(57)【要約】 【課題】  放電容器などに効率よくガスを封入できる装置を提供する。【解決手段】  加熱処理室５にはＡｒなどの雰囲気ガス導入部１２が形成され、またジョイント部材２０を介してガス供給装置としての容積可変部材３０が接続されている。この容積可変部材３０は容積を変化させることでガスを圧送または吸引する機能を有する。また前記ジョイント部材２０は配管２１の途中に切替弁２２を備え、この切替弁２２を操作することで、前記加熱処理室５内が真空ポンプ２３及び容積可変部材３０に選択的に接続される。【選択図】    図３
2010049958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスが送り込まれる部材に接続されるジョイント部材と、このジョイント部材に接続されるとともに容積を伸縮変化させることでガスを送出または吸引する容積可変部材を備えたであって、前記ジョイント部材には切替弁を備えたガスの供給路と排気路が設けられ、また前記容積可変部材にはガスの供給源が接続されていることを特徴とするガス給排装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガス供給装置において、前記容積可変部材はシリンダユニットまたはネオブレンゴム等のガスが透過しにくい材質からなる蛇腹管であることを特徴とするガス給排装置。
【請求項３】
請求項１に記載のガス供給装置において、前記容積可変部材にはガスを循環してガス中の水や酸素などの不純物を吸着除去するためのガス精製器が接続されていることを特徴とするガス給排装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のガス供給装置において、前記ガスが送り込まれる部材とはランプまたはランプを封止するための加熱室であり、前記ガスはランプ内に封入されるガスであることを特徴とするガス給排装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＨＩＤランプ（高輝度放電ランプ）やハロゲンランプに封入するガスを最適な状態で供給し、使用を回収し、再利用するガス給排装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ランプの発光部内には一対の電極が臨むとともに、レアアースガスとしてヘリウム、窒素やアルゴン、クリプトン、キセノン、水銀、ナトリウム、などのハロゲン化物と共に高い演色性を発現させる目的でディスプロシウム（Ｄｙ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ユロピウム（Ｅｕ）、ホルミウム（Ｈｏ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）など希土類金属の複数からなるハロゲン化合物が封入されている。
【０００３】
また、発光部位の片側に封止部位を設け、この封止部位に一対の電極を保持するタイプの先行技術として、特許文献１及び特許文献２が知られており、発光部位の両側に封止部位を設け、各封止部位に電極を保持するタイプの先行技術として、特許文献３が既知である。
【０００４】
何れのタイプのランプにあっても、封止方法は同様であるので、発光部位の片側に封止部位を設けたタイプの放電ランプの封止方法を図７に基づいて説明する。
【０００５】
先ず図７（ａ）に示すように、封止前のランプは発光部位１００の片側に封止部位（一次封止）１０１を設け、この封止部位１０１にて電極１０２，１０２をモリブデン箔１０３，１０３を介して外部リード１０４，１０４に接続している。また、発光部位１００を挟んで反対側には排気用のパイプ１０５が設けられている。
【０００６】
上記のランプのパイプ部１０５をジョイント部材１０６にスウェージロックを介して挿入する。ジョイント部材１０６はガスの供給路１０７と排気路１０８を備え、供給路１０７と排気路１０８には開閉弁１０９，１１０が併設され，更に供給路１０７は封止ガスを収納するボンベ１１１に接続され、排気路１０８は真空ポンプ１１２に接続される。
【０００７】
そして、開閉弁１０９を閉、開閉弁１１０を開として真空ポンプ１１２によって、いったん発光部位１００内を減圧して真空にする。この後、図７（ｂ）に示すように、開閉弁１０９を開、開閉弁１１０を閉とし、次いで液体窒素に浸した発光部位１００内にキセノン（Ｘｅ）やクリプトン（Ｋｒ）に、窒素ガス、炭化水素或いはハロゲンなどの混合ガスを送り込む。
【０００８】
次いで封入圧にバラツキが生じないように発光部位１００の内圧調整を行なう。一般に内圧調整は図７（ｃ）に示すように、開閉弁１０９を閉、開閉弁１１０を半開状態として行なう。この後、図７（ｄ）に示すように、バーナによってジョイント部材１０６の直下部分、つまり排気管を酸水素バーナなどで溶断し、図７（ｅ）に示す所望のランプを得る。
【特許文献１】特開平１０−３２１１３５号公報
【特許文献２】特開２０００−０７７０２９号公報
【特許文献３】特開２０００−３３１６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の封止方法にあっては、図７（ｂ）と（ｃ）で説明したように、一旦ランプ内にガスを充填した後に、ガスの繊細な内圧調整を行う必要がある。この減圧調整の際に大量の上記ガスが外部に排出され、コストと環境に多大な課題を残している。最近では環境に負とされる水銀を用いないランプの研究が急務とされるようになっており、このようなランプでは始動ガスとして、近年高騰しているキセノン（Ｘｅ）を封入ガスとして用いているため、従来方法では製造上大きな問題となっている。
【００１０】
従来方式にあっては、グローブボックス内のキセノン（Ｘｅ）など封入ガスを真空ポンプによって毎回外部に排出した後に、ボンベから新たなガスを導入しているのが現状がある。しかしながらボンベ内に蓄えられているガスは水分などの不純物を含んでいる場合が多く、封止作業を連続するとグローボックスの露点が、作業開始時−９０℃程度であったものが−７０℃以下になってしまい、その結果、ランプの始動性が著しく悪くなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するべく本発明に係るガス給排装置は、ガスが送り込まれる部材に密結接続されるジョイント部材と、このジョイント部材に密結接続されるとともに容積を伸縮変化させることでガスを送出または吸引する容積可変部材とを備え、前記ジョイント部材には切替弁を備えたガスの供給路と排気路が設けられ、また前記容積可変部材にはガス供給源が接続された構成とした。
【００１２】
気体の状態方程式：(容器全体の体積)×(内部封入ガスの圧力)＝一定  の考えを応用したものである。
【００１３】
前記容積可変部材としては、その前提としてエアシリンダなどのシリンダユニットや、ネオブレンゴム等のガスを透過しない材質からなる蛇腹管が望ましい。また、前記容積可変部材にはガスを循環してガス中の水分など不純物を吸着除去できる(ゼオライト＋触媒からなる)ガス精製器を並列に密結接続し、ガスを循環させることで、封入ガスの露点を常に高く維持できる。
【００１４】
前記ガスが送り込まれる部材としては、ランプ容器またはランプ容器を収納する加熱室が考えられ、この場合、前記ガスは、そのままランプやランプ容器内に封入されるガスになる。
【００１５】
この伸縮部材の外側に、更にＳＵＳ、チタン、アルミなどのガスを透過させない材料からなる密閉容器を設け、その中に常圧もしくは加圧の同ガスを充填することで、伸縮する可変部材と外気の隔離を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るガス供給装置によれば、高価なガスを廃棄する無駄を激減できる。その結果として的に製品価格を引き下げることが可能になる。またガス精製器を併用することで、長期に渡って封入ガスの劣化を防止でき、高い性能のランプを製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係るガス供給装置を備えたグローブボックスの斜視図、図２は封止前のグローブボックスの断面図、図３は封止中のグローブボックスの断面図、図４（ａ）〜（ｅ）は本発明に係るガス供給装置を用いて放電ランプにガスを封入する手順を説明した図、図５（ａ）はフリットガラス溶解前の状態を示す図、（ｂ）はフリットガラスが溶解し、封止が完了した状態を示す図である。
【００１８】
グローブボックス１の前面には透明プレート２が嵌め込まれ、その下方には作業者の手を挿入するグローブ３の挿入口が設けられ、グローブボックス１の側面にはグローブボックス１内のガス中の水分や不純物を吸着除去して再びグローブボックス１内に戻す循環型ガス精製器４が配置されている。
【００１９】
またこのグローブボックス１の上面には加熱室５が付設されている。この加熱室５内にはヒーター加熱のためのタングステンコイル６が配置され、更に加熱室５とグローブボックス１内とは開口部７を介して連通しているが、ヒーター加熱時にはお互いが完全に独立するような構造になっている。
【００２０】
前記開口部４下方のグローブボックス１内にはテーブル８が配置され、このテーブル８はシリンダユニットなどの昇降機構９のロッド先端に固定されている。そしてテーブル８の上面には封止を待つランプＷがセット可能になっており、テーブル８の最下点で、グローブ３を用いて上記ランプＷをテーブル８の上面に設置し、次いで昇降機構９を駆動してテーブル８を上昇させ、テーブル８によって前記開口部７を密閉閉塞する。このときテーブル８の上面の周囲には耐熱シール部材１０が設けられているので、グローブボックス１内と加熱処理室５内とは気密に遮断できる。
【００２１】
更に前記加熱室５の外周には水冷ジャケット１１が設けられ、また加熱室５には、あらかじめ雰囲気ガス導入部１２が形成され、更にジョイント部材２０を介してガス供給装置としての容積可変部材３０が密結接続されている。この容積可変部材３０は容積を変化させることでガスを圧送または吸引する機能を有する。
【００２２】
前記ジョイント部材２０は配管２１の途中に切替弁２２を備え、この切替弁２２を操作することで、前記加熱室５内が真空ポンプ２３及び容積可変部材３０に選択的に密結接続される。
【００２３】
またジョイント部材２０の配管の途中には封入用ガス（キセノン）のボンベ２４からの配管２５が接続され、ボンベ２４と配管２５との間には切替弁２６が設けられている。
【００２４】
一方、前記容積可変部材３０はシリンダケース３１とピストン３２を備えたエアシリンダユニットにて構成され、シリンダケース３１の外側にＳＵＳ製の密閉容器３３を設け、シリンダケース３１と容器３３との間の空間には配管３４を介して封入用ガス（キセノン）が供給される構造にしている。このように二重構造とし、シリンダケース３１と容器３３との間の空間に正圧状態の封入用ガス（キセノン）を配管２７を介してボンベ２４から充填しておくことで、容積可変部材３０からのリークを完全に防止でき、長期に渡って信頼性を維持することができる。
【００２５】
本実施例ではピストン３２は３つの位置Ｐ１〜Ｐ３をとることができるようにされ、最も前進した位置Ｐ１よりも前進側において、封入用ガス（キセノン）中の水分や不純物を吸着除去する循環型ガス精製器３４を接続している。この循環型ガス精製器３４は前記ボンベ２４からの配管２５に接続しても構わない。
【００２６】
以上の構成からなるガス供給装置を用いて一次封止が完了したランプＷの二次封止を行う手順を図４（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。
【００２７】
先ず図４（ａ）の状態では、ランプＷをセットしたテーブル８によって開口部７が気密に閉じられ、また雰囲気ガス導入部１２も閉じられている。また放電ランプＷの下端封止部は既に封着され、上端部には図５（ａ）に示すように電極栓体３５が挿入され、この栓体３５の上部にフットリング３６が保持されている。
【００２８】
図４（ａ）の状態では切替弁２２は加熱室５と真空ポンプ２３とが連絡されており、この状態で真空ポンプ２３を駆動することで加熱室５内のアルゴンガスを除去する。この時ピストン３２はＰ１にある。
【００２９】
次いで、図４（ｂ）に示すように、切替弁２２を操作して容積可変部材３０と加熱室５とが連通した状態とし、容積可変部材３０から封入用ガスを加熱室５に適量を送り込む。このとき加熱室５内には栓体３５の外側にフリットリング３６が保持されたランプＷがセットされ、未封着の状態なので、ランプＷ内には適量の封入用ガスが供給される。
【００３０】
次いで、図４（ｃ）に示すように、容積可変部材３０のピストン３２を位置Ｐ１からＰ２まで慎重に移動させる(断熱膨張による温度変化を〜０にする)ことで、ランプＷ内に封入されるガス圧力が最適値になるように微調整する。
【００３１】
この後、タングステンコイル６に通電することでフリットリング３６を加熱溶融する。溶解したフリットリング３６は図５（ｂ）に示すように毛細管現象により、栓体３５の外側面とランプＷの脚部内側面との間に介入して二次封止が完了する。  
【００３２】
そして、図４（ｄ）に示すように、容積可変部材３０のピストン３２を、更に位置Ｐ２からＰ３まで移動し、加熱室５内のガスを可変部材３０内に可能な限り回収した後、切替弁２２を閉にし、この後加熱室５内にグローボックス内と同じアルゴンガスを導入部１２を介して供給し、加熱室５内を常圧迄戻し、テーブル８を下降し、テーブル８上にセットされている二次封止完了後のランプＷを払い出す。
【００３３】
図６（ａ）〜（ｅ）は別実施例に係るガス供給装置を用いてランプにガスを封入する手順を説明した工程図であり、前記実施例では容積可変部材３０としてエアシリンダユニットを構成要素としているが、この実施例では容積可変部材３０としてネオブレンゴム等の弾性材料を主とする蛇腹管を構成要素としても良い。
【００３４】
具体的には、ジョイント部材４０と容積可変部材として蛇腹管３０からなり、蛇腹管３０の一端はジョイント部材４０に連結され、他端は循環型のガス精製器５０に連結されている。ジョイント部材４０はガスの供給路４１と排気路４２を備え、供給路４１と排気路４２には開閉弁４３、４４が設けられ、排気路４４は真空ポンプ４５に接続されている。
【００３５】
二次封止を行うには、図６（ａ）に示すように、開閉弁４３を閉、開閉弁４４を開として真空ポンプ４５よってランプＷの発光部内を減圧する。この後、図６（ｂ）に示すように、開閉弁４３を開、開閉弁４４を閉とし蛇腹管３０を収縮せしめて蛇腹管３０内の封止用ガスをランプＷの発光部内に適量送り込む。
【００３６】
次いで図６（ｃ）に示すように、蛇腹管３０を伸長させ発光部内の封止用ガス圧力を微量調整する。この後、図６（ｄ）に示すように、開閉弁４３、４４を閉じ、酸水素バーナによってジョイント部材４０の直下の排気管を溶断し、図６（ｅ）に示す所望のランプを得る。
【００３７】
以上の実施例としてはランプにガスを封入する例を示したが、本発明に係るガス供給装置はランプ以外の減圧微調整機構に対して応用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るガス供給装置を備えたグローブボックスの斜視図
【図２】封止前のグローブボックスの断面図
【図３】封止中のグローブボックスの断面図
【図４ａ】本発明に係るガス供給装置を用いてランプ内にガスを供給する手順を説明した概略図
【図４ｂ】本発明に係るガス供給装置を用いてランプ内にガスを供給する手順を説明した概略図
【図４ｃ】本発明に係るガス供給装置を用いてランプ内にガスを供給する手順を説明した概略図
【図４ｄ】本発明に係るガス供給装置を用いてランプ内にガスを供給する手順を説明した概略図
【図５】（ａ）はフリットガラスの溶解前の状態を示す図、（ｂ）はフリットガラスが溶解してシール状態となった状態を示す図
【図６】（ａ）〜（ｅ）は別実施例に係るガス供給装置を用いてランプ内にガスを封入する手順全般を示した図
【図７】（ａ）〜（ｅ）はランプ内にガスを供給する従来の手順を説明した図
【符号の説明】
【００３９】
１…グローブボックス、２…透明プレート、３…グローブ、４…循環型ガス精製器、５…加熱室、６…タングステンコイルヒーター、７…開口部、８…テーブル、９…昇降機構、１０…シール部材、１１…水冷ジャケット、１２…雰囲気ガス導入部、２０…ジョイント部材、２１…配管、２２…切替弁、２３…真空ポンプ、２４…ボンベ、２５…配管、２６…切替弁、２７…配管、３０…容積可変部材（エアシリンダユニット、弾性材料からなる蛇腹管）、３１…シリンダケース、３２…ピストン、３３…ステンレス製の容器、３４…配管、３５…栓体、３６…フリットリング、４０…ジョイント部材、４１…供給路、４２…排気路、４３、４４…開閉弁、４５…真空ポンプ、５０…循環型ガス精製器、Ｗ…ランプ。
【図１】
2010049958.tif 000003
【図２】
2010049958.tif 000004
【図３】
2010049958.tif 000005
【図４ａ】
2010049958.tif 000006
【図４ｂ】
2010049958.tif 000007
【図４ｃ】
2010049958.tif 000008
【図４ｄ】
2010049958.tif 000009
【図５】
2010049958.tif 000010
【図６】
2010049958.tif 000011
【図７】
2010049958.tif 000012