特許 6075689 セラミックス製の放電容器の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6075689

(24)【登録日】2017年1月20日

(45)【発行日】2017年2月8日

(54)【発明の名称】セラミックス製の放電容器の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 9/24 20060101AFI20170130BHJP

   C04B 35/115 20060101ALI20170130BHJP

【ＦＩ】

   H01J9/24 G

   C04B35/115

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-59947(P2013-59947)

(22)【出願日】2013年3月22日

(65)【公開番号】特開2014-186822(P2014-186822A)

(43)【公開日】2014年10月2日

【審査請求日】2015年10月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000192

【氏名又は名称】岩崎電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135965

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 要泰

(74)【代理人】

【識別番号】100100169

【弁理士】

【氏名又は名称】大塩 剛

(72)【発明者】

【氏名】大河原 亮

(72)【発明者】

【氏名】山田 誠司

(72)【発明者】

【氏名】村岡 将満

(72)【発明者】

【氏名】原口 昇

(72)【発明者】

【氏名】門馬 友香

【審査官】 杉田 翠

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０３１１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４７４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３９６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１００７１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ３５／００

３５／０３

３５／０４−３５／０４７

３５／０５３−３５／１０３

３５／１１１−３５／１１５

３５／１２−３５／１８

３５／１９−３５／２２

３５／４４７−３５／４５７

３５／５４７−３５／５５３

３５／６２２

３５／６２６−３５／６３２

Ｈ０１Ｊ９／２４−９／５２

６１／３０−６１／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光部と該発光部の両側に細管部を有するセラミックス製の放電容器の製造方法において、
粒子径が比較的大きいアルミナと粒子径が比較的小さいアルミナを、所定の重量比率で混合してアルミナの原料を生成する原料生成ステップと、
前記原料、助剤、及び、水を混合してスラリーを生成するスラリー生成ステップと、
前記スラリーから成形体を形成する成形体形成ステップと、
前記成形体を焼成して放電容器を形成する焼成ステップと、
を有し、
前記粒子径が比較的小さいアルミナの重量比率は、前記粒子径が比較的大きいアルミナの重量比率より大きく、
前記粒子径が比較的大きいアルミナの粒子径は前記粒子径が比較的小さいアルミナの粒子径の１．８倍より大きく、６．５倍より小さく、
前記粒子径が比較的小さいアルミナの比表面積は前記粒子径が比較的大きいアルミナの比表面積より大きく、前記粒子径が比較的小さいアルミナの比表面積は５〜２０ｍ²／ｇ、前記粒子径が比較的大きいアルミナの比表面積は１〜１４ｍ²／ｇであることを特徴とする放電容器の製造方法。

【請求項2】

請求項１記載の放電容器の製造方法において、
前記粒子径が比較的大きいアルミナの７０wt％は、粒子径が０．４５０〜０．６５０μｍの範囲にあり、前記粒子径が比較的小さいアルミナの９５wt％は、粒子径が０．１００〜０．２７５μｍの範囲にあることを特徴とする放電容器の製造方法。

【請求項3】

請求項１又は２記載の放電容器の製造方法において、
前記粒子径が比較的大きいアルミナの７０wt％は、粒子径が０．４５〜０．６５μｍの範囲にあり、前記粒子径が比較的小さいアルミナの７５wt％は、粒子径が０．１７５〜０．３２５μｍの範囲にあることを特徴とする放電容器の製造方法。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項記載の放電容器の製造方法において、
前記粒子径が比較的小さいアルミナは、粒子径が互いに異なる複数種類のアルミナを混合した混合アルミナであり、前記粒子径が比較的大きいアルミナは、粒子径が互いに異なる複数種類のアルミナを混合した混合アルミナであることを特徴とする放電容器の製造方法。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項記載の放電容器の製造方法において、
前記アルミナの粒子径は、縦軸を累積通過率又は累積積算率（wt％）、横軸を粒子径(
μm)とする積算分布曲線において、累積通過率又は累積積算率が５０wt％となる粒子径であることを特徴とする放電容器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高圧放電ランプ用のセラミックス製の放電容器の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、石英製の放電容器（発光管）の代わりに、透光性を有するセラミックス（以下、透光性セラミックス）製の放電容器に用いた高圧放電ランプが広く使用されている。透光性セラミックスは、石英と比較して耐熱性、耐食性に優れているため、これを用いた高圧放電ランプは、高効率及び高演色、更に長寿命など非常に優れた特性を得ることができる。

【0003】

セラミックス製の放電容器の原料として、αアルミナが用いられる。また、製造法の一つとして、排泥鋳込み法（泥漿鋳込み方法）が用いられる。排泥鋳込み法では、石膏製の型にアルミナを含むスラリーを充填し、所定の時間保持する。石膏にスラリーの水分が吸収され、型の内面にスラリーの固形分が着肉する。次に、排泥（スラリーの除去）を行うと、型の内面に着肉したスラリーが残る。これを乾燥し、離型し、得られた成形体を焼成することによりセラミックス製の放電容器が得られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開2004-315313号公報(特許3700176号)

【特許文献2】特開2000-219570号公報(特許3783445号)

【特許文献3】特開平7-237974号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

高圧放電ランプの出射光効率を高めるには放電容器の全光線透過率を向上させる必要がある。

【0006】

そこで、本発明の目的は、全光線透過率が高いセラミックス製の放電容器を製造する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明によると、発光部と該発光部の両側に細管部を有するセラミックス製の放電容器の製造方法において、
粒子径が比較的大きいアルミナと粒子径が比較的小さいアルミナを、所定の重量比率で混合してアルミナの原料を生成する原料生成ステップと、
前記原料、助剤、及び、水を混合してスラリーを生成するスラリー生成ステップと、
前記スラリーから成形体を形成する成形体形成ステップと、
前記成形体を焼成して放電容器を形成する焼成ステップと、
を有し、
前記粒子径が比較的小さいアルミナの重量比率は、前記粒子径が比較的大きいアルミナの重量比率より大きく、
前記粒子径が比較的大きいアルミナの粒子径は前記粒子径が比較的小さいアルミナの粒子径の１．８倍より大きく、６．５倍より小さいことを特徴とする。

【0008】

本実施形態によると、前記放電容器の製造方法において、前記粒子径が比較的小さいアルミナの比表面積は前記粒子径が比較的大きいアルミナの比表面積より大きく、前記粒子径が比較的小さいアルミナの比表面積は５〜２０ｍ^２／ｇ、前記粒子径が比較的大きいアルミナの比表面積は１〜１４ｍ^２／ｇであってよい。

【0009】

本実施形態によると、前記放電容器の製造方法において、前記粒子径が比較的小さいアルミナの重量比率は、前記粒子径が比較的大きいアルミナの重量比率の１．５倍以上、且つ、３倍以下であってよい。

【0010】

本実施形態によると、前記放電容器の製造方法において、前記粒子径が比較的大きいアルミナの粒子径は前記粒子径が比較的小さいアルミナの粒子径の２．５倍より大きく、６．５倍より小さくてよい。

【0011】

本実施形態によると、前記放電容器の製造方法において、前記粒子径が比較的大きいアルミナの７０wt％は、粒子径が０．４５０〜０．６５０μｍの範囲にあり、前記粒子径が比較的小さいアルミナの９５wt％は、粒子径が０．１００〜０．２７５μｍの範囲であってよい。

【0012】

本実施形態によると、前記放電容器の製造方法において、前記粒子径が比較的大きいアルミナの７０wt％は、粒子径が０．４５〜０．６５μｍの範囲にあり、前記粒子径が比較的小さいアルミナの７５wt％は、粒子径が０．１７５〜０．３２５μｍの範囲であってよい。

【0013】

本実施形態によると、前記放電容器の製造方法において、前記粒子径が比較的小さいアルミナは、粒子径が互いに異なる複数種類のアルミナを混合した混合アルミナであり、前記粒子径が比較的大きいアルミナは、粒子径が互いに異なる複数種類のアルミナを混合した混合アルミナであってよい。

【0014】

本実施形態によると、前記放電容器の製造方法において、前記アルミナの粒子径は、縦軸を累積通過率又は累積積算率（wt％）、横軸を粒子径(μm)とする積算分布曲線において、累積通過率又は累積積算率が５０wt％となる粒子径であってよい。

【0015】

本発明の実施形態によると、セラミックス製の放電容器は、上記製造方法を用いて製造してよい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、全光線透過率が高いセラミック製の放電容器を製造する技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1A】図１Ａは、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの構成を説明する図である。

【図1B】図１Ｂは、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの放電容器の構成を説明する図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る高圧放電ランプ用のセラミックス製の放電容器の製造方法の例を説明する図である。

【図3A】図３Ａは、本願の発明者が実施した実験に用いたアルミナの粒子径の積算分布を示す図である。

【図3B】図３Ｂは、本願の発明者が実施した実験に用いたアルミナの粒子径の積算分布を示す図である。

【図4A】図４Ａは、本願の発明者が実施した実験に用いたアルミナの粒子径の頻度分布を示す図である。

【図4B】図４Ｂは、本願の発明者が実施した実験に用いたアルミナの粒子径の頻度分布を示す図である。

【図4C】図４Ｃは、本願の発明者が実施した実験に用いたアルミナの粒子径の頻度分布を示す図である。

【図5A】図５Ａは、本願の発明者が作成した試料の表面の電子顕微鏡写真の例を示す図である。

【図5B】図５Ｂは、本願の発明者が作成した試料の表面の電子顕微鏡写真の例を示す図である。

【図5C】図５Ｃは、本願の発明者が作成した試料の表面の電子顕微鏡写真の例を示す図である。

【図5D】図５Ｄは、本願の発明者が作成した試料の表面の電子顕微鏡写真の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明に係る実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同じ要素に対しては同じ参照符号を付して、重複した説明を省略する。

【0019】

図１Ａを参照して本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの一例を説明する。セラミックメタルハライドランプ１００は、透光性外管１１１と、端部の口金１１２と、透光性外管１１１の内部のほぼ中央に配置されたセラミックス製の放電容器１３０を有する。透光性外管１１１の内部は圧力１０Ｐａ以下の高真空に保持される。本実施形態のセラミックメタルハライドランプ１００は、図示のように口金１１２を上にして垂直に装着される。

【0020】

放電容器１３０の周囲に透光性スリーブ１０８が設けられ、その外側に、金属製のフレーム１０９が設けられている。放電容器１３０の上側には、始動器１１０が設けられている。フレーム１０９の上端には、ゲッタ１１３が装着されている。

【0021】

フレーム１０９は、下端のマウント支持板１１４と上端のステム１１５の導入線と接続しており、それによって、位置固定される。フレーム１０９は位置固定用の部材であると同時に電気的接続用の部材を兼ねており、図示しない外部給電システムからの電力をステム１１５の導入線を介して放電容器１３０に供給する。

【0022】

図１Ｂを参照して放電容器１３０の構造を説明する。放電容器１３０は中央の発光部１３０Ｃとその両端の細管部１３０Ａ、１３０Ｂを有する。細管部１３０Ａ、１３０Ｂには、電流導入体１２０ａ、１２０ｂがそれぞれ装着されている。電流導入体１２０ａ、１２０ｂは、タングステン電極１２３、電流供給体１２２、及び、リード線１２１を有する。タングステン電極１２３は放電容器１３０の発光部１３０Ｃに配置されている。電流供給体１２２は、耐ハロゲン性中間材１２２ａと導電性サーメット棒１２２ｂからなる。

【0023】

リード線１２１は導電性サーメット棒１２２ｂの先端に接続されている。リード線１２１と導電性サーメット棒１２２ｂの接続部は補強材１３１によって囲まれている。リード線１２１は細管部１３０Ａ、１３０Ｂの両端より突出している。

【0024】

放電容器１３０の内部には、発光物質と、水銀および不活性ガスが封入されている。不活性ガスは例えば希ガスであるが本実施例ではアルゴンである。セラミックメタルハライドランプを点灯させると、放電容器１３０内における放電により、発光物質が加熱され、その一部が蒸発して放電により励起され、発光する。発光物質の残りの部分は、放電容器１３０の底部の最冷部に液相状態でプールされる。液相の発光物質の一部は蒸発し、放電容器１３０の内部を対流により循環し、底部の最冷部に戻る。ランプの点灯中はこのようなサイクルが繰り返される。

【0025】

図２を参照して、本実施形態に係る高圧放電ランプ用のセラミックス製の放電容器の製造方法の例を説明する。先ず、ステップＳ１０１にて、原材料を秤量する。本実施形態では、原材料として、アルミナ粉末と助剤（酸化マグネシウム）を用いる。アルミナ粉末については後に詳細に説明する。ステップＳ１０２にて、スラリーを生成する。アルミナ粉末、助剤、及び、水を混合した原材料を容器に入れ、ボールミルにて１０時間混合を行い、スラリーを生成する。ステップＳ１０３にて、バインダー添加を行う。スラリーを別の容器に移し、バインダーを加え、更に混合する。ステップＳ１０４にて、篩処理を行う。スラリーをナイロン製の篩にかけ、一定以上の大きさの粒子径のアルミナ塊を除去する。本実施形態では、目開き３２μｍの篩を用いた。ステップＳ１０５にて、スラリーの脱泡を行う。真空脱泡装置によりスラリーの気泡を除去する。ステップＳ１０６にて、鋳込み成形を行い、成形体を得る。先ず、スラリーを石膏型に充填し、所定の時間保持する。石膏にスラリーの水分が吸収され、型の内面にスラリーの固形分が着肉する。次に、排泥（スラリーの除去）を行うと、型の内面に着肉したスラリーが残る。これを乾燥し、離型し、成形体が得られる。

【0026】

ステップＳ１０７にて、成形体の仮焼を行う。即ち、１０時間をかけて９５０℃まで昇温し、その温度で３０分間保持する。ステップＳ１０８にて、成形体の研磨を行う。成形体の表面には、石膏型１０の合わせ目に沿って小さな隆起状のパーティングラインが形成されている。仮焼後の成形体はある程度の硬さを有する。そこで、パーティングラインを研磨除去する。両側の細管部を把持し、成形体を回転させ、表面に１０００〜２０００番の耐水研磨紙をあてる。

【0027】

ステップＳ１０９にて、酸処理を行う。成形体には、石膏の成分である硫酸カルシウム等のカルシウム成分が残存する。カルシウム成分が残存すると、本焼成によりアルミナ粒子が異常成長を起こし、全光線透過率が低下する。そこで、酸処理によってカルシウム成分を除去する。酸処理後は、十分に洗浄を行う。ステップＳ１１０にて、成形体を乾燥させる。

【0028】

ステップＳ１１１にて、本焼成を行う。本実施の形態では、一次本焼成と二次本焼成の２回の本焼成を行う。一次本焼成は、ドライ水素雰囲気で行う。二次本焼成は、空気中で行う。尚、二次本焼成は酸素を含んだウェット水素雰囲気又は真空雰囲気で行なってもよい。

【0029】

本焼成を２回行う理由は、ドライ水素雰囲気での焼成だけではアルミナに低次酸化物が生成され易いからである。低次酸化物が生成されると、成形体は黒っぽく着色し全光線透過率が低下する。しかしドライ水素雰囲気での焼成の後に酸素を含んだ空気中での焼成を行うことにより、低次酸化物を低減させることができる。そのため、成形体の着色がなくなり全光線透過率を向上させることができる。本焼成での雰囲気、温度、時間等は、成形体の着色具合等から判断して変更し、着色が少なく、全光線透過率の高くなる条件での焼成が望ましい。

【0030】

次に、本願の発明者が行った実験について説明する。本願の発明者は、セラミックス製の放電容器の全光線透過率を向上させるために必要な条件を鋭意考察した。そこで本願の発明者は、放電容器の原料であるアルミナの粒子径に着目した。本願の発明者は、粒子径が異なる３種のアルミナ粉末を用意した。これらのアルミナ粉末の仕様は次のとおりである。

【0031】

【表1】

【0032】

第１アルミナは、大明化学工業製のTM-DAR（商品名）であり、高純度のαアルミナ粉末である。第２アルミナは、大明化学工業製のTM-5D（商品名）であり、高純度のαアルミナ粉末である。第３アルミナは、住友化学製のAMP-3000（商品名）であり、高純度のαアルミナ粉末である。

【0033】

第１アルミナの粒子径をｘ１、第２アルミナの粒子径をｘ２、第３アルミナの粒子径をｘ３とする。粒子径ｘ１、ｘ２、ｘ３は、１次粒子の粒子径の積算分布（累積分布）から求めるが、詳細は、図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明する。粒子径分布は１次粒子の粒子径の頻度分布から求めるが、詳細は、図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃを参照して説明する。尚、表１における粒子径と粒子径分布の括弧内の数字は、製造元から与えられたカタログ値である。

【0034】

比表面積は、吸着現象を利用するＢＥＴ（Brunauer, Emmett and Teller）法によって測定した値である。嵩密度は、日本粉体工業技術協会規格（略称：SAP）にて規定された方法を用いて測定した値であり、所謂ルーズ嵩密度又は静嵩密度である。

【0035】

図３Ａを参照して、第１アルミナ及び第２アルミナの粒子径ｘ１、ｘ２を求める方法を説明する。実線の曲線は、第１アルミナの１次粒子の積算分布曲線であり、破線の曲線は、第２アルミナの１次粒子の積算分布曲線である。縦軸は累積通過率（又は篩下積算値）（wt％）、横軸は粒子径(μm)の対数表示である。本願明細書では、積算分布曲線において、累積通過率が５０％となるときの粒子径を、アルミナの粒子径とする。これは、累積通過率（累積通過値）が５０％となるときの篩の目開きに相当する。

【0036】

実線の曲線において、累積通過率が５０wt％となる粒子径は約０．２μｍである。従って、第１アルミナの粒子径を、ｘ１＝０．２μｍとする。破線の曲線において、累積通過率が５０wt％となる粒子径は、約０．２８μｍである。従って、第２アルミナの粒子径を、ｘ２＝０．２８μｍとする。ｘ２＝１．４×ｘ１である。

【0037】

図３Ｂを参照して、第３アルミナの粒子径ｘ３を求める方法を説明する。実線の曲線は、第３アルミナの１次粒子の積算分布曲線である。縦軸は累積残留率（又は篩上積算値）（wt％）、横軸は粒子径(μm)の対数表示である。実線の曲線において、累積残留率が５０wt％となる粒子径は約０．５μｍである。従って、第３アルミナの粒子径を、ｘ３＝０．５μｍとする。ｘ３＝２．５×ｘ１＝１．８×ｘ２である。一般に、累積通過率（又は篩下積算値）をＤ、累積残留率（又は篩上積算値）をＲとするとＤ＋Ｒ＝１００％である。従って、粒子径は、累積通過率曲線と累積残留率曲線のいずれから求めてもよい。

【0038】

図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、第１、第２及び第３アルミナの粒子径の頻度分布を示し、縦軸は重量比率（wt％）、横軸は粒子径（μｍ）である。図４Ａに示すように、第１アルミナの粒子径の頻度分布の範囲は、ｘ１＝０．１００〜０．３７５μｍである。しかしながら、第１アルミナの粒子の約９５％は、ｘ１＝０．１００〜０．２７５μｍの範囲にあり、その中央値はｘ１＝０．１９μｍ、その最頻値はｘ１＝０．２２５μｍである。図４Ｂに示すように、第２アルミナの粒子径の頻度分布の範囲は、ｘ２＝０．１００〜０．５５０μｍである。しかしながら、第２アルミナの約７５％は、ｘ２＝０．１７５〜０．３２５μｍの範囲にあり、その中央値はｘ２＝０．２５μｍ、その最頻値はｘ１＝０．２２５μｍである。図４Ｃに示すように、第３アルミナの粒子径の頻度分布の範囲は、ｘ３＝０．３２５〜１．２００μｍである。しかしながら、第３アルミナの約７０％は、ｘ３＝０．４５０〜０．６５０μｍの範囲にあり、その中央値及び最頻値はｘ３＝０．５５μｍである。

【0039】

以上より、第２アルミナの粒子径ｘ２は第１アルミナの粒子径ｘ１より僅かに大きいが、第２アルミナの粒子径ｘ２と第１アルミナの粒子径ｘ１は、第３アルミナの粒子径ｘ３より十分に小さい。

【0040】

次に本願の発明者は、原料として、第１、第２及び第３アルミナと、これらのアルミナを所定の重量比で混合した混合アルミナを用意した。第１、第２及び第３アルミナの重量比率（wt％）を、それぞれｙ１、ｙ２、ｙ３とする。ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＝１００である。これらの原料を用い、図２に示した方法によって試料を作成した。試料は厚さ１ｍｍ、外径３０ｍｍの円板である。各試料の原料の組成を表２に示す。

【0041】

【表2】

【0042】

試料１、２、３は、それぞれ第１、第２又は第３アルミナのみを用いて作成した。試料４、５、６は、第１、第２及び第３アルミナのうち２種のアルミナを重量比１対１で混合した混合アルミナを用いて作成した。試料７〜１１、１５は、第１、第２及び第３アルミナのうち２種のアルミナを重量比１対３又は３対１で混合した混合アルミナを用いて作成した。試料１２〜１４は、第１アルミナと第３アルミナを所定の重量比で混合した混合アルミナを用いて作成した。

【0043】

試料（焼成前の成形体）の嵩密度、焼成後の試料の全光線透過率、結晶粒径、及び、気孔数を測定した。試料（焼成前の成形体）の嵩密度は、円板の質量を円板の外形の体積で除算した値である。結晶粒径（平均値）、及び、気孔数は、試料の走査顕微鏡像を観察して、計数した。気孔数は、面積０．０４５ｍｍ^２の領域における気孔数である。測定結果を次に示す。

【0044】

【表3】

【0045】

図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ及び図５Ｄは、試料１〜１５の表面及び断面の走査微鏡写真の例を示す。表面の走査顕微鏡写真を観察することにより、結晶粒径を求めることができる。断面の走査顕微鏡写真を観察することにより、気孔数を求めることができる。

【0046】

本発明の目的は、上述のように、全光線透過率が比較的高い放電容器を製造することにある。そこで、本願の発明者は、実験で作成した円板状の試料のうち、全光線透過率が比較的高いもの、例えば、７５％以上のものを選択した。表３に示すように、試料５、９、１２〜１５がこの条件を満たす。しかしながら、全光線透過率が７５％以上であっても、結晶粒径が比較的大きいものは耐熱衝撃性及び機械的強度が低下するため、好ましくない。そこで、結晶粒径が１５μｍを超える試料は排除することとした。試料５、９、１２〜１５の結晶粒径は１５μｍ以下であり、十分に小さい。次に、気孔数が比較的多いのは好ましくない。そこで、気孔数が１００個を超える試料は排除することとした。即ち、試料５は排除する。そこで、試料９、１２〜１５を合格とする。更に、気孔数が７０個を超えると光が散乱し易くなり、ランプの明るさが低くなる傾向にある。また、気孔数が多いと放電容器が内部の添加物と反応し侵食される可能性がある。そこで、気孔数が７０個を超える試料９を排除すると、試料１２〜１５のみが合格となる。

【0047】

次に、原料について考察する。先ず、単一の種類のアルミナを用いて製造した試料１、２、３について考察する。単一の種類のアルミナを用いて放電容器を製造することは既知である。試料１、２、３のいずれも、全光線透過率が低く、気孔数が多かった。試料１、２の結晶粒径は小さかったが、試料３の結晶粒径は比較的大きかった。本願の発明者が行った実験では、単一の種類のアルミナを用いることにより全光線透過率が高く、結晶粒径が小さく、且つ、気孔数が少ない試料を得ることができなかった。

【0048】

次に、第１アルミナと第２アルミナを混合した混合アルミナを用いた試料４、８、１１について検討する。第１アルミナの粒子径ｘ１及び第２アルミナの粒子径ｘ２は、第３アルミナの粒子径ｘ３と比較すると、十分に小さい。即ち、ｘ３／ｘ１＝２．５、ｘ３／ｘ２＝１．８である。これらの試料４、８、１１では、いずれも、全光線透過率が低く、気孔数が多かった。

【0049】

従って、粒子径が比較的小さいアルミナ同士を混合した混合アルミナを用いても、全光線透過率が高く、結晶粒径が小さく、且つ、気孔数が少ない試料を得ることはできなかった。

【0050】

次に、第２アルミナと第３アルミナを混合した混合アルミナを用いた試料６、９、１０について検討する。第２アルミナの粒子径ｘ２は、第１アルミナの粒子径ｘ１より僅かに大きいが、第３アルミナの粒子径ｘ３と比較すると、小さい。即ち、ｘ３／ｘ２＝１．８である。

【0051】

これらの試料６、９、１０のうち、全光線透過率が高く、結晶粒径が小さいのは、試料６、９である。試料６、９のうち、気孔数が比較的少ないのは、試料９である。従って、３つの試料６、９、１０について比較すると、試料９が最も良好であり、試料６が次に良く、試料１０は最も悪い。３つの試料６、９、１０について、第２アルミナの重量比率ｙ２と第３アルミナの重量比率ｙ３を比較する。最良である試料９では、ｙ２＞ｙ３である。即ち、ｙ２／ｙ３＝３である。次に良い試料６では、ｙ２＝ｙ３、最も悪い試料１０では、ｙ２＜ｙ３である。

【0052】

試料６、９、１０より、粒子径が比較的小さいアルミナと粒子径が比較的大きいアルミナを混合した混合アルミナを用い、更に、粒子径が比較的小さいアルミナの重量比率を、粒子径が比較的大きいアルミナの重量比率より大きくするとよい、と言える。

【0053】

次に、３種のアルミナのうち、第１アルミナと第３アルミナを混合した混合アルミナを用いた試料５、７、１２〜１５について検討する。第１アルミナの粒子径ｘ１は、３種のアルミナのうち最も小さく、第３アルミナの粒子径ｘ３は、３種のアルミナのうち最も大きい。即ち、ｘ３／ｘ１＝２．５である。

【0054】

これらの試料５、７、１２〜１５のうち、全光線透過率が高く、且つ、結晶粒径が小さいのは試料５、１２〜１５である。試料５、１２〜１５のうち、更に、気孔数が少ないのは、試料１２〜１５である。試料５、７、１２〜１５について比較すると、試料１２〜１５が最も良好であり、試料５が次に良く、試料７は最も悪い。

【0055】

これらの３つのグループの試料について、第１アルミナの重量比率ｙ１と第３アルミナの重量比率ｙ３を比較する。最良である試料１２〜１５では、ｙ１＞ｙ３である。即ち、ｙ１／ｙ３＝１．５〜３である。次に良い試料５では、ｙ１＝ｙ３、最も悪い試料７では、ｙ１＜ｙ３である。

【0056】

試料５、７、１２〜１５より、粒子径が比較的小さいアルミナと粒子径が比較的大きいアルミナを混合した混合アルミナを用い、更に、粒子径が比較的小さいアルミナの重量比率を、粒子径が比較的大きいアルミナの重量比率より大きくするとよい、と言える。

【0057】

本願の発明者は、第１アルミナと第２アルミナを所定の重量比で混合した第４アルミナを作成した。第４アルミナと第３アルミナを所定の重量比で混合して混合アルミナを作成し、それを用いて試料を作成した。その結果、粒子径が比較的小さい第４アルミナの重量比率を、粒子径が比較的大きい第３アルミナの重量比率より大きくすることによって良好な試料が得られた。

【0058】

そこで、本願の発明者は、粒子径が互いに異なる複数種類のアルミナを所定の重量比で混合して粒子径が比較的小さい混合アルミナを作成した。また、粒子径が互いに異なる複数種類のアルミナを所定の重量比で混合して粒子径が比較的大きい混合アルミナを作成した。粒子径が比較的小さい混合アルミナの重量比率を、粒子径が比較的大きい混合アルミナの重量比率より大きくすることによって良好な試料が得られた。

【0059】

本願の発明者が行った実験より、次の知見が得られる。全光線透過率が高く、結晶粒径が小さく、且つ、気孔数が少ない放電容器を得るには、粒子径が比較的小さいアルミナと粒子径が比較的大きいアルミナを混合した混合アルミナを用いるとよい。それによって、粒子径が比較的大きいアルミナの隙間に粒子径が比較的小さいアルミナが充填されるため、充填密度が上昇するものと考えられる。それによって、気孔率が低下し、透過率が向上するものと考えられる。本願の発明者が行った実験より、更に、次の知見が得られる。粒子径が比較的小さいアルミナの重量比率を、粒子径が比較的大きいアルミナの重量比率より大きくするとよい。それによって、更に充填密度が上昇し、気孔率が低下し、透過率が向上するものと考えられる。

【0060】

本願の発明者が行った実験では、第３アルミナが、粒子径が比較的大きいアルミナであり、第１及び第２アルミナが、粒子径が比較的小さいアルミナとなる。第３アルミナの比表面積は４〜８ｍ^２／ｇ、第１アルミナの比表面積は１４．５ｍ^２／ｇ、第２アルミナの比表面積は９．０ｍ^２／ｇである。従って、粒子径が比較的大きいアルミナの比表面積は１〜１４ｍ^２／ｇであってよく、粒子径が比較的小さいアルミナの比表面積は５〜２０ｍ^２／ｇであってよい。但し、粒子径が比較的大きいアルミナの比表面積は、粒子径が比較的小さいアルミナの比表面積より小さいものとする。

【0061】

上述のように、第３アルミナの粒子径はｘ３＝０．５μｍであるが、第１及び第２アルミナの粒子径は、それぞれｘ１＝０．２μｍ、ｘ２＝０．２８μｍである。即ち、ｘ３／ｘ２＝１．８、ｘ３／ｘ１＝２．５である。

【0062】

従って、粒子径が比較的大きいアルミナの粒子径は、粒子径が比較的小さなアルミナの粒子径の１．８倍より大きいことが好ましいが、更に、２．５倍より大きいことが好ましい。

【0063】

尚、第１アルミナと第２アルミナを混合した第４アルミナも粒子径が比較的小さいアルミナとなる。第４アルミナの粒子径をｘ４とすると、０．２μｍ＜ｘ４＜０．２８μｍである。また、１．８＜ｘ３／ｘ４＜２．５である。

【0064】

上述のように、本実施形態では、第１アルミナの粒子径の頻度分布の範囲は、ｘ１＝０．１００〜０．３７５μｍであり、その約９５ｗｔ％は、ｘ１＝０．１００〜０．２７５μｍの範囲にある。第２アルミナの粒子径の頻度分布の範囲は、ｘ２＝０．１００〜０．５５０μｍであり、その約７５ｗｔ％は、ｘ２＝０．１７５〜０．３２５μｍの範囲にある。第１及び第２アルミナの粒子径の頻度分布の中央値は、それぞれ０．１９及び０．２５μｍであり、最頻値は０．２２５μｍである。

【0065】

第３アルミナの粒子径の頻度分布の範囲は、ｘ３＝０．３２５〜１．２００μｍであり、その約７０ｗｔ％は、ｘ３＝０．４５０〜０．６５０μｍの範囲にある。第３アルミナの粒子径の頻度分布の中央値及び最頻値は０．５５０μｍである。

【0066】

第３アルミナの粒子径分布の上限ｘ３＝０．６５０μｍと、第１及び第２アルミナの粒子径分布の下限ｘ１又はｘ２＝０．１００μｍを比較すると、両者の比は、ｘ３／ｘ１＝６．５である。

【0067】

従って、粒子径が比較的大きいアルミナの粒子径の頻度分布の中央値及び最頻値は、粒子径が比較的小さなアルミナの粒子径の頻度分布の中央値及び最頻値の略２倍より大きく、且つ、この２つの頻度分布はオーバーラップしないことが好ましい。粒子径が比較的大きいアルミナの粒子径は、粒子径が比較的小さなアルミナの粒子径より１．８倍以上大きいほうがよいが、６．５倍より小さくてよい。

【0068】

上述のように、第３アルミナの重量比率ｙ３は第１又は第２アルミナの重量比率ｙ１、ｙ２より小さく、ｙ１／ｙ３＝１．５〜３である。従って、粒子径が比較的小さいアルミナの重量比率は、粒子径が比較的大きいアルミナの重量比率の１．５以上、且つ、３倍以下とすればよい。

【0069】

本願発明者の実験結果から次の知見が得られる。粒子径が比較的大きいアルミナの粒子径をｄ（Ｌ）、粒子径が比較的小さなアルミナの粒子径をｄ（Ｓ）とする。粒子径が比較的大きいアルミナの比表面積をｂｅｔ（Ｌ）、粒子径が比較的小さなアルミナの比表面積をｂｅｔ（Ｓ）とする。粒子径が比較的大きいアルミナの重量比率をｗ（Ｌ）、粒子径が比較的小さなアルミナの重量比率をｗ（Ｓ）とする。これらの粒子径、比表面積及び重量比率は、次の式によって表される。

【0070】

（１）ｄ（Ｌ）＞ｄ（Ｓ）、ｂｅｔ（Ｓ）＞ｂｅｔ（Ｌ）：式１
（２）５ｍ^２／ｇ＜ｂｅｔ（Ｓ）＜２０ｍ^２／ｇ、１ｍ^２／ｇ＜ｂｅｔ（Ｌ）＜１４ｍ^２／ｇ：式２
（３）１．８＜ｄ（Ｌ）／ｄ（Ｓ）＜６．５、好ましくは、２．５＜ｄ（Ｌ）／ｄ（Ｓ）＜６．５：式３
（４）１．５≦ｗ（Ｓ）／ｗ（Ｌ）≦３：式４
（５）粒子径が比較的大きいアルミナの粒子径の頻度分布の範囲は０．３２５〜１．２００μｍであってよく、その約７０ｗｔ％は、粒子径が０．４５０〜０．６５０μｍの範囲であってよい。粒子径が比較的大きいアルミナの粒子径の頻度分布の中央値は０．５５０μｍであってよい。：条件１
（６）粒子径が比較的小さいアルミナの粒子径の頻度分布の範囲は０．１００〜０．３７５μｍであり、その中央値は０．２２５μｍであってよく、その約９５ｗｔ％は、粒子径が０．１００〜０．２７５μｍの範囲であってよい。：条件２
（７）粒子径が比較的小さいアルミナの粒子径の頻度分布の範囲は０．１００〜０．５５０μｍであり、その中央値は０．２２５μｍであってよく、その約７５ｗｔ％は、粒子径が０．１７５〜０．３２５μｍの範囲であってよい。：条件３
ここに、粒子径が比較的大きいアルミナは、上述の式１〜式４及び条件１を満たすなら、単一の種類のアルミナであってもよく、又は、粒子径が互いに異なる複数種類のアルミナを混合した混合アルミナであってもよい。粒子径が比較的小さいアルミナは、上述の式１〜式４及び条件２又は３を満たすなら、単一の種類のアルミナであってもよく、又は、粒子径が互いに異なる複数種類のアルミナを混合した混合アルミナであってもよい。

【0071】

以上、本実施形態に係るセラミックス製の放電容器の製造について説明したが、これらは例示であって、本発明の範囲を制限するものではない。当業者が、本実施形態に対して容易になしえる追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の記載によって定められる。

【符号の説明】

【0072】

１００…セラミックメタルハライドランプ、１０８…透光性スリーブ、１０９…フレーム、１１０…始動器、１１１…透光性外管、１１２…口金、１１３…ゲッタ、１１４…マウント支持板、１１５…ステム、１２０ａ、１２０ｂ…電流導入体、１２１…リード線、１２２…電力供給導体、１２２ａ…耐ハロゲン性中間材、１２２ｂ…導電性サーメット、１２３…タングステン電極、１３０…放電容器、１３０Ｃ…発光部、１３０Ａ、１３０Ｂ…細管部、１３１…補強材

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】