JP3562164B2 - 水銀供給装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光灯の製造工程における水銀封入を行うものに好適な水銀供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蛍光灯の製造工程においては、管球内を真空状態とする排気工程時に水銀を管球内に供給するようになっている。従来の水銀供給装置においては、水銀の秤量機能と供給機能とを有しており、水銀合金などの所定量の固体水銀を所定のタイミングで管球内に投下させる構成となっている。
【０００３】
このような水銀供給装置は、特公平７−１０５１９６号公報、実開昭６０−１４９０５２号公報等によって開示されている。実開昭６０−１４９０５２号公報の提案においては、装置側面から水銀合金を装置内に供給する方法を採用している。これに対し、特公平７−１０５１９６号公報の提案においては、固体水銀を装置上部から装置内に供給することができ、水銀合金の装置への供給を簡単なものとしている。
【０００４】
特公平７−１０５１９６号公報の提案では、固体水銀の投下タイミングを規定するために、装置と管球との間に磁性金属球を利用した供給弁を設けている。即ち、装置上部に設けた蓋から装置内に供給された固体水銀は、金属球を用いた弁によって装置内に保持される。投下タイミングになると、装置上部からマグネットによって金属球を移動させることにより弁を開いて、固体水銀を管球内に投下して封入するのである。
【０００５】
更に、特公平７−１０５１９６号公報の提案では、弁として第１及び第２の２つの金属球を有している。これにより、金属球の移動距離を小さくして蓋への衝突力を低減して、気密が損なわれることを防止している。
【０００６】
しかしながら、弁として金属球を用いることにより装置上部から固体水銀の供給を可能にした反面、金属球とマグネットとの距離を比較的小さくする必要から、金属球を装置下部方向に位置させることができず、水銀合金が装置上部に保持されてしまう。このため、封入の際に管球までの落下距離が長くなって、弁の動作から実際の封入までの時間が長くなり、封入確率が低下するという問題があった。
【０００７】
また、第１及び第２の金属球を重合させた場合でも、金属球の移動量を十分に小さくすることはできず、金属球は蓋に比較的大きな衝突力で衝突してしまう。このため、装置内の気密性を十分に確保することができないという問題もあった。
【０００８】
なお、供給装置側面から固体水銀を供給する方法では、固体水銀の管球までの落下距離を短くすることはできるが、上述したように、装置内に固体水銀を供給する装置の構造が複雑となり、前段階の処理時間が長くなって、結局封入時間及び封入確率などの面で問題があった。
【０００９】
ところで、従来の水銀供給装置においては、気密性を向上させるために、蓋と本体との間にＯリングを設けると共に、蓋の開閉をスプリングによって抑止する方法を採用している。Ｏリングはスプリングの付勢力と装置内減圧時の負圧によって、押し潰されることにより、気密性を維持する。
【００１０】
しかしながら、スプリングの付勢力と装置内の負圧だけでは、Ｏリングを十分に押しつぶすことはできず、気密性を確保することが困難であった。このため、装置本体からのリーク量が多く、管球内を十分に減圧することができないという問題もあった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の水銀供給装置においては、封入の際における固体水銀の落下距離が長く、封入時間が長くなって封入確率が低下するという問題点があった。また、金属球の蓋への衝突力で装置内の気密性を十分に確保することができないという問題もあった。更に、Ｏリングの潰し量が十分でないことから気密性を確保することが困難であるという問題点があった。
【００１２】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、固体水銀の落下距離を短くして封入時間を短縮することにより封入確率を向上させることができる水銀供給装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、供給弁が蓋に衝突しても、装置内の気密性を十分に確保することができる水銀供給装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、Ｏリングを十分な潰し量で押圧することを可能にすることにより、装置内の気密性を十分に確保することができる水銀供給装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る水銀装置は、固体水銀が供給される挿通孔と；前記挿通孔内に設けられ、テーパ状の受部及び筒部を有して前記固体水銀が前記受部に供給される漏斗部と；柱状部を有し、この柱状部が前記挿通孔内に上下に摺動自在に設けられ、下方への移動時に前記柱状部の先端が前記受部の所定位置において前記受部を閉塞して前記受部から前記筒部への前記固体水銀の通過を制御する金属磁性体供給弁と；を具備した水銀供給装置において、
前記金属磁性体供給弁は、前記柱状部とこの柱状部の周囲に設けられる案内部とによって構成され；前記案内部は、前記柱状部に放射状に設けられ水平方向端部が前記挿通孔内周面に摺接するように形成される；
ことを特徴とするものであり、
前記固体水銀としては例えば合金又はアマルガム等の水銀合金がある。金属磁性体供給弁は、径を前記筒部の径よりも若干大きい径にすることにより、前記受部の比較的筒部に近い位置、即ち、管球に近い位置において受部を閉塞することができ、固体水銀を管球に近い位置で保持することができる。また、金属磁性体供給弁は、柱状に形成されるので、その上端が挿通孔の上端開口部近傍に位置するような長さとすることができ、上方への移動距離を小さくして、開口部を閉塞する蓋への衝突力を低減することができる。この場合、前記案内部下端をＣ面又はＲ面に形成することにより、金属磁性体供給弁の挿通孔内の摺動を容易にすることができる。また、案内部を薄板形状とするとで、金属磁性体供給弁を軽量に構成することができる。
【００１７】
本発明の請求項２に係る水銀供給装置は、請求項１に記載の水銀供給装置において、前記案内部は、前記水平方向端部が鋭角に形成されて前記挿通孔内周面に摺接する；ことを特徴とするものであり、
前記案内部は前記水平方向端部を鋭角にするために、案内部の先端のみを鋭角にしてもよく、案内部の周方向に向かうに従って、薄板形状の厚さを薄くするようにしてもよい。即ち、案内部は、挿通孔内周面に摺接する部分の面積を十分に小さくする形状にすればよい。
【００１８】
本発明の請求項３に係る水銀供給装置は、固体水銀が供給される挿通孔と；
前記挿通孔内に設けられ、テーパ状の受部及び筒部を有して前記固体水銀が前記受部に供給される漏斗部と；柱状部を有し、この柱状部が前記挿通孔内に上下に摺動自在に設けられ、下方への移動時に前記柱状部の先端が前記受部の所定位置において前記受部を閉塞して前記受部から前記筒部への前記固体水銀の通過を制御する金属磁性体供給弁と；を具備した水銀供給装置において、
前記金属磁性体供給弁は、前記柱状部とこの柱状部の周囲に設けられる案内部とによって構成され；前記案内部は、棒状に形成されて前記棒状部に放射状に設けられ水平方向端部が前記挿通孔内周面に摺接するように形成される；ことを特徴とするものであり、
前記棒状に形成された案内部は、前記柱状部の上下の複数の位置に配設してもよい。
【００１９】
本発明の請求項４に係る水銀供給装置は、請求項１ないし３の何れか一に記載の水銀供給装置において、前記金属磁性体供給弁は、上端が周辺に向かって下方に傾斜した形状を有する；ことを特徴とするものであり、
前記金属磁性体供給弁の上端の形状は、平面的であってもよく、また、例えば曲面的であってもよい。
【００２１】
本発明の請求項１においては、固体水銀は挿通孔を通過して漏斗部の受部に到達する。封入前までは金属磁性体供給弁は受部を閉塞しており、固体水銀は受部において保持される。封入時には、金属磁性体供給弁は上方に移動して、固体水銀を受部から筒部に落下させる。また、放射状に設けられた案内部の各水平方向端部は挿通孔内周面に垂直方向の所定長さだけ摺接していることにより、金属磁性体供給弁は、挿通孔の中心軸から偏心することなく、円滑に摺動する。
【００２３】
本発明の請求項２においては、案内部の水平方向端部が鋭角であるので、この水平方向端部と挿通孔内周面との間の隙間によって固体水銀の落下が阻止されることはない。
【００２４】
本発明の請求項３においては、棒状に形成された案内部によって、金属磁性体供給弁は挿通孔内を偏心することなく円滑に摺動する。
【００２５】
本発明の請求項４においては、金属磁性体供給弁の上面が周辺に向かって下方に傾斜しているので、挿通孔に供給された固体水銀は、金属磁性体供給弁に落下が阻止されることはない。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る水銀供給装置を示す説明図である。図１（Ａ）は水銀供給装置を垂直方向に切断した断面形状を示し、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す切断面で切断した断面形状を示し、図１（Ｃ）は漏斗部の受部近傍を拡大して示している。
【００３０】
図１に示す水銀供給装置１は円筒形状の本体部２を有している。本体部２内は上方側が広径で下方側が細径の挿通孔３が設けられている。挿通孔３には漏斗部４が取り付けられている。漏斗部４は受部５及び筒部６によって構成されており、テーパ状の受部５は挿通孔３の広径部分に配設され、筒部６は受部５の下側に取り付けられて、挿通孔３の細径部分下端において筒口７を有する。なお、挿通孔３の細径部分下端には、管球を挿入する挿入部が設けられている。
【００３１】
挿通孔３は本体部２上端において開口部８を有しており、この開口部８は蓋９によって閉塞することができるようになっている。水銀供給時には、管球内に封入する水銀を例えば合金又はアマルガム等の固体水銀にして、開口部８から挿通孔３内に供給するようになっている。
【００３２】
本実施の形態においては、固体水銀の投下タイミングを規定するために、漏斗部４の受部５に設ける供給弁として、円柱状の磁性金属棒であるプランジャー１０を用いるようになっている。
【００３３】
図２は図１中のプランジャー１０の具体的な構成を示す説明図である。図２（Ａ）はプランジャー１０の正面図であり、図２（Ｂ）はその斜視図である。
【００３４】
金属磁性体供給弁としてのプランジャー１０は漏斗部４の筒部６の径よりも若干大きい径の円柱状部１１とこの円柱状部１１と共に削り出すことによって設けられた羽根状部１２とによって構成されている。
【００３５】
円柱状部１１は下端が漏斗部４の受部５に当接した状態で上端と開口部８との間に所定長の若干の隙間を有する長さに構成され、羽根状部１２は、図１（Ｂ）に示すように、水平方向には円柱状部１１から四方に放射状に延びて挿通孔３内周面に当接すると共に、垂直方向には挿通孔３の内径寸法の約２倍の長さに形成される。
【００３６】
プランジャー１０は、挿通孔３の上部の隙間の分だけ、挿通孔３内を中心軸に沿って上下に摺動自在である。この場合には、プランジャー１０に設けられた羽根状部１２に案内されることにより、プランジャー１０は挿通孔３の中心軸から偏心することなく、且つ、円滑に摺動することができるようになっている。
【００３７】
なお、羽根状部１２の下端は、プランジャー１０の摺動を容易とするために、Ｃ面又はＲ面が形成されている。また、開口部８からの固体水銀の挿通孔３内への落下を円滑にするために、プランジャー１０の上端は中心軸から外周側に向かって下方に向かう円錐形状に形成される。
【００３８】
なお、羽根状部１２は削り出しによって作成したが、羽根状部を別部材としてもよく、例えば、薄板状部材を円柱状部１１に固定して羽根状部を形成するようにしてもよい。
【００３９】
円柱状部１１の下端が漏斗部４の受部５に当接した状態では、図１（Ｃ）に示すように、挿通孔３内に供給された固体水銀１３は円柱状部１１によって落下が阻止されるようになっている。
【００４０】
本実施の形態においては、円柱状部１１の下端が漏斗部４の受部５に当接して受部５と筒部６との通路を遮断する場合には、円柱状部１１の径が筒部６の径よりも若干大きい径に設定されているので、遮断する位置は比較的筒部６に近い位置となる。即ち、固体水銀１３は比較的筒部６に近い位置で保持されることになり、管球との距離を小さくすることができる。
【００４１】
次に、このように構成された実施の形態の動作について図３の説明図を参照して説明する。図３（Ａ）は固体水銀投下時の状態を示し、図３（Ｂ）は漏斗部４の受部５近傍を拡大して示している。
【００４２】
水銀封入工程においては、前段階として、先ず、固体水銀１３を本体部２の上部から挿通孔３内に供給する。即ち、蓋９を開けて開口部８から固体水銀１３を挿通孔３内に落下させる。開口部８から供給された固体水銀１３は、プランジャー１０と挿通孔３との隙間から挿通孔３内に落下するか又は開口部８からプランジャー１０の上面に載った後に、例えば図１（Ｂ）に示すようにプランジャー１０の上面の傾斜によって滑りながら挿通孔３内に落下する。
【００４３】
固体水銀１３は挿通孔３内を落下して、漏斗部４の受部５に到達する。この時点では、図１に示すように、プランジャー１０の円柱状部１１は受部５に当接して受部５と筒部６との間を閉塞しており、固体水銀１３は図１（Ｃ）に示すように、受部５において保持される。なお、この場合には、上述したように、固体水銀１３は筒部６に比較的近い位置で保持される。
【００４４】
水銀封入タイミングになると、図３（Ａ）に示すように、蓋９の上部にマグネット１５を配置する。マグネット１５の磁力は磁性金属棒で形成されたプランジャー１０に作用して、プランジャー１０を上方に移動させる。この場合には、上述したように、羽根状部１２によって、プランジャー１０は挿通孔３を偏心することなく、且つ、円滑に摺動しながら上方に移動する。
【００４５】
そうすると、図３（Ｂ）に示すように、受部５と筒部６との間を閉塞していた円柱状部１１は上方に移動し、固体水銀１３は受部５の傾斜面を滑って筒部６に落下する。更に、固体水銀１３は筒部６を通過して筒口７から管球内に投下される。
【００４６】
従来のように、供給弁として金属球を用いた場合には、マグネットで金属球を持ち上げる必要から、金属球の大きさを挿通孔３の広径部分の径と同程度に比較的大きくして、比較的高い位置に設ける必要があり、このため、固体水銀は比較的高い位置に保持され、管球からの距離が比較的長くなっていた。これに対し、本実施の形態においては、上述したように、固体水銀１３が筒部６に比較的近い位置に保持されているので、固体水銀１３の管球までの落下距離は比較的短い。従って、弁の動作から実際の封入までの時間を短縮することができ、封入確率を向上させることができる。
【００４７】
また、プランジャー１０を円柱状の磁性金属棒で構成していることから、プランジャー１０の長さを自由に設定可能であり、プランジャー１０の上端と開口部８との隙間を比較的狭くすることができる。これにより、マグネット１５の磁力によってプランジャー１０が移動して蓋９の下面に衝突するときの衝撃力を小さくすることができ、プランジャー１０の移動に伴う蓋９への衝突によって気密が損なわれることを防止することができる。
【００４８】
図１の実施の形態においては、プランジャー１０は、挿通孔３内の摺動のために、放射状に延びた羽根状部１２を有している。しかし、羽根状部１２の水平方向端部、即ち、挿通孔３の内周面と摺接する部分は平坦であるので、この平坦部と挿通孔３内周面との間に隙間が生じる。このため、固体水銀１３がこの隙間に挟まって、漏斗部４まで落下しにくくなる虞がある。なお、羽根状部材１２の挿通孔３との摺接面を挿通孔内周面に沿って円弧状に形成することも考えられるが、この場合においても、製作精度の点から、固体水銀１３が挟まってしまうことを完全には防止することはできない。
【００４９】
そこで、図４及び図５に示すプランジャーを採用することも考えられる。図４及び図５（Ａ）は正面図であり、図４及び図５（Ｂ）は切断面で切断して示す断面図であり、図４及び図５（Ｃ）は斜視図である。
【００５０】
図４及び図５に夫々示すプランジャー２１、２５は、羽根状部の構成が図２のプランジャー１０と異なるのみである。図４に示すように、プランジャー２１に設けられる羽根状部２２は、水平方向には円柱状部１１から四方に放射状に延びており、図４（Ｂ）に示すように、先端は細くなって鋭角状になっている。羽根状部２２の先端の鋭角部分で挿通孔３の内周面に摺接するようになっている。これにより、固体水銀１３が羽根状部２２と挿通孔３内周面との間に挟まってしまうことが防止される。
【００５１】
また、図５に示すプランジャー２５は、羽根状部に代えて棒状部２６を設けている。棒状部２６は円柱状部１１から四方に放射状に延びて設けられており、先端は比較的半径が小さいＲ面を形成している。このＲ面が挿通孔３内周面に摺接するようになっている。なお、棒状部２６は、プランジャー２５の移動時に偏心することを防止するために、円柱状部１１の上方及び下方の２カ所において、四方に放射状に設けられている。プランジャー２５を用いた場合でも、固体水銀１３の落下が阻害されることを防止することができることは明らかである。
【００５２】
ところで、挿通孔３内の気密性を維持するために、本体部２の上端には円周状に溝３１を設けてＯリング３２を取り付けるようになっている。Ｏリング３２は蓋９によって押圧されて潰されることにより、挿通孔３内の気密性を向上させることができるようになっている。なお、蓋９の開閉によって、Ｏリング３２が溝３１から飛び出すことを防止するために、溝３１は内側壁に傾斜を有して形成されている。
【００５３】
本実施の形態においては、Ｏリング３２を十分に押圧してＪＩＳ規格の規定量まで確実に潰して保持するために、開閉部３３に固定した蓋９の開閉機構としてトグル機構３４を採用している。
【００５４】
図６は図１中のトグル機構３４を詳細に説明するための説明図である。図６（Ａ）は蓋９が閉じた状態を示し、図６（Ｂ）は蓋９が開いた状態を示している。
【００５５】
図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、蓋９を配設した開閉部３３は固定軸３５に枢支されて、固定軸３５を中心として揺動自在に設けられている。固定軸３５は本体部２の側面外側で上面よりも上方の位置において本体部２に対して固定されて設けられている。また、開閉部３３は、本体部２に対して固定軸３５よりも外側の位置において連結部３６の上端部と軸３７によって枢着されている。更に、連結部３６は下端においてＴ字状の揺動部３８の上端部に軸３９によって枢着されている。揺動部３８は水平に延びたロッド部４０を有しており、固定軸４３に枢支されて、固定軸４３を中心として揺動自在である。固定軸４３は本体部２に対して固定されて設けられている。図６（Ａ）に示すように、蓋９が閉じている状態では、開閉部３３と連結部３６とは略々直角となるように設定されている。
【００５６】
蓋９を開く場合には、揺動部３８のロッド部４０の先端側を下方から上方に押し上げる。そうすると、揺動部３８は固定軸４３を中心にして揺動し、軸３９を介して連結部３６を固定軸４３を中心とした周方向に垂直な向きに変位させる。これにより、軸３９も下側に変位し、開閉部３３は固定軸３５を中心として揺動して、蓋９が挿通孔３の開口部８から持ち上がる。
【００５７】
軸３７，３９及び固定軸３５，４３相互間の位置及び各リンクの重さ等によって定まる所定のデッドポイント（図６のＡ−Ａ線）まで開閉部３３が持ち上げられると、以後ロッド４０の押し上げを必要とすることなく、開閉部３３は図６（Ｂ）に示す最大開口点に到達する。
【００５８】
一方、蓋９を閉じる場合には、ロッド４０の先端側を上方から下方に押し下げる。そうすると、揺動部３８の揺動は連結部３６を介して開閉部３３に伝達されて、蓋９で挿通孔３の開口部８を閉じるように開閉部３３の固定軸３５を中心として回転する。蓋９がデッドポイントを通過すると、以後、ロッド４０の押し下げを必要とすることなく開閉部３３は回転を続けて、開閉部３３に取り付けた蓋９が挿通孔３の開口部８を閉塞する。
【００５９】
トグル機構３４が図６（Ａ）の状態になると、開閉部３３と連結部３６とが略々直角となる状態で枢着されるので、蓋９に作用した力によって開閉部３３が開く方向に揺動することはない。つまり、一旦トグル機構３４が図６（Ａ）の状態になると、開閉部３３の本体部２に対する角度は一定となる。この角度は、クランプボルト４１によって微調整可能である。即ち、クランプボルト４１の先端は、本体部２に取り付けられた調整台４２に当接しており、ネジ締め量を調整して揺動部３８の本体部２に対する角度を調整することにより、開閉部３３の本体部２に対する角度を微調整することができる。
【００６０】
従って、蓋９がＯリング３２をＪＩＳ規格に規定された十分な潰し量となるように押圧する位置で、トグル機構３４を図６（Ａ）に示す状態に到達させることにより、以後蓋９に何らかの力が作用したとしても、Ｏリング３２の潰し量を維持することができ、気密性を確保することができる。これにより、挿通孔３のリーク量を十分に抑制することができ、水銀封入における効率を向上させることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１，２，３，４，５によれば、固体水銀の落下距離を短くして封入時間を短縮することにより封入確率を向上させることができると共に、供給弁の蓋に対する衝突力を小さくすることにより、装置内の気密性を十分に確保することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す説明図。
【図２】プランジャーの具体的な構成を示す説明図。
【図３】実施の形態の動作を説明するための説明図。
【図４】プランジャーの具体的な構成を示す説明図。
【図５】プランジャーの具体的な構成を示す説明図。
【図６】トグル機構を詳細に説明するための説明図。
【符号の説明】
１…水銀供給装置
２…本体部
３…挿通孔
４…漏斗部
５…受部
６…筒部
９…蓋
１０…プランジャー
１１…円柱状部
１２…羽根状部
１３…固体水銀
３２…Ｏリング
３４…トグル機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光灯の製造工程における水銀封入を行うものに好適な水銀供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蛍光灯の製造工程においては、管球内を真空状態とする排気工程時に水銀を管球内に供給するようになっている。従来の水銀供給装置においては、水銀の秤量機能と供給機能とを有しており、水銀合金などの所定量の固体水銀を所定のタイミングで管球内に投下させる構成となっている。
【０００３】
このような水銀供給装置は、特公平７−１０５１９６号公報、実開昭６０−１４９０５２号公報等によって開示されている。実開昭６０−１４９０５２号公報の提案においては、装置側面から水銀合金を装置内に供給する方法を採用している。これに対し、特公平７−１０５１９６号公報の提案においては、固体水銀を装置上部から装置内に供給することができ、水銀合金の装置への供給を簡単なものとしている。
【０００４】
特公平７−１０５１９６号公報の提案では、固体水銀の投下タイミングを規定するために、装置と管球との間に磁性金属球を利用した供給弁を設けている。即ち、装置上部に設けた蓋から装置内に供給された固体水銀は、金属球を用いた弁によって装置内に保持される。投下タイミングになると、装置上部からマグネットによって金属球を移動させることにより弁を開いて、固体水銀を管球内に投下して封入するのである。
【０００５】
更に、特公平７−１０５１９６号公報の提案では、弁として第１及び第２の２つの金属球を有している。これにより、金属球の移動距離を小さくして蓋への衝突力を低減して、気密が損なわれることを防止している。
【０００６】
しかしながら、弁として金属球を用いることにより装置上部から固体水銀の供給を可能にした反面、金属球とマグネットとの距離を比較的小さくする必要から、金属球を装置下部方向に位置させることができず、水銀合金が装置上部に保持されてしまう。このため、封入の際に管球までの落下距離が長くなって、弁の動作から実際の封入までの時間が長くなり、封入確率が低下するという問題があった。
【０００７】
また、第１及び第２の金属球を重合させた場合でも、金属球の移動量を十分に小さくすることはできず、金属球は蓋に比較的大きな衝突力で衝突してしまう。このため、装置内の気密性を十分に確保することができないという問題もあった。
【０００８】
なお、供給装置側面から固体水銀を供給する方法では、固体水銀の管球までの落下距離を短くすることはできるが、上述したように、装置内に固体水銀を供給する装置の構造が複雑となり、前段階の処理時間が長くなって、結局封入時間及び封入確率などの面で問題があった。
【０００９】
ところで、従来の水銀供給装置においては、気密性を向上させるために、蓋と本体との間にＯリングを設けると共に、蓋の開閉をスプリングによって抑止する方法を採用している。Ｏリングはスプリングの付勢力と装置内減圧時の負圧によって、押し潰されることにより、気密性を維持する。
【００１０】
しかしながら、スプリングの付勢力と装置内の負圧だけでは、Ｏリングを十分に押しつぶすことはできず、気密性を確保することが困難であった。このため、装置本体からのリーク量が多く、管球内を十分に減圧することができないという問題もあった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の水銀供給装置においては、封入の際における固体水銀の落下距離が長く、封入時間が長くなって封入確率が低下するという問題点があった。また、金属球の蓋への衝突力で装置内の気密性を十分に確保することができないという問題もあった。更に、Ｏリングの潰し量が十分でないことから気密性を確保することが困難であるという問題点があった。
【００１２】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、固体水銀の落下距離を短くして封入時間を短縮することにより封入確率を向上させることができる水銀供給装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、供給弁が蓋に衝突しても、装置内の気密性を十分に確保することができる水銀供給装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、Ｏリングを十分な潰し量で押圧することを可能にすることにより、装置内の気密性を十分に確保することができる水銀供給装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る水銀装置は、固体水銀が供給される挿通孔と；前記挿通孔内に設けられ、テーパ状の受部及び筒部を有して前記固体水銀が前記受部に供給される漏斗部と；柱状部を有し、この柱状部が前記挿通孔内に上下に摺動自在に設けられ、下方への移動時に前記柱状部の先端が前記受部の所定位置において前記受部を閉塞して前記受部から前記筒部への前記固体水銀の通過を制御する金属磁性体供給弁と；を具備した水銀供給装置において、
前記金属磁性体供給弁は、前記柱状部とこの柱状部の周囲に設けられる案内部とによって構成され；前記案内部は、前記柱状部に放射状に設けられ水平方向端部が前記挿通孔内周面に摺接するように形成される；
ことを特徴とするものであり、
前記固体水銀としては例えば合金又はアマルガム等の水銀合金がある。金属磁性体供給弁は、径を前記筒部の径よりも若干大きい径にすることにより、前記受部の比較的筒部に近い位置、即ち、管球に近い位置において受部を閉塞することができ、固体水銀を管球に近い位置で保持することができる。また、金属磁性体供給弁は、柱状に形成されるので、その上端が挿通孔の上端開口部近傍に位置するような長さとすることができ、上方への移動距離を小さくして、開口部を閉塞する蓋への衝突力を低減することができる。この場合、前記案内部下端をＣ面又はＲ面に形成することにより、金属磁性体供給弁の挿通孔内の摺動を容易にすることができる。また、案内部を薄板形状とするとで、金属磁性体供給弁を軽量に構成することができる。
【００１７】
本発明の請求項２に係る水銀供給装置は、請求項１に記載の水銀供給装置において、前記案内部は、前記水平方向端部が鋭角に形成されて前記挿通孔内周面に摺接する；ことを特徴とするものであり、
前記案内部は前記水平方向端部を鋭角にするために、案内部の先端のみを鋭角にしてもよく、案内部の周方向に向かうに従って、薄板形状の厚さを薄くするようにしてもよい。即ち、案内部は、挿通孔内周面に摺接する部分の面積を十分に小さくする形状にすればよい。
【００１８】
本発明の請求項３に係る水銀供給装置は、固体水銀が供給される挿通孔と；
前記挿通孔内に設けられ、テーパ状の受部及び筒部を有して前記固体水銀が前記受部に供給される漏斗部と；柱状部を有し、この柱状部が前記挿通孔内に上下に摺動自在に設けられ、下方への移動時に前記柱状部の先端が前記受部の所定位置において前記受部を閉塞して前記受部から前記筒部への前記固体水銀の通過を制御する金属磁性体供給弁と；を具備した水銀供給装置において、
前記金属磁性体供給弁は、前記柱状部とこの柱状部の周囲に設けられる案内部とによって構成され；前記案内部は、棒状に形成されて前記棒状部に放射状に設けられ水平方向端部が前記挿通孔内周面に摺接するように形成される；ことを特徴とするものであり、
前記棒状に形成された案内部は、前記柱状部の上下の複数の位置に配設してもよい。
【００１９】
本発明の請求項４に係る水銀供給装置は、請求項１ないし３の何れか一に記載の水銀供給装置において、前記金属磁性体供給弁は、上端が周辺に向かって下方に傾斜した形状を有する；ことを特徴とするものであり、
前記金属磁性体供給弁の上端の形状は、平面的であってもよく、また、例えば曲面的であってもよい。
【００２１】
本発明の請求項１においては、固体水銀は挿通孔を通過して漏斗部の受部に到達する。封入前までは金属磁性体供給弁は受部を閉塞しており、固体水銀は受部において保持される。封入時には、金属磁性体供給弁は上方に移動して、固体水銀を受部から筒部に落下させる。また、放射状に設けられた案内部の各水平方向端部は挿通孔内周面に垂直方向の所定長さだけ摺接していることにより、金属磁性体供給弁は、挿通孔の中心軸から偏心することなく、円滑に摺動する。
【００２３】
本発明の請求項２においては、案内部の水平方向端部が鋭角であるので、この水平方向端部と挿通孔内周面との間の隙間によって固体水銀の落下が阻止されることはない。
【００２４】
本発明の請求項３においては、棒状に形成された案内部によって、金属磁性体供給弁は挿通孔内を偏心することなく円滑に摺動する。
【００２５】
本発明の請求項４においては、金属磁性体供給弁の上面が周辺に向かって下方に傾斜しているので、挿通孔に供給された固体水銀は、金属磁性体供給弁に落下が阻止されることはない。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る水銀供給装置を示す説明図である。図１（Ａ）は水銀供給装置を垂直方向に切断した断面形状を示し、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す切断面で切断した断面形状を示し、図１（Ｃ）は漏斗部の受部近傍を拡大して示している。
【００３０】
図１に示す水銀供給装置１は円筒形状の本体部２を有している。本体部２内は上方側が広径で下方側が細径の挿通孔３が設けられている。挿通孔３には漏斗部４が取り付けられている。漏斗部４は受部５及び筒部６によって構成されており、テーパ状の受部５は挿通孔３の広径部分に配設され、筒部６は受部５の下側に取り付けられて、挿通孔３の細径部分下端において筒口７を有する。なお、挿通孔３の細径部分下端には、管球を挿入する挿入部が設けられている。
【００３１】
挿通孔３は本体部２上端において開口部８を有しており、この開口部８は蓋９によって閉塞することができるようになっている。水銀供給時には、管球内に封入する水銀を例えば合金又はアマルガム等の固体水銀にして、開口部８から挿通孔３内に供給するようになっている。
【００３２】
本実施の形態においては、固体水銀の投下タイミングを規定するために、漏斗部４の受部５に設ける供給弁として、円柱状の磁性金属棒であるプランジャー１０を用いるようになっている。
【００３３】
図２は図１中のプランジャー１０の具体的な構成を示す説明図である。図２（Ａ）はプランジャー１０の正面図であり、図２（Ｂ）はその斜視図である。
【００３４】
金属磁性体供給弁としてのプランジャー１０は漏斗部４の筒部６の径よりも若干大きい径の円柱状部１１とこの円柱状部１１と共に削り出すことによって設けられた羽根状部１２とによって構成されている。
【００３５】
円柱状部１１は下端が漏斗部４の受部５に当接した状態で上端と開口部８との間に所定長の若干の隙間を有する長さに構成され、羽根状部１２は、図１（Ｂ）に示すように、水平方向には円柱状部１１から四方に放射状に延びて挿通孔３内周面に当接すると共に、垂直方向には挿通孔３の内径寸法の約２倍の長さに形成される。
【００３６】
プランジャー１０は、挿通孔３の上部の隙間の分だけ、挿通孔３内を中心軸に沿って上下に摺動自在である。この場合には、プランジャー１０に設けられた羽根状部１２に案内されることにより、プランジャー１０は挿通孔３の中心軸から偏心することなく、且つ、円滑に摺動することができるようになっている。
【００３７】
なお、羽根状部１２の下端は、プランジャー１０の摺動を容易とするために、Ｃ面又はＲ面が形成されている。また、開口部８からの固体水銀の挿通孔３内への落下を円滑にするために、プランジャー１０の上端は中心軸から外周側に向かって下方に向かう円錐形状に形成される。
【００３８】
なお、羽根状部１２は削り出しによって作成したが、羽根状部を別部材としてもよく、例えば、薄板状部材を円柱状部１１に固定して羽根状部を形成するようにしてもよい。
【００３９】
円柱状部１１の下端が漏斗部４の受部５に当接した状態では、図１（Ｃ）に示すように、挿通孔３内に供給された固体水銀１３は円柱状部１１によって落下が阻止されるようになっている。
【００４０】
本実施の形態においては、円柱状部１１の下端が漏斗部４の受部５に当接して受部５と筒部６との通路を遮断する場合には、円柱状部１１の径が筒部６の径よりも若干大きい径に設定されているので、遮断する位置は比較的筒部６に近い位置となる。即ち、固体水銀１３は比較的筒部６に近い位置で保持されることになり、管球との距離を小さくすることができる。
【００４１】
次に、このように構成された実施の形態の動作について図３の説明図を参照して説明する。図３（Ａ）は固体水銀投下時の状態を示し、図３（Ｂ）は漏斗部４の受部５近傍を拡大して示している。
【００４２】
水銀封入工程においては、前段階として、先ず、固体水銀１３を本体部２の上部から挿通孔３内に供給する。即ち、蓋９を開けて開口部８から固体水銀１３を挿通孔３内に落下させる。開口部８から供給された固体水銀１３は、プランジャー１０と挿通孔３との隙間から挿通孔３内に落下するか又は開口部８からプランジャー１０の上面に載った後に、例えば図１（Ｂ）に示すようにプランジャー１０の上面の傾斜によって滑りながら挿通孔３内に落下する。
【００４３】
固体水銀１３は挿通孔３内を落下して、漏斗部４の受部５に到達する。この時点では、図１に示すように、プランジャー１０の円柱状部１１は受部５に当接して受部５と筒部６との間を閉塞しており、固体水銀１３は図１（Ｃ）に示すように、受部５において保持される。なお、この場合には、上述したように、固体水銀１３は筒部６に比較的近い位置で保持される。
【００４４】
水銀封入タイミングになると、図３（Ａ）に示すように、蓋９の上部にマグネット１５を配置する。マグネット１５の磁力は磁性金属棒で形成されたプランジャー１０に作用して、プランジャー１０を上方に移動させる。この場合には、上述したように、羽根状部１２によって、プランジャー１０は挿通孔３を偏心することなく、且つ、円滑に摺動しながら上方に移動する。
【００４５】
そうすると、図３（Ｂ）に示すように、受部５と筒部６との間を閉塞していた円柱状部１１は上方に移動し、固体水銀１３は受部５の傾斜面を滑って筒部６に落下する。更に、固体水銀１３は筒部６を通過して筒口７から管球内に投下される。
【００４６】
従来のように、供給弁として金属球を用いた場合には、マグネットで金属球を持ち上げる必要から、金属球の大きさを挿通孔３の広径部分の径と同程度に比較的大きくして、比較的高い位置に設ける必要があり、このため、固体水銀は比較的高い位置に保持され、管球からの距離が比較的長くなっていた。これに対し、本実施の形態においては、上述したように、固体水銀１３が筒部６に比較的近い位置に保持されているので、固体水銀１３の管球までの落下距離は比較的短い。従って、弁の動作から実際の封入までの時間を短縮することができ、封入確率を向上させることができる。
【００４７】
また、プランジャー１０を円柱状の磁性金属棒で構成していることから、プランジャー１０の長さを自由に設定可能であり、プランジャー１０の上端と開口部８との隙間を比較的狭くすることができる。これにより、マグネット１５の磁力によってプランジャー１０が移動して蓋９の下面に衝突するときの衝撃力を小さくすることができ、プランジャー１０の移動に伴う蓋９への衝突によって気密が損なわれることを防止することができる。
【００４８】
図１の実施の形態においては、プランジャー１０は、挿通孔３内の摺動のために、放射状に延びた羽根状部１２を有している。しかし、羽根状部１２の水平方向端部、即ち、挿通孔３の内周面と摺接する部分は平坦であるので、この平坦部と挿通孔３内周面との間に隙間が生じる。このため、固体水銀１３がこの隙間に挟まって、漏斗部４まで落下しにくくなる虞がある。なお、羽根状部材１２の挿通孔３との摺接面を挿通孔内周面に沿って円弧状に形成することも考えられるが、この場合においても、製作精度の点から、固体水銀１３が挟まってしまうことを完全には防止することはできない。
【００４９】
そこで、図４及び図５に示すプランジャーを採用することも考えられる。図４及び図５（Ａ）は正面図であり、図４及び図５（Ｂ）は切断面で切断して示す断面図であり、図４及び図５（Ｃ）は斜視図である。
【００５０】
図４及び図５に夫々示すプランジャー２１、２５は、羽根状部の構成が図２のプランジャー１０と異なるのみである。図４に示すように、プランジャー２１に設けられる羽根状部２２は、水平方向には円柱状部１１から四方に放射状に延びており、図４（Ｂ）に示すように、先端は細くなって鋭角状になっている。羽根状部２２の先端の鋭角部分で挿通孔３の内周面に摺接するようになっている。これにより、固体水銀１３が羽根状部２２と挿通孔３内周面との間に挟まってしまうことが防止される。
【００５１】
また、図５に示すプランジャー２５は、羽根状部に代えて棒状部２６を設けている。棒状部２６は円柱状部１１から四方に放射状に延びて設けられており、先端は比較的半径が小さいＲ面を形成している。このＲ面が挿通孔３内周面に摺接するようになっている。なお、棒状部２６は、プランジャー２５の移動時に偏心することを防止するために、円柱状部１１の上方及び下方の２カ所において、四方に放射状に設けられている。プランジャー２５を用いた場合でも、固体水銀１３の落下が阻害されることを防止することができることは明らかである。
【００５２】
ところで、挿通孔３内の気密性を維持するために、本体部２の上端には円周状に溝３１を設けてＯリング３２を取り付けるようになっている。Ｏリング３２は蓋９によって押圧されて潰されることにより、挿通孔３内の気密性を向上させることができるようになっている。なお、蓋９の開閉によって、Ｏリング３２が溝３１から飛び出すことを防止するために、溝３１は内側壁に傾斜を有して形成されている。
【００５３】
本実施の形態においては、Ｏリング３２を十分に押圧してＪＩＳ規格の規定量まで確実に潰して保持するために、開閉部３３に固定した蓋９の開閉機構としてトグル機構３４を採用している。
【００５４】
図６は図１中のトグル機構３４を詳細に説明するための説明図である。図６（Ａ）は蓋９が閉じた状態を示し、図６（Ｂ）は蓋９が開いた状態を示している。
【００５５】
図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、蓋９を配設した開閉部３３は固定軸３５に枢支されて、固定軸３５を中心として揺動自在に設けられている。固定軸３５は本体部２の側面外側で上面よりも上方の位置において本体部２に対して固定されて設けられている。また、開閉部３３は、本体部２に対して固定軸３５よりも外側の位置において連結部３６の上端部と軸３７によって枢着されている。更に、連結部３６は下端においてＴ字状の揺動部３８の上端部に軸３９によって枢着されている。揺動部３８は水平に延びたロッド部４０を有しており、固定軸４３に枢支されて、固定軸４３を中心として揺動自在である。固定軸４３は本体部２に対して固定されて設けられている。図６（Ａ）に示すように、蓋９が閉じている状態では、開閉部３３と連結部３６とは略々直角となるように設定されている。
【００５６】
蓋９を開く場合には、揺動部３８のロッド部４０の先端側を下方から上方に押し上げる。そうすると、揺動部３８は固定軸４３を中心にして揺動し、軸３９を介して連結部３６を固定軸４３を中心とした周方向に垂直な向きに変位させる。これにより、軸３９も下側に変位し、開閉部３３は固定軸３５を中心として揺動して、蓋９が挿通孔３の開口部８から持ち上がる。
【００５７】
軸３７，３９及び固定軸３５，４３相互間の位置及び各リンクの重さ等によって定まる所定のデッドポイント（図６のＡ−Ａ線）まで開閉部３３が持ち上げられると、以後ロッド４０の押し上げを必要とすることなく、開閉部３３は図６（Ｂ）に示す最大開口点に到達する。
【００５８】
一方、蓋９を閉じる場合には、ロッド４０の先端側を上方から下方に押し下げる。そうすると、揺動部３８の揺動は連結部３６を介して開閉部３３に伝達されて、蓋９で挿通孔３の開口部８を閉じるように開閉部３３の固定軸３５を中心として回転する。蓋９がデッドポイントを通過すると、以後、ロッド４０の押し下げを必要とすることなく開閉部３３は回転を続けて、開閉部３３に取り付けた蓋９が挿通孔３の開口部８を閉塞する。
【００５９】
トグル機構３４が図６（Ａ）の状態になると、開閉部３３と連結部３６とが略々直角となる状態で枢着されるので、蓋９に作用した力によって開閉部３３が開く方向に揺動することはない。つまり、一旦トグル機構３４が図６（Ａ）の状態になると、開閉部３３の本体部２に対する角度は一定となる。この角度は、クランプボルト４１によって微調整可能である。即ち、クランプボルト４１の先端は、本体部２に取り付けられた調整台４２に当接しており、ネジ締め量を調整して揺動部３８の本体部２に対する角度を調整することにより、開閉部３３の本体部２に対する角度を微調整することができる。
【００６０】
従って、蓋９がＯリング３２をＪＩＳ規格に規定された十分な潰し量となるように押圧する位置で、トグル機構３４を図６（Ａ）に示す状態に到達させることにより、以後蓋９に何らかの力が作用したとしても、Ｏリング３２の潰し量を維持することができ、気密性を確保することができる。これにより、挿通孔３のリーク量を十分に抑制することができ、水銀封入における効率を向上させることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１，２，３，４，５によれば、固体水銀の落下距離を短くして封入時間を短縮することにより封入確率を向上させることができると共に、供給弁の蓋に対する衝突力を小さくすることにより、装置内の気密性を十分に確保することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す説明図。
【図２】プランジャーの具体的な構成を示す説明図。
【図３】実施の形態の動作を説明するための説明図。
【図４】プランジャーの具体的な構成を示す説明図。
【図５】プランジャーの具体的な構成を示す説明図。
【図６】トグル機構を詳細に説明するための説明図。
【符号の説明】
１…水銀供給装置
２…本体部
３…挿通孔
４…漏斗部
５…受部
６…筒部
９…蓋
１０…プランジャー
１１…円柱状部
１２…羽根状部
１３…固体水銀
３２…Ｏリング
３４…トグル機構
Claims (4)
- 固体水銀が供給される挿通孔と；
前記挿通孔内に設けられ、テーパ状の受部及び筒部を有して前記固体水銀が前記受部に供給される漏斗部と；
柱状部を有し、この柱状部が前記挿通孔内に上下に摺動自在に設けられ、下方への移動時に前記柱状部の先端が前記受部の所定位置において前記受部を閉塞して前記受部から前記筒部への前記固体水銀の通過を制御する金属磁性体供給弁と；
を具備した水銀供給装置において、
前記金属磁性体供給弁は、前記柱状部とこの柱状部の周囲に設けられる案内部とによって構成され；
前記案内部は、前記柱状部に放射状に設けられ水平方向端部が前記挿通孔内周面に摺接するように形成される；
ことを特徴とする水銀供給装置。 - 前記案内部は、前記水平方向端部が鋭角に形成されて前記挿通孔内周面に摺接する；
ことを特徴とする請求項１に記載の水銀供給装置。 - 固体水銀が供給される挿通孔と；
前記挿通孔内に設けられ、テーパ状の受部及び筒部を有して前記固体水銀が前記受部に供給される漏斗部と；
柱状部を有し、この柱状部が前記挿通孔内に上下に摺動自在に設けられ、下方への移動時に前記柱状部の先端が前記受部の所定位置において前記受部を閉塞して前記受部から前記筒部への前記固体水銀の通過を制御する金属磁性体供給弁と；
を具備した水銀供給装置において、
前記金属磁性体供給弁は、前記柱状部とこの柱状部の周囲に設けられる案内部とによって構成され；
前記案内部は、棒状に形成されて前記柱状部に放射状に設けられ水平方向端部が前記挿通孔内周面に摺接するように形成される；
ことを特徴とする水銀供給装置。 - 前記金属磁性体供給弁は、上端が周辺に向かって下方に傾斜した形状を有する；
ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一に記載の水銀供給装置。
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