JP4925317B2

JP4925317B2 - コイル巻装電極、電極マウント及び放電ランプの製造方法

Info

Publication number: JP4925317B2
Application number: JP2007163351A
Authority: JP
Inventors: 啓幸加藤; 忍越智; 宰白川
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2027-06-21
Also published as: JP2009004205A

Description

本発明は、自動車の前照灯などに使用されるコイル巻装電極、電極マウント及び放電ランプの製造方法に関するものである。

放電ランプは、例えば特開２００５−３３９９９９号公報（以下、特許文献１）に記載のようなランプであり、内部に放電媒体が封入された放電部の両端に封止部が形成され、その封止部には電極マウントが封着された構成となっている。このような放電ランプでは、点灯・消灯時に電極が熱伸縮することによって封止部に強い歪が生じ、これが原因でクラックリークが発生することがある。そこで、封止部の歪を緩和するために、電極軸にコイルを巻装するのが有効である。

特開２００５−３３９９９９号公報特開平１０−２６９９４１号公報

しかし、電極軸にコイルを巻装する工程は、非常に困難な工程である。すなわち、コイルは寸法の小さなものであるため、コイルを巻装する位置精度の管理などに高度な技術を必要であり、また、コイルを電極の所望の位置に巻装することができても、そのコイル巻装電極を放電ランプに組み込むまでに、コイルの位置ズレが発生しないようにしなければならない。そこで、この問題を解決するために、特開平１０−２６９９４１号公報（以下、特許文献２）では、コイルの一端部に脚部を延出形成し、その脚部と金属箔とを溶接する方法が提案がされているが、この方法では金属箔と封止部の封着性が低下したりするなどの問題があり、好適な方法ではない。

本発明の目的は、位置ズレが発生しにくいコイル巻装電極、電極マウント及び放電ランプの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のコイル巻装電極の製造方法は、内径がｒ１のコイルを配置する工程と、外径がＲ（＜ｒ１）の電極を前記コイルの途中まで挿入する工程と、前記電極が前記コイルの途中まで挿入された状態で、前記電極が挿入されていない前記コイル部分を押さえ手段によって押さえ、押さえられた部分の内径がｒ２（＜Ｒ）となる楕円状の縮径部を形成する工程と、前記縮径部を含む前記コイル部分に前記電極を周方向に回転させながら挿入する工程と、を具備する。

本発明によれば、位置ズレが発生しにくいコイル巻装電極、電極マウント及び放電ランプの製造方法を提供することができる。

（第１の実施の形態）
以下に、本発明の放電ランプの一実施形態である放電ランプの製造方法について、図面を参照して説明する。まずは、図１を参照して、本発明の放電ランプの構造について説明する。

放電ランプは、耐熱性と透光性を具備した材料、たとえば石英ガラスからなる気密容器１を有する。気密容器１はランプ軸方向に細長い形状であって、その略中央部に略楕円形の放電部１１が形成されている。放電部１１の両端部には、板状の封止部１２ａ、１２ｂが形成されている。

放電部１１の内部には、放電空間１４が形成されている。放電空間１４には、金属ハロゲン化物２及び希ガスとからなる放電媒体が封入されている。金属ハロゲン化物２としては、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカンジウム、ヨウ化亜鉛、臭化インジウム、希ガスとしては、キセノンが封入されている。なお、本放電ランプでは水銀は封入されていない。

封止部１２ａ、１２ｂの内部には、電極マウント３ａ、３ｂが封止されている。その封止された状態を図２及び図３に示す。この電極マウント３ａ、３ｂは、金属箔３ａ１、３ｂ１、コイル巻装電極（電極３ａ２、３ｂ２、コイル３ａ３、３ｂ３）、外部リード線３ａ４、３ｂ４を一体的に構成してなる。

金属箔３ａ１、３ｂ１、例えば、モリブデンからなる薄い金属板である。その幅は１．２〜１．８ｍｍ、長さは６．２〜６．８ｍｍ、厚さは１５〜２５μｍである。また、幅方向の両端は、端部の厚みが中央部よりも細い、いわゆるナイフエッジ形状になっている。

電極３ａ２、３ｂ２は、タングステンに酸化トリウムをドープしたトリエーテッドタングステン電極であり、その直径Ｒは０．３５〜０．３９ｍｍである。その基端側は金属箔３ａ１、３ｂ１の放電部１１側の端部に接続され、先端側は放電空間１４内で所定の電極間距離を保って、互いの先端同士が対向するように配置されている。

コイル３ａ３、３ｂ３は、例えば、ドープタングステンからなり、封止部１２ａ、１２ｂに封着された電極３ａ２、３ｂ２の軸部の軸周りに螺旋状に巻かれている。ただし、金属箔３ａ１、３ｂ１と接続された電極３ａ２、３ｂ２の軸部分にはコイル３ａ３、３ｂ３を巻装しておらず、箔端から０〜１．０ｍｍだけ距離をあけて放電空間１４方向に巻装している。なお、このコイルの仕様は、巻径（コイル内径）ｒ１は０．３６〜０．４０ｍｍ、全長は２．０〜４．０ｍｍ、コイル径ｒ’は４０〜８０μｍ、コイル間距離ｄ１は０．０９０〜０．２４０ｍｍ、コイルピッチは１５０〜４００％程度である。

外部リード線３ａ４、３ｂ４は、例えば、モリブデンからなり、放電部１１に対して反対側の金属箔３ａ１、３ｂ１の端部に接続されている。そして、外部リード線３ａ４、３ｂ４の他端側は、封止部１２ａ、１２ｂの外部に延出している。

前端側に延出したリード線３ｂ４には、Ｌ字状のサポートワイヤ３ｃの一端が接続されている。その管軸と平行しているサポートワイヤ３ｃには、スリーブ４が被覆されている。

上記で構成された気密容器１の外側には、紫外線遮断性を有する筒状の外管５が、管軸に沿って気密容器１と同心状に設けられている。それらの接続は、気密容器１と外管５の両端同士を溶着することにより行なわれている。そして、気密容器１を内部に覆った状態の外管５の一端には、ソケット６が接続されている。これらの接続は、保持具７によって行なわれている。

ここで、コイル巻装電極の製造方法について、図４〜８を用いて詳しく説明する。それぞれの図において、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。

まず、図４のように、Ｖ字の溝部８１１が形成された載置台８１に、そのＶ字部分に外周面が接触するようにコイル３ａ３を配置する。次に、コイル３ａ３の内径ｒ１よりも直径Ｒが小さい電極３ａ２（例えば、Ｒ＝０．３７ｍｍ、ｒ１＝０．３８ｍｍ）の一端を保持手段（図示なし）により保持し、図５のように、コイル３ａ３の開口端から電極３ａ２を挿入していく。その際、ガラス製の押さえ板８２をコイル３ａ３の上部に接触するように配置してコイル３ａ３が動かないように固定した状態にし、さらに電極３ａ２を周方向（望ましくは、コイル３ａ３の螺旋方向と同一の周方向）に回転させながらコイル３ａ２に挿入することで、電極３ａ２のコイル３ａ３への挿入を容易、かつ不具合なく行うことができる。なお、この挿入工程では、電極３ａ２はコイル３ａ３の途中、例えば全長に対して半分程度の長さまで挿入する。

次に、図６のように、押さえ板８２をコイル３ａ３の上部から除いたのち、電極３ａ２が挿入されていないコイル３ａ３部分の上部を押さえ棒８３で押さえて縮径部３ａ３１を形成する。この縮径部３ａ３１は、図７に示したように、コイル３ａ３の主に上半分が楕円状、具体的には上部は縮径、側部は多少拡張した形状となる。なお、縮径工程における押さえ棒８３の圧力は、少なくとも縮径部３ａ３１の内径ｒ２が直径Ｒよりも小さくなる程度の加減であればよい。

そして、縮径部３ａ３１を含むコイル３ａ３部分の上部に押さえ板８２を再度配置したのち、途中まで挿入した電極３ａ３を周方向に回転させながら、コイル３ａ３の端部まで挿入していくことにより、コイル巻装電極が得られる。このとき、縮径部３ａ３１を電極３ａ２が通過する際には、縮径部３ａ３１の内径ｒ２は電極３ａ２の直径Ｒよりも小さいために、縮径部３ａ３１には外側に拡張する方向に力が加わり内径が広がる。しかし、その内径の広がりは電極３ａ２の直径Ｒまでにとどまるとともに、縮径部３ａ３１は電極３ａ２方向に戻ろうとする力が発生する。そのため、電極３ａ２の外面と縮径部３ａ３１の内面との接触状態が強固となり、コイルの位置ズレ等の発生を防止することができる。

次に、上記方法で製造したコイル巻装電極を特開２００６−１９６２６７号公報の図３の方法により、電極マウントに組み立てた。その際、コイルの位置ズレ等が発生することなく、電極３ａ２の所定の箇所にコイル３ａ３が位置した電極マウント３ａを得ることができた。

次に、電極マウント３ａ、３ｂを組み込み、放電ランプを完成させる工程について説明する。図９は放電ランプの一方の封止部の製造方法について説明するための図、図１０は放電ランプの他方の封止部の製造方法について説明するための図である。

まず、周知の方法により放電部１１が形成された容器１’を図９（ａ）のように縦に配置し、容器１’下側の開口端から電極マウント３ａを封止部形成予定部１２ａ’まで挿入する。そして、（ｂ）のように封止部形成予定部１２ａ’をバーナー９１で加熱してガラスを軟化させたのち、（ｃ）のようにピンチャー９２でピンチすることにより、（ｄ）のように封止部１２ａが形成される。

次に、容器１’上側の開口端から図１０（ａ）のように電極マウント３ｂを封止部形成予定部１２ｂ’まで挿入する。そして、（ｂ）のように開口端に排気・ガス導入装置９３を装着して、容器１’の内部を真空引きしたのち、キセノン等を封入する。そして、（ｃ）のように遮蔽板９４を放電部１１近傍に配置し、放電部１１を冷却ノズル９５から液体窒素を放出して放電部１１を冷却しながら、封止部形成予定部１２ｂ’をバーナー９６で加熱する。そして、封止部形成予定部１２ｂ’のガラスが軟化したら、（ｄ）のようにピンチャー９７でピンチすることにより、（ｅ）のように封止部１２ｂが形成され、気密容器１が完成する。

以上のように製造された放電ランプでは、途中、コイル３ａ３、３ｂ３の位置がズレたり、完全に外れたりする不具合は発生しなかった。また、コイル３ａ３、３ｂ３の位置精度がよく、軸リークに対して安定した効果を得ることができた。

ここで、本実施の形態の方法、コイルの縮径工程を行わない方法、コイルを固定せずに電極の挿入工程を行う方法の３つの方法によって、コイル巻装電極を各１００本作成し、それを図９、１０の工程を経て放電ランプに組み込んだときの不具合の発生状況について検証する試験を行った。その結果、本実施の形態の方法ではコイルの位置ズレやコイル外れ等の不具合発生率は１％、コイルの縮径工程を行わない方法では２０％、コイルを固定せずに電極の挿入工程を行う方法では５０％であり、本実施の形態の方法が最も優れていることが確認された。

なお、本実施の形態の方法においては、作業性が向上するという効果も得ることができる。すなわち、放電ランプに用いられるコイルはその寸法がとても小さいため、コイルの方向等を管理することは非常に困難である。例えば、コイルの一部にあらかじめ本発明のような縮径部を作成した場合、電極の挿入しやすさを考慮すると縮径部をコイルの電極挿入工程における出口側に配置する必要があるが、縮径部は目視でも確認できない程度であるのでコイルの配置方向を毎回管理するのは大きな手間である。これに対し、本実施の形態の方法では、コイルの配置方向に関係なく、コイルの位置ズレの少ないコイル巻装電極を得られるので非常に作業性が高い。

したがって、本実施の形態では、内径がｒ１のコイル３ａ３を配置する工程と、外径がＲの電極３ａ２（Ｒ＜ｒ１）をコイル３ａ３の途中まで挿入する工程と、電極３ａ２が挿入されていないコイル３ａ３部分を押さえ棒８３によって押さえ、縮径部３ａ３１を形成する工程と、縮径部３ａ３１を含むコイル３ａ３部分に電極３ａ２を挿入する工程とを具備するコイル巻装電極の製造方法により、コイルの位置ズレの生じにくいコイル巻装電極を提供できるため、ランプ完成するまで所定の位置精度を保たれ、放電ランプにおいては軸リークに対して安定した効果を得ることができる。また、コイルの配置方向の管理が必要ないため、作業性の向上を図ることができる。なお、コイル３ａ３の縮径工程では、縮径部３ａ３１の内径をｒ２としたとき、ｒ２＜Ｒになるように押さえ棒８３によってコイル３ａ３部分を押さえることで、電極３ａ２と縮径部３ａ３１の接触状態を強固にすることができる。

また、電極３ａ２の挿入工程では、コイル３ａ３をＶ字の溝部８１１と押さえ板８２により固定した状態で、電極３ａ３を周方向に回転させながらコイル３ａ２への挿入が行われることにより、コイル３ａ３に電極３ａ２を容易に挿入することができる。

（第２の実施の形態）
図１１は、本発明の第２の実施の形態のコイル巻装電極の製造方法に用いるコイルについて説明するための図である。これ以降の実施の形態の各部については、第１の実施の形態のコイル巻装電極の製造方法の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

本実施の形態では、端部付近に内径ｒ１よりも小さい内径ｒ３の小径部３ａ３２があらかじめ形成されたコイル３ａ３を用いる。そして、図８と同様に外径がＲの電極３ａ２（Ｒ＜ｒ１、Ｒ＞ｒ３）をコイル３ａ３の開口端から挿入する電極挿入工程を行うことにより、位置ズレの生じにくいコイル巻装電極を得ることができる。その際、電極３ａ２のコイル３ａ３への挿入しやすさを考慮すると、コイル３ａ３の配置工程では、電極３ａ２の挿入工程の際に小径部３ａ３２が出口側に位置するように配置するのが望ましい。ここで、本実施の形態のようなコイルは、線状の金属線を螺旋状に形成する際に、一部だけ小さな内径となるように形成することにより得ることができ、その小径部３ａ３２の形状は真円、楕円などを選択できる。

したがって、本実施の形態では、その一部に内径がｒ３の小径部３ａ３２が形成されている、内径がｒ１のコイル３ａ３を配置する工程と、外径がＲの電極３ａ２（Ｒ＜ｒ１、Ｒ＞ｒ３）をコイル３ａ３の開口端から挿入する工程とを具備するコイル巻装電極の製造方法により、コイルの位置ズレの生じにくいコイル巻装電極を提供できる。なお、小径部３ａ３２を全長方向の端部付近に形成し、コイル３ａ３の配置工程では、小径部３ａ３２を電極３ａ２の挿入工程における出口側に配置することにより、コイル３ａ３に電極３ａ２を容易に挿入することができる。

（第３の実施の形態）
図１２は、本発明の第３の実施の形態のコイル巻装電極の製造方法に用いるコイルについて説明するための図である。

本実施の形態では、通常にコイル３ａ３を形成したあと、その端部付近の一部を変形させて短径方向の内径がｒ３である楕円状の小径部３ａ３１を形成したコイル３ａ３を用いる。このコイル３ａ３を用いた場合、第２の実施の形態と同様の効果が得られる。また、小径部３ａ３１を容易に形成することができる。

したがって、本実施の形態では、第２の実施の形態と同様の効果が得られる。また、小径部３ａ３１を容易に形成することができる。

本発明の放電ランプの構造について説明ための図。図１のＺ１部分の断面について説明するための図。図２のＺ２−Ｚ２’の矢印方向の断面について説明するための図。コイルの配置工程について説明するための図。最初の電極の挿入工程について説明するための図。コイルの縮径工程について説明するための図。コイルの縮径状態について説明するための断面図。２度目の電極の挿入工程について説明するための図。放電ランプの一方の封止部の製造方法について説明するための図。放電ランプの他方の封止部の製造方法について説明するための図。本発明の第２の実施の形態のコイル巻装電極の製造方法に用いるコイルについて説明するための図。本発明の第３の実施の形態のコイル巻装電極の製造方法に用いるコイルについて説明するための図。

符号の説明

１気密容器
１１放電部
１２ａ、１２ｂ封止部
３ａ、３ｂ電極マウント
３ａ１、３ｂ１金属箔
３ａ２、３ｂ２電極
３ａ３、３ｂ３コイル
３ａ３１縮径部
３ａ３２小径部
３ａ４、３ｂ４外部リード線
８１載置台
８１１溝部
８２押さえ板
８３押さえ棒

Claims

内径がｒ１のコイルを配置する工程と、
外径がＲ（＜ｒ１）の電極を前記コイルの途中まで挿入する工程と、
前記電極が前記コイルの途中まで挿入された状態で、前記電極が挿入されていない前記コイル部分を押さえ手段によって押さえ、押さえられた部分の内径がｒ２（＜Ｒ）となる楕円状の縮径部を形成する工程と、
前記縮径部を含む前記コイル部分に前記電極を周方向に回転させながら挿入する工程と、を具備することを特徴とするコイル巻装電極の製造方法。
請求項１に記載の製造方法で得られたコイル巻装電極を金属箔の一端に接続してなる電極マウントを、放電部の端部に形成される封止部形成予定部に挿入したのち、前記封止部形成予定部を封止して封止部を形成する工程を具備することを特徴とする放電ランプの製造方法。