JP2000011955A - アークチューブおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 球状部を有する石英ガラス管の球状部両側に
１対のモリブデン箔がピンチシールされてなるアークチ
ューブにおいて、リーク発生の原因となるモリブデン箔
および石英ガラス管間の剥離発生を効果的に防止する。 【解決手段】 １つ目のモリブデン箔に対するピンチシ
ールを、従来のように石英ガラス管内に不活性ガスを流
入させた状態で行うのではなく、石英ガラス管４の下端
部をシールした後、その内圧が１００ｔｏｒｒ以下の負
圧状態になるようその上端部から排気するとともにピン
チシール予定部４ｂを加熱しながら、該ピンチシール予
定部４ｂをピンチャーで圧潰することにより行う。これ
により、圧潰の際、加熱されたピンチシール予定部４ｂ
の内壁面４ｃがモリブデン箔１２側に引き寄せられるよ
うにし、ピンチシール後のモリブデン箔１２と石英ガラ
ス管４との界面に微細な凹凸を生成させて両者を噛合い
状態とするとともにその接合面積を増大させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、放電灯の光源等
として用いられるアークチューブおよびその製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】放電灯は、高輝度照射が可能なことか
ら、野外照明灯や道路照明灯のみならず車両用前照灯や
店舗内照明灯等としても多く利用されるようになってき
ているが、その光源として図１に示すようなアークチュ
ーブが知られている。

【０００３】このアークチューブ２は、中央に球状部４
ａが形成された石英ガラス管４と、この石英ガラス管４
内の上記球状部４ａの両側に設けられた１対の電極アッ
シー６とからなっている。上記各電極アッシー６は、球
状部４ａの内部空間（放電室）に突出する電極棒８と、
石英ガラス管４の端部から突出するリード線１０とが、
矩形のモリブデン箔１２を介して接続されてなり、その
モリブデン箔１２の部分において石英ガラス管４にピン
チシールされている。

【０００４】なお、本願明細書において「ピンチシー
ル」とは、加熱された石英ガラス管を圧潰することによ
り、石英ガラス管内の挿入物（モリブデン箔等）を石英
ガラス管素材と密着させた状態で石英ガラス管内に埋設
するシール方法のことをいう。

【０００５】上記１対のモリブデン箔１２は１つずつ順
次ピンチシールされるが、１つ目のモリブデン箔に対す
るピンチシールは、従来次のようにして行われている。

【０００６】すなわち、図７に示すように、石英ガラス
管４の一端部から電極アッシー６を挿入して石英ガラス
管４内の球状部４ａ近傍にモリブデン箔１２を位置せし
めた状態で（ａ）、石英ガラス管４内にアルゴンガスや
窒素ガス等の不活性ガスを流入させて石英ガラス管４内
の大気を追い出すとともに石英ガラス管４のモリブデン
箔１２を囲む部分をバーナ２０で加熱した後（ｂ）、ピ
ンチャー２２で石英ガラス管４を圧潰することにより
（ｃ）ピンチシールが行われようになっている。そして
これにより（ｄ）に示すようなアークチューブ中間工程
品が得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のピンチシー
ル方法においては、モリブデン箔の酸化による抗張力低
下（箔切れ）を防止するため、石英ガラス４管内へ不活
性ガスを流入させて酸化原因となる空気を追い出すよう
にしているが、ピンチシール時における石英ガラス管４
の内圧に関しては略大気圧状態のままである。このため
図８に示すように、ピンチシールされたモリブデン箔１
２と石英ガラス管４との界面１２ａは、ピンチシール前
のモリブデン箔１２の表面形状に近い比較的滑らかな平
面状に維持される。

【０００８】しかしながら、モリブデン箔１２と石英ガ
ラス管４とでは熱膨張率が大きく異なるため、上記界面
１２ａが滑らかな平面状であると、アークチューブ２を
点灯させたとき、モリブデン箔１２と石英ガラス管４と
の熱膨張差に伴う剪断応力τにより両者間に剥離が生じ
やすくなる。そして、このような剥離が生じるとアーク
チューブ２にリークが発生してしまい、その寿命が極端
に短くなってしまうという問題がある。

【０００９】本願発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、リーク発生の原因となるモリブデン
箔および石英ガラス管間の剥離発生を効果的に防止する
ことができるアークチューブおよびその製造方法を提供
することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願発明は、１つ目のモ
リブデン箔に対するピンチシールを、従来のように石英
ガラス管内に不活性ガスを流入させた状態で行うのでは
なく、石英ガラス管の一端部をシールした後、その内圧
が所定の負圧状態になるようその他端部から排気すると
ともにピンチシール予定部を加熱しながら行うことによ
り、ピンチシール後のモリブデン箔と石英ガラス管との
界面に微細な凹凸を生成させて両者を噛合い状態となる
ようにし、もって上記目的達成を図るようにしたもので
ある。

【００１１】すなわち、本願発明に係るアークチューブ
は、請求項１に記載したように、球状部を有する石英ガ
ラス管の球状部両側に１対のモリブデン箔がピンチシー
ルされてなるアークチューブにおいて、上記各モリブデ
ン箔における上記石英ガラス管との界面の表面粗さが、
十点平均粗さで１μｍ以上（基準長さ０．０８ｍｍ）に
設定されている、ことを特徴とするものであり、このよ
うなアークチューブを得るための、本願発明に係るアー
クチューブの製造方法は、請求項２に記載したように、
球状部を有する石英ガラス管の球状部両側に１対のモリ
ブデン箔がピンチシールされてなるアークチューブを、
上記各モリブデン箔を順次ピンチシールすることにより
製造する方法において、１つ目のモリブデン箔に対する
ピンチシールが、該モリブデン箔を上記石英ガラス管内
に挿入して該石英ガラス管の一端部をシールした後、該
石英ガラス管の内圧が１００ｔｏｒｒ以下の負圧状態に
なるよう該石英ガラス管の他端部から排気するとともに
該石英ガラス管のピンチシール予定部を加熱しながら、
該ピンチシール予定部をピンチャーで圧潰することによ
り行われる、ことを特徴とするものである。

【００１２】上記請求項１記載の発明において、「上記
各モリブデン箔における上記石英ガラス管との界面」と
は、モリブデン箔の表裏両面のことを意味するものであ
って、その端面の表面粗さについては特に限定されるも
のではない。

【００１３】上記請求項２記載の発明において、「石英
ガラス管の一端部をシール」するための具体的方法は特
に限定されるものではないが、例えば、石英ガラス管の
一端部を加熱圧潰、シュリンクシール等により加熱シー
ルする方法、あるいは石英ガラス管の一端部を他の部材
で閉塞する方法等が採用可能である。

【００１４】

【発明の作用効果】本願発明に係るアークチューブは、
各モリブデン箔における石英ガラス管との界面の表面粗
さが、十点平均粗さで１μｍ以上（基準長さ０．０８ｍ
ｍ）に設定されているので、各モリブデン箔と石英ガラ
ス管との結合強度を十分に高めることができる。すなわ
ち、アークチューブ点灯時におけるモリブデン箔と石英
ガラス管との熱膨張差により両者間に剥離が生じるの
を、界面における微細な凹凸の噛合いおよび接合面積の
増加により未然に防止することができる。そして、これ
によりアークチューブのリーク発生を防止してアークチ
ューブの長寿命化を図ることができる。

【００１５】また、本願発明に係るアークチューブの製
造方法においては、１つ目のモリブデン箔に対するピン
チシールが、モリブデン箔を石英ガラス管内に挿入して
一端部をシールした後、その内圧が１００ｔｏｒｒ以下
の負圧状態になるよう他端部から排気するとともにピン
チシール予定部を加熱しながら、該ピンチシール予定部
をピンチャーで圧潰することにより行われるようになっ
ているので、次のような作用効果を得ることができる。

【００１６】すなわち、ピンチシール時に石英ガラス管
の内圧が１００ｔｏｒｒ以下の負圧状態に維持されるこ
とにより、加熱されたピンチシール予定部の内壁面がモ
リブデン箔側に引き寄せられるので、この状態で圧潰が
行われるとモリブデン箔と石英ガラス管との界面に微細
な凹凸が形成されることとなる。しかも、加熱および圧
潰が完了するまで石英ガラス管の他端部から排気が継続
して行われるので、加熱時に石英ガラス管の素材内部お
よび電極アッシーから発生する不要なガスについてもこ
れを効率的に除去することができる。

【００１７】上記各モリブデン箔における石英ガラス管
との界面の表面粗さは、アークチューブ完成時に十点平
均粗さで１μｍ以上（基準長さ０．０８ｍｍ）になって
いれば、ピンチシール前における各モリブデン箔の表面
粗さは、特に限定されるものではないが、請求項３に記
載したように、この表面粗さ自体を十点平均粗さで１μ
ｍ以上（基準長さ０．０８ｍｍ）に設定しておけば、上
記製造方法による微細凹凸付与効果と相俟って、アーク
チューブ完成状態での各モリブデン箔における石英ガラ
ス管との界面に、より確実に微細凹凸を形成することが
できる。

【００１８】上記ピンチシール予定部の加熱温度は、石
英ガラス管を溶融させることが可能な温度であれば、特
定の温度に限定されるものではないが、石英ガラスは約
１７００℃で溶融し始めるので、請求項４に記載したよ
うに加熱温度を２０００〜２３００℃に設定すれば、ピ
ンチシール予定部の内壁面を負圧によりモリブデン箔側
に効果的に引き寄せることができ、これによりモリブデ
ン箔と石英ガラス管との界面に微細な凹凸を確実に形成
することができる。

【００１９】上記製造方法において、石英ガラス管の一
端部をシールするための具体的方法が特に限定されるも
のではないことは上述したとおりであるが、請求項５に
記載したように、モリブデン箔の一部を挟み込むように
して行われる仮ピンチシールで上記シールを行うように
すれば、その後行われるピンチシールの際のモリブデン
箔の位置決めを正確かつ確実に行うことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本願発明の
実施の形態について説明する。

【００２１】図１は、本願発明の一実施形態に係るアー
クチューブ２を示す断面図であり、図２は、そのII方向
矢視拡大図である。

【００２２】アークチューブ２の全体構成については、
すでに述べたように、中央に球状部４ａが形成された石
英ガラス管４と、その球状部４ａ両側に設けられた１対
の電極アッシー６とからなり、各電極アッシー６は電極
棒８とリード線１０とがモリブデン箔１２を介して接続
されてなり、モリブデン箔１２を中心とする部分におい
て石英ガラス管４にピンチシールされている。

【００２３】本実施形態に係るアークチューブ２の各モ
リブデン箔１２は、主成分のモリブデンにドープ材が添
加された箔であって、その厚さは約２０μｍである。そ
して、図２に示すように、モリブデン箔１２と石英ガラ
ス管４との界面１２ａには微細な凹凸が形成されてい
る。このモリブデン箔１２における石英ガラス管４との
界面１２ａの表面粗さは、十点平均粗さで１μｍ以上
（基準長さ０．０８ｍｍ）に設定されている。モリブデ
ン箔１２と共にピンチシールされた電極棒８の一部にお
いても、その石英ガラス管４との界面に微細な凹凸が形
成されている。

【００２４】上記各電極アッシー６は順次ピンチシール
されるが、１つ目の電極アッシー６に対するピンチシー
ル（以下「第１ピンチシール」という）は、図３に示す
工程で行われる。

【００２５】まず、同図（ａ）に示すように、上下１対
のチャック２４に支持された石英ガラス管４内に電極ア
ッシー６を下方から挿入して球状部４ａ近傍にモリブデ
ン箔１２を位置せしめた後、石英ガラス管４の下端部
（一端部）をシールする。このシールは、ピンチシール
部４ｂの一部を予めピンチシールする仮ピンチシールに
より行われる。すなわち、石英ガラス管４におけるモリ
ブデン箔１２とリード線１０との結合部を囲む部分をバ
ーナ２６で加熱しながら、仮ピンチャー２８によりモリ
ブデン箔１２の一部とリード線１０の一部とを挟み込む
ようにしてピンチシールする。

【００２６】次に、同図（ｂ）に示すように、石英ガラ
ス管４の上端部（他端部）にサクションパイプ３０を挿
入して石英ガラス管４内の空気の排出を開始する。

【００２７】そして、この排気により、石英ガラス管４
の内圧を１００ｔｏｒｒ以下（好ましくは０．１〜０．
０１ｔｏｒｒ）の負圧状態に維持しながら、同図（ｃ）
に示すように、石英ガラス管４におけるピンチシール予
定部４ｂをバーナ３２で２０００〜２３００℃に加熱し
ながら、ピンチャー３４によりモリブデン箔１２と電極
棒８の一部とを挟み込むようにしてピンチシール（本ピ
ンチシール）を行う。これにより同図（ｄ）に示すアー
クチューブ中間工程品が得られる。

【００２８】図４は、図３（ｃ）のIV部拡大図である。

【００２９】図示のように、本ピンチシール時に石英ガ
ラス管４の内圧が１００ｔｏｒｒ以下の負圧状態に維持
されることにより、バーナ３２で加熱されたピンチシー
ル予定部４ｂの内壁面４ｃがモリブデン箔１２側に引き
寄せられて凹凸状になる。そして、この状態で圧潰が行
われることにより、モリブデン箔１２と石英ガラス管４
との界面１２ａおよび電極棒８と石英ガラス管４との界
面に微細な凹凸が形成され、図２に示すような断面形状
が得られる。

【００３０】図５は、上記第１ピンチシール部における
モリブデン箔１２と石英ガラス管４との界面１２ａの様
子を示す顕微鏡写真である。

【００３１】同図において、中央に左右に帯状に延びて
見える部分がモリブデン箔１２であり、その上下両側の
黒一色に見える部分が石英ガラス管４である。この写真
においては、モリブデン箔１２と石英ガラス管４との界
面形状を明瞭に視認できるようにするため、石英ガラス
管４の部分が真っ黒になるよう画像処理が施されてい
る。

【００３２】図６は、従来のアークチューブにおける図
５と同様の顕微鏡写真である。

【００３３】同図に示すように、従来のアークチューブ
におけるモリブデン箔と石英ガラス管との界面は、モリ
ブデン箔本来の表面のままの比較的滑らかな平面状であ
るため、アークチューブを点灯させたとき、モリブデン
箔と石英ガラス管との熱膨張差に伴う剪断応力により両
者間に剥離が生じやすい。

【００３４】これに対し、図５に示すように、本実施形
態に係るアークチューブ２におけるモリブデン箔１２と
石英ガラス管４との界面１２ａは微細な凹凸状に形成さ
れ、モリブデン箔１２と石英ガラス管４とが噛み合った
状態となり、また接合面積も増加する。このため、モリ
ブデン箔１２と石英ガラス管４との熱膨張差が生じて
も、剪断応力による剥離発生が効果的に防止される。

【００３５】なお、１つ目の電極アッシー６をピンチシ
ールした後のアークチューブ製造工程の概要は以下のと
おりである。

【００３６】すなわち、まず石英ガラス管４の上端部か
ら排気した後、薬品類をその球状部４ａ内に供給すると
ともに、２つ目の電極アッシー６を石英ガラス管４内に
挿入してその球状部４ａ近傍にモリブデン箔１２を位置
せしめた後、石英ガラス管４内のガスを排気するととも
に石英ガラス管４内にキセノンガスを封入した後、上端
部近傍において石英ガラス管４をバーナでシールする。
そして、石英ガラス管４のモリブデン箔１２を囲む部分
をバーナで加熱した後、石英ガラス管４の加熱軟化した
部分をピンチャーで圧潰して電極アッシー６を石英ガラ
ス管４にピンチシールする。このようにして両電極アッ
シー６のピンチシールが行われた石英ガラス管４の上部
の不要部分をカットすることにより、アークチューブ２
の完成品が得られる。

【００３７】以上詳述したように、本実施形態に係るア
ークチューブ２は、各モリブデン箔１２における石英ガ
ラス管４との界面１２ａの表面粗さが、十点平均粗さで
１μｍ以上（基準長さ０．０８ｍｍ）に設定されている
ので、各モリブデン箔２と石英ガラス管４との結合強度
を十分に高めることができる。すなわち、アークチュー
ブ２点灯時におけるモリブデン箔１２と石英ガラス管４
との熱膨張差（モリブデンの線膨張率が５０×１０^−７
ｄｅｇであるのに対し、石英ガラスの線膨張率は５．５
×１０^−７/ｄｅｇである）により両者間に剥離が生じ
るのを、界面１２ａにおける微細な凹凸の噛合いと大き
な接合面積により未然に防止することができる。そし
て、これによりアークチューブ２のリーク発生を防止し
てその長寿命化を図ることができる。

【００３８】なお、モリブデン箔１２と石英ガラス管４
との間に剥離が生じなければ、アークチューブ２のリー
ク発生防止を図ることができるのであるが、本実施形態
においては、アークチューブ２点灯時における電極棒８
と石英ガラス管４との熱膨張差（電極棒８を構成するタ
ングステンの線膨張率は４５×１０^−７/ｄｅｇであ
る）による両者間の剥離発生についても、その界面にお
ける微細な凹凸の噛合いおよび接合面積の増加により未
然に防止することができ、これによりアークチューブ２
のリーク発生を一層確実に防止することができる。

【００３９】また本実施形態においては、アークチュー
ブ２の製造工程において、１つ目の電極アッシー６に対
するピンチシールが、石英ガラス管４内の所定位置まで
電極アッシー６を挿入するとともに石英ガラス管４の下
端部をシールした後、石英ガラス管４の内圧が１００ｔ
ｏｒｒ以下の負圧状態に維持されるよう石英ガラス管４
の上端部から排気するとともにピンチシール予定部４ｂ
を加熱しながら、ピンチャー３４で圧潰することにより
行われるようになっているので、モリブデン箔１２と石
英ガラス管４との界面１２ａに微細な凹凸を形成するこ
とができる。しかも、加熱および圧潰が完了するまで石
英ガラス管４の上端部から排気が継続して行われるの
で、加熱時に石英ガラス管４の素材内部および電極アッ
シー６から発生する不要なガスについてもこれを効率的
に除去することができる。

【００４０】しかも本実施形態においては、ピンチシー
ル予定部４ｂの加熱温度が、石英ガラス管４の溶融開始
温度（約１７００℃）よりも十分高い２０００〜２３０
０℃に設定されているので、ピンチシール予定部４ｂの
内壁面４ｃを負圧によりモリブデン箔側に効果的に引き
寄せることができ、これによりモリブデン箔１２と石英
ガラス管４との界面１２ａに微細な凹凸を確実に形成す
ることができる。

【００４１】また本実施形態においては、負圧状態生成
のための石英ガラス管４の下端部のシールがモリブデン
箔１２の一部を挟み込むようにして行われる仮ピンチシ
ールで行われるようになっているので、その後行われる
本ピンチシールの際のモリブデン箔１２の位置決めを正
確かつ確実に行うことができる。

【００４２】さらに本実施形態において、上記ピンチシ
ール前におけるモリブデン箔１２の表面粗さ自体を十点
平均粗さで１μｍ以上（基準長さ０．０８ｍｍ）に設定
しておけば、上記製造方法による微細凹凸付与効果と相
俟って、アークチューブ２完成状態でのモリブデン箔１
２における石英ガラス管との界面に、より確実に微細凹
凸を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施形態に係るアークチューブを
示す断面図

【図２】図１のII方向矢視拡大図

【図３】上記アークチューブの製造方法における第１ピ
ンチシール工程を示す工程図

【図４】図３（ｃ）のIV部拡大図

【図５】上記アークチューブの第１ピンチシール部にお
けるモリブデン箔と石英ガラス管との界面の様子を示す
顕微鏡写真

【図６】従来のアークチューブの第１ピンチシール部に
おけるモリブデン箔と石英ガラス管との界面の様子を示
す顕微鏡写真

【図７】従来のアークチューブの製造方法における第１
ピンチシール工程を示す工程図

【図８】従来のアークチューブの第１ピンチシール部を
示す、図２と同様の図

【符号の説明】

２ アークチューブ ４ 石英ガラス管 ４ａ 球状部 ４ｂ ピンチシール予定部 ４ｃ 内壁面 ６ 電極アッシー ８ 電極棒 １０ リード線 １２ モリブデン箔 １２ａ 界面 ２４ チャック ２６ バーナ ２８ 仮ピンチャー ３０ サクションパイプ ３２ バーナ ３４ ピンチャー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大川井 信雄 静岡県清水市北脇500番地 株式会社小糸 製作所静岡工場内 (72)発明者 入澤 伸一 静岡県清水市北脇500番地 株式会社小糸 製作所静岡工場内 Ｆターム(参考） 5C012 LL05 5C043 AA10 AA13 AA14 AA15 CC05 CD01 DD02 DD03 DD12 DD18 DD39

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 球状部を有する石英ガラス管の球状部両
   側に１対のモリブデン箔がピンチシールされてなるアー
   クチューブにおいて、 上記各モリブデン箔における上記石英ガラス管との界面
   の表面粗さが、十点平均粗さで１μｍ以上（基準長さ
   ０．０８ｍｍ）に設定されている、ことを特徴とするア
   ークチューブ。
2. 【請求項２】 球状部を有する石英ガラス管の球状部両
   側に１対のモリブデン箔がピンチシールされてなるアー
   クチューブを、上記各モリブデン箔を順次ピンチシール
   することにより製造する方法において、 １つ目のモリブデン箔に対するピンチシールが、該モリ
   ブデン箔を上記石英ガラス管内に挿入して該石英ガラス
   管の一端部をシールした後、該石英ガラス管の内圧が１
   ００ｔｏｒｒ以下の負圧状態になるよう該石英ガラス管
   の他端部から排気するとともに該石英ガラス管のピンチ
   シール予定部を加熱しながら、該ピンチシール予定部を
   ピンチャーで圧潰することにより行われる、ことを特徴
   とするアークチューブの製造方法。
3. 【請求項３】 上記ピンチシール前における上記各モリ
   ブデン箔における上記石英ガラス管との界面の表面粗さ
   が、十点平均粗さで１μｍ以上（基準長さ０．０８ｍ
   ｍ）に設定されている、ことを特徴とする請求項２記載
   のアークチューブの製造方法。
4. 【請求項４】 上記ピンチシール予定部の加熱温度が、
   ２０００〜２３００℃に設定されている、ことを特徴と
   する請求項２または３記載のアークチューブの製造方
   法。
5. 【請求項５】 上記一端部のシールが、モリブデン箔の
   一部を挟み込むようにして行われる仮ピンチシールであ
   る、ことを特徴とする請求項２〜４いずれか記載のアー
   クチューブの製造方法。