KR101100835B1 - 무전극 원형 램프용 반원형 유리관의 제조방법 - Google Patents

무전극 원형 램프용 반원형 유리관의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가열로에 직선형 유리관을 수직으로 배치 고정한 후 직선형 유리관 전체를 가열하면서 가열로를 필요한 경우 회전시켜 직선형 유리관의 상하를 뒤집은 후 꺼내어 금형에 안착하여 반원형 유리관의 형태로 성형하는 무전극 원형 램프용 반원형 유리관 제조방법에 관한 것이다.

Description

무전극 원형 램프용 반원형 유리관의 제조방법{method of producing semi-circular glass tube for electrodeless circular lamp}
본 발명은 가열로에 직선형 유리관을 수직으로 배치 고정한 후 직선형 유리관 전체를 가열하면서 가열로를 필요한 경우 회전시켜 직선형 유리관의 상하를 뒤집은 후 꺼내어 금형에 안착하여 반원형 유리관의 형태로 성형하는 무전극 원형 램프용 반원형 유리관 제조방법에 관한 것이다.
무전극 형광램프는 콘덴서에 고주파전계를 가하여 무전극 방전을 시키는 전계 결합형과, 램프에 감겨진 코일에 고주파전류를 흘려 무전극 방전을 시키는 자계 결합형('유도결합형'이라고도 함) 방전램프가 있다. 상기 무전극 형광램프는 전형적인 희가스인 알곤, 크립톤 등과 수은이 혼합된 혼합기체를 방전시켜 수은에서 방사되어지는 자외선을 용기 내면에 도포되어 있는 형광체를 통하여 가시광선을 발광시키는 것이다.
종래 무전극 원형 램프용 반원형 유리관(1A)은 도 1i에 도시한 바와 같이 크게 벤딩부(3)와 벤딩부(3)의 양단측에 형성되는 실링부(5)(7)가 일체로 이루어진다. 벤딩부(3)의 직경은 실링부(5)(7)의 직경보다 크다.
이하, 종래의 무전극 원형 램프용 반원형 유리관(1A)의 제조방법은 다음과 같다.
도 1a과 같이, 양쪽이 열린 직선형 유리관(1a)을 회전 롤러(미도시) 위에 수평방향으로 올려놓고 그 아래에 놓인 가스 버스(2)가 길이방향의 중심으로 회전하는 직선형 유리관(1a)의 수평방향 전체를 가열한다. (정확히는 손으로 잡는 직선형 유리관의 양단 일부는 가열하지 않는다)
회전하는 직선형 유리관(1a)을 벤딩 할 수 있는 정도로 전체적으로 가열이 되면, 도 1b와 같은 벤딩 다이(D1)에 가열된 직선형 유리관(1a)을 대고 구부린다. 그러면 가열된 직선형 유리관(1a)은 대략적인 반원형 또는 U자 형상의 벤딩 유리관(3a)으로 성형되고, 이 벤딩 유리관(3a)의 양쪽 단부(1a')(1a'')를 통해 내부로 에어를 주입하여 전체적으로 반원형 유리관(3a)의 형태를 개략적으로 잡는다.
그리고 나서, 도 1c와 같이 벤딩 유리관(3a)의 일측 단부를 가열하면 오그라들면서 관경을 축소(실링부의 관경보다 작게 축소)시키고 열린 단면은 막힌 1차 임시 일측 실링부(5a)가 형성된다.
그러면, 도 1d와 같이 1차 임시 일측 실링부(5a)를 실링부 성형 금형(D2)에 놓고, 벤딩 유리관(3a)의 열린 타측 단부를 통해 에어를 주입하면 1차 임시 일측 실링부(5a)가 실링부 성형 금형(D2)의 직경만큼 확경되는 동시에 막힌 부분으로 인해 길이방향(화살표방향)으로 늘어나면서 도 1e와 같이 2차 임시 일측 실링부(5b)가 형성된다.
2차 임시 일측 실링부(5b)가 형성되면 불필요한 끝 부분을 트리밍(커팅)하여 도 1f와 같이 막힌 부분도 개방된 일측 실링부(5)가 완성된다.
일측 실링부(5)가 완성된 후, 똑같은 공정으로 타측 실링부(7)를 완성한다.
즉, 벤딩 유리관(3a)의 타측 단부를 가열하면 도 1f와 같이 오그라들면서 관경을 축소(실링부의 관경보다 작게 축소)시키고 열린 단면은 막힌 1차 임시 타측 실링부(7a)가 형성된다.
그러면, 도 1g와 같이 1차 임시 타측 실링부(7a)를 실링부 성형 금형(D2)에 놓고, 벤딩 유리관(3a)의 일측 실링부(5)를 통해 에어를 주입하면 1차 임시 타측 실링부(7a)가 실링부 성형 금형(D2)의 직경만큼 확경되는 동시에 막힌 부분으로 인해 길이방향(화살표방향)으로 늘어나면서 도 1h와 같이 2차 임시 타측 실링부(7b)가 형성된다.
2차 임시 타측 실링부(7b)가 형성되면 불필요한 끝 부분을 트리밍(커팅)하여 도 1i와 같이 막힌 부분도 개방된 타측 실링부(7)가 완성되면, 반원형 유리관(1A)의 제조가 완성된다.
반원형 유리관(1A)이 완성되면, 그 내부를 형광체 코팅과 베이킹(baking) 한 후 일측 실링부(5) 또는 타측 실링부(7) 근처의 벤딩부(3)에 도 1j와 같이 유리배기관(9)을 융접한다. (유리배기관은 원형 램프가 완성되면 그 내부를 진공하기 위한 유리배기관으로서 진공 후 가열하여 거의 제거 봉합한다)
위와 같은 반원형 유리관(1A)과 똑같은 다른 반원형 유리관을 준비한 후, 벤딩부(3)와 벤딩부(3')를 원형 형태로 마주보게 놓은 후 일측 실링부(5)(5')끼리 용융 접합, 타측 실링부(7)(7')끼리 용융 접합(도 1k 참조)한 후 한쪽 배기관(9')을 막고 다른 쪽 배기관(9)으로 진공시킨 후 가열 융접하여 봉합한 최종 무전극 원형 램프용 벌브(1B)가 완성된다(도 1l).
일측 실링부(5)(5')와 타측 실링부(7)(7')에는 페라이트 코어(미도시)를 설치하면, 무전극 원형 램프가 완성된다.
이와 같이 제조되는 종래의 무전극 원형 램프용 반원형 유리관은 다음과 같은 문제가 있다.
도 1a와 같이 직선형 유리관(1a)을 수평상태로 놓고 회전하면서 길이방향 전체를 가열하기 때문에, 처짐에 의한 불량이 생길 수 있다.
또한, 길이방향으로 전체를 동시에 가열하여도 길이방향에 따라 가열되는 정도가 다른 구간이 생기는 경우, 직선형 유리관(1a)의 회전시 많이 가열된 부분과 덜 가열된 부분에 회전차이가 생겨 꼬여 불량이 생길 수 있다.
또한, 직선형 유리관(1a)은 양쪽이 열린 단부(1a')(1a'')를 갖는 유리관으로서, 유리관의 내부에 열을 구속하지 못해 외부로 쉽게 열이 빠져나가 열효율이 좋지 못하다.
한편, 벤딩부(3)와 실링부(5)(7)의 성형 공정이 동시에 행해지지 않고 몇 번에 걸쳐 행해져 공정이 복잡하다.
특히 벤딩한 후 도 1c 및 도 1f와 같이 실링부의 성형을 위해 재차 가열하는 공정이 추가된다.
또한, 종래의 반원형 유리관의 제조는 벤딩부(3)의 직경에 대해 실링부(5)(7)의 직경을 줄이는 공정(이것은 실링부가 넓을 때보다 작은 경우 접합하기 좋고 불량률을 낮출 수가 있고, 직경이 축소된 부분에 페라이트 코어를 장착하여 움직임을 방지하기 위한 것이다)을 행한다. 따라서, 종래에는 처음부터 벤딩부(3)의 직경에 맞는 직선형 유리관(1a)을 사용해야 하지만, 후술된 본 발명은 실링부의 직경에 맞는 직선형 유리관을 사용해도 원하는 벤딩부의 직경을 성형할 수 있기 때문에, 처음부터 큰 직경을 기준으로 직선형 유리관보다 작은 직경의 직선형 유리관을 사용하는 본 발명보다 재료손실이 크다.
또한, 실링부(5)(7)만 상하 금형(D2)에서 성형하고, 벤딩부(3)는 굽는 내측만을 성형하는 금형(D1)에서 이루어져 벤딩부(3)의 외형이 깔끔하지 못하다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 직선형 유리관의 전체 가열에 따른 처짐이나 꼬임을 확실히 방지하는 무전극 원형 램프용 반원형 유리관의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청구항 1에 기재된 무전극 원형 램프용 반원형 유리관의 제조방법은,
직선형 유리관을 준비하는 단계; 상기 직선형 유리관을 가열로에 감싸 고정한 채 길이방향 전체를 가열하는 단계; 상기 가열된 직선형 유리관을 다이에 안착한 후 에어를 주입하여 벤딩부와 상기 벤딩부의 양단측에 상기 벤딩부의 직경보다 작은 실링부가 형성된 반원형 유리관을 성형하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 청구항 2에 기재된 무전극 원형 램프용 반원형 유리관의 제조방법은,
상기 직선형 유리관의 가열 단계에서는 상기 직선형 유리관을 상기 가열로에 수직방향으로 고정 설치하는 단계와, 상기 수직하게 세워진 직선형 유리관의 상단과 하단의 위치를 바뀌도록 상기 가열로를 상하 뒤집는 단계를 포함한다.
본 발명의 청구항 3에 기재된 무전극 원형 램프용 반원형 유리관의 제조방법은,
상기 직선형 유리관을 준비하는 단계에서 양단이 열린 상기 직선형 유리관의 중 어느 한쪽을 가열하여 막는 단계를 포함한다.
본 발명의 청구항 4에 기재된 무전극 원형 램프용 반원형 유리관의 제조방법은,
상기 반원형 유리관을 성형하는 단계에서는 상기 실링부에 대해 상기 벤딩부를 팽창 확경시켜 상기 벤딩부와 상기 실링부를 동시에 성형하는 단계로 이루어진다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
가열로에 직선형 유리관의 외주면을 감싸게 고정 설치하여 가열함으로써, 직선형 유리관을 회전하지 않아 회전에 따른 꼬임을 방지할 수 있다.
또한, 가열로에 직선형 유리관을 수직하게 설치하여 전체적으로 가열하고, 가열로를 회전하여 직선형 유리관의 상하 위치를 바꾸는 구성을 통하여, 수직한 배치로 처짐이 생기지 않고, 가열로의 회전으로 직선형 유리관 전체를 균일하게 가열할 수 있다.
일측 단부가 막힌 직선형 유리관을 사용함으로써, 직선형 유리관의 내부 열기가 위로 빠져나가는 것을 방지하여 전체적인 가열 시간을 줄여 에너지 효율을 높일 수 있다.
실링부에 대해 벤딩부를 확경하는 금형을 사용함으로써, 벤딩부와 실링부를 동시에 성형 가능하다.
또한, 실링부에 대해 벤딩부를 팽창 확경하는 공정을 행함으로써, 실링부를 기준으로 직경을 선정하면 되기 때문에, 직경이 작은 직선형 유리관을 사용하여도 원하는 벤딩부의 스펙을 얻어 재료 절감이 행해진다.
특히, 열린 타측 단부를 통해 에어를 분사하면, 벤딩부에서 확경이 행해지면서 막힌 일측 단부에 의해 길이방향으로 늘어나는 과정을 통해, 벤딩부에 주름이 생기는 것을 완전히 방지한다(즉 길이방향으로 늘어나지 않고 확경만 이루어지는 경우에는 벤딩 될 유리관이 벤딩부 금형에 골고루 팽창될 정확한 위치에 있지 않으면 확장되면서 주름이 생길 수 있다).
도 1a 내지 도 1l은 종래 무전극 원형 램프용 반원형 유리관 및 무전극 원형 램프용 벌브를 제조하는 공정 순서를 나타낸 평단면도.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무전극 원형 램프용 반원형 유리관 및 무전극 원형 램프용 벌브를 제조하는 공정을 나타낸 평단면도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 설명하는데, 종래의 것과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무전극 원형 램프용 반원형 유리관 및 무전극 원형 램프용 벌브를 제조하는 공정을 나타낸 평단면도이다.
도 2e에 도시한 바와 같이 본 실시예에 따른 무전극 원형 램프용 반원형 유리관(10A)은 실링부(50)(70)에 대해 벤딩부(30)의 직경을 넓혀 제조한 제품이다.
즉, 실링부(50)(70)의 직경은 도 2a의 직선형 유리관(10a)의 직경과 실질적으로 같고, 벤딩부(30)의 직경은 도 2a의 직선형 유리관(10a)의 직경보다 크다. (상대적으로 확경되는 대신 두께는 얇음)
이와 같은 본 발명의 무전극 원형 램프용 반원형 유리관(10A)이 도 2a 내지 도 2e에 따른 제조방법을 아래와 같이 설명한다.
먼저, 도 2a와 같이, 직선형 유리관(10a)은 일단(10a')이 막히고 타단(10a'')이 열린 형태로 이루어진 것이 바람직하다.
이러한 일단 막힘 타단 열림 직선형 유리관(10a)은 열린 직선형 유리관의 중 어느 한쪽을 가열하여 막는 공정을 통해 이루어진다.
이것은, 후술되는 벤딩을 위한 가열 공정에서의 높은 열효율 사용과, 금형에서의 반원형 유리관의 성형 공정에서의 생산성 향상을 위함이다.
도 2a과 같이, 한쪽이 막힌 직선형 유리관(10a)을 가열로(20)에 수직하게 배치 고정한다. (정확히는 손으로 잡는 직선형 유리관의 양단 일부는 가열로에서 노출되어 있다)
즉, 직선형 유리관(10a)은 종래와 달리 회전하지 않고 수직하게 고정한 상태로 상하 길이방향 전체적으로 가열한다.
가열로(20)는 전기히터로 구현되는 것이 바람직하고, 반원형을 두 개로 분리 또는 결합하는 형태로서, 상하로 회전 가능한 구조를 갖는 것이 바람직하다.
종래의 가스 버너는 사용 온도까지 올리기가 쉽지만 온도 제어가 힘들지만, 전기히터는 사용 온도까지 올리는데 시간이 걸리지만 온도 제어가 쉽다.
한편, 가열로(20)에 수직하게 세워져 외주면이 둘러싸인 직선형 유리관(10a)을 상하 길이방향을 따라 가열하면, 직선형 유리관(10a) 상중하의 온도차(아래쪽 열기가 위로 올라가기 때문에)가 생기기 때문에 가열로(20)를 회전하여 직선형 유리관(10a)의 상하를 뒤집어줌으로써 온도차를 없애는 것이 바람직하다.
가열로(20)의 회전은 램프의 직경이나 길이에 따라 다르지만 1번 정도면 뒤집는 것으로 예비 굽힘을 위한 플렉서블은 충분히 얻을 수 있다.
특히 도 2a와 같이 위쪽이 막힌 직선형 유리관(10a)이 가열로(20)의 위에 배치된 경우, 직선형 유리관(10a)의 내부 열이 위로 빠져나가는 것을 최대한 억제시켜 가열에 따른 열효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 직선형 유리관(10a)을 회전하지 않고 수직하게 세운 상태로 가열로(20)에서 가열되기 때문에, 회전에 따른 꼬임이나 수평으로 인한 처짐 등을 방지할 수 있다.
가열로(20)에서 가열이 완료되면, 도 2b와 같은 고정식 하형다이(LD)에 가열된 직선형 유리관(10a)을 놓고 대충 형상에 맞게 예비로 구부린다.
그러면 가열된 직선형 유리관(10a)은 대략적인 반원형 또는 U자 형상의 벤딩 유리관(30a)으로 자리를 잡게 되면, 도 3과 같이 가동식 상형다이(UD)가 내려와 상하 다이가 서로 접한다.
상하 다이(UD)(LD)는 벤딩성형홈(1UD)(1LD), 일측 실링성형홈(3UD)(3LD) 및 타측 실링성형홈(5UD)(5LD)으로 이루어진다.
따라서, 가열된 벤딩 유리관(30a)의 전체 직경은 일측 실링 다이홈(3UD)(3LD) 및 타측 실링 다이홈(5UD)(5LD)의 직경과 거의 같고, 벤딩성형홈(1UD)(1LD)의 직경보다는 작다(도 2b 참조).
상하 다이(UD)(LD)가 맞춰진 상태에서 도 2c와 같이 벤딩 유리관(30a)의 열린 단부(10a')를 통해 내부로 에어를 주입한다.
에어를 주입하면, 가열된 벤딩 유리관(30a)은 상하 다이의 벤딩성형홈(1UD)(1LD), 일측 실링성형홈(3UD)(3LD) 및 타측 실링성형홈(5UD)(5LD)의 형태인 벤딩부(30)와 양측 실링부(50a)(70a)가 성형된다.
즉, 한쪽으로 에어가 주입되면, 벤딩성형홈(1UD)(1LD)에서는 팽창 확경이 이루어지면서 막힌 쪽에서는 길이방향으로 △Ｌ만큼 늘어나면서 균일하게 확경되게 된다.
이와 같이 본 실시예에서는 다이에서 벤딩부(30)와 실링부(50a)(70a)가 동시에 성형되어 종래의 복잡한 공정을 없애 생산성을 현저히 향상시킨다.
또한, 실링부(50a)(70a)의 직경을 기준으로 성형하기 때문에, 종래보다 직선형 유리관(10a)의 직경이 작은 것을 준비하여도 좋다. (반대로 종래에는 벤딩부의 직경을 기준으로 성형하기 때문에, 직선형 유리관(1a)의 직경은 본 실시예보다 상대적으로 큰 직경이 사용되어 재료 손실이 있다)
다이에서 취출된 도 2d와 같은 벤딩부(30)와 실링부(50a)(70a)가 성형된 반원형 유리관은 양쪽 단부를 트리밍(커팅)하여 도 2e와 같이 벤딩부(30)와 양쪽 실링부(50)(70)를 갖는 반원형 유리관(10A)이 완성된다.
반원형 유리관(10A)이 완성되면, 그 내부를 형광체 코팅과 베이킹(baking) 한 후 일측 실링부(50) 또는 타측 실링부(70) 근처의 벤딩부(30)에 도 2f와 같이 유리배기관(9)을 융접한다. (유리배기관은 원형 램프가 완성되면 그 내부를 진공하기 위한 유리배기관으로서 진공 후 가열하여 거의 제거 봉합한다)
위와 같은 반원형 유리관(10A)과 똑같은 다른 반원형 유리관을 준비한 후, 벤딩부(30)와 벤딩부(30')를 원형 형태로 마주보게 놓은 후 일측 실링부(50)(50')끼리 용융 접합, 타측 실링부(70)(70')끼리 용융 접합(도 2g 참조)한 후 한쪽 배기관(9')을 막고 다른 쪽 배기관(9)으로 진공시킨 후 가열 융접하여 봉합한 최종 무전극 원형 램프용 벌브(10B)가 완성된다(도 2h).
일측 실링부(50)(50')와 타측 실링부(70)(70')에는 페라이트 코어(미도시)를 설치하면, 무전극 원형 램프가 완성된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경 또는 변형하여 실시할 수 있음은 해당기술분야의 당업자라면 자명하다 할 것이다.
본 발명은 무전극 램프와 같이 벤딩부와 실링부를 성형하는 것이라면 어느 것이라도 좋다.
1a, 10a : 직선형 유리관 1A,10A : 반원형 유리관
1B,10B : 무전극 원형 램프용 벌브
3,30 : 벤딩부 5,7;50,70 : 실링부
9,9' : 배기관 20 : 가열로
UD,LD : 상하 다이 1UD,1LD : 벤딩 성형홈
3UD,3LD;5UD,5LD : 실링성형홈

Claims (4)

  1. 직선형 유리관을 준비하는 단계;
    상기 직선형 유리관을 가열로에 감싸 고정한 채 길이방향 전체를 가열하는 단계;
    상기 가열된 직선형 유리관을 다이에 안착한 후 에어를 주입하여 벤딩부와 상기 벤딩부의 양단측에 상기 벤딩부의 직경보다 작은 실링부가 형성된 반원형 유리관을 성형하는 단계;를 포함하는 무전극 원형 램프용 반원형 유리관의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 직선형 유리관의 가열 단계에서는 상기 직선형 유리관을 상기 가열로에 수직방향으로 고정 설치하는 단계와, 상기 수직하게 세워진 직선형 유리관의 상단과 하단의 위치를 바뀌도록 상기 가열로를 상하 뒤집는 단계를 포함하는 무전극 원형 램프용 반원형 유리관의 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 직선형 유리관을 준비하는 단계에서 양단이 열린 상기 직선형 유리관의 중 어느 한쪽을 가열하여 막는 단계를 포함하는 무전극 원형 램프용 반원형 유리관의 제조방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반원형 유리관을 성형하는 단계에서는 상기 실링부에 대해 상기 벤딩부를 팽창 확경시켜 상기 벤딩부와 상기 실링부를 동시에 성형하는 단계로 이루어진 무전극 원형 램프용 반원형 유리관의 제조방법.
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