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JP2003229058A - 非回転対称形及び凹形の双方又はいずれか一方の内形及び外形の双方又はいずれか一方を有するバルブの製造方法及び製造装置 - Google Patents

非回転対称形及び凹形の双方又はいずれか一方の内形及び外形の双方又はいずれか一方を有するバルブの製造方法及び製造装置

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JP2003229058A
JP2003229058A JP2002342388A JP2002342388A JP2003229058A JP 2003229058 A JP2003229058 A JP 2003229058A JP 2002342388 A JP2002342388 A JP 2002342388A JP 2002342388 A JP2002342388 A JP 2002342388A JP 2003229058 A JP2003229058 A JP 2003229058A
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valve
shape
manufacturing
semi
lamp
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JP2002342388A
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Ralf Muckel
ムケル ラルフ
Georg Haselhorst
ハーゼルホルスト ゲオルク
Klaus Dipl Ing Scherer
シェーラー クラウス
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
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Publication date
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    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/24—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases
    • H01J9/245—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases specially adapted for gas discharge tubes or lamps
    • H01J9/247—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases specially adapted for gas discharge tubes or lamps specially adapted for gas-discharge lamps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00—Re-forming shaped glass
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  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内形及び外形の双方又はいずれか一方の非回
転対称形及び凹形の双方又はいずれか一方のバルブを製
造する装置及び方法であって、この方法が、従来のバル
ブ製造法と同じくらい費用上有効であって、バルブの内
形及び外形の幾何学的形状を充分正確に規定する方法を
提供する。 【解決手段】 放電空間の幾何学的形状（10〜13）は、
充填剤が水銀を含有し且つ点灯電圧が可能な限り高い同
一出力のランプと比べてほぼ同じ発光効率を得るように
構成され、この幾何学的形状は、発光物質が、水銀を用
いず、電圧勾配を形成する物質を用いても充分な程度ま
で気体相に入りうるようにランプの最低温箇所の温度を
上昇させる。中空の半製造ランプ（100）からこのよう
な幾何学的形状を製造するため、半製造バルブの加熱及
び冷却と半製造バルブの中空部の加圧との特別な制御
と、特別な工具（110，111）との双方又はいずれか一方
をバルブ成形機に用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非回転対称形及び
凹形の双方又はいずれか一方の内形及び外形の双方又は
いずれか一方のバルブを製造する方法及び装置に関する
ものである。このバルブは、高圧気体放電ランプ（ＨＩ
Ｄ：高輝度放電ランプ）特に、水銀を含有しないランプ
であって、自動車技術に用いるために設計されたランプ
を構成するのに特に適している。
【０００２】
【従来の技術】高圧気体放電ランプは、一般の照明技術
に広く用いられているだけでなく、自動車技術にも益々
多く用いられている。しかし、この分野に対する特定の
条件は、環境上の理由からランプに水銀を含有すべきで
ないということである。
【０００３】これらランプが、光束及び発光効率に関し
て設定された条件を満たす必要があれば、水銀の除去は
このようなランプの改善に特定の問題をもたらす。これ
ら問題は、本発明者により行なわれた最近の実験で放電
空間の特定の幾何学的形状によって解決され、この場
合、ランプの最も低温な箇所の温度は、発光物質が、水
銀を用いずに、特に、電圧勾配を形成する物質としての
メタルハライドを用いてもかなり程度まで気相に入りう
るように上昇される。
【０００４】しかし、このような高圧放電ランプの放電
空間、従ってバルブのこれらの特定の幾何学的形状は、
現在までの通常の形状とはかなり異なる。従来技術の高
圧放電ランプは一般に、放電空間が凸形であってその縦
軸線を中心にして回転対称であるバルブを用いるが、本
発明者によって現在研究中の放電空間は凹形であって非
回転対称である。
【０００５】米国特許第5211595号明細書には、高圧放
電ランプ用バルブ内に電極を非対称に封止する方法が開
示されている。この目的のため、回転対称管がバルブ用
半製品として用いられ、この管には電極が、同じように
回転軸に対して千鳥配列されるように挿入されている。
この場合、封止に用いられる鋳型は、電極封止処理の結
果としてバルブの端部が回転対称を失うが、この処理
後、バルブの中心領域は回転対称を維持するように成形
されている。
【０００６】しかし、非回転対称形及び凹形の双方又は
いずれか一方の内形及び外形の双方又はいずれか一方を
有する、本発明者により現在研究中のバルブを、従来技
術の凸形で且つ回転対称形と同じように費用上有効に製
造できる方法は現在まで知られていない。
【０００７】本発明者により現在研究中の凹形及び非回
転対称形の双方又はいずれか一方の内形及び外形の双方
又はいずれか一方を有するバルブの製造方法は以下の方
法を提案する。従来のバルブ成形機を、例えば本出願の
図２に示す回転対称な凹形バルブの製造に用いることが
できる。この場合、バルブの凹状内形の構成は、バルブ
の中心領域を軟化点まで加熱した後、半製品バルブを内
部方向に据込み鍛造してバルブの壁部を厚くすることに
よって達成する。
【０００８】しかし、この方法には、バルブが中心領域
で全体に潰れる、すなわち、互いに対向するバルブ壁が
相互に融着し、バルブを使用できなくする危険性が含ま
れている。更に、この方法では、バルブの内形及び外形
の正確な幾何学的形状を制御できず、その結果、後続の
処理工程と、得られたランプパラメータでの製造の広が
りとの双方に問題が生じる。
【０００９】バルブの凹状内形が（図１のように）外形
を形成することによって達成できる凹形バルブの製造の
場合、別々の製造工程を、従来のバルブの製造後で且つ
電極の封入前に行なうことができる。この目的のため、
圧入すべき予備のバルブの領域を軟化点まで加熱し、次
に、適切な形状のスタンプで圧縮する。このような追加
の製造工程はかなりの投資及び操作費用を必要とすると
いう事実以外に、この場合もこの方法は、バルブの内形
及び外形の幾何学的形状を規定するのが不充分であると
いう欠点を有する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、内形及び外形の双方又はいずれか一方で、非回転対
称形及び凹形の双方又はいずれか一方となるバルブを製
造する装置及び方法であって、この方法が、従来のバル
ブの製造方法と同じくらい費用上有効であって、バルブ
の内形及び外形の幾何学的形状を充分正確に規定する方
法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この目的を、請求項１に
記載の製造方法及び請求項３又は４のいずれか一項に記
載の装置によって達成する。本発明の特徴は、従来のバ
ルブ成形機が、鋳型の形状を所望の内形及び外形の双方
又はいずれか一方のバルブの幾何学的形状に対応するた
めに構成されるように変更されるということである。更
に、半製造バルブの加熱及び冷却と、半製造バルブの内
部に加える圧力との制御は、バルブの内形及び外形が、
上述したように鋳型の形状から得られるように行なわれ
る。請求項４では、バルブ成形機は、鋳型を交換できる
ように構成されている。このことによって、従来のバル
ブと、非回転対称形及び凹形の双方又はいずれか一方の
バルブとの双方を同一の成形機で製造することが可能に
なる。
【００１２】請求項２及び５では、特に、半製造バルブ
の加熱及び冷却と、半製造バルブの内部に加える圧力と
の制御を、バルブが鋳型に対接して、その外形が極めて
正確に規定され、これによってその内形も極めて正確に
規定されるように行なう。請求項６及び７は、特に、凹
形及び非回転対称形の双方又はいずれか一方の鋳型の利
点を目的とし、これら請求項を相互に組み合わせるか、
或いは、請求項５に記載のバルブの外形の成形と組み合
わせるか、或いはこれらの双方を行なうこともできる。
【００１３】本発明の方法及び関連の装置によって製造
しうるバルブの形状は、特に、自動車技術に用いられ
る、水銀を含有しない高品質の高圧気体放電ランプを製
造することを目的として本発明者によって現在研究中の
形状（請求項８）である。ランプのアーク放電領域に発
光物質の液体塩が存在しなければ、このようなランプの
外部への良好な光放出に特に好ましい（請求項９）。
【００１４】本発明による方法及び関連の装置によって
製造することができるバルブの形状によって高圧放電ラ
ンプの最も低温な箇所の温度を上昇させることができる
こと以外に、非回転対称形及び凹形の双方又はいずれか
一方のバルブを良好な光放出の理由でも用いることがで
きる。請求項10は、ランプの側壁部（すなわち、ランプ
の点灯位置での外壁部）の平坦な形状又は凹形に関す
る。
【００１５】従って、本発明は、非回転対称形及び凹形
の双方又はいずれか一方のバルブであって、特に、水銀
を含有しない高品質の高圧気体放電ランプの製造用の、
本発明者によって現在研究中のバルブ形状の製造方法及
び装置を提供する。この製造方法の複雑性は従来のラン
プの製造処理の複雑性に匹敵し、本発明の製造方法は、
追加の処理工程を必要とせず、バルブの外形及び内形の
幾何学的形状に充分に正確な規定を行なう。これにより
本発明の目的を達成する。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の上述した及びその他の観
点及び利点を、実施例を参照し、特に添付図面に優先し
て以下に更に詳しく説明する。図１は、本発明者によっ
て現在研究中の、水銀を含有しない高品質の高圧放電ラ
ンプの第１実施例の構造を線図的に示す。図１（ａ）の
ランプは、石英ガラスより成る放電容器１を有し、この
放電容器は放電空間２を囲んでいる。放電空間２は、ラ
ンプの点灯位置において最も低く位置する底面10と、こ
れに対向する上側壁部13と、他の壁部とによって境界づ
けられている。
【００１７】融解温度が可能な限り高い材料例えばタン
グステンから製造された電極３の自由端は、放電空間２
の互いに対向する側から放電空間内へ延在している。電
極３のそれぞれの他端は、放電ランプの外部接点と電極
３との間で電気接続を得る手段によって導電板又は箔
４、特にモリブデン箔に各々固着されている。
【００１８】電極３が放電空間２に突出する位置７の気
密な封止を確実にするため、これら領域内の放電容器１
は、電極３の自由端に対向するこの電極の一部分と導電
箔４とが埋め込まれている石英ガラス部分（又はつま
み）５に移行する。
【００１９】好ましくは、つまみ５を放電容器１に対し
て対称的に配置し、放電容器の縦軸線上に置く。このこ
とは、本発明によるランプの外側エンベロープの外側寸
法を変更する必要がないという利点を有し、このこと
は、これらランプを自動車のヘッドライトに用いるのに
特に重要である。更に、対称のつまみを有するランプの
製造は簡単で、従って廉価である。アーク放電６（光ア
ーク）はランプの点灯状態中、電極３の先端間に励起さ
れる。
【００２０】図１（ｂ）は、図１（ａ）の線Ａ−Ｂによ
る断面図である。この場合も、図面は、放電空間２と電
極３と底面10と上側壁部13とを有する放電容器１を示
す。この図面から、放電容器１が、底面10に対向する領
域に外側平坦部分14を有することが更に明らかとなる。
この平坦部分は、放電容器のこの領域の比熱容量の制限
にかなり寄与するので、底面10から移動する熱は可能な
限り少ない。
【００２１】図２は、本発明者によって現在研究中の、
水銀を含有しない高品質の高圧放電ランプの第２実施例
の構造を線図的に示す。図中、同様な部分は、同一の符
号を付す。図１に示す放電ランプと相違して、この場
合、放電容器１は、縦軸線を中心として回転対称に構成
されている。このことは、上側内壁部13が下側内壁部す
なわち底面10に対して鏡面対称であり、従って底面と同
一形状を有することを意味する。特に、ランプが例え
ば、比較的低いワット量に合わせて設計され、或いは、
上部領域で冷却される場合には、点灯位置において最上
部となる放電容器１の領域での点灯により生じる強い加
熱を許容することができる。
【００２２】第１実施例と相違して、この場合、底面10
は、電極３の挿入位置７に向う方向でそれぞれの第２領
域12に移行する起立した第１部分11を有する。このよう
な第２領域12は、高圧放電ランプの点灯中、気相中に存
在せずに融解塩として存在する光発生物質のこれらの部
分に対するコレクタタンクとして作用する。このような
コレクタタンク12は幾つかの理由によって有利である。
その理由は、ランプの充填剤に依存する多量の発光物質
はランプの点灯中に融解状態で存在する、例えば全充填
剤量の80％とすることができるためである。一方で、こ
のコレクタタンクによって少なくとも部分的に、移動す
る発光物質が電極の挿入位置７の領域に入り込まないよ
うにする。他方で、このようなコレクタタンク12は、反
射及び吸収によってランプからの光の放出を妨げる融解
塩を第１領域11から充分に移動するようにする。
【００２３】図２に示すバルブを、中心領域が加熱され
たランプをその長手方向に据込み鍛造することによりバ
ルブを厚くするという先に述べた方法によって製造でき
る。しかし、この場合バルブは、この製造方法のすべて
の欠点を前述のように呈する。
【００２４】図２に対照として、図３に、本発明による
製造方法から生じるバルブの外形を有する図２に示す実
施例を線図的に示す。この場合、半製造バルブを、加熱
後、長手方向に据込み鍛造せず、回転対称な凹形鋳型に
よって堅く包み込み、圧力をかける。
【００２５】図４には、水平点灯用ランプの他の実施例
を側面図で示す。上側壁部13及び15は従来の形状より成
り、下側壁部は、ランプ内部で起立した第１領域11と、
ランプ内部で下がった第２領域12とを有する凹状に成形
されている。この場合、第２領域12は明らかに電極３の
後方に位置する。このことは、第１領域11に存在する発
光物質がランプの点灯中にほぼ蒸発し、一方、余分な溶
融物質が第２領域12に集まるという事実と合わせて、ラ
ンプからの光放出を改善する、すなわち、アーク放電６
の光は、第２領域12の溶融物質によって殆ど妨げられず
に第１領域11（及び側面領域及び上側壁部13）を通って
放電容器１を離れることができるという利点を得ること
になる。
【００２６】図５には、水平点灯用ランプの他の実施例
を平面図で示す。この実施例の特徴は、バルブの側面2
1、22及び24が凹状に形成され、特に、アーク放電６に
隣接する側面21及び24が平坦な形状であるということで
ある。しかし、この平坦な形状は、平坦面21及び24が放
電容器１からの光放出に有効であるように、バルブのあ
る領域に亙って垂直方向に延在する。これにより、外部
への光放出をより有効に達成できる。
【００２７】図６（ａ）〜（ｃ）には本発明による製造
方法の３つの処理工程を示す。図６（ａ）には、壁部10
1及び中空部102を有する半製造バルブ100例えば石英ガ
ラス管を示す。半製造バルブ100は、縦軸線103を中心と
して回転対称である。第１処理工程では、半製造バルブ
100を回転させながら、中心領域104をその材料の軟化点
まで加熱する。次に、図６（ｂ）に示す縦軸線103に沿
って矢印Ｆの力で据込み鍛造する。この結果、中心領域
104では、半製造バルブ100の壁部は厚くなる。随意に据
込み鍛造操作を、縦軸線103に沿って中空部102上に気体
により圧力を加えることによっても行なうことができ、
これにより、バルブの壁部の内側輪郭が内側方向へ膨ら
むのを減少又は充分に防止することができる。しかし、
このことは、この処理工程ではまだ必要ない。
【００２８】次に、図６（ｃ）では、本発明による鋳型
の２つの挟持部110及び111が、この場合、縦軸線103に
対して直交する方向に指す矢印Ｆの力によって生じた圧
力で半製造バルブ100を包み込むようにする。この間、
中空部102には気体により、半製造バルブ100の、より正
確にはこの工程からはバルブ100の外面15及び14が鋳型
の２つの挟持部110及び111の形状120及び121にそれぞれ
厳密に対接するように加圧する。
【００２９】従って、バルブの底面10の所望な内形11及
び12と、これらに対向する上側壁部13とを、熱処理すな
わち、これにより得られるバルブの壁部101上の温度分
布と、図６（ｂ）での縦軸線103に沿った据込み鍛造
と、図６（ｃ）での鋳型と中空部102に及ぼす圧力とに
よる囲込みとの適切な制御と、鋳型の形状120及び121の
適切な選択とによっても調節することができる。このよ
うな制御方法に加えて、図６（ｃ）でも、バルブ100の
更なる据込み鍛造及び成形のため、力Ｆを縦軸線に沿っ
てもう一度任意に加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明者によって現在研究中の、水銀を含有
しない高品質の高圧放電ランプの第１実施例を線図的に
示す。
【図２】 本発明者によって現在研究中の、水銀を含有
しない高品質の高圧放電ランプの第２実施例を線図的に
示す。
【図３】 本発明による製造方法から生じるバルブの外
形を有する図２に示す実施例を線図的に表わす。
【図４】 外部への光放出に関して特別な利点を有する
本発明の方法により製造すべき高圧ランプの他の実施例
を示す。
【図５】 外部への光放出に関して特別な利点を有する
本発明の方法により製造すべき高圧ランプの更なる他の
実施例を示す。
【図６】 本発明による製造方法の３つの処理工程を示
す。
【符号の説明】
１ 放電容器 ２ 放電空間 ３ 電極 ４ 導電箔 ６ アーク放電 10 底面 11 第１領域 12 第２領域 13 上側内壁部 14 外側平坦部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ ムケル ドイツ国 52074 アーヘン ムフェター ヴェーク 42 (72)発明者 ゲオルク ハーゼルホルスト ドイツ国 52159 レトゲン ファゲンヴ ィンケル ４アー (72)発明者 クラウス シェーラー ドイツ国 52385 ニデッゲン コマース シャイターシュトラーセ 102 アー Ｆターム(参考） 3K042 AA08 AC06 4G015 BA04 BA11 5C012 FF01

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 非回転対称形及び凹形の双方又はいずれ
    か一方の内形及び外形の双方又はいずれか一方を有する
    バルブ、特に、ＨＩＤランプ用バルブの製造方法であっ
    て、この製造方法が、 中空の半製造バルブをその材料の軟化点まで加熱し、次
    に、その縦軸線に沿って据込み鍛造し、 鋳型で前記中空の半製造バルブを気密に囲み、 前記半製造バルブの中空部を気体によって加圧し、 前記鋳型の形状をこのように成形し、前記半製造バルブ
    の加熱、冷却及び据込み鍛造と、前記気体による加圧と
    を、前記バルブの内形及び外形の双方又はいずれか一方
    が非回転対称形及び凹形の双方又はいずれか一方になる
    ように制御する製造方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のバルブの製造方法であ
    って、このバルブの前記外形を前記鋳型の形状によって
    規定することを特徴とする製造方法。
  3. 【請求項３】 非回転対称形及び凹形の双方又はいずれ
    か一方の内形及び外形の双方又はいずれか一方を有する
    バルブの製造装置であって、この製造装置が、 中空の半製造バルブをその材料の軟化点まで加熱するよ
    うに設計された加熱装置と、 前記中空の半製造バルブをその縦軸線に沿って据込み鍛
    造するように設計された据込み鍛造装置と、 前記中空の半製造バルブを気密に囲むように設計された
    鋳型と、 前記半製造バルブの中空部を気体による圧力で加圧する
    装置とを有し、前記鋳型の形状が、前記半製造バルブの
    加熱及び冷却及び据込み鍛造と気体による加圧との適切
    な制御と共に前記バルブの非回転対称形及び凹形の双方
    又はいずれか一方の内形及び外形の双方又はいずれか一
    方を得ることができるバルブの製造装置。
  4. 【請求項４】 非回転対称形及び凹形の双方又はいずれ
    か一方の内形及び外形の双方又はいずれか一方を有する
    バルブの製造装置であって、このバルブの製造装置が、 中空の半製造バルブをその材料の軟化点まで加熱するよ
    うに設計された加熱装置と、 前記中空の半製造バルブをその縦軸線に沿って据込み鍛
    造するように設計された据込み鍛造装置と、 前記中空の半製造バルブを気密に囲むように設計された
    鋳型を対接して装着するホルダと、 前記半製造バルブの中空部を気体によって加圧する装置
    とを有し、 少なくとも１つの鋳型を前記ホルダに対して装着でき、
    前記鋳型の形状が、前記半製造バルブの加熱及び冷却及
    び据込み鍛造と、気体による加圧との適切な制御と共に
    前記バルブの非回転対称形及び凹形の双方又はいずれか
    一方の内形及び外形の双方又はいずれか一方を得ること
    ができるバルブの製造装置。
  5. 【請求項５】 請求項３又は４に記載のバルブの製造装
    置において、このバルブの製造装置が、前記バルブの外
    形が前記鋳型の形状によって規定されるように前記半製
    造バルブの加熱及び冷却及び据込み鍛造と、気体による
    加圧との適切な制御を行なうことを特徴とするバルブの
    製造装置。
  6. 【請求項６】 請求項３又は４に記載のバルブの製造装
    置において、前記鋳型が凹形の内形を有することを特徴
    とするバルブの製造装置。
  7. 【請求項７】 請求項３又は４に記載のバルブの製造装
    置において、前記鋳型が、前記縦軸線を中心として回転
    対称でない内形を有することを特徴とするバルブの製造
    装置。
  8. 【請求項８】 請求項３又は４に記載のバルブの製造装
    置において、発光物質を含有する放電空間を囲む放電容
    器を有する高圧気体放電ランプであって、前記放電空間
    が、前記ランプの点灯位置において最も低く位置し且
    つ、起立した第１領域と少なくとも１つの第２領域とを
    有する底面を具える高圧気体放電ランプの構造に前記バ
    ルブが適するようにこのバルブの内形が構成されている
    ことを特徴とするバルブの製造装置であって、前記第１
    領域と、前記ランプの点灯中に発生されるアーク放電と
    の間の距離の 寸法が、前記ランプがスイッチオンされた後に前記第１
    領域に集まる前記発光物質が、加熱が少なくともほぼ原
    因で気体状態に入るように決定され、 前記第２領域の寸法が、この第２領域が、前記ランプの
    スイッチオンによって生じる加熱の結果として移動する
    発光物質用コレクタタンクとして作用するように決定さ
    れるバルブの製造装置。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載のバルブの製造装置にお
    いて、前記第１領域が少なくとも電極の先端まで延在し
    ていることを特徴とするバルブの製造装置。
  10. 【請求項１０】 請求項３又は４に記載のバルブの製造
    装置において、バルブの側壁部が平坦形状又は凹形状を
    有することを特徴とするバルブの製造装置。
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