JP5566440B2 - ガス放電管 - Google Patents

Description

（技術分野）
本発明は、容量性の放電回路の通信ネットワークの電圧制御式の切り替えのためのサージ電圧保護装置等の様々な用途に用いられる、サージアレスタ、ガスアレスタ、高輝度放電管、火花間隙、スイッチング火花間隙、トリガ火花間隙を含む、ガス放電管の分野に関し、特に高い選択性、良い性能を示し、より環境にやさしい、新しいタイプのそのようなデバイスに関する。特に、本発明は、そのようなガス放電管の絶縁部分の設計に関する。

（発明の背景）
電子機器は、長い信号線または長い電力線、アンテナ等に接続されるとき、稲妻または電磁パルス（ＥＭＰ）によって引き起こされる電磁誘導によって生成される、過渡現象にさらされる。サージアレスタは、過渡現象におけるエネルギーを吸収することによって、または機器を接地に接続することによって、機器をダメージから保護する。サージアレスタは、自己回復性を有すること、反復的な過渡現象に対処できること、およびフェールセーフであり得ることが要求される。重要な特性は、点火速度および点火選択性であり、言い換えると、サージアレスタは、遅延なく機能しながらも感度が高過ぎず、通常の通信信号によってトリガされなければならない。これらの特性は、経時的に変化せず、着火間隔に依存しないものであるべきである。さらに、サージアレスタは、高く均一の品質の大量生産に適したものであるべきである。

ガスが充満された放電管は、電子機器を保護するために用いられるが、例えば、ビーマー（ｂｅａｍｅｒ）および自動車用部品（例えば、ガス放電ヘッドライト）において、電力スイッチング回路におけるスイッチングデバイスとしても頻繁に用いられ得る。その他の応用分野は、電気通信およびデータ通信、オーディオ／ビデオ機器、電源、溶接機器、ガスの加熱および家庭用ガス器具（例えば、調理器具）のための電気点火装置、産業用デバイス、医療用デバイス、建築用、セキュリティ用、および軍事用のアプリケーションである。

初期のサージアレスタは、空隙またはマイカ層によって分離された、２つの固体のグラファイトの電極から構成されていた。しかしながら、これらは、現代のサージアレスタに対しては、サイズ、信頼性、性能、および製造技術に関して、比べるべくもない。

現代の従来型サージアレスタは、ガスが充満された放電管であり、この放電管は、１つまたはいくつかの放電経路または放電間隙を有し、通常、２つの端部の電極、ならびにオプションとして、１つの追加的な電極（中央の電極および１つまたは２つの中空の円筒形の絶縁体の形態であって、セラミック、適切な重合体、ガラス等の電気的絶縁性の材料から構成される）を含む。通常、２つの電極のサージアレスタにおける絶縁体は、２つの側における端部の電極に半田付けされ、それらを気密に接合する。

従来のサージアレスタを製造するための１つの方法は、例えば、特許文献１に概説されている。特許文献１にしたがうと、製造プロセスは、別のガスと混合された軽いガスにおいて（前者のガスは、管の意図された機能に関し、後者のガスよりも重いことが望ましい）、実質的に周囲の圧力で管のコンポーネントを適切な温度で封止することと、周囲の圧力よりも下に管の圧力を外的に下げ、同時に、重いガスが拡散および／または流出を介して管の壁をわずかにしか通過せず封じ込められた軽いガスが壁を介して拡散および／または流出し得る程度にまで温度を下げ、圧力の差の結果として、軽いガスが管の壁を介して外に出て、その結果、管の内部の全体のガス圧を下げることと、を含む。

さらに、サージアレスタのコンポーネントの外部のコーティングは、特許文献２に開示されており、この特許文献２においては、スズのコーティングが電極に適用され、環状の保護コーティングが、少なくとも１ｍｍの厚さを有するセラミックの絶縁体に適用される。この保護コーティングは、耐酸性および耐熱性の着色剤またはニスから形成され、この保護コーティングは、サージアレスタの軸方向において連続的である。保護コーティングは、サージアレスタの識別の一部を形成し得る。例えば、識別は、保護コーティングの反転印刷（ｒｅｖｅｒｓｅ ｉｍｐｒｉｎｔ）の形態であり得る。加えて、スズのコーティングが施されたリード線が、電極に接続され得る。

特許文献３は、超高圧に対する電気機器の保護のための、高電流容量を有する電力火花間隙を開示している。この火花間隙は、２つの炭素電極を含み、これらの２つの炭素電極の各々は、半球形の構成および絶縁性の磁器のハウジングを有しているので、炭素の電極は、その内部への通気口を含み、内部の耐久性のある電極材料へのアーク移行を提供する。火花間隙は、高電圧線に対して意図されており、期待される火花長（ｓｐａｒｋ ｌｅｎｇｔｈ）は約２．５ｃｍ（１インチ）であり、約１４０ｋＶを転送する。この火花間隙は、気密に封入されてガスが充満されたタイプの火花間隙ではなく、空気と自由に連通する。形成されたアークは、下部電極のそれぞれを出て通気口を通る。したがって、火花の形成は、その大部分が下部材料に基づいている。下部材料は必ずしも不活性ではなく、このことは、存在環境における酸化が理由で、火花電圧が特定されず、そして再現され得ないということを意味する。

特許文献４は、フィラメントの形成を最小化するために、火花間隙デバイス、特にそのような火花間隙の電極上のコーティングを開示している。このコーティングは下部の電極に適用されるので、このコーティングは、グラファイトの形態の炭素を含み得る。サージリミッタは、ガスが充満されたものである。不活性表面を有すること、または電極上にないことの問題、またはそれに関連する任意の問題に対しては、言及されていない。

特許文献５は、任意の沿面電流（ｃｒｅｅｐｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ）のための長い距離を有する放電デバイスを開示しており、この長い距離は、波形の形成されたエンベロープ（ｗａｖｅ ｆｏｒｍｅｄ ｅｎｖｅｌｏｐｅ）を含む電極の間で、このデバイスの高さを拡張することによって、生成される。そのようなデバイスは、現代の放電デバイスの要件を満たさない。

特許文献６は、別の放電デバイスを開示しており、この放電デバイスは、電極間の非常に長い距離を示し、沿面電流に対するシールドを提供する。デバイスは、絶縁性の材料の細い管状構造を示す。

感度および再現性に関する上記で言及された問題は、電極の表面上等における電子供与体の使用によって対処されてきた。この電子供与体は、放射性の元素（例えば、チタン）および／または有毒なアルカリ性の土類金属（例えば、バリウム）を含み得る。この解決策が、特にコンポーネントの放射性および有毒性に関連する特定の欠点を有することは明らかである。

米国特許第４，４３７，８４５号明細書 米国特許第５，１０３，１３５号明細書 米国特許第４，６７２，２５９号明細書 米国特許第４，４０７，８４９号明細書 米国特許第２，１０３，１５９号明細書 米国特許第２，０５０，３９７号明細書

本発明の目的は、全ての関連する応用分野に対してガス放電管を利用可能にすることであり、このガス放電管は、特に、同じ効率を示すその他のガス放電管と比べて、小さな寸法、小さな体積を有し、軽量であり、かつ／または原材料の消費が少ない。

この目的は、新しい絶縁性のリングの設計または任意の中空形状を提供しながらも、電極の間隙距離を維持することによって達成される。

（本発明の詳細な開示）
特に本発明は、絶縁性のリングを提供し、この絶縁性のリングは、その高さに比べて拡張された幅を有しており、これによって任意の可能な沿面電流に対して長い距離を提供する。ガス放電管は、少なくとも２つの電極と、これらの電極のうちの少なくとも１つに固定された少なくとも１つの中空の絶縁体のリングとを含んでおり、絶縁性のリングは、内向きおよび／または外向きに面する絶縁体の表面のうちの少なくとも１つにおける沿面電流のための、その高さに比べて拡張された長さを有しており、これによって生じ得る任意の沿面電流に対して長い距離を提供する。

好適な実施形態においては、絶縁体は、絶縁体の全高さｈと内部および／または外部の表面のうちの少なくとも１つにおける沿面電流のための全長Ｌとの間の比＜１：１．３を有しており、ｈ対Ｌの比は好適には１：１．５であり、好適には１：２であり、より好適には１：２．５であり、なおもより好適には１：３であり、さらに好適には１：５である。

特定の動作電圧において、外部および内部の表面上の沿面電流を排除するために必要な長さは、様々な条件（例えば、気密封止されたコンポーネントの内部および外部のガスおよび圧力）に応じて変動し得る。

本明細書において用いられるときには、用語「リング（ｒｉｎｇ）」は、隆起した周囲の境界によって限定される任意の中空の構成を意味する。したがってリングは、円、楕円、または例えば三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形のような多角形等の形状を取り得る。

本明細書において用いられるときには、用語「絶縁体（ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）」または「絶縁手段（ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｍｅａｎｓ）」は、電流を伝導しない物体を広く意味する。そのような手段は、通常、酸化アルミニウム、その他の磁器の品質のもの、ガラス、プラスチック、複合材料またはその他の絶縁性の材料から製造され得る。高電圧の電力の伝送に用いられる高電圧の絶縁体は、ガラス、磁器、または複合重合体材料から構成される。磁器の絶縁体は、粘土、水晶、アルミナ、および長石から構成され、汚れが落ちやすいように滑らかな釉薬によってカバーされる。高い機械的強度が基準である場合に、アルミナにおいて豊富な磁器から構成される絶縁体が用いられる。ガラスの絶縁体は、電力線を懸垂するために（そして色々な場所で）用いられる。一部の絶縁体の製造業者は、１９６０年代にはガラスの絶縁体の製造を止めて様々なセラミックに切り替え、そしてより最近では複合材料に切り替えている。

繊維補強されたプラスチックから構成された中央のロッドと、シリコンラバーまたはＥＰＤＭから作られた外部のウェザーシェド（ｗｅａｔｈｅｒｓｈｅｄ）とから構成された一部のタイプの絶縁体に対して、一部の電気的な有用性のために、重合体の複合材料が用いられてきた。複合絶縁体は、コストが低く、軽量であり、優れた疎水能力を有している。この組み合わせは、汚れた領域にそれらをサービス（ｓｅｒｖｉｃｅ）するためには理想的である。しかしながら、これらの材料は、依然として、ガラスおよび磁器の長期にわたって証明された耐用年数を有していない。

本発明は、さらに以下の手段を提供する。

（項目１）
少なくとも２つの電極（１５、１６）と該電極（１５、１６）のうちの少なくとも１つに固定された少なくとも１つの中空の絶縁体（１１）とを含むガス放電管であって、
該絶縁体（１１）は、内向きおよび／または外向きに面する絶縁体の少なくとも１つの表面上の沿面電流のための、その高さに比べて拡張された長さを有しており、これによって任意の生じ得る沿面電流に対して長い距離を提供しており、該絶縁体は、該絶縁体の全高さｈと内部および／または外部の該表面のうちの少なくとも１つにおける沿面電流のための全長Ｌとの間の比＜１：１．３を有しており、ｈ対Ｌの該比は、好適には１：１．５であり、好適には１：２であり、より好適には１：２．５であり、なおもより好適には１：３であり、さらに好適には１：５であり、ｗがフランジ１３および１４の外縁の間の距離として定義された絶縁体の幅である場合に、ｈ対ｗの比は、少なくとも１：２であること
を特徴とする、ガス放電管。

（項目２）
ｈ：ｗは、１：３〜１：１０、好適には１：３〜１：５である、項目１に記載のガス放電管。

（項目３）
ｈ：ｗは、少なくとも１：４である、項目１に記載のガス放電管。

（項目４）
ｈ：ｗは、少なくとも１：５である、項目１に記載のガス放電管。

（項目５）
上記絶縁性のリング（１１）は、２つの平面状の向かい合う表面（１７）を有する円筒形部分（１２）を含んでおり、セラミックリング（１１）はさらに、１つの外向きの半径方向に広がっているフランジ（１３）を含んでおり、該フランジ（１３）は、該円筒形部分（１２）に対する角度を形成する２つの半径方向に広がっている表面（１８）および（１９）ならびに軸方向に向いている表面（２０）の縁を有しており、該リング（１１）はさらに、該リング（１１）の該円筒形部分（１２）の内側に面する側においては、第２の半径方向に広がっているフランジ（１４）を含んでおり、該フランジ（１４）は、該円筒形部分（１２）に対する角度を形成する２つの半径方向に広がっている表面（２１）および（２２）ならびに軸方向に向いている表面（２３）の縁を含んでいること
を特徴とする、項目１〜項目４のいずれか一項に記載のガス放電管。

（項目６）
上記ガス放電管は、２つ以上の電極のアセンブリを構成しており、各々は絶縁性のリング（１１）を含んでいること
を特徴とする、項目５に記載のガス放電管。

（項目７）
１つ以上の電極（１５、１６、２５）のアセンブリは、軸方向の拡張を有していること
を特徴とする、項目６に記載のガス放電管。

（項目８）
半径方向に広がっているフランジ（１３、１４）のうちの１つまたは両方には、波形が形成されていること
を特徴とする、項目５に記載のガス放電管。

（項目９）
半径方向に広がっているフランジ（１３、１４）のうちの１つまたは両方には、溝が共に提供されていること
を特徴とする、項目５に記載のガス放電管。

（項目１０）
上記少なくとも２つの電極は、化学的に不活性な表面であること
を特徴とする、項目１〜項目９のいずれか一項に記載のガス放電管。

（項目１１）
上記不活性な表面には、例えば上記ガス放電管に含まれているガスのような周囲の化合物との相互作用による、上記電極上におけるどんな層も形成されず、該層は、該管の性能に影響を与えること
を特徴とする、項目１〜項目１０のいずれか一項に記載のガス放電管。

（項目１２）
上記不活性な表面は、酸化物層または水素化物層のどんな形成も起こりにくいこと
を特徴とする、項目１１に記載のガス放電管。

（項目１３）
上記電極の少なくとも１つの表面は、化合物のコーティングによってカバーされており、例えば酸化物層のような層の構築が起こりにくいこと
を特徴とする、項目１〜項目１２のいずれか一項に記載のガス放電管。

（項目１４）
上記コーティングは炭素を含んでいること
を特徴とする、項目１３に記載のガス放電管。

（項目１５）
上記コーティングはグラファイトを含んでいること
を特徴とする、項目１４に記載のガス放電管。

（項目１６）
少なくとも１つの電極は、クロムまたはチタンの元素をさらに含んでいること
を特徴とする、項目１〜項目１５のいずれか一項に記載のガス放電管。

（項目１７）
少なくとも１つの電極は、例えば酸化物層または水素化物層のようなどんな層の構築も起こりにくい材料から構成されていること
を特徴とする、項目１〜項目１６のいずれか一項に記載のガス放電管。

（摘要）
新しいガス放電管は、少なくとも２つの電極と、少なくとも１つの電極に固定された少なくとも１つの中空の絶縁体のリングとを含んでおり、絶縁性のリング（１１）は、高さに比べて内部／外部の表面のうちの少なくとも１つにおける沿面電流のための拡張された長さを有しており、これによって任意の可能な沿面電流に対して長い距離を提供する。

図１は、本発明にしたがう、２つの電極を有するガス放電管の第１の実施形態の断面を示している。 図２は、本発明にしたがう、３つの電極を有するガス放電管の第２の実施形態の断面を示している。 図３は、本発明にしたがう、２つの電極を有するガス放電管の第３の実施形態の断面を示している。 図４は、本発明にしたがう、２つの電極を有するガス放電管の第４の実施形態の断面を示している。 図５は、本発明にしたがう、２つの電極を有するガス放電管の第５の実施形態の断面を示している。 図６は、本発明にしたがう、２つの電極を有するガス放電管の第６の実施形態の断面を示している。 図７は、本発明にしたがう、２つの電極を有するガス放電管の第７の実施形態の断面を示している。 図８は、現在の従来技術のガス放電管の断面を示している。

本発明は、図面を参照して以下でより詳細に記載される。

（発明の詳細な説明）
一般的なガス放電管は、中空の絶縁体の物体に接合された少なくとも２つの電極を含む。例えば図８に示されているような、１つの頻繁に見られるタイプのガス放電管は、２つの端部電極１、２（各電極は、フランジ形状のベース部分を含んでいる）と、少なくとも１つの中空の円筒形の絶縁体３（端部の電極のベース部分に半田付けまたは接着されている）とを含む。層の構築が起こりにくいコーティングまたは元素は、両方の電極上で網掛けされた領域（ｓｃｒｅｅｎｅｄ ａｒｅａ）４として示されている。ガス放電管のタイプに関わらず、少なくとも陰極が、そのようなコーティングを有しているか、または以下で記載されるような材料または構成の電極であることが重要である。しかしながら、瞬間的な極性は変動し得るので、全ての電極がこの層または構成を有していることが好適である。例えば高圧のキセノンランプを点火するための、ガス放電管の通常の寸法は、軸方向の長さで約６．２ｍｍ、半径方向の長さで（直径）８ｍｍである。そのような管は、高さ４．４ｍｍの絶縁体のリングを有しており、０．６ｍｍの電極の間隙を用いて数ｋＶの放電に耐えることができる。

図１は、本発明にしたがう第１の実施形態を示しており、１１は、上述の任意の形状を取るセラミックのリングを示しており、電気的絶縁性を有することが公知である。リング１１は、円筒形構造１２を含んでおり、半径方向に広がっているフランジ１３および１４は、この円筒形構造１２から内向きおよび外向きに拡張している。２つの電極１５および１６は、リングの円筒形部分１２の端面に、半田付けによって固定されている。通常、電極１５および１６は、銅、銀または金、鉄／ニッケル合金から構成されており、あるいはそれらの表面上に、これらの金属のうちの１つ以上を有している。

絶縁性のリング１１は、上述のように、２つの平面状の向かい合って面する表面１７を含み、通常、これらの表面は、半田付け用金属（例えば、スズおよびスズ合金、または硬質の半田付け用材料）を受け入れるために用意される。さらに、セラミック１１は、１つの外向きおよび半径方向に広がっているフランジ１３を含んでおり、フランジ１３は、円筒形部分１２に対する角度を形成する２つの半径方向に広がっている表面１８および１９および軸方向に向いている表面２０の縁を含んでいる。リング１１の円筒形部分１２の内向きに面する側においては、第２の半径方向に広がっているフランジ１４が存在する。フランジ１４は、円筒形部分１２に対する角度を形成する２つの半径方向に広がっている表面２１および２２および軸方向に向いている表面２３の縁を有している。

半径方向に広がっている表面１８、１９、２１、または２２は、リング構造１１に対して垂直であり得るか、またはそれに対して鈍角か鋭角を形成し得る。しかしながら、そのような直角でない角度が、わずかに鈍角または鋭角であることは、明らかである。したがって、角度は、７５°〜１０５°のうちの任意の角度であり得る。

リング１１の全高さｈ（定義は、図１を参照）は０．６ｍｍであり、０．６ｍｍの電極の間隙を用いると、電極を含む放電管の全高さは１．０ｍｍである。内部および／または外部の表面上のうちの少なくとも１つにおける沿面電流のための、表面２１、２２、および２３の全長Ｌ（定義は、図５を参照）（Ｌは、内向きに面する断面の太線でマークされた長さの和）は２．７ｍｍであり、あるいは表面１８、１９、２０の全長は２．７ｍｍである。比ｈ：Ｌ＜１：１であり、実際には１：４．７である。ｈ対Ｌの比は、全高さｈと内部／外部の表面のうちの少なくとも１つにおける沿面電流のための絶縁体の全長Ｌとの間の比であり、＜１：１．３であり、ｈ対Ｌの比は好適には１：１．５であり、好適には１：２であり、より好適には１：２．５であり、なおもより好適には１：３であり、さらに好適には１：５である。

本発明を定義する別の方法は、フランジ１３および１４の外縁の間の距離として定義されるリングの幅ｗと高さｈとを用いることである。ｈ対ｗの比は、少なくとも１：２であり、好適には１：３〜１：５であり、好適には１：３〜１：１０であり、より好適には少なくとも１：４であり、なおもより好適には少なくとも１：５である。

図２は、本発明の多電極の実施形態を示しており、第３の電極２５が存在している。ここでは、電極のアセンブリおよび絶縁体のリング１１が存在しているので、中央の電極は環状であり、その他の２つの電極に共有されている（すなわち、電極２５は、２つの絶縁性のリング１１に固定されている）。

図３は、本発明のさらなる実施形態を示しており、発生し得る任意の沿面電流に対する通路をさらに増大させるために、半径方向に広がっているフランジの半径方向に広がっている表面は、波形を有するように、または任意の形状の溝（ｄｉｔｃｈ）を有するように改変されている。

半径方向に広がっているフランジ１３、１４は、任意の沿面電流が１つの電極からその他の電極へと移動する経路を延長し、この点に関し、現在までに公知なガス放電管に存在する通常の絶縁体上に存在する経路に多かれ少なかれ対応し得る。

図４は、図１に示されているものに類似したガス放電管を示しているが、電極間の間隙は、電極の中央を電極の一般平面より下に押圧することによって、狭められている。

図５は、本発明のさらなる実施形態を示しており、発生し得る任意の沿面電流に対する経路の増大は、コンポーネントの内部および外部でなされている。したがって、ガス放電管の全体の最終形は、今日のガス放電管により類似したものであり得る。ここでは、上記と同じ定義をし、ガス放電管の内部におけるＬは、この定義に基づいて計算されたものであり得る。

図６は、本発明のさらなる実施形態を示しており、発生し得る任意の沿面電流に対する通路の増大は、コンポーネントの内部でなされている。したがって、ガス放電管の全体の最終形は、今日のガス放電管により類似したものであり得る。ここでは、上記と同じ定義をし、ガス放電管の内部におけるＬは、この定義に基づいて計算されたものであり得る。

図７は、本発明のさらなる実施形態を示しており、発生し得る任意の沿面電流に対する通路の増大は、コンポーネントの内部でなされている。したがって、ガス放電管の全体の最終形は、今日のガス放電管により類似したものであり得る。ここでは、上記と同じ定義をし、ガス放電管の内部におけるＬは、この定義に基づいて計算されたものであり得る。

しかしながら、この特徴の他に、内向きに広がっているフランジはまた、より低い導電性の内面をも提供する。したがって、ガス放電の間に、金属（例えば、銅の電極が用いられる場合には銅）のスパッタリングが発生し得、このスパッタされた金属は、管の壁上に凝縮され得る。しかしながら、電極の表面に対して角度を示す内向きに広がっているフランジはまた、表面２１および２２にはほとんど届かないスパッタされた材料に対する影（ｓｈａｄｏｗ）をも形成し得る。したがって、電極間で管の内壁上に導電性の層が構築される可能性は非常に低く、このことは、そのような放電管の動作寿命をさらに増大させる。

端部の電極の向かい合う表面の少なくとも一部が、層（例えば、酸化物の層）の構築が起こりにくい化合物または元素の層またはコーティングによってカバーされることが好適である。本発明が目的とする発明のコンセプトが防ごうとするその他の望ましくない層の形成は、例えば水素化物である。一般に、表現「望ましくない層（ｕｎｗａｎｔｅｄ ｌａｙｅｒｓ）」は、周囲の化合物（例えば、ガス放電管に含まれるガス）との相互作用を介して電極上に形成されて管の性能に影響を与える任意の層を含む。

本発明の層を形成し、望ましくない層の構築を起こしにくいこの化合物は、非常に安定した金属合金、例えばチタニウムのような金属、または特に不活性な元素（例えば、金）であり得る。化合物は、炭素化合物であり得、好適には、金属（例えば、クロムまたはチタン）が追加された炭素であり得る。

これに関連して、炭素は、炭素の任意の同質異像（例えば、ダイアモンド、ダイアモンド状の炭素またはグラファイト）として定義される。炭素はまた、用途に応じた量（例えば、約１５％までの量）のその他の元素（例えば、１つまたはいくつかの金属）を含み得る。

好適には、端部の電極の向かい合う表面は、グラファイトのコーティングまたは層によってカバーされ、この層は、金属（例えば、クロムまたはチタン）の追加を含む。

本発明の一実施形態にしたがうと、不活性な表面あるいは耐酸性のコーティングまたは層は、化学的なめっき（ｐｌａｔｉｎｇ）またはスパッタリング等によって、電極に適用される。好適には、耐酸性の層は、当業者に周知な、従来のスパッタリングまたはプラズマ堆積技術によって適用される。

コーティングが基板上に堆積される適用可能なプロセスは、化学気相堆積（ＣＶＤ；ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、物理気相堆積（ＰＶＤ；ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を含む。スパッタリング（これは、物理的な堆積プロセスである）は、現在では、最も適用可能であると考えられている。

金属のコーティングの場合には、電気めっき（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）手順またはいわゆる無電解めっき（ｅｌｅｃｔｒｏ ｌｅｓｓ ｐｌａｔｉｎｇ）を用いることもまた、可能である。これらの手順は、貴金属（例えば、金またはプラチナ）から構成されたコーティングを適用するためには、特に適切である。

一実施形態にしたがうと、電極の表面は、部分的にのみ（例えば、向かい合う電極の方向の小さな領域上が）コーティングされ得る。

代替的な実施形態として、電極の一部分は不活性な材料から構成され（例えば、炭素の物体）、電極の金属のベース部分に固定される（例えば、サンドイッチされるか、または焼結される）。電極は、例えば銅またはアルミニウムのベースのような金属のベースとして製造され得ることが構想され得、この金属のベースは、少なくとも１つの向かい合う電極の方向において、少なくとも１つの表面に存在するグラファイトの物体によってキャップされるか、またはこの物体を包囲し得る。

本発明にしたがう、電極の表面を有するサージアレスタは、低いアーク電圧を示し、現在のデバイスよりも狭い静電点火電圧の分散を示す。

さらに、本発明は、現存のサージアレスタの設計における実装が容易であって大量生産に適した解決策を提供する。加えて、本発明にしたがう解決策は、放射性ガス（例えば、チタン）または有毒な化合物（例えば、バリウム塩）を含む現在用いられているサージアレスタとは対照的に、環境に対していかなる負の影響をも有していないか、あるいは特別な廃棄物処理手順を要求しない。

ガスが充満されたサージアレスタにおいて用いられるガスは、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン、メタン、水素等のそのもの、またはそれらの混合物である。

本発明は、本発明の一実施形態にしたがうサージアレスタの製造を記載する非限定的な製造例によって説明される。

（製造例）
サージアレスタは、一連の銅の電極の電極に以下の処置ステップを施すことによって、製造された：第１に、溶媒中で電極が洗浄され、軽い汚れ（ｌｏｏｓｅ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）ならびにグリースまたは油脂の跡を除去した。電極および絶縁性のリングは、真空にさらされ、特定の圧力まで特定のガスまたはガスの混合物で充満され、そしてガス放電管を提供するように半田付けされた。

電極がコーティングを施される場合、電極はマスクの中に配置され、コーティングされるべき領域が露出された。その後、クリーニングされてマスクに配置された一連の電極は、スパッタリングチャンバに入れられ、真空にされた。その後電極は、逆のスパッタリングによるクリーニングを施され、電極から不純物が除去された。その後電流が逆流させられ、メタンがチャンバに入れられた。クロム陰極の形態でクロムを提供することによって、反応性スパッタリングのプロセスが実行された。電極は、グラファイト層を固定するクロム原子が追加されたグラファイト層を受け入れた。最後に、スパッタリングプロセスが終了し、コーティングされた電極は、チャンバから除去され、通常の品質の制御を施された。

コーティングされた電極は、改善された品質（例えば、より高い耐熱性）を示した。コーティングされた電極を用いて製造されたサージアレスタは、改善された品質（例えば、より低いアーク電圧、点火電圧のより狭い分散、改善された速度および選択性、およびより長いライフサイクル時間）を示した。

本発明は、発明者が現在知っている最良のモードを構成する好適な実施形態に関して記載されてきたが、発明者に対して現在公知である最良のモードを構成する、当業者に対しては明白であり得る様々な変更および改変が、本明細書に添付された請求の範囲に記載されている本発明の範囲から逸れることなく、なされ得ることが理解されるべきである。

１１ 絶縁性のリング
１２ 円筒形構造
１３、１４ フランジ
１５、１６ 電極
１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３ 表面

Claims (15)

1. 少なくとも２つの電極（１５、１６）と、
   該電極（１５、１６）のうちの少なくとも１つに固定された少なくとも１つの中空の絶縁体と
   を含むガス放電管であって、
   該中空の絶縁体は、絶縁性のリング（１１）を含み、
   該絶縁性のリングは、内側（１３）および／または外側（１４）に延びる少なくとも１つの半径方向に延びるフランジ（１３、１４）を含み、
   該中空の絶縁体は、該絶縁性のリングの高さに比べて内側および／または外側に面する該少なくとも１つの半径方向に延びるフランジ（１３、１４）の表面のうちの少なくとも１つの上の沿面電流のための延長された長さを有し、これにより、任意の生じ得る沿面電流に対して長い距離を提供し、
   該中空の絶縁体は、該絶縁性のリングの全高さｈと内側および／または外側に面する該少なくとも１つの半径方向に延びるフランジ（１３、１４）の該表面のうちの少なくとも１つの上の沿面電流のための全長Ｌとの間に第１の比ｈ／Ｌを有し、該全高さｈは、該少なくとも２つの電極のうちの２つの電極間の距離であり、該全長Ｌは、該電極のうちの２つの間の該表面のうちの該１つに沿って測定された該電極のうちの２つの間の長さであり、該第１の比は、ｈ／Ｌ＜１／１．３であり、
   該中空の絶縁体は、第２の比ｈ／ｗを有し、ｗは、該少なくとも１つのフランジ（１３、１４）の外縁の間の距離として定義される該中空の絶縁体の幅であり、該幅ｗは、該高さに対して垂直な方向に沿って、かつ、該フランジの外縁の間で測定され、該第２の比は、ｈ／ｗ≦１／２である、ガス放電管。
2. 前記絶縁性のリング（１１）は、２つの平面状の向かい合う表面（１７）を有する円筒形部分（１２）を含む、請求項１に記載のガス放電管。
3. 前記絶縁性のリング（１１）は、１つの外側に半径方向に延びるフランジ（１３）を含み、該フランジ（１３）は、該円筒形部分（１２）に対する角度を形成する２つの半径方向に延びる表面（１８）、（１９）と、軸方向に向いている表面（２０）の縁とを有する、請求項２に記載のガス放電管。
4. 前記絶縁性のリング（１１）は、該絶縁性のリング（１１）の該円筒形部分（１２）の内側に面する側において、半径方向に延びる第２のフランジ（１４）をさらに含み、該第２のフランジ（１４）は、該円筒形部分（１２）に対する角度を形成する２つの半径方向に延びる表面（２１）、（２２）と、軸方向に向いている表面（２３）の縁とを有する、請求項２または請求項３に記載のガス放電管。
5. 前記ガス放電管は、２つ以上の電極のアセンブリを構成し、各々は絶縁性のリング（１１）を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガス放電管。
6. 半径方向に延びるフランジ（１３、１４）のうちの１つまたは両方には、波形が形成されている、請求項３または請求項４に記載のガス放電管。
7. 半径方向に延びるフランジ（１３、１４）のうちの１つまたは両方には、溝が設けられている、請求項３または請求項４に記載のガス放電管。
8. 前記少なくとも２つの電極は、化学的に不活性な表面を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のガス放電管。
9. 前記不活性な表面は、前記ガス放電管に含まれているガスのような周囲の化合物との相互作用によって、該管の性能に影響を与える層が電極上に形成されることを防ぐ、請求項８に記載のガス放電管。
10. 前記不活性な表面は、酸化物層または水素化物層のいかなる形成も起こりにくい、請求項９に記載のガス放電管。
11. 前記電極の少なくとも１つの表面は、化合物のコーティングによってカバーされており、層の構築が起こりにくい、請求項１〜７のいずれか一項に記載のガス放電管。
12. 前記コーティングは、炭素を含む、請求項１１に記載のガス放電管。
13. 前記コーティングは、グラファイトを含む、請求項１１または請求項１２に記載のガス放電管。
14. 前記少なくとも１つの電極は、クロムまたはチタンの元素をさらに含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のガス放電管。
15. 前記少なくとも１つの電極は、層が構築されにくい材料で作られている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のガス放電管。

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