JPH0474826B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［技術分野］ 本発明は、ガラス球内にガスを封入し、ビード
の溶着によつて封止するビード封止ガス入り電球
の製造装置、特にそのガス封入工程の改良に関す
るものである。 ［従来技術］ ビード封止ガス入り電球は、第１図に示すよう
にガラス球１とビードマウントをリード線２の先
端に取付けたフイラメント３がガラス球１内の所
定の位置に配置されるように組み合わせ、排気し
ガス５を封入した後、ガラス球１の開口端部及び
ビード４を加熱溶融して封止した構造となつてい
る。なお、ガスの封入を行わないものが真空電球
である。 上記構造のビード封止ガス入り電球の製造工程
を第２図に示す。即ち、ガラス管１′の片端を加
熱溶融して丸型形状とした後、所定の長さに切断
してガラス球１を形成する。一方、小ガラス管
４′を所定寸法に切断し、これにリード線２を挿
通した後、加熱溶融してビードステムを形成する
（ビードステム製造工程Ａ）。このビードステムの
リード線２の先端にフイラメント３を配置し、か
しめを行つて固定する。これにより、ビードマウ
ントが完成する。なお、ビード４の直径ｒはガラ
ス管１′の内径Ｒより小とする。 この後、ガラス球１とビードマウントを組み合
わせ、ガス封入工程Ｂによりガスの封入を行う
と、ビード封止ガス入り電球１０が完成する。 第３図はガス封入工程Ｂの説明図である。第３
図において、１１はチヤンバー、１２はこのチヤ
ンバー１１の蓋で、ガス封入時には機械的圧力Ｆ
を加えてチヤンバー１１の気密を保持する。１３
は炭素系ヒータ（封止用ヒータ）で、電極１４
Ａ，１４Ｂにより前記チヤンバー１１内に支持
し、チヤンバー１１外の電源１５及びスイツチ１
６に接続している。このヒータ１３はの上面に電
球収納用の円形凹部１３Ａを有しており、この部
分にガラス球１とビードマウント（リード線２、
フイラメント３、ビード４）の組合せを設置す
る。 また、前記チヤンバー１１には、窒素ガスボン
ベ１７、圧力調整弁１８、圧力計１９、弁２０な
どよりなる窒素ガス回路と、封入ガスボンベ２
１、圧力調整弁２２、圧力計２３、弁２４などよ
りなる封入ガス回路と、真空ポンプ２５、弁２６
などよりなる排気回路が接続されており、更にリ
ーク弁２７、チヤンバー１１内の圧力、真空度を
測定する圧力計２８、真空計２９が接続されてい
る。圧力計２８と真空計２９は切換弁３０により
切換えるようになつている。 そして、ガス封入を行う場合には、まずヒータ
１３の凹部１３Ａにガラス球１とビードマウント
をセツトし、蓋１２を閉めて圧力Ｆを加える。こ
の状態で、真空ポンプ２５を作動させてチヤンバ
ー１１内の排気を行い、排気回路の弁２６を閉じ
る。 この後、電球の封入ガスをチヤンバー１１内に
所定の圧力で導入する。この封入ガスがガラス球
１内にも入る。次に、スイツチ１６を投入して炭
素系ヒータ１３に通電し、ビード４とガラス球１
のエツジ近辺を加熱溶融して封止する。即ち、ビ
ード封止ガス入り電球が完成する。 このようにチヤンバー１１内の封入ガス雰囲気
中で、空気に触れることなく加熱封止するので、
リード線２やフイラメント３の酸化が防止され
る。 しかし、チヤンバー１１内全体に高価な封入ガ
スを導入するため、１回に複数個の電球を同時処
理しても、電球１個当りの封入ガス使用量が多く
なり、コスト高となる。特に、ガス圧を高くする
と、益々高コストになる。 なお、ビード封止電球の製造工程に液体窒素冷
却方式を用いるものがあるが、冷却と封止加熱と
の温度差によりガラスに歪が発生し、クラツクを
生じるおそれがある。また、ガス入り電球にはバ
ツド封止ガス入り電球がある。この場合には排気
管を大気中で排気機に接続し、封入ガス圧を高め
るために液体窒素で冷却しながらガス導入を行つ
た後、排気部をチツプオフするが、これでは液体
窒素を使用するためコストが高くなるばかりでな
く、排気管のチツプオフ部がある分だけ全長が長
くなり、小型電球の場合には寸法的に問題とな
る。 ［発明の目的］ 本発明の目的は、高効率・長寿命の高圧ガス入
り電球（ハロゲン電球など）を安価に製造できる
ビード封止ガス入り電球の製造装置を提供するこ
とにある。 ［発明の概要］ 本発明は、気密性チヤンバーの内部に配設され
た炭素系ヒータの上面の円形凹部にビードマウン
トとガラス球をセツトし、チヤンバー内を排気し
て真空とした後、電球の封入ガスの成分の一部あ
るいは封入ガス以外の不活性ガス（第１のガス）
をチヤンバー内に所定の圧力で導入し、この後、
封入ガスの残りの成分あるいは全成分（第２のガ
ス）を第１のガスの圧力より高めの圧力で、ガラ
ス球とビードマウントのビードとの間隙に吹き込
んでガラス球内の第１のガスを追い出し、所定の
割合いでガス置換した後、またはガス置換しなが
ら炭素系ヒータに通電し、ビードマウントのビー
ドとガラス球のエツジ近辺を加熱溶融して封止す
ることを特徴とするものである。 また、気密性を保持可能なチヤンバーと、この
チヤンバー内に所定のガスを所定のガス圧にて流
入させる少なくとも２つのガス回路と、前記チヤ
ンバー内に排気する排気回路と、前記チヤンバー
内に配置され、上面に形成した円形凹部にビード
マウントとガラス球をセツトし、加熱作用により
前記ビードマウントのエツジ近辺とガラス球とを
溶着させる炭素系ヒータとを有するビード封止ガ
ス入り電球の製造装置において、前記炭素系ヒー
タの円形凹部の底面には、該炭素系ヒータの裏面
に導通した少なくとも２つのガス置換用孔を穿設
し、その孔の少なくとも片面側にはテーパを設
け、その少なくとも一つに、前記ガス回路のうち
の一つのガス回路に接続したガス吹込み用ノズル
の先端を臨ませたことを特徴とするものである。 ［実施例］ 第４図〜第１２図に本発明の実施例を示す。た
だし、第１図〜第３図と同一構成部分には同じ符
号を付している。 図において、１１はチヤンバー、１２はこのチ
ヤンバー１１の蓋で、ガス封入時には閉めて機械
的圧力Ｆを加えてチヤンバー１１の気密を保持す
る。１４Ａ及び１４Ｂは前記チヤンバー１１内に
炭素系ヒータ（ビードステム用ヒータ５０または
封止用ヒータ６０）を支持する電極であり、外部
で電源１５及びスイツチ１６に接続している。 前記チヤンバー１１に、窒素ガスボンベ１７、
圧力調整弁１８、圧力計１９、弁２０などよりな
る窒素ガス回路と、真空ポンプ２５、弁２６など
よりなる排気回路を接続し、更にリーク弁２７、
チヤンバー１１内の圧力、真空度を測定する圧力
計２８、真空計２９を接続することは従来と同様
であり、圧力計２８と真空計２９を切換弁３０で
切換えることも同様である。 ３１はヒータ５０または６０を押える押え筒、
３２は前記蓋１２の内面に取付けたばね受、３３
は前記押え筒３１とばね受３２の間に装着して押
圧力を付与するコイルばね、３４はガス導入補助
部材である。 ３５は第１のガスボンベで、圧力調整弁３６、
圧力計３７、弁３８などと共に第１のガス回路を
形成し、前記チヤンバー１１に接続している。第
１のガスは電球の封入ガスの成分の一種あるいは
封入ガス以外の不活性ガスを用いる。３９は第２
のガスボンベで、圧力調整弁４０、圧力計４１、
弁４２などと共に第２のガス回路を形成し、前記
ガス導入補助部材３４の入口に接続している。第
２のガスは封入ガスの残りの成分あるいは全成分
のガスを用いる。４３は前記ガス導入補助部材３
４の出口側にねじ４４によつて着脱可能に取付け
た第２のガス吹込み用ノズルであり、ノズル間隔
は後述するヒータ６０の円形凹部の位置と対応す
るように設定する。このノズル４３は、ビードス
テム用ヒータ５０を使用するときは取外してお
く。 ビードステム用ヒータ５０は、第５図〜第７図
に示すように平板状としてその両端部を銅製端子
板５１で挟持するとともに、電極挿入孔５２を設
けている。また、上面に小ガラス管４′をセツト
するための楕円形（あるいは円形）の凹部５３を
形成し、その底面にリード線挿入孔５４を設けて
いる。ヒータ５０の下方には炭素系の材料からな
るリード線ストツパー５５を配置し、絶縁ピン５
６でヒータ５０に吊下している。 また、封止用ヒータ６０は、第８図〜第１２図
に示すように平板状としてその両端部に銅製端子
板６１で挟持するとともに、電極挿入孔６２を設
けている。上面にはガラス球１とビードマウント
をセツトするための円形凹部６３を形成し、その
底部に二つのリード線挿入孔６４及び複数（例え
ば２個）のガス置換用孔６５を設けている。ヒー
タ６０の上方にはガラス球ホルダー６６を配置し
て、絶縁ピン６７で支持している。ホルダー６６
にはガラス球１を挿通してその傾きを防止する孔
６６Ａが設けてある。前記ガス置換用孔６５は前
記第２のガス吹込み用ノズル４３に対向するよう
に設けており、その下面側にテーパを設け、この
部分にノズル４３の先端を臨ませている。 上記のチヤンバー装置を用いてビードステムの
形成及びガス封入を行う場合には、まずチヤンバ
ー１１内にビードステム用ヒータ５０を設置す
る。ヒータ５０を電極１４Ａ，１４Ｂ間に取付
け、その凹部５３に小ガラス管４′とリード線２
をセツトする。この場合には、第２のガス回路は
使用せず、第２のガス吹込み用ノズル４３も取外
しておく。 この状態で、チヤンバー１１内を真空ポンプ２
５により排気して弁２６を閉じ、次いで窒素ガス
回路の弁２０を開いて窒素ガスをチヤンバー１１
内に導入する。そして、窒素ガス雰囲気中でビー
ドステム用ヒータ５０に通電する。この通電で小
ガラス管４′は加熱溶融され、楕円形の凹部５３
に応じた形状となり、これにリード線２が保持さ
れる。つまり、ビードステムが完成する。この場
合、ビード４を楕円状とするのは封止時における
ガス置換を容易にするためであり、円形であつて
も特に問題はない。 ビードステムの形成後にフイラメント３を取付
けてビードマウントを作ることは従来と同様であ
り、この後、ビードマウントとガラス球１を組み
合わせた封入工程での作業に移る。 封入工程では、チヤンバー１１内のビードステ
ム用ヒータ５０を封止用ヒータ６０に交換すると
ともに、第２のガス吹込み用ノズル４３を取付け
る。そして、ヒータ６０の円形凹部６３にビード
マウントとガラス球１をセツトし、チヤンバー１
１の蓋１２を閉めて気密を保持するとともに、ヒ
ータ６０を確実に固定し、真空ポンプ２５を作動
させてチヤンバー１１内の排気を行い、排気回路
の弁２６を閉じる。 この後、窒素ガスを約100mmHg程度導入してか
ら、封止用ヒータ６０に通電し、ビードマウント
とガラス球１を加熱してガラス材料中の水分など
のガス抜き及びガラス球内壁の洗浄を行う。この
とき、加熱温度をガラスの融点まで上げないこと
は勿論である。また、100mmHgのガス圧は、加熱
の際の熱伝導と、ガラスのガス放出がしやすいよ
うに考慮したものである。 ガラスのガス抜きが完了した時点で弁２０を閉
じ、再び真空ポンプ２５を作動させてチヤンバー
１１内を排気し、十分な真空度とする。所定の真
空度に達したならば、弁２６を閉じ、第１のガス
を所定の圧力で導入して弁３８を閉じる。この弁
３８を閉止するかわりに圧力調整弁３６により圧
力調整を行つてもよい。 続いて、第２のガスを第１のガスの圧力より高
めの圧力でチヤンバー１１内に導入する。このガ
ス導入で第２のガス吹込み用ノズル４３から第２
のガスが吹き出て、ガス置換孔６５を経てガラス
球１とビード４の間隙に吹込まれ、ガラス球１内
に流入する。この第２のガスの流入で内部の第１
のガスが追出される。即ち、第１のガスは第２の
ガスに置換される。このとき、第２のガスを吹込
む時間を制御すれば置換率を最大100％まで変化
させることができる。 所定の割合いでガス置換を行つた後、またはガ
ス置換しながら封止用ヒータ６０に通電し、ガラ
ス球１のエツジ近辺とビードマウントのビードを
加熱溶融して封止する。 封止終了のタイミングを計つて第１のガスと第
２のガスのチヤンバー１１内のトータル圧力を高
める。この場合、第１のガスの圧力を高める方が
低コスト化に有効である。この結果、ガラス球１
内のガスが膨張して封止部分のガラスの軟化部が
膨らむことが防止される。 封止完了後、リーク弁２７を開いてチヤンバー
１１内のガスを排出してから、蓋１２を開き、完
成したビード封止ガス入り電球を取出す。この取
出しの前に窒素ガスを導入して冷却すると好結果
が得られる。 なお、リーク弁２７にガス回収回路を接続して
ガスを再利用すれば、コスト低減が可能となる。
また、以上の手順はシーケンスコントローラによ
り自動制御するようにする。 上記方法により製造するビード封止ガス入り電
球としては次のようなものがある。その用途は液
晶表示素子のバツク照明光源、自転車のヘツドラ
イトなどである。

【表】 なお、電球の封入ガスの所定のガス圧を得るた
めのチヤンバー内のガス圧設定は、次の計算式に
よつて行えばよい。但し、αは種々の条件に対す
る調整率で、その値は0.5〜2.0である。 チヤンバー内ガス圧＝（封止温度＋273℃）／273℃×
（常温における電球の封入ガス圧）×α 上記実施例ではビードステムの製造工程とビー
ド封止の工程を同一チヤンバーにて行つている
が、別のチヤンバーを用いてもよい。また、ビー
ドステムの製造工程はチヤンバー外で行つてもよ
い。 ［発明の効果］ 以上のように本発明のよれば、ガス封入時に第
１のガスと第２のガスの２段階注入とし、第１の
ガスとして低コストのガス、第２のガスとして高
コストのガスを用いてガス置換を行うので、高効
率・長寿命の高圧ガス入り電球（ハロゲン電球な
ど）を低コストで製造することができる。また、
封止完了直後に第１のガスと第２のガスのチヤン
バー内トータル圧力を封止前より高めとすること
により、電球内部のガス膨張によつて封止部（ガ
ラス軟化部）が膨らむのを防止でき、品質向上に
寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はビード封止ガス入り電球の構造を示す
断面図、第２図は従来のビード封止ガス入り電球
の製造工程の説明図、第３図は同製造工程におけ
るガス封入工程の説明図、第４図は本発明に係る
ビード封止ガス入り電球の製造装置の実施例を示
すガス封入工程説明図、第５図はビードステム形
成に用いるビードステム用ヒータの平面図、第６
図は同正面図、第７図は同ヒータの小ガラス管セ
ツト部の拡大断面図、第８図は封止用ヒータの平
面図、第９図は同正面図、第１０図及び第１１図
は同ヒータのガラス球及びビードマウントセツト
部の拡大断面図、第１２図は封止用ヒータにガラ
ス球とビードマウントをセツトした状態を示す断
面図である。 １……ガラス球、１′……ガラス管、２……リ
ード線、３……フイラメント、４……ビード、
４′……小ガラス管、５……封入ガス、１１……
チヤンバー、２５……真空ポンプ、２６，３８及
び４２……弁、３４……ガス導入補助部材、３５
……第１のガスボンベ、３６及び４０……圧力調
整弁、３９……第２のガスボンベ、４３……第２
のガス吹込み用ノズル、５０……ビードステム用
ヒータ、５３……小ガラス管セツト用の凹部、６
０……封止用ヒータ、６３……ガラス球及びビー
ドマウントセツト用の円形凹部、６５……ガス置
換用孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 気密性を保持可能なチヤンバーと、このチヤ
   ンバー内に所定のガスを所定のガス圧にて流入さ
   せる少なくとも２つのガス回路と、前記チヤンバ
   ー内を排気する排気回路と、前記チヤンバー内に
   配置され、上面に形成した円形凹部にビードマウ
   ントとガラス球をセツトし、加熱作用により前記
   ビードマウントのエツジ近辺とガラス球とを溶着
   させる炭素系ヒータとを有するビード封止ガス入
   り電球の製造装置において、前記炭素系ヒータの
   円形凹部の底面には、該炭素系ヒータの裏面に導
   通した少なくとも２つのガス置換用孔を穿設し、
   その孔の少なくとも片面側にはテーパを設け、そ
   の少なくとも一つに、前記ガス回路のうちの一つ
   のガス回路に接続したガス吹込み用ノズルの先端
   を臨ませたことを特徴とするビード封止ガス入り
   電球の製造装置。