(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水銀と他の金属とからなる合金を配置し、上記配置した合金より水銀を蒸発させて蒸発させた水銀をガラス管内に供給する水銀供給部を備える蛍光ランプ装置において、
上記水銀供給部は、上記合金が溶解されて上記ガラス管内に移動するのを防ぐ物質を備え、その物質の表面を加工して濡れ性を悪くしたことを特徴とする蛍光ランプ装置。
【請求項２】
上記物質は、水銀と反応しない金属及び水銀と反応しない合金のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ装置。
【請求項３】
上記物質は、鉄、ニッケル、コバルト、マグネシウム、タングステン、ヒ素、アンチモン、白金のいずれかの金属であることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ装置。
【請求項４】
上記物質は、上記物質の表面を酸化させていることを特徴とする請求項１又は２記載の蛍光ランプ装置。
【請求項５】
上記物質は、上記合金との間で所定の接触角を有するとともに、所定の接触角に応じて上記物質の表面を凸凹にすることと、上記物質の表面を平滑にすることのいずれかの加工をしていることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水銀蒸気圧を制御する水銀アマルガム（以下、単にアマルガムともいう）を用いた蛍光ランプ装置に関する。特に、溶解した水銀アマルガムがガラス管内に移動することを防止する物質を、上記水銀アマルガムとともに配置することを特徴とする蛍光ランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蛍光ランプ装置を図について説明する。
図６は、従来のＥＦ２３Ｗの放電管部９９の斜視図である。
図７は、図６に示した放電管部を連通孔２２より開いた放電管部９９を示す正面図である。
図６に示す放電管部９９は、３つの放電管を連通孔２２により接続している。連通孔２２より放電管であるガラス管１２を左右に開くと、図７のような構造になる。図７に示すように、両端のガラス管１２に電極２０が装着され、電極２０は、ピンチシール部１８によってガラス管１２に固定されている。また、１５は、排気用のチップ管であり、ピンチシール部１８によってガラス管１２に固定されている。また、チップ管１３は、水銀と水銀以外の金属による合金であるアマルガム２４を配置している。更に、溶融したアマルガム２４がガラス管１２に移動するのを防ぐ鉄ペレット２６が配置されている。鉄ペレットとは、鉄の粒である。
【０００３】
一般的に鉄と水銀は反応しないことが知られている。また、鉄は手に入りやすく、安価である。このため、水銀供給部であるチップ管１３にアマルガム２４とともに、鉄ペレット２６を配置する。
図８に、チップ管１３に配置されているアマルガム２４の周辺拡大図を示す。図８に示すように、鉄ペレット２６は、開口部２８を通過してガラス管１２の内部へ移動しない程度の大きさである。図６のように、電極２０が上側になるように蛍光ランプ装置を使用した場合、鉄ペレット２６がストッパーとなり、溶解したアマルガム２４がガラス管１２側へ移動することを防止している。しかし、鉄ペレット２６とチップ管１３の内壁との間には隙間があり、アマルガム２４の溶解具合によってはアマルガム２４が鉄ペレット２６とチップ管１３の内壁との間の隙間を通ってガラス管１２の内部に移動することがある。移動したアマルガム２４によってガラス管１２の内側に塗布されている蛍光体がはげたり、蛍光ランプ装置を点灯したときに、移動したアマルガム２４が黒い点々に見えたりする不具合が生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の蛍光ランプ装置は、上記したように溶解したアマルガムがガラス管内へ移動するのを防ぐために鉄ペレットをアマルガムとともにチップ管に配置している。しかし、アマルガムの溶解具合によっては溶解したアマルガムが鉄ペレットの表面を伝わり、鉄ペレットとチップ管内壁との間の隙間を通り、ガラス管内へ移動するという問題があった。
【０００５】
この発明は、上記問題点を解決するものであり、溶解したアマルガムがガラス管側へ移動することを防ぐストッパーとなる物質を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る蛍光ランプ装置は、水銀と他の金属とからなる合金を配置し、上記配置した合金より水銀を蒸発させて蒸発させた水銀をガラス管内に供給する水銀供給部を備える蛍光ランプ装置において、
上記水銀供給部は、上記合金が溶解されて上記ガラス管内に移動するのを防ぐ物質を備え、その物質の表面を加工して濡れ性を悪くしたことを特徴とする。
【０００７】
上記物質は、水銀と反応しない金属及び水銀と反応しない合金のいずれかであることを特徴とする。
【０００８】
上記物質は、鉄、ニッケル、コバルト、マグネシウム、タングステン、ヒ素、アンチモン、白金のいずれかの金属であることを特徴とする。
【０００９】
上記物質は、上記物質の表面を酸化させていることを特徴とする。
【００１０】
上記物質は、上記合金との間で所定の接触角を有するとともに、所定の接触角に応じて上記物質の表面を凸凹にすることと、上記物質の表面を平滑にすることのいずれかの加工をしていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この実施の形態１では、溶解したアマルガムがストッパーとなる物質の表面に接触したときに物質の表面を広がりにくくなるように、物質の表面を加工して濡れ性を悪くする例を図について以下に説明する。
始めに、濡れ性について簡単に説明する。
一般的に、液体が固体表面の上に広がる性質を濡れ性という。濡れの程度は、接触角の測定によって示される。
図１は、固体表面１００に液体１０１が接触している図を示す。
図１（ａ）では、液体１０１が固体表面１００との接触面１０２においてθ１の角度で接触している。図１（ｂ）では、液体１０１が固体表面１００との接触面１０２においてθ２の角度で接触している。
θ１とθ２の関係は、θ１＜θ２であり、接触角が大きいほど濡れ性は悪い。その反対に、接触角が小さいほど濡れ性は良い。図１（ｂ）のように、濡れ性が悪いと固体表面１００に接触した液体１０１は、球状にまとまろうとする。
つまり、溶解したアマルガム２４がストッパーである物質の表面に接触したとき、物質の表面の濡れ性が悪くければ悪いほど、溶解したアマルガム２４が物質の表面でまとまろうとするので、物質とガラス管１３の内壁との間の隙間につかえるような状態になり、隙間を滑り落ちてガラス管１２の側へ移動することを防ぐことができると考えられる。このため、この発明では、ストッパーとなる物質の表面を加工して濡れ性を悪くする。
【００１２】
加工方法の１つとして、物質の表面を酸化することが考えられる。
図２は、金属の濡れについて酸化した場合と、酸化していない場合の接触角を示した表である（図２は「金属機能表面」、昭和５９年８月１日発行、Ｐ４０からの抜粋）。
図２より分かるように、図示されている金属については、同一金属について酸化していないよりも、酸化した方が接触角が大きい、つまり、濡れ性が悪い。これにより、従来ストッパーに用いていた鉄についても、酸化した方が濡れ性が悪くなり、溶解したアマルガム２４がガラス管１２の側へ移動しにくくなると予想することができる。鉄は、容易に酸化できる。例えば、オーブンの中に入れて所定の時間熱して酸化する方法がある。
【００１３】
図３に、酸化鉄２７をストッパーとして配置したチップ管１３のアマルガム２４の周辺拡大図を示す。
図３（ａ）は、アマルガム２４が溶解して一部が分離しようとしている状態を示している。図３（ｂ）は、分離したアマルガム２４ａが酸化鉄２７の表面でまとまろうとしているために、酸化鉄２７とチップ管１３の内壁との隙間につかえている状態を示している。このため、分離したアマルガム２４ａが図３（ｂ）に示す位置よりも下へ移動して、ガラス管１２の側へ移動することはないと予想できる。
【００１４】
図４は、従来のストッパーとして鉄ペレット２６を配置したチップ管１３を示す。
鉄ペレット２６を用いているため、分離したアマルガム２４ａが鉄ペレット２６の表面に広がり、鉄ペレット２６とチップ管１３の内壁との隙間を通り、分離したアマルガム２４ａが下へ移動してしまう。このため、鉄ペレット２６と開口部２８周辺のチップ管１３の内壁との接触具合によって、分離したアマルガム２４ａが開口部２８を通過してガラス管１２の側へ移動する可能性が高い。
【００１５】
図５は、鉄ペレット２６と酸化鉄２７をそれぞれアマルガム２４とともに配置した蛍光ランプ装置のアマルガムの重量と、良品率の関係を示すグラフである。グラフは、縦軸に良品率、横軸にアマルガムの重量を示している。実験によってアマルガム重量を５０ｍｇ〜１５０ｍｇに変化させて、アマルガム２４の周辺部の温度をアマルガム２４が溶解する位の温度に成るように熱する。そして、同じアマルガムとの重量のサンプルを複数用意してアマルガム２４がチップ管１３の側へ移動する率を調べた。このとき、熱する時間と温度は全てのサンプルについて同一とした。その結果、酸化鉄２７を配置した蛍光ランプ装置の方が鉄ペレット２６を配置した蛍光ランプ装置よりも良品率が高くなる結果となった。このことにより、鉄は、酸化した方が表面の濡れ性が悪くなることが考えられる。そして、表面の濡れ性が悪くなると、図３（ｂ）の状態が予想できるため、酸化鉄２７を用いた方が溶解したアマルガム２４がチップ管１３の側へ移動するのを防ぐことができると考えられる。
【００１６】
また、図２に、酸化したときの接触角が９０゜以上になる物質が「ニッケル」、「ステンレススチール」、「アルミニウム」、「クロム」とある。アマルガム２４は、水銀と水銀以外の金属よりなる合金であるため、ストッパーとなる物質は、水銀と反応しない物質でなければならない。このため、ストッパーとなる物質としては、「ニッケル」、「ステンレススチール」がストッパーとして用いることができる物質であると考える。
【００１７】
更に、酸化させずに生のままの金属であっても水銀と反応しない金属或いは合金であり、かつ、鉄よりも濡れ性の悪い金属或いは合金であれば、ストッパーとして用いることが可能である。但し、鉄は空気中に放置するだけで酸化してしまうので、接触角の測定が困難である。このため、接触角が鉄の接触角よりも大きいか否かは不明であるが、例えば、図２に示されている「ニッケル」や「ステンレススチール」は、酸化していない状態でも接触角が８３゜，８６゜と９０゜に近い接触角を有している。このため、「ニッケル」や「ステンレススチール」を酸化せずに生のままの状態でストッパーの物質として用いることも考えられる。また、水銀と反応しない金属を挙げると、「鉄」、「ニッケル」、「コバルト」、「マグネシウム」、「タングステン」、「ヒ素」、「アンチモン」、「白金」の金属が考えられる。また、これらの合金でもよいし、これらの金属を主体とした他の金属との合金でもよい。
上記金属も鉄の接触角よりも大きい接触角を有するか否かは不明であるが、水銀と反応しない金属であるということで、従来の鉄ペレット２６の代わりに、ストッパーの物質として用いることも考えられる。
【００１８】
実施の形態２．
この実施の形態２では、物質の有する接触角に応じて物質の表面を凸凹に加工する例と、平滑に加工する例を説明する。
「表面の科学」（筏義人著、産業図書株式会社出版、平成２年６月２９日発行）のＰ１２０に、「表面を微視的に粗くして凹凸を付ければ、親水性表面はますます親水性に、九〇度以上の疎水性表面の接触角はますます一八〇度に接近する。」と記載されている。
つまり、物質が有する接触角が接触角＜９０゜であれば、その物質は親水性表面を有しており、接触角≧９０゜であれば、その物質は疎水性表面を有していることになる。
このため、物質が有する接触角が接触角＜９０゜である場合、その物質の表面を凹凸になるように加工するとより親水性になる。つまり、濡れ性が更に良くなってしまうと考えられるため、物質が有する接触角が接触角＜９０゜である場合は、物質の表面が平滑になるように加工し、アマルガム２４とともにチップ管１３に配置すべきであると考えられる。
逆に、物質が有する接触角が接触角≧９０゜である場合、その物質の表面を凸凹になるように加工すると、ますます疎水性になる。そして、接触角が１８０゜に接近する。つまり、濡れ性が更に悪くなると考えられる。このため、物質が有する接触角が接触角≧９０゜である場合は、物質の表面が凸凹になるように加工し、アマルガム２４とともにチップ管１３に配置すべきであると考えられる。但し、上記物質は、水銀と反応しない金属、或いは、水銀と反応しない合金であることが条件である。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、水銀供給部に水銀と他の金属とからなる合金とともに、表面を加工して濡れ性を悪くした物質を配置する。このため、上記合金が溶解して上記物質の表面に接触すると、物質の表面の濡れ性が悪いために、接触面においてまとまろうとする。このため、溶解した合金が物質の表面を伝いにくくなる。従って、物質の表面と水銀供給部の内壁との間に隙間があっても溶解した合金は物質の表面を伝わりにくいので、隙間を通過してガラス管内に移動することを防ぐことができる。このことにより、ガラス管の内側に塗布されている蛍光体が水銀供給部より移動した合金によって削られることがなくなり、蛍光ランプ装置の外観を悪くするという不具合を防ぐことができる効果がある。
【００２０】
また、上記物質は、水銀と反応しない金属、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、マグネシウム、タングステン、ヒ素、アンチモン、白金及び合金のいずれかである。このため、水銀供給部に合金と上記物質とをともに配置しても、何等反応を起こさないので、蛍光ランプ装置を構成する部品の１つとして用いることができる効果がある。
【００２１】
また、上記物質の表面を酸化加工して物質の表面の濡れ性を悪くする。酸化することによって物質の表面自由エネルギーが下がると考えられるため、上記酸化した物質を合金とともに水銀供給部に配置しても、合金中に含まれる水銀及び水銀以外の金属と反応しにくくなる効果がある。
【００２２】
更に、物質が有する接触角に応じて物質の表面を凸凹にすることと、物質の表面を平滑にすることのいずれかの加工を行う。物質の表面を凸凹になるよう加工したり、平滑になるように加工することは特殊な装置を用いて酸化加工を行うよりも、例えば、やすりで表面に傷をつける等容易に実現できるので、コストをかけずに蛍光ランプ装置を構成する部品の１つに用いることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  濡れ性を説明する図である。
【図２】  特定の金属について酸化する前と酸化した後の濡れ性を示す図である。
【図３】  溶解したアマルガム２４が酸化鉄２７の表面に接触している図である。
【図４】  溶解したアマルガム２４が鉄ペレット２６の表面に接触している図である。
【図５】  鉄と酸化鉄をそれぞれ所定の量のアマルガムとともに配置した蛍光ランプ装置の良品率を示すグラフ図である。
【図６】  従来の放電管部９９の斜視図である。
【図７】  従来の放電管部９９を連通孔２２により開いた正面図である。
【図８】  従来の水銀供給部であるチップ管１３を拡大した図である。
【符号の説明】
１２  ガラス管、１３，１５  チップ管、１８  ピンチシール部、２０  電極、２２  連通孔、２４  アマルガム、２４ａ  分離したアマルガム、２６  鉄ペレット、２７  酸化鉄、２８  開口部、９９  放電管部、１００  固体表面、１０１  液体、１０２  接触面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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