(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用前照灯に用いられる放電バルブであって、
水平方向に延びる細長ガラス管の軸線方向中間部に略楕円球状の発光管部が膨出形成されるとともに該発光管部の上記軸線方向両側に１対のピンチシール部が形成されてなるアークチューブと、このアークチューブを略同心状に囲むようにして上記軸線方向に延び、該軸線方向両端部において上記アークチューブに溶着されたシュラウドチューブと、これらアークチューブおよびシュラウドチューブを固定支持する絶縁プラグと、を備えてなる放電バルブにおいて、
上記発光管部の外周面における最上点と上記シュラウドチューブの内周面とのクリアランスｇ１が、
ｇ１≧０．３ｍｍ
に設定されており、
上記クリアランスｇ１が、上記発光管部の外周面における最下点と上記シュラウドチューブの内周面とのクリアランスｇ２に対して、
ｇ１＞ｇ２
に設定されている、ことを特徴とする放電バルブ。
【請求項２】
上記クリアランスｇ１が、
ｇ１≦３．０ｍｍ
に設定されている、ことを特徴とする請求項１記載の放電バルブ。
【請求項３】
上記アークチューブおよびシュラウドチューブの上記絶縁プラグへの固定支持が、上記軸線に関して上記両ピンチシール部が略水平方向に扁平に延びるような角度位置で行われている、ことを特徴とする請求項１または２記載の放電バルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、車両用前照灯に用いられる放電バルブ、特にアークチューブをシュラウドチューブで略同心状に囲むように構成された放電バルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
放電バルブは高輝度照射が可能なことから、近年では車両用前照灯等にも多く用いられるようになってきている。
【０００３】
車両用前照灯等に用いられる放電バルブとしては、図５に示すように、アークチューブ１０２とシュラウドチューブ１０４と絶縁プラグ１０６とを備えたものが知られている。アークチューブ１０２は、水平方向に延びる細長ガラス管の軸線Ａｘ方向中間部に略楕円球状の発光管部１０２ａが膨出形成されるとともにその軸線Ａｘ方向両側に１対のピンチシール部１０２ｂが形成されてなり、また、シュラウドチューブ１０４は、アークチューブ１０２を略同心状に囲むようにして軸線Ａｘ方向に延び、その軸線Ａｘ方向両端部においてアークチューブ１０２に溶着されている。そして、絶縁プラグ１０６は、これらアークチューブ１０２およびシュラウドチューブ１０４を固定支持するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この放電バルブにおいては、シュラウドチューブ１０４がその軸線Ａｘ方向両端部においてアークチューブ１０２に溶着されているので、その溶着という工法の特性上、双方の位置関係にある程度のバラツキが不可避的に生じてしまう。そしてこの放電バルブは、アークチューブ１０２の発光管部１０２ａとシュラウドチューブ１０４とが近接しているので、上記バラツキにより最悪の場合には発光管部１０２ａとシュラウドチューブ１０４とが接触してしまうこともある。
【０００５】
しかしながら、このように発光管部１０２ａとシュラウドチューブ１０４とが接触している放電バルブを使用した場合には、点灯中に発光管部１０２ａが破裂してしまうという問題がある。
【０００６】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、アークチューブをシュラウドチューブで略同心状に囲むように構成された、車両用前照灯に用いられる放電バルブにおいて、点灯中にアークチューブの発光管部が破裂してしまうおそれをなくすことができる放電バルブを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、発光管部が破裂する原因の解明結果に基づき、発光管部の所定部位におけるシュラウドチューブとのクリアランスに工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００８】
すなわち、本願発明に係る放電バルブは、
車両用前照灯に用いられる放電バルブであって、
水平方向に延びる細長ガラス管の軸線方向中間部に略楕円球状の発光管部が膨出形成されるとともに該発光管部の上記軸線方向両側に１対のピンチシール部が形成されてなるアークチューブと、このアークチューブを略同心状に囲むようにして上記軸線方向に延び、該軸線方向両端部において上記アークチューブに溶着されたシュラウドチューブと、これらアークチューブおよびシュラウドチューブを固定支持する絶縁プラグと、を備えてなる放電バルブにおいて、
上記発光管部の外周面における最上点と上記シュラウドチューブの内周面とのクリアランスｇ１が、
ｇ１≧０．３ｍｍ
に設定されており、
上記クリアランスｇ１が、上記発光管部の外周面における最下点と上記シュラウドチューブの内周面とのクリアランスｇ２に対して、
ｇ１＞ｇ２
に設定されている、ことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の作用効果】
上記構成に示すように、本願発明に係る放電バルブは、アークチューブの発光管部の外周面における最上点と、このアークチューブを略同心状に囲むシュラウドチューブの内周面とのクリアランスｇ１が、ｇ１≧０．３ｍｍに設定されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００１１】
すなわち、アークチューブの発光管部がシュラウドチューブと接触していると、放電バルブを点灯したとき、発光管部における接触部近傍部位に熱籠もり現象が生じる。また、一般にシュラウドチューブには紫外線カット等を目的とするドープ剤が含まれているが、このドープ剤が接触部を介して発光管部に拡散する現象が生じる。そして、このような熱籠もり現象およびドープ剤拡散現象により、発光管部における接触部近傍部位には急激な失透が発生し、これにより該部位にマイクロクラックが多数発生し、それを起点とした発光管部の破裂が発生することとなる。
【００１２】
ところで、放電バルブ点灯時におけるアークチューブの発光管部の温度は、その部位によって異なり、その上端部が約１０００℃で最も高くなる。したがって、この上端部において発光管部がシュラウドチューブと接触したときに、熱籠もり現象およびドープ剤拡散現象が最も顕著となり、発光管部の破裂が発生しやすくなる。
【００１３】
このため、発光管部の上端部とシュラウドチューブとが接触しないようにすることが発光管部の破裂発生を未然に防止する上で効果的である。ただしその際、単に非接触とするだけでは不十分であって、極近接した状態にある場合には発光管部の破裂が発生する場合もあることが、発明者らが行った実験の結果から明らかになった。その原因としては、放電バルブ非点灯時には発光管部の上端部とシュラウドチューブとが接触していなくても、放電バルブを点灯してある一定時間が経過すると発光管部の熱膨張によりシュラウドチューブと接触しまうことによるものと考えられる。
【００１４】
そしてこの実験の結果から、本願発明のように発光管部の外周面における最上点とシュラウドチューブの内周面とのクリアランスｇ１をｇ１≧０．３ｍｍに設定すれば、発光管部の破裂発生を未然に防止することが可能であることが明らかになった。
【００１５】
このように本願発明によれば、アークチューブをシュラウドチューブで略同心状に囲むように構成された、車両用前照灯に用いられる放電バルブにおいて、点灯中にアークチューブの発光管部が破裂してしまうおそれをなくすことができる。
【００１６】
また、車両用前照灯に用いられる放電バルブにおいては、発光管部の外周面とシュラウドチューブの内周面とのクリアランスを全周にわたって０．３ｍｍ以上確保することが困難な場合も少なくないので、本願発明に係る車両用前照灯のように、発光管部の外周面における最上点とシュラウドチューブの内周面とのクリアランスｇ１を、発光管部の外周面における最下点とシュラウドチューブの内周面とのクリアランスｇ２に対してｇ１＞ｇ２に設定し、発光管部において最も温度が高くなる上端部のクリアランスを優先的に確保することが効果的である。
【００１７】
上記構成において、発光管部の外周面における最上点とシュラウドチューブの内周面とのクリアランスｇ１は、ｇ１≧０．３ｍｍであればその上限値は特に限定されるものではないが、これをｇ１≦３．０ｍｍに設定することが以下の理由から好ましい。
【００１８】
すなわち、放電バルブ点灯時、発光管部はこれを囲むシュラウドチューブにより保温された状態に維持されるが、シュラウドチューブが発光管部からあまり離れてしまうと、保温効果が薄れるため光束が急速に減少してしまう。そこで、上記クリアランスｇ１をｇ１≦３．０ｍｍに設定することが好ましい。
【００１９】
また、上記構成において、アークチューブおよびシュラウドチューブの絶縁プラグへの固定支持を、アークチューブの軸線に関して両ピンチシール部が略水平方向に扁平に延びるような角度位置で行うようにすれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００２０】
すなわち、ピンチシール部は、電極アッシーが挿入された細長ガラス管を両側からプレスすることにより形成されるが、その際、細長ガラス管が扁平形状に変形するので、これに伴い発光管部も僅かながら楕円球から扁平楕円球に変形する。そこで、アークチューブの軸線に関して両ピンチシール部が略水平方向に扁平に延びるような角度位置でアークチューブの絶縁プラグへの固定支持を行うようにすれば、発光管部において外径寸法が小さい部分を上端部に配置することができる。そしてこれにより、シュラウドチューブの内径が小さい場合であっても、発光管部の外周面における最上点とシュラウドチューブの内周面とのクリアランスｇ１をｇ１≧０．３ｍｍに設定することが比較的容易となる。
【００２１】
しかも、両ピンチシール部が略水平方向に扁平に延びるようにプレスされるので、両電極アッシーの電極の上下方向のズレを小さくすることができ、これにより灯具の配光特性を向上させることができる。
【００２２】
ここで「略水平方向」とは、水平面に対して±５°以内の方向を意味するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
図１は、本願発明の一実施形態に係る放電バルブ１０を示す側断面図である。
【００２５】
図示のように、本実施形態に係る放電バルブ１０は、前後方向に延びるアークチューブユニット１２と、このアークチューブユニット１２の後端部を固定支持する絶縁プラグ１４とを備えてなっている。
【００２６】
アークチューブユニット１２は、前後方向に延びる軸線Ａｘ上に位置するアークチューブ１６と、このアークチューブ１６を略同心状に囲むシュラウドチューブ１８とが、一体的に形成されてなっている。
【００２７】
アークチューブ１６は、細長円筒形の石英ガラス管を加工してなるアークチューブ本体２０と、このアークチューブ本体２０内に埋設された前後１対の電極アッシー２２Ａ、２２Ｂとからなっている。
【００２８】
アークチューブ本体２０は、軸線Ａｘ方向の所定位置に略楕円球状の発光管部２０ａが膨出形成されるとともにその前後両側にピンチシール部２０ｂ１、２０ｂ２が形成されてなり、これらピンチシール部２０ｂ１、２０ｂ２の前後両側は円筒部２０ｃ１、２０ｃ２のまま残されているが、後方側の円筒部２０ｃ２には円環状のフランジ部２０ｄが形成されている。このアークチューブ本体２０の発光管部２０ａ内には、キセノンガスおよび発光物質が封入された放電空間２４が形成されている。
【００２９】
シュラウドチューブ１８は、紫外線カット等を目的とするドープ剤が含まれた円筒状の石英ガラス管からなり、その前後両端部１８ａ、１８ｂにおいてアークチューブ本体２０の円筒部２０ｃ１とフランジ部２０ｄとに溶着されている。
【００３０】
各電極アッシー２２Ａ、２２Ｂは、電極棒２６Ａ、２６Ｂとリード線２８Ａ、２８Ｂとがモリブデン箔３０Ａ、３０Ｂを介して連結固定されてなり、各ピンチシール部２０ｂ１、２０ｂ２においてアークチューブ本体２０にピンチシールされている。その際、モリブデン箔３０Ａ、３０Ｂはすべてピンチシール部２０ｂ１、２０ｂ２内に埋設されているが、各電極棒２６Ａ、２６Ｂは、その先端部が前後両側から互いに対向するようにして放電空間２４内に突出しており、また、各リード線２８Ａ、２８Ｂは、各々円筒部２０ｃ１、２０ｃ２内を通ってアークチューブ本体２０の前方および後方まで延出している。これらリード線２８Ａ、２８Ｂは、いずれもモリブデン線で構成されている。
【００３１】
シュラウドチューブ１８の後端外周面には金属バンド３６が固定されており、この金属バンド３６にはスライダ金具３８がレーザ溶接により連結固定されている。このスライダ金具３８は、該スライダ金具３８に金属バンド３６を係合させた状態で、該スライダ金具３８の後端面を基準面にしてアークチューブユニット１２の第１次アライニングを行った後に、金属バンド３６との連結固定が行われるようになっている。
【００３２】
絶縁プラグ１４は、絶縁プラグ本体４０の前端部にベースプレート４２が固着されてなっている。このベースプレート４２には、アークチューブユニット１２側のスライダ金具３８がレーザ溶接により連結固定されている。その際、ベースプレート４２はスライダ金具３８と面接触で当接するようになっており、これによりアークチューブユニット１２の第２次アライニングを行った上での連結固定を行い得るようになっている。
【００３３】
図２は、図１のＩＩ部拡大図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ  線断面拡大図である。
【００３４】
これらの図において、アークチューブ本体２０の発光管部２０ａの外周面２０ｅにおける最上点Ｐ１と、シュラウドチューブ１８の内周面１８ｃとのクリアランスｇ１は、ｇ１≧０．３ｍｍに設定されている。このような値に設定した理由は以下のとおりである。
【００３５】
すなわち、アークチューブ本体２０の発光管部２０ａがシュラウドチューブ１８と接触していると、放電バルブ１０を点灯したとき、発光管部２０ａにおける接触部近傍部位に熱籠もり現象が生じ、また、シュラウドチューブ１８に含まれているドープ剤が接触部を介して発光管部２０ａに拡散する現象が生じる。そして、このような熱籠もり現象およびドープ剤拡散現象により、発光管部２０ａにおける接触部近傍部位には急激な失透が発生し、これにより該部位にマイクロクラックが多数発生し、それを起点とした発光管部２０ａの破裂が発生することとなる。
【００３６】
ところで、放電バルブ点灯時における発光管部２０ａの温度はその部位によって異なる。例えば発光管部２０ａの下端部は約７００℃であるのに対し、その上端部は約１０００℃であり最も高くなる。したがって、この上端部において発光管部２０ａがシュラウドチューブと接触したときに、熱籠もり現象およびドープ剤拡散現象が最も顕著となり、発光管部２０ａの破裂が発生しやすくなる。
【００３７】
このため、発光管部２０ａの上端部とシュラウドチューブ１８とが接触しないようにすることが発光管部２０ａの破裂発生を未然に防止する上で効果的である。ただしその際、単に非接触とするだけでは不十分であって、極近接した状態にある場合には発光管部２０ａの破裂が発生する場合もあることが、発明者らが行った以下の実験の結果から明らかになった。
【００３８】
表１および図４は、クリアランスｇ１の大きさが異なる放電バルブを点灯したときの発光管部２０ａの破裂発生率および光束を測定した実験の結果を示すものである。
【００３９】
【表１】
0003634692.tif 000002
【００４０】
表１に示すように、破裂発生率は、１１種類の異なる大きさのクリアランスｇ１毎に１０個のサンプルについて測定を行った。これら各サンプルとしては、アークチューブ本体２０が石英ガラス製でかつその発光管部２０ａの肉厚が１．５ｍｍに設定されたものを用いた。また、光束については、クリアランスｇ１＝０のサンプル（すなわち発光管部２０ａの上端部とシュラウドチューブ１８とが接触しているサンプル）の光束を基準（１００％）にして、それ以外の大きさのクリアランスｇ１のサンプルの光束の測定結果を相対的なパーセンテージで表示した。
【００４１】
表１および図４から明らかなように、クリアランスｇ１がｇ１≧０．３ｍｍでは、発光管部２０ａの破裂が発生していないのに対し、ｇ１＜０．３ｍｍでは、発光管部２０ａの上端部とシュラウドチューブ１８とが接触している場合はもちろん、非接触であっても発光管部２０ａの破裂が発生する結果となった。
【００４２】
その原因としては、放電バルブ１０の非点灯時には発光管部２０ａの上端部とシュラウドチューブ１８とが接触していなくても、放電バルブ１０を点灯してある一定時間が経過すると発光管部２０ａの熱膨張（上端部において最も大きい）によりシュラウドチューブ１８と接触しまうことによるものと考えられる。
【００４３】
この実験結果から、本実施形態に係る放電バルブ１０においては、アークチューブ本体２０の発光管部２０ａの外周面２０ｅにおける最上点Ｐ１とシュラウドチューブ１８の内周面１８ｃとのクリアランスｇ１をｇ１≧０．３ｍｍに設定することにより、発光管部２０ａの破裂発生を未然に防止するようにしている。
【００４４】
図２および３において、上記クリアランスｇ１は、アークチューブ本体２０の発光管部２０ａの外周面２０ｅにおける最下点Ｐ２とシュラウドチューブ１８の内周面１８ｃとのクリアランスｇ２に対してｇ１＞ｇ２に設定されている。その理由は以下のとおりである。
【００４５】
すなわち、仮に放電バルブ１０の非点灯時に発光管部２０ａの外周面２０ｅとシュラウドチューブ１８の内周面１８ｃとのクリアランスが全周一定であるとした場合において、放電バルブ１０の点灯に伴う発光管部２０ａの熱膨張により最もシュラウドチューブ１８と接触しやすい部位は、発光管部２０ａにおいて最も温度が高くなる上端部であり、他の部位は上端部に比してシュラウドチューブ１８と接触が生じにくい。そこで、ｇ１＞ｇ２に設定することにより、発光管部２０ａの破裂発生を防止した上で、シュラウドチューブ１８の内径寸法を小さい値に設定することが可能となる。
【００４６】
また、表１および図４から明らかなように、上記クリアランスｇ１がｇ１≧０．３ｍｍの領域において、このクリアランスｇ１が増大すると次第に光束が減少する傾向にあり、そしてｇ１＝３．０を超えたあたりから光束が急速に減少する傾向にある。
【００４７】
これは、放電バルブ１０の点灯時、発光管部２０ａはこれを囲むシュラウドチューブ１８により保温された状態に維持されるが、シュラウドチューブ１８が発光管部２０ａからあまり離れると、保温効果が急速に薄れてしまうための考えられる。
【００４８】
したがって上記実験結果から、上記クリアランスｇ１はｇ１≦３．０ｍｍに設定することが好ましい。
【００４９】
また本実施形態においては、図２および３に示すように、アークチューブユニット１２の絶縁プラグ１４への固定支持が、軸線Ａｘに関して両ピンチシール部２０ｂ１、２０ｂ２が水平方向に扁平に延びるような角度位置で行われている。このような角度位置で固定支持が行われている理由は以下のとおりである。
【００５０】
すなわち、各ピンチシール部２０ｂ１、２０ｂ２は、電極アッシー２２Ａ、２２Ｂが挿入された細長ガラス管を両側からプレスすることにより形成されるが、その際、細長ガラス管が扁平形状に変形するので、これに伴い発光管部２０ａも僅かながら楕円球から扁平楕円球に変形する。そこで、軸線Ａｘに関して両ピンチシール部２０ｂ１、２０ｂ２が水平方向に扁平に延びるような角度位置でアークチューブユニット１２の絶縁プラグ１４への固定支持を行うようにすれば、発光管部２０ａにおいて外径寸法が小さい部分を上端部に配置することができる。そしてこれにより、シュラウドチューブ１８の内径が小さい場合であっても上記クリアランスｇ１をｇ１≧０．３ｍｍに設定することが比較的容易となる。
【００５１】
以上詳述したように、本実施形態に係る放電バルブ１０は、アークチューブ本体２０の発光管部２０ａの外周面２０ｅにおける最上点Ｐ１とシュラウドチューブ１８の内周面１８ｃとのクリアランスｇ１がｇ１≧０．３ｍｍに設定されているので、点灯中に発光管部２０ａが破裂してしまうおそれをなくすことができる。
【００５２】
なお、発光管部２０ａの肉厚寸法を通常よりも薄い値に設定する場合には、上記クリアランスｇ１を大きめの値に設定することが発光管部２０ａの破裂を効果的に防止する観点から望ましい。
【００５３】
しかも本実施形態においては、上記クリアランスｇ１が、発光管部２０ａの外周面２０ｅにおける最下点Ｐ２とシュラウドチューブ１８の内周面１８ｃとのクリアランスｇ２に対してｇ１＞ｇ２に設定されているので、発光管部２０ａの破裂発生を防止した上で、シュラウドチューブ１８の内径寸法を小さい値に設定することが可能となる。
【００５４】
さらに本実施形態においては、上記クリアランスｇ１がｇ１≦３．０ｍｍに設定されているので、シュラウドチューブ１８による発光管部２０ａの保温効果を十分に確保することができ、これにより光束を高い値に維持することができる。
【００５５】
また本実施形態においては、軸線Ａｘに関して両ピンチシール部２０ｂ１、２０ｂ２が水平方向に扁平に延びるような角度位置でアークチューブユニット１２の絶縁プラグ１４への固定支持が行われているので、発光管部２０ａにおいて外径寸法が小さい部分を上端部に配置することができ、そしてこれによりシュラウドチューブ１８の内径が小さい場合であっても上記クリアランスｇ１をｇ１≧０．３ｍｍに設定することが比較的容易となる。しかも、両ピンチシール部２０ｂ１、２０ｂ２が水平方向に扁平に延びるようにプレスされるので、両電極アッシー２２Ａ、２２Ｂの電極棒２６Ａ、２６Ｂの上下方向のズレを小さくすることができ、これにより灯具の配光特性を向上させることができる。
【００５６】
なおこの場合、図３に示すように、軸線Ａｘに関して両ピンチシール部２０ｂ１、２０ｂ２が正確に水平方向に扁平に延びていなくても、水平面に対して±５°以内の角度範囲であれば、本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態に係る放電バルブを示す側断面図
【図２】図１のＩＩ部拡大図
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ  線断面拡大図
【図４】上記実施形態に関連する実験の結果を示す図
【図５】従来例を示す、図１と同様の図
【符号の説明】
１０  放電バルブ
１２  アークチューブユニット
１４  絶縁プラグユニット
１６  アークチューブ
１８  シュラウドチューブ
１８ａ  前端部
１８ｂ  後端部
１８ｃ  内周面
２０  アークチューブ本体
２０ａ  発光管部
２０ｂ１、２０ｂ２  ピンチシール部
２０ｃ１、２０ｃ２  円筒部
２０ｄ  フランジ部
２０ｅ  外周面
２２Ａ、２２Ｂ  電極アッシー
２４  放電空間
２６Ａ、２６Ｂ  電極棒
２８Ａ、２８Ｂ  リード線
３０Ａ、３０Ｂ  モリブデン箔
３６  金属バンド
３８  スライダ金具
４０  絶縁プラグ
４２  ベースプレート
【図１】
0003634692.tif 000003
【図２】
0003634692.tif 000004
【図３】
0003634692.tif 000005
【図４】
0003634692.tif 000006
【図５】
0003634692.tif 000007