JP2014124813A - セラミックス製の放電容器の製造装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】排泥鋳込み法において、排泥を行う最適なタイミングを設定し、成形体である放電容器の厚さを均一にすることができるセラミックス製の放電容器の製造技術を提供する。
【解決手段】発光部と該発光部の両側の細管部を有するセラミック製の放電容器の製造装置において、放電容器の外形に対応する成形室が形成された石膏型と、前記石膏型の上に設けられ、前記成形室に接続される容器を備えたスラリー貯め部と、スラリーを前記石膏型の下面から前記石膏型の成形室に供給し、更に、前記スラリー貯め部の容器に供給するスラリー供給系と、前記スラリー貯め部の容器内のスラリーの液面を監視する液面センサと、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、高圧放電ランプ用のセラミック製の放電容器の製造装置及び方法に関し、特に、排泥鋳込み成形技術に関する。

高圧放電ランプではセラミック製の放電容器が用いられる。セラミック製の放電容器の製造には、排泥鋳込み法（泥漿鋳込み方法）が用いられる。排泥鋳込み法では、石膏製の型にアルミナを含むスラリーを充填し、所定の時間保持する。石膏にスラリーの水分が吸収され、型の内面にスラリーの固形分が着肉する。次に、排泥（スラリーの除去）を行うと、型の内面に着肉した薄膜が残る。これを乾燥し、離型し、得られた成形体を焼成することによりセラミック製の放電容器が得られる。

特開2004-315313 特開平10-139526 特開平11-226922

従来の排泥鋳込み法では、排泥のタイミングを時間で管理していた。即ち、石膏製の型にスラリーを充填してから所定の時間が経過したら、排泥を行っていた。しかしながら、型の内面の着肉量は、雰囲気の温度、湿度、圧力等によって変化する。そのため、型の内面の着肉量にバラツキが生じる問題があった。排泥を行う最適なタイミングは、雰囲気の条件ばかりでなく、放電容器の寸法、形状、スラリーの成分等によって異なる。そのため、従来の排泥鋳込み法では、排泥を行う最適なタイミングを設定することが困難であった。

そこで、本発明の目的は、排泥鋳込み法において、排泥を行う最適なタイミングを設定し、成形体である放電容器の厚さを均一にすることができるセラミックス製の放電容器の製造技術を提供することにある。

本発明に係る放電容器の製造装置は、
発光部と該発光部の両側の細管部を有するセラミック製の放電容器の製造装置において、
放電容器の外形に対応する成形室が形成された石膏型と、
前記石膏型の上に設けられ、前記成形室に接続される容器を備えたスラリー貯め部と、
スラリーを前記石膏型の下面から前記石膏型の成形室に供給し、更に、前記スラリー貯め部の容器に供給するスラリー供給系と、
前記スラリー貯め部の容器内のスラリーの液面を監視する液面センサと、
を有する。

本実施形態によると、前記放電容器の製造装置において、
前記スラリー貯め部の容器は、矩形部材の上面に形成された凹部によって形成され、該凹部の底には前記石膏型の成形室に接続される孔が形成されてよい。

本実施形態によると、前記放電容器の製造装置において、
前記石膏型は、縦に分割された２つの型を有し、該２つの型の各々は、放電容器の半体に対応する凹部を有し、該２つの型を接合することによって、放電容器の外形に対応する成形室が形成されるように構成されてよい。

本実施形態によると、前記放電容器の製造装置において、
前記石膏型の下にマニホールドが設けられ、該マニホールドは、前記石膏型の成形室に接続される分岐管と該分岐管に接続された主管とを有し、該分岐管及び主管を介して、前記石膏型の成形室にスラリーを供給してよい。

本実施形態によると、前記放電容器の製造装置において、
前記スラリー貯め部及び前記石膏型を収納する耐圧容器と、前記耐圧容器内を真空排気する排気系とを有し、該排気系によって前記耐圧容器内を真空排気することによって前記スラリー供給系からのスラリーを前記石膏型の成形室と前記スラリー貯め部の容器に供給してよい。

本実施形態によると、前記放電容器の製造装置において、
前記スラリー供給系はスラリーを収納するスラリータンクを有し、前記スラリータンク内の圧力と前記耐圧容器内の圧力差を利用して、前記スラリータンク内のスラリーを前記石膏型の成形室に供給するように構成されてよい。

本実施形態によると、前記放電容器の製造装置において、
前記排気系は、真空ポンプと、該真空ポンプを前記耐圧容器に接続する排気管と、該排気管に設けられた排気バルブと、前記排気管の分岐管に設けられたリークバルブを有し、前記排気バルブと前記リークバルブの開度を調節することによって、前記耐圧容器内の真空度を調節するように構成されてよい。

発光部と該発光部の両側の細管部を有するセラミック製の放電容器の製造方法において、
放電容器の外形に対応する成形室が形成された石膏型を配置し、該石膏型の上に前記成形室に接続される容器を備えたスラリー貯め部を配置するステップと、
スラリーを前記石膏型の下面から前記石膏型の成形室に供給し、更に、前記スラリー貯め部の容器に供給するスラリー供給ステップと、
スラリーの供給を停止するスラリー供給停止ステップと、
前記スラリー貯め部の容器内のスラリーの液面を液面センサによって監視する液面監視ステップと、
前記液面センサによって、前記スラリーの液面の下降量が所定の値に到達したことが検出されたら、前記石膏型の成形室よりスラリーを排出する排泥ステップと、
を有する。

本実施形態によると前記放電容器の製造方法において、
前記スラリー貯め部及び前記石膏型は耐圧容器内に設置され、
前記スラリー供給ステップでは、
前記耐圧容器内の圧力と、スラリーを収納するスラリータンク内の圧力の差を利用して前記石膏型の成形室にスラリーを供給してよい。

本実施形態によると前記放電容器の製造方法において、
前記スラリー供給停止ステップでは、液面センサによって検出した前記スラリー貯め部の容器の所定の位置に基づいてスラリーの供給を停止してよい。

本発明によれば、排泥鋳込み法において、排泥を行う最適なタイミングを設定し、成形体である放電容器の厚さを均一にすることができるセラミックス製の放電容器の製造技術を提供することができる。

図１Ａは、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの構成を説明する図である。 図１Ｂは、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの放電容器の構成を説明する図である。 図２は、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの放電容器を製造するための鋳込み成形装置の主要部の外観を示す図である。 図３は、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの放電容器を製造するための鋳込み成形装置の主要部の内部構造を示す図である。 図４Ａは、鋳込み成形装置のスラリー貯め部の構造の例を示す図である。 図４Ｂは、鋳込み成形装置のスラリー貯め部の構造の他の例を示す図である。 図５は、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの放電容器を製造するための鋳込み成形装置の構造を示す図である。 図６Ａは、本実施形態に係る鋳込み成形装置のスラリー貯め部の容器内のスラリーの液面の変化を説明する図である。 図６Ｂは、本実施形態に係る鋳込み成形装置のスラリー貯め部の容器内のスラリーの液面の変化を説明する図である。 図７は、本実施形態に係る排泥鋳込み法における排泥のタイミングを説明する図である。 図８は、本実施形態に係る排泥鋳込み法の工程を説明する図である。 図９は、本実施形態に係る排泥鋳込み法の鋳込み工程を説明する図である。

以下、本発明に係る実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同じ要素に対しては同じ参照符号を付して、重複した説明を省略する。

図１Ａを参照して本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの一例を説明する。セラミックメタルハライドランプ１００は、透光性外管１１１と、端部の口金１１２と、透光性外管１１１の内部のほぼ中央に配置された放電容器１３０を有する。透光性外管１１１の内部は圧力１０Ｐａ以下の高真空に保持される。セラミックメタルハライドランプ１００は、図示のように口金１１２を上にして垂直に装着される。

放電容器１３０の周囲に透光性スリーブ１０８が設けられ、その外側に、金属製のフレーム１０９が設けられている。放電容器１３０の上側には、始動器１１０が設けられている。フレーム１０９の上端には、ゲッタ１１３が装着されている。

フレーム１０９は、下端のマウント支持板１１４と上端のステム１１５の導入線と接続しており、それによって、位置固定される。フレーム１０９は位置固定用の部材であると同時に電気的接続用の部材を兼ねており、図示しない外部給電システムからの電力をステム１１５の導入線を介して放電容器１３０に供給する。

図１Ｂを参照して放電容器１３０の構造を説明する。放電容器１３０は中央の発光部１３０Ｃとその両端の細管部１３０Ａ、１３０Ｂを有する。細管部１３０Ａ、１３０Ｂには、電流導入体１２０ａ、１２０ｂがそれぞれ装着されている。電流導入体１２０ａ、１２０ｂは、タングステン電極１２３、電流供給体１２２、及び、リード線１２１を有する。タングステン電極１２３は放電容器１３０の発光部１３０Ｃに配置されている。電流供給体１２２は、耐ハロゲン性中間材１２２ａと導電性サーメット棒１２２ｂからなる。

リード線１２１は導電性サーメット棒１２２ｂの先端に接続されている。リード線１２１と導電性サーメット棒１２２ｂの接続部は補強材１３１によって囲まれている。リード線１２１は細管部１３０Ａ、１３０Ｂの両端より突出している。

放電容器１３０の内部には、発光物質と、水銀および不活性ガスが封入されている。不活性ガスは例えば希ガスであるが本実施例ではアルゴンである。セラミックメタルハライドランプを点灯させると、放電容器１３０内における放電により、発光物質が加熱され、その一部が蒸発して放電により励起され、発光する。発光物質の残りの部分は、放電容器１３０の底部の最冷部に液相状態でプールされる。液相の発光物質の一部は蒸発し、放電容器１３０の内部を対流により循環し、底部の最冷部に戻る。ランプの点灯中はこのようなサイクルが繰り返される。

図２を参照して、本実施形態の鋳込み成形装置の主要部を説明する。本実施形態の鋳込み成形装置は、石膏型１０と、その上に配置されたスラリー貯め部２０と、その下のマニホールド３０を有する。スラリー貯め部２０の上には液面センサ４６が設けられている。スラリー貯め部２０と石膏型１０の間、及び、石膏型１０とマニホールド３０の間にシール材が挿入されてよい。石膏型１０は縦に割れた２つの型１０Ａ、１０Ｂを有する。スラリー貯め部２０の上面には、複数の容器２１Ａ〜２１Ｅが形成されている。スラリー貯め部２０及びマニホールド３０はアクリル製であってよい。

液面センサ４６は、容器２１Ａ〜２１Ｅ内のスラリーの液面の位置及び変動量を測定するように構成されている。液面センサ４６の機能は後に説明する。液面センサ４６は、容器２１Ａ〜２１Ｅの１つに設けられているが、複数の容器２１Ａ〜２１Ｅにそれぞれ設けてもよい。液面センサ４６は、例えば、レーザービームを照射するレーザービーム照射部と液面で反射したレーザービームを受光するレーザービーム受光部を備えたレーザービーム型液面センサであってよい。

図３を参照して、本実施形態の鋳込み成形装置のスラリー貯め部２０と石膏型１０とマニホールド３０の構造を説明する。石膏型１０は縦に割れた２つの型１０Ａ、１０Ｂを有する。図３では一方の型１０Ａの内面の構造を示す。型１０Ａの内面には、放電容器の半体の外形に対応する凹部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅが形成されている。他方の型１０Ｂの内面にも同様に、放電容器の半体の外形に対応する凹部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅが形成されている。２つの型１０Ａ、１０Ｂを接合することによって、石膏型１０が形成される。石膏型１０では、型１０Ａの凹部１１Ａ〜１１Ｅの各々と、型１０Ｂの凹部１１Ａ〜１１Ｅの各々が接合され、放電容器の外形に対応する成形室１２Ａ〜１２Ｅ（図５）が形成される。

スラリー貯め部２０の上面には、容器２１Ａ〜２１Ｅが形成されている。容器２１Ａ〜２１Ｅは、型１０Ａ、１０Ｂの凹部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅに対応して設けられている。

マニホールド３０は、主管３１とそれに接続された分岐管３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅを有する。主管３１はマニホールド３０の下面にて開口している。分岐管３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅはマニホールド３０の上面にて開口しており、石膏型１０の内部に形成された成形室１２Ａ〜１２Ｅ（図５）に、それぞれ接続される。

図４Ａ及び図４Ｂを参照して、本実施形態の鋳込み成形装置のスラリー貯め部２０の構造を説明する。図４Ａに示す例では、スラリー貯め部２０の上面に形成された容器２１Ａ〜２１Ｅは、円筒状の側面と円錐型の底面と底面の中央に形成された孔２２Ａ〜２２Ｅを有する。図４Ｂに示す例では、スラリー貯め部２０の上面に形成された容器２１Ａ〜２１Ｅは、円錐状の側面と中央に形成された孔２２Ａ〜２２Ｅを有する。スラリー貯め部２０はアクリル製の矩形部材によって構成されてよい。容器２１Ａ〜２１Ｅは、アクリル製の矩形部材を切削加工することによって形成されてよい。

図５を参照して、本実施形態の鋳込み成形装置の例を説明する。鋳込み成形装置は、石膏型１０と、その上に配置されたスラリー貯め部２０と、石膏型１０の下のマニホールド３０とを有し、これらは、密閉型の耐圧容器１に収容されている。スラリー貯め部２０の上には、液面センサ４６が設けられている。石膏型１０とスラリー貯め部２０の間にシール材１５が挿入され、マニホールド３０と石膏型１０の間にシール材１６が挿入されてよい。シール材１５、１６はシリコンゴム製であってよい。石膏型１０の内部には５個の成形室１２Ａ〜１２Ｅが形成されている。成形室１２Ａ〜１２Ｅは、放電容器の外形に対応した形状を有する。スラリー貯め部２０は、５個の容器２１Ａ〜２１Ｅとそれに接続された孔２２Ａ〜２２Ｅ（図４Ａ及び図４Ｂ）を有する。これらの孔によって、スラリー貯め部２０の容器２１Ａ〜２１Ｅと石膏型１０の成形室１２Ａ〜１２Ｅは、それぞれ接続されている。

本例では、スラリー貯め部２０に５個の容器２１Ａ〜２１Ｅが設けられ、石膏型１０に５個の成形室１２Ａ〜１２Ｅが設けられているが、これは単なる例であって、任意の数の容器及び成形室が設けられてよい。

スラリー貯め部２０とマニホールド３０と耐圧容器１はアクリル製であってよい。液面センサ４６は、スラリー貯め部２０の容器２１Ａ〜２１Ｅ内のスラリーの液面を観察することができるなら、任意の位置に設けられてよい。液面センサ４６は、図示のように耐圧容器１の内側に設けてもよいが、耐圧容器１が透明な場合には、耐圧容器１の外側に設けてもよい。

鋳込み成形装置は、成形室１２Ａ〜１２Ｅにスラリーを供給するためのスラリー供給系と耐圧容器１を排気するための排気系を備える。

スラリー供給系は、スラリータンク４１、スラリー供給バルブ４３、及び、マニホールド３０を有する。スラリータンク４１内は大気圧である。即ち、スラリータンク４１に貯蔵されたスラリーの液面には大気圧が作用している。マニホールド３０には、各成形室１２Ａ〜１２Ｅに接続された分岐管３２Ａ〜３２Ｅと分岐管を接続する主管３１が設けられている。マニホールド３０は耐圧容器１の内側に配置されている。スラリータンク４１とスラリー供給バルブ４３は耐圧容器１の外側に配置されている。

スラリータンク４１はスラリー供給管４２を介してスラリー供給バルブ４３に接続されている。スラリー供給バルブ４３はスラリー供給管４４を介してマニホールド３０の主管３１に接続されている。

排気系は、真空ポンプ５１、排気バルブ５３及びリークバルブ５６を有する。耐圧容器１には排気口５０が設けられている。排気口５０と排気バルブ５３は排気管５４によって接続されており、排気バルブ５３と真空ポンプ５１は、排気管５２によって接続されている。排気管５２には、分岐管５５が接続されており、分岐管５５には、リークバルブ５６が設けられている。

先ず、耐圧容器１内を真空排気する方法を説明する。真空ポンプ５１を運転し、排気バルブ５３を開けることにより耐圧容器１の内部の空気が排出され、耐圧容器１の内部を真空排気することができる。真空ポンプ５１の運転中に、排気バルブ５３とリークバルブ５６の開閉量を調節することにより、耐圧容器１内の排気量を調整することができる。即ち、排気バルブ５３とリークバルブ５６の両者によって、耐圧容器１内の真空度を調節することができる。

次に、石膏型１０にスラリーを供給する方法を説明する。耐圧容器１内が真空排気されたら、スラリー供給バルブ４３を開ける。スラリータンク４１内のスラリーの液面には大気圧が作用している。スラリータンク４１内のスラリーは、スラリー供給管４２、スラリー供給バルブ４３、スラリー供給管４４、マニホールド３０の主管３１及び分岐管３２Ａ〜３２Ｅを経由して、石膏型１０の成形室１２Ａ〜１２Ｅ内に導入される。スラリーは更に、成形室１２Ａ〜１２Ｅを通過し、スラリー貯め部２０の容器２１Ａ〜２１Ｅ内に進む。スラリーの液面が、容器２１Ａ〜２１Ｅ内の所定の高さに達すると、スラリー供給バルブ４３は閉じられる。

本実施形態では、容器２１Ａ〜２１Ｅ内のスラリーの液面は、液面センサ４６によって監視される。従って、液面センサ４６によって、スラリーの液面の高さが所定の位置に到達した時を判定することができる。こうして、液面センサ４６によって得られたスラリーの液面の高さに基づいて、スラリー供給バルブ４３を閉じてよい。

本実施形態による鋳込み成形装置では、スラリーを供給するときに、スラリーは下方から上方に移動するから、スラリーの経路及び成形室に残存している空気を効率的に除去することができる。そのため、スラリーを供給すると同時に脱泡することができる。従って、成形体の発光部の端部付近の気泡の発生を十分に抑制できる。

本実施形態では、耐圧容器１内とスラリータンク４１内の圧力差を利用して、スラリータンク４１内のスラリーを石膏型１０の成形室１２Ａ〜１２Ｅ内に導入する。即ち、耐圧容器１内の真空度を利用して、スラリーを供給する。従って、耐圧容器１内は必ずしも高真空にする必要はない。尚、スラリータンク４１にスラリーポンプを設けてもよい。

スラリーの供給量は、耐圧容器１内の真空度を調節することによって制御される。即ち、スラリーの供給量は、スラリー供給バルブ４３の開閉度と、リークバルブ５６の開閉度を調整することにより制御される。単位時間当たりのスラリーの供給量が変動すると、スラリーに空気が混入することがある。従って、単位時間当たりのスラリーの供給量はー定であることが望ましい。更に、単位時間当たりのスラリーの供給量が大きすぎると、成形体に気泡が残り易くなる。単位時間当たりのスラリーの供給量が少なすぎると、成形室１２Ａ〜１２Ｅがスラリーによって充填されるまでの間に、スラリーの水分が石膏に吸収され、成形体の上下で肉厚が異なる現象が生じる。

次に、鋳込み方法を説明する。成形室１２Ａ〜１２Ｅがスラリーによって充填されると、スラリーの水分は石膏に吸収される。水分の減少に対応して、スラリー量は減少する。成形室１２Ａ〜１２Ｅの内面上に、スラリーの固形分の薄い膜が形成される。このスラリー固形分の膜の厚さが所定の大きさになったら、排泥を行う。即ち、スラリーを排出する。成形室１２Ａ〜１２Ｅの内面には、所定の厚さのスラリー固形分の膜が残る。これを乾燥させてから離型を行うと、成形体が得られる。本実施形態では、排泥を行うタイミングを、スラリー貯め部２０の容器２１Ａ〜２１Ｅ内のスラリーの液面の下降量によって管理するが、詳細は、図６Ａ及び図６Ｂ、図７を参照して説明する。

鋳込みは、大気圧下で行ってもよいが、真空雰囲気又は加圧雰囲気にて行ってもよい。鋳込みを大気圧下で行う場合には、真空ポンプ５１を停止し、排気バルブ５３とリークバルブ５６を開ければよい。鋳込みを加圧雰囲気下で行う場合には、耐圧容器１内に加圧空気を供給すればよい。

図６Ａ及び図６Ｂを参照して、本実施形態による排泥鋳込み法における排泥のタイミングを管理する方法を説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、スラリー貯め部２０の容器２１Ｃ内にスラリー２５が収納されている状態を示す。図６Ａは、鋳込みの開始時のスラリーの液面２６を示し、図６Ｂは、鋳込みの終了時、即ち、排泥直前のスラリーの液面２６を示す。スラリーの液面２６のレベルは、液面センサ４６によって監視される。液面センサ４６は、レーザ光線４６Ａを発光し、液面からの反射光４６Ｂを受光するレーザービーム型液面センサであってよい。

成形室１２Ｃ内のスラリーが減少すると、スラリー貯め部２０の容器２１Ｃ内のスラリーの液面が下降する。スラリーの液面２６の下降量ΔＨは、スラリーの減少量、即ち、鋳込みの進行を表す。液面センサ４６によってスラリーの液面２６の下降量ΔＨを監視することにより、鋳込みの終了時を判定することができる。本実施形態では、スラリーの液面２６の下降量ΔＨが所定の値に到達したら、鋳込みを終了し、排泥を行う。即ち、スラリー供給バルブ４３を開けてスラリーを成形室１２Ａ〜１２Ｅから除去する。スラリーは重力により下方に移動し、スラリータンク４１に戻る。

本実施形態では、液面センサ４６によって測定された液面レベルは、鋳込み終了時を判定するために用いるが、石膏型１０にスラリーを供給するときに、スラリーの供給を停止するタイミングを決めるために用いてもよい。

図７を参照して、本実施形態による排泥鋳込み法における排泥のタイミングを説明する。図７は、スラリー貯め部２０の容器２１Ａ〜２１Ｅ内のスラリーの液面のレベルの時間変化を示す図である。横軸は時間、縦軸はスラリーの液面のレベルを表す。鋳込みの開始時（ｔ＝０）の液面高さをＨ₁、所定時間経過後（ｔ＝ｔｓ）の液面高さをＨ₂とする。尚、液面高さをＨ₁、Ｈ₂は、容器２１Ａ〜２１Ｅの底からの高さである。石膏にスラリーの水分が吸収されると、スラリーの量は減少し、スラリーの液面のレベルは降下する。スラリーの液面の降下量をΔＨとする。スラリーの液面の降下量ΔＨの時間変化は、スラリーの量は減少量の時間変化を表すが、容器２１Ａ〜２１Ｅの断面形状によっても変化する。例えば、図４Ａの例の場合と図４Ｂの例の場合を比較すると、図４Ｂの例の場合では、スラリーの液面の降下量ΔＨは大きくなる。

従来の技術では、鋳込みの終了時を、鋳込み開始からの経過時間によって設定している。即ち、石膏型内の成形室にスラリーを充填させてから、所定の時間ｔｓが経過すると、排泥を行っていた。しかしながら、従来の方法では、雰囲気の温度、湿度等により鋳込みのスピードが変化するため、所定時間ｔｓを一定にするだけでは、鋳込み量にバラツキが生じてしまった。そのため成形体の厚さを製品毎に均一にすることは困難であった。本実施形態では、スラリーの減少量、即ち、スラリーの液面のレベルの降下量ΔＨが所定の値となってときに、排泥を行う。そのため、スラリーの減少量が一定になるので、成形体として使用されるスラリー量が一定になり、成形体の厚さを均一とすることが可能である。

表１は、本願の発明者が行った実験の結果を示す。本願の発明者は、５回の実験（１日に１回）を行い、従来の技術による製造方法と本実施形態による製造方法によって放電容器を製造し、放電容器の発光部の厚さを測定し、標準偏差σを求めた。従来の技術による製造方法を用いた場合、肉厚の測定値の標準偏差は大きかったが、本実施形態による製造方法を用いた場合、肉厚の測定値の標準偏差は小さかった。即ち、本実施形態による製造方法を用いた場合、肉厚の測定値のバラツキが減少した。

図８を参照して、本実施形態に係る高圧放電ランプ用のセラミック製放電容器の製造方法の例を説明する。先ず、ステップＳ１０１にて、原材料を秤量する。本実施形態では、原材料として、アルミナ粉末（粒子径０．１〜２．０μｍ）と助剤（酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム）を用いる。ステップＳ１０２にて、スラリーを生成する。アルミナ粉末、助剤、及び、水を混合した原材料を容器に入れ、ボールミルにて１０時間混合を行い、スラリーを生成する。ステップＳ１０３にて、バインダー添加を行う。スラリーを別の容器に移し、バインダー(PVA)を加え、更に混合する。ステップＳ１０４にて、篩処理を行う。スラリーをナイロン製の篩にかけ、一定以上の大きさの粒子径のアルミナを除去する。本実施形態では、目開き３２μｍの篩を用いた。ステップＳ１０５にて、スラリーの脱泡を行う。脱泡装置によりスラリーの気泡を除去する。ステップＳ１０６にて、鋳込み成形を行い、離型を行い、成形体を得る。鋳込み成形については図９を参照して説明する。

ステップＳ１０７にて、成形体の仮焼を行う。即ち、１０時間をかけて９５０℃まで昇温し、その温度で３０分間保持する。ステップＳ１０８にて、成形体の研磨を行う。成形体の表面には、石膏型１０の合わせ目に沿って小さな突起状のパーティングラインが形成されている。仮焼後の成形体はある程度の硬さを有する。そこで、パーティングラインを研磨除去する。両側の細管部を把持し、成形体を回転させ、表面に１０００〜２０００番の耐水研磨紙をあてる。ステップＳ１０９にて、酸処理を行う。成形体には、石膏の成分である硫酸カルシウム等のカルシウム成分が残存する。カルシウム成分が残存すると、本焼成によりアルミナ粒子が異常成長を起こし、透過率が低下する。そこで、酸処理によってカルシウム成分を除去する。酸処理後は、十分に洗浄を行う。ステップＳ１１０にて、成形体を乾燥させる。

ステップＳ１１１にて、１次本焼成を行う。１次本焼成は、ドライ水素雰囲気で行う。ステップＳ１１２にて、２次本焼成を行う。２次本焼成は空気中で行う。２次本焼成は酸素を含んだウェット水素雰囲気で行なってもよい。

本実施の形態では、一次本焼成と二次本焼成の２回の本焼成を行う。その理由は、ドライ水素雰囲気での焼成だけではアルミナに低次酸化物が生成され易い。低次酸化物が生成されると、成形体は黒っぽく着色し透過率が低下する。しかしドライ水素雰囲気での焼成の後に酸素を含んだ空気中での焼成を行うことにより、低次酸化物を低減させることができる。そのため、成形体の着色がなくなり透過率を向上させることができる。本焼成での雰囲気、温度、時間等は、成形体の着色具合等から判断して変更し、着色が少なく、透過率の高くなる条件での焼成が望ましい。

図９を参照して、図８のステップＳ１０６の鋳込み成形の工程を説明する。ステップＳ２０１にて、耐圧容器１内を真空排気する。上述のように、真空ポンプ５１を運転し、排気バルブ５３を開けることにより耐圧容器１の内部の空気が排出され、耐圧容器１の内部を真空排気することができる。耐圧容器１の内部は、スラリーの供給が可能となるレベルの真空度であればよく、高真空である必要はない。

次に、ステップＳ２０２にて、スラリーの供給を開始する。脱泡したスラリーをスラリータンク４１に充填し、スラリー供給バルブ４３を開ける。スラリータンク４１内のスラリーは、スラリー供給バルブ４３、及び、マニホールド３０の主管３１及び分岐管３２Ａ〜３２Ｅを経由して、石膏型１０の成形室１２Ａ〜１２Ｅ内に導かれる。スラリーは更に、石膏型１０の上に配置されたスラリー貯め部２０の各容器２１Ａ〜２１Ｅに導かれる。

本実施形態では、耐圧容器１内の圧力を０．０８ＭＰａとし、スラリー供給量を約５０ｃｃ/ｍｉｎとした。石膏型内には５つの成形室が形成されており、放電容器１本あたりのスラリーの供給量は約１０ｃｃ/ｍｉｎとなる。

上述のように、耐圧容器１内の圧力とスラリー供給量は、放電容器の寸法及び形状、スラリーの成分等によって変化する。耐圧容器１内の圧力は０.０１〜０.０９５ＭＰａ、スラリーの供給量は放電容器１本あたり５〜２０ｃｃ/ｍｉｎであることが望ましい。

ステップＳ２０３にて、液面センサ４６によってスラリー貯め部２０の各容器２１Ａ〜２１Ｅ内のスラリーの液面を監視する。

ステップＳ２０４にて、スラリーの供給を停止し、鋳込みを行う。スラリーの液面が、各容器２１Ａ〜２１Ｅの所定の位置に到達したら、スラリーの供給を停止する。即ち、スラリー供給バルブ４３を閉める。

本実施形態では、液面センサ４６によってスラリーの液面のレベルを監視する。従って、スラリーの液面が、各容器２１Ａ〜２１Ｅの所定の位置に到達したことは、液面センサ４６によって検知される。液面センサ４６からの出力信号に基づいて、スラリーの供給を停止してよい。

鋳込みを大気圧下で実施する場合には、排気バルブ５３を閉じて、真空ポンプの吸引を停止する。耐圧容器１内をリークさせ空気を導入して大気圧に戻す。尚、鋳込みを真空状態で行なってもよいし、加圧した状態で行なってもよい。鋳込みを真空状態で行なう場合には、排気バルブ５３とリークバルブ５６を調整して、耐圧容器１内を所定の真空度に保持する。鋳込みを加圧した状態で行なう場合には、耐圧容器１内に高圧空気を供給する。

ステップＳ２０５にて、排泥を行う。鋳込み中に、石膏にスラリーの水分が吸収されると、スラリーの量が減少し、スラリーの液面が下降する。スラリーの液面の下降量は、鋳込みの進行を表す。本実施形態では、スラリーの液面の下降量が所定の値に到達したら、排泥を行う。即ち、スラリー供給バルブ４３を開けてスラリーを成形室１２Ａ〜１２Ｅから除去する。

本実施形態では、液面センサ４６によってスラリーの液面の降下量を監視する。従って、スラリーの液面の降下量が、所定の値に到達したことは、液面センサ４６によって検知される。液面センサ４６からの出力信号に基づいて、排泥を行う。本実施形態によると、鋳込みの完了のタイミングを正確に知ることができる。そのため、成形体毎に放電容器の厚さが不均一化することが回避される。

ステップＳ２０６にて、石膏型１０内に形成された成形体をそのまま乾燥させる。石膏型１０を３０℃の雰囲気で２４時間乾燥させる。最後に、ステップＳ２０７にて、離型を行う。石膏型１０から成形体を取り外す。

以上、本実施形態に係るセラミック製放電容器の製造装置及び方法について説明したが、これらは例示であって、本発明の範囲を制限するものではない。当業者が、本実施形態に対して容易になしえる追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の記載によって定められる。

１…耐圧容器、１０…石膏型、１０Ａ、１０Ｂ…型、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ…凹部、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ…成形室、１５、１６…シール材、２０…スラリー貯め部、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ…容器、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ…孔、２５…スラリー、２６…スラリー液面、３０…マニホールド、３１…主管、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ…分岐管、４１…スラリータンク、４２…スラリー供給管、４３…スラリー供給バルブ、４４…スラリー供給管、４６…液面センサ、５０…排気口、５１…真空ポンプ、５２…排気管、５３…排気バルブ、５４…排気管、５５…分岐管、５６…リークバルブ、１００…セラミックメタルハライドランプ、１３０…放電容器、１３０Ｃ…発光部、１３０Ａ、１３０Ｂ…細管部、１２０ａ、１２０ｂ…電流導入体、１２１…リード線、１２２…電力供給導体、１２２ａ…耐ハロゲン性中間材、１２２ｂ…導電性サーメット、１２３…タングステン電極、１３１…補強材、１３２…ガラスフリット、１０８…透光性スリーブ、１０９…フレーム、１１０…始動器、１１１…透光性外管、１１２…口金、１１３…ゲッタ、１１４…マウント支持板、１１５…ステム

Claims (10)

1. 発光部と該発光部の両側の細管部を有するセラミック製の放電容器の製造装置において、
   放電容器の外形に対応する成形室が形成された石膏型と、
   前記石膏型の上に設けられ、前記成形室に接続される容器を備えたスラリー貯め部と、
   スラリーを前記石膏型の下面から前記石膏型の成形室に供給し、更に、前記スラリー貯め部の容器に供給するスラリー供給系と、
   前記スラリー貯め部の容器内のスラリーの液面を監視する液面センサと、
   を有する放電容器の製造装置。
2. 請求項１記載の放電容器の製造装置において、
   前記スラリー貯め部の容器は、矩形部材の上面に形成された凹部によって形成され、該凹部の底には前記石膏型の成形室に接続される孔が形成されていることを特徴とする放電容器の製造装置。
3. 請求項１記載の放電容器の製造装置において、
   前記石膏型は、縦に分割された２つの型を有し、該２つの型の各々は、放電容器の半体に対応する凹部を有し、該２つの型を接合することによって、放電容器の外形に対応する成形室が形成されるように構成された放電容器の製造装置。
4. 請求項１記載の放電容器の製造装置において、
   前記石膏型の下にマニホールドが設けられ、該マニホールドは、前記石膏型の成形室に接続される分岐管と該分岐管に接続された主管とを有し、該分岐管及び主管を介して、前記石膏型の成形室にスラリーを供給することを特徴とする放電容器の製造装置。
5. 請求項１記載の放電容器の製造装置において、
   前記スラリー貯め部及び前記石膏型を収納する耐圧容器と、前記耐圧容器内を真空排気する排気系とを有し、該排気系によって前記耐圧容器内を真空排気することによって前記スラリー供給系からのスラリーを前記石膏型の成形室と前記スラリー貯め部の容器に供給することを特徴とする放電容器の製造装置。
6. 請求項５記載の放電容器の製造装置において、
   前記スラリー供給系はスラリーを収納するスラリータンクを有し、前記スラリータンク内の圧力と前記耐圧容器内の圧力差を利用して、前記スラリータンク内のスラリーを前記石膏型の成形室に供給するように構成されていることを特徴とする放電容器の製造装置。
7. 請求項５記載の放電容器の製造装置において、
   前記排気系は、真空ポンプと、該真空ポンプを前記耐圧容器に接続する排気管と、該排気管に設けられた排気バルブと、前記排気管の分岐管に設けられたリークバルブを有し、前記排気バルブと前記リークバルブの開度を調節することによって、前記耐圧容器内の真空度を調節するように構成されている放電容器の製造装置。
8. 発光部と該発光部の両側の細管部を有するセラミック製の放電容器の製造方法において、
   放電容器の外形に対応する成形室が形成された石膏型を配置し、該石膏型の上に前記成形室に接続される容器を備えたスラリー貯め部を配置するステップと、
   スラリーを前記石膏型の下面から前記石膏型の成形室に供給し、更に、前記スラリー貯め部の容器に供給するスラリー供給ステップと、
   スラリーの供給を停止するスラリー供給停止ステップと、
   前記スラリー貯め部の容器内のスラリーの液面を液面センサによって監視する液面監視ステップと、
   前記液面センサによって、前記スラリーの液面の下降量が所定の値に到達したことが検出されたら、前記石膏型の成形室よりスラリーを排出する排泥ステップと、
   を有する放電容器の製造方法。
9. 請求項８記載の放電容器の製造方法において、
   前記スラリー貯め部及び前記石膏型は耐圧容器内に設置され、
   前記スラリー供給ステップでは、
   前記耐圧容器内の圧力と、スラリーを収納するスラリータンク内の圧力の差を利用して前記石膏型の成形室にスラリーを供給することを特徴とする放電容器の製造方法。
10. 請求項８記載の放電容器の製造方法において、
    前記スラリー供給停止ステップでは、液面センサによって検出した前記スラリー貯め部の容器の所定の位置に基づいてスラリーの供給を停止することを特徴とする放電容器の製造方法。

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