JP3402463B2 - 超高圧放電媒体閃光放電管の製法 - Google Patents

超高圧放電媒体閃光放電管の製法

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  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、超高圧放電媒体閃
光放電管、特に2気圧以上の圧力で放電媒体ガスを封体
管内に封入できる超高圧放電媒体閃光放電管の製法に関
連する。 【0002】 【従来の技術】近年、ストロボ用キセノン閃光放電管の
小型化が進み、カメラ一体型のキセノン閃光放電管にも
顕著に小型化が進行しているが、同時にキセノン閃光放
電管の光量増加も求められている。カメラ一体型の容積
中でコンデンサの占める割合はキセノン閃光放電管の占
める割合より大きいので、キセノン閃光放電管の光量を
増加すれば、従来品より小容量で且つ小型のコンデンサ
を使用できると共に、キセノン閃光放電管の発光回路の
製造価格を低減して、従来品と同一の光量を得ることが
できる。 【0003】図10に示すように、キセノン閃光放電管
は、ほぼ円筒状の封体管(1)と、封体管(1)の一端に封着
された1次封止側の陽極電極(2)と、封体管(1)の他端に
封着された2次封止側の陰極電極(3)と、封体管(1)の外
面に付着されたネサガラス(Nesa glass)等の透明導電
膜(4)とを備えている。封体管(1)内に密閉されて形成さ
れる内部空洞(5)内にはキセノンガスが封入される。陽
極電極(2)は、封体管(1)に埋設され且つ内部空洞(5)内
に突出するタングステン製の電極部(6)と、電極部(6)に
接続され且つ封体管(1)の外側に突出する導出部(7)とを
備えている。電極部(6)と導出部(7)との接続部(8)は径
方向外側に膨出する。陰極電極(3)は、封体管(1)に埋設
され且つ内部空洞(5)内に突出するタングステン製の電
極部(6)と、電極部(6)に接続され且つ封体管(1)の外側
に突出するニッケル製の導出部(7)と、内部空洞(5)内に
配置され且つ電極部(6)の先端部に固着されたカップ状
の放電部(9)とを備え、陰極電極(3)の電極部(6)と導出
部(7)との接続部(8)は径方向外側に膨出する。陽極電極
(2)と陰極電極(3)との間に接続される発光回路には10
0〜300μF程度の容量を有するコンデンサが設けら
れ、作動の際にコンデンサは200〜300V程度の電
位に充電される。 【0004】封体管(1)の外側表面に形成された透明導
電膜(4)に数kVのトリガ電圧を印加すると共に、陽極電
極(2)と陰極電極(3)との間に高電圧を印加すると、コン
デンサから陽極電極(2)と陰極電極(3)及び透明導電膜
(4)を通じて高電流が流れ、放電現象によって陽極電極
(2)と陰極電極(3)との間に100〜150A程度の高電
流が瞬間的に流れ、内部空洞(5)内のキセノンガスが励
起されて発光が生ずる。発光した光はリフレクタ(反射
板)により同一方向に放射され被写体を照らし出す。高
電流が流れる陰極電極(3)の放電部(9)は高電流に耐える
希少金属の焼結体により形成される。 【0005】キセノン閃光放電管の内部空洞(5)内に高
封入圧力レベルでキセノンガスを充填すると、陽極電極
(2)と陰極電極(3)間のインピーダンスが増加するので、
図9に示すように、陽極電極(2)と陰極電極(3)間に流れ
る少ない電流量で発光量を増加することができる。キセ
ノン閃光放電管の発光によりキセノン閃光放電管の封体
管(1)の内面に微少クラックが発生するシンタリングの
発生を抑制することにより、キセノン閃光放電管の発光
量を増大できる。 【0006】キセノン閃光放電管を製造する際に、図1
1に示すように、タングステン製の電極部(6)とニッケ
ル製の導出部(7)とを接合して電極を形成する。電極部
(6)と導出部(7)との接合部は溶着される際の押圧力によ
り径方向に膨出する接続部(8)が形成される。また、図
12に示すように、中心に貫通孔(11)が形成されたガラ
ス製のビーズ(10)を準備すると共に、図13に示すよう
に、中心に貫通孔(13)を有し且つタングステンの焼結体
により形成された放電部(9)を準備する。図14に示す
ように、電極部(6)にビーズ(10)の貫通孔(11)を嵌合し
て、ビーズ(10)を接続部(8)に当接して陽極電極(2)を準
備する。図15に示す陰極電極(3)は陽極電極(2)の電極
部(6)に更に放電部(9)の貫通孔(13)を装着して固定す
る。放電部(9)の貫通孔(13)は電極部(6)に対して締まり
嵌め又は貫通孔(13)をテーパ状に形成して放電部(9)を
電極部(6)に固定することができる。更に、図16に示
すように、内部空洞(5)を有する円筒状のガラス管(15)
を準備する。 【0007】次に、図17に示すように、圧力容器(20)
内にヒータ(21)を配置し、ヒータ(21)の上に治具(22)を
配置する。治具(22)は上面に形成された凹部(23)と、凹
部(23)に連絡する貫通孔(24)とを備えている。図14に
示す陽極電極(2)の導出部(7)を貫通孔(24)に配置すると
共に、ビーズ(10)の周囲にガラス管(15)の下端を配置し
て、ガラス管(15)を垂直に配置する。ガラス管(15)の上
端にはガイド治具(25)の貫通孔(26)を嵌合してガラス管
(15)を垂直状態に保持する。この状態でヒータ(21)を作
動させてガラス管(15)の下端を加熱し溶融することによ
りガラス管(15)の下端とビーズ(10)とを融着して、図1
8に示すように、陽極電極(2)を一端に固着したガラス
管(15)を圧力容器(20)から取り出す。 【0008】その後、図19に示すように、陰極電極
(3)を治具(22)に取り付けると共に、陽極電極(2)を一端
に取り付けたガラス管(15)を逆さに配置して、陰極電極
(3)を包囲してガラス管(15)の他端を治具(22)の凹部(2
3)に配置する。続いて、圧力容器(20)の排気管(27)を真
空源に接続して圧力容器(20)内を排気すると共に、圧力
容器(20)の供給管(28)からキセノンガスを圧力容器(20)
内に供給する。ガラス管(15)の内部空洞(5)内にキセノ
ンガスが充填された状態でヒータ(21)を作動させてガラ
ス管(15)の他端を加熱し溶融することによりガラス管(1
5)の他端と陰極電極(3)のビーズ(10)とを融着して、図
20に示すガラス管(15)を圧力容器(20)から取り出す。
最後に、図21に示すように、ガラス管(15)の表面に透
明導電膜(4)を形成し、図22に示すように、導出部(7)
を所定の長さに切断して完成する。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、治具を
加熱しガラスが溶解して封止温度まで加熱するとき、圧
力容器内のガスは膨張しガス圧は加熱前の数倍になる。
このため内部空洞(5)を真空に保持し且つ常温で高内部
ガス圧力に耐える容器で封入できるレベルは2気圧程度
が限界であった。このため、2気圧以上の高い圧力で圧
力容器(20)中にキセノンガスを封入してキセノン閃光放
電管を製造することは一般に困難であった。そこで、本
発明は2気圧以上の高い圧力でキセノンガスを封体管内
に封入できる超高圧キセノン閃光放電管の製法を提供す
ることを目的とする。 【0010】 【課題を解決するための手段】本発明による超高圧放電
媒体閃光放電管の製法は、円筒状のガラス管(15)の一端
に陽極電極(2)及び陰極電極(3)の一方を封着する工程
と、低圧若しくは真空又は放電媒体ガス雰囲気中でガラ
ス管(15)の内部に固体放電媒体を投入する工程と、ガラ
ス管(15)の他端に陽極電極(2)及び陰極電極(3)の他方を
封着して、固体放電媒体を気化する工程とを含む。ガラ
ス管(15)の内部に投入する固体放電媒体の量又はガラス
管(15)の長さを調整することにより2気圧以上の所望の
圧力で放電媒体ガスを大気圧中でガラス管(15)内に封入
することができる。 【0011】固体放電媒体を投入する工程は、陽極電極
(2)及び陰極電極(3)の一方を封着したガラス管(15)内に
陽極電極(2)及び陰極電極(3)の他方を配置した後、ガラ
ス管(15)内に放電媒体ガスを充填する工程と、放電媒体
ガスを充填したガラス管(15)の他端を融着して密封する
工程と、陽極電極(2)及び陰極電極(3)の一方を下方にし
て冷媒中に浸漬しながらガラス管(15)を垂直に配置し、
ガラス管(15)内の放電媒体ガスを固体に凝固させる工程
とを含む。陽極電極(2)及び陰極電極(3)の他方を封着す
る工程は、固体放電媒体をガラス管(15)内で一方側に移
動して陽極電極(2)及び陰極電極(3)の他方をガラス管(1
5)の一端と他端との中間位置に移動する工程と、陽極電
極(2)及び陰極電極(3)の他方を中間位置にてガラス管(1
5)に封着する工程と、陽極電極(2)及び陰極電極(3)の他
方の封着部より他端側のガラス管(15)を除去する工程と
を含む。固体放電媒体がガスに戻る時に、ガラス管(15)
の内体積が固化前より小さいため、ガラス管(15)の内体
積の差により圧力が高くなる。 【0012】 【発明の実施の形態】以下、本発明による超高圧キセノ
ン閃光放電管の製法の実施の形態を図1〜図8について
説明する。図1〜図8では図10〜図22に示す箇所と
同一の部分に同一の符号を付し説明を省略する。 【0013】本発明による超高圧キセノン閃光放電管の
製法では、図1に示すように、円筒状のガラス管(15)の
一端にバーナ(16)で1次封止側の陽極電極(2)のビーズ
(10)を加熱・封着する。次に、図2に示すように、圧力
容器(20)内に配置した内部容器(30)内に液体窒素(31)を
収容し、液体窒素(31)内に陽極電極(2)を固定したガラ
ス管(15)の一端を浸漬する。液体窒素によりガラス管(1
5)の一端を冷却しながらガラス管(15)内に固体キセノン
のチップを所定の数又は容量で投入し、ガラス管(15)の
他端に陰極電極(3)を配置してヒータ(32)によりガラス
管(15)の他端を陰極電極(3)のビーズ(10)に融着する。
固体キセノンの融点は−111.8℃、沸点は−107.
1℃であり、液体窒素の沸点は−195.8℃である。 【0014】図3〜図8は、本発明による他の実施の形
態を示す。図3に示すように、バーナ(16)で加熱しなが
ら、長いガラス管(15)の一端に陽極電極(2)を融着す
る。次に、図4に示すように、ガラス管(15)の他端から
ガラス管(15)内に陰極電極(3)を挿入し、バーナ(16)で
加熱しながらガラス管(15)の他端を窄め直径を減少す
る。続いて、図5に示すように、ガラス管(15)を真空源
に接続された管(17)からガラス管(15)内を真空にした
後、キセノンガス供給源に接続された管(18)からガラス
管(15)内にキセノンガスを供給し、ガラス管(15)内にキ
セノンガスが所定の圧力で充填されたとき、図6に示す
ように、バーナ(16)でガラス管(15)の他端を融着して密
封する。その後、図7に示すように、液体窒素(17)内に
ガラス管(15)の一端を浸漬して、ガラス管(15)内のキセ
ノンガスの全量を固体に凝固させる。この状態で、図8
に示すように、陰極電極(3)のビーズ(10)をガラス管(1
5)の中間位置で融着し、陰極電極(3)の外側のガラス管
(15a)を除去する。固体のキセノンがガスに戻る時に、
ガラス管の内体積が固化前より小さいため、ガラス管の
内体積の差により圧力が高くなる。 【0015】本発明の実施の形態では、大気圧中で製造
でき且つ2気圧以上の圧力でキセノンガスを封入でき
る。封止時のキセノンガスの圧力と封体管の長さにより
封入ガス圧を調整できる。下表は、外径2.3mm、内径
1.3mm、管長21mmで2〜10気圧でキセノンガスを
ガラス管内に封入した結果を示す。 【0016】 【表1】【0017】本発明の前記実施の形態は変更が可能であ
る。励起ガスである固体放電媒体としてキセノンの他
に、融点−156.6℃、沸点−152.9℃のクリプト
ン、融点−189.2℃、沸点−185.87℃のアルゴ
ン、キセノンとクリプトンの混合ガス、キセノンとアル
ゴンの混合ガス、クリプトンとアルゴンの混合ガス、キ
セノン、クリプトン及びアルゴンの混合ガスを使用する
ことができる。冷媒は液体窒素に限られず、液体酸素、
液体ヘリウム等他の液体又は固体を使用してもよい。 【0018】 【発明の効果】前記の通り、本発明では、大気圧中で製
造でき且つ2気圧以上の圧力で放電媒体ガスを封体管内
に封入でき、小型で発光量の多い超高圧放電媒体閃光放
電管を得ることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明による超高圧キセノン閃光放電管の製
法により陽極電極をガラス管の一端に溶着する状態を示
す断面図 【図2】 図1のガラス管内に固体キセノンを封入する
状態を示す圧力容器の断面図 【図3】 本発明の他の実施の形態により陽極電極をガ
ラス管の一端に溶着する状態を示す断面図 【図4】 図3のガラス管の他端を縮径する状態を示す
断面図 【図5】 図4のガラス管内を真空にしてキセノンガス
を充填する状態を示す断面図 【図6】 キセノンガスを充填した後、密封したガラス
管の断面図 【図7】 液体窒素によりキセノンガスを凝固する状態
を示す断面図 【図8】 陰極電極をガラス管の中間位置に溶着した状
態を示す断面図 【図9】 キセノンガスの圧力と比光量との関係を示す
グラフ 【図10】 キセノン閃光放電管の側面図 【図11】 キセノン閃光放電管に使用する電極の側面
図 【図12】 電極に装着するビーズの斜視図 【図13】 電極の端部に固着する放電部の側面図 【図14】 陽極電極の側面図 【図15】 陰極電極の側面図 【図16】 ガラス管の斜視図 【図17】 ガラス管の一端に陽極電極を溶着する圧力
容器の断面図 【図18】 一端に陽極電極を溶着したガラス管の断面
図 【図19】 ガラス管の他端に陰極電極を溶着する圧力
容器の断面図 【図20】 圧力容器から取り出したキセノン閃光放電
管の断面図 【図21】 透明導電膜を形成したキセノン閃光放電管
の断面図 【図22】 所定の長さに切断された電極を有する製造
直後のキセノン閃光放電管の断面図 【符号の説明】 (1)・・封体管、 (2)・・陽極電極、 (3)・・陰極電
極、 (4)・・透明導電膜、 (5)・・内部空洞、 (6)
・・電極部、 (7)・・導出部、 (8)・・接続部、
(9)・・放電部、 (10)・・ビーズ、 (11)・・貫通
孔、 (13)・・貫通孔、 (15)・・ガラス管、 (20)・
・圧力容器、 (21)・・ヒータ、 (22)・・治具、 (2
3)・・凹部、 (24)・・貫通孔、 (25)・・ガイド治
具、 (26)・・貫通孔、 (27)・・排気管、 (28)・・
供給管、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 9/395 H01J 9/40 H01J 9/24 H01J 9/32

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 円筒状のガラス管の一端に陽極電極及び
    陰極電極の一方を封着する工程と、低圧若しくは真空又
    は放電媒体ガス雰囲気中で前記ガラス管の内部に固体放
    電媒体を投入する工程と、前記ガラス管の他端に陽極電
    極及び陰極電極の他方を封着して、前記固体放電媒体を
    気化する工程とを含む超高圧放電媒体閃光放電管の製法
    において、 前記固体放電媒体を投入する工程は、前記陽極電極及び
    陰極電極の一方を封着した前記ガラス管内に前記陽極電
    極及び陰極電極の他方を配置した後、前記ガラス管内に
    放電媒体ガスを充填する工程と、 放電媒体ガスを充填したガラス管の他端を融着して密封
    する工程と、 前記陽極電極及び陰極電極の一方を下方にして冷媒中に
    浸漬しながら前記ガラス管を垂直に配置し、前記ガラス
    管内の放電媒体ガスを固体に凝固させる工程とを含み、 前記陽極電極及び陰極電極の他方を封着する工程は、前
    記固体放電媒体を前記ガラス管内で一方側に移動して前
    記陽極電極及び陰極電極の他方を前記ガラス管の一端と
    他端との中間位置に移動する工程と、 前記陽極電極及び陰極電極の他方を中間位置にて前記ガ
    ラス管に封着する工程と、 前記陽極電極及び陰極電極の他方の封着部より他端側の
    ガラス管を除去する工程とを含むことを特徴とする超高
    圧放電媒体閃光放電管の製法。
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