(57)【要約】【課題】スパークギャップの寸法のばらつきを抑制して安定した放電電圧を維持できる放電素子を提供すること。【解決手段】本発明の一態様である放電素子は、第１電極と、第２電極と、絶縁基台とを備える。第１電極は、内部空間を有するように中空に形成され、この内部空間に連通する開口部を有する。第２電極は、第１電極との間にスパークギャップを形成する放電部と、この放電部から延在する端子とを有する。絶縁基台は、第２電極の端子が挿通される挿通孔と、第２電極の放電部を内側に囲む突起部とを有し、これらの突起部と放電部とが第１電極の内部空間に収容されるように第１電極の開口部に接合される。これらの突起部と放電部との間の距離は、要求されるスパークギャップの寸法精度以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有するように中空に形成され、前記内部空間に連通する開口部を有する第１電極と、
前記第１電極との間にスパークギャップを形成する放電部と、前記放電部から延在する端子とを有する第２電極と、
前記第２電極の端子が挿通される挿通孔と、前記放電部を内側に囲む突起部とを有し、前記放電部と前記突起部とが前記内部空間に収容されるように前記第１電極の前記開口部に接合される絶縁基台と、
を備え、前記突起部と前記放電部との間の距離は、要求される前記スパークギャップの寸法精度以下であることを特徴とする放電素子。
【請求項２】
前記突起部と前記放電部との間の距離は、零であることを特徴とする請求項１に記載の放電素子。
【請求項３】
前記突起部は、前記絶縁基台の外縁に沿って等角度間隔で複数設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の放電素子。
【請求項４】
前記放電部は、前記第１電極と前記放電部との対向方向に延在する延在部を有し、
前記スパークギャップは、前記延在部と前記第１電極との間に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の放電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、情報機器や通信機器等の電子機器を含む電気機器には、落雷または静電気等によって生じた過電圧（以下、異常電圧という）の侵入による機器破壊や動作不良等の不具合を防止するために、放電素子が取り付けられている。放電素子は、サージアブソーバとも称され、放電によって異常電圧を逃がすための素子である。
【０００３】
放電素子の一種であるギャップ型の放電素子では、異常電圧が侵入したとき、電極間のスパークギャップに異常電圧が印加されて放電が発生する。この結果、異常電圧は放電素子を経由して除去されるので、電子機器や電気機器への異常電圧の侵入が防止される。このようなギャップ型の放電素子の従来例として、例えば、特許文献１に開示される放電素子がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１０５０１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、放電素子のスパークギャップに放電が発生し得る印加電圧（すなわち放電電圧）は、スパークギャップの寸法、放電素子の内部空間（スパークギャップが存在する空間）の真空度、放電素子の内部空間における封入ガスの圧力、封入ガスの種類等の要素によって決定される。これらの中でも、スパークギャップの寸法は、そのばらつきに起因して放電電圧が変化するので、放電電圧を決定する上で特に注目すべき要素である。言い換えれば、スパークギャップの寸法精度は、放電電圧のばらつきに大きく影響する。
【０００６】
一般に、放電電圧のばらつきは、放電素子の放電特性（異常電圧の印加時のみに放電を適正に発生させる等の特性）のばらつきの原因となり、放電素子の歩留まりを低下させる原因となり得る。このため、放電素子においては、放電電圧のばらつきを抑制して放電素子の適正な放電特性を確保するという観点から、近年、スパークギャップの寸法精度の向上が要望される傾向にある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、スパークギャップの寸法のばらつきを抑制して、安定した放電電圧を維持することができる放電素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る放電素子は、内部空間を有するように中空に形成され、前記内部空間に連通する開口部を有する第１電極と、前記第１電極との間にスパークギャップを形成する放電部と、前記放電部から延在する端子とを有する第２電極と、前記第２電極の端子が挿通される挿通孔と、前記放電部を内側に囲む突起部とを有し、前記放電部と前記突起部とが前記内部空間に収容されるように前記第１電極の前記開口部に接合される絶縁基台と、を備え、前記突起部と前記放電部との間の距離は、要求される前記スパークギャップの寸法精度以下であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る放電素子は、上記の発明において、前記突起部と前記放電部との間の距離は、零であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る放電素子は、上記の発明において、前記突起部は、前記絶縁基台の外縁に沿って等角度間隔で複数設けられることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る放電素子は、上記の発明において、前記放電部は、前記第１電極と前記放電部との対向方向に延在する延在部を有し、前記スパークギャップは、前記延在部と前記第１電極との間に形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スパークギャップの寸法のばらつきを抑制して、放電素子の安定した放電電圧を維持することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る放電素子の一構成例を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る放電素子の一構成例を示す断面模式図である。
【図３】図３は、図２に示す放電素子のＡ−Ａ線断面模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る放電素子の組立方法を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１の変形例に係る放電素子の一構成例を示す断面模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２に係る放電素子の一構成例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、添付図面を参照して、本発明に係る放電素子の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態により、本発明が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一構成部分には同一符号が付されている。
【００１５】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に係る放電素子の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る放電素子の一構成例を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る放電素子の一構成例を示す断面模式図である。図３は、図２に示す放電素子のＡ−Ａ線断面模式図である。図１〜３に示すように、本実施の形態１に係る放電素子１０は、第１電極１と、第２電極４と、絶縁基台７とを備える。なお、図１では、第１電極１と絶縁基台７との嵌合状態を示し易くするために、第１電極１の一部破断図が図示されている。
【００１６】
第１電極１は、銅等の導電性の材料からなり、図１、２に示すように、内部空間１１を有するように中空に形成される。本実施の形態１において、第１電極１は、例えば、一端が開口し且つ他端が閉じた円筒状の中空電極体であり、図２に示すように、内部空間１１に連通する開口部２と、開口部２から延在する２つの端子３とを有している。第１電極１の開口部２は、所定の接合材により、絶縁基台７の所定部位（本実施の形態１では外周面）に接合される。端子３は、図１、２に示すように、絶縁基台７の下端部（内部空間１１とは反対側の端部）よりも下側に延在する。
【００１７】
第２電極４は、銅等の導電性の材料からなり、放電部５と、端子６とを有している。放電部５は、板状（例えば円板状）の導電部分であり、図１、２に示すように、第１電極１の内部空間１１に収容される。放電部５は、図２、３に示すように、第１電極１との間にスパークギャップ９を形成する。端子６は、棒状（例えば外形円柱状）の導電部分であり、図２に示すように、放電部５から延在する。本実施の形態１において、端子６は、放電部５の表面に対して略垂直となるように（放電部５の面直方向に）延在している。
【００１８】
また、第２電極４は、図２、３に示すように、ガス導入孔４ａを有している。ガス導入孔４ａは、放電部５と端子６とを連続して貫通する貫通孔であり、放電電圧を調整するためのガスの導入路として機能する。ガス導入孔４ａは、所定のガス供給装置（図示せず）と内部空間１１とを連通することができ、例えば、図２に示す端子６の延在端部６ａを押し潰す或いは充填材で密閉する等の手法によって気密封止される。なお、図１、２には、ガス導入孔４ａを説明し易くするために、気密封止される前の状態の端子６が図示されている。
【００１９】
絶縁基台７は、セラミックス等の絶縁性の材料からなり、挿通孔７ａと、複数（本実施の形態１では３つ）の突起部８ａ、８ｂ、８ｃとを有している。本実施の形態１において、絶縁基台７の本体は外形円柱状であり、この本体の一端面には、絶縁基台７の外周と同心円状の凸部７ｂ（図２、３参照）が形成されている。挿通孔７ａは、この凸部７ｂの中央部分に形成（好適には絶縁基台７の外周と同心円状に形成）され、絶縁基台７をその中心軸方向（例えば円柱軸方向）に貫通する貫通孔である。この挿通孔７ａには、図２、３に示すように、第２電極４の端子６が挿通される。挿通孔７ａに挿通された状態の端子６は、所定の接合材によって絶縁基台７に接合される。この結果、絶縁基台７には、第２電極４が固定される。
【００２０】
突起部８ａ、８ｂ、８ｃは、各々、絶縁基台７の本体の一端面（凸部７ｂが形成される側の端面）から、その面直方向に突起した部分である。突起部８ａ、８ｂ、８ｃは、図３に示すように、放電部５の面内方向の幅Ｗ２（本実施の形態１では外径）に比して狭い間隙を形成するように、絶縁基台７の外縁に沿って設けられている。具体的には、絶縁基台７の外縁に沿って隣り合う突起部８ａと突起部８ｂとの間隙、突起部８ｂと突起部８ｃとの間隙、および突起部８ｃと突起部８ａとの間隙の各距離（例えば図３に示す距離Ｌ２）は、放電部５の面内方向の幅Ｗ２に比して小さい。このような間隙を形成する突起部の設け易さやコスト低減等の観点から、好適には、絶縁基台７の外縁に沿って等角度間隔で複数の突起部が設けられる。例えば図３に示すように、３つの突起部８ａ、８ｂ、８ｃは、絶縁基台７の中心軸まわりに１２０度の等角度間隔で設けられている。
【００２１】
また、突起部８ａ、８ｂ、８ｃは、各々、第１電極１と放電部５との対向方向について、第１電極１と第２電極４との間の絶縁抵抗値が所定の許容値以上となる厚さ（図３に示す厚さＤ１）を有する。ここで、所定の許容値は、絶縁基台７を介した第１電極１と第２電極４との間の絶縁抵抗値として許容される下限値である。厚さＤ１を有する突起部８ａ、８ｂ、８ｃが第１電極１と第２電極４の放電部５との間に介在することにより、第１電極１と第２電極４との間の絶縁抵抗値は、所定の許容値以上に確保される。
【００２２】
上述したような突起部８ａ、８ｂ、８ｃは、図１、３に示すように、絶縁基台７の外縁に沿って所定数（本実施の形態１では３つ）の間隙をあけて放電部５を内側に囲む。且つ、突起部８ａ、８ｂ、８ｃは、図１、３に示すように、外側に第１電極１が嵌合される。具体的には、突起部８ａ、８ｂ、８ｃの外周面に、第１電極１の内周面が嵌合される。これら突起部８ａ、８ｂ、８ｃの外周面は、第１電極１と絶縁基台７との嵌合し易さやこれらの構造の簡易化という観点から、図１に示すように、絶縁基台７の本体の外周面に対して段差なく連続した状態（面一の状態）であることが好ましい。
【００２３】
ここで、突起部８ａ、８ｂ、８ｃによる間隙は、突起部８ａ、８ｂ、８ｃの内側に囲まれた状態の放電部５と、絶縁基台７に開口部２が接合された状態の第１電極１とが対向して、これらの放電部５と第１電極１との間にスパークギャップ９（図２、３参照）が形成される空間である。また、突起部８ａ、８ｂ、８ｃによる間隙は、上述したように、放電部５の面内方向の幅Ｗ２に比して狭い。突起部８ａ、８ｂ、８ｃは、放電部５を内側に囲むことにより、上記間隙を介して対向した状態の第１電極１から離間する方向（離間方向）へ位置ずれする放電部５を受け止めて、この放電部５の基準位置から離間方向への位置ずれを抑制する。さらに、突起部８ａ、８ｂ、８ｃは、上記間隙を介して対向した状態の第１電極１に近接する方向（近接方向）へ位置ずれする放電部５を受け止めて、この放電部５の基準位置から近接方向への位置ずれを抑制する。
【００２４】
本実施の形態１において、突起部８ａ、８ｂ、８ｃは、図３に示すように、内側の放電部５から離間した状態になるように設けられている。この際、突起部８ａ、８ｂ、８ｃの各々と放電部５との間の距離Ｌ１は、要求されるスパークギャップ９の寸法精度以下である。例えば、スパークギャップ９の寸法精度として０．１［ｍｍ］以下（±０．０５［ｍｍ］以内）が要求される場合、距離Ｌ１は０．０５［ｍｍ］以下に設定される。このような突起部８ａ、８ｂ、８ｃは、上述した第１電極１に対する放電部５の離間方向への位置ずれおよび近接方向への位置ずれを、スパークギャップ９の寸法精度以下に抑制する。
【００２５】
また、突起部８ａ、８ｂ、８ｃは、図１、３に示すように、外側に第１電極１が嵌合されている。このため、突起部８ａ、８ｂ、８ｃは、絶縁基台７に開口部２が接合されることによって絶縁基台７との相対位置が固定された状態にある第１電極１を、絶縁基台７の幅方向（本実施の形態１では径方向）に受ける。ここで、絶縁基台７に固定された状態の放電部５の基準位置（例えば円板状の放電部５の中心軸位置）に対する第１電極１の相対位置は、絶縁基台７との接合によって固定されている。突起部８ａ、８ｂ、８ｃは、第１電極１との嵌合により、この放電部５の基準位置に対する第１電極１の相対位置をより強固に固定する。突起部８ａ、８ｂ、８ｃは、このように放電部５の基準位置に対する第１電極１の相対位置を固定し且つ上述したように放電部５の基準位置からの位置ずれを抑制することにより、第１電極１と放電部５との間のスパークギャップ９の寸法（すなわちギャップ長Ｇ１）のばらつきを好適に抑制する。
【００２６】
上述したような構成を有する絶縁基台７は、図２に示すように、放電部５と突起部８ａ、８ｂ、８ｃとが内部空間１１に収容されるように第１電極１の開口部２に接合される。この際、絶縁基台７と第１電極１の開口部２との間は、これらを接合する接合材によって気密封止される。また、絶縁基台７の挿通孔７ａと第２電極４の端子６との間は、これらを接合する接合材によって気密封止される。さらに、第２電極４の端子６に設けられたガス導入孔４ａ（図２参照）は、ガス導入孔４ａを介して内部空間１１に所定のガス（放電電圧を調整するためのガス）が導入された後、端子６の延在端部６ａを押し潰す或いは充填材で密閉する等して気密封止される。以上の結果、内部空間１１は、放電電圧を調整するためのガスが所定の圧力で充填された気密空間となる。
【００２７】
本実施の形態１において、例えば、絶縁基台７の高さＨ１は、１．５［ｍｍ］程度である。このうち、突起部８ａ、８ｂ、８ｃの高さＨ２（絶縁基台７の一端面からの突起高さ）は、０．５［ｍｍ］程度である。また、絶縁基台７の幅Ｗ１（外径）は、３．０［ｍｍ］程度である。
【００２８】
つぎに、本発明の実施の形態１に係る放電素子１０の組立方法について説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る放電素子の組立方法を説明する図である。この組立方法では、予め準備された第１電極１、第２電極４および絶縁基台７を部品として組み合わせることにより、図１〜３に示したような放電素子１０が組み立てられる。
【００２９】
詳細には、図４に示すように、放電素子１０の組立方法では、まず、第２電極４を絶縁基台７に組み付ける工程が行われる（状態Ｓ１）。この状態Ｓ１の工程において、第２電極４の端子６は、絶縁基台７の凸部７ｂ側から挿通孔７ａに挿通される。この際、端子６が挿通孔７ａを通って絶縁基台７の下端面（凸部７ｂとは反対側の端面）から所定の長さ延出し、且つ、第２電極４の放電部５が絶縁基台７の突起部８ａ、８ｂ、８ｃの内側に収まる状態（図２参照）となるように、端子６の挿通が行われる。その後、この端子６は、挿通孔７ａとの間が気密となるように、半田材、低融点ガラスや接着剤等の接合材によって絶縁基台７に接合（気密接合）される。
【００３０】
このようにして、第２電極４は、放電部５が突起部８ａ、８ｂ、８ｃの内側に囲まれ且つ端子６が挿通孔７ａを通って絶縁基台７の下端面から所定の長さ延出した態様で、絶縁基台７に固定される。以下、上述したように第２電極４と絶縁基台７とを組み合わせたものは、「状態Ｓ１の部品」と適宜称される。
【００３１】
上述した状態Ｓ１の工程が完了後、図４に示すように、第１電極１を状態Ｓ１の部品に組み付ける工程が行われる（状態Ｓ２）。この状態Ｓ２の工程において、第１電極１の開口部２は、突起部８ａ、８ｂ、８ｃ側から絶縁基台７の外周面に嵌合される。この際、状態Ｓ１の部品における第２電極４の放電部５と絶縁基台７の突起部８ａ、８ｂ、８ｃとが第１電極１の内部空間１１に収容されるとともに第１電極１の内周面が突起部８ａ、８ｂ、８ｃの外周面に嵌合され、且つ、第１電極１の端子３が絶縁基台７の下端面から所定の長さ延出する状態（図２、３参照）となるように、第１電極１の開口部２と絶縁基台７の外周面との嵌合が行われる。その後、この開口部２は、絶縁基台７の外周面との間が気密となるように、半田材、低融点ガラスや接着剤等の接合材によって絶縁基台７に気密接合される。
【００３２】
このようにして、第１電極１は、放電部５と突起部８ａ、８ｂ、８ｃとを内部空間１１に収容するとともに突起部８ａ、８ｂ、８ｃの外周面に嵌合され且つ端子３を絶縁基台７の下端面から所定の長さ延出させた態様で、状態Ｓ１の部品における絶縁基台７に固定される。以下、上述したように第１電極１と状態Ｓ１の部品（第２電極４および絶縁基台７）とを組み合わせたものは、「状態Ｓ２の部品」と適宜称される。
【００３３】
上述した状態Ｓ２の工程が完了後、図４に示すように、状態Ｓ２の部品における第１電極１の内部空間１１に放電電圧調整用ガス１５を導入する工程が行われる（状態Ｓ３）。なお、図４に示す状態Ｓ３では、この状態Ｓ３の工程を説明し易くするために、第１電極１が断面図で模式的に図示されている。
【００３４】
この状態Ｓ３の工程において、まず、予めガス導入孔４ａが形成されている第２電極４の端子６の延在端部６ａには、所定のガス供給装置（図示せず）が接続される。これにより、ガス導入孔４ａは、内部空間１１とガス供給装置とを連通させた状態となっている。ここで、内部空間１１は、第１電極１と絶縁基台７とによって囲まれた閉空間であり、放電部５と突起部８ａ、８ｂ、８ｃとが収容され、且つ、放電部５と第１電極１との間のスパークギャップ９が存在する。このような内部空間１１には、ガス導入孔４ａを通じて放電電圧調整用ガス１５（放電電圧を調整するためのガス）が導入される。これにより、放電電圧調整用ガス１５は、所定の圧力で内部空間１１に充填される。この放電電圧調整用ガス１５の導入は、内部空間１１を減圧状態にしてから行うことが好ましい。
【００３５】
なお、放電電圧調整用ガス１５として、例えば、アルゴンガス、ネオンガス、水素ガス、炭酸ガス、四塩化炭酸ガス（ＣＣｌ4）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、空気等が挙げられる。これらの中でも、アルゴンガス、ネオンガス等の希ガスが、放電電圧調整用ガス１５として好適に用いられる。
【００３６】
特に図４には図示しないが、内部空間１１への放電電圧調整用ガス１５の導入が完了した後、第２電極４の端子６からガス供給装置が取り外され、ついで、この端子６の延在端部６ａを押し潰す等して、ガス導入孔４ａが気密封止される。この結果、内部空間１１は、放電電圧調整用ガス１５が所定の圧力で充填された気密空間となる。以上のようにして、放電素子１０が組立完了する。
【００３７】
上述したように組み立てられた放電素子１０は、第１電極１の端子３および第２電極４の端子６を電気機器の回路基板の実装穴に挿入して半田付け等を行うことにより、簡易に基板実装して電気機器に取り付けることができる。放電素子１０が取り付けられた電気機器の通常の使用時において、落雷や静電気等による異常電圧が印加されない限り、放電素子１０に電流は流れない。しかし、この電気機器に異常電圧を有する電流（サージ電流）が侵入した際には、放電素子１０のスパークギャップ９に異常電圧が印加され、これにより、スパークギャップ９に放電が発生する。この結果、サージ電流は放電素子１０を経由して流れ、放電素子１０はスパークギャップ９での放電によって異常電圧を除去する。このような放電素子１０の作用により、この電気機器は異常電圧から防護される。
【００３８】
ここで、放電素子１０のスパークギャップ９に放電が発生し得る印加電圧（すなわち放電電圧）は、スパークギャップ９のギャップ長Ｇ１（図３参照）、スパークギャップ９が存在する内部空間１１に充填されている放電電圧調整用ガス１５の種類や圧力等の要素によって決定される、中でも、スパークギャップ９のギャップ長Ｇ１は、放電素子１０の放電電圧に大きく影響する。
【００３９】
放電素子１０では、上述したように、突起部８ａ、８ｂ、８ｃにより、放電部５の基準位置に対する第１電極１の相対位置が強固に固定され、且つ、放電部５の基準位置からの位置ずれが抑制される（図３参照）。このような突起部８ａ、８ｂ、８ｃの作用により、放電部５と第１電極１との間におけるスパークギャップ９のギャップ長Ｇ１のばらつきが、所望範囲内（例えば要求されるスパークギャップ９の寸法精度以下）に好適に抑制される。この結果、放電素子１０は、放電電圧のばらつきをその許容範囲内に抑制して、安定した放電電圧を維持することができる。なお、放電素子１０の放電電圧は、内部空間１１の放電電圧調整用ガス１５の種類や圧力（封入圧力）によって微調整することもできる。
【００４０】
一例として、放電電圧の規格を３００［Ｖ］±１０％に設定した放電素子１０を製造し、製造した放電素子１０について、放電電圧を調査する実験を行った。この結果、放電素子１０の放電電圧として、２９０［Ｖ］、３００［Ｖ］、３１０［Ｖ］、３２０［Ｖ］、３００［Ｖ］という値が得られた。これらの値は、全て、本規格内の放電電圧を示すものであった。この実験結果から、放電素子１０は安定した放電電圧を維持できることを確認することができた。このように所望の規格内に安定した放電電圧を維持できる放電素子１０は、適正な放電特性を確保することができるため、異常電圧の侵入による電気機器の破壊や動作不良等の不具合を安定して防止することができる。
【００４１】
これに対し、本発明における突起部の構成が採用されていない従来の放電素子（以下、従来品という）を、放電電圧の規格を３００［Ｖ］±１０％に設定して製造し、製造した従来品について、上述した放電素子１０と同様に放電電圧を調査する実験を行った。この結果、従来品の放電電圧として、３２０［Ｖ］、３６０［Ｖ］、３８０［Ｖ］、３３０［Ｖ］、３１０［Ｖ］という値が得られ、本規格から外れる放電電圧が一部見られた。この実験結果から、従来品では、安定した放電電圧の維持が困難であることを確認することができた。
【００４２】
以上、説明したように、本発明の実施の形態１では、第１電極は、内部空間を有するように中空に形成され、この内部空間に連通する開口部を有するようにし、第２電極は、この第１電極との間にスパークギャップを形成する放電部と、この放電部から延在する端子とを有するようにし、絶縁基台は、この第２電極の端子が挿通される挿通孔と、この放電部を内側に囲む突起部とを有し、これらの放電部と突起部とが上記の内部空間に収容されるように第１電極の開口部に接合されるようにしている。また、これらの突起部と放電部との間の距離は、要求されるスパークギャップの寸法精度（要求寸法精度）以下にしている。
【００４３】
このため、第２電極の放電部の基準位置に対する第１電極の相対位置を固定するとともに、絶縁基台の突起部により、この放電部の基準位置からの位置ずれをスパークギャップの要求寸法精度以下に抑制することができる。これにより、たとえ第１電極や第２電極（例えばその端子）に意図せず外力が加えられた場合であっても、第１電極と第２電極との短絡を回避するとともに、第２電極の放電部と第１電極との間におけるスパークギャップのギャップ長のばらつきを所望範囲内に抑制することができる。この結果、スパークギャップの寸法精度を向上させて、放電素子の安定した放電電圧を維持することができ、これにより、放電素子の適正な放電特性を確保することができる。延いては、放電素子の歩留まり低下を抑制することができる。さらには、絶縁基台の突起部と第１電極との嵌合により、第２電極の放電部の基準位置に対する第１電極の相対位置を強固に固定することができ、この結果、上述したスパークギャップのギャップ長のばらつきを抑制する効果をより高めて、放電素子の安定した放電電圧の維持と、放電素子の適正な放電特性の確保とを促進することができる。
【００４４】
また、本発明の実施の形態１では、上述した突起部が、絶縁基台の外縁に沿って等角度間隔で複数（例えば３つ）設けられている。このため、これら複数の突起部を、スパークギャップが形成される間隙を放電部の幅に比して狭くあける態様で、絶縁基台に簡易に設けることができる。さらには、これら複数の突起部の形成長さ（絶縁基台の外縁に沿った長さ）を可能な限り小さくすることができ、これにより、絶縁基台の形成に必要な絶縁性の材料の量を減らせることから、放電素子のコスト低減を促進することができる。
【００４５】
（変形例）
つぎに、本発明の実施の形態１の変形例について説明する。上述した実施の形態１では、第２電極の放電部が絶縁基台の突起部の内側に囲まれていたが、本変形例では、この放電部が絶縁基台の突起部の内側に囲まれ且つ嵌合されている。
【００４６】
図５は、本発明の実施の形態１の変形例に係る放電素子の一構成例を示す断面模式図である。図５に示すように、本変形例に係る放電素子１０Ａは、実施の形態１における絶縁基台７に代えて絶縁基台１７を備える。絶縁基台１７は、実施の形態１における絶縁基台７の突起部８ａ、８ｂ、８ｃに代えて突起部１８ａ、１８ｂ、１８ｃを備える。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００４７】
突起部１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、各々、絶縁基台１７の本体の一端面（凸部７ｂが形成される側の端面）から、その面直方向に突起した部分である。図５に示すように、突起部１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、絶縁基台１７の外縁に沿って所定数（本変形例では３つ）の間隙をあけて放電部５を内側に囲むとともに、この放電部５が内側に嵌合される。具体的には、突起部１８ａ、１８ｂ、１８ｃの内周面に、放電部５の外周面が嵌合される。この嵌合において、突起部１８ａ、１８ｂ、１８ｃの各々と放電部５との間の距離は、零（≦スパークギャップ９の要求寸法精度）である。
【００４８】
本変形例において、突起部１８ａ、１８ｂ、１８ｃの構成は、内側に囲む放電部５との間の距離を零とすること以外、上述した実施の形態１における突起部８ａ、８ｂ、８ｃと同様である。このような突起部１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、図５に示すように、内側に囲むように嵌合された放電部５と、外側に嵌合された第１電極１との相対位置関係を強固に固定する。これにより、突起部１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、絶縁基台７の幅方向（本変形例では径方向）における放電部５と第１電極１との相対的な位置ずれを防止する。このような作用により、突起部１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、放電部５と第１電極１との間におけるスパークギャップ９のギャップ長Ｇ１のばらつきを可能な限り抑制する。
【００４９】
なお、本変形例に係る放電素子１０Ａの組立方法は、第２電極４を絶縁基台１７に組み付ける工程の際に、突起部１８ａ、１８ｂ、１８ｃの内側に放電部５を嵌合すること以外、上述した実施の形態１の場合と同様である。
【００５０】
以上、説明したように、本変形例では、突起部が第２電極の放電部を内側に囲むとともに、これらの放電部と突起部との間の距離が零となるようにし、その他の構成は、上述した実施の形態１と同様にしている。このため、実施の形態１の場合と同様の作用効果を享受するとともに、放電部と第１電極との相対位置関係を、絶縁基台およびその突起部を介して固定することができ、これにより、絶縁基台の幅方向における放電部と第１電極との相対的な位置ずれを防止することができる。この結果、放電部と第１電極との間におけるスパークギャップのギャップ長のばらつきを可能な限り抑制できることから、スパークギャップの寸法精度を向上させて、放電素子の安定した放電電圧をより高精度に維持でき、これにより、放電素子の適正な放電特性をより確実に確保することができる。
【００５１】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、絶縁基台の突起部の内側に囲まれる第２電極の放電部が、第１電極との間にスパークギャップを形成していたが、本実施の形態２では、この放電部の本体から第１電極に向かって延在する延在部が、第１電極との間にスパークギャップを形成している。
【００５２】
図６は、本発明の実施の形態２に係る放電素子の一構成例を示す断面模式図である。図６に示すように、本実施の形態２に係る放電素子２０は、実施の形態１における第２電極４に代えて第２電極２４を備える。第２電極２４は、実施の形態１における第２電極４の放電部５に代えて放電部２５を備える。放電部２５は、第１電極１と放電部２５との対向方向に延在する複数（実施の形態２では３つ）の延在部２５ａ、２５ｂ、２５ｃを備える。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００５３】
図６に示すように、延在部２５ａ、２５ｂ、２５ｃは、放電部２５の外周面から、第１電極１と放電部２５との対向方向（本実施の形態２では放電部２５の径方向）に所定の長さ延在した部分である。延在部２５ａは、突起部８ａと突起部８ｂとの間隙内から第１電極１と対向する。延在部２５ｂは、突起部８ｂと突起部８ｃとの間隙内から第１電極１と対向する。延在部２５ｃは、突起部８ｃと突起部８ａとの間隙内から第１電極１と対向する。本実施の形態２において、スパークギャップ２９は、これらの延在部２５ａ、２５ｂ、２５ｃと第１電極１との間に形成される。
【００５４】
スパークギャップ２９のギャップ長Ｇ２は、図６に示すように、延在部２５ａ、２５ｂ、２５ｃと第１電極１との対向する距離に相当する。すなわち、延在部２５ａ、２５ｂ、２５ｃが放電部２５の外周面から第１電極１との対向方向に延在する長さ（以下、延在長さという）を調整することにより、ギャップ長Ｇ２を任意に選択することができる。また、延在部２５ａ、２５ｂ、２５ｃの延在長さの調整は、放電部２５または延在部２５ａ、２５ｂ、２５ｃの外周面を切削加工する、或いは、延在部２５ａ、２５ｂ、２５ｃが所望の延在長さに形成された放電部２５を有する第２電極２４を選択する等の手法により、簡易に行うことができる。この際、第２電極２４以外の部品（例えば第１電極１および絶縁基台７等）は、上記延在長さの調整に伴って変更する必要がなく、延在長さが異なる第２電極２４に対して共通に組み合わせることができる。これにより、放電素子２０の組立に必要な部品の汎用性を高めるとともに部品点数を可能な限り低減することができ、この結果、ギャップ長Ｇ２を任意に選択可能な放電素子２０の組立に要するコストを可能な限り低減することができる。
【００５５】
ここで、放電部２５は、上述した実施の形態１の場合と同様に、突起部８ａ、８ｂ、８ｃによって内側に囲まれた状態にある（図６参照）。このため、放電部２５の基準位置からの位置ずれは、実施の形態１の場合と同様に、突起部８ａ、８ｂ、８ｃの作用により、スパークギャップ２９の要求寸法精度以下に抑制される。延在部２５ａ、２５ｂ、２５ｃは放電部２５の一体的な一部分であるから、延在部２５ａ、２５ｂ、２５ｃの位置ずれは、突起部８ａ、８ｂ、８ｃの作用によって同様に、スパークギャップ２９の要求寸法精度以下に抑制される。これにより、スパークギャップ２９のギャップ長Ｇ２のばらつきは、実施の形態１の場合と同様に所定範囲内に抑制される。この結果、放電素子２０は、ギャップ長Ｇ２を調整可能でありながらも、放電電圧のばらつきをその許容範囲内に抑制して、安定した放電電圧を維持することができ、延いては、適正な放電特性を確保することができる。
【００５６】
本実施の形態２において、第２電極２４の構成は、放電部２５が延在部２５ａ、２５ｂ、２５ｃを有すること以外、実施の形態１における第２電極４と同様である。このような第２電極２４を備える放電素子２０の組立方法は、第２電極２４を絶縁基台７に組み付ける工程の際に、突起部８ａ、８ｂ、８ｃの各間隙に延在部２５ａ、２５ｂ、２５ｃを各々配置すること以外、上述した実施の形態１の場合と同様である。
【００５７】
以上、説明したように、本発明の実施の形態２では、第２電極の放電部は、絶縁基台に接合された第１電極とこの放電部との対向方向に延在する延在部を有し、スパークギャップは、これら延在部と第１電極との間に形成されるようにし、その他の構成は、上述した実施の形態１と同様にしている。このため、実施の形態１の場合と同様の作用効果を享受するとともに、第１電極との対向方向における延在部の延在長さを調整することにより、第２電極以外の部品を変更する必要なく、スパークギャップのギャップ長を任意に選択することができる。これにより、スパークギャップのギャップ長を調整可能でありながらも、このギャップ長のばらつきを所定範囲内に抑制して、放電電圧のばらつきをその許容範囲内に抑制することができ、この結果、ギャップ長の調整によって選択的に決定される放電電圧を安定して維持することができ、これにより、放電素子の任意に選択された放電特性を適正に確保することができる。さらには、このような放電素子の組立に要するコストを可能な限り低減することができる。
【００５８】
なお、上述した実施の形態１、２および変形例では、３つの突起部が設けられた絶縁基台を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。絶縁基台に設ける突起部の数は、１つであってもよいし、２つ以上（複数）であってもよい。また、突起部は、上述したように絶縁基台の外周面に対して面一の状態となるように絶縁基台に設けられてもよいし、絶縁基台における外縁の内側に設けられていてもよい。さらに、絶縁基台の外縁に沿って複数の突起部を設ける場合、これら複数の突起部の配置は、等角度間隔であることが好ましいが、等角度間隔でなくてもよい。また、突起部の形状および形成長さは、第１電極と第２電極の放電部とを対向させ得る間隙をあけて内側に放電部を囲むこと（好適には嵌合すること）が可能であれば、所望のものであってもよく、本発明において特に問われない。
【００５９】
また、上述した実施の形態１、２および変形例では、絶縁基台の突起部の外側に第１電極を嵌合していたが、本発明は、これに限定されるものではない。第１電極は、その開口部が絶縁基台に接合されていれば、絶縁基台の突起部の外側に嵌合されてもよいし、嵌合されずに突起部の外周面から離間していてもよい。
【００６０】
さらに、上述した実施の形態１、２および変形例では、第１電極に形成される端子の数を２つとしていたが、本発明は、これに限定されるものではない。第１電極に形成される端子の数は、１つであってもよいし、２つ以上（複数）であってもよい。同様に、第２電極に形成される端子の数は、１つに限定されず、２つ以上（複数）であってもよい。
【００６１】
また、上述した実施の形態１、２および変形例では、第１電極には、その開口部から一体的に延在する態様の端子が形成されていたが、本発明は、これに限定されるものではない。第１電極には、その外周面から延在する端子が形成されていてもよい。また、第１電極と端子とを別体とし、第１電極の外周面等の所定部位に端子を取り付けるようにしてもよい。
【００６２】
さらに、上述した実施の形態１、２および変形例では、絶縁基台の本体の外周面に第１電極の開口部を気密接合していたが、本発明は、これに限定されるものではない。第１電極の開口部は、絶縁基台の上端面、外縁部または突起部の下端部等、絶縁基台の所望部位に気密接合されてもよい。
【００６３】
また、上述した実施の形態１、２および変形例では、第１電極および第２電極と絶縁基台とを接合する方法として、接合材を用いる方法を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、第１電極に絶縁基台の本体または突起部を圧入することによって接合してもよい。また、第２電極の端子を絶縁基台の挿通孔に圧入することによって接合してもよい。
【００６４】
さらに、上述した実施の形態１、２および変形例では、第１電極の内部空間に放電電圧調整用ガスを導入するためのガス導入孔が第２電極に形成されているが、本発明は、これに限定されるものではない。第２電極以外の部位、例えば、第１電極の上端面や外周面または絶縁基台の所定部位に、ガス導入孔またはガス導入管路が気密封止可能に設けられてもよい。
【００６５】
また、上述した実施の形態１、２および変形例では、外形円柱状の放電素子を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、放電素子の外形は、円柱状以外の所望形状（例えば外形楕円柱状や断面角丸長方形状等）であってもよく、本発明において特に問われない。
【００６６】
さらに、上述した実施の形態２では、絶縁基台の突起部と第２電極の放電部とが離間した状態で、突起部の内側に放電部を囲むようにしていたが、本発明は、これに限定されるものではない。実施の形態２における放電部は、上述した変形例の場合と同様に、突起部の内側に囲まれるとともに嵌合されてもよい。すなわち、本発明に係る放電素子は、上述した実施の形態２と変形例とを適宜組み合わせたものであってもよい。
【００６７】
また、上述した実施の形態１、２および変形例により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。例えば、絶縁基台を構成する絶縁性の材料は、例えばセラミックスや樹脂等、絶縁基台の作製が容易であるとともに突起部を精度よく形成できる材料から選択されたものであってもよい。その他、上述した実施の形態１、２および変形例に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００６８】
１  第１電極
２  開口部
３、６  端子
４、２４  第２電極
４ａ  ガス導入孔
５、２５  放電部
６ａ  延在端部
７、１７  絶縁基台
７ａ  挿通孔
７ｂ  凸部
８ａ、８ｂ、８ｃ、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ  突起部
９、２９  スパークギャップ
１０、１０Ａ、２０  放電素子
１１  内部空間
１５  放電電圧調整用ガス
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ  延在部
【図１】
2018142515.tif 000003
【図２】
2018142515.tif 000004
【図３】
2018142515.tif 000005
【図４】
2018142515.tif 000006
【図５】
2018142515.tif 000007
【図６】
2018142515.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月26日(2017.6.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有するように中空に形成され、前記内部空間に連通する開口部を有する第１電極と、
前記第１電極との間にスパークギャップを形成する板状の放電部と、前記放電部から延在する端子とを有する第２電極と、
前記第２電極の端子が挿通される挿通孔と、前記放電部を内側に囲む突起部とを有し、前記放電部と前記突起部とが前記内部空間に収容されるように前記第１電極の前記開口部に接合される絶縁基台と、
を備え、
前記突起部は、前記絶縁基台の外縁に沿って、前記放電部の面内方向の幅に比して狭い間隙をあけるように設けられ、
前記スパークギャップは、前記間隙を介して形成され、
前記突起部と前記放電部との間の距離は、要求される前記スパークギャップの寸法精度以下であることを特徴とする放電素子。
【請求項２】
前記突起部と前記放電部との間の距離は、零であることを特徴とする請求項１に記載の放電素子。
【請求項３】
前記突起部は、前記絶縁基台の外縁に沿って複数設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の放電素子。
【請求項４】
複数の前記突起部は、前記絶縁基台の外縁に沿って等角度間隔で設けられることを特徴とする請求項３に記載の放電素子。
【請求項５】
前記放電部は、前記第１電極と前記放電部との対向方向に延在する延在部を有し、
前記スパークギャップは、前記延在部と前記第１電極との間に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の放電素子。
【請求項６】
内部空間を有するように中空に形成され、前記内部空間に連通する開口部を有する第１電極と、
前記第１電極との間にスパークギャップを形成する放電部と、前記放電部から延在する端子とを有する第２電極と、
前記第２電極の端子が挿通される挿通孔と、前記放電部を内側に囲む突起部とを有し、前記放電部と前記突起部とが前記内部空間に収容されるように前記第１電極の前記開口部に接合される絶縁基台と、
を備え、前記突起部と前記放電部との間の距離は、要求される前記スパークギャップの寸法精度以下であり、
前記突起部は、前記絶縁基台の外縁に沿って等角度間隔で複数設けられることを特徴とする放電素子。