(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アークチューブのチャンバー部から延出する上方に開口するガラス管に、水銀供給路である小径パイプを上方からその先端部がチャンバー部内にほぼ届くように挿通し、前記小径パイプを介して前記チャンバー部に水銀を供給する放電ランプ用アークチューブへの水銀供給方法において、密閉した前記水銀供給路上流側をガス圧調整器に配管接続し、前記水銀供給路内を所定の圧力にして前記小径パイプ内を水銀で満たした状態に保持するとともに、前記ガス圧調整器によって、前記水銀に作用するガス圧力を高めて、前記小径パイプ先端部から所定量の水銀を吐出させる水銀供給方法であって、
前記水銀供給路内の初期圧力を負圧に設定し、前記小径パイプ先端部からの水銀の吐出停止時に、小径パイプ内の水銀を真空吸引することを特徴とする放電ランプ用アークチューブへの水銀供給方法。
【請求項２】
前記チャンバー部への水銀の吐出の完了後、前記小径パイプを振動させることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ用アークチューブへの水銀供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極が対設され水銀や金属ハロゲン化物等の発光物質が封入された密閉チャンバー部をもつ、自動車用ヘッドランプ等の灯具の光源である放電ランプ用アークチューブを製造する工程において、アークチューブのチャンバー部に所定量の水銀を供給する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来の放電ランプ用のアークチューブを備えた自動車用ヘッドランプに用いられる放電バルブの断面図であり、アークチューブ１は、前後一対のピンチシール部２ａ，２ｂ間に、電極棒３ａ，３ｂを対設しかつ水銀や金属ハロゲン化物等の発光物質を封入した密閉チャンバー部２ｃが形成された構造となっている。
【０００３】
なお、符号５は、絶縁製ベース、符号６ａ，６ｂはベース５から前方に延出する長短一対の金属製リードサポートで、アークチューブ１の前後端部を支持するとともに、アークチューブ１から導出するリード線４ａ，４ｂは、電気的にリードサポート６ａ，６ｂに接続されている。符号Ｇは、アークチューブ１の発光のうち、人体に有害な紫外線をカットするための紫外線遮蔽用のグローブである。符号２ｅは、水銀や金属ハロゲン化物を投入するために設けられた直管をピンチすることでチャンバー部２ｃに残った、ピンチ部の痕跡である。
【０００４】
そして、密閉チャンバー部２ｃ内に封入されている水銀の量は、アークチューブの特性の一つである管電圧の値に大きく影響し、定格の管電圧を得るためには、アークチューブの製造工程において、チャンバー部２ｃ内に一定量の水銀を供給することが望ましい。
【０００５】
アークチューブのチャンバー部に所定量の水銀を供給する従来の方法は、図１１（ａ），（ｂ）に示されるように、アークチューブのチャンバー部２ｃに一体に接合された直管２ｄに、水銀粒ｐを先端部に吸着保持させたパイプ７をチャンバー部２ｃ近くまで挿通し、パイプ７内に嵌挿されている突き押し棒８で水銀粒Ｐを突き押して、チャンバー部２ｃ内に落下させるというものである。
【０００６】
なお、パイプ７の先端部に水銀粒Ｐを吸着保持させるには、まず図１２（ａ）に示されるように、水銀を入れた容器９内の水銀液面にパイプ７の先端部を入れ、突き押し棒８を後退させてパイプ先端部内に所定量の水銀を引き込む。そして、パイプ７を液面上方に引き上げることで、図１２（ｂ）に示されるように、表面張力と真空とを利用してパイプ先端部に水銀粒Ｐが吸着保持された状態となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の水銀供給方法および装置では、水銀を吐出する位置とは異なる場所で水銀を吸着保持してやらねばならず、それだけ作業が面倒な上に、時間もかかるという問題があった。
【０００８】
さらに、容器９内の水銀液面にパイプ７の先端部を入れ、突き押し棒８を後退させてパイプ７先端部内に水銀を引き込み、パイプ７を引き上げ、ガラス管２ｄの真上に移動させる必要があり、装置構造も複雑となる。
【０００９】
また、従来の方法および装置では、パイプ７に対し突き押し棒８を後退させてパイプ７先端部内に所定量の水銀を引き込むことで、水銀を計量し、パイプ７に対し突き押し棒８を前進させて水銀粒Ｐを突き押しすることで、チャンバー部２ｃ内に供給する構成であるため、正確な量の水銀を供給することができない。即ち、水銀を計量する際に、パイプ先端部に吸着された水銀粒の下方の丸く膨らんだ形状が計量の度に違って、吸着保持された水銀粒の量がバラつき易い。さらに、チャンバー部２ｃ内に水銀粒Ｐを落下供給する際に、パイプ７先端部から突き押し棒８先端にかけて水銀が付着残留し、吸着保持された水銀粒のすべてがチャンバー部２ｃ内に供給されない場合がある。
【００１０】
また、自動車用ヘッドランプ等に用いられる放電バルブ用のアークチューブでは、チャンバー部２ｃの容積が約２０〜５０μｌと小さく、封入される水銀の量も僅か（１ｍｇ以下）である。このため、パイプ７および突き押し棒８を非常に細く加工する必要があり、その加工が難しい。さらに、細い突き押し棒８を細いパイプ７内でスムーズに摺動させる技術も難しい。
【００１１】
そこで発明者は、前記した従来技術の問題点につき実験と考察を重ねた結果、小径パイプ内に水銀を満たしておき、高圧ガスを使って小径パイプ内の水銀を押圧して吐出させるようにすれば、高圧ガス作用時間に対応した所定量の水銀を供給することができる、ということを確認し、本発明をなすに至ったものである。
【００１２】
即ち、本発明は前記した従来技術の問題点および発明者の知見に基ずいてなされたもので、その目的は、ガス圧によって小径パイプ内の水銀を所定量吐出させることで、チャンバー部内に常に一定量の水銀を簡単に供給することのできる放電ランプ用アークチューブへの水銀供給方法および供給装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段および作用】
前記目的を達成するために、請求項１に係る放電ランプ用アークチューブへの水銀供給方法においては、アークチューブのチャンバー部から延出する上方に開口するガラス管に、水銀供給路である小径パイプを上方からその先端部がチャンバー部内にほぼ届くように挿通し、前記小径パイプを介して前記チャンバー部に水銀を供給する放電ランプ用アークチューブへの水銀供給方法において、密閉した前記水銀供給路上流側をガス圧調整器に配管接続し、前記水銀供給路内を所定の圧力にして前記小径パイプ内を水銀で満たした状態に保持するとともに、前記ガス圧調整器によって、前記水銀に作用するガス圧力を高めて、前記小径パイプ先端部から所定量の水銀を吐出させる水銀供給方法であって、前記水銀供給路内の初期圧力を負圧に設定し、前記小径パイプ先端部からの水銀の吐出停止時に、小径パイプ内の水銀を真空吸引するようにしたものである。
アークチューブのチャンバー部から延出する上方に開口するガラス管の形態としては、一端部がピンチシールされたアークチューブのチャンバー部の他端部側から延出するガラス製直管の場合（図２参照）と、両端部がピンチシールされたアークチューブのチャンバー部に一体に接合されたガラス製直管の場合（図１１参照）とがある。
また、水銀供給路としては、水銀を入れた密閉容器から小径パイプが延出するという構成（図６参照）がある。
（作用）密閉容器内は、ガス圧調整器を介して所定の圧力に設定されて、密閉容器内の水銀は小径パイプ内にも導かれているが、水銀の表面張力と密閉容器内の圧力（水銀の液面に作用する圧力）と重力とが均合って、小径パイプ内において流れ落ちることなく保持されている。そして、ガス圧調整器によって、密閉容器内に高圧ガスを導入することで、密閉容器内の水銀の液面（小径パイプ内の水銀）に作用する圧力が高められると、小径パイプ内の水銀は押圧されて先端開口部から吐出し、チャンバー部内に落下供給される。
また、密閉容器内の増加圧力（小径パイプ内の水銀に作用する圧力の増加量）とその増加圧力作用時間とによって、水銀の吐出量が決まるので、ガス圧調整器によって密閉容器内に作用させるガス圧とその作用時間を適切に設定することで、所定量の水銀を吐出させることができる。
特に、小径パイプ先端部から押し出された水銀粒が慣性力によって落下しようとする時に、小径パイプ内の水銀が逆方向に引戻されるので、スムーズかつ確実に水銀粒が切り離される。
請求項２においては、請求項１に記載の放電ランプ用アークチューブへの水銀供給方法において、前記チャンバー部への水銀の吐出の完了後、前記小径パイプを振動させるようにした。
（作用）小径パイプが振動することで、小径パイプ先端部に付着した残留水銀が確実に落下する。
本発明方法に用いられる小径パイプは、内容積約２０〜５０μlという非常に小さいチャンバー部から延出する細いガラス管内に挿通できるように、非常に細く形成されている。そして、水銀の吐出量を正確にするためには、小径パイプ本体の内径を小さくして単位時間当たりの吐出量を小さくすることが望ましいが、内径が小さくなるほど、小径パイプの加工が難しく、また所定量の水銀を吐出させるためには、高いガス圧を作用させる必要がある。これらの観点から、小径パイプ本体の内径は、０．０４ｍｍ以上０．１０ｍｍ未満が好ましく、０．０５〜０．０９ｍｍが最も望ましい。
即ち、現在のところ、内径が０．０４ｍｍ未満の金属製の小径パイプを製造することは困難である。また、小径パイプの内径が０．０４〜０．１０ｍｍで、水銀供給路内の初期設定圧力が真空（５００〜９００ｈｐａ）の場合には、０．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ2という比較的低めの高圧ガスを作用させることで、水銀をスムーズに吐出させることができる。また、小径パイプの内径が０．１０ｍｍ以上となると、水銀が勝手に流れ出てしまい、使用できない。
なお、小径パイプの強度を確保したり、取り扱い易くするためには、小径パイプ本体を補強パイプ内に嵌挿一体化した二重管構造とすることが望ましい。また、小径パイプが二重管構造の場合、吐出された水銀粒の切れを良くするためには、補強パイプ先端部が水銀粒と接触しないほうが望ましいため、補強パイプ先端部より小径パイプ本体の先端部が突出する形態が望ましい。
そして、小径パイプから吐出する水銀粒の切れを良くする小径パイプ先端部の具体的な形状としては、図８に示すように、金属製小径パイプの先端部全体をＶ字型にカットした形状に形成したり、図７に示すように、金属製小径パイプの先端部のリング状の端面全体を内径側ほど縮径するテーパ形状に形成したり、図９に示すように、金属製小径パイプの先端部の外側凸のＲ曲面の端面をリング状に形成する構成が考えられる。
そして、小径パイプ先端部が図８に示す形状（小径パイプの先端部全体がＶ字型にカットされた形状）では、パイプ先端部の端面下方向に向いた平面の面積が少なく、小径パイプ先端部から滴形状に押し出された水銀は、尖ったＶ字型の小径パイプ先端部から分離され易く、それだけ水銀粒の切れがよい。
小径パイプ先端部が図７に示す形状（小径パイプの先端部のリング状の端面全体が内径側ほど縮径するテーパ形状）では、パイプ先端部の端面下方向に向いた平面の面積が少なく、小径パイプ先端部から滴形状に押し出された水銀は、尖った小径パイプ先端部から分離され易く、それだけ水銀粒の切れがよい。
小径パイプ先端部が図９に示す形状（小径パイプ先端部の外側凸のＲ曲面がリング状）では、パイプ先端部の下方向に向いた平面の面積が少なく、小径パイプ先端部から滴形状に押し出された水銀は、小径パイプ先端部から分離され易く、それだけ水銀粒の切れがよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１５】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１は、本発明方法を適用して製造したアークチューブを備えた自動車用ヘッドランプの放電バルブの縦断面図、図２は、アークチューブの製造工程を説明する図で、（ａ）は一次ピンチシール工程説明図、（ｂ）は水銀供給工程説明図、（ｃ）は金属ハロゲン化物供給工程説明図、（ｄ）は二次ピンチシール工程説明図、図３は本発明方法を実施するための一実施例である水銀供給装置の全体の構成を示す図、図４はガス圧調整器の全体の構成を示す図、図５は水銀供給用小径パイプがアークチューブのガラス管内に挿通された状態の水銀供給装置の要部を示す図、図６は水銀供給用小径パイプから水銀が吐出される様子を示す拡大縦断面図、図７は水銀供給装置の要部である水銀供給用小径パイプ先端部を示し、（ａ）は同小径パイプ先端部の拡大縦断面図、（ｂ）は同小径パイプ先端部の拡大斜視図である。
【００１６】
これらの図において、アークチューブ１０は、直線状延出部ｗ1 の長手方向途中に球状膨出部ｗ2 が形成された円パイプ形状の石英ガラス管Ｗの球状膨出部ｗ2 寄りがピンチシールされて、放電空間を形成する楕円体形状のチップレス密閉チャンバー部１２の両端部に横断面矩形状のピンチシール部１３，１３が形成された構造で、密閉チャンバー部１２内には、始動用希ガスと水銀及び金属ハロゲン化物等の発光物質が封入されている。また密閉チャンバー部１２内には、放電電極を構成するタングステン製の電極棒１６，１６が対向配置されており、電極棒１６，１６はピンチシール部１３，１３に封着されたモリブデン箔１７，１７に接続され、ピンチシール部１３，１３の端部からはモリブデン箔１７，１７に接続されたモリブテン製リード線１８，１８が導出し、後端側リード線１８は非ピンチシール部である円パイプ形状部１４を挿通して外部に延びている。
【００１７】
また、図１は、アークチューブ１０を絶縁製ベース５に取り付けて一体化したヘッドランプ用放電バルブを示し、アークチューブ１０の前端部は絶縁性ベース５の前方に突出する一本のリードサポート６によって支持され、アークチューブ１０の後端部はベース５の凹部５ａで支持され、さらにアークチューブ５の後端部寄りが絶縁性ベース５の前面に固定された金属製支持部材Ｓによって把持された構造となっている。
【００１８】
アークチューブ１０（のピンチシール部１３）から導出する前端側リード線１８は、溶接によってリードサポート６に固定され、一方、後端側リード線１８は、ベース５の凹部５ａ形成底面壁５ｂを貫通し、底面壁５ｂに設けられている端子１９に、溶接により固定されている。符号Ｇは、アークチューブ１０から発した光の中で、人体に有害な波長域の紫外線成分をカットする円筒形状の紫外線遮蔽用グローブで、アークチューブ１０に溶着一体化されている。
【００１９】
そして、このアークチューブ１０を製造するには、まず図２（ａ）に示されるように、直線状延出部ｗ1 の途中に球状膨出部ｗ2 の形成されている円筒形ガラス管Ｗの一方の開口端側から、電極棒１６とモリブデン箔１７とリード線１８を接続一体化した電極アッシーＡを挿入し、球状膨出部ｗ2 の近傍位置ｑ1 を一次ピンチシールする。
【００２０】
次いで、図２（ｂ），（ｃ）に示されるように、上方に向けて開口する他方の開口端側から、球状膨出部ｗ2（チャンバー部１２） に水銀Ｐ1，金属ハロゲン化物Ｐ2等の発光物質を投入する。
【００２１】
そして、図２（ｄ）に示されるように、開口端側から電極棒１６とモリブデン箔１７とリード線１８を接続一体化した他の電極アッシーＡを挿入した後、発光物質等が気化しないように球状膨出部ｗ2 を液体窒素で冷却しながら、球状膨出部ｗ2 の近傍位置Ｐ2 を加熱しつつ二次ピンチシールして、球状膨出部ｗ2 を密封することで、チップレス密閉チャンバー部１２をもつアークチューブ１０が完成する。
【００２２】
なお、図２（ａ）に示す一次ピンチシール工程は、電極アッシーＡが酸化されないように、不活性ガス（一般には、安価なアルゴンガス）をフォーミングガスとしてガラス管Ｗ内へ供給しつつ、ピンチシールを行なう。また図２（ｄ）に示す二次ピンチシール工程では、発光物質等を気化させないように、ピンチシール等することで開口端を閉じ、球状膨出部ｗ2を液体窒素で冷却して、真空に近い状態でピンチシールが行われる。
次に、球状膨出部ｗ2（チャンバー部１２）に水銀を供給する具体的方法を、図３〜７に基づいて説明する。
【００２３】
水銀供給装置は、図３，４に示されるように、下方に延出する小径パイプ３０を備えた水銀バレル２０と、装置本体フレーム２１に固定されて、水銀バレル２０を上下方向に昇降動作させるエアシリンダ４０と、高圧ガスボンベＢｏから供給された高圧ガスを所定の圧力に調整して水銀バレル２０内に導くガス圧調整器５０と、アークチューブ１０（一端部がピンチシールされた円パイプ形状の石英ガラス管Ｗ）をその開口する直線状延出部ｗ1を上に向けた状態に把持して小径パイプ３０の真下位置に保持するクランパ４６と、小径パイプ３０を振動させるエアシリンダ６０と、から主として構成されている。
【００２４】
水銀バレル２０は、上方に開口する合成樹脂製の有底円筒形状のバレル本体２２に蓋２６が装着されて、水銀を収容した内部が密閉されている。蓋２６には、ガス圧調整器５０に延びるフレキシブルホース２７が設けられ、バレル本体２２の下端部には、下方に延出する小径パイプ３０が連結一体化されている。符号３２（図６参照）は、内径０．０５ｍｍ、長さ１５〜２２ｃｍのステンレス製の小径パイプ本体で、この小径パイプ本体３２は、ステンレス製の補助パイプ３４内に嵌挿され、かつロウ付によって接合一体化されることで、その強度が確保されている。
【００２５】
図６に示す符号３６は、小径パイプ３０の上端部にロウ付によって接合一体化された口金で、口金３６には雄ねじ部３７が形成されている。一方、バレル本体２２の下端部には、雌ねじ部２４の形成された口金係合部２３が形成されており、小径パイプ３０上端部の口金３６をこの口金係合部２３に螺着することで、バレル本体２２に小径パイプ３０が固定一体化されている。
【００２６】
水銀バレル２０（バレル本体２２）内には、水銀が収容されているが、小径パイプ３０内にも水銀が充填された状態に保持されている。即ち、密閉された水銀バレル２０内の圧力が圧力調整器５０によって所定圧力（７００ｈｐａ）に保持されることで、小径パイプ３０内の水銀は、表面張力と水銀に作用する圧力と重力とがバランスして、流れ落ちることなく小径パイプ３０内を満たした状態に保持されている。
【００２７】
そして、圧力調整器５０から高圧ガスが導入されて、バレル２０内の圧力（水銀の自由液面に作用する圧力）が高められると、小径パイプ３０内の水銀は下方に押圧されて、小径パイプ３０の先端部からその圧力作用時間に比例した量相当の水銀が吐出されるようになっている。
【００２８】
エアホース２７を介してバレル２０内に高圧ガスを導く圧力調整器５０は、図４に示されるように、高圧ガスボンベＢｏから入力ポート５０ａに導かれた高圧エアを圧力設定器５２によって所定圧力に調整して出力ポート５０ｂに導く高圧ガス生成経路Ａと、高圧ガスボンベＢｏから入力ポート５０ａに導かれた高圧エアを真空発生器５５に取り込むことで発生させた真空（負圧）を出力ポート５０ｂに導く真空生成経路Ｂと、制御部（図示せず）からの信号にもとづいて、入力ポート５０ａと出力ポート５０ｂ間の経路を所定のタイミングで高圧ガス生成経路Ａと，真空生成経路Ｂ間で切替える三方電磁弁５６と、を備えて構成されている。
【００２９】
符号５７は、三方電磁弁５６と真空発生器５５間に設けられた電磁弁で、三方電磁弁５６と連動して作動する。符号５８は、出力ポート５０ｂに作用するガス圧を解放するためのリリース用の電磁弁である。符号５０ｃは、圧力調整器５０のバキューム排気ポートで、真空発生器５５からのバキューム排気はこの排気ポート５０ｃから排気され、これによって真空発生器５５の電磁弁５６と電磁弁５７間の管路に負圧が発生する。また、入力ポート５０ａと真空発生器５５間には、圧力設定器５４が設けられており、この圧力設定器５４によって真空発生器５５に導かれる高圧ガスの圧力を調整し、これによって真空生成経路Ｂに生成される真空度（真空バレル２０内の初期圧力）を調整できる。
【００３０】
そして、電磁弁５６が真空生成経路Ｂを選択した水銀バレル２０内が真空の状態から、電磁弁５６が作動して、圧力調整器５０内の経路が高圧ガス生成経路Ａを選択すると、水銀バレル２０内に高圧ガスが導かれ、水銀バレル２０内の水銀に作用する圧力が高くなる。このため、水銀バレル２０内の水銀は小径パイプ３０内を通って、小径パイプ３０の先端部から水銀が吐出状態となる。そして、この状態（高圧ガス生成経路Ａが選択されて、水銀が吐出されている状態）から電磁弁５６が作動して、圧力調整器５０が再び真空生成経路Ｂを選択した場合には、真空生成経路Ｂと連通する水銀バレル２０内が真空状態に戻り、小径パイプ３０内の水銀が真空吸引される。このため、小径パイプ３０から吐出している水銀は、作用する慣性力によって瞬時に小径パイプ３０内の水銀から水銀粒として切り離されるとともに、水銀の吐出が停止する。
【００３１】
なお、圧力設定器５２による設定圧力は、１．０ｋｇ／ｃｍ2、真空発生器５５による設定真空度は、７００ｈｐａであることから、水銀バレル２０内の初期圧力（水銀バレル２０に真空生成経路Ｂによる真空が作用しているときの圧力）は、７００ｈｐａであり、制御部（図示せず）による電磁弁５６の切替のタイミング（真空生成経路Ｂから高圧ガス生成経路Ａに切り替わっている時間）は、０．１秒に設定されている。
【００３２】
即ち、水銀バレル２０内の圧力が当初の真空（７００ｈｐａ）から高圧（１．０ｋｇ／ｃｍ2）となった０．１秒の間に水銀が吐出され、チャンバー部１２内には、少量、即ち１ｍｇ以下の所定量の水銀が供給されることになる。そして、バレル２０内の圧力が高圧（１ｋｇ／ｃｍ2）から真空（７００ｈｐａ）に戻った直後、即ち、圧力調整器５０の経路が負圧生成経路Ｂに切り替わると同時に、小径パイプ３０内の水銀が真空吸引されるため、小径パイプ３０から吐出する水銀の切れが非常によい。
【００３３】
また、小径パイプ本体３２の先端部は、補助パイプ３４の先端よりも所定長さだけ突出した形態となっており、水銀の吐出部であるパイプ本体３０の開口端部に水銀が残留しにくい構造となっている。
【００３４】
さらに、パイプ本体３２の先端部には、図７に示されるように、外周面にテーパ３３が設けられており（パイプ本体３２の先端部のリング状の端面全体が内径側ほど縮径するテーパ形状に形成されており）、パイプ本体３２の先端部から水銀粒がスムーズに切り離されるようになっている。即ち、パイプ本体３２の先端部から吐出された水銀は、滴状となって自重により切断されるが、水銀粒とパイプ先端部との接触面は、尖った周縁部だけとなって、水銀粒は自重により分離され易い、即ち、吐出される水銀の切れがよい。
【００３５】
エアシリンダ４０は、装置本体２１に上下方向に配設されたシリンダ本体４１と、シリンダ本体４１に上下方向摺動可能に組み付けられた摺動子４２とから構成されている。そして、摺動子４２には、ブラケット４４を介して、水銀バレル２０（バレル本体２２）が連結一体化されており、エアシリンダ４０の作動により、摺動子４２とともに水銀バレル２０（小径パイプ３０）が一体に昇降動作する。
【００３６】
水銀バレル２０をエアシリンダ４０の摺動子４２に連結するブラケット４４は、Ｌ字型に形成されており、ブラケット４４の摺動子４２側のＬ字縦棒状部４４ａには、小径パイプ３０を揺動させるためのエアシリンダ６０が設けられている。そして、このエアシリンダ６０は、小径パイプ３０からアークチューブのチャンバー部１２に所定量の水銀の供給が終了した後に作動し、そのシリンダロッド６２がブラケット４４のＬ字横棒状部４４ｂを衝打し、この振動が水銀バレル２０を介して小径パイプ３０に伝達されて、小径パイプ３０先端部に付着している残留水銀が落下する。
【００３７】
次に、本装置を使ってアークチューブ１０のチャンバー部１２に所定量の水銀を供給する工程について、説明する。
【００３８】
まず、三方電磁弁５６を何度も切替えて、真空（７００ｈｐａ）状態の水銀バレル２０内に高圧（１．０ｋｇ／ｃｍ2）を繰り返し作用させることで、小径パイプ３０から水銀が吐出可能な状態にセットする。即ち、水銀バレル２０内に負圧（７００ｈｐａ）を作用させた状態で、水銀バレル２０内の水銀が小径パイプ３０内全体を満たす形態にすることで、小径パイプ３０から水銀を供給する準備が完了する。次に、クランパー４６がアークチューブ１０を把持して、装置本体２１内の所定位置（小径パイプ３０の真下位置）にセットする。そして、エアシリンダ４０が作動し、水銀バレル２０（小径パイプ３０）が下降する。小径パイプ３０はガラス管（直線状延出部ｗ1）に挿通されて、その先端部がチャンバー部の略中央位置となる。
【００３９】
そして、３方電磁弁５６が所定のタイミングで切替わり、０．１秒間だけ水銀バレル２０内に高圧ガスを作用させて、所定量の水銀をアークチューブ１０の球状膨出部ｗ2（チャンバー部１２）に供給する。次に、エアシリンダ６０が作動し、小径パイプ３０が振動して、小径パイプ３０の先端部に残留水銀が付着している場合は、これが落下する。最後に、エアシリンダ４０が作動し、水銀バレル２０（小径パイプ３０）が上昇し、小径パイプ３０をガラス管（直線状延出部ｗ1）から抜き出す。
【００４０】
そして、クランパー４６は、所定量の水銀が供給されたアークチューブ１０（石英ガラス管Ｗ）を、次の金属ハロゲン化物供給工程における装置本体内に移載するとともに、新たなアークチューブ（一端部がピンチシールされた円パイプ形状の石英ガラス管Ｗ）を把持して、再び装置本体２１内の所定位置にセットする。このようにして次々とガラス管Ｗの球状膨出部ｗ2アークチューブ１０のチャンバー部１２に所定量の水銀が供給される。
【００４１】
図８は、本発明方法を実施するための第２の実施例である水銀供給装置の要部である小径パイプの先端部を示している。
【００４２】
この小径パイプ本体３２Ａの先端部はＶ字型にカットされており（小径パイプ本体３２Ａの先端部全体がＶ字型にカットされた形状となっており）、パイプ本体３２Ａの先端部が尖っているため、パイプ本体３２Ａから滴形状に押し出された水銀は分離され易く、それだけ吐出される水銀の切れがよい。
【００４３】
なお、前記実施例では、三方切替弁５６の切替のタイミング（真空生成経路Ｂから高圧ガス生成経路Ａに切替わっている時間）は、０．１秒に設定されて、この間に水銀バレル２０内（の水銀）に１ｋｇ／ｃｍ2の圧力が作用し、これによって所定量の水銀が小径パイプ３０から吐出するように構成されているが、三方電磁弁５６の切替のタイミング（高圧ガスの作用時間）は、０．０２〜０．５秒の間で自由に設定できるようになっている。
【００４４】
また圧力調整器５０（真空発生器５５）によって生成できる真空は、７００ｈｐａに限られるものではなく、５００〜９００ｈｐａの範囲で、自由に設定することができる。
【００４５】
従って、例えば、電磁弁５６の切替のタイミング（高圧ガス作用時間）をもっと短時間にしたり、作用する高圧ガスの圧力をもっと低くしたりすることで、電磁弁５６の数回の切替（数回の水銀の吐出）によって、アークチューブ１本当たりに必要な所定量の水銀を供給することもできる。なお、この場合には、小径パイプ３０から数回連続して水銀を吐出させることで、アークチューブに必要な所定量の水銀の供給が終了した時点で、エアシリンダ６０により、小径パイプ３０を振動させることになる。また、小径パイプ３０から１回に吐出できる水銀量は、電磁弁５６の切替のタイミングと高圧ガスの圧力等を変えることで、自由に設定できる。
【００４６】
図９は、本発明方法を実施するための第３の実施例である水銀供給装置の要部である小径パイプの先端部を示している。
【００４７】
この小径パイプ本体３２Ｂの先端部は、縦断面Ｒ形状の曲面に形成されて、パイプ先端部における水銀との接触面積が小さいため、パイプ本体３２Ｂから滴形状に押し出された水銀は分離され易く、それだけ吐出される水銀の切れがよい。
【００４８】
なお、前記した実施例では、水銀バレル２０内の初期圧力を１気圧とし、１．０ｋｇ／ｃｍ2の高圧ガスを作用させて水銀を吐出させるようになっているが、水銀バレル２０内の初期圧力や作用させる高圧ガスの圧力は、前記した数値に限られるのではない。
【００４９】
また、前記した実施例では、固定保持したアークチューブ１０に対し、水銀バレル２０（小径パイプ３０）を昇降させるように構成されているが、固定保持した水銀バレル２０（小径パイプ３０）に対し、アークチューブ１０を昇降させて、小径パイプ３０をアークチューブのガラス管内に挿通させるように構成してもよい。
【００５０】
また、前記した実施例では、アークチューブの一端側を一次ピンチシールした後、他端のガラス管（直線状延出部）の開口側から水銀Ｐ1と金属ハロゲン化物Ｐ2を供給し、その後、このガラス管を二次ピンチシールするという、チップレスアークチューブの製造工程におけるアークチューブに、水銀を供給する方法について説明しているが、図１１に示すように、両端部をピンチシールしたチャンバー部にガラス管である直管（排気管）を連成し、この直管を介して水銀および金属ハロゲン化物を供給した後、この直管をピンチするという、チップ部付アークチューブの製造工程におけるアークチューブに、水銀を供給する場合にも、本発明を同様に適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る放電ランプ用アークチューブへの水銀供給方法によれば、小径パイプを上方からアークチューブのガラス管に挿通した状態で、水銀の計量と吐出を同時に行うので、作業性に優れ、しかも短時間の内に常に所定量の水銀をチャンバー部内に供給することができ、アークチューブを量産する上で、非常に有効である。そして、この方法によって水銀が供給されて製造されたアークチューブは、水銀量が一定であるため、管電圧がばらつかず、一定の品質が保証される。
また、本発明に係る方法によれば、水銀を吐出する際に小径パイプ内の水銀を真空吸引することで、吐出水銀粒の切れがよくなって、所定量の水銀のスムーズな供給が可能となる。
また、請求項２に係る方法によれば、小径パイプ先端部にたとえ残留水銀が付着していたとしても、小径パイプの振動により、残留水銀が確実に落下するので、小径パイプ先端部に水銀が付着したまま残ることがなく、供給される水銀量が一定となって、量産アークチューブの管電圧を一定値に保証できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を適用して製造したアークチューブを備えた自動車用ヘッドランプの放電バルブの縦断面図
【図２】（ａ）一次ピンチシール工程説明図
（ｂ）水銀供給工程説明図
（ｃ）金属ハロゲン化物供給工程説明図
（ｄ）二次ピンチシール工程説明図
【図３】本発明の一実施例である水銀供給装置の全体の構成を示す図
【図４】ガス圧調整器の全体の構成を示す図
【図５】水銀供給用小径パイプがアークチューブのガラス管内に挿通された状態の水銀供給装置の要部を示す図
【図６】水銀供給用小径パイプから水銀が吐出される様子を示す拡大縦断面図
【図７】（ａ）同小径パイプ先端部の拡大縦断面図
（ｂ）同小径パイプ先端部の拡大斜視図
【図８】  本発明方法を実施するための第２の実施例である水銀供給装置の要部である水銀供給用小径パイプ先端部を示し、
（ａ）同小径パイプ先端部の拡大縦断面図
（ｂ）同小径パイプ先端部の拡大斜視図
【図９】  本発明方法を実施するための第３の実施例である水銀供給装置の要部である水銀供給用小径パイプ先端部を示し、
（ａ）同小径パイプ先端部の拡大縦断面図
（ｂ）同小径パイプ先端部の拡大斜視図
【図１０】従来のヘッドランプ用放電バルブの縦断面図
【図１１】アークチューブのチャンバー部に水銀を供給する従来の方法を示し、
（ａ）水銀供給パイプをガラス管に挿通する様子を示す図
（ｂ）水銀粒を突き押しする様子を示す図
【図１２】水銀を計量・吸着保持する従来の方法を示し、
（ａ）パイプ先端部に水銀を吸い込む様子を示す図
（ｂ）パイプ先端部に水銀が吸着保持される様子を示す図
【符号の説明】
１０  アークチューブ
１２  チャンバー部
１３  ピンチシール部
１６  電極棒
１７  モリブデン箔
１８  リード線
２０  水銀バレル
２１  装置本体
２２  バレル本体
３０  水銀供給路である小径パイプ
３２，３２Ａ，３２Ｂ  小径パイプ本体
３３  テーパ
３４  補強パイプ
４０  エアシリンダ
５０  ガス圧調整器
Ａ  高圧ガス生成経路
Ｂ  真空生成経路
５２，５４  圧力設定器
５５  真空発生器
６０  振動伝達手段であるエアシリンダ
Ｗ  アークチューブ用ガラス管
ｗ1   ガラス管の直線状延出部
ｗ2   ガラス管の球状膨出部
Ａ  電極アッシー
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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