(57)【要約】【課題】リード線をコイル状のガス吸収部材に挿入する工程を能率化することができるセラミックメタルハライドランプの製造技術を提供する。【解決手段】セラミックメタルハライドランプの製造方法は、ニオブ製のリード線の端部を丸くする研磨ステップと、前記研磨したリード線を真空加熱処理する第１真空加熱処理ステップと、タングステン電極、電流供給導体、及び、前記第１真空加熱処理したリード線を接続した電極マウントを作成する電極マウント製造ステップと、前記電極マウントを真空加熱処理する第２真空加熱処理ステップと、前記電極マウントのリード線に、コイル状のガス吸収部材を装着し、次に、フリット成形体を装着するステップと、放電容器の細管部に前記電極マウントを挿入するステップと、前記フリット成形体を溶融させて前記細管部を封止する封止ステップと、を有する、としてよい。【選択図】  図３Ａ
2017220340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性外管と、発光部と細管部を有する放電容器と、該放電容器の細管部に装着された電極マウントと、を有するセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記電極マウントは、タングステン電極、電流供給導体、コイル状のガス吸収部材、及び、ニオブ製のリード線を有し、前記リード線の先端は丸くなっていることを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
【請求項２】
透光性外管と、発光部と細管部を有する放電容器と、前記細管部に設けられたタングステン電極、電流供給導体、及び、ニオブ製のリード線を有する電極マウントと、を備えたセラミックメタルハライドランプの製造方法において、
ニオブ製のリード線の端部を丸くする研磨ステップと、
前記研磨したリード線を真空加熱処理する第１真空加熱処理ステップと、
タングステン電極、電流供給導体、及び、前記第１真空加熱処理したリード線を接続した電極マウントを作成する電極マウント製造ステップと、
前記電極マウントを真空加熱処理する第２真空加熱処理ステップと、
前記電極マウントのリード線に、コイル状のガス吸収部材を装着し、次に、フリット成形体を装着するステップと、
放電容器の細管部に前記電極マウントを挿入するステップと、
前記フリット成形体を溶融させて前記細管部を封止する封止ステップと、
を有するセラミックメタルハライドランプの製造方法。
【請求項３】
請求項２記載のセラミックメタルハライドランプの製造方法において、
前記研磨ステップでは、ニオブ製のリード線の端部をバレル研磨によって丸くすることを特徴とするセラミックメタルハライドランプの製造方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載のセラミックメタルハライドランプの製造方法において、
前記研磨ステップでは、前記ニオブ製のリード線の端部を、前記コイル状のガス吸収部材のコイル直径の半分以上の径まで丸く面取りすることを特徴とするセラミックメタルハライドランプの製造方法。
【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の製造技術に関し、特に、放電容器の端部のシール部の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セラミック製の放電容器を用いるセラミックメタルハライドランプが広く普及している。セラミックメタルハライドランプでは、放電容器が透光性アルミナ等のセラミックによって形成されているため、封入物質との反応に起因した放電容器の劣化が少なく、ランプ寿命を改善することができる。
【０００３】
セラミックメタルハライドランプの放電容器は、略回転楕円体形状の発光部とその両側の細管部（キャピラリ）からなる。細管部には電極マウントがそれぞれ装着される。細管部と電極マウントの間の隙間を封止材によって封止することによってシール部が形成される。シール部によって、放電容器の内部は密閉され、アルゴン等の不活性ガスと発光物質が封止される。
【０００４】
電極マウントは、典型的には、タングステン棒によって形成された電極、導電性サーメット棒を含む電流供給導体、及び、導電性材料によって形成されたリード線を有する。電極、電流供給導体、及び、リード線は突き合わせ溶接によって接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2015-103491号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のセラミックメタルハライドランプの製造工程では、電極マウントの先端より突出したリード線をコイル状のガス吸収部材に挿入する工程が含まれる。リード線は長尺のニオブ製の線材を切断することにより得られる。従ってリード線の両端は、周縁が尖った切断面により形成されている。一方、ガス吸収部材はニオブ製又はタンタル製のコイルによって形成されている。従って、ガス吸収部材の内面は平坦ではない。リード線をガス吸収部材に挿入する際に、リード線の中心軸線がコイルの中心軸線に対して傾斜し、又は、リード線の中心軸線がコイルの中心軸線によりずれていることがある。このような場合には、リード線の先端が、コイル状のガス吸収部材の内面の凸部に当接し、リード線をガス吸収部材に貫通させることができなくなる。
【０００７】
本発明の目的は、リード線をコイル状のガス吸収部材に挿入する工程を能率化することができるセラミックメタルハライドランプ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】
【０００８】
本願の発明者は、リード線をコイル状のガス吸収部材に挿入する工程を能率化する手段を鋭意検討した。その結果、リード線の両端をバレル研磨することによって丸くすることを着想した。リード線の先端をバレル研磨により尖った部分を除去した。その結果、リード線をコイル状のガス吸収部材に挿入する工程を能率化することができた。
【０００９】
しかしながら、残留不純物ガスを除去するために、電極マウントを真空加熱処理したところ、リード線に付着した研磨メディア（アルミナ）が飛散し電極に付着する現象が見出された。更に、飛翔した研磨メディアが炉体の内面に付着する現象が起きた。そこで本願の発明者は、このような現象が起きることを回避する手段を鋭意検討した。その結果、リード線を真空加熱処理することを着想した。実際に、真空加熱処理したリード線を用いると、電極マウントの真空加熱処理工程において、上述のような不具合は生じなかった。
【００１０】
本発明の実施形態によると、透光性外管と、発光部と細管部を有する放電容器と、該放電容器の細管部に装着された電極マウントと、を有するセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記電極マウントは、タングステン電極、電流供給導体、コイル状のガス吸収部材、及び、ニオブ製のリード線を有し、前記リード線の先端は丸くなっている、としてよい。
【００１１】
本発明の実施形態によると、透光性外管と、発光部と細管部を有する放電容器と、前記細管部に設けられたタングステン電極、電流供給導体、及び、ニオブ製のリード線を有する電極マウントと、を備えたセラミックメタルハライドランプの製造方法において、
ニオブ製のリード線の端部を丸くする研磨ステップと、
前記研磨したリード線を真空加熱処理する第１真空加熱処理ステップと、
タングステン電極、電流供給導体、及び、前記第１真空加熱処理したリード線を接続した電極マウントを作成する電極マウント製造ステップと、
前記電極マウントを真空加熱処理する第２真空加熱処理ステップと、
前記電極マウントのリード線に、コイル状のガス吸収部材を装着し、次に、フリット成形体を装着するステップと、
放電容器の細管部に前記電極マウントを挿入するステップと、
前記フリット成形体を溶融させて前記細管部を封止する封止ステップと、
を有する、としてよい。
【００１２】
本発明の実施形態によると、前記セラミックメタルハライドランプの製造方法において  、
前記研磨ステップでは、ニオブ製のリード線の端部をバレル研磨によって丸くする、としてよい。
【００１３】
本発明の実施形態によると、前記セラミックメタルハライドランプの製造方法において  、
前記研磨ステップでは、前記ニオブ製のリード線の端部を、前記コイル状のガス吸収部材のコイル直径の半分以上の径まで丸く面取りする、としてよい。
【００１４】
本実施形態によると、前記セラミックメタルハライドランプの製造方法において、
前記第１真空加熱処理ステップでは、前記リード線を、真空雰囲気下で、１２００℃に加熱し、１時間保持する、としてよい。尚、加熱温度は、１２００℃〜１６００℃の範囲で設定してよい。
【００１５】
本実施形態によると、前記セラミックメタルハライドランプの製造方法において、
前記第２真空加熱処理ステップでは、前記電極マウントを、真空雰囲気下で、１６００℃に加熱し、１時間保持する、としてよい。
【００１６】
本実施形態によると、前記セラミックメタルハライドランプの製造方法において、
前記細管部を封止する封止ステップは、
前記放電容器の中心軸線が垂直となるように、前記放電容器を支持するステップと、
前記フリット成形体を加熱して溶融させる溶融ステップと、
前記溶融したフリットが前記ガス吸収部材と接触しながら前記細管部内に流入し、前記細管部の内面と前記電極マウントの間の隙間を充填したとき前記溶融したフリットを固化させて封止材を形成するステップと、
を有する、としてよい。
【００１７】
本実施形態によると、前記セラミックメタルハライドランプの製造方法において、
前記放電容器を支持するステップでは、
前記リード線に接続されたストッパが前記細管部の端面に当接することによって、前記電極マウント、前記ガス吸収部材、及び、前記フリット成形体を支持する、としてよい。
【００１８】
本発明の実施形態によると、前記セラミックメタルハライドランプにおいて、
前記電流供給導体は、耐ハロゲン性中間材と導電性サーメット棒を含み、前記タングステン電極は前記耐ハロゲン性中間材に接続され、前記リード線は前記導電性サーメット棒に接続されている、としてよい。
【００１９】
本発明の実施形態によると、前記セラミックメタルハライドランプにおいて、
前記リード線には、前記ガス吸収部材と前記細管部の先端とを隔離するストッパが接続されている、としてよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、リード線をコイル状のガス吸収部材に挿入する工程を能率化することができるセラミックメタルハライドランプの製造技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】図１Ａは、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの構成例を説明する図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの放電容器の構成例を説明する図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの放電容器の細管部のシール部の構成例を説明する図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの放電容器をシール装置に装着した状態を説明する図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本実施形態に係るガス吸収部材の構造の例を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの電極マウントのリード線にガス吸収部材及びフリット成形体を挿入する方法を説明する説明図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本実施形態において、リード線をガス吸収部材に挿入する方法を説明する説明図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、従来技術において、リード線をガス吸収部材に挿入する方法を説明する説明図である。
【図４】図４は、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの放電容器の細管部のシール部を形成する封止工程の例を説明する説明図である。
【図５Ａ】図５Ａは、原材料のリード線の外観を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、研磨後のリード線の外観を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、タングステン電極、耐ハロゲン性中間材、導電性サーメット棒、及び、金属ニオブ製のリード線の外観を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、電極マウントの外観を示す図である。。
【図５Ｅ】図５Ｅは、リード線にガス吸収部材及びフリット成形体を装着する方法を説明する図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、放電容器の細管部に電極マウントを挿入した状態を示す図である。
【図５Ｇ】図５Ｇは、放電容器の細管部のシール部を形成した状態を示す図である。
【図６】図６は、本願の発明者が実施した第１の試験を説明する図である。
【図７】図７は、本願の発明者が実施した第２の試験を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るセラミックメタルハライドランプ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、同一の要素に対しては同一の参照符号を付して、重複した説明を省略する。
【００２３】
図１Ａを参照して、本実施形態による高圧放電ランプ、特に、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、透光性の外管１１１と、外管１１１の内部に配置された放電容器（発光管）１３０とを有する。外管１１１の端部はステム１１５によって封止され、口金１１２が装着されている。外管１１１の形状は様々である。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、垂直点灯型であり、図示のように口金１１２を上にして垂直に装着される。
【００２４】
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（支柱）１０９が設けられている。フレーム１０９はランプの中心軸線に略平行に配置されている。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。外管１１１の内部に配置された放電容器１３０及びその支持構造は一体構造として構成されており、これをマウントと称する。
【００２５】
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のリード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のリード線を介して放電容器１３０に供給する。
【００２６】
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とその両側の細管部１３０Ａ、１３０Ｂを有する。本例の放電容器１３０は、略回転楕円体形状の発光部１３０Ｃとその両側の細管部１３０Ａ、１３０Ｂが一体的に形成さ
れた、所謂一体型である。しかしながら、発光部１３０Ｃの両側に、別個に製造した細管部１３０Ａ、１３０Ｂを接続することによって放電容器１３０を形成してもよい。
【００２７】
細管部１３０Ａ、１３０Ｂには、電極マウント１２０ａ、１２０ｂがそれぞれ装着されている。電極マウント１２０ａ、１２０ｂは、タングステン電極１２３、電流供給導体１２２、及び、リード線１２１を有する。リード線１２１は金属ニオブ（Ｎｂ）棒によって構成される。タングステン電極１２３の先端にはタングステンコイルが装着されている。タングステン電極１２３の先端は放電容器１３０の発光部１３０Ｃに配置されている。
【００２８】
電流供給導体１２２は、耐ハロゲン性中間材１２２ａと導電性サーメット棒１２２ｂを含む。タングステン電極１２３、電流供給導体１２２、及び、リード線１２１は突き合わせ溶接によって接続される。細管部１３０Ａ、１３０Ｂより突出したリード線１２１には、ガス吸収部材１３１が装着されている。ガス吸収部材１３１は、コイル状の金属ニオブによって形成されてよい。
【００２９】
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。
【００３０】
図１Ｃを参照して、放電容器１３０の細管部１３０Ａのシール部の構造の例を詳細に説明する。細管部１３０Ａの内部に電流供給導体１２２が配置されている。電流供給導体１２２は耐ハロゲン性中間材１２２ａ及び導電性サーメット棒１２２ｂを有する。耐ハロゲン性中間材１２２ａは、放電容器１３０内に封入された金属ハロゲン化物によって浸食されない耐ハロゲン性材料によって形成される。耐ハロゲン性材料として、例えば、モリブデンが用いられてよい。本実施形態では、耐ハロゲン性中間材１２２ａは、モリブデン棒１２２ｃとその周囲に巻かれたモリブデンコイル１２２ｄによって形成されている。耐ハロゲン性中間材１２２ａの構造として、様々な形状が知られている。例えば、耐ハロゲン性中間材１２２ａを、単一のモリブデン棒によって形成してもよく、モリブデン棒とそれを囲むモリブデンパイプによって形成してもよい。更に、耐ハロゲン性中間材１２２ａを省略して、タングステン電極１２３（図１Ｂ）の一部を、モリブデンコイル、又は、モリブデンパイプによって覆ってもよい。
【００３１】
導電性サーメット棒１２２ｂはアルミナとモリブデンを混合焼結することによって形成される。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、細管部１３０Ａの先端より内側に配置されている。リード線１２１は細管部１３０Ａの先端より突出しており、突出部分の周囲にはガス吸収部材１３１が装着されている。リード線１２１にはストッパ１３３が接続されている。ストッパ１３３は細管部１３０Ａの先端に当接している。ストッパ１３３の材料、形状、機能等は後に詳細に説明する。
【００３２】
リード線１２１、導電性サーメット棒１２２ｂ及び耐ハロゲン性中間材１２２ａの外径は、細管部１３０Ａの内径より小さい。導電性サーメット棒１２２ｂの外径は、耐ハロゲン性中間材１２２ａの外径より僅かに小さい。従って、細管部１３０Ａと導電性サーメット棒１２２ｂの間の隙間は、細管部１３０Ａと耐ハロゲン性中間材１２２ａの間の隙間より僅かに大きい。
【００３３】
ガス吸収部材１３１とリード線１２１の間の隙間に封止材１３５が充填されている。細管部１３０Ａの内面とリード線１２１及び導電性サーメット棒１２２ｂの外面の間の隙間に、それぞれ封止材１３５が充填されている。細管部１３０Ａの内面と耐ハロゲン性中間材１２２ａの外面の間の隙間の一部にも封止材１３５が充填されている。
【００３４】
図２Ａを参照して、放電容器１３０の細管部１３０Ａの端部を封止材によって封止する方法を説明する。図２Ａは、シール装置（図示なし）に保持された放電容器１３０の一部を示す。放電容器１３０は、その中心軸線が垂直になるように、シール装置によって保持される。シール装置は、典型的には、密閉空間を形成するチャンバとその内部に設けられたヒータを有し、ヒータは放電容器１３０の細管部１３０Ａのシール部を局部的に加熱するように構成されている。シール装置の詳細な説明は省略する。
【００３５】
上側の細管部１３０Ａには、電極マウント１２０ａが装着されている。電極マウント１２０ａは、図１Ｃを参照して説明したように、タングステン電極１２３、電流供給導体１２２、及び、リード線１２１を有する。リード線１２１の一部は、細管部１３０Ａ内に配置され、残りの部分は細管部１３０Ａより突出している。細管部１３０Ａより突出したリード線に、ガス吸収部材１３１及びフリット成形体１３２が装着されている。図示のように、ガス吸収部材１３１が下側に配置され、フリット成形体１３２がガス吸収部材１３１の上に配置されている。
【００３６】
リード線１２１の両側に、２本の金属線によって構成されたストッパ１３３が接続されている。ストッパ１３３は、リード線１２１を挟むように、リード線１２１の軸線に対して直交するように、配置されている。ストッパ１３３は細管部１３０Ａの先端の上に配置されている。ストッパ１３３は、放電容器１３０内に挿入された電極マウント１２０ａの挿入長を規定する。即ち、ストッパ１３３は、放電容器１３０の発光部１３０Ｃに配置された電極の位置を規定する。電極マウント１２０ａ、ガス吸収部材１３１及びフリット成形体１３２の全重量は、ストッパ１３３によって、支持されている。
【００３７】
細管部１３０Ａの周囲に配置されたヒータ（図示なし）を作動させる。封止温度は通常１５００〜１７００℃であるが、シール部におけるシール不良又はシール不足を回避するために、フリットが十分な流動性を有する１６００℃とする。ヒータによってフリット成形体１３２は、局所的に加熱され、溶融する。溶融フリットは、重力と毛管現象によって、ガス吸収部材１３１とリード線１２１の間の隙間、細管部１３０Ａの内面とリード線１２１の間の隙間、細管部１３０Ａの内面と導電性サーメット棒１２２ｂの間の隙間、を通って下降する。溶融したフリットは、細管部１３０Ａの内面と耐ハロゲン性中間材１２２ａの間の隙間の所定の位置まで侵入してよい。溶融したフリットによって、細管部１３０Ａとリード線１２１の間の隙間及び細管部１３０Ａと導電性サーメット棒１２２ｂの間の隙間は完全に塞がれる。ヒータによる加熱を停止すると、溶融したフリットは固化し、封止材が形成される。
【００３８】
本実施形態では、ストッパ１３３を用いる。そのため、ガス吸収部材１３１と細管部１３０Ａの先端の間に、ストッパ１３３の寸法（線径）に相当する隙間が形成される。そのため、溶融フリットの一部がガス吸収部材１３１の外側を通って下方に流れたとしても、この隙間から細管部１３０Ａと電極マウント１２０ａの隙間に侵入し、さらに細管部１３０Ａの開口部を覆う。そのため、細管部１３０Ａの先端におけるシールを確実化することができる。
【００３９】
ここで、ガス吸収部材１３１の機能を説明する。フリット成形体１３２が溶融すると、水素、一酸化炭素、二酸化炭素等の不要なガスを放出する。これらのガスは金属ニオブによって吸収され、金属ニオブを脆化させることが知られている。即ち、金属ニオブ製のリード線１２１が、これらのガスを吸収すると脆化する。本実施形態によると、これらのガスは、ガス吸収部材１３１によって吸収される。より詳細には、少なくとも、金属ニオブ製のリード線１２１によって吸収されるガスの量よりもガス吸収部材１３１によって吸収されて除去されるガスの量のほうが十分に大きい。上述のように、溶融したフリットは、ガス吸収部材１３１とリード線１２１の間の隙間を通って下降するとき、ガス吸収部材１３１に接触する。このとき、フリット成形体１３２の溶融によって発生するガスが、ガス吸収部材１３１によって吸収される。従って、本実施形態によると、フリット成形体１３２の溶融によって発生したガスのうち、金属ニオブ製のリード線１２１による吸収量が著しく減少するため、リード線１２１の脆化が回避される。
【００４０】
次に、ガス吸収部材１３１の材料を説明する。本実施形態によると、ガス吸収部材１３１は、フリット成形体１３２の溶融によって発生するガスを吸収することができるならどのような材料によって構成してもよい。しかしながら、ガス吸収部材は、好ましくは金属ニオブによって構成される。リード線の脆化の原因は、フリット成形体の溶融によって発生したガスがニオブ製のリード線によって吸収されることにある。従って、同一材料であるニオブ製のガス吸収部材によって、そのようなガスを吸収し除去するのが効率的である。更に、フリット成形体の溶融によって発生したガスの種類を特定することができなくても、それを除去することができる。
【００４１】
尚、ガス吸収部材１３１は、金属ニオブと同等にガス吸収作用を有する他の金属、例えば、タンタル製であってもよい。ニオブとタンタルは、半金属と称される第５族元素に属し、類似した化学的性質を有する。
【００４２】
フリット成形体１３２の材料を説明する。本実施形態によると、原料にバインダ及び分散剤を混合し純水を加えてスラリーを形成し、造粒、加圧成形、及び、焼成により形成する。Ｄｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系封止材を用いる場合には、原料として、酸化ジスプロシウム（ディスプロシア）Ｄｙ2Ｏ3、酸化アルミニウム（アルミナ）Ａｌ2Ｏ3、及び、酸化ケイ素（シリカ）ＳｉＯ2を用いる。フリット成形体１３２を加熱し溶融させると、バインダ及び分散剤に含まれる炭素が酸化され、一酸化炭素及び二酸化炭素等を生成する。これらのガスは、上述のように金属ニオブを脆化させる作用を有するが、ガス吸収部材１３１によって除去される。
【００４３】
ストッパ１３３の材料を説明する。ストッパ１３３はガス吸収部材１３１の材料と同一の材料によって形成してよく、例えば、金属ニオブ又は金属タンタル製であってよい。但し、本実施形態では、溶融フリットから発生したガスは、ガス吸収部材１３１に吸収されてからストッパ１３３に到達するので、ストッパ１３３にガス吸収機能を付与する必要はない。
【００４４】
放電容器１３０の細管部１３０Ａの寸法について説明する。ここで、細管部１３０Ａのうち封止材が形成された部分をシール部（封止部）と称し、それ以外の部分を非シール部（非封止部）と称する。細管部１３０Ａの全長をＬ、シール部の長さ、即ち、シール長をＬ１、非シール部の長さをＬ２とする。リード線１２１のうち、細管部１３０Ａ内に挿入された部分の寸法をＬｎとする。導電性サーメット棒１２２ｂの軸線方向の寸法をＬｓとし、耐ハロゲン性中間材１２２ａの軸線方向の寸法をＬｈとする。Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２である。
【００４５】
シール部の長さＬ１が短いと、シール不足又はシール不良となる。更に、シール部の封止材はランプ点灯中、発光管に封入された金属ハロゲン化物により徐々に侵食される。ランプ長寿命化（２万時間以上）の要求に対応するためには、シール長Ｌ１は４ｍｍ以上であることが好ましい。
【００４６】
本実施形態では、シール部の長さＬ１は、細管部１３０Ａの先端から導電性サーメット棒１２２ｂの下端までの寸法に等しいか又はそれより大きい。即ち、Ｌ１≧Ｌｎ＋Ｌｓである。シール部のうち、耐ハロゲン性中間材１２２ａの部分に形成された部分の長さをＬｍとする。Ｌ１＝Ｌｎ＋Ｌｓ＋Ｌｍ、但し、Ｌｍ≧０である。
【００４７】
この寸法Ｌｍが長すぎると、耐ハロゲン性中間材１２２ａと細管部１３０Ａの熱膨張率の差により、細管部１３０Ａにクラックが発生する可能性がある。そこで、この寸法Ｌｍは精々１．５ｍｍ程度である。例えば、細管部１３０Ａの外径を３ｍｍとし、細管部１３０Ａの先端から導電性サーメット棒１２２ｂの下端までの寸法をＬｎ＋Ｌｓ＝４ｍｍとする。この場合には、シール長Ｌ１はＬ１＝４．０〜５．５ｍｍである。
【００４８】
ガス吸収部材１３１の上端から細管部１３０Ａの先端までの寸法をＬｇとする。ガス吸収部材１３１の軸線方向の寸法をｈ、ストッパ１３３の軸線方向の高さ、即ち、線径をｄｓとする。Ｌｇ＝ｈ＋ｄｓである。寸法ＬｇはＬｇ＝２〜４ｍｍである。
【００４９】
図２Ｂを参照して、ガス吸収部材１３１の寸法を説明する。本実施形態では、ガス吸収部材１３１は、リード線１２１を円周方向に沿って囲むようにコイル状に形成される。ガス吸収部材１３１は、溶融したフリットとの接触面積ができるだけ大きいほうがよい。
【００５０】
ガス吸収部材１３１の表面積を大きくするには、コイルの内径又は軸線方向の寸法（高さ）を大きくすることが考えられる。しかしながら、ガス吸収部材１３１の内径又は軸線方向の寸法（高さ）を大きくすると、ガス吸収部材１３１とリード線１２１の隙間を充填する封止材の量が多くなり、フリット成形体１３２の溶融によって発生するガスが増加する。従って、ガス吸収部材１３１の表面積を増加させてガス吸収量を増加させても、溶融フリットが発生するガスがそれ以上増加すれば、ガス吸収部材１３１によって吸収されないガス量が増加することとなる。
【００５１】
更に、ガス吸収部材１３１の内径を大きくすると、ガス吸収部材１３１とリード線１２１の隙間が大きくなり、この隙間に入り込んだ溶融フリットから発生したガスは、ガス吸収部材１３１に吸収される前にリード線１２１に吸収され易くなるので好ましくない。従って、ガス吸収部材１３１の内径及び軸線方向の寸法（高さ）を所定の値より大きくすることは得策ではない。
【００５２】
コイルの軸線方向の長さをｈ、内径をｄ1、外径をｄ2、コイルの線径をｄ0とする。ｄ０＝０．３〜０．５ｍｍである。コイルの内径ｄ1は、リード線１２１の外径Ｄ0より、０．１〜０．２ｍｍ大きい。リード線１２１の外径をＤ0＝０．８〜０．９ｍｍとすると、ｄ1＝２．１〜０．９ｍｍである。コイルの巻き数は３〜５であってよい。
【００５３】
図２Ｃを参照して電極マウント１２０ａのリード線１２１に、ガス吸収部材１３１及びフリット成形体１３２を装着する方法を説明する。リード線１２１に１対のストッパ１３３が接続されている。本実施形態では、ストッパ１３３は２本の金属線によって構成されており、リード線１２１を挟むように、リード線１２１の軸線に対して直交するように、配置されている。ストッパ１３３は抵抗溶接又はスポット溶接によって、リード線１２１に接続される。
【００５４】
ガス吸収部材１３１をリード線１２１に装着すると、ガス吸収部材１３１はストッパ１３３に当接し、その位置で停止する。次にフリット成形体１３２をリード線１２１に装着する。フリット成形体１３２はガス吸収部材１３１に当接し、その位置で停止する。
【００５５】
ストッパ１３３は、図示の例のように、２本の棒材又は線材によって形成してよい。ストッパ１３３の線径は、ガス吸収部材１３１を構成するコイルの線径と同程度であってよいが、それより大きくても小さくてもよい。
【００５６】
図３Ａ及び図３Ｂを参照して本実施形態によるセラミックメタルハライドランプの製造方法、特に、リード線１２１をガス吸収部材１３１に挿入する方法を説明する。尚、ここでは、リード線１２１を移動させて固定したガス吸収部材１３１に挿入する場合を説明するが、逆に、ガス吸収部材１３１を移動させて固定したリード線１２１に被せるように挿通させてもよい。ガス吸収部材１３１はコイル状に形成され、その内面には、螺旋状の凸部１３１ａが形成されている。凸部１３１ａの断面は半円である。
【００５７】
図３Ａを参照して、本実施形態によるリード線１２１にガス吸収部材１３１を挿入する方法を説明する。リード線１２１にガス吸収部材１３１を挿入するとき、リード線１２１の中心軸線がガス吸収部材１３１のコイルの中心軸線に整合してない場合を考える。図示の例では、リード線１２１の中心軸線がガス吸収部材１３１のコイルの中心軸線に対して傾斜しているが、リード線１２１の中心軸線がガス吸収部材１３１のコイルの中心軸線に対して偏奇している場合もある。リード線１２１をガス吸収部材１３１のコイルの中に挿入すると、リード線１２１の先端１２１ａはガス吸収部材１３１の内面に当接する。本実施形態では、リード線１２１の先端１２１ａは丸くなっているから、ガス吸収部材１３１の内面の凸部１３１ａに引っ掛かることはない。リード線１２１の先端１２１ａはガス吸収部材１３１の内面の凸部１３１ａの上を滑って進む。
【００５８】
上述のように、ガス吸収部材１３１のコイルの線径は、ｄ0＝０．３〜０．５ｍｍである。一方、リード線１２１の外径は、Ｄ0＝０．８〜０．９ｍｍとする。ここで、リード線１２１の先端１２１ａの曲率半径Ｒがリード線１２１の外径の半分と仮定する。Ｒ＝Ｄ0／２＝０．４０〜０．４５ｍｍである。ガス吸収部材１３１の内面の凸部１３１ａの高さΔｈがコイルの線径の半径であると仮定する。Δｈ＝ｄ0／２＝０．１５〜０．２５ｍｍである。従って、リード線１２１の先端１２１ａの曲率半径Ｒは、ガス吸収部材１３１の内面の凸部１３１ａの高さΔｈより十分に大きい。なお、リード線１２１の先端を半球状に丸めなくとも、コイルの線径の半径以上の径で丸く面取りするだけでもよい。すなわちＲ＞（ｄ0／２）とすれば、リード線１２１の先端１２１ａはガス吸収部材１３１の内面の凸部１３１ａの上を滑って進むことができる。
【００５９】
図３Ｂを参照して、従来技術によるリード線１２１にガス吸収部材１３１を挿入する場合を説明する。従来技術の場合には、リード線１２１の先端は丸くなっていない。リード線１２１の端面１２１ｃの周縁に尖った部分１２１ｂを有する。そのため、リード線１２１をガス吸収部材１３１のコイルの中に挿入すると、コイルの中心軸とリード線の中心軸が同軸上に無い場合、リード線１２１の先端の尖った部分１２１ｂはガス吸収部材１３１の内面の凸部１３１ａに当接し、コイルの反対側の内面にもリード線１２１が接触して、それ以上奥に挿入することができない。従って、この場合には、リード線１２１をガス吸収部材１３１から引き抜き、リード線１２１の中心軸線がガス吸収部材１３１のコイルの中心軸線に整合するように再配置する。そこで、再度、リード線１２１をガス吸収部材１３１のコイルの中に挿入する。このような作業は時間と手数がかかり、作業能率を低下させる。図３Ａを参照して説明したように、本実施形態によると、１回の動作で、リード線１２１にガス吸収部材１３１を挿入することができる。
【００６０】
図４、及び、図５Ａ〜図５Ｇを参照して本実施形態による放電容器１３０の細管部１３０Ａにシール部（封止部）を形成する方法の例を説明する。ステップ１０１にて、長尺の金属ニオブ製の線材を所定の寸法に切り出して、原材料のリード線１２１ｍを形成する。図５Ａに示すように、原材料のリード線の両端面は、切断面であり、周縁は尖っている。ステップ１０２にて、リード線１２１の端部を研磨し、先端１２１ａを丸くする。本実施形態では、バレル研磨を用いた。図５Ｂは、研磨後のリード線１２１の外観を示す。
【００６１】
ステップ１０３にて、リード線１２１の真空加熱処理を行う。即ち、リード線１２１を、真空雰囲気下で、例えば、１２００℃に加熱し、１時間保持する。尚、加熱温度は、１２００℃〜１６００℃であってよい。この処理によって、リード線１２１の表面より研磨メディア（アルミナ）を除去する。尚、ステップ１０３のリード線の真空加熱処理では、多数のリード線を同時にバッチ処理することができる。
【００６２】
当初、本願の発明者は、バレル研磨を行ったリード線を用いて、電極マウント１２０ａを組み立て、ステップ１０５の真空加熱処理を行った。即ち、ステップ１０３の処理を行わなかった。その結果、真空加熱炉内において、研磨メディア（アルミナ）が飛散し、電極等に付着する現象が生じた。更に、飛散した研磨メディア（アルミナ）が真空加熱炉の炉体壁面に付着する現象が起きた。この現象が進行すると、真空加熱炉内の真空度が上がらない等の懸念が生じた。
【００６３】
本願の発明者は、この課題を解決する手段を鋭意検討した。先ず、研磨処理したリード線の表面を観察した。その結果、リード線の表面に、研磨剤（アルミナ）が擦り込まれることが判明した。後のステップ１０５の電極マウント１２０ａの真空加熱処理では、リード線の表面に擦り込まれた研磨剤が飛散する。そこで本願の発明者は、この課題を解決する手段を鋭意検討した結果、研磨処理したリード線を真空加熱処理することを着想した。本願の発明者は、多数の研磨処理したリード線を用意し、複数の条件下で真空加熱処理を実行した。その結果、ステップ１０３では、上述のように真空雰囲気下にて、１２００℃、又は、１２００℃〜１６００℃の範囲の温度に加熱し、１時間保持するのが好適であることを見出した。
【００６４】
ステップ１０２のリード線の真空加熱処理では、真空雰囲気下にて、１６００℃に加熱し、１時間保持しても、同様の効果がある。しかしながら、ステップ１０２では、電極マウント１２０ａを構成する部材より残留不純物ガスを除去するステップ１０５の場合より低い温度で真空加熱処理を行ってよい。即ち、ステップ１０２の工程においては、１２００℃から１６００℃の範囲で温度設定した上で１時間真空加熱処理を行うことにより、リード線１２１の表面より研磨メディアを完全に除去することができる。
【００６５】
ステップ１０４にて、電極マウント１２０ａを組み立てる。図５Ｃに示すように、先ず、タングステン電極１２３、耐ハロゲン性中間材１２２ａ、導電性サーメット棒１２２ｂ、及び、金属ニオブ製のリード線１２１を用意する。リード線１２１は、ステップ１０５の真空加熱処理を行ったものを用いる。リード線１２１にストッパ１３３を接続する。これらを突き合わせ溶接によって接続することによって、電極マウント１２０ａが組み立てられる。図５Ｄは、電極マウント１２０ａの外観を示す。
【００６６】
ステップ１０５にて、電極マウント１２０ａの真空加熱処理を行う。即ち、電極マウント１２０ａを、真空雰囲気下で、例えば、１６００℃に加熱し、１時間保持する。この処理によって、電極マウント１２０ａを構成する部材より残留不純物ガスを除去する。
【００６７】
ステップ１０６にて、電極マウント１２０ａのリード線１２１に、ガス吸収部材１３１及びフリット成形体１３２を装着する。図５Ｅに示すように、ガス吸収部材１３１及びフリット成形体１３２を、この順に装着する。ガス吸収部材１３１はリード線１２１に設けられたストッパ１３３に当接する。フリット成形体１３２はガス吸収部材１３１に当接するように配置される。
【００６８】
ステップ１０７にて、電極マウント１２０ａを細管部１３０Ａに挿入する。タングステン電極１２３は発光部１３０Ｃに配置される。このとき、ストッパ１３３が細管部１３０Ａの先端に当接する。それによって、電極マウント１２０ａの挿入長、即ち、電極マウント１２０ａのうち、放電容器１３０内に挿入された長さが規定される。図５Ｅは、ステップ１０６及びステップ１０７の工程の実行前の状態を示し、図５Ｆは、ステップ１０６及びステップ１０７の工程の実行後の状態を示す。
【００６９】
ステップ１０８にて、シール装置（図示なし）に放電容器１３０を装着する。図２Ａに示したように放電容器１３０の中心軸線が垂直となるように、且つ、封止する細管部１３０Ａが上側になるように、放電容器１３０を支持する。
【００７０】
尚、ステップ１０６、ステップ１０７及びステップ１０８は必ずしもこの順番で実行する必要はない。例えば、ステップ１０７を実行し、次にステップ１０６を実行してもよく、更に、最初に、シール装置（図示なし）に放電容器１３０を装着してもよい。
【００７１】
ステップ１０９にて、細管部１３０Ａの周囲に配置されたヒータ（図示なし）を作動させる。ヒータによってフリット成形体１３２は、局所的に加熱され、溶融する。封止温度は通常１５００〜１７００℃であるが、シール部におけるシール不良又はシール不足を回避するために、フリットが十分な流動性を有する１６００℃とする。図５Ｇは、ステップ１０９が終了した後の放電容器１３０の状態を示す。ここでは、放電容器１３０の上側のが細管部１３０Ａの封止工程を説明したが、下側の細管部１３０Ａの封止工程も同様である。
【００７２】
図６を参照して本願の発明者が実施した第１の試験を説明する。本願の発明者は、多数のリード線の端部をバレル研磨し、それをガス吸収部材１３１に挿入する試験を行った。図６はその試験結果を示す。横軸は、バレル研磨処理に要した時間、縦軸は、挿入成功率、即ち、１回でリード線をガス吸収部材１３１に挿入することができた割合であり、単位は百分率（％）である。図示のように、バレル研磨処理に要した時間が長くなるほど、挿入成功率が高くなる。例えば、バレル研磨処理を行わない場合には、挿入成功率は７０％であったが、バレル研磨処理が３０時間の場合には、挿入成功率が７２％、バレル研磨処理が６０時間の場合には、挿入成功率が９５％、バレル研磨処理が９０時間の場合には、挿入成功率が１００％であった。
【００７３】
図７を参照して本願の発明者が実施した第２の試験を説明する。本願の発明者は、３つの試料を用意した。第１の試料は、従来の技術によるリード線である。これは、図４のステップ１０１により、長尺の線材より切り出した生材料のリード線である。第２の試料は、図４のステップ１０２によるバレル研磨処理したリード線である。このリード線は、ステップ１０３の真空加熱処理を行っていない。第３の試料は、図４のステップ１０２によるバレル研磨処理の後にステップ１０３の真空加熱処理したリード線である。これらの試料について、外観画像を取得し、表面を肉眼で観察した。更に、これらのリード線を用いた電極マウントについて、図４のステップ１０５の真空加熱処理を行い、その結果を観察した。更に、これらのリード線について、図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明したように、ガス吸収部材１３１を挿入する試験を行った。
【００７４】
第１の試料について説明する。その外観画像に示すように、リード線の外観には原料のニオブの色が現れている。また、バレル研磨処理をしていないため、リード線の表面には、研磨メディアは付着していないし、図４のステップ１０５の真空加熱処理後の電極マウントにおいて、特に不具合は生じていない。但し、リード線の端部が尖っているため、図３Ｂに示したように、コイル状のガス吸収部材１３１の挿入性は良くない。
【００７５】
第２の試料について説明する。その外観画像に示すように、リード線は黒色を呈している。リード線の表面を観察すると、研磨メディアが擦り込まれていることが判った。図４のステップ１０５の真空加熱処理を行うと、上述のように、研磨メディア（アルミナ）が飛散し、電極マウントの電極に、飛散したアルミナが付着しているのが観察された。更に、飛散したアルミナは、炉体内壁に付着することが判った。但し、リード線の端部が丸くなっているため、図３Ａに示したように、コイル状のガス吸収部材１３１の挿入性は良好である。
【００７６】
第３の試料について説明する。その外観画像に示すように、リード線は黒色ではなく、原料のニオブの色を呈している。リード線の表面を観察すると、研磨メディアが付着していないことが観察された。図４のステップ１０３の真空加熱処理によって、リード線の表面に擦り込まれ、又は、付着した研磨メディアが除去されている。図４のステップ１０５の真空加熱処理において、研磨メディアであるアルミナが飛散することはなかった。そのため、図４のステップ１０５の真空加熱処理後の電極マウントの状態は良好であり、かつ、炉体の内面に不具合が生じなかった。リード線の端部が丸くなっているため、図３Ａに示したように、コイル状のガス吸収部材１３１の挿入性は良好である。
【００７７】
図７の第２の試験の結果から次のことが判る。本実施形態によると、長尺の線材から切り出したリード線について、図７のステップ１０２のバレル研磨処理を行うことにより、図３Ａに示したように、コイル状のガス吸収部材１３１の挿入性を向上させることができる。本実施形態によると、更に、ステップ１０３の真空加熱処理を行うことにより、図４のステップ１０５の真空加熱処理後の電極マウントの状態を良好にすることができる。
【００７８】
以上、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプ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】
【００７９】
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…電極マウント、１２１…リード線、１２２…電流供給導体、１２２ａ…耐ハロゲン性中間材、１２２ｂ…導電性サーメット棒、１２２ｃ…モリブデン棒、１２２ｄ…モリブデンコイル、１２３…タングステン電極、１３０…放電容器、１３０Ａ、１３０Ｂ…細管部、１３０Ｃ…発光部、１３１…ガス吸収部材、１３２…フリット成形体、１３３…ストッパ、１３５…封止材
【図１Ａ】
2017220340.tif 000003
【図１Ｂ】
2017220340.tif 000004
【図１Ｃ】
2017220340.tif 000005
【図２Ａ】
2017220340.tif 000006
【図２Ｂ】
2017220340.tif 000007
【図２Ｃ】
2017220340.tif 000008
【図３Ａ】
2017220340.tif 000009
【図３Ｂ】
2017220340.tif 000010
【図４】
2017220340.tif 000011
【図５Ａ】
2017220340.tif 000012
【図５Ｂ】
2017220340.tif 000013
【図５Ｃ】
2017220340.tif 000014
【図５Ｄ】
2017220340.tif 000015
【図５Ｅ】
2017220340.tif 000016
【図５Ｆ】
2017220340.tif 000017
【図５Ｇ】
2017220340.tif 000018
【図６】
2017220340.tif 000019
【図７】
2017220340.tif 000020