JP2009129875A

JP2009129875A - セラミックメタルハライドランプとその端末加工方法および端末部品

Info

Publication number: JP2009129875A
Application number: JP2007306809A
Authority: JP
Inventors: Masanao Kudo; 藤雅直工; Yoichi Sato; 藤洋一佐
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2009-06-11

Abstract

【課題】セラミックメタルハライドランプの電極アセンブリが挿通されたキャピラリの端末部を気密に封止するフリットにクラックが生じないようにする。
【解決手段】キャピラリ３の端末部を囲繞する太筒部１１と、キャピラリ３の端末から突出した電極アセンブリ４のサーメット７と給電用リード８の接続部を囲繞する細筒部１２とが段部１３を介して同軸的に連なる金属製の段付きキャップ１０をキャピラリ３の端末側に被せて、キャピラリ３の端末に配した塊状のフリット１４を太筒部１１内に収容し、該太筒部１１を高周波誘導加熱してフリット１４を溶融させ、溶融したフリットを細筒部１２内とキャピラリ３の端末部内に流し込んで充填させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光管とその両端に設けるキャピラリとがセラミックで形成されたセラミックメタルハライドランプと、該ランプの電極アセンブリが挿通されたキャピラリの端末部を気密に封止すると同時に、キャピラリ内に挿通された電極アセンブリを定位置に固定し、キャピラリの端末から突出した電極アセンブリのサーメットと給電用リードの接続部を補強するための端末加工方法と端末部品に関する。

図６は、従来のセラミックメタルハライドランプとその端末加工方法および端末部品を示す図であって、該ランプ６１は、透光性セラミックで成形された発光管６２の両端に各々アルミナセラミックの細管で成るキャピラリ６３が設けられ、該キャピラリ６３内に挿通される電極アセンブリ６４は、タングステン電極６５と、モリブデン等で成る耐ハロゲン性中間材６６と、アルミナ粉末とモリブデン粉末を混合燒結して成るサーメット６７と、モリブデンで成る給電用リード６８とが一連に突合せ溶接された構成となっており、そのサーメット６７には、キャピラリ６３の端末に当接してキャピラリ６３内に挿通する電極アセンブリ６４の位置を規制する一対のニオブ金属棒もしくはタンタル金属棒で成るストッパピン６９、６９が、サーメット６７と直交し、且つサーメット６７を挟んで平行に対峙するように溶接されている。

そして、該ランプ６１の端末加工方法は、図６（ａ）の如く、ドーナツ円盤型に成形された塊状のフリット７０と、円筒型のアルミナリングで成る補強用リング７１に、キャピラリ６３の端末から突出する電極アセンブリ６４の給電用リード６８およびサーメット６７を刺し通して、フリット７０をキャピラリ６３の端末に配すると共に、該フリット７０に当接する補強用リング７１をキャピラリ６３の端末から突出した電極アセンブリ６４のサーメット６７と給電用リード６８の接続部（溶接部）を囲繞する位置に配して、電熱ヒータ７２の輻射熱でフリット７０を加熱溶融させ、溶融したフリットを補強用リング７１内とキャピラリ６３の端末部内に流し込んで充填させるようにしている。

これにより、図６（ｂ）の如く、キャピラリ６３の端末部内に充填されて冷却固化したフリット７０ｂでキャピラリ６３の端末部が気密に封止されると同時に、キャピラリ６３内に挿通した電極アセンブリ６４が定位置に固定され、また、補強用リング７１内に充填されて冷却固化したフリット７０ａによってキャピラリ６３の端末から突出した電極アセンブリ６４のサーメット６７と給電用リード６８の接続部が補強されることとなる（特許文献１参照）。
特開２００３−１００２５４号公報

しかし、上記方法によれば、電熱ヒータ７２の輻射熱で加熱溶融させて補強用リング７１内とキャピラリ６３の端末部内に流し込んだフリットが冷却固化する際に、そのフリットと補強用リング７１との熱膨張率の違いにより、補強用リング７１の周方向に引張り応力が発生・蓄積し、その引張り応力で補強用リング７１が破断して蓄積した応力が一挙に解放される衝撃によって、補強用リング７１内で固化したフリット７０ａにクラックが発生し、そのクラックがキャピラリ６３内で固化したフリット７０ｂにまで伝播してキャピラリ６３に亀裂が発生するおそれがあった。

そこで、本願出願人は、補強用リング７１に蓄積する引張り応力を早期に解放させてその応力解放によるクラックの発生を未然に防止するために、補強用リング７１の一部に該リングを破断しやすくする脆弱部や肉薄部を設ける手段などを提案している（特許文献２参照）。
特開２００６−３１００７２号公報

しかしながら、補強用リング７１の一部に脆弱部や肉薄部を設けるなどして、該リングを破断しやすい構造にすると、フリットにクラックが発生することを防止できるが、補強用リングの機械的強度が低下し、サーメット６７と給電用リード６８の接続部を補強する効果も低下することは否めない。

また、図６（ａ）の如く、キャピラリ６３の端末に配した塊状のフリット７０を電熱ヒータ７２の輻射熱で加熱溶融させると、そのフリット７０の溶融状態が各ランプによって微妙に異なるため、キャピラリ６３の端末部内に流れ込んで冷却固化したフリット７０ｂによるキャピラリ６３のシール長にバラツキが生じ、また、キャピラリ６３も、電熱ヒータ７２の輻射熱で長さ方向の広範囲にわたって高温に加熱されるため、その端末部内に流れ込んだ溶融フリットの流動距離が長くなって、フリット７０ｂによるシール長が必要以上に長くなることがあり、シール長が長過ぎるフリット７０ｂはクラックが生じやすいという問題があった。

本発明は、セラミックメタルハライドランプの電極アセンブリが挿通されたキャピラリの端末部を気密に封止するフリットにクラックが生じないようにすることを主たる技術的課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係るセラミックメタルハライドランプは、電極アセンブリを挿通したキャピラリの端末部を囲繞する太筒部と、キャピラリの端末から突出した電極アセンブリのサーメットと給電用リードの接続部を囲繞する細筒部とが段部を介して同軸的に連なる金属製の段付きキャップが、キャピラリの端末側に被せられ、前記細筒部内からキャピラリの端末部内にかけてフリットが充填されていることを特徴とする。また、当該ランプの端末加工方法は、前記段付きキャップをキャピラリの端末側に被せて、該キャピラリの端末に配した塊状のフリットを前記太筒部内に収容し、該太筒部を高周波誘導加熱してその内部に収容された塊状のフリットを溶融させ、溶融したフリットを前記細筒部内とキャピラリの端末部内に流し込んで充填させることを特徴とする。

本発明に係るセラミックメタルハライドランプは、キャピラリの端末から突出した電極アセンブリのサーメットと給電用リードの接続部が、その接続部を囲繞する金属製段付きキャップの細筒部と、該細筒部内に充填されたフリットとで補強されており、フリットを充填する段付きキャップの細筒部は、金属製であるから、フリットとの熱膨張率の違いにより生ずる引張り応力で破断して該フリットにクラックを生じさせるおそれが少ない。したがって、そのクラックがキャピラリの端末部内に充填されたフリットに伝播して該フリットにクラックを生じさせるおそれも少ない。また、キャピラリの端末側に被せられた段付きキャップの太筒部によってキャピラリの端末部が囲繞されるので、その端末部の損傷も防止される。

また、本発明に係るセラミックメタルハライドランプの端末加工方法は、キャピラリの端末に配した塊状のフリットを金属製段付きキャップの太筒部内に収容し、当該太筒部を高周波誘導加熱してフリットを溶融させるものであるから、該フリットの溶融状態が一定化し、溶融したフリットがキャピラリの端末からその内部に流れ込む長さ（距離）も一定化して、フリットによるシール長のバラツキが低減され、シール長が長過ぎてフリットにクラックが生ずるおそれも解消される。

本発明に係るセラミックメタルハライドランプの最良の実施形態は、キャピラリの端末部を囲繞する太筒部と、キャピラリの端末から突出した電極アセンブリのサーメットと給電用リードの接続部を囲繞する細筒部とが段部を介して同軸的に連なる金属製の段付きキャップで成る端末部品をキャピラリの端末側に被せて、キャピラリの端末に配された塊状のフリットを段付きキャップの太筒部内に収容し、該太筒部を高周波誘導加熱してその内部に収容された塊状のフリットを溶融させ、溶融したフリットを段付きキャップの細筒部内とキャピラリの端末部内に流し込んで充填させることにより作製されている。また、フリットの溶融温度に誘導加熱する段付きキャップは、ニオブ等の高融点金属で形成されている。

図１は、本発明に係るセラミックメタルハライドランプとその端末加工方法および端末部品の一例を示す断面図であって、本例のセラミックメタルハライドランプ１Ａは、発光管２の両端に各々キャピラリ３が設けられ、該キャピラリ３内に挿通する電極アセンブリ４が、タングステン電極５と、耐ハロゲン性中間材６と、サーメット７と、給電用リード８とを一連に突合せ溶接して構成され、そのサーメット７に、キャピラリ３の端末に当接してキャピラリ３内に挿通する電極アセンブリ４の位置を規制する一対のストッパピン９、９が溶接されている点において、図６に示す従来のセラミックメタルハライドランプ６１と共通する。

本例のランプ１Ａが図６のランプ６１と相違する点は、図６に示す補強用リング７１に代えて、電極アセンブリ４を挿通したキャピラリ３の端末部を囲繞する太筒部１１と、キャピラリ３の端末から突出した電極アセンブリ４のサーメット７と給電用リード８の接続部を囲繞する細筒部１２とが段部１３を介して同軸的に連なる金属製の段付きキャップ１０
が、キャピラリ３の端末側に被せられ、その段付きキャップ１０の細筒部１２内からキャピラリ３の端末部内にかけてフリット１４ａ〜１４ｂが充填されている点である。

ランプ１Ａの端末加工方法は、図１（ａ）の如く、キャピラリ３の端末から突出する電極アセンブリ４のサーメット７および給電用リード８を、ドーナツ円盤型に成形された塊状のフリット１４と、段付きキャップ１０の太筒部１１および細筒部１２とに刺し通すようにして、塊状のフリット１４をキャピラリ３の端末に配すると共に、段付きキャップ１０をキャピラリ３の端末側に被せて、キャピラリ３の端末に配したフリット１４をキャピラリ３の端末部を囲繞する段付きキャップ１０の太筒部１１内に収容し、その段付きキャップ１０を交流電源に接続された高周波コイル１５の中に挿入して太筒部１１を高周波誘導加熱することにより、太筒部１１内に収容された塊状のフリット１４を加熱溶融させ、溶融したフリットを段付きキャップ１０の細筒部１２内とキャピラリ３の端末部内に流し込んで充填させる。

これにより、図１（ｂ）の如く、キャピラリ３の端末部内に充填されて冷却固化したフリット１４ｂによって、キャピラリ３の端末部が気密に封止されると同時に、キャピラリ３内に挿通した電極アセンブリ４が定位置に固定され、また、段付きキャップ１０の細筒部１２内に充填されて冷却固化したフリット１４ａによって、キャピラリ３の端末から突出した電極アセンブリ４のサーメット７と給電用リード８の接続部が補強されることとなる。また、段付きキャップ１０の太筒部１１内で溶融したフリットの一部が、図示の如く、段付きキャップ１０の段部１３とキャピラリ３の端末との間に残留して冷却固化することにより、段付きキャップ１０とキャピラリ３とが一体化せられると同時に、その固化したフリットで、キャピラリ３の端末から突出した電極アセンブリ４のサーメット７が分厚く被覆され、更に、キャピラリ３の端末部を囲繞する段付きキャップ１０の太筒部１１によって、キャピラリ３の端末部とサーメット７の突出部分が保護されるので、該サーメット７が外力を受けて折損するおそれも少ない。

また、上記の如く高周波コイル１５の中に挿入した段付きキャップ１０の太筒部１１を誘導加熱してその太筒部１１内に収容された塊状のフリット１４を加熱溶融させる際に、非金属のキャピラリ３が誘導加熱されることはないし、高周波コイル１５の配置と周波数を選定することによって、キャピラリ３に挿通された電極アセンブリ４の各部を誘導加熱することなく、段付きキャップ１０の太筒部１１のみを誘導加熱することができるので、フリット１４の溶融状態が一定化し、溶融したフリットがキャピラリ３の端末からその内部に流れ込む長さ（距離）も一定化して、キャピラリ３の端末部内に流れ込んで冷却固化したフリット１４ｂによるシール長のバラツキが低減され、そのシール長が長過ぎてフリット１４ｂにクラックが生ずるおそれも解消される。

図２は、本発明に係るセラミックメタルハライドランプとその端末加工方法および端末部品の他の例を示す断面図であって、本例のランプ１Ｂは、図１のランプ１Ａのように電極アセンブリ４のサーメット７にキャピラリ３の端末に当接するストッパピン９、９を溶接してキャピラリ３内に挿通する電極アセンブリ４の位置を規制するのではなく、段付きキャップ１０の細筒部１２の端末を電極アセンブリ４の給電用リード８に固定して、その段付きキャップ１０でキャピラリ３内に挿通する電極アセンブリ４の位置を規制するようにしている。

すなわち、図２のランプＢに用いる段付きキャップ１０は、細筒部１２の端末を閉塞することなく、その細筒部１２の端末を給電用リード８に固定して、太筒部１１内で加熱溶融したフリットを細筒部１２内に流し込めるようにすると同時に、キャピラリ３内に挿通する電極アセンブリ４を位置決めするように構成されており、細筒部１２の端末を閉塞することなくその端末を給電用リード８に固定させるために、図２（ａ）の如く、細筒部１２の端末側に、その軸方向と直交する方向に延びる一対のスリット１６、１６が形成されている。

そして、図２（ｂ）の如く、細筒部１２のスリット１６、１６よりも端末側をカシメて、その端末を電極アセンブリ４の給電用リード８に仮固定し、次いでスポット溶接によって強固に固定する。細筒部１２は、端末側にスリット１６、１６が形成されることによって、図３に示す平面図の如く、その端末を閉塞することなく給電用リード８にカシメ止めることができるので、太筒部１１内で溶融したフリットをその細筒部１２内に流し込んで充填することができる。

また、図４（ａ）の如く、細筒部１２の端末側に形成するスリット１６が１本のみでも、細筒部１２の端末を矢印方向からカシメて、同方向から給電用リード８にスポット溶接することにより、その端末を閉塞することなく給電用リード８に固定することができる。また、図４（ｂ）の如く、細筒部１２の端末側にその端末から軸方向と平行に延びる一対の摺り割１７、１７を形成しても、細筒部１２の端末を矢印方向からカシメて、同方向から給電用リード８にスポット溶接することにより、その端末を閉塞することなく給電用リード８に固定することができる。また、図４（ｃ）の如く、細筒部１２の端末側を半割り形状に形成して、その半割り部に給電用リード８を添わせてスポット溶接することにより、細筒部１２の端末を閉塞することなく給電用リード８に固定することができる。

なお、図１および図２の段付きキャップ１０を用いると、その太筒部１１内で溶融したフリットが細筒部１２内やキャピラリ３内に流れ込み難いために、図２（ｂ）の如く、段部１３の表面に付着するのみで補強やシールの用を為さない無用なフリット１４ｃの量が多くなり、その分だけ細筒部１２内やキャピラリ３の端末部内へ流れ込むフリットの量が減少して、十分な補強効果やシール効果が得られないこともある。

そこで、太筒部１１内で溶融したフリットが細筒部１２内やキャピラリ３内に流れ込み易するために、図５（ａ）の段付きキャップ１０は、その段部１３が、細筒部１２の端末方向に膨出した湾曲面に形成されている。また、図５（ｂ）に断面図と平面図を示す段付きキャップ１０は、太筒部１１が、ニオブ等の高融点金属で成るワイヤＷを円筒状に密巻きしたコイルＣで形成され、そのワイヤＷの片端部が、細筒部１２と直交する方向に曲げられて細筒部１２の外面に溶接されることにより、細筒部１２と太筒部１１とを同軸的に連ねる段部１３を形成している。つまり、段部１３が１本のワイヤＷで形成されている。

なお、実施例に示すセラミックメタルハライドランプ１Ａおよび１Ｂは、発光管２の両端に別途製造したキャピラリ３を焼きばめて取り付けるシリンドリカル型であるが、本発明はこれに限らず、発光管とその両端に設けるキャピラリとを透光性アルミナセラミックスで一体成形したワンピース型のセラミックメタルハライドランプであってもよい。

本発明は、セラミックメタルハライドランプの品質性能の向上に資するものである。

本発明に係るセラミックメタルハライドランプとその端末加工方法および端末部品の一例を示す断面図本発明に係るセラミックメタルハライドランプとその端末加工方法および端末部品の他の例を示す断面図図２（ｂ）の端末部品の平面図本発明に係る端末部品の実施例を示す図本発明に係る端末部品の実施例を示す図従来のセラミックメタルハライドランプとその端末加工方法および端末部品を示す断面図

符号の説明

１Ａセラミックメタルハライドランプ
１Ｂセラミックメタルハライドランプ
２発光管
３キャピラリ
４電極アセンブリ
７サーメット
８給電用リード
９ストッパピン
１０金属製の段付きキャップ
１１段付きキャップの太筒部
１２段付きキャップの細筒部
１３段付きキャップの段部
１４塊状のフリット
１４ａ冷却固化したフリット
１４ｂ冷却固化したフリット
１５高周波コイル
１６スリット
１７摺り割
Ｗワイヤ
Ｃコイル

Claims

電極アセンブリを挿通したキャピラリの端末部を囲繞する太筒部と、キャピラリの端末から突出した電極アセンブリのサーメットと給電用リードの接続部を囲繞する細筒部とが段部を介して同軸的に連なる金属製の段付きキャップが、キャピラリの端末側に被せられ、前記細筒部内からキャピラリの端末部内にかけてフリットが充填されていることを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
電極アセンブリを挿通したキャピラリの端末に塊状のフリットを配し、該フリットを加熱溶融させて、キャピラリの端末部を気密に封止すると同時に、キャピラリ内に挿通された電極アセンブリを固定し、キャピラリの端末から突出した電極アセンブリのサーメットと給電用リードの接続部を補強するセラミックメタルハライドランプの端末加工方法において、キャピラリの端末部を囲繞する太筒部と、キャピラリの端末から突出した前記サーメットと給電用リードの接続部を囲繞する細筒部とが段部を介して同軸的に連なる金属製の段付きキャップをキャピラリの端末側に被せて、該キャピラリの端末に配した塊状のフリットを前記太筒部内に収容し、該太筒部を高周波誘導加熱してその内部に収容された塊状のフリットを溶融させ、溶融したフリットを前記細筒部内とキャピラリの端末部内に流し込んで充填させることを特徴とするセラミックメタルハライドランプの端末加工方法
前記段付きキャップの細筒部の端末を閉塞することなく該端末を前記給電用リードに固定して、キャピラリ内に挿通する電極アセンブリの位置を規制する請求項２記載の端末加工方法。
電極アセンブリを挿通したキャピラリの端末に塊状のフリットを配し、該フリットを加熱溶融させて、キャピラリの端末部を気密に封止すると同時に、キャピラリ内に挿通された電極アセンブリを固定し、キャピラリの端末から突出した電極アセンブリのサーメットと給電用リードの接続部を補強するために、キャピラリの端末側に被せるセラミックメタルハライドランプの端末部品であって、キャピラリの端末部を囲繞する太筒部と、キャピラリの端末から突出した前記サーメットと給電用リードの接続部を囲繞する細筒部とが段部を介して同軸的に連なる金属製の段付きキャップで成ることを特徴とするセラミックメタルハライドランプの端末部品。
前記段付きキャップの段部が、前記細筒部の端末方向に膨出した湾曲面に形成されている請求項４記載の端末部品。
前記段付きキャップの太筒部が、ワイヤを円筒状に密巻きしたコイルで形成され、そのワイヤの片端部が、前記細筒部に溶接されて該細筒部と前記太筒部とを同軸的に連ねる段部を形成している請求項４記載の端末部品。
前記段付きキャップの細筒部の端末側に、その軸方向と直交する方向に延びるスリットが形成されている請求項４、５又は６記載の端末部品。
前記段付きキャップの細筒部の端末側に、その端末から軸方向と平行に延びる摺り割が形成されている請求項４、５又は６記載の端末部品。
前記段付きキャップの細筒部の端末側が半割り形状に形成されている請求項４、５又は６記載の端末部品。