(57)【要約】【課題】本発明は、非発光であるバルブ両端の温度低下を抑制するハロゲンヒータを提供することを目的とする。【解決手段】  実施形態のハロゲンヒータは、長尺なバルブと；長尺なバルブの内側に管軸に沿って配置された通電時に発光する発光部であるフィラメントと；前記フィラメントに装着された複数のアンカーと；前記発光部の両端に配置されて通電時に前記発光部に対して非発光となる非発光部と；を具備し、前記非発光部は、熱伝導可能な巻回された金属部を少なくとも１つ以上具備する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺なバルブと；
前記バルブの内部に、管軸に沿って配置された通電時に発光する発光部であるフィラメントと；
前記フィラメントに装着された複数のアンカーと；
前記発光部の両端に配置されて通電時に前記発光部に対して非発光となる非発光部と；
を具備し、前記非発光部は、熱伝導可能な巻回された金属部を少なくとも１つ以上具備することを特徴とするハロゲンヒータ。
【請求項２】
前記金属部は、コイル状に巻回され、前記非発光部において前記バルブの内壁に接触することを特徴とする、請求項１に記載のハロゲンヒータ。
【請求項３】
前記金属部は、前記発光部と電気的に直列接続されることを特徴とする、請求項１または２に記載のハロゲンヒータ。
【請求項４】
前記金属部は、一方の端部が前記発光部の端部と接続されることを特徴とする、請求項１または２に記載のハロゲンヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ハロゲンヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハロゲンヒータは、被照射体を加熱する目的で使用される。例えば、太陽電池や半導体、フラットパネルディスプレイなどの製造工程、あるいはペットボトルの成型工程におけるプリフォームの加熱などに使用されている。
【０００３】
このようなハロゲンヒータは、ハロゲンサイクルによって、従来のハロゲンを充填しない白熱灯よりも長寿命を達成している。しかし、ハロゲンサイクルが円滑に作用しない場合、フィラメントの消耗や断線、バルブの黒化などを引き起こすおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４２４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、非発光であるバルブ両端の温度低下を抑制するハロゲンヒータ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】
実施形態のハロゲンヒータは、長尺なバルブと；長尺なバルブの内部に管軸に沿って配置された通電時に発光する発光部であるフィラメントと；前記フィラメントに装着された複数のアンカーと；前記発光部の両端に配置されて通電時に前記発光部に対して非発光となる非発光部と；を具備し、前記非発光部は、熱伝導可能な巻回された金属部を少なくとも１つ以上具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、非発光部に位置するバルブの温度低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来のハロゲンヒータを例示する概略図である。
【図２】第１の実施形態を例示するハロゲンヒータの概略図である。
【図３】第２の実施形態を例示するハロゲンヒータの概略図である。
【図４】第２の実施形態を例示するハロゲンヒータのバルブ端部の概略図である。
【図５】第３の実施形態を例示するハロゲンヒータの概略図である。
【図６】第３の実施形態を例示するハロゲンヒータのバルブ端部の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して各実施形態を説明する。
【００１０】
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の寸法や比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、各図面において同じ構成および作用効果については、同一符号を用いてその説明を省略する。
【００１１】
図１は、従来のハロゲンヒータ１−１を例示する。ハロゲンヒータ１−１は、バルブ２と、フィラメント３と、アンカー４と、を具備する。
【００１２】
長尺のハロゲンヒータ１−１は、加熱装置に組み込まれて使用されるが、装置の光学設計や構造等の条件により、フィラメント３の設計が変わってくる。フィラメント３が、バルブ２の全長が発光する設計ではなく、バルブ２の両端部に挟まれる部分が発光し、バルブ２の両端部が非発光である場合、バルブ２の両端部の温度が低下する。このため、バルブ２の両端部においては温度低下によりハロゲンサイクルが円滑に作用せず、フィラメント３の消耗や断線、バルブの黒化などを引き起こすおそれがある。
【００１３】
以下、第１の実施形態を、図２を参照して説明する。
【００１４】
ハロゲンヒータ１−２は、バルブ２と、フィラメント３と、アンカー４と、金属部５１と、を具備する。
【００１５】
バルブ２は、ハロゲンサイクルに必要な高温を維持するために、高軟化点の石英ガラスで形成される。バルブ２は透明で、かつ無着色であり管径と比較して全長Ｌが長い長尺物である。バルブ２の内部に封入される不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）などのうち、１種類あるいは複数種類を組み合わせて構成される。また、ヨウ素（Ｉ２）系、臭素（Ｂｒ２）系、塩素（ＣＬ２）系などのうち１種類あるいは複数種類を組み合わせたハロゲン物質も封入されている。
【００１６】
フィラメント３は、タングステンの素線を用いて形成される。本実施形態のフィラメント３は、素線を密に巻回した発光部Ａと、素線を棒状体に形成した非発光部Ｂと、を具備する。発光部Ａは、通電時に発光する。非発光部Ｂは、発光部Ａの管軸方向の両端に配置されて発光部Ａと電気的に接続され、通電時に発光部Ａに対して非発光となる。フィラメント３は、バルブ２の内部に、管軸に沿って配置されている。
【００１７】
アンカー４は、タングステンで形成され、フィラメント３の発光部Ａを、バルブ２の内壁２１に対して支持する部材である。アンカー４はフィラメント３とは別部材として構成されている。アンカー４は、一方の端部がフィラメント３の発光部に周回りに数ターン巻きつけられていることで、発光部Ａと接続されている。
【００１８】
アンカー４のもう一方の端部は、管軸方向視でバルブ２の内壁２１に接触するように、コイル状に形成されている。アンカー４は、一定の間隔を保つように、管軸方向に複数設けられ、フィラメント３の発光部Ａが、バルブ２の内壁２１に接触あるいは近接することを抑制している。これにより、フィラメント３の発光部Ａ全体を、バルブ２の内壁２１の径方向の略中央に位置するように支持している。
【００１９】
図１に例示するように、従来のハロゲンヒータは、発光部Ａが素線を密に巻回しているコイルであり、非発光部Ｂは、発光部Ａの素線よりも径の大きい素線を棒状体にすることにより形成されている。非発光部Ｂは発光部Ａよりも抵抗値が低くなり、通電時に発光部Ａと比較して温度が低くなる。
【００２０】
バルブ２の内部に封入されているハロゲン物質は、温度の低い場所に集まる特性を持つ。発光部Ａは通電時には高温であるため、蒸発したタングステンが、バルブ２の内部に封入されたハロゲン物質によりフィラメント３に戻される、ハロゲンサイクルが円滑に行われる。非発光部Ｂは温度が低いため、バルブ２の内部に封入されたハロゲン物質が集まりやすくなる。非発光部Ｂでは周囲温度が低いため、ハロゲン物質の濃度が高くなり、フィラメント３が浸食されて短寿命になりやすく、またバルブ２が黒化するおそれがある。
【００２１】
本実施形態に係るハロゲンヒータ１−２は、非発光部Ｂに少なくとも１つ以上の金属部５１が、非発光部Ｂと径方向視で重なって配設されている。金属部５１は、タングステンで形成されており、通電時に発光部Ａから発生する熱を、非発光部Ｂに伝達する。
【００２２】
金属部５１はフィラメント３とは別部材として構成されており、バルブ２の管軸方向に沿って配設されている。
【００２３】
金属部５１は、一方の端部がフィラメント３の非発光部Ｂに周回りに数ターン巻き付けられていることで、非発光部Ｂと接続されている。もう一方の端部はコイル状に巻回され、シール部２２と対向するように管軸方向視で非発光部Ｂの少なくとも一部と重なるように配設されている。
【００２４】
図２に例示するように、第１の実施形態において非発光部Ｂに設けられた金属部５１の外周部の少なくとも一部は、非発光部Ｂのバルブ２の内壁２１に接触している。
【００２５】
通電時に発光部Ａから発生する熱は、非発光部Ｂの棒状体の素線を通じて金属部５１に伝達される。そのため金属部５１に伝達された熱は、非発光部Ｂのバルブ２の内壁２１に伝達され、非発光部Ｂの周囲温度を上昇させる。これにより、非発光部Ｂにハロゲン物質が集まりやすくなる現象を抑制することが可能となる。
【００２６】
金属部５１のフィラメント３への接続方法は、巻き付け、溶接、嵌合など、どのような方法でもよい。
【００２７】
また、非発光部Ｂにおいて金属部５１が配設される数や間隔は、本実施形態に限定されない。ハロゲンヒータの種類や長さ、用途に応じて適宜変更することが可能である。
【００２８】
次に、第２の実施例について、図３および図４を参照して説明する。
【００２９】
本実施形態に係るハロゲンヒータ１−３は、バルブ２の両端に、コイル状に巻回された金属部５２が配設されている。
【００３０】
本実施形態のフィラメント３は、素線を密に巻回した発光部Ａと、素線を棒状体に形成した非発光部Ｂと、を具備する。
【００３１】
金属部５２はタングステンで形成されており、通電時に発光部Ａから発生する熱を、非発光部Ｂに伝達する。
【００３２】
金属部５２は、フィラメント３とは別部材として形成されており、バルブ２の径方向視でコイル状に巻回され、非発光部Ｂに配設される外周部の少なくとも一部は、バルブ２の内壁２１に接触するように形成されている。
【００３３】
金属部５２は、一方の端部がフィラメント３の素線を巻回している発光部Ａの端部に周回りに数ターン巻き付けられており、フィラメント３の発光部Ａと接続されている。もう一方の端部は、シール部２２と対向するように、管軸方向視で非発光部Ｂの少なくとも一部と重なるように配設されている。
【００３４】
コイル状に巻回されている金属部５２は、非発光部Ｂの内部に設けられた状態で、管軸方向においてコイル状に巻回した隣り合う金属線同士が目視できる程度に離間して形成されている。
【００３５】
金属部５２は、非発光部Ｂにおいて管軸両端のシール部２２に近づくほど、巻回する間隔が小さく形成されることが望ましい。非発光部Ｂにおけるバルブ２内の温度は、発光部Ａ側が高くシール部２２側が低くなっている。金属部５２のコイル状に巻回される隣り合う金属線同士が近接して形成される場合、金属部５２と非発光部Ｂの低温部との接触面積が増加するため、非発光部Ｂが均等に加熱され、非発光部Ｂの一部で温度が低下する現象を抑制することができる。
【００３６】
金属部５２は、一方の端部がフィラメント３の素線を巻回している発光部Ａの端部に直接巻き付けられている。そのため、金属部５２は通電時に発光部Ａの熱が直接伝達され、金属部５２自体が高温となる。金属部５２をフィラメント３の発光部Ａに直接接続することにより、非発光部Ｂのバルブ２の周囲温度をより上昇させることができ、非発光部Ｂにハロゲン物質が集まりやすくなる現象を抑制することが可能となる。
【００３７】
次に、第３の実施形態について、図５および図６を参照して説明する。
【００３８】
本実施形態に係るハロゲンヒータ１−４は、バルブ２の両端に、少なくとも一部がコイル状に巻回された、金属部５３を配設している。
【００３９】
金属部５３はタングステンで形成されており、通電時に発光部Ａから発生する熱を、非発光部Ｂに伝達する。
【００４０】
金属部５３は、フィラメント３とは別部材として形成されており、バルブ２の径方向視で少なくとも一部がコイル状に巻回され、非発光部Ｂに配設される外周部の少なくとも一部はバルブ２の内壁２１に接触するように形成されている。
【００４１】
金属部５３は、一方の端部がフィラメント３の素線を巻回している発光部Ａの端部に周回りに数ターン巻き付けられており、フィラメント３の発光部Ａと電気的に接続されている。もう一方の端部は、管軸に沿って延びる棒状体に形成されており、管軸両端のシール部２２に埋め込まれ、金属箔６と電気的に接続されている。
【００４２】
本実施形態のフィラメント３は、非発光部Ｂに配設されるタングステン製の棒状体は具備しておらず、タングステンの素線を密に巻回した発光部Ａのみで構成されている。
【００４３】
バルブ２の両端に設けられる金属部５３は、フィラメント３の発光部Ａの素線径よりも大径の金属線で形成されることが望ましい。これにより、金属部５３の抵抗値がフィラメント３の発光部Ａよりも小さくなるため、通電時に発光することが抑制される。
【００４４】
コイル状に巻回される金属部５３は、バルブ２の内部に設けられた状態で、管軸方向において、コイル状に巻回した隣り合う金属線同士が発光しない程度に離間して形成されている。
【００４５】
金属部５３がバルブ２の内部に設けられた状態で、管軸方向においてコイル状に巻回した隣り合う金属線同士が近接して形成される場合、非発光部Ｂとの接触面積が大きくなるため非発光部Ｂへの熱伝導が増加して、非発光部Ｂの一部で温度が低下する現象を抑制することができる。しかし金属部５３が高温になるため、通電時に非発光部Ｂが発光するおそれがある。
【００４６】
非発光部Ｂが発光する場合、被照射体の不要な部分までが加熱されるため、例えば被照射体が意図する形状に成型されないおそれがある。非発光部Ｂが発光しないためには、金属部５３は、抵抗値の小さい大径の金属線を用いて、巻回した隣り合う金属線同士が発光しない程度に離間して形成されることが望ましい。
【００４７】
金属部５３は、一方の端部がフィラメント３の素線を巻回している発光部Ａの端部に周回りに数ターン巻き付けられており、フィラメント３の発光部Ａに接続されている。もう一方の端部は、管軸に沿って延びる棒状体に形成されており、金属箔６を介してアウターリード７と電気的に接続されることにより、金属部５３はフィラメント３と電気的に直列接続されている。
【００４８】
金属部５３は、通電時に発光部Ａの端部から発光部Ａが発生する熱が直接伝達され、金属部５３自体が高温となる。また、金属部５３自体も通電されることにより発熱するため、非発光部Ｂの周囲温度をより上昇させることができる。
【００４９】
金属部５３をフィラメント３に電気的に直列接続することにより、非発光部Ｂのバルブ２の管壁温度をさらに上昇させることができ、非発光部Ｂにハロゲン物質が集まりやすくなる現象を抑制することが可能となる。
【００５０】
金属部５２、５３は、一方の端部がフィラメント３の素線を巻回している発光部Ａの端部に巻き付けられていることにより、非発光部Ｂにおける管軸方向での移動を抑制されている。
【００５１】
金属部５２、５３のフィラメント３の端部への接続方法は、巻き付け、溶接、嵌合など、どのような方法でもよい。
【００５２】
また、非発光部Ｂに配設される金属部５３の線径は、本実施形態に限定されない。フィラメント３の発光部Ａより抵抗値が低くなるように、フィラメント３の発光部Ａの素線径より大径に形成され、通電時に非発光となればよい。
【００５３】
また、非発光部Ｂに配設される金属部５３の、管軸方向におけるコイル状に巻回される隣り合う金属線同士の間隔は、本実施形態に限定されない。通電時に、金属部５３が高温になりすぎて発光することを抑制するように形成されればよい。
【００５４】
ただし、非発光部Ｂに配設される金属部５２、５３の管軸方向の長さが非発光部Ｂの長さよりも短く形成される場合や、コイル状に巻回される隣り合う金属線同士の間隔が大きい場合、非発光部Ｂに位置するバルブ２の少なくとも一部で管壁温度が低下するおそれがある。
【００５５】
非発光部Ｂに配設される金属部５２、５３の管軸方向の長さや、コイル状に巻回される隣り合う金属線同士の間隔は、非発光部Ｂにおいてハロゲンサイクルが円滑に行われるように形成されることが望ましい。
【００５６】
非発光部Ｂにおける金属部５２、５３の線径や、コイル状に巻回される隣り合う金属線同士の間隔、巻回数、管軸方向の長さは、本発明および実施形態における作用を有する形態であれば、ハロゲンヒータの種類や長さ、用途に応じて適宜変更することが可能である。
【００５７】
本発明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】
【００５８】
１  ハロゲンヒータ、  ２  バルブ、  ３  フィラメント、  ４  アンカー、    ５１、５２、５３  金属部、  Ａ  発光部、    Ｂ  非発光部
【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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