JP2021015748A - heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、ヒータに関する。 Embodiments of the present invention relate to heaters.
輻射熱により対象物を加熱するヒータがある。この様なヒータは、バルブ、バルブの内部に設けられたコイル、バルブの両側の端部に設けられた封止部、封止部の内部に設けられた薄膜状の導電部、および封止部から露出するリードなどを備えている。また、コイルの端部はレグを介して導電部と電気的に接続されている。 There is a heater that heats an object by radiant heat. Such a heater includes a valve, a coil provided inside the valve, a sealing portion provided at both ends of the valve, a thin film conductive portion provided inside the sealing portion, and a sealing portion. It is equipped with leads that are exposed from. Further, the end portion of the coil is electrically connected to the conductive portion via a leg.
一般的には、コイルは、タングステンを含んでいる。ヒータに電圧を印加するとコイルが発熱する。コイルが発熱するとタングステンが蒸発し易くなるので、タングステンの蒸発を抑制するために、ハロゲンを含むガスをバルブの内部に封入している。一般的には、ガスの封入圧力は、１気圧（１０１３２５Ｐａ）程度とされている。 Generally, the coil contains tungsten. When a voltage is applied to the heater, the coil generates heat. When the coil generates heat, tungsten easily evaporates. Therefore, in order to suppress the evaporation of tungsten, a gas containing halogen is sealed inside the valve. Generally, the filling pressure of the gas is about 1 atm (101325 Pa).
近年においては、従来よりも高負荷のヒータが求められるようになってきており、コイルの温度が高くなる傾向にある。コイルの温度が高くなるとタングステンがさらに蒸発し易くなるので、タングステンの蒸発を抑制するためにハロゲンの封入量が増加、ひいてはガスの封入圧力が高くなる傾向にある。 In recent years, there has been a demand for a heater having a higher load than before, and the temperature of the coil tends to increase. As the temperature of the coil increases, tungsten is more likely to evaporate, so that the amount of halogen encapsulated increases in order to suppress the evaporation of tungsten, which in turn tends to increase the gas encapsulation pressure.
ここで、リードと、薄膜状の導電部との接続部分は電気抵抗が大きくなるので、発熱量が多くなり温度が高くなりやすい。また、リードと封止部との間の僅かな隙間を介して封止部の内部に空気が侵入する場合がある。そのため、リードと導電部との接続部分の温度が高くなると、侵入した空気に含まれている酸素と、リードおよび導電部との酸化反応が促進されて膨張が生じ、封止部にクラックなどが発生する場合がある。 Here, since the electrical resistance of the connecting portion between the reed and the thin-film conductive portion increases, the amount of heat generated increases and the temperature tends to rise. In addition, air may enter the inside of the sealing portion through a slight gap between the lead and the sealing portion. Therefore, when the temperature of the connecting portion between the reed and the conductive portion rises, the oxidation reaction between the oxygen contained in the invading air and the reed and the conductive portion is promoted to cause expansion, and cracks or the like occur in the sealing portion. It may occur.
封止部にクラックなどが発生すると、封止部や、封止部の近傍の筒状部などが割れるおそれがある。ガスの封入圧力が高くなっている場合には、割れの発生がさらに生じやすくなる。
そこで、割れが発生する前に、コイルへの通電を遮断することができるヒータの開発が望まれていた。
If a crack or the like occurs in the sealing portion, the sealing portion or the tubular portion in the vicinity of the sealing portion may be cracked. When the filling pressure of the gas is high, cracks are more likely to occur.
Therefore, it has been desired to develop a heater that can cut off the energization of the coil before the crack occurs.
本発明が解決しようとする課題は、割れが発生する前に、コイルへの通電を遮断することができるヒータを提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a heater capable of cutting off the energization of the coil before cracking occurs.
実施形態に係るヒータは、筒状部と；前記筒状部の両側の端部のそれぞれに設けられた封止部と；それぞれの前記封止部の内部に設けられた導電部と；前記筒状部の内部に設けられ、前記筒状部の管軸に沿って延び、両側の端部のそれぞれが前記導電部と電気的に接続されたコイルと；それぞれの前記封止部において、一方の端部側が前記封止部の内部に設けられ、他方の端部側が前記封止部から露出する少なくとも１つのリードと；それぞれの前記封止部の内部において、前記導電部と前記リードとの間に設けられた接続部と；を具備している。 The heater according to the embodiment has a tubular portion; a sealing portion provided at each of the end portions on both sides of the tubular portion; a conductive portion provided inside each of the sealing portions; and the tubular portion. A coil provided inside the shaped portion, extending along the tube axis of the tubular portion, and each of the end portions on both sides is electrically connected to the conductive portion; in each of the sealing portions, one With at least one lead having an end side provided inside the sealing portion and the other end side exposed from the sealing portion; within each of the sealing portions, between the conductive portion and the lead. It is provided with a connection portion provided in.
本発明の実施形態によれば、割れが発生する前に、コイルへの通電を遮断することができるヒータを提供することができる。 According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a heater capable of cutting off the energization of the coil before cracking occurs.
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
本実施の形態に係るヒータは、対象物や、対象物が置かれている空間を加熱するものとすることができる。以下においては、一例として、防眩性が求められるヒータを例に挙げて説明する。防眩性が求められるヒータは、例えば、店舗などの空間を加熱する暖房機器に用いることができる。ただし、本実施の形態に係るヒータは、防眩性が求められないヒータにも適用することができる。すなわち、本実施の形態に係るヒータは、後述する被膜が設けられていないヒータにも適用することができる。
Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. In each drawing, similar components are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
The heater according to the present embodiment can heat an object or a space in which the object is placed. In the following, as an example, a heater that is required to have antiglare properties will be described as an example. A heater that is required to have antiglare properties can be used, for example, in a heating device that heats a space such as a store. However, the heater according to the present embodiment can also be applied to a heater that is not required to have antiglare properties. That is, the heater according to the present embodiment can also be applied to a heater not provided with a coating film, which will be described later.
図１は、本実施の形態に係るヒータ１を例示するための模式図である。
図２は、図１におけるＡ部の模式拡大図である。
なお、煩雑となるのを避けるために、図１および図２においては、被膜５０を省いて描いている。
図３は、図２におけるヒータ１のＢ−Ｂ線方向の模式断面図である。
図１および図２に示すように、ヒータ１には、バルブ１０、フィラメント２０、導電部３０、リード４０、被膜５０、および遮断制御部６０を設けることができる。
FIG. 1 is a schematic diagram for exemplifying the
FIG. 2 is a schematic enlarged view of part A in FIG.
In addition, in order to avoid complication, the
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
バルブ１０は、筒状部１１、封止部１２、突起部１３、およびディンプル１４を有することができる。バルブ１０は、筒状部１１、封止部１２、突起部１３、およびディンプル１４が一体に形成されたものとすることができる。バルブ１０は、例えば、石英ガラスから形成することができる。この場合、バルブ１０は、例えば、透明、すなわち着色されていない石英ガラスから形成することができる。なお、被膜５０が設けられない場合には、バルブ１０は、着色されていない石英ガラスから形成することもできるし、着色されている石英ガラスから形成することもできる。
The
筒状部１１は、例えば、円筒状を呈するものとすることができる。筒状部１１は、筒状部１１の外径である管外径Ｄに比べて全長Ｌ（管軸方向の長さ）が長い形態を有することができる。この場合、筒状部１１の内壁の管壁負荷が高くなり過ぎると、筒状部１１の温度が高くなり過ぎて、筒状部１１が変形したり、筒状部１１の耐久性が低下したりするおそれがある。そのため、ヒータ１の電力に応じて、所定の管壁負荷を超えないように、筒状部１１の管外径Ｄ、および全長Ｌを適宜決定することができる。また、後述するように、筒状部１１の内部にはハロゲンを含むガスが封入されている。
The
封止部１２は、筒状部１１の、管軸方向における両側の端部のそれぞれに設けることができる。筒状部１１の両端に封止部１２を設けることで、筒状部１１の内部空間を気密に封止することができる。例えば、一対の封止部１２は、加熱した筒状部１１の両端部分を押しつぶすことで形成することができる。例えば、一対の封止部１２は、ピンチシール法やシュリンクシール法を用いて形成することができる。ピンチシール法を用いて封止部１２を形成すれば、図１および図２に例示をしたような板状の封止部１２を形成することができる。シュリンクシール法を用いて封止部１２を形成すれば、円柱状の封止部１２を形成することができる。
The sealing
突起部１３は、筒状部１１の外面に設けることができる。突起部１３は、ヒータ１を製造する際に、筒状部１１の内部空間を排気したり、筒状部１１の内部空間に後述するガスを導入したりするために設けることができる。突起部１３は、排気およびガスの導入後に、石英ガラスから形成された管を焼き切ることで形成されたものとすることができる。
The
ディンプル１４は、筒状部１１の内壁を局所的に突出させたものとすることができる。ディンプル１４は、筒状部１１を加熱して、筒状部１１の外面を局所的に押圧することで形成することができる。そのため、ディンプル１４が形成された位置における筒状部１１の外面は、筒状部１１の内部に向けて窪んでいる。
The
ディンプル１４は、筒状部１１の内壁から筒状部１１の内部に突出し、アンカ２３に接触するものとすることができる。ディンプル１４は、アンカ２３の位置を規制するために設けることができる。ディンプル１４は、筒状部１１の内部に向けて突出しているので、ディンプル１４が形成された位置における筒状部１１の内部寸法は、ディンプル１４が形成されていない位置における筒状部１１の内部寸法よりも小さくなる。そのため、ディンプル１４によりアンカ２３を保持することができる。例えば、図３に示すように、管径方向において、互いに対峙する一対のディンプル１４を設け、一対のディンプル１４によりアンカ２３を保持することもできる。一対のディンプル１４によりアンカ２３を保持するようにすれば、アンカ２３と筒状部１１の内壁との接触長さを減らすことができる。そのため、コイル２１において発生した熱がアンカ２３を介して筒状部１１に伝わるのを抑制することができる。
The
アンカ２３が複数設けられる場合には、管軸方向に複数のディンプル１４を設けることができる。この場合、複数のアンカ２３ごとにディンプル１４を設けることもできるし、所定の間隔をあけてディンプル１４を設けることもできる。図１および図２に例示をしたヒータ１の場合には、３つのアンカ２３に対して一対のディンプル１４が設けられている。なお、ディンプル１４の数や配置は、筒状部１１の全長Ｌやアンカ２３の数などに応じて適宜変更することができる。また、筒状部１１の全長Ｌやアンカ２３の数などによっては、ディンプル１４を省くこともできる。すなわち、ディンプル１４は、必要に応じて設けるようにすればよい。
When a plurality of
フィラメント２０は、コイル２１、レグ２２、およびアンカ２３を有することができる。
コイル２１およびレグ２２は、一体に形成することができる。コイル２１およびレグ２２は、例えば、タングステンを含むものとすることができる。
The
The
コイル２１は、螺旋状を呈するものとすることができる。コイル２１は、例えば、タングステン線を螺旋状に巻くことで形成することができる。コイル２１の概観形状は、円筒状とすることができる。コイル２１は、筒状部１１の内部空間に設けることができる。コイル２１は、筒状部１１の中央領域を筒状部１１の管軸に沿って延びるものとすることができる。コイル２１は、通電時に発熱するとともに赤外線を含む光を放出することができる。
The
レグ２２は、コイル２１の両側の端部のそれぞれに設けることができる。レグ２２は、線状を呈し、コイル２１の端部から筒状部１１の管軸に沿って延びるものとすることができる。封止部１２の内部において、レグ２２の一方の端部側は導電部３０と電気的に接続することができる。筒状部１１の内部において、レグ２２の他方の端部側はコイル２１と電気的に接続することができる。レグ２２の端部の近傍は、導電部３０と溶接することができる。溶接は、例えば、レーザ溶接または抵抗溶接などとすることができる。レグ２２は、コイル２１に電力を供給する部分とすることができる。すなわち、コイル２１の両側の端部のそれぞれが、導電部３０と電気的に接続されている。
The
図３に示すように、アンカ２３は、筒状部１１の内部空間に設けることができる。例えば、アンカ２３の一方の端部２３ａ側は、コイル２１の外面に設けることができる。例えば、アンカ２３の端部２３ａ側を、コイル２１の外面に数回巻き付けることができる。例えば、アンカ２３の端部２３ａ側は、螺旋状を呈するものとすることができる。例えば、アンカ２３の他方の端部２３ｂ側は、筒状部１１の内壁に接触させることができる。例えば、アンカ２３の端部２３ｂ側は、筒状部１１の内壁に沿って湾曲した形状を有するものとすることができる。アンカ２３の端部２３ａ側がコイル２１の外面に設けられ、アンカ２３の端部２３ｂ側が筒状部１１の内壁に接触することで、アンカ２３により、コイル２１が、筒状部１１の内部空間に支持される。すなわち、アンカ２３はコイル２１を筒状部１１の内壁に対して支持するサポート部材とすることができる。
As shown in FIG. 3, the
アンカ２３は、例えば、タングステンなどを含むものとすることができる。アンカ２３は、例えば、タングステン線を曲げ加工することで形成することができる。なお、コイル２１とアンカ２３を別々に形成する場合を例示したが、コイル２１、レグ２２、およびアンカ２３を同じ線材から一体に形成することもできる。ただし、コイル２１とアンカ２３を別々に形成すれば、アンカ２３の線径がコイル２１の線径よりも小さくなる様にすることができる。この様にすれば、コイル２１において発生した熱が、アンカ２３を介して筒状部１１に伝わるのを抑制することができる。アンカ２３の線径は、例えば、０．３５ｍｍ以下とすることができる。
The
アンカ２３が設けられていれば、コイル２１が筒状部１１の内部空間の中央領域に位置するようにすることができる。そのため、コイル２１が筒状部１１の内壁に全面的に接触したり、全面的に近接したりするのを抑制することができる。この場合、アンカ２３は、少なくとも１つ設けることができる。複数のアンカ２３を設ける場合には、複数のアンカ２３を所定のピッチで等間隔に設けることもできるし、複数のアンカ２３を任意のピッチで設けることもできる。アンカ２３の数や配置は、コイル２１の長さ、剛性などに応じて適宜変更することができる。
If the
前述したように、ディンプル１４は筒状部１１の内部に向けて突出しているので、ディンプル１４により、アンカ２３の端部２３ｂ側が弾性変形する。そのため、弾性力により、アンカ２３の位置を維持することができる。また、ディンプル１４を形成した際に、アンカ２３の端部２３ｂ側の一部がディンプル１４に内部に設けられる。そのため、ディンプル１４によってもアンカ２３の位置を維持することができる。
As described above, since the
導電部３０は、１つの封止部１２に対して１つ設けることができる。導電部３０は、それぞれの封止部１２の内部に設けることができる。導電部３０の平面形状は四角形とすることができる。導電部３０は、薄膜状を呈するものとすることができる。導電部３０は、例えば、モリブデン箔から形成することができる。
One
リード４０は、１つの導電部３０に対して少なくとも１つ設けることができる。リード４０は、線状を呈するものとすることができる。それぞれの封止部１２の内部において、リード４０の一方の端部側は導電部３０と電気的に接続することができる。リード４０の他方の端部側は、封止部１２から露出することができる。例えば、リード４０の端部の近傍は、導電部３０と溶接することができる。溶接は、例えば、レーザ溶接または抵抗溶接などとすることができる。
At least one
リード４０には、ヒータ１の外部に設けられた電源などを電気的に接続することができる。例えば、リード４０はコネクタやハーネスなどに接続され、コネクタやハーネスなどに設けられているケーブルを介して、リード４０が電源などと電気的に接続されるようにすることができる。
A power source or the like provided outside the
リード４０は、例えば、モリブデンなどを含むものとすることができる。また、リード４０と導電部３０との間に、プラチナやタンタルなどを用いた箔を設けることもできる。この様にすれば、リード４０を導電部３０に溶接するのが容易となる。
The
被膜５０は、筒状部１１の外面に設けることができる。例えば、被膜５０は、筒状部１１の外面を覆うように設けることができる。ここで、可視光領域（波長が３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの領域）における被膜５０の平均透過率が２４％よりも高いと、視感評価において眩しさが増すようになる。一方、この平均透過率が２４％以下となると、視感評価において眩しさが軽減される。この場合、この平均透過率が２１％以下となると、視感評価において眩しさが感じられなくなる。そのため、可視光領域における平均透過率が２４％以下となるような被膜５０とすることが好ましい。
The
なお、筒状部１１と被膜５０とを合わせた場合の可視光領域における平均透過率が２２％よりも高いと、視感評価において眩しさが増すようになる。一方、この平均透過率が２２％以下となると、視感評価において眩しさが軽減される。この場合、この平均透過率が１９％以下となると、視感評価において眩しさが感じられなくなる。そのため、筒状部１１と被膜５０とを合わせた場合の可視光領域における平均透過率が２２％以下となるような被膜５０とすることが好ましい。
If the average transmittance in the visible light region when the
可視光領域における平均透過率は、例えば、日本分光株式会社製の分光光度計Ｖ−５７０を用いて求めることができる。例えば、波長が３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの領域において、分光光度計Ｖ−５７０を用いて５ｎｍごとに光の透過率を測定し、測定された透過率を平均することで、可視光領域における平均透過率を求めることができる。 The average transmittance in the visible light region can be determined using, for example, a spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation. For example, in the wavelength region of 380 nm to 780 nm, the light transmittance is measured every 5 nm using a spectrophotometer V-570, and the measured transmittance is averaged to obtain the average transmittance in the visible light region. Can be sought.
また、被膜５０は、赤外線を透過し易く、可視光を透過し難いものとすることが好ましい。例えば、被膜５０は、低屈折率膜５１と、高屈折率膜５２とを交互に積層した積層膜とすることができる。
図４は、積層膜としての被膜５０を例示するための模式断面図である。
図４に示すように、被膜５０は、低屈折率膜５１と高屈折率膜５２とを交互に積層した積層膜とすることができる。低屈折率膜５１と高屈折率膜５２は、例えば、ディップ法、真空蒸着法、スパッタリング法などを用いて形成することができる。
Further, it is preferable that the
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for exemplifying the
As shown in FIG. 4, the
低屈折率膜５１は、例えば、筒状部１１の外面に設けることができる。すなわち、低屈折率膜５１は第１層とすることができる。低屈折率膜５１の厚みは、例えば、８０ｎｍ程度とすることができる。低屈折率膜５１は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や酸化ケイ素（ＳｉＯ）などのケイ素酸化物、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）などを含むものとすることができる。この場合、筒状部１１は石英ガラスから形成されているため、石英ガラスになるべく近い成分を主成分として含む低屈折率膜５１とすることが好ましい。この様にすれば、筒状部１１の外面に設けられた低屈折率膜５１と、筒状部１１の外面との接合強度を向上させることができる。例えば、二酸化ケイ素を主成分として含む低屈折率膜５１とすれば、低屈折率膜５１と、筒状部１１の外面との接合強度が高くなる。また、二酸化ケイ素は、化学的な安定性、耐熱性、高い機械的強度を有しているため、二酸化ケイ素を主成分として含む低屈折率膜５１を、高温となる筒状部１１の外面に直接設けるようにしても剥離や損傷が発生する可能性が低い。
The low refractive index film 51 can be provided on the outer surface of the
高屈折率膜５２は、例えば、低屈折率膜５１の上に設けることができる。すなわち、筒状部１１の外面に直接形成される第１層から始まる奇数層を低屈折率膜５１とし、第２層から始まる偶数層を高屈折率膜５２とすることができる。高屈折率膜５２の厚みは、低屈折率膜５１の厚みと同じであってもよいし、異なっていてもよい。高屈折率膜５２の厚みは、例えば、５７ｎｍ程度とすることができる。高屈折率膜５２は、例えば、酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ２Ｏ３）などの鉄酸化物、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）や酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）などの銅酸化物などを含むものとすることができる。この場合、酸化銅（Ｉ）は、赤外線を透過しやすいので、酸化銅（Ｉ）を主成分として含む高屈折率膜５２とすれば、赤外線の出射効率を向上させることができる。
The high refractive index film 52 can be provided on, for example, the low refractive index film 51. That is, the odd-numbered layer starting from the first layer formed directly on the outer surface of the
低屈折率膜５１と高屈折率膜５２の積層数（低屈折率膜５１と高屈折率膜５２の合計の層数）は、要求される防眩性に応じて適宜変更することができる。例えば、いわゆるHigh Glareタイプのヒータ１とする場合は、低屈折率膜５１と高屈折率膜５２の積層数を１０層程度とすることができる。また、被膜５０が、二酸化ケイ素を主成分として含む低屈折率膜５１と、酸化鉄（ＩＩＩ）を主成分として含む高屈折率膜５２とを有するものである場合には、ヒータ１の非通電時における被膜５０の色は、金色となる。
The number of layers of the low refractive index film 51 and the high refractive index film 52 (the total number of layers of the low refractive index film 51 and the high refractive index film 52) can be appropriately changed according to the required antiglare property. For example, in the case of the so-called High
ここで、ヒータ１に電圧を印加するとコイル２１が発熱する。コイル２１が発熱するとタングステンが蒸発し易くなるので、コイル２１の寿命が短くなったり、筒状部１１の内壁が黒化したりする場合がある。そこで、本実施の形態に係るヒータ１においては、筒状部１１の内部に、ハロゲンおよび不活性ガスを含むガスが封入されている。
ハロゲンは、ハロゲンサイクルを行わせるために封入することができる。例えば、筒状部１１の内部に微量のハロゲンが封入されていれば、コイル２１から蒸発したタングステンを再びコイル２１に戻すことができる。ハロゲンは、例えば、ヨウ素（Ｉ）、臭素（Ｂｒ）、および塩素（Ｃｌ）の少なくとも１種を、ハロゲン単体として、あるいはハロゲンの化合物として含むものとすることができる。この場合、ハロゲンがハロゲンの化合物を含むものであれば、ガスを封入する際にガスの取扱いを容易とすることができる。例えば、ハロゲンは、ジブロモメタン（ＣＨ２Ｂｒ２）などとすることができる。
Here, when a voltage is applied to the
Halogen can be encapsulated to allow the halogen cycle to take place. For example, if a small amount of halogen is sealed inside the
筒状部１１の内部にハロゲンが含まれていれば、コイル２１から蒸発したタングステンを再びコイル２１に戻すことができるので、実質的にタングステンの蒸発を抑制することができる。また、筒状部１１の内壁が黒化するのを抑制することができる。
If halogen is contained inside the
不活性ガスの熱伝導率は低いので、ガスに不活性ガスが含まれていれば、コイル２１において発生した熱が筒状部１１に伝わり難くなる。不活性ガスは、例えば、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などとすることができる。
Since the thermal conductivity of the inert gas is low, if the gas contains the inert gas, the heat generated in the
また、ガスは、ハロゲン、不活性ガス、および窒素ガスを含むものとすることもできる。ガスに窒素ガスが含まれていれば、異常放電の発生を抑制することができる。 The gas can also include halogen, an inert gas, and a nitrogen gas. If the gas contains nitrogen gas, the occurrence of abnormal discharge can be suppressed.
ここで、近年においては、従来よりも高負荷のヒータが求められるようになってきている。例えば、ヒータ１の電力をＷ（ワット）、コイル２１の長さをＳ（ｍｍ）とした場合に、「（Ｗ／Ｓ）≧１０（ワット／ミリメートル）」となるヒータ１が求められるようになってきている。この様なヒータ１とすれば、コイル２１における発熱量が増加するので、コイル２１の温度が高くなり、コイル２１に含まれているタングステンが蒸発し易くなる。タングステンの蒸発量が多いと、コイル２１の寿命、ひいてはヒータ１の寿命が短くなる。
Here, in recent years, there has been a demand for a heater having a higher load than before. For example, when the power of the
そのため、１０（ワット／ミリメートル）以上のヒータ１の場合には、ガスに占めるハロゲンの割合を多くすることが好ましい。ハロゲンの割合を多くすれば、前述したハロゲンサイクルが容易となるので、実質的にタングステンの蒸発を抑制することができる。例えば、ガスに占めるハロゲンの割合を３４００ｐｐｍ程度とすることができる。なお、ガスに占める不活性ガスの割合は、例えば、９０％程度とすることができる。ガスに占める窒素ガスの割合は、例えば、１０％程度とすることができる。
Therefore, in the case of the
また、ハロゲンの割合を多くすれば、ガスの圧力（封入圧力）が高くなる。例えば、一般的な負荷のヒータの場合には、ガスの圧力は１気圧（１０１３２５Ｐａ）程度であるが、１０（ワット／ミリメートル）以上のヒータ１の場合には、ガスの圧力は１．５気圧（１５１９８７．５Ｐａ）程度とすることが好ましい。
Further, if the proportion of halogen is increased, the gas pressure (filling pressure) becomes higher. For example, in the case of a heater with a general load, the gas pressure is about 1 atm (101325 Pa), but in the case of a
なお、ガスの圧力は、筒状部１１の内部空間の２５℃におけるガスの圧力とすることができる。筒状部１１の内部空間の２５℃におけるガスの圧力は、気体の標準状態（ＳＡＴＰ（Standard Ambient Temperature and Pressure）：温度２５℃、１ｂａｒ）により求めることができる。
The gas pressure can be the pressure of the gas at 25 ° C. in the internal space of the
また、リード４０と、薄膜状の導電部３０との接続部分は電気抵抗が大きくなるので、発熱量が多くなり温度が高くなりやすい。また、リード４０と封止部１２は熱膨張係数が異なるので、通電と通電の停止とを繰り返した際にリード４０と封止部１２との間に僅かな隙間が生じ、隙間を介して封止部１２の内部に空気が侵入する場合がある。そのため、リード４０と導電部３０との接続部分の温度が高くなると、侵入した空気に含まれている酸素と、リード４０および導電部３０との酸化反応が促進されて膨張が生じ、封止部１２にクラックなどが発生する場合がある。
Further, since the connection portion between the lead 40 and the thin-film
封止部１２にクラックなどが発生すると、封止部１２や、封止部１２の近傍の筒状部１１などが割れるおそれがある。１０（ワット／ミリメートル）以上のヒータ１の場合には、ガスの圧力が高くなっているので、割れの発生がさらに生じ易くなる。割れが発生すると、ヒータ１の交換や清掃などが煩雑となる。
そこで、本実施の形態に係るヒータ１には、割れが発生する前に、コイル２１への通電を遮断する遮断制御部６０が設けられている。
If a crack or the like occurs in the sealing
Therefore, the
遮断制御部６０は、筒状部１１の内部において、コイル２１の両側の端部のそれぞれに設けられたレグ２２の少なくともいずれかに設けることができる。図１に例示をした遮断制御部６０は、コイル２１の両側の端部のそれぞれに設けられたレグ２２に設けられている。
The
遮断制御部６０は、例えば、レグ２２の外面に設けることができる。遮断制御部６０は、例えば、レグ２２の外面に溶接することができる。溶接は、例えば、レーザ溶接または抵抗溶接などとすることができる。遮断制御部６０は、例えば、白金（Ｐｔ）を含むものとすることができる。遮断制御部６０の形状には特に限定はないが、例えば、箔状や滴状を呈する遮断制御部６０とすることができる。例えば、遮断制御部６０は、厚みが０．０５ｍｍ程度の白金の箔とすることができる。
The
ここで、レグ２２はタングステンを含んでいる。そのため、ヒータ１に電圧を印加すると、レグ２２が発熱してタングステンが蒸発する。しかしながら、筒状部１１の内部にはハロゲンを含むガスが封入されているので、ハロゲンサイクルによりタングステンの蒸発が実質的に抑制される。
Here, the
ところが、本発明者の得た知見によれば、白金を含む遮断制御部６０が、レグ２２の外面に設けられていると、遮断制御部６０が設けられた部分やその近傍でタングステンの蒸発が促進されることが判明した。そのため、遮断制御部６０を設けると、レグ２２を断線させることができる。また、断線の時期は、レグ２２の太さに応じて、遮断制御部６０の大きさ（面積）や配設位置を変更することで制御可能なことも判明した。例えば、遮断制御部６０の大きさ（面積）を大きくすればレグ２２の破断時期を早めることができる。また、レグ２２の温度はコイル２１側が高く、封止部１２側が低くなる、そのため、遮断制御部６０をコイル２１側に設ければレグ２２の破断時期を早めることができる。一方、封止部１２にはコネクタなどが接触するので、レグ２２の温度は、封止部１２側が安定している。そのため、遮断制御部６０を封止部１２側に設ければ、破断時期を安定させることができる。また、遮断制御部６０を封止部１２側に設ければ、遮断制御部６０の配設位置が明確となるので、遮断制御部６０の接合が容易となる。
However, according to the knowledge obtained by the present inventor, when the
割れが発生する時期は、ヒータ１の負荷、およびガスの封入圧力により推測が可能である。そのため、レグ２２の太さに応じて、遮断制御部６０の大きさや配設位置を適宜変更することで、割れが発生する前に、コイル２１への通電を遮断することができる。遮断制御部６０の大きさや配設位置は、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定することができる。
The time when cracks occur can be estimated from the load of the
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、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、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、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。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 Although some embodiments of the present invention have been illustrated above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, changes, etc. can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof. In addition, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.
１ ヒータ、１０ バルブ、１１ 筒状部、２０ フィラメント、２１ コイル、２２ レグ、３０ 導電部、４０ リード、６０ 遮断制御部 1 heater, 10 valves, 11 tubular parts, 20 filaments, 21 coils, 22 legs, 30 conductive parts, 40 leads, 60 cutoff control parts
Claims (3)
前記筒状部の両側の端部のそれぞれに設けられた封止部と；
それぞれの前記封止部の内部に設けられた導電部と；
前記筒状部の内部に設けられ、前記筒状部の管軸に沿って延びるコイルと；
前記コイルの両側の端部のそれぞれに設けられ、前記封止部の内部において、一方の端部側が前記導電部と電気的に接続され、前記筒状部の内部において、他方の端部側がコイルと電気的に接続され、タングステンを含むレグと；
それぞれの前記封止部の内部において、一方の端部側が前記導電部と電気的に接続され、他方の端部側が前記封止部から露出する少なくとも１つのリードと；
前記筒状部の内部において、前記コイルの両側の端部のそれぞれに設けられた前記レグの少なくともいずれかに設けられ、白金を含む遮断制御部と；
を具備したヒータ。 With a tubular part filled with a gas containing halogen inside;
With sealing portions provided at the ends on both sides of the tubular portion;
With the conductive part provided inside each of the sealing parts;
With a coil provided inside the tubular portion and extending along the tube axis of the tubular portion;
Provided at each of the end portions on both sides of the coil, one end side is electrically connected to the conductive portion inside the sealing portion, and the other end side is a coil inside the tubular portion. With a leg that is electrically connected to and contains tungsten;
Within each of the sealing portions, one end side is electrically connected to the conductive portion and the other end side is exposed from the sealing portion with at least one lead;
Inside the tubular portion, with a cutoff control unit provided on at least one of the legs provided at each of the end portions on both sides of the coil and containing platinum;
A heater equipped with.
（Ｗ／Ｓ）≧１０（ワット／ミリメートル） The heater according to claim 1 or 2, wherein the heater satisfies the following equation when the electric power of the heater is W (watt) and the length of the coil is S (mm).
(W / S) ≧ 10 (Watts / mm)
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2019130865A JP2021015748A (en) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | heater |
| CN202010098960.1A CN112242293A (en) | 2019-07-16 | 2020-02-18 | Heating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019130865A JP2021015748A (en) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | heater |
Publications (1)
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| JP2021015748A true JP2021015748A (en) | 2021-02-12 |
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ID=74170404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019130865A Pending JP2021015748A (en) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | heater |
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| CN (1) | CN112242293A (en) |
-
2019
- 2019-07-16 JP JP2019130865A patent/JP2021015748A/en active Pending
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2020
- 2020-02-18 CN CN202010098960.1A patent/CN112242293A/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112242293A (en) | 2021-01-19 |
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