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1. ネオンサインの概要
ネオンサインは、ガラス管の中にネオンガス、アルゴンガス、水銀などを管の中に封入し、ガラス管自体に施された着色や管の内側の蛍光塗料と相まって様々な色を演出する放電灯です。ネオンを点灯するにはネオン管の他にネオントランス(変圧器)の設置、工事が必要です。
ネオンサインに封入してあるガスは主にネオン(赤橙々色)とアルゴン(青紫色)があり、この2種を混合した混合ガス(青色)、アルゴン＋水銀の混合ガス(青白色)も使われています。
電子が高速で気体の中にある分子や原子に衝突すると、分子や原子は不安定な励起（れいき）状態になり、元に戻ろうとします。そのときのエネルギーを分子や原子は光として放出します。この原理を利用してネオンサインは、電極からガス中の物質に電子を放出することにより発光させています。
- ネオンの管には色の付いていない透明管・ガラス管自体に色が付いている着色管・透明管の内部に蛍光塗料を塗った蛍光管の三種類があります。組み合わせにより数十種類以上の様々な色に対応します。
管の太さは通常14mmを使用します。他にも12mm・10mm・8mmがあり、文字の細かさや図形の複雑さによって使い分けます。細い管のほうが太い管より明るく輝きますが寿命が短いです。管の長さは通常1.5mのものを用います。
ネオンを点灯するために、ネオントランス(変圧器)を設置します。
巻線式ネオントランスは、15000V・12000V・9000V・6000Vの各種があります。何本ものネオン管を直列につなぐことができ、アルゴンガス封入管・ネオンガス封入管の両方が点灯可能です。サイズが大きいですが故障が少ないです。
最近ではインバーターを使ったネオントランスもあります。小型で調光(点滅などの制御)に向いています。1000Vを出力するアルゴンガス封入管・混合ガス封入管のみ点灯可能な種類もあります。何本ものネオン管を直列につなぐことができず(並列にのみつなげる)、一本の長さも1.5m以下しか点灯できない制約があります。
また、供給電源の電圧(100V／200V)や周波数(50Hz／60Hz)に対応したネオントランスが必要です。
標準で用いられる電極はラッパ型をしたプレートに裸のリード線がついたもの(普通電極)です。コストがいちばんかからない電極です。リード線にニッケルを使い腐食に強くしたもの(ニッケル電極)もあります。
インバーターネオントランスに使われる、つりがね型をしたプレートを使った電極(絞り極)もあります。コストによってはプレートにセラミックがついたものも使われます。プレート部分の短いものもあり、チャンネルネオン(後述)などに使う際に電極部分の曲げ加工がしやすくなっています。
ラッパ型プレート・絞り極のリード線をビニールで絶縁コーティングしたPS(Perfect Seal)電極は、海・河等塩害を受ける場所の他に室内でも使用されます。海・河等の付近に設置する場合は、塩害によってネオン管のリ−ド線が腐食・欠損しやすくなるので必ずPS電極を使用します。
- ネオンサインとしてネオン管を用いる方法はいくつかあります。
●裸ネオン(チューブネオン・チューブオンリー)：曲げ加工されたネオン管のみで表現します。ネオン管の光と、壁に反射した光でノスタルジック、クラシックな効果を出します。
●チャンネルネオン：亜鉛鉄板、またはステンレス等で加工した箱文字(チャンネル)の内部にネオンを入れます。ネオンの光が箱文字内で反射して文字全体が光ります。振動やチャンネルの枠への放電による管の破壊を防ぐため、枠と管との間隔は最低15mm以上は必要とされます。それでも当たる場合には長いサポート(絶縁碍子)を使用し文字から浮かせて取りつけます。
●カップリング(塩ビキャップ)：ネオンサインの上に塩ビ板でふたをするように加工します。チャンネルに文字の形に切り取った塩ビ板でふたをする場合と長方形などの枠に文字を書いた塩ビ板でふたをする場合があります。ふたがしてあるため、ネオン管本体を雨風から守りメンテナンスが容易になります。
●バックチャンネルネオン(間接ネオン)：文字の形に光るチャンネルネオンとは逆に、ネオンの光を壁に反射させて文字の周囲が光り浮き上がったように見えます。周囲があまり明るくなく壁面が白系統の場合により効果が発揮されます。
- チャンネル文字ではない裸ネオンの場合、一文字あたりの大きさの目安は以下のとおりになります。ただし、あまりこみいった文字の場合ですと加工の関係で以下のサイズよりも大きくなります。それ以外にも電極の長さがありますので、ご留意下さい。
φ14mm管 φ10mm管 英文字・数字 150mm×150mm 80mm×80mm かたかな・ヒラガナ 150mm×150mm 100mm×100mm 漢字 300mm×300mm 200mm×200mm
たとえばこのような形の場合… 電極はこういった位置に取り付けられます。 
このような直線状の場合、電極の位置の都合上、長さが上記より大きくなります。
ミニサイズ PS電極(防蝕対策)付き
レギュラーサイズ 普通電極
- ネオン工事は、電気工事士またはネオン工事士の資格が必要です。高電圧や危険を伴う工事ですので専門の施工業者に任せる必要があります。どうぞ、当社まで安心してお任せ下さい。
また、各市区町村・東京都の火災予防条例で、設備容量2KVA以上のネオン管灯設備を設置する場合は所轄の消防署(東京都は東京消防庁)に届け出し、使用前に安全審査を受けなければならないと定められています。
【提出書類】
（1）電気設備設置（変更）届出書
（2）設置場所の案内図、位置図、使用区域図
（3）立面図、断面図、平面図
（4）配線図
（5）仕様書（出力、電圧、保安装置、種類、数等）
ネオン管が壊れたり不良になった場合、電圧が高いため空気中放電し、ジーと音がして火花が出ます。そのせいで配線・他のネオン管・ネオントランスも被害を受け、近くに可燃性のものがある場合は発火することも考えられます。できるだけ早く工事業者に補修依頼をしてください。
ネオン管および配線の管極部分と、造営材との離隔距離は、15000Vまたは12000Vの場合は4cm以上、9000Vの場合は、3cm以上。6000Vの場合、2cmと決められております。余りネオン管同士が近づき過ぎたり、ネオン管と周囲の物体とが近接していると、他のネオン管・ネオントランスが故障する原因になります。文字をデザインするばあいは、予めネオン管の入るスペースや、その間隔も計算して決定する事が肝心です。通常、サインの背景(バック)として、ボーダーネオン(直管)を配置する間隔(ピッチ)は約100mmが基本です。
●電子点滅器：点滅プログラム(送り・反転・全点全滅等)をICによって制御します。
●タイムスイッチ (自動点灯装置)：自動消灯をコントロールします。定時点灯(例えばPM6:00)、定時消灯(例えばAM2:00)、日没点灯日出消灯、また日没点灯定時消灯その他、組み合わせは自由です。最新型ではマイコンが地域や季節に応じて自動的に時間をコントロールする優れモノもあります。
●サポート(絶縁碍子)： 磁器・ガラス・ポリカーボネイトなどの絶縁物で作られた専用の支持材です。ネオン管を支持するためのネオン碍子(チューブサポート)と、ネオンコードを支持するための電線碍子(コードサポート)とがあります。
●ネオン碍管：ネオンコードが看板体や躯体を貫通する部分に使用する、磁器などの絶縁物で作られたパイプ状の支持材です。直碍管とつば付き碍管があります。直碍管は、ネオンコ−ド同士の結線部接近部等の絶縁にも使用します。
- 1894年にイギリスのレイリーとラムゼーが空気中からアルゴンを発見し、1895年にラムゼーが地球上でもヘリウムが存在することを発見したことをうけて、19世紀半ばにメンデレーエフによって提唱された「周期表の概念」によって、まだ未発見の希ガス元素があることをラムゼーは1897年に予言しました。そして予言通り三つの新しい希ガス元素、クリプトン・ネオン・キセノンが発見されました。
ネオンガスを使ったネオンサインは1910年、フランスの物理学者ジョルジュ・クロードが発明しました。 それだけでなく、アルゴンガスを使った青色の点灯や、ガラス管自体に色を付ける着色管を使ったサインも発明しています。現在にいたるネオンサインの基本原理のほとんどがこの時すでに確立されているのです。1920年代にはアメリカで普及し、同時期に日本でも使われ始めています。
- 【1.適用範囲】この規格は、ネオンサイン用としてネオンガスまたは水銀とアルゴンガスの混合物を封入した50Hzまたは60Hzの低圧交流回路に接続するネオン変圧器を用いて点燈する冷陰極ネオン管について規定する。
【2.色】色は、光色によりつぎの16色とする。
紅赤、赤、黄赤、桃色、うす桃色、黄、クリーム色、緑、うす緑、もえぎ、青白、青、紫、うす紫、白、昼光白
【3.公称管電流】公称管電流は、20mAとする。
【4.材料および構造】材料および構造は、つぎのとおりとする。
(1)無色または有色で均一の太さと厚さのガラス管を用いてあること。
(2)けい光体を必要とするものは、ガラス管の内壁にけい光物質を均等に塗布してあること。
(3)使用目的により、管は直線状または曲線状に加工する。
(4)ガラス管内には、ネオンガスまたは水銀とアルゴンガスとの混合物を適量封入してあること。
(5)電極は鉄またはニッケルを使用し、陰極として動作する際に良好な中空陰極効果が得られるような構造であること。
(6)導入線のガラス封じ部にはJIS H 4541(ジュメット線)に規定するジュメット線を用いてあること。
(7)導入線を構成するジュメット線とリード線との接続は確実に行われ、またその接続部は難燃性、耐候性、防湿性の塗装もしくは絶縁被覆を施したもの、またはガラス管の中に封入してあること。
(8)電極は、電波障害を発生しないような構造であること。
【5.寸法】
〔5.1 外径〕外径は、原則として14mmとする 。
〔5.2 有効長さ(注1)〕有効長さは、受渡当事者間の協定による。
(注1)有効長さとは、発光する光のうち指定された色として有効に利用できる部分の長さをいう。
【6.外観】ガラス管には実用上さしつかえあるきず、その他の欠点があってはならない。
【7.性能】性能は、8.により試験を行ったとき表1のとおりとする。
(注2)Lは、ネオン管の有効長さをmで表わした値とする。表1 封入ガス 試験方法適用箇条 ネオン 水銀・アルゴン 始動特性 指導し、持続放電すること。 8.3.3 初特性 管電圧 V (230+700L(注2))〜(270+800L(注2)) (230+450L(注2))〜(270+550L(注2)) 8.3.4 光度 cd 5L(注2)以上 2L(注2)以上 寿命 5000時間以上正常な放電を持続すること。 8.3.5
【8.試験】
〔8.1 試験状態〕(省略)
〔8.2 試験条件〕(省略)
〔8.3 試験方法〕
〔8.3.1 外観〕(省略)
〔8.3.2 有効長さ〕(省略)
〔8.3.3 始動特性〕始動特性は、ネオン管の周囲温度18〜27℃、相対湿度65%以下で2次電圧を表2の値に設定した後、開閉器を閉じたとき、すみやかに始動し、持続放電するかどうかを調べる。
表2 封入ガス 2次電圧 V ネオン 500+1500L(注2) 水銀・アルゴン 300+600L(注2)
〔8.3.4 初特性〕初特性は、ネオン管の周囲温度を18〜27℃とし、管電流15mAで点燈し、定常状態に達したときの管電圧と光度を無風状態において測定する。(以下省略)
〔8.3.5 寿命〕(省略)
【9.表示】 (省略)
【10.製品の呼び方】 (省略)
2. ネオン加工方法
- 実寸の図面に合わせてネオン管の形を作る作業です。
バーナーの炎でネオン管を熱して曲げます。温度が高く均等にあたる所にネオン管を持っていき、曲げの外側部分に多くの火力がくるように回しながら熱していきます。 このとき、ただの管の状態で曲げたのでは管がひしゃげてしまうので、一端は蓋をしてもう一方にゴムホースを取り付け息を吹き込みながら丁寧に曲げていきます。
バーナーは主に太く大きな炎が垂直に吹き出る一本立てバーナーが用いられます。他にもハーモニカのような細長い火口で炎の幅を自由に変えることができるリボンバーナー、微妙な曲線や同じ形の曲線を造る事ができる電気炉も用いられます。
曲げたネオン管を図面に合わせる時、図面が燃えないよう雲母の板を挟みます。雲母は熱に強く透き通っているので下の図面とあうかが簡単に見ることができます。作業に使われる図面は正面から見た完成図を裏返したものです。例えば管が交差する部分がある場合、正面から見て奥に管を曲げて通す必要があります。こういった重なる部分や、電極など正面から見えなくてもいい部分は奥に回るようにするため、裏から見た図面を使って作業を容易にするわけです。
調整をしながら曲げの作業を繰り返し、図面に忠実な加工をします。曲げの複雑なものは高度な技術力を必要とします。
- 曲げたネオン管に電気を流すための電極を付けます。
まず内側に塗料が付いている管の場合、取り付け部分の塗料をあらかじめふき取ってふき取っておく必要があります(接合部分に付くと溶けないためエアー漏れの原因になる)。
そして電極とネオン管を同時に熱していきます。管の肉圧と膨張率に注意しながら接合し、接合部分を伸ばしながら注意深くU字型に曲げます。 ガラスの厚みやサインを取り付ける場所によっては、曲げずに延長した形に付けたり、管に直角の向きで取り付けることもあります。電極を取りつける向きはそれぞれ原稿と取りつける場所、方法を考えながら決めます。
このとき接合面がしっかり溶け合っていないと、冷めてから電極が落ちてしまいます。また曲げた電極やリード線が管に接触していると、リード線と管の間で放電を起こし管に穴があく場合があります。 片方の電極には排気作業で使うチップ管という細管を付けます。電極側の一点を熱して空気を吹き込み小さな穴を開け、柔らかくなるまでチップ管の先に熱を加え、開口部とチップ管を同時に熱しながら充分注意して取り付けます。
熟練のいる大変重要な作業で、きれいにチップ管を取り付けておかないと排気作業の時に割れてしまいます。
- ネオン管に命を吹き込む作業です。
排気台にネオン管を移し、チップ管をポンプに取り付け内部の空気を抜きます。アルゴンガスの場合はこの前にチップ管に水銀を注入しておきます。排気台には空気を抜くための排気ポンプと電圧をかけるためのトランスが仕掛けられています。取り付け方法はゴム管でつなぐ方式とチップ管を溶かしてつなぐ方式などがありますが、どちらにしろ接合部からエアがもれない・入りこまないように十分に塞ぎます。
ポンプで空気を抜いたら強力なボンバーター・トランスで電極に高電圧をかけます。それによる高熱でネオン管内に残る不純物を取り除きます。高電圧作業で大変危険なうえ、空気の抜き具合や管の温度を調節するのにも熟練が要求されます。空気がなくなるとガスを入れなくてもトランスだけで発光します。そのあとトランスを切り、さらに空気を抜き、真空にしながら管を冷まします。
完全に真空になったところで、ガスを封入します。入れるガスの量は完成後のネオンの点灯具合や管の寿命に大きく影響を与えるため特に慎重に行う必要があります。ガスの量は専用のマノメーターまたは簡単な水銀柱で確認します。その後ネオントランスで点灯を確認し、ハンドバーナーでチップ管を切り離します。
- 仕上げの点灯試験と慣らし運転を行います。
ネオントランスで電流を最低1〜2時間流します。水銀が管中で循環し、色むらがなくなりガスが安定したら完成です。このとき、発色やエア漏れを確認します。発色の異常や極端な色むらなどの発生は不良品として焼き直し(排気のやり直し)や作り直しの必要がでてきます。
