(57)【要約】【課題】  電極の長寿命化及び安定した放電を得ることが可能なガス放電管を提供すること。【解決手段】  ガス放電管ＤＴは、ガラスバルブ１と、ガラスバルブ１の両端部にそれぞれ封装された導入線３と、導入線３の先端部に装着された電極１１とを備える。ガス放電管ＤＴでは、電極１１間に放電空間Ｓが形成される。電極１１は、二重コイル１３と、易電子放射物質としての金属酸化物１５と、線状部材１７とを有する。金属酸化物１５は、二重コイル１３に保持され、線状部材１７に接触して設けられる。線状部材１７は、二重コイル１３の長手方向に沿って二重コイル１３の複数のコイル部分に電気的に接触して設けられる。電極１１のそれぞれは、線状部材１７が放電空間Ｓに臨むように、導入線３に装着される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスが気密封止された管状の容器と、前記容器の両端部にそれぞれ封装された導入線の先端部に装着された電極とを備え、当該電極間に放電空間が形成されるガス放電管であって、
前記電極のそれぞれは、
コイル状に巻き回されたコイル部材と、
前記コイル部材に保持された易電子放射物質としての金属酸化物と、
前記コイル部材及び前記金属酸化物に接触するように、前記コイル部材の外側に当該コイル部材の長手方向にわたって配設された電気導体と、を有しており、
前記電気導体が前記放電空間に臨むように装着されていることを特徴とするガス放電管。
【請求項２】
前記電気導体のそれぞれが、前記放電空間を挟んで互いに対向していることを特徴とする請求項１に記載のガス放電管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス放電管に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のガス放電管として、ガスが気密封止された管状の容器と、この容器の両端部にそれぞれ封装された導入線の先端部に装着された電極とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開平４−５８４４９号公報
【特許文献２】特開平４−７３８５４号公報
【特許文献３】特開平６−２０３８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した特許文献１〜３に記載されたような構成のガス放電管では、放電の際に、放電面となる電極の先端部に電界が集中し、局所的な放電（放電位置の偏在）が生じることになる。そして、局所的な放電は、陰極物質材（易電子放射物質としての金属酸化物）の削り取り（スパッタ）、つまり熱電子放出能の低下を招き、放電位置が次なる熱電子放出特性のよい位置へと移動する。このように、局所的な熱電子放出劣化を繰り返しながら、電極表面を劣化させることになる。また、上述した放電位置の移動により、放電自体が不安定になってしまう。
【０００４】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、電極の長寿命化及び安定した放電を得ることが可能なガス放電管を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るガス放電管は、ガスが気密封止された管状の容器と、容器の両端部にそれぞれ封装された導入線の先端部に装着された電極とを備え、当該電極間に放電空間が形成されるガス放電管であって、電極のそれぞれは、コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材に保持された易電子放射物質としての金属酸化物と、コイル部材及び金属酸化物に接触するように、コイル部材の外側に当該コイル部材の長手方向にわたって配設された電気導体と、を有しており、電気導体が放電空間に臨むように装着されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係るガス放電管では、電気導体により電極表面に等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになる。これにより、劣化要因である金属酸化物のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができ、電極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくでき、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流の電極を提供でき、パルス動作、大電流動作を実現することができる。
【０００７】
また、本発明では、それぞれの電極は電気導体が放電空間に臨むように導入線の先端部に装着されるので、電気導体が互いに見渡せるように対向することとなる。これにより、等電位面の電位面積が広くなり、放電が分散して発生するので、放電密度の上昇が抑制され、放電が局所的に集中するのを防ぐことができる。この結果、電極負荷が軽減され、電極の寿命をより一層長くすることができる。
【０００８】
また、本発明では、易電子放射物質としての金属酸化物がコイル部材に保持されているので、金属酸化物の脱落を抑制することができる。また、多量の金属酸化物を保持でき、放電中の経時劣化に伴う消失金属酸化物分を補充する効果がある。
【０００９】
また、電気導体のそれぞれが、放電空間を挟んで互いに対向していることが好ましい。このように構成した場合、放電に寄与する等電位面がより一層拡大することとなり、放電効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電極の長寿命化及び安定した放電を得ることが可能なガス放電管を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態に係るガス放電管について図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１２】
まず、図１〜図３に基づいて、本実施形態に係るガス放電管ＤＴを説明する。図１は、本実施形態に係るガス放電管を示す概略断面図である。図２は本実施形態に係るガス放電管に含まれる電極を示す概略断面図であり、図３は本実施形態に係るガス放電管に含まれる電極を示す概略斜視図である。なお、図３では、易電子放射物質としての金属酸化物の図示を省略している。
【００１３】
ガス放電管ＤＴは、図１に示されるように、管状の容器としてのガラスバルブ１と、ガラスバルブ１の両端部にそれぞれ封装された導入線（導入ピン）３と、導入線３の先端部に装着された電極１１とを備えている。ガラスバルブ１の内面には、蛍光体膜（図示せず）が形成されている。ガラスバルブ１の内部には、アルゴン等の希ガス、あるいは、アルゴン等の希ガス及び水銀が気密封止されている。そして、このガス放電管ＤＴにおいては、電極１１間に放電空間Ｓが形成されることになる。導入線３は、ガス放電管ＤＴを点灯させるための放電駆動回路５に電気的に接続されている。電極１１は、冷陰極として動作する。
【００１４】
電極１１は、図２及び図３にも示されるように、コイル部材としての二重コイル１３と、易電子放射物質としての金属酸化物１５と、電気導体としての線状部材１７とを有している。ここで、二重コイル１３と易電子放射物質としての金属酸化物１５とは、電子を放射する電子放射部を構成する。
【００１５】
二重コイル１３は、コイル状に巻き回されたコイルより構成される多重コイルである。二重コイル１３は、例えば、直径０．０４６５ｍｍのタングステン素線を径０．１ｍｍ、ピッチ０．０７ｍｍの一次コイルに形成し、さらにその一次コイルで径０．８５ｍｍ、ピッチ０．２７ｍｍの二重コイルに形成したものを用いることができる。
【００１６】
線状に形成された線状部材１７は、導電性を有する剛体（金属導体）で、周期律表のIIIａ〜VIIａ、VIII、Ｉｂ族に属し、具体的にはタングステン、タンタル、モリブデン、レニウム、ニオブ、オスミウム、イリジウム、鉄、ニッケル、コバルト、チタン、ジルコニウム、マンガン、クロム、バナジウム、ロジウム、希土類金属等の高融点金属（融点１０００℃以上）の単体金属もしくはこれらの合金からなる。本実施形態においては、タングステン製の線状部材を用いている。線状部材１７の直径は、０．１ｍｍ程度に設定されている。線状部材１７は、所定長さを有しており、二重コイル１３の外側に二重コイル１３の長手方向にわたって、放電方向に略直交するように配設されている。
【００１７】
線状部材１７は、二重コイル１３の長手方向に沿って二重コイル１３の複数のコイル部分に電気的に接触して設けられている。好ましくは、二重コイル１３の長手方向での全長にわたって電気的に接触して設けることがよい。この線状部材１７は、二重コイル１３と易電子放射物質としての金属酸化物１５とを含む電子放射部の最表面側部分に設けられることになる。なお、線状部材１７の本数は、１本に限られることなく、２本以上の複数本であってもよい。また、線状部材１７と二重コイル１３との各接触点を溶接してもよい。
【００１８】
金属酸化物１５は、二重コイル１３に保持され、線状部材１７に接触して設けられている。金属酸化物１５及び線状部材１７は、金属酸化物１５の表面及び線状部材１７の表面が放電面となるように、電極１１の外側に露出しており、金属酸化物１５の表面部分に線状部材１７が接触するようになっている。
【００１９】
線状部材１７は、リードロッド１９に溶接等により電気的に接続されて当該リードロッド１９に固定されている。リードロッド１９は、導入線３に溶接等により電気的に接続されて、当該導入線３に固定されている。導入線３は放電用交流電源に接続されている。線状部材１７は、リードロッド１９を介して、放電用交流電源に接続されることになる。これにより、電圧が印加され、放電を開始すると、放電電流は導入線３を介して、リードロッド１９を通り、二重コイル１３、線状部材１７、易電子放射物質としての金属酸化物１５に供給され、電極１１への放電電流供給回路が形成される。なお、二重コイル１３をリードロッド１９に電気的に接続して当該リードロッド１９に固定するように構成してもよい。
【００２０】
金属酸化物１５としては、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）の内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物、あるいは、主構成要件がバリウム、ストロンチウム、カルシウムの内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物であり副構成要件がランタン系を含む希土類金属（周期律表のIIIａ）である酸化物が用いられる。バリウム、ストロンチウム、カルシウムは、仕事関数が小さく、熱電子を容易に放出することができ、熱電子供給量を増加させることができる。また、副構成要件として希土類金属（周期律表のIIIａ）を添加した場合、熱電子供給量を更に増加させることができると共に、耐スパッタ性能を向上することもできる。
【００２１】
金属酸化物１５は、陰極物質材として金属炭酸塩（たとえば、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸カルシウム等）の形で塗布され、塗布された金属炭酸塩を真空加熱分解することにより得られる。真空加熱分解によれば、水分等の付着による電子放出能力低下を防ぐことができる。金属炭酸塩の真空加熱分解する手法としては、例えば、金属炭酸塩を塗布した状態で電極１１を導入線３に装着して、ガラスバルブ１内に真空封止した後に、ガス放電管ＤＴ（ガラスバルブ１）の外部から高周波加熱して電極１１を加熱する手法がある。このようにして得られた金属酸化物１５が最終的に易電子放射物質となる。陰極物質材としての金属炭酸塩は、図３に示されたように、二重コイル１３の外側に線状部材１７が配設されている状態において、線状部材１７側から塗布される。なお、金属炭酸塩は、電極１１（二重コイル１３）の全周を覆うように塗布する必要はなく、線状部材１７が設けられている部分のみに塗布するようにしてもよい。もちろん、予め金属酸化物を形成しておき、当該金属酸化物を塗布することにより、金属酸化物１５を設けるようにしてもよい。
【００２２】
上述した構成の電極１１のそれぞれは、図１に示されるように、線状部材１７が放電空間Ｓに臨むように、導入線３に装着されて、ガラスバルブ１内に配設される。電極１１は、二重コイル１３の長手方向がガラスバルブ１の長手方向と交差する（本実施形態においては、直交する）ように、導入線３に装着されている。この場合、電極１１の間の放電路をガラスバルブ１の長手方向で比較的長くすることができる。なお、線状部材１７のそれぞれは、図１に示されるように、放電空間Ｓを挟んで互いに対向している。
【００２３】
なお、図４に示されるように、電極１１を、二重コイル１３の長手方向がガラスバルブ１の長手方向と沿う（本実施形態においては、一致させる）ように、導入線３に装着してもよい。この場合には、ガラスバルブの管径を比較的細くすることができる。
【００２４】
以上のことから、本実施形態においては、金属酸化物１５に接触して線状部材１７が設けられ、この線状部材１７が複数箇所において二重コイル１３と電気的に接触することで、線状部材１７により電極１１の表面に等電位面が実効的に形成される。このように等電位面が形成されると、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになる。これにより、劣化要因である金属酸化物１５のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができ、電極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。
【００２５】
また、電極１１にあっては、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくでき、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流の電極を提供でき、パルス動作、大電流動作を実現することができる。
【００２６】
また、本実施形態においては、それぞれの電極１１は線状部材１７が放電空間Ｓに臨むように導入線３の先端部に装着されるので、線状部材１７が互いに見渡せるように対向することとなる。これにより、線状部材１７により形成される等電位面の電位面積が広くなり、放電が分散して発生するので、放電密度の上昇が抑制され、放電が局所集中するのを防ぐことができる。この結果、電極負荷が軽減され、電極１１の寿命をより一層長くすることができる。
【００２７】
また、本実施形態においては、易電子放射物質としての金属酸化物１５が二重コイル１３に保持されているので、金属酸化物１５の脱落を抑制することができる。また、多量の金属酸化物１５を保持でき、放電中の経時劣化に伴う消失金属酸化物分を補充する効果がある。特に、二重コイル１３のピッチ間に多量の金属酸化物１５が保持されることになり、上記消失金属酸化物分を補充する効果がより一層ある。
【００２８】
また、本実施形態においては、電気導体として線状部材１７を用いているので、熱電子放出能の低下及び放電位置の移動を抑制し得る構成の電気導体を低コスト且つより一層簡易に実現することができる。また、線状部材１７（電気導体）が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物１５に密接して設けることができる。
【００２９】
また、本実施形態においては、線状部材１７のそれぞれが、放電空間Ｓを挟んで互いに対向している。これにより、放電に寄与する等電位面がより一層拡大することとなり、放電効率を高めることができる。
【００３０】
次に、図５〜図７を参照して、本実施形態に係るガス放電管に含まれる電極の変形例について説明する。図５及び図６は、本実施形態に係るガス放電管に含まれる電極の変形例を示す概略断面図である。図７は、本実施形態に係るガス放電管に含まれる電極の変形例を示す斜視図である。
【００３１】
変形例としての電極２１は、図５に示されるように、コイル部材としての二重コイル２３と、易電子放射物質としての金属酸化物１５と、線状部材１７とを有している。ここで、二重コイル２３と易電子放射物質としての金属酸化物１５とは、電子を放射する電子放射部を構成する。
【００３２】
二重コイル２３は、二重コイル１３と同様に、コイル状に巻き回されたコイルより構成される多重コイルであって、マンドレル２４を有している。線状部材１７は、二重コイル２３の外側に二重コイル２３の長手方向にわたって、放電方向に略直交するように設けられている。この線状部材１７は、二重コイル２３の長手方向に沿って当該二重コイル２３の複数のコイル部分に電気的に接触して設けられている。
【００３３】
このように、本変形例においては、二重コイル２３がマンドレル２４を有しているので、加工時に二重コイル２３が変形するのを抑制することができるという更なる効果を奏する。
【００３４】
変形例としての電極３１は、図６に示されるように、コイル部材としての一重コイル３３と、易電子放射物質としての金属酸化物１５と、線状部材１７とを有している。ここで、一重コイル３３と易電子放射物質としての金属酸化物１５とは、電子を放射する電子放射部を構成する。
【００３５】
一重コイル３３は、一重コイル状に巻き回されたコイルより構成されるコイル部材であって、タングステン素線からなる。線状部材１７は、一重コイル３３の外側に一重コイル３３の長手方向にわたって、放電方向に略直交するように設けられている。この線状部材１７は、一重コイル３３の長手方向に沿って当該一重コイル３３の複数のコイル部分に電気的に接触して設けられている。
【００３６】
変形例としての電極４１は、図７に示されるように、コイル部材としての二重コイル１３と、易電子放射物質としての金属酸化物１５と、電気導体としての線状部材１７と、板状（リボン状、箔状も含む）の電気導体としての板状部材４３とを有している。なお、二重コイル１３の代わりに、二重コイル２３あるいは一重コイル３３を用いてもよい。
【００３７】
板状部材４３は、導電性を有する金属（金属導体）で、鉄、ニッケル、コバルト等の鉄族金属の単体もしくはこれらの合金からなる。本実施形態においては、ニッケル製の板状部材を用いている。板状部材４３の厚みは、０．２μｍ程度に設定されており、この板状部材４３には、二重コイル１３の一端、及び、線状部材１７の両端が溶接等により接合されている。これにより、板状部材４３と、二重コイル１３及び線状部材１７とは、電気的に接触しており、導通状態にある。なお、線状部材１７は、少なくともその一端が板状部材４３に接合されていればよい。
【００３８】
板状部材４３は、溶接等により導入線３に接合されており、当該導入線３に電気的に接続されている。
【００３９】
このように、本変形例において、板状部材４３には、導入線３が接合されている。このように構成した場合、二重コイル１３及び線状部材１７が板状部材４３に接合された電極中間体を確実且つ容易に導入線３に接合することができる。
【００４０】
なお、本変形例において、線状部材１７はその途中位置にて折り曲げられており、当該線状部材１７の両端が板状部材４３に接合されている。これにより、線状部材１７の板状部材４３への接合強度を高めることができる。
【００４１】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、電気導体として線状部材１７を用いているが、これに限られることなく、板状（リボン状、箔状も含む）に形成された電気導体を用いるようにしてもよい。
【００４２】
また、線状部材１７として高融点金属を用いるようにしているが、導電性を有し融点が電極の作動温度よりも高い剛体であれば、高融点金属の代わりに厚さの薄い多孔質金属、炭素繊維等を用いるようにしてもよい。また、金属酸化物１５の耐スパッタ性向上、放電性能向上のために、タンタル、チタン、ニオブ等の窒化物あるいは炭化物を金属酸化物１５の表面、あるいはコイル部材１３，２３，３３、あるいは線状部材１７に付着させるようにしてもよい。
【００４３】
また、本実施形態においては、線状部材１７の表面が露出するようにしているが、必ずしもこれらを露出させる必要はなく、金属酸化物１５に線状部材１７が接触しているのであれば、線状部材１７の表面が金属酸化物１５に覆われていてもよい。
【００４４】
また、本実施形態においては、リードロッド１９を介して電極１１〜４１を導入線３に装着しているが、リードロッド１９を用いることなく、導入線３に線状部材１７あるいはコイル部材１３，２３，３３を溶接等により電気的に接続して固定するようにしてもよい。例えば、図８に示された電極１１のように、コイル部材（例えば、二重コイル１３）の端部を略直線状に伸ばし、この伸びた部分に電気導体（例えば、線状部材１７）を溶接等により電気的に接続して固定し、コイル部材の伸びた部分を導入線３に溶接等により電気的に接続して固定する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明のガス放電管は、冷陰極蛍光ランプ等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施形態に係るガス放電管を示す概略断面図である。
【図２】本実施形態に係るガス放電管に含まれる電極を示す概略断面図である。
【図３】本実施形態に係るガス放電管に含まれる電極を示す概略斜視図である。
【図４】本実施形態に係るガス放電管の変形例を示す概略断面図である。
【図５】本実施形態に係るガス放電管に含まれる電極の変形例を示す概略断面図である。
【図６】本実施形態に係るガス放電管に含まれる電極の変形例を示す概略断面図である。
【図７】本実施形態に係るガス放電管に含まれる電極の変形例を示す斜視図である。
【図８】本実施形態に係るガス放電管に含まれる電極の変形例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…ガラスバルブ、３…導入線、５…放電駆動回路、１１，２１，３１，４１…電極、１３…二重コイル、１５…金属酸化物、１７…線状部材、１９…リードロッド、２３…二重コイル、２４…マンドレル、３３…一重コイル、４３…板状部材、ＤＴ…ガス放電管、Ｓ…放電空間。
【図１】
2005183046.tif 000003
【図２】
2005183046.tif 000004
【図３】
2005183046.tif 000005
【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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