JP2008210550A

JP2008210550A - 電球型ヒータ

Info

Publication number: JP2008210550A
Application number: JP2007043896A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Gokami; 泰孝後上
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2008-09-11

Abstract

【課題】反射膜の剥がれを防止しながら、反射膜からの可視光の漏れを抑えて光熱開口部からの近赤外線出力が多くし分光効率を向上させる。
【解決手段】放射透過性のバルブ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、バルブ１２の長軸方向の光熱開口部２１以外に所定の開口角でコーティングして反射膜２０を形成する。反射膜２０は、光熱開口部２１からの分光出力値をＳ１、反射膜２０からの分光出力値をＳ２とすると、７８０ｎｍ〜２５００ｎｍの波長域内でＳ２／Ｓ１＜２５％となる厚みに設定した。これにより、同じ発熱量であれば使用電力量を低下させ、同じ使用電力量であれば生産性の向上を図ることができる。
【選択図】図１

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に関する。

従来の発熱用ハロゲン電球である近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が形成されている。この反射膜が形成されていることにより、所定の方向に効率よく近赤外線を放射することができる。また、光熱放射開口部の角度を変化させることにより、スポット的に近赤外線を照射することも可能である。（例えば、特許文献１）
特開平７−２３０７９５号公報

上記した特許文献１の技術は、反射膜の膜厚が薄いとフィラメントから放射される近赤外線が反射膜を透過してしまい光熱放射開口部から効率的に近赤外線を放出させることができず、所望の光熱放射量を得るにはその分高い電力量が必要であった。反射膜から近赤外線が透過してしまうことを防止するために、反射膜を厚くすることが考えられる。

しかしながら、反射膜を厚くしてしまうと、透孔性管型外囲器とこれに焼き付けられた反射膜との膨張率の違いや振動などにより反射膜が剥がれる不具合が発生する、という課題があった。

この発明の目的は、反射膜の膜剥がれを防止しながら、反射膜からの可視光の漏れを抑えて光熱開口部からの近赤外線出力を増量し分光効率を向上させた電球形ヒータを提供することにある。

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材料を用いて、前記バルブの長軸方向の光熱開口部以外に所定の開口角でコーティングを施して反射膜を形成し、前記反射膜は、前記光熱開口部からの分光出力値をＳ１、前記反射膜からの分光出力値をＳ２とすると、７８０ｎｍ〜２５００ｎｍの波長域内でＳ２／Ｓ１＜２５％となる厚みに設定したことを特徴とする。

この発明によれば、反射膜の剥がれを防止しながら配熱特性と分光特性を向上させることで、ハロゲンランプの電力の効率化を図ることが可能となる。

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。

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。

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。不活性ガスは、点灯時のバルブ１２の表面温度を６０度程度低下させる役目があり、アルゴンガスの他にキセノン（Ｘｅ）、クリプトン（Ｋｒ）が考えられる。

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。

金属箔１６１，１６２は、その内端部に、それぞれインナーリード線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、封止端部１５１，１５２から気密に外部へ延出している。

バルブ１２の長手方向の外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。図３に示すように、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以外をコーティング角θとして焼成する。

反射膜２０の膜厚は、光熱開口部２１からの分光出力値をＳ１、反射膜２０からの分光出力値をＳ２とし、７８０ｎｍから２５００ｎｍまでの波長域内では、Ｓ２／Ｓ１＜２５％となるようにする。これにより、反射膜２０からの可視光漏れを抑え、反射膜２０に反射された近赤外線を光熱開口部２１から良好に出力させることが分かった。Ｓ２／Ｓ１＜２５％の条件下の反射膜２０の膜厚は、３００μｍ程度ある。

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。

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。

ここで、ハロゲンランプ１１を次の仕様した場合のＳ２／Ｓ１＜２５％の条件下における反射膜２０の膜厚の効果について図６、図７を参照して説明する。

図６は、光熱開口部２１側からの分光出力Ｓ１と反射膜２０側からの分光出力Ｓ２を示している。

図７は、反射膜２０の膜厚を、３０μｍ、６０μｍ、１００μｍ、３００μｍとした場合の、Ｓ２／Ｓ１が２５％付近で、反射膜２０の膜厚の剥がれを抑えながら光熱開口部２１から反射膜２０に反射された近赤外線を、効率よく出力させることがわかった。

当然のことながら、反射膜２０の膜厚を３００μｍ以上であれば、近赤外線をより多く光熱開口部２１から出射できるが、あまり厚くすると課題とした剥がれの問題が発生する。

また、膜厚が３００μｍ程度の反射膜２０を形成するには、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にハロゲンランプ１１を浸け、それを引き上げることで一層との塗布を行い、焼き付けして形成する。反射膜２０の膜圧は、反射膜材料の粘性や浸す時間を制御することによって、所望の３００μｍ程度の厚みを得ることが可能となる。

つまり、反射膜２０からの近赤外線の漏れを最小に抑え、反射膜２０の剥がれを防止できる最良の関係が、Ｓ２／Ｓ１＜２５％であることを実験結果から得ることができた。

このように、従来例えば３ＫＷ必要だったランプ電力を、この発明では２．８ＫＷ〜２．７ＫＷへ電力を低下させも同様の近赤外線出力を得ることができる。例えば、ペットボトルの基となる試験管状のプリフォームを電球型ヒータで加熱してペットボトルの形状する製造装置では、１機あたり２００〜４００本程度のハロゲンランプが必要である。このような製造装置に使用されるハロゲンランプの電力量を１本あたり２００〜３００Ｗ削減できればその省エネ効果は莫大となる。１本あたりの電力量を変えない場合は、その分だけ加熱量を増加させることができ、生産性の向上を図ることができる。

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１の一部を拡大して説明するための構成図。図１のｘ−ｘ’断面図。図３中の囲みｙ部分を拡大して示した断面図。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。分光出力Ｓ１，Ｓ２について説明するための説明図。この発明の効果について説明するための説明図。

符号の説明

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

Claims

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材料を用いて、前記バルブの長軸方向の光熱開口部以外に所定の開口角でコーティングを施して反射膜を形成し、
前記反射膜は、前記光熱開口部からの分光出力値をＳ１、前記反射膜からの分光出力値をＳ２とすると、７８０ｎｍ〜２５００ｎｍの波長域内でＳ２／Ｓ１＜２５％程度となる厚みに設定したことを特徴とする電球形ヒータ。