KR20140004257A - 방전관 - Google Patents

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KR20140004257A
KR20140004257A KR1020137033099A KR20137033099A KR20140004257A KR 20140004257 A KR20140004257 A KR 20140004257A KR 1020137033099 A KR1020137033099 A KR 1020137033099A KR 20137033099 A KR20137033099 A KR 20137033099A KR 20140004257 A KR20140004257 A KR 20140004257A
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electrode
discharge
cylindrical body
film
trigger
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KR1020137033099A
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코이치 이마이
요시카즈 하나무라
타케시 니시가타
Original Assignee
오카야 덴기 산교 가부시키가이샤
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Abstract

전압 인가시의 방전 응답성이 우수한 방전관을 실현한다.
평행 배치된 제 1 전극(12), 제 2 전극(14), 제 3 전극(16)과, 제 1 전극(12)과 제 2 전극(14) 사이에 끼워진 제 1 통 형상체(18), 제 2 전극(14)과 제 3 전극(16) 사이에 끼워진 제 2 통 형상체(20)로 이루어지는 기밀 외위기(22)를 갖고, 상기 제 2 전극(14)에, 제 1 통 형상체(18)와 제 2 통 형상체(20)의 내부공간끼리를 연통시키는 관통구멍(24)을 형성함과 아울러, 제 1 전극(12) 및 제 3 전극(16)에 기밀 외위기(22)의 중심을 향하여 돌출하고, 방전 간극(28)을 설치하여 대향 배치되는 방전 전극부(26)를 형성하고, 또한, 기밀 외위기(22) 내에 방전 가스를 봉입하여 이루어지는 방전관(10)으로서, 상기 제 1 전극(12)의 방전 전극부(26) 및 제 2 전극(14)의 방전 전극부(26)를 상기 제 2 전극(14)의 관통구멍(24) 내에 삽입 배치했다.

Description

방전관{DISCHARGE TUBE}
본 발명은 프로젝터나 자동차의 메탈할라이드 램프 등의 고압 방전램프나 가스 조리기 등의 착화 플러그에, 점등용 또는 착화용의 정전압을 공급하기 위한 스위칭 스파크 갭으로서, 또는, 써지 전압을 흡수하기 위한 가스 어레스터(피뢰관)로서 사용되는 방전관에 관한 것으로, 특히, 3극 구조의 방전관에 관한 것이다.
이 종류의 방전관으로서 본 출원인은 먼저 일본 실용신안 등록 제3122357호를 제안했다.
이 방전관(60)은, 도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 평행 배치된 제 1 전극(62), 제 2 전극(64), 제 3 전극(66)과, 상기 제 1 전극(62)과 제 2 전극(64) 사이에 끼워져 있던 절연재료로 이루어지는 제 1 원통관(68), 상기 제 2 전극(64)과 제 3 전극(66) 사이에 끼워져 있던 절연재료로 이루어지는 제 2 원통관(70)으로 이루어지는 기밀 외위기(外圍器)(72)를 가지고 있다.
중앙에 배치된 제 2 전극(64)에는 제 1 원통관(68)과 제 2 원통관(70)의 내부공간끼리를 연통시키는 공기통(74)이 형성되어 있다.
또한 좌우에 배치된 제 1 전극(62), 제 3 전극(66)은 기밀 외위기(72)의 중심을 향하여 돌출하여 기밀 외위기(72) 내에 배치되는 방전 전극부(76)를 구비하고 있고, 제 1 전극(62) 및 제 3 전극(66)의 방전 전극부(76, 76) 사이에는 방전 간극(78)이 형성되어 있다. 또한 제 1 전극(62), 제 3 전극(66)의 외측면에는 오목부(62b, 66b)가 형성되어 있다.
상기 제 1 전극(62), 제 2 전극(64), 제 3 전극(66)과, 제 1 원통관(68), 제 2 원통관(70)은 실링재(도시 생략)를 통하여 기밀로 접합된다.
상기 제 1 전극(62), 제 2 전극(64), 제 3 전극(66)의 둘레 가장자리(62a, 64a, 66a)는 제 1 원통관(68), 제 2 원통관(70)의 외주면(68a, 70a)으로부터 바깥쪽으로 튀어나와 있다. 상기 기밀 외위기(72) 내에는, 소정의 방전 가스가 봉입되어 있다.
상기 방전관(60)에서는, 제 1 전극(62) 및 제 3 전극(66) 사이에, 당해 방전관(60)의 방전 개시 전압 이상의 전압이 인가되면, 방전 간극(78)에서 방전이 생성되는 것이다.
일본 실용신안 등록 제3122357호 공보
(발명의 개시)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
상기 방전관(60)은 제 1 전극(62), 제 2 전극(64), 제 3 전극(66)을 구비한 3극 구조의 방전관으로, 양단에 배치된 제 1 전극(62)-제 3 전극(66) 사이에서 방전을 생성하는 것이지만, 제 1 전극(62)과 제 3 전극(66) 사이에 제 2 전극(64)이 개재해 있는 결과, 제 1 전극(62)-제 2 전극(64) 사이, 제 3 전극(66)-제 2 전극(64) 사이에, 제 1 전극(62)-제 3 전극(66) 사이의 상기 방전 간극(78)보다도 작은 방전 간극이 형성되게 된다. 이 때문에, 방전 간극이 작은 제 1 전극(62)-제 2 전극(64) 사이, 제 3 전극(66)-제 2 전극(64) 사이에서의 방전 생성 후에, 제 1 전극(62)-제 3 전극(66) 사이의 방전 간극(78)에 있어서의 방전 생성으로 이행하게 되기 때문에, 전압 인가시의 방전 응답성이 불량이 되는 사태를 일으키고 있었다.
본 발명은, 종래의 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 전압 인가시의 방전 응답성이 우수한 방전관을 실현하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청구항 1에 기재된 방전관은,
평행 배치된 제 1 전극, 제 2 전극, 제 3 전극과, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼워진 절연재료로 이루어지는 제 1 통 형상체, 상기 제 2 전극과 제 3 전극 사이에 끼워져 있던 절연재료로 이루어지는 제 2 통 형상체로 이루어지는 기밀 외위기를 갖고, 상기 제 2 전극에 제 1 통 형상체와 제 2 통 형상체의 내부공간끼리를 연통시키는 관통구멍을 형성함과 아울러, 상기 제 1 전극 및 제 3 전극에, 기밀 외위기의 중심을 향하여 돌출하고, 소정의 방전 간극을 설치하여 대향 배치되는 방전 전극부를 형성하고, 또한, 상기 기밀 외위기 내에 방전 가스를 봉입하여 이루어지는 방전관으로서,
상기 제 1 전극의 방전 전극부 및 제 3 전극의 방전 전극부를 상기 제 2 전극의 관통구멍 내에 삽입 배치한 것을 특징으로 한다.
청구항 1에 기재된 방전관에서, 상기 제 2 전극의 관통구멍 내에 삽입 배치되는 제 1 전극 및 제 3 전극의 방전 전극부의 삽입 길이가 상기 방전 간극의 간극 길이의 2배 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3 항에 기재된 방전관은,
평행 배치된 제 1 전극, 제 2 전극, 제 3 전극과, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼워진 절연재료로 이루어지는 제 1 통 형상체, 상기 제 2 전극과 제 3 전극 사이에 끼워진 절연재료로 이루어지는 제 2 통 형상체로 이루어지는 기밀 외위기를 갖고, 상기 제 2 전극에, 제 1 통 형상체와 제 2 통 형상체의 내부공간끼리를 연통시키는 관통구멍을 형성함과 아울러, 상기 제 1 전극 및 제 3 전극에, 기밀 외위기의 중심을 향하여 돌출하고, 소정의 방전 간극을 설치하여 대향 배치되는 방전 전극부를 형성하고, 또한, 상기 기밀 외위기 내에 방전 가스를 봉입하여 이루어지는 방전관으로서,
상기 방전 전극부의 선단면에, 아세트산세슘, 아세트산루비듐, 산화마그네슘 및 유리가 함유된 피막을 형성한 것을 특징으로 한다.
제 3 항에 기재된 방전관에 있어서, 상기 아세트산세슘, 아세트산루비듐, 산화마그네슘 및 유리의 함유 비율은 아세트산세슘이 0.01∼50중량%, 아세트산루비듐이 0.01∼50중량%, 산화마그네슘이 0.01∼50중량%, 유리가 0.01∼50중량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 제 5 항에 기재된 방전관은,
평행 배치된 제 1 전극, 제 2 전극, 제 3 전극과, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼워진 절연재료로 이루어지는 제 1 통 형상체, 상기 제 2 전극과 제 3 전극 사이에 끼워진 절연재료로 이루어지는 제 2 통 형상체로 이루어지는 기밀 외위기를 갖고, 상기 제 2 전극에 제 1 통 형상체와 제 2 통 형상체의 내부공간끼리를 연통시키는 관통구멍을 형성함과 아울러, 상기 제 1 전극 및 제 3 전극에, 기밀 외위기의 중심을 향하여 돌출하고, 소정의 방전 간극을 설치하여 대향 배치되는 방전 전극부를 형성하고, 또한, 상기 기밀 외위기 내에 방전 가스를 봉입하여 이루어지는 방전관으로서,
상기 방전 가스를 40∼80체적%의 네온, 5∼50체적%의 아르곤, 1∼50체적%의 수소로 구성함과 아울러, 기밀 외위기로의 봉입 가스압을 25∼100kPa로 이룬 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 6에 기재된 방전관은,
평행 배치된 제 1 전극, 제 2 전극, 제 3 전극과, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼워진 절연재료로 이루어지는 제 1 통 형상체, 상기 제 2 전극과 제 3 전극 사이에 끼워진 절연재료로 이루어지는 제 2 통 형상체로 이루어지는 기밀 외위기를 갖고, 상기 제 2 전극에 제 1 통 형상체와 제 2 통 형상체의 내부공간끼리를 연통시키는 관통구멍을 형성함과 아울러, 상기 제 1 전극 및 제 3 전극에 기밀 외위기의 중심을 향하여 돌출하고, 소정의 방전 간극을 설치하여 대향 배치되는 방전 전극부를 형성하고, 또한, 상기 기밀 외위기 내에 방전 가스를 봉입하여 이루어지는 방전관으로서,
상기 제 1 통 형상체의 내벽면에 후단이 제 1 전극과 직접 접속된 제 1 트리거 방전막과, 후단이 제 2 전극과 직접 접속된 제 2 트리거 방전막을 형성함과 아울러, 제 2 통 형상체의 내벽면에, 후단이 제 3 전극과 직접 접속된 제 1 트리거 방전막과, 후단이 제 2 전극과 직접 접속된 제 2 트리거 방전막을 형성한 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 방전관에 있어서, 상기 제 1 통 형상체의 내벽면에 형성된 제 1 트리거 방전막과, 제 2 통 형상체의 내벽면에 형성된 제 2 트리거 방전막을 동일 평면 위에 배치함과 아울러, 제 2 통 형상체의 내벽면에 형성된 제 1 트리거 방전막과, 제 1 통 형상체의 내벽면에 형성된 제 2 트리거 방전막을 동일 평면 위에 배치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 청구항 1에 기재된 방전관에서는, 소정의 방전 간극을 설치하고 대향 배치되는 제 1 전극의 방전 전극부 및 제 3 전극의 방전 전극부를 제 2 전극의 관통구멍 내에 삽입 배치했다. 이 때문에, 종래의 방전관과 같이 제 1 전극-제 2 전극 사이, 제 3 전극-제 2 전극 사이에서 방전이 생성되지 않고, 제 1 전극의 방전 전극부-제 3 전극의 방전 전극부 사이의 방전 간극에서 즉시 방전 생성할 수 있음과 아울러, 방전 생성되는 방전 간극이 제 2 전극의 관통구멍 내에 배치됨으로써, 전계가 증가하므로, 전압 인가시의 방전 응답성이 향상된다.
또한, 청구항 1에 기재된 방전관에 있어서, 제 2 전극의 관통구멍 내에 삽입되는 제 1 전극 및 제 3 전극의 방전 전극부의 삽입 길이를 방전 간극의 간극 길이의 2배 이상으로 설정하면, 방전 간극이 관통구멍 내부에 있어서의 전계가 높은 위치에 배치되기 때문에, 방전 응답성의 향상에 기여한다.
본 발명의 제 3 항에 기재된 방전관에서는, 방전 전극부의 선단면에 아세트산세슘, 아세트산루비듐, 산화마그네슘 및 유리가 함유된 피막을 형성함으로써, 전압 인가시의 방전 응답성의 향상을 실현할 수 있다.
본 발명의 제 5 항에 기재된 방전관에 있어서는, 방전 가스를 40∼80체적%의 네온, 5∼50체적%의 아르곤, 1∼50체적%의 수소로 구성함과 아울러, 기밀 외위기로의 봉입 가스압을 25∼100kPa로 함으로써, 전압 인가시의 방전 응답성이 향상된다.
본 발명의 청구항 6에 기재된 방전관에 있어서는, 제 1 통 형상체의 내벽면에 후단이 제 1 전극과 직접 접속된 제 1 트리거 방전막과, 후단이 제 2 전극과 직접 접속된 제 2 트리거 방전막을 형성함과 아울러, 제 2 통 형상체의 내벽면에 후단이 제 3 전극과 직접 접속된 제 1 트리거 방전막과, 후단이 제 2 전극과 직접 접속된 제 2 트리거 방전막이 형성되어 있고, 상기 제 1 트리거 방전막 및 제 2 트리거 방전막은 그 후단이 제 1 전극, 제 2 전극, 제 3 전극 중 어느 하나와 직접 접속되어 있으므로, 제 1 트리거 방전막 및 제 2 트리거 방전막의 선단에 있어서의 전계 집중의 정도가 강하여, 전자를 대량으로 방출할 수 있기 때문에, 전압 인가시의 방전 응답성을 향상할 수 있다.
청구항 6에 기재된 방전관에 있어서, 제 1 통 형상체의 내벽면에 형성된 제 1 트리거 방전막과, 제 2 통 형상체의 내벽면에 형성된 제 2 트리거 방전막을 동일 평면 위에 배치함과 아울러, 제 2 통 형상체의 내벽면에 형성된 제 1 트리거 방전막과, 제 1 통 형상체의 내벽면에 형성된 제 2 트리거 방전막을 동일 평면 위에 배치함으로써, 제 1 전극으로부터 제 3 전극으로 빠져나가는 전압이 인가되는 경우, 및 제 3 전극으로부터 제 1 전극으로 빠져나가는 전압이 인가되는 경우의 어느 경우에서도, 제 1 통 형상체(18) 내 및 제 2 통 형상체(20) 내에서 연면(沿面) 코로나 방전을 생성할 수 있으므로, 방전 응답성을 향상시킬 수 있다.
즉, 제 1 전극으로부터 제 3 전극으로 빠져나가는 전압이 인가된 경우에는, 제 1 통 형상체 내의 제 1 트리거 방전막의 선단에 전계가 집중해서 전자가 방출되어, 제 1 트리거 방전막의 선단과 제 2 전극 사이에서 연면 코로나 방전이 생성됨과 아울러, 제 2 통 형상체 내의 제 2 트리거 방전막의 선단에 전계가 집중해서 전자가 방출되어, 제 2 트리거 방전막의 선단과 제 3 전극 사이에서 연면 코로나 방전이 생성된다.
또한 제 3 전극으로부터 제 1 전극으로 빠져나가는 전압이 인가된 경우에는, 제 2 통 형상체 내의 제 1 트리거 방전막의 선단에 전계가 집중해서 전자가 방출되어, 제 1 트리거 방전막의 선단과 제 2 전극 사이에서 연면 코로나 방전이 생성됨과 아울러, 제 1 통 형상체 내의 제 2 트리거 방전막의 선단에 전계가 집중해서 전자가 방출되어, 제 2 트리거 방전막의 선단과 제 1 전극 사이에서 연면 코로나 방전이 생성된다.
도 1은 본 발명에 따른 방전관을 도시하는 개략 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 방전관을 도시하는 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 방전관을 도시하는 좌측면도.
도 4는 도 1의 A-A 개략 단면도.
도 5는 도 1의 B-B 개략 단면도.
도 6은 도 1의 C-C 개략 단면도.
도 7은 본 발명의 방전관과 종래의 방전관에 있어서의, 임펄스 인가 전압과 임펄스 방전 개시 전압과의 관계를 나타내는 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 방전관의 변형예에 있어서의 방전 전극부를 도시하는 확대 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 방전관의 변형예에 있어서의 방전 전극부 표면을 도시하는 확대도.
도 10은 종래의 방전관을 도시하는 개략 단면도.
도 11은 종래의 방전관을 도시하는 정면도.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
도 1∼도 6은 본 발명에 따른 방전관(10)을 도시하는 것으로, 도 1은 개략 단면도, 도 2는 정면도, 도 3은 좌측면도, 도 4는 도 1의 A-A 개략 단면도, 도 5는 도 1의 B-B 개략 단면도, 도 6은 도 1의 C-C 개략 단면도이다.
본 발명에 따른 방전관(10)은 3극 구조의 방전관으로, 평행 배치된 제 1 전극(12), 제 2 전극(14), 제 3 전극(16)과, 상기 제 1 전극(12)과 제 2 전극(14) 사이에 끼워진 세라믹 등의 절연재료로 이루어지는 대략 각통 형상의 제 1 통 형상체(18)와, 상기 제 2 전극(14)과 제 3 전극(16) 사이에 끼워진 세라믹 등의 절연재료로 이루어지는 대략 각통 형상의 제 2 통 형상체(20)로 이루어지는 기밀 외위기(22)를 가지고 있다.
또한, 상기 제 1 전극(12), 제 2 전극(14), 제 3 전극(16)과, 제 1 원통관(18), 제 2 원통관(20)은 은납 등의 실링재(도시 생략)를 통하여 기밀 밀봉되어 있다.
중앙에 배치된 제 2 전극(14)에는, 제 1 통 형상체(18)와 제 2 통 형상체(20)의 내부공간끼리를 연통시키는 단면 원 형상의 관통구멍(24)이 형성되어 있다.
또한 좌우 양단에 배치된 제 1 전극(12), 제 3 전극(16)은 기밀 외위기(22)의 중심을 향하여 돌출하고, 그 선단부(26a)가 제 2 전극(14)의 관통구멍(24) 내에 삽입 배치되는 원기둥 형상의 방전 전극부(26)를 구비하고 있다.
상기 제 1 전극(12) 및 제 3 전극(16)의 방전 전극부(26) 선단면에는, 아세트산세슘(CsNO3), 아세트산루비듐(RbNO3), 산화마그네슘(MgO) 및 유리가 함유된 피막(27)이 형성되어 있다.
상기 피막(27)을 아세트산세슘(CsNO3), 아세트산루비듐(RbNO3), 산화마그네슘(MgO) 및 유리로 구성함으로써, 전압 인가시의 방전 응답성 향상을 도모할 수 있다.
즉, 아세트산세슘 및 아세트산루비듐은 일함수가 낮아, 임펄스 전압이 인가되었을 때의 초기 전자의 방출이 빠르기 때문에 응답성의 향상에 기여하는 것이다.
또한 피막(27)에 산화마그네슘을 함유시킴으로써, 내스퍼터성이 향상됨과 아울러, 산화마그네슘은 2차 전자 방출계수가 높기 때문에 응답성의 향상에 기여하는 것이다.
또한, 피막(27)에 유리를 함유시키면, 유리의 주성분인 이산화규소(SiO2)는 내스퍼터성이 우수하기 때문에, 방전에 의한 방전 전극부(26)의 소모를 억제할 수 있다. 또한, 이산화규소를 주성분으로 하는 유리 중에, 내스퍼터성이 우수한 산화알루미늄(Al2O3)을 함유시켜도 되고, 또한 일함수가 낮아 전자 방출 특성이 우수한 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 산화나트륨(Na2O), 산화칼륨(K2O)을 함유시켜도 된다.
상기 피막(27)은 이하의 방법으로 형성된다.
우선, 순수에 규산나트륨을 용해시켜 만들어지는 바인더와, 아세트산세슘의 분말, 아세트산루비듐의 분말, 산화마그네슘의 분말, 유리의 분말을 준비한다.
다음에 상기 바인더 중에, 아세트산세슘의 분말, 아세트산루비듐의 분말, 산화마그네슘의 분말, 유리의 분말을 첨가 후, 교반한다.
다음에 아세트산세슘의 분말, 아세트산루비듐의 분말, 산화마그네슘의 분말, 유리의 분말이 첨가된 상기 바인더를 제 1 전극(12) 및 제 3 전극(16)의 선단면에 도포한다.
그 후에 제 1 전극(12), 제 2 전극(14), 제 3 전극(16)과 제 1 통 형상체(18), 제 2 통 형상체(20)를 접합·밀봉하여 기밀 외위기(22)를 형성하는 공정에 있어서, 가열하면서 진공 배기를 행하면, 상기 가열의 과정에서, 바인더 중의 수분이 증발한다.
이상의 결과, 제 1 전극(12) 및 제 3 전극(16)의 선단면에 아세트산세슘, 아세트산루비듐, 산화마그네슘 및 유리가 함유된 피막(27)이 형성된다.
상기 아세트산세슘, 아세트산루비듐, 산화마그네슘 및 유리의 함유 비율은 아세트산세슘이 0.01∼50중량%, 아세트산루비듐이 0.01∼50중량%, 산화마그네슘이 0.01∼50중량%, 유리가 0.01∼50중량%로 이루는 것이, 전압 인가시의 방전 응답성 향상의 관점에서 바람직하다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 제 1 전극(12)의 방전 전극부(26)의 선단면과, 제 3 전극(16)의 방전 전극부(26)의 선단면은 소정의 방전 간극(28)을 설치하여 대향 배치되어 있다.
또한 제 1 전극(12), 제 3 전극(16)의 외측면에는 오목부(12b, 16b)가 형성되어 있다.
상기 제 1 전극(12), 제 2 전극(14), 제 3 전극(16)은 무산소 구리나, 무산소 구리에 지르코늄(Zr)을 함유시킨 지르코늄 구리로 구성되어 있다.
또한, 상기 제 2 전극(14)의 관통구멍(24) 내에 삽입되는 제 1 전극(12) 및 제 3 전극(16)의 방전 전극부(26)의 삽입 길이(L)(도 1 참조)는 상기 방전 간극(28)의 간극 길이의 2배 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 전극(12), 제 2 전극(14), 제 3 전극(16)의 둘레 가장자리(12a, 14a, 16a)는 제 1 통 형상체(18), 제 2 통 형상체(20)의 외벽면(18a, 20a)으로부터 바깥쪽으로 튀어나와 있다.
또한, 도 3∼도 6에 도시하는 바와 같이, 제 1 전극(12), 제 2 전극(14), 제 3 전극(16)의 외형은 곡면 코너의 대략 정사각 형상으로 이루어져 있다. 이와 같이, 본 발명의 방전관(10)에서는, 제 1 전극(12), 제 2 전극(14), 제 3 전극(16)의 둘레 가장자리(12a, 14a, 16a)가 제 1 통 형상체(18), 제 2 통 형상체(20)의 외벽면(18a, 20a)으로부터 바깥으로 튀어나옴과 아울러, 제 1 전극(12), 제 2 전극(14), 제 3 전극(16)의 외형은 곡면 코너의 대략 정사각 형상으로 이루어져 있으므로, 회로기판(도시 생략)에 표면 실장할 때에 방전관(10)이 구르는 것을 방지할 수 있어, 실장 작업을 용이하게 행할 수 있다.
또한 상기 제 1 통 형상체(18)의 내벽면(18b)에는, 그 후단이 상기 제 1 전극(12)과 직접 접속된 선 형상의 제 1 트리거 방전막(30)과, 그 후단이 상기 제 2 전극(14)과 직접 접속된 선 형상의 제 2 트리거 방전막(32)이 복수 형성되어 있다.
마찬가지로, 상기 제 2 통 형상체(20)의 내벽면(20b)에도, 그 후단이 상기 제 3 전극(16)과 직접 접속된 선 형상의 제 1 트리거 방전막(30)과, 그 후단이 상기 제 2 전극(14)과 직접 접속된 선 형상의 제 2 트리거 방전막(32)이 복수 형성되어 있다.
또한, 제 1 트리거 방전막(30)의 선단, 제 2 트리거 방전막(32)의 선단은 제 1 전극(12), 제 2 전극(14), 제 3 전극(16)의 어느 것도 직접 접속되지 않고, 개방단으로 되어 있다.
도 1 및 도 6에서는, 제 1 트리거 방전막(30), 제 2 트리거 방전막(32)을 제 2 통 형상체(20)의 내벽면(20b)에서 90도의 동일한 간격으로 4개 형성한 경우가 예시되어 있다. 도시는 생략하지만, 제 1 통 형상체(18)의 내벽면(18b)에서도, 제 1 트리거 방전막(30), 제 2 트리거 방전막(32)은 90도의 동일한 간격으로 4개 형성되어 있다.
또한, 제 1 통 형상체(18)의 내벽면(18b)에 형성된 제 1 트리거 방전막(30)과 제 2 트리거 방전막(32), 제 2 통 형상체(20)의 내벽면(20b)에 형성된 제 1 트리거 방전막(30)과 제 2 트리거 방전막(32)은 각각 180도의 간격으로 대향 배치되어 있다(도 1 및 도 6 참조).
또한 제 1 통 형상체(18)의 내벽면(18b)에 형성된 제 1 트리거 방전막(30)과, 제 2 통 형상체(20)의 내벽면(20b)에 형성된 제 2 트리거 방전막(32)이 동일 평면 위에 배치되고, 제 2 통 형상체(20)의 내벽면(20b)에 형성된 제 1 트리거 방전막(30)과, 제 1 통 형상체(18)의 내벽면(18b)에 형성된 제 2 트리거 방전막(32)이 동일 평면 위에 배치되어 있다(도 1 참조).
상기 제 1 트리거 방전막(30) 및 제 2 트리거 방전막(32)은 카본계 재료 등의 도전성 재료로 구성되어 있다. 이 제 1 트리거 방전막(30) 및 제 2 트리거 방전막(32)은, 예를 들면, 카본계 재료로 이루어지는 코어 재료를 문질러 바름으로써 형성할 수 있다.
또한 상기 기밀 외위기(22) 내에는, 네온(Ne), 아르곤(Ar), 수소(H2)로 이루어지는 방전 가스가 봉입되어 있다.
이 경우, 네온, 아르곤, 수소의 혼합비율은 네온을 40∼80체적%, 아르곤을 5∼50체적%, 수소를 1∼50체적%로 함과 아울러, 기밀 외위기(22) 내로의 봉입 가스압을 25∼100kPa로 하는 것이 전압 인가시의 방전 응답성 향상의 관점에서 바람직하다.
상기 네온과 아르곤은 패닝 효과에 의해 효율적으로 전리를 행함과 아울러, 수소는 전리 전압이 낮기 때문에, 방전 응답성의 향상에 기여하는 것이다.
본 발명의 상기 방전관(10)에서는, 양단에 배치된 제 1 전극(12) 및 제 3 전극(16) 사이에, 당해 방전관(10)의 방전 개시 전압 이상의 전압이 인가되면, 제 1 트리거 방전막(30) 및 제 2 트리거 방전막(32)의 선단에 전계가 집중해서 전자가 방출되어 트리거 방전으로서의 연면 코로나 방전이 발생한다. 이어서, 이 연면 코로나 방전은 전자의 프라이밍 효과에 의해 글로우 방전으로 이행한다. 그리고, 이 글로우 방전이 방전 전극부(26, 26) 사이의 방전 간극(28)으로 전이하고, 주방전으로서의 아크 방전으로 이행하는 것이다.
본 발명의 상기 방전관(10)에 있어서는, 기밀 외위기(22)의 양단에 배치된 제 1 전극(12) 및 제 3 전극(16)의 방전 전극부(26)의 선단부(26a)를 제 1 전극(12)과 제 3 전극(16) 사이에 배치된 제 2 전극(14)의 관통구멍(24) 내에 삽입함과 아울러, 제 1 전극(12)의 방전 전극부(26)와 제 3 전극(16)의 방전 전극부(26)를 소정의 방전 간극(28)을 설치하여 대향 배치했다. 이 때문에, 종래의 방전관(60)과 같이 제 1 전극(12)-제 2 전극(14) 사이, 제 3 전극(16)-제 2 전극(14) 사이에서 방전이 생성되지 않아, 제 1 전극(12)의 방전 전극부(26)-제 3 전극(16)의 방전 전극부(26) 사이의 방전 간극(28)에 있어서 즉시 방전 생성할 수 있음과 아울러, 방전 생성되는 방전 간극(28)이 제 2 전극(14)의 관통구멍(24) 내에 배치됨으로써, 전계가 증가하므로, 전압 인가시의 방전 응답성이 향상된다.
또한, 상기한 바와 같이, 제 2 전극(14)의 관통구멍(24) 내에 삽입되는 제 1 전극(12) 및 제 3 전극(16)의 방전 전극부(26)의 삽입 길이(L)(도 1 참조)를, 방전 간극(28)의 간극 길이의 2배 이상으로 설정하면, 방전 간극(28)이 관통구멍(24) 내부에 있어서의 전계가 높은 위치에 배치되기 때문에, 방전 응답성의 향상에 기여한다.
또한 본 발명의 방전관(10)은, 상기한 바와 같이, 상기 제 1 전극(12) 및 제 3 전극(16)의 방전 전극부(26) 선단면에, 아세트산세슘(CsNO3), 아세트산루비듐(RbNO3), 산화마그네슘(MgO) 및 유리가 함유된 피막(27)을 형성함으로써, 전압 인가시의 방전 응답성의 향상을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 방전관(10)은, 상기한 바와 같이, 네온 40∼80체적%, 아르곤 5∼50체적%, 수소 1∼50체적%로 이루어진 방전 가스를, 25∼100kPa의 가스압으로 기밀 외위기(22) 내에 봉입함으로써, 전압 인가시의 방전 응답성이 향상된다.
또한 본 발명의 방전관(10)은, 제 1 통 형상체(18)의 내벽면(18b)에 후단이 제 1 전극(12)과 직접 접속된 제 1 트리거 방전막(30)과, 후단이 제 2 전극(14)과 직접 접속된 제 2 트리거 방전막(32)을 형성함과 아울러, 제 2 통 형상체(20)의 내벽면(20b)에 후단이 제 3 전극(16)과 직접 접속된 제 1 트리거 방전막(30)과, 후단이 제 2 전극(14)과 직접 접속된 제 2 트리거 방전막(32)이 형성되어 있고, 상기 제 1 트리거 방전막(30) 및 제 2 트리거 방전막(32)은 그 후단이 제 1 전극(12), 제 2 전극(14), 제 3 전극(16) 중 어느 하나와 직접 접속되어 있으므로, 제 1 트리거 방전막(30) 및 제 2 트리거 방전막(32)의 선단에 있어서의 전계 집중의 정도가 강하여, 전자를 대량으로 방출할 수 있기 때문에, 전압 인가시의 방전 응답성을 향상할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 제 1 통 형상체(18)의 내벽면(18b)에 형성된 제 1 트리거 방전막(30)과 제 2 트리거 방전막(32), 제 2 통 형상체(20)의 내벽면(20b)에 형성된 제 1 트리거 방전막(30)과 제 2 트리거 방전막(32)은 각각 180도의 간격으로 대향 배치되어 있다(도 1 및 도 6 참조). 이것은 정부극성에 의한 전위차를 없애기 위해서이다.
또한 상기한 바와 같이, 제 1 통 형상체(18)의 내벽면(18b)에 형성된 제 1 트리거 방전막(30)과, 제 2 통 형상체(20)의 내벽면(20b)에 형성된 제 2 트리거 방전막(32)이 동일 평면 위에 배치되고, 제 2 통 형상체(20)의 내벽면(20b)에 형성된 제 1 트리거 방전막(30)과, 제 1 통 형상체(18)의 내벽면(18b)에 형성된 제 2 트리거 방전막(32)이 동일 평면 위에 배치되어 있다(도 1 참조).
이 결과, 제 1 전극(12)으로부터 제 3 전극(16)으로 빠져나가는 전압이 인가된 경우에는, 제 1 통 형상체(18) 내의 제 1 트리거 방전막(30)의 선단에 전계가 집중해서 전자가 방출되어, 제 1 트리거 방전막(30)의 선단과 제 2 전극(14) 사이에서 연면 코로나 방전이 생성됨과 아울러, 제 2 통 형상체(20) 내의 제 2 트리거 방전막(32)의 선단에 전계가 집중해서 전자가 방출되어, 제 2 트리거 방전막(32)의 선단과 제 3 전극(16) 사이에서 연면 코로나 방전이 생성된다.
또한 제 3 전극(16)으로부터 제 1 전극(12)으로 빠져나가는 전압이 인가된 경우에는, 제 2 통 형상체(20) 내의 제 1 트리거 방전막(30)의 선단에 전계가 집중해서 전자가 방출되어, 제 1 트리거 방전막(30)의 선단과 제 2 전극(14) 사이에서 연면 코로나 방전이 생성됨과 아울러, 제 1 통 형상체(18) 내의 제 2 트리거 방전막(32)의 선단에 전계가 집중해서 전자가 방출되어, 제 2 트리거 방전막(32)의 선단과 제 1 전극(12) 사이에서 연면 코로나 방전이 생성된다.
이와 같이, 제 1 통 형상체(18)의 내벽면(18b)에 형성된 제 1 트리거 방전막(30)과, 제 2 통 형상체(20)의 내벽면(20b)에 형성된 제 2 트리거 방전막(32)을 동일 평면 위에 배치함과 아울러, 제 2 통 형상체(20)의 내벽면(20b)에 형성된 제 1 트리거 방전막(30)과, 제 1 통 형상체(18)의 내벽면(18b)에 형성된 제 2 트리거 방전막(32)을 동일 평면 위에 배치함으로써, 제 1 전극(12)으로부터 제 3 전극(16)으로 빠져나가는 전압이 인가된 경우, 및 제 3 전극(16)으로부터 제 1 전극(12)으로 빠져나가는 전압이 인가된 경우의 어느 경우에서도, 제 1 통 형상체(18) 내 및 제 2 통 형상체(20) 내에서 연면 코로나 방전을 생성할 수 있으므로, 방전 응답성을 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 방전관(10)과 종래의 방전관(60)에 있어서의, 임펄스 인가 전압과 임펄스 방전 개시 전압과의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 임펄스 방전 개시 전압이란 소정값의 임펄스(써지) 전압이 인가된 경우에 있어서, 방전관(10)이 방전을 개시하는 전압값을 말하며, 이 임펄스 방전 개시 전압이 낮을수록 방전 응답성이 우수한 것이다.
본 발명의 방전관(10)은 피막(27) 중의 아세트산세슘이 2.54중량%, 아세트산루비듐이 7.61중량%, 산화마그네슘이 10.15중량%, 유리가 1.02중량%이며, 또한 네온 70체적%, 아르곤 10체적%, 수소 20체적%로 이루어지는 방전 가스를 38.6kPa의 가스압으로 봉입한 것을 사용했다.
한편, 종래의 방전관(60)은 네온 55체적%, 아르곤 15체적%, 크립톤 30체적%로 이루어지는 방전 가스를 119.7kPa의 가스압으로 봉입한 것을 사용했다. 본 발명의 방전관(10)과 종래의 방전관(60)에 1kV, 2kV, 4kV, 6kV, 8kV, 10kV, 12kV의 임펄스 전압(1.2/50μs)을 인가했을 때의 임펄스 방전 개시 전압을 측정했다.
도 7의 그래프에 나타내는 바와 같이, 종래의 방전관(60)의 경우(도 7의 그래프 B)에는, 1kV 인가시의 임펄스 방전 개시 전압이 약 900V이고, 12kV 인가시의 임펄스 방전 개시 전압 약 1500V까지 서서히 임펄스 방전 개시 전압이 상승하고 있다. 이에 반해 본 발명의 방전관(10)의 경우(도 7의 그래프 A)에는, 1kV 인가시의 임펄스 방전 개시 전압이 약 500V이고, 12kV 인가시에 있어서도 약 600V로 되어 있어, 방전 응답성이 우수한 것을 안다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 방전관(10)의 변형예를 도시하는 것이며, 이 방전관(10)의 변형예는, 상기 제 1 전극(12) 및 제 3 전극(16)의 방전 전극부(26) 선단면에, 복수의 구멍부(34)가 형성되어 있고, 이 구멍부(34) 내면에 상기 피막(27)이 형성되어 있는 점에 특징을 가지고 있다.
또한, 도 8에서는, 상기 구멍부(34)를 단면 사다리꼴 형상으로 형성하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 단면 사각 형상이나 단면 원형 형상으로 피막(27)을 형성해도 물론 된다.
본 발명에 따른 방전관(10)의 변형예에서는, 방전 전극부(26)의 표면에 구멍부(34)를 형성하고, 이 구멍부(34) 내면에 피막(27)을 형성함으로써, 피막(27)과 방전 전극부(26)의 밀착력이 향상되어, 방전시의 충격에 의한 피막(27)의 스퍼터를 억제할 수 있다.
10 방전관 12 제 1 전극
12a 제 1 전극의 둘레 가장자리 14 제 2 전극
14a 제 2 전극의 둘레 가장자리 16 제 3 전극
16a 제 3 전극의 둘레 가장자리 18 제 1 통 형상체
18a 제 1 통 형상체의 외벽면 18b 제 1 통 형상체의 내벽면
20 제 2 통 형상체 20a 제 2 통 형상체의 외벽면
20b 제 2 통 형상체의 내벽면 22 기밀 외위기
24 관통구멍 26 방전 전극부
26a 방전 전극부의 선단부 27 피막
28 방전 간극 30 제 1 트리거 방전막
32 제 2 트리거 방전막 34 구멍부

Claims (2)

  1. 평행 배치된 제 1 전극, 제 2 전극, 제 3 전극과, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼워진 절연재료로 이루어지는 제 1 통 형상체, 상기 제 2 전극과 제 3 전극 사이에 끼워진 절연재료로 이루어지는 제 2 통 형상체로 이루어지는 기밀 외위기를 갖고, 상기 제 2 전극에 제 1 통 형상체와 제 2 통 형상체의 내부공간끼리를 연통시키는 관통구멍을 형성함과 아울러, 상기 제 1 전극 및 제 3 전극에 기밀 외위기의 중심을 향하여 돌출하고, 소정의 방전 간극을 설치하여 대향 배치되는 방전 전극부를 형성하고, 또한, 상기 기밀 외위기 내에 방전 가스를 봉입하여 이루어지는 방전관으로서,
    상기 제 1 통 형상체의 내벽면에 후단이 제 1 전극과 직접 접속된 제 1 트리거 방전막과, 후단이 제 2 전극과 직접 접속된 제 2 트리거 방전막을 형성함과 아울러, 제 2 통 형상체의 내벽면에, 후단이 제 3 전극과 직접 접속된 제 1 트리거 방전막과, 후단이 제 2 전극과 직접 접속된 제 2 트리거 방전막을 형성한 것을 특징으로 하는 방전관.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 통 형상체의 내벽면에 형성된 제 1 트리거 방전막과, 제 2 통 형상체의 내벽면에 형성된 제 2 트리거 방전막을 동일 평면 위에 배치함과 아울러, 제 2 통 형상체의 내벽면에 형성된 제 1 트리거 방전막과, 제 1 통 형상체의 내벽면에 형성된 제 2 트리거 방전막을 동일 평면 위에 배치한 것을 특징으로 하는 방전관.
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