JP4426982B2 - 放電管 - Google Patents

Description

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。

この種の放電管として、本出願人は、先に特開２００３−７４２０号を提案した。この放電管60は、図４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の円周方向に、微小放電間隙76を隔てて対向配置された一対のトリガ放電膜78，78が、複数組形成されている。一対のトリガ放電膜78，78の内、一方のトリガ放電膜78は、一方の放電電極部68と電気的に接続され、他方のトリガ放電膜78は、他方の放電電極部68と電気的に接続されている。

上記放電電極部68の表面には、放電開始電圧の安定に効果的なアルカリヨウ化物が含有された絶縁性の被膜80が形成されている。このアルカリヨウ化物としては、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が該当する。
上記気密外囲器66内に封入する放電ガスとしては、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、Ｈ_２等の負極性ガスとの混合ガスが該当する。

上記構成を備えた放電管60の放電電極部68，68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78，78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２００３−７４２０号

ところで上記放電管60を、例えば寿命試験等において繰り返し動作させると、放電時の衝撃の受けて、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上記被膜80及び放電電極部68がスパッタされる結果、初期放電開始電圧が上昇して、初期放電遅れを生じていた。

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、初期放電開始電圧の上昇を防止でき、初期放電遅れを生じることのない長寿命な放電管を実現することにある。

本発明者らは、放電電極の表面に形成する被膜について種々検討を試みた結果、放電電極の表面に、耐スパッタ性の高いチタン（Ｔｉ）蒸着膜と、放電開始遅れ抑制効果を有する臭化セシウム（ＣｓＢｒ）を含有する被膜を形成した場合に、初期放電開始電圧の上昇を効果的に防止できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明に係る放電型サージ吸収素子は、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、チタン蒸着膜を形成すると共に、該チタン蒸着膜の表面に、臭化セシウムが含有された被膜を形成したことを特徴とする。
上記チタン蒸着膜の膜厚は、１〜２μｍと成すのが好ましい。

本発明に係る放電管にあっては、放電電極の表面に、チタン蒸着膜を形成すると共に、該チタン蒸着膜の表面に、臭化セシウムが含有された被膜を形成したことにより、初期放電開始電圧の上昇を防止でき、初期放電遅れを生じることのない長寿命な放電管を実現することができる。

本発明に係る放電管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、チタン（Ｔｉ）蒸着膜30が形成されると共に、該チタン蒸着膜30の表面に、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）が含有された被膜32が形成されている。上記チタン蒸着膜30は耐スパッタ性が高いものである。また、上記被膜32に含有される臭化セシウムは、電子放出特性に優れているため、放電開始遅れ抑制効果を有するものである。
上記チタン蒸着膜30の膜厚は、１〜２μｍと成すのが、初期放電開始電圧の上昇を効果的に防止する上で好ましい。
上記臭化セシウムが含有された被膜32は、臭化セシウムの粉末を、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、チタン蒸着膜30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％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、Ｈ_２等の負極性ガスとの混合ガスが該当する。

本発明の上記放電管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、本発明の放電管10にあっては、放電電極部18の表面に、耐スパッタ性が高いチタン蒸着膜30を形成すると共に、該チタン蒸着膜30の表面に、電子放出特性に優れ、放電開始遅れ抑制効果を有する臭化セシウムが含有された被膜32を形成したことにより、初期放電開始電圧の上昇を防止でき、初期放電遅れを生じることのない長寿命な放電管10を実現することができる。
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、上記チタン蒸着膜30（膜厚は１μｍ）及び臭化セシウムが含有された被膜32を形成して成る本発明の放電管10と、比較例としてヨウ化カリウム（ＫＩ）の含有された被膜80を放電電極部68の表面に形成した従来の放電管60、さらに比較例として臭化セシウムを含有する被膜を放電電極部の表面に形成した放電管における、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。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。
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、放電回数が約１０万回程度で初期放電開始電圧が１０００Ｖを越えて使用に適さなくなっている。また、臭化セシウムを含有する被膜を放電電極部の表面に形成した放電管の場合（図３のグラフＣ）は、従来の放電管60よりは初期放電開始電圧の上昇は抑制できるものの、初期放電開始電圧は徐々に上昇し、放電回数が約４５万回程度で初期放電開始電圧が１０００Ｖを越えて使用に適さなくなっている。
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。

本発明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。 本発明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。 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
30 チタン蒸着膜
32 被膜

Claims (2)

1. 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、チタン蒸着膜を形成すると共に、該チタン蒸着膜の表面に、臭化セシウムが含有された被膜を形成したことを特徴とする放電管。
2. 上記チタン蒸着膜の膜厚が、１〜２μｍと成されていることを特徴とする請求項１に記載の放電管。
   
   

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