(57)【要約】【課題】  割れを抑制可能なフィラメントランプおよび加熱装置を提供する。【解決手段】  実施形態のフィラメントランプは、筒状部１１と、その両端に形成された封止部１２と、を有するガラス管１と、封止部１２に封着された金属箔２と、筒状部１１の内部に配置されるように、金属箔２と電気的に接続されたフィラメント３と、封止部１２を内部に収容するように設けられたベース６と、を具備し、封止部１２は、一対の第１の面１２１と一対の第２の面１２２とで構成されたピンチシール部であり、ベース６は、一対の第１の壁部６１と一対の第２の壁部６２とを備えており、第２の壁部６２のランプ中央側には薄肉部６２１が形成されており、薄肉部６２１のランプ中央側端部と封止部１２の隙間の大きさｄ２が、薄肉部６２１が形成されている第２の壁部６２と封止部１２のランプ端側端部の隙間ｄ１の大きさよりも大きい。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状部と、その両端に形成された封止部と、を有するガラス管と、前記封止部に封着された金属箔と、前記筒状部の内部に配置されるように、前記金属箔と電気的に接続されたフィラメントと、前記封止部を内部に収容するように設けられたベースと、を具備し、
前記封止部は、前記金属箔と対向する一対の第１の面と、管軸方向に沿い、前記一対の第１の面と接続される一対の第２の面と、で構成されたピンチシール部であり、
前記ベースは、前記一対の第１の面と対向する一対の第１の壁部と、前記一対の第２の面と対向する一対の第２の壁部と、を備えており、
前記第１の壁部および／または前記第２の壁部のランプ中央側には薄肉部が形成されており、前記薄肉部のランプ中央側端部と前記封止部の隙間の大きさが、前記薄肉部が形成されている前記第１の壁部および／または前記第２の壁部と前記封止部のランプ端側端部の隙間の大きさよりも大きいフィラメントランプ。
【請求項２】
筒状部と、その両端に形成された封止部と、を有するガラス管と、前記封止部に封着された金属箔と、前記筒状部の内部に配置されるように、前記金属箔と電気的に接続されたフィラメントと、前記封止部を内部に収容するように設けられたベースと、を具備し、
前記封止部は、前記金属箔と対向する一対の第１の面と、管軸方向に沿い、前記一対の第１の面と接続される一対の第２の面と、で構成されたピンチシール部であり、
前記ベースは、前記一対の第１の面と対向する一対の第１の壁部と、前記一対の第２の面と対向する一対の第２の壁部と、を備えており、
前記第１の壁部または前記第２の壁部のランプ中央側には、切欠部が形成されており、前記封止部の管軸方向に沿う長さをＬ１、前記切欠部のランプ端側端部から前記ベースに収容された前記封止部のランプ端側までの長さをＬ４としたとき、Ｌ４／Ｌ１が０．３〜０．６を満たすフィラメントランプ。
【請求項３】
一対の弾性片を備える狭持部材と、
前記狭持部材に、前記一対の第１の壁部の外壁面が狭持された請求項１または請求項２に記載のフィラメントランプと、
を具備する加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、太陽電池の製造、ペットボトルの成形、暖房、複写機やプリンターのトナー定着などに使用されるフィラメントランプおよび加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィラメントランプは、筒状のガラス管の内部にフィラメントを配置した構造である。筒状のガラス管の両端はピンチシールによって形成された封止部が形成され、その封止部にはベースが設けられている。ベースの内部には、電線が配置されており、電線は、封止部から導出されたアウターリード線と接続されている。
【０００３】
このフィラメントランプは、加熱装置の取り付けにおいて、ベース部分が一対の弾性片を備える狭持部材により狭持されることがある。このような取り付けを行う場合に、フィラメントランプの割れが生じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４４４１４９号公報
【特許文献２】特許第２７５５４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、割れを抑制可能なフィラメントランプおよび加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、実施形態のフィラメントランプは、筒状部と、その両端に形成された封止部と、を有するガラス管と、前記封止部に封着された金属箔と、前記筒状部の内部に配置されるように、前記金属箔と電気的に接続されたフィラメントと、前記封止部を内部に収容するように設けられたベースと、を具備し、前記封止部は、前記金属箔と対向する一対の第１の面と、管軸方向に沿い、前記一対の第１の面と接続される一対の第２の面と、で構成されたピンチシール部であり、前記ベースは、前記一対の第１の面と対向する一対の第１の壁部と、前記一対の第２の面と対向する一対の第２の壁部と、を備えており、前記第１の壁部および／または前記第２の壁部のランプ中央側には薄肉部が形成されており、前記薄肉部のランプ中央側端部と前記封止部の隙間の大きさが、前記薄肉部が形成されている前記第１の壁部および／または前記第２の壁部と前記封止部のランプ端側端部の隙間の大きさよりも大きい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態のフィラメントランプについて説明するための図である。
【図２】第１の実施形態のフィラメントランプにおいて、ベースの一方の断面形状について説明するための図である。
【図３】第１の実施形態のフィラメントランプにおいて、ベースの他方の断面形状について説明するための図である。
【図４】第１の実施形態のフィラメントランプの変形例について説明するための図である。
【図５】第１の実施形態のフィラメントランプの他の変形例について説明するための図である。
【図６】第２の実施形態のフィラメントランプについて説明するための図である。
【図７】第２の実施形態のベースについて説明するための図である。
【図８】Ｌ４／Ｌ１とランプ割れ、ランプとベースとの固定の関係について説明するための図である。
【図９】第２の実施形態のフィラメントランプの変形例について説明するための図である。
【図１０】第３の実施形態のフィラメントランプを用いた加熱装置について説明するための図である。
【図１１】フィラメントランプの変形例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態のフィラメントランプについて、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態のフィラメントランプについて説明するための図、図２は、第１の実施形態のフィラメントランプにおいて、ベースの一方の断面形状について説明するための図、図３は、第１の実施形態のフィラメントランプにおいて、ベースの他方の断面形状について説明するための図である。
【００１０】
フィラメントランプは、主要部として例えば石英ガラスからなるガラス管１を備えている。ガラス管１は、全長が例えば１９００ｍｍである細長い管であり、筒状部１１と封止部１２とで構成されている。筒状部１１は、外径が１２ｍｍ程度の円筒状の部分である。その一部、例えば管軸方向の略中間部には、チップ１１１が形成されている。チップ１１１は、ガラス管１内の排気・ガス導入を行うために用いられた痕であり、もともとは円筒状のガラス管であったが、排気・ガス導入後に開口が封じられて突起物のように残存してなるものである。
【００１１】
封止部１２は、ピンチャー等を用いてのピンチシール工程により形成されたピンチシール部であり、筒状部１１の両端に形成されている。封止部１２は、第１の面１２１と、第２の面１２２と、端面１２３と、を備えている。第１の面１２１は、幅広の面であり、対向する一対で構成されている。第２の面１２２は、一対の第１の面１２１と接続される幅狭の面であり、対向する一対で構成されている。端面１２３は、一対の第１の面１２１と一対の第２の面１２２に接続される面であり、封止部１２のランプ端側に位置している。封止部１２の寸法は例えば、管軸に沿う長さＬ１は１５ｍｍ、幅は１２ｍｍ、厚みは１．５ｍｍである。
【００１２】
ガラス管１の内部には空間１３が形成されている。この空間１３には、例えば、微量の臭素、ヨウ素などのハロゲン物質や、アルゴン、ネオン、窒素などのガスが封入されている。
【００１３】
封止部１２の内部には、金属箔２が封着されている。金属箔２は例えばモリブデンからなる薄板であり、封止部１２の第１の面１２１と対向するように配置されている。
【００１４】
ガラス管１の内部にはフィラメント３が設けられている。フィラメント３は、例えばタングステンからなる金属線である。フィラメント３は、点灯時に発熱する発熱部分と、発熱部分に電力を給電するレグ部分とで構成されている。発熱部分は螺旋状に巻回されてなり、レグ部分は一端は発熱部分の両端に接続され、他端は金属箔２の面上で重ね合わせ接続されている。
【００１５】
また、ガラス管１の内部には、アンカー４が設けられている。アンカー４は、例えばタングステンからなる金属線であり、フィラメント３を空間１３の略中央に配置するためのサポート部材として機能する。具体的には、一端側はフィラメント３と接続され、他端側はガラス管１の内壁面と接触配置されている。このようなアンカー４は、管軸方向に沿って、複数設けられている。
【００１６】
金属箔２のレグ部分が接続されていない側には、アウターリード線５が接続されている。アウターリード線５は、例えばモリブデンやタングステンなどからなる金属線であり、他端側は管軸に沿うように、封止部１２から導出されている。
【００１７】
封止部１２には、ベース６が設けられている。ベース６は、例えばセラミックからなる外囲器であり、寸法は例えば、管軸に沿う長さは２１ｍｍ、幅は９ｍｍ、高さは１５ｍｍ、厚みは１．５ｍｍである。ベース６は、第１の壁部６１と、第２の壁部６２と、端壁部６３と、を備えている。第１の壁部６１は、第１の面１２１と対向する壁であり、対向する一対で構成されている。第２の壁部６２は、第２の面１２２と対向する壁であり、対向する一対で構成されている。端壁部６３は、端面１２３と対向する壁である。これらの壁により構成されたベース６の内部空間に、端面１２３の対向側に形成された開口を通じて封止部１２が例えばＬ２＝１２ｍｍ程度、収容される。
【００１８】
また、ベース６は、内部に係止壁６４と、導入穴６５と、溶接穴６６と、をさらに備えている。係止壁６４は、封止部１２の過挿入を防止するための壁であり、それぞれの第２の壁部６２上に、第１の壁部６１に架橋するように設けられている。導入穴６５は、一方の第２の壁部６２に設けられた、円形状の穴である。溶接穴６６は、それぞれの第１の壁部６１に設けられた、円形状の穴である。
【００１９】
ベース６の内部には、電線７が設けられている。電線７は、金属線７１と金属線７１を覆う絶縁性材料からなる被覆部７２で構成されている。電線７は、導入穴６５を通ってベース６の内部に挿入され、金属線７１はアウターリード線５と溶接されている。金属線７１とアウターリード線５の溶接は、溶接穴６６を利用して行われる。
【００２０】
ここで、本実施形態では、ベース６の第２の壁部６２のランプ中央側には薄肉部６２１が形成されている。薄肉部６２１は、係止壁６４付近からランプ中央側に向かって第２の壁部６２の厚みを直線的に徐々に薄くするスロープにより形成されたものである。したがって、封止部１２にベース６を装着すると、薄肉部６２１が形成されている第２の壁部６２と封止部１２のランプ端側端部の隙間の大きさｄ１よりも、薄肉部６２１のランプ中央側端部と封止部１２の第２の面１２２との隙間の大きさｄ２の方が大きくなる。
【００２１】
以上のような本実施形態のフィラメントランプ（実施例）と、薄肉部を形成していないフィラメントランプ（比較例１）と、比較例１において封止部とベースの間に接着剤を充填したフィラメントランプ（比較例２）について、図１０に示すような一対の弾性片で構成された狭持部材にベース部分を取り付け、点灯させる試験を行った。
【００２２】
その結果、実施例では割れ等の不具合はほとんど発生しなかったが、比較例１では取り付け時に、ベースで覆われている封止部部分や筒状部と封止部の境界部分で割れが生じたり、チップ付近でランプが破損する不具合が発生した。これは、一対の封止部は必ずしも同一平面上に向きが揃って形成されているわけではなく、ねじれている場合があることが関係すると考えられる。つまり、狭持部材でベースを狭持すると、このねじれによって封止部に応力が加わり、封止部やチップで割れが生じたと考えられる。また、比較例１では、点灯中に同様の不具合が発生した。これは、フィラメントランプは点灯中に高温になるため、熱膨張によって各部材が伸びたり変形したりすることが関係すると考えられる。つまり、その熱膨張によって、ベースが封止部に接触して応力を加え、封止部やチップで割れが生じたと考えられる。また、比較例２では比較例１よりもさらに割れの不具合が発生した。これは、封止部とベースを接着剤で固定した場合には、上記のような応力を全く逃がすことができないため、さらに割れやすいと考えられる。
【００２３】
これに対して、実施例では、第２の壁部６２のランプ中央側の内側に薄肉部６２１を形成し、薄肉部６２１のランプ中央側端部と封止部１２の隙間の大きさｄ２を、薄肉部６２１が形成されている第２の壁部６２と封止部１２のランプ端側端部の隙間の大きさｄ１よりも大きくしたことで、薄肉部６２１を形成したことによる隙間により上述のような応力を吸収することができるため、封止部やチップの割れを抑制することができたと考えられる。
【００２４】
なお、図４に示すように、第１の壁部６１の内側のランプ中央側に薄肉部６１１を形成し、薄肉部６１１が形成されている第１の壁部６１と封止部１２のランプ端側端部の隙間の大きさｄ３よりも、薄肉部６１１のランプ中央側端部と封止部１２の第１の面１２１との隙間の大きさｄ４の方を大きくするようにしても、実施例と同様の効果を得ることができる。第１の壁部６１および第２の壁部６２の両方に薄肉部６１１を形成すると、実施例よりもさらに高い効果を得ることができる。
【００２５】
また、薄肉部６１１、６２１は、係止壁６４付近からランプ中央側に向かって第１の壁部６１や第２の壁部６２の厚みを曲線的に徐々に薄くするスロープにより形成したものでも、実施例と同様の効果を得ることができる。薄肉部６１１、６２１は、第１の壁部６１や第２の壁部６２のランプ中央側に、段階的に壁の厚みを薄くするように凹ませたものでも、実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
第１の実施形態においては、第２の壁部６２のランプ中央側の内側に薄肉部６２１を形成し、薄肉部６２１のランプ中央側端部と封止部１２の隙間の大きさｄ２を、薄肉部６２１が形成されている第２の壁部６２と封止部１２のランプ端側端部の隙間の大きさｄ１よりも大きくしたことで、封止部やチップの割れを抑制することができる。
【００２７】
（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態のフィラメントランプについて説明するための図である。この第２の実施形態の各部について、第１の実施形態のフィラメントランプの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
【００２８】
この実施形態では、第２の壁部６２１のランプ中央側に、切欠部６２２を形成している。すなわち、ベース６は図７に示すような形状である。また、切欠部６２２により、封止部１２の管軸方向に沿う長さＬ１と、切欠部６２２のランプ端側端部からベース６に収容された封止部１２のランプ端側までの長さＬ４との関係Ｌ４／Ｌ１を０．３〜０．６としている。
【００２９】
図８は、Ｌ４／Ｌ１とランプ割れ、ランプとベースとの固定の関係について説明するための図である。
【００３０】
図８から、Ｌ４／Ｌ１が小さくなると、ランプ割れを抑制できる傾向があり、０．６以下、さらには０．５以下が望ましいことがわかる。これは、第１の実施形態と同様に、切欠部６２２によって応力を吸収することができるためと考えられる。一方、Ｌ４／Ｌ１が大きくなると、ランプとベースの固定が良好になる傾向があり、０．３以上、さらには０．４以上が望ましいことがわかる。これは、ベースを覆う壁が広くなるためである。したがって、Ｌ４／Ｌ１は、０．３〜０．６であるのが良く、さらには０．３〜０．５、最適には０．４〜０．５であるのが良い。
【００３１】
なお、図９に示すように、第１の壁部６１１のランプ中央側に、切欠部６１２を形成し、封止部１２の管軸方向に沿う長さＬ１と、切欠部６１２のランプ端側端部からベース６に収容された封止部１２のランプ端側までの長さＬ４との関係Ｌ４／Ｌ１を０．３〜０．６としても第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
第１の実施形態においては、第２の壁部６２１のランプ中央側に、切欠部６２２を形成し、封止部１２の管軸方向に沿う長さＬ１と、切欠部６２２のランプ端側端部からベース６に収容された封止部１２のランプ端側までの長さＬ４との関係Ｌ４／Ｌ１を０．３〜０．６としたことで、封止部やチップの割れを抑制することができる。
【００３３】
（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態の加熱装置について説明するための図である。
【００３４】
加熱装置は、狭持部材８とフィラメントランプ１０で構成されている。
【００３５】
狭持部材８は、ステンレスなどの金属からなる固定部材であり、一対の弾性片８１、８２で構成されている。
【００３６】
フィラメントランプ１０は、第１の実施形態や第２の実施形態で説明したランプであり、ベース６の第１の面６１が弾性片８１、８２によって狭持されている。本実施の形態では、フィラメントランプ１０は３本であり、所定間隔で並列配置されている。
【００３７】
この加熱装置は、例えばペットボトルの成形に使用される。そのため、ランプは点灯中高温になる。点灯中に高温になると熱膨張によって、部材が伸びたり、変形したりするが、ランプはそれによって生じうる応力を吸収できる構造を具備しているので、割れ等の不具合を抑制することができる。
【００３８】
本発明は上記実施態様に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００３９】
ベース６は、第１の壁部６１、第２の壁部６２ともにＬ２／Ｌ１が０．３〜０．６を満たすよう構成されたものであってもよい。すなわち、切欠部を具備していないが、ベース６のＬ２を短くする、例えばＬ２＝約１０ｍｍにすることで、上記関係式を満たすものであってもよい。
【００４０】
また、ベース６は、図１１のように、内部に弾性構造を備えるものであってもよい。具体的には、第１の壁部６１および第２の壁部６２の空間６７に金属製の板バネ６８、板バネ６８の内側にセラミック製の仕切り板６９を配置する構造であってもよい。このベース６では、封止部１２をしっかりと保持しつつ、封止部１２にかかる応力を吸収することができる。
【００４１】
この発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１  ガラス管
１１  筒状部
１２  封止部
１２１  第１の面
１２２  第２の面
２  金属箔
３  フィラメント
６  ベース
６１  第１の壁部
６２  第２の壁部
６２１  薄肉部
【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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【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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