放電管のガラス間接合方法及び放電管
【課題】全体的に小型でかつ電極間に電極構造の位置ずれが生じることのない放電管のガラス間接合方法及び放電管を提供する。
【解決手段】正電極板と負電極板とを電極支持ピンを介して対向配置した状態で支持する台座ガラス１２０と、所望の光線を透過させる光線透過部を有し、電極板１４０を囲むように台座ガラスの外周縁部に接合される側面ガラスとを備える放電管のガラス間接合方法であって、台座ガラス及び側面ガラスの軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体１７０を、台座ガラスと側面ガラスとの接合部に配置する工程と、台座ガラス及び側面ガラスの軟化温度未満かつ接合用ガラス成形体の軟化温度以上の温度で放電管のガラス間接続部を焼成する工程とを有する。
【解決手段】正電極板と負電極板とを電極支持ピンを介して対向配置した状態で支持する台座ガラス１２０と、所望の光線を透過させる光線透過部を有し、電極板１４０を囲むように台座ガラスの外周縁部に接合される側面ガラスとを備える放電管のガラス間接合方法であって、台座ガラス及び側面ガラスの軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体１７０を、台座ガラスと側面ガラスとの接合部に配置する工程と、台座ガラス及び側面ガラスの軟化温度未満かつ接合用ガラス成形体の軟化温度以上の温度で放電管のガラス間接続部を焼成する工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばボイラ等の着火状態を検出するのに好適に利用されるＵＶチューブ等の放電管のガラス間接合方法及び放電管に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばボイラ等の着火状態を簡単に検出するのに、放電管をなす紫外線検出器の１つとしてＵＶチューブが好適に利用されている。このＵＶチューブを製造するにあたって、電極が配置されたガラスボタンステム（以下、「ボタンステム」とする）と、ガラスエンベロープ（以下、「エンベロープ」とする）とを接合させている。この接合に際して、火炎バーナーを用いて両部材を直接溶融させて接合するか、エンベロープとボタンステムとの間にフリットガラスを介在させて、フリットガラスを火炎バーナーで加熱溶融させることで両部材を接合している。
【０００３】
ここで、例えば特許文献１には、ガラスバルブと、ガラスバルブの両端に配置され、電極構造体を備えたガラスステムからなるチップレス放電管において、ガラスステムの軟化温度をガラスバルブの軟化温度よりも低くすることで、真空封着炉内で直接両者のガラスを軟化させ溶着させる際にガラスバルブの溶融部近傍が外方に凸状に膨出するのを防ぐ構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１８２６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで一般に小型のＵＶチューブにおいて感度特性を上げるためには大きな電極板を備えるのが好ましく、かつ正負の電極板間隔を一定に保つ必要がある。しかしながら、小型のＵＶチューブとするためにはエンベロープ自体を小型化しなければならないので、電極板が大きくなるほど電極板の側縁、即ち電極支持ピンの基端部とエンベロープ及びボタンステムの接合部との距離が短くなる。そのため、ボタンステムとエンベロープとの接合時の熱の影響で電極板間隔にずれが生じることがあり、製造歩留まりが安定しないという問題が生じる。
【０００６】
なお、上述した特許文献１に記載の構成により、溶着時のガラスバルブの膨出を抑えることはできるものの、ボタンステムが溶解するために電極構造のずれを完全に防ぐことができないので、上述の問題解決のための対策とはならない。
【０００７】
この課題を図７に基づいて具体的に説明する。図７は、従来のＵＶチューブを長手方向に沿って示した断面図である。感度の優れた小型のＵＶチューブ５００を製造するためには、ＵＶチューブ内にできる限り大きな電極５４０（アノード電極５４１、カソード電極５４２）を設けることが必要である。しかしながら、電極５４０が大きいほど、必然的に電極５４０に接続される電極支持ピン５３０はボタンステム５２０のより外周に配置されてしまう。
【０００８】
エンベロープ５１０とボタンステム５２０を接合するにあたって、一部が紫外線透過ガラスでできたエンベロープ５１０と、電極支持ピン及び電極を設計寸法通りに規定した状態でガラスを成型して一体化させてできたボタンステム５２０を火炎バーナーを用いて接合し封着する（図７におけるバーナーの火炎を示す矢印参照）。ここで、正負一対の平板状の電極５４０は、その両者の間隔精度が放電現象に大きな影響を与える。しかしながら、より外周に配置された電極支持ピン５３０の挿通されたボタンステム５２０が、エンベロープ５１０とボタンステム５２０との接合時に過度に加熱されることで、電極支持ピン５３０の基端部近傍のボタンステム５２０が軟化するために電極支持ピン５３０が傾くことで電極間隔がずれてしまうことがある。
【０００９】
このように小型で感度の良いＵＶチューブを作るためにはできるだけ電極を大きくすることが求められる反面、電極板を大きくすることで接合時の熱影響を受けてしまい、感度を確保することが困難となるので、両者は相反する関係にあると言える。
【００１０】
本発明の目的は、全体的に小型でかつ電極間に電極構造の位置ずれが生じることのない放電管のガラス間接合方法及び放電管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る放電管のガラス間接合方法は、
正電極板と負電極板とを電極支持ピンを介して対向配置した状態で支持する台座ガラスと、所望の光線を透過させる光線透過部を有し、電極板を囲むように台座ガラスの外周縁部に接合される側面ガラスとを備える放電管のガラス間接合方法であって、
前記台座ガラス及び側面ガラスの軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体を、前記台座ガラスと側面ガラスとの接合部に配置する工程と、
前記台座ガラス及び側面ガラスの軟化温度未満かつ接合用ガラス成形体の軟化温度以上の温度で前記放電管のガラス間接続部を焼成する工程とを有することを特徴としている。
【００１２】
請求項１に係る本発明によると、台座ガラスと側面ガラスとの接合時に電極支持ピンの基端部をなす台座ガラスの部分に接合に伴う過度の熱影響を与えずに済む。そのため、この台座ガラスの電極支持ピンが貫通する部分を軟化させることがなく、電極支持ピンが傾くことはない。その結果、電極板の間隔がずれることがなく、放電管製造時の歩留まりが向上する。これによって、同一内径のガラスエンベロープに対して、より大きな電極板を台座ガラスに備えることが可能となり、感度特性が向上する。
【００１３】
また、本発明の請求項２に係るＵＶチューブのガラス間接合方法は、請求項１に記載の放電管のガラス間接合方法において、
前記光線透過部及び側面ガラスの軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体を、当該光線透過部及び側面ガラスの接合部に配置する工程を更に備え、
前記台座ガラス、側面ガラス及び光線透過部の軟化温度未満かつ接合用ガラス成形体の軟化温度以上の温度で前記光線透過部及び側面ガラスの接合部を焼成し、前記台座ガラスと側面ガラスの接合を行うことに加えて、前記光線透過部と側面ガラスの接合を行うことを特徴としている。
【００１４】
請求項２に係る本発明によると、このような光線透過部と側面ガラスとの間に接合用ガラス成形体を介在させて、これらガラス間の接合部を焼成させることにより、特注品である光線透過部と一般部品である側面ガラスとを別体化させることができるため、部品コスト上及び在庫管理上これらを予め一体化させたものを準備するよりも優れている。
【００１５】
また、本発明の請求項３に係るＵＶチューブのガラス間の接合方法は、請求項２に記載の放電管のガラス間接合方法において、
前記台座ガラスの側面ガラスとの接合面との反対側において、前記側面ガラス内に空気を排気してガスを導入する排気管を、台座ガラス及び排気管の軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体を介して配置する工程を備え、
前記台座ガラス、側面ガラス、光線透過部及び排気管の軟化温度未満かつ接合用ガラス成形体の軟化温度以上の温度で焼成し、前記台座ガラスと側面ガラスとの接合と、前記光線透過部と側面ガラスとの接合に加えて、前記側面ガラスと排気管との接合を行うことを特徴としている。
【００１６】
請求項３に係る本発明によると、台座ガラスと排気管との間に接合用ガラス成形体を介在させて、この部分を過熱することにより排気管と台座ガラスを接合するようにしているので、排気管と台座ガラスを別工程でバーナーの火炎等を介して接合する必要がなくなる。その結果、ＵＶチューブの製造効率を向上させることができるようになる。
【００１７】
また、本発明の請求項４に係る放電管は、
正電極板と負電極板とを電極支持ピンを介して対向配置した状態で支持する台座ガラスと、所望の光線を透過させる光線透過部を有し、電極板を囲むように台座ガラスの外周縁部に接合される側面ガラスとを備える放電管であって、
前記台座ガラスと側面ガラスとが、台座ガラス及び側面ガラスの軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体を介して接合されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項４に係る本発明によると、台座ガラスと側面ガラスとの接合時に電極支持ピンの基端部をなす台座ガラスの部分に接合に伴う過度の熱影響を与えずに済む。そのため、この台座ガラスの電極支持ピンが貫通する部分を軟化させることがなく、電極支持ピンが傾くことがない。その結果、電極板の間隔がずれることがなく、放電管製造時の歩留まりが向上する。これによって、同一内径のガラスエンベロープに対して、より大きな電極板を台座ガラスに備えることが可能となり、感度特性が向上する。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記放電管はＵＶセンサであることを特徴としている。
【００２０】
請求項５に係る発明がこのような構成を有することで、ＵＶセンサによる紫外線の検出を長期にわたって精度良く行うことができるようになる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明よると、全体的に小型でかつ電極間に電極構造の位置ずれが生じることのない放電管のガラス間接合方法及び放電管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態である放電管のガラス間接合方法を適用して製造したＵＶチューブを示す説明図であって、当該ＵＶチューブを長手方向に沿って切断した断面図である。
【図２】図１に対応する図であり、図１に示したＵＶチューブの第１変形例を示す断面図である。
【図３】図１に対応する図であり、図１に示したＵＶチューブの第２変形例を示す断面図である。
【図４】図３に示した第２変形例に係るＵＶチューブの製造工程を説明する図である。
【図５】本発明の実施例における比較例の評価試験結果を示す図である。
【図６】本発明の実施例における本実施例の評価試験結果を示す図である。
【図７】図１に対応する図であり、従来のＵＶチューブを長手方向に沿って示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態に係る放電管のガラス間接合方法を適用して製造したＵＶチューブについて図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態である放電管のガラス間接合方法を適用して製造したＵＶチューブを示す説明図であって、当該ＵＶチューブを長手方向に沿って切断した断面図である。
【００２４】
本発明の一実施形態に係るＵＶチューブ１００は、エンベロープ１１０と、エンベロープ１１０に接合用ガラス成形体１７０を介して接合されたボタンステム１２０と、ボタンステム１２０を貫通する６本の電極支持ピン１３０と、６本の電極支持ピン１３０を介してボタンステム１２０に支持された電極板１４０と、ボタンステム１２０からエンベロープ１１０と反対側に突出した排気管１５０とを有している。
【００２５】
エンベロープ１１０は、本実施形態ではホウ珪酸ガラスでできており、ＵＶチューブ１００の組立て前の状態で一方の端部が天板（光線透過部）１１１として塞がれた円筒形状を有している。そして、天板１１１の部分は、ガラス内からＦｅ成分を除去して紫外線を透過させるようになっており、ＵＶチューブ１００を設置した状態で、天板１１１が例えばボイラの火炎等に向けられ、火炎の発する紫外線をエンベロープ内に入光するようになっている。また、エンベロープ１１０の周側壁（側面ガラス）１１２は、通常のホウ珪酸ガラスでできており、この部分からエンベロープ内に紫外線が入光するのを阻止するようになっている。
【００２６】
接合用ガラス成形体１７０は、ＵＶチューブ１００の製造前の状態でリング状をなし、エンベロープ１１０及びボタンステム１２０の材質であるホウ珪酸ガラスよりも軟化温度が低いガラスでできている。
【００２７】
ボタンステム１２０は、エンベロープ１１０と同様にホウ珪酸ガラスでできている。ボタンステム１２０の形状は全周に亘って複数の段部が形成された厚さの厚い略円板状をなしており、ボタンステム１２０の周縁近傍に周方向等間隔をなして６本の電極支持ピン１３０が貫通している。なお、６本の電極支持ピン１３０の軸線とボタンステムの中心軸線は平行となっており、かつ電極支持ピン１３０はボタンステム１２０にバーナーの火炎等で加熱されて一体化している。また、ボタンステム１２０の中央部分には貫通孔１２１が形成され、この貫通孔１２１の図中下部が拡径されて排気管端部付き当て用凹み部１２２を形成し、排気管１５０の端部１５１が当接している。なお、排気管１５０の端部１５１はバーナーの火炎等でボタンステム１２０に接合されている。
【００２８】
また、ボタンステム１２０の外周の段部のうち図中下側の段部にはリング状の接合用ガラス成形体１７０がＵＶチューブ１００の組立て前に載せられ、その接合用ガラス成形体１７０の上にエンベロープ１１０が載せられている。そして、ボタンステム１２０とエンベロープ１１０は、接合用ガラス成形体１７０を介して後述する接合方法で接合され、この部分は封着されている。
【００２９】
電極支持ピン１３０は、ボタンステム１２０の周縁近傍に円周方向等間隔隔てて６本の電極支持ピンからなり、上述したようにボタンステム１２０を貫通した状態で設けられている。そして、６本の電極支持ピン１３０のうち３本の電極支持ピン１３１（図中２本のみ図示）が周方向互いに等間隔隔ててボタンステム１２０に設けられ、かつ一方の電極（アノード電極１４１）の支持体及び出力取り出し用端子としての役目を果たしている。また、残りの３本の電極支持ピン１３２（図中２本のみ図示）はアノード電極支持用の電極支持ピン１３１の周方向入れ違いの位置に等間隔をなしてボタンステム１２０に設けられており、他方の電極（カソード電極１４２）の支持体及び出力取り出し用端子としての役目も果たしている。そして、アノード電極支持用の電極支持ピン１３１は、カソード電極支持用の電極支持ピン１３２よりも図１中若干上方に突出しており、このアノード電極支持用の電極支持ピン１３１を介して網状の円板からなるアノード電極１４１がレーザー溶接等により固定されている。また、カソード電極支持用の電極支持ピン１３２の端部には円板状のカソード電極１４２がレーザー溶接等によって固定されている。なお、カソード電極１４２には、ここでは図示しないがアノード電極支持用の電極支持ピン１３１と干渉しないように切欠きが設けられている。
【００３０】
以上の構成によって、アノード電極１４１とカソード電極１４２とは互いに所定間隔隔てた状態で対向配置されている。なお、電極支持ピン１３０は、電極固定部をなす端部の位置が設計寸法通りになるようにボタンステム１２０に所望の温度で接合されているので、アノード電極１４１とカソード電極１４２との間隔は電極支持ピン１３０をボタンステム１２０に焼成してアノード電極１４１とカソード電極１４２をレーザー溶接等により固定したボタンステムアッシーの状態においては電極間の間隔が厳密に管理されている。
【００３１】
排気管１５０は、エンベロープ１１０及びボタンステム１２０と同様にホウ珪酸ガラスでできており、細長の筒体からなり、一方の端部１５１がボタンステム１２０に上述したようなバーナーの火炎であぶって接合されると共に、他方の端部１５２が閉塞されている。このように他方の端部１５２が閉塞されることで、エンベロープ１１０、接合用ガラス成形体１７０、ボタンステム１２０、及び排気管１５０によって内部に空間１００Ｃが画成され、この空間内にネオン（Ｎｅ）及び水素（Ｈ２）からなるペニングガスが封入されている。なお、ＵＶチューブの製造前では、排気管１５０の他方の端部１５２は開口され、製造中にこの空間内の空気をそのペニングガスで置換するようになっている。
【００３２】
続いて、上述したＵＶチューブの製造工程について説明する。最初にボタンステムアッシー１２０Ａを製造する。このボタンステムアッシー１２０Ａの製造にあたっては、６本の仮焼成した電極支持ピン１３０をボタンステム１２０に挿入し、ボタンステム１２０の電極支持ピン挿入部をバーナーの火炎であぶってボタンステム１２０を軟化させた後、冷やして両者を一体化させる。これによって、アノード電極支持用の電極支持ピン１３１がカソード電極支持用の電極支持ピン１３２よりも電極間の間隔に対応する所定の突き出し量だけ突出させるようにして一体化させる。
【００３３】
また、ボタンステム１２０に排気管１５０の一方の端部１５１を嵌め込む。続いて、ボタンステム１２０の排気管１５０を嵌め込んだ部分をバーナーの火炎であぶり、ボタンステムのこの部分を軟化させた後に冷やして、両者を接合する。
【００３４】
そして、電極支持ピン１３０の電極取り付け側端部は、カソード電極１４２をそのアノード電極干渉防止用の切欠き部を介してアノード電極支持用の電極支持ピン１３１と干渉しないようにカソード電極１４２に取り付け、レーザー溶接等で固定する。次いで、アノード電極支持用の電極支持ピン１３１にアノード電極１４１をレーザー溶接等で取り付ける。これによってアノード電極１４１とカソード電極１４２との間は設計通りの間隔が維持されるようになっている。
【００３５】
続いて、ここでは図示しない治具にエンベロープ１１０を図１とは上下逆の方向で組み付ける。即ち、最初に天板１１１を下に向けた状態のエンベロープ１１０を治具のＵＶチューブ組立て収容部に収容する。そして、エンベロープ１１０の上側に位置する開口部１１２ａに接合用ガラス成形体１７０を載せ、更にボタンステム１２０を図１とは上下逆の方向で接合用ガラス成形体１７０に載せる。
【００３６】
治具にはこのようなＵＶチューブ組立て収容部が多数形成されており、それぞれのＵＶチューブ組立て収容部に上述の手順でＵＶチューブ１００の各部品を組み込む。そして、ＵＶチューブ１００の部品をこの治具に組み込みを終えた後、加熱炉に治具ごと入れて治具ごと加熱する。この加熱に際して、加熱炉の温度は接合用ガラス成形体１７０が溶融してボタンステム１２０とエンベロープ１１０との間を封着する温度まで加熱する。本実施形態では、例えば６５０℃まで加熱炉内の温度を高める。
【００３７】
６５０℃まで加熱すると、本実施形態では接合用ガラス成形体１７０は軟化するが、ボタンステム１２０やエンベロープ１１０の軟化温度である７５０℃には達していないので、これらボタンステム１２０やエンベロープ１１０には熱的な悪影響を与えずに済む。これによってボタンステム１２０のエンベロープ１１０との接合部近傍を貫通する電極支持ピン近傍の部分が軟化することなく、エンベロープ１１０とボタンステム１２０との接合時に電極支持ピン１３０とボタンステム１２０との寸法関係にも悪影響を与えることがない。
【００３８】
その結果、電極支持ピン１３０の端部に取り付けられたアノード電極１４１及びカソード電極１４２の間隔も設計寸法通りに維持され、ＵＶチューブ１００の感度特性を低下させることがない。
【００３９】
続いて、窒素雰囲気中の加熱炉においてエンベロープ１１０とボタンステム１２０を接合したＵＶチューブ１００を外部に取り出し、後工程で排気管１５０の端部開口部からＵＶチューブ内の空間の空気を向いてガスを封入する。このガスは、上述した通りのペニングガスである。そして、排気管１５０の、電極支持ピンより突き出た部分で排気管１５０をバーナーの火炎であぶる。ＵＶチューブ内は外部雰囲気より負圧になっているので、バーナーで加熱した部分の溶けたガラスが収束してこの部分が閉塞される。これによって、ＵＶチューブ１００の製造を完了する。
【００４０】
以上の通り、本実施形態では、ボタンステム１２０の電極支持ピン１３０が貫通した部分をボタンステム１２０とエンベロープ１１０との接合時に熱で変形させることがない。その結果、アノード電極１４１とカソード電極１４２との間隔をボタンステムアッシー１２０Ａとして組み立てたままの状態に維持することができ、ＵＶチューブ製造後においてもこれら電極間の設計寸法通りの間隔を維持することができる。
【００４１】
続いて、上述した実施形態の他の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。この変形例は第１変形例及び第２変形例からなる。
【００４２】
図２は、図１に対応する図であり、図１に示したＵＶチューブの第１変形例を示す断面図である。第１変形例は、上述した実施形態のようにエンベロープ２１０とボタンステム２２０との間に接合用ガラス成形体２７０が介在していることに加えて、排気管２５０とボタンステム２２０との間にも接合用ガラス成形体２８０が介在している。後者の接合用ガラス成形体２８０は、内径が排気管２５０の内径と同等で外径がボタンステム２２０の排気管取り付け用凹み部２２１の内径と合致した円環状成形体２８１と、この円環状成形体２８１に一端が当接し、排気管２５０の外径と同一の外径を有する円筒状成形体２８２からなっている。
【００４３】
そして、この第１変形例に係るＵＶチューブ２００を製造するにあたって、上述の実施形態と異なる点としては、電極支持ピン２３０をボタンステム２２０に固定しかつ電極支持ピン２３０の端部にアノード電極２４１とカソード電極２４２を取り付けてなるボタンステムアッシー２２０Ａと、エンベロープ２１０と、ボタンステム２２０との接合工程において、排気管２５０をボタンステム２２０に接合するようになっている点である。
【００４４】
即ち、このＵＶチューブ２００の具体的製造方法としては、粉ガラスを焼結したボタンステム２２０に電極支持ピン２３０を挿入したものを焼成して両者を一体化させ、電極支持ピン２３０の先端にアノード電極２４１とカソード電極２４２をレーザー溶接等で取り付けた段階でボタンステムアッシー２２０Ａを構成する点が上述の実施形態と異なっている。
【００４５】
ＵＶチューブ２００を製造するにあたって、ＵＶチューブ製造用治具のＵＶチューブ収容用凹み部に、図２とは上下逆の方向でエンベロープ２１０を収容し、エンベロープ２１０の開口部に接合用ガラス成形体２７０を載せ、この接合用ガラス成形体２７０の上に図２とは上下逆の方向でボタンステムアッシー２２０Ａを載せ、ボタンステム２２０の排気管取り付け用凹み部２２１に円環状成形体２８１を載せると共に、一端部に円筒状成形体２８２を嵌めた排気管２５０を付き当てる。
【００４６】
ＵＶチューブ製造用治具に設けられた複数のＵＶチューブ収容凹み部の全てにこのようなＵＶチューブ２００を構成する各部品を配置した後、ＵＶチューブ製造用治具を加熱炉に入れ、上述の実施形態と同様に約６５０℃で所定時間加熱する。これによって、エンベロープ２１０とボタンステム２２０との間の接合用ガラス成形体２７０が軟化してエンベロープ２１０とボタンステム２２０との間が封着されると共に、ボタンステム２２０と排気管２５０との間の接合用ガラス成形体２８０が軟化してボタンステム２２０と排気管２５０との間が封着される。
【００４７】
なお、ボタンステム２２０と排気管２５０との間の接合用ガラス成形体２８０は円環状成形体２８１と円筒状成形体２８２の２つの成形体でできていたが、これらを一体化した接合用ガラス成形体としても良い。しかしながら、加熱によりこの部分溶融して一体化するので、前者の方が成形コスト上有利である。
【００４８】
続いて、上述の実施形態の第２変形例について説明する。図３は、図１に対応する図であり、図１に示したＵＶチューブの第２変形例を示す断面図である。また、図４は、図３に示した第２変形例に係るＵＶチューブの製造工程を説明する図である。第２変形例は、上述した第１変形例のようにエンベロープ３１０とボタンステム３２０との間に接合用ガラス成形体３７０が介在すると共に、排気管３５０とボタンステム３２０との間にも接合用ガラス成形体３８０が介在していることに加えて、エンベロープ３１０が円板状の天板３１１と円筒状の側方周壁３１２からなり、この天板３１１と側方周壁３１２の間にリング状の接合用ガラス成形体３９０が介在されている点で上述の実施形態及びその第１変形例と異なる。
【００４９】
そして、この第２変形例に係るＵＶチューブ３００を製造するにあたって、上述の実施形態及び第１変形例と異なる工程としては、ＵＶチューブ製造用治具のＵＶチューブ収容用凹み部に、図３とは上下逆の方向でエンベロープ３１０の天板（光線透過部）３１１を収容し、この天板上にリング状の接合用ガラス成形体３９０を載せ、この接合用ガラス成形体３９０の上に側方周壁（側面ガラス）３１２を載せ、側方周壁３１２に接合用ガラス成形体３７０を載せ、この接合用ガラス成形体３７０の上に上述した第１変形例と同等のボタンステムアッシー３２０Ａを載せ、ボタンステム３２０の排気管取り付け用凹み部にリング状の接合用ガラス成形体３８１を載せると共に、一端部に円筒状の接合用ガラス成形体３８２を嵌めた排気管３５０を付き当てる。
【００５０】
図４において、ＵＶチューブ製造用治具４０の各治具構成要素４１〜４５にこのようなＵＶチューブ３００を構成する各部品をそれぞれ配置した後、ＵＶチューブ製造用治具を加熱炉に入れ、上述の実施形態と同様に約６５０℃で所定時間加熱する。これによって、側方周壁３１２とボタンステム３２０との間の接合用ガラス成形体３７０が軟化して側方周壁３１２とボタンステム３２０との間が封着され、ボタンステム３２０と排気管３５０との間の接合用ガラス成形体３８０（３８１，３８２）が軟化してボタンステム３２０と排気管３５０との間が封着され、天板３１１と側方周壁３１２との間の接合用ガラス成形体３９０が軟化して天板３１１と側方周壁３１２との間が封着される。
【００５１】
以上説明した本発明の効果に加えて、本発明の更なる派生効果について説明する。ガラスの接合ではガスバーナーによる火炎での接合が一般的である。このガスバーナーの火炎による加熱の際には、接合部とガスバーナーの火炎とが周方向に相対的に移動しなくてはならず、接合用設備の複雑化や大型化を招く。これに加えて、接合部が周方向全体にわたって均一に加熱溶融されるための技量が作業者に求められると同時に、火炎を使用することで設備設置場所（作業場所）の環境制限が大きくなる。
【００５２】
しかしながら、本発明のように低融点の接合用ガラスを用いることで汎用的な加熱炉などでＵＶチューブが生産可能となり、生産の場所と作業者の高度な技量を必要としなくなる。また、１つの治具に多数のＵＶチューブ製造用凹み部を設けることで、１つの治具に多数のＵＶチューブの構成部品を収容して治具ごと加熱炉に入れて加熱することができ、一度に多数のＵＶチューブを製造することが可能となる。これによって、従来のようにバーナーによる火炎を利用してＵＶチューブのガラス間接合を行っていた方法、即ちバーナーによる加熱装置を用いてＵＶチューブを１つずつ製造していた製造方法に比べてＵＶチューブの生産性を格段に向上させることができるようになる。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明の有用性を立証するために評価試験を行ったので、その評価試験の結果について説明する。図５は、本発明の実施例における比較例の評価試験結果を示す図である。である。また、図６は、本発明の実施例における本実施例の評価試験結果を示す図である。
【００５４】
この評価試験においては、本実施例として、図１に示したＵＶチューブを用いると共に、本比較例として、図７に示した従来型のＵＶチューブを用いた。
【００５５】
図５に示した比較例を用いた評価試験では、図５右下に示した太い実線で示す変動なしの多角形形状が電極板の周方向に亘ってほぼ等しい間隔で電極板同士が対抗配置した状態を示している。そして、本比較例においては、サンプル数を図５の右側に示すように９つのサンプル数とし、各サンプル数において電極板間の間隔を測定し、これを一つの図に重ねて表した。なお、図５における等間隔で中心から放射方向に伸びた線は、太い実線の部分が接合前後の変動幅が０であることを示し、これに対し内側に向かうか外側に向かうかによって接合前後の電極間の変動が周方向に生じていることを示している。この図から明らかなように、比較例を構成する各サンプルの電極間の接合前後の変動幅はかなり大きいことが判明した。これは、電極支持ピン５３０の挿通されたボタンステム５２０が、エンベロープ５１０とボタンステム５２０との接合時に過度に加熱されることで、電極支持ピン５３０の基端部近傍のボタンステム５２０が軟化するために電極支持ピン５３０が傾いたりすることに起因するものと考えられる。
【００５６】
一方、本実施例を用いた評価試験では、図６の右下に示すようにサンプル数４つのＵＶチューブを用いた。そして比較例における評価試験と同様に図６に示す太い実線を接合前後の電極の周方向等間隔に定めた各地点における電極間の距離の変動幅が０の場合とし、これに対して４つのサンプルがどの程度接合前後で電極間の間隔が変動しているかどうかをプロットして示した。この図から明らかなように、本実施例においては接合前後の電極間の間隔の変動幅が周方向全体に亘って殆ど生じず、電極間の間隔がエンベロープとボタンステムとの接合前後で変化していないことが分かった。その結果、ボタンステムアッシーの段階で設計寸法通りに規定された電極間の間隔がエンベロープを接合した後にも維持されることが分かり、本実施例の検出感度特性が設計寸法通りに得られることが立証できた。
【００５７】
以上説明したように、本発明では放電管のガラス間接合方法をＵＶチューブの製造に適用したが、本発明の適用範囲は必ずしもこれに限定されず、一般的な放電管の製造にも適用可能であることは言うまでもない。
【００５８】
なお、上述したＵＶセンサは、開閉機構からなるシャッターを備え自己診断機能を有するタイプのＵＶセンサにも使用可能であり、かつこのような自己診断機能を有さない廉価なＵＶセンサにも使用可能である。
【００５９】
また、上述の低融点の接合用ガラスは、上述した軟化温度に限定されずボタンステムとエンベロープからなる両部材のガラス軟化温度よりも低い軟化温度であれば良い。例えば、６８０℃程度の軟化温度であるガラスボタンステムとガラスエンベロープを使用する場合は、軟化温度が６５０℃程度以下の低融点の接合用ガラスを用いれば良い。
【００６０】
また、電極を取り付けた後に、ボタンステム及びエンベロープの両者の軟化点温度より低い作業点温度をもつ低融点の接合用ガラスペーストをボタンステム及びエンベロープの接合部に塗布し、両者の接合面を合わせ作業点まで加熱して焼成することでボタンステムとエンベロープの接合及び封着を行っても良い。
【００６１】
なお、上述したように事前に多数のＵＶセンサの構成要素を収容して、治具ごと加熱炉に入れて一度に多数のＵＶセンサを製造する代わりに、ＵＶセンサの構成要素を組み合わせたものを各ＵＶセンサ一つずつ収容載置するトレーに載せ、このトレーをコンベヤー等に載せてリフロー工程で連続的一つずつ加熱するようにしても良い。
【００６２】
また、例えば第２変形例における各ガラス間接合体の軟化温度は、同変形例においては同一したが、その代わりに複数のガラス間接合体のそれぞれが異なる軟化温度で軟化するようにして良い。この場合のメリットとしては、エンベロープとボタンステムの接合工程とエンベロープと天板、ボタンステムと排気管接合工程というように接合工程の分割が可能であり、これにより生産性が向上する点にある。
【符号の説明】
【００６３】
４０ ＵＶチューブ製造用治具
４１〜４５ 各治具構成要素
１００ ＵＶチューブ
１００Ｃ 空間
１１０ エンベロープ
１１１ 天板
１１２ 周側壁
１１２ａ 開口部
１２０ ボタンステム
１２０Ａ ボタンステムアッシー
１２１ 貫通孔
１２２ 排気管端部付き当て用凹み部
１３０（１３１，１３２） 電極支持ピン
１４０ 電極板
１４１ アノード電極
１４２ カソード電極
１５０ 排気管
１５１，１５２ 端部
１７０ 接合用ガラス成形体
２００ ＵＶチューブ
２１０ エンベロープ
２２０ ボタンステム
２２０Ａ ボタンステムアッシー
２２１ 排気管取り付け用凹み部
２３０ 電極支持ピン
２４１ アノード電極
２４２ カソード電極
２５０ 排気管
２７０ 接合用ガラス成形体
２８０ 接合用ガラス成形体
２８１ 円環状成形体
２８２ 円筒状成形体
３００ ＵＶチューブ
３１０ エンベロープ
３１１ 天板
３１２ 側方周壁
３２０ ボタンステム
３２０Ａ ボタンステムアッシー
３５０ 排気管
３７０ 接合用ガラス成形体
３８０，３８１，３８２ 接合用ガラス成形体
３９０ 接合用ガラス成形体
５００ ＵＶチューブ
５１０ エンベロープ
５２０ ボタンステム
５３０ 電極支持ピン
５４０ 電極
５４１ アノード電極
５４２ カソード電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばボイラ等の着火状態を検出するのに好適に利用されるＵＶチューブ等の放電管のガラス間接合方法及び放電管に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばボイラ等の着火状態を簡単に検出するのに、放電管をなす紫外線検出器の１つとしてＵＶチューブが好適に利用されている。このＵＶチューブを製造するにあたって、電極が配置されたガラスボタンステム（以下、「ボタンステム」とする）と、ガラスエンベロープ（以下、「エンベロープ」とする）とを接合させている。この接合に際して、火炎バーナーを用いて両部材を直接溶融させて接合するか、エンベロープとボタンステムとの間にフリットガラスを介在させて、フリットガラスを火炎バーナーで加熱溶融させることで両部材を接合している。
【０００３】
ここで、例えば特許文献１には、ガラスバルブと、ガラスバルブの両端に配置され、電極構造体を備えたガラスステムからなるチップレス放電管において、ガラスステムの軟化温度をガラスバルブの軟化温度よりも低くすることで、真空封着炉内で直接両者のガラスを軟化させ溶着させる際にガラスバルブの溶融部近傍が外方に凸状に膨出するのを防ぐ構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１８２６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで一般に小型のＵＶチューブにおいて感度特性を上げるためには大きな電極板を備えるのが好ましく、かつ正負の電極板間隔を一定に保つ必要がある。しかしながら、小型のＵＶチューブとするためにはエンベロープ自体を小型化しなければならないので、電極板が大きくなるほど電極板の側縁、即ち電極支持ピンの基端部とエンベロープ及びボタンステムの接合部との距離が短くなる。そのため、ボタンステムとエンベロープとの接合時の熱の影響で電極板間隔にずれが生じることがあり、製造歩留まりが安定しないという問題が生じる。
【０００６】
なお、上述した特許文献１に記載の構成により、溶着時のガラスバルブの膨出を抑えることはできるものの、ボタンステムが溶解するために電極構造のずれを完全に防ぐことができないので、上述の問題解決のための対策とはならない。
【０００７】
この課題を図７に基づいて具体的に説明する。図７は、従来のＵＶチューブを長手方向に沿って示した断面図である。感度の優れた小型のＵＶチューブ５００を製造するためには、ＵＶチューブ内にできる限り大きな電極５４０（アノード電極５４１、カソード電極５４２）を設けることが必要である。しかしながら、電極５４０が大きいほど、必然的に電極５４０に接続される電極支持ピン５３０はボタンステム５２０のより外周に配置されてしまう。
【０００８】
エンベロープ５１０とボタンステム５２０を接合するにあたって、一部が紫外線透過ガラスでできたエンベロープ５１０と、電極支持ピン及び電極を設計寸法通りに規定した状態でガラスを成型して一体化させてできたボタンステム５２０を火炎バーナーを用いて接合し封着する（図７におけるバーナーの火炎を示す矢印参照）。ここで、正負一対の平板状の電極５４０は、その両者の間隔精度が放電現象に大きな影響を与える。しかしながら、より外周に配置された電極支持ピン５３０の挿通されたボタンステム５２０が、エンベロープ５１０とボタンステム５２０との接合時に過度に加熱されることで、電極支持ピン５３０の基端部近傍のボタンステム５２０が軟化するために電極支持ピン５３０が傾くことで電極間隔がずれてしまうことがある。
【０００９】
このように小型で感度の良いＵＶチューブを作るためにはできるだけ電極を大きくすることが求められる反面、電極板を大きくすることで接合時の熱影響を受けてしまい、感度を確保することが困難となるので、両者は相反する関係にあると言える。
【００１０】
本発明の目的は、全体的に小型でかつ電極間に電極構造の位置ずれが生じることのない放電管のガラス間接合方法及び放電管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る放電管のガラス間接合方法は、
正電極板と負電極板とを電極支持ピンを介して対向配置した状態で支持する台座ガラスと、所望の光線を透過させる光線透過部を有し、電極板を囲むように台座ガラスの外周縁部に接合される側面ガラスとを備える放電管のガラス間接合方法であって、
前記台座ガラス及び側面ガラスの軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体を、前記台座ガラスと側面ガラスとの接合部に配置する工程と、
前記台座ガラス及び側面ガラスの軟化温度未満かつ接合用ガラス成形体の軟化温度以上の温度で前記放電管のガラス間接続部を焼成する工程とを有することを特徴としている。
【００１２】
請求項１に係る本発明によると、台座ガラスと側面ガラスとの接合時に電極支持ピンの基端部をなす台座ガラスの部分に接合に伴う過度の熱影響を与えずに済む。そのため、この台座ガラスの電極支持ピンが貫通する部分を軟化させることがなく、電極支持ピンが傾くことはない。その結果、電極板の間隔がずれることがなく、放電管製造時の歩留まりが向上する。これによって、同一内径のガラスエンベロープに対して、より大きな電極板を台座ガラスに備えることが可能となり、感度特性が向上する。
【００１３】
また、本発明の請求項２に係るＵＶチューブのガラス間接合方法は、請求項１に記載の放電管のガラス間接合方法において、
前記光線透過部及び側面ガラスの軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体を、当該光線透過部及び側面ガラスの接合部に配置する工程を更に備え、
前記台座ガラス、側面ガラス及び光線透過部の軟化温度未満かつ接合用ガラス成形体の軟化温度以上の温度で前記光線透過部及び側面ガラスの接合部を焼成し、前記台座ガラスと側面ガラスの接合を行うことに加えて、前記光線透過部と側面ガラスの接合を行うことを特徴としている。
【００１４】
請求項２に係る本発明によると、このような光線透過部と側面ガラスとの間に接合用ガラス成形体を介在させて、これらガラス間の接合部を焼成させることにより、特注品である光線透過部と一般部品である側面ガラスとを別体化させることができるため、部品コスト上及び在庫管理上これらを予め一体化させたものを準備するよりも優れている。
【００１５】
また、本発明の請求項３に係るＵＶチューブのガラス間の接合方法は、請求項２に記載の放電管のガラス間接合方法において、
前記台座ガラスの側面ガラスとの接合面との反対側において、前記側面ガラス内に空気を排気してガスを導入する排気管を、台座ガラス及び排気管の軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体を介して配置する工程を備え、
前記台座ガラス、側面ガラス、光線透過部及び排気管の軟化温度未満かつ接合用ガラス成形体の軟化温度以上の温度で焼成し、前記台座ガラスと側面ガラスとの接合と、前記光線透過部と側面ガラスとの接合に加えて、前記側面ガラスと排気管との接合を行うことを特徴としている。
【００１６】
請求項３に係る本発明によると、台座ガラスと排気管との間に接合用ガラス成形体を介在させて、この部分を過熱することにより排気管と台座ガラスを接合するようにしているので、排気管と台座ガラスを別工程でバーナーの火炎等を介して接合する必要がなくなる。その結果、ＵＶチューブの製造効率を向上させることができるようになる。
【００１７】
また、本発明の請求項４に係る放電管は、
正電極板と負電極板とを電極支持ピンを介して対向配置した状態で支持する台座ガラスと、所望の光線を透過させる光線透過部を有し、電極板を囲むように台座ガラスの外周縁部に接合される側面ガラスとを備える放電管であって、
前記台座ガラスと側面ガラスとが、台座ガラス及び側面ガラスの軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体を介して接合されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項４に係る本発明によると、台座ガラスと側面ガラスとの接合時に電極支持ピンの基端部をなす台座ガラスの部分に接合に伴う過度の熱影響を与えずに済む。そのため、この台座ガラスの電極支持ピンが貫通する部分を軟化させることがなく、電極支持ピンが傾くことがない。その結果、電極板の間隔がずれることがなく、放電管製造時の歩留まりが向上する。これによって、同一内径のガラスエンベロープに対して、より大きな電極板を台座ガラスに備えることが可能となり、感度特性が向上する。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記放電管はＵＶセンサであることを特徴としている。
【００２０】
請求項５に係る発明がこのような構成を有することで、ＵＶセンサによる紫外線の検出を長期にわたって精度良く行うことができるようになる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明よると、全体的に小型でかつ電極間に電極構造の位置ずれが生じることのない放電管のガラス間接合方法及び放電管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態である放電管のガラス間接合方法を適用して製造したＵＶチューブを示す説明図であって、当該ＵＶチューブを長手方向に沿って切断した断面図である。
【図２】図１に対応する図であり、図１に示したＵＶチューブの第１変形例を示す断面図である。
【図３】図１に対応する図であり、図１に示したＵＶチューブの第２変形例を示す断面図である。
【図４】図３に示した第２変形例に係るＵＶチューブの製造工程を説明する図である。
【図５】本発明の実施例における比較例の評価試験結果を示す図である。
【図６】本発明の実施例における本実施例の評価試験結果を示す図である。
【図７】図１に対応する図であり、従来のＵＶチューブを長手方向に沿って示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態に係る放電管のガラス間接合方法を適用して製造したＵＶチューブについて図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態である放電管のガラス間接合方法を適用して製造したＵＶチューブを示す説明図であって、当該ＵＶチューブを長手方向に沿って切断した断面図である。
【００２４】
本発明の一実施形態に係るＵＶチューブ１００は、エンベロープ１１０と、エンベロープ１１０に接合用ガラス成形体１７０を介して接合されたボタンステム１２０と、ボタンステム１２０を貫通する６本の電極支持ピン１３０と、６本の電極支持ピン１３０を介してボタンステム１２０に支持された電極板１４０と、ボタンステム１２０からエンベロープ１１０と反対側に突出した排気管１５０とを有している。
【００２５】
エンベロープ１１０は、本実施形態ではホウ珪酸ガラスでできており、ＵＶチューブ１００の組立て前の状態で一方の端部が天板（光線透過部）１１１として塞がれた円筒形状を有している。そして、天板１１１の部分は、ガラス内からＦｅ成分を除去して紫外線を透過させるようになっており、ＵＶチューブ１００を設置した状態で、天板１１１が例えばボイラの火炎等に向けられ、火炎の発する紫外線をエンベロープ内に入光するようになっている。また、エンベロープ１１０の周側壁（側面ガラス）１１２は、通常のホウ珪酸ガラスでできており、この部分からエンベロープ内に紫外線が入光するのを阻止するようになっている。
【００２６】
接合用ガラス成形体１７０は、ＵＶチューブ１００の製造前の状態でリング状をなし、エンベロープ１１０及びボタンステム１２０の材質であるホウ珪酸ガラスよりも軟化温度が低いガラスでできている。
【００２７】
ボタンステム１２０は、エンベロープ１１０と同様にホウ珪酸ガラスでできている。ボタンステム１２０の形状は全周に亘って複数の段部が形成された厚さの厚い略円板状をなしており、ボタンステム１２０の周縁近傍に周方向等間隔をなして６本の電極支持ピン１３０が貫通している。なお、６本の電極支持ピン１３０の軸線とボタンステムの中心軸線は平行となっており、かつ電極支持ピン１３０はボタンステム１２０にバーナーの火炎等で加熱されて一体化している。また、ボタンステム１２０の中央部分には貫通孔１２１が形成され、この貫通孔１２１の図中下部が拡径されて排気管端部付き当て用凹み部１２２を形成し、排気管１５０の端部１５１が当接している。なお、排気管１５０の端部１５１はバーナーの火炎等でボタンステム１２０に接合されている。
【００２８】
また、ボタンステム１２０の外周の段部のうち図中下側の段部にはリング状の接合用ガラス成形体１７０がＵＶチューブ１００の組立て前に載せられ、その接合用ガラス成形体１７０の上にエンベロープ１１０が載せられている。そして、ボタンステム１２０とエンベロープ１１０は、接合用ガラス成形体１７０を介して後述する接合方法で接合され、この部分は封着されている。
【００２９】
電極支持ピン１３０は、ボタンステム１２０の周縁近傍に円周方向等間隔隔てて６本の電極支持ピンからなり、上述したようにボタンステム１２０を貫通した状態で設けられている。そして、６本の電極支持ピン１３０のうち３本の電極支持ピン１３１（図中２本のみ図示）が周方向互いに等間隔隔ててボタンステム１２０に設けられ、かつ一方の電極（アノード電極１４１）の支持体及び出力取り出し用端子としての役目を果たしている。また、残りの３本の電極支持ピン１３２（図中２本のみ図示）はアノード電極支持用の電極支持ピン１３１の周方向入れ違いの位置に等間隔をなしてボタンステム１２０に設けられており、他方の電極（カソード電極１４２）の支持体及び出力取り出し用端子としての役目も果たしている。そして、アノード電極支持用の電極支持ピン１３１は、カソード電極支持用の電極支持ピン１３２よりも図１中若干上方に突出しており、このアノード電極支持用の電極支持ピン１３１を介して網状の円板からなるアノード電極１４１がレーザー溶接等により固定されている。また、カソード電極支持用の電極支持ピン１３２の端部には円板状のカソード電極１４２がレーザー溶接等によって固定されている。なお、カソード電極１４２には、ここでは図示しないがアノード電極支持用の電極支持ピン１３１と干渉しないように切欠きが設けられている。
【００３０】
以上の構成によって、アノード電極１４１とカソード電極１４２とは互いに所定間隔隔てた状態で対向配置されている。なお、電極支持ピン１３０は、電極固定部をなす端部の位置が設計寸法通りになるようにボタンステム１２０に所望の温度で接合されているので、アノード電極１４１とカソード電極１４２との間隔は電極支持ピン１３０をボタンステム１２０に焼成してアノード電極１４１とカソード電極１４２をレーザー溶接等により固定したボタンステムアッシーの状態においては電極間の間隔が厳密に管理されている。
【００３１】
排気管１５０は、エンベロープ１１０及びボタンステム１２０と同様にホウ珪酸ガラスでできており、細長の筒体からなり、一方の端部１５１がボタンステム１２０に上述したようなバーナーの火炎であぶって接合されると共に、他方の端部１５２が閉塞されている。このように他方の端部１５２が閉塞されることで、エンベロープ１１０、接合用ガラス成形体１７０、ボタンステム１２０、及び排気管１５０によって内部に空間１００Ｃが画成され、この空間内にネオン（Ｎｅ）及び水素（Ｈ２）からなるペニングガスが封入されている。なお、ＵＶチューブの製造前では、排気管１５０の他方の端部１５２は開口され、製造中にこの空間内の空気をそのペニングガスで置換するようになっている。
【００３２】
続いて、上述したＵＶチューブの製造工程について説明する。最初にボタンステムアッシー１２０Ａを製造する。このボタンステムアッシー１２０Ａの製造にあたっては、６本の仮焼成した電極支持ピン１３０をボタンステム１２０に挿入し、ボタンステム１２０の電極支持ピン挿入部をバーナーの火炎であぶってボタンステム１２０を軟化させた後、冷やして両者を一体化させる。これによって、アノード電極支持用の電極支持ピン１３１がカソード電極支持用の電極支持ピン１３２よりも電極間の間隔に対応する所定の突き出し量だけ突出させるようにして一体化させる。
【００３３】
また、ボタンステム１２０に排気管１５０の一方の端部１５１を嵌め込む。続いて、ボタンステム１２０の排気管１５０を嵌め込んだ部分をバーナーの火炎であぶり、ボタンステムのこの部分を軟化させた後に冷やして、両者を接合する。
【００３４】
そして、電極支持ピン１３０の電極取り付け側端部は、カソード電極１４２をそのアノード電極干渉防止用の切欠き部を介してアノード電極支持用の電極支持ピン１３１と干渉しないようにカソード電極１４２に取り付け、レーザー溶接等で固定する。次いで、アノード電極支持用の電極支持ピン１３１にアノード電極１４１をレーザー溶接等で取り付ける。これによってアノード電極１４１とカソード電極１４２との間は設計通りの間隔が維持されるようになっている。
【００３５】
続いて、ここでは図示しない治具にエンベロープ１１０を図１とは上下逆の方向で組み付ける。即ち、最初に天板１１１を下に向けた状態のエンベロープ１１０を治具のＵＶチューブ組立て収容部に収容する。そして、エンベロープ１１０の上側に位置する開口部１１２ａに接合用ガラス成形体１７０を載せ、更にボタンステム１２０を図１とは上下逆の方向で接合用ガラス成形体１７０に載せる。
【００３６】
治具にはこのようなＵＶチューブ組立て収容部が多数形成されており、それぞれのＵＶチューブ組立て収容部に上述の手順でＵＶチューブ１００の各部品を組み込む。そして、ＵＶチューブ１００の部品をこの治具に組み込みを終えた後、加熱炉に治具ごと入れて治具ごと加熱する。この加熱に際して、加熱炉の温度は接合用ガラス成形体１７０が溶融してボタンステム１２０とエンベロープ１１０との間を封着する温度まで加熱する。本実施形態では、例えば６５０℃まで加熱炉内の温度を高める。
【００３７】
６５０℃まで加熱すると、本実施形態では接合用ガラス成形体１７０は軟化するが、ボタンステム１２０やエンベロープ１１０の軟化温度である７５０℃には達していないので、これらボタンステム１２０やエンベロープ１１０には熱的な悪影響を与えずに済む。これによってボタンステム１２０のエンベロープ１１０との接合部近傍を貫通する電極支持ピン近傍の部分が軟化することなく、エンベロープ１１０とボタンステム１２０との接合時に電極支持ピン１３０とボタンステム１２０との寸法関係にも悪影響を与えることがない。
【００３８】
その結果、電極支持ピン１３０の端部に取り付けられたアノード電極１４１及びカソード電極１４２の間隔も設計寸法通りに維持され、ＵＶチューブ１００の感度特性を低下させることがない。
【００３９】
続いて、窒素雰囲気中の加熱炉においてエンベロープ１１０とボタンステム１２０を接合したＵＶチューブ１００を外部に取り出し、後工程で排気管１５０の端部開口部からＵＶチューブ内の空間の空気を向いてガスを封入する。このガスは、上述した通りのペニングガスである。そして、排気管１５０の、電極支持ピンより突き出た部分で排気管１５０をバーナーの火炎であぶる。ＵＶチューブ内は外部雰囲気より負圧になっているので、バーナーで加熱した部分の溶けたガラスが収束してこの部分が閉塞される。これによって、ＵＶチューブ１００の製造を完了する。
【００４０】
以上の通り、本実施形態では、ボタンステム１２０の電極支持ピン１３０が貫通した部分をボタンステム１２０とエンベロープ１１０との接合時に熱で変形させることがない。その結果、アノード電極１４１とカソード電極１４２との間隔をボタンステムアッシー１２０Ａとして組み立てたままの状態に維持することができ、ＵＶチューブ製造後においてもこれら電極間の設計寸法通りの間隔を維持することができる。
【００４１】
続いて、上述した実施形態の他の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。この変形例は第１変形例及び第２変形例からなる。
【００４２】
図２は、図１に対応する図であり、図１に示したＵＶチューブの第１変形例を示す断面図である。第１変形例は、上述した実施形態のようにエンベロープ２１０とボタンステム２２０との間に接合用ガラス成形体２７０が介在していることに加えて、排気管２５０とボタンステム２２０との間にも接合用ガラス成形体２８０が介在している。後者の接合用ガラス成形体２８０は、内径が排気管２５０の内径と同等で外径がボタンステム２２０の排気管取り付け用凹み部２２１の内径と合致した円環状成形体２８１と、この円環状成形体２８１に一端が当接し、排気管２５０の外径と同一の外径を有する円筒状成形体２８２からなっている。
【００４３】
そして、この第１変形例に係るＵＶチューブ２００を製造するにあたって、上述の実施形態と異なる点としては、電極支持ピン２３０をボタンステム２２０に固定しかつ電極支持ピン２３０の端部にアノード電極２４１とカソード電極２４２を取り付けてなるボタンステムアッシー２２０Ａと、エンベロープ２１０と、ボタンステム２２０との接合工程において、排気管２５０をボタンステム２２０に接合するようになっている点である。
【００４４】
即ち、このＵＶチューブ２００の具体的製造方法としては、粉ガラスを焼結したボタンステム２２０に電極支持ピン２３０を挿入したものを焼成して両者を一体化させ、電極支持ピン２３０の先端にアノード電極２４１とカソード電極２４２をレーザー溶接等で取り付けた段階でボタンステムアッシー２２０Ａを構成する点が上述の実施形態と異なっている。
【００４５】
ＵＶチューブ２００を製造するにあたって、ＵＶチューブ製造用治具のＵＶチューブ収容用凹み部に、図２とは上下逆の方向でエンベロープ２１０を収容し、エンベロープ２１０の開口部に接合用ガラス成形体２７０を載せ、この接合用ガラス成形体２７０の上に図２とは上下逆の方向でボタンステムアッシー２２０Ａを載せ、ボタンステム２２０の排気管取り付け用凹み部２２１に円環状成形体２８１を載せると共に、一端部に円筒状成形体２８２を嵌めた排気管２５０を付き当てる。
【００４６】
ＵＶチューブ製造用治具に設けられた複数のＵＶチューブ収容凹み部の全てにこのようなＵＶチューブ２００を構成する各部品を配置した後、ＵＶチューブ製造用治具を加熱炉に入れ、上述の実施形態と同様に約６５０℃で所定時間加熱する。これによって、エンベロープ２１０とボタンステム２２０との間の接合用ガラス成形体２７０が軟化してエンベロープ２１０とボタンステム２２０との間が封着されると共に、ボタンステム２２０と排気管２５０との間の接合用ガラス成形体２８０が軟化してボタンステム２２０と排気管２５０との間が封着される。
【００４７】
なお、ボタンステム２２０と排気管２５０との間の接合用ガラス成形体２８０は円環状成形体２８１と円筒状成形体２８２の２つの成形体でできていたが、これらを一体化した接合用ガラス成形体としても良い。しかしながら、加熱によりこの部分溶融して一体化するので、前者の方が成形コスト上有利である。
【００４８】
続いて、上述の実施形態の第２変形例について説明する。図３は、図１に対応する図であり、図１に示したＵＶチューブの第２変形例を示す断面図である。また、図４は、図３に示した第２変形例に係るＵＶチューブの製造工程を説明する図である。第２変形例は、上述した第１変形例のようにエンベロープ３１０とボタンステム３２０との間に接合用ガラス成形体３７０が介在すると共に、排気管３５０とボタンステム３２０との間にも接合用ガラス成形体３８０が介在していることに加えて、エンベロープ３１０が円板状の天板３１１と円筒状の側方周壁３１２からなり、この天板３１１と側方周壁３１２の間にリング状の接合用ガラス成形体３９０が介在されている点で上述の実施形態及びその第１変形例と異なる。
【００４９】
そして、この第２変形例に係るＵＶチューブ３００を製造するにあたって、上述の実施形態及び第１変形例と異なる工程としては、ＵＶチューブ製造用治具のＵＶチューブ収容用凹み部に、図３とは上下逆の方向でエンベロープ３１０の天板（光線透過部）３１１を収容し、この天板上にリング状の接合用ガラス成形体３９０を載せ、この接合用ガラス成形体３９０の上に側方周壁（側面ガラス）３１２を載せ、側方周壁３１２に接合用ガラス成形体３７０を載せ、この接合用ガラス成形体３７０の上に上述した第１変形例と同等のボタンステムアッシー３２０Ａを載せ、ボタンステム３２０の排気管取り付け用凹み部にリング状の接合用ガラス成形体３８１を載せると共に、一端部に円筒状の接合用ガラス成形体３８２を嵌めた排気管３５０を付き当てる。
【００５０】
図４において、ＵＶチューブ製造用治具４０の各治具構成要素４１〜４５にこのようなＵＶチューブ３００を構成する各部品をそれぞれ配置した後、ＵＶチューブ製造用治具を加熱炉に入れ、上述の実施形態と同様に約６５０℃で所定時間加熱する。これによって、側方周壁３１２とボタンステム３２０との間の接合用ガラス成形体３７０が軟化して側方周壁３１２とボタンステム３２０との間が封着され、ボタンステム３２０と排気管３５０との間の接合用ガラス成形体３８０（３８１，３８２）が軟化してボタンステム３２０と排気管３５０との間が封着され、天板３１１と側方周壁３１２との間の接合用ガラス成形体３９０が軟化して天板３１１と側方周壁３１２との間が封着される。
【００５１】
以上説明した本発明の効果に加えて、本発明の更なる派生効果について説明する。ガラスの接合ではガスバーナーによる火炎での接合が一般的である。このガスバーナーの火炎による加熱の際には、接合部とガスバーナーの火炎とが周方向に相対的に移動しなくてはならず、接合用設備の複雑化や大型化を招く。これに加えて、接合部が周方向全体にわたって均一に加熱溶融されるための技量が作業者に求められると同時に、火炎を使用することで設備設置場所（作業場所）の環境制限が大きくなる。
【００５２】
しかしながら、本発明のように低融点の接合用ガラスを用いることで汎用的な加熱炉などでＵＶチューブが生産可能となり、生産の場所と作業者の高度な技量を必要としなくなる。また、１つの治具に多数のＵＶチューブ製造用凹み部を設けることで、１つの治具に多数のＵＶチューブの構成部品を収容して治具ごと加熱炉に入れて加熱することができ、一度に多数のＵＶチューブを製造することが可能となる。これによって、従来のようにバーナーによる火炎を利用してＵＶチューブのガラス間接合を行っていた方法、即ちバーナーによる加熱装置を用いてＵＶチューブを１つずつ製造していた製造方法に比べてＵＶチューブの生産性を格段に向上させることができるようになる。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明の有用性を立証するために評価試験を行ったので、その評価試験の結果について説明する。図５は、本発明の実施例における比較例の評価試験結果を示す図である。である。また、図６は、本発明の実施例における本実施例の評価試験結果を示す図である。
【００５４】
この評価試験においては、本実施例として、図１に示したＵＶチューブを用いると共に、本比較例として、図７に示した従来型のＵＶチューブを用いた。
【００５５】
図５に示した比較例を用いた評価試験では、図５右下に示した太い実線で示す変動なしの多角形形状が電極板の周方向に亘ってほぼ等しい間隔で電極板同士が対抗配置した状態を示している。そして、本比較例においては、サンプル数を図５の右側に示すように９つのサンプル数とし、各サンプル数において電極板間の間隔を測定し、これを一つの図に重ねて表した。なお、図５における等間隔で中心から放射方向に伸びた線は、太い実線の部分が接合前後の変動幅が０であることを示し、これに対し内側に向かうか外側に向かうかによって接合前後の電極間の変動が周方向に生じていることを示している。この図から明らかなように、比較例を構成する各サンプルの電極間の接合前後の変動幅はかなり大きいことが判明した。これは、電極支持ピン５３０の挿通されたボタンステム５２０が、エンベロープ５１０とボタンステム５２０との接合時に過度に加熱されることで、電極支持ピン５３０の基端部近傍のボタンステム５２０が軟化するために電極支持ピン５３０が傾いたりすることに起因するものと考えられる。
【００５６】
一方、本実施例を用いた評価試験では、図６の右下に示すようにサンプル数４つのＵＶチューブを用いた。そして比較例における評価試験と同様に図６に示す太い実線を接合前後の電極の周方向等間隔に定めた各地点における電極間の距離の変動幅が０の場合とし、これに対して４つのサンプルがどの程度接合前後で電極間の間隔が変動しているかどうかをプロットして示した。この図から明らかなように、本実施例においては接合前後の電極間の間隔の変動幅が周方向全体に亘って殆ど生じず、電極間の間隔がエンベロープとボタンステムとの接合前後で変化していないことが分かった。その結果、ボタンステムアッシーの段階で設計寸法通りに規定された電極間の間隔がエンベロープを接合した後にも維持されることが分かり、本実施例の検出感度特性が設計寸法通りに得られることが立証できた。
【００５７】
以上説明したように、本発明では放電管のガラス間接合方法をＵＶチューブの製造に適用したが、本発明の適用範囲は必ずしもこれに限定されず、一般的な放電管の製造にも適用可能であることは言うまでもない。
【００５８】
なお、上述したＵＶセンサは、開閉機構からなるシャッターを備え自己診断機能を有するタイプのＵＶセンサにも使用可能であり、かつこのような自己診断機能を有さない廉価なＵＶセンサにも使用可能である。
【００５９】
また、上述の低融点の接合用ガラスは、上述した軟化温度に限定されずボタンステムとエンベロープからなる両部材のガラス軟化温度よりも低い軟化温度であれば良い。例えば、６８０℃程度の軟化温度であるガラスボタンステムとガラスエンベロープを使用する場合は、軟化温度が６５０℃程度以下の低融点の接合用ガラスを用いれば良い。
【００６０】
また、電極を取り付けた後に、ボタンステム及びエンベロープの両者の軟化点温度より低い作業点温度をもつ低融点の接合用ガラスペーストをボタンステム及びエンベロープの接合部に塗布し、両者の接合面を合わせ作業点まで加熱して焼成することでボタンステムとエンベロープの接合及び封着を行っても良い。
【００６１】
なお、上述したように事前に多数のＵＶセンサの構成要素を収容して、治具ごと加熱炉に入れて一度に多数のＵＶセンサを製造する代わりに、ＵＶセンサの構成要素を組み合わせたものを各ＵＶセンサ一つずつ収容載置するトレーに載せ、このトレーをコンベヤー等に載せてリフロー工程で連続的一つずつ加熱するようにしても良い。
【００６２】
また、例えば第２変形例における各ガラス間接合体の軟化温度は、同変形例においては同一したが、その代わりに複数のガラス間接合体のそれぞれが異なる軟化温度で軟化するようにして良い。この場合のメリットとしては、エンベロープとボタンステムの接合工程とエンベロープと天板、ボタンステムと排気管接合工程というように接合工程の分割が可能であり、これにより生産性が向上する点にある。
【符号の説明】
【００６３】
４０ ＵＶチューブ製造用治具
４１〜４５ 各治具構成要素
１００ ＵＶチューブ
１００Ｃ 空間
１１０ エンベロープ
１１１ 天板
１１２ 周側壁
１１２ａ 開口部
１２０ ボタンステム
１２０Ａ ボタンステムアッシー
１２１ 貫通孔
１２２ 排気管端部付き当て用凹み部
１３０（１３１，１３２） 電極支持ピン
１４０ 電極板
１４１ アノード電極
１４２ カソード電極
１５０ 排気管
１５１，１５２ 端部
１７０ 接合用ガラス成形体
２００ ＵＶチューブ
２１０ エンベロープ
２２０ ボタンステム
２２０Ａ ボタンステムアッシー
２２１ 排気管取り付け用凹み部
２３０ 電極支持ピン
２４１ アノード電極
２４２ カソード電極
２５０ 排気管
２７０ 接合用ガラス成形体
２８０ 接合用ガラス成形体
２８１ 円環状成形体
２８２ 円筒状成形体
３００ ＵＶチューブ
３１０ エンベロープ
３１１ 天板
３１２ 側方周壁
３２０ ボタンステム
３２０Ａ ボタンステムアッシー
３５０ 排気管
３７０ 接合用ガラス成形体
３８０，３８１，３８２ 接合用ガラス成形体
３９０ 接合用ガラス成形体
５００ ＵＶチューブ
５１０ エンベロープ
５２０ ボタンステム
５３０ 電極支持ピン
５４０ 電極
５４１ アノード電極
５４２ カソード電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正電極板と負電極板とを電極支持ピンを介して対向配置した状態で支持する台座ガラスと、所望の光線を透過させる光線透過部を有し、電極板を囲むように台座ガラスの外周縁部に接合される側面ガラスとを備える放電管のガラス間接合方法であって、
前記台座ガラス及び側面ガラスの軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体を、前記台座ガラスと側面ガラスとの接合部に配置する工程と、
前記台座ガラス及び側面ガラスの軟化温度未満かつ接合用ガラス成形体の軟化温度以上の温度で前記放電管のガラス間接続部を焼成する工程とを有することを特徴とする放電管のガラス間接合方法。
【請求項２】
前記光線透過部及び側面ガラスの軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体を、当該光線透過部及び側面ガラスの接合部に配置する工程を更に備え、
前記台座ガラス、側面ガラス及び光線透過部の軟化温度未満かつ接合用ガラス成形体の軟化温度以上の温度で前記光線透過部及び側面ガラスの接合部を焼成し、前記台座ガラスと側面ガラスの接合を行うことに加えて、前記光線透過部と側面ガラスの接合を行うことを特徴とする、請求項１に記載の放電管のガラス間接合方法。
【請求項３】
前記台座ガラスの側面ガラスとの接合面との反対側において、前記側面ガラス内に空気を排気してガスを導入する排気管を、台座ガラス及び排気管の軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体を介して配置する工程を備え、
前記台座ガラス、側面ガラス、光線透過部及び排気管の軟化温度未満かつ接合用ガラス成形体の軟化温度以上の温度で焼成し、前記台座ガラスと側面ガラスとの接合と、前記光線透過部と側面ガラスとの接合に加えて、前記側面ガラスと排気管との接合を行うことを特徴とする、請求項２に記載の放電管のガラス間接合方法。
【請求項４】
正電極板と負電極板とを電極支持ピンを介して対向配置した状態で支持する台座ガラスと、所望の光線を透過させる光線透過部を有し、電極板を囲むように台座ガラスの外周縁部に接合される側面ガラスとを備える放電管であって、
前記台座ガラスと側面ガラスとが、台座ガラス及び側面ガラスの軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体を介して接合されていることを特徴とする放電管。
【請求項５】
前記放電管はＵＶセンサであることを特徴とする、請求項４に記載の放電管。
【請求項１】
正電極板と負電極板とを電極支持ピンを介して対向配置した状態で支持する台座ガラスと、所望の光線を透過させる光線透過部を有し、電極板を囲むように台座ガラスの外周縁部に接合される側面ガラスとを備える放電管のガラス間接合方法であって、
前記台座ガラス及び側面ガラスの軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体を、前記台座ガラスと側面ガラスとの接合部に配置する工程と、
前記台座ガラス及び側面ガラスの軟化温度未満かつ接合用ガラス成形体の軟化温度以上の温度で前記放電管のガラス間接続部を焼成する工程とを有することを特徴とする放電管のガラス間接合方法。
【請求項２】
前記光線透過部及び側面ガラスの軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体を、当該光線透過部及び側面ガラスの接合部に配置する工程を更に備え、
前記台座ガラス、側面ガラス及び光線透過部の軟化温度未満かつ接合用ガラス成形体の軟化温度以上の温度で前記光線透過部及び側面ガラスの接合部を焼成し、前記台座ガラスと側面ガラスの接合を行うことに加えて、前記光線透過部と側面ガラスの接合を行うことを特徴とする、請求項１に記載の放電管のガラス間接合方法。
【請求項３】
前記台座ガラスの側面ガラスとの接合面との反対側において、前記側面ガラス内に空気を排気してガスを導入する排気管を、台座ガラス及び排気管の軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体を介して配置する工程を備え、
前記台座ガラス、側面ガラス、光線透過部及び排気管の軟化温度未満かつ接合用ガラス成形体の軟化温度以上の温度で焼成し、前記台座ガラスと側面ガラスとの接合と、前記光線透過部と側面ガラスとの接合に加えて、前記側面ガラスと排気管との接合を行うことを特徴とする、請求項２に記載の放電管のガラス間接合方法。
【請求項４】
正電極板と負電極板とを電極支持ピンを介して対向配置した状態で支持する台座ガラスと、所望の光線を透過させる光線透過部を有し、電極板を囲むように台座ガラスの外周縁部に接合される側面ガラスとを備える放電管であって、
前記台座ガラスと側面ガラスとが、台座ガラス及び側面ガラスの軟化温度よりも低い軟化温度を有する接合用ガラス成形体を介して接合されていることを特徴とする放電管。
【請求項５】
前記放電管はＵＶセンサであることを特徴とする、請求項４に記載の放電管。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１４３２３（Ｐ２０１１−１４３２３Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５６３３４（Ｐ２００９−１５６３３４）
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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