(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管型バルブ内の管軸方向に複数のフィラメントコイルが配置されたヒータランプにおいて、
前記フィラメントコイルは、フィラメント素線をコイル状に巻回してなり、バルブ管軸方向に多重に配置されており、外側のフィラメントコイルをＡｎ、該外側のフィラメントコイルＡｎの内側のフィラメントコイルをＡｎ−１とし、該フィラメントコイルＡｎの素線径、フィラメントコイルＡｎの巻きピッチ幅、フィラメントコイルＡｎの巻き角度をそれぞれφＡｎ、ＡｎＬ、θＡｎとし、該フィラメントコイルＡｎ−１の素線径、フィラメントコイルＡｎ−１の巻きピッチ幅、フィラメントコイルＡｎ−１の巻き角度をそれぞれφＡｎ−１、Ａｎ−１Ｌ、θＡｎ−１としたとき、φＡｎ＝φＡｎ−１であって、ＡｎＬ≠Ａｎ−１ＬまたはθＡｎ≠θＡｎ−１であることを特徴とするヒータランプ。
【請求項２】
管型バルブ内の管軸方向に複数のフィラメントコイルが配置されたヒータランプにおいて、
前記フィラメントコイルは、フィラメント素線をコイル状に巻回してなり、バルブ管軸方向に多重に配置されており、外側のフィラメントコイルをＡｎ、該外側のフィラメントコイルＡｎの内側のフィラメントコイルをＡｎ−１とし、該フィラメントコイルＡｎの素線径、フィラメントコイルＡｎの巻きピッチ幅をそれぞれφＡｎ、ＡｎＬとし、該フィラメントコイルＡｎ−１の素線径、フィラメントコイルＡｎ−１のフィラメントコイルの巻きピッチ幅をそれぞれφＡｎ−１、Ａｎ−１Ｌとしたとき、φＡｎ≠φＡｎ−１であり、かつφＡｎ＞Ａｎ−１ＬまたはφＡｎ−１＞ＡｎＬであり、かつφＡｎ＋ＡｎＬ≠φＡｎ−１＋Ａｎ−１Ｌであることを特徴とするヒータランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はヒータランプに係り、特に、工業用加熱に使用されるヒータランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に、従来、工業用の加熱炉などで利用されているヒータランプの一例を示す。このヒータランプは、両端封止型の管型バルブ内にコイル状に巻回されたフィラメントコイルが配置されている。このフィラメントは、図５のフィラメントコイルの一部拡大図に示すように、タングステン製のフィラメント素線をコイル状に巻回したもので構成されている。
【０００３】
近年では、半導体製造工程において、半導体ウエハに成膜、拡散、アニールなどの処理を行うためにヒータランプから放射される赤外光を含む光によって、加熱処理する光照射式加熱装置が使用される。これらの処理はいずれも半導体ウエハを高温で加熱処理するものであるが、光照射式の加熱処理装置に使用すると半導体ウエハを急速に加熱することができ、例えば、十数秒から数十秒で１０００℃以上の温度まで昇温させることができる。また、光照射を停止すれば急速に冷却することができる。
【０００４】
このような用途に使用されるヒータランプは出力が高い必要があり、そのため、一本のフィラメントコイルでなく、管型バルブの少ない容積の中にフィラメントコイルを多く巻いて入れる必要がある。そこでバルブ管軸方向に多重にフィラメントを巻いたヒータランプが提案されている。
【０００５】
しかし、多重、例えばバルブ管軸方向に二重にフィラメントコイルを巻いて配すると、剛性の強いフィラメント素線を使用する場合は問題ないが、電力が高く、発光長が短いヒータランプのときには、フィラメントコイル径を大きくして、剛性の弱いフィラメント素線が使用されることがあり、内側フィラメントコイル、外側フィラメントコイルがお互いのピッチに入り込む危険性が高く、フィラメントコイルが短絡（ピッチショート）してしまうという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、工業用加熱に使用される多重フィラメントコイルのヒータランプにおいて、フィラメントコイルの短絡を抑止する構造を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、管型バルブ内の管軸方向に複数のフィラメントコイルが配置されたヒータランプにおいて、
前記フィラメントコイルは、フィラメント素線をコイル状に巻回してなり、バルブ管軸方向に多重に配置されており、外側のフィラメントコイルをＡｎ、該外側のフィラメントコイルＡｎの内側のフィラメントをＡｎ−１とし、該フィラメントコイルＡｎの素線径、フィラメントコイルＡｎの巻きピッチ幅、フィラメントコイルＡｎの巻き角度をそれぞれφＡｎ、ＡｎＬ、θＡｎとし、該フィラメントコイルＡｎ−１の素線径、フィラメントコイルＡｎ−１の巻きピッチ幅、フィラメントコイルＡｎ−１の巻き角度をそれぞれφＡｎ−１、Ａｎ−１Ｌ、θＡｎ−１としたとき、φＡｎ＝φＡｎ−１であって、ＡｎＬ≠ＡＬまたはθＡｎ≠θＡｎ−１であることを特徴とするヒータランプとするものである。
【０００８】
本願において、フィラメントコイルをあらわすＡｎ、Ａｎ−１の添え字ｎ、ｎ−１は多重フィラメントコイルのコイル配置を示しており、ｎ＝２は二重コイルの外側のフィラメントコイルであり、その場合、Ａｎ−１は二重コイルの内側のフィラメントコイルを示す。ｎは、ｎ≧２以上である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、管型バルブ内の管軸方向に複数のフィラメントコイルが配置されたヒータランプにおいて、前記フィラメントコイルは、フィラメント素線をコイル状に巻回してなり、バルブ管軸方向に多重に配置されており、外側のフィラメントコイルをＡｎ、該外側のフィラメントコイルＡｎの内側のフィラメントコイルをＡｎ−１とし、該フィラメントコイルＡｎの素線径、フィラメントコイルＡｎの巻きピッチ幅をそれぞれφＡｎ、ＡｎＬとし、該フィラメントコイルＡｎ−１の素線径、フィラメントコイルＡｎ−１の巻きピッチ幅をそれぞれφＡｎ−１、Ａｎ−１Ｌとしたとき、φＡｎ≠φＡｎ−１であり、かつφＡｎ＞Ａｎ−１ＬまたはφＡｎ−１＞ＡｎＬであり、かつφＡｎ＋ＡｎＬ≠φＡｎ−１＋Ａｎ−１Ｌであることを特徴とするヒータランプとするものである。
【００１０】
【作用】
本発明の構成にすることによって、フィラメントコイルのピッチ幅、またはフィラメントコイル巻き角度を異なるようにすることによって、フィラメントコイルが互いのピッチ幅に入り込むことがなく、ピッチショート（短絡）を防止しヒータの照度安定性を維持できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明形態に係るヒータランプの構成を示す一部断面図である。
ここでは二重にフィラメントコイルの配置されたヒータランプで説明する。
【００１２】
図１において、１はヒータランプの管型バルブ、２は管型バルブ１内の管軸方向に収納された外側フィラメントコイル、３は管型バルブ１内の管軸方向に収納されるとともに外側フィラメントコイル２の内側に配置された内側フィラメントコイル、４は外側フィラメントコイル２および内側フィラメントコイル３を管型バルブ１内の複数箇所で支持するフィラメントサポータ、５は管型バルブ１内部の両端部に設けられる外側フィラメントコイル２および内側フィラメントコイル３の端部に接続される内部リード棒、６は管型バルブ１の両端部を封止するためのシール部、７は管型バルブ外部の両端部に設けられる外部リード棒、８は金属箔であり、一端に外部リード棒７が接続され、他端に内部リード棒５が接続されており、シール部６に埋設されている。
【００１３】
本願では、フィラメントコイル巻き角度というのは、図２に示すようにフィラメントコイル断面の中心を結ぶ線とフィラメントコイル軸方向の中心線との角度で規定する。また、フィラメントコイルの巻きピッチ幅というのは、同じく図２で示すように、隣り合うフィラメントコイル同士の間隔とし、フィラメント素線の隣り合う素線中心間の間隔ではない。
【００１４】
請求項１の発明の実施例として図２にフィラメントコイルの位置関係を示す。
二重フィラメントコイルの例であり、外側のフィラメントコイルはＡ２（Ａｎにおいてｎ＝２）、内側のフィラメントコイルはＡ１（Ａｎ−１においてｎ＝２）と表す。
素線径φＡ２＝φＡ１であり、ピッチ幅Ａ２Ｌ≠Ａ１Ｌ、またはフィラメントコイル巻き角度θＡ２≠θＡ１の場合の実施例として、１５０Ｖ−２０００Ｗのヒータの場合を述べる。外側、内側フィラメントの素線径φＡ２，φＡ１はともに０．２７２、ピッチ幅Ａ２Ｌは０．１３７、ピッチ幅Ａ１Ｌは０．０８５、この時のフィラメントコイル巻き角度はθＡ２≒８６．２°、θＡ１≒８５．９°である。また、コイルの内側に形成される円筒空間の径を表すフィラメントコイル内径をＡｎＤ、Ａｎ−１Ｄとするとｎ＝２の二重フィラメントコイルのこの例では、Ａ２Ｄ＝２．８、Ａ１Ｄは２．２である。
【００１５】
この図２に示したフィラメントコイルにてヒータランプを作製することで、フィラメントコイルが互いのピッチ幅に入り込むことがなく、ピッチショート（短絡）を防止しヒータの照度安定性を維持できることが確認された。
【００１６】
請求項２の発明の実施例として図３にフィラメントコイルの位置関係を示す。
これも二重フィラメントコイルの例である。
φＡ２≠φＡ１であり、かつφＡ２＞Ａ１ＬまたはφＡ２＞Ａ１Ｌであり、かつφＡ２＋Ａ２Ｌ≠φＡ１＋Ａ１Ｌの場合の実施例として、２００V‐２５００Ｗのヒータの場合を述べる。外側フィラメントは、径φＡ２＝０．２６５、ピッチ幅Ａ２Ｌ＝０．１３７、φＡ２＋Ａ２Ｌ＝０．４０２である。  内側フィラメントは、径φＡ１＝０．２７２、ピッチ幅Ａ１Ｌ＝０．０５６、φＡ１＋Ａ１Ｌ＝０．３２８である。
【００１７】
この図３に示したフィラメントコイルにてヒータランプを作製することで、図２の実施例の場合と同様にして、フィラメントコイルが互いのピッチ幅に入り込むことがなく、ピッチショート（短絡）を防止しヒータの照度安定性を維持できることが確認された。
【００１８】
図４は請求項１の発明の他の実施例として、三重のフィラメントコイルの例を示す。最外側のフィラメントコイルはＡ３（Ａｎにおいてｎ＝３）、その直ぐ内側の、中間にあるフィラメントコイルはＡ２（Ａｎ−１においてｎ＝３）、最内側のフィラメントコイルはＡ１（直ぐ外側のフィラメントコイルとの関係で見て、Ａｎ−１においてｎ＝２としてＡ１とする）である。
【００１９】
素線径φＡ３＝φＡ２＝φＡ１であり、ピッチ幅Ａ３Ｌ≠Ａ２Ｌ≠Ａ１Ｌ、またはフィラメントコイル巻き角度θＡ１≠θＡ２≠θＡ３の場合の実施例として、２００Ｖ−３０００Ｗのヒータの場合を述べる。外側、中間、内側フィラメントの素線径φＡ３、φＡ２、φＡ１はともに０．２６１、ピッチ幅Ａ３Ｌは０．３６０、ピッチ幅Ａ２Ｌは０．２１１、ピッチ幅Ａ３Ｌは０．０６７、この時のフィラメントコイル巻き角度はθＡ３≒８３．３°、θＡ２≒８３．５°θＡ１≒８３．６°である。また、コイルの内側に形成される円筒空間の径を表すフィラメントコイル内径Ａ３Ｄ＝２．４、Ａ２Ｄは１．８、Ａ１Ｄは１．２である。
【００２０】
この図４に示したフィラメントコイルにてヒータランプを作製することで、図２、図３の実施例の場合と同様にして、フィラメントコイルが互いのピッチ幅に入り込むことがなく、ピッチショート（短絡）を防止しヒータの照度安定性を維持できることが確認された。
【００２１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の構成により、フィラメントコイルが互いのピッチ幅に入り込むことがなく、短絡せず、照度むらのない均一な熱エネルギーの放射が行われるヒータランプとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るヒータランプの構成を示す一部断面図である。
【図２】本発明の請求項１に係る一実施形態のヒータランプのフィラメント構造の構成の一部拡大図である。
【図３】本発明の請求項２に係る一実施形態のヒータランプのフィラメント構造の構成の一部拡大図である。
【図４】本発明の請求項１に係る他の実施形態のヒータランプのフィラメント構造の構成の一部拡大図である。
【図５】従来技術に係る工業用加熱用途に使用されるヒータランプの一例を示す図である。
【図６】図５に示すフィラメント構造の一部拡大図である。
【符号の説明】
１  管型バルブ
２  外側フィラメント
３  内側フィラメント
４  フィラメントサポータ
５  内部リード棒
６  シール部
７  外部リード棒
【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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