(57)【要約】【課題】放射透過性バルブ外面に白塗装反射膜および光熱開口部を備えたハロゲンランプの配熱特性と分光特性の向上を図ることで、ハロゲンランプを点灯させる電力の効率化を図る。【解決手段】放射透過性のバルブ１２とこのバルブ１２内に封装された高融点金属のフィラメント１３およびハロゲンガスを不活性ガスとともに封入し、バルブ１２の両端を封止端部１５１，１５２で封止してハロゲンランプ１１を構成する。バルブ１２の外表面にアルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料を用いて、反射膜２０をコーティングする。反射膜２０は、バルブ１２の長軸方向に光熱開口部２１以外が所定の開口角となるようなコーティングを行って形成し、反射膜２０の厚みを１００μｍ以上３００μｍ以下とした。これにより配熱特性と分光特性を向上させることができ、ハロゲンランプ１１を点灯させる電力の効率化を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射透過性のバルブと該バルブ内に封装された高融点金属のフィラメントおよびハロゲンガスを不活性ガスとともに封入して構成された電球型ヒータにおいて、
前記バルブの外表面にアルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料を用いて、前記バルブの長軸方向に光熱開口部以外が所定の開口角となるコーティングを施し、該コーティングの厚みを１００μｍ以上３００μｍ以下としたことを特徴とする電球型ヒータ。
【請求項２】
前記バルブ内に封入された不活性ガスは、アルゴン(Ａｌ)ガスであることを特徴とする請求項１記載の電球型ヒータ。
【請求項３】
前記開口角は、１５０°〜５５°の範囲としたことを特徴とする請求項１記載の電球型ヒータ。
【請求項４】
放射透過性のバルブと該バルブ内に封装された高融点金属のフィラメントおよびハロゲンガスを不活性ガスとともに封入したのち、前記バルブの両端を封止端部で封止して電球型ヒータを形成し、
前記管型ヒータの一方の封止端部から他方の封止端部に至る付近まで予め溶融されたアルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料を液槽内に浸し、長軸方向に所定時間をかけて前記管型ヒータを引き上げて厚みが１００μｍ以上３００μｍ以下の反射膜をコーティングし、
前記管型ヒータの長軸方向に規定の開口角になるように切削し光熱開口部を形成したことを特徴とする電球形ヒータ製造方法。
【請求項５】
放射透過性のバルブと該バルブ内に封装された高融点金属のフィラメントおよびハロゲンガスを不活性ガスとともに封入したのち、前記バルブの両端を封止端部で封止して電球型ヒータを形成し、
前記管型ヒータの両封止端部にキャップを被せ、前記各ガスを封入後に塞くことで前記バルブに形成されたチップ部から予め溶融されたアルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料を液槽内に浸し、所定時間をかけて前記管型ヒータを引き上げて厚みが１００μｍ以上３００μｍ以下の反射膜をコーティングし、
前記管型ヒータの長軸方向に規定の開口角になるように切削し光熱開口部を形成したことを特徴とする電球形ヒータ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放射透過性のバルブ内に高融点金属のフィラメントが封装されるとともに、ハロゲンが封入されたペットボトル製造時の加熱用や暖房用等に用いられる電球型ヒータおよび電球型ヒータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発熱用ハロゲン電球である赤外線反射膜付きハロゲン電球は、透光性管型外囲器の長軸方向の表面に沿って光干渉膜を形成しない光熱放射開口部を残して反射膜である光干渉膜が形成されている。この光熱放射開口部はフロスト加工により粗面に形成されている。光干渉膜は、酸化チタンや酸化タンタル等の高屈折率を示す金属酸化物膜層と、酸化珪素等の低屈折率を示す金属酸化物膜層とを交互に積層して形成される膜厚を、０．１μｍ〜０．３μｍ程度にしてフィラメントから放射される赤外線を反射し、可視光を透過するようにされている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開平７−２３０７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１の技術は、例えばペットボトル製造時の加熱用ヒータとしては通常反射膜付タイプが使用されているが、分光特性が悪いものもあり、近年、飲料市場等での需要が拡大しているペットボトルを製造する会社では、ペットボトルの基となる試験管状のプリフォームを加熱してペットボトルの形状にするためのヒータの加熱量は、消費電力に大きな影響を与え、ペットボトルを成形するマシンには、１機当たり２００〜４００本のハロゲン電球形ヒータを必要とし、分光特性を向上させ全体の消費電力を低下させる要望があった。また、定着用のヒータとして用いた場合は、省電力化の要求が強く答えきれていないのが現状であった。
【０００４】
この発明の目的は、分光特性を向上させることで消費電力の低下を図ることが可能な電球型ヒータおよびこれの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決するために、この発明の電球型ヒータは、放射透過性のバルブと該バルブ内に封装された高融点金属のフィラメントおよびハロゲンガスを不活性ガスとともに封入して構成された電球型ヒータにおいて、前記バルブの外表面にアルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料を用いて、前記バルブの長軸方向に光熱開口部以外が所定の開口角となるコーティングを施し、該コーティングの厚みを１００μｍ以上３００μｍ以下としたことを特徴とする。
【０００６】
また、この発明の電球形ヒータ製造方法は、放射透過性のバルブと該バルブ内に封装された高融点金属のフィラメントおよびハロゲンガスを不活性ガスとともに封入したのち、前記バルブの両端を封止端部で封止して電球型ヒータを形成し、前記管型ヒータの一方の封止端部から他方の封止端部に至る付近まで予め溶融されたアルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料を液槽内に浸し、長軸方向に所定時間をかけて前記管型ヒータを引き上げて厚みが１００μｍ以上３００μｍ以下の反射膜をコーティングし、前記管型ヒータの長軸方向に規定の開口角になるように切削し光熱開口部を形成したことを特徴とする。
【０００７】
また、この発明の他の電球形ヒータ製造方法は、放射透過性のバルブと該バルブ内に封装された高融点金属のフィラメントおよびハロゲンガスを不活性ガスとともに封入したのち、前記バルブの両端を封止端部で封止して電球型ヒータを形成し、前記管型ヒータの両封止端部にキャップを被せ、前記各ガスを封入後に塞くことで前記バルブに形成されたチップ部から予め溶融されたアルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料を液槽内に浸し、所定時間をかけて前記管型ヒータを引き上げて厚みが１００μｍ以上３００μｍ以下の反射膜をコーティングし、前記管型ヒータの長軸方向に規定の開口角になるように切削し光熱開口部を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、配熱特性と分光特性を向上させたハロゲンランプを得ることができることから、ハロゲンランプを点灯させる電力の効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
図１〜図３は、それぞれこの発明の電球型ヒータの一実施形態について説明するためのもので、図１はハロゲンランプの全体構成を示す構成図、図２は図１の要部を拡大して示す構成図、図３は図１のｘ−ｘ’断面図である。  
図１、図２において、１１はハロゲンランプである。ハロゲンランプ１１は、例えばペットボトルのプリフォーム用や暖房用等のヒータとして多用される管型であり、放射透過性を有する石英ガラス製等のバルブ１２を有する。バルブ１２は、その内部に耐火性金属の電気抵抗線の一例であるタングステンフィラメント１３を熱源として同心状に収容している。このフィラメント１３は、バルブ１２内で軸方向に複数配設されたアンカー１４…により、バルブ１２に対する同心状態が保持される。
【００１１】
また、バルブ１２内には、不活性ガスとしてアルゴン（Ａｌ）を封入するとともに、所容量のハロゲンガスを封入し、バルブ１２の長軸方向の両端部を直径方向に圧潰するピンチシールによって、矩形扁平状の一対の封止端部１５１，１５２を形成する。これら封止端部１５１，１５２内には、バルブ１２と膨張係数が近似した導電性の例えばモリブデン（Ｍｏ）で形成された矩形箔状の金属箔１６１，１６２をそれぞれ埋設している。１２１は、バルブ１２内にアルゴンガスやハロゲンガスを封入した後に密封されたチップ部である。
【００１２】
各金属箔１６１，１６２は、その内端部に、一対のインナーリード線１７１，１７２を介してフィラメント１３の軸方向両端を接続する一方、各外端部には、給電のための一対のアウターリード線１８１，１８２をそれぞれ接続している。アウターリード線１８１，１８２は、各封止端部１５１，１５２から気密に外部へ延出している。
【００１３】
バルブ１２の外表面には白塗装を反射する反射膜２０がコーティングされる。反射膜２０は、アルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料を、バルブ１２の長軸方向に規定の開口角になるように光熱開口部２１以外にコーティングし、焼成する。反射膜２０の膜厚は、１００μｍ以上３００μｍ以下の範囲とする。
【００１４】
反射膜２０の膜厚を１００μｍ〜３００μｍの範囲とすることにより、反射膜２０から可視光が漏れることを抑えることで、光熱開口部２１から放射される白塗装の出力を向上させることができる。
【００１５】
なお、バルブ１２と反射膜２０との境界部分は、図３の囲みｙの拡大断面図を示す図４のように、反射膜２０は斜めに切削されている。これにより反射膜２０の剥がれ防止に寄与する。
【００１６】
図５は、アウターリード１８１，１８２に給電のためのリード線５１，５２をそれぞれ接続するとともに、取り付けのための例えばセラミック製の口金５３，５４をセメント５５，５６で固着した状態について示している。
【００１７】
次に、図６を参照し、バルブ１２内にハロゲンガスそれに不活性ガスとして、アルゴンガスを封入した場合と窒素ガスを封入した場合との波長（ｎｍ）および分光出力（μｍ／ｃｍ２）の関係について説明する。
【００１８】
図６からわかるように、４００ｎｍ〜２５００ｎｍの波長の全帯域に渡りアルゴンガスを封入した場合は、約２０％程度分光特性が向上することがわかった。
【００１９】
次に、図７〜図９を参照してこの発明と従来の比較について説明する。従来の反射膜の膜圧を３０μｍとし、この発明の反射膜の膜厚を１２０μｍとする。
【００２０】
図７に示すように、反射膜２０の膜厚を、３０μｍとした従来の場合と、１２０μｍとしたこの発明の場合とを比較したもので、配熱特性を図８に、分光特性を図９にそれぞれ示す。
【００２１】
また、図８は、波長が４００ｎｍ〜２５００ｎｍにおける分光出力（μｍ／ｃｍ２）の関係について示すもので、ピーク波長１１００ｎｍ付近で２０％程度の向上を図ることができる。
【００２２】
なお、ここでの反射膜２０の膜厚は１００μｍとしたが、１００μｍ〜３００μｍの範囲で同様の効果を得ることができる。
【００２３】
この実施形態の場合、１００μｍ〜３００μｍの膜厚を有する反射膜２０が形成されたハロゲンランプ１１の光開口部２１からの従来よりも、配熱特性は約２０％〜３０％、分光特性は２０％程度向上させることができる。このため、例えば従来２ｋＷ必要だった消費電力を１６００Ｗ〜１７００Ｗに低下させることも可能である。換言すれば、同じ加熱量で生産性の向上も見込むことができる。
【００２４】
図９は、反射膜２０の膜厚を、従来の３５μｍとこの発明の１００μｍ、１５０μｍ、３００μｍにおける光熱開口部２１の開口角との放射比率の関係について説明するために示したものである。なお、図９では反射膜２０がない状態での分光出力を１００％を基準にしている。
【００２５】
すなわち、膜厚が３５μｍで開口角が９０°（＝反射膜角２７０°）の場合の放射比率は、２００％を超えない程度である。これに対し、膜厚が１００μｍ〜３００μｍでは、開口角が同じ９０°の場合は、２１０％程度以上の一番大きな放射比率を得ることができる。図９から明らかなように、放射比率は、反射膜２０の膜厚を１００μｍ〜３００μｍとした場合に、光熱開口部２１の開口角が１５０°〜５５°とした場合においてより向上が見られる。
【００２６】
図１０（ａ）〜（ｄ）は、この発明の電球型ヒータ製造方法の一実施形態について説明するための説明図である。
【００２７】
まず、図１０（ａ）において、予めバルブ１２内で軸方向に複数配設されたアンカー１４…により同心状態でフィラメント１３を保持し、さらに不活性ガスとしてアルゴン（Ａｌ）を封入するとともに、所容量のハロゲンガスを封入し、その軸方向両端部を直径方向に圧潰するピンチシールにより矩形扁平状の一対の封止端部１５１，１５２を形成された管型のハロゲンランプ１１を用意する。
【００２８】
図１０（ｂ）において、アルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料が溶融された液槽１００内にハロゲンランプ１１の一方の封止端部１５１からバルブ１２、封止端部１５２の手前まで浸ける。これにより、図１０（ｃ）に示すように封止端部１５１、バルブ１２の全体に渡り反射膜２０が１００μｍ以上３００μｍの範囲内の厚みで持ってコーティングされる。
【００２９】
次に、図１０（ｄ）において、封止端部１５１およびバルブ１２の所定の開口角になるように光熱開口部２１を形成するように切削する。なお、切削は、硬化型樹脂である例えばシリコンラバーやテフロン（登録商標）ラバーのエッジ部分を使用し、不要な部分の反射膜を削り落とす作業を行うことで可能となる。
【００３０】
これにより、膜厚が１００μｍ以上３００μｍ以下の反射膜２０の所望の開口角の光熱開口部２１が形成された、反射膜付きのハロゲンランプ１１を作成する。なお、膜厚の調整は、液槽１００に入れた反射膜材料の粘性を調整することで可能である。
【００３１】
この方法の場合、反射膜２０の膜厚形成を液槽１００内に一度浸けるという作業だけで所望の膜厚を得ることが可能となる。しかも、バルブ１２の長手方向から液槽１００内に浸けることから、液垂れ部分の反射膜材料が後で切削する封止端部１５１の部分であることから、残る反射膜２０の膜厚の均一化も実現することができる。
【００３２】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、この発明の電球型ヒータ製造方法の他の実施形態について説明するための説明図である。
【００３３】
まず、図１１（ａ）において、予めバルブ１２内で軸方向に複数配設されたアンカー１４…により同心状態でフィラメント１３を保持し、さらに不活性ガスとしてアルゴン（Ａｌ）を封入するとともに、所容量のハロゲンガスを封入し、その軸方向両端部を直径方向に圧潰するピンチシールにより矩形扁平状の一対の封止端部１５１，１５２を形成された管型のハロゲンランプ１１を用意する。
【００３４】
図１１（ｂ）において、アルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料が溶融された液槽１００内に、ハロゲンランプ１１の封止端部１５１，１５２にシリコンキャップ１２２，１２３を被せる。そしてハロゲンランプ１１のチップ部１２１を下にした状態で所望の開口角の光熱開口部２１が形成される位置まで液槽１００に浸ける。これにより、反射膜２０が１００μｍ以上３００μｍの範囲内の厚みで持ってコーティングされる。
【００３５】
次に、図１１（ｃ）において、シリコンキャップ１２２，１２３を取り外す。これにより、所望の開口角の光熱開口部２１が形成された反射膜付きのハロゲンランプ１１が完成する。
【００３６】
なお、膜厚の調整は、液槽１００に入れた反射膜材料の粘性を調整することで可能である。
【００３７】
この方法の場合、液槽１００から引き上げた後の反射膜材料の液垂れは、チップ部１２１に発生する。このため、ハロゲンランプ１１を液槽１００に水平に浸けた場合でも長手方向の反射膜２０の膜厚の均一化が実現できるとともに、反射膜２０の所望箇所を切削する手間の係る作業も軽減することができる。さらに、液槽１００を浅くでき、使用する反射膜材料も少なくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の電球型ヒータの一実施形態について説明するための構成図。
【図２】図１の一部を拡大して説明するための構成図。
【図３】図１のｘ−ｘ’断面図。
【図４】図３の要部を拡大して示す断面図。
【図５】図１に口金を取り付けた状態について説明するための構成図。
【図６】アルゴンガスと窒素ガスを封入した場合の波長および分光出力の関係について説明する説明図。
【図７】反射膜の膜厚を変更した場合における配熱特性と分光特性の効果について説明するための説明図。
【図８】反射膜の膜厚を変更した場合における分光特性について説明するための説明図。
【図９】反射膜の膜厚を変更した場合の開口角との放射比率の関係について説明するための説明図。
【図１０】この発明の電球型ヒータ製造方法の一実施形態について説明するための説明図。
【図１１】この発明の電球型ヒータ製造方法の他の実施形態について説明するための説明図。
【符号の説明】
【００３９】
１１  ハロゲンランプ
１２  バルブ
１２１  チップ部
１３  フィラメント
１４  アンカー
１５１，１５２  封止端部
１６１，１６２  金属箔
１７１，１７２  インナーリード線
１８１，１８２  アウターリード線
２０  反射膜
２１  光熱開口部
１００  液槽
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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