(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンドレスな石英ガラス体から赤外線発光器を製造するための方法において、
石英ガラスより成る本体の表面に部分的に反射層を被着し、
前記石英ガラス体に反射層を被着した後で、前記石英ガラス体を個別の区分に分割し、
石英ガラス体の前記個別の区分の端部を、回転する少なくとも２つのバーナによって圧着し、前記バーナの出力を、前記反射層の領域内で、この領域に追加的に存在する質量に相当する程度だけ高めることを特徴とする、赤外線発光器を製造するための方法。
【請求項２】
前記反射層としてＳｉＯ２より成る反射層を被着する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記反射層として拡散的に散乱する不透明な反射層を被着する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
複数のバーナによって石英ガラス体の前記個別の区分の端部を圧着し、
各バーナを、種々異なるガス流によって駆動する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
赤外線発光器において、当該赤外線発光器が、請求項１から４までのいずれか１項に記載した方法によって製造されていることを特徴とする、赤外線発光器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石英ガラスより成る本体の表面に少なくとも部分的に反射層を被着することによって、エンドレスな石英ガラス体から赤外発光器を製造するための方法、並びにこのようにして製造された赤外線発光器に関する。
【０００２】
石英ガラスより成る構成部品は、例えばエンベロープ管、バルブカバープレート又はランプの反射器支持体、並びに紫外線、赤外線及び可視スペクトル範囲の発光器等のランプ製造において、広範囲に使用されている。この場合、特別な特性を生ぜしめるために、石英ガラスに別の物質がドープされる。
【０００３】
石英ガラスは、低い膨張係数、広い波長範囲に亘っての光学的な透明度、並びに高い化学的及び熱的な耐性を特徴としている。
【０００４】
ランプの製造時に、放射された放射線の効率、空間的な配向、時間的な不変性が非常に重要である。放射損失を最小にするために又は放射方向を所望に方向付けるために、光学的な発光器は反射器を備えている。この場合、反射器は、発光器にしっかりと結合されているか又は、発光器とは別個に配置された反射器として構成されている。
【０００５】
アメリカ合衆国特許第２９８０８２０号明細書には、短波長の赤外線発光器について開示されている。
【０００６】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９８２２８２９号明細書には、ランプ管いわゆるツイン管（Zwillingsrohr）として構成されている赤外線発光器について開示されている。この場合、石英ガラスエンベロープ管は、長手方向ウエブ（Laengssteg)によって、互いに平行な２つの部分室に分割されており、この場合、一方の部分室又は２つの部分室内に加熱コイルが延在している。ツイン管の、赤外線放射の主放射方向とは反対側が、反射器として用いられるゴールド層によって被覆されている。このゴールド層は、新品状態で、全赤外線の＞９５％の反射性を有していて、連続的に６００℃の温度に耐えられるが、それよりも高い温度ではゴールドの付着損失及び蒸発によって、短時間で反射特性が損なわれる。また、ドイツ連邦共和国特許公開第１０２１１２４９号明細書には、水金プレパラート（Glanzgold-Praeparat）について開示されており、この水金プレパラートは、最大温度７５０℃まで耐えられ、これ以上の温度でも、前記のような不都合な結果を招くことなしに、短時間駆動され得る。しかしながら、このような水金はその成分に基づいて、７０％以下の反射性しか有していないので、この反射器の効果は、必要とされる要求を満たすためには不十分である。
【０００７】
ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００４０５１８４６号明細書には、反射層を備えた石英ガラス構成部品に開示されている。この場合、反射層は少なくとも部分的に不透明な石英ガラスより成っている。反射層を備えたこのような構成部品を製造するためには、反射器を空の発光管に設ける必要がある。何故ならば、層を焼結させるためには、製造プロセスのために１２５０℃及びそれ以上のプロセス温度が必要となるからである。石英ガラスは、１１００℃を越える温度で既に柔軟になる。次いで石英容器内に過圧を形成すると、容器が膨張する。ＩＲ発光器は一般的に、８００mbar乃至１barの圧力下でアルゴンが充填されているので、完成された発光器は反射層を被着する際に確実に破壊されることになる。
【０００８】
反射層を備えた発光器を製造するための、以上のような公知の方法においては、石英体又は石英管にコーティングを施し、次いで圧着（押し潰し）を実施することは不可能である。反射器は、空の発光管にだけ被着することができる。何故ならばプロセス温度は１２５０℃以上だからである。従って反射器は、方法的な制限を受けて、最終的に必要な寸法を有する発光器の完成前に、発光管に被着する必要がある。反射器は、圧着（押し潰し）の領域内に侵入してはならない。何故ならば、発光管は圧着時に回転するバーナによって均一に加熱されるからである。石英ガラスの表面と裏面とでは、石英の量が異なっているので、前記のような反射層を備えた管においては、変形させるために、コーティングされた側が十分に加熱されないか、又は管のコーティングされていない領域の加熱が強すぎて、石英ガラス管の粘性が高くなり過ぎ、破壊されることになる。
【０００９】
白熱ランプのための典型的な圧着機は、押し潰して圧着しようとする石英管の周囲を巡って回転する、互いに向き合って配置された２つのガスバーナより成っている。押し潰しのために、石英管が十分に熱ければ、２つのバーナはその非作業位置で停止し、それによって２つの圧着ジョーがバーナを通過して石英管にぶつかり、それによって石英ガラスを押し付けて、モリブデンフィルムで閉鎖するようになっている。圧着の技術及びモリブデンフィルムについては、ドイツ連邦共和国特許公開第２９４７２３０号明細書に開示されている。
【００１０】
２つのバーナは、１つの共通の供給部から供給され、従ってほぼ同じバーナ出力を有している。管全体が十分に加熱されてから、圧着が開始される。しかしながらこの場合、反射器材料によって被覆されていない部分が既に強く混ざり合っているので、発光器は閉じられていても、圧着形状は偶然に得られるものであって、不十分である。しかも、圧着の非気密性がしばしば見られ、この非気密性によって、ガラスの温度が非均一になるか、又は圧着箇所の直前における強く変形された管横断面が生ぜしめられることになる。従って、製作のために十分な放射線量を得ることができない。さらに、不良品の発生率が非常に高いことによって、製造費用が高くなる。
【００１１】
同一形状の発光器を大量に製造したい場合には、製造費用を考慮して、前もって切断された複数の管区分に個別に反射器をコーティングしてから、個別の発光器に加工するようにしなければならない。この場合、コーティング済みの領域からコーティングしていない領域への移行部はそのまま残され、そのために低品質であることを甘受しなければならない。何故ならば、この移行部は、視覚的な印象を損なう隆起部状（Wulste）、飛散部状Spritzer）、亀裂状（Risse）、より糸状(Faeden)の形状を有しており、費用をかけなければ、明確に真っ直ぐな形状として構成することができないからである。
【００１２】
これに対して、視覚的な要求を満たす発光器を製造する場合、又は同形状の少数の発光器を製造する場合、前記方法は費用がかかり、後作業を必要とするので時間がかかり、また工具の点数が多く、しかも小ロット（少量）生産なので高価である。
【００１３】
本発明の課題は、任意の長さの不透明な反射器を有する、小ロット生産できるような赤外線発光器を製造する方法を提供することである。
【００１４】
この課題は、本発明の請求項１の特徴部に記載した方法によって解決された。
【００１５】
有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【００１６】
本発明によれば、石英ガラスより成る本体の表面に少なくとも部分的に反射層を被着することによって、エンドレスな石英ガラス体から赤外発光器を製造するための方法において、前記石英ガラス体に反射層を被着した後で、前記石英ガラス体を個別の区分に分割することを特徴としている。この方法によれば、赤外線発光器を任意の長さで製造することができる。従って、赤外線発光器は連続的なコーティングを有している。
【００１７】
有利な形式で、反射層としてＳｉＯ２より成る反射層が被着される。ＳｉＯ２は、化学的かつ熱的な耐性並びに機械的な強さを有している。さらに、ＳｉＯ２は、温度変化に対する耐性を有している。またＳｉＯ２は、安価に製造でき、ＳｉＯ２より成る反射層を被着することができる。石英ガラスより成るＳｉＯ２反射層の製造は、例えばドイツ連邦共和国特許公開第１０２００４０５１８４６号明細書に開示されている。
【００１８】
この場合、反射層が、拡散的に散乱する不透明な反射層であれば、有利である。
【００１９】
本発明の方法によれば、石英ガラス体の前記個別の区分の端部を、少なくとも１つのバーナによって圧着するようにした。この場合、石英ガラス体の前記個別の区分は、垂直又は水平に位置していて、互いに向き合う２つのバーナによって加熱される。これら２つのバーナは、有利には、発光器軸線に対して、かつ２つのバーナを結ぶ接続軸線に対して垂直に移動する。
【００２０】
この場合、石英ガラス体の前記個別の区分の端部を、回転する２つのバーナによって圧着すれば、有利である。
【００２１】
２つのバーナが、異なるガス流を有していれば有利である。このガス流は、一部だけを加熱することなしに、前記区分の圧着された領域が同時に十分に加熱されるものであればよい。それと同時に、発光器内圧は、管を通って流れる不活性ガスを適当の制御することによって、石英ガラス体の変形された領域が膨張しないように調節される。この場合、下側の火炎の流れ速度は、水平な圧着部において、石英ガラス体の変形可能な領域が重力に抗する力を受けるように、選定されている。
【００２２】
本発明はさらに、前記方法で製造された赤外線発光器に関する。このような赤外線発光器は、必要に応じて、コーティングひいては反射器を被着した後で、所望の位置に設けることができる。従ってこのような形式の発光器を任意の長さで提供することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】偏心的に回転するバーナを備えた有利な構成を示す概略図である。
【図２】互いに向き合う２つの回転するバーナ及び個別に制御されるガス流を示す有利な構成を示す概略図である。
【図３】４つの定置のバーナを備え、そのうちのそれぞれ２つのバーナが共通して制御される、有利な構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を以下に有利な図面及び実施例を用いて詳しく説明する。
【００２５】
実施例１
従来技術のものとは異なり、外周面の半分に亘ってコーティング１１が施されている発光管１０は、圧着するために、軸線２０（この軸線２０を中心にしてバーナ２１，２２が回転するように取り付けられている）に対して同心的に配置されているのではなく、発光管１０の左右対称軸線１２が、発光管１０のコーティングされた側がコーティングされていない側よりも、回転するバーナに著しく近くに配置されるように、ずらされている。この場合、選択しようとする偏心性の大きさは、発光管の厚味に対する被着されたコーティングの比、並びに火炎の特性、特に平均的な温度分布に基づいている。
【００２６】
強い巻き込み（entrainment）作用を有する火炎においては、小さい偏心性で十分である。何故ならば、火炎の温度は、広い範囲に亘って安定した積層する火炎よりも早期に低下するからである。
【００２７】
１．０ｍｍｍの反射層でコーティングされた１３．７×１．５ｍｍの円形管を圧着するために、６５ｍｍのバーナ間隔を有する、互いに向き合って配置された回転する２つのバーナ２１，２２を有する、エンベロープバルブ（envelope bulb）締付機が構成されている。バーナは、１０×３０ｍｍ２の面上で平行に延びる５列のノズルを有しており、これらのノズルを通って、希薄なＨ２／Ｏ２予混合火炎が流れる。このようにして形成された火炎フロント２３は非常に安定しているので、視覚的に目立つ密集した圧着箇所を得るために、５ｍｍの偏心性で十分である。
【００２８】
管は両締付ジョー３０，３１によって圧着される。これらの両締付ジョー３０，３１は、適当な石英ガラス温度に達し、しかもこれらの両締付ジョー３０，３１間にバーナ２１，２２が存在しない時に、互いに直接接近し合う。次いで、２つの補助ジョー３２，３３が閉じることによって、Ｈ字状の圧着箇所が形成される。
【００２９】
実施例２：
回転するバーナを備えた装置の断面図が図２に示されている。
【００３０】
回転するバーナのための圧着機において、ガス供給は、２つのバーナが互いに独立して、かつ位置に基づいて制御されるように、最適化されている。バーナ出力は、追加的に被着された反射層の領域内で、この領域に存在する質量にほぼ相当する程度だけ増大される。
【００３１】
この場合、回転するバーナテーブル５０は、別個の２つのガス供給溝５１，５２を備えており、これらのガス供給溝５１，５２からそれぞれ供給管路５３，５４が２つのバーナ５５，５６に通じている。テーブルは、（図示していない）モータを介して駆動される。該モータは歯車を介して、円形のバーナテーブルに切削によって形成された歯車５７を駆動する。ガス供給溝５１，５２の両側に、別の溝５８が配置されており、これらの溝５８内にＯリングシール５９が配置されている。
【００３２】
テーブルは、受容部６０内に組み付けられており、この受容部６０は、（図示してない）駆動機構の他に２つのガス供給部６１，６２も有している。これらのガス供給部６１，６２によって、互いに独立して別のガス混合物又はガス量が供給される。ガス混合物又はガス量は、例えば図３に示したガス制御によって、バーナテーブルの位置とは無関係に制御される。
【００３３】
この場合、被着された反射層１１を備えた、圧着しようとする管１０は、圧着しようとするＭｏフィルム１２がバーナの高さ位置に来るように、配置されている。この場合、発光器の構成部材は、管に被せ嵌められたホルダ１３を介して固定されていて、該ホルダ１３内に外側のモリブデンロッド１４が留められており、これに対してコイル１５はそのばね力によって、発光管の内部にすべての構成部材を位置保持している。
【００３４】
圧着中に、内部の構成部材を酸化に対して保護するために、管内にアルゴンが吹き込まれる。
【００３５】
具体的には、直径１９ｍｍ、壁厚１．６ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのコーティングを有し、かつ発光管材料の密度の＞９５％を有する円形管が、管周面の１８０゜に亘って圧着して設けられる。このために、バーナは２秒ごとに１回転する。バーナが反射器に向けられる前の３０゜の範囲内で、バーナ出力は５０％だけ高められ、反射層の端部に達する前の３０゜の範囲内で再び戻される。
【００３６】
このために、水素に対する酸素の比は、希薄予混合火炎から、理論混合比に近い予混合火炎に切り換えられる。２種類のガス流の混合点は、ガスが回転するバーナヘッドに侵入する直前の位置に設定されるので、できるだけ短い経路が実現される。それにも拘わらず、火炎の高い不活性が観察されるので、外周に亘って火炎出力のほぼ正弦的な特性曲線形状が観察される。
【００３７】
広範囲に広がる火炎及び熱伝導に基づいて、管を均一にかつ迅速に加熱することができるので、通常の時間後に、管を組み合わせることなしに、圧着を実施することができる。このようにして完成された発光管は、不良品の発生率が非常に低く、しかも光学的かつ機械的にクリーンに構成された圧着箇所を有している。
【００３８】
実施例３：
回転するバーナを備えた装置は、実施例３に記載されている。
【００３９】
回転するバーナのための圧着機におけるガス供給は、２つのバーナが互いに独立して、位置に基づいて制御されるように、最適化されている。この場合、バーナ出力は、追加的に被着される反射層の角度範囲内で、この範囲に存在する質量に追加的にほぼ相当する程度だけ高められる。
【００４０】
具体的には、直径１９ｍｍ、壁厚１．６ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのコーティングを有し、かつ発光管材料の密度の＞９５％を有する円形管が、管周面の２００゜に亘って圧着して設けられる。このために、バーナは２秒ごとに１回転する。
【００４１】
バーナ出力を制御するために、火炎の理論混合比は変えられないが、バーナガスの流出速度に亘って出力は変化する。バーナガス供給は、反射器に達する前の１０゜に亘って、２つのバーナのために３０％高められ、反射器の終わりに達する前の１０゜に亘って、再び元に戻される。これによって反応速度が高められる。何故ならば、理論混合比の変化はバーナまで達する必要はなく、圧力波だけが調整器からバーナまで達すればよいからである。
【００４２】
広範囲に広がる火炎及び熱伝導に基づいて、管は均一にかつ迅速に加熱されるので、通常の時間後に、管を組み合わせることなしに、圧着を実施することができる。この場合も不良品が発生することはない。
【００４３】
実施例４：
回転するバーナを備えた装置：
回転するバーナのための圧着機におけるガス供給は、２つのバーナが互いに独立して、位置に基づいて制御されるように、最適化されている。この場合、バーナ出力は、追加的に被着された反射層の領域内で、この領域に追加的に存在する質量にほぼ相当する程度だけ高められる。
【００４４】
具体的には、寸法が３３×１４ｍｍ、平均的な壁厚が１．８ｍｍ、コーティングの厚さが０．９ｍｍで、密度が発光管の密度の＞９５％であるツイン管が、管外周の１８０゜に亘って圧着される。このために、バーナは２秒毎に１回転する。
【００４５】
出力を制御するために、火炎の理論混合比は変えられないが、バーナガスの流出速度に亘って出力は変化する。バーナガス供給は、反射器に達する前の１０゜に亘って、２つのバーナのために４０％高められ、反射器の終わりに達する前の１０゜に亘って再び元に戻される。追加的に、ウエブの領域において、火炎がツイン管のフラット側にぶつかる際に、出力が短時間両側でさらに３０％高められる。
【００４６】
広範囲に広がる火炎及び熱伝導に基づいて、管は均一にかつ迅速に加熱されるので、通常の時間後に、管を組み合わせることなしに、圧着を実施することができる。従って、僅かに狭窄された部分を有する圧着部が形成される。不良品発生率は３％以下である。
【００４７】
実施例５：
定置のバーナを備えた装置が図３に示されている。
【００４８】
定置に位置決めされた４つのバーナ２０，２１，２２，２３のための圧着機で、それぞれ２つのバーナが一方側で共通に制御されるように、最適化されている。次いで、バーナ出力は、追加的に管１０に被着された反射層１０の領域内で、この領域に追加的に存在する質量にほぼ相当する程度だけ高められる。
【００４９】
この場合、バーナガス（水素と酸素）が圧縮ボトル（Druckflaschen）から取り出される。しかしながら本発明は、バーナガスの正確な選択にも、またガス貯蔵部又はガス供給部の正確な形状にも限定されることはない。
【００５０】
次いで、適当な導管を介して、ガス流が２つのバーナ群に分配され、流れの混合点の直前で調整器、この場合、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）によって、所望の流量及び理論混合比に調節される。しかしながら本発明は、ＭＦＣを使用することだけに限定されるものではなく、浮体流量調節器（Schwebekoerperdurchmesser）又はその他の適当なガス量調節器を使用してもよい。
【００５１】
各バーナ構造群のために、酸素のための調節器４０，４１及び水都のための調節器４２，４３が使用されている。勿論、各バーナのために個別に調節してもよい。
【００５２】
具体的には、直径１９ｍｍ、壁厚１．６ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのコーティングを有し、かつ発光管の密度の＞９５％を有する円形管が、管周面の２００゜に亘って圧着して設けられる。
【００５３】
管におけるほぼ均一な堰き止め圧を得るために、異なった可燃の理論混合比が選択される。火炎は、反射器側でほぼ理論混合比で駆動される。これとは反対側で、衝撃力に相当するが、出力が３０％だけ減少された希薄火炎が選択される。
【００５４】
石英ガラスが、圧着過程に適した温度に達すると、２つの圧着ジョー３０，３１が迅速に閉じて、圧着部を形成する。機械的な圧着力の増大を得るために、溝３２がジョーに切削加工されており、圧着部に隆起部が形成されている。
【図１】
0005537953.tif 000002
【図２】
0005537953.tif 000003
【図３】
0005537953.tif 000004