(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に導電性皮膜が形成された断面円形の絶縁芯体と、
該導電性皮膜が螺旋の線状に欠損されて前記絶縁芯体の表面が露出する溝状の第１のヘリカルギャップと、
前記導電性皮膜が、前記第１のヘリカルギャップの螺旋の向きとは逆向きの螺旋の線状に欠損されて前記絶縁芯体の表面が露出する、前記第１のヘリカルギャップと所要複数個所で交叉する溝状の第２のヘリカルギャップと、
前記絶縁芯体の両端に固定された電極とを具備し、
前記第１のヘリカルギャップの終端が、前記第２のヘリカルギャップを形成するための始端とされると共に、前記第１のヘリカルギャップの始端が、前記第２のヘリカルギャップの終端とされ、
前記第１のヘリカルギャップの始端及び終端と、前記第２のヘリカルギャップの終端及び始端とが交叉した構成を有していることを特徴とするマイクロギャップ放電素子。
【請求項２】
前記各電極にリード線が取り付けられたことを特徴とする請求項１記載のマイクロギャップ放電素子。
【請求項３】
請求項２のマイクロギャップ放電素子が、前記リード線が外部に導出されるようにしてケース内に封入されていることを特徴とするサージアブソーバー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気回路に加わる過電圧を吸収・除去するマイクロギャップ放電素子およびこれを組み込んだサージアブソーバーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来のマイクロギャップ放電素子（特公平７−２７７９６号）の一例を示す説明図である。
１はセラミックの円柱体からなる絶縁芯体、２はこの絶縁芯体１の表面に形成された導電性皮膜、３はこの導電性皮膜２を螺旋状に欠損して形成されたヘリカルギャップ、４は導電性皮膜３を芯体１の軸線に平行に欠損して形成した直線状のリニアギャップ、５、５は絶縁芯体１の両端に固定した金属キャップ（電極）である。
【０００３】
ヘリカルギャップ３とリニアギャップ４とは数カ所（図示の例では３個所）で交叉する。
このマイクロギャップ放電素子６は、図９に示すようにケース７内に封入されてサージアブソーバー８として使用される。
金属キャップ５、５間に過電圧が印加すると、電荷が集中する交叉部のヘリカルギャップ３間に最初の気中放電破壊が発生する。
ヘリカルギャップ３とリニアギャップ４との交叉数が多くなるほど放電開始電圧が高くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のギャップ３、４はレーザー光によって導電性皮膜２を刻設して形成される。
すなわち、導電性皮膜２を形成した絶縁芯体１を治具に装着して、軸線を中心として定速回転し、一方レーザー光源を芯体１の軸線に沿って定速移動させ、レーザー光により導電性皮膜２を螺旋状に刻設してヘリカルギャップ３を形成する。
上記のようにして、多数の絶縁芯体１の表面に、次々と連続してヘリカルギャップ３を形成する。
【０００５】
次に、絶縁芯体１を別の治具に固定して、レーザー光源を芯体１の軸線に沿って定速移動させ、レーザー光により導電性皮膜２を直線状に刻設してリニアギャップ３を形成するのである。
上記のように、ヘリカルギャップ３とリニアギャップ４とを別工程で形成せざるを得ず、工数が多くなるという課題がある。
【０００６】
特に、ヘリカルギャップ３の形成後リニアギャップ４を形成する際、絶縁芯体１を精度良く治具に取り付ける必要がある。ずれが生じると、図のａ位置でリニアギャップ４を形成すると交叉数が３となるが、図のｂ位置でリニアギャップ４を形成すると交叉数が２となってしまい、特性の一致した素子の形成ができなくなる課題がある。絶縁芯体１の大きさは、１ｍｍ程度の小径のものもあり、僅かな位置ずれでも上記問題が発生しやすいのである。
【０００７】
また、交叉数の増減は、ヘリカルギャップ３の周回を変更する必要があり、放電開始電圧等の特性の細かな設定がしにくいという課題もある。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、製造が容易かつ歩留りよく行え、しかも放電特性の細かな設定が容易となるマイクロギャップ放電素子およびこれを組み込んだサージアブソーバーを提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。すなわち、本発明に係るマイクロギャップ放電素子は、表面に導電性皮膜が形成された断面円形の絶縁芯体と、該導電性皮膜が螺旋の線状に欠損されて前記絶縁芯体の表面が露出する溝状の第１のヘリカルギャップと、前記導電性皮膜が、前記第１のヘリカルギャップの螺旋の向きとは逆向きの螺旋の線状に欠損されて前記絶縁芯体の表面が露出する、前記第１のヘリカルギャップと所要複数個所で交叉する溝状の第２のヘリカルギャップと、前記絶縁芯体の両端に固定された電極とを具備し、前記第１のヘリカルギャップの終端が、前記第２のヘリカルギャップを形成するための始端とされると共に、前記第１のヘリカルギャップの始端が、前記第２のヘリカルギャップの終端とされ、前記第１のヘリカルギャップの始端及び終端と、前記第２のヘリカルギャップの終端及び始端とが交叉した構成を有していることを特徴としている。
【００１０】
上記のように第１および第２のヘリカルギャップが互いに逆向きに形成されているので、多数の交叉部を容易に形成でき、放電開始電圧等の特性の細かな設定が容易に行える。
また、ヘリカルギャップの形成は、絶縁芯体を一方の方向に回転させつつレーザー光を往復動させるだけで、逆向きのヘリカルギャップを容易に形成できるという利点がある。
一般的には前記各電極にリード線を取り付ける。
【００１１】
また本発明に係るサージアブソーバーは、上記マイクロギャップ放電素子を、リード線を外部に導出してケース内に封入して形成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１はマイクロギャップ放電素子１０の概略の正面図である。
１１はアルミナ等のセラミックからなる断面円形の絶縁芯体である。
絶縁芯体１１の表面には、導電性皮膜１２が形成されている。
絶縁芯体１１の両端には金属キャップ（電極）１４、１４が嵌着されている。
【００１３】
この導電性皮膜１２が形成された絶縁芯体１１を適当な治具（図示せず）で両端を支持する。絶縁芯体１１を軸線を中心として定速で回転し、レーザー光源を絶縁芯体１１の軸線に沿って定速で移動し、レーザー光により導電性皮膜１２を螺旋状に刻設し、絶縁芯体１１の表面が露出する、螺旋溝状の第１のヘリカルギャップ１５を形成する。
このヘリカルギャップ１５の線幅は概ね５０μｍ〜１２０μｍ程度とする。
【００１４】
第１のヘリカルギャップ１５の終端で、絶縁芯体１１を同一方向に定速で回転したまま、レーザー光源を逆方向に定速で移動し、レーザー光により導電性皮膜１２を螺旋状に刻設し、絶縁芯体１１の表面が露出する、螺旋溝状の第２のヘリカルギャップ１７を形成する。この第２のヘリカルギャップ１７の線幅も概ね５０μｍ〜１２０μｍ程度とする。
第１のヘリカルギャップ１５と第２のヘリカルギャップ１７とは同一ピッチの、しかし互いに逆向きの螺旋溝となることが理解される。
したがって、第１のヘリカルギャップ１５と第２のヘリカルギャップ１７とは、芯体１１の両側で、複数の交叉部を形成することになる。
【００１５】
図１の例では、芯体１１の一方の側で３個所（ａ１、ａ２、ａ３）、他方の側で２個所（ｂ１、ｂ２）の交叉部が生じている。図２は、絶縁芯体１１の展開図を示し、一方の側に３個所（ａ1 〜ａ3 ）の、他方の側に４個所（ｂ1 〜ｂ4 ）の交叉部が生じる例を示している。交叉部の数は限定されるものではない。交叉部の数が多い程、放電開始電圧が高くなる。この交叉部の数、後述するガス圧等により、放電開始電圧等の特性を設定できる。
【００１６】
上記のように交叉部は、絶縁芯体１１の両側に生じ、容易に増減できるから、放電特性の設定をより細かく行うことができる。
なお、第１のヘリカルギャップ１５と第２のヘリカルギャップ１７の螺旋のピッチを異ならせれば、交叉部を、絶縁芯体１１の周面に所定の間隔で配置させることができる。
【００１７】
上記のマイクロギャップ放電素子１０の両端（電極）にリード線１８、１８を取り付ける。
そして、図３に示すように、リード線１８、１８が外部に導出するようケース２０で素子部分を封入することによりサージアブソーバー２２に完成できる。
ケース２０内には、ＳＦ6 ガス、あるいはアルゴン等の不活性ガスを封入する。
【００１８】
図３に示す例では、ケース２０は樹脂製のものを用いている。
図３のものでは、素子１０が収納される有底円筒状のケース本体２０ａを、素子１０をインサートしたインサート成形で一体的に成形している。一方のリード線１８はケース本体２０ａの底部を気密に貫通している。他方のリード線１８はケース本体２０ａの筒部の開放端から外部に突出している。
ケース本体２０ａの筒部の開放端には、蓋をはんだで固定するための金属製リング２３がインサート成形時に同時に固着される。
【００１９】
金属製の蓋２４を、ケース本体２２ａの筒部の開放端にはんだにより固定する。また蓋２４の中央部には孔が形成されていて、この孔をリード線１８が貫通するようになされ、このリード線１８と孔内壁との間もはんだにより気密に封止する。
この蓋２４のはんだ付けは、公知の真空炉（図示せず）中で行う。
すなわち、真空炉中に、上記ケース本体２０ａを一体に形成した素子１０を収納し、真空炉中を減圧し、上記のガスを導入し、次いで加温して蓋２４をはんだ付けすることにより、ケース２０内にガスを封入することができる。
【００２０】
このように、ケース本体２２ａを樹脂で形成することにより、割れたりすることがなく、また安価に提供できる。
用いる樹脂は、ガス透過性が低く、かつ耐熱性に優れるものであればよく、その材質は問わない。
なお、蓋２４も樹脂製のものとし、はんだ付けの部位には、無電解めっき等によりめっき皮膜を形成することで、ケース本体２２ａとの間およびリード線１８との間を固定することができる。
さらに気密性を確保するために、ケース２０の外側にエポキシ樹脂等の樹脂の塗膜（図示せず）で覆うようにするとよい。
【００２１】
あるいはケース２２は、ケース本体２２ａを図４に示すように、予め樹脂でケース２２の半割体を２個製造しておき、真空炉中で、この半割体２２ａを接着剤（熱硬化性のプリプレグ、あるいははんだなど）で固着して、ガス封入とケース内への封止とを同時に行うようにしてもよい。
また、図３のものでは縦型のもので示したが、図５に示すように横型のものにしてもよいことはもちろんである。
【００２２】
図６、図７は、直列に接続したマイクロギャップ放電素子１０とバリスタ（あるいは抵抗、コンデンサなど）２６とを封止樹脂２８で一体に封止した例を示す。
この場合、素子１０の回りは封止樹脂２８の一側面に開口する凹部２９に形成し、凹部２９の縁部にはんだ付け用の金属製リング３０を固着しておき、真空炉中で、上記と同様にして、縁部にはんだ付け用の金属リングが形成された蓋３１を固定するようにして、凹部２９内に上記したガスを封入すると同時に蓋３１を固定するようにするとよい。
本例でも、粉体塗装等により、封止樹脂２９および蓋３１の回りをエポキシ樹脂等の塗膜（図示せず）で覆うようにするとよい。
図６では、偏平なバリスタ２６の正面側が正面を向くように、素子１０と並べて封止してあるが、偏平なバリスタ２６の薄い側面側が正面を向くように素子２０と並べて封止すると、より小型のものに形成できる（図示せず）。
【００２３】
なお、上記では、封止ケースを樹脂で形成するようにしたが、ガラス、セラミック、絶縁物を介した金属ケースなどで従来と同様に封止してもよい。
【００２４】
以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明に係るマイクロギャップ放電素子およびこれを組み込んだサージアブソーバーによれば、第１および第２のヘリカルギャップが互いに逆向きに形成されているので、多数の交叉部を容易に形成でき、放電開始電圧等の特性の細かな設定が容易に行える。
また、ヘリカルギャップの形成は、絶縁芯体を一方の方向に回転させつつレーザー光を往復動させるだけで、逆向きのヘリカルギャップを容易に形成できるので、製造工数を削減でき、コストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マイクロギャップ放電素子の概略的な正面図である。
【図２】ヘリカルギャップの一例を示す展開図である。
【図３】サージアブソーバーの断面説明図である。
【図４】半割体のケース本体で封止した例を示す説明図である。
【図５】横形の例を示す説明図である。
【図６】素子とバリスタとを一体に封止した状態の説明図である。
【図７】図６の側面断面図である。
【図８】従来のマイクロギャップ放電素子の説明図である。
【図９】従来のサージアブソーバーの説明図である。
【符号の説明】
１０  マイクロギャップ放電素子
１１  絶縁芯体
１２  導電性皮膜
１４  金属製キャップ（電極）
１５  第１のヘリカルギャップ
１７  第２のヘリカルギャップ
１８  リード線
２０  ケース
２０ａ  ケース本体
２２  サージアブソーバー
２４  蓋
２６  バリスター
２８  封止樹脂
３０  金属製リング
３１  蓋
【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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