JP2927638B2 - チップレスアークチューブの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車用ヘッドランプの
光源として注目されている放電式バルブにおける光源体
であるアークチューブの製造方法に関する。

【０００２】

【従来技術】放電式バルブは、図５に示されるように、
絶縁性の口金（ベース）１から突出する一対の金属製の
リードサポート２，３によってアークチューブ４が支持
された構造となっている。アークチューブ４は、石英ガ
ラス管の開口端がピンチシールされて、長手方向中央部
に放電部となる密閉ガラス球４ａが形成されている。ピ
ンチシール部４ｂには、タングステン製電極棒５ａとモ
リブデン箔５ｂとモリブデン製リード線５ｃが一体化さ
れた電極アッシー５（図６参照）が封着されて、密閉ガ
ラス球４ａ内に電極棒５ａの先端が突出して放電部が構
成され、リード線５ｃ，５ｃはピンチシール部４ｂから
外部に導出し、リードサポート２，３に溶接されてい
る。符号６は口金（ベース）１の前面に固定されたセラ
ミック製ディスクで、このディスク６には、紫外線をカ
ットする作用のある紫外線遮蔽用グローブ７の基端部が
支持されており、アークチューブ４の発光はこのグロー
ブ７を透過することで人体に有害な紫外線がカットされ
るようになっている。

【０００３】またアークチューブ４は、製造方法の違い
によって、図７に示されるように、密閉ガラス球４ａ位
置にチップ部８が形成されたチップ付アークチューブ
と、図５に示されるように、チップ部が全く形成されな
いチップレスアークチューブとの２種類があるが、チッ
プ付アークチューブでは、密閉ガラス球４ａから出射し
た光がチップ部によって屈折し、予測しない光が生じる
場合があるのに対し、チップレスアークチューブはこの
ような問題がなく略予測した出射光が得られることか
ら、チップレスアークチューブが多く使用される傾向に
ある。

【０００４】そしてこのチップレスアークチューブを製
造するには、まずガラス管４Ａの中程に密閉ガラス球４
ａの外殻を構成する球状膨出部を成形する（図８
（ａ），（ｂ）参照）。次に電極棒５ａとモリブデン箔
５ｂとリード線５ｃとを一体化した第１の電極アッシー
５を、中程に球状膨出部の形成されたガラス管４Ｂの下
端部から挿入し、図８（ｃ）に示すように、球状膨出部
近傍を加熱溶融し第１の電極アッシー５をピンチャーＰ
でピンチシールする。次に図８（ｄ）に示すように、ガ
ラス管他端部から水銀粒を管内に供給後、図８（ｅ）に
示すように、第２の電極アッシー５を挿入し仮固定す
る。次に図９（ａ）に示すように、アルゴンガス雰囲気
下でガラス管の開口端から金属沃化物を供給する。そし
て図９（ｂ）に示すように、管内にＸｅガスを供給し、
球状膨出部を液体窒素によって冷却してガラス管内のＸ
ｅガスを液化状態に保持するとともに、バーナＢで加熱
溶融したガラス管をピンチャーＰでピンチシールして、
第２の電極アッシー５を封着し、球状膨出部に水銀，金
属沃化物，Ｘｅガス等を封止する。即ち所定の封入物が
封止された密閉ガラス球４ａを形成し、ガラス管４Ｂを
所定位置で切断することにより、図９（ｃ）に示すアー
クチューブ４が得られる。

【０００５】

【発明の解決しようとする課題】前記した従来技術にお
ける第２の電極アッシー封着工程（図９（ｂ）参照）で
は、球状膨出部を液体窒素で冷却しつつ封着予定部をバ
ーナＢで加熱するようになっており、液体窒素によって
冷却されるガラス管の冷却領域は−１９５℃という低温
で、一方バーナによって加熱されるガラス管の加熱領域
は１８００℃〜２０００℃という高温となる。このため
冷却領域と加熱領域との間には、冷却でも加熱でもない
領域が形成されて、効率よく球状膨出部の冷却と封着予
定部の加熱溶融とを行うことができない。そこで発明者
は、図９（ｂ）符号９で示すような遮熱板を球状膨出部
と封着予定部との分岐位置に配置して、冷却領域と加熱
領域とを遮熱板によって分離画成するようにしたとこ
ろ、第２の電極アッシーの封着をスムーズに行うことが
できた。

【０００６】しかしこの冷却領域と加熱領域の境界（遮
熱板９の配置位置）が第２の電極アッシー封着予定部側
（図９（ｂ）の上方）に寄り過ぎると、ガラス管が溶け
不足となって、図１０に示すようにピンチシール時に封
着部にクラックが発生し、逆にこの境界が球状膨出部側
（図９（ｂ）の下方）に寄り過ぎると球状膨出部の冷却
が不十分となって、ガラス管内のガス圧力が大気圧より
高くなり、図１１に示すようにガラス軟化部よりＸｅガ
スが噴出し、いずれの場合にも適正な密閉ガラス球を形
成できないという問題が生じた。このように球状膨出部
と電極アッシー封着予定部との境界に対し遮熱板９をど
こに位置させるべきか、即ち加熱領域と冷却領域の境界
をどこに設定するかということは密閉ガラス球を形成す
る上で重要な問題である。そこで発明者は、球状膨出部
と第２の電極アッシー封着部との分岐部位置において遮
熱板９の位置を種々変化させて封着部（ピンチシール
部）の形成具合を調べることによって、封着部の形成に
最適な遮熱板の配置位置、即ち冷却領域と加熱領域の境
界の最適設定位置を見い出し、本発明を提案するに至っ
たものである。

【０００７】本発明は前記した従来技術の問題点及び前
記した発明者の考察の下になされたもので、その目的
は、冷却領域と加熱領域の境界をガラス管の球状膨出部
と封着予定部間の適切な所定位置とすることによって、
密閉ガラス球のスムーズな封着を可能とするチップレス
アークチューブの製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係るチップレスアークチューブの製造方法
においては、ガラス管の長手方向途中に球状膨出部を形
成する球状膨出部形成工程と、ガラス管の一端側をバー
ナで加熱溶融し管内に挿入した第１の電極アッシーを封
着する第１の電極アッシー封着工程と、ガラス管の開口
する他端部から第２の電極アッシーを管内に挿入し仮止
めする第２の電極アッシー挿入工程と、ガラス管の開口
する他端部から管内に水銀，金属沃化物，希ガス等の封
入物を供給する封入物供給工程と、液体窒素等の冷媒を
直射して球状膨出部を冷却しながらガラス管の他端側を
バーナで加熱溶融し管内の第２の電極アッシーを封着し
て封入物を球状膨出部に封止する第２の電極アッシー封
着・封入物封止工程とを備えたチップレスアークチュー
ブの製造方法において、前記第２の電極アッシー封着・
封入物封止工程では、球状膨出部外周の第２の電極アッ
シー封着予定部寄りに遮熱板を配置して冷却領域と加熱
領域とを分離画成し、球状膨出部と第２の電極アッシー
封着予定部との境界位置より球状膨出部側にわずかに入
り込んだ位置を冷却領域と加熱領域との境界とするよう
にしたものである。

【０００９】

【作用】遮熱板によってガラス管の加熱領域と冷却領域
とが分離画成されているので、効率のよい加熱及び効率
のよい冷却ができる。そして遮熱板により画成された球
状膨出部と電極アッシー封着予定部間の境界よりわずか
に球状膨出部側に入り込んだ位置まで加熱されるので、
封着予定部は充分に溶融された状態となる。一方球状膨
出部は冷媒を直射されることで冷却されるので、充分に
冷却された状態となる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明に係るチップレスアークチュー
ブの製造方法の実施例を図面に基づいて説明する。図１
及び図２はチップレスアークチューブの製造工程を説明
する図で、図１（ａ），（ｂ）はガラス管に球状膨出部
を成形する工程の説明図、図１（ｃ）は第１の電極アッ
シーを封着する工程の説明図、図１（ｄ）は水銀供給工
程の説明図、図１（ｅ）は第２の電極アッシーを挿入・
仮止めする工程の説明図、図２（ａ）は金属沃化物供給
工程の説明図、図２（ｂ）はＸｅガス供給・チップオフ
工程の説明図、図２（ｃ）は第２の電極アッシー封着・
封入物封止工程の説明図、図２（ｄ）は製造されたチッ
プレスアークチューブの側面図である。

【００１１】まず図２（ｄ）に示す符号１０はチップレ
スアークチューブを示し、このアークチューブ１０はガ
ラス管１１の両端部がピンチシールされて、長手方向略
中央部に金属沃化物や水銀などの発光物質がＸｅガスと
ともに封止された密閉ガラス球１１ａが形成されてい
る。ピンチシール部１１ｂ，１１ｂには、それぞれタン
グステン製電極棒１３，モリブデン箔１４，モリブデン
製リード線１５が溶接により一体化された電極アッシー
１２Ａ，１２Ｂが封着され、ガラス球１１ａ内には電極
を構成する電極棒１３，１３の先端が対設されている。
電極アッシー１２Ｂ側のリード線１５は屈曲形状とされ
ており、図１（ｅ）に示す第２の電極アッシーの挿入・
仮止め工程において、リード線１５の屈曲部がガラス管
内壁に付勢当接することで電極アッシーをガラス管内所
定位置に留め置くことができるようになっている。密閉
ガラス球１１ａはチップオフ部の全くない円滑な曲面を
もつ略楕円体形状とされており、チップオフ部８の痕跡
の残る従来のアークチューブの密閉ガラス球４ａ（図７
参照）に比べて配光への悪影響が全くない。さらにガラ
ス球１１ａにチップオフ部がないことから、アークチュ
ーブ１０をベース１（図５参照）に固定一体化する際
に、軸回りに位置決めすることも不要となり、バルブの
組立作業が容易かつ迅速となる。

【００１２】次に、図１及び図２に示すチップレスアー
クチューブの製造工程について説明する。まず図１
（ａ），（ｂ）に示すように、ガラス管１１Ａの長手方
向途中に球状膨出部２０を形成する。次に図１（ｃ）に
示すように、球状膨出部２０の形成されたガラス管１１
Ｂを垂直立て、下方開口端部から第１の電極アッシー１
２Ａを挿通し位置決めする。そしてガラス管１１Ｂの上
方開口端部からフォーミングガスを供給するとともに、
ガラス管１１Ｂの球状膨出部２０近傍位置をバーナ３２
で加熱溶融させてここをピンチャー４２でピンチシール
（封着）する。

【００１３】次に図１（ｄ）に示すように、ガラス管１
１Ｂの上方開口端部から水銀粒を投下する。さらに図１
（ｅ）に示すように、ガラス管１１Ｂの上方開口端部か
ら第２の電極アッシー１２Ｂを挿入し、電極棒１３の先
端が球状膨出部２０に対し所定位置となるように位置決
めする。なおこの位置決めは電極アッシー１２Ｂのリー
ド線１５の屈曲部が管内壁に付勢状態に当接保持される
ので容易である。

【００１４】次に図２（ａ）に示すように、Ａｒガス雰
囲気下で、ガラス管１１Ｂの上方開口端部から金属沃化
物粒を投下する。そして図２（ｂ）に示すように、ガラ
ス管内にＸｅガスを導入し、ガラス管１１Ｂの上方をチ
ップオフすることで、水銀，金属沃化物，Ｘｅガスをガ
ラス管１１Ｂ内に封止する。次に図２（ｃ）に示すよう
に、液体窒素供給パイプ３４から供給する液体窒素によ
って球状膨出部２０を冷却してガラス管１１Ｂ内のＸｅ
ガスを球状膨出部２０内に液体状態に保持しつつ、バー
ナ３６により球状膨出部２０の近傍を加熱溶融し、ピン
チャー４４によってピンチシール（封着）し、球状膨出
部２０内に水銀，金属沃化物及びＸｅガスを封止するこ
とで密閉ガラス球１１ａが形成される。次にガラス管の
端部を所定の長さだけ切断することにより、図２（ｄ）
に示すチップレスアークチューブ１０が得られる。

【００１５】なお図２（ｃ）に示す第２の電極アッシー
封着・封入物封止工程において、符号５０は、中央円孔
５２を有し、ガラス管１１Ｂの球状膨出部２０を囲むよ
うに配置されたお椀型の金属製の覆いで、この覆い５０
には、図３，４に拡大して示すように、一対の液体窒素
供給パイプ３４，３４が対向して設けられ、パイプ３
４，３４から流出した液体窒素の流れは覆い５０の中央
に位置する球状膨出部２０を直射した後、下方の開口部
から流出するようになっている。覆い５０の上には、球
状膨出部２０の外周面に内周縁を接触させて中央円孔５
２と球状膨出部２０間の隙間を塞ぐセラミック製の遮熱
板５４が配設されており、覆い５０内に流出した液体窒
素の流れが円孔５２から上方に流れ出ない（加熱領域に
流入しない）ようになっている。即ち、球状膨出部２０
及びこの球状膨出部に連なる封着予定部は、覆い５０及
び遮熱板５４によって、遮熱板５４より上方の加熱領域
Ａと下方の冷却領域Ｂとに確実に分離画成されて、球状
膨出部２０の効果的な冷却と、封着予定部の効果的な加
熱溶融とが同時に行われるようになっている。

【００１６】また遮熱板５４は、球状膨出部２０と封着
予定部との境界６０の位置よりわずかな距離ｄだけ球状
膨出部寄りに位置しており、これによって封着予定部で
は十分に加熱溶融されるのでピンチシール時にクラック
が発生することがない。また遮熱板５４が球状膨出部２
０側にわずかに入り込んだ位置にあるため、球状膨出部
２０の一部にまで加熱領域が拡大され（球状膨出部の冷
却領域が狭められ）て、それだけ球状膨出部２０の冷却
作用に逆うこととなるが、球状膨出部２０を覆い５０で
囲み、かつ液体窒素を直射することで球状膨出部２０を
効果的に冷却しており、ピンチシール時における球状膨
出部内でのＸｅガスの液化保持において何等問題はな
い。即ち球状膨出部２０では十分な冷却が行われ、球状
膨出部２０に十分液化したＸｅガスが封止されることと
なって、密閉ガラス球１１ａでは常温において適正な所
定の管内圧力（６気圧）が得られる。

【００１７】なお遮熱板５４の位置ｄの具体的な値とし
ては、球状膨出部２０と封着予定部との境界６０から球
状膨出部の中心Ｃまでの距離をＬとすると、０＜ｄ＜
（５／７）Ｌの範囲が望ましい。即ちｄ≦０の場合に
は、封着位置におけるガラス管が溶融不足となってピン
チシールの際にクラックが入るおそれがある。一方、ｄ
≧（５／７）Ｌの場合には、封入ガスであるＸｅガスの
冷却が不十分となるため、ピンチシールの際に封入しよ
うとするＸｅガスがガラス軟化部から噴出するおそれが
ある。そこで遮熱板５４の境界６０からの位置ｄは、０
＜ｄ＜（５／７）Ｌに設定されてピンチシール時に封着
部にクラックが入らず、かつＸｅガスが噴出しないこと
となって、適正圧力をもつ密閉ガラス球を効率良く製造
できる。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るチップレスアークチューブの製造方法によれば、
第２の電極アッシー封着・封入物の封入工程における加
熱領域と冷却領域とが遮熱板によって確実に分離画成さ
れるので、効率のよい加熱及び効率のよい冷却ができ、
特に遮熱板を球状膨出部側にわずかに入り込んだ位置と
することによって、球状膨出部と電極アッシー封着予定
部間の境界よりわずかに球状膨出部側に入り込んだ位置
まで加熱されることとなって、封着予定部は充分に加熱
溶融されるとともに、一方、球状膨出部は冷媒を直射さ
れることで十分に冷却されるので、常温で適正圧となる
に十分なガス液化量を保持した状態の密閉ガラス球を効
率良く形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るチップレスアークチューブの製造
方法の一実施例である製造工程説明図であって、球状膨
出部の形成から第２の電極アッシーの挿入・仮止めに至
るまでの工程説明図

【図２】同製造工程説明図であって、金属沃化物の供給
からアークチューブの完成に至るまでの工程説明図

【図３】第２の電極アッシーの封着・封入物の封止工程
における球状膨出部周辺の拡大図

【図４】同工程における球状膨出部周辺の拡大断面図

【図５】放電式バルブの断面図

【図６】電極アッシーの拡大図

【図７】チップ付アークチューブの断面図

【図８】従来のチップレスアークチューブの製造工程説
明図であって、球状膨出部の形成から第２の電極アッシ
ーの挿入・仮止めに至るまでの工程説明図

【図９】同製造工程説明図であって、金属沃化物の供給
からアークチューブの完成に至るまでの工程説明図

【図１０】電極アッシー封着予定部の加熱溶融が十分で
ない場合の問題点を説明する断面図

【図１１】球状膨出部の冷却が十分でない場合の問題点
を説明する断面図

【符号の説明】

１０ アークチューブ １１ ガラス管 １１Ａ 石英ガラス管 １１Ｂ 球状膨出部の形成されたガラス管 １１ａ 密閉ガラス球 １１ｂ ピンチシール部 １２Ａ，１２Ｂ 電極アッシー １３ 電極棒 １４ モリブデン箔 ２０ 球状膨出部 ３２，３６ バーナ ３４ 液体窒素供給パイプ ４２，４４ ピンチャー ５０ 覆い ５４ 遮熱板 Ａ 加熱領域 Ｂ 冷却領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭46−48517（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−174785（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−290748（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 9/24 - 9/50

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス管の長手方向途中に球状膨出部を
   形成する球状膨出部形成工程と、ガラス管の一端側をバ
   ーナで加熱溶融し管内に挿入した第１の電極アッシーを
   封着する第１の電極アッシー封着工程と、ガラス管の開
   口する他端部から第２の電極アッシーを管内に挿入し仮
   止めする第２の電極アッシー挿入工程と、ガラス管の開
   口する他端部から管内に水銀，金属沃化物，希ガス等の
   封入物を供給する封入物供給工程と、液体窒素等の冷媒
   を直射して球状膨出部を冷却しながらガラス管の他端側
   をバーナで加熱溶融し管内の第２の電極アッシーを封着
   して封入物を球状膨出部に封止する第２の電極アッシー
   封着・封入物封止工程とを備えたチップレスアークチュ
   ーブの製造方法において、前記第２の電極アッシー封着
   ・封入物封止工程では、球状膨出部外周の第２の電極ア
   ッシー封着予定部寄りに遮熱板を配置して冷却領域と加
   熱領域とを分離画成し、球状膨出部と第２の電極アッシ
   ー封着予定部との境界位置より球状膨出部側にわずかに
   入り込んだ位置を冷却領域と加熱領域との境界としたこ
   とを特徴とするチップレスアークチューブの製造方法。