(57)【要約】【課題】  短い周期で繰り返し動作させた場合においても、常に安定した放電開始電圧が得られる周波数特性に優れた放電管を実現する。             【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の表面に凹部29を形成する共に、該凹部29内面に、電子放出特性が良好な物質を含有した被膜30を形成した。【選択図】        図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【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凹部を形成すると共に、該凹部内面に、電子放出特性が良好な物質を含有した被膜を形成したことを特徴とする放電管。
【請求項２】
上記凹部内面に多数の孔部を形成すると共に、凹部及び孔部内面に、上記被膜を形成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】
電子放出特性が良好な物質を含有した上記被膜を、臭化セシウムとチタンの混合物が含有された被膜で構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の放電管。
【請求項４】
上記臭化セシウムとチタンの混合割合は、臭化セシウムが２０〜８０重量％、チタンが８０〜２０重量％と成されていることを特徴とする請求項３に記載の放電管。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案は放電管に係り、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２００３−７４２０号を提案した。この放電管60は、図５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、放電開始電圧の安定に効果的なアルカリヨウ化物が含有された絶縁性の被膜80が形成されている。このアルカリヨウ化物としては、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、ヨウ化ルビジウム（ＲｂＩ）等のアルカリヨウ化物の単体又は混合物が該当する。
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。尚、上記放電ガス中に、ハロゲン、ＳＦ６ 、ＣＯ２ 、Ｏ２ 、Ｈｇ等の負極性ガスやＨ２等の消イオン時間の早いガスを混合することにより、放電後に持続放電に至る続流現象を防止することができる。
【０００５】
上記構成を備えた放電管60の放電電極部68，68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78，78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２００３−７４２０号
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記放電管60がスイッチングスパークギャップとして用いられる場合には、短い周期で繰り返し動作させた場合において、常に安定した放電開始電圧が得られる周波数特性に優れていることが求められる。
【０００７】
この考案は、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、周波数特性に優れた放電管を実現することにある。             
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案者らは、放電電極の表面形状について種々検討を試みた結果、放電電極の表面に凹部を形成すると共に、該凹部内面に、電子放出特性が良好な物質を含有した被膜を形成した場合に、周波数特性に優れた放電管を実現できることを見出し、本考案を完成するに至ったものである。
すなわち、本考案に係る放電管は、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凹部を形成すると共に、該凹部内面に、電子放出特性が良好な物質を含有した被膜を形成したことを特徴とする。
【０００９】
上記凹部内面に多数の孔部を形成すると共に、凹部及び孔部内面に、上記被膜を形成しても良い。
【００１０】
電子放出特性が良好な物質を含有した上記被膜は、例えば、臭化セシウムとチタンの混合物が含有された被膜で構成することができる。この場合、臭化セシウムとチタンの混合割合は、臭化セシウムが２０〜８０重量％、チタンが８０〜２０重量％と成すのが好ましい。
【考案の効果】
【００１１】
本考案に係る放電管にあっては、放電電極の表面に凹部を形成すると共に、該凹部内面に、電子放出特性が良好な物質を含有した被膜を形成したことにより、短い周期で繰り返し動作させた場合においても、常に安定した放電開始電圧が得られる周波数特性に優れた放電管を実現することができる。
【００１２】
また、放電電極の凹部内面に多数の孔部を形成し、凹部及び孔部内面に被膜を形成した場合には、被膜と放電電極との密着力が向上し、放電時の衝撃による被膜のスパッタが抑制される。その結果、スパッタに起因する被膜の仕事関数の変化が防止され、初期放電遅れを抑制できる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１３】
本考案に係る放電管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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
上記放電電極部18の表面には凹部29が形成されており、該凹部29内面に、電子放出特性が良好な物質を含有した被膜30が形成されている。
電子放出特性が良好な物質を含有した上記被膜30は、例えば、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）とチタン（Ｔｉ）の混合物が含有された被膜30で構成することができる。この被膜30は、臭化セシウムの粉末とチタンの粉末の混合物を、珪酸ナトリウム溶液と純水よりなるバインダーに添加したものを、放電電極部18表面に塗布することによって形成することができる。また、臭化セシウムの添加された上記バインダー中に、チタン粉末を加えて混合したものを、放電電極部18表面に塗布して形成することもできる。尚、チタンの粉末の粒径は、例えば、１０〜４５μｍと成される。
この場合、臭化セシウムとチタンの混合割合は、臭化セシウムが２０〜８０重量％、チタンが８０〜２０重量％と成すのが好ましい。
また、臭化セシウムとチタンの混合物と、バインダーとの配合割合は、臭化セシウムとチタンの混合物が０．０１〜４０重量％、バインダーが９９．９９〜６０重量％と成される。
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。
【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。尚、上記放電ガス中に、ハロゲン、ＳＦ６ 、ＣＯ２ 、Ｏ２ 、Ｈｇ等の負極性ガスやＨ２等の消イオン時間の早いガスを混合することにより、放電後に持続放電に至る続流現象を防止することができる。
【００１８】
本考案の上記放電管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、本考案の放電管10にあっては、放電電極部18の表面に凹部29を形成すると共に、該凹部29内面に、電子放出特性が良好な物質を含有した被膜30を形成したことにより、短い周期で繰り返し動作させた場合においても、常に安定した放電開始電圧が得られる周波数特性に優れた放電管を実現することができる。
すなわち、放電管10がスイッチングスパークギャップとして用いられる場合には、少なくとも周波数２００Ｈｚ（５ｍｓ）間隔で繰り返し動作させた場合でも安定した放電開始電圧が得られることが求められる。
図３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を、周波数４００Ｈｚ（２．５ｍｓ）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。尚、本考案の放電管10は、臭化セシウムの粉末２ｇとチタンの粉末２ｇの混合物をバインダー２０ｇ（珪酸ナトリウム溶液１２ｇ＋純水８ｇ）に添加したものを、放電電極部18の凹部29内面に塗布して上記被膜30を形成した。従って、この場合の臭化セシウムとチタンの混合割合は、臭化セシウムが５０重量％、チタンが５０重量％、すなわち重量比で１：１と成されている。
また、臭化セシウム及びチタンの混合物（４ｇ）と、バインダー（２０ｇ）との配合割合は、重量比で１：５と成されている。
【００２０】
図３のチャートに示される通り、本考案の放電管10は、放電開始電圧が常に８００Ｖで安定しており、周波数特性に優れていることがわかる。
本考案の放電管10は、放電電極部18の表面に形成した凹部29内面に、電子放出特性が良好な物質を含有した被膜30を形成したことにより、放電電極部18表面の凹部29内面のみに放電が生成することとなる。
その結果、早期点弧や続流の発生が抑制され、短い周期で繰り返し動作させた場合においても、規定電圧（図３の場合、８００Ｖ）で安定的に放電生成が可能になると考えられる。
【００２１】
尚、放電時の衝撃で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・堆積することによりトリガ放電膜28のトリガ放電（沿面コロナ放電）生成機能が毀損し、その結果、初期放電開始電圧が上昇して、初期放電遅れを生じることがある。
トリガ放電膜28に付着・堆積する被膜30の構成材料の量を少なくするためには、被膜30とケース部材12内壁面24との距離は大きい方が良いことから、被膜30が被着される上記凹部29の径ｄ（図２参照）をできるだけ小さくするのが良い。一方、凹部29の径ｄが小さすぎると被膜30の被着面積が小さくなり、その結果、集中放電が生成して放電特性の劣化を生じることとなる。
以上のことから、被膜30の構成材料がトリガ放電膜28に付着・堆積することに起因する初期放電遅れを防止するため、上記凹部29の径ｄは、集中放電が生成されない範囲内において、できるだけ小さくなるよう適宜設定される。
【００２２】
図４は、本考案に係る上記放電管10の変形例を示す要部拡大断面図であり、該放電管10の変形例は、放電電極部18の上記凹部29内面に、有底の孔部32を多数形成すると共に、上記凹部29及び孔部32内面に電子放出特性が良好な物質を含有した上記被膜30を形成した点に特徴を有するものである。
而して、この放電管10の変形例にあっては、放電電極部18の凹部29内面に多数の孔部32を形成し、凹部29及び孔部32内面に被膜30を形成したことにより、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のスパッタが抑制される。その結果、スパッタに起因する被膜30の仕事関数の変化が防止され、初期放電遅れを抑制することができる。
【００２３】
上記においては、電子放出特性が良好な物質を含有した上記被膜30として、臭化セシウムとチタンの混合物が含有された被膜30を例示したが、本考案はこれに限定されるものではない。
例えば、上記被膜30を、臭化セシウムと酸化マグネシウムの混合物が含有された被膜、臭化セシウム、酸化マグネシウム及びチタンの混合物が含有された被膜、臭化セシウム、チタン及びタングステン酸カリウムの混合物が含有された被膜、臭化セシウム、チタン及びモリブデン酸カリウムの混合物が含有された被膜で構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本考案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】本考案に係る放電管を、周波数４００Ｈｚ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】本考案に係る放電管の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図５】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  凹部
30  被膜
32  孔部
【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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