JPH06283103A - 低圧水銀蒸気放電灯の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、安価で、安定した品質の低
圧水銀蒸気放電灯の製造方法を提供することである。 【構成】 両端に電極を配置した蛍光体被着ガラス管を
加熱炉内で排気する工程と、通電加熱により電極物質を
分解・排気する工程と、水銀合金と不活性ガスを封入し
た後排気管を溶封する工程において、該水銀合金は溶融
温度以上の雰囲気にさらされ、少なくとも1.0mg以上水
銀を放出・拡散させた後排気管を溶封し、後に加熱によ
り必要量の水銀を管内に放出せしめる。 【効果】 安価で、安定した品質の低圧水銀蒸気放電灯
の製造方法をを提供出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は低圧水銀蒸気放電灯の製
造方法に関し、より具体的にはその放電灯の製造時にガ
ラス管内に供給する水銀量を低減できる低圧水銀蒸気放
電灯の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】低圧水銀蒸気放電灯の製造工程におい
て、放電灯のガラス管に供給される水銀量は、放電灯１
本当り通常約30mg〜40mgである。このうち、約10mg〜20
mgは排気能力を増加させる補助材として、いわゆる水銀
ウオッシングと呼ばれる工程に消費され、残りの５〜20
mgが管内に残留し放電形成に寄与させている。

【０００３】ここで水銀ウオッシングについて説明す
る。

【０００４】低圧水銀蒸気放電灯の製造工程において、
放電灯の一部を構成するガラス管内を減圧している排気
工程中に、そのガラス管に接続された排気管よりガラス
管内へ液体水銀を滴下する。その排気工程中にガラス管
のガラス材及びガラス管内壁に塗布された蛍光体から発
生する不純ガスをガラス管中から除去する目的で、排気
炉によりガラス管を加熱している。このようにすると、
滴下した水銀はガラス管の熱により蒸気となり、ガラス
管内に充満する。一方、ガラス管内はポンプによって排
気されているから、水銀蒸気の充満とともに、上記不純
ガスはガラス管内から追い出されるように排気管から排
気される。このようにしてガラス管内の不純ガスを排気
することを水銀ウオッシングと称している。この水銀ウ
オッシングを行うと、それを行わない場合との対比にお
いて、ガラス管内の不純ガスを除去する速度が速くなる
ために、放電灯の生産速度が速くなる。すなわち、放電
灯の生産効率が上がり、量産性が増すことになる。この
方法は、特に、大形の低圧水銀蒸気放電灯（４０ワット
以上の大きさのランプ）の製造時にはよく用いられてい
る。

【０００５】一方、近年、環境保全の面から放電灯のガ
ラス管中へ供給する水銀の使用量の削減が強く望まれて
いる。そして、その目的を達成する手段として、「ラ
イティングハンドブック」、第134頁（オーム社刊、198
7年発行）に記載されているように、ニッケル板の片側
にチタン水銀合金を形成し、ジルコンとアルミニウムの
合金を主成分とするゲッター材をもう片側に形成した金
属を排気後外部誘導加熱により水銀放出させ、発生する
不純ガスをゲッター材により吸着させる方法や、水銀
をガラスカプセル内に封入して、排気後外部誘導加熱に
よりガラスカプセルを破壊させ、所定量の水銀をランプ
内に導入する方法などが検討され、実用化されてきた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の水銀減量化
方法においては、それぞれにいくつかの問題点を抱えて
おり、蛍光ランプ製造プロセスやランプ構造面の改善が
望まれていた。

【０００７】すなわち、チタン水銀合金をゲッター材と
一緒にした合金を使用する場合は、その材料が蛍光ラン
プの大幅コストアップをもたらすことと、リング状の該
合金が電極近くに取付けられているために、放電灯を点
灯したときにそのリング状の合金が影となって、その部
分が放電灯外部から局所的に暗く見えるため、商品とし
ての放電灯の外観を著しく損なう原因となっていた。

【０００８】また水銀カプセル方法においては、外部か
らの誘導加熱により水銀を封入してあるガラスに亀裂を
入れる際に、ガラス破片が管内に散乱し、ゴミ状となっ
て外観を著しく損なったり、排気補助のためのゲッター
材や水銀ウォッシングを用いないので、残留する不純ガ
スの量が多くなり、その影響により完成ランプの始動電
圧が高くなり易い等の問題点があった。

【０００９】また水銀と、ある種の金属（錫、亜鉛、鉛
等）との合金（水銀合金）の使用する従来の低圧水銀蒸
気放電灯の製造方法においては、排気管を溶封する直前
に該水銀合金をガラス管内に封入していた。この方法で
は、排気補助としてゲッターや水銀ウオッシングを用い
ないため、残留不純ガスの影響により完成ランプの始動
電圧が高くなり放電灯が不点灯になる不良を起こす原因
となることが多かった。

【００１０】本発明の目的は、水銀ウオッシングが可能
で、かつ、供給水銀量の削減が可能な低圧水銀蒸気放電
灯の製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、放電灯の一
部を構成するガラス管の内壁の平均温度が第一の温度以
上の時点で前記ガラス管の外部から前記ガラス管の内部
へ顆粒状の水銀合金を供給する第一の工程と、前記第一
の工程が完了した時刻から所定時間経過後に、前記ガラ
ス管に設けられた排気管を封着する第二の工程とを有す
る低圧水銀蒸気放電灯の製造方法を実施することにより
達成できる。

【００１２】

【作用】

（１）まず、本発明の作用を、供給水銀量の低減という
観点から説明する。

【００１３】水銀と、ある種の金属（例えば、錫、鉛、
亜鉛等のうちの少なくとも一種を有する金属）との合
金、すなわち水銀合金は比較的低温で溶融し、その合金
中から水銀を放出させることができる。

【００１４】そして、顆粒状の水銀合金を低圧水銀蒸気
放電灯のガラス管中に供給し、その後、ガラス管を封止
することにより低圧水銀蒸気放電灯に供給する水銀量を
低減できる。すなわち、従来のようにガラス管中に水銀
を摘下する場合には、摘下水銀量を必要十分になるよう
に制御することは実質的に不可能であり、ガラス管内に
は過剰な量の水銀を供給せざるを得なかった。これに対
して、顆粒状物質は定量化が容易であるから、水銀摘下
に代えて定量化した顆粒状水銀合金を用いれば必要最小
限の量の水銀をガラス管内に供給できる。

【００１５】（２）次に、本発明の作用を、水銀ウオッ
シングという観点から説明する。

【００１６】顆粒状水銀合金を低圧水銀蒸気放電灯の製
造工程の中の排気工程の後半の時期に、顆粒状水銀合金
をガラス管内に供給する時刻から所定時間が経過した後
に排気管を溶封する時刻までの所定時間に、排気炉によ
り加熱されたガラス管の保温熱により少なくとも１mg以
上の水銀を合金より放出・排出させる。すると、その所
定時間の間に、その水銀蒸気圧により、ガラス管内の残
留不純ガスを排気管より除去し、ガラス管内部をクリー
ンアップさせることができる。これにより水銀ウオッシ
ングは完了する。

【００１７】（３）以上の事柄を図３を用いて例示す
る。

【００１８】水銀合金を供給する時期におけるガラス管
内の温度は、水銀合金から水銀蒸気が実質的に放出可能
な温度以上であればよい。従って、ガラス管内の温度が
所定の温度以上であればよく、合金を供給する時刻にガ
ラス管を加熱しているか否かは問われない。もちろん、
水銀合金の供給前にガラス管を加熱することも必須では
ない。

【００１９】図３の例では、加熱したガラス管を自然冷
却し、時刻ｔ１で合金をガラス管内へ投入（供給）す
る。そして、少なくとも水銀ウオッシングは実質的に完
了している時刻ｔ２で排気管の封止を行う。この例で
は、時刻ｔ１からｔ２の間もガラス管の自然冷却は継続
しているが、この間にガラス管を加熱するか否かは問題
ではない。時刻ｔ１からｔ２の間、合金からの水銀放出
は継続し、かつ、その間、排気管は開放されているから
水銀ウオッシングが進行する。ここで、図３の温度Ｔ１
およびＴ２はガラス管内の平均的な温度を示し、その温
度は水銀合金から水銀蒸気が実質的に放出可能な温度以
上である必要がある。このガラス管の温度はガラス管全
体に渡ってなるべく均一に近い方が望ましい。基本的
に、供給した合金がガラス管の任意の場所に接触してガ
ラス管から熱の供給を受けることを考慮しなければなら
ないからである。また、合金の接触していないガラス管
の部位であっても、その部位の温度が極端に低いと、そ
こが最冷点となって合金から放出された水銀の凝結が生
じて水銀ウオッシングの障害となり得るからである。

【００２０】次に、時刻ｔ２からの一定時間は、合金か
ら引き続き水銀が放出されてガラス管内の水銀蒸気圧を
所定値まで高めるために費やされる。このためにも、こ
の一定時間の間は、ガラス管の温度は水銀合金から水銀
蒸気が実質的に放出可能な温度以上である必要がある。
この条件を満足していれば、その間、ガラス管を加熱す
るか否かは問題ではない。

【００２１】さらに、図３の例では、時刻ｔ３でガラス
管を加熱している。これは水銀合金又は水銀を実質的に
放出し切った残骸である金属をガラス管内壁に固定する
ために行う。この合金または金属は、温度Ｔ４で溶融後
ガラス管内壁に固着する。この残骸である顆粒を固着す
る目的は、仮に固着しないと、ガラス管内を自由に移動
し、完成後の放電灯を点灯した際にその影がガラス管外
から目視できてしまうため、商品としての放電灯が外観
上の見栄えが悪くなり商品価値が低下する可能性を排除
するためである。顆粒はガラス管の管端部などの目立た
ない部位に固定することが望ましい。但し、この事柄は
必須ではないから、この加熱工程も必須ではない。ま
た、例えば、ガラス管内の温度を十分に高くしておけ
ば、合金をガラス管内に供給した直後にその合金は溶融
してガラス管内壁に固着する。

【００２２】

【実施例】以下、図を参照しながら本発明の実施例を説
明する。

【００２３】図１は、本発明に係るランプ断面を示す図
である。

【００２４】図２において、ガラス管１（図２（ａ））
内面に蛍光体２を塗布（図２（ｂ））したのち、焼成し
て焼き付け、電極３を固定したマウント（図２（ｃ））
をガラス管の両端に封着する（図２（ｄ））。その後、
ガラス管を約４００度に加熱して、電極物質を分解する
ときに発生するガスやガラス及び蛍光体から発生する不
純ガスを排気して内部を十分に減圧する。

【００２５】その後、排気管溶封の約10〜15秒に前に、
先に定義した顆粒状水銀合金（直径約１mm）を、ガラス
管に接続した排気管よりガラス管内に導入する（図２
（ｅ））。

【００２６】ガラス管は排気管を上にして直立している
ため、導入した水銀合金はそのままガラス管の最低部に
落下する。

【００２７】このときガラス管の温度は通常250℃度以
上である。水銀合金は水銀を８mg〜10mg含む総量15mg〜
30mgのものを使用しており、ガラス管の熱により1mg〜3
mgの水銀が合金から水銀蒸気として放出され、管内から
排気管を通じて排出される。そのとき、管内に残留して
いた不純ガスが水銀蒸気に押し出されるように排出さ
れ、５〜８mgの水銀が水銀合金の形で管内に残留する。
これにより水銀ウオッシングが完了する。

【００２８】次に、アルゴンガス４を封入し、排気管を
封着する（図２（ｆ））。

【００２９】その後、水銀合金のあるガラス管端部を、
水銀合金の融点以上の温度で加熱する（図２（ｇ））。
これにより上記合金の少なくても一部が溶融状態とな
り、合金はガラス部に溶着すると同時に、合金に残留し
ている水銀が放出しそのままランプ内に拡散する。

【００３０】その後、口金６を接着してランプとして完
成する（図２（ｈ））。

【００３１】ガラス管端部に付着した、水銀が放出した
後の金属は、ランプ完成後もガラス部分に固着している
ため、ランプ内を自由に移動することがなく、蛍光体の
膜ハゲなどの外観不良を起こすことがない。

【００３２】また、環形低圧水銀蒸気放電灯やコンパク
ト形低圧水銀蒸気放電灯、電球形低圧水銀蒸気放電灯や
Ｕ字型低圧水銀蒸気放電灯等、その他の低圧放電灯にお
いても、水銀合金をガラス管内に封入後、排気管を封着
するまでの間に少なくとも１mgの水銀を合金より放出、
ガラス管より排出させ、排気管封着後合金の融点以上の
温度で加熱して、合金の少なくとも一部を溶融状態とさ
せガラス部に溶着すると同時に所定量の水銀を放出させ
ることによって、同様の効果が得られることはもちろん
である。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、水銀ウオッシングが可
能で、かつ、供給水銀量の削減が可能な低圧水銀蒸気放
電灯の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる低圧放電灯の断面図である。

【図２】本発明の一実施例である直管形の低圧水銀蒸気
放電灯の製造方法を示す図である。

【図３】本発明の作用を説明するための図である。

【符号の説明】

１…ガラス管、２…蛍光体、３…電極、４…アルゴンガ
ス、５…水銀合金、６…口金。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 孝治 東京都青梅市藤橋888番地 株式会社日立 製作所リビング機器事業部内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】次の工程を有することを特徴とする低圧水
   銀蒸気放電灯の製造方法。 （１）放電灯の一部を構成するガラス管の内壁の平均温
   度が第一の温度以上の時点で前記ガラス管の外部から前
   記ガラス管の内部へ顆粒状の水銀合金を供給する第一の
   工程、 （２）前記第一の工程が完了した時刻から所定時間経過
   後に、前記ガラス管に設けられた排気管を封着する第二
   の工程。
2. 【請求項２】前記第二の工程の後に、前記ガラス管内壁
   の前記合金が停留している部位近傍の前記ガラス管内壁
   の温度が第二の温度以上になるように前記ガラス管を加
   熱する第三の工程を有することを特徴とする請求項１記
   載の低圧水銀蒸気放電灯の製造方法。
3. 【請求項３】前記所定時間は前記水銀合金を前記ガラス
   管内に供給することに伴う前記ガラス管内の水銀ウオッ
   シングが実質的に完了するのに必要な時間以上であるこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の低圧水銀蒸気放
   電灯の製造方法。
4. 【請求項４】前記第一の温度は、前記合金中の水銀の少
   なくとも一部を放出させるために十分な温度であること
   を特徴とする請求項１、２または３記載の低圧水銀蒸気
   放電灯の製造方法。
5. 【請求項５】前記第二の温度は、前記合金を溶融させた
   後に前記合金を前記ガラス管内壁に固着させるに際し、
   前記合金が前記内壁に固着可能な溶融状態となるのに十
   分な温度であることを特徴とする請求項１、２、３また
   は４記載の低圧水銀蒸気放電灯の製造方法。