JP3405067B2 - 放電灯の加熱処理装置及び放電灯の封止装置及び その封止方法 - Google Patents

放電灯の加熱処理装置及び放電灯の封止装置及び その封止方法

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弘孝 石橋
進 成田
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  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、放電灯の加熱処理装置
に関し、特に、赤外線を利用した封止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高圧ナトリウムランプ等のセラミックス
発光管を用いた放電灯の封止装置としては、図7に示す
ような高周波誘導加熱を用いたものが、利用されてい
る。100は密閉加熱容器であって、中の雰囲気を真空
状態及びAr等の不活性ガス雰囲気に調整できる。この
加熱容器内に、一方に電極101のついた封止部材10
2を封止した発光管103内に発光物質を導入後、他端
に電極104のついた封止部材105を挿入し、この封
止部材105と発光管103とのクリアランスに加熱溶
融後ガラスソルダが流れ込むようにガラスリング106
を封止部材105に外嵌し、更に、ガラスリングの外側
にカーボンなどのヒータ107を外嵌する。108は、
誘導コイルである。上記状態で、誘導コイル108から
発する高周波で、ヒータ107が発熱し、ガラスリング
が溶融させることで、封止が行われる。
【0003】
【発明が解決する課題】ヒータが発熱し、かなりの高温
状態になると、ヒータから不純ガスが発生し、不純ガス
により電極が劣化したり、不純ガスが、放電灯内に封入
され、発光特性に悪影響を及ぼすおそれを有していた。
また、発光管、電極、封止ガラス、発光物質等の放電灯
部材自身にも不純物が含まれているため、事前に加熱処
理が必要であった。なお、石英性の発光管では石英自身
に不純物を除去するゲッタ作用があるので若干の不純物
が残っていたとしてもそれ程問題となることは無いので
あるが、アルミナを発光管として用いた場合には、ゲッ
タ作用は期待できないので、不純物が放電灯の寿命に与
える影響はかなり大きなものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、赤外線を放射する赤外線放射手段と、該
赤外線放射手段を覆うように配置し、該赤外線放射手段
の発光を特定領域に集中させるため反射手段とからなる
赤外線加熱炉を備え、該赤外線加熱炉内の特定領域に放
電灯構成部材若しくは放電灯の封止部を導入するための
導入手段を設けたことを特徴とする放電灯の加熱処理装
置を要旨とするものである。
【0005】また、透光性セラミックスからなる発光管
の端面に加熱により溶融する封着リングを介して電極を
有する封止部材を挿入し、前記封着リング周囲の封止部
に赤外線を集光させ、前記発光管と封止部材とを気密に
封着することを特徴とする放電灯の封止方法を要旨とす
る。
【0006】図面に基づき詳述する。第1図は、本発明
の装置を示すもので、1は、内面1aに赤外線反射機能
を有する加熱容器である。赤外線反射機能を有する物質
としては、金、白金、ニッケル等が利用でき、加熱容器
内面1aに溶射やスパッタリングで被覆することで得ら
れる。また、加熱容器1内には、外部の点灯装置2に連
結された赤外線ランプ(赤外線放射手段)3が、配置さ
れている。更に、この赤外線ランプ3を点灯した際に放
射される赤外線が加熱容器内面1aに被覆されている赤
外線反射膜(集光手段)で反射され集光する領域(特定
領域)には、後述する発光管の封止部が位置するよう
に、加熱容器1(赤外線加熱炉)に設けられた孔1bか
ら挿入された導入手段4が設けられている。
【0007】導入手段は4、石英ガラスからなる有底筒
状の導入管5(遮断部材)の中に、片側を、電極6を有
する封止部材7を封着ガラス8で、予め気密に封着した
発光管9を先端の孔10aに配置したアルミニウム、銅
等からなる昇降台10(固定部材)が、導入管5に対し
て上下動可能に挿入されている。また、昇降台10は、
長さが変えられるように2分割にし、螺合されている
(固定部材用調節部材)。
【0008】また、導入管10の側壁には、アルゴンガ
ス導入管11と真空ポンプに連結された排気管12と
(これらで雰囲気調節手段を構成している)が、設けら
れている。アルゴンガス導入管11及び排気管12に
は、それぞれバルブが、設けられており、アルゴンガス
導入量及び排気量(真空度)を調整出来るようになって
る。導入管5の外側には、必要な部分以外赤外線が導入
管内に入らないように赤外線反射スリーブ13が設けら
れている。
【0009】更に、導入管5は、中の雰囲気(圧力、ガ
ス種)を可変に出来るグローブボックス14(閉空間)
に気密に固定されている。また、導入管5内を上下動す
る昇降台10は、昇降台10がグローブボックス14と
当接する位置で、昇降台10端部のフランジ部10bが
Oリング15等で、グローブボックス14内壁と気密に
シールされるようになっている。(導入管5内を昇降台
10端部のフランジ部10bがOリング15等で、グロ
ーブボックス14内壁と気密にシールされた空間が密閉
空間である)
【0010】昇降台10は、手で上げ下げしてよいが、
電動式にしたりエアー圧やネジを利用して操作するよう
にしてもよい。(固定部材用調節部材)
【0011】次に、上記した装置を用いて、発光管9に
発光物質を導入し、封止について説明する。発光管9の
片側開口を電極6を有する封止部材7を封着ガラス8用
いて、真空炉等で予め、気密に封着する。
【0012】グローブボックス14内に予め加熱により
水分等の不純物を除去した封着ガラス、電極を有する封
止部材、上記した片側を封止した発光管及び発光物質を
入れる。グローブボックス14内は、アルゴン雰囲気下
1気圧にしてある。
【0013】 昇降台10を下げた状態にして、昇降台
10先端の孔10に片側を封止した発光管9を固定
し、発光管9のもう一方の開口に封止部材17を挿入
後、その封止部材17に封着リング18を外嵌する。こ
の状態で、昇降台10を上方に移動させた際に、加熱容
器1内の赤外線集光領域が、発光管6の略中央に位置す
るように昇降台10を調整し、グローブボックス14内
壁に当接するまで上昇させる。その際、赤外線反射スリ
ーブ16先端は、昇降台10の先端部分まで下方に下げ
ておく。次に真空ポンプで、導入管5内のアルゴンガス
を排気管12から排気するとともにアルゴン導入管11
よりアルゴンガスを供給する。ここで、赤外線ランプ3
を点灯させ、発光管9に赤外線を照射する。この際、急
激に温度が上がらないように、徐々に点灯装置2で制御
しながら照射させる。赤外線により加熱された発光管9
内は不純物がガス化され除去される。本工程は、グロー
ブボックス14内に持ち込む部材が既にクリーンな状態
であれば必ずしも必要な工程ではない。
【0014】次に、導入管5内をアルゴン雰囲気下1気
圧に調整し、昇降台10をグローブボックス14内に下
げる。下げた位置で、封着リング、封止部材を外し、発
光管内に水銀及び発光物質を所望量導入した後、再び、
封止部材、封着リングを発光管開口に挿入する。
【0015】 昇降台10を少なくとも封着リング18
及び発光管6と封止部材17との溶融したガラスが流れ
込む箇所即ち封止部が赤外線集光領域に位置するように
調整し、上記と同様にして、上方へ移動させる。昇降台
10がグローブボックス14と当接した後、導入管5内
のアルゴンガスを排気し、10 −5 〜10 −6 torr
まで脱気する。十分に脱気が、済んだ後、導入管5内に
アルゴンガスを100〜500torrになるように導
入する。
【0016】 次に、赤外線反射スリーブ1を発光管
9の封止部以外を覆うように移動させる。この状態で、
赤外線ランプ3を点灯させ、封着リング18を溶融し、
封止部材17と発光管9とを気密に封着する。約30秒
程度で封着リング18は溶融される。封着ガラスとして
は、種々のものが利用できるが、赤外線を吸収しやすい
物質即ち、封着ガラスに着色を施し、赤外線反射係数を
小さくする物質を混入させておくことで、封止時間の短
縮が図れる。例えば、Ndを含んだ、青みがかっ
たA1−SiO−Nd等が好適に利用で
きる。
【0017】また、封止部材の表面や発光管の封止箇所
表面にPtメタライズ等の赤外線を吸収しやすい物質を
コートするようにしても良い(図2A部等)。即ち、封
止部を赤外線によって短時間で加温出来るよう封止部領
域を赤外線を吸収しやすいようにすればよい。なお、加
熱温度は1000℃以上の比較的高温であり、封着リン
グの組成によってその温度は変わる。また加熱時間は比
較的短い数秒〜数十秒程度である。なお、温度の調節は
前記赤外線ランプ3への通電量を調整することで行われ
る。
【0018】
【作用】赤外線をある領域に幅をもって集光させ、その
領域に発光管の封止部を直接位置させ封着ガラスを溶融
させるようにすることで、従来のような不純物の飛散が
起こらない。集光領域が封着ガラスだけでなく、ガラス
が溶融し流れ込む発光管及び封止部材にも位置するた
め、溶融した封着ガラスはスムーズに発光管と封止部材
のクリアランスに流れ込む。
【0019】上記した装置の他の実施例を以下に詳述す
るが、封止方法については、同様な操作にて行われるの
で、省略する。
【0020】図3は、赤外線集光領域に垂直方向に発光
管の封止部を位置させたものであり、封着ガラスに、均
一に熱がかかりやすいので、望ましい構造である。しか
しながら、封止時に赤外線が発光管内の水銀、発光物質
に照射されるおそれがあるので、発光管に予め赤外線反
射封止部材を被せてもよい。
【0021】図4は、加熱容器を2つ並列させたもので
あり、集光温度の調整幅の拡大及び封止部を均一に加熱
できる点で優れた構造である。
【0022】 上述の説明は発光管の封止について説明
を行ったが、それ以外の放電灯の構成部材の前処理につ
いて以下に説明する。第1図では、発光管の封止部が位
置するようにしたが、図5においては、発光管の封止部
に換えて、放電灯の構成部材の一つである発光物質を入
れた石英製の試料台19が位置するように、加熱容器1
(赤外線加熱炉)に設けられた孔1bから挿入された導
入手段4が設けられている。なお、試料台19の中には
発光物質である金属ヨウ化物を入れておく。昇降台10
がグローブボックス14と当接した後、導入管5内のア
ルゴンガスを排気し、5×10 −6 torrまで脱気す
る。十分に脱気が、済んだ後、150℃±20℃の条件
下で20時間程度の加熱を行い、その後導入管5内にア
ルゴンガスを大気圧になるように導入する。
【0023】上記工程が終了すれば、昇降台10を下
げ、試料台19をグローブボックス14内に取り出す。
この工程を放電灯の構成部材である封着ガラス、電極を
有する封止部材、発光管についても行い、水分等の不純
物を除去した後、前述の封止工程を行うようにする。
【0024】図6には別の実施例を示す。これまでと同
一の機能のものには同一の符号を付すにとどめ、説明は
省略する。図6では、不純物除去工程用の導入管5と、
封止工程用の導入管5とを別々に設けている。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、赤外線をある領域に幅
をもって集光させ、その領域に発光管の封止部を直接位
置させ溶融させるようにすることで、不純物が混入せ
ず、簡便に封止が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を示す図。
【図2】 本発明の実施例を示す部分拡大図。
【図3】 本発明の他の実施例を示す図。
【図4】 本発明の他の実施例を示す図。
【図5】 本発明の他の実施例を示す図。
【図6】 本発明の他の実施例を示す図。
【図7】 従来の実施例を示す図。
【符号の説明】
1…加熱容器、1a…赤外線反射機能を有する内面、2
…赤外線ランプ点灯装置、3…赤外線ランプ、4…導入
手段、5…導入管、9…発光管、17…封止部材、18
…封着ガラス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石橋 弘孝 福岡県北九州市小倉北区中島2丁目1番 1号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 成田 進 福岡県北九州市小倉北区中島2丁目1番 1号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 林 浩一 福岡県北九州市小倉北区中島2丁目1番 1号 東陶機器株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−229636(JP,A) 特開 平2−282689(JP,A) 特開 平9−106763(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 9/26 H01J 9/32 H01J 9/34 H01J 9/36 H01J 9/40

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 赤外線を放射する赤外線放射手段と、該
    赤外線放射手段を覆うように配置し、該赤外線放射手段
    の発光を特定領域に集中させるための赤外線反射手段と
    からなる赤外線加熱炉を備え、前記特定領域に放電灯構
    成部材若しくは放電灯の封止部を導入するための導入手
    段を設けた放電灯の加熱処理装置において、前記導入手
    段は、導入手段内部に空間を有し、前記赤外線加熱炉の
    雰囲気とを遮断する遮断部材と、前記放電灯構成部材若
    しくは放電灯の封止部を導入手段内部に固定する固定部
    材とから構成され、前記固定部材は、前記遮断部材内で
    移動可能とし、該固定部材が移動することにより、前記
    遮断部材と前記固定部材とで密閉空間を形成することを
    特徴とする放電灯の加熱処理装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の放電灯の加熱処理装置で
    あって、前記固定部材は、固定部材用調節部材により長
    さ調節可能としたことを特徴とする放電灯の加熱処理装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2記載の放電灯の加
    熱処理装置であって、前記遮断部材と前記固定部材とで
    仕切られた密閉空間に、該密閉空間内の雰囲気を調節自
    在とするための雰囲気調節手段を連絡したことを特徴と
    する放電灯の加熱処理装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3記載の放電灯の加
    熱処理装置であって、該赤外線加熱炉内の特定領域に放
    電灯の封止部を導入したことを特徴とする放電灯の封止
    装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項3記載の放電灯の加
    熱処理装置であって、該赤外線加熱炉内の特定領域に放
    電灯に用いる発光物質を導入したことを特徴とする放電
    灯の封止装置。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至請求項3記載の放電灯の加
    熱処理装置であって、該赤外線加熱炉内の特定領域に放
    電灯の発光管を導入したことを特徴とする放電灯の封止
    装置。
  7. 【請求項7】 透光性セラミックスからなる発光管の端
    面に加熱により溶融する封着リングを介して電極を有す
    る封止部材を挿入し、前記封着リング周囲の封止部に
    外線放射手段により放射された赤外線を赤外線反射手段
    により集光させ、前記発光管と封止部材とを気密に封着
    することを特徴とする放電灯の封止方法。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の放電灯の封止方法であっ
    て、前記封着リングは、赤外線を吸収しやすい物質を含
    有してなることを特徴とする放電灯の封止方法。
  9. 【請求項9】 請求項7記載の放電灯の封止方法であっ
    て、封着前に前記発光管に発光物質を導入すると共に、
    前記発光管の中央部に赤外線を集光させたことを特徴と
    する放電灯の封止方法。
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