(57)【要約】【課題】中赤外領域の赤外線を出射するヒータであっても低価格化を図ることができるヒータ、および車両用灯具を提供することである。【解決手段】実施形態に係るヒータは、バルブと；前記バルブの内部に設けられたコイルと；を具備している。前記バルブは、軟化点が６００℃以上、１０００℃以下のガラスを含んでいる。前記コイルは、カーボンまたはカンタルを主成分として含んでいる。前記バルブの内部には、キセノンガス、クリプトンガス、アルゴンガス、窒素ガス、および空気の少なくともいずれかが封入されている。前記バルブの内部の２５℃における圧力は、１０５Ｐａ以下とされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブと；
前記バルブの内部に設けられたコイルと；
を具備し、
前記バルブは、軟化点が６００℃以上、１０００℃以下のガラスを含み、
前記コイルは、カーボンまたはカンタルを主成分として含み、
前記バルブの内部には、キセノンガス、クリプトンガス、アルゴンガス、窒素ガス、および空気の少なくともいずれかが封入され、
前記バルブの内部の２５℃における圧力は、１０５Ｐａ以下とされているヒータ。
【請求項２】
前記コイルに電圧が印加されると、波長が２μｍ以上、４μｍ以下の赤外線が出射する請求項１記載のヒータ。
【請求項３】
可視光が前記赤外線とともに出射し、
前記バルブの外部に出射する前記可視光の全光束は、５ ｌｍ（ルーメン）／Ｗ以下である請求項２記載のヒータ。
【請求項４】
前記バルブの外表面温度は、２００℃以上、６００℃未満である請求項２または３に記載のヒータ。
【請求項５】
発光素子を備えた車両用照明装置と；
請求項１〜４のいずれか１つに記載のヒータと；
前記車両用照明装置、および、前記ヒータが設けられる筐体と；
を具備した車両用灯具。
【請求項６】
前記車両用照明装置から出射した光を透過させるカバーをさらに備え、
前記ヒータは、出射した赤外線が前記カバーに直接入射可能な位置に設けられている請求項５記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ヒータ、および車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスからなるバルブと、バルブの内部に設けられたフィラメントとを備えたヒータがある。この様なヒータにおいては、フィラメントに電流を流すことでフィラメントを加熱し、加熱されたフィラメントから出射した赤外線を利用している。  
ここで、加熱対象が雪や水滴などの場合には、波長が２μｍ以上、４μｍ以下のいわゆる中赤外領域の赤外線が出射されるようにすることが好ましい。
【０００３】
ところが、中赤外領域の赤外線は、ガラスにも吸収されやすいため、バルブの温度が高くなる。そのため、中赤外領域の赤外線を出射するヒータは、価格の高い石英ガラスからなるバルブを用いる必要がある。  
そこで、中赤外領域の赤外線を出射するヒータであっても低価格化を図ることができる技術の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−５０００１号公報
【特許文献２】特開２００３−１５１７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、中赤外領域の赤外線を出射するヒータであっても低価格化を図ることができるヒータ、および車両用灯具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係るヒータは、バルブと；前記バルブの内部に設けられたコイルと；を具備している。前記バルブは、軟化点が６００℃以上、１０００℃以下のガラスを含んでいる。前記コイルは、カーボンまたはカンタルを主成分として含んでいる。前記バルブの内部には、キセノンガス、クリプトンガス、アルゴンガス、窒素ガス、および空気の少なくともいずれかが封入されている。前記バルブの内部の２５℃における圧力は、１０５Ｐａ以下とされている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態によれば、中赤外領域の赤外線を出射するヒータであっても低価格化を図ることができるヒータ、および車両用灯具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態に係るヒータを正面側から見た場合の模式部分断面図である。
【図２】本実施の形態に係るヒータを側面側から見た場合の模式部分断面図である。
【図３】図２におけるＡ部の模式拡大図である。
【図４】車両用灯具を例示するための模式部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１０】
（ヒータ）  
図１は、本実施の形態に係るヒータ１を正面側から見た場合の模式部分断面図である。  図２は、本実施の形態に係るヒータ１を側面側から見た場合の模式部分断面図である。  図３は、図２におけるＡ部の模式拡大図である。  
本実施の形態に係るヒータ１は、例えば、自動車（四輪車）、二輪車、鉄道車両などの車両に設けられる灯具に用いることができる。ただし、ヒータ１の用途は、これらに限定されるわけではない。  
また、図１および図２に例示をするヒータ１は、口金を有さないウエッジベース電球型のヒータとすることができる。  
ただし、ヒータ１の形態は例示をしたものに限定されるわけではない。ヒータ１は、バルブ２と、バルブ２の内部に設けられたフィラメント４とを備えたものであればよい。例えば、ヒータは口金を有する白熱電球型のヒータとすることもできる。  
ここでは一例として、ヒータ１がウエッジベース電球型のヒータである場合を例に挙げて説明する。
【００１１】
図１および図２に示すように、ヒータ１には、バルブ２、封止部３、フィラメント４、固定部材５、およびリード６が設けられている。  
バルブ２は、一端が半球状を呈した筒状体となっている。  
バルブ２の形状は、例示をしたものに限定されるわけではなく、例えば、Ａ形、Ｇ形、ＰＳ形、Ｒ形、Ｔ形やこれらの複合形、あるいは板状体や皿状体などからなる平板形などとすることもできる。  
バルブ２の他端には、封止部３が設けられている。そのため、バルブ２は、気密容器となっている。  
バルブ２は、軟化点が６００℃以上、１０００℃以下のガラスから形成されている。バルブ２は、例えば、ホウケイ酸ガラスなどの硬質ガラスやソーダガラスなどの軟質ガラスから形成することができる。
バルブ２の内部は、大気圧よりも減圧された雰囲気となっている。また、バルブ２の内部には、不活性ガス、窒素ガス、空気、これらの混合ガスなどを封入することができる。
【００１２】
封止部３は、直方体形状を有したものとすることができる。  
前述したように、封止部３は、バルブ２の一方の端部を封止している。  
例えば、封止部３は、バルブ２の端部を加熱し、加熱されたバルブ２の端部を一対の導入部６ｂとともに押しつぶすことで形成することができる。  
この場合、封止部３は、バルブ２と同じ材料から形成されることになる。
【００１３】
封止部３には、封止部３の内部を貫通し、バルブ２の内部に通じた排気管３ａが設けられている。排気管３ａは、バルブ２の内部を排気したり、バルブ２の内部に不活性ガスなどを封入したりする際に用いられる。排気管３ａの外気側の端部は、封止されている。  
また、封止部３には、ヒータ１をソケット１０４に保持させる際に用いる凸状の爪部３ｂを設けることができる。
【００１４】
フィラメント４は、コイル４ａと、コイル４ａの両端のそれぞれに設けられた端部４ｂを有している。フィラメント４（コイル４ａ、端部４ｂ）は、バルブ２の内部に設けられている。  
コイル４ａは、線材が巻き回されたものとすることができる。  
端部４ｂは、直線状を呈し、コイル４ａの軸方向に伸びている。  
コイル４ａと端部４ｂは、一体に形成することができる。  
フィラメント４（コイル４ａ、端部４ｂ）は、例えば、カーボンまたはカンタル（Kanthal；登録商標）を主成分として含むものとすることができる。カーボンまたはカンタルを主成分として含むコイル４ａとすれば、加熱された際に（電圧が印加された際に）、波長が２μｍ以上、４μｍ以下の赤外線を出射することができる。
【００１５】
固定部材５は、バルブ２の内部に設けられている。  
固定部材５は、一対のリード６の導入部６ｂを保持する。  
固定部材５は、保持部６ａと導入部６ｂの接合部６ｃと、封止部３との間に設けられている。  
固定部材５は、例えば、硬質ガラスから形成することができる。  
固定部材５は、例えば、加熱された硬質ガラスからなる部材を一対の導入部６ｂとともに押しつぶすことで形成することができる。  
この場合、バルブ２、封止部３、および固定部材５は、同じ材料から形成することもできる。
【００１６】
リード６は、保持部６ａ、および導入部６ｂを有する。  
保持部６ａは線状を呈している。  
線状を呈する保持部６ａの断面寸法（直径寸法）は、例えば、０．３ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下とすることができる。  
図３に示すように、保持部６ａの一端は折り曲げられ、フィラメント４の端部４ｂを挟み込むようにして保持している。  
保持部６ａの他端は、導入部６ｂの一端と接合されている。  
保持部６ａは、例えば、ニッケル（Ｎｉ）またはモリブデン（Ｍｏ）を主成分として含むことができる。
【００１７】
導入部６ｂの一端は保持部６ａと接合され、導入部６ｂの他端は封止部３から露出している。導入部６ｂの封止部３から露出している部分は、ソケット１０４の端子などと接続するための端子となる。  
導入部６ｂは、例えば、ジュメット線から形成することができる。
【００１８】
保持部６ａと、導入部６ｂとの接合は、例えば、抵抗溶接法などを用いて行うことができる。  
保持部６ａと、導入部６ｂとの接合部６ｃは、固定部材５と、フィラメント４との間に設けられている。  
すなわち、固定部材５、および封止部３は、導入部６ｂと封着されているが、保持部６ａとは封着されていない。
【００１９】
図１に示すように、ヒータ１の長さＬは、例えば、４４ｍｍ程度とすることができる。  バルブ２の直径寸法は、例えば、２０ｍｍ程度とすることができる。  
ただし、ヒータ１およびバルブ２の寸法や形状は例示をしたものに限定されるわけではない。
【００２０】
ヒータ１を使用する際には、リード６を介して、フィラメント４に電圧を印加する。フィラメント４に電圧が印加されると、フィラメント４に電流が流れてフィラメント４が加熱される。コイル４ａは、カーボンやカンタルを主成分として含むので、加熱されたコイル４ａからは、波長が２μｍ以上、４μｍ以下の赤外線が出射される。すなわち、ヒータ１を使用する際には、中赤外領域の赤外線がバルブ２を介して出射される。
【００２１】
中赤外領域の赤外線は、水に吸収されやすいので、水滴や雪などの除去に有効である。ところが、中赤外領域の赤外線は、ガラスにも吸収されやすい。そのため、出射された中赤外領域の赤外線の一部が、バルブ２に吸収されてバルブ２の温度が高くなる。この場合、ガラスの中でも軟化点が高い石英ガラスを用いれば、ヒータ１の寿命を延ばすことができる。しかしながら、石英ガラスは、硬質ガラスや軟質ガラスと比べて価格が高いので、ヒータ１の製造コストが増大するおそれがある。
【００２２】
本発明者の得た知見によれば、バルブ２の内部に封入するガスと、バルブ２の内部の圧力とを適切なものとすれば、バルブ２の外表面温度が２００℃以上、６００℃未満となるようにすることができる。  
本発明者の得た知見によれば、バルブ２の内部に封入するガスは、キセノン（Ｘｅ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、窒素ガス、および空気の少なくともいずれかとすることが好ましい。  
また、バルブ２の内部の２５℃における圧力は、１ｂａｒ（１０５Ｐａ）以下とすることが好ましい。ここで、バルブ２の内部の２５℃における圧力は、気体の標準状態（ＳＡＴＰ（Standard Ambient Temperature and Pressure）：温度２５℃、１ｂａｒ）により求める。
この様にすれば、バルブ２の外表面温度が２００℃以上、６００℃未満となるようにすることができる。
【００２３】
また、コイル４ａとバルブ２の内面との間の距離は、３ｍｍ以上、１０ｍｍ以下とすることが好ましい。この様にすれば、バルブ２の外表面温度が２００℃以上、６００℃未満となるようにするのが容易となる。
【００２４】
バルブ２の外表面温度が６００℃未満となれば、石英ガラスよりも価格の安い硬質ガラスや軟質ガラスを用いることが可能となる。そのため、中赤外領域の赤外線を出射するヒータ１であっても低価格化を図ることができる。また、バルブ２の外表面温度が６００℃未満となれば、ヒータ１の寿命を延ばすことができる。  
また、バルブ２の外表面温度が２００℃以上となれば、バルブ２から放出される熱の有効利用が容易となる。
【００２５】
ここで、バルブ２の内部の圧力が同じであったとしても、封入するガスの種類により、バルブ２の外表面温度が変化する。例えば、封入するガスがキセノンガスの場合には、バルブ２の外表面温度が最も低くなる。封入するガスがクリプトンガスの場合には、バルブ２の外表面温度がキセノンガスの場合よりも高くなる。封入するガスがアルゴンガスの場合には、バルブ２の外表面温度がクリプトンガスの場合よりも高くなる。封入するガスが窒素ガスまたは空気の場合には、バルブ２の外表面温度がアルゴンガスの場合よりも高くなる。  
そのため、封入するガスをキセノンガスとすれば、バルブ２の外表面温度が低くなるので、ヒータ１の寿命を延ばすことができる。また、バルブ２の外表面温度が同じの場合、バルブ２の内部の圧力を高くすることができるので、ヒータ１の製造が容易となる。そのため、ヒータ１の低価格化を図ることができる。
【００２６】
また、フィラメント４が加熱された際には、赤外線とともに可視光も出射される。なお、可視光は、波長が３６０ｎｍ程度〜８３０ｎｍ程度の光である。  
本発明者の得た知見によれば、コイル４ａがカーボンまたはカンタルを主成分として含み、バルブ２の内部に封入するガスがキセノンガス、クリプトンガス、アルゴンガス、窒素ガス、および空気の少なくともいずれかであり、バルブ２の内部の２５℃における圧力が１ｂａｒ以下であれば、ヒータ１（バルブ２）の外部に出射する可視光の全光束を５ ｌｍ（ルーメン）／Ｗ以下とすることができる。  
可視光の全光束が５ ｌｍ（ルーメン）／Ｗ以下であれば、例えば、照明装置とヒータ１を同時に使用したとしても、照明装置に要求されている全光束よりも高くなったり、色味が異なるものとなったりするのを抑制することができる。すなわち、ヒータ１の使用または不使用により、照明装置に要求されている全光束や色味が変化するのを抑制することができる。
【００２７】
例えば、バルブ２の直径寸法を２０ｍｍ程度とし、バルブ２の内部に封入するガスをアルゴンガスとし、バルブ２の内部の２５℃における圧力を１ｂａｒ（１０５Ｐａ）とし、コイル４ａをカーボンを主成分として含むものとし、リード６に印加する直流電圧を１２Ｖ、電力を３０Ｗとした場合に、バルブ２の外表面温度は２５０℃程度となった。  
そして、このヒータ１が設けられた車両用灯具１００において、カバー１０２に付着した雪を溶解できるのが確認できた。
【００２８】
（車両用灯具）  
次に、車両用灯具１００について例示する。  
なお、以下においては、一例として、車両用灯具１００が自動車に設けられるフロントコンビネーションライトである場合を説明する。ただし、車両用灯具１００は、自動車に設けられるフロントコンビネーションライトに限定されるわけではない。車両用灯具１００は、自動車（四輪車）、二輪車、鉄道車両などに設けられる車両用灯具であればよい。
【００２９】
図４は、車両用灯具１００を例示するための模式部分断面図である。  
図４に示すように、車両用灯具１００には、ヒータ１、車両用照明装置２００、筐体１０１、カバー１０２、光学要素部１０３、ソケット１０４、およびコネクタ１０５が設けられている。
【００３０】
車両用照明装置２００は、ソケット２１０と、ソケット２１０の一方の端部側に設けられた発光モジュール２２０とを備えている。発光モジュール２２０は、発光素子を備えている。発光素子は、例えば、発光ダイオード、有機発光ダイオード、レーザダイオードなどとすることができる。
【００３１】
筐体１０１は、一方の端部側が開口した箱状を呈している。筐体１０１は、例えば、光を透過しない樹脂などから形成することができる。  
筐体１０１の底面には、車両用照明装置２００が着脱可能に設けられている。車両用照明装置２００を筐体１０１に取り付ける際には、車両用照明装置２００のソケット２１０に設けられたバヨネット２１２を筐体１０１の内部に挿入し、車両用照明装置２００を回転させる。すると、筐体１０１の内部に設けられた凹部にバヨネット２１２が保持される。この様な取り付け方法は、ツイストロックと呼ばれている。  
なお、１つの車両用照明装置２００が設けられる場合を例示したが、複数の車両用照明装置２００が設けられるようにすることもできる。すなわち、車両用照明装置２００は、少なくとも１つ設けられていればよい。  
また、ソケット２１０が筐体１０１に直接設けられる場合を例示したが、取付部材を介して、ソケット２１０が筐体１０１に設けられるようにしてもよい。
【００３２】
カバー１０２は、筐体１０１の開口を塞ぐようにして設けられている。カバー１０２は、車両用照明装置２００から出射した光を透過させる。カバー１０２は、透光性を有する樹脂などから形成することができる。カバー１０２は、レンズなどの機能を有するものとすることもできる。
【００３３】
光学要素部１０３には、車両用照明装置２００から出射した光が入射する。光学要素部１０３は、車両用照明装置２００から出射した光の反射、拡散、導光、集光、所定の配光パターンの形成などを行う。  
例えば、図４に例示をした光学要素部１０３はリフレクタである。この場合、光学要素部１０３は、車両用照明装置２００から出射した光を反射して、所定の配光パターンが形成されるようにする。
【００３４】
ソケット１０４には、ヒータ１が着脱可能に設けられる。ヒータ１をソケット１０４に装着した際には、バルブ２の少なくとも一部が筐体１０１の内部に設けられる。  
ソケット１０４は、筐体１０１に着脱可能に設けることができる。ソケット１０４は筐体１０１にネジ止めしてもよいし、ツイストロックにより取り付けられるようにしてもよい。なお、ソケット１０４が筐体１０１の底面に設けられる場合を例示したがこれに限定されるわけではない。ソケット１０４は、ヒータ１から出射した赤外線がカバー１０２に直接入射する位置に設けることができる。すなわち、ヒータ１は、出射した赤外線がカバー１０２に直接入射可能な位置に設けられている。例えば、ソケット１０４は、筐体１０１の側面に設けてもよい。また、１つのソケット１０４が設けられる場合を例示したが、複数のソケット１０４が設けられるようにしてもよい。すなわち、ヒータ１は少なくとも１つ設けられていればよい。  
ソケット１０４には、図示しない電源などが電気的に接続されている。そのため、ヒータ１をソケット１０４に装着することで、図示しない電源などと、フィラメント４とが電気的に接続される。  
なお、ソケット１０４が筐体１０１に直接設けられる場合を例示したが、取付部材を介して、ソケット１０４が筐体１０１に設けられるようにしてもよい。
【００３５】
コネクタ１０５は、車両用照明装置２００のソケット２１０に設けられた給電端子に嵌め合わされる。コネクタ１０５には、図示しない電源などが電気的に接続されている。そのため、コネクタ１０５を給電端子に嵌め合わせることで、図示しない電源などと、発光素子とが電気的に接続される。
【００３６】
また、筐体１０１とソケット１０４との間、筐体１０１とソケット２１０との間、コネクタ１０５とソケット２１０との間には、シール部材を設けることができる。
【００３７】
ここで、近年においては、省電力化や長寿命化の観点から、フィラメント電球を備えた車両用照明装置に代えて、発光素子を備えた車両用照明装置が用いられるようになってきている。ところが、発光素子の発熱量はフィラメント電球の発熱量よりもかなり少ない。また、車両用照明装置に用いられる発光素子は、赤外線をほとんど出射しない。そのため、発光素子を備えた車両用照明装置を用いると、カバー１０２に付着した水滴や雪などの除去が困難となるおそれがある。
【００３８】
本実施の形態に係るヒータ１は、波長が２μｍ以上、４μｍ以下の赤外線を出射する。波長が２μｍ以上、４μｍ以下の赤外線は、水に吸収されやすい。また、ヒータ１は、出射した赤外線がカバー１０２に直接入射する位置に設けられている。そのため、本実施の形態に係る車両用灯具１００とすれば、カバー１０２に付着した水滴や雪などの除去が容易となる。
【００３９】
また、ヒータ１から出射する可視光の全光束を５ ｌｍ（ルーメン）／Ｗ以下とすることができるので、車両用照明装置２００とヒータ１を同時に使用したとしても、車両用照明装置２００に要求されている全光束よりも多くなったり、色味が異なるものとなったりするのを抑制することができる。すなわち、ヒータ１の使用または不使用により、車両用照明装置２００に要求されている全光束や色味が変化するのを抑制することができる。
【００４０】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  ヒータ、２  バルブ、３  封止部、４  フィラメント、４ａ  コイル、６  リード、１００  車両用灯具、１０１  筐体、１０２  カバー、１０４  ソケット、２００  車両用照明装置、２１０  ソケット、２２０  発光モジュール
【図１】
2019153377.tif 000003
【図２】
2019153377.tif 000004
【図３】
2019153377.tif 000005
【図４】
2019153377.tif 000006