放電バルブ用アークチューブ
【課題】長寿命の放電バルブ用アークチューブを提供する。
【解決手段】電極棒6とモリブデン箔7とリード線8を直列に接続一体化した電極アッシーのモリブデン箔7を含む領域が石英ガラスによってピンチシールされて、発光物質等を封入した密閉ガラス球12内に電極6が対設された放電バルブ用アークチューブで、ピンチシール部13に封着されたモリブデン箔7の内部に、ガラス層に対し密閉された空洞Hを形成した。モリブデン箔7のポーラス構造（モリブデン箔7内部に形成されている空洞H）が、アークチューブ5の点消灯によりモリブデン箔7と石英ガラス間の界面に発生する応力を緩和(軽減)し、ピンチシール部13において封止ガスのリークにつながるガラスとモリブデン箔の剥離が抑制されて、アークチューブの寿命が延びる。
【解決手段】電極棒6とモリブデン箔7とリード線8を直列に接続一体化した電極アッシーのモリブデン箔7を含む領域が石英ガラスによってピンチシールされて、発光物質等を封入した密閉ガラス球12内に電極6が対設された放電バルブ用アークチューブで、ピンチシール部13に封着されたモリブデン箔7の内部に、ガラス層に対し密閉された空洞Hを形成した。モリブデン箔7のポーラス構造（モリブデン箔7内部に形成されている空洞H）が、アークチューブ5の点消灯によりモリブデン箔7と石英ガラス間の界面に発生する応力を緩和(軽減)し、ピンチシール部13において封止ガスのリークにつながるガラスとモリブデン箔の剥離が抑制されて、アークチューブの寿命が延びる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極が対設され発光物質等が封入された密閉ガラス球をもつ放電バルブ用アークチューブに係わり、特に、電極棒とモリブデン箔とリード線を直列に接続一体化した電極アッシーを石英ガラス管に挿入し、ガラス管のモリブデン箔を含む領域がピンチシールされた放電バルブ用アークチューブに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のアークチューブとしては、下記特許文献１，２があり、ここには、電極棒とモリブデン箔とリード線を直列に接続一体化した電極アッシーのモリブデン箔を含む領域が石英ガラスによってピンチシールされて、発光物質等を封入した密閉ガラス球内に電極が対設された構造のアークチューブであって、ガラス管をピンチシールする際に、高温に晒されたモリブデン箔が再結晶して、モリブデン箔の結晶粒が粗大化すると、アークチューブの点消灯によってモリブデン箔と石英ガラス間の界面に発生する応力の値が大きくなって、ピンチシール部において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」が発生するおそれがあるが、このようなことのないようにするための技術が開示されている。
【０００３】
すなわち、特許文献１には、ピンチシール部におけるモリブデン箔の再結晶粒の大きさを５０μｍ以下にすることで、アークチューブの点消灯によってモリブデン箔と石英ガラス間の界面に繰り返し発生する応力を低減するという発明が提案されている。
【０００４】
一方、特許文献２には、ピンチシール部におけるモリブデン箔の表面を酸化と還元からなるエッチング処理を施した粗面で構成して、モリブデン箔のガラスとの密着性（機械的接合強度）を高めることで、アークチューブの点消灯によってモリブデン箔と石英ガラス間の界面に応力が繰り返し発生したとしても、「ガラスとモリブデン箔の剥離」につながらない、という発明が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−０６７１５３号
【特許文献２】特開２００３−８６１３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
確かに、前記した特許文献１，２では、ピンチシール部におけるガラスとモリブデン箔の剥離を防止する上でそれぞれある程度有効であるが、発明者は、特許文献１，２の構成を備えたアークチューブを製造する過程で、電極アッシーを構成するモリブデン箔（電極棒とリード線を接続するモリブデン箔）として、酸化と還元からなるエッチング処理を施したモリブデン箔（表面を粗面にしたモリブデン箔）に代えて、真空熱処理（約９００℃）または水素処理（約９００℃）を施したモリブデン箔（一次再結晶して結晶粒径が約１〜１．５μｍのモリブデン箔）を用いてアークチューブを試作したところ、比較的高い温度でピンチシールした場合に、ピンチシール部において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」が抑制されて、アークチューブの寿命が延びるという新たな結果が得られた。
【０００７】
すなわち、ピンチシール部におけるモリブデン箔の表面がガラスとの密着性（機械的接合強度）を高める極端な粗面構造となっていない場合であっても、「ガラスとモリブデン箔の剥離」が抑制されるという結果が得られた。
【０００８】
そこで、発明者は、この原因を調べるべく、この試作品におけるモリブデン箔の断面を緻密に観察したところ、モリブデン箔の内部には、比較例（一次再結晶化処理を施していないモリブデン箔を用いたアークチューブ）では一切見当たらない、複数個の密閉された空洞が見つかった。すなわち、ピンチシール部におけるモリブデン箔の内部には、密閉された空洞（ガラス層とは確実に分離された空洞）が形成されており、この空洞（複数の密閉された空洞を有するモリブデン箔のポーラス構造）が、アークチューブの点消灯の際にモリブデン箔と石英ガラス間の界面に発生する応力を低減し、「ガラスとモリブデン箔の剥離」の発生を抑制する上で有効であると確認された。
【０００９】
さらに、特許文献２のアークチューブ（ピンチシール部におけるモリブデン箔の表面がガラスとの密着性を高める粗面構造）の場合においても、一次再結晶化処理である酸化（約５００℃）・還元（約９００℃）処理を施したモリブデン箔（一次再結晶して結晶粒径が約１〜１．５μｍとなったモリブデン箔）を比較的高い温度でピンチシールした場合には、モリブデン箔の内部に密閉された空洞が形成されて、モリブデン箔表面の粗面構造によりガラスとの密着性（機械的接合強度）が高められることに加えて、モリブデン箔内部のポーラス構造が「ガラスとモリブデン箔の剥離」の発生を抑制する上でいっそう有効である、と確認されたことを受けて、このたびの出願に至ったものである。
【００１０】
本発明は、前記した従来技術の問題点および前記した発明者の知見に基づいてなされたもので、その目的は、「ガラスとモリブデン箔の剥離」の発生が抑制されて長寿命となる放電バルブ用アークチューブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明に係る放電バルブ用アークチューブにおいては、電極棒とモリブデン箔とリード線を直列に接続一体化した電極アッシーのモリブデン箔を含む領域が石英ガラスによってピンチシールされて、発光物質等を封入した密閉ガラス球内に電極が対設された放電バルブ用アークチューブにおいて、前記ピンチシール部に封着されたモリブデン箔の内部に、ガラス層に対し密閉された空洞を形成するように構成した。
（作用）モリブデン箔と石英ガラスの線膨張係数が相違するため、アークチューブの点消灯によって、モリブデン箔と石英ガラス間の界面に応力が発生するが、モリブデン箔のポーラス構造（モリブデン箔内部に形成されている空洞）がモリブデン箔と石英ガラス間の界面に発生する応力を緩和（軽減）し、ピンチシール部において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」を抑制する。
【００１２】
また、請求項２においては、請求項１に記載の放電バルブ用アークチューブにおいて、前記モリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径が約３〜５μｍの範囲となるように調整し、請求項３においては、請求項１または２に記載の放電バルブ用アークチューブにおいて、前記ピンチシール部に封着される前のモリブデン箔に、酸化（約５００℃）・還元処理（約９００℃），真空熱処理（約９００℃）または水素処理（約９００℃）のいずれかの処理を施して、モリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径が約１〜１．５μｍの範囲となるように調整した。
（作用）モリブデン箔の再結晶は８００〜１２００℃で始まるが、石英ガラス管をピンチシールする際に、モリブデン箔は、石英ガラス管を介して２０００℃を超える高温に晒された状態で圧漬されるため、モリブデン箔の結晶が再結晶して粗大化する。
【００１３】
そして、モリブデン箔の再結晶粒（のサイズ）が大きすぎると、結晶の粒界が少ないため、隙間（空洞）が形成されにくいし、隙間（空洞）が形成される場合は隙間（空洞）が大きくなりすぎて、モリブデン箔の表面に達してしまい、ガラス層に対し密閉された空洞とはならず、点消灯時にモリブデン箔と石英ガラス間の界面に発生する応力を緩和（軽減）する機能が低い。一方、モリブデン箔の再結晶粒（のサイズ）が小さすぎると、モリブデン箔内部にできる隙間（空洞）が小さいため、点消灯時にモリブデン箔と石英ガラス間の界面に発生する応力を緩和（軽減）する機能が低い。
【００１４】
そして、試作品の断面構造を考察した結果、モリブデン箔内部に複数の密閉された空洞Ｈが形成される（モリブデン箔がポーラス構造となる）ためには、請求項２に示すように、ピンチシール部に封着されたモリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径が約３〜５μｍの範囲に調整されていることが望ましい。
【００１５】
さらに、ピンチシール部に封着されたモリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径が約３〜５μｍの範囲となるためには、請求項３に示すように、ピンチシールする前のモリブデン箔に、酸化（約５００℃）・還元処理（約９００℃），真空熱処理（約９００℃）または水素処理（約９００℃）のいずれかの一次再結晶化処理を施して、モリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径を約１〜１．５μｍの範囲に調整しておくことが望ましい。
【００１６】
そして、ピンチシール部に封着されたモリブデン箔の内部に、ガラス層に対し密閉された空洞が形成される（モリブデン箔がポーラス構造となる）メカニズムは、次のように説明できる。
【００１７】
石英ガラス管をピンチシールする温度は、従来公知（特許文献２）の一般的なピンチシール温度（２０００℃〜２３００℃）の中でも高く（約２２００℃〜２３００℃）設定されているので、酸化（約５００℃）・還元処理（約９００℃），真空熱処理（約９００℃）または水素処理（約９００℃）のいずれかの処理により一次再結晶化されたモリブデン箔（平均粒径が約１〜１．５μｍ）は、石英ガラス管をピンチシールする際の高温に晒されて二次再結晶（平均粒径が約３〜５μｍ）するが、再結晶した結晶粒子（平均結晶粒径が約３〜５μｍ）全体が熱膨張した後に収縮する（冷える）過程で発生する内部応力により、一部の結晶粒子同士がずれて結晶粒子間に隙間が生じ、この隙間がモリブデン箔内部に複数の密閉された空洞を形成する（モリブデン箔がポーラス構造となる）と考えられる。
【００１８】
詳しくは、高温となったピンチシール部が冷える際に、ガラス層と密着しているモリブデン箔の表層部ではその収縮がガラス層によって抑制されるのに対し、モリブデン箔の内部では自由に収縮できるので、モリブデン箔表層部の結晶粒子とモリブデン箔内部の結晶粒子との間に応力が生じ、この応力によって隣接する結晶粒子同士がずれて結晶粒子の境界に沿って隙間が生じ、この隙間によってモリブデン箔内部に複数の密閉された空洞が形成される（モリブデン箔がポーラス構造となる）と考えられる。
【００１９】
なお、石英ガラス管のピンチシール温度が２２３０℃では、モリブデン箔内部に複数の空洞が見られるのに対し、２１５０℃では、モリブデン箔内部に空洞が全く見られなかったことから、モリブデン箔内部に空洞が形成されるためには、ピンチシール温度は約２２００℃以上が望ましい。すなわち、石英ガラス管のピンチシール温度が約２２００℃未満では、ピンチシールにより高温となったピンチシール部が冷える際に、モリブデン箔表層部の結晶粒子とモリブデン箔内部の結晶粒子との間に生じる応力が小さく、隣接する結晶粒子同士がずれないため、結晶粒子の境界に隙間が形成されない（モリブデン箔内部に空洞が形成されない）と考えられる。
【００２０】
一方、石英ガラス管のピンチシール温度が高ければ、それだけモリブデン箔表層部の結晶粒子とモリブデン箔内部の結晶粒子との間に生じる応力が大きく、隣接する結晶粒子同士のずれも大きく、結晶粒子の境界に大きな隙間が数多く形成される（モリブデン箔内部に空洞が多く形成される）ため、好ましいが、石英ガラス管のピンチシール温度が２３００℃を超えると、バーナやピンチャーをそれだけ耐熱性に優れた素材で形成する必要があり、石英ガラスを加熱する熱エネルギーもそれだけ多く必要となる。
【００２１】
したがって、ピンチシール部に封着されたモリブデン箔の内部に、ガラス層に対し密閉された空洞を形成する（モリブデン箔をポーラス構造とする）ためには、ピンチシール温度を約２２００℃〜２３００℃の範囲にすることが望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る放電バルブ用アークチューブによれば、モリブデン箔のポーラス構造（モリブデン箔内部に形成されている空洞）によって、アークチューブの点消灯の際にモリブデン箔と石英ガラス間の界面に発生する応力が緩和（軽減）されるので、ピンチシール部において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」が抑制されて、長寿命の放電バルブ用アークチューブが提供される。
【００２３】
請求項２によれば、ピンチシール部に封着されたモリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径が約３〜５μｍに調整されることで、モリブデン箔のポーラス構造（モリブデン箔内部に形成されている空洞）が確保されて、アークチューブの点消灯の際にモリブデン箔と石英ガラス間の界面に発生する応力が確実に緩和（軽減）されるので、ピンチシール部において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」が確実に抑制されて、より長寿命の放電バルブ用アークチューブが提供される。
【００２４】
請求項３によれば、ピンチシール部に封着される前のモリブデン箔に酸化・還元処理，真空熱処理または水素処理のいずれかの再結晶化処理を施して、モリブデン箔を構成す結晶粒子の平均粒径を約１〜１．５μｍの範囲に調整しておくことで、ピンチシール部に封着されたモリブデン箔が確実に平均粒径約３〜５μｍの再結晶粒子で構成されたポーラス構造（モリブデン箔の内部に空洞が分散する構造）となるので、ピンチシール部において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」がより確実に抑制されて、よりいっそう長寿命の放電バルブ用アークチューブが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例である放電バルブ用アークチューブを適用した放電バルブ全体の縦断面図である。
【図２】同アークチューブの水平断面図である。
【図３】同アークチューブのピンチシール部に封着されているモリブデン箔の拡大断面図（モリブデン箔の断面組織を拡大して示す図）である。
【図４】アークチューブ（比較例）のピンチシール部に封着されているモリブデン箔（一次再結晶化処理しないモリブデン箔）の拡大断面図（モリブデン箔の断面組織を拡大して示す図）である。
【図５】一次再結晶化処理（酸化・還元処理、真空熱処理、水素処理）を施したモリブデン箔を用いたアークチューブ（実施例）の寿命試験データを一次再結晶化処理しないモリブデン箔を用いたアークチューブ（比較例）の寿命試験データと対比して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００２７】
図１，２は、自動車用ヘッドランプの光源として広く利用されている放電バルブに本発明を適用した実施例を示し、図１は放電バルブ全体を示し、図２は放電バルブ用アークチューブを示す。
【００２８】
図１に示すように、放電バルブは、絶縁性ベース１の前方に突出する通電路でもあるリードサポート２と、絶縁性ベース１の前面に固定された金属製把持部材Ｓによって、アークチューブ５の前後端部が支持されて、絶縁性ベース１にアークチューブ５が一体化された構造となっている。
【００２９】
アークチューブ５は、直線状延出部の長手方向途中に球状膨出部が形成された円パイプ形状の石英ガラス管の球状膨出部寄りがピンチシールされて、放電空間を形成する楕円体形状の密閉ガラス球１２の両端部に横断面矩形状のピンチシール部１３（一次ピンチシール部１３Ａ、二次ピンチシール部１３Ｂ）が形成された構造で、密閉ガラス球１２内には、始動用希ガス，水銀または水銀に代わる緩衝物質及び金属ハロゲン化物（以下、発光物質等という）が封入されている。
【００３０】
また密閉ガラス球１２内には、放電電極を構成するタングステン製の電極棒６，６が対向配置されており、電極棒６，６はピンチシール部１３，１３に封着されたモリブデン箔７，７に接続され、ピンチシール部１３，１３の端部からはモリブデン箔７，７に接続されたモリブテン製リード線８，８が導出し、後端側リード線８は非ピンチシール部である円パイプ形状部１４を挿通して外部に延びている。
【００３１】
即ち、電極棒６としては、耐久性に優れたタングステン製が最も望ましいが、タングステンはガラスと線膨張係数が大きく異なり、ガラスとのなじみも悪く気密性に劣る。したがって、タングステン製電極棒６に、線膨張係数がガラスに近く、ガラスと比較的なじみの良いモリブデン箔７を接続し、モリブデン箔７をピンチシール部１３で封着することで、ピンチシール部１３における気密性が確保されている。
【００３２】
また、アークチューブ５には紫外線遮蔽用シュラウドガラスＧが溶着一体化されて、ピンチシール部１３から密閉ガラス球１２にかけての領域がシュラウドガラスＧで覆われている。このため、アークチューブ５から発した光の中で人体に有害な波長域の紫外線成分がカットされるとともに、ピンチシール部１３から密閉ガラス球１２にかけての領域がシュラウドガラスＧで画成された密閉空間に囲まれて、密閉ガラス球１２内が高温に保持されている。
【００３３】
そして、アークチューブ５を製造する場合は、電極棒６とモリブデン箔７とリード線８を直列に接続一体化した電極アッシーを予め用意しておき、石英ガラス管に電極アッシーを挿入し、石英ガラス管における電極アッシーのモリブデン箔７を含む領域をピンチシールして、一次ピンチシール部１３Ａを形成する。ついで、密閉ガラス球１２に発光物質等を入れ、石英ガラス管他端側における電極アッシーのモリブデン箔７を含む領域をピンチシールして、二次ピンチシール部１３Ｂを形成し、発光物質等を封止する。
【００３４】
このアークチューブ５を製造する工程については、特許文献２に詳しく記載されているので、その説明は省略する。
【００３５】
図１，２に示すアークチューブ５の外観構造についても、特許文献１，２に示す従来公知のアークチューブと見たところ変わるものではないが、ピンチシール部１３に封着されているモリブデン箔７は、図３に拡大して示すように、平均粒径が約３〜５μｍの再結晶粒で構成されるとともに、ガラス層に対し密閉された空洞Ｈが分散するポーラス構造とされており、アークチューブ５の点消灯によってモリブデン箔７と石英ガラス間の界面に発生する応力がモリブデン箔７のポーラス構造によって緩和（軽減）されて、ピンチシール部１３において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」が抑制されるようになっている。
【００３６】
すなわち、モリブデン箔７は、０．５％のイットリア（Ｙ２Ｏ３）をドープ（添加）したモリブデンで構成されているが、まず、一次再結晶化処理が施されることで、モリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径が当初の約０．５μｍから約１〜１．５μｍとなり、さらに石英ガラスによってピンチシール（ピンチール温度２２００〜２３００℃で二次再結晶化処理）されることで、モリブデン箔７を構成する結晶粒子の平均粒径が約３〜５μｍ、厚さ約２０μｍで、内部に多数の空洞Ｈが分散するポーラス構造となっている。
【００３７】
詳しくは、ピンチシール部１３では、モリブデン箔７と石英ガラスの線膨張係数が相違するため、アークチューブ５の点消灯によって、モリブデン箔７と石英ガラス間の界面に応力が発生するが、モリブデン箔７のポーラス構造（モリブデン箔内部に形成されている空洞）がモリブデン箔７と石英ガラス間の界面に発生する応力を緩和（軽減）し、ピンチシール部１３において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」を抑制する。
【００３８】
なお、モリブデン箔の再結晶は８００〜１２００℃で始まるが、石英ガラス管をピンチシールする際に、モリブデン箔は、石英ガラス管を介して２０００℃を超える高温に晒された状態で圧漬されるため、モリブデン箔の結晶が再結晶して粗大化する。
【００３９】
そして、ピンチシールされたモリブデン箔７を構成する再結晶粒（のサイズ）が大きすぎると、結晶の粒界が少ないため、隙間（空洞）が形成されにくいし、隙間（空洞）が形成される場合は隙間（空洞）が大きくなりすぎて、モリブデン箔の表面に達してしまい、ガラス層に対し密閉された空洞とはならず、点消灯時にモリブデン箔と石英ガラス間の界面に発生する応力を緩和（軽減）する機能が低い。一方、モリブデン箔７を構成する再結晶粒（のサイズ）が小さすぎると、モリブデン箔７の内部にできる隙間（空洞）が小さいため、点消灯時にモリブデン箔７と石英ガラス間の界面に発生する応力を緩和（軽減）する機能が低い。
【００４０】
そして、試作品の断面構造を考察した結果、モリブデン箔７の内部に複数の密閉された空洞Ｈが形成される（モリブデン箔７がポーラス構造となる）ためには、ピンチシール部１３に封着されたモリブデン箔７を構成する結晶粒子の平均粒径が約３〜５μｍの範囲に調整されていることが望ましい。
【００４１】
さらに、ピンチシール部１３に封着されたモリブデン箔７を構成する結晶粒子の平均粒径が約３〜５μｍの範囲となるためには、ピンチシールする前のモリブデン箔に一次再結晶化処理を施して、モリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径を約１〜１．５μｍの範囲に調整しておくことが望ましい。
【００４２】
なお、モリブデン箔７の一次再結晶化処理としては、たとえば、約５００℃で酸化処理した後に約９００℃で還元処理する方法、約９００℃で真空熱処理する方法、約９００℃で水素処理する方法等の方法が考えられるが、モリブデン箔７を構成する結晶粒子の大きさ（平均粒径）を当初の約０．５μｍから約１〜１．５μｍにできる方法であれば、これらの方法に限るものではない。
【００４３】
次に、ピンチシール部１３に封着されたモリブデン箔７の内部に、ガラス層に対し密閉された空洞が形成される（モリブデン箔７がポーラス構造となる）メカニズムを説明する。
【００４４】
石英ガラス管をピンチシールする温度は、従来公知（特許文献２）の一般的なピンチシール温度（２０００℃〜２３００℃）の中でも高く（約２２００℃〜２３００℃）設定されているので、酸化（約５００℃）・還元処理（約９００℃），真空熱処理（約９００℃）または水素処理（約９００℃）のいずれかの処理により一次再結晶化されたモリブデン箔（結晶粒径が約１〜１．５μｍ）は、石英ガラス管をピンチシールする際の高温に晒されて二次再結晶（結晶粒径が約３〜５μｍ）するが、再結晶した結晶粒子（結晶粒径が約３〜５μｍ）全体が熱膨張した後に収縮する（冷える）過程で発生する内部応力により、一部の結晶粒子同士がずれて結晶粒子間に隙間が生じ、この隙間がモリブデン箔７の内部に複数の密閉された空洞を形成する（モリブデン箔がポーラス構造となる）と考えられる。
【００４５】
詳しくは、高温となったピンチシール部１３が冷える際に、ガラス層と密着しているモリブデン箔７の表層部ではその収縮がガラス層によって抑制されるのに対し、モリブデン箔７の内部では自由に収縮できるので、モリブデン箔表層部の結晶粒子とモリブデン箔内部の結晶粒子との間に応力が生じ、この応力によって隣接する結晶粒子同士がずれて結晶粒子の境界に沿って隙間が生じ、この隙間によってモリブデン箔７の内部に複数の密閉された空洞Ｈが形成される（モリブデン箔がポーラス構造となる）と考えられる。
【００４６】
なお、石英ガラス管のピンチシール温度が２２３０℃では、モリブデン箔内部に複数の空洞が見られるのに対し、２１５０℃では、モリブデン箔内部に空洞が全く見られないことから、モリブデン箔内部に空洞Ｈが形成されるためには、ピンチシール温度は約２２００℃以上が望ましい。すなわち、石英ガラス管のピンチシール温度が約２２００℃未満では、ピンチシールにより高温となったピンチシール部が冷える際に、モリブデン箔表層部の結晶粒子とモリブデン箔内部の結晶粒子との間に生じる応力が小さく、隣接する結晶粒子同士がずれないため、結晶粒子の境界に隙間が形成されない（モリブデン箔内部に空洞Ｈが形成されない）と考えられる。
【００４７】
一方、石英ガラス管のピンチシール温度が高ければ、それだけモリブデン箔表層部の結晶粒子とモリブデン箔内部の結晶粒子との間に生じる応力が大きく、隣接する結晶粒子同士のずれも大きく、結晶粒子の境界に大きな隙間が数多く形成される（モリブデン箔内部に空洞Ｈが多く形成される）ため、好ましいが、石英ガラス管のピンチシール温度が２３００℃を超えると、バーナやピンチャーをそれだけ耐熱性に優れた素材で形成する必要があり、石英ガラスを加熱する熱エネルギーもそれだけ多く必要となる。
【００４８】
したがって、ピンチシール部１３に封着されたモリブデン箔７の内部に、ガラス層に対し密閉された空洞Ｈを形成する（モリブデン箔７をポーラス構造とする）ためには、ピンチシール温度を約２２００℃〜２３００℃の範囲にすることが望ましい。
【００４９】
また、一次再結晶化処理しないモリブデン箔（結晶粒子の平均粒径が約０．５μｍ）を用いてピンチシールしたアークチューブ（比較例）では、図４に示すように、ピンチシール部におけるモリブデン箔７Ａは、再結晶した結晶粒子の平均粒径がモリブデン箔の厚さ（約２０μｍ）より大きい約２０〜３０μｍとなって、モリブデン箔７Ａの内部に空洞が全く見られなかったことから、ピンチシール部１３におけるモリブデン箔７の内部に空洞Ｈを形成する（モリブデン箔７をポーラス構造にする）ためには、ピンチシール前のモリブデン箔には予め一次再結晶化処理を施して、モリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径を約１〜１．５μｍに調整しておくことが望ましい。
【００５０】
そして、本実施例のアークチューブ５では、ピンチシール部１３におけるモリブデン箔７のポーラス構造（モリブデン箔７内部に形成されている空洞Ｈ）がモリブデン箔７と石英ガラス間の界面に発生する応力を緩和（軽減）し、ピンチシール部１３において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」を抑制するので、図５に示すように、アークチューブの長寿命が保証される。
【００５１】
また、モリブデン箔７は一次再結晶化処理されることで、その表面には微小凹凸が形成されている。特に、モリブデン箔７の一次再結晶化処理として、酸化（５００℃）・還元（９００℃）による表面エッチング処理を採用した場合は、酸化処理したモリブデン箔表面の酸化膜が形成され、さらに還元処理することで酸化膜中の酸素原子が除去されて、モリブデン箔の表面には、酸化処理したモリブデン箔の表面に形成された微小凹凸形状より深くかつ複雑な微小凹凸形状の粗面（エッチング処理面）が形成されるので、石英ガラスとモリブデン箔との界面における密着性、即ち機械的接合強度も改善されるため、いっそうガラスとモリブデン箔の剥離が抑制される。
【００５２】
図５は、一次再結晶化処理として、酸化・還元処理、真空熱処理および水素処理を施したモリブデン箔を用いたアークチューブ（実施例１，２，３）の寿命試験データを一次再結晶化処理しないモリブデン箔を用いたアークチューブ（比較例）の寿命試験データと対比して示す図であるが、一次再結晶化処理として酸化・還元処理を採用した場合のアークチューブの平均寿命は２６９７時間、一次再結晶化処理として真空熱処理を採用した場合のアークチューブの平均寿命は２３９９時間、一次再結晶化処理として水素処理を採用した場合のアークチューブの平均寿命は２４１８時間というこの寿命試験データからも、一次再結晶化処理として酸化・還元処理を施したモリブデン箔を用いたアークチューブ（実施例１）が実施例１，２，３の中で最も優れていることがわかる。
【符号の説明】
【００５３】
５ アークチューブ
６ 電極棒
７ モリブデン箔
８ リード線
１２ チップレス密閉ガラス球
１３（１３ＡＡ，１３Ｂ） ピンチシール部
Ｈ モリブデン箔の内部に形成された空洞
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極が対設され発光物質等が封入された密閉ガラス球をもつ放電バルブ用アークチューブに係わり、特に、電極棒とモリブデン箔とリード線を直列に接続一体化した電極アッシーを石英ガラス管に挿入し、ガラス管のモリブデン箔を含む領域がピンチシールされた放電バルブ用アークチューブに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のアークチューブとしては、下記特許文献１，２があり、ここには、電極棒とモリブデン箔とリード線を直列に接続一体化した電極アッシーのモリブデン箔を含む領域が石英ガラスによってピンチシールされて、発光物質等を封入した密閉ガラス球内に電極が対設された構造のアークチューブであって、ガラス管をピンチシールする際に、高温に晒されたモリブデン箔が再結晶して、モリブデン箔の結晶粒が粗大化すると、アークチューブの点消灯によってモリブデン箔と石英ガラス間の界面に発生する応力の値が大きくなって、ピンチシール部において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」が発生するおそれがあるが、このようなことのないようにするための技術が開示されている。
【０００３】
すなわち、特許文献１には、ピンチシール部におけるモリブデン箔の再結晶粒の大きさを５０μｍ以下にすることで、アークチューブの点消灯によってモリブデン箔と石英ガラス間の界面に繰り返し発生する応力を低減するという発明が提案されている。
【０００４】
一方、特許文献２には、ピンチシール部におけるモリブデン箔の表面を酸化と還元からなるエッチング処理を施した粗面で構成して、モリブデン箔のガラスとの密着性（機械的接合強度）を高めることで、アークチューブの点消灯によってモリブデン箔と石英ガラス間の界面に応力が繰り返し発生したとしても、「ガラスとモリブデン箔の剥離」につながらない、という発明が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−０６７１５３号
【特許文献２】特開２００３−８６１３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
確かに、前記した特許文献１，２では、ピンチシール部におけるガラスとモリブデン箔の剥離を防止する上でそれぞれある程度有効であるが、発明者は、特許文献１，２の構成を備えたアークチューブを製造する過程で、電極アッシーを構成するモリブデン箔（電極棒とリード線を接続するモリブデン箔）として、酸化と還元からなるエッチング処理を施したモリブデン箔（表面を粗面にしたモリブデン箔）に代えて、真空熱処理（約９００℃）または水素処理（約９００℃）を施したモリブデン箔（一次再結晶して結晶粒径が約１〜１．５μｍのモリブデン箔）を用いてアークチューブを試作したところ、比較的高い温度でピンチシールした場合に、ピンチシール部において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」が抑制されて、アークチューブの寿命が延びるという新たな結果が得られた。
【０００７】
すなわち、ピンチシール部におけるモリブデン箔の表面がガラスとの密着性（機械的接合強度）を高める極端な粗面構造となっていない場合であっても、「ガラスとモリブデン箔の剥離」が抑制されるという結果が得られた。
【０００８】
そこで、発明者は、この原因を調べるべく、この試作品におけるモリブデン箔の断面を緻密に観察したところ、モリブデン箔の内部には、比較例（一次再結晶化処理を施していないモリブデン箔を用いたアークチューブ）では一切見当たらない、複数個の密閉された空洞が見つかった。すなわち、ピンチシール部におけるモリブデン箔の内部には、密閉された空洞（ガラス層とは確実に分離された空洞）が形成されており、この空洞（複数の密閉された空洞を有するモリブデン箔のポーラス構造）が、アークチューブの点消灯の際にモリブデン箔と石英ガラス間の界面に発生する応力を低減し、「ガラスとモリブデン箔の剥離」の発生を抑制する上で有効であると確認された。
【０００９】
さらに、特許文献２のアークチューブ（ピンチシール部におけるモリブデン箔の表面がガラスとの密着性を高める粗面構造）の場合においても、一次再結晶化処理である酸化（約５００℃）・還元（約９００℃）処理を施したモリブデン箔（一次再結晶して結晶粒径が約１〜１．５μｍとなったモリブデン箔）を比較的高い温度でピンチシールした場合には、モリブデン箔の内部に密閉された空洞が形成されて、モリブデン箔表面の粗面構造によりガラスとの密着性（機械的接合強度）が高められることに加えて、モリブデン箔内部のポーラス構造が「ガラスとモリブデン箔の剥離」の発生を抑制する上でいっそう有効である、と確認されたことを受けて、このたびの出願に至ったものである。
【００１０】
本発明は、前記した従来技術の問題点および前記した発明者の知見に基づいてなされたもので、その目的は、「ガラスとモリブデン箔の剥離」の発生が抑制されて長寿命となる放電バルブ用アークチューブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明に係る放電バルブ用アークチューブにおいては、電極棒とモリブデン箔とリード線を直列に接続一体化した電極アッシーのモリブデン箔を含む領域が石英ガラスによってピンチシールされて、発光物質等を封入した密閉ガラス球内に電極が対設された放電バルブ用アークチューブにおいて、前記ピンチシール部に封着されたモリブデン箔の内部に、ガラス層に対し密閉された空洞を形成するように構成した。
（作用）モリブデン箔と石英ガラスの線膨張係数が相違するため、アークチューブの点消灯によって、モリブデン箔と石英ガラス間の界面に応力が発生するが、モリブデン箔のポーラス構造（モリブデン箔内部に形成されている空洞）がモリブデン箔と石英ガラス間の界面に発生する応力を緩和（軽減）し、ピンチシール部において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」を抑制する。
【００１２】
また、請求項２においては、請求項１に記載の放電バルブ用アークチューブにおいて、前記モリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径が約３〜５μｍの範囲となるように調整し、請求項３においては、請求項１または２に記載の放電バルブ用アークチューブにおいて、前記ピンチシール部に封着される前のモリブデン箔に、酸化（約５００℃）・還元処理（約９００℃），真空熱処理（約９００℃）または水素処理（約９００℃）のいずれかの処理を施して、モリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径が約１〜１．５μｍの範囲となるように調整した。
（作用）モリブデン箔の再結晶は８００〜１２００℃で始まるが、石英ガラス管をピンチシールする際に、モリブデン箔は、石英ガラス管を介して２０００℃を超える高温に晒された状態で圧漬されるため、モリブデン箔の結晶が再結晶して粗大化する。
【００１３】
そして、モリブデン箔の再結晶粒（のサイズ）が大きすぎると、結晶の粒界が少ないため、隙間（空洞）が形成されにくいし、隙間（空洞）が形成される場合は隙間（空洞）が大きくなりすぎて、モリブデン箔の表面に達してしまい、ガラス層に対し密閉された空洞とはならず、点消灯時にモリブデン箔と石英ガラス間の界面に発生する応力を緩和（軽減）する機能が低い。一方、モリブデン箔の再結晶粒（のサイズ）が小さすぎると、モリブデン箔内部にできる隙間（空洞）が小さいため、点消灯時にモリブデン箔と石英ガラス間の界面に発生する応力を緩和（軽減）する機能が低い。
【００１４】
そして、試作品の断面構造を考察した結果、モリブデン箔内部に複数の密閉された空洞Ｈが形成される（モリブデン箔がポーラス構造となる）ためには、請求項２に示すように、ピンチシール部に封着されたモリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径が約３〜５μｍの範囲に調整されていることが望ましい。
【００１５】
さらに、ピンチシール部に封着されたモリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径が約３〜５μｍの範囲となるためには、請求項３に示すように、ピンチシールする前のモリブデン箔に、酸化（約５００℃）・還元処理（約９００℃），真空熱処理（約９００℃）または水素処理（約９００℃）のいずれかの一次再結晶化処理を施して、モリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径を約１〜１．５μｍの範囲に調整しておくことが望ましい。
【００１６】
そして、ピンチシール部に封着されたモリブデン箔の内部に、ガラス層に対し密閉された空洞が形成される（モリブデン箔がポーラス構造となる）メカニズムは、次のように説明できる。
【００１７】
石英ガラス管をピンチシールする温度は、従来公知（特許文献２）の一般的なピンチシール温度（２０００℃〜２３００℃）の中でも高く（約２２００℃〜２３００℃）設定されているので、酸化（約５００℃）・還元処理（約９００℃），真空熱処理（約９００℃）または水素処理（約９００℃）のいずれかの処理により一次再結晶化されたモリブデン箔（平均粒径が約１〜１．５μｍ）は、石英ガラス管をピンチシールする際の高温に晒されて二次再結晶（平均粒径が約３〜５μｍ）するが、再結晶した結晶粒子（平均結晶粒径が約３〜５μｍ）全体が熱膨張した後に収縮する（冷える）過程で発生する内部応力により、一部の結晶粒子同士がずれて結晶粒子間に隙間が生じ、この隙間がモリブデン箔内部に複数の密閉された空洞を形成する（モリブデン箔がポーラス構造となる）と考えられる。
【００１８】
詳しくは、高温となったピンチシール部が冷える際に、ガラス層と密着しているモリブデン箔の表層部ではその収縮がガラス層によって抑制されるのに対し、モリブデン箔の内部では自由に収縮できるので、モリブデン箔表層部の結晶粒子とモリブデン箔内部の結晶粒子との間に応力が生じ、この応力によって隣接する結晶粒子同士がずれて結晶粒子の境界に沿って隙間が生じ、この隙間によってモリブデン箔内部に複数の密閉された空洞が形成される（モリブデン箔がポーラス構造となる）と考えられる。
【００１９】
なお、石英ガラス管のピンチシール温度が２２３０℃では、モリブデン箔内部に複数の空洞が見られるのに対し、２１５０℃では、モリブデン箔内部に空洞が全く見られなかったことから、モリブデン箔内部に空洞が形成されるためには、ピンチシール温度は約２２００℃以上が望ましい。すなわち、石英ガラス管のピンチシール温度が約２２００℃未満では、ピンチシールにより高温となったピンチシール部が冷える際に、モリブデン箔表層部の結晶粒子とモリブデン箔内部の結晶粒子との間に生じる応力が小さく、隣接する結晶粒子同士がずれないため、結晶粒子の境界に隙間が形成されない（モリブデン箔内部に空洞が形成されない）と考えられる。
【００２０】
一方、石英ガラス管のピンチシール温度が高ければ、それだけモリブデン箔表層部の結晶粒子とモリブデン箔内部の結晶粒子との間に生じる応力が大きく、隣接する結晶粒子同士のずれも大きく、結晶粒子の境界に大きな隙間が数多く形成される（モリブデン箔内部に空洞が多く形成される）ため、好ましいが、石英ガラス管のピンチシール温度が２３００℃を超えると、バーナやピンチャーをそれだけ耐熱性に優れた素材で形成する必要があり、石英ガラスを加熱する熱エネルギーもそれだけ多く必要となる。
【００２１】
したがって、ピンチシール部に封着されたモリブデン箔の内部に、ガラス層に対し密閉された空洞を形成する（モリブデン箔をポーラス構造とする）ためには、ピンチシール温度を約２２００℃〜２３００℃の範囲にすることが望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る放電バルブ用アークチューブによれば、モリブデン箔のポーラス構造（モリブデン箔内部に形成されている空洞）によって、アークチューブの点消灯の際にモリブデン箔と石英ガラス間の界面に発生する応力が緩和（軽減）されるので、ピンチシール部において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」が抑制されて、長寿命の放電バルブ用アークチューブが提供される。
【００２３】
請求項２によれば、ピンチシール部に封着されたモリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径が約３〜５μｍに調整されることで、モリブデン箔のポーラス構造（モリブデン箔内部に形成されている空洞）が確保されて、アークチューブの点消灯の際にモリブデン箔と石英ガラス間の界面に発生する応力が確実に緩和（軽減）されるので、ピンチシール部において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」が確実に抑制されて、より長寿命の放電バルブ用アークチューブが提供される。
【００２４】
請求項３によれば、ピンチシール部に封着される前のモリブデン箔に酸化・還元処理，真空熱処理または水素処理のいずれかの再結晶化処理を施して、モリブデン箔を構成す結晶粒子の平均粒径を約１〜１．５μｍの範囲に調整しておくことで、ピンチシール部に封着されたモリブデン箔が確実に平均粒径約３〜５μｍの再結晶粒子で構成されたポーラス構造（モリブデン箔の内部に空洞が分散する構造）となるので、ピンチシール部において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」がより確実に抑制されて、よりいっそう長寿命の放電バルブ用アークチューブが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例である放電バルブ用アークチューブを適用した放電バルブ全体の縦断面図である。
【図２】同アークチューブの水平断面図である。
【図３】同アークチューブのピンチシール部に封着されているモリブデン箔の拡大断面図（モリブデン箔の断面組織を拡大して示す図）である。
【図４】アークチューブ（比較例）のピンチシール部に封着されているモリブデン箔（一次再結晶化処理しないモリブデン箔）の拡大断面図（モリブデン箔の断面組織を拡大して示す図）である。
【図５】一次再結晶化処理（酸化・還元処理、真空熱処理、水素処理）を施したモリブデン箔を用いたアークチューブ（実施例）の寿命試験データを一次再結晶化処理しないモリブデン箔を用いたアークチューブ（比較例）の寿命試験データと対比して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００２７】
図１，２は、自動車用ヘッドランプの光源として広く利用されている放電バルブに本発明を適用した実施例を示し、図１は放電バルブ全体を示し、図２は放電バルブ用アークチューブを示す。
【００２８】
図１に示すように、放電バルブは、絶縁性ベース１の前方に突出する通電路でもあるリードサポート２と、絶縁性ベース１の前面に固定された金属製把持部材Ｓによって、アークチューブ５の前後端部が支持されて、絶縁性ベース１にアークチューブ５が一体化された構造となっている。
【００２９】
アークチューブ５は、直線状延出部の長手方向途中に球状膨出部が形成された円パイプ形状の石英ガラス管の球状膨出部寄りがピンチシールされて、放電空間を形成する楕円体形状の密閉ガラス球１２の両端部に横断面矩形状のピンチシール部１３（一次ピンチシール部１３Ａ、二次ピンチシール部１３Ｂ）が形成された構造で、密閉ガラス球１２内には、始動用希ガス，水銀または水銀に代わる緩衝物質及び金属ハロゲン化物（以下、発光物質等という）が封入されている。
【００３０】
また密閉ガラス球１２内には、放電電極を構成するタングステン製の電極棒６，６が対向配置されており、電極棒６，６はピンチシール部１３，１３に封着されたモリブデン箔７，７に接続され、ピンチシール部１３，１３の端部からはモリブデン箔７，７に接続されたモリブテン製リード線８，８が導出し、後端側リード線８は非ピンチシール部である円パイプ形状部１４を挿通して外部に延びている。
【００３１】
即ち、電極棒６としては、耐久性に優れたタングステン製が最も望ましいが、タングステンはガラスと線膨張係数が大きく異なり、ガラスとのなじみも悪く気密性に劣る。したがって、タングステン製電極棒６に、線膨張係数がガラスに近く、ガラスと比較的なじみの良いモリブデン箔７を接続し、モリブデン箔７をピンチシール部１３で封着することで、ピンチシール部１３における気密性が確保されている。
【００３２】
また、アークチューブ５には紫外線遮蔽用シュラウドガラスＧが溶着一体化されて、ピンチシール部１３から密閉ガラス球１２にかけての領域がシュラウドガラスＧで覆われている。このため、アークチューブ５から発した光の中で人体に有害な波長域の紫外線成分がカットされるとともに、ピンチシール部１３から密閉ガラス球１２にかけての領域がシュラウドガラスＧで画成された密閉空間に囲まれて、密閉ガラス球１２内が高温に保持されている。
【００３３】
そして、アークチューブ５を製造する場合は、電極棒６とモリブデン箔７とリード線８を直列に接続一体化した電極アッシーを予め用意しておき、石英ガラス管に電極アッシーを挿入し、石英ガラス管における電極アッシーのモリブデン箔７を含む領域をピンチシールして、一次ピンチシール部１３Ａを形成する。ついで、密閉ガラス球１２に発光物質等を入れ、石英ガラス管他端側における電極アッシーのモリブデン箔７を含む領域をピンチシールして、二次ピンチシール部１３Ｂを形成し、発光物質等を封止する。
【００３４】
このアークチューブ５を製造する工程については、特許文献２に詳しく記載されているので、その説明は省略する。
【００３５】
図１，２に示すアークチューブ５の外観構造についても、特許文献１，２に示す従来公知のアークチューブと見たところ変わるものではないが、ピンチシール部１３に封着されているモリブデン箔７は、図３に拡大して示すように、平均粒径が約３〜５μｍの再結晶粒で構成されるとともに、ガラス層に対し密閉された空洞Ｈが分散するポーラス構造とされており、アークチューブ５の点消灯によってモリブデン箔７と石英ガラス間の界面に発生する応力がモリブデン箔７のポーラス構造によって緩和（軽減）されて、ピンチシール部１３において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」が抑制されるようになっている。
【００３６】
すなわち、モリブデン箔７は、０．５％のイットリア（Ｙ２Ｏ３）をドープ（添加）したモリブデンで構成されているが、まず、一次再結晶化処理が施されることで、モリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径が当初の約０．５μｍから約１〜１．５μｍとなり、さらに石英ガラスによってピンチシール（ピンチール温度２２００〜２３００℃で二次再結晶化処理）されることで、モリブデン箔７を構成する結晶粒子の平均粒径が約３〜５μｍ、厚さ約２０μｍで、内部に多数の空洞Ｈが分散するポーラス構造となっている。
【００３７】
詳しくは、ピンチシール部１３では、モリブデン箔７と石英ガラスの線膨張係数が相違するため、アークチューブ５の点消灯によって、モリブデン箔７と石英ガラス間の界面に応力が発生するが、モリブデン箔７のポーラス構造（モリブデン箔内部に形成されている空洞）がモリブデン箔７と石英ガラス間の界面に発生する応力を緩和（軽減）し、ピンチシール部１３において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」を抑制する。
【００３８】
なお、モリブデン箔の再結晶は８００〜１２００℃で始まるが、石英ガラス管をピンチシールする際に、モリブデン箔は、石英ガラス管を介して２０００℃を超える高温に晒された状態で圧漬されるため、モリブデン箔の結晶が再結晶して粗大化する。
【００３９】
そして、ピンチシールされたモリブデン箔７を構成する再結晶粒（のサイズ）が大きすぎると、結晶の粒界が少ないため、隙間（空洞）が形成されにくいし、隙間（空洞）が形成される場合は隙間（空洞）が大きくなりすぎて、モリブデン箔の表面に達してしまい、ガラス層に対し密閉された空洞とはならず、点消灯時にモリブデン箔と石英ガラス間の界面に発生する応力を緩和（軽減）する機能が低い。一方、モリブデン箔７を構成する再結晶粒（のサイズ）が小さすぎると、モリブデン箔７の内部にできる隙間（空洞）が小さいため、点消灯時にモリブデン箔７と石英ガラス間の界面に発生する応力を緩和（軽減）する機能が低い。
【００４０】
そして、試作品の断面構造を考察した結果、モリブデン箔７の内部に複数の密閉された空洞Ｈが形成される（モリブデン箔７がポーラス構造となる）ためには、ピンチシール部１３に封着されたモリブデン箔７を構成する結晶粒子の平均粒径が約３〜５μｍの範囲に調整されていることが望ましい。
【００４１】
さらに、ピンチシール部１３に封着されたモリブデン箔７を構成する結晶粒子の平均粒径が約３〜５μｍの範囲となるためには、ピンチシールする前のモリブデン箔に一次再結晶化処理を施して、モリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径を約１〜１．５μｍの範囲に調整しておくことが望ましい。
【００４２】
なお、モリブデン箔７の一次再結晶化処理としては、たとえば、約５００℃で酸化処理した後に約９００℃で還元処理する方法、約９００℃で真空熱処理する方法、約９００℃で水素処理する方法等の方法が考えられるが、モリブデン箔７を構成する結晶粒子の大きさ（平均粒径）を当初の約０．５μｍから約１〜１．５μｍにできる方法であれば、これらの方法に限るものではない。
【００４３】
次に、ピンチシール部１３に封着されたモリブデン箔７の内部に、ガラス層に対し密閉された空洞が形成される（モリブデン箔７がポーラス構造となる）メカニズムを説明する。
【００４４】
石英ガラス管をピンチシールする温度は、従来公知（特許文献２）の一般的なピンチシール温度（２０００℃〜２３００℃）の中でも高く（約２２００℃〜２３００℃）設定されているので、酸化（約５００℃）・還元処理（約９００℃），真空熱処理（約９００℃）または水素処理（約９００℃）のいずれかの処理により一次再結晶化されたモリブデン箔（結晶粒径が約１〜１．５μｍ）は、石英ガラス管をピンチシールする際の高温に晒されて二次再結晶（結晶粒径が約３〜５μｍ）するが、再結晶した結晶粒子（結晶粒径が約３〜５μｍ）全体が熱膨張した後に収縮する（冷える）過程で発生する内部応力により、一部の結晶粒子同士がずれて結晶粒子間に隙間が生じ、この隙間がモリブデン箔７の内部に複数の密閉された空洞を形成する（モリブデン箔がポーラス構造となる）と考えられる。
【００４５】
詳しくは、高温となったピンチシール部１３が冷える際に、ガラス層と密着しているモリブデン箔７の表層部ではその収縮がガラス層によって抑制されるのに対し、モリブデン箔７の内部では自由に収縮できるので、モリブデン箔表層部の結晶粒子とモリブデン箔内部の結晶粒子との間に応力が生じ、この応力によって隣接する結晶粒子同士がずれて結晶粒子の境界に沿って隙間が生じ、この隙間によってモリブデン箔７の内部に複数の密閉された空洞Ｈが形成される（モリブデン箔がポーラス構造となる）と考えられる。
【００４６】
なお、石英ガラス管のピンチシール温度が２２３０℃では、モリブデン箔内部に複数の空洞が見られるのに対し、２１５０℃では、モリブデン箔内部に空洞が全く見られないことから、モリブデン箔内部に空洞Ｈが形成されるためには、ピンチシール温度は約２２００℃以上が望ましい。すなわち、石英ガラス管のピンチシール温度が約２２００℃未満では、ピンチシールにより高温となったピンチシール部が冷える際に、モリブデン箔表層部の結晶粒子とモリブデン箔内部の結晶粒子との間に生じる応力が小さく、隣接する結晶粒子同士がずれないため、結晶粒子の境界に隙間が形成されない（モリブデン箔内部に空洞Ｈが形成されない）と考えられる。
【００４７】
一方、石英ガラス管のピンチシール温度が高ければ、それだけモリブデン箔表層部の結晶粒子とモリブデン箔内部の結晶粒子との間に生じる応力が大きく、隣接する結晶粒子同士のずれも大きく、結晶粒子の境界に大きな隙間が数多く形成される（モリブデン箔内部に空洞Ｈが多く形成される）ため、好ましいが、石英ガラス管のピンチシール温度が２３００℃を超えると、バーナやピンチャーをそれだけ耐熱性に優れた素材で形成する必要があり、石英ガラスを加熱する熱エネルギーもそれだけ多く必要となる。
【００４８】
したがって、ピンチシール部１３に封着されたモリブデン箔７の内部に、ガラス層に対し密閉された空洞Ｈを形成する（モリブデン箔７をポーラス構造とする）ためには、ピンチシール温度を約２２００℃〜２３００℃の範囲にすることが望ましい。
【００４９】
また、一次再結晶化処理しないモリブデン箔（結晶粒子の平均粒径が約０．５μｍ）を用いてピンチシールしたアークチューブ（比較例）では、図４に示すように、ピンチシール部におけるモリブデン箔７Ａは、再結晶した結晶粒子の平均粒径がモリブデン箔の厚さ（約２０μｍ）より大きい約２０〜３０μｍとなって、モリブデン箔７Ａの内部に空洞が全く見られなかったことから、ピンチシール部１３におけるモリブデン箔７の内部に空洞Ｈを形成する（モリブデン箔７をポーラス構造にする）ためには、ピンチシール前のモリブデン箔には予め一次再結晶化処理を施して、モリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径を約１〜１．５μｍに調整しておくことが望ましい。
【００５０】
そして、本実施例のアークチューブ５では、ピンチシール部１３におけるモリブデン箔７のポーラス構造（モリブデン箔７内部に形成されている空洞Ｈ）がモリブデン箔７と石英ガラス間の界面に発生する応力を緩和（軽減）し、ピンチシール部１３において封止ガスのリークにつながる「ガラスとモリブデン箔の剥離」を抑制するので、図５に示すように、アークチューブの長寿命が保証される。
【００５１】
また、モリブデン箔７は一次再結晶化処理されることで、その表面には微小凹凸が形成されている。特に、モリブデン箔７の一次再結晶化処理として、酸化（５００℃）・還元（９００℃）による表面エッチング処理を採用した場合は、酸化処理したモリブデン箔表面の酸化膜が形成され、さらに還元処理することで酸化膜中の酸素原子が除去されて、モリブデン箔の表面には、酸化処理したモリブデン箔の表面に形成された微小凹凸形状より深くかつ複雑な微小凹凸形状の粗面（エッチング処理面）が形成されるので、石英ガラスとモリブデン箔との界面における密着性、即ち機械的接合強度も改善されるため、いっそうガラスとモリブデン箔の剥離が抑制される。
【００５２】
図５は、一次再結晶化処理として、酸化・還元処理、真空熱処理および水素処理を施したモリブデン箔を用いたアークチューブ（実施例１，２，３）の寿命試験データを一次再結晶化処理しないモリブデン箔を用いたアークチューブ（比較例）の寿命試験データと対比して示す図であるが、一次再結晶化処理として酸化・還元処理を採用した場合のアークチューブの平均寿命は２６９７時間、一次再結晶化処理として真空熱処理を採用した場合のアークチューブの平均寿命は２３９９時間、一次再結晶化処理として水素処理を採用した場合のアークチューブの平均寿命は２４１８時間というこの寿命試験データからも、一次再結晶化処理として酸化・還元処理を施したモリブデン箔を用いたアークチューブ（実施例１）が実施例１，２，３の中で最も優れていることがわかる。
【符号の説明】
【００５３】
５ アークチューブ
６ 電極棒
７ モリブデン箔
８ リード線
１２ チップレス密閉ガラス球
１３（１３ＡＡ，１３Ｂ） ピンチシール部
Ｈ モリブデン箔の内部に形成された空洞
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極棒とモリブデン箔とリード線を直列に接続一体化した電極アッシーのモリブデン箔を含む領域が石英ガラスによってピンチシールされて、発光物質等を封入した密閉ガラス球内に電極が対設された放電バルブ用アークチューブにおいて、前記ピンチシール部に封着されたモリブデン箔の内部には、ガラス層に対し密閉された空洞が形成されたことを特徴とする放電バルブ用アークチューブ。
【請求項２】
前記モリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径が約３〜５μｍの範囲に調整されたことを特徴とする請求項１に記載の放電バルブ用アークチューブ。
【請求項３】
前記ピンチシール部に封着される前のモリブデン箔は、酸化・還元処理，真空熱処理または水素処理のいずれかの処理が施されて、モリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径が約１〜１．５μｍの範囲に調整されたことを特徴とする請求項１または２記載に記載の放電バルブ用アークチューブ。
【請求項１】
電極棒とモリブデン箔とリード線を直列に接続一体化した電極アッシーのモリブデン箔を含む領域が石英ガラスによってピンチシールされて、発光物質等を封入した密閉ガラス球内に電極が対設された放電バルブ用アークチューブにおいて、前記ピンチシール部に封着されたモリブデン箔の内部には、ガラス層に対し密閉された空洞が形成されたことを特徴とする放電バルブ用アークチューブ。
【請求項２】
前記モリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径が約３〜５μｍの範囲に調整されたことを特徴とする請求項１に記載の放電バルブ用アークチューブ。
【請求項３】
前記ピンチシール部に封着される前のモリブデン箔は、酸化・還元処理，真空熱処理または水素処理のいずれかの処理が施されて、モリブデン箔を構成する結晶粒子の平均粒径が約１〜１．５μｍの範囲に調整されたことを特徴とする請求項１または２記載に記載の放電バルブ用アークチューブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２２８０１１（Ｐ２０１１−２２８０１１Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９３９５２（Ｐ２０１０−９３９５２）
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（０００００１１３３）株式会社小糸製作所 (1,575)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（０００００１１３３）株式会社小糸製作所 (1,575)
【Ｆターム（参考）】
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