(57)【要約】【課題】  加熱効率及び成形型の温度均一性がいずれも良好な加熱装置を、単純な形状の反射板を使用して提供する。【解決手段】  赤外線ランプヒータ１は赤外線を放射する。固定治具２は、赤外線ランプヒータ１をひとつずつ個別に保持する。内側面が平滑な円筒形状である透明石英管３の側面には金メッキ７が施されており、当該円筒形状の内側に複数配置される赤外線ランプヒータ１から放射される赤外線を当該円筒形状の中心軸の方向へ反射する。成形型は透明石英管３の内側における当該中心軸上の位置に配置される。同一形状である固定治具２を積み重ねたことによって、透明石英管３内での当該中心軸に平行な向きにおける赤外線ランプヒータ１の配置が等間隔にされている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス成形を行う際に成形型及び成形素材を加熱する加熱装置であって、
赤外線を放射する複数の赤外線ランプと、
前記赤外線ランプをひとつずつ個別に保持する保持部材と、
内側面が平滑な円筒形状であり、当該円筒形状の内側に複数配置される前記赤外線ランプから放射される赤外線を当該円筒形状の中心軸の方向へ反射する反射筒と、
を有し、
前記成形型は前記反射筒の内側における前記中心軸上の位置に配置され、
前記保持部材を積み重ねることによって、前記反射筒内での前記中心軸に平行な向きに前記赤外線ランプを配置した
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記保持部材は、前記反射筒の外側で前記赤外線ランプを保持することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記反射筒の側面には穴が設けられており、
前記保持部材は、前記穴から突出させた前記赤外線ランプの端部を保持する、
ことを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記保持部材は、前記反射筒の側面に対向して設けられている一対の穴の各々から突出させた前記赤外線ランプの一対の端部を保持することを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記赤外線ランプはリング形状であり、
前記保持部材は、前記赤外線ランプのリング形状の中心と前記反射筒の円筒形状の中心軸とが一致する位置で当該赤外線ランプを保持する、
ことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記反射筒は、側面に金属膜層を形成させた石英管であることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記成形型が配置される成形室を形成する仕切り材と、
前記仕切り材の端部の隙間を埋めて前記成形室の気密状態を保持するシール材と、
前記赤外線による前記シール材の温度上昇を抑制する制温手段と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記制温手段は、前記赤外線を反射する反射板であることを特徴とする請求項７に記載の加熱装置。
【請求項９】
プレス成形を行う際に成形型及び成形素材を加熱する加熱装置であって、
前記成形型へ赤外線を照射する赤外線ランプと、
前記成形型が配置される成形室を形成する仕切り材と、
前記仕切り材の端部の隙間を埋めて前記成形室の気密状態を保持するシール材と、
前記赤外線による前記シール材の温度上昇を抑制する制温手段と、
を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項１０】
前記制温手段は、前記赤外線を反射する反射板であることを特徴とする請求項９に記載の加熱装置。
【請求項１１】
前記制温手段は、流体が流通する冷却部材であることを特徴とする請求項９に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス成形を行う際に成形型及び成形素材を加熱する技術に関し、特に、赤外線ランプを用いて加熱を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレス成形を行う際に成形型及び成形素材を加熱する装置として、例えば特許文献１には、ガラス成形機用加熱装置が開示されている。この装置を図５に示す。
図５において、成形素材１０１をプレス成形する上下の成形型１０２、１０３は、それぞれ断熱筒１０６、１０７を介して上下の軸１０４、１０５に取り付けられている。
【０００３】
上下の成形型１０２、１０３の周囲は透明石英管１０８で取り囲まれ、透明石英管１０８の内側に雰囲気調整が可能な成形室が形成されている。透明石英管１０８の外側には赤外線加熱装置１１０が設けられている。
【０００４】
赤外線加熱装置１１０は、リング状の赤外線ランプ１１１と反射ミラー１１２からなる組み合わせを、複数組積み重ねることによって構成されている。制御装置１２０は、各赤外線ランプ１１１を制御して上下の成形型１０２、１０３を所定の温度とする。
【０００５】
各反射ミラー１１２は、各赤外線ランプ１１１の後方に配置され、赤外線ランプ１１１からの光を上下の成形型１０２、１０３の中心軸に向けて反射する。各反射ミラー１１２の、上記中心軸を含む平面で切断した断面は、パラボラ曲線で構成され、対応する各赤外線ランプからの光を反射して、中心軸を含む断面内で中心軸に対して垂直方向の平行光線に変える。特許文献１によれば、反射ミラー１１２をこのような形状とすることで、成形型の温度均一性を改善するとともに、エネルギー効率が向上するとされている。
【０００６】
また、例えば特許文献２には、ガラスレンズ成形機等に用いられるランプ加熱装置が開示されている。この装置について、図６を用いて説明する。
この装置では、ミラー２２０の中央に赤外線ランプ２１１へ向かって突出する突起２２２が形成されると共に、突起２２２の先端から両端へ伸びる部分がそれぞれ凹曲面部２２３Ａ、２２３Ｂからなる反射面２２１に形成されている。赤外線ランプ２１１から背面側へ放射された赤外線２１３は、赤外線ランプ２１１の側方の２つの焦点Ｆを通して赤外線ランプ２１１の前面側に置かれた被加熱部材２１４へ導くように構成されている。特許文献２によれば、ミラー２２０の反射面２２１をこのような形状とすることで、赤外線ランプから放射される赤外線をより有効に活用するとともに、赤外線ランプの寿命を延ばすことができるとされている。
【特許文献１】特開２００４−１３７１２４号公報
【特許文献２】特開２００２−３５９０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した加熱装置で用いられる反射板は、いずれも複雑な形状のものであることに併せて高い反射効率をも要求されるものであるため、その成形には極めて高度な技術が必要となり、結果として装置全体のコストの上昇要因ともなってしまう。
【０００８】
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、加熱効率及び成形型の温度均一性がいずれも良好な加熱装置を、単純な形状の反射板を使用して提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の態様のひとつである加熱装置は、プレス成形を行う際に成形型及び成形素材を加熱する装置であって、赤外線を放射する複数の赤外線ランプと、当該赤外線ランプをひとつずつ個別に保持する保持部材と、内側面が平滑な円筒形状であり、当該円筒形状の内側に複数配置される当該赤外線ランプから放射される赤外線を当該円筒形状の中心軸の方向へ反射する反射筒と、を有し、当該成形型は当該反射筒の内側における当該中心軸上の位置に配置され、当該保持部材を積み重ねることによって、当該反射筒内での当該中心軸に平行な向きに当該赤外線ランプを配置したことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
【００１０】
この際、保持部材は同一形状且つ同一の大きさであることが望ましく、この場合に赤外線ランプは前記中心軸に平行な向きに等間隔に配置されることになる。
なお、上述した本発明に係る加熱装置において、当該保持部材は、当該反射筒の外側で当該赤外線ランプを保持するようにしてもよい。
【００１１】
なお、このとき、当該反射筒の側面には穴が設けられており、当該保持部材は、前記穴から突出させた前記赤外線ランプの端部を保持する、ようにしてもよい。
また、このとき、当該保持部材は、当該反射筒の側面に対向して設けられている一対の穴の各々から突出させた当該赤外線ランプの一対の端部を保持するようにしてもよい。
【００１２】
また、前述した本発明に係る加熱装置において、当該赤外線ランプはリング形状であり、当該保持部材は、当該赤外線ランプのリング形状の中心と当該反射筒の円筒形状の中心軸とが一致する位置で当該赤外線ランプを保持する、ようにしてもよい。
【００１３】
また、前述した本発明に係る加熱装置において、当該反射筒は、側面に金属膜層を形成させた石英管であってもよい。
また、前述した本発明に係る加熱装置において、当該成形型が配置される成形室を形成する仕切り材と、当該仕切り材の端部の隙間を埋めて当該成形室の気密状態を保持するシール材と、当該赤外線による当該シール材の温度上昇を抑制する制温手段と、を更に有するように構成してもよい。
【００１４】
なお、このとき、当該制温手段は、当該赤外線を反射する反射板であってもよい。
また、制温手段は、液体が流通する冷却部材であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、加熱効率及び成形型の温度均一性がいずれも良好な加熱装置を、単純な形状の反射板を使用して提供することができるようになるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態においては、ガラスレンズやガラスプリズム等の光学素子の成形を行う際に成形型及び成形素材を加熱するために使用される加熱装置において本発明を実施する例について説明する。
【００１７】
まず図１について説明する。同図は、本発明を実施する加熱装置の構成を示している。
図１において、上板１０及び下板１１には円形の穴が設けられている。上板１０の一方の面が円筒状の上軸４の下側に取り付けられており、下板１１の一方の面が円筒状の下軸５の上側に取り付けられている。また、上板１０の他方の面と下板１１の他方の面との間には、円筒状である透明石英管６が取り付けられている。これらの部材は、円筒状である上軸４、下軸５、透明石英管６の各々の中心軸と、上板１０及び下板１１に各々設けられている円形の穴の中心軸とが全て同一直線上に位置するように取り付けられている。なお、以降の説明において、この直線を「装置の中心軸」と称することとする。
【００１８】
また、上軸４と上板１０との接合部分、下軸５と下板１１との接合部分、上板１０と透明石英管６の一方の端部との接合部分、及び下板１１と透明石英管６の他方の端部との接合部分には、シール材としてのＯリング９が各々挟み込まれている。Ｏリング９は、これらの接合部分の隙間を埋めて、透明石英管６の内側に形成される成形室の気密状態を保持するためのものである。
【００１９】
透明石英管６は、被加熱対象である成形型と成形素材とが配置される成形室を形成する仕切り材である。なお、被加熱対象は、成形室の内部における装置の中心軸上に配置する。
【００２０】
透明石英管６の外側には、リング形状の赤外線ランプヒータ１が複数（図１においては５つ）並べられており、装置の中心軸に平行な向きで等間隔に配置されている。
図２は赤外線ランプヒータ１の構造を示しており、赤外線ランプヒータ１を上面から見た様子を表している（なお、図１では、赤外線ランプヒータ１の横断面が表されている）。図２を見ると分かるように、この赤外線ランプヒータ１は、中央部分がリング形状（環状）のガラス管となっており、その内部にヒータ線が配置されており、このリング形状部分から赤外線を放射する。また、そのリング形状部分における対向する２つの箇所から外方向にガラス管が伸びて一対の端部が形成されており、ヒータ線へ電力を供給するための電線２１がその端部の内部を通されてガラス管の外部へと導かれている。
【００２１】
図１において、赤外線ランプヒータ１は固定治具２によってひとつずつ個別に保持され、赤外線ランプヒータ１のリング形状の中心と装置の中心軸とが一致する位置で保持される。
【００２２】
固定治具２の構造を図３に示す。図３において、（ａ）は正面、（ｂ）は側面、（ｃ）は背面をそれぞれ示している。固定治具２の正面から背面へ貫通している穴へ赤外線ランプヒータ１から出ている電線２１を通しながら赤外線ランプヒータ１の端部を固定治具２の正面から背面へ挿し込むことで赤外線ランプヒータ１が固定治具２に固定される。なお、固定治具２は、アルミナ（酸化アルミニウム）やセラミックス等の耐熱材料で形成する。
【００２３】
図１では、赤外線ランプヒータ１を有する一対の端部の双方に固定されている固定治具２が５段積み重ねられている。このように、同一形状である固定治具２を積み重ねるようにしたことで、赤外線ランプヒータ１が装置の中心軸に平行な向きで等間隔に配置することが容易に可能となり、被加熱対象への加熱の均一化に寄与する。なお、積み重ねられた固定治具２は、シャフト１３によって上板１０と下板１１との間に固定されている治具取り付け板１２の穴へ嵌め込まれることによって固定されている。
【００２４】
赤外線ランプヒータ１のリング形状部分の外側には、当該リング形状部分を取り囲むように透明石英管３が配置されている。円筒形状である透明石英管３の中心軸も装置の中心軸に重なるように透明石英管３は配置されており、その側面には金メッキ７が施されて金属膜層が形成されている。金メッキ７は、赤外線ランプヒータ１のリング形状部分から外方向へ放射される赤外線を、透明石英管３の円筒形状における中心軸の方向、すなわち装置の中心軸の方向へ反射する。これにより、赤外線ランプヒータ１のリング形状部分から外方向へ放射される赤外線も被加熱対象への加熱に寄与するようになるので、加熱装置のエネルギーロスが少なくなり、加熱効率が良好となる。
【００２５】
金メッキ７が施されている透明石英管３の構造を図４に示す。同図に示す半円筒形状の内側面は複雑な凹凸のない平滑な面であるので、その形成は容易である。なお、２２は赤外線ランプヒータ設置用切り欠きである。
【００２６】
図４に示されている半円筒形状のものを、これと対称形状のものと接合することで透明石英管３が形成されるが、このとき、赤外線ランプヒータ設置用切り欠き２２は、透明石英管３の側面で各々対向する５組１０個の穴を形成する。図１において、赤外線ランプヒータ１の各々の一対の端部がこの穴から各々突出するように透明石英管３は配置される。つまり、固定治具２は、反射筒である透明石英管３の側面に対向して設けられている一対の穴の各々から透明石英管３の外側へ突出させた赤外線ランプヒータ１の一対の端部を保持することで、赤外線ランプヒータ１を保持している。こうすることにより、被加熱対象への加熱における固定治具２による影響が低減される。
【００２７】
ところで、上板１０及び下板１１と透明石英管６の端部との接合部分には水冷部８が設けられている。水冷部８は、円筒状の透明石英管６の一端側外周面とＯリング９を囲むリング状部材８ａの内部に穿設された溝内に水を流通させるようにして形成されて冷却部材として機能するものであって、透明石英管６の端部の隙間を埋めるため用いられているＯリング９を水の流通によって冷却するものであり、Ｏリング９の温度上昇を抑制して熱によるＯリング９の性能劣化を低減し、透明石英管６内の成形室の気密性の劣化を抑制するための第一の制温手段として設けられている。なお、前記水冷部８に供給する水は、リング状部材８ａに接続された不図示の接続管を介して貯水槽に備えられたポンプにより循環されるように構成されている。
【００２８】
なお、上記構成において、冷却のための冷却液体として水の代わりにオイルを用いてもよい。
また、水冷部８には反射板１４が更に設けられている。反射板１４は赤外線ランプヒータ１から放射される赤外線を反射する例えば金属板であり、Ｏリング９の温度の当該赤外線による上昇を抑制するための第二の冷却手段として設けられている。つまり、反射板１４は、水冷部８と同様、Ｏリング９の温度上昇を抑制して熱によるＯリング９の性能劣化を低減し、透明石英管６内の成形室の気密性の劣化を抑制するためのものである。
【００２９】
光学素子の成形を行う際の成形型及び成形素材の加熱に、以上のように構成されている加熱装置を使用することにより、エネルギーロスが少なく抑えられると共に、加熱時における成形型の温度の均一性が良好なものとなり、高い寸法精度で成形品の製造が可能となる。
【００３０】
その他、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を実施する加熱装置の構成を示す図である。
【図２】赤外線ランプヒータの構造を示す図である。
【図３】固定治具の構造を示す図である。
【図４】金メッキが施されている透明石英管の構造を示す図である。
【図５】従来のガラス成形機用加熱装置の例を示す図である。
【図６】ガラスレンズ成形機等に用いられる従来のランプ加熱装置の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  赤外線ランプヒータ
２  固定治具
３  透明石英管
４  上軸
５  下軸
６  透明石英管
７  金メッキ
８  水冷部
８ａ  リング状部材
９  Ｏリング
１０  上板
１１  下板
１２  治具取り付け板
１３  シャフト
１４  反射板
２１  電線
２２  赤外線ランプヒータ設置用切り欠き
１０１  成形素材
１０２  上型
１０３  下型
１０４  上軸
１０５  下軸
１０６、１０７  断熱筒
１０８  透明石英管
１１０  赤外線加熱装置
１１１、２１１  赤外線ランプ
１１２  反射ミラー
１２０  制御装置
２１３  赤外線
２１４  被加熱部材
２２０  ミラー
２２１  反射面
２２２  突起
２２３Ａ、２２３Ｂ  凹曲面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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