JPH02168588A

JPH02168588A - 放電管

Info

Publication number: JPH02168588A
Application number: JP19047889A
Authority: JP
Inventors: Hajime Namikata; 南方　甫; Kiyoshi Yagi; 清八木; Seiichi Wakabayashi; 若林　誠一
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1989-07-25
Publication date: 1990-06-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は放電管に係り、特に自動車エンジン等のシリー
ズギャップ付点火装置に適した放電管に関する。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕一般に、
管内にガスを封入し、管の両端に設けた電極間に電圧を
印加して放電させるようにした放電管は、様々な分野で
広く用いられている。

第９図は、第１０図に示した自動車エンジン等のシリー
ズギャップ付点火装置Ｃに用いられる放電管６１を示し
、円筒状のケーシング６２の両端にはそれぞれ針状電極
６３と平板状電極６４が設けられ、内部には不活性ガス
が封入されている。

そして、上記放電管６１が上記点火装置Ｃにおけるシリ
ーズギャップＳとして作用し、このシリーズギャップＳ
における放電電圧がある程度高く保たれると共に、放電
後のシリーズギャップの電圧が点火プラグＰの電極に印
加されることにより、点火プラグＰに付着したカーボン
等に起因する電気的分路の影響をあまり受けずに、点火
プラグＰに必要な点火電圧が得られるようになっている
。

ところが、第１Ｏ図及び第１１図に示したように、点火
コイル６５の電圧が印加される側の放電管６１の電極６
３は前述したように針状に形成されているので、上記放
電管６１の電極６３　、６４間は不平等電界となり放電
し易く、第１２図に示した電圧特性において放電電圧■
１があまり高くならないという問題があった。このため
、上記放電管６１の放電電圧Ｖ、をある程度高くするた
めに、針状電極６３と平板状電極６４との間隔、即ちシ
リーズギャップＳをある程度広くしていた。

しかしながら、このようにシリーズギャップＳを広くす
ると、放電管全体の形状が大きくなるという問題があり
、また第１２図の放電維持電圧■２が高くなり、放電中
のエネルギーロスが多くなるという問題があった。さら
に、上記針状電極６３は電極表面積が小さいので、放電
による電極消耗の影響が大きく耐久性があまり無いとい
う問題もあった。

そこで、上記放電管６１の電極を、放電現象の実験でよ
く用いられる、先端面が平面形状で先端面の周縁部が丸
め込まれ曲面形状とされた一対の略平行板電極（ロゴウ
スキー電極）にして、放電管の電極間を平等電界に近似
させて放電しにく（し、第１２図に示した放電電圧■１
を高くすると共に、電極間隔を狭くして放電維持電圧■
２を低くし、エネルギーロスを少なくすることが考えら
れる。

しかしながら、このロゴウスキー電極は、電極間に浮遊
する電子の量の影響を受は易く電極から電子が放出され
にくい特性を有しており、放電電圧ｖｌが安定せず、放
電電圧■１が放電頻度に左右されるという問題があった
。

そこで本発明は、上記従来技術が有する問題点を解消し
、比較的狭い電極間隔で高い放電電圧が得られ、かつ、
得られる放電電圧が安定するようにした放電管を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、一対の電極間に
電圧を印加し、陽極側電極と陰極側電極との間で放電さ
せるようにした放電管において、上記一対の電極の略相
対向する先端部を非尖鋭状に形成し、少なくとも陰極側
電極の表面に多数の凹凸部を形成したものである。

〔作　用〕

一対の電極の略相対向する先端部を非尖鋭状に形成した
から、電極間を平等電界に近似させることができ、また
少な（とも陰極側電極の表面に多数の凹凸部を形成した
から、この凹凸部により微視的には不平等電界に近似し
た電界も形成することができる。

〔実施例〕

以下、本発明に係る放電管の実施例を図面を参照して説
明する。

第１図は本発明の一実施例を示し、図において符号ｌは
放電管を示し、この放電管ｌのケーシング２は、例えば
アルミナセラミックス、ステアタイト、結晶化ガラス等
のセラミックスで構成された中空円筒状の絶縁管として
形成されている。ケーシング２の内周面には長手方向に
わたってねじ山３が設けられており、ケーシング２の両
端開口部を閉塞するように金属製の電極台４，４が螺着
されている。ケーシング２内に位置する各電極台の内面
４ａ　、４ａには、メタルリング５を介して、放電に通
した材料で形成されたロゴウスキー型電極６，６が比較
的狭い間隔で相対向するように設けられている。

上記ロゴウスキー型電極６は、先端面６ａが平面形状で
、先端面６ａの周縁部６ｂがメタルリング５側に向けて
丸め込まれ曲面形状とされた先端部非尖鋭状の略平板電
極の一種であるが、本発明の電極６は、さらに多数の小
孔７が形成されている。このような孔開きのロゴウスキ
ー型電極６を形成するには、例えば厚さ０．２　ｍのス
テンレス鋼の薄板にエツチング加工またはパンチング加
工を施して孔ピッチが０．５　ｒｍ　−１，５ｍＩｌで
直径がＯ，ｌ　ｔｍ〜０．８Ｍの小孔７を形成し、この
孔７が開いたステンレス鋼の薄板をプレス成形すればよ
い。

また、上記ロゴウスキー型電極６を電極台４に取付ける
には、電極台の内面４ａに突設されたボス部４ｂに電極
６の基端部を外嵌し、上記メタルリング５を無理液めす
るようにしている。ここで、上記電極台４は、上記ケー
シング２と熱膨張係数がほぼ等しくその値が小さい、例
えば４２７０イ又はコバール等が好ましく、また上記メ
タルリング５は、上記電極台４と熱膨張係数がほぼ等し
いか電極台４より小さいものが好ましい。

さらに、上記放電管１の内部空間８には、例えば窒素ガ
ス等の不活性ガスが封入されており、封入したガスが漏
洩しないようにケーシング２と電極台４との間は、エポ
キシ系接着材、ガラス系接着材、メタライジングによる
ろう付は等の封止材９で封止されている。

しかして、上述の構成によれば、放電管ｌの一対の電極
６，６を共にロゴウスキー型としてその電極間隔を狭く
形成したので、放電管１の電極６゜６間を平等電界に近
似させることができ、放電しにくくて第１０図に示した
放電電圧■、が高く、また放電維持電圧■８が低くエネ
ルギーロスが少ない放電管が得られる。また、放電管１
の電極６に多数の小孔７を形成して電極表面に多数の凹
凸部を形成した状態にしたので、微視的には上記小７Ｌ
７により不平等電界に近似した電界が形成され電極から
電子が放出され易い状態となり、不平等電界の特性であ
る放電電圧ｖＩが安定し、放電頻度に左右されない放電
管が得られる。

また、特に、一対の電極６，６をロゴウスキー型として
形成したので、単なる平行平板を対立させた時に、平板
の周縁部に電界が集中して放電特性に好ましくない影響
を及ぼすという事態を防ぐことができ、放電が平行電界
の中だけで起こるようにすることができる。

さらに、ケーシング２と電極台４との熱膨張係数をほぼ
同じにし、この電極台４に放電に適した材料で形成され
た電極６を取付けるようにしたので、上記放電管ｌをヒ
ートサイクルに対して強固な構造とすることができ、ケ
ーシング２と電極台４との封止状態を保持して管内に封
入した不活性ガスの漏洩を防ぐことができる。

さらにまた、上記電極６は、一種の平板電極として形成
されており、従来の針状電極より電極表面積が大きいの
で、放電による電極消耗の影響が小さく耐久性が良好と
なる。

なお、上記放電管ｌでは、相対向するように設けられた
一対の電極６，６が共に同一形状の孔開きロゴウスキー
型となっているので、一方の電極が陰極、他方の電極が
陽極という放電管自体の方向性が無く、インパルス信号
を何れの電極にも与えることができる。このため、上記
放電管ｌは交流電源にも用いることができる。

ところで、上記したロゴウスキー型の電極６を有する放
電管ｌを形成して種々の実験を行った結果、第１０図に
示した放電の電圧特性において、放電電圧■、を安定さ
せるのは、電子が放出される陰極側の電極の材質、形状
、電極間隔、封入ガスの種類及び圧力で決まり、放電維
持電圧Ｖ２の高低は、電極間隔と封入ガスの条件で決ま
ることが判明した。

従って、少なくとも陰極側の電極が上記実施例と同じ孔
開きロゴウスキー型であれば、陽極側の電極の形状はあ
まり問題とならないことがわがった、そこで、以下陰極
側の電極を孔開きのロゴウスキー型とし、陽極側の電極
のみを変形した実施例を説明する。なお、陰極側の電極
の構造は前記実施例と同一なので、その説明は省略する
。

第２Ａ図及び第２Ｂ図は、陽極側の電極を共に平板状に
形成したものである。第２Ａ図の放電管工０の場合、略
円板状の電極１１がメタルリング５を介して電極台１２
に設けられており、電極１１の表面には多数の小孔１３
が形成されている。

この小孔１３を形成する方法は、上記実施例に示した加
工法と同じである。

しかして、この実施例の場合、得られる電圧特性は上記
実施例の放電管ｌとほぼ同じとなり、さらに陽極側の電
極１１がロゴウスキー型から平板状になったので、ケー
シング１４の長手方向長さを小さくすることができ、放
電管ｌＯ全全体小型化することができる。ただし、ロゴ
ウスキー型電極６が陰極、そうでない平板状の電極１１
が陽極となるので、放電管に方向性が生じ、交流電源に
は不向きとなる。このことは以下に説明する実施例につ
いても言えることである。

また、第２Ｂ図の放電管１５の場合、電極台１７が陽極
側電極を兼ねており、第２Ａ図と違って電極表面には小
孔が形成されていない、しかして、この場合電極台１７
が陽極を兼ねるので、部品点数が少なくなりコスト的効
果が期待でき、また組立工数が少なくなり組立性に優れ
るが、小孔が形成された電極に比べて電極の放電可能な
有効表面積が小さくなるので、放電による電極消耗の影
響により、連続使用される放電管にはあまり適さない。

なお、上記何れの実施例の場合も、各陽極側電極台１２
．ＩＴは、各ケーシング１４，１６の内周面に形成され
たそれぞれのねし山１８．１９を介して螺着されており
、各放電管１０．１５内の不活性ガスが漏洩しないよう
に上記螺着部分は封止材で封止されている。また、上記
電極台１２゜１７の熱膨張係数等は、上記各ケーシング
１４゜１６のそれとほぼ等しくなるようになされている
。

第３Ａ図及び第３Ｂ図の放電管２０．２１は、上記第２
Ａ図及び第２Ｂ図の放電管をさらに小型化したものであ
る。すなわち、各ケーシング２２゜２３の一端部外周面
にはそれぞれねじ山２４，２５が設けられており、この
ねじ山を介して略蓋状に形成された各陽極側電極板２６
．２７が、各陰極側電極を覆うようにケーシングに外嵌
、螺着されている。そして、第３Ａ図の方は陽極側電極
板２６とケーシング２２の陽極側端面との間に孔が開い
た薄板２日が挟み込まれている。

しかして、上記実施例によれば、ケーシングの長手方向
長さをより小さくすることができ、またケーシングに外
嵌された各陽極側電極板２６，２７が陰極側電極６の一
部まで覆うため、使用条件による電圧特性の変化がなく
なり、さらに第３Ａ図の場合孔開き薄板２８があるので
、電極の放電可能な有効表面積が大きくなり電極消耗の
影響が少ない。

以上説明した各実施例は、放電管の両端開放端部に電極
台を螺着し、その螺着部分を封止材で封止するようにし
ているが、放電管の両端開放部を電極台で封止する手段
として上記実施例に限られることはない、以下、他の封
止手段を用いた実施例を説明する。なお、以下の各実施
例は、一対の電極が共に孔開きロゴウスキー型となって
おり、一方の電極が陰極、他方の電極が陽極という放電
管自体の方向性はない。

第４図に示した放電管２９は、セラミックスで形成され
たケーシング３０の開口端面３１にメタライジングが施
されたもので、上記した実施例と同様に、メタルリング
５による無理嵌めにより電極６が取付けられた電極台３
２のフランジ部３２ａが上記開口端面３１と密接した状
態で、ロウ付は又は酸化物ソルダー３３による気密接合
が行われるようになされている。また、一方の電極台３
２には、管内に窒素ガス等の不活性ガスを封入するため
の封入用パイプ３４が取付けられているが、この封入用
パイプ３４と電極台３２との間にもロウ付け３５がなさ
れ、また封入用パイプ３４は、管内にガス封入後に所定
の封止材で封止されるようになされている。

ここで、上記したロウ付は又は酸化物ソルダーによる各
接合部３３．３５は、放電管の各種使用状態からして、
少なくとも３００°Ｃに耐えうるものが好ましい。また
、上記接合作業により高温雰囲気が形成され、電極台３
２に取付けられた電極６が酸化する恐れがあるので、上
記接合作業を、Ｈ！　、Ｎ！を混合したフォーミングガ
ス中、真空中又は不活性ガス中等、無酸素状態の中で行
う必要がある。

また、本実施例の場合、特に、電極台３２とケーシング
３０との熱膨張係数をほぼ等しくして、ヒートサイクル
による接合部３３のクランク発生等を防ぐ必要がある。

第５図に示した放電管３６は、ケーシング３７の開口端
部を封止する電極台３８の面積を小さく形成したもので
ある。上記ケーシング３７は、−端部が内方に絞り込ま
れて形成されると共に他端部が開放した本体部３７ａと
、この本体部３７ａの開放端部と嵌合する蓋部３７ｂと
で構成されており、上記本体部３７ａと蓋部３７ｂとの
間は、酸化物ソルダー３９等による気密接合がなされて
いる。

また、上記本体部３７ａ及び蓋部３７ｂの各開口部４０
に挿着される上記各実施例より小径のロゴウスキー型電
極４１は、その基端部に形成されたフランジ部４１ａが
上記開口部４０の周縁部と係合するようになされている
。そして、上記開口部４０の周縁部にメタライジングを
施し、この周縁部と係合するフランジ部４１ａを略蓋状
に形成された上記電極台３８で挟持してロウ付け４２を
行うことにより、電極台３８と電極４１との導通を保ち
つつケーシング３７の開口端部を封止するようになされ
ている。

なお、上記電極台３８の熱膨張係数をケーシング３７と
ほぼ同じにすること、上記各接合作業を無酸素状態の中
で行うこと、各接合部の耐熱温度等は、上記実施例と同
様である。

第６図に示した放電管４３も、上記実施例と同様に、ケ
ーシング４４の開口端部を封止する電極台４５の面積を
小さくしたものである。上記電極台４５には、そのボス
部４５ａにロゴウスキー型電極４６が内嵌された状態で
ロウ付けがされて電極４６が取付けられており、この電
極台４５が上記ケーシング４４の開口端部にロウ付は又
は酸化物ソルダー４７により気密接合されることで、上
記ケーシング４４の封止がなされている。

なお、上記ケーシング４４を本体部４４ａと蓋部４４ｂ
とで構成すること、電極台４５の熱膨張係数をケーシン
グ４４とほぼ同じにすること、上記接合作業を無酸素状
態の中で行うこと等は、上記実施例と同様である。

ところで、以上説明した各実施例においては、先端部が
非尖鋭状に形成され、少なくとも陰極側に多数の凹凸部
が形成された電極として、少なくとも陰極側が孔開きロ
ゴウスキー型とされたものを種々示したが、平等電界と
不平等電界の特性を合わせもつ電極形状としては、何も
孔開きロゴウスキー型に限られるものではない。以下、
平等電界と不平等電界の両方の特性を有する孔開きロゴ
ウスキー型以外の電極形状を説明する。なお、以下の各
実施例は一対の電極が共に同一形状となっており、放電
管自体の方向性はない。

第７図に示した放電管４８は、ケーシング４９の開口端
部を封止する電極台５０のボス部５０ａに、不平等電界
を形成するべく複数本の針状電極５１を束ねて形成した
針山電極５２が内嵌されたもので、また平等電界を形成
するべく上記各針状電極５１の先端５１ａが仮想平面５
３上に位置するようになされたものである。

このようにすれば、上記孔開きロゴウスキー型電極と比
較して、より不平等電界の特性を強めることができ、放
電電圧■、をより安定させることができるものである。

また、上記仮想平面５３をロゴウスキー形状とし、この
ロゴウスキー型板想平面上に各針状電極５１の先端５１
ａが位置するようにすれば、より好ましい電極が得られ
る。

また、第８図に示した放電管５４は、ケーシング５５の
開口端部を封止する電極台５６の内面５６ａに、不平等
電界を形成するべく先端面５７ａに複数の凹部５８が形
成された略パイプ型の電極５７が固着されたもので、ま
た平等電界を形成するべく上記先端面５７ａが仮想平面
５９内に位置するようになされたものである。

このようにしても、より不平等電界の特性を強めること
ができ、放電電圧■、を安定させることができるもので
あり、また上記先端面５７ａがロゴウスキー型として形
成された仮想平面５９内に位置するようにすれば、より
好ましい電極が得られる。

なお、以上説明した各実施例において、放電管内に封入
する不活性ガスとして窒素ガスを例示したが、この窒素
ガスは特に自動車エンジン等のシリーズギャップ付点火
装置に最適なもので、封入する不活性ガスを空気、アル
ゴン、ヘリウム等と種々変更すれば、封入するガスによ
って放電管の放電電圧を数１０ＫＶから数１０Ｖまで変
更することができる。従って、シリーズギャップ付点火
装置だけでなく、ストロボ用の放電管、電話交換機等の
避雷器に使用される放電管等、様々な種類の放電管に本
発明の電極構造を応用することができる。

また、上記実施例において示したロゴウスキー型電極は
先端部が非尖鋭状に形成された略平板電極形状の一例で
あり、この形状に限定されるものではなく、例えば、電
極先端部が大きな半径を有する略半球状に形成されてい
ても同様の効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明は、−対の電極
の略相対向する先端部を非尖鋭状に形成し、少なくとも
陰極側電極の表面に多数の凹凸部を形成したので、比較
的狭い電極間隔で放電初期から安定した高い放電電圧を
得ることができる。

また、電極表面積が大きいので、電極消耗が分散され耐
久性に優れている。さらに、電極間隔が狭いので、放電
維持電圧が低くエネルギーロスが少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る放電管の一実施例を示す断面図、第２Ａ図乃至第３Ｂ図は上記実施例の一部を変形した実
施例を示す断面図、第４図乃至第８図は他の実施例を示す断面図、第９図は
従来の放電管を示す断面図、第１θ図は上記放電管を用いたシリーズギャップ付点火
装置を示す断面図、第１１図はシリーズギャップ付点火装置の回路構成図、第１２図は放電管の電圧特性を示す図である。１．１０，１５，２０，２１，２９，３６，４３．４８
．．５４・・・放電管、２，１４，１６，２２゜２３．
３０，３７，４４，４９，５５・・・ケーシング、４，
１２，１７．２６，２７，３２，３Ｂ。４５．５０．５６・・・電極台、５・・・メタルリング
、６．４１．４６・・・ロゴウスキー型電極、７，１３
・・・小孔、９・・・封止材、５２・・・針山電極、５
７・・・パイプ型電極、Ｃ・・・シリーズギャップ付点
火装置、Ｓ・・・シリーズギャップ、Ｐ・・・点火プラ
グ、■１・・・放電電圧、■２・・・放電維持電圧。第１図ｂ第２Ａ図第２Ｂ図第３Ａ図第１Ｑ図第７図第８図第図第１２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一対の電極間に電圧を印加し、陽極側電極と陰極
側電極との間で放電させるようにした放電管において、上記一対の電極の略相対向する先端部を非尖鋭状に形成
し、少なくとも陰極側電極の表面に多数の凹凸部を形成
したことを特徴とする放電管。
（２）上記多数の凹凸部は、多数の孔から形成されてい
ることを特徴とする請求項（１）に記載の放電管。
（３）上記陰極側電極の非尖鋭状先端部は、陽極側電極
と略相対向する面が平面形状で、上記面の周縁部が陽極
側電極から遠ざかるように折り曲げられた曲面形状に形
成されていることを特徴とする請求項（１）又は（２）
に記載の放電管。
（４）上記少なくとも表面に多数の凹凸部を有する陰極
側電極は、針先端が仮想平面上に位置するように束ねら
れた針山電極として形成されていることを特徴とする請
求項（１）に記載の放電管。
（５）上記少なくとも表面に多数の凹凸部を有する陰極
側電極は、パイプ端面が仮想平面内に位置し、その端面
に全周にわたって凹凸部が形成されたパイプ型電極とし
て形成されていることを特徴とする放電管。
（６）上記陰極側電極は、少なくとも、放電管のケーシ
ングの開口端部を封止し、放電管のケーシングとほぼ熱
膨張係数が同じ電極台と、この電極台に取付けられる電
極との２部品で構成されていることを特徴とする請求項
（１）乃至（５）のいずれかに記載の放電管。
（７）上記陽極側電極は、放電管のケーシングに外嵌さ
れた陽極側電極板が陰極側電極を覆うように形成されて
いることを特徴とする請求項（１）乃至（６）のいずれ
かに記載の放電管。