JP4594152B2 - 放電管 - Google Patents
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Description
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、H2等の負極性ガスとの混合ガスが該当する。
また、上記放電管60がスイッチングスパークギャップとして用いられる場合には、短い周期で繰り返し動作させた場合において、常に安定した放電開始電圧が得られる周波数特性に優れていることが求められる。
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、臭化セシウムと酸化マグネシウムの混合物が含有された被膜を形成して成り、上記臭化セシウムと酸化マグネシウムの混合割合を、臭化セシウムが20〜80重量%、酸化マグネシウムが80〜20重量%と成したことを特徴とする。
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。
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。
この被膜30は、臭化セシ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。また、臭化セシウムの添加された上記バインダー中に、酸化マグネシウム粉末を加えて混合したものを、放電電極部18表面に塗布して形成することもできる。
この場合、臭化セシウムと酸化マグネシウムの混合割合は、臭化セシウムが20〜80重量%、酸化マグネシウムが80〜20重量%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と共に、周波数特性の向上を図る上で好ましい。
また、臭化セシウムと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、臭化セシウムと酸化マグネシウムの混合物が0.01〜40重量%、バインダーが99.99〜60重量%と成される。
尚、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。
すなわち、初期放電遅れは、「統計的遅れ」と「放電形成の遅れ」に起因して生じるものであり、上記「統計的遅れ」は、放電の種火となる初期電子が出現するまでの時間(初期電子の発生確率が影響するため統計学的な値となる)をいい、光電効果が得られない暗中で発生する。一方、初期電子が存在しても、放電形成においては多数の電子雪崩現象を繰り返すことによってグロー放電のような大電流の放電に成長するものであり、この成長に必要な時間を「放電形成の遅れ」という。
本発明の放電管10の被膜30中に含有された酸化マグネシウムは、仕事関数が低く電子を放出しやすいことから、気密外囲器16内に放電の種火となる初期電子を素早く大量に供給できるため、上記統計的遅れを防止でき、その結果、初期放電遅れを抑制できるのである。
また、酸化マグネシウムは、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・堆積する量が減少することも、初期放電遅れの抑制に寄与している。
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。
尚、本発明の放電管10は、臭化セシウムの粉末2g、酸化マグネシウムの粉末2gの混合物をバインダー20g(珪酸ナトリウム溶液12g+純水8g)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と酸化マグネシウムの混合割合は、臭化セシウムが50重量%、酸化マグネシウムが50重量%、すなわち重量比で1:1と成されている。
また、臭化セシウムと酸化マグネシウムの混合物(4g)と、バインダー(20g)との配合割合は、重量比で1:5と成されている。
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、臭化セシウムのみ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。
すなわち、放電管10がスイッチングスパークギャップとして用いられる場合には、少なくとも周波数200Hz(5ms)間隔で繰り返し動作させた場合でも、安定した放電開始電圧が得られることが求められる。図4は、放電開始電圧が800Vに設定されている本発明の放電管10を、周波数200Hz(5ms)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、本発明の放電管10は、放電開始電圧が常に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。
このように、臭化セシウムと酸化マグネシウムの混合物で被膜30を構成したことにより、周波数特性が向上するのは次の理由によるものと考えられる。すなわち、被30膜中に絶縁物(酸化物)である酸化マグネシウムを含有させることにより、規定電圧より低い電圧で放電が生成され難くなり、その結果、早期点弧や続流の発生が抑制され、短い周期で繰り返し動作させた場合においても、規定電圧(図4の場合、800V)で安定的に放電生成が可能になると考えられる。
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
Claims (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、臭化セシウムと酸化マグネシウムの混合物が含有された被膜を形成して成り、上記臭化セシウムと酸化マグネシウムの混合割合を、臭化セシウムが20〜80重量%、酸化マグネシウムが80〜20重量%と成したことを特徴とする放電管。
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JP2003007420A (ja) * | 2001-06-22 | 2003-01-10 | Okaya Electric Ind Co Ltd | 放電管 |
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