JP3133824U

JP3133824U - 放電管

Info

Publication number: JP3133824U
Application number: JP2007003402U
Authority: JP
Inventors: 孝一今井; 俊行田中
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2017-05-11

Abstract

【課題】暗中における初期放電遅れの抑制効果及び周波数特性に優れた放電管を実現する。
【解決手段】ケース部材12の両端開口部を、放電電極を兼ねた一対の蓋部材14，14で気密に封止することによって気密外囲器16を形成すると共に、該気密外囲器16内に放電ガスを封入し、また、上記蓋部材14，14の放電電極部18，18間に放電間隙22を形成すると共に、ケース部材12の内壁面24に、その両端が、蓋部材14，14と微小放電間隙26を隔てて配置された複数のトリガ放電膜28を形成し、さらに、上記放電電極部18の表面に、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム及び酸化マグネシウムの混合物が含有された被膜30を形成した。
【選択図】図１

Description

この考案は放電管に係り、特に、プロジェクターや自動車のメタルハライドランプ等の高圧放電ランプやガス調理器等の着火プラグに、点灯用又は着火用の定電圧を供給するためのスイッチングスパークギャップとして、或いは、サージ電圧を吸収するためのガスアレスタ（避***）として好適に使用できる放電管に関する。

この種の放電管として、本出願人は、先に特開２００７−５１２９号を提案した。この放電管60は、図９に示すように、両端が開口した絶縁材よりなる円筒状のケース部材62の両端開口部を、放電電極を兼ねた一対の蓋部材64，64で気密に封止することによって気密外囲器66を形成し、該気密外囲器66内に、所定の放電ガスを封入してなる。

上記蓋部材64は、気密外囲器66の中心に向けて大きく突き出た平面状の放電電極部68と、ケース部材62の端面に接する接合部70を備えており、両蓋部材64，64の放電電極部68，68間には、所定の放電間隙72が形成されている。
また、上記ケース部材62の内壁面74には、その両端が、放電電極を兼ねた上記蓋部材64，64と微小放電間隙76を隔てて配置されたトリガ放電膜78が複数形成されている。

上記放電電極部68の表面には、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）、チタン（Ｔｉ）及びモリブデン酸カリウム（Ｋ_２ＭｏＯ_４）の混合物が含有された被膜80が形成されている。

上記構成を備えた放電管60にあっては、放電電極を兼ねた上記一対の蓋部材64，64間に、当該放電管60の放電開始電圧以上の電圧が印加されると、トリガ放電膜78の両端と蓋部材64，64間の微小放電間隙76に電界が集中し、これにより微小放電間隙76に電子が放出されてトリガ放電としての沿面コロナ放電が発生する。次いで、この沿面コロナ放電は、電子のプライミング効果によってグロー放電へと移行する。そして、このグロー放電が放電電極部68，68間の放電間隙72へと転移し、主放電としてのアーク放電に移行するのである。
特開２００７−５１２９号

ところで、放電管60の放電回数が増加すると、放電ガス中に含まれていた微量な不純ガスや気密外囲器66の封止工程で混入した不純ガスが、放電電極部68や被膜80の表面に吸着したり、或いは、放電時の衝撃により放電電極部68や被膜80がスパッタすることにより、放電電極部68や被膜80の仕事関数が変化し、その結果、初期放電開始電圧が上昇して、初期放電遅れを生じることがあった。この初期放電遅れは、特に、放電管60が暗中で使用される場合に顕著に発生していた。これは、暗中で放電管60が長時間放置されると、気密外囲器66内の放電の種火としての電子やイオンが減少するためである。

上記した従来の放電管60は、放電電極部68の表面に、臭化セシウム、チタン及びモリブデン酸カリウムの混合物が含有された被膜80を形成したことにより、暗中における初期放電開始電圧の上昇を防止でき、初期放電遅れを抑制できるものである。
また、上記放電管60は、短い周期で繰り返し動作させた場合においても、安定的に放電生成が可能な周波数特性にも優れているものである。

しかしながら、電子部品の小型化の要請に伴って、上記放電管60を小型化して放電空間が小さくなると、上記放電管60であっても放電特性の劣化が生じていた。例えば、上記円筒状の気密外囲器66の直径を８mmから６mmに小型化して放電空間の体積を約４４％狭くすると、初期放電開始電圧の上昇が生じていた。このため、暗中における初期放電遅れの抑制効果及び周波数特性により一層優れた放電管の実現が望まれていた。

本考案は、上記要請に応えるためになされたものであり、その目的とするところは、暗中における初期放電遅れの抑制効果及び周波数特性に優れた放電管を実現することにある。

本考案者らは、放電電極の表面に形成する被膜の構成材料について種々検討を試みた結果、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン酸カリウム（Ｋ_２ＭｏＯ_４）に加え、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を混合して成る混合物で被膜を構成した場合に、初期放電遅れの抑制効果及び周波数特性の向上に優れた効果を発揮することを見出し、本考案を完成するに至ったものである。
すなわち、本考案に係る放電管は、複数の放電電極を放電間隙を隔てて配置すると共に、これを放電ガスと共に気密外囲器内に封入してなる放電管において、上記放電電極の表面に、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム及び酸化マグネシウムの混合物が含有された被膜を形成したことを特徴とする。

上記放電電極の表面に、略半球状の穴部を多数形成すると共に、該穴部内面に、上記被膜を形成するようにしても良い。

上記臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム、酸化マグネシウムの混合割合は、臭化セシウムが１０〜７０重量％、チタンが１０〜７０重量％、モリブデン酸カリウムが１０〜７０重量％、酸化マグネシウムが１０〜７０重量％と成すのが好ましい。

本考案に係る放電管にあっては、放電電極の表面に、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム及び酸化マグネシウムの混合物が含有された被膜を形成したことにより、暗中における初期放電遅れを抑制できると共に、短い周期で繰り返し動作させた場合の周波数特性に優れている。

また、放電電極の表面に、略半球状の穴部を多数形成すると共に、該穴部内面に、上記被膜を形成した場合には、被膜と放電電極との密着力が向上し、放電時の衝撃による被膜のスパッタを抑制できると共に、被膜の状態が安定化し、放電特性のバラツキを低減することができる。

本考案に係る放電管10は、図１及び図２に示すように、両端が開口した絶縁材としてのセラミックよりなる円筒状のケース部材12の両端開口部を、放電電極を兼ねた一対の蓋部材14，14で気密に封止することによって気密外囲器16を形成してなる。

上記蓋部材14は、気密外囲器16の中心に向けて大きく突き出た平面状の放電電極部18と、ケース部材12の端面に接する接合部20を備えており、両蓋部材14，14の放電電極部18，18間には、所定の放電間隙22が形成されている。
放電電極部18と接合部20を備えた上記蓋部材14は、無酸素銅や、無酸素銅にジルコニウム（Ｚｒ）を含有させたジルコニウム銅で構成されている。尚、ケース部材12の端面と蓋部材14の接合部20とは、銀ろう等のシール材（図示せず）を介して気密封止されている。

また、上記ケース部材12の内壁面24には、その両端が、放電電極を兼ねた上記蓋部材14，14と微小放電間隙26を隔てて配置された線状のトリガ放電膜28が複数形成されている。図１及び図２においては、トリガ放電膜28を、ケース部材12の内壁面24の円周方向に、４５度間隔で８本形成した場合が例示されている。
上記トリガ放電膜28は、カーボン系材料等の導電性材料で構成されている。このトリガ放電膜28は、例えば、カーボン系材料より成る芯材を擦り付けることにより形成することができる。

上記放電電極部18の表面には、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン酸カリウム（Ｋ_２ＭｏＯ_４）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の混合物が含有された被膜30が形成されている。
この被膜30は、臭化セシウムの粉末とチタンの粉末とモリブデン酸カリウムの粉末と酸化マグネシウムの粉末の混合物を、珪酸ナトリウムと純水よりなるバインダーに添加したものを、放電電極部18表面に塗布することによって形成することができる。
この場合、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム、酸化マグネシウムの混合割合は、臭化セシウムが１０〜７０重量％、チタンが１０〜７０重量％、モリブデン酸カリウムが１０〜７０重量％、酸化マグネシウムが１０〜７０重量％と成すのが、暗中における初期放電遅れを抑制すると共に、短い周期で繰り返し動作させた場合の周波数特性向上の観点から好ましい。
また、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム、酸化マグネシウムの混合物と、バインダーとの配合割合は、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム及び酸化マグネシウムの混合物が１０〜９０重量％、バインダーが１０〜９０重量％と成される。
尚、バインダー中の珪酸ナトリウムと純水との配合割合は、珪酸ナトリウムが０．０１〜７０重量％、純水が９９．９９〜３０重量％の配合割合で混合される。

上記気密外囲器16内には、所定の放電ガスが封入されている。この放電ガスとしては、例えば、アルゴン、ネオン、ヘリウム、キセノン等の希ガスあるいは窒素ガス等の不活性ガスの単体又は混合ガスが該当する。また、希ガスあるいは不活性ガスの単体又は混合ガスと、ハロゲンを含む気体やＯ_２等の負極性ガスとの混合ガスが該当する。

本考案の上記放電管10にあっては、放電電極を兼ねた上記一対の蓋部材14，14間に、当該放電管10の放電開始電圧以上の電圧が印加されると、トリガ放電膜28の両端と蓋部材14，14間の微小放電間隙26に電界が集中し、これにより微小放電間隙26に電子が放出されてトリガ放電としての沿面コロナ放電が発生する。次いで、この沿面コロナ放電は、電子のプライミング効果によってグロー放電へと移行する。そして、このグロー放電が放電電極部18，18間の放電間隙22へと転移し、主放電としてのアーク放電に移行するのである。

而して、本考案の放電管10にあっては、放電電極部18の表面に、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム及び酸化マグネシウムの混合物が含有された被膜30を形成したことにより、暗中における初期放電遅れを抑制できると共に、短い周期で繰り返し動作させた場合の周波数特性に優れている。
本考案の放電管10の被膜30中に含有されたモリブデン酸カリウムは、耐スパッタ性に優れているため、スパッタされた被膜30の構成材料が、トリガ放電膜28に付着・堆積する量が減少し、その結果、トリガ放電膜28のトリガ放電（沿面コロナ放電）生成機能の毀損が防止され、初期放電遅れの抑制に寄与するものと考えられる。
また、上記被膜30中に含有されたチタンは、イオン化傾向が極めて大きいことから、該チタンが放電ガス分子をイオン化させ、その結果、気密外囲器16内に放電の種火となるイオンを多量に供給できることも、初期放電遅れの抑制に寄与するものである。
さらに、被膜30中に酸化マグネシウムを含有させることにより、初期放電遅れの抑制及び周波数特性の向上に寄与することを、実験により見出した。
尚、初期放電開始電圧は、放電管を繰り返し動作させた場合における初回の放電開始電圧のことをいい、この初期放電開始電圧に続く２回目以降の放電開始電圧を追随放電開始電圧という。

図３は、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム及び酸化マグネシウムの混合物が含有された被膜30を放電電極部18の表面に形成して成る本考案の放電管10（気密外囲器16の直径６mm）と、比較例として臭化セシウム、チタン及びモリブデン酸カリウムの混合物が含有された被膜80を放電電極部68の表面に形成して成る従来の放電管60（気密外囲器66の直径６mm）における、暗中での放電回数と初期放電開始電圧との関係を示すグラフである。これら放電管は、何れも放電開始電圧が８００Ｖに設定されているものを用いており、この場合、初期放電開始電圧が１０００Ｖを越えると使用に適さないものとなる。
尚、本考案の放電管10は、臭化セシウムの粉末０．５ｇ、チタンの粉末０．５ｇ、モリブデン酸カリウムの粉末１ｇ、酸化マグネシウムの粉末１ｇの混合物をバインダー２０ｇ（珪酸ナトリウム３ｇ＋純水１７ｇ）に添加したものを、放電電極部18表面に塗布して被膜30を形成した。
従って、この場合の臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム、酸化マグネシウムの混合割合は、臭化セシウムが約１６．７重量％、チタンが約１６．７重量％、モリブデン酸カリウムが約３３．３重量％、酸化マグネシウムが約３３．３重量％と成されている。また、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム、酸化マグネシウムの混合物と、バインダーとの配合割合は、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム及び酸化マグネシウムの混合物が約１３重量％、バインダーが約８７重量％である。
また、比較例の放電管60は、酸化マグネシウムを使用しない点を除いては、本考案の放電管10と同一条件とした。

図３のグラフに示される通り、従来の放電管60の場合（図３のグラフＢ）には、放電回数が１０万回程度から初期放電開始電圧が徐々に上昇し、放電回数が５０万回になると、初期放電開始電圧が９００Ｖを越えている。
これに対し、本発明の放電管10の場合（図３のグラフＡ）には、放電回数が５０万回となっても初期放電開始電圧が殆ど一定であり、従って暗中においても放電遅れを生じることがなく長寿命化が実現されている。

また、本考案の放電管10は、短い周期で繰り返し動作させた場合の周波数特性にも優れている。
図４は、放電開始電圧が８００Ｖに設定されている本考案の放電管10を、周波数５５０Ｈｚ（約１．８ｍｓ）間隔で動作させた場合の放電開始電圧の推移を示すチャートであり、当該チャートに示される通り、本考案の放電管10は、放電開始電圧が８００Ｖで安定しており、周波数特性に優れていることがわかる。

図５乃至図８は、本考案に係る放電管10の変形例を示すものであり、該放電管10の変形例は、放電電極部18の表面に、略半球状の穴部29が多数形成されており、各穴部29内面に、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム及び酸化マグネシウムの混合物が含有された上記被膜30を形成した点に特徴を有するものであり、その他の構成は、上記放電管10と実質的に同一である。尚、本実施の形態においては、略半球状の穴部29は、４×４の合計１６個が、マトリクス状に配置形成されているが、これに限定されるものではない。

而して、放電電極部18の表面に、略半球状の穴部29を多数形成すると共に、各穴部29内面に、上記被膜30を形成した場合には、被膜30と放電電極部18との密着力が向上し、放電時の衝撃による被膜30のスパッタを抑制することができる。
また、放電電極部18の表面に形成した穴部29が「略半球状」であることから、被膜30の状態が安定化し、放電特性のバラツキを低減することができる。すなわち、穴部29を「略半球状」と成した場合には、穴部29の全方向から表面張力が均等に掛かり、その結果、被膜30が全方向に均等に形成されるため、被膜30の状態が安定化し、放電特性のバラツキを低減することができる。

本考案に係る放電管を示す概略断面図である。図１のＡ−Ａ概略断面図である。本考案に係る放電管と比較例の放電管における、放電回数と初期放電開始電圧との関係を示すグラフである。本考案に係る放電管を、周波数５５０Ｈｚ間隔で動作させた場合の放電開始電圧の推移を示すチャートである。本考案に係る放電管の変形例を示す概略断面図である。本考案に係る放電管の変形例の要部拡大断面図である。図５のＢ−Ｂ概略断面図である。本考案に係る放電管の変形例の放電電極部表面を示す拡大図である。従来の放電管を示す断面図である。

符号の説明

10 放電管
12 ケース部材
14 蓋部材
16 気密外囲器
18 放電電極部
22 放電間隙
26 微小放電間隙
28 トリガ放電膜
29 穴部
30 被膜

Claims

複数の放電電極を放電間隙を隔てて配置すると共に、これを放電ガスと共に気密外囲器内に封入してなる放電管において、上記放電電極の表面に、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム及び酸化マグネシウムの混合物が含有された被膜を形成したことを特徴とする放電管。
上記放電電極の表面に、略半球状の穴部を多数形成すると共に、該穴部内面に、上記被膜を形成したことを特徴とする請求項１に記載の放電管。
上記臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム及び酸化マグネシウムの混合割合は、臭化セシウムが１０〜７０重量％、チタンが１０〜７０重量％、モリブデン酸カリウムが１０〜７０重量％、酸化マグネシウムが１０〜７０重量％と成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電管。