JPH11135064A - 高圧放電灯用のセラミック容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧放電灯点灯中の熱の逃げをできるだけ小
さくする。 【解決手段】 胴部１の開口部分の内径Ａに対する胴部
の中央部分Ｂの比を、３．５と８との間、好適には、４
と７との間にする。このように胴部１の開口部分の内径
Ａを胴部１の中央部分の内径Ｂに比べて著しく小さくす
るので、例えばメタルハライドランプに用いた場合、胴
部１の開口部分すなわち胴部の端部の熱容量を小さくす
ることができ、高圧放電灯点灯中の熱の逃げを小さくす
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧ナトリウムラ
ンプ、メタルハライドランプ等のような高圧放電灯に用
いられるセラミック容器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような高圧放電灯に用いられ
るセラミック容器は、筒状又は紡錘状の放電空間を形成
し、この放電空間の両端が開口している胴部と、この胴
部の両端に取り付けられ、電極部材が挿入される貫通孔
を有する電極部材挿入部とを具える。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】かかる高圧放電灯用の
セラミック容器では、点灯中に高圧放電灯全体を高温の
状態に維持するために、点灯中の熱の逃げをできるだけ
小さくするのが好ましい。

【０００４】また、高圧放電灯の点灯中に、放電空間に
充填された発光物質によって胴部の内側が腐食して、胴
部の肉厚が減少するが、このような悪影響はなるべく小
さいことが好ましい。

【０００５】また、従来のように筒状又は紡錘状の放電
空間を形成する胴部を有するセラミック容器では、セラ
ミック容器の胴部の軸線方向が水平方向に直交するよう
に高圧放電灯を点灯した場合と、その軸線方向が水平方
向に平行になるように高圧放電灯を点灯した場合とで
は、色温度等ランプ特性の差が大きいという不都合があ
る。

【０００６】さらに、従来のセラミック容器では、胴部
の中央部分の肉厚の設計値に対するばらつきが大きく、
十分な透光性が得られない。

【０００７】本発明の第１の目的は、高圧放電灯点灯中
の熱の逃げをできるだけ小さくする高圧放電灯用のセラ
ミック容器を提供することである。

【０００８】本発明の第２の目的は、胴部の肉厚が減少
する悪影響が小さい高圧放電灯用のセラミック容器を提
供することである。

【０００９】本発明の第３の目的は、高圧放電灯用のセ
ラミック容器の胴部の軸線方向が水平方向に直交するよ
うに高圧放電灯を点灯した場合と、その軸線方向が水平
方向に平行になるように高圧放電灯を点灯した場合との
色温度差が小さい高圧放電灯用のセラミック容器を提供
することである。

【００１０】本発明の第４の目的は、十分な透光性が得
られる高圧放電灯用のセラミック容器を提供することで
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による請求項１記
載の高圧放電灯用のセラミック容器は、放電空間を形成
し、この放電空間の両端が開口している胴部と、この胴
部の両端に取り付けられ、電極部材が挿入される貫通孔
を有する電極部材挿入部とを具え、 前記胴部の開口部分の内径をＡとし、前記胴部の中央部
分の内径をＢとすると、Ｂ／Ａを、３．５と８との間、
好適には、４と７との間としたことを特徴とするもので
ある。

【００１２】請求項１記載の高圧放電灯用のセラミック
容器によれば、胴部の開口部分の内径Ａに対する胴部の
中央部分Ｂの比を、３．５と８との間、好適には、４と
７との間にする。したがって、胴部の開口部分の内径Ａ
を胴部の中央部分の内径Ｂに比べて著しく小さくする。
このようなセラミック容器を例えばメタルハライドラン
プに用いた場合、胴部の開口部分すなわち胴部の端部の
熱容量を小さくすることができ、高圧放電灯点灯中の熱
の逃げを小さくすることができる。

【００１３】その結果、セラミック容器を高圧放電灯に
用いた場合、高圧放電灯全体を高温の状態に維持するこ
とができるので、高圧放電灯の温度が低下して放電空間
内の金属蒸気が発生しにくくなることがなくなり、ラン
プ効率が落ちることがなくなる。

【００１４】本発明による請求項２記載の高圧放電灯用
のセラミック容器は、前記胴部の開口部分の肉厚を、前
記胴部の中央部分の肉厚よりも厚くしたことを特徴とす
るものである。

【００１５】請求項２記載の高圧放電灯用のセラミック
容器によれば、胴部の開口部分の肉厚を、胴部の中央部
分の肉厚よりも厚くする。これにより、高圧放電灯の透
光性を損なうことなく胴部の開口部分の機械的強度を上
げることができる。

【００１６】また、高圧放電灯点灯中の放電空間に充填
された発光物質による胴部の内側の腐食は、胴部の中央
部分に比べてその開口部分すなわち端部で大きくなる傾
向にある。このように、胴部の開口部分の肉厚を、胴部
の中央部分の肉厚よりも厚くすると、セラミック容器の
比較的腐食が起こりやすい部分の肉厚が比較的厚くな
り、比較的腐食が起こりにくい部分の肉厚を比較的薄く
することができる。その結果、胴部中央部の透光性を損
なうことなく、胴部の肉厚が減少する悪影響を小さくす
ることができる。

【００１７】本発明による請求項３記載の高圧放電灯用
のセラミック容器は、前記胴部の中央部分の外径をＣと
し、前記胴部の軸線方向の長さをＤとすると、Ｃ／Ｄを
ほぼ１としたことを特徴とするものである。

【００１８】請求項３記載の高圧放電灯用のセラミック
容器によれば、胴部の軸線方向の長さＤに対する胴部の
中央部分の外径Ｃをほぼ１にする。したがって、胴部の
軸線方向の長さＤを、胴部の中央部分の外径Ｃにほぼ等
しくする。従来のような筒状又は紡錘状の放電空間を形
成する胴部を有するセラミック容器では、セラミック容
器の胴部の軸線方向が水平方向に直交するように高圧放
電灯を点灯した場合には胴部内の発光物質の蒸気圧の比
率が胴部の内部空間で変化するので、セラミック容器の
胴部の軸線方向が水平方向に直交するように高圧放電灯
を点灯した場合と、その軸線方向が水平方向に平行にな
るように高圧放電灯を点灯した場合との間に色温度等ラ
ンプ特性の差が生じる。

【００１９】それに対して、胴部の中央部分の内径Ｂと
胴部の軸線方向の長さＣとをほぼ同一にすると、セラミ
ック容器の胴部の軸線方向が水平方向に直交するように
高圧放電灯を点灯した場合でも胴部内の発光物質の蒸気
圧の比率がほとんど変化しない。その結果、セラミック
容器の胴部の軸線方向が水平方向に直交するように高圧
放電灯を点灯した場合と、その軸線方向が水平方向に平
行になるように高圧放電灯を点灯した場合との間の色温
度等ランプ特性の差が小さくなる。

【００２０】本発明による請求項４記載の高圧放電灯用
のセラミック容器は、前記胴部の中央の肉厚の設計値に
対するばらつきを±１５％以内にしたことを特徴とする
ものである。

【００２１】請求項４記載の高圧放電灯用のセラミック
容器によれば、胴部の中央の肉厚の設計値に対するばら
つきを±１５％以内にする。セラミック容器の胴部の肉
厚が所定の値（例えば、０．４ｍｍ）以下になるとセラ
ミック容器の胴部の機械的強度が不足し、他の所定の値
（例えば、１．５ｍｍ）を超えると十分な透項性を得る
ことができない。その結果、胴部の中央の肉厚の設計値
に対するばらつきが１５％を超えると、肉厚の設定値を
比較的小さく（例えば、胴部の中央部分の内径が１０．
０ｍｍの場合に０．８ｍｍ）した場合、透光性が十分で
あっても、セラミック容器を高圧放電灯に組み込んだ場
合の機械的強度が不足し、高圧放電灯点灯中にセラミッ
ク容器が破裂するおそれがある。

【００２２】一方、肉厚の設定値を比較的大きく（例え
ば、胴部の中央部分の内径が１０．０ｍｍの場合に１．
１ｍｍ）した場合、十分な機械的強度が得られても、部
分的に透光性が悪くなる。したがって、胴部の中央の肉
厚の設計値に対するばらつきを±１５％以内にすること
により、十分な機械的強度及び透光性を満足することが
できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明によるセラミック容器の実
施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１
（ａ）は、本発明によるセラミック容器のの実施の形態
の正面図であり、図１（ｂ）は、本発明によるセラミッ
ク容器のの実施の形態の上面図である。図１（ａ）及び
（ｂ）において、セラミック容器は、放電空間を形成
し、この放電空間の両端が開口しているほぼ球形の胴部
１と、この胴部１の両端に取り付けられ、電極部材が挿
入される貫通孔を有する電極部材挿入部２ａ，２ｂとを
具える。

【００２４】図２（ａ）は、図１（ａ）のＩ−Ｉ断面で
あり、図２（ｂ）は、図１（ａ）のII−II断面であり、
図２（ｃ）は、図１（ｂ）のIII −III 断面である。図
２（ａ）及び（ｂ）において、胴部１の開口部分の内径
Ａに対する胴部の中央部分Ｂの比を、３．５と８との
間、好適には、４と７との間にする。図２（ｃ）におい
て、胴部の開口部分の肉厚を、胴部の中央部分の肉厚よ
りも厚くするとともに、胴部の軸線方向の長さＤに対す
る胴部の中央部分の外径Ｃをほぼ１にする。

【００２５】本実施の形態では、胴部１の開口部分の内
径Ａを胴部１の中央部分の内径Ｂに比べて著しく小さく
するので、例えばメタルハライドランプに用いた場合、
胴部１の開口部分すなわち胴部の端部の熱容量を小さく
することができ、高圧放電灯点灯中の熱の逃げを小さく
することができる。

【００２６】その結果、セラミック容器を高圧放電灯に
用いた場合、高圧放電灯全体を高温の状態に維持するこ
とができるので、高圧放電灯の温度が低下して胴体１の
放電空間内の金属蒸気が発生しにくくなることがなくな
り、ランプ効率が落ちることがなくなる。

【００２７】また、図２（ｃ）に図示したように、胴部
１の開口部分の肉厚を、胴部の中央部分の肉厚よりも厚
くすることにより、高圧放電灯の透光性を損なうことな
く胴部の開口部分の機械的強度を上げることができる。

【００２８】高圧放電灯点灯中の放電空間に充填された
発光物質による胴部１の内側の腐食は、胴部１の中央部
分に比べてその開口部分すなわち端部で大きくなる傾向
にある。このように、胴部１の開口部分の肉厚を、胴部
１の中央部分の肉厚よりも厚くすると、セラミック容器
の比較的腐食が起こりやすい部分の肉厚が比較的厚くな
り、比較的腐食が起こりにくい部分の肉厚を比較的薄く
することができる。その結果、胴部１の肉厚が減少する
悪影響を小さくすることができる。

【００２９】図３は、本発明によるセラミック容器（し
たがって、同部の軸線方向の長さが同部の中央部分の外
径にほぼ等しいセラミック容器）を用いた高圧放電灯
を、セラミック容器の胴部の軸線方向が水平方向と平行
になるように配置したときのセラミック容器の温度分布
を示す図であり、図４は、従来のセラミック容器（筒上
又は紡錘上の放電空間を形成する胴部を有するセラミッ
ク容器）を用いた高圧放電灯を、セラミック容器の胴部
の軸線方向が水平方向と平行になるように配置したとき
のセラミック容器の温度分布を示す図であり、図５は、
本発明によるセラミック容器を用いた高圧放電灯を、セ
ラミック容器の胴部の軸線方向が水平方向と直交するよ
うに配置したときのセラミック容器の温度分布を示す図
であり、図６は、従来のセラミック容器を用いた高圧放
電灯を、セラミック容器の胴部の軸線方向が水平方向と
直交するように配置したときのセラミック容器の温度分
布を示す図である。

【００３０】図３〜６において、縦軸に温度をプロット
し、横軸にセラミック容器の軸線方向の位置をプロット
する。図３及び５からわかるように、本発明によるセラ
ミック容器を用いた高圧放電灯では、胴部の軸線方向が
水平方向と直交するように配置したときと、胴部の軸線
方向が水平方向と平行になるように配置したときとを比
較すると、温度分布がほぼ同一であり、胴部の最高温度
が共に中央部分で１２００℃であり、最冷点が共に両端
部で９００℃である。したがって、これらの間に色温度
等ランプ特性の差が生じない。

【００３１】それに対して、図４及び６からわかるよう
に、従来のセラミック容器を用いた高圧放電灯では、胴
部の軸線方向が水平方向と直交するように配置したとき
と、胴部の軸線方向が水平方向と平行になるように配置
したときとを比較すると、温度分布が相違し、胴部の最
高温度は、直交するように配置した場合には中央部分で
１２００℃であるのに対して、平行に配置した場合には
最高温度（１２００℃）の部分が中央からずれる。ま
た、最冷点は、直交するように配置した場合には、両端
部で９００℃であるのに対して、平行に配置した場合に
は、一端で８００℃であるのに対して、他端で７００℃
である。セラミック容器を水平方向と平行に配置した場
合にこのような温度分布を示す理由は、内部空間の発光
物質の蒸気圧が胴部の内部空間で変化するからである。
従来のような筒状又は紡錘状の放電空間を形成する胴部
を有するセラミック容器では、セラミック容器の胴部の
軸線方向が水平方向に直交するように高圧放電灯を点灯
した場合には胴部内の発光物質の蒸気圧が変化するの
で、セラミック容器の胴部の軸線方向が水平方向に直交
するように高圧放電灯を点灯した場合と、その軸線方向
が水平方向に平行になるように高圧放電灯を点灯した場
合との間に色温度等ランプ特性の差が生じる。

【００３２】その結果、本発明によるセラミック容器を
高圧放電灯に用いると、セラミック容器の胴部の軸線方
向が水平方向に直交するように高圧放電灯を点灯した場
合でも胴部内の発光物質の蒸気圧がほとんど変化せず、
セラミック容器の胴部の軸線方向が水平方向に直交する
ように高圧放電灯を点灯した場合と、その軸線方向が水
平方向に平行になるように高圧放電灯を点灯した場合と
の間の色温度等ランプ特性の差が小さくなる。

【００３３】図７は、本発明によるセラミック容器の他
の実施の形態の正面図である。図７において、セラミッ
ク容器は、放電空間を形成し、この放電空間の両端が開
口している球形ではない胴部３と、この胴部３の両端に
取り付けられ、電極部材が挿入される貫通孔を有する電
極部材挿入部４ａ，４ｂとを具える。

【００３４】この場合も、胴部３の開口部分の内径に対
する胴部の中央部分の比を、３．５と８との間、好適に
は、４と７との間にする。また、胴部の開口部分の肉厚
を、胴部の中央部分の肉厚よりも厚くするとともに、胴
部の軸線方向の長さに対する胴部の中央部分の外径をほ
ぼ１にする。このような球形以外の胴部を有するセラミ
ック容器でも、球形の胴部を有する上記実施の形態のセ
ラミック容器と同様の効果を得ることができる。

【００３５】図８（ａ）は、従来のセラミック容器の正
面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のIV−IV断面で
ある。図８（ｂ）に示すように、従来のセラミック容器
では、胴部の中央部分の肉厚の設計値に対するばらつき
が大きくなり、部分５の肉厚Ｅは薄くなり、部分６の肉
厚Ｆは厚くなる。

【００３６】一般に、セラミック容器の胴部の中央部分
の肉厚が０．４ｍｍ以下になると機械的強度が不足し、
１．５ｍｍを超えると十分な透光性を得ることができな
くなる。したがって、セラミック容器の胴部の中央部分
の肉厚は、０．４ｍｍを超えるとともに１．５ｍｍ未満
である必要がある。

【００３７】例えば、胴部の内径の設定値を１０．０ｍ
ｍとし、胴部の中央部分の肉厚の設定値を０．８ｍｍと
した場合、従来のセラミック容器では、胴部の中央部分
の肉厚が０．３〜１．２ｍｍ程度にばらつく。したがっ
て、十分な透光性が得られるが、セラミック容器を高圧
放電灯に用いた場合の機械的強度が不足し、高圧放電灯
の点灯中にセラミック容器が破裂するおそれがある。

【００３８】また、胴部の内径の設定値を１０．０ｍｍ
とし、胴部の中央部分の肉厚の設定値を１．１ｍｍとし
た場合、従来のセラミック容器では、胴部の中央部分の
肉厚が０．４〜１．８ｍｍ程度にばらつく。したがっ
て、十分な機械的強度を得ることができるが、十分な透
光性が部分的に得ることができなくなる。

【００３９】それに対して、本発明によるセラミック容
器では、胴部の中央部分の肉厚の設計値に対するばらつ
きを±１５％以内にする（図２（ｂ）参照）。したがっ
て、胴部の内径の設定値を１０．０ｍｍとし、胴部の中
央部分の肉厚の設定値を０．８ｍｍとした場合、胴部の
中央部分の肉厚が０．６８〜０．９２ｍｍ程度にばらつ
く。その結果、十分な機械的強度及び透光性を得ること
ができる。また、胴部の内径の設定値を１０．０ｍｍと
し、胴部の中央部分の肉厚の設定値を１．１ｍｍとした
場合、胴部の中央部分の肉厚が０．９３５〜１．２６５
ｍｍ程度にばらつく。この場合も、十分な機械的強度及
び透光性を得ることができる。

【００４０】次に、本発明によるセラミック容器の製造
方法を説明する。先ず、純度９９．９％以上の高純度ア
ルミナ粉末に、酸化マグネシウム７５０ｐｐｍ、メチル
セルロース４重量％、ポリエチレンオキサイド２重量
％、ステアリン酸５重量％、水２３重量％を加え、１５
分間ニーダで混練した。

【００４１】図９（ａ）は、このようにして得られた混
練物から本発明によるセラミック容器を製造する装置を
示す図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＶ−Ｖ断面
であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）のVI−VI断面であ
る。この装置は、シリンダ７と、中芯８と、ピストン９
と、口金１０と、金型１１とを具える。

【００４２】中芯８の一端をこのシリンダ７の一端に固
定し、中芯８をシリンダ７と同一軸線となるように配置
し、中芯８の軸線方向の長さを、シリンダ７の軸線方向
の長さより長くする。口金１０と金型１１との間に僅か
な隙間を設ける。これは、金型が割型で動くため、口金
と金型が接していると、磨耗粉が混練物に混入するおそ
れがあるからである。

【００４３】シリンダ７と口金１０を分離し、上記混練
物をシリンダ７内に口金１０側から入れた後、シリンダ
と口金を再結合し、ピストン９により、１５ｋｇ／ｃｍ
² の押し出し圧力でパイプ形状を押し出し成形し、この
成形体を金型１１に挿入した後、中芯８を貫通する孔に
３ｋｇ／ｃｍ² のエア圧力をかけ、ブロー成形し、１２
５℃で乾燥した後、金型１１を割って成形体１２を取り
出した。このようにして得られた成形体１２の中央部分
の肉厚は、図９（ｃ）に示すようにほぼ均一となる、す
なわち、成形体１２の中央部分の肉厚の設計値に対する
ばらつきは±１５％以内に納まる。

【００４４】その成形体１２の両側を切断し、全長を揃
え、その後、同様の方法で押し出し成形したパイプを、
１２００℃で仮焼したものを両側の穴に挿入し、組み立
て、同時に焼成することで接合し、本発明によるセラミ
ック容器を得た。

【００４５】図１０（ａ）は、従来のセラミック容器を
製造する装置を示す図であり、図１０（ｂ）は、図１０
（ａ）のVII −VII 断面であり、図１０（ｃ）は、図１
０（ａ）のVIII−VIII断面である。この装置は、シリン
ダ１３と、中芯１４と、ピストン１５と、口金１６と、
金型１７とを具える。

【００４６】中芯１４の一端をこのシリンダ１３の一端
に固定し、中芯１４をシリンダ１３と同一軸線となるよ
うに配置する。また、中芯１４は、図１０（ｂ）に示す
ように、羽根部１８ａ，１８ｂ及び１８ｃを有する。こ
の場合、混練物は、ピストン１５を抜いた後にピストン
挿入側から供給する。他の成形工程は、実施例に準じ
る。

【００４７】この装置によって得られた成形体１９の中
央部分の肉厚は、中芯１４が３枚の羽根部１８ａ，１８
ｂ及び１８ｃ（図１０（ｂ））を有するので、図１０
（ｃ）に示すように、部分２０ａ，２０ｂ及び２０ｃが
他の部分に比べて薄くなる。すなわち、成形体１９の中
央部分の肉厚の設計値に対するばらつきは±１５％を超
える。その結果、得られるセラミック容器も、中央部分
の肉厚の設計値に対するばらつきは±１５％を超える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるセラミック容器の実施の形態を示
す図である。

【図２】図１のセラミック容器の断面図である。

【図３】本発明によるセラミック容器を用いた高圧放電
灯を、その胴部の軸線方向が水平方向と平行になるよう
に配置したときの温度分布を示す図である。

【図４】従来のセラミック容器を用いた高圧放電灯を、
その胴部の軸線方向が水平方向と平行になるように配置
したときの温度分布を示す図である。

【図５】本発明によるセラミック容器を用いた高圧放電
灯を、その胴部の軸線方向が水平方向と直交するように
配置したときの温度分布を示す図である。

【図６】従来のセラミック容器を用いた高圧放電灯を、
その胴部の軸線方向が水平方向と直交するように配置し
たときの温度分布を示す図である。

【図７】本発明によるセラミック容器の他の実施の形態
を示す図である。

【図８】従来のセラミック容器を示す図である。

【図９】本発明によるセラミック容器を製造する装置を
示す図である。

【図１０】従来のセラミック容器を製造する装置を示す
図である。

【符号の説明】

１，３ 胴部 ２ａ，２ｂ，４ａ，４ｂ 電極部材挿入
部 ５，６ 部分 ７，１３ シリンダ ８，１４中芯
９，１５ ピストン １０，１６ 口金 １１，１７
金型 １２，１９ 成形体 １８ａ，１８ｂ，１８ｃ
羽根部 Ａ 胴部の開口部分の内径 Ｂ 胴部の中央部
分の内径 Ｃ 胴部の中央部分の外径 Ｄ 胴部の軸線
方向の長さ Ｅ，Ｆ 肉厚

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放電空間を形成し、この放電空間の両端が
   開口している胴部と、 この胴部の両端に取り付けられ、電極部材が挿入される
   貫通孔を有する電極部材挿入部とを具え、 前記胴部の開口部分の内径をＡとし、前記胴部の中央部
   分の内径をＢとすると、Ｂ／Ａを、３．５と８との間、
   好適には、４と７との間としたことを特徴とする高圧放
   電灯用のセラミック容器。
2. 【請求項２】前記胴部の開口部分の肉厚を、前記胴部の
   中央部分の肉厚よりも厚くしたことを特徴とする請求項
   １記載の高圧放電灯用のセラミック容器。
3. 【請求項３】前記胴部の中央部分の外径をＣとし、前記
   胴部の軸線方向の長さをＤとすると、Ｃ／Ｄをほぼ１と
   したことを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯用のセ
   ラミック容器。
4. 【請求項４】前記胴部の中央部分の肉厚の設計値に対す
   るばらつきを±１５％以内にしたことを特徴とする請求
   項１又は２記載の高圧放電灯用のセラミック容器。