JP3140979U - 放電管 - Google Patents

Abstract

【課題】水素を含有させて放電ガスを構成すると共に、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）を含有させて被膜80を構成して成る放電管において、早期点弧の発生を抑制することができる放電管を実現する。
【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、該気密外囲器16内に水素を含有した放電ガスを封入し、また、上記蓋部材14，14の放電電極部18，18間に放電間隙22を形成すると共に、ケース部材12の内壁面24に、その両端が、蓋部材14，14と微小放電間隙26を隔てて配置された複数のトリガ放電膜28を形成し、さらに、上記放電電極部18の表面に、ヨウ化ナトリウム及びモリブデン酸セシウムを含有した被膜30を形成した。
【選択図】図１

Description

この考案は放電管に係り、特に、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。
この放電管60は、図１０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、上記放電ガス中に、放電遅れの防止に効果がある水素を含有させることが行われている。
しかしながら、上記被膜80がヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）を含有させて構成されている場合、水素を含有した放電ガス中においては、規定電圧より低い電圧で放電してしまう早期点弧を生じることがあった。

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、水素を含有させて放電ガスを構成すると共に、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）を含有させて被膜80を構成して成る放電管において、早期点弧の発生を抑制することができる放電管を実現することにある。

本考案者らは、被膜に含有させる材料について種々検討を試みた結果、被膜中にモリブデン酸セシウム（Ｃｓ_２ＭｏＯ_４）を含有した場合に、早期点弧の発生を抑制することが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、本考案に係る第１の放電管は、複数の放電電極を放電間隙を隔てて配置すると共に、これを水素を含有した放電ガスと共に気密外囲器内に封入し、また、上記放電電極の表面に、ヨウ化ナトリウムを含有した被膜を形成して成る放電管において、上記被膜中にモリブデン酸セシウムを含有せしめたことを特徴とする。

また、本考案に係る第２の放電管は、円筒状のケース部材の両端開口部を、放電電極を兼ねた一対の蓋部材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、該気密外囲器内に水素を含有した放電ガスを封入し、また、気密外囲器内に配置される上記蓋部材の放電電極部間に放電間隙を形成すると共に、上記ケース部材の内壁面に、その両端が上記蓋部材と微小放電間隙を隔てて配置された複数のトリガ放電膜を形成し、さらに、上記放電電極部の表面に、ヨウ化ナトリウムを含有した被膜を形成して成る放電管において、上記被膜を、円筒状のケース部材の内壁面と同心の円上に配置形成した多数の穴部内面に形成すると共に、上記被膜中にモリブデン酸セシウムを含有せしめたことを特徴とする。

上記ヨウ化ナトリウムとモリブデン酸セシウムの含有割合は、ヨウ化ナトリウムが０．０１〜４０重量％、モリブデン酸セシウムが０．０１〜４０重量％と成すのが好ましい。

本考案に係る上記第１の放電管及び第２の放電管にあっては、ヨウ化ナトリウムを含有した被膜中にモリブデン酸セシウムを含有せしめたことにより、水素を含有した放電ガスを用いた場合であっても、早期点弧の発生を抑制することができる。

尚、放電時の衝撃で被膜はスパッタされやすく、スパッタで飛散した被膜の構成材料（以下、スパッタ飛散物と称する）がケース部材の内壁面やトリガ放電膜に付着・堆積することが、放電開始電圧の不安定化をもたらす原因であり、特に、スパッタ飛散物の堆積量が、ケース部材の内壁面やトリガ放電膜の箇所毎にバラバラであることが、放電開始電圧の不安定化を促進する大きな要因となっている。
しかしながら、本考案に係る第２の放電管にあっては、被膜が形成される多数の穴部を、円筒状のケース部材の内壁面と同心の円上に配置形成したので、同一の円上に配置された各穴部とケース部材の内壁面との距離は全て同一となる。
このため、ケース部材の内壁面の特定の箇所及び特定のトリガ放電膜において、スパッタ飛散物の堆積量に多少の差が生じることを抑制でき、ケース部材の内壁面及びトリガ放電膜へのスパッタ飛散物の堆積量が平準化されるので、放電開始電圧の安定化を実現できる。

図１及び図２に示す本考案に係る第１の放電管10は、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略円柱状の放電電極部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度の等間隔で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、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とモリブデン酸セシウム（Ｃｓ_２ＭｏＯ_４）が含有された被膜30が形成されている。
この被膜30は、ヨウ化ナトリウムの粉末と、モリブデン酸セシウムの粉末を、珪酸ナトリウム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、ヨウ化ナトリウムとモリブデン酸セシウムの含有割合は、ヨウ化ナトリウムが０．０１〜４０重量％、モリブデン酸セシウムが０．０１〜４０重量％と成すのが、早期点弧の抑制効果向上の観点から好ましい。
また、ヨウ化ナトリウム及びモリブデン酸セシウムと、バインダーとの配合割合は、ヨウ化ナトリウム及びモリブデン酸セシウムが１０〜９０重量％、バインダーが１０〜９０重量％と成される。
尚、バインダー中の珪酸ナトリウムと純水との配合割合は、珪酸ナトリウムが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、放電遅れの防止に効果がある水素を含有した放電ガスが封入されている。この放電ガスは、例えば、ネオン（Ｎｅ）とアルゴン（Ａｒ）の混合ガス中に、水素（Ｈ_２）を混合して構成することができる。

本考案の上記第１の放電管10にあっては、放電電極を兼ねた上記一対の蓋部材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するのである。

而して、本考案の第１の放電管10にあっては、ヨウ化ナトリウムを含有した被膜30中にモリブデン酸セシウムを含有せしめたことにより、水素を含有した放電ガスを用いた場合であっても、早期点弧の発生を抑制することができる。

図３は、放電開始電圧が８００Ｖに設定されている本考案の放電管10（ヨウ化ナトリウムとモリブデン酸セシウムの含有割合は５：１）を、１０ｍｓ間隔で動作させた場合の放電開始電圧の推移を示すチャートである。
図３のチャートに示される通り、本考案の第１の放電管10は、早期点弧が発生することなく、安定した放電開始電圧が得られている。

図４乃至図７は、本考案に係る第２の放電管40を示すものであり、この第２の放電管40は、放電電極部18の表面に、略半球状の穴部29を多数形成し、各穴部29内面に、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とモリブデン酸セシウム（Ｃｓ_２ＭｏＯ_４）が含有された上記被膜30を形成した点に特徴を有するものであり、その他の構成は、上記第１の放電管10と実質的に同一である。
図５及び図７に示すように、上記穴部29は、円筒状のケース部材12の内壁面24と同心の円（以下、同心円と称する）Ｘ，Ｙ上に等間隔で配置形成されている。すなわち、同心円Ｘ上に、３０度の等間隔で１２個の穴部29が形成され、また、同心円Ｙ上に、９０度の等間隔で４個の穴部29が形成されている。また、円筒状のケース部材12の円心の位置にも１個の穴部29が配置形成されている。
尚、図５及び図７の同心円Ｘ，Ｙは説明の便宜上示した仮想円である。

尚、放電電極部18の表面に形成する穴部29の形状は、上記した「略半球状」に限定されるものではなく、図８及び図９の第２の放電管40の変形例に示すように、「略直方体状」であっても良い。
もっとも、穴部29を「略半球状」と成した場合の方が、被膜30の状態が安定化し、放電特性のバラツキを低減することができるので好ましい。すなわち、穴部29を「略半球状」と成した場合には、穴部29の全方向から表面張力が均等に掛かり、その結果、被膜30が全方向に均等に形成されるため、被膜30の状態が安定化し、放電特性のバラツキを低減することができるのである。

本考案の上記第２の放電管40にあっても、上記第１の放電管10と同様に、ヨウ化ナトリウムを含有した被膜30中にモリブデン酸セシウムを含有せしめたことにより、水素を含有した放電ガスを用いた場合であっても、早期点弧の発生を抑制することができる。

尚、放電時の衝撃で上記被膜30はスパッタされやすく、スパッタ飛散物がケース部材12の内壁面24やトリガ放電膜28に付着・堆積することが、放電開始電圧の不安定化をもたらす原因であり、特に、スパッタ飛散物の堆積量が、ケース部材12の内壁面24やトリガ放電膜28の箇所毎にバラバラであることが、放電開始電圧の不安定化を促進する大きな要因となっている。
而して、本考案に係る第２の放電管40にあっては、被膜30が形成される多数の穴部29を、円筒状のケース部材12の内壁面24と同心の円Ｘ，Ｙ上に配置形成したので、同一の円Ｘ又はＹ上に配置された各穴部29とケース部材12の内壁面24との距離は全て同一となる。
このため、ケース部材12の内壁面24の特定の箇所及び特定のトリガ放電膜28において、スパッタ飛散物の堆積量に多少の差が生じることを抑制でき、ケース部材12の内壁面24及びトリガ放電膜28へのスパッタ飛散物の堆積量が平準化されるので、放電開始電圧の安定化を実現できる。

本考案に係る第１の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。 本考案に係る第１の放電管を、１０ｍｓ間隔で動作させた場合の放電開始電圧の推移を示すチャートである。 本考案に係る第２の放電管を示す概略断面図である。 図４のＢ−Ｂ概略断面図である。 本考案に係る第２の放電管の要部拡大断面図である。 本考案に係る第２の放電管の放電電極部表面を示す拡大図である。 本考案に係る第２の放電管の変形例の放電電極部表面を示す拡大図である。 本考案に係る第２の放電管の変形例の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。

符号の説明

10 第１の放電管
12 ケース部材
14 蓋部材
16 気密外囲器
18 放電電極部
20 接合部
22 放電間隙
24 ケース部材の内壁面
26 微小放電間隙
28 トリガ放電膜
29 穴部
30 被膜
40 第２の放電管
Ｘ 円筒状のケース部材の内壁面と同心の円
Ｙ 円筒状のケース部材の内壁面と同心の円

Claims (3)

1. 複数の放電電極を放電間隙を隔てて配置すると共に、これを水素を含有した放電ガスと共に気密外囲器内に封入し、また、上記放電電極の表面に、ヨウ化ナトリウムを含有した被膜を形成して成る放電管において、上記被膜中にモリブデン酸セシウムを含有せしめたことを特徴とする放電管。
2. 円筒状のケース部材の両端開口部を、放電電極を兼ねた一対の蓋部材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、該気密外囲器内に水素を含有した放電ガスを封入し、また、気密外囲器内に配置される上記蓋部材の放電電極部間に放電間隙を形成すると共に、上記ケース部材の内壁面に、その両端が上記蓋部材と微小放電間隙を隔てて配置された複数のトリガ放電膜を形成し、さらに、上記放電電極部の表面に、ヨウ化ナトリウムを含有した被膜を形成して成る放電管において、上記被膜を、円筒状のケース部材の内壁面と同心の円上に配置形成した多数の穴部内面に形成すると共に、上記被膜中にモリブデン酸セシウムを含有せしめたことを特徴とする放電管。
3. 上記ヨウ化ナトリウムとモリブデン酸セシウムの含有割合は、ヨウ化ナトリウムが０．０１〜４０重量％、モリブデン酸セシウムが０．０１〜４０重量％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電管。

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