JP2002134252A - ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管型外容器内に配置された管型封体の封止部
から伸びる給電部材の膨張応力を確実に吸収して管型外
容器の封止部にクラックが発生することを防止し、しか
も、不点灯が起こらないランプを提供することにある。 【解決手段】 本発明のランプは、両端に封止部を有す
る管型外容器の１内部に、管軸に沿って管型の白熱電球
２が配置されたランプにおいて、白熱電球２の両端の封
止部２２から給電部材２４が突出しており、この給電部
材２４は、第１通電部材３と第２通電部材４を介して、
管型外容器１の内部リード部材１３に接続されており、
第１通電部材３は弾性部３３を有し、第２通電部材４
は、給電部材２４或いは内部リード部材１３に対して摺
動自在に嵌合されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、半導体加熱、ガラ
ス加熱、あるいは食品加熱等に用いられる熱源用のラン
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体加熱、ガラス加熱、あるい
は食品加熱に利用される熱源用のランプは、図７に示す
ように、ガラス製の管型封体６内に発熱体であるフィラ
メント７が配置されたものであり、フィラメント７から
放射される光によって被加熱物を加熱するものである。
そして、管型封体６の外表面に便宜状点線で示すセラミ
ックスよりなる赤外線放射物質５をコーティングして赤
外線を良好に放射させるものである。

【０００３】この場合、管型封体６の外表面に形成され
た赤外線放射物質５であるセラミックスに、振動や衝撃
が加わると、その表面部分が剥がれ落ちて被加熱物を汚
染してしまう問題があるので、管型外容器８によって管
型封体６を気密に覆っている。

【０００４】具体的に上記のランプを説明すると、管型
封体６は両端部に封止部６１が形成されており、この封
止部６１には金属箔６２が気密に埋設されている。金属
箔６２の一端にはフィラメント７の端部から伸びる素線
が溶接されており、他端には封止部６１から外方に伸び
る給電部材６３が溶接されている。

【０００５】そして、管型封体６を気密に覆うように管
型外容器８が設けられており、この管型外容器８は両端
部に封止部８１が形成されており、この封止部８１に気
密に埋設された金属箔８２の一端に給電部材６３が溶接
されており、他端には封止部８１から外方に伸びる外部
リード棒８３が溶接されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなランプでは、点灯中、給電部材６３が高温になり膨
張して管軸方向に伸びる現象が発生する。この結果、給
電部材６３の一端が封止されている管型外容器８の封止
部８１に給電部材６３の膨張に伴う管軸方向の応力が加
わり、封止部８１にクラックが入り、さらには、封止部
８１が破壊されるという問題があった。

【０００７】また、両端の給電部材６３によって管型封
体６を管型外容器８内に、それぞれが接触しないように
保持しているが、このランプに衝撃が加わった場合、給
電部材６３だけでは耐衝撃性が弱く、給電部材６３が折
れるという問題があった。

【０００８】このような問題を解決するために、図８に
示すように、給電部材６３の一部に管軸方向に弾性を有
するバネ部６３１を形成して、バネ部６３１が管型外容
器８の内面に当接して管型封体６を支えるサポータとし
ての役目を果たすとともに、フィラメント７からの熱に
起因した給電部材６３の膨張に伴う管軸方向の応力をこ
のバネ部６３１で吸収し、応力が管型外容器８の封止部
８１に加わらないようにする構造も考えられる。この場
合、給電部材６３は、耐熱性と硬性を考慮して高融点金
属よりなるものであり、バネ部６３１は、弾性作用を有
するためには、バネ部６３１の素線径を小さくしなけれ
ばならず、素線径が小さい場合抵抗値が大きくなり、通
電中、給電部材６３のバネ部６３１が高温になり塑性変
形を起こしバネ性がなくなったり、更には、供給される
電流の大きさによっては発光してしまい、塑性変形とい
う問題を超えて、バネ部６３１が発光してしまい、つい
にはバネ部６３１が溶断してランプが不点灯に至るとい
う問題が発生する。

【０００９】そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなさ
れたものであって、管型外容器内に配置された白熱電球
の封止部から伸びる給電部材の膨張に伴う管軸方向の応
力を確実に吸収して管型外容器の封止部にクラックが発
生することを防止し、しかも、不点灯が起こらないラン
プを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載のランプは、両端に封止部を有する
管型外容器の内部に、管軸に沿って管型の白熱電球が配
置されたランプにおいて、前記白熱電球の両端には封止
部が形成され、当該各々の封止部から導電性の給電部材
が突出しており、前記一方の給電部材は、前記管型外容
器の一方の封止部に直接埋設され、他方の給電部材は、
第１通電部材と第２通電部材を介して、前記管型外容器
の他方の封止部に埋設され当該管型外容器内に伸びる導
電性の内部リード部材に接続されており、前記第１通電
部材は、一端部が前記内部リード部材に接続固定され、
他端部が前記給電部材に接続固定され、一端部と他端部
との中間部が管軸方向に弾性を有するとともに前記管型
外容器の内部に当接する弾性部となっており、前記第２
通電部材は、前記給電部材或いは前記内部リード部材に
対して摺動自在に嵌合されていることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明の
実施の形態を具体的に説明する。図１は、本発明のラン
プの構成を示す断面図である。

【００１２】本発明のランプは、石英ガラスよりなる管
型外容器１内に、管軸に沿って管型の白熱電球２が配置
されている。白熱電球２は、石英ガラスよりなる管型封
体２０の外表面には便宜上点線で示す赤外線放射部材で
あるセラミックス５がコーティングされており、管型封
体２０の内部に管軸に沿ってフィラメント２１が配置さ
れ、フィラメント２１の両端を引き伸ばした素線が、管
型封体２０の両端部の封止部２２に気密に埋設された金
属箔２３の一端に溶接されている。そして、この金属箔
２３の他端には、給電部材２４が溶接されており、給電
部材２４が封止部２２から伸びだしている。給電部材２
４は、白熱電球２の構成部分の一つである外部リード棒
のことである。

【００１３】この白熱電球２を気密に覆うように管型外
容器１が設けられており、管型外容器１は両端に封止部
１１が形成されている。この封止部１１には金属箔１２
が気密に埋設されており、一方の封止部１１の金属箔１
２には、白熱電球２の一方の給電部材２４が溶接され直
接封止されている。また、他方の封止部１１にも金属箔
１２が気密に埋設されており、一端がこの金属箔１２に
溶接され、他端が管型外容器１の内部に伸び出る内部リ
ード部材１３が設けられている。

【００１４】この内部リード部材１３と給電部材２４と
の間には、内部リード部材１３と給電部材２４を電気的
につなぐ第１通電部材３と第２給電部材４が設けられて
いる。第１通電部材３は、中間部分においてバネ状に巻
回されており、そのバネ状に巻回されたコイル部内を第
２通電部材４が延在するように配置されている。この第
１通電部材３と第２通電部材４は、耐熱性と硬性を考慮
し高融点金属であるニッケルなどよりなるものである。

【００１５】次に、第１通電部材３と第２通電部材４に
ついて図２を用いて説明する。図２は、図１の一部破段
拡大図である。この図は、第１通電部材３のコイル内の
第２通電部材４の状態がわかるように、第１通電部材３
の一部を破段して示している。第１通電部材３は、一端
部３１が内部リード部材１３に溶接によって接続固定さ
れ、他端部３２が給電部材２４に溶接によって接続固定
され、一端部３１と他端部３２との中間部が管軸方向に
弾性を有するようにバネ状にコイリングされて弾性部３
３となっている。この弾性部３３は、管型外容器１の内
部に当接しており、白熱電球２を管型外容器１内に離間
した状態で支持するサポータの役目を成している。な
お、弾性部３３は加工上の精度の関係で、必ずしも管型
外容器１の内部に当接するものではなく、弾性部３３と
管型外容器１の内部との間に若干の隙間が空いていても
よい。この隙間は、ランプに衝撃が加わった際に、給電
部材２４が折れたり、内部リード部材１３が折れたりし
ない程度の隙間であれば、特に、問題はない。

【００１６】第２通電部材４は、一端部４１が第１通電
部材３と同様に内部リード部材１３に溶接によって接続
固定され、他端部４２が第１通電部３の他端部３２が溶
接固定されている給電部材２４に対して摺動自在に嵌合
されている。この図において、第２通電部材４の一端部
４１は溶接によって形が変形しており、内部リード部材
１３と溶接接合されている状態を示す。

【００１７】第２通電部材４１の他端部４２は、コイル
状に形成されており、このコイル内部に給電部材２４が
挿入され、他端部４２が給電部材２４の外表面に接触し
ながら摺動自在に動くようになっている。つまり、他端
部４２は給電部材２４と電気的につながっているもので
ある。なお、図１と同一符号は同一部分を示す。

【００１８】次に、第１通電部材と第２給電部材の内部
リード部材と給電部材の接続構造が異なる他の例を図３
に示す。図３に示すように、第１通電部材３は、図２と
同様に、一端部３１が内部リード部材１３に溶接によっ
て接続固定され、他端部３２が給電部材２４に溶接によ
って接続固定され、一端部３１と他端部３２との中間部
が管軸方向に弾性を有するようにバネ状にコイリングさ
れて弾性部３３となっている。この弾性部３３は前述し
たように白熱電球２を支えるサポータとなっている。第
２通電部材４が、図２と異なり、一端部４１が内部リー
ド部材１３に対して摺動自在に嵌合され、他端部４２が
図３において形が変形して示されているように給電部材
２４に溶接によって接続固定されている。この場合、一
端部４１は、コイル状に形成されており、このコイル内
部に内部リード部材１３が挿入され、一端部４１が内部
リード部材１３の外表面に接触しながら摺動自在に動く
ようになっている。つまり、一端部４１は内部リード部
材１３と電気的につながっているものである。なお、図
１と同一符号は同一部分を示す。

【００１９】図４に示すように、内部リード部材１３と
第１通電部３は一体に形成されており、つまり内部リー
ド部材１３の管型封体１内に伸びだした部分が第一通電
部３となっている。この場合、内部リード部材１３の一
部分が弾性部１３０となり他端部１３１が給電部材２４
に溶接によって接続固定されている。そして、第２通電
部材４の一端部４１は、第１通電部材３の弾性部１３０
の端部から外部に伸びたし、内部リード部材１３に溶接
によって接続固定され、他端部４２は、コイル状に形成
されており、このコイル内部に給電部材２４が挿入さ
れ、他端部４２が給電部材２４の外表面に接触しながら
摺動自在に動くようになっている。

【００２０】このように、本発明のランプは、第１通電
部材３は、内部リード部材１３と給電部材２４に溶接に
よって接続固定され、第２通電部材４も、内部リード部
材１３と給電部材２４に電気的に接続されているので、
内部リード部材１３と給電部材２４との間に第１通電部
材３と第２通電部材４を介して電流が流れ、フィラメン
ト２１を発光させることができる。

【００２１】そして、内部リード部材１３と給電部材２
４との間に流れる電流が第１通電部材３と第２通電部材
４の双方を通れ、さらに、第２通電部材４の抵抗値を第
１通電部材３の抵抗値より小さくすることにより、第１
通電部材３に流れる電流を第２通電部材４に流れる電流
より小さくすることができ、従って、第１通電部材３の
弾性部３３の発熱を抑制でき、第１通電部材３の塑性変
形が起こらず、常に、弾性部３３が弾性力を有する状態
になっている。なお、弾性部３３の発熱を抑制できるの
で、弾性部３３が発光し溶断することもない。

【００２２】この結果、図１を用いて説明すると、フィ
ラメント２１の熱によって、給電部材２４が管軸方向に
膨張して伸びても、第１通電部材３の弾性部３３（図
２、図３、図４参照）によって、その伸びを吸収するこ
とができる。この結果、内部リード部材１３には、給電
部材２４が伸びることによる応力が伝わらないので、内
部リード部材１３の端部が封着された封止部１１には何
ら応力がかからず、封止部１１にクラック発生せず、封
止部１１が破損することがない。また、図１に示す給電
部材２４が直接封止されたいる方の封止部１１に関して
も何ら応力がかからず、この封止部１１にもクラック発
生せず、破損することがない。

【００２３】また、第２通電部４は、図２、図４で説明
したように、他端部４２が給電部材２４に対して摺動自
在に嵌合されているので、給電部２４が膨張し管軸方向
に移動しても、給電部材２４が第２通電部４の他端部４
２のコイル内部を接触しながら滑るように移動するの
で、第２通電部材４には、何ら応力がかかることがな
く、内部リード部材１３の端部が埋設された封止部１１
に応力が伝わることがない。

【００２４】なお、図３では、一端部４１が内部リード
部材１３に対して摺動自在に嵌合されているので、給電
部２４が膨張し管軸方向に移動し第２通電部材４が管軸
方向に移動しても、第２通電部４の一端部４１のコイル
内部と内部リード部材１３が接触しながら、第２通電部
４が滑るように移動するので、内部リード部材１３に
は、何ら応力がかかることがなく、内部リード部材１３
の端部が埋設された封止部１１に応力が伝わることがな
い。

【００２５】次に、第１通電部材３の発熱を抑制し、塑
性変形が起こらず、弾性部３３が発光しない原理を図５
の模式図を使って説明する。図中２は白熱電球、３は第
１通電部材であり、３３は第１通電部材の弾性部、４は
第２通電部材を示す。

【００２６】下記に白熱電球２間（Ａ−Ｂ間）、第１通
電部材３間（Ｂ−Ｃ間）、第２通電部材４間（Ｂ−Ｃ
間）、ランプ全体間（Ａ−Ｃ間）の電流値、抵抗値、電
圧値の一実測値を示す。 ＜白熱電球２間（Ａ−Ｂ間）＞ 電流値・・・９．９４（Ａ） 抵抗値・・・０．２８（Ω） 電圧値・・・２．８２（Ｖ） ＜第２通電部材４間（Ｂ−Ｃ間）＞ 電流値・・・７．２７（Ａ） 抵抗値・・・０．０３（Ω） 電圧値・・・０．１８（Ｖ） ＜第１通電部材３間（Ｂ−Ｃ間）＞ 電流値・・・２．６７（Ａ） 抵抗値・・・０．０７（Ω） 電圧値・・・０．１８（Ｖ） ＜ランプ全体間（Ａ−Ｃ間）＞ 電流値・・・９．９４（Ａ） 抵抗値・・・０．３０（Ω） 電圧値・・・３．００（Ｖ）

【００２７】上記の測定結果からわかるように、第１通
電部材３間（Ｂ−Ｃ間）の抵抗値が０．０７Ωであるの
に対し、第２通電部材４間（Ｂ−Ｃ間）の抵抗値が０．
０３Ωであり、第２通電部材４の抵抗値が第１通電部材
３の抵抗値より小さく、第２通電部材４の抵抗値が小さ
いぶん、第２通電部材４に７．２７Ａという大きな電流
が流れ、一方、第１通電部材３には２．６７Ａという小
さな電流しか流れず、第１通電部材３に流れる電流を小
さくできるので、第１通電部材３の発熱を抑制できる。

【００２８】次に、ランプ全体間（Ａ−Ｃ間）にかかる
電流値、電圧値を同じにして、第２通電部材４を取り外
した場合に第１通電部材３にかかる電流値を測定する
と、８．５４Ａであった。この場合、第１通電部材３に
流れる電流値が大きくなり、第１通電部材３の温度が上
昇し発光していない状態であっても長時間ランプを点灯
すると、第１通電部材３は高温のため塑性変形が起こ
り、弾性部３３の弾性力がなくなった。つまり、第１通
電部材３だけでは、ランプ点灯初期は、給電部材２４の
膨張に伴う管軸方向の応力を第１通電部材３の弾性部３
３で吸収することができるが、長時間ランプを点灯する
と弾性部３３の弾性力がなくなり給電部材２４の膨張に
伴う管軸方向の応力が直接、管型外容器１の封止部１１
に加わり封止部１１の破壊につながる。

【００２９】次に、第１通電部材３に流れる電流値と第
１通電部材３の温度上昇を示す実験を行なった。その結
果を図６に示す。なお、第１通電部材３の抵抗値は、上
述したように、０．０７（Ω）である。図６からわかる
ように、電流値を上げていくと第１通電部材３の温度が
上がっていくことがわかる。そして、電流値が６．２Ａ
の時第１通電部材３の温度が３００℃となり塑性変形が
始まり、電流値が１０Ａを超えると第１通電部材３の温
度が４９０℃以上となり発光し始め長時間この状態であ
ると第１通電部材３が溶断する。なお、第１通電部材３
は、ニッケルを用いたものであり、材質によって、塑性
変形温度や発光温度は異なる。

【００３０】このようなことから、ランプ全体にかかる
電流値や抵抗値に基づいて、第１通電部材３と第２通電
部材４の各抵抗値や各電流値を適切な値になるようにそ
れぞれ設計することによって、第１通電部材３が塑性変
形しない、また、発光しないようにでき、この結果、給
電部材２４の膨張に伴う管軸方向の応力を第１通電部材
３の弾性部３３で常に吸収することができ、給電部材２
４の膨張に伴う管軸方向の応力が管型外容器１の封止部
１１に加わらず、封止部１１が破壊することがない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、両端に封止部を有
する管型外容器の内部に、管軸に沿って管型の白熱電球
が配置されたランプであって、白熱電球の一方の封止部
から突出する給電部材は管型外容器の一方の封止部に直
接埋設され、白熱電球の他方の封止部から突出する給電
部材は第１通電部部材と第２通電部材を介して管型外容
器の他方の封止部に埋設され管型外容器内に伸びる導電
性の内部リード部材に接続されており、第１通電部材
は、一端部が内部リード部材に接続固定され、他端部が
給電部材に接続固定され、一端部と他端部との中間部が
管軸方向に弾性を有するとともに前記管型外容器の内部
に当接する弾性部となっており、第２通電部材は、給電
部材或いは内部リード部材に対して摺動自在に嵌合され
ているので、内部リード部材と給電部材との間の第１通
電部材と第２通電部材を介して電流が流れ、第１通電部
材と第２通電部材のそれぞれの抵抗値を適切に設定する
ことにより、第１通電部材３に流れる電流を第２通電部
材４に流れる電流より小さくすることができ、第１通電
部材の弾性部の発熱を抑制でき、弾性部が発光せず、つ
まり、第１通電部材が溶断することがなく、しかも、第
１通電部材の塑性変形が起こらず、常に、弾性部が弾性
力を有する状態になっている。

【００３２】この結果、給電部材が膨張し管軸方向に伸
びても、第１通電部材の弾性部によって、その伸びを吸
収することができ、内部リード部材には、給電部材の膨
張による管軸方向の応力が伝わらないので、内部リード
部材および他方の給電部材の端部が封着された管型外容
器の封止部には何ら応力がかからず、管型外容器の封止
部が破損することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のランプの説明図である。

【図２】第１通電部材３と第２通電部材４の状態を示す
図１の一部破段拡大図である。

【図３】第１通電部材３と第２通電部材４の状態を示す
他の例の一部破段拡大図である。

【図４】第１通電部材３と第２通電部材４の状態を示す
他の例の一部破段拡大図である。

【図５】本発明のランプの電気的つながりを示す模式図
である。

【図６】第１通電部材の弾性部の温度と電流値との関係
を示すデータ説明図である。

【図７】従来のランプの説明図である。

【図８】従来のランプの説明図である。

【符号の説明】

１ 管型外容器 １３ 内部リード部材 ２ 白熱電球 ２４ 給電部材 ３ 第１通電部材 ３３ 弾性部 ４ 第２通電部材 ５ 赤外線放射物質

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端に封止部を有する管型外容器の内部
   に、管軸に沿って管型の白熱電球が配置されたランプに
   おいて、 前記白熱電球の両端には封止部が形成され、当該各々の
   封止部から導電性の給電部材が突出しており、 前記一方の給電部材は、前記管型外容器の一方の封止部
   に直接埋設され、他方の給電部材は、第１通電部材と第
   ２通電部材を介して、前記管型外容器の他方の封止部に
   埋設され当該管型外容器内に伸びる導電性の内部リード
   部材に接続されており、 前記第１通電部材は、一端部が前記内部リード部材に接
   続固定され、他端部が前記給電部材に接続固定され、一
   端部と他端部との中間部が管軸方向に弾性を有するとと
   もに前記管型外容器の内部に当接する弾性部となってお
   り、 前記第２通電部材は、前記給電部材或いは前記内部リー
   ド部材に対して摺動自在に嵌合されていることを特徴と
   するランプ。