JPH04141940A - 水銀蒸気放電灯およびその製造方法 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は封入水銀量のばらつきを小さくした水銀蒸気放
電灯およびその製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、蛍光ランプなどの水銀蒸気放電灯の製造に際して
は、マーキュリ−ドーザを用いて液状の水銀を秤取して
充填していた。しかしながら、液状水銀は表面張力が著
く大きいため、小量の水銀を正確に秤取することが極め
て困難で、秤取量のばらつきが大きくなることが避けら
れない。しかも、水銀蒸気放電灯には充填水銀量の最小
限度が特性上定まっており、この限度よりも充填量が少
ないとランプ出力が低く、かつ短寿命であり、甚しい場
合は不点灯になる。そこで、従来は、液状水銀の充填ば
らつきを考慮し、ばらつきの下限においても最小必要量
が確保できるよう、平均充填量を大きくしていた。この
結果、ランプ内に多くの水銀粒が付着し、点灯中外観を
著く損ねるばかりか、廃品ランプから放出される廃水銀
量が多くなり、環境保全上憂慮すべき問題となっている
。

これに対し、水銀をアマルガムまたは金属間化合物の形
にして水銀蒸気放電灯に充填する技術が開発された。こ
れら水銀のアマルガムや金属間化合物はいずれも常温で
固体であるので、取扱いが容易で、正確に秤取でき、ラ
ンプ内への充填ばらつきが小さい利点がある。

（発明が解決しようとする課題） 水銀のアマルガムは水銀蒸気圧が低いので管壁負荷の高
い蛍光ランプや高温環境下で使用される蛍光ランプなど
に用いて、点灯時の水銀蒸気圧を調整するのに著効があ
る。しかしその反面１通常の管壁負荷の蛍光ランプや常
温環境下で使用される蛍光ランプにおいては始動特性が
悪く、特に低温環境で使用される蛍光ランプにおいては
出力が低くかつ立消えのおそれもある。また、高圧水銀
ランプにおいては水銀蒸気圧が低く使用困難である。ま
た、水銀の金属間化合物は製造が面倒で、材料費が高く
、このためランプが高価になることが避けられない。

これに対し、近年、鉄、鉄・ニッケル合金などアマルガ
ムを作らない金属の超微粒子を液状水銀中に分散させ、
過剰の水銀を除去したのち型打ち成形して小片または小
粒からなる水銀蒸気放電灯製造用水銀キャリヤおよびそ
の製造方法が開発され、特開昭６２−１８０９３３号と
して提案された。この水銀キャリヤは固体であるので取
扱いが容易で、水銀量の管理が容易で、さらに水銀が遊
離状態にあるので、その蒸気圧は液状水銀のそれとほと
んど同し利点がある。しかし、その反面、材質がアマル
ガムを作らない金属であるため、水銀に対して需れが悪
く、このため水銀が多すぎると貯蔵および取扱中、水銀
がキャリヤの表面に析出する欠点がある。この対策とし
て金属微粉末に銅などアマルガムを作る金属の超微粉末
を配合することが考えられたが充分ではない。

そこで本発明の課題は充填水銀量の管理が正確で、取扱
いが容易で保存に耐え、安価な水銀キャリヤを用いて、
水銀充填量のばらつきを少なくした水銀蒸気放電灯およ
びその製造方法を提供することである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は水銀充填量のばらつきの少ない水銀蒸気放電灯
およびその製造方法を提供するもので、請求項の第１は
無機多孔質ペレットに液状水銀を含浸させてなる水銀キ
ャリヤをバルブ内に封装したことによって充填水銀量の
管理を正確にし、製造が容易で、しかも水銀蒸気圧は液
状水銀のそれとほとんど同じ利点がある。請求項の第２
および第３は無機多孔質ペレットの材質を限定した。請
求項の第４は１対の電極を封装したバルブ内に無機多孔
質ペレットに液状水銀を含浸させてなる水銀キャリヤを
封装し、排気したのち水銀キャリヤを加熱して水銀を放
出させることにより、水銀封入を容易にし、かつ充填水
銀量のばらつきを少なくした水銀蒸気放電灯の製造方法
である。請求項の第５は請求項の第４の製造方法におい
て、水銀キャリヤをバルブの排気管内に封入し、排気し
加熱して水銀キャリヤから水銀を放出したのち排気管と
ともに水銀キャリヤの残渣を除去する製造方法である。

請求項の第６は請求項の第１および第４の発明に用いた
水銀キャリヤの製造方法を定めたものである。

（作　用） 無機多孔質キャリヤは一般に次の２種類が知られている
。

（ａ）全体が連続した１個の塊りからなり、この塊り中
に顕微鏡的な細孔が網目状の気泡を形成し、見掛は上の
比重が気泡のない塊よりはるかに小さくなっている。

（ｂ）多数の微小粒子が局部的に融着し、粒子間に存在
する気泡が互いに連続して比重が気泡のない塊よりはる
かに小さくなっている。

このような無機多孔質キャリヤをたとえば真空中で加熱
して気泡中の空気や水分を除去し、そのまま液状水銀中
に投じて加圧すると、気泡中に水銀が侵入し、含浸され
て水銀キャリヤが形成される。このような水銀キャリヤ
は気泡内の液状水銀が細孔を通じて外界と連通している
ので、環境内の水銀蒸気圧は気泡内の液状水銀のそれと
同じになって平衡に達する６そこで、水銀キャリヤを電
極近傍に配置すれば、放電の熱によって水銀キャリヤの
温度が上昇し、気泡内の液状水銀が急速にバルブ内に放
出され、過剰分はバルブの最冷部に凝縮する。

また、水銀キャリヤをバルブの最冷部たとえば排気管内
に封装すれば、動作熱では水銀キャリヤの温度が充分に
上昇せず、水銀蒸気の放出速度が遅く、その蒸気圧が低
い。そこで、この場合は始動に先立って排気管を八−す
焔や高周波加熱などで加熱して気泡内の液状水銀を放出
させることが望ましい。そうして、含有水銀を放出し終
えた水銀キャリヤの残渣は再び水銀を吸収することはな
し１゜ （実施例） 以下、本発明の詳細を下記の各実施例によって説明する
。

実施例１ 本実施例１は蛍光ランプにおいて電極近傍に水銀キャリ
ヤを封装したもので、その詳細を第１図に示す。図中、
（１）は直管形ガラスバルブ、（２）はこのバルブ（１
）の内面に形成された蛍光膜、（３）はバルブ（１）の
端面を閉塞したステム、（４）はこのステム（３）に設
けた排気管、（５）、（５）はステム（３）を貫通して
導入された１対のリード線、（６）はこれらリード線（
５）、（５）間に装加されたフィラメント電極、（７１
）はこのフィラメント電極（６）の近傍においてリード
線（５）　、　（５）に装着されたセラミクス質水銀キ
ャリヤである。そして、バルブ（１）内にはアルゴンな
どの始動ガスが封入されている。

上記水銀キャリヤ（７１）はセラミクス質多孔質ペレッ
トに液状水銀を含浸させてなるものである。

上述の多孔質ペレットはたとえば窒化アルミニウムなど
の原料微粉末に有機物粉末や炭素粉末などを適量配合し
、型打ち成形したのち焼結し、ついで水蒸気または湿潤
水素中で焼成して残留炭素を除去して方形棒状セラミク
スに形成したものである。このものは原料の粒子が密接
して存在し、かつ隣接した粒子相互がその接触点におい
て相互に融着して全体が連続した塊りをなし、かつ始め
から粒子間に存在した空隙および有機物粒子や炭素粒子
が除去されてできた空隙が互いに連続した網目状の気泡
をなして存在しており、この気泡のため多孔質ペレット
は見掛けの比重が１よりはるかに小さくなっている。こ
のようにして得られたセラミクス質多孔質ペレットを真
空中で加熱して含有水分を除去するとともに気泡内の空
気を除去し、真空中で冷却したのち液状水銀に浸種し、
かつ気圧を印加する。すると、液状水銀は外圧によって
多孔質ペレットの気泡内に侵入する。そこで、得られた
水銀キャリヤ（７１）を水銀から取出せば小量の外気が
気泡内に侵入して含浸された液状水銀を気泡の奥部に押
込む。このようにして得られた水銀キャリヤ（７１）の
含有水銀量は多孔質ペレットを排気するときの真空度お
よび液状水銀に浸漬した後の尋人外気圧とによって定ま
る。このようにして得られた水銀キャリヤ（７１）は適
宜の手段でり−ト線（５）、（５）に装着する。

この蛍光ランプは上述のように構成されると、水銀キャ
リヤ（７１）から微量の水銀蒸気がバルブ（１）内に放
出されている。そこで１点灯すればフィラメント電極（
６）からの放熱によって水銀キャリヤ（７１）が加熱さ
れて水銀蒸気を放出して蒸気圧が上昇し、この結果放電
電流が増大し、出力が増大する。そして、水銀キャリヤ
（７１）から水銀蒸気が充分放出されると過剰の水銀が
バルブ（１）の最冷部に凝縮し、所定の水銀蒸気圧が維
持される。

上述の水銀キャリヤ（７１）は固形物である多孔質ペレ
ットに液状水銀を含浸させ、しかも含有水銀量が比較的
容易にかつ正確に管理できるので、取扱いが容易で、か
つ水銀充填量のばらつきが少ない。したがって、平均充
填量を少なくしても必要最小限の充填量を維持できるの
で、水銀が大幅に節約でき、したがって、廃ランプから
環境に放出される廃水銀量も少ない。また、水銀キャリ
ヤ（７１）中の水銀は通常の液状水銀であるので、その
水銀蒸気圧は純水銀のそれと等しく、したがってランプ
の低温特性も良好である。しかし、いったん水銀を放出
した水銀キャリヤ（７１）はＡルブ（１）内においたま
まではもはや再度水銀を吸収することがない。また、水
銀キャリヤ（７１）は充分に水銀を含浸させると表面も
電気伝導性を有するようになるので、リード線（５）　
、　（５）に装着するとき電気絶縁を考慮した方が良い
。そして、水銀キャリヤ（７１）に液状水銀を含浸する
とき、多孔質ペレットの長手方向の半分だけ液状水銀に
浸漬しておけば浸漬された半分だけ水銀が含浸され、残
り半分は水銀を含浸せず、電気絶縁も害されな０゜実施
例２ 本実施例２は上述の実施例１における水銀キャリヤの構
造と取付は位置を変えたもので、その詳細を第２図に示
す６本実施例２の水銀キャリヤ（７２）は棒状のガラス
質多孔質ペレットに液状水銀を含浸させてなるもので、
ステム（３）の先端の圧潰部にガラス接合しである。そ
して、その他同−部分には同一符号を付して説明を略す
。

上述の多孔質ペレットはガラス粉末に有機物粉末を適量
配合して型打成形したのち焼結して棒状のガラス質多孔
質ペレットに形成したもので、このものもガラス粒子が
密接して存在し、隣接した粒子相互が接触点において相
互に融着して全体が連続した塊りをなし、かつ始めから
粒子間に存在した空隙および有機物が除去された後に形
成された空隙が互いに連続した網目状の気泡をなしてお
り、この気泡のため多孔質ペレットは見掛けの比重が１
よりはるかに小さくなっている。このガラス質多孔質ペ
レットの製造方法において、ガラスは熱可塑性でしかも
軟化温度が低いので焼結温度が高すぎたり、焼結時間が
長すぎたりすると、気泡が圧潰されたり、気泡の連通が
断たれたりして、含浸能力が低下するので注意を要する
。

このようにして得られたガラス質多孔質ペレットに上述
のセラミクス質多孔質ペレットと同様にして液状水銀を
含浸させて水銀キャリヤ（７２）を構成する。この場合
棒状ガラス質多孔質ペレットの一端部を除いて液状水銀
を含有させると、水銀を含有しない部分をガラスろうで
ステム（３）先端部に接着するに都合がよい。

この蛍光ランプも点灯暗放電の熱によって水銀キャリヤ
（７２）が加熱されて水銀を放出し、過剰の水銀蒸気が
バルブ（１）の最冷部に凝縮して所定の管内水銀蒸気圧
が得られ、所定の出力が得られる。

この蛍光ランプもまた、取扱いが容易で、充填水銀量の
ばらつきを小さく、また低温特性が良好である。したが
って平均水銀充填量が少なく安価に製造でき、また廃水
銀の環境への放出が少ない利点もある。

実施例３ 本実施例３はガラス質水銀キャリヤを排気管やサポート
チューブなどに封装して水銀を放出させる蛍光ランプの
製造方法で、その詳細を第３図に示す。すなわち、上述
の実施例２と同様にして棒状ガラス質多孔質ペレットを
製造し、その一端を除き液状水銀を含浸させてガラス質
水銀キャリヤ（７２）を製造する。ついで第３図に示す
ように、未封止蛍光ランプを製造する。（第１図と同一
部分には同一符号を付して説明を略す。）そして、上述
の水銀キャリヤ（７２）をとり、その水銀含浸部を先に
してたとえば排気管（４）の最奥部へ挿入する。

ついで、排気管（４）から排気し、始動ガスを充填し、
そして排気管（４）を水銀キャリヤ（７２）の先端もろ
とも焼切って封切する。そして、排気管（４）にバーナ
焔、高周波加熱などを作用させて水銀キャリヤ（７２）
を加熱し、含有水銀を放出させる。すると、放出された
液状水銀は他の低温部で凝縮する。そこで１点灯すれば
低温の液状水銀によって点灯する。水銀キャリヤをサポ
ートチューブなどに封装する場合も同様である。

本実施例３の製造方法によれば、水銀キャリヤ（７２）
を加熱して水銀を放出させるので、排気管（４）などの
ように動作中温度の低い部位にも水銀キャリヤを配設す
ることができ、配光のじゃまにならない利点がある。ま
た、水銀充填量のばらつきが小さいので平均充填量を小
さくしても必要な水銀量を充填できる。また、固体の水
銀キャリヤを封入するので、充填作業も容易である。さ
らにガラスは水や不純ガスを吸着する作用が大きいので
。

含有水銀を放出した後の水銀キャリヤの残渣は強いゲッ
タ作用を呈し、特に本実施例３のようにガラス質水銀キ
ャリヤが低温部に配設されているとゲッタ作用が強い。

さらに、水銀キャリヤ（７２）およびその残渣は排気管
（４）の内面に溶着しているので、振動や衝撃などによ
ってこの水銀キャリヤの残渣が移動して排気管やサポー
トチューブなどを破壊するおそれがない。また、得られ
たランプの低温特性がよい。

つぎに実験によって蛍光ランプ製造における水銀充填量
のばらつきを調査した。実験は定格ＦＬ４０５ランプに
つき、本実施例３の製造方法および従来のマーキュリド
ーザによる液状水銀の充填方法との２種類方法によって
得られたランプ内水銀量を化学分析によって調査し、比
較した。この結果を第４図に示す。図は横軸に水銀充填
量を１１ｇの単位でとり、縦軸に個数をとったもので、
実線は本実施例３の方法によって得られたランプ、破線
は従来のマーキュリ−ドーザ法によって得られたランプ
のそれぞれの水銀封入量のばらつきを示す。この第４図
によって明らかなとおり、本実施例３の方法は充填水銀
量のばらつきが小さく、平均充填量を少なくしてもばら
つきの下限が必要最小限を維持できるので、水銀が大幅
に節約できることが理解できる。

つぎに、実験によって本実施例３のものの光束維持特性
を調査した。実験は定格ＦＬ４０Ｓランプにつき本実施
例３の方法によるもの１０個、および従来のマーキュリ
−ドーザ法によるもの１０個とについて測定して比較し
た。この結果を第５図に示す。

図は横軸に点灯時間を時間（ｈｒ）の単位でとり、縦軸
に光束維持率を％の単位でとったもので、実線は本実施
例３の方法によって得られたランプ、破線は従来のマー
キュリ−ドーザ法によって得られたランプのそれぞれの
光束維持特性をそれぞれ示す。この第５図から明らかな
とおり、本実施例３の方法で得られたランプの光束維持
特性が優れていることを示す。

実施例４ 本実施例４はセラミクス質水銀キャリヤを排気管やサポ
ートチューブなどの内に封装し、加熱して水銀を放出し
たのちその残渣を除去する蛍光ランプの製造方法である
。

まず、実施例３と同様な未封止蛍光ランプを製造し、第
６図に示すようにたとえば排気管（４）を充分に長く形
成する。（第６図において、上記第３図に示したランプ
と同一部分には同一符号を付して説明を略す。）そして
、棒状セラミクス質水銀キャリヤ（７１）を排気管（４
）に挿入し端部に近く位置させる。ついで、排気管（４
）から排気し、始動ガスを充填、さらに排気管（４）を
先端に近い位置で封止する。ついでバーナ焔や高周波加
熱のような手段を用いて水銀キャリヤを加熱して水銀を
放出させる。そして、第７図に示すように排気管（４）
の基部を封切して、排気管（４）の先端部（４１）を水
銀キャリヤ残渣（７３）とともに除去する。この場合、
排気管（４）の内部に残留した液状水銀は封切時の加熱
によって蒸発し、バルブ（１）の他の低温部に凝縮する
ので、封切による水銀の損失はない。

この実施例４の製造方法によれば、前述の各実施例と同
様、水銀の取扱いが容易で、充填水銀量のばらつきが小
さく、平均充填量を少なくしても必要な水銀量を充填で
きる。また、製造゛過程において水銀キャリヤの残渣を
除くので、衝撃や振動などによってこの残渣が移動して
、排気管などを破壊することがない。また、得られた蛍
光ランプは低温特性が良い利点もある。また配光を害す
ることがない。水銀キャリヤをサポートチューブなどに
封装するときも同様である。

上述の各実施例において、多孔質ペレットｌｌｌ１１３
　当りの水銀含浸量があまり少ないと、必要な水銀量を
充填するためには非常に多くの水銀キャリヤを封入する
必要があり、排気管には収容し切れず、バルブ内にも収
容する必要が生じ、配光を害するおそれがあるので、水
銀含浸量はある程度多い方がよい。実験によれば蛍光ラ
ンプの場合、多孔質ペレットｌ　ａｍ’当り０．７ｍｇ
以上の水銀を含有することが望ましい。そして、水銀キ
ャリヤの設置場所は前述の例に限らず、放電の熱を利用
して水銀を放出させるときは電極近傍に配設すればよい
。さらにバルブ端部にガラス接着してもよい。

なお、本発明は前述の蛍光ランプに限らず、高圧水銀蒸
気放電灯など、各種の水銀蒸気放電灯にも適用できる。

〔発明の効果〕

このように、本発明は水銀蒸気放電灯およびその製造方
法の改良に関し、請求項の第１はバルブ内に１対の電極
を封装し、無機多孔質ペレットに液状水銀を含浸させて
なる水銀キャリヤをバルブ内に封装したので、水銀の取
扱いが容易で、封入水銀量のばらつきが小さく、平均充
填量を少なくしても必要な充填量を維持できて、水銀の
節約が大きい。またランプの低温特性が良い。また、請
求項の第２はセラミクス質多孔質ペレットに液状水銀を
含浸させて水銀キャリヤを構成したので。

多孔質ペレットの排気や脱ガスが容易で水分や不純ガス
をランプ内に持込むことがない。請求項の第３はガラス
質多孔質ペレットに液状水銀を含浸させて水銀キャリヤ
を構成したので、多孔質ペレットの排気や脱ガスが容易
で水分や不純ガスをランプ内に持ち込むことがないばか
りか、水銀を放出した残渣はゲッタ作用に富み、バルブ
内の水分や不純ガスを吸収除去し、黒化を防止する作用
を有する。さらに、請求項の第４は、１対の電極を封装
したバルブ内に無機多孔質ペレットに液状水銀を含浸さ
せてなる水銀キャリヤを封装し、排気したのち水銀キャ
リヤを加熱して水銀を放出させるので、水銀キャリヤを
ランプの低温部たとえば排気管やサポートチューブなど
に封入して配光に支障を来さない利点がある。さらに、
請求項の第５は水銀キャリヤを排気管やサポートチュー
ブなどに封入し、排気し、加熱して水銀を放出させ、そ
ののち排気管などの残片とともに水銀キャリヤの残渣を
除去することによって残渣が移動して排気管などを損傷
することがない。さらに１Ｍ求項の第６は無機粉末を型
打成形したのち焼結して多孔質ペレットに形成し、その
のちこの多孔質ペレットに液状水銀を含浸させたので、
製造が容易で、含有水銀量の管理も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の水銀蒸気放電灯の第１の実施例の断面
図、第２図は第２の実施例の断面図。 第３図は第３の実施例の１断面図、第４図と第５図とは
第３の実施例の効果を示すグラフ、第６図と第７図とは
第４の実施例の製造方法を示す説明図である。 （１）・・・バルブ、（２）・・・蛍光膜、（３）・・
・ステム。 （４）・・・排気管、　（４１）・・・排気管の先端部
、（５）・・・リード線、（６）・・・フィラメント電
極、（７１）、（７２）・・・水銀キャリヤ、（７３）
・・・残渣。 代理人　弁理士　大　胡　典　夫 ４１１トクしハ【 ７１　　）Ｋｌ良むリマ 第 図 第 図 第 図 Ｏ ノＫｄｌｌ子九礒量 （ｍ９） 妾　灯時閏 （ｈｒ　ｘ　１０） 第 図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）バルブ内に１対の電極を封装し、無機多孔質ペレ
   ットに液状水銀を含浸させてなる水銀キャリヤを上記バ
   ルブ内に封装したことを特徴とする水銀蒸気放電灯。
2. （２）水銀キャリヤはセラミクス質多孔質ペレットに液
   状水銀を含浸させてなることを特徴とする請求項の第１
   項記載の水銀蒸気放電灯。
3. （３）水銀キャリヤはガラス質多孔質ペレットに液状水
   銀を含浸させてなることを特徴とする請求項の第１項記
   載の水銀蒸気放電灯。
4. （４）１対の電極を封装したバルブ内に無機多孔質ペレ
   ットに液状水銀を含浸させてなる水銀キャリヤを封装し
   、排気したのち上記水銀キャリヤを加熱して水銀を放出
   させることを特徴とする水銀蒸気放電灯の製造方法。
5. （５）水銀キャリヤをバルブの排気管内に封入し、排気
   し加熱して上記水銀キャリヤから水銀を放出したのち排
   気管とともに上記水銀キャリヤの残渣を除去することを
   特徴とする請求項の第４記載の水銀蒸気放電灯の製造方
   法。
6. （６）水銀キャリヤは無機粉末を型打成形したのち焼結
   して多孔質ペレットに形成し、そののちこの多孔質ペレ
   ットに液状水銀を含浸させたことを特徴とする請求項の
   第１記載の水銀蒸気放電灯または請求項の第４記載の水
   銀蒸気放電灯の製造方法。