(57)【要約】【課題】アーク放電容器の製造を改良する。【解決手段】中空のセラミックアーク放電容器を形成するためのアセンブリにおいて、第１の接合縁部１７を備える第１の区分１２と、第２の接合縁部１５を備える第２の区分１４とが設けられており、第１の接合縁部１７が曲率半径Ｒ１を有する凸面状のシール面を有しており、第２の接合縁部１５が曲率半径Ｒ２を有する凹面状のシール面を有しており、Ｒ２がＲ１よりも大きく、第１の区分１２と第２の区分１４とが互いに接合された場合に中空のセラミック放電容器を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空のセラミックアーク放電容器を形成するためのアセンブリにおいて、
第１の接合縁部を備える第１の区分と、第２の接合縁部を備える第２の区分とが設けられており、第１の接合縁部が、曲率半径Ｒ１を有する凸面状のシール面を有しており、第２の接合縁部が、曲率半径Ｒ２を有する凹面状のシール面を有しており、Ｒ２がＲ１よりも大きく、第１の区分と第２の区分とが、互いに接合された場合に、中空のセラミック放電容器を形成することを特徴とする、中空のセラミックアーク放電容器を形成するためのアセンブリ。
【請求項２】
前記第１の区分と前記第２の区分とが、第１のシール縁部及び第２のシール縁部に隣接した領域において壁厚Ｔを有しており、Ｒ１が０．７５×Ｔに等しく、Ｒ２がＴに等しい、請求項１記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記第１の区分及び前記第２の区分が軸方向で対称的である、請求項１記載のアセンブリ。
【請求項４】
２片から成る中空セラミックボディを形成する方法において、
第１の接合縁部を備える第１の区分と第２の接合縁部を備える第２の区分を形成するステップを含み、第１の区分及び第２の区分がセラミック材料とバインダ材料とを含んでおり、第１の接合縁部が曲率半径Ｒ１を有する凹面状のシール面を有しており、第２の接合縁部が曲率半径Ｒ２を有する凹面状のシール面を有しており、Ｒ２がＲ１よりも大きく、
バインダ材料を局所的に溶融させるためにシール面を同時に加熱するステップを含み、
境界面領域を形成するためにシール面を初期的に接触させるステップを含み、
第１の区分を第２の区分に接合するために境界面領域に圧縮を提供するステップを含むことを特徴とする、２片から成る中空セラミックボディを形成する方法。
【請求項５】
前記第１の区分と前記第２の区分とが、前記第１の接合縁部及び前記第２の接合縁部に隣接した領域において壁厚Ｔを有しており、Ｒ１が０．７５×Ｔに等しく、Ｒ２がＴに等しい、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記第１の区分及び前記第２の区分が軸方向で対称的である、請求項４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、セラミック構成部材を未焼結状態で接合する方法に関する。特に、本願は、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプのための一体的なボディを形成するためにセラミックアーク放電容器の部材を接合する方法、及びこのように形成されたアーク放電容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
概して、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプにおいて使用される商業的なセラミックアーク放電容器は、多結晶アルミナから成り、この多結晶アルミナは結晶粒成長を制御するための１つ又は２つ以上の添加剤を含むことができる。第１のステップとして、アルミナ粉末がバインダ材料、例えばワックス又は熱可塑性樹脂と混合され、次いで、アイソスタティックプレス、押出し成形又は射出成形によって所望の形状に形成される。バインダ材料は、成形されたアルミナ片が、"グリーン状態"である間、すなわちバインダ除去及び焼結の前にその形状を保持することを助ける。バインダは後に、片が焼結された時に除去される。
【０００３】
アーク放電容器は２つ以上の片から製造されるので、これらの片の間の境界面にハーメチックシールを形成する必要があり、このハーメチックシールは、作動中のアーク放電容器に存在する高い応力、温度及び腐食性化学物質に耐えることができる。セラミックアーク放電容器片を組み立てる慣用の方法は、複数の組立て及び予備焼結ステップを伴い、これらのステップにおいて、片は整合させられ、境界面の嵌め合いによって互いにシールされる。しまりばねは、焼結中の片の収縮差によって生じる。組立て及び予備焼結ステップのそれぞれにおいて、不整合又はその他の誤りが生じる機会が存在する。焼結サイクルの数を減じることは、アーク放電容器の製造プロセスの効率を改善することができる。さらに、ハーメチックシールを形成するために締りばめを使用するという実用は、寸法の公差及び焼結中のセラミック片の収縮に対する高度な制御を要求する。
【０００４】
上に列挙された欠点を解決するために複数の方法が用いられる。好適な１つの方法は２つのボディ半部を未焼結状態で接合することを含む。この方法は、バインダを局所的に溶融させるために、接合されるべき表面に熱を加える。次いで、これらの表面は互いに突き合わされ、圧縮を加えることによって接合される。別の方法は、引用したことにより本明細書に記載されたものとする米国特許第６６２０２７２号明細書に開示されており、セラミックボディを形成する方法を含んでおり、この方法において、セラミック構成部材は未焼結状態で接合される。この方法は、バインダを局所的に溶融させることにより、接合されるべき表面に熱を加える。次いで、表面は互いに突き合わされ、圧縮と引き延ばしとを交互に提供することによって接合される。これらの方法は特に、高輝度放電（ＨＩＤ）照明用途のための一体的なセラミックアーク放電容器ボディを形成するために有利であるが、これらのプロセスは、通常のセラミックアーク放電容器のためには極めて効率的であるが、接合プロセス中に軸方向の不整合を生じる可能性を有しており、このことは、セラミックメタルハライドランプのあるタイプ、特に、音響的に安定化されたアークを使用するものに対して不都合である。
【０００５】
接合プロセス中の放電容器の２つの半部の不整合は、セラミック部材の２つのキャリヤができるだけ同軸の状態になるように接合設備の慎重な調整によって減じられることができる。しかしながら、上述のように、放電容器のあるタイプ、特により小さな直径を要求するものに対しては、慎重な整合でさえ不十分な場合がある。これらの場合、不整合の部材を排除するために視覚的な検査に頼ることが必要となる。したがって、このような高効率ランプ設計にとっては、放電キャビティを形成するセラミック部材の軸方向不整合を最小限に減じるか又は完全に排除する方法を有することが有利である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は従来技術の欠点を排除することである。
【０００７】
本発明の別の目的はアーク放電容器の製造を改良することである。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、音響的に安定化されたアークとともに使用するのに適したアーク放電容器を形成するための２片アセンブリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、接合プロセス中の２つの区分の自己整合のための手段を提供する。特に、アーク放電容器の１つの区分のシール面には凸面が設けられており、他方の区分のシール面には凹面が設けられている。凸面状シール面の半径は凹面状シール面の半径よりも小さく、これらの区分は、シール部分にガスを捕捉することなく接合されることができる。好適には、凹面の曲率半径は、接合縁部に隣接した領域における放電容器の壁部の厚さに等しく、凸面状シール面のための曲率半径は壁厚の７５％である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のその他の目的、利点及び能力とともに本発明をさらに理解するために、図面に関連した以下の開示及び添付の請求項が参照される。
【００１１】
ここで図面をより具体的に参照すると、図１には中空のセラミック放電容器を形成するためのアセンブリが示されている。アセンブリは、第１の区分１２及び第２の区分１４から成る２片中空セラミックボディ１０を有している。第１の区分１２及び第２の区分１４は、接合縁部１５及び１７に隣接した領域において壁厚Ｔを有している。好適には２つの区分は軸方向で対称的である。
【００１２】
図２を参照すると、接合縁部１５及び１７の近くの断面の拡大図が示されている。接合縁部１７は曲率半径Ｒ１を備えた凸面状のシール面２２を有しており、接合縁部１５は曲率半径Ｒ２を備えた凹面状のシール面２０を有しており、Ｒ２はＲ１よりも大きい。好適な実施形態において、Ｒ１は壁厚の４分の３、すなわち０．７５×Ｔであり、Ｒ２は壁厚Ｔに等しい。２つのシール面２０，２２が接合時に突き合わせられると、２つの接合縁部１５，１７は自動的に整合し、軸方向の整合度の改善を促進する。改良された整合は、特に音響的に安定化されたアークを使用するランプの製造において、各区分のための２つの異なる型を必要とする付加的なコストを相殺するべきである。また、凹面状のシール面２０の曲率半径Ｒ２のほうが大きいので、２つの区分が接触させられるときにガスがシールから追い出されるので、接合中のシールにおけるガスの捕捉が最小限に抑制される。
【００１３】
アーク放電容器を形成するための好適な方法において、区分１２，１４は、バインダ材料を局所的に溶融させるためにシール面２０，２２を同時に加熱し、境界面領域を形成するためにシール面を第２の接合面と初期的に接触させ、第１の区分を第２の区分に接合するために境界面領域に圧縮を提供することによって、接合される。
【００１４】
好適には、表面は加熱されたガスの対流（例えば強制高温空気）によって加熱される。その他の加熱方法は、赤外線レーザ、白熱電球又は白熱抵抗素子による放射性加熱を含むことができる。加熱の均一性を改善するために、区分は、加熱の間、軸線を中心にして回転させられることができる。表面におけるバインダ材料が溶融すると、区分は即座に、シール面を接触させかつ境界面領域に圧縮を加えることによって係合させられる。択一的に、シール面は、バインダを軟化させかつ区分を結合させるためにシール面を化学的に処理することによって、加熱することなく接合されることもできる。
【００１５】
図３は、区分が熱によって接合された後におけるアーク放電容器の断面図を示している。一体的なアーク放電容器のボディ１０は、アーク放電キャビティ３０を形成するように製造されている。アーク放電容器のボディ１０が焼結されると、２つの区分の間の生じたハーメチックシールは、作動中のアーク放電容器の過酷な環境に耐えることができる。
【００１６】
現時点で本発明の好適な実施形態であると考えられるものが示されかつ説明されたが、添付の請求項によって定義された発明の範囲から逸脱することなく様々な変更及び修正が行われることができることが当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の断面図である。
【図２】接合縁部の拡大図である。
【図３】接合されたアーク放電容器の断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０  中空セラミックボディ、  １２  第１の区分、  １４  第２の区分、  １５，１７  接合縁部、  ２０，２２  シール面、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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