CN109585240B - 低压汞灯及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供低压汞灯及其制造方法，能够将发光管内的汞合金稳定地固定于规定的位置，从而较高地维持紫外线强度。本发明的低压汞灯的制造方法包括汞合金的固定方法，在所述汞合金的固定方法中，将具有金属制按压件的电极固定件插入发光管内，将所述金属制按压件定位于在所述发光管的内表面上形成的凹部附近，对所述发光管的端部进行夹紧密封，经由排气管将汞合金封入所述发光管内，对所述发光管进行排气，将所述汞合金相对于所述金属制按压件和形成于所述发光管的凹部进行加热熔接而固定于该发光管的凹部。
Description
技术领域
本发明涉及低压汞灯及其制造方法。
背景技术
低压汞灯是亮灯中的发光管内的汞蒸气压为100Pa以下的利用了电弧放电的灯。低压汞灯主要用于流水杀菌装置、紫外线氧化水处理装置等。作为使用了低压汞灯的水处理槽的代表例，有在饮用净化槽中使用的流水杀菌处理装置、用于生成在半导体制造中使用的超纯水的紫外线氧化水处理装置。
以紫外线氧化水处理装置为例进行说明。图1A是示出多根水冷套(也称为“套管”)6在水平方向上配置而成的卧式水处理槽10-1的图。另一方面，图1B是示出多根水冷套6在垂直方向上配置而成的立式水处理槽10-2的图。在任意的水处理槽10-1、10-2中，作为处理对象的水都是从供水口2向水处理槽内部供水，一边通过水冷套6的周围一边进行紫外线处理，并从排水口4排出到外部。在大规模的工厂设备的水处理槽中，具有几百根低压汞灯8，处理的水量也达到40万吨/天。
图2A是说明低压汞灯的结构的图。如图2A所示，在各水冷套6的内部插入有一根发光管8-1，所述发光管8-1在两端部分别具有基座12-1、12-2，基座12-1、12-2成为与水冷套6的内周面接触的状态。
低压汞灯8的发光效率由位于基座12-1、12-2附近的灯的最冷部温度决定。在亮灯中，通过对基座12-1、12-2进行冷却而将灯的最冷部温度维持为规定的温度(35～45℃)，从而能够以较高的照度将灯点亮。
低压汞灯8中封入有汞或者汞合金(汞与其它金属的合金)。
专利文献1：日本特开2006-209993《低压汞蒸气放电灯的制造方法及低压汞蒸气放电灯》(公开日2006/08/10)申请人：Nippo Electric Co.，Ltd(日本特许第4621508号)
专利文献2：日本特表2010-535396《具有带汞合金室的汞合金密封容器的低压汞放电灯》(日本公表日2010/11/18)申请人：Koninklecker Philips Electronics NV(日本特许第5174148号)
在低压汞灯中，为了稳定地维持灯的发光效率，优选将汞合金固定于发光管内的位于电极附近的最冷部。因此，对汞合金加热熔接而将其固定于位于最冷部的发光管的内壁。
但是，在受到输送灯时的振动等外力、或在立式水处理槽中亮灯时，汞合金有时从发光管的规定的位置移动。
当汞合金从发光管的规定的位置移动时，灯发光时的发光管内的汞蒸气压变动，偏离合适的工作温度，导致紫外线放射量衰减。
发明内容
因此，本申请发明的目的在于提供一种将发光管内的汞合金稳定地固定于规定的位置从而较高地维持紫外线强度的低压汞灯及其制造方法。
鉴于上述目的，关于本发明的低压汞灯的制造方法，在发明的一个方面，包括汞合金的固定方法，在所述汞合金的固定方法中，在制造发光管时，在位于两端附近的灯最冷部分别形成凹部，将具有金属制按压件的电极固定件插入发光管内，该电极固定件具有玻璃制的支承件，该金属制按压件具有：第一导棒，其固定于所述玻璃制的支承件上，被弯折而向所述凹部的方向延伸；第二导棒，其与所述第一导棒连接；以及板状的金属箔，其安装于所述第二导棒的末端，将所述金属制按压件定位于在所述发光管的内表面上形成的所述凹部的附近，对所述发光管的端部进行夹紧密封，经由排气管将汞合金封入所述发光管内，对所述发光管进行排气，将所述汞合金相对于所述金属制按压件的金属箔和所述凹部进行加热熔接而固定于该发光管的凹部。
进一步地，关于本发明的低压汞灯，在发明的一个方面中，所述低压汞灯具有：发光管，其在两端附近的内表面分别形成有凹部；被插入所述发光管内的电极固定件，其具有金属制按压件；以及汞合金，其被定位于所述凹部，所述电极固定件具有玻璃制的支承件，所述金属制按压件具有：第一导棒，其固定于所述玻璃制的支承件上，被弯折而向所述凹部的方向延伸；第二导棒，其与所述第一导棒连接；以及板状的金属箔，其安装于所述第二导棒的末端，所述金属箔被配置成覆盖所述汞合金的至少一部分。
进一步地，在本发明的低压汞灯中，可以是，所述汞合金通过加热熔接被定位并固定于所述凹部。
进一步地，在本发明的低压汞灯中，可以是，所述金属箔具有弹性。
进一步地，在本发明的低压汞灯中，可以是，所述金属箔由从钼(Mo)、钨(W)、镍(Ni)、铌(Nb)以及铝(Al)所构成的组中选择的金属形成。
根据本申请发明，能够提供一种将发光管内的汞合金稳定地固定于规定的位置并较高地维持紫外线强度的低压汞灯及其制造方法。
标号说明
2：供水口；4：排水口；6：水冷套；8：低压汞灯；8-1：发光管；10-1：卧式水处理槽；10-2：立式水处理槽；12、12-1、12-2：基座；16：保持部件；18、18a、18b：金属制按压件；18-1：第一导棒；18-2：第二导棒；18-3：金属箔；20：凹部；22：电极导线；22-1：正极；22-2：灯丝；24：支承件；26：汞合金；26a、26b：汞合金的表面。
附图说明
图1A是示出使用了低压汞灯的紫外线氧化水处理装置的图，是说明多根水冷套在水平方向上配置而成的卧式水处理槽的图。
图1B是示出使用了低压汞灯的紫外线氧化水处理装置的图，是说明多根水冷套在垂直方向上配置而成的立式水处理槽的图。
图2A是说明低压汞灯的结构的图。
图2B是说明图2A所示的低压汞灯的发光管的端部附近的发光管、基座以及水冷套的位置关系的图。
图3A是具有一侧的金属制按压件的电极固定件单体的侧视图。
图3B是具有一侧的金属制按压件的电极固定件单体的主视图。
图3C是将图2A所示的低压汞灯的发光管的凹部切断而在包含灯轴线在内的面上观察的发光管端部附近的局部剖视图。
图3D是按照与图3C的剖切面垂直的关系在包含低压汞灯的灯轴线在内的面上观察的发光管端部附近的局部剖视图。
图4A是说明使用发光管的凹部和电极固定件的金属制按压件固定了汞合金的发光管状态的示意图。
图4B是从正上方观察发光管的凹部的示意图。
图4C是从正上方观察下述状态的示意图：使用电极固定件的金属制按压件来固定进入了发光管的凹部中的汞合金。
图5是说明低压汞灯的制造方法中的与本实施例相关的汞合金的固定方法的流程图。
具体实施方式
下面，对于本发明的低压汞灯及其制造方法的实施方式，参照附图进行详细说明。图中，对相同构件标注相同的参照标号，并省略重复的说明。
[低压汞灯]
(低压汞灯的结构)
图2A是示出低压汞灯8的图。低压汞灯8的发光管8-1由石英玻璃形成。在发光管8-1的内部封入有汞合金。汞合金是除了汞(Hg)之外还含有铟(In)、铋(Bi)、锡(Sn)以及铅(Pb)中的至少一种金属的合金。一般来说，关于其它金属的比例，相对于汞(Hg)来说是5重量％以下。
此外，图2A所示的发光管是直管形，但不限于此。即使关于U形、W形、M形等其它形状的发光管，由于电极部的结构相同，因此也能够应用。
低压汞灯8在发光管8-1的两端部分别具有基座(灯头)12-1、12-2，基座12-1、12-2覆盖作为发光管的最冷部的发光管端部。基座12-1、12-2是固定发光管8-1并防止发光管端部破损的罩。基座12-1、12-2由陶瓷、金属、具有耐紫外线性的弹性体树脂(例如氟类树脂)形成。
(低压汞灯在水冷套内被定位/保持的结构)
图2B是说明低压汞灯被定位/保持于水冷套内的规定位置的结构的图。在这里，(A)是沿着灯端部附近的灯轴线剖切的局部剖视图，(B)是沿着B-B线的剖视图。
在水冷套6的内部配置有发光管8-1。水冷套6是为了实现灯与被处理水之间的绝缘以及保护灯免受破损而设置的，由具有紫外线透过性的部件(例如石英玻璃)构成。
发光管8-1在一端处安装于基座12-2。基座12-2通过基座定位保持部件16而被保持于水冷套6内部的规定位置。灯的相反侧端部也是同样的结构。
如图2B所示，基座12-1、12-2在与水冷套6接触的状态下支撑发光管8-1。因此，发光管8-1的最冷部受到亮灯时的高温的发光管8-1的温度、和与通过被处理水冷却的水冷套6相接触的低温的基座12的温度双方影响。被处理水的水温通常是25℃左右。
一般来说，低压汞灯8的紫外线输出受到亮灯时的发光管内的汞合金的蒸气压左右。通过对发光管管壁的最冷部进行温度控制，能够控制灯内部的汞蒸气压。通过将发光管管壁的最冷部维持为约40℃，并将汞合金维持为约80～120℃，从而，从低压汞灯8放射的波长为254nm的紫外线输出变得最大。
(汞合金的固定方法)
图3A是具有一侧的金属制按压件的电极固定件单体的侧视图。图3B是具有一侧的金属制按压件的电极固定件单体的主视图。低压汞灯8是交流驱动，相反侧的端部也为相同的电极固定件结构。
在从发光管外部延伸的电极导线22的末端接合有正极22-1。在正极22-1的近前接合有涂敷着电子放射物质的灯丝22-2。电极导线22被两根由玻璃制部件形成的支承件24从两侧夹持而进行保持。
构成电极固定件的一部分的金属制按压件18具有第一导棒18-1、第二导棒18-2以及板状的金属箔18-3，其中，所述第一导棒18-1由玻璃制的支承件24保持，且由钼(Mo)形成，所述第二导棒18-2安装于该第一导棒的末端，由镍(Ni)形成，所述金属箔18-3处于该第二导棒的末端。第一导棒18-1的一部分弯折成L字状，向形成于发光管8-1的凹部20的方向延伸。在该第一导棒18-1的末端安装有第二导棒18-2，在该第二导棒的末端安装有板状的金属箔18-3，该金属箔18-3覆盖发光管8-1的凹部20的至少一部分。
金属箔18-3由钼(Mo)、钨(W)、镍(Ni)、铌(Nb)、以及铝(Al)中的任意一种形成。选定这些材质的理由如下。
(1)是不与汞形成汞合金的材质；
(2)是能够承受住在后面说明的制造方法的步骤7的加热熔融工序的高熔点材质；
(3)是具有一定的弹性且具有对汞合金进行按压的功能的材质。
接着，对下述状态进行说明：将图3A和图3B所示的电极固定件定位于发光管内，然后将所封入的汞合金相对于发光管凹部和金属制按压件进行熔接。图3C是将图2A所示的低压汞灯的发光管8-1的凹部20切断且在包含灯轴线在内的面上观察的发光管端部附近的局部剖视图。图3D是按照与图3C的剖切面垂直的关系在包含低压汞灯8的灯轴线在内的面上观察的发光管端部附近的局部剖视图。在发光管8-1的端部附近，从内表面起形成有凹部20。
低压汞灯8的实施例的一个规格如下。
灯：直管形；灯功率：110W；灯电流：1.38A；灯长(基座端部间)：1,020mm；灯径：φ17mm；
凹部形状：纵5mm×横5mm×深度1mm的圆角的四边形
金属制按压件的第一导棒18-1：φ0.4mm×7mm(延展长度)
金属制按压件的第二导棒18-2：φ0.6mm×3mm
金属制按压件的金属箔：宽度5mm×厚度35μm×长度10mm
图4A是说明发光管8-1的下述状态的示意图：利用发光管8-1的凹部20和电极固定件的金属制按压件18固定了汞合金26。在石英制的发光管8-1的内表面形成有凹部20。使用金属制按压件18，将汞合金26固定在凹部20的内部，并使其熔接于二者。在这里，图4A的(a)是金属制按压件18a覆盖了凹部20的开口面积的约1/3的状态。图4A的(b)是金属制按压件18b覆盖了凹部20的开口面积的约2/3的状态。
在图4A的(a)的覆盖了约1/3的状态下，汞合金26的表面形状如标号26a所示那样。汞合金26熔接于凹部20和金属制按压件18a双方。在图4A的(b)的覆盖了约2/3的状态下，汞合金26的表面形状如标号26b所示那样。汞合金26熔接于凹部20和金属制按压件18b双方。
表面形状26a、26b的不同在于因金属制按压件18与凹部的接触面积的大小所引起的偏差。
图4B是从正上方观察发光管的凹部20的示意图。凹部20的代表性的大小是纵5mm×横5mm×深度1mm的圆角的四边形，但该大小和形状是例示，不限于此。
图4C是从正上方观察使用凹部20和电极固定件的金属制按压件18来对装入发光管的凹部20中的汞合金26进行固定的状态的示意图。
(低压汞灯的制造方法)
图5是说明低压汞灯的制造方法中的与本实施例相关的汞合金的固定方法的流程图。
在步骤S1中，在制造发光管时，在位于两端部附近的灯最冷部分别形成凹部。关于凹部的形成，一边从发光管的外侧进行加热，一边使用专用的器具从内侧进行按压而形成。
在步骤S2中，形成电极固定件。在电极固定件的正极焊接工序中，安装金属制按压件。
在步骤S3中，将电极固定件插入发光管内，并以覆盖发光管的凹部的方式对金属制按压件进行定位并固定。
在步骤S4中，进行发光管的夹紧密封。
在步骤S5中，经由排气管，向发光管内封入含有汞合金的添加物。
在步骤S6中，经由排气管，对发光管内进行排气。之后，将排气管卸下并除去。
在步骤S7中，将汞合金定位并固定于发光管凹部。一边晃动灯一边使汞合金移动而进入发光管凹部，在该状态下从外侧对发光管凹部进行加热而使汞合金熔融，从而相对于电极固定件的金属制按压件和发光管凹部熔接并固定。
[总结]
以上对本发明的低压汞灯及其制造方法的实施方式进行了说明，但它们是用于理解本发明的例示，不对本发明的范围进行任何限定。关于这些实施方式，本领域人员能够容易进行的追加/删除/变更/改良都在本发明的范围内。本发明的技术范围由附加的权利要求书的记载来确定。
Claims (5)
1.一种低压汞灯的制造方法，其特征在于，
所述低压汞灯的制造方法包括汞合金的固定方法，在所述汞合金的固定方法中，
在制造发光管时，在位于两端附近的灯最冷部分别形成凹部，
将具有金属制按压件的电极固定件插入发光管内，该电极固定件具有玻璃制的支承件，该金属制按压件具有：第一导棒，其固定于所述玻璃制的支承件上，被弯折而向所述凹部的方向延伸；第二导棒，其与所述第一导棒连接；以及板状的金属箔，其安装于所述第二导棒的末端，
将所述金属制按压件定位于在所述发光管的内表面形成的所述凹部的附近，
对所述发光管的端部进行夹紧密封，
经由排气管将汞合金封入所述发光管内，
对所述发光管进行排气，
将所述汞合金相对于所述金属制按压件的金属箔和所述凹部进行加热熔接而固定于该凹部。
2.一种低压汞灯，其特征在于，
所述低压汞灯具有：
发光管，其在两端附近的内表面分别形成有凹部；
被插入所述发光管内的电极固定件，其具有金属制按压件；以及
汞合金，其被定位于所述凹部，
所述电极固定件具有玻璃制的支承件，
所述金属制按压件具有：第一导棒，其固定于所述玻璃制的支承件上，被弯折而向所述凹部的方向延伸；第二导棒，其与所述第一导棒连接；以及板状的金属箔，其安装于所述第二导棒的末端，
所述金属箔被配置成覆盖所述汞合金的至少一部分。
3.根据权利要求2所述的低压汞灯，其特征在于，
所述汞合金通过加热熔接被定位并固定于所述凹部。
4.根据权利要求2或3所述的低压汞灯，其特征在于，
所述金属箔具有弹性。
5.根据权利要求4所述的低压汞灯，其特征在于，
所述金属箔由从钼、钨、镍、铌以及铝所构成的组中选择的金属形成。
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