JP3797093B2 - ランプ - Google Patents

Description

【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２４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１２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３３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２４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４２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３３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２４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)

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。

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