JP3161710U - 放電管 - Google Patents
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Abstract
Description
この放電管60は、図10及び図11に示すように、平行配置された第1の電極62、第2の電極64、第3の電極66と、上記第1の電極62と第2の電極64間に挟まれた絶縁材料より成る第1の円筒管68、上記第2の電極64と第3の電極66間に挟まれた絶縁材料より成る第2の円筒管70より成る気密外囲器72を有している。
また、左右に配置された第1の電極62、第3の電極66は、気密外囲器72の中心に向けて突出して気密外囲器72内に配置される放電電極部76を備えており、第1の電極62及び第3の電極66の放電電極部76,76間には放電間隙78が形成されている。また、第1の電極62、第3の電極66の外側面には、窪み62b,66bが形成されている。
上記第1の電極62、第2の電極64、第3の電極66の周縁62a,64a,66aは、第1の円筒管68、第2の円筒管70の外周面68a,70aから外方へ張り出している。
上記気密外囲器72内には、所定の放電ガスが封入されている。
平行配置された第1の電極、第2の電極、第3の電極と、上記第1の電極と第2の電極間に挟まれた絶縁材料より成る第1の筒状体、上記第2の電極と第3の電極間に挟まれた絶縁材料より成る第2の筒状体より成る気密外囲器を有し、上記第2の電極に、第1の筒状体と第2の筒状体の内部空間同士を連通させる貫通孔を形成すると共に、上記第1の電極及び第3の電極に、気密外囲器の中心に向けて突出し、所定の放電間隙を設けて対向配置される放電電極部を形成し、さらに、上記気密外囲器内に放電ガスを封入して成る放電管であって、
上記第1の筒状体の内壁面に、後端が第1の電極と直接接続された第1のトリガ放電膜と、後端が第2の電極と直接接続された第2のトリガ放電膜を形成すると共に、第2の筒状体の内壁面に、後端が第3の電極と直接接続された第1のトリガ放電膜と、後端が第2の電極と直接接続された第2のトリガ放電膜を形成したことを特徴とする。
すなわち、第1の電極から第3の電極へ抜ける電圧が印加された場合には、第1の筒状体内の第1のトリガ放電膜の先端に電界が集中して電子が放出されて、第1のトリガ放電膜の先端と第2の電極間で沿面コロナ放電が生成されると共に、第2の筒状体内の第2のトリガ放電膜の先端に電界が集中して電子が放出されて、第2のトリガ放電膜の先端と第3の電極間で沿面コロナ放電が生成される。
また、第3の電極から第1の電極へ抜ける電圧が印加された場合には、第2の筒状体内の第1のトリガ放電膜の先端に電界が集中して電子が放出されて、第1のトリガ放電膜の先端と第2の電極間で沿面コロナ放電が生成されると共に、第1の筒状体内の第2のトリガ放電膜の先端に電界が集中して電子が放出されて、第2のトリガ放電膜の先端と第1の電極間で沿面コロナ放電が生成される。
本考案に係る放電管10は三極構造の放電管であり、平行配置された第1の電極12、第2の電極14、第3の電極16と、上記第1の電極12と第2の電極14間に挟まれたセラミック等の絶縁材料より成る略角筒状の第1の筒状体18と、上記第2の電極14と第3の電極16間に挟まれたセラミック等の絶縁材料より成る略角筒状の第2の筒状体20より成る気密外囲器22を有している。
尚、上記第1の電極12、第2の電極14、第3の電極16と、第1の円筒管18、第2の円筒管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、左右両端に配置された第1の電極12、第3の電極16は、気密外囲器22の中心に向けて突出し、その先端部26aが第2の電極14の貫通孔24内に挿入配置される円柱状の放電電極部26を備えている。
上記被膜27を、硝酸セシウム(CsNO3)、硝酸ルビジウム(RbNO3)、酸化マグネシウム(MgO)及びガラスで構成することにより、電圧印加時の放電応答性向上を図ることができる。
すなわち、硝酸セシウム及び硝酸ルビジウムは仕事関数が低く、インパルス電圧が印加された際の初期電子の放出が早いため応答性の向上に寄与するものである。
また、被膜27に酸化マグネシウムを含有させることにより、耐スパッタ性が向上すると共に、酸化マグネシウムは2次電子放出係数が高いため応答性の向上に寄与するものである。
さらに、被膜27にガラスを含有させると、ガラスの主成分である二酸化珪素(SiO2)は耐スパッタ性に優れているため、放電による放電電極部26の消耗を抑制することができる。尚、二酸化珪素を主成分とするガラス中に、耐スパッタ性に優れた酸化アルミニウム(Al2O3)を含有させても良く、また、仕事関数が低く電子放出特性に優れた酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化ナトリウム(Na2O)、酸化カリウム(K2O)を含有させても良い。
先ず、純水に珪酸ナトリウムを溶解させて成るバインダーと、硝酸セシウムの粉末、硝酸ルビジウムの粉末、酸化マグネシウムの粉末、ガラスの粉末を準備する。
次に、上記バインダー中に、硝酸セシウムの粉末、硝酸ルビジウムの粉末、酸化マグネシウムの粉末、ガラスの粉末を添加後、撹拌する。
次に、硝酸セシウムの粉末、硝酸ルビジウムの粉末、酸化マグネシウムの粉末、ガラスの粉末が添加された上記バインダーを、第1の電極12及び第3の電極16の先端面に塗布する。
その後、第1の電極12、第2の電極14、第3の電極16と第1の筒状体18、第2の筒状体20とを接合・封止して気密外囲器22を形成する工程において、加熱しつつ真空排気を行うと、上記加熱の過程で、バインダー中の水分が蒸発する。
以上の結果、第1の電極12及び第3の電極16の先端面に、硝酸セシウム、硝酸ルビジウム、酸化マグネシウム及びガラスが含有された被膜27が形成される。
また、第1の電極12、第3の電極16の外側面には、窪み12b,16bが形成されている。
上記第1の電極12、第2の電極14、第3の電極16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、図3〜図6に示すように、第1の電極12、第2の電極14、第3の電極16の外形は隅丸の略正四角形状と成されている。このように、本考案の放電管10にあっては、第1の電極12、第2の電極14、第3の電極16の周縁12a,14a,16aが、第1の筒状体18、第2の筒状体20の外壁面18a,20aから外方へ張り出すと共に、第1の電極12、第2の電極14、第3の電極16の外形は隅丸の略正四角形状と成されていることから、回路基板(図示省略)へ表面実装する際に放電管10が転がることを防止でき、実装作業を容易に行うことができる。
同様に、上記第2の筒状体20の内壁面20bにも、その後端が上記第3の電極16と直接接続された線状の第1のトリガ放電膜30と、その後端が上記第2の電極14と直接接続された線状の第2のトリガ放電膜32が複数形成されている。
尚、第1のトリガ放電膜30の先端、第2のトリガ放電膜32の先端は、第1の電極12、第2の電極14、第3の電極16の何れとも直接接続されることはなく、開放端となっている。
図1及び図6においては、第1のトリガ放電膜30、第2のトリガ放電膜32を第2の筒状体20の内壁面20bにおいて90度の等間隔で4本形成した場合が例示されている。図示は省略するが、第1の筒状体18の内壁面18bにおいても、第1のトリガ放電膜30、第2のトリガ放電膜32は90度の等間隔で4本形成されている。
また、第1の筒状体18の内壁面18bに形成された第1のトリガ放電膜30と、第2の筒状体20の内壁面20bに形成された第2のトリガ放電膜32とが同一平面上に配置され、第2の筒状体20の内壁面20bに形成された第1のトリガ放電膜30と、第1の筒状体18の内壁面18bに形成された第2のトリガ放電膜32とが同一平面上に配置されている(図1参照)。
この場合、ネオン、アルゴン、水素の混合割合は、ネオンを40〜80体積%、アルゴンを5〜50体積%、水素を1〜50体積%と成すと共に、気密外囲器22内への封入ガス圧を25〜100kPaと成すのが、電圧印加時の放電応答性向上の観点から好ましい。
上記ネオンとアルゴンはペニング効果により効率良く電離を行うと共に、水素は電離電圧が低いため、放電応答性の向上に寄与するものである。
尚、上記の通り、第2の電極14の貫通孔24内に挿入される第1の電極12及び第3の電極16の放電電極部26の挿入長L(図1参照)を、放電間隙28の間隙長の2倍以上に設定すれば、放電間隙28が貫通孔24内部における電界の高い位置に配置されるため、放電応答性の向上に寄与する。
この結果、第1の電極12から第3の電極16へ抜ける電圧が印加された場合には、第1の筒状体18内の第1のトリガ放電膜30の先端に電界が集中して電子が放出されて、第1のトリガ放電膜30の先端と第2の電極14間で沿面コロナ放電が生成されると共に、第2の筒状体20内の第2のトリガ放電膜32の先端に電界が集中して電子が放出されて、第2のトリガ放電膜32の先端と第3の電極16間で沿面コロナ放電が生成される。
また、第3の電極16から第1の電極12へ抜ける電圧が印加された場合には、第2の筒状体20内の第1のトリガ放電膜30の先端に電界が集中して電子が放出されて、第1のトリガ放電膜30の先端と第2の電極14間で沿面コロナ放電が生成されると共に、第1の筒状体18内の第2のトリガ放電膜32の先端に電界が集中して電子が放出されて、第2のトリガ放電膜32の先端と第1の電極12間で沿面コロナ放電が生成される。
このように、第1の筒状体18の内壁面18bに形成された第1のトリガ放電膜30と、第2の筒状体20の内壁面20bに形成された第2のトリガ放電膜32とを同一平面上に配置すると共に、第2の筒状体20の内壁面20bに形成された第1のトリガ放電膜30と、第1の筒状体18の内壁面18bに形成された第2のトリガ放電膜32とを同一平面上に配置することにより、第1の電極12から第3の電極16へ抜ける電圧が印加される場合、及び第3の電極16から第1の電極12へ抜ける電圧が印加される場合の何れの場合においても、第1の筒状体18内及び第2の筒状体20内で沿面コロナ放電を生成できるので、放電応答性を向上させることができる。
本考案の放電管10は、被膜27中の硝酸セシウムが2.54重量%、硝酸ルビジウムが7.61重量%、酸化マグネシウムが10.15重量%、ガラスが1.02重量%であり、また、ネオン70体積%、アルゴン10体積%、水素20体積%より成る放電ガスを38.6kPaのガス圧で封入したものを用いた。
一方、従来の放電管60は、ネオン55体積%、アルゴン15体積%、クリプトン30体積%より成る放電ガスを119.7kPaのガス圧で封入したものを用いた。
本考案の放電管10と従来の放電管60に1kV、2kV、4kV、6kV、8kV、10kV、12kVのインパルス電圧(1.2/50μs)を印加した際のインパルス放電開始電圧を測定した。
尚、図8においては、上記穴部34を断面台形状に形成しているが、これに限定されるものではなく、断面方形状や断面円形状に被膜27を形成しても勿論良い。
本考案に係る放電管10の変形例にあっては、放電電極部26の表面に穴部34を形成し、該穴部34内面に被膜27を形成したことにより、被膜27と放電電極部26との密着力が向上し、放電時の衝撃による被膜27のスパッタを抑制することができる。
12 第1の電極
12a 第1の電極の周縁
14 第2の電極
14a 第2の電極の周縁
16 第3の電極
16a 第3の電極の周縁
18 第1の筒状体
18a 第1の筒状体の外壁面
18b 第1の筒状体の内壁面
20 第2の筒状体
20a 第2の筒状体の外壁面
20b 第2の筒状体の内壁面
22 気密外囲器
24 貫通孔
26 放電電極部
26a 放電電極部の先端部
27 被膜
28 放電間隙
30 第1のトリガ放電膜
32 第2のトリガ放電膜
34 穴部
Claims (2)
- 平行配置された第1の電極、第2の電極、第3の電極と、上記第1の電極と第2の電極間に挟まれた絶縁材料より成る第1の筒状体、上記第2の電極と第3の電極間に挟まれた絶縁材料より成る第2の筒状体より成る気密外囲器を有し、上記第2の電極に、第1の筒状体と第2の筒状体の内部空間同士を連通させる貫通孔を形成すると共に、上記第1の電極及び第3の電極に、気密外囲器の中心に向けて突出し、所定の放電間隙を設けて対向配置される放電電極部を形成し、さらに、上記気密外囲器内に放電ガスを封入して成る放電管であって、
上記第1の筒状体の内壁面に、後端が第1の電極と直接接続された第1のトリガ放電膜と、後端が第2の電極と直接接続された第2のトリガ放電膜を形成すると共に、第2の筒状体の内壁面に、後端が第3の電極と直接接続された第1のトリガ放電膜と、後端が第2の電極と直接接続された第2のトリガ放電膜を形成したことを特徴とする放電管。 - 上記第1の筒状体の内壁面に形成された第1のトリガ放電膜と、第2の筒状体の内壁面に形成された第2のトリガ放電膜とを同一平面上に配置すると共に、第2の筒状体の内壁面に形成された第1のトリガ放電膜と、第1の筒状体の内壁面に形成された第2のトリガ放電膜とを同一平面上に配置したことを特徴とする請求項1に記載の放電管。
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