JPWO2012017581A1 - 金属蒸気放電ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

外管が破損し難く、製造コストも高くない金属蒸気放電ランプを提供することを目的とし、一端に開口部（３０１）を有し他端に閉塞部（３０２）を有する外管（３００）と、当該外管（３００）内に収納され内部に放電管（１００）が配置された内管（２００）と、前記外管（３００）の開口部（３０１）に取り付けられた口金（４００）とを備え、前記外管（３００）の閉塞部（３０２）の最薄肉厚をｔ［ｍｍ］とし、前記外管（３００）の閉塞部（３０２）の内面（３０４）と、前記内管（２００）の前記口金（４００）とは反対側の端部（２０２）の外面（２０４）との前記外管管軸方向における最短距離をｄ［ｍｍ］とした場合に、ｔ≧１．１×ｄ−０．４、且つ、０＜ｄ、且つ、０．３≦ｔ、の関係を満たす金属蒸気放電ランプ（１０）とする。

Description

本発明は、金属蒸気放電ランプおよび照明装置に関し、特に、メタルハライドランプにおける外管破損防止構造に関する。

従来のメタルハライドランプは、例えば図２４に示すように、放電管５０１が収納された内管５０２がさらに外管５０３で被覆された三重管構造を有する。このような構造とすれば、放電管５０１の破裂により内管５０２が破損するようなことがあっても、それら破裂や破損によって生じた破片を外管５０３内に留めておくことができるため、放電管５０１破裂時に破片の飛散を防止することができる。

ところで、放電管５０１が破裂したときに、内管５０２の放電管近傍部分５０４が割れると、内管５０２の先端部５０５が外管５０３の閉塞部５０６に向かって吹き飛ぶことがある。このように先端部５０５が吹き飛んで閉塞部５０６に衝突すると、外管５０３が破損し破片が飛散するおそれがある。

そこで、このような外管５０３の破損を防止するために、内管５０２の先端部５０５の外側であって外管５０３の閉塞部５０６の内側に、外管破損防止用の破損防止部材５０７を配置することが提案されている（特許文献１）。破損防止部材５０７を設けることによって、外管５０３の閉塞部５０６に内管５０２の先端部５０５が直接衝突しなくなるため、外管５０３の破損を防止することができる。

特許第４４３６４２８号公報

しかしながら、メタルハライドランプ５００に破損防止部材５０７を設けると、部材点数の増加や組立作業の煩雑化により、メタルハライドランプ５００の製造コストが高くなる。

本発明は、上記の課題に鑑み、破損防止部材を設けなくても外管が破損し難い金属蒸気放電ランプおよび照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、一端に開口部を有し他端に閉塞部を有する外管と、当該外管内に収納され内部に放電管が配置された内管と、前記外管の開口部に取り付けられた口金とを備え、前記外管の閉塞部の最薄肉厚をｔ［ｍｍ］とし、前記外管の閉塞部の内面と、前記内管の前記口金とは反対側の端部の外面との前記外管管軸方向における最短距離をｄ［ｍｍ］とした場合に、ｔ≧１．１×ｄ^−０．４、且つ、０＜ｄ、且つ、０．３≦ｔ、の関係を満たすことを特徴とする。

本発明に係る照明装置は、上記金属蒸気放電ランプと、当該金属蒸気放電ランプから発せられた光を所望の方向に反射させる反射鏡とを備えることを特徴とする。

本発明に係る金属蒸気放電ランプおよび照明装置は、前記最薄肉厚ｔと最短距離ｄとが、ｔ≧１．１×ｄ^−０．４、且つ、０＜ｄ、且つ、０．３≦ｔ、の関係を満たすため、破損防止部材を設けなくても外管が破損し難い。

本発明の一態様に係る照明装置を示す一部破断側面図 本発明の一態様に係る金属蒸気放電ランプを示す一部破断側面図 本発明の一態様に係る金属蒸気放電ランプの放電管を示す断面図 消費電力３９［Ｗ］の金属蒸気放電ランプについての安全性の評価結果を示す図 消費電力７３［Ｗ］の金属蒸気放電ランプについての安全性の評価結果を示す図 定格電力３５［Ｗ］タイプの金属蒸気放電ランプについて外管破損が生じ難い条件を説明するための図 定格電力７０［Ｗ］タイプの金属蒸気放電ランプについて外管破損が生じ難い条件を説明するための図 内管の先端部および外管の閉塞部の形状が外管破損に及ぼす影響を説明するための図 変形例１に係る金属蒸気放電ランプを説明するための図 変形例２に係る金属蒸気放電ランプを説明するための図 変形例２に係る鍔状部材を示す斜視図 変形例３に係る金属蒸気放電ランプを説明するための図 変形例４に係る金属蒸気放電ランプを説明するための図 変形例５に係る金属蒸気放電ランプを説明するための図 変形例６に係る金属蒸気放電ランプを説明するための図 変形例７に係る金属蒸気放電ランプを説明するための図 変形例８に係る口金を示す斜視図 変形例８に係る内管と口金との接合部分を示す斜視図 変形例８に係る内管と口金との接合部分を示す断面図 変形例９に係る口金を示す斜視図 変形例９に係る内管と口金との接合部分を示す断面図 変形例１０に係る内管と口金との接合部分を示す断面図 変形例１１に係る内管と口金との接合部分を示す断面図 従来のメタルハライドランプを示す一部破断側面図

以下、本実施の形態に係る金属蒸気放電ランプおよび照明装置について、図面を参照しながら説明する。なお、各図面における部材の縮尺は実際のものとは異なる。また、本発明において、数値範囲を示す符号「〜」は、その両端の数値を含む。

［照明装置］
図１は、本発明の一態様に係る照明装置を示す一部破断側面図である。図１に示すように、本発明の一態様に係る照明装置１は、スポットライト照明装置であって、金属蒸気放電ランプ１０（以下、単に「ランプ１０」という。）と、当該ランプ１０が内部に配置された照明器具２０とを備える。なお、本発明に係る照明装置は、スポットライト照明装置に限定されず、他の用途の照明装置であっても良い。

ランプ１０は、放電管１００、内管２００、外管３００および口金４００を備える。ランプ１０の詳細については後述する。

照明器具２０は、ランプ１０から発せられた光を前方に反射させる凹状の反射面２１を有する反射鏡２２と、当該反射鏡２２内に組み込まれたランプ装着用のソケット２３と、壁や天井に反射鏡２２を取着するための取着具２４とを備える。

反射鏡２２は、前面に設けられた光取り出し用の開口部２５が、ガラス板等のカバーによって塞がれておらず、開放状態である。そのため、放電管１００の破裂により内管２００および外管３００が破損した場合は、それら破裂や破損によって生じた破片が照明器具２０の外部へと飛散するおそれがある。ランプ１０の動作中に破損して飛散した破片は高い温度を有しているため、人身事故にもつながる危険なものであるとともに火災に至るおそれもあることから、照明器具２０には、外管３００が破損し難いランプ１０を取り付けることが強く望まれている。

ソケット２３は、供給線２６を介して壁や天井に埋め込まれた点灯装置（不図示）と電気的に接続されており、ソケット２３にランプ１０の口金４００を挿着すれば点灯装置からランプ１０に電力が供給される。

取着具２４は、壁や天井に回動自在に取り付けられたアーム２７を有し、当該アーム２７の先端には反射鏡２２が回動自在に軸着されている。照明装置１から放射される光の向きは、アーム２７または反射鏡２２を回動させることにより調節可能である。

［金属蒸気放電ランプ］
図２は、本発明の一態様に係る金属蒸気放電ランプを示す一部破断側面図である。図２に示すように、ランプ１０は、３重管構造のメタルハライドランプであって、一端に開口部３０１を有し他端に閉塞部３０２を有する有底筒状の外管３００と、当該外管３００内に収納され内部に放電管１００が配置された内管２００と、外管３００の開口部３０１に取り付けられた口金４００とを備える。放電管１００、内管２００および外管３００の管軸は、それぞれランプ１０のランプ軸Ｘ（ランプ１０の長手方向の中心軸）と略一致していることが好ましい。

図３は、本発明の一態様に係る金属蒸気放電ランプの放電管を示す断面図である。図３に示すように、放電管１００は、内部に気密封止された放電空間１０１を有する本管部１０２と、当該本管部１０２から放電管１００の管軸（ランプ１０の長手方向の中心軸であるランプ軸Ｘと一致している）方向両側に延出するように形成された細管部１０３，１０４と、本管部１０２と細管部１０３，１０４との隙間を埋めるように本管部１０２と細管部１０３，１０４との間に配置された円環状の接合部１０５，１０６とからなる外囲器１０７を有している。外囲器１０７は、例えばアルミナセラミックで形成されており、本管部１０２、細管部１０３，１０４、及び接合部１０３，１０４の３種類の部品を焼き嵌めて構成したものである。

なお、外囲器１０７はアルミナセラミックで形成されたものに限定されず、その他の透光性セラミック（例えば、希土類アルミナガーネットセラミック等）、石英ガラス等で形成されていても良い。また、外囲器１０７は、３種類の部品を焼き嵌めて構成したものに限定されず、本管部と細管部との２種類の部品を焼き嵌めて構成したものでも良いし、本管部と細管部とを一体に成形したものであっても良い、さらには本管部において中央から端にかけての半分と細管部とを一体に成形した部品を接合させたものであっても良い。

放電空間１０１内には、発光物質である金属ハロゲン化物、始動補助ガスである希ガス、および、緩衝ガスである水銀がそれぞれ所定量封入されている。金属ハロゲン化物としては、例えば、ヨウ化ナトリウムやヨウ化ジスプロシウム、ヨウ化ホルミウム、ヨウ化ツリウム、ヨウ化タリウム、ヨウ化セリウム、ヨウ化プラセオジム、ヨウ化ネオジム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化インジウム、ヨウ化スカンジウム等が用いられる。なお、金属ハロゲン化物は、発光色により適宜決定される。

放電管１００は、先端部が本管部１０２の放電空間１０１内で互いに対向し、基端部が細管部１０３，１０４に挿入された一対の電極１０８，１０９を有する。そして、それら電極１０８，１０９の先端部間の中間位置が、放電管１００の光中心Ｏとなる。

電極１０８，１０９は、給電体１１４，１１５と、電極棒１１０，１１１と、当該電極棒１１０，１１１の先端部（放電空間１０１内で互いに対向する側の端部）に設けられた電極コイル１１２，１１３とを有する。給電体１１４，１１５は、例えば外囲器１０７をアルミナセラミックで構成した場合は、サーメットで構成するなど、外囲器１０７を構成する材料と熱膨張係数が近い材料で構成する。電極棒１１０，１１１は、耐ハロゲン性が強くかつ融点の高い金属、例えばタングステンで構成する。給電体１１４と電極棒１１０、給電体１１５と電極棒１１１は、たとえば溶接により接合されるか、もしくは給電体と電極棒とで融点の低いほうを融点の高いほうに溶着させることにより接合している。電極棒１１０，１１１において給電体のある側には、耐ハロゲン性が強い金属線、たとえばモリブデン線がコイル状に巻かれていてもよい。

電極１０８，１０９は、ランプ軸Ｘ上または、ランプ軸Ｘと平行な軸上に配置されていることが好ましい。理想的（設計的）には、電極１０８，１０９がランプ軸Ｘ上に配置されていること、つまり、電極１０８，１０９の電極棒１１０，１１１がランプ軸Ｘ上に配置されていることが好ましい。実際には、そのプロセスの精度上、電極１０８，１０９がランプ軸Ｘ上に配置されていない場合もある。

電極棒１１０，１１１の基端部は、細管部１０３，１０４内において給電体１１４，１１５の一端部と接合されており、給電体１１４，１１５は、細管部１０３，１０４内に流し込まれたフリットからなるシール材１１６，１１７によって封着されている。

図２に戻って、給電体１１４，１１５は、電力供給線１１８，１１９、金属箔１２０，１２１および導入線１２２，１２３を介して、口金４００のシェル部４０１およびアイレット部４０２とそれぞれ電気的に接続されている。導入線１２２，１２３は、例えば、モリブデン製の第１リード線１２４，１２５と、ニッケル製の第２リード線１２６，１２７との継線であり、第１リード線１２４，１２５が金属箔１２０，１２１と接続され、第２リード線１２６，１２７が口金４００と接続されている。第２リード線１２６，１２７を軟らかいニッケル製の金属線とすれば、第２リード線１２６，１２７と口金４００との接続の作業性が向上する。

なお、一方の電力供給線１１８は、他方の電力供給線１１９および当該電力供給線１１９に接続された給電体１１５と対向する部分が、例えば石英ガラスなどからなるスリーブ１２８で被覆されている。このような構成とすれば、ランプ寿命末期に放電管１００でリークが生じたとしても、反対極性となる部材間で生じる放電によって想定外の大きな電流が流れる続けることによって起こる点灯装置の損傷等の不具合を大幅に抑制することができる。

放電管１００の寸法についての一例を説明する。図３に示すように、放電管１００の本管部１０２の最大内径Ａは、定格電力３５［Ｗ］タイプの場合は４．０［ｍｍ］〜８．０［ｍｍ］、定格電力７０［Ｗ］タイプの場合は６．０［ｍｍ］〜１０．０［ｍｍ］である。本管部１０２の肉厚Ｂは、定格電力３５［Ｗ］タイプの場合は０．３［ｍｍ］〜０．８［ｍｍ］、定格電力７０［Ｗ］タイプの場合は０．４［ｍｍ］〜０．９［ｍｍ］である。電極間距離Ｃは、定格電力３５［Ｗ］タイプの場合は３．０［ｍｍ］〜７．０［ｍｍ］、定格電力７０［Ｗ］タイプの場合は５．０［ｍｍ］〜９．０［ｍｍ］である。図２に示すように、放電管１００の光中心Ｏから内管２００の先端部２０２までの距離Ｄは、定格電力３５［Ｗ］タイプの場合は２０．０［ｍｍ］〜４０．０［ｍｍ］、定格電力７０［Ｗ］タイプの場合も２０．０［ｍｍ］〜４０．０［ｍｍ］である。なお、上記の寸法は図３に示すように３種類の部品を焼き嵌めて構成したものに限定されず、本管部と細管部との２種類の部品を焼き嵌めて構成したものでもよいし、本管部と細管部とを一体に成形したものであっても良い、さらには本管部における中央から端にいたる半分と細管部とを一体に成形した部品を接合させたものであっても同様である。

内管２００は、例えば、片封止型の気密容器であって、口金４００側の端部がピンチシール法によって圧潰封止された封止部２０１となっており、口金４００とは反対側（ランプ頂部側）の端部が外管３００の閉塞部３０２と対向する先端部２０２となっている。なお、封止部２０１には、金属箔１２０，１２１が封止されている。

口金４００は、エジソンタイプであって、シェル部４０１およびアイレット部４０２を有する。一方の第２リード線１２６は、口金４００に設けられた貫通孔４０３を貫通して外部へと導出され、シェル部４０１に接合されることで口金４００に固定されている。他方の第２リード線１２７は、口金４００に設けられた貫通孔４０４を貫通してアイレット部４０２と接合されることで、口金４００に固定されている。

口金４００の外管側端部４０５は、外管３００の開口部３０１内に挿入されている。この構成であれば口金４００部分においてランプ１０の外径が口金４００よりも大きくなることがないため、照明器具２０の反射鏡２２のネック部の開口径を必要以上に大きくしないで済み、照明器具２０の反射効率を高めることができる。

口金４００の外周面４０６には周方向に沿った円環状のフランジ部４０７が形成されている。フランジ部４０７は、外周面４０６から外管３００の開口部３０１の厚み分だけランプ軸Ｘと直交する方向に膨出しており、当該フランジ部４０７に外管３００の開口部３０１を当接させることによって、ランプ軸Ｘ方向における口金４００と外管３００との位置決めを容易に行なうことができる。

外管３００の開口部３０１は、少なくとも口金４００の外周面４０５またはフランジ部４０７のいずれかに固着される。この固着手段としては、外管３００の開口部３０１と口金４００の外周面４０５との間や外管３００の開口部３０１と口金４００のフランジ部４０７との間に、セメント等の接着剤（例えば朝日化学工業株式会社製のスミセラム（登録商標）、日産化学工業株式会社製のボンドエックス（登録商標）等の無機系接着剤）を配置してもよいし、外管３００の開口部３０１に凸部（もしくは凹部）を設けかつ開口部３０１に当接する口金４００の側面に凹部（凸部）を設けて両者を嵌合させた係止構造であっても良いし、さらに両者を組み合わせたものであっても良い。さらには後述の変形例７に述べるように、外管３００の開口部３０１とフランジ部４０７とを機械的に固着させる手段を口金４００の一部に設けてもよい。

内管２００の封止部２０１は、セメント等の接着剤１１によって口金４００に固着されており、これにより内管２００は口金４００に支持されている。また、内管２００の封止部２０１は、接着剤１１によって外管３００にも固着されており、これにより内管２００は外管３００にも支持されている。

図２に戻って、先端部２０２には、内管２００内を真空引きする際に用いた排気管の残部であるチップオフ部分２０３が存在している。内管２００内を真空引きすることによって、給電体１１４，１１５や電力供給線１１８，１１９などの金属部材が高温にさらされ酸化するのを防止することができる。なお、内管２００内を真空にする代わりに、前記内管２００内に不活性ガスを充満させることによっても、金属部材が酸化するのを防止することができる。

不可避的に形状が急峻に変化せざるをえないチップオフ部分２０３を除く先端部２０２は、略半球状であることが好ましい。好ましい理由は後述する。さらに、先端部２０２が略半球状の場合において、内管２００の中間部２０５の外径は１３[ｍｍ]〜１７[ｍｍ]、内管２００の中間部２０５の肉厚は１[ｍｍ]〜２[ｍｍ]であり、外管３００の破損し難いランプ１０を得るために、先端部２０２の外面２０４においてチップオフ部分２０３を除いた曲面部分で急峻な形状変化をする部分、すなわち肩部２０６の外面の曲率半径ｒ［ｍｍ］は、２．０≦ｒ≦９．０であることが好ましく、３．０≦ｒ≦９．０であることがより好ましく、５．０≦ｒ≦９．０であることがさらに好ましい。つまり、先端部２０２の肩部２０６の外面の形状について曲率半径ｒが小である場合、すなわち内管２００の先端部２０２の肩部２０６の丸みが小さく、先端部２０２の形状に急峻な変化を有すると、製造における歩留まりが悪化し、コスト高になるためである。一方、先端部２０２は、肩部２０６を含めて急峻な変化を有さない略半球状に近い形状である方が、内管２００を構成する材料を形状変化させる加工に伴って生じる歪が少なく、そのぶん堅牢であるため好ましい。

内管２００は、封止部２０１と先端部２０２との間の中間部２０５が例えば略円筒状であって、当該中間部２０５内に放電管１００の外囲器１０７が配置されている。放電管１００が破裂した場合は、内管２００の中間部２０５が概ね破損する。なお、中間部２０５の形状は略円筒状に限定されず、多角形の筒状や楕円の筒状など円筒以外の筒状であっても良い。また、中間部２０５の内径及び外径は必ずしも内管２００の中心軸方向に沿って均一である必要はなく、例えば放電管１００の本管部１０７に相当する位置の内径および外径が、それ以外の位置の内径および外径よりも大きくなっているような形状、すなわち一部に膨出部を有するような形状であっても良い。

内管２００は、例えば石英ガラスで形成されている。なお、内管２００は、石英ガラスで形成されたものに限定されず、アルミナセラミック等の透光性セラミック、硬質ガラス等で形成されていても良い。

外管３００は、例えば、口金側端部である開口部（ネック部）３０１と、口金４００とは反対側の端部である閉塞部３０２と、それら開口部３０１および閉塞部３０２の間の中間部３０３とで構成される有底筒状であって、放電管１００の破裂によって内管２００が破損した場合に、それら破裂や破損で生じた破片が飛散するのを防止する役割を果たす。

外管３００の開口部３０１には、接着剤１１を介して、口金４００が取り付けられている。なお、外管３００の開口部３０１に口金４００を取り付ける構成としては、接着剤１１を用いるものに限定されず、例えば、開口部３０１および口金４００にそれぞれ係合部（不図示）を設けて（例えば外管３００の内面３０４に凸部を設け口金４００の外周面４０６に凹部を設けて）、それら係合部を係合させることにより開口部３０１に口金４００を直接取り付ける構成であっても良い。また、口金４００に設けたホルダ（不図示）によって外管３００と口金４００とを接合する構成であっても良い。さらに、クリップ等の弾性のある金属部材（不図示）を口金４００に設けて、その金属部材で外管３００を保持する構成であっても良い。上記構成により、外管３００の落下を防止することができる。なお、外管３００は、口金４００とは接合されておらず、内管２００と接着剤１１により接合された構成であっても良い。

外管３００の閉塞部３０２は、例えば、略半球状または略板状であることが好ましい。閉塞部３０２が略半球状の場合は、閉塞部３０２の内面３０４の曲率半径Ｒが８．０以上であることが好ましい。閉塞部３０２が略板状の場合は、閉塞部３０２の内面３０４が平面であることが好ましい。それぞれの好ましい理由は後述する。

閉塞部３０２がどの部分であるのかを明確にするために、閉塞部３０２と中間部３０３との境界を明確にしておく。放電管から閉塞部側で中間部３０３と閉塞部３０２との境界付近において、軸方向に対して直交する方向に計測した内径が軸方向に対して略等しい部分は中間部３０３に属する。これに対し、ランプ軸Ｘに垂直な断面で外囲器１０７がなく、かつ内径が小さくなり始めるところが中間部３０３と閉塞部３０２との境界である。その境界よりもランプ頂部側が閉塞部３０２である。閉塞部３０２が略半球状の場合は、ランプ頂部側に向かって内径が漸次小さくなっている部分が閉塞部３０２である。閉塞部３０２が略板状の場合は、略板状の部分とその周縁のコーナー部分とが閉塞部３０２である。

中間部３０３は、ランプ１０のコンパクト性および照明器具２０への適合性を確保するために、最大外径が１６[ｍｍ]〜２７［ｍｍ］、ネック径（封止部２０１付近の径）が１６[ｍｍ]〜２３［ｍｍ］、肉厚が１[ｍｍ]〜２［ｍｍ］であることが好ましい。

特に、図２に示すように、中間部３０３および開口部（ネック部）３０１の外径が均一な外管３００を備えるランプ１０の場合は、中間部３０３の外径が１６［ｍｍ］〜２２［ｍｍ］であることが好ましい。これにより、細身形状で美観に優れ、且つ、コンパクトなランプ１０とすることができる。その場合、中間部３０３の内径は１３［ｍｍ］〜１７［ｍｍ］が好ましく、中間部３０３の肉厚は１．０［ｍｍ］〜２．０［ｍｍ］が好ましい。

中間部３０３は、ランプ１０のコンパクト性を確保するためには、内管２００の中間部２０５と同じ略円筒状であることが好ましい。また、外管３００の中間部３０３の内面と内管２００の中間部２０５の外面との隙間は、ランプ軸Ｘと直行する方向において略均一であることが好ましい。

なお、中間部３０３の形状は略円筒状に限定されず、多角形の筒状や楕円の筒状など円筒以外の筒状であっても良い。

組立工程において外管３００を内管２００に被せる際のクリアランスを確保するためには、外管３００の中間部３０３の内面と内管２００の中間部２０５の外面との隙間は、中間部３０３のストレート部に対応する領域において平均で１［ｍｍ］〜３［ｍｍ］、中間部３０３の膨出部３０６に対応する領域において平均で１［ｍｍ］〜５［ｍｍ］であることが好ましい。

外管３００は、例えば硬質ガラスで形成されている。なお、外管３００は、硬質ガラスで形成されたものに限定されず、アルミナセラミック等の透光性セラミック、石英ガラス等で形成されていても良い。

外管３００の閉塞部３０２の最薄肉厚をｔ［ｍｍ］とし、外管３００の閉塞部３０２の内面３０４と内管２００の先端部２０２の外面２０４との外管管軸方向における最短距離をｄ［ｍｍ］とした場合に、ｔ≧１．１×ｄ^−０．４、且つ、０＜ｄ、且つ、０．３≦ｔ、の関係を満たす。

放電管１００破損時の外管３００の閉塞部３０２への内管２００が破損した破片の飛散について、破損した直後は破片の速度よりも封入ガスの拡散速度の方が大きいため封入ガスのほうが外管３００に先に到達し、外管３００の内面３０４に跳ね返ってきた封入ガスにより飛散破片が押し戻され、これにより破片の速度低下が生じる。したがって、最短距離ｄが小さい場合は外管３００に到達するまでに飛散破片の速度低下が小さな状態で到達するので外管３００への衝撃が強く、外管３００割れに至り易い。その際、閉塞部３０２の肉厚が厚くなると耐衝撃性が強くなり閉塞部３０２割れは生じ難くなる。閉塞部３０２の肉厚とは、内面３０４と外面３０５との間の内面３０４に対する法線方向における幅を意味する。閉塞部３０２の肉厚の値は、Ｘ線を用いた測定により、または、外管３００の断面をノギス等で測定することにより、得ることができる。

外管３００の閉塞部３０２の肉厚の下限に関して、最薄肉厚ｔが薄いと、外管３００の加工が困難であり所望の形状の外管３００を得ることができないばかりか、運搬時の衝撃や照明器具への取り付けの際に外管が破損するおそれすらある。したがって、最薄肉厚ｔは０．３［ｍｍ］以上が好ましい。さらに、最薄肉厚ｔを１．０［ｍｍ］以下にすることは製造上非常に困難であるため、最薄肉厚ｔは１．１［ｍｍ］以上が好ましい。

一方、外管３００の閉塞部３０２の肉厚の上限に関して、中間部との一体性を考慮し、加工の容易性の観点から、最薄肉厚ｔは５．０［ｍｍ］以下が好ましい。さらに、最薄肉厚ｔが厚いと、外管３００の閉塞部３０２を略半球状や略板状に加工するのが困難である。したがって、最薄肉厚ｔは、外管３００の閉塞部３０２の加工性や、閉塞部３０２と中間部３０３との一体性を考慮して、３．０［ｍｍ］以下でが好ましい。

最短距離ｄは、１５「ｍｍ」以下であることが好ましい。最短距離ｄが１５［ｍｍ］を超えると、外管３００に対し内管２００の姿勢を適正に保つことが困難になる。すなわち、外管３００の管軸と内管２００の管軸とが平行になるよう、外管３００に対し内管２００を位置合わせするのが困難になる。

本実施の形態における最短距離ｄは、図２に示すように、内管２００の先端部２０２のコーナー部分２０６から外管３００の閉塞部３０２の内面３０４までのランプ軸Ｘ方向における距離であったが、最短距離ｄはこれに限定されない。例えば、内管２００のチップオフ部２０３から外管３００の閉塞部３０２までのランプ軸Ｘ方向における距離Ｅが、内管２００の先端部２０２のコーナー部分２０６から外管３００の閉塞部３０２の内面３０４までのランプ軸Ｘ方向における距離よりも短い場合は、距離Ｅが最短距離ｄとなり得る。

最薄肉厚ｔと最短距離ｄとが上記関係を満たしていれば、特許文献１に記載の破損防止部材を設けなくても、外管３００の破損を防止することができる。上記関係は、定格電力３５［Ｗ］タイプ、および、定格電力７０［Ｗ］タイプのランプを用いて行なった以下の安全性評価により明らかになった。

まず、定格電力３５［Ｗ］タイプのランプとしてサンプル１〜１５のランプを４本ずつ用意し、ＵＬ規格番号１５７２の試験（アメリカ保険業者安全試験所：Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｉｎｃ．／ＵＬ規格番号１５７２／規格の表題 高電圧放電灯取付具／１９９１年度版）に基づいて、放電管破損時の安全性を評価した。具体的には、各ランプを１５分間安定点灯させ、その後回路を短絡させることにより大電流を流して放電管を破裂させ、４本いずれのランプの外管にもヒビが入らなければ「良好」と評価し、１本でもランプの外管にヒビが入れば「不良」と評価した。

また、定格電力７０［Ｗ］タイプのランプとしてサンプル１６〜３０のランプを４本ずつ用意し、定格電力３５［Ｗ］タイプのランプの場合と同様の方法により放電管破損時の安全性を評価した。

ここで、定格電力３５［Ｗ］タイプのランプとは、消費電力が３０［Ｗ］〜４５［Ｗ］、アーク長（電極１０８，１０９間の距離）が２．５［ｍｍ］〜５．５［ｍｍ］、水銀量が３．０［ｍｇ］〜４．５［ｍｇ］である。評価には、定格電力３５［Ｗ］タイプのランプの一例として、消費電力が３９［Ｗ］、アーク長が４．５［ｍｍ］、水銀量が４．５［ｍｇ］、外管の中間部および開口部の最大外径が２１［ｍｍ］、外管の中間部および開口部の肉厚が１．５［ｍｍ］のランプを用いた。

また、定格電力７０［Ｗ］タイプのランプとは、消費電力が６５［Ｗ］〜８０［Ｗ］、アーク長が５．５［ｍｍ］〜８．０［ｍｍ］、水銀量が９．０［ｍｇ］〜１２．５［ｍｇ］である。評価には、定格電力７０［Ｗ］タイプのランプの一例として、消費電力が７３［Ｗ］、アーク長が６．０［ｍｍ］、水銀量が１２．５［ｍｇ］、外管の中間部および開口部の最大外径が２２［ｍｍ］、外管の中間部および開口部の肉厚が１．５［ｍｍ］のランプを用いた。

図４は、消費電力３９［Ｗ］の金属蒸気放電ランプについての安全性の評価結果を示す図である。図５は、消費電力７３［Ｗ］の金属蒸気放電ランプについての安全性の評価結果を示す図である。

図４に示すように、消費電力３９［Ｗ］のランプに関し、最短距離ｄが０．５［ｍｍ］の場合は最薄肉厚ｔが１．３［ｍｍ］以上で（サンプル２）、最短距離ｄが１．０［ｍｍ］の場合は最薄肉厚ｔが１．０［ｍｍ］以上で（サンプル５）、最短距離ｄが２．０［ｍｍ］の場合は最薄肉厚ｔが０．７［ｍｍ］以上で（サンプル８）、最短距離ｄが４．５［ｍｍ］の場合は最薄肉厚ｔが０．５［ｍｍ］以上で（サンプル１１）、最短距離ｄが９．０［ｍｍ］の場合は最薄肉厚ｔが０．４［ｍｍ］以上で（サンプル１４）、それぞれ「良好」との評価が得られた。なお、図４に示す評価結果は消費電力３９［Ｗ］のランプについてのものであるが、消費電力、アーク長および水銀量が上記範囲内に規定される定格電力３５［Ｗ］タイプのランプに関しては、いずれも消費電力３９［Ｗ］のランプと同様の結果が得られた。

また、図５に示すように、消費電力７３［Ｗ］のランプに関し、最短距離ｄが０．７［ｍｍ］の場合は最薄肉厚ｔが１．２［ｍｍ］以上で（サンプル１７）、最短距離ｄが１．２［ｍｍ］の場合は最薄肉厚ｔが１．０［ｍｍ］以上で（サンプル２０）、最短距離ｄが３．０［ｍｍ］の場合は最薄肉厚ｔが０．７［ｍｍ］以上で（サンプル２３）、最短距離ｄが７．０［ｍｍ］の場合は最薄肉厚ｔが０．５［ｍｍ］以上で（サンプル２６）、最短距離ｄが１１．０［ｍｍ］の場合は最薄肉厚ｔが０．４［ｍｍ］以上で（サンプル２９）、それぞれ「良好」との評価が得られた。なお、図５に示す評価結果は消費電力７３［Ｗ］のランプについてのものであるが、消費電力、アーク長および水銀量が上記範囲内に規定される定格電力７０［Ｗ］タイプのランプに関しては、いずれも消費電力７３［Ｗ］のランプと同様の結果が得られた。

図６は、定格電力３５［Ｗ］タイプの金属蒸気放電ランプについて外管破損が生じ難い条件を説明するための図である。定格電力３５［Ｗ］タイプのランプに関し、Ｘ軸に最短距離ｄをとり、Ｙ軸に最薄肉厚ｔをとったＸＹ直交座標上に、サンプル２，５，８，１１，１４の値をプロットすると、ｔ≧ｄ^−０．４で表すことのできる回帰曲線が得られた。

図７は、定格電力７０［Ｗ］タイプの金属蒸気放電ランプについて外管破損が生じ難い条件を説明するための図である。同様に、定格電力７０［Ｗ］タイプのランプに関し、サンプル１７，２０，２３，２６，２９の値をプロットすると、ｔ≧１．１×ｄ^−０．４で表すことのできる回帰曲線が得られた。

この結果から、最短距離ｄと最薄肉厚ｔとが、ｔ≧１．１×ｄ^−０．４で表すことのできる回帰曲線よりも上方の領域（回帰曲線上を含む）に該当する関係を満たしていれば、外管の破損が生じないことが分かった。さらに、少なくとも定格電力３５［Ｗ］タイプの場合と定格電力７０［Ｗ］タイプの場合とで回帰曲線が略一致したことから、最短距離ｄと最薄肉厚ｔとの関係に対して定格電力は影響が小さいことがわかった。

今回の定格電力の範囲では、安定点灯時の消費電力、アーク長および水銀量の違いによる影響が小さい。放電管破損は、安定点灯後に回路が短絡することによって発光管に流れる電流が瞬間的に大きなって発光管内の圧力が急上昇し、放電管構造を維持する臨界を超えたときに発生するためである。よって、外管の破損は、安定点灯時の消費電力、アーク長および水銀量よりも主として内管の材料・寸法形状及び外管の材料・寸法形状によって決定される。

なお、上記実験結果は外管３００が硬質ガラスで構成されている場合のものであるが、当該実験結果は、少なくとも石英ガラスまたはアルミナセラミックで構成された外管３００にも適用可能である。その理由として、石英ガラスのヤング率は硬質ガラスのヤング率と同じ位であり、アルミナセラミックのヤング率は硬質ガラスのヤング率よりも大きいことが挙げられる。

ヤング率とは、応力と歪みの大きさとの比であり、ヤング率が大きい材料ほど弾性変形により衝撃を吸収し難い。このことから、ヤング率が硬質ガラスと同じ位である石英ガラスで外管３００が構成されている場合は、硬質ガラスで外管３００が構成されている場合と同様の実験結果が得られるものと推測できる。また、ヤング率が硬質ガラスよりも大きいアルミナセラミックで外管３００が構成されている場合は、硬質ガラスで外管３００が構成されている場合よりも、安全性が高くなると推測できる。

また、上記実験結果は内管２００が石英ガラスで構成されている場合のものであるが、当該実験結果は、少なくとも硬質ガラスまたはアルミナセラミックで構成された内管２００にも適用可能である。その理由として、硬質ガラスの密度は石英ガラスの密度と同じ約２．２ｇ／ｃｍ^３であり、アルミナセラミックの密度は石英ガラスの密度よりも大きい約３．６ｇ／ｃｍ^３であることが挙げられる。

放電管１００が破裂したときに、内管２００の放電管近傍部分が割れると、飛散破片（内管２００の先端部２０２）が外管５０３の閉塞部５０６に向かって吹き飛ぶ。飛散破片の大きさは内管２００を構成する材料に依存せず、ほぼ同じであるという知見を発明者らは実験から得ている。放電管１００が破裂によって飛散破片が受ける衝撃は、破裂によって生じた力の大きさｆと力を受けた時間△ｔの積で表され、飛散破片の質量ｍと速度ｖの積である運動量として飛散破片に付与される。すなわち、飛散破裂の速度ｖは、破裂によって生じた力ｆ及び力を受けた時間△ｔに比例し、飛散破片の質量に反比例する。破裂によって生じた力ｆは、詳細にいえば破裂によって加えられた圧力を飛散破片の内面にわたって積分したものである。飛散破片の大きさが内管２００を構成する材料に依存しないため、破裂によって生じた力の大きさｆもまた内管２００を構成する材料に依存しない。また、力を受けた時間△ｔに関しては、主に放電管１００の破裂によって生じたガス流の伝播によって決まり一概にはいえないが、少なくとも本願の構成のように内管２００の材料が硬質ガラス、石英ガラス、あるいはアルミナセラミックである場合にはほぼ同じであると推測する。これらのことから、内管２００の飛散破片に付与される運動量は、内管２００を構成する材料に依存しないことが考えられる。一方、内管２００を構成する材料の密度が大きいほど飛散破片の質量ｍは大きいことから、内管２００を石英ガラスで構成した場合よりも、密度の大きいアルミナセラミックで構成した場合よりも飛散破片の速度は遅くなり、飛散破片が外管３００に到達するまでの時間は長くなる。そうすると、破裂した放電管１００内の封入ガスは飛散破片よりも先に外管３００に到達するため、外管３００の内面３０４に跳ね返ってきた封入ガスにより飛散破片が押し戻され、これにより破片の速度低下が生じる。その結果、アルミナセラミックで内管２００が構成されている場合の方が、石英ガラスで内管２００が構成されている場合よりも、安全性が高くなると推測できる。また、石英ガラスで内管２００が構成されている場合と硬質ガラスで内管２００が構成されている場合とを比べると、硬質ガラスと石英ガラスとは密度が同じであることから、飛散破片の速度も同じ位であると考えられ、実験結果も同様になると推測できる。

なお、飛散破片の大きさは定格電力３５［Ｗ］タイプと定格電力７０［Ｗ］タイプとで略同じである。したがって、定格電力３５［Ｗ］タイプと定格電力７０［Ｗ］タイプとで同様の実験結果が得られると推測できる。

次に、内管の先端部および外管の閉塞部の形状が外管破損に及ぼす影響を調べた。図８は、内管の先端部および外管の閉塞部の形状が外管破損に及ぼす影響を説明するための図である。

図８に示すように、定格電力３５［Ｗ］タイプのランプであるサンプル１１について、水銀量を４．５［ｍｇ］から５．０［ｍｇ］に増量して安全性を評価したところ、外管の破損数は４本中０本から４本中１本に増加した。さらに、水銀量を４．５［ｍｇ］から５．５［ｍｇ］に増量したところ、外管の破損数は４本中２本に増加した。また、定格電力７０［Ｗ］タイプのランプであるサンプル２５について、水銀量を１２．５［ｍｇ］から１３．０［ｍｇ］に増量して安全性を評価したところ、外管の破損数は４本中０本から４本中２本に増加した。さらに、水銀量を１２．５［ｍｇ］から１３．５［ｍｇ］に増量したところ、外管の破損数は４本中３本に増加した。

ところが、サンプル１１について、チップオフ部の形状はそのままとし、内管の先端部の形状を図２に示すような略板状から略半球状に変更したところ、水銀量が５．０［ｍｇ］であるにも拘わらず、外管の破損数が４本中０本になり、外管がより破損し難くなった。但し、水銀量が５．５［ｍｇ］の場合は、内管の先端部の形状を略半球状に変更しても４本中１本の外管が破損した。また、サンプル２５についても、内管の先端部の形状を略半球状に変更したところ、水銀量が１３．０［ｍｇ］であるにも拘わらず、外管の破損数は４本中０本になり、外管がより破損し難くなった。但し、水銀量が１３．５［ｍｇ］の場合は、内管の先端部の形状を略半球状に変更しても４本中３本の外管が破損した。

次に、外管の閉塞部の内面を、図２に示すような曲率半径Ｒ［ｍｍ］が８．０未満の曲面から、チップオフ部の形状はそのままとし、曲率半径Ｒ［ｍｍ］が８．０以上の曲面または略平面に変更し、さらに、内管の先端部の形状も略半球状に変更したところ、サンプル１１について、水銀量が５．０［ｍｇ］および５．５［ｍｇ］のいずれの場合も、外管の破損数が４本中０本になり、外管がさらに破損し難くなった。また、サンプル２５について、水銀量が１３．０［ｍｇ］および１３．５［ｍｇ］のいずれの場合も、外管の破損数が４本中０本になり、外管がさらに破損し難くなった。

内管の先端部が略半球状である場合や、外管の閉塞部の内面が曲率半径Ｒ［ｍｍ］が８．０以上の曲面または略平面の場合は、内管２００の先端部２０２のコーナー部分２０６から外管３００の閉塞部３０２の内面３０４までのランプ軸Ｘ方向における距離が長くなる。その距離が最短距離ｄであったために、結果的に最短距離ｄが長くなったことになり、外管３００がより破損し難くなったと考えられる。また、外管の閉塞部の内面が曲率半径Ｒ［ｍｍ］が８．０以上の曲面、または略平面の場合は、外管の閉塞部の歪が小さくなる。このことによっても、外管が破損し難くなったと考えられる。

以上、本発明に係る金属蒸気放電ランプおよび照明装置を実施の形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明に係る金属蒸気放電ランプおよび照明装置は、上記の実施の形態に限定されないことはいうまでもない。なお、上記実施の形態と同様の構成部材には、上記実施の形態と同様の符号を付し、その説明を省略する。

（変形例１）
例えば、内管２００は、図９に示すように、口金４００の外管側端部４０５に設けたホルダ１２で封止部２０１を保持することにより支持されていても良い。ホルダ１２は口金４００の一部である。ホルダ１２には封止部２０１の形状にあわせた差込口（不図示）が設けられており、その差込口に封止部２０１の先端を差し込むことによって、封止部２０１は口金４００に保持される。

この場合、ホルダ１２を口金４００に固定する前にホルダ１２に封止部２０１を固定することで、封止部２０１の固定と、内管２００の第２のリード線１２６，１２７の口金４００への固定とを別々に行うことができ、ランプを組立やすくすることができる。ホルダ１２には、その外周面に鍔形状の大径部１２ａが設けられ、大径部１２ａが口金４００の外管側の端部４０５に係止されている。なお、例えば、大径部１２ａの口金４００とは反対側（ランプ頂部側）に外管３００の開口部３０１を当接する等して、外管３００をホルダ１２に固定しても良い。

（変形例２）
また、図１０に示すように、内管２００の封止部２０１は、当該封止部２０１と外管３００との間に配置された鍔状部材１３によっても支持されていても良い。図１０に示すように、内管２００の封止部２０１には鍔状部材１３が外嵌されている。

外管３００の開口部３０１は、口金４００に対して外接しているため、内管と外管との隙間にセメント等の接着剤を充填する工程中に、特殊な冶具を用いることなく接着剤の充填具合を外側から確認することができる。

鍔状部材１３の口金側には接着剤６００が充填されており、例えば鍔状部材１３の口金側主面１３ａは接着剤６００によってランプ１０の外側から見えないようになっている。一方、鍔状部材１３の放電管側には接着剤６００が充填されておらず、鍔状部材１３の放電管側主面１３ｂはランプ１０の外側から見える。外側から見えない口金側主面１３ａの態様は任意であるが、外側から見える放電管側主面１３ｂは、ランプ１０の外観を良好にするために平面であることが好ましい。なお、鍔状部材１３の厚みは、必ずしも略均一である必要はなく不均一であっても良い。例えば、外側から見える放電管側主面１３ｂだけが平面で口金側主面１３ａは平面でない構成であっても良い。さらに、鍔状部材１３は、略板状に限定されず、膜状、ブロック状等の他の形状であっても良い。

図１１は、本発明の一態様に係る鍔状部材を示す斜視図である。図１１に示すように、鍔状部材１３の略中央には、封止部２０１の形状に合わせた孔部１３ｃが形成されている。孔部１３ｃの形状は、封止部２０１をランプ軸Ｘと直交する面で切断したときの横断面の形状と略同一であって、鍔状部材１３を封止部２０１に外嵌させた状態で、孔部１３ｃの内周面１３ｄと封止部２０１の表面２０７とが内周面１３ｄの略全周に亘って近接しており、とりわけ接触していることが好ましい。

なお、鍔状部材１３の孔部１３ｃは、必ずしも封止部２０１と略同一の形状である必要はなく、ある程度の範囲であれば、封止部２０１の横断面と異なる形状であっても良い。

例えば、孔部１３ｃの形状が封止部２０１の横断面よりも、全体的に或いは部分的にひとまわり小さい形状であっても良い。その場合は、鍔状部材１３を塑性もしくは弾性を有して変形可能な材料、好ましくは更に耐熱性を有する材料で形成すれば、封止部２０１に外嵌可能である。このような構成であれば、孔部１３ｃ内に封止部２０１を圧入することになるため、封止部２０１に対して鍔状部材１３が位置ずれし難い。また、孔部１３ｃの内周面１３ｄと封止部２０１の表面２０７とがより密着することになるため、接着剤６００が漏れるような隙間が鍔状部材１３と封止部２０１との間に生じ難い。

また、例えば、孔部１３ｃの形状が封止部２０１の横断面よりも、全体的に或いは部分的にひとまわり大きい形状であっても良い。その場合は、孔部１３ｃの内周面１３ｄの一部が封止部２０１の表面２０７と接触していない構成、または、孔部１３ｃの内周面１３ｄが封止部２０１の表面２０７と全く接触していない構成となり得る。内周面１３ｄの一部が接触していない構成の場合は、接触している部分において鍔状部材１３が封止部２０１に保持されていれば良い。但し、接触していない部分に生じる隙間は接着剤６００が漏れ難い狭い幅であることが好ましく、その隙間の最大幅は１．０ ［ｍｍ］以下であることが好ましい。一方、鍔状部材１３と封止部２０１とが全く接触しない構成の場合は、接着剤などで鍔状部材１３を封止部２０１に固定することが考えられる。その場合の接着剤は、封止部２０１と外管３００とを接合する接着剤６００であっても良い。

次に、鍔状部材１３は、外管３００の内周面の形状に沿った外周形状を有し、鍔状部材１３の外径と外管３００の内径とは略同一である。内管２００を外管３００内に収容した状態において、鍔状部材１３の外周面１３ｅと外管３００の内周面とが外周面１３ｅの略全周に亘って接触している。

なお、鍔状部材１３の外径は、必ずしも外管３００の内径と略同一である必要はなく、ある程度の範囲であれば、外管３００の内径と異なる大きさであっても良い。

例えば、鍔状部材１３の外径が外管３００の内径より大きくても良い。鍔状部材１３を塑性もしくは弾性を有して変形可能な材料、好ましくは更に耐熱性を有する材料で形成すれば、鍔状部材１３を外管３００内に配置可能である。その場合は、外管３００内に鍔状部材１３が圧入されることになるため、鍔状部材１３の外周面１３ｅと外管３００の内周面とを密着させることができ、鍔状部材１３と外管３００との間に接着剤６００が漏れるような隙間が生じ難い。

また、例えば、鍔状部材１３の外径が外管３００の内径より小さく、外周面１３ｅが全周に亘って外管３００の内周面と接触していない場合であっても良い。その場合、外周面１３ｅと外管３００との間に生じる隙間は、接着剤６００の漏れ難い幅であることが好ましく、その隙間の最大幅は１．０［ｍｍ］以下であることが好ましい。

さらに、鍔状部材１３が、略円形板状ではなく、例えば多角形板状等である場合は、鍔状部材１３の外周面１３ｅの一部のみが外管３００の内周面と接触する構成となり得る。その場合は、外周面１３ｅと外管３００との間に生じる隙間は、接着剤６００の漏れ難い幅であることが好ましく、その隙間の最大幅は１．５［ｍｍ］以下であることが好ましい。

鍔状部材１３は、外管３００および内管２００を傷つけないために、外管３００および内管２００よりも硬度が低いことが好ましい。また、ランプ１０の点灯時には封止部２０１が高温になるため、鍔状部材１３は耐熱温度が１５０［℃］以上、より好ましくは２００［℃］以上、さらに好ましくは２５０［℃］以上であることが好ましい。さらに鍔状部材１３の少なくとも孔部１３ｃ周辺を構成する材料が、塑性もしくは弾性を有して変形可能であれば、鍔状部材１３の外径が外管３００の内径より大きくても圧入することが可能である。これら硬度、耐熱温度および変形可能性の観点から、鍔状部材１３の材料としては、アルミニウム、ステンレス等の金属や、マイカ、ガラス等の鉱物などが好適である。また、鍔状部材は必ずしも板状でなくとも、接着剤６００が漏れ難いものである限り、たとえば細かい網目をなす金属やガラス繊維であっても良い。

鍔状部材１３は、上記した役割を果たすだけでなく、内管２００に対する外管３００の姿勢を規制し、内管２００の管軸と外管３００の管軸とを一致させるための部材としても利用可能である。その場合は、鍔状部材１３が封止部２０１および外管３００と接触することが好ましい。

内管２００の封止部２０１と外管３００とは、鍔状部材１３よりも口金側に配置された接着剤６００によって接合されている。また、外管３００と口金４００も、接着剤６００により接合されている。さらに、封止部２０１と口金４００も接着剤６００により接合されていると、ランプ１０を構成する各部材の保持強度が高められ、落下等の耐衝撃性が上がるため、より好ましい。

なお、接着剤６００としては、セメントなどが考えられる。また、接着剤６００は、少なくとも封止部２０１と外管３００とを接合していれば良く、外管３００と口金４００、および、封止部２０１と口金４００は、別の接着剤や金属部材等の別の接合構造により接合されていても良いし、
接着剤６００は、鍔状部材１３の口金側に充填されている。接着剤６００の充填は、仮組みしたランプ１０を上側に口金４００が位置するよう保持し、口金４００の貫通孔４０３から口金４００の内部に充填機のノズル（不図示）を差し込んで、そのノズルから内管２００の封止部２０１と外管３００との隙間に接着剤６００を注入して行なわれる。

接着剤６００は、固化する前の流動性を有する状態において、下方に垂れる、すなわち放電管側に流れるのが、鍔状部材１３よって堰き止められている。そのため、接着剤６００は、外管３００内における鍔状部材１３よりも口金側において鍔状部材１３によって堰き止められた状態で固化している。

接着剤６００は、鍔状部材１３によって堰き止められているため、封止部２０１を超えて放電管１００側へ流れることがなく、ランプ１０は外観が良好である。また、接着剤６００は放電管１００側が鍔状部材１３によってランプ軸Ｘ方向の高さレベルが揃っているため、ランプ１０の外観が良好である。

なお、変形例２では、鍔状部材１３と接着剤６００との間に隙間がないため（鍔状部材１３の口金側主面１３ａが接着剤６００と接触しているため）ランプ１０の外観がより好適であるが、鍔状部材１３と接着剤６００との間には、鍔状部材１３の口金側主面１３ａの全体に亘って或いは一部のみに隙間が存在していても良い。

また、変形例２では、接着剤６００は、鍔状部材１３よりも放電管１００側へは全く漏れていないためランプ１０の外観がより好適であるが、外観上問題のない程度であれば漏れていても良い。

変形例２のように、封止部２０１に外管３００の内周面形状に沿った外周形状を有する鍔状部材１３が外嵌された構成とすれば、その鍔状部材１３によって接着剤６００が堰き止められているため、接着剤６００が封止部２０１よりも放電管１００側にはみ出すことがない。したがって、接着剤６００の充填不良による外観不良が生じ難い。

（変形例３）
さらに、図１２に示すように、接着剤１１はなく、鍔状部材１３によって内管２００が支持されていても良い。さらに、口金４００内に設けられたクリップ等の弾性のある金属部材によって内管２００が支持されていても良い。これらの場合、内管２００と外管３００との間、または内管２００と口金４００との間の接着工程を省くことができる。

以上、図９〜１２を用いて説明した変形例１〜３のいずれの構成によっても、内管２００の軸ずれを防止することができる。

（変形例４）
なお、接着剤１１、ホルダ１２、鍔状部材１３、弾性のある金属部材等を用いることなく、図１３に示すように、導入線１２２，１２３のみによって内管２００が支持されていても良い。

（変形例５）
また、中間部３０３の内径および外径は必ずしもランプ軸Ｘ方向に沿って均一である必要はない。例えば、図１４に示すように、中間部３０３における、放電管１００の本管部１０２に相当する領域の内径および外径が、それ以外の領域の内径および外径よりも大きくなっているような形状、すなわち中間部３０３の一部に膨出部３０６を有する中膨形状であっても良い。膨出部３０６を設けることにより放電管１００からの熱による外管３００の温度上昇を低減することができ、外管３００の材料の歪点からの裕度ができて適合する照明器具２０の選択の幅を広げることができる。さらに、放電管１００の破損時の安全性も向上する。その場合、膨出部３０６における外管３００の内面３０４と内管２００の外面２０４との隙間は、最大で５［ｍｍ］になるよう設計されていることが好ましい。

（変形例６）
また、口金は、エジソンタイプに限定されず、図１５に示すように、スワンタイプであっても良い。具体例として、スワンタイプの口金４００ａが、外管３００の開口部３０１が取り付けられる本体部４０１ａと、当該本体部４０１ａに植設された一対の二段ピン４０２ａ，４０３ａとを有し、第１リード線１２４，１２５の他端部が、本体部４０１ａを貫通し、二段ピン４０２ａ，４０３ａに挿通された状態で、かしめ部分４０４ａ，４０５ａにおいて二段ピン４０２ａ，４０３ａと電気的および機械的に接続されている構成とすることが考えられる。

また、口金は、シェル部やアイレット部など電気的接続するために必要な部分を構成する部品、外管を保持する部分を構成する部品、内管を支持する部分を構成する部品など２つ以上の部品からなっていても、これらの部品が接着剤などにより固着されていれば良い。

（変形例７）
図１６は、変形例７に係る金属蒸気放電ランプを説明するための図である。図１６に示すように、変形例７に係るランプの放電管７１０は、図３に示す放電管１００のような３種類の部品を焼き嵌めたものではなく、本管部７１２および細管部７１３を一体に成形したものである。放電管７１０は、内部に気密封止された放電空間７１１を有する本管部７１２と、当該本管部７１２から放電管７１０の管軸（ランプの長手方向の中心軸であるランプ軸Ｘと一致している）方向両側に延出するように形成された細管部７１３，７１４と、からなる外囲器７１７を有している。なお、放電管７１０の外囲器７１７は、図３に示す放電管１００のように複数の部品を焼き嵌めしたものであっても良いし、本管部７１２の中央部から端部にわたる半分と細管部の一方を一体に成形したものを接合して構成しても良い。

変形例７に係るランプでは、外管７２０の開口部７２１と口金７３０のフランジ部７３７とが口金７３０の一部である連結部材７４０によって連結されている。

外管７２０は、口金側端部である開口部（ネック部）７２１と、口金７３０とは反対側の端部である閉塞部７２２と、それら開口部７２１および閉塞部７２２の間の中間部７２３とで構成される有底筒状であって、開口部７２１は漸次拡径している。

口金７３０は、筒状の本体７３１を有し、本体７３１の一端側には内管２００の封止部２０１が挿入される筒状部分７３２が設けられており、本体７３１の他端側にはシェル７３３およびアイレット７３４が装着されている。筒状部分７３２のシェル７３３側の外周面７３５には、シェル７３３から遠い順に筒状部分７３２の最大外径を有するフランジ部７３７、及びランプ軸Ｘに沿った複数の溝部７３６が外周面７３５の周方向に沿って略等間隔を空けて形成されている。これにより、外周面７３５において、フランジ部７３７が最大外径、溝部７３６が最小外径を有する構造となる。

連結部材７４０は、例えば金属性の筒体であって、外管７２０の開口部７２１および口金７３０の筒状部分７３２におけるフランジ部７３７および溝部７３６に跨って、それら開口部７２１および筒状部分７３２に外嵌されている。連結部材７４０の外管側７４１の内径は、外管７２０の開口部７２１の外径よりも大きく、連結部材７４０の口金側７４２の内径は、口金７３０の筒状部分７３２の外径よりも大きい。

連結部材７４０の外管側７４１は、外管７２０の開口部７２１の形状に沿って縮径しており、外管７２０の開口部７２１が連結部材７４０内から抜け出ないようになっている。連結部材７４０の口金側７４２には、筒状部分７３２に設けられた溝部７３６に対応してかしめ部７４３が設けられており、このかしめ構造により連結部材７４０内から筒状部分７３２が抜け出さないようになっている。

以上のように、連結部材７４０によって、外管７２０と口金７３０とが連結されている。このような構成とすれば、口金７３０と異なる熱膨張率の外管７２０を使用することが可能になるため、ランプ設計の範囲が広がる。例えば、石英ガラス製の外管は、硬質ガラス製の外管よりも耐熱性が高いが、口金と熱膨張率が異なり過ぎるため口金に接着することは困難である。しかしながら、上記構成であれば石英ガラス製の外管を口金に連結することが可能である。

なお、連結部材７４０は、金属製に限定されないが、外管７２０の開口部７２１と口金７３０のフランジ部７３７との連結の信頼性を確保するためには、展性・塑性を有する材料で形成されていることが好ましい。展性・塑性を有する材料は放電管７１０破裂時の衝撃を吸収できるため、衝撃により外管７２０が口金７３０から外れ難い。また、連結部材７４０による外管７２０の開口部７２１と口金７３０のフランジ部７３７との連結は、上記縮径構造およびかしめ構造によるものに限定されず、係合などそれら構造以外の機械的な構造によるものであっても良い。

（変形例８）
変形例８に係るランプとして、放電管を内部に収納する状態で一端部に封止部を有する内管が口金に接着剤により固着されていると共に、前記内管の一端から延出する一対のリード線を備え、前記内管を覆う外管の一端が前記口金に取着されてなり、前記口金は、前記封止部を囲むように配置された壁状部を有し、前記接着剤は、前記内管の一端部と前記壁状部との間に配されている共に、前記内管の一端から延出する一対のリード線の少なくとも一方から離間している構成のランプとしても良い。このような構成であれば、一対のリード線が接着剤を介して接続するようなことがなくなり、電気的不具合を未然に防ぐことができる。

図１７は、変形例８に係る口金を示す斜視図である。図１７に示すように、口金８０１は、本体８０３と、本体８０３の他端側に装着されたシェル８０５およびアイレット８０７とにより構成されている。

本体８０３の一端側には接合部８０９が設けられている。本体８０３の一端側が筒状をした筒状部分８１１により構成され、その筒状部分８１１の中央が凹入する凹入部分８１３となっている。図１８に示すように、内管８１５は、凹入部分８１３に内管８１５の封止部８１７が挿入された状態で、凹入部分８１３の内部に存する接着剤８１９，８２１により封止部８１７と筒状部分８１１の内面とが結合されることで、口金８０１に装着される。

筒状部分８１１は、封止部８１７を囲むように本体８０３に設けられており、本発明の「壁状部」に相当する。また、内管８１５（外管８２３であっても同じである。）の管軸方向から口金８０１の筒状部分８１１を見たときに、筒状部分８１１の外周面が外管８２３の一端側の端部の内周面に沿った形状をしている。

図１９に示すように、外管８２３は、接合部８０９の筒状部分８１１を套設した状態、つまり、外管８２３の一端部内に筒状部分８１１を挿入した状態で、接着剤８２５により口金８０１に固着されている。外管８２３は、一端端部の横断面形状が例えば円環状をし、口金８０１の筒状部分８１１は、その横断面形状が円環状をし、筒状部分８１１の周壁が全周に亘って外管８２３の内周面に対向する状態で、筒状部分８１１が外管８２３に内嵌している。

内管８１５の封止部８１７は、内管８１５の一端部を加熱させて、ピンチ（ピンチシールするため道具）により圧潰することで形成される（このため、「圧潰封止」とも呼ばれる。）。従って、図１９に示すように、ピンチにより押圧時にピンチに接触している部分（の外面）は平坦面８１７ａ，８１７ｂとなり、ピンチに接触していない部分（の外面）は、ピンチの間から押圧方向と直交する方向に膨出して膨出面８１７ｃ，８１７ｄとなる。

凹入部分８１３内の接着剤８１９，８２１は、封止部８１７の膨出面８１７ｃ，８１７ｄと筒状部分８１１の内面（８１１ａ）との間であって別々に離れた状態で配され、両者を固着している。また、接着剤８１９，８２１は、凹入部分８１３から張り出さずに凹入部分８１３内に存している。このため、ランプの外観において凹入部分８１３内の接着剤８１９，８２１が見え難く、外観上の意匠性を損なうようなことを少なくできる。

内管８１５を口金８０１に装着する内管装着工程では、まず、筒状部分８１１の開口が上方を向くように口金８０１を配置する。次に、筒状部分８１１内に内管８１５の封止部８１７を挿入させる。このとき、筒状部分８１１の底部分に設けられた一対の貫通孔に、内管８１５の一端部から延出している一対のリード線８２７，８２９を通す。

そして、内管８１５の姿勢を正し、口金８０１に対する内管８１５の位置決めを行った後、封止部８１７の膨出面８１７ｃ，８１７ｄと、筒状部分８１１の内周面８１１ａであって膨出面８１７ｃ，８１７ｄと対向する面（８１１ａ）との間に接着剤８１９，８２１を独立した島状態で注入し、内管８１５と口金８０１とを固着する。

この際、接着剤８１９，８２１は、平面視において、一対のリード線８２７，８２９を結ぶ直線上に独立して位置しているので、各接着剤８１９，８２１が封止部８１７以外の部位にフローしても、一対のリード線８２７，８２９を結合接触することはなく、接着剤８１９，８２１が水分を吸着して生じる電気的短絡を予防することができる。好ましくは、接着剤８１９，８２１がリード線８２７，８２９の間にフローされないようにすることで、異極間の絶縁距離を適正に保つことができる。

内管８１５と口金８０１とが固着されると、外管８２３の一端部の内周面および口金８０１の筒状部分８１１の外周面に接着剤８２５（あるいは、外管８２３の一端部の内周面および口金８０１の筒状部分８１１の外周面の何れか一方の面でも良い）を塗布し、外管８２３の一端部を口金８０１の筒状部分８１１に被覆して、両者を固着する。

上記説明したランプの構成では、外管８２３が口金８０１に固着されているため、照明器具に装着する際に、使用者は、ランプの外管８２３を持って、照明器具のソケットにねじ込むため、内管８１５には装着時の負荷が作用することはない。このため、内管８１５と口金８０１との結合力は、内管８１５と口金８０１との位置関係が保持できる程度であれば良く、内管８１５と口金８０１とを固着する接着剤８１９，８２１の使用量を少なくできる。

（変形例９）
変形例８に係る口金８０１の凹入部分８１３は平面視において円形状をしていたが、凹入部分の平面形状は他の形状であっても良い。以下、平面視形状が円形状以外の凹入部分の一例を説明する。

図２０は、変形例９に係る口金を示す斜視図であり、口金部は省略している。図２０に示すように、口金８３１の接合部８３３は筒状部分８３５により構成され、筒状部分８３５の内周面８３７の一部が、筒状部分８３５の中心軸側に張り出している。つまり、筒状部分８３５がその中心軸側に張り出す張り出し領域８３９，８４１を有している。

張り出し領域８３９，８４１は、内管８１５の封止部８１７が挿入された際に、封止部８１７の平坦面８１７ａ，８１７ｂに当接する。なお、封止部８１７の厚み（一対のリード線８２７，８２９を結ぶ仮想線と直交する方向の厚みである。）は、封止時の一対のピンチ間の距離を管理することにより略一定とすることができ、この距離にあわせて、張り出し領域８３９，８４１の張り出し量を決定できる。

図２１は、変形例９に係る内管と口金との接合部分を示す断面図である。図２１（ａ），（ｂ），（ｃ）には、いずれも封止部８１７において管軸に垂直な平面におけるリード線８２７，８２９を結ぶ仮想線の延伸する方向（以下、「仮想線方向」ともいう。）であって封止部８１７の外側の２つの領域の少なくともいずれかに接着剤が配されていることが示されている。つまり、リード線８２７，８２９を結ぶ仮想線方向であって封止部８１７と口金８３１の筒状部分８３５との間に形成される２つのスペースのうち、少なくともいずれかのスペースに接着剤が配されている。

図２１（ａ）では、口金８３１と内管８１５とを固着する接着剤８４３，８４５は、変形例８と同様に、封止部８１７の膨出面８１７ｃ，８１７ｄと、筒状部分８３５の内周面８３７であって膨出面８１７ｃ，８１７ｄと対向する面（８３７）との間に配されている。なお、本例の場合も、接着剤８４３，８４５は、平面視において、一対のリード線８２７，８２９を結ぶ仮想直線上に位置している。

図２１（ａ）では、接着剤８４３，８４５は、互いに独立した状態で２箇所に配されていたが、図２１（ｂ）では、接着剤が一箇所に設けられている。つまり、接着剤８４７は、封止部８１７の膨出面８１７ｃ，８１７ｄと、筒状部分８３５の内周面８３７であって膨出面８１７ｃ，８１７ｄと対向する面（８３７）との間の一方だけ配されている。なお、本例の場合も、接着剤８４７は、一対のリード線８２７，８２９を結ぶ仮想線上に位置しているが、接着剤（８４７）は、仮想線上に位置していなくても良い。

図２１（ａ）では、筒状部分８３５の凹入部分に空間を残して接着剤８４３，８４５が配されていたが、図２１（ｃ）では、凹入部分と封止部８１７との間の隙間がすべて埋まるように接着剤８４９，８５１が充填されている。この場合でも、接着剤２５１はリード線８２９と離れ、接着剤２５３はリード線８２７と離れている。このため、接着剤８４９，８５１はフローしても、一対のリード線８２７，８２９の両方に接触するようなことは生じ難い。

このように、仮想線方向において、リード線８２７を含みリード線８２９と離間する封止部８１７の一方の側部（封止部８１７の外周部の一部である。）と、リード線８２９を含みリード線８２７と離間する封止部８１７の他方の側部（封止部８１７の外周部の前記一部と異なる他部である。）の少なくともいずれかに接着剤が配されることにより、接着剤間の距離を大きくできるため、安全性を高めることができる。

なお、変形例８および変形例９の説明では、接着剤は封止部８１７の一対のリード線８２７，８２９を結ぶ仮想線方向に配設されていたが、仮想線方向において、リード線８２７を含みリード線８２９と離間する封止部８１７の一方の平坦面（例えば、図１９の「８１７ａ」である。）と、リード線８２９を含みリード線８２７と離間する封止部８１７の他方の平坦面（例えば、図１９の「８１７ｂ」である。）の少なくともいずれかを含むスぺ−スに接着剤を配しても良い。

（変形例１０）
変形例８および変形例９では、口金８０１，８３１は、接合部８０９，８３３を有する本体（８０３）にシェル（８０５）とアイレット（８０７）が装着されていたが、例えば、口金部を有する部材と、シェルとアイレットが装着される部材とが別体であっても良い。この場合を、変形例１０として説明する。

図２２は、変形例１０に係る内管と口金との接合部分を示す断面図である。なお、図２２は、内管８１５が装着された状態であって、口金８５３だけを切り欠いた図である。

図２２に示すように、変形例１０に係る口金８５３は、筒体８５５と蓋体８５７とを備える。筒体８５５は、内部の開口（凹入部分）に挿入された内管８１５（封止部８１７）と接合する接合部８５９を構成する。筒体８５５の内面８６１には、開口側端部に内側に張り出す張出部分８６３が設けられている。また、封止部８１７と筒体８５５との隙間の２箇所には接着剤８６５，８６７が配されている。これにより、筒体８５５と内管８１５とが固着される。

なお、変形例１０では、内管８１５は口金８５３に接着剤８６５，８６７で固着されていたが、内管８１５と口金８５３とが互いの動きを規制することができる部材、例えば、内管８１５と口金８５３との間の隙間を充填する充填部材であっても良い。

この充填部材は、変形例８等と同様に、一対のリード線８２７，８２９を結ぶ仮想線上に配されても良いし、他の箇所に配されても良い。但し、この充填部材は、内管８１５と口金８５３との間の隙間から外れないようにする必要があり、例えば、上記張出部分８６３を設け、当該張出部分８６３と充填部材とを当接させるようにしても良い。

口金部８６９は、蓋体８５７と、蓋体８５７に装着されたシェルおよびアイレット（図示省略）により構成されている。なお、蓋体８５７と筒体８５５との接合は、例えば、接着剤により行われている。

（変形例１１）
図２３は、変形例１１に係る内管と口金との接合部分を示す断面図である。なお、図２３は、図２２と同様に、内管８１５が装着された状態であって、口金８７１だけを切り欠いた図である。

図２３に示すように、変形例１１に係る口金８７１は、接合部８７３と口金部８７５とを備える。なお、口金部８７５は、変形例８等と同じであり、ここでの説明は省略する。

接合部８７３は、筒状部分８７７を有し、本体部８７９の底、つまり、筒状部分８７７の内側の凹入部分の底の中央が筒状部分８７７の開口側へと隆起する隆起領域８８１を有する。なお、内管８１５の一端から延出するリード線８２７，８２９用の貫通孔が設けられている。

内管８１５の接合部８７３への接合は、内管８１５の一端が凹入部分の隆起領域８８１の当接する状態で、封止部と筒状部分８７７の内面とが接着剤８８３，８８５により固着されている。このように凹入部分の底に隆起領域８８１を有しているため、凹入部分内の接着剤８８３，８８５がフローし難くなり、接着剤８８３，８８５とリード線８２７，８２９とが接触するようなことをなくすことができる。

本発明は、放電管、内管および外管を備えた三重管構造の金属蒸気放電ランプに利用できる。

１ 照明装置
１０ 金属蒸気放電ランプ
１００，７１０ 放電管
２００，８１５ 内管
２０２ 先端部
２０４ 外面
３００，７２０ 外管
３０１，７２１ 開口部
３０２，７２２ 閉塞部
３０４ 内面
４００，７３０ 口金

Claims (8)

1. 一端に開口部を有し他端に閉塞部を有する外管と、当該外管内に収納され内部に放電管が配置された内管と、前記外管の開口部に取り付けられた口金とを備え、
   前記外管の閉塞部の最薄肉厚をｔ［ｍｍ］とし、前記外管の閉塞部の内面と、前記内管の前記口金とは反対側の端部の外面との前記外管管軸方向における最短距離をｄ［ｍｍ］とした場合に、ｔ≧１．１×ｄ^−０．４、且つ、０＜ｄ、且つ、０．３≦ｔ、の関係を満たすことを特徴とする金属蒸気放電ランプ。
2. 前記内管の口金とは反対側の端部の形状が略半球状である請求項１記載の金属蒸気放電ランプ。
3. 前記外管の閉塞部の内面は、曲率半径Ｒ［ｍｍ］が８．０以上の曲面、または、略平面であることを特徴とする請求項１または２に記載の金属蒸気放電ランプ。
4. 消費電力が３０[Ｗ]〜８０[Ｗ]であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の金属蒸気放電ランプ。
5. 前記最短距離ｄが１５［ｍｍ］以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の金属蒸気放電ランプ。
6. 前記最薄肉厚ｔが１．１［ｍｍ］以上３．０［ｍｍ］以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の金属蒸気放電ランプ。
7. 前記外管が、硬質ガラス、石英ガラスまたはアルミナセラミックのいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の金属蒸気放電ランプ。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の金属蒸気放電ランプと、当該金属蒸気放電ランプから発せられた光を所望の方向に反射させる反射鏡とを備えることを特徴とする照明装置。

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