JP2008078065A - Bulb type heater and bulb type heater manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a bulb-type heater and a bulb-type heater that are used for heating, heating, and the like at the time of producing a PET bottle in which a high-melting-point metal filament is sealed in a radiation transmissive bulb and halogen is enclosed. Regarding the method.
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)
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。 In the technique of Patent Document 1 described above, for example, a heater with a reflective film is usually used as a heater for manufacturing PET bottles, but there are some that have poor spectral characteristics, and in recent years, the demand in the beverage market has expanded. In companies that manufacture PET bottles, the heating amount of the heater that heats the test tubular preform that forms the PET bottle into the shape of the PET bottle greatly affects the power consumption. The machine that molds requires 200 to 400 halogen bulb heaters per machine, and there has been a demand for improving spectral characteristics and reducing the overall power consumption. In addition, when used as a fixing heater, the current situation is that the demand for power saving has not been fully answered.
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。 An object of the present invention is to provide a light bulb type heater capable of reducing power consumption by improving spectral characteristics and a method of manufacturing the same.
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。 In order to solve the above-mentioned problems, a light bulb type heater according to the present invention is a light bulb configured by sealing a radiation transmissive bulb, a refractory metal filament sealed in the bulb, and a halogen gas together with an inert gas. In the mold heater, the outer surface of the bulb is coated with a reflective film material mainly composed of alumina and silica, and a coating having a predetermined opening angle other than the photothermal opening is applied in the major axis direction of the bulb. The thickness is 100 μm or more and 300 μm or less.
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。 In addition, the bulb-type heater manufacturing method of the present invention includes a radiation-transmitting bulb, a refractory metal filament sealed in the bulb, and a halogen gas together with an inert gas, and then both ends of the bulb are sealed. Reflective film material mainly composed of alumina and silica, which is preliminarily melted from one sealed end to the other sealed end of the tube heater, forming a bulb-type heater Is immersed in a liquid tank, and the tubular heater is pulled up over a predetermined time in the major axis direction to coat a reflective film having a thickness of 100 μm or more and 300 μm or less, and a predetermined opening angle is formed in the major axis direction of the tubular heater. It cut so that it might become, and the photothermal opening part was formed, It is characterized by the above-mentioned.
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。 In addition, another bulb-type heater manufacturing method of the present invention encloses a radiation transmissive bulb, a refractory metal filament sealed in the bulb, and a halogen gas together with an inert gas, and then seals both ends of the bulb. A bulb-type heater is formed by sealing at the toe end, a cap is placed on both sealed ends of the tube-type heater, and after sealing each gas, the tip is formed in advance from the tip formed on the bulb. A reflective film material mainly composed of molten alumina and silica is immersed in a liquid tank, and the tubular heater is pulled up over a predetermined time to coat a reflective film having a thickness of 100 μm to 300 μm, and the tubular heater The photothermal opening is formed by cutting so as to have a specified opening angle in the major axis direction.
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。 According to the present invention, it is possible to obtain a halogen lamp with improved heat distribution characteristics and spectral characteristics. Therefore, it is possible to improve the efficiency of electric power for lighting the halogen lamp.
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。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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。
1 to 3 are diagrams for explaining one embodiment of a light bulb type heater according to the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the halogen lamp, and FIG. 2 is an enlarged view of the main part of FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line xx ′ of FIG.
1 and 2,
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。
The
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。
Each of the
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。
The outer surface of the
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。
By setting the film thickness of the
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。
In addition, the boundary part of the bulb |
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。
FIG. 5 shows a state in which
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。
Next, referring to FIG. 6, the wavelength (nm) and spectral output (μm / cm 2 ) of the case where argon gas is sealed as the halogen gas and inert gas in the
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。 As can be seen from FIG. 6, it was found that the spectral characteristics were improved by about 20% when argon gas was sealed over the entire band of wavelengths from 400 nm to 2500 nm.
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。 Next, a comparison between the present invention and the prior art will be described with reference to FIGS. The film pressure of the conventional reflection film is 30 μm, and the film thickness of the reflection film of the present invention is 120 μm.
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。
As shown in FIG. 7, a comparison is made between the conventional case in which the thickness of the
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。 FIG. 8 shows the relationship between the spectral output (μm / cm 2 ) when the wavelength is 400 nm to 2500 nm, and an improvement of about 20% can be achieved near the peak wavelength of 1100 nm.
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。
Although the thickness of the
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。
In the case of this embodiment, the heat distribution characteristic is about 20% to 30% and the spectral characteristic is 20 from the
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。
FIG. 9 shows the film thickness of the
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。
That is, when the film thickness is 35 μm and the opening angle is 90 ° (=
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。 10 (a) to 10 (d) are explanatory views for explaining an embodiment of the method for manufacturing a light bulb type heater of the present invention.
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。
First, in FIG. 10A, the
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。
10B, from one sealed
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。
Next, in FIG. 10D, cutting is performed so that the
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。
As a result, the
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。
In the case of this method, it is possible to obtain a desired film thickness only by immersing the film thickness of the
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。 FIGS. 11A to 11C are explanatory views for explaining another embodiment of the method for manufacturing a light bulb type heater according to the present invention.
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。
First, in FIG. 11A, the
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。
In FIG. 11B, silicon caps 122 and 123 are placed on the sealing
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。
Next, in FIG. 11C, the silicon caps 122 and 123 are removed. Thereby, the
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。
The film thickness can be adjusted by adjusting the viscosity of the reflective film material placed in the
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。
In the case of this method, the dripping of the reflective film material after being pulled up from the
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
11
Claims (5)
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。 In a bulb-type heater configured by sealing a radiation transmissive bulb, a refractory metal filament sealed in the bulb, and a halogen gas together with an inert gas,
Using a reflective film material mainly composed of alumina and silica on the outer surface of the bulb, a coating is applied in the major axis direction of the bulb so as to have a predetermined opening angle other than the photothermal opening, and the thickness of the coating is 100 μm or more. A light bulb type heater characterized by being 300 μm or less.
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。 After sealing a radiation transmissive bulb, a refractory metal filament sealed in the bulb and a halogen gas together with an inert gas, both ends of the bulb are sealed with sealed ends to form a bulb-type heater. ,
A reflective film material mainly composed of alumina and silica previously melted from one sealed end to the other sealed end of the tubular heater is immersed in a liquid tank, and a predetermined time in the major axis direction is obtained. The pipe heater is pulled up to coat a reflective film having a thickness of 100 μm or more and 300 μm or less,
A light bulb shaped heater manufacturing method, wherein a photothermal opening is formed by cutting the tube heater so as to have a specified opening angle in a major axis direction of the tube heater.
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。 After sealing a radiation transmissive bulb, a refractory metal filament sealed in the bulb and a halogen gas together with an inert gas, both ends of the bulb are sealed with sealed ends to form a bulb-type heater. ,
A reflective film material mainly composed of alumina and silica previously melted from the tip portion formed in the bulb by covering the sealed ends of the tube heater with caps and sealing each gas after sealing. Immerse it in a liquid tank, and take up a predetermined time to pull up the tubular heater to coat a reflective film having a thickness of 100 μm or more and 300 μm or less,
A light bulb shaped heater manufacturing method, wherein a photothermal opening is formed by cutting the tube heater so as to have a specified opening angle in a major axis direction of the tube heater.
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