TWI435371B - 複合氣體放電管 - Google Patents

Description

複合氣體放電管

本發明涉及氣體放電管之領域，其包括氣體放電器、電花隙開關、切換式電花隙開關輿續發式電花隙開關，其被運用於各種應用中，如用於電容性放電電路，通信網絡，電力系統，資訊系統等等。

當電子設備係連接至長信號或翰電線、天線等時，它就被曝露於藉由感應而產生的暫態現象中，該感應係藉由閃電或電磁脈衝而發生。一氣體放電管將在該暫態現象中，吸收能量或將設備連接接地來保護該設備以防被損傷。氣體放電管須能自我恢復，能處理反復的暫態現象，該氣體放電管必須在發揮作用不延遲，且還不會過度敏感造成正常工作時之誤動作。這些特性應不隨時間改變，此外，一氣體放電管應具有均勻的品質以適應大量生產。

氣體放電管用於保護電子設備，也在電源切換電絡中被用作切換裝置，例如在汽車氣體放電頭燈之產品中。其他應用領域為電信與資料通信、音頻/視頻設備、電源、焊接設備、周於氣體加熱的電子點火裝置、建築上的安全與軍事應用等等。

早期的氣體放電管包括兩個固體石墨電極，其係藉由一雲母層隔開。現代習知氣體放電管通常包括兩個端電極，視情況的加 一個額外電極，該額外電極為一中央電極附加一個或兩個中空圓柱絕緣體之形式，該絕緣體係由諸如陶瓷、適合的聚合物、玻璃等之電絕緣材料製成。通常，在一二電極氣體放電管中的該絕緣體係焊接到該端電極之兩側，將其封閉連接。

舉例而言，氣體放電管製程由下列步驟組成：在一適合溫度與實質上為大氣壓下將管中之組件密封於一輕氣體中；及將該管外部之氣壓減低到大氣壓之下，同時降低該溫度達到一程度，使得重氣體無法擴散或滲入管壁，且該經圍封的輕氣體可擴散或滲出管壁，藉此引起該管內的總氣壓降低。

此外，該等氣體放電管之外部塗層已被揭示，其中一錫塗層被塗覆於該等電極，且一環形保護塗層被塗覆於該陶瓷絕緣體。該保護塗層形成自一耐酸耐熱著色劑或清漆，其在該氣體放電管之軸向上為連續。此外，塗錫導線可被連接於該等電極。

電力氣體放電管用於保護電子設備以抵抗超高壓且具有高電流容量，其電花隙氣體放電管包括兩個碳電極，每一個碳電極都具有一半球形構形與一絕緣瓷質外殼，由此該等碳電極含有通到其內部的排氣孔以提供電弧傳遞至一內部耐用電極材料。

綜合以上，均沒有提及任何如何使氣體放電管具有電感性之相關揭示。

本發明之目標係為所有相關應用領域製造具有電感特性或是變阻特性的氣體放電管，該等氣體放電管與其他氣體放電管相比，其顯示相同氣體放電管特性外更具有電感特性或是變阻特性。

這個目標係藉由提供一具有電感特性或是變阻特性新絕緣環設計，以及一中空形狀絕緣環且同時保持該電極間隙距離而達到。

特定言之，本發明係關於一具有電感特性或是變阻特性絕緣環，與它的高度相比其具有一延伸長度，藉此可為任一可能的漏電流提供一較長距離。該氣體放電管包括至少兩個電極與至少一個中空絕緣環，該至少一個中空絕緣環緊固於該等電極中的至少一者，該絕緣環相該等面向內及/或向外的絕緣體表面中之至少一者上，具有螺旋狀導體，變阻層，晶片變阻或是晶片電感結構，藉此為一氣體放電管提供一電感特性或是變阻特性。

在操作中的一特定電壓下，用於避免在該外部與內部的表面上的一漏電流，絕緣環表面之所需長度，可依據不同的條件而做突起狀變化；該條件例如該隔絕密封組件內部與外部的氣體與壓力之比值。

本發明所指之「環」意為一凸起的多邊中空結構。因而該環可採用圓形、椭圆形，或多邊形(例如三角形、方形、五邊形、六邊形、七邊形，與八邊形等)之形式。

本發明所指之「絕緣體」或「絕緣構件」意為一關於電流係 非傳導之物體。該等物體通常係由氧化鋁、其他瓷質、玻璃、塑膠、合成物或其他絕緣材料製成。用於高壓電力傳輸的高壓絕緣體係由玻璃、陶瓷，或合成聚合材料製成。陶瓷絕緣體係由黏土、石英或氧化鋁與長石製成，且可被一光滑釉層覆蓋以掩蔽污垢。在某些電氣設施中，聚合合成材料已經被用於絕緣體之某些類型，由纖維加固塑膠製成或由矽樹脂橡膠組成。合成物絕緣體便宜、更輕，且其具有極好的疏水性能。此組合使得其能夠理想地在受污業區域中使用。

如圖一所示，一習知類型的氣體放電管包括兩個端電極15與16，每一個電極包含一類凸緣基部與至少一個中空圓柱絕緣體11，該中空圓柱絕緣體11係焊接或黏的於該等端電極之基部。抵抗層形成之一塗層或元素被塗在該兩個電極上的屏蔽區域。一例如用於點火高壓氙燈之氣體放電管之標率尺寸，係軸向延伸約6.2毫米，及徑向延伸8毫米。此一管具有一4.4毫米高度之絕緣環且利用一0.6毫米電極隙可承受幾千伏特的放電。

如圖二所示，本發明所揭示之一種具有電感特性或是變阻特性之氣體放電管，其包括至少兩個電極(15、16)與至少一個中空絕緣體(11)，該至少一個中空絕緣體(11)緊固於該等電極(15、16)中的至少一者；其特徵為該絕緣體(11)具有電感特性或是變阻特性，藉此該氣 體放電管因而具有電感特性或是變阻特性者。

較佳者，其絕緣環(11)包括一柱部，此外該柱部外側形成一螺旋狀導線(12)；該導線可為銅、鋁、金、銀等等各式金屬線，更佳者，該導線可為具有絕緣層之漆包線。

如圖三所示，較佳者；為該螺旋狀導線之形成，係先在該絕緣環柱部外側形成一導電層表面(13)，該層藉由化學鍍覆、濺鍍或電漿沈積技術等被塗覆於該等絕緣環柱部外側，再經由加工，例如車床切削，形成該螺旋狀導電線(14)並以光滑釉層覆蓋掩蔽污垢(圖未示)。該導電層表面(13)可為金屬層，金屬化合物導電層或為金屬氧化物導電層等等。更佳者，也可於該柱部外側形成一晶片電感結構。

如圖四所示，較佳者；形成具有變阻特性之金屬氧化物導電層(17)並以光滑釉層覆蓋掩蔽污垢(圖未示)，也可於該柱部外側形成一晶片變阻結構。

如圖五所示，在氣體放電的過程中可能發生諸如銅(如果電極被游離)金屬之濺射，且此經濺射的金屬將於該管壁上凝結形成漏電通道。然而，該向內延伸凸緣也將為濺鍍材料產生一掩蔽，防止該濺鍍材料形成連續表面而造成漏電。因而，增加此種放電管的操作壽命。

較佳的係該等端電極之相對表面之至少部分被一化合物或元素的層或塗層覆蓋，防止氧化物層或其他非所需層的形成。此化合物可為高度穩定的金屬合金、一諸如鈦或金之幾乎為惰性的金 屬。該化合物可為一含碳化合物，例如添加有如鉻或鈦金屬之碳化合物。碳化合物被定義為任一碳之同素異形體，例如鑽石、類鑽石碳或石墨。

依照其中一實施例，該惰性表面或抗氧化塗層或層藉由化學鍍覆、濺鍍或電漿沈積技術等被塗覆於該等電極，其已為熟習此項技衛者所熟知。用於充氣之氣體為氮氣、氦氣、氬氣、甲烷、氫氣，與其他諸如此類或其混合物。

雖然本發明相關於其較佳的實施例被描述，組成目前本發明者所知之最佳模式，但一般技術者應瞭解可進行各種習知之變化與修改，而不脫離本發明之專利申請範圍。

15‧‧‧端電極

16‧‧‧端電極

11‧‧‧中空絕緣環

12‧‧‧螺旋狀導線

13‧‧‧導電層表面

14‧‧‧螺旋狀導電瞙

17‧‧‧變阻層

圖1顯示本發明之先前技術之一氣體放電管之一橫截面；圖2顯示依照本發明之一具有電感特性之氣體放電管之實施例之一橫截面，該氣體放電管具有螺旋狀導線；圖3顯示依照本發明之一具有電感特性之氣體放電管之實施例之一橫截面，該氣體放電管具有螺旋狀導電鏌；圖4顯示依照本發明之一具有變阻特性之氣體放電管之實施例之一橫截面，該氣體放電管具有金屬氧化物變阻鏌；圖5顯示依照本發明之一具有電感特性或是變阻特性之氣體放電管之實施例之一橫截面，該氣體放電管具有延伸內側表面；

15‧‧‧端電極

16‧‧‧端電極

11‧‧‧中空絕緣環

12‧‧‧螺旋狀導線

13‧‧‧導電層表面

14‧‧‧螺旋狀導電瞙

Claims (7)

1. 一種複合氣體放電管，包括至少兩個電極(15、16)與至少一個中空絕緣體，該至少一個中空絕緣體(11)緊固於該等電極(15、16)中的至少一端者；其特徵為：該絕緣體具有電感特性或是變阻特性，藉此該氣體放電管因而具有電感特性或是變阻特性者。
2. 如請求項1之複合氣體放電管，其中該絕緣環包括一柱部，此外該柱部外側形成一螺旋狀導線。
3. 如請求項1之複合氣體放電管，其中該絕緣環包括一柱部，此外該柱部外側形成一晶片電感。
4. 如請求項1之複合氣體放電管，其中該絕緣環包括一柱部，此外該柱部外側形成一變阻層。
5. 如請求項1之複合氣體放電管，其中該絕緣環包括一柱部，此外該柱部外側形成一晶片變阻。
6. 如請求項2之複合氣體放電管，其中該螺旋狀導線乃是由金屬線所組成。
7. 如請求項2之複合氣體放電管，其中該螺旋狀導線乃是由導電膜加工切削而成。