JP3614042B2 - 放電ランプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電ランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放電ランプは、発光空間を形成する発光管部の両端に封止管部が連接されてなるバルブを有し、このバルブの発光管部内に、タングステン製の一対の電極（陽極および陰極）が互いに対向するよう配置されると共に、例えば希ガスおよび水銀などが封入されており、電極の各々は、バルブの封止管部から発光管部に向かって管軸に沿って伸びるタングステン製の電極支持棒の先端部に固定されて支持されている。
【０００３】
また、電極支持棒の先端部に電極を固定する手段としては、電極の基端面に凹所を形成し、この凹所に緩衝材を介して電極支持棒の先端部を嵌合する手段が知られている。
具体的に説明すると、図７（イ）に示すように、電極５０の基端面５０ｂに、当該基端から電極５０の先端に向かって径が小さくなるようテーパ状の凹所５０ａを形成すると共に、電極支持棒５１の先端部５１ａを、電極５０の凹所５０ａに適合する形状すなわち先端に向かって径が小さくなるようテーパ状に加工し、更にこの先端部５１ａの周面に緩衝材５２を形成する。
次いで、図７（ロ）に示すように、電極５０の凹所５０ａに電極支持棒５１の先端部５１ａを挿入し、更に、図７（ハ）に示すように、電極支持棒５１の先端部５１ａを、その全体が電極５０の凹所５０ａ内に収容されるよう圧入することにより、当該電極支持棒５１の先端部５１ａが当該電極５０の凹所５０ａ内に嵌合されて固定される。
【０００４】
しかしながら、このような手段においては、以下のような問題がある。
（１）緩衝材５２は、モリブデン箔やタンタル板などを電極支持棒５１の先端部５１ａに巻き回すことにより形成されるが、緩衝材５２の厚みの調整すなわち使用するモリブデン箔やタンタル板などの厚みや巻き回し数の調整は、製作者が試行錯誤を繰り返すことによって行われるものであるため、その作業は、極めて煩雑で、しかも、相当に高い技能を要するものである。
更に、電極支持棒５１の先端部５１ａを電極５０の凹所５０ａ内に嵌合した後に、緩衝材５２における電極５０の凹所５０ａから露出した部分を切除する後処理工程が必要である。
また、電極５０の凹所５０ａに対する電極支持棒５１の先端部５１ａの圧入を容易に行うために、電極５０の凹所５０ａおよび電極支持棒５１の先端部５１ａの各々はテーパ状とされるが、電極５０にテーパ状の凹所５０ａを形成する工程および電極支持棒５１の先端部５１ａをテーパ状に加工する工程においては、高い加工精度が必要である。
以上のような理由により、緩衝材５２を使用して電極５０の凹所５０ａに電極支持棒５１の先端部５１ａを嵌合して固定する手段においては、時間や手間がかかるため、高い生産性が得られない。
【０００５】
（２）電極支持棒５１による電極５０の保持力（電極５０の凹所５０ａから電極支持棒５１の先端部５１ａを引き抜くために必要な力）は、緩衝材５２の厚みによって異なる。然るに、前述したように、緩衝材５２の厚みの調整は、製作者が試行錯誤を繰り返すことによって行われるものであるため、製品間において安定した保持力で電極支持棒５１の先端部５１ａに電極５０を固定することが困難である。その結果、製品間において電極支持棒５１による電極５０の保持力に大きなバラツキが生じ、電極支持棒５１による電極５０の保持力が小さい場合には、当該放電ランプの輸送中あるいは点灯中において、電極支持棒５１から電極５０が脱落してしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、簡単な工程により、電極支持棒の先端部を電極の基端面に形成された凹所に容易に嵌合することができ、しかも、当該電極を電極支持棒の先端部に高い保持力で安定して固定することができる放電ランプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の放電ランプは、基端面に形成された凹所に電極支持棒の先端部が嵌合されることによって、当該電極支持棒に支持された電極を具えてなる放電ランプにおいて、
前記電極はタングステンよりなり、
前記電極支持棒はモリブデンよりなり、当該電極支持棒の先端部には、スリットが形成されており、このスリットには、当該スリットを拡開する拡開部材が圧入されていることを特徴とする。
【０００８】
上記の放電ランプにおいては、前記電極支持棒のスリットの間隔は、当該電極支持棒の先端部の外径の３〜１０％であり、
前記拡開部材の最大厚みは、前記電極支持棒のスリットの間隔の１．５〜２．５倍であることが好ましい。
【０００９】
【作用】
電極支持棒の先端部に形成されたスリットに拡開部材を装着し、この状態で、当該電極支持棒の先端部を電極の凹所に圧入すると、当該拡開部材が電極の凹所の底面によって押圧されて電極支持棒のスリットに圧入される。その結果、当該スリットが拡開し、電極支持棒の外周面によって電極の凹所の内周面が押圧されることにより、電極支持棒の先端部に電極が固定される。このように、緩衝材を使用することが不要となり、また、電極の凹所および電極支持棒の先端部の各々をテーパ状とすることも不要となるので、簡単な工程により、電極支持棒の先端部を電極の凹所に容易に嵌合することができる。しかも、電極支持棒の先端部に形成されたスリットが拡開し、電極支持棒の外周面によって電極の内周面が押圧されるので、当該電極支持棒の先端部に電極を高い保持力で安定して固定することができる。
また、高い塑性および靱性を有するモリブデンによって電極支持棒を構成することにより、スリットが拡開する際に当該電極支持棒の先端部が破損することを防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の放電ランプの実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明に係るショートアーク型放電ランプの一例における構成の概略を示す説明用断面図である。
この放電ランプにおけるバルブ１０は、石英ガラスにより形成され、楕円球形の発光管部１１と、この発光管部１１の両端から外方に伸びるよう連設された筒状の封止管部１２とよりなり、当該発光管部１１に続く封止管部１２の発光管部１１に接近した個所に、封止管部１２の一部が縮径された状態の絞り込み部１２ａが形成されている。
【００１１】
バルブ１０の発光管部１１内には、それぞれタングステンよりなる陽極１３および陰極１４が互いに対向するよう配置されており、その各々は、モリブデンよりなる円柱状の電極支持棒１５の先端部１５ａに固定されて支持されている。
具体的に説明すると、図２に示すように、陽極１３の基端面１３ｂには、電極支持棒１５の径より僅かに小さい円柱状の凹所１３ａが形成され、この凹所１３ａに電極支持棒１５の先端部１５ａが嵌合されている。そして、図３および図４にも示すように、電極支持棒１５の先端部１５ａには、当該電極支持棒１５の先端面から後端側に向かってその径方向に切断されたスリットＳが形成されており、このスリットＳには、楔状の拡開部材２０（図４において斜線を引いて示す）が圧入され、この拡開部材２０によってスリットＳが拡開し、電極支持棒１５の外周面によって陽極１３の凹所１３ａの内周面が押圧されることにより、陽極１３が電極支持棒１５の先端部１５ａに固定されている。
一方、陰極１４においても、陽極１３と同様にして電極支持棒１５の先端部に固定されている。
【００１２】
以上において、陽極１３（陰極）の凹所１３ａの内径ｄは、電極支持棒１５の先端部１５ａの外径Ｄより０．１〜０．５ｍｍ大きいことが好ましい。陽極１３の凹所１３ａの内径ｄが過大である場合には、当該陽極１３を電極支持棒１５の先端部１５ａに高い保持力で安定に固定することが困難となることがある。
【００１３】
また、電極支持棒１５のスリットＳの間隔ｋは、電極支持棒１５の先端部１５ａの外径Ｄの３〜１０％であることが好ましい。スリットＳの間隔ｋが過小である場合には、当該スリットＳを拡開部材２０によって拡開することが困難となることがある。一方、スリットＳの間隔ｋが過大である場合には、当該スリットＳに拡開部材２０が圧入される際に、電極支持棒１５の先端部１５ａに破損が生じることがある。
【００１４】
また、拡開部材２０の最大厚み（基端の厚み）ｈは、電極支持棒１５のスリットＳの間隔ｋの１．５〜２．５倍であることが好ましい。拡開部材２０の最大厚み（基端の厚み）ｈが過小である場合には、当該拡開部材２０によってスリットＳを十分に拡開することができず、陽極１３を電極支持棒１５の先端部１５ａに高い保持力で安定に固定することが困難となることがある。一方、拡開部材２０の最大厚み（基端の厚み）ｈが過大である場合には、当該拡開部材２０がスリットＳに圧入される際に、電極支持棒１５の先端部１５ａに破損が生じることがある。
【００１５】
電極支持棒１５は、封止管部１２内を管軸に沿って伸び、その端部が封止管部１２より突出する状態で設けられており、封止管部１２の外端部において、当該封止管部１２と電極支持棒１５とが溶着されて、気密シール部１７が形成されている。
封止管部１２内においては、電極支持棒１５の外径に適合する貫通孔１９を有する石英ガラスよりなるスリーブ部材１６が、電極支持棒１５が挿通された状態で配置されており、このスリーブ部材１６は、封止管部１２の一部である絞り込み部１２ａにより支持されている。
【００１６】
バルブ１０の発光管部１１内には、キセノン、アルゴン、クリプトン等の希ガス若しくはこれらの混合物よりなる封入ガス、および必要に応じて用いられる水銀などの発光物質が封入されている。
封入ガスの圧力は、封入時において例えば０．１〜１０ａｔｍであり、発光物質として水銀を用いる場合には、その封入量は、例えばバルブ１０における発光管部１１の内容積当たりの重量で０．５〜６０ｍｇ／ｃｃである。
【００１７】
上記の構成の放電ランプにおいては、以下のようにして電極を電極支持棒の先端部に固定することができる。
先ず、図５（イ）に示すように、電極支持棒１５の先端部１５ａに形成されたスリットＳに、拡開部材２０を装着する。次いで、図５（ロ）に示すように、拡開部材２０が装着された電極支持棒１５の先端部１５ａを陽極１３の基端面１３ｂに形成された凹所１３ａに挿入する。そして、更に、電極支持棒１５の先端部１５ａを陽極１３の凹所１３ａに圧入することにより、図５（ハ）に示すように、拡開部材２０が陽極１３の凹所１３ａの底面によって押圧されて電極支持棒１５のスリットＳに圧入される。その結果、当該スリットＳが拡開し、電極支持棒１５の外周面によって陽極１３の凹所１３ａの内周面が押圧されることにより、陽極１３が電極支持棒１５の先端部１５ａに固定される。
一方、陰極１４においても、陽極１３と同様にして電極支持棒１５の先端部に固定される。
【００１８】
以上のように、本発明の放電ランプによれば、緩衝材を使用することなしに、陽極１３の基端面１３ｂに形成された凹所１３ａに電極支持棒１５の先端部１５ａを嵌合することが可能であり、従って、緩衝材の厚みの調整工程および緩衝材の切除を行う後処理工程が不要となり、また、陽極１３の凹所１３ａおよび電極支持棒１５の先端部１５ａの各々をテーパ状とすることも不要となるので、簡単な工程により、電極支持棒１５の先端部１５ａに陽極１３を容易に嵌合することができる。しかも、拡開部材２０によって電極支持棒１５の先端部１５ａに形成されたスリットが拡開し、電極支持棒１５の外周面によって陽極１３の凹所１３ａの内周面が押圧されるので、当該電極支持棒１５の先端部１５ａに陽極１５を高い保持力でかつ製品間における保持力のバラツキがなくて安定して固定することができる。
また、電極支持棒１５が高い塑性および靱性を有するモリブデンによって構成されているため、拡開部材２０がスリットＳに圧入されて当該スリットＳが拡開する際に、当該電極支持棒１５の先端部１５ａが破損することを防止することができる。
【００１９】
本発明の放電ランプは、上記の実施の形態に限定されず種々の変更を加えることが可能である。
（１）図６に示すように、電極支持棒１５の先端部１５ａに形成されるスリットＳは、互いに直交する２つの径方向に沿って切断された略十字状の形状であって、交差する個所の四隅が円弧状に切削されたものであってもよい。このようなスリットＳを形成する場合には、拡開部材２０として、円錐形のピン状のものを用いることができる。
（２）バルブ１０（発光管部１１および封止管部１２）の具体的な形状および構造は、図１に示すものに限られず、種々の構成を採用することができる。
【００２０】
〈実験例〉
図２に示す構成に従い、下記の条件により、陽極（１３）、電極支持棒（１５）および拡開部材（２０）を合計で１０組作製した。
〔陽極（１３）〕
材質：タングステン，直径：２５ｍｍ，凹所（１３ａ）の内径：６．２ｍｍ，凹所（１３ａ）の深さ：２０ｍｍ
〔電極支持棒（１５）〕
材質：モリブデン，先端部（１５ａ）の直径：６．０ｍｍ，スリット（Ｓ）の間隔０．５ｍｍ，スリット（Ｓ）の深さ１０ｍｍ
〔拡開部材（２０）〕
材質：モリブデン，長さ：５ｍｍ，基端の厚み：１．０ｍｍ，幅：５ｍｍ
【００２１】
上記の陽極（１３）、電極支持棒（１５）および拡開部材（２０）を用い、図３（イ）〜（ハ）に示す工程に従って、陽極（１３）の凹所（１３ａ）に電極支持棒（１５）の先端部（１５ａ）を嵌合することにより、当該陽極（１３）を電極支持棒（１５）の先端部（１５ａ）に固定した。以上において、電極支持棒（１５）の先端部（１５ａ）を陽極（１３）の凹所（１３ａ）に圧入する力は約１ｔｏｎであった。
そして、電極支持棒（１５）による陽極（１３）の保持力（陽極（１３）の凹所（１３ａ）から電極支持棒（１５）の先端部（１５ａ）を引き抜くために必要な力）を測定したところ、いずれも１９８〜２０５ｋｇの範囲にあり、陽極（１３）が電極支持棒（１５）の先端部（１５ａ）に高い保持力で安定して固定されていることが確認された。
【００２２】
〈比較実験例〉
図７（イ）に示す構成に従い、下記の条件により、電極（５０）および電極支持棒５１を合計で１０組作製した。
〔電極（５０）〕
材質：タングステン，直径：２５ｍｍ，凹所（１３ａ）の内径：５．８ｍｍ（０．０６ｍｍ／２０ｍｍのテーパー状）
〔電極支持棒（５１）〕
材質：タングステン，先端部（５１ａ）の直径：６．６５ｍｍ（０．０６ｍｍ／２０ｍｍのテーパー状）
【００２３】
上記の電極（５０）および電極支持棒（５１）を用い、図５（イ）〜（ハ）に示す工程に従って、電極（５０）の凹所（５０ａ）に電極支持棒（５１）の先端部（５１ａ）を嵌合することにより、当該電極（５０）を電極支持棒（５１）の先端部（５１ａ）に固定した。以上において、緩衝材（５２）として、厚みが０．０５ｍｍのモリブデン箔を使用した。また、電極支持棒（５１）の先端部（５１ａ）を電極（５０）の凹所（５０ａ）に圧入する力は約１ｔｏｎであった。
そして、電極支持棒（５１）による電極（５０）の保持力（電極（５０）の凹所（５０ａ）から電極支持棒（５１）の先端部（５１ａ）を引き抜くために必要な力）を測定したところ、４０〜２５０ｋｇの範囲にあり、製品間に相当に大きいばらつきがあった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の放電ランプによれば、緩衝材を使用することなしに、電極の基端面に形成された凹所に電極支持棒の先端部を嵌合することができるため、緩衝材の厚みの調整工程および緩衝材の切除を行う後処理工程が不要となり、また、電極の凹所および電極支持棒の先端部の各々をテーパ状とすることも不要となるので、簡単な工程により、電極支持棒の先端部に電極を容易に固定することができる。しかも、拡開部材によって電極支持棒の先端部に形成されたスリットが拡開し、電極支持棒の外周面によって電極の内周面が押圧されるので、当該電極支持棒の先端部に電極を高い保持力でかつ製品間における保持力のバラツキがなくて安定して固定することができる。
【００２５】
そして、電極支持棒が高い塑性および靱性を有するモリブデンによって構成されているため、拡開部材がスリットに圧入されて当該スリットが拡開する際に、当該電極支持棒の先端部が破損することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るショートアーク型放電ランプの一例における構成の概略を示す説明用断面図である。
【図２】図１に示す放電ランプにおいて、陽極および電極支持棒の先端部を拡大して示す説明用断面図である。
【図３】図１に示す放電ランプにおいて、電極支持棒を先端側から見たときの正面図である。
【図４】図１に示す放電ランプにおいて、電極支持棒の先端部を、陽極を透視して見たときの斜視図である。
【図５】電極支持棒の先端部に陽極を固定する工程を示す説明図である。
【図６】本発明に係るショートアーク型放電ランプの他の例における電極支持棒の先端部および拡開部材を示す説明図である。
【図７】従来のショートアーク型放電ランプにおいて、電極支持棒の先端部に電極を固定する工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ バルブ
１１ 発光管部
１２ 封止管部
１２ａ 絞り込み部
１３ 陽極
１３ａ 凹所
１３ｂ 陽極の基端面
１４ 陰極
１５ 電極支持棒
１５ａ 先端部
１６ スリーブ部材
１７ 気密シール部
１８ モリブデン箔
１９ 貫通孔
２０ 拡開部材
５０ 電極
５０ａ 凹所
５１ｂ 電極の基端面
５１ 電極支持棒
５１ａ 先端部
５２ 緩衝材

Claims (2)

1. 基端面に形成された凹所に電極支持棒の先端部が嵌合されることによって、当該電極支持棒に支持された電極を具えてなる放電ランプにおいて、
   前記電極はタングステンよりなり、
   前記電極支持棒はモリブデンよりなり、当該電極支持棒の先端部には、スリットが形成されており、このスリットには、当該スリットを拡開する拡開部材が圧入されていることを特徴とする放電ランプ。
2. 前記電極支持棒のスリットの間隔は、当該電極支持棒の先端部の外径の３〜１０％であり、
   前記拡開部材の最大厚みは、前記電極支持棒のスリットの間隔の１．５〜２．５倍であることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。

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