(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラス管から成る円筒状の胴体管(12)の両端部に縮径部(12a)を形成し、前記胴体管(12)より小径であって石英ガラスから成る端管(13)を前記縮径部(12a)に同軸に溶接して直管型放電ランプ発光管(10)を得る方法において、
前記端管(13)の端部を拡径させて前記縮径部(12a)と同径の拡径部(13a)を前記端管(13)に形成する拡径部形成工程と、
前記拡径部(13a)を前記縮径部(12a)に接触させる接触工程と、
互いに接触する前記拡径部(13a)と前記縮径部(12a)の双方を加熱軟化させて縮径させる縮径工程と、
前記端管(13)を介して前記胴体管(12)内部に気体を供給して、互いに接触して柔らかくなった前記拡径部(13a)と前記縮径部(12a)の双方を膨らませる拡径工程と
を含む直管型放電ランプ発光管の製造方法。
【請求項２】
縮径工程と拡径工程を複数回繰り返して軟化した拡径部(13a)と縮径部(12a)の接触箇所を溶着する請求項１記載の直管型放電ランプ発光管の製造方法。
【請求項３】
端管(13)の肉厚と胴体管(12)の肉厚の差が前記胴体管(12)の肉厚の１割以下である請求項１又は２記載の直管型放電ランプ発光管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直管型ランプ、特に数１００ｍｍないしそれ以上の長さを有する長尺の直管型放電ランプ発光管の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、長尺の直管型放電ランプには、高圧水銀ランプや紫外線領域での発光効率を高めたメタルハライドランプなどがあり、光化学反応や塗料・インク等の乾燥用に用いられている。この直管型放電ランプは、石英ガラス製発光管の両端にタングステン等から成る一対の電極が対向配置され、この電極はモリブデン等の金属箔を介して外接リード線に接続される（例えば、特許文献１及び２参照。）。そして、その両端の外接リード線からランプに電力が供給されると両電極間にアークが発生し、ランプが発光するように構成され、電極間が数１００ｍｍないしそれ以上と長いものにあっては、この種のランプをロングアーク型放電ランプとも称している。
【０００３】
このような長尺の直管型放電ランプに用いられるランプ発光管は、図５（ｄ）に示すように、アークが発生する円筒状の胴体部Ａと、その胴体部Ａの両端部に形成され軸方向の外側に向かうに従って縮径する椀状部Ｂ，Ｂと，その椀状部Ｂ，Ｂを介して胴体部Ａの両側に外側に向かってそれぞれ形成されたシール部Ｃ，Ｃとを備えるものである。このシール部Ｃ，Ｃは、胴体部Ａより小径の円筒状を成し、このようなランプ発光管１のシール部Ｃ，Ｃに、電極、金属箔及び外接リード線から成る電極マウント（図示せず）が後に固定されて、長尺の直管型放電ランプが得られるとしている。
【０００４】
このようなランプ発光管１の製造は、従来は次のように行なわれていた。即ち、先ず、所定長、所定径の長尺の石英ガラス管から成り、図５（ａ）に示すように、得られるランプ発光管１の中央における胴体部Ａ及び椀状部Ｂ，Ｂを構成する長さの胴体管２を用意する。そして、図示しない電極マウントを固定するための石英ガラス製シール管３（以下、「端管」という）を、胴体管２の両端に接合し、この端管３の胴体管２への接合は、例えば、図５（ａ）に示すように、胴体管２の端部を加熱軟化させ、図５（ｂ）に示すように、その端部を幾分狭めた椀状に変形させて、縮径部２ａ，２ａをその両端に形成する。そして、図５（ｃ）に示すように、その縮径部２ａ，２ａに端管３も加熱軟化させて溶着することにより、図５（ｄ）に示すようなランプ発光管１を得るとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３１８０３号公報
【特許文献２】特開平１０−２０８６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このような従来の直管型放電ランプ発光管の製造方法では、胴体管２と端管３との溶着部において、製造ばらつきや材料のばらつきで内側にくさび形状の窪み１ａが生じ、その溶接部の肉厚が不均一になるという欠点があった。即ち、外側からの加熱で端管３の端部を、胴体管２の端部を椀状に加工した縮径部２ａに溶着するので、端管３の端部は外側から溶融してその縮径部２ａに接合されることになる。このため、端管３の内側か溶融する以前に、胴体管２の椀状に変形させた縮径部２ａに端管３の端部における外側が接合される場合を生じさせる。すると、図５の拡大図に示すように、端管３の端部の内側部分が胴体管２における縮径部２ａと接合されずに残存して、その内側にくさび形状の窪み１ａを生させ、そのくさび形状の窪み１ａの存在により、端管３から胴体管２に連続する部分の肉厚が不均一になる不具合がある。
【０００７】
そして、このようなくさび形状の窪み１ａが生じると、その部分は薄肉になるので、この窪み１ａが生じた発光管１を用いてランプを製造した場合、溶着部から近い距離にある図示しない電極から、点灯初期に発生する電極後部の放電アーク（「バックアーク」という）が当該溶着部に接触すると、薄肉となるくさび形状の窪み１ａ部分にストレスを与え、その窪み１ａから亀裂を生じさせてリークを発生させ、これによりランプが短寿命になるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、ランプ点灯初期に発生する電極後部の放電アーク（バックアーク）が発光管端部に接触してもリークを生じさせることがなく長寿命な長尺の直管型放電ランプ発光管の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、長尺の直管型放電ランプ発光管の製造工程において、材料部材から溶着によって発光管を形成する際に、溶着させる部位を見直すことによって本発明を創出するに至った。
【００１０】
即ち、本発明の直管型放電ランプ発光管の製造方法は、石英ガラス管から成る円筒状の胴体管の両端部に縮径部を形成し、その胴体管より小径であって石英ガラスから成る端管を胴体管の縮径部に同軸に溶接して直管型放電ランプ発光管を得る方法の改良である。
【００１１】
その特徴ある点は、端管の端部を拡径させて胴体管の縮径部と同径の拡径部を端管に形成する拡径部形成工程と、拡径部を縮径部に接触させる接触工程と、互いに接触する拡径部と縮径部の双方を加熱軟化させて縮径させる縮径工程と、端管を介して胴体管内部に気体を供給して、互いに接触して柔らかくなった拡径部と縮径部の双方を膨らませる拡径工程とを含ところにある。
【００１２】
この場合、縮径工程と拡径工程を複数回繰り返して軟化した拡径部と縮径部の接触箇所を溶着することが好ましく、端管の肉厚と胴体管の肉厚の差が胴体管の肉厚の１割以下であることが更に好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の長尺の直管型放電ランプ発光管の製造方法によれば、縮径部と拡径部の双方により、得られた発光管における椀状部を構成することになる。その椀状部を構成する縮径部と拡径部は、接触工程において互いに接触し、縮径工程において加熱される。この縮径工程においてその縮径部と拡径部を外部から加熱すると、先にその外面の温度が上昇してその外面が軟化して互いに溶着されることになる。そして、それらの内側の温度が上昇して、外側のみならずその内側まで軟化した時点で、表面張力によりそれらの直径は小さくなる。このため、縮径工程において、それらの直径が小さくなった時点で、縮径部と拡径部の内側まで加熱されたことになり、内側まで加熱される以前に両者が溶着されるような事態を防止することができる。
【００１４】
一方、縮径工程の後の拡径工程にあっては、互いに接触して縮径した縮径部と拡径部を膨らますことになる。即ち、縮径部と拡径部の直径が小さくなった後に、その後の拡径工程においてその縮径部と拡径部を膨らませて椀状に成形する。これにより、外側が溶着された縮径部と拡径部にあっては、その内面側は収縮することになり、これらの内面側において、それらの間に隙間が生じるようなことは防止される。よって、本発明では、縮径部と拡径部の内面側において、両者が接合されないことにより生じるくさび形状の窪みの発生を確実に防止することができる。
【００１５】
特に、縮径工程と拡径工程を複数回繰り返すようにすれば、軟化した拡径部と縮径部の互いに接触する面を確実になじませることができ、その拡径部と縮径部の互いに接触する面を確実に溶着させることができる。そして、端管の肉厚と胴体管の肉厚の差を胴体管の肉厚の１割以下にすれば、均一な厚さを有しかつ綺麗になじんだ椀状部を形成することが可能になる。
【００１６】
このように拡径部と縮径部の互いに接触する面をなじませつつ溶着することにより、その溶着部分に窪み等が生じることを防止できるので、その拡径部と縮径部により構成される椀状部の肉厚も均一なものとなる。このため、ランプ点灯初期に発生する電極後部の放電アーク（バックアーク）が、この拡径部と縮径部の境に接触しても、その溶着部分に亀裂を生じさせるようなことはなく、それに起因するリークを生じさせるようなことはない。よって、本発明では、リークを生じさせることがなく長寿命な長尺の直管型放電ランプ発光管を製造することが出来るものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の製造方法により胴体管の一方の片側に端管を接合する手順を示す図である。
【図２】その製造方法により胴体管の他方の片側に端管を接合する図１の続きの手順を示す図である。
【図３】その製造方法により得られた発光管を示す図である。
【図４】その製造方法により得られた発光管を用いた放電ランプを示す図である。
【図５】従来の製造方法を示す図１に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図３に、本発明により得ようとするランプ発光管１０を示す。このランプ発光管１０は、円筒状の胴体部Ａと、その胴体部Ａの両端部に形成され末端に向かうに従って縮径する椀状部Ｂ，Ｂと，その椀状部Ｂ，Ｂを介して胴体部Ａの両側に末端に向かってそれぞれ形成されたシール部Ｃ，Ｃとを備える。このシール部Ｃ，Ｃは、胴体部Ａより小径の円筒状を成し、後に管の内側に間挿された電極２１、金属箔２２及び外接リード線２３から成る電極マウント２４が管体の加熱軟化・圧潰により固定される部位となるものである（図４）。
【００２０】
図１及び図２に、このような直管型放電ランプ発光管１０を得る本発明の製造方法を示す。即ち、本発明の製造方法は、石英ガラス管から成る円筒状の胴体管１２の両端部に縮径部１２ａを形成し、その胴体管１２より小径であって石英ガラスから成る端管１３をその縮径部１２ａに同軸に溶接して直管型放電ランプ発光管１０を得る方法である。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、本発明の製造方法において準備される胴体管１２は、石英ガラス製の円筒状をなすものである。そして、この胴体管１２は、得られる直管型放電ランプ発光管１０の円筒状の胴体部Ａ（図３）及びその導体部Ａに隣接する椀状部Ｂ（図３）の一部を構成するものとなるので、その外径及び長さは、得ようとする発光管の胴体部Ａにおける外径、並びに胴体部Ａと椀状部Ｂの一部を含んだ長さのものが準備される。ここで、必要とする胴体管１２の長さＬが比較的長い場合には、図示しないが、所望の外径を有する複数の短管を軸方向に連続して接合することにより、所望の外径であって所望の長さＬを有する胴体管１２を得るようにしても良い。
【００２２】
このような胴体管１２の両端には端管１３がそれぞれ溶着されるけれども、ここの説明では、片側の溶着工程について説明する。そして、図１に、その胴体管１２の一方の片側に端管１３を接合する手順を示し、図２に、その胴体管１２の他方の片側に別の端管１３を接合する図１の続く手順を示すものとする。端管１３を溶着するに際して、胴体管１２の端部は窄められて縮径部１２ａがその端部に形成される。この縮径部１２ａの形成は、胴体管１２の端部を酸水素バーナーで炙って加熱軟化させ、図１（ｂ）に示すように、その端部を狭めて加工することにより行われる。
【００２３】
図１（ａ）に戻って、胴体管１２の端部に溶着される端管１３は、石英ガラス製のものが準備される。そして、この端管１３は、得られる直管型放電ランプ発光管１０の椀状部Ｂ（図３）の一部とシール部Ｃ（図３）の全部を構成するものであり、その外径は得ようとする発光管１０のシール部Ｃにおける外径のものが準備される。このシール部Ｃはその後、図４に示す電極マウント２４が装着されるものであるため、その電極マウント２４が挿通可能な断面形状を有するものが用いられる。また、この端管１３と胴体管１２の肉厚の差は極力少ないことが好ましく、端管１３の肉厚と胴体管１２の肉厚の差が胴体管１２の肉厚の１割以下となるような端管１３が準備される。
【００２４】
そして、本発明の特徴ある点は、端管１３の端部をフレア加工により拡径させる拡径部形成工程と、その端管１３に形成された拡径部１３ａを縮径部１２ａに接触させる接触工程と、それらの双方を加熱軟化させて縮径させる縮径工程と、それらの双方を膨らませる拡径工程とを含むところにある。以下に各工程を詳説する。
【００２５】
拡径部形成工程では、準備された端管１３の端部をフレア加工により拡径させて、胴体管１２の端部に形成された縮径部１２ａの端縁外径と略同径の拡径部１３ａをその端管１３の端部に形成する。この拡径部１３ａの形成はフレア加工であって、端管１３の端部を酸水素バーナーで炙って加熱軟化させ、図１（ｂ）に示すように、その端部をラッパ状に拡大変形させることにより行われる。そして、この拡径部１３ａのラッパ状に拡大した先端外径を、胴体管１２の端部に窄まるように形成された縮径部１２ａの先端外径と略等しくして、次の接触工程に移る。
【００２６】
このようなフレア加工では、端管１３の端部を酸水素バーナーで炙って、その端部をラッパ状に拡大加工するので、端管１３の均一な厚さを保ちつつ成形することが可能になる。このため、胴体管１２と同一又はその差が極めて少ない肉厚の端管１３を用い、その端管１３の一部をフレア加工によりラッパ状に成形して拡径部１３ａを形成することにより、この拡径部１３ａにおける肉厚と胴体管１２の肉厚の差を極力少なくすることができる。従って、胴体管１２と同一又はその差が極めて少ない肉厚の端管１３を用いることにより、端管１３の拡径部１３ａにおける肉厚と胴体管１２の縮径部１２ａにおける肉厚の差を、少なくとも胴体管１２の肉厚の１割以下に押さえることが期待できる。
【００２７】
図１（ｃ）に示すように、次の接触工程では、端管１３の端部に形成された拡径部１３ａを胴体管１２の端部に形成された縮径部１２ａに接触させる。このとき、胴体管１２と端管１３を極力同軸になるように接触させる。このように胴体管１２と端管１３を縮径部１２ａ及び拡径部１３ａを介して付き合わせ、このような状態を維持しつつ、次の縮径工程に移る。
【００２８】
図１（ｄ）に示すように、次の縮径工程では、互いに接触する拡径部１３ａと縮径部１２ａの双方を加熱軟化させて縮径させる。このとき、次の拡径工程を速やかに行うために、この端管１３を接合させない胴体管１２の他方の端部を蓋１４により封止しておくことが好ましい。そして、この縮径工程にあっては、互いにそれらの先端が付き合わされた拡径部１３ａと縮径部１２ａの双方を酸水素バーナーで外側から炙って加熱軟化させる。この縮径工程において、互いに付き合わされた縮径部１２ａと拡径部１３ａを外部から加熱すると、先にそれらの外面の温度が上昇してそれらの外面が先に軟化して互いに溶着されることになる。次に、それらの内側の温度が上昇して、外側のみならずその内側まで軟化した時点で、軟化した石英ガラスの表面張力によりそれらの直径は小さくなる。このため、この縮径工程において、付き合わされた縮径部１２ａと拡径部１３ａの双方の外径が付き合わされた状態で小さくなった時点で、縮径部１２ａと拡径部１３ａの内側まで加熱されたことになる。よって、本発明では、この縮径工程を設けることにより、縮径部１２ａと拡径部１３ａの内側まで十分に加熱することができるのである。
【００２９】
図１（ｅ）に示すように、次の拡径工程にあっては、端管１３を介して胴体管１２内部にエア又は窒素等の気体を供給して、互いに接触して柔らかくなった拡径部１３ａと縮径部１２ａの双方を内側から外側に向けて膨らませる。これはその端管１３を介して胴体管１２の内部にエア又は窒素を供給することにより行われる。ここで、この端管１３を接合させない胴体管１２の他方の端部は蓋１４により封止されているので、端管１３を介して胴体管１２の内部にエア又は窒素を供給すると、その胴体管１２内部の圧力が高められる。すると、軟化して互いに接合された縮径部１２ａと拡径部１３ａは、その内側から外側に向かって押されて膨らむことになる。
【００３０】
端管１３を介して行われる胴体管１２の内部へエア又は窒素の供給は、図示しないが、その端管１３に予めチューブの一端を接続しておき、そのチューブを介して胴体管１２の内部へエア又は窒素を供給することが挙げられる。具体的に、図示しないチューブの他端にエア又は窒素を供給するポンプやボンベを接続して、そのポンプにより周囲のエアを供給しても良いし、ボンベ内に貯蓄されたエア又は窒素を供給するようにしても良い。また、チューブの他端が作業員がその口に銜え、そのチューブを介して作業員が吹き出すエアを胴体管１２の内部へ供給するようにしても良い。このように、この拡径工程において、その縮径部１２ａと拡径部１３ａを膨らませて椀状に成形することにより、その胴体管１２の一方の片側に端管１３を接合する作業を終了させる。
【００３１】
次に、その胴体管１２の他方の片側に別の端管１３を接合する図１の続く手順を説明する。この手順は胴体管１２の一方の片側に端管１３を接合した上述した手順と同一であって、端管１３の端部をフレア加工により拡径させる拡径部形成工程と、その端管に形成された拡径部１３ａを縮径部１２ａに接触させる接触工程と、それらの双方を加熱軟化させて縮径させる縮径工程と、それらの双方を膨らませる拡径工程とを含む。
【００３２】
即ち、図２（ａ）に示すように、準備された端管１３の端部を炙り、図２（ｂ）に示すように、その端部をフレア加工により拡径させて、胴体管１２の端部に形成された縮径部１２ａと同径の拡径部１３ａをその端管１３の端部に形成する。その後、図２（ｃ）に示すように、端管１３の端部に形成された拡径部１３ａを胴体管１２の端部に形成された縮径部１２ａに接触させる。このとき、胴体管１２と端管１３を極力同軸になるように接触させる。このように胴体管１２と端管１３を縮径部１２ａ及び拡径部１３ａを介して付き合わせ、このような状態を維持しつつ、互いに接触する拡径部１３ａと縮径部１２ａの双方を加熱軟化させて縮径させる。このとき、次の拡径工程を速やかに行うために、この端管を接合させない胴体管１２の一方の端部に接合された端管１３を蓋１４（図２（ｄ））により封止しておくことが好ましい。
【００３３】
図２（ｄ）に示すように、この縮径工程にあっては、互いに付き合わされた拡径部１３ａと縮径部１２ａの双方を酸水素バーナーで外側から炙って加熱軟化させる。そして、先にそれらの外面の温度を上昇させてそれらの外面を先に軟化して互いに溶着させる。次に、それらの内側の温度を上昇させて、外側のみならずその内側まで軟化させ、軟化した石英ガラスの表面張力によりそれらの直径を小さくさせる。このようにして、縮径部１２ａと拡径部１３ａの内側まで十分に加熱させる。
【００３４】
図２（ｄ）に示すように、次の拡径工程にあっては、端管１３を介して胴体管１２内部に気体を供給して、互いに接触して柔らかくなった拡径部１３ａと縮径部１２ａの双方を膨らませる。即ち、胴体管１２内部の圧力を高めて、その圧力により、軟化して互いに接合された縮径部１２ａと拡径部１３ａを外側に向かって膨らませる。このように、この拡径工程において、その縮径部１２ａと拡径部１３ａを膨らませて椀状に成形することにより、その胴体管１２の他方の片側に端管１３を接合する作業を終了させ、胴体管１２の両側に端管１３，１３がそれぞれ溶着された長尺の直管型放電ランプ発光管１０を得る。
【００３５】
このようにして得られた、長尺の直管型放電ランプ発光管１０は、図３に示すように、アークが発生する部位となる円筒状の胴体部Ａと、その胴体部Ａの両端部に形成され外側に向かうに従って縮径する椀状部Ｂ，Ｂと、その椀状部Ｂ，Ｂを介して胴体部Ａの両側に外側に向かってそれぞれ形成されたシール部Ｃ，Ｃとを備えるものとなる。そして、得られた発光管１０における胴体部Ａを胴体管１２が構成し、その椀状部Ｂ，Ｂを胴体管１２の端部に形成された縮径部１３ａと端管１３に形成された拡径部１３ａが構成し、そのシール部Ｃ，Ｃを拡径部１３ａを除く端管１３の残部が構成することになる。
【００３６】
このように、本発明の製造方法により直管型放電ランプ発光管１０を得た後には、その直管型放電ランプ発光管１０の両端に、図示しない複数の工程を介して、図４に示すように、タングステン等から成る一対の電極２１，２１を対向配置することにより、長尺の直管型放電ランプ２０が得られる。図４に示す電極２１，２１は、金属箔２２，２２を介して外接リード線２３，２３に接続されており、両端の外接リード線２３，２３からランプ２０に電力が供給されるようになっている。そして、両端の外接リード線２３，２３から電力が供給されると両電極２１，２１間にアークが発生し、ランプ２０が発光することになる。
【００３７】
ここで、本発明では、椀状部Ｂ，Ｂを構成する拡径部１３ａはシール部Ｃ，Ｃを構成する端管１３の端部を拡大成形することにより得られたものであるので、そのシール部Ｃ，Ｃと椀状部Ｂ，Ｂの境に窪み等が生じることは無く、その肉厚も均一なものとなる。また、本発明では、縮径部１２ａと拡径部１３ａの直径を小さくする縮径工程の後に拡径工程を設け、この拡径工程において、その縮径部１２ａと拡径部１３ａを膨らませて椀状に成形している。このため、外側が溶着された縮径部１２ａと拡径部１３ａにあっては、その内面側は収縮することになり、これらの内面側に、それらの間に隙間が生じるようなことはない。特に、縮径工程と拡径工程を複数回繰り返すようにすれば、軟化した拡径部１３ａと縮径部１２ａの互いに接触する面を確実になじませることができ、その拡径部１３ａと縮径部１２ａの互いに接触する面を隙間無く確実に溶着させることができる。そして、端管１３の肉厚と胴体管１２の肉厚の差を胴体管１２の肉厚の１割以下にすることにより、この縮径部１２ａと拡径部１３ａからなる椀状部Ｂの肉厚も均一なものにすることができる。
【００３８】
このため、ランプ点灯初期には、電力が供給される外接リード線２３，２３側から電極２１，２１の温度が上昇して、その電極２１，２１から外接リード線２３，２３側に先に発生する電極後方の放電アーク（バックアーク）が、このシール部Ｃ，Ｃと椀状部Ｂ，Ｂの境に接触しても、その部分に亀裂を生じさせるようなことはなく、それに起因する発光管１０におけるリークを生じさせるようなことはない。よって、本発明では、リークを生じさせることがなく長寿命な長尺の直管型放電ランプ発光管１０を製造することが出来るものとなる。
【００３９】
なお、上述した実施の形態では、図１及び図２を用いて、胴体管１２の両端に端管１３を片側毎に溶着させる場合を説明したけれども、可能であれば、胴体管１２の両端に端管１３を同時に溶着させるようにしても良い。この場合であっても、縮径工程と拡径工程を含むようにすれば、拡径部と縮径部の間に隙間を生じさせることなくそれらを接合することが可能になり、均一な厚さを有しかつ綺麗になじんだ椀状部を形成することが可能になる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ランプ発光管
１２  胴体管
１２ａ  縮径部
１３  端管
１３ａ  拡径部
【図１】
0005843221.tif 000002
【図２】
0005843221.tif 000003
【図３】
0005843221.tif 000004
【図４】
0005843221.tif 000005
【図５】
0005843221.tif 000006