(57)【要約】【課題】ランプ点灯初期に発生する電極後部の放電アーク（バックアーク）が発光管端部に接触してもリークを生じさせることがなく長寿命な長尺の直管型放電ランプ発光管を得る。【解決手段】直管型放電ランプ発光管の製造方法は、石英ガラス管から成る円筒状の胴体管１２の両端部に胴体管１２より小径であって石英ガラスから成る端管１３を溶接して直管型放電ランプ発光管１０を得る方法である。そして、端管１３の端部の直径を拡大して椀状の大径部１３ａを端管１３の一端に形成し、大径部１３ａを胴体管１２の端部に溶着することを特徴とする。端管１３の大径部１３ａにおける肉厚と胴体管１２の肉厚の差が胴体管１２の肉厚の１割以下であることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラス管から成る円筒状の胴体管(12)の両端部に前記胴体管(12)より小径であって石英ガラスから成る端管(13)を溶接して直管型放電ランプ発光管(10)を得る方法において、
前記端管(13)の端部の直径を拡大して椀状を成す大径部(13a)を前記端管(13)の一端に形成し、
前記大径部(13a)を前記胴体管(12)の端部に溶着する
ことを特徴とする直管型放電ランプ発光管の製造方法。
【請求項２】
端管(13)の大径部(13a)における肉厚と胴体管(12)の肉厚の差が前記胴体管(12)の肉厚の１割以下である請求項１記載の直管型放電ランプ発光管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直管型ランプ、特に数１００ｍｍないしそれ以上の長さを有する長尺の直管型放電ランプ発光管の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、長尺の直管型放電ランプには、高圧水銀ランプや紫外線領域での発光効率を高めたメタルハライドランプなどがあり、光化学反応や塗料・インク等の乾燥用に用いられている。この直管型放電ランプは、石英ガラス製発光管の両端にタングステン等から成る一対の電極が対向配置され、この電極はモリブデン等の金属箔を介して外接リード線に接続される（例えば、特許文献１及び２参照。）。そして、その両端の外接リード線からランプに電力が供給されると両電極間にアークが発生し、ランプが発光するように構成され、電極間が数１００ｍｍないしそれ以上と長いものにあっては、この種のランプをロングアーク型放電ランプとも称している。
【０００３】
このような長尺の直管型放電ランプに用いられるランプ発光管は、図７（ｄ）に示すように、アークが発生する円筒状の胴体部Ａと、その胴体部Ａの両端部に形成され軸方向の外側に向かうに従って縮径する椀状部Ｂ，Ｂと，その椀状部Ｂ，Ｂを介して胴体部Ａの両側に外側に向かってそれぞれ形成されたシール部Ｃ，Ｃとを備えるものである。このシール部Ｃ，Ｃは、胴体部Ａより小径の円筒状を成し、このようなランプ発光管１のシール部Ｃ，Ｃに、電極、金属箔及び外接リード線から成る電極マウント（図示せず）が後に固定されて、長尺の直管型放電ランプが得られるとしている。
【０００４】
このようなランプ発光管１の製造は、従来は次のように行なわれていた。即ち、先ず、所定長、所定径の長尺の石英ガラス管から成り、図７（ａ）に示すように、得られるランプ発光管１の中央における胴体部Ａ及び椀状部Ｂ，Ｂを構成する長さの胴体管２を用意する。そして、図示しない電極マウントを固定するための石英ガラス製シール管３（以下、「端管」という）を、胴体管２の両端に接合し、この端管３の胴体管２への接合は、例えば、図７（ａ）に示すように、胴体管２の端部を加熱軟化させ、図７（ｂ）に示すように、その端部を幾分狭めた椀状に変形させて、縮径部２ａ，２ａをその両端に形成する。そして、図７（ｃ）に示すように、その縮径部２ａ，２ａに端管３も加熱軟化させて溶着することにより、図７（ｄ）に示すようなランプ発光管１を得るとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３１８０３号公報
【特許文献２】特開平１０−２０８６９８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、このような従来の直管型放電ランプ発光管の製造方法では、胴体管２と端管３との溶着部において、製造ばらつきや材料のばらつきで内側にくさび形状の窪み１ａが生じ、その溶接部の肉厚が不均一になるという欠点があった。即ち、外側からの加熱で端管３の端部を、胴体管２の端部を椀状に加工した縮径部２ａに溶着するので、端管３の端部は外側から溶融してその縮径部２ａに接合されることになる。このため、端管３の内側か溶融する以前に、胴体管２の椀状に変形させた縮径部２ａに端管３の端部における外側が接合される場合を生じさせる。すると、図７の拡大図に示すように、端管３の端部の内側部分が胴体管２における縮径部２ａと接合されずに残存して、その内側にくさび形状の窪み１ａを生させ、そのくさび形状の窪み１ａの存在により、端管３から胴体管２に連続する部分の肉厚が不均一になる不具合がある。
【０００７】
そして、このようなくさび形状の窪み１ａが生じると、その部分は薄肉になるので、この窪み１ａが生じた発光管１を用いてランプを製造した場合、溶着部から近い距離にある図示しない電極から、点灯初期に発生する電極後部の放電アーク（「バックアーク」という）が当該溶着部に接触すると、薄肉となるくさび形状の窪み１ａ部分にストレスを与え、その窪み１ａから亀裂を生じさせてリークを発生させ、これによりランプが短寿命になるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、ランプ点灯初期に発生する電極後部の放電アーク（バックアーク）が発光管端部に接触してもリークを生じさせることがなく長寿命な長尺の直管型放電ランプ発光管の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、長尺の直管型放電ランプ発光管の製造工程において、材料部材から溶着によって発光管を形成する際に、溶着させる部位を見直すことによって本発明を創出するに至った。
【００１０】
即ち、本発明の直管型放電ランプ発光管の製造方法は、石英ガラス管から成る円筒状の胴体管の両端部に胴体管より小径であって石英ガラスから成る端管を溶接して直管型放電ランプ発光管を得る方法の改良である。
【００１１】
その特徴ある点は、端管の端部の直径を拡大して椀状を成す大径部をその端管の一端に形成し、その大径部を胴体管の端部に溶着するところにある。
【００１２】
この場合、端管の大径部における肉厚と胴体管の肉厚の差が胴体管の肉厚の１割以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の長尺の直管型放電ランプ発光管の製造方法によれば、得られた発光管における胴体部を胴体管が構成し、その椀状部を端管の端部に形成された大径部が構成し、そのシール部を大径部を除く端管の残部が構成することになる。そして、椀状部を構成する大径部は、シール部を構成する端管の端部の直径を拡大して成形することにより得るので、そのシール部と椀状部の境に窪み等は生じることは無く、その肉厚も均一なものとなる。このため、ランプ点灯初期に発生する電極後部の放電アーク（バックアーク）が、このシール部と椀状部の境に接触しても、その部分に亀裂を生じさせるようなことはなく、それに起因するリークを生じさせるようなことはない。よって、本発明では、リークを生じさせることがなく長寿命な長尺の直管型放電ランプ発光管を製造することが出来るものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の製造方法を段階的に示した図である。
【図２】その製造方法により得られた発光管及びそれを用いた放電ランプを示す図である。
【図３】その製造方法において端管に形成された大径部と胴体管の外径が異なる場合を示す図である。
【図４】その製造方法において端管に形成された大径部と胴体管の肉厚が異なる場合を示す図である。
【図５】その製造方法において端管に形成された大径部と胴体管がずれてそれらの軸芯が異なる場合を示す図である。
【図６】その製造方法において端管に形成された大径部の軸芯が胴体管の軸芯に対して傾く場合を示す図である。
【図７】従来の製造方法を示す図１に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図２（ａ）に、本発明により得ようとするランプ発光管１０を示す。このランプ発光管１０は、円筒状の胴体部Ａと、その胴体部Ａの両端部に形成され外側に向かうに従って縮径する椀状部Ｂ，Ｂと，その椀状部Ｂ，Ｂを介して胴体部Ａの両側に外側に向かってそれぞれ形成されたシール部Ｃ，Ｃとを備える。このシール部Ｃ，Ｃは、胴体部Ａより小径の円筒状を成し、後に電極２１、金属箔２２及び外接リード線２３から成る電極マウント２４が固定される部位となるものである（図２（ｂ））。
【００１７】
図１に、このような直管型放電ランプ発光管１０を得る本発明の製造方法を示す。即ち、本発明の製造方法は、石英ガラス管から成る円筒状の胴体管１２の両端部に、その胴体管１２より小径であって石英ガラスから成る端管１３を溶接して直管型放電ランプ発光管１０を得る方法である。そして、本発明の特徴ある構成は、端管１３の端部の直径を拡大して、胴体管１２と同径であって椀状を成す大径部１３ａを端管１３の端部に形成し、その大径部１３ａを胴体管１２の端部に溶着するところにある。このため、本発明は、胴体管準備工程と、端管準備加工工程と、溶着工程とを含むものといえる。
【００１８】
図１（ｄ）に示すように、胴体管準備工程において準備される胴体管１２は、石英ガラス製の円筒状をなすものである。そして、この胴体管１２は、得られる直管型放電ランプ発光管１０の円筒状の胴体部Ａ（図２）を構成するものとなるので、その外径及び長さは、得ようとする発光管の胴体部Ａにおける外径及び長さのものが準備される。ここで、必要とする胴体管１２の長さＬが比較的長い場合には、図示しないが、所望の外径を有する複数の短管を軸方向に連続して接合することにより、所望の外径であって所望の長さＬを有する胴体管１２を得るようにしても良い。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、端管準備加工工程において準備される端管１３は、石英ガラス製のものが準備される。そして、この端管１３は、得られる直管型放電ランプ発光管１０の椀状部Ｂ，Ｂ（図２）及びシール部Ｃ，Ｃ（図２）を構成するものであり、その外径は得ようとする発光管１０のシール部Ｃ，Ｃにおける外径のものが準備される。このシール部Ｃ，Ｃはその後、図２（ｂ）に示す電極マウント２４が装着されるものであるため、その電極マウント２４が挿通可能な断面形状を有するものが用いられる。
【００２０】
また、この端管１３に後に形成される大径部１３ａにおける肉厚と胴体管１２の肉厚の差は極力少ないことが好ましいことから、その大径部１３ａが形成される端管１３における肉厚も、その胴体管１２と同一又はその差が極めて少ない肉厚のものが用いられる。そして、この端管１３の端部の直径を拡大して、胴体管１２と略同径であって椀状を成す大径部１３ａを端管１３の端部に形成する。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、この実施の形態では、この端管１３の長さは得ようとする発光管１０の両側における椀状部Ｂ，Ｂ及びシール部Ｃ，Ｃの長さより長い比較的長尺なものが準備される場合を示す。そして、その比較的長尺の端管１３の中央部の直径を拡大して胴体管１２と同径の大径部１３ａをその準備された端管１３の中央部に形成する。この大径部１３ａの形成は、金型１４を用いたいわゆるパドル成型により行うことができ、その金型１４の内面は胴体管１２の外径に相当する内径に形成される。このパドル成型は、その準備された比較的長尺の端管１３を金型１４に入れてその中央部を加熱して軟化させ、その中央部が軟化したところで、その端管１３の内部に空気又は窒素を吹き込むことにより行われる。そして、吹き込まれた空気又は窒素により軟化した端管１３の中央部を膨らませて、金型１４の内面に密着させる。これにより、端管１３の中央部の直径は拡大して、胴体管１２と同径の大径部１３ａがその端管１３の中央部に形成されることになる。
【００２２】
このようなパドル成型では、空気又は窒素により端管１３を内側から部分的に膨らませるので、端管１３の均一な厚さを保ちつつ成型することが可能になるとされている。このため、胴体管１２と同一又はその差が極めて少ない肉厚の端管１３を用い、その端管１３の一部をパドル成型により拡大して大径部１３ａを形成することにより、この大径部１３ａにおける肉厚と胴体管１２の肉厚の差を極力少なくすることができる。従って、胴体管１２と同一又はその差が極めて少ない肉厚の端管１３を用いることにより、端管１３の大径部１３ａにおける肉厚と胴体管１２の肉厚の差を、少なくとも胴体管１２の肉厚の１割以下に押さえることが期待できる。
【００２３】
上述したように、この実施の形態では、端管１３の中央部分に大径部１３ａを形成して、図１（ｃ）に示すように、その大径部１３ａの中央を切断することにより、端管１３の端部の直径が拡大された椀状の大径部１３ａを、その端管１３の端部に形成する場合を示す。
【００２４】
図１（ｄ）に示すように、次の溶着工程においては、その端管１３の端部に形成された大径部１３ａを胴体管１２の端部に溶着する。この溶着は、胴体管１２の端部及び大径部１３ａの端部を酸水素バーナーで炙って加熱軟化させつつ付き合わせることにより行われ、このように両者を加熱して溶着することにより、大径部１３ａを胴体管１２の端部に同軸に接合させる。
【００２５】
このようにして得られた、長尺の直管型放電ランプ発光管１０は、図２（ａ）に示すように、アークが発生する部位となる円筒状の胴体部Ａと、その胴体部Ａの両端部に形成され外側に向かうに従って縮径する椀状部Ｂ，Ｂと、その椀状部Ｂ，Ｂを介して胴体部Ａの両側に外側に向かってそれぞれ形成されたシール部Ｃ，Ｃとを備えるものとなる。そして、得られた発光管１０における胴体部Ａを胴体管１２が構成し、その椀状部Ｂ，Ｂを端管１３の大径部１３ａが構成し、そのシール部Ｃ，Ｃを大径部１３ａを除く端管１３の残部が構成することになる。
【００２６】
このように、本発明の製造方法により直管型放電ランプ発光管１０を得た後には、その直管型放電ランプ発光管１０の両端に、図示しない複数の工程を介して、図２（ｂ）に示すように、タングステン等から成る一対の電極２１，２１を対向配置することにより、長尺の直管型放電ランプ２０が得られる。図２（ｂ）に示す電極２１，２１は、金属箔２２，２２を介して外接リード線２３，２３に接続されており、両端の外接リード線２３，２３からランプ２０に電力が供給されるようになっている。そして、両端の外接リード線２３，２３から電力が供給されると両電極２１，２１間にアークが発生し、ランプ２０が発光することになる。
【００２７】
ここで、本発明では、椀状部Ｂ，Ｂを構成する大径部１３ａはシール部Ｃ，Ｃを構成する端管１３の端部を拡大成形することにより得られたものであるので、そのシール部Ｃ，Ｃと椀状部Ｂ，Ｂの境に窪み等は生じることは無く、その肉厚も均一なものとなる。このため、ランプ点灯初期には、電力が供給される外接リード線２３，２３側から電極２１，２１の温度が上昇して、その電極２１，２１から外接リード線２３，２３側に先に発生する電極後方の放電アーク（バックアーク）が、このシール部Ｃ，Ｃと椀状部Ｂ，Ｂの境に接触しても、その部分に亀裂を生じさせるようなことはなく、それに起因する発光管１０におけるリークを生じさせるようなことはない。よって、本発明では、リークを生じさせることがなく長寿命な長尺の直管型放電ランプ発光管１０を製造することが出来るものとなる。
【００２８】
ここで、端管１３に形成された大径部１３ａを胴体管１２の端部へ溶着する際に、図３に示すように、その大径部１３ａの外径Ｄ２と胴体管１２の外径Ｄ１は必ずしも同じでなくて良い。図３には、その大径部１３ａと胴体管１２は同じ肉厚であって同軸に接合されているけれども、図３（ａ）には、その大径部１３ａの外径Ｄ２より胴体管１２の外径Ｄ１が小さい場合を示し、図３（ｂ）には、その大径部１３ａの外径Ｄ２より胴体管１２の外径Ｄ１が大きい場合を示す。この図３に示すように、その大径部１３ａの外径Ｄ２と胴体管１２の外径Ｄ１が異なっていても、その接合箇所における径方向の厚さｔが発光管１０としての強度を十分に発揮し得る所定の肉厚であれば、その使用に際して支障を生じさせないからである。
【００２９】
また、端管１３に形成された大径部１３ａを胴体管１２の端部へ溶着する際に、図４に示すように、その大径部１３ａの肉厚と胴体管１２の肉厚は同じでなくても良く、双方の肉厚を異なるようにしても良い。図４には、その大径部１３ａと胴体管１２は同じ外径であって同軸に接合されているけれども、図４（ａ）には、その大径部１３ａの肉厚Ｔ２より胴体管１２の肉厚Ｔ１の方が厚い場合を示し、図４（ｂ）には、その大径部１３ａの肉厚Ｔ２より胴体管１２の肉厚Ｔ１の方が薄い場合を示す。この図４に示すように、その大径部１３ａと胴体管１２の肉厚Ｔ１，Ｔ２が異なっていても、その接合箇所における径方向の厚さｔが発光管１０としての強度を十分に発揮し得る所定の肉厚であれば、その使用に際して支障を生じさせないからである。
【００３０】
また、端管１３に形成された大径部１３ａを胴体管１２の端部へ溶着する際に、その大径部１３ａと胴体管１２は同軸に溶接されずに、図５に示すように、双方の軸芯Ｍ１，Ｍ２が多少ずれていても良い。図５（ａ）には、その大径部１３ａと胴体管１２は同じ外径であって同じ肉厚だけれども、その軸芯Ｍ１，Ｍ２がずれている場合（ズレ量；ｎ）を示す。図５（ｂ）には、その大径部１３ａと胴体管１２は同じ肉厚だけれども、その外径は異なりかつそれらの軸芯Ｍ１，Ｍ２がずれている場合（ズレ量；ｎ）を示す。また、図５（ｃ）には、その大径部１３ａと胴体管１２は、それらの肉厚が異なり、それらの外径も異なり、かつそれらの軸芯Ｍ１，Ｍ２もずれている場合（ズレ量；ｎ）を示す。この図５に示すように、その大径部１３ａと胴体管１２の軸芯が多少ずれていても、その接合箇所における径方向の厚さｔが発光管１０としての強度を十分に発揮し得る所定の肉厚であれば、その使用に際して支障を生じさせないからである。
【００３１】
更に、端管１３に形成された大径部１３ａを胴体管１２の端部へ溶着する際に、その大径部１３ａと胴体管１２は同軸に溶接されずに、図６に示すように、双方の軸芯Ｍ１，Ｍ２が多少傾いていても良い。図６には、その大径部１３ａと胴体管１２は同じ外径であって同じ肉厚だけれども、その軸芯Ｍ１，Ｍ２が互いに角度αで交差している場合を示す。この図６に示すように、その大径部１３ａと胴体管１２の軸芯Ｍ１，Ｍ２が互いに傾いていたとしても、その接合箇所が発光管１０としての強度を十分に発揮し得るように接合されていれば、その使用に際して支障を生じさせないからである。
【００３２】
このように、端管１３に形成された大径部１３ａの外径Ｄ２と胴体管１２の外径Ｄ１を異ならせ、又はその大径部１３ａの肉厚Ｔ２と胴体管１２の肉厚Ｔ１を異ならせ、又は双方の軸芯Ｍ１，Ｍ２を多少ずらせると、得られた発光管１０における胴体部Ａの断面積とその胴体部Ａに連続する椀状部Ｂ，Ｂのその胴体部Ａ近傍における断面積を意図的に異ならせることが可能となる。ここで、このような発光管１０を用いた例えばメタルハイライドランプ等の放電ランプ２０（図２）では、点灯時に比較的その胴体部Ａは高温になり、その消灯時に温度の低い椀状部Ｂ，Ｂの近傍に発光管内の封入物が集まる傾向にある。すると、再点灯時に、その椀状部Ｂ，Ｂの近傍における温度の上昇が遅くなって、金属の蒸発の遅延から放電ランプ２０の全体の立ち上がりが遅くなるような事態を生じさせる。けれども、本発明にあって、例えば、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、胴体部Ａの断面積に対して、その胴体部Ａに連続する椀状部Ｂ，Ｂの断面積を意図的に小さくするようにすれば、放電ランプの消灯時に内部の金属蒸気が椀状部Ｂ，Ｂに集まるようなことがなく、再点灯時に、容積が小さな椀状部Ｂ，Ｂの近傍における温度の上昇を早めることも期待できる。このため、胴体部Ａに連続する椀状部Ｂ，Ｂの断面積を意図的に小さくすることにより、繰り返し点灯させる際の放電ランプ２０の全体の立ち上がりが遅くなるような事態を回避するようなことが期待できるものとなる。
【００３３】
一方、このような長尺の放電ランプ２０における出力は、その径方向の１センチメートル当たりのランプ入力により表される。このため、胴体部Ａの外径を小さくするほど、その放電ランプ２０の出力は高まることになる。けれども、発光管１０における端管１３には、その後電極２１，２１が設けられるので、その電極２１，２１が後に挿通可能な外径からなるものであることが必要となり、発光管１０の外径を小さくするには限界が生じていた。しかし、本発明にあって、例えば、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、胴体部Ａの断面積に対して、その胴体部Ａに連続する椀状部Ｂ，Ｂの断面積を意図的に大きくさせた発光管を得るようにすれば、後に電極２１，２１が設けられる端管１３の外径を小さくすることなく、胴体部Ａの外径を小さくして、得られた放電ランプ２０の出力を十分に高めることが期待できるものとなる。
【００３４】
なお、上述した実施の形態では、パドル成型により端管１３を成型して大径部１３ａを形成する場合を説明したけれども、端管１３の均一な厚さを保ちつつ大径部１３ａを形成しうる限り、この大径部１３ａの形成はパドル成型に限ることなく、作業者による手作業により端管１３の端部に大径部１３ａを形成しても良く、いわゆるモールド成型により端管１３の端部に大径部１３ａを形成しても良い。
【００３５】
また、上述した実施の形態では、準備した端管１３の中央部を膨らませて、その中央部を切断することにより、一対の端管１３の端部にそれぞれ椀状の大径部１３ａを形成する場合を説明したけれども、予め、胴体管１２の片側に接合される長さの端管１３を準備し、その端管１２の端部を広げてその端管１３の端部に直接大径部１３ａを形成するようにしても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ランプ発光管
１２  胴体管
１３  端管
１３ａ  大径部
【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】
2013182830.tif 000007
【図６】
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【図７】
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