放電バルブ用アークチューブ
【課題】ピンチシールの際の電極棒・モリブデン箔間の溶接強度に優れ、かつピンチシール部においてクラックが発生しにくい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22の端部とモリブデン箔14との重合部をスポット溶接により接合一体化した電極アッシー20の少なくともモリブデン箔24を含む領域がピンチシール部12に封着されて、放電発光部を構成する密閉ガラス球14内に電極棒22の先端が突出するアークチューブにおいて、モリブデン箔24の電極棒22との接合部の裏側に現れる溶接痕（ナゲット）40の大きさを、反比例関係のあるバルブの寿命と比例関係のある溶接強度の両面から、0.07〜0.25mm２の範囲に特定することで、製造上の歩留まりに優れた長寿命のアークチューブが提供される。
【解決手段】電極棒22の端部とモリブデン箔14との重合部をスポット溶接により接合一体化した電極アッシー20の少なくともモリブデン箔24を含む領域がピンチシール部12に封着されて、放電発光部を構成する密閉ガラス球14内に電極棒22の先端が突出するアークチューブにおいて、モリブデン箔24の電極棒22との接合部の裏側に現れる溶接痕（ナゲット）40の大きさを、反比例関係のあるバルブの寿命と比例関係のある溶接強度の両面から、0.07〜0.25mm２の範囲に特定することで、製造上の歩留まりに優れた長寿命のアークチューブが提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用前照灯の光源として利用される放電バルブに係り、特に、電極棒の端部とモリブデン箔との重合部をスポット溶接により接合一体化した電極アッシーの少なくともモリブデン箔を含む領域がピンチシール部に封着されて、放電発光部を構成する密閉ガラス球内に電極棒の先端が突出する放電バルブ用アークチューブに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の放電バルブ用アークチューブは、電極棒とモリブデン箔を直線状に接続一体化した電極アッシーを封着する一対のピンチシール部と、前記ピンチシール部間に挟まれて、電極が対設され発光物質等を封入した放電発光部である密閉ガラス球とを備えている。
【０００３】
電極アッシーは、モリブデン箔と電極棒がスポット溶接により接合一体化されているが、スポット溶接としては、例えば、特許文献１に示す抵抗溶接が知られている。
【０００４】
特許文献１では、モリブデン箔と電極棒の重ね合わせ部を一対の溶接用電極で挟み、強く加圧した状態で溶接用電極間に大電流を通すことで、溶接する。
【０００５】
特に、スポット溶接の際に、電極棒の角張った端縁部とモリブデン箔が加圧されてモリブデン箔にクラックなどの傷がつき易く、その後、電極アッシーをピンチシール（封着）する際に箔切れを起こし易い。このため、モリブデン箔と電極棒との重ね合わせ部の電極棒端縁部をわずかに余した部位をスポット溶接することで、溶接によりモリブデン箔に傷がつくこと（ピンチシールする際の箔切れ）が抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１５９７４４号公報（段落０００９〜段落００１１、図１、図２、５参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１では、スポット溶接されたモリブデン箔の電極棒との接合部の裏側に、ナゲットと呼ばれる溶接痕が窪み部として現れるが、ピンチシール部では、このナゲット（窪み部）にガラスが喰い込んだ形態となっている。このため、ガラス層のナゲットへの喰い込み部にバルブ（アークチューブ）の点消灯の際の熱応力が集中して、ナゲットの近傍からクラックが発生して、バルブの寿命が短くなるという問題があった。
【０００８】
特に、管電圧上昇に有効な水銀を密閉ガラス球内に封入しない水銀フリーアークチューブでは、水銀入りアークチューブに比べて低い管電圧を補うべく、管電流を上げて電力を確保するため、高電流により電極（棒）にかかる負荷も大きいし、電極（棒）が高温となる分、モリブデン箔とガラスの界面に発生する熱応力（熱歪）も大きく、ナゲット近傍のガラス部を起点とするクラックがいっそう発生し易い。
【０００９】
そこで、発明者は、次のように考えた。
【００１０】
ナゲットの大きさ（縦×横）と、ナゲット近傍を起点とするピンチシール部におけるクラックの発生（バルブの寿命）との間には、何らかの相関関係があるのではないか、また、このナゲットの大きさ（と、スポット溶接部における溶接強度との間にも、何らかの相関関係があるのではないか。そして、ナゲットの大きさとクラックの発生、ナゲットの大きさと溶接強度間にそれぞれ何らかの相関関係がある場合には、これらの相関関係に基づいて、ナゲットの大きさを調整（例えば、溶接圧力や溶接電力で調整）すれば、ピンチシール部におけるクラックの発生を調整できるのではないか。
【００１１】
そして発明者は、前記した相関関係について考察した結果、ナゲットの大きさと、スポット溶接部における溶接強度との間には、図８に示すような相関関係（ナゲットの大きさと溶接強度とがほぼ比例する）があり、一方、ナゲットの大きさと、ナゲット近傍を起点とするピンチシール部におけるクラックの発生（バルブの寿命）との間には、図９に示すような相関関係（ナゲットの大きさとバルブ寿命とがほぼ反比例する）があることがわかった。
【００１２】
即ち、ナゲットの大きさは、溶接強度との関係では比例し、クラックの発生との関係では反比例することから、ナゲットの大きさを溶接強度とクラックの発生との両面から特定することで、ピンチシールの際の電極棒・モリブデン箔間の溶接強度に優れ、かつピンチシール部においてクラックが発生しにくい放電バルブ用アークチューブが得られると確信し、このたびの出願に至ったものである。
【００１３】
本発明は前記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、ピンチシールの際の電極棒・モリブデン箔間の溶接強度に優れ、かつピンチシール部においてクラックが発生しにくい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】
【００１４】
前記目的を達成するために、請求項１に係る放電バルブ用アークチューブにおいては、電極棒の端部とモリブデン箔との重合部をスポット溶接により接合一体化した電極アッシーの少なくともモリブデン箔を含む領域がピンチシール部に封着されて、放電発光部を構成する密閉ガラス球内に前記電極棒の先端が突出する放電バルブ用アークチューブにおいて、
前記モリブデン箔の電極棒との接合部の裏側に現れる溶接痕の大きさ（縦×横）を０．０７ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の範囲に構成した。
【００１５】
（作用）スポット溶接としては、抵抗溶接とレーザ溶接があり、抵抗溶接では、モリブデン箔と電極棒の接合面が加圧されつつ溶接されるため、またレーザ溶接では、モリブデン箔と電極棒の接合面がモリブデン箔の裏面側からレーザ光の照射を受けるため、いずれ方式の場合も、スポット溶接により接合一体化された電極アッシーのモリブデン箔における電極棒との接合部の裏側には、ナゲットと呼ばれる溶接痕（窪み部）が形成される（図５参照）。
【００１６】
そして、溶接痕の大きさ（抵抗溶接の場合は、１個の溶接痕の大きさ、一方、レーザ溶接の場合は、連続する複数の溶接痕全体の大きさ）が０．０７ｍｍ２未満では、モリブデン箔と電極棒間の接合面積が小さすぎるため、接合強度（溶接強度）が不足し、電極アッシーをピンチシールする際にモリブデン箔と電極棒とが剥がれて、電極アッシーが通電路として機能しない（アークチューブが点灯しない）。
【００１７】
詳しくは、電極アッシーの引張り試験結果では、溶接痕の大きさと、スポット溶接部における溶接強度とは、図８に示すように、ほぼ比例する（溶接痕の大きさが大きいほど、スポット溶接部における溶接強度が高い）。そして、溶接強度が０．５Ｋｇｆ未満の場合には、ピンチシールの際にモリブデン箔と電極棒が剥がれてしまう。このため、溶接痕の大きさは、０．５Ｋｇｆ以上の溶接強度が得られる０．０７ｍｍ２以上であることが望ましい。
【００１８】
一方、溶接痕の大きさが０．２５ｍｍ２を超えると、溶接痕近傍を起点とするクラックがピンチシール部に発生し、この種のアークチューブに求められる寿命が得られない。即ち、モリブデン箔とガラス層間の界面では、溶接痕にガラスが喰い込んだ形態となって、モリブデン箔・ガラス層間の接合強度（密着性）がこの溶接痕位置だけ特に高くなっており、このため、ガラス層の溶接痕への喰い込み部にバルブ（アークチューブ）の点消灯の際に発生する熱応力（熱歪）が集中する。そして、溶接痕の大きさが０．２５ｍｍ２を超えると、溶接痕近傍を起点とするクラックがガラス層（ピンチシール部）に発生する。
【００１９】
詳しくは、所定の発光量未満となるまで点消灯を繰り返す寿命試験では、溶接痕の大きさと、アークチューブの寿命（ピンチシール部におけるクラックの発生）とは、図９に示すように、ほぼ反比例する（溶接痕の大きさが小さいほど、スポット溶接部にクラックが発生しにくい）。
【００２０】
そして、この種のアークチューブの寿命としては、一般的には２５００時間以上が要求されていることから、溶接痕の大きさは、２５００時間以上の寿命が得られる０．２５ｍｍ２以下であることが望ましい。
【００２１】
したがって、ピンチルシール圧に対抗できる電極棒・モリブデン箔間のスポット溶接部の接合強度を確保でき、かつ放電バルブ用アークチューブを長期間使用してもピンチシール部にモリブデン箔・電極棒間の溶接痕近傍を起点とするクラックを発生させないためには、電極棒とモリブデン箔をスポット溶接する際に、モリブデン箔の電極棒との接合部の裏側に現れる溶接痕の大きさを０．０７ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の範囲に構成することが望ましい。なお、溶接痕の大きさは、溶接用電極の大きさや溶接電力によって調整できる。
【００２２】
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、前記スポット溶接は抵抗溶接で、前記溶接痕（窪み部）の平均深さを１５μｍ以下に構成した。
【００２３】
（作用）ピンチシール部では、モリブデン箔の電極棒との接合部の裏側に現れる溶接痕にガラスが喰い込んでいるが、溶接痕が深ければ深いほど、ガラス層の溶接痕への喰い込み部には、バルブ（アークチューブ）点消灯の際に発生する熱応力（熱歪）がよりいっそう集中し、溶接痕近傍を起点とするクラックがガラス層（ピンチシール部）にいっそう発生し易い。このため、アークチューブ点消灯の際に発生する熱応力（熱歪）集中の影響をできるだけ少なくするには、溶接痕の深さは浅いほうが望ましい。
【００２４】
また、モリブデン箔の厚さは、一般的には２０μｍで、抵抗溶接方式によるスポット溶接では、溶接痕（窪み部）の平均深さが１５μｍを超えると、溶接痕を形成するモリブデンの再結晶層の厚さが５μ未満と薄くなり、特に、モリブデンの再結晶層の電極棒に沿った領域の厚さが非常に薄くなって、電極棒の表面が溶接痕から露出するおそれがあるなど、溶接強度が不足する。このため、電極アッシーをピンチシールする際に、モリブデン箔と電極棒との溶接位置（接合部）でモリブデン箔が変形したり、モリブデン箔に箔切れが生じる。
【００２５】
したがって、電極アッシーをピンチシールする際に、モリブデン箔と電極棒との溶接位置でモリブデン箔が変形したり、モリブデン箔に箔切れが生じることのないように、電極棒との溶接部であるモリブデンの再結晶層の厚さを確保するには、窪み部の平均深さを１５μｍ以下にすることが望ましい。
【００２６】
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、前記電極棒の前記ピンチシール部に封着されている領域にコイルを所定ピッチで巻装するとともに、前記コイルと前記モリブデン箔端部間を最大０．５ｍｍ離間させるように配置した。
【００２７】
（作用）特に、管電圧上昇に有効な水銀が密閉ガラス球内に封入されていない、水銀フリーアークチューブでは、水銀入りアークチューブに比べて低い管電圧を補うべく、管電流を上げて電力を確保するが、高電流にも十分に耐えうるように、径の大きい電極棒（例えば、水銀入りアークチューブでは電極径０．２５ｍｍであるのに対し、水銀フリーアークチューブでは電極径０．３０ｍｍ）が採用される。このため、アークチューブの点消灯により電極棒とガラス層の界面に発生する熱応力（熱歪）は、水銀入りアークチューブの場合と比べて大きく、電極棒周りに形成される残留圧縮歪層およびこの残留圧縮歪層を取り囲むように周方向や軸方向に延びるクラック（以下、境界クラックという）も大きくなり、それだけ残留圧縮歪層（や境界クラック）外側のガラス層が薄くなって、境界クラックから封入物質のリークにつながる電極クラック（ひび）が発生するおそれがある。
【００２８】
即ち、例えば、特開２００１−１５０６，特開２００７−１３４０５５，特開２００６−１４０１３５等で説明されているように、電極アッシーのピンチシール後の冷却過程で、電極棒周りのガラス層には電極棒とガラスの線膨張の差に起因した残留圧縮歪層および境界クラックが形成され、残留圧縮歪層や境界クラックは、アークチューブの点消灯に伴ってピンチシール部のガラス層に生じる熱応力を吸収分散して、ガラス層の電極棒との密着面に過大な熱応力が発生することを抑制する上で有効であるが、前記したように残留圧縮歪層および境界クラックが拡大されると、残留圧縮歪層や境界クラック外側の薄くなったガラス層には、封入物質のリークにつながる電極クラックが発生し易い。
【００２９】
然るに、請求項３では、電極アッシーのピンチシール後の冷却過程で残留圧縮歪層や境界クラックが形成されるが、電極棒のコイル巻装領域では、ガラス層の隣接コイル間に細かい微小クラックが形成されることで、応力が開放され電極棒周りに形成される残留圧縮歪層の応力も弱まり、境界クラックの拡大が抑制される。
【００３０】
また、コイルを隣接コイル間に隙間がないように巻装すると、電極棒と巻装コイルとの間に軸方向に連続する微小隙間が形成されて、放電発光部（密閉ガラス球）内の発光物質等の封入物質がこの微小隙間に侵入し、アークチューブの発光色が変化したり、発光効率が低下するなどの問題が発生するおそれがある。
【００３１】
然るに、請求項３では、電極棒にコイルが所定ピッチ（例えば、０．３ｍｍピッチ）で巻装されており、コイル巻装領域では、隣接コイル間ではガラス層が電極棒表面に密着して、コイルと電極棒との間に形成される隙間が軸方向に連続しないため、前記したアークチューブの発光色の変化や発光効率の低下などの問題は発生しない。
【００３２】
さらに、巻装コイルは、モリブデン箔の端部から離間して配置されているため、封入物質等がたとえコイルと電極棒間の微小隙間に侵入したとしても、モリブデン箔端部とコイル間に延在するガラス層と電極棒表面との密着面によって、モリブデン箔とガラス層の界面までの侵入は確実に阻止されて、箔浮きの発生にはつながらない。
【００３３】
また、図１０は、コイル・モリブデン箔端部間の距離とクラックの発生との関係を示し、コイル・モリブデン箔端部間の距離が０．５ｍｍを超えると、電極クラックが発生し、同距離が０．５ｍｍ以下では電極クラックが全く発生しないことから、巻装コイルは、モリブデン箔の端部から０．５ｍｍを超えない範囲で離間して配置することが望ましい。即ち、０．５ｍｍを超えて離間すると、その電極棒周りのガラス層にはビードクラックが発生する。水銀フリーアークチューブでは、水銀入りアークチューブに比べ、太い電極棒も用いるため、発生するビードクラックも大きくなり、それだけ電極クラックが発生する可能性も高まる。
【００３４】
一方、モリブデン箔端部と巻装コイルの間隔が０になると、コイルを電極棒に外嵌しにくいことに加えて、前記したように、コイルと電極棒間の微小隙間に侵入した封入物質がモリブデン箔とガラス層の界面まで侵入して、箔浮きの発生につながるおそれがあるため、モリブデン箔端部と巻装コイルは、所定値以上（例えば、０．２ｍｍ以上）離間させることが望ましい。
【発明の効果】
【００３５】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係る放電バルブ用アークチューブによれば、ピンチシールの際にモリブデン箔の電極棒との接合部の裏側に現れる溶接痕の大きさを所定の大きさに調整することで、第１には、電極アッシーをピンチルシールする際に、電極棒とモリブデン箔とがスポット溶接部で剥がれたり、変形したりする等の不具合がないので、放電バルブ用アークチューブを製造する上での歩留まりが向上する。
【００３６】
第２には、放電バルブ用アークチューブを長期間使用してもピンチシール部にモリブデン箔・電極棒間の溶接痕近傍を起点とするクラックが発生しないので、長寿命の放電バルブ用アークチューブを提供できる。
【００３７】
請求項２によれば、モリブデン箔の電極棒との溶接部に十分な厚さのモリブデンの再結晶層が確保されて、電極アッシーをピンチシールする際に、モリブデン箔と電極棒との溶接位置でモリブデン箔が変形したり、モリブデン箔に箔切れが生じるといった不具合がないので、放電バルブ用アークチューブを製造する上での歩留まりがさらにいっそう向上する。
【００３８】
請求項３によれば、放電バルブ用水銀フリーアークチューブを長期間使用してもピンチシール部にモリブデン箔・電極棒間の溶接痕近傍を起点とするクラックが発生しないので、長寿命の放電バルブ用水銀フリーアークチューブを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施例である放電バルブ用アークチューブの側断面図（モリブデン箔を水平にして見た断面図）である。
【図２】同放電バルブ用アークチューブの側断面図（モリブデン箔を垂直にして見た断面図）である。
【図３】同電極アッシーの製造方法（電極棒とモリブデン箔の溶接方法）を示す図である。
【図４】電極アッシーの要部（電極棒・モリブデン箔間の溶接部）の側面図である。
【図５】電極アッシーの要部（電極棒・モリブデン箔間の溶接部）の拡大断面図（図４に示す線Ｖ−Ｖに沿う断面図）である。
【図６】電極アッシーの要部平面図である。
【図７】ピンチシール部の電極棒・モリブデン箔間溶接部位置における縦断面図である。
【図８】電極アッシーの強度試験結果を示す図表である。
【図９】放電バルブ用アークチューブの寿命試験結果を示す図表である。
【図１０】コイル・モリブデン箔端部間の距離と電極クラックの発生との関係を示す図表である。
【図１１】本発明の第２の実施例に係る放電バルブ用アークチューブの要部である電極アッシーの部分拡大側面図である。
【図１２】本発明の第３の実施例に係る放電バルブ用アークチューブの要部である電極アッシーの部分拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００４１】
図１および図２は本発明の一実施例である放電バルブ用アークチューブの側断面図で、図１はモリブデン箔を水平にして見た同アークチューブの縦断面図、図２はモリブデン箔を垂直にして見た同アークチューブの縦断面図である。図３は同電極アッシーの製造方法（電極棒とモリブデン箔の溶接方法）を示す図、図４は電極アッシーの要部（電極棒・モリブデン箔間の溶接部）の側面図、図５は電極アッシーの要部（電極棒・モリブデン箔間の溶接部）の拡大断面図（図４に示す線Ｖ−Ｖに沿う断面図）、図６は電極アッシーの要部平面図、図７はピンチシール部の電極棒・モリブデン箔間溶接部位置における縦断面図である。
【００４２】
図１，２において、放電バルブ用アークチューブは、車両用前照灯の光源バルブとして用いられるもので、長手方向略中央部に放電発光部である密閉ガラス球１４が形成されたアークチューブ本体１０と、このアークチューブ本体１０を筒状（円筒状）に包囲するシュラウドガラス管１８とが一体的に形成されている。
【００４３】
アークチューブ本体１０は、細長円筒形の石英ガラス管を加工して前後１対のピンチシール部１２，１２によって電極アッシー２０を封着することで、ピンチシール部１２に挟まれた密閉ガラス球１４内には、電極棒２２が対設され、始動用希ガスである不活性ガスとともに発光物質である金属ハロゲン化物等が封入されているが、管電圧を高める作用をする緩衝物質としての水銀は封入されていない。即ち、水銀フリーアークチューブとして構成されている。
【００４４】
詳しくは、始動用希ガスである不活性ガスは、電極間における放電の発生を容易化すること等を目的として密閉ガラス球１４内に封入されており、本実施例ではキセノンガス（Ｘｅ）が用いられている。また、金属ハロゲン化物は、発光効率および演色性を高めるために封入されており、本実施例ではヨウ化ナトリウムおよびヨウ化スカンジウムが用いられている。
【００４５】
また、水銀は電極への電子の衝突量を減少させて電極の損傷を緩和する緩衝機能を有しているが、水銀フリーとすることにより、この機能が得られなくなるが、本実施例では、緩衝機能を果たす水銀代替物質として、発光物質である金属ハロゲン化物の封入量に比べると僅かではあるが、緩衝用金属ハロゲン化物が封入されている。この緩衝用金属ハロゲン化物としては、例えば、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｃｓ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｔｂ、Ｚｎ等のハロゲン化物のうち１種類または複数種類を用いる。
【００４６】
各電極アッシー２０は、タングステン製の電極棒２２とモリブデン製のリード線２６とがモリブデン箔２４を介して直線状に接続一体化されており、電極アッシー２０の少なくともモリブデン箔２４を含む領域、詳しくは、電極アッシー２０の電極棒２２の一部からリード線２６の一部までがピンチシール部１２にピンチシール（封着）されている。ピンチシール部１２から密閉ガラス球１４内に突出する一対の電極棒２２の先端部は、放電発光部内において対向電極を構成し、電極間の放電によって上方凸に湾曲するアークが生成される。
【００４７】
符号２８は、ピンチシール部１２にピンチシール（封着）されている電極棒２２のモリブデン箔２４寄りに巻装されているタングステン製コイルで、後に詳しく説明するが、ピンチシール部１２における電極クラック（電極棒２２封着位置において発生するクラック）の発生を抑制する上で有効に機能する。
【００４８】
アークチューブ本体１０の密閉ガラス球１４を包囲するシュラウドガラス管１８内は、真空または断熱空間を形成する不活性ガスが封入（充填）されている。この不活性ガスの封入圧力（充填圧力）は、０（真空）〜０．９気圧（例えば０．５気圧程度）の負圧に設定されている。
【００４９】
シュラウドガラス管１８のアークチューブ本体１０に対する封着は、シュラウドガラス管１８の後端部をアークチューブ本体１０に溶着した後、シュラウドガラス管１８内に不活性ガスを充填し、その後、シュラウドガラス管１８の前端部をアークチューブ本体１０に溶着することにより行われる。
【００５０】
次に、電極アッシー２０の構造を詳しく説明する。
【００５１】
電極アッシー２０は、図６に拡大して示すように、厚さ２０μｍ、縦横の大きさが１．５ｍｍ×７．２５ｍｍの矩形状薄片で構成したモリブデン箔２４の長手方向端部に、直径０．３０ｍｍ、長さ８ｍｍの丸棒で構成した電極棒２２と、直径０．４５ｍｍ、長さ４３ｍｍの丸棒で構成したリード線２６とが直列状態に抵抗スポット溶接されている。
【００５２】
符号２４ａはモリブデン箔２４と電極棒２２とのスポット溶接部、符号２４ｂはモリブデン箔２４とリード線２６とのスポット溶接部をそれぞれ示す。
【００５３】
スポット溶接部２４ａは、図５に拡大して示すように、モリブデン箔２４における電極棒２２との接合部の裏側に形成されたナゲットと呼ばれる溶接痕（窪み部）４０で構成されている。
【００５４】
ナゲット４０は、後に詳しく説明するが、その大きさ（Ｘ１・Ｙ１）が０．０７ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の範囲で、その平均深さＨが１５μｍ以下に構成されて、電極アッシー２０をピンチルシールする際に電極棒２２とモリブデン箔２４とが剥がれることのない接合強度が確保されるとともに、アークチューブを長期間使用してもピンチシール部１２にナゲット４０の近傍を起点とする電極クラックが発生することのない構造となっている。
【００５５】
また、電極棒２２のモリブデン箔２４寄りには、電極棒２２の外径よりも幾分大きい内径（例えば、０．３５ｍｍ）のコイル２３がモリブデン箔２４の端部から所定距離（例えば、０．４ｍｍ）だけ離間するように外嵌一体化されている。コイル２３は、タングステン製で、そのピッチは０．３ｍｍに構成されている。
【００５６】
電極アッシー２０を製造するには、図３に示すように、まず溶接用下部電極３０Ａの上にモリブデン箔２４の端部を載せ、さらにこのモリブデン箔２４の上に電極棒２２の端部を載せる。次いで溶接用上部電極３０Ｂを下降させ、上下一対の溶接用電極３０Ａ，３０Ｂによって、モリブデン箔２４と電極棒２２との重合部における電極棒２２端縁部から所定距離離間する位置を挟持するとともに、溶接用電極３０Ａ，３０Ｂ間に電流を通し、モリブデン箔２４と電極棒２２の重合部をスポット溶接する。
【００５７】
次いで、電極棒２２を溶接する場合と同様に、モリブデン箔２４の他端側にリード線２６の端縁部をわずかに余してモリブデン箔２４とリード線２６の重合部所定位置を挟持しスポット溶接する。
【００５８】
最後に、電極棒２２のモリブデン箔２４寄りにコイル２３を外嵌一体化する。その際、コイル２３の両端の少なくとも一方を電極棒２２と溶接しておけば、ピンチシールの際に、電極に対してコイル２３が軸方向にずれることはない。
【００５９】
なお、モリブデン箔２４に対し電極棒２２とリード線２６を溶接する手順は、リード線２６を先に溶接し、その後、電極棒２２を溶接するようにするようにしてもよく、或いは両者を同時に溶接するようにしてもよい。
【００６０】
図８は、スポット溶接部（電極・モリブデン箔間接合部）を構成するナゲット４０の大きさと、スポット溶接部の溶接強度との関係を示す図表である。
【００６１】
ナゲット４０の大きさが異なる電極アッシーをそれぞれ１０本づつ用意して、電極棒とモリブデン箔を軸方向に引っ張る「引張り試験」を行ったところ、図８に示すように、ナゲット４０の大きさとスポット溶接部における溶接強度とは、ほぼ比例する（ナゲット４０の大きさが大きいほど、スポット溶接部における溶接強度が高い）。
【００６２】
そして、ピンチシール圧が０．５Ｋｇｆであることから、スポット溶接部における溶接強度としては、ピンチシール圧（０．５Ｋｇｆ）よりも大きい値であることが望ましい。即ち、溶接強度が０．５Ｋｇｆ以下の場合には、接合強度（溶接強度）が不足し、電極アッシー２０をピンチシールする際にモリブデン箔２４と電極棒２２とが剥がれて、電極アッシー２０が通電路として機能しない（アークチューブが点灯しない）。したがって、電極アッシー２０をピンチシールする際にモリブデン箔２４と電極棒２２とが剥がれないためには、ナゲット４０の大きさは、溶接強度が０．５Ｋｇｆを超えた値となる０．０７ｍｍ２以上であることが望ましい。
【００６３】
図９は、スポット溶接部を構成するナゲット４０の大きさと、箔クラック発生までの時間（アークチューブの寿命）との関係を示す図表である。
【００６４】
ナゲット４０の大きさが異なる電極アッシーをピンチシールしたアークチューブをそれぞれ１０本づつ用意して、アークチューブに通電して点消灯を繰り返し、ピンチシール部に箔クラックが発生するまでの時間を測定する寿命試験を行ったところ、図９に示すように、ナゲット４０の大きさ（Ｘ１・Ｙ１）と、ナゲット４０近傍を起点とするピンチシール部におけるクラックの発生（バルブの寿命）とは、ほぼ反比例する（ナゲット４０の大きさが小さいほど、スポット溶接部に箔クラックが発生しにくく、寿命が長い）。
【００６５】
特に、ナゲット４０の大きさが０．２５ｍｍ２を超えると、ナゲット４０近傍を起点とするクラックがピンチシール部に発生し、この種のアークチューブに求められる寿命が得られない。即ち、モリブデン箔２４とガラス層間の界面では、ナゲット４０にガラスが喰い込んだ形態となって、モリブデン箔・ガラス層間の接合強度（密着性）がこのナゲット４０位置だけ特に高くなっており、このため、ガラス層のナゲット４０への喰い込み部にバルブ（アークチューブ）の点消灯の際に発生する熱応力（熱歪）が集中する。そして、ナゲット４０の大きさが０．２５ｍｍ２を超えると、ナゲット４０近傍を起点とするクラックがガラス層（ピンチシール部）に発生するものと考えられる。
【００６６】
一方、この種のアークチューブの寿命としては、一般的には２５００時間以上が要求されていることから、ナゲット４０の大きさは、２５００時間以上の寿命が得られる０．２５ｍｍ２以下であることが望ましい。
【００６７】
このように、本実施例では、ピンチシール圧に対抗できる電極棒・モリブデン箔間のスポット溶接部の接合強度を確保でき、かつ放電バルブ用アークチューブを長期間使用してもピンチシール部１２にモリブデン箔・電極棒間のナゲット４０近傍を起点とする箔クラックが発生しないように、ナゲット４０の大きさが０．０７ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の範囲に構成されている。
【００６８】
また、本実施例では、ナゲット４０の平均深さＨが、以下の理由から、１５μｍ以下に構成されている。
【００６９】
まず、ピンチシール部１２では、窪み部であるナゲット４０にガラスが喰い込んでいるが、ナゲット４０が深ければ深いほど、ガラス層のナゲット４０への喰い込み部には、放電バルブ（アークチューブ）点消灯の際に発生する熱応力（熱歪）がよりいっそう集中し、ナゲット４０近傍を起点とするクラックがガラス層（ピンチシール部）に発生し易い。このため、アークチューブ点消灯の際に発生する熱応力（熱歪）集中の影響をできるだけ少なくするには、ナゲット４０の深さＨ（図５参照）は浅い方が望ましい。
【００７０】
また、モリブデン箔２４の厚さは、一般的には２０μｍで、抵抗溶接方式によるスポット溶接では、ナゲット４０の平均深さが１５μｍを超えると、窪み部であるナゲット４０を構成するモリブデンの再結晶層の厚さが５μ未満と薄くなり、特に、モリブデンの再結晶層の電極棒２２に沿った領域の厚さｔ（図５参照）が非常に薄くなって、電極棒２２の表面がナゲット４０から露出するおそれがあるなど、溶接強度が不足する。このため、電極アッシー２０をピンチシールする際に、モリブデン箔２４と電極棒２２との溶接位置でモリブデン箔２４が変形したり、モリブデン箔２４に箔切れが生じる。
【００７１】
然るに、本実施例では、電極棒２２との溶接部であるモリブデン２４の再結晶層の厚さを十分に確保して、電極アッシー２０をピンチシールする際に、モリブデン箔２４と電極棒２２との溶接位置でモリブデン箔２４が変形したり、モリブデン箔２に箔切れが生じることのないように、ナゲット４０の深さＨが１５μｍ以下に構成されている。
【００７２】
また、巻装コイル２８は、以下のような理由で、所定ピッチで電極棒２２に巻装されるとともに、モリブデン箔２４の端部との間隔が最大０．５ｍｍ離間するように配置されている。
【００７３】
即ち、本実施例では、管電圧上昇に有効な水銀が密閉ガラス球１４内に封入されていない水銀フリーアークチューブで、水銀入りアークチューブに比べて低い管電圧を補うべく、管電流を上げて電力を確保するが、高電流にも十分に耐えうるように、径の大きい電極棒２２（例えば、水銀入りアークチューブでは電極径０．２５ｍｍであるのに対し、水銀フリーアークチューブでは電極径０．３０ｍｍ）が採用されている。このため、アークチューブの点消灯により電極棒２２とガラス層の界面に発生する熱応力（熱歪）は、水銀入りアークチューブの場合と比べて大きく、電極棒２２周りに形成される残留圧縮歪層およびこの残留圧縮歪層を取り囲むように周方向や軸方向に延びるクラック（以下、境界クラックという）も大きくなり、それだけ残留圧縮歪層（や境界クラック）外側のガラス層の厚さが薄くなって、境界クラックから封入物質のリークにつながる電極クラック（ひび）が発生するおそれがある。
【００７４】
例えば、特開２００１−１５０６，特開２００７−１３４０５５，特開２００６−１４０１３５等に説明されているように、電極アッシーのピンチシール後の冷却過程で、電極棒周りのガラス層には電極棒とガラスの線膨張の差に起因した残留圧縮歪層および境界クラックが形成され、残留圧縮歪層や境界クラックは、アークチューブの点消灯に伴ってピンチシール部のガラス層に生じる熱応力を吸収分散して、ガラス層の電極棒との密着面に過大な熱応力が発生することを抑制する上で有効であるが、前記したように残留圧縮歪層および境界クラックが拡大されると、残留圧縮歪層や境界クラック外側の薄くなったガラス層には、封入物質のリークにつながる電極クラックが発生し易い。
【００７５】
然るに、本実施例では、図７に示すように、電極アッシーのピンチシール後の冷却過程で、ピンチシール部１２における電極棒２２の周りには残留圧縮歪層Ａや境界クラックＢが形成されるが、電極棒２２のコイル巻装領域では、微小クラックＣが形成されることで、応力が開放され、電極棒２２の周りに形成される残留圧縮歪層Ａの応力も弱まり、境界クラックＣの拡大が抑制される。
【００７６】
したがって、径が大きい電極棒２２を採用する水銀フリーアークチューブであっても、電極棒２２周りに形成されている残留圧縮歪層Ａおよび境界クラックＢが、アークチューブの点消灯に伴ってピンチシール部１２に発生する熱応力を効率よく緩和（吸収）する。換言すれば、電極棒２２とガラス層間に繰り返し発生する熱応力は、電極棒２２のコイル巻装領域の周りに存在する残留圧縮歪層Ａおよび境界クラックＢによって吸収緩和されて、残留圧縮歪層Ａ（境界クラックＢ）外側の十分な厚さのガラス層に伝達されるため、ピンチシール部１２において封入物質のリークにつながる電極クラック（電極棒２２からピンチシール部の表面に向かって延びるクラック）の発生が抑制される。
【００７７】
また、コイル２８を隣接コイル間に隙間がないように巻装すると、電極棒２２と巻装コイル２８との間に軸方向に連続する微小隙間が形成されて、密閉ガラス球１４内の発光物質等の封入物質がこの微小隙間に侵入し、アークチューブの発光色が変化したり、発光効率が低下するなどの問題が発生するおそれがある。
【００７８】
然るに、本実施例では、電極棒２２にコイルが所定ピッチ（例えば、０．３ｍｍピッチ）で巻装されており、コイル巻装領域では、隣接コイル間においてガラスが電極棒２２表面に密着して、コイル２８と電極棒２２との間に形成される隙間が軸方向に連続しないため、前記したアークチューブの発光色の変化や発光効率の低下などの問題は発生しない。
【００７９】
さらに、巻装コイル２８は、モリブデン箔２４の端部から離間して配置されているため、封入物質がたとえコイル２８と電極棒２２間の微小隙間に侵入したとしても、モリブデン箔２４端部とコイル２８間に延在するガラス層と電極棒２２表面との密着面によって、モリブデン箔２４とガラス層の界面までの侵入は確実に阻止されて、箔浮きの発生にはつながらない。
【００８０】
図１０は、コイル・モリブデン箔端部間の距離Ｌと電極クラックの発生との関係を示す。
【００８１】
この図に示すように、コイル・モリブデン箔端部間の距離Ｌと電極クラックの発生回数は略比例する。そして、コイル・モリブデン箔端部間の距離Ｌが０．５ｍｍを超えると、電極クラックが発生し、同距離Ｌが０．５ｍｍ以下では電極クラックが全く発生しないことから、巻装コイル２８は、モリブデン箔２４の端部から０．５ｍｍを超えない範囲で離間して配置することが望ましい。即ち、０．５ｍｍを超えて離間すると、その電極棒２２周りのガラス層にはビードクラックが発生する。水銀フリーアークチューブでは、水銀入りアークチューブに比べ、太い電極棒も用いるため、発生するビードクラックも大きくなり、それだけ電極クラックが発生する可能性も高まる。
【００８２】
一方、モリブデン箔２４の端部と巻装コイル２８の間隔が０になると、コイル２８を電極棒２２に外嵌しにくいことに加えて、前記したように、コイル２８と電極棒２２間の微小隙間に侵入した封入物質がモリブデン箔２４とガラス層の界面まで侵入して、箔浮きの発生につながるおそれがあるため、モリブデン箔端部と巻装コイル２８は、所定値以上（例えば、０．２ｍｍ以上）離間させることが望ましい。
【００８３】
そこで、本実施例では、巻装コイル２８は、電極クラックが発生するおそれのない、モリブデン箔２４の端部から０．５ｍｍを超えない範囲、たとえば０．４ｍｍだけ離間して配置されている。
【００８４】
図１１は、本発明の第２の実施例に係る放電バルブ用アークチューブの要部である電極アッシーの部分拡大側面図である。
【００８５】
前記した第１の実施例では、ピンチシール部１２に封着されている電極棒２２にコイル２８が巻装されていたが、この第２の実施例では、電極棒２２の外周に、第１の実施例のコイル２８と同一ピッチの螺旋溝２３が形成されている。
【００８６】
螺旋溝２３は、第１の実施例のコイル２８と同様に、電極アッシーのピンチシール後の冷却過程で、ピンチシール部１２の電極棒２２周りに形成される残留圧縮歪層や境界クラックが拡大されることを抑制する。
【００８７】
即ち、電極棒２２の螺旋溝２３形成領域では、軸方向に隣接する溝間のガラス層に細かい微小クラックが形成されることで、電極棒２２の周りに形成される残留圧縮歪層および境界クラックの拡大が抑制される。
【００８８】
図１２は、本発明の第３の実施例に係る放電バルブ用アークチューブの要部である電極アッシーの部分拡大平面図である。
【００８９】
前記した第１，第２の実施例では、モリブデン箔２４と電極棒２２の重合部、およびモリブデン箔２４とリード線２６の重合部がそれぞれ抵抗溶接により接続一体化されていたが、この第３の実施例では、モリブデン箔２４と電極棒２２の重合部およびモリブデン箔２４とリード線２６の重合部の、少なくともモリブデン箔２４と電極棒２２の重合部が、モリブデン箔２４の裏面側からレーザ光を照射してスポット溶接するレーザ溶接により、接続一体化されている。なお、モリブデン箔２４とリード線２６のスポット溶接部については、図示を省略する。
【００９０】
レーザ溶接に用いられるレーザ光のスポット径は小さく、モリブデン箔２４の電極棒２２との接合部の裏側に現れるナゲット４０Ａの大きさは、抵抗溶接の際に現れるナゲット４０の大きさに比べるとかなり小さい。
【００９１】
このため、レーザ溶接方式によるスポット溶接では、モリブデン箔２４における電極棒２２との接合部における溶接強度を確保するために、電極棒２２に沿って複数箇所（実施例では３箇所）が溶接され、モリブデン箔２４における電極棒２２との接合部の裏側には、ナゲット４０Ａが電極棒２２に沿って３箇所形成されている。
【００９２】
そして、連続する３個のナゲット４０Ａの形成領域全体の大きさ（Ｘ２・Ｙ２）が０．０７ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の範囲に構成されている。
【００９３】
即ち、本実施例では、ピンチルシール圧に対抗できる電極棒・モリブデン箔間のスポット溶接部の接合強度を確保でき、かつ放電バルブ用アークチューブを長期間使用してもピンチシール部にモリブデン箔・電極棒間のナゲット４０Ａ近傍を起点とする箔クラックが発生しないように、３個のナゲット４０Ａの形成領域全体の大きさが０．０７ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の範囲に構成されている。
【００９４】
その他は、前記した第１の実施例と同様であり、同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。
【符号の説明】
【００９５】
１２ ピンチシール部
１４ 放電発光部を構成する密閉ガラス球
２０ 電極アッシー
２２ 電極棒
２８ コイル
２３ 螺旋溝
２４ モリブデン箔
２６ リード線
３０Ａ 抵抗溶接機のスポット溶接用下部電極
３０Ｂ 抵抗溶接機のスポット溶接用上部電極
４０ ナゲット（溶接痕である窪み部）
Ｈ 窪み部の平均深さ
Ｌ コイルとモリブデン箔との離間距離
Ａ 残留圧縮歪層
Ｂ 境界クラック
Ｃ 微小クラック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用前照灯の光源として利用される放電バルブに係り、特に、電極棒の端部とモリブデン箔との重合部をスポット溶接により接合一体化した電極アッシーの少なくともモリブデン箔を含む領域がピンチシール部に封着されて、放電発光部を構成する密閉ガラス球内に電極棒の先端が突出する放電バルブ用アークチューブに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の放電バルブ用アークチューブは、電極棒とモリブデン箔を直線状に接続一体化した電極アッシーを封着する一対のピンチシール部と、前記ピンチシール部間に挟まれて、電極が対設され発光物質等を封入した放電発光部である密閉ガラス球とを備えている。
【０００３】
電極アッシーは、モリブデン箔と電極棒がスポット溶接により接合一体化されているが、スポット溶接としては、例えば、特許文献１に示す抵抗溶接が知られている。
【０００４】
特許文献１では、モリブデン箔と電極棒の重ね合わせ部を一対の溶接用電極で挟み、強く加圧した状態で溶接用電極間に大電流を通すことで、溶接する。
【０００５】
特に、スポット溶接の際に、電極棒の角張った端縁部とモリブデン箔が加圧されてモリブデン箔にクラックなどの傷がつき易く、その後、電極アッシーをピンチシール（封着）する際に箔切れを起こし易い。このため、モリブデン箔と電極棒との重ね合わせ部の電極棒端縁部をわずかに余した部位をスポット溶接することで、溶接によりモリブデン箔に傷がつくこと（ピンチシールする際の箔切れ）が抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１５９７４４号公報（段落０００９〜段落００１１、図１、図２、５参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１では、スポット溶接されたモリブデン箔の電極棒との接合部の裏側に、ナゲットと呼ばれる溶接痕が窪み部として現れるが、ピンチシール部では、このナゲット（窪み部）にガラスが喰い込んだ形態となっている。このため、ガラス層のナゲットへの喰い込み部にバルブ（アークチューブ）の点消灯の際の熱応力が集中して、ナゲットの近傍からクラックが発生して、バルブの寿命が短くなるという問題があった。
【０００８】
特に、管電圧上昇に有効な水銀を密閉ガラス球内に封入しない水銀フリーアークチューブでは、水銀入りアークチューブに比べて低い管電圧を補うべく、管電流を上げて電力を確保するため、高電流により電極（棒）にかかる負荷も大きいし、電極（棒）が高温となる分、モリブデン箔とガラスの界面に発生する熱応力（熱歪）も大きく、ナゲット近傍のガラス部を起点とするクラックがいっそう発生し易い。
【０００９】
そこで、発明者は、次のように考えた。
【００１０】
ナゲットの大きさ（縦×横）と、ナゲット近傍を起点とするピンチシール部におけるクラックの発生（バルブの寿命）との間には、何らかの相関関係があるのではないか、また、このナゲットの大きさ（と、スポット溶接部における溶接強度との間にも、何らかの相関関係があるのではないか。そして、ナゲットの大きさとクラックの発生、ナゲットの大きさと溶接強度間にそれぞれ何らかの相関関係がある場合には、これらの相関関係に基づいて、ナゲットの大きさを調整（例えば、溶接圧力や溶接電力で調整）すれば、ピンチシール部におけるクラックの発生を調整できるのではないか。
【００１１】
そして発明者は、前記した相関関係について考察した結果、ナゲットの大きさと、スポット溶接部における溶接強度との間には、図８に示すような相関関係（ナゲットの大きさと溶接強度とがほぼ比例する）があり、一方、ナゲットの大きさと、ナゲット近傍を起点とするピンチシール部におけるクラックの発生（バルブの寿命）との間には、図９に示すような相関関係（ナゲットの大きさとバルブ寿命とがほぼ反比例する）があることがわかった。
【００１２】
即ち、ナゲットの大きさは、溶接強度との関係では比例し、クラックの発生との関係では反比例することから、ナゲットの大きさを溶接強度とクラックの発生との両面から特定することで、ピンチシールの際の電極棒・モリブデン箔間の溶接強度に優れ、かつピンチシール部においてクラックが発生しにくい放電バルブ用アークチューブが得られると確信し、このたびの出願に至ったものである。
【００１３】
本発明は前記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、ピンチシールの際の電極棒・モリブデン箔間の溶接強度に優れ、かつピンチシール部においてクラックが発生しにくい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】
【００１４】
前記目的を達成するために、請求項１に係る放電バルブ用アークチューブにおいては、電極棒の端部とモリブデン箔との重合部をスポット溶接により接合一体化した電極アッシーの少なくともモリブデン箔を含む領域がピンチシール部に封着されて、放電発光部を構成する密閉ガラス球内に前記電極棒の先端が突出する放電バルブ用アークチューブにおいて、
前記モリブデン箔の電極棒との接合部の裏側に現れる溶接痕の大きさ（縦×横）を０．０７ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の範囲に構成した。
【００１５】
（作用）スポット溶接としては、抵抗溶接とレーザ溶接があり、抵抗溶接では、モリブデン箔と電極棒の接合面が加圧されつつ溶接されるため、またレーザ溶接では、モリブデン箔と電極棒の接合面がモリブデン箔の裏面側からレーザ光の照射を受けるため、いずれ方式の場合も、スポット溶接により接合一体化された電極アッシーのモリブデン箔における電極棒との接合部の裏側には、ナゲットと呼ばれる溶接痕（窪み部）が形成される（図５参照）。
【００１６】
そして、溶接痕の大きさ（抵抗溶接の場合は、１個の溶接痕の大きさ、一方、レーザ溶接の場合は、連続する複数の溶接痕全体の大きさ）が０．０７ｍｍ２未満では、モリブデン箔と電極棒間の接合面積が小さすぎるため、接合強度（溶接強度）が不足し、電極アッシーをピンチシールする際にモリブデン箔と電極棒とが剥がれて、電極アッシーが通電路として機能しない（アークチューブが点灯しない）。
【００１７】
詳しくは、電極アッシーの引張り試験結果では、溶接痕の大きさと、スポット溶接部における溶接強度とは、図８に示すように、ほぼ比例する（溶接痕の大きさが大きいほど、スポット溶接部における溶接強度が高い）。そして、溶接強度が０．５Ｋｇｆ未満の場合には、ピンチシールの際にモリブデン箔と電極棒が剥がれてしまう。このため、溶接痕の大きさは、０．５Ｋｇｆ以上の溶接強度が得られる０．０７ｍｍ２以上であることが望ましい。
【００１８】
一方、溶接痕の大きさが０．２５ｍｍ２を超えると、溶接痕近傍を起点とするクラックがピンチシール部に発生し、この種のアークチューブに求められる寿命が得られない。即ち、モリブデン箔とガラス層間の界面では、溶接痕にガラスが喰い込んだ形態となって、モリブデン箔・ガラス層間の接合強度（密着性）がこの溶接痕位置だけ特に高くなっており、このため、ガラス層の溶接痕への喰い込み部にバルブ（アークチューブ）の点消灯の際に発生する熱応力（熱歪）が集中する。そして、溶接痕の大きさが０．２５ｍｍ２を超えると、溶接痕近傍を起点とするクラックがガラス層（ピンチシール部）に発生する。
【００１９】
詳しくは、所定の発光量未満となるまで点消灯を繰り返す寿命試験では、溶接痕の大きさと、アークチューブの寿命（ピンチシール部におけるクラックの発生）とは、図９に示すように、ほぼ反比例する（溶接痕の大きさが小さいほど、スポット溶接部にクラックが発生しにくい）。
【００２０】
そして、この種のアークチューブの寿命としては、一般的には２５００時間以上が要求されていることから、溶接痕の大きさは、２５００時間以上の寿命が得られる０．２５ｍｍ２以下であることが望ましい。
【００２１】
したがって、ピンチルシール圧に対抗できる電極棒・モリブデン箔間のスポット溶接部の接合強度を確保でき、かつ放電バルブ用アークチューブを長期間使用してもピンチシール部にモリブデン箔・電極棒間の溶接痕近傍を起点とするクラックを発生させないためには、電極棒とモリブデン箔をスポット溶接する際に、モリブデン箔の電極棒との接合部の裏側に現れる溶接痕の大きさを０．０７ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の範囲に構成することが望ましい。なお、溶接痕の大きさは、溶接用電極の大きさや溶接電力によって調整できる。
【００２２】
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、前記スポット溶接は抵抗溶接で、前記溶接痕（窪み部）の平均深さを１５μｍ以下に構成した。
【００２３】
（作用）ピンチシール部では、モリブデン箔の電極棒との接合部の裏側に現れる溶接痕にガラスが喰い込んでいるが、溶接痕が深ければ深いほど、ガラス層の溶接痕への喰い込み部には、バルブ（アークチューブ）点消灯の際に発生する熱応力（熱歪）がよりいっそう集中し、溶接痕近傍を起点とするクラックがガラス層（ピンチシール部）にいっそう発生し易い。このため、アークチューブ点消灯の際に発生する熱応力（熱歪）集中の影響をできるだけ少なくするには、溶接痕の深さは浅いほうが望ましい。
【００２４】
また、モリブデン箔の厚さは、一般的には２０μｍで、抵抗溶接方式によるスポット溶接では、溶接痕（窪み部）の平均深さが１５μｍを超えると、溶接痕を形成するモリブデンの再結晶層の厚さが５μ未満と薄くなり、特に、モリブデンの再結晶層の電極棒に沿った領域の厚さが非常に薄くなって、電極棒の表面が溶接痕から露出するおそれがあるなど、溶接強度が不足する。このため、電極アッシーをピンチシールする際に、モリブデン箔と電極棒との溶接位置（接合部）でモリブデン箔が変形したり、モリブデン箔に箔切れが生じる。
【００２５】
したがって、電極アッシーをピンチシールする際に、モリブデン箔と電極棒との溶接位置でモリブデン箔が変形したり、モリブデン箔に箔切れが生じることのないように、電極棒との溶接部であるモリブデンの再結晶層の厚さを確保するには、窪み部の平均深さを１５μｍ以下にすることが望ましい。
【００２６】
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、前記電極棒の前記ピンチシール部に封着されている領域にコイルを所定ピッチで巻装するとともに、前記コイルと前記モリブデン箔端部間を最大０．５ｍｍ離間させるように配置した。
【００２７】
（作用）特に、管電圧上昇に有効な水銀が密閉ガラス球内に封入されていない、水銀フリーアークチューブでは、水銀入りアークチューブに比べて低い管電圧を補うべく、管電流を上げて電力を確保するが、高電流にも十分に耐えうるように、径の大きい電極棒（例えば、水銀入りアークチューブでは電極径０．２５ｍｍであるのに対し、水銀フリーアークチューブでは電極径０．３０ｍｍ）が採用される。このため、アークチューブの点消灯により電極棒とガラス層の界面に発生する熱応力（熱歪）は、水銀入りアークチューブの場合と比べて大きく、電極棒周りに形成される残留圧縮歪層およびこの残留圧縮歪層を取り囲むように周方向や軸方向に延びるクラック（以下、境界クラックという）も大きくなり、それだけ残留圧縮歪層（や境界クラック）外側のガラス層が薄くなって、境界クラックから封入物質のリークにつながる電極クラック（ひび）が発生するおそれがある。
【００２８】
即ち、例えば、特開２００１−１５０６，特開２００７−１３４０５５，特開２００６−１４０１３５等で説明されているように、電極アッシーのピンチシール後の冷却過程で、電極棒周りのガラス層には電極棒とガラスの線膨張の差に起因した残留圧縮歪層および境界クラックが形成され、残留圧縮歪層や境界クラックは、アークチューブの点消灯に伴ってピンチシール部のガラス層に生じる熱応力を吸収分散して、ガラス層の電極棒との密着面に過大な熱応力が発生することを抑制する上で有効であるが、前記したように残留圧縮歪層および境界クラックが拡大されると、残留圧縮歪層や境界クラック外側の薄くなったガラス層には、封入物質のリークにつながる電極クラックが発生し易い。
【００２９】
然るに、請求項３では、電極アッシーのピンチシール後の冷却過程で残留圧縮歪層や境界クラックが形成されるが、電極棒のコイル巻装領域では、ガラス層の隣接コイル間に細かい微小クラックが形成されることで、応力が開放され電極棒周りに形成される残留圧縮歪層の応力も弱まり、境界クラックの拡大が抑制される。
【００３０】
また、コイルを隣接コイル間に隙間がないように巻装すると、電極棒と巻装コイルとの間に軸方向に連続する微小隙間が形成されて、放電発光部（密閉ガラス球）内の発光物質等の封入物質がこの微小隙間に侵入し、アークチューブの発光色が変化したり、発光効率が低下するなどの問題が発生するおそれがある。
【００３１】
然るに、請求項３では、電極棒にコイルが所定ピッチ（例えば、０．３ｍｍピッチ）で巻装されており、コイル巻装領域では、隣接コイル間ではガラス層が電極棒表面に密着して、コイルと電極棒との間に形成される隙間が軸方向に連続しないため、前記したアークチューブの発光色の変化や発光効率の低下などの問題は発生しない。
【００３２】
さらに、巻装コイルは、モリブデン箔の端部から離間して配置されているため、封入物質等がたとえコイルと電極棒間の微小隙間に侵入したとしても、モリブデン箔端部とコイル間に延在するガラス層と電極棒表面との密着面によって、モリブデン箔とガラス層の界面までの侵入は確実に阻止されて、箔浮きの発生にはつながらない。
【００３３】
また、図１０は、コイル・モリブデン箔端部間の距離とクラックの発生との関係を示し、コイル・モリブデン箔端部間の距離が０．５ｍｍを超えると、電極クラックが発生し、同距離が０．５ｍｍ以下では電極クラックが全く発生しないことから、巻装コイルは、モリブデン箔の端部から０．５ｍｍを超えない範囲で離間して配置することが望ましい。即ち、０．５ｍｍを超えて離間すると、その電極棒周りのガラス層にはビードクラックが発生する。水銀フリーアークチューブでは、水銀入りアークチューブに比べ、太い電極棒も用いるため、発生するビードクラックも大きくなり、それだけ電極クラックが発生する可能性も高まる。
【００３４】
一方、モリブデン箔端部と巻装コイルの間隔が０になると、コイルを電極棒に外嵌しにくいことに加えて、前記したように、コイルと電極棒間の微小隙間に侵入した封入物質がモリブデン箔とガラス層の界面まで侵入して、箔浮きの発生につながるおそれがあるため、モリブデン箔端部と巻装コイルは、所定値以上（例えば、０．２ｍｍ以上）離間させることが望ましい。
【発明の効果】
【００３５】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係る放電バルブ用アークチューブによれば、ピンチシールの際にモリブデン箔の電極棒との接合部の裏側に現れる溶接痕の大きさを所定の大きさに調整することで、第１には、電極アッシーをピンチルシールする際に、電極棒とモリブデン箔とがスポット溶接部で剥がれたり、変形したりする等の不具合がないので、放電バルブ用アークチューブを製造する上での歩留まりが向上する。
【００３６】
第２には、放電バルブ用アークチューブを長期間使用してもピンチシール部にモリブデン箔・電極棒間の溶接痕近傍を起点とするクラックが発生しないので、長寿命の放電バルブ用アークチューブを提供できる。
【００３７】
請求項２によれば、モリブデン箔の電極棒との溶接部に十分な厚さのモリブデンの再結晶層が確保されて、電極アッシーをピンチシールする際に、モリブデン箔と電極棒との溶接位置でモリブデン箔が変形したり、モリブデン箔に箔切れが生じるといった不具合がないので、放電バルブ用アークチューブを製造する上での歩留まりがさらにいっそう向上する。
【００３８】
請求項３によれば、放電バルブ用水銀フリーアークチューブを長期間使用してもピンチシール部にモリブデン箔・電極棒間の溶接痕近傍を起点とするクラックが発生しないので、長寿命の放電バルブ用水銀フリーアークチューブを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施例である放電バルブ用アークチューブの側断面図（モリブデン箔を水平にして見た断面図）である。
【図２】同放電バルブ用アークチューブの側断面図（モリブデン箔を垂直にして見た断面図）である。
【図３】同電極アッシーの製造方法（電極棒とモリブデン箔の溶接方法）を示す図である。
【図４】電極アッシーの要部（電極棒・モリブデン箔間の溶接部）の側面図である。
【図５】電極アッシーの要部（電極棒・モリブデン箔間の溶接部）の拡大断面図（図４に示す線Ｖ−Ｖに沿う断面図）である。
【図６】電極アッシーの要部平面図である。
【図７】ピンチシール部の電極棒・モリブデン箔間溶接部位置における縦断面図である。
【図８】電極アッシーの強度試験結果を示す図表である。
【図９】放電バルブ用アークチューブの寿命試験結果を示す図表である。
【図１０】コイル・モリブデン箔端部間の距離と電極クラックの発生との関係を示す図表である。
【図１１】本発明の第２の実施例に係る放電バルブ用アークチューブの要部である電極アッシーの部分拡大側面図である。
【図１２】本発明の第３の実施例に係る放電バルブ用アークチューブの要部である電極アッシーの部分拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００４１】
図１および図２は本発明の一実施例である放電バルブ用アークチューブの側断面図で、図１はモリブデン箔を水平にして見た同アークチューブの縦断面図、図２はモリブデン箔を垂直にして見た同アークチューブの縦断面図である。図３は同電極アッシーの製造方法（電極棒とモリブデン箔の溶接方法）を示す図、図４は電極アッシーの要部（電極棒・モリブデン箔間の溶接部）の側面図、図５は電極アッシーの要部（電極棒・モリブデン箔間の溶接部）の拡大断面図（図４に示す線Ｖ−Ｖに沿う断面図）、図６は電極アッシーの要部平面図、図７はピンチシール部の電極棒・モリブデン箔間溶接部位置における縦断面図である。
【００４２】
図１，２において、放電バルブ用アークチューブは、車両用前照灯の光源バルブとして用いられるもので、長手方向略中央部に放電発光部である密閉ガラス球１４が形成されたアークチューブ本体１０と、このアークチューブ本体１０を筒状（円筒状）に包囲するシュラウドガラス管１８とが一体的に形成されている。
【００４３】
アークチューブ本体１０は、細長円筒形の石英ガラス管を加工して前後１対のピンチシール部１２，１２によって電極アッシー２０を封着することで、ピンチシール部１２に挟まれた密閉ガラス球１４内には、電極棒２２が対設され、始動用希ガスである不活性ガスとともに発光物質である金属ハロゲン化物等が封入されているが、管電圧を高める作用をする緩衝物質としての水銀は封入されていない。即ち、水銀フリーアークチューブとして構成されている。
【００４４】
詳しくは、始動用希ガスである不活性ガスは、電極間における放電の発生を容易化すること等を目的として密閉ガラス球１４内に封入されており、本実施例ではキセノンガス（Ｘｅ）が用いられている。また、金属ハロゲン化物は、発光効率および演色性を高めるために封入されており、本実施例ではヨウ化ナトリウムおよびヨウ化スカンジウムが用いられている。
【００４５】
また、水銀は電極への電子の衝突量を減少させて電極の損傷を緩和する緩衝機能を有しているが、水銀フリーとすることにより、この機能が得られなくなるが、本実施例では、緩衝機能を果たす水銀代替物質として、発光物質である金属ハロゲン化物の封入量に比べると僅かではあるが、緩衝用金属ハロゲン化物が封入されている。この緩衝用金属ハロゲン化物としては、例えば、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｃｓ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｔｂ、Ｚｎ等のハロゲン化物のうち１種類または複数種類を用いる。
【００４６】
各電極アッシー２０は、タングステン製の電極棒２２とモリブデン製のリード線２６とがモリブデン箔２４を介して直線状に接続一体化されており、電極アッシー２０の少なくともモリブデン箔２４を含む領域、詳しくは、電極アッシー２０の電極棒２２の一部からリード線２６の一部までがピンチシール部１２にピンチシール（封着）されている。ピンチシール部１２から密閉ガラス球１４内に突出する一対の電極棒２２の先端部は、放電発光部内において対向電極を構成し、電極間の放電によって上方凸に湾曲するアークが生成される。
【００４７】
符号２８は、ピンチシール部１２にピンチシール（封着）されている電極棒２２のモリブデン箔２４寄りに巻装されているタングステン製コイルで、後に詳しく説明するが、ピンチシール部１２における電極クラック（電極棒２２封着位置において発生するクラック）の発生を抑制する上で有効に機能する。
【００４８】
アークチューブ本体１０の密閉ガラス球１４を包囲するシュラウドガラス管１８内は、真空または断熱空間を形成する不活性ガスが封入（充填）されている。この不活性ガスの封入圧力（充填圧力）は、０（真空）〜０．９気圧（例えば０．５気圧程度）の負圧に設定されている。
【００４９】
シュラウドガラス管１８のアークチューブ本体１０に対する封着は、シュラウドガラス管１８の後端部をアークチューブ本体１０に溶着した後、シュラウドガラス管１８内に不活性ガスを充填し、その後、シュラウドガラス管１８の前端部をアークチューブ本体１０に溶着することにより行われる。
【００５０】
次に、電極アッシー２０の構造を詳しく説明する。
【００５１】
電極アッシー２０は、図６に拡大して示すように、厚さ２０μｍ、縦横の大きさが１．５ｍｍ×７．２５ｍｍの矩形状薄片で構成したモリブデン箔２４の長手方向端部に、直径０．３０ｍｍ、長さ８ｍｍの丸棒で構成した電極棒２２と、直径０．４５ｍｍ、長さ４３ｍｍの丸棒で構成したリード線２６とが直列状態に抵抗スポット溶接されている。
【００５２】
符号２４ａはモリブデン箔２４と電極棒２２とのスポット溶接部、符号２４ｂはモリブデン箔２４とリード線２６とのスポット溶接部をそれぞれ示す。
【００５３】
スポット溶接部２４ａは、図５に拡大して示すように、モリブデン箔２４における電極棒２２との接合部の裏側に形成されたナゲットと呼ばれる溶接痕（窪み部）４０で構成されている。
【００５４】
ナゲット４０は、後に詳しく説明するが、その大きさ（Ｘ１・Ｙ１）が０．０７ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の範囲で、その平均深さＨが１５μｍ以下に構成されて、電極アッシー２０をピンチルシールする際に電極棒２２とモリブデン箔２４とが剥がれることのない接合強度が確保されるとともに、アークチューブを長期間使用してもピンチシール部１２にナゲット４０の近傍を起点とする電極クラックが発生することのない構造となっている。
【００５５】
また、電極棒２２のモリブデン箔２４寄りには、電極棒２２の外径よりも幾分大きい内径（例えば、０．３５ｍｍ）のコイル２３がモリブデン箔２４の端部から所定距離（例えば、０．４ｍｍ）だけ離間するように外嵌一体化されている。コイル２３は、タングステン製で、そのピッチは０．３ｍｍに構成されている。
【００５６】
電極アッシー２０を製造するには、図３に示すように、まず溶接用下部電極３０Ａの上にモリブデン箔２４の端部を載せ、さらにこのモリブデン箔２４の上に電極棒２２の端部を載せる。次いで溶接用上部電極３０Ｂを下降させ、上下一対の溶接用電極３０Ａ，３０Ｂによって、モリブデン箔２４と電極棒２２との重合部における電極棒２２端縁部から所定距離離間する位置を挟持するとともに、溶接用電極３０Ａ，３０Ｂ間に電流を通し、モリブデン箔２４と電極棒２２の重合部をスポット溶接する。
【００５７】
次いで、電極棒２２を溶接する場合と同様に、モリブデン箔２４の他端側にリード線２６の端縁部をわずかに余してモリブデン箔２４とリード線２６の重合部所定位置を挟持しスポット溶接する。
【００５８】
最後に、電極棒２２のモリブデン箔２４寄りにコイル２３を外嵌一体化する。その際、コイル２３の両端の少なくとも一方を電極棒２２と溶接しておけば、ピンチシールの際に、電極に対してコイル２３が軸方向にずれることはない。
【００５９】
なお、モリブデン箔２４に対し電極棒２２とリード線２６を溶接する手順は、リード線２６を先に溶接し、その後、電極棒２２を溶接するようにするようにしてもよく、或いは両者を同時に溶接するようにしてもよい。
【００６０】
図８は、スポット溶接部（電極・モリブデン箔間接合部）を構成するナゲット４０の大きさと、スポット溶接部の溶接強度との関係を示す図表である。
【００６１】
ナゲット４０の大きさが異なる電極アッシーをそれぞれ１０本づつ用意して、電極棒とモリブデン箔を軸方向に引っ張る「引張り試験」を行ったところ、図８に示すように、ナゲット４０の大きさとスポット溶接部における溶接強度とは、ほぼ比例する（ナゲット４０の大きさが大きいほど、スポット溶接部における溶接強度が高い）。
【００６２】
そして、ピンチシール圧が０．５Ｋｇｆであることから、スポット溶接部における溶接強度としては、ピンチシール圧（０．５Ｋｇｆ）よりも大きい値であることが望ましい。即ち、溶接強度が０．５Ｋｇｆ以下の場合には、接合強度（溶接強度）が不足し、電極アッシー２０をピンチシールする際にモリブデン箔２４と電極棒２２とが剥がれて、電極アッシー２０が通電路として機能しない（アークチューブが点灯しない）。したがって、電極アッシー２０をピンチシールする際にモリブデン箔２４と電極棒２２とが剥がれないためには、ナゲット４０の大きさは、溶接強度が０．５Ｋｇｆを超えた値となる０．０７ｍｍ２以上であることが望ましい。
【００６３】
図９は、スポット溶接部を構成するナゲット４０の大きさと、箔クラック発生までの時間（アークチューブの寿命）との関係を示す図表である。
【００６４】
ナゲット４０の大きさが異なる電極アッシーをピンチシールしたアークチューブをそれぞれ１０本づつ用意して、アークチューブに通電して点消灯を繰り返し、ピンチシール部に箔クラックが発生するまでの時間を測定する寿命試験を行ったところ、図９に示すように、ナゲット４０の大きさ（Ｘ１・Ｙ１）と、ナゲット４０近傍を起点とするピンチシール部におけるクラックの発生（バルブの寿命）とは、ほぼ反比例する（ナゲット４０の大きさが小さいほど、スポット溶接部に箔クラックが発生しにくく、寿命が長い）。
【００６５】
特に、ナゲット４０の大きさが０．２５ｍｍ２を超えると、ナゲット４０近傍を起点とするクラックがピンチシール部に発生し、この種のアークチューブに求められる寿命が得られない。即ち、モリブデン箔２４とガラス層間の界面では、ナゲット４０にガラスが喰い込んだ形態となって、モリブデン箔・ガラス層間の接合強度（密着性）がこのナゲット４０位置だけ特に高くなっており、このため、ガラス層のナゲット４０への喰い込み部にバルブ（アークチューブ）の点消灯の際に発生する熱応力（熱歪）が集中する。そして、ナゲット４０の大きさが０．２５ｍｍ２を超えると、ナゲット４０近傍を起点とするクラックがガラス層（ピンチシール部）に発生するものと考えられる。
【００６６】
一方、この種のアークチューブの寿命としては、一般的には２５００時間以上が要求されていることから、ナゲット４０の大きさは、２５００時間以上の寿命が得られる０．２５ｍｍ２以下であることが望ましい。
【００６７】
このように、本実施例では、ピンチシール圧に対抗できる電極棒・モリブデン箔間のスポット溶接部の接合強度を確保でき、かつ放電バルブ用アークチューブを長期間使用してもピンチシール部１２にモリブデン箔・電極棒間のナゲット４０近傍を起点とする箔クラックが発生しないように、ナゲット４０の大きさが０．０７ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の範囲に構成されている。
【００６８】
また、本実施例では、ナゲット４０の平均深さＨが、以下の理由から、１５μｍ以下に構成されている。
【００６９】
まず、ピンチシール部１２では、窪み部であるナゲット４０にガラスが喰い込んでいるが、ナゲット４０が深ければ深いほど、ガラス層のナゲット４０への喰い込み部には、放電バルブ（アークチューブ）点消灯の際に発生する熱応力（熱歪）がよりいっそう集中し、ナゲット４０近傍を起点とするクラックがガラス層（ピンチシール部）に発生し易い。このため、アークチューブ点消灯の際に発生する熱応力（熱歪）集中の影響をできるだけ少なくするには、ナゲット４０の深さＨ（図５参照）は浅い方が望ましい。
【００７０】
また、モリブデン箔２４の厚さは、一般的には２０μｍで、抵抗溶接方式によるスポット溶接では、ナゲット４０の平均深さが１５μｍを超えると、窪み部であるナゲット４０を構成するモリブデンの再結晶層の厚さが５μ未満と薄くなり、特に、モリブデンの再結晶層の電極棒２２に沿った領域の厚さｔ（図５参照）が非常に薄くなって、電極棒２２の表面がナゲット４０から露出するおそれがあるなど、溶接強度が不足する。このため、電極アッシー２０をピンチシールする際に、モリブデン箔２４と電極棒２２との溶接位置でモリブデン箔２４が変形したり、モリブデン箔２４に箔切れが生じる。
【００７１】
然るに、本実施例では、電極棒２２との溶接部であるモリブデン２４の再結晶層の厚さを十分に確保して、電極アッシー２０をピンチシールする際に、モリブデン箔２４と電極棒２２との溶接位置でモリブデン箔２４が変形したり、モリブデン箔２に箔切れが生じることのないように、ナゲット４０の深さＨが１５μｍ以下に構成されている。
【００７２】
また、巻装コイル２８は、以下のような理由で、所定ピッチで電極棒２２に巻装されるとともに、モリブデン箔２４の端部との間隔が最大０．５ｍｍ離間するように配置されている。
【００７３】
即ち、本実施例では、管電圧上昇に有効な水銀が密閉ガラス球１４内に封入されていない水銀フリーアークチューブで、水銀入りアークチューブに比べて低い管電圧を補うべく、管電流を上げて電力を確保するが、高電流にも十分に耐えうるように、径の大きい電極棒２２（例えば、水銀入りアークチューブでは電極径０．２５ｍｍであるのに対し、水銀フリーアークチューブでは電極径０．３０ｍｍ）が採用されている。このため、アークチューブの点消灯により電極棒２２とガラス層の界面に発生する熱応力（熱歪）は、水銀入りアークチューブの場合と比べて大きく、電極棒２２周りに形成される残留圧縮歪層およびこの残留圧縮歪層を取り囲むように周方向や軸方向に延びるクラック（以下、境界クラックという）も大きくなり、それだけ残留圧縮歪層（や境界クラック）外側のガラス層の厚さが薄くなって、境界クラックから封入物質のリークにつながる電極クラック（ひび）が発生するおそれがある。
【００７４】
例えば、特開２００１−１５０６，特開２００７−１３４０５５，特開２００６−１４０１３５等に説明されているように、電極アッシーのピンチシール後の冷却過程で、電極棒周りのガラス層には電極棒とガラスの線膨張の差に起因した残留圧縮歪層および境界クラックが形成され、残留圧縮歪層や境界クラックは、アークチューブの点消灯に伴ってピンチシール部のガラス層に生じる熱応力を吸収分散して、ガラス層の電極棒との密着面に過大な熱応力が発生することを抑制する上で有効であるが、前記したように残留圧縮歪層および境界クラックが拡大されると、残留圧縮歪層や境界クラック外側の薄くなったガラス層には、封入物質のリークにつながる電極クラックが発生し易い。
【００７５】
然るに、本実施例では、図７に示すように、電極アッシーのピンチシール後の冷却過程で、ピンチシール部１２における電極棒２２の周りには残留圧縮歪層Ａや境界クラックＢが形成されるが、電極棒２２のコイル巻装領域では、微小クラックＣが形成されることで、応力が開放され、電極棒２２の周りに形成される残留圧縮歪層Ａの応力も弱まり、境界クラックＣの拡大が抑制される。
【００７６】
したがって、径が大きい電極棒２２を採用する水銀フリーアークチューブであっても、電極棒２２周りに形成されている残留圧縮歪層Ａおよび境界クラックＢが、アークチューブの点消灯に伴ってピンチシール部１２に発生する熱応力を効率よく緩和（吸収）する。換言すれば、電極棒２２とガラス層間に繰り返し発生する熱応力は、電極棒２２のコイル巻装領域の周りに存在する残留圧縮歪層Ａおよび境界クラックＢによって吸収緩和されて、残留圧縮歪層Ａ（境界クラックＢ）外側の十分な厚さのガラス層に伝達されるため、ピンチシール部１２において封入物質のリークにつながる電極クラック（電極棒２２からピンチシール部の表面に向かって延びるクラック）の発生が抑制される。
【００７７】
また、コイル２８を隣接コイル間に隙間がないように巻装すると、電極棒２２と巻装コイル２８との間に軸方向に連続する微小隙間が形成されて、密閉ガラス球１４内の発光物質等の封入物質がこの微小隙間に侵入し、アークチューブの発光色が変化したり、発光効率が低下するなどの問題が発生するおそれがある。
【００７８】
然るに、本実施例では、電極棒２２にコイルが所定ピッチ（例えば、０．３ｍｍピッチ）で巻装されており、コイル巻装領域では、隣接コイル間においてガラスが電極棒２２表面に密着して、コイル２８と電極棒２２との間に形成される隙間が軸方向に連続しないため、前記したアークチューブの発光色の変化や発光効率の低下などの問題は発生しない。
【００７９】
さらに、巻装コイル２８は、モリブデン箔２４の端部から離間して配置されているため、封入物質がたとえコイル２８と電極棒２２間の微小隙間に侵入したとしても、モリブデン箔２４端部とコイル２８間に延在するガラス層と電極棒２２表面との密着面によって、モリブデン箔２４とガラス層の界面までの侵入は確実に阻止されて、箔浮きの発生にはつながらない。
【００８０】
図１０は、コイル・モリブデン箔端部間の距離Ｌと電極クラックの発生との関係を示す。
【００８１】
この図に示すように、コイル・モリブデン箔端部間の距離Ｌと電極クラックの発生回数は略比例する。そして、コイル・モリブデン箔端部間の距離Ｌが０．５ｍｍを超えると、電極クラックが発生し、同距離Ｌが０．５ｍｍ以下では電極クラックが全く発生しないことから、巻装コイル２８は、モリブデン箔２４の端部から０．５ｍｍを超えない範囲で離間して配置することが望ましい。即ち、０．５ｍｍを超えて離間すると、その電極棒２２周りのガラス層にはビードクラックが発生する。水銀フリーアークチューブでは、水銀入りアークチューブに比べ、太い電極棒も用いるため、発生するビードクラックも大きくなり、それだけ電極クラックが発生する可能性も高まる。
【００８２】
一方、モリブデン箔２４の端部と巻装コイル２８の間隔が０になると、コイル２８を電極棒２２に外嵌しにくいことに加えて、前記したように、コイル２８と電極棒２２間の微小隙間に侵入した封入物質がモリブデン箔２４とガラス層の界面まで侵入して、箔浮きの発生につながるおそれがあるため、モリブデン箔端部と巻装コイル２８は、所定値以上（例えば、０．２ｍｍ以上）離間させることが望ましい。
【００８３】
そこで、本実施例では、巻装コイル２８は、電極クラックが発生するおそれのない、モリブデン箔２４の端部から０．５ｍｍを超えない範囲、たとえば０．４ｍｍだけ離間して配置されている。
【００８４】
図１１は、本発明の第２の実施例に係る放電バルブ用アークチューブの要部である電極アッシーの部分拡大側面図である。
【００８５】
前記した第１の実施例では、ピンチシール部１２に封着されている電極棒２２にコイル２８が巻装されていたが、この第２の実施例では、電極棒２２の外周に、第１の実施例のコイル２８と同一ピッチの螺旋溝２３が形成されている。
【００８６】
螺旋溝２３は、第１の実施例のコイル２８と同様に、電極アッシーのピンチシール後の冷却過程で、ピンチシール部１２の電極棒２２周りに形成される残留圧縮歪層や境界クラックが拡大されることを抑制する。
【００８７】
即ち、電極棒２２の螺旋溝２３形成領域では、軸方向に隣接する溝間のガラス層に細かい微小クラックが形成されることで、電極棒２２の周りに形成される残留圧縮歪層および境界クラックの拡大が抑制される。
【００８８】
図１２は、本発明の第３の実施例に係る放電バルブ用アークチューブの要部である電極アッシーの部分拡大平面図である。
【００８９】
前記した第１，第２の実施例では、モリブデン箔２４と電極棒２２の重合部、およびモリブデン箔２４とリード線２６の重合部がそれぞれ抵抗溶接により接続一体化されていたが、この第３の実施例では、モリブデン箔２４と電極棒２２の重合部およびモリブデン箔２４とリード線２６の重合部の、少なくともモリブデン箔２４と電極棒２２の重合部が、モリブデン箔２４の裏面側からレーザ光を照射してスポット溶接するレーザ溶接により、接続一体化されている。なお、モリブデン箔２４とリード線２６のスポット溶接部については、図示を省略する。
【００９０】
レーザ溶接に用いられるレーザ光のスポット径は小さく、モリブデン箔２４の電極棒２２との接合部の裏側に現れるナゲット４０Ａの大きさは、抵抗溶接の際に現れるナゲット４０の大きさに比べるとかなり小さい。
【００９１】
このため、レーザ溶接方式によるスポット溶接では、モリブデン箔２４における電極棒２２との接合部における溶接強度を確保するために、電極棒２２に沿って複数箇所（実施例では３箇所）が溶接され、モリブデン箔２４における電極棒２２との接合部の裏側には、ナゲット４０Ａが電極棒２２に沿って３箇所形成されている。
【００９２】
そして、連続する３個のナゲット４０Ａの形成領域全体の大きさ（Ｘ２・Ｙ２）が０．０７ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の範囲に構成されている。
【００９３】
即ち、本実施例では、ピンチルシール圧に対抗できる電極棒・モリブデン箔間のスポット溶接部の接合強度を確保でき、かつ放電バルブ用アークチューブを長期間使用してもピンチシール部にモリブデン箔・電極棒間のナゲット４０Ａ近傍を起点とする箔クラックが発生しないように、３個のナゲット４０Ａの形成領域全体の大きさが０．０７ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の範囲に構成されている。
【００９４】
その他は、前記した第１の実施例と同様であり、同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。
【符号の説明】
【００９５】
１２ ピンチシール部
１４ 放電発光部を構成する密閉ガラス球
２０ 電極アッシー
２２ 電極棒
２８ コイル
２３ 螺旋溝
２４ モリブデン箔
２６ リード線
３０Ａ 抵抗溶接機のスポット溶接用下部電極
３０Ｂ 抵抗溶接機のスポット溶接用上部電極
４０ ナゲット（溶接痕である窪み部）
Ｈ 窪み部の平均深さ
Ｌ コイルとモリブデン箔との離間距離
Ａ 残留圧縮歪層
Ｂ 境界クラック
Ｃ 微小クラック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極棒の端部とモリブデン箔との重合部をスポット溶接により接合一体化した電極アッシーの少なくともモリブデン箔を含む領域がピンチシール部に封着されて、放電発光部を構成する密閉ガラス球内に前記電極棒の先端が突出する放電バルブ用アークチューブにおいて、
前記モリブデン箔の電極棒との接合部の裏側に現れる溶接痕の大きさ（縦×横）が０．０７ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の範囲に構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】
前記スポット溶接は抵抗溶接で、前記窪み部の平均深さが１５μｍ以下に構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３】
前記電極棒の前記ピンチシール部に封着されている領域には、コイルが所定ピッチで巻装されるとともに、前記コイルと前記モリブデン箔の端部間が最大０．５ｍｍ離間するように配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の放電バルブ用アークチューブ。
【請求項１】
電極棒の端部とモリブデン箔との重合部をスポット溶接により接合一体化した電極アッシーの少なくともモリブデン箔を含む領域がピンチシール部に封着されて、放電発光部を構成する密閉ガラス球内に前記電極棒の先端が突出する放電バルブ用アークチューブにおいて、
前記モリブデン箔の電極棒との接合部の裏側に現れる溶接痕の大きさ（縦×横）が０．０７ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の範囲に構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】
前記スポット溶接は抵抗溶接で、前記窪み部の平均深さが１５μｍ以下に構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３】
前記電極棒の前記ピンチシール部に封着されている領域には、コイルが所定ピッチで巻装されるとともに、前記コイルと前記モリブデン箔の端部間が最大０．５ｍｍ離間するように配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の放電バルブ用アークチューブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−８４４５４（Ｐ２０１２−８４４５４Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１０６６（Ｐ２０１０−２３１０６６）
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【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２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【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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