(57)【要約】【課題】本発明は、新規なセラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明に係るセラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法は、複数個の放電容器の各々を、焼成時保持治具により上下の細管部を保持して直立状態で本焼成処理する製造方法である。前記焼成時保持治具は、アルミナ製であり、前記複数個の放電容器の各々の一方の細管部を挿通する孔が形成された下部保持治具と、前記下部保持治具と組み合わせて位置決めされ、前記複数個の放電容器の各々の他方の細管部を挿通する孔が形成された上部保持治具とを備え、前記本焼成処理の際、前記複数個の放電容器を直立状態に保持する焼成時保持治具であってよい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法において、
複数個の放電容器の各々を、焼成時保持治具により上下の細管部を保持して直立状態で本焼成処理する、製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたセラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法において、
前記焼成時保持治具は、
アルミナ製であり、
前記複数個の放電容器の各々の一方の細管部を挿通する孔が形成された下部保持治具と、
前記下部保持治具と組み合わせて位置決めされ、前記複数個の放電容器の各々の他方の細管部を挿通する孔が形成された上部保持治具とを備え、
前記本焼成処理の際、前記複数個の放電容器の各々を直立状態に保持する、製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載されたセラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法において、
前記焼成時保持治具の前記上部保持治具と前記下部保持治具との間隙Ｇ１は、本焼成処理後の前記放電容器の発光部の長さと前記一方の細管部の長さの合計（Ｌ２１＋Ｌ２２）より短い長さである、製造方法。
【請求項４】
請求項２又は３のいずれか一項に記載されたセラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法において、
前記焼成時保持治具の前記下部保持治具の板厚Ｔ１は、焼成前の前記放電容器の他方の細管部の長さＬ１１の半分以上を覆う長さである、製造方法。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載されたセラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法において、
前記焼成時保持治具の前記下部保持治具は、第１下部保持治具とその上方に位置する第２下部保持治具の組み合わせにより構成され、
第１及び第２下部保持治具の組み合わせの板厚Ｔ１は、前記放電容器の他方の細管部の焼成前の長さＬ１１の半分以上を覆う長さであり、
第２下部保持治具の板厚と第１及び第２下部保持治具の間隙との合計（Ｔ２＋Ｇ２）は、焼成前においては、本焼成前細管部の長さＬ１１より短い、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックメタルハライドランプでは透光性のセラミック製放電容器（「発光管体」ともいう。）が用いられている。セラミック製放電容器の製造には、一般に、排泥鋳込み法（泥漿鋳込み方法）と呼ばれる製造方法が採用されている。
【０００３】
本出願人は、本発明の先行技術として、セラミック製放電容器の排泥鋳込み製造方法に関して、次の特許文献1に開示された発明を完成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2014-210686「透光性セラミックスの製造方法」（公開日：2014/11/13）
【特許文献２】特開昭63-242964「アルミナセラミックス及びその製造方法」（公開日：1988/10/07）
【特許文献３】特開平7-237983「透光性セラミックス」（公開日：1995/09/12），特許第3407284号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
セラミックメタルハライドランプに使用されるセラミック製放電容器に関し、高い透過率及び低い散乱率を実現するために、様々な焼成処理方法が提案されている。
【０００６】
例えば、前掲特許文献１には成形体を真空雰囲気にて焼結することが記載されている（明細書段落0036〜0037参照）。
【０００７】
特許文献２には、ＥＰＲＯＭ用のパッケージなど紫外線透過材料として好適なアルミナセラミックスの製造方法を開示する。この透光性アルミナセラミックスは、高圧金属放電灯の発光管と異なり、機械的強度、特に曲げ強さを強化している。そのため、アルミナセラミックスの純度、結晶粒径を規定している。更に、硫酸アルミニウムアンモニウムを熱分解して得た所定の酸化アルミニウム粉末に、所定の焼結助剤、成形助剤を添加して、非酸化性雰囲気で焼成するアルミナセラミックスの製造方法を開示している。
【０００８】
特許文献３は、耐食性に優れた透光性セラミックスを提供する発明である。スラリーの膜が形成された成形体の一時焼成した後、所定の条件で、熱間静水圧プレス処理（ＨＩＰ処理）して発光管を得ている。これにより、気泡を全く含まず、直線透過率の低下が殆どなく、Ｓｃ２Ｏ３等の耐食性を有する透光性セラミックスが形成されることが開示されている。
【０００９】
本発明者等は、前掲特許文献1で開示した本焼成工程に関して、更に発光管製造の歩留まりを向上する新規な方法を見出した。
【００１０】
そこで、本発明は、新規なセラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るセラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法は、複数個の放電容器の各々を、焼成時保持治具により上下の細管部を保持して直立状態で本焼成処理する。
【００１２】
更に、上記セラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法では、前記焼成時保持治具は、アルミナ製であり、前記複数個の放電容器の各々の一方の細管部を挿通する孔が形成された下部保持治具と、前記下部保持治具と組み合わせて位置決めされ、前記複数個の放電容器の各々の他方の細管部を挿通する孔が形成された上部保持治具とを備え、前記本焼成処理の際、前記複数個の放電容器の各々を直立状態に保持してもよい。
【００１３】
更に、上記セラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法では、前記下部保持治具は、前記焼成時保持治具の前記上部保持治具と前記下部保持治具との間隙Ｇ１は、本焼成処理後の前記放電容器の発光部の長さと前記一方の細管部の長さの合計（Ｌ２１＋Ｌ２２）より短い長さであってよい。
【００１４】
更に、上記セラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法では、前記焼成時保持治具の前記下部保持治具の板厚Ｔ１は、焼成前の前記放電容器の他方の細管部の長さＬ１１の半分以上を覆う長さであってよい。
【００１５】
更に、上記セラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法では、前記焼成時保持治具の前記下部保持治具は、第１下部保持治具とその上方に位置する第２下部保持治具の組み合わせにより構成され、第１及び第２下部保持治具の組み合わせの板厚Ｔ１は、前記放電容器の他方の細管部の焼成前の長さＬ１１の半分以上を覆う長さであり、第２下部保持治具の板厚と第１及び第２下部保持治具の間隙との合計（Ｔ２＋Ｇ２）は、焼成前においては、本焼成前細管部の長さＬ１１より短くてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、新規なセラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】図１Ａは、セラミックメタルハライドランプの一例を説明する断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示すセラミックメタルハライドランプに使用される発光管を説明する断面図である。
【図２】図２は、発光管の放電容器の排泥鋳込み法と呼ばれる製造方法を簡単に説明するフロー図である。
【図３】図３は、発光管を収納容器に横積みに配置して本焼成処理した場合に発生する放電容器細管部の湾曲現象を説明する図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る発光管の本焼成処理法を説明する図であり、複数個の放電容器を焼成時保持治具に設置して本焼成する様子を説明する図である。
【図５】図５は、本焼成時に、複数個の放電容器を焼成時保持治具に設置するステップを説明するフロー図である。
【図６Ａ】図６Ａは、図５のステップＳ２２における下部保持治具に要求される仕様を説明する図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図５のステップＳ２２における他の下部保持治具に要求される仕様を説明する図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図５のステップＳ２３における好ましくない上部保持治具を説明する図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図５のステップＳ２３における好ましい上部保持治具を説明する図である。
【図８Ａ】図８Ａは、図５のステップＳ２３における下部保持治具に要求される仕様を説明する図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図５のステップＳ２１における下部保持治具に要求される仕様を再度検討したときの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るセラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法の実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同じ要素に対しては同じ参照符号を付して、重複した説明を省略する。
【００１９】
［セラミックメタルハライドランプとその放電容器］
図１Ａは、セラミックメタルハライドランプの一例を説明する断面図である。セラミックメタルハライドランプ１０は、密封されたバルブ形状の透光性外管１１を有し、透光性外管１１の内部は、圧力１０Ｐａ以下の高真空に保持されており、端部には口金１２が設けられている。透光性外管１１の内部のほぼ中央に、発光管１３が封入されている。発光管１３の周囲には、透光性スリーブ１８が設けられている。発光管１３及び透光性スリーブ１８は、金属製のフレーム１４によって、所定の位置に配置されている。
【００２０】
図１Ｂは、図１Ａに示されるセラミックメタルハライドランプに使用されている発光管１３を説明する断面図である。発光管１３を形成する放電容器（発光管体）２０は、高純度のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を原料とし、中央の発光部２０ｃとその両端の細管部２０ａ，２０ｂとが一体成型されて形成されている。細管部２０ａ，２０ｂには、電流導入体１７ａ，１７ｂが夫々装着されている。電流導入体１７ａ，１７ｂの各先端部は、発光部２０ｃの内部空間で対向する放電電極２１ａ，２１ｂを形成している。
【００２１】
放電容器２０の内部には、発光物質、水銀及び不活性ガスが封入されている。不活性ガスは、例えば希ガスであり、本実施例では、アルゴンが用いられている。
【００２２】
ここで、細管部２０ａ，２０ｂの各長さをＬ２１とし、発光部２０ｃの長さをＬ２２とする。なお、後で説明するように、放電容器２０は、製造段階の本焼成過程で収縮するので、細管部２０ａ，２０ｂの各長さは、本焼成前はＬ１１とし、本焼成後はＬ２１と区別する。同様に、発光部２０ｃの長さは、本焼成前はＬ２１とし、本焼成後はＬ２２と区別する。また、細管部２０ａ，２０ｂは、対称形であるが、図面を用いた説明の便宜上、細管部２０ａを上部細管部と呼び、２０ｂを下部細管部と呼ぶ。
【００２３】
［放電容器の製造方法］
前掲特許文献１では、次のような放電容器の製造方法を開示している。図２は、発光管の放電容器の排泥鋳込み法と呼ばれる製造方法を簡単に説明するフロー図である。
【００２４】
ステップＳ１１のスラリー生成工程では、原材料として、高純度アルミナ粉末と助剤（酸化マグネシウム等）を用いる。アルミナ粉末、助剤及び水を混合した原材料を容器に入れ混合を行い、スラリーを生成する。更に、バインダーを添加し混合する。
【００２５】
ステップＳ１２の排泥鋳込み成形工程では、石膏型にスラリーを供給して石膏型の成形室をスラリーで充填し所定の時間保持すると、石膏型の内面にスラリーの固形分が着肉する。次に、排泥を行う。石膏型の内面に着肉したスラリーの固形分によって成形体が形成される。成形体を乾燥させた後、石膏型から成形体を取り外す。
【００２６】
ステップＳ１３の仮焼成及び表面処理工程では、例えば、９５０℃まで昇温し、その温度で３０分間保持し、その後、降温する。その後、成形体の表面の小さな突起状のパーティングラインを研磨除去する。成形体を酸処理してカルシウム等の不要な成分を除去する。その後、仮焼体を硝酸マグネシウム水溶液に浸漬し、次にアンモニア水に浸漬して水酸化マグネシウムを固定する。水酸化マグネシウムをマグネシアにするため、仮焼体を二次仮焼する。
【００２７】
ステップＳ１４の本焼成工程では、例えば、１，７５０℃まで昇温し、その温度で３０分間保持し、その後、降温する。この本焼成処理では、放電容器をアルミナ製収納容器に略密封状態で収納する。焼結条件は、焼結条件は真空雰囲気である。実施例では、放電容器は、黒化せずに白い状態を維持し、透過率は９９％と非常に高く、散乱率も７％と非常に低い、良好な結果が得られている。
【００２８】
（本焼成処理における問題）
図３は、ステップＳ１４の本焼成処理において、発光管を収納容器に横積みに配置して処理した場合に発生する放電容器細管部の湾曲現象を説明する図である。放電容器２０は、本焼成処理において体積が20〜30％収縮するので、破線は本焼成前の放電容器２０ｂｆを示し、実線は本焼成後の放電容器２０ａｆを示している。他の図も同様である。
【００２９】
この本焼成処理において、放電容器をアルミナ製収納容器の底板面に横積みで配置した場合、放電容器２０が変形する問題が発生した。即ち、床板面による支持が無い細管部先端が自重により下方に湾曲する（即ち、垂れ下がる）現象が発生した。
【００３０】
（本焼成処理における焼成時保持治具の採用）
本発明者等は、この本焼成処理における放電容器２０の変形を防止するため、次の製造方法を提案した。
【００３１】
(1) 放電容器の変形を防止するため、焼成処理時は、放電容器を直立に保持する。
【００３２】
(2) 量産体制確立のため、複数個の放電容器を同時に処理可能な方法とする。
【００３３】
図４は、本実施形態に係る発光管の本焼成処理法を説明する図であり、複数個の放電容器２０を焼成時保持治具２４，２６に設置して本焼成する様子を説明する図である。前掲特許文献1の明細書段落0035に開示するように、アルミナ製収納容器２２に略密封状態で収納し、真空雰囲気で本焼成処理される。この「略密封状態」とは、収納容器である箱の開口を蓋で覆った程度の状態をいい、気密封止のような状態ではない。
【００３４】
保持治具は、アルミナ製であり、上部保持治具２６と下部保持治具２４とから成る。各発光管２０の下部細管部は、下部保持治具２４に形成された孔に挿入されて直立に保持され、同時に、上部細管部は、上部保持治具に形成された孔に挿入されて直立状態に位置決めされている。
【００３５】
図５は、本焼成時に、複数個の放電容器２０を焼成時保持治具２４，２６に設置するステップを説明するフロー図である。このフロー図に従って、順に、好ましい焼成時保持治具について説明する。
【００３６】
ステップＳ２１で、下部保持治具２４を固定する。
【００３７】
ステップＳ２２で、下部保持治具２４の孔に、図２に示すステップＳ１３の仮焼成及び表面処理が終了した複数個の放電容器２０の下部細管部を挿入する。挿入後、複数個の放電容器２０を、暫くの間、直立に近い状態で保持出来れば、上部保持治具を取り付ける際に作業性が向上する。
【００３８】
従って、図６Ａに示すように、放電容器２０の本焼成前の細管部の長さＬ１１（図１Ｂ参照）の半分以上を覆う板厚Ｔ１を有する下部保持治具２４を用意し、これに複数個の放電容器２０を立てる。ここで、放電容器２０は、本焼成の前後を通じて、自重により、下部保持治具２４に対して、下部細管部と発光部の境界部分で接し支点となる。図６Ａでは、黒丸「●」で位置を示し、支点３０とする。
【００３９】
しかし、このような板厚の厚い保持治具２４は、放電容器と同じアルミナ製であり、高価である。更に、板厚が厚いと破損する確率も高まる。
【００４０】
図６Ｂは、図５のステップＳ２２における他の下部保持治具に要求される仕様を説明する図である。図６Ｂでは、保持治具２４を、第１下部保持治具２４−１と第２下部保持治具２４−２の組み合わせにより構成している。第１及び第２下部保持治具の組み合わせの板厚Ｔ１により、放電容器２０の本焼成前の細管部の長さＬ１１の半分以上を覆っている。
【００４１】
ステップＳ２３で、上部保持治具２６の孔に、下部保持治具２４（又は２４−１，２４−２）により直立状態に保持された複数個の放電容器２０の上部細管部２０ａを挿入する。
【００４２】
ステップＳ２４で、上部保持治具２６は、下部保持治具２４に組み合わされて位置決めされる。
【００４３】
図７Ａは、好ましくない上部保持治具２６を説明する図である。即ち、本焼成処理前には上部細管部が上部保持治具の孔内にあったが、本焼成処理後には収縮して抜けてしまっている。このような場合、処理後の放電容器２０ａｆが変形するおそれがある。
【００４４】
図７Ｂは、このような問題に対応した好ましい上部保持治具２６を説明する図である。即ち、上部保持治具２６と第２下部保持治具２４−２との間隙Ｇ１は、本焼成処理後の発光部２０ｃの長さと上部細管部２０ａの長さの合計（Ｌ２１＋Ｌ２２）より短くする必要がある。なお、上部保持治具２６の板厚は、本焼成処理を通じて剛性を確保できる限り、薄くてよい。
【００４５】
ステップＳ２５で、複数個の放電容器を設置した焼成時保持治具を、アルミナ製収納容器に略密封状態で収納する。
【００４６】
ステップＳ２６で、図２のステップＳ１４で説明した本焼成処理を行う。
【００４７】
ここで、更に、下部保持治具２４−１，２４−２に関して再検討した。図８Ａは、図５のステップＳ２２における下部保持治具に要求される仕様を説明する図である。図６Ｂで説明したように、第１及び第２下部保持治具の組み合わせの板厚Ｔ１により、放電容器２０の本焼成前の細管部の長さＬ１１の半分以上を覆っている。
【００４８】
図８Ｂは、図５のステップＳ２１における下部保持治具に要求される仕様を再度検討したときの図である。組み合わせの板厚Ｔ１は、本焼成前では、細管部の長さＬ１１の半分以上を覆うことが必要である。
【００４９】
しかし、焼成前においては、第２下部保持治具の板厚と第１及び第２下部保持治具の間隙との合計（Ｔ２＋Ｇ２）は、本焼成前細管部の長さＬ１１より短いことが必要であるが、焼成後においては、本焼成後細管部の長さＬ２１より長くてもよいことが分かる。即ち、放電容器２０は、支点３０で第２下部保持治具２４−２により支持され、上部細管部２０ａの先端部は焼成処理前後を通じて上部保持治具２６により保持されているので、下端が自由端になった下部細管部２０ｂが自重に逆らって曲がることは極めて少ないからである。
【００５０】
［実施形態の利点・効果］
(1) 以上により、放電容器の寸法（細管部及び発光部の長さ）と焼成時保持治具の寸法（上部保持治具の板厚、下部保持治具の板厚、第１及び第２下部保持治具の板厚、第２下部保持治具と上部保持治具との間隙）の関係を決定することが出来た。
【００５１】
(2) 本焼成処理において、この焼成時保持治具を使用して直立状態で処理した場合、放電容器の変形は発生していない。
【００５２】
(3) 複数個の放電容器を同時に処理可能な方法であるため、量産体制を確立することが出来た。
【００５３】
(4) 放電容器をこの焼成時保持治具を使用して直立状態で保持し、アルミナ製収納容器に略密封状態で収納し、焼結条件は真空雰囲気で本焼成処理を行うことにより、完成した放電容器は、黒化せずに白い状態を維持し、透過率はと非常に高く（例えば、９９％）、散乱率も非常に低く（例えば、７％）、且つ変形も生じない結果が得られた。これにより、新規なセラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法を得ることが出来た。
【００５４】
［代替例その他］
なお、図示されていないが、上部保持治具２６に形成された孔には、放電容器の細管部が挿入される側に向かって拡がるテーパーが形成されていてもよい。テーパーが形成されていれば、放電容器をセットする際に、スムーズに孔に挿入することが出来る。
【００５５】
一方、下部保持治具２４−１，２４−２にもテーパー部が有ってもよいが、放電容器は１本ずつ人手で挿入しているため、テーパー部は無くても支障はない。
【００５６】
テーパー部以外の孔径は、焼成前細管部外径より数ｍｍ程度大きく形成されている。実施形態では、１ｍｍ大きい孔にした。なお、テーパーが形成された部分は、板厚寸法に入らない。
【００５７】
上部保持治具と下部保持治具から成る焼成時保持治具を複数個用意して、多段に積み重ねて焼成処理してもよい。その際、下段に位置する上部保持治具に設けられた細管部挿入孔と、その上段に位置する下部保持治具設けられた細管部挿入孔の位置が重ならないように配置されていれば、複数段に重ねられた保持治具全体の高さを低くすることができる。
【００５８】
以上、本発明に係るセラミックメタルハライドランプ用放電容器の製造方法の実施形態を説明したが、これらは例示であって、本発明を何ら限定するものではない。当業者が、本実施形態に関して容易になし得る追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の記載によって定められる。
【符号の説明】
【００５９】
１０：セラミックメタルハライドランプ、  １１：透光性外管、  １２：口金、  １３：発光管、  １４：フレーム、  １７ａ：電流導入体、  １７ｂ：電流導入体、  １８：透光性スリーブ、  ２０：発光管，放電容器、  ２０ａ：細管部，上部細管部、  ２０ｂ：細管部，下部細管部、  ２０ｃ：発光部、  ２０ａｆ：本焼成処理後の放電容器、  ２０ｂｆ：本焼成処理前の放電容器、  ２１ａ：放電電極、  ２１ｂ：放電電極、  ２４：下部保持治具、  ２４−１：第１下部保持治具、  ２４−２：第２下部保持治具、２６：上部保持治具、  ３０：支点、
Ｇ１：間隙、  Ｇ２：間隙、  Ｔ１：板厚、  Ｔ２：板厚、  Ｌ１１: 本焼成処理前の細管部長さ、  Ｌ２１：本焼成処理後の細管部長さ、  Ｌ１２: 本焼成処理前の発光部長さ、  Ｌ２２：本焼成処理後の発光部長さ、
【図１Ａ】
2018085188.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
2018085188.tif 000009
【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
2018085188.tif 000011
【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
2018085188.tif 000013
【図８Ｂ】
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