JP2009508320A - ガス入りサージアレスタ、活性化化合物、点火ストライプ及びその方法 - Google Patents

ガス入りサージアレスタ、活性化化合物、点火ストライプ及びその方法 Download PDF

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Abstract

ガス入りサージアレスタは、少なくとも２つの電極と、ガス充填と、前記電極の少なくとも一方に加えられた活性化化合物とを備えている。活性化化合物は、（ｉ）約１０重量％ないし約３５重量％の量のニッケル粉末、（ｉｉ）約２０重量％ないし約４０重量％の量のケイ酸カリウム又はケイ酸ナトリウム、（ｉｉｉ）約５重量％ないし約２５重量％の量のチタン粉末、（ｉｖ）約５重量％ないし約１５重量％の量のカルシウムチタン酸化物、及び（ｖ）約１０重量％ないし約２０重量％の量の臭化ナトリウムを含有することができる。点火ストライピングプロセス及びストライピング材料のインクジェットによって得られるストライプが開示される。

Description

本発明は一般に電子コンポーネントに関し、より詳細にはサージ保護及びガス入り電子管サージアレスタに関する。
敏感な電子コンポーネントを過電圧サージから保護するデバイスに対する需要が増えている。市場にはこの目的のための様々なデバイスが存在している。これらのデバイスのうちの特定のデバイスは、特定のアプリケーションにより良好に適している。
一般的には、それぞれ異なるタイプのデバイスを備えた２つのサージ保護分類が存在している。サージ保護デバイスの分類の１つは「クローバ」分類である。クローバデバイスは、エアギャップ、カーボンブロック、シリコン制御整流器（「ＳＣＲ」）、電圧可変材料（「ＶＶＭ」）デバイス及び本発明の主題であるガス入り電子管サージアレスタを備えている。サージ保護デバイスのもう１つの分類は「クランピング」分類である。クランピングデバイスは、ツェナーダイオード又はアバランシェダイオード及び金属酸化物バリスタ（「ＭＯＶ」）を備えている。
「クランピング」デバイスは、印加電圧に基づいて内部抵抗を変化させることによって過渡電圧を規定レベルに制限している。クランピングデバイス自体も過渡エネルギーを吸収している。クランピングデバイスは、比較的速い応答時間を有しているが、高いレベルの電流に耐える能力が比較的制限されている。
通常、「クローバ」デバイスは、高められた電圧レベルに応答して、高インピーダンス状態から低インピーダンス状態へ急激に変化させることにより、被保護回路に引き渡されるエネルギーを制限している。十分な電圧レベルにさらされると、通常は非導電性であるクローバデバイスが導通を開始する。導電性である間、クローバデバイスの両端間のアーク電圧は、比較的低い電圧を維持する（たとえばガス放電管曲線の場合、図３に示すように１５ボルト以下を維持する）。過渡電力はその大半が接地又は回路の抵抗性エレメントに散逸し、クローバデバイス又はガス入り電子管サージアレスタによって保護することが意図された回路部分には散逸しない。このような電力散逸により、ガス入り電子管サージアレスタは、クランピングデバイスより長い持続時間にわたって、より高い電圧レベル及び／又はより高い電流レベルによる負荷に耐え、かつ、保護することができる。
図１を参照すると、所定の既知のガス入り電子管サージアレスタ１０は、中空円筒状セラミック絶縁体１６を備えつけた２つの電極１２及び１４を備えている。絶縁体１６の内側の電極１２及び１４の内部表面は、活性化化合物でコーティングされている。図２Ａ及び２Ｂを参照すると、知られている他のガス入り電子管サージアレスタ２０は、第３の電極２４によって分離された２つのセラミック絶縁体２０及び２２を備えつけた２つの外部電極１２及び１４を備えている。いずれのアレスタ１０及び２０も、アルゴン又はネオンなどのガスを含有している。活性化化合物は、過電圧過渡事象が生じた際のガスの導電化を促進している。
ガス入り電子管サージアレスタの動作パラメータには、（ｉ）静的すなわち直流フラッシュオーバ電圧、（ｉｉ）動的すなわちサージフラッシュオーバ電圧、（ｉｉｉ）消滅電圧、（ｉｖ）グロー電圧、（ｖ）交流下における電流容量、及び（ｖｉ）単極性パルス電流が含まれている。これらの動作パラメータは、（ｉ）電極の構造的レイアウト、（ｉｉ）使用されるガスのタイプ、（ｉｉｉ）アレスタ内で維持されるガスの圧力、（ｉｖ）アレスタ内における１つ又は複数の点火ストライプの構成、及び（ｖ）電極の活性表面に配置される活性化化合物などの様々な要因によって変化することがある。
活性化化合物は、複数の成分を含有することができる。たとえば、所定の既知の化合物は、３つの成分、すなわちアルミニウム、臭化ナトリウム及びチタン酸バリウムを含有している。この化合物は使用可能ではあるが、ガス入り電子管サージアレスタの動作パラメータの改善、たとえば上に挙げた動作パラメータの改善を試行する新しい活性化化合物が必要である。
以下で、ガス入りサージアレスタの複数の実施例について、より詳細に説明する。アレスタは、通常、絶縁ハウジングに結合された少なくとも２つの電極を備えている。電極によって密閉されたハウジング内にガスが充填されている。前記電極の少なくとも一方に活性化化合物が加えられている。通常の動作及び通常の動作電圧の下では、電流は、一方の電極からもう一方の電極へ流れることはできない。過電圧状態が生じると、電圧が降伏点に到達し、ガスがイオン化して導電経路が生成される。電流がデバイスを通って流れると、電極のコーティングが電子源として作用し、それにより金属電極を保護し、かつ、デバイスがその規定動作パラメータを超えるまで多数回にわたる過電圧状態の反復を許容する。図３に示すように、この期間の間、電圧は、特定の電圧、たとえば約１５ボルトに保持され、また、たとえば接地に散逸させるために対応する電流を流すことができ、それにより過電圧状態による潜在的に危険な影響を最小にすることができる。
ハウジングは、セラミック、ガラス、プラスチック又はそれらの適切な任意の組合せなどの適切な任意の絶縁材料を使用して構築することができる。ハウジングは、少なくとも概ね円筒状にすることができ、あるいはガス気圧を保持するために気密封止することができる適切な任意の形状にすることができる。そのために、ハウジングは、ガス気圧を保持することができ、かつ、雷サージなどに見られる大きなサージ電流の吸収と結合した大きな機械的応力に耐えることができる厚さを有するように構築されている。
一実施形態では、単一のハウジングが使用されている。電極は、ハウジングの両端に取り付けられている。他の実施形態では、２つのハウジングが使用されている。各ハウジングの外部端に１つの電極が取り付けられている。２つのハウジングの間に第３の内部電極がはさまれている。一実施態様では、内部電極は、その一方の面又は両面に活性化化合物がコーティングされている。
ハウジングの内部表面は、１つ又は複数の点火ストライプを備えるか、あるいはそれらを付着させることができる。１つ又は複数の点火ストライプは、たとえば黒鉛であってもよい。この点火ストライプによってアレスタの動的応答が改善される。点火ストライプは、（ｉ）少なくとも１つの非黒鉛材料でできている、（ｉｉ）ドットのパターンでできている、及び（ｉｉｉ）ハウジングの内部表面に少なくとも軸方向又は半径方向に分布した複数のストライプを備えている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を有することができる。
ハウジングは、（ｉ）封入ガスを収納している、（ｉｉ）セラミック、ガラス又はプラスチックでできている、（ｉｉｉ）少なくとも１つの点火ストライプを支えている、（ｉｖ）少なくとも実質的に円筒状である、及び（ｖ）内部電極の両側に配置されている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を有することができる。
一実施態様では、化合物が加えられる１つ又は複数の電極表面は、化合物が加えられる窪みを備えている。これらの窪みは、化合物をより良好に保持することができ、また、より多くの化合物を保持することができるワッフル様表面を生成することができる。上で言及したように、末端電極などの電極は、その一方の面に活性化化合物をコーティングすることができる。別法としては、内部電極の複数の面にコーティングすることも可能である。
他の実施態様では、電極は、１つ又は複数のハウジングに取り付けられると複数の電極の一部が互いに密に間隔を隔て、それにより封入火花ギャップが形成されるように形成されている。これらの部分は、活性化化合物でコーティングすることができる。化合物を有する、密に間隔を隔てたこれらの複数の表面も、同じくアレスタの動的応答を改善するように作用する。
電極は、銅、ニッケル、ニッケル鉄又はそれらの任意の組合せ（たとえば合金化、層化又はめっきされた組合せ）などの１つ又は複数の適切な任意の材料を使用して構築することができる。
化合物が加えられる電極は、（ｉ）化合物が加えられる窪みを備えている、（ｉｉ）電極の一方の面に加えられた化合物を有している、（ｉｉｉ）電極の複数の面に加えられた化合物を有している、（ｉｖ）電極の一部が複数の電極のうちの他の１つの電極と密に間隔を隔てるように形成されている、及び（ｖ）銅、ニッケル、ニッケル鉄、それらの任意の組合せ、それらの任意の層状組合せ及びそれらの任意のめっき組合せでできている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を備えている。
アレスタを充填しているガスは変更することができる。ガスは、窒素、ネオン、クリプトンもしくはアルゴン又は他の概ね非反応性のガスなどの不活性ガスであってもよい。別法としては、ガスは、水素などの反応性ガスであってもよい。ガスは、水素、窒素、ネオン、クリプトン及びアルゴンの任意の組合せなどの反応性ガスと非反応性ガスの混合物であってもよい。一実施態様では、ガスは、必要な降伏電圧に応じて、場合によってはアレスタ内で加圧される（たとえば１４ｐｓｉｇないし４０ｐｓｉｇに加圧される）。アレスタを所望の配合で所望の圧力に再充填する前に、最初にアレスタに真空を印加し、空気（窒素、酸素及びアルゴン）を除去することができる。
封入ガスは、（ｉ）不活性ガス、（ｉｉ）反応性ガス、（ｉｉｉ）加圧ガス、（ｉｖ）排気ガス、（ｖ）複数のガスの混合物、（ｖｉ）水素、（ｖｉｉ）シラン、（ｖｉｉｉ）窒素、（ｉｘ）アルゴン、（ｘ）ネオン、（ｘｉ）クリプトン、（ｘｉｉ）二酸化炭素及び（ｘｉｉｉ）ヘリウムからなるグループから選択される少なくとも１つのタイプのガスである。
活性化化合物も同じく変更することができる。一実施態様では、化合物は、（ｉ）約１０重量％ないし約３５重量％の量のニッケル粉末、（ｉｉ）約２０重量％ないし約６０重量％の量のケイ酸カリウム又はケイ酸ナトリウム、（ｉｉｉ）約５重量％ないし約２５重量％の量のチタン粉末、（ｉｖ）約５重量％ないし約１５重量％の量の炭酸ナトリウム、及び（ｖ）約１０重量％ないし約２０重量％の量の塩化セシウムを含有している。
他の実施態様では、化合物は、（ｉ）約１０重量％ないし約３５重量％の量のニッケル粉末、（ｉｉ）約２０重量％ないし約６０重量％の量のケイ酸カリウム又はケイ酸ナトリウム、（ｉｉｉ）約５重量％ないし約２５重量％の量のチタン粉末、（ｉｖ）約５重量％ないし約１５重量％の量の炭酸ナトリウム、及び（ｖ）約１０重量％ないし約２０重量％の量の臭化ナトリウムを含有している。
さらに他の実施態様では、化合物は、（ｉ）約１０重量％ないし約３５重量％の量のニッケル粉末、（ｉｉ）約３０重量％ないし約６０重量％の量のケイ酸カリウム、（ｉｉｉ）約２０重量％ないし約２５重量％の量の臭化ナトリウム、及び（ｉｖ）約５重量％ないし約１０重量％の量のカルシウムチタン酸化物を含有している。
さらに他の実施態様では、化合物は、（ｉ）約１０重量％ないし約３５重量％の量のニッケル粉末、（ｉｉ）約２０重量％ないし約６０重量％の量のケイ酸カリウム又はケイ酸ナトリウム、（ｉｉｉ）約５重量％ないし約２５重量％の量のチタン粉末、（ｉｖ）約５重量％ないし約１５重量％の量のカルシウムチタン酸化物、及び（ｖ）約１０重量％ないし約２０重量％の量の臭化ナトリウムを含有している。
さらに他の実施態様では、化合物は、（ｉ）約１０重量％ないし約３５重量％（たとえば１３．２％）の量のニッケル粉末、（ｉｉ）約１０重量％ないし約２０重量％（たとえば１７．６％）の量のメタケイ酸塩カリウム、（ｉｉｉ）約５重量％ないし約２０重量％（たとえば１３．２％）の量のアルミニウムケイ素粉末、（ｉｖ）約５重量％ないし約２０重量％（たとえば１５．４％）の量の炭酸ナトリウム、及び（ｖ）約２５重量％ないし約４５重量％（たとえば４０．６％）の量の塩化セシウムを含有している。
さらに他の実施態様では、化合物は、（ｉ）約１０重量％ないし約３５重量％の量のニッケル粉末、（ｉｉ）約３０重量％ないし約６０重量％の量のケイ酸カリウム、（ｉｉｉ）約２０重量％ないし約２５重量％の量の塩化ナトリウム、及び（ｉｖ）約５重量％ないし約１０重量％の量のバリウムチタン酸化物を含有している。
また、以下で、上で言及した点火ストライプをサージアレスタのハウジングの内部表面にインクジェットするための様々なシステムについて詳細に説明する。以下で詳細に説明するように、点火ストライプによってサージアレスタの総合電気性能が向上する。ストライプをインクジェットすることにより、多くの利点が提供される。たとえば、点火ストライプは、通常、黒鉛を使用して構築されているが、インクジェットシステムを使用することにより、非黒鉛材料の付着物をストライピングすることができる。他の利点には、マイクロプロセッサ制御システムによって提供される柔軟性、正確性及び再現性が含まれている。
インクジェットシステムは、デマンドベースシステムであっても、あるいは連続システムであってもよい。デマンドベースシステムの場合、インクジェット材料がノズルに重力供給又はポンプ供給され、ノズル内で材料が大気圧に維持される。ノズル内又はノズルと直接接触しているストライピング材料が、圧電変換器などのエネルギー源又は薄膜抵抗器などの電気抵抗器に接触して配置される。ノズルによって、オリフィスすなわち開口を有する内部チャンバが画定される。ストライピング材料のインクジェット小滴を生成するために、エネルギー源によってノズルのチャンバにエネルギーが伝達される。エネルギーを加えることによって材料中にガス気泡が生成され、かつ、既知の量のストライピング材料がオリフィスを介して体積強制され、それにより小滴が形成される。この小滴がアレスタハウジングの内部表面に噴射及び／又は重力供給される。
エネルギー源は、ストライピングパターン又はプログラムを記憶しているマイクロプロセッサベース制御システムに電子結合されている。コンピュータパターンが、ノズルから小滴が射出する周波数及び小滴の大きさを指示している。詳細には、コンピュータプログラムによってデータパルスが生成され、エネルギー源のドライバに送られる。このドライバによってデータパルスが電圧パルス（たとえば０ＶＤＣと５ＶＤＣのオン／オフ）に変換され、エネルギー源に送られる。一実施形態では、個々のパルスの長さすなわちオン時間が小滴の大きさを決定している。一実施形態では、連続する２つのパルスの前縁と前縁の間の時間が、オリフィスから小滴が射出する周波数を決定している。
代替実施形態では、連続インクジェットシステムが提供される。連続インクジェットシステムの場合、ストライピング材料の連続的な流れがノズルから射出する。ノズルから射出した材料は、直ちに、連続的な流れに振動を与えて個々の小滴に分割する荷電装置を通って流れる。荷電装置は、さらに、個々の小滴を荷電する。荷電装置を通過した後、帯電した個々の小滴のストライピング材料は高電圧偏向板を通過する。高電圧偏向板は、小滴の方向をこの高電圧偏向板に対して他の異なる方向に向けることができる。この方法によれば、小滴の方向をアレスタの絶縁ハウジングの内部表面に向けて偏向させることも、あるいは絶縁ハウジングの内部表面から逸らすことも可能である。あるいは、これらの小滴がアレスタハウジングの内部表面に付着しないよう、小滴の方向を小滴収集器に向けて偏向させることも可能である。したがって、粒子を帯電させることにより、小滴がハウジングに付着する周波数が制御される。
連続インクジェットの場合、小滴の方向が流れの方向から収集器の方向へ偏向する周波数が、残りの小滴がハウジングに付着する周波数を設定している。連続システムの場合、小滴の大きさは、流れのサイズ及び荷電装置の出力レベルによって決まる。
デマンドシステム及び連続インクジェットシステムは、それぞれ、たとえばハウジングを二次元で移動させるように構成された少なくとも２つの電動機を備えた運動制御システムを使用してタンデム動作している。一実施形態では、一方の電動機が、縦方向に伸びているオリフィスニードルすなわち管の周りにハウジングを回転させ、一方、第２の電動機がハウジングをオリフィスニードルすなわち管と同軸の方向に並進させている。以下で、２つのステッパ電動機を使用し、一方のステッパ電動機が、ねじ付きシャフト又は親ねじを受け取るねじ付きブロック、あるいは１つ又は複数のねじ付きコンポーネントを有するブロックに取り付けられたこのようなシステムの一実施例を示す。親ねじは、第２の電動機に結合されている。この第２の電動機は、親ねじを回転させることによって、第１の電動機が取り付けられているブロックをインクジェットノズルに対して前後に並進させている。ブロックの上に取り付けられた第１の電動機は、内部に取外し可能に固定されたハウジングを保持しているホルダに結合されている。第１の電動機はホルダに結合されており、ハウジング内に縦方向に伸びているノズルに対してホルダ延いてはハウジングを回転させることができる。以下で示す実施例では、ノズルが静止状態を維持し、ハウジングがノズルに対して二次元で移動している。
別法としては、インクジェット装置によって回転運動又は並進運動のいずれか又は両方が提供される。ここでは、絶縁ハウジングに対してノズルが回転又は並進する。たとえば、インクジェット装置は、アレスタハウジングに対して前後に並進するように構成することができ、一方、装置は、インクジェットノズルに対してハウジングを回転させるようになされている。この方法によれば、インクジェット装置及びハウジングホールディングの各々によって、運動を総合的に制御するためのコンポーネントが提供される。
マイクロプロセッサベースシステムは、非常に正確で、かつ、再現性の高いインクジェットストライピングパターンを生成するために、上で説明したインクジェットパターンプログラムと共に１つ又は複数の運動制御プログラムを動作させている。ストライピング材料には、ブラックインクジェットプリンタインクなどの液体べヒクル及び結合剤中の適切な任意の導電性材料又は半導電性材料を使用することができる。これらのストライプは、円筒状ハウジングなどのハウジングの内部表面に沿って、軸方向、半径方向及び／又は対角線状に配置することができる。ストライプは、適切な任意の量、配置及びパターンで提供することができる。ストライプは、連続していても（少なくとも裸眼に対して）、あるいはスポットなどのより小さい複数の識別可能な形状からなっていてもよい。また、従来のペンシルストライピングシステムを使用した場合よりも良好にストライプの厚さを制御することができる。たとえば、ハウジング上の同じスポットに複数の小滴を付着させている間、ハウジングを安定して保持することができる。マイクロプロセッサベースシステムを使用することにより、専用ストライピングパターンを開発することができ、また、特定の電気性能特性を有する特定のアレスタに適合させることができる。
したがって、一実施形態では、サージアレスタは、（ｉ）絶縁ハウジングを提供するステップと、（ｉｉ）少なくとも１つの非黒鉛材料を含有した少なくとも１つの点火付着物をハウジングの内部にインクジェットするステップと、（ｉｉｉ）活性化化合物が加えられた少なくとも１つの電極でハウジングを密閉するステップとを含む方法を使用して製造される。
上記方法は、（ｉ）ハウジングのセクションを内部電極の両側に取り付けるステップ、（ｉｉ）ハウジング内のガスを加圧するステップ、及び（ｉｉｉ）ハウジングを排気するステップからなるグループから選択される少なくとも１つの追加ステップを含むことができる。
付着物は、（ｉ）黒鉛、（ｉｉ）液体ベヒクル及び結合剤中に分散した銅粉末、（ｉｉｉ）被膜抵抗器エレメントインク、及び（ｉｖ）抵抗率を大きくするために希釈された導電性膜インクからなるグループから選択される少なくとも１つの材料でできていてもよい。
少なくとも１つの付着物をインクジェットするステップは、（ｉ）材料を加熱するステップ、（ｉｉ）材料に電圧を印加するステップ、（ｉｉｉ）材料を活性化させるステップ、（ｉｖ）開口を通して材料を流すステップ、（ｖ）材料を偏向させるステップ、（ｖｉ）絶縁ハウジングの上に所望の小滴パターンを生成するために、材料の小滴をディスペンスするステップ、及び（ｖｉｉ）付着部分であることが意図されていないリザーバに小滴を受け止めるステップのうちの少なくとも１つを含むことができる。
上記方法は、さらに、（ｉ）ハウジングを回転させるステップ、及び（ｉｉ）付着物がハウジング上にインクジェットされるとハウジングを並進させるステップのうちの少なくとも１つを含むことができる。
活性化化合物は、ニッケル粉末、ケイ酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、チタン粉末、炭酸ナトリウム、塩化セシウム、臭化ナトリウム、臭化リチウム、カルシウムチタン酸化物、メタケイ酸塩カリウム、アルミニウムケイ素粉末及びカルシウムチタン酸化物からなるグループから選択される少なくとも１つの材料を含有している。
他の実施形態では、サージアレスタは、（ｉ）絶縁ハウジングを提供するステップと、（ｉｉ）小滴のパターンを備えた少なくとも１つの点火付着物をハウジングの内部にインクジェットするステップと、（ｉｉｉ）活性化化合物が加えられた少なくとも１つの電極でハウジングを密閉するステップとを含む方法を使用して製造される。
上記方法は、（ｉ）ハウジングのセクションを内部電極の両側に取り付けるステップ、（ｉｉ）ハウジング内のガスを加圧するステップ、及び（ｉｉｉ）ハウジングを排気するステップからなるグループから選択される少なくとも１つの追加ステップを含むことができる。
付着物は、（ｉ）黒鉛、（ｉｉ）液体ベヒクル及び結合剤中に分散した銅粉末、（ｉｉｉ）被膜抵抗器エレメントインク、及び（ｉｖ）抵抗率を大きくするために希釈された導電性膜インクからなるグループから選択される少なくとも１つの材料でできている。
少なくとも１つの付着物をインクジェットするステップには、（ｉ）材料を加熱するステップ、（ｉｉ）材料に電圧を印加するステップ、（ｉｉｉ）材料を活性化させるステップ、（ｉｖ）開口を通して材料を流すステップ、（ｖ）材料を偏向させるステップ、（ｖｉ）付着部分であることが意図されていないリザーバに小滴を受け止めるステップ、（ｖｉｉ）パターンを生成するために、コンピュータ可読媒体に記憶されている小滴パターンシーケンスを使用するステップ、及び（ｖｉｉｉ）パターンを格子位置に分割し、かつ、多数の小滴をパターンの個々の格子位置にインクジェットするステップのうちの少なくとも１つが含まれている。
上記方法は、さらに、（ｉ）ハウジングを回転させるステップ、及び（ｉｉ）付着物がハウジング上にインクジェットされるとハウジングを並進させるステップのうちの少なくとも１つを含むことができる。
上記方法は、所望の小滴パターンを個々に備え、所望の付着物パターンを生成するために互いに間隔を隔てた複数の付着物をインクジェットするステップを含むことができる。
ハウジングは、少なくとも実質的に円筒状にすることができ、所望の付着物パターンには、（ｉ）所望の軸方向の間隔、及び（ｉｉ）所望の半径方向の間隔のうちの少なくとも１つが含まれている。
付着物は、（ｉ）小滴が密に間隔を隔てているために少なくとも概ね連続している、（ｉｉ）少なくとも概ね長方形である、（ｉｉｉ）線として形成されている、（ｉｖ）少なくとも実質的に円筒状であるハウジングに沿って軸方向に伸びている、及び（ｖ）識別可能で、かつ、分離された複数の形状から形成されている、のうちの少なくとも１つであってもよい。
さらに他の実施形態では、サージアレスタは、（ｉ）絶縁ハウジングを提供するステップと、（ｉｉ）複数の小滴を個々に備えた複数のスポットのパターンを備えた少なくとも１つの点火付着物をハウジングの内部にインクジェットするステップと、（ｉｉｉ）活性化化合物が加えられた少なくとも１つの電極でハウジングを密閉するステップとを含む方法を使用して製造される。
スポットは、（ｉ）裸眼で識別することができる、（ｉｉ）少なくとも概ね円形である、及び（ｉｉｉ）少なくとも実質的に円筒状であるハウジングに沿って軸方向に伸びている、のうちの少なくとも１つである。
したがって、本発明の利点によれば、改良型ガス入り電子管サージアレスタが提供される。
本発明の他の利点によれば、ガス入り電子管サージアレスタのための改良型活性化化合物が提供される。
本発明のさらに他の利点によれば、ガス入り電子管サージアレスタのハウジングに点火ストライプを加えるための改良型システムが提供される。
本発明のさらに他の利点によれば、ガス入り電子管サージアレスタのハウジングに加えられる改良型点火ストライプが提供される。
また、本発明の利点によれば、比較的より小さいセラミック又は他の絶縁体に点火ストライプを加えるためのシステム及び方法が提供される。
本発明の他の特徴及び利点については、以下の「発明を実施するための最良の形態」に記載されており、また、「発明を実施するための最良の形態」及び図から明らかになるであろう。
図面、とりわけ図３を参照すると、ガス入り電子管サージアレスタの電圧対電流曲線が示されている。通常の動作では、ガス入り電子管サージアレスタは非導電性である。ガス入り電子管サージアレスタが導電状態になるためには、密閉ハウジング（図４ないし６に示されている）内のガス電子は、密閉ハウジング内に格納されているガス（以下で説明する）がイオン化を開始するだけの十分なエネルギーを獲得しなければならない。
ガスの完全なイオン化は、電子が衝突することによって生じる。ガス入り電子管サージアレスタが上昇電圧位にさらされると、完全なイオン化をもたらす事象が生じる。ガスがイオン化すると、降伏が生じてアレスタが高インピーダンス状態から事実上の短絡状態に変化し、それにより過渡電流の方向をたとえば接地へ向け、回路の被保護部分から過渡電流を遠ざけることができる。図３に示すように、ガス入り電子管が導電状態にある間、アーク電圧すなわちガス入り電子管サージアレスタの両端間の電圧を約１５ボルトにすることができる。
過渡現象が消えると、ガス入り電子管サージアレスタは、それ自体が消滅し、少なくとも実質的に開路状態に復帰する。したがってガス入り電子管サージアレスタは、リセットが可能である。交流（「ＡＣ」）アプリケーションにおけるアレスタのターンオフを保障するためには、過渡現象が消えた後のアレスタに流れる電流は、ガス入り電子管サージアレスタのフォローオン電流定格未満でなければならない。フォローオン電流要求事項は、インピーダンスをアレスタに直列に配置することによって満足することができる。直流（「ＤＣ」）アプリケーションの場合、ガス入り電子管サージアレスタは、ガス入り電子管サージアレスタの両端間に出現する可能性のある規定電流に対する最大バイアス電圧を必要とし、なおかつ、ガス入り電子管サージアレスタのターンオフを許容する規定ホールドオーバ試験条件でデバイスが動作していることを条件として、自ら消滅することができる。
図３に示すＧＤＴの降伏電圧は、電極の間隔、ガスの種類（たとえば以下で説明するネオン、アルゴン、水素）、ガス圧力及び過渡現象が生じる割合によって決まる。降伏電圧は、一般に、ガス入り電子管サージアレスタが高インピーダンス状態から低インピーダンス状態へ変化する電圧と見なされている。たとえば、５００Ｖ／秒の電圧ランプにさらされた場合、降伏電圧は２３０Ｖ（＋／−１５％）とすることができる。以下で説明するアレスタは、過渡現象のランプ率が大きくなるにつれてより高い電圧で降伏する。
以下で説明するアレスタは、比較的頑丈な構造を有しており、したがって比較的大きい電流、たとえば、立上り時間が８マイクロ秒であり、半分の値までの減衰が２０マイクロ秒である（８／２０波形とも呼ばれている）１０個の２０，０００ピークアンペアパルスを超える電流を処理することができる。以下で説明するアレスタのサージ寿命は、約１０００ショットの５００アンペアピーク１０／１０００パルスが可能である。以下で説明するアレスタは、最大電極間キャパシタンスが比較的小さいため、通常、ＲＦ回路の中に配置することができる。また、このアレスタは、電話回路、交流電力線、モデム、電源、ＣＡＴＶ、及び大きくかつ／又は予測不可能な過渡現象からの保護が望ましい他のアプリケーションを保護するために打ってつけである。
サージアレスタ及び化合物
次に、図４を参照すると、ガス入り電子管サージアレスタの一実施形態がアレスタ３０によって示されている。アレスタ３０は、絶縁ハウジング３６に結合された電極３２及び３４を備えている。電極３２及び３４によって密閉されたハウジング内にはガス３８が充填されている（たとえば加圧されている）。電極３２及び３４の少なくとも一方に活性化化合物４０が加えられている。通常の動作及び通常の動作電圧の下では、電流は、一方の電極３２、３４からもう一方の電極へ流れることはできない。過電圧状態が生じると、電圧が降伏点に到達し、化合物４０が活性化する。化合物４０が活性化すると、電流は、アレスタ３０を通って流れることができる。活性化化合物４０は、サージのレベルに応じて変化でき、また、サージの間、電極３２及び３４を浸食から保護する電子源を提供している。したがって、電極３２及び３４は、リセット可能なアレスタ３０内における複数回にわたるサージに耐えることができる。
図４に示す実施形態の場合、単一のハウジング３６が使用されている。電極３２及び３４は、ハウジング３６の両端に取り付けられており、たとえばハウジング３６の両端にクリンプ、プレスばめ、はんだ付け、接着及び／又はろう付けされている。図に示す実施形態では、電極３２及び３４は、それぞれリード線４４及び４６を備えているか、あるいはリード線４４及び４６に接続されており、したがってアレスタ３０をたとえば印刷回路基板上の回路の中に電気的に配置することができる。
一実施態様では、一方又は両方の電極３２及び３４が、化合物４０が加えられる一連の窪みすなわちワッフル４２を備えているか、あるいはそれらを画定している。窪み４２は、化合物４０をより良好に保持することができ、また、滑らかな表面より多くの化合物４０を保持することができるワッフル様表面を生成している。図に示すように、電極３２及び３４の各々は、その内部表面に活性化化合物４２がコーティングされている。
ハウジング３６の内部表面は、１つ又は複数の点火ストライプ４８を備えるか、あるいはそれらを付着させることができる。これらの点火ストライプ４８は、電界効果を生成することによってアレスタ３０の動的応答を改善している。点火ストライプ４８は、抵抗率の大きい導電性材料を使用してハウジング３６に加えられている。１つ又は複数の典型的な点火ストライプ４８は、黒鉛又は炭素であってもよい。点火ストライプ４８は、電極３２及び３４に生成される強力な電界効果を拡張し、ガス中における自由荷電粒子の生成速度を速くしている。生成された自由荷電粒子は、負の電極すなわち陰極、たとえば電極３２と、正の電極すなわち陽極、たとえば陽極３４との間に生成される電界の影響化で速やかに移動する。１つ又は複数の点火ストライプ４８は、図に示すようなパターンもしくは一列又は複数の列で配置することができる。図に示すように、特定のストライプ４８を電極３２及び３４の一方に接触させ、他のストライプを非接触にすることができる。ストライプ４８は、それらが電極３２と３４の間に導電経路を形成しないよう、互いに間隔を隔てている。
以下で、図７ないし１７に関連して、点火ストライプ４８をハウジング３６の上に付着させるための好ましい方法の１つを説明する。
次に、図５を参照すると、代替ガス入り電子管サージアレスタ５０が示されている。ここでは、電極５２及び５４は、ハウジング５６に固定されると、それぞれ電極５２及び５４の部分６２及び６４が互いに密に間隔を隔てるように形成されている。一実施態様では、部分６２と６４の間のギャップ間隔Ｇは、約０．５ｍｍないし約１．５ｍｍである。部分６２及び６４は、上で説明した、活性化化合物４０が配置される窪みすなわちワッフル４２を備えている。
化合物を有する密に間隔を隔てた複数の表面によって、アレスタ５０の動的応答が改善される。図に示す実施形態では、アレスタ５０は、点火ストライプ４８を備えていない。別法としては、アレスタ５０は、１つ又は複数の点火ストライプ４８を備えている。
次に、図６を参照すると、他の代替ガス入り電子管サージアレスタ７０が示されている。ここでは、アレスタ７０は、末端電極７２及び７４を備えており、また、たとえば、上で説明した方法のうちの任意の方法を使用して２つの絶縁ハウジング７６ａ及び７６ｂの内部端に固定された管状中央電極７８を備えている。末端電極７２及び７４も同様にハウジング７６ａ及び７６ｂの外部端に固定されている。
アレスタ５０の場合と同様、電極７２及び７４は、ハウジング７６ａ及び７６ｂに固定されると、それぞれ電極７２及び７４の部分８２及び８４が互いに密に間隔を隔てるように形成されている。一実施態様では、部分８２と８４は、上で説明したギャップ間隔Ｇで間隔を隔てている。部分８２及び８４は、上で説明した、活性化化合物４０が配置される窪みすなわちワッフル４２を備えている。
中央電極７８は、部分８２及び８４及び／又は図４及び５に示す単一ギャップアレスタ３０及び５０に配置される化合物４０と同じ化合物であっても、あるいは異なる化合物であってもよい追加活性化化合物４０が配置される環状凹所を備えている。中央電極７８の環状凹所は、上で説明した窪みすなわちワッフル４２を備えることも可能である。
アレスタ３０、５０及び７０のハウジング３６、５６及び７６ａ／７６ｂは、それぞれ、セラミック、ガラス、プラスチック又はそれらの適切な任意の組合せなどの適切な任意の絶縁材料を使用して構築することができる。ハウジング３６、５６及び７６ａ／７６ｂは、少なくとも概ね円筒状にすることができ、あるいは加圧されたガスに耐えることができる適切な任意の形状にすることができる。そのために、ハウジング３６、５６及び７６ａ／７６ｂは、加圧ガス３８を保持することができる厚さを有するように構築されている。
アレスタ３０、５０及び７０の電極３２／３４、５２／５４及び７２／７４／７８は、それぞれ、銅、ニッケル、ニッケル鉄又はそれらの任意の組合せ（たとえば合金化、層化又はめっきされた組合せ）などの１つ又は複数の適切な任意の材料を使用して構築することができる。電極３２／３４、５２／５４及び７２／７４は、印刷回路基板上の回路などの外部回路に接続するための適切な任意の形状又はリード線構造を有することができる。別法としては、アレスタ３０、５０及び７０は、ソケット又は他の接続デバイスに差し込むように構成することも可能である。
アレスタ３０、５０及び７０を充填しているガス３８は変更することができる。ガス３８は、窒素、ネオン、クリプトンもしくはアルゴン又は他の概ね非反応性のガスなどの不活性ガスであってもよい。ガス３８は、水素などの反応性ガスであってもよい。ガス３８は、水素、窒素、ネオン、クリプトン及びアルゴンの任意の組合せなどの混合物であってもよい。一実施態様では、ガス３８は、たとえば１４ｐｓｉｇから４０ｐｓｉｇに加圧される。アレスタ内に元々存在している空気は、ガス３８をアレスタ内に所望の圧力まで再充填する前に、最初に排気することができる。
上で説明した任意のアレスタ３０、５０及び７０の活性化化合物４０も同じく変更することができる。一実施態様では、化合物４０は、（ｉ）約１０重量％ないし約３５重量％の量のニッケル粉末、（ｉｉ）約２０重量％ないし約６０重量％の量のケイ酸カリウム又はケイ酸ナトリウム、（ｉｉｉ）約５重量％ないし約２５重量％の量のチタン粉末、（ｉｖ）約５重量％ないし約１５重量％の量の炭酸ナトリウム、及び（ｖ）約１０重量％ないし約２０重量％の量の塩化セシウムを含有している。
他の実施態様では、化合物４０は、（ｉ）約１０重量％ないし約３５重量％の量のニッケル粉末、（ｉｉ）約２０重量％ないし約６０重量％の量のケイ酸カリウム又はケイ酸ナトリウム、（ｉｉｉ）約５重量％ないし約２５重量％の量のチタン粉末、（ｉｖ）約５重量％ないし約１５重量％の量の炭酸ナトリウム、及び（ｖ）約１０重量％ないし約２０重量％の量の臭化ナトリウムを含有している。
さらに他の実施態様では、化合物４０は、（ｉ）約１０重量％ないし約３５重量％の量のニッケル粉末、（ｉｉ）約３０重量％ないし約６０重量％の量のケイ酸カリウム、（ｉｉｉ）約２０重量％ないし約２５重量％の量の臭化ナトリウム、及び（ｉｖ）約５重量％ないし約１０重量％の量のカルシウムチタン酸化物を含有している。
さらに他の実施態様では、化合物４０は、（ｉ）約１０重量％ないし約３５重量％の量のニッケル粉末、（ｉｉ）約２０重量％ないし約６０重量％の量のケイ酸カリウム又はケイ酸ナトリウム、（ｉｉｉ）約５重量％ないし約２５重量％の量のチタン粉末、（ｉｖ）約５重量％ないし約１５重量％の量のカルシウムチタン酸化物、及び（ｖ）約１０重量％ないし約２０重量％の量の臭化ナトリウムを含有している。
さらに他の実施態様では、化合物４０は、（ｉ）約１０重量％ないし約３５重量％（１３．２％）の量のニッケル粉末、（ｉｉ）約１０重量％ないし約２０重量％（１７．６％）の量のメタケイ酸塩カリウム、（ｉｉｉ）約５重量％ないし約２０重量％（１３．２％）の量のアルミニウムケイ素粉末、（ｉｖ）約５重量％ないし約２０重量％（１５．４％）の量の炭酸ナトリウム、及び（ｖ）約２５重量％ないし約４５重量％（４０．６％）の量の塩化セシウムを含有している。
さらに他の実施態様では、化合物４０は、（ｉ）約１０重量％ないし約３５重量％の量のニッケル粉末、（ｉｉ）約３０重量％ないし約６０重量％の量のケイ酸カリウム、（ｉｉｉ）約２０重量％ないし約２５重量％の量の塩化ナトリウム、及び（ｉｖ）約５重量％ないし約１０重量％の量のバリウムチタン酸化物を含有している。
上で説明した活性化化合物４０によれば、サージアレスタの実際の点火特性及び消滅特性は、充填ガス３８、たとえば水素を含有した充填ガス３８と相俟った［ケイ酸カリウム成分、ケイ酸ナトリウム成分又はメタケイ酸塩カリウム成分］によって少なくとも実質的に保障される。塩化セシウム及び臭化ナトリウムなどの他の成分は、炭酸ナトリウム及びカルシウムチタン酸化物と相俟って直流フラッシュオーバ電圧を安定化させている。ニッケル粉末成分は、装荷前後の良好な消滅挙動の保障を促進している。炭酸ナトリウム、カルシウムチタン酸化物又はバリウムチタン酸化物などの酸化剤と共に使用される塩化セシウム及び臭化ナトリウム（ハロゲン化物）は、「暗」試験／保管の間、降伏電圧の遅延の除去を促進している。ハロゲン化物は、基本的に、トリチウムなどの予備イオン化源のための放射能の必要性を除去している。
いずれも遷移金属又は酸素ゲッターであるチタン粉末及びアルミニウム粉末は、ろう付けの間、その温度で上記酸化剤によって容易に酸化し、電子源として作用する。たとえば、
ＣａＴｉＯ３＝（ＣａＯ＋ＴｉＯ２）Ｔｉ＋ＣａＯ Ｃａ＋ＴｉＯ２
ケイ酸ナトリウム又はケイ酸カリウムは、炉に入れる前後に他の元素を一体に保持するための結合剤として作用する水ガラスである。
サージアレスタ３０、５０及び７０は、それぞれ、交流下で良好な電流容量、たとえば６０回の１Ａ、１０００ボルトＡＣ、継続期間１秒の電流容量を有しており、また、単極パルス電流の下では、たとえば−４０℃ないし＋６５℃の温度であっても、たとえば１５００回の１０Ａ、波形１０／１０００マイクロ秒の良好な電流容量を有しており、なおかつ、たとえば１００ボルト／マイクロ秒において６００Ｖより低い低フラッシュオーバサージ電圧、一定の消滅電圧及び一定の直流フラッシュオーバ電圧を維持している。
点火ストライプ及び点火ストライプのインクジェット
次に図７及び８を参照すると、点火ストライプインクジェットシステムの２つの実施形態が示されている。図７は、デマンドモード点火ストライピングシステム９０を示したものである。デマンドモードシステム９０は、ソース９２から点火ストライピング材料を供給している。一実施形態では、ソース９２からのストライピング材料は、雰囲気圧下で維持されている。このような場合、ストライピング材料は、たとえばソース９２からノズル９４へ重力供給される。別法としては、リザーバ９２内のストライピング材料がソース９２からノズル９４へ圧力供給される。ここでは、ノズル９４内のストライピング材料は、ノズル９４に離散体積の小滴を放出させる力の作用を受ける前に大気圧に到達することができる。
システム９０又は１１０のいずれかの場合、小滴１００及びストライプ４８の材料には、一実施形態では黒鉛が含まれている。しかしながら、有利には、材料は黒鉛に限定されず、黒鉛の代わりに、液体ベヒクル及び結合剤中に分散した銅粉末などの適切な任意の導電性又は半導電性非黒鉛材料を含有することも可能である。被膜抵抗器エレメントを形成するために使用されるインクも、場合によっては小滴１００及びストライプ４８に適している。また、材料の抵抗率を大きくするために希釈された導電性膜インクも、場合によっては小滴１００及びストライプ４８に適している。
図に示すように、ノズル９４は、オリフィス９６及びノズルチャンバ９８を画定しているか、あるいはそれらを備えている。ストライピング材料の小滴１００は、ノズルチャンバ９８及びオリフィス９６から射出し、上で説明したハウジング３６、５６及び７６ａ／７６ｂのうちの１つの内部表面１０２に付着する（以下、ハウジング３６、５６及び７６ａ／７６ｂは、便宜上、ハウジング３６で参照する）。また、内部表面１０２は、便宜上、ハウジング３６の内部表面１０２の運動方向に対して直線的に示されている。上で示したように、ハウジング３６は、一実施形態では、少なくとも実質的に円筒状である。したがって、半径方向に伸びたストライプ４８を展開させる場合、あるいは軸方向に伸びたストライプの幅を展開させる場合、内部表面１０２は、直線状ではなく、少なくとも実質的に円筒状にすることができ、その運動方向（矢印で示す方向）は回転方向である。円筒状ハウジングの場合、軸方向に伸びたストライプ４８を展開させるためにハウジング３６を並進させる際の運動方向の内部表面１０２は、少なくとも実質的に直線状である。以下で示すシステム９０は、半径方向、軸方向又は対角線状に伸びたストライプを展開させることができる。
図７に示すデマンドモードシステム９０の場合、小滴１００の形成には、ノズル９４のノズルチャンバ９８内のストライピング材料の体積変化が必要である。図に示す実施形態の場合、ストライピング材料の体積変化は、ドライバ１０４によってエネルギー源１０６に提供される電圧パルスによって誘導される。エネルギー源１０６は、点火ストライピング材料と接触するようにノズル９４に結合されており、たとえばノズル９４に接着、溶接又は固着されており、あるいはノズル９４内に押し込まれている。エネルギー源１０６には、圧電変換器又は薄膜抵抗器などの抵抗器を使用することができ、いずれもチャンバ９８内に配置されている材料にエネルギーを伝達することができる。エネルギー源１０６は、熱エネルギー源、超音波エネルギー源又は無線周波数エネルギー源のうちの１つ又は複数であってもよい。
システム９０は、１つ又は複数の点火ストライピングパターンを記憶しているランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）又はリードオンリメモリ（「ＲＯＭ」）などのメモリと共に動作するマイクロプロセッサ（図示せず）を備えている。たとえば、（ｉ）複数のパターンのうちの１つを実行するコマンド、（ｉｉ）複数のパターンのうちの１つを複数回にわたって実行するコマンド、又は（ｉｉｉ）複数のパターンを逐次実行するコマンドを受け取ると、マイクロプロセッサは、メモリから１つ又は複数の該当するパターンをリコールし、そのパターンを走らせる。マイクロプロセッサは、そのパターンを構築しているデータ、たとえばストライピング文字データをドライバ１０４に送信する。ドライバ１０４は、エネルギー源１０６がチャンバ９８内のストライピング材料を活性化させ、それにより必要な時間に必要な周波数で小滴１００が生成されるよう、受け取ったデータを電圧パルスに変換する。図７に示すパルス列１０８は、エネルギー源１０６から見た適切な電圧パルスの概要を示したものである。
一実施形態では、デマンドシステム９０は、ゼロヘルツ（「Ｈｚ」） から２５，０００Ｈｚの周波数範囲で小滴１００を生成することができる。パルス列１０８のパルスの立上り縁と立上り縁との間の時間を変化させることにより、システム９０の小滴の周波数が変化する。また、一実施形態では、システム９０は、平均直径の範囲が１５μメートルから１５０μメートルの小滴１００を生成することができる。所与のパルスが正である時間、すなわちそのパルスのうち、正の電圧がエネルギー源１０６に印加されている間の時間によって、システム９０の小滴１００の大きさが変化する。
システム９０は、ストライピングパターン、たとえば図１０ないし１５に関連して以下で示すパターンをディジタル的に形成し、かつ、記憶することができ、したがってたとえば計算機援用設計（「ＣＡＤ」）を介してパターンを形成することができ、また、マイクロプロセッサを介してドライバ１０４に直接ダウンロードすることができるため、ある点で有利である。また、記憶されているパターンによって、点火ストライプ４８の極めて正確で、かつ、再現性の高いパターンがハウジング３６の表面１０２に生成される。さらに、ＣＡＤの柔軟性により、１つ又は複数の特定の点火ストライプパターンを特定のアプリケーションに適合させる能力が改善される。
図７に示すシステム９０のデマンドジェットは、生成されるすべて又はほぼすべての小滴１００が使用され、事実上、無駄に消費される点火ストライピング材料が除去されるため、また別の点で有利である。無駄が減少するため、点火ストライプ４８のために使用される材料によっては、環境的ならびにコスト的に有利である。
システム９０の小滴１００は、ソース１０６から入力されるエネルギーを介してノズル９４の部分で機械的に制御されるため、ソース１０６によって活性化される前のノズル９４のチャンバ９８内のストライピング材料の圧力は、大気圧に維持されることが望ましい。そうすることにより、ソース１０６によってノズル９４のチャンバ９８内に形成されるガス気泡又は体積変化は、正の材料圧力と対抗する必要がなくなる。一方、ストライピング材料の雰囲気圧貯蔵器は、図８に関連して次に説明する連続システム１１０よりシステム９０の速度を遅くする原因になることがある。
次に図８を参照すると、連続システム１１０は、この場合も、リザーバすなわちソース９２に点火ストライピング材料を供給している。ここでは、リザーバ９２内のストライピング材料は、ソース９２からノズル９４へポンプ１１２を介して圧力供給されている。ポンプ１１２には、陽置換又は蠕動式ポンプなどの適切な任意の液体ポンプを使用することができる。ノズル９４内のストライピング材料は、ノズル９４のオリフィス９６を通ってチャンバ９８から射出するまで正圧に維持される。
この場合も、指定された大きさ（たとえば２０ミクロンないし５００ミクロン）の小滴１００が、ハウジング３６の内部表面１０２に付着する。表面１０２の運動軸は、図８のページ外に位置している。この場合も、表面１０２は、便宜上、少なくとも実質的に直線として示されている。ハウジング３６が図８に示す運動軸を与える円筒状である場合、表面１０２は、別法として、（ｉ）軸方向に伸びたストライプ４８の長さを展開するため、あるいは（ｉｉ）半径方向に伸びたストライプの幅を展開するためにハウジング３６を並進させる場合、図８では湾曲することになる。（ｉ）半径方向に伸びたストライプ４８の長さを展開するため、あるいは（ｉｉ）軸方向に伸びたストライプの幅を展開するためにハウジング３６を回転させる場合、内部表面１０２は、図８に示すように少なくとも実質的に直線になる。
連続システム１１０の場合、連続的な流れとしてストライピング材料液がノズル９４のオリフィス９６から射出する。材料の連続的な流れは、一定の周波数の圧力振動を生成する荷電電極システムを通過する。この振動によって材料の流れが一様な小滴に分割される。この小滴は、デマンドシステム９０の場合よりも著しく高い周波数で形成することができる。詳細には、流れは、小滴１００を分割し、かつ、帯電させる静電界すなわち荷電界１１４に流入する。小滴１００は、第２の高電圧電界すなわち偏向電界１１６によって、（ｉ）表面１０２の所望の部分へ、あるいは（ｉｉ）必要に応じて小滴収集器１１８の中へ導かれる。
システム１１０も、１つ又は複数の点火ストライピングパターンを記憶しているランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）又はリードオンリメモリ（「ＲＯＭ」）などのメモリと共に動作するマイクロプロセッサ（図示せず）を備えている。たとえば、（ｉ）複数のパターンのうちの１つを実行するコマンド、（ｉｉ）複数のパターンのうちの１つを複数回にわたって実行するコマンド、又は（ｉｉｉ）複数のパターンを逐次実行するコマンドを受け取ると、マイクロプロセッサは、メモリから１つ又は複数の該当するパターンをリコールし、そのパターンを走らせる。パターンを構築しているデータ、たとえば文字データが電荷ドライバ１２０に送信される。ドライバ１２０は、受け取ったデータを、量が変化する正又は負の電荷に変換する。ドライバ１２０は、荷電電極１１４内に形成された小滴１００に所望の電荷を印加する荷電界すなわち荷電電極１１４と連絡している。個々の電荷は、偏向電界１１６と作用すると、対応する小滴１００を表面１０２の特定の部分に付着させるか、あるいは付着させる代わりに小滴収集器１１８へ送るかどうかを決定する。
一実施形態では、システム１１０は、ゼロヘルツ（「Ｈｚ」） から１ＭＨｚの周波数範囲で小滴１００を生成することができる。ドライバ１０４及び変換器１０６は、小滴を駆動し、それらの周波数を制御している。また、一実施形態では、システム１１０は、平均直径の範囲が約２０ミクロンから約５００ミクロンの小滴１００を生成することができる。一実施形態では、ノズル９４から射出する流れのサイズによって粒子の大きさが決まり、また、流れのサイズは、ドライバ１０４及びエネルギー源１０６によってノズル９４のチャンバ９８内のストライピング流体に印加されるエネルギーの量で決まる。
システム１１０も、ストライピングパターン、たとえば図１０ないし１５に関連して以下で示すパターンをディジタル的に形成し、かつ、記憶することができ、したがってＣＡＤで描かれたパターンを、マイクロプロセッサを介して電荷ドライバ１２０に直接ダウンロードすることができるため有利である。また、記憶されているパターンによって、点火ストライプ４８の極めて正確で、かつ、再現性の高いパターンがハウジング３６の表面１０２に生成される。さらに、ＣＡＤの柔軟性により、１つ又は複数の特定の点火ストライプパターンを特定のアプリケーションに適合させる能力が改善される。
システム９０、１１０に適した装置の１つは、Ｔｅｘａｓ州Ｐｌａｎｏ在所のＭｉｃｒｏＦａｂ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ．によって提供され、Ｊｅｔｌａｂ（登録商標）の名称で市場に出ている。
次に図９を参照すると、システム９０及び１１０と共に使用することができる、軸方向、半径方向及び／又は対角線状に伸びた点火ストライプ４８及び関連するパターンを生成するための運動制御装置の一実施形態が示されている。参考として、図９には、図７及び８に関連して上で示し、かつ、説明したシステム９０及び１１０の特定のコンポーネントがもう一度示されている。詳細には、図に示すエネルギー源すなわち変換器１０６は、機械接地１２４に固定されている。点火ストライピング材料は、サプライ９２から配管１２２を介して変換器１０６へ重力供給又はポンプ供給される。変換器すなわちエネルギー源１０６は、上で説明したように、ストライピング材料と接触しており、ストライピング材料を加熱するかあるいはストライピング材料にエネルギーを付与している。
図に示す実施形態では、ノズル９４は、たとえば水平方向に伸びた細い配管を備えている。ノズル９４の遠位端は、小滴１００が噴射されるオリフィス９６を画定している。図に示す実施形態では、小滴１００は、重力を利用するために下向きに噴射される。代替実施形態では、小滴１００は、横方向、上向き又は水平軸に対して他の任意の所望の角度で噴射される。さらに他の代替実施形態では、ノズル９４は、複数のオリフィス９６を画定しており（一列に整列して配置されているか、あるいは半径方向に間隔を隔てている）、小滴１００及びストライプ４８の同時生成を可能にしている。
図９に示す装置は、必要に応じてデマンドモードシステム９０又は連続モードシステム１１０のいずれかと共に使用することができる。分かりやすくするために、図には荷電電極１１４及び高電圧偏向板１１６が示されている。図に示す実施形態では、これらの装置は、小滴収集器１１８を介して機械接地１２４に結合されている。別法としては、荷電電極１１４及び高電圧偏向板１１６は、必要に応じて、所定の位置に個別に結合し、あるいは保持することも可能である。デマンドモードシステム９０の場合、荷電電極１１４、高電圧偏向板１１６及び小滴収集器１１８は使用されないことを理解されたい。
ハウジング３６（もう一度、集合的にハウジング３６、５６、７６Ａ／７６Ｂを参照する）は、半径方向に伸びた点火ストライプ４８の長さを生成するために、あるいは軸方向に伸びた点火ストライプ４８の幅を生成するために、電動機１３０ａを介して回転する。ハウジング３６は、軸方向に伸びた点火ストライプ４８の長さを生成するために、あるいは半径方向に伸びたストライプ４８の幅を生成するために、電動機１３０ｂを介して並進する。一実施形態では、電動機１３０ａ及び１３０ｂは、極めて正確に制御することができるステッパタイプ又は直流サーボタイプの電動機である。ケーブル１３２ａ及び１３２ｂは、それぞれ電動機１３０ａ及び１３０ｂからドライバ（図示せず）へ伸びている。ドライバは、コンピュータメモリに記憶されている運動制御プログラムを実行することによって生成されたパルス信号又はオン／オフ電圧信号を受け取る。小滴１００を生成するためのＣＡＤオートメーションと電動機１３０ａ及び１３０ｂの自動運動制御プログラムが相俟って、コンピュータによって総合的に制御される、非常に正確で、かつ、再現性の高いストライピングシステム９０又は１１０をもたらしている。
電動機１３０ａ及び１３０ｂの各々は、それぞれ出力軸１３４ａ及び１３４ｂを備えている。出力軸１３４ａは、結合器１３６を介してハウジングホルダ１４０の軸１３８に結合されている。図に示す実施形態の結合器１３６は可撓性であり、したがって出力軸１３４ａとハウジングホルダ１４０の軸１３８の間の若干の不整列を許容している。また、結合器１３６の可撓性の性質は、高精度ステッパタイプ又はサーボタイプ電動機と結合した位置誤差であるバックラッシュの抑制を促進している（同様の結合器１３６を回転−並進ボールと共に使用し、あるいは親ねじを電動機１３０ｂと共に使用してバックラッシュを小さくすることができる）。
ハウジングホルダ１４０は、ハウジング３６を堅固に、かつ、取外し可能に保持するように構築されている。高出力自動システム９０、１１０の場合、ハウジング３６は、ホルダ１４０に容易に挿入することができ、また、ホルダ１４０から容易に取り外すことができる。図に示す実施形態では、プランジャ１４２がホルダ１４０のポート１４４の内側に滑り保持されている。ポート１４４は、配管１４６に取り付けられている。ポート１４４のもう一方の末端で配管１４６は、ホルダ１４０のフランジ１５０から伸びている第２のポート１４８に接続されている。ポート１４８を貫通している開口は、フランジ１５０の背面を貫通して伸びている。フランジ１５０の背面は、ｏリング１５２ａ及び１５２ｂを介して非回転空気圧プレナム１５４を封止している。プレナム１５４は、正及び負の空気圧源から伸びている配管１５８に密閉取付けされたポート１５６を画定しているか、あるいは備えている。プレナム１５４は、図に示すようにブロック１６０に固定されており、ブロック１６０と共に並進する。同様に電動機１３０ａも、図に示すようにブロック１６０に固着されており、ブロック１６０と共に並進する。
図に示す実施形態では、ハウジング３６をホルダ１４０内に取外し可能に固定するために、ソースから配管１５８を介して、加圧空気の輪を生成しているプレナム１５４へ正の圧力が印加されている。加圧空気のこの輪も同じくフランジ１５０のポート１４８を通って配管１４６の中へ展開し、プランジャ１４２をハウジング３６の外部表面に押し付け、ハウジングをホルダ１４０の反対側の内壁に強制している。便宜上、図には単一のプランジャ１４２が示されているが、複数のこのようなプランジャをハウジングの周りに間隔を隔てて提供することができることを理解されたい（たとえば、使用されるプランジャ１４２、ポート１４４、１４８及び配管１４６の総数に応じて、互いに４５°、９０°又は１８０°置きに提供することができる）。
ホルダ１４０のフランジ１５０が電動機１３０ａの出力軸１３４ａの水平軸周りを回転すると、開口すなわちポート１４８は、プレナム１５４のフランジ１５０と対向している表面によって画定される円形開口１６０により、プレナム１５４内の加圧空気と空気圧連絡した状態を維持する。Ｏリング１５２ａ及び１５２ｂは、円形開口１６０の両側の周りを密閉し、異なる時間にプレナム１５４内に維持される正及び負の圧力の完全性を維持している。
個々のハウジング３６の点火ストライピングが完了すると、空気圧源がスイッチされ、プレナム１５４及び上で説明した関連する空気圧システムが排気され、それによりプランジャ１４２（又は複数のプランジャ１４２）がハウジングから引き離される。プランジャ１４２がホルダ１４０の円筒状保持部分から離れ、かつ、その近傍に位置するよう、配管１４６内にストップ１６２を提供することができる。プランジャ１４２がハウジング３６から引き離されると、機械式及び／又は空気圧式取外し装置（図示せず）を使用してハウジングをホルダ１４０から容易に取り外すことができる。プレナム１５４及びホルダ１４０の整合フランジ１５０は、プランジャ及びホルダ１４０が電動機１３０ａを介して回転する際に、一定の正又は負の圧力をプランジャ１４２に印加することができる空気圧スリップリングを提供していることを理解されたい。
上で説明したように、電動機１３０ａは、スライドブロック１６０に結合されている。スライドブロック１６０は、機械接地１２４に接続された一対のガイド１６４（そのうちの１つが示されている）の中をスライドする。スライドブロック１６０は、ねじ付きシャフト１６６を受け入れるねじ付き開口を備えているか、あるいはねじ付き開口を画定している。ねじ付きシャフトすなわちボールねじ１６６は、その一端が電動機１３０ｂの出力軸１３４ｂに結合されている（たとえば適切な結合器を介して）。電動機１３０ｂも、図に示すように機械接地１２４に固定されている。ねじ付きシャフトすなわちボールねじ１６６のもう一方の末端は、図に示すように軸受けすなわち枕ブロック１６８に回転可能に固定されている。軸受けすなわち枕ブロック１６８も同様に機械接地１２４に固定されている。
電動機１３０ｂが回転すると、出力軸１３４ｂ及びねじ付きシャフトすなわちボールねじ１６６が時計方向又は反時計方向に回転する。この回転と、シャフト１６６とブロック１６０のねじ付き孔の間のねじ係合が相俟って、電動機１３０ｂの回転方向に応じてブロック１６０をノズル９４に向かって、あるいはノズル９４から遠ざかる方向に並進させる。回転−並進運動変換により、ホルダ１４０及びホルダ１４０内に保持されているハウジング３６の、固定ノズル９４及びノズル９４のオリフィス９６に対する並進運動が極めて正確に、かつ、高い再現性で制御される。この並進位置決めシステムを使用して、オリフィス９６から射出する点火ストライピング材料の小滴１００を介して点火ストライプ４８が高い精度で繰返し付着され、それにより（ｉ）並進方向すなわち軸方向に伸びているストライプ４８の長さ、あるいは（ｉｉ）半径方向に伸びているストライプ４８の厚さがハウジング３６の内部に設定される。
それと同時に、あるいは異なる時点で、極めて正確で、かつ、再現性の高い電動機１３０ａによって、ホルダ１４０及び上で説明した空気圧装置を使用して該ホルダ１４０内に固定された、取外し可能に保持されているハウジング３６の回転運動及び位置が正確に制御される。固定されたノズル９４及び関連するオリフィス９６に対するハウジングのこのような高い精度及び高い再現性の回転運動及び位置決めにより、点火ストライプ４８をハウジング内に半径方向に高い精度で繰返し付着させることができ、それにより（ｉ）軸方向すなわち並進方向に伸びているストライプ４８の厚さ、あるいは（ｉｉ）半径方向に伸びているストライプの長さが設定される。
また、図９に関連して開示した装置は、対角線状（軸方向及び半径方向）に伸びたストライプ４８をディスペンスすなわち付着させるために、電動機１３０ａ及び１３０ｂが同時に回転し、あるいは逐次回転するように構成し、かつ、プログラムすることができることを理解されたい。図９に示す運動制御装置と、上で説明した付着システム９０及び１１０のデマンド及び連続モード点火ストライピングが相俟って、様々なパターン及び方向の点火ストライプ４８をハウジング３６の内部に付着させるための、可撓性に優れた、正確で、かつ、再現性の高い自動システムを提供している。
運動制御の少なくとも一部は、ハウジング３６を静止したノズル９４に対して純粋に移動させるのではなく、ノズル９４をハウジング３６に対して交互に移動させることができることを理解されたい。たとえば、少なくとも固定並進運動で保持されることになるハウジング３６及びホルダ１４０に対して、ボールねじ構造を介して並進させるブロック１６０に類似した並進ブロックにエネルギー源１０６及びノズル９４を取り付けることができる。
次に図１０ないし１５を参照すると、上で説明した装置を使用して生成されたストライピングパターンの様々な実施例が示されている。図１０ないし１５に示すパターンは、説明を目的としたものにすぎず、単に実施例として機能しており、本明細書における特許請求の範囲の各請求項の範囲及び精神を何ら制限するものではないことを理解されたい。図１０ないし１５に示すパターンの各々は、ハウジング３６などのハウジングを示したものであり、０°又は３６０°の軸方向の線に沿って切断され、かつ、平らに開かれたハウジングとして示されている。図１０ないし１５は、詳細には、ハウジング３６の内部表面を平面で示したものである。分かりやすくするために図にはハウジング３６が示されているが、同じパターン又は類似したパターンを上で説明した他のハウジング、たとえばハウジング５６及びハウジング７６ａ、７６ｂなどに適用することも可能であることを理解されたい。便宜上、０°から３６０°までの角度マークが示されている。
図に示されている点火ストライピングパターンの各々には、軸方向に伸びているストライプが含まれている。つまり、ストライプは、密閉円筒形状又は他の形状の場合に、ハウジング３６の上縁及び下縁に接続される電極（図示せず）に向かって伸びている。しかしながら、上で説明したように、点火ストライプは、追加又は別法として、半径方向又は対角線状に配置されることを理解されたい。また、並進運動及び回転運動は、（ｉ）１個の小滴１００より大きい幅を有するストライプの生成、及び（ｉｉ）次のストライプのためのハウジングの位置決めには無関係に必要であることを理解されたい。
図１０を参照すると、ストライプ４８ａ及び４８ｂの第１のパターン例が示されている。ストライプ４８ａは、ハウジング３６の電極整合端まで伸びている末端ストライプである。円筒状ハウジング３６が、３．７ｍｍの内径（約１１．６ｍｍの円周Ｃ）及び５ｍｍの長さＬを有していると仮定すると、ストライプ４８ａ及び４８ｂの以下の寸法によって、ハウジング３６の寸法Ｃ及びＬに対するストライプ４８（ストライプ４８ａ及び４８ｂを集合的に参照したもの）の長さ及び幅の相対測度が提供される。上で説明したように、このような相対比較は、単に実施例を示すためのものにすぎず、特許請求の範囲の各請求項の範囲及び精神の制限を意図したものではない。
図１０に示す実施例では、末端ストライプ４８ａは、Ｌの方向に１．５ｍｍ、Ｃの方向に０．５ｍｍの総合寸法を有している。一実施形態では、裸眼には連続したストライプとして出現するストライプ４８ａは、総合寸法を格子に分割することによって生成されている。ここでは、たとえば、１．５ｍｍの長さをそれぞれ０．１ｍｍの１５個のセグメントに分割することができる。０．５ｍｍの円周寸法は、０．１ｍｍの５個の同じセクションに分割することができ、それにより全体で１５×５個の格子パターンが生成される。個々の格子位置は、少なくとも実質的に０．１ｍｍ２の正方形である。個々の正方形は、上で説明したシステムのうちの１つを使用して充填され、たとえば１０個の小滴１００が充填される。個々の小滴１００は、たとえば、直径約６０μメートルの関連する格子内にスポットを生成することができる。したがって、直径約６０μメートルの１０個の小滴スポットが０．１ｍｍ２の正方形格子の各々に充填される。当然、これらの数は単に説明を目的としたものにすぎず、特許請求の範囲の各請求項の範囲及び精神の制限を意図したものではない。
同様に、中央ストライプ４８ｂは、２ｍｍ×０．５ｍｍの総合寸法を有している。この面積は、２０×５個の格子に分割され、この場合も個々の格子位置は、０．１ｍｍ２の正方形である。また、同じく個々の格子位置に、直径約６１μメートルの関連する格子内のハウジング３６の内部表面に個々にスポットを生成する１０個の小滴１００が充填される。
図１０に示す点火ストライプパターンは、特定のアレスタアプリケーションに適合させることができる。つまり、２個の末端ストライプ４８ａ及び５個の中央ストライプ４８ｂに対して７個の末端ストライプ４８ａを有するアレスタの性能特性を、他のすべての変数を一定に保持しつつ、若干又は明確に異なる特性にすることができる。
図１１は、図１０に関連して上で説明したパターンと同様のパターンを示したものである。ここでは、図１０と異なり、２つの末端ストライプ４８ａがより薄くなっており、たとえば総合寸法が１．５ｍｍ×０．１ｍｍの線で提供されている。これらの総合寸法が、たとえば、個々の格子位置が０．１ｍｍ×０．１ｍｍの正方形であり、たとえば１０個の小滴１００が充填される１５×１個の格子に分割される。
図１１に示す中央ストライプ４８ｂは、たとえば２０ｍｍ×０．１ｍｍの総合寸法を有しており、この総合寸法が２０×１個の格子パターンにそれぞれ分割される。個々の格子位置は、０．１ｍｍ×０．１ｍｍの正方形であり、格子位置毎にたとえば１０個のスポットが充填される。２個の薄い末端ストライプ４８ａ及び５個の薄い中央ストライプ４８ｂ（図１０）を有するアレスタの性能特性を若干又は明確に異なる特性にし、２個のより分厚い末端ストライプ４８ａ及び５個のより分厚い中央ストライプ４８ｂ（図１１）を有する、他のすべての変数を一定に保持するアレスタにすることができる。
次に図１２を参照すると、それぞれハウジング３６の中央部分からハウジングの縁まで伸びている２列のストライプ４８ａ及び４８ｂがそれぞれ示されている。これらの末端ストライプならびに図１０及び１１に関連して上で示した末端ストライプ４８ａは、電極、たとえば図４に関連して上で示した電極４４及び４６に電気接続することができる。このような場合、図１２に示す２つの列は、個々の点火ストライプ対の内部端の間に微小ギャップを生成する。点火ストライプ４８ａ及び４８ｂの各々は、たとえば２ｍｍ×０．５ｍｍの長方形の総合寸法を有しており、この総合寸法が、たとえばストライピング材料の１０個の小滴１００を個々に受け取る２５個の０．１ｍｍ×０．１ｍｍの正方形に分割される。
次に図１３を参照すると、ストライプ４８ａ及び４８ｂの各々が、幅が０．１ｍｍの単一格子位置まで細くなっている点を除き、図１２に関連して上で説明した点火ストライプパターンが繰り返されている。それにもかかわらず、ストライプ４８ａ及び４８ｂの外縁は、ハウジング３６に取り付けられた電極に電気接続することができる。図１２及び１３では、ストライプは、それぞれ、その隣接する２つのストライプから半径方向に約９０°の位置に配置されている。図１０及び１１では、９０°パターンは、末端ストライプ４８ａによって２ヶ所に分割されている。ストライプ４８の半径方向の位置決めならびに軸方向の位置決め、ストライプの形状及びサイズは、制御可能に変更することができ、それにより所望の電気特性が提供されることを理解されたい。
次に図１４及び１５を参照すると、異なるタイプのストライピングパターンが示されている。図１４には、ストライプ４８ａ及び４８ｂの列が交互に示されており、ストライプの各々は、次のストライプから半径方向に約９０°の位置に配置されている。ストライプ４８ａ及び４８ｂの各々は、一連のストライピングスポットであるか、あるいは一連のストライピングスポットを備えている。スポットの各々は、たとえば直径０．６ｍｍにすることができる。ストライプ４８ａ及び４８ｂの各々は、２．５ｍｍのライン上に配置された３個のスポットを備えており、スポットの各々には、５００個の小滴１００が含まれている。一実施形態では、ストライプ４８ａ及び４８ｂのスポット（及びスポットとスポットの間の空間）を裸眼で見ることができる。
次に図１５を参照すると、図１４に示すストライプ４８ａ及び４８ｂに関連して上で説明したスポットが、ハウジング３６の長さＬにわたって伸びている。したがって、図１５に示すストライプ４８の各々は、上で説明した寸法のスポットを５個備えている。
図１０ないし１５に示す実施例から、上で説明した装置は、これまで、従来のペンシルストライピングプロセスでは利用することが不可能であった独自の形状、サイズ、配向及びパターンの点火ストライプを生成することができることを理解されたい。また、上で説明したように、これらのパターンは、それぞれ、メモリに記憶し、特定のアレスタの必要に応じてリコールすることができる。さらに、上で説明したシステムは、たとえばハウジングの同じ部分に複数の小滴を加えることにより、より頑丈な厚さを有するストライプを生成することができる。
次に図１６及び１７を参照すると、ペンシルストライピング（図１６）及びインクジェット（図１７）によって生成された点火ストライプが対比されている。詳細には、インクジェットストライプは、所望の形状のストライプに対してより正確な形状を生成しており、したがってペンシルストライプより再現性が高くなっている。また、インクジェットストライプは、より連続的で、かつ、一様であり、一方、ペンシルストライプは、より多孔性であり、ペンシルストライプに沿って破壊しやすい。また、ペンシルストライプは、剥れ落ちやすく、また、比較的厚さが薄いため、性能に劣る原因になっていることが分かっている。さらに、剥れ落ちやすい点火ストライプの一部がストライプから剥がれて許容材料と接触し、性能をさらに悪くする可能性がある。
また、ペンシルストライプ間の空間又は位置決めも、その制御性に劣り、したがって上で説明したインクジェット方式及び運動制御装置によって達成される空間と比較すると、正確性及び再現性が劣っている。したがって、本出願人らは、このインクジェット方式は、処理上の利点を有しているだけでなく、このインクジェット方式によって改良型点火ストライプ４８が得られることを確信している。
当業者には、本明細書において説明した、現時点における好ましい実施形態に対する様々な変更及び修正が明らかであることを理解されたい。このような変更及び修正は、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、また、本発明が意図する利点を損なうことなく加えることができる。したがって、このような変更及び修正は、特許請求の範囲に包含されているものとする。
従来技術による２電極ガス入り電子管サージアレスタの例を示す正面図である。 従来技術による３電極ガス入り電子管サージアレスタの例を示す正面図である。 従来技術による３電極ガス入り電子管サージアレスタの例を示す側面図である。 図４ないし６に示すガス入り電子管サージアレスタの電圧対電流曲線の一例を示すグラフである。 点火ストライプ及び活性化化合物を備えた２電極ガス入り電子管サージアレスタの一実施例を示す断面立面図である。 形成電極及び活性化化合物を備えた２電極ガス入り電子管サージアレスタの一実施例を示す断面立面図である。 形成電極及び活性化化合物を備えた３電極ガス入り電子管サージアレスタの一実施例を示す断面立面図である。 デマンドモード点火ストライプインクジェットシステムの一実施形態を示す略図である。 連続モード点火ストライプインクジェットシステムの一実施形態を示す略図である。 図７及び８に示すシステムと共に使用される運動制御装置の一実施形態を示す側面図である。 異なる点火ストライプパターンを有するサージアレスタハウジングの内部を示す略図である。 異なる点火ストライプパターンを有するサージアレスタハウジングの内部を示す略図である。 異なる点火ストライプパターンを有するサージアレスタハウジングの内部を示す略図である。 異なる点火ストライプパターンを有するサージアレスタハウジングの内部を示す略図である。 異なる点火ストライプパターンを有するサージアレスタハウジングの内部を示す略図である。 異なる点火ストライプパターンを有するサージアレスタハウジングの内部を示す略図である。 結果として得られた、従来技術によるペンシルストライピングとインクジェットによるストライピングの間の点火ストライプの相違を示す図である。 結果として得られた、従来技術によるペンシルストライピングとインクジェットによるストライピングの間の点火ストライプの相違を示す図である。
符号の説明
１０、２０、３０、５０、７０ ガス入り電子管サージアレスタ
１２、１４、２４、３２、３４、５２、５４、７２、７４、７８ 電極
１６ 中空円筒状セラミック絶縁体
２０、２２ セラミック絶縁体
３６、５６、７６ａ、７６ｂ 絶縁ハウジング
３８ ガス
４０、４２ 活性化化合物
４２ ワッフル
４４、４６ リード線
４８、４８ａ、４８ｂ 点火ストライプ
６２、６４、８２、８４ 電極の一部
９０ デマンドモード点火ストライピングシステム
９２ ソース（リザーバ、サプライ）
９４ ノズル
９６ オリフィス
９８ ノズルチャンバ
１００ 小滴
１０２ ハウジングの内部表面
１０４ ドライバ
１０６ エネルギー源（変換器）
１０８ パルス列
１１０ 連続システム
１１２ ポンプ
１１４ 荷電界（荷電電極）
１１６ 偏向電界（高電圧偏向板）
１１８ 小滴収集器
１２０ 電荷ドライバ
１２２、１４６、１５８ 配管
１２４ 機械接地
１３０ａ、１３０ｂ 電動機
１３２ａ、１３２ｂ ケーブル
１３４ａ、１３４ｂ 電動機の出力軸
１３６ 結合器
１３８ ハウジングホルダの軸
１４０ ハウジングホルダ
１４２ プランジャ
１４４、１４８、１５６ ポート
１５０ フランジ
１５２ａ、１５２ｂ ｏリング
１５４ 非回転空気圧プレナム
１６０ ブロック（円形開口）
１６２ ストップ
１６４ ガイド
１６６ ねじ付きシャフト（ボールねじ）
１６８ 枕ブロック

Claims (45)

  1. 少なくとも２つの電極と、
    封入ガスと、
    前記電極の少なくとも一方に加えられた活性化化合物と、
    を備えるサージアレスタであって、
    前記活性化化合物は、
    約１０重量％ないし約３５重量％の量のニッケル粉末と、
    約２０重量％ないし約６０重量％の量のケイ酸カリウム又はケイ酸ナトリウムと、
    約５重量％ないし約２５重量％の量のチタン粉末と、
    約５重量％ないし約１５重量％の量の炭酸ナトリウムと、
    約１０重量％ないし約２０重量％の量の塩化セシウムと、
    を含有しているサージアレスタ。
  2. 前記電極が少なくとも１つの絶縁ハウジングに取り付けられ、前記ハウジングが、（ｉ）前記封入ガスを収納している、（ｉｉ）セラミック、ガラス又はプラスチックでできている、（ｉｉｉ）少なくとも１つの点火ストライプを支えている、（ｉｖ）少なくとも実質的に円筒状である、及び（ｖ）内部電極の両側に配置されている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を有する、請求項１に記載のサージアレスタ。
  3. 前記化合物が加えられる前記電極が、（ｉ）前記化合物が加えられる窪みを備えている、（ｉｉ）前記電極の一方の面に加えられた化合物を有している、（ｉｉｉ）前記電極の複数の面に加えられた化合物を有している、（ｉｖ）前記電極の一部が複数の前記電極のうちの他の１つの電極と密に間隔を隔てるように形成されている、及び（ｖ）銅、ニッケル、ニッケル鉄、それらの任意の組合せ、それらの任意の層状組合せ及びそれらの任意のめっき組合せでできている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を備えた、請求項１に記載のサージアレスタ。
  4. 前記封入ガスが、（ｉ）不活性ガス、（ｉｉ）反応性ガス、（ｉｉｉ）加圧ガス、（ｉｖ）排気ガス、（ｖ）複数のガスの混合物、（ｖｉ）水素、（ｖｉｉ）シラン、（ｖｉｉｉ）窒素、（ｉｘ）アルゴン、（ｘ）ネオン、（ｘｉ）クリプトン、（ｘｉｉ）二酸化炭素及び（ｘｉｉｉ）ヘリウム、からなるグループから選択される少なくとも１つのタイプのガスである、請求項１に記載のサージアレスタ。
  5. 前記ハウジングの内部表面にインクジェットされた少なくとも１つの点火ストライプを備え、前記少なくとも１つのストライプが、（ｉ）少なくとも１つの非黒鉛材料でできている、（ｉｉ）ドットのパターンでできている、及び（ｉｉｉ）前記ハウジングの前記内部表面に少なくとも軸方向及び半径方向に分布した複数のストライプを備えている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を有する、請求項１に記載のサージアレスタ。
  6. 少なくとも２つの電極と、
    封入ガスと、
    前記電極の少なくとも一方に加えられた活性化化合物と、
    を備えるサージアレスタであって、
    前記活性化化合物は、
    約１０重量％ないし約３５重量％の量のニッケル粉末と、
    約２０重量％ないし約６０重量％の量のケイ酸カリウム又はケイ酸ナトリウムと、
    約５重量％ないし約２５重量％の量のチタン粉末と、
    約５重量％ないし約１５重量％の量の炭酸ナトリウムと、
    約１０重量％ないし約２０重量％の量の臭化ナトリウムと、
    を含有しているサージアレスタ。
  7. 前記電極が少なくとも１つの絶縁ハウジングに取り付けられ、前記ハウジングが、（ｉ）前記封入ガスを収納している、（ｉｉ）セラミック、ガラス又はプラスチックでできている、（ｉｉｉ）少なくとも１つの点火ストライプを支えている、（ｉｖ）少なくとも実質的に円筒状である、及び（ｖ）内部電極の両側に配置されている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を有する、請求項６に記載のサージアレスタ。
  8. 前記化合物が加えられる前記電極が、（ｉ）前記化合物が加えられる窪みを備えている、（ｉｉ）前記電極の一方の面に加えられた化合物を有している、（ｉｉｉ）前記電極の複数の面に加えられた化合物を有している、（ｉｖ）前記電極の一部が複数の前記電極のうちの他の１つの電極と密に間隔を隔てるように形成されている、及び（ｖ）銅、ニッケル、ニッケル鉄、それらの任意の組合せ、それらの任意の層状組合せ及びそれらの任意のめっき組合せでできている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を備えた、請求項６に記載のサージアレスタ。
  9. 前記封入ガスが、（ｉ）不活性ガス、（ｉｉ）反応性ガス、（ｉｉｉ）加圧ガス、（ｉｖ）排気ガス、（ｖ）複数のガスの混合物、（ｖｉ）水素、（ｖｉｉ）シラン、（ｖｉｉｉ）窒素、（ｉｘ）アルゴン、（ｘ）ネオン、（ｘｉ）クリプトン、（ｘｉｉ）二酸化炭素及び（ｘｉｉｉ）ヘリウムからなるグループから選択される少なくとも１つのタイプのガスである、請求項６に記載のサージアレスタ。
  10. 前記ハウジングの内部表面にインクジェットされた少なくとも１つの点火ストライプを備え、前記少なくとも１つのストライプが、（ｉ）少なくとも１つの非黒鉛材料でできている、（ｉｉ）ドットのパターンでできている、及び（ｉｉｉ）前記ハウジングの前記内部表面に少なくとも軸方向及び半径方向に分布した複数のストライプを備えている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を有する、請求項６に記載のサージアレスタ。
  11. 少なくとも２つの電極と、
    封入ガスと、
    前記電極の少なくとも一方に加えられた活性化化合物と、
    を備えるサージアレスタであって、
    前記活性化化合物は、
    約１０重量％ないし約３５重量％の量のニッケル粉末と、
    約３０重量％ないし約６０重量％の量のケイ酸カリウムと、
    約２０重量％ないし約２５重量％の量の臭化ナトリウムと、
    約５重量％ないし約１０重量％の量のカルシウムチタン酸化物と、
    を含有しているサージアレスタ。
  12. 前記電極が少なくとも１つの絶縁ハウジングに取り付けられ、前記ハウジングが、（ｉ）前記封入ガスを収納している、（ｉｉ）セラミック、ガラス又はプラスチックでできている、（ｉｉｉ）少なくとも１つの点火ストライプを支えている、（ｉｖ）少なくとも実質的に円筒状である、及び（ｖ）内部電極の両側に配置されている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を有する、請求項１１に記載のサージアレスタ。
  13. 前記化合物が加えられる前記電極が、（ｉ）前記化合物が加えられる窪みを備えている、（ｉｉ）前記電極の一方の面に加えられた化合物を有している、（ｉｉｉ）前記電極の複数の面に加えられた化合物を有している、（ｉｖ）前記電極の一部が複数の前記電極のうちの他の１つの電極と密に間隔を隔てるように形成されている、及び（ｖ）銅、ニッケル、ニッケル鉄、それらの任意の組合せ、それらの任意の層状組合せ及びそれらの任意のめっき組合せでできている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を備えた、請求項１１に記載のサージアレスタ。
  14. 前記封入ガスが、（ｉ）不活性ガス、（ｉｉ）反応性ガス、（ｉｉｉ）加圧ガス、（ｉｖ）排気ガス、（ｖ）複数のガスの混合物、（ｖｉ）水素、（ｖｉｉ）シラン、（ｖｉｉｉ）窒素、（ｉｘ）アルゴン、（ｘ）ネオン、（ｘｉ）クリプトン、（ｘｉｉ）二酸化炭素及び（ｘｉｉｉ）ヘリウムからなるグループから選択される少なくとも１つのタイプのガスである、請求項１１に記載のサージアレスタ。
  15. 前記ハウジングの内部表面にインクジェットされた少なくとも１つの点火ストライプを備え、前記少なくとも１つのストライプが、（ｉ）少なくとも１つの非黒鉛材料でできている、（ｉｉ）ドットのパターンでできている、及び（ｉｉｉ）前記ハウジングの前記内部表面に少なくとも軸方向及び半径方向に分布した複数のストライプを備えている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を有する、請求項１１に記載のサージアレスタ。
  16. 少なくとも２つの電極と、
    封入ガスと、
    前記電極の少なくとも一方に加えられた活性化化合物と、
    を備えるサージアレスタであって、
    前記活性化化合物は、
    約１０重量％ないし約３５重量％の量のニッケル粉末と、
    約２０重量％ないし約６０重量％の量のケイ酸カリウム又はケイ酸ナトリウムと、
    約５重量％ないし約２５重量％の量のチタン粉末と、
    約５重量％ないし約１５重量％の量のカルシウムチタン酸化物と、
    約１０重量％ないし約２０重量％の量の臭化ナトリウムと、
    を含有しているサージアレスタ。
  17. 前記電極が少なくとも１つの絶縁ハウジングに取り付けられ、前記ハウジングが、（ｉ）前記封入ガスを収納している、（ｉｉ）セラミック、ガラス又はプラスチックでできている、（ｉｉｉ）少なくとも１つの点火ストライプを支えている、（ｉｖ）少なくとも実質的に円筒状である、及び（ｖ）内部電極の両側に配置されている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を有する、請求項１６に記載のサージアレスタ。
  18. 前記化合物が加えられる前記電極が、（ｉ）前記化合物が加えられる窪みを備えている、（ｉｉ）前記電極の一方の面に加えられた化合物を有している、（ｉｉｉ）前記電極の複数の面に加えられた化合物を有している、（ｉｖ）前記電極の一部が複数の前記電極のうちの他の１つの電極と密に間隔を隔てるように形成されている、及び（ｖ）銅、ニッケル、ニッケル鉄、それらの任意の組合せ、それらの任意の層状組合せ及びそれらの任意のめっき組合せでできている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を備えた、請求項１６に記載のサージアレスタ。
  19. 前記封入ガスが、（ｉ）不活性ガス、（ｉｉ）反応性ガス、（ｉｉｉ）加圧ガス、（ｉｖ）排気ガス、（ｖ）複数のガスの混合物、（ｖｉ）水素、（ｖｉｉ）シラン、（ｖｉｉｉ）窒素、（ｉｘ）アルゴン、（ｘ）ネオン、（ｘｉ）クリプトン、（ｘｉｉ）二酸化炭素及び（ｘｉｉｉ）ヘリウムからなるグループから選択される少なくとも１つのタイプのガスである、請求項１６に記載のサージアレスタ。
  20. 前記ハウジングの内部表面にインクジェットされた少なくとも１つの点火ストライプを備え、前記少なくとも１つのストライプが、（ｉ）少なくとも１つの非黒鉛材料でできている、（ｉｉ）ドットのパターンでできている、及び（ｉｉｉ）前記ハウジングの前記内部表面に少なくとも軸方向及び半径方向に分布した複数のストライプを備えている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を有する、請求項１６に記載のサージアレスタ。
  21. 少なくとも２つの電極と、
    封入ガスと、
    前記電極の少なくとも一方に加えられた活性化化合物と、
    を備えるサージアレスタであって、
    前記活性化化合物は、
    約１０重量％ないし約３５重量％の量のニッケル粉末と、
    約１０重量％ないし約２０重量％の量のメタケイ酸塩カリウムと、
    約５重量％ないし約２０重量％の量のアルミニウムケイ素粉末と、
    約５重量％ないし約２０重量％の量の炭酸ナトリウムと、
    約２５重量％ないし約４５重量％の量の塩化セシウムと、
    を含有しているサージアレスタ。
  22. 前記電極が少なくとも１つの絶縁ハウジングに取り付けられ、前記ハウジングが、（ｉ）前記封入ガスを収納している、（ｉｉ）セラミック、ガラス又はプラスチックでできている、（ｉｉｉ）少なくとも１つの点火ストライプを支えている、（ｉｖ）少なくとも実質的に円筒状である、及び（ｖ）内部電極の両側に配置されている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を有する、請求項２１に記載のサージアレスタ。
  23. 前記化合物が加えられる前記電極が、（ｉ）前記化合物が加えられる窪みを備えている、（ｉｉ）前記電極の一方の面に加えられた化合物を有している、（ｉｉｉ）前記電極の複数の面に加えられた化合物を有している、（ｉｖ）前記電極の一部が複数の前記電極のうちの他の１つの電極と密に間隔を隔てるように形成されている、及び（ｖ）銅、ニッケル、ニッケル鉄、それらの任意の組合せ、それらの任意の層状組合せ及びそれらの任意のめっき組合せでできている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を備えた、請求項２１に記載のサージアレスタ。
  24. 前記封入ガスが、（ｉ）不活性ガス、（ｉｉ）反応性ガス、（ｉｉｉ）加圧ガス、（ｉｖ）排気ガス、（ｖ）複数のガスの混合物、（ｖｉ）水素、（ｖｉｉ）シラン、（ｖｉｉｉ）窒素、（ｉｘ）アルゴン、（ｘ）ネオン、（ｘｉ）クリプトン、（ｘｉｉ）二酸化炭素及び（ｘｉｉｉ）ヘリウムからなるグループから選択される少なくとも１つのタイプのガスである、請求項２１に記載のサージアレスタ。
  25. 前記ハウジングの内部表面にインクジェットされた少なくとも１つの点火ストライプを備え、前記少なくとも１つのストライプが、（ｉ）少なくとも１つの非黒鉛材料でできている、（ｉｉ）ドットのパターンでできている、及び（ｉｉｉ）前記ハウジングの前記内部表面に少なくとも軸方向及び半径方向に分布した複数のストライプを備えている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を有する、請求項２１に記載のサージアレスタ。
  26. 絶縁ハウジングを提供するステップと、
    少なくとも１つの非黒鉛材料を含有した少なくとも１つの点火付着物を前記ハウジングの内部にインクジェットするステップと、
    活性化化合物が加えられた少なくとも１つの電極で前記ハウジングを密閉するステップと
    を含む方法を使用して製造されたサージアレスタ。
  27. 前記絶縁ハウジングが、（ｉ）充填ガスを収納している、（ｉｉ）セラミック、ガラス又はプラスチックでできている、（ｉｉｉ）少なくとも実質的に円筒状である、及び（ｉｖ）内部電極の周りに配置されている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を有する、請求項２６に記載のサージアレスタ。
  28. 前記化合物が加えられる前記電極が、（ｉ）前記化合物が加えられる窪みを備えている、（ｉｉ）前記電極の一方の面に加えられた化合物を有している、（ｉｉｉ）前記電極の複数の面に加えられた化合物を有している、（ｉｖ）前記電極の一部が複数の前記電極のうちの他の１つの電極と密に間隔を隔てるように形成されている、及び（ｖ）銅、ニッケル、ニッケル鉄、それらの任意の組合せ、それらの任意の層状組合せ及びそれらの任意のめっき組合せでできている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を備えた、請求項２６に記載のサージアレスタ。
  29. （ｉ）前記ハウジングのセクションを内部電極の両側に取り付けるステップ、（ｉｉ）前記ハウジング内のガスを加圧するステップ、及び（ｉｉｉ）前記ハウジングを排気するステップからなるグループから選択される少なくとも１つの追加ステップを含む、請求項２６に記載のサージアレスタ。
  30. 前記付着物が、（ｉ）黒鉛、（ｉｉ）液体ベヒクル及び結合剤中に分散した銅粉末、（ｉｉｉ）被膜抵抗器エレメントインク、及び（ｉｖ）抵抗率を大きくするために希釈された導電性膜インクからなるグループから選択される少なくとも１つの材料でできている、請求項２６に記載のサージアレスタ。
  31. 前記少なくとも１つの付着物をインクジェットするステップが、（ｉ）前記材料を加熱するステップ、（ｉｉ）前記材料に電圧を印加するステップ、（ｉｉｉ）前記材料を活性化させるステップ、（ｉｖ）開口を通して前記材料を流すステップ、（ｖ）前記材料を偏向させるステップ、（ｖｉ）前記絶縁ハウジングの上に所望の小滴パターンを生成するために、前記材料の小滴をディスペンスするステップ、及び（ｖｉｉ）付着部分であることが意図されていないリザーバに小滴を受け止めるステップのうちの少なくとも１つを含む、請求項２６に記載のサージアレスタ。
  32. （ｉ）前記ハウジングを回転させるステップ、及び（ｉｉ）前記付着物が前記ハウジングの上にインクジェットされると前記ハウジングを並進させるステップのうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項２６に記載のサージアレスタ。
  33. 前記活性化化合物が、ニッケル粉末、ケイ酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、チタン粉末、炭酸ナトリウム、塩化セシウム、臭化ナトリウム、臭化リチウム、カルシウムチタン酸化物、メタケイ酸塩カリウム、アルミニウムケイ素粉末及びカルシウムチタン酸化物からなるグループから選択される少なくとも１つの材料を含有している、請求項２６に記載のサージアレスタ。
  34. 絶縁ハウジングを提供するステップと、
    小滴のパターンを備えた少なくとも１つの点火付着物を前記ハウジングの内部にインクジェットするステップと、
    活性化化合物が加えられた少なくとも１つの電極で前記ハウジングを密閉するステップと、
    を備える工程を使用して製造されたサージアレスタ。
  35. 前記絶縁ハウジングが、（ｉ）充填ガスを収納している、（ｉｉ）セラミック、ガラス又はプラスチックでできている、（ｉｉｉ）少なくとも実質的に円筒状である、及び（ｉｖ）内部電極の周りに配置されている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を有する、請求項３４に記載のサージアレスタ。
  36. 前記化合物が加えられる前記電極が、（ｉ）前記化合物が加えられる窪みを備えている、（ｉｉ）前記電極の一方の面に加えられた化合物を有している、（ｉｉｉ）前記電極の複数の面に加えられた化合物を有している、（ｉｖ）前記電極の一部が複数の前記電極のうちの他の１つの電極と密に間隔を隔てるように形成されている、及び（ｖ）銅、ニッケル、ニッケル鉄、それらの任意の組合せ、それらの任意の層状組合せ及びそれらの任意のめっき組合せでできている、からなるグループから選択される少なくとも１つの特徴を備えた、請求項３４に記載のサージアレスタ。
  37. （ｉ）前記ハウジングのセクションを内部電極の両側に取り付けるステップ、（ｉｉ）前記ハウジング内のガスを加圧するステップ、及び（ｉｉｉ）前記ハウジングを排気するステップからなるグループから選択される少なくとも１つの追加ステップを含む、請求項３４に記載のサージアレスタ。
  38. 前記付着物が、（ｉ）黒鉛、（ｉｉ）液体ベヒクル及び結合剤中に分散した銅粉末、（ｉｉｉ）被膜抵抗器エレメントインク、及び（ｉｖ）抵抗率を大きくするために希釈された導電性膜インクからなるグループから選択される少なくとも１つの材料でできている、請求項３４に記載のサージアレスタ。
  39. 前記少なくとも１つの付着物をインクジェットするステップが、（ｉ）前記材料を加熱するステップ、（ｉｉ）前記材料に電圧を印加するステップ、（ｉｉｉ）前記材料を活性化させるステップ、（ｉｖ）開口を通して前記材料を流すステップ、（ｖ）前記材料を偏向させるステップ、（ｖｉ）前記付着物の一部であることが意図されていないリザーバに小滴を受け止めるステップ、（ｖｉｉ）前記パターンを生成するために、コンピュータ可読媒体に記憶されている小滴パターンシーケンスを使用するステップ、及び（ｖｉｉｉ）前記パターンを格子位置に分割し、かつ、多数の小滴を前記パターンの個々の格子位置にインクジェットするステップのうちの少なくとも１つを含む、請求項３４に記載のサージアレスタ。
  40. （ｉ）前記ハウジングを回転させるステップ、及び（ｉｉ）前記付着物が前記ハウジングの上にインクジェットされると前記ハウジングを並進させるステップのうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項３４に記載のサージアレスタ。
  41. 所望の小滴パターンを個々に備えた複数の付着物をインクジェットするステップであって、所望の付着パターンを生成するために前記付着物が互いに間隔を隔てるステップを含む、請求項３４に記載のサージアレスタ。
  42. 前記ハウジングが少なくとも実質的に円筒状であり、前記所望の付着パターンが、（ｉ）所望の軸方向の間隔、及び（ｉｉ）所望の半径方向の間隔のうちの少なくとも１つを含む、請求項４１に記載のサージアレスタ。
  43. 前記付着物が、（ｉ）前記小滴が密に間隔を隔てているために少なくとも概ね連続している、（ｉｉ）少なくとも概ね長方形である、（ｉｉｉ）線として形成されている、（ｉｖ）少なくとも実質的に円筒状である前記ハウジングに沿って軸方向に伸びている、及び（ｖ）識別可能で、かつ、分離された複数の形状から形成されている、のうちの少なくとも１つである、請求項３４に記載のサージアレスタ。
  44. 絶縁ハウジングを提供するステップと、
    複数の小滴を個々に備えた複数のスポットのパターンを備えた少なくとも１つの点火付着物を前記ハウジングの内部にインクジェットするステップと、
    活性化化合物が加えられた少なくとも１つの電極で前記ハウジングを密閉するステップと、
    を備える工程を使用して製造されたサージアレスタ。
  45. 前記スポットが、（ｉ）裸眼で識別することができる、（ｉｉ）少なくとも概ね円形である、及び（ｉｉｉ）少なくとも実質的に円筒状である前記ハウジングに沿って軸方向に伸びている、のうちの少なくとも１つである、請求項４４に記載のサージアレスタ。
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