JPH09259822A

JPH09259822A - 多重管形放電灯および放電灯点灯装置ならびに光化学反応装置

Info

Publication number: JPH09259822A
Application number: JP6970696A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Suzuki; 克彦鈴木; Tsugio Yashiro; 次男八城; Hiromoto Sasaki; 博基佐々木; Akihiro Yonezawa; 昭弘米沢
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp; Toray Industries Inc
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp; Toray Industries Inc
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 1997-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】構造が簡単で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。【解決手段】上下端にそれぞれ電極４４ａ、４４ｂを
封装したセラミックスバルブ４１を有する長尺の発光管
４と、発光管４上下の電極４４ａ、４４ｂに接続された
給電部材１４、２０、３５、５１と、発光管４の外側に
この発光管４と離間して設けられ一端が発光管４の上方
側で係止され発光管軸に対し傾斜して下方向に延在し発
光管４の下方側の電極４４ｂに電気的に接続された可撓
性の線状近接導体７と、これら発光管４、給電部材１
４、２０、３５、５１および近接導体７を収容するとと
もに一端に給電部１３を設けてなる外囲管１とを備えた
多重管形放電灯Ｌおよび放電灯点灯装置ならびに光化学
反応装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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囲管が
必要とされ、外囲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、上記発光管を外囲管内に収容した多
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囲管内に収容
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囲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、外囲管の長さが数十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囲管の一端封止部に
複数の給電端子を突設し、この外囲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囲
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
に上記外囲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囲管の軸線位置
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。（たとえば特開昭６３−１３６４５８号公報に記載
あり。）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
ができる機構を外囲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。

【００１４】そこで、本発明者らは特開平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。

【００１５】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。

【００１６】

【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、本発明者らは発光管点滅による発光管
の伸縮に対応して近接導体の伸縮ができる導体伸縮調整
装置を出願（特願平６−２９１１００号）した。

【００１７】この導体伸縮調整装置を付設した放電灯
は、発光管に沿う部分においての近接導体の接触は防げ
るようになったが、装置の設計が難しく、また、装置付
設の構成が複雑になるとともにスペースをも要し、さら
に、放電灯輸送時に破損し易いなどのことが散見され
る。

【００１８】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
るということである。

【００１９】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構造簡単で
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。

【００２０】

【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
セラミックスバルブを有する長尺の発光管と、発光管上
下の電極に接続された給電部材と、発光管の外側にこの
発光管のバルブと離間して設けられ、一端が発光管の一
方の端部側で係止され発光管軸に対し傾斜して延在し発
光管の他方の端部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、これら発光管、給電部材および近接
導体を収容するとともに一端に給電部を設けてなる外囲
管とを具備したことを特徴としている。

【００２１】端部を除く部分が発光管バルブから離れる
よう配設された近接導体は、発光管点灯時の昇温による
熱膨張で伸長しても発光管バルブに接触することがな
く、熱衝撃によって発光管バルブにクラックなどが発生
することを防止できる。また、近接導体の一端が係止さ
れる部位が発光管の上方側である場合は、他端が発光管
の下方側で発光管の他方の端部側の電極に電気的に接続
され、逆に近接導体の一端が係止される部位が発光管の
下方側である場合は、他端が発光管の上方側で発光管の
他方の端部側の電極に電気的に接続され、本発明ではい
ずれを選択しても同様な作用を奏する。

【００２２】なお、本発明でいう給電部材とは、電極に
給電するための中管や外周管内に配設された給電体、給
電線やリード線などを総称していう。

【００２３】本発明の請求項２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バル
ブを有する長尺の発光管と、発光管の上下端部にそれぞ
れ設けられたサポート部材と、発光管上下の電極に接続
された給電部材と、先端が発光管の一方の端部側のサポ
ート部材に電気的に絶縁して係止され、発光管のバルブ
と離間するとともに発光管軸に対し傾斜して延在し、他
方の端部側のサポート部材を介し発光管の他方の端部側
の電極に電気的に接続された可撓性の線状近接導体と、
これら発光管、給電部材および近接導体を収容するとと
もに一端に給電部を設けてなる外囲管とを具備したこと
を特徴としている。

【００２４】近接導体を発光管の支持と給電をなす上下
のサポート部材間に張架することにより、上記請求項１
に記載と同様な作用を奏する。

【００２５】本発明の請求項３に記載の多重管形放電灯
は、上記発光管が中管を介して外囲管内に収容されてい
ることを特徴としている。

【００２６】発光管を少なくとも一重の中管を用いたも
のにおいて、上記請求項１および請求項２に記載と同様
な作用を奏する。なお、本発明でいう中管も発光管を封
装した外囲管の範疇に入るものである。

【００２７】本発明の請求項４に記載の多重管形放電灯
は、発光管の一方の端部側のサポート部材に係止された
上記近接導体は、この係止部からの垂直延長部を外し、
かつ、発光管バルブの外表面に接触しない範囲内におい
て発光管の他方の端部側のサポート部材と当接している
ことを特徴としている。

【００２８】垂直に垂下させた線体が熱膨張した場合は
どの方向に弛むか分からず、発光管に近接している導体
の弛み部が発光管バルブに接触することがある。しか
し、線体を傾斜させて張架しておけば弛み部は重力によ
り張架方向の下方に向け起きるので、弛み部が発光管バ
ルブに接触することを防ぐことができる。

【００２９】なお、この傾斜の最大範囲は発光管上下の
近接導体の係止点を結ぶ仮想直線が発光管のバルブ表面
に接しない部分であればよく、最小範囲は上下係止点の
距離や導体の材質にもよるが近接導体の弛み量を勘案す
ると約０．５度以上あればよかった。

【００３０】本発明の請求項５に記載の多重管形放電灯
は、発光管の一方の端部側のサポート部材に係止された
上記近接導体は、中間部が中管または外囲管の内壁部分
に設けられた係止部材に係止されていることを特徴とし
ている。

【００３１】近接導体の中間部を中管または外囲管の内
壁部に設けたアンカに強制的に係止させることによっ
て、導体が発光管バルブに接触することを防ぐことがで
きる。なお、アンカの付設数は近接導体の長さに応じ適
宜数設ければよい。

【００３２】本発明の請求項６に記載の多重管形放電灯
は、上記係止部材が、アンカを形成したボタンステムを
中管または外囲管の側壁に封着してなることを特徴とし
ている。

【００３３】中管または外囲管の側壁に設けた開口部に
アンカを形成したボタンステムを封着することによって
容易にアンカを設けることができる。

【００３４】本発明の請求項７に記載の多重管形放電灯
は、上記近接導体が、中管の外壁部分に巻回して設けら
れていることを特徴としている。

【００３５】発光管バルブより温度上昇の低い中管の外
側面部分に近接導体を設けたので、近接導体の熱膨張が
少なく弛みが低減できるとともに中管表面に傷を付ける
ことがなくなった。

【００３６】本発明の請求項８に記載の多重管形放電灯
は、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している。

【００３７】耐熱性、耐蝕性および引張り強度が高く、
遮光性を考慮し細径化しても断線などの虞が少ない。

【００３８】本発明の請求項９に記載の多重管形放電灯
は、上記近接導体の線径が、０．０１〜１ｍｍであるこ
とを特徴としている。

【００３９】上記請求項８に記載と同様な作用を奏す
る。

【００４０】本発明の請求項１０に記載の多重管形放電
灯は、上記近接導体の表面が、金属酸化膜で覆われてい
ることを特徴としている。

【００４１】近接導体の昇温を抑えるためで、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（Ａｌ
₂Ｏ₃）、チタニア（ＴｉＯ₂）、ジルコニア（ＺｒＯ
₂）やシリカ（ＳｉＯ₂）などの光反射率の高い金属酸
化物の被膜を形成する。そして、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ぎ、近
接導体の断線を防止できる。

【００４２】本発明の請求項１１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。

【００４３】垂直点灯される点滅時の熱的影響による伸
縮差が大きい、特に長尺な発光管を有する放電灯におい
て上記上記請求項１ないし請求項１０に記載と同様な作
用を奏する。

【００４４】本発明の請求項１２に記載の放電灯点灯装
置は、点灯回路と、この点灯回路の出力側に接続された
上記請求項１ないし請求項１１のいずれか一に記載の多
重管形放電灯とを具備したことを特徴としている。

【００４５】通常の点灯回路装置を利用して容易にしか
も低電圧で点灯させることができる。本発明の請求項
１３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、上記請求項１２に記載の放電灯点灯装置と、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。

【００４６】光化学反応装置として、上記請求項１ない
し請求項１２に記載された作用を奏する光源と放電灯点
灯装置とを備えているので、放電灯に起因する事故が少
なく所定の化学反応を得ることができる。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下，本発明の第一の実施の形態
を図面を参照して説明する。図１ないし図６は本発明に
係る光化学反応用などの光源として垂直点灯で用いられ
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Ｌ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。

【００４８】図中１は硬質ガラスからなる長尺円筒状の
外囲管で、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はこの外囲管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。

【００４９】上記外囲管１は封止部１２の外部に給電部
となる一対の給電ピン１３ａ、１３ｂを、内部にはこの
給電ピン１３ａ、１３ｂに接続した一対の支持体を兼ね
た給電体１４ａ、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１５ａ、１５ｂに取付けられた金属線からな
る案内棒１６ａ、１６ｂとが設けてある。

【００５０】また、上記サポート部材１１ａ、１１ｂ
は、（図６に下方側を示す。）中管３の両端部に嵌合さ
れた金属板をリング状に折曲して形成したホルダ１７
ａ、１７ｂと、この両ホルダ１７ａ、１７ｂの側面に設
けられた金属板を屈曲するなどして弾性が付与されたば
ね体２６、２６、…と、下端側のホルダ１７ｂに設けら
れた金属板からなるＵ字形のばね体２７を十字状に組合
わせたものから構成されている。そして、サポート部材
１１ａ、１１ｂは、側面に設けられたばね体２６、２
６、…および下方側のＵ字形のばね体２７とが、外囲管
１内壁に当接することによって、中管３を外囲管１のほ
ぼ同心軸上に支持している。また、この中管３の上端側
のホルダ１７ａには２個の中空の摺動管１８ａ、１８ｂ
が固定されていて、この摺動管１８ａ、１８ｂ内には上
記の案内棒１６ａ、１６ｂが挿入されている。

【００５１】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１５
ａ、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。ま
た、中管３は図２に示すように両端部にステム３１ａ、
３１ｂが封止られていて、このステム３１ａ、３１ｂ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５
１ａ、５１ｂに接続している。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、３
７、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。

【００５２】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（Ａｌ₂Ｏ₃）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。

【００５３】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カバ
ー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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】また、上記の上方側サポート部材５１ａの
バンド６０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、この上方側サポート部
材５１ａに取付けられた電気絶縁体７１の直下ではない
部分の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。

【００５７】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の先端部７３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の軸に対して斜行して延在垂下され、下方側サポート
部材５１ｂ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５１ｂのコ字形の挾持部材５７に溶接やねじ止めに
より接続されている。すなわち、上方側サポート部材５
１ａの電気絶縁体７１と下方側サポート部材５１ｂのガ
イド７５の透孔７６とが発光管４の対して平行な箇所に
設けてないので、この間に張架される近接導体７は斜め
に張られ下方側の電極４４ｂと電気的に接続されてい
る。なお、このときガイド７５の透孔７６下方側に延在
する近接導体７４には少々弛みがあってもよい。

【００５８】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カバー５６ａが下方側の円
筒状のカバー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、上下のカバー５６
ａ、５６ｂは同寸法であってもよい。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】上記放電灯Ｌはたとえば図８に示すよう
な、点灯装置Ｅが昇圧トランスと安定器などを有する点
灯回路の出力側Ｅ１に接続され点灯される。すなわち、
点灯装置Ｅを介し給電ピン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５
７−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７３へと通電される。

【００６２】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７３
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。

【００６３】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および外囲管１内の
部材、すなわち発光管４を含むサポート部材１１ａ、１
１ｂ、５１ａ、５１ｂや近接導体７などが高温度になり
熱膨張する。

【００６４】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のカバー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。

【００６５】そして、発光管４が熱膨張により伸長して
も、上方の電気絶縁体７１と下方側の電気絶縁体からな
るガイド７５との間に傾斜させて張架してある可撓性の
近接導体７に起きる弛みは、重力により張架間において
上下からみてほぼ一直線状で下方に向け起きるので、弛
み部が発光管４のバルブ４１の外表面に接触することが
なく、熱衝撃によってバルブ４１にクラックを生じさせ
ることもない。また、近接導体７に過大な重量負荷もか
からないので破断の発生もない。

【００６６】なお、この傾斜の最大範囲は発光管の上下
の係止点を結ぶ仮想直線が発光管４のバルブ４１表面に
接しない部分であればよく、最小範囲は上下係止点７
３、７６間の距離や導体７の材質、径にもよるが線状近
接導体７の弛み量を勘案すると約０．５度以上あればよ
かった。

【００６７】また、図９ないし図１１は本発明の第２の
実施の形態を示し、図中図１ないし図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９は中管と
中管内に封装された発光管とを示す正面図、図１０
（ａ）は中管の管壁に係止部を封着する前の状態の要部
の側面図、図１０（ｂ）は係止部を封着した後の状態の
要部の側面図、図１１は他の実施の形態の係止部の側面
図である。この第２の実施の形態のものは、発光管４に
沿わす線状近接導体７の係止を中管３で行うようにした
ものである。

【００６８】すなわち、図９において８は中管３のほぼ
中央部の管壁に設けられた係止部材であって、発光管４
の上方のサポート部材５１ａに先端が絶縁係止された線
状近接導体７が係止部材８に形成された透孔８３を通り
下方のサポート部材５１ｂへと係止接続しているもの
で、近接導体７を発光管４側から中管３側へと傾斜して
支持している。このように、近接導体７を発光管４側か
ら強制的に離すような構成とすれば、近接導体７は絶対
に発光管４のバルブ４１と接触することがなく、また、
中間部に係止部材８があることは近接導体７の長さが短
くなり弛みも小さいとともに弛んだとしても第１の実施
の形態と同様に発光管４のバルブ４１側へは寄らない。
この係止部材８は１箇所に限らず、発光管４が長尺のも
のでは複数箇所設けてもよい。

【００６９】また、この係止部材８の形成は、図１０
（ａ）、（ｂ）に示すようにして行なわれる。この係止
部材８は中管３と同種材質のガラスでほぼ円盤状に成形
されたボタンステム８１とこのステム８１から植立した
アーム８２の先端に形成されたアンカを構成する中央部
に透孔８３を有するリング状部８４とからなる。一方、
中管３壁面の係止部材８の配設予定箇所には予め開口部
３８が形成してある。そして、図１０（ａ）に示すよう
に上記係止部材８を中管３の開口部３８に臨ませて、リ
ング状部８４側を中管３内に入れ開口部３８にボタンス
テム８１を当接させる。そして、ボタンステム８１の周
縁部および開口部３８をバーナで加熱し当接部を溶融し
て両者が封着され図１０（ｂ）に示すような気密な状態
になる。なお、中管３内にある近接導体７をリング状部
８３に係止し易くするために、リング状部８４に切欠溝
８６を形成しておいてもよく、また、ボタンステム８１
の外面側に金属線８５などを埋込んでおき封着時の保持
体とし、封着後は引抜いたり切断して除去するようにし
てもよい。

【００７０】また、係止部材８のアーム８２およびリン
グ状部８４は電気絶縁性のガラスに限らず、図１１に示
すようなモリブデンやタングステンなどの金属部材たと
えば金属線を巻回して形成し、リング状部８３の線間の
隙間から近接導体７を入れて係止するようにしてもよ
い。

【００７１】また、図１２は本発明の第３の実施の形態
を示し、図中図１ないし図１１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１２は中管と中管内
に封装された発光管とを示す概略正面図である。

【００７２】この図１２のものは発光管４を封装した中
管３の外表面に可撓性の線状近接導体７を巻回して設け
たものである。すなわち、下方の電極４４ｂ側と接続さ
れた線状の近接導体７は中管３の外表面に沿って螺旋状
に巻かれ、先端部７３が上方の電極４４ａと対面する近
傍においてバンド（図示しない。）などにより固定され
ている。なお、通常発光管４の外表面と中管３の内表面
との間は５〜２５ｍｍ位である。

【００７３】この第３の実施の形態の場合は、電極４４
ａと近接導体７の先端部７３との離間距離が大きくな
り、始動パルス電圧は上述の実施の形態のものより高く
なるが、近接導体７の温度上昇は低く弛み量も少なく、
近接導体７が発光管４のバルブ４１表面に直接に接触す
ることがない。したがって、バルブ４１に熱衝撃を与え
ることがなくなり、バルブ４１の破損を防止できる。

【００７４】なお，本発明は上記第１ないし第３の実施
の形態に限定されない。たとえば発光管に添設する線状
近接導体の電気的な接続は図１３に示すようにしてもよ
い。図１３は発光管４上方側のサポート部材１１ａと近
接導体７とを同電位になるよう接続し、近接導体７をバ
ルブ４１に離間傾斜させて添設し、その先端部７３を発
光管４下方端部側の電極４４ｂに臨ませてサポート部材
１１ａに電気絶縁体７１を介し電気的に絶縁して係止さ
せてある。このような構成としても、始動時の通電によ
ってまず放電は、導体間が最も接近している下方端部側
の電極４４ｂと近接導体７の先端部７３との間に起こ
り、この放電は近接導体７と同電位の電極４４ａへと移
行していき、最終的には発光管４内の上下にある電極４
４ｂと電極４４ａとの間で継続され、所定の発光特性が
得られる。

【００７５】すなわち、始動時に電極と放電を生起させ
る近接導体は上下どちらの電極と対向して配設されてい
てもよい。

【００７６】また、実施の形態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囲管と読み替えて適用できるもので
ある。

【００７７】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。

【００７８】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、外囲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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。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（Ａｌ₂Ｏ₃）、チタニア（ＴｉＯ
₂）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）やシリカ（ＳｉＯ₂）な
どの光反射率の高い金属酸化物の被膜を形成しておく。
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。

【００８２】また、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。

【００８３】

【実施例】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１〜図６に示
す第１の実施の形態のものとほぼ同構成の放電灯Ｌで、
発光管４は長さ約１７５ｃｍ（発光長約１６２ｃｍ）、
外径約５ｃｍのアルミナ（熱膨張率約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。

【００８４】この発光管４の上方の電気絶縁体７１の先
端部と下方側のガイド７５との間（長さ約１６８ｃｍ）
のバルブ４１の外表面近くには、上下を結ぶ垂直軸に対
して約３ｃｍずらし傾斜（約１度）させて、直径が約
０．１ｍｍ、長さが約１６８ｃｍ（下方側の挟持部材５
７のねじ６５までだと約１７３ｃｍ）の可撓性のタング
ステン・レニウム合金線（熱膨張率約６．０×１０^-6
ｃｍ／ｃｍ／℃）からなる近接導体７をほぼ直線状に添
設張架した。

【００８５】このランプＬを通常の使用状態（垂直で点
滅）で累計約１６、０００時間点灯経過後の電気絶縁体
７１と下方側のガイド７５との間の近接導体７の点灯状
態での長さは約１７０ｃｍとなったが（点灯状態での発
光管４長さは約１７７ｃｍ（約１．１％伸長）となっ
た。）、近接導体７の弛みは下方へ垂れ下がる自重分だ
けであった。

【００８６】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。

【００８７】

【発明の効果】請求項１ないし請求項７の発明によれ
ば、近接導体が発光管点灯時の昇温による熱膨脹で伸長
しても、発光管バルブに接触することがなく、熱衝撃に
よって発光管バルブにクラックなどを発生することを簡
単な構造で防止できる。また、近接導体に無理な張力を
与えていないので導体に断線が生ぜず細径化できるの
で、長寿命化とコストダウンが可能である。

【００８８】また、もちろん始動電圧も低圧化できて始
動特性が向上でき、しかも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。

【００８９】また、請求項８および請求項１０の発明に
よれば、耐熱性、耐蝕性および引張り強度が高く、遮光
性を考慮し細径化しても断線などの虞が少ない。

【００９０】また、請求項１１の発明によれば、垂直点
灯される長尺な多重管形放電灯に適用して、上記請求項
１ないし請求項１０に記載したと同様な効果を奏する。

【００９１】また、請求項１２の発明によれば、始動電
圧が低圧化できて始動特性が向上でき、しかも点灯装置
が安価になるとともに安全性を向上することができた。

【００９２】さらに、請求項１３の発明によれば、上記
請求項１ないし請求項１２に記載された効果を奏する光
源と放電灯点灯装置とを備えているので、放電灯に起因
する事故が少ないとともに安価で所定の化学反応を得る
ことができる光化学反応装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の多重管形放電灯を
示す一部切欠概略正面図である。

【図２】図１中の発光管および中管を示す正面図であ
る。

【図３】図２の発光管の上端部近傍を示す一部切欠拡大
正面図である。

【図４】図２の発光管の下端部近傍を示す一部切欠拡大
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】本発明の多重管形放電灯の点灯回路装置を示す
概略回路図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態の多重管形放電灯の
中管と中管内に封装された発光管とを示す概略正面図で
ある。

【図１０】図９中の係止部材を拡大して示し、図（ａ）
は中管の管壁に係止部材を封着する前の状態の要部の側
面図、図（ｂ）は係止部材を封着した後の状態の要部の
側面図である。

【図１１】本発明の係止部材の他の実施の形態を示す側
面図である。

【図１２】本発明の第３の実施の形態の多重管形放電灯
の中管と中管内に封装された発光管とを示す概略正面図
である。

【図１３】本発明の他の実施の形態の多重管形放電灯を
示す概略正面図である。

【符号の説明】

Ｌ：多重管形放電灯１：外囲管１１ａ、１１ｂ：サポート部材１３ａ、１３ｂ：給電ピン１４ａ、１４ｂ：給電体２０ａ、２０ｂ：給電線３：中管３５ａ、３５ｂ：リード線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：先端部７５：ガイド８：係止部材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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下端にそれぞれ電極を封装したセラミ
ックスバルブを有する長尺の発光管と；発光管上下の電
極に接続された給電部材と；発光管の外側にこの発光管
のバルブと離間して設けられ、一端が発光管の一方の端
部側で係止され発光管軸に対し傾斜して延在し発光管の
他方の端部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；これら発光管、給電部材および近接導体を
収容するとともに一端に給電部を設けてなる外囲管と；
を具備したことを特徴とする多重管形放電灯。
【請求項２】上下端にそれぞれ電極を封装したセラミ
ックスバルブを有する長尺の発光管と；発光管の上下端
部にそれぞれ設けられたサポート部材と；発光管上下の
電極に接続された給電部材と；先端が発光管の一方の端
部側のサポート部材に電気的に絶縁して係止され、発光
管のバルブと離間するとともに発光管軸に対し傾斜して
延在し、他方の端部側のサポート部材を介し発光管の他
方の端部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；これら発光管、給電部材および近接導体を収
容するとともに一端に給電部を設けてなる外囲管と；を
具備したことを特徴とする多重管形放電灯。
【請求項３】上記発光管が中管を介して外囲管内に収
容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。
【請求項４】発光管の一方の端部側のサポート部材に
係止された上記近接導体は、この係止部からの垂直延長
部を外し、かつ、発光管バルブの外表面に接触しない範
囲内において発光管の他方の端部側のサポート部材と当
接していることを特徴とする請求項２または請求項３に
記載の多重管形放電灯。
【請求項５】発光管の一方の端部側のサポート部材に
係止された上記近接導体は、中間部が中管または外囲管
の内壁部分に設けられた係止部材に係止されていること
を特徴とする請求項２または請求項３に記載の多重管形
放電灯。
【請求項６】上記係止部材は、アンカを形成したボタ
ンステムを中管または外囲管の側壁に封着してなること
を特徴とする請求項５に記載の多重管形放電灯。
【請求項７】上記近接導体は、中管の外壁部分に巻回
して設けられているいることを特徴とする請求項１に記
載の多重管形放電灯。
【請求項８】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
７のいずれか一に記載の多重管形放電灯。
【請求項９】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８に記載の多重管形放電
灯。
【請求項１０】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８に記載の多重管形
放電灯。
【請求項１１】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１
０のいずれか一に記載の多重管形放電灯。
【請求項１２】点灯回路と；この点灯回路の出力側に
接続された上記請求項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と、を具備したことを特徴とす
る放電灯点灯装置。
【請求項１３】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、上記請
求項１２に記載の放電灯点灯装置と；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。