(57)【要約】  本発明は、管の内壁に亘ってコーティングを形成する方法および装置に関する。管の内壁に亘ってコーティングを形成する方法は、モールドが火炎によって加熱される際に、管を所望の形状に形成するために管をモールドに管を巻き付け、管の少なくとも１つの端部から第１の電位を有するコーティング材料を管内に吹きつけ、ここでモールドと火炎とは第１の電位とは異なる第２の電位と第３の電位とをそれぞれ有しており、第１の電位、第２の電位および第３の電位の間の電位差を利用することによって、管の内壁に亘ってコーティング材料を用いたコーティングが形成されるようにしたことを特徴とする。本発明はさらに、そのような方法により形成された少なくとも１つのコーティングを有する管と、そのような管を備えるランプを提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の内壁に亘ってコーティングを形成する方法において、
モールドが火炎により加熱される際に、モールドに管を巻き付けて管を所望の形状に形成し、
前記管の少なくとも１つの端部から第１の電位を有するコーティング材料を前記管内に吹きつける、
ここで、前記モールドと前記火炎とは前記第１の電位とは異なる第２の電位と第３の電位とをそれぞれ有し、その結果、前記第１の電位、前記第２の電位および第３の電位の間の電位差を利用することにより、管の内壁に亘ってコーティング材料を用いたコーティングが形成される、
ことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記モールドを回転させることで前記管を前記モールドに巻き付ける、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記モールド上に前記管を巻き付ける前に、前記管を軟化温度まで予熱する、
請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記第２の電位は前記第３の電位と同じである、
請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
前記第１の電位、前記第２の電位および第３の電位の間の電位差は、３０〜５０ｋＶである、
請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記第２および第３の電位はグランド電位である、
請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記第２の電位は、前記第３の電位とは異なる、
請求項１または２記載の方法。
【請求項８】
前記第２の電位は、前記第１の電位と、前記第２または第３の電位との間の電位差の２０〜３０％分だけ、前記第３の電位と異なる、
請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記第１の電位と、前記第２または第３の電位との間の電位差が、３０〜５０ｋＶである、
請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記第２または第３の電位は、グランド電位である、
請求項９記載の方法。
【請求項１１】
管の内壁に亘ってコーティングを形成する装置において、前記装置は、
管を所望の形状に形成するモールドと、
前記モールドを加熱する火炎を生成するよう構成された火炎発生器と、
前記管の少なくとも１つの端部から前記管内に第１の電位を有するコーティング材料を吹きつけるよう構成された吹きつけ器と、
を備え、
前記モールドは、前記第１の電位とは異なる第２の電位を有し、
前記火炎発生器はさらに、前記第１の電位とは異なる第３の電位を有する前記火炎を発生するように構成され、その結果、前記第１の電位、前記第２の電位および第３の電位の間の電位差を利用することにより、管の内壁に亘ってコーティング材料を用いたコーティングが形成される、
装置。
【請求項１２】
前記モールドは、回転可能である、
請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
さらに、前記管を軟化温度まで予熱するように構成されている予熱器を備える、
請求項１１または１２記載の装置。
【請求項１４】
前記第２の電位は、前記第３の電位と同じである、
請求項１１または１２記載の装置。
【請求項１５】
前記第１の電位、前記第２の電位および第３の電位の間の前記電位差は、３０〜５０ｋＶである、
請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記第２および第３の電位は、グランド電位である、
請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記第２の電位は、前記第３の電位とは異なる、
請求項１１または１２記載の装置。
【請求項１８】
前記第２の電位は、前記第１の電位と、前記第２または第３の電位との間の電位差の２０〜３０％分だけ、前記第３の電位と異なる、
請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の電位と、前記第２または第３の電位との間の電位差が、３０〜５０ｋＶである、
請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
前記第２または第３の電位は、グランド電位である、
請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
請求項１または２記載の方法により形成された少なくとも１つのコーティングを有する、管。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのコーティングは、蛍光体を含むコーティングを有する、請求項２１記載の管。
【請求項２３】
前記管は、ガラスからなる、請求項２２記載の管。
【請求項２４】
前記少なくとも１つのコーティングはさらに、前記蛍光体を含むコーティングが形成される前に形成された保護コーティングを含む、請求項２３記載の管。
【請求項２５】
請求項２１記載の管を備え、
前記管は、ランプ管として使用される、
ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、コーティングを形成する方法および装置に関しており、特に管の内壁に亘ってコーティングを形成する方法および装置に関する。
【０００２】
発明の背景
先行技術においては、ランプ管やバルブなどの対象の内壁に亘ってコーティングを形成する方法が数多く存在している。例えば、ガラスランプ管の内壁に亘って蛍光体のコーティングを形成する従来技法においては、蛍光体粉末、結合剤、水溶液などで形成された懸濁液がガラスランプ管に充填される。このガラスランプ管に充填された懸濁液は、ガラスランプ管内の重力によって除去され、それによって、蛍光体コーティングがガラスランプ管の内壁に亘って形成される。そして、この内壁に亘って形成された蛍光体コーティングを備えたガラスランプ管は、熱風により乾燥される。乾燥した蛍光体コーティングはさらに５００〜６００℃の温度で焼成され、ここで結合剤が酸化によって除去される。これは結合剤の残存によるガラスランプ管の光出力の低下を防ぐためである。このようにして、結合剤を含んでいない蛍光体コーティングが内壁に亘って形成された、蛍光管に使用可能なガラスランプ管が得られる。上述のガラスランプ管は、直管または螺旋管であってもよい。
【０００３】
高圧放電ランプ（ＨＩＤ）の楕円形バルブ内壁に亘ってコーティングを形成する従来の方法は、蛍光体を含む混合粉末を外部帯電器により帯電させるものである。ついで、帯電された混合粉末は、電位を有するノズルを通してバルブに吹き込まれる。３０〜５０ｋＶの高電圧により、ノズルとバルブの間には電場が形成されるため、帯電された混合粉末は、この電場によりバルブの内壁に引き寄せられてコーティングを形成する。
【０００４】
しかしながら、このような静電気コーティング法を用いて細長い管をコーティングする場合には、均質なコーティングを形成するために、管の帯電性を均一に維持することが困難となる。
【０００５】
そのため、先行技術と比較して、高速で費用効果の高い高品質な、所望の均質なコーティングを管の内壁に亘って形成する方法と装置が必要とされている。
【０００６】
発明の概要
本発明の実施形態によれば、高速で費用効果の高い高品質な、所望の均質なコーティングを管の内壁に亘って形成する方法と装置が提供される。
【０００７】
本発明の態様によれば、管の内壁に亘ってコーティングを形成する方法であって、モールドが火炎によって加熱される際に、管を所望の形状に形成するために管をモールドに巻き付け、管の少なくとも１つの端部から第１の電位を有するコーティング材料を管内に吹きつけ、モールドと火炎とは第１の電位とは異なる第２の電位と第３の電位とをそれぞれ有しており、そのため第１の電位、第２の電位および第３の電位の間の電位差を利用することによって、管の内壁に亘ってコーティング材料を用いたコーティングが形成できるようにした方法が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、管の内壁に亘ってコーティングを形成する装置であって、装置は、管を所望の形状に形成するモールドと、モールドを加熱する火炎を生成するよう構成された火炎発生器と、管の少なくとも１つの端部から第１の電位を有するコーティング材料を管内に吹きつけるよう構成された吹きつけ器と、を備え、モールドは、第１の電位とは異なる第２の電位を有し、火炎発生器はさらに、第１の電位とは異なる第３の電位を有する火災を発生するように構成され、その結果、第１の電位、第２の電位および第３の電位の間の電位差を利用することによって、管の内壁に亘ってコーティング材料を用いたコーティングが形成される、装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、本発明の方法により形成された少なくとも１つのコーティングを有する管が提供される。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、本発明の方法により形成された少なくとも１つのコーティングを有する管を備え、この管はランプ管として使用される、ランプが提供される。
【００１１】
従来のように懸濁液を充填することによってコーティングを形成する従来技法と比較すると、本発明の実施形態に係る解決手段によれば、均質なコーティングを形成することができる。なぜなら、重力は何ら影響を及ぼさないからである。さらに、ウェットコーティング、乾燥、焼成を含む処理ステップを省略できるため、コーティング行程のコストも節約できる。また、結合剤や水溶液も除去できるため、これもコーティング行程のコスト節約につながる。さらに、結合剤が使用されないため、管が蛍光ランプ管として使用される場合は、焼成が不十分であってもコーティングにおいて結合剤の残渣が含まれないので、光出力が向上する。
【００１２】
さらに、従来技術における静電コーティングの方法と比較すると、本発明の実施形態に係る解決手段によれば、静電コーティングは巻き付けられた管内で実施されるため、電場をかけるために必要な領域が縮小する。従って、管の内壁に亘って均質なコーティングを形成するための均一な電場を維持することが容易になる。さらに、火炎が電気的伝導性を有していることから、均一な電位差を管の外側周辺に形成するための均一な電位が得られる。従って、管の内壁に亘ってコーティング材料を用いた均質なコーティングを形成することができる。さらに、モールドも電位を有し、モールドの電位は火炎の電位と同じであってもよいことから、より均一な電位差が管の周辺に形成できる。従って、管の内壁に亘ってコーティング材料を用いたより均質なコーティングを形成することができる。さらに、必要に応じて、火炎とモールドとの間で異なる電位を設定することにより、管の内壁に亘って所望の均質なコーティングを形成することができる。
【００１３】
当業者は、添付の図面を参照することで、以下の実施形態の説明を通して、本発明をより理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る、管の内壁に亘ってコーティングを形成する方法を示すフローチャート
【図２】本発明の実施形態に係る、モールドの周りに管が巻き付けられている、管の内壁に亘ってコーティングを形成する装置を示す図
【図３】本発明の他の実施形態に係る、管の内壁に亘ってコーティングを形成する方法を示すフローチャート
【図４】螺旋ガラス管を作製する従来の行程を示すフローチャート
【００１５】
実施形態の詳細な説明
以下では、本発明の実施形態を説明するにあたって、螺旋ガラス管を作製する行程に関連して説明を行うが、当業者には、本発明の実施形態に係る管が螺旋ガラス管に限定されず、他の適切な材料や形状の管であってもよいことは理解されるであろう。
【００１６】
図４は、螺旋ガラス管を作製する従来の行程を示すフローチャートである。
【００１７】
図４に示すように、ステップ４０１において、ガラス管は炉内でその軟化点まで加熱される。
【００１８】
ステップ４０３において、加熱されたガラス管は、空気圧によって延ばされる。
【００１９】
ステップ４０５において、延ばされたガラス管は、ガスの火炎で加熱される回転するねじ型モールドに移動される。それにより、ガラス管はねじ型モールドの周りに巻き付けられ、螺旋ガラス管が形成される。他の場合には、ねじ型モールドは静止するようにされていてもよく、螺旋ガラス管を作製するために、ガラス管自体を適切な方法で回転して、ねじ型モールドの周りに巻き付けられてもよい。
【００２０】
ステップ４０７において、ガラス管に空気圧がかけられて、ねじ型モールド上でガラス管に正確な螺旋形状を形成することができる。
【００２１】
ステップ４０９において、正確な螺旋形状が形成されたガラス管がねじ型モールドから取り外されて、螺旋ガラス管が得られる。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る、管の内壁に亘ってコーティングを形成する方法を示すフローチャートである。
【００２３】
図１に示すように、随意にではあるが、ステップ１０１において、ガラス管はその軟化点まで予熱器内で加熱されてもよい。管は、上述のようにガラスに限定されず、他の適切な材料であってもよい。場合によっては、ステップ１０１は省略されてもよい。
【００２４】
ステップ１０３において、随意にではあるが、加熱されたガラス管は、ガス圧によって延ばされてもよい。場合によっては、ステップ１０３は省略されてもよい。
【００２５】
ステップ１０５において、延ばされたガラス管は、螺旋ガラス管を作製するために、火炎で加熱される回転するモールドに移動される。管は、上述のように螺旋の形状として形成されることに限定はされず、他の適切な形状、例えば、円形や、Ｕ字形などであってもよい。
【００２６】
ステップ１０１および１０３が省略された場合は、例えば、ステップ１０５は、火炎で加熱される回転するモールドにガラス管が直接移動するステップに単純化されてもよい。それにより、ガラス管がモールドに巻き付けられて螺旋ガラス管が作製される。
【００２７】
代替的に、モールドは静止されていてもよく、螺旋ガラス管を形成するために、ガラス管自体を適切な方法で回転させて、モールドの周りに巻き付けるようにしてもよい。
【００２８】
モールドには適切な電位が、好ましくはグランド電位が付加されていればよい。さらに、火炎は、モールドと同じ電位、好ましくはグランド電位を有していてもよい。
【００２９】
ステップ１０７において、随意にではあるが、モールド上で管に正確な形状を形成できるように、管の少なくとも１つの端部からガス圧がかけられる。使用されるガスは、空気または窒素ガスであってもよい。場合によっては、ステップ１０７は省略されてもよい。
【００３０】
ステップ１０９において、適切な電位を有するコーティング材料は、管の少なくとも１つの端部から管に吹き込まれて、管の内壁に亘ってコーティングが形成される。このコーティング材料は、例えば、蛍光体粉末を含んでいてもよい。コーティング材料の電位はモールドや火炎の電位よりも低いことが好ましく、例えば、−３０〜−５０ｋＶであることが好ましい。
【００３１】
火炎が電気的伝導性を有しているため、管の外側周辺に均一な電位が得られる。従って、均一な電位を有する火炎と電位を有するコーティング材料とによって、管の周囲に均一な電位差を形成することができる。これにより、管の内壁に亘ってコーティング材料を用いた均質なコーティングを形成することができる。
【００３２】
さらに、モールドも電位を有しており、その電位は火炎の電位と同じであってもよいため、管の周囲により均一な電位差が形成できる。従って、管の内壁に亘ってコーティング材料を用いたより均質なコーティングを形成することができる。
【００３３】
さらに、コーティング材料は、ステップ１０７においてかけられたガス圧によって管に吹き込まれてもよい。
【００３４】
ステップ１１１において、随意にではあるが、内壁に亘ってコーティングが形成された管は、モールドから取り外される。コーティング材料が蛍光体粉末を含んでいる場合、このようにして得られた管は、蛍光ランプ管として使用することもできる。
【００３５】
図２は、本発明の実施形態に係る、管がモールドの周りに巻き付けられている、管の内壁に亘ってコーティングを形成する装置を示す。
【００３６】
図２に示すように、管の内壁に亘ってコーティングを形成する装置２０１は、モールド２０３、火炎発生器２０５、および吹きつけ器２０７を含んでいてもよい。
【００３７】
モールド２０３は、所望の形状、例えば、螺旋形状、円形、Ｕ字形などを有する管を形成するためのモールドとして使用することもできる。モールド２０３には適切な電位、好ましくは、グランド電位が付加される。管を所望の形状に形成するために、モールド２０３は、その周りに管を巻き付けるように回転可能であることが好ましい。代わりに、モールド２０３は固定されていてもよい。ここでは、管を所望の形状に形成するために、管自体が適切な方法で回転して、モールド２０３の周りに巻き付けられてもよい。
【００３８】
火炎発生器２０５は、モールド２０３を加熱するための火炎を生成可能である。また、火炎発生器２０５により、火炎は、モールド２０３の電位と同じ電位、好ましくはグランド電位を有することも可能である。
【００３９】
吹きつけ器２０７は、モールド２０３上で管が正確な形状に形成されるように、管の少なくとも１つの端部から管にガス圧をかけることができる。使用されるガスは、空気または窒素ガスであってもよい。吹きつけ器２０７はまた、適切な電位を有するコーティング材料を管の少なくとも１つの端部から管に吹き込んでもよい。コーティング材料の電位はモールド２０３や火炎の電位よりも低いことが好ましく、例えば、−３０〜−５０ｋＶであることが好ましい。コーティング材料は、蛍光体粉末を含んでいてもよい。さらに、吹きつけ器２０７は、上述の管にかけられたガス圧によって管にコーティング材料を吹き込んでもよい。
【００４０】
火炎が電気的伝導性を有しているため、管の外側周辺に均一な電位が得られる。従って、均一な電位を有する火炎と電位を有するコーティング材料とによって、管の周囲に均一な電位差が形成できる。これにより、管の内壁に亘ってコーティング材料を用いた均質なコーティングを形成することができる。
【００４１】
さらに、モールド２０３も電位を有しており、その電位は火炎の電位と同じであってもよいことから、管の周辺により均一な電位差が形成できる。これにより、管の内壁に亘ってコーティング材料を用いたより均質なコーティングを形成することができる。
【００４２】
装置２０１はまた、管の軟化温度まで管を予熱する予熱器（図示せず）を有していてもよい。管は、ガラス製であってもよい。吹きつけ器２０７は、予熱されたガラス管をガス圧によって延ばしてもよい。
【００４３】
さらに、本発明の他の実施形態によれば、本発明による方法によって内壁に亘って形成された少なくとも１つのコーティングを有する管は、蛍光ランプ管として使用することができる。ここでは、少なくとも１つのコーティングが、蛍光体を含むコーティングを有していてもよい。管は、ガラス製であってもよい。さらに、ガラスランプ管の場合、例えば、少なくとも１つのコーティングは、蛍光体を含むコーティングが形成される前に形成された保護コーティングを含んでいてもよい。これにより、ランプ管に使用される水銀（Ｈｇ）がガラス壁に移動することを防ぐこともできる。
【００４４】
さらに、本発明の他の実施形態によれば、本発明に係る方法によって形成された少なくとも１つのコーティングを有する管は、ランプに含まれ、ランプ管として使用することができる。
【００４５】
本発明は、添付の図面を参照しつついくつかの実施形態に関連して説明されるが、本発明の開示を読み取ることで、当業者は種々の変更および変形をなし得ることが予測される。そして、そのような変更および変形は、特許請求の範囲に規定された本発明の範囲に該当するとみなされる。
【００４６】
例えば、本発明の実施形態に係る、管の内壁に亘ってコーティングを形成する方法において、実施するステップの順番は、記載の順番に制限されない。代わりに、ステップが実施される順番は、必要に応じて調整されてもよい。例えば、ステップ１０７は、ステップ１０９と同時に実施されてもよい。ステップ１０５は、ステップ１０７および／またはステップ１０９と同時に実施されてもよい。図３は、本発明の他の実施形態に係る管の内壁に亘ってコーティングを形成する方法のフローチャートを示しており、ステップ１０５，１０７，および１０９が同時に実施されるという点で、図１とは異なっている。さらに、本発明の実施形態に係る方法のステップは、必要に応じて、追加、削除、または変更されてもよく、上述のステップと完全に同一である必要はない。例えば、いくつかの実施形態においては、ステップ１０９は、複数のコーティングを形成するために繰り返されてもよい。他のいくつかの実施形態においては、ステップ１０１と１０３は省略されてもよく、ステップ１０５は単純化されてもよい。他のいくつかの実施形態においては、ステップ１０７も省略されてもよい。
【００４７】
さらに、コーティング材料の電位、火炎、およびモールドは、上述のものに制限されない。例えば、本発明のいくつかの実施形態によれば、火炎の電位はモールドの電位と異なるように設定されてもよい。これにより、所望のコーティングを形成するために、形成された電場を必要に応じて適合することもできる。この点に関して、最適なコーティングは、多かれ少なかれ一定のコーティング厚を伴って均質になるか、または所望のコーティング厚の勾配を伴って不均質になるか、である。例えば、モールドの電位がグランド電位である場合、火炎の電位は正電位である。これにより、管の内壁に亘って形成されたコーティングに含まれるコーティング材料は、火炎側の方がモールド側よりも少なくなる。この結果、そのようなコーティングが内壁に形成されたランプ管の光出力は、内壁のモールド側で多く反射し、内壁の火炎側でより透過するように、最適化することが可能である。本発明によるいくつかの実施形態において、火炎の電位は、コーティング材料と火炎またはモールドとの間の電位差の２０〜３０％分だけ、モールドの電位と異なるように設定されていてもよい。
【図１】
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【図２】
2011526051.tif 000004
【図３】
2011526051.tif 000005
【図４】
2011526051.tif 000006
【国際調査報告】
2011526051.tif 000007
2011526051.tif 000008