(57)【要約】【課題】  特性が良好で、かつ製造時間を短縮可能な管状ヒータおよび管状ヒータの製造方法を提供する。【解決手段】  実施形態の管状ヒータの製造方法は、内部に空間１３を備える筒状部１１、筒状部１１の両端に形成されたシール部１２を備えるガラス管１と、筒状部１１の内部に、ガラス管１の管軸に沿うように配置されたフィラメント３と、を具備しており、筒状部１１の一端側に第１のサブ管６３、他端側に第２のサブ管６４を設け、第１、第２のサブ管６３、６４から容積が５００００ｍｍ３以上である空間１３の排気を行うようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空間を備える筒状部、前記筒状部の両端に形成されたシール部を備えるガラス管と、前記筒状部の内部に、前記ガラス管の管軸に沿うように配置されたフィラメントと、を具備する管状ヒータの製造方法であって、
前記筒状部の一端側に第１のサブ管、他端側に第２のサブ管を設け、
前記第１、第２のサブ管から容積が５００００ｍｍ３以上である前記空間の排気を行うようにした管状ヒータの製造方法。
【請求項２】
内部に空間を備える筒状部、前記筒状部の両端に形成されたシール部を備えるガラス管と、前記筒状部の内部に、前記ガラス管の管軸に沿うように配置されたフィラメントと、を具備する管状ヒータの製造方法であって、
前記筒状部の一端側に第１のサブ管、他端側に第２のサブ管を設け、
一方の前記サブ管では容積が５００００ｍｍ３以上である前記空間内にガスを送入しつつ、他方の前記サブ管では前記空間の排気を行うようにした管状ヒータの製造方法。
【請求項３】
内部に空間を備える筒状部、前記筒状部の両端に形成されたシール部を備えるガラス管と、前記筒状部の内部に、前記ガラス管の管軸に沿うように配置されたフィラメントと、を具備する管状ヒータであって、
前記空間の容積は、５００００ｍｍ３以上であり、
前記筒状部の両端には、それぞれ第１、第２のサブ管痕が形成されている管状ヒータ。
【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、塗料の乾燥、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】
管状ヒータの製造では、ガラス管内の大気を排気して、一旦、真空雰囲気にしたのちに、所望のガスを封入する排気・ガス封入工程が行われる。その排気・ガス封入するに際しては、筒状の細管が用いられる。その細管は、管状ヒータの管軸方向の中央付近に一つ設けられるのが一般的である。
【０００３】
ここで、従来、管状ヒータは複写機等で使用されるのが一般的であったが、近年では太陽電池の製造等で使用されるようになっている。この太陽電池の製造では、従来よりも大型の管状ヒータが使用される。例えば、複写機用途では長くても管長が７００ｍｍであったのに対し、太陽電池の製造用途では１０００ｍｍを優に超える場合がある。
【０００４】
このような大型の管状ヒータについて排気・ガス封入工程を行う場合、ガラス管内を十分に真空にしきれず、不純ガスが残ってランプの特性に影響を与えてしまったり、十分に真空にするために排気工程を従来以上に長くする必要が生じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２５８８８５９号
【特許文献２】特開２０１１−９０４３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、特性が良好で、かつ製造時間を短縮可能な管状ヒータおよび管状ヒータの製造方法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の製造方法は、内部に空間を備える筒状部、前記筒状部の両端に形成されたシール部を備えるガラス管と、前記筒状部の内部に、前記ガラス管の管軸に沿うように配置されたフィラメントと、を具備する管状ヒータの製造方法であって、前記筒状部の一端側に第１のサブ管、他端側に第２のサブ管を設け、前記第１、第２のサブ管から容積が５００００ｍｍ３以上である前記空間の排気を行うようにした。
【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排気工程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製造ステップについて説明するための図である。
【図４】第２の実施形態の管状ヒータの排気工程について説明するための図である。
【図５】第２の実施形態の管状ヒータの製造ステップについて説明するための図である。
【図６】第３の実施形態の管状ヒータの製造ステップについて説明するための図である。
【図７】管状ヒータの他の例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である。
【００１１】
管状ヒータは、主要部としてガラス管１を備えている。ガラス管１は、例えば石英ガラスからなる全長が１９００ｍｍの細長い管であり、筒状部１１とシール部１２とで構成されている。筒状部１１は、ガラス管１の大部分を占める円筒状の部分であり、その外径は例えば１３ｍｍ、内径は１０．５ｍｍである。シール部１２は、筒状部１１の両端にピンチシールにより形成された板状の封着部である。その幅は例えば１２．５ｍｍである。なお、シール部１２は、シュリンクシールにより形成されることにより円柱状であってもよい。
【００１２】
ガラス管１の内部には空間１３が形成されている。この空間１３には、例えば、微量の臭素、ヨウ素などのハロゲン物質や、アルゴン、ネオンなどのガスが封入されている。
【００１３】
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。
【００１４】
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、主部３１とレグ部３２とで構成されている。主部３１は、点灯時に発熱する部分であり、その長さは例えば１８００ｍｍであり、空間１３に配置されている。レグ部３２は、主部３１に電力を給電する部分であり、主部３１の両端に位置され、金属箔２と接続されている。
【００１５】
また、ガラス管１の内部にはサポート部材としてアンカー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、主部３１が空間１３の略中央に位置するようにフィラメント３を支持している。このようなアンカー４は第一ピッチ（約１６ｍｍ）と第二ピッチ（約２９ｍｍ）を保つように、管軸方向に複数設けられている。
【００１６】
金属箔２のレグ部３２が接続されていない側には、２本のリード線５が接続されている。リード線５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、他端側は管軸に沿うように、シール部１２から導出されている。
【００１７】
ここで、ガラス管１の筒状部１１には、第１、第２のサブ管痕６１、６２が形成されている。第１のサブ管痕６１は、筒状部１１の一端部付近に形成され、第２のサブ管痕６２は、筒状部１１の他端部付近に形成されている。この第１、第２のサブ管痕６１、６２は、排気・ガス導入を行うために用いられた細管の残部である。つまり、製造工程においては、図２に示すように、第１、第２のサブ管６３、６４として存在する過程がある。第１、第２のサブ管６３、６４は、例えば外径が４ｍｍ、内径が２ｍｍであり、外径が筒状部１１の内径よりも小さい。
【００１８】
本実施形態の管状ヒータの製造方法を図３を参照して説明する。図３は、第１の実施形態の管状ヒータの製造ステップについて説明するための図である。
【００１９】
まず、ガラス管１内にフィラメント３が配置されるとともに、その両端が封じられた管状ヒータを製造し、その筒状部１１の両端付近にそれぞれ第１、第２のサブ管６３、６４をバーナー等による熱溶着により形成する（Ｓ１）。このとき、第１、第２のサブ管６３、６４は、予めガラス管１と一体的に構成されていてもよい。次に、第１、第２のサブ管６３、６４の開口部に排気・ガス導入装置（図示なし）を取り付け、ガラス管１内の排気を行う（Ｓ２）。第１、第２のサブ管６３、６４による排気は、同時かつ同じ排気量で行うのが望ましい。
【００２０】
ガラス管１内の真空度が５×１０−３Ｐａ程度に到達したら排気を中止して、アルゴンおよび臭素系のハロゲンガスを所定量、ガラス管１内に導入し、（Ｓ３）、最後に第１、第２のサブ管６３、６４を封止かつ不要な部分を排除、すなわちチップオフして第１、第２のサブ管痕６１、６２を形成して管状ヒータが完成する。
【００２１】
第１の実施形態のような製造方法では、真空度が５×１０−３Ｐａ程度に到達するまでに要する時間を６分程度とすることができる。従来のように管状ヒータの管軸方向の中央に一つ細管を設ける場合では、同様の真空度とするのに１０分以上は時間を要することから、製造時間を半分程度に短縮することが可能となる。
【００２２】
なお、ガラス管１の空間１３の長さが１０００ｍｍ以上で、容積が５００００ｍｍ３以上の場合には、従来のように細管一つでは排気に多くの時間を要する傾向が生じるようになる。ガラス管１の空間１３の長さが１４００ｍｍ以上で、容積が７００００ｍｍ３以上、さらには１０００００ｍｍ３以上の場合には特に時間を要する。本実施形態の管状ヒータは、ガラス管１の空間１３の長さが約１８００ｍｍ、内径が１０．５ｍｍであり、容積が１５００００ｍｍ３を超える大容積ヒータであるが、図３のような製造方法を経ることで、排気に要する時間を大幅に短縮できる。空間１３の長さや容積に上限は特にないが、長さは２８００ｍｍ、容積は５０００００ｍｍ３までであれば本実施形態の方法により同様の効果が得られることは確認されている。ちなみに、複写機用途に用いられる管状ヒータの内容積は、大きくても８０００ｍｍ３程度であるので、従来のような排気方法でも排気時間は長くない。
【００２３】
また、本実施形態のような製造方法を経て得られた管状ヒータは、ランプの特性、特に寿命特性が良好であった。一方、従来の方法で、かつ排気の時間を本実施形態と同程度とした管状ヒータでは、早期に寿命に至ることがわかった。これは、フィラメント３が早期に細ってしまったことが原因である。つまり、排気工程において十分に大気を排気できないと、ガラス管１内に大気成分のうちの酸素や二酸化炭素が残留し、それが導入されたハロゲンガスと化合し、ハロゲンサイクルが起こりにくくなったことで、タングステンの蒸発を抑制することができなくなったと考えられる。
【００２４】
第１の実施形態においては、筒状部１１の一端側に第１のサブ管６３、他端側に第２のサブ管６４を設け、第１、第２のサブ管６３、６４からガラス管１の空間１３の排気を行うようにしたことで、ランプの特性が良好で、かつ製造時間を短縮可能な管状ヒータを提供することができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態の管状ヒータの製造方法について説明するための図である。この第２の実施形態の各部について、第１の実施形態の管状ヒータ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。
【００２６】
この実施形態では、ガラス管１の排気工程において、一方のサブ管（例えば、第１のサブ管６３）ではガラス管１内にガスを導入させ、他方のサブ管（例えば、第２のサブ管６４）では排気するようにしている。具体的には、図５に示すように、Ｓ２、Ｓ３の工程に変えて、Ｓ５、Ｓ６の工程を行うことで、管状ヒータを製造している。
【００２７】
ここで、排気時間と真空度の関係は正比例の関係ではなく、真空度が高くなると飽和する性質がある。一方で、上述したように、排気工程の目的は、大気をガラス管１内から排出することであるので、大気中の酸素や二酸化炭素さえ排出できれば必ずしも真空度を高くする必要はない。本実施形態の方法では、大気成分を含んでいない、例えばアルゴンや窒素等のガスを一方のサブ管から導入しつつ、他方のサブ管から排気するようにしているため、ガラス管１内の大気をそのガスで押し出すようにして他方のサブ管から排出することができる。よって、大気を短時間でガラス管１の外部に排出でき、管状ヒータの製造時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００２８】
なお、一方のサブ管から導入されたガスの一部は、発光用のガスとしてそのまま用いてもよい。また、一方のサブ管によるガスの流入速度と他方のサブ管による排気速度は同じか、どちらか一方、例えば流入速度＞排気速度となるようにしてもよい。また、最初は一方のサブ管は停止または排気、他方のサブ管は排気するようにし、ガラス管１内の真空度が高まったときに一方のサブ管からガスを導入するようにしても良い。
【００２９】
（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態の管状ヒータの製造方法について説明するための図である。
【００３０】
この実施形態では、Ｓ２の工程に変えて、Ｓ８、Ｓ９の工程を行うことで、管状ヒータを製造している。具体的には、第２の実施形態ではＳ５の工程で発光用のガスと同じガスを用いていたのに対し、本実施形態では、発光用のガスとは異なるガスを用いている。
【００３１】
この方法では、管状ヒータにクリプトンやキセノンなどの高価なガスを封入したい場合に有利である。つまり、Ｓ８の工程では、大気成分を含んでおらず、かつ安価な、例えばアルゴンや窒素等のガスを主に製造用のガスとして一方のサブ管から導入し、他方のサブ管から排気するようにしている。そして、Ｓ９の工程では、その製造用のガスを排気し、そのあとで主に発光用のガスであるクリプトンやキセノンなどのガスを導入する。この方法であれば、高価なガスを無駄に排気してしまうことがなくなるため、管状ヒータを安価に製造することができる。また、製造用のガスは大気を含んでいないので、十分に排気できず、ガラス管１内に多少残ってしまってもハロゲンサイクルを阻害することはなく、寿命特性が悪くなることもない。
【００３２】
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。
【００３３】
第１、第２のサブ管６３、６４は、筒状部１１の最端部、例えば、レグ部３２付近に設けても良い。この構成は、特に第２、第３の実施形態のように、排気時に一方のサブ管からガスを導入する構成の場合に有利である。つまり、ガスを空間１３の隅々まで行き渡らせて、大気を残らず押し流すことが可能となるため、より大気を排気することができるようになる。
【００３４】
また、サブ管は、３つ以上であってもよい。例えば、筒状部１１の管軸方向の略中央部に第３のサブ管を設け、このサブ管でも第１、第２のサブ管６３、６４とともに排気を行うようにしたり、第１、第２のサブ管６３、６４からはガスを導入し、第３のサブ管から排気するようにしてもよい。
【００３５】
ガス導入工程は、第１、第２のサブ管６３、６４の両方から行うようにするのが望ましいが、一方からのみガス導入を行うようにしてもよい。
【００３６】
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】
【００３７】
１  ガラス管
２  金属箔
３  フィラメント
４  アンカー
５  リード線
６１、６２  第１、第２のサブ管痕
６３、６４  第１、第２のサブ管
【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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【図６】
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【図７】
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