JPH06283102A - 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、必要最少量の水銀
を確保する低圧水銀蒸気放電灯を提供することである。 【構成】 粉末状の水銀合金を放電灯内部に封入し、合
金を液相状態に溶融させ、水銀を放出させる。 【効果】 安価で、必要最小量の水銀を確保した低圧水
銀蒸気放電灯を提供出来る。

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
製造方法に係り、特にその放電灯に封入する水銀の量を
低減することができる低圧水銀蒸気放電灯の製造方法に
係る。

【０００２】

【従来の技術】環境保全の観点などから、放電灯に供給
する水銀の供給量を低減する必要性が高まっている。

【０００３】従来の技術は、蛍光ランプ製造時に液体水
銀を排気管より滴下する方法あるいは「ライティングハ
ンドブック」（オーム社、１９８７年発行、１３４ペー
ジ）に記載のように、チタン水銀合金として封入する方
法や、水銀をカプセル状にして、ランプ内に導入する方
法、さらに高温で動作をするランプに関しては高温での
発光効率の低下を防ぐため水銀のアマルガムを使用する
方法が用いられている。

【０００４】また、ランプを水平状態にして排気を行
う、横型の排気機を使用した場合における水銀封入方法
としては、例えば特開昭５６−１４５６３２号に記載さ
れているように、溝を形成した軸をランプ排気管の管端
部に接触させ、溝に滴下した水銀をアルゴンガスの圧力
によって、ランプ内に導入する方法が用いられている。
また、粉末の平均粒子径に関しては、例えば「粉体・理
論と応用」（丸善株式会社、１９６２年発行、８３ペー
ジ）に、粉末の形状及び粒径分布を考慮した平均粒子径
の計算方法が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の低圧水銀蒸
気放電灯において、ランプ内への水銀封入方法として１
０mgから２０mgの液体水銀を排気管より封入する方法を
用いた場合においては、水銀の供給をランプ排気工程中
に行なうために、特にランプを水平状態にして排気を行
う、横型の排気機を使用した場合においては、不活性ガ
スの圧力によって水銀をランプ内に導入するときに少な
くても一部が水銀を導入するための軸あるいは排気管途
中に付着し、封入しようとした水銀の全てをランプ内に
有効に封入することが困難である。

【０００６】よって、必要量の水銀をランプ内に供給す
るためＴｉ−Ｈｇ合金を金属板上に塗布した水銀ディス
ペンサーをランプの電極部に設置し外部より高周波加熱
することにより水銀を放出させる方法、あるいは水銀を
カプセル状のガラス内に封入し、そのカプセルをリング
状にしたニッケル板に固定し、ランプの電極部に設置し
高周波加熱することによりカプセルを破壊して水銀をラ
ンプ内に導入する方法が用いられる。

【０００７】しかし、この両者の方法は材料費が高く、
かつ構造も複雑であるため製造が困難であり、さらに水
銀放出のための加熱装置が必要であるという問題点があ
った。

【０００８】また、水銀とビスマス、インジウムを主成
分とするアマルガムを使用する方法においては、その目
的は、管壁温度の高い蛍光ランプにおいてランプ効率が
最大になるように水銀蒸気圧を制御することにあるの
で、上記アマルガムはランプの最冷部、例えば排気管内
に収納しなければならなかった。このため構造および製
造工程が複雑になる問題点があった。

【０００９】また、水銀とアマルガムを形成する金属体
をランプ内に封入する方法においては、アマルガムを排
気管内に収納する方法に比べて高温にさらされる場合が
あるので、水銀蒸気圧抑制の効果が少なくなると同時
に、管内で作られたアマルガムがガラス管内を自由に移
動するために蛍光膜の剥離を発生させたり、比較的大き
な粒の存在により、外観上商品価値を著しく損ねるとい
う問題点があった。即ち、ガラス管内の蛍光膜が目視で
認識できる程度に剥離すると、商品としての放電灯の見
栄えが悪くなるから商品価値が低下する場合がある。ま
た、このアマルガムは放電灯を点灯するとその存在が影
として放電灯の外部から目視できるため、同様に商品価
値が低下する場合がある。

【００１０】本発明の目的は、水銀摘下方式の放電灯の
製造方法との対比において、その製造コストを大幅に増
大させずに、かつ、水銀使用量を低減することができる
低圧水銀蒸気放電灯の製造方法を提供することである。
また、水銀使用量を低減させても放電灯の外観を損なう
ことの少ない低圧水銀蒸気放電灯の製造方法を提供する
ことである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、低圧水銀蒸
気放電灯の一部を構成するガラス管中に粉末状の水銀合
金を供給し、前記水銀合金が供給された前記ガラス管を
封止し、封止した前記ガラス管を加熱することにより前
記ガラス管中の前記合金から水銀を放出させることを特
徴とする低圧水銀蒸気放電灯の製造方法を用いることに
より達成される。

【００１２】

【作用】水銀合金は粉末状となっている（粉体としての
水銀合金を用いる）ため、例えば、その合金に圧力を加
えてガラス管外からガラス管中へ供給すればよい。その
ようにすれば、合金供給の途中でその合金がガラス管に
接続された排気管の途中に実質的に付着することを防止
できる。このため、低圧水銀蒸気放電灯内に必要な量の
水銀を正確に封入することができる。即ち、予め供給す
る水銀合金の量を計量した上でガラス管内へ供給すれ
ば、実質的に必要最小限の量の水銀合金をガラス管内へ
供給できる。

【００１３】このような方法を用いれば、水銀（合金）
を排気管からガラス管内に導入することができる。この
ため、水銀滴下方式の従来の低圧水銀蒸気放電ランプの
製造方法との対比において、放電灯の構造を複雑にする
ことなく、かつ、放電灯の製造方法も格段に複雑になる
ことはない。

【００１４】なお、粉末状の、即ち、粉体である水銀合
金を構成する粒子の平均粒子径は０．０１mm以上０．２
mm以下であることが望ましい。合金の平均粒子径が０．
２mmを超えると、完成した放電灯を点灯させることによ
り、粉体である合金粒がガラス管外から判然と目視でき
てしまうという経験則があるためである。そして、合金
粒が目視できてしまうと、商品としての放電灯の商品価
値が外観上損なわれる可能性がある。また、加熱により
水銀が放出された残りの合金は、放電灯内を自由に移動
できる状態となっている。しかし、平均粒子径が０．２
mm以下の水銀合金を用いれば、その粒子がガラス管内の
蛍光膜に衝突しても蛍光膜の膜禿げが生じることはな
い。従って、その放電灯が外観上の商品価値を著しく損
なわれることはない。

【００１５】また、合金の平均粒子径が０．０１mm未満
のものを用いることは、放電灯製造の大幅なコストアッ
プの原因となる。平均粒子径が０．０１mm未満の微細な
粉体を作製することは、一般的に著しく困難である。強
いてそのような粉体を製造することは、その製造コスト
の著しい増大を招き、結果として放電灯の製造コスト増
の原因となる。

【００１６】但し、放電灯の用途によっては商品の外観
をあまり問題としないものもあるので、平均粒子径が
０．２mmを超える水銀合金の粉体を用いて本発明を実施
しても支障のないこともある。また、コストを低く押さ
えることよりも、それ以外のニーズから平均粒子径が
０．０１mm未満の水銀合金の粉体を用いて本発明を実施
する必要のあることもある。よって、そのような微細な
水銀合金の粉体を用いて本発明を実施することは、決定
的な障害とはならない。

【００１７】さらに、水銀合金を加熱することにより放
電灯のガラス管中に必要十分な量の水銀を放出させるた
めには、水銀合金を構成する金属の融点が５００℃以下
のものを用いることが望ましい。融点が５００℃を超え
る金属よりなる水銀合金を本発明の製造方法に用いる
と、ガラス管を加熱することによりガラス管中の合金か
ら水銀を放出させるに際し、ガラス管の加熱量をかなり
増大させないと放電に必要な量の水銀をその合金から放
出させることができない。そして、そのような加熱を行
うと、軟質ガラスよりなる低圧水銀蒸気放電灯を構成す
るガラス管がその熱により変形したり、クラックが生じ
るなどの障害が起こるためである。

【００１８】また、水銀合金の加熱はガラス管の外部よ
りヒータ等により簡単に行えるため、高周波加熱装置な
どの複雑な装置を必要としない利点もある。

【００１９】また、本発明においては材料費が安価な粉
末状の水銀合金を用いるので、水銀使用量を低減するた
めの従来の低圧水銀蒸気放電灯の製造方法との対比にお
いて、低圧水銀蒸気放電灯の製造に伴う原価アップを最
小限に抑えることができる。なお、本発明で用いる水銀
合金とは、水銀とある種の金属（例えば、スズ、鉛、亜
鉛のうちの少なくとも一種を有する金属）との合金を指
す。この合金の水銀含有量は、重量比で３０％以上６０
％以下であることが望ましい。

【００２０】

【実施例】以下、図を用いて本発明の実施例を説明す
る。

【００２１】図１は、本発明の一実施例である放電灯の
断面図である。

【００２２】図２は、本実施例に係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。

【００２３】垂直にしたガラス管１（図２（ａ））の内
面に蛍光体２を塗布（図２（ｂ））したのち、ガラス管
を水平にし、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℃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する。

【００２４】その後、その平均粒子径が約０．１mmの粉
末状の水銀合金を約２０mgだけ計量し、加圧したアルゴ
ンガス等の不活性ガスの圧力によってその合金を排気管
よりガラス管内に導入する（図２（ｅ））。不活性ガス
は一方の排気管より入り、もう片方の排気管より出る構
造とすることによって、水銀合金の粉末は実質的にすべ
て放電灯内に封入される。また、封入した水銀合金は放
電灯のガラス管底部の管壁に堆積するため、もう片側の
排気管より合金が実質的に排出されることはない。

【００２５】次に、ガラス管内部を十分に減圧にした
後、ガラス管中にアルゴンガス４を封入し、排気管を封
着する（図２（ｆ））。

【００２６】その後、水銀合金の融点以上の温度で放電
灯のガラス管全体を加熱する（図２（ｇ））。これによ
り上記合金は液相状態となり、合金より所定量の水銀が
放出しそのまま放電灯内に拡散する。

【００２７】その後、口金６を接着して放電灯として完
成する（図２（ｈ））。

【００２８】水銀が放出した後の合金は、放電灯完成後
も放電灯内を自由に移動できるが、大きさが０．１mmと
小さいため、蛍光体の膜禿げや、水銀合金の粒の存在に
よって、外観上の商品価値を損ねるようなことはない。

【００２９】また、縦形排気機を用いた直管形低圧水銀
蒸気放電灯や環形低圧水銀蒸気放電灯、コンパクト形低
圧水銀蒸気放電灯や電球形低圧水銀蒸気放電灯、Ｕ字型
低圧水銀蒸気放電灯等、その他の低圧水銀蒸気放電灯に
おいても、水銀合金を粉末状にして放電灯内に封入後、
合金の融点以上の温度で合金を加熱して、合金を液相状
態とさせ、所定量の水銀をガラス管内に放出させること
によって、同様の効果が得られることはもちろんであ
る。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、水銀摘下方式の放電灯
の製造方法との対比において、その製造コストを大幅に
増大させずに、かつ、水銀使用量を低減することができ
る低圧水銀蒸気放電灯の製造方法を提供することでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る低圧水銀蒸気放電灯の断面図であ
る。

【図２】本発明に一実施例に係る直管型の低圧水銀蒸気
放電灯の製造方法を示す図である。

【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、７…水銀が放出したあと
の金属、８…ヒータ。

───────────────────────────────────────────────────── 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】低圧水銀蒸気放電灯の一部を構成するガラ
   ス管中に粉末状の水銀合金を供給し、 前記水銀合金が
   供給された前記ガラス管を封止し、 封止した前記ガラス管を加熱することにより前記ガラス
   管中の前記合金から水銀を放出させることを特徴とする
   低圧水銀蒸気放電灯の製造方法。
2. 【請求項２】前記加熱により前記水銀合金を液相状態に
   溶融させ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】前記加熱に際しては、前記ガラス管全体を
   加熱す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】粉体である前記水銀合金粒子の平均粒子径
   は０．０１mm以上０．２mm以下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。