JP2018170122A - 放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】フィラメントコイルと絶縁部との接触を抑制することで短寿命を抑制する低圧水銀ランプを提供する。【解決手段】放電ランプは、発光管と、発光管の両端に、発光管の延びる方向に沿って設けられるコイル部２２ａと、コイル部２２ａの両端にそれぞれ接続する複数の接続部２２ｂと、コイル部２２ａの一方に接続された接続部２２ｂの周囲に設けられ、外部にコイル部２２ａが巻回して設けられる絶縁部２２ｃと、絶縁部２２ｃおよび接続部２２ｂの間に設けられる緩衝部２２ｄと、を有する電極２２と、を有し、紫外線を放出する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、放電ランプに関する。

例えば、水処理分野において、殺菌などの用途に用いられる光源として水銀ランプが開示されている。特に、光源として低圧水銀ランプが開示されている。

特開平７−２４０１７２号公報 特開平６−０８４４９８号公報

低圧水銀ランプにおいて、大光量を達成するためには、フィラメントに大電流を流す必要がある。大電流を流すことができ、長寿命を達成するためには、フィラメントに塗布するエミッタ塗布量を確保するため、いわゆるトリプルフィラメントコイルの使用が必要である。トリプルフィラメントコイルを発光管の延びる方向に沿って設けると、フィラメントに接続される導線とフィラメントコイルとが接触してしまい、短絡が発生する可能性がある。短絡を防ぐために、導線には石英管などの絶縁部が設けられる。

しかしながら、絶縁部はランプが延びる方向に対して垂直な断面方向には固定されておらず、振動やランプ置き換えによって絶縁部とフィラメントコイルが接触することがある。絶縁部と接触したフィラメントコイルは絶縁部へ向かって熱が伝わるため、フィラメントコイルの温度低下が生じ、エミッタが飛散しやすくなり、結果、ランプの寿命が短くなる。

本発明の実施形態は、フィラメントコイルと絶縁部との接触を抑制することで短寿命を抑制する低圧水銀ランプを提供する。

本発明の実施形態によれば、放電ランプは、発光管と、電極と、を有し、紫外線を放出する。電極は、発光管の両端に、発光管の延びる方向に沿って設けられるコイル部と、コイル部の両端にそれぞれ接続する複数の接続部と、コイル部の一方に接続された接続部の周囲に設けられ、外部にコイル部が巻回して設けられる絶縁部と、絶縁部および接続部の間に設けられる緩衝部と、を有する。

本発明の実施形態によれば、フィラメントコイルと絶縁部との接触を抑制することで短寿命を抑制する低圧水銀ランプを提供することができる。

図１は、第１の実施形態に係る放電ランプを例示する模式図である。 図２は、第１の実施形態に係る放電ランプ１の主電極２２を例示する拡大図である。

以下で説明する実施形態に係る放電ランプ１は、発光管１０と、電極２０と、を有し、紫外線を放出する。電極２０は、発光管１０の両端に、発光管１０の延びる方向に沿って設けられるコイル部と、コイル部の両端にそれぞれ接続する複数の接続部２２ｂ，２２ｂと、コイル部の一方に接続された接続部２２ｂの周囲に設けられ、外部にコイル部が巻回して設けられる絶縁部２２ｃと、絶縁部２２ｃおよび接続部２２ｂの間に設けられる緩衝部２２ｄと、を有する。

本実施形態によれば、フィラメントコイルと絶縁部との接触を抑制することができる。

また、以下で説明する実施形態に係る放電ランプ１において、緩衝部２２ｄは、絶縁部２２ｃの両端に設けられている。

本実施形態によれば、よりフィラメントコイルと絶縁部との接触を抑制することができる。

また、以下で説明する実施形態に係る放電ランプ１において、絶縁部２２ｃの長さがＬであって、緩衝部２２ｄの長さをＤとしたとき、ＤはＬの５％〜２０％である。

本実施形態によれば、よりフィラメントコイルと絶縁部との接触を抑制することができる。

また、以下で説明する実施形態に係る放電ランプ１において、緩衝部２２ｄは金属箔を有する。

本実施形態によれば、よりフィラメントコイルと絶縁部との接触を抑制することができる。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）

第１の実施形態に係る放電ランプについて、図１を用いて説明する。図１は、放電ランプ１を例示している。

図１に示したように、本実施形態に係る放電ランプ１は、発光管１０と、発光管１０の両端に設けられた電極２０，２０とを有する。

本実施形態では、放電ランプ１として、発光管１０を用いた放電ランプの実施形態を例示している。

複数の発光管１０は、Ｕ字状に形成され、内部に放電空間１２を有する。また、発光管１０の両端は電極２０，２０がステム２６，２６を介して封止されることで、放電空間１２を気密に保つ。発光管１０は、紫外線を透過する材料で構成されており、例えば石英ガラスで構成される。発光管１０は、外径が２９ｍｍ、内径が２７ｍｍ、発光長（発光管１０における一方の電極２０−他方の電極２０の距離）が１２００ｍｍである。

放電空間１２には、電極２０，２０の外部より図示しない外部電源より電力が印加されることで、放電空間１２に設けられた電極２０，２０より電子が放出され発光する。

放電空間１２には、ガスが封入される。ガスの封入圧力は、例えば、１０（ｋＰａ）〜１００（ｋＰａ）である。ガスは、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガスなどのいずれか一種、または二種以上の混合ガスでよい。なお、ガスには、更にヨウ化水銀などのハロゲンが封入させてもよい。

最冷部１４は、発光管１０の点灯中に最も温度が低くなる箇所であり、後述する水銀１６が凝集する箇所である。最冷部１４は、発光管１０のＵ字状に形成された屈曲部分の略中央に設けられる。

水銀１６は、発光管１０の最冷部１４に封入される。水銀１６は一部が蒸気となって放電空間１２に気体として封入され、電極２０，２０間で放電することにより発光する。水銀１６は、例えば、１００ｍｇ封入される。なお、水銀１６は、水銀以外の金属元素、例えば、ビスマス、スズ、インジウム、鉛などの金属を含んだアマルガムであってもよい。

封止部１８，１８は、放電空間１２の両端に形成される。封止部１８，１８は、発光管１０と同じ石英ガラスで構成される。封止部１８，１８は、電極２０，２０を所望の位置に設けた後に、図示しないガスバーナーなどの溶融手段により溶融して、発光管１０に封着されることにより形成される。なお、封止部１８，１８には、発光管１０と異なる石英ガラスなどで構成されても良い。また、封止部１８，１８は、図示しないガスバーナーなどの溶融手段により溶融して、図示しない成形部材により成形する、いわゆるピンチシールにより形成されてもよい。封止部１８，１８の長さは、例えば、８０ｍｍである。

電極２０，２０は、主電極２２，２２、補助電極２４，２４、ステム２６，２６、アウターリード２８，２８を有する。

主電極２２，２２は、放電空間１２に電力を印加する。主電極２２，２２は、放電空間１２内に設けられて構成されている。主電極２２，２２の詳細については後述する。

補助電極２４，２４は、主電極２２，２２よりも放電空間１２の内側に設けられ、放電空間１２に電力を印加する。補助電極２４，２４は、一端が放電空間１２側に設けられ、他端がステム２６，２６を介してアウターリード２８，２８と接続される。補助電極２４，２４は、例えばタングステンにより構成される。本実施形態の放電ランプ１における放電は、主電極と補助電極との間で交互に放電が発生する。すなわち、ある周期においては一方の封止部１８に設けられた主電極２２と他方の封止部１８に設けられた補助電極２４間で放電が発生し、ある周期においては他方の封止部１８に設けられた主電極２２と一方の封止部１８に設けられた補助電極２４間で放電が発生する。

ステム２６，２６は、発光管１０の両端において、放電空間１２の内側に設けられ、発光管１０に封止されることにより、発光管１０の放電空間１２を気密に保つ。ステム２６，２６は、主電極２２，２２の両端と、補助電極２４，２４とが貫通して設けられ、放電ランプ１の外部と電気的に接続される。ステム２６，２６は、例えば石英ガラスにより構成される。

アウターリード２８，２８は、一端が主電極２２，２２の両端と、補助電極２４，２４の一端と接続され、他端が図示しない外部電源と接続される。なお、アウターリード２８，２８の他端には、例えば、図示しない端子が設けられていてもよい。

ここで、主電極２２，２２について、図２を用いて更に詳しく説明する。図２は、一方の主電極２２を拡大して示す図である。

主電極２２は、フィラメントコイル２２ａ（コイル部）、フィラメントコイル２２ａと接続される接続部２２ｂ，２２ｂ、接続部２２ｂに設けられる絶縁部２２ｃ、接続部２２ｂの外部と絶縁部２２ｃの間に設けられる緩衝部２２ｄとを有する。

フィラメントコイル２２ａは、主電極２２の両端から図示しない外部電源より電力を供給されることで熱電子を放出する。フィラメントコイル２２ａは、一端が後述する接続部２２ｂと、フィラメントコイル２２ａ自身が巻回されて接続され、他端が他の接続部２２ｂと接続される。フィラメントコイル２２ａは、例えば、タングステンをコイル状に巻回し、巻回したコイルを更に巻回して三重巻にした、いわゆるトリプルフィラメントコイルである。フィラメントコイル２２ａには、電子放射性を高めるため、例えば、バリウム、カルシウム、ストロンチウム等の図示しないエミッタが塗布されていてもよい。

接続部２２ｂは、フィラメントコイル２２ａと電気的に接続されることで、フィラメントコイル２２ａに電力を供給する。接続部２２ｂは、一端がフィラメントコイル２２ａと接続され、他端がステム２６，２６を介してアウターリード２８，２８と接続される。接続部２２ｂは、例えば、タングステンで構成される。

絶縁部２２ｃは、接続部２２ｂとフィラメントコイル２２ａとが電気的に接触しないように設けられる。絶縁部２２ｃは、一方の接続部２２ｂの周囲に設けられる。絶縁部２２ｃは、円筒形状を呈しており、例えば、石英ガラスにより構成される。

緩衝部２２ｄは、接続部２２ｂと絶縁部２２ｃとの間に設けられる。緩衝部２２ｄは、例えば、接続部２２ｂに巻回して設けられる。緩衝部２２ｄは、例えば、モリブデン箔により構成される。緩衝部２２ｄは、例えば、モリブデン箔の一端が接続部２２ｂに溶接して固定され、他端が絶縁部２２ｃの円筒状の内部に収納される。緩衝部２２ｄは弾性を有しており、緩衝部２２ｄが絶縁部２２ｃの内部に収納されるときに、緩衝部２２ｄが絶縁部２２ｃの内部と弾性的に接触することで、接続部２２ｂと絶縁部２２ｃとのガタツキを抑えることができる。これにより、一方の接続部２２ｂ、すなわち、フィラメントコイル２２ａと絶縁部２２ｃとがガタツキにより接触することを抑制することができる。緩衝部２２ｄを構成する部材は、モリブデン箔に限定されない。例えば、タングステンで構成される金属箔等、箔状の金属であれば、どのような材料であってもよい。要は、絶縁部２２ｃに対して弾性的に接触することができる材料であれば、その形態は問わない。

緩衝部２２ｄが箔状の金属である理由は以下のとおりである。まず、緩衝部２２ｄは接続部２２ｂと溶接可能であることや、放電ランプとして使用中に高温の環境に耐性を有することが求められる。また、緩衝部２２ｄは、放電空間１２中に不純物を持ち込まない材料であることが求められる。上記の条件を満たす材料としては、金属であることが望ましい。

ここで、緩衝部２２ｄの寸法について説明する。発光管１０が延びる方向に沿った絶縁部２２ｃの長さＬに対して、緩衝部２２ｄの長さＤは、５％〜２０％であることが望ましい。Ｄが５％よりも小さくなると、緩衝部２２ｄの弾性能力が低下し、接続部２２ｂと絶縁部２２ｃとのガタツキが生じてしまうことから、フィラメントコイル２２ａと絶縁部２２ｃとが接触する可能性がある。一方、Ｄが２０％よりも大きくなると、緩衝部２２ｄが設けられた接続部２２ｂに絶縁部２２ｃを挿入することが困難となる可能性がある。よって、絶縁部２２ｃの長さＬに対して、緩衝部２２ｄの長さＤは、５％〜２０％であることが望ましい。

以上の実施形態に基づいて説明したように、本実施形態によれば、接続部２２ｂの周囲に緩衝部２２ｄを設け、緩衝部２２ｄを設けた状態で絶縁部２２ｃの内部に接続部２２ｂを設けることで、接続部２２ｂと絶縁部２２ｃとのガタツキを抑制することができるため、フィラメントコイル２２ａと絶縁部２２ｃとのガタツキを抑制することができ、フィラメントコイル２２ａと絶縁部２２ｃとの接触を抑制することができる。よって、短寿命を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、緩衝部２２ｄを絶縁部２２ｃの両側に設けることで、接続部２２ｂと絶縁部２２ｃとの接触面積を増大させることができ、接続部２２ｂと絶縁部２２ｃとのガタツキをより抑制することができるため、フィラメントコイル２２ａと絶縁部２２ｃとのガタツキを抑制することができ、フィラメントコイル２２ａと絶縁部２２ｃとの接触を抑制することができる。よって、短寿命を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、緩衝部２２ｄは金属箔を有することで、接続部２２ｂと絶縁部２２ｃとをより弾性的に接触させることができ、接続部２２ｂと絶縁部２２ｃとのガタツキをより抑制することができるため、フィラメントコイル２２ａと絶縁部２２ｃとのガタツキを抑制することができ、フィラメントコイル２２ａと絶縁部２２ｃとの接触を抑制することができる。よって、短寿命を抑制することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…放電ランプ、
１０…発光管、
１２…放電空間、
１４…最冷部、
１６…水銀、
１８…封止部、
２０…電極、
２２…主電極、
２４…副電極、
２６…ステム、
２８…アウターリード。

Claims (4)

1. 発光管と；
   前記発光管の両端に、前記発光管の延びる方向に沿って設けられるコイル部と、前記コイル部の両端にそれぞれ接続する複数の接続部と、前記コイル部の一方に接続された前記接続部の周囲に設けられ、外部に前記コイル部が巻回して設けられる絶縁部と、前記絶縁部および前記接続部の間に設けられる緩衝部と、を有する電極と；
   を有し、紫外線を放出する放電ランプ。
2. 前記緩衝部は、前記絶縁部の両端に設けられている、請求項１記載の放電ランプ。
3. 前記絶縁部の長さがＬであって、緩衝部の長さをＤとしたとき、ＤはＬの５％〜２０％である請求項１または２記載の放電ランプ。
4. 前記緩衝部は金属箔を有する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の放電ランプ。
   

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