JP3838060B2 - Heater lamp - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はヒータランプに係り、特に、工業用加熱に使用されるヒータランプに関する。
【0002】
【従来の技術】
図4に、従来、工業用の加熱炉などで利用されているヒータランプの一例を示す。このヒータランプは、両端封止型の管型バルブ内にコイル状に巻回されたフィラメントコイルが配置されている。このフィラメントは、図5のフィラメントコイルの一部拡大図に示すように、タングステン製のフィラメント素線をコイル状に巻回したもので構成されている。
【0003】
近年では、半導体製造工程において、半導体ウエハに成膜、拡散、アニールなどの処理を行うためにヒータランプから放射される赤外光を含む光によって、加熱処理する光照射式加熱装置が使用される。これらの処理はいずれも半導体ウエハを高温で加熱処理するものであるが、光照射式の加熱処理装置に使用すると半導体ウエハを急速に加熱することができ、例えば、十数秒から数十秒で1000℃以上の温度まで昇温させることができる。また、光照射を停止すれば急速に冷却することができる。
【0004】
このような用途に使用されるヒータランプは出力が高い必要があり、そのため、一本のフィラメントコイルでなく、管型バルブの少ない容積の中にフィラメントコイルを多く巻いて入れる必要がある。そこでバルブ管軸方向に多重にフィラメントを巻いたヒータランプが提案されている。
【0005】
しかし、多重、例えばバルブ管軸方向に二重にフィラメントコイルを巻いて配すると、剛性の強いフィラメント素線を使用する場合は問題ないが、電力が高く、発光長が短いヒータランプのときには、フィラメントコイル径を大きくして、剛性の弱いフィラメント素線が使用されることがあり、内側フィラメントコイル、外側フィラメントコイルがお互いのピッチに入り込む危険性が高く、フィラメントコイルが短絡(ピッチショート)してしまうという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、工業用加熱に使用される多重フィラメントコイルのヒータランプにおいて、フィラメントコイルの短絡を抑止する構造を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項1に記載の発明は、管型バルブ内の管軸方向に複数のフィラメントコイルが配置されたヒータランプにおいて、
前記フィラメントコイルは、フィラメント素線をコイル状に巻回してなり、バルブ管軸方向に多重に配置されており、外側のフィラメントコイルをAn、該外側のフィラメントコイルAnの内側のフィラメントをAn−1とし、該フィラメントコイルAnの素線径、フィラメントコイルAnの巻きピッチ幅、フィラメントコイルAnの巻き角度をそれぞれφAn、AnL、θAnとし、該フィラメントコイルAn−1の素線径、フィラメントコイルAn−1の巻きピッチ幅、フィラメントコイルAn−1の巻き角度をそれぞれφAn−1、An−1L、θAn−1としたとき、φAn=φAn−1であって、AnL≠ALまたはθAn≠θAn−1であることを特徴とするヒータランプとするものである。
【0008】
本願において、フィラメントコイルをあらわすAn、An−1の添え字n、n−1は多重フィラメントコイルのコイル配置を示しており、n=2は二重コイルの外側のフィラメントコイルであり、その場合、An−1は二重コイルの内側のフィラメントコイルを示す。nは、n≧2以上である。
【0009】
請求項2に記載の発明は、管型バルブ内の管軸方向に複数のフィラメントコイルが配置されたヒータランプにおいて、前記フィラメントコイルは、フィラメント素線をコイル状に巻回してなり、バルブ管軸方向に多重に配置されており、外側のフィラメントコイルをAn、該外側のフィラメントコイルAnの内側のフィラメントコイルをAn−1とし、該フィラメントコイルAnの素線径、フィラメントコイルAnの巻きピッチ幅をそれぞれφAn、AnLとし、該フィラメントコイルAn−1の素線径、フィラメントコイルAn−1の巻きピッチ幅をそれぞれφAn−1、An−1Lとしたとき、φAn≠φAn−1であり、かつφAn>An−1LまたはφAn−1>AnLであり、かつφAn+AnL≠φAn−1+An−1Lであることを特徴とするヒータランプとするものである。
【0010】
【作用】
本発明の構成にすることによって、フィラメントコイルのピッチ幅、またはフィラメントコイル巻き角度を異なるようにすることによって、フィラメントコイルが互いのピッチ幅に入り込むことがなく、ピッチショート(短絡)を防止しヒータの照度安定性を維持できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は本発明形態に係るヒータランプの構成を示す一部断面図である。
ここでは二重にフィラメントコイルの配置されたヒータランプで説明する。
【0012】
図1において、1はヒータランプの管型バルブ、2は管型バルブ1内の管軸方向に収納された外側フィラメントコイル、3は管型バルブ1内の管軸方向に収納されるとともに外側フィラメントコイル2の内側に配置された内側フィラメントコイル、4は外側フィラメントコイル2および内側フィラメントコイル3を管型バルブ1内の複数箇所で支持するフィラメントサポータ、5は管型バルブ1内部の両端部に設けられる外側フィラメントコイル2および内側フィラメントコイル3の端部に接続される内部リード棒、6は管型バルブ1の両端部を封止するためのシール部、7は管型バルブ外部の両端部に設けられる外部リード棒、8は金属箔であり、一端に外部リード棒7が接続され、他端に内部リード棒5が接続されており、シール部6に埋設されている。
【0013】
本願では、フィラメントコイル巻き角度というのは、図2に示すようにフィラメントコイル断面の中心を結ぶ線とフィラメントコイル軸方向の中心線との角度で規定する。また、フィラメントコイルの巻きピッチ幅というのは、同じく図2で示すように、隣り合うフィラメントコイル同士の間隔とし、フィラメント素線の隣り合う素線中心間の間隔ではない。
【0014】
請求項1の発明の実施例として図2にフィラメントコイルの位置関係を示す。
二重フィラメントコイルの例であり、外側のフィラメントコイルはA2(Anにおいてn=2)、内側のフィラメントコイルはA1(An−1においてn=2)と表す。
素線径φA2=φA1であり、ピッチ幅A2L≠A1L、またはフィラメントコイル巻き角度θA2≠θA1の場合の実施例として、150V−2000Wのヒータの場合を述べる。外側、内側フィラメントの素線径φA2,φA1はともに0.272、ピッチ幅A2Lは0.137、ピッチ幅A1Lは0.085、この時のフィラメントコイル巻き角度はθA2≒86.2°、θA1≒85.9°である。また、コイルの内側に形成される円筒空間の径を表すフィラメントコイル内径をAnD、An−1Dとするとn=2の二重フィラメントコイルのこの例では、A2D=2.8、A1Dは2.2である。
【0015】
この図2に示したフィラメントコイルにてヒータランプを作製することで、フィラメントコイルが互いのピッチ幅に入り込むことがなく、ピッチショート(短絡)を防止しヒータの照度安定性を維持できることが確認された。
【0016】
請求項2の発明の実施例として図3にフィラメントコイルの位置関係を示す。
これも二重フィラメントコイルの例である。
φA2≠φA1であり、かつφA2>A1LまたはφA2>A1Lであり、かつφA2+A2L≠φA1+A1Lの場合の実施例として、200V‐2500Wのヒータの場合を述べる。外側フィラメントは、径φA2=0.265、ピッチ幅A2L=0.137、φA2+A2L=0.402である。 内側フィラメントは、径φA1=0.272、ピッチ幅A1L=0.056、φA1+A1L=0.328である。
【0017】
この図3に示したフィラメントコイルにてヒータランプを作製することで、図2の実施例の場合と同様にして、フィラメントコイルが互いのピッチ幅に入り込むことがなく、ピッチショート(短絡)を防止しヒータの照度安定性を維持できることが確認された。
【0018】
図4は請求項1の発明の他の実施例として、三重のフィラメントコイルの例を示す。最外側のフィラメントコイルはA3(Anにおいてn=3)、その直ぐ内側の、中間にあるフィラメントコイルはA2(An−1においてn=3)、最内側のフィラメントコイルはA1(直ぐ外側のフィラメントコイルとの関係で見て、An−1においてn=2としてA1とする)である。
【0019】
素線径φA3=φA2=φA1であり、ピッチ幅A3L≠A2L≠A1L、またはフィラメントコイル巻き角度θA1≠θA2≠θA3の場合の実施例として、200V−3000Wのヒータの場合を述べる。外側、中間、内側フィラメントの素線径φA3、φA2、φA1はともに0.261、ピッチ幅A3Lは0.360、ピッチ幅A2Lは0.211、ピッチ幅A3Lは0.067、この時のフィラメントコイル巻き角度はθA3≒83.3°、θA2≒83.5°θA1≒83.6°である。また、コイルの内側に形成される円筒空間の径を表すフィラメントコイル内径A3D=2.4、A2Dは1.8、A1Dは1.2である。
【0020】
この図4に示したフィラメントコイルにてヒータランプを作製することで、図2、図3の実施例の場合と同様にして、フィラメントコイルが互いのピッチ幅に入り込むことがなく、ピッチショート(短絡)を防止しヒータの照度安定性を維持できることが確認された。
【0021】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の構成により、フィラメントコイルが互いのピッチ幅に入り込むことがなく、短絡せず、照度むらのない均一な熱エネルギーの放射が行われるヒータランプとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るヒータランプの構成を示す一部断面図である。
【図2】本発明の請求項1に係る一実施形態のヒータランプのフィラメント構造の構成の一部拡大図である。
【図3】本発明の請求項2に係る一実施形態のヒータランプのフィラメント構造の構成の一部拡大図である。
【図4】本発明の請求項1に係る他の実施形態のヒータランプのフィラメント構造の構成の一部拡大図である。
【図5】従来技術に係る工業用加熱用途に使用されるヒータランプの一例を示す図である。
【図6】図5に示すフィラメント構造の一部拡大図である。
【符号の説明】
1 管型バルブ
2 外側フィラメント
3 内側フィラメント
4 フィラメントサポータ
5 内部リード棒
6 シール部
7 外部リード棒[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heater lamp, and more particularly to a heater lamp used for industrial heating.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 shows an example of a heater lamp conventionally used in an industrial heating furnace or the like. In this heater lamp, a filament coil wound in a coil shape is disposed in a tube bulb that is sealed at both ends. As shown in a partially enlarged view of the filament coil in FIG. 5, this filament is formed by winding a filament filament made of tungsten into a coil shape.
[0003]
In recent years, in a semiconductor manufacturing process, a light irradiation type heating device that uses heat including infrared light emitted from a heater lamp to perform processing such as film formation, diffusion, and annealing on a semiconductor wafer is used. . In any of these processes, the semiconductor wafer is heated at a high temperature. However, when used in a light irradiation type heat treatment apparatus, the semiconductor wafer can be rapidly heated. The temperature can be raised to a temperature of ℃ or higher. Moreover, if light irradiation is stopped, it can cool rapidly.
[0004]
A heater lamp used for such an application needs to have a high output. Therefore, it is necessary to wind a large number of filament coils in a small volume of a tubular bulb instead of a single filament coil. Therefore, a heater lamp in which filaments are wound in multiple directions in the bulb tube axis direction has been proposed.
[0005]
However, when multiple filament coils are wound around the bulb tube axis, for example, when using a filament wire with high rigidity, there is no problem, but when the heater lamp has high power and a short light emission length, the filament Larger coil diameter and weakly rigid filament wire may be used, and there is a high risk that the inner filament coil and the outer filament coil will enter each other's pitch, causing the filament coil to be short-circuited (pitch short). There was a problem.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a structure that suppresses a short circuit of the filament coil in a multi-filament coil heater lamp used for industrial heating.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is a heater lamp in which a plurality of filament coils are arranged in a tube axis direction in a tube-type bulb.
The filament coil is made by winding a filament wire into a coil are arranged in multiple in the valve tube axis direction, the A n outside of the filament coil, the inner filaments of the outer filament coil A n A and n-1, the wire diameter of the filament coil a n, winding pitch of the filament coil a n, and the winding angle of the filament coil a n .phi.A n respectively, a n L, and .theta.A n, the filament coil a n- ΦA n = 1 wire diameter, filament coil A n-1 winding pitch width, and filament coil A n-1 winding angle are φA n-1 , A n-1 L, and θA n-1 respectively. The heater lamp is characterized in that φA n−1 and An n L ≠ AL or θA n ≠ θA n−1 .
[0008]
In the present application, subscripts n and n−1 of A n and A n−1 representing the filament coil indicate the coil arrangement of the multifilament coil, and n = 2 is the filament coil outside the double coil, In the case, An-1 represents the filament coil inside the double coil. n is n ≧ 2 or more.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the heater lamp in which a plurality of filament coils are arranged in a tube axis direction in a tube type bulb, the filament coil is formed by winding a filament wire in a coil shape, are arranged in multiple in a direction, the outer filament coil and a n, the inner filament coil of the outer filament coil a n and a n-1, the wire diameter of the filament coil a n, filament coils a n winding pitch widths of each .phi.A n of the a n L, and wire diameter of the filament coil a n-1, the filament coil a n-1 of the winding pitch widths respectively and φA n-1, a n- 1 L ΦA n ≠ φA n−1 and φA n > A n−1 L or φA n−1 > A n L and φA n + A n L ≠ φA n−1 + The heater lamp is characterized by being A n-1 L.
[0010]
[Action]
By adopting the structure of the present invention, the pitch width of the filament coil or the winding angle of the filament coil is made different so that the filament coils do not enter each other's pitch width, thereby preventing a pitch short circuit (short circuit). Illuminance stability can be maintained.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a heater lamp according to an embodiment of the present invention.
Here, a description will be given of a heater lamp in which filament coils are arranged in a double manner.
[0012]
In FIG. 1, 1 is a tube bulb of a heater lamp, 2 is an outer filament coil housed in the tube axis direction of the tube bulb 1, and 3 is housed in the tube axis direction of the tube bulb 1 and is an outer filament. An inner filament coil disposed inside the coil 2, 4 is a filament supporter that supports the outer filament coil 2 and the inner filament coil 3 at a plurality of locations in the tubular valve 1, and 5 is provided at both ends inside the tubular valve 1. The inner lead rod connected to the ends of the outer filament coil 2 and the inner filament coil 3 to be provided, 6 is a sealing portion for sealing both ends of the tubular valve 1, and 7 is provided at both ends outside the tubular valve 1 The
[0013]
In the present application, the filament coil winding angle is defined by the angle between the line connecting the centers of the filament coil cross sections and the center line in the filament coil axial direction, as shown in FIG. Also, the winding pitch width of the filament coil is the interval between adjacent filament coils as shown in FIG. 2, and is not the interval between adjacent filament centers of filament filaments.
[0014]
FIG. 2 shows the positional relationship of the filament coil as an embodiment of the invention of claim 1.
An example of a double filament coil, (n = 2 in A n) is outside of the filament coil A 2, inner filament coil represents a (n = 2 in A n-1) A 1.
As an example of the case where the element diameter is φA 2 = φA 1 and the pitch width A 2 L ≠ A 1 L or the filament coil winding angle θA 2 ≠ θA 1 , a heater of 150 V to 2000 W will be described. The strand diameters φA 2 and φA 1 of the outer and inner filaments are both 0.272, the pitch width A 2 L is 0.137, the pitch width A 1 L is 0.085, and the filament coil winding angle at this time is θA 2 ≈ 86.2 ° and θA 1 ≈85.9 °. In this example of a double filament coil with n = 2, where A n D and A n−1 D are filament coil inner diameters representing the diameter of the cylindrical space formed inside the coil, A 2 D = 2.8. , A 1 D is 2.2.
[0015]
It was confirmed that by making the heater lamp with the filament coil shown in FIG. 2, the filament coils do not enter each other's pitch width, and pitch short-circuit (short circuit) can be prevented and the illuminance stability of the heater can be maintained. It was.
[0016]
FIG. 3 shows the positional relationship of the filament coil as an embodiment of the invention of claim 2.
This is also an example of a double filament coil.
As an example in the case of φA 2 ≠ φA 1 and φA 2 > A 1 L or φA 2 > A 1 L and φA 2 + A 2 L ≠ φA 1 + A 1 L, a heater of 200V-2500W is used. State the case. The outer filament has a diameter φA 2 = 0.265, a pitch width A 2 L = 0.137, and φA 2 + A 2 L = 0.402. Inner filament diameter .phi.A 1 = 0.272, the pitch width A 1 L = 0.056, is φA 1 + A 1 L = 0.328 .
[0017]
By producing a heater lamp using the filament coil shown in FIG. 3, the filament coils do not enter each other's pitch width as in the case of the embodiment of FIG. 2, and pitch short-circuit (short circuit) is prevented. It was confirmed that the illuminance stability of the heater can be maintained.
[0018]
FIG. 4 shows an example of a triple filament coil as another embodiment of the invention of claim 1. Filament coil outermost A 3 (n = 3 in A n), of the just inside, (n = 3 in A n-1) filament coil A 2 in the middle, innermost filament coil A 1 ( look just in relation to the outer filament coil is in a n-1 and a 1 as n = 2).
[0019]
As an example in the case where the strand diameter φA 3 = φA 2 = φA 1 and the pitch width A 3 L ≠ A 2 L ≠ A 1 L or the filament coil winding angle θA 1 ≠ θA 2 ≠ θA 3 , 200V− The case of a 3000 W heater will be described. The strand diameters φA 3 , φA 2 , and φA 1 of the outer, middle, and inner filaments are all 0.261, the pitch width A 3 L is 0.360, the pitch width A 2 L is 0.211, and the pitch width A 3 L is The filament coil winding angle at this time is θA 3 ≈83.3 ° and θA 2 ≈83.5 ° θA 1 ≈83.6 °. Further, the filament coil inner diameter A 3 D = 2.4 representing the diameter of the cylindrical space formed inside the coil, A 2 D is 1.8, and A 1 D is 1.2.
[0020]
By manufacturing the heater lamp with the filament coil shown in FIG. 4, the filament coils do not enter each other in the pitch width in the same manner as in the embodiments of FIGS. It was confirmed that the illuminance stability of the heater can be maintained.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the configuration of the present invention, the filament coil does not enter each other's pitch width, is not short-circuited, and can be a heater lamp that emits uniform heat energy without uneven illuminance. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a heater lamp according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged view of the configuration of the filament structure of the heater lamp according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a partially enlarged view of the configuration of the filament structure of the heater lamp according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a partially enlarged view of a configuration of a filament structure of a heater lamp according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a heater lamp used for industrial heating applications according to the prior art.
6 is a partially enlarged view of the filament structure shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Tubular Valve 2 Outer Filament 3 Inner Filament 4 Filament Supporter 5 Internal Lead Bar 6 Seal Part 7 External Lead Bar
Claims (2)
前記フィラメントコイルは、フィラメント素線をコイル状に巻回してなり、バルブ管軸方向に多重に配置されており、外側のフィラメントコイルをAn、該外側のフィラメントコイルAnの内側のフィラメントコイルをAn−1とし、該フィラメントコイルAnの素線径、フィラメントコイルAnの巻きピッチ幅、フィラメントコイルAnの巻き角度をそれぞれφAn、AnL、θAnとし、該フィラメントコイルAn−1の素線径、フィラメントコイルAn−1の巻きピッチ幅、フィラメントコイルAn−1の巻き角度をそれぞれφAn−1、An−1L、θAn−1としたとき、φAn=φAn−1であって、AnL≠An−1LまたはθAn≠θAn−1であることを特徴とするヒータランプ。In the heater lamp in which a plurality of filament coils are arranged in the tube axis direction in the tube type bulb,
The filament coil is made by winding a filament wire into a coil are arranged in multiple in the valve tube axis direction, the A n outside of the filament coil, the inner filament coils of the outer filament coil A n and a n-1, the wire diameter of the filament coil a n, and winding pitch widths of the filament coils a n, .phi.A n the winding angle of the filament coil a n, respectively, a n L, and .theta.A n, the filament coil a n wire diameter of -1, filament coils a n-1 of the winding pitch, .phi.A the winding angle of the filament coil a n-1, respectively n-1, a n-1 L, when the θA n-1, φA n = ΦA n-1 , and A n L ≠ A n−1 L or θA n ≠ θA n−1 .
前記フィラメントコイルは、フィラメント素線をコイル状に巻回してなり、バルブ管軸方向に多重に配置されており、外側のフィラメントコイルをAn、該外側のフィラメントコイルAnの内側のフィラメントコイルをAn−1とし、該フィラメントコイルAnの素線径、フィラメントコイルAnの巻きピッチ幅をそれぞれφAn、AnLとし、該フィラメントコイルAn−1の素線径、フィラメントコイルAn−1のフィラメントコイルの巻きピッチ幅をそれぞれφAn−1、An−1Lとしたとき、φAn≠φAn−1であり、かつφAn>An−1LまたはφAn−1>AnLであり、かつφAn+AnL≠φAn−1+An−1Lであることを特徴とするヒータランプ。In the heater lamp in which a plurality of filament coils are arranged in the tube axis direction in the tube type bulb,
The filament coil is made by winding a filament wire into a coil are arranged in multiple in the valve tube axis direction, the A n outside of the filament coil, the inner filament coils of the outer filament coil A n and a n-1, the wire diameter of the filament coil a n, filament coils a n winding pitch widths of each .phi.A n of the a n L, the filament wire diameter of the coil a n-1, the filament coil a n −1 , when the winding pitch width of the filament coil is φA n−1 and A n−1 L, respectively, φA n ≠ φA n−1 and φA n > A n−1 L or φA n−1 > a is n L, and φA n + a n L ≠ φA n-1 + a n-1 heater lamp, which is a L.
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