(57)【要約】【課題】  封止部の温度上昇を抑えることができる管形電球を提供する。【解決手段】  両端に封止部１ｂを有するガラス管１と、このガラス管１内に管軸に沿って配設された発熱体２と、前記封止部１ｂの少なくとも一方内に封入され、前記発熱体２に接続された金属箔４と、この金属箔４に接続された外部導入線３と、前記金属箔４と前記発熱体２の接続部分を露出した状態で前記封止部１ｂを覆う外囲器５とを具備していることを特徴とする管形電球。【選択図】  図１
2005108514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に封止部を有するガラス管と、このガラス管内に管軸に沿って配設された発熱体と、前記封止部の少なくとも一方内に封入され、前記発熱体に接続された金属箔と、この金属箔に接続された外部導入線と、前記金属箔と前記発熱体の接続部分を露出した状態で前記封止部を覆う外囲器とを具備していることを特徴とする管形電球。
【請求項２】
前記外囲器は、前記封止部の周囲を覆う筒体であることを特徴とする請求項１記載の管形電球。
【請求項３】
前記封止部は横断面がほぼ矩形の板状に形成され、前記外囲器は、前記板状の封止部の一面を覆う第1の面と、この第1の面に対向配置され、前記封止部の対向面を部分的に押圧する固定刃が形成された第２の面を有することを特徴とする請求項1記載の管形電球。
【請求項４】
前記封止部の少なくとも一面には、その横断部に凹部が形成されたリブを設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれか一に記載の管形電球。
【請求項５】
前記外囲器は、前記第1および第２の面にそれぞれ連結する第３および第４の面を備え、これらの面の少なくとも１つ以上の面に、窓を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の管形電球。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体のアニール装置等の産業用加熱装置などに使用される管形電球に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の産業用加熱装置などに使用される管形電球としては、例えばゼネラル・エレクトリック社製（以降、ＧＥ社製という。）の２４０Ｖ、１０００Ｗ（型名１０００Ｔ３／２ＣＬ／ＨＴ）が知られている。
【０００３】
図７はこのＧＥ社製の管形電球を示す管形電球の拡大図である。ガラス管１０１は、その両端に封止部１０２を形成し、ガラス管１０１の内部にはレグ部１０３と発熱部１０４がガラス管と同軸方向に内蔵されている。封止部１０２には金属箔１０５と外部導入線１０６が封止されている。その金属箔１０５の一端には外部導入線１０６が、他端にはレグ部１０３が溶接されている。また、外部導入線１０６の他端にはリード線１０７が溶接されている。そして、封止部１０２を覆うように外囲器１０８が取り付けられている。ここで、封止部１０２への固定は、接着剤を使用しないで外囲器１０８を取り付ける方法が用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の管形電球は、外囲器１０８によって封止部１０２の全体または大部分が隠れてしまう構造になっている。このため、金属箔１０５と外部導入線１０６の大部分も外囲器１０８で覆われることになる。ここで、封止部１０２に封止されている金属箔１０５は、完全に密封されているわけではなく、特に外部導入線１０６と金属箔１０５との接続点にかけては微細な隙間があり、大気にさらされた状態になっている。このため、封止部１０２の温度が高く（約３５０℃）なると、金属箔１０５の酸化が進行し接続点の導通が無くなったり、金属箔１０５の体積増加によりガラス管１０１との界面に剥離を生じてスローリークを起こしたり、封止部１０２のガラスをクラックさせて寿命に至ることになる。
【０００５】
従って、本発明は、封止部の温度上昇を抑えることができる管形電球を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の管形電球は両端に封止部を有するガラス管と、このガラス管内に管軸に沿って配設された発熱体と、前記封止部の少なくとも一方内に封入され、前記発熱体に接続された金属箔と、この金属箔に接続された外部導入線と、前記金属箔と前記発熱体の接続部分を露出した状態で前記封止部を覆う外囲器とを具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、以上に説明した構成であるから、金属箔と発熱体との接続部分に接触する封止部付近の温度上昇を抑えることができる。
【０００８】
より詳しく言うと、管形電球が点灯中、発熱体で最も高温となり、この熱が封止部内の金属箔に伝わる。金属箔上では、金属箔と発熱体との接続部分が最も温度が高くなるため、その接続部分を外囲器で覆い隠すことなく露出することにより、効果的に封止部の温度上昇を抑えることができる。
【０００９】
また、本発明の管形電球は、前記外囲器の第２の面の形状が前記外囲器の両側面から前記ガラス管の封止部に固定する固定刃を持つことを特徴とする。
【００１０】
これにより、外囲器の第２の面は、両側面からガラス管の封止部に固定する固定刃のみとなるので、外囲器の第１の面が覆う封止部の面積が小さくなり、封止部の露出の割合が多くなる。つまり、外囲器の第１の面が覆う封止部の面では、金属箔をより多く露出することができ、封止部の温度上昇を抑えることができるとともに、外囲器が小型化したことにより、コストダウンが可能になる。
【００１１】
また、本発明の管形電球は、前記封止部にリブを設けたことを特徴とする。
【００１２】
リブを作成することにより、封止部の表面積が多くなるために耐久性が増し、さらに外囲気で封止部に固定する強度が増す。
【００１３】
さらに、本発明の管形電球は、前記外囲器の第1の面、第２の面および側面の少なくとも1つ以上の面に、窓を設けたことを特徴とする
これにより、封止部をより多く外囲器から露出することができる。よって、さらに温度上昇を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明の第1の実施の形態を図1乃至図２を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態である管形電球の部分拡大図、図２は全体図である。
【００１５】
本発明の管形電球は、ガラス管１、発熱体２、外部導入線３、金属箔４、外囲器５、リード線６、サポーター７により構成されている。
【００１６】
ガラス管１は、ハロゲンサイクルに必要な高温度に耐えることができる材料が望まれ、例えば、石英ガラスなどからなり、管形封体１ａと封止部１ｂからなる。
【００１７】
ハロゲンサイクルとは、発熱により蒸発したフィラメントのタングステンがガラス管に封入されたハロゲンガスと結合して化合物を形成し、その化合物がガラス管内壁に近づいた際に、フィラメントからの熱により分解され、タングステンがフィラメントに付着する現象を言う。
【００１８】
管形封体１ａと封止部１ｂは同一の材料であり、ガラス管１を封止する際に封止部１ｂが形成される。封止部１ｂは平面や凹凸をつけた型で圧をかけて形成され、封止部１ｂを望みの形に作ることは容易である。
【００１９】
ここで、ガラス管１に封入されるガスは、ヨウ素（I2）、臭素（Br2）、塩素（Cl2）などから成るハロゲンガスと、バランスガスとしての窒素（N2）、アルゴン（Ar）、クリプトン（Kr）などの不活性ガスから成る。バランスガスはフィラメントから熱を奪い発光効率を下げてしまうが、フィラメントからのタングステンの蒸発を抑制して、寿命を延ばす働きをするガスである。
【００２０】
この封入ガスをガラス管１に封止する場合、図２に見られるような管形封体１ａの外側に配設されたチップ１ｃでガラス管１内の排気、およびガス封入を行う。また、ガラス管１内に排気とガスを封入する他の方法として、チップ１ｃを形成せず置換排気法により排気、およびガス封入を行う方法がある。
【００２１】
発熱体２は、ガラス管内に管軸に沿って配設され、発熱部２ａとレグ部２ｂで構成される。発熱部２ａはタングステンからなるタングステンフィラメントである。レグ部２ｂは、タングステン、またはモリブデンからなるが、一般に発熱部２ａと同じ材料であるタングステンが使用される。
【００２２】
また、ガラス管１の管形封体１ａ内に配置されたサポーター７は、ガラス管１内部に管軸に沿って配設された発熱部２ａを、ほぼガラス管の中心に配設するために設けられている。これにより、発熱部２ａの位置のばらつきを防ぎ、均一に熱を与えることができる。
【００２３】
外部導入線３および金属箔４は、封止部１ｂを気密封止するために、ガラス管１と外部導入線３、および金属箔４の熱膨張率が近い材料であるモリブデンで構成され、外部導入線３は発熱体２のレグ部２ｂとそれぞれ金属箔４の両端に抵抗溶接などで接続され、封止部１ｂに封止される。
【００２４】
図１（ｂ）は図１（ａ）に示す管形電球のＡ−Ａ方向の断面図である。断面図からわかるように金属箔４の上に外部導入線３が乗るような状態で封止されている。この封止部１ｂに封止されている金属箔４と外部導入線３との接続点にかけて特に微細な隙間があり、大気にさらされた状態になっている。
【００２５】
外囲器５は安価で、さびにくい、硬いなどの特性のあるステンレスなどからなり、第１の面５ａ、第２の面５ｂ、側面５ｃ、および支持面５ｄからなる。
【００２６】
第１の面５ａは、ガラス管１の封止部１ｂの金属箔４とほぼ平行な一面（以後、裏面１ｂ１）を覆う面である。
【００２７】
第２の面５ｂは、第１の面５ａと対向する面であり、封止部１ｂの表面１ｂ１に対向する面（以後、表面１ｂ２）に対して、覆う面である。
【００２８】
側面５ｃは、第１の面５ａと第２の面５ｂをそれぞれ接続する面である。この面は金属箔４とほぼ垂直をなす面であり、対向する２つの面を合わせて側面としている。
【００２９】
支持面５ｄは、外部導入線３は管形電球に電力を供給するリード線６と接続されるが、その接続部付近を覆って、リード線６を固定する面である。それは、リード線６が固定されておらず、接続部分を中心に自由に回転できる状態であると、接続部付近で断線するおそれがあるからである。ここで、支持面５ｄはリード線６が自由に動かない程度に支えられているならかしめたり、軽く支持したりしてリード線６を固定しても良い。
【００３０】
この外囲器５で発熱体２のレグ部２ｂと金属箔４の溶接部分は覆わず、その部分より外部導入線３側の封止部１ｂを覆っている。つまり、目視で封止部１ｂの裏面１ｂ１、表面１ｂ２、および側面から金属箔６が確認でき、表面１ｂ２からは金属箔６とレグ部３の接続部分も確認することができる状態である。
【００３１】
図３は、管形電球の封止部温度と寿命の関係図を示している。横軸は封止部温度を示し、単位は℃（温度）であり、縦軸は対数で表示され寿命を示し、単位はｈ（時間）である。図の２本の直線のうち、傾きが急勾配の方は最低値直線を示し、Ｘで表している。他方は最高値直線を示し、Ｙで表している。そして、同じ封止部温度でも２本の線に挟まれた領域内で寿命が上下することを示している。
【００３２】
この図から封止部１ｂ内の金属箔６が酸化し始める３５０℃から温度が下がったときの寿命を計算で求めてみた。その際、最低値直線Ｘと最高値直線Ｙの式は次のように設定した。
【００３３】
最低値直線Ｘ  ｔ＝−１０９．５２２×ｌｏｇ１０Ｔ＋６６６．０２４
最高値直線Ｙ  ｔ＝−１３２．３３２×ｌｏｇ１０Ｔ＋７８７．４８９
ここで、ｔは封止部温度（℃）、Ｔは寿命（ｈ）である。
【００３４】
上式から、封止部温度が３５０℃から３４０℃に下がった場合、図３のΔからγを引いた値が１８０時間〜３８５時間程度であるから、この温度変化でこれだけ寿命が長くなることがわかる。同様に、温度が３５０℃から１℃下がった場合でも１６時間から３６時間長くなる。さらに、封止部温度が低いときに、封止部温度が下がればもっと有効で、例えば３００℃から１℃下がると４７時間から８５時間寿命が長くなる。よって、金属箔６と外部導入線７の溶接部分を露出して、その部分の封止部１ｂを空冷し、１℃でも封止部温度を下げることはランプ寿命を長くすることにつながると言える。
【００３５】
したがって、本発明の実施の形態において、封止部１ｂを外囲器５で覆う際、管形電球が動作中、最も温度が高くなる金属箔６とレグ部３の溶接部分は覆っていない。そのため、最も温度が高くなる金属箔６とレグ部３の接続部分に接触するため、他の封止部部分より温度が上昇する接続部分付近の封止部を裏面１ｂ１、表面１ｂ２および側面から空冷でき、温度上昇の抑制ができる。
【００３６】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態である管形電球の部分拡大図である。今後の実施の形態の各部について、第１の実施の形態の管形電球の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
【００３７】
第２の実施の形態では、外囲器５の第１の面を図４（ｂ）に示すように両側面５ｄから凹形の固定具を有する形状にし、第１の実施の形態と比較すると第２の面において、５０％以下の面積にしている。この外囲器５を封止部に固定すると、金属箔４と外部導入線３の溶接部分はもちろんガラス管１の封止部１ｂの表面１ｂ２をさらに露出することができ、かつ封止部１ｂへの固定の強度が弱くならないようにしている。
【００３８】
すなわち、図１と比べて、外囲器５の第２の面５ｂから封止部１ｂの表面１ｂ２を多く露出させており、また金属箔４と外部導入線３も第１の実施の形態と同様に露出させているので、さらに温度上昇の抑制ができる。また、図４（ｃ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ方向の断面図を示しているが、この図からわかるように側面５ｃが封止部１ｂの表面１ｂ２よりも高く延在するため、外囲器５の凹形の固定具を封止部１ｂの表面１ｂ２に固定した際に、ごく僅かにしか接触はない。このため、封止部１ｂの表面１ｂ２はほぼ露出していると言え、温度上昇を抑制できる。
【００３９】
（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態である管形電球の部分拡大図である。
【００４０】
第３の実施の形態では、封止部１ｂにリブ１ｃを形成している。リブは封止部を形成する際に、凹凸の型で封止部１ｂに圧をかけることで、その凹凸に応じた形状を形成できる。リブを持つ封止部の形状にはいろいろあり、封止部がＨ型の形状をしたものや、凹型の形状をしたものなどがある。リブを形成することにより、封止部の表面積が多くなるために耐久性が増す。図５（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ方向の断面図を示しているが、この図のように封止部１ｂは断面がＨ型の形状をしている。これにより外囲器５の第１の面５ａと封止部１ｂの裏面１ｂ１のリブ１ｃのない部分との間に隙間ができるので、そこから熱を外に逃がすことができる。また、図のように外囲器５の第２の面５ｂの凹状の固定刃で封止部１ｂとリブ１ｃとの２点に接触させて固定することで固定の強度が増す。
【００４１】
図６は、第1の面、第２の面および側面に窓８を設けた外囲器の斜視図を示している。この外囲器を封止部１ｂに取り付けることで、それぞれの窓８から露出している封止部にも空冷の効果が期待できる。ここで、管形電球を加熱ユニットに取り付ける際、外囲器を挟んで取り付けるが、外囲器の第１の面と第２の面を挟む場合と、対向する側面どうしを挟む場合の２つがある。つまり、前者の場合は側面にだけ窓８を設けてもよく、後者の場合は外囲器の第１の面と第２の面にだけ窓８を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施の形態である管形電球の部分拡大図。
【図２】本発明の第１の実施の形態である管形電球の全体図。
【図３】管形電球の封止部温度と寿命の関係図。
【図４】本発明の第２の実施の形態である管形電球の部分拡大図。
【図５】本発明の第３の実施の形態である管形電球の部分拡大図。
【図６】第1の面、第２の面および側面に窓を設けた外囲器の斜視図。
【図７】従来の管形電球。
【符号の説明】
【００４３】
１  ガラス管
１ａ  管形封体
１ｂ  封止部
１ｂ１  表面
１ｂ２  裏面
１ｃ  チップ
１ｄ  リブ
２  発熱体
２ａ  レグ部
２ｂ  発熱部
３  外部導入線
４  金属箔
５  外囲器
６  リード線
７  サポーター
８  窓
【図１】
2005108514.tif 000003
【図２】
2005108514.tif 000004
【図３】
2005108514.tif 000005
【図４】
2005108514.tif 000006
【図５】
2005108514.tif 000007
【図６】
2005108514.tif 000008
【図７】
2005108514.tif 000009