(57)【要約】      （修正有）【課題】放電電極や被膜の表面に不純ガスを付着することに起因する放電特性の劣化を抑制することのできる長寿命な放電サージ吸収素子を実現する。また、インパルス（サージ）電流が印加された際の応答速度の早いサージ吸収素子の実現。【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、１００〜１０００℃で焼成した炭化チタンと、モリブデン酸カリウムが含有された被膜30を形成した。【選択図】図１
2008186746.tif 000002
【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、１００〜１０００℃で焼成した炭化チタンと、モリブデン酸カリウムが含有された被膜を形成したことを特徴とするサージ吸収素子。
【請求項２】
請求項１に記載のサージ吸収素子の製造方法であって、１００〜１０００℃で焼成した炭化チタン粉末と、モリブデン酸カリウム粉末と、珪酸ナトリウム溶液と純水よりなるバインダーとを混合し、この混合物を、放電電極の表面に塗布して上記被膜を形成することを特徴とするサージ吸収素子の製造方法。
【請求項３】
超音波振動を与えながら、上記炭化チタン粉末と、モリブデン酸カリウム粉末と、バインダーとを混合させることを特徴とする請求項２に記載のサージ吸収素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、気密外囲器内に封入した複数の放電電極間の放電間隙における放電現象を利用して誘導雷等のサージを吸収することにより、電子機器が損傷することを防止するサージ吸収素子とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のサージ吸収素子に好適に使用できる放電管として、本出願人は、先に実用新案登録第３１２５２６５号を提案した。
この放電管60は、図３及び図４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。
【０００４】
上記放電電極部68の表面には、炭化チタン（ＴｉＣ）が含有された被膜80が形成されている。
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、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。
【０００５】
上記構成を備えた放電管60が放電型サージ吸収素子として使用された場合、放電電極を兼ねた上記蓋部材64，64を介してサージが印加されると、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してサージの吸収が行われるのである。
【特許文献１】実用新案登録第３１２５２６５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の放電回数が増加すると、放電ガス中に含まれていた微量な不純ガスや気密外囲器66の封止工程で混入した不純ガスが、放電電極部68や被膜80の表面に付着することにより、放電電極部68や被膜80の仕事関数が変化し、その結果、放電特性の劣化を生じることがあった。
すなわち、上記放電管60がサージ吸収素子として使用される場合、インパルス（サージ）電流が繰り返し印加されると、直流放電開始電圧が徐々に低下して使用に適さなくなる事態を生じることがあった。
【０００７】
また、上記放電管60がサージ吸収素子として使用される場合には、インパルス（サージ）電流が印加された際の応答速度が早いことが求められている。
【０００８】
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、放電電極や被膜の表面に不純ガスを付着することに起因する放電特性の劣化を抑制することのできる長寿命な放電サージ吸収素子及びその製造方法を実現することにある。
また、本発明の他の目的は、インパルス（サージ）電流が印加された際の応答速度の早いサージ吸収素子を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係るサージ吸収素子は、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、１００〜１０００℃で焼成した炭化チタンと、モリブデン酸カリウムが含有された被膜を形成したことを特徴とする。
【００１０】
また、サージ吸収素子の製造方法は、１００〜１０００℃で焼成した炭化チタン粉末と、モリブデン酸カリウム粉末と、珪酸ナトリウム溶液と純水よりなるバインダーとを混合し、この混合物を、放電電極の表面に塗布して上記被膜を形成することを特徴とする。
【００１１】
超音波振動を与えながら、上記炭化チタン粉末と、モリブデン酸カリウム粉末と、バインダーとを混合させるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るサージ吸収素子にあっては、放電電極の表面に形成した被膜に、優れたゲッター効果を発揮する１００〜１０００℃で焼成した炭化チタンを含有したので、放電ガス中に含まれている不純ガスや気密外囲器の封止工程で混入した不純ガスを、上記１００〜１０００℃で焼成して成る炭化チタンがその内部に吸着固定化し、放電電極及び被膜表面に不純ガスが付着することを防止する。その結果、不純ガスが放電電極や被膜の表面に付着することに起因する放電特性の劣化が抑制され、長寿命なサージ吸収素子を実現することができる。
【００１３】
また、本発明のサージ吸収素子は、被膜にモリブデン酸カリウムを含有したので、被膜のスパッタが防止され、インパルス（サージ）電流が印加された際の応答速度を向上させることができる。
【００１４】
上記被膜は、１００〜１０００℃で焼成した炭化チタン粉末と、モリブデン酸カリウム粉末と、珪酸ナトリウム溶液と純水よりなるバインダーとを混合し、この混合物を、放電電極の表面に塗布することにより形成することができるが、超音波振動を与えながら、炭化チタン粉末と、モリブデン酸カリウム粉末と、バインダーとを混合させると、炭化チタン粉末及びモリブデン酸カリウム粉末をバインダー中に均一に撹拌させることができ、放電電極表面に塗布後の被膜の特性が安定化する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係るサージ吸収素子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角筒状のケース部材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。
【００１６】
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。
【００１７】
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に等間隔で４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。
【００１８】
上記放電電極部18の表面には、１００〜１０００℃で焼成して成る炭化チタン（ＴｉＣ）と、モリブデン酸カリウム（Ｋ２ＭｏＯ４）が含有された被膜30が形成されている。
１００〜１０００℃で焼成して成る炭化チタンは優れたゲッター効果を発揮し、不純ガスを内部に吸着固定化して外部へ放出しない作用を有するものである。
また、モリブデン酸カリウムは、高融点で高温での機械的強度の大きいモリブデンと、仕事関数が低いアルカリ金属であるカリウムとの化合物である。
【００１９】
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。
【００２０】
本発明の上記サージ吸収素子10にあっては、放電電極を兼ねた上記蓋部材14，14を介してサージが印加されると、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してサージの吸収が行われるのである。
【００２１】
而して、本発明のサージ吸収素子10は、放電ガス中に含まれている不純ガスや気密外囲器16の封止工程で混入した不純ガスを、被膜30に含有された１００〜１０００℃で焼成して成る炭化チタンがその内部に吸着固定化するので、放電電極部18及び被膜30表面に不純ガスが付着することが防止される。その結果、不純ガスが放電電極部18や被膜30の表面に付着することに起因する放電特性の劣化が抑制され、長寿命なサージ吸収素子10を実現することができる。
【００２２】
また、被膜30にモリブデン酸カリウムを含有したので、被膜30のスパッタが防止され、インパルス（サージ）電流が印加された際の応答速度を向上させることができる。  すなわち、インパルス（サージ）電流を繰り返し印加すると、被膜30がスパッタされて飛散することに起因して被膜30の仕事関数が変化したり、或いは、スパッタで飛散した被膜30の構成材料がトリガ放電膜28に付着・堆積して、トリガ放電膜28のトリガ放電生成効果が低下する。そこで、上記の通り、モリブデン酸カリウムは、高融点で高温での機械的強度の大きいモリブデンと、仕事関数が低いアルカリ金属であるカリウムとの化合物であることから、モリブデン酸カリウムを被膜30に含有させることにより、耐スパッタ性が向上すると共に、仕事関数が低下するため、インパルス（サージ）電流が印加された際の応答速度の向上に寄与するものと考えられる。
因みに、サージ吸収素子10の応答性能は、「Ｖｆ／Ｅｚ」（Ｅｚ：直流放電開始電圧、Ｖｆ：インパルス放電開始電圧）で表すことができ、Ｖｆ／Ｅｚの値が１．１以下であれば応答性能に優れているが、本発明のサージ吸収素子10の場合、Ｖｆ／Ｅｚ＝１．０７を達成することができた。
【００２３】
以下において、上記サージ吸収素子10の製造方法を説明する。
先ず、ケース部材12の内壁面24に、カーボン系材料より成る芯材を擦り付けることによりトリガ放電膜28を形成しておく。
また、炭化チタン粉末を大気中又は真空中において１００〜１０００℃で焼成する。この焼成を行うことにより、炭化チタンは優れたゲッター効果を有するようになる。
【００２４】
次に、焼成した炭化チタン粉末と、モリブデン酸カリウム粉末と、珪酸ナトリウム溶液と純水よりなるバインダーとを混合し、この混合物を、蓋部材14，14の放電電極部18表面に塗布することにより被膜30を形成する。尚、超音波振動を与えながら、炭化チタン粉末と、モリブデン酸カリウム粉末と、バインダーとを混合させると、炭化チタン粉末及びモリブデン酸カリウム粉末をバインダー中に均一に撹拌させることができ、放電電極部18表面に塗布後の被膜30の特性が安定化する。
上記被膜30中の焼成した炭化チタンの含有割合は、０．０１〜５０重量％と成すのが、不純ガスが放電電極部18や被膜30の表面に付着することに起因する放電特性の劣化を効果的に抑制する上で好ましい。                
また、被膜30中のモリブデン酸カリウムの含有割合は、０．０１〜５０重量％と成すのが、インパルス（サージ）電流が印加された際の応答速度を向上させる上で好ましい。
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。
【００２５】
最後に、ケース部材12内の真空排気を行った後、所定の放電ガスを導入し、その後、ケース部材12と蓋部材14とをシール材を介して気密封止することにより、上記サージ吸収素子10が完成する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るサージ吸収素子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】従来の放電管（サージ吸収素子）を示す概略断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ概略断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
10  サージ吸収素子
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
【図１】
2008186746.tif 000003
【図２】
2008186746.tif 000004
【図３】
2008186746.tif 000005
【図４】
2008186746.tif 000006