JPH10106713A - 多端子型放電管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】各放電電極間で同一のサージ保護特性を有する
多端子型放電管を提供する。 【解決手段】 アルミナ基板２１上に、それぞれの間に
ギャップ幅０．１ｍｍのギャップ３５，３６，３７，３
８、およびギャップ幅０．１４ｍｍのギャップ３９，４
０を有する尖塔形の放電電極３１，３２，３３，３４の
パターンを形成し、放電電極３１，３２，３３，３４が
形成されたアルミナ基板２１に、スペーサ２２を挟むこ
とにより内部に密封空間が形成された状態に蓋２３を取
り付け、互いに取り付けられたアルミナ基板２１、スペ
ーサ２２、蓋２３の外壁面に、放電電極３１，３２，３
３，３４それぞれに電気的に接続された端子２４，２
５，２６，２７を形成し、また、これらアルミナ基板２
１、スペーサ２２、蓋２３で囲まれた空間に、この空間
部分の圧力が３９ＴｏｒｒになるようにＡｒを充填す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電話機、ＴＶ、Ｖ
ＴＲ等の電子機器の、外部と接触してサージが浸入する
可能性のある部分に使用され、サージから電子機器を保
護する多端子型放電管に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子機器に印加されるサージ
電圧を吸収する多端子型放電管が知られている。特公平
７−１０７８６７号公報には、平板の絶縁性基板上に、
接地電極と、この接地電極との間にギャップを有する多
数の尖塔形電極とが形成された多端子型放電管が提案さ
れている。

【０００３】このような多端子型放電管を電子機器に用
いると、一つの多端子型放電管で、複数箇所に印加され
るサージ電圧を吸収することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特公平７−
１０８６７号公報に示された多端子型放電管では、接地
電極と各尖塔形電極との間の各放電開始電圧が、いずれ
も同じ放電開始電圧を示すものではなく、接地電極と各
尖塔形電極との間の各サージ保護特性に差異があるとい
う問題がある。

【０００５】これに対し、それぞれが同じ放電開始電圧
を示す、２端子型のサージアブソーバを複数個用意し、
各サージアブソーバを、電子機器のサージ電圧が印加さ
れる部分に接続する方法も考えられるが、サージ電圧が
印加される部分毎にサージアブソーバが必要になるた
め、必然的に回路規模が大型化し、これに伴ないコスト
も増大するという問題がある。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑み、各放電電極間
で同一のサージ保護特性を有する多端子型放電管を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の多端子型放電管は、内部に所定のガスが充填された
空間を形成してなる基体と、この基体の、上記空間内の
表面に、全体として複数のギャップを有するパターンに
形成された膜状の複数の放電電極と、上記基体の、上記
空間外の部分に形成された、それぞれが上記複数の放電
電極それぞれに電気的に接続されてなる複数の端子とを
備えた多端子型放電管において、上記空間内のガス圧と
上記複数のギャップのギャップ幅のうちの最大ギャップ
幅との積が、上記空間内に充填されたガスの種類に応じ
て定まる最小放電開始電圧を示す、ガス圧とギャップ幅
との積よりも、小さい値に設定されてなることを特徴と
するものである。

【０００８】ガス圧ｐとギャップ幅ｄとの積（ｐｄ積）
に対する放電開始電圧特性は、ガスの種類に応じて決定
され、一般に、図１に実線で示すようなカーブを有す
る。図１の横軸はガス圧とギャップ幅との積（ｐｄ積）
を示し、縦軸は放電開始電圧を示す。図１の実線で示さ
れるように、放電開始電圧特性は、一般にＶ字曲線で表
わされる。ところが、ギャップ幅を２００μｍ以下にし
たとき、ｐｄ積を、放電開始電圧が最小の値のときのｐ
ｄ積（ｐｄ_min ）よりも小さい値に設定すると、ｐｄ積
に対する放電開始電圧特性は、図１に示す破線で示すよ
うな、放電開始電圧がほとんど変化しない、平坦な特性
を示す。

【０００９】本発明の多端子型放電管では、このような
特性を利用して、基体に充填されたガスの圧力と、膜状
の複数の放電電極が有する各ギャップのギャップ幅のう
ちの最大ギャップ幅との積（ｐｄ積）が、その基体に充
填されたガスに応じて定まる最小放電開始電圧を示す、
ガス圧とギャップ幅との積よりも、小さい値に設定され
ている。したがって、本発明の多端子型放電管を構成す
る複数の放電電極間の放電開始電圧は、いずれもほぼ同
じ値を示す。

【００１０】ここで、本発明の多端子型放電管におい
て、複数のギャップいずれもが、１μｍ以上２００μｍ
以下のギャップ幅を有するように、複数の放電電極が形
成されていることが好ましい。ギャップ幅を１μｍ以上
２００μｍ以下にすると、放電遅れが防止される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図２は、本発明の多端子型放電管の第１実施
形態の４端子型放電管を示す斜視図、図３は、図２に示
す４端子型放電管を構成する、放電電極が形成されたア
ルミナ基板を示す平面図、図４は、図２に示す４端子型
放電管を構成する、放電電極が形成されたアルミナ基
板、スペーサ、蓋を示す斜視図である。

【００１２】図２に示す４端子型放電管２０を構成する
アルミナ基板２１は、表裏面が正方形状をなしており、
表面には、図３に示すように、４つの尖塔形の放電電極
３１，３２，３３，３４が、各放電電極３１，３２，３
３，３４の尖塔形の部分それぞれが互いに対向するよう
に形成されており、放電電極３１，３２，３３，３４は
互いの間にギャップを有している。放電電極３１，３
２，３３，３４は、隣合う放電電極間にギャップ３５，
３６，３７，３８を有し、また、放電電極３１，３３間
にギャップ３９を有し、放電電極３２，３４間にギャッ
プ４０を有している。

【００１３】このように放電電極３１，３２，３３，３
４が形成されたアルミナ基板２１には、図４に示すよう
に、スペーサ２２を挟むことにより内部に密封空間が形
成された状態に蓋２３が取り付けられている。このよう
に互いに取り付けられたアルミナ基板２１、スペーサ２
２、蓋２３の外壁面には、図２に示すように、放電電極
３１，３２，３３，３４それぞれに電気的に接続された
端子２４，２５，２６，２７が形成されており、また、
これらアルミナ基板２１、スペーサ２２、蓋２３で囲ま
れた空間には不活性ガスが充填されている。この空間に
充填された不活性ガスの圧力と、ギャップ３５，３６，
３７，３８，３９，４０のギャップ幅のうちの最大ギャ
ップ幅との積は、各放電電極間の放電開始電圧が同じ値
を示すように、充填されたガスの種類に応じて定まる最
小放電開始電圧を示す、ガス圧とギャップ幅との積より
も、小さい値に設定されている。

【００１４】このように構成された４端子型放電管２０
では、本発明にいう基体は、アルミナ基板２１、スペー
サ２２、蓋２３から構成されている。４端子型放電管２
０は、内部に充填された不活性ガスの圧力と、ギャップ
３５，３６，３７，３８，３９，４０のギャップ幅のう
ちの最大ギャップ幅との積が、この不活性ガスの種類に
応じて定まる最小放電開始電圧を示す、ガス圧とギャッ
プ幅との積よりも、小さい値となるように設定されてい
るため、各端子２４，２５，２６，２７間の放電開始電
圧はいずれも同じ値を示し、各端子間はいずれも、サー
ジ電圧の印加に対して同一の保護特性を示す。

【００１５】尚、４端子型放電管２０は、放電電極の先
端から端子までが、放電電極自身により電気的に結ばれ
ているため、端子間に印加される電圧が低くても、放電
が発生しやすい。したがって４端子型放電管２０は、比
較的低電圧のサージを吸収する放電管として用いられ
る。以下に、図２に示す４端子型放電管２０の製造方法
について説明する。

【００１６】先ず、長さ，幅，厚さがそれぞれ４ｍｍ，
４ｍｍ，０．５ｍｍの寸法を有するアルミナ基板２１を
用意する。次に、アルミナ基板２１上に、Ａｇ−Ｐｄの
ペーストを用いて、図３に示すような、それぞれの間に
ギャップ３５，３６，３７，３８，３９，４０を有する
尖塔形のの電電極３１，３２，３３，３４のパターンを
印刷する。ここでギャップ３５，３６，３７，３８のギ
ャップ幅はいずれも０．１ｍｍとし、ギャップ３９，４
０のギャップ幅はいずれも０．１４ｍｍとなるようにす
る。

【００１７】次に、スペーサ２２を挟んで、アルミナ基
板２１上の、放電電極３１，３２，３３，３４が形成さ
れた面が内側となるように、アルミナ基板２１、スペー
サ２２、蓋２３を配備し、アルミナ基板２１，スペーサ
２２，蓋２３で囲まれる空間部分を不活性ガスで充填し
た状態に、アルミナ基板２１，スペーサ２２，蓋２３を
ガラスペーストで封着する。ここでは不活性ガスとして
Ａｒを用いており、充填されたＡｒの圧力は、このＡｒ
の圧力と、幅の最も広いギャップ幅（ここでは、幅の最
も広いギャップ幅は、ギャップ３９，４０のギャップ幅
であり、０．１４ｍｍである）との積が、Ａｒが充填さ
れたことにより定まる、最小放電開始電圧を示すガス圧
と最大ギャップ幅との積よりも小さい値になるように設
定され、ここではＡｒの圧力を３９Ｔｏｒｒに設定す
る。

【００１８】次に、ガラスペーストで封着したアルミナ
基板２１、スペーサ２２、蓋２３の外壁面に、各放電電
極３１，３２，３３，３４それぞれに電気的に接続され
るように各端子２４，２５，２６，２７を形成する。こ
のようにして多端子型放電管２０を製造する。尚、本実
施形態では、放電電極の材料としてＡｇ−Ｐｄを用いて
いるが、放電電極の材料として、Ａｇ−Ｐｄの他に、例
えばＡｇ−Ｐｔなどを用いてもよい。

【００１９】図５は、本発明の多端子型放電管の第２実
施形態の４端子型放電管を示す斜視図、図６は、図５に
示す４端子型放電管を構成する、放電電極が形成された
アルミナ基板を示す平面図である。図５に示す４端子型
放電管５０は、図２に示す４端子型放電管２０におい
て、放電電極３１，３２，３３，３４に代えて、図６に
示す放電電極６１，６２，６３，６４を採用することに
より構成されたものである。

【００２０】各放電電極６１，６２，６３，６４はそれ
ぞれギャップ６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａを有して
いる。このように、この４端子型放電管５０では、放電
電極がギャップを有しているため、端子間に比較的高電
圧を印加することにより、放電が発生する。すなわち４
端子型放電管５０は、比較的高電圧のサージを吸収する
放電管として用いられる。

【００２１】図７は、本発明の多端子型放電管の第３実
施形態の４端子型放電管を示す斜視図、図８は、図７に
示す４端子型放電管を構成する、放電電極が形成された
アルミナ基板、スペーサを示す斜視図、図９は、図７に
示す４端子型放電管の上面図である。図７に示す４端子
型放電管７０を構成するアルミナ基板７１，７３は、長
さ，幅，厚さが，それぞれ４ｍｍ，４ｍｍ，０．５ｍｍ
の寸法を有している。アルミナ基板７１の表面には、図
８に示すように、２つの長方形状の放電電極８１が、ギ
ャップ幅０．１ｍｍのギャップ８３を有するように形成
されており、一方、アルミナ基板７３の裏面には、図８
に示すように、２つの長方形状の放電電極８２が、ギャ
ップ幅０．１ｍｍのギャップ８４を有するように形成さ
れている。

【００２２】このように形成されたアルミナ基板７１，
７３は、図８に示すように、厚さ０．２ｍｍのスペーサ
７２を挟んで、アルミナ基板７１の放電電極８１が形成
された面と、アルミナ基板７３の放電電極８２が形成さ
れた面との双方がスペーサ７２に挟まれた空間内を向
き、かつ、２つの放電電極８１のペアと２つの放電電極
８２のペアが互いに垂直方向に延びるように封着されて
いる。この空間内にはＡｒガスが充填されている。

【００２３】このように構成されたアルミナ基板７１，
７３、スペーサ７２の外壁面には、図７に示すように、
各放電電極８１および各放電電極８２それぞれに電気的
に接続される端子７４，７５が形成されている。放電電
極８１と放電電極８２は、２つの放電電極８１の先端部
分と２つの放電電極８２の先端部分とが、図９の紙面に
垂直な方向に、スペーサ７２の厚さに相当する０．２ｍ
ｍギャップ幅を有するように対向しているため、電圧の
印加により放電電極８１と放電電極８２との間でも放電
する。従って、ここでは、４端子型放電管７０が有する
４つの放電電極が、互いの間で同じ値の放電開始電圧を
示すように、充填されたＡｒの圧力は、このＡｒの圧力
と、最も幅の広いギャップ幅（ここでは、アルミナ基板
７１に形成された放電電極８１と、アルミナ基板７３に
形成された放電電極８２との間のギャップのギャップ幅
であり、０．２ｍｍである）との積が、Ａｒが充填され
たことにより定まる、最小放電開始電圧を示すガス圧と
ギャップ幅との積よりも小さい値になるように設定さ
れ、ここではＡｒの圧力は３９Ｔｏｒｒに設定されてい
る。

【００２４】このように構成された４端子型放電管７０
では、本発明にいう基体は、アルミナ基板７１，７３、
スペーサ７２から構成されている。４端子型放電管７０
は、内部に充填されたＡｒの圧力と、最も幅の広いギャ
ップ幅との積が、Ａｒが充填されたことにより定まる、
最小放電開始電圧を示すガス圧とギャップ幅との積より
も小さい値に設定されているため、４端子型放電管７０
の各端子間の放電開始電圧はいずれも同じ値を示し、サ
ージ電圧の印加に対して同一の保護特性を示す。

【００２５】このように、Ａｒが充填された空間内の、
異なる面に形成された放電電極どうしの間でも、同じ放
電開始電圧が得られる。尚、４端子型放電管７０は、ギ
ャップ８３，８４と各端子７４，７５との間が各放電電
極８１，８２自身により電気的に結ばれているため、端
子間に印加される電圧が低くても、放電が発生しやす
い。したがって４端子型放電管７０は、低電圧のサージ
を吸収するものとして用いられる。

【００２６】図１０は、本発明の多端子型放電管の第４
実施形態の４端子型放電管を示す斜視図、図１１は、図
１０に示す４端子型放電管を構成する、放電電極が形成
されたアルミナ基板、スペーサ蓋を示す斜視図である。
図１０に示す４端子型放電管１００は、図７に示す４端
子型放電管７０において、放電電極８１，８２に代え
て、図１１に示す放電電極１１１，１１２を採用するこ
とにより構成されたものである。

【００２７】放電電極１１１，１１２は、それぞれギャ
ップ１１１ａ，１１２ａを有している。このように、４
端子型放電管１００では、放電電極がギャップを有して
いるため、端子間に高電圧を印加することにより放電が
発生する。したがって４端子型放電管１００は、高電圧
のサージを吸収するものとして用いられる。

【００２８】図１２は、本発明の多端子型放電管の第５
実施形態の４端子型放電管を示す斜視図、図１３は、図
１２に示す４端子型放電管を構成する、放電電極が形成
されたアルミナ基板を示す平面図、図１４は、図１２に
示す４端子型放電管を構成する、放電電極が形成された
アルミナ基板、スペーサ、蓋を示す斜視図である。図１
２に示す４端子型放電管１２０を構成するアルミナ基板
１２１は、長さ，幅，厚さが，それぞれ４ｍｍ，４ｍ
ｍ，０．５ｍｍの寸法を有している。

【００２９】このアルミナ基板１２１の表面の中央部に
は、図１３に示すように、正方形状の中央電極１３１が
形成されており、中央電極１３１の周囲には、中央電極
の４辺それぞれと対向して、中央電極１３１との間にギ
ャップ幅が０．１ｍｍのギャップ１３３を有する放電電
極１３２が形成されている。このように形成されたアル
ミナ基板１２１は、図１４に示すように、正方形板状の
蓋１２３との間に、スペーサ１２２を挟んで、アルミナ
基板１２１の中央電極１３１および放電電極１３２が形
成された面を内側にしてその内部空間にＡｒガスを充填
した状態に封着されている。

【００３０】このようにして封着されたアルミナ基板１
２１、スペーサ１２２、蓋１２３の外壁面には、図１２
に示すように、各放電電極１３２それぞれに電気的に接
続される各端子１２４が形成されている。４端子型放電
管１２０は、中央電極１３１を有しているため、隣り合
う放電電極間でも中央電極１３１を経由して放電する。
ここでも、４つの放電電極１３２が、互いの間で同じ値
の放電開始電圧を示すように、充填されたＡｒの圧力
は、このＡｒの圧力と、ギャップ幅（ここでは、０．１
ｍｍ）との積を、Ａｒが充填されたことにより定まる、
最小放電開始電圧を示すガス圧とギャップ幅との積より
も小さい値に設定され、ここではＡｒの圧力は７６Ｔｏ
ｒｒに設定されている。

【００３１】このように構成された４端子型放電管１２
０では、本発明にいう基体は、アルミナ基板１２１、ス
ペーサ１２２、蓋１２３から構成されている。尚、４端
子型放電管１２０は、各ギャップ１３３と各端子１２４
との間が各放電電極１３２自身により電気的に結ばれて
いるため、端子間に印加される電圧が低くても、放電が
発生しやすい。したがって４端子型放電管１２０は、低
電圧のサージを吸収するものとして用いられる。

【００３２】図１５は、本発明の多端子型放電管の第６
実施形態の４端子型放電管を示す斜視図、図１６は、図
１５に示す４端子型放電管を構成する、放電電極が形成
されたアルミナ基板を示す平面図である。図１５に示す
４端子型放電管１５０は、図１２に示す４端子型放電管
１２０において、図１３に示す放電電極１３２に代え
て、図１６に示す放電電極１６１を採用することにより
構成されたものである。

【００３３】各放電電極１６１はいずれもギャップ１６
１ａを有している。このように、この図１５、図１６に
示す４端子型放電管１５０では、放電電極がギャップを
有しているため、端子間に高電圧を印加することにより
放電が発生する。したがって４端子型放電管１５０は、
高電圧のサージを吸収するものとして用いられる。

【００３４】尚、上述した第１実施形態から第６実施形
態までの多端子型放電管は、全て４つの端子を備えた４
端子型であるが、本発明の多端子型放電管の端子数は、
４つに限られるものではなく、端子数はこの数より少な
くても多くてもよい。

【００３５】

【実施例】以下に、上述した第１実施形態から第６実施
形態までの４端子型放電管と、以下に説明する比較例
１，２として示すアレスタ、および比較例３として示す
サージアブソーバの放電開始電圧を測定した結果につい
て説明する。比較例１のアレスタは、中央の電極に穴の
あいた３極アレスタであり、比較例２のアレスタは、中
間の２箇所の放電電極に穴のあいた４極アレスタであ
る。比較例３のサージアブソーバとしては、マイクロギ
ャップ式サージアブソーバ素子を２個用いて作成した３
端子型マイクロギャップ式サージアブソーバを用いた。

【００３６】第１実施形態から第６実施形態の４端子型
放電管、比較例１、２のアレスタ、および比較例３のサ
ージアブソーバの放電開始電圧を測定した結果を表１に
示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１から明らかなように、比較例１，２に
示すアレスタ、および比較例３に示すサージアブソーバ
は、いずれも、異なる２つの放電開始電圧を示したが、
第１実施形態から第６実施形態の４端子型放電管は、い
ずれも、各端子間で同一の放電開始電圧を示し、第１実
施形態から第６実施形態の４端子型放電管では、電圧の
印加に対して同一の保護特性を示すことが確認された。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の多端子型
放電管によれば、各放電電極間で同一の放電開始電圧が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガス圧とギャップ幅との積に対する放電開始電
圧特性を示すグラフである。

【図２】本発明の多端子型放電管の第１実施形態の４端
子型放電管を示す斜視図である。

【図３】図２に示す４端子型放電管を構成する、放電電
極が形成されたアルミナ基板を示す平面図である。

【図４】図２に示す４端子型放電管を構成する、放電電
極が形成されたアルミナ基板、スペーサ、蓋を示す斜視
図である。

【図５】本発明の多端子型放電管の第２実施形態の４端
子型放電管を示す斜視図である。

【図６】図５に示す４端子型放電管を構成する、放電電
極が形成されたアルミナ基板を示す平面図である。

【図７】本発明の多端子型放電管の第３実施形態の４端
子型放電管を示す斜視図である。

【図８】図７に示す４端子型放電管を構成する、放電電
極が形成されたアルミナ基板、スペーサを示す斜視図で
ある。

【図９】図７に示す４端子型放電管の上面図である。

【図１０】本発明の多端子型放電管の第４実施形態の４
端子型放電管を示す斜視図である。

【図１１】図１０に示す４端子型放電管を構成する、放
電電極が形成されたアルミナ基板、スペーサ蓋を示す斜
視図である。

【図１２】本発明の多端子型放電管の第５実施形態の４
端子型放電管を示す斜視図である。

【図１３】図１２に示す４端子型放電管を構成する、放
電電極が形成されたアルミナ基板を示す平面図である。

【図１４】図１２に示す４端子型放電管を構成する、放
電電極が形成されたアルミナ基板、スペーサ、蓋を示す
斜視図である。

【図１５】本発明の多端子型放電管の第６実施形態の４
端子型放電管を示す斜視図である。

【図１６】図１５に示す４端子型放電管を構成する、放
電電極が形成されたアルミナ基板を示す平面図である。

【符号の説明】

２０，５０，７０，１００，１２０，１５０ ４端子型
放電管 ２１，７１，７３，１２１ 絶縁性基板 ２２，７２，１２２ スペーサ ２３，１２３蓋 ２４，２５，２６，２７，７４，７５，１２４ 端子 ３１，３２，３３，３４，６１，６２，６３，６４，８
１，８２，１１１，１１２，１３２，１６１ 放電電極 ３５，３６，３７，３８，３９，４０，６１ａ，６２
ａ，６３ａ，６４ａ，８３，８４，１１１ａ，１１２
ａ，１３３，１６１ａ ギャップ １３１ 中央電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に所定のガスが充填された空間を形
   成してなる基体と、 該基体の、前記空間内の表面に、全体として複数のギャ
   ップを有するパターンに形成された膜状の複数の放電電
   極と、 前記基体の、前記空間外の部分に形成された、それぞれ
   が前記複数の放電電極それぞれに電気的に接続されてな
   る複数の端子とを備えた多端子型放電管において、 前記空間内のガス圧と前記複数のギャップのギャップ幅
   のうちの最大ギャップ幅との積が、前記空間内に充填さ
   れたガスの種類に応じて定まる最小放電開始電圧を示
   す、ガス圧とギャップ幅との積よりも、小さい値に設定
   されてなることを特徴とする多端子型放電管。
2. 【請求項２】 前記複数のギャップいずれもが、１μｍ
   以上２００μｍ以下のギャップ幅を有するように、前記
   複数の放電電極が形成されてなることを特徴とする請求
   項１記載の多端子型放電管。