JP2000072478A - Material for sealing quarts glass and lamp - Google Patents
Material for sealing quarts glass and lampInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば石英ガラス
製のバルブを有するランプなどの石英ガラス製品の気密
封着に使用される石英ガラス封着用材料、およびこの石
英ガラス封着用材料によって封着されたバルブを有する
ランプに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quartz glass sealing material used for hermetically sealing quartz glass products such as lamps having a quartz glass bulb, and a quartz glass sealing material. Lamp with a bent bulb.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来，石英ガラス製品、例えば石英ガラ
ス製のバルブを有する放電ランプや白熱ランプなどの製
造においては、水素−酸素炎などによって、石英ガラス
製のバルブの封止管部を２０００℃以上に加熱して溶融
状態とし、この状態で加熱変形することにより、当該封
止管部を気密封着することが行われている。2. Description of the Related Art Conventionally, in the manufacture of a quartz glass product, for example, a discharge lamp or an incandescent lamp having a quartz glass bulb, the sealing tube portion of the quartz glass bulb is heated to 2000.degree. The sealing tube is hermetically sealed by being heated to a molten state and deformed by heating in this state.
【０００３】然るに、このような方法により石英ガラス
の気密封着を行う場合には、以下のような問題がある。 （１）石英ガラスを溶融させて気密封着するためには相
当に長い加熱時間を要するため、バルブに変形が生じや
すく、その結果、高い寸法精度を有するランプを確実に
製造することが困難である。 （２）石英ガラスを溶融させるために水素−酸素バーナ
ー炎などが使用される結果、石英ガラス中に水分子など
の不純物が混入されてしまい、これが当該ランプのバル
ブ内に放出される現象が生じ、その結果、放電電極やフ
ィラメントコイルに水分子などが付着して反応するた
め、当該放電電極やフィラメントコイルなどが磨耗して
ランプの使用寿命が短くなる。[0003] However, when the quartz glass is hermetically sealed by such a method, there are the following problems. (1) Since a considerably long heating time is required for melting and sealing the quartz glass in a hermetically sealed manner, the bulb is likely to be deformed. As a result, it is difficult to reliably produce a lamp having high dimensional accuracy. is there. (2) As a result of using a hydrogen-oxygen burner flame or the like to melt the quartz glass, impurities such as water molecules are mixed in the quartz glass, and a phenomenon occurs in which the impurities are released into the bulb of the lamp. As a result, since water molecules and the like adhere to and react with the discharge electrode and the filament coil, the discharge electrode and the filament coil and the like are worn, and the service life of the lamp is shortened.
【０００４】このような問題を解決するための手段の一
つとして、線膨張率の低い結晶性フィラーを混合するこ
とにより、石英ガラスの線膨張率に近似した線膨張率を
有する封着用材料を得る試みがなされている。しかしな
がら、このような材料では、結晶性フィラーと石英ガラ
スとの線膨張率の差に起因する内部残留応力などによっ
て、高い機械的強度および十分な気密性が得られない。
更に、封着用材料中に低線膨張結晶を析出させることに
より、線膨張率を石英ガラスの線膨張率に近づける手段
が提案されている。しかしながら、このような結晶化材
料を用いる場合には、気密封着を行う際に、当該材料に
おける結晶の析出を制御することが必要となり、しか
も、結晶の析出を制御するために厳密な温度管理が必要
となるため、封着作業が煩雑となる。As one means for solving such a problem, a sealing material having a linear expansion coefficient close to the linear expansion coefficient of quartz glass can be obtained by mixing a crystalline filler having a low linear expansion coefficient. Attempts have been made to get it. However, with such a material, high mechanical strength and sufficient airtightness cannot be obtained due to internal residual stress or the like caused by a difference in linear expansion coefficient between the crystalline filler and the quartz glass.
Further, there has been proposed a means for causing a linear expansion coefficient to approach a linear expansion coefficient of quartz glass by depositing a low linear expansion crystal in a sealing material. However, when such a crystallized material is used, it is necessary to control the precipitation of crystals in the material when performing hermetic sealing, and strict temperature control is required to control the precipitation of crystals. Is required, so that the sealing operation becomes complicated.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に基づいてなされたものであって、その目的は、
石英ガラスを変形させることなしに当該石英ガラスの気
密封着を確実に達成することができ、しかも、石英ガラ
スの封着作業において高い時間的効率が得られる石英ガ
ラス封着用材料を提供することにある。本発明の他の目
的は、寸法精度が高くて所期の形状が得られると共に、
高い気密性を有する封止構造が得られ、しかも、長い使
用寿命を有するランプを提供することにある。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made based on the above circumstances, and its object is to provide:
To provide a quartz glass sealing material that can reliably achieve hermetic sealing of the quartz glass without deforming the quartz glass and that can obtain high time efficiency in the sealing work of the quartz glass. is there. Another object of the present invention is to obtain a desired shape with high dimensional accuracy,
An object of the present invention is to provide a lamp having a sealed structure having high airtightness and having a long service life.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の石英ガラス封着
用材料は、少なくとも二酸化珪素を７７モル％以上の割
合で含有してなり、封着される石英ガラスの線膨張率を
Ａ（１／Ｋ）とするとき、Ａ±６×１０-7（１／Ｋ）の
範囲の線膨張率を有し、かつ、石英ガラスの融点より低
い温度で軟化する性質を有することを特徴とする。The quartz glass sealing material of the present invention contains at least 77 mol% of silicon dioxide and has a linear expansion coefficient of A (1/1) of the quartz glass to be sealed. K), it has a linear expansion coefficient in the range of A ± 6 × 10 −7 (1 / K) and has a property of softening at a temperature lower than the melting point of quartz glass.
【０００７】本発明の石英ガラス封着用材料において
は、１７００℃における石英ガラスとの接触角が９０度
以下であることが好ましい。また、石英ガラスにおける
光の長波長側吸収端より短い波長の光を吸収するもので
あることが好ましい。また、二酸化珪素を７７〜９９モ
ル％、酸化亜鉛を０〜１５モル％および三酸化二硼素を
０〜１５モル％の割合で含有してなるものであることが
好ましい。また、遷移金属元素および／または希土類金
属元素の中から選択された少なくとも１種以上の元素を
含有してなるものであることが好ましい。In the quartz glass sealing material of the present invention, the contact angle with quartz glass at 1700 ° C. is preferably 90 ° or less. In addition, it is preferable to absorb light having a wavelength shorter than the long-wavelength absorption end of light in the quartz glass. Further, it is preferable that the composition contains 77 to 99 mol% of silicon dioxide, 0 to 15 mol% of zinc oxide, and 0 to 15 mol% of diboron trioxide. Further, it is preferable that the material contains at least one or more elements selected from transition metal elements and / or rare earth metal elements.
【０００８】本発明のランプは、発光管部およびこの発
光管部に連設された封止管部を有する石英ガラス製のバ
ルブと、このバルブの封止管部に設けられた封止部材と
を具えてなるランプであって、上記の石英ガラス封着用
材料によって、前記バルブの封止管部と前記封止部材と
が封着されていることを特徴とする。A lamp according to the present invention includes a bulb made of quartz glass having an arc tube portion and a sealing tube portion connected to the arc tube portion, and a sealing member provided in the sealing tube portion of the bulb. Wherein the sealing tube portion of the bulb and the sealing member are sealed with the above quartz glass sealing material.
【０００９】[0009]
【作用】上記の構成の石英ガラス封着用材料によれば、
その線膨張率が石英ガラスの線膨張率に近似しているた
め、封着する際にクラックなどが生じることがなく、そ
の結果、石英ガラスの気密封着を確実に達成することが
できる。また、石英ガラスの融点よりも低い温度で軟化
するため、石英ガラスを変形することなしに、当該石英
ガラスを封着することができる。また、結晶化材料では
ないため、封着時に高い精度の温度管理が不要で、しか
も、短い時間で封着作業を行うことができ、その結果、
石英ガラスの封着作業において高い時間的効率が得られ
ると共に、水素−酸素炎による水分子などの不純物が石
英ガラス中に混入されることを防止または抑制すること
ができる。According to the quartz glass sealing material having the above structure,
Since the coefficient of linear expansion is close to the coefficient of linear expansion of quartz glass, cracks and the like do not occur during sealing, and as a result, airtight sealing of quartz glass can be reliably achieved. Further, since the softening is performed at a temperature lower than the melting point of the quartz glass, the quartz glass can be sealed without deforming the quartz glass. In addition, since it is not a crystallized material, high-precision temperature control is not required at the time of sealing, and the sealing operation can be performed in a short time. As a result,
High temporal efficiency can be obtained in the sealing operation of the quartz glass, and impurities such as water molecules due to the hydrogen-oxygen flame can be prevented or suppressed from being mixed into the quartz glass.
【００１０】石英ガラスにおける光の長波長側吸収端よ
り短い波長の光を吸収する石英ガラス封着用材料によれ
ば、加熱時に生ずる輻射エネルギーを有効に利用するこ
とができ、従って、当該封着用材料のみを高い効率で加
熱することができるため、封着作業時間の短縮を図るこ
とができる。特に、光加熱法によって封着作業を行う場
合に極めて有効である。また、遷移金属元素および／ま
たは希土類元素を含有させることにより、高い効率で光
を吸収し、しかも、光の吸収により着色した封着用材料
が得られるため、封着作業時に目視により封着用材料を
確認することができ、その結果、封着用材料のみを一層
高い効率で加熱することができる。According to the quartz glass sealing material which absorbs light having a wavelength shorter than the long wavelength side absorption end of the quartz glass, radiant energy generated at the time of heating can be effectively used. Since only the heating can be performed with high efficiency, the sealing operation time can be reduced. In particular, it is extremely effective when performing a sealing operation by a light heating method. Further, by containing a transition metal element and / or a rare earth element, light can be absorbed with high efficiency and a sealing material colored by light absorption can be obtained. As a result, only the sealing material can be heated with higher efficiency.
【００１１】本発明のランプによれば、バルブの封止管
部と封止部材とが上記の石英ガラス封着用材料によって
封着されているため、寸法精度が高くて所期の形状が得
られると共に、クラックなどが生じることがなくて高い
気密性を有する封止構造が得られ、しかも、石英ガラス
中に水分子などの不純物が混入されることが防止または
抑制されて長い使用寿命が得られる。According to the lamp of the present invention, since the sealing tube portion of the bulb and the sealing member are sealed with the above quartz glass sealing material, the desired shape can be obtained with high dimensional accuracy. At the same time, a sealing structure having high airtightness without cracks or the like is obtained, and furthermore, a long service life is obtained by preventing or suppressing impurities such as water molecules from being mixed into quartz glass. .
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。 〈石英ガラス封着用材料〉本発明の石英ガラス封着用材
料は、少なくとも二酸化珪素を７７モル％以上の割合で
含有してなるものである。二酸化珪素の含有割合が７７
モル％未満である場合には、クラックなどが生じて気密
に封着することが困難となる。また、本発明の石英ガラ
ス封着用材料は、封着される石英ガラスの線膨張率をＡ
（１／Ｋ）とするとき、Ａ±６×１０-7（１／Ｋ）の範
囲の線膨張率を有するものである。線膨張率が上記の範
囲外にある場合には、石英ガラスの線膨張率との差が過
大であるため、クラックなどが生じて気密に封着するこ
とが困難となる。更に、本発明の石英ガラス封着用材料
は、封着される石英ガラスの融点より低い温度で軟化す
る性質を有するものである。石英ガラスの融点以上の温
度で軟化するものである場合には、石英ガラスを封着す
る際に、当該石英ガラスも溶融してしまうため、封着用
材料を用いる効果が得られない。Embodiments of the present invention will be described below in detail. <Quartz Glass Sealing Material> The quartz glass sealing material of the present invention contains at least 77 mol% of silicon dioxide. The content ratio of silicon dioxide is 77
If the amount is less than mol%, cracks and the like will occur, making it difficult to hermetically seal. Further, the quartz glass sealing material of the present invention has a linear expansion coefficient of A
When it is (1 / K), it has a linear expansion coefficient in the range of A ± 6 × 10 −7 (1 / K). When the coefficient of linear expansion is out of the above range, the difference from the coefficient of linear expansion of quartz glass is too large, so that cracks or the like are generated and it is difficult to hermetically seal. Further, the quartz glass sealing material of the present invention has a property of softening at a temperature lower than the melting point of the quartz glass to be sealed. If the material softens at a temperature equal to or higher than the melting point of the quartz glass, the quartz glass is melted when the quartz glass is sealed, so that the effect of using the sealing material cannot be obtained.
【００１３】このような石英ガラス封着用材料として
は、二酸化珪素を７７〜９９モル％、酸化亜鉛を０〜１
５モル％および三酸化二硼素を０〜１５モル％の割合で
含有してなるものが好ましい。ここで、酸化亜鉛は、材
料の線膨張率を低下させる作用を有するものであり、三
酸化二硼素は、材料の軟化温度を低下させる作用を有す
るものである。二酸化珪素の含有割合が９９モル％を超
える場合には、封着される石英ガラスの融点より低い温
度で軟化する材料を得ることが困難となる。また、酸化
亜鉛の含有割合が１５モル％を超える場合には、当該材
料の結晶化が進行するため、好ましくない。また、三酸
化二硼素の割合が１５モル％を超える場合には、三酸化
二硼素が材料の線膨張率を上昇させる作用を有するた
め、上記の線膨張率の範囲を満足する材料を得ることが
困難となる。As such a quartz glass sealing material, 77 to 99 mol% of silicon dioxide and 0 to 1 mol of zinc oxide are used.
Those containing 5 mol% and diboron trioxide at a ratio of 0 to 15 mol% are preferred. Here, zinc oxide has a function of lowering the linear expansion coefficient of the material, and diboron trioxide has a function of lowering the softening temperature of the material. When the content ratio of silicon dioxide exceeds 99 mol%, it becomes difficult to obtain a material that softens at a temperature lower than the melting point of the quartz glass to be sealed. If the content of zinc oxide exceeds 15 mol%, crystallization of the material proceeds, which is not preferable. When the proportion of diboron trioxide exceeds 15 mol%, diboron trioxide has an effect of increasing the coefficient of linear expansion of the material, so that a material satisfying the above range of the coefficient of linear expansion is obtained. Becomes difficult.
【００１４】本発明の石英ガラス封着用材料において
は、１７００℃における石英ガラスとの接触角が９０度
以下であることが好ましい。この接触角が９０度を超え
る場合には、石英ガラスを封着する際に、当該石英ガラ
スと当該封着用材料との間にくさび状の切れ込みが生
じ、この切れ込みに圧力が集中する結果、クラックが発
生しやすくなる。In the quartz glass sealing material of the present invention, the contact angle with quartz glass at 1700 ° C. is preferably 90 ° or less. If the contact angle exceeds 90 degrees, a wedge-shaped cut is formed between the quartz glass and the sealing material when sealing the quartz glass, and pressure is concentrated on the cut, resulting in cracks. Is more likely to occur.
【００１５】また、石英ガラスにおける光の長波長側吸
収端より短い波長の光、具体的には、波長０．９〜３μ
ｍの光を吸収するものであることが好ましい。また、遷
移金属元素および／または希土類金属元素の中から選択
された少なくとも１種以上の金属元素（以下、「特定の
金属元素」という。）を含有してなるものであることが
好ましい。かかる特定の金属元素の具体例としては、Ｆ
ｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙなどが挙げられる。特定の金属元
素の含有割合は、１０重量％以下であることが好まし
い。この割合が過大である場合には、得られる封着用材
料は、線膨張率がＡ±６×１０-7（１／Ｋ）の範囲外の
ものとなって、接合時にクラックが生じてしまうだけで
なく、顕著な着色が生じてしまうため、外観上も好まし
くない。Further, light having a wavelength shorter than the long-wavelength absorption edge of the light in the quartz glass, specifically, a wavelength of 0.9 to 3 μm
It is preferable to absorb m light. Further, it is preferable to contain at least one or more metal elements (hereinafter, referred to as “specific metal elements”) selected from transition metal elements and / or rare earth metal elements. Specific examples of such a specific metal element include F
e, Ti, Cr, Mn, Cu, Zn, Ce, Pr, N
d, Sm, Tb, Dy and the like. The content ratio of the specific metal element is preferably 10% by weight or less. If this ratio is too large, the resulting sealing material will have a coefficient of linear expansion outside the range of A ± 6 × 10 −7 (1 / K), and only cracks will occur during joining. In addition, notable coloring occurs, which is not preferable in appearance.
【００１６】上記の石英ガラス封着用材料においては、
以下のようにして石英ガラス同士が気密に封着される。
例えば石英ガラス封着用材料を粉砕して粉末状とし、こ
の粉末をエタノールなどの溶媒中に分散させることによ
り、石英ガラス封着用材料が含有されてなるペーストを
調製する。そして、このペーストを封着すべき石英ガラ
スの間に塗布し、当該石英ガラスの融点以下の温度、例
えば１７００℃に加熱することによって、石英ガラス封
着用材料を溶融して冷却することにより、石英ガラス同
士が気密に封着される。石英ガラス封着用材料を加熱す
る方法としては、水素−酸素炎による方法、例えば波長
１〜３μｍの光を照射することより加熱する光加熱法な
どを利用することができる。これらの中では、石英ガラ
ス中に水分子などの不純物が混入されることがない点
で、光加熱法を好ましく利用することができる。In the above quartz glass sealing material,
The quartz glasses are hermetically sealed as follows.
For example, a paste containing the quartz glass sealing material is prepared by pulverizing the quartz glass sealing material into a powder and dispersing the powder in a solvent such as ethanol. Then, the paste is applied between quartz glasses to be sealed, and heated to a temperature equal to or lower than the melting point of the quartz glass, for example, 1700 ° C., so that the quartz glass sealing material is melted and cooled. The glasses are hermetically sealed. As a method of heating the quartz glass sealing material, a method using a hydrogen-oxygen flame, for example, a light heating method of heating by irradiating light having a wavelength of 1 to 3 μm can be used. Among these, the light heating method can be preferably used because impurities such as water molecules are not mixed into quartz glass.
【００１７】上記のような石英ガラス封着用材料によれ
ば、その線膨張率が石英ガラスの線膨張率に近似してい
るため、封着する際にクラックなどが生じることがな
く、その結果、石英ガラスの気密封着を確実に達成する
ことができる。また、石英ガラスの融点よりも低い温度
で軟化するため、石英ガラスを変形することなしに、当
該石英ガラスを封着することができ、その結果、寸法精
度が高くて所要の形状を有する石英ガラス製品が得られ
る。また、結晶化材料ではないため、封着時に厳密な温
度管理が不要であり、しかも、短い時間で封着作業を行
うことができ、その結果、石英ガラスの封着作業におい
て高い時間的効率が得られると共に、封着作業を容易に
行うことができ、しかも、水素−酸素炎による水分子な
どの不純物が石英ガラス中に混入されることを防止また
は抑制することができる。According to the quartz glass sealing material as described above, the coefficient of linear expansion is close to the coefficient of linear expansion of quartz glass, so that cracks and the like do not occur during sealing, and as a result, The airtight sealing of quartz glass can be reliably achieved. Further, since the glass is softened at a temperature lower than the melting point of the quartz glass, the quartz glass can be sealed without deforming the quartz glass, and as a result, the quartz glass having a high dimensional accuracy and a required shape is obtained. The product is obtained. In addition, since it is not a crystallized material, strict temperature control is not required at the time of sealing, and the sealing operation can be performed in a short time. As a result, high time efficiency can be achieved in the sealing operation of quartz glass. As well as being obtained, the sealing operation can be easily performed, and further, it is possible to prevent or suppress impurities such as water molecules from being mixed into the quartz glass due to the hydrogen-oxygen flame.
【００１８】また、石英ガラスにおける光の長波長側吸
収端より短い波長の光を吸収するものである場合には、
封着作業における加熱時に生ずる輻射エネルギーを有効
に利用することでき、従って、当該封着用材料のみを高
い効率で加熱することができるため、封着作業時間の短
縮を図ることができる。特に、光加熱法によって封着作
業を行う場合に極めて有効である。In the case of absorbing light having a wavelength shorter than the long-wavelength absorption end of light in quartz glass,
The radiant energy generated at the time of heating in the sealing operation can be effectively used, and therefore, only the sealing material can be heated with high efficiency, so that the sealing operation time can be reduced. In particular, it is extremely effective when performing a sealing operation by a light heating method.
【００１９】また、特定の金属元素が含有されることに
より、高い効率で光を吸収し、しかも、光の吸収により
着色した封着用材料が得られるため、封着作業時に目視
により封着用材料を確認することができ、その結果、封
着用材料のみを極めて高い効率で加熱することができ
る。In addition, since a specific metal element is contained, a sealing material that absorbs light with high efficiency and is colored by the absorption of light can be obtained. As a result, only the sealing material can be heated with extremely high efficiency.
【００２０】〈ランプ〉図１は、本発明のランプを例え
ばキセノン放電ランプとして構成した場合の第１の実施
の形態における構成を示す説明用断面図である。この放
電ランプ１０において、バルブ１１は、放電空間を囲繞
する大略楕円球状の発光管部１２と、この発光管部１２
の両端から外方に伸びるよう一体に連接された直管状の
封止管部１３とを有してなり、このバルブ１１は石英ガ
ラスにより構成されている。バルブ１１の封止管部１３
の各々には、当該封止管部１３の内径より小さい外径を
有する円柱状の封止部材１５が挿入されており、封止部
材１５の外端部分は、バルブ１１の封止管部１３から外
部に露出した状態とされている。そして、バルブ１１の
封止管部１３の内面と封止部材１５の外面とが、前述の
石英ガラス封着用材料よりなるフリット２０によって気
密に封着され、更に、封止管部１３の外端にビート部２
１が形成され、これにより、封止構造が形成されてい
る。<Lamp> FIG. 1 is an explanatory sectional view showing the structure of the first embodiment when the lamp of the present invention is formed as, for example, a xenon discharge lamp. In this discharge lamp 10, a bulb 11 includes a substantially elliptical spherical arc tube portion 12 surrounding a discharge space, and a light emitting tube portion 12.
And a straight tubular sealing tube portion 13 integrally connected so as to extend outward from both ends of the sealing member. The bulb 11 is made of quartz glass. Sealing tube 13 of valve 11
, A cylindrical sealing member 15 having an outer diameter smaller than the inner diameter of the sealing tube 13 is inserted, and the outer end portion of the sealing member 15 is connected to the sealing tube 13 of the valve 11. From the outside. The inner surface of the sealing tube 13 of the bulb 11 and the outer surface of the sealing member 15 are hermetically sealed by the frit 20 made of the above-mentioned quartz glass sealing material. Beat part 2
1 is formed, thereby forming a sealing structure.
【００２１】封止部材１５の各々には、電極棒２５が当
該封止部材１５をその軸方向に貫通して伸びるよう設け
られており、電極棒２５の各々の先端は、バルブ１１の
発光管部１２内に位置され、当該電極棒２５の各々の先
端には、陽極２６および陰極２７が互いに対向するよう
配置されている。また、バルブ１１内には、キセノンガ
スが封入されている。An electrode rod 25 is provided on each of the sealing members 15 so as to extend therethrough in the axial direction of the sealing member 15. The anode 26 and the cathode 27 are located in the portion 12 and arranged at the tip of each of the electrode rods 25 so as to face each other. Xenon gas is sealed in the valve 11.
【００２２】この例における封止部材１５は、傾斜機能
材料により構成されている。具体的には、シリカよりな
る絶縁性無機物質成分と、導電性無機物質成分との焼結
体とよりなり、一端部から他端部に向かうに従って導電
性無機物質成分の濃度が傾斜的に増大し、それによって
導電性無機物質成分の濃度が低くて絶縁性材料としての
性質を有する絶縁性部分と、導電性無機物質材料の濃度
が高くて導電体としての性質を有する導電性部分とを共
に有する一体の材料により、封止部材１５が構成されて
いる。ここで、導電性無機物質成分としては、モリブデ
ン、ニッケル、タングステン、タンタル、クロム、白
金、亜鉛等の金属、ケイ化モリブデン、炭化ケイ素、炭
化タンタルなどを用いることができる。The sealing member 15 in this example is made of a functionally graded material. Specifically, it consists of a sintered body of an insulating inorganic material component made of silica and a conductive inorganic material component, and the concentration of the conductive inorganic material component increases gradually from one end to the other end. Accordingly, both the insulating portion having a low concentration of the conductive inorganic substance component and having the property as an insulating material and the conductive portion having a high concentration of the conductive inorganic material material and having the property as a conductor are both included. The sealing member 15 is constituted by the integral material having the above. Here, as the conductive inorganic substance component, metals such as molybdenum, nickel, tungsten, tantalum, chromium, platinum, and zinc, molybdenum silicide, silicon carbide, tantalum carbide, and the like can be used.
【００２３】上記の放電ランプ１０の仕様の一例を挙げ
ると、以下のとおりである。 〔バルブ１１〕 発光管部１２：軸方向の長さ７１ｍｍ，最大外径５２ｍ
ｍ（肉厚３ｍｍ），封止管部１３：軸方向の長さ２２ｍ
ｍ，外径１７ｍｍ（肉厚２．８ｍｍ） 〔封止部材１５〕軸方向の長さ５０ｍｍ，外径１６ｍｍ 〔電極棒２５〕軸方向の長さ１００ｍｍ，外径４ｍｍ 〔陽極２６〕外径１５ｍｍ 〔陰極２７〕外径６ｍｍ 〔ランプ特性〕 定格ランプ電流：７０Ａ，定格ランプ電圧：２４Ｖ，ラ
ンプ電力：１．５ｋＷAn example of the specifications of the discharge lamp 10 is as follows. [Bulb 11] Arc tube part 12: axial length 71 mm, maximum outer diameter 52 m
m (thickness: 3 mm), sealing tube 13: 22 m in axial length
m, outer diameter 17 mm (wall thickness 2.8 mm) [Sealing member 15] 50 mm axial length, 16 mm outer diameter [Electrode 25] 100 mm axial length, 4 mm outer diameter [Anode 26] 15 mm outer diameter [Cathode 27] Outer diameter 6mm [Lamp characteristics] Rated lamp current: 70A, Rated lamp voltage: 24V, Lamp power: 1.5kW
【００２４】以上のような放電ランプ１０においては、
例えば以下のようにしてバルブ１１の封止管部１３と封
止部材１５とが気密に封着されて封止構造が形成され
る。先ず、排気管部（図示省略）を有するバルブ１１を
用意すると共に、封止部材１５と、この封止部材１５を
軸方向に貫通して伸びる電極棒２５と、この電極棒２５
の先端に設けられた電極（陽極２６および陰極２７）と
よりなる一対の組立体を作製する。次いで、この組立体
の各々をバルブ１１の封止管部１３の端部から挿入して
封止部材１５の絶縁性部分が封止管部１３内に位置する
よう配置すると共に、当該バルブ１１の封止管部１３の
外端に、前述の石英ガラス封着用材料の粉末が分散され
てなるペーストを塗布する。そして、例えばバルブ１１
内に不活性ガスを流しながら、水素−酸素ガスバーナー
などの加熱手段によって石英ガラス封着用材料を溶融さ
せて封止管部１３の内面と封止部材１５の外面との間に
進入させることにより、当該封止管部１３と封止部材１
５と気密に封着し、以て封止構造が形成される。その
後、バルブ１１の排気管から内部のガスを排気すると共
にキセノンガスを封入し、当該排気管を加熱溶融して密
閉することにより、図１に示すような放電ランプ１０が
製造される。In the discharge lamp 10 described above,
For example, the sealing tube 13 of the valve 11 and the sealing member 15 are hermetically sealed to form a sealing structure as described below. First, a valve 11 having an exhaust pipe (not shown) is prepared, a sealing member 15, an electrode rod 25 extending through the sealing member 15 in the axial direction, and an electrode rod 25.
To form a pair of assemblies comprising electrodes (anode 26 and cathode 27) provided at the tip of the above. Next, each of the assemblies is inserted from the end of the sealing tube 13 of the valve 11 so that the insulating portion of the sealing member 15 is located in the sealing tube 13, and A paste formed by dispersing the above-mentioned powder of the quartz glass sealing material is applied to the outer end of the sealing tube portion 13. And, for example, the valve 11
The quartz glass sealing material is melted by a heating means such as a hydrogen-oxygen gas burner while flowing an inert gas thereinto, and is caused to enter between the inner surface of the sealing tube portion 13 and the outer surface of the sealing member 15. , The sealing tube 13 and the sealing member 1
5 and hermetically sealed, thereby forming a sealed structure. Thereafter, the inside gas is exhausted from the exhaust pipe of the bulb 11, the xenon gas is sealed, and the exhaust pipe is heated and melted and sealed, whereby the discharge lamp 10 as shown in FIG. 1 is manufactured.
【００２５】このような構成の放電ランプ１０によれ
ば、バルブ１１の封止管部１３の内面と封止部材１５の
外面とが、上記の石英ガラス封着用材料よりなるフリッ
ト２０によって封着されているため、以下のような効果
が得られる。 （１）フリット２０を構成する封着用材料が、バルブ１
１を構成する石英ガラスの融点よりも低い温度で軟化す
るため、バルブ１１を変形することなしに、バルブ１１
の封止管部１３と封止部材１５とを封着することがで
き、その結果、寸法精度が高くて所期の形状を有する放
電ランプが得られる。 （２）フリット２０を構成する封着用材料の線膨張率
が、バルブ１１を構成する石英ガラスの線膨張率に近似
しているため、バルブ１１の封止管部１３と封止部材１
５とを封着する際に、フリット２０にクラックなどが生
じることがなく、その結果、高い気密性を有する封止構
造が得られる。 （３）フリット２０を構成する封着用材料は、結晶化材
料ではないため、バルブ１１の封止管部１３と封止部材
１５とを封着する際には厳密な温度管理が不要であり、
しかも、短い時間で封着作業を行うことができ、その結
果、石英ガラスの封着作業において高い時間的効率が得
られると共に、封着作業を容易に行うことができる。し
かも、短い加熱時間でバルブ１１の封止管部１３と封止
部材１５とを封着することができるため、水素−酸素炎
による水分子などの不純物が石英ガラス中に混入される
ことを防止または抑制することができる。According to the discharge lamp 10 having such a structure, the inner surface of the sealing tube 13 of the bulb 11 and the outer surface of the sealing member 15 are sealed by the frit 20 made of the above quartz glass sealing material. Therefore, the following effects can be obtained. (1) The sealing material constituting the frit 20 is the valve 1
1 is softened at a temperature lower than the melting point of the quartz glass that constitutes the bulb 11 without deforming the bulb 11.
The sealing tube 13 and the sealing member 15 can be sealed, and as a result, a discharge lamp having high dimensional accuracy and a desired shape can be obtained. (2) Since the linear expansion coefficient of the sealing material forming the frit 20 is close to the linear expansion coefficient of the quartz glass forming the bulb 11, the sealing tube 13 of the bulb 11 and the sealing member 1
When the frit 20 is sealed, no cracks or the like are generated in the frit 20, and as a result, a sealing structure having high airtightness is obtained. (3) Since the sealing material constituting the frit 20 is not a crystallized material, strict temperature control is not required when sealing the sealing tube portion 13 of the valve 11 with the sealing member 15,
In addition, the sealing operation can be performed in a short time, and as a result, a high temporal efficiency can be obtained in the sealing operation of the quartz glass, and the sealing operation can be easily performed. In addition, since the sealing tube portion 13 of the bulb 11 and the sealing member 15 can be sealed in a short heating time, impurities such as water molecules due to a hydrogen-oxygen flame are prevented from being mixed into the quartz glass. Or can be suppressed.
【００２６】図２は、本発明のランプを高圧水銀放電ラ
ンプとして構成した場合の第２の実施の形態における構
成を示す説明用断面図である。放電ランプ３０におい
て、バルブ３１は、放電空間を囲繞する大略楕円球状の
発光管部３２と、この発光管部３２の両端から外方に伸
びるよう一体に連接された直管状の封止管部３３とを有
してなり、このバルブ３１は石英ガラスにより構成され
ている。バルブ３１の封止管部３３の各々の外端には、
傾斜機能材料よりなる円柱状の封止部材３５が設けられ
ている。具体的に説明すると、封止部材３５は、一端側
に絶縁性部分を有すると共に、他端側に導電性部分を有
してなり、その一端面には、バルブ３１の封止管部３３
の外径より大きい外径を有する凹所３６が形成されてお
り、この凹所３６内にバルブ３１の封止管部３３の各々
の外端部が受容され、この状態で、封止管部３３と封止
部材３５とが前述の石英ガラス封着用材料よりなるフリ
ット４０によって封着され、これにより、封止構造が形
成されている。また、バルブ３１内には、バッファーガ
スとしての希ガスおよび水銀が封入されている。FIG. 2 is an explanatory sectional view showing the structure of the second embodiment in which the lamp of the present invention is formed as a high-pressure mercury discharge lamp. In the discharge lamp 30, the bulb 31 includes a substantially elliptical spherical arc tube portion 32 surrounding the discharge space, and a straight tubular sealing tube portion 33 integrally connected to extend outward from both ends of the arc tube portion 32. The bulb 31 is made of quartz glass. At the outer end of each of the sealing tube portions 33 of the valve 31,
A cylindrical sealing member 35 made of a functionally graded material is provided. More specifically, the sealing member 35 has an insulating portion at one end and a conductive portion at the other end, and has a sealing tube portion 33 of the valve 31 on one end surface.
A concave portion 36 having an outer diameter larger than the outer diameter of the valve 31 is formed, and the outer end of each of the sealing tube portions 33 of the valve 31 is received in the concave portion 36. In this state, the sealing tube portion The sealing member 33 and the sealing member 35 are sealed by the frit 40 made of the quartz glass sealing material described above, thereby forming a sealing structure. The valve 31 is filled with a rare gas and mercury as a buffer gas.
【００２７】封止部材３５の各々には、内部リード棒４
５が、バルブ３１の封止管部３３内において当該封止部
材３５の一端から軸方向に伸びるよう保持されている。
具体的に説明すると、封止部材３５には、その一端側の
凹所３６の底面から軸方向に有底孔３７が形成されてお
り、この有底孔３７内に、内部リード棒４５の基端部が
挿入されて固定されている。この内部リード棒４５の各
々には、電極４６が設けられている。具体的に説明する
と、電極４６は、電極棒４７およびその先端に巻き付け
られたコイル４８よりなり、その基端が内部リード棒４
５に保持され、その先端がバルブ３１の発光管部３２内
に位置されて互いに対向するよう配置されている。ま
た、封止部材３５の他端部には、その端面から軸方向に
有底孔３８が形成されており、この有底孔３８内に、外
方に伸びる外部リード棒４９が挿入されて固定されてい
る。Each of the sealing members 35 has an internal lead rod 4
5 is held in the sealing tube 33 of the valve 31 so as to extend in the axial direction from one end of the sealing member 35.
More specifically, a bottomed hole 37 is formed in the sealing member 35 in the axial direction from the bottom surface of the concave portion 36 on one end side. The end is inserted and fixed. Each of the internal lead rods 45 is provided with an electrode 46. More specifically, the electrode 46 is composed of an electrode rod 47 and a coil 48 wound around the tip of the electrode rod 47, and the base end of the electrode 46 is
5, the tip of which is located in the arc tube part 32 of the bulb 31 and is arranged to face each other. At the other end of the sealing member 35, a bottomed hole 38 is formed in the axial direction from the end face, and an external lead rod 49 extending outward is inserted into the bottomed hole 38 and fixed. Have been.
【００２８】上記の放電ランプ３０の仕様の一例を挙げ
ると、以下のとおりである。 〔バルブ３１〕 発光管部３２：軸方向の長さ１０ｍｍ，最大外径１０ｍ
ｍ（肉厚２．４ｍｍ），封止管部３３：軸方向の長さ１
５ｍｍ，外径７．５ｍｍ（肉厚３．５ｍｍ）〔封止部材
３５〕軸方向の長さ１５ｍｍ，外径３ｍｍ 〔電極４６〕電極棒４７の長さ５ｍｍ，外径０．６ｍｍ 〔ランプ特性〕 定格ランプ電流：２Ａ，定格ランプ電圧：５０Ｖ，ラン
プ電力：１００ＷAn example of the specifications of the discharge lamp 30 is as follows. [Bulb 31] Arc tube part 32: axial length 10 mm, maximum outer diameter 10 m
m (wall thickness: 2.4 mm), sealing pipe 33: length 1 in the axial direction
5 mm, outer diameter 7.5 mm (thickness 3.5 mm) [sealing member 35] 15 mm in axial length, 3 mm outer diameter [electrode 46] 5 mm in length of electrode rod 47, 0.6 mm outer diameter [lamp characteristics Rated lamp current: 2 A, rated lamp voltage: 50 V, lamp power: 100 W
【００２９】以上のような放電ランプ３０においては、
例えば以下のようにしてバルブ３１の封止管部３３と封
止部材３５とが気密に封着されて封止構造が形成され
る。先ず、バルブ３１を用意すると共に、封止部材３５
と、封止部材３５の一端側の有底孔３７に挿入されて固
定された内部リード棒４５と、この内部リード棒４５の
先端に設けられた電極４６と、封止部材３５の他端側の
有底孔３８に挿入されて固定された外部リード棒４９と
よりなる組立体を作製する。次いで、この組立体の各々
を、バルブ３１の封止管部３３に対してその端部が封止
部材３５の凹所３６に受容された状態に配置すると共
に、当該バルブ３１の封止管部１３の端部に、前述の石
英ガラス封着用材料の粉末が分散されてなるペーストを
塗布する。そして、波長１〜３μｍの光を照射する光加
熱装置によって石英ガラス封着用材料を溶融させること
により、バルブ３１の封止管部３３と封止部材３５とを
固着させ、その後、封止管部３３と封止部材３５との間
隙から水銀を導入すると共に、バルブ３１内のガスを排
気し、更に石英ガラス封着用材料を溶融させることによ
り、封止管部３３と封止部材３５とを気密に封着し、以
て封止構造が形成される。In the discharge lamp 30 as described above,
For example, the sealing tube portion 33 of the valve 31 and the sealing member 35 are hermetically sealed as described below to form a sealing structure. First, the valve 31 is prepared and the sealing member 35 is prepared.
An internal lead rod 45 inserted and fixed in the bottomed hole 37 at one end of the sealing member 35, an electrode 46 provided at the tip of the internal lead rod 45, and an other end of the sealing member 35. An assembly comprising an external lead rod 49 inserted into and fixed to the bottomed hole 38 of FIG. Then, each of the assemblies is disposed with its end received in the recess 36 of the sealing member 35 with respect to the sealing tube 33 of the valve 31, and the sealing tube of the valve 31 is arranged. 13 is coated with a paste in which the powder of the above-mentioned quartz glass sealing material is dispersed. The sealing tube portion 33 of the bulb 31 and the sealing member 35 are fixed by melting the quartz glass sealing material by a light heating device that irradiates light having a wavelength of 1 to 3 μm. Mercury is introduced through the gap between the sealing member 33 and the sealing member 35, the gas in the valve 31 is exhausted, and the sealing material for sealing the quartz glass is further sealed by melting the quartz glass sealing material. To form a sealing structure.
【００３０】このような構成の放電ランプ３０によれ
ば、バルブ３１の封止管部３３の端部と封止部材３５と
が、上記の石英ガラス封着用材料よりなるフリット４０
によって封着されているため、図１に示す放電ランプ１
０と同様の効果が得られる。特に、加熱手段として光加
熱装置を利用することにより、バルブ３１を構成する石
英ガラス中に水分子などの不純物が混入されることを確
実に防止することができる。According to the discharge lamp 30 having such a structure, the end of the sealing tube 33 of the bulb 31 and the sealing member 35 are formed by the frit 40 made of the above quartz glass sealing material.
The discharge lamp 1 shown in FIG.
The same effect as 0 can be obtained. In particular, by using an optical heating device as the heating means, it is possible to reliably prevent impurities such as water molecules from being mixed into the quartz glass constituting the bulb 31.
【００３１】図３は、本発明のランプを白熱ランプとし
て実施した場合の第３の実施の形態における構成を示す
説明用断面図である。この白熱ランプ５０において、バ
ルブ５１は、直管状の発光管部５２と、この発光管部５
２の両端から外方に伸びるよう一体に連接された直管状
の封止管部５３とを有してなり、このバルブ５１は石英
ガラスにより構成されている。バルブ５１の封止管部５
３の各々には、当該封止管部５３の内径より小さい外形
を有する円柱状の傾斜機能材料よりなる封止部材５５が
挿入されており、封止部材５５の外端部分は、バルブ５
１の封止管部５３から外部に露出した状態とされてい
る。そして、バルブ５１の封止管部５３の内面と封止部
材５５の外面とが、前述の石英ガラス封着用材料よりな
るフリット６０によって気密に封着され、更に、封止管
部５３の外端にビート部６１が形成され、これにより、
封止構造が形成されている。FIG. 3 is an explanatory sectional view showing the configuration of a third embodiment in which the lamp of the present invention is implemented as an incandescent lamp. In the incandescent lamp 50, the bulb 51 includes a straight tubular arc tube portion 52 and the arc tube portion 5.
2 and a straight tubular sealing tube portion 53 integrally connected so as to extend outward from both ends, and the bulb 51 is made of quartz glass. Sealing tube part 5 of valve 51
3, a sealing member 55 made of a columnar functionally graded material having an outer shape smaller than the inner diameter of the sealing tube portion 53 is inserted, and the outer end of the sealing member 55 is
The first sealing tube 53 is exposed to the outside. The inner surface of the sealing tube 53 of the valve 51 and the outer surface of the sealing member 55 are hermetically sealed by the frit 60 made of the above-described quartz glass sealing material. A beat portion 61 is formed in the
A sealing structure is formed.
【００３２】封止部材５５の各々には、内部リード棒６
５が、バルブ５１の発光管部５３内において当該封止部
材５５の一端から軸方向に伸びるよう保持されている。
具体的に説明すると、封止部材５５の一端部には、その
端面から軸方向に有底孔５６が形成されており、この有
底孔５６内に、内部リード棒６５の基端部が挿入されて
固定されている。一方、封止部材５５の他端部には、そ
の端面から軸方向に有底孔５７が形成されており、この
有底孔５７内に、外方に伸びる外部リード棒６６が挿入
されて固定されており、この外部リード棒６６の外端に
は、筒状の連結部材６７を介して金属接点６８が連結さ
れている。また、バルブ５１の発光管部５２内には、フ
ィラメントコイル６９が当該発光管部５２の軸方向に沿
って配置されており、このフィラメントコイル６９の両
端は、内部リード棒６５の各々の先端に保持されてい
る。Each of the sealing members 55 has an internal lead rod 6
5 is held in the arc tube portion 53 of the bulb 51 so as to extend in the axial direction from one end of the sealing member 55.
More specifically, at one end of the sealing member 55, a bottomed hole 56 is formed in the axial direction from the end surface, and the base end of the internal lead rod 65 is inserted into the bottomed hole 56. Has been fixed. On the other hand, at the other end of the sealing member 55, a bottomed hole 57 is formed in the axial direction from the end face, and an external lead rod 66 extending outward is inserted into the bottomed hole 57 and fixed. A metal contact 68 is connected to the outer end of the external lead rod 66 via a cylindrical connecting member 67. A filament coil 69 is arranged in the arc tube portion 52 of the bulb 51 along the axial direction of the arc tube portion 52, and both ends of the filament coil 69 are connected to the respective ends of the internal lead rod 65. Is held.
【００３３】上記の放電ランプ３０の仕様の一例を挙げ
ると、以下のとおりである。 〔バルブ５１〕 発光管部５２：軸方向の長さ１２７ｍｍ，外径１０ｍｍ
（肉厚２ｍｍ），封止管部５３：軸方向の長さ１５ｍ
ｍ，外径１２．２ｍｍ（肉厚２．３ｍｍ） 〔封止部材５５〕軸方向の長さ２３ｍｍ，外径７ｍｍ 〔ランプ特性〕 ランプ電力：５００ＷAn example of the specifications of the discharge lamp 30 is as follows. [Bulb 51] Arc tube 52: 127 mm in axial length, 10 mm in outer diameter
(Thickness: 2 mm), sealing tube 53: 15 m in axial direction
m, outer diameter 12.2 mm (wall thickness 2.3 mm) [Sealing member 55] Length 23 mm in axial direction, outer diameter 7 mm [Lamp characteristics] Lamp power: 500 W
【００３４】以上のような白熱ランプ５０においては、
例えば以下のようにしてバルブ５１の封止管部５３と封
止部材５５とが気密に封着されて封止構造が形成され
る。先ず、バルブ５１を用意すると共に、封止部材５５
と、この封止部材５５の一端側の有底孔５６に挿入され
て固定された内部リード棒６５と、この内部リード棒６
５の先端に保持されたフィラメントコイル６９と、封止
部材５５の他端側の有底孔５７に挿入されて固定された
外部リード棒６６とよりなる組立体を作製する。次い
で、この組立体の各々を、バルブ５１内に封止部材５５
が封止管部５３内に位置されるよう配置すると共に、当
該バルブ５１の封止管部５３の端部に、前述の石英ガラ
ス封着用材料の粉末が分散されてなるペーストを塗布す
る。そして、ガスバーナーなどの加熱手段によって石英
ガラス封着用材料を溶融させることにより、バルブ５１
の封止管部５３と封止部材５５とを固着させ、その後、
封止管部５３と封止部材５５との間隙からバルブ５１内
のガスを排気し、更に石英ガラス封着用材料を溶融させ
ることにより、封止管部５３と封止部材５５とを気密に
封着し、以て封止構造が形成される。In the incandescent lamp 50 described above,
For example, a sealing structure is formed by hermetically sealing the sealing tube 53 of the valve 51 and the sealing member 55 as follows. First, the valve 51 is prepared, and the sealing member 55 is provided.
And an internal lead rod 65 inserted into and fixed to the bottomed hole 56 at one end of the sealing member 55;
An assembly comprising a filament coil 69 held at the tip of the fifth and an external lead rod 66 inserted and fixed in the bottomed hole 57 at the other end of the sealing member 55 is produced. Then, each of the assemblies is placed in a valve 51 with a sealing member 55.
Is disposed so as to be positioned in the sealing tube portion 53, and a paste formed by dispersing the powder of the quartz glass sealing material described above is applied to the end of the sealing tube portion 53 of the valve 51. Then, the quartz glass sealing material is melted by a heating means such as a gas burner, so that the valve 51 is melted.
The sealing tube portion 53 and the sealing member 55 are fixed to each other.
The gas in the valve 51 is exhausted from the gap between the sealing tube 53 and the sealing member 55, and the sealing material for sealing the quartz glass is hermetically sealed by further melting the quartz glass sealing material. Thus, a sealing structure is formed.
【００３５】このような構成の白熱ランプ５０によれ
ば、バルブ５１の封止管部５３の内面と封止部材５５の
外面とが、上記の石英ガラス封着用材料よりなるフリッ
ト６０によって封着されているため、図１に示す放電ラ
ンプ１０と同様の効果が得られる。According to the incandescent lamp 50 having such a configuration, the inner surface of the sealing tube 53 of the bulb 51 and the outer surface of the sealing member 55 are sealed by the frit 60 made of the above quartz glass sealing material. Therefore, the same effect as the discharge lamp 10 shown in FIG. 1 can be obtained.
【００３６】[0036]
【実施例】以下、本発明の石英ガラス封着用材料の具体
的な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。 〈実施例１〜７および比較例１〉下記表１に示す組成の
封着用材料を製造した。これらの封着用材料の１００〜
５００℃における平均線膨張係数、軟化温度および１７
００℃における石英ガラスとの接触角を表１に示す。EXAMPLES Hereinafter, specific examples of the quartz glass sealing material of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples. <Examples 1 to 7 and Comparative Example 1> Sealing materials having the compositions shown in Table 1 below were produced. 100 to 100 of these sealing materials
Average linear expansion coefficient at 500 ° C., softening temperature and 17
Table 1 shows the contact angle with quartz glass at 00 ° C.
【００３７】そして、封着用材料の各々について、以下
のような試験を行った。封着用材料を乳鉢で粉砕して粉
末し、この粉末をエタノールに添加した後、ボールミル
によって混合することにより、封着用材料の粉末が分散
されてなるペーストを調製した。図４に示すように、一
端が封止されたキャップ状の石英ガラスよりなる第１の
管材７１と、この第１の管材７１の内径より小さい外径
を有する直管状の石英ガラスよりなる第２の管材７２と
を用意し、第２の管材７２の一端部分の外面に、調製し
たペーストを塗布した後、当該第２の管材７２の一端部
分を第１の管材７１内に挿入し、この状態で、１６００
℃から１６５０℃の温度で加熱して封着用材料を溶融す
ることにより、第１の管材７１と第２の管材７２とが封
着用材料７３によって封着されてなる試験片７０を作製
した。以上において、第１の管材７１は、外径Ｄ１が８
ｍｍ、内径Ｄ２が５．９ｍｍであり、第２の管材７２
は、外径ｄ１が５．８ｍｍ、内径ｄ２が２．３ｍｍであ
り、封着用材料７３による第１の管材７１と第２の管材
７２との接合部分７４の長さＬは１０ｍｍである。ま
た、第１の管材７１および第２の管材７２を構成する石
英ガラスの線膨張率は５〜７×１０-7（１／Ｋ）であ
る。The following test was performed for each of the sealing materials. The sealing material was pulverized in a mortar and powdered, and the powder was added to ethanol and mixed by a ball mill to prepare a paste in which the powder of the sealing material was dispersed. As shown in FIG. 4, a first tubular member 71 made of a cap-shaped quartz glass having one end sealed, and a second tubular member made of a straight tubular quartz glass having an outer diameter smaller than the inner diameter of the first tubular member 71. After the prepared paste is applied to the outer surface of one end of the second tube 72, one end of the second tube 72 is inserted into the first tube 71. And 1600
The test piece 70 in which the first tube 71 and the second tube 72 were sealed with the sealing material 73 was produced by heating at a temperature of 1 to 1650 ° C. to melt the sealing material. In the above, the first pipe 71 has an outer diameter D1 of 8
mm, the inner diameter D2 is 5.9 mm, and the second pipe 72
Has an outer diameter d1 of 5.8 mm and an inner diameter d2 of 2.3 mm, and a length L of a joint 74 between the first pipe 71 and the second pipe 72 by the sealing material 73 is 10 mm. The linear expansion coefficient of the quartz glass forming the first tube 71 and the second tube 72 is 5 to 7 × 10 −7 (1 / K).
【００３８】〔クラックの有無〕試験片７０における接
合部分７４を顕微鏡で観察し、クラックの発生の有無を
調べた。 〔リーク試験〕試験片７０内のガスをその第２の管材７
２の他端から真空ポンプによって排気することにより、
当該試験片７０の内部の圧力を１×１０-4Ｐａに減圧
し、この状態で、試験片７０の外面にエタノールを塗布
し、接合部分７４におけるリークの有無を調べた。 〔耐圧試験〕試験片７０内にエタノールを導入し、コン
プレッサーにより内部の圧力を上昇させ、試験片７０の
破壊圧力を測定し、理論耐圧の８０％以上のものを良
好、８０％未満のものを不良として評価した。以上、結
果を表１に示す。[Presence or Absence of Cracks] The joint portion 74 of the test piece 70 was observed under a microscope to check for the occurrence of cracks. [Leak test] The gas in the test piece 70 is passed through the second pipe 7
By evacuating from the other end of 2 with a vacuum pump,
The pressure inside the test piece 70 was reduced to 1 × 10 −4 Pa. In this state, ethanol was applied to the outer surface of the test piece 70, and the presence or absence of leakage at the joint 74 was examined. [Pressure test] Ethanol was introduced into the test piece 70, the internal pressure was increased by a compressor, and the burst pressure of the test piece 70 was measured. It was evaluated as poor. The results are shown in Table 1.
【００３９】[0039]
【表１】 [Table 1]
【００４０】表１の結果から明らかなように、実施例１
〜７に係る封着用材料によれば、その線膨張率が石英ガ
ラスの線膨張率に近似しているため、接合部分にクラッ
クが生じることがなく、石英ガラス同士を気密性および
耐圧性が高い状態に封着することができる。これに対
し、比較例１に係る封着用材料においては、線膨張率が
石英ガラスの線膨張率より相当に高いものであるため、
接合部分にクラックが生じて十分な気密性が得られない
ものであった。As is clear from the results in Table 1, Example 1
According to the sealing materials according to Nos. 1 to 7, since the coefficient of linear expansion is close to the coefficient of linear expansion of quartz glass, cracks do not occur at the joints, and the quartz glass has high airtightness and pressure resistance. Can be sealed to the state. In contrast, in the sealing material according to Comparative Example 1, the coefficient of linear expansion is considerably higher than the coefficient of linear expansion of quartz glass.
Cracks occurred in the joints, and sufficient airtightness could not be obtained.
【００４１】[0041]
【発明の効果】本発明の石英ガラス封着用材料によれ
ば、その線膨張率が石英ガラスの線膨張率に近似してい
るため、封着する際にクラックなどが生じることがな
く、その結果、石英ガラスの気密封着を確実に達成する
ことができる。また、石英ガラスの融点よりも低い温度
で軟化するため、石英ガラスを変形することなしに、当
該石英ガラスを封着することができる。また、結晶化材
料ではないため、封着時に高い精度の温度管理が不要
で、しかも、短い時間で封着作業を行うことができ、そ
の結果、石英ガラスの封着作業において高い時間的効率
が得られると共に、水素−酸素炎による水分子などの不
純物が石英ガラス中に混入されることを防止または抑制
することができる。According to the quartz glass sealing material of the present invention, since the coefficient of linear expansion is close to the coefficient of linear expansion of quartz glass, cracks and the like do not occur during sealing. Thus, the hermetic sealing of the quartz glass can be reliably achieved. Further, since the softening is performed at a temperature lower than the melting point of the quartz glass, the quartz glass can be sealed without deforming the quartz glass. In addition, since it is not a crystallized material, high-precision temperature control is not required at the time of sealing, and the sealing operation can be performed in a short time. As a result, high time efficiency can be achieved in the sealing operation of quartz glass. As well as being obtained, impurities such as water molecules due to the hydrogen-oxygen flame can be prevented or suppressed from being mixed into the quartz glass.
【００４２】また、石英ガラスにおける光の長波長側吸
収端より短い波長の光を吸収するものである場合には、
加熱時に生ずる輻射エネルギーを有効に利用することで
き、従って、当該封着用材料のみを高い効率で加熱する
ことができるため、封着作業時間の短縮を図ることがで
きる。特に、光加熱法によって封着作業を行う場合に極
めて有効である。更に、遷移金属元素および／または希
土類元素を含有させることにより、高い効率で光を吸収
し、しかも、光の吸収により着色した封着用材料が得ら
れるため、封着作業時に目視により封着用材料を確認す
ることができ、その結果、封着用材料のみを一層高い効
率で加熱することができる。In the case where light having a wavelength shorter than the long-wavelength absorption end of light in quartz glass is absorbed,
The radiant energy generated at the time of heating can be used effectively, and therefore, only the sealing material can be heated with high efficiency, so that the sealing operation time can be reduced. In particular, it is extremely effective when performing a sealing operation by a light heating method. Further, by containing a transition metal element and / or a rare earth element, a light-absorbing material can be absorbed with high efficiency, and a colored sealing material can be obtained by absorbing light. As a result, only the sealing material can be heated with higher efficiency.
【００４３】本発明のランプによれば、バルブの封止管
部と封止部材とが上記の石英ガラス封着用材料によって
封着されているため、寸法精度が高くて所期の形状が得
られると共に、クラックなどが生じることがなくて高い
気密性を有する封止構造が得られ、しかも、石英ガラス
中に水分子などの不純物が混入されることが防止または
抑制されて長い使用寿命が得られる。According to the lamp of the present invention, since the sealing tube portion of the bulb and the sealing member are sealed with the above quartz glass sealing material, the desired shape can be obtained with high dimensional accuracy. At the same time, a sealing structure having high airtightness without cracks or the like is obtained, and furthermore, a long service life is obtained by preventing or suppressing impurities such as water molecules from being mixed into quartz glass. .
【図１】本発明のランプをキセノン放電ランプとして実
施した場合の第１の実施の形態における構成を示す説明
用断面図である。FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing a configuration in a first embodiment when a lamp of the present invention is implemented as a xenon discharge lamp.
【図２】本発明のランプを高圧水銀放電ランプとして実
施した場合の第２の実施の形態における構成を示す説明
用断面図である。FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view showing a configuration in a second embodiment when the lamp of the present invention is implemented as a high-pressure mercury discharge lamp.
【図３】本発明のランプを白熱ランプとして実施した場
合の第３の実施の形態における構成を示す説明用断面図
である。FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view illustrating a configuration according to a third embodiment when the lamp of the present invention is implemented as an incandescent lamp.
【図４】実施例において作製した試験片を示す説明用断
面図である。FIG. 4 is an explanatory sectional view showing a test piece manufactured in an example.
１０ 放電ランプ １１ バルブ １２ 発光管部 １３ 封止管部 １５ 封止部材 ２０ フリット ２１ ビート部 ２５ 電極棒 ２６ 陽極 ２７ 陰極 ３０ 放電ランプ ３１ バルブ ３２ 発光管部 ３３ 封止管部 ３５ 封止部材 ３６ 凹所 ３７，３８ 有底孔 ４０ フリット ４５ 内部リード棒 ４６ 電極 ４７ 電極棒 ４８ コイル ４９ 外部リード棒 ５０ 白熱ランプ ５１ バルブ ５２ 発光管部 ５３ 封止管部 ５５ 封止部材 ５６，５７ 有底孔 ６０ フリット ６１ ビート部 ６５ 内部リード棒 ６６ 外部リード棒 ６７ 連結部材 ６８ 金属接点 ６９ フィラメントコイル ７０ 試験片 ７１ 第１の管材 ７２ 第２の管材 ７３ 封着用材料 ７４ 接合部分 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Discharge lamp 11 Bulb 12 Light emitting tube part 13 Sealing tube part 15 Sealing member 20 Frit 21 Beat part 25 Electrode bar 26 Anode 27 Cathode 30 Discharge lamp 31 Bulb 32 Light emitting tube part 33 Sealing tube part 35 Sealing member 36 Concave Places 37, 38 Bottomed hole 40 Frit 45 Internal lead rod 46 Electrode 47 Electrode rod 48 Coil 49 External lead rod 50 Incandescent lamp 51 Bulb 52 Arc tube part 53 Sealing tube part 55 Sealing member 56, 57 Bottomed hole 60 Frit 61 Beat part 65 Internal lead rod 66 External lead rod 67 Connecting member 68 Metal contact 69 Filament coil 70 Test piece 71 First pipe material 72 Second pipe material 73 Sealing material 74 Joining part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田川 幸治 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内 (72)発明者 森永 健次 福岡県筑紫郡那珂川大字片縄1232−35 Ｆターム(参考） 4G014 AH00 4G062 AA08 BB01 BB02 CC10 DA07 DA08 DB01 DC01 DC02 DC03 DC04 DD01 DE01 DE02 DE03 DE04 DF01 EA01 EA10 EB01 EC01 ED01 EE01 EF01 EG01 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM08 MM24 NN32 NN33 5C043 AA07 AA14 AA20 CC02 CC11 CD01 DD11 EA19 EB15 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Koji Tagawa 1194 Sado, Bessho-cho, Himeji-shi, Hyogo Ushio Electric Co., Ltd. ) 4G014 AH00 4G062 AA08 BB01 BB02 CC10 DA07 DA08 DB01 DC01 DC02 DC03 DC04 DD01 DE01 DE02 DE03 DE04 DF01 EA01 EA10 EB01 EC01 ED01 EE01 EF01 EG01 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 GA01 F01 GA01 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM08 MM24 NN32 NN33 5C043 AA07 AA14 AA20 CC02 CC11 CD01 DD11 EA19 EB15
Claims (6)
の割合で含有してなり、封着される石英ガラスの線膨張
率をＡ（１／Ｋ）とするとき、Ａ±６×１０ -7（１／
Ｋ）の範囲の線膨張率を有し、かつ、石英ガラスの融点
より低い温度で軟化する性質を有することを特徴とする
石英ガラス封着用材料。1. At least 77 mol% or more of silicon dioxide
Linear expansion of the sealed quartz glass
When the rate is A (1 / K), A ± 6 × 10 -7(1 /
Having a linear expansion coefficient in the range of K) and the melting point of quartz glass;
It has the property of softening at lower temperatures
Quartz glass sealing material.
角が９０度以下であることを特徴とする請求項１に記載
の石英ガラス封着用材料。2. The quartz glass sealing material according to claim 1, wherein the contact angle with quartz glass at 1700 ° C. is 90 degrees or less.
より短い波長の光を吸収することを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の石英ガラス封着用材料。3. The light absorbing device according to claim 1, wherein light having a wavelength shorter than the longer wavelength absorption end of the light in the quartz glass is absorbed.
Or the quartz glass sealing material according to claim 2.
鉛を０〜１５モル％および三酸化二硼素を０〜１５モル
％の割合で含有してなることを特徴とする請求項１乃至
請求項３のいずれかに記載の石英ガラス封着用材料。4. The method according to claim 1, wherein the composition contains 77 to 99 mol% of silicon dioxide, 0 to 15 mol% of zinc oxide and 0 to 15 mol% of diboron trioxide. Item 4. The quartz glass sealing material according to any one of Items 3.
元素の中から選択された少なくとも１種以上の元素を含
有してなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のい
ずれかに記載の石英ガラス封着用材料。5. The quartz according to claim 1, comprising at least one element selected from transition metal elements and / or rare earth metal elements. Glass sealing material.
た封止管部を有する石英ガラス製のバルブと、このバル
ブの封止管部に設けられた封止部材とを具えてなるラン
プであって、 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の石英ガラス封
着用材料によって、前記バルブの封止管部と前記封止部
材とが封着されていることを特徴とするランプ。6. A bulb made of quartz glass having an arc tube portion and a sealing tube portion connected to the arc tube portion, and a sealing member provided in the sealing tube portion of the bulb. A lamp, wherein the sealing tube portion of the bulb and the sealing member are sealed with the quartz glass sealing material according to any one of claims 1 to 5. .
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