JP2014067516A - 放電ランプ、及び、放電ランプの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガラス製の放電容器の発光管内に位置する電極と、一方の端部で上記電極を支持する電極棒17と、電極棒の外周面に電極から離間させて装着したガラス管と、ガラス管の外周面に溶着した、放電容器の一部をなす封止管と、電極棒の外周面に装着した、金属線材からなるコイル状ストッパ40とを備え、コイル状ストッパが、ガラス管に当接するガラス管側端部42と電極棒より小径または同径な自由状態から拡径方向に弾性変形した状態で自身の内面が電極棒の外周面に密着する、金属線材の一部によって構成したコイル部41と、金属線材の両端によってそれぞれ構成したガラス管側端部より電極側に位置する一対の端部構成部43、44を備える。
【選択図】図3
Description
この放電ランプは、ガラス製の放電容器内に位置する電極(陰極又は陽極)と、一方の端部で電極を支持する電極棒(電極芯棒)と、電極棒の周面に電極から離間させて取り付けたガラス管(保持用筒体)、ガラス管の外周面に溶着した、放電容器の一部をなしかつ一端が発光管に接続する封止管(側管)と、を備えている。さらに特許文献1中に明確な開示はないが、一般的に電極棒の周面には、ガラス管を挟んで電極と反対側に位置する金属リングが装着してある。
特許文献1のコイル部材は、タングステン線を電極棒に対して二重に巻き付けたものであり、その電極側端部は電極から離間している。一方、コイル部材のガラス管側端部はガラス管の端面に当接することにより、ガラス管が電極棒上を電極側へスライドするのを規制しているので、ガラス管と金属リングの対向面は隙間のない状態になる。
そのため封止管をガラス管の外周面に対して溶着する際に封止管を回転させても、ガラス管と金属リングの対向面に隙間が形成され難いので、上記問題が発生するおそれは小さい。
さらにコイル部材を電極棒に対して一旦巻き付けた後に、コイル部材の電極棒に対する位置調整を行うのが非常に面倒であるという欠点もある。
この場合は、上記ガラス管側突部が上記コイル部の外周側に位置させてもよい。
さらに、他方の上記端部構成部側から上記コイル部の軸線方向に見たときに、他方の上記端部構成部と上記ガラス管側突部が上記コイル部の周方向に180°より小さい角度で位置ずれし、上記ガラス管側突部が他方の上記端部構成部よりも、上記端部構成部側から上記ガラス管側突部に向かう上記コイル部の巻き付け方向側に位置させてもよい。
この場合は、他方の上記端部構成部側から上記コイル部の軸線方向に見たときに、他方の上記端部構成部と上記ガラス管側突部が上記コイル部の周方向に180°より小さい角度で位置ずれし、上記ガラス管側突部が他方の上記端部構成部よりも、上記端部構成部側から上記ガラス管側突部に向かう上記コイル部の巻き付け方向側に位置してもよい。
さらに、上記ガラス管側突部の先端が、上記コイル部の上記電極側の端部より上記ガラス管側に位置してもよい。
本実施形態の放電ランプ10は大きな構成要素として放電容器11と陽極側マウントユニット15と陰極側マウントユニット50とを具備している。
ガラス製の放電容器11は、略球状をなす発光管12と、発光管12に形成した一対の円形孔にそれぞれ接続しかつ互いに同軸をなす一対の封止管13、14と、を一体的に具備している。
直線的に延びる内部電極棒17及び外部電極棒19は共に金属によって構成した円柱部材である。内部電極棒17の一方の端部には陽極16を固定状態で支持可能である。
内部ガラス管21及び外部ガラス管25は共に自身の中心軸を中心とする回転対称体である。内部ガラス管21及び外部ガラス管25の外径は同一であり、両者の外径は封止管13及び封止管14の内径より僅かに小径である。軸線方向寸法は外部ガラス管25より内部ガラス管21の方が長い。内部ガラス管21及び外部ガラス管25の中心部には自身の中心軸に沿って延びる嵌合孔22と嵌合孔26がそれぞれ形成してある。内部ガラス管21及び外部ガラス管25の両端面は共に自身の中心軸に対して直交する平面である。また内部ガラス管21の一方の端面には凹部23が形成してある。
内部金属リング28及び外部金属リング31は自身の中心軸を中心とする回転対称体である。内部金属リング28及び外部金属リング31は同一仕様であり、その外径は共に内部ガラス管21及び外部ガラス管25と略同一である。内部金属リング28及び外部金属リング31の両端面は共に自身の中心軸に対して直交する平面であり、内部金属リング28及び外部金属リング31の中心部には貫通孔29、32がそれぞれ形成してある。
ガラス棒34は自身の中心軸を中心とする回転対称体であり、その外径は内部金属リング28及び外部金属リング31と同一である。ガラス棒34の両端面の中心部には、自身の中心軸に沿って延びる電極支持孔35と電極支持孔36がそれぞれ同軸状態で形成してある。ガラス棒34の両端面は、自身の中心軸に対して直交する平面である。
金属箔38は極薄の帯状部材であり、陽極側マウントユニット15は金属箔38を複数枚具備している。
コイル状ストッパ40は上記金属線材の両端部を除く部分を一方向に向けて螺旋状に巻いたコイル部41と、上記金属線材の両端部によりそれぞれ構成した電極側突部43(端部構成部)とガラス管側突部44(端部構成部)を具備している。コイル部41は一重巻きであり自由状態にあるときのコイル部41の内径は内部電極棒17の外径より僅かに小さいまたは同じである。このとき、コイル状ストッパ40の線径および内径は、放電ランプ10の点灯中にコイル状ストッパ40が意図せずに動かないように、内部電極棒17とコイル状ストッパ40の温度による膨張を考慮し、決定される。ただしコイル部41は自由状態から拡径方向に弾性変形可能であり、拡径方向に弾性変形することにより、その内径は内部電極棒17の外径より大きくなる。またコイル部41は緊密に巻いてあるので、自由状態にあるときコイル部41を構成する互いに隣り合う螺旋状部は互いに接触している。またコイル部41の長手方向の一方の端部(端面)はガラス管側端部42を構成している。電極側突部43は、コイル部41の一方の端部からガラス管側端部42と反対側に向かって直線的に延びている。一方、コイル部41の外周側に位置するガラス管側突部44は、コイル部41の他方の端部(ガラス管側端部42側の端部)から電極側突部43と同じ方向に向かって直線的に延びている。
まずは陽極側マウントユニット15と陰極側マウントユニット50をそれぞれ次の要領によってそれぞれ組み立てる。
陽極側マウントユニット15を組立てる際は、まず内部電極棒17を内部金属リング28の貫通孔29に挿入して、内部電極棒17の中間位置において内部金属リング28を内部電極棒17に対して溶接により固定する。さらに内部電極棒17の一方の端部を内部ガラス管21の嵌合孔22に挿入して、内部ガラス管21の凹部23と反対側の端面と内部金属リング28の端面の間の隙間を無くす。次いで、コイル状ストッパ40のコイル部41を一方の手で把持し、かつ、コイル部41の外周側に位置するガラス管側突部44を他方の手で把持しながら、ガラス管側突部44を電極側突部43から(コイル部41の軸線方向に見たときに電極側突部43から周方向に)離間する方向に引っ張ることにより、自由状態にあるコイル部41のガラス管側端部42側の端部を拡径方向に弾性変形させて、コイル部41のガラス管側端部42側の端部の内径を内部電極棒17の外径より大きくする。そしてコイル部41のガラス管側端部42側の端部に対して内部電極棒17の一方の端部を挿入する(図4参照)。内部電極棒17の一方の端部をコイル部41に対してさらに挿入すると、コイル部41のガラス管側端部42側の端部より電極側突部43側に位置する部位が内部電極棒17によって拡径方向に弾性変形させられ、やがて内部電極棒17がコイル部41を貫通する。そして、コイル部41のガラス管側端部42が凹部23の底面に面接触したら、ガラス管側突部44から手を離して、ガラス管側突部44を通じてコイル部41に及ぼしていた外力を消失させる(図5参照)。するとコイル部41のガラス管側端部42側の端部が縮径方向に弾性復帰するので、コイル部41の内面全体が内部電極棒17の外面に密着する。このときコイル部41は自由状態より大径なので、コイル部41は縮径方向への弾性力を発生する。そのためコイル部41(コイル状ストッパ40)は内部電極棒17に対して位置決めされ、さらにガラス管側端部42が凹部23の底面に接触する状態に保持される。従って、内部ガラス管21と内部金属リング28の面接触状態が維持される。
コイル状ストッパ40を内部電極棒17に装着したら、内部電極棒17の端部に対して陽極16を固定状態で取り付ける。
このようにして陽極16、内部電極棒17、内部ガラス管21、内部金属リング28、及び、コイル状ストッパ40からなる一体物を組み立てるのと並行して(又は前後して)、外部電極棒19、外部ガラス管25、及び、外部金属リング31からなる一体物を組み立てる。即ち、外部電極棒19を外部金属リング31の貫通孔32に挿入して、外部電極棒19の中間位置において外部金属リング31を外部電極棒19に対して溶接により固定し、さらに外部電極棒19の一方の端部を外部ガラス管25の嵌合孔26に挿入して、外部ガラス管25の一方の端面を外部金属リング31の端面に面接触させる。
続いて、複数枚の金属箔38を内部電極棒17及び外部電極棒19と平行な方向に延ばした上で、各金属箔38をガラス棒34の外周面に接触させる。このとき各金属箔38の周方向間隔を等角度間隔にし、隣り合う金属箔38の間に形成される隙間からガラス棒34の外周面を露出させる。さらに各金属箔38の長手方向の両端部を内部金属リング28と外部金属リング31の外周面にそれぞれ接触させ、各金属箔38の両端部を内部金属リング28と外部金属リング31の外周面にそれぞれ溶接する。
このようにして陽極側マウントユニット15を組み立てると、内部金属リング28、外部金属リング31、及び、各金属箔38を介して内部電極棒17と外部電極棒19が電気的に導通可能になる。
一方、陰極側マウントユニット50は、陽極16の代わりに陰極51を内部電極棒17の端部に取り付ける点を除いて、陽極側マウントユニット15と同じ要領により組み立てることが可能である。
そして発光管12に形成した貫通孔(図示略)を利用して放電容器11の内部を減圧し、この減圧状態において封止管13及び封止管14を回転させながら外周面をバーナー等により加熱する。すると封止管13及び封止管14が縮径しながら内部ガラス管21、外部ガラス管25、及び、ガラス棒34(隣り合う金属箔38の間から露出する部位)の外周面に溶着する。封止管13及び封止管14が縮径しながら内部ガラス管21、外部ガラス管25、及び、ガラス棒34の外周面に対して溶着するとき、上記のようにコイル状ストッパ40(ガラス管側端部42)が内部ガラス管21と内部金属リング28の間を隙間のない状態に維持する。
最後に、発光管12の上記貫通孔を利用して放電容器11内の空気を抜くと共に放電容器11内に水銀や希ガス等を注入し、注入後に該貫通孔を塞ぐ。
さらにガラス管側突部44を引っ張ってコイル部41を内部電極棒17より大径となるまで拡径方向に再度弾性変形させると、コイル部41が内部電極棒17に対してスライド可能な状態になるので、内部電極棒17に対するコイル状ストッパ40の位置を簡単に再調整できる。
さらにコイル部41が一重構造のためコイル状ストッパ40の製造コストを低く抑えることが可能である。
例えば、コイル状ストッパを図6、図7示す態様で実施してもよい。
図6に示すコイル状ストッパ55は、コイル状ストッパ40に比べて電極側突部43及びガラス管側突部44が短い。そのため、コイル状ストッパ40と比べて、陽極16又は陰極51と電極側突部43やガラス管側突部44との間で放電が行われる可能性が低くなる。仮にこのような態様で放電が発生すると、放電した電極側突部43やガラス管側突部44が高熱によって溶け出し、溶け出した部分が発光管12の内面等に付着し発光管12のクラック等を誘因するおそれがあるが、本変形例によればこのようなリスクを低減できる。
図7に示すコイル状ストッパ57は、コイル状ストッパ40を構成する上記金属線材の一方の端部(端部構成部)によってコイル部41の陽極16(陰極51)側の端部を構成しており、電極側突部43に相当する部位が存在しない。そのため図6のコイル状ストッパ55よりもさらに陽極16又は陰極51との間で放電が行われる可能性が低い。さらにコイル状ストッパ57は、コイル部41の長手方向の両端にガラス管側端部42と成り得る部位(凹部23の底面に当接させたときに、凹部23の底面に対して面接触する部位)が形成してある。そのためコイル状ストッパ57は、ガラス管側突部44の基端側に位置するガラス管側端部42を凹部23の底面に当接させる態様で内部電極棒17に装着できるだけでなく、もう一方のガラス管側端部42を凹部23の底面に当接させる態様で内部電極棒17に装着することも可能である。
またコイル部41を緊密に巻く必要がないので、コイル状ストッパ59はコイル状ストッパ40、55、57よりも低い製造コストで製造可能である。
このように構成した場合も、コイル状ストッパ61、63、65を内部電極棒17に装着したときに、コイル部41のガラス管側端部42が内部ガラス管21の端面(凹部23の底面)に面接触するので、コイル状ストッパ61、63、65によって内部ガラス管21の端面が傷つくおそれを小さくし、かつ、コイル部41(ガラス管側端部42)から内部ガラス管21に及ぶ押圧力を大きくすることが可能である。
さらにコイル状ストッパ63、65のいずれも、コイル部41の長手方向の両端にガラス管側端部42と成り得る部位(凹部23の底面に当接させたときに、凹部23の底面に対して面接触する部位)が形成してある。そのためコイル状ストッパ63、65は、ガラス管側突部44の基端側に位置するガラス管側端部42を凹部23の底面に当接させる態様で内部電極棒17に装着できるだけでなく、電極側突部43の基端側に位置するガラス管側端部42を凹部23の底面に当接させる態様で内部電極棒17に装着することも可能である。
また、ガラス管側突部44だけでなく電極側突部43もコイル部41の外周側に位置するので(内部電極棒17に装着したときに、電極側突部43が内部電極棒17の表面から離間するので)、電極側突部43及びガラス管側突部44を利用してコイル部41を弾性変形させることができる。例えば、電極側突部43とガラス管側突部44を手で把持して、ガラス管側突部44のみを引っ張る場合と同じ量(距離)だけ電極側突部43とガラス管側突部44を(コイル部41の軸線方向に見たときに)互いに離れる周方向に引っ張ると、コイル部41の弾性変形量がガラス管側突部44のみを引っ張る場合に比べて倍になる。そのため電極側突部43及びガラス管側突部44を利用してコイル部41を弾性変形させる場合は、コイル状ストッパ61、63、65の内部電極棒17に対する装着作業をより効率良く行うことが可能である。
コイル状ストッパ67のコイル部41は、そのガラス管側端部42側の端部を二重巻きにしてある。ただし、コイル部41が自由状態にあるとき重ね巻き部41a(外周側に位置する部位)はコイル部41の内周側部位から外周側に離間している(図13参照)。
コイル部41が自由状態にあるとき重ね巻き部41aがコイル部41の内周側部から外周側に離間するので、コイル部41の内周側部は重ね巻き部41aと干渉することなく容易に拡径方向に弾性変形可能である。
このような構成のコイル状ストッパ67は、コイル部41(重ね巻き部41a)のガラス管側端部42の内部ガラス管21の端面(凹部23の底面)に対する接触面積がより大きくなるので、コイル部41(ガラス管側端部42)から内部ガラス管21に及ぶ押圧力をさらに大きくすることが可能である。
コイル部41が自由状態にあるとき三重巻きにした部位が互いに離間しているので、コイル部41の内周側に位置する部分は重ね巻き部41aと干渉することなく容易に拡径方向に弾性変形可能である。
このような構成のコイル状ストッパ71は、コイル状ストッパ67及びコイル状ストッパ69よりもコイル部41(重ね巻き部41a、重ね巻き部41b)のガラス管側端部42の内部ガラス管21の端面(凹部23の底面)に対する接触面積がさらに大きくなるので、コイル部41(ガラス管側端部42)から内部ガラス管21に及ぶ押圧力をさらに大きくすることが可能である。
また、自由状態にあるコイル部41の内径が内部電極棒17の外径より僅かに小径の場合(例えば、コンマ数ミリ程度だけ小径の場合)もしくは同径の場合は、自由状態にある(ガラス管側突部44等を利用して拡径方向に弾性変形させない状態の)コイル部41の開口端部に対して内部電極棒17の端部を挿入可能である。このようにして内部電極棒17を挿入すると、内部電極棒17の外周面によってコイル部41が拡径方向に弾性変形し、さらにコイル部41が発生する縮径方向の弾性力によってコイル部41の内面全体が内部電極棒17の外面に密着する。
また内部ガラス管21を、陽極16(陰極51)側の端面に凹部23を設けないものに変更してもよい。
さらに、放電ランプ10は上述の形態に限定されず、本発明は内部ガラス管21に挿入した内部電極棒17、または外部ガラス管25に挿入した外部電極棒19を備えた放電ランプ全般に適応可能である。
11 放電容器
12 発光管
13 14 封止管
15 陽極側マウントユニット
16 陽極(電極)
17 内部電極棒(電極棒)
19 外部電極棒
21 内部ガラス管(ガラス管)
22 嵌合孔
23 凹部
25 外部ガラス管
26 嵌合孔
28 内部金属リング
29 貫通孔
31 外部金属リング
32 貫通孔
34 ガラス棒
35 36 電極棒支持孔
38 金属箔
40 コイル状ストッパ
41 コイル部
41a 41b 重ね巻き部
42 ガラス管側端部
43 電極側突部(端部構成部)
44 ガラス管側突部(端部構成部)
50 陰極側マウントユニット
51 陰極(電極)
55 コイル状ストッパ
57 コイル状ストッパ
59 コイル状ストッパ
61 コイル状ストッパ
63 コイル状ストッパ
65 コイル状ストッパ
67 コイル状ストッパ
69 コイル状ストッパ
71 コイル状ストッパ
73 コイル状ストッパ
Claims (18)
- ガラス製の放電容器の発光管内に位置する電極と、
一方の端部で上記電極を支持する電極棒と、
該電極棒の外周面に上記電極から離間させて装着したガラス管と、
該ガラス管の外周面に溶着した、上記放電容器の一部をなし上記発光管と連続する封止管と、
上記電極棒の外周面に装着した、金属線材からなるコイル状ストッパと、
を備え、
上記コイル状ストッパが、
上記ガラス管の上記電極側の端面に当接するガラス管側端部を有し、かつ、上記電極棒より小径または同径な自由状態から拡径方向に弾性変形した状態で自身の内面が上記電極棒の外周面に密着する、上記金属線材の一部によって構成したコイル部と、
上記金属線材の両端によってそれぞれ構成した、上記ガラス管側端部より上記電極側に位置する一対の端部構成部と、
を備えることを特徴とする放電ランプ。 - 請求項1記載の放電ランプにおいて、
一方の上記端部構成部が、上記ガラス管側端部から上記電極側に突出するガラス管側突部を構成する放電ランプ。 - 請求項2記載の放電ランプにおいて、
上記ガラス管側突部が上記コイル部の外周側に位置する放電ランプ。 - 請求項3記載の放電ランプにおいて、
他方の上記端部構成部側から上記コイル部の軸線方向に見たときに、他方の上記端部構成部と上記ガラス管側突部が上記コイル部の周方向に180°より小さい角度で位置ずれし、上記ガラス管側突部が他方の上記端部構成部よりも、上記端部構成部側から上記ガラス管側突部に向かう上記コイル部の巻き付け方向側に位置する放電ランプ。 - 請求項2から4のいずれか1項記載の放電ランプにおいて、
上記ガラス管側突部の先端が、上記コイル部の上記電極側の端部より上記ガラス管側に位置する放電ランプ。 - 請求項2から5のいずれか1項記載の放電ランプにおいて、
他方の上記端部構成部が、上記コイル部の上記電極側の端部から突出する電極側突部を構成する放電ランプ。 - 請求項2から5のいずれか1項記載の放電ランプにおいて、
他方の上記端部構成部を、上記コイル部の上記電極側の端部によって構成した放電ランプ。 - 請求項1から7のいずれか1項記載の放電ランプにおいて、
上記コイル部が一重巻き構造である放電ランプ。 - 請求項1から8のいずれか1項記載の放電ランプにおいて、
上記コイル状ストッパを、タングステン、タンタル、モリブデン、及び、ニオブのいずれかを含有する金属によって構成した放電ランプ。 - ガラス製の放電容器の発光管内に位置する電極と、
一方の端部で上記電極を支持する電極棒と、
該電極棒の外周面に上記電極から離間させて装着したガラス管と、
該ガラス管の外周面に溶着した、上記放電容器の一部をなし上記発光管と連続する封止管と、
上記電極棒の外周面に装着した、金属線材からなるコイル状ストッパと、
を備え、
上記コイル状ストッパが、
上記ガラス管の上記電極側の端面に当接可能なガラス管側端部を有し、かつ、自由状態にあるときに上記電極棒より小径または同径となる、上記金属線材の一部によって構成したコイル部と、
上記金属線材の両端によってそれぞれ構成した、上記ガラス管側端部より上記電極側に位置する一対の端部構成部と、
を有する放電ランプの製造方法であって、
上記電極棒より小径または同径な自由状態にある上記コイル部を上記電極棒より大径となるまで拡径方向に弾性変形させながら、上記コイル部に上記電極棒を挿入する挿入ステップ、
上記ガラス管側端部を上記ガラス管の上記電極側の端面に当接させ、かつ、上記コイル部が発生する縮径方向の弾性力によって該コイル部の内面を上記電極棒の外周面に密着させる装着ステップ、
及び、
上記ガラス管の外周面に上記封止管を被せ、該封止管を上記ガラス管に溶着する溶着ステップ、
を有することを特徴とする放電ランプの製造方法。 - 請求項10記載の放電ランプの製造方法において、
一方の上記端部構成部が、上記ガラス管側端部から上記電極側に突出するガラス管側突部を構成し、
上記挿入ステップが、上記ガラス管側突部を掴みながら上記該コイル部を拡径方向に弾性変形させた状態で、上記コイル部に上記電極棒を挿入するステップである放電ランプの製造方法。 - 請求項11記載の放電ランプの製造方法において、
上記ガラス管側突部が上記コイル部の外周側に位置する放電ランプの製造方法。 - 請求項12記載の放電ランプにおいて、
他方の上記端部構成部側から上記コイル部の軸線方向に見たときに、他方の上記端部構成部と上記ガラス管側突部が上記コイル部の周方向に180°より小さい角度で位置ずれし、上記ガラス管側突部が他方の上記端部構成部よりも、上記端部構成部側から上記ガラス管側突部に向かう上記コイル部の巻き付け方向側に位置する放電ランプの製造方法。 - 請求項11から13のいずれか1項記載の放電ランプの製造方法において、
上記ガラス管側突部の先端が、上記コイル部の上記電極側の端部より上記ガラス管側に位置する放電ランプの製造方法。 - 請求項11から14のいずれか1項記載の放電ランプの製造方法において、
他方の上記端部構成部が、上記コイル部の上記電極側の端部から突出する電極側突部を構成する放電ランプの製造方法。 - 請求項11から14のいずれか1項記載の放電ランプの製造方法において、
他方の上記端部構成部を、上記コイル部の上記電極側の端部によって構成した放電ランプの製造方法。 - 請求項10から16のいずれか1項記載の放電ランプの製造方法において、
上記コイル部が一重巻き構造である放電ランプの製造方法。 - 請求項10から17のいずれか1項記載の放電ランプの製造方法において、
上記コイル状ストッパを、タングステン、タンタル、モリブデン、及び、ニオブのいずれかを含有する金属によって構成した放電ランプの製造方法。
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