(57)【要約】【課題】暗中における初期放電開始電圧の上昇及び早期点弧を生じることのない長寿命な放電管を実現する。【解決手段】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を形成すると共に、該気密外囲器16内に放電ガスを封入し、また、上記蓋部材14，14の放電電極部18，18間に放電間隙22を形成すると共に、ケース部材12の内壁面24に、その両端が、蓋部材14，14と微小放電間隙26を隔てて配置された複数のトリガ放電膜28を形成し、さらに、上記放電電極部18の表面に、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム、酸化マグネシウム、珪酸ナトリウムの混合物が含有された被膜30を形成すると共に、被膜中の珪酸ナトリウムの混合量を１０〜６０重量％とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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、チタン、モリブデン酸カリウム、酸化マグネシウム及び珪酸ナトリウムの混合物が含有された被膜を形成して成り、該被膜中の珪酸ナトリウムの混合量を１０〜６０重量％としたことを特徴とする放電管。                               
【請求項２】
上記被膜中の珪酸ナトリウムの混合量を５０重量％としたことを特徴とする請求項１に記載の放電管。                         
【請求項３】
請求項１に係る放電管の製造方法であって、
先ず、純水に珪酸ナトリウムを溶解させて成るバインダーと、臭化セシウムの粉末と、水素化チタンの粉末と、モリブデン酸カリウムの粉末と、酸化マグネシウムの粉末を準備すると共に、上記珪酸ナトリウム、臭化セシウムの粉末、水素化チタンの粉末、モリブデン酸カリウムの粉末及び酸化マグネシウムの粉末の合計重量に対する珪酸ナトリウムの重量を、１０〜６０重量％と成し、
次に、上記バインダー中に、臭化セシウムの粉末、水素化チタンの粉末、モリブデン酸カリウムの粉末、酸化マグネシウムの粉末を溶解させ、
次に、上記バインダーを、放電電極の表面に塗布した後、加熱して、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム、酸化マグネシウム及び珪酸ナトリウムの混合物が含有された上記被膜を形成することを特徴とする放電管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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（避雷管）として好適に使用できる放電管、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の放電管として、本出願人は、先に特開２００７−５１２９号を提案した。この放電管60は、図１０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。
【０００３】
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には、その両端が、放電電極を兼ねた上記蓋部材64，64と微小放電間隙76を隔てて配置されたトリガ放電膜78が複数形成されている。
【０００４】
上記放電電極部68の表面には、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）、チタン（Ｔｉ）及びモリブデン酸カリウム（Ｋ２ＭｏＯ４）の混合物が含有された被膜80が形成されている。
【０００５】
上記構成を備えた放電管60にあっては、放電電極を兼ねた上記一対の蓋部材64，64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の両端と蓋部材64，64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。
【特許文献１】特開２００７−５１２９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記放電管60においては、放電時の衝撃で被膜80がスパッタされること等に起因して、初期放電開始電圧が徐々に上昇して放電遅れを生じることがあった。この初期放電遅れは、特に、放電管60が暗中で使用される場合に顕著に発生していた。これは、暗中で放電管60が長時間放置されると、気密外囲器66内の放電の種火としての電子やイオンが減少するためである。
また、上記放電管60においては、規定電圧より低い電圧で放電してしまう早期点弧を生じることもあった。
【０００７】
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、暗中における初期放電開始電圧の上昇及び早期点弧を生じることのない長寿命な放電管と、該放電管の製造方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、放電電極の表面に形成する被膜の構成材料について種々検討を試みた結果、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウムに加え、酸化マグネシウム及び珪酸ナトリウムを混合して成る混合物で被膜を構成すると共に、被膜中に混合する珪酸ナトリウムの混合量を特定割合とした場合に、暗中における初期放電遅れの抑制及び早期点弧の防止にに優れた効果を発揮することを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明に係る放電管は、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、チタン、モリブデン酸カリウム、酸化マグネシウム及び珪酸ナトリウムの混合物が含有された被膜を形成して成り、該被膜中の珪酸ナトリウムの混合量を１０〜６０重量％としたことを特徴とする。
【０００９】
上記被膜中の珪酸ナトリウムの混合量を５０重量％とした場合が最も好適である。
【００１０】
また、本発明に係る放電管の製造方法は、
先ず、純水に珪酸ナトリウムを溶解させて成るバインダーと、臭化セシウムの粉末と、水素化チタンの粉末と、モリブデン酸カリウムの粉末と、酸化マグネシウムの粉末を準備すると共に、上記珪酸ナトリウム、臭化セシウムの粉末、水素化チタンの粉末、モリブデン酸カリウムの粉末及び酸化マグネシウムの粉末の合計重量に対する珪酸ナトリウムの重量を、１０〜６０重量％と成し、
次に、上記バインダー中に、臭化セシウムの粉末、水素化チタンの粉末、モリブデン酸カリウムの粉末、酸化マグネシウムの粉末を溶解させ、
次に、上記バインダーを、放電電極の表面に塗布した後、加熱して、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム、酸化マグネシウム及び珪酸ナトリウムの混合物が含有された上記被膜を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る放電管にあっては、放電電極の表面に、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム、酸化マグネシウム及び珪酸ナトリウムの混合物が含有された被膜を形成して成り、該被膜中の珪酸ナトリウムの混合量を１０〜６０重量％としたことにより、暗中における初期放電開始電圧の上昇及び早期点弧を生じることのない長寿命な放電管を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
上記放電電極部18の表面には、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン酸カリウム（Ｋ２ＭｏＯ４）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、珪酸ナトリウム（Ｎａ２ＳｉＯ３）の混合物が含有された被膜30が形成されている。
上記被膜30中の珪酸ナトリウムの混合量は１０〜６０重量％（特に、５０重量％）と成すのが、暗中における初期放電開始電圧の上昇及び早期点弧を防止する観点から好ましい。
【００１６】
上記被膜30は、以下の方法で形成される。
先ず、純水に珪酸ナトリウムを溶解させて成るバインダーと、臭化セシウムの粉末、水素化チタン（ＴｉＨ）の粉末、モリブデン酸カリウムの粉末、酸化マグネシウムの粉末を準備する。この場合、珪酸ナトリウム、臭化セシウムの粉末、水素化チタン（ＴｉＨ）の粉末、モリブデン酸カリウムの粉末及び酸化マグネシウムの粉末の合計重量に対する珪酸ナトリウムの重量は、１０〜６０重量％（特に、５０重量％）とする。
次に、上記バインダー中に、臭化セシウムの粉末、水素化チタン（ＴｉＨ）の粉末、モリブデン酸カリウムの粉末、酸化マグネシウムの粉末を添加後、撹拌して、バインダー中に臭化セシウムの粉末、水素化チタン（ＴｉＨ）の粉末、モリブデン酸カリウムの粉末、酸化マグネシウムの粉末を溶解させる。
次に、臭化セシウムの粉末、水素化チタン（ＴｉＨ）の粉末、モリブデン酸カリウムの粉末、酸化マグネシウムの粉末が溶解した上記バインダーを、放電電極部18表面に塗布する。
そして、ケース部材12と蓋部材14との気密封止工程において、ケース部材12を加熱しつつケース部材12内の真空排気が行われると、上記加熱の過程で、バインダー中の水分は蒸発し、また、水素化チタン（ＴｉＨ）中の水素（Ｈ）が抜けることにより、純度の高いチタンが形成できる。
以上の結果、放電電極部18表面に、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム、酸化マグネシウム、珪酸ナトリウムの混合物が含有された上記被膜30が形成される。
尚、上記バインダー中の珪酸ナトリウムと純水との配合割合は、珪酸ナトリウムが０．０１〜７０重量％、純水が９９．９９〜３０重量％の配合割合で混合される。
【００１７】
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、ハロゲンを含む気体やＯ２等の負極性ガスとの混合ガスが該当する。
【００１８】
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。
【００１９】
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、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム、酸化マグネシウム及び珪酸ナトリウムの混合物が含有された被膜30を形成すると共に、被膜30中の珪酸ナトリウムの混合量を１０〜６０重量％としたことにより、暗中における初期放電開始電圧の上昇及び早期点弧を生じることのない長寿命な放電管を実現できる。
本発明の放電管10の被膜30中に含有されたモリブデン酸カリウムは、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・堆積する量が減少し、その結果、トリガ放電膜28のトリガ放電（沿面コロナ放電）生成機能の毀損が防止され、初期放電遅れの抑制に寄与するものと考えられる。
また、上記被膜30中に含有されたチタンは、イオン化傾向が極めて大きいことから、該チタンが放電ガス分子をイオン化させ、その結果、気密外囲器16内に放電の種火となるイオンを多量に供給できることが、初期放電遅れの抑制に寄与するものである。    
さらに、被膜30中に酸化マグネシウムを含有させることにより、初期放電遅れの抑制に寄与することを、実験により見出した。
また、被膜30中に含有した珪酸ナトリウムは、放電時の衝撃から放電電極部18のスパッタを防ぐ保護膜として作用することから、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・堆積する量が減少し、その結果、トリガ放電膜28のトリガ放電（沿面コロナ放電）生成機能の毀損が防止され、初期放電遅れの抑制に寄与するものである。さらに、珪酸ナトリウムが早期点弧の防止にも寄与することを実験により見出した。
尚、珪酸ナトリウムの混合量が多いほど、保護膜としての作用・早期点弧防止効果は向上するが、珪酸ナトリウムは不純ガスの発生源となり、混合量が多すぎると、不純ガスの発生による初期放電開始電圧の上昇を招来することとなる。従って、被膜30中に混合する珪酸ナトリウムは、上記の通り、１０〜６０重量％（特に、５０重量％）とするのが好ましい。
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。
【００２０】
図３は、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム、酸化マグネシウム及び珪酸ナトリウムの混合物が含有された被膜30を放電電極部18の表面に形成して成る本発明の放電管10に関して、被膜30中の珪酸ナトリウムの混合量を１０重量％（図３のグラフＡ）、５０重量％（図３のグラフＢ）、６０重量％（図３のグラフＣ）とし場合における、暗中での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10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、本発明の放電管10（図３のグラフＡ〜グラフＣ）は、何れの場合にも放電回数が５０万回となっても初期放電開始電圧が安定的であり、暗中におい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。
もっとも、被膜30中の珪酸ナトリウムの混合量が５０重量％の場合（図３のグラフＢ）が最も安定的であり好ましい。
【００２１】
また、本発明の放電管10は、早期点弧の防止効果にも優れている。
図４は、放電開始電圧が８００Ｖに設定されている本考案の放電管10（被膜30中の珪酸ナトリウムの混合量が１０重量％）を、周波数５５０Ｈｚ（約１．８ｍｓ）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、図５は、放電開始電圧が８００Ｖに設定されている本考案の放電管10（被膜30中の珪酸ナトリウムの混合量が６０重量％）を、周波数５５０Ｈｚ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る。
図４及び図５のチャートに示される通り、本発明の放電管10は、早期点弧が発生することなく、安定した放電開始電圧が得られている。
【００２２】
図６乃至図９は、本発明に係る放電管10の変形例を示すものであり、該放電管10の変形例は、放電電極部18の表面に、略半球状の穴部29が多数形成されており、各穴部29内面に、臭化セシウム、チタン、モリブデン酸カリウム及び酸化マグネシウムの混合物が含有された上記被膜30を形成した点に特徴を有するものであり、その他の構成は、上記放電管10と実質的に同一である。尚、本実施の形態においては、略半球状の穴部29は、４×４の合計１６個が、マトリクス状に配置形成されているが、これに限定されるものではない。
【００２３】
而して、放電電極部18の表面に、略半球状の穴部29を多数形成すると共に、各穴部29内面に、上記被膜30を形成した場合には、被膜30と放電電極部18との密着力が向上し、放電時の衝撃による被膜30のスパッタを抑制することができる。
また、放電電極部18の表面に形成した穴部29が「略半球状」であることから、被膜30の状態が安定化し、放電特性のバラツキを低減することができる。すなわち、穴部29を「略半球状」と成した場合には、穴部29の全方向から表面張力が均等に掛かり、その結果、被膜30が全方向に均等に形成されるため、被膜30の状態が安定化し、放電特性のバラツキを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る放電管を示す概略断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ概略断面図である。
【図３】本発明に係る放電管の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。
【図４】本考案に係る放電管（被膜中の珪酸ナトリウムの混合量が１０重量％）を、周波数５５０Ｈｚ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る。
【図５】本考案に係る放電管（被膜中の珪酸ナトリウムの混合量が６０重量％）を、周波数５５０Ｈｚ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る。
【図６】本発明に係る放電管の変形例を示す概略断面図である。
【図７】本発明に係る放電管の変形例の要部拡大断面図である。
【図８】図６のＢ−Ｂ概略断面図である。
【図９】本発明に係る放電管の変形例の放電電極部表面を示す拡大図である。
【図１０】従来の放電管を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
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
29  穴部
30  被膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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