JP2009238377A

JP2009238377A - 放電装置

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Publication number: JP2009238377A
Application number: JP2008078928A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kijima; 均木嶋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2009-10-15

Abstract

【課題】本発明の目的は、放電特性が安定であり、極性のバラツキが小さい放電装置を提供することである。
【解決手段】本発明の放電装置は、対向する複数の電極と、電極の間に配置された誘電体部と、誘電体部の電極に対する位置を固定する固定部とを備える。そして、誘電体部とそれぞれの電極との間には、あらかじめ定めた隙間がある。さらに、誘電体部の電極と対向する部分に導体薄膜で形成された導電部を有してもよい。また、誘電体部の内部に導体で形成されたあらかじめ定めた厚みを持つ導電部を有してもよい。
【選択図】図５

Description

本発明は、雷防護用の放電管などの放電現象を利用する放電装置に関する。

誘電体（絶縁体）を対向する電極間に配置した放電装置としては、特許文献１、特許文献２、特許文献３の放電管がある。これらの放電管の特徴は、誘電体を電極の間隔を一定に保つためのスペーサとして用いていることである。図１は、特許文献１の放電管の構成を示す図である。この放電管９００は、平行電極板９１１、９１２をガラス管９３０内に熱融着で封止しており、絶縁ボール９２０がスペーサとして平行電極板９１１、９１２の両方に直接接している。

また、一般に、平行電極板を用いた放電管は、平行電極板のどの部分から放電するのかが定まらないために放電特性が安定しにくい。そこで、電極間にカーボンなどの導体を配置することで電界が集中する場所を作り（不均一にし）、初期電子放出を容易にし、放電特性を安定化させた例がある（非特許文献１）。つまり、電界を集中させることができれば放電特性を安定化できることが知られている。
特開平１１−３１７２７６号公報特開昭６２−２８３５８２号公報特開平６−６１０１８号公報木島均，"接地と雷防護"，電子情報通信学会，pp.23-26，1997年4月．

特許文献２の図４の放電管では電極の間隔は簡易に調整できるが、放電位置が特定できないため、放電特性が安定しにくい。特許文献３の図１の放電管では構造が非対称なので極性のバラツキが大きくなりやすい。特許文献１の放電管に対しては、特許文献２と特許文献３の発明を引用発明として進歩性違反による拒絶審決（不服２００４−３０２２号）、および棄却判決（平成１９年（行ケ）第１０１０９号）があった。審判や訴訟の中で、特許文献１の出願人は、特許文献１の放電管は、特許文献２や特許文献３の放電管よりも放電特性が良い旨を主張している。しかし、判決では、「上記意見書及び手続補足書記載の本願発明の製品の実験結果が示す電気的特性は，本願発明の特許請求の範囲の構成を採用することにより必然的に生じるものとはいえず，したがって，上記電気的特性をもって本願発明の顕著な作用効果であるということはできない」とされている。

本発明は、放電特性が安定で、極性のバラツキが小さい放電装置を提供することを目的とする。

本発明の放電装置は、対向する複数の電極と、電極の間に配置された誘電体部と、誘電体部の電極に対する位置を固定する固定部とを備える。そして、誘電体部とそれぞれの電極との間には、あらかじめ定めた隙間がある。ここで、「誘電体部の電極に対する位置」とは、誘電体部の電極に対する向きも含んでいる。また、誘電体部の比誘電率は１より大きい。

また、本発明の放電装置は、電極、誘電体部、固定部を収納する筐体と、筐体外部の電流（電圧）を電極に伝達する電線も備えてもよい。

本発明の放電装置によれば、それぞれの電極との間に隙間を有する誘電体部を有する。当該隙間の空間には、隙間の大きさと誘電体部の比誘電率に応じて電界が集中する。したがって、放電が当該隙間で発生する確率を高めることができ（初期電子放出を容易にし）、安定した放電を確保できる。また、隙間はそれぞれの電極との間にあるため、極性のバラツキを小さくできる。

本発明の放電装置と特許文献１の発明とは、誘電体部とそれぞれの電極との間に隙間を有することで、平行電極板内の電荷を特定の場所に偏らせて蓄積し、蓄積した電荷（密度の高い電荷）により強い力を加え、かつ放電する経路を確保しているという特徴が共通する。しかし、特許文献１およびその審査過程の書類には、この特徴についてなんら示されていない。

また、特許文献１の発明は誘電体部が球形の誘電体である。誘電体部を球形の誘電体に限定すれば、誘電体部がどのような向きであろうと電極間の距離を一定にでき、かつ、あらかじめ定めた隙間も確保できる。しかし、誘電体部が誘電体のみで形成された球形に限定されてしまう。一方、本発明の放電装置は、誘電体部の電極に対する位置を固定する固定部を有するので、誘電体部を球形の誘電体のみに限定する必要がない。したがって、誘電体部の形状や構造の自由度が増す。例えば、電極同士の間隔と電極と誘電体部との隙間とを独立に決めることができる（球の場合、電極同士の間隔を決めると、隙間も決まってしまう）。また、誘電体部に導電部を形成することも可能である。したがって、誘電体部を、平行電極板内の電荷を特定の場所に偏らせて蓄積し、蓄積した電荷（密度の高い電荷）により強い力を加え、かつ放電する経路を確保するという特徴を引き出すことに適した形状や構造にできる。

なお、特許文献３の図１、図３、図４の放電管は、円筒状の電極も用いており、上述の本発明の特徴を有効に利用していない。また、特許文献３にも本発明の効果が得られる原理について、何ら示唆されていない。

まず、特許文献１の発明の特徴について定性的に分析する。特許文献１の放電管の電界と等電位面は、一様電界中に球状の誘電体を置いたときの電界の分布」と類似しており、おおむね図２のようになる（大木義路著，“電磁気学演習”，産業図書，pp.62-64．参照）。このように気体中の電界は絶縁ボールの表面近くで、絶縁ボール側に曲げられる。したがって、電極と絶縁ボールとの接点近傍の等電位面の間隔は、接点から離れた位置の等電位面の間隔よりも狭くなる。つまり、接点近傍では電界強度が強くなる（∵電界Ｅ＝単位距離あたりの電位差の変化量（電位差の距離での微分））。したがって、接点近傍の電極に蓄積された電荷を他方の電極側に引っ張る力の方が、接点から離れた位置の電極に蓄積された電荷を他方の電極側に引っ張る力よりも大きくなる（∵電荷に働く力Ｆ＝電荷ｑ×電界Ｅ）。また、電荷は絶縁ボールとの接点近傍の電極に蓄積されやすい（∵電荷密度σ＝誘電率ε×電界Ｅ）。つまり、誘電体（絶縁体）でも、従来は導体で行っていたような電界の集中を発生させることができ、特性を安定化できる可能性がある。

次に、図３のモデルを用いて電界強度と電荷密度とを定量的に評価し、本発明の原理を説明する。ｄは平行電極板の間隔、ｄ_０／２は電極と誘電体との隙間、ｄ_１は誘電体の厚さ、Ｖは電極間の電位差、Ｅ_０は電極と誘電体との隙間での電界、Ｅ_１は誘電体中の電界、σは平行電極板に蓄積されている電荷の密度、ε_０は空気中の誘電率、ε_１は誘電体の誘電率、ε_ｒは誘電体の比誘電率とすると、次のような関係が成り立つ。

Ｖ＝Ｅ_０ｄ_０＋Ｅ_１ｄ_１
σ＝ε_０Ｅ_０＝ε_１Ｅ_１
ｄ＝ｄ_０＋ｄ_１
ε_１＝ε_ｒ・ε_０
図３の平行電極板の間では位置に関係なく電位差Ｖは一定である。また、平行電極板の間隔ｄも一定である。そこで、これらの式から、電極と誘電体との隙間での電界Ｅ_０および平行電極板に蓄積されている電荷の密度σと、電極と誘電体との隙間ｄ_０との関係を求めると、次のようになる。

電極と誘電体との隙間での電界Ｅ_０を表すと図４のようになる。なお、電荷密度σは電界Ｅ_０と比例している（σ＝ε_０Ｅ_０）ので、図示は省略する。上記の式および図４から分かるように、誘電体がない空間（ｄ_０＝ｄのとき）の電界Ｅ_０はＶ／ｄ、誘電体と隙間とが同じとき（ｄ_０＝ｄ／２のとき）の電界Ｅ_０はＶ／｛（１／２＋１／２ε_ｒ）・ｄ｝、誘電体と電極との隙間が０に近づいたとき（ｄ_０→０のとき）の電界Ｅ_０はε_ｒ・Ｖ／ｄである。つまり、電極と誘電体との隙間を小さくしていけば、電界Ｅ_０および電荷密度σは誘電体がないときの電界強度のε_ｒ倍に近づいていくことが分かる。

したがって、電極と誘電体との隙間が小さくなっていくと電界強度は強くなり、電荷密度は高くなると考えられる。例えば、アルミナの場合、比誘電率は６〜１０なので、電極と誘電体部の隙間を小さくすれば、隙間近傍の電極に集められる電荷密度は、誘電体部がない部分の電極に集められる電荷の数倍であり、その電荷を反対側の電極側に引っ張る力も数倍となる。

つまり、比誘電率が１より大きい誘電体部とそれぞれの電極との間に隙間を備えれば、平行電極板内の電荷を特定の場所に偏らせて蓄積し、蓄積した電荷（密度の高い電荷）により強い力を加え、かつ放電する経路を確保できる。したがって、誘電体部とそれぞれの電極との間に隙間を備えれば、安定な放電特性を実現できる。また、対称な形状にすれば、極性のバラツキを小さくできる。以下に、この原理を用いた実施例を示す。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。

実施例１の放電装置の構成例を図５に示す。図６は、実施例１の放電装置の電極と誘電体部との位置関係を示す断面図である。なお、図５では、放電装置の内部の構造を示すために、筐体１０７、電線１０９、電極１０２は点線で示している。

放電装置１００は、電極１０１、１０２、電極の間に配置された誘電体部１０５、誘電体部１０５の電極１０１、１０２に対する位置を固定する固定部１１０_１、１１０_２、電線１０８、１０９、筐体１０７を備える。なお、「誘電体部１０５の電極１０１、１０２に対する位置を固定する」とは、誘電体部１０５の電極１０１、１０２に対する向きも固定する意味である。誘電体部１０５は例えば直方体であり、１組の対向する面の４隅に固定部１１０_１、１１０_２が形成されている。誘電体部１０５と固定部１１０_１、１１０_２の形状と配置は、この例に限定する必要はない。

電極１０１と電極１０２との間隔は、誘電体部１０５と固定部１１０_１、１１０_２によって決まっており、図６ではｄである。誘電体部１０５と電極１０１、１０２との間の隙間１１１、１１２は、固定部１１０_１、１１０_２によって決まっており、図６ではｄ_０／２である。なお、電極１０１と電極１０２との間隔、隙間１１１、１１２、誘電体部１０５の電極と対向する部分の面積は、放電装置に求められる条件から適宜設計すればよい。なお、上述のように、と固定部１１０_１、１１０_２（および誘電体部１０５）は、少なくとも電極１０１、１０２と１点では接していない。

また、筐体１０７は密閉されたケースや管であり、筐体１０７の内部にはガス（例えば、ネオンやアルゴン）が封入される。また、筐体１０７は開閉および密封でき、内部にあらかじめ定められた気圧のガスを封入できるようなケースでもよい。ただし、筐体やガスは、これらに限定されるものではない。電線１０８、１０９は、それぞれ電極１０１、１０２と接続されており、外部の電流（電圧）を筐体１０７の内部に伝達する。

実施例１の放電装置はこのような構成なので、隙間１１１、１１２には、隙間１１１、１１２の大きさと誘電体部１０５の比誘電率に応じて電界が集中する。したがって、初期電子放出を容易にし、放電特性を安定化できる。また、隙間はそれぞれの電極との間にあるため、極性のバラツキを小さくできる。さらに、電極同士の間隔と電極と誘電体部との隙間とを独立に決めることができる。

また、図６に点線で示したように、誘電体部１０５の電極１０１、１０２と対向する部分に導体薄膜で形成された導電部１１６_１、１１６_２を備えてもよい。特開２００１−１８９１８５号公報（段落０００４）に示されているように、放電が発生した場合、その放電エネルギーを受けて電極の金属が、粒状のスパッタとなって散乱する。したがって、導電部がない場合でも、放電装置１００が放電するたびに、誘電体部１０５の電極１０１、１０２と対向する部分に金属が付着していく。この部分は、ほぼ等電位面なので、金属が付着しても放電開始時の原理は変わらない。しかし、完全な等電位ではないので、導体の有無によって特性は多少異なると考えられる。つまり、放電を繰り返すと特性が変化する可能性がある。そこで、あらかじめ導電部１１６_１、１１６_２を備えておけば、金属が付着することによる放電特性の変化を抑える効果が期待できる。

実施例２の放電装置の構成例を図７に示す。図８は、実施例２の放電装置の電極と誘電体部との位置関係を示す断面図である。なお、図７では、放電装置の内部の構造を示すために、筐体１０７、電線１０９、電極１０２、誘電体部１２５、固定部１３０は点線で示している。

放電装置１２０は、電極１０１、１０２、電極の間に配置された誘電体部１２５、誘電体部１２５の電極１０１、１０２に対する位置を固定する固定部１３０、電線１０８、１０９、筐体１０７を備える。固定部１３０は、筒状の誘電体（絶縁体）である。誘電体部１２５は、固定部１３０の内壁に固定されている。電極１０１と電極１０２との間隔は、固定部１３０によって決まっており、図８ではｄである。誘電体部１２５と電極１０１、１０２との間の隙間１３１、１３２は、固定部１３０によって決まっており、図８ではｄ_０／２である。なお、電極１０１と電極１０２との間隔、隙間１３１、１３２、誘電体部１２５の電極と対向する部分の面積は、放電装置に求められる条件から適宜設計すればよい。

実施例２の放電装置はこのような構成なので、隙間１３１、１３２には、隙間１３１、１３２の大きさと誘電体部１２５の比誘電率に応じて電界が集中する。したがって、初期電子放出を容易にし、放電特性を安定化できる。また、隙間はそれぞれの電極との間にあるため、極性のバラツキを小さくできる。さらに、電極同士の間隔と電極と誘電体部との隙間とを独立に決めることができる。そして、実施例２の場合は、固定部１３０と誘電体部１２５を一体的に製造することも可能であり、部品の製造、組み立てが容易である。

また、実施例１の場合と同じように、誘電体部１２５の電極１０１、１０２と対向する部分に導体薄膜で形成された導電部１３６_１、１３６_２（図８に点線で示している）を備えてもよい。

実施例３の放電装置の構成例を図９に示す。図１０は、実施例３の放電装置の電極と誘電体部との位置関係を示す断面図である。なお、図９では、放電装置の内部の構造を示すために、筐体１０７、電線１０９、電極１４２は点線で示している。

放電装置１４０は、電極１４１、１４２、電極の間に配置された誘電体部１４５、誘電体部１４５の電極１４１、１４２に対する位置を固定する固定部１５０_１、１５０_２、電線１０８、１０９、筐体１０７を備える。誘電体部１４５は、例えば円柱形であるがこれに限定する必要はない。固定部１５０_１、１５０_２は、誘電体部１４５の対向する面に形成されている。また、この例では、固定部１５０_１、１５０_２は、電極１４１と電極１４２にはめ込まれている。電極１４１と電極１４２との間隔は、誘電体部１４５と固定部１５０_１、１５０_２によって決まっており、図１０ではｄである。誘電体部１４５と電極１４１、１４２との間の隙間１５１、１５２は、固定部１５０_１、１５０_２によって決まっており、図１０ではｄ_０／２である。なお、電極１４１と電極１４２との間隔、隙間１５１、１５２、誘電体部１４５の電極と対向する部分の面積は、放電装置に求められる条件から適宜設計すればよい。

実施例３の放電装置はこのような構成なので、隙間１５１、１５２には、隙間１５１、１５２の大きさと誘電体部１４５の比誘電率に応じて電界が集中する。したがって、初期電子放出を容易にし、放電特性を安定化できる。また、隙間はそれぞれの電極との間にあるため、極性のバラツキを小さくできる。さらに、電極同士の間隔と電極と誘電体部との隙間とを独立に決めることができる。

また、実施例１の場合と同じように、誘電体部１４５の電極１４１、１４２と対向する部分に導体薄膜で形成された導電部１５６_１、１５６_２（図１０に点線で示している）を備えてもよい。

実施例４の放電装置の構成例を図１１に示す。図１２は、実施例４の放電装置の電極と誘電体部との位置関係を示す断面図である。なお、図１１では、放電装置の内部の構造を示すために、筐体１０７、電線１０９、電極１０２、固定部１７０_３は点線で示している。

放電装置１６０は、電極１０１、１０２、電極の間に配置された誘電体部１６５、誘電体部１６５の電極１０１、１０２に対する位置を固定する固定部１７０_１、１７０_２、１７０_３、電線１０８、１０９、筐体１０７を備える。誘電体部１６５は、例えば円柱形であるがこれに限定する必要はない。固定部１７０_３は筒状の誘電体（絶縁体）である。固定部１７０_１、１７０_２は、固定部１７０_３の内壁から誘電体部１６５に向けて形成されており、誘電体部１６５を固定している。電極１０１と電極１０２との間隔は、固定部１７０_３によって決まっており、図１２ではｄである。誘電体部１６５と電極１０１、１０２との間の隙間１７１、１７２は、固定部１７０_１、１７０_２、１７０_３によって決まっており、図１２ではｄ_０／２である。なお、電極１０１と電極１０２との間隔、隙間１７１、１７２、誘電体部１６５の電極と対向する部分の面積は、放電装置に求められる条件から適宜設計すればよい。

実施例４の放電装置はこのような構成なので、隙間１７１、１７２には、隙間１７１、１７２の大きさと誘電体部１６５の比誘電率に応じて電界が集中する。したがって、初期電子放出を容易にし、放電特性を安定化できる。また、隙間はそれぞれの電極との間にあるため、極性のバラツキを小さくできる。さらに、電極同士の間隔と電極と誘電体部との隙間とを独立に決めることができる。

また、実施例１の場合と同じように、誘電体部１６５の電極１０１、１０２と対向する部分に導体薄膜で形成された導電部１７６_１、１７６_２（図１２に点線で示している）を備えてもよい。

実施例５の放電装置の構成例を図１３に示す。図１４は、実施例５の放電装置の電極と誘電体部との位置関係を示す断面図である。なお、図１３では、放電装置の内部の構造を示すために、筐体１０７、電線１０９、電極１８２、１８３、誘電体部１８５_１、１８５_２、固定部１９０_１、１９０_２は点線で示している。

放電装置１８０は、３個の電極を有する放電装置である。放電装置１８０は、電極１８１、１８２、１８３、電極の間に配置された誘電体部１８５_１、１８５_２、誘電体部１８５_１の電極１８１、１８２に対する位置を固定する固定部１９０_１、誘電体部１８５_２の電極１８２、１８３に対する位置を固定する固定部１９０_２、電線１０８、１０９、筐体１０７、および電極１８３と接続されている電線１０６（図示されていない）を備える。固定部１９０_１、１９０_２は、筒状の誘電体（絶縁体）である。誘電体部１８５_１、１８５_２は、それぞれ固定部１９０_１、１９０_２の内壁に固定されている。電極１８３は中央に穴１８４を有しており、電極１８１と電極１８３の間の空間と電極１８２と電極１８３の間の空間とは、につながっている。したがって、電極１８１と電極１８３または電極１８２と電極１８３のどちらかで放電が開始すると、他方でも放電が開始する。電極１８１と電極１８３との間隔は、固定部１９０_１によって決まっており、図１４ではｄである。誘電体部１８５_１と電極１８１、１８３との間の隙間１９１、１９２は、固定部１９０_１によって決まっており、図１４ではｄ_０／２である。電極１８２と電極１８３との間隔は、固定部１９０_２によって決まっており、図１４ではｄである。誘電体部１８５_２と電極１８２、１８３との間の隙間１９４、１９３は、固定部１９０_２によって決まっており、図１４ではｄ_０／２である。なお、電極１８１と電極１８３との間隔、電極１８２と電極１８３との間隔、隙間１９１、１９２、１９３、１９４、誘電体部１８５_１、１８５_２の電極と対向する部分の面積は、放電装置に求められる条件から適宜設計すればよい。

実施例５の放電装置はこのような構成なので、隙間１９１、１９２、１９３、１９４には、隙間１９１、１９２、１９３、１９４の大きさと誘電体部１８５_１、１８５_２の比誘電率に応じて電界が集中する。したがって、初期電子放出を容易にし、放電特性を安定化できる。また、隙間はそれぞれの電極との間にあるため、極性のバラツキを小さくできる。さらに、電極同士の間隔と電極と誘電体部との隙間とを独立に決めることができる。

また、実施例１の場合と同じように、誘電体部１８５_１、１８５_２の電極１８１、１８２、１８３と対向する部分に導体薄膜で形成された導電部１９６_１、１９６_２、１９７_１、１９７_２（図８に点線で示している）を備えてもよい。

実施例６の放電装置の構成例を図１５に示す。図１６は、実施例６の放電装置の電極と誘電体部との位置関係を示す断面図である。なお、図１５では、放電装置の内部の構造を示すために、筐体１０７、電線１０９、電極１０２、固定部１７０_３は点線で示している。

放電装置２００は、電極１０１、１０２、電極の間に配置された誘電体部２０５、誘電体部２０５の電極１０１、１０２に対向する部分に形成された導電部２１６_１、２１６_２、誘電体部２０５の電極１０１、１０２に対する位置を固定する固定部１７０_１、１７０_２、１７０_３、電線１０８、１０９、筐体１０７を備える。誘電体部２０５は、例えば円柱形であるがこれに限定する必要はない。導電部２１６_１、２１６_２は、あらかじめ定められた厚みを持ち、図１６では、ｄ_Ｅ／２である。なお、「厚みを持つ」とは、導電部２１６_１、２１６_２の範囲が放電装置２００内部の電界強度の分布に影響を与え、放電装置２００を設計する上で無視できない厚みを持つという意味である。固定部１７０_３は筒状の誘電体（絶縁体）である。固定部１７０_１、１７０_２は、固定部１７０_３の内壁から誘電体部２０５に向けて形成されており、誘電体部２０５を固定している。電極１０１と電極１０２との間隔は、固定部１７０_３によって決まっており、図１６ではｄである。誘電体部２０５と電極１０１、１０２との間の隙間１７１、１７２は、固定部１７０_１、１７０_２、１７０_３によって決まっており、図１６ではｄ_０／２である。なお、電極１０１と電極１０２との間隔、隙間１７１、１７２、誘電体部２０５の電極と対向する部分の面積、導電部２１６_１、２１６_２の厚みは、放電装置に求められる条件から適宜設計すればよい。

ここで、実施例６の放電装置の導電部２１６_１、２１６_２を挟んだ電極間の電界について分析する。図１７は、導電部２１６_１、２１６_２を挟んだ電極間の電界の分析を行うモデルである。このモデルの場合、次のような関係が成り立つ。

Ｖ＝Ｅ_０ｄ_０＋Ｅ_１（ｄ−ｄ_０−ｄ_Ｅ）
σ＝ε_０Ｅ_０＝ε_１Ｅ_１
ε_１＝ε_ｒ・ε_０
この式から、電極と誘電体との隙間での電界Ｅ_０および平行電極板に蓄積されている電荷の密度σと、電極と誘電体との隙間ｄ_０との関係を求めると、次のようになる。

また、ｄ_０を０に限りなく近づけると、

となる。図３と図４を用いて説明したように、誘電体部２０５がない空間での電界Ｅ_０はＶ／ｄである。誘電体部２０５を備え、隙間が０に近づいたときには、電界Ｅ_０はε_ｒ・Ｖ／ｄである。つまり、電界Ｅ_０はε_ｒ倍となる。そして、導電部２１６_１、２１６_２も備えれば、電界Ｅ_０はε_ｒ・Ｖ／（ｄ−ｄ_Ｅ）である。つまり、電極の間隔がｄ_Ｅだけ狭くなったことになり、隙間の電界強度がさらに強くなることが分かる。

実施例６の放電装置はこのような構成なので、隙間１７１、１７２には、隙間１７１、１７２の大きさ、誘電体部２０５の比誘電率、導電部２１６_１、２１６_２の厚みに応じて電界が集中する。したがって、初期電子放出を容易にし、放電特性を安定化できる。また、隙間はそれぞれの電極との間にあるため、極性のバラツキを小さくできる。さらに、電極同士の間隔と電極と誘電体部との隙間とを独立に決めることができる。

また、実施例１の場合と同じように、誘電体部２０５の電極１０１、１０２と対向する部分であって、導電部２１６_１、２１６_２がない部分に、さらに導体薄膜で形成された導電部２１７_１、２１７_２（図１６に点線で示している）を備えてもよい。

実施例７の放電装置の構成例を図１８に示す。図１９は、実施例７の放電装置の電極と誘電体部との位置関係を示す断面図である。なお、図１８では、放電装置の内部の構造を示すために、筐体１０７、電線１０９、電極１０２、固定部１７０_３は点線で示している。

放電装置２２０は、電極１０１、１０２、電極の間に配置された誘電体部２２５、誘電体部２２５の内部に形成された導電部２３６、誘電体部２２５の電極１０１、１０２に対する位置を固定する固定部１７０_１、１７０_２、１７０_３、電線１０８、１０９、筐体１０７を備える。誘電体部２２５は、例えば円柱形であるがこれに限定する必要はない。導電部２３６は、あらかじめ定められた厚みを持つ。図１９ではｄ_Ｅである。固定部１７０_３は筒状の誘電体（絶縁体）である。固定部１７０_１、１７０_２は、固定部１７０_３の内壁から誘電体部２２５に向けて形成されており、誘電体部２２５を固定している。電極１０１と電極１０２との間隔は、固定部１７０_３によって決まっており、図１９ではｄである。誘電体部２２５と電極１０１、１０２との間の隙間１７１、１７２は、固定部１７０_１、１７０_２、１７０_３によって決まっており、図１９ではｄ_０／２である。なお、電極１０１と電極１０２との間隔、隙間１７１、１７２、誘電体部２２５の電極と対向する部分の面積、導電部２３６の厚みは、放電装置に求められる条件から適宜設計すればよい。

実施例７の放電装置はこのような構成なので、隙間１７１、１７２には、隙間１７１、１７２の大きさ、誘電体部２２５の比誘電率、導電部２３６の厚みに応じて電界が集中する。したがって、初期電子放出を容易にし、放電特性を安定化できる。また、隙間はそれぞれの電極との間にあるため、極性のバラツキを小さくできる。さらに、電極同士の間隔と電極と誘電体部との隙間とを独立に決めることができる。

また、実施例１の場合と同じように、誘電体部２２５の電極１０１、１０２と対向する部分に導体薄膜で形成された導電部２３７_１、２３７_２（図１９に点線で示している）を備えてもよい。

実施例８の放電装置の構成例を図２０に示す。図２１は、実施例８の放電装置の電極と誘電体部との位置関係を示す断面図である。なお、図２０では、放電装置の内部の構造を示すために、筐体１０７、電線１０９、電極１０２、固定部１７０_３は点線で示している。

放電装置２４０は、電極１０１、１０２、電極の間に配置された誘電体部２４５、誘電体部２４５の電極１０１、１０２に対する位置を固定する固定部１７０_１、１７０_２、１７０_３、電線１０８、１０９、筐体１０７を備える。誘電体部２４５は、電極側が曲面となっている。実施例１から７では、誘電体部の電極と対向している部分が、電極と平行な例を示した。本実施例では、誘電体部２４５の電極と対向している部分が電極と平行でない例を示している。誘電体部２４５の電極と対向している部分は、このように曲面でもよいし、のこぎり状の面でもよい。固定部１７０_３は筒状の誘電体（絶縁体）である。固定部１７０_１、１７０_２は、固定部１７０_３の内壁から誘電体部２４５に向けて形成されており、誘電体部２４５を固定している。電極１０１と電極１０２との間隔は、固定部１７０_３によって決まっており、図２１ではｄである。誘電体部２４５と電極１０１、１０２との間の隙間２５１、２５２は、固定部１７０_１、１７０_２、１７０_３によって決まっており、図２１ではｄ_０／２である。なお、電極１０１と電極１０２との間隔、隙間２５１、２５２、誘電体部２４５の電極と対向する部分の面積は、放電装置に求められる条件から適宜設計すればよい。

実施例８の放電装置はこのような構成なので、隙間２５１、２５２には、隙間２５１、２５２の大きさと誘電体部２４５の比誘電率に応じて電界が集中する。したがって、初期電子放出を容易にし、放電特性を安定化できる。また、隙間はそれぞれの電極との間にあるため、極性のバラツキを小さくできる。さらに、電極同士の間隔と電極と誘電体部との隙間とを独立に決めることができる。

また、実施例１の場合と同じように、誘電体部２４５の電極１０１、１０２と対向する部分に導体薄膜で形成された導電部２５６_１、２５６_２（図１２に点線で示している）を備えてもよい。ただし、誘電体部２４５の電極と対向している部分が電極と平行ではないので、導電部２５６_１、２５６_２が無いときの誘電体部２４５の電極と対向している部分は等電位面ではない。一方、導電部２５６_１、２５６_２を形成すると等電位面となる。したがって、筐体１０７の内部（特に隙間２５１、２５２近傍）の電界の分布が変わることになる。しかし、隙間２５１、２５２に電界が集中することは同じである。したがって、初期電子放出を容易にし、放電特性を安定化できる。

上述の実施例では、電線と筐体も放電装置の構成部として説明した。しかし、例えば、電線を有する筐体の内部の電極、誘電体部、固定部を交換する場合もある。つまり、本発明の放電装置は、少なくとも電極、誘電体部、固定部を有すればよい。電極、誘電体部、固定部が上述のように構成されていれば、隙間に存在する気体の種類や濃度によって放電特性は変わるが、電界を集中させることはでき、本発明の効果は得られる。

特許文献１の放電管の構成を示す図。特許文献１の放電管の電界と等電位面の様子を示す図。電界強度と電荷密度とを定量的に評価するためのモデルを示す図。図３のモデルでの電極と誘電体との隙間での電界Ｅ_０示す図。実施例１の放電装置の構成例を示す図。実施例１の放電装置の電極と誘電体部との位置関係を示す断面図。実施例２の放電装置の構成例を示す図。実施例２の放電装置の電極と誘電体部との位置関係を示す断面図。実施例３の放電装置の構成例を示す図。実施例３の放電装置の電極と誘電体部との位置関係を示す断面図。実施例４の放電装置の構成例を示す図。実施例４の放電装置の電極と誘電体部との位置関係を示す断面図。実施例５の放電装置の構成例を示す図。実施例５の放電装置の電極と誘電体部との位置関係を示す断面図。実施例６の放電装置の構成例を示す図。実施例６の放電装置の電極と誘電体部との位置関係を示す断面図。導電部２１６_１、２１６_２を挟んだ電極間の電界の分析を行うためのモデルを示す図。実施例７の放電装置の構成例を示す図。実施例７の放電装置の電極と誘電体部との位置関係を示す断面図。実施例８の放電装置の構成例を示す図。実施例８の放電装置の電極と誘電体部との位置関係を示す断面図。

符号の説明

１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０、２４０放電装置
１０１、１０２、１８１、１８２、１８３電極
１０５、１２５、１４５、１６５、１８５、２０５、２２５、２４５誘電体部
１０６、１０８、１０９電線１０７筐体
１１０、１３０、１５０、１７０、１９０、２１０、２３０固定部
１１１、１１２、１３１、１３２、１５１、１５２、１７１、１７２隙間
１９１、１９２、２１１、２１２、２３１、２３２、２５１、２５２隙間
１１６、１３６、１５６、１７６、１９６、１９７導電部
２１６、２１７、２３６、２３７、２５６導電部
１８４穴９００放電管
９１１平行電極板９２０絶縁ボール
９３０ガラス管

Claims

対向する複数の電極と、
前記電極の間に配置された誘電体部と、
前記誘電体部の前記電極に対する位置を固定する固定部と
を備え、
前記誘電体部とそれぞれの電極との間には、あらかじめ定めた隙間がある放電装置。
請求項１記載の放電装置であって、
前記誘電体部の前記電極と対向する部分に導体薄膜で形成された導電部を有する
ことを特徴とする放電装置。
請求項１または２記載の放電装置であって、
前記誘電体部の内部に導体で形成されたあらかじめ定めた厚みを持つ導電部を有する
ことを特徴とする放電装置。
請求項１から３のいずれかに記載の放電装置であって、
前記固定部と前記誘電体部とで、前記電極同士の間隔を定めており、
前記固定部が、前記隙間の間隔を定めている
ことを特徴とする放電装置。
請求項１から３のいずれかに記載の放電装置であって、
前記固定部が、前記電極同士の間隔と、前記隙間の間隔を定めている
ことを特徴とする放電装置。
請求項１から５のいずれかに記載の放電装置であって、
前記誘電体部または前記固定部は、少なくとも前記電極に１点では接していない
ことを特徴とする放電装置。
請求項１から６のいずれかに記載の放電装置であって、
前記電極、前記誘電体部、前記固定部を収納する筐体と、
前記筐体の外部の電流または電圧を前記電極に伝達する電線も
備える放電装置。