JP3122358U - 放電管 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板へ実装する際に放電管が転がることがなく、実装作業が容易な放電管を実現する。
【解決手段】絶縁材より成る円筒状のケース部材12の両端開口部を、一対の封止電極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て成る放電管10であって、上記一対の封止電極14，14は、気密外囲器16内に配置される放電電極部18と、ケース部材12の端面に接してケース部材12の開口部を閉塞する接合部20を備えており、上記一対の封止電極14，14の接合部20の周縁20ａはケース部材12の端面から外方へ張り出すと共に、一方の封止電極14の接合部20の外形は円形状と成され、他の一方の封止電極14の接合部20の外形は隅丸の略正四角形状と成されている。
【選択図】図１

Description

この考案は、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、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）として使用される放電管に係り、特に、回路基板への表面実装に適した放電管に関する。

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６及び図７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、円筒状のケース部材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。図７に示すように、蓋部材64の接合部70は円盤状と成されている。
また、上記ケース部材62の内壁面74の円周方向に、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。

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。尚、上記放電ガス中に、ハロゲン、ＳＦ_６ 、ＣＯ_２ 、Ｏ_２ 、Ｈｇ等の負極性ガスやＨ_２等の消イオン時間の早いガスを混合することにより、放電後に持続放電に至る続流現象を防止することができる。

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。

上記放電管60は、放電電極を兼ねた一対の蓋部材64，64と回路基板82とをハンダ84を介して接続することにより、回路基板82への表面実装が可能である。
特開２００３−７４２０号

上記放電管60は全長がミリ単位の大きさであるが、円筒状のケース部材62の両端面に、放電電極を兼ねた一対の蓋部材64，64の円盤状の接合部70を接合させて成り、その外形が円形状と成されていることから、回路基板82へ実装する際に放電管60が転がり易いため位置決めが難しく、放電管60の実装作業が困難であった。

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、回路基板へ実装する際に放電管が転がることがなく、実装作業が容易な放電管を実現することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る放電管は、絶縁材よりなる円筒状のケース部材の両端開口部を、一対の封止電極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て成る放電管であって、上記一対の封止電極は、気密外囲器内に配置される放電電極部と、ケース部材の端面に接してケース部材の開口部を閉塞する接合部を備えており、上記一対の封止電極の接合部の周縁はケース部材の端面から外方へ張り出すと共に、一方の封止電極の接合部の外形は多角形状又は略多角形状と成され、他の一方の封止電極の接合部の外形は円形状と成されていることを特徴とする。

また、請求項２に係る放電管は、一方の封止電極の接合部の外形が正多角形状又は略正多角形状と成され、また、外形が円形状と成された他の一方の封止電極の接合部が、外形が正多角形状又は略正多角形状と成された封止電極の接合部の全ての辺に内接する位置関係と成されていることを特徴とする。例えば、一方の封止電極の接合部の外形が正四角形状又は略正四角形状と成され、また、外形が円形状と成された他の一方の封止電極の接合部が、外形が正四角形状又は略正四角形状と成された封止電極の接合部の四辺に内接する位置関係と成されている場合が該当する。

本考案に係る放電管にあっては、一対の封止電極の接合部の周縁が、ケース部材の端面から外方へ張り出すと共に、一方の封止電極の接合部の外形が多角形状又は略多角形状と成されていることから、回路基板へ実装する際に放電管が転がることを防止でき、実装作業を容易に行うことができる。
尚、本考案の放電管において、一方の封止電極の接合部の外形を多角形状又は略多角形状と成すと共に、他の一方の封止電極の接合部の外形を円形状と成したのは次の理由による。すなわち、両方の封止電極の接合部の外形を共に多角形状又は略多角形状と成した場合にも放電管の転がりは防止できるものの、両方の封止電極が正確に対称な位置関係となるようにケース部材に取付されていない場合には、放電管を実装した際に一方の封止電極が回路基板から浮き上がる等してガタツキが生じ、実装時の安定性に欠けることとなる。これに対し、本考案の如く、他の一方の封止電極の接合部の外形を円形状としておけば、外形が多角形状又は略多角形状と成された一方の封止電極の接合部を回路基板上に載置すると、円形状と成された他の一方の封止電極の接合部も回路基板に確実に当接・載置されるため、放電管を回路基板に安定的に実装できる。

また、一方の封止電極の接合部の外形を正多角形状（例えば正四角形状）又は略正多角形状（例えば略正四角形状）と成し、また、外形が円形状と成された他の一方の封止電極の接合部が、外形が正多角形状（例えば正四角形状）又は略正多角形状（例えば略正四角形状）と成された封止電極の接合部の全ての辺に内接する位置関係と成すことにより、放電管を回路基板に実装した場合、放電管を回路基板の表面と平行に配置することができ、実装時の安定性が向上する。

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、一対の封止電極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。

上記封止電極14，14は、気密外囲器16の中心に向けて突出して気密外囲器16内に配置される放電電極部18と、ケース部材12の端面に接してケース部材12の開口部を閉塞する接合部20を備えており、両封止電極14，14の放電電極部18，18間には放電間隙22が形成されている。封止電極14，14の上記接合部20の周縁20ａは、ケース部材12の端面から外方へ張り出している。
図３及び図４に示すように、一方の封止電極14の接合部20の外形は円形状と成され、他の一方の封止電極14の接合部20の外形は隅丸の略正四角形状と成されている。
また、外形が円形状と成された一方の封止電極14の接合部20が、外形が略正四角形状と成された他方の封止電極14の接合部20の四辺に内接する位置関係と成されている。

放電電極部18と接合部20を備えた上記封止電極14，14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、上記封止電極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の表面には凹部29が形成されており、該凹部29内面に、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）、チタン（Ｔｉ）及びモリブデン酸カリウム（Ｋ_２ＭｏＯ_４）の混合物が含有された被膜30で構成することができる。
この被膜30は、臭化セシウムの粉末とチタンの粉末とモリブデン酸カリウムの粉末の混合物を、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、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。また、臭化セシウムの添加された上記バインダー中に、チタンの粉末及びモリブデン酸カリウムの粉末を加えて混合したものを、放電電極部18表面に塗布して形成することもできる。
この場合、臭化セシウム、チタン及びモリブデン酸カリウムの混合割合は、臭化セシウムが１０〜７０重量％、チタンが１０〜７０重量％、モリブデン酸カリウムが１０〜７０重量％と成すのが好ましい。
また、臭化セシウム、チタン及びモリブデン酸カリウムの混合物と、バインダーとの配合割合は、臭化セシウム、チタン及びモリブデン酸カリウムの混合物が０．０１〜４０重量％、バインダーが９９．９９〜６０重量％と成される。
尚、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、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。

本考案の上記放電管10は、一対の封止電極14，14の接合部20，20と回路基板31とをハンダ33を介して接続することにより、回路基板31への表面実装が可能である。

本考案の上記放電管10にあっては、上記一対の封止電極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の両端と封止電極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。

尚、放電時の衝撃でスパッタされた被膜30の構成材料が、トリガ放電膜28に付着・堆積することによりトリガ放電膜28のトリガ放電（沿面コロナ放電）生成機能が毀損し、その結果、初期放電開始電圧が上昇して、初期放電遅れを生じることがある。
トリガ放電膜28に付着・堆積する被膜30の構成材料の量を少なくするためには、被膜30とケース部材12内壁面24との距離は大きい方が良いことから、被膜30が被着される上記凹部29の径ｄ（図２参照）をできるだけ小さくするのが良い。一方、凹部29の径ｄが小さすぎると被膜30の被着面積が小さくなり、その結果、集中放電が生成して
放電特性の劣化を生じることとなる。
以上のことから、被膜30の構成材料がトリガ放電膜28に付着・堆積することに起因する初期放電遅れを防止するため、上記凹部29の径ｄは、集中放電が生成されない範囲内において、できるだけ小さくなるよう適宜設定される。

而して、本考案の放電管10にあっては、封止電極14，14の接合部20の周縁20ａが、ケース部材12の端面から外方へ張り出すと共に、一方の封止電極14の接合部20の外形が略正四角形状と成されていることから、回路基板31へ実装する際に放電管10が転がることを防止でき、実装作業を容易に行うことができる。
尚、本考案の放電管10において、一方の封止電極14の接合部20の外形を「略正四角形状」と成すと共に、他の一方の封止電極14の接合部20の外形を「円形状」と成したのは次の理由による。すなわち、両方の封止電極14の接合部20の外形を共に「略正四角形状」と成した場合にも放電管10の転がりは防止できるものの、両方の封止電極14が正確に対称な位置関係となるようにケース部材12に取付されていない場合には、放電管10を実装した際に一方の封止電極14が回路基板31から浮き上がる等してガタツキが生じ、実装時の安定性に欠けることとなる。これに対し、本考案の如く、他の一方の封止電極14の接合部20の外形を「円形状」としておけば、「略正四角形状」と成された一方の封止電極14の接合部20を回路基板31上に載置すると、「円形状」と成された他方の封止電極14の接合部20も回路基板31に確実に当接・載置されるため、放電管10を回路基板31に安定的に実装できる。

また、本考案の放電管10は、外形が円形状と成された一方の封止電極14の接合部20が、外形が略正四角形状と成された他方の封止電極14の接合部20の四辺に内接する位置関係と成されているので、放電管10を回路基板31に実装した場合、放電管10を回路基板31の表面と平行に配置することができ、実装時の安定性が向上する。

上記においては、一方の封止電極14の接合部20の外形を「隅丸の略正四角形状」と成した場合を例に挙げて説明したが、「角を面取りした略正四角形状」、「正四角形状」、「四角形状」等であっても勿論良い。更に、三角形状や六角形状等、要するに、多角形状、或いは略多角形状と成されていれば良い。
尚、一方の封止電極14の接合部20の外形を「正多角形状」又は「略正多角形状」と成した場合には、外形が円形状と成された他方の封止電極14の接合部20が、外形が「正多角形状」又は「略正多角形状」と成された封止電極14の接合部20の全ての辺に内接する位置関係と成すことにより、放電管10を回路基板31に実装した場合、放電管10を回路基板31の表面と平行に配置することができ、実装時の安定性が向上する。

図５は、本考案に係る上記放電管10の変形例を示す要部拡大断面図であり、該放電管10の変形例は、放電電極部18の上記凹部29内面に、有底の穴部32を多数形成すると共に、上記凹部29及び穴部32内面に電子放出特性が良好な物質を含有した上記被膜30を形成した点に特徴を有するものである。
而して、この放電管10の変形例にあっては、放電電極部18の凹部29内面に多数の穴部32を形成し、凹部29及び穴部32内面に被膜30を形成したことにより、被膜30と放電電極部18との密着力が向上し、放電時の衝撃による被膜30のスパッタが抑制される。その結果、スパッタに起因する被膜30の仕事関数の変化が防止され、初期放電遅れを抑制することができる。

上記においては、電子放出特性が良好な物質を含有した上記被膜30として、臭化セシウム、チタン及びモリブデン酸カリウムの混合物が含有された被膜30を例示したが、本考案はこれに限定されるものではない。
例えば、上記被膜30を、臭化セシウムとチタンの混合物が含有された被膜、臭化セシウムと酸化マグネシウムの混合物が含有された被膜、臭化セシウム、酸化マグネシウム及びチタンの混合物が含有された被膜、臭化セシウム、チタン及びタングステン酸カリウムの混合物が含有された被膜で構成することもできる。

本考案に係る放電管を示す概略断面図である。 図１のＢ−Ｂ概略断面図である。 図１のＣ−Ｃ概略断面図である。 図１のＤ−Ｄ概略断面図である。 本考案に係る放電管の変形例を示す要部拡大断面図である。 従来の放電管を示す概略断面図である。 図６のＡ−Ａ概略断面図である。

符号の説明

10 放電管
12 ケース部材
14 封止電極
16 気密外囲器
18 放電電極部
20 接合部
22 放電間隙
26 微小放電間隙
28 トリガ放電膜
29 凹部
30 被膜
32 穴部

Claims (3)

1. 絶縁材よりなる円筒状のケース部材の両端開口部を、一対の封止電極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て成る放電管であって、上記一対の封止電極は、気密外囲器内に配置される放電電極部と、ケース部材の端面に接してケース部材の開口部を閉塞する接合部を備えており、上記一対の封止電極の接合部の周縁はケース部材の端面から外方へ張り出すと共に、一方の封止電極の接合部の外形は多角形状又は略多角形状と成され、他の一方の封止電極の接合部の外形は円形状と成されていることを特徴とする放電管。
2. 一方の封止電極の接合部の外形が正多角形状又は略正多角形状と成され、また、外形が円形状と成された他の一方の封止電極の接合部が、外形が正多角形状又は略正多角形状と成された封止電極の接合部の全ての辺に内接する位置関係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。
3. 一方の封止電極の接合部の外形が正四角形状又は略正四角形状と成され、また、外形が円形状と成された他の一方の封止電極の接合部が、外形が正四角形状又は略正四角形状と成された封止電極の接合部の四辺に内接する位置関係と成されていることを特徴とする請求項２に記載の放電管。
   
   

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