JP4930170B2 - 白熱ランプ - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板や合成樹脂シートなどを加熱するための熱源として利用される白熱ランプに関するものである。

従来から、ガラス基板や合成樹脂シートなどを加熱する工程では、白熱ランプと、内部に電熱線が配置された平板状のプレートヒータを組み合わせて被加熱物を加熱するものである。

これは、ガラス基板や合成樹脂シートなど四角形の被加熱物を加熱する際に、四隅においては放熱作用が高く、四隅を除いた部分では放熱作用が低いために、四隅とそれ以外の部分では加熱強度を変える必要がある。
このような場合、図５に示すように、四隅であるＤ領域に白熱ランプを複数並べ、それ以外の部分ではプレートヒータＰを用いた加熱装置が知られている。なお、図５は、装置の概略説明図であり、図５において、点線は被加熱物の輪郭を示すものであり、Ｄ領域に配置された白熱ランプは省略して示しているが、図６で白熱ランプの配置構造を説明する。
なお、被加熱物の背面に、図示のプレートヒータＰと白熱ランプが配置されているものであり、図５の紙面に対して手前側に被加熱物が配置されるものであり、被加熱物は、図面上描いていない。

図６は、白熱ランプの配置構造を示す説明図であり、図５中、左下のＤ領域に配置される白熱ランプの配置構造を示すものである。
複数の白熱ランプ１１は同一平面上に並べて配置されており、各白熱ランプ１１は保持板Ｍによって保持され、各白熱ランプ１１の両端の封止部５が保持板Ｍの後方側に折り曲げられた構造になっている。
なお、図６において、一つの白熱ランプのみ封止部５を押さえる一組の押え板Ｍ２を取り除いて、封止部５の構造と封止部５が挿入される開口Ｍ１を示すものである。
また、点線は被加熱物の輪郭を示すものであり、図５中、左下のＤ領域にかかる被加熱物の輪郭線を示すものである。

このような加熱工程で使われる従来の白熱ランプを図７を用いて詳細に説明する。図７では、白熱ランプ以外に白熱ランプを保持する保持部材も合わせて記載しており、被加熱物は白熱ランプの上方に配置されるものである。
白熱ランプ１１は、石英ガラス製の発光管１内にフィラメント２が配置されており、フィラメント２の両端に内部リード線３が接続され、この内部リード線３の端部が金属箔４に接続され、発光管１の端部に形成された封止部５に、内部リード線３の一部と金属箔４が埋設されている。
そして、封止部５は、図中点線で示す部分である屈曲部５１を有しており、この屈曲部５１で封止部５が発光管１の管軸Ｘと交差する方向に曲げられて、屈曲型の白熱ランプになっている。

発光管と封止部が一直線上に存在する直線型の白熱ランプでは、白熱ランプの封止部が、複数の白熱ランプを含んで形成される面状の加熱エリアの中に存在してしまうため、封止部の温度が上がりすぎ、封止部に埋設された金属箔が酸化し、封止部にクラックが発生して白熱ランプが破損することがあった。

このような問題を解決するために、図７に示す白熱ランプ１１のように、封止部５を白熱ランプ１１から放射される光によって加熱すべき矢印Ａ方向とは反対方向に屈曲させ、封止部５をセラミック製の保持板Ｍの開口Ｍ１に挿入し、金属箔４が埋設された封止部５を保持板Ｍの後方側に逃がし、金属箔４が埋設された部分の封止部５を加熱エリア外に出し、金属箔４の酸化を防止するものである。
なお、白熱ランプ１１と保持板Ｍの固定は適宜の手段を用いるものである。

また、ガラスを溶融して封止した中実塊状となって発光管１より機械的強度が強い部分である封止部５を屈曲するものであり、屈曲してもランプの封止部が破損しないものである。

特開２００３−７４３１号公報

このような屈曲型の白熱ランプの製造方法について、図８を用いて説明する。なお、図８は、白熱ランプの一方側の発光管と封止部の一部拡大断面図である。
図８（ａ）に示すように、先ず初めに、発光管１の端部をピンチシールして封止部５を形成する。その後、封止部５を自然冷却することにより、封止部５が発光管１の管軸Ｘと一致した状態になり、発光管１と封止部５が一直線上に位置する構造になる。

その後、図８（ｂ）に示すように、封止部５を屈曲するために、封止部５の一部をバーナーで加熱し、バーナーによって加熱された封止部５の一部のガラスが軟化状態となる。
ガラスの軟化状態は、軟化したガラスが重量よって自然に垂れ下がるほど軟化しているものではなく、封止部５の形状を保ちながらも応力によって曲がる程度に軟化している。

この状態で、発光管１を固定しておきながら、封止部５の先端側を適宜の手段で挟み持ち、管軸と交差する方向に曲げて、図８（ｃ）に示すように、封止部を屈曲させるものである。

このような製造方法では、図８（ｂ）に示すように、図中Ｂで示す領域の封止部は、バーナーで加熱されておらず、封止部５が軟化していない状態であり、図中Ｃで示す破線領域部分に埋設された内部リード線３は、依然として封止部５に強固に固定されている。
そして、図８（ｃ）に示すように、封止部５を屈曲すると、屈曲部５１の両側に位置する図中Ｃ領域の内部リード線が封止部５を構成するガラスに固着して固定されているので、この状態で内部リード線３が軟化したガラスよって押さえられながら曲がるので、内部リード線に引張り応力が働き、引張り応力に耐え切れずに、屈曲部５１で内部リード線３が切断されることがあった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、封止部の温度上昇を抑制するために封止部を管軸と交差する方向に屈曲させた構造であっても、内部リード線が屈曲された封止部の屈曲部で切断されることがない白熱ランプを提供することにある。

本発明の白熱ランプは、発光管内に配置されたフィラメントの両端に内部リード線が接続され、当該内部リード線の端部が金属箔に接続され、発光管の端部に形成された封止部に、前記内部リード線の一部と金属箔が埋設された白熱ランプにおいて、前記封止部は前記発光管の管軸と交差する方向に曲がる屈曲部を有し、前記封止部内であって前記内部リード線の周りに当該内部リード線を取り囲む包囲部材が配置されており、前記包囲部材の発光管側の端部が前記発光管の内部空間に突出していることを特徴とする。

本発明の白熱ランプによれば、封止部の温度上昇を抑制するために封止部を管軸と交差する方向に屈曲させた構造であっても、内部リード線が屈曲された封止部の屈曲部で切断されることがない。

以下、本願発明の白熱ランプを説明する。
図１は、本願発明の白熱ランプであり、図１では、白熱ランプ以外に白熱ランプを保持する保持部材も合わせて記載しており、被加熱物であるガラス基板は白熱ランプの上方に配置されるものである。
白熱ランプ１０は、石英ガラス製の発光管１内にタングステンのフィラメント２が配置されており、フィラメント２の両端にタングステン製の内部リード線３が接続されている。
フィラメント２は直径０．２ｍｍのタングステン線をコイリングしたものであり、このコイルの両端に直径０．４ｍｍの直線状の内部リード線３を接続した構造である。なお、内部リード線３は、フィラメント２の両側のタングステン線を引き伸ばして内部リード線３としてもよい。

内部リード線３のフィラメント２とは反対側の端部はモリブデン製の金属箔４に溶接により接続されており、金属箔４の他端には直径０．８ｍｍのモリブデン製の外部リード棒６が接続されている。

発光管１の端部には、発光管１の端部を加熱してピンチシールした封止部５が形成されており、この封止部５には内部リード線３の一部と金属箔４が埋設されており、封止部５から外部リード棒６が外部に突出している。

そして、封止部５は、図中点線で示す部分である屈曲部５１を有しており、この屈曲部５１で封止部５が発光管１の管軸Ｘと交差する方向に曲げられている。

内部リード線３の一部は、この屈曲部５１で屈曲されており、封止部５内であって屈曲された内部リード線３の周りに内部リード線３を取り囲む包囲部材である金属線をコイリングしたコイル部材７が配置されている。

そして、本願発明の白熱ランプは、封止部５をセラミック製の保持板Ｍの開口Ｍ１に挿入し、金属箔４が埋設された封止部５を保持板Ｍの後方側に逃がし、金属箔４が埋設された部分の封止部５を加熱エリア外に出し、金属箔４の酸化を防止するものである。
なお、白熱ランプ１０と保持板Ｍの固定は適宜の手段を用いるものである。

図２は、封止部５の屈曲部５１の拡大一部断面図である。
コイル部材７は、線径０．０８ｍｍのタングステン線を密にコイリングしたものであり、屈曲している内部リード線３の周りに存在し、このコイル部材７の発光管側の端部７１は発光管１の内部空間に突出した状態になっており、発光管とは反対側の金属箔４側の端部７２は屈曲部５１に続く直線状の封止部５に埋設された金属箔４の近傍まで伸びた状態になっている。

このコイル部材７は、内部リード線３の端部に金属箔４を溶接する前に、予め内部リード線３にコイル部材７を通したものであり、コイル部材７は内部リード線３に対して固定されておらず、摺動自在に動くものである。

このような屈曲型の白熱ランプの製造方法について、図３を用いて説明する。なお、図３は、白熱ランプの一方側の発光管と封止部の一部拡大断面図である。
図３（ａ）に示すように、先ず初めに、発光管１の端部をピンチシールして封止部５を形成する。このピンチシール工程において、コイル部材７の発光管側の端部７１は発光管１の内部空間に突出した状態になっており、発光管とは反対側の金属箔４側の端部７２は封止部５に埋設されている。
その後、封止部５を自然冷却することにより、封止部５が発光管１の管軸Ｘと一致した状態になり、発光管１と封止部５が一直線上に位置する構造になる。

その後、図３（ｂ）に示すように、封止部５を屈曲するために、封止部５の一部をバーナーで加熱し、バーナーによって加熱された封止部５の一部のガラスが軟化状態となる。
ガラスの軟化状態は、軟化したガラスが重量よって自然に垂れ下がるほど軟化しているものではなく、封止部５の形状を保ちながらも応力によって曲がる程度に軟化している。

この状態で、発光管１を固定しておきながら、封止部５の先端側を適宜の手段で挟み持ち、管軸と交差する方向に曲げて、図３（ｃ）に示すように、封止部を屈曲させるものである。

このような製造方法では、図３（ｂ）に示すように、図中Ｂで示す領域の封止部は、バーナーで加熱されておらず、封止部５が軟化していない状態であり、図中Ｃで示す破線領域部分に埋設されたコイル部材７と内部リード線３は、依然として封止部５に強固に固定されている。
このように内部リード線３を取り囲むようにコイル部材７が配置された状態で封止部５を形成すると、封止部５を構成するガラスとコイル部材７が溶着された状態になるが、コイル部材７の内部に位置する内部リード線３はコイル部材７が隔壁となって封止部５を構成するガラスとは溶着されていない構造となる。

そして、図３（ｃ）に示すように、封止部５を屈曲させて屈曲部５１を形成すると、屈曲部５１内のコイル部材７は、ガラスと溶着された状態で屈曲されるものであり、また、溶融したガラスは、屈曲してピッチが広がったってもコイル部材７の内部までに流れ込まない程度の溶融状態である。

このような製造方法によれば、内部リード線３の金属箔側の端部３１は、封止部５を構成するガラスと溶着された状態で固定されているが、屈曲部５１部分に存在する内部リード線３はコイル部材７内に位置するためにガラスとは溶着されていない状態であり、内部リード線３のフィラメント側の端部３２は封止部５に埋設され発光管１の内部空間に伸び出したコイル部材７の端部７１から発光管１の内部空間に伸びだしており、封止部５を構成するガラスと溶着されていない状態になっている。

この結果、屈曲部５１を形成する工程において、内部リード線３が図２中矢印方向である封止部５が伸びる方向に引っ張られても、内部リード線３は封止部５を構成するガラスと接触することなく矢印方向に動くことができ、内部リード線３が切断されることがない。

なお、内部リード線３が矢印方向に動くことにより、内部リード線３と接続されたフィラメント２を引っ張ることになり、フィラメント２の端のピッチが多少広がるが、ピッチの広がり程度は極めて僅かであり、配光特性には影響を与えるものではない。

また、屈曲部５１に位置するコイル部材７は、コイル状であるために、屈曲すると屈曲状態に沿ってピンチが変化するだけであり、屈曲部５１の形成が容易になる。

図４は、本願発明の他の実施例の白熱ランプであって、発明の構成部分である封止部の屈曲部の拡大一部断面図である。
内部リード線３を取り囲む包囲部材は、肉薄の金属パイプ８である。
この金属パイプ８は、厚み０．０２ｍｍのモリブデン箔をパイプ状にしたものであり、屈曲している内部リード線３の周りに存在し、発光管側の端部８１は封止部５には埋設されておらず発光管１の内部空間に伸び出した状態になっており、発光管とは反対側の金属箔側の端部８２は屈曲部５１に続く直線状の封止部５に埋設された金属箔４の近傍まで伸びた状態になっている。

この金属パイプ８は、内部リード線３の端部に金属箔４を溶接する前に、予め内部リード線３に金属パイプ８を通したものであり、金属パイプ８は内部リード線３に対して固定されておらず、摺動自在に動くものである。

このように内部リード線３を取り囲むように金属パイプ８が配置された状態で封止部５を形成すると、封止部５を構成するガラスと金属パイプ８が溶着された状態になるが、金属パイプ８の内部に位置する内部リード線３は金属パイプ８が隔壁となって封止部５を構成するガラスとは完全に溶着されていない構造になる。

そして、図４に示すように、封止部５を屈曲させて屈曲部５１を形成すると、屈曲部５１内の金属パイプ８は、ガラスと溶着された状態で屈曲されるものである。

一方、内部リード線３の金属箔側の端部３１は、封止部５を構成するガラスと溶着された状態で固定されているが、屈曲部５１部分に存在する内部リード線３は金属パイプ８内に位置するためにガラスとは溶着されていない状態であり、内部リード線３のフィラメント側の端部３２は封止部５に埋設され発光管１の内部空間に伸び出した金属パイプ８の端部８１から発光管１の内部空間に伸びだしており、封止部５を構成するガラスと溶着されていない状態になっている。

この結果、屈曲部５１を形成する工程において、内部リード線３が図４中矢印方向である封止部５が伸びる方向に引っ張られても、内部リード線３は封止部５を構成するガラスと接触することなく矢印方向に動くことができ、内部リード線３が切断されることがない。

なお、内部リード線３が矢印方向に動くことにより、内部リード線３と接続されたフィラメント２を引っ張ることになり、フィラメント２の端のピッチが多少広がるが、ピッチの広がり程度は極めて僅かであり、配光特性には影響を与えるものではない。

この結果、封止部の温度上昇を抑制するために封止部５を管軸と交差する方向に屈曲させても、内部リード線３が屈曲された封止部５の屈曲部５１で切断されることがない白熱ランプとなる。

本発明に係る白熱ランプの説明図である。 図１に示す白熱ランプの封止部に形成された屈曲部の拡大断面図である。 本発明の白熱ランプの封止部を屈曲させる工程の説明図である。 本発明の他の実施例である白熱ランプの封止部に形成された屈曲部の拡大断面図である。 加熱装置の概略説明図である。 図５に示す加熱装置の白熱ランプの配置構造図である。 従来の白熱ランプの説明図である。 従来の白熱ランプの封止部を屈曲させる工程の説明図である。

符号の説明

１ 発光管
２ フィラメント
３ 内部リード線
４ 金属箔
５ 封止部
５１ 屈曲部
６ 外部リード棒
７ コイル部材
８ 金属パイプ
１０ 白熱ランプ

Claims (2)

1. 発光管内に配置されたフィラメントの両端に内部リード線が接続され、当該内部リード線の端部が金属箔に接続され、発光管の端部に形成された封止部に、前記内部リード線の一部と金属箔が埋設された白熱ランプにおいて、
   前記封止部は前記発光管の管軸と交差する方向に曲がる屈曲部を有し、
   前記内部リード線が前記屈曲部で屈曲されており、
   前記封止部内であって前記内部リード線の周りに当該内部リード線を取り囲む包囲部材が配置されており、
   前記包囲部材の発光管側の端部が前記発光管の内部空間に突出していることを特徴とする白熱ランプ。
2. 前記包囲部材は金属線をコイリングしたコイル部材であり、
   前記コイル部材の内部に、内部リード線が挿通されていることを特徴とする請求項１に記載の白熱ランプ。

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