(57)【要約】【課題】白熱電球において、フィラメントとリード線との保持部の断線防止と共に、耐衝撃性の改善を図る。【解決手段】１対のリード線４は、ピンチシール部３を貫通し、一端及び他端をそれぞれバルブ２の内外に有する。各リード線４は、結合箇所２０において結合する一端側の第１区分１８ａと他端側の第２区分１８ｂとから成る。第１区分１８ａは、モリブデンを主成分とする材料から成る。第２区分１８ｂは、鉄及びニッケルの合金の芯部２２と、ニッケルを主成分とし、合金層２４を介して芯部２２に固着している周部２３とを有している。フィラメント６は両端部において両第１区分１８ａに結合している。結合箇所２０はバルブ２内に設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟質ガラス製のバルブと、
該バルブを封止する軟質ガラス製の封止部と、
前記バルブ内において前記封止部から起立して相互に対峙する起立部分を有し、前記封止部に固着されつつ前記封止部を貫通し、前記封止部の外に露出している１対のリード線と、
前記１対のリード線の前記起立部分間に配設され、両端部において各起立部分の先端部に保持されるフィラメントと、
前記フィラメントより前記封止部側において１対のリード線の前記起立部分間に配設され、両端部において各起立部分に結合している軟質ガラス製のブリッジとを備え、
各リード線は、前記起立部分の先端側の端を一端、及び前記封止部の外に露出している露出側の端を他端として、一端側の第１区分と、他端側の第２区分とに区分され、
前記第１区分は、モリブデンを主成分とする材料から成り、
前記第２区分は、鉄及びニッケルの合金から成る芯部と、ニッケルを主成分とし、前記芯部との間の合金層を介して前記芯部に固着している周部とを有し、
前記第１区分と前記第２区分との結合箇所は前記バルブ内に設定されていることを特徴とする白熱電球。
【請求項２】
請求項１記載の白熱電球において、
前記第１区分と前記第２区分との前記結合箇所は、前記ブリッジより前記リード線の前記一端側に設定されていることを特徴とする白熱電球。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に搭載される白熱電球に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のヘッドライトとして、軟質ガラス製のバルブと、該バルブを封止する軟質ガラス製の封止部と、バルブ内において封止部から起立して相互に対峙する起立部分を有し、封止部に固着されつつ封止部を貫通し、封止部の外に露出している１対のリード線と、１対のリード線の前記起立部分間に配設され、両端部において各起立部分の先端部に保持されるフィラメントと、フィラメントより封止部側において１対のリード線の起立部分間に配設され、両端部において各起立部分に結合している軟質ガラス製のブリッジとを備える白熱電球が知られている。
【０００３】
リード線としては、一般に、ジュメット線が採用されている。ジュメット線は、鉄とニッケルとの合金から成る芯部に銅が被覆されている構造を有し、熱膨張率が、軟質ガラス製の封止部及びブリッジのそれに近い。したがって、白熱電球の製造時に、ジュメット線が貫通している封止部及びブリッジを溶融し、冷却して、固化した後において、封止部におけるジュメット線の貫通部のシール性及びブリッジにおけるジュメット線の貫通部の結合性を高くすることができる。
【０００４】
フィラメントは、リード線の先端に該先端を下に折り曲げて保持されている。フィラメントは白熱電球の点灯時に高温状態になるので、白熱電球の点灯と消灯との繰り返しにより、フィラメントを保持しているリード線の保持部が、徐々に脆化しつつ、開いていき、フィラメントが該保持部から脱落して、保持部の断線が起こり易くなる。
【０００５】
特許文献１，２は、これに対処するために、リード線をフィラメント側の部分と電極側の部分とに分け、電極側の部分はジュメット線とするものの、フィラメント側の部分は、ジュメット線に代えて、高融点のモリブデンを主成分とする線材にした白熱電球を開示する。
【０００６】
特許文献２は、さらに、フィラメント側の線材を電極側のジュメット線よりも細くして、モリブデン主成分の線材とジュメット線との端部同士を溶接結合する際に、ジュメット線の端部がモリブデン主成分の線材の端部を包み込むように溶融して、結合するようにして、両者の結合強度を高めることを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１８５４１９号公報
【特許文献２】特開２０１５−１８５４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
自動車等に搭載される白熱電球は振動や衝撃を受け易い。フィラメントを保持しているリード線の保持部が開いて来ると、白熱電球が振動や衝撃を受けた時に、リード線とフィラメントとが分離し易くなり、断線が生じ易くなる。したがって、白熱電球には耐振動性及び耐衝撃性の強化も求められる。
【０００９】
本発明の目的は、耐振動性及び耐衝撃性を強化して一層の断線防止を図る白熱電球を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の白熱電球は、
軟質ガラス製のバルブと、
該バルブを封止する軟質ガラス製の封止部と、
前記バルブ内において前記封止部から起立して相互に対峙する起立部分を有し、前記封止部に固着されつつ前記封止部を貫通し、前記封止部の外に露出している１対のリード線と、
前記１対のリード線の前記起立部分間に配設され、両端部において各起立部分の先端部に保持されるフィラメントと、
前記フィラメントより前記封止部側において１対のリード線の前記起立部分間に配設され、両端部において各起立部分に結合している軟質ガラス製のブリッジとを備え、
各リード線は、前記起立部分の先端側の端を一端、及び前記封止部の外に露出している露出側の端を他端として、一端側の第１区分と、他端側の第２区分とに区分され、
前記第１区分は、モリブデンを主成分とする材料から成り、
前記第２区分は、鉄及びニッケルの合金から成る芯部と、ニッケルを主成分とし、前記芯部との間の合金層を介して前記芯部に固着している周部とを有し、
前記第１区分と前記第２区分との結合箇所は前記バルブ内に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、１対のリード線は、モリブデンを主成分とする材料から成る第１区分においてフィラメントに結合しているので、すなわち、第１区分は、非合金で高融点のほぼ単一材料から成るので、フィラメントを保持するリード線の保持部の脆化が抑制され、断線を抑制することができる。
【００１２】
本発明によれば、第１区分と第２区分との結合箇所はバルブ内に設定されている。この結果、リード線の起立部分は、ジュメット線よりも剛性の高い第２区分を有することになるので、起立部分の剛性が高まる。これにより、白熱電球の耐振動性及び耐衝撃性が強化されて、保持部の一層の断線防止を図ることができる。
【００１３】
本発明の白熱電球において、前記第１区分と前記第２区分との前記結合箇所は、前記ブリッジより前記リード線の前記一端側に設定されていることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、リード線は、第２区分においてブリッジを貫通する。この結果、第２区分は起立部分においてブリッジよりリード線の一端側の位置まで達し、起立部分において第２区分が占める長さは増大する。これにより、白熱電球の耐振動性及び耐衝撃性を改善することができる。
【００１５】
さらに、第２区分は、熱膨張率が第１区分より軟質ガラス製の熱膨張率に近い。これにより、白熱電球の製造時にリード線の熱膨張率との不調和のために軟質ガラス製のブリッジが欠ける不具合を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】白熱電球の側面図。
【図２】バルブに挿入する前の組立品の側面図。
【図３】リード線の第２区分の横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は白熱電球１の側面図である。この白熱電球１は、例えば、自動車のヘッドライトとして、自動車の前部に配備される。
【００１８】
白熱電球１は、バルブ２、ピンチシール部３、１対のリード線４、ブリッジ５、フィラメント６及び排気管８を備える。バルブ２、ピンチシール部３、ブリッジ５及び排気管８は、融点を低くするために、軟質ガラス製となっている。この実施形態では、バルブ２、ピンチシール部３、ブリッジ５及び排気管８の軟質ガラスは、同一のガラス材料で、すべて無色透明となっている。しかしながら、バルブ２の色については、無色以外のアンバー色等を適宜採用することができる。
【００１９】
排気管８はピンチシール部３の側面に配設されている。ピンチシール部３は、白熱電球１の製造工程において、ピンチシール処理前の状態では、筒状に形成されていて、ピンチシール部３の内面側空間を介してバルブ２内に後述の図２に図示の組立品を挿入自在になっている。排気管８は、ピンチシール部３の側面に形成され、バルブ２の封止処理前では、バルブ２の内外を連通している。閉止部９は、排気管８の端部を構成するが、白熱電球１の製造開始時には形成されておらず、白熱電球１の製造時の排気管８の閉止処理に伴って形成される。
【００２０】
図２は、バルブ２に挿入する前の組立品の側面図である。図２は、リード線４において各部位の両端間の範囲を明確化している。図１及び図２において、１対のリード線４は、バルブ２内において相互に対峙してピンチシール部３から起立する起立部分１１を有している。なお、以降、説明の便宜上、１対のリード線４の起立部分１１が対峙している方向を「対峙方向」（図１及び図２の左右方向）と定義し、起立部分１１が起立している方向を「起立方向」（図１及び図２の上下方向）と定義する。
【００２１】
ブリッジ５は、ピンチシール部３の上端と後述の結合箇所２０とのほぼ中点の高さにおいて１対のリード線４の起立部分１１間に配設されるとともに、対峙方向の両端部において両起立部分１１に結合している。この結合は、白熱電球１の製造工程において、当初は環状であったブリッジ５の内周側に１対のリード線４の起立部分１１を挿通し、その後、軟質ガラス製のブリッジ５を溶融、挟圧することによって達成され、溶着による結合となっている。
【００２２】
フィラメント６は、起立方向にブリッジ５より起立部分１１の上端側に配設され、対峙方向に延在し、両端部において、各起立部分１１の先端部１４に保持されている。リード線４がフィラメント６を保持する態様は種々存在する。例えば、フィラメント６の端部をリード線４の先端部１４に巻き回して、フィラメント６をリード線４に保持する態様がある。それ以外にも、起立部分１１の先端部１４の方をフィラメント６の端部に折り曲げて保持態様もある。
【００２３】
各リード線４は、ピンチシール部３に固着されつつ、ピンチシール部３を貫通する。これにより、リード線４において、起立部分１１の先端部１４側の端としての一端は、バルブ２内に位置し、他端はバルブ２外である白熱電球１の外に露出する。
【００２４】
各リード線４は、この他端側の露出部分の所定点で折り返された複線部になって、電極端子１６を形成する。各電極端子１６は、ピンチシール部３が図示しないソケットに装着されたときに、該ソケットの給電端子に接触する。電極端子１６の複線部は、ソケットの給電端子との電極端子１６の接触面積増大に寄与する。
【００２５】
リード線４は、線材の種類の相違により起立部分１１のほぼ中点の高さにある結合箇所２０において溶接により相互に結合する一端側の第１区分１８ａと他端側の第２区分１８ｂとの２つに区分される。リード線４は、第２区分１８ｂにおいてピンチシール部３及びブリッジ５を貫通しており、結合箇所２０は、ブリッジ５よりも先端部１４側に位置する。
【００２６】
ピンチシール部３は、白熱電球１の製造工程において、溶融されてから、所定のピンチ工具で挟圧され、その後、冷却されて、固化し、封止部を形成する。なお、挟圧方向は、対峙方向及び起立方向の両方向に対して直角の方向とされ、固化後のピンチシール部３の「厚み方向」になる。ピンチシール部３は、固化後、リード線４の起立部分１１の対峙方向に長く、厚み方向に薄い形状になる。
【００２７】
第１区分１８ａは、モリブデン線を主成分とする材料から成る。すなわち、第１区分１８ａは、ほぼ単一の材料のモリブデンから成る。後述するように、第１区分１８ａは第２区分１８ｂより細くされている。
【００２８】
図３は第２区分１８ｂの横断面図である。第２区分１８ｂは、鉄とニッケルとの合金から成る芯部２２と、芯部２２に合金層２４を介して固着する周部２３とを有する。周部２３は、ニッケルを主成分とした材料から成る。合金層２４は、芯部２２の合金と周部２３のニッケルとが混合した層である。
【００２９】
合金層２４の形成方法は種々知られているが、合金層２４付きの第２区分１８ｂの製造方法の一例を述べると次のとおりである。鉄とニッケルとの合金である芯部に対し、周部のニッケルを圧力により接合して原子間で結合させる。そして、結合した状態で熱処理する。これにより、芯部と周部との接合面の原子が互いの領域まで拡散し、この拡散領域が合金層２４となり、合金層２４の内側が第２区分１８ｂの芯部２２を構成し、合金層２４の外側が第２区分１８ｂの周部２３を構成する。
【００３０】
ジュメット線と第２区分１８ｂとは、芯部が鉄とニッケルとの合金から成る点で一致し、周部が、ジュメット線は銅から成るのに対し、第２区分１８ｂはニッケルから成る点で相違する。
【００３１】
図３において、ｄ１は芯部２２の径、ｄ２は第２区分１８ｂの全体の径を示している。ｄ２を設定値、ｄ１は測定値として、数値の一例を示すと、ｄ１≒０．４８ｍｍ、ｄ２＝０．５ｍｍである。したがって、周部２３の厚み≒０．０１ｍｍとなる。
【００３２】
なお、ジュメット線の代表的な径の設定値は、０．５ｍｍであり、鉄とニッケルとの合金から成る芯部の径は約０．３８７ｍｍであり、ジュメット線の銅の周部の厚みは約０．０５５ｍｍである。すなわち、周部２３の厚み（≒０．０１ｍｍ）は、ジュメット線の銅の周部の厚み（≒０．０５５ｍｍ）より薄くされている。なお、銅のヤング率（＝１２９．８Ｇｐａ）は、鉄とニッケルとの合金から成る芯部のヤング率より低い。したがって、線材の径を０．５ｍｍに固定する場合、銅の厚みを薄くして、芯部の径を増大すると、該線材の剛性は高くなる。
【００３３】
リード線として、ジュメット線の表面にさらにニッケルメッキを施した線材が公知になっている（例：特許文献１）。この公知線材おけるニッケルメッキ層の厚みは、僅か約０．００１５ｍｍである。したがって、ニッケルはヤング率が高いものの、該公知線材のニッケルメッキ層がジュメット線の剛性増大、ひいては白熱電球１の耐振動性及び耐衝撃性の増大に寄与することはあり得ない。
【００３４】
なお、該公知線材がニッケルメッキ層を有する理由は、リード線の酸化及び腐食を防止するとともに、リード線からの不純ガス放出を防止するためである。第２区分１８ｂの周部２３は、ニッケルを主成分とする材料から成ることにより、起立部分１１の剛性増大と、該公知線材のニッケルメッキ層が果たしている、芯部２２の酸化及び腐食の防止、並びに芯部２２からバルブ２内への不純ガスの放出の防止との両方に寄与することができる。
【００３５】
第１区分１８ａは第２区分１８ｂより細くされる。結合箇所２０において第１区分１８ａと第２区分１８ｂとを結合する際、融点の低い第２区分１８ｂの第１区分１８ａ側の端部が、第１区分１８ａの第２区分１８ｂ側の端部を所定長さにわたり包み込むように溶解してから、固化する。これにより、結合箇所２０の結合強度の増大が図られる。
【００３６】
白熱電球１の製造工程を簡単に説明する。ピンチシール部３は、当初、筒状になっていて、筒の内周側空間を介して図２に図示の組立品をバルブ２内へ挿入自在になっている。したがって、図２の組立品を予めバルブ２の外で製造してから、該組立品の電極端子１６の上端より上の部分がピンチシール部３の開口端（下端）からピンチシール部３及びバルブ２の内部に挿入される。
【００３７】
次に、ピンチシール部３を高熱で溶融してから、所定のピンチ工具（図示せず）でピンチシール部３を圧縮し、封止する。この状態では、１対のリード線４は、まだ、共に直線状態を保持しており、固化後のピンチシール部３を貫通し、複線部の電極端子１６をピンチシール部３の下面から下方に突出させている。
【００３８】
次に、各電極端子１６が、上端において折り曲げられて、ピンチシール部３の各側面に折り返されて、図１に図示の状態になる。次に、排気管８を介してバルブ２内の空気が外へ排出される。次に、バルブ２内へ不活性ガス（例：キセノン、クリプトン、アルゴン、又は窒素）が供給される。最後に、排気管８は、閉止部９における溶融により閉止される。こうして、バルブ２内は不活性ガスの封入状態になる。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
上記表１は、モリブデン等の材料のヤング率を対比している。表１において、「鉄ニッケル合金＋ニッケル層」とは、図２の第２区分１８ｂの断面構造を意味する。すなわち、「鉄ニッケル合金」とは芯部２２を意味し、「ニッケル層」とは周部２３を意味する。第１区分１８ａは、純粋なモリブデンではないが、モリブデンを主成分としており、表１のモリブデンとほぼ同一のヤング率を有すると見なすことができる。
【００４１】
特許文献１の白熱電球（以下、「公知白熱電球」という）では、リード線の第１区分は、白熱電球１のリード線４の第１区分１８ａと同じく、モリブデンを主成分とする材料から成るので、該第１区分のヤング率は３２４Ｇｐａである。また、公知白熱電球では、リード線の第２区分は、ジュメット線であるので、該第２区分のヤング率は１４３Ｇｐａである。
【００４２】
これに対し、白熱電球１では、公知白熱電球の第２区分が、図３に示す断面構造の第２区分１８ｂに置き換えられている。これにより、起立部分１１において第２区分１８ｂが占めている範囲のヤング率が公知白熱電球のものより増大し、この増大分だけ起立部分１１の剛性が増大する。こうして、起立部分１１の耐振動性及び耐衝撃性が増大する。
【００４３】
なお、リード線４は、ブリッジ５の存在のために、白熱電球１における振動及び衝撃時には、１対のリード線４の対峙方向にはあまり振れず、リード線４の対峙方向及び起立方向に直角方向のブリッジ５の厚み方向に大きく振れることになる。振れ量は起立部分１１の先端部１４において最大となる。白熱電球１における振動及び衝撃時には、ブリッジ５の質量が起立部分１１に振動力又は衝撃力として作用するので、リード線４の振れ時のリード線４の荷重は、その分、増幅される。
【００４４】
これに対し、起立部分１１においてピンチシール部３の上面から結合箇所２０までの範囲を十分なヤング率（剛性）の第２区分１８ｂが占める。これにより、起立部分１１の剛性が増大して、起立部分１１の振れ量は抑えられ、起立部分１１の耐振動性及び耐衝撃性が強化される。
【００４５】
第１区分１８ａは、公知白熱電球の第１区分と同じく高融点のモリブデンを主成分としている。したがって、フィラメント６を保持している第１区分１８ａの保持部の脆化が抑制され、これにより、該保持部の断線が抑制される。
【００４６】
第２区分１８ｂは、公知白熱電球の第２区分のジュメット線の銅の被覆層が周部２３に置き換えられた分、軟質ガラスの膨張率との差が広がるものの、差の増大量は許容範囲内に抑えられる。この結果、ブリッジ５におけるリード線４の貫通部の軟質ガラスの欠けは防止される。
【００４７】
ニッケルの電気抵抗率は、モリブデン及び銅のそれよりも高いものの、許容値内の電気抵抗率であり、リード線４における消費電力の増大は問題とならない。
【００４８】
本発明は、以上説明した実施形態に限定されず、種々の変形例を包含する。
【００４９】
例えば、白熱電球１は、車両に搭載されるが、本発明の白熱電球は、車両以外の船舶や飛行機等の移動体に搭載されたり、移動体以外で振動や衝撃を受ける場所に配備可能である。
【００５０】
結合箇所２０における結合は溶接による結合となっている。しかしながら、本発明における第１及び第２区分の結合は、白熱電球の使用環境下において所定の結合力が確保されるのであれば、溶接による結合でなくてもよい。
【００５１】
第１区分１８ａの材料は、モリブデンを主成分としていれば、モリブデン以外の成分を包含していてもよい。同様に、第２区分１８ｂの周部２３の材料は、ニッケルを主成分としていれば、ニッケル以外の成分を包含していてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・白熱電球、２・・・バルブ、３・・・ピンチシール部（封止部）、４・・・リード線、５・・・ブリッジ、６・・・フィラメント、１１・・・起立部分、１４・・・先端部、１８ａ・・・第１区分、１８ｂ・・・第２区分、２０・・・結合箇所、２２・・・芯部、２３・・・周部、２４・・・合金層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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