(57)【要約】【課題】  十分な寿命特性を実現可能な排気管レスの管状ヒータを提供する。【解決手段】  実施形態の管状ヒータは、長尺なガラス管１と、ガラス管１の内部に、管軸に沿うように配置されたフィラメント３と、フィラメント３に設けられた、フィラメント３を保持可能なアンカー４と、を具備するものであり、ガラス管１には排気管痕が存在しておらず、アンカー４は、ガラス管１の内壁面と接触可能なリング状の保持部４３を備えており、保持部４３にはジルコニウムを含むゲッター５が設けられているとともに、点灯中の色温度が２２００Ｋ以下である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺なガラス管と、前記ガラス管の内部に、管軸に沿うように配置されたフィラメントと、前記フィラメントに設けられた、前記フィラメントを保持可能なアンカーと、を具備する管状ヒータであって、
前記ガラス管には排気管痕が存在しておらず、
前記アンカーは、前記ガラス管の内壁面と接触可能なリング状の保持部を備えており、前記保持部にはジルコニウムを含むゲッターが設けられているとともに、点灯中の色温度が２２００Ｋ以下である管状ヒータ。
【請求項２】
前記フィラメントの線径をｒ（ｍｍ）、安定点灯時に前記フィラメントに流れる電流値をＩ（Ａ）としたとき、ｒ≧０．０３４×Ｉ＋０．０８３を満足する請求項１に記載の管状ヒータ。
【請求項３】
前記フィラメントは、コイルピッチＰが１１０％〜２００％、コイル内径Ｒがコイル線径ｒに対して、２倍〜８倍である請求項２に記載の管状ヒータ。
【請求項４】
前記ゲッターは、形成量Ｍが１μｇ〜７５μｇである請求項１〜請求項３の何れか一に記載の管状ヒータ。
【請求項５】
前記アンカーは、前記ガラス管の長尺方向に沿って複数設けられており、前記ゲッターの前記アンカーにおける塗布間隔Ｄに対する形成量Ｍ／Ｄは、０．０３μｇ／ｍｍ〜２．０６μｇ／ｍｍである請求項４に記載の管状ヒータ。
【請求項６】
長尺なガラス管と、前記ガラス管の内部に、管軸に沿うように配置されたフィラメントと、前記フィラメントに設けられた、前記フィラメントを保持可能なアンカーと、を具備する管状ヒータであって、
前記ガラス管は、長尺方向の長さＬが１２００ｍｍ以上であるとともに、排気管痕が存在しておらず、
前記アンカーには、不純ガスを吸着可能なゲッターが設けられており、
前記フィラメントの線径をｒ（ｍｍ）、安定点灯時に前記フィラメントに流れる電流値をＩ（Ａ）としたとき、ｒ≧０．０３４×Ｉ＋０．０８３を満足する管状ヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、太陽電池の製造、ペットボトルの成形、暖房、複写機やプリンターのトナー定着などに使用される管状ヒータおよび加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
管状ヒータは、長尺なガラス管の内部にフィラメントを配置した構造である。このような管状ヒータの製造では、ガラス管に細管（以下、排気管）を設け、その排気管を介して、ガラス管内部の脱ガスおよびガス封入を行うのが一般的である。
【０００３】
しかし、排気管を用いないで管状ヒータを製造することが望まれている。排気管を用いるとその加熱封止（以下、チップオフ）工程が必要になるなど、工程が増加するとともに、チップオフ後の排気管である排気管痕の周辺を起点として、管状ヒータが割れるおそれがあるためである。割れの問題は、管状ヒータの全長が長くなると深刻になる。
【０００４】
そこで、排気管レスの管状ヒータの検討を行ったところ、排気管レスの構成では、十分な寿命特性を実現し難いことがわかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８７７０８５号
【特許文献２】特開平７−１４２０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、十分な寿命特性を実現可能な排気管レスの管状ヒータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために、実施形態の管状ヒータは、長尺なガラス管と、前記ガラス管の内部に、管軸に沿うように配置されたフィラメントと、前記フィラメントに設けられた、前記フィラメントを保持可能なアンカーと、を具備する管状ヒータであって、前記ガラス管には排気管痕が存在しておらず、前記アンカーは、前記ガラス管の内壁面と接触可能なリング状の保持部を備えており、前記保持部にはジルコニウムを含むゲッターが設けられているとともに、点灯中の色温度が２２００Ｋ以下である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の管状ヒータについて説明するための図である。
【図２】第１の実施形態の管状ヒータの一部分について説明するための図である。
【図３】第１の実施形態の管状ヒータの断面について説明するための図である。
【図４】色温度とタングステンの蒸発による点灯寿命の関係について説明するための図である。
【図５】色温度が２２００Ｋになるときのフィラメントの線径ｒと安定点灯時に流れる電流Ｉとの関係について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の管状ヒータについて、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態の管状ヒータについて説明するための図、図２は、第１の実施形態の管状ヒータの一部分について説明するための図、図３は、第１の実施形態の管状ヒータの断面について説明するための図である。
【００１１】
管状ヒータは、主要部として例えば石英ガラスからなるガラス管１を備えている。ガラス管１は、細長い管であり、筒状部１１とシール部１２とで構成されている。筒状部１１は円筒状を呈している。筒状部１１の表面には、主としてガラス管１の内部の脱ガスおよびガス封入を行うための排気管をチップオフした痕である排気管痕は存在しない。筒状部１１の内部には空間１３が形成されている。空間１３には、アルゴン、ネオン、窒素などのガスが封入されている。なお、本実施形態では、臭素、ヨウ素などのハロゲン物質は封入されていない。シール部１２は、板状の封着部であり、筒状部１１の両端に形成されている。
【００１２】
シール部１２の内部には、金属箔２が封着されている。金属箔２は例えばモリブデンからなる薄板であり、シール部１２の板状面に沿うように配置されている。
【００１３】
ガラス管１の内部には、フィラメント３が設けられている。フィラメント３は、例えばタングステンからなる金属線であり、発熱部分とレグ部分とで構成されている。発熱部分は、ガラス管１の長手方向の大部分に位置する点灯時に発熱する密巻きの部分である。レグ部分は、発熱部分の両端に位置する疎巻きの部分であり、金属箔２と接続されている。
【００１４】
また、ガラス管１の内部には、アンカー４が設けられている。アンカー４は、例えばタングステンからなる金属線であり、係止部４１と延出部４２と保持部４３とで構成されている。係止部４１は、フィラメント３と接続される部分であり、密巻きの発熱部分の周回りに数ターン巻きつけられている。延出部４２は、係止部４１の一端により構成された部分であり、筒状部１１の管壁方向に延出されている。保持部４３は、延出部４２の他端により構成された部分であり、管壁近傍の延出部４２から管壁面に沿うように設けられている。すなわち、保持部４３は例えばリング状である。この保持部４３の何れかの部分がガラス管１の内壁面と接触することで、フィラメント３が空間１３の略中央に位置するように保持される。このようなアンカー４は、フィラメント３の長手方向に、所定のピッチを保って複数設けられている。
【００１５】
アンカー４には、ゲッター５が設けられている。ゲッター５は、管状ヒータの寿命特性に影響を与える酸素、窒素、二酸化炭素などの不純ガスを吸着可能な材料からなるものである。本実施形態では、ゲッター５は、ジルコニウム（Ｚｒ）を主成分とするものであり、ガラス管１の内壁面と面する側となる保持部４３の外表面の一部に設けられている。また、ゲッター５は、アンカー２個につき１個の割合で設けてられている。なお、ゲッター５には、ジルコニウム（Ｚｒ）以外にも、タンタル（Ｔａ）、バリウム（Ｂａ）、ニオブ（Ｎｂ）や、それらのうち一種とアルミニウム（Ａｌ）またはニッケル（Ｎｉ）を混合した材料などを用いることができる。
【００１６】
金属箔２のフィラメント３のレグ部分が接続されていない側には、リード線６が接続されている。リード線６は、例えばモリブデンやタングステンなどからなる金属線であり、シール部１２から導出されている。
【００１７】
この管状ヒータの一製造方法について説明する。
【００１８】
まず、金属箔２、フィラメント３、アンカー４およびリード線６が上述のように接続されてなるマウント、およびジルコニウム５０％、乳酸エチル４６％、二酸化珪素３％、アルミニウム１％からなるゲッター溶液を用意する。そして、筆などを用いて保持部４３の外側の面の一部にゲッター溶液を塗布したのち、乾燥させる。ゲッター溶液が乾燥したら、両開口の筒状のガラス管１を地面に対して垂直に保持し、上側の開口を介してガラス管１の内部にマウントを配置する。
【００１９】
次に、上側の開口にガス導入装置（図示なし）を装着し、その開口からアルゴンガスをガラス管１の内部に導入し、下側の開口から排出するガラス管内のウオッシングを行ったのち、ガラス管１の下側をバーナーで加熱・ピンチシールしてシール部１２を形成する。次いで、ガラス管１の上下をひっくり返し、開口しているガラス管１の下側をバーナーで加熱・ピンチシールしてシール部１２を形成する。このようにして、ガラス管１に排気管痕が存在しない排気管レスの管状ヒータが完成する。
【００２０】
以下に、管状ヒータの一実施例を示す。
（実施例）
ガラス管１：石英ガラス製、長尺方向の長さ（全長）Ｌ＝１９２０ｍｍ、筒状部１１の全長＝１８４２ｍｍ、外径＝１３ｍｍ、内径＝１０．５ｍｍ、空間１３に封入されたガス＝アルゴン、圧力＝８００ｈＰａ、
フィラメント３：タングステン製、線径ｒ＝０．２０ｍｍ、発熱部分における隣接するコイル間隔＝０．２９ｍｍ、コイルピッチ＝１４５％、コイル内径＝０．８０ｍｍ、
アンカー４：タングステン製、線径＝０．３５ｍｍ、保持部４３の外径＝９．８ｍｍ、ピッチＤ１＝１６ｍｍ、ピッチＤ２＝２９ｍｍ、
ゲッター５：ジルコニウム、保持部４３の外表面の一部に形成、形成量Ｍ＝約４２μｇ、ゲッター５の塗布間隔における形成量Ｍ／Ｄ（＝Ｄ１＋Ｄ２）＝０．９３μｇ／ｍｍ。
【００２１】
この実施例の管状ヒータと、ガラス管の長手方向の中間部に排気管痕が存在する従来の管状ヒータについて強度試験を行った結果、従来の管状ヒータは、１０Ｎ程度で排気管痕の周辺で割れが発生する場合があるのに対し、実施例の管状ヒータは、従来の管状ヒータよりも数倍以上の強度があり、割れは生じにくいことが確認された。
【００２２】
このようにガラス管１に排気管痕が存在しない排気管レスの管状ヒータは、排気管痕を起点としたランプ割れの発生が少ないというメリットがある。このランプ割れは、チップオフ後の排気管である排気管痕の周辺に歪が残量することによって生じるものであり、管状ヒータの全長Ｌが長いほど生じやすい。例えば、全長Ｌが１２００ｍｍ、特に１５００ｍｍを超えるようなガラス管１の場合には、極端に強度が下がってしまうため、このような長尺のガラス管１においては排気管レスのメリットは特に大きい。また、排気管を用いないことで部材および製造工程が少なくなるため、製造しやすさ・コストにおいてもメリットがある。
【００２３】
しかし、排気管を用いないで管状ヒータを製造する場合、ガラス管１の内部から不純ガスを完全に除去することは困難である。ガラス管１の内部に酸素や二酸化炭素などの不純ガスが残ってしまうと、フィラメント３を構成するタングステンが蒸発しやすくなる。タングステンが蒸発すると、管内壁に付着して黒化したり、金属線が細って断線しやすくなり、短寿命となる。
【００２４】
そこで、本実施形態ではアンカー４にゲッター５を設けている。アンカー４にゲッター５を設けることで、ガラス管１の内部に残留する酸素や二酸化炭素などの不純ガスが吸着されるため、上述のようなタングステンの蒸発を抑制することができる。ただし、ゲッター５は、温度によって吸収特性が変化するため、ゲッターを設ける場所および材料を適切なものとするのが望ましい。そのため、アンカー４の保持部４３が点灯中、５００℃前後となることを利用して、その温度において酸素や窒素を効果的に良く吸収可能なジルコニウムからなるゲッター５を保持部４３の表面に塗布するのが最適である。
【００２５】
なお、アンカー４にゲッター５を設けるのみでは、実用的な寿命に達しないことがあるため、次のような構成を採用するとさらに好適である。
（１）点灯時のフィラメント３の色温度が２２００Ｋ以下となるように設定する。
色温度とフィラメント３のタングステンの蒸発には関係があるためであり、図４に示すように、点灯時のフィラメント３の色温度を２２００Ｋ以下、さらには２１００Ｋ以下とすることで、長寿命化することができる。ここで、色温度は、コニカミノルタ社の色彩照度計ＣＬ−２００を管状ヒータから７００ｍｍ離間して配置し、点灯１分後の管状ヒータのフィラメント３を当該機器で測定することにより得ることができる。また、色温度は、フィラメント３のコイル線径ｒ、コイルピッチＰ、コイル内径Ｒなどにより調整できる。特に、コイル線径ｒが重要である。例えば、色温度を２２００Ｋとするには、コイル線径ｒ（ｍｍ）と安定点灯時、すなわち管状ヒータが安定した点灯の状態のときにフィラメント３に流れる電流値Ｉ（Ａ）を、図５に示すような関係式を満たす必要がある。色温度は、同じ電流値Ｉであれば、フィラメント３のコイル線径ｒが大きいほど低下する傾向があるから、色温度を２２００Ｋ以上とするには、ｒ≧０．０３４×Ｉ＋０．０８３を満たせばよい。コイル線径ｒは、特には０．１４ｍｍ〜０．４０ｍｍであるのがよい。また、発熱部分におけるコイルピッチＰ（＝（隣接するコイル間の距離／コイル線径ｒ）×１００）は、１１０％〜２００％（特には１３０％〜１８０％）、コイル内径Ｒは、コイル線径ｒに対して、２倍〜８倍（特には３倍〜７倍）とすれば、点灯時のフィラメント３の色温度を２２００Ｋ以下にしやすい。
（２）アンカー４へのゲッター５の形成量Ｍを１μｇ〜７５μｇにする。
アンカー４へのゲッター５の形成量Ｍが少ないと不純物の吸着効果が低く、多いとガラス管１の内壁面が黒化しやすいためである。そのため、ゲッター５の形成量Ｍは１μｇ〜７５μｇ、特には２０μｇ〜６０μｇであるのが望ましい。また、ガラス管１は長尺であるので、その長手方向の全域において上記効果を得るために、ゲッター５の塗布間隔に対する形成量Ｍ／Ｄは、０．０３μｇ／ｍｍ〜２．０６μｇ／ｍｍ、特には０．５６μｇ／ｍｍ〜１．６７μｇ／ｍｍであるのが望ましい。
【００２６】
第１の実施形態においては、ガラス管１に排気管痕を設けず、アンカー４にゲッター５を設けたことで、製造しやすいとともに、長尺方向の長さＬが１２００ｍｍ以上であっても十分な強度を維持でき、さらにタングステンの蒸発を抑制することにより長寿命を実現することができる。その際、アンカー４の保持部４３の表面にジルコニウムを含むゲッター５を塗布したことで、不純物ガスを効果的に吸着することができるため、さらに長寿命を実現することができる。また、例えば、フィラメント３の線径ｒ（ｍｍ）と安定点灯時のフィラメント３に流れる電流値Ｉ（Ａ）との関係が、ｒ≧０．０３４×Ｉ＋０．０８３を満たすようにしたり、コイルピッチＰを１１０％〜２００％、コイル内径Ｒをコイル線径ｒに対して、２倍〜８倍にするなど、点灯中のフィラメント３の色温度が２２００Ｋ以下になるように設定したことにより、さらに長寿命を実現することができる。
【００２７】
また、ゲッター５の形成量Ｍを１μｇ〜７５μｇとしたことで、ガラス管１の内壁面の黒化を抑制しつつ、不純物の吸着効果を高めることができるため、さらに長寿命を実現することができる。また、ゲッター５のアンカー４における塗布間隔Ｄに対する形成量Ｍ／Ｄを、０．０３μｇ／ｍｍ〜２．０６μｇ／ｍｍとしたことで、ガラス管１の長手方向全域において上記効果を得ることができるため、さらに長寿命を実現することができる。
【００２８】
本発明は上記実施態様に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００２９】
フィラメント３の発熱部分は、全てコイル状の部分としているが、途中に疎巻きに構成した非発光部を設けるようにしてもよい。この場合も、アンカー４の保持部４１は、コイル状の部分に設けるのがよい。
【００３０】
保持部４３はリング状に限らず、三角形状や四角形状などの多角形であってもよい。つまり、一部がガラス管１の内壁面と接触することで、フィラメント３を所定の位置に保持可能な形状であればよい。
【００３１】
この発明のいくつかの実施形態を説明したが、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、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。
【符号の説明】
【００３２】
１  ガラス管
３  フィラメント
４  アンカー
４３  保持部
５  ゲッター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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