JPH11191388A

JPH11191388A - 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: JPH11191388A
Application number: JP36087197A
Authority: JP
Inventors: Tsugio Yashiro; 次男八城; Katsuhiko Suzuki; 克彦鈴木; Takashi Morita; 敬司森田; Kazu Ando; 和安藤; Hiromoto Sasaki; 博基佐々木; Akihiro Yonezawa; 昭弘米沢
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp; Toray Industries Inc; Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK; Toshiba Lighting and Technology Corp; Toray Industries Inc
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-13

Abstract

(57)【要約】【課題】発光特性を損なうことなくバルブの黒化やク
ラックの発生を防止できる多重管形金属蒸気放電灯およ
び点灯装置ならびに光化学反応装置を提供することを目
的とする。【解決手段】両端部から１／３以内の範囲の肉厚を中
間部肉厚より厚肉化した円筒状のセラミックスバルブ１
１を有するとともにこのバルブ１１の両端部にそれぞれ
電極１８ａ、１８ｂが封装された長尺の発光管１と、こ
の発光管１両端の電極１８ａ、１８ｂに接続された給電
部材２４ａ、２４ｂと、これら発光管１および給電部材
２４ａ、２４ｂを収容するとともに一端に給電部を設け
てなる外囲管２と、この外囲管２内の両端部にそれぞれ
設けられた発光管１の端部を支持するサポート部材４
Ａ、４Ｂとを備えている多重管形金属蒸気放電灯Ｌおよ
びこの放電灯Ｌの点灯装置ならびに上記放電灯Ｌと点灯
装置とを有る光化学反応装置Ｃ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の放電灯点
灯装置ならびにこれら放電灯と放電灯点灯装置とを用い
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、この発光管バルブ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および始動を容
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バルブの保
温、給電部材やサポート部材などの金属材料の酸化防
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、上記発光管をサポート部材を介し外囲管内に支持さ
せた少なくとも二重管以上の多重管構造となしている。
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が、特定の光化学反応を促進するこ
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。

【０００４】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十〜数十ＫＷレベル
に大電力化されたものとなる。

【０００５】そして、このような多重構造の高圧金属蒸
気放電灯は、上記長尺な円筒形外囲管端部の封止部に給
電端子を設けるとともに外囲管内に給電線を兼ねるサポ
ート部材を配置し発光管の支持と電気的な接続をなして
いる。このサポート部材は発光管端部の支持部と発光管
バルブ端部の外周に巻装された金属板からなる保持バン
ドおよび外囲管内面に弾接する板ばねを有していて、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。

【０００６】そして、この高圧金属蒸気放電灯は発光管
バルブ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
バルブの温度を上昇させている。この発光管バルブの温
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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような高圧金属蒸
気放電灯において、発光管バルブ端部の電極近傍に黒化
が発生して早期に発光効率の低下を来したり、希ではあ
るがバルブにクラックの発生をみて短寿命になることが
ある。そして、この原因を追及したところ、発光管バル
ブの肉厚に起因することが分かった。

【０００８】これは、上述したように長さが数十ｃｍか
ら数ｍに及ぶ放電灯は、発光管長さも長く重量も大であ
り、また、発光効率を高めることを要するため、発光管
バルブの肉厚の薄肉化がはかられている。すなわち、薄
肉化されているとバルブの光透過率は高く発光効率はよ
くなるが、熱容量が小さいので温度が高くなり、特に点
灯時放電起点で高温となる電極近傍と対応する部分はバ
ルブの形成材料であるアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）などの昇
華が多くなり黒化が速いとともに薄肉化されているので
機械的な強度も低下し破損し易くなる。

【０００９】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を用いた高圧金属蒸気
放電灯において、発光管バルブの端部近傍に早期黒化を
招いたりクラックを生じる虞があるということである。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、発光特性を損なうことなくバルブの黒化やクラック
の発生を防止できる多重管形金属蒸気放電灯および光化
学反応装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【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、両端部から１／３以内の範囲の肉
厚を中間部肉厚より厚肉化した円筒状のセラミックスバ
ルブを有するとともにこのバルブの両端部にそれぞれ電
極が封装された長さ０．５〜４．０ｍの発光管と、この
発光管両端の電極に接続された給電部材と、これら発光
管および給電部材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、この外囲管内の両端部にそれぞれ設
けられた発光管の端部を支持するサポート部材とを具備
したことを特徴とする。

【００１２】この高圧金属蒸気放電灯放電灯は、通電
時、両電極間に生起する放電熱により、発光管のバルブ
は特に放電起点となる両電極の先端部に近い部分が最も
高温になる。しかし、このバルブの端部近傍は中間部に
比べてその肉厚を厚肉化してあり、熱容量が増して熱に
対する応力が高まっているためクラックの発生がないと
ともにバルブ形成材料のアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）の昇華
も少なく黒化の発生も低減できる。

【００１３】この発明が適用される放電灯の発光管バル
ブの全長は、０．５〜４．０ｍの長尺のもので、長さが
０．５ｍ未満のものでは電力や重量が小さく特に本発明
の技術を用いなくても不具合を生じることがない。ま
た、長さが４．０ｍを超えると電極間の放電が維持でき
なくなって所定の出力が得られないという不具合があ
る。

【００１４】また、このバルブの厚肉化する部分は、バ
ルブ両端から１／３の範囲内ならばよく、これが１／３
の範囲を超えると光透過率の低下を招き発光効率が低下
するので好ましくなく、これは放電灯の出力、発光管バ
ルブの寸法や材料に応じ適宜決めることができる。ま
た、バルブの端部近傍の厚肉化部分と中間部の薄肉化部
分との肉厚勾配（肉厚／距離（長さ））が急な程その部
位に熱応力が集中して好ましくなく、肉厚勾配は緩い程
よいが１／１００〜５０／１００程度あれば局部的な熱
応力は緩和され強度的に耐えることができる。

【００１５】また、上記厚肉化する部分や肉厚勾配は、
放電灯の電力やバルブの各部寸法によって適宜選ぶこと
ができる。

【００１６】また、発光管バルブの厚肉化する部分は、
バルブの端部からでもあるいはエンドキャップとの気密
性を考慮してバルブ端部は薄肉化してあってもよく、少
なくとも電極と対向する部分から放電路側に向かい厚肉
化されていればよい。

【００１７】本発明の請求項２に記載の多重管形放電灯
は、発光管および給電部材を収容した外囲管が、さらに
一つ以上の外囲管内に配設されていることを特徴とす
る。

【００１８】外囲管は一重のものに限らず、二重や三重
などの多重管としても上記請求項１に記載したと同様な
作用を奏する。

【００１９】本発明の請求項３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または２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。

【００２０】通常の点灯回路装置を利用して容易に点灯
させることができる。

【００２１】本発明の請求項４に記載の光化学反応装置
は、上記請求項１または２に記載の多重管形放電灯から
なる光源と、上記請求項３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。

【００２２】光化学反応装置として、上記請求項１ない
し請求項３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、放電灯に起因する黒化やクラ
ックなどの事故が少なく安定な化学反応を得ることがで
きる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１ないし図４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ここでは三重構造（外囲
管は二重）の高圧金属蒸気放電灯Ｌを示し、図１は一部
切欠概略正面図、図２は図１中の発光管を示す一部切欠
拡大正面図、図３は図２中の発光管の上方側の要部を示
す一部切欠拡大正面図、図４は図１中の発光管の上方側
支持部を示す一部切欠拡大正面図である。

【００２４】図中１は発光管、２は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第１の外囲
管で、内部にサポート部材４Ａ、４Ｂを介し発光管１を
支持している。また、３は第２の外囲管で、硬質ガラス
からなる長尺円筒状の下端が略半球状に閉塞されている
とともに上端が封止され、内部にサポート部材５Ａ、５
Ａ、５Ｂを介し上記第１の外囲管２を収容支持している
とともに内部には窒素や不活性ガスが封入してある。

【００２５】上記第２の外囲管３は封止部３１の外部に
給電部となる一対の給電ピン３２ａ、３２ｂを、内部に
はこの給電ピン３２ａ、３２ｂに接続した一対の支持体
を兼ねた給電体５１ａ、５１ｂと、この給電体５１ａ、
５１ｂの先端部に取付けられた絶縁碍子５２ａ、５２ｂ
と、この絶縁碍子５２ａ、５２ｂに取付けられた金属線
からなる案内棒５３ａ、５３ｂとが設けてある。

【００２６】また、上記サポート部材５Ａ、５Ａ、５Ｂ
は、第１の外囲管２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５４ａ、５４ｂと、この
両ホルダ５４ａ、５４ｂ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（図示していな
い。）と、下方側のホルダ５４ｂに設けられた金属板か
らなるＵ字形のばね体５５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５Ａ、５Ｂ
は、側面に設けられたばね体（図示していない。）およ
び下方側のＵ字形のばね体５５とが、外囲管３の内壁に
当接することによって、第１の外囲管２を第２の外囲管
３のほぼ同心軸上に支持している。また、この第１の外
囲管２の上方側のホルダ５Ａ、５Ａには２個の中空の摺
動管５６ａ、５６ｂが固定されていて、この摺動管５６
ａ、５６ｂ内には上記の案内棒５３ａ、５３ｂが挿入さ
れている。

【００２７】また、図中６Ａは第１の外囲管２の上方側
に接続される給電線、６Ｂは下方側に接続される給電線
で、それぞれの一端は給電体５１ａ、５１ｂと絶縁碍子
５２ａ、５２ｂとの間にナット５７により固定されてい
る。そして、上記の下方側に接続される給電線６Ｂは、
第２の外囲管３内に配設される大部分が石英ガラスから
なる絶縁管６１で覆われている。そして、上記給電ピン
３２ａ、３２ｂ、給電体５１ａ、５１ｂおよび給電線６
Ａ、６Ｂで給電部材を構成している。

【００２８】また、第１の外囲管２は図１に示すように
両端に基端部をなすステム２１ａ、２１ｂが封止られ、
このステム２１ａ、２１ｂにバンド２２ａ、２２ｂで固
定された金属線からなる支持棒２３ａ、２３ａ、２３
ｂ、２３ｂ（並行配設されているため一方しか見えな
い。）の先端に発光管１を支承したサポート部材４Ａ、
４Ｂが取付けられているとともにステム２１ａ、２１ｂ
からは上記給電線６Ａ、６Ｂに接続した給電部材を構成
するリード線２４ａ、２４ｂが延在されサポート部材４
Ａ、４Ｂに接続している。

【００２９】また、図１中、２５、２５、…は外囲管２
の内壁に弾接するよう金属板で形成された板ばね部材で
支持棒２３ａ、２３ｂの複数箇所に所定の間隔を隔てて
固定されている。また、２６、２６、…はリード線２４
ａに取付されバリウム（Ｂａ）などからなるリング状の
ゲッタ材で、このゲッタ材２６、２６、…は高周波加熱
により蒸発させ第１の外囲管２の内壁面上に蒸着してゲ
ッタ膜を形成し、外囲管２内の不純ガスを吸着するよう
にしている。

【００３０】また、上記発光管１は、アルミナ（Ａｌ₂
Ｏ₃）などからなる透光性のセラミックスバルブ１１の
両端部に耐熱性の接着剤１６を介し略円錐状をなすニオ
ブ製のエンドキャップ１５、１５が気密に封止接合して
ある。１７はエンドキャップ１５に気密に接合された排
気管を兼ねる細管で、内部にはそれぞれタングステン線
を三重に密巻きした電極１８ａ、１８ｂを支持する電極
軸１９ａ、１９ｂが固定されている。また、この発光管
１バルブ１１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。

【００３１】また、上記発光管１のセラミックスバルブ
１１の外形は、図２および図３に要部を拡大して示すよ
うに、バルブ１１の端部近傍１２が中間部１４および最
端部１３に対し大径で、中間部１４および最端部１３が
たとえば外面側を研削により小径化した小径部となって
いる。すなわち、端部近傍１２のバルブ肉厚は中間部１
４および最端部１３に対し厚肉となっていて、光の直線
透過率は厚肉化した端部近傍１２をＥ１とし、薄肉化し
た中間部１４をＥ２としたとき、光の直線透過率比Ｅ１
／Ｅ２が０．４〜０．９５の範囲にある。

【００３２】なお、バルブ１１の最端部１３を小径化す
るのは必須でなく、この場合は後述するようにエンドキ
ャップ１５との気密接合性を向上するためおよび発光管
１の固定を確実にするためである。

【００３３】そして、この発光管１は金属板から型抜き
したサポート部材４Ａ、４Ｂにより支持される。このサ
ポート部材４Ａ、４Ｂ（ここでは上方側のサポート部材
４Ａを図４を参照して説明する。）は周囲にフランジ部
４１を有する半円状の一対のカバー体を端縁部において
溶接して形成した円筒状のカバー４２と、中央の細管１
７に巻装した挾持部材４３と、上記フランジ部４１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４４（一方は裏側で見えない。）とから
なる支持部および係止片４４に取付けられた保持バンド
７とからなる。

【００３４】そして、発光管１の細管１７が挾持部材４
３に溶接され、この挾持部材４３の端部は上記カバー体
４２の端縁部においても溶接やねじにより固定されてい
て、上記フランジ部４１、端縁部、カバー４２、挾持部
材４３でもって発光管１のサポート部材４Ａ、４Ｂの支
持部を構成している。

【００３５】また、発光管１のバルブ１１外径を端部近
傍１２より小径とした最端部１３には帯状に切断した耐
熱性のアルミナウール７５、７５などの緩衝材を介して
上記の保持バンド７、７が巻装され、バンド７、７の端
縁部７１を少なくとも各１本のねじ７２で止めることに
よって固定している。そして、このときバルブ１１の最
端部１３に巻かれたアルミナウール７５は、保持バンド
７の幅より少々広くエンドキャップ１５側に少々突出さ
せているとともにこの突出部７６はバンド７で緊締され
ている部分より厚肉としてある。

【００３６】また、上記上方側サポート部材４Ａのカバ
ー体４２のフランジ部４１には２個の中空の摺動管４
６、４６が固定されていて、この摺動管４６、４６内に
は上記上方側のステム２１ａに支持された案内棒２３
ａ、２３ａの先端が挿入され、また、上記下方側サポー
ト部材４Ｂは上記下方側のステム２１ｂに支持された支
持棒２３ｂ、２３ｂの先端に固定されていて、発光管１
は第１の外囲管２内のほぼ中心に軸支されている。な
お、図示していないがカバー体４２の周囲などサポート
部材４Ａ、４Ｂには外囲管２内壁に当接するばね体が設
けられている。

【００３７】また、８は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
接導体で、上記下方側に配設された給電線６Ｂに接続し
て、先端部８１が発光管１の上方側の電極１８ａに対向
した位置の外囲管２外壁に設けられている。

【００３８】この近接導体８は、第１の外囲管２の外表
面近くを発光管１の軸に対して並行でなく斜行や巻回し
て延在していてもよく、また、少々の弛みがあってもよ
い。なお、図中４５は重合された挾持部材４３の固定お
よび給電線２４ａを接続固定しているねじである。ま
た、上記において上方側に円筒状のカバー４２を設けた
が、同様なカバーを下方側にも設けてもよく、このカバ
ー４２で発光管１管端部の保温を行うことができる。

【００３９】上記構成の多重管形の高圧金属蒸気放電灯
Ｌは、放電灯点灯装置たとえば図５に示す昇圧トランス
と安定器などを有する点灯回路Ｅの出力側Ｅ１に接続し
て点灯する。すなわち、点灯回路Ｅを介し給電ピン３２
ａ、３２ｂに電圧を印加すると、上方の電極１８ａには
給電ピン３２ａ−給電体５１ａ−給電線６Ａ−第２の外
囲管２のリード線２４ａ−サポート部材４Ａの挾持部材
４３−発光管１の細管１７−電極軸１９ａ−電極１８ａ
へ、また、下方の電極１８ｂには給電ピン３２ｂ−給電
体５１ｂ−給電線６Ｂ−第２の外囲管２のリード線２４
ｂ−サポート部材４Ｂの挾持部材４３−発光管１の細管
１７−電極軸１９ｂ−電極１８ｂおよび給電線６Ｂ−近
接導体８−先端部８１へと通電される。

【００４０】この通電によって放電は、まず導体間隔が
最も接近している上方側電極１８ａと近接導体８の先端
部８１との間に生起し、この近接導体８と同電位の下方
側電極１８ｂへと移行していき、最終的には発光管１内
の電極１８ａと電極１８ｂとの間で継続され、所定の発
光が行なわれる。

【００４１】そして、この高圧金属蒸気放電灯放電灯Ｌ
は、通電時、電極１８ａと電極１８ｂ間に生起する放電
熱により、発光管バルブ１１は特に放電起点となる電極
１８ａと電極１８ｂ間で両電極１８ａ、１８ｂの先端部
に近い部分が最も高温になる。しかし、このバルブ１１
の端部近傍１２は中間部１４に比べてバルブ１１の肉厚
を厚肉化しているのでバルブ１１強度が高くなるととも
に、厚肉化によりバルブ１１の熱容量が増加し、この分
温度上昇が抑制される。この温度上昇が抑えられると最
高温度付近の温度勾配が緩和され、発生する熱応力が小
さくなり、クラックの発生がないとともにバルブ１１形
成材料のアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）の昇華も少なく黒化の
発生も低減できる。

【００４２】また、バルブ１１の全体の肉厚を従来の肉
厚より厚肉化することも考えられるが、厚肉化すると機
械的強度は高まるが光透過率の低下を招くので、中間部
１４は従来と同程度の肉厚で差支えない。

【００４３】このバルブ１１の厚肉化する部分は、両端
から１／３の範囲内ならばよく、これが１／３の範囲を
超えると上述したように光透過率の低下を招き発光効率
が低下するので好ましくなく、これは放電灯Ｌの出力、
発光管バルブ１１の長さ、径などの寸法や材料に応じ適
宜決めることができる。

【００４４】また、バルブ１１の端部近傍１２の厚肉化
部分と中間部１４の薄肉化部分との肉厚勾配（肉厚／距
離）が急な程その部位に熱応力が集中して好ましくな
く、肉厚勾配（肉厚／距離（長さ））は緩い程よいが１
／１００〜５０／１００程度あれば局部的な熱応力は緩
和され強度的に耐えることができた。

【００４５】また、図示の実施の形態のようにバルブ１
１の最端部側の外面側に小径化した最端部１３を有する
場合は、端部に接合されたエンドキャップ１５による段
部および厚肉化した端部近傍１２との境には肉厚差によ
る段部があり、この部位にアルミナウール７５を介在さ
せて保持バンド７を巻装すればアルミナウール７５が最
端部１３から逸脱することがない。したがって、このア
ルミナウール７５およびこのアルミナウール７５に巻装
された保持バンド７が移動することがない。

【００４６】また、この保持バンド７端縁部７１、７１
の固定は、複数本のねじで行うこともよいが、単に１本
のみのねじ７２の方が他のねじを締めたときの影響がな
く、アルミナウール７５を略均一な応力で巻付けること
ができ好ましい。

【００４７】そして、このような放電灯Ｌは点灯中の放
電の輻射熱によって発光管１が高温度になり、内側の第
１の外囲管２および外側の第２の外囲管３を含む管内の
部材、すなわち発光管１を含むサポート部材４Ａ、４
Ｂ、５Ａ、５Ｂや近接導体８なども高温度になり熱膨張
する。

【００４８】この熱膨張や消灯時の収縮に対して、発光
管１はサポート部材４Ａのフランジ部４１上に設けた中
空の摺動管４６、４６が第１の外囲管２のステム２１ａ
に支持された案内棒２３ａ、２３ａの表面上を滑動する
ことによってこの伸縮を吸収できる。また、第１の外囲
管２はサポート部材４Ａ、４Ｂのホルダ５４ａ上に設け
た中空の摺動管５６ａ、５６ｂが案内棒５３ａ、５３ｂ
の表面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５Ａ、５Ｂはばね体５５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。

【００４９】また、発光管１は最端部１３の全周に耐熱
性、柔軟性および弾力性を有するアルミナウール７５を
介在して保持バンド７で保持されているのでこのアルミ
ナウール７５および保持バンド７が移動することがな
く、確実な支持を行うことができるとともに端部を均一
に保温してランプ電圧のばらつきを低減できる作用も奏
する。

【００５０】上述した構成の高圧金属蒸気放電灯Ｌはた
とえば図６にその一部を示す光化学反応装置Ｃに組込ま
れ使用される。図６においてＣ１は光化学反応槽本体
で、放電灯Ｌは第２の外囲管３の封止部３１側を上にし
た状態で、すなわち、垂直状態で反応槽本体Ｃ１の反応
液Ｃ２内に浸漬されている。図中Ｃ３は蓋体、Ｃ４はパ
ッキングである。

【００５１】この光化学反応装置Ｃにおいて、上記放電
灯Ｌはたとえば上述した図５に示す点灯装置の回路Ｅの
出力側Ｅ１に接続され点灯される。そして、この点灯に
より放電灯Ｌからは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。

【００５２】そして、この放電灯Ｌは上述したように発
光部（電極１８ａ、１８ｂ間）間、特に電極１８ａ、１
８ｂと対向する近傍のバルブ１１内壁面の黒化の進行も
遅く発光効率の低下が少ないとともに短寿命の発生がな
く、反応装置の効率を向上できる。また、作業に多大な
手間を要する放電灯Ｌの交換などの回数を減少して生産
性を向上できる。

【００５３】なお，本発明は実施の形態に限定されな
い。たとえば上述した実施の形態では、発光管バルブ１
１の最端部１３の外径をも小径化したが、図７に示すよ
うに大径化したままで中間部１４のみを小径化してもよ
い。もちろん、この場合もバルブ１１の最端部１３にお
いて保持バンドによる支持が行われる。また、バルブ１
１の中間部１４の小径化は外面側ではなく、図７中に点
線で示すように内面側を研削して形成することも差支え
なく、最端部１３はエンドキャップとの気密接合性を高
めるための真円度を得るよう内面側が小径化してあって
もよい。

【００５４】また、発光管バルブ端部と保持バンドとの
間にアルミナウールなどの緩衝材を介在させたが、緩衝
材を介在させなくても直接に保持バンドを巻装して支持
させるようにしてもよい。

【００５５】また、発光管を囲繞する外囲管は二重のも
のに限らず、一重や三重などの多重管であってもよく、
発光管および最外囲管以外は気密構造となっていなくて
もよい。

【００５６】また、上記実施の形態では多重管形の高圧
金属蒸気放電灯として高圧ナトリウムランプについて述
べたが、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。

【００５７】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、外囲管を形成するバルブ材質も実施の形態のもの
に限らず他の材質であってもよい。

【００５８】さらに、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の形態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。

【００５９】さらにまた、上記実施の形態中で記述した
上方側または下方側とは便宜上のものであって、実用に
際しては上下逆転してもよいことはいうまでもない。

【００６０】

【実施例】本発明を５０ＫＷの高圧ナトリウムランプに
適用した実施例を説明する。外観構造は図１〜図４に示
す実施の形態のものとほぼ同構成の放電灯Ｌで、発光管
１のバルブ１１は、アルミナ管（熱膨張率約８．０×１
０^-6Ｋ）からなり、発光管１のバルブ全長Ｂは約１７
５０ｍｍ、発光長（両電極１８ａ、１８ｂ先端部間間
隔）Ｄは約１６２０ｍｍ、内径約４８．０ｍｍ、肉厚は
それぞれの端部から約２５ｍｍの長さ範囲の最端部１３
部分では約１．３ｍｍ、また、この最端部１３部分に続
く端部近傍１２部分（ｔ３）では長さ約３００ｍｍの範
囲に亘り約１．７５ｍｍ（光の直線透過率３０〜３８
％）、さらに、中間部１４部分（ｔ４）では長さ約１０
２０ｍｍの範囲に亘り約１．３ｍｍ（光の直線透過率４
０〜５４％）で、端部近傍１２部分と中間部１４部分と
の肉厚変化は約１０ｍｍの間で肉厚勾配（肉厚／距離
（長さ））は０．４５ｍｍ／１０ｍｍ＝０．０４５とし
た。（この肉厚の形成はバルブ１１の外表面を研削する
ことにより行った。）また、発光管１バルブ１１両端部
のエンドキャップ１５の細管１７に支持された電極軸１
９ａ、１９ｂにはタングステン線を三重に密巻きした電
極１８ａ、１８ｂが固定されている。また、このバルブ
１１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また、内側の第１の外
囲管２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、外側の第２
の外囲管３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。

【００６１】この放電灯Ｌおよび従来の放電灯（バルブ
１１各部の肉厚約１．３ｍｍのもの）を各１００本、通
常の使用状態（垂直で点滅）で累計約１０、０００時間
点灯した結果、従来の放電灯では約１／３の発光管１に
破損が発生したのに対して、本発明の放電灯Ｌには異常
の発生はなく、正常な点灯を行うことができた。

【００６２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、放電起点に近
く最も高温となる部分のバルブの肉厚を中間部に比べて
厚肉化してあり、熱容量が増して熱に対する応力が高ま
っているためクラックの発生がないとともにバルブ形成
材料の昇華も少なく黒化の発生も低減できる、発光効率
が向上できるとともに短寿命の発生のない品質の向上し
た高圧金属蒸気放電灯を提供することができる。

【００６３】また、請求項２の発明によれば、発光管を
囲繞する外囲管は、一重であっても二重以上であって
も、上記請求項１に記載と同様な効果を奏する。

【００６４】また、請求項３の発明によれば、安定した
点灯特性を得ることができる。

【００６５】さらに、請求項４の発明によれば、上記請
求項１ないし３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、反応装置の効率を向上で
きる。また、放電灯に起因する事故が少なく交換などの
回数を減少してメンテナンスが容易であるとともに所定
の化学反応を来す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】本発明の多重管形放電灯の実施の形態を示す一
部切欠概略正面図である。

【図２】図１中の発光管を示す一部切欠拡大正面図であ
る。

【図３】図２中の発光管の上方側の要部を示す一部切欠
拡大正面図である。

【図４】図１中の発光管の上方側支持部を示す一部切欠
拡大正面図である。

【図５】本発明の多重管形放電灯の点灯回路装置の実施
の形態を示す概略回路図である。

【図６】本発明の光化学反応装置の実施の形態を示す一
部切欠概略正面図である。

【図７】本発明の多重管形放電灯の他の実施の形態の要
部を示す一部切欠拡大正面図である。

【符号の説明】

Ｌ：多重管形放電灯１：発光管１１：バルブ（セラミックスバルブ）１２：端部近傍１３：最端部１４：中間部２：第１の外囲管３：第２の外囲管１８ａ、１８ｂ：電極２４ａ、２４ｂ：給電部材（リード線）４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂ：サポート部材６Ａ、６Ｂ、３２ａ、３２ｂ：給電部（給電線、給電ピ
ン）Ｃ：光化学反応装置Ｃ１：反応槽本体Ｅ：点灯回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木克彦愛知県名古屋市港区大江町９番地の１東レ株式会社名古屋事業場内 (72)発明者森田敬司千葉県東金市小沼田1573番地８号東芝セラミックス株式会社東金工場内 (72)発明者安藤和千葉県東金市小沼田1573番地８号東芝セラミックス株式会社東金工場内 (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】両端部から１／３以内の範囲の肉厚を中
間部肉厚より厚肉化した円筒状のセラミックスバルブを
有するとともにこのバルブの両端部にそれぞれ電極が封
装された長さ０．５〜４．０ｍの発光管と；この発光管
両端の電極に接続された給電部材と；これら発光管およ
び給電部材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；この外囲管内の両端部にそれぞれ設けられ
た発光管の端部を支持するサポート部材と；を具備した
ことを特徴とする多重管形放電灯。
【請求項２】上記発光管および給電部材を収容した外
囲管が、さらに一つ以上の外囲管内に配設されているこ
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３】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または２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４】上記請求項１または２に記載の多重管形
放電灯からなる光源と；上記請求項３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。