JPH065255A - 水銀蒸気放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】多孔質ペレットから不純物が発生しないように
し、始動電圧の上昇やバルブの黒化を防止する水銀蒸気
放電灯を提供する。 【構成】バルブ１内に、無機多孔質ペレット８１に液状
水銀を含浸させてなる水銀キャリア８を封装した水銀蒸
気放電灯において、上記無機多孔質ペレットは、アルミ
ナセラミックスなどのようなシリカに比べて水酸基（Ｏ
Ｈ基）の含有量の少ないセラミックスにより構成したこ
とを特徴とする。 【作用】多孔質ペレットを、水酸基（ＯＨ基）の含有量
の少ないセラミックスにより構成すると、水分の吸着が
少ないからバルブ内での不純物の発生を少なくすること
ができ、始動電圧の上昇、バルブの黒化を抑止すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バルブ内に水銀を封入
する場合に無機多孔質ペレットに液状水銀を含浸させて
なる水銀キャリアを用いて水銀を収容するようにした水
銀蒸気放電灯に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、けい光ランプなどで代表される水
銀蒸気放電灯の発光管に水銀を封入する場合、液状水銀
をマーキュリードーザを用いて秤量し、この秤量液状水
銀を排気管を通じて発光管内に投入していた。しかしな
がら、液状水銀は表面張力が大きいため小量の水銀を正
確に秤量することが困難であり、封入量のばらつきが避
けられなかった。ところが、水銀蒸気放電灯は、ランプ
特性上から封入水銀量の最低充填量が定まっており、こ
の限度より少ないとランプ出力が著しく低下し、かつ短
寿命になり、甚だしい場合は不点灯になる。このため、
従来の場合、秤量水銀のばらつきを考慮してばらつきが
下限になっても最小必要量の水銀が確保できるように、
平均充填量を大きくしていた。しかし、ランプ内に過剰
の水銀が封入されると、バルブの内面に多くの水銀粒が
付着し、けい光ランプなどの場合は点灯中に外から見え
るので外観が著しく低下し、また廃品ランプを通じて無
駄に捨てられる水銀が多くなる等の不具合もある。

【０００３】このようなことから従来、水銀をアマルガ
ムまたは金属間化合物の形態にしてランプに封入する技
術が知られている。水銀のアマルガムまたは金属間化合
物はいづれも、常温では固体であるから取扱いが容易で
あり、かつ正確に秤量できるからランプへの充填量のば
らつきを少なくすることができるなどの利点がある。し
かしながら、アマルガムは水銀蒸気圧が低いので管壁負
荷の高いけい光ランプや周囲環境が高温の下で用いられ
るランプに有効であるが、通常の条件で使用されるラン
プの場合は始動特性がよくなく、特に低温環境では始動
が困難でありかつ点灯中の光出力も低くなり、立ち消え
の心配もある。

【０００４】そこで最近、液状水銀を無機多孔質ペレッ
トに含浸させて水銀キャリアを構成し、このような水銀
キャリアをランプに収容することにより含浸させた液状
水銀をランプ内に持ち込む技術が提案されている。

【０００５】無機多孔質ペレットは、全体が連続した１
個の塊りからなり、この塊り中に顕微鏡的大きさの細孔
が網目状に連続して形成されて連続空孔を形成したも
の、または、多数の微小粒子が局部的に融着し、粒子間
に形成される空隙が互いに連続して全体に亘り連続空孔
を形成したものなどが知られている。

【０００６】このような無機多孔質ペレットは、真空中
で加熱することにより連続空孔内に残留している空気や
水分を除去し、これを液状水銀中に投じて加圧すること
により空孔内に液状水銀を侵入させ、これにより水銀を
含浸した水銀キャリアが形成される。

【０００７】このような水銀キャリアは、連続空孔内の
液状水銀が細孔を通じて外界と連通しているので、周囲
環境内の水銀蒸気圧は空孔内の液状水銀のそれと同等に
なって平衡するようになる。このため、このような水銀
キャリアをランプに封入すれば、充填水銀量の管理が正
確に行え、取り扱いが容易であり、しかも水銀蒸気圧は
液状水銀の蒸気圧と同等であるから、常温および低温雰
囲気においてもランプ内の水銀蒸気圧を比較的最適状態
に維持することができるなどの利点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような水銀キャリアを用いたランプにおいては、ランプ
の始動電圧が上昇したり、バルブの端部に黒化が発生す
ることがある。

【０００９】このような不具合の原因を調べたところ、
この種の水銀キャリアにおいて、バルブ内で水分が発生
し、この水分がランプの始動電圧を引き上げたり、バル
ブの黒化を発生させる等の悪さをすることが判った。こ
のような始動電圧の上昇やバルブの黒化を誘発するラン
プは、多孔質ペレットとしてシリカを用いたランプに割
合として多く発生する傾向があることも判明した。

【００１０】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、バルブ内で不純物が発生しないようにし、始
動電圧の上昇やバルブの黒化を防止することができる水
銀蒸気放電灯を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、バルブ内に、
無機多孔質ペレットに液状水銀を含浸させてなる水銀キ
ャリアを封装した水銀蒸気放電灯において、上記無機多
孔質ペレットは、シリカに比べて水酸（ＯＨ）基の含有
量が少ないセラミックス、例えばアルミナセラミックス
により構成したことを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明者らは、多孔質ペレットとしてシリカを
用いたランプの場合を種々検討したところ、シリカセラ
ミックスの場合は表面に水酸基（ＯＨ基）を有してお
り、ＯＨ基は水分を吸着し易い性質があり、この吸着し
た水分が不純物として始動電圧の上昇を招き、またバル
ブの黒化を発生させるものと推測した。

【００１３】そこで、多孔質ペレットとしてアルミナセ
ラミックスなどのような水酸基（ＯＨ基）の含有量の少
ないセラミックスにより構成すると、水分の持ち込みが
少なくなり、バルブ内に不純物を生じさせなくなるか
ら、始動電圧の上昇やバルブの黒化を防止することがで
きる。

【００１４】

【実施例】以下本発明について、図面に示す一実施例に
もとづき説明する。

【００１５】図３は環形けい光ランプを示すもので、環
形のガラスチューブからなるバルブ１の内面には、図２
に示すように、けい光体被膜２が形成されており、この
バルブ１の開口端はフレアステム３により閉塞されてい
る。フレアステム３には排気細管４が接続されており、
この排気細管４は連通孔５を通じてバルブ１内部の放電
空間に通じている。ステム３にはリード線６、６が封着
されており、これらリード線６、６の内端にはフィラメ
ント電極７が架設されている。そして、バルブ１内には
アルゴン等の始動用希ガスが封入されている。

【００１６】上記排気細管４には水銀キャリア８が収容
されている。水銀キャリア８は、無機多孔質ペレット８
１に液体水銀（図示しない）を含浸させたものであり、
無機多孔質ペレット８１としては、α−アルミナまたは
γ−アルミナ等のような、シリカに比べて水酸基（ＯＨ
基）の少ないセラミックスが用いられており、連続空孔
構造をなしている。

【００１７】なお、本発明の水銀キャリア８は、図１に
模式的に示すように、無機多孔質ペレット８１が小球形
をなしている。この無機多孔質ペレット８１は、図示し
ないが実際には全体に亘り蟻の巣のような連続空孔を有
しており、この空孔内に全体に亘り液状水銀を含浸させ
てある。このような水銀キャリア８を製造する方法につ
いて説明する。

【００１８】α−アルミナまたはγ−アルミナの微粉末
に有機物粉末や炭素粉末などを適量配合して混ぜ合わ
せ、これを型成形して小球に形成し、これを焼成するこ
とにより有機物粉末を飛散させ、あるいはさらに水蒸気
または湿潤水素中で焼成することにより残留炭素を除去
する。

【００１９】このものは、原料のアルミナ微粉末が相互
に密接しており、これら隣接する粒子相互がその接触点
で相互に融着して全体が連続した塊りをなし、かつ始め
から粒子間に存在していた空隙や、上記有機物粉末およ
び炭素粉末が除去されることにより生じた空隙が互いに
連続した網目状の空孔をなし、いわゆる蟻の巣のような
連続空孔が形成されている。

【００２０】上記セラミックス質多孔質ペレット８１
を、真空中で加熱することにより残留している水分を除
去し、かつ空孔内の空気を排除する。そして、この多孔
質ペレット８１を真空中で冷却し、液状水銀の溜りに浸
漬して加圧する。すると、液状水銀８２は外圧によって
多孔質ペレット８１の連続空孔内に侵入する。

【００２１】このようにして得られた水銀キャリア８の
水銀含有量は、空隙率に加えて多孔質ペレット８１を排
気するときの真空度、液状水銀を浸漬した際の圧力によ
って定まる。

【００２２】このような水銀キャリア８を、図２に示す
ように排気細管４に収容し、この細管４を通じてバルブ
１内を排気し、不活性ガスを封入し、その後排気細管４
を封止切りする。そして、この水銀キャリア８を排気細
管４の外部からバ−ナ炎や高周波加熱により加熱する
と、水銀キャリア８に含浸されている水銀が蒸発され、
この蒸発した水銀は他の低温部に凝縮する。

【００２３】上記の構成の環形けい光ランプを点灯する
と、フィラメント電極７からの放熱により凝縮している
水銀および水銀キャリア８に含浸されている水銀が加熱
されて蒸発し、放電電流が増し、水銀蒸気圧が上昇する
ので光出力が増大する。水銀キャリア８から水銀が蒸発
されて、過剰になると過剰水銀は最冷部に凝縮し、放電
空間内を所定の水銀蒸気圧に維持するようになる。

【００２４】このような構成においては、水銀キャリア
８が固形物である無機多孔質ペレット８１に液状水銀８
２を含浸して構成されているので取り扱いが容易であ
り、しかも含有水銀量が比較的容易に管理できるので、
水銀封入量のばらつきが少なくなる。このため、平均封
入量を少なくしても必要最小限の封入量を確保すること
ができ、水銀を大幅に節約することができる。

【００２５】また、水銀キャリア８内の水銀は通常の液
状水銀であるから、水銀蒸気圧は純水銀のそれと等し
く、したがってランプの始動性および低温点灯特性の良
好である。

【００２６】しかも、本実施例の水銀キャリア８は、無
機多孔質ペレット８１としてα−アルミナまたはγ−ア
ルミナ等のようなシリカに比べて水酸基（ＯＨ基）の少
ないセラミックスを用いたから水分の吸着が少なく、バ
ルブ１に収容して水銀放出のために加熱してもＨ₂ Ｏの
発生が少なくなる。このため、バルブ１内に不純物が生
じないから始動特性がよく、かつけい光体被膜２に黒化
を発生させなくなる。

【００２７】また、ＯＨ基はマイナスに帯電するからイ
オン化している蒸発水銀を引き寄せて水銀キャリア８に
吸引し、バルブ１内の水銀蒸気圧を次第に低くし、その
結果、点灯時間とともに光束が低下する傾向があり、上
記バルブの黒化と相まって光束維持率が低下する。

【００２８】これに対し、α−アルミナまたはγ−アル
ミナからなる多孔質ペレット８１はＯＨ基が存在しない
から水銀の取り込みが少なく、水銀蒸気圧の低下を防止
することができ、点灯時間とともに光束が低下するのを
抑止することができる。 （実験例）以下、本発明について実験した結果を説明す
る。

【００２９】本発明者らは、シリカセラミックスからな
る多孔質ペレット（Ａ）、α−アルミナセラミックスか
らなる多孔質ペレット（Ｂ）、およびγ−アルミナセラ
ミックスからなる多孔質ペレット（Ｃ）を作り、それぞ
れの粒径ｄを２．４mmとした。これら各多孔質ペレット
（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）に液状水銀を１０mgづつ
含浸させて水銀キャリアを作った。これとは別に、従来
と同様に純水銀の液状水銀を１０mg準備した（Ｄ）。こ
れらの水銀キャリアおよび純水銀を、それぞれ３０Ｗの
環形けい光ランプに封入して、ランプを完成させ、各点
灯試験を行った。下記表１はそれぞれのランプの始動電
圧の測定値である。

【００３０】

【表１】

【００３１】上記の測定値から明らかなように、従来の
純水銀の場合は、不純物の持ち込み原因となる水銀キャ
リアを用いないから、バルブ１内に不純物が発生しな
く、このため始動電圧を低くすることができる。

【００３２】これに対し、シリカセラミックスからなる
多孔質ペレット（Ａ）を用いた場合は、表面に水酸基
（ＯＨ基）を有しているので水分の発生を促し、この水
分が不純物となるから始動電圧が高くなる。

【００３３】しかし、α−アルミナセラミックスからな
る多孔質ペレット（Ｂ）、およびγ−アルミナセラミッ
クスからなる多孔質ペレット（Ｃ）の場合は、水酸基
（ＯＨ基）が少ないので、不純物の発生が少なく、始動
電圧を低くすることができる。なお、α−アルミナに比
べてγ−アルミナの方が粒径が小さいので、細孔の数が
多くなり、連続空孔の内面を含む表面積が大きくなる。
このため不純ガスの付着面積が増して残留量も多くな
る。よって、γ−アルミナよりもα−アルミナを用いる
方が始動特性および光束維持率ともに有利になる。

【００３４】図４は、従来の純水銀の場合と、本発明の
α−アルミナセラミックスからなる多孔質ペレット
（Ｂ）を用いた水銀キャリアの場合とで、光束維持率
（光束働程）を調べたものである。

【００３５】光束維持率は、前記した通り水銀の減少に
伴う水銀蒸気圧の低下と、バルブ黒化による遮光作用と
に影響を受けるが、純水銀を用いた場合は、不純物の生
成および水銀減少の原因となる因子が存在しないから、
高い光束維持率を示す。

【００３６】これに比べて、本発明のα−アルミナセラ
ミックスからなる多孔質ペレット（Ｂ）を用いた場合、
含浸されている水銀が液状水銀であるから純水銀と同等
に水銀蒸気圧となり、不純物の生成がなく、かつ水銀の
吸着も少ないため、上記純水銀を用いた場合と略同等
に、高い光束維持率を示す。

【００３７】なお、本発明は上記実施例に制約されるも
のではなく、水銀キャリア８はランプ１の排気細管４に
収容されることには限らず、例えばステム３に取着した
り、リード線６に固定するなどの構造であってもよく、
このため水銀キャリア８の形状は球形に制約されず、円
や角形の棒、円板、環状板など種々の形態が実施可能で
ある。さらに、本発明はけい光ランプに適用する場合に
限らず、高圧水銀灯等のようなランプ、つまり要するに
水銀を封入したランプに適用可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、多
孔質ペレットをアルミナセラミックスなどのようなシリ
カに比べて水酸基（ＯＨ基）の含有量が少ないセラミッ
クスにより構成したので、ペレット自身の水分吸着量が
少なくなり、ランプ内で不純物としてのＨ₂ Ｏの発生を
少なくし、始動電圧の上昇やバルブの黒化を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、水銀キャリアの断面
構造を模式的に示す断面図。

【図２】同実施例の環形けい光ランプの端部を示す断面
図。

【図３】同実施例の環形けい光ランプの側面図。

【図４】光束維持率を示す特性図。

【符号の説明】

１…バルブ、２…けい光体被膜、３…ステム、４…排気
細管、６…リード線、７…フィラメント電極、８…水銀
キャリア、８１…無機多孔質ペレット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兼丸 敞 東京都千代田区大手町１丁目７番２号 野 村興産株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブ内に、無機多孔質ペレットに液状
   水銀を含浸させてなる水銀キャリアを封装した水銀蒸気
   放電灯において、 上記無機多孔質ペレットは、シリカに比べて水酸基（Ｏ
   Ｈ基）の含有量が少ないセラミックスにより構成したこ
   とを特徴とする水銀蒸気放電灯。
2. 【請求項２】 上記無機多孔質ペレットは、連続空孔を
   有するアルミナセラミックスにより構成したことを特徴
   とする請求項１に記載の水銀蒸気放電灯。
3. 【請求項３】 上記アルミナセラミックスは、α−アル
   ミナにより構成したことを特徴とする請求項２に記載の
   水銀蒸気放電灯。