(57)【要約】【課題】ガラス管の端部を旋回軸と平行に形成した従来の発光管よりも全長を短くでき、しかもガラス管の端部に電極を容易に装着できる発光管を提供する。【解決手段】発光管２は、ガラス管９の略中央で折り返され且つこの折り返し部９２の両側が旋回軸廻りに旋回して２重螺旋形状に形成されると共に、ガラス管９の両端部９１ａ、９１ｂに電極が封着されている。このガラス管９の端部９１ｂは、端９９とこの端９９に旋回軸方向に隣合うガラス管と間隔Ｓｇが拡がるように、ガラス管９の端部９１ａ、９１ｂ付近の螺旋ピッチが拡大している。【選択図】　図２
2004103556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の略中央を折り返すと共に前記折り返し部位の両側部分が旋回軸の廻りを旋回する２重螺旋形状に形成され、前記ガラス管の両端部に電極が封着されてなる発光管であって、
前記ガラス管の少なくとも一方の端部と、当該端部に前記旋回軸方向に隣合うガラス管との間隙が広がるように、前記一方の端部近傍部分の螺旋ピッチが漸次拡大されていることを特徴とする発光管。
【請求項２】
前記ガラス管内に挿入されている電極部分の挿入先端位置と、前記ガラス管の端面から前記旋回軸廻りに１／２周分旋回した位置との間に前記旋回軸方向に湾曲する湾曲部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の発光管。
【請求項３】
前記折り返し部から前記湾曲部までの部分における前記旋回軸方向に隣合うガラス管の隙間が、０．５ｍｍ以上３ｍｍ未満の範囲内であると共に、前記一方の端部と当該端部に前記旋回軸方向に隣合うガラス管との隙間が、３ｍｍ以上１２ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項２に記載の発光管。
【請求項４】
前記ガラス管の管内径が、５ｍｍ以上９ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光管。
【請求項５】
ガラス管の略中央を折り返して折り返し部を形成すると共に前記折り返し部の両側部分が旋回軸の廻りを旋回する２重螺旋形状に形成され、当該ガラス管の両端部に電極が封着されてなる発光管の製造方法であって、
加熱により軟化したガラス管を、成形冶具の外周面に形成されている螺旋形状の溝に沿って巻き付ける工程と、
螺旋形状に巻き付けられた前記ガラス管を前記成形冶具から取り外す工程と、前記ガラス管における電極が封着される封着予定部と、当該封着予定部と前記旋回軸方向に隣合うガラス管との隙間が拡がるよう前記ガラス管における封着予定部近傍部分の螺旋ピッチを漸時拡大させる工程と、
前記ガラス管の封着予定部に電極を装着する工程と
を含むことを特徴とする発光管の製造方法。
【請求項６】
前記ガラス管の封着予定部近傍部分の螺旋ピッチを拡大させる工程は、前記ガラス管の封着予定部の前記折り返し部寄り付近を、前記ガラス管の軟化点以上、前記ガラス管の作業温度未満の範囲の温度に加熱した後、前記ガラス管の封着予定部が前記隣合うガラス管から前記旋回軸方向に離れるように前記ガラス管の封着予定部の前記折り返し部寄り付近を前記旋回軸方向に湾曲させることを特徴とする請求項５に記載の発光管の製造方法。
【請求項７】
前記電極を封着する工程は、前記ガラス管の封着予定部の付近を、当該ガラス管の作業温度以上であって当該作業温度より１２０℃高い温度以下の範囲の温度に加熱して、前記ガラス管の封着予定部に前記電極を封着することを特徴とする請求項５又は６に記載の発光管の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光管を備えていることを特徴とする低圧水銀ランプ。
【請求項９】
前記２重螺旋形状の発光管は、環外径が３４ｍｍ以上４０ｍｍ以下、長さが５０ｍｍ以上９０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の低圧水銀ランプ。
【請求項１０】
前記発光管を覆うグローブを備え、前記発光管の一部が熱伝導性媒体を介して前記グローブに熱的に結合されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の低圧水銀ランプ。
【請求項１１】
前記グローブの外径が６０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の低圧水銀ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、２重螺旋形状の発光管、発光管の製造方法及び低圧水銀ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
省エネルギー時代を迎え、低圧水銀ランプの開発が進められている。特に、白熱電球を代替する光源として蛍光ランプ、中でも、ランプ効率が高く長寿命な電球形蛍光ランプが注目されている。この電球形蛍光ランプは、湾曲したガラス管内に電極を封着する発光管を備えている。
【０００３】
発光管には、例えば、ガラス管の略中央を折り返して折り返し部を形成すると共に、折り返し部から端部にかけての部分を同一の旋回軸の廻りに旋回させ、さらに、ガラス管の両端部を旋回軸と略平行に延伸させた２重螺旋形状のものがある。なお、電極は、ガラス管の端部寄りである旋回軸と平行な部分の内部に挿入され封着されている。
【０００４】
この２重螺旋形状の発光管は、Ｕ形状のガラス管を複数本結合させた発光管よりも、一定空間内における発光管内の電極間距離を長くできる長所を有している。そして、さらに、発光管を構成するガラス管を細く（管外径：９ｍｍ程度）し、旋回軸方向に隣合うガラス管の間隙を１ｍｍ程度に狭めることにより、発光管自身の全長を大にすることなく、旋回軸の廻りを旋回する旋回数を増やすことができる。これにより、発光管内の電極間距離を長くでき、白熱電球と同等の明るさが得られるようになった。
【０００５】
しかしながら、この２重螺旋形状の発光管を有する従来の電球形蛍光ランプは、近年小型化されつつあるが、白熱電球よりもまだ大きく、その普及の妨げとなっている。つまり、従来の電球形蛍光ランプの全長が白熱電球よりも長いために、白熱電球用の既存の灯具に電球形蛍光ランプを装着すると、電球形蛍光ランプの先端が灯具から張り出す等の不具合が生じる。
【０００６】
そこで、電球形蛍光ランプの全長、つまり発光管の全長をさらに短くしたものとして、ガラス管の端部を旋回軸と平行にするのではなく、ガラス管の折り返し部から端部までを同じ螺旋ピッチで成形し、その端部に電極を封着したもの（第１の従来技術）、或いは、平行部を旋回軸方向ではなく内側に向けて湾曲させたもの（第２の従来技術、例えば、特許文献１参照）が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１７３７８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の第１の従来技術は、ガラス管の折り返し部から端部まで旋回軸の廻りを旋回させているため、ガラス管の端部とこの端部に旋回軸方向に隣合うガラス管との間隙が略１ｍｍとなってしまう。このため、ガラス管端部に電極を封着するための作業空間がなく封着作業が難しい上、電極を封着する際にガラス管の端部を加熱すると、隣のガラス管も併せて加熱してしまい、この隣のガラス管が、変形したり、さらには溶融して端部側のガラス管に溶着したりする。なお、このような変形等した発光管は不良品として扱われる。
【０００９】
また、第２の従来技術は、ガラス管の端部を内側に向けているため、ガラス管の端部と、この端部と隣合うガラス管との間隙が第１の従来技術のように狭くなることはない。しかし、両端部が内側に向いて湾曲しているため、両端部同士が近づくことになり、電極を封着するための作業空間が小さくなり、その作業が難しい。
【００１０】
本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであって、ガラス管の端部が旋回軸と平行に延伸する従来の発光管よりも全長を短くでき、しかもガラス管の端部に電極を装着する際の作業空間を確保できる発光管及びその製造方法、低圧水銀ランプを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る発光管は、ガラス管の略中央を折り返すと共に前記折り返し部位の両側部分が旋回軸の廻りを旋回する２重螺旋形状に形成され、前記ガラス管の両端部に電極が封着されてなる発光管であって、前記ガラス管の少なくとも一方の端部と、当該端部に前記旋回軸方向に隣合うガラス管との間隙が広がるように、前記一方の端部近傍部分の螺旋ピッチが漸次拡大されていることを特徴としている。
【００１２】
なお、ここでいう「旋回軸方向」とは、旋回軸と平行な方向をいう。この構成によれば、ガラス管の端部とこの端部に隣合うガラス管との間隙が大きくなり、例えば、ガラス管の端部に電極を装着する作業空間が大きくなる上、ガラス管の端部に電極を装着する際に、ガラス管の端部を加熱しても、この端部に隣合うガラス管が高温になることを防ぐことができる。
【００１３】
このため、ガラス管の端部に電極を容易に装着することができる。しかも、ガラス管の端部とこの端部に隣合うガラス管とは他のガラス管同士よりも離れているが、ガラス管の端部を旋回軸に平行に形成した従来のものに比べて、旋回軸方向の大きさを小さくできる。
また、前記ガラス管内に挿入されている電極部分の挿入先端位置と、前記ガラス管の端面から前記旋回軸廻りに１／２周分旋回した位置との間に前記旋回軸方向に湾曲する湾曲部を備えていることを特徴としている。このため、ガラス管の端部の螺旋ピッチを容易に拡大させることができる。
【００１４】
しかも、前記折り返し部から前記湾曲部までの部分における前記旋回軸方向に隣合うガラス管の隙間が、０．５ｍｍ以上３ｍｍ未満の範囲内であると共に、前記一方の端部と当該端部に前記旋回軸方向に隣合うガラス管との隙間が、３ｍｍ以上１２ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とし、また、前記ガラス管の管内径が、５ｍｍ以上９ｍｍ以下の範囲内であることを特徴としている。このため、発光管をより小型化でき、白熱電球と略同じ大きさにすることも可能となる。
【００１５】
一方、本発明に係る発光管の製造方法は、ガラス管の略中央を折り返して折り返し部を形成すると共に前記折り返し部の両側部分が旋回軸の廻りを旋回する２重螺旋形状に形成され、当該ガラス管の両端部に電極が封着されてなる発光管の製造方法であって、加熱により軟化したガラス管を、成形冶具の外周面に形成されている螺旋形状の溝に沿って巻き付ける工程と、螺旋形状に巻き付けられた前記ガラス管を前記成形冶具から取り外す工程と、前記ガラス管における電極が封着される封着予定部と、当該封着予定部と前記旋回軸方向に隣合うガラス管との隙間が拡がるよう前記ガラス管における封着予定部近傍部分の螺旋ピッチを漸時拡大させる工程と、前記ガラス管の封着予定部に電極を装着する工程とを含むことを特徴としている。
【００１６】
このため、ガラス管の封着予定部とこれに隣合うガラス管との間隙が大きくなり、例えば、ガラス管の封着予定部に電極を装着する作業空間が大きくなる上、電極を装着する際に、ガラス管の封着予定部の付近を加熱しても、これに隣合うガラス管が高温になることを防ぐことができる。従って、ガラス管の封着予定部に電極を容易に装着することができる。
【００１７】
しかも、ガラス管の封着予定部とこれに隣合うガラス管とは他のガラス管同士よりも離れているが、ガラス管の端部を旋回軸に平行に形成した従来のものに比べて、旋回軸方向の大きさを小さくできる。
さらに、前記ガラス管の封着予定部近傍部分の螺旋ピッチを拡大させる工程は、前記ガラス管の封着予定部の前記折り返し部寄り付近を、前記ガラス管の軟化点以上、前記ガラス管の作業温度未満の範囲の温度に加熱した後、前記ガラス管の封着予定部が前記隣合うガラス管から前記旋回軸方向に離れるように前記ガラス管の封着予定部の前記折り返し部寄り付近を前記旋回軸方向に湾曲させることを特徴としている。このため、ガラス管の封着予定部の螺旋ピッチを容易に拡大させることができる。
【００１８】
しかも、前記電極を封着する工程は、前記ガラス管の封着予定部の付近を、当該ガラス管の作業温度以上であって当該作業温度より１２０℃高い温度以下の範囲の温度に加熱して、前記ガラス管の封着予定部に前記電極を封着することを特徴としている。このため、ガラス管の封着予定部に電極を容易に封着できる。
また、本発明に係る低圧水銀ランプは、前記発光管を備えていることを特徴としている。このため、発光管の全長を短くすることが可能となり、低圧水銀ランプ自体の全長も短くすることが可能となる。
【００１９】
しかも、前記２重螺旋形状の発光管は、環外径が３４ｍｍ以上４０ｍｍ以下、長さが５０ｍｍ以上９０ｍｍ以下であることを特徴としている。このため、本発明を例えば電球形蛍光ランプに適用すると、白熱電球と略同等の大きさにすることも可能となり、白熱電球用の灯具を利用することもできる。
一方、　前記発光管を覆うグローブを備え、前記発光管の一部が熱伝導性媒体を介して前記グローブに熱的に結合されていることを特徴としている。このため、定常点灯時における発光管の温度の上昇を抑制することができる。
【００２０】
また、前記グローブの外径が６０ｍｍ以下であることを特徴としている。このため、本発明を例えば電球形蛍光ランプに適用すると、白熱電球と略同等の大きさにすることも可能となり、白熱電球用の灯具を利用することもできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る低圧水銀ランプを電球形蛍光ランプに適用させた場合における実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
１．電球形蛍光ランプの構成について
図１は本発明に係る電球形蛍光ランプの一部を切り欠いた全体構造を示す正面図である。この電球形蛍光ランプ１は、白熱電球１００Ｗの代替用である２１Ｗ品種である。なお、１００Ｗ用の白熱電球の大きさは、最大外径が６０ｍｍ、全長が１１０ｍｍである。
【００２２】
電球形蛍光ランプ１は、同図に示すように、２重螺旋形状に湾曲する発光管２と、この発光管２を点灯させるための電子安定器３と、電子安定器３を収納し且つ口金５を備えるケース４と、発光管２を覆うグローブ６とを備えている。
発光管２は、ケース４の開口部から下方（口金５と反対側）に延伸しており、発光管２を形成するガラス管９は、その両端部９１ａ、９１ｂがケース４内に位置するように、両端部９１ａ、９１ｂ間の略中央の折り返し部９２で折り返されている。ガラス管９の端部９１ａ、９１ｂには、電極（図２参照）が装着され、また、ガラス管９の内部には水銀が、例えば、単体形態で封入されている。
【００２３】
発光管２は、ガラス管９の両端部９１ａ、９１ｂがホルダー４１内に挿入された状態で、例えばシリコーンの接着剤（図示省略）によりホルダー４１に固定されている。このホルダー４１の裏側（口金５側）には、基板３１が装着されており、この基板３１に発光管２を点灯させるための電気部品が取り付けられている。なお、これらの電気部品により電子安定器３が構成され、この電子安定器３は、所謂、シリーズインバータ方式によるもので、その回路効率が９１％である。
【００２４】
ケース４は、合成樹脂製であって、下拡がりの筒状をしている。ケース４内には、電子安定器３側が奥側（上側）となるように、ホルダー４１がケース４の開口部から挿入され、ホルダー４１の周縁部がケース４の内壁に接着剤により固着されている（図示省略）。ケース４の上部、つまり開口部と反対側には、Ｅ２６用の口金５が装着されている。なお、図１では、口金５と電子安定器３との電気的接続の図示は省略している。
【００２５】
グローブ６は、発光管２を覆うためのもので、その開口部がケース４の開口部の内側に挿入され、グローブ６の開口部側の端部における外周がケース４の開口部側の端部における内周に接着剤より固着されている。そしてこのグローブ６とケース４とで外囲器が構成され、電球形蛍光ランプ１の全長Ｌ０は１１５ｍｍである。
【００２６】
グローブ６は、白熱電球と同様に、装飾性に優れたガラス材からなり、その形状がなす状、所謂Ａ型をしている。このグローブ６の最大外径Ｄ０は６０ｍｍである。
グローブ６の内壁の下端部６２及び発光管２の下端部は、透明なシリコーンからなる熱伝導性媒体１５により熱的に結合されている。このため、電球形蛍光ランプ１を点灯したときに、発光管２の温度が上昇しても、その熱が熱伝導性媒体１５を介してグローブ６へと伝わり、発光管２の温度、特に発光管２の下端部の温度上昇を抑制することができる。
【００２７】
発光管２の下端部の温度上昇を抑制する理由は、発光管２の最も温度の低い箇所９４（以下、「最冷点箇所９４」という。）の温度を下げれば、発光管２内の水銀蒸気圧が効果的に下がるためであり、本実施の形態のような２重螺旋形状の発光管２の場合には、電極から最も離れた箇所、つまり発光管２の下端部が、最冷点箇所９４になるためである。
【００２８】
なお、この最冷点箇所９４は、ガラス管９の折り返し部９２の中央部でもあり、その下端が熱伝導性媒体１５側に膨らんでおり、熱伝導性媒体１５との接触面積を大きくしている。
図２は、発光管２の一部を切り欠いた構造を示す正面図である。
ガラス管９は、一方の端部（例えば９１ａ）から旋回軸Ａ廻りに旋回しながら下方の折り返し部９２に向かう第１の旋回部９３ａと、折り返し部９２から同じく旋回軸Ａ廻りに旋回しながら他方の端部（９１ｂ）に向かう第２の旋回部９３ｂとを有する２重螺旋形状をしている。第１及び第２の旋回部９３ａ、９３ｂは、両者をあわせて旋回軸Ａを略６．５周旋回し、その環外径Φｔが３８ｍｍである。
【００２９】
ガラス管９の第１及び第２の旋回部９３ａ、９３ｂは、旋回軸Ａに対して所定角度α０（本実施の形態では、約７８°である。）で傾斜しながら、旋回軸Ａと略一定の間隔をおいて旋回軸Ａ廻りを旋回している。つまり、ガラス管９は、旋回軸Ａを中心とした平面視同心円状に形成されている。なお、ガラス管９の管軸と旋回軸Ａとの間の一定の間隔を、以下、「旋回半径」ともいう。
【００３０】
また、旋回軸方向に隣合う第１の旋回部９３ａにおける横断面の中心（ガラス管の軸心）と第２の旋回部９３ｂにおける横断面の中心（ガラス管の軸心）とのピッチＰｔ（以下、「螺旋ピッチ」という。）は１０ｍｍであり、隣合う第１の旋回部９３ａと第２の旋回部９３ｂとの間隙は、約１ｍｍである。
一方、ガラス管９の端部９１ａ、９１ｂも旋回軸Ａ廻りに螺旋形状に湾曲しており、このガラス管９の端部９１ａ、９１ｂの螺旋ピッチが徐々に拡大され、ガラス管９の端９９（端部９１ｂ側のみ図示）と、この端９９が旋回軸方向に隣合う旋回部との間隙Ｓｇが約５ｍｍとなっている。
【００３１】
すなわち、ガラス管９の端部９１ａ、９１ｂの端９９から螺旋方向に沿って１／４周分旋回した位置（発光管２をガラス管９の端部９１ａ，９１ｂから旋回軸方向に見たときに、ガラス管２の端部９１ａ，９１ｂの端９９から旋回軸の周りを９０°旋回した位置）に対応するガラス管９の部位を旋回軸方向であって折り返し部９２と反対側に湾曲させる（この部位を、以下、「湾曲部」という。）ことで、湾曲部から端９９に移るに従って、ガラス管９の端部９１ａ、９１ｂの螺旋ピッチを拡大している。
【００３２】
ガラス管９の端部９１ａ、９１ｂは、旋回軸Ａに対して所定角度α（実施の形態では約７０°である。）で傾斜している。なお、発光管２の全長Ｌｔは約８０ｍｍである。
ガラス管９の材料としては、例えば、ストロンチウム・バリウムシリケイトガラス（軟化点：６８２℃、作業温度：１０２０℃）等の軟質ガラスが用いられ、その管内径が７．４ｍｍ、管外径が９．０ｍｍのものを使用した。
【００３３】
ガラス管９の両端部９１ａ、９１ｂには、電極７、８が封着されている。この電極７、８には、タングステン製のフィラメントコイル７３が用いられており、これら電極７、８は、ビーズガラス７２により仮止めされた状態（所謂、ビーズガラスマウント方式である。）でガラス管９内に挿入され、電極７、８用のリード線７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂがガラス管９の端部９１ａ、９１ｂに封着されている。これによりガラス管９内は気密状に封止されることになる。
【００３４】
なお、ガラス管９の内部を排気するための排気管８５は、ガラス管９の一方の端部（ここでは、９１ｂ）に電極８の封着時に同時に装着される。また、ガラス管９内における両電極７、８の距離（電極間距離）は６７０ｍｍである。
ガラス管９の内部には、水銀が単体形態で約５ｍｇ封入され、また緩衝ガスとしてアルゴン・ネオンガスの混合ガス（この混合ガスにおけるネオンの容量比率は略２５％である）が、上記の排気管８５を介して４００Ｐａで封入されている。
【００３５】
ここで、ガラス管９内に封入される水銀は、発光動作時における水銀蒸気圧が略水銀単体の蒸気圧値を呈するものであれば良く、例えば、亜鉛水銀のような形態のものを封入しても良い。
ガラス管９の内面には、希土類の蛍光体９５が塗布されている。この蛍光体９５としては、赤、緑、青発光の３種類で、例えばＹ２Ｏ３：Ｅｕ（赤）、ＬａＰＯ４：Ｃｅ、Ｔｂ（緑）、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ、Ｍｎ（青）蛍光体を混合したものを用いた。
【００３６】
上記構成の電球形蛍光ランプ１を点灯させたときの性能について説明する。まず、口金５を上にして定常点灯させたときの発光光束は１５２０ｌｍであり、このときのランプ効率が７０ｌｍ／Ｗ以上であった。
このランプ効率は、発光管２の最冷点箇所９４とグローブ６の内壁の下端部６２とを熱伝導性媒体１５により結合しているため、定常点灯時における発光管２の最冷点箇所９４の温度を、ガラス管９内の水銀が最大光束を発するときの蒸気圧となる温度と略同じにすることができ、７０ｌｍ／Ｗ以上という高い値を得ることができたと考えられる。なお、電球形蛍光ランプ点灯開始時の光束立上り特性は、水銀単体を用いているため、アマルガム形態の水銀を使用した電球形蛍光ランプに対して改善される。
【００３７】
２．発光管の製造方法について
１）ガラス管の成形について
ガラス管１１０を２重螺旋状に湾曲する方法を説明する。図３及び図４は、発光管を製造する工程を説明する図である。図５は、図４の（ａ）の状態のガラス管を旋回軸方向のガラス管端部側から見た図である。
【００３８】
（ア）ガラス管の軟化
まず、図３の（ａ）に示すように、直管状のガラス管１１０を用意する。このガラス管１１０は、その横断面形状が円形状であり、その管内径が７．４ｍｍ、管外径が９．０ｍｍである。そして、この直管状のガラス管１１０の中央（少なくとも２重螺旋形状に湾曲させる部分を含む）を、図３の（ａ）に示すように、電気或いはガス等の加熱炉１２０内で加熱して、ガラス管１１０の温度を軟化点（本実施の形態では、６７５℃）以上にしてガラス管１１０を軟化させる。
【００３９】
（イ）ガラス管の巻き付け工程及び脱型工程
軟化したガラス管１１０を加熱炉１２０から取り出して、図３の（ｂ）に示すように、このガラス管１１０の略中央１１４を成形冶具１３０の頂部に位置合わせして成形冶具１３０を図外の駆動装置により回転（図中に示すＢ方向）にさせることにより、軟化したガラス管１１０を成形冶具１３０に巻き付ける。なお、ガラス管１１０の略中央１１４は折り返し部となり、便宜上、この折り返し部も１１４の符号を付す。
【００４０】
この成形冶具１３０の外周面には、冶具の軸心（旋回軸）の廻りに旋回する溝１３１が軸心方向に１０ｍｍの螺旋ピッチで２重螺旋形状に形成されており、この成形冶具１３０を回転させることにより、軟化したガラス管１１０が溝１３１に沿って巻き付けられていく。なお、ガラス管１１０を成形冶具１３０に巻き付ける作業中には、ガラス管１１０の横断面を略円形状に保持できるように、圧力制御された窒素などのガスがガラス管１１０内に吹き込まれている。
【００４１】
成形冶具１３０にガラス管１１０を巻きつけた状態を暫く保持するとガラス管１１０の温度が下がり、ガラス管１１０が軟化状態から硬化状態に戻る。そして、成形冶具１３０をガラス管１１０の巻き付け時の回転方向（Ｂ方向）と逆方向に回転させると、図３の（ｃ）に示すように、成形冶具１３０から外された２重螺旋形状のガラス管１１０を得ることができる。
【００４２】
（ウ）切断工程
成形冶具１３０から外したガラス管１１０を巻数が６．５周になるように、不要部を切断する。この段階では、ガラス管１１０の折り返し部１１４から端部１１３まで螺旋ピッチ１０ｍｍで２重螺旋形状に成形されている。
（エ）端部の離間工程
切断された後の端部１１３の端１１５から螺旋形状のガラス管１１０に沿って約１／４周旋回した部分（この部分を、「湾曲形成予定部」といい、符号「１１１ａ」を用いる。）を例えばガスバーナーで加熱して、図４の（ａ）に示すように、ガラス管１１０の端部１１３を旋回軸方向のＣ方向に引っ張って、図４の（ｂ）に示すように、端１１５と、この端１１５と隣合う旋回部１１２（以下、この部分を単に「隣合う旋回部１１２」という。）との間隙（旋回部１１２の外周と、端１１５との旋回軸方向の間隙）が５ｍｍとなるように離間させる。
【００４３】
湾曲形成予定部１１１ａの位置は、図５に示すように、図４の（ａ）の状態のガラス管１１０を旋回軸方向のガラス管１１０の端部１１３側から見たときに、ガラス管１１０の端部１１３（ここでは、一方の端部１１３のみを説明するが、他方の端部についても同様である。）の端１１５の中心Ｄと旋回軸Ａとを結ぶ線分Ｌ１から、旋回軸Ａの周りに１／４周分折り返し部側に旋回したところである。
【００４４】
つまり、ガラス管１１０の端部１１３の端１１５の中心Ｄと旋回軸Ａとを結ぶ線分Ｌ１と、湾曲形成予定部１１１ａと旋回軸Ａとを結ぶ線分Ｌ２との角度Ｅが略９０°となっている。なお、上記の湾曲形成予定部１１１ａは、湾曲後、「湾曲部１１１ｂ」になる。
この離間の際には、端１１５から湾曲形成予定部１１１ａまでに対応するガラス管１１０の部位全体を加熱するのではなく、湾曲形成予定部１１１ａを局所的に、ガラス管１１０の軟化点に対して１００℃程高い温度（つまり、７７５℃程度）になるように加熱する。
【００４５】
この湾曲形成予定部１１１ａに隣接する旋回部１１２は、湾曲形成予定部１１１ａとの間隙が１ｍｍと近接しているけれども、湾曲形成予定部１１１ａの温度が７７５℃になるように加熱しているので、旋回部１１２の温度が上がっても、軟化点よりも高くなることはなく、熱により変形することもない。
しかも、ガラス管１１０の端１１５は、隣合う旋回部１１２に対して旋回軸方向に５ｍｍ程離れているが、湾曲部１１１ｂの位置が、ガラス管１１０の端１１５からガラス管９が湾曲する螺旋方向に沿って１／４周分戻った位置なので、湾曲形成予定部１１１ａを旋回軸方向に少し湾曲させれば良く、湾曲部１１１ｂにおける残留応力も小さくなる。このため、ガラス管１１０を２重螺旋形状に巻き付けた後で行う残留応力を除去するアニーリング処理により、湾曲部１１１ｂの残留応力も併せて除去できる。
【００４６】
２）ガラス管への電極の封着について
上記のように形成された２重螺旋形状のガラス管１１０の内面に蛍光体を塗布し、その後にガラス管１１０の両端（図４では端部１１３だけを図示している。）に電極７、８を封着する。ここではガラス管１１０の端部１１３に電極８を封着する方法について説明するが、他方の端部にも、当然同様に電極７が封着される。
【００４７】
まず、一対のリード線８ａ、８ｂによりビーズガラスマウント方式でフィラメントコイル７３が保持された電極８を用意しておく。次に、用意しておいた電極８をガラス管１１０の端１１５から、フィラメントコイル７３の先端位置が１５ｍｍ程度となるように、挿入した状態で、ガラス管１１０の端部１１３を電極のリード線８ａ、８ｂと共に、例えば、作業温度に対して１００℃程度高い温度、つまり１１２０℃の温度になるように、ガスバーナーで加熱する。そして、ガラス管１１０の端部１１３が溶融状態になると、ガラス管１１０の端部１１３を圧潰させてリード線８ａ、８ｂと共に封着する。
【００４８】
このとき、ガラス管１１０の端１１５は、隣合う旋回部１１２の外周に対して５ｍｍと離れているので、電極８を封着する際にガラス管１１０の端部１１３を１１２０℃に加熱しても、隣合う旋回部１１２は高温にならず、隣合う旋回部１１２が軟化して変化するようなことを防ぐことができる。さらに、ガラス管１１０の端部１１３が隣合う旋回部１１２に対して旋回軸方向に離れているため、電極８を封着する作業空間が広くなり、効率良く電極８の封着作業ができる。
【００４９】
以上の工程で発光管２の製造が完了するが、ガラス管１１０の端部１１３に電極８を封着するときに、端部１１３に排気管８５も同時に封着しておき、この排気管８５を介して、ガラス管１１０内への水銀及び希ガスの封入等を行う。なお、端部１１３は、図２におけるガラス管９の端部９１ｂに相当する。
３．その他
１）端部の離間工程について
（ア）ガラス管の端部と隣合う旋回部との間隙について
本実施の形態では、ガラス管１１０の端１１５と、この端１１５に旋回軸方向に隣合う旋回部１１２との間隙を５ｍｍとしているが、この間隙は、３ｍｍ以上１２ｍｍ以下であれば良い。つまり、その間隙が３ｍｍより小さいと、ガラス管１１０の端部１１３とその隣合う旋回部１１２との間隙が狭くなり、ガラス管１１０の端部１１３に電極８を挿入したり、封着したりする作業空間がなくなる上、電極８を封着する際の加熱時に隣合う旋回部１１２が熱により変形等するからである。
【００５０】
一方、間隙が１２ｍｍより大きいと、ガラス管１１０の端部１１３に電極８を挿入したり、封着したりする作業空間が広くなるが、発光管の全長Ｌｔが、従来のガラス管の端部を旋回軸と平行にした電球形蛍光ランプの発光管と変わらなくなってしまうからである。
（イ）湾曲部の加熱温度について
ガラス管１１０の端部１１３を隣合う旋回部１１２から離間させる際における湾曲形成予定部１１１ａの温度は、使用しているガラス管１１０の材質によって定まる軟化点を基準としており、その温度は、軟化点以上で、作業温度未満、更には軟化点より１２０℃高い温度以下の範囲が好ましい。
【００５１】
これは、湾曲形成予定部１１１ａを軟化させて湾曲させているので、湾曲形成予定部１１１ａの温度が軟化点より低い場合には、ガラス管１１０をスムーズに湾曲させることができないからである。
逆に、作業温度以上では、ガラス管１１０は軟化状態となるが、ガラスの粘度が低下して、ガラス管１１０の形状が保持されなくなり、作業性が著しく悪くなるからである。また、湾曲形成予定部１１１ａを軟化点より１２０℃より高い温度に加熱しても、当然その部分を湾曲させれるが、加熱するエネルギが大きくなり、コストアップにつながり、また、その温度にまで加熱するのに長時間必要となり、生産効率が悪くなるからである。
【００５２】
（ウ）湾曲部の位置について
ガラス管１１０上の湾曲部１１１ｂの位置は、ガラス管１１０内に挿入されている電極部分（フィラメントコイル７３）の先端位置と、ガラス管１１０の端面から旋回軸Ａ廻りに１／２周分旋回した位置との間にあることが好ましい。
これは、湾曲部１１１ｂとガラス管１１０の端１１５との距離が、電極８におけるガラス管１１０内に挿入される部分の長さ（本実施の形態では１５ｍｍ程度）より短くなると、ガラス管１１０内に挿入されたフィラメントコイル７３の先端部が湾曲部１１１ｂに接触したり、ガラス管１１０の端部１１３を加熱したときに、電極８のフィラメントコイル７３の温度が高温となるため、その上に塗布されているエミッタが蒸発したりするからである。
【００５３】
逆に、湾曲部１１１ｂとガラス管１１０の端１１５との距離が、旋回軸廻りに１／２周旋回する長さより長くなると、電極８を封着するガラス管１１０の端部１１３の位置精度が低下し、電極８を封着する封着工程における生産効率が悪くなるからである。
（エ）電極の封着工程について
電極８をガラス管１１０の端部１１３に封着する際のガラス管１１０の温度は、そのガラス管１１０の材質によって定まる作業温度を基準としており、その温度は、作業温度以上で、作業温度より１２０℃高い温度以下が好ましい。
【００５４】
これは、ガラス管１１０を溶融させて電極８をガラス管１１０に封着しているので、ガラス管１１０の温度が作業温度より低い場合には、電極８を封着できないからである。
逆に、作用温度より１２０℃より高い温度でも封着できるが、加熱するエネルギが大きくなり、コストアップにつながり、また、ガラス管１１０をその温度にまで加熱するのに長時間必要となり、生産効率が悪くなるからである。
【００５５】
（変形例）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明の内容が、上記の実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば以下のような変形例を実施することができる。
１．発光管のグローブ形状について
上記の実施の形態では、電球形蛍光ランプは発光管を覆うグローブを備えているが、このグローブを備えていないものでも良い。この場合、グローブを備えていないために、グローブ付きのものに対して電球形蛍光ランプの大きさが若干小さくなるが、本発明を適用すると発光管の旋回軸方向の寸法を更に小型化でき、延いては、電球形蛍光ランプの全長も小にできる。
【００５６】
さらに、グローブがない場合は、発光管の環外径をもう少し大きくすることも可能な場合があり、電極間距離を更に長くして発光光束、ランプ効率を向上させることも可能となる。また、白熱電球と略同じ明るさにして電球形蛍光ランプの全長を短くすることもでき、発光管の設計の自由度、延いては電球形蛍光ランプの設計の自由度を大きくすることができる。
【００５７】
２．切断工程及び離間工程について
上記の実施の形態では、発光管の製造において、２重螺旋形状に形成されたガラス管の不要部を切断した後に、湾曲形成予定部（本発明における封着予定部の折り返し部寄り付近である）を加熱し、湾曲形成予定部を湾曲させて、ガラス管の端部（本発明における封着予定部である）をその隣合うガラス管に対して離間させ、更にその後に蛍光体をガラス管の内壁に塗布しているが、例えば、不要部を切断する前に、湾曲形成予定部１１１ａを加熱して湾曲させ、その後に不要部を切断し、更にその後に蛍光体を塗布しても良い。
【００５８】
或いは、ガラス管を２重螺旋形状に形成した後に、湾曲形成予定部１１１ａを加熱して湾曲させ、その後に蛍光体を塗布して不要部を切断しても良い。つまり、湾曲部を形成した後に、ガラス管の封着予定部に電極を封着しても良い。
なお、蛍光体の塗布は、ガラス管が最終的な発光管の形状に形成された後に行われるのが好ましい。これは、蛍光体の塗布後にガラス管を変形させると、蛍光体にヒビが入ったり、蛍光体が剥がれたりするからである。この傾向は、２重螺旋形状の環外径が小さい場合に特に顕著になり、本実施の形態のような発光管のサイズでは、蛍光体の塗布後はガラス管を変形させない方が好ましい。
【００５９】
３．発光管の材質
上記の実施の形態では、ガラス管にストロンチウム・バリウムシリケイトガラスを使用したが、他の材質のものを使用しても良い。このようなものとしては、例えば、ソーダライムガラス（軟化点；６９０℃、作用温度；１００５℃）、鉛ガラス（軟化点；６１５℃、作用温度；９５５℃）、バリウムシリケイトガラス（軟化点；６８３℃、作業温度１０３１℃）等がある。
【００６０】
４．隣合う旋回部の間隙について
上記の実施の形態では、隣合う第１の旋回部と第２の旋回部との間隙が１ｍｍとなっているが、この間隙は、０．５ｍｍ以上３ｍｍ未満の範囲にあれば良い。これは、間隙が０．５ｍｍより小さくなるように、ガラス管を２重螺旋形状に成形することは困難であり、逆に、間隙が３ｍｍ以上にすれば、ガラス管の端部と隣合う旋回部との間隙を大きくする必要性がなくなるからである。
【００６１】
５．ガラス管の管径及び発光管の環外径
上記の実施の形態では、ガラス管の管内径が７．４ｍｍであるが、この管内径は５ｍｍ以上９ｍｍ以下の範囲であれば良い。これは、管内径が５ｍｍより小さくなると、ガラス管内に電極を挿入することが困難になり、逆に管内径が９ｍｍより大きくなると、白熱電球と同程度の明るさを有し且つ同程度の大きさにすることができないためである。
【００６２】
次に、発光管は、直径が３４ｍｍ、長さが５０ｍｍの円柱と、直径が４０ｍｍ、長さ９０ｍｍの円柱との間の空間に収まる大きさが好ましい。これは、本発明に係る発光管を、例えば、白熱電球を代替する電球形蛍光ランプに用いる場合に、発光管の大きさが、直径が４０ｍｍ、長さが９０ｍｍの円柱よりも大きくなると、白熱電球よりも大きくなり、逆に、直径が３４ｍｍ、長さが５０ｍｍの円柱よりも小さくなると、白熱電球と同等の発光光束が得られないからである。
【００６３】
つまり、この発光管を用いた電球形蛍光ランプは、白熱電球と略同等の大きさで、略同等の光束を発することが可能となり、白熱電球用の既存の灯具をそのまま利用できるのである。
６．電極の装着方法
上記の実施の形態では、電極をガラス管の端部に封着方式で装着しているが、他の方式でガラス管の端部に電極を装着しても良い。このような他の方式には、例えば、電極が取り付けられたステム管を装着するステム方式がある。
【００６４】
７．ガラス管の端部について
上記の実施の形態では、ガラス管の両端部における螺旋ピッチを拡大させているが、例えば、ガラス管の一方の端部だけその螺旋ピッチを拡大させても良い。この場合、他方の端部が旋回軸と平行に形成されていると、発光管の旋回軸方向の寸法を小さくできないが、第２の従来技術で記載したように、ガラス管の端部を旋回軸と平行にするのではなく内側に（旋回軸に近づくように）湾曲させることで、発光管の旋回軸方向の寸法を小さくできる。
【００６５】
しかも、一方の端部は、旋回軸廻りに旋回し、他方の端部は、旋回軸方向に向かって内側に湾曲しているので、各端部の周辺には、電極をガラス管の端部に装着するためのより広い作業空間を確保できる。
８．湾曲部について
上記の実施の形態では、ガラス管の端部からガラス管に沿って１／４周分旋回した位置に、旋回軸の折り返し部と反対側へと湾曲する湾曲部を１つ有しているが、２以上の湾曲部を有していても良い。つまり、ガラス管の端部が、旋回軸方向に隣合うガラス管との間隔が段階的に徐々に広がるように、当該端部近傍部分の螺旋ピッチが拡大されていても良い。
【００６６】
当然、このように複数の湾曲部を有しても、上記の実施の形態と同様の効果を得ることができる。この場合における湾曲部の位置も、ガラス管内に挿入されている電極部分の先端位置と、ガラス管の端面から前記旋回軸廻りに１／２周旋回した位置との間に形成されていれば良い。
９．その他
本実施の形態で説明した電球形蛍光ランプは、白熱電球１００Ｗ相当品について説明したが、当然白熱電球４０Ｗ相当品、６０Ｗ相当品にも適用できる。この場合は、発光管の全長、つまりはガラス管の旋回数が変更される。
【００６７】
１０．低圧水銀ランプ
本発明に係る低圧水銀ランプは、上記の実施の形態では電球形蛍光ランプについて説明したが、他のランプ、例えば、図６に示すような蛍光ランプにも適用できる。
この蛍光ランプ１００は、ガラス管１２０の端部まで螺旋状に旋回する２重螺旋形状の発光管１１０と、この発光管１１０（ガラス管１２０の両端部）を保持する有底円筒状の保持部材１３０と、この保持部材１３０の周壁に被嵌するケース１４０と、発光管１１０を覆うグローブ１５０と、灯具のソケットに嵌合して電力の供給を受ける片口金１６０（例えば、ＧＸ１０ｑ型）とを備える。
【００６８】
上記電球形蛍光ランプ１とは、保持部材１３０とケース１４０との内部に電子安定器を収納していない点、口金１６０の形状が一般電球にも使用されているねじ込み口金でない点で異なる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る発光管によれば、ガラス管の略中央を折り返すと共に前記折り返し部位の両側部分が旋回軸の廻りを旋回する２重螺旋形状に形成され、前記ガラス管の両端部に電極が封着されてなる発光管であって、前記ガラス管の少なくとも一方の端部と、当該端部に前記旋回軸方向に隣合うガラス管との間隙が広がるように、前記一方の端部近傍部分の螺旋ピッチが漸次拡大されている。このため、端部を旋回軸と平行に形成した従来の発光管よりも全長を短くでき、しかもガラス管の端部に電極を容易に装着できる。
【００７０】
また、本発明に係る発光管の製造方法によれば、ガラス管の略中央を折り返して折り返し部を形成すると共に前記折り返し部の両側部分が旋回軸の廻りを旋回する２重螺旋形状に形成され、当該ガラス管の両端部に電極が封着されてなる発光管の製造方法であって、加熱により軟化したガラス管を、成形冶具の外周面に形成されている螺旋形状の溝に沿って巻き付ける工程と、螺旋形状に巻き付けられた前記ガラス管を前記成形冶具から取り外す工程と、前記ガラス管における電極が封着される封着予定部と、当該封着予定部と前記旋回軸方向に隣合うガラス管との隙間が拡がるよう前記ガラス管における封着予定部近傍部分の螺旋ピッチを漸時拡大させる工程と、前記ガラス管の封着予定部に電極を装着する工程とを含む。このため、端部を旋回軸と平行に形成した従来の発光管よりも全長を短くでき、しかもガラス管の端部に電極を容易に装着できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における電球形蛍光ランプの一部を切り欠いた全体構成を示す正面図である。
【図２】本発明の実施の形態における発光管の一部を切り欠いた構成を示す正面図である。
【図３】本発明の実施の形態における発光管の製造工程を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における発光管の製造工程を示す図である。
【図５】図４の（ａ）の状態のガラス管を旋回軸方向のガラス管端部側から見た図である。
【図６】本発明を蛍光ランプに適用させた例を示す図である。
【符号の説明】
１　　　電球形蛍光ランプ
２　　　発光管
４　　　ケース
５　　　口金
６　　　グローブ
７、８　電極
９　　　ガラス管
１５　　　熱伝導性媒体
９１ａ、９１ｂ　端部
９２　　　折り返し部
１００　　蛍光ランプ
１１０　　発光管
１２０　　ガラス管
Ａ　　　　旋回軸
【図１】
2004103556.tif 000003
【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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