ガスと共に封入し、各放電電極16，16のリード端子18，18を気密容器22の下端封着部22ａを貫通させて外部に導出して成る。

上記電極基体12は、導電性に優れたニッケル（Ｎｉ）やＮｉ−Ｍｎ合金等の金属を細長い丸棒状に加工して成る。
また、上記放電ガスは、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、又は、上記希ガスあるいは不活性ガスの単体又は混合ガスに水素、六フッ化硫黄ガス、二酸化炭素を混合して成るガスで構成することができる。

上記エミッタ層14は、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の四元酸化物を含有させて構成している。酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウムは耐熱性に優れた物質であり、また、酸化マグネシウムは耐イオン衝撃に優れた物質である。エミッタ層14に上記酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムの四元酸化物を含有させることにより、サージ応答性及び繰り返し放電特性に優れた放電管が実現される。
尚、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の混合割合は、酸化バリウムが７６．６３〜８４．７０重量％、酸化ストロンチウムが１２．９〜１４．３重量％、酸化カルシウムが１．３２〜１．４６重量％、酸化マグネシウムが４．１４〜４．５７重量％と成すのが、サージ応答性及び繰り返し放電特性の向上の観点から好ましい。

本発明の上記放電管10がサージ吸収素子として使用される場合には、例えば図３に示すように、被保護回路64に接続された一対の電源ラインＬ1とグランドＧ間、及びＬ2とグランドＧ間に、リード端子58，58を介してそれぞれ挿入接続される。各放電管10には、続流防止用の保護素子としての抵抗66が直列接続されている。
而して、上記電源ラインＬ1−グランドＧ間あるいはＬ2−グランドＧ間に伝導性のコモンモード・サージが印加されると、上記放電間隙20にグロー放電を経てアーク放電が生成され、該アーク放電の大電流を通じてサージはグランドＧ側に逃がされることとなる。

而して、本発明の放電管10にあっては、電極基体12の表面に、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムの四元酸化物を含有させて構成したエミッタ層14を形成したことにより、サージ応答性及び繰り返し放電特性に優れた放電管を実現できる。
上記の通り、エミッタ層14を構成する酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウムは耐熱性に優れた物質であり、また、酸化マグネシウムは耐イオン衝撃に優れた物質であることから、これら酸化物をエミッタ層14に含有させることにより、エミッタ層14のスパッタや熱劣化が防止され、サージ応答性及び繰り返し放電特性の向上に寄与するものである。

以下において、上記エミッタ層14の形成方法について説明する。
先ず、酢酸ブチルに硝化綿（ニトロセルロース）及び蓚酸ジエチルを溶解させて成るバインダーと、三元炭酸塩である（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３の粉末と、単元炭酸塩であるＭｇＣｏ_３の粉末を準備する。
上記バインダー中の酢酸ブチル、硝化綿、蓚酸ジエチルの混合比率は、酢酸ブチルが９１．３２〜９１．４９重量％、硝化綿が０．２８〜０．４６重量％、蓚酸ジエチルが８．２２〜８．２３重量％と成される。

次に、上記バインダー中に、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３の粉末とＭｇＣｏ_３の粉末を添加後、撹拌して、バインダー中に（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３の粉末とＭｇＣｏ_３の粉末を分散させる。
尚、バインダーと、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３と、ＭｇＣｏ_３の混合比率は、バインダーが６５．６１〜７５．９３重量％、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３が２３．０３〜３２．８９重量％、ＭｇＣｏ_３が１．０５〜１．５０重量％と成される。

次に、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３の粉末とＭｇＣｏ_３の粉末が分散した上記バインダーを、電極基体12の表面に塗布した後、８００〜１２００℃で加熱することにより、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３とＭｇＣｏ_３を熱分解させて、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムと成す。
以上の結果、電極基体12表面に、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムが含有された上記エミッタ層14が形成される。

本発明方法にあっては、バインダー中に、粉体の分散性と固着力を促進させる蓚酸ジエチルを添加したことにより、三元炭酸塩である（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３の粉末と、単元炭酸塩であるＭｇＣｏ_３の粉末とをバインダー中において十分に混合できると共に、電極基体12の表面に塗布したバインダーの剥離が抑制されるため、製造された放電管10相互間において、エミッタ層14の形成状態（厚さ、塗布面積等）が略均一化され、放電特性のバラツキを抑制することができる。

本発明に係る放電管を示す縦断面図である。従来の放電管を示す正面図である。本発明に係る放電管及び従来の放電管をサージ吸収素子として用いた例を示す回路図である。

符号の説明

10 放電管
12 電極基体
14 エミッタ層
16 放電電極
18 リード端子
20 放電間隙
22 気密容器

Claims

電極基体の表面にエミッタ層を形成して成る複数の放電電極を、放電間隙を隔てて配置すると共に、これを放電ガスと共に気密容器内に封入して成る放電管において、上記エミッタ層を酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムを含有させて構成したことを特徴とする放電管。
請求項１に記載の放電管の製造方法であって、
先ず、酢酸ブチルに硝化綿及び蓚酸ジエチルを溶解させて成るバインダーと、三元炭酸塩である（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３の粉末と、単元炭酸塩であるＭｇＣｏ_３の粉末を準備し、
次に、上記バインダー中に、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３の粉末とＭｇＣｏ_３の粉末を分散させ、
次に、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３の粉末とＭｇＣｏ_３の粉末が分散した上記バインダーを、電極基体の表面に塗布後、加熱し、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３とＭｇＣｏ_３を酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムと成すことにより、上記エミッタ層を形成することを特徴とする放電管の製造方法。
上記バインダーと、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３と、ＭｇＣｏ_３の混合比率は、バインダーが６５．６１〜７５．９３重量％、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｃｏ_３が２３．０３〜３２．８９重量％、ＭｇＣｏ_３が１．０５〜１．５０重量％であること特徴とする請求項２に記載の放電管の製造方法。