JP3620211B2

JP3620211B2 - ランプの封止装置

Info

Publication number: JP3620211B2
Application number: JP09072697A
Authority: JP
Inventors: 哲昭分藤
Original assignee: 東陶機器株式会社
Priority date: 1997-04-09
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2017-04-09
Also published as: JPH10283931A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は赤外線を利用した放電灯等のランプの封止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタテレビジョン（ＰＴＶ）等の光源として用いられるメタルハライドランプ等の高輝度放電灯は、透光性セラミックス等からなる発光管内の一端を電極付きキャップで閉塞した後、他端開口からアマルガム、メタルハライド等の発光物質を入れ、この後、他端開口を電極付きキャップで閉塞するようにしている。
【０００３】
キャップの封止方法は、発光管の開口端とキャップとの間にリング状の封着ガラス材をセットし、加熱することで封着ガラス材を溶融し、開口とキャップとの隙間に溶融した封着ガラス材を流し込むようにしている。
【０００４】
そして、加熱手段としては、封着部をカーボンやタンタルからなる筒状ヒータ内に挿入するとともに、このヒータを外側に配置した誘導コイルで加熱する高周波誘導加熱が一般的であったが、ヒータからの不純ガスが発光管内に入り込みランプ特性が著しく低下する問題があった。
【０００５】
そこで、光線を利用した封止装置として特開昭５５−２４３２７号公報に開示されるものが提案されている。この先行例は、密閉容器内に反射体を設け、この反射体の中心に放電灯の封止部分を臨ませ、密閉容器外からレーザ光を照射することで封着ガラスを溶融せしめるようにしたものである。しかしながら、レーザ光を利用した場合には、特定の箇所を加熱することができるが、常に作業の危険性が伴う。
【０００６】
また、放電灯の封止ではないが、放電灯の封止に用いることも可能な、光線を利用した加熱装置として特開昭６０−２０２２８６号公報及び特開平１−１６３５９４号公報に開示される先行例がある。特開昭６０−２０２２８６号公報に開示される内容は、反射鏡で囲まれる空間内にハロゲンランプ等を設け、また空間内のランプからの光線の集光領域に炉心管を配置し、この炉心管内に加熱すべき試料をセットするようにしたものである。特開平１−１６３５９４号公報に開示される内容は、内面を反射面としたハウジング内を石英板で２つの室に仕切り、一方の室に赤外線ランプを、他方の室の集光領域にホルダで保持された試料を臨ませるようにしたものである。
【０００７】
また、本発明者等は先に赤外線を利用した封止装置を提案している。この装置は、内面を赤外線反射面とした加熱部内の集光領域に操作ボックスと連通する導入管を臨ませ、この導入管内に操作ボックス内から支持治具を挿抜可能とし、この支持治具で発光管の下部を保持した状態で導入管内に発光管を挿入し、発光管のキャップ部にセットした封着ガラスを赤外線の熱で溶融せしめるようにしたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した先行技術において、発光管を挿入する導入管に簡単に除去できない汚れが付着し、その汚れが赤外線の集光領域に影響を及ぼす場合には、一箇所にのみ汚れが付着しただけで導入管を交換しなければならない。
【０００９】
また、赤外線ランプを用いた封止装置でリーク等を起こすことなく作業を行なうには、できるだけ短時間のうちに封止ガラスを加熱溶融せしめなければならない。このためには加熱部の集光領域に封止部を正確に位置合せする必要がある。しかしながら従来の封止装置にあっては、発光管の大きさが変わった場合等には正確に位置合せすることができず、特に水平面内での位置ずれを矯正することが困難である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明は、内面を赤外線反射面とした加熱部内の集光領域に操作ボックスと連通する導入管を臨ませ、この導入管内に操作ボックス内から支持治具を挿抜可能とし、この支持治具で発光管の下部を保持した状態で導入管内に発光管を挿入し、発光管のキャップ部にセットした封着ガラスを赤外線の熱で溶融せしめるようにした放電灯の封止装置において、前記導入管は前記加熱部を貫通するとともにその先端部が加熱部に形成した開口から突出可能とした。
【００１１】
斯かる構成とすることで、外部から加熱部内を監視することができるとともに、導入管を切断することで、汚れが付着した位置を相対的にずらすことができる。
【００１２】
また、加熱部は導入管に対して移動可能とすることができる。斯かる構成とすることで、加熱部の集光領域に封止部を正確に位置合せすることが可能になる。
【００１３】
また、加熱部の集光領域に近接して、発光管のキャップ部にセットした封着ガラスが溶融して内部に侵入する量を観測するのぞき窓を形成することが可能である。
【００１４】
更に、発光管のキャップ部にセットした封着ガラスが溶融して内部に侵入する量を観測して加熱を停止するするセンサを設けることも可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る封止装置の全体図、図２は同封止装置の要部拡大図、図３は加熱部の平面図である。
【００１６】
図中１は封止装置の操作ボックスであり、この操作ボックス１の正面には腕を差し入れる操作グローブ２を取り付け、側面にはパスボックス３を設けている。このパスボックス３には外部との間及び操作ボックス１との間を気密に閉じる扉を備え、操作ボックス１との間の扉を閉じた状態で外部との間の扉を開け、パスボックス３内にランプ部材を入れ、次いで外部との間の扉を閉じ操作ボックス１との間の扉を開け、操作グローブ２でパスボックス３から操作ボックス１内にランプ部材を取り入れる。
【００１７】
また図２及び図３に示すように、操作ボックス１の上方に支持台４を介して加熱部５を設けている。この加熱部５は内部に赤外線ランプ６を設けるとともに、その外周を取り囲む内面５ａが赤外線反射面とされ、更に赤外線ランプ６からの光線の集光領域に石英製の導入管７を配置している。尚、加熱部５の内面５ａは図示しない冷却装置によって冷却される構成となっており、かつ、加熱部５の上面及び底面には開口部５ｂ、５ｃが形成されている。
【００１８】
加熱部５の内面５ａ形状としては、図４に示すように、導入管７を中心として左右対称とし、左右それぞれに赤外線ランプ６を配置するようにしてもよい。
【００１９】
導入管７は、操作ボックス１を内外両面から挟持する取り付け金具８，９を介して下方が操作ボックス１内につながり、取り付け金具８と導入管７との間にはシール部材１０を介してナット１１で締めつけ固定され、更に導入管７の外側には赤外線を反射する筒状遮光部材１２を配置している。なお、この導入管７は、その全長を上記加熱部５の高さよりも長くすることが好ましく、その場合でも、その上部を加熱部５上面に形成した開口５ｂを貫通して内部に配置することができる。なお、このように導入管７の全長を加熱部５の高さよりも長くすることによれば、この導入管７の集光部に洗浄不可能な汚れなどが付着しても、その下端を切除することにより全長を短くして加熱部５内に再配置することにより、汚れの付着位置を集光部から外れた位置にし、新たな管と交換することなく、使用を継続することが可能になる。
【００２０】
また、操作ボックス１内には導入管７内に挿抜可能とされる支持治具１３を設けている。この支持治具１３は上端に発光管１４の軸部１４ａを保持する穴１３ａが形成され、支持治具１３で発光管１４を保持し導入管７内に挿入した状態で、導入管７内は支持治具１３のフランジ部に設けたＯリング１５によって気密にシールされ、操作ボックス１には図１に示すように、酸素濃度分析計１６及び水分計１７が付設されている。
【００２１】
また、加熱部５の側面には集光領域を外部から観察するためののぞき窓５ｄが設けられ、更に図５に示すように、加熱部５はＸ軸レールＲ１とＹ軸レールＲ２にて水平面内で移動可能とされ、加熱部５の上方には鏡Ｍを配置している。而して、封止部の上下方向についてはのぞき窓５ｄから覗きながら位置合せを行ない、横方向については側方から鏡Ｍを覗きながら行なう。このようにいずれも側方から覗くことで安全性が高まる。
【００２２】
更に本発明の封止装置は減圧装置として、ターボポンプＰ１，ロータリーポンプＰ２，ロータリーポンプＰ３及びロータリーポンプＰ４を備えている。ターボポンプＰ１は高真空度（１０．５〜１０．７torr）を得るためのポンプであり、ロータリーポンプＰ２はターボポンプＰ１に直列に接続され、ターボポンプＰ１の始動時の運転をスムーズに行うためのものである。また、ロータリーポンプＰ３及びロータリーポンプＰ４は低真空度（１０．１torr程度）を得るためのポンプである。
【００２３】
そして、ターボポンプＰ１はバルブＶ１を備えた配管Ｌ１を介して前記導入管７内に連通し、この配管Ｌ１にはバルブＶ２を備えた配管Ｌ２を介して前記ロータリーポンプＰ３が接続され、またロータリーポンプＰ４はバルブＶ３を備えた配管Ｌ３を介して操作ボックス１に、バルブＶ４を備えた配管Ｌ４を介してパスボックス３にそれぞれ接続している。
【００２４】
また、操作ボックス１内にはバルブＶ５を備えた配管Ｌ５を介してＡｒボンベ１８からＡｒガスが供給され、同様にパスボックス３にはバルブＶ６を備えた配管Ｌ６を介してＡｒボンベ１８からＡｒガスが供給される。
【００２５】
尚、操作ボックス１内の圧力は圧力計Ｇ１で、パスボックス３内の圧力は圧力計Ｇ２で、更に導入管７内の圧力は配管Ｌ１に取り付けた圧力計Ｇ３，Ｇ４で測定する。ここで、導入管７内の圧力を２つの圧力計Ｇ３，Ｇ４で測定するのは、導入管７内の圧力は後述するように大きく変動するので、測定レンジを広げるためである。
【００２６】
一方、操作ボックス１に隣接してガス循環精製装置２０が設けられる。このガス循環精製装置２０には冷却装置２１が付設され、ガス循環精製装置２０と操作ボックス１とはバルブＶ７ａ及びバルブＶ７ｂを備えた供給配管Ｌ７とバルブＶ８ａ及びバルブＶ８ｂを備えた戻り配管Ｌ８とで接続され、供給配管Ｌ７の途中から分岐したバルブＶ９を備えた配管Ｌ９は前記導入管７内につながる配管Ｌ１に接続している。
【００２７】
そして、ガス循環精製装置２０は供給配管Ｌ７を介して操作ボックス１内にＡrガスを供給するとともに、供給されたＡrガスを戻り配管Ｌ８を介してガス循環精製装置２０内取り入れ、取り入れたＡｒガスから触媒反応にて酸素を除去し、モレキュラーチューブにて水分を除去し、操作ボックス１内にて露点が−７０℃以下および残留酸素が０．０１ｐｐｍ以下になるようにし、ランプ特性の低下を招かないようにしている。
【００２８】
尚、ガス循環精製装置２０にはバルブＶ１０を備えた配管Ｌ１０及びバルブＶ１１を備えた配管Ｌ１１が接続され、配管Ｌ１０を介してガス循環精製装置２０内にアルコールを数滴供給することでガス循環精製装置２０内の残存酸素を低減し、また配管Ｌ１１を介してＡｒボンベ１８からモレキュラーチューブへ冷却媒体としてのＡｒガスを供給する。
【００２９】
以上において、発光管１４の封止を行うには、予め、操作ボックス１内に水銀、ヨウ化物等の発光物質、電極を取り付けたキャップ、一端開口がキャップで封止され他端が開状態の発光管をパスボックス３から取り入れ、操作ボックス１内をＡｒで約１気圧にしておく。
【００３０】
パスボックス３から各種部材を操作ボックス１内に取り入れるには、先ずパスボックス３と操作ボックス１との間の扉を閉じた状態で、外部から各種部材をパスボックス３内に入れ、次いでボックス３と外部との間の扉を閉じた後、バルブＶ４を開とし、ロータリーポンプＰ４にてパスボックス３内を減圧し、更にバルブＶ６を開けてパスボックス３内をＡrガスで置換する。この後、パスボックス３と操作ボックス１との間の扉を開け、操作グローブ２で各種部材を操作ボックス１内に取り入れる。
【００３１】
以上の如くして、必要な部材を操作ボックス１内に取り入れたならば、支持治具１３の穴１３ａに発光管の封止してある一端１４ａを差し込み、上方の他端開口から発光物質を秤量して発光管内に注入し、更に他端開口に電極付きのキャップ３１を差し込み、発光管１４の他端開口とキャップ３１との間に封着ガラス材３２を例えばリング状にセットする。
【００３２】
この後、支持治具１３を上昇させて導入管７内に発光管１４を挿入する。このとき前記したように、のぞき窓５ｄから覗きながら挿入量を調整して封着ガラス材３２の上下位置が赤外線の集光領域に来るようにするとともに、鏡Ｍを覗きながら封着ガラス材３２の水平位置が赤外線の集光領域に来るようにする。
【００３３】
次いで、バルブＶ２及びバルブＶ９を閉じた状態でバルブＶ１を開け、ターボポンプＰ１にて導入管７内からＡｒガスを排気して１０．５〜１０．７torrまで脱気し、その後バルブＶ１及びバルブＶ２を閉じた状態でバルブＶ９を開け、導入管７内が３０〜３００torr程度になるまでＡｒガスを供給する。
【００３４】
ここで、赤外線で加熱するとリング状の封着ガラス材が溶融し、図６に示すように溶融ガラス３２ａが発光管１４の開口３３とキャップ３１との隙間３４を塞ぐ。その後、導入管７内が５００torr程度になるまでＡｒガスを供給する。そしてこのとき発光管の内部は未だ３０〜３００torr程度まで減圧されており、一方発光管の外部は５００torr程度になっているので、両者の間に圧力差が生じこの圧力差に起因して、溶融ガラス３２ａが隙間３４の内部（図６において下方）に進入する。そこで、その進入量を監視し、所定の位置まで進入したならば加熱を停止する。尚、進入量については加熱部５の側面の赤外線集光領域付近にのぞき窓を形成して目視を行い、あるいは、センサで自動的に観測するようにしてもよい。
【００３５】
図７乃至図１１は別実施例を示すものであり、このうち図７に示す実施例にあっては、導入管７の先端を小径部７ａとし、また筒状遮光部材１２についても先端を小径部１２ａとし、特別の部材を用いなくとも、遮光部材１２が所定位置に止る構造となっている。このように、遮光部材１２を導入管７の外に設けることで、発光管内に不純物が進入する確率が極めて少なくなる。
【００３６】
また、図８に示す実施例にあっては、遮光部材１２を筒状とせずに、傘状にし、遮光部材１２を導入管７外周に直接取り付けるようにしている。このように、直接取り付けることで、極めて狭い範囲で赤外線の照射を選択することができる。
【００３７】
また、図９に示す実施例にあっては、石英製導入管７の内側にゲッター３５を配置し、石英を透過してくる不純物を吸着除去するようにしている。尚、ゲッター３５を導入管７の内側に配置すると、発光管１４内に不純物が入り込むおそれがあるときには、図１０に示すように導入管７の外側に石英管３６を設け、この石英管３６と導入管７との間にゲッター３５を配置してもよい。
【００３８】
また、図１１に示す実施例にあっては、支持治具１３上に石英管３８に載せたキャップ吊し治具３７を設けている。このようにキャップ吊し治具３７でキャップ３１を吊り下げた状態で加熱すれば、仮に発光管の開口にキャップの先端が当接するような段部がなくてもキャップの進入深さを正確に設定することができる。
【００３９】
尚、装置としては赤外線を利用したものに限定されるが、圧力差を利用した本発明に係る封止方法は、赤外線を利用したものに限定されない。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明した如く本発明によれば、赤外線を利用した発光管の封止部の封止装置として、発光管の周囲を囲む導入管の表面に、除去しにくい汚れが付着した場合でも、導入管を切断することで、汚れの集光領域に対する相対位置をずらすことができるので、新たな導入管に交換することなく使用することが可能となり、コスト的に有利となる。
【００４１】
また本発明によれば、封止部の上下方法及び水平方向の位置合せを正確に行なうことができるので、短時間のうちに封止作業を終了させることができ、リークが生じる可能性を極力減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る封止装置の全体図
【図２】同封止装置の要部拡大図
【図３】加熱部の平面図
【図４】加熱部の別実施例を示す図２と同様の断面図
【図５】加熱部の位置合せ機構を示す概略図
【図６】溶融ガラスの流れ込みについての説明図
【図７】遮光部材の別実施例を示す拡大断面図
【図８】遮光部材の別実施例を示す拡大断面図
【図９】不純物のゲッターを配置した実施例を示す拡大断面図
【図１０】不純物のゲッターを配置した別実施例を示す拡大断面図
【図１１】キャップ吊し治具を備えた実施例を示す拡大断面図
【符号の説明】
１… 操作ボックス、２…操作グローブ、３…パスボックス、５…加熱部、５ａ…加熱部の内面、５ｂ，５ｃ…開口部、５ｄ…のぞき窓、６…赤外線ランプ、７…導入管、１２…遮光部材、１３…支持治具、１４…発光管、１８…Ａrボンベ、２０…ガス循環精製装置、３１…キャップ、３２…封着ガラス材、３２ａ…溶融ガラス、３４…隙間、３５…ゲッター、３７…キャップ吊し治具、Ｒ１…Ｘ軸レール、Ｒ２…Ｙ軸レール。

Claims

内面を赤外線反射面とした加熱部内の集光領域に操作ボックスと連通する導入管を臨ませ、この導入管内に操作ボックス内から支持治具を挿抜可能とし、この支持治具で発光管の下部を保持した状態で導入管内に発光管を挿入し、発光管のキャップ部にセットした封着ガラスを赤外線の熱で溶融せしめるようにした放電灯の封止装置において、前記導入管は前記加熱部を貫通するとともにその先端部が加熱部に形成した開口から突出可能とされ且つ前記加熱部は導入管に対して移動可能とされていることを特徴とするランプの封止装置。
請求項１に記載のランプの封止装置において、前記加熱部の集光領域に近接して、発光管のキャップ部にセットした封着ガラスが溶融して内部に侵入する量を観測するのぞき窓を形成したことを特徴とするランプの封止装置。
請求項１に記載のランプの封止装置において、前記発光管のキャップ部にセットした封着ガラスが溶融して内部に侵入する量を観測して加熱を停止するするセンサを設けたことを特徴とするランプの封止装置。