JP3718142B2

JP3718142B2 - Discharge tube

Info

Publication number: JP3718142B2
Application number: JP2001189077A
Authority: JP
Inventors: 孝一今井; 諭史堀
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2021-06-22
Also published as: JP2003007420A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は放電管に係り、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。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すように、この種の従来の放電管60は、両端が開口したセラミック等の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で気密に閉塞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、上記放電電極部68の表面には、放電電極部68，68間における放電生成を良好にするため、炭酸塩（ＢａＣＯ_３）や三元炭酸塩（［Ｂｓ・Ｓｒ・Ｃａ］ＣＯ_３）を主成分とする被膜74が形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記放電管60をスイッチングスパークギャップとして使用した場合、高圧放電ランプ等に安定的に点灯用の定電圧を供給する必要があるため、当該放電管60は、図示しないコンデンサからの高電圧パルス（数百Ｈｚ以上）を受けて、数ｍｓという短い間隔で一定の放電開始電圧で動作することが求められる。しかしながら、上記被膜74を炭酸塩（ＢａＣＯ_３）や三元炭酸塩（［Ｂｓ・Ｓｒ・Ｃａ］ＣＯ_３）を主成分とする材料で構成した従来の放電管60の場合には、周波数１００Ｈｚ（１０ｍｓ）程度の間隔で動作させた場合にあっても、その放電開始電圧が一定せず、大きなバラツキが生じていた。すなわち、図５は、上記被膜74を炭酸塩（ＢａＣＯ_３）で構成し、その放電開始電圧が１０００Ｖに設定されている従来の放電管60を、周波数１００Ｈｚ（１０ｍｓ）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、従来の放電管60にあっては放電開始電圧が定格の１０００Ｖで安定することがなく、放電毎に大きくバラツキが生じている。
【０００４】
また、上記放電管60をガスアレスタとして使用した場合、印加されるサージ電圧の立ち上がり時間が早いと、サージ電圧が印加される度毎に、その放電開始電圧に変動を生じる、いわゆる放電開始電圧の「ゆらぎ」が大きくなり、この結果、所定のサージ吸収機能を果たすことができないという問題を生じていた。
【０００５】
この発明は、従来の上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、短い間隔で動作させた場合や立ち上がり時間の早いサージ電圧が印加された場合においても、安定した放電開始電圧の得られる放電管を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、放電電極の表面に形成する被膜の組成材料について種々検討を試みた結果、アルカリヨウ化物が放電開始電圧の安定に極めて効果的であることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【０００７】
すなわち、本発明に係る放電管は、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、アルカリヨウ化物が含有された被膜を形成すると共に、該被膜中に、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）、臭化ルビジウム（ＲｂＢｒ）、臭化ニッケル（ＮｉＢｒ _２）、臭化インジウム（ＩｎＢｒ _３）、臭化コバルト（ＣｏＢｒ _２）、臭化鉄（ＦｅＢｒ _２、ＦｅＢｒ _３）、塩化バリウム（ＢａＣｌ）、フッ化バリウム（ＢａＦ）、酸化イットリウム（Ｙ _２Ｏ _３）、塩化イットリウム（ＹＣｌ _２）、フッ化イットリウム（ＹＦ _３）、モリブデン酸カリウム（Ｋ _２ＭｏＯ _４）、タングステン酸カリウム（Ｋ _２ＷＯ _４）、クロム酸セシウム（Ｃｓ _２ＣｒＯ _４）、酸化プラセオジウム（Ｐｒ _６Ｏ _１１）、チタン酸カリウム（Ｋ _２Ｔｉ _４Ｏ _９）の１種類以上を添加したことを特徴とする。
【０００８】
上記アルカリヨウ化物としては、例えば、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、ヨウ化ルビジウム（ＲｂＩ）の単体又は混合物が該当する。
【０００９】
本発明に係る放電管にあっては、放電電極の表面に、放電開始電圧の安定に効果的なアルカリヨウ化物の含有された被膜を形成したので、数ｍｓという短い間隔で動作させた場合や立ち上がり時間の早いサージ電圧が印加された場合においても、常に安定した放電開始電圧を得ることができる。
【００１０】
また、本発明の放電管は、上記被膜中に、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）、臭化ルビジウム（ＲｂＢｒ）、臭化ニッケル（ＮｉＢｒ_２）、臭化インジウム（ＩｎＢｒ_３）、臭化コバルト（ＣｏＢｒ_２）、臭化鉄（ＦｅＢｒ_２、ＦｅＢｒ_３）、塩化バリウム（ＢａＣｌ）、フッ化バリウム（ＢａＦ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、塩化イットリウム（ＹＣｌ_２）、フッ化イットリウム（ＹＦ_３）、モリブデン酸カリウム（Ｋ_２ＭｏＯ_４）、タングステン酸カリウム（Ｋ_２ＷＯ_４）、クロム酸セシウム（Ｃｓ_２ＣｒＯ_４）、酸化プラセオジウム（Ｐｒ_６Ｏ_１１）、チタン酸カリウム（Ｋ_２Ｔｉ_４Ｏ_９）の１種類以上を添加したことにより、より一層、放電管の放電開始電圧の安定化を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る放電管10は、図１に示すように、両端が開口したセラミック等の絶縁材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で気密に閉塞することによって気密外囲器16を形成し、該気密外囲器16内に、所定の放電ガスを封入してなる。
【００１２】
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。
また、上記ケース部材12の内壁面24には、微小放電間隙26を隔てて対向配置されて一対のトリガ放電膜28，28が、複数組形成されている。該トリガ放電膜28は、カーボン系材料等の導電性材料で構成されている。一対のトリガ放電膜28，28の内、一方のトリガ放電膜28は、一方の放電電極部18と電気的に接続され、他方のトリガ放電膜28は、他方の放電電極部18と電気的に接続されている。
【００１３】
上記放電電極部18の表面には、アルカリヨウ化物が含有された絶縁性の被膜30が形成されている。この被膜30は、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、ヨウ化ルビジウム（ＲｂＩ）等のアルカリヨウ化物の単体又は混合物を、珪酸ナトリウム溶液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、アルカリヨウ化物の単体又は混合物が０．０１〜７０重量％、バインダーが９９．９９〜３０重量％の配合割合で混合される。また、バインダー中の珪酸ナトリウム溶液と純水との配合割合は、珪酸ナトリウム溶液が０．０１〜７０重量％、純水が９９．９９〜３０重量％となされる。
【００１４】
また、上記被膜30中に、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）、臭化ルビジウム（ＲｂＢｒ）、臭化ニッケル（ＮｉＢｒ_２）、臭化インジウム（ＩｎＢｒ_３）、臭化コバルト（ＣｏＢｒ_２）、臭化鉄（ＦｅＢｒ_２、ＦｅＢｒ_３）等の臭化物の１種類以上を添加すると、より一層、放電管10の放電開始電圧の安定化を図ることができる。
尚、塩化バリウム（ＢａＣｌ）、フッ化バリウム（ＢａＦ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、塩化イットリウム（ＹＣｌ_２）、フッ化イットリウム（ＹＦ_３）、モリブデン酸カリウム（Ｋ_２ＭｏＯ_４）、タングステン酸カリウム（Ｋ_２ＷＯ_４）、クロム酸セシウム（Ｃｓ_２ＣｒＯ_４）、酸化プラセオジウム（Ｐｒ_６Ｏ_１１）、チタン酸カリウム（Ｋ_２Ｔｉ_４Ｏ_９）の１種類以上を、上記臭化物と共に、或いは上記臭化物以外に、上記被膜30中に添加しても、放電管10の放電開始電圧の安定化に寄与する。
これら物質は、上記アルカリヨウ化物の単体又は混合物とバインダーとの混合物中に、０．０１〜１０重量％の配合割合で添加される。
【００１５】
上記気密外囲器16内に封入する放電ガスとしては、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。
尚、放電ガス中に、ハロゲン、Ｈ_２、ＳＦ_６、ＣＯ_２、Ｏ_２、Ｈｇ等の負極性ガスを混合することにより、放電が持続する続流現象を防止することができる。すなわち、放電管10が高周波数で使用される場合には、放電時に生成されたイオンが大量に残留し、斯かる残留イオンによって続流が誘発され易くなるが、上記負極性ガスを混合すると、イオンの再結合が起こり電荷が消滅するため、続流の発生を効果的に防止できるのである。例えば、放電ガスがアルゴンの場合、残留イオンとしてＡｒ^＋が生成されるが、負極性ガスとして例えばＨ_２を混合すると、Ｈが電子を付着して負イオンＨ⁻となり、この結果、正イオンＡｒ^＋と負イオンＨ⁻が再結合して電荷が消滅することとなる。
以上のことから、気密外囲器16に封入する放電ガスとしては、アルゴンとＨ_２の混合ガス、アルゴンとＣＯ_２の混合ガス、アルゴンとＳＦ_６の混合ガス、窒素ガスとＨ_２の混合ガス、窒素ガスとＣＯ_２の混合ガス、窒素ガスとＳＦ_６の混合ガスが好ましい。この場合、混合する負極性ガス（Ｈ_２、ＣＯ_２、ＳＦ_６）は、封入する放電ガスに対して、１〜５０体積％となされる。尚、負極性ガスとして質量の小さいＨ_２を用いた場合には、放電電極部18に衝突した際の衝撃が小さいため、放電電極部18のスパッタ量を少なくすることができる。
【００１６】
上記構成を備えた本発明の放電管10の放電電極部18，18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28，28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。本発明の放電管10においては、微小放電間隙26に生ずる元来応答速度の速い沿面コロナ放電をトリガ放電として利用するものであるため、高い応答性を実現できるものである。
【００１７】
本発明の放電管10にあっては、放電電極部18の表面に、放電開始電圧の安定に効果的なアルカリヨウ化物の含有された被膜30を形成したので、当該放電管10をスイッチングスパークギャップとして使用した場合、図示しないコンデンサからの高電圧パルス（数百Ｈｚ以上）を受けて、数ｍｓという短い間隔で常に一定の放電開始電圧で安定的に動作することが可能になる。
すなわち、図２は、ヨウ化カリウムの含有された被膜30を放電電極部18の表面に形成し、その放電開始電圧が１０００Ｖに設定されている放電管10を、周波数１０００Ｈｚ（１ｍｓ）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、この放電管10にあっては、放電開始電圧が常に定格の１０００Ｖ程度で安定していることがわかる。尚、本発明に係る放電管10を周波数１０００Ｈｚ（１ｍｓ）以下の間隔、例えば４００Ｈｚ（２．５ｍｓ）等で動作させた場合にあっても、安定した放電開始電圧が得られることは云うまでもない。
【００１８】
また、本発明の放電管10をガスアレスタとして使用した場合、立ち上がり時間の早いサージ電圧が印加された場合であっても、その放電開始電圧に変動を生じる、いわゆる放電開始電圧の「ゆらぎ」を生じにくく、一定の放電開始電圧で安定的に動作することが可能である。
すなわち、放電開始電圧の「ゆらぎ」現象は、サージ電圧が放電管10に印加された際に、放電の種火としての初期電子やイオンが、放電ガス分子に衝突してこれをイオンと電子に電離させるα効果、電離されたイオンが放電電極部18表面の被膜30に衝突して二次電子を放出させる二次電子放出作用（γ効果）が安定的に行われないことから生じる現象である。
しかしながら、本発明にあっては、上記被膜30に含有されたアルカリヨウ化物が放電ガス分子をイオン化させ易い性質を有しているため、気密外囲器16内には多量のイオンが存在し、この結果、安定したα効果及び二次電子放出作用（γ効果）を示すことから、放電開始電圧の「ゆらぎ」を生じにくいものとなっているのである。
【００１９】
また、本発明者は、図３に示すように、本発明の放電管10と従来の放電管60に関して、放電回数と放電開始電圧との関係について実験を行った。その結果、従来の放電管60の場合には、放電回数が約５万回を越えると放電開始電圧が急激に低下して使用できなくなるのに対し、本発明の放電管10の場合には、放電回数が約２００万回となっても放電開始電圧に大きな変化はなかった。このように、放電電極部18の表面にヨウ化カリウムの含有された被膜30を形成することにより、放電管10の長寿命化も実現される。
【００２０】
【発明の効果】
本発明に係る放電管にあっては、放電電極の表面に、放電開始電圧の安定に効果的なアルカリヨウ化物の含有された被膜を形成したので、数ｍｓという短い間隔で動作させた場合や立ち上がり時間の早いサージ電圧が印加された場合においても、常に安定した放電開始電圧を得ることができる。
また、本発明の放電管は、上記被膜中に、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）、臭化ルビジウム（ＲｂＢｒ）、臭化ニッケル（ＮｉＢｒ _２）、臭化インジウム（ＩｎＢｒ _３）、臭化コバルト（ＣｏＢｒ _２）、臭化鉄（ＦｅＢｒ _２、ＦｅＢｒ _３）、塩化バリウム（ＢａＣｌ）、フッ化バリウム（ＢａＦ）、酸化イットリウム（Ｙ _２Ｏ _３）、塩化イットリウム（ＹＣｌ _２）、フッ化イットリウム（ＹＦ _３）、モリブデン酸カリウム（Ｋ _２ＭｏＯ _４）、タングステン酸カリウム（Ｋ _２ＷＯ _４）、クロム酸セシウム（Ｃｓ _２ＣｒＯ _４）、酸化プラセオジウム（Ｐｒ _６Ｏ _１１）、チタン酸カリウム（Ｋ _２Ｔｉ _４Ｏ _９）の１種類以上を添加したことにより、より一層、放電管の放電開始電圧の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放電管を示す断面図である。
【図２】本発明に係る放電管を、周波数１０００Ｈｚ（１ｍｓ）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。
【図３】本発明の放電管と従来の放電管における、放電回数と放電開始電圧との関係を示すグラフである。
【図４】従来の放電管を示す断面図である。
【図５】従来の放電管を、周波数１００Ｈｚ（１０ｍｓ）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。
【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
30 被膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge tube, in particular, as a switching spark gap for supplying a constant voltage for lighting or ignition to a high-pressure discharge lamp such as a metal halide lamp of a projector or an automobile, or an ignition plug of a gas cooker, Or it is related with the discharge tube which can be used conveniently as a gas arrester (lightning arrester) for absorbing a surge voltage.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 4, a conventional discharge tube 60 of this type includes a pair of lid members 64 that serve as discharge electrodes at both ends of a cylindrical case member 62 made of an insulating material such as ceramic that is open at both ends. , 64 is hermetically closed to form a hermetic envelope 66, and discharge gas is sealed in the hermetic envelope 66.
The lid member 64 includes a planar discharge electrode portion 68 that protrudes largely toward the center of the hermetic envelope 66, and a joint portion 70 that contacts the end surface of the case member 62. A predetermined discharge gap 72 is formed between the portions 68 and 68.
Further, on the surface of the discharge electrode portion 68, carbonate (BaCO ₃ ) or ternary carbonate ([Bs · Sr · Ca] CO ₃ ) is used in order to improve discharge generation between the discharge electrode portions 68 and 68. Is formed as a main component.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the discharge tube 60 is used as a switching spark gap, it is necessary to stably supply a constant voltage for lighting to a high-pressure discharge lamp or the like. Therefore, the discharge tube 60 has a high voltage pulse from a capacitor (not shown). In response to (several hundred Hz or more), it is required to operate at a constant discharge start voltage at short intervals of several ms. However, in the case of the conventional discharge tube 60 in which the coating 74 is made of a material mainly composed of carbonate (BaCO ₃ ) or ternary carbonate ([Bs · Sr · Ca] CO ₃ ), the frequency is 100 Hz ( Even when the operation is performed at intervals of about 10 ms), the discharge start voltage is not constant and a large variation occurs. That is, FIG. 5 shows a case where a conventional discharge tube 60 in which the coating film 74 is made of carbonate (BaCO ₃ ) and the discharge start voltage is set to 1000 V is operated at a frequency of 100 Hz (10 ms). It is a chart showing the transition of the discharge start voltage, and as shown in the chart, in the conventional discharge tube 60, the discharge start voltage is not stabilized at the rated 1000 V, and there is a large variation for each discharge. .
[0004]
In addition, when the discharge tube 60 is used as a gas arrester, if the rise time of the applied surge voltage is fast, the discharge start voltage varies every time the surge voltage is applied. As a result, the “fluctuation” is increased, and as a result, there is a problem that a predetermined surge absorbing function cannot be achieved.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to start stable discharge even when operated at short intervals or when a surge voltage with a fast rise time is applied. It is to realize a discharge tube capable of obtaining a voltage.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of various investigations on the composition material of the coating film formed on the surface of the discharge electrode, the present inventor found that alkali iodide is extremely effective for stabilizing the discharge starting voltage, and completed the present invention. It is a thing.
[0007]
That is, the discharge tube according to the present invention is a discharge tube in which a plurality of discharge electrodes are arranged with a discharge gap and enclosed in a hermetic envelope together with a discharge gas, on the surface of the discharge electrode, A film containing an alkali iodide is formed, and in the film, cesium bromide (CsBr), rubidium bromide (RbBr), nickel bromide (NiBr ₂ ), indium bromide (InBr ₃ ), bromide Cobalt (CoBr ₂ ), iron bromide (FeBr ₂ , FeBr ₃ ), barium chloride (BaCl), barium fluoride (BaF), yttrium oxide (Y ₂ O ₃ ), yttrium chloride (YCl ₂ ), yttrium fluoride ( YF ₃ ), potassium molybdate (K ₂ MoO ₄ ), potassium tungstate (K ₂ WO ₄ ), cesium chromate (Cs ₂ CrO) ₄ ), one or more kinds of praseodymium oxide (Pr ₆ O ₁₁ ) and potassium titanate (K ₂ Ti ₄ O ₉ ) are added.
[0008]
Examples of the alkali iodide include potassium iodide (KI), sodium iodide (NaI), cesium iodide (CsI), and rubidium iodide (RbI) alone or in a mixture.
[0009]
In the discharge tube according to the present invention, a film containing alkali iodide that is effective for stabilizing the discharge starting voltage is formed on the surface of the discharge electrode. Even when a surge voltage with a fast rise time is applied, a stable discharge start voltage can always be obtained.
[0010]
In the discharge tube of the present invention, cesium bromide (CsBr), rubidium bromide (RbBr), nickel bromide (NiBr ₂ ), indium bromide (InBr ₃ ), cobalt bromide (CoBr ₂₎ ), Iron bromide (FeBr ₂ , FeBr ₃ ), barium chloride (BaCl), barium fluoride (BaF), yttrium oxide (Y ₂ O ₃ ), yttrium chloride (YCl ₂ ), yttrium fluoride (YF ₃ ), Potassium molybdate (K ₂ MoO ₄ ), potassium tungstate (K ₂ WO ₄ ), cesium chromate (Cs ₂ CrO ₄ ), praseodymium oxide (Pr ₆ O ₁₁ ), potassium titanate (K ₂ Ti ₄ O ₉ ) By adding one or more of the above, it is possible to further stabilize the discharge start voltage of the discharge tube.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, a discharge tube 10 according to the present invention includes a pair of lid members 14 that serve as discharge electrodes at both ends of a cylindrical case member 12 made of an insulating material such as ceramic that is open at both ends. An airtight envelope 16 is formed by airtightly closing at 14, and a predetermined discharge gas is sealed in the airtight envelope 16.
[0012]
The lid member 14 includes a planar discharge electrode portion 18 projecting greatly toward the center of the hermetic envelope 16, and a joint portion 20 in contact with the end surface of the case member 12. A predetermined discharge gap 22 is formed between the discharge electrode portions 18 and 18.
A plurality of pairs of trigger discharge films 28, 28 are formed on the inner wall surface 24 of the case member 12 so as to face each other with a minute discharge gap 26 therebetween. The trigger discharge film 28 is made of a conductive material such as a carbon-based material. Of the pair of trigger discharge films 28, 28, one trigger discharge film 28 is electrically connected to one discharge electrode portion 18, and the other trigger discharge film 28 is electrically connected to the other discharge electrode portion 18. It is connected.
[0013]
On the surface of the discharge electrode portion 18, an insulating film 30 containing alkali iodide is formed. This coating 30 is made of a simple substance or a mixture of alkali iodides such as potassium iodide (KI), sodium iodide (NaI), cesium iodide (CsI), rubidium iodide (RbI), etc., from a sodium silicate solution and pure water. It can be formed by applying to the surface of the discharge electrode portion 18 what is added to the binder.
In this case, the alkali iodide alone or a mixture is mixed at a blending ratio of 0.01 to 70% by weight, and the binder is 99.99 to 30% by weight. Moreover, the compounding ratio of the sodium silicate solution and the pure water in the binder is 0.01 to 70% by weight for the sodium silicate solution and 99.99 to 30% by weight for the pure water.
[0014]
Further, in the coating film 30, cesium bromide (C s Br), rubidium bromide (RbBr), nickel bromide (NiBr ₂ ), indium bromide (InBr ₃ ), cobalt bromide (CoBr ₂ ), bromide When one or more kinds of bromides such as iron (FeBr ₂ , FeBr ₃ ) are added, the discharge start voltage of the discharge tube 10 can be further stabilized.
In addition, barium chloride (BaCl), barium fluoride (BaF), yttrium oxide (Y ₂ O ₃ ), yttrium chloride (YCl ₂ ), yttrium fluoride (YF ₃ ), potassium molybdate (K ₂ MoO ₄ ), tungsten One or more of potassium acid (K ₂ WO ₄ ), cesium chromate (Cs ₂ CrO ₄ ), praseodymium oxide (Pr ₆ O ₁₁ ), potassium titanate (K ₂ Ti ₄ O ₉ ) together with the bromide, or In addition to the bromide, addition to the coating 30 also contributes to stabilization of the discharge start voltage of the discharge tube 10.
These substances are added at a blending ratio of 0.01 to 10% by weight in the alkali iodide alone or a mixture of the mixture and the binder.
[0015]
The discharge gas sealed in the hermetic envelope 16 corresponds to a rare gas such as argon, neon, helium, xenon, or an inert gas such as nitrogen gas or a mixed gas.
In addition, by mixing a negative gas such as halogen, H ₂ , SF ₆ , CO ₂ , O ₂ , or Hg in the discharge gas, it is possible to prevent a continuation phenomenon in which the discharge continues. That is, when the discharge tube 10 is used at a high frequency, a large amount of ions generated at the time of discharge remain, and a continuity is easily induced by such residual ions. Since recombination of ions occurs and charges disappear, it is possible to effectively prevent generation of a continuation flow. For example, when the discharge gas is argon, Ar ⁺ is generated as residual ions, but when H ₂ is mixed as the negative gas, for example, H attaches electrons and becomes negative ions H ⁻ , resulting in positive ions Ar ⁺ And the negative ion H ⁻ are recombined and the charge disappears.
From the above, the discharge gas sealed in the hermetic envelope 16 includes a mixed gas of argon and H _2, a mixed gas of argon and CO _2, a mixed gas of argon and SF _{6, and} a mixed gas of nitrogen gas and H ₂ . A mixed gas of nitrogen gas and CO _{2 and} a mixed gas of nitrogen gas and SF ₆ are preferable. In this case, the negative polarity gas (H ₂ , CO ₂ , SF ₆ ) to be mixed is 1 to 50% by volume with respect to the enclosed discharge gas. When H ₂ having a small mass is used as the negative gas, since the impact when colliding with the discharge electrode portion 18 is small, the sputtering amount of the discharge electrode portion 18 can be reduced.
[0016]
When a voltage equal to or higher than the discharge start voltage of the discharge tube 10 is applied between the discharge electrode portions 18 and 18 of the discharge tube 10 of the present invention having the above-described configuration, the minute discharge gap 26 between the trigger discharge films 28 and 28 is applied. As a result, the electric field concentrates, and electrons are emitted into the minute discharge gap 26 to generate creeping corona discharge as a trigger discharge. Next, this creeping corona discharge shifts to glow discharge due to an electron priming effect. Then, the glow discharge is transferred to the discharge gap 22 between the discharge electrode portions 18 and 18, and the arc discharge is performed as the main discharge. In the discharge tube 10 of the present invention, a creeping corona discharge that is originally generated in the minute discharge gap 26 and has a high response speed is used as a trigger discharge, so that high responsiveness can be realized.
[0017]
In the discharge tube 10 of the present invention, the coating 30 containing an alkali iodide effective for stabilizing the discharge starting voltage is formed on the surface of the discharge electrode portion 18, so that the discharge spark tube 10 is connected to the switching spark gap. , When receiving a high voltage pulse (several hundreds Hz or more) from a capacitor (not shown), it becomes possible to always operate stably at a constant discharge start voltage at a short interval of several ms.
That is, in FIG. 2, the discharge tube 10 in which the coating 30 containing potassium iodide is formed on the surface of the discharge electrode portion 18 and the discharge start voltage is set to 1000 V is operated at a frequency of 1000 Hz (1 ms). In this discharge tube 10, the discharge start voltage is always stable at a rated value of about 1000 V, as shown in the chart. It should be noted that a stable discharge start voltage can be obtained even when the discharge tube 10 according to the present invention is operated at a frequency of 1000 Hz (1 ms) or less, for example, 400 Hz (2.5 ms). Absent.
[0018]
In addition, when the discharge tube 10 of the present invention is used as a gas arrester, even when a surge voltage with a fast rise time is applied, a so-called “fluctuation” of the discharge start voltage that fluctuates in the discharge start voltage is generated. It is difficult to occur and can stably operate at a constant discharge start voltage.
That is, when the surge voltage is applied to the discharge tube 10, the initial electrons and ions as a discharge igniter collide with the discharge gas molecules and turn them into ions and electrons. This is a phenomenon that occurs because the α effect that causes ionization and the secondary electron emission action (γ effect) that causes ionized ions to collide with the coating 30 on the surface of the discharge electrode portion 18 to emit secondary electrons are not performed stably. .
However, in the present invention, since the alkali iodide contained in the coating 30 has the property of easily ionizing the discharge gas molecules, a large amount of ions are present in the hermetic envelope 16, As a result, since the stable α effect and secondary electron emission effect (γ effect) are exhibited, the “fluctuation” of the discharge start voltage is less likely to occur.
[0019]
Further, as shown in FIG. 3, the inventor conducted an experiment on the relationship between the number of discharges and the discharge start voltage for the discharge tube 10 of the present invention and the conventional discharge tube 60. As a result, in the case of the conventional discharge tube 60, when the number of discharges exceeds about 50,000 times, the discharge start voltage rapidly decreases and cannot be used, whereas in the case of the discharge tube 10 of the present invention, Even when the number of discharges was about 2 million, there was no significant change in the discharge start voltage. Thus, by forming the coating 30 containing potassium iodide on the surface of the discharge electrode portion 18, the life of the discharge tube 10 can be extended.
[0020]
【The invention's effect】
In the discharge tube according to the present invention, a film containing alkali iodide that is effective for stabilizing the discharge starting voltage is formed on the surface of the discharge electrode. Even when a surge voltage with a fast rise time is applied, a stable discharge start voltage can always be obtained.
In the discharge tube of the present invention, cesium bromide (CsBr), rubidium bromide (RbBr), nickel bromide (NiBr ₂ ), indium bromide (InBr ₃ ), cobalt bromide (CoBr ₂₎ ), Iron bromide (FeBr ₂ , FeBr ₃ ), barium chloride (BaCl), barium fluoride (BaF), yttrium oxide (Y ₂ O ₃ ), yttrium chloride (YCl ₂ ), yttrium fluoride (YF ₃ ), Potassium molybdate (K ₂ MoO ₄ ), potassium tungstate (K ₂ WO ₄ ), cesium chromate (Cs ₂ CrO ₄ ), praseodymium oxide (Pr ₆ O ₁₁ ), potassium titanate (K ₂ Ti ₄ O ₉ ) By adding one or more of the above, it is possible to further stabilize the discharge start voltage of the discharge tube.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a discharge tube according to the present invention.
FIG. 2 is a chart showing the transition of the discharge start voltage when the discharge tube according to the present invention is operated at a frequency of 1000 Hz (1 ms).
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the number of discharges and the discharge start voltage in the discharge tube of the present invention and a conventional discharge tube.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional discharge tube.
FIG. 5 is a chart showing a transition of a discharge start voltage when a conventional discharge tube is operated at a frequency of 100 Hz (10 ms).
[Explanation of symbols]
10 discharge tube
12 Case material
14 Lid member
16 Airtight envelope
18 Discharge electrode
22 Discharge gap
26 Micro discharge gap
28 Trigger discharge membrane
30 coating

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、アルカリヨウ化物が含有された被膜を形成すると共に、該被膜中に、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）、臭化ルビジウム（ＲｂＢｒ）、臭化ニッケル（ＮｉＢｒIn a discharge tube in which a plurality of discharge electrodes are arranged with a discharge gap and sealed together with a discharge gas in an airtight envelope, a film containing alkali iodide is formed on the surface of the discharge electrode. In addition, in the coating, cesium bromide (CsBr), rubidium bromide (RbBr), nickel bromide (NiBr) _２2 ）、臭化インジウム（ＩｎＢｒ), Indium bromide (InBr) _３3 ）、臭化コバルト（ＣｏＢｒ), Cobalt bromide (CoBr) _２2 ）、臭化鉄（ＦｅＢｒ), Iron bromide (FeBr) _２2 、ＦｅＢｒ, FeBr _３3 ）、塩化バリウム（ＢａＣｌ）、フッ化バリウム（ＢａＦ）、酸化イットリウム（Ｙ), Barium chloride (BaCl), barium fluoride (BaF), yttrium oxide (Y _２2 ＯO _３3 ）、塩化イットリウム（ＹＣｌ), Yttrium chloride (YCl) _２2 ）、フッ化イットリウム（ＹＦ), Yttrium fluoride (YF) _３3 ）、モリブデン酸カリウム（Ｋ), Potassium molybdate (K _２2 ＭｏＯMoO _４4 ）、タングステン酸カリウム（Ｋ), Potassium tungstate (K _２2 ＷＯWO _４4 ）、クロム酸セシウム（Ｃｓ), Cesium chromate (Cs _２2 ＣｒＯCrO _４4 ）、酸化プラセオジウム（Ｐｒ), Praseodymium oxide (Pr) _６6 ＯO _１１11 ）、チタン酸カリウム（Ｋ), Potassium titanate (K _２2 ＴｉTi _４4 ＯO _９9 ）の１種類以上を添加したことを特徴とする放電管。A discharge tube characterized by adding one or more of the following.

上記アルカリヨウ化物が、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、ヨウ化ルビジウム（ＲｂＩ）の単体又は混合物であることを特徴とする請求項１に記載の放電管。The alkali iodide is a simple substance or a mixture of potassium iodide (KI), sodium iodide (NaI), cesium iodide (CsI), and rubidium iodide (RbI). Discharge tube.