JPS63133433A - 放電管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産呈上象肌里分互 本発明はガス放電管に関し、特にサイラトロンに関する
が、これに限定されるわけではない。

皿米坐茨歪 第１図に概略的に示すように最も単純な形態をした在来
のサイラトロンは、カソード２に対面した平らなアノー
ドプレート１とこれらの間に位置決めされた制御グリッ
ド３を備え、この電極装置がガス封入エンベロープ４内
に収容されている。

サイラトロンを動作させてこれを導通状態にしたいとき
は、既に負のバイアス電位に保持された制御グリッド３
に正の電位を加えると、アノード１とカソード２との間
で放電が起きる。サイラトロンが良好に導通することが
できる電流量は、対面したアノード及びカソードの面積
によっである程度決定される。

日が　°　しようとする　　占 在来の幾何学的形状では、面積を変えるためには直径を
変えなければならず、かくして電流容量を大きくする必
要がある場合、アノード及びカソードの直径を大きくし
てサイラトロンを設計しなければならない。

５　占を解°するための 本発明によれば、放電管は、エンベロープと第２の電極
と同軸に配置された第１の電極とを含む装置からなり、
この装置を別の同一の装置に付設して放電管寸法を変え
ることができるように構成されている。かくして、第１
の装置に１又は２以上の装置を更に付設することによっ
て、電極の表面積が増大するので、放電管の電流導電性
も増大する。第１の装置に１つ以上の装置を更に付設す
ることができるようにすることによって、放電管の製造
も容易にな゛る。必要なことは単一サイズの装置だけを
最初に作ることであり、次いでこれらを相互に組み合わ
せて所望のサイズの放電管を作ることができる。あるい
は、このような装置をセットでユーザに供給してもよく
、そうすればユーザとしては要求に合うように相互に組
み合わせる装置の数を選ぶことができる。

同軸電極の長さがその半径の約２倍以上である場合、同
一の電極半径をもった在来の平板構成の放電管の表面積
より同軸構成の表面積が大きいことがわかる。かくして
、実用的な長さ及び半径について同軸構成では、在来の
平板構成及び同一の半径を有する放電管にとって可能な
表面積の２倍以上の表面積を有する電極を得ることは困
難ではない。在来の平板型装置の電極装置の半径が大き
く構成され、かくして高い電流導電性能を備えている場
合には、半径が大きいことにより放電管の中心から半径
方向に延びた熱伝導経路が長いため発生した熱を取り除
くことが更に困難になる。また、在来の放電管では容積
を包囲する円筒形外表面だけからしか熱を取り除くこと
ができないので、放電管の表面積の容積に対する割合が
実用的な程度に大きくなければならない、単位長さのシ
リンダに対して、表面積の容積に対する割合はシリンダ
の半径に反比例するヶかかる観点によれば、半径の大き
い装置よりも半径の小さい装置の方が容易に冷却するこ
とができることがわかる。かくして、本発明による放電
管は、在来の装置に比して比較的大きい電極及びエンベ
ロープ表面積をもつことができるので、冷却が改善され
更に大きい電流が放電管を通して導通する。

エンベロープは、位相幾何学的にリングと同等な横断面
を有するのが好ましい。「位相幾何学的にリングと同等
」とは、横断面が２つの閉じた非交差境界によって構成
されていることを意味する。

議論の目的のために、環状横断面をもった放電管を以下
、環状管という。環状管の内壁によって構成された中央
孔は磁気、電気又は機械的構成要素に対して都合のよい
配置場所となり例えば装置を低インダクタンスでコンパ
クトにするので、上記中央孔は特に有利な特徴である。

冷却剤を中央孔を通して流すのがよく、在来の装置に使
用可能な表面積より大きい表面積から熱を伝導させるこ
とができる。

電気リードが第１の電極の外面に接続され且つ平面状に
延びているのが都合がよく、リードはリングであるのが
好ましい。放電管をサイラトロンのようなスイッチとし
て使用する場合、低インダクタンスの接続を作ることが
できるので、本発明は特に有用である。電極半径、電極
長さ又はその双方をどちらでも最も都合のよいように増
大させることによって大きい電流が導電するように本発
明によるサイラトロンを設計することができ、かくして
使用すべき設計に対して柔軟な取組が可能になる。

本発明の実施例では、第２の電極がアノードとして動作
するように構成されている。この電極はエンベロープの
少なくとも一部、例エハエンヘロープの内面を構成する
部分を備えているのがよいが、他の電極が代わりにエン
ベロープの一部を形成していてもよいし、あるいは他の
電極もまたエンベロープの一部を形成していてもよい。

このような実施例では、エンベロープが環状管であり内
壁によって構成された容積内で油のような冷却剤がエン
ベロープの外側を流れるように構成されている点が有利
である。

もう１つの実施例では、第２の電極がカソードとして動
作するように構成されている。第２の電極はカソード全
体を形成していてもよいし、イオン化ガスの封入容積と
第２の電極が一体となってカソードとして動作するよう
に、放電が起きるよう構成された容積を少なくとも部分
的に包囲するように構成されていてもよい。カソードが
熱電子電極でエンベロープが環状管である場合、中央領
域にヒータを位置決めすることができる。

第１の電極がアノードとして動作するように構成された
実施例では、第１の電極はカソード電位にある遮蔽グリ
ッドと関連している。遮蔽グリッドは、第１の電極の外
側又は内側に同軸に置かれるように構成されているのが
よい。

高周波電磁気放射線が管内で放電を起こさせるように構
成されているのが有利である。これはサイラトロンを動
作させて導通状態にするように構成されていてもよいし
、カソード電位にある表面によって少なくとも部分的に
包囲された容積内でプラズマを発生させて容積内に電極
とプラズマの双方を備えたカソード構造を形成するよう
に構成されていてもよいし、あるいはこれら双方を満た
すように構成されていてもよい。

いくつかの装置からなる場合、第１の電極と第２の電極
との間にグリッドを位置決めさせて動作中管の制御を更
に良好に行うことができる。円筒形グリッド電極では在
来のディスク形グリッドと比して孔の面積が非常に大き
く、その幾何学的構成のために熱伝導特性がよい。

サイラトロン型式のガススイッチが動作されて導通状態
になると、閉じたスイッチとして動作する。動作されて
導通状態から絶縁状態へ変えられたスイッチが、開いた
スイッチである。開いたスイッチは先ず閉じなければな
らないので、上記双方の型式のスイッチの操作の首尾は
、所与のトリガ信号に基づくグリッド孔を通した電界の
侵入に依存する。グリッド孔を通した電界の侵入は双方
の型式のスイッチにおいて可能であり、所与のトリガ信
号に基づいて閉じなければならない。金属グリッドの孔
を通して電界の侵入を確実に可能にするには、孔寸法の
グリッド厚さに対する割合を、アノードとカソードとの
間隙の直接放電破壊を許容する割合より小さく、動作に
十分な電界の侵入が起きないような割合より大きくしな
ければならな夕１゜かくして、孔が小さければ小さい程
、グリッドを薄くしなければならない。開いたスイッチ
のグリッド孔の寸法は、適当な電位が加えられたとき生
ずるプラズマシースが孔面積全体を横断して延びるよう
な寸法でなければならない。電流密度が増すとプラズマ
シースの厚さが減り、かくして非常に小さい孔をもった
薄いグリッドを製造するのが難しいため小さい孔をもっ
たグリッドの使用が適していないような電流密度を越え
た最大実用電流密度が存在することがわかる。更に、熱
容量の減少及びグリッド中心から周辺への熱伝導性の低
さに困難な問題がある。グリッドがディスクでグリッド
孔が例えば在来の開いたスイッチにおけるように・メツ
シュである場合、放電電流は、グ、リッドの中心よりも
周辺で大きい電流密度を有するようになる。かくして、
メツシュの周辺の孔は有効には使用されない。本発明に
よるグリッドが円筒形形状であるため、シリンダの軸線
から同じ半径距離にあるグリッドに複数の孔を設けるの
がよく、かくして半径方向に依存するジッタが実質的に
減少する。このような円筒形グリッドの表面積は大きい
ので、孔を十分小さくしてグリッドの制御を可能にし、
適当な電流を導電させることが可能な状態のまま望むと
きに装置のスイッチを切るのがよい。

本発明の実施例では、導通中の放電の一様性を改善する
ために磁気手段を備えるのがよく、本発明による装置を
その幾何学的形状のために同一の装置に付設することが
できる。

本発明の特徴によれば、サイラトロン装置は本発明によ
る放電管を備えている。

大旌五 添付図面を参照して、本発明の実施例を例示として以下
に説明する。

第２図を参照すると、円筒形ガス封入サイラトロンが第
１の円筒形アノード電極５を備え、このアノード電極は
第２の円筒形カソード電極６を同軸で包囲している。７
ノード５は、カソード電位にある遮蔽グリッド７によっ
て部分的に包囲されている。制御グリッド８が遮蔽グリ
ッド７とカソード６との間に位置決めされている。サイ
ラトロンのエンベロープは環状の横断面を有し、そして
このエンベロープの一部は、アノード５の外側に位置決
めされた遮蔽グリッド７の一部と、カソード６と、カソ
ード６に電気的に接続された端部材９とによって形成さ
れている。アノードのリード１０は、アノード５の外面
からこれとほぼ垂直に遮蔽グリッド７を貫通して延びる
リングの形態をしている。絶縁リング１１が、リング１
０の両側に位置決めされている。カソードヒータ１２が
、管形エンベロープの中央孔内に位置決めされている。

動作の際、制御グリッド８に負のバイアス電圧を初期的
に加える。カソード６とアノード５とを導通させ・るこ
とを望むときは、制御グリッド８に正のパルスを加え制
御グリッド−カソード間のスペースで放電させてサイラ
トロンを導通させる。

アノード５及びカソード６の表面積が比較的太きいので
、大きな放電電流がグロー放電特性の電流密度で流れる
。必要に応じて、別の同一の装置に接続できるように端
部材９を取り外し、装置の回路導電性を高めることが可
能な構成になっている。

第３図を参照すると、本発明によるもう１つのサイラト
ロンが、カソード１３、セラミック端部材１４及び内側
セラミック管１５を収容する環状管からなるエンベロー
プを備えている。円筒形アノード１６が、内側セラミッ
ク管１５に隣接してエンベロープ内に位置決めされてい
る。円筒形制御グリッド１７．１８．１９及び２０がカ
ソード１３とアノード１６との間に位置決めされ、遮蔽
グリッド２１がアノード１６に隣接して収容されている
。この実施例では、サイラトロンが接続される回路に含
まれる他の要素によって、エンベロープを貫通する中央
孔が占有されているのがよい。

第３図に示したサイラトロンはマルチギャップモード（
ｍｕｆｔｉ−ｇａｐ　ａｂｏｄｅ）で動作し、このサイ
ラトロンも別の同一の装置に接続することができ、これ
により導電性を増大させることができる。

第４図に示すもう１つの実施例では、ダブルエンドサイ
ラトロンが同軸に配置された２つのカソード２２及び２
３を有し、カソード２２及び２３にはそれぞれカソード
ヒータ２４及び２５が付設されている。リング２６が外
側カソード２２に接続され、カソード２２の電気的リー
ドとなっている。円筒形制御グリッド２７．２８及び２
９が、カソード２２とカソード２ｒとの間に位置決めさ
れている。サイラトロンは、半径方向外方及び半径方向
内方の双方へ均等且つ良好に導通させることができるよ
うになっている。

一方の制御グリッド２７が、第５図に詳細に示されてい
る。制御グリッド２７は、その中心の周囲を円周方向に
延び且つ軸線方向延長部分３１を備えたスロット３０を
有し、かくして大きい面積をもった単一孔が構成されて
いる。

第６図に示したもう１つのサイラトロンでは、そのエン
ベロープを形成する環状管が、内側セラミックシリンダ
３２、金属端部材３３及び外側セラミック円筒形壁３４
を備え、この円筒形壁３４はエンベロープ内に位置決め
されたアノード３６のリードである金属リングを包囲す
るセラミックディスク３５として外方へ延びている。ア
ノード３６は円筒形であり、そしてカソード電位にある
円筒形電極３７を同軸で包囲している。遮蔽グリッド３
８がアノード３６に隣接して収容されている。

この実施例でらせん状の線３９の形態をした低速波回路
が、管形エンベロープの中央孔内に位置決めされている
。

第６図のサイラトロンを動作させたいときは、らせん状
の線３９に沿ってマイクロ波エネルギを流す。これによ
りらせんの軸線と平行に電界が生じ、主として内側管３
２、カソード３７及びこれらの間の端部材部分によって
構成された容積内でプラズマが発生する。管内における
電界の半径方向分布を第６図に示す。プラズマ及びこれ
を収容する壁は協働してカソード構造を形成する。この
実施例では、放電破壊が生じる容積４０内で十分なプラ
ズマが発生し、アノード３６とカソード構造との間で放
電が起きてサイラトロンを導通状態に置く。

第７図を参照すると、本発明によるもう１つのサイラト
ロンが、第１の電極４２によって同軸で包囲された円筒
形アノード４１を備えている。エンベロープは環状で、
アノード４１、外側円筒形壁４３及び端部分４４を備え
ている。サイラトロンの動作中、冷却剤、この場合は油
が中央孔４６を通して流れアノードを冷却するように構
成されている。サイラトロンを動作させて導通状態にす
ることを望むときは、高周波電磁気エネルギをらせん４
５に沿って伝え、第１の電極４２及び外壁４３によって
全体的に囲まれた領域内で放電を起こさせる。電磁気エ
ネルギの通過によって生じた電界が、第７ａ図に示され
ている。得られた放電及び包囲壁は協働してカソードと
して作用し、こうして形成されたカソードとアノード４
１との間に位置決めされたグリッド４７に適当なトリガ
パルスを加えるとサイラトロンは導通する。

本発明の上述の実施例はすべて、他の装置に接続すれば
単一で大きい放電管となるように構成されている。この
ことを第８図を参照して説明する。

第８図の本発明によるもう１つのサイラトロンでは、各
々がサイラトロンとして動作可能な２つの同一の装置４
Ｂ及び４９が一体に固定されて大きい管を形成している
。装置４８及び４９の各々は、円筒形アノード５０、カ
ソード５１、ｍ蔽グリッド５２及びカソードと遮蔽グリ
ッドとの間に位置決めされた制御グリッド５３を備えて
いる。２つの装ｗ、４８及び４９のアノード５０は外部
で互いに接続され、カソード５１はもしこれらが互いに
接続されないと装置の端部材を形成する中間金属壁５４
を介して接続されている。このサイラトロンの有効な電
極面はかくして、サイシトロンとして動作する単一装置
によって提供される電極面の２倍であり、電流容量はこ
れにともなって増大する。この実施例では中央孔を有す
るサイラトロンが示されているが、エンベロープは環状
ではなくて円筒形であってもよい。

第９図を参照すると、第２図に示すサイラトロンと同一
のもう１つのサイラトロンが示され、このサイラトロン
は２つの構成要素５６及び５７を有する磁気部材５５を
備えている。導通中に発生した帯電粒子が磁界線に追従
するように拘束され、かくして放電が一様になる。

本発明によるその他のサイラトロンは例えば「中空７ノ
ード」型式で、プラズマをアノードに保持し、必要に応
じて逆方向の導通を起こすことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術によるサイラトロンの概略図であり
、 第２図乃至第４図及び第６図乃至第９図は、本発明によ
るサイラトロンの概略図であり、第５図は、第４図のサ
イラトロンの一部を示す図であり、 第６ａ図及び第７ａ図は、第６図乃至第７図のサイラト
ロンの動作に関する説明図である。 ６．１３・・カソード、 ５．１６・・アノード 図面の浄書ぐ内容に変更なし） 第１　・図 第９図 昭和　　年　　月　　日 １．事件の表示　　　昭和６２年特許願第２１７７５３
号２、発明の名称　　　　　　放　電　管３、補正をす
る者 事件との関係　　出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　昭和６２年１１月２４日６、補
正の対象　　　　全図面 ７、補正の内容

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンベロープと、第２の電極と同軸に配置された
   第１の電極とを含む装置からなる放電管において、 上記装置は、上記放電管の寸法を変えるために別の同一
   の装置に付設することができるように構成されているこ
   とを特徴とする放電管。
2. （２）上記エンベロープは、位相幾何学的にリングと同
   等な横断面を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項に記載の放電管。
3. （３）上記エンベロープの内壁によって構成された容積
   内で上記エンベロープの外側を冷却剤が流れることを特
   徴とする特許請求の範囲第（２）項に記載の放電管。
4. （４）上記第１の電極の外面に接続され且つ平面状に延
   びた電気リードを備えていることを特徴とする特許請求
   の範囲第（１）項乃至第（３）項のいずれか１項に記載
   の放電管。
5. （５）上記リードはリングであることを特徴とする特許
   請求の範囲第（４）項に記載の放電管。
6. （６）上記第１の電極及び第２の電極のうち少なくとも
   一方は、上記エンベロープの少なくとも一部を構成して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項乃至第
   （５）項のいずれか１項に記載の放電管。
7. （７）上記第２の電極は、アノードとして動作するよう
   に構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項乃至第（６）項のいずれか１項に記載の放電管。
8. （８）上記第２の電極は、カソードとして動作するよう
   に構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項乃至第（６）項のいずれか１項に記載の放電管。
9. （９）上記第２の電極は、放電の起こる容積を少なくと
   も部分的に包囲するように構成され、 放電管の動作中に発生した上記容積内のイオン化ガスと
   上記第２の電極は、協働してカソードとして働くことを
   特徴とする特許請求の範囲第（８）項に記載の放電管。
10. （１０）上記第１の電極はアノードであり、カソード電
    位にあるように構成された遮蔽構造によって遮蔽されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第（８）項又は第
    （９）項に記載の放電管。
11. （１１）上記第１の電極と第２の電極との間を導通させ
    るために高周波電磁気エネルギを加えるための手段を備
    えていることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項乃
    至第（１０）項のいずれか１項に記載の放電管。
12. （１２）上記高周波電磁気エネルギは、放電管を動作さ
    せて導通させる放電をエンベロープ内で起こさせるよう
    に構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第（
    １１）項に記載の放電管。
13. （１３）上記第１の電極と第２の電極との間に位置決め
    されたグリッド電極を備えていることを特徴とする特許
    請求の範囲第（１）項乃至第（２）項のいずれか１項に
    記載の放電管。
14. （１４）電極間の放電経路の方向とほぼ平行な構成要素
    を有し、且つ放電管内に磁界を発生させるように構成さ
    れた手段を備えていることを特徴とする特許請求の範囲
    第（１）項乃至第（１３）項のいずれか１項に記載の放
    電管。
15. （１５）単一放電管として動作するように相互に接続さ
    れた複数の装置からなることを特徴とする特許請求の範
    囲第（１）項乃至第（１４）項のいずれか１項に記載の
    放電管。
16. （１６）上記第（１）項乃至第（１５）項に記載の放電
    管を備えたサイラトロン装置。
17. （１７）互いに接続された複数の円筒形構造体を備え各
    構造体は円筒形アノードと円筒形カソードとを備え、 上記アノードとカソードのうち一方は他方を包囲するよ
    うに構成されていることを特徴とするサイラトロン装置
    。