(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の中央部から両端部までが旋回軸の廻りを旋回して、中央部から各端部に移るに従って末広がりに拡がる二重螺旋形状に形成されてなり且つ前記ガラス管内周面に蛍光体を有する発光管であって、
前記旋回軸の延びる方向であってその中央部側から前記螺旋形状部を見たときに、前記旋回軸に直交する径方向に隣接するガラス同士の間に隙間があると共に、前記旋回軸と直交する方向から前記螺旋状部を見たときに、前記旋回軸の延びる方向に隣接するガラス管同士において、端部側のガラス管が中央部側のガラス管に重なっており、
前記旋回軸と直交する方向からみたときのガラス管の重なりは、前記ガラス管の外径の０．５倍より小であり、点灯時の最冷点箇所が前記中央部に形成されることを特徴とする発光管。
【請求項２】
請求項１に記載の発光管を備えることを特徴とする低圧水銀ランプ。
【請求項３】
請求項２に記載の低圧水銀ランプを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
略円錐状の本体部の外周に、軟化状態のガラス管の中間部から少なくとも一方の端部手前までを巻き付けて、前記本体部の軸心である旋回軸廻りを前記ガラス管の中間部から端部側に移るに従って末広がり状に旋回する螺旋形状をし、且つ前記旋回軸と直交する方向から前記螺旋状部を見たときに、前記旋回軸の延びる方向に隣接するガラス管同士において、端部側のガラス管が中間部側のガラス管に重なっている発光管本体を形成するための冶具であって、
前記本体部は、巻き付けられるガラス管を受け入れる窪み部を外周面に沿って螺旋状に備え、
前記窪み部の断面における受入面は、巻き付けられている前記ガラス管の外周面であって前記本体部の軸心に最も近接する位置を接触縁とすると共に、前記位置よりも前記本体部の頂部側に延びる部分が前記軸心と平行又は前記軸心側に傾斜し、
前記窪み部の前記軸心が延びる方向のピッチが前記ガラス管の外径より小さいことを特徴とする冶具。
【請求項５】
前記受入面は、前記ガラス管の外周に接触する円弧面を含み、この円弧面における本体部の頂部側の縁が前記位置となっていることを特徴とする請求項４に記載の冶具。
【請求項６】
前記軸心が延びる方向であって頂部側から前記本体部を見たときに、前記窪み部における前記軸心と直交する径方向のピッチが前記ガラス管の外径より大きいことを特徴とする請求項４又は５に記載の冶具。
【請求項７】
１本のガラス管の中間部から前記ガラス管の両端部又は前記両端部の手前までが旋回軸の廻りを旋回して、前記ガラス管の中間部から端部側に移るに従って末広がりに拡がる二重螺旋形状をし、且つ、前記旋回軸と直交する方向から前記螺旋状部を見たときに、前記旋回軸の延びる方向に隣接するガラス管同士において、端部側のガラス管が中間部側のガラス管に重なっている発光管の製造方法において、
発光管を構成する発光管本体は、
請求項４〜６の何れか１項に記載の冶具の窪み部に、軟化したガラス管を巻き付ける工程と、
巻き付けられたガラス管と前記冶具とを冶具の軸心が延びる方向に離間させる工程と
を経て製造されることを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス管の中間部から端部又は端部の手前までが旋回軸の廻りを旋回して、中間部から端部側に移るに従って末広がりに拡がる螺旋形状に形成されてなる発光管、低圧水銀ランプ、照明装置、冶具及び発光管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般照明に用いられる蛍光ランプに、従来から、丸形状の発光管を用いたものがある（以下、この蛍光ランプを、「丸形蛍光ランプ」という。）。この丸形蛍光ランプには、その定格ランプ電力が、例えば、主に１８［Ｗ］〜４０［Ｗ］の品種があり、その用途も種々様々である。
ところで、近年、丸形蛍光ランプの小型化の要請が強くなっている。これは、丸形蛍光ランプを小型化することにより、これを取り付ける照明装置の小型化を図れるからである。
【０００３】
従来の丸形状の発光管よりも小型の発光管としては、例えば、ガラス管の中央部から両端部までが旋回軸の廻りを旋回して、中央部から両端部にかけて末広がりに拡がる２重螺旋形状に形成した発光管本体を利用したものがある（特許文献１及び２）。
この２重螺旋形状の発光管本体は、円錐状の冶具の外周に沿って形成されている２重螺旋状の溝に、軟化状態のガラス管を巻き付けることにより形成される。冶具外周の溝は、冶具の軸心と直交する方向を軸心側へと半円形状に凹入しており、ガラス管の外周半分と接触するようになっている。なお、本冶具を利用して形成される２重螺旋形状の発光管本体は、そのガラス管が冶具の軸心の廻りを旋回しており、この軸心が、発光管本体及び発光管の旋回軸となる。
【特許文献１】西独国特許第８７１９２７号明細書
【特許文献２】西独国特許第８６０６７５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記冶具の軸心が延びる方向（この方向を、「高さ方向」とする。）の溝のピッチは、巻き付けられるガラス管の外径よりも大きく、この冶具に巻き付けられて形成された発光管本体は、旋回軸と直交する方向から見たときに、旋回軸の延びる方向（この方向も、「高さ方向」とする。）に隣接するガラス管間に隙間が生じてしまうという問題がある。
つまり、従来の丸形蛍光ランプは、一般に天井などに装着された照明装置に取り付けられるため、薄い方が好まれる。これに対し、上記冶具を用いて形成された発光管は、丸形蛍光ランプの発光管に対して、その外径を小さくできるものの、高さ（厚さに相当する）が高くなってしまい、従来の丸形蛍光ランプの代替品となり難いのである。
【０００５】
また、冶具の溝の横断面形状は、ガラス管の横断面において、ガラス管の中心を通る高さ方向の線分よりも冶具側に位置するガラス管の外周に接触する形状となっている。このため、巻き付けたガラス管を冶具から取り外すときには、ガラス管の巻き付け時の回転方向と逆方向に冶具又はガラス管を回転させる必要があり、発光管本体の製造に手間がかかると共に、冶具又はガラス管を回転させる駆動装置等を含む製造装置が複雑になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、従来の丸形蛍光ランプの外径よりも小さくでき、その旋回軸が延びる方向の寸法を丸形蛍光ランプに近づけることができる発光管、従来の丸形蛍光ランプよりも小型化できる低圧水銀ランプ、全体として小型化できる照明装置、前記発光管用の発光管本体を形成するための冶具及び簡単な製造装置で効率良く前記発光管を製造できる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る発光管は、ガラス管の中央部から両端部までが旋回軸の廻りを旋回して、中央部から各端部に移るに従って末広がりに拡がる二重螺旋形状に形成されてなり且つ前記ガラス管内周面に蛍光体を有する発光管であって、前記旋回軸の延びる方向であってその中央部側から前記螺旋形状部を見たときに、前記旋回軸に直交する径方向に隣接するガラス同士の間に隙間があると共に、前記旋回軸と直交する方向から前記螺旋状部を見たときに、前記旋回軸の延びる方向に隣接するガラス管同士において、端部側のガラス管が中央部側のガラス管に重なっており、前記旋回軸と直交する方向からみたときのガラス管の重なりは、前記ガラス管の外径の０．５倍より小であり、点灯時の最冷点箇所が前記中央部に形成されることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係る冶具は、略円錐状の本体部の外周に、軟化状態のガラス管の中間部から少なくとも一方の端部手前までを巻き付けて、前記本体部の軸心である旋回軸廻りを前記ガラス管の中間部から端部側に移るに従って末広がり状に旋回する螺旋形状をし、且つ前記旋回軸と直交する方向から前記螺旋状部を見たときに、前記旋回軸の延びる方向に隣接するガラス管同士において、端部側のガラス管が中間部側のガラス管に重なっている発光管本体を形成するための冶具であって、前記本体部は、巻き付けられるガラス管を受け入れる窪み部を外周面に沿って螺旋状に備え、前記窪み部の断面における受入面は、巻き付けられている前記ガラス管の外周面であって前記本体部の軸心に最も近接する位置を接触縁とすると共に、前記位置よりも前記本体部の頂部側に延びる部分が前記軸心と平行又は前記軸心側に傾斜し、前記窪み部の前記軸心が延びる方向のピッチが前記ガラス管の外径より小さいことを特徴としている。 
【０００９】
さらに、本発明に係る発光管の製造方法は、１本のガラス管の中間部から前記ガラス管の両端部又は前記両端部の手前までが旋回軸の廻りを旋回して、前記ガラス管の中間部から端部側に移るに従って末広がりに拡がる二重螺旋形状をし、且つ、前記旋回軸と直交する方向から前記螺旋状部を見たときに、前記旋回軸の延びる方向に隣接するガラス管同士において、端部側のガラス管が中間部側のガラス管に重なっている発光管の製造方法において、発光管を構成する発光管本体は、請求項４〜６の何れか１項に記載の冶具の窪み部に、軟化したガラス管を巻き付ける工程と、巻き付けられたガラス管と前記冶具とを冶具の軸心が延びる方向に離間させる工程とを経て製造されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る発光管は、旋回軸の延びる方向に隣接するガラス管同士において、端部側のガラス管が中央部側のガラス管に重なっているので、発光管における旋回軸が延びる方向の寸法を小さくできる。このため、例えば、ガラス管の重なりを多くすれば、従来の丸形蛍光ランプの発光管の高さに近づけることができる。
本発明に係る冶具は、窪み部の軸心が延びる方向のピッチがガラス管の外径より小さいので、当該冶具に巻き付けられて形成された発光管本体は、当該発光管本体を旋回軸と直交する方向から見たときに、旋回軸の延びる方向に隣接するガラス管同士が、旋回軸の延びる方向に重なる構造となり、発光管における旋回軸が延びる方向の寸法を小さくできる。
【００１１】
さらに、窪み部の断面における受入面は、巻き付けられているガラス管の外周面であって本体部の軸心に最も近接する位置を接触縁とすると共に、当該位置よりも前記本体部の頂部側に延びる部分が軸心と平行又は軸心側に傾斜しているので、当該冶具に巻きつけたガラス管は、冶具と巻き付けられたガラス管とを冶具の軸心が延びる方向に離間させるだけで、巻き付けられたガラス管を冶具から容易に外すことができる。
【００１２】
本発明に係る製造方法は、上記冶具を用いて形成するので、発光管における旋回軸が延びる方向の寸法を小さくできる。さらに、ガラス管の冶具からの取り外しは、巻き付けられたガラス管と冶具とを冶具の軸心の延びる方向に離間させて行うので、ガラス管の取り外しを容易且つ短時間に行えると共に、ガラス管の巻き付け時の回転方向と逆に回転させる必要がなく、製造装置の構造を簡単にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を低圧水銀ランプの一種である蛍光ランプに適用した実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
１．蛍光ランプの構成について
図１は、実施の形態に係る蛍光ランプの斜視図であり、図２は、蛍光ランプを、発光管の旋回軸と直交する方向から見た側面図であり、ホルダの内部の様子が分かるようにその一部を切り欠いている。また、図３は、蛍光ランプを、発光管の旋回軸が延びる方向であって照射面側から見た平面図であり、内部の様子が分かるように一部を切り欠いている。
【００１４】
この蛍光ランプ１は、丸形蛍光ランプ２８Ｗ品種の代替用であり、定格ランプ電力が２７［Ｗ］である。なお、丸形蛍光ランプ２８Ｗ品種の大きさは、円形状の発光管の外径が２２５［ｍｍ］で、発光管を構成するガラス管の外径が２９［ｍｍ］である。
この蛍光ランプ１は、内部に一本の放電路を有する発光管１０と、この発光管１０を保持するホルダ５０とからなる。なお、ホルダ５０には、後述するが、給電用の口金５７が取着されている。
【００１５】
（１）発光管について
発光管１０は、図１〜図３に示すように、１本のガラス管２２を湾曲させてなる発光管本体２０と、発光管本体２０の両端部２４，２６に気密封着された電極３０（図３参照）とを備え、発光管本体２０の内部には、水銀（例えば５［ｍｇ］）のほか、緩衝ガスとしてアルゴンガス（例えば４００［Ｐａ］）が封入されている。
【００１６】
なお、図３において、発光管本体２０の端部２６における電極の記載を図面の便宜上省略しているが、端部２４に封着されている電極３０と同じ構造の電極が封着されている。
また、発光管本体２０の内部に封入される水銀の形態は単体形態でも良く、また、例えば、亜鉛水銀、錫水銀、さらには、ビスマス・インジウム水銀等のアマルガム形態でも良い。
【００１７】
発光管本体２０は、図２及び図３に示すように、ガラス管２２の略中央に相当する中央部２８から両端部２４，２６までが、所定の旋回軸Ａと直交する方向に対して角度α傾斜した状態で、旋回軸Aの廻りを旋回して、中央部２８から端部２４，２６に移るに従って末広がりに広がる２重螺旋形状に形成されている。つまり、発光管本体２０の外観形状が、円錐形状をしている。
【００１８】
なお、発光管本体２０の旋回軸Ａが延びる方向を高さ方向としているが、発光管１０についても、発光管本体２０の旋回軸Ａが延びる方向を高さ方向とする。また、図２において、発光管本体２０の高さ方向であって、中央部２８が位置する側を上側、端部２４，２６が位置する側を下側とする。
ガラス管２２には、例えば、ストロンチウム・バリウムシリケイトガラス（軟質ガラス）が用いられ、その横断面形状は、例えば、略円形状をしている。なお、ガラス管の横断面形状は、円形状に限定するものではなく、例えば、略楕円形状であっても良い。但し、発光管本体２０は、軟化させたガラス管を湾曲させて形成しているため、硬化したガラス管の横断面形状は、若干変形したものとなる。
【００１９】
この発光管本体２０を、図２に示すように、側面視すると、上下に隣接するガラス管２２において、下側のガラス管（符号２２ｂで示す）の一部が、上側のガラス管（符号２２ａで示す）に重なっている。この重なった部分２２ｃ（以下、「重なり部」という。）の上下方向の寸法をＬｓで示している。
また、発光管本体２０を、図３に示すように、平面視すると、旋回軸Ａに直交する方向（以下、「径方向」という。）に隣接するガラス管２２（例えば、ガラス管２２ａ、２２ｂ）間に隙間２２ｄが生じている。この発光管本体２０の径方向における隙間２２ｄの間隔をＧｂで示している。
【００２０】
なお、本実施の形態では、発光管本体２０の端部２４，２６寄り部分は、端部２４，２６をホルダ５０に取り付けるために、中央部２８から端部２４，２６寄り部分までにわたる部分よりも隙間が大きくなっているが、ここでいう「隙間２２ｄ」は、端部２４，２６寄り部分よりも中央部２８側での隙間を指す。
発光管本体２０の内周面には、図３に示すように、希土類の蛍光体４０が塗布されている。この蛍光体４０には、赤、緑、青発光の３種類で、例えばＹ2Ｏ3：Ｅｕ、ＬａＰＯ4：Ｃｅ、Ｔｂ及びＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ、Ｍｎ蛍光体を混合したものが用いられる。
【００２１】
電極３０は、図３に示すように、所謂、ビーズガラスマウント方式のものであり、タングステン製のコイル電極３１と、このコイル電極３１を架持する一対のリード線３２，３３と、一対のリード線３２，３３を固定支持するビーズガラス３４とからなる。
電極３０において発光管本体２０の端部２４（、２６）に封着されるのは、リード線３２，３３の部分であり、具体的には、コイル電極３１と反対側に延出している部分である。
【００２２】
なお、発光管本体２０の一方の端部（ここでは、端部２４）には、電極３０を封着した後に、発光管本体２０内を排気したり、緩衝ガスを封入したりするための排気管４１が電極３０と共に封着されている。
ここで、発光管本体２０の内面に蛍光体４０が塗布された後、緩衝ガス等が封入されて完成したものが発光管１０であり、以下、「発光管１０」を使って説明する際には、発光管本体２０の端部２４，２６、中央部２８等に相当する部分を、そのまま使って、発光管１０の端部２４，２６、中央部２８等とする。また、発光管本体２０の径方向は、発光管１０の説明の際にも、そのまま径方向として行う。
【００２３】
（２）ホルダについて
図４は、ホルダを分解した状態の斜視図であり、内部の様子が分かるように一部を切り欠いている。
ホルダ５０は、図１〜図４、特に図４に示すように、発光管１０の端部２４，２６を保持するための保持部材５１と、発光管１０に給電するための口金５７が取着された口金取着部材５８とからなる。なお、口金５７は、４本の電源接続ピン５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄを備えるタイプである。
【００２４】
保持部材５１は、発光管１０の端部２４，２６を結ぶ方向に長い方形状をした基台５２と、この基台５２の長手方向の両端部に形成された隆起部５３，５４とを備え、隆起部５３，５４に発光管１０の端部２４，２６を挿入する挿入孔５５，５６が形成されている。
挿入孔５５，５６は、発光管１０の端部２４，２６の形状に合せて、隆起部５３，５４の基台５２の短手方向の端面から短手方向に向かい（この孔を、「第１の孔」という。）、その後、基台５２の裏面側（下方）へ屈曲している（この孔を、「第２の孔」という。）。つまり、挿入孔５５，５６は、第１及び第２の孔を「Ｌ」字状に備えている。
【００２５】
これにより、発光管１０の端部２４，２６は、短手方向に形成された第１の孔の周面５６ａ（挿入孔５５の周面の図示は省略）に当接して支持され、また、端部２４，２６から導出するリード線３２，３３は、下方へと屈曲した第２の孔を通って基台５２の裏面側へと導かれることになる。
保持部材５１の内部には、図２に示すように、発光管１０の端部２４，２６から導出する一対のリード線３２，３３が口金５７側へと通れるように空間部５９が設けられており、この空間部５９を下方から塞ぐように口金取着部材５８が保持部材５１に内嵌されている。
【００２６】
（３）照明装置
図５は、本発明に係るランプを用いた照明装置を示す略図であり、内部の様子が分かるように一部を切り欠いている。
照明装置１００は、上記蛍光ランプ１を用いたものである。
照明装置１００は、同図に示すように、例えば、吊下方式の装置であって、装置本体１０５と、この装置本体１０５に給電するためのケーブル１４０と、例えば、天井２００に設けられたローゼットに取着され且つケーブル１４０を介して装置本体１０５を吊設するためのローゼット用のソケット１５０とを備える。
【００２７】
装置本体１０５は、略中央に平坦な底１２０を有する笠部１１０と、笠部１１０の内側の底１２０に着脱可能に取着された蛍光ランプ１と、笠部１１０外側の底１２０に配され且つ蛍光ランプ１を点灯させるための電子安定器を収納する点灯回路部１３０とからなる。
蛍光ランプ１は、発光管１０の中央部２８が下側となる状態で、口金５７（例えば、図２参照）がソケットに接続されることにより、底１２０に着脱自在に取り付けられると共に電気的に接続される。また、電子安定器は、シリーズインバータ方式による高周波専用である。
【００２８】
笠部１１０は、その内周面が、例えば、反射面となっており、蛍光ランプ１から発せられた光を所望の方向、例えば、下方を照射すべく反射させている。この反射面は、例えば、白色の塗料或いはアルミナ粒子を塗布することで形成されている。
蛍光ランプ１が上記の電子安定器により点灯されると、発光管１０の中央部２８に最冷点箇所が形成される。この最冷点箇所における温度、所謂、最冷点温度は、ランプ定常点灯時における発光管１０内の水銀蒸気圧が最大のランプ効率を与える値となるように設計されている。なお、最冷点温度で水銀蒸気圧を規定している理由は、ランプ定常点灯時の水銀蒸気圧は、最冷点温度により一義的に規定されるからである。
【００２９】
２．蛍光ランプの具体的構成について
発光管本体２０に用いられるガラス管２２は、外径Φｏが９．０［ｍｍ］、内径Φｉが７．４［ｍｍ］である。
発光管本体２０は、ガラス管２２の中央部２８から各端部２４，２６までの両部分が、旋回軸Ａの廻りを旋回する旋回数が、両者あわせて３．５回であり、図２に示す発光管１０の高さＨは３８［ｍｍ］である。このとき、ガラス管２２は、旋回軸Ａに直交する方向に対して角度４［°］程度傾斜しながら旋回している。
【００３０】
このとき、上下に隣接するガラス管２２の重なり部２２ｃの寸法ＬＳは、１．５［ｍｍ］であり、この寸法Ｌｓはガラス管（外径Φｏ９［ｍｍ］）の約１６［％］に相当する。このように重なり部２２ｃの寸法Ｌｓを１．５［ｍｍ］とすることにより、発光管本体２０の高さを抑えて、従来の丸形蛍光ランプの発光管の高さ（２９［ｍｍ］）に近づけている。
【００３１】
また、発光管１０は、図３に示すように、端部２４，２６同士を結ぶ方向の長さＬ１が１００「ｍｍ」、端部２４，２６同士を結ぶ線分と直交する方向の長さＬ２が９０［ｍｍ］である。このとき、発光管１０の径方向に隣接するガラス管２２同士の隙間２２ｄの間隔Ｇｂは、１．０［ｍｍ］である。
発光管１０を平面視したときの大きさは、従来の丸形蛍光ランプの外径が２２５［ｍｍ］であるので、約半分程度まで小型化が図られている。
【００３２】
上記構成の発光管１０は、その電極間距離が６００［ｍｍ］である。この発光管１０のランプ入力は２７［Ｗ］であり、このときの発光管１０の管壁負荷は０．１９Ｗ／ｃｍ2である。また、ランプ入力が２７［W］で点灯させたときの蛍光ランプ１から発せられる発光光束は２２００［ｌｍ］であり、ランプ効率が８１．５［W／ｌｍ］、定格寿命時間が１１，０００時間であった。この発光光束は、丸形蛍光ランプの２８Ｗ品種（２２１０［ｌｍ］）と略同等の性能を有している。なお、点灯時における発光管の管電流が約１３５［ｍＡ］で、管電圧が２００［Ｖ］であった。
【００３３】
上記のように本発明に係る蛍光ランプ１は、従来の丸形蛍光ランプに対して、同等のランプ性能を有し、サイズ的にも充分小型化されている。
３．蛍光ランプの製造方法
（１）発光管本体を形成するための冶具について
上記構成の発光管本体２０は、軟化したガラス管を円錐状の冶具（本発明の冶具である）に巻き付けることにより形成される。
【００３４】
図６は、冶具をその軸心と直交する方向から見た側面図であり、図７は、冶具をその軸心が延びる方向であって頂部側から見た平面図である。なお、冶具６０の軸心が延びる方向も、以下、「高さ方向」とする。また、図７において、冶具の６０の軸心と直交する方向を、「径方向」という。
冶具６０は、図６及び図７に示すように、円錐状の本体部６１と、図外の駆動装置に取着される円柱状の取付部６９とからなり、本体部６１の外周面にガラス管が巻き付けられる。なお、本体部６１の軸心と取付部６９の軸心とは一致しており、図６では、これらをまとめて冶具６０の軸心として符号「Ｂ」で示している。
【００３５】
本体部６１の頂部には、ガラス管を係止する一対の係止部６２，６３が設けられ、また、本体部６１の外周面には、本体部６１に巻き付けられるガラス管を受け入れる窪み部６４，６５が頂部から底部にわたって連続する螺旋状に形成されている。
一対の係止部６２，６３は、その間にガラス管が入る間隔を有した状態で、本体部６１の頂部から高さ方向に突出している。具体的には、係止部６２，６３は、冶具６０の軸心Ｂと平行に取着されたピン等の柱体により構成されている。
【００３６】
なお、柱体は、その横断面形状が円形をしたものを利用しているが、少なくともガラス管と接触する部分が円弧形状であれば良く、また柱体は、その先端側（上側）が細くなるような形状でも良い。つまり、冶具６０に巻き付けたガラス管を冶具６０から取り外す際に、ガラス管と冶具６０とが高さ方向に離間するように、例えば冶具６０を下降させたときに、係止部６２，６３にガラス管が引っかからない形状であれば良い。
【００３７】
図８は、窪み部の横断面における拡大図である。
窪み部６４，６５は、本体部６１の外周に沿って延びており、窪み部６４，６５の横断面は外周に沿って延びる方向と直交する方向での切断面であり、本体部６１を、その軸心Ｂを含む面で切断した時の窪み部６４，６５と同じである。
窪み部６４，６５の横断面における受入面は、図６及び図８に示すように、本体部６１を側面視したときの外周縁に沿う段状となっており、１個の窪み部６４，６５の隅となる部分がガラス管８０（図８において仮想線で表示）の外周と同じ曲率の円弧面６６となっている。
【００３８】
従って、ガラス管８０の横断面を、その中心を通る高さ方向の線分及びその中心を通る旋回軸と直交する方向の線分とで４分割したときに、軸心Ｂ側であって底部側に位置するガラス管８０の外周の１／４が前記円弧面６６と接触することになる。
ガラス管８０と１個の窪み部６４，６５とが接触している範囲は、上述の円弧面６６と略等しく、図８に示すように、その一方の接触縁は、本体部６１に巻き付けられるガラス管８０の外周面であって冶具６０の軸心Ｂに最も近接する位置Ｃであり、また他方の接触縁は、本体部６１に巻き付けられるガラス管８０の外周面であって冶具６０の軸心Ｂに直交する方向に対して角度α傾斜する線分に接する位置Ｅである。
【００３９】
また、窪み部６４，６５の横断面における受入面は、位置Ｃよりも頂部側（上側）の部分６４ａ，６５ａが冶具６０の軸心Ｂに対して平行となっている。
次に、冶具６０の具体的構成について説明する。ここで説明する冶具６０は、上記２．蛍光ランプの具体的構成についての欄で説明した発光管本体２０用である。
図６に示すように、外周縁に沿う段状の窪み部６４，６５の段差Ｄは、巻き付けられるガラス管８０の外径Φｏに対して約０．８３倍となっている。また、段状の窪み部６４，６５の張り出しＷは、巻き付けられるガラス管８０の外径Φｏに対して約１．１倍となっている。なお、窪み部６４，６５の角を結んだ線分Ｂ１と軸心Ｂとの角度βは、約５３［°］となっている。
【００４０】
換言すれば、窪み部６４，６５の高さ方向へのピッチは、ガラス管８０の外径Φｏから重なり部２２ｃの寸法Ｌｓを引いた値となり、また、窪み部６４，６５の径方向へのピッチは、ガラス管８０の外径Φｏに、発光管１０の径方向に隣接するガラス管２２の隙間２２ｄの寸法Ｇｂを加えた値となる。
（２）発光管の製造方法
図９は、発光管本体の製造工程を説明するための図である。
【００４１】
先ず、冶具６０の取付部６９を図外の駆動装置に装着する。なお、この駆動装置は、冶具６０を、その軸心Ｂの廻りをＦ方向に回転させながら、方向Ｇに移動させる機能を有している。
次に、横断面が円形状をした直管状のガラス管を用意し、このガラス管の中間部（少なくとも螺旋形状に形成する部分を含む）を加熱炉等で加熱して軟化させる。この軟化したガラス管８０の略中央部を、冶具６０の係止部６２，６３間に挿入させて、図９の（ａ）に示すように、ガラス管８０の両端を把持した状態で、冶具６０を軸心Ｂの廻りをＦ方向に回転させると共にＧ方向に移動させる。
【００４２】
これにより、ガラス管８０の略中央部が係止部６２，６３に係止され、ガラス管８０の中央部から端部にかけた部分が、本体部６１の外周の窪み部６４，６５に沿って巻き付けられる。このとき、窪み部６４，６５は、その受入面にガラス管８０を受け入れ、受け入れた状態では、窪み部６４，６５は、その受入面において位置Ｃでガラス管８０の外周に接触している。これにより、巻き付け時にガラス管８０が窪み部６４，６５から外れるのを防止することができる。
【００４３】
なお、冶具６０が１回転する間にＧ方向に移動する移動量は、本体部６１上に形成されている窪み部６４，６５の高さ方向の１ピッチである。この際に、巻き付けられたガラス管８０の横断面が円形状となるように、圧力制御された窒素、アルゴン等のガスがガラス管８０内に吹き込まれている。
そしてガラス管８０の冶具６０への巻き付けが終了し、ガラス管８０の温度が下がってガラス管８０が硬化すると、巻き付けられたガラス管８０と冶具６０とを高さ方向に離間させる。
【００４４】
具体的には、図９の（ｂ）に示すように、ガラス管８０をそのまま保持して、冶具６０をＩ方向に移動させても良いし、逆に、冶具６０をそのままにしてガラス管８０をＧ方向に移動させても良い。さらには、ガラス管８０と冶具６０の両方を移動させても良い。なお、他のガラス管８０を続けて形成する場合には、冶具６０を巻き付け初期の位置に戻す必要があり、そのことを考慮すると冶具６０を下降させる方が生産効率は良い。
【００４５】
このとき、窪み部６４，６５は、その横断面形状において、巻き付けられているガラス管８０の外周面であって本体部６１の軸心Ｂに最も近接する位置Ｃよりも頂部側の部分６４ａ，６５ａが軸心Ｂと平行になっているため、ガラス管８０が本体部６１の外周に巻き付けられているにも拘わらず、冶具６０を下降させるだけで、冶具６０から２重螺旋形状に形成されたガラス管８０を容易に取り外すことができる。
【００４６】
冶具６０から取り外したガラス管８０は、その端部側の不要部分が切断され、これにより発光管本体２０の製造が完了する。発光管本体２０は、公知の技術により、その内部に蛍光体が塗布された後、その端部に電極が封着され、また、内部に、水銀及びアルゴンガスが封入される。これにより発光管１０の製造が完了する。
次に、上記のようにして製造された発光管１０のホルダ５０への組み込みについて説明する。
【００４７】
先ず、発光管１０と、ホルダ５０とを用意し、発光管１０の端部２４，２６をホルダ５０の保持部材５１に形成されている挿入孔５５，５６へ挿入した後、挿入孔５５，５６の周面と発光管１０の端部２４，２６とを接着剤、例えば、シリコン樹脂で固着する。なお、このときのホルダ５０は、保持部材５１と口金取着部材５８とを組み立てる前のものである。
【００４８】
そして、発光管１０の端部２４，２６から導出されているリード線３２，３３を、口金取着部材５８に取着されている口金５７の電源接続ピン５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ内に挿入すると共に、口金取着部材５８を保持部材５１の裏面に取り付け、電源接続ピン５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄを加締める。これにより蛍光ランプ１が完成する。
４．その他
（１）発光管の重なり部について
上記の実施の形態の発光管１０は、高さ方向に隣接するガラス管２２の重なり部２２ｃの寸法Ｌｃをガラス管２２の外径Φｏに対して１６［％］としているが、この寸法は、ガラス管に対して、０［％］以上、５０［％］以下の範囲が好ましい。この理由を以下で説明する。
【００４９】
重なり部の寸法が、０［％］より小になると、高さ方向に隣接するガラス管間に隙間が生じてしまう。このため、発光管の高さが高くなってしまい、丸形蛍光ランプの代替が難しくなるからである。
一方、重なり部の寸法が、５０［％］より大になると、発光管の高さ方向の寸法は小になって、サイズ的には好ましいが、配光特性が悪くなるという問題が生じる。
【００５０】
図１０は、実施の形態のランプ及び丸形蛍光ランプの鉛直断面における配光特性を示す図である。なお、実施の形態で説明した蛍光ランプ１を発明品として図中に示している。
発明品は、９０［°］〜５０［°］の範囲での光度が、丸形蛍光ランプに対して弱くなっているが、逆に、０［°］〜５０［°］の範囲の光度が、丸形蛍光ランプに対して強くなっている。
【００５１】
まず、９０［°］〜５０［°］の範囲での光度が弱くなっているのは、丸形蛍光ランプに対して、発光管の外径とガラス管の外径とが小さくなったためと考えられる。
一方、発明品は、０［°］〜５０［°］範囲での光度が強くなっているのは、丸形蛍光ランプの発光管が丸形状をしているため、その中心部分から発せられる光がないのに対して、発明品は、ガラス管の中央部から端部までが徐々に径方向に広がる螺旋形状をしているため中心部分からも光が発せられる。これにより、直下照度が向上したと考えられる。また、発光管の外観形状が側面視において円錐状となっているため、発光管から発せられた光が遮られることはなく、斜め方向の光度が強くなったと考えられる。
【００５２】
このように、発光管の形状を中央部から端部にかけて、端部側が末広がり状に拡がる２２重螺旋形状とすることで、直下照度及び直下周辺の照度を向上させることができる。
しかしながら、重なり部の寸法が、５０［％］より大にすると、発光管から発せられた光が、高さ方向に隣接する他のガラス管によって遮断・吸収されるため、直下周面の照度が低下すると共に、直下とその周辺との照度ムラが著しくなるという問題が生じるのである。
【００５３】
（２）ガラス管の内径について
実施の形態におけるガラス管２２は、内径Φｉが７．４［ｍｍ］のものを用いたが、ガラス管の内径Φｉは、６．５［ｍｍ］以上、９．５［ｍｍ］以下の範囲であれば良い。
これは、ガラス管の内径Φｉが、上記の範囲内であれば、ランプを点灯させた際のランプ効率が高くなるからである。以下、発光管を構成するガラス管の内径Φｉを５［ｍｍ］〜１５［ｍｍ］の範囲で変えたランプを試作し点灯試験を行った結果について説明する。
【００５４】
図１１は、発光管の管壁負荷を０．１９［Ｗ／ｃｍ2］に設定した場合におけるガラス管の内径Φｉとランプ効率との関係を示す図である。ランプは管内径Φｉが６.５［ｍｍ］〜９.５［ｍｍ］の範囲において、同図に示すように、ランプ効率の緩やかな最高領域が存在し、最高約８２［ｌｍ／Ｗ］というランプ効率が得られることが分かる。なお、管壁負荷は、電極間距離に亘る発光管の内表面積でランプ入力を除した値である。
【００５５】
ここで、発光管の管壁負荷を０．１９［Ｗ／ｃｍ2］に設定した理由は、一般住宅照明等で用いられる蛍光ランプにおける管壁負荷は、コンパクトな外囲形状を得るために、一般に、０．１０［Ｗ／ｃｍ2］以上に設定するのが妥当とされ、また、少なくとも６、０００時間以上のランプ定格寿命時間を保証するには、０．２２［Ｗ／ｃｍ2］以下に設定するのが妥当とされているためである。
【００５６】
一方、ガラス管の内径Φｉを６.５［ｍｍ］〜９.５［ｍｍ］の範囲に設定した発光管を装備したランプについて、電子安定器による寿命試験を行ったところ、少なくとも約１０,０００時間の定格寿命時間が得られることも試験により確認している。
なお、発光管の管壁負荷を０．１０［Ｗ／ｃｍ2］以上、０．２２［Ｗ／ｃｍ2］以下の範囲に設定しておけば、ガラス管の内径Φｉが６.５［ｍｍ］〜９.５［ｍｍ］の範囲でランプ効率が略最高となると共に、６、０００時間以上の定格寿命時間が得られることも確認している。
【００５７】
（３）窪み部の形状について
窪み部の形状については、上記の実施の形態で説明した形状に限定するものではない。図１２は、窪み部の形状についての変形例を示す図である。
第１の変形例は、窪み部１６４の横断面における受入面を、図１２の（ａ）に示すように、その隅を略直角形状（１６６）としたものである。この場合でも、位置Ｃ１及び位置Ｅ１でガラス管８０の外周に接触しており、位置Ｃ１、Ｅ１が、ガラス管８０と窪み部１６４とが接触する範囲における縁（本発明の接触縁となる）となる。なお、位置Ｃ１，Ｅ１は、実施の形態における位置Ｃ，Ｅと同じ位置である。
【００５８】
また、本変形例では、位置Ｃ１より上方（本体部の頂部側）の部分１６４ａは、本体部の軸心側に傾斜している。なお、位置Ｃ１より上方の部分１６４ａは、実施の形態における位置Ｃより上方の部分６４ａと同じように、本体部の軸心と平行（仮想線で表示）であっても良い。なお、窪み部の高さ方向及び冶具の径方向のピッチは、第１の実施の形態と同様である。
【００５９】
第２の変形例は、窪み部２６４の横断面における受入面を、図１２の（ｂ）に示すように、その隅で実施の形態と同様に円弧面としているが、位置Ｃ２より上方の部分２６４ａが本体部の軸心側への段状になっており、また、位置Ｅ２より外側に張り出す部分２６４ｂが下方に傾斜する形状になっている。
このようにしても、実施の形態と同様に、冶具に巻き付けたガラス管を硬化した後に、そのガラス管と冶具とを高さ方向に離間させるだけで容易にガラス管を冶具から取り外すことができる。
【００６０】
（４）発光管の形状
上記実施の形態における発光管１０は、ガラス管２２の中央部２８から両端部２４，２６に亘って、旋回軸Ａを旋回する２重螺旋形状としているが、例えば、ガラス管の中間部から一方の端部までが旋回軸の廻りを旋回する１重螺旋形状としても良い。この場合は、冶具の外周に本発明の特徴部分である窪み部を１重（本）設けることで、従来の丸形蛍光ランプよりも小型化できる発光管を製造できる共に、製造装置の構造を簡単にできる。
【００６１】
また、実施の形態の発光管１０は、その中央部２８から両端部２４、２６までが旋回軸Ａの廻りを旋回していたが、中央部から両端部の手前までの部分だけが旋回軸の廻りを旋回していても良い。このような例としては、発光管の端部が、旋回軸に向かって湾曲している場合等がある。但し、この場合は、一旦、発光管の端部に相当する部分まで螺旋状に形成した後、冶具からガラス管を外して、発光管の端部に相当する部分を再度加熱して軟化させて旋回軸側に湾曲させる必要がある。
【００６２】
さらに、実施の形態における発光管は、そのガラス管の高さ方向のピッチ及び発光管の径方向のピッチは、一定であったが、各ピッチは、一定でなくても良く、例えば、ガラス管の中間部から端部までの途中でピッチが変わっても良い。
（５）窪み部の高さ方向のピッチについて
実施の形態における冶具６０の窪み部６４，６５の高さ方向のピッチは、巻き付けるガラス管８０の外径Φｏの０．８３倍であったが、窪み部のピッチは、ガラス管の外径に対して、０．５倍以上、１．０倍より以下であれば良い。
【００６３】
窪み部の高さ方向のピッチが、ガラス管の外径に対して、０．５倍より小になると、ガラス管を冶具に巻き付けた際に、窪み部からガラス管が外れてしまうからである。つまり、巻き付けられている前記ガラス管の外周面であって冶具の軸心に最も近接する位置でガラス管に接触しておれば良く、この位置でガラス管に接触するためには、窪み部の高さ方向のピッチがガラス管の外径に対して０．５倍以上必要だからである。
【００６４】
また、窪み部の高さ方向のピッチが、ガラス管の外径に対して、１．０より大になると、巻き付けられて形成された発光管本体は、高さ方向に隣接するガラス管間に隙間が生じ、発光管の高さが高くとなってしまうからである。
（６）発光管の隙間について
上記の実施の形態の発光管１０は、径方向に隣接するガラス管２２の隙間２２ｄの間隔Ｇｂを１［ｍｍ］としているが、この間隔は、１［ｍｍ］より小でも良く、又、１［ｍｍ］より大でも。すなわち、適用させる丸形蛍光ランプに合わせて適宜決定すれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、従来の丸形蛍光ランプの外径よりも小さくでき、その高さも丸形蛍光ランプ程度にできる発光管を形成するのに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る蛍光ランプの斜視図である。
【図２】蛍光ランプを、発光管の旋回軸と直交する方向から見た側面図であり、ホルダの内部の様子が分かるようにその一部を切り欠いている。
【図３】蛍光ランプを、発光管の旋回軸が延びる方向であって照射面側から見た平面図であり、内部の様子が分かるように一部を切り欠いている。
【図４】ホルダの分解した状態の斜視図であり、内部の様子が分かるように一部を切り欠いている。
【図５】本発明に係るランプを用いた照明装置を示す略図であり、内部の様子が分かるように一部を切り欠いている。
【図６】冶具をその軸心と直交する方向から見た側面図である。
【図７】冶具をその軸心が延びる方向であって頂部側から見た平面図である。
【図８】冶具の窪み部の縦断面における拡大図である。
【図９】発光管本体の製造工程を説明するための図である。
【図１０】実施の形態のランプ及び丸形蛍光ランプの鉛直断面における配光特性を示す図である。
【図１１】ガラス管の内径とランプ効率との関係を示す図である。
【図１２】窪み部の形状についての変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１    蛍光ランプ
１０    発光管
２０    発光管本体
２２    ガラス管
２２ｃ    重なり部
２２ｄ    隙間
２８  中央部
６０    冶具
６１    本体部
６２，６３    係止部
６４，６５    窪み部
６６    円弧面
１００    照明装置
１６０    冶具
１６４    窪み部
２６０    冶具
２６４    窪み部
Ａ    旋回軸
Ｂ    軸心
【図１】
0004723802.tif 000002
【図２】
0004723802.tif 000003
【図３】
0004723802.tif 000004
【図４】
0004723802.tif 000005
【図５】
0004723802.tif 000006
【図６】
0004723802.tif 000007
【図７】
0004723802.tif 000008
【図８】
0004723802.tif 000009
【図９】
0004723802.tif 000010
【図１０】
0004723802.tif 000011
【図１１】
0004723802.tif 000012
【図１２】
0004723802.tif 000013