(57)【要約】【課題】電極部材を端部封止部材内に挿入して接合材で封止した後の容器のクラック発生を抑制する。【解決手段】高圧放電灯用発光容器８は、放電空間１０が形成されているチューブ本体６、およびチューブ本体６の端部を封止する端部封止部材７を備えている。チューブ本体６の被焼成体と端部封止部材７の被焼成体との組み立て体の焼成によって製造されている。端部封止部材７が、外側端面７ｆ、放電空間１０に面する内側端面７ｃおよび外側端面７ｆと内側端面７ｃとの間に設けられている電極部材挿入孔７ｄを備えている。内側端面７ｃ側に電極部材挿入孔７ｄを包囲する突起７ｇが設けられている。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間が形成されているチューブ本体、およびこのチューブ本体の端部を封止する端部封止部材を備えており、前記チューブ本体の被焼成体と前記端部封止部材の被焼成体との組み立て体の焼成によって製造されている高圧放電灯用のセラミックス製容器であって、
前記端部封止部材が、外側端面、前記放電空間に面する内側端面および前記外側端面と前記内側端面との間に設けられている電極部材挿入孔を備えており、前記内側端面側に前記電極部材挿入孔を包囲する突起が設けられていることを特徴とする、高圧放電灯用発光容器。
【請求項２】
前記内側端面に溝が形成されていることを特徴とする、請求項１記載の容器。
【請求項３】
前記溝が平面的に見てらせん状または同心円状に形成されていることを特徴とする、請求項２記載の容器。
【請求項４】
放電空間が形成されているチューブ本体と共に高圧放電灯用のセラミックス製発光容器を構成する端部封止部材であって、
前記チューブ本体の被焼成体と前記端部封止部材の被焼成体との組み立て体の焼成によって前記容器が製造され、前記端部封止部材が、外側端面、前記放電空間に面する内側端面および前記外側端面と前記内側端面との間に設けられている電極部材挿入孔を備えており、前記内側端面側に前記電極部材挿入孔を包囲する突起が設けられていることを特徴とする、端部封止部材。
【請求項５】
前記内側端面に溝が形成されていることを特徴とする、請求項４記載の端部封止部材。
【請求項６】
前記溝が平面的に見てらせん状または同心円状に形成されていることを特徴とする、請求項５記載の端部封止部材。
【請求項７】
放電空間が形成されているチューブ本体、およびこのチューブ本体の端部を封止する端部封止部材を備えており、前記チューブ本体の被焼成体と前記端部封止部材の被焼成体との組み立て体の焼成によって製造されている高圧放電灯用のセラミックス製容器であって、
前記端部封止部材が、外側端面、前記放電空間に面する内側端面および前記外側端面と前記内側端面との間に設けられている電極部材挿入孔を備えており、前記内側端面に溝が形成されていることを特徴とする、高圧放電灯用発光容器。
【請求項８】
前記溝が平面的に見てらせん状または同心円状に形成されていることを特徴とする、請求項７記載の容器。
【請求項９】
放電空間が形成されているチューブ本体と共に高圧放電灯用のセラミックス製発光容器を構成する端部封止部材であって、
前記チューブ本体の被焼成体と前記端部封止部材の被焼成体との組み立て体の焼成によって前記容器が製造され、前記端部封止部材が、外側端面、前記放電空間に面する内側端面および前記外側端面と前記内側端面との間に設けられている電極部材挿入孔を備えており、前記内側端面に溝が形成されていることを特徴とする、端部封止部材。
【請求項１０】
前記溝が平面的に見てらせん状または同心円状に形成されていることを特徴とする、請求項９記載の端部封止部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧放電灯用発光容器およびこれに用いる端部封止部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】特許文献１に記載の高圧放電灯用発光容器においては、チューブ本体の成形体と環状の端部封止部材の成形体とを別個に作製し、これら２種類の成形体を組み立てて組み立て体を作製している。そして、この組み立て体を焼成してメタルハライド封入用の容器を作製している。この際、チューブ本体の成形体を単独で焼成したときの内径よりも、端部封止部材の成形体を単独で焼成したときの外形が大きくなるように、両者の焼成収縮率を設計しておく。すると、焼成時に、チューブ本体から端部封止部材へと圧着力が加わるので、両者の接合が良好となり、気密性が高く維持される。
【特許文献１】
特開平１０−１２５２３０号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明者がこうした高圧放電灯用発光容器の量産を検討したところ、次の問題点を見いだした。この点について、図１１を参照しながら述べる。図１１に示す高圧放電灯用発光容器１１は、チューブ本体６と端部封止部材１２とからなる。チューブ本体６の内側面６ａは放電空間１０に面している。端部封止部材１２は、本体部分１２ｂと環状部分１２ａとを備えている。チューブ本体６の端部開口に端部封止部材１２の本体部分１２ｂが挿入され、接合一体化されている。端部封止部材１２の電極部材挿入孔１２ｄ中には電極部材９の保持部９ａが挿入固定されている。電極９ｂは放電空間１０内に収容されている。端部封止部材１２の内側面と電極部材９の外側面との間は接合材、例えばガラスフリット１４によって封止されている。
【０００４】しかし、容器１１内にクラックが見られないときでも、端部封止部材１２内に電極部材９を挿入し、接合材１４で封止した後には、チューブ本体６にクラックが見られることがあった。この場合には不良品となるので、製造歩留りが低下するという問題がある。
【０００５】本発明の課題は、チューブ本体、およびチューブ本体の開口内に設けられている端部封止部材を備えており、チューブ本体の被焼成体と端部封止部材の被焼成体との組み立て体の焼成によって製造されている容器において、電極部材を端部封止部材内に挿入して接合材で封止した後の容器のクラック発生を抑制することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第一の発明は、放電空間が形成されているチューブ本体、およびこのチューブ本体の端部を封止する端部封止部材を備えており、チューブ本体の被焼成体と端部封止部材の被焼成体との組み立て体の焼成によって製造されている高圧放電灯用のセラミックス製発光容器であって、端部封止部材が、外側端面、放電空間に面する内側端面および外側端面と内側端面との間に設けられている電極部材挿入孔を備えており、内側端面側に電極部材挿入孔を包囲する突起が設けられていることを特徴とする。また、本発明の端部封止部材を提供する。
【０００７】また、第二の発明は、放電空間が形成されているチューブ本体、およびこのチューブ本体の端部を封止する端部封止部材を備えており、チューブ本体の被焼成体と端部封止部材の被焼成体との組み立て体の焼成によって製造されている高圧放電灯用のセラミックス製発光容器であって、端部封止部材が、外側端面、放電空間に面する内側端面および外側端面と内側端面との間に設けられている電極部材挿入孔を備えており、内側端面に溝が形成されていることを特徴とする。また、本発明は、この端部封止部材に係るものである。
【０００８】本発明者は、容器の端部封止部材に電極部材を挿入し、接合材で封止した後に、電極部材の外周部分で容器にクラックが生ずる原因を検討し、次の発見に至った。即ち、図１１、図１２に示すように、クラックは、主としてチューブ本体６と端部封止部材１２との接合部分の末端部Ａに現れることが多かった。そこで、Ａの近辺の状況を検討したところ、接合材１５がＡまで濡らしていることが分かった。これは、接合材１４、１５が端部封止部材１２の電極部材挿入孔１２ｄから溢れて内側端面１２ｅを濡らし、更にチューブ本体６の内壁面６ａまで到達していることを意味している。このようなチューブ本体６の内壁面６ａの濡れは、次のようにして生ずると考えられる。即ち、接合時の最高温度が高すぎたり、あるいは最高温度での保持時間が長すぎると、図１１に示すように、接合材１４が広い面積にわたって壁面に沿って流動し、最終的にチューブ本体６の内壁面６ａまで到達することがある。また、接合材１４が多すぎると、やはり一部が図１２に示すように、チューブ本体６の内壁面６ａに到達することがある。
【０００９】ここで、端部封止部材１２とチューブ本体６とは、前述したように焼成収縮率の差によって圧着されている。このため、両者の接合部分に沿って応力が残っており、かつ微細な隙間も残っている。この隙間に接合材の一部が流入すると、残留応力と相まってクラック発生の原因となる。特に、接合条件によっては、チューブ本体６を構成するセラミックスの熱膨張率よりも低い熱膨張率を有する結晶が接合材１４内に生成することがある。この場合には、封止工程、あるいは点灯時に、一層クラックが発生しやすくなる。
【００１０】これに対して、第一の発明においては、端部封止部材の内側端面側に電極部材挿入孔を包囲する突起を設けることによって、溶融工程において接合材の一部を吸収し、接合材がチューブ本体６の内壁面６ａに到達するのを抑制し、クラックを抑制することに成功した。
【００１１】また、第二の発明においては、端部封止部材の内側端面に溝を形成することによって、溶融工程において接合材の一部を吸収し、接合材がチューブ本体６の内壁面６ａに到達するのを抑制し、クラックを抑制することに成功した。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る高圧放電灯用発光容器８を示す断面図であり、電極部材９の固定後の状態を示す。図２は、電極部材９の固定前の容器８を示す。本例の容器８は、端部封止部材７とチューブ本体６からなる。チューブ本体６の内側面６ａは放電空間１０に面している。端部封止部材７は、本体部分７ｂと環状部分７ａとを備えている。チューブ本体６の端部開口に端部封止部材７の本体部分７ｂが挿入され、接合一体化されている。端部封止部材７の電極部材挿入孔７ｄ中には電極部材９の保持部９ａが挿入固定されている。電極９ｂは放電空間１０内に収容されている。端部封止部材７の内側面と電極部材９の外側面との間は接合材、例えばガラスフリット１４によって封止されている。
【００１３】本例においては、端部封止部材７の外側端面７ｆは略平坦である。内側端面７ｃには、例えば図３に示す平面形状の突起７ｇが突出しており，突起７ｇが電極部材挿入孔７ｄを包囲している。また、突起７ｇの外側には、例えば図３、図４に示すような細長い溝７ｅが形成されている。
【００１４】接合工程においては、接合材の流動が突起７ｇによって阻止される。その上、突起７ｇを超えて流動した接合材は、溝７ｅに沿って流れる。従って，溝７ｅの平面形状を工夫することによって、接合材のチューブ本体６内壁面６ａへの接触を抑制できる。
【００１５】図５の例においては、端部封止部材７Ａの内側端面側に突起７ｇが設けられている。しかし、端部封止部材７Ａの内側端面７ｃに溝は設けていない。
【００１６】図６の例においては、端部封止部材７Ｂの内側端面７ｃに溝７ｅが設けられている。しかし、端部封止部材７Ｂの内側端面７ｃに溝７ｅ、突起７ｇは設けられていない。
【００１７】第一の発明において、端部封止部材の内側端面側の突起７ｇは、電極部材挿入孔７ｄを包囲している。好ましくは、突起７ｇの平面的形状は、図２、図３、図４に示すように、リング状である。しかし、突起７ｇの平面的形状はリング状に限定されず、任意の閉曲線形状であってよい。
【００１８】端部封止部材の内側端面側の突起の高さｈは特に限定されない。本発明の観点からは、突起の高さは１．０ｍｍ以上であることが好ましく、２．０ｍｍ以上であることが更に好ましい。突起の高さの上限は特にないが、加工のしやすさと生産性という観点からは、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１９】端部封止部材の内側端面側の突起の幅ｗは特に限定されない。本発明の観点からは、突起の幅ｗは０．３ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２０】第二の発明において、溝の平面的パターンは特に限定されない。好ましくは、端部封止部材の内側端面の重心Ｇに対して、溝が周方向に延びるように形成されている。更に好ましくは、溝が、重心Ｇに対して周方向に少なくとも一周し、電極部材挿入孔７ｄを包囲する。これはチューブ本体内壁面６ａへの流動性接合材の接触を抑制する上で更に効果的である。
【００２１】特に好ましくは、例えば図３に示すように、溝がらせん状ないし渦巻き状に形成されている。これによって、余剰の接合材が溝に沿って外側へと徐々に誘導されていく。このため、余剰の接合材が内側端面７ｃを薄く濡らして薄膜を形成しながらチューブ本体内壁面に到達するのを、効果的に抑制できる。
【００２２】容器を構成するセラミックスは特に限定されないが、ハロゲン系腐食性ガスに対する耐蝕性を有するセラミックスが好ましい。特に好ましくは、アルミナ、イットリア、イットリウム−アルミニウムガーネット、窒化アルミニウムである。
【００２３】電極部材の材質や形態は特に限定されない。電極部材の材質は、高融点金属や導電性セラミックスが好ましい。高融点金属としては、モリブデン、タングステン、レニウム、ハフニウム、ニオブおよびタンタルからなる群より選ばれた一種以上の金属、またはこの金属を含む合金が好ましい。
【００２４】接合材の種類は特に限定されないが、いわゆるフリットガラスが好ましく、Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−Ｙ２Ｏ３−ＳｒＯ系の組成系のガラスが特に好ましい。
【００２５】特に、Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−Ｙ２Ｏ３−ＳｒＯ系の組成系のフリットガラスを使用した場合には、溶融後に接合条件によっては１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３結晶が生成することがある。例えばアルミナチューブの熱膨張係数は６．８×１０−６／℃であり、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３の熱膨張係数は５．９８×１０−６／℃であり、かなりの熱膨張差が生ずる。
【００２６】次いで好適な製造プロセスについて説明する。上型と下型とを準備し、下型内に粉末を収容する。上型と下型とをはめ合わせ，組み立てる。プレス成形を行い、上型と下型とを離し、図７に示す成形体２１を離型させる。成形体２１は、環状部分２１ｂ、本体部分２１ｃおよび貫通孔２１ａを備えている。
【００２７】端部封止部材の成型方法は特に限定されない。例えばブレス成形法によって外形を成形出来る。また、プレス成形法によって環状部分と本体部分とを成形した後、旋盤等の機械加工によって前記突起や溝を形成できる。
【００２８】この実施形態においては、例えば図７に示すように、成形体２１を旋盤に取り付ける。ここで、２５は旋盤チャックであり、２３は固定治具であり、２４は回転軸である。回転軸２４を成形体２１の中心孔２１ａに挿入し、回転軸２４を矢印Ａのように回転させる。そして、適当な研削刃３０を使用し、図８に示すような突起４ｇを成形する。次いで、適当な研削刃３１を使用し、その端面に溝４ｅを成形する。
【００２９】次いで、図９に示すように、成形体４の本体部分４ｂを、チューブ本体６の成形体５の開口５ａの端部に挿入し、図１０に示す状態とし、組み立て体２０を得る。組み立て体２０を焼成し、例えば図２に示す容器８を得る。
【００３０】この例では成形体４と５とを組み立てて組み立て体２０を得、組み立て体２０を焼成した。しかし、本発明において、端部封止部材の被焼成体、チューブ本体の被焼成体は、それぞれ、成形体以外に、仮焼体であってよく、脱脂体であってもよい。
【００３１】焼成工程においては、端部封止部材の成形体を単独で焼成したときの外径よりも、チューブ本体の成形体を単独で焼成したときの内径が小さくなるようにする。これによって、焼成時に、チューブ本体から端部封止部材へと圧着力が加わり、両者が強く圧着され、気密性が向上する。この観点からは、端部封止部材の成形体を単独で焼成したときの外径ＲＯの、チューブ本体の成形体を単独で焼成したときの内径ＲＩに対する比率（ＲＯ／ＲＩ）は、接合部分でのクラック等も考慮し、１．００５以上であることが好ましく、更に好ましくは１．０１０以上である。更に、ＲＯは、ＲＩの１．１００以下であることが好ましく、更に好ましくは１．０８０以下であり、更に１．０６０以下であるとより効果が顕著である。
【００３２】
【実施例】（実施例１）
図７〜図１０を参照しつつ説明した手順に従い、図２、図３に示す容器８を作製した。具体的には、純度９９．９％以上の高純度アルミナ粉末に、酸化マグネシウム７５０ｐｐｍ、ポリビニルアルコール２重量％、ポリエチレングリコール０．５重量％、水５０重量部を加え、１時間ボールミルによって粉砕し、混合した。混合物をスプレードライヤーで２００℃付近で乾燥および造粒し、平均粒径約７０μｍ、静嵩密度０．７ｇ／ｃｍ３の造粒粉末を得た。
【００３３】この造粒粉末を、２０００ｋｇ／ｃｍ２の圧力下でプレス成型し、成形体２１および５を得た。成形体２１を図７、図８のようにして加工し、成形体４を得た。この際、端部封止部材７の成形体４を単独で焼成したときの外径ＲＯの、チューブ本体６の成形体５を単独で焼成したときの内径ＲＩに対する比率（ＲＯ／ＲＩ）が１．０４０となるように、両者の寸法を調整した。
【００３４】次いで、端部封止部材用の成形体４を１２００℃で仮焼してその寸法を収縮させた。仮焼体を成形体５の端部に図１０のように挿入し、組み立て体２０を得た。組み立て体を１２００℃で仮焼し、チューブ本体用の成形体５を収縮させ、成形体５から端部封止部材用の仮焼体へと圧着力を加えた。次いで、組み立て体を１８００℃で焼成し、端部封止部材とチューブ本体とを強固に接合した。
【００３５】端部封止部材７の外径は１０．０ｍｍであり、凹部７ｃの直径は８．０ｍｍであり、深さは０．５ｍｍである。突起７ｇの高さｈは２．０ｍｍであり、幅は０．３ｍｍである。こうして得られたチューブ本体６について内径を各部分で測定したところ、内径が端部封止部材との接合部分Ａの近辺で広がっていた。この内径の最大値と最小値との差が０．２ｍｍであった。
【００３６】次いで、モリブデン製の電極部材９を電極部材挿入孔７ｄ内に挿入し、接合材で接合した。接合材としては、Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−Ｙ２Ｏ３−ＳｒＯ系フリットガラスを使用した。この組成は、Ａｌ２Ｏ３：４５重量％、ＣａＯ：４０％、Ｙ２Ｏ３：５％、ＳｒＯ：１０％とした。ガラスの融点は１３７０℃±１０℃である。最高温度１４４０℃、最高温度での保持時間５分の条件で接合した。得られた接合体について、クラックの有無を観測した。１２個の試料を作製したが、クラックが観測されたのは０個であった。
【００３７】（実施例２）
実施例１と同様にして容器８を作製した。ただし、実施例１とは異なり、端部封止部材７の内側端面７ｃ上の溝７ｅの平面的パターンは、図４に示すように同心円状とした。
【００３８】次いで、モリブデン製の電極部材９を電極部材挿入孔７ｄ内に挿入し、接合材で接合した。接合材としては、Ａｌ−Ｃａ−Ｙ−Ｓｒ系フリットガラスう使用した。この組成は、Ａｌ２Ｏ３：４５重量％、ＣａＯ：４０％、Ｙ２Ｏ３：５％、ＳｒＯ：１０％とした。ガラスの融点は１３７０℃±１０℃である。最高温度１４４０℃、最高温度での保持時間５分の条件で接合した。得られた接合体について、クラックの有無を観測した。１２個の試料を作製したが、クラックが観測されたのは０個であった。
【００３９】（比較例１）
図９〜図１０を参照しつつ説明した手順に従い、図１１、１２に示す容器１１を作製した。作製手順は実施例１、２と同様であるが、端部封止部材に前記突起７ｇおよび溝７ｅを形成していない。
【００４０】接合後において、端部封止部材１１の外径は１０．０ｍｍである。うして得られたチューブ本体６について内径を各部分で測定したところ、内径が端部封止部材との接合部分Ａの近辺で広がっていた。この内径の最大値と最小値との差が０．２ｍｍであった。
【００４１】次いで、モリブデン製の電極部材９を電極部材挿入孔７ｄ内に挿入し、接合材で接合した。接合材としては、Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−Ｙ２Ｏ３−ＳｒＯ系フリットガラスう使用した。この組成は、Ａｌ２Ｏ３：４５重量％、ＣａＯ：４０％、Ｙ２Ｏ３：５％、ＳｒＯ：１０％とした。ガラスの融点は１３７０℃±１０℃である。最高温度１４４０℃、最高温度での保持時間５分の条件で接合した。得られた接合体について、クラックの有無を観測した。１２個の試料を作製したが、クラックが観測されたのは９個であった。
【００４２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、チューブ本体およびその端部を封止する端部封止部材を備えており、チューブ本体の被焼成体と端部封止部材の被焼成体との組み立て体の焼成によって製造されている容器において、電極部材を端部封止部材内に挿入して接合材で封止した後の容器のクラック発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の発明および第二の発明の一実施形態に係る容器８に電極部材９が固定接合された状態を概略的に示す断面図である。
【図２】容器８を概略的に示す断面図である。
【図３】端部封止部材の内側端面側の溝７ｅ、突起７ｇの平面的パターンの一例を示す。
【図４】端部封止部材の内側端面側の溝７ｅ、突起７ｇの平面的パターンの一例を示す。
【図５】第一の発明に係る容器８Ａに電極部材９が固定接合された状態を概略的に示す断面図である。
【図６】第二の発明に係る容器８Ｂに電極部材９が固定接合された状態を概略的に示す断面図である。
【図７】成形体２１を旋盤に固定した状態を示す模式図である。
【図８】旋盤に固定された成形体２１を研削加工した状態を示す模式図である。
【図９】端部封止部材の成形体４およびチューブ本体の成形体５を概略的に示す断面図である。
【図１０】端部封止部材の成形体４をチューブ本体の成形体５の端部開口に挿入した状態を概略的に示す断面図である。
【図１１】参考例の容器１１に対して電極部材９が接合材１４、１５で接合されている状態を概略的に示す断面図である。
【図１２】参考例の容器１１に対して電極部材９が接合材１４、１５で接合されている状態を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】６  チューブ本体        ６ａ  チューブ本体の内壁面        ７、７Ａ、７Ｂ  端部封止部材        ７ａ  環状部分        ７ｂ  本体部分７ｃ  凹部        ７ｄ  電極部材挿入孔        ７ｅ  内側端面    ７ｆ  外側端面        ７ｇ  突起        ８、８Ａ、８Ｂ  容器        ９  電極部材        １０  放電空間        １４  接合材        １５  端部封止部材の内側端面上を流れる余剰の接合材        ２０  組み立て体        Ａ  クラック頻発部分
【図１】
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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６】
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【図７】
2004273184.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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