JPH07201307A - 多重管形放電灯およびこの放電灯を用いた光化学反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発光管に近接導体が当接したり断線すること
を防ぐとともに始動特性のよい多重管形放電灯および光
化学反応装置を提供することを目的とする。 【構成】 電極４４ａ、４４ｂを封装したセラミックス
からなる発光管４とこの発光管４の外表面近くに配設さ
れた可撓性の線状近接導体７とを外管１内に収容した放
電灯Ｌにおいて、上記近接導体７は発光管４の下方側の
電極４４ｂ近傍に設けられガイド７５、８５に緩挿され
るとともに電極４４ａ、４４ｂ間を避けた位置に弛み部
７３を有する多重管形放電灯Ｌおよびこの放電灯Ｌを光
源とした光化学反応装置である。 【効果】 発光管が熱膨脹により伸長や収縮しても近接
導体が追従していくことができ、近接導体と発光管バル
ブとの当接によるクラックの発生や近接導体の破断がな
いとともに始動電圧も低圧化できて点灯装置が安価に
り、また、安全性を増すこともできた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光化学反応などのような
主として産業用に使用される、発光管が長尺な多重管形
の高圧金属蒸気放電灯およびこの放電灯を用いた光化学
反応装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧金属蒸気放電灯の発光管は、耐熱
性、耐圧性、耐蝕性などに優れているアルミナ（Ａｌ₂
Ｏ₃ ）などのセラミックスからなる透光性材料がバルブ
として用いられ、その両端には電極部が封着されてい
る。そして、この発光管内には点灯中に蒸発して所定の
ランプ電圧となる水銀や発光金属などと、始動を容易に
するためのアルゴンやキセノンなどの不活性ガスが封入
されている。

【０００３】また、この種の放電灯は発光管の保温、金
属材料の酸化防止、有害紫外線の遮断のために外管が必
要とされ、外管内を真空または窒素を含む不活性ガスの
雰囲気に保ち、上記発光管を外管内に収容した多重管構
造となしている。

【０００４】このような多重管形の高圧金属蒸気放電灯
の一種に、光化学反応装置などの光源として使用される
特別な波長の可視光線や紫外線などを放射する放電灯が
ある。これは或る特別な波長の光は、特定の光化学反応
を促進するなどのことからなされたもので、光化学反応
装置において、反応液を収容した反応槽本体内に上記光
源としての高圧金属蒸気放電灯を浸漬して、この放電灯
から放射される光線により反応液を化学反応させるよう
になっている。

【０００５】この種用途の放電灯は、発光管を石英ガラ
スや硬質ガラスからなる長尺な円筒状の外管内に収容し
た密封型の多重構造となっていて、垂直な姿勢で反応槽
内に浸漬されるとともに外管内には反応液が侵入しない
ようになっている。この反応槽本体は反応効率を高める
ため深くなっていて、これに応じて発光長の大きな放電
灯が必要で、したがって、外管の長さが数十ｃｍから数
ｍに及ぶものとなるとともに１０〜数十ＫＷレベルに大
電力化されるものとなる。

【０００６】そして、このような多重構造の高圧金属蒸
気放電灯は、上記の長尺な円筒形外管の一端封止部に複
数の給電端子を突設し、この外管の内部にはこの給電端
子に接続された給電線を兼ねるサポート部材を外管の軸
方向に沿って配置してある。これらサポート部材には発
光管を支持したホルダが取付けられているとともに上記
外管の内面に弾接する板ばねが溶接されていて、これら
板ばねにより上記発光管を外管の軸線位置に支持してい
る。

【０００７】そして、この高圧金属蒸気放電灯は発光管
両端に設けた電極に電圧を印加して、電極間にアーク放
電を生起させ、このアーク放電の熱により発光管の温度
を上昇させている。この発光管の温度上昇により内部の
水銀やハロゲン化物などの発光金属が蒸発して、金属原
子はその元素特有のスペクトルで発光する。そして、ラ
ンプ特性は発光金属の蒸発によって変化するが、最冷部
温度の上昇がおさまり温度変化がなくなると一定の蒸気
圧となり安定した特性になる。

【０００８】しかし、上述のように光化学反応装置で使
用される放電灯は数十ｃｍから数ｍに及ぶ長尺であるた
め電極間の間隔も大きく、また、ランプ効率を上げるた
めキセノンなどの不活性ガスの封入圧力を高めている放
電灯では始動時に両電極に印加する電圧も７〜８ＫＶ以
上の高電圧が必要であり、格別な電源装置が必要で高価
になるとともに安全上にも一段の注意が必要であった。

【０００９】そこで、この始動を容易にするため他方の
電極に接続させた近接導体を一方の電極が設けてある発
光管の外表面近くに配設して、始動時は一方の電極とこ
の近接する導体との間でまずアーク放電を生起させてお
いて、このアーク放電を一方の電極と他方の電極との間
で起こるよう移行させていた。

【００１０】たとえば垂直点灯される長尺な高圧ナトリ
ウムランプなどでは、アルミナからなる発光管バルブの
外表面近くに沿って平行に発光管長とほぼ同寸のモリブ
デン線やタングステン線からなる近接導体を添設するこ
とにより放電開始電圧を低下させることが可能となり始
動を容易にすることができる。この発光管はアーク放電
により点灯時の温度は１１００℃〜１２００℃にもな
り、何等かの原因で近接導体が接触したときに温度差に
よる熱衝撃あるいはアルミナが刻設されることによって
発光管バルブにクラックが生じることがある。このこと
から近接導体の線径を細くして温度差を少なくすること
も試みられたが、細線化すると強度が弱くなり断線する
ことがある。

【００１１】この細線化すると強度が弱くなるのは、発
光管からの輻射熱により昇温し、しかも導体が真空雰囲
気内にあるため放熱が少ないためで、近接導体は発光管
温度より高い約１３００℃にも昇温すると再結晶化し脆
化して断線することがある。このように点灯時には高温
度となる発光管および近接導体は熱膨張し全長が長く伸
びる現象が起き、発光管および近接導体が同寸で伸縮す
れば問題ないが、当初は発光管に沿い張力をかけて添設
されている金属線は発光管からの熱的影響が加わり伸び
て消灯時には元の寸法より長くなってしまい、点滅が繰
り返えされる毎に徐々に伸びが増してしまっていた。

【００１２】そして、この伸びが進み弛んだ近接導体
が、点灯時この導体より低温度にあるアルミナからなる
発光管に接触あるいは発光管に比べ熱容量的に極めて小
さく冷却のはやい近接導体が消灯直後の未だ高温状態に
ある発光管に接触した場合に、熱衝撃によってアルミナ
からなる発光管バルブにクラックが発生したり、熱せら
れた近接導体が蒸発して長時間経過するうちに発光管の
外表面を黒化させ光束を低下するなどのことがあった。

【００１３】そこで、上記のような不具合の発生の虞を
なくすために、従来は近接導体を、放電開始時は発光管
のバルブに接触あるいは近接させておき、点灯時には発
光管の熱によってバイメタルが変形するのを利用して発
光管のバルブから離すようにする手段が採用されてい
た。

【００１４】しかしながら、このようなバイメタルを用
いた手段では、バイメタルを特別に用意し、円滑に動作
させることができる機構を外管内に封装しなければなら
ず、このため部品点数が多くなると同時に構成が複雑と
なる問題があった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決
する手段として、本発明者らは先に特開平５−８９８４
６号公報に見られるような、発光管に沿う近接導体の両
端部を除くほぼ全面に電気絶縁性の碍管を被せることを
出願した。

【００１６】しかし、この場合近接導体は高温度となる
ため碍管として耐熱性を考慮しアルミナなどからなるセ
ラミックスを用いなければならず、数ｍにも及ぶことの
ある長尺のセラミックス管は高価であるとともにその固
定作業に時間がかかりコストアップの要因ともなってい
た。また、発光管に沿う近接導体のほぼ全面に碍管を被
せることは、碍管が電気絶縁性のため放電を阻害すると
いう要因をなし、始動特性を低下するという虞もあっ
た。

【００１７】この発明が解決しようとする問題点は光化
学反応用など特に長尺の発光管の外表面近くに始動補助
用の近接導体を配設した高圧放電灯においては、昇温に
よって伸びた近接導体が発光管に当接することが多く発
光管に熱衝撃を与えクラックを発生させたり近接導体が
断線することであり、また、始動特性を低下する虞があ
るというこである。

【００１８】本発明は発光管のバルブに近接導体が当接
してバルブが熱衝撃によりひび割れやあるいは破壊した
り、近接導体が断線することを防ぐとともに始動特性の
よい多重管形放電灯および光化学反応装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の多重管形放電灯は、上下端にそれぞれ電極を封装した
セラミックスからなる長尺の発光管と、一端が発光管の
上方側で係止され発光管の外表面に略平行して下方向に
延在し発光管の下方側の電極に電気的に接続された可撓
性の線状近接導体と、発光管の下方側の電極近傍で上記
電極の間を避けた位置に設けられ近接導体を緩挿した孔
を有するガイドと、これら発光管、近接導体およびガイ
ドを収容した外管とを具備し、上記近接導体は上記ガイ
ドよりも下方部分に弛み部を有することを特徴としてい
る。

【００２０】本発明の請求項２に記載の多重管形放電灯
は、近接導体がガイドよりも下方部分に導体伸縮調整装
置を接続していることを特徴としている。

【００２１】本発明の請求項３に記載の多重管形放電灯
は、導体伸縮調整装置が錘であることを特徴としてい
る。

【００２２】本発明の請求項４に記載の多重管形放電灯
は、導体伸縮調整装置が外管内の下方において発光管を
支持する支持棒に固定した中間サポート部材にスライド
自在に支持された錘と、この錘と並設されるとともに発
光管を係止するサポート部材の孔に貫通された電気絶縁
管からなるガイドと、このガイド内を緩挿して上記錘を
介し先端部が上記サポート部材に電気的に接続した近接
導体とを備えていることを特徴としている。

【００２３】本発明の請求項５に記載の多重管形放電灯
は、近接導体が発光管と対面する中間部分において電気
絶縁性のスペーサを配設していることを特徴としてい
る。

【００２４】本発明の請求項６に記載の多重管形放電灯
は、近接導体の先端部が発光管を支持するサポート部材
に電気絶縁体を介して係止されていることを特徴として
いる。 本発明の請求項７に記載の多重管形放電灯は、
近接導体の材質がモリブデン、タングステン、レニウ
ム，タンタルやこれらの合金などの高融点金属であるこ
とを特徴としている。

【００２５】本発明の請求項８に記載の多重管形放電灯
は、近接導体の線径が０．０１〜１ｍｍであることを特
徴としている。

【００２６】本発明の請求項９に記載の多重管形放電灯
は、近接導体の表面が金属酸化膜で覆われていることを
特徴としている。

【００２７】本発明の請求項１０に記載の多重管形放電
灯は、電極を封装した発光管の全長が２５ｃｍ以上であ
ることを特徴としている。

【００２８】本発明の請求項１１に記載の光化学反応装
置は、上記請求項１ないし請求項１１のいずれか一に記
載の多重管形放電灯からなる光源と、この光源を収容す
る反応槽本体とを具備したことを特徴としている。

【００２９】

【作用】近接導体の一端側に弛み部を持たせ、発光管の
点滅による発光管の伸縮に対応して上記近接導体が追従
していくので、発光管に近接導体が接触せず、仮に接触
しても熱容量が小さいので熱衝撃も少なく発光管にクラ
ックの発生がなく、また、近接導体には強い張力がかか
らず断線もない。

【００３０】

【実施例】以下，本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１〜図６は本発明に係る光化学反応用光源とし
て用いられる大出力の可視光放射用の多重管形の高圧金
属蒸気放電灯を示し、図１は一部を切除した概略正面
図、図２は発光管の支持部の正面図、図３は図２の発光
管の上端部近傍の拡大側面図、図４は図２の発光管の下
端部近傍の拡大正面図、図５は図３の上面図、図６は図
１のＡ−Ａ線に沿って横断した部分の断面図である。

【００３１】図中１は硬質ガラスからなる長尺円筒状の
外管で、下端が閉塞されているとともに上端は封止され
ていて、内部には窒素や不活性ガスが封入してある。３
はこの外管１内にサポート部材１１ａ、１１ｂを介し支
持された両端に封止部を有する石英ガラスや硬質ガラス
からなる円筒状の中管である。また、４はこの中管３内
にサポート部材５１ａ、５１ｂを介し支持された発光管
である。

【００３２】上記外管１は封止部１２の外部に一対の給
電ピン１３ａ、１３ｂを、内部にはこの給電ピン１３
ａ、１３ｂに接続した一対の支持体を兼ねた給電体１４
ａ、１４ｂと、この給電体１４ａ、１４ｂの先端部に取
付けられた絶縁碍子１５ａ、１５ｂと、この絶縁碍子１
５ａ、１５ｂに取付けられた金属線からなる案内棒１６
ａ、１６ｂとが設けてある。

【００３３】また、上記中管３の両端部には金属板を折
曲して形成したホルダ１７ａ、１７ｂが嵌合され、中管
３の上端側のホルダ１７ａには２個の中空の摺動管１８
ａ、１８ｂが固定されていて、この摺動管１８ａ、１８
ｂ内には上記の案内棒１６ａ、１６ｂが挿入されてい
る。また、中管３の下端側のホルダ１７ｂには金属板か
らなるＵ字形のばね材１９が十字状に組合わされたサポ
ート部材１１ｂが固定されていて、中管３はこれらサポ
ート部材１１ａ、１１ｂにより外管１内のほぼ中心に軸
支されている。なお、図示していないがホルダ１７ａ、
１７ｂの周囲などサポート部材１１ａ、１１ｂには外管
１内壁に当接するばね体が設けられている。 また、図
中２０ａは中管３の上端側に接続される給電線、２０ｂ
は下端側に接続される給電線で、それぞれの一端は給電
体１４ａ、１４ｂと絶縁碍子１５ａ、１５ｂとの間にナ
ット２１により固定されている。そして、上記の下端側
に接続される給電線２０ｂは大部分が石英ガラスからな
る絶縁管２２で覆われている。（なお、図１では給電線
２０ａ、２０ｂは１本のみ表示してある。） また、中管３は図２に示すように両端部にステム３１
ａ、３１ｂが封止られていて、このステム３１ａ、３１
ｂにバンド３２ａ、３２ｂで固定された金属線からなる
支持棒３３ａ、３３ｂの先端に発光管４を抱持したサポ
ート部材５１ａ、５１ｂが取付けられているとともにス
テム３１ａ、３１ｂからは上記給電線２０ａ、２０ｂに
接続したリード線３５ａ、３５ｂが延在されサポート部
材５１ａ、５１ｂに接続している。

【００３４】図２中３６、３６、…は中管３の内壁に弾
接するよう金属板で形成されたばね体を有する中間サポ
ート部材で支持棒３３ａ、３３ｂの複数箇所に所定の間
隔を隔てて固定されている。また、３７、３７、…はリ
ード線３５ａ、３５ｂに取着されたゲッタで中管３内を
高真空に保持している。また、この中間サポート部材３
６の位置する部分は図６に示すように、２枚の金属製円
盤２６（内１枚は見えない。）が支柱２７、２７、…で
固定されていて，この支柱２７、２７に先端部を湾曲２
８させるなどして弾性を付与したばね体３８、３８が設
けてある。また、２９は給電線２０ｂの案内兼支持用の
切込みである。

【００３５】また、上記発光管４は図３および図４に要
部を示すようにアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）などからなる透
光性バルブ４１の両端部をニオブ製のエンドキャップ４
２で気密に閉塞してある。４３はこのエンドキャップ４
２に気密に接合された排気管を兼ねる細管で、内部には
それぞれ電極４４ａ、４４ｂの軸４５ａ、４５ｂが固定
されている。また、この発光管４内には所定量のナトリ
ウムと水銀および始動補助用にキセノンガスが封入され
ている。

【００３６】この発光管４は金属板から型抜きしたサポ
ート部材５１ａ、５１ｂにより支持される。このサポー
ト部材５１ａ、５１ｂは周囲にフランジ部５２を有する
半円状の一対のカバー体５３、５３を端縁部５４、５４
において溶接５５、５５、…して形成した円筒状のホル
ダ５６ａ、５６ｂと、中央に凹部５８、５８を有する一
対のコ字形の挾持部材５７、５７と、上記フランジ部５
２を切り起こすかまたは別体のＬ字形を取付けることに
よって形成した係止片５９、５９と、この係止片５９、
５９に取付けられたバンド６０、６０とからなる。

【００３７】そして、発光管４の細管４３が一対の挾持
部材５７、５７の凹部５８、５８内にある状態で溶接６
１され、この挾持部材５７、５７の端部は上記カバー体
５３、５３の端縁部５４、５４において溶接５５、５
５、…されている。また、発光管４のバルブ４１の端部
には耐熱性のアルミナウール６９などを介して上記のバ
ンド６０、６０が巻装され、バンド６０、６０の端縁部
６３、６３をねじ６２、６２止めすることによって固定
している。

【００３８】また、上記上方側サポート部材５１ａのカ
バー体５３のフランジ部５２には２個の中空の摺動管６
４、６４が固定されていて、この摺動管６４、６４内に
は上記上方側のステム３１ａに支持された案内棒３３
ａ、３３ａの先端が挿入され、また、上記下方側サポー
ト部材５１ｂは上記下方側のステム３１ｂに支持された
支持棒３３ｂ、３３ｂの先端に固定されていて、発光管
４は中管３内のほぼ中心に軸支されている。なお、図示
していないがホルダ５６、５６の周囲などサポート部材
５１ａ、５１ｂには中管３内壁に当接するばね体が設け
られている。

【００３９】また、上記の上方側サポート部材５１ａの
バンド６０、６０間にはセラミックスからなる長方形板
状の電気絶縁体７１が介挿されねじ６２、６２を締付け
ることによって取付けられている。また、下方側サポー
ト部材５１ｂのバンド６０あるいはフランジ部５２ここ
ではバンド６０に透孔７６が形成されたセラミックスな
どの電気絶縁体で形成されたガイド７５が取付けられて
いる。

【００４０】そして、上方側の電極４４ａに近い電気絶
縁体７１の部分には透孔７２が形成され高融点金属たと
えばモリブデン線、タングステン線、レニウム線、タン
タル線やタングステン・レニウムなどの合金線などから
なる可撓性の近接導体７の一端が取付けられている。こ
の近接導体７はバルブ４１の外表面近くを発光管４に沿
って略平行して延在垂下され、下方側サポート部材５１
ｂのバンド６０に取付けられたガイド７５の透孔７６内
を案内緩挿されて、その下端は下方側サポート部材５１
ｂのコ字形の挾持部材５７に弛み部７３を有する状態で
溶接７４やねじ止めにより接続されている。すなわち、
この近接導体７は電極４４ａ、４４ｂ間を避けた発光管
４の下方側の位置において弛み部７３を有するとともに
下方側の電極４４ｂと電気的に接続されている。

【００４１】なお、図中６５は給電線３５ａ、３５ｂを
挾持部材５７に接続固定しているねじである。また、上
記において上方側の円筒状のホルダ５６ａが下方側の円
筒状のホルダ５６ｂより縦寸法が長いのは、発光管４の
上方側管端部の保温を行うためで、上下のホルダ５６
ａ、５６ｂは同寸法であってもよい。

【００４２】このような構成の放電灯Ｌはたとえば図７
にその一部を示す光化学反応装置に組込まれ使用され
る。図７においてＣは光化学反応槽本体で、放電灯Ｌは
封止部１２側を上にした状態で、すなわち、垂直状態で
反応槽本体Ｃの反応液Ｃ１内に浸漬されている。図中Ｃ
２はパッキングである。

【００４３】つぎに、この光化学反応装置における作用
について説明する。

【００４４】図示しない点灯装置から給電ピン１３ａ、
１３ｂに電圧を印加すると、上方の電極４４ａには給電
ピン１３ａ−給電体１４ａ−給電線２０ａ−中管３のリ
ード線３５ａ−サポート部材５１ａの挾持部材５７−発
光管４の細管４３−電極軸４５ａ−電極４４ａへ、ま
た、下方の電極４４には給電ピン１３ｂ−給電体１４ｂ
−給電線２０ｂ−中管３のリード線３５ｂ−サポート部
材５１ｂの挾持部材５７−発光管４の細管４３−電極軸
４５ｂ−電極４４ｂおよびサポート部材５１ｂの挾持部
材５７−近接導体７−先端部へと通電される。

【００４５】この通電によって放電は，まず導体間隔が
最も接近している電極４４ａと近接導体７の先端部との
間に生起し、この近接導体７と同電位の電極４４ｂへと
移行していき、最終的には発光管４内の電極４４ａと電
極４４ｂとの間で継続され、所定波長の発光が行なわ
れ、反応液Ｃ１に光を照射して光化学反応を起こさせる
ことができる。

【００４６】このような放電灯Ｌは点灯中放電熱によっ
て発光管４が高温度になり、中管３および外管１内の部
材、すなわち発光管４を含むサポート部材１１ａ、１１
ｂ、５１ａ、５１ｂや近接導体７などが高温度になり熱
膨張する。

【００４７】この熱膨張や消灯時の収縮に対して、発光
管４はサポート部材５１ａのホルダ５６ａ上に設けた中
空の摺動管６４、６４が中管３のステム３１ａに支持さ
れた案内棒３３ａ、３３ａ上を滑動することによってこ
の伸縮を吸収できる。また、中管３はサポート部材１１
ａ、１１ａのホルダ１７ａ上に設けた中空の摺動管１８
ａ、１８ｂが案内棒１６ａ、１６ｂ上を滑動することに
よってこの伸縮を吸収できる。さらに、サポート部材１
１ａ、１１ｂ、５１ａ、５１ｂなどはばね体３８、３
８、…が管内壁に弾性的に当接しているだけであるの
で、管軸方向および径方向の伸縮を摺動により容易に移
動できる。

【００４８】そして、発光管４が熱膨脹により伸長して
も可撓性の近接導体７は下方側サポート部材５１ｂの下
方に弛み部７３が形成してあるので、長くなった発光管
４に追従して繰出すようにしていくことができ、また、
発光管４の下方側において電気絶縁体からなるガイド７
５によってバルブ４１から隔離され発光管４のバルブ４
１に接触することもなく、また、近接導体７に負荷がか
からないので破断の発生もない。

【００４９】つぎに、本発明を５０ＫＷの高圧ナトリウ
ムランプに適用した具体例を説明する。外観構造は図示
実施例とほぼ同形の放電灯Ｌで、発光管４は長さ約１７
５ｃｍ（発光長約１６２ｃｍ）、外径約５ｃｍのアルミ
ナ（熱膨脹率約８．０×１０^-6 ｃｍ／ｃｍ／℃）から
なるバルブ４１を用い内部にはナトリウムおよび水銀と
キセノンガスとが封入してある。また、内管３は長さ約
２３０ｃｍ、外径約８ｃｍの石英ガラスからなり、内部
は真空にしてある。さらに、外管１は長さ約２９０ｃｍ
で外径約１３ｃｍの硬質ガラスからなり、内部に窒素が
封入してある。この発光管４のバルブ４１の外表面近傍
には、発光管４に沿って直径が約０．１５ｍｍ、長さが
約１８０ｃｍでうち弛み部７３の長さが約２ｃｍの可撓
性のモリブデン線（熱膨脹率約６．０×１０ ^-6 ｃｍ／
ｃｍ／℃）からなる近接導体７を添設した。

【００５０】このランプＬを点灯し、点灯中および消灯
後における近接導体７の弛みによる発光管４バルブ４１
への接触を調査したが、接触したランプＬはなく、した
がって熱的衝撃による発光管４バルブ４１のクラックな
どの発生は皆無であった。また、始動電圧も約４ＫＶと
従来の約半分にすることができ点灯装置が安価になると
ともに安全性も増すことができた。

【００５１】このランプＬを点灯し安定した後の発光管
４長さは約１７７ｃｍ（約１．１％伸長）となったが、
近接導体７の長さは約１８１ｃｍでそのうち弛み部７３
は約１ｃｍで発光管バルブ４の伸長に対して約１ｃｍの
余裕があり、近接導体７に加わる張力は自重だけで発光
管バルブ４の伸長による影響はなかった。

【００５２】また、図８および図９は本発明の他の実施
例を示し、図中図１〜図６と同一部分には同一の符号を
付してその説明は省略する。図示のものは発光管４の点
滅にしたがい近接導体７が伸縮するのを吸収する導体伸
縮調整装置８を設けたものである。

【００５３】すなわち、図８の導体伸縮調整装置８は近
接導体７の弛み部７３をなし、中管３内の下方において
支持棒３３ｂに固定した発光管４下方側の中間サポート
部材３６に当板８１を介してスライド自在に保持させた
丸棒状や角棒状をなす錘８２と、この錘８２と並設して
保持部材８３に抱持されるとともに発光管４を係止する
下方側サポート部材５１ｂのフランジ部５２の孔に貫通
して支持されたたとえばアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）からな
るセラミックス管などの電気絶縁性をなすガイド８５と
を備え、近接導体７はこのガイド８５の透孔８６内を緩
挿して上記錘８２または保持部材８３に溶接や挾圧して
固定されているとともに先端部が上記サポート部材５１
ｂの挾持部材５７に弛み部７３を介し電気的に接続して
いる。

【００５４】このように近接導体７は電極４４ａ、４４
ｂ間を避けた発光管４の下方側の位置において弛み部７
３を有する構成とすることによって、発光管４を点灯し
てバルブ４１が加熱されて伸長してきても、発光管４の
バルブ４１と予め所定の間隙をもって離れ配設された近
接導体７は発光管４のバルブ４１ほど伸長しない。この
ため、このバルブ４１よりも伸長しない近接導体７には
引張り応力が加わるが、近接導体７は中間サポート部材
３６にスライド自在に保持された錘８２または保持部材
８３に固定されているので、バルブ４１の伸長分をこの
錘８２が上方にスライドすることにより補うことができ
る。

【００５５】また、発光管４を消灯してバルブ４１と近
接導体７とが縮小してくると、錘８２がスライドして元
の位置に戻る。また、この伸縮に対し近接導体７は錘８
２が常時下方に負荷を加えて引張っている状態なので、
バルブ４１の表面と対面する箇所では弛まず、バルブ４
１の表面と接触することがない。

【００５６】この構成の調整装置８において、上記近接
導体７を挿通するガイド８５は近接導体７の案内導出お
よび近接導体７とサポート部材５１ｂとの間で生起する
異常放電の防止をなすが保持部材８３に抱持されたもの
に限らず、サポート部材５１ｂのフランジ部５２側に固
定されていてもよい。また、ストッパー８９は放電灯Ｌ
運搬時などに錘８２が上方に抜け出ない役目をなすもの
である。

【００５７】また、図９の実施例のものは発光管４の上
方側の近接導体７の支持構成は図８のものと変わりはな
く、近接導体７は発光管４バルブ４１の外表面近傍に沿
って平行垂下し下方側の電極４４ｂの近くに案内され、
終端はこのバルブ４１の下方側のサポート部材５１のフ
ランジ部５２に設けた導体伸縮調整装置８に接続されて
いる。

【００５８】この導体伸縮調整装置８は、下方側のフラ
ンジ部５２にセラミックスなどからなるガイド８５が嵌
合固定され、このガイド８５は上方側の孔８７径は小径
で、内方８６は大径となっている。そして、このガイド
８５の内部８６に位置する近接導体７部分には錘８２が
吊り下げられていて、ガイド８５下端から導出した部分
において弛み部７３が形成されている。

【００５９】この構成の放電灯Ｌも垂直に取付けて使用
されるが、始動は上記の実施例と変わりなく行われる。
そして、点灯経過とともに発光管４のバルブ４１が伸長
してきても、近接導体７は錘８２のある部分がガイド８
５の内部８６においてスライドして上昇するが、導体７
には錘８２が吊り下げられているので下方に張っぱられ
た状態であり、近接導体７と発光管４のバルブ４１とは
常時一定の間隔を隔てておくことができる。なお、錘８
２はガイド８５の内部８６においてスライドし、近接導
体７が放電灯Ｌの運搬時など横にしても上方孔８７を錘
８２より小径としてあるので抜け出ることはない。

【００６０】したがって、近接導体７は発光管４の点滅
により熱的影響を受けて、発光管４とともに伸び縮みす
るが、この伸縮はガイド８５下方の弛み部７３が吸収す
る。なお、上記の錘８２を用いる場合、高温雰囲気であ
るので近接導体７に過剰の重力を掛けると伸長したり金
属疲労が早まるので好ましくなく、上述具体例の５０Ｋ
Ｗの高圧ナトリウムランプの場合で約３５ｇｒの錘８２
で十分であった。

【００６１】また、図１０および図１１は本発明の他の
実施例を示し、図中図１〜図６ならびに図８、図９と同
一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

【００６２】この実施例のものは発光管４の点滅により
近接導体７がバルブ４１に直接接触するのを防ぐためな
されたもので、発光管４のバルブ４１と並行して配設さ
れた近接導体７の中間部分にバルブ４１と同質のセラミ
ックスからなるディスク状のスペーサ９、…を取付けて
ある。このスペーサ９の取付けはたとえば図１１に拡大
して示すように、スペーサ９の中心およびこの中心より
離れた位置に透孔９１、９２を穿設し、中心の透孔９１
に通した導体７線を透孔９２に通し再び中心の透孔９１
に通し巻き付けた状態で係止させてある。

【００６３】このように近接導体７の中間部分にスペー
サ９、…を取付けた放電灯Ｌは、発光管４のバルブ４１
に沿って配設された近接導体７が弛んだときにスペーサ
９部がバルブ１の表面と接触して、近接導体７がバルブ
４１の表面と直接に接触することを防ぐことができ、バ
ルブ４１に熱衝撃を与えることが少なくなり、バルブ４
１の破損を低減できる。

【００６４】このスペーサ９は放電灯Ｌを垂直点灯して
使用するときには錘となってバルブ４１に沿った部分の
近接導体７に弛みを生じさせない作用もあり、配設個数
は使用状態にもよるが本発明者等の実験では３０〜６０
ｃｍの間隔で設けてあればよかった。また、スペーサ９
の形状はディスク状に限らず星状など外周に凹凸を形成
して接触面積を小さくしたもの、体積的には小さい方が
熱的や光線遮蔽の点から好ましい。また、取付け手段や
材質は問わないが材質は発光管４のバルブ４１材質と同
じものの方が、昇温時など温度差が少ないので熱的な衝
撃も低下し好ましい。また、スペーサ９の配設はバルブ
４１と接触していても非接触状態であってもよく、スペ
ーサ９をバルブ４１の表面に固定してあっても差支えな
い。

【００６５】また、本発明は近接導体７に、このスペー
サ９を設けさらにその端部に上述したような弛み部をな
す導体伸縮調整装置８を併せ設けても差支えない。

【００６６】また、本発明者等は上記の他、近接導体の
昇温を抑える手段について検討した。この昇温は、点灯
時に近接導体が発光管から熱輻射を受けることに起因す
るもので、近接導体の温度を下げれば断線を防ぐことが
できる。

【００６７】これは、たとえばモリブデン線からなる近
接導体の表面にアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、チタニア（Ｔ
ｉＯ₂ ）、ジルコニア（ＺｒＯ₂ ）やシリカ（Ｓｉ
Ｏ₂ ）などの光反射率の高い金属酸化物の被膜を形成す
る。放電灯の点灯時に近接導体は発光管から熱輻射を受
けるが、その表面には金属酸化物の被膜が形成してある
ので反射して、近接導体自体の温度上昇を低減でき、再
結晶化による脆性破断を防止できる。

【００６８】このように本発明は垂直点灯される高圧放
電灯において点滅時の熱的影響によりその伸縮差が大き
い、特に長尺な発光管を有するものに好適するもので、
発光管長さが２５ｃｍ以上のものに効果が大であった。

【００６９】なお，本発明は上記実施例に限定されな
い。たとえば、実施例では三重管について述べたが、三
重管に限らず多用されている二重管形方式の放電灯にも
適用できる。また、二重管形方式の放電灯の場合には上
記内管を外管と読み替えて適用できるものである。

【００７０】また、放電灯は高圧ナトリウムランプに限
らず、水銀を封入した水銀灯や水銀とハロゲン化物を封
入したメタルハライドランプなどであってもよく、放射
光も可視光放射用に限らず紫外線放射用あるいは可視光
と紫外線放射用の放電灯であってもよい。

【００７１】また、発光管を形成するバルブ材質はアル
ミナに限らず他の材質の透光性セラミックスであっても
よく、外管や中管を形成するバルブ材質も実施例のもの
に限らず他のガラス材質であってもよい。

【００７２】さらに、近接導体の構造や材質は実施例に
限るものではなく、一部の形状や材質を変えてもよい。

【００７３】さらにまた、発光管などを支持するサポー
ト部材の構造や材質は実施例に限るものではなく、金属
部材の材質は耐熱性、耐蝕性などを考慮してニオブ、ス
テンレスやニッケルなどを適宜選べばよい。

【００７４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、発
光管バルブが熱膨脹により伸長あるいは収縮しても近接
導体が追従していくことができ、近接導体が発光管バル
ブに接触して発生する熱的衝撃によるクラックが起きな
いとか近接導体が破断するようなことがない。また、も
ちろん始動電圧も低圧化できて点灯装置が安価になると
ともに安全性を増すこともできた。

【００７５】また、発光管バルブの下方側にガイドまた
は発光管バルブ両端の電極間に対向する外方にスペーサ
を設けた、簡単な構成で近接導体を半強制的にほぼ真直
させて、近接導体をバルブの表面に接触しないようにで
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の放電灯を示す、一部切欠正面図
である。

【図２】発光管の支持部を示す正面図である。

【図３】図２の発光管の上端部近傍を示す拡大側面図で
ある。

【図４】図２の発光管の下端部近傍を示す拡大正面図で
ある。

【図５】図３の上面図である。

【図６】図１のＡ−Ａ線に沿って横断した部分の断面図
である。

【図７】本発明の光化学反応装置の一部を示す断面正面
図である。

【図８】本発明の他の実施例の発光管下端部近傍を示す
正面図である。

【図９】本発明の他の実施例の発光管を示す一部切欠正
面図である。

【図１０】本発明の他の実施例の発光管を示す正面図で
ある。

【図１１】図１０のスペーサを示す拡大斜視図である。

【符号の説明】

Ｌ：放電灯 １：外管 ３６：中間サポート部材 ４：発光管 ４１：バルブ ４４ａ、４４ｂ：電極 ５１ａ、５１ｂ：サポート部材 ７：近接導体 ７１：電気絶縁体 ７３：弛み部 ７５、８５：ガイド ８：導体伸縮調整装置（弛み部） ８２：錘 ９：スペーサ Ｃ：光化学反応槽本体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 博基 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック 株式会社内 (72)発明者 米沢 昭弘 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック 株式会社内 (72)発明者 伊藤 彰 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック 株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下端にそれぞれ電極を封装したセラミ
   ックスからなる長尺の発光管と、一端が発光管の上方側
   で係止され発光管の外表面に略平行して下方向に延在し
   発光管の下方側の電極に電気的に接続された可撓性の線
   状近接導体と、発光管の下方側の電極近傍で上記電極の
   間を避けた位置に設けられ近接導体を緩挿した孔を有す
   るガイドと、これら発光管、近接導体およびガイドを収
   容した外管とを具備し、上記近接導体は上記ガイドより
   も下方部分に弛み部を有することを特徴とする多重管形
   放電灯。
2. 【請求項２】 上記近接導体は上記ガイドよりも下方部
   分に導体伸縮調整装置を接続していることを特徴とする
   多重管形放電灯。
3. 【請求項３】 上記導体伸縮調整装置が錘であることを
   特徴とする請求項２に記載の多重管形放電灯。
4. 【請求項４】 上記導体伸縮調整装置は、外管内の下方
   において発光管を支持する支持棒に固定した中間サポー
   ト部材にスライド自在に支持された錘と、この錘と並設
   されるとともに発光管を係止するサポート部材の孔に貫
   通された電気絶縁管からなるガイドと、このガイド内を
   緩挿して上記錘を介し先端部が上記サポート部材に電気
   的に接続した近接導体とを備えていることを特徴とする
   請求項３に記載の多重管形放電灯。
5. 【請求項５】 上記近接導体は発光管と対面する中間部
   分において電気絶縁性のスペーサが配設されていること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の多重管形
   放電灯。
6. 【請求項６】 上記近接導体はその先端部が発光管を支
   持するサポート部材に電気絶縁体を介して係止されてい
   ることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか
   一に記載の多重管形放電灯。
7. 【請求項７】 上記近接導体の材質がモリブデン、タン
   グステン、レニウム，タンタルやこれらの合金などの高
   融点金属であることを特徴とする請求項１ないし請求項
   ５のいずれか一に記載の多重管形放電灯。
8. 【請求項８】 上記近接導体の線径が０．０１〜１ｍｍ
   であることを特徴とする請求項７に記載の多重管形放電
   灯。
9. 【請求項９】 上記近接導体の表面が金属酸化膜で覆わ
   れていることを特徴とする請求項７に記載の多重管形放
   電灯。
10. 【請求項１０】 電極を封装した発光管の全長が２５ｃ
    ｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項９
    のいずれか一に記載の多重管形放電灯。
11. 【請求項１１】 上記請求項１ないし請求項１０のいず
    れか一に記載の多重管形放電灯からなる光源と、この光
    源を収容する反応槽本体とを具備したことを特徴とする
    光化学反応装置。