KR20020072238A - 가스 봉입 스위칭 전기 방전관 - Google Patents

가스 봉입 스위칭 전기 방전관 Download PDF

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KR20020072238A
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신꼬오덴기 고교 가부시키가이샤
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Abstract

가스 봉입 스위칭 전기 방전관에서의 수명 시험시 전기 방전 특성의 향상 및 전기 방전 수명의 연장을 위한 것이다. 가스 봉입 스위칭 전기 방전관은 절연재로 이루어진 원통체(1)와, 상기 원통체의 양단을 기밀하게 폐쇄하는 2개의 전극(2, 3)과, 전기 방전갭과, 가스가 봉입되는 전기 방전갭을 구비한 원통체 내에 형성된 기밀하게 폐쇄된 공간과, 상기 원통체의 전극 양 단면 상에 형성된 금속화된 면과, 상기 원통체의 내벽면 상에 형성되며 금속화된 면과 접속된 제 1 트리거선(10a, 10b)과, 상기 원통체의 내벽면 상에 형성되며 금속화된 면과 접속되지 않는 제 2 트리거선(10c)을 포함하고, 여기서 상기 제 1 전극면 및 제 2 전극면은 동 또는 은으로 도금된다.

Description

가스 봉입 스위칭 전기 방전관{GAS FILLED SWITCHING ELECTRIC DISCHARGE TUBE}
본 발명은 가스 봉입 스위칭 전기 방전관에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전기 방전시의 전압 특성을 개선시킨 가스 봉입 스위칭 방전관의 구조에 관한 것이다.
가스 봉입 스위칭 전기 방전관은 세라믹 등의 절연재로 이루어진 원통체(cylindrical body)와, 이 원통체의 양단을 기밀하게 폐쇄하는 제 1 및 제 2 전극을 포함하며, 제 1 전극의 제 1 전극면과 제 2 전극의 제 2 전극면 사이에 전기 방전갭이 형성되고, 이 전기 방전갭을 포함한 원통체 내부에 형성되는 기밀 공간에는 가스가 봉입된다. 이러한 구조로 인해, 제 1 전극면과 제 2 전극면 사이에서 전기 방전이 발생된다.
이와 같은 종래의 스위칭 전기 방전관을 완전히 어두운 곳에 방치한 후 스위칭시킨 경우, 1회째의 전기 방전 전압(FVs)이 2회째 이후의 전기 방전 전압(Vs)보다 반드시 높아야만 한다. 그 이유는 스위칭 전기 방전관이 어두운 곳에 방치됨으로써, 밝은 상태에서 항상 봉입된 가스를 여기(excite)시키고 있는 광전자에 의한 여기 효과(광전자 효과)를 제공하는 것이 곤란하기 때문이다.
종래에는, 세라믹으로 된 원통체의 내벽면 상에 카본 트리거선(carbon trigger wire)을 배치함과 함께 이 장치의 배치 방법을 연구함으로써, 전기 방전관의 전기 방전 수명이 연장되고, 수명 시험 시의 FVs 특성의 상승을 방지할 수 있었다.
예를 들어, 방전시 이러한 종류의 스위칭 전기 방전관의 전압 특성을 개선하기 위하여, 세라믹 원통체의 전극에 접촉하는 양단면 상에 금속화된 면을 형성하고, 이 금속화된 면과 접촉하며 원통체의 내벽면 상으로 뻗는 트리거선, 또는 원통체의 내벽면 상으로 뻗지만 금속화된 면과는 접촉하지 않는 트리거선을 설치하는 것이 제안되어 있다.
종래의 이러한 종류의 스위칭 전기 방전관에서, 전극과 세라믹으로 된 원통체를 납땜에 의해 서로 접합하기 때문에, 전극은 코바르(covar)나 철-니켈 합금 등이 세라믹에 가까운 열팽창률의 저 열팽창 합금으로 이루어진다. 그러나, 이러한 재료의 전기 전도도는 낮아서, 어두운 곳에서의 크리핑(creeping) 코로나 방전의발생이 지연되어, 1회째 전기 방전의 스위칭 전기 방전 개시 전압 FVs를 2회째 전기 방전 보다도 상승시키게 되었다.
상술한 문제점을 해소하기 위하여, 종래에는 다음과 같은 측정을 취하였다. 일본 미심사 특개소 63-24576호 공보에 따르면, 전극 자체가 동으로 이루어지고, 전기 방전관에는 수소 가스가 부분적으로 봉입된다. 일본 미심사 특개평 3-77292호 공보 및 특개평 3-77293호 공보에 따르면, 코바나 철-니켈 합금으로 이루어진 전극이 동이나 동 합금으로 도금된다.
그러나, 상술한 가스 봉입 스위칭 전기 방전관의 종래예에서는, 원통체의 내부에 카본 트리거선만을 형성하거나, 또는 카본 트리거선의 배치 형태를 연구하는 것만으로나, 또는 전극 자체를 동으로 구성하는 것만으로나, 또는 코바르나 철-니켈 합금으로 이루어진 전극에 동 또는 동 합금을 도금하는 것만으로는, 전기 방전 수명의 연장화와 수명 시험 시의 FVs 특성의 상승 방지를 양립시키는 것이 곤란하였다. 종래에 발생하였던 상술한 문제점을 감안하여, 본 발명이 구현되었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 전극 자체를 구성하는 재료의 성질인 저 전기 전도도를 전극에 도금을 실시함으로써 개선하는 것과, 또한 방전갭의 간격과 전극면과 트리거선간의 간격을 규제함으로써, 전기 방전 수명의 연장화와 수명 시험 시의 FVs 특성의 상승 방지를 달성할 수 있는 가스 봉입 스위칭 전기 방전관을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 가스 봉입 스위칭 전기 방전관의 단면도.
도 2a는 본 발명의 일 실시예의 가스 봉입 스위칭 전기 방전관의 내벽의 전개도로서, 트리거선의 배치예를 나타낸 도면.
도 2b는 본 발명의 일 실시예의 가스 봉입 스위칭 전기 방전관의 내벽의 전개도로서, 트리거선의 배치예를 나타낸 도면.
도 3a는 본 발명의 일 실시예의 전기 방전관에 사용되는 전극의 단면도.
도 3b는 전극면 측으로부터 본 전극의 평면도.
도 4a는 비교예로서의 전기 방전관에 사용되는 전극의 단면도.
도 4b는 전극면 측으로부터 본 전극의 평면도.
도 5는 동 도금층의 두께를 10㎛ 미만으로 한 경우의 어두운 곳에서의 전기 방전 수명 시험 결과를 나타낸 그래프.
도 6은 동 도금층의 두께를 20㎛ 이상으로 한 경우의 어두운 곳에서의 전기 방전 수명 시험 결과를 나타낸 그래프.
도 7은 동 도금층의 두께를 10㎛ 내지 20㎛의 범위로 한 경우의 어두운 곳에서의 전기 방전 수명 시험 결과를 나타낸 그래프.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
1세라믹 원통체
2, 3전극
4땜납
10카본 트리거선
12, 14금속화된 면
20, 30전극면
21중공부
22전극의 주위 부분
23오목부
본 발명에 따르면, 절연재로 이루어진 원통체와, 상기 원통체의 양단을 기밀하게 폐쇄하는 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하고, 상기 제 1 전극의 제 1 전극면과 상기 제 2 전극의 제 2 전극면 사이에는 전기 방전갭이 형성되고, 상기 원통체 내에 형성된 기밀하게 폐쇄된 공간에는 가스가 봉입되고, 상기 원통체의 양 단면에 금속화된 면이 형성되고, 상기 제 1 전극과 제 2 전극이 원통체의 양 단면에서 이 원통체와 접합되고, 제 1 트리거선이 상기 원통체의 내벽면 상에 형성되며 상기 금속화된 면에 접속되고, 제 2 트리거선이 상기 원통체의 내벽면 상에 형성되며 금속화된 면과 접속되지 않고, 상기 제 1 전극의 제 1 전극면과 상기 제 2 전극의 제 2 전극면 중 적어도 하나가 동이나 또는 은으로 도금되고, 전기 방전갭의 간격이 제 2 트리거선으로부터 제 1 전극면 또는 제 2 전극면까지의 거리보다 큰 가스 봉입 스위칭 전기 방전관이 제공된다.
원통체는 실린더이고, 제 1 및 제 2 전극면은 대략 원형으로 상기 원통체의 중심축 주위에 형성되고, 제 1 전극면 및 제 2 전극면은 서로 대칭적으로 대향하여 배치되고, 제 1 트리거선은 금속화된 면으로부터 상기 원통체의 내벽면을 축 방향으로 뻗지만, 원통체의 중앙부까지는 미치지 않고, 제 2 트리거선은 상기 원통체의 중앙부 내에서 축 방향으로 뻗고, 제 2 트리거선으로부터 상기 제 1 전극면 또는 제 2 전극면까지의 거리(d)는 상기 전극의 외주면으로부터 상기 원통체의 내벽까지의 반경 방향의 거리이다.
전기 방전갭(t)은 서로 대향하는 제 1 전극면과 제 2 전극면의 선단간의 거리이다.
제 1 전극의 제 1 전극면과 제 2 전극의 제 2 전극면 중 적어도 하나는 동이나 또는 은으로 도금되어, 도금층의 두께 10-20㎛이다.
제 2 트리거선의 수는 제 1 트리거선의 수보다 많다.
상기 제 1 트리거선은 금속화된 면으로부터 원통체의 내벽면을 따라 축 방향으로 뻗지만, 원통체의 중앙부까지는 뻗지않고, 제 2 트리거선은 중앙부 내에서 축 방향으로 뻗어있다.
제 1 트리거선은 한쪽의 금속화된 면으로부터 축 방향으로 뻗는 것과 다른 쪽의 금속화된 면으로부터 축 방향으로 뻗는 다른 것이 180°이격된 한 쌍을 포함한다.
한 쌍의 트리거선 각각은 서로 근접하여 평행하게 배치되어 있는 복수의 트리거선으로 구성된다.
제 1 트리거선의 축 방향의 길이는 상기 원통체의 축 방향의 길이의 1/3 이하이다.
복수의 제 2 트리거선은, 180°의 간격으로 배치된 제 1 트리거선 쌍 사이에 대략 등간격으로 배치된다.
제 2 트리거선의 축 방향의 길이는 상기 원통체의 축 방향의 길이의 1/2 이상이다.
복수의 오목부는 제 1 및 제 2 전극면 중 적어도 하나에 설치된다.
오목부는 반구형 오목부이다.
복수의 오목부는 0.1mm 내지 1.0mm의 일정한 피치로 균일하게 배치된다.
제 1 및 제 2 전극면은 서로 대칭적으로 대향하여 배치되고, 전극면의 중심부는 주위 부분에 대해서 파여있고, 복수의 오목부는 중공부(hollow portion)에 형성된다.
원통체는 세라믹으로 되어 있고, 제 1 전극 및 제 2 전극은 42 합금 등의 철-니켈 합금이나 또는 철-니켈-코발트 합금으로 되어 있다.
제 1 전극 및 제 2 전극은 납땜에 의해 원통체와 접합된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예의 가스 봉입 스위칭 전기 방전관의 단면도이고, 도 2a 및 2b는 본 발명의 전기 방전관에 사용되는 세라믹으로 된 원통체의 전개도이다.
본 발명의 가스 봉입 스위칭 전기 방전관은 세라믹 등의 절연재로 이루어진 원통체(1)와, 이 원통체(1)의 양 단부를 기밀하게 폐쇄하는 제 1 전극(2) 및 제 2 전극(3)을 포함한다. 원통체(1)는 땜납(4)에 의해 제 1 전극(2) 및 제 2 전극(3)과 접합되어 있다.
세라믹으로 된 원통체(1)의 양 단면은 금속화된 면(12, 14)으로 형성된다. 도 2a에 나타낸 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 금속화된 면(12, 14) 측의 카본 트리거선(10a, 10b)이 금속화된 면(12, 14)으로부터 세라믹으로 된 원통체(1)의 내벽면 상을 축방향으로 90°의 간격으로 교대로 뻗어서 배치되는데, 즉, 합계 4개의 카본 트리거선이 교대로 원통체(10)의 내벽면 상을 축방향으로 뻗어있다. 금속화된 면(12, 14) 측의 카본 트리거선(10a, 10b)은 그 축방향의 길이가 비교적 짧고, 세라믹으로 된 원통체(1)의 축방향 길이의 약 1/4 이하이다.
한편, 카본 트리거선(10c)은 세라믹으로 된 원통체(1)의 내벽면 상을 중앙부에 축방향으로 뻗는다. 이러한 구조에서는, 금속화된 면(12, 14) 측의 카본 트리거선(10a, 10b) 사이 중간 위치에 카본 트리거선(10c)이 하나씩, 합계 4개의 카본 트리거선이 배치된다. 트리거선(10a, 10b, 10c)의 주위 방향으로 약 45°의 등간격으로 배치된다. 이들 중앙부에 배치된 트리거선(10c)은 금속화된 면(12, 14)과 접촉하지 않는다. 이들 중앙부에 배치된 트리거선(10c)은 금속화된 면(12, 14) 측에 배치된 카본 트리거선(10a, 10b)보다 비교적 길다. 상기 트리거선(10c)의 길이는 세라믹으로 된 원통체(1)의 축방향 길이의 약 1/2 이상이다.
도 2b에 나타낸 실시예에서, 금속화된 면(12, 14) 측의 카본 트리거선(10a, 10b)은 180°간격으로 하나씩 배치된다. 한편, 중앙부의 카본 트리거선(10c)은 금속화된 면(12, 14) 측의 카본 트리거선(10a, 10b)의 사이에 등간격(약 45°)으로 3개씩, 합계 6개의 카본 트리거선(10c)이 배치된다.
전극(2, 3)은 땜납(4)에 의해 세라믹으로 된 원통체(1)와 접합되기 때문에, 전극(2, 3)은 42 합금 등의 철-니켈 합금이나 또는 코바fm 등의 철-니켈-코발트 합금의 저 열평창재로 이루어진다. 이들 전극(2, 3)은 동일한 형상을 갖고, 전극면(20, 30)은 세라믹으로 된 원통체(1)의 중심축 주위에 대략 원형으로 형성된다. 이들 전극면(20, 30)은 서로 대칭적으로 대향하여 배치된다. 이들 전극면(20, 30) 사이에는 전기 방전갭(40)이 형성된다. 전기 방전갭(40)을 포함한 원통체(1)의 내부에는 주지한 바와 같이 아르곤 가스 등의 불활성 가스가 봉입된다. 전극(2, 3) 사이에 소정의 전압이 인가되면, 전극면(20, 30) 사이에서 전기방전이 발생한다.
도 3a는 도 1에 나타낸 본 발명의 일 실시예의 가스 봉입 스위칭 전기 방전관에 사용되는 전극을 나타낸 단면도이고, 도 3b는 전극면 측에서 본 전극의 평면도이다.
한 쌍의 전극(2, 3)이 동일한 크기와 형태를 취한다. 각 전극(2, 3)은 일체물로서 형성되고, 전극(2, 3) 쌍은 서로 대칭적으로 배치되어 있다. 전극(2, 3)의 주위 부분은 원통체(1)의 양 단면에 땜납(4)에 의해 접합된 평탄한 플렌지부(2a, 3a)로서 형성된다. 서로 대향하는 전극(2, 3)의 내측 중앙부는 전극면(20, 30)으로서 형성된다.
대략 원형인 전극면(20, 30)은 비교적 큰 면적을 갖는다. 전극의 대부분의 면적을 차지하는 각 전극면(20, 30)의 중심부(21)가 전극의 주위 부분(22)에 대하여 깊이 e만큼 균일하게 파여있다. 이 중공부(21)에는 복수의 반구형 오목부(23)가 형성된다. 이들 복수의 반구형 오목부(23)는 0.8mm의 일정한 피치로 균일하게 배치되어 있다.
복수의 반구형 오목부(23)를 갖는 전극면(20, 30)에는 전기 방전 활성 도포제가 도포되어 있다. 도포될 전기 방전 활성 도포제의 양을 적정히 조절함으로써, 전기 방전 수명을 연장할 수 있다.
도 1에서, 전극면(20, 30) 선단부에서 측정된 전기 방전갭(40)의 간격 t는 중앙부에서의 카본 트리거선(10c)으로부터 전극면(20, 30)까지의 거리, 즉 전극면(20, 30)의 외주로부터 세라믹으로 된 원통체의 내벽까지의 반경 방향의 거리 d보다 크다.
도 4a는 비교예의 전기 방전관에 사용되는 가스 봉입 스위칭 전극의 단면도이고, 도 4b는 전극면측으로부터 본 전극의 평면도이다. 도 3a 및 3b에 나타낸 본 발명의 실시예와 상기 비교예의 차이점은, 비교예의 전극면(20, 30)의 면적이 본 발명의 실시예의 경우에 비해서 작고, 전극면에 설치된 복수의 반구 형상의 오목부(23)의 피치가 상술한 실시예의 전극에 비해서 작은(0.4mm의 피치) 점에 있다. 비교예의 기타 다른 점들은 본 발명의 실시예의 전극과 동일하다.
이 비교예에 나타낸 전극을 채용하여 도 1에 나타낸 가스 봉입 스위칭 전기 방전관을 구성하면, 즉 도 1에 나타낸 전극(2, 3)을 도 4a 및 4b에 나타낸 전극으로 대체하면, 전극면(20, 30)의 외주로부터 세라믹으로 된 원통체의 내벽까지의 반경 방향의 거리 d가 비교적 크다. 따라서, 전극면(20, 30)의 선단부에서 측정된 전기 방전갭의 간격 t를 거리 d보다 크게하는 것은 곤란하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 가스 봉입 스위칭 전기 방전관의 특성은 다음의 (1) 및 (2)에 의해 나타낸다.
(1) 본 발명에서는, 전기 방전관에 동 도금을 채용하였다. 전극의 재료에 대해서는 이 전극이 세라믹과 납땜되기 때문에, 세라믹의 선 열평창 계수에 가까운 코바르나 또는 철-니켈 합금이 상술한 바와 같이 채용된다. 그러나, 이들 재료의 전기 전도도는 동의 전기 전도도와 비교해서 15% 정도일 뿐이다. 따라서, 어두운 곳에서의 크리핑 코로나 방전의 발생이 지연되어, 1회째 전기 방전의 스위칭 전기 방전 개시 전압 FVs를 2회째 전기 방전보다도 상승시키게 되는 원인이었다. 그래서, 본 발명에서는 전극의 전체 면에 동 도금을 함으로써, FVs의 스위칭 전기 방전 개시 전압을 2회째 이후의 전기 방전 개시 전압 Vs에 가깝게 할 수 있고, 또한 제조 로트(lot)마다의 전극의 전기 방전 특성의 변동도 감소될 수 있다. 즉, 약 15%의 변동이 약 5%의 변동으로 감소되었다.
(2) 본 발명에서는, 전기 방전갭의 간격이 세라믹 내벽에 설치된 카본 트리거선과 이 카본 트리거선으로부터 최단 거리에 위치한 전기 방전면 사이의 간격보다 항상 크도록 설정되어 있다. 이로서, FVs 특성을 보다 안정시킬 수 있게 되었다.
실시예
다음에, 본 발명의 실시예를 여러가지 비교예들을 참조하여 설명하기로 한다.
(1) 동 도금을 실시한 전극과 동 도금을 실시하지 않은 전극을 사용하여, 각각 동일한 공정에서 제조한 전기 방전관의 샘플을 양호한 전기 방전관에 대해서 100 시간 이상 어두운 곳에 방치하고, 스위칭 전기 방전 개시 전압 FVs를 어두운 곳에서 측정하였고, 그 측정 결과를 표 1에 나타내었다.
이들 측정에 사용된 전기 방전관(비교예 1 및 2)에서는, 도 4a 및 4b에 나타낸 전극을 사용하였다. 트리거선의 배치는 도 2a에 나타낸 것이다. 비교예 1은 동 도금을 실시하지 않은 것이고, 비교예 2는 동 도금을 실시한 것이다. 전극에 동 도금을 실시함으로써, FVs 및 Vs가 변화하는 것을 조사하였다.
비교예 2 비교예 1
초기 어두운 곳 FVs 초기 어두운 곳 FVs
1 800 824 812 912
2 804 832 818 872
3 810 846 802 882
4 804 848 786 834
5 814 818 796 844
6 818 836 794 854
7 806 852 820 840
8 798 876 772 900
9 790 798 856 896
10 792 816 812 904
최대치 818 876 856 912
평균치 803.6 834.6 806.8 873.8
최소치 790 798 772 834
3σ 26.95 66.39 48.43 87.33
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 동 도금을 실시한 전극의 FVs 특성은 동 도금을 실시하지 않은 전극의 FVs 특성보다 낮게 억제될 수 있다.
(2) 방전갭의 간격, 및 세라믹 내벽에 설치된 트리거선과 전극 방전 전극면 사이의 최단거리의 간격에 대해서, 세라믹 내벽 상에 설치된 트리거선과 전기 방전 전극면 사이의 최단거리의 간격이 전기 방전갭의 간격보다 넓은 경우(비교예 3)가 측정되었고, 또한 전기 방전갭의 간격이 세라믹 내벽 상에 설치된 트리거선과 전기 방전 전극면 사이의 최단거리의 간격보다 항상 큰 경우(비교예 4)가 측정되었다.
이들 측정에 사용한 전기 방전관에서는, 비교예 3에 도 4에 나타낸 전극을 채용하였고, 비교예 4에 도 3에 나타낸 전극을 채용하였다. 트리거선의 배치는 도 2a에 나타낸 것이다.
비교예 4 비교예 3
초기 어두운 곳 FVs 초기 어두운 곳 FVs
1 794 816 784 862
2 812 828 812 884
3 794 822 814 828
4 818 828 818 856
5 780 800 784 824
6 816 832 768 816
7 792 828 818 860
8 800 840 824 884
9 786 814 816 848
10 826 836 792 836
최대치 826 840 824 884
평균치 801.8 824.4 803 849.8
최소치 780 800 768 816
3σ 45.82 35.41 57.71 71.46
표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 전기 방전갭의 간격을 항상 넓게 유지함으로써, FVs 특성을 보다 안정화시킬 수 있어서, 소기의 효과를 얻을 수 있었다. 이들 데이터도 전기 방전관을 100 시간 이상동안 어두운 곳에 방치하고, 스위칭 전기 방전 개시 전압 FVs을 어두운 곳에서 측정한 측정 결과로서 구하였다.
(3) 이상으로부터 동 도금과, 상기 항목 (1)에서 설명한 전극에 동 도금을 실시한 것과, 상기 항목 (2)에서 설명한 전기 방전갭에 관한 관계를 조합시켜 전기 방전관을 제조한 경우에는, FVs 특성을 낮추고 안정화시켜서 가장 우수한 특성을 나타낼 수 있다. 이와 같은 전극을 사용한 전기 방전관의 실시예에 대한 측정 결과를 표 3에 나타내었다. 본 실시예에서는, 도 3에 나타낸 전극을 사용하고, 전극 표면에 도금을 실시한 방전관을 사용하였다. 트리거선의 배치는 도 2a에 나타낸 것이다.
실시예
초기 어두운 곳 FVs
1 798 824
2 802 820
3 806 838
4 796 830
5 812 832
6 798 812
7 806 826
8 790 804
9 814 822
10 812 830
최대치 814 838
평균치 803.4 823.8
최소치 790 804
3σ 23.84 29.99
(4) 다음에, 동 도금층의 두께의 영향에 대해서 조사하였다.
초기 특성만을 보면, 동 도금층의 두께는 규정할 필요가 없다. 그 이유는 동 도금층이 설치될 때만 FVs 특성이 우수하기 때문이다. 그러나, 어두운 곳에서의 전기 방전 특성에 관한 측정을 실시한 경우에는, 도금층의 두께를 10㎛ 내지 20㎛로 한 경우가 최적의 FVs를 나타내었다. 그 이유는 하기의 측정 결과를 얻었기 때문이다.
시험 (a) 내지 (c)의 시험 조건은 다음과 같다.
시험 조건
이그니터(ignitor): 스텐리 전기(주)사 제
시험 사이클: 1초 동작/1초 정지(약 100Hz)
시험 상태: 절연 튜브 4매 피복
측정 간격: 초기·5만회·10만회·15만회·20만회
전기 방전관을 24시간 이상 방치한 후, 각 측정 간격마다 측정한다.
20만회 수명 시험 종료 후, 전기 방전관은 24시간 방치하고, 48시간 이상 방치하여, 다시 측정한다.
측정기: Tektronix TDS 544A 오실로스코프/Tektronix P6015 전압 프로우브
이와 관련해서, 이하의 항목 (a) 내지 (c)의 측정에 있어서는, 도 1에 나타낸 전기 방전관을 사용하고, 도 3에 나타낸 전극을 채용하고, 도 2b에 나타낸 세라믹 원통체 상의 카본 트리거선의 배치를 채용하였다.
(a) 동 도금층의 두께가 10㎛ 미만인 경우.
어두운 곳에서의 전기 방전 수명 특성 시험을 실행하면, 전기 방전 회수가 5만회까지는 양호한 결과를 나타내지만, 전기 방전 회수가 5만회를 넘는 경우에는, 동 도금을 하지 않은 전극과 마찬가지의 수명 특성을 갖는다. 이것은 동 도금층의 두께가 얇기 때문에, 전극면 상의 얇은 동 도금층이 수명 시험 과정 중에 발생되는 스퍼터링에 의해 바로 비산되어 전극의 기본 금속이 노출되어 버리는 것으로 추정된다. 그 결과, 동 도금 전극이 동 도금을 실시하지 않은 종래의 전극과 같게 된다. 이 결과는 표 4 및 5에 나타내었다.
<샘플 No. 1> 동 도금층 두께가 10㎛ 미만
초기 50000 100000 150000 200000 48시간 이상 방치
FVs 840 944 976 968 986 982
Vs 828 812 812 776 796 796
단위: V
(b) 동 도금층의 두께를 20㎛ 이상으로 한 경우(실제 두께는 약 30㎛).
전기 방전 수명 시험 과정 중에 FVs 및 Vs 모두의 전기 방전 개시 전압이 급격히 저하되었다. 이것은 전극의 재료를 무산소 동으로 한 동 전극과 같게 하는 경향이 있다. 동은 연화성 금속이기 때문에, 전기 방전 시험 과정 중에 스퍼터링에 의해 비산하기 쉽다. 수명 시험을 계속한 경우, 세라믹으로 된 원통체의 내벽에 비산한 스퍼터 물질에 의해 전기 방전 개시 전압의 급격한 저하, 및 절연 열화를 일으킨다고 추정된다. 이것은 수명 시험 종료 후 스위칭 전기 방전관을 분해한 경우, 세라믹으로 된 원통체 내벽이 스퍼터 물질의 비산에 의해 새까맣게 변색하는 것으로부터 추정하였다. 이 결과는 표 5 및 도 6에 나타내었다.
<샘플 No. 2> 동 도금층의 두께가 20㎛ 이상
초기 50000 100000 150000 200000 48시간 이상 방치
FVs 837 804 800 764 738 830
Vs 772 704 696 680 678 688
단위: V
(c) 동 도금층의 두께가 10㎛ 내지 20㎛인 경우.
이 경우, 전기 방전 수명 시험시 가장 양호한 FVs 특성을 나타낸다. 그 결과는 표 6 및 도 7에 나타내었다.
<샘플 No. 3> 동 도금층의 두께가 10㎛ 내지 20㎛
초기 50000 100000 150000 200000 48시간 이상 방치
FVs 844 832 812 882 876 840
Vs 820 772 756 752 744 740
단위: V
상술한 바와 같이, 본 발명의 가스 봉입 스위칭 전기 방전관에 따르면, (1) 전극면에 동 도금을 실시함으로써, FVs 특성을 낮게 유지하여 양호한 결과를 얻을 수 있다. 본 발명에 따르면, 전기 방전 전극면과 원통체의 내벽에 설치된 트리거건 사이의 간격보다 전기 방전갭을 넓게 설정할 수 있어서, 어두운 곳에서의 전기 방전 중에 FVs 특성의 안정화를 확보할 수 있다. 주 방전은 전기 방전갭에서 행해지지만, 전기 방전이 개시될 때까지는 다음의 동작이 행해진다. (1) 전극 양단에 전위차가 발생함으로써, 트리거선으로부터 초기 전압이 발생하여 봉입 가스를 여기시킨다. (2) 동시에 크리핑 코로나 방전이 트리거선으로부터 주 전기 방전(이 주 전기 방전은 전기 방전 전극면에서 발생함)면까지의 전극면에 발생함으로써, 상기 항목 (1)과 병행하여 봉입 가스의 여기를 개시하고, 전자 애벌런치가 발생해서, 주 전기 방전이 일어난다. 그 결과, 전기 방전갭의 간격을 항상 원통체 내벽의 트리거선으로부터 전기 방전 전극까지의 최단거리 보다도 넓게 함으로써, 이 FVs 특성을 안정화시킬 수 있다.
상술한 설명은 본 발명의 일부 바람직한 실시예들만으로서, 본 발명의 사상 및 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 응용이 있을 수 있음이 당업자에게는 자명하다.

Claims (17)

  1. 절연재로 이루어진 원통체와,
    상기 원통체의 양단을 기밀하게 폐쇄하는 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하고,
    상기 제 1 전극의 제 1 전극면과 상기 제 2 전극의 제 2 전극면 사이에는 전기 방전갭이 형성되고, 상기 원통체 내에 형성된 기밀하게 폐쇄된 공간에는 가스를 봉입하고,
    상기 원통체의 양 단면에는 금속화된 면이 형성되고,
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 원통체의 양 단면에서 이 원통체와 접합되고,
    제 1 트리거선이 상기 원통체의 내벽면 상에 형성되며 상기 금속화된 면에 접속되고,
    제 2 트리거선이 상기 원통체의 내벽면 상에 형성되며 상기 금속화된 면에 접속되지 않고,
    상기 제 1 전극의 제 1 전극면과 상기 제 2 전극의 제 2 전극면 중 적어도 하나는 동이나 또는 은으로 도금되고,
    상기 전기 방전갭의 간격은 제 2 트리거선으로부터 제 1 전극면 또는 제 2 전극면까지의 거리보다 큰
    가스 봉입 스위칭 전기 방전관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원통체는 실린더이고,
    상기 제 1 및 제 2 전극면은 대략 원형으로 상기 원통체의 중심축 주위에 형성되고,
    상기 제 1 전극면 및 제 2 전극면은 서로 대칭적으로 대향하여 배치되고,
    상기 제 1 트리거선은 금속화된 면으로부터 상기 원통체의 내벽면을 축 방향으로 뻗지만, 상기 원통체의 중앙부까지는 미치지 않고,
    상기 제 2 트리거선은 상기 원통체의 중앙부 내에서 축 방향으로 뻗고,
    상기 제 2 트리거선으로부터 상기 제 1 전극면 또는 제 2 전극면까지의 거리(d)는 상기 전극의 외주면으로부터 상기 원통체의 내벽까지의 반경 방향의 거리인 가스 봉입 스위칭 전기 방전관.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전기 방전갭(t)은 서로 대향하는 상기 제 1 전극면과 제 2 전극면의 선단간의 거리인 가스 봉입 스위칭 전기 방전관.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전극의 제 1 전극면과 상기 제 2 전극의 제 2 전극면 중 적어도 하나는 동이나 또는 은으로 도금되어, 도금층의 두께가 10-20㎛인 가스 봉입 스위칭 전기 방전관.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 트리거선의 수는 상기 제 1 트리거선의 수보다 많은 가스 봉입 스위칭 전기 방전관.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 트리거선은 금속화된 면으로부터 상기 원통체의 내벽면을 따라 축 방향으로 뻗지만, 원통체의 중앙부까지는 뻗지않고,
    상기 제 2 트리거선은 중앙부 내에서 축 방향으로 뻗어있는 가스 봉잉 스위칭 전기 방전관.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 트리거선은 한쪽의 금속화된 면으로부터 축 방향으로 뻗는 것과 다른 쪽의 금속화된 면으로부터 축 방향으로 뻗는 다른 것이 180°이격된 한 쌍을 포함하는 가스 봉입 스위칭 전기 방전관.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제 1 트리거선 각각이, 서로 근접하여 평행하게 배치되어 있는 복수의 트리거선으로 구성된 가스 봉입 스위칭 전기 방전관.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 트리거선의 축 방향의 길이가 상기 원통체의 축 방향의 길이의 1/3 이하인 가스 봉입 스위칭 전기 방전관.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 트리거선이, 180°의 간격으로 배치된 제 1 트리거선 쌍 사이에 대략 등간격으로 배치되는 가스 봉입 스위칭 전기 방전관.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 트리거선의 축 방향의 길이가 상기 원통체의 축 방향의 길이의 1/2 이상인 가스 봉입 스위칭 전기 방전관.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 오목부는 제 1 및 제 2 전극면 중 적어도 하나에 설치되는 가스 봉입 스위칭 전기 방전관.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 오목부는 각각 반구형 오목부인 가스 봉입 스위칭 전기 방전관.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 오목부는 0.1mm 내지 1.0mm의 일정한 피치로 균일하게 배치되는 가스 봉입 전기 방전관.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전극면은 서로 대칭적으로 대향하여 배치되고, 상기 전극면의 중심부는 주위 부분에 대해서 파여있고, 상기 복수의 오목부는 중공부(hollow portion)에 형성되는 가스 봉입 스위칭 전기 방전관.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 원통체는 세라믹으로 되어 있고, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 42 합금 등의 철-니켈 합금이나 또는 코바르(covar) 등의 철-니켈-코발트 합금으로 되어 있는 가스 봉입 스위칭 전기 방전관.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 납땜에 의해 상기 원통체와 접합되는 가스 봉입 스위칭 전기 방전관.
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