JP4325649B2

JP4325649B2 - Heater lamp

Info

Publication number: JP4325649B2
Application number: JP2006222224A
Authority: JP
Inventors: 雅俊下中
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2020-08-23
Also published as: JP2006339168A

Description

本発明は、ヒータランプに係り、特に、工業用の加熱炉等に利用されるヒータランプに関する。 The present invention relates to a heater lamp, and more particularly to a heater lamp used in an industrial heating furnace or the like.

図３に、従来の工業用加熱炉等で利用されているヒータランプの一例を示す。このヒータランプは、両端封止型の管型バルブ内にコイル状に巻回されたフィラメントが配置されている。このフィラメントは、図４のフィラメントの一部拡大図に示すように、タングステン製のフィラメント素線をコイル状に巻回したもので構成されている。 FIG. 3 shows an example of a heater lamp used in a conventional industrial heating furnace or the like. In this heater lamp, a filament wound in a coil shape is disposed in a tube-type bulb sealed at both ends. As shown in the partially enlarged view of the filament in FIG. 4, this filament is formed by winding a filament filament made of tungsten in a coil shape.

ところで、近年、被処理物を高温で加熱する、さらには立ち上がり温度が速いヒータランプが要求されている。
このような要求を満たすべく、フィラメント素線径をそのままにした従来のヒータランプに大電力を投入したのでは、フィラメントの温度が許容温度以上に上昇し、フィラメントが溶融断線してしまうので、フィラメント素線の断面積を大きくしなければならない。 By the way, in recent years, there is a demand for a heater lamp that heats an object to be processed at a high temperature and that has a fast rise temperature.
In order to satisfy these requirements, if a large amount of power is applied to a conventional heater lamp with the filament wire diameter left unchanged, the filament temperature will rise above the allowable temperature and the filament will melt and break. The cross-sectional area of the wire must be increased.

しかし、フィラメント素線の断面積を大きくするために、１本のフィラメント素線の線径を大きくして大電力化、高温化を図ろうとすると、以下に列挙するような諸問題が発生する。
イ、コイルの素線径が大きくなると、コイル径も大きいものとなり、コイル径に比例してバルブ径も大きくなってしまい、小型化（細管化）の要請に逆行してしまう。
ロ、仮に、コイル径を小さくしようとすると、コイルのバネ係数が大きくなり、硬いコイルとなってしまう。
ハ、製造上、太いワイヤーを小さい径で巻こうとすると、曲げ（巻き）ストレスによりワイヤーの割れ、裂けが発生し易くなり、コイル製造および製造の高速化が困難である。ニ、コイルの素線径が大きくなると、コイル重量も大きくなり、自重によりコイル変形が発生し易すくなる。
ホ、コイル重量が増大すると、振動や衝撃時にフィラメントを管型バルブ内に保持しているコイルサポータの負担が大きくなり、コイルサポータが変形したり破損し易くなり、コイルをバルブ中央に保持し、バルブ内壁に接触しないようにするために設けられたサポータ本来の機能が果たせなくなる。
ヘ、上記のコイル変形や耐振動性・耐衝撃性の低下を防止するためにコイルサポータ数を増やす必要があり、コストアップにつながる。
ト、コイルの素線径が大きくなると、コイルの熱容量が大きくなり、加熱温度の立ち上がり時間が遅れる。 However, in order to increase the cross-sectional area of the filament wire and increase the wire diameter of one filament wire to increase power and increase the temperature, various problems listed below occur.
B) If the wire diameter of the coil increases, the coil diameter also increases, and the valve diameter increases in proportion to the coil diameter, contrary to the demand for downsizing (thinning).
B) If an attempt is made to reduce the coil diameter, the coil spring coefficient will increase, resulting in a hard coil.
C. When a thick wire is to be wound with a small diameter in manufacturing, the wire is likely to crack or tear due to bending (winding) stress, and it is difficult to increase the speed of coil manufacturing and manufacturing. D) When the wire diameter of the coil increases, the coil weight also increases, and the coil deformation easily occurs due to its own weight.
When the coil weight increases, the burden on the coil supporter that holds the filament in the tubular valve during vibration or impact increases, making the coil supporter more likely to be deformed or damaged, holding the coil in the center of the valve, The original function of the supporter provided to prevent contact with the inner wall of the valve cannot be performed.
F) It is necessary to increase the number of coil supporters in order to prevent the above-mentioned coil deformation and vibration / impact resistance deterioration, leading to an increase in cost.
When the wire diameter of the coil increases, the heat capacity of the coil increases and the rise time of the heating temperature is delayed.

また、フィラメント素線の断面積を大きくするために、図５に示すように、２本のフィラメント素線を平行に配置して、同一径でコイル状に巻回した場合は、軸方向にフィラメント長が長くなってしまい、規定された管型バルブ内に収容できなくなり、ランプの小型化に対応できないという問題がある。 Further, in order to increase the cross-sectional area of the filament wire, as shown in FIG. 5, when two filament wires are arranged in parallel and wound in a coil shape with the same diameter, the filament is axially There is a problem that the length becomes long and cannot be accommodated in the specified tube-type bulb, so that the lamp cannot be reduced in size.

本発明の目的は、上記の種々の問題点を考慮して、被処理物を高温で加熱するための大出力化、加熱温度の立ち上がり時間の短縮化、ランプの小型化を図ったヒータランプを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a heater lamp that takes into account the above-mentioned various problems, and that increases the output for heating the object to be processed at a high temperature, shortens the rise time of the heating temperature, and reduces the lamp size. It is to provide.

本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、管型バルブ内の管軸方向にフィラメントが配置されたヒータランプにおいて、前記フィラメントは、フィラメント素線をコイル状に巻回した外側フィラメントと、前記外側フィラメントの内側に配置され、フィラメント素線をコイル状に巻回した内側フィラメントとから構成され、外側フィラメントの外径（Ｌ１）が内側フィラメントの外径（Ｌ２）よりも大きく、かつ、内側フィラメントの外周に外側フィラメントが接触した状態で、前記外側フィラメントと前記内側フィラメントとを並列接続したことを特徴とするヒータランプである。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The first means is a heater lamp in which a filament is arranged in a tube axis direction in a tubular bulb, wherein the filament is arranged inside an outer filament obtained by winding a filament wire in a coil shape and inside the outer filament. The inner filament is formed by winding a filament wire in a coil shape, the outer filament outer diameter (L1) is larger than the outer filament outer diameter (L2), and the outer filament contacts the outer periphery of the inner filament. In this state, the outer filament and the inner filament are connected in parallel.

本発明によれば、フィラメント全体の断面積を大きくできるので大出力化が可能となり、フィラメントに細いコイル径のものを用いることができるので熱容量を小さくすることができ、かつ外側フィラメントと内側フィラメントから放射される熱が相互に影響し合うので、加熱温度の立ち上がりを速くすることができる。
また、フィラメントに細いコイル径のものを用いることができるのでコイル径の小さいヒータランプで大出力のヒータランプを実現でき、また、フィラメントの製造時、細いワイヤーを適度なコイル径で巻くことができるので、ワイヤーへのストレスが小さくコイルの割れを防止できると共に、ばね定数が小さい柔らかいコイルを使用することができるので、熱膨張・収縮の吸収を容易に行うことができ、フィラメントの高寿命化を図ることができる。
また、フィラメントが多重化されるので、曲げに強くなり、コイル変形やコイルの耐振動・耐衝撃性に優れ、フィラメントサポータへの負担が少なくなりフィラメントサポータ数を増やす必要がないので、コスト増大を防ぐことができる。 According to the present invention, since the cross-sectional area of the entire filament can be increased, it is possible to increase the output, and since the filament having a thin coil diameter can be used, the heat capacity can be reduced, and the outer filament and the inner filament can be reduced. Since the radiated heat affects each other, the rise of the heating temperature can be accelerated.
In addition, since a filament having a small coil diameter can be used, a heater lamp having a large output can be realized with a heater lamp having a small coil diameter, and a thin wire can be wound with an appropriate coil diameter when the filament is manufactured. Therefore, it is possible to use a soft coil with small stress on the wire and a small spring constant, so that it can easily absorb thermal expansion and contraction and increase the life of the filament. Can be planned.
In addition, since the filaments are multiplexed, they are resistant to bending, have excellent coil deformation and vibration and shock resistance, reduce the burden on the filament supporter, and do not need to increase the number of filament supporters. Can be prevented.

本発明の一実施形態を図１および図２を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係るヒータランプの構成を示す一部断面図、図２は図１に示すフィラメント構造の一部拡大図である。
これらの図において、１はヒータランプの管型バルブ、２は管型バルブ１内の管軸方向に収納された外側フィラメント、３は管型バルブ１内の管軸方向に収納されると共に、外側フィラメント２の内側に配置された内側フィラメント、４は外側フィラメント２および内側フィラメント３を管型バルブ１内の複数箇所で支持するフィラメントサポータ、５は管型バルブ１内部の両端部に設けられる外側フィラメント２および内側フィラメント３の端部に接続される内部リード棒、６は管型バルブ１の両端部を封止するためのシール部、７は管型バルブ１外部の両端部に設けられる外部リード棒、８は、金属泊であり、一端に外部リード棒７が接続され、他端に内部リード棒５が接続されており、シール部６に埋設されている。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the configuration of a heater lamp according to the invention of this embodiment, and FIG. 2 is a partially enlarged view of the filament structure shown in FIG.
In these drawings, 1 is a tube bulb of a heater lamp, 2 is an outer filament housed in the tube axis direction of the tube bulb 1, and 3 is housed in the tube axis direction of the tube bulb 1 and outside An inner filament disposed inside the filament 2, 4 is a filament supporter that supports the outer filament 2 and the inner filament 3 at a plurality of locations in the tubular valve 1, and 5 is an outer filament provided at both ends inside the tubular valve 1. 2 and an internal lead rod connected to the end portions of the inner filament 3, 6 a seal portion for sealing both end portions of the tubular valve 1, and 7 an external lead rod provided at both end portions outside the tubular valve 1. , 8 are metal stays, and an external lead rod 7 is connected to one end, and an internal lead rod 5 is connected to the other end, and is embedded in the seal portion 6.

本発明のヒータランプのフィラメントは、これらの図に示すように、フィラメント素線をコイル状に巻回した外側フィラメント２と、外側フィラメント２の内側に配置されるフィラメント素線をコイル状に巻回した内側フィラメント３とから構成されている。そして内部リード棒５の外側に内側フィラメント３が接触し、その内側フィラメント３の外周に外側フィラメント２が接触した状態で、外側フィラメント２をかしめまたは溶接することにより、内側フィラメント３と外側フィラメント２が内部リード棒５に対して固着され電気的に接続された状態となる。 As shown in these drawings, the filament of the heater lamp according to the present invention has an outer filament 2 in which a filament wire is wound in a coil shape, and a filament wire disposed inside the outer filament 2 is wound in a coil shape. The inner filament 3 is made up of. Then, the inner filament 3 is in contact with the outer side of the inner lead bar 5, and the outer filament 2 is crimped or welded in a state where the outer filament 2 is in contact with the outer periphery of the inner filament 3. The internal lead bar 5 is fixed and electrically connected.

このように、内側フィラメント３と外側フィラメント２が内部リード棒５に対して電気的に接続された状態となるので、内部リード棒５に流れた電流は内側フィラメント３と外側フィラメント２の双方に流れ、内側フィラメント３と外側フィラメント２は全体として電源に対して並列接続された状態となる。
なお、内部リード棒５を使用せずに、内側フィラメント３と外側フィラメント２の端部を引き伸ばし、直接それぞれの端部を金属泊８に接続するようにしてもよい。 Thus, since the inner filament 3 and the outer filament 2 are electrically connected to the inner lead bar 5, the current flowing through the inner lead bar 5 flows through both the inner filament 3 and the outer filament 2. The inner filament 3 and the outer filament 2 are connected in parallel to the power supply as a whole.
Instead of using the inner lead bar 5, the ends of the inner filament 3 and the outer filament 2 may be stretched, and the respective ends may be directly connected to the metal stay 8.

ここで、外側フィラメント２の内側に内側フィラメント３が配置されるとは、図２に示すように、外側フィラメント２の外径をＬ１、内側フィラメント３の外径をＬ２とするとき、少なくともＬ１＞Ｌ２の関係にあることを意味する。従って、外側フィラメント２の内径をＬ３とするとき、Ｌ２＞Ｌ３の関係にあるようなフィラメント構造のものも含まれる。
なお、図２には、外側フィラメント２と内側フィラメント３のコイルピッチがほぼ同一ピッチで示されているが、必ずしも両者のコイルピッチは同じでなくても差し支えない。 Here, the inner filament 3 is disposed inside the outer filament 2, as shown in FIG. 2, when the outer diameter of the outer filament 2 is L1 and the outer diameter of the inner filament 3 is L2, at least L1>. It means that the relationship is L2. Therefore, when the inner diameter of the outer filament 2 is L3, a filament structure having a relationship of L2> L3 is also included.
In FIG. 2, the coil pitches of the outer filament 2 and the inner filament 3 are shown as substantially the same pitch, but the coil pitch of both may not necessarily be the same.

このように、本実施形態に係る発明によれば、並列接続された外側フィラメント２と内側フィラメント３のそれぞれに電流を流すことができるので、双方のフィラメント２，３で発熱させることができ、結果として、フィラメント全体の断面積を大きくできたこととなり、大出力のヒータランプを得ることができる。 As described above, according to the invention according to the present embodiment, since current can flow through each of the outer filament 2 and the inner filament 3 connected in parallel, both the filaments 2 and 3 can generate heat. As a result, the cross-sectional area of the entire filament can be increased, and a high-power heater lamp can be obtained.

また、外側フィラメント２と内側フィラメント３とに、細いコイル径のものを用いることができるので熱容量を小さくでき、また外側フィラメント２と内側フィラメント３から放射される熱が相互に影響し合うので、加熱温度の立ち上がりを速くすることができる。 In addition, since the outer filament 2 and the inner filament 3 can be made of a thin coil diameter, the heat capacity can be reduced, and the heat radiated from the outer filament 2 and the inner filament 3 influences each other. The rise of temperature can be made faster.

また、各フィラメント２，３に、細いコイル径のものを用いることができるので、全体としてコイル径の小さいヒータランプで大出力のヒータランプを実現することができる。 Further, since the filaments 2 and 3 having a small coil diameter can be used, a heater lamp having a large output can be realized with a heater lamp having a small coil diameter as a whole.

さらに、フィラメントの製造時、細いワイヤーを適度なコイル径で巻くことができ、ワイヤーへのストレスを増大させることがないので、コイル割れが発生しにくく、また、ばね定数が小さい柔らかいコイルを使用することができるので、熱膨張・収縮の吸収を容易に行うことができ、フィラメントの高寿命化を図ることができる。 Furthermore, when manufacturing filaments, a thin wire can be wound with an appropriate coil diameter, and the stress on the wire is not increased, so that coil cracking is difficult to occur and a soft coil with a small spring constant is used. Therefore, absorption of thermal expansion and contraction can be easily performed, and the life of the filament can be increased.

また、フィラメントが多重化されるので、曲げに強くなり、ヒータランプに振動が加えられた場合でも、フィラメントが多重化されているので、コイル変形やコイルの耐振動・耐衝撃性に優れたものとすることができる。その結果として、フィラメントサポータへの負担を増大することがないので、フィラメントサポータ数を増やす必要もなく、コスト増大を防ぐことができる。 Also, since the filaments are multiplexed, they are resistant to bending, and even when vibration is applied to the heater lamp, the filaments are multiplexed, so they have excellent coil deformation and vibration / impact resistance. It can be. As a result, since the burden on the filament supporter is not increased, it is not necessary to increase the number of filament supporters, and an increase in cost can be prevented.

本発明の一実施形態に係るヒータランプの構成を示す一部断面図である。It is a partial cross section figure showing the composition of the heater lamp concerning one embodiment of the present invention. 図１に示すフィラメント構造の一部拡大図である。It is a partially expanded view of the filament structure shown in FIG. 従来技術に係る工業用の加熱炉で利用されるヒータランプの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the heater lamp utilized with the industrial heating furnace which concerns on a prior art. 図３に示すフィラメント構造の一部拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view of the filament structure shown in FIG. 3. ２本のフィラメント素線を平行に配置して、同一径でコイル状に巻回したフィラメント構造を示す図である。It is a figure which shows the filament structure which arrange | positioned two filament strands in parallel and was wound by the coil shape with the same diameter.

Explanation of symbols

１管型バルブ
２外側フィラメント
３内側フィラメント
４フィラメントサポータ
５内部リード棒
６シール部
７外部リード棒
1 Tubular Valve 2 Outer Filament 3 Inner Filament 4 Filament Supporter 5 Internal Lead Bar 6 Seal Part 7 External Lead Bar

Claims

In the heater lamp in which the filament is arranged in the tube axis direction in the tube type bulb,
The filament includes an outer filament obtained by winding a filament wire in a coil shape,
It is arranged inside the outer filament, and is composed of an inner filament wound with a filament wire in a coil shape,
A heater lamp, wherein the outer filament has an outer diameter larger than that of the inner filament, and the outer filament and the inner filament are connected in parallel with the outer filament in contact with the outer periphery of the inner filament.