【手続補正書】
【提出日】平成16年10月28日(2004.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  管球用傾斜機能体および管球
【特許請求の範囲】
【請求項１】  ＳｉＯ2と導電性物質の容積比を軸方向に増加させるように成形した傾斜機能体端部断面のＳｉＯ2の容積比が９９．５〜９７．５％であり、その部分でＳｉＯ2を主体とする放電容器と溶着し封止されることを特徴とする管球用傾斜機能体。
【請求項２】  ＳｉＯ2を主成分とする放電容器と；
ＳｉＯ2と導電性物質の容積比を軸方向に増加させるように成形した傾斜機能体のＳｉＯ2の容積比が９９．５〜９７．５％である部分で放電容器と溶着し封止される傾斜機能体と；
一端が傾斜機能体の一端側から突出し、他端が傾斜機能体の導電性領域層に固着される電極と；
を具備したことを特徴とする管球。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、管球に使用する傾斜機能材料および管球に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高圧放電ランプやハロゲンランプの封止部の構造としては、封着用の金属箔を用いた箔シール方式のものが知られている。而して、最近においては、電極部材を具えた傾斜機能材料よりなる閉塞体を用い、この閉塞体にバルブの封止用管部を封着させることにより封止部を形成する手段が提案されている。
【０００３】
例えば、特開平１１−８６７９４号公報には、管球の閉塞体として傾斜機能材料をモリブデンとシリカの組み合わせを用いたものの場合、シリカ粉末とモリブデン粉末とを、モリブデン粉末の含有割合が異なるようそれぞれ混合し、モリブデン粉末の含有割合が異なる複数の混合粉末を調製する。この混合粉末を用い、円柱状の成形空間を有する金型の底部材の上面上に、モリブデン濃度の最も低い混合粉末を層状に充填して１層を形成し、ついで２番目に低いモリブデン濃度の混合粉末を層状に充填して２層目を形成し、そのように順にモリブデン濃度を変えた混合粉末を層状に必要な層数充填し、その後に加圧体で加圧して成形することにより、複数の成形層が一体に積層された積層体を形成した後、電極を挿入して本焼結を行なう傾斜機能体を用いた管球用電気導入体（従来例１）が記載されている。
【０００４】
また、特開２０００−５８００１号公報には、傾斜機能体の形状が概略円柱状であって発光空間側はテーパ状になっており、この傾斜機能体は例えば、モリブデンとシリカの混合比率が順次または段階的に異なりる傾斜機能体を有している。この傾斜機能体がシリカ成分が１００％である一端部の層が側管である石英ガラスの放電容器と接合している高圧水銀ランプ（従来例2）が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例１の傾斜機能体であると、それぞれの混合比を持った粉末を層にして加圧して焼結する際に、特にＳｉＯ2が１００％である層とその隣の層との間に加熱焼成の際、その部分にクラックが生じることがあり、傾斜機能体の製造が困難であった。
【０００６】
また、従来例２のように、シリカが１００％の部分を用いて傾斜機能体と放電容器を封着させるようにした場合、傾斜機能体のシリカ１００％である部分とシリカと導電材料の混合物である部分との間でクラックが発生してしまった。これは、傾斜機能体のＳｉＯ2 １００％と導電性物質の混同している部分の間の密着性が弱いため、点灯時や放電容器との封着時の用に高温下にさらされる場合には、この部分での応力が生じるためと考えられる。このとき、傾斜機能体のシリカ１００％である部分と同じくシリカ１００％である放電容器がほぼ同じ熱膨張係数を有したもの同士で封着されているため放電容器と封着されている隣接される傾斜機能体の面ではさらに大きな応力が生じ、濡れ性および密着性の弱い部分でクラックが発生するためと考えられる。
【０００７】
そこで、本発明は傾斜機能体のクラックの発生を抑制し、またこの傾斜機能体を管球の封止材料として使用しても管球破損などを抑制することのできる傾斜機能材料およびそれを用いた管球を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の管球用傾斜機能体は、ＳｉＯ2と導電性物質の容積比を軸方向に増加させるように成形した傾斜機能体端部断面のＳｉＯ2の容積比が９９．５〜９７．５％であり、その部分でＳｉＯ2を主体とする放電容器と溶着し封止されることを特徴とする。
【０００９】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り、用語の定義および技術的な意味は次による。
【００１０】
管球とは、従来放電容器の封止を箔で行っていたような、水銀ランプ、メタルハライドランプ、セラミックメタルハライドランプのような高圧放電ランプ、ハロゲンランプを許容する。高圧放電ランプの電極は、対向する位置に少なくとも一対配設してなる。また、ハロゲンランプのような管球の場合、電極とはフィラメントおよびフィラメントを支持するアンカ部材を示すことも許容する。
【００１１】
傾斜機能体を構成する導電物質とは、耐熱性、耐薬品性の金属または金属酸化物が好ましく、また、電極材料と近似した熱膨張係数を有して接続されることが好ましく、タングステン、モリブデンを用いることが好ましい。
【００１２】
傾斜機能体は、スリップキャスト法、フロックキャスト法等によって形成することができる。スリップキャスト法は、ＳｉＯ2と導電性物質の紛体を溶媒に混合させたスラリーを吸水性の有る石膏などからなる鋳型に注入し、沈殿傾斜させて乾燥し成形した後に焼成して傾斜機能体を得る方法である。傾斜機能体の端部が、ＳｉＯ2が１００％となる場合には、この傾斜機能体の端部を、ＳｉＯ2の容積比が９７．５〜９９．５％の面が現れるまで切削研磨することによって本発明の傾斜機能体を得ることもできる。
【００１３】
またフロックキャスト法は、ＳｉＯ2と導電性物質を凝固剤を含んだスラリーに混合させＳｉＯ2と導電性物質の分布を連続的に変化させるよう調整した湯浴中にて凝集、個化させ成形した後に乾燥加熱して傾斜機能体を得る方法である。
【００１４】
そのほかＳｉＯ2と導電性物質を混合させて焼結し表面を研磨した構成体を順次混合比が異なるように積み重ねて焼結させて各構成体を接合させる方法などがあげられる。
【００１５】
スリップキャスト法、フロックキャスト法によって得られる傾斜機能体は、ＳｉＯ2と導電性物質の混合比が連続的に傾斜されるため、結合力が増加して傾斜機能体の強度が増加する利点がある。
【００１６】
このように得られた傾斜機能体において、放電容器と放電容器と溶着封止される部分のＳｉＯ2の混合比が９９．５％を超える場合には、この部分と混合比の違う部分との間でクラックが生じやすくなっている。これは、放電容器と溶着している部分がランプの点灯中の熱により放電容器と共に膨張しようとするため、混合比の違う部分との密着性が異なるため応力が生じてクラックを発生させているものと考えられる。
【００１７】
また、この構成体のＳｉＯ2の混合比が９７．５％未満であると放電容器とこの部分の傾斜機能体の熱膨張係数が適合できずに、ランプ点灯中の熱によって放電容器にクラックが生じるまたは、放電容器と傾斜機能体との間でリークが生じる等の不具合が生じてしまう。なお、積層焼結によって傾斜機能体を得る場合、この放電容器と溶着される層が複数の層と溶着されることも許容する。
【００１８】
また、傾斜機能体と電極が接合される層は導電性領域にある。この層の導電性物質の混合比が１０％以下であると電極に供給される電力によって、この構成体と電極端部間が発熱し導電性が失われるなどの虞があるため一定の導電率を維持するため、電極が接合させる部分の導電物質の混合比は１０％以上である事が好ましい。傾斜機能体と電極の接合は、構成体に電極を機械的に打ち込んで支持するまた、電極の端部と傾斜機能体を導電性物質を溶融させて接合させるなどの方法を用いることができる。
【００１９】
請求項１の発明によれば、傾斜機能体の製造時においても、傾斜機能体の強度を保ちクラックの発生を抑制することのできる管球用傾斜機能体を提供することができる。
【００２０】
請求項２の発明の管球は、ＳｉＯ2を主成分とする放電容器と；ＳｉＯ2と導電性物質の容積比を軸方向に増加させるように成形した傾斜機能体のＳｉＯ2の容積比が９９．５〜９７．５％である部分で放電容器と溶着し封止される傾斜機能体と；一端が傾斜機能体の一端側から突出し、他端が傾斜機能体の導電性領域層に固着される電極と；を具備したことを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、構成体のクラックを生じることのない傾斜機能体を用いた管球を提供することができ、管球の信頼性も向上することができる。
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１を参照して説明する。図１は、傾斜機能体の実施形態である。
【００２２】
傾斜機能体１は、ＳｉＯ2とＭｏの混合比の異なる層ｎ１〜ｎｎを軸方向に積層して構成される。本実施形態では１０層を積層させた。この傾斜機能体１は、次のようにして製造される。
【００２３】
まず、ＳｉＯ2の粒径０．０１〜１０μｍの粉末を９８．５％、Ｍｏの粒径０．０１〜１０μｍの粉末を１．５％を略均一となるように混合する。この混合体を内径が３０ｍｍの筒状の型に高さが５ｍｍとなるように流し込む。次にＳｉＯ2とＭｏの混合比が９８：２の混合体を高さが１．５ｍｍとなるように流し込む。各層のＳｉＯ2とＭｏの混合比と各構成体の高さは表１の通り。
【００２４】
【表１】
2003142032.tif 000001
【００２５】
このように混合比の異なる混合体が積層された型の開口側に圧力を加えた状態で１７００℃で２０分間加熱して焼結させる。こうして、外径３０ｍｍ、高さはおよそ２０ｍｍの混合体が形成される。その後、型から取り出した混合体を３ｍｍの径で切り出して、表面を研磨して傾斜機能体１を取り出している。
【００２６】
この傾斜機能体１の円中の中心部に直径０．５ｍｍの穴をｎ８の層まであけ、その穴に電極２を挿入し端部は構成体に打ち込んでいる。
【００２７】
次に、本発明の実施形態２であるメタルハライドランプを図２を参照して説明する。図２は、傾斜機能体を用いたメタルハライドランプＬの実施形態である。メタルハライドランプＬの放電容器３は石英硝子からなり、放電空間を形成する回転楕円径状の放電部３１の両端に傾斜機能体１が封止される封止部３２，３３が一体に形成される。放電部３１の中央部部分には、放電空間部３１を傾斜機能体１で封止後に放電空間内部を排気し所定の封入物を封入するチップ部３４が形成されている。
【００２８】
放電容器３と傾斜機能体１は傾斜機能体１の第１の層ｎ１の部分で封止される。まず、電極２を取りつけてある傾斜機能体１を放電容器の封止部３２、３３内部に挿入する。その後、傾斜機能体１の第１の層ｎ１の部分に対向する封止部の部分を、酸素―水素バーナーもしくはアルゴンプラズマバーナーで封止部分の石英硝子を溶融させ傾斜機能体と密着接合させ、放電空間内の気密を保つように構成される。
【００２９】
その後放電空間内にアルゴンガス、水銀、Ｓｃ−Ｎａの沃化物を排気チップ部から封入し排気管を封じた。
【００３０】
電極への電力供給は、本実施例の場合傾斜機能体１の端部に金属バンドを巻回して金属バンドから電力を電極間に供給する。本実施例のランプ電力は１００Ｗ、ランプ電圧は８３Ｖであった。また、放電容器の内径は約６ｍｍ、電極間距離は約１．４ｍｍである。
【００３１】
ここで、上記比較例１を用いたメタルハライドランプ、下記の比較例および実施形態のメタルハライドランプＬを用いての点滅試験を行った。各比較例とも放電容器の大きさ、ランプの入力電力などは、実施例２と同等となるようにしている。
＜比較例１＞実施形態の傾斜機能体と同じく混合体を順次積層させて成形焼結させているが、第１の層のＳｉＯ2の混合料を１００％としてＭｏを含まない構成体としている。放電容器の封止部分はこのＳｉＯ2が１００％である構成体部分で封止させている。
＜比較例２＞従来のようにＭｏ箔を用いて封止を行った。
【００３２】
これらのランプを２．７５ｈ点灯、０．２５ｈ消灯をくりかえして点滅試験を行った。点滅回数が１５００回となった時点での各ランプを観察した結果は下記の通りであった。
＜実施形態＞クラックの発生、封止部の変色とも観察されなかった。
＜比較例１＞傾斜機能体の第１の構成体であるＳｉＯ2の構成体にクラックが発生し、数本のランプは構成体が脱落していた。これは、第１の構成体であるＳｉＯ2が１００％の構成体と第２の構成体のＳｉＯ2 ９８．５％−Ｍｏ １．５％の層の熱膨張の違いによるものと考えられる。
＜比較例３＞Ｍｏ箔の変色が見られ一部腐食していた。これはメタルハライドランプに封入されているハロゲン化金属が侵食したものと考えられる。
【００３３】
以上のことから、実施例２のランプは、クラックの発生も抑えることができ、封止も耐薬品性の良いランプを提供することができるものである。
【００３４】
次に、傾斜機能体１のスリップキャスト法を採用した製造方法について説明する。２％ｗｔのアクリル酸水溶液にＳｉＯ2（平均粒径 ０．５μｍ）：Ｍｏ（平均粒径 ３μｍ）の混合比が１：１となるスラリー剤を作り、２０時間分散させたものを、石膏を用いた鋳型に注入し沈殿させた。１５分間沈殿させ、アクリル酸水溶液を石膏型に吸収させたのち乾燥させて１７５０℃で１０分間か熱焼成を行う。このように得られた傾斜機能体の端部のＳｉＯ2の混合比は、９８．５％であった。
【００３５】
また、傾斜機能体１のフロックキャスト法を採用した製造方法について説明する。凝固剤が含有されている溶液にＳｉＯ2（平均粒径 ０．５μｍ）：Ｍｏ（平均粒径 ３μｍ）の重量比が１：１（容積比は５６：４４）となるスラリー剤を作り、２０時間分散させたものを、直径７ｍｍのアルミの円柱の鋳型に注入し湯浴させ凝集個化させた。その上面に、ＳｉＯ2：Ｍｏの容積比が９８．５：１．５となるように混合させたスラリー剤を注入し凝集個化を行った後鋳型に振動を与えるなどして、境界面を混合させたのちに再び加熱湯浴させ凝集個化させた。これを１００℃の雰囲気可にて１２時間乾燥させたものを１７５０℃にて１０分間加熱を行った。
【００３６】
上記のようなスリップキャスト法およびフロックキャスト法によって得られた傾斜機能体であっても、実施例１のように、クラックを生じることのない傾斜機能体を得ることができた。
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、クラックを生じることのない傾斜機能体を用いた管球を提供することができるものである。
【００３７】
請求項２の発明によれば、請求項１の効果に加えて、管球の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の傾斜機能体の正面断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態のメタルハライドランプの正面図。
【符号の説明】
１…傾斜機能体
ｎ１〜ｎ５…構成体
２…電極
３…放電容器
４…金属バンド