(57)【要約】【課題】ペレットの寸法を大きくすることができる金属粉体ペレットの製造技術を提供する。【解決手段】金属粉体の加圧成形によって柱状のペレットを製造するための金属粉体ペレットの製造装置において、貫通孔を有するダイスと、該ダイスの貫通孔に挿通可能な上部材及び下部材と、を有し、前記上部材及び下部材は、それぞれ、端面に押圧面を有し、前記ダイスの貫通孔に充填された金属粉体は、前記上部材及び下部材の押圧面によって両側から押圧されるように構成されている。前記柱状のペレットの軸線方向の寸法をＬとし、前記ペレットの軸線方向に直交する方向の寸法をＤとするとき、前記ダイスの貫通孔は、長辺がＬ、短辺がＤの矩形断面を有する。【選択図】図５Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉体の加圧成形によって柱状のペレットを製造するための金属粉体ペレットの製造装置において、
貫通孔を有するダイスと、該ダイスの貫通孔に挿通可能な上部材及び下部材と、を有し、前記上部材及び下部材は、それぞれ、端面に押圧面を有し、
前記ダイスの貫通孔に充填された金属粉体は、前記上部材及び下部材の押圧面によって両側から押圧されるように構成され、
前記柱状のペレットの軸線方向の寸法をＬとし、前記ペレットの軸線方向に直交する方向の寸法をＤとするとき、前記ダイスの貫通孔は、長辺がＬ、短辺がＤの矩形断面を有することを特徴とする金属粉体ペレットの製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の金属粉体ペレットの製造装置において、
前記上部材及び下部材の押圧面は半円筒形状面に形成され、前記柱状のペレットは断面が円形又は楕円形の棒状部材として形成されることを特徴とする金属粉体ペレットの製造装置。
【請求項３】
請求項１記載の金属粉体ペレットの製造装置において、
前記上部材及び下部材の押圧面は平面に形成され、前記柱状のペレットは断面が矩形又は正方形の棒状部材として形成されることを特徴とする金属粉体ペレットの製造装置。
【請求項４】
請求項１記載の金属粉体ペレットの製造装置において、
前記上部材及び下部材の一方の押圧面は平面に形成され、前記上部材及び下部材の他方の押圧面はＶ溝状に形成され、前記柱状のペレットは断面が三角形の棒状部材として形成されることを特徴とする金属粉体ペレットの製造装置。
【請求項５】
請求項１記載の金属粉体ペレットの製造装置において、
前記上部材及び下部材の一方の押圧面は平面に形成され、前記上部材及び下部材の他方の押圧面は半円筒形状面又は半楕円筒形状面に形成され、前記柱状のペレットは断面が半円形又は半楕円形の棒状部材として形成されることを特徴とする金属粉体ペレットの製造装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の金属粉体ペレットの製造装置において、
前記ペレットの軸線方向に直交する方向の寸法Ｄに対する前記柱状のペレットの軸線方向の寸法Ｌの比Ｌ／Ｄは、１．２より大きいことを特徴とする金属粉体ペレットの製造装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の金属粉体ペレットの製造装置において、
前記ダイスの貫通孔の矩形断面の長辺は２．０〜４．０ｍｍ、該矩形断面の短辺は０．５〜１．５ｍｍであることを特徴とする金属粉体ペレットの製造装置。
【請求項８】
金属粉体の加圧成形によって柱状のペレットを製造するための金属粉体ペレットの製造方法において、
ダイスの貫通孔に、押圧面を備えた下部材を挿通するステップと、
前記ダイスの貫通孔と前記下部材の押圧面によって形成された凹部に、金属粉体を装填するステップと、
前記ダイスの貫通孔に、押圧面を備えた上部材を挿通することによって、前記下部材の押圧面と前記上部材を押圧面の間に挟まれた前記金属粉体を押圧するステップと、
を有し、
前記柱状のペレットの軸線方向の寸法をＬとし、前記ペレットの軸線方向に直交する方向の寸法をＤとするとき、前記ダイスの貫通孔は、長辺がＬ、短辺がＤの矩形断面を有することを特徴とする金属粉体ペレットの製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の金属粉体ペレットの製造方法において、
前記上部材及び下部材の押圧面は半円筒形状面に形成され、前記柱状のペレットは断面が円形又は楕円形の棒状部材として形成されることを特徴とする金属粉体ペレットの製造方法。
【請求項１０】
請求項８記載の金属粉体ペレットの製造方法において、
前記上部材及び下部材の押圧面は平面に形成され、前記柱状のペレットは断面が矩形又は正方形の棒状部材として形成されることを特徴とする金属粉体ペレットの製造方法。
【請求項１１】
請求項８記載の金属粉体ペレットの製造方法において、
前記上部材及び下部材の一方の押圧面は平面に形成され、前記上部材及び下部材の他方の押圧面はＶ溝状に形成され、前記柱状のペレットは断面が三角形の棒状部材として形成されることを特徴とする金属粉体ペレットの製造方法。
【請求項１２】
請求項８記載の金属粉体ペレットの製造方法において、
前記上部材及び下部材の一方の押圧面は平面に形成され、前記上部材及び下部材の他方の押圧面は半円筒形状面又は半楕円筒形状面に形成され、前記柱状のペレットは断面が半円形又は半楕円形の棒状部材として形成されることを特徴とする金属粉体ペレットの製造方法。
【請求項１３】
請求項８〜１２のいずれか１項記載の金属粉体ペレットの製造方法において、
前記ペレットの軸線方向に直交する方向の寸法Ｄに対する前記柱状のペレットの軸線方向の寸法Ｌの比Ｌ／Ｄは、１．２より大きいことを特徴とする金属粉体ペレットの製造方法。
【請求項１４】
請求項８〜１３のいずれか１項記載の金属粉体ペレットの製造方法において、
前記ダイスの貫通孔の矩形断面の長辺は２．０〜４．０ｍｍ、短辺は０．５〜１．５ｍｍであることを特徴とする金属粉体ペレットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧成形法による金属粉体ペレットの製造技術に関し、特に、高輝度放電ランプの封入物の製造に好適な金属粉体ペレットの製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度放電ランプ（以下、ＨＩＤランプという。）は、高効率であり経済性に優れているため広く用いられている。ＨＩＤランプは、発光管に封入する添加物の種類に応じて、水銀ランプ、メタルハライドランプ、及び、高圧ナトリウムランプの３種類に大きく分けられる。近年、石英ガラス製の発光管の代わりに透光性セラミックス（多結晶アルミナ：PCA）製の発光管を用いるセラミックメタルハライドランプが広く使用されている。セラミックメタルハライドランプのランプ寿命及び発光効率は、従来の高輝度放電ランプのランプ寿命及び発光効率よりも優れていると言われている。
【０００３】
セラミックメタルハライドランプの製造工程では、発光物質である金属ハロゲン化物を放電容器に封入する。金属ハロゲン化物は、通常、粉体として市販されている。粉体を正確に秤量して放電容器の細管を経由して封入するのは困難である。そこで、圧縮成形等によりペレット化した封入物を用いる。
【０００４】
特許文献１には、ダイスを用いた加圧成形によって、粉状の発光物質をペレット化する方法の例が記載されている。特許文献２には、押し出し成形によってロッド状の成形体を形成し、それを切断することによって円柱状のペレットを生成する方法の例が記載されている。この例では、内径０．５〜１．５ｍｍ、長さ５０ｃｍの石英管を用いてロッド状の成形体を形成する。最終的に製造されたペレットの１個の重量は１８〜２０ｍｇ程度である。
【０００５】
特許文献３及び４には、プレス器を用いて粉状の発光物質をペレット化する金属蒸気放電灯用封入物の製造方法の例が記載されている。この例では、内径１．２〜１．５ｍｍ、深さ２．７〜４．００ｍｍのダイスを用いる。ペレットは、直径１．２〜１．５ｍｍ、長さ０．９〜１．３ｍｍのロッド状の形状を有し、１個の重量は１１〜２０ｍｇ程度である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平8-07767号公報
【特許文献２】特開平10-275560号公報
【特許文献３】特開平10-162774公報
【特許文献４】特開平11-162401号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、高ワットタイプの高輝度放電ランプの需要が大きくなっている。高ワットタイプの高輝度放電ランプでは、放電容器の寸法が比較的大きく、そこに封入する発光物質の重量も比較的大きい。放電容器に封入する発光物質の重量を大きくするには、封入するペレットの数を増加させるか、又は、ペレットの一個の重量を大きくする必要がある。封入工程の作業能率を考慮すると、放電容器に封入するペレットの個数は少ないほうがよく、好ましくは、一個の方がよい。
【０００８】
従来の金属粉体ペレットの製造技術では、ペレットの寸法を大きくすることは困難であった。従って、ペレットの一個の重量には限界があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ペレットの寸法を大きくすることができる金属粉体ペレットの製造技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、金属粉体の加圧成形によって柱状のペレットを製造するための金属粉体ペレットの製造装置において、
貫通孔を有するダイスと、該ダイスの貫通孔に挿通可能な上部材及び下部材と、を有し、前記上部材及び下部材は、それぞれ、端面に押圧面を有し、
前記ダイスの貫通孔に充填された金属粉体は、前記上部材及び下部材の押圧面によって両側から押圧されるように構成され、
前記柱状のペレットの軸線方向の寸法をＬとし、前記ペレットの軸線方向に直交する方向の寸法をＤとするとき、前記ダイスの貫通孔は、長辺がＬ、短辺がＤの矩形断面を有する。
【００１１】
本実施形態によると、前記金属粉体ペレットの製造装置において、前記上部材及び下部材の押圧面は半円筒形状面に形成され、前記柱状のペレットは断面が円形又は楕円形の棒状部材として形成されてよい。
【００１２】
本実施形態によると、前記金属粉体ペレットの製造装置において、前記上部材及び下部材の押圧面は平面に形成され、前記柱状のペレットは断面が矩形又は正方形の棒状部材として形成されてよい。
【００１３】
本実施形態によると、前記金属粉体ペレットの製造装置において、前記上部材及び下部材の一方の押圧面は平面に形成され、前記上部材及び下部材の他方の押圧面はＶ溝状に形成され、前記柱状のペレットは断面が三角形の棒状部材として形成されてよい。
【００１４】
本実施形態によると、前記金属粉体ペレットの製造装置において、前記上部材及び下部材の一方の押圧面は平面に形成され、前記上部材及び下部材の他方の押圧面は半円筒形状面又は半楕円筒形状面に形成され、前記柱状のペレットは断面が半円形又は半楕円形の棒状部材として形成されてよい。
【００１５】
本実施形態によると、前記金属粉体ペレットの製造装置において、前記ペレットの軸線方向に直交する方向の寸法Ｄに対する前記柱状のペレットの軸線方向の寸法Ｌの比Ｌ／Ｄは、１．２より大きくてよい。
【００１６】
本実施形態によると、前記金属粉体ペレットの製造装置において、前記ダイスの貫通孔の矩形断面の長辺は２．０〜４．０ｍｍ、該矩形断面の短辺は０．５〜１．５ｍｍであってよい。
【００１７】
本発明によると、金属粉体の加圧成形によって柱状のペレットを製造するための金属粉体ペレットの製造方法において、
ダイスの貫通孔に、押圧面を備えた下部材を挿通するステップと、
前記ダイスの貫通孔と前記下部材の押圧面によって形成された凹部に、金属粉体を装填するステップと、
前記ダイスの貫通孔に、押圧面を備えた上部材を挿通することによって、前記下部材の押圧面と前記上部材を押圧面の間に挟まれた前記金属粉体を押圧するステップと、
を有し、
前記柱状のペレットの軸線方向の寸法をＬとし、前記ペレットの軸線方向に直交する方向の寸法をＤとするとき、前記ダイスの貫通孔は、長辺がＬ、短辺がＤの矩形断面を有する。
【００１８】
本実施形態によると、前記金属粉体ペレットの製造方法において、前記上部材及び下部材の押圧面は半円筒形状面に形成され、前記柱状のペレットは断面が円形又は楕円形の棒状部材として形成されてよい。
【００１９】
本実施形態によると、前記金属粉体ペレットの製造方法において、前記上部材及び下部材の押圧面は平面に形成され、前記柱状のペレットは断面が矩形又は正方形の棒状部材として形成されてよい。
【００２０】
本実施形態によると、前記金属粉体ペレットの製造方法において、前記上部材及び下部材の一方の押圧面は平面に形成され、前記上部材及び下部材の他方の押圧面はＶ溝状に形成され、前記柱状のペレットは断面が三角形の棒状部材として形成されてよい。
【００２１】
本実施形態によると、前記金属粉体ペレットの製造方法において、前記上部材及び下部材の一方の押圧面は平面に形成され、前記上部材及び下部材の他方の押圧面は半円筒形状面又は半楕円筒形状面に形成され、前記柱状のペレットは断面が半円形又は半楕円形の棒状部材として形成されてよい。
【００２２】
本実施形態によると、前記金属粉体ペレットの製造方法において、前記ペレットの軸線方向に直交する方向の寸法Ｄに対する前記柱状のペレットの軸線方向の寸法Ｌの比Ｌ／Ｄは、１．２より大きくてよい。
【００２３】
本実施形態によると、前記金属粉体ペレットの製造方法において、前記ダイスの貫通孔の矩形断面の長辺は２．０〜４．０ｍｍ、短辺は０．５〜１．５ｍｍであってよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ペレットの寸法を大きくすることができる金属粉体ペレットの製造技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】図１Ａは、本実施形態に係る金属粉体ペレットの製造技術により製造されたペレットを封入するためのセラミックメタルハライドランプの構成の例を説明する図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本実施形態に係る金属粉体ペレットの製造技術により製造されたペレットを封入するためのセラミックメタルハライドランプの放電容器の構成の例を説明する図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る金属粉体ペレットの製造方法の例を説明する図である。
【図３】図３は、本願の発明者が行った予備的な実験に用いた金属粉体ペレットの製造に用いられるプレス器の概要を模式的に示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本願の発明者が行った予備的な実験に用いたプレス器において、ダイスの孔に下ピンを挿入し、凹部に金属粉体を充填する工程を説明する図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本願の発明者が行った予備的な実験に用いたプレス器において、摺り切り板を、ダイスの上面に沿って横方向に移動させる工程を説明する図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本願の発明者が行った予備的な実験に用いたプレス器において、摺り切り板を元の位置に戻す工程を説明する図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、本願の発明者が行った予備的な実験に用いたプレス器において、上ピンを下降させて、凹部に係合させる工程を説明する図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、本願の発明者が行った予備的な実験に用いたプレス器において、上ピンと下ピンを下降させる工程を説明する図である。
【図４Ｆ】図４Ｆは、本願の発明者が行った予備的な実験に用いたプレス器において、上ピンと下ピンを引き離すことによって、ペレットを分離させる工程を説明する図である。
【図５Ａ】図５Ａは本願の発明者が試作した金属粉体ペレットの製造に用いられるプレス器の例の概要を模式的に示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは本願の発明者が試作した金属粉体ペレットの製造に用いられるプレス器のダイスの例を模式的に示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本願の発明者が行った実験に用いたプレス器において、ダイスの孔に下部材を挿入し、凹部に金属粉体を充填する工程を説明する図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本願の発明者が行った実験に用いたプレス器において、摺り切り板を、ダイスの上面に沿って横方向に移動させる工程を説明する図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本願の発明者が行った実験に用いたプレス器において、摺り切り板を元の位置に戻す工程を説明する図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、本願の発明者が行った実験に用いたプレス器において、上部材を下降させて、凹部に係合させる工程を説明する図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、本願の発明者が行った実験に用いたプレス器において、上部材と下部材を下降させる工程を説明する図である。
【図６Ｆ】図６Ｆは、本願の発明者が行った実験に用いたプレス器において、上ピンと下部材を引き離すことによって、ペレットを分離させる工程を説明する図である。
【図６Ｇ】図６Ｇは、本願の発明者が行った実験に用いたプレス器の上部材、下部材及びペレットの構造の例を説明する図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本願の発明者が行った実験に用いたプレス器の上部材、下部材及びペレットの構造の例を説明する図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本願の発明者が行った実験に用いたプレス器の上部材、下部材及びペレットの構造の例を説明する図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本願の発明者が行った実験に用いたプレス器の上部材、下部材及びペレットの構造の例を説明する図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、本願の発明者が行った実験に用いたプレス器の上部材、下部材及びペレットの構造の例を説明する図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、本願の発明者が行った実験に用いたプレス器の上部材、下部材及びペレットの構造の例を説明する図である。
【図８】図８は、放電容器の内部に発光物質からなるペレットを封入する方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る実施形態に関して、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。
【００２７】
図１Ａを参照して本実施形態に係る金属粉体ペレットの製造技術により製造されたペレットを封入するためのセラミックメタルハライドランプの一例を説明する。セラミックメタルハライドランプ１００は、透光性外管１１１と、端部の口金１１２と、透光性外管１１１の内部のほぼ中央に配置された放電容器１３０を有する。透光性外管１１１の内部は圧力１０Ｐａ以下の高真空に保持される。本実施形態のセラミックメタルハライドランプ１００は、図示のように口金１１２を上にして垂直に装着される。
【００２８】
放電容器１３０の周囲に透光性スリーブ１０８が設けられ、その外側に、金属製のフレーム１０９が設けられている。放電容器１３０の上側には、始動器１１０が設けられている。フレーム１０９の上端には、ゲッタ１１３が装着されている。
【００２９】
フレーム１０９は、下端のマウント支持板１１４と上端のステム１１５の導入線とを接続しており、それによって、位置固定される。フレーム１０９は位置固定用の部材であると同時に電気的接続用の部材を兼ねており、図示しない外部給電システムからの電力をステム１１５の導入線を介して放電容器１３０に供給する。
【００３０】
図１Ｂを参照して放電容器１３０の構造を説明する。放電容器１３０は中央の発光部１３０Ｃとその両端の細管部１３０Ａ、１３０Ｂを有する。細管部１３０Ａ、１３０Ｂには、電流導入体１２０ａ、１２０ｂがそれぞれ装着されている。電流導入体１２０ａ、１２０ｂは、タングステン電極１２３、電流供給体１２２、及び、リード線１２１を有する。タングステン電極１２３は放電容器１３０の発光部１３０Ｃに配置されている。電流供給体１２２は、耐ハロゲン性中間材１２２ａと導電性サーメット棒１２２ｂからなる。
【００３１】
リード線１２１は導電性サーメット棒１２２ｂの先端に接続されている。リード線１２１と導電性サーメット棒１２２ｂの接続部は補強材１３１によって囲まれている。リード線１２１は細管部１３０Ａ、１３０Ｂの両端より突出している。
【００３２】
放電容器１３０の内部には、発光物質と、水銀およ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るが本実施例ではアルゴンである。セラミックメタルハライドランプを点灯させると、放電容器１３０内における放電により、発光物質が加熱され、その一部が蒸発して放電により励起され、発光する。発光物質の残りの部分は、放電容器１３０の底部の最冷部に液相状態でプールされる。液相の発光物質の一部は蒸発し、放電容器１３０の内部を対流により循環し、底部の最冷部に戻る。ランプの点灯中はこのようなサイクルが繰り返される。
【００３３】
図２を参照して、本実施形態に係る高圧放電ランプ用の金属粉体ペレットの製造方法の例を説明する。先ず、ステップＳ１０１にて、原材料である金属粉体を秤量する。本願明細書では、金属粉体は金属化合物粉体と純金属粉体を含むものとする。本実施形態では、金属粉体として、発光物質である複数の金属ハロゲン化物及び純金属の少なくとも一方を秤量する。金属ハロゲン化物及び純金属は粉体として市販され、入手可能である。
【００３４】
ステップＳ１０２にて、金属ハロゲン化物をそれぞれ篩にかける。例えば、平均粒径１００μｍ（５０〜１５０μｍ）の粉体を得るには、２００メッシュ（７５μｍパス）の篩の上に、１００メッシュ（１５０μｍパス）の篩を重ね、その上から金属ハロゲン化物を投下する。下側の２００メッシュ（７５μｍパス）の篩の上に、粒径５０〜１５０μｍの金属ハロゲン化物が残る。
【００３５】
ステップＳ１０３にて、これらの金属ハロゲン化物を所定の割合にて混合することによって、所定の金属ハロゲン化物の混合物が得られる。ステップＳ１０４にて、金属ハロゲン化物の混合物をプレス器によって加圧成形し、ペレット化する。プレス器による加圧成形は、以下に詳細に説明する。
【００３６】
図３は従来技術による金属粉体ペレットの製造に用いられるプレス器の概要を模式的に示す。プレス器３０は、ダイス３１、上ピン３７、下ピン３８、及び、摺り切り板４１を有する。ここでは、プレス器の構造の理解を容易化するために、ダイス３１を切断した断面を表示しているが、実際には、ダイス３１は一体的な単一部材によって構成されている。尚、ダイス３１は２つの半体を接合した構造であってもよい。プレス器３０は、上ピン３７及び下ピン３８を支持し、移動させるための機構等を有するが、ここではそれらの構造の図示は省略されている。図示のように、垂直方向に、即ち、上ピン３７及び下ピン３８の軸線方向に沿ってＺ軸をとり、水平面に沿って、Ｘ軸及びＹ軸をとる。即ち、上ピン３７及び下ピン３８の移動方向に沿ってＺ軸をとり、摺り切り板４１の移動方向に沿ってＸ軸をとる。
【００３７】
上ピン３７及び下ピン３８は円柱形状を有する。上ピン３７及び下ピン３８は、それぞれ端面に円形の押圧面３７Ａ及び３８Ａを有する。本実施形態では、上ピン３７と下ピン３８は、同一形状且つ同一寸法を有してよい。ダイス３１には円形断面の貫通孔３２が形成されている。孔３２に上ピン３７及び下ピン３８を挿入することができる。従ってダイス３１の孔３２の内径は上ピン３７及び下ピン３８の外径に整合している。ダイス３１の孔３２に下ピン３８を挿入する。ダイスの孔３２の内面と下ピン３８の押圧面３８Ａによって円柱状の凹部３３が形成される。孔３２又は凹部３３の内径をＤ0、深さをＨとする。深さＨは振込み長さと称される。
【００３８】
図４Ａ〜図４Ｅを参照して、本願の発明者が行った予備的な実験を説明する。図４Ａに示すように、ダイス３１の孔３２に下ピン３８を挿入することによって形成された凹部３３に、金属ハロゲン化物４２を充填する。上述のように、金属ハロゲン化物は、複数の異なる粉状の金属ハロゲン化物の混合物である。金属ハロゲン化物４２は凹部３３の上に盛り上がるように十分な量を配置する。図４Ｂに示すように、摺り切り板４１を、ダイス３１の上面に沿って横方向（Ｘ軸方向）に移動させる。それによって、余分な金属ハロゲン化物４２が除去される。図４Ｃに示すように、摺り切り板４１を元の位置に戻す。ダイス３１の凹部３３に金属ハロゲン化物４２が充填される。金属ハロゲン化物４２の上面はダイス３１の上面とフラッシュになる。
【００３９】
図４Ｄに示すように、下ピン３８を動かないように固定し、上ピン３７を下降させる、即ち、Ｚ軸方向に沿って移動させる。上ピン３７は凹部３３に係合し、凹部３３は密閉される。即ち、ダイス３１の孔３２の内面と、上ピン３７の押圧面３７Ａ、下ピン３８の押圧面３８Ａによって円柱状の密閉空間が形成される。上ピン３７を更に下降させると、金属ハロゲン化物４２が加圧成形される。このとき、上ピン３７の押圧面３７Ａと下ピン３８の押圧面３８Ａの間の距離をＬ0とする。図４Ｅに示すように、上ピン３７と下ピン３８をＺ軸方向に沿ってそのまま移動させる。２つのピンの間に、成形体であるペレット４４が形成される。
【００４０】
図４Ｆに示すように、上ピン３７と下ピン３８を互いに引き離すことによって、ペレット４４が分離する。ペレット４４は円柱状であり、その外径をＤ、軸線方向の寸法をＬとする。外径Ｄに対する軸線方向の寸法Ｌの比Ｌ／Ｄをアスペクト比と称することとする。ペレット４４の外径Ｄは、ダイス３１の孔３２の内径Ｄ0に対応し、ペレット４４の軸線方向の寸法Ｌは、上ピン３７を凹部３３に押し込んだときの、上ピン３７の押圧面３７Ａと下ピン３８の押圧面３８Ａの間の距離Ｌ0（図４Ｄ）に対応する。
【００４１】
本願の発明者が行った予備的な実験では、ダイスの孔の内径はＤ0＝１．２ｍｍ、振込み長さはＨ＝３．０ｍｍ、ピンによる押し込み圧力をｐ＝１ｋｇ／ｃｍ2とした。製造されたペレットの外径はＤ＝１．２ｍｍ、軸線方向の寸法はＬ＝１．０ｍｍ、アスペクト比はＬ／Ｄ＝０．８３であった。
【００４２】
本願の発明者は従来のペレットより大きいペレットを製造する方法を鋭意考察した。そこで、ペレットの軸線方向の寸法を大きくすることを考えた。ペレットの外径が同一でも軸線方向の寸法を大きくすれば、ペレットは大きくなり、ペレットの重量は増加する。従来のプレス器では、下ピンの位置を適宜変更することによって、凹部の振込み長さＨを変更することができる。更に、上ピンの押し込み深さを適宜変更することによって、ペレットの軸線方向の寸法を変更することができる。
【００４３】
本願の発明者は、ペレットのアスペクト比Ｌ／Ｄを少なくとも１．２より大きくし、好ましくは１．５より大きくすることができる技術の実現を目指した。そこで、本願の発明者は、凹部の振込み長さＨを大きくした。それによって、ペレットのアスペクト比Ｌ／Ｄを大きくすることができるばかりでなく、ペレットの比重量（ｇ／ｃｍ2）を増加させることができることが判った。但し、アスペクト比Ｌ／Ｄが１．２を超えると、高精度の金属粉体ペレットを作成するのは困難となり、また、折れ易くなることが判明した。そこで、本願の発明者は、ダイスの孔の形状を変更し、様々な形状のペレットを試作した。
【００４４】
図５Ａ及び図５Ｂを参照して、本願の発明者が試作した金属粉体ペレットの製造に用いられるプレス器の例の概要を説明する。プレス器１０は、ダイス１１、上部材１７、下部材１８、及び、摺り切り板２１を有する。図５Ａでは、プレス器の構造の理解を容易化するために、ダイス１１を切断した断面を表示しているが、実際には、図５Ｂに示すように、ダイス１１は一体的な単一部材によって構成されている。尚、ダイス１１は２つの半体を接合した構造であってもよい。プレス器１０は、上部材１７及び下部材１８を支持し、移動させるための機構等を有するが、ここではそれらの構造の図示は省略されている。図示のように、垂直方向に、即ち、上部材１７及び下部材１８の軸線方向に沿ってＺ軸をとり、水平面に沿って、Ｘ軸及びＹ軸をとる。即ち、上部材１７及び下部材１８の移動方向に沿ってＺ軸をとり、摺り切り板４１の移動方向に沿ってＸ軸をとる。
【００４５】
上部材１７及び下部材１８は矩形断面の板状部材によって形成される。上部材１７及び下部材１８は、それぞれ端面に半円筒状の押圧面１７Ａ及び１８Ａを有する。本実施形態では、上部材１７と下部材１８は、同一形状且つ同一寸法を有してよい。ダイス１１には矩形断面の貫通孔１２が形成されている。孔１２に上部材１７及び下部材１８を挿入することができる。従ってダイス１１の孔１２の内面の形状及び寸法は上部材１７及び下部材１８の外面の形状及び寸法に整合している。ダイス１１の孔１２に下部材１８を挿入する。ダイスの孔１２の内面と下部材１８の押圧面１８Ａによって矩形柱状の凹部１３が形成される。この凹部１３の矩形断面の長手方向の寸法、即ち、Ｘ軸方向の寸法をＬ0、幅方向の寸法、即ち、Ｙ軸方向の寸法をＤ0とする。この凹部１３の深さをＨとする。深さＨは振込み長さと称される。
【００４６】
図６Ａ〜図６Ｇを参照して、本願の発明者が行った実験を説明する。図６Ａに示すように、ダイス１１の孔１２に下部材１８を挿入することによって形成された凹部１３に、金属ハロゲン化物２２を充填する。上述のように、金属ハロゲン化物は、複数の異なる粉状の金属ハロゲン化物の混合物である。金属ハロゲン化物２２は凹部１３の上に盛り上がるように十分な量を配置する。図６Ｂに示すように、摺り切り板２１を、ダイス１１の上面に沿って横方向（Ｘ軸方向）に移動させる。それによって、余分な金属ハロゲン化物２２が除去される。図６Ｃに示すように、摺り切り板２１を元の位置に戻す。ダイス１１の凹部１３に金属ハロゲン化物２２が充填される。金属ハロゲン化物２２の上面はダイス１１の上面とフラッシュになる。
【００４７】
図６Ｄに示すように、下部材１８を動かないように固定し、上部材１７を下降させる、即ち、Ｚ軸方向に沿って移動させる。上部材１７は凹部１３に係合し、凹部１３は密閉される。即ち、ダイス１１の孔１２の内面と、上部材１７の押圧面１７Ａと、下部材１８の押圧面１８Ａによって矩形柱状の密閉空間が形成される。上部材１７を更に下降させると、金属ハロゲン化物２２が加圧成形される。図６Ｅに示すように、上部材１７と下部材１８をＺ軸方向に沿ってそのまま移動させる。２つの部材の間に、成形体であるペレット２４が形成される。
【００４８】
図６Ｆに示すように、上部材１７と下部材１８を互いに引き離すことによって、ペレット２４が分離する。本実施形態では、ペレット２４は円柱状である。図６Ｇの例では、上部材１７の押圧面１７Ａは平面であり、下部材１８の押圧面１８Ａは半円筒形状面を有する溝であり、ペレット２４は半円形断面の棒状である。この実施形態では、ペレットの形状は円形断面又は半円形断面のロッドであるが、楕円断面又は半楕円断面のロッドであってもよい。
【００４９】
図７Ａ〜図７Ｅを参照して、本願の発明者が行った実験に用いたプレス器の上部材１７、下部材１８及びペレット２４の構造の例を説明する。ダイス１１及び摺り切り板２１は図５Ａに示したダイス１１及び摺り切り板２１と同一のものを用いた。
【００５０】
図７Ａの例では、上部材１７と下部材１８の押圧面１７Ａ、１８Ａは平面であり、ペレット２４は矩形断面又は正方形断面の棒状である。図７Ｂの例では、上部材１７の押圧面１７Ａは平面であり、下部材１８の押圧面１８ＡはＶ溝であり、ペレット２４は三角形断面の棒状である。図７Ｃの例では、上部材１７と下部材１８の押圧面１７Ａ、１８ＡはＶ溝であり、ペレット２４は菱形断面又は正方形断面の棒状である。図７Ｄの例では、上部材１７の押圧面１７Ａは平面であり、下部材１８の押圧面１８Ａは台形溝であり、ペレット２４は台形断面の棒状である。図７Ｅの例では、上部材１７と下部材１８の押圧面１７Ａ、１８Ａは台形溝であり、ペレット２４は六角形断面の棒状である。図７Ａ、図７Ｃ及び図７Ｅの例では、上部材１７と下部材１８は同一形状且つ同一寸法であってよい。
【００５１】
ここで、ペレット２４の寸法について説明する。本実施形態では、ペレット２４は柱状に形成される。図示のように、ペレット２４の軸線方向の寸法をＬとする。ペレット２４の軸線方向の寸法Ｌは、摺り切り板２１の移動方向に沿った寸法である。ペレット２４の軸線方向の寸法Ｌは、ダイス１１の孔１２の矩形断面のＸ軸方向の寸法Ｌ0に対応し、上部材１７及び下部材１８の矩形断面の長手方向の寸法に対応する。更に、ペレット２４の軸線方向に直交する方向の寸法をＤとする。より詳細には、ペレット２４の寸法Ｄは、ペレット２４の軸線方向に直交する断面において、上部材１７及び下部材１８の移動方向に直交する方向の寸法である。ペレット２４の寸法Ｄは、ダイス１１の孔１２の矩形断面のＹ軸方向の寸法Ｄ0に対応し、上部材１７及び下部材１８の矩形断面の幅方向の寸法に対応する。従って、ペレット２４の寸法Ｄは、ペレット２４の軸線方向に直交する断面の形状に拘わりなく一定である。ペレットの寸法Ｄは、必ずしも、ペレットの軸線方向に直交する断面において、最大寸法に等しくはならない。例えば、図７Ａの例では、ペレット２４の寸法Ｄよりペレットの軸線方向に直交する矩形断面の対角線のほうが大きい。本実施形態では、Ｌ＝４．０ｍｍ、Ｄ＝０．６ｍｍであった。以下に、ペレットの寸法Ｄに対する軸線方向の寸法Ｌの比Ｌ／Ｄをアスペクト比と称することとする。
【００５２】
本願の発明者が行った実験では、ペレット２４のアスペクト比がＬ／Ｄを少なくとも１．２より大きくすることができた。更に、ペレットのアスペクト比Ｌ／Ｄを１．５より大きくすることができた。しかも、ペレットのアスペクト比Ｌ／Ｄが４を超えても、高精度のペレットを作成することが可能であり、また、折れることはなかった。
【００５３】
本願の発明者が行った実験の結果から以下のことが判った。従来のプレス器を用いて、アスペクト比がＬ／Ｄが１．２より大きいペレットを製造すると、ペレット１個の重量を大きくすることができ、ペレットの比重量を増加させることができるが、容易に折れ易くなる。また、ペレット４４の軸線方向の寸法Ｌは、上ピン３７を凹部３３に押し込んだときの、上ピン３７の押圧面３７Ａと下ピン３８の押圧面３８Ａの間の距離によって決まるので、バラツキがある。
【００５４】
本実施形態によるプレス器を用いると、アスペクト比がＬ／Ｄが１．５より大きいペレットを製造することが可能となり、ペレット１個の重量を大きくすることができ、ペレットの比重量を増加させることができると同時に、折れることはなかった。また、ペレット２４の軸線方向の寸法Ｌは、ダイス１１の孔１２の矩形断面のＸ軸方向の寸法Ｌ0によって決まるので、バラツキが少ない。
【００５５】
図８を参照して、放電容器１３０の内部に発光物質からなるペレットを封入する方法を説明する。既に図１Ｂを参照して説明したように、放電容器１３０は発光部１３０Ｃとその両端の細管部１３０Ａ、１３０Ｂを有する。放電容器１３０は軸線が垂直となるように支持されている。下側の細管部１３０Ｂには電流導入体１２０ｂが装着されているが、上側の細管部１３０Ａには未だ電流導入体１２０ａが装着されていない。
【００５６】
上側の細管部１３０Ａの上端に、細管部１３０Ａの内径と同一の内径を有する透明なガラス管１３３が配置される。ガラス管１３３は、その中心軸線が細管部１３０Ａの中心軸線に整合するように、配置される。ガラス管１３３の両側には、１対のセンサ１３５Ａ、１３５Ｂが配置される。
【００５７】
センサ１３５Ａ、１３５Ｂは、ガラス管１３３内をペレットが通過したことを検出することができるなら、任意の構造又は形式であってもよいが、例えば、一方のセンサ１３５Ａが光を発光する発光管、他方のセンサ１３５Ｂが、発光管からの光を受光する受光管であってよい。ペレット２４がガラス管１３３内を通過するとき、発光管からの光はペレットによって遮られる。受光管による受光量の変化を観測することにより、ペレットの通過を検出することができる。この時ペレット２４の軸線方向寸法Ｌが小さいと、センサ１３５Ｂが受光する受光量の変化が小さくなり、センサによる検出が失敗する可能性がある。しかしながら、本実施形態では、ペレット２４は軸線方向の寸法Ｌを大きくすることが可能であり、センサによる検出が失敗する可能性は無い。
【００５８】
ガラス管１３３及び細管部１３０Ａを経由して、ペレット２４を発光部１３０Ｃに投入する。次に、発光部１３０Ｃを真空排気し、アルゴン等の不活性ガスを封入し、細管部１３０Ａに電流導入体１２０ａを装着する。本実施形態では、１個のペレット２４を封入することによって、放電容器１３０必要な発光物質を封入することができる。
【００５９】
ペレット２４の軸線方向に直交する断面は、細管部１３０Ａの管内断面よりも小さくする必要がある。従って、ペレット４４の１個当たりの発光物質の量を大きくするには、ペレット４４の軸線方向の寸法Ｌを大きくすればよい。図４Ａ〜図４Ｆを参照して説明した従来の方法で作成されたペレット４４では軸線方向の寸法Ｌを大きくすることができない。そのため、放電容器１３０に必要な発光物質を封入するには、封入するペレットの個数を多くする必要がある。しかし本実施形態では、アスペクト比Ｌ／Ｄが１．２を超えて５以上のペレット２４を作成できるため、封入するペレットの個数を大幅に削減することができる。
【００６０】
以上、本実施形態に係る金属粉体ペレットの製造技術について説明したが、これらは例示であって、本発明の範囲を制限するものではない。当業者が、本実施形態に対して容易になしえる追加・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】
【００６１】
１０…プレス器、１１…ダイス、１２…孔、１３…凹部、１７…上部材、１７Ａ…押圧面、１８…下部材、１８Ａ…押圧面、２１…摺り切り板、２２…金属ハロゲン化物、２４…ペレット、３０…プレス器、３１…ダイス、３２…孔、３３…凹部、３７…上ピン、３７Ａ…押圧面、３８…下ピン、３８Ａ…押圧面、４１…摺り切り板、４２…金属ハロゲン化物、４４…ペレット、１００…セラミックメタルハライドランプ、１０８…透光性スリーブ、１０９…フレーム、１１０…始動器、１１１…透光性外管、１１２…口金、１１３…ゲッタ、１１４…マウント支持板、１１５…ステム、１２０ａ、１２０ｂ…電流導入体、１２１…リード線、１２２…電力供給導体、１２２ａ…耐ハロゲン性中間材、１２２ｂ…導電性サーメット、１２３…タングステン電極、１３０…放電容器、１３０Ｃ…発光部、１３０Ａ、１３０Ｂ…細管部、１３１…補強材、１３３…ガラス管、１３５Ａ、１３５Ｂ…センサ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８】
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