サージアブソーバおよびその製造方法
【課題】 高温多湿の環境下でもＡＣ耐電圧の低下を抑制することができるサージアブソーバおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】 互いに間隔を空けて対向配置された一対の主放電電極部材５と、一対の主放電電極部材５の少なくとも互いの対向面を内部に放電制御ガスと共に封止するガラス製の絶縁性管７とを備え、絶縁性管７の外表面のうち少なくとも主放電電極部材５の周囲の面に、絶縁性容器のガラス材料よりもアルカリ金属の含有量が少ない又は含有しない金属酸化物膜９が形成されている。
【解決手段】 互いに間隔を空けて対向配置された一対の主放電電極部材５と、一対の主放電電極部材５の少なくとも互いの対向面を内部に放電制御ガスと共に封止するガラス製の絶縁性管７とを備え、絶縁性管７の外表面のうち少なくとも主放電電極部材５の周囲の面に、絶縁性容器のガラス材料よりもアルカリ金属の含有量が少ない又は含有しない金属酸化物膜９が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、落雷等で発生するサージから様々な機器を保護し、事故を未然に防ぐのに使用するサージアブソーバおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電話機、ファクシミリ、モデム等の通信機器用の電子機器が通信線との接続する部分、電源線、アンテナ或いはＣＲＴ駆動回路等、雷サージや静電気等の異常電圧（サージ電圧）による電撃を受けやすい部分には、異常電圧によって電子機器やこの機器を搭載するプリント基板の熱的損傷又は発火等による破壊を防止するために、サージアブソーバが接続されている。
【０００３】
従来、応答性の良好なサージアブソーバとして、例えば特許文献１に示すように、いわゆるマイクロギャップを有するサージ吸収素子を用いたサージアブソーバなどが提案されている。このサージアブソーバは、導電性皮膜で被包した円柱状の絶縁性部材であるセラミックス部材の周面に、マイクロギャップが形成され、セラミックス部材の両端に一対のキャップ電極を有するサージ吸収素子が放電制御ガスと共にガラス管内に収容され、円筒状のガラス管の両端にリード線を有する封止電極が高温加熱で封着された放電型サージアブソーバである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１８８７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
電源ラインのライン−グランド（ＧＮＤ）間のサージ対策に使用されるサージアブソーバでは、ＪＩＳ Ｃ ６０６５或いはＩＥＣ−６００６５により規定されたＡＣ耐電圧に対して絶縁性を保持する必要がある。しかしながら、放電空間の小さい小型サージアブソーバにおいては、通常環境において十分なＡＣ耐電圧を有しているが、放電部分とガラス製の絶縁性容器である支持筐体との距離が大きく取れないため、アルカリ成分の多いガラスが湿気にさらされるとアルカリ成分がガラスの外表面に出て、電界を生じさせ内部の放電電圧を低下させてしまう不都合があった。このため、湿気による絶縁抵抗の劣化に派生してＡＣ耐電圧の低下が生じてしまうことから、ＡＣ耐電圧のさらなる向上が望まれている。特に、高温多湿の地理的環境にある地域及び季節の場合には、その影響が顕著に表れることがあり、規定を外れてしまうおそれがあるため、高温多湿環境下でも高いＡＣ耐電圧が要求されている。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、高温多湿の環境下でもＡＣ耐電圧の低下を抑制することができるサージアブソーバおよびその製造方法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】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明のサージアブソーバは、互いに間隔を空けて対向配置された一対の放電電極と、前記一対の放電電極の少なくとも互いの対向面を内部に放電制御ガスと共に封止するガラス製の絶縁性容器とを備え、前記絶縁性容器の外表面のうち少なくとも前記放電電極の周囲の面に、前記絶縁性容器のガラス材料よりもアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない金属酸化物膜が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このサージアブソーバでは、ガラス製の絶縁性容器の外表面のうち少なくとも放電電極の周囲の面に、絶縁性容器のガラス材料よりもアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない金属酸化物膜が形成されているので、耐湿度性を低下させるアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない金属酸化物膜が、絶縁性容器の外表面において保護膜として機能し、水分の侵入を防ぐことで、ＡＣ耐電圧の低下を抑制することができる。
従来のサージアブソーバにおける耐電圧の低下は、（１）ガラス表面が水と結合しやすく取り込みやすいこと、（２）ガラスに含有されているナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属元素が（１）を起因として増加した表面における水の層で荷電担体となり、（３）それがガラス表面に意図した構造とは異なる第三の電極として表れる、ことからサージアブソーバ内部の電界強度が増加することが生じると考えられる。これに対して本発明のサージアブソーバでは、金属酸化物膜が、アルカリ金属が少ない又は極力含有しない膜であるので、ガラス表面の荷電担体の層を無くす若しくは減少させることで、第三の電極としての役割を無くす若しくは減ずる効果を得ることができる。特に、放電電極の周囲に位置する絶縁性容器の外表面に少なくとも金属酸化物膜が形成されているので、放電電極の近傍で電界が生じ難く、放電電圧の低下を効果的に抑制することができる。
【０００９】
第２の発明のサージアブソーバは、第１の発明のサージアブソーバにおいて、前記金属酸化物膜が、シリコン酸化膜であることを特徴とする。
すなわち、このサージアブソーバでは、金属酸化物膜が、シリコン酸化膜であるので、高い絶縁性及び耐湿度性を得ることができる。
【００１０】
第３の発明のサージアブソーバは、第１又は第２の発明において、周面に中央の放電ギャップを介して導電性被膜が分割形成された柱状又は筒状の絶縁性部材と、該絶縁性部材の両端に直接又は他の導電部材を介して対向配置され前記導電性被膜に電気的に導通する一対の前記放電電極である主放電電極部材と、前記一対の主放電電極部材を両端に配して前記絶縁性部材を内部に前記放電制御ガスと共に封止する前記絶縁性容器である絶縁性管とを備えていることを特徴とする。
すなわち、このサージアブソーバでは、周面に中央の放電ギャップを介して導電性被膜が分割形成された柱状又は筒状の絶縁性部材を、絶縁性容器である絶縁性管の内部に放電制御ガスと共に封止した、いわゆるマイクロギャップタイプのサージアブソーバであるので、絶縁性管の外表面のうち少なくとも主放電電極部材の周囲の面に形成された金属酸化物膜により主放電電極部材間における放電電圧の低下を抑制することができる。
【００１１】
第４の発明のサージアブソーバの製造方法は、第１から第３の発明のいずれかのサージアブソーバを製造する方法であって、前記絶縁性容器の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、前記塗布膜を加熱して前記金属酸化物膜を形成する焼成工程とを有していることを特徴とする。
すなわち、このサージアブソーバの製造方法では、絶縁性容器の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、塗布膜を加熱して前記金属酸化物膜を形成する焼成工程とを有しているので、塗布した金属アルコキシド及びその加水分解体から金属酸化物膜を容易に得ることができる。
【００１２】
第５の発明のサージアブソーバの製造方法は、第４の発明において、前記金属アルコキシドが、シリコンアルコキシドであり、前記焼成工程で、前記塗布膜を加熱して前記シリコン酸化膜を形成することを特徴とする。
すなわち、このサージアブソーバの製造方法では、テトラエトキシシラン，テトラメトキシシラン又はメチルトリメトキシシランなどのシリコンアルコキシドを含有する塗布膜を加熱してシリコン酸化膜を形成するので、容易にシリコン酸化膜を得ることができる。
【００１３】
第６の発明のサージアブソーバの製造方法は、第４又は第５の発明において、前記塗布工程が、前記絶縁性容器の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を液滴する工程と、前記液滴された状態の前記絶縁性容器を、中心軸を中心にして回転させ前記金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を前記絶縁性容器の外周面全体に行き渡らせる工程とを有していることを特徴とする。
すなわち、このサージアブソーバの製造方法では、絶縁性容器の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を液滴し、液滴された状態の絶縁性容器を、中心軸を中心にして回転させ金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を絶縁性容器の外周面全体に行き渡らせるので、金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を絶縁性容器の外周面全体に均一に塗布でき、この状態で焼成することで、外表面全体に均一な金属酸化物膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るサージアブソーバによれば、ガラス製の絶縁性容器の外表面のうち少なくとも放電電極の周囲の面に、前記絶縁性容器のガラス材料よりもアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない金属酸化物膜が形成されているので、金属酸化物膜が水分の侵入を防ぐことで、ＡＣ耐電圧の低下を抑制することができ、特に高温多湿の環境においても安定した絶縁性を有することができる。特に、本発明に係るサージアブソーバの製造方法によれば、絶縁性容器の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を塗布し、この膜を焼成して金属酸化物膜を形成するので、金属アルコキシドを用いたゾルゲル法によって耐湿度性の高い金属酸化物の膜を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るサージアブソーバおよびその製造方法の一実施形態において、サージアブソーバの斜視図である。
【図２】本実施形態において、サージアブソーバの一部を破断して内部を示す正面図である。
【図３】本実施形態のサージアブソーバの製造方法を工程順に示す説明図である。
【図４】本発明に係るサージアブソーバおよびその製造方法の従来例において、低・高湿度環境でのＡＣ耐電圧を測定した結果を示すヒストグラムである。
【図５】本発明に係るサージアブソーバおよびその製造方法の実施例１において、低・高湿度環境でのＡＣ耐電圧を測定した結果を示すヒストグラムである。
【図６】本発明に係るサージアブソーバおよびその製造方法の実施例２において、低・高湿度環境でのＡＣ耐電圧を測定した結果を示すヒストグラムである。
【図７】本発明に係るサージアブソーバおよびその製造方法の実施例３において、低・高湿度環境でのＡＣ耐電圧を測定した結果を示すヒストグラムである。
【図８】本発明に係るサージアブソーバおよびその製造方法の実施例２において、焼成温度を変えた際の低・高湿度環境でのＡＣ耐電圧を測定した結果を示すヒストグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るサージアブソーバおよびその製造方法の一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１７】
本実施形態のサージアブソーバは、互いに間隔を空けて対向配置された一対の放電電極と、一対の放電電極の少なくとも互いの対向面を内部に放電制御ガスと共に封止するガラス製の絶縁性容器とを備えている。より具体的には、本実施形態のサージアブソーバ１は、図１および図２に示すように、周面に中央の放電ギャップ（マイクロギャップ）２ａを介して導電性被膜２が分割形成された柱状又は筒状の絶縁性部材３と、この絶縁性部材３の両端に配置されて導電性被膜２に接触する一対の金属キャップ４と、これら金属キャップ４を介して絶縁性部材３の両端に対向配置され導電性被膜２に電気的に導通する一対の放電電極である主放電電極部材（放電電極）５と、一対の主放電電極部材５を両端に配して絶縁性部材３を内部に放電制御ガス（図示略）と共に封止する絶縁性容器である絶縁性管７とを備えたマイクロギャップタイプのサージアブソーバである。
【００１８】
上記絶縁性部材３は、ムライト焼結体などのセラミックス材料からなり、表面に導電性被膜２として物理蒸着（ＰＶＤ）法や化学蒸着（ＣＶＤ）法などの薄膜形成技術によるＴｉＮ（窒化チタン）等が形成されている。
上記放電ギャップ２ａは、導電性被膜２の中央に、絶縁性部材３の周面に沿ってＹＡＧレーザからのレーザ光を照射し、導電性被膜２を分断することによって形成される。
【００１９】
一対の金属キャップ４は、絶縁性部材３よりも硬度が低く、塑性変形できる、例えば、ステンレスなどの金属から形成されている。また、一対の金属キャップ４は、絶縁性部材３の両端にそれぞれ係合されており、互いに対向する面が主放電電極部材５の内面と共に主放電面となっている。なお、金属キャップ４を用いずに絶縁性部材３の両端に直接、主放電電極部材５を対向配置しても構わない。
【００２０】
上記主放電電極部材５は、Ｆｅ（鉄）−Ｎｉ（ニッケル）合金の表面を酸化銅で被覆した金属で形成された封止電極であって、円板状となっている。そして、主放電電極部材５の一方の面が金属キャップ４と接触しており、他方の面にリード線８が溶接されている。このリード線８は、銅覆鋼線等で形成されている。
【００２１】
上記絶縁性管７は、ＹＡＧレーザから出射されたレーザ光を透過する封止用ガラスあるいは鉛ガラスやソーダ石灰ガラスのような軟質ガラスで構成されており、円筒状となっている。また、絶縁性管７の両端近傍において主放電電極部材５の外周面が絶縁性管７の内周面と溶着されている。
【００２２】
さらに、図２に示すように、絶縁性管７の外表面のうち少なくとも主放電電極部材５の周囲の面Ａには、絶縁性管７のガラス材料よりもアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない金属酸化物膜９が形成されている。すなわち、絶縁性管７内の主放電電極部材５の外周面に対向する絶縁性管７の外表面部分である面Ａには、少なくとも金属酸化物膜９が形成される。本実施形態では、金属酸化物膜９が絶縁性管７の外周面全体にわたって形成されている。なお、この金属酸化物膜９は、例えばシリコン酸化膜であり、１００〜１０００ｎｍの膜厚で成膜される。
上記放電制御ガスは、放電開始電圧などの電気特性が所望の値となるように組成などを調整された封止ガスであって、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ、ＳＦ６、ＣＯ２、Ｃ３Ｆ８、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ４、Ｈ２及びこれらの混合ガス等の不活性ガスである。
【００２３】
なお、本実施形態では、絶縁性管７がソーダガラスで形成され、その寸法が、例えば外径：３．５〜４．５ｍｍ、内径：２．５〜３．５ｍｍ、長さ：９．０〜１１．０ｍｍである。絶縁性部材３は、アルミナあるいはムライトで形成され、その寸法は、外径：１．０〜２．０ｍｍ、長さ：５．０〜６．０ｍｍである。また、導電性被膜２は、例えばチタン、アルミニウム、錫、バリウム、またはそれらの酸化物、あるいはそれらの化合物で形成されている。さらに、金属キャップ４は、例えば鉄、銅、ニッケル、クロム、またはそれらの酸化物、あるいはステンレスで形成され、主放電電極部材５は、鉄、銅、ニッケル、クロム、またはそれらの酸化物、あるいはステンレスで形成されている。また、金属酸化物膜９は、例えば膜厚：１００〜１０００ｎｍのシリコン酸化膜で成膜されている。
【００２４】
次に、本実施形態のサージアブソーバの製造方法について、図３を参照して説明する。
【００２５】
まず、予め放電ギャップ２ａを作製しておいた絶縁性部材３の両端に一対の金属キャップ４を係合させ、さらにこの両端を一対の主放電電極部材５で挟んで保持する。次に、放電制御ガスの雰囲気内において、これらをこの状態で絶縁性管７内に投入し、絶縁性管７内の空気を所定の放電制御ガスで置換した後に、放電制御ガスの雰囲気内において、絶縁性管７の両端を加熱して溶かすことで主放電電極部材５と密着させて封止を行う。
【００２６】
次に、絶縁性管７の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を塗布して塗布膜を形成する（塗布工程）。さらに、この塗布膜を加熱して金属酸化物膜を形成する（焼成工程）。例えば、絶縁性管７の外周面にテトラエトキシシラン（正珪酸四エチル（ＴＥＯＳ）：Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４），テトラメトキシシラン（（ＴＭＯＳ）：Ｓｉ（ＯＣＨ３）４）又はメチルトリメトキシシラン（Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣＨ３）３）などのシリコンアルコキシド及びその加水分解体を含有した液を塗布して塗布膜を形成する（塗布工程）。さらに、この塗布膜を焼成してシリコン酸化膜を形成する（焼成工程）。
【００２７】
上記塗布工程は、図３の（ａ）に示すように、絶縁性管７の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液Ｌを液滴する工程と、図３の（ｂ）に示すように、液滴された状態の絶縁性管７を回転台１０に設置し、中心軸を中心にして回転させ上記液Ｌを絶縁性管７の外周面全体に行き渡らせる工程とを有している。該工程では、均一な膜の生成に余分な液滴も排除される。
【００２８】
なお、図３の（ａ）に示すように、液Ｌを滴下する方法の他に、液Ｌをスプレーにより液噴霧する方法やダイコーティングする方法で、液Ｌを塗布しても構わない。また、図３の（ｂ）に示すように、液Ｌを絶縁性管７の外周面全体に行き渡らせる方法の他に、両端のリード線８の端部に回転台あるいは回転機構を有した装置系で絶縁性管７を回転させることで、液Ｌを絶縁性管７の外周面全体に行き渡らせても構わない。
【００２９】
上記金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液Ｌは、金属アルコキシドを原料とし、酸、塩基の少なくともいずれか一つを触媒としたゾルである。この液Ｌは、金属アルコキシドと水とアルコールと酸とを混合し加温する事前の調製を行って、金属アルコキシド及びその加水分解体（オリゴマー（数分子以上の縮合体））を含有したものである。
例えば、液Ｌとして、金属アルコキシド成分以外の１〜９９重量部を、水；メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類；アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類；トルエン、キシレン、ヘキサンなどの炭化水素類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどのアミド類；ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類；エチレングリコオールなどのグリコール類；エチルセロソルブなどのグリコールエーテル類などを含む。
【００３０】
上記金属アルコキシドとしては、シリコンアルコキシドが好ましい。このシリコンアルコキシドとしては、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランが挙げられるが、塗布膜形成性の容易さから、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン及びメチルトリメトキシシランが好ましい。
【００３１】
上記テトラエトキシシラン及びその加水分解体を含有した液Ｌは、次のように製造した。すなわち、まず５０ｃｍ３のガラス製の４つ口フラスコを用い、１４０ｇのテトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）（株式会社高純度化学研究所製等）と、１４０ｇのエチルアルコールを加え、攪拌しながら、１．７ｇの６０％硝酸を１２０ｇのイオン交換水に溶解した溶液を一度に加え、その後５０℃で３時間反応させた。さらに、塗布工程に適した粘度とするため、３６００ｇのエチルアルコールを加えて攪拌し、テトラエトキシシラン及びその加水分解体を含有した液Ｌを得た。
【００３２】
また、上記テトラメトキシシラン及びその加水分解体を含有した液Ｌは、次のように製造した。すなわち、まず５０ｃｍ３のガラス製の４つ口フラスコを用い８０ｇのＭシリケート５１（ＳｉｎＯｎ−１（ＯＣＨ３）２ｎ＋２）（多摩化学工業株式会社製）と、２１０ｇのエチルアルコールを加え、攪拌しながら、２．０ｇの６０％硝酸を１１０ｇのイオン交換水に溶解した溶液を一度に加え、その後５０℃で３時間反応させた。さらに、塗布工程に適した粘度とするため、３６００ｇのエチルアルコールを加えて攪拌し、テトラメトキシシラン及びその加水分解体を含有した液Ｌを得た。
【００３３】
上記回転台１０は、例えばスピンコーター等の回転設備のものが使用される。このような回転設備により、例えば１０〜２０００ｒｐｍ程度、好ましくは１０００〜１５００ｒｐｍの回転数を加えて、遠心力により不要な液量が除外され、液膜が絶縁性管７の外周面に均一になるように処理を施す。
【００３４】
上記焼成工程は、成膜が安定する適度な焼成条件、例えばテトラエトキシシラン及びその加水分解体を含有した液Ｌ又はテトラエトキシシラン及びその加水分解体を含有した液Ｌを塗布した場合、空気中において焼成温度：１５０℃、焼成時間：１時間未満で行われる。これらの工程により、金属酸化物膜９として膜厚：１００〜２００ｎｍのシリコン酸化物が絶縁性管７の外周面に形成される。このような金属酸化物膜９は、ソーダガラス等の絶縁性管７のガラス材料よりもナトリウムやカリウム等のアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない。
【００３５】
このサージアブソーバ１では、過電圧又は過電流が侵入すると、まず放電ギャップ２ａでトリガー放電が行われ、さらに放電が進展して金属キャップ４および主放電電極部材５で主放電が行われることでサージが吸収される。
【００３６】
このように本実施形態のサージアブソーバ１では、ガラス製の絶縁性管７の外表面のうち少なくとも主放電電極部材５の周囲の面に、絶縁性管７のガラス材料よりもアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない金属酸化物膜９が形成されているので、耐湿度性を低下させるアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない金属酸化物膜９が、絶縁性管７の外表面において保護膜として機能し、水分の侵入を防ぐことで、ＡＣ耐電圧の低下を抑制することができる。特に、主放電電極部材５の周囲に位置する絶縁性管７の外表面に少なくとも金属酸化物膜９が形成されているので、主放電電極部材５の近傍で電界が生じ難く、放電電圧の低下を効果的に抑制することができる。
【００３７】
また、このサージアブソーバ１の製造方法では、絶縁性管７の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有とした液Ｌを塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、この塗布膜をを加熱して金属酸化物膜９を形成する焼成工程とを有しているので、塗布した金属アルコキシド及びその加水分解体から金属酸化物膜９を容易に得ることができる。
特に、ＴＥＯＳ，ＴＭＯＳ又はメチルトリメトキシシランなどのシリコンアルコキシド及びその加水分解体を含む塗布膜を加熱してシリコン酸化膜を形成するので、容易に金属酸化物膜９としてシリコン酸化膜を得ることができる。
【００３８】
さらに、絶縁性管７の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液Ｌを液滴し、液滴された状態の絶縁性管７を、中心軸を中心にして回転させ金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液Ｌを絶縁性管７の外周面全体に行き渡らせるので、金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液Ｌを絶縁性管７の外周面全体に均一に塗布でき、この状態で焼成することで、外表面全体に均一な金属酸化物膜９を形成することができる。
【実施例】
【００３９】
次に、本実施形態のサージアブソーバを、上記製造方法により作製した実施例について高湿度環境および低湿度環境を模した周囲環境におけるＡＣ耐電圧評価を行った結果について説明する。
高湿度環境を模した周囲環境は、温度：３５℃、湿度８５％ＲＨに設定し、低湿度環境を模した周囲環境は、温度：３５℃、湿度４０％ＲＨに設定した。また、ＡＣ耐電圧は、放電しない最大電圧とした。
【００４０】
なお、本発明の実施例では、絶縁性管７がソーダガラスで形成され、その寸法が、外径：３．５〜４．５ｍｍ、内径：２．５〜３．５ｍｍ、長さ：９．０〜１１．０ｍｍである。絶縁性部材３は、ムライトで形成され、その寸法は、外径：５〜６ｍｍ、長さ：１．０〜２．０ｍｍ（平均１．５ｍｍ）である。また、導電性被膜２は、錫酸化物で形成されている。さらに、金属キャップ４は、ステンレスで形成され、主放電電極部材５は、外周にＣｕ酸化物を形成したＦｅとＮｉとの合金で形成されている。また、金属酸化物膜９は、膜厚：１００〜１０００ｎｍで成膜されている。
さらに、金属アルコキシド及びその加水分解体を含有とした液として、金属アルコキシドとしてＴＥＯＳを使用した実施例を実施例１とし、ＴＭＯＳを使用した実施例を実施例２とし、さらに、メチルトリメトキシシランを使用した実施例を実施例３とした。
また、比較例として、上記製法による金属酸化物膜９が形成されていない従来例についても同様に作製し、評価した。
【００４１】
これら本発明の従来例および実施例１〜３の評価結果をヒストグラムにしたものを、図４から図７に示す。
これらの結果からわかるように、従来例では、低湿度環境下に対して高湿度環境下で大幅にＡＣ耐電圧の分布が低くなっているのに対し、本発明の実施例１〜３では、低湿度環境下と高湿度環境下とでＡＣ耐電圧の分布がほとんど変わらず、ＡＣ耐電圧（絶縁性）の劣化が抑制されている。
【００４２】
次に、本発明の実施例２において、焼成温度を変えた場合の高湿度環境および低湿度環境を模した周囲環境におけるＡＣ耐電圧評価を行った結果について図８に示す。
図８の（ａ）は、焼成温度１１０℃、焼成時間５ｍｉｎとした場合のヒストグラムであり、図８の（ｂ）は、焼成温度１３０℃、焼成時間５ｍｉｎとした場合のヒストグラムであり、図８の（ｃ）は、焼成温度１５０℃、焼成時間５ｍｉｎとした場合のヒストグラムである。
【００４３】
これらの評価結果からわかるように、焼成温度が高いほど低湿度環境下に対して高湿度環境下でのＡＣ耐電圧の分布が低湿度環境下の分布に近づいて変化量が小さくなっている。そして、焼成温度が１５０℃の場合は、低湿度環境下と高湿度環境下とでかなり近い分布を示している。すなわち、焼成温度が低いと荷電担体となるアルカリ金属の膜中濃度が、焼成温度が高い場合と比較して相対的に高いと考えられる。
【００４４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００４５】
例えば、上記実施形態および実施例では、本発明をマイクロギャップタイプのサージアブソーバに適用したが、他の形態のサージアブソーバに採用しても構わない。例えば、放電制御ガスと、丸棒状の一対の放電電極と、一対の放電電極を支持する絶縁性材料で形成され一対の放電電極の間にトリガー放電用の導電性皮膜が形成されたトリガ放電部材と、これらを封入するガラスより成る気密容器とから構成されるガラス封止型の放電型サージ吸収素子において、気密容器の外周面のうち少なくとも放電電極の周囲の面に、シリコン酸化膜を形成しても構わない。
【００４６】
また、上述したように、絶縁性管（絶縁性容器）の外周面にテトラエトキシシラン及びその加水分解体を含有した液を塗布した後、焼成してシリコン酸化膜を形成することが好ましいが、スパッタリングにより絶縁性管（絶縁性容器）の外周面にシリコン酸化膜を成膜しても構わない。
さらに、上記実施形態及び実施例では、金属酸化物膜としてＳｉの酸化膜を採用しているが、Ｔｉ，Ａｌ，Ｚｒ等の酸化物膜を用いても構わない。
【符号の説明】
【００４７】
１…サージアブソーバ、２ａ…放電ギャップ、２…導電性被膜、３…絶縁性部材、４…金属キャップ、５…主放電電極部材（放電電極）、７…絶縁性管（絶縁性容器）、９…金属酸化物膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、落雷等で発生するサージから様々な機器を保護し、事故を未然に防ぐのに使用するサージアブソーバおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電話機、ファクシミリ、モデム等の通信機器用の電子機器が通信線との接続する部分、電源線、アンテナ或いはＣＲＴ駆動回路等、雷サージや静電気等の異常電圧（サージ電圧）による電撃を受けやすい部分には、異常電圧によって電子機器やこの機器を搭載するプリント基板の熱的損傷又は発火等による破壊を防止するために、サージアブソーバが接続されている。
【０００３】
従来、応答性の良好なサージアブソーバとして、例えば特許文献１に示すように、いわゆるマイクロギャップを有するサージ吸収素子を用いたサージアブソーバなどが提案されている。このサージアブソーバは、導電性皮膜で被包した円柱状の絶縁性部材であるセラミックス部材の周面に、マイクロギャップが形成され、セラミックス部材の両端に一対のキャップ電極を有するサージ吸収素子が放電制御ガスと共にガラス管内に収容され、円筒状のガラス管の両端にリード線を有する封止電極が高温加熱で封着された放電型サージアブソーバである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１８８７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
電源ラインのライン−グランド（ＧＮＤ）間のサージ対策に使用されるサージアブソーバでは、ＪＩＳ Ｃ ６０６５或いはＩＥＣ−６００６５により規定されたＡＣ耐電圧に対して絶縁性を保持する必要がある。しかしながら、放電空間の小さい小型サージアブソーバにおいては、通常環境において十分なＡＣ耐電圧を有しているが、放電部分とガラス製の絶縁性容器である支持筐体との距離が大きく取れないため、アルカリ成分の多いガラスが湿気にさらされるとアルカリ成分がガラスの外表面に出て、電界を生じさせ内部の放電電圧を低下させてしまう不都合があった。このため、湿気による絶縁抵抗の劣化に派生してＡＣ耐電圧の低下が生じてしまうことから、ＡＣ耐電圧のさらなる向上が望まれている。特に、高温多湿の地理的環境にある地域及び季節の場合には、その影響が顕著に表れることがあり、規定を外れてしまうおそれがあるため、高温多湿環境下でも高いＡＣ耐電圧が要求されている。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、高温多湿の環境下でもＡＣ耐電圧の低下を抑制することができるサージアブソーバおよびその製造方法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】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明のサージアブソーバは、互いに間隔を空けて対向配置された一対の放電電極と、前記一対の放電電極の少なくとも互いの対向面を内部に放電制御ガスと共に封止するガラス製の絶縁性容器とを備え、前記絶縁性容器の外表面のうち少なくとも前記放電電極の周囲の面に、前記絶縁性容器のガラス材料よりもアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない金属酸化物膜が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このサージアブソーバでは、ガラス製の絶縁性容器の外表面のうち少なくとも放電電極の周囲の面に、絶縁性容器のガラス材料よりもアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない金属酸化物膜が形成されているので、耐湿度性を低下させるアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない金属酸化物膜が、絶縁性容器の外表面において保護膜として機能し、水分の侵入を防ぐことで、ＡＣ耐電圧の低下を抑制することができる。
従来のサージアブソーバにおける耐電圧の低下は、（１）ガラス表面が水と結合しやすく取り込みやすいこと、（２）ガラスに含有されているナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属元素が（１）を起因として増加した表面における水の層で荷電担体となり、（３）それがガラス表面に意図した構造とは異なる第三の電極として表れる、ことからサージアブソーバ内部の電界強度が増加することが生じると考えられる。これに対して本発明のサージアブソーバでは、金属酸化物膜が、アルカリ金属が少ない又は極力含有しない膜であるので、ガラス表面の荷電担体の層を無くす若しくは減少させることで、第三の電極としての役割を無くす若しくは減ずる効果を得ることができる。特に、放電電極の周囲に位置する絶縁性容器の外表面に少なくとも金属酸化物膜が形成されているので、放電電極の近傍で電界が生じ難く、放電電圧の低下を効果的に抑制することができる。
【０００９】
第２の発明のサージアブソーバは、第１の発明のサージアブソーバにおいて、前記金属酸化物膜が、シリコン酸化膜であることを特徴とする。
すなわち、このサージアブソーバでは、金属酸化物膜が、シリコン酸化膜であるので、高い絶縁性及び耐湿度性を得ることができる。
【００１０】
第３の発明のサージアブソーバは、第１又は第２の発明において、周面に中央の放電ギャップを介して導電性被膜が分割形成された柱状又は筒状の絶縁性部材と、該絶縁性部材の両端に直接又は他の導電部材を介して対向配置され前記導電性被膜に電気的に導通する一対の前記放電電極である主放電電極部材と、前記一対の主放電電極部材を両端に配して前記絶縁性部材を内部に前記放電制御ガスと共に封止する前記絶縁性容器である絶縁性管とを備えていることを特徴とする。
すなわち、このサージアブソーバでは、周面に中央の放電ギャップを介して導電性被膜が分割形成された柱状又は筒状の絶縁性部材を、絶縁性容器である絶縁性管の内部に放電制御ガスと共に封止した、いわゆるマイクロギャップタイプのサージアブソーバであるので、絶縁性管の外表面のうち少なくとも主放電電極部材の周囲の面に形成された金属酸化物膜により主放電電極部材間における放電電圧の低下を抑制することができる。
【００１１】
第４の発明のサージアブソーバの製造方法は、第１から第３の発明のいずれかのサージアブソーバを製造する方法であって、前記絶縁性容器の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、前記塗布膜を加熱して前記金属酸化物膜を形成する焼成工程とを有していることを特徴とする。
すなわち、このサージアブソーバの製造方法では、絶縁性容器の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、塗布膜を加熱して前記金属酸化物膜を形成する焼成工程とを有しているので、塗布した金属アルコキシド及びその加水分解体から金属酸化物膜を容易に得ることができる。
【００１２】
第５の発明のサージアブソーバの製造方法は、第４の発明において、前記金属アルコキシドが、シリコンアルコキシドであり、前記焼成工程で、前記塗布膜を加熱して前記シリコン酸化膜を形成することを特徴とする。
すなわち、このサージアブソーバの製造方法では、テトラエトキシシラン，テトラメトキシシラン又はメチルトリメトキシシランなどのシリコンアルコキシドを含有する塗布膜を加熱してシリコン酸化膜を形成するので、容易にシリコン酸化膜を得ることができる。
【００１３】
第６の発明のサージアブソーバの製造方法は、第４又は第５の発明において、前記塗布工程が、前記絶縁性容器の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を液滴する工程と、前記液滴された状態の前記絶縁性容器を、中心軸を中心にして回転させ前記金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を前記絶縁性容器の外周面全体に行き渡らせる工程とを有していることを特徴とする。
すなわち、このサージアブソーバの製造方法では、絶縁性容器の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を液滴し、液滴された状態の絶縁性容器を、中心軸を中心にして回転させ金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を絶縁性容器の外周面全体に行き渡らせるので、金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を絶縁性容器の外周面全体に均一に塗布でき、この状態で焼成することで、外表面全体に均一な金属酸化物膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るサージアブソーバによれば、ガラス製の絶縁性容器の外表面のうち少なくとも放電電極の周囲の面に、前記絶縁性容器のガラス材料よりもアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない金属酸化物膜が形成されているので、金属酸化物膜が水分の侵入を防ぐことで、ＡＣ耐電圧の低下を抑制することができ、特に高温多湿の環境においても安定した絶縁性を有することができる。特に、本発明に係るサージアブソーバの製造方法によれば、絶縁性容器の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を塗布し、この膜を焼成して金属酸化物膜を形成するので、金属アルコキシドを用いたゾルゲル法によって耐湿度性の高い金属酸化物の膜を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るサージアブソーバおよびその製造方法の一実施形態において、サージアブソーバの斜視図である。
【図２】本実施形態において、サージアブソーバの一部を破断して内部を示す正面図である。
【図３】本実施形態のサージアブソーバの製造方法を工程順に示す説明図である。
【図４】本発明に係るサージアブソーバおよびその製造方法の従来例において、低・高湿度環境でのＡＣ耐電圧を測定した結果を示すヒストグラムである。
【図５】本発明に係るサージアブソーバおよびその製造方法の実施例１において、低・高湿度環境でのＡＣ耐電圧を測定した結果を示すヒストグラムである。
【図６】本発明に係るサージアブソーバおよびその製造方法の実施例２において、低・高湿度環境でのＡＣ耐電圧を測定した結果を示すヒストグラムである。
【図７】本発明に係るサージアブソーバおよびその製造方法の実施例３において、低・高湿度環境でのＡＣ耐電圧を測定した結果を示すヒストグラムである。
【図８】本発明に係るサージアブソーバおよびその製造方法の実施例２において、焼成温度を変えた際の低・高湿度環境でのＡＣ耐電圧を測定した結果を示すヒストグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るサージアブソーバおよびその製造方法の一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１７】
本実施形態のサージアブソーバは、互いに間隔を空けて対向配置された一対の放電電極と、一対の放電電極の少なくとも互いの対向面を内部に放電制御ガスと共に封止するガラス製の絶縁性容器とを備えている。より具体的には、本実施形態のサージアブソーバ１は、図１および図２に示すように、周面に中央の放電ギャップ（マイクロギャップ）２ａを介して導電性被膜２が分割形成された柱状又は筒状の絶縁性部材３と、この絶縁性部材３の両端に配置されて導電性被膜２に接触する一対の金属キャップ４と、これら金属キャップ４を介して絶縁性部材３の両端に対向配置され導電性被膜２に電気的に導通する一対の放電電極である主放電電極部材（放電電極）５と、一対の主放電電極部材５を両端に配して絶縁性部材３を内部に放電制御ガス（図示略）と共に封止する絶縁性容器である絶縁性管７とを備えたマイクロギャップタイプのサージアブソーバである。
【００１８】
上記絶縁性部材３は、ムライト焼結体などのセラミックス材料からなり、表面に導電性被膜２として物理蒸着（ＰＶＤ）法や化学蒸着（ＣＶＤ）法などの薄膜形成技術によるＴｉＮ（窒化チタン）等が形成されている。
上記放電ギャップ２ａは、導電性被膜２の中央に、絶縁性部材３の周面に沿ってＹＡＧレーザからのレーザ光を照射し、導電性被膜２を分断することによって形成される。
【００１９】
一対の金属キャップ４は、絶縁性部材３よりも硬度が低く、塑性変形できる、例えば、ステンレスなどの金属から形成されている。また、一対の金属キャップ４は、絶縁性部材３の両端にそれぞれ係合されており、互いに対向する面が主放電電極部材５の内面と共に主放電面となっている。なお、金属キャップ４を用いずに絶縁性部材３の両端に直接、主放電電極部材５を対向配置しても構わない。
【００２０】
上記主放電電極部材５は、Ｆｅ（鉄）−Ｎｉ（ニッケル）合金の表面を酸化銅で被覆した金属で形成された封止電極であって、円板状となっている。そして、主放電電極部材５の一方の面が金属キャップ４と接触しており、他方の面にリード線８が溶接されている。このリード線８は、銅覆鋼線等で形成されている。
【００２１】
上記絶縁性管７は、ＹＡＧレーザから出射されたレーザ光を透過する封止用ガラスあるいは鉛ガラスやソーダ石灰ガラスのような軟質ガラスで構成されており、円筒状となっている。また、絶縁性管７の両端近傍において主放電電極部材５の外周面が絶縁性管７の内周面と溶着されている。
【００２２】
さらに、図２に示すように、絶縁性管７の外表面のうち少なくとも主放電電極部材５の周囲の面Ａには、絶縁性管７のガラス材料よりもアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない金属酸化物膜９が形成されている。すなわち、絶縁性管７内の主放電電極部材５の外周面に対向する絶縁性管７の外表面部分である面Ａには、少なくとも金属酸化物膜９が形成される。本実施形態では、金属酸化物膜９が絶縁性管７の外周面全体にわたって形成されている。なお、この金属酸化物膜９は、例えばシリコン酸化膜であり、１００〜１０００ｎｍの膜厚で成膜される。
上記放電制御ガスは、放電開始電圧などの電気特性が所望の値となるように組成などを調整された封止ガスであって、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ、ＳＦ６、ＣＯ２、Ｃ３Ｆ８、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ４、Ｈ２及びこれらの混合ガス等の不活性ガスである。
【００２３】
なお、本実施形態では、絶縁性管７がソーダガラスで形成され、その寸法が、例えば外径：３．５〜４．５ｍｍ、内径：２．５〜３．５ｍｍ、長さ：９．０〜１１．０ｍｍである。絶縁性部材３は、アルミナあるいはムライトで形成され、その寸法は、外径：１．０〜２．０ｍｍ、長さ：５．０〜６．０ｍｍである。また、導電性被膜２は、例えばチタン、アルミニウム、錫、バリウム、またはそれらの酸化物、あるいはそれらの化合物で形成されている。さらに、金属キャップ４は、例えば鉄、銅、ニッケル、クロム、またはそれらの酸化物、あるいはステンレスで形成され、主放電電極部材５は、鉄、銅、ニッケル、クロム、またはそれらの酸化物、あるいはステンレスで形成されている。また、金属酸化物膜９は、例えば膜厚：１００〜１０００ｎｍのシリコン酸化膜で成膜されている。
【００２４】
次に、本実施形態のサージアブソーバの製造方法について、図３を参照して説明する。
【００２５】
まず、予め放電ギャップ２ａを作製しておいた絶縁性部材３の両端に一対の金属キャップ４を係合させ、さらにこの両端を一対の主放電電極部材５で挟んで保持する。次に、放電制御ガスの雰囲気内において、これらをこの状態で絶縁性管７内に投入し、絶縁性管７内の空気を所定の放電制御ガスで置換した後に、放電制御ガスの雰囲気内において、絶縁性管７の両端を加熱して溶かすことで主放電電極部材５と密着させて封止を行う。
【００２６】
次に、絶縁性管７の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を塗布して塗布膜を形成する（塗布工程）。さらに、この塗布膜を加熱して金属酸化物膜を形成する（焼成工程）。例えば、絶縁性管７の外周面にテトラエトキシシラン（正珪酸四エチル（ＴＥＯＳ）：Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４），テトラメトキシシラン（（ＴＭＯＳ）：Ｓｉ（ＯＣＨ３）４）又はメチルトリメトキシシラン（Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣＨ３）３）などのシリコンアルコキシド及びその加水分解体を含有した液を塗布して塗布膜を形成する（塗布工程）。さらに、この塗布膜を焼成してシリコン酸化膜を形成する（焼成工程）。
【００２７】
上記塗布工程は、図３の（ａ）に示すように、絶縁性管７の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液Ｌを液滴する工程と、図３の（ｂ）に示すように、液滴された状態の絶縁性管７を回転台１０に設置し、中心軸を中心にして回転させ上記液Ｌを絶縁性管７の外周面全体に行き渡らせる工程とを有している。該工程では、均一な膜の生成に余分な液滴も排除される。
【００２８】
なお、図３の（ａ）に示すように、液Ｌを滴下する方法の他に、液Ｌをスプレーにより液噴霧する方法やダイコーティングする方法で、液Ｌを塗布しても構わない。また、図３の（ｂ）に示すように、液Ｌを絶縁性管７の外周面全体に行き渡らせる方法の他に、両端のリード線８の端部に回転台あるいは回転機構を有した装置系で絶縁性管７を回転させることで、液Ｌを絶縁性管７の外周面全体に行き渡らせても構わない。
【００２９】
上記金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液Ｌは、金属アルコキシドを原料とし、酸、塩基の少なくともいずれか一つを触媒としたゾルである。この液Ｌは、金属アルコキシドと水とアルコールと酸とを混合し加温する事前の調製を行って、金属アルコキシド及びその加水分解体（オリゴマー（数分子以上の縮合体））を含有したものである。
例えば、液Ｌとして、金属アルコキシド成分以外の１〜９９重量部を、水；メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類；アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類；トルエン、キシレン、ヘキサンなどの炭化水素類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどのアミド類；ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類；エチレングリコオールなどのグリコール類；エチルセロソルブなどのグリコールエーテル類などを含む。
【００３０】
上記金属アルコキシドとしては、シリコンアルコキシドが好ましい。このシリコンアルコキシドとしては、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランが挙げられるが、塗布膜形成性の容易さから、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン及びメチルトリメトキシシランが好ましい。
【００３１】
上記テトラエトキシシラン及びその加水分解体を含有した液Ｌは、次のように製造した。すなわち、まず５０ｃｍ３のガラス製の４つ口フラスコを用い、１４０ｇのテトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）（株式会社高純度化学研究所製等）と、１４０ｇのエチルアルコールを加え、攪拌しながら、１．７ｇの６０％硝酸を１２０ｇのイオン交換水に溶解した溶液を一度に加え、その後５０℃で３時間反応させた。さらに、塗布工程に適した粘度とするため、３６００ｇのエチルアルコールを加えて攪拌し、テトラエトキシシラン及びその加水分解体を含有した液Ｌを得た。
【００３２】
また、上記テトラメトキシシラン及びその加水分解体を含有した液Ｌは、次のように製造した。すなわち、まず５０ｃｍ３のガラス製の４つ口フラスコを用い８０ｇのＭシリケート５１（ＳｉｎＯｎ−１（ＯＣＨ３）２ｎ＋２）（多摩化学工業株式会社製）と、２１０ｇのエチルアルコールを加え、攪拌しながら、２．０ｇの６０％硝酸を１１０ｇのイオン交換水に溶解した溶液を一度に加え、その後５０℃で３時間反応させた。さらに、塗布工程に適した粘度とするため、３６００ｇのエチルアルコールを加えて攪拌し、テトラメトキシシラン及びその加水分解体を含有した液Ｌを得た。
【００３３】
上記回転台１０は、例えばスピンコーター等の回転設備のものが使用される。このような回転設備により、例えば１０〜２０００ｒｐｍ程度、好ましくは１０００〜１５００ｒｐｍの回転数を加えて、遠心力により不要な液量が除外され、液膜が絶縁性管７の外周面に均一になるように処理を施す。
【００３４】
上記焼成工程は、成膜が安定する適度な焼成条件、例えばテトラエトキシシラン及びその加水分解体を含有した液Ｌ又はテトラエトキシシラン及びその加水分解体を含有した液Ｌを塗布した場合、空気中において焼成温度：１５０℃、焼成時間：１時間未満で行われる。これらの工程により、金属酸化物膜９として膜厚：１００〜２００ｎｍのシリコン酸化物が絶縁性管７の外周面に形成される。このような金属酸化物膜９は、ソーダガラス等の絶縁性管７のガラス材料よりもナトリウムやカリウム等のアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない。
【００３５】
このサージアブソーバ１では、過電圧又は過電流が侵入すると、まず放電ギャップ２ａでトリガー放電が行われ、さらに放電が進展して金属キャップ４および主放電電極部材５で主放電が行われることでサージが吸収される。
【００３６】
このように本実施形態のサージアブソーバ１では、ガラス製の絶縁性管７の外表面のうち少なくとも主放電電極部材５の周囲の面に、絶縁性管７のガラス材料よりもアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない金属酸化物膜９が形成されているので、耐湿度性を低下させるアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない金属酸化物膜９が、絶縁性管７の外表面において保護膜として機能し、水分の侵入を防ぐことで、ＡＣ耐電圧の低下を抑制することができる。特に、主放電電極部材５の周囲に位置する絶縁性管７の外表面に少なくとも金属酸化物膜９が形成されているので、主放電電極部材５の近傍で電界が生じ難く、放電電圧の低下を効果的に抑制することができる。
【００３７】
また、このサージアブソーバ１の製造方法では、絶縁性管７の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有とした液Ｌを塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、この塗布膜をを加熱して金属酸化物膜９を形成する焼成工程とを有しているので、塗布した金属アルコキシド及びその加水分解体から金属酸化物膜９を容易に得ることができる。
特に、ＴＥＯＳ，ＴＭＯＳ又はメチルトリメトキシシランなどのシリコンアルコキシド及びその加水分解体を含む塗布膜を加熱してシリコン酸化膜を形成するので、容易に金属酸化物膜９としてシリコン酸化膜を得ることができる。
【００３８】
さらに、絶縁性管７の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液Ｌを液滴し、液滴された状態の絶縁性管７を、中心軸を中心にして回転させ金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液Ｌを絶縁性管７の外周面全体に行き渡らせるので、金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液Ｌを絶縁性管７の外周面全体に均一に塗布でき、この状態で焼成することで、外表面全体に均一な金属酸化物膜９を形成することができる。
【実施例】
【００３９】
次に、本実施形態のサージアブソーバを、上記製造方法により作製した実施例について高湿度環境および低湿度環境を模した周囲環境におけるＡＣ耐電圧評価を行った結果について説明する。
高湿度環境を模した周囲環境は、温度：３５℃、湿度８５％ＲＨに設定し、低湿度環境を模した周囲環境は、温度：３５℃、湿度４０％ＲＨに設定した。また、ＡＣ耐電圧は、放電しない最大電圧とした。
【００４０】
なお、本発明の実施例では、絶縁性管７がソーダガラスで形成され、その寸法が、外径：３．５〜４．５ｍｍ、内径：２．５〜３．５ｍｍ、長さ：９．０〜１１．０ｍｍである。絶縁性部材３は、ムライトで形成され、その寸法は、外径：５〜６ｍｍ、長さ：１．０〜２．０ｍｍ（平均１．５ｍｍ）である。また、導電性被膜２は、錫酸化物で形成されている。さらに、金属キャップ４は、ステンレスで形成され、主放電電極部材５は、外周にＣｕ酸化物を形成したＦｅとＮｉとの合金で形成されている。また、金属酸化物膜９は、膜厚：１００〜１０００ｎｍで成膜されている。
さらに、金属アルコキシド及びその加水分解体を含有とした液として、金属アルコキシドとしてＴＥＯＳを使用した実施例を実施例１とし、ＴＭＯＳを使用した実施例を実施例２とし、さらに、メチルトリメトキシシランを使用した実施例を実施例３とした。
また、比較例として、上記製法による金属酸化物膜９が形成されていない従来例についても同様に作製し、評価した。
【００４１】
これら本発明の従来例および実施例１〜３の評価結果をヒストグラムにしたものを、図４から図７に示す。
これらの結果からわかるように、従来例では、低湿度環境下に対して高湿度環境下で大幅にＡＣ耐電圧の分布が低くなっているのに対し、本発明の実施例１〜３では、低湿度環境下と高湿度環境下とでＡＣ耐電圧の分布がほとんど変わらず、ＡＣ耐電圧（絶縁性）の劣化が抑制されている。
【００４２】
次に、本発明の実施例２において、焼成温度を変えた場合の高湿度環境および低湿度環境を模した周囲環境におけるＡＣ耐電圧評価を行った結果について図８に示す。
図８の（ａ）は、焼成温度１１０℃、焼成時間５ｍｉｎとした場合のヒストグラムであり、図８の（ｂ）は、焼成温度１３０℃、焼成時間５ｍｉｎとした場合のヒストグラムであり、図８の（ｃ）は、焼成温度１５０℃、焼成時間５ｍｉｎとした場合のヒストグラムである。
【００４３】
これらの評価結果からわかるように、焼成温度が高いほど低湿度環境下に対して高湿度環境下でのＡＣ耐電圧の分布が低湿度環境下の分布に近づいて変化量が小さくなっている。そして、焼成温度が１５０℃の場合は、低湿度環境下と高湿度環境下とでかなり近い分布を示している。すなわち、焼成温度が低いと荷電担体となるアルカリ金属の膜中濃度が、焼成温度が高い場合と比較して相対的に高いと考えられる。
【００４４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００４５】
例えば、上記実施形態および実施例では、本発明をマイクロギャップタイプのサージアブソーバに適用したが、他の形態のサージアブソーバに採用しても構わない。例えば、放電制御ガスと、丸棒状の一対の放電電極と、一対の放電電極を支持する絶縁性材料で形成され一対の放電電極の間にトリガー放電用の導電性皮膜が形成されたトリガ放電部材と、これらを封入するガラスより成る気密容器とから構成されるガラス封止型の放電型サージ吸収素子において、気密容器の外周面のうち少なくとも放電電極の周囲の面に、シリコン酸化膜を形成しても構わない。
【００４６】
また、上述したように、絶縁性管（絶縁性容器）の外周面にテトラエトキシシラン及びその加水分解体を含有した液を塗布した後、焼成してシリコン酸化膜を形成することが好ましいが、スパッタリングにより絶縁性管（絶縁性容器）の外周面にシリコン酸化膜を成膜しても構わない。
さらに、上記実施形態及び実施例では、金属酸化物膜としてＳｉの酸化膜を採用しているが、Ｔｉ，Ａｌ，Ｚｒ等の酸化物膜を用いても構わない。
【符号の説明】
【００４７】
１…サージアブソーバ、２ａ…放電ギャップ、２…導電性被膜、３…絶縁性部材、４…金属キャップ、５…主放電電極部材（放電電極）、７…絶縁性管（絶縁性容器）、９…金属酸化物膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔を空けて対向配置された一対の放電電極と、
前記一対の放電電極の少なくとも互いの対向面を内部に放電制御ガスと共に封止するガラス製の絶縁性容器とを備え、
前記絶縁性容器の外表面のうち少なくとも前記放電電極の周囲の面に、前記絶縁性容器のガラス材料よりもアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない金属酸化物膜が形成されていることを特徴とするサージアブソーバ。
【請求項２】
請求項１に記載のサージアブソーバにおいて、
前記金属酸化物膜が、シリコン酸化膜であることを特徴とするサージアブソーバ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のサージアブソーバにおいて、
周面に中央の放電ギャップを介して導電性被膜が分割形成された柱状又は筒状の絶縁性部材と、
該絶縁性部材の両端に直接又は他の導電部材を介して対向配置され前記導電性被膜に電気的に導通する一対の前記放電電極である主放電電極部材と、
前記一対の主放電電極部材を両端に配して前記絶縁性部材を内部に前記放電制御ガスと共に封止する前記絶縁性容器である絶縁性管とを備えていることを特徴とするサージアブソーバ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のサージアブソーバを製造する方法であって、
前記絶縁性容器の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、
前記塗布膜を加熱して前記金属酸化物膜を形成する焼成工程とを有していることを特徴とするサージアブソーバの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のサージアブソーバの製造方法において、
前記金属アルコキシドが、シリコンアルコキシドであり、
前記焼成工程で、前記塗布膜を加熱して前記シリコン酸化膜を形成することを特徴とするサージアブソーバの製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のサージアブソーバの製造方法において、
前記塗布工程が、前記絶縁性容器の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を液滴する工程と、
前記液滴された状態の前記絶縁性容器を、中心軸を中心にして回転させ前記金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を前記絶縁性容器の外周面全体に行き渡らせる工程とを有していることを特徴とするサージアブソーバの製造方法。
【請求項１】
互いに間隔を空けて対向配置された一対の放電電極と、
前記一対の放電電極の少なくとも互いの対向面を内部に放電制御ガスと共に封止するガラス製の絶縁性容器とを備え、
前記絶縁性容器の外表面のうち少なくとも前記放電電極の周囲の面に、前記絶縁性容器のガラス材料よりもアルカリ金属の含有量が少ない又はアルカリ金属を含有しない金属酸化物膜が形成されていることを特徴とするサージアブソーバ。
【請求項２】
請求項１に記載のサージアブソーバにおいて、
前記金属酸化物膜が、シリコン酸化膜であることを特徴とするサージアブソーバ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のサージアブソーバにおいて、
周面に中央の放電ギャップを介して導電性被膜が分割形成された柱状又は筒状の絶縁性部材と、
該絶縁性部材の両端に直接又は他の導電部材を介して対向配置され前記導電性被膜に電気的に導通する一対の前記放電電極である主放電電極部材と、
前記一対の主放電電極部材を両端に配して前記絶縁性部材を内部に前記放電制御ガスと共に封止する前記絶縁性容器である絶縁性管とを備えていることを特徴とするサージアブソーバ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のサージアブソーバを製造する方法であって、
前記絶縁性容器の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、
前記塗布膜を加熱して前記金属酸化物膜を形成する焼成工程とを有していることを特徴とするサージアブソーバの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のサージアブソーバの製造方法において、
前記金属アルコキシドが、シリコンアルコキシドであり、
前記焼成工程で、前記塗布膜を加熱して前記シリコン酸化膜を形成することを特徴とするサージアブソーバの製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のサージアブソーバの製造方法において、
前記塗布工程が、前記絶縁性容器の外周面に金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を液滴する工程と、
前記液滴された状態の前記絶縁性容器を、中心軸を中心にして回転させ前記金属アルコキシド及びその加水分解体を含有した液を前記絶縁性容器の外周面全体に行き渡らせる工程とを有していることを特徴とするサージアブソーバの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１０１８３９（Ｐ２０１３−１０１８３９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４５０８９（Ｐ２０１１−２４５０８９）
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
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