(57)【要約】【課題】容易に且つ安価に、ガラスバルブ内に水銀あるいは水銀合金を一定量封入することができる蛍光ランプの製造方法を提供する。【解決手段】ガラスカプセルの外周面の一部分に、金属線を回巻き付けて巻回部を形成する。発光管１０の姿勢を、ガラスバルブ１１に対して細管３０が上方に位置するように保ち、細管３０の先端から巻回部付ガラスカプセルを挿入する。細管３０を封止することによって、ガラスカプセル１が細管３０内に封じ込める。細管４０から排気を行うと共に、細管４０から希ガスを所定量導入し、細管４０の根元をチップオフする。発光管１０に対して細管３０が鉛直下方に位置するように、発光管１０の姿勢を保ち、その状態で、高周波コイル５０で巻回部３を高周波誘導加熱してガラスカプセル１を開封する。細管３０をチップオフする。【選択図】        図５
2004192924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に所定量の水銀もしくは水銀合金を密封し、かつ外周に金属線を巻回したガラスカプセルを、各々の端部に第１細管と第２細管とを有するガラスバルブにおける前記第１細管の中に保持する保持ステップと、
前記第１細管におけるガラスカプセルが存在する部分よりも先端側を封止する第１封止ステップと、
前記第２細管から排気し、その後当該第２細管を封止する排気ステップと、
前記ガラスバルブに対して前記第１細管が下方に位置する状態で、前記金属線を高周波誘導加熱することによりガラスカプセルを開封して前記水銀を前記ガラスバルブ内に導入する開封ステップと、
前記開封ステップの後に、
前記第１細管におけるガラスカプセルが残存する部分よりもガラスバルブ寄りの部分を封止する第２封止ステップを備えることを特徴とする蛍光ランプの製造方法。
【請求項２】
前記保持ステップで用いる第１細管は、
その内壁に凸部が形成されており、
前記保持ステップでは、
前記巻回された金属線を当該凸部に係止させた状態で、前記ガラスカプセルを保持することを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプの製造方法。
【請求項３】
前記保持ステップの前に、
ガラスカプセルの外周に、金属線をテンションをかけて巻回する巻回ステップを備えることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光ランプの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光ランプの蛍光管は、ガラスバルブの両端部に、電極並びに細管等が取り付けられたステムを封着した後、ガラスバルブ内から空気等の不純ガスを排気し、そのガラス管内に水銀ならびに希ガスを封入する工程を経て作製される。
ガラスバルブ内に水銀を封入する工程において、封入する水銀の量は、蛍光ランプの設計寿命上の要求を満たすのに必要な一定基準以上にする必要がある一方、水銀を過度に使用することは環境等に対する影響からも避けることが望ましいので、ガラスバルブ内に水銀を正確に一定量だけ封入する技術が要求される。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されているように、放電灯容器端部に、くびれをつけた細管を取り付け、一定量の水銀を封入した金属カプセルを当該細管内に固定して、排気後に金属カプセルを高周波誘導加熱することによって開封する方法が知られている。
この方法によれば、金属カプセル内に水銀を封入する際に低温で行えるので、精密に一定量の水銀を封入でき、金属容器が開封されると、その中に封入されていた一定量の水銀が容器内に放出される。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭６０−２５３１４０号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平９−１８５９４４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、金属カプセルを用いる場合、その金属カプセルを製造するためにコスト的に高くなる。また、金属カプセルを確実に開封できない場合があった。
また、ガラスバルブ内に水銀を封入する別の方法として、特許文献２には、放電容器の管状に突出している部分に、水銀を封入したガラスカプセルを設け、これにビームを照射して加熱することにより開封する方法が記載されている。
【０００７】
しかし、この場合は、ガラスカプセルの材料として、ビームに対する吸収係数の高いガラスを使用する必要があるので、コストが高くなるという問題がある。本発明は、これらの課題を鑑み、容易に且つ安価に、ガラスバルブ内に水銀あるいは水銀合金を一定量封入することができる蛍光ランプの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかる蛍光ランプの製造方法では、内部に所定量の水銀もしくは水銀合金を密封し、かつ外周に金属線を巻回したガラスカプセルを、各々の端部に第１細管と第２細管とを有するガラスバルブにおける前記第１細管の中に保持する保持ステップと、第１細管におけるガラスカプセルが存在する部分よりも先端側を封止する第１封止ステップと、第２細管から排気し、その後当該第２細管を封止する排気ステップと、ガラスバルブに対して第１細管が下方に位置する状態で、金属線を高周波誘導加熱することによりガラスカプセルを開封して水銀をガラスバルブ内に導入する開封ステップと、開封ステップの後に、第１細管におけるガラスカプセルが残存する部分よりもガラスバルブ寄りの部分を封止する第２封止ステップとを設けた。
【０００９】
上記製造方法によれば、ガラスカプセルの外周に金属線が巻回されてなる巻回部は、ガラスカプセル外周面から突出した形状で形成される。
そして、保持ステップでは、このガラスカプセルを第１細管の中に保持するが、上記のようにガラスカプセルには、外周面から突出する巻回部が形成されているので、この巻回部を第１細管の内壁に接触させることによって容易に保持することができる。
【００１０】
ここで、巻回部が第１細管の内壁に引っ掛かりやすいように、第１細管の内壁には、予め凸部を形成しておくとことが好ましい。
また、排気ステップでは、内部にガラスカプセルが保持されている第１細管とは別個の第２細管から排気するので、ガラスカプセルによって排気が妨げられることはない。
【００１１】
開封ステップでは、金属線を高周波誘導加熱することによって、ガラスカプセルを開封する。すなわち、高周波誘導によって金属線に渦電流が流れるとジュール熱て当該金属線が高温に加熱され、ガラスカプセルにおける金属線と接触する部分が、集中的に加熱されて軟化し、ガラスカプセルが開封される。
なお、金属線を巻回するときに、金属線をテンションをかけて巻回しておけば、この開封ステップでガラスカプセルが開封されやすい。
【００１２】
また、開封ステップでは、ガラスカプセル内に封入されていた水銀がガラスバルブ内に導入されるが、ガラスバルブに対して第１細管が下方に位置する状態で開封するので、開封されたガラスカプセルの破片がガラスバルブ内に落下することもない。
そして、開封ステップの後に、第２封止ステップでは、第１細管におけるガラスカプセルが残存する部分よりもガラスバルブ寄りの部分を封止することによって、ガラスカプセルの破片は、ガラスバルブ内に残ることなく完全に分離される。
【００１３】
第１封止ステップや第２封止ステップにおいては、第２細管の封止しようとする箇所を、バーナーなどで集中的に加熱することによって容易に封止することができる。
以上の本発明によれば、金属カプセルを用いなくても、容易に且つ安価に、一定量の水銀あるいは水銀合金をガラスバルブ内に封入することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
（細管付発光管の構成）
先ず、本発明の一実施形態にかかる蛍光ランプの製造方法において、水銀封入及び排気工程で使用する細管付発光管について説明する。
【００１５】
図１は、この工程に用いる細管付発光管の外観斜視図であり、図２は、その上面図であって、水銀及び希ガスを封入する前のものである。
この発光管１０は、４本の円筒形ガラスバルブ１１〜１４が、並列的に配置されると共に、ブリッジ部１５〜１７で連結されて、１本の長い放電路が内部に形成された構成となっており、各円筒形ガラスバルブ１１〜１４の内周面上には、保護膜及び蛍光体層（不図示）が順次積層されている。
【００１６】
具体的には、１対の円筒形ガラスバルブ１１，１２が管状のブリッジ部１５で連結されてＨ型バルブ体が形成されると共に、１対のガラスバルブ１３，１４がブリッジ部１７でＨ型に連結されてＨ型バルブ体が形成され、この２つのＨ型バルブ体が、管状のブリッジ部１６で連結されている。これによって、ガラスバルブ１１，ブリッジ部１５，ガラスバルブ１２，ブリッジ部１６，ガラスバルブ１３，ブリッジ部１７，ガラスバルブ１４の順につながり、発光管１０の内部には蛇行状の放電路が形成されている。
【００１７】
各円筒状ガラスバルブ１１〜１４のサイズは、例えば、管外径１２．５ｍｍ、肉厚１ｍｍである。
発光管１０において、放電路の両端部に位置する端部は電極２１，２２と細管３０とを有するステムガラス１１ａ，１４ａで封止されている。
導電線２３，２４は、外部から電極２１，２２に電力を供給するためのものである。
【００１８】
各円筒形ガラスバルブ１１〜１４の端部の中、上記の端部以外は、電極を有さないガラス蓋１２ａ，１３ａによって、若しくはガラスバルブの材料自体を加熱溶融することによって閉じられており、発光管１０の内部空間は、この細管３０，４０だけを通して外部と連通している。
細管３０は水銀導入用の細管であって、ガラスカプセル１を挿入することのできる内径を有している。一方、細管４０は排気用であって、スムースに排気できるだけの内径を有している。ただし、細管３０，４０の径は、ガラスバルブ１１〜１４の径よりは小さい。
【００１９】
細管３０，４０のサイズは、例えば、管径４．１ｍｍ，肉厚０．３８ｍｍである。
細管３０の内壁には、凸部３１が形成されている。
この凸部３１の作用については後で詳述するが、図３に示すように、ガラスカプセルを保持するためのものである。なお、この凸部３１は、細管３０の材料であるガラス直管を、その径が細くなるように部分的にバーナで加熱して軟化させることによって形成することができる。
【００２０】
（巻回部付ガラスカプセル）
次に、水銀封入工程で使用する巻回部付ガラスカプセルについて説明する。
図３に示すように、ガラスカプセル１は、両端が封止された短いガラス管の内部に純水銀２が一定量封入されたものである。ガラスカプセル１の材料としては、比較的低温で軟化する低融点ガラス、具体的には、鉛ガラスあるいはソーダガラスが好ましい。ガラスカプセルのサイズは、例えば管径２ｍｍ×肉厚０．３ｍｍ×長さ１０ｍｍ、水銀封入量は、例えば４ｍｇである。
【００２１】
このガラスカプセル１は、一端を封止したガラス管内に、一定量の水銀を秤量した後、当該ガラス管の他端側をバーナで封止することによって容易に作製することができる。
ガラスカプセル１の外周面の一部分には、金属線が複数回巻き付けられることによって、巻回部３が形成されている。この巻回部３は、ガラスカプセル１の外周面上の一部分に形成されているため、当該外周面に対して凸状となっている。
【００２２】
金属線の材料としては、耐熱性を有する材料であって、且つ高周波誘導によって加熱されやすい強磁性体が好ましい。
好ましい材料としては、Ｎｉ、あるいはＮｉ合金、具体的には、線径０．４ｍｍのＮｉ線が挙げられる。
なお、巻回部３の形態の詳細については後で述べる。
【００２３】
（水銀封入及び排気工程の手順）
上述した巻回部付ガラスカプセルを用いて、発光管に対して水銀を封入すると共に排気する工程について、図３，図４を参照しながら順に説明する。
▲１▼細管３０内にガラスカプセル１を保持するステップ
発光管１０の姿勢を、ガラスバルブ１１に対して細管３０が上方に位置するように保ち（図３では、細管３０が真上を向いているが、斜め上を向いていてもよい。）、細管３０の先端からガラスカプセルを挿入する。
【００２４】
ガラスカプセルは、細管３０内を落下して、巻回部３が凸部３１に係止されることによって細管３０内の途中、例えば中央部で保持される。即ち、ガラスカプセル１の外径が、細管３０の凸部３１形成部分での内径より大きい場合は、ガラスカプセル１自体がここを通り抜けられないので保持される。一方、ガラスカプセル１の外径が、細管３０の凸部３１形成部分での内径より小さい場合、図３に示すように、ガラスカプセル１自体はここを通り抜けようとするが、巻回部３は凸部３１に引っ掛かかって保持される。
【００２５】
▲２▼細管３０を封止するステップ
発光管１０の姿勢を、発光管１０に対して細管３０が上方に位置するように保ったまま、細管３０におけるガラスカプセル１が存在する部分よりも先端側を封止する。
この封止は、細管３０における封止しようとする箇所を、チップバーナで加熱溶融することによって行うことができる。
【００２６】
これによって、ガラスカプセル１が細管３０内に封じ込められる。
▲３▼排気ステップ
図５（ａ）に示すように、細管４０から排気を行うと共に、細管４０から希ガスを所定量導入する。封入する希ガスとしては、例えばアルゴンガスが挙げられる。
【００２７】
そして、図５（ｂ）に示すように、細管４０の根元をチップバーナで加熱溶融して封止切り（チップオフ）する。
なお、図５（ａ），（ｂ）では、発光管１０に対して細管３０が上方に位置する姿勢が示されているが、排気及びチップオフする際における発光管１０の姿勢は、どのような姿勢であってもかまわない。
【００２８】
▲４▼カプセル開封ステップ
その後、図５（ｃ）に示すように、発光管１０に対して細管３０が鉛直下方に位置するように、発光管１０の姿勢を保ち、その状態で、細管３０に高周波コイル５０をセットしてこれに高周波を印加する。これによって、当該巻回部３に渦電流が流れてジュール熱が発生し、巻回部３が高温に加熱される。それに伴って、ガラスカプセル１における巻回部３の近傍も高温に加熱されて軟化してガラスカプセル１が開封される。
【００２９】
ガラスカプセル１が開封されると、ガラスカプセル１内に封入されていた水銀が細管３０内に放出され、更に発光管１０内に拡散する。
ここで、加熱炉で細管３０を加熱して水銀を蒸発させることによって、発光管１０内に強制的に拡散させれば、水銀が細管３０内にほとんど残留することなく発光管１０内に拡散される。
【００３０】
ガラスカプセル１が開封された後には、細管３０内にはその残滓（ガラス破片や金属線）が残るが、細管３０は発光管１０よりも鉛直下方に位置する状態となっているので、この残滓が発光管１０の内に入り込むのが抑えられる。
なお、図５（ｃ）では、細管３０がガラスバルブ１４から真下方向に伸びた状態でカプセル開封する様子が示されているが、細管３０が斜め下方向を向いた状態で行っても同様の効果を奏する。
【００３１】
▲５▼細管３０をチップオフするステップ
図５（ｄ）に示すように、細管３０が発光管１０よりも鉛直下方に位置する状態に発光管１０を保ったまま、チップバーナ６０で細管３０の切り取り位置部分を加熱して封止切りする。
ここで、細管３０におけるガラスカプセル１の残滓が存在する箇所よりも根元側部分を封止切りすることによって、この残滓も細管３０と共に発光管１０から切り離される。
【００３２】
以上、▲１▼〜▲５▼のステップからなる水銀封入及び排気工程によって、発光管１０内に一定量の水銀が封入される。
（上記製造方法による基本的な効果）
上記のように巻回部付ガラスカプセルを用いることによって、以下のような効果を奏する。
【００３３】
巻回部付ガラスカプセルは、細管内に保持され且つ高周波誘導加熱によって開封できる点は、従来技術で説明した金属カプセルと同様であるが、金属カプセルよりも容易に且つ安価に作製することができる。
即ち、上記巻回部付ガラスカプセルにおいては、ガラス加工プロセスを用いてガラスカプセル自体の形状を変形させているのではなく、金属線をガラスカプセルに巻き付けることによって、ガラスカプセル外周面から突出する部分を形成しているので、容易に且つ安価にすることができる。
【００３４】
また、巻回部３は、ガラスカプセル１に金属線を巻回するだけで容易に形成することができ、且つガラスカプセル１に対してしっかりと固定することができる。
また、図４に示すように、ガラスカプセル１の外径は、細管３０における凸部３１が形成されている部分の内径よりも小さく設定する事もでき、これによって、細管３０内へガラスカプセル１を容易に挿入することができる。
【００３５】
また、上記の巻回部付ガラスカプセルは、金属カプセルと比べると、高周波誘導加熱によって、より確実に開封される。
即ち、金属カプセルの場合は、主として、高周波誘導加熱でカプセルが高温になるのに伴ってカプセルにひずみが生じ、カプセルの弱い部分が破壊されることによって開封される。従って、カプセルを精度よく作製しないと、カプセルが高温になっても開封されないこともある。これに対して、巻回部付ガラスカプセルの場合は、高周波誘導加熱で巻回部が高温になるのに伴ってガラスカプセル１が軟化することによって開封するので、巻回部が高温になれば、ほぼ確実に開封される。
【００３６】
（巻回部３の詳細について）
巻回部３の形成位置としては、ガラスカプセル１の端部に形成してもよいが、高周波誘導加熱時にガラスカプセル１が確実に開封されるようにするため、図４に示すようにガラスカプセル１の中央付近に形成するのが好ましい。、
使用する金属線の線径は小さい方が、高周波誘導によって高温に加熱されやすい点で有利である。
【００３７】
また、巻回部３を形成するときに、金属線にテンションをかけながら巻回しておくと、ガラスカプセル１を開封する工程において、テンションがかけられた金属線が、軟化したガラスカプセルに食い込むので、より確実に開封がなされる。巻回部３の突出量ｔは、ガラスカプセル１を細管３０に挿入することができる範囲内で、且つ、ガラスカプセル１を細管３０に挿入したときに、巻回部３が凸部３１に確実に引っ掛かるように設定する。
【００３８】
巻回部３の突出量は、使用する金属線の線径や積層数によって調整することができる。
突出量ｔを一定とし且つ金属線のテンションを維持するために、図４に示すように、螺旋状に金属線どうしを互いに密着させて巻回することが好ましい。
なお、図４に示す例では、ガラスカプセル１の外周面上に、金属線が螺旋状に１層だ巻回されて巻回部３が形成されている。この場合、巻回部３の突出量ｔは金属線の線径に相当する量であるが、２層あるいは３層に重ねて巻回すれば、突出量を大きくすることができる。
【００３９】
（変形例）
上記発光管１０においては、放電路の端部に位置するステムガラス１１ａ，１４ａに取り付けた細管３０及び細管４０を用いて水銀導入及び排気を行ったが、水銀導入用細管及び排気用細管を取り付ける位置は、放電路の端部でなくてもよく、ガラス蓋１２ａやガラス蓋１３ａに水銀導入用細管及び排気用細管を取り付けても、同様に実施することができる。
【００４０】
上記細管３０においては、内壁に凸部３１を形成して、これにガラスカプセルを保持するようにしたが、必ずしも凸部を形成しなくても、ガラスカプセル１を細管３０内に挿入したときに巻回部３が引っ掛かかるようにすればよいよい。例えば、細管３０の内径が付け根側で小さくなるように、内壁をテーパ状に形成してもよい。
【００４１】
上記実施形態では、発光管１０内に純水銀を封入する例を示したが、例えば亜鉛水銀等の水銀合金を封入したガラスカプセル１を用いれば、同様にして、発光管１０内に水銀のみを封入することができる。例えば、亜鉛水銀の場合、基本的に水銀のみを発光管内に封入し、残った亜鉛はカプセルの残滓とともに除去する。
【００４２】
上記実施形態のように金属線をガラスカプセル１に巻回して巻回部３を形成する代わりに、リング状の金属部材を作製しそれをガラスカプセル１に巻き付けても、同様にガラスカプセル１に突状のものを形成することができ、それを用いて上記と同様の手順で、水銀を発光管１０内に封入することができる。
ただし、上記実施形態のように金属線を巻回する方法によれば、既存の金属線を利用することができる点で、より低コストで行うことができるし、上述したように巻回部３の形状を調整することも容易である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の蛍光ランプの製造方法によれば、内部に所定量の水銀もしくは水銀合金を密封し、かつ外周に金属線を巻回したガラスカプセルを、各々の端部に第１細管と第２細管とを有するガラスバルブにおける前記第１細管の中に保持する保持ステップと、第１細管におけるガラスカプセルが存在する部分よりも先端側を封止する第１封止ステップと、第２細管から排気し、その後当該第２細管を封止する排気ステップと、ガラスバルブに対して第１細管が下方に位置する状態で、金属線を高周波誘導加熱することによりガラスカプセルを開封して水銀をガラスバルブ内に導入する開封ステップと、開封ステップの後に、第１細管におけるガラスカプセルが残存する部分よりもガラスバルブ寄りの部分を封止する第２封止ステップとを設けることによって、容易に且つ安価に、一定量の水銀あるいは水銀合金をガラスバルブ内に封入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態にかかる蛍光ランプの製造方法において、水銀封入及び排気工程で使用する細管付発光管の外観斜視図である。
【図２】上記細管付発光管の上面図である。
【図３】細管付発光管にガラスカプセルが保持された様子を示す断面図である。
【図４】図３の部分拡大図である。
【図５】実施の形態にかかる蛍光ランプの製造方法において、水銀封入及び排気工程の手順を示す図である。
【符号の説明】
１    ガラスカプセル
２    水銀
３    巻回部
１０    発光管
１１〜１４  ガラスバルブ
１５〜１７  ブリッジ部
２１，２２  電極
２３，２４  導電線
３０    細管
３１    凸部
４０    細管
５０    高周波コイル
【図１】
2004192924.tif 000003
【図２】
2004192924.tif 000004
【図３】
2004192924.tif 000005
【図４】
2004192924.tif 000006
【図５】
2004192924.tif 000007