(57)【要約】  ６０〜７５ｗｔ％の酸化ケイ素と、５〜１８ｗｔ％のアルカリ土類金属酸化物とを含有するガラスで構成された管本体と、前記管本体の少なくとも外周面に形成され、酸化スズ、酸化チタン、酸化ジルコニウム及び酸化ケイ素から選ばれる少なくとも１種の酸化物で構成された第１被膜と、前記第１被膜上に積層され、疎水性の潤滑剤又はＨＬＢが１３以下の界面活性剤で構成された第２被膜とを備えるランプ用ガラス管とすることにより、蛍光ランプのバルブの薄肉化が可能な蛍光ランプ用ガラス管を提供する。
2009150809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
６０〜７５ｗｔ％の酸化ケイ素と、５〜１８ｗｔ％のアルカリ土類金属酸化物とを含有するガラスで構成された管本体と、
前記管本体の少なくとも外周面に形成され、酸化スズ、酸化チタン、酸化ジルコニウム及び酸化ケイ素から選ばれる少なくとも１種の酸化物で構成された第１被膜と、
前記第１被膜上に積層され、疎水性の潤滑剤又はＨＬＢが１３以下の界面活性剤で構成された第２被膜と
を備えることを特徴とする蛍光ランプ用ガラス管。
【請求項２】
前記疎水性の潤滑剤は、オレフィン系樹脂又は高融点ワックスであることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ用ガラス管。
【請求項３】
前記アルカリ土類金属酸化物は、酸化マグネシウム及び酸化カルシウムから選ばれる少なくとも１種の酸化物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光ランプ用ガラス管。
【請求項４】
前記アルカリ土類金属酸化物は、酸化マグネシウム及び酸化カルシウムであり、前記酸化マグネシウムに対する前記酸化カルシウムのモル比が０．５〜３であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光ランプ用ガラス管。
【請求項５】
前記管本体を構成するガラスは、アルカリ金属酸化物を合計で８〜２０ｗｔ％含有することを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ用ガラス管。
【請求項６】
前記第１被膜を構成する酸化物は、５０ｗｔ％以上が正方晶系の結晶構造を有することを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ用ガラス管。
【請求項７】
前記管本体の肉厚ｔ［ｍｍ］及び外径φ［ｍｍ］が、
ｔ≦０．７、又は、ｔ／φ≦０．４２
の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ用ガラス管。
【請求項８】
請求項１に記載の蛍光ランプ用ガラス管を用いて作製したバルブを備えることを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項９】
請求項８に記載の蛍光ランプを備えることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ランプ用ガラス管、蛍光ランプ、及び、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の観点から省資源化及びＣＯ2排出量削減が求められている。蛍光ランプの分野における省資源化及びＣＯ2排出量削減の方法として、ガラスバルブ（以下単に「バルブ」）を薄肉化することが考えられる。すなわち、バルブを薄肉化すると、バルブの材料となるガラスの使用量が減るため省資源化が実現できる。また、使用するガラスの量が減ることによってガラス生産時に溶融炉で消費する燃焼ガスの量が減るため、ＣＯ2排出量の削減も実現できる。【０００３】
ところで、バルブを薄肉化するとガラス強度が低下することが予想される。したがって、バルブのガラス強度を向上させる工夫が必要となる。特許文献１には、ガラス強度を向上させる方法として、ガラス容器の表面に潤滑剤からなる被膜を形成し当該表面の摩擦係数を小さくすることにより、ガラス容器の耐擦り傷性を向上させることが開示されている。ガラスは表面に傷さえなければ非常に強度が高いため、耐擦り傷性が向上し傷が付き難くなるとガラス容器のガラス強度は向上する。【０００４】
さらに、特許文献１には、上記被膜には疎水性の潤滑剤を用いることが好ましく、親水性の潤滑剤を用いてもガラス容器の耐擦り傷性はさほど向上しないことが開示されている。また、疎水性の潤滑剤はガラスへの定着性が悪いため、まずガラス表面に金属酸化物からなる被膜を形成し、その被膜の上から疎水性の潤滑剤からなる被膜を形成することも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８９５５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記方法を応用して蛍光ランプのバルブを作製してみたところ、バルブの表面に金属酸化物からなる被膜と疎水性の潤滑剤からなる被膜とを形成したにも拘らずバルブのガラス強度は向上しなかった。したがって、バルブの薄肉化を実現することが困難であった。【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑み、蛍光ランプのバルブの薄肉化が可能な蛍光ランプ用ガラス管を提供することを主たる目的とする。本発明の他の目的は、省資源化及びＣＯ2排出量削減に適した蛍光ランプ及び照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管は、６０〜７５ｗｔ％の酸化ケイ素と、５〜１８ｗｔ％のアルカリ土類金属酸化物とを含有するガラスで構成された管本体と、前記管本体の少なくとも外周面に形成され、酸化スズ、酸化チタン、酸化ジルコニウム及び酸化ケイ素から選ばれる少なくとも１種の酸化物で構成された第１被膜と、前記第１被膜上に積層され、疎水性の潤滑剤又はＨＬＢが１３以下の界面活性剤で構成された第２被膜とを備えることを特徴とする。【０００９】
なお、本願に記載した酸化物の含有率は、特に説明がない限り酸化物換算した値である。また、本願で記載する数値範囲には下限値及び上限値が含まれる。例えば、数値範囲を６０〜７５ｗｔ％としている場合は、その数値範囲に６０ｗｔ％と７５ｗｔ％とが含まれる。また、管本体を構成するガラス及び第１被膜を構成する酸化物には、不純物程度に上記以外の物質が含まれていても構わない。【００１０】
本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管は、管本体を構成するガラスが５ｗｔ％以上のアルカリ土類金属酸化物を含有しているため、蛍光ランプのバルブの薄肉化が可能である。【００１１】
アルカリ金属は、ガラス中で一価の金属イオンとして存在するため、ガラスのネットワーク構造内における移動度が大きい。特に、ナトリウムは、原子半径が小さいため移動度が大きい。このように移動度が大きいアルカリ金属は、アルカリ成分としてガラス中からガラス表面へと溶出し易い。こうして溶出したアルカリ成分により第１被膜がケミカルアタック（化学的ダメージ）を受けると、被膜表面の極性が大きくなるため第１被膜の親水性が高くなり、その結果第２被膜の定着性が低下する。そうすると、バルブ表面の摩擦係数が大きくなるため、バルブの耐擦り傷性が低下しバルブのガラス強度が低下する。以上が、蛍光ランプのバルブの表面に金属酸化物からなる第１被膜と疎水性の潤滑剤からなる第２被膜とを形成してもバルブのガラス強度が向上しない理由であることを発明者は突き止めた。【００１２】
なお、管本体のガラスからアルカリ成分が溶出するのは、シンター工程による加熱処理に限られない。蛍光ランプの製造工程においては、バルブを屈曲させるバルブ曲げ工程、ガラス管の端部を封止するバルブ封止工程、ガラス管同士を接続する接続工程など、ガラス管を加熱処理する工程が他にもあり、これら工程によってもアルカリ成分が溶出し易くなる。なお、屈曲バルブとは、ストレート状のガラス管を曲げ加工して形成される非直線状のバルブであって、例えば、環状バルブ、Ｕ字形バルブ、スパイラル形のバルブなどである。【００１３】
本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管は、アルカリ土類金属によってアルカリ成分の溶出を抑制している。アルカリ土類金属は、ガラス中で二価の金属イオンとして存在するため、ガラスのネットワーク構造内における移動度が小さい。また、イオン半径も比較的大きい。したがって、ガラス中でアルカリ金属の移動を阻害する。アルカリ土類金属を５ｗｔ％以上含有していれば、蛍光ランプの製造工程においてガラス管が加熱処理されても、管本体のガラスからアルカリ成分が溶出し難い。したがって、第１被膜がケミカルアタックを受け難く、その結果第２被膜の定着性が低下しないために、バルブの耐擦り傷性が低下せずガラス強度も低下しない。なお、アルカリ土類金属酸化物の含有率は、５〜１８ｗｔ％がより好ましく、１０〜１８ｗｔ％であることがさらに好ましく、１２〜１８ｗｔ％が最も好ましい。【００１４】
図１及び図２は、実施の形態に係るランプ用ガラス管の管本体を構成するガラスの組成および特性を示す図である。図１及び図２に示すように、管本体を構成するガラスのアルカリ土類金属の含有率が５ｗｔ％以上の場合は、バルブの耐擦り傷性は高く、バルブのガラス強度は十分であった。一方、前記含有率が５ｗｔ％未満の場合は、バルブの耐擦り傷性は低く、バルブのガラス強度は不十分であった。【００１５】
本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管は、管本体を構成するガラスのアルカリ土類金属酸化物の含有率が１８ｗｔ％以下であるため加工性も良い。【００１６】
ガラスは、アルカリ土類金属の含有率が高くなると、温度による粘度変化が大きくなる。すなわち冷め易く加工性の悪いガラスとなる。このようなガラスで管本体が構成されるとガラス管の加工性も悪くなる。加工性の良いガラス管とするためには、管本体を構成するガラスのアルカリ土類金属の含有率を１８ｗｔ％以下にする必要がある。なお、加工性の良いガラスは、軟化温度が６５０〜７２０℃の範囲内、かつ、作業温度が９６０〜１０５０℃の範囲内である。より好ましくは、軟化温度が６７０〜７００℃の範囲内、かつ、作業温度が９６０〜１０００℃の範囲内である。【００１７】
図１及び図２に示すように、アルカリ土類金属の含有率が１８ｗｔ％以下の場合は、軟化温度及び作業温度が上記範囲内である加工性の良いガラスが得られた。一方、前記含有率が１８ｗｔ％を超える場合は、加工性の悪いガラスとなった。【００１８】
第１被膜は、酸化スズ、酸化チタン、酸化ジルコニウム及び酸化ケイ素から選ばれる少なくとも１種の酸化物で構成されていれば良いが、特に酸化スズで構成されていることが好ましい。第１被膜が酸化スズで構成されていれば、管本体のガラスが着色したり失透したりしない。一方、第１被膜が酸化ジルコニウムで構成されていると、ジルコニウムがガラス中の成分と反応して結晶の核生成物として働き、このジルコニウムの結晶核が後の加熱処理によって成長して管本体のガラスが失透してしまうおそれがある。また、第１被膜が酸化チタンで構成されていると、チタンの結晶粒径が大きく成長した場合に管本体のガラスが白っぽく着色してしまうおそれがある。【００１９】
第２被膜は、疎水性の潤滑剤又はＨＬＢが１３以下の界面活性剤で構成されていれば良い。【００２０】
疎水性の潤滑剤としては、例えば、オレフィン系樹脂及び高融点ワックス等が挙げられる。オレフィン系樹脂はガラス転移点が高く、また高融点ワックスは融点が高いため、ガラス管を加熱処理しても第２被膜が壊れ難いからである。【００２１】
オレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-エチルアクリレート共重合体等が挙げられる。【００２２】
高融点ワックスとしては、例えば、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンポリプロピレンコポリマー、エステルワックス等が挙げられる。また、高融点ワックスは、融点が１００〜４５０℃であることが好ましく、融点が２００〜４５０℃であることがより好ましく、融点が３００〜４５０℃であることが更に好ましい。【００２３】
ＨＬＢ（Hydrophile-Lipophile Balance）が１３以下の界面活性剤としては、脂肪酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキル硫酸トリエタノールアミン、脂肪酸時エタノールアミド、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、アルキルトリメチルアンモニウム塩等が挙げられる。なお、ここでいうＨＬＢとは、グリフィン法により算出されたＨＬＢ値を指す。【００２４】
また、本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管の一態様では、アルカリ土類金属酸化物は、酸化マグネシウム及び酸化カルシウムから選ばれる少なくとも１種の酸化物であることを特徴とする。この場合は、ガラス管を低コストで製造することができる。酸化マグネシウム酸化物及び酸化カルシウム酸化物は、ドロマイトのような天然鉱石から得ることができるため他のアルカリ土類金属酸化物よりも安価に入手できるからである。【００２５】
また、本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管の一態様では、アルカリ土類金属酸化物は、酸化マグネシウム及び酸化カルシウムであり、前記酸化マグネシウムに対する前記酸化カルシウムのモル比が０．５〜３であることを特徴とする。この場合は、失透し難く、アルカリ成分の溶出がより少ないガラスで管本体を構成することができる。カルシウムはマグネシウムよりもイオン半径が大きいためアルカリ成分の溶出を抑える効果が大きい。その一方で、カルシウムが多過ぎるとカルシウムとアルカリ金属との結晶が生じ、ガラスが失透し易くなる。したがって、上記モル比の範囲内であることが好ましい。【００２６】
図１及び図２に示すように、酸化マグネシウムに対する酸化カルシウムのモル比（ＣａＯ／ＭｇＯ）が０．５未満の場合は、ガラスの軟化温度又は作業温度が好適な範囲に収まらない場合があり、加工性が悪くなり易い。また、酸化マグネシウムに対する酸化カルシウムのモル比（ＣａＯ／ＭｇＯ）が３を超えると、ガラスが失透する場合がある。【００２７】
また、本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管の一態様では、管本体を構成するガラスがアルカリ金属酸化物を合計で８〜２０ｗｔ％含有することを特徴とする。アルカリ金属酸化物の含有率が２０ｗｔ％を超えると、後述する導電率が５７μＳ／ｃｍを超えてしまう場合があり、比較的アルカリ成分の溶出量の多いガラスとなり易い。アルカリ金属酸化物の含有率が８ｗｔ％未満であれば、ガラスの作業温度が好適な範囲に収まらない場合があり、加工性が悪くなり易い。【００２８】
また、本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管の一態様では、第１被膜を構成する酸化物の５０ｗｔ％以上が正方晶系の結晶構造を有することを特徴とする。第１被膜を構成する酸化物の過半数が正方晶系の結晶構造を有する場合は、バルブのガラス強度をより高めることができ、よりバルブの薄肉化を図ることができる。酸化物の結晶構造が正方晶系の場合にガラス強度が高まるのは、ガラスの主成分であるＳｉＯ2の結晶系であるクリストバライトは結晶構造が正方晶系であるため、第１被膜を形成する酸化物の結晶構造を同様の正方晶系とすれば、ガラス表面への成膜性が向上するからである。また、結晶構造が正方晶系であれば生成した第１被膜がガラスと強固に結合するため、剥離なども発生し難いからである。【００２９】
第１被膜を構成する酸化物が酸化スズの場合は、当該酸化スズがＳｎＯではなくＳｎＯ2の状態であることが好ましい。ＳｎＯ2は正方晶系の結晶として安定しているが、ＳｎＯは立方晶系の結晶に転じ易いからである。なお、被膜するガラス管の温度が５００℃以上の場合、ＳｎＯの状態になり難い。【００３０】
また、本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管の一態様では、管本体の肉厚ｔ［ｍｍ］及び外径φ［ｍｍ］が、ｔ≦０．７、又は、ｔ／φ≦０．４２、の関係を満たすことを特徴とする。この場合は、肉厚が薄いため特にバルブが破損し易く、本発明に係る構成が有効になる。【００３１】
本発明に係る蛍光ランプは、上記記載の蛍光ランプ用ガラス管を用いて作製したバルブを備える。したがって破損し難い。【００３２】
本発明に係る照明装置は、上記記載の蛍光ランプを備える。したがって破損し難い。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管は、蛍光ランプの製造工程においてガラス管が加熱処理されても、被膜のガラス強度を高める性能が低下しない。したがって、蛍光ランプのバルブの薄肉化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施の形態に係るランプ用ガラス管の管本体を構成するガラスの組成および特性を示す図
【図２】本実施の形態に係るランプ用ガラス管の管本体を構成するガラスの組成および特性を示す図
【図３】第１被膜の膜厚がガラス管のガラス強度及び白濁化に及ぼす影響についての実験結果を示す図
【図４】本実施の形態に係るランプを示す一部破断平面図
【図５】本実施の形態に係る照明装置の概略構成を示す斜視図
【図６】蛍光ランプの製造方法を説明する図であって、（ａ）は蛍光体塗布工程を説明する図であり、（ｂ）はシンター工程を説明する図であり、（ｃ）はバルブ封止工程を説明する図であり、（ｄ）はバルブ曲げ工程を説明する図
【図７】被膜の膜厚の測定方法を説明するための図
【図８】アルカリ溶出量の測定方法を説明するための図
【図９】ＪＩＳ規定のアルカリ溶出試験法により測定したアルカリ溶出量と、本願に係るアルカリ溶出試験法により測定した導電率との相関関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態に係る蛍光ランプ用ガラス管（以下単に「ガラス管」）、蛍光ランプおよび照明装置について、図面に基づき説明する。
【００３６】
［ガラス管、蛍光ランプ及び照明装置の構成］
＜ガラス管＞
本発明に係るガラス管は、管本体と、当該管本体の少なくとも外周面に形成された第１被膜と、当該第１被膜上に積層された第２被膜からなる。
【００３７】
管本体は、肉厚ｔ［ｍｍ］及び外径φ［ｍｍ］が、ｔ≦０．７、又は、ｔ／φ≦０．４２、の関係を満たすことが好ましい。特に、０．４≦ｔ≦０．６、１≦φ≦１０であることが好ましい。
【００３８】
第１被膜の膜厚は５〜１００ｎｍであることが好ましく、５〜５０ｎｍであることがより好ましい。図３は、第１被膜の膜厚がガラス管のガラス強度及び白濁化に及ぼす影響についての実験結果を示す図である。図３に示すように、被膜の膜厚が５ｎｍ以上の場合（実施例１４〜２０，２３〜２５）はガラス強度に関し「○」の評価であったが、５ｎｍ未満の場合（実施例２１，２２）はガラス強度に関し「△」の評価であった。また、第１被膜の膜厚が５０ｎｍ以下の場合はバルブ封止工程等でガラス管を加熱した際に加熱部分に白濁が生じなかったが、５０ｎｍを超える場合は加熱部分に白濁が生じた。なお、白濁は酸化スズのコーティング粒子が加熱により粒成長したため生じたと考えられるが、このような白濁は蛍光ランプの外観不良を引き起こし、さらに傷等の外観検査の妨げとなるため好ましくない。
【００３９】
第２被膜の膜厚は１０〜３００ｎｍであることが好ましい。第１被膜の膜厚が５００ｎｍ以上になったり、第２被膜の膜厚が５００ｎｍ以上になったりすると、ガラス管の可視光の透過率が低下するため、当該ガラス管を用いて作製したバルブの透過率も低下する。その結果、蛍光ランプの光の取り出し効率が低下し、当該蛍光ランプの全光束も低下する。また、第１被膜の膜厚が５ｎｍ以下になると、第２被膜の定着性が悪くなる。また、第２被膜の膜厚が５ｎｍ以下になると、バルブの耐擦り傷性が低下する。
【００４０】
なお、第１被膜及び第２被膜は、管本体の外周面だけでなく、内周面や端面にも形成されていても構わない。また、第１被膜及び第２被膜は、外周面の全域に亘って形成されている必要はなく、バルブになったとき口金などで覆われる部分には形成されていなくても構わない。
【００４１】
管本体は、以下の組成のガラスにより形成されていることが好ましい。酸化ケイ素（ＳｉＯ2）：６０〜７５ｗｔ％、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）：０．５〜５ｗｔ％、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）：０〜５ｗｔ％、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）：０．５〜７ｗｔ％、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）：３〜１７ｗｔ％、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）：１〜１２ｗｔ％、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）：１〜４ｗｔ％、酸化カルシウム（ＣａＯ）：１〜７．３ｗｔ％、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）：０〜８ｗｔ％、酸化バリウム（ＢａＯ）：０〜１０ｗｔ％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）：０〜１０ｗｔ％、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ）：０〜５ｗｔ％、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）：０．０１〜０．２ｗｔ％、酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）：０〜１ｗｔ％、酸化セリウム（ＣｅＯ2）：０〜１ｗｔ％。
【００４２】
ＳｉＯ2は、ガラスの骨格を形成する主成分であり、少な過ぎるとガラスの粘性が下がり加工性が悪くなり過ぎる。また、多過ぎるとガラスの粘性が硬くなり変形させ難くなる。ＳｉＯ2の含有率の好ましい範囲は６０〜７５ｗｔ％である。
【００４３】
Ａｌ2Ｏ3は、化学耐久性を良くする成分であり、少な過ぎるとその化学耐久性が悪くなる。また、多過ぎるとガラスが不均質となり脈理が増加する。Ａｌ2Ｏ3の含有率の好ましい範囲は０．５〜５ｗｔ％である。
【００４４】
Ｂ2Ｏ3は、任意成分であり、少量の添加で膨張係数を低下させ失透を減ずる効果がある。しかし、多過ぎると作業点温度が下がり作業温度範囲が狭くなり過ぎるため加工が困難になる。Ｂ2Ｏ3の含有率の好ましい範囲は０〜５ｗｔ％である。
【００４５】
Ｎａ2Ｏは、添加することで粘性を低下させる効果や膨張係数を増加させる効果があり、少な過ぎるとその効果が得られなくなる。また、多過ぎると化学耐久性が悪くなる。Ｎａ2Ｏの含有率の好ましい範囲は３〜１７ｗｔ％である。
【００４６】
Ｋ2Ｏは、添加することでＮａ2Ｏと同じような効果が得られるが、膨張係数の増加の影響度合いはＮａ2Ｏより大きい。また、Ｎａ2Ｏと共存させることにより、混合アルカリ効果を発揮し、電気抵抗率を高める効果も発揮する。少な過ぎるとその効果が得られなくなり、多過ぎると膨張係数が大きくなり過ぎる。Ｋ2Ｏの含有率の好ましい範囲は１〜１２ｗｔ％である。
【００４７】
Ｌｉ2Ｏは、添加することでＮａ2ＯやＫ2Ｏと同じような効果が得られるが、膨張係数の増加はＮａ2Ｏより小さい。また、Ｎａ2ＯやＫ2Ｏと共存させることにより、さらなる混合アルカリ効果を発揮し、電気抵抗率を更に高める効果も発揮する。少な過ぎるとその効果が得られなくなり、多過ぎるとガラスが分相するおそれがある。Ｌｉ2Ｏの含有率の好ましい範囲は０．５〜７ｗｔ％である。
【００４８】
ＭｇＯ、ＣａＯは、上記したアルカリ成分の溶出を抑える効果以外に、添加することで化学耐久性を高める効果がある。少な過ぎるとその効果が得られなくなり、多過ぎるとガラスが失透するおそれがある。ＭｇＯの含有率の好ましい範囲は１〜４ｗｔ％であり、ＣａＯの含有率の好ましい範囲は１〜７．３ｗｔ％である。
【００４９】
ＳｒＯ、ＢａＯおよびＺｎＯは、上記したアルカリ成分の溶出を抑える効果以外に、ガラスの電気抵抗率向上にも影響を与える物質であり、電気的絶縁性も与える。これらの含有率が１０ｗｔ％より多いとガラスが失透し易くなる。好ましい範囲は、ＳｒＯが０〜８ｗｔ％、ＢａＯが０〜１０ｗｔ％、ＺｎＯが０〜１０ｗｔ％であり、この範囲であれば、蛍光ランプ用としてより好適なガラスを得ることができる。
【００５０】
ＺｒＯは、任意成分であり、添加することで硬度を高める効果がある。多過ぎるとガラスが結晶化するおそれがある。ＺｒＯの含有率の好ましい範囲は０〜５ｗｔ％である。
【００５１】
Ｆｅ2Ｏ3は、各種原料の不純物として混入する物質であるが、原料精製によりその添加量を調整することができ、添加されることで紫外線を吸収することができる。少な過ぎるとその効果が得られなくなり、多過ぎるとガラスが着色するおそれがある。Ｆｅ2Ｏ3の含有率の好ましい範囲は０．０１〜０．２ｗｔ％である。
【００５２】
Ｓｂ2Ｏ3は任意成分であり、ガラス溶融炉内で原料から発生するガスを効率よく清澄させる効果があるが、多過ぎるとガラスが着色するおそれがある。Ｓｂ2Ｏ3の含有率の好ましい範囲は０〜１ｗｔ％である。
【００５３】
ＣｅＯ2は任意成分であり、添加することで紫外線を吸収する効果があるが、多過ぎると紫外線照射により着色する、いわゆるソラリゼーションが起こるおそれがある。ＣｅＯ2の含有率の好ましい範囲は０〜１ｗｔ％である。
【００５４】
＜蛍光ランプ＞
図４は、本発明の一実施形態に係る環状型蛍光ランプを示す一部破断平面図である。図４に示すように、本発明の一実施形態に係る環状型蛍光ランプ（ＦＣＬ３０ＥＣＷ／２８）１０は、環状のバルブ２０と、当該バルブ２０の両端部に封着されたステム３０，３１’と、それら両端部に跨って取り付けられた口金４０とを備える。
【００５５】
バルブ２０は、本発明に係るガラス管を加工したものであって、その内面に保護層（不図示）および蛍光体層（不図示）が順次積層されており、内部に水銀蒸気を供給するためのアマルガム粒２１と、希ガスの一例であるアルゴンガスとが封入されている。各ステム３０，３０’には、フィラメントコイルと一対のリード線とからなる電極３１，３１’がマウントされている。口金４０は、バルブ２０の端部が収容される本体部４１と当該本体部４１に設けられた複数の接続ピン４２とを備える。
【００５６】
＜照明装置＞
図５は、本発明の一実施形態に係る照明装置を示す斜視図である。図５に示すように、本実施の形態に係る照明装置１００は、光源として上述した蛍光ランプ１０を備えている。蛍光ランプ１は、装置本体１０１内に収容されており、当該装置本体１０１に取り付けられた点灯手段１０２により点灯させる。
【００５７】
［ガラス管及びランプの製造方法］
＜ガラス管の製造方法＞
まず、複数種類のガラス原料を上記組成の範囲内で調合し原料混合物を得る。次に、原料混合物をガラス溶融窯に投入し、１５００〜１６００℃で溶融させてガラス化しガラス状態のガラス融液を得る。その後、ガラス融液をダンナー法等の管引き法によって管状に成形し、所定の寸法に切断加工してガラス管を得る。
【００５８】
第１被膜の形成は、有機金属を加熱し発生した蒸気を、ドラフトチャンバー内で管引き中のガラス管に対して吹付けて蒸着させることにより行う。例えば、有機金属を１８０℃で加熱して１分間あたりに１０ｇ蒸気化させ、得られた蒸気をガラス管に流速５Ｌ／ｍｉｎで１秒間吹付けて第１被膜を形成する。第１被膜の膜厚は、蒸気化温度、有機金属の使用量、吹付け速度、吹付け時間等を調節することによって制御可能である。なお、有機金属を水や有機溶媒に溶解させたものをスプレーで吹き付ける方法や、溶解させたものの中に管本体を浸漬させ塗布する方法によって第１被膜を形成しても良い。
【００５９】
第１被膜の形成に用いる有機金属として、例えば、スズ、チタン、ジルコニウム又はケイ素を金属成分として含有する有機金属を用いる。具体的には、四塩化スズ・四塩化チタン・四塩化ジルコニウム・四塩化ケイ素、ジメチルジクロロスズ、ジメチルジクロロチタン、ジメチルジクロロジルコニウム、ジメチルジクロロケイ素、アセチルアセトンスズ、アセチルアセトンチタン、アセチルアセトンジルコニウム、アセチルアセトンケイ素などが挙げられる。
【００６０】
第２被膜の形成は、疎水性潤滑剤を用いる場合、例えば、疎水性潤滑剤を水や有機溶剤などにエマルション化し、作製した液体をガラス管に対して塗布して被膜させる。被膜の方法は、スプレーによる吹付け法や管本体を浸漬させ塗布する方法を用いる。また、界面活性剤を用いる場合、例えば、スプレーによる吹付け法や管本体を浸漬させ塗布する方法を用いて被膜させる。
【００６１】
＜ランプの製造方法＞
図６は、蛍光ランプの製造方法を説明する図であって、（ａ）は蛍光体塗布工程を説明する図であり、（ｂ）はシンター工程を説明する図であり、（ｃ）はバルブ封止工程を説明する図であり、（ｄ）はバルブ曲げ工程を説明する図である。
【００６２】
まず、蛍光体塗布工程において、図６（ａ）に示すように、内面に保護膜が形成されたガラス管２１内に３波長の蛍光体懸濁液５０を流し込み、前記ガラス管２１の内面を前記蛍光体懸濁液５０で濡らす。次に、ガラス管２１内に温風（２５〜３０℃）を吹き込んで蛍光体懸濁液５０を乾燥させた後、図６（ｂ）に示すように、雰囲気が５５０〜６６０℃程度に制御された炉内で約１分間焼成して蛍光体層を形成する。このようにシンター工程ではガラス管が加熱処理されるためアルカリ成分が溶出し易い。
【００６３】
次に、バルブ封止工程において、ガラス管２１の両端部付近の蛍光体層を除去した後、図６（ｃ）に示すように、前記両端部にそれぞれステム３０，３０’を挿入し封着する。その後のバルブ曲げ工程ではストレート形のガラス管２１を、図６（ｄ）に示すように、雰囲気が７００〜９００℃程度に制御された炉内で環状に曲げ加工する。このようにバルブ曲げ工程ではガラス管が加熱処理されるためアルカリ成分が溶出し易い。
【００６４】
その後、排気工程において、未封止の排気管３２を介して、バルブ２０内部から不純ガスを排気し、バルブ２０内を真空に近い状態にしたのちアルゴンガスを入れる。さらに、アマルガム封入工程において、排気管３２からバルブ内にアマルガム粒２１を投入する。
【００６５】
［評価方法］
蛍光ランプ用ガラス管の評価は、以下のような方法で行った。
【００６６】
＜被膜の膜厚＞
被膜の膜厚は、アメリカングラスリサーチ社製のホットエンドコーティングメーター（ＨＯＴ  ＥＮＤ  ＣＯＡＴＩＮＧ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＳＹＳＴＥＭ：ＨＥＣＭ−Ｓ）を用いて測定した。
【００６７】
図７は、被膜の膜厚の測定方法を説明するための図である。サンプルとして２０ｃｍにカットしたガラス管を用意し、図７（ａ）に示すように、そのガラス管の両端部付近及び中央部付近の３箇所それぞれにおいて、図７（ｂ）に示すように、周方向に等間隔を空けて（回転角約９０°となるように間隔を空けて）４点で測定し（合計１２点）、それら１２点の測定値の平均をもって膜厚とした。なお、各点への光の入射角度は４５°とした。
【００６８】
ホットエンドコーティングメーターでは、膜厚が独自の単位であるｃｔｕ（ｃｏａｔｉｎｇ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  ｕｎｉｔｓ）によって表され、１ｃｔｕはＳＩ単位で０．２〜０．３ｎｍである。本願では１ｃｔｕ＝０．２５ｎｍとして換算している。
【００６９】
＜ガラス強度＞
まず、実験には、外径が４ｍｍ、内径が３ｍｍであって、外周面に第１被膜及び第２被膜が形成されたストレートのガラス管を用いた。第１被膜は、ジメチルジクロロスズの粉末を１２０℃で１分間加熱し、発生した蒸気をドラフトチャンバー内で管引き中のガラス管に吹きつけることによって、酸化スズで構成される膜厚１００ｎｍのものを形成した。第２被膜は、管引き中のガラス管に対して、スプレーにて吹付けを行うことによって、図１及び図２に示すような各種材料で構成される膜厚３０ｎｍのものを形成した。
【００７０】
次に、被膜形成済みのガラス管を内径２０ｍｍの石英管の中に入れ、当該石英管を５００℃の環境下で５分間２０ｒｐｍの回転速度で回転させ、ガラス管と石英管とを擦れ合わせることによってガラス管の表面を加傷した。
【００７１】
その後、オートグラフＡＧ-ＩＳ（島津社製）を用いて、加傷後のガラス管の曲げ強度を測定した。曲げ強度の測定は、ガラス管を左右スパン４０ｍｍで固定し、当該ガラス管の中央部に荷重速度１ｍｍ/ｍｉｎで荷重を負荷して、ガラス管が破壊される時の値を得て行った。
【００７２】
そして、加傷により曲げ強度が３０％以上低下した場合は、ガラス強度が不十分であるとして「×」と評価し、３０％未満しか低下しなかった場合は、ガラス強度が十分であるとして「△」（曲げ強度が１５％以上３０％未満低下した場合）、又は、「○」（曲げ強度が０％以上１５％未満低下した場合）と評価した。なお、曲げ強度が３０％以上低下した場合にガラス強度が不十分であるとする理由は、曲げ強度が３０％以上低下するようなガラス管を用いて蛍光ランプを製造すると、工程での歩留まりが著しく低下するためである。
【００７３】
＜白濁＞
白濁の評価は目視により行い、白濁が目視されなかった場合は「○」、白濁が目視された場合は「×」と評価した。
【００７４】
＜耐擦り傷性＞
耐擦り傷性の評価は、以下の手順で行った。まず、１０ｃｍにカットしたガラス管２本を９０°の角度で接触させ、２０回擦り合わせた。その後、擦り合わせた部分を光学顕微鏡にて４倍に拡大し、観察を行った。その結果、傷の形成が確認されたものについては「×」と、傷が確認されなかったものについては「○」と評価した。
【００７５】
＜軟化点温度および作業点温度＞
ガラスの軟化点温度および作業点温度を測定するために、次のような手順でサンプルを作製した。まず、ガラス原料を調合して得た原料混合物を白金るつぼに移し、その白金るつぼを１５００℃の電気炉内に３時間かけて溶融しガラス化させる。溶融後、金型に流し込み、歪が十分にとれる程度に１２時間かけて徐々に冷却（アニール）する。成型されたガラスの塊を切削機などを用いて、以下に説明する各測定に適したサンプル形状に成型加工して、それぞれの測定を実施した。
【００７６】
軟化点温度は、ガラスの粘度が１０7.65ｄＰａ・ｓになる温度であり、当該温度以上になればガラスは流動性を得る。軟化点温度は、蛍光ランプ用としては６５０℃〜７２０℃の範囲内であることが好ましく、６７０〜７００℃の範囲内であることがより好ましい。軟化点温度が６５０℃よりも低いと、蛍光体の焼付け工程において、蛍光体懸濁液のバインダーを揮発させるため加熱した際にバルブがその熱で変形してしまう。一方、軟化点温度が７２０℃よりも高いと、封止加工する際にガラス管を高温にしなければならず、溶融炉の燃焼能力を上げなければならない。
【００７７】
作業点温度は、ガラスの粘度が１０4ｄＰａ・ｓになる温度であり。当該温度以下でガラスは加工される。作業点温度は、蛍光ランプ用としては、９６０℃〜１０５０℃の範囲内であることが好ましく、９６０〜１０００℃の範囲内であることがより好ましい。作業温度が１０００℃より低いと、作業温度範囲が狭くなるため加工性が悪い。一方、作業点温度が１０５０℃よりも高いと、ガラスが溶融する温度が高くなり過ぎるため加工性が悪くなり、また溶融工程のコストも高くなる。
【００７８】
＜アルカリ溶出量＞
アルカリ溶出量を測定する方法としては、一般に、ＪＩＳに基づく化学分析用ガラス器具の試験方法（日本工業規格ＪＩＳ  Ｒ  ３５０２）が挙げられる。この方法を簡単に説明すると、まず、乳鉢などを用いてガラス試料を粉末状（粒径２５０〜４２０μｍ）に粉砕しガラス粉砕物を得て、次に、そのガラス粉砕物をエチルアルコールで洗浄してガラス粉砕物からガラス微粉末を取り除き、次に、洗浄後のガラス粉砕物を沸騰水浴中で６０分間加熱して当該ガラス粉砕物からアルカリ成分を溶出させてアルカリ溶出液を得る。その後、そのアルカリ溶出液を硫酸で中和滴定し、得られた滴定値からアルカリ溶出量を換算する。
【００７９】
このようなＪＩＳに基づく試験方法は、エチルアルコールによる洗浄が不十分であると、ガラス粉砕物中にガラス微粉末が残留するため、当該ガラス微粉末の存在により蒸留水中のガラスの総表面積が大幅に増大して、正確なアルカリ溶出量が測定できない問題がある。また、ガラス試料を粉末状に粉砕する、洗浄によりガラス微粉末を取り除く、中和滴定したりする等といった煩雑な作業が必要である。そのため、より高精度かつ簡便なアルカリ溶出量の測定方法が望まれている。
【００８０】
そこで、発明者らは、ＪＩＳに基づく試験方法よりも高精度かつ簡便なアルカリ溶出量の測定方法を新たに確立した。本発明に係る測定方法は、ブロック状のガラス試料を蒸留水中に浸漬させてガラス試料から蒸留水中にアルカリ成分を溶出させ、得られたアルカリ溶出液の導電率を測定して、その測定値からアルカリ溶出量を換算するものである。
【００８１】
図８は、本発明に係るアルカリ溶出量の測定方法を説明するための図である。図８を用いて本発明に係る測定方法の具体的な手順を説明する。
【００８２】
まず、ガラス試料をブロック状にカットし、温度を７５〜８５℃、湿度を８５〜９５％に保った恒温恒湿槽内で４５〜５０時間放置して含湿処理する。なお、測定精度を上げるためには、含浸処理における温度、湿度及び放置時間を前記各範囲の中心付近の値である８０℃、９０％、４８時間にすることがより好ましい。
【００８３】
次に、図８に示すように、水槽１内に７０〜８０℃の蒸留水２を１００ｍｌ溜めて、当該蒸留水２中に含湿処理を終えたガラス試料３を１時間浸漬させる。本発明に係る測定方法では、７０〜８０℃という比較的低温度の蒸留水２中でアルカリ成分を溶出させるため、沸騰させた蒸留水中でアルカリ成分を強制的に溶出させるＪＩＳに基づく試験方法よりも、より実際のガラスの使用形態に即したアルカリ溶出量を測定することができる。
【００８４】
ガラス試料３は、表面積の総和が４５００〜５５００ｍｍ2の範囲内に収まるように、好ましくは約５０００ｍｍ2になるように調整し浸漬させる。例えば、約１５×１５×２．５ｍｍの直方体形状にカットしたガラス試料３を８個浸漬させる。
【００８５】
その後、蒸留水２からガラス試料３を取り除きアルカリ溶出液を得る。そして、当該アルカリ溶出液を２５℃に安定させ、市販のハンディタイプのセンサー式液体浸漬形導電率測定機４（商品名：ツインコンド  Ｂ−１７３）を用いて導電率を測定する。
【００８６】
図９は、ＪＩＳに基づく試験方法により測定したアルカリ溶出量と、本発明に係る試験方法により測定した導電率との相関関係を示すグラフである。前記アルカリ溶出量と導電率とは、図９に示すような相関関係にある。蛍光灯のバルブには、アルカリ溶出量が２７０μｇ／ｇ以下のガラスが適していると考えられているが、図９から分かるように、２７０μｇ／ｇのアルカリ溶出量に対応する導電率は５７μＳ／ｃｍである。したがって、導電率が５７μＳ／ｃｍ以下のガラスがバルブ用のガラスとして適しているといえる。
【００８７】
すなわち、導電率はガラスのアルカリ溶出量を間接的に示す数値であり、蛍光ランプ用として好適なガラスであるためには、２５℃において５７μＳ／ｃｍ以下であることが好ましいといえる。導電率が５７μ／ｃｍより高いと、アマルガムの生成に起因する種々の問題が顕著になる。
【００８８】
上記測定方法は、ブロック状のガラス試料を用いるため、蒸留水に浸漬させるガラスの表面積の総和を制御し易い。したがって、ＪＩＳによる試験方法よりも高い精度でアルカリ溶出量を測定することができる。また、本発明に係る測定方法は導電率によってアルカリ溶出量を測定するため、アルカリ溶出量が多くなっても測定精度が落ちるようなことはない。
【００８９】
また、上記測定方法は、カットしたブロック状のガラス試料を蒸留水に浸漬させるため、ガラス試料を粉末状に粉砕したり、ガラス粉砕物を洗浄したりする作業が不要である。また、アルカリ溶出液の導電率の測定は、導電率測定機４の電極を当該アルカリ溶出液に漬けるだけの簡単な操作で行うことができ、煩雑な中和滴定作業が不要である。したがって、ＪＩＳに基づく測定方法よりも操作が簡易である。
【００９０】
＜失透性＞
溶融しガラス化させた際にガラスに結晶が生じ失透するかどうかを目視で確認し、「○」失透しない、「×」失透するとの評価を行った。
【００９１】
＜正方晶系の結晶の比率＞
まず、実験には、外径が４ｍｍ、内径が３ｍｍであって、外周面に第１被膜が形成されたストレートのガラス管を用いた。第１被膜は、ジメチルジクロロスズの粉末を１２０℃で１分間加熱し、発生した蒸気をドラフトチャンバー内で管引き中のガラス管に吹きつけて、膜厚が１００ｎｍとなるように形成した。
【００９２】
次に、ガラス管に形成されたままの状態の第１被膜をＸ線回折装置（ＲＩＮＴ２０００、株式会社リガク製）で観察し、その第１被膜を構成する酸化物の結晶構造を確認した。測定は、スキャンスピード６°／ｍｉｎ、測定範囲０°〜９０°の条件で行い、ＳｎＯとＳｎＯ2の結晶の割合を評価した。ＳｎＯは結晶構造として正方晶型が主であるが、一部変態として立方晶型の結晶構造を持つ、対してＳｎＯ2は正方晶型の結晶構造のみを有する。したがって、ガラスの第１被膜としてはＳｎＯ2の状態であることが好ましい。それによりガラス表面の第１被膜の隠蔽性が向上し、より大きな効果が得られる。特にその割合ＳｎＯ2／ＳｎＯが１以上であることが好ましい。
【００９３】
［変形例］
以上、本発明に係る蛍光ランプ及び蛍光ランプ用ガラス管を実施の形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管、蛍光ランプおよび照明装置は上記の実施の形態に限定されない。
【００９４】
本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管は、バルブを作製する用途以外に、フレア、排気管など、加工時に加熱処理しかつ薄肉化の要請があるものを作製する用途に適している。また、管本体を構成するガラスは、軟質ガラスであっても硬質ガラスであっても良いが、ガラス強度の低い軟質ガラスの場合は特に本発明の構成が有効である。
【００９５】
本発明に係る蛍光ランプは上記の実施の形態に限定されず、直管型蛍光ランプ、環状型蛍光ランプ、冷陰極蛍光ランプ、二重環状型蛍光ランプ、スクエア型蛍光ランプ、二重スクエア型蛍光ランプ、ツイン蛍光ランプなど蛍光ランプ全般に広く利用できる。
【００９６】
本発明に係る照明装置は上記の実施の形態に限定されない。例えば、室内用照明装置、屋外用照明装置、卓上用照明、携帯用照明、表示用光源、液晶画面のバックライトおよび画像読取用照明等の照明装置に広く利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管は、照明用途に広く利用可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１０  ランプ
２０  バルブ
２１  蛍光ランプ用ガラス管
２２  管本体
２３  第１被膜
２４  第２被膜
１００  照明装置
【図１】
2009150809.tif 000003
【図２】
2009150809.tif 000004
【図３】
2009150809.tif 000005
【図４】
2009150809.tif 000006
【図５】
2009150809.tif 000007
【図６】
2009150809.tif 000008
【図７】
2009150809.tif 000009
【図８】
2009150809.tif 000010
【図９】
2009150809.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月29日(2010.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ランプ用ガラス管、蛍光ランプ、及び、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の観点から省資源化及びＣＯ2排出量削減が求められている。蛍光ランプの分野における省資源化及びＣＯ2排出量削減の方法として、ガラスバルブ（以下単に「バルブ」）を薄肉化することが考えられる。すなわち、バルブを薄肉化すると、バルブの材料となるガラスの使用量が減るため省資源化が実現できる。また、使用するガラスの量が減ることによってガラス生産時に溶融炉で消費する燃焼ガスの量が減るため、ＣＯ2排出量の削減も実現できる。
【０００３】
ところで、バルブを薄肉化するとガラス強度が低下することが予想される。したがって、バルブのガラス強度を向上させる工夫が必要となる。特許文献１には、ガラス強度を向上させる方法として、ガラス容器の表面に潤滑剤からなる被膜を形成し当該表面の摩擦係数を小さくすることにより、ガラス容器の耐擦り傷性を向上させることが開示されている。ガラスは表面に傷さえなければ非常に強度が高いため、耐擦り傷性が向上し傷が付き難くなるとガラス容器のガラス強度は向上する。
【０００４】
さらに、特許文献１には、上記被膜には疎水性の潤滑剤を用いることが好ましく、親水性の潤滑剤を用いてもガラス容器の耐擦り傷性はさほど向上しないことが開示されている。また、疎水性の潤滑剤はガラスへの定着性が悪いため、まずガラス表面に金属酸化物からなる被膜を形成し、その被膜の上から疎水性の潤滑剤からなる被膜を形成することも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８９５５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記方法を応用して蛍光ランプのバルブを作製してみたところ、バルブの表面に金属酸化物からなる被膜と疎水性の潤滑剤からなる被膜とを形成したにも拘らずバルブのガラス強度は向上しなかった。したがって、バルブの薄肉化を実現することが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑み、蛍光ランプのバルブの薄肉化が可能な蛍光ランプ用ガラス管を提供することを主たる目的とする。本発明の他の目的は、省資源化及びＣＯ2排出量削減に適した蛍光ランプ及び照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管は、６０〜７５ｗｔ％の酸化ケイ素と、５〜１８ｗｔ％のアルカリ土類金属酸化物とを含有するガラスで構成された管本体と、前記管本体の少なくとも外周面に形成され、酸化スズ、酸化チタン、酸化ジルコニウム及び酸化ケイ素から選ばれる少なくとも１種の酸化物で構成された第１被膜と、前記第１被膜上に積層され、疎水性の潤滑剤又はＨＬＢが１３以下の界面活性剤で構成された第２被膜とを備えることを特徴とする。
【０００９】
なお、本願に記載した酸化物の含有率は、特に説明がない限り酸化物換算した値である。また、本願で記載する数値範囲には下限値及び上限値が含まれる。例えば、数値範囲を６０〜７５ｗｔ％としている場合は、その数値範囲に６０ｗｔ％と７５ｗｔ％とが含まれる。また、管本体を構成するガラス及び第１被膜を構成する酸化物には、不純物程度に上記以外の物質が含まれていても構わない。
【００１０】
本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管は、管本体を構成するガラスが５ｗｔ％以上のアルカリ土類金属酸化物を含有しているため、蛍光ランプのバルブの薄肉化が可能である。
アルカリ金属は、ガラス中で一価の金属イオンとして存在するため、ガラスのネットワーク構造内における移動度が大きい。特に、ナトリウムは、原子半径が小さいため移動度が大きい。このように移動度が大きいアルカリ金属は、アルカリ成分としてガラス中からガラス表面へと溶出し易い。こうして溶出したアルカリ成分により第１被膜がケミカルアタック（化学的ダメージ）を受けると、被膜表面の極性が大きくなるため第１被膜の親水性が高くなり、その結果第２被膜の定着性が低下する。そうすると、バルブ表面の摩擦係数が大きくなるため、バルブの耐擦り傷性が低下しバルブのガラス強度が低下する。以上が、蛍光ランプのバルブの表面に金属酸化物からなる第１被膜と疎水性の潤滑剤からなる第２被膜とを形成してもバルブのガラス強度が向上しない理由であることを発明者は突き止めた。
【００１１】
なお、管本体のガラスからアルカリ成分が溶出するのは、シンター工程による加熱処理に限られない。蛍光ランプの製造工程においては、バルブを屈曲させるバルブ曲げ工程、ガラス管の端部を封止するバルブ封止工程、ガラス管同士を接続する接続工程など、ガラス管を加熱処理する工程が他にもあり、これら工程によってもアルカリ成分が溶出し易くなる。なお、屈曲バルブとは、ストレート状のガラス管を曲げ加工して形成される非直線状のバルブであって、例えば、環状バルブ、Ｕ字形バルブ、スパイラル形のバルブなどである。
【００１２】
本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管は、アルカリ土類金属によってアルカリ成分の溶出を抑制している。アルカリ土類金属は、ガラス中で二価の金属イオンとして存在するため、ガラスのネットワーク構造内における移動度が小さい。また、イオン半径も比較的大きい。したがって、ガラス中でアルカリ金属の移動を阻害する。アルカリ土類金属を５ｗｔ％以上含有していれば、蛍光ランプの製造工程においてガラス管が加熱処理されても、管本体のガラスからアルカリ成分が溶出し難い。したがって、第１被膜がケミカルアタックを受け難く、その結果第２被膜の定着性が低下しないために、バルブの耐擦り傷性が低下せずガラス強度も低下しない。なお、アルカリ土類金属酸化物の含有率は、５〜１８ｗｔ％がより好ましく、１０〜１８ｗｔ％であることがさらに好ましく、１２〜１８ｗｔ％が最も好ましい。
【００１３】
図１及び図２は、実施の形態に係るランプ用ガラス管の管本体を構成するガラスの組成および特性を示す図である。図１及び図２に示すように、管本体を構成するガラスのアルカリ土類金属の含有率が５ｗｔ％以上の場合は、バルブの耐擦り傷性は高く、バルブのガラス強度は十分であった。一方、前記含有率が５ｗｔ％未満の場合は、バルブの耐擦り傷性は低く、バルブのガラス強度は不十分であった。
【００１４】
本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管は、管本体を構成するガラスのアルカリ土類金属酸化物の含有率が１８ｗｔ％以下であるため加工性も良い。
ガラスは、アルカリ土類金属の含有率が高くなると、温度による粘度変化が大きくなる。すなわち冷め易く加工性の悪いガラスとなる。このようなガラスで管本体が構成されるとガラス管の加工性も悪くなる。加工性の良いガラス管とするためには、管本体を構成するガラスのアルカリ土類金属の含有率を１８ｗｔ％以下にする必要がある。なお、加工性の良いガラスは、軟化温度が６５０〜７２０℃の範囲内、かつ、作業温度が９６０〜１０５０℃の範囲内である。より好ましくは、軟化温度が６７０〜７００℃の範囲内、かつ、作業温度が９６０〜１０００℃の範囲内である。
【００１５】
図１及び図２に示すように、アルカリ土類金属の含有率が１８ｗｔ％以下の場合は、軟化温度及び作業温度が上記範囲内である加工性の良いガラスが得られた。一方、前記含有率が１８ｗｔ％を超える場合は、加工性の悪いガラスとなった。
【００１６】
第１被膜は、酸化スズ、酸化チタン、酸化ジルコニウム及び酸化ケイ素から選ばれる少なくとも１種の酸化物で構成されていれば良いが、特に酸化スズで構成されていることが好ましい。第１被膜が酸化スズで構成されていれば、管本体のガラスが着色したり失透したりしない。一方、第１被膜が酸化ジルコニウムで構成されていると、ジルコニウムがガラス中の成分と反応して結晶の核生成物として働き、このジルコニウムの結晶核が後の加熱処理によって成長して管本体のガラスが失透してしまうおそれがある。また、第１被膜が酸化チタンで構成されていると、チタンの結晶粒径が大きく成長した場合に管本体のガラスが白っぽく着色してしまうおそれがある。
【００１７】
第２被膜は、疎水性の潤滑剤又はＨＬＢが１３以下の界面活性剤で構成されていれば良い。
疎水性の潤滑剤としては、例えば、オレフィン系樹脂及び高融点ワックス等が挙げられる。オレフィン系樹脂はガラス転移点が高く、また高融点ワックスは融点が高いため、ガラス管を加熱処理しても第２被膜が壊れ難いからである。
【００１８】
オレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-エチルアクリレート共重合体等が挙げられる。
高融点ワックスとしては、例えば、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンポリプロピレンコポリマー、エステルワックス等が挙げられる。また、高融点ワックスは、融点が１００〜４５０℃であることが好ましく、融点が２００〜４５０℃であることがより好ましく、融点が３００〜４５０℃であることが更に好ましい。
【００１９】
ＨＬＢ（Hydrophile-Lipophile Balance）が１３以下の界面活性剤としては、脂肪酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキル硫酸トリエタノールアミン、脂肪酸時エタノールアミド、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、アルキルトリメチルアンモニウム塩等が挙げられる。なお、ここでいうＨＬＢとは、グリフィン法により算出されたＨＬＢ値を指す。
【００２０】
また、本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管の一態様では、アルカリ土類金属酸化物は、酸化マグネシウム及び酸化カルシウムから選ばれる少なくとも１種の酸化物であることを特徴とする。この場合は、ガラス管を低コストで製造することができる。酸化マグネシウム酸化物及び酸化カルシウム酸化物は、ドロマイトのような天然鉱石から得ることができるため他のアルカリ土類金属酸化物よりも安価に入手できるからである。
【００２１】
また、本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管の一態様では、アルカリ土類金属酸化物は、酸化マグネシウム及び酸化カルシウムであり、前記酸化マグネシウムに対する前記酸化カルシウムのモル比が０．５〜３であることを特徴とする。この場合は、失透し難く、アルカリ成分の溶出がより少ないガラスで管本体を構成することができる。カルシウムはマグネシウムよりもイオン半径が大きいためアルカリ成分の溶出を抑える効果が大きい。その一方で、カルシウムが多過ぎるとカルシウムとアルカリ金属との結晶が生じ、ガラスが失透し易くなる。したがって、上記モル比の範囲内であることが好ましい。
【００２２】
図１及び図２に示すように、酸化マグネシウムに対する酸化カルシウムのモル比（ＣａＯ／ＭｇＯ）が０．５未満の場合は、ガラスの軟化温度又は作業温度が好適な範囲に収まらない場合があり、加工性が悪くなり易い。また、酸化マグネシウムに対する酸化カルシウムのモル比（ＣａＯ／ＭｇＯ）が３を超えると、ガラスが失透する場合がある。
【００２３】
また、本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管の一態様では、管本体を構成するガラスがアルカリ金属酸化物を合計で８〜２０ｗｔ％含有することを特徴とする。アルカリ金属酸化物の含有率が２０ｗｔ％を超えると、後述する導電率が５７μＳ／ｃｍを超えてしまう場合があり、比較的アルカリ成分の溶出量の多いガラスとなり易い。アルカリ金属酸化物の含有率が８ｗｔ％未満であれば、ガラスの作業温度が好適な範囲に収まらない場合があり、加工性が悪くなり易い。
【００２４】
また、本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管の一態様では、第１被膜を構成する酸化物の５０ｗｔ％以上が正方晶系の結晶構造を有することを特徴とする。第１被膜を構成する酸化物の過半数が正方晶系の結晶構造を有する場合は、バルブのガラス強度をより高めることができ、よりバルブの薄肉化を図ることができる。酸化物の結晶構造が正方晶系の場合にガラス強度が高まるのは、ガラスの主成分であるＳｉＯ2の結晶系であるクリストバライトは結晶構造が正方晶系であるため、第１被膜を形成する酸化物の結晶構造を同様の正方晶系とすれば、ガラス表面への成膜性が向上するからである。また、結晶構造が正方晶系であれば生成した第１被膜がガラスと強固に結合するため、剥離なども発生し難いからである。
【００２５】
第１被膜を構成する酸化物が酸化スズの場合は、当該酸化スズがＳｎＯではなくＳｎＯ2の状態であることが好ましい。ＳｎＯ2は正方晶系の結晶として安定しているが、ＳｎＯは立方晶系の結晶に転じ易いからである。なお、被膜するガラス管の温度が５００℃以上の場合、ＳｎＯの状態になり難い。
【００２６】
また、本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管の一態様では、管本体の肉厚ｔ［ｍｍ］及び外径φ［ｍｍ］が、ｔ≦０．７、又は、ｔ／φ≦０．４２、の関係を満たすことを特徴とする。この場合は、肉厚が薄いため特にバルブが破損し易く、本発明に係る構成が有効になる。
【００２７】
本発明に係る蛍光ランプは、上記記載の蛍光ランプ用ガラス管を用いて作製したバルブを備える。したがって破損し難い。
本発明に係る照明装置は、上記記載の蛍光ランプを備える。したがって破損し難い。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管は、蛍光ランプの製造工程においてガラス管が加熱処理されても、被膜のガラス強度を高める性能が低下しない。したがって、蛍光ランプのバルブの薄肉化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施の形態に係るランプ用ガラス管の管本体を構成するガラスの組成および特性を示す図
【図２】本実施の形態に係るランプ用ガラス管の管本体を構成するガラスの組成および特性を示す図
【図３】第１被膜の膜厚がガラス管のガラス強度及び白濁化に及ぼす影響についての実験結果を示す図
【図４】本実施の形態に係るランプを示す一部破断平面図
【図５】本実施の形態に係る照明装置の概略構成を示す斜視図
【図６】蛍光ランプの製造方法を説明する図であって、（ａ）は蛍光体塗布工程を説明する図であり、（ｂ）はシンター工程を説明する図であり、（ｃ）はバルブ封止工程を説明する図であり、（ｄ）はバルブ曲げ工程を説明する図
【図７】被膜の膜厚の測定方法を説明するための図
【図８】アルカリ溶出量の測定方法を説明するための図
【図９】ＪＩＳ規定のアルカリ溶出試験法により測定したアルカリ溶出量と、本願に係るアルカリ溶出試験法により測定した導電率との相関関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態に係る蛍光ランプ用ガラス管（以下単に「ガラス管」）、蛍光ランプおよび照明装置について、図面に基づき説明する。
［ガラス管、蛍光ランプ及び照明装置の構成］
＜ガラス管＞
本発明に係るガラス管は、管本体と、当該管本体の少なくとも外周面に形成された第１被膜と、当該第１被膜上に積層された第２被膜からなる。
【００３１】
管本体は、肉厚ｔ［ｍｍ］及び外径φ［ｍｍ］が、ｔ≦０．７、又は、ｔ／φ≦０．４２、の関係を満たすことが好ましい。特に、０．４≦ｔ≦０．６、１≦φ≦１０であることが好ましい。
【００３２】
第１被膜の膜厚は５〜１００ｎｍであることが好ましく、５〜５０ｎｍであることがより好ましい。図３は、第１被膜の膜厚がガラス管のガラス強度及び白濁化に及ぼす影響についての実験結果を示す図である。図３に示すように、被膜の膜厚が５ｎｍ以上の場合（実施例１４〜２０，２３〜２５）はガラス強度に関し「○」の評価であったが、５ｎｍ未満の場合（実施例２１，２２）はガラス強度に関し「△」の評価であった。また、第１被膜の膜厚が５０ｎｍ以下の場合はバルブ封止工程等でガラス管を加熱した際に加熱部分に白濁が生じなかったが、５０ｎｍを超える場合は加熱部分に白濁が生じた。なお、白濁は酸化スズのコーティング粒子が加熱により粒成長したため生じたと考えられるが、このような白濁は蛍光ランプの外観不良を引き起こし、さらに傷等の外観検査の妨げとなるため好ましくない。
【００３３】
第２被膜の膜厚は１０〜３００ｎｍであることが好ましい。第１被膜の膜厚が５００ｎｍ以上になったり、第２被膜の膜厚が５００ｎｍ以上になったりすると、ガラス管の可視光の透過率が低下するため、当該ガラス管を用いて作製したバルブの透過率も低下する。その結果、蛍光ランプの光の取り出し効率が低下し、当該蛍光ランプの全光束も低下する。また、第１被膜の膜厚が５ｎｍ以下になると、第２被膜の定着性が悪くなる。また、第２被膜の膜厚が５ｎｍ以下になると、バルブの耐擦り傷性が低下する。
【００３４】
なお、第１被膜及び第２被膜は、管本体の外周面だけでなく、内周面や端面にも形成されていても構わない。また、第１被膜及び第２被膜は、外周面の全域に亘って形成されている必要はなく、バルブになったとき口金などで覆われる部分には形成されていなくても構わない。
【００３５】
管本体は、以下の組成のガラスにより形成されていることが好ましい。酸化ケイ素（ＳｉＯ2）：６０〜７５ｗｔ％、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）：０．５〜５ｗｔ％、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）：０〜５ｗｔ％、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）：０．５〜７ｗｔ％、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）：３〜１７ｗｔ％、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）：１〜１２ｗｔ％、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）：１〜４ｗｔ％、酸化カルシウム（ＣａＯ）：１〜７．３ｗｔ％、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）：０〜８ｗｔ％、酸化バリウム（ＢａＯ）：０〜１０ｗｔ％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）：０〜１０ｗｔ％、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ）：０〜５ｗｔ％、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）：０．０１〜０．２ｗｔ％、酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）：０〜１ｗｔ％、酸化セリウム（ＣｅＯ2）：０〜１ｗｔ％。
【００３６】
ＳｉＯ2は、ガラスの骨格を形成する主成分であり、少な過ぎるとガラスの粘性が下がり加工性が悪くなり過ぎる。また、多過ぎるとガラスの粘性が硬くなり変形させ難くなる。ＳｉＯ2の含有率の好ましい範囲は６０〜７５ｗｔ％である。
【００３７】
Ａｌ2Ｏ3は、化学耐久性を良くする成分であり、少な過ぎるとその化学耐久性が悪くなる。また、多過ぎるとガラスが不均質となり脈理が増加する。Ａｌ2Ｏ3の含有率の好ましい範囲は０．５〜５ｗｔ％である。
【００３８】
Ｂ2Ｏ3は、任意成分であり、少量の添加で膨張係数を低下させ失透を減ずる効果がある。しかし、多過ぎると作業点温度が下がり作業温度範囲が狭くなり過ぎるため加工が困難になる。Ｂ2Ｏ3の含有率の好ましい範囲は０〜５ｗｔ％である。
【００３９】
Ｎａ2Ｏは、添加することで粘性を低下させる効果や膨張係数を増加させる効果があり、少な過ぎるとその効果が得られなくなる。また、多過ぎると化学耐久性が悪くなる。Ｎａ2Ｏの含有率の好ましい範囲は３〜１７ｗｔ％である。
【００４０】
Ｋ2Ｏは、添加することでＮａ2Ｏと同じような効果が得られるが、膨張係数の増加の影響度合いはＮａ2Ｏより大きい。また、Ｎａ2Ｏと共存させることにより、混合アルカリ効果を発揮し、電気抵抗率を高める効果も発揮する。少な過ぎるとその効果が得られなくなり、多過ぎると膨張係数が大きくなり過ぎる。Ｋ2Ｏの含有率の好ましい範囲は１〜１２ｗｔ％である。
【００４１】
Ｌｉ2Ｏは、添加することでＮａ2ＯやＫ2Ｏと同じような効果が得られるが、膨張係数の増加はＮａ2Ｏより小さい。また、Ｎａ2ＯやＫ2Ｏと共存させることにより、さらなる混合アルカリ効果を発揮し、電気抵抗率を更に高める効果も発揮する。少な過ぎるとその効果が得られなくなり、多過ぎるとガラスが分相するおそれがある。Ｌｉ2Ｏの含有率の好ましい範囲は０．５〜７ｗｔ％である。
【００４２】
ＭｇＯ、ＣａＯは、上記したアルカリ成分の溶出を抑える効果以外に、添加することで化学耐久性を高める効果がある。少な過ぎるとその効果が得られなくなり、多過ぎるとガラスが失透するおそれがある。ＭｇＯの含有率の好ましい範囲は１〜４ｗｔ％であり、ＣａＯの含有率の好ましい範囲は１〜７．３ｗｔ％である。
【００４３】
ＳｒＯ、ＢａＯおよびＺｎＯは、上記したアルカリ成分の溶出を抑える効果以外に、ガラスの電気抵抗率向上にも影響を与える物質であり、電気的絶縁性も与える。これらの含有率が１０ｗｔ％より多いとガラスが失透し易くなる。好ましい範囲は、ＳｒＯが０〜８ｗｔ％、ＢａＯが０〜１０ｗｔ％、ＺｎＯが０〜１０ｗｔ％であり、この範囲であれば、蛍光ランプ用としてより好適なガラスを得ることができる。
【００４４】
ＺｒＯは、任意成分であり、添加することで硬度を高める効果がある。多過ぎるとガラスが結晶化するおそれがある。ＺｒＯの含有率の好ましい範囲は０〜５ｗｔ％である。
Ｆｅ2Ｏ3は、各種原料の不純物として混入する物質であるが、原料精製によりその添加量を調整することができ、添加されることで紫外線を吸収することができる。少な過ぎるとその効果が得られなくなり、多過ぎるとガラスが着色するおそれがある。Ｆｅ2Ｏ3の含有率の好ましい範囲は０．０１〜０．２ｗｔ％である。
【００４５】
Ｓｂ2Ｏ3は任意成分であり、ガラス溶融炉内で原料から発生するガスを効率よく清澄させる効果があるが、多過ぎるとガラスが着色するおそれがある。Ｓｂ2Ｏ3の含有率の好ましい範囲は０〜１ｗｔ％である。
【００４６】
ＣｅＯ2は任意成分であり、添加することで紫外線を吸収する効果があるが、多過ぎると紫外線照射により着色する、いわゆるソラリゼーションが起こるおそれがある。ＣｅＯ2の含有率の好ましい範囲は０〜１ｗｔ％である。
【００４７】
＜蛍光ランプ＞
図４は、本発明の一実施形態に係る環状型蛍光ランプを示す一部破断平面図である。図４に示すように、本発明の一実施形態に係る環状型蛍光ランプ（ＦＣＬ３０ＥＣＷ／２８）１０は、環状のバルブ２０と、当該バルブ２０の両端部に封着されたステム３０，３１’と、それら両端部に跨って取り付けられた口金４０とを備える。
【００４８】
バルブ２０は、本発明に係るガラス管を加工したものであって、その内面に保護層（不図示）および蛍光体層（不図示）が順次積層されており、内部に水銀蒸気を供給するためのアマルガム粒２１と、希ガスの一例であるアルゴンガスとが封入されている。各ステム３０，３０’には、フィラメントコイルと一対のリード線とからなる電極３１，３１’がマウントされている。口金４０は、バルブ２０の端部が収容される本体部４１と当該本体部４１に設けられた複数の接続ピン４２とを備える。
【００４９】
＜照明装置＞
図５は、本発明の一実施形態に係る照明装置を示す斜視図である。図５に示すように、本実施の形態に係る照明装置１００は、光源として上述した蛍光ランプ１０を備えている。蛍光ランプ１は、装置本体１０１内に収容されており、当該装置本体１０１に取り付けられた点灯手段１０２により点灯させる。
【００５０】
［ガラス管及びランプの製造方法］
＜ガラス管の製造方法＞
まず、複数種類のガラス原料を上記組成の範囲内で調合し原料混合物を得る。次に、原料混合物をガラス溶融窯に投入し、１５００〜１６００℃で溶融させてガラス化しガラス状態のガラス融液を得る。その後、ガラス融液をダンナー法等の管引き法によって管状に成形し、所定の寸法に切断加工してガラス管を得る。
【００５１】
第１被膜の形成は、有機金属を加熱し発生した蒸気を、ドラフトチャンバー内で管引き中のガラス管に対して吹付けて蒸着させることにより行う。例えば、有機金属を１８０℃で加熱して１分間あたりに１０ｇ蒸気化させ、得られた蒸気をガラス管に流速５Ｌ／ｍｉｎで１秒間吹付けて第１被膜を形成する。第１被膜の膜厚は、蒸気化温度、有機金属の使用量、吹付け速度、吹付け時間等を調節することによって制御可能である。なお、有機金属を水や有機溶媒に溶解させたものをスプレーで吹き付ける方法や、溶解させたものの中に管本体を浸漬させ塗布する方法によって第１被膜を形成しても良い。
【００５２】
第１被膜の形成に用いる有機金属として、例えば、スズ、チタン、ジルコニウム又はケイ素を金属成分として含有する有機金属を用いる。具体的には、四塩化スズ・四塩化チタン・四塩化ジルコニウム・四塩化ケイ素、ジメチルジクロロスズ、ジメチルジクロロチタン、ジメチルジクロロジルコニウム、ジメチルジクロロケイ素、アセチルアセトンスズ、アセチルアセトンチタン、アセチルアセトンジルコニウム、アセチルアセトンケイ素などが挙げられる。
【００５３】
第２被膜の形成は、疎水性潤滑剤を用いる場合、例えば、疎水性潤滑剤を水や有機溶剤などにエマルション化し、作製した液体をガラス管に対して塗布して被膜させる。被膜の方法は、スプレーによる吹付け法や管本体を浸漬させ塗布する方法を用いる。また、界面活性剤を用いる場合、例えば、スプレーによる吹付け法や管本体を浸漬させ塗布する方法を用いて被膜させる。
【００５４】
＜ランプの製造方法＞
図６は、蛍光ランプの製造方法を説明する図であって、（ａ）は蛍光体塗布工程を説明する図であり、（ｂ）はシンター工程を説明する図であり、（ｃ）はバルブ封止工程を説明する図であり、（ｄ）はバルブ曲げ工程を説明する図である。
【００５５】
まず、蛍光体塗布工程において、図６（ａ）に示すように、内面に保護膜が形成されたガラス管２１内に３波長の蛍光体懸濁液５０を流し込み、前記ガラス管２１の内面を前記蛍光体懸濁液５０で濡らす。次に、ガラス管２１内に温風（２５〜３０℃）を吹き込んで蛍光体懸濁液５０を乾燥させた後、図６（ｂ）に示すように、雰囲気が５５０〜６６０℃程度に制御された炉内で約１分間焼成して蛍光体層を形成する。このようにシンター工程ではガラス管が加熱処理されるためアルカリ成分が溶出し易い。
【００５６】
次に、バルブ封止工程において、ガラス管２１の両端部付近の蛍光体層を除去した後、図６（ｃ）に示すように、前記両端部にそれぞれステム３０，３０’を挿入し封着する。その後のバルブ曲げ工程ではストレート形のガラス管２１を、図６（ｄ）に示すように、雰囲気が７００〜９００℃程度に制御された炉内で環状に曲げ加工する。このようにバルブ曲げ工程ではガラス管が加熱処理されるためアルカリ成分が溶出し易い。
【００５７】
その後、排気工程において、未封止の排気管３２を介して、バルブ２０内部から不純ガスを排気し、バルブ２０内を真空に近い状態にしたのちアルゴンガスを入れる。さらに、アマルガム封入工程において、排気管３２からバルブ内にアマルガム粒２１を投入する。
【００５８】
［評価方法］
蛍光ランプ用ガラス管の評価は、以下のような方法で行った。
＜被膜の膜厚＞
被膜の膜厚は、アメリカングラスリサーチ社製のホットエンドコーティングメーター（ＨＯＴ  ＥＮＤ  ＣＯＡＴＩＮＧ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＳＹＳＴＥＭ：ＨＥＣＭ−Ｓ）を用いて測定した。
【００５９】
図７は、被膜の膜厚の測定方法を説明するための図である。サンプルとして２０ｃｍにカットしたガラス管を用意し、図７（ａ）に示すように、そのガラス管の両端部付近及び中央部付近の３箇所それぞれにおいて、図７（ｂ）に示すように、周方向に等間隔を空けて（回転角約９０°となるように間隔を空けて）４点で測定し（合計１２点）、それら１２点の測定値の平均をもって膜厚とした。なお、各点への光の入射角度は４５°とした。
【００６０】
ホットエンドコーティングメーターでは、膜厚が独自の単位であるｃｔｕ（ｃｏａｔｉｎｇ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  ｕｎｉｔｓ）によって表され、１ｃｔｕはＳＩ単位で０．２〜０．３ｎｍである。本願では１ｃｔｕ＝０．２５ｎｍとして換算している。
【００６１】
＜ガラス強度＞
まず、実験には、外径が４ｍｍ、内径が３ｍｍであって、外周面に第１被膜及び第２被膜が形成されたストレートのガラス管を用いた。第１被膜は、ジメチルジクロロスズの粉末を１２０℃で１分間加熱し、発生した蒸気をドラフトチャンバー内で管引き中のガラス管に吹きつけることによって、酸化スズで構成される膜厚１００ｎｍのものを形成した。第２被膜は、管引き中のガラス管に対して、スプレーにて吹付けを行うことによって、図１及び図２に示すような各種材料で構成される膜厚３０ｎｍのものを形成した。
【００６２】
次に、被膜形成済みのガラス管を内径２０ｍｍの石英管の中に入れ、当該石英管を５００℃の環境下で５分間２０ｒｐｍの回転速度で回転させ、ガラス管と石英管とを擦れ合わせることによってガラス管の表面を加傷した。
【００６３】
その後、オートグラフＡＧ-ＩＳ（島津社製）を用いて、加傷後のガラス管の曲げ強度を測定した。曲げ強度の測定は、ガラス管を左右スパン４０ｍｍで固定し、当該ガラス管の中央部に荷重速度１ｍｍ/ｍｉｎで荷重を負荷して、ガラス管が破壊される時の値を得て行った。
【００６４】
そして、加傷により曲げ強度が３０％以上低下した場合は、ガラス強度が不十分であるとして「×」と評価し、３０％未満しか低下しなかった場合は、ガラス強度が十分であるとして「△」（曲げ強度が１５％以上３０％未満低下した場合）、又は、「○」（曲げ強度が０％以上１５％未満低下した場合）と評価した。なお、曲げ強度が３０％以上低下した場合にガラス強度が不十分であるとする理由は、曲げ強度が３０％以上低下するようなガラス管を用いて蛍光ランプを製造すると、工程での歩留まりが著しく低下するためである。
【００６５】
＜白濁＞
白濁の評価は目視により行い、白濁が目視されなかった場合は「○」、白濁が目視された場合は「×」と評価した。
【００６６】
＜耐擦り傷性＞
耐擦り傷性の評価は、以下の手順で行った。まず、１０ｃｍにカットしたガラス管２本を９０°の角度で接触させ、２０回擦り合わせた。その後、擦り合わせた部分を光学顕微鏡にて４倍に拡大し、観察を行った。その結果、傷の形成が確認されたものについては「×」と、傷が確認されなかったものについては「○」と評価した。
【００６７】
＜軟化点温度および作業点温度＞
ガラスの軟化点温度および作業点温度を測定するために、次のような手順でサンプルを作製した。まず、ガラス原料を調合して得た原料混合物を白金るつぼに移し、その白金るつぼを１５００℃の電気炉内に３時間かけて溶融しガラス化させる。溶融後、金型に流し込み、歪が十分にとれる程度に１２時間かけて徐々に冷却（アニール）する。成型されたガラスの塊を切削機などを用いて、以下に説明する各測定に適したサンプル形状に成型加工して、それぞれの測定を実施した。
【００６８】
軟化点温度は、ガラスの粘度が１０7.65ｄＰａ・ｓになる温度であり、当該温度以上になればガラスは流動性を得る。軟化点温度は、蛍光ランプ用としては６５０℃〜７２０℃の範囲内であることが好ましく、６７０〜７００℃の範囲内であることがより好ましい。軟化点温度が６５０℃よりも低いと、蛍光体の焼付け工程において、蛍光体懸濁液のバインダーを揮発させるため加熱した際にバルブがその熱で変形してしまう。一方、軟化点温度が７２０℃よりも高いと、封止加工する際にガラス管を高温にしなければならず、溶融炉の燃焼能力を上げなければならない。
【００６９】
作業点温度は、ガラスの粘度が１０4ｄＰａ・ｓになる温度であり。当該温度以下でガラスは加工される。作業点温度は、蛍光ランプ用としては、９６０℃〜１０５０℃の範囲内であることが好ましく、９６０〜１０００℃の範囲内であることがより好ましい。作業温度が１０００℃より低いと、作業温度範囲が狭くなるため加工性が悪い。一方、作業点温度が１０５０℃よりも高いと、ガラスが溶融する温度が高くなり過ぎるため加工性が悪くなり、また溶融工程のコストも高くなる。
【００７０】
＜アルカリ溶出量＞
アルカリ溶出量を測定する方法としては、一般に、ＪＩＳに基づく化学分析用ガラス器具の試験方法（日本工業規格ＪＩＳ  Ｒ  ３５０２）が挙げられる。この方法を簡単に説明すると、まず、乳鉢などを用いてガラス試料を粉末状（粒径２５０〜４２０μｍ）に粉砕しガラス粉砕物を得て、次に、そのガラス粉砕物をエチルアルコールで洗浄してガラス粉砕物からガラス微粉末を取り除き、次に、洗浄後のガラス粉砕物を沸騰水浴中で６０分間加熱して当該ガラス粉砕物からアルカリ成分を溶出させてアルカリ溶出液を得る。その後、そのアルカリ溶出液を硫酸で中和滴定し、得られた滴定値からアルカリ溶出量を換算する。
【００７１】
このようなＪＩＳに基づく試験方法は、エチルアルコールによる洗浄が不十分であると、ガラス粉砕物中にガラス微粉末が残留するため、当該ガラス微粉末の存在により蒸留水中のガラスの総表面積が大幅に増大して、正確なアルカリ溶出量が測定できない問題がある。また、ガラス試料を粉末状に粉砕する、洗浄によりガラス微粉末を取り除く、中和滴定したりする等といった煩雑な作業が必要である。そのため、より高精度かつ簡便なアルカリ溶出量の測定方法が望まれている。
【００７２】
そこで、発明者らは、ＪＩＳに基づく試験方法よりも高精度かつ簡便なアルカリ溶出量の測定方法を新たに確立した。本発明に係る測定方法は、ブロック状のガラス試料を蒸留水中に浸漬させてガラス試料から蒸留水中にアルカリ成分を溶出させ、得られたアルカリ溶出液の導電率を測定して、その測定値からアルカリ溶出量を換算するものである。
【００７３】
図８は、本発明に係るアルカリ溶出量の測定方法を説明するための図である。図８を用いて本発明に係る測定方法の具体的な手順を説明する。
まず、ガラス試料をブロック状にカットし、温度を７５〜８５℃、湿度を８５〜９５％に保った恒温恒湿槽内で４５〜５０時間放置して含湿処理する。なお、測定精度を上げるためには、含浸処理における温度、湿度及び放置時間を前記各範囲の中心付近の値である８０℃、９０％、４８時間にすることがより好ましい。
【００７４】
次に、図８に示すように、水槽１内に７０〜８０℃の蒸留水２を１００ｍｌ溜めて、当該蒸留水２中に含湿処理を終えたガラス試料３を１時間浸漬させる。本発明に係る測定方法では、７０〜８０℃という比較的低温度の蒸留水２中でアルカリ成分を溶出させるため、沸騰させた蒸留水中でアルカリ成分を強制的に溶出させるＪＩＳに基づく試験方法よりも、より実際のガラスの使用形態に即したアルカリ溶出量を測定することができる。
【００７５】
ガラス試料３は、表面積の総和が４５００〜５５００ｍｍ2の範囲内に収まるように、好ましくは約５０００ｍｍ2になるように調整し浸漬させる。例えば、約１５×１５×２．５ｍｍの直方体形状にカットしたガラス試料３を８個浸漬させる。
【００７６】
その後、蒸留水２からガラス試料３を取り除きアルカリ溶出液を得る。そして、当該アルカリ溶出液を２５℃に安定させ、市販のハンディタイプのセンサー式液体浸漬形導電率測定機４（商品名：ツインコンド  Ｂ−１７３）を用いて導電率を測定する。
【００７７】
図９は、ＪＩＳに基づく試験方法により測定したアルカリ溶出量と、本発明に係る試験方法により測定した導電率との相関関係を示すグラフである。前記アルカリ溶出量と導電率とは、図９に示すような相関関係にある。蛍光灯のバルブには、アルカリ溶出量が２７０μｇ／ｇ以下のガラスが適していると考えられているが、図９から分かるように、２７０μｇ／ｇのアルカリ溶出量に対応する導電率は５７μＳ／ｃｍである。したがって、導電率が５７μＳ／ｃｍ以下のガラスがバルブ用のガラスとして適しているといえる。
【００７８】
すなわち、導電率はガラスのアルカリ溶出量を間接的に示す数値であり、蛍光ランプ用として好適なガラスであるためには、２５℃において５７μＳ／ｃｍ以下であることが好ましいといえる。導電率が５７μ／ｃｍより高いと、アマルガムの生成に起因する種々の問題が顕著になる。
【００７９】
上記測定方法は、ブロック状のガラス試料を用いるため、蒸留水に浸漬させるガラスの表面積の総和を制御し易い。したがって、ＪＩＳによる試験方法よりも高い精度でアルカリ溶出量を測定することができる。また、本発明に係る測定方法は導電率によってアルカリ溶出量を測定するため、アルカリ溶出量が多くなっても測定精度が落ちるようなことはない。
【００８０】
また、上記測定方法は、カットしたブロック状のガラス試料を蒸留水に浸漬させるため、ガラス試料を粉末状に粉砕したり、ガラス粉砕物を洗浄したりする作業が不要である。また、アルカリ溶出液の導電率の測定は、導電率測定機４の電極を当該アルカリ溶出液に漬けるだけの簡単な操作で行うことができ、煩雑な中和滴定作業が不要である。したがって、ＪＩＳに基づく測定方法よりも操作が簡易である。
【００８１】
＜失透性＞
溶融しガラス化させた際にガラスに結晶が生じ失透するかどうかを目視で確認し、「○」失透しない、「×」失透するとの評価を行った。
【００８２】
＜正方晶系の結晶の比率＞
まず、実験には、外径が４ｍｍ、内径が３ｍｍであって、外周面に第１被膜が形成されたストレートのガラス管を用いた。第１被膜は、ジメチルジクロロスズの粉末を１２０℃で１分間加熱し、発生した蒸気をドラフトチャンバー内で管引き中のガラス管に吹きつけて、膜厚が１００ｎｍとなるように形成した。
【００８３】
次に、ガラス管に形成されたままの状態の第１被膜をＸ線回折装置（ＲＩＮＴ２０００、株式会社リガク製）で観察し、その第１被膜を構成する酸化物の結晶構造を確認した。測定は、スキャンスピード６°／ｍｉｎ、測定範囲０°〜９０°の条件で行い、ＳｎＯとＳｎＯ2の結晶の割合を評価した。ＳｎＯは結晶構造として正方晶型が主であるが、一部変態として立方晶型の結晶構造を持つ、対してＳｎＯ2は正方晶型の結晶構造のみを有する。したがって、ガラスの第１被膜としてはＳｎＯ2の状態であることが好ましい。それによりガラス表面の第１被膜の隠蔽性が向上し、より大きな効果が得られる。特にその割合ＳｎＯ2／ＳｎＯが１以上であることが好ましい。
【００８４】
［変形例］
以上、本発明に係る蛍光ランプ及び蛍光ランプ用ガラス管を実施の形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管、蛍光ランプおよび照明装置は上記の実施の形態に限定されない。
【００８５】
本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管は、バルブを作製する用途以外に、フレア、排気管など、加工時に加熱処理しかつ薄肉化の要請があるものを作製する用途に適している。また、管本体を構成するガラスは、軟質ガラスであっても硬質ガラスであっても良いが、ガラス強度の低い軟質ガラスの場合は特に本発明の構成が有効である。
【００８６】
本発明に係る蛍光ランプは上記の実施の形態に限定されず、直管型蛍光ランプ、環状型蛍光ランプ、冷陰極蛍光ランプ、二重環状型蛍光ランプ、スクエア型蛍光ランプ、二重スクエア型蛍光ランプ、ツイン蛍光ランプなど蛍光ランプ全般に広く利用できる。
【００８７】
本発明に係る照明装置は上記の実施の形態に限定されない。例えば、室内用照明装置、屋外用照明装置、卓上用照明、携帯用照明、表示用光源、液晶画面のバックライトおよび画像読取用照明等の照明装置に広く利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管は、照明用途に広く利用可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０  ランプ
２０  バルブ
２１  蛍光ランプ用ガラス管
２２  管本体
２３  第１被膜
２４  第２被膜
１００  照明装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
６０〜７５ｗｔ％の酸化ケイ素と、５〜１８ｗｔ％のアルカリ土類金属酸化物とを含有するガラスで構成された管本体と、
前記管本体の少なくとも外周面に形成され、酸化スズ、酸化チタン、酸化ジルコニウム及び酸化ケイ素から選ばれる少なくとも１種の酸化物で構成された第１被膜と、
前記第１被膜上に積層され、疎水性の潤滑剤又はＨＬＢが１３以下の界面活性剤で構成された第２被膜と
を備えることを特徴とする蛍光ランプ用ガラス管。
【請求項２】
前記疎水性の潤滑剤は、オレフィン系樹脂又は高融点ワックスであることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ用ガラス管。
【請求項３】
前記アルカリ土類金属酸化物は、酸化マグネシウム及び酸化カルシウムから選ばれる少なくとも１種の酸化物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光ランプ用ガラス管。
【請求項４】
前記アルカリ土類金属酸化物は、酸化マグネシウム及び酸化カルシウムであり、前記酸化マグネシウムに対する前記酸化カルシウムのモル比が０．５〜３であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光ランプ用ガラス管。
【請求項５】
前記管本体を構成するガラスは、アルカリ金属酸化物を合計で８〜２０ｗｔ％含有することを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ用ガラス管。
【請求項６】
前記第１被膜を構成する酸化物は、５０ｗｔ％以上が正方晶系の結晶構造を有することを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ用ガラス管。
【請求項７】
前記管本体の肉厚ｔ［ｍｍ］及び外径φ［ｍｍ］が、
ｔ≦０．７、又は、ｔ／φ≦０．４２
の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ用ガラス管。
【請求項８】
請求項１に記載の蛍光ランプ用ガラス管を用いて作製したバルブを備えることを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項９】
請求項８に記載の蛍光ランプを備えることを特徴とする照明装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【図９】
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【国際調査報告】
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