JP3220473B2 - 水銀放出構体およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱されることにより
蛍光放電灯などの管内に水銀を放出する水銀放出構体に
関し、特に適宜の形状に焼結した金属焼結体に水銀を化
合させて構成した水銀放出構体およびその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、蛍光放電灯などの管内に水銀
を放出する水銀放出構体としては、水銀放出性化合物を
保持器で保持する構成を有するものが極めて一般的であ
り、例えば特公昭４９−５６５９号公報には、水銀とジ
ルコニウムおよびチタンよりなる群から選ばれた１種以
上との金属間化合物である水銀蒸気発生組成物の粉末
を、環状リングや鋼性の支持体上に圧入、圧着してなる
水銀蒸気放出性ゲッター装置が開示されている。

【０００３】また、特開昭５０−１０６４６８号公報に
は、以下のような水銀放出構体を具備した放電管が開示
されている。すなわち、上記公報には、金属基板と、こ
の金属基板に固着したＺｒ＋Ｚｒ合金の多孔質層または
Ｔｉ＋Ｔｉ合金の多孔質層と、この多孔質層に含浸した
水銀とからなり、上記金属基板と多孔質層とは、界面に
おいて生成した金属基板構成金属と多孔質層構成金属と
からなる合金層を介して固着された水銀放出構体が開示
されている。

【０００４】さらに、特公昭５７−３０２５９号公報に
は、イットリウムとニッケルおよび水銀を主構成元素と
する面心立方格子型金属間化合物を含む合金のものが開
示されている。

【０００５】このような水銀放出構体は、使用する管球
の管径、管内での配置場所などを考慮した折り曲げ、切
断などの予備加工を施した後、上記の所望位置に配置さ
れ、管外からの高周波加熱等の加熱操作で加熱されるこ
とにより内部の水銀を管内に放出するように構成されて
いた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、蛍
光放電灯などの管内に水銀を放出するために使用される
水銀放出構体は周知であるが、その構成は保持器にて水
銀放出性化合物を保持するものである。例えば、蛍光放
電灯などを小型化するためにその管径を著しく細くした
場合、下記のような不都合を生じることになる。

【０００７】まず、細い管径の管内に配置できる形状、
例えば管径に合わせて細い形状に予備加工することが必
要となり、加工作業工数が増加し、製造コストが高くな
るという問題を基本的に有している。

【０００８】また、上記の予備加工時に発生する水銀化
合物の脱落による封入水銀量のバラツキあるいは環境の
汚染が発生するという問題を有している。

【０００９】さらに、蛍光放電灯の製造では、通常、封
止工程などの高温印加工程を含んでいる。そのため、上
記の水銀放出構体では、加工中の水銀化合物の脱落がな
くても高温に加熱する工程で、印加される高温によりそ
の内部に含んでいる水銀の一部を不必要に放出してしま
うという問題を有している。

【００１０】一方、水銀が不必要に放出されると、本来
の水銀放出工程を実施しても規定量の水銀を管内に放出
できなくなるという致命的な問題を生じる恐れがあり、
水銀化合物の脱落が生じていれば、水銀放出量不足の可
能性は著しく高くなる。

【００１１】したがって、予備加工時において、管径を
考慮して細くする加工に加え、不必要な放出分を補う水
銀量を確保するための形状設定の加工および水銀化合物
の脱落を生じないような加工が必要となり、水銀量の設
定や管理を含めた予備加工作業が極めて複雑となり、ま
た煩わしくなる。

【００１２】さらに、上述の致命的な問題点である水銀
量不足が起こらないようにするために、規定の水銀量を
基準に考えた場合、水銀放出構体の形状が長大化するよ
うになる。規定の水銀放出量を確保するために水銀放出
構体を細くかつ長く構成すると、放電管の全長に対する
有効発光長の比率が小さくなるという問題も生じること
になる。

【００１３】上述した従来技術における保持器を不要に
し、水銀放出構体を電極として使用したものに特開平２
‐９０４３８号公報に示されるものがあり、このものは
発光管の両端に溶着された金属キャップの内面に水銀ゲ
ッター電極を固着したもので、水銀ゲッター電極は、打
ち抜かれた金属板に水銀合金粉末及びジルコン合金粉
末、チタン合金粉末などをアルコール溶液に懸濁させた
水銀ゲッター材を筆又はディッピングによって塗付し、
乾燥後に高温にて加熱して燒結している。同公報による
ものは保持器を不要にしているものの、水銀ゲッター材
を金属板に筆で塗付する場合には、作業が非能率的であ
るし、またディッピング法の場合には、小片の金属板に
ディッピングして塗布するとなると、作業能率の点より
同時に複数 個を塗付するには小片の金属板の各片を遊離
した状態にしなければならず、ディッピング塗付作業が
困難になるし、また塗付作業後の乾燥までに十分乾燥し
ない水銀ゲッター材にものが触れるとこの塗付した水銀
ゲッター材が剥離する惧れが生じ、この塗付した水銀ゲ
ッター材の剥離は筆塗りの場合でも同じであり、結果的
に十分な量の水銀を管内に放出することができないとい
う問題を有している。

【００１４】したがって本発明はこのような課題を解決
するもので、蛍光放電灯などの管径を著しく細くした場
合でも、全長に対する有効発光長の比率を特に小さくす
ることなく、かつ十分な量の水銀を管内に放出すること
ができる水銀放出構体およびその製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明による水銀放出構体は、少なくとも水銀と化合
して合金を形成できるチタンなどの金属の粉末を所定形
状に焼結した金属焼結体と、この金属焼結体とともに加
熱容器内に入れられ当該金属焼結体とともに加熱される
ことにより前記金属の粉末と化合される水銀とから構成
されたものである。

【００１６】また、本発明による水銀放出構体の製造方
法は、少なくとも水銀と化合して合金を形成できるチタ
ンなどの金属の粉末を使用状態に応じた所定形状に焼結
して金属焼結体を得る第１工程と、前記金属焼結体と水
銀とを化合させる第２工程とから構成されるようにした
ものである。

【００１７】

【作用】本発明の水銀放出構体は、焼結金属体と水銀と
を加熱容器内で加熱して化合させた構成を基本にしたも
のであり、保持器に水銀放出構体を保持したものや水銀
ゲッター材を金属板に塗付し焼結したものより安定した
量の水銀を管内に放出することができる。

【００１８】本発明による水銀放出構体の製造方法で
は、水銀は金属焼結体と反応し、化合することになる。
そのため水銀化合物の状態で放電管電極への適用などを
実施でき、よって、例えば放電管製造工程での作業性、
安全性を極めて良好なものとできることになる。

【００１９】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００２０】図１は本発明の一実施例の水銀放出構体の
形状を示す。図１に示すように、この実施例では水銀放
出構体は円柱形状に形成されている。また、図２（ａ）
〜（ｃ）に本発明の水銀放出構体の製造工程を示す。

【００２１】なお、本実施例では、金属焼結体と水銀と
の化合を、真空雰囲気の加熱容器内での加熱作業により
行った。本実施例の水銀放出構体１の製造には、まず、
図２（ａ）に示したようにチタン、ジルコニウムなどの
水銀と化合して合金を形成できる１種または複数の金属
粉末２が準備され、つぎに、この金属粉末２を、使用す
る放電管の管径あるいは必要水銀量などを考慮した最適
形状に焼結することにより、換言すれば最終の使用状態
に応じた所定形状である例えば円柱形状に焼結すること
により金属焼結体３を形成する第１工程が行われる。

【００２２】つぎに、第１工程で作成した金属焼結体３
を水銀と化合するための第２工程、例えば以下のような
第３工程および第４工程を含む工程が行われる。

【００２３】すなわち、図２（ｂ）に示すように、金属
焼結体３を水銀４と共に加熱容器５中に収容し、さらに
真空ポンプ６にて上記加熱容器５中を真空雰囲気にする
第３工程が行われる。

【００２４】上記第３工程終了後、図２（ｃ）に示すよ
うに上記加熱容器５中の金属焼結体３と水銀４とを、例
えば高周波コイル７への高周波通電により８００〜９０
０度の温度で３〜４時間加熱して両者を化合させる第４
工程が行われる。

【００２５】最後に、第４工程終了後、構体を冷却して
取り出すことにより、図１に示したような本発明による
水銀放出構体１が得られる。

【００２６】なお、本実施例では、加熱容器５内に直接
金属焼結体３と水銀４とを封入しているが、加熱容器５
は通常かなり大きいので容器内を真空にするのには長時
間を要する。そこで先に述べた第２工程を、金属焼結体
３と水銀４とを真空雰囲気にできる別容器中に封入し、
この別容器を加熱容器５中に配置する第５工程と、加熱
により上記別容器内に封入された上記金属焼結体３と水
銀４とを化合させる第６工程により行うようになしても
良い。

【００２７】水銀放出構体１は、例えば図３（ａ）、
（ｂ）にその使用状態の一例を断面図で示したように、
図示していない放電管の端部に封着される金属キャップ
８に直接、あるいは金属棒９を介して間接的に固着され
ることにより、放電管内に装着される。

【００２８】このようにして放電管内に装着された水銀
放出構体１は放電用電極としても使用されることは明ら
かであり、また水銀放出構体１の金属キャップ８への固
着および金属棒９との連結は、例えば溶接によって行わ
れる。なお、水銀放出構体１は水銀と化合して合金を形
成できる金属としてチタン、ジルコニウムなどの高融点
金属の粉末を焼結して形成していることから、放電用電
極としての使用に何等の支障も生じない。

【００２９】さらに、先に述べた金属粉末２として、水
銀と化合して合金を形成できる金属であるチタンの金属
粉末と、ジルコニウム、タンタル、ニッケル、バリウム
などの非気化性ゲッター材料の粉末とを混合した粉末を
用いることにより、不純ガスを吸収するなどのいわゆる
ゲッター効果を具備した水銀放出構体が得られる。

【００３０】図４に本発明の別の実施例の水銀放出構体
を示す。図からも明らかなようにこの実施例は、全体形
状を中空円柱形状、すなわち円筒形状にしたものであ
る。例えば図３（ａ）のような使用形態の場合、水銀放
出面積を拡大することになり、また、ゲッター効果を持
たせたものにおいてはゲッター効果を期待できる面積も
拡大することはいうまでもない。

【００３１】図５は本発明のさらに別の実施例の水銀放
出構体を示す。この実施例では、金属焼結体を得るため
の金属粉末として、水銀と化合して合金を形成できる金
属である例えばチタンなどの金属粉末に加え水銀と化合
しない金属、例えば鉄を使用し、さらにこの水銀と化合
しない金属粉末を水銀放出構体の一端部を薄く構成する
ように焼結してなるものである。

【００３２】すなわち、図５に示した実施例の水銀放出
構体は、水銀と化合する金属粉末を焼結して形成され、
内部に水銀が含まれている第１の構体部分１ａと、水銀
と化合しない金属粉末を焼結して形成され、内部に水銀
を含まない第２の構体部分１ｂとから形成されている。

【００３３】この構成によれば、水銀放出構体を、例え
ば図３（ａ）、（ｂ）に示すように他部材である金属キ
ャップや金属棒と溶接して用いる場合、水銀と化合して
いない第２の構体部分１ｂで溶接を行うことにより、溶
接作業中に水銀ガスが発生することがなく、溶接作業を
安全に行うことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に、本発明の水銀放出構体によれば、製造時に金属焼結
体の形状を使用状態に合わせて形成できる、すなわち使
用状態を考慮した最適の所定形状に設定、制御できるの
で、その使用に先立っての予備加工を行う必要がなくな
り、さらに金属焼結体の大きさによって内蔵水銀量、換
言すれば管内に放出できる水銀量を容易に制御できる。

【００３５】また、保持器により水銀放出性化合物を保
持するものでないので、保持器を有するものに比して体
積的に有利となり、同体積でも従来の保持器を有するも
のより多量の水銀を内蔵できる。その結果、その形状を
細く形成しても従来のように長くならずに水銀量を確保
できるし、保持器を有さず金属板上に水銀ゲッター材を
塗付して燒結してなる水銀ゲッター電極のものに比して
も、安定した水銀量を管内に放出することができる。し
たがって蛍光放電灯などで管径を著しく細くした場合で
あっても、全長に対する有効発光長の比率を特に小さく
することなく、十分な量の水銀を管内に放出できる。

【００３６】さらに、水銀と化合する金属粉末に加えて
水銀と化合しない金属粉末を金属焼結体の一端部を構成
する金属として用いることにより、その使用時における
例えば溶接作業の安全性を著しく高くできる。

【００３７】さらに、本発明の水銀放出構体の製造方法
によれば、水銀は金属焼結体と化合された水銀化合物と
して各工程を流れるので、水銀単位では存在しない。こ
の結果、製造時の作業性、安全性が極めて良好なものと
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の水銀放出構体の斜視図

【図２】（ａ）は同水銀放出構体の製造方法の一実施例
の第１工程を示す工程図 （ｂ）は同水銀放出構体の製造方法の一実施例の第３工
程を示す工程図 （ｃ）は同水銀放出構体の製造方法の一実施例の第４工
程を示す工程図

【図３】（ａ）同水銀放出構体の使用状態の一例を示す
断面図 （ｂ）同水銀放出構体の使用状態の別の例を示す断面図

【図４】同別の実施例の水銀放出構体の構成を示す斜視
図

【図５】同さらに別の実施例の水銀放出構体の構成を示
す斜視図

【符号の説明】

１ 水銀放出構体 １ａ 水銀を含む構体部分 １ｂ 水銀を含まない構体部分 ２ 金属粉末 ３ 金属焼結体 ４ 水銀 ５ 加熱容器 ６ 真空ポンプ ７ 高周波コイル ８ 金属キャップ ９ 金属棒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−90438（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−106468（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−91849（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−59943（ＪＰ，Ａ) 特公 昭57−30259（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭49−5659（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 61/24 H01J 61/26 H01J 61/28

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも水銀と化合して合金を形成でき
   る金属の粉末を含む金属粉末を所定形状に焼結してなる
   金属焼結体と、前記金属焼結体とともに加熱容器内に入
   れられ当該金属焼結体とともに加熱されることにより前
   記金属の粉末と化合される水銀とから構成される水銀放
   出構体。
2. 【請求項２】少なくとも水銀と化合して合金を形成でき
   る金属の粉末を含む第１の金属粉末と非気化性ゲッター
   材料の粉末からなる第２の金属粉末とを混合して所定形
   状に焼結されてなる金属焼結体と、前記金属焼結体とと
   もに加熱容器内に入れられ当該金属焼結体とともに加熱
   されることにより前記第１の金属粉末の前記金属の粉末
   と化合される水銀とから構成されてなる水銀放出構体。
3. 【請求項３】少なくとも水銀と化合して合金を形成でき
   る金属の粉末を含む第１の金属粉末を焼結した第１の構
   体部分と水銀と化合できない金属の粉末である第３の金
   属粉末を焼結してなる第２の構体部分とを、前記第２構
   体部分が一端部を形成するように接合してなる金属焼結
   体と、前記第１の金属粉末を焼結した第１の構体部分と
   化合される水銀とから構成され、前記金属焼結体は使用
   状態に応じた所定形状に焼結される水銀放出構体。
4. 【請求項４】水銀と化合して合金を形成できる金属の粉
   末は、チタンまたはジルコニウムのいずれか１種または
   両者を混合した粉末である請求項１ないし３記載の水銀
   放出構体。
5. 【請求項５】第３の金属粉末は、鉄である請求項３記載
   の水銀放出構体。
6. 【請求項６】少なくとも水銀と化合して合金を形成でき
   る金属の粉末を使用状態に応じた所定形状に焼結して金
   属焼結体を得る第１工程と、前記金属焼結体と水銀とを
   化合させる第２工程とを含む水銀放出構体の製造方法。
7. 【請求項７】少なくとも水銀と化合して合金を形成でき
   る金属の粉末である第１の金属粉末と非気化性ゲッター
   材料の粉末からなる第２の金属粉末とを混合し、使用状
   態に応じた所定形状に焼結して金属焼結体を得る第１工
   程と、前記金属焼結体と水銀とを化合させる第２工程と
   を含む水銀放出構体の製造方法。
8. 【請求項８】少なくとも水銀と化合して合金を形成でき
   る金属の粉末である第１の金属粉末および水銀と化合で
   きない金属の粉末である第３の金属粉末を、水銀を含む
   ことができる第１の構体部分および水銀を含むことがで
   きない第２の構体部分が接合して形成されるように、か
   つ使用状態に応じた所定形状に焼結して金属焼結体を得
   る第１工程と、前記金属焼結体と水銀とを化合させる第
   ２工程とを含む水銀放出構体の製造方法。
9. 【請求項９】第２工程は、金属焼結体と水銀とを加熱容
   器中に収容して前記加熱容器中を真空雰囲気とする第３
   工程と、前記加熱容器中の前記金属焼結体と前記水銀と
   を加熱し両者を化合させる第４工程とを含む請求項８な
   いし１０記載の水銀放出構体の製造方法。
10. 【請求項１０】第２工程は、内部を真空雰囲気にできる
    別容器中に水銀と金属焼結体とを封入し、前記別容器を
    加熱容器中に配置する第５工程と、加熱により前記別容
    器内に封入された前記金属焼結体と水銀とを化合させる
    第６工程とを含む請求項８ないし１０記載の水銀放出構
    体の製造方法。