照明16【電験3種 機械】ハロゲン電球のハロゲンサイクルと赤外反射膜の穴埋め問題！平成21年度 A問題11 完全解説

今回は平成21年度 機械科目 A問題11を解説します。ハロゲン電球の原理である「ハロゲンサイクル」と、赤外反射膜による高効率化に関する空所補充問題です。

石英ガラス管内のハロゲンガスが、蒸発したタングステンと化合してハロゲン化物となり、フィラメント近傍の高温部で解離してタングステンを析出させる循環（ハロゲンサイクル）により、管壁の黒化を防止します。赤外反射膜は赤外放射を反射してフィラメントに戻し、発光効率を高めます。

平成21年度 機械科目 A問題11：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 機械科目 【照明】 平成21年度 A問題11

　ハロゲン電球では，（ア）バルブ内に不活性ガスとともに微量のハロゲンガスを封入してある．点灯中に高温のフィラメントから蒸発したタングステンは，対流によって管壁付近に移動するが，管壁付近の低温部でハロゲン元素と化合してハロゲン化物となる．管壁温度をある値以上に保っておくと，このハロゲン化物は管壁に付着することなく，対流などによってフィラメント近傍の高温部に戻り，そこでハロゲンと解離してタングステンはフィラメント表面に析出する．このように，蒸発したタングステンを低温部の管壁付近に析出することなく高温部のフィラメントへ移す循環反応を，（イ）サイクルと呼んでいる．このような化学反応を利用して管壁の（ウ）を防止し，電球の寿命や光束維持率を改善している．

　また，バルブ外表面に可視放射を透過し，（エ）を（オ）するような膜（多層干渉膜）を設け，これによって電球から放出される（エ）を低減し，小形化，高効率化を図ったハロゲン電球は，店舗や博物館などのスポット照明用や自動車前照灯用などに広く利用されている．

　上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる語句として，正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか．

上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる語句として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

	（ア）	（イ）	（ウ）	（エ）	（オ）
(1)	石英ガラス	タングステン	白濁	紫外放射	反射
(2)	鉛ガラス	ハロゲン	黒化	紫外放射	吸収
(3)	石英ガラス	ハロゲン	黒化	赤外放射	反射
(4)	鉛ガラス	タングステン	黒化	赤外放射	吸収
(5)	石英ガラス	ハロゲン	白濁	赤外放射	反射

出題のポイント：ハロゲンサイクルと赤外反射膜

石英ガラス管内では、蒸発したタングステンがハロゲン化物となって高温部へ戻り、再析出する循環で黒化を防ぎます。多層干渉膜は可視光を透過し、赤外放射を反射してフィラメントへ戻します。

出題のポイント：ハロゲンサイクルと赤外反射膜

石英ガラス管内では、蒸発したタングステンがハロゲン化物となって高温部へ戻り、再析出する循環で黒化を防ぎます。多層干渉膜は可視光を透過し、赤外放射を反射してフィラメントへ戻します。

ポイント解説：黒化防止と高効率化の役割を分ける

ハロゲン電球は石英ガラス管に不活性ガスとハロゲンガスを封入した白熱電球の一種です。高温のフィラメントから蒸発したタングステンは、管壁付近の低温部でハロゲンと化合してハロゲン化物になります。

管壁温度を一定以上に保つと、このハロゲン化物は管壁に付着せずフィラメント近傍の高温部に戻り、そこで分解してタングステンがフィラメントに再析出します。この循環反応をハロゲンサイクルと呼び、管壁の黒化を防止します。

問題の解説：5つの空欄が一致する選択肢（3）

STEP1　（ア）（イ）ハロゲン電球の基本構造とサイクル名を確認する

耐熱性の高い石英ガラス（ア）のバルブにハロゲンガスを封入します。タングステンの蒸発・ハロゲン化・再析出の循環をハロゲンサイクル（イ）と呼びます。

STEP2　（ウ）管壁で防止される現象を確認する

蒸発したタングステンが管壁に付着すると管壁が黒く曇る黒化（ウ）が起こりますが、ハロゲンサイクルはこれを防止します。

STEP3　（エ）（オ）赤外反射膜の働きを確認する

バルブ外表面の多層干渉膜は、可視光は透過し赤外放射（エ）を反射（オ）してフィラメントに戻すことで、電球からの熱損失を減らし発光効率を高めます。

以上より（ア）石英ガラス（イ）ハロゲン（ウ）黒化（エ）赤外放射（オ）反射の組合せである(3)が正解です。

答え：(3)

まとめ

（ア）	石英ガラス
（イ）	ハロゲン
（ウ）	黒化
（エ）	赤外放射
（オ）	反射
答え	(3)

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