JPS62241236A - 放電灯用電極の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、交流電源で点灯される水銀灯、直流電源で
点灯される閃光放電灯等の放電灯に係り、特に放電灯用
電極の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

水銀、Ｘｅガス、Ａ　ｒガス等の単体又は混合ガスを石
英ガラス製容器内に封入して放電させ、その光を利用す
る放電灯は、照明用、計測器用等に広く用いられている
。

これ等の放電灯は、石英ガラス製容器内に、水銀、Ｘｅ
ガス、Ａｒガス等を封入し、陽電極と陰電極とを対向配
置し、両電極間にアーク放電を行わせるものである。こ
こで電極には、点灯中に消耗が小さいものを用いないと
、短期間で管壁が黒化して放電灯の有効寿命を短縮する
ばかりでなく、電極先端の形状が変形して放電が不安定
なものとなる。

そこで、点灯中の消耗が小さい電極として、電流を供給
しかつ放熱のために用いられる電極本体の先端に、電子
放射の良好な焼結体を埋め込んだもの等が既に知られて
いる（特公昭３６−２０９９４号公報）。

この電極本体としては、モリブデン、タングステン、タ
ンタル、ニオブ等の高融点金属が用いられる。また、焼
結体としては、電子放射の良好なエミッター粉末と、タ
ングステン、ニッケル、モリブデン等の高融点金属粉末
とを、所定比で混合し、所定形状にプレス成型後、焼成
したものが用いられる。このエミッターとしては、アル
カリ土類金属（Ｓｒ、、Ｂａ、、Ｃａ等）若しくはその
酸化物、酸化トリウム、あるいはアルカリ土類金属酸化
物と他の金属（Ａ、８、ＺｒＸＢｅ５　Ｔｈ等）酸化物
との複合酸化物等が用いられる。

第３図は、従来の放電灯用電極の一例を示す図である。

この図において、３１は電極本体、３２は焼結体である
。電極本体３１は、モリブデン、タングステン、タンタ
ル等の高融点金属からなり、その先端に焼結体３２がア
ーク発生部として露頭状に埋め込まれている。焼結体３
２には、電子放射の良好なエミッター粉末を高融点金属
粉末に混入添加後、圧縮、焼成等の工程を経て作成され
たものを用いる。このようにして形成された電極を交流
用放電灯に使用する場合には、陰陽両極に用い、直流用
放電灯に使用する場合には、陰極のみに用いればよい。

このような電極を用いた場合、電子放射の良好なアーク
発生部を電極本体の先端部の小部分に埋め込んだので、
この小部分にアークを拘束し、安定した放電を行なわし
め、放電灯の有効寿命を増大することが可能となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、以上に述べた従来の放電灯用電極は、消費電
力がＩＫＷ〜５ＫＷ、電流が１．ＯＡ〜１．０　ＯＡ程
度の大電力用の放電灯に適した構造のもので、消費電力
が］、ＫＷ以下、電流が１．ＯＡ以下の数百Ｗ程度の放
電灯には適したものではない。また、第３図に示したよ
うな従来の電極では、焼結体を切削加工する場合に、焼
結体がスツボ抜けたり、欠けを生じたり等、製造歩留り
が悪い。

この発明は、こうした問題点に鑑みて、特に小電力用放
電灯に適し、焼結体の切削加工において、焼結体がスツ
ボ抜けたりしない、かつ長寿命で安定した動作を行う電
極を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するために、この発明では、電極の製造
工程に、高融点金属粉末とエミッター粉末とから焼結体
を作成する工程と、接続部と基体部と筒部とを展延性に
富む高融点金属から成型する際に、筒部の深さが焼結体
の外径の２０％以上で、かつ筒部に焼結体を挿入したと
き筒部の底と焼結体とが密着するように筒部内面を対向
する焼結体と相似する形状に加工する工程と、筒部に焼
結体を挿入して密着させた状態で、その先端部を円錐状
等所定の形状に切削加工する工程とを含む。

〔作　用〕

筒部に焼結体を所定の深さ以上挿入することにより、焼
結体を切削加工する場合に、スツボ抜けが少なくなる。

また、筒部と焼結体の対応する面とが相似形状をしてい
るので、焼結体と電極本体との密着性、密接性を良好に
保持することができる。さらにまた、焼結体を電極本体
の筒部に密着させてから、アーク放出部分の動作温度が
所定のものとなるように拡き角を選んでコーン状に加工
することにより、コーンの先端部分にアークを拘束する
ことができ、安定した放電を行なわせしめ、放電灯の有
効寿命を増大することが可能となる。

〔実施例〕

以下、図面に基ずいて、この発明の詳細な説明する。第
１図（イ）及び（ロ）は、この発明による放電灯用電極
を示す図で、第１図（イ）は切削加工する前の電極、第
１図（ロ）は切削加工後の電極を示す図である。この図
において、■は電極本体、ｌａは接続部、■ｂは基体部
、１Ｃは筒部、２は焼結体、２ａは焼結体に設けられた
空気抜き用溝である。

電極本体１は、接続部１ａと基体部１ｂと筒部ＩＣとか
ら構成され、高融点でかつ展延性に富むＭＯやＴ’ａＸ
Ｎｂ等の金属により作成する。

接続部１ａは、後に説明する真空気密兼電流供給用のモ
リブデン箔を溶接等により接続する部分で、モリブデン
箔を溶接等しやすいように平坦に削り落としである。

筒部ＩＣについては、焼結体２を切削加工するための機
械的強度を大きくすること、あるいは放電灯の寿命を長
くするためにアーク放出部分の最適温度を維持すること
及び放電灯の動作中に電子放射性物質を焼結体２先端部
分に補給維持するために一定量の焼結体２が必要である
こと等を考慮して、その深さｔ等を決定する。

第１図（ハ）は、筒部１Ｃの深さｔの大きさに対応した
製造歩留りを示した図である。ここで、横軸はｔ／Ｄ　
、縦軸は良品率であり、Ｄは焼結体の外径である。この
図から明らかなように、ｔ／Ｄは０．１以」二、より望
ましくは０．２以」二あることが必要である。また、ｔ
／Ｄが４以上の場合には、穿孔作業が困難となり、コス
ト的に不利になるので、４以下にするとよい。良品率は
最低９９％以上が必要なので、その値以上の良品率を有
するｔ／Ｄの値０．２以上とする。不良の内容を詳しく
説明すると、深さｔが浅いと、筒部１Ｃによる保持力が
弱くて、焼結体の根本部分１ｂから折れたり、或は、筒
部ＩＣの先端１ｄが破損したりするものである。

電極本体１の筒部１Ｃの底面と焼結体２の対向する面と
の間の密着性、密接性を良くするために、これら２つの
面は互いに相似形状に選ぶ。もし、これらの面の間に隙
間を生ずると、この隙間に空気が残存し、放電灯の排気
工程作業に長時間を要することになる。また、場合によ
っては、排気工程中、加熱された焼結体２が隙間から発
生したガスによって酸化されることもある。なお、これ
らの面は平面に限定されることはなく、円錐面や球面で
もよいことは言うまでもない。

また、筒部１Ｃの内径と焼結体２の外径との関係につい
ては、はぼ同一の大きさにして、筒部ＩＣと焼結体２と
が密着するようにする。

次に、焼結体２について説明する。焼結体２は、電子放
射の良好なエミッター粉末を高融点金属粉末に混入添加
後、圧縮焼成等の工程を経て作成されたものを用いる。

エミッターとしては、アルカリ土類金属（ＳｒｓＢ　ａ
、　Ｃａ等）若しくはその酸化物、あるいはアルカリ土
類金属酸化物と他の金属（Ａ　４％　Ｚ　ｒ　ＮＢ　ｅ
　、、Ｔ　ｈ等）酸化物との複合酸化物等が用いられる
。その使用温度は大体以下のとおりである。

アルカリ土類金属系・・・・・・７００〜８００℃複合
酸化物系・・・・・・・・・・・・・・・８００〜１３
００℃また、高融点金属粉末としては、タングステン、
ニッケル、モリブデン等が用いられる。この実施例では
、エミッターとして酸化バリウムを用い、高融点金属粉
末にタングステンを用いる。これらの粉末から焼結体を
作成するには、２〜１０μのタングステン粉末に酸化バ
リウム粉末を２重量係程度混合してなる粉末をプレス用
金型に入れて押パンチを用いて所定の形状にプレス成形
後、金型から取出して、真空中もしくは不活性ガス中で
焼成する。

あるいはまた、高融点金属粉末によってポーラスな焼結
体を作成した後、その空孔にエミッターを融解拡散させ
るか、もしくはエミッターの元の金属の化合物（例えば
炭酸バリウムｎａｃｏ３　）を溶解もしくは懸濁させた
溶液を空孔に毛細管現象を利用して含浸させて、加熱分
解する。即ち、ＢａｃＯ３−＋］３ａｏ＋ｃＯ２ のような化学変化により、エミッター（例えばＢａＱ）
が得られる。

このようにして作成した焼結体２を電極本体１０筒部Ｉ
Ｃに挿入した後、円錐状等に切削加工する。その際、仕
上げるべき電極の構造及び形状としては、安定した放電
が行なわれるように、例えば、円錐の拡き角を大きくし
て、焼結体先端近傍の温度が低くなるように加工しても
良いし、或は角を小さくして、温度が高くなるように加
工しても良い。要は、焼結体で発生するジュール熱と、
その部分の熱容量や放熱状態等を考慮して、種々焼結体
を加工すれば良い。

この場合筒部１Ｃの深さｔを焼結体の外径りの２０％以
上にして、筒部ＩＣに焼結体２を挿入してなる電極の筒
部ＩＣを保持して切削加工しても焼結体２がスツボ抜け
たり、欠けを生じたりすることが少ない。

第２図は、この発明による電極を陰極に組込んでなる放
電灯を示す図である。この図において、１は陰極側の電
極本体、２は焼結体、３Ｎ及び３Ｐはモリブデン箔、４
Ｎ及び４Ｐは外部リード、５は陽極側の電極本体、５Ｐ
は内部リード、６は石英ガラス製の発光管、７Ｎ及び７
Ｐは接着剤、８Ｎ及び８Ｐは金属ベースである。ここで
、Ｎ及びＰは、それぞれ陰極側及び陽極側を意味する。

この実施例の放電灯では、箔シール方式をとっている。

即ち、モリブデン箔３Ｎ、３Ｐとガラスとを密着させる
ことにより、気密を達成している。

また、陰極側における電極本体１とモリブデン箔３Ｎと
の結合は、接続部１ａによって行われる。

この接続部１ａは、モリブデン箔３Ｎが溶接もしくはろ
う接し易いように平坦に成型加工されている。この放電
灯は直流電源で動作され、電流値５Ａ〜１０Ａ１電圧値
１．５Ｖ〜２５Ｖ１消費電力で１００Ｗ〜３００Ｗで使
用され、焼結体の温度が先端近傍で１２００　℃になる
ような、電極の体積、表面積になるように寸法形状をき
めると、初期光量を１とした時、２５％減光するのに４
０００時間かかる。つまり、初期光量維持率７５％を使
用寿命とすると、４０００時間の使用寿命を有する放電
灯と言える。電極本体の形状は大略直径数論の丸棒状を
想定すれば良い。そして筒部の肉厚も０２〜０３胡程度
、電極本体全長は２０〜３０解程度である。

この実施例では陰極側にのみこの発明による電極を用い
ているが、交流点灯される場合は両極ともこの電極を用
いることも可能である。その他、焼結体と電極本体の材
料、形状等について、この実施例に限定されるものでな
く、様々の態様があることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、この発明によれば、接
続部と基体部と筒部とを高融点金属から成型する際に筒
部の深さが焼結体の外径の２０％以上で、かつ筒部内面
を対向する焼結体と相似する形状に加工することにより
、焼結体の切削加工において、焼結体がスツボ抜けたり
、欠けを生じたりすることが少なく、また焼結体と電極
本体との密着性、密接性を良好に保持でき、かつ長寿命
で安定した動作を行う電極を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）は、この発明による放電灯用電極の製造工
程における電極の断面図、第１図（ロ）は同図（イ）の
切削加工後の電極を示す断面図、第１図（ハ）は筒部の
深さに対応した電極の製造歩留りを示した図、第２図は
この発明により製造した電極を放電灯に組込んだ図、第
３図は従来の放電灯用電極の一例を示す図である。 図中、１：電極本体　　　１ａ：接続部１ｂ：基体部　
　　１Ｃ：筒　部 ２：焼結体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高融点金属粉末とエミッター粉末とから焼結体を作成す
   る工程と、接続部と基体部と筒部とを展延性に富む高融
   点金属から成型する際に、筒部の深さが焼結体の外径の
   ２０％以上で、かつ筒部に焼結体を挿入したとき筒部の
   底と焼結体とが密着するように筒部内面を対向する焼結
   体と相似する形状に加工する工程と、筒部に焼結体を挿
   入して密着させた状態で、その先端部を所定形状に切削
   加工する工程とを含むことを特徴とする放電灯用電極の
   製造方法。