JP2005019317A - 管形ヒータ - Google Patents
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Abstract
【課題】白熱フィラメントから放射された赤外線を高効率で透過するとともに防眩性に優れた管形ヒータを提供する。
【解決手段】管形ヒータは、放射透過性のバルブ１と、バルブ１の内部に封装された耐火性金属の白熱フィラメント２と、Ｆｅ２Ｏ３を主成分としてＹ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の酸化物を添加してなる高屈折率膜２１および低屈折率膜２２が交互に複数層積層してなりバルブ１の外面に形成された赤外光透過可視光遮断多層膜２０とを具備している。
可視透過光は、赤暖色系または橙ないし黄色系になる。
【選択図】図２
【解決手段】管形ヒータは、放射透過性のバルブ１と、バルブ１の内部に封装された耐火性金属の白熱フィラメント２と、Ｆｅ２Ｏ３を主成分としてＹ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の酸化物を添加してなる高屈折率膜２１および低屈折率膜２２が交互に複数層積層してなりバルブ１の外面に形成された赤外光透過可視光遮断多層膜２０とを具備している。
可視透過光は、赤暖色系または橙ないし黄色系になる。
【選択図】図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブ外面に光学フィルタ膜を備えた管形ヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内部にタングステンフィラメントを収納した輻射線透過性外被の外面に約９５０℃以下の温度で作動可能な複数の高屈折率および低屈折率の層から形成されていて、ランプを透過すべき輻射線に対して帯域通過特性および帯域阻止特性を有する反射膜を備えた管形加熱ランプは、既知である（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１によれば、上記反射膜は、高屈折率の層がＴａ２Ｏ５からなり、低屈折率の層がＳｉＯ２からなる。この管形加熱ランプは、暖房用、工業加熱用、スタジオ用といった赤外および可視光を発光するランプや赤外線のみを発光するランプとして用いられる旨記載されている。
【０００３】
また、赤外線光源として用いられるランプの表面に成膜される可視光の波長域をカットし赤外線の波長域を選択的に透過させる多層膜フィルタの高屈折率膜の少なくとも一層を６００〜１０００ｎｍの波長の光に吸収特性の上限があり、それ以下の波長の光を吸収する特性を有する光吸収膜によって構成することが知られている（特許文献２参照。）。特許文献２の光吸収膜は、ＩＴＯ膜、ＺｎＯ膜、Ｉｎ２Ｏ３膜またはＦｅ２Ｏ３膜からなる。そして、特許文献２によれば、波長３８０〜７８０ｎｍの可視光がカットされ、８００ｎｍ以上の赤外光を透過する旨記載されている。
【０００４】
さらに、光学特性の異なる複数の層を有したアンバーコーティング膜に可視光域に吸収性のある可視光吸収層を設けることで、所望発光色の光透過率を高くして、積層数を減らすことが知られている（特許文献３参照。）。可視光吸収層としては、ａ−Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、ＳｉｘＯｙ（ｘ、ｙは整数）、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３を用いる旨記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１７５１号公報
【特許文献２】特開２０００−３５２６１２号公報
【特許文献３】特開２００１−１５４０１４号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１に記載されているような構成の加熱ランプにおいては、ランプからの可視光の放射をカットして、ランプを直視したときの眩しさをなくすには、可視光の放射を十分に低減する必要がある。そして、これを実現するには、高屈折率および低屈折率の層の数を多くしなければならない。しかし、層数を多くすると、製造に時間を要してコストアップを招くとともに、反射膜の耐熱性が低下して、剥離やクラックを生じたり、点灯時の色むらが発生したりするという問題がある。
【０００６】
そこで、特許文献２および３に記載されているような光吸収層を多層膜に付加することで可視光遮断を強めることが考えられる。可視光の遮断を重視する場合には、上述した従来技術の中でも特許文献２に記載されているように可視域の光を効果的に吸収する着色層を赤外光透過可視光遮断膜に付加することが有利であると考えられるが、着色層を別途設けることで製造工程が複雑になるという問題がある。
【０００７】
一方、着色ガラスを用いてバルブを形成することもできるが、赤外光の透過率も低下してしまい、赤外光の発光効率が低いという問題がある。
【０００８】
本発明者の調査によれば、着色高屈折率層として所定の光学膜厚に調整したＦｅ２Ｏ３を低屈折率層と組み合わせることが有利であることが分かった。ところが、作動中バルブ外面が高温となる管形ヒータに、上記組み合わせを用いた赤外光透過可視光遮断多層膜を形成すると、以下の問題を生じることも分かった。すなわち、管形ヒータが最大９００℃にもなり、長時間使用すると、赤外光透過可視光遮断多層膜の構造が破壊され出して、光学特性の変化やバルブ強度の低下などを引き起こす。そして、さらに反応が進むと、上記多層膜が完全に破壊されて着色層となり、光吸収が増加するため、局所的にバルブ温度が上昇して、最悪の場合にはバルブ破裂に至る。また、上記従来技術の光学フィルタ膜の可視光遮断機能は、赤外光を遮断しないように調整されていることから、赤外光の波長に近い赤色可視光を若干透過する。したがって、管形ヒータの動作時には赤色系の色光が少量放射されることになり、ヒータの周囲の色が不自然に赤くなるように照射されるため、視環境的には好ましくない。さらに、従来技術の光学フィルタ膜は、可視光遮断効果を高めるために、高屈折率層および低屈折率層を合わせて１５層程度形成する必要があるので、製造が煩雑であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、白熱フィラメントから放射された赤外線を高効率で透過し、可視光を確実に遮断するとともに耐久性に優れた赤外光透過可視光遮断多層膜を備えた管形ヒータを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、不所望な赤色光の放射を抑えて防眩性に優れた赤外光透過可視光遮断多層膜を備えた管形ヒータを提供することを他の目的とする。
【００１１】
さらに、本発明は、可視光遮断性に優れた光学フィルタ膜を備えるとともに比較的安価に得られる管形ヒータを提供することを他の目的とする。
【００１２】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の管形ヒータは、放射透過性のバルブと、バルブの内部に封装された白熱フィラメントと、バルブの外面に形成された赤外光透過可視光遮断多層膜とを具備しているものにおいて、赤外光透過可視光遮断多層膜は、Ｆｅ２Ｏ３を主成分としてＹ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の酸化物を添加してなる高屈折率膜および低屈折率膜が交互に複数層積層してなることを特徴としている。
【００１３】
以下、本発明の構成および作用について詳しく説明する。なお、説明は、特に指定しない限りその他の請求項の発明にも適用される。
【００１４】
本発明の管形ヒータは、上記から理解できるように、バルブおよび白熱フィラメントにより構成される電球ならびにバルブの外面に形成された赤外光透過可視光遮断多層膜を主たる構成要素としている。
【００１５】
＜赤外光透過可視光遮断多層膜について＞ 赤外光透過可視光遮断多層膜は、高屈折率膜および低屈折率膜が交互に複数層積層して形成されている。なお、高屈折率膜および低屈折率膜が「交互に複数層積層して」形成されているとは、高屈折率膜および低屈折率膜がそれぞれ複数層であるとともに、高屈折率膜および低屈折率膜が交互に積層している状態にあり、必ずしも高屈折率膜および低屈折率膜が同数であることを意味しない。
【００１６】
高屈折率膜は、Ｆｅ２Ｏ３を主成分としている。Ｆｅ２Ｏ３は、一方で着色成分であり、可視光波長域に吸収特性を有している。また、高屈折率膜は、上記主成分に加えて以下のグループの金属酸化物を添加している。すなわち、高屈折率膜に添加する金属酸化物は、Ｙ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の金属の酸化物からなる。また、上記添加物の主成分に対する好ましい添加割合は、５〜３０質量％である。なお、添加割合の範囲が５％未満であると、添加の効果が少ない。反対に３０質量％を超えると、波長５００ｎｍ以下の光吸収が低下し、透過光が緑色っぽくなり、外観性が低下する。さらに、所望により上記添加物に加えて第２の添加物を他の目的のもとに付加することが許容される。
【００１７】
一方、低屈折率膜は、具体的な物質が限定されない。しかし、ＳｉＯ２を主成分とする金属酸化物からなるのものが耐熱性の点で優れているので、好適である。また、低屈折率膜は、主成分に加えて他の物質が添加されていることを許容する。
【００１８】
なお、高屈折率膜および低屈折率膜各層の膜厚については、既知のように光学的に計算された値に構成することができる。
【００１９】
また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、その光学膜厚が３０〜１５０ｎｍの範囲内に設定されていることが好ましい。そして、得られた赤外光透過可視光遮断多層膜は、それがハロゲン電球のバルブ外面に形成された電球形ヒータの場合、反射率最大ピークが波長５５０〜６５０ｎｍの間で４０％以上であり、波長４００〜７００ｎｍの平均透過率が５％以下の光学特性を有しているように構成されているのが好ましい。これにより赤外光反射性が優れるとともに、赤暖色系の可視透過光が５％以下となり、防眩効果も優れる。
【００２０】
さらに、赤外光透過可視光遮断多層膜は、既知の製造法および製造設備を適宜採用することにより成膜することができる。例えば、ディッピング法、蒸着法、ＣＶＤ法およびスパッタリング法などを用いて成膜することができる。
【００２１】
＜管形ヒータについて＞ 「管形ヒータ」とは、少なくともバルブおよび白熱フィラメントを具備する管形電球を用いたヒータを意味し、所望により付随的な構成を備えているものをいう。
【００２２】
（バルブについて） 「バルブ」とは、管形電球の白熱フィラメントを外部に対して気密に包囲する手段であり、本発明において、バルブは、放射透過性である。なお、「放射透過性」とは、白熱フィラメントからの放射のうち、少なくとも外部に導出して利用しようとする赤外光を、少なくともバルブの主要部において透過するとともに、また外部への導出を適度に抑制する手段を有していない場合には、抑制しようとする可視光をも実質的に透過する機能を有していることをいう。
【００２３】
また、バルブは、その構成材料が特段限定されるものではないが、石英ガラスや高シリカガラスなどの透光性にして耐火性および加工性に優れた材料から形成するのが好ましい。なお、後述する白熱フィラメントの周囲に位置して当該フィラメントを包囲している部分であるバルブの主要部は、円筒状や回転楕円球状をなしていることを許容する。この主要部は、上述したように白熱フィラメントの放射のうち主として赤外光を透過することができる。なお、バルブは、好適には管状をなしていて、その形状が全体として直管状や任意形状の曲管状をなしている。
【００２４】
さらに、バルブには、その主要部以外の部分として、たとえば主要部の先端や側面に配設することが許容されるチップオフ部、主要部の基端側に連接される封止部などが存在することを許容する。なお、封止部は、これをバルブの適宜の位置、例えば一端または両端に配設することができる。また、封止部は、その封止の方式によってその構成が異なる。例えば、石英ガラスでバルブを形成する場合は、モリブデン箔などの封着金属箔を用いるピンチシールを採用するのが一般的である。高シリカガラス製のバルブの場合は、封着金属箔を用いないフレアシール、ビードシールなどを採用することができる。
【００２５】
（白熱フィラメントについて） 白熱フィラメントは、耐火性金属、例えばタングステンやタングステン合金など適当な耐熱性放射の素線を用いて形成されていて、バルブの内部に封装されている。また、白熱フィラメントは、例えば２重コイルや３重コイルに形成されていて、好ましくはバルブの中心軸に沿って張設される。
【００２６】
＜本発明の作用について＞ 本発明においては、上記の構成を具備していることにより、透過可視光遮断多層膜は、高屈折率膜および低屈折率膜が交互に積層して光干渉作用を呈するので、白熱フィラメントから放射してバルブを透過する赤外光を透過するとともに、同様にバルブを透過する可視光を遮断するように作用する。また、高屈折率膜がＦｅ２Ｏ３を主成分として構成されていて、Ｆｅ２Ｏ３は、可視光波長領域に吸収を有するので、白熱フィラメントから放射してバルブを透過する可視光を上記吸収作用によっても遮断する。その結果、本発明の電球形ヒータから外部へ導出される可視透過光は、その殆どが赤外光となり、それにごく僅かの可視光が加わる。このため、本発明の管形ヒータは、極めて優れた防眩性能を有する。例えば、バルブおよびフィラメントを備えた電球部分としてハロゲン電球を用いていて、作動すなわち点灯時に頗る高温になる実施の一形態によれば、可視透過光が赤暖色系で、かつ、眩しさの少ない電球形ヒータが得られる。
【００２７】
また、本発明においては、透過可視光遮断多層膜の高屈折率膜にＹ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の酸化物を添加しているので、そのメカニズムは詳らかでないものの、透過可視光遮断多層膜は、長期間にわたり安定に作用し、しかも、耐久性および耐熱性が改善されることが分かった。すなわち、高屈折率膜がＦｅ２Ｏ３からなる場合、既述のように上記添加物が当該膜中に存在しないと、使用中に光学特性が変化しやすいが、本発明によれば、長期間にわたり光学的な変化が生じにくい。これは、上記添加物によって高屈折率膜が化学的に安定になるため、高温時の耐還元性雰囲気性が向上して、高屈折率膜と低屈折率膜（とりわけＳｉＯ２膜の場合）とが化学的に反応しにくくなるためではないかと推定される。また、上記添加物により高屈折率膜の熱膨張率が調整されるために、耐熱性および耐久性が向上するものと推定される。
【００２８】
請求項２の発明の管形ヒータは、請求項１記載の管形ヒータにおいて、赤外光透過可視光遮断多層膜は、高屈折率膜および低屈折率膜が３０〜１５０ｎｍの範囲に設定されており、反射率最高ピークが波長５５０〜６５０ｎｍにおいて４０％以上であり、波長４００〜７００ｎｍの平均透過率が５％以下であることを特徴としている。
【００２９】
本発明は、請求項１の発明の範囲内における優れた作用効果が得られる好適な構成を規定している。
【００３０】
請求項３の発明の管形ヒータは、放射透過性のバルブと、バルブの内部に封装された白熱フィラメントと、バルブの外面に形成された赤外光透過可視光遮断多層膜とを具備しているものにおいて、赤外光透過可視光遮断多層膜は、Ｆｅ２Ｏ３を主成分とするとともにＡｕ粒子が分散している高屈折率膜および低屈折率膜が交互に複数層積層してなりバルブの外面に形成されていることを特徴としている。
【００３１】
本発明は、外部に透過する可視光を低減するとともに、その光色を好ましい範囲に調整するのに好適な管形ヒータの構成を規定している。
【００３２】
Ａｕ粒子は、赤外光透過可視光遮断多層膜を透過する可視透過光の光色を橙ないし黄色になるような適量として添加されている。Ａｕ粒子のＦｅ２Ｏ３に対する添加の割合は、好適にはＦｅ２Ｏ３に対して５〜２０質量％である。なお、添加割合の範囲が５質量％未満になると、添加の効果が少ない。反対に２０質量％を超えると、Ａｕの光吸収のピークが短波長側へ移動するため、可視光の光色が好ましい範囲からずれてしまうとともに、高価なＡｕの使用量が多くなって、電球形ヒータのコスト高を招く。
【００３３】
また、Ａｕ粒子は、いわゆる微粒子、好適には平均粒径３０ｎｍ以下である。この粒径範囲であれば、Ａｕの量子サイズ効果により可視域でプラズマ共鳴吸収が生じる。
【００３４】
さらに、Ａｕ粒子を添加した高屈折率膜を形成するには、例えばＡｕ粒子を直接適当な分散媒を併用してＦｅ２Ｏ３溶液に混合したり、Ａｕ化合物をＦｅ２Ｏ３溶液に混合したりして、バルブ外面に塗布、乾燥後に焼成したりするなどの方法を採用することができる。なお、Ａｕ化合物としては、例えば塩化金酸化合物、Ａｕレジネート、Ａｕ錯体などを用いることができる。そして、Ａｕ化合物を混合したＦｅ２Ｏ３溶液を上記のようにして熱処理をすると、Ａｕ化合物の熱分解・還元により、Ａｕ粒子がＦｅ２Ｏ３膜中に均一に分散してなる高屈折率膜を形成することができる。
【００３５】
一方、赤外光透過可視光遮断多層膜は、全体でその光学膜厚が３０〜１５０ｎｍの範囲内に設定されていることが好ましい。そして、得られた赤外光透過可視光遮断多層膜は、それが管形ハロゲン電球のバルブ外面に形成された管形ヒータの場合、反射率最大ピークが波長５５０〜６５０ｎｍの間で５０％以上であり、波長７００ｎｍ以下４００ｎｍの平均透過率が５％以下の光学特性を有しているように構成されているのが好ましい。これにより、防眩効果が良好で、しかも、橙ないし黄色系の可視透過光が得られる。
【００３６】
さらに、高温下での高屈折率膜のＦｅ２Ｏ３と低屈折率膜とりわけＳｉＯ２との反応による赤外光透過可視光遮断多層膜の損傷を抑制するために、所望により請求項１の発明による構成を付加することが許容される。
【００３７】
そうして、本発明においては、上述の構成を具備していることにより、Ａｕ粒子による粒子サイズ効果によって可視域でプラズマ共鳴吸収が生じるために、高屈折率膜に入射する波長６００〜７００ｎｍの赤色光をＡｕ粒子がカットするので、外部に透過する可視透過光が橙ないし黄色となって自然光の光色に近づく。これにより、管形ヒータを直視したときや周辺の可視光による照明などに違和感がなくなる。また、併せて外部へ導出される可視光が低減するので、管形ヒータの防眩性能が向上する。
【００３８】
請求項４の発明の管形ヒータは、請求項３記載の管形ヒータにおいて、赤外光透過可視光遮断多層膜は、高屈折率膜および低屈折率膜が３０〜１５０ｎｍの範囲に設定されており、反射率最高ピークが波長５５０〜６５０ｎｍにおいて５０％以上であり、波長４００〜７００ｎｍの平均透過率が５％以下であることを特徴としている。
【００３９】
本発明は、請求項３の発明の範囲内における優れた作用効果が得られる好適な構成を規定している。
【００４０】
請求項５の発明の管形ヒータは、放射透過性のバルブと、バルブの内部に封装された白熱フィラメントと、バルブの外面に形成された赤外光透過可視光遮断多層膜とを具備しているものにおいて、赤外光透過可視光遮断多層膜は、Ｆｅ２Ｏ３を主成分とする高屈折率膜およびＳｉＯ２を主成分とする低屈折率膜が交互に複数層積層してなるとともに、少なくとも低屈折率膜中にはＡｕ粒子が分散していていて、バルブの外面に形成されていることを特徴としている。
【００４１】
本発明は、可視光を低減させるとともに赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を低減するのに好適な管形ヒータの構成を規定している。
【００４２】
高屈折率膜は、Ｆｅ２Ｏ３を主成分としているが、Ａｕ粒子が添加されていなくてもよい。しかし、所望によりＡｕ粒子を添加することができる。また、ＳｉＯ２およびＴｉＯ２を主成分とし、これにＡｕ粒子を加えることによって高屈折率膜を得ることができる。この場合、例えばＳｉＯ２およびＴｉＯ２の溶液にＡｕ粒子を混合したものを塗布、乾燥後に焼成すれば、高屈折率膜を形成することができる。
【００４３】
低屈折率膜は、その主成分のＳｉＯ２に、高屈折率膜の構成の如何にかかわらず、必ずＡｕ粒子が添加されている。好適な添加割合の範囲は、高屈折率膜および低屈折率膜のいずれにおいても、ＳｉＯ２に対して５〜２０質量％である。ただし、高屈折率膜および低屈折率膜のいずれにおいてもＡｕ粒子を添加する場合であっても、それらの添加割合が揃っている必要はない。しかし、添加割合が５質量％未満になると、添加の効果が少ない。反対に２０質量％を超えると、Ａｕの光吸収のピークが短波長側へ移動するため、可視光の光色が好ましい範囲からずれてしまうとともに、高価なＡｕの使用量が多くなって、管形ヒータのコスト高を招く。ところで、高屈折率膜および低屈折率膜の両方にＡｕ粒子を添加する場合、高屈折率膜および低屈折率膜に添加するＡｕ粒子の添加割合は、所望により低屈折率膜のみに添加する場合より小さくすることもできる。
【００４４】
なお、Ａｕ粒子の平均粒径および添加方法については、請求項２の発明において説明したのと同様にすることができる。
【００４５】
また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、全体でその光学膜厚が３０〜１５０ｎｍの範囲内に設定されていることが好ましい。そして、得られた赤外光透過可視光遮断多層膜は、それが管形ハロゲン電球のバルブ外面に形成された管形ヒータの場合、反射率最大ピークが波長５５０〜６５０ｎｍの間で４０％以上である。また、波長７００ｎｍ以下４００ｎｍの平均透過率は、低屈折率膜のみにＡｕ粒子が添加される場合には５％以下、また高屈折率膜および低屈折率膜の両方にＡｕ粒子が添加される場合には１０％以下になるように構成されているのが好ましい。
【００４６】
そうして、本発明においては、上述の構成を具備していることにより、Ａｕ粒子による粒子サイズ効果によって可視域でプラズマ共鳴吸収が生じるために、低屈折率膜に波長５００〜６００ｎｍの範囲の光吸収性能が付与される。これにより、Ａｕ粒子が波長５００〜６００ｎｍの可視光をカットするので、外部へ導出される可視透過光が赤暖色系になるとともに低減して、眩しさが減少する。そのため、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を多くしなくても、所望の防眩性を備えた管形ヒータを得ることができる。換言すれば、防眩性能を阻害することなしに、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を低減することができる。一例としては、本発明の場合、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数が６であるのに対して、低屈折率膜にＡｕ粒子を添加していない以外は同一仕様で、かつ、同等の光学特性を有している比較例の場合、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数が１１である。
【００４７】
請求項６の発明の管形ヒータは、請求項５記載の管形ヒータにおいて、赤外光透過可視光遮断多層膜は、高屈折率膜および低屈折率膜が３０〜１５０ｎｍの範囲に設定されており、反射率最高ピークが波長５５０〜６５０ｎｍにおいて４０％以上であり、波長４００〜６００ｎｍの平均透過率が５％以下であることを特徴としている。
【００４８】
本発明は、請求項５の発明の範囲内における優れた作用効果が得られる好適な構成を規定している。
【００４９】
請求項７の発明の管形ヒータは、放射透過性のバルブと、バルブの内部に封装された耐火性金属の白熱フィラメントと、赤外光透過可視光遮断多層膜とを具備しているものにおいて、赤外光透過可視光遮断多層膜は、Ｆｅ２Ｏ３を主成分とする高屈折率膜およびＳｉＯ２を主成分とする低屈折率膜が交互に複数層積層してなりバルブの外面側に形成されており；赤外光透過可視光遮断多層膜の内面側に配設された可視光抑制膜を具備している；ことを特徴としている。
【００５０】
本発明は、可視光を低減させるとともに赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を低減するのに好適な管形ヒータの請求項５および６の各発明におけるのとは異なる構成を規定している。
【００５１】
可視光抑制膜は、白熱フィラメントの放射中に含まれる可視光が拡散して管形ヒータの外部へ直線的に導出されるのを適度に抑制する作用があればどのような構成であってもよい。例えば、光拡散膜などが主として含まれる。また、可視光抑制膜は、それが光拡散膜および着色膜のいずれであっても、バルブ自体の一部または実質的全部により形成されていてもよいし、バルブとは別に配設されていてもよい。後者の場合、可視光抑制膜は、バルブの外面または／および内面に配設することができる。
【００５２】
光拡散膜からなる可視光抑制膜は、ＳｉＯ２粒子が分散した膜厚１〜２μｍ程度の半透明膜または半透明のバルブによって形成することができる。バルブ外面において、ＳｉＯ２粒子が分散した上述の光拡散膜を形成するには、例えばＳｉのアルコキシドにＳｉＯ２粒子を分散させた溶液をバルブの外面に塗布し、乾燥後に焼成することによって形成することができる。また、バルブの内面にＳｉＯ２粒子が分散した膜は、例えばＳｉＯ２粒子を静電塗装などによってバルブ内面に被着させることによって、バルブが半透明に見える程度に薄く形成することができる。
【００５３】
高屈折率膜は、主成分のＦｅ２Ｏ３のみでもよいし、ＳｉＯ２や請求項２におけるようにＡｕ粒子が添加されていてもよい。
【００５４】
低屈折率膜は、主成分のＳｉＯ２のみでもよいし、要すれば請求項３におけるようにＡｕ粒子や請求項４におけるようにＣｏおよび／またはＣｒが添加されていてもよい。
【００５５】
赤外光透過可視光遮断多層膜の光屈折率膜および低屈折率膜は、その光学膜厚が３０〜１５０ｎｍの範囲に設定されていることが好ましい。
【００５６】
なお、高温下での高屈折率膜のＦｅ２Ｏ３と低屈折率膜のＳｉＯ２との反応による赤外光透過可視光遮断多層膜の損傷を抑制するために、所望により請求項１の発明による構成を付加することが許容される。
【００５７】
そうして、本発明においては、上記の構成を具備していることにより、可視光抑制膜が可視光の遮断をある程度まで分担するので、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数が少なくても所要の程度まで外部に導出される可視光を低減することができる。すなわち、可視光抑制膜が光拡散膜からなるときには直線透過率が透明のときより低下して可視透過光が低減する。以上の結果、赤外光透過可視光遮断多層膜により可視透過光を低減させる程度を軽減することが可能になる。したがって、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を少なくすることができる。これに伴い赤外光透過可視光遮断多層膜の形成の工数が減少するので、管形ヒータのコストを低減することができる。
【００５８】
また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、高屈折率膜の主成分がＦｅ２Ｏ３であるから、請求項１において説明したのと同様に作用して、赤外光を透過し、可視光を遮断する。
【００５９】
請求項８の発明の管形ヒータは、放射透過性のバルブと、バルブの内部に封装された耐火性金属の白熱フィラメントと、バルブの外面に形成された着色膜とを具備しているものにおいて、着色膜は、Ｆｅ２Ｏ３を主成分としてＹ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の酸化物を添加するとともにＡｕ粒子が分散していることを特徴としている。
【００６０】
本発明は、赤外光透過可視光遮断多層膜に代えて着色膜を用いて赤外光を透過するとともに可視光を遮断するのに好適な構成を規定している。Ｙ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の酸化物は、請求項１におけるように選択することができ、これにより着色膜の耐久性が向上する。金属酸化物の添加割合は、主成分に対して好ましくは８〜２５質量％である。なお、添加割合の範囲が８％未満であると、添加の効果が少ない。２５質量％を超えると、波長５００ｎｍ以下の光吸収が低下し、透過光が緑色っぽくなり、外観性が低下する。
【００６１】
一方、Ａｕ粒子は、着色膜を透過する可視光の光色を橙〜黄色になるよう構成することができる。その他の構成および作用は、請求項２において説明したのと同様である。また、Ａｕ粒子の添加割合は、主成分に対して好ましくは８〜２５質量％の範囲である。なお、Ａｕ粒子の添加割合が８質量％未満であると、添加の効果が少ない。２５質量％を超えると、Ａｕの光吸収のピークが短波長側へ移動するため、可視光の光色が好ましい範囲からずれてしまうとともに、高価なＡｕの使用量が多くなって、管形ヒータのコスト高を招く。
【００６２】
着色膜は、１層で形成してもよいし、複数層を積層して形成してもよい。また、着色膜の膜厚は、好ましくは０．４〜１μｍである。なお、膜厚が０．４μｍ未満であると、可視光遮断の効果が少ない。膜厚が１μｍを超えると、外部に透過する赤外光の減少が多くなる。また、着色膜は、以上の構成の下で、波長４００〜７００ｎｍの範囲における可視光の透過率が１０％以下になるような光学特性を有しているように構成することができる。さらに、着色膜は、Ｆｅ２Ｏ３溶液に上記添加物を混合した塗布液を調整して、バルブの外面に塗布し、乾燥後に焼成することによって形成することができる。
【００６３】
そうして、本発明においては、上記の構成を具備していることにより、赤外光を良好に透過して、かつ、外部に透過する可視透過光が所望に抑制されるので、眩しさが低減するのに加えて、可視光が橙ないし黄色の自然光に近くなるので、不自然なストレスを感じることもなくなるとともに、多層膜より製造が容易なため安価な管形ヒータを得ることができる。
【００６４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００６５】
図１ないし図４は、本発明の管形ヒータにおける第１の実施の形態を示し、図１は一部切欠正面図、図２は赤外光透過可視光遮断多層膜の模式図、図３は赤外光透過可視光遮断多層膜の分光透過特性を示すグラフ、図４は赤外光透過可視光遮断多層膜の反射率特性を示すグラフである。本実施の形態は、請求項１および２の発明に対応する。
【００６６】
管形ヒータは、図１に示すように、管形ハロゲン電球１０および赤外光透過可視光遮断多層膜２０を具備している。
【００６７】
＜管形ハロゲン電球１０＞ 管形ハロゲン電球１０は、バルブ１、白熱フィラメント２、内部導入線３、アンカー４、導入金属箔５、外部導入線６、不活性ガスおよびハロゲンを備えて構成されている。
【００６８】
バルブ１は、外径１０ｍｍの細長い石英ガラス管の両端に封止部１ａをそれぞれ形成して構成されていて直管状をなしている。バルブ１の長さは、用途に応じて適宜設定することができる。封止部１ａは、ピンチシール構造をなしている。
【００６９】
白熱フィラメント２は、いわゆるタングステンフィラメントからなる。そして、タングステン線を２重コイルに巻回して形成されていて、バルブ１の内部にその管軸に沿って張設されている。また、白熱フィラメント２は、その作動すなわち点灯時に白熱して可視光から赤外光までの連続スペクトルを発生する。
【００７０】
内部導入線３は、白熱フィラメントをバルブ１内の所定の位置に支持するとともに、外部から電流を導入するために作用する。本実施の形態においては、白熱フィラメント２の両端の２次コイルを両端方向に引き伸ばすことによって白熱フィラメント２と一体に形成されている。
【００７１】
アンカー４は、白熱フィラメント２の中間部においてその素線、１次コイルまたは２次コイルなどの部分を機械的に抱持して、耐振性および耐衝撃性を高めるために用いている。そして、アンカーは、モリブデン、タングステンなどの耐火性金属からなる線を用いて形成する。また、アンカーは、バルブの内面に当接するように形成されたリング状のアンカーであり、管軸方向に延在する白熱フィラメントの中間部の複数箇所を支持するとともに、そのリング部がバルブ１の内面に当接することによって、白熱フィラメント２が不所望に垂下しないように位置規制している。
【００７２】
導入金属箔５は、モリブデンからなり、バルブ１両端の封止部１ａの内部に気密に埋設されている。また、導入金属箔５には、内部導入線３および後述する外部導入線６が溶接されている。
【００７３】
外部導入線６は、モリブデン棒からなり、その基端がバルブ１の両端から外部に導出して図示しない電源に接続する。また、先端が封着金属箔５の一端に溶接されていることによって、白熱フィラメント２に接続している。
【００７４】
不活性ガスは、バルブ内部に封入され、白熱フィラメントの蒸発を抑制するのに効果的であり、Ｘｅ、Ｋｒ、Ａｒなどの希ガスまたはこれらの希ガスに加えてアーク防止のためにＮ２を例えば１０％程度の分圧で混合した混合ガスを、適当圧で封入することができる。
【００７５】
ハロゲンは、ハロゲンサイクルを行わせて白熱フィラメントから蒸発したタングステンを再びフィラメント上に戻すいわゆるハロゲンサイクルを行わせるために、その少量をバルブ内部に封入している。ハロゲンとしては、Ｉ、ＢｒおよびＣｌの１種または複数種を、ハロゲン単体で、または有機化合物として封入する。なお、有機ハロゲン化物の形で封入することによって、製造時の取扱いを容易にすることができる。そして、ハロゲンサイクルによって白熱フィラメント２から蒸発したタングステンを再び白熱フィラメント２に戻すように作用する。このハロゲンサイクルによってタングステンの蒸発を抑制して長寿命化するとともに、バルブ内面の黒化を防止する。
【００７６】
＜赤外光透過可視光遮断多層膜２０＞ 赤外光透過可視光遮断多層膜２０は、図１に示すように、バルブ１の封止部１ａの間に形成された主要部の外面に形成されていて、図３に示すように高屈折率膜２１および低屈折率膜２２による１１層からなる積層体によって構成されている。
【００７７】
高屈折率膜２１は、主成分がＦｅ２Ｏ３で、Ｙ２Ｏ３が主成分に対して１０質量％添加されることによって構成されている。また、高屈折率膜２１は、以下のように作成した。すなわち、ＦｅおよびＹのアルコキシドをエタノール５質量％溶液に所定量溶解し、これ安定化剤およびその他の添加剤を所定量添加することによって調整した塗布液を、塗布し、乾燥後に７５０℃で１０分間焼成することによって形成した。
【００７８】
低屈折率膜２２は、ＳｉＯ２よって構成されている。また、低屈折率膜２２は、以下のように作成した。すなわち、Ｓｉのアルコキシドをエタノール５質量％溶液に所定量溶解し、これ安定化剤およびその他の添加剤を所定量添加することによって調整した塗布液を、塗布し、乾燥後に７５０℃で１０分間焼成することによって形成した。
【００７９】
赤外光透過可視光遮断多層膜２０の膜構成は、表１に示すとおりである。
【００８０】
【表１】
なお、図３では省略しているが、赤外光透過可視光遮断多層膜２０とバルブ１の間には、ＳｉＯ２膜からなる下地層を介在させている。また、下地層および赤外光透過可視光遮断多層膜２０を形成する前処理として、バルブ１の外面をアルコール洗浄処理した。さらに、赤外光透過可視光遮断多層膜２０は、その高屈折率膜２１および低屈折率膜２２をそれぞれ１層ごとに塗布液ディッピング、焼成および冷却の工程を繰り返して形成した。
【００８１】
そうして、得られた管形ヒータの分光反射率特性は、図４に示すとおりである。図は、長波長側の可視光および赤外光を透過する。また、赤外光透過可視光遮断多層膜２０の分光透過率特性は、図３に示すとおりである。図３および図４から理解できるように、波長７００ｎｍ以下、特に波長５５０〜７００ｎｍの可視光に対して大きな反射率を示し、反対に透過率が５５０ｎｍ以下で殆ど０％であり、５５０ｎｍ近傍から透過率が徐々に増加していて、５５０〜６５０ｎｍの間は透過率が小さいが、６５０ｎｍ以上では透過率が急激に増大している。これらから明らかなように、白熱フィラメント２の白熱により放射された可視光および赤外光のうち、可視光が赤外光透過可視光遮断多層膜２０によって殆どカットされる。また、赤外光透過可視光遮断多層膜２０から外部へ透過する僅かな可視透過光は、眩しくないとともに、その光色が赤暖色系であるので、見た目に自然な感じを与える。これに対して、赤外光は、赤外光透過可視光遮断多層膜２０を高い透過率によって効率よく透過する。
【００８２】
次に、表２を参照して種々の赤外光透過可視光遮断多層膜を形成した管形ヒータについて行った反射率特性の評価試験について説明する。試験に供した管形ヒータは、その赤外光透過可視光遮断多層膜が主成分Ｆｅ２Ｏ３のみの高屈折率膜を備えるものと、主成分Ｆｅ２Ｏ３に対して各種の金属酸化物を１０質量％添加して形成した高屈折率膜を備えるものとであり、赤外光透過可視光遮断多層膜以外は、第１の実施の形態において説明したのと同じ仕様である。試験は、大気中で入力電力と雰囲気温度（保温状態）を制御することにより、バルブ温度を変えてそれぞれの温度で５００時間点灯させたときの反射特性の変化を測定し、その結果に基づく赤外光透過可視光遮断多層膜の耐熱・耐久性評価を行った。表２は、その結果を示している。
【００８３】
【表２】
表２から理解できるように、本発明によれば、バルブ温度９００℃において、反射率の変化が１０％以内に止まる。また、８５０℃以下においては、５％以内に止まる。
【００８４】
これに対して、添加物のないものおよび本発明以外の添加物のあるものは、バルブ温度９００℃において、いずれも反射率の変化が１０％以上であった。また、８５０℃においても、Ｎｂ２Ｏ５およびＺｒＯ２を添加したものを除いて反射率の変化が１０％以上であった。なお、Ｎｂ２Ｏ５およびＺｒＯ２を添加したものは、反射率の変化が１０％以内であった。また、８００℃においては、ＴｉＯ２を除いて反射率の変化が１０％以内であった。なお、ＴｉＯ２は、反射率の変化が１０％以上であった。
【００８５】
図５は、本発明の管形ヒータにおける第２の実施の形態の赤外光透過可視光遮断多層膜の分光透過率特性を示すグラフである。本実施の形態は、請求項３および４の発明に対応する。
【００８６】
すなわち、バルブおよび白熱フィラメントを備えた管形ハロゲン電球を用いている点は、第１の実施の形態と同じである。また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、高屈折率膜中にＡｕ粒子が添加されている点を除けば、第１の実施の形態と同じである。Ａｕ粒子は、平均粒径約１２ｎｍであり、高屈折率膜の主成分であるＦｅ２Ｏ３に対して１０質量％添加されている。なお、Ａｕ粒子は、高屈折率膜の塗布液中に分散させて塗布、焼成される。
【００８７】
そうして、得られた管形ヒータは、図５に示すような分光透過率特性を有している。すなわち、赤外光透過可視光遮断多層膜の中心カット波長である６００ｎｍ付近を中心に４５０〜７００ｎｍ付近を反射によりカットする。また、高屈折率膜のＦｅ２Ｏ３の６００ｎｍ以下の吸収により、短波長側を遮断することで７００ｎｍ付近の赤暖色系光を幾分透過するものの、６００ｎｍ以下の透過率は、数％レベルに抑えている。このため、高い防眩効果を有する管形ヒータが得られる。さらに加えて、Ａｕ粒子の添加により、６００〜７００ｎｍ（最大吸収６５０ｎｍ付近）の可視透過光を吸収により削減することができ、これによって可視光は、橙ないし黄色系の自然な光色が得られる。
【００８８】
図６は、本発明の管形ヒータにおける第３の実施の形態の赤外光透過可視光遮断多層膜の分光透過率特性を示すグラフである。本実施の形態は、請求項５および６の発明に対応する。
【００８９】
すなわち、バルブおよび白熱フィラメントを備えた管形ハロゲン電球を用いている点は、第１の実施の形態と同じである。また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、低屈折率膜中にＡｕ粒子が添加されているとともに、層数が、表３に示すように、７である点を除けば、第１の実施の形態と同じである。
【００９０】
【表３】
Ａｕ粒子は、平均粒径約１２ｎｍであり、低屈折率膜の主成分であるＳｉＯ２に対して１０質量％添加されている。なお、Ａｕ粒子は、低屈折率膜の塗布液中に分散させて塗布、焼成される。
【００９１】
そうして、得られた管形ヒータは、図６に示すような分光透過率特性を有している。すなわち、赤外光透過可視光遮断多層膜の中心カット波長である６００ｎｍ付近を中心に４５０〜７００ｎｍ付近を反射によりカットする。また、高屈折率膜のＦｅ２Ｏ３の６００ｎｍ以下の吸収により、短波長側を遮断することで７００ｎｍ付近の赤暖色系光を幾分透過するものの、６００ｎｍ以下の透過率は、数％レベルに抑えている。このため、高い防眩効果を有する管形ヒータが得られる。さらに加えて、低屈折率膜に対するＡｕ粒子の添加により、５００〜６００ｎｍ（最大吸収５５０ｎｍ付近）の可視透過光を吸収により削減することができ、これによって赤外光透過可視光遮断多層膜の層数が７であっても実施の形態１におけるのと同等の可視光低下が得られている。
【００９２】
図７は、本発明の管形ヒータにおける第４の実施の形態の赤外光透過可視光遮断多層膜の分光透過率特性を示すグラフである。本実施の形態は、請求項５および６の発明に対応する。
【００９３】
すなわち、バルブおよび白熱フィラメントを備えた管形ハロゲン電球を用いている点は、第１の実施の形態と同じである。また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、光屈折率膜および低屈折率膜中にそれぞれＡｕ粒子が添加されているとともに、層数が７である点を除けば、第１の実施の形態と同じである。Ａｕ粒子は、平均粒径約１２ｎｍであり、光屈折率膜および低屈折率膜の主成分に対していずれも１０質量％添加されている。なお、Ａｕ粒子は、光屈折率膜および低屈折率膜のそれぞれの塗布液中に分散させて塗布、焼成される。
【００９４】
そうして、得られた管形ヒータは、図７に示すような分光透過率特性を有している。すなわち、赤外光透過可視光遮断多層膜の中心カット波長である６００ｎｍ付近を中心に４５０〜８００ｎｍ付近を反射によりカットする。また、高屈折率膜のＦｅ２Ｏ３の６００ｎｍ以下の吸収により、短波長側を遮断することで７００ｎｍ付近の赤暖色系光を幾分透過するものの、６００ｎｍ以下の透過率は、数％レベルに抑えている。このため、高い防眩効果を有する管形ヒータが得られる。さらに加えて、光屈折率膜のＦｅ２Ｏ３に対するＡｕの添加により６００〜７００ｎｍ（最大吸収６５０ｎｍ付近）の透過光を吸収し、低屈折率膜に対するＡｕ粒子の添加により、５００〜６００ｎｍ（最大吸収５５０ｎｍ付近）の透過光を吸収により削減することができ、これらによって５００〜７００ｎｍの透過光の削減することによって、橙ないし黄色系の自然な光色が得られるとともに、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数が７であっても実施の形態１におけるのと同等の可視透過光低下が得られている。
【００９５】
次に、本発明の管形ヒータの第５の実施の形態を説明する。本実施の形態は、請求項１の発明に対応する。
【００９６】
すなわち、バルブおよび白熱フィラメントを備えた管形ハロゲン電球を用いている点は、第１の実施の形態と同じである。また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、低屈折率膜中にＣｏＯが添加されているとともに、層数が７である点を除けば、第１の実施の形態と同じである。ＣｏＯは、低屈折率膜の主成分であるＳｉＯ２に対して１０質量％添加されている。なお、低屈折率膜は、Ｓｉ、ＴａおよびＣｏのアルコシキドをエタノール５質量％溶液に溶解して塗布液を調整し、塗布、焼成して形成している。
【００９７】
なお、ＣｏおよびＣｒは、着色成分であり、可視光中の緑色成分を吸収するが、赤外光透過可視光遮断多層膜の高屈折率膜および低屈折率膜のいずれか一方に含有されていればよい。Ｃｏおよび／またはＣｒの好適な添加割合の範囲は、高屈折率膜または低屈折率膜の主成分に対して５〜２０質量％である。添加割合が５質量％未満になると、可視光吸収の効果が少ない。反対に、２０質量％を超えると、多層性および耐久性が低下する。Ｃｏおよび／またはＣｒを高屈折率膜および低屈折率膜のいずれか一方に含有させるには、例えばこれらの化合物を高屈折率膜または低屈折率膜の溶液に混合した塗布液を調整して、バルブの外面に塗布、乾燥後に焼成すればよい。
【００９８】
また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、全体でその光学膜厚が３０〜１５０ｎｍの範囲内に設定されていることが好ましい。そして、得られた赤外光透過可視光遮断多層膜は、それが管形ハロゲン電球のバルブ外面に形成された管形ヒータの場合、反射率最大ピークが波長５５０〜６５０ｎｍの間で６０％以上であり、波長６００ｎｍ以下４００ｎｍの範囲の平均透過率が１０％以下の光学特性を有しているように構成されているのが好ましい。
【００９９】
そうして、本実施の形態においては、上述の構成を具備していることにより、高屈折率膜または低屈折率膜中のＣｏおよび／またはＣｒが波長５００〜６００ｎｍ付近の光を吸収するので、外部へ導出される可視透過光が低減して、眩しさが減少する。そのため、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を多くしなくても、所望の防眩性を備えた管形ヒータを得ることができる。換言すれば、防眩性能を阻害することなしに、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を低減することができる。一例としては、本実施の形態の場合、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数が７であるのに対して、低屈折率膜にＡｕ粒子を添加していない以外は同一仕様で、かつ、同等の光学特性を有している比較例の場合、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数が１１である。
【０１００】
また、得られた管形ヒータは、赤外光透過可視光遮断多層膜の中心カット波長である６００ｎｍ付近を中心に４５０〜７００ｎｍ付近を反射によりカットする。また、高屈折率膜のＦｅ２Ｏ３の６００ｎｍ以下の吸収により、短波長側を遮断することで７００ｎｍ付近の赤暖色系光を幾分透過するものの、６００ｎｍ以下の透過率は、数％レベルに抑えている。このため、高い防眩効果を有する管形ヒータが得られる。さらに加えて、低屈折率膜に対するＣｏＯの添加により、５００〜６００ｎｍ（最大吸収５５０ｎｍ付近）の透過光を吸収により削減することができ、これによって赤外光透過可視光遮断多層膜の層数が７であっても実施の形態１におけるのと同等の可視透過光低下が得られている。
【０１０１】
次に、本発明の管形ヒータの第６の実施の形態を説明する。本実施の形態は、請求項６の発明に対応する。
【０１０２】
すなわち、バルブおよび白熱フィラメントを備えた管形ハロゲン電球を用いている点は、第１の実施の形態と同じである。また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、実施の形態１におけるのと同様であるが、層数が７である。そして、バルブ１の外面に半透明の光拡散膜が形成され、光拡散膜の上に赤外光透過可視光遮断多層膜が形成されている。
【０１０３】
光拡散膜は、Ｓｉのアルコキシドをエタノール５質量％溶液に溶解し、さらにＳｉＯ２の微粒子を分散させた塗布液を調整して、バルブの外面に塗布、焼成して作成されている。
【０１０４】
そうして、得られた管形ヒータは、実施の形態１におけるそれとほぼ同様である。
【０１０５】
図８は、本発明の管形ヒータにおける第７の実施の形態で用いられる着色膜の分光透過率特性を示すグラフである。本実施の形態は、請求項８および９の発明に対応する。
【０１０６】
すなわち、バルブおよび白熱フィラメントを備えた管形ハロゲン電球を用いている点は、第１の実施の形態と同じであるが、赤外光透過可視光遮断多層膜に代えて着色膜が形成されている。着色膜は、第２の実施の形態における高屈折率膜と同様な構成であるが、その膜厚が約０．６μｍである。また、着色膜は、その主成分がＦｅ２Ｏ３で、これにＹ２Ｏ３が主成分に対して１０質量％添加されている。また、Ａｕ粒子が主成分に対して１５質量％添加されている。さらに、Ａｕ粒子は、平均粒径約１２ｎｍである。なお、Ａｕ粒子は、低屈折率膜の塗布液中に分散させて塗布、焼成される。
【０１０７】
そうして、得られた管形ヒータは、着色膜が形成されているので、図８に示すような分光透過率特性を有している。すなわち、波長４００〜７００ｎｍの可視全域で透過率が着色膜における吸収により削減される。これにより、管形ヒータを直視する際の眩しさをなくすとともに、周辺に放射される可視透過光の光色が橙ないし黄色で自然光に近くなる。
【０１０８】
【発明の効果】
請求項１および２の発明によれば、赤外光透過可視光遮断多層膜の高屈折率膜がＦｅ２Ｏ３を主成分としてＹ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の酸化物を添加してなることにより、優れた防眩性能を有するとともに、赤外光透過可視光遮断多層膜の耐熱性および耐久性が向上した管形ヒータを提供することができる。
【０１０９】
請求項３および４の発明によれば、赤外光透過可視光遮断多層膜の高屈折率膜がＦｅ２Ｏ３を主成分としてＡｕ粒子が分散していることにより、優れた防眩性能を有するとともに、可視透過光の光色が橙ないし黄色の自然光に近くなる管形ヒータを提供することができる。
【０１１０】
請求項５および６の発明によれば、赤外光透過可視光遮断多層膜の高屈折率膜がＦｅ２Ｏ３を主成分とし、低屈折率膜がＳｉＯ２を主成分として、少なくとも低屈折率膜にＡｕ粒子が分散していることにより、優れた防眩性能を有するとともに、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を低減して安価な管形ヒータを提供することができる。
【０１１１】
請求項７の発明によれば、赤外光透過可視光遮断多層膜の内面側に光拡散機能を有する可視光抑制膜を配設していることにより、優れた防眩性能を有するとともに、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を低減して安価な管形ヒータを提供することができる。
【０１１２】
請求項８および９の発明によれば、着色膜がＦｅ２Ｏ３を主成分としてＹ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の酸化物を添加してなるとともにＡｕ粒子が分散していることにより、優れた防眩性能を有するとともに、安価な管形ヒータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の管形ヒータにおける第１の実施の形態を示す一部切欠正面図
【図２】同じく赤外光透過可視光遮断多層膜の模式図
【図３】同じく赤外光透過可視光遮断多層膜の分光透過特性を示すグラフ
【図４】同じく赤外光透過可視光遮断多層膜の反射率特性を示すグラフ
【図５】本発明の管形ヒータにおける第２の実施の形態の赤外光透過可視光遮断多層膜の分光透過率特性を示すグラフ
【図６】本発明の管形ヒータにおける第３の実施の形態の赤外光透過可視光遮断多層膜の分光透過率特性を示すグラフ
【図７】本発明の管形ヒータにおける第４の実施の形態の赤外光透過可視光遮断多層膜の分光透過率特性を示すグラフ
【図８】本発明の管形ヒータにおける第７の実施の形態で用いられる着色膜の分光透過率特性を示すグラフ
【符号の説明】
１…バルブ、１０…管形ハロゲン電球、２０…赤外光透過可視光遮断多層膜、２１…高屈折率膜、２２…低屈折率膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブ外面に光学フィルタ膜を備えた管形ヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内部にタングステンフィラメントを収納した輻射線透過性外被の外面に約９５０℃以下の温度で作動可能な複数の高屈折率および低屈折率の層から形成されていて、ランプを透過すべき輻射線に対して帯域通過特性および帯域阻止特性を有する反射膜を備えた管形加熱ランプは、既知である（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１によれば、上記反射膜は、高屈折率の層がＴａ２Ｏ５からなり、低屈折率の層がＳｉＯ２からなる。この管形加熱ランプは、暖房用、工業加熱用、スタジオ用といった赤外および可視光を発光するランプや赤外線のみを発光するランプとして用いられる旨記載されている。
【０００３】
また、赤外線光源として用いられるランプの表面に成膜される可視光の波長域をカットし赤外線の波長域を選択的に透過させる多層膜フィルタの高屈折率膜の少なくとも一層を６００〜１０００ｎｍの波長の光に吸収特性の上限があり、それ以下の波長の光を吸収する特性を有する光吸収膜によって構成することが知られている（特許文献２参照。）。特許文献２の光吸収膜は、ＩＴＯ膜、ＺｎＯ膜、Ｉｎ２Ｏ３膜またはＦｅ２Ｏ３膜からなる。そして、特許文献２によれば、波長３８０〜７８０ｎｍの可視光がカットされ、８００ｎｍ以上の赤外光を透過する旨記載されている。
【０００４】
さらに、光学特性の異なる複数の層を有したアンバーコーティング膜に可視光域に吸収性のある可視光吸収層を設けることで、所望発光色の光透過率を高くして、積層数を減らすことが知られている（特許文献３参照。）。可視光吸収層としては、ａ−Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、ＳｉｘＯｙ（ｘ、ｙは整数）、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３を用いる旨記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１７５１号公報
【特許文献２】特開２０００−３５２６１２号公報
【特許文献３】特開２００１−１５４０１４号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１に記載されているような構成の加熱ランプにおいては、ランプからの可視光の放射をカットして、ランプを直視したときの眩しさをなくすには、可視光の放射を十分に低減する必要がある。そして、これを実現するには、高屈折率および低屈折率の層の数を多くしなければならない。しかし、層数を多くすると、製造に時間を要してコストアップを招くとともに、反射膜の耐熱性が低下して、剥離やクラックを生じたり、点灯時の色むらが発生したりするという問題がある。
【０００６】
そこで、特許文献２および３に記載されているような光吸収層を多層膜に付加することで可視光遮断を強めることが考えられる。可視光の遮断を重視する場合には、上述した従来技術の中でも特許文献２に記載されているように可視域の光を効果的に吸収する着色層を赤外光透過可視光遮断膜に付加することが有利であると考えられるが、着色層を別途設けることで製造工程が複雑になるという問題がある。
【０００７】
一方、着色ガラスを用いてバルブを形成することもできるが、赤外光の透過率も低下してしまい、赤外光の発光効率が低いという問題がある。
【０００８】
本発明者の調査によれば、着色高屈折率層として所定の光学膜厚に調整したＦｅ２Ｏ３を低屈折率層と組み合わせることが有利であることが分かった。ところが、作動中バルブ外面が高温となる管形ヒータに、上記組み合わせを用いた赤外光透過可視光遮断多層膜を形成すると、以下の問題を生じることも分かった。すなわち、管形ヒータが最大９００℃にもなり、長時間使用すると、赤外光透過可視光遮断多層膜の構造が破壊され出して、光学特性の変化やバルブ強度の低下などを引き起こす。そして、さらに反応が進むと、上記多層膜が完全に破壊されて着色層となり、光吸収が増加するため、局所的にバルブ温度が上昇して、最悪の場合にはバルブ破裂に至る。また、上記従来技術の光学フィルタ膜の可視光遮断機能は、赤外光を遮断しないように調整されていることから、赤外光の波長に近い赤色可視光を若干透過する。したがって、管形ヒータの動作時には赤色系の色光が少量放射されることになり、ヒータの周囲の色が不自然に赤くなるように照射されるため、視環境的には好ましくない。さらに、従来技術の光学フィルタ膜は、可視光遮断効果を高めるために、高屈折率層および低屈折率層を合わせて１５層程度形成する必要があるので、製造が煩雑であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、白熱フィラメントから放射された赤外線を高効率で透過し、可視光を確実に遮断するとともに耐久性に優れた赤外光透過可視光遮断多層膜を備えた管形ヒータを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、不所望な赤色光の放射を抑えて防眩性に優れた赤外光透過可視光遮断多層膜を備えた管形ヒータを提供することを他の目的とする。
【００１１】
さらに、本発明は、可視光遮断性に優れた光学フィルタ膜を備えるとともに比較的安価に得られる管形ヒータを提供することを他の目的とする。
【００１２】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の管形ヒータは、放射透過性のバルブと、バルブの内部に封装された白熱フィラメントと、バルブの外面に形成された赤外光透過可視光遮断多層膜とを具備しているものにおいて、赤外光透過可視光遮断多層膜は、Ｆｅ２Ｏ３を主成分としてＹ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の酸化物を添加してなる高屈折率膜および低屈折率膜が交互に複数層積層してなることを特徴としている。
【００１３】
以下、本発明の構成および作用について詳しく説明する。なお、説明は、特に指定しない限りその他の請求項の発明にも適用される。
【００１４】
本発明の管形ヒータは、上記から理解できるように、バルブおよび白熱フィラメントにより構成される電球ならびにバルブの外面に形成された赤外光透過可視光遮断多層膜を主たる構成要素としている。
【００１５】
＜赤外光透過可視光遮断多層膜について＞ 赤外光透過可視光遮断多層膜は、高屈折率膜および低屈折率膜が交互に複数層積層して形成されている。なお、高屈折率膜および低屈折率膜が「交互に複数層積層して」形成されているとは、高屈折率膜および低屈折率膜がそれぞれ複数層であるとともに、高屈折率膜および低屈折率膜が交互に積層している状態にあり、必ずしも高屈折率膜および低屈折率膜が同数であることを意味しない。
【００１６】
高屈折率膜は、Ｆｅ２Ｏ３を主成分としている。Ｆｅ２Ｏ３は、一方で着色成分であり、可視光波長域に吸収特性を有している。また、高屈折率膜は、上記主成分に加えて以下のグループの金属酸化物を添加している。すなわち、高屈折率膜に添加する金属酸化物は、Ｙ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の金属の酸化物からなる。また、上記添加物の主成分に対する好ましい添加割合は、５〜３０質量％である。なお、添加割合の範囲が５％未満であると、添加の効果が少ない。反対に３０質量％を超えると、波長５００ｎｍ以下の光吸収が低下し、透過光が緑色っぽくなり、外観性が低下する。さらに、所望により上記添加物に加えて第２の添加物を他の目的のもとに付加することが許容される。
【００１７】
一方、低屈折率膜は、具体的な物質が限定されない。しかし、ＳｉＯ２を主成分とする金属酸化物からなるのものが耐熱性の点で優れているので、好適である。また、低屈折率膜は、主成分に加えて他の物質が添加されていることを許容する。
【００１８】
なお、高屈折率膜および低屈折率膜各層の膜厚については、既知のように光学的に計算された値に構成することができる。
【００１９】
また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、その光学膜厚が３０〜１５０ｎｍの範囲内に設定されていることが好ましい。そして、得られた赤外光透過可視光遮断多層膜は、それがハロゲン電球のバルブ外面に形成された電球形ヒータの場合、反射率最大ピークが波長５５０〜６５０ｎｍの間で４０％以上であり、波長４００〜７００ｎｍの平均透過率が５％以下の光学特性を有しているように構成されているのが好ましい。これにより赤外光反射性が優れるとともに、赤暖色系の可視透過光が５％以下となり、防眩効果も優れる。
【００２０】
さらに、赤外光透過可視光遮断多層膜は、既知の製造法および製造設備を適宜採用することにより成膜することができる。例えば、ディッピング法、蒸着法、ＣＶＤ法およびスパッタリング法などを用いて成膜することができる。
【００２１】
＜管形ヒータについて＞ 「管形ヒータ」とは、少なくともバルブおよび白熱フィラメントを具備する管形電球を用いたヒータを意味し、所望により付随的な構成を備えているものをいう。
【００２２】
（バルブについて） 「バルブ」とは、管形電球の白熱フィラメントを外部に対して気密に包囲する手段であり、本発明において、バルブは、放射透過性である。なお、「放射透過性」とは、白熱フィラメントからの放射のうち、少なくとも外部に導出して利用しようとする赤外光を、少なくともバルブの主要部において透過するとともに、また外部への導出を適度に抑制する手段を有していない場合には、抑制しようとする可視光をも実質的に透過する機能を有していることをいう。
【００２３】
また、バルブは、その構成材料が特段限定されるものではないが、石英ガラスや高シリカガラスなどの透光性にして耐火性および加工性に優れた材料から形成するのが好ましい。なお、後述する白熱フィラメントの周囲に位置して当該フィラメントを包囲している部分であるバルブの主要部は、円筒状や回転楕円球状をなしていることを許容する。この主要部は、上述したように白熱フィラメントの放射のうち主として赤外光を透過することができる。なお、バルブは、好適には管状をなしていて、その形状が全体として直管状や任意形状の曲管状をなしている。
【００２４】
さらに、バルブには、その主要部以外の部分として、たとえば主要部の先端や側面に配設することが許容されるチップオフ部、主要部の基端側に連接される封止部などが存在することを許容する。なお、封止部は、これをバルブの適宜の位置、例えば一端または両端に配設することができる。また、封止部は、その封止の方式によってその構成が異なる。例えば、石英ガラスでバルブを形成する場合は、モリブデン箔などの封着金属箔を用いるピンチシールを採用するのが一般的である。高シリカガラス製のバルブの場合は、封着金属箔を用いないフレアシール、ビードシールなどを採用することができる。
【００２５】
（白熱フィラメントについて） 白熱フィラメントは、耐火性金属、例えばタングステンやタングステン合金など適当な耐熱性放射の素線を用いて形成されていて、バルブの内部に封装されている。また、白熱フィラメントは、例えば２重コイルや３重コイルに形成されていて、好ましくはバルブの中心軸に沿って張設される。
【００２６】
＜本発明の作用について＞ 本発明においては、上記の構成を具備していることにより、透過可視光遮断多層膜は、高屈折率膜および低屈折率膜が交互に積層して光干渉作用を呈するので、白熱フィラメントから放射してバルブを透過する赤外光を透過するとともに、同様にバルブを透過する可視光を遮断するように作用する。また、高屈折率膜がＦｅ２Ｏ３を主成分として構成されていて、Ｆｅ２Ｏ３は、可視光波長領域に吸収を有するので、白熱フィラメントから放射してバルブを透過する可視光を上記吸収作用によっても遮断する。その結果、本発明の電球形ヒータから外部へ導出される可視透過光は、その殆どが赤外光となり、それにごく僅かの可視光が加わる。このため、本発明の管形ヒータは、極めて優れた防眩性能を有する。例えば、バルブおよびフィラメントを備えた電球部分としてハロゲン電球を用いていて、作動すなわち点灯時に頗る高温になる実施の一形態によれば、可視透過光が赤暖色系で、かつ、眩しさの少ない電球形ヒータが得られる。
【００２７】
また、本発明においては、透過可視光遮断多層膜の高屈折率膜にＹ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の酸化物を添加しているので、そのメカニズムは詳らかでないものの、透過可視光遮断多層膜は、長期間にわたり安定に作用し、しかも、耐久性および耐熱性が改善されることが分かった。すなわち、高屈折率膜がＦｅ２Ｏ３からなる場合、既述のように上記添加物が当該膜中に存在しないと、使用中に光学特性が変化しやすいが、本発明によれば、長期間にわたり光学的な変化が生じにくい。これは、上記添加物によって高屈折率膜が化学的に安定になるため、高温時の耐還元性雰囲気性が向上して、高屈折率膜と低屈折率膜（とりわけＳｉＯ２膜の場合）とが化学的に反応しにくくなるためではないかと推定される。また、上記添加物により高屈折率膜の熱膨張率が調整されるために、耐熱性および耐久性が向上するものと推定される。
【００２８】
請求項２の発明の管形ヒータは、請求項１記載の管形ヒータにおいて、赤外光透過可視光遮断多層膜は、高屈折率膜および低屈折率膜が３０〜１５０ｎｍの範囲に設定されており、反射率最高ピークが波長５５０〜６５０ｎｍにおいて４０％以上であり、波長４００〜７００ｎｍの平均透過率が５％以下であることを特徴としている。
【００２９】
本発明は、請求項１の発明の範囲内における優れた作用効果が得られる好適な構成を規定している。
【００３０】
請求項３の発明の管形ヒータは、放射透過性のバルブと、バルブの内部に封装された白熱フィラメントと、バルブの外面に形成された赤外光透過可視光遮断多層膜とを具備しているものにおいて、赤外光透過可視光遮断多層膜は、Ｆｅ２Ｏ３を主成分とするとともにＡｕ粒子が分散している高屈折率膜および低屈折率膜が交互に複数層積層してなりバルブの外面に形成されていることを特徴としている。
【００３１】
本発明は、外部に透過する可視光を低減するとともに、その光色を好ましい範囲に調整するのに好適な管形ヒータの構成を規定している。
【００３２】
Ａｕ粒子は、赤外光透過可視光遮断多層膜を透過する可視透過光の光色を橙ないし黄色になるような適量として添加されている。Ａｕ粒子のＦｅ２Ｏ３に対する添加の割合は、好適にはＦｅ２Ｏ３に対して５〜２０質量％である。なお、添加割合の範囲が５質量％未満になると、添加の効果が少ない。反対に２０質量％を超えると、Ａｕの光吸収のピークが短波長側へ移動するため、可視光の光色が好ましい範囲からずれてしまうとともに、高価なＡｕの使用量が多くなって、電球形ヒータのコスト高を招く。
【００３３】
また、Ａｕ粒子は、いわゆる微粒子、好適には平均粒径３０ｎｍ以下である。この粒径範囲であれば、Ａｕの量子サイズ効果により可視域でプラズマ共鳴吸収が生じる。
【００３４】
さらに、Ａｕ粒子を添加した高屈折率膜を形成するには、例えばＡｕ粒子を直接適当な分散媒を併用してＦｅ２Ｏ３溶液に混合したり、Ａｕ化合物をＦｅ２Ｏ３溶液に混合したりして、バルブ外面に塗布、乾燥後に焼成したりするなどの方法を採用することができる。なお、Ａｕ化合物としては、例えば塩化金酸化合物、Ａｕレジネート、Ａｕ錯体などを用いることができる。そして、Ａｕ化合物を混合したＦｅ２Ｏ３溶液を上記のようにして熱処理をすると、Ａｕ化合物の熱分解・還元により、Ａｕ粒子がＦｅ２Ｏ３膜中に均一に分散してなる高屈折率膜を形成することができる。
【００３５】
一方、赤外光透過可視光遮断多層膜は、全体でその光学膜厚が３０〜１５０ｎｍの範囲内に設定されていることが好ましい。そして、得られた赤外光透過可視光遮断多層膜は、それが管形ハロゲン電球のバルブ外面に形成された管形ヒータの場合、反射率最大ピークが波長５５０〜６５０ｎｍの間で５０％以上であり、波長７００ｎｍ以下４００ｎｍの平均透過率が５％以下の光学特性を有しているように構成されているのが好ましい。これにより、防眩効果が良好で、しかも、橙ないし黄色系の可視透過光が得られる。
【００３６】
さらに、高温下での高屈折率膜のＦｅ２Ｏ３と低屈折率膜とりわけＳｉＯ２との反応による赤外光透過可視光遮断多層膜の損傷を抑制するために、所望により請求項１の発明による構成を付加することが許容される。
【００３７】
そうして、本発明においては、上述の構成を具備していることにより、Ａｕ粒子による粒子サイズ効果によって可視域でプラズマ共鳴吸収が生じるために、高屈折率膜に入射する波長６００〜７００ｎｍの赤色光をＡｕ粒子がカットするので、外部に透過する可視透過光が橙ないし黄色となって自然光の光色に近づく。これにより、管形ヒータを直視したときや周辺の可視光による照明などに違和感がなくなる。また、併せて外部へ導出される可視光が低減するので、管形ヒータの防眩性能が向上する。
【００３８】
請求項４の発明の管形ヒータは、請求項３記載の管形ヒータにおいて、赤外光透過可視光遮断多層膜は、高屈折率膜および低屈折率膜が３０〜１５０ｎｍの範囲に設定されており、反射率最高ピークが波長５５０〜６５０ｎｍにおいて５０％以上であり、波長４００〜７００ｎｍの平均透過率が５％以下であることを特徴としている。
【００３９】
本発明は、請求項３の発明の範囲内における優れた作用効果が得られる好適な構成を規定している。
【００４０】
請求項５の発明の管形ヒータは、放射透過性のバルブと、バルブの内部に封装された白熱フィラメントと、バルブの外面に形成された赤外光透過可視光遮断多層膜とを具備しているものにおいて、赤外光透過可視光遮断多層膜は、Ｆｅ２Ｏ３を主成分とする高屈折率膜およびＳｉＯ２を主成分とする低屈折率膜が交互に複数層積層してなるとともに、少なくとも低屈折率膜中にはＡｕ粒子が分散していていて、バルブの外面に形成されていることを特徴としている。
【００４１】
本発明は、可視光を低減させるとともに赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を低減するのに好適な管形ヒータの構成を規定している。
【００４２】
高屈折率膜は、Ｆｅ２Ｏ３を主成分としているが、Ａｕ粒子が添加されていなくてもよい。しかし、所望によりＡｕ粒子を添加することができる。また、ＳｉＯ２およびＴｉＯ２を主成分とし、これにＡｕ粒子を加えることによって高屈折率膜を得ることができる。この場合、例えばＳｉＯ２およびＴｉＯ２の溶液にＡｕ粒子を混合したものを塗布、乾燥後に焼成すれば、高屈折率膜を形成することができる。
【００４３】
低屈折率膜は、その主成分のＳｉＯ２に、高屈折率膜の構成の如何にかかわらず、必ずＡｕ粒子が添加されている。好適な添加割合の範囲は、高屈折率膜および低屈折率膜のいずれにおいても、ＳｉＯ２に対して５〜２０質量％である。ただし、高屈折率膜および低屈折率膜のいずれにおいてもＡｕ粒子を添加する場合であっても、それらの添加割合が揃っている必要はない。しかし、添加割合が５質量％未満になると、添加の効果が少ない。反対に２０質量％を超えると、Ａｕの光吸収のピークが短波長側へ移動するため、可視光の光色が好ましい範囲からずれてしまうとともに、高価なＡｕの使用量が多くなって、管形ヒータのコスト高を招く。ところで、高屈折率膜および低屈折率膜の両方にＡｕ粒子を添加する場合、高屈折率膜および低屈折率膜に添加するＡｕ粒子の添加割合は、所望により低屈折率膜のみに添加する場合より小さくすることもできる。
【００４４】
なお、Ａｕ粒子の平均粒径および添加方法については、請求項２の発明において説明したのと同様にすることができる。
【００４５】
また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、全体でその光学膜厚が３０〜１５０ｎｍの範囲内に設定されていることが好ましい。そして、得られた赤外光透過可視光遮断多層膜は、それが管形ハロゲン電球のバルブ外面に形成された管形ヒータの場合、反射率最大ピークが波長５５０〜６５０ｎｍの間で４０％以上である。また、波長７００ｎｍ以下４００ｎｍの平均透過率は、低屈折率膜のみにＡｕ粒子が添加される場合には５％以下、また高屈折率膜および低屈折率膜の両方にＡｕ粒子が添加される場合には１０％以下になるように構成されているのが好ましい。
【００４６】
そうして、本発明においては、上述の構成を具備していることにより、Ａｕ粒子による粒子サイズ効果によって可視域でプラズマ共鳴吸収が生じるために、低屈折率膜に波長５００〜６００ｎｍの範囲の光吸収性能が付与される。これにより、Ａｕ粒子が波長５００〜６００ｎｍの可視光をカットするので、外部へ導出される可視透過光が赤暖色系になるとともに低減して、眩しさが減少する。そのため、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を多くしなくても、所望の防眩性を備えた管形ヒータを得ることができる。換言すれば、防眩性能を阻害することなしに、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を低減することができる。一例としては、本発明の場合、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数が６であるのに対して、低屈折率膜にＡｕ粒子を添加していない以外は同一仕様で、かつ、同等の光学特性を有している比較例の場合、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数が１１である。
【００４７】
請求項６の発明の管形ヒータは、請求項５記載の管形ヒータにおいて、赤外光透過可視光遮断多層膜は、高屈折率膜および低屈折率膜が３０〜１５０ｎｍの範囲に設定されており、反射率最高ピークが波長５５０〜６５０ｎｍにおいて４０％以上であり、波長４００〜６００ｎｍの平均透過率が５％以下であることを特徴としている。
【００４８】
本発明は、請求項５の発明の範囲内における優れた作用効果が得られる好適な構成を規定している。
【００４９】
請求項７の発明の管形ヒータは、放射透過性のバルブと、バルブの内部に封装された耐火性金属の白熱フィラメントと、赤外光透過可視光遮断多層膜とを具備しているものにおいて、赤外光透過可視光遮断多層膜は、Ｆｅ２Ｏ３を主成分とする高屈折率膜およびＳｉＯ２を主成分とする低屈折率膜が交互に複数層積層してなりバルブの外面側に形成されており；赤外光透過可視光遮断多層膜の内面側に配設された可視光抑制膜を具備している；ことを特徴としている。
【００５０】
本発明は、可視光を低減させるとともに赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を低減するのに好適な管形ヒータの請求項５および６の各発明におけるのとは異なる構成を規定している。
【００５１】
可視光抑制膜は、白熱フィラメントの放射中に含まれる可視光が拡散して管形ヒータの外部へ直線的に導出されるのを適度に抑制する作用があればどのような構成であってもよい。例えば、光拡散膜などが主として含まれる。また、可視光抑制膜は、それが光拡散膜および着色膜のいずれであっても、バルブ自体の一部または実質的全部により形成されていてもよいし、バルブとは別に配設されていてもよい。後者の場合、可視光抑制膜は、バルブの外面または／および内面に配設することができる。
【００５２】
光拡散膜からなる可視光抑制膜は、ＳｉＯ２粒子が分散した膜厚１〜２μｍ程度の半透明膜または半透明のバルブによって形成することができる。バルブ外面において、ＳｉＯ２粒子が分散した上述の光拡散膜を形成するには、例えばＳｉのアルコキシドにＳｉＯ２粒子を分散させた溶液をバルブの外面に塗布し、乾燥後に焼成することによって形成することができる。また、バルブの内面にＳｉＯ２粒子が分散した膜は、例えばＳｉＯ２粒子を静電塗装などによってバルブ内面に被着させることによって、バルブが半透明に見える程度に薄く形成することができる。
【００５３】
高屈折率膜は、主成分のＦｅ２Ｏ３のみでもよいし、ＳｉＯ２や請求項２におけるようにＡｕ粒子が添加されていてもよい。
【００５４】
低屈折率膜は、主成分のＳｉＯ２のみでもよいし、要すれば請求項３におけるようにＡｕ粒子や請求項４におけるようにＣｏおよび／またはＣｒが添加されていてもよい。
【００５５】
赤外光透過可視光遮断多層膜の光屈折率膜および低屈折率膜は、その光学膜厚が３０〜１５０ｎｍの範囲に設定されていることが好ましい。
【００５６】
なお、高温下での高屈折率膜のＦｅ２Ｏ３と低屈折率膜のＳｉＯ２との反応による赤外光透過可視光遮断多層膜の損傷を抑制するために、所望により請求項１の発明による構成を付加することが許容される。
【００５７】
そうして、本発明においては、上記の構成を具備していることにより、可視光抑制膜が可視光の遮断をある程度まで分担するので、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数が少なくても所要の程度まで外部に導出される可視光を低減することができる。すなわち、可視光抑制膜が光拡散膜からなるときには直線透過率が透明のときより低下して可視透過光が低減する。以上の結果、赤外光透過可視光遮断多層膜により可視透過光を低減させる程度を軽減することが可能になる。したがって、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を少なくすることができる。これに伴い赤外光透過可視光遮断多層膜の形成の工数が減少するので、管形ヒータのコストを低減することができる。
【００５８】
また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、高屈折率膜の主成分がＦｅ２Ｏ３であるから、請求項１において説明したのと同様に作用して、赤外光を透過し、可視光を遮断する。
【００５９】
請求項８の発明の管形ヒータは、放射透過性のバルブと、バルブの内部に封装された耐火性金属の白熱フィラメントと、バルブの外面に形成された着色膜とを具備しているものにおいて、着色膜は、Ｆｅ２Ｏ３を主成分としてＹ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の酸化物を添加するとともにＡｕ粒子が分散していることを特徴としている。
【００６０】
本発明は、赤外光透過可視光遮断多層膜に代えて着色膜を用いて赤外光を透過するとともに可視光を遮断するのに好適な構成を規定している。Ｙ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の酸化物は、請求項１におけるように選択することができ、これにより着色膜の耐久性が向上する。金属酸化物の添加割合は、主成分に対して好ましくは８〜２５質量％である。なお、添加割合の範囲が８％未満であると、添加の効果が少ない。２５質量％を超えると、波長５００ｎｍ以下の光吸収が低下し、透過光が緑色っぽくなり、外観性が低下する。
【００６１】
一方、Ａｕ粒子は、着色膜を透過する可視光の光色を橙〜黄色になるよう構成することができる。その他の構成および作用は、請求項２において説明したのと同様である。また、Ａｕ粒子の添加割合は、主成分に対して好ましくは８〜２５質量％の範囲である。なお、Ａｕ粒子の添加割合が８質量％未満であると、添加の効果が少ない。２５質量％を超えると、Ａｕの光吸収のピークが短波長側へ移動するため、可視光の光色が好ましい範囲からずれてしまうとともに、高価なＡｕの使用量が多くなって、管形ヒータのコスト高を招く。
【００６２】
着色膜は、１層で形成してもよいし、複数層を積層して形成してもよい。また、着色膜の膜厚は、好ましくは０．４〜１μｍである。なお、膜厚が０．４μｍ未満であると、可視光遮断の効果が少ない。膜厚が１μｍを超えると、外部に透過する赤外光の減少が多くなる。また、着色膜は、以上の構成の下で、波長４００〜７００ｎｍの範囲における可視光の透過率が１０％以下になるような光学特性を有しているように構成することができる。さらに、着色膜は、Ｆｅ２Ｏ３溶液に上記添加物を混合した塗布液を調整して、バルブの外面に塗布し、乾燥後に焼成することによって形成することができる。
【００６３】
そうして、本発明においては、上記の構成を具備していることにより、赤外光を良好に透過して、かつ、外部に透過する可視透過光が所望に抑制されるので、眩しさが低減するのに加えて、可視光が橙ないし黄色の自然光に近くなるので、不自然なストレスを感じることもなくなるとともに、多層膜より製造が容易なため安価な管形ヒータを得ることができる。
【００６４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００６５】
図１ないし図４は、本発明の管形ヒータにおける第１の実施の形態を示し、図１は一部切欠正面図、図２は赤外光透過可視光遮断多層膜の模式図、図３は赤外光透過可視光遮断多層膜の分光透過特性を示すグラフ、図４は赤外光透過可視光遮断多層膜の反射率特性を示すグラフである。本実施の形態は、請求項１および２の発明に対応する。
【００６６】
管形ヒータは、図１に示すように、管形ハロゲン電球１０および赤外光透過可視光遮断多層膜２０を具備している。
【００６７】
＜管形ハロゲン電球１０＞ 管形ハロゲン電球１０は、バルブ１、白熱フィラメント２、内部導入線３、アンカー４、導入金属箔５、外部導入線６、不活性ガスおよびハロゲンを備えて構成されている。
【００６８】
バルブ１は、外径１０ｍｍの細長い石英ガラス管の両端に封止部１ａをそれぞれ形成して構成されていて直管状をなしている。バルブ１の長さは、用途に応じて適宜設定することができる。封止部１ａは、ピンチシール構造をなしている。
【００６９】
白熱フィラメント２は、いわゆるタングステンフィラメントからなる。そして、タングステン線を２重コイルに巻回して形成されていて、バルブ１の内部にその管軸に沿って張設されている。また、白熱フィラメント２は、その作動すなわち点灯時に白熱して可視光から赤外光までの連続スペクトルを発生する。
【００７０】
内部導入線３は、白熱フィラメントをバルブ１内の所定の位置に支持するとともに、外部から電流を導入するために作用する。本実施の形態においては、白熱フィラメント２の両端の２次コイルを両端方向に引き伸ばすことによって白熱フィラメント２と一体に形成されている。
【００７１】
アンカー４は、白熱フィラメント２の中間部においてその素線、１次コイルまたは２次コイルなどの部分を機械的に抱持して、耐振性および耐衝撃性を高めるために用いている。そして、アンカーは、モリブデン、タングステンなどの耐火性金属からなる線を用いて形成する。また、アンカーは、バルブの内面に当接するように形成されたリング状のアンカーであり、管軸方向に延在する白熱フィラメントの中間部の複数箇所を支持するとともに、そのリング部がバルブ１の内面に当接することによって、白熱フィラメント２が不所望に垂下しないように位置規制している。
【００７２】
導入金属箔５は、モリブデンからなり、バルブ１両端の封止部１ａの内部に気密に埋設されている。また、導入金属箔５には、内部導入線３および後述する外部導入線６が溶接されている。
【００７３】
外部導入線６は、モリブデン棒からなり、その基端がバルブ１の両端から外部に導出して図示しない電源に接続する。また、先端が封着金属箔５の一端に溶接されていることによって、白熱フィラメント２に接続している。
【００７４】
不活性ガスは、バルブ内部に封入され、白熱フィラメントの蒸発を抑制するのに効果的であり、Ｘｅ、Ｋｒ、Ａｒなどの希ガスまたはこれらの希ガスに加えてアーク防止のためにＮ２を例えば１０％程度の分圧で混合した混合ガスを、適当圧で封入することができる。
【００７５】
ハロゲンは、ハロゲンサイクルを行わせて白熱フィラメントから蒸発したタングステンを再びフィラメント上に戻すいわゆるハロゲンサイクルを行わせるために、その少量をバルブ内部に封入している。ハロゲンとしては、Ｉ、ＢｒおよびＣｌの１種または複数種を、ハロゲン単体で、または有機化合物として封入する。なお、有機ハロゲン化物の形で封入することによって、製造時の取扱いを容易にすることができる。そして、ハロゲンサイクルによって白熱フィラメント２から蒸発したタングステンを再び白熱フィラメント２に戻すように作用する。このハロゲンサイクルによってタングステンの蒸発を抑制して長寿命化するとともに、バルブ内面の黒化を防止する。
【００７６】
＜赤外光透過可視光遮断多層膜２０＞ 赤外光透過可視光遮断多層膜２０は、図１に示すように、バルブ１の封止部１ａの間に形成された主要部の外面に形成されていて、図３に示すように高屈折率膜２１および低屈折率膜２２による１１層からなる積層体によって構成されている。
【００７７】
高屈折率膜２１は、主成分がＦｅ２Ｏ３で、Ｙ２Ｏ３が主成分に対して１０質量％添加されることによって構成されている。また、高屈折率膜２１は、以下のように作成した。すなわち、ＦｅおよびＹのアルコキシドをエタノール５質量％溶液に所定量溶解し、これ安定化剤およびその他の添加剤を所定量添加することによって調整した塗布液を、塗布し、乾燥後に７５０℃で１０分間焼成することによって形成した。
【００７８】
低屈折率膜２２は、ＳｉＯ２よって構成されている。また、低屈折率膜２２は、以下のように作成した。すなわち、Ｓｉのアルコキシドをエタノール５質量％溶液に所定量溶解し、これ安定化剤およびその他の添加剤を所定量添加することによって調整した塗布液を、塗布し、乾燥後に７５０℃で１０分間焼成することによって形成した。
【００７９】
赤外光透過可視光遮断多層膜２０の膜構成は、表１に示すとおりである。
【００８０】
【表１】
【００８１】
そうして、得られた管形ヒータの分光反射率特性は、図４に示すとおりである。図は、長波長側の可視光および赤外光を透過する。また、赤外光透過可視光遮断多層膜２０の分光透過率特性は、図３に示すとおりである。図３および図４から理解できるように、波長７００ｎｍ以下、特に波長５５０〜７００ｎｍの可視光に対して大きな反射率を示し、反対に透過率が５５０ｎｍ以下で殆ど０％であり、５５０ｎｍ近傍から透過率が徐々に増加していて、５５０〜６５０ｎｍの間は透過率が小さいが、６５０ｎｍ以上では透過率が急激に増大している。これらから明らかなように、白熱フィラメント２の白熱により放射された可視光および赤外光のうち、可視光が赤外光透過可視光遮断多層膜２０によって殆どカットされる。また、赤外光透過可視光遮断多層膜２０から外部へ透過する僅かな可視透過光は、眩しくないとともに、その光色が赤暖色系であるので、見た目に自然な感じを与える。これに対して、赤外光は、赤外光透過可視光遮断多層膜２０を高い透過率によって効率よく透過する。
【００８２】
次に、表２を参照して種々の赤外光透過可視光遮断多層膜を形成した管形ヒータについて行った反射率特性の評価試験について説明する。試験に供した管形ヒータは、その赤外光透過可視光遮断多層膜が主成分Ｆｅ２Ｏ３のみの高屈折率膜を備えるものと、主成分Ｆｅ２Ｏ３に対して各種の金属酸化物を１０質量％添加して形成した高屈折率膜を備えるものとであり、赤外光透過可視光遮断多層膜以外は、第１の実施の形態において説明したのと同じ仕様である。試験は、大気中で入力電力と雰囲気温度（保温状態）を制御することにより、バルブ温度を変えてそれぞれの温度で５００時間点灯させたときの反射特性の変化を測定し、その結果に基づく赤外光透過可視光遮断多層膜の耐熱・耐久性評価を行った。表２は、その結果を示している。
【００８３】
【表２】
【００８４】
これに対して、添加物のないものおよび本発明以外の添加物のあるものは、バルブ温度９００℃において、いずれも反射率の変化が１０％以上であった。また、８５０℃においても、Ｎｂ２Ｏ５およびＺｒＯ２を添加したものを除いて反射率の変化が１０％以上であった。なお、Ｎｂ２Ｏ５およびＺｒＯ２を添加したものは、反射率の変化が１０％以内であった。また、８００℃においては、ＴｉＯ２を除いて反射率の変化が１０％以内であった。なお、ＴｉＯ２は、反射率の変化が１０％以上であった。
【００８５】
図５は、本発明の管形ヒータにおける第２の実施の形態の赤外光透過可視光遮断多層膜の分光透過率特性を示すグラフである。本実施の形態は、請求項３および４の発明に対応する。
【００８６】
すなわち、バルブおよび白熱フィラメントを備えた管形ハロゲン電球を用いている点は、第１の実施の形態と同じである。また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、高屈折率膜中にＡｕ粒子が添加されている点を除けば、第１の実施の形態と同じである。Ａｕ粒子は、平均粒径約１２ｎｍであり、高屈折率膜の主成分であるＦｅ２Ｏ３に対して１０質量％添加されている。なお、Ａｕ粒子は、高屈折率膜の塗布液中に分散させて塗布、焼成される。
【００８７】
そうして、得られた管形ヒータは、図５に示すような分光透過率特性を有している。すなわち、赤外光透過可視光遮断多層膜の中心カット波長である６００ｎｍ付近を中心に４５０〜７００ｎｍ付近を反射によりカットする。また、高屈折率膜のＦｅ２Ｏ３の６００ｎｍ以下の吸収により、短波長側を遮断することで７００ｎｍ付近の赤暖色系光を幾分透過するものの、６００ｎｍ以下の透過率は、数％レベルに抑えている。このため、高い防眩効果を有する管形ヒータが得られる。さらに加えて、Ａｕ粒子の添加により、６００〜７００ｎｍ（最大吸収６５０ｎｍ付近）の可視透過光を吸収により削減することができ、これによって可視光は、橙ないし黄色系の自然な光色が得られる。
【００８８】
図６は、本発明の管形ヒータにおける第３の実施の形態の赤外光透過可視光遮断多層膜の分光透過率特性を示すグラフである。本実施の形態は、請求項５および６の発明に対応する。
【００８９】
すなわち、バルブおよび白熱フィラメントを備えた管形ハロゲン電球を用いている点は、第１の実施の形態と同じである。また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、低屈折率膜中にＡｕ粒子が添加されているとともに、層数が、表３に示すように、７である点を除けば、第１の実施の形態と同じである。
【００９０】
【表３】
【００９１】
そうして、得られた管形ヒータは、図６に示すような分光透過率特性を有している。すなわち、赤外光透過可視光遮断多層膜の中心カット波長である６００ｎｍ付近を中心に４５０〜７００ｎｍ付近を反射によりカットする。また、高屈折率膜のＦｅ２Ｏ３の６００ｎｍ以下の吸収により、短波長側を遮断することで７００ｎｍ付近の赤暖色系光を幾分透過するものの、６００ｎｍ以下の透過率は、数％レベルに抑えている。このため、高い防眩効果を有する管形ヒータが得られる。さらに加えて、低屈折率膜に対するＡｕ粒子の添加により、５００〜６００ｎｍ（最大吸収５５０ｎｍ付近）の可視透過光を吸収により削減することができ、これによって赤外光透過可視光遮断多層膜の層数が７であっても実施の形態１におけるのと同等の可視光低下が得られている。
【００９２】
図７は、本発明の管形ヒータにおける第４の実施の形態の赤外光透過可視光遮断多層膜の分光透過率特性を示すグラフである。本実施の形態は、請求項５および６の発明に対応する。
【００９３】
すなわち、バルブおよび白熱フィラメントを備えた管形ハロゲン電球を用いている点は、第１の実施の形態と同じである。また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、光屈折率膜および低屈折率膜中にそれぞれＡｕ粒子が添加されているとともに、層数が７である点を除けば、第１の実施の形態と同じである。Ａｕ粒子は、平均粒径約１２ｎｍであり、光屈折率膜および低屈折率膜の主成分に対していずれも１０質量％添加されている。なお、Ａｕ粒子は、光屈折率膜および低屈折率膜のそれぞれの塗布液中に分散させて塗布、焼成される。
【００９４】
そうして、得られた管形ヒータは、図７に示すような分光透過率特性を有している。すなわち、赤外光透過可視光遮断多層膜の中心カット波長である６００ｎｍ付近を中心に４５０〜８００ｎｍ付近を反射によりカットする。また、高屈折率膜のＦｅ２Ｏ３の６００ｎｍ以下の吸収により、短波長側を遮断することで７００ｎｍ付近の赤暖色系光を幾分透過するものの、６００ｎｍ以下の透過率は、数％レベルに抑えている。このため、高い防眩効果を有する管形ヒータが得られる。さらに加えて、光屈折率膜のＦｅ２Ｏ３に対するＡｕの添加により６００〜７００ｎｍ（最大吸収６５０ｎｍ付近）の透過光を吸収し、低屈折率膜に対するＡｕ粒子の添加により、５００〜６００ｎｍ（最大吸収５５０ｎｍ付近）の透過光を吸収により削減することができ、これらによって５００〜７００ｎｍの透過光の削減することによって、橙ないし黄色系の自然な光色が得られるとともに、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数が７であっても実施の形態１におけるのと同等の可視透過光低下が得られている。
【００９５】
次に、本発明の管形ヒータの第５の実施の形態を説明する。本実施の形態は、請求項１の発明に対応する。
【００９６】
すなわち、バルブおよび白熱フィラメントを備えた管形ハロゲン電球を用いている点は、第１の実施の形態と同じである。また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、低屈折率膜中にＣｏＯが添加されているとともに、層数が７である点を除けば、第１の実施の形態と同じである。ＣｏＯは、低屈折率膜の主成分であるＳｉＯ２に対して１０質量％添加されている。なお、低屈折率膜は、Ｓｉ、ＴａおよびＣｏのアルコシキドをエタノール５質量％溶液に溶解して塗布液を調整し、塗布、焼成して形成している。
【００９７】
なお、ＣｏおよびＣｒは、着色成分であり、可視光中の緑色成分を吸収するが、赤外光透過可視光遮断多層膜の高屈折率膜および低屈折率膜のいずれか一方に含有されていればよい。Ｃｏおよび／またはＣｒの好適な添加割合の範囲は、高屈折率膜または低屈折率膜の主成分に対して５〜２０質量％である。添加割合が５質量％未満になると、可視光吸収の効果が少ない。反対に、２０質量％を超えると、多層性および耐久性が低下する。Ｃｏおよび／またはＣｒを高屈折率膜および低屈折率膜のいずれか一方に含有させるには、例えばこれらの化合物を高屈折率膜または低屈折率膜の溶液に混合した塗布液を調整して、バルブの外面に塗布、乾燥後に焼成すればよい。
【００９８】
また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、全体でその光学膜厚が３０〜１５０ｎｍの範囲内に設定されていることが好ましい。そして、得られた赤外光透過可視光遮断多層膜は、それが管形ハロゲン電球のバルブ外面に形成された管形ヒータの場合、反射率最大ピークが波長５５０〜６５０ｎｍの間で６０％以上であり、波長６００ｎｍ以下４００ｎｍの範囲の平均透過率が１０％以下の光学特性を有しているように構成されているのが好ましい。
【００９９】
そうして、本実施の形態においては、上述の構成を具備していることにより、高屈折率膜または低屈折率膜中のＣｏおよび／またはＣｒが波長５００〜６００ｎｍ付近の光を吸収するので、外部へ導出される可視透過光が低減して、眩しさが減少する。そのため、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を多くしなくても、所望の防眩性を備えた管形ヒータを得ることができる。換言すれば、防眩性能を阻害することなしに、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を低減することができる。一例としては、本実施の形態の場合、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数が７であるのに対して、低屈折率膜にＡｕ粒子を添加していない以外は同一仕様で、かつ、同等の光学特性を有している比較例の場合、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数が１１である。
【０１００】
また、得られた管形ヒータは、赤外光透過可視光遮断多層膜の中心カット波長である６００ｎｍ付近を中心に４５０〜７００ｎｍ付近を反射によりカットする。また、高屈折率膜のＦｅ２Ｏ３の６００ｎｍ以下の吸収により、短波長側を遮断することで７００ｎｍ付近の赤暖色系光を幾分透過するものの、６００ｎｍ以下の透過率は、数％レベルに抑えている。このため、高い防眩効果を有する管形ヒータが得られる。さらに加えて、低屈折率膜に対するＣｏＯの添加により、５００〜６００ｎｍ（最大吸収５５０ｎｍ付近）の透過光を吸収により削減することができ、これによって赤外光透過可視光遮断多層膜の層数が７であっても実施の形態１におけるのと同等の可視透過光低下が得られている。
【０１０１】
次に、本発明の管形ヒータの第６の実施の形態を説明する。本実施の形態は、請求項６の発明に対応する。
【０１０２】
すなわち、バルブおよび白熱フィラメントを備えた管形ハロゲン電球を用いている点は、第１の実施の形態と同じである。また、赤外光透過可視光遮断多層膜は、実施の形態１におけるのと同様であるが、層数が７である。そして、バルブ１の外面に半透明の光拡散膜が形成され、光拡散膜の上に赤外光透過可視光遮断多層膜が形成されている。
【０１０３】
光拡散膜は、Ｓｉのアルコキシドをエタノール５質量％溶液に溶解し、さらにＳｉＯ２の微粒子を分散させた塗布液を調整して、バルブの外面に塗布、焼成して作成されている。
【０１０４】
そうして、得られた管形ヒータは、実施の形態１におけるそれとほぼ同様である。
【０１０５】
図８は、本発明の管形ヒータにおける第７の実施の形態で用いられる着色膜の分光透過率特性を示すグラフである。本実施の形態は、請求項８および９の発明に対応する。
【０１０６】
すなわち、バルブおよび白熱フィラメントを備えた管形ハロゲン電球を用いている点は、第１の実施の形態と同じであるが、赤外光透過可視光遮断多層膜に代えて着色膜が形成されている。着色膜は、第２の実施の形態における高屈折率膜と同様な構成であるが、その膜厚が約０．６μｍである。また、着色膜は、その主成分がＦｅ２Ｏ３で、これにＹ２Ｏ３が主成分に対して１０質量％添加されている。また、Ａｕ粒子が主成分に対して１５質量％添加されている。さらに、Ａｕ粒子は、平均粒径約１２ｎｍである。なお、Ａｕ粒子は、低屈折率膜の塗布液中に分散させて塗布、焼成される。
【０１０７】
そうして、得られた管形ヒータは、着色膜が形成されているので、図８に示すような分光透過率特性を有している。すなわち、波長４００〜７００ｎｍの可視全域で透過率が着色膜における吸収により削減される。これにより、管形ヒータを直視する際の眩しさをなくすとともに、周辺に放射される可視透過光の光色が橙ないし黄色で自然光に近くなる。
【０１０８】
【発明の効果】
請求項１および２の発明によれば、赤外光透過可視光遮断多層膜の高屈折率膜がＦｅ２Ｏ３を主成分としてＹ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の酸化物を添加してなることにより、優れた防眩性能を有するとともに、赤外光透過可視光遮断多層膜の耐熱性および耐久性が向上した管形ヒータを提供することができる。
【０１０９】
請求項３および４の発明によれば、赤外光透過可視光遮断多層膜の高屈折率膜がＦｅ２Ｏ３を主成分としてＡｕ粒子が分散していることにより、優れた防眩性能を有するとともに、可視透過光の光色が橙ないし黄色の自然光に近くなる管形ヒータを提供することができる。
【０１１０】
請求項５および６の発明によれば、赤外光透過可視光遮断多層膜の高屈折率膜がＦｅ２Ｏ３を主成分とし、低屈折率膜がＳｉＯ２を主成分として、少なくとも低屈折率膜にＡｕ粒子が分散していることにより、優れた防眩性能を有するとともに、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を低減して安価な管形ヒータを提供することができる。
【０１１１】
請求項７の発明によれば、赤外光透過可視光遮断多層膜の内面側に光拡散機能を有する可視光抑制膜を配設していることにより、優れた防眩性能を有するとともに、赤外光透過可視光遮断多層膜の層数を低減して安価な管形ヒータを提供することができる。
【０１１２】
請求項８および９の発明によれば、着色膜がＦｅ２Ｏ３を主成分としてＹ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の酸化物を添加してなるとともにＡｕ粒子が分散していることにより、優れた防眩性能を有するとともに、安価な管形ヒータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の管形ヒータにおける第１の実施の形態を示す一部切欠正面図
【図２】同じく赤外光透過可視光遮断多層膜の模式図
【図３】同じく赤外光透過可視光遮断多層膜の分光透過特性を示すグラフ
【図４】同じく赤外光透過可視光遮断多層膜の反射率特性を示すグラフ
【図５】本発明の管形ヒータにおける第２の実施の形態の赤外光透過可視光遮断多層膜の分光透過率特性を示すグラフ
【図６】本発明の管形ヒータにおける第３の実施の形態の赤外光透過可視光遮断多層膜の分光透過率特性を示すグラフ
【図７】本発明の管形ヒータにおける第４の実施の形態の赤外光透過可視光遮断多層膜の分光透過率特性を示すグラフ
【図８】本発明の管形ヒータにおける第７の実施の形態で用いられる着色膜の分光透過率特性を示すグラフ
【符号の説明】
１…バルブ、１０…管形ハロゲン電球、２０…赤外光透過可視光遮断多層膜、２１…高屈折率膜、２２…低屈折率膜
Claims (9)
- 放射透過性のバルブと；
バルブの内部に封装された白熱フィラメントと；
Ｆｅ２Ｏ３を主成分としてＹ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の酸化物を添加してなる高屈折率膜および低屈折率膜が交互に複数層積層してなりバルブの外面に形成された赤外光透過可視光遮断多層膜と；
を具備していることを特徴とする管形ヒータ。 - 赤外光透過可視光遮断多層膜は、高屈折率膜および低屈折率膜が３０〜１５０ｎｍの範囲に設定されており、反射率最高ピークが波長５５０〜６５０ｎｍにおいて４０％以上であり、波長４００〜７００ｎｍの平均透過率が５％以下であることを特徴とする請求項１記載の管形ヒータ。
- 放射透過性のバルブと；
バルブの内部に封装された白熱フィラメントと；
Ｆｅ２Ｏ３を主成分とするとともにＡｕ粒子が分散している高屈折率膜および低屈折率膜が交互に複数層積層してなりバルブの外面に形成された赤外光透過可視光遮断多層膜と；
を具備していることを特徴とする管形ヒータ。 - 赤外光透過可視光遮断多層膜は、高屈折率膜および低屈折率膜が３０〜１５０ｎｍの範囲に設定されており、反射率最高ピークが波長５５０〜６５０ｎｍにおいて５０％以上であり、波長４００〜７００ｎｍの平均透過率が５％以下であることを特徴とする請求項３記載の管形ヒータ。
- 放射透過性のバルブと；
バルブの内部に封装された白熱フィラメントと；
Ｆｅ２Ｏ３を主成分とする高屈折率膜およびＳｉＯ２を主成分とする低屈折率膜が交互に複数層積層してなるとともに、少なくとも低屈折率膜中にはＡｕ粒子が分散していていて、バルブの外面に形成された赤外光透過可視光遮断多層膜と；
を具備していることを特徴とする管形ヒータ。 - 赤外光透過可視光遮断多層膜は、高屈折率膜および低屈折率膜が３０〜１５０ｎｍの範囲に設定されており、反射率最高ピークが波長５５０〜６５０ｎｍにおいて４０％以上であり、波長４００〜６００ｎｍの平均透過率が５％以下であることを特徴とする請求項５記載の管形ヒータ。
- 赤外光透過可視光遮断多層膜の内面側に配設された光拡散機能を有する可視光抑制膜を具備していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一記載の管形ヒータ。
- 放射透過性のバルブと；
バルブの内部に封装された耐火性金属の白熱フィラメントと；
Ｆｅ２Ｏ３を主成分としてＹ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、ＭｇおよびＺｎのグループから選択された少なくとも一種の酸化物を添加するとともにＡｕ粒子が分散していてバルブの外面に形成された着色膜と；
を具備していることを特徴とする管形ヒータ。 - 着色膜は、その膜厚が０．４〜１．０μｍであり、波長４００〜７００ｎｍの平均透過率が１０％以下であることを特徴とする請求項８記載の管形ヒータ。
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