TW398019B - Tungsten halogen lamp and method of manufacturing the same - Google Patents

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A7 B7 五、發明説明（I ) 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於形成紅外線反射膜的鹵燈及其製造方法 【習知技術】 以往的鹵燈是如圖5的部分剖面圖所示，在有燈絲線 圈1 4的直管形的發光管1 5的表面部分，交互地浸在τ i 〇2膜形成溶液和S i 〇2膜形成溶液而形成膜、也就是 說藉著浸泡方法形成紅外線反射膜16的一端封止形的鹵 燈1 7是大家所熟悉的（日本特開昭5 7 — 7496 3號 公報）》 像這樣的以往的鹵燈’沿著被封裝在封止部1 9內由 鉬作成的金屬箔2 0的一部份和一端連接在此金屬箔2 0 ，它端導出在封止部1 9外部而設的導線2 1的外緣，在 這些金屬箔2 0及外部導線2 1和封止部1 9的石英玻璃 間產生空隙1 8。 如果有這樣的空隙1 8，空氣則通過此空隙丨8而侵 入封止部1 9內，封止部1 9內的金屬箔2 0在燈泡壽命 內氧化。因此，最後在封止部1 9內會引起漏電或裂痕， 而有使燈泡壽命減短的不良情形。又，像這樣的鹵燈的燈 泡效率藉紅外線反射膜1 6的形成也只能大約提升7 %。 【發明欲解決之課題】 又，其它以往的画燈如圖6的部分剖面圖所示，將發 光管2 2放入真空狀態的爐子中後，然後交互的在爐內產 ____________ 適用中國國家橾導(CNS ) Mitii ( 2IOX297/y>^ ) (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂 經濟部中央標準局—工消费合作社印装 經濟部中央標率局員工消費合作社印奴 A7 B7___________ 五、發明説明（> ) 生鉅（T a )及矽（S i )的蒸汽、也就是將藉著c V D 法（Chemical Vapour Deposition Technique)在發光 管2 2的表面形或紅外線反射膜2 3的兩端封止形橢圓形 石英發光管2 2裝入於外管2 4內的燈泡是大家所熟悉的 (U. S. P. 5, 045, 748, U. S. P. 5, 138, 219)= 這種以往的鹵燈的燈泡效率，藉著紅外線反射膜2 3 和橢圓形發光管2 2，實現了約5 0%高發光效率的提升 :但因所請在外管2 4內保持著發光管2 2的二重管形構 造，有因構造複雜，而導致成本高的問題。 本發明爲了解決以往的問題，提供防止金屬箔的氧化 ，長壽命、高效率且便宜的鹵燈及其製造方法爲目的。 【解決課題之手段】 爲了達成上述目的，本發明的鹵燈，在發光管的一端 具有封止部，內部封入鹵素元素和稀有氣體，且具備保持 著燈絲線圈之石英（Fused quartz)作成的發光管，在前述 發光管的表面形成紅外線反射膜，同時在前述封止部封住 連接前述燈絲線圏的金屬箔和，一端連接在前述金屬箔， 另一端導出在前述封止部外部的外部導線的鹵燈，其特徵 係：在前述外部導線的表面及前述金屬箔的表面形成前述 紅外線反射膜，在前述封止部的表面最少有一部份，沒形 成則述紅外線反射膜或最少具有一前述紅外線反射膜被除 去部分。 前述中，封止部的表面最少有一部份，也就是封止部 ---------5____________ 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4規枋（210X 297公《 ) ------Γ---丨裝---^--„--^訂------Γ 線 (锖先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消费合作社印^ A7 _________ B7_____ 一 五、發明説明（；）） 袠面2 0 %以上1 〇 〇 %以下的部分：又，前述紅外線反 射膜最少有一部分也就是指已形成的紅外線反射膜厚度的 2 0 %以上1 0 0 %以下= 在前述發光管的表面形成的紅外線反射膜是高曲折材 料層和低曲折材料層交互堆積起來的多層干擾膜，高曲折 材料的一例較佳是從 Ta205， Nb2〇5, Ce〇2, SiC, ZnS, Ti〇2, Si3N4, Y2〇3及Zr02中選出至少一層膜。又，低曲 折材料的一例較佳是從MgF2， 8102及Al2〇3中選出至少一 層膜。 又，在前述發光管的表面形成的紅外線反射膜的總厚 度較佳係在0 . 8〜3 . 5 的範圍。 又，在前述外部導線的表面及前述金屬箔的表面形成 的紅外線反射膜的厚度較佳係在0.8〜3.5的範 圍是理想的。 又，前述發光管較佳須最少有擁一膨脹部，前述燈絲 線圈保持在前述膨脹部的中心軸上是理想的。 又，前述膨脹部較佳爲橢圓形狀。 又，本發明的鹵燈的製造方法，在一端具有封止部， 在內部封入鹵素元素和稀有氣體，且具備保持著燈絲線圈 之石英（Fused quartz)作成的發光管，在前述發光管的表 面形成紅外線反色膜，同時在前述封止部封住連接前述燈 絲線圈的金屬箔和，一端接在前述金屬箔，另一端導出在 前述封止部外部的外部導線的鹵燈的製造方法，其特徵係 :在前述發光管的表面、前述外部導線的表面、前述金屬 _____ή___ 本紙法尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规梠（210X 297公ϋ ~ ------^---裝---^―->-卜訂------ρ 線 (婧先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標芈局貝工消費合作枉印製 A7 _____B7 五、發明説明（$ ) 箔的表面及前述封止部的表面形成紅外線反射膜後，除去 在前述封止部的表面形成的紅外線反射膜之至少一部份。 在前述本發明的方法，較佳藉著C V D法（Chenncal Vapour Deposition Technique)來形成前述紅外線反射 膜。 又，前述方法，較佳係用浸泡法來形成前述紅外線反 射膜。 又，前述方法，除去被形成在前述封止部表面的紅外 線反射膜的方法較佳爲噴砂法。 依本發明，由於不僅在燈泡點燈中，能降低封止部的 溫度，且能藉著紅外線反射膜，使暴露在封止部內空隙地 方的空氣中的外部導線及金屬箔，得與空氣中的氧隔離而 得到保護，因此能防止在燈泡壽命中之金屬箔的氧化。 又，本發明的鹵燈的製造方法，在發光管的一端具有 封止部，在內部封入鹵素元素和稀有氣體，且具備保持著 燈絲線圈之石英作成的發光管，在前述發光管的表面形成 紅外線反色膜，同時在前述封止部封住連接前述燈絲線圈 的金屬箔，及一端接在前述金屬箔，另一端導出在前述封 止部外部的外部導線，具體而言’在前述封止部，暴露在 沒被氣密封住的空隙地方的前述外部導線的表面及前述金 屬箔表面上形成前述紅外線反射膜，同時，和在前述封止 部的表面形成前述紅外線反射膜的非形成部的鹵燈的製造 方法，在前述發光管的表面形成前述紅外線反射膜後，具 有消除在前述封止部的表面已形成的前述紅外線反射膜的 ____7____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规梠（2丨0X 297公处） --------^---Γ —裝---；----訂-------^線 (锖先閱請背面之注意事項再填寫本頁) A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印狀 ___ 五、發明説明（f ) 構成。 依此，可獲得防止在燈泡壽命中之金屬箱氧化的菌燈 【發明之實施形態】 以下，麵麵明有關本發明之實施形態。 圖1及圖2係本發明實施形態的画燈的部分剖面圖。 此鹵燈係在內部封裝著鹵素元素和稀有氣體，同時也 保持著由鎢作成的全長1 0 mm的燈絲線圏3 °又’發光 管1係以石英（Fused quartz)作成的例如全長4 4 mm 的管所形成。 發光管1爲了要實現高效率特性’在主要部具有例如 —外徑1 4 mm (平均厚度約1 mm )的橢圓體形狀部1 a. 。該主要部的一端（先端部）是藉切離（最初預先接著排 氣管，從前述排氣管將內部減壓，在這狀態下用燃燒器將 排氣管尾部加熱將排氣管熔化後切掉的方法）閉塞住，在 這主要部的另一端（尾部）有著封止部2 ;燈絲線圈3是 在發光管1的主要部也就是橢圓體形狀部1 a的內部，位 於發光管1的中心軸上，藉著內部導線9、1 0來保持著 。除發光管1的封止部2外’在外表面形成著紅外線反射 膜4。在發光管1的封止部2的外表面形成著紅外線反射 膜4的非行成部2a。 在封止部2，壓漬封止著連接內部導線9、1 〇的端 部由鉬作成的金屬箔5和一端接在這金屬箔5上，另一端 --8 —___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規梠（210X297公* ------^---Γ —裝---；--^卜訂------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（k) 導出到封止部2外部由鉬作成的外部導線6，即’加熱發 光管的封止部預定部分，用模子藉壓機將已軟化的封止部 預定部封止住。 在封止部2，暴露在沒被氣密封止的空隙地方7的外 部導線6的表面及金屬箔5的表面形成紅外線反射膜4 C 如圖2，用斜線表示）。又，內部導線9、1 0係藉石英 玻璃管座1 1來保持著。又，在封止部2，具有陶瓷製之 蓋子12是用黏膠固定著。 將如圖1所示的本實施形態的鹵燈（以下稱爲本發明 品）通以1 1 Ο V、9 0 W規定規格的電源電壓下加以點 燈，能得到2 4 0 0 i m的光束，2 6 . 6 1 m/W的高 效率。又，調査沒有形成紅外線反射膜4的比較燈泡的特 性，爲得到2 4 0 0 1 m的同光束卻須要1 5 0W的輸入 。即，證明本發明品和比較燈泡相較之下，實現了 4 0 % 電力的節省。 經濟部中央標準局員工消费合作社印¾ - - U3 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在本實施形態的鹵燈，發光管1的一端（先端部）是 將排氣管（未圖示）切離的切離部8，在燈泡的排氣工程 上是藉這排氣管將發光管1內部抽成真空，然後將規定數 量的卤素化合物C H2B r 2及氙和氮氣的混合氣體封入〇 .6 Μ P a後將排氣管切離。排氣後，將發光管1保持在 C V D反應爐內，在發光管1的表面形成以τ a 2 0 5 ( 9 層）一S i 〇2 ( 1 〇層）計1 9層來作成的紅外線反射膜 4。CVD法的具體條件如下所述。 (1 )溫度：5 0 O t 本紙张尺度適用中國國家標孳（CNS ) Λ4规格（210X 297公筇) 經濟部中央標準局負工消費合作社印54 A7 __B7 五、發明説明（jM (2 )反應爐壓力條件： 目標原材料是五乙氧基鉅（Ta(OC2H5)5)，被形成的 膜爲 Ta205的場合；20〜6〇Pa 目標原材料是二丁氧基二乙醯氧基矽烷（ch3coo) :Si[OC(CH3)2CH3]2)，被形成的膜爲Si02的場合；8 0〜 1 5 0 P a 照上述實行得到的前述1 9層的紅外線反射膜（多層 干擾膜）4的總平均厚度約2 . 2 紅外線反射膜（多 層干擾膜）的構成是如下表1所示。 表滕 234 5 6789 ο 2 3 4 5 6 7 8 紅外線反射膜的成份 厚度（nm) S i 02 86.2 T 3 2〇5 111.1 S i 02 1 7 2.4 T a2〇j 2 2 2.2 S i 02 1 7 2.4 T a 2〇5 2 2 2.2 S i 02 1 72.4 T azOs 2 2 2.2 S i 02 1 7 2.4 T a 205 2 2 2.2 S i 02 1 7 2.4 Ta2〇5 2 2 2.2 S i 02 17 2.4 T a 2O5 2 2 2.2 S i 0, 172.4 Ta2〇, 2 2 2.2 S ί 02 172.4 Ta20, 111.1 S i 〇2 86.2 1Λ ------7--Ί裝---卜hl·訂'------:線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家棉準（CNS ) Λ4现枋（210X 297,»«i ) 經濟部中央標準局貞工消费合作社印裝 A7 B7 五'發明説明（5 ) (備考）層數是表示從內層起的堆積層的順序. 表示照這樣已形成紅外線反射膜4的發光管1於圖3 的部分剖面圖。 在發光管1的封止部2，內部導線9、1 0，金屬箔 5，外部導線6的 封止時，沿著被封止的金屬箔5的一部份和被連接到 這金屬箔5的外部導線6的外緣，金屬箔5的一部份和外 部導線6和封止部2的石英之間因熱膨脹係數的不同，而 產生沒被氣密封止的空隙地方7。 如藉C V D法在發光管1的表面形成紅外線反射膜4 時，如圖4的部分剖面圖所示，在CVD形成工程中紅外 線反射膜4侵入不是氣密的空隙地方7，在空隙地方7的 外部導線6的表面及金屬箔5的表面形成紅外線反射膜4 。這是C V D程序基本上是氣相反應，反應氣體擴散，滲 透入空隙地方7的緣故=又，紅外線反射膜4也被形成在 導出在封止部2外部的外部導線6的表面上。 以C V D方式作爲形成紅外線反射膜4的程序是將封 止及排氣後的發光管1原封不動地保持在C V D反應爐內 來形成的，可說是簡易、生產性高的最適合的程序。然而 ，採用這樣的最適合的C V D形成程序時，必然的紅外線 反射膜4會被形成在包含發光管1之封止部2的發光管1 外表面全體上。但，在發光管1的表面全體，特別是封止 部2上形成紅外線反射膜4的燈泡，重複點燈、熄燈，且 點燈時封止部2的溫度超過4 5 0 °C時’爲發光管材料的 _____ 11____ ^紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4坭枋（210X 297公ϋ ------Γ--,1 裝---^--rl·.^------_線 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 A7 · B7 五、發明説明（？） 石英玻璃，金屜箔5，及外部導線6因分別膨脹、收縮， 在封止部2內的外部導線6及金屬箔5表面形成的紅外線 反射膜4會產生龜裂，因這龜裂空氣會抵達到金屬箔，金 屬箔在燈泡壽命中氧化。因此，最後在封止部2上發生漏 電及裂痕、使得燈泡壽命減短。又，這種現象是在點燈中 封止部2的溫度越高時越容易發生。 藉C V D法在包含封止部2的發光管1的表面全體上 形成紅外線反光膜4的鹵燈上裝上兩向色的反射鏡（未圖 示），以此附加反射鏡的鹵燈（未圖示）進行壽命試驗， 相對於目標規格2 0 0 0小時，已判明在1 0 0 0小時內 封止部2發生漏電、裂痕，導致壽命減短。 關於這問題在種種的檢討結果，藉除去封止部2的紅 外線反射膜4，已確認能大幅減低燈泡器具內規定規格下 點燈時封止部2的溫度。 在如圖4所示的沒除去紅外線反射膜4的鹵燈的規定 規格下點燈時封止部2的溫度約4 6 0 °C，但將如圖2所 示的組裝在沒裝上蓋子1 2的本發明上的發光管1裝上上 述反射鏡的附反射鏡鹵燈的封止部2的點燈時溫度能降低 至 3 4 5 °C。 如此，藉著在暴露於封止部2的非氣密空隙地方7的 外部導線6及金屬范5的表面形成紅外線反射膜4，並且 除去在封止部2表面被形成的紅外線反射膜4，形成紅外 線反射膜4的非形成部2 a，能達成是目標的規定規格壽 命2 0 0 0小時以上的大約2 5 0 0小時的長壽命化。 --------------- p___ 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Λ4規枯（2丨Οχ 297,^ί ) Ί--:丨裝---^訂------T線 • < (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印聚 A7 . __B7 五、發明説明（f ) 可以認爲是在暴露於空隙地方7之空氣中的外部導線 6及金屬箔5的表面上形成的紅外線反射膜4，將暴露於 空隙地方7之空氣中的外部導線6及金屬箔5藉隔離空氣 中的氧氣來保護及抑制氧化。 作爲上述的本發明品的製造方法是，在發光管1的全 表面形成紅外線反射膜4後，除去封止部2表面上已形成 的紅外線反射膜4即可。 紅外線反射膜4在發光管1表面的形成法使用C V D 法，但也可使用浸泡法。又除去封止部2表面的紅外線反 射膜4的方法，也可使用噴砂法等機械的方法。藉著噴砂 法，封止部2表面的紅外線反射膜4能被除去，空隙地方 7的紅外線反射膜4則原封不動地留下來。又在這時，導 岀於外部導線6之封止部2外部的表面部分的紅外線反射 膜4同時被除去。 在前述使用浸泡方法的場合，舉例來說使用 [Ti(OC4H9)]作爲 Ti02 的原料，使用[Si(OC2H5)4]作爲 s!02 的原料，個別浸泡在包含這材料的溶液中，以1〜5mm/ sec的速度拿出塗上膜後，在8 〇 〇 t燒成。具體而言，在 須要次數下交互地重複浸泡在[Ti(OC4H9)]的溶液、拿出、 燒成然後再浸泡在[Si(OC2H5)4]的溶液、拿出、燒成工程。 又在前述噴砂法，作爲噴砂材料是使用平均顆粒直徑 8 Ο μηι的鋁粒子，藉高壓空氣對準封止部從噴嘴噴出。 -_______η___ 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS > Λ4規格（210X 297^~7 I I HI I - - - - - m I n V- LI Hr T- - - ---------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ‘ 經濟部中央標準局負工消费合作社印裝 A7 _ B7___ 五、發明説明（丨丨） 【發明之效果】 藉使用如以上本發明的鹵燈，不僅能在燈泡點燈中降 低封止部的溫度，且藉紅外線反射膜’能將暴露在封止部 內空隙地方空氣中的外部導線及金屬箔與空氣中的氧氣隔 離起保護作用，因此能防止燈泡壽命中金屬箔的氧化’壽 命長、效率高且構造簡易，能將成本降低。 又，藉著本發明的鹵燈的製造方法，能夠得到壽命長 、效率高且構造簡單便宜的鹵燈。 【圖面之簡單說明】 【圖1】本發明的一實施形態的鹵燈的部分剖面圖 【圖2】本發明的一實施形態的沒裝上蓋子的鹵燈的 部分剖面圖 【圖3】本發明的一實施形態，藉c v D法形成紅外 線反射膜後的鹵燈的部分剖面圖 【圖4】本發明的一實施形態的鹵燈的封止部的擴大 部分剖面圖 【圖5】習知鹵燈的部分剖面圖 【圖6】習知鹵燈的部分剖面圖 【符號之說明】 1 .發光管 la 橢圓體形狀部 2 封止部 ---— )4 本紙裱尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297^^---—-- ----Μ--:丨裝----.--„-丨訂------Γ-線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · . 五、發明説明（I/) A7 B7 2 a 紅外線非形成部 3 燈絲線圈 4 紅外線反射膜 5 金屬箔 6 外部導線 7 空隙地方 9、 10 內部導線 ------Μ--i丨裝---tl·丨訂-------_線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 、 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4坭梢（210X 297公筇）

Claims (2)

1. 經濟部中央標準局負工消費合作社印装 Λ λ Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 .一種鹵燈，是在發光管的一端具有封止部，在內 部封入鹵素元素和稀有氣體，且具備保持著燈絲線圈之石 英（Fused quartz)作成的發光管，在前述發光管的表面形 成紅外線反射膜，同時在前述封止部封住連接前述燈絲線 圈的金屬箔和一端連接在前述金屬箔另一端導出在前述封 止部外部的外部導線的鹵燈，其特徵係在前述外部導線的 表面及前述金屬箔的表面形成紅外線反射膜，在前述封止 部的表面最少有一沒形成前述紅外線反射膜的部分及最少 有一前述紅外線反射膜被除去的部分。 2 .如申請專利範圍第1項所述之鹵燈，其中在前述 發光管的表面形成的紅外線反射膜係高曲折材料層和低曲 折材料層交互堆積而成的多層干擾膜。 .3，如申請專利範圔第2項所述之鹵燈，其中在前述 發光管的表面形成的紅外線反射膜的高曲折材料層是從 Ta205， Nb205, Ce02j SiC， ZnS, Ti〇2， Si3N4, Y2〇3及Zr02中選出至少一層膜。 4 .如申請專利範圍第2項所述之鹵燈，其中在前述 發光管的表面形成的紅外線反射膜的低曲折材料層是從 MgF2, 81〇2及A1203中選出至少一層膜。 5 .如申請專利範圔第1項所述之鹵燈，其中在前述 發光管的表面形成的紅外線反射膜總厚度是在〇 . 8〜3. .5 # ni的範圍。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之囪燈，其中在前述 外部導線的表面及前述金屬箔的表面形成的前述紅外線反 本紙張尺度適用中國國家祿準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   ΛΧ ΛΧ 9 . 一種鹵 部封入鹵素元素

   D8 六、申請專利範圍 射膜的厚度是在0 . 8〜3 . 5 ym的範圍。 7，如申請專利範圍第1項所述之鹵燈，其中前述發 光管之一部份至少具有一膨脹部，在前述膨脹部的中心軸 上保持著前述燈絲線圈。 8·如申請專利範圍第7項所述之鹵燈，其中膨脹部 是橢圓形狀 ijeuaKu p造方法，在一端具有封止部，在內 有氣體，且具備保持著燈絲線圈由石 英（Fused quartz)作成的發光管，在前述發光管的表面形 成紅外線反射膜，同時在前述封止部封住連接前述燈絲線 圈的金屬箔和一端連接在前述金屬箔另一端導出在前述封 止部外部的外部導線的鹵燈的製造方法，其特徵係：在前 述發光管的表面、前述外部導線的表面、前述金屬箱的表 面及前述封止部的表面形成紅外線反射膜後，除去在前述 封止部的表面形成的前述紅外線反射膜之至少一部份。 10.印申請專利範圍第9項所述之鹵燈的製造方法 ，其中前述紅外線反射膜係以C V D法（Chemical Vapour Deposition Technique)开多成。 1 1，如申請專利範圍第9項所述之鹵燈的製造方法 ，其中前述紅外線反射膜係以浸泡方法形成。 12. 如申請專利範圍第9項所述之鹵燈的製造方法 ，其中除去在前述封止部的表面已形成的紅外線反射膜的 方法爲噴砂法。 13. 如申請專利範圍第9項所述之鹵燈的製造方法 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -----^---^--裝------1T----- . - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 AS B8 ___ CS __ D8 ____ rf» -gjL . ^ ------------------------- T靖專利範圍 ’其中在前述發光管的表面形成的紅外線反射膜係高曲折 材料層和低曲折材料層交互堆積而成的多層干擾膜。 、 1 4 .如申請專利範圔第1 3項所述之鹵燈的製造方 1 ’其中在前述發光管的表面形成的紅外線反射膜的高曲 折材料層是從 Ta205， Nb205, Ce02, SiC, ZnS,
2. 2, Si3N4， Y2〇3及Zr02中選出至少一層膜。 1 5，如申請專利範圍第1 3項所述之鹵燈的製造方 $ ’其中在前述發光管的表面形成的紅外線反射膜的低曲 折材料層是從MgF2， Si02& A1203中選出至少一層膜。 -----1--j--裝------訂-----Γ線， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 娜 逋 Μ \/ Ns I釐 公 7 9 2