(57)【要約】【課題】ストッパや補強用リングを使用することなく電極アセンブリを簡単に位置決めし、給電用リードの溶接部の折損を防止すると共に、製造工程及びコストを低減させる。【解決手段】導電性サーメット（６）が、キャピラリ（２）内に挿通されるロッド部（８）と、キャピラリ（２）の端部（２ａ）に当接される位置決め用のヘッド部（９）とからなり、ヘッド部（９）には給電用リード（７）の挿込穴（１１）を凹設した筒型の頭頂部（１２）が形成され、その頭頂部（１２）に放射状に形成された複数のすり割り溝（１３）と、その周側部（１４）に軸方向に沿って前記ロッド部外周面（８ａ）に達するように形成された複数のすり割り溝（１５）とが互いに連通され、挿込穴（１１）の穴底（１１ａ）に突き合わせ溶接された給電用リード（７）を各すり割り溝（１３、１５）及び挿込穴（１１）に充填した封着用ガラス（Ｆ）で封着した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管とその両端に設けるキャピラリとがセラミックで形成され、キャピラリとその内部に挿通された電極アセンブリとを相互に封着する封着用ガラスによって、キャピラリの端末側の内周部と電極アセンブリの一部を成す導電性サーメットの外周部との間が気密にシールされたセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記導電性サーメットが、前記キャピラリ内に挿通されて封着用ガラスで封着されるロッド部と、キャピラリの端部に当接されて電極アセンブリの位置決めを行うヘッド部とからなり、
該ヘッド部には、中心に給電用リードの挿込穴を凹設した筒型の頭頂部が形成され、その頭頂部に放射状に形成された複数のすり割り溝と、その周側部に軸方向に沿って前記ロッド部外周面に達するように形成された複数のすり割り溝とが互いに連通され、
前記給電用リードが挿込穴に遊挿されて穴底に突合せ溶接されると共に、前記ロッド部を封着する封着用ガラスがその流路となる前記各すり割り溝及び挿込穴に充填されて給電用リードが封着された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】
前記ヘッド部をキャピラリの端部に当接させる部分が、キャピラリ内径より大径のフランジで形成された請求項１記載のセラミックメタルハライドランプ。
【請求項３】
前記頭頂部のすり割り溝が、その中心から等角的に形成された請求項１記載のセラミックメタルハライドランプ。
【請求項４】
発光管とその両端に設けるキャピラリとがセラミックで形成されたセラミックメタルハライドランプの前記キャピラリ内部に挿通され、その一部を成す導電性サーメットの外周部とキャピラリの端末側の内周部との間が気密にシールされる電極アセンブリにおいて、
前記導電性サーメットが、前記キャピラリ内に挿通されて封着用ガラスで封着されるロッド部と、キャピラリの端部に当接される位置決め用のヘッド部とからなり、
該ヘッド部には、中心に給電用リードの挿込穴を凹設した筒型の頭頂部が形成され、その頭頂部に放射状に形成された複数のすり割り溝と、その周側部に軸方向に沿って前記ロッド部外周面に達するように形成された複数のすり割り溝とが互いに連通され、前記各すり割り溝により封着用ガラスの流路が形成されると共に、前記給電用リードが挿込穴に遊挿されて穴底に突合せ溶接されたことを特徴とする電極アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光管とその両端に設けるキャピラリ（細管）とがセラミックで形成されたセラミックメタルハライドランプと、それに用いる電極アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、本願出願人の製品に係るセラミックメタルハライドランプの従来例を示す図であって、該ランプは、発光管４１とその両端に設けるキャピラリ４２とが透光性セラミックで一体成形され、そのキャピラリ４２内に挿通される電極アセンブリ４３は、タングステン電極４４と、モリブデン等で成る耐ハロゲン性中間材４５と、アルミナ粉末とモリブデン粉末とを混合燒結して成るロッド状の導電性サーメット４６と、該サーメット４６よりも細径のモリブデンロッドで成る給電用リード４７とが直列的に突合せ溶接された構成となっている。
【０００３】
また、電極アセンブリ４３には、キャピラリ４２の端部に当接して該キャピラリ４２内に挿通される電極アセンブリ４３を定位置に係止する位置決め用のストッパ４８となる一対の金属ピンＰ１、Ｐ２が、導電性サーメット４６と直交し、且つ該サーメット４６を挟んで互いに平行に対峙した状態で、該サーメット４６に対してスポット溶接されている。
【０００４】
そして、キャピラリ４２とその内部に挿通された電極アセンブリ４３とを相互に封着するための封着用ガラス４９が、キャピラリ４２の端末側の内周部とキャピラリ４２内に挿通した電極アセンブリ４３の一部を成す導電性サーメット４７の外周部との間に充填されて、その間が気密にシールされると共に、キャピラリ４２の端末から突出した導電性サーメット４６と給電用リード４７との溶接箇所を囲繞するように被せた円筒型のアルミナリングで成る補強用リング５０内にも封着用ガラス４９が充填されて、導電性サーメット４６と給電用リード４７の溶接箇所が補強・保護されている（特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２００３−１００２５４号公報
【特許文献２】特開２００６−３１００７２号公報
【特許文献３】特開２００８−１０２７２号公報
【０００５】
しかし、上記の如く構成された従来のランプによれば、導電性サーメット４６の所定位置にストッパ４８となる金属ピンＰ１及びＰ２を溶接しなければならないため、その位置決め作業や溶接作業が必要となるだけでなく、補強用リング５０内に封着用ガラス４９を充填させる際は該リング５０を導電性サーメット４６と給電用リード４７の溶接箇所を囲繞する位置に配置させるセッティングが必要であるから、ランプの製造工程が煩雑になるという問題がある。また、補強用リング５０の熱負荷が発光管４１の熱ロスを生じる要因の一つとなって、ランプの光学特性を低下させるという問題もあった。
【０００６】
更に、アルミナ粉末とモリブデン粉末とを混合焼結して成る導電性サーメット４６は、耐熱性や耐摩耗性などに優れている反面、脆くて欠け易く、特にストッパ４８となる金属ピンＰ１及びＰ２が溶接されると、長手方向中間位置に他の部分と熱履歴が異なる部分が生じ、組織が不連続となるだけでなく、機械的強度の高い金属ピンＰ１及びＰ２により拘束されるため、ランプの輸送運搬中に生ずる衝撃などにより折損し易いという問題があった。
【０００７】
図５は、本願出願人の製品に係るセラミックメタルハライドランプの他の従来例を示す図であって、電極アセンブリ５１を構成する導電性サーメット５２が単なるロッド状ではなく、発光管４１のキャピラリ４２内部に挿通されるロッド部５３と、キャピラリ開口端部４２ａに当接されるヘッド部５４とでプラグ状に形成されている。
これによれば、金属ピンＰ１及びＰ２からなるストッパ４８や補強用リング５０を使用しなくて済むことから、ストッパ４８溶接部の組織の不連続性や、封着用ガラス４９と補強用リング５０との熱膨張率差に起因する不具合、さらにはセッティングに要する製造工程の煩雑さが解消される。
【特許文献４】特開平５−３３４９９５号公報
【０００８】
しかしながら、この電極アセンブリ５１は、導電性サーメット５２の両端に形成した植設穴５２ａ及び５２ｂの夫々にタングステン電極４４（あるいは耐ハロゲン性中間材４５）及び給電用リード４７をそれぞれ焼き嵌めしていることから、室温状態では熱膨張率の大きな導電性サーメット５２に引張応力が作用することとなる。
すなわち、導電性サーメット５４を十分に加熱して植設穴５２ａ、５２ｂを熱膨張により拡径させ、室温の電極４４や給電用リード４７となるタングステンロッドやモリブデンロッドを挿し込んだ状態でこれを冷却させると植設穴５２ａ、５２ｂが収縮して、強固に焼き嵌めされることとなる。
【０００９】
このように焼き嵌めされた場合、嵌め込まれたロッドには圧縮応力が作用し、その反作用として導電性サーメット５２に引張応力が作用する。
このため、点灯消灯に伴う温度変化により引張応力の解放と負荷が繰り返されることとなり、そのうち導電性サーメット５２にクラックが入って給電用リード４７が外れたり、電極４４が落下するなどの故障を生じやすいという問題点があった。
【００１０】
このため、本発明者は図６に示すように、発光管４１のキャピラリ４２に挿通される電極アセンブリ６１に用いる導電性サーメット６２として、ロッド部６３及びヘッド部６４に焼き嵌め用の挿込孔が形成されていないものを試作し、タングステン電極４４と、モリブデン等で成る耐ハロゲン性中間材４５と、当該導電性サーメット６２と、給電用リード４７を直列的に突合せ溶接して、電極アセンブリ６１を組み立てた。
【００１１】
これによれば、点灯消灯に伴う温度変化に起因して導電性サーメット６２にクラックが入る問題を解消することができたが、導電性サーメット６２と給電用リード４７の溶接箇所が、外部に露出されているため、ランプの輸送運搬中に生ずる衝撃などにより、溶接箇所から簡単に折損されるという問題が残った。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで本発明は、金属ピンからなるストッパや補強用リングを使用することなく電極アセンブリを簡単に位置決めすることができ、給電用リードの先端部を封着することにより溶接箇所における給電用リードの折損を防止し、さらには、キャピラリ内のロッド部の封着と給電用リードの封着を同時に行うことにより、工程数を減少させて製造コストを低減することを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題を解決するために、本発明は、発光管とその両端に設けるキャピラリとがセラミックで形成され、キャピラリとその内部に挿通された電極アセンブリとを相互に封着する封着用ガラスによって、キャピラリの端末側の内周部と電極アセンブリの一部を成す導電性サーメットの外周部との間が気密にシールされたセラミックメタルハライドランプにおいて、前記導電性サーメットが、前記キャピラリ内に挿通されて封着用ガラスで封着されるロッド部と、キャピラリの端部に当接されて電極アセンブリの位置決めを行うヘッド部とからなり、該ヘッド部には、中心に給電用リードの挿込穴を凹設した筒型の頭頂部が形成され、その頭頂部に放射状に形成された複数のすり割り溝と、その周側部に軸方向に沿って前記ロッド部外周面に達するように形成された複数のすり割り溝とが互いに連通され、前記給電用リードが挿込穴に遊挿されて穴底に突合せ溶接されると共に、前記ロッド部を封着する封着用ガラスがその流路となる前記各すり割り溝及び挿込穴に充填されて給電用リードが封着されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、導電性サーメットに形成されたヘッド部をキャピラリの端部に当接させるだけで電極アセンブリの位置決めを行うことができ、ストッパとなる金属ピンを導電性サーメットに溶接する必要がないので、その位置決めの面倒がなく、金属ピンを溶接することによる導電性サーメットの機械的強度の低下を防止できる。
【００１５】
また、ヘッド部には、その頭頂部の中心に凹設された挿込穴の穴底に給電用リードが突き合せ溶接されているので、焼き嵌めに起因する導電性サーメットのクラックの発生を防止できる。
そして、頭頂部に放射状に形成されたすり割り溝と、周側部に軸方向に形成されたすり割り溝とが連通して封着用ガラスの流路が形成されているので、その流路に封着用ガラスを流してキャピラリに充填すれば当該流路及び挿込穴に封着用ガラスが充填され、これにより給電用リードが封着されるので、キャピラリ内のシールと給電用リードの封着を同時に行うことができ、工程数を減少させて製造コストを低減できる。
この場合において、溶融された封着用ガラスはすり割り溝の毛管現象により確実に挿込穴に流入され、溶接箇所を被覆する。
【００１６】
さらに、挿込穴に遊挿されて穴底に突き合せ溶接された給電用リードの先端部外周面が、その挿込穴に放射状に形成されたすり割り溝及び挿込穴に充填された封着用ガラスにより封着されて支持されることとなるので、外部応力の影響を受けにくく、溶接部における給電用リードの折損を確実に防止することができる。
また、すり割り溝を有する導電性サーメットは従来より機械的強度が低くなるが、封着用ガラスをすり割り溝に充填することで機械的強度の低下が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本例のセラミックメタルハライドランプは、金属ピンからなるストッパや補強用リングを使用することなく電極アセンブリを簡単に位置決めすることができ、給電ロッドと導電性サーメットとの溶接部を被覆保護することにより給電用リードの折損を防止し、さらには、キャピラリの封止と溶接部の被覆保護を同時に行うことにより工程数を減少させて製造コストを低減するという目的を達成するために、導電性サーメットが、前記キャピラリ内に挿通されて封着用ガラスで封着されるロッド部と、キャピラリの端部に当接されて電極アセンブリの位置決めを行うヘッド部とからなり、ヘッド部には、中心に給電用リードの挿込穴を凹設した筒型の頭頂部が形成され、その頭頂部に放射状に形成された複数のすり割り溝と、その周側部に軸方向に沿って前記ロッド部外周面に達するように形成された複数のすり割り溝とが互いに連通され、前記給電用リードが挿込穴に遊挿されて穴底に突合せ溶接されると共に、前記ロッド部を封着する封着用ガラスをその流路となる前記各すり割り溝及び挿込穴に充填して給電用リードを封着した。
【００１８】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係るセラミックメタルハライドランプ、図２はその要部拡大部分断面斜視図、図３は導電性サーメットを拡大して示す斜視図である。
【実施例１】
【００１９】
本例のセラミックメタルハライドランプＬは、発光管１とその両端に設けるキャピラリ２とが透光性セラミックで一体成形され、そのキャピラリ２内に挿通される電極アセンブリ３は、タングステン電極４と、モリブデン等で成る耐ハロゲン性中間材５と、アルミナ粉末とモリブデン粉末とを混合焼結して成る導電性サーメット６と、該サーメット６よりも細径のモリブデンロッドで成る給電用リード７とが直列的に突合せ溶接された構成となっている。
【００２０】
導電性サーメット６は、キャピラリ２内に挿通されてフリットガラスなどの封着用ガラスＦによってキャピラリ２の端末側の内周面との間が気密にシールされるロッド部８と、キャピラリ２の開口端部２ａに当接されて発光管１の長手方向において電極アセンブリ３の位置決めを行うヘッド部９が一体に形成されてなる。
本例のヘッド部９は、キャピラリ２の開口端部に当接される部分が、キャピラリ内径より大径のフランジ１０で形成されている。
そして、電極アセンブリ３のタングステン電極４先端からヘッド部９までの長さ、すなわち、タングステン電極４と耐ハロゲン性中間材５とロッド部８の長さが、発光管１内の設計電極位置からキャピラリ２の開口端部２ａまでの距離に等しく形成されている。
これにより、電極アセンブリ３をキャピラリ２内に挿通させて、ヘッド部９のフランジ１０をキャピラリ開口端部２ａに当接させたときに、電極アセンブリ３が正確に位置決めされてタングステン電極４の先端位置が設計位置に位置決めすることができる。
【００２１】
また、ヘッド部９には、中心に給電用リード７の挿込穴１１を凹設した筒型の頭頂部１２が形成され、その頭頂部１２に放射状に形成された複数のすり割り溝１３と、その周側部１４に軸方向に沿ってロッド部外周面８ａに達するように形成された複数のすり割り溝１５とが互いに連通されている。
挿込穴１１は、その内周面１１ａと給電用リード７の外周面７ａとの間にギャップＧ１が形成されるように、その内径が給電用リード７の外径より大きく形成されている。
【００２２】
頭頂部１２のすり割り溝１３は、等角的に９０度間隔で４本形成され、頭頂部１２側から挿込穴１１の深さ方向に凹設されており、その一端が挿込穴１１内に連通されている。
周側部１４のすり割り溝１５は、周側部１３の外周側から中心に向かって応接され、上端が前記すり割り溝１３に連通され、下端がロッド部外周面８ａに達するように形成されている。その結果、ヘッド部９をキャピラリ２の端部２ａに当接させた状態で、すり割り溝１５は、その下端側でキャピラリ２の内周部とロッド部８の外周面８ａとの間に連通される。
これにより、各すり割り溝１３及び１５は、挿込穴１１内からキャピラリ２内に至る封着用ガラスＦの流路となる。
【００２３】
本例では、キャピラリ２の外径約４ｍｍ、内径１.５ｍｍの発光管１に装着される電極アセンブリ３に用いる導電性サーメット６として、ロッド部８が外径０.９５ｍｍ、長さ４ｍｍ、ヘッド部９のフランジ１０の外径が２.５ｍｍ、頭頂部１２の外径が１.８ｍｍ、挿込穴１１の内径が０.９ｍｍ、すり割り溝１３及び１５の幅０.２ｍｍに設計されており、給電用リード７の外径が０.７ｍｍに設計されている。
なお、導電性サーメット６は、アルミナ粉末とモリブデン粉末とバインダを所定の割合で混合した材料粉末を導電性サーメット６の形状に射出成形し、これを焼結して形成されている。
【００２４】
また、給電用リード７は挿込穴１１に遊挿されて穴底１１ｂに突き合わせ溶接されている。 本例では、給電用リード７の先端を半球面などの凸曲面状に形成しておき、穴底１１ｂに突き合わせた状態で抵抗溶接を行っている。
そして、例えば粉末の封着用ガラスＦをフランジ１０上端面から頭頂部１２までの高さより高くなるように円筒状にプレス成形し、これをヘッド部９に外装するようにフランジ１０に載せて加熱すれば、流動化した封着用ガラスＦが頭頂部１２に形成されたすり割り溝１３を通り給電用リード７と挿込穴１１の間に形成されたギャップＧ１に流入して給電用リード７が封着される。
これと同時に、封着用ガラスＦは周側部１４に形成されたすり割り溝１５を流れ、キャピラリ２の内周部とロッド部８とのギャップＧ２にも流入し、キャピラリ２に挿通されたロッド部８が封着される。
これにより、ロッド部８を封着する封着用ガラスＦがその流路となる前記各すり割り溝１３及び１５と挿込穴１１内に充填されて給電用リード７が封着されることとなる。
導電性サーメット６にすり割り溝１３及び１５を形成することにより、その分、機械的強度が低くなるが、封着用ガラスＦをすり割り溝１３及び１５に充填することで機械的強度の低下が防止される。
【００２５】
なお、ヘッド部９に挿込穴１１のみが形成され、すり割り溝１３及び１５が形成されていない導電性サーメット（図示せず）を用いた場合は、封着用ガラスＦを挿込穴に充填する際に挿込穴内の空気が閉じ込められて内部に気泡が形成されてしまうため、給電用リード７の先端外周面を確実に封着することができないという問題が残る。
【００２６】
以上が本発明に係る導電性サーメットを用いた電極アセンブリの一例であって、次に発光管の組立手順について説明する。
まず、タングステン電極４と、耐ハロゲン性中間材５と、導電性サーメット６と、給電用リード７を同軸的に配し、順次突合せて溶接し、電極アセンブリ３を組み立てる。
これを電極４側から発光管１のキャピラリ２に挿入し、導電性サーメット６のロッド部８が完全にキャピラリ２内に収容され、ヘッド部９のフランジ１０がキャピラリ２の端部２ａに当接されたところで、タングステン電極４の先端が正確に位置決めされることとなる。
【００２７】
このように、ヘッド部９をキャピラリ２の端部２ａに当接させるだけで電極アセンブリの位置決めを行うことができ、ストッパとなる金属ピンを導電性サーメットに溶接する必要がないので、その位置決めの面倒がなく、また、導電性サーメットの機械的強度の低下を防止できる。
【００２８】
次いで、例えば、粉末状の封着用ガラスＦを外径約４ｍｍ、内径２ｍｍ、高さ１.６ｍｍの円筒状にプレス成形して、フランジ１０に載せてヘッド部９に外装させた状態で軟化点以上に加熱すると、頭頂部１２に形成されたすり割り溝１３を通りギャップＧ１に流入して給電用リード７が封着されると同時に、周側部１４に形成されたすり割り溝１５を通りギャップＧ２にも流入し、キャピラリ２に挿通されたロッド部８が封着される。
【００２９】
この結果、ロッド部８を封着する封着用ガラスＦがその流路となる前記各すり割り溝１３及び１５に充填されて給電用リード１５が封着されるだけでなく、二ヶ所の封止作業が一工程で済み、製造の手間及び製造コストを低減できる。
また、これによりキャピラリ２に充填された封着用ガラスＦと、給電用リード７を封着した封着用ガラスＦが、各すり割り溝１３及び１５に充填される封着用ガラスＦを介して一体化されるので、キャピラリ２から露出されたヘッド部９に外力が作用しても導電性サーメット６が折損され難くなるというメリットがある。
【００３０】
また、図示は省略するが、電極アセンブリ３をキャピラリ２に封着する際に、リング状の封着用ガラスＦをロッド部８に外装して、キャピラリ開口端部２ａとヘッド部９の間に位置させるようにセットしてもよい。
この場合は、封着用ガラスＦを加熱流動化させたときに、電極アセンブリ３の自重により、または、電極アセンブリ３を押下させることにより、ヘッド部９が液状化された封着用ガラスＦ内に沈み込むと同時に、流動化した封着用ガラスＦが毛管現象によりすり割り溝１３及び１５を通り挿込穴１１内に充填されるので、前述と同様に、給電用リード７の先端部外周面を封着することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上述べたように、本発明は、セラミックメタルハライドランプの品質および信頼性の向上と、構成の簡素化および製造工程の簡略化に資するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るセラミックメタルハライドランプを示す説明図。
【図２】その要部拡大部分断面斜視図。
【図３】導電性サーメットを拡大して示す斜視図。
【図４】従来技術を示す説明図。
【図５】従来技術を示す説明図。
【図６】試作品を示す説明図。
【符号の説明】
【００３３】
Ｌ    セラミックメタルハライドランプ
Ｆ    封着用ガラス
１    発光管
２    キャピラリ
２ａ  キャピラリ端部
３    電極アセンブリ
６    導電性サーメット
７    給電用リード
７ａ  外周面  
８    ロッド部
８ａ  ロッド部外周面
９    ヘッド部
１１    挿込穴
１１ｂ  穴底
１２    頭頂部
１３    すり割り溝
１４    周側部
１５    すり割り溝
【図１】
2009231220.tif 000003
【図２】
2009231220.tif 000004
【図３】
2009231220.tif 000005
【図４】
2009231220.tif 000006
【図５】
2009231220.tif 000007
【図６】
2009231220.tif 000008