(57)【要約】【課題】  局所的加熱を可能とし、他の部分に熱が拡散することを防ぐものであり、同時に省エネ化を実現する光源装置およびペットボトル成形用加熱装置を提供することを目的とする。【解決手段】  、発光管の内部に管軸方向に沿って伸びるフィラメントが配設され、前記発光管の外表面上が反射膜により被覆されているハロゲンランプを有する光源装置およびペットボトル成形用加熱装置において、前記ハロゲンランプの前記反射膜が形成されていない個所に対向する位置に、前記ハロゲンランプと対向する面が平面となっている断面半円状で、前記ハロゲンランプの管軸方向に長い集光レンズを備えていることを特徴とする。【選択図】  図１
2008198571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管が管軸方向に沿って伸び、前記発光管の外表面上が反射膜により被覆されているハロゲンランプを有する光源装置において、
前記ハロゲンランプの前記反射膜が形成されていない個所に対向する位置に、前記ハロゲンランプと対向する面が平面となっている断面半円状で、前記ハロゲンランプの管軸方向に長い集光レンズを備えていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記ハロゲンランプの両端に、前記集光レンズが挿入される断面半円状の集光レンズ固定穴と、前記ハロゲンランプの封止シール部を挿入する断面矩形状の封止シール部固定穴を有するベースが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光源装置を備えることを特徴とするペットボトル成形用加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリフォームを効率的に過熱し結晶化させるための光源装置およびペットボトル成形用加熱装置、特に、口栓部を結晶化させて白化させる光源装置およびペットボトル成形用加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
清涼飲料水等の容器として使用されるペットボトルは、ブロー成形によりプリフォームが形成され、プリフォームを外側から加熱して形成される。特に、ペットボトルの口金部に相当する部分は高い温度に加熱して白化させて強度を高めて形成される。このような口栓部を白化させてペットボトルを形成するペットボトル成形用加熱装置が、特開２０００−１４１４６１公報に記載されている。
図５は、ペットボトル成形用加熱装置の断面図である。
ペットボトル成形用加熱装置は、プリフォームの形状に沿ってヒータ１００が配置され、中央部が空洞となっている。特に、プリフォームの口栓部にあたる箇所には、高出力の光源装置１０１が配置されている。搬送機１０２によって一列縦隊に並べられたプリフォームは、光源装置に沿って加熱されながらペットボトル成形用加熱装置を通過する。特に、高温に加熱される口栓部は白化して強度が高められる。このようなペットボトル成形用加熱装置のヒータ１００には、ハロゲンランプが一般的に使用されている。
【０００３】
図６は、特開昭６４−６５７８９号公報に記載されているハロゲンランプ１の断面図、ハロゲンランプ１の管軸方向に沿って切断した断面図である。
ハロゲンランプ１は、長尺な直管状の石英ガラスよりなる発光管１０内により構成される。発光管１０の外表面には、そのほぼ半周面を覆うようにセラミック製の反射膜１２が設けられている。発光管１０の端部に金属箔１３が気密に埋設固定され、その外表面にはベース１６が取り付けられる。
【特許文献１】特開２０００−１４１４６１公報
【特許文献２】特開昭６４−６５７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図５に示すペットボトル成形用加熱装置では、高出力の光源装置から発生する熱が口栓部以外にも漏れて高温に加熱され、不必要な部分も白化してしまい、歩留まりが悪いという問題が発生した。また、口栓部にあたる箇所は高温に加熱しなければならないので、消費電力の大きい光源装置が配置されているが、環境対策のため省エネ化を実現することが求められている。そこで、ペットボトル成形用加熱装置において、口栓部のみを局所的に加熱し、他の部分に熱が拡散することを防ぐものであり、同時に省エネ化を実現する光源装置が求められている。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑み、局所的加熱を可能とし、他の部分に熱が拡散することを防ぐものであり、同時に省エネ化を実現する光源装置およびペットボトル成形用加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願第１の発明は、発光管の内部に管軸方向に沿って伸びるフィラメントが配設され、前記発光管の外表面上が反射膜により被覆されているハロゲンランプを有する光源装置において、前記ハロゲンランプの前記反射膜が形成されていない個所に対向する位置に、前記ハロゲンランプと対向する面が平面となっている断面半円状で、前記ハロゲンランプの管軸方向に長い集光レンズを備えていることを特徴とする。
【０００７】
また、本願第２の発明は、第１の発明において、前記ハロゲンランプの両端に、前記集光レンズが挿入される断面半円状の集光レンズ固定穴と、前記ハロゲンランプの封止シール部を挿入する断面矩形状の封止シール部固定穴を有するベースが設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、本願第３の発明は、第１の発明における光源装置、または、第２の発明における光源装置を備えることを特徴とするペットボトル成形加熱装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る光源装置およびペットボトル成形用加熱装置によれば、発光管の外表面上が反射膜により被覆されているハロゲンランプと、ハロゲンランプの反射膜が形成されていない箇所に対向する位置に、ハロゲンランプと対向する面が平面となっている断面半円状で、ハロゲンランプの管軸方向に長い集光レンズとを備えているので、ハロゲンランプから放射された光を効率よく反射して、その光を集光させて集中的に効率よく加熱して、局所的加熱を可能とし、他の部分に熱が拡散することを防ぐものであり、同時に、消費電力も節約できるので、省エネ化も実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の光源装置の構成を示す説明用断面図である。
光源装置は、加熱源であるハロゲンランプ１と、ハロゲンランプ１に隣接して配設された集光レンズ２とにより構成されている。
ハロゲンランプ１は、その両端において封止シール部１５により気密に封止された直管状の石英ガラス製の発光管１０により構成される。発光管１０内には、例えばハロゲンガスおよび不活性ガスが充填されている。このようなハロゲンランプ１において、発光管１０内におけるハロゲンガスの充填割合は１％以下とされることが好ましい。封止シール部１５の外側には、ベース１６が設けられている。ベース１６からは、リード線１７が導出されている。
【００１１】
発光管１０は、その外表面上が、管軸方向に伸びる帯状の反射膜１２により被覆されており、この反射膜１２が下面となるよう配設されている。反射膜１２の材質は、光を反射し、耐熱性のあるものであれば特に制限されるものではないが、例えば酸化ジルコン−酸化チタン（ＺｒＯ２−ＴｉＯ２）系組成物、酸化リチウム−酸化アルミニウム−二酸化ケイ素（ＬｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）系組成物、還元元素酸化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物などのセラミックス、銅マンガン系ブラック、五酸化リン（Ｐ２Ｏ５）などから選ばれる１種または２種以上を好適に用いることができる。ただし、ハロゲンランプ１の点灯中は管壁温度が約８００℃程度に温度が上がるため、アルミニウム製の反射ミラーは溶けてしまうため、用いることができない。
反射膜１２の厚さは、５０〜２００μｍであることが好ましい。また、発光管１０の外表面において、反射膜１２により被覆される面積の割合は、要求される光の熱量に応じて変更することが可能であるが、例えばペットボトル口栓部の白化のためには４０〜７０％であることが好ましい。
【００１２】
以上のようなハロゲンランプ１における寸法例を挙げると、発光管１０の外径がφ６〜１０ｍｍ、内径がφ４〜８ｍｍ、長さが１６４〜３５４ｍｍ、発光長さが１００〜２９０ｍｍ、帯状の反射膜１２の長さが１１４〜３０４ｍｍ、帯状の反射膜１２の幅が７〜１０ｍｍの範囲である。
【００１３】
発光管１０の半周に形成された反射膜１２が下方に位置するようハロゲンランプ１が配設され、集光レンズ２が、ハロゲンランプ１に隣接して、反射膜１２が形成されていない個所に対向する位置に配設された構成とされている。集光レンズ２は、石英ガラス製であり、ハロゲンランプ１と対向する面が平面となっている断面半円状で、ハロゲンランプ１の管軸方向に長いものであり、全体としてハロゲンランプ１の上方を覆うように配置されて構成されている。
集光レンズ２の軸方向の長さは、ハロゲンランプ１の管軸方向の長さとほぼ同一であり、集光レンズ２の軸方向に垂直な方向の長さも、ハロゲンランプ１の発光管１０の外径とほぼ同一となっている。集光レンズ２は、ハロゲンランプ１と同程度のコンパクトな大きさであり、従来技術に係るハロゲンランプ１が組込まれていたスペースに、集光レンズ２を組み合わせたハロゲンランプ１である光源装置を配置することができる。
以上のような集光レンズ２における寸法例を挙げると、集光レンズ２の軸方向の垂直方向の長さが３〜５ｍｍ、曲率半径が３〜５ｍｍ、軸方向の長さが１３０〜３２０ｍｍの範囲である。
【００１４】
図２は、本発明の光源装置の端部の構成を示す説明用断面図ある。図２（ａ）は、ハロゲンランプ１の管軸方向に沿って切断した断面図、図２（ｂ）は、ハロゲンランプ１の管軸方向に垂直に切断した断面図である。
ハロゲンランプ１の封止シール部１５は、当該封止シール部１５内に埋設されたモリブデンよりなる金属箔１３と、金属箔１３に接続されると共に発光管１０の外に伸びる外部接続端子１４とにより構成されている。封止シール部１５の外側には、ベース１６が設けられている。ベース１６からは、外部接続端子１４に電気的に接続されたリード線１７が導出されている。
ベース１６は、一方の端部に底面を設けた筒状のセラミック部材よりなり、筒状の部分の外周に長手方向に形成された取出し溝２１が設けられている。ベース１６の内部には、断面半円状の集光レンズ固定穴２２と断面矩形状の封止シール部固定穴２３が設けられている。集光レンズ固定穴２２の平面となっている面に続いて封止シール部固定穴２３が設けられ、封止シール部固定穴２３の下側面、すなわち集光レンズ固定穴２２の反対側の面は、取出し溝２１となっている。
ベース１６を取り付ける際は、まず、集光レンズ２を集光レンズ固定穴２２に挿入し、続いて、取出し溝２１からリード線１７が導出するようにしてハロゲンランプ１を封止シール部固定穴２３に挿入する。そして、取出し溝２１から接着剤を注入して固定をする。このように構成することによって、ハロゲンランプ１は、集光レンズ２と一体化してコンパクトにまとめられる。さらに、封止シール部１５に沿って集光レンズ２が固定されるので、強度的に弱い封止シール部１５を補強することにもなる。
【００１５】
本発明に係る光源装置は、発光管１０の外表面上が反射膜１２により被覆されているハロゲンランプ１と、ハロゲンランプ１の反射膜１２が形成されていない個所に対向する位置に、ハロゲンランプ１と対向する面が平面となっている断面半円状で、ハロゲンランプ１の管軸方向に長い集光レンズ２とを備えているので、反射膜１２によりハロゲンランプ１から放射された光を効率よく反射して、集光レンズ２により光を集光させて、所定の加熱領域を集中的に効率よく加熱する局所的加熱を可能とし、他の部分に熱が拡散することを防ぐものである。また、従来技術に係る光源装置では、ペットボトル口栓部を白化させるためにハロゲンランプ１に３０００Ｗの入力電力が必要であったが、本発明に係る光源装置では、ハロゲンランプ２に１５００Ｗしか電力を入力しなくても、ペットボトル口栓部を白化させることができる。このように、消費電力も約２分の１に節約できるので、省エネ化も実現できる。
【００１６】
図３は、放射強度を測定する実験装置の説明用斜視図であり、図４は、本発明に係る光源装置と、従来技術に係る光源装置との断面方向の相対放射強度の実験結果を示すグラフである。
断面方向３１とは、図３に示すように、ハロゲンランプ１の発光管１０の外表面から５０ｍｍ離間した点３２を基準とし、ハロゲンランプ１の管軸と直行する方向に伸びる線をいう。基準３２を断面方向の中心位置となる０点とし、上方にいくにつれプラスに増加し、下方に行くにつれマイナスに減少する。ペットボトル成形用加熱装置では、プリフォームから５０ｍｍ程度離れた地点から加熱するので、発光管１０の外表面から５０ｍｍ離間した点の放射強度を測定することにした。この断面方向３１に沿って光センサを移動させて、放射強度を測定した。相対放射強度とは、従来技術に係る光源装置において、断面方向３１の基準３２の位置で測定した放射強度を１００％としたときの、放射強度の相対値を示すものである。
この実験に用いた光源装置と、従来技術に係る光源装置の構成を示す。
＜光源装置＞
ハロゲンランプ
発光管：外径φ１０ｍｍ、長さ３５４ｍｍ、発光長さ２９０ｍｍ、
反射膜：長さが３０４ｍｍ、幅１０ｍｍ
入力  ：２５００Ｗ
集光レンズ
軸方向の垂直方向の長さ５ｍｍ、曲率半径５ｍｍ、軸方向の長さ３２０ｍｍ
＜従来技術に係る光源装置＞
ハロゲンランプは光源装置と同様であるが、集光レンズは設けられていない。
【００１７】
図４において、光源装置の実験結果をグラフＡ、従来技術に係る光源装置の実験結果をグラフＢと示す。
グラフＡに示すように、光源装置では、断面方向中心位置０ｍｍで最大相対放射強度が２１０％であり、グラフＢの最大放射強度の２倍以上である。また、ハロゲンランプから放射された光は集光レンズの作用により、断面方向中心位置０ｍｍに集中的に集光されており、グラフＢに比べて明らかに急峻なピークを有するものである。断面方向±１０ｍｍで相対放射強度が４０％に落ち込み、さらに中心から離れた位置で相対放射強度が上昇している。これは、ハロゲンランプの発光管の外周面に、集光レンズも反射膜も形成されていない部分から光が漏れ出しているからだと考えられる。反射膜を形成する面積を増やして、光が漏れないようにすれば、さらに光を有効利用することができ、断面方向中心位置０ｍｍで最大相対放射強度をより一層高めることができる。
一方、グラフＢに示すように、従来技術に係る光源装置は、断面方向中心位置０ｍｍでピークを示すが、その両端は滑らかな山型であり、ハロゲンランプから放射された光は集光されていないことがわかる。
【００１８】
この実験からわかるように、本発明の光源装置は、集光レンズを備えているので、ハロゲンランプから放射された光を、集光レンズによって光を集光させて、所定の加熱領域を集中的に効率よく加熱する局所的加熱を可能とし、他の部分に熱が拡散することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の光源装置の構成を示す説明用断面図
【図２】本発明の光源装置の端部の構成を示す説明用断面図
【図３】放射強度を測定する実験装置の説明用斜視図
【図４】断面方向の相対放射強度の実験結果を示すグラフ
【図５】ペットボトル口栓部のペットボトル成形用加熱装置の断面図
【図６】ハロゲンランプの断面図
【符号の説明】
【００２０】
１          ハロゲンランプ
２          集光レンズ
１０        発光管
１１        フィラメント
１２        反射膜
１３        金属箔
１４        外部接続端子
１５        封止シール部
１６        ベース
１７        リード線
【図１】
2008198571.tif 000003
【図２】
2008198571.tif 000004
【図３】
2008198571.tif 000005
【図４】
2008198571.tif 000006
【図５】
2008198571.tif 000007
【図６】
2008198571.tif 000008