JP2021111468A - Filament lamp - Google Patents

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Landscapes

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Abstract

To provide a filament lamp in which removal of a reflection film formed inside an arc tube is suppressed.SOLUTION: A filament lamp comprises: a cylindrical arc tube which exhibits transmissivity to light; a filament which extends in the arc tube along a tube axis direction of the arc tube; and a reflection film which extends in the tube axis direction of the arc tube, and whose cross-sectional shape formed when being cut by a plane perpendicular to the tube axis direction of the arc tube has a first end and a second end in a circumferential direction of an inner wall surface of the arc tube. The reflection film is configured such that, in the circumferential direction of the arc tube, a film thickness at the first end and the second end is thinner than a film thickness at a central portion located between the first end and the second end.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、フィラメントランプに関し、特に加熱対象物に対して光を照射することで加熱するフィラメントランプに関する。 The present invention relates to a filament lamp, and more particularly to a filament lamp that heats an object to be heated by irradiating it with light.

従来、製造プロセスにおいて加熱対象物（以下、「ワーク」と称する。）の熱処理を行う装置の一つとして、発光管内にフィラメントを有するフィラメントランプを用いた加熱装置が知られている。当該加熱装置は、光を照射することで加熱する方式であるため、ワークを非接触で加熱することできる。また、フィラメントランプの熱源として一般的に用いられるタングステンは、熱容量が小さいため、放射の立ち上がりが早く、ワークを急速に加熱できるという特徴がある。 Conventionally, as one of the devices for heat-treating an object to be heated (hereinafter referred to as "work") in a manufacturing process, a heating device using a filament lamp having a filament in an arc tube is known. Since the heating device is a method of heating by irradiating light, the work can be heated in a non-contact manner. Further, tungsten, which is generally used as a heat source for filament lamps, has a small heat capacity, so that radiation rises quickly and the work can be heated rapidly.

このようなフィラメントランプに関しては、フィラメントから放射される光が効率的にワークに照射されるように、発光管の壁面に反射膜が設けられたフィラメントランプや、ハロゲン電球が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。 As for such a filament lamp, a filament lamp having a reflective film on the wall surface of the arc tube and a halogen bulb are known so that the light emitted from the filament is efficiently irradiated to the work (for example). , Patent Documents 1 and 2).

特開２００８−０７８０６５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-078065 特公昭５０−２７３１６号公報Special Publication No. 50-27316

近年、半導体ウェハや液晶ガラスの処理に用いるための、クリーンで、かつ、急速に昇降温が可能な加熱装置が期待されている。そこで、本発明者らは、発光管内にフィラメントを配置したフィラメントランプを検討したところ、次のような課題が存在することを見出した。以下、図面を参照しながら説明する。 In recent years, a clean heating device capable of rapidly raising and lowering the temperature for use in processing semiconductor wafers and liquid crystal glass has been expected. Therefore, the present inventors have examined a filament lamp in which filaments are arranged in an arc tube, and have found that the following problems exist. Hereinafter, description will be made with reference to the drawings.

図９は、従来のフィラメントランプ１００の構成を模式的に示す側面図である。図１０は、図１０のフィラメントランプ１００のうち、サポーター部を有する箇所の断面をＸ方向に見たときの模式的な図面である。図９及び図１０に示すように、従来のフィラメントランプ１００は、発光管１０１の内壁面１０１ｂに反射膜１０２が形成され、発光管１０１内には管軸１０１ａに沿ってフィラメント１０３が配置されている。 FIG. 9 is a side view schematically showing the configuration of the conventional filament lamp 100. FIG. 10 is a schematic view of the filament lamp 100 of FIG. 10 when the cross section of the portion having the supporter portion is viewed in the X direction. As shown in FIGS. 9 and 10, in the conventional filament lamp 100, the reflective film 102 is formed on the inner wall surface 101b of the arc tube 101, and the filament 103 is arranged in the arc tube 101 along the tube shaft 101a. There is.

フィラメント１０３は、Ｘ（管軸）方向に複数配置されたサポーター１０４によって軸が発光管１０１の管軸１０１ａから大きくずれないように支持される。なお、以下説明においては、発光管１０１の管軸方向をＸ方向とし、フィラメントランプ１００とワークＷが対向する方向をＺ方向、Ｘ方向とＺ方向に直交する方向をＹ方向として説明する。 The filament 103 is supported by a plurality of supporters 104 arranged in the X (tube axis) direction so that the axis does not deviate significantly from the tube axis 101a of the arc tube 101. In the following description, the tube axis direction of the arc tube 101 will be the X direction, the direction in which the filament lamp 100 and the work W face each other will be the Z direction, and the direction orthogonal to the X direction and the Z direction will be the Y direction.

本明細書では、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「＋Ｚ方向」、「−Ｚ方向」のように、正負の符号を付して記載される。また、正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Ｚ方向」と記載される。 In the present specification, when expressing a direction, when distinguishing between positive and negative directions, it is described with a positive and negative reference numerals such as "+ Z direction" and "-Z direction". Further, when expressing the direction without distinguishing between the positive and negative directions, it is simply described as "Z direction".

図１０に示すように、反射膜１０２は、ワークＷに向かって光を出射するために、発光管１０１の内壁面１０１ｂの周方向に関しては、一部に形成される。すなわち、反射膜１０２は少なくとも二つの端部１０２ａを有し、Ｘ方向に関しては、当該形状が延伸するように形成されている。また、従来のフィラメントランプ１００は、ワークＷに対して均一な光を照射するために、反射膜１０２は、周方向全体にわたって一様な膜厚となるように構成される。ここで、膜厚とは、管軸に対して直交する面で切断したときの断面における、発光管の内壁面から管軸に向かう方向（径方向）での幅をいう。 As shown in FIG. 10, the reflective film 102 is partially formed in the circumferential direction of the inner wall surface 101b of the arc tube 101 in order to emit light toward the work W. That is, the reflective film 102 has at least two end portions 102a, and is formed so that the shape is stretched in the X direction. Further, in the conventional filament lamp 100, in order to irradiate the work W with uniform light, the reflective film 102 is configured to have a uniform film thickness over the entire circumferential direction. Here, the film thickness refers to the width in the direction (diameter direction) from the inner wall surface of the arc tube toward the tube axis in the cross section when cut at a plane orthogonal to the tube axis.

従来のフィラメントランプ１００は、発光管１０１の周方向に関する反射膜１０２の端部１０２ａが、周方向に直交し、反射膜１０２の膜厚に相当する大きさの端面を形成しており、フィラメント１０３やサポーター１０４との引っ掛かりが生じやすく、反射膜１０２が発光管１０１の内壁面１０１ｂから剥がれやすい。これにより、発光管１０１内にフィラメント１０３を挿入する工程や、使用時及び搬送時の振動等によって、反射膜１０２が端部１０２ａから次々と剥離するという現象が発生していた。 In the conventional filament lamp 100, the end 102a of the reflective film 102 in the circumferential direction of the arc tube 101 is orthogonal to the circumferential direction to form an end face having a size corresponding to the thickness of the reflective film 102, and the filament 103 And the supporter 104 are likely to be caught, and the reflective film 102 is easily peeled off from the inner wall surface 101b of the arc tube 101. As a result, a phenomenon has occurred in which the reflective film 102 is peeled off from the end 102a one after another due to a step of inserting the filament 103 into the arc tube 101, vibration during use and transportation, and the like.

反射膜１０２が、図１０に示すように、発光管１０１の内壁面１０１ｂに形成されている場合、剥離した反射膜１０２の一部がワークＷに落下してしまうおそれはない。しかしながら、反射膜１０２が発光管１０１から剥がれ落ちると、ワークＷとは反対側に向かって進行する光を、ワークＷ側に向かうように反射する機能が低下してしまい、反射膜１０２が剥がれた部分だけ、ワークＷに照射される光の強度分布が低下してしまうという問題があった。 When the reflective film 102 is formed on the inner wall surface 101b of the arc tube 101 as shown in FIG. 10, there is no possibility that a part of the peeled reflective film 102 will fall on the work W. However, when the reflective film 102 is peeled off from the arc tube 101, the function of reflecting the light traveling toward the side opposite to the work W toward the work W side is reduced, and the reflective film 102 is peeled off. There is a problem that the intensity distribution of the light applied to the work W is lowered only in the portion.

また、剥離した反射膜１０２は、発光管１０１内に留まるため、フィラメント１０３から放射される光の進行を阻害する要因ともなり、結果として、光出力の低下や、ワークＷに対して照射される光の強度分布が不均一となってしまう。 Further, since the peeled reflective film 102 stays in the arc tube 101, it also becomes a factor that hinders the progress of the light emitted from the filament 103, and as a result, the light output is reduced and the work W is irradiated. The light intensity distribution becomes non-uniform.

本発明は、上記課題に鑑み、発光管内に形成された反射膜の剥離が抑制されたフィラメントランプを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a filament lamp in which peeling of a reflective film formed in an arc tube is suppressed.

本発明に係るフィラメントランプは、
光に対して透過性を示す筒状の発光管と、
前記発光管内において、前記発光管の管軸方向に沿って延伸するフィラメントと、
前記発光管の前記管軸方向に延伸し、前記発光管の前記管軸方向と直交する平面で切断したときの断面形状が、前記発光管の内壁面の周方向に関し、第一端部と第二端部とを有するように形成された反射膜とを備え、
前記反射膜は、前記発光管の前記周方向に関し、前記第一端部と前記第二端部における膜厚が、前記第一端部と前記第二端部の間に位置する中央部における膜厚よりも薄いことを特徴とする。 The filament lamp according to the present invention is
A tubular arc tube that is transparent to light,
In the arc tube, a filament extending along the tube axis direction of the arc tube, and
The cross-sectional shape of the arc tube when it is extended in the tube axis direction and cut in a plane orthogonal to the tube axis direction of the arc tube is the first end portion and the first portion with respect to the circumferential direction of the inner wall surface of the arc tube. With a reflective film formed to have two ends,
The reflective film is a film in a central portion where the film thickness at the first end portion and the second end portion is located between the first end portion and the second end portion in the circumferential direction of the arc tube. It is characterized by being thinner than thick.

本明細書における光に対して透過性を有するとは、少なくとも、ワークの加熱に用いられる光である近赤外線の透過率が８０％以上であればよく、必ずしも可視光に対して高い透過率を有していなくてもよい。なお、一般的には、近赤外線の波長帯域は、波長８００ｎｍ以上２５００ｎｍ以下の範囲とされており、可視光の波長帯域は、波長３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の範囲とされている。 In the present specification, having transparency to light means that at least the transmittance of near infrared rays, which is the light used for heating the work, is 80% or more, and the transmittance is not necessarily high with respect to visible light. You do not have to have it. In general, the wavelength band of near infrared rays is in the range of 800 nm or more and 2500 nm or less, and the wavelength band of visible light is in the range of 380 nm or more and 780 nm or less.

上記構成とすることで、第一端部から第二端部にわたって同じ膜厚の反射膜が形成されたフィラメントランプと比較して、フィラメントやサポーターと反射膜の第一端部及び第二端部との引っ掛かりが抑制され、反射膜の剥離が抑制される。 With the above configuration, compared to a filament lamp in which a reflective film having the same film thickness is formed from the first end portion to the second end portion, the filament or supporter and the first end portion and the second end portion of the reflective film are used. The catching with and is suppressed, and the peeling of the reflective film is suppressed.

また、反射膜で反射されてワークに向かう光のうち、反射膜の膜厚が薄い部分で反射された光は、反射率が低いことから全体の光強度分布に対する寄与度が低い。上記構成とすることで、第一端部及び第二端部付近で反射されてワークに向かう光は、ワークに照射される光全体に対して寄与率が低くなる。 Further, among the light reflected by the reflective film and directed toward the work, the light reflected by the portion where the film thickness of the reflective film is thin has a low reflectance, so that the contribution to the overall light intensity distribution is low. With the above configuration, the light reflected near the first end portion and the second end portion toward the work has a low contribution ratio to the entire light radiated to the work.

つまり、ワークに照射される光の強度分布は、第一端部と第二端部の膜厚のバラつきの影響が小さく、主に中央部の膜厚のバラつきの影響を受けるため、周方向全体にわたって同じ膜厚で反射膜が形成されたフィラメントランプよりも、ワークに照射される光の強度分布のバラつきが抑制される。 That is, the intensity distribution of the light applied to the work is less affected by the variation in the film thickness at the first end and the second end, and is mainly affected by the variation in the film thickness at the center. The variation in the intensity distribution of the light applied to the work is suppressed as compared with the filament lamp in which the reflective film is formed with the same film thickness.

さらに、反射膜が発光管の内壁面に形成されていることで、剥がれてしまった反射膜がワークの表面に落下してしまうおそれがない。すなわち、半導体製造プロセス等のクリーン度が要求される用途において、安心して用いることができる。また、反射膜が発光管の外壁面に形成されている場合は、フィラメントから放射された光のうち、反射膜で反射されてワークに向かう光が発光管を通過するのは計三回であるが、反射膜を発光管の内壁面に形成した場合には、フィラメントから放射された光が発光管を通過するのは一回だけのため、光エネルギーの損失が最小限に抑えられる。 Further, since the reflective film is formed on the inner wall surface of the arc tube, there is no possibility that the peeled reflective film falls on the surface of the work. That is, it can be used with confidence in applications that require cleanliness, such as semiconductor manufacturing processes. When the reflective film is formed on the outer wall surface of the arc tube, the light emitted from the filament that is reflected by the reflective film and heads for the work passes through the arc tube a total of three times. However, when the reflective film is formed on the inner wall surface of the arc tube, the light emitted from the filament passes through the arc tube only once, so that the loss of light energy is minimized.

上記フィラメントランプにおいて、
前記反射膜は、前記第一端部及び前記第二端部における膜厚が実質的に０であってもよい。 In the above filament lamp
The film thickness of the reflective film at the first end portion and the second end portion may be substantially zero.

上記構成とすることで、フィラメントやサポーターは、製造工程等において、発光管の内壁面と反射膜との間においても滑るように回転や移動したとしても、反射膜の第一端部及び第二端部と引っ掛かりがさらに抑制され、反射膜の剥離が抑制される。なお、膜厚が実質的に０であるとは、膜厚が最も厚い部分に対して１％以下であることをいう。 With the above configuration, even if the filament and the supporter slide and rotate or move between the inner wall surface of the arc tube and the reflective film in the manufacturing process or the like, the first end portion and the second reflective film of the reflective film are formed. The edge and the catch are further suppressed, and the peeling of the reflective film is suppressed. The fact that the film thickness is substantially 0 means that the film thickness is 1% or less with respect to the thickest portion.

さらに、上記フィラメントランプにおいて、
前記反射膜は、前記中央部から前記第一端部及び前記第二端部それぞれに向かって膜厚が徐々に薄くなるように形成されていても構わない。 Further, in the above filament lamp,
The reflective film may be formed so that the film thickness gradually decreases from the central portion toward the first end portion and the second end portion, respectively.

ここで、本明細書における中央部から第一端部及び第二端部それぞれに向かって膜厚が徐々に薄くなるとは、中央部から第一端部及び第二端部それぞれに向かうにつれて、連続的に膜厚が薄くなっていく場合や、階段状に膜厚が薄くなっていく場合が含まれる。なお、連続的に膜厚が薄くなる場合は、膜厚が線形に変化するものでなくてもよく、階段状に膜厚が薄くなる場合は、膜厚の各段の大きさや、それぞれの段差が異なっていても構わない。 Here, the fact that the film thickness gradually decreases from the central portion to each of the first end portion and the second end portion in the present specification means that the film thickness is continuous from the central portion to each of the first end portion and the second end portion. This includes cases where the film thickness is gradually reduced and cases where the film thickness is gradually reduced. When the film thickness is continuously thinned, the film thickness does not have to change linearly, and when the film thickness is thinned in a stepped manner, the size of each step of the film thickness and each step are different. May be different.

上記フィラメントランプにおいて、
前記反射膜は、前記発光管の前記管軸方向に関し、前記発光管の一端部から他端部にわたって形成されているものとすることができる。 In the above filament lamp
The reflective film may be formed from one end to the other end of the arc tube in the axial direction of the arc tube.

上記構成とすることで、発光管の管軸方向において、反射膜が形成されている部分と形成されていない部分とが混在することがなく、フィラメントから放射されてワークに向かう光の強度分布の均一性が向上される。 With the above configuration, in the tube axis direction of the arc tube, the portion where the reflective film is formed and the portion where the reflective film is not formed do not coexist, and the intensity distribution of the light radiated from the filament toward the work is distributed. Uniformity is improved.

上記フィラメントランプの前記発光管の前記内壁面には、前記発光管の管軸方向に関し、前記反射膜の少なくとも一方の端部に、前記反射膜と当接するように保護部が形成されていても構わない。 Even if a protective portion is formed on the inner wall surface of the arc tube of the filament lamp so as to abut the reflective film at at least one end of the reflective film in the tube axial direction of the arc tube. I do not care.

上記構成とすることで、フィラメントランプの製造時、発光管内にフィラメントを挿入する工程において、発光管内に形成された反射膜の管軸方向における端部は、保護膜によって保護されるため、フィラメントやサポーターと反射膜とが引っ掛かりにくくなり、反射膜が剥がれてしまうことが抑制される。 With the above configuration, in the step of inserting the filament into the arc tube during the manufacture of the filament lamp, the end portion of the reflective film formed in the arc tube in the tube axis direction is protected by the protective film, so that the filament and the filament can be used. The supporter and the reflective film are less likely to get caught, and the reflective film is prevented from peeling off.

上記フィラメントランプにおいて、
前記反射膜は、前記管軸方向に見たときに、前記発光管の内壁面の周方向に関し、管軸を中心として９０°以上２７０°以下の範囲にわたって形成されていても構わない。 In the above filament lamp
The reflective film may be formed over a range of 90 ° or more and 270 ° or less with respect to the circumferential direction of the inner wall surface of the arc tube when viewed in the tube axis direction.

発光管の内壁面上の反射膜が形成されている範囲が狭すぎる場合は、発光管内のフィラメントからワークとは反対側に放射された光を、僅かしかワークに向かうように反射できない。また、発光管の内壁面上の反射膜が形成されている範囲が広すぎる場合は、発光管の外側に光を取り出すための開口領域が狭くなり、ワークに照射される光の量が著しく低下してしまう。 If the area where the reflective film is formed on the inner wall surface of the arc tube is too narrow, the light radiated from the filament in the arc tube to the opposite side of the work can be reflected only slightly toward the work. If the area where the reflective film is formed on the inner wall surface of the arc tube is too wide, the opening area for extracting light to the outside of the arc tube becomes narrow, and the amount of light applied to the work is significantly reduced. Resulting in.

そこで、反射膜が上記範囲内で形成されることで、ワークとは反対側に向かって進行する光は十分にワークに向かうように反射されると共に、発光管の外側に光を取り出すための開口領域が十分に確保され、ワークに照射される光の量が著しく低下しないように構成することができる。つまり、フィラメントから放射された光が無駄なくワークに照射されるため、効率よくワークを加熱処理することができる。 Therefore, by forming the reflective film within the above range, the light traveling toward the opposite side of the work is sufficiently reflected toward the work, and an opening for taking out the light to the outside of the arc tube. It can be configured so that a sufficient area is secured and the amount of light applied to the work is not significantly reduced. That is, since the light radiated from the filament is radiated to the work without waste, the work can be efficiently heat-treated.

上記フィラメントランプにおいて、
前記発光管は、前記管軸方向と直交する面で切断した時の断面が円形状、又は楕円形状を呈するものであっても構わない。 In the above filament lamp
The arc tube may have a circular or elliptical cross section when cut on a plane orthogonal to the tube axis direction.

発光管が管軸方向に見たときに四角形や六角形等の多角形状であった場合、管軸方向に見たときに円形状であるフィラメントから放射された光が、それぞれの辺の角度で決まる反射角で反射されることになり、ワークに向かって光を集光することが難しい。 If the arc tube has a polygonal shape such as a quadrangle or a hexagon when viewed in the direction of the tube axis, the light emitted from the filament, which is circular when viewed in the direction of the tube axis, is at the angle of each side. It will be reflected at a fixed reflection angle, and it is difficult to collect light toward the work.

発光管が管軸方向に見たときに円形状や楕円形状であれば、発光管の径や曲率を調整することによって、フィラメントから放射された光をワークに向かって容易に集光させることができる。 If the arc tube is circular or elliptical when viewed in the direction of the tube axis, the light emitted from the filament can be easily focused toward the work by adjusting the diameter and curvature of the arc tube. can.

上記フィラメントランプにおいて、
前記反射膜は、前記管軸方向に見たときに、前記発光管の内壁面の周方向に関し、管軸を中心として９０°以上２７０°以下の範囲にわたって形成されていても構わない。 In the above filament lamp
The reflective film may be formed over a range of 90 ° or more and 270 ° or less with respect to the circumferential direction of the inner wall surface of the arc tube when viewed in the tube axis direction.

さらに、上記フィラメントランプにおいて、
前記反射膜は、シリカを主たる成分とする粒子が凝集されて形成されており、前記粒子のうち、シリカ粒子の平均粒径が０．５μｍ以上１．５μｍ以下であっても構わない。 Further, in the above filament lamp,
The reflective film is formed by aggregating particles containing silica as a main component, and among the particles, the average particle size of the silica particles may be 0.5 μm or more and 1.5 μm or less.

上記構成とすることで、フィラメントから放射され、加熱に用いられる近赤外線が、効率よくワークに向かうように反射される。また、反射膜を構成する粒子の主たる成分である金属酸化物は、特に耐熱性が高く、熱による膨張や収縮の影響が小さいシリカであることが好ましい。 With the above configuration, the near infrared rays radiated from the filament and used for heating are reflected so as to efficiently head toward the work. Further, the metal oxide which is a main component of the particles constituting the reflective film is preferably silica which has particularly high heat resistance and is less affected by expansion and contraction due to heat.

本発明によれば、発光管内に形成された反射膜の剥離が抑制されたフィラメントランプが実現される。 According to the present invention, a filament lamp in which peeling of the reflective film formed in the arc tube is suppressed is realized.

フィラメントランプの第一実施形態の構成を模式的に示す図面である。It is a drawing which shows typically the structure of the 1st Embodiment of a filament lamp. 図１のフィラメントランプをＸ方向に見たときの断面図である。It is sectional drawing when the filament lamp of FIG. 1 is seen in the X direction. 図１のフィラメントランプの反射膜の拡大図である。It is an enlarged view of the reflective film of the filament lamp of FIG. フィラメントランプの一実施形態をＸ方向に見たときの断面図である。It is sectional drawing when one Embodiment of a filament lamp is seen in the X direction. フィラメントランプの一実施形態の構成を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the structure of one Embodiment of a filament lamp. フィラメントランプの製造工程を模式的に示す図面である。It is a drawing which shows typically the manufacturing process of a filament lamp. フィラメントランプの別実施形態の構成を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the structure of another embodiment of a filament lamp. フィラメントランプの別実施形態をＸ方向に見たときの断面図である。It is sectional drawing when another embodiment of a filament lamp is seen in the X direction. 従来のフィラメントランプの構成を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the structure of the conventional filament lamp. 図９のフィラメントランプのうち、サポーター部を有する箇所の断面をＸ方向に見たときの模式的な図面である。9 is a schematic view of the filament lamp of FIG. 9 when a cross section of a portion having a supporter portion is viewed in the X direction.

以下、本発明に係るフィラメントランプの各実施形態について、適宜図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は、いずれも模式的に図示されたものであり、実際の寸法比と図面上の寸法比とは必ずしも一致していない。 Hereinafter, embodiments of the filament lamp according to the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. In addition, each of the following drawings is schematically illustrated, and the actual dimensional ratio and the dimensional ratio on the drawing do not always match.

［第一実施形態］
図１は、フィラメントランプ１の第一実施形態の構成を模式的に示す図面である。図２は、図１のフィラメントランプ１をＸ方向に見たときの断面図である。図１及び図２に示すように、フィラメントランプ１は、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスやハロゲンガスが封入される発光管１０と、発光管１０の内壁面１０ｂ上に形成された反射膜１１と、フィラメント１３と、フィラメント１３を発光管１０内で支持するサポーター１４を備える。以下説明においては、発光管１０の管軸方向をＸ方向とし、フィラメントランプ１とワークＷが対向する方向をＺ方向、Ｘ方向とＺ方向に直交する方向をＹ方向として説明する。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a drawing schematically showing the configuration of the first embodiment of the filament lamp 1. FIG. 2 is a cross-sectional view of the filament lamp 1 of FIG. 1 when viewed in the X direction. As shown in FIGS. 1 and 2, the filament lamp 1 includes an arc tube 10 in which an inert gas such as argon (Ar) or a halogen gas is sealed, and a reflective film formed on the inner wall surface 10b of the arc tube 10. The eleven, the filament 13, and the supporter 14 that supports the filament 13 in the arc tube 10 are provided. In the following description, the tube axis direction of the arc tube 10 will be the X direction, the direction in which the filament lamp 1 and the work W face each other will be the Z direction, and the direction orthogonal to the X direction and the Z direction will be the Y direction.

また、上述したように、本明細書では、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「＋Ｚ方向」、「−Ｚ方向」のように、正負の符号を付して記載される。また、正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Ｚ方向」と記載される。 Further, as described above, in the present specification, when the positive and negative directions are distinguished when expressing the directions, positive and negative signs such as "+ Z direction" and "-Z direction" are added. be written. Further, when expressing the direction without distinguishing between the positive and negative directions, it is simply described as "Z direction".

発光管１０は、光に対して透過性を有する材料で構成されており、Ｘ方向に向かって延伸する筒状を呈している。本実施形態における発光管１０は、図２に示すように、Ｘ方向に向かって見たときの断面形状が円形状を呈しているが、楕円形状や多角形状を呈するものであっても構わない。なお、ワークＷに対して効率よくフィラメント１３から放射された光を照射するために、当該形状は、円形状又は楕円形状であることが好ましい。 The arc tube 10 is made of a material that is transparent to light, and has a tubular shape that extends in the X direction. As shown in FIG. 2, the arc tube 10 in the present embodiment has a circular cross-sectional shape when viewed in the X direction, but may have an elliptical shape or a polygonal shape. .. In order to efficiently irradiate the work W with the light emitted from the filament 13, the shape is preferably circular or elliptical.

ここで、上述したように、本明細書における光に対して透過性を有するとは、少なくとも、近赤外線での光の透過率が８０％以上であればよく、可視光に対して高い透過率を有していなくても構わない。 Here, as described above, having transparency to light in the present specification means that at least the transmittance of light in the near infrared rays is 80% or more, and the transmittance is high with respect to visible light. It does not have to have.

反射膜１１は、発光管１０の内壁面１０ｂ上に、Ｘ方向に延伸するように形成されている。また、図２に示すように、ＹＺ平面で切断したときの断面形状においては、膜厚が発光管１０の周方向に関し、中央部１１ｃから第一端部１１ａと第二端部１１ｂそれぞれに向かって徐々に薄くなり、反射膜１１の第一端部１１ａ及び第二端部１１ｂでは、実質的に０となるように形成されている。 The reflective film 11 is formed on the inner wall surface 10b of the arc tube 10 so as to extend in the X direction. Further, as shown in FIG. 2, in the cross-sectional shape when cut in the YZ plane, the film thickness is directed from the central portion 11c toward the first end portion 11a and the second end portion 11b in the circumferential direction of the arc tube 10. It gradually becomes thinner, and the first end portion 11a and the second end portion 11b of the reflective film 11 are formed so as to be substantially zero.

本実施形態における反射膜１１は、発光管１０の一端部から他端部にわたって形成されているが、Ｘ方向に関して、一部にのみ形成されていても構わない。また、膜厚が実質的に０であるとは、上述したように、膜厚が最も厚い部分に対して１％以下であることをいう。 The reflective film 11 in the present embodiment is formed from one end to the other end of the arc tube 10, but may be formed only partially in the X direction. Further, the fact that the film thickness is substantially 0 means that, as described above, the film thickness is 1% or less with respect to the thickest portion.

また、反射膜１１が形成されている領域は、管軸１０ａよりも＋Ｚ方向側の面に、管軸１０ａを中心として１８０°の角度範囲で形成されているが、当該領域の角度は使用態様に応じて任意の角度に調整してもよく、必ずしもＸ方向に見たときに、Ｚ軸に対して対称に形成されていなくても構わない。なお、上述したように、当該角度範囲は、９０°以上２７０°以下であることが好ましい。 Further, the region where the reflective film 11 is formed is formed on the surface on the + Z direction side of the tube shaft 10a in an angle range of 180 ° about the tube shaft 10a, but the angle of the region is the usage mode. It may be adjusted to an arbitrary angle according to the above, and may not necessarily be formed symmetrically with respect to the Z axis when viewed in the X direction. As described above, the angle range is preferably 90 ° or more and 270 ° or less.

発光管１０の説明で上述したように、本実施形態のフィラメントランプ１は、近赤外線によるワークＷの加熱を行う。したがって、反射膜１１は、近赤外線を反射するように構成されている。図３は、図１のフィラメントランプ１の反射膜１１の拡大図である。図３に示すように、本実施形態の反射膜１１は、粒子が凝集されて形成されている。なお、赤外線を効率よく反射させるために、近赤外線の波長帯域との関係から、反射膜１１を構成する粒子のうち、シリカ粒子の平均粒径は０．５μｍ以上１．５μｍ以下であることが好ましい。 As described above in the description of the arc tube 10, the filament lamp 1 of the present embodiment heats the work W by near infrared rays. Therefore, the reflective film 11 is configured to reflect near infrared rays. FIG. 3 is an enlarged view of the reflective film 11 of the filament lamp 1 of FIG. As shown in FIG. 3, the reflective film 11 of the present embodiment is formed by aggregating particles. In order to efficiently reflect infrared rays, the average particle size of the silica particles among the particles constituting the reflective film 11 is 0.5 μm or more and 1.5 μm or less in relation to the wavelength band of near infrared rays. preferable.

近赤外線以外の光を用いてワークＷの加熱を行う場合は、光に合わせて粒子の主たる成分や粒径が変更されても構わない。なお、図３は説明の便宜のために、実際よりも非常に大きい粒径で図示している。 When the work W is heated using light other than near infrared rays, the main component and particle size of the particles may be changed according to the light. For convenience of explanation, FIG. 3 is shown with a particle size much larger than the actual particle size.

反射膜１１を形成する粒子の主たる成分は、例えば、金属酸化物を採用することができ、シリカ（ＳｉＯ2）を採用することができる。また反射膜１１を形成する成分として、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、ジルコニア（ＺｒＯ2）等を含んでいても構わない。 As the main component of the particles forming the reflective film 11, for example, a metal oxide can be adopted, and silica (SiO 2 ) can be adopted. Further, as a component forming the reflective film 11, for example, alumina (Al 2 O 3 ), boron oxide (B 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), zirconia (ZrO 2 ) and the like may be contained.

フィラメント１３は、発光管１０内において、Ｘ方向に発光管１０の管軸１０ａに沿って延伸するように配置される。フィラメント１３は、その両端の、金属箔と外部リードからなる給電部１５から電力が供給されると光を放射する。フィラメント１３から−Ｚ方向側（ワークＷ側）に放射された光は、そのままワークＷに向かって進行し、＋Ｚ方向側（ワークＷとは反対側）に向かって進行する光は、反射膜１１によって反射されて、−Ｚ方向側に向かって進行する。 The filament 13 is arranged in the arc tube 10 so as to extend in the X direction along the tube axis 10a of the arc tube 10. The filament 13 emits light when power is supplied from the feeding portions 15 including the metal foil and the external leads at both ends thereof. The light radiated from the filament 13 toward the −Z direction side (work W side) travels toward the work W as it is, and the light traveling toward the + Z direction side (opposite side of the work W) is the reflective film 11. It is reflected by and travels toward the -Z direction.

フィラメント１３の材料は、例えば、タングステンやカンタル、ニクロム、カーボン等を採用し得る。 As the material of the filament 13, for example, tungsten, kanthal, nichrome, carbon and the like can be adopted.

サポーター１４は、図２に示すように、Ｘ方向に向かって見たときの形状が螺旋形状を呈し、管軸１０ａと軸が揃うようにフィラメント１３を保持し、外周部を発光管１０の内壁面１０ｂや反射膜１１に接触させることで、フィラメント１３の軸が管軸１０ａから大きくずれないように固定する。 As shown in FIG. 2, the supporter 14 has a spiral shape when viewed in the X direction, holds the filament 13 so that the axis is aligned with the tube axis 10a, and the outer peripheral portion is inside the arc tube 10. By bringing it into contact with the wall surface 10b or the reflective film 11, the axis of the filament 13 is fixed so as not to deviate significantly from the tube axis 10a.

図４は、図１のフィラメントランプ１の構成とは別のフィラメントランプ１の一実施形態をＸ方向に見たときの断面図である。サポーター１４は、図４に示すように、平板型のサポーター１４であってもよい。 FIG. 4 is a cross-sectional view of an embodiment of the filament lamp 1, which is different from the configuration of the filament lamp 1 of FIG. 1, when viewed in the X direction. As shown in FIG. 4, the supporter 14 may be a flat plate type supporter 14.

また、フィラメントランプ１は、必ずしも、サポーター１４を備えなくても構わない。図５は、図１及び図４の構成とは別のフィラメントランプ１の一実施形態の構成を模式的に示す側面図である。例えば、図５に示すように、フィラメント１３が部分的に巻回の径を大きく構成され、サポーター１４としての機能を併せ持つように構成されている場合は、別途サポーター１４を配置する必要がない。 Further, the filament lamp 1 does not necessarily have to include the supporter 14. FIG. 5 is a side view schematically showing the configuration of one embodiment of the filament lamp 1, which is different from the configurations of FIGS. 1 and 4. For example, as shown in FIG. 5, when the filament 13 is partially configured to have a large winding diameter and is configured to also have a function as a supporter 14, it is not necessary to separately arrange the supporter 14.

次に、発光管１０の内壁面１０ｂ上に反射膜１１を形成する方法について、適宜図面を参照して説明する。なお、以下の説明は、あくまでフィラメントランプ１を製造する方法の一例であり、本発明のフィラメントランプ１は、以下の方法で製造されたものには限定されない。 Next, a method of forming the reflective film 11 on the inner wall surface 10b of the arc tube 10 will be described with reference to the drawings as appropriate. The following description is merely an example of a method for manufacturing the filament lamp 1, and the filament lamp 1 of the present invention is not limited to the one manufactured by the following method.

図６は、フィラメントランプ１の製造工程を模式的に示す図面である。反射膜１１の形成は、まず、発光管１０の内壁面１０ｂ上において、反射膜１１を形成しない部分にマスキングテープ８０を貼り付ける。 FIG. 6 is a drawing schematically showing a manufacturing process of the filament lamp 1. To form the reflective film 11, first, the masking tape 80 is attached to the portion of the inner wall surface 10b of the arc tube 10 where the reflective film 11 is not formed.

次に、図６に示すように、シリカを酢酸ブチル（溶剤）に分散させた反射膜用塗布液Ｌを５０ｍｌ／ｓの吐出量で吐出する長尺のノズル８１を、マスキングテープ８０が貼り付けられた発光管１０内に挿入して、２０ｃｍ／ｓの速度で管軸１０ａに沿って掃引することで、発光管１０の内壁面１０ｂ上に反射膜用塗布液Ｌの被膜を形成する。 Next, as shown in FIG. 6, the masking tape 80 attaches a long nozzle 81 for discharging the coating liquid L for a reflective film in which silica is dispersed in butyl acetate (solvent) at a discharge rate of 50 ml / s. By inserting it into the arc tube 10 and sweeping it along the tube shaft 10a at a speed of 20 cm / s, a film of the coating liquid L for a reflective film is formed on the inner wall surface 10b of the arc tube 10.

発光管１０の内壁面１０ｂ上に形成された反射膜用塗布液Ｌの被膜は、２５℃で２０分程度の間、窒素雰囲気中において乾燥される。 The coating liquid L for the reflective film formed on the inner wall surface 10b of the arc tube 10 is dried at 25 ° C. for about 20 minutes in a nitrogen atmosphere.

発光管１０の内壁面１０ｂ上に形成され、乾燥された反射膜用塗布液Ｌの被膜は、ＹＺ平面で切断したときの断面形状が、中央部１１ｃから第一端部１１ａと第二端部１１ｂそれぞれに向かって徐々に薄くなり、第一端部１１ａ及び第二端部１１ｂにおいては、膜厚が実質的に０となるように切削される。なお、切削とは、例えば、シリコンラバー等のエッジ部分を使用し、被膜の余分な部分を削り落とすといった方法である。 The film of the reflective film coating liquid L formed on the inner wall surface 10b of the arc tube 10 has a cross-sectional shape when cut in the YZ plane, from the central portion 11c to the first end portion 11a and the second end portion. It gradually becomes thinner toward each of 11b, and the first end portion 11a and the second end portion 11b are cut so that the film thickness becomes substantially zero. The cutting is a method in which, for example, an edge portion such as silicon rubber is used to scrape off an excess portion of the coating film.

反射膜用塗布液Ｌの被膜が乾燥した発光管１０は、マスキングテープ８０が除去され、大気雰囲気中において、１０００℃で１時間程度焼成されて反射膜１１が形成される。 The masking tape 80 is removed from the arc tube 10 in which the film of the coating liquid L for the reflective film is dried, and the light emitting tube 10 is fired at 1000 ° C. for about 1 hour in an air atmosphere to form the reflective film 11.

以上の方法によって、反射膜１１が形成される。なお、上記の吐出量、掃引の速度、乾燥条件、乾燥時間、焼成温度等は、一例であり、形成するそれぞれの膜厚や、塗布液の状態等に応じて調整される。 The reflective film 11 is formed by the above method. The discharge amount, sweeping speed, drying conditions, drying time, firing temperature, etc. are examples, and are adjusted according to the respective film thicknesses to be formed, the state of the coating liquid, and the like.

以上のように、フィラメントランプ１が構成されることで、フィラメント１３やサポーター１４が、反射膜１１の第一端部１１ａ及び第二端部１１ｂと引っ掛かることや、発光管１０と反射膜１１との隙間に入り込むことが抑制され、反射膜１１の剥離が抑制される。 As described above, when the filament lamp 1 is configured, the filament 13 and the supporter 14 can be caught by the first end 11a and the second end 11b of the reflective film 11, and the arc tube 10 and the reflective film 11 can be engaged with each other. It is suppressed from entering the gap between the two, and the peeling of the reflective film 11 is suppressed.

また、上述したように、第一端部１１ａと第二端部１１ｂでの反射膜１１の膜厚のバラつきの影響小さくなるため、ワークＷに照射される光の強度分布のバラつきが抑制される。 Further, as described above, since the influence of the variation in the film thickness of the reflective film 11 between the first end portion 11a and the second end portion 11b is small, the variation in the intensity distribution of the light applied to the work W is suppressed. ..

さらに、反射膜１１が発光管１０の内壁面１０ｂ上に形成されていることで、剥がれてしまった反射膜１１がワークＷの表面に落下してしまうおそれがない。また、フィラメント１３から放射されて反射膜１１で反射されてワークＷに向かう光が発光管１０を通過するのが一回だけのため、光エネルギーの損失が最小限に抑えられる。 Further, since the reflective film 11 is formed on the inner wall surface 10b of the arc tube 10, there is no possibility that the peeled reflective film 11 will fall on the surface of the work W. Further, since the light emitted from the filament 13 and reflected by the reflective film 11 and directed to the work W passes through the arc tube 10 only once, the loss of light energy is minimized.

［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。 [Another Embodiment]
Hereinafter, another embodiment will be described.

〈１〉 図７は、フィラメントランプ１の別実施形態の構成を模式的に示す側面図である。図７に示すように、発光管１０の内壁面１０ｂ上には、Ｘ方向に関し、反射膜１１の少なくとも一方の端部に、反射膜１１と接触するように保護部９０が形成されている。 <1> FIG. 7 is a side view schematically showing the configuration of another embodiment of the filament lamp 1. As shown in FIG. 7, a protective portion 90 is formed on the inner wall surface 10b of the arc tube 10 so as to come into contact with the reflective film 11 at at least one end of the reflective film 11 in the X direction.

保護部９０は、例えば、シリカ（ＳｉＯ2）を採用することができる。また、保護部９０は、シリカ以外に、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、ジルコニア（ＺｒＯ2）等を含んでいても構わない。また、保護部９０は、発光管１０と同じ材料で構成されていてもよく、さらには、発光管１０と一体として構成されていても構わない。 For the protection unit 90, for example, silica (SiO 2 ) can be adopted. In addition to silica, the protective portion 90 may contain alumina (Al 2 O 3 ), boron oxide (B 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), zirconia (ZrO 2 ), and the like. Further, the protective portion 90 may be made of the same material as the arc tube 10, and may be integrally configured with the arc tube 10.

上記構成とすることで、発光管１０にフィラメント１３を挿入する際に、フィラメント１３が反射膜１１のＸ方向に関する端部に引っ掛かり、反射膜１１が発光管１０から剥離してしまうことを防止することができる。 With the above configuration, when the filament 13 is inserted into the arc tube 10, the filament 13 is prevented from being caught by the end portion of the reflective film 11 in the X direction and the reflective film 11 is peeled off from the arc tube 10. be able to.

〈２〉 図８は、フィラメントランプ１の別実施形態をＸ方向に見たときの断面図である。図８に示すように、反射膜１１は、第一端部１１ａ及び第二端部１１ｂにおいて膜厚が実質的に０でなくても構わない。 <2> FIG. 8 is a cross-sectional view of another embodiment of the filament lamp 1 when viewed in the X direction. As shown in FIG. 8, the film thickness of the reflective film 11 does not have to be substantially 0 at the first end portion 11a and the second end portion 11b.

また、図８に示すように、反射膜１１は、中央部１１ｃの周辺は同じ膜厚で形成され、第一端部１１ａ側及び第二端部１１ｂ側の一部の領域だけが、第一端部１１ａ及び第二端部１１ｂ側それぞれに向かって徐々に膜厚が薄くなるように形成されていても構わない。 Further, as shown in FIG. 8, in the reflective film 11, the periphery of the central portion 11c is formed with the same film thickness, and only a part of the region on the first end portion 11a side and the second end portion 11b side is the first. It may be formed so that the film thickness gradually decreases toward each of the end portion 11a and the second end portion 11b side.

〈３〉 上述したフィラメントランプ１が備える構成は、あくまで一例であり、本発明は、図示された各構成に限定されない。 <3> The configuration included in the filament lamp 1 described above is merely an example, and the present invention is not limited to each of the illustrated configurations.

１ ： フィラメントランプ
１０ ： 発光管
１０ａ ： 管軸
１０ｂ ： 内壁面
１１ ： 反射膜
１１ａ ： 第一端部
１１ｂ ： 第二端部
１３ ： フィラメント
１４ ： サポーター
１５ ： 給電部
８０ ： マスキングテープ
８１ ： ノズル
９０ ： 保護部
１００ ： フィラメントランプ
１０１ ： 発光管
１０１ａ ： 管軸
１０１ｂ ： 内壁面
１０２ ： 反射膜
１０２ａ ： 端部
１０３ ： フィラメント
１０４ ： サポーター
Ｌ ： 反射膜用塗布液
Ｗ ： ワーク 1: Filament lamp 10: Light emitting tube 10a: Tube shaft 10b: Inner wall surface 11: Reflective film 11a: First end 11b: Second end 13: Filament 14: Supporter 15: Feeding part 80: Masking tape 81: Nozzle 90 : Protective part 100: Filament lamp 101: Light emitting tube 101a: Tube shaft 101b: Inner wall surface 102: Reflective film 102a: End part 103: Filament 104: Supporter L: Reflective film coating liquid W: Work

Claims (8)

光に対して透過性を示す筒状の発光管と、
前記発光管内において、前記発光管の管軸方向に沿って延伸するフィラメントと、
前記発光管の前記管軸方向に延伸し、前記発光管の前記管軸方向と直交する平面で切断したときの断面形状が、前記発光管の内壁面の周方向に関し、第一端部と第二端部とを有するように形成された反射膜とを備え、
前記反射膜は、前記発光管の前記周方向に関し、前記第一端部と前記第二端部における膜厚が、前記第一端部と前記第二端部の間に位置する中央部における膜厚よりも薄いことを特徴とするフィラメントランプ。 A tubular arc tube that is transparent to light,
In the arc tube, a filament extending along the tube axis direction of the arc tube, and
The cross-sectional shape of the arc tube when it is extended in the tube axis direction and cut in a plane orthogonal to the tube axis direction of the arc tube is the first end portion and the first portion with respect to the circumferential direction of the inner wall surface of the arc tube. With a reflective film formed to have two ends,
The reflective film is a film in a central portion where the film thickness at the first end portion and the second end portion is located between the first end portion and the second end portion in the circumferential direction of the arc tube. A filament lamp characterized by being thinner than thick. 前記反射膜は、前記第一端部及び前記第二端部における膜厚が実質的に０であることを特徴とする請求項１に記載のフィラメントランプ。 The filament lamp according to claim 1, wherein the reflective film has a film thickness of substantially 0 at the first end portion and the second end portion. 前記反射膜は、前記中央部から前記第一端部及び前記第二端部それぞれに向かって膜厚が徐々に薄くなるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフィラメントランプ。 The first or second aspect of the present invention, wherein the reflective film is formed so that the film thickness gradually decreases from the central portion toward the first end portion and the second end portion, respectively. Filament lamp. 前記反射膜は、前記発光管の前記管軸方向に関し、前記発光管の一端部から他端部にわたって形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィラメントランプ。 The filament lamp according to any one of claims 1 to 3, wherein the reflective film is formed from one end to the other end of the arc tube in the axial direction of the arc tube. .. 前記発光管の前記内壁面には、前記発光管の管軸方向に関し、前記反射膜の少なくとも一方の端部に、前記反射膜と当接するように保護部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のフィラメントランプ。 The inner wall surface of the arc tube is characterized in that a protective portion is formed at at least one end of the reflective film in the axial direction of the arc tube so as to abut the reflective film. The filament lamp according to any one of claims 1 to 4. 前記発光管は、前記管軸方向と直交する面で切断した時の断面が円形状、又は楕円形状を呈することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィラメントランプ。 The filament lamp according to any one of claims 1 to 5, wherein the arc tube has a circular shape or an elliptical cross section when cut in a plane orthogonal to the tube axis direction. 前記反射膜は、前記管軸方向に見たときに、前記発光管の内壁面の周方向に関し、管軸を中心として９０°以上２７０°以下の範囲にわたって形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のフィラメントランプ。 The claim is characterized in that the reflective film is formed over a range of 90 ° or more and 270 ° or less with respect to the circumferential direction of the inner wall surface of the arc tube when viewed in the tube axis direction. Item 2. The filament lamp according to any one of Items 1 to 6. 前記反射膜は、シリカを主たる成分とする粒子が凝集されて形成されており、前記粒子のうち、シリカ粒子の平均粒径が０．５μｍ以上１．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィラメントランプ。 The reflective film is formed by aggregating particles containing silica as a main component, and the average particle size of the silica particles among the particles is 0.5 μm or more and 1.5 μm or less. The filament lamp according to any one of 1 to 7.
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