(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
封入ガスが封入された空間部に、互いの放電面が対向する少なくとも一対の電極が設けられて成る放電管において、
該一対の電極の各放電面に、臭化カリウムと臭化ニッケルとが配合された絶縁材料を塗布して形成された絶縁体層が設けられていることを特徴とする放電管。
【請求項２】
絶縁材料が、臭化カリウムと臭化ニッケルとが水ガラスに対する飽和溶解度以下の配合量となるように配合された水ガラス溶液である請求項１記載の放電管。
【請求項３】
絶縁材料が、臭化カリウムと臭化ニッケルとの合計配合量が１〜６７重量％の水ガラス溶液であって、前記臭化カリウムと臭化ニッケルのうち、水ガラス溶液に対する臭化ニッケルの配合量が０．５〜１０重量％であると共に、残余が臭化カリウムである請求項１又は請求項２記載の放電管。
【請求項４】
封入ガスが、アルゴンガスと水素ガスとが混合されて成る混合ガスである請求項１〜３のいずれか一項記載の放電管。
【請求項５】
封入ガスが、アルゴンガスとネオンガスと水素ガスとが混合されて成る混合ガスである請求項１〜３のいずれか一項記載の放電管。
【請求項６】
水素ガスの混合濃度が、封入ガスに対して２〜２０体積％である請求項４又は請求項５記載の放電管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放電管に関し、更に詳細には封入ガスが充填された空間部に、互いの放電面が対向する少なくとも一対の電極が設けられて成る放電管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧ランプ等に使用されているメタルハライドランプやキセノンランプ等のガスディスチャージランプの点灯回路には、点灯するランプに動作電圧を供給する図５又は図６に示す放電管(Switching Spark Gap；以下、ＳＳＧと称することがある）が使用されている。
図５に示すＳＳＧ１０は、セラミック等の絶縁体から成る筒体１２の両端側開口部に、一対の電極１４ａ、１４ｂは、その放電面１６、１６が空間部２２内に挿入されるように、配設されている。この放電面１６、１６は、空間部２２に封入された封入ガスを介して互いに対向して設けられ、且つ放電面１６、１６の平坦面に形成された表面には、絶縁材料を塗布して絶縁体層１８、１８を形成している。
また、図６に示すＳＳＧ１０は、図５に示すＳＳＧと略同様な構造であるが、一対の電極１４ａ、１４ｂの放電面に凹部２０、２０が形成されている。この凹部２０、２０の表面には、絶縁材料を塗布して絶縁体層１８、１８を形成している。この様に、放電面に凹部２０、２０を形成することによって、放電面の面積を拡大でき、放電寿命を延長することができる。
【０００３】
図５及び図６に示すＳＳＧ１０においては、継続放電させた場合、数ｍｓ〜数十ｍｓの周波数で特定の動作電圧をランプ等に安定して供給し得ることが必要である。このため、かかるＳＳＧとしては、特開平９−２２７６９号公報において、一対の電極１４ａ、１４ｂの放電面１６、１６に形成する絶縁体層１８、１８を、臭化カリウム、フッ化カリウム、及びフッ化ナトリウムから成る群から選ばれた少なくとも１種のアルカリ金属塩が混合された絶縁材料によって形成することが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報において提案されたＳＳＧによれば、周波数２００ＨＺ（５．０ｍｓ）の間隔で継続放電させた場合、図７に示す様に、所定の動作電圧を安定して供給できる。図７に示す放電特性を呈するＳＳＧは、図５に示すＳＳＧ１０を用いたものであり、絶縁体層１８には臭化カリウムが配合されている。この臭化カリウムは、絶縁体層１８を形成する絶縁材料に対して１５重量％の添加量であり、絶縁材料に含まれている水ガラスに溶解して一対の電極１４ａ、１４ｂの放電面１６、１６に塗布したものである。
尚、図７において、Ａ点が放電開始する放電開始電圧であり、図７においては１０００Ｖに設定した。
【０００５】
ところで、最近、民生用のプロジェクターやテレビ、又は車のヘッドランプに、メタルハライドランプやキセノンランプ等のガスディスチャージランプが採用されつつあり、その点灯回路にＳＳＧが使用されている。かかるＳＳＧは、例えば車載用の場合、車のエンジンルーム内に設置されることが多い。
このため、１５０℃の高温雰囲気下において、周波数４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔で継続放電させた場合でも、安定した放電を可能とし得るＳＳＧが求められている。
しかし、臭化カリウムを絶縁材料に対して１５重量％配合した絶縁体層１８を形成したＳＳＧ１０では、室温下で周波数４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔で継続放電させた場合、図８に示す如く、途中で放電停止の事態が発生し易いことが判明した。
更に、周波数２００ＨＺ（５．０ｍｓ）の間隔で継続放電させた場合でも、ＳＳＧ１０の雰囲気温度を１５０℃に昇温すると、図９に示す如く、放電開始電圧がバラツキ易くなることも判明した。
そこで、本発明の目的は、１５０℃の高温雰囲気下において、周波数４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔で継続放電させた場合でも、安定した放電を可能とし得るＳＳＧを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決すべく検討した結果、ＳＳＧ１０を構成する一対の電極１４ａ、１４ｂの放電面１６、１６に形成した絶縁体層１８、１８に、臭化カリウムと臭化ニッケルとを配合することによって、周波数４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔で継続放電させても安定した放電が可能であることを知り、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、封入ガスが封入された空間部に、互いの放電面が対向する少なくとも一対の電極が設けられて成る放電管において、該一対の電極の各放電面に、臭化カリウムと臭化ニッケルとが配合された絶縁材料を塗布して形成された絶縁体層が設けられていることを特徴とする放電管にある。
【０００７】
本発明に係る放電管（ＳＳＧ）は、周波数４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔で継続放電させても安定した放電がなされる。しかも、本発明に係る放電管（ＳＳＧ）を、１５０℃の高温雰囲気下において、周波数４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔で継続放電させても安定した放電がなされる。
このため、本発明に係る放電管（ＳＳＧ）は、例えば雰囲気温度が高温雰囲気となる車両のエンジンルームに装着しても、安定した放電がなされるため、車両搭載用のＳＳＧとして好適である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る放電管（ＳＳＧ）は、図５又は図６に示すＳＳＧ１０と同一構造のものである。つまり、封入ガスが封入された空間部２２に、放電面１６、１６が互いに対向するように、一対の電極１４ａ、１４ｂが配設されているものである。
このＳＳＧ１０では、一対の電極１４ａ、１４ｂの放電面１６、１６に、臭化カリウムと臭化ニッケルとが配合されている絶縁材料を塗布して絶縁体層１８、１８が形成されていることが肝要である。
かかる臭化カリウムと臭化ニッケルとが配合された絶縁体層１８、１８は、臭化カリウムと臭化ニッケルとが水ガラスに配合された水ガラス溶液から成る絶縁材料を放電面１６、１６に塗布することによって形成できる。
この水ガラスは、ケイ酸ナトリウムの濃厚水溶液であって、１モルのNa2Oに対して２〜４モルのSiO2が含まれおり、空気中で乾燥することによってガラス状となるものである。
【０００９】
かかる絶縁材料としての水ガラス溶液は、水ガラスに対して臭化カリウムと臭化ニッケルとの各々を飽和溶解度以下となるように配合した水ガラス溶液を用いることが好ましい。具体的には、臭化カリウムと臭化ニッケルとの合計配合量が１〜６７重量％（特に好ましくは１〜３０重量％）の水ガラス溶液であって、臭化カリウムと臭化ニッケルのうち、水ガラス溶液に対する臭化ニッケルの配合量を０．５〜１０重量％（特に好ましくは２重量％）とすると共に、残余を臭化カリウムとすることが好ましい。
ここで、臭化カリウムと臭化ニッケルとの合計配合量が６７重量％を越える場合、或いは臭化ニッケルの配合量が１０重量％を越える場合は、臭化カリウムと臭化ニッケルとの水ガラスに対する飽和溶解度を越え、未溶解物が塗布材中に残存して均一塗布剤を得ることが困難となる傾向にある。
一方、臭化カリウムと臭化ニッケルとの合計配合量が１重量％未満の場合、或いは臭化ニッケルの配合量が０．５重量％未満の場合は、１５０℃の高温雰囲気下において、周波数４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔で継続放電させたとき、安定した放電が可能なＳＳＧを得ることが困難となる傾向にある。
尚、絶縁材料には、従来から使用されているチタン酸バリウムを配合してもよい。
【００１０】
本発明に係る放電管（ＳＳＧ）は、臭化カリウムと臭化ニッケルとの各々を配合した絶縁材料としての水ガラス溶液を、一対の電極１４ａ、１４ｂの放電面１６、１６に塗布し乾燥して絶縁体層１８、１８を形成した後、筒体１２の両端側開口部に、一対の電極１４ａ、１４ｂを、その放電面１６、１６が空間部２２内に所定の間隙を置いて対向するように挿入する。
次いで、空間部２２に封入ガスを封入すると共に、筒体１２の開口部の各端面と電極１４ａ、１４ｂの各端面とをろう材等で封着する。
かかる封入ガスとしては、アルゴンガスと水素ガスとが混合されて成る混合ガス、特にアルゴンガスとネオンガスと水素ガスとが混合されて成る混合ガスとすることが好ましい。
【００１１】
ここで、封入ガスとして、アルゴン等の不活性ガスのみを採用した場合、ＳＳＧ１０が動作した際に、発生するイオンの消イオン化が不充分となり、続流が発生し易くなる傾向にある。この点、アルゴン等の不活性ガスに、水素ガスを混合することによって、ＳＳＧ１０の動作によって発生したイオンの消イオン化を充分に行うことができ、続流の発生を防止して安定した放電を継続できる。
かかる水素ガスの混合量は、封入ガスに対して２〜２０体積％とすることが好ましい。水素ガスの混合量が２０体積％を越える場合は、ＳＳＧの動作電圧が低下する傾向にある。一方、水素ガスの混合量が２体積％未満の場合は、消イオン化効果が不充分となる傾向にある。
また、アルゴンガスとネオンガスと水素ガスとが混合されて成る混合ガスを封入ガスとして用いる場合、アルゴンガスとネオンガスとの混合量は、ＳＳＧの動作電圧によって異なる。
【００１２】
例えば、動作電圧が８００Ｖ〜２０００ＶのＳＳＧでは、封入ガスに対してネオンガスの混合量を１〜７０体積％とし、水素ガスとネオンガスとの残りをアルゴンガスとすることが好ましい。
また、動作電圧が５００〜８００Ｖ未満のＳＳＧでは、封入ガスに対してネオンガスの混合量を２５〜９５体積％とし、水素ガスとネオンガスとの残りをアルゴンガスとすることが好ましい。
更に、動作電圧が１００〜５００Ｖ未満のＳＳＧでは、封入ガスに対してネオンガスの混合量を３５〜９９体積％とし、水素ガスとネオンガスとの残りをアルゴンガスとすることが好ましい。
【００１３】
次に、本発明に係る放電管（ＳＳＧ）の放電特性を調査した。このＳＳＧは、図５に示す構造のＳＳＧ１０であり、動作電圧が１０００Ｖのものである。かかるＳＳＧ１０を構成する一対の電極１４ａ、１４ｂの放電面１６、１６に形成した絶縁体層１８、１８は、臭化カリウムと臭化ニッケルとを配合した水ガラス溶液を塗布して形成した。この水ガラス溶液には、水ガラスの配合量を水ガラス溶液に対して２０．０重量とした。
更に、臭化カリウムと臭化ニッケルとの合計配合量を水ガラス溶液に対して６７重量％とし、臭化ニッケルの配合量を水ガラス溶液に対して２重量％とする共に、残余を臭化カリウムとした。
また、空間２２には、アルゴンガスとネオンガスと水素ガスとを混合して成る混合ガスを封入した。各ガスの混合量は、封入ガスに対してアルゴンガス７５体積％、ネオンガス５体積％、水素ガス２０体積％とした。
尚、水ガラス溶液には、必要に応じてチタン酸バリウムを配合してもよい。
【００１４】
かかるＳＳＧ１０を、室温下において４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔で継続放電させたときの放電特性を図１に示す。図１に示すラインＬは、放電開始電圧１０００Ｖを示すラインである。
図１から明らかな様に、このＳＳＧ１０は、放電開始直後に放電開始電圧が若干変動するが、全体として安定した放電が継続されている。
次いで、このＳＳＧ１０の雰囲気温度を１５０℃に昇温した後、４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔でＳＳＧ１０を継続放電した。この際の放電特性を図２に示す。図２から明らかなように、１５０℃に昇温された雰囲気下でも、ＳＳＧ１０では安定した放電が継続されている。
【００１５】
ここで、絶縁体層１８、１８に臭化カリウムのみを配合（臭化ニッケルを併用しなかった）した他は、図１及び図２の放電特性を示したＳＳＧ１０と同一の構造のＳＳＧを得た。このＳＳＧの作動電圧は１０００Ｖである。かかるＳＳＧについて、室温下において４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔で継続放電した。この際の放電特性を図３に示す。図３に示すラインＬは、放電開始電圧１０００Ｖを示すラインである。
図３から明らかな如く、絶縁体層１８、１８に臭化カリウムのみを配合し、臭化ニッケルを併用しなかったＳＳＧでは、４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔での継続放電では、放電開始電圧にバラツキが見られ、安定した放電を継続できなかった。
【００１６】
また、絶縁体層１８、１８に臭化カリウムと臭化クロム(CrBr2) とを配合（臭化ニッケルは配合しなかった）した他は、図１及び図２に示す放電特性を呈するＳＳＧ１０と同一の構造のＳＳＧを得た。得られたＳＳＧは作動電圧は１０００Ｖである。かかるＳＳＧについて、室温下において４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔で継続放電した。この際の放電特性を図４に示す。図４から明らかな如く、臭化ニッケルに代えて臭化クロムを採用しても、安定した放電を継続できなかった。
【００１７】
以上の説明では、本発明に係る放電管（ＳＳＧ）の絶縁体層１８、１８には、臭化カリウムと臭化ニッケルとを配合しているが、更に塩化カリウム、塩化ナトリウム、フッ化ナトリウム、及び／又はフッ化カリウムを併用してもよい。ここで、フッ化ナトリウム及び／又はフッ化カリウムを併用する場合は、フッ化ナトリウムとフッ化カリウムとの各添加量は、水ガラス溶液に対して０．５〜２０重量％（特に好ましくは０．５〜１５重量％）とすることが好ましい。
また、放電管の封入ガスが封入された空間部２２には、放電面１６、１６が互いに対向する一対の電極１４ａ、１４ｂを一組設けた放電管（ＳＳＧ）について説明してきたが、放電面が互いに対向する一対の電極が二組設けた放電管にも本発明を適用できる。
尚、本発明に係る放電管（ＳＳＧ）は、４００ＨＺ以下、例えば２００ＨＺ（５ｍｓ）の間隙で継続放電させても、安定した放電を継続できることは勿論のことである。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係る放電管（ＳＳＧ）は、周波数４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔で安定して放電を継続でき、しかも１５０℃の高温雰囲気下でも、安定した放電を継続できる。このため、民生用のプロジェクターやテレビにも適しているが、雰囲気温度が高温雰囲気となる車のエンジンルームにＳＳＧを装着しても、安定した放電を行うことができ、本発明に係る放電管（ＳＳＧ）は車搭載用として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放電管について、周波数４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔で継続放電したときの放電特性を示すチャートである。
【図２】本発明に係る放電管について、１５０℃の雰囲気中で周波数４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔で継続放電したときの放電特性を示すチャートである。
【図３】本発明に係る放電管に対する比較例であって、絶縁体層に臭化カリウムのみを配合した放電管について、周波数４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔で継続放電したときの放電特性を示すチャートである。
【図４】本発明に係る放電管に対する他の比較例であって、絶縁体層に臭化カリウムと臭化クロム(CrBr2) とを配合した放電管について、周波数４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔で継続放電したときの放電特性を示すチャートである。
【図５】本発明に係る放電管の一例を示す断面図である。
【図６】本発明に係る他の放電管を示す断面図である。
【図７】絶縁体層に臭化カリウムのみを配合した放電管について、周波数２００ＨＺ（５ｍｓ）の間隔で継続放電したときの放電特性を示すチャートである。
【図８】絶縁体層に臭化カリウムのみを配合した放電管について、周波数４００ＨＺ（２．５ｍｓ）の間隔で継続放電したときの放電特性を示すチャートである。
【図９】絶縁体層に臭化カリウムのみを配合した放電管について、１５０℃の雰囲気中で周波数２００ＨＺ（５ｍｓ）の間隔で継続放電したときの放電特性を示すチャートである。
【符号の説明】
１０  放電管（ＳＳＧ）
１２  筒体
１４ａ、１４ｂ  電極
１６  放電面
１８  絶縁体層
２０  凹部
２２  空間部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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