CN101983537A - 灯及加热装置 - Google Patents

Abstract

提供一种构造简单且可以有效地防止密封部过热的灯及加热装置。灯(1)具有：管部(11)，容纳了具有线圈部(14)的灯丝(13)；密封部(12)，密封连接于上述灯丝(13)末端的金属箔(16)；及过热防止部(30)，覆盖上述管部(11)的外表面(11a)的一部分。

Description

灯及加热装置

技术领域

本发明涉及灯及加热装置，特别涉及灯的密封部的过热防止。

背景技术

卤素灯等具有密封了连接于灯丝末端的金属箔的密封部的灯，在使用时，该密封部过热从而导致寿命降低。

例如，用于加热半导体制造用的纯水、药液等流体的线加热器(In-line heater)，具有卤素灯，该卤素灯具有容纳了钨丝的石英玻璃管。在该线加热器中，卤素灯与作为加热对象的流体不直接接触。因此，伴随钨灯丝的发热，作为石英玻璃管的末端部分的密封部很容易过热。若密封部过热，则由于金属箔的膨胀而导致该密封部变形，且外部气体流入石英玻璃管内，其结果，该石英玻璃管内的钨灯丝被氧化从而劣化。

因此，以往，例如在专利文献1中，记载了具有将冷却用的空气导入卤素灯的端部的冷却配管的加热装置。

专利文献1：(日本)特开2003-97849号公报

但是，上述专利文献1中记载的加热装置中，由于设置有冷却配管，从而具有如下问题：例如，该加热装置的构造复杂化，并且该加热装置大型化，从而需要为该装置确保较大的空间。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而提出的，其目的之一在于提供一种结构简单且可以有效地防止密封部过热的灯及加热装置。

用于解决上述课题的本发明第一实施方式中涉及的灯，其特征在于，具有：管部，容纳了具有线圈部的灯丝；密封部，密封有与上述灯丝的末端连接的金属箔；及过热防止部，覆盖上述管部的外表面的一部分。根据本发明，可以提供构造简单且可以有效地防止密封部过热的灯。

而且，上述过热防止部，可以设置成覆盖上述管部的上述外表面中的、比上述灯丝的上述线圈部还靠近上述末端侧的部分。这种情况下，可以有效地降低从管部向密封部的热传递，从而更加有效地防止该密封部的过热。而且，上述过热防止部也可以形成向上述管部的径向外侧伸出的形状，以遮挡从发热的上述线圈部射向上述密封部的光。此时，可以有效地抑制因来自灯丝的线圈部的辐射而导致的密封部的温度上升，从而更加有效地防止该密封部的过热。而且，上述过热防止部也可以是陶瓷制。这种情况下，既可以确保过热防止部的耐火性，也可以有效地防止密封部的过热。

用于解决上述课题的本发明第一实施方式中涉及的加热装置，其特征在于，具有上述任意一种灯作为加热源。根据本发明，可以提供一种构造简单且可以有效地防止灯的密封部过热的加热装置。

而且，上述加热装置具有二重管部，该二重管部具有容纳上述灯的内筒部及作为加热对象的流体流动的外筒部；上述灯也可以具有如下构造：上述过热防止部与上述内筒部接触，并且上述密封部突出至上述二重管部之外，而被容纳在上述内筒部中。如果这样，可以更加有效地防止灯的密封部的过热。

附图说明

图1为本实施方式涉及的灯的斜视图。

图2为本实施方式涉及的灯的平面图。

图3为本实施方式涉及的灯的侧面图。

图4为本实施方式涉及的灯中的、在图2中所示的以虚线Ⅳ围出的部分的剖面图。

图5为本实施方式涉及的灯中的、在图3中所示的以虚线Ⅴ围出的部分的剖面图。

图6为将本实施方式涉及的灯，用图2中所示的Ⅵ-Ⅵ线切断时的剖面图。

图7为本实施方式涉及的灯组装体的侧面图。

图8为本实施方式涉及的加热装置的侧面图。

图9为表示使用本实施方式涉及的加热装置加热浓硫酸时测定的、密封部的温度及浓硫酸的温度随时间的变化的一例的说明图。

图10为表示使用本实施方式涉及的加热装置加热浓硫酸时测定的、表示密封部的温度及浓硫酸的温度随时间变化的另一例的说明图。

图11为使用具有无过热防止部的灯丝的加热装置加热浓硫酸时测定的、表示密封部的温度随时间变化的一例的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的第一实施方式进行说明。首先，对本实施方式涉及的灯(以下，称为“本灯”)进行说明。在本实施方式中，对本灯使用卤素灯来实现的例子进行说明。

图1为本灯1的斜视图。图2为本灯1的平面图。图3为本灯1的侧面图。图4为本灯1中的、用图2中所示的虚线围出的部分的剖面图。图5为本灯1中的、图3中所示的用虚线围出的部分的剖面图。图6为将本灯1用图2中所示的Ⅵ-Ⅵ线切断时的剖面图。

如图1至图3所示，本灯1具有两个灯主体10。构成该灯主体10的材料，只要是使本灯1发出的光透过的物质则不作特殊限定，但在本实施方式中，该灯主体10为石英玻璃管。灯主体10具有中空的管部11。在管部11中封入惰性气体及微量的卤素气体。

在该管部11中容纳灯丝13。构成该灯丝13的材料，只要是在管部11内通过通电从而发热及发光的物质则不作特殊限定，但在本实施方式中，该灯丝13为钨丝。灯丝13具有线圈部14及两个非线圈部15a、15b。线圈部14为灯丝13中的线圈状的中央部分。一侧的非线圈部15a为灯丝13中的、直线状延伸的一端部分，另一侧的非线圈部15b为该灯丝13中的、直线状延伸的另一端部分。该灯丝13，通过由环状金属线构成的多个支持部13a，被支持为配置在管部11的径向中心附近。

而且，灯主体10具有两个密封部12a、12b。一侧的密封部12a构成灯主体10的一端部分，另一侧的密封部12b构成该灯主体10的另一端部分。

即，一侧的密封部12a密封管部11的一端，另一侧的密封部12b密封该管部11的另一端。这些密封部12a、12b，在灯主体10的制造过程中，通过加热石英玻璃管的一端及另一端而使其软化，进而通过压接而密封以形成。

而且，在密封部12a、12b中，如图4及图5所示，封入金属箔16a、16b。即，在灯主体10的一侧的密封部12a中，封入了与灯丝13的一侧的末端(即，一侧的非线圈部15a的末端)连接的金属箔16a，在该灯主体10的另一侧的密封部12b中，封入了与该灯丝13的另一侧的末端(即，另一侧的非线圈部15b的末端)连接的金属箔16b。在本实施方式中，金属箔16a、16b为钼箔。

在本灯1中，这样的两个灯主体10被平行配置，且该两个灯主体10的端部通过绝缘子部20a、20b而支持。在本实施方式中，绝缘子部20a、20b为陶瓷制，且被形成为圆板状。

在一侧的绝缘子部20a中，封入一侧的两个密封部12a。而且，这些被封入在一侧的密封部12a中的两个金属箔16a，在绝缘子部20a内，通过导电性的金属线(未图示)而连接。

而且，在另一侧的绝缘子部20b中，封入另一侧的两个密封部12b。如图4及图5所示，在该另一侧的绝缘子部20b内，在被封入密封部12b中的各金属箔16b上，连接有作为导电性金属线的外部导棒17。在该实施方式中，该外部导棒17为钼线。而且，从该绝缘子部20b，延伸出两条导线18，该导线18通过由绝缘性材料构成的外皮包覆外部导棒17而形成。

如图1至图6所示，这样的本灯1，具有覆盖管部11的外表面11a的过热防止部30a、30b。在本实施方式中，过热防止部30a、30b与绝缘子部20a、20b同样为陶瓷制，且被形成为圆板状。

如图4至图6所示，在过热防止部30b中，形成有直径与管部11的外径大致相等的贯通孔31b，且在该贯通孔31b中插通有该管部11。而且，过热防止部30a、30b覆盖管部11的外表面11a的圆周方向整个区域。

而且，过热防止部30a、30b，被设置为覆盖管部11的外表面11a中的、比灯丝13的线圈部14更靠近末端侧的部分。即，一侧的过热防止部30a被设置在灯丝13的线圈部14与一侧的密封部12a之间。同样地，另一侧的过热防止部30b被设置在灯丝13的线圈部14与另一侧的密封部12b之间。

这样的本灯1，将两条导线18中的一方与电源的阳极连接，将另一方与该电源的阴极连接，通过在灯丝13中流通电流而发光。即，在管部11内，被通电的灯丝13发热且发光。灯主体10通过该灯丝13的发热及发光而被加热。

因此，本灯1因为具有上述的过热防止部30a、30b，所以可以有效地防止灯主体10中的、特别是密封部12a、12b的过热。

即，在本灯1中，因为过热防止部30a、30b与管部11被设置为一体，所以与不设置该过热防止部30a、30b的情况相比，可以使灯主体10的热容量增加。具体地，从灯丝13传递至管部11的热，不仅在该管部11的温度上升中，而且在过热防止部30a、30b的温度上升中也被消耗。

因此，与不设置过热防止部30a、30b的情况相比，可以减缓在灯丝13中开始流入电流之后的、密封部12a、12b的温度上升，而且可以较低地维持该密封部12a、12b到达的温度，从而防止过热。

而且，因为过热防止部30a、30b设置于管部11，所以可以通过该过热防止部30a、30b，有效地隔断从该管部11至密封部12a、12b的热传导。

即，灯主体10中的、容纳有灯丝13的管部11，通过该灯丝13的发热及发光，比密封部12a、12b优先被加热。然后，被管部11吸收而阻挡的热，才从该管部11向密封部12a、12b传递。

因此，在本灯1中，因为在管部11的一部分与密封部12a、12b之间设置有过热防止部30a、30b，所以从该管部11的一部分向该密封部12a、12b的热传导，通过该过热防止部30a、30b而被阻止。

特别地，在本实施方式中，过热防止部30a、30b，因为与管部11的外表面11a的圆周方向整个区域接触，所以可以切实地隔断从该管部11至密封部12a、12b的热传导。其结果，可以有效地防止密封部12a、12b的过热。

进而，在本实施方式中，过热防止部30a、30b被设置成覆盖管部11的外表面11a中的、比灯丝13的线圈部14更靠近末端侧的部分，所以可以有效地防止密封部12a、12b的过热。

即，灯丝13中的线圈部14，与灯丝13中的非线圈部15a、15b相比，发热量及发光量大。因此，管部11中的容纳有线圈部14的部分，与管部11中的其他部分相比，通过该线圈部14被急剧地加热。

因此，通过在管部11中的、比容纳有线圈部14的部分还靠近密封部12a、12b的部分设置过热防止部30a、30b，从而可以特别有效地防止该密封部12a、12b的过热。

具体地，在本实施方式中，如图1至图5所示，过热防止部30a、30b，被设置在管部11中的、容纳有非线圈部15a、15b的部分中。

因此，可以切实地防止从管部11中的、容纳有线圈14的部分至密封部12a、12b的热传导。其结果，可以有效地防止密封部12a、12b的过热。

而且，在本实施方式中，过热防止部30a、30b形成向管部11径向外侧伸出的形状，以遮挡从发热的线圈部14射向密封部12a，12b的光。即，过热防止部30a、30b被形成为圆板状，如屋檐般地被竖立设置在管部11的外表面的圆周方向整个区域。

由此，伴随发热及发光的从线圈部14向密封部12a、12b的辐射，通过过热防止部30a、30b而被隔断。因此，可以有效地抑制因来自灯丝13的线圈部14的辐射而导致的密封部12a、12b的温度上升，有效地防止该密封部12a、12b的过热。而且，在本实施方式中，过热防止部30a、30b因为是耐热性优良的陶瓷制，所以可以切实地发挥上述的效果。

接着，对该实施方式中涉及的加热装置(以下，称为“本装置”)进行说明。在本实施方式中，针对本装置作为线加热器而被实现的例子进行说明，上述线加热器将上述的本灯1作为加热源来使用。

图7为包含本灯1的灯组装体2的侧面图。图8为包含图7所示的灯组装体2的本装置的侧面图。

如图7所示，灯组装体2具有本灯1及二重管部40。二重管部40具有容纳有本灯1的内筒部41、及作为加热对象的流体流动的外筒部42。构成该二重管部40的材料，只要至少内筒部41是由透过本灯1发的光的材料而构成则不做特别限定，但在本实施方式中，该二重管部40其整体为石英玻璃制，且内筒部41与外筒部42形成为一体。

而且，在本实施方式中，本灯1以过热防止部30a、30b与内筒部41接触的方式被容纳在该内筒部41中。即，如图7所示，本灯1的过热防止部30a、30b的外径比内筒部41的内径还稍小。而且，在内筒部41内载置的本灯1，隔着过热防止部30a、30b与内筒部41的内面41a接触。

因此，可以将伴随灯丝13的发热及发光从本灯1的管部11向过热防止部30a、30b传递的热，通过内筒部41的内面41a，快速地传递至二重管部40。

即，可以通过过热防止部30a、30b高效地进行从管部11向二重管部40的散热。因此，可以有效地防止本灯1的密封部12a、12b的过热。而且，本灯1的灯主体10，在内筒部41内，被过热防止部30a、30b支持，从而被配置在该内筒部41的径向中心附近。

进而，在本实施方式中，本灯1以密封部12a、12b突出至二重管部40外部的方式被容纳在内筒部41中。即，如图7所示，本灯1的一侧的密封部12a及绝缘子部20a从内筒部41的一端向外露出，该本灯1的另一侧的密封部12b及绝缘子部20b也从该内筒部41的另一端向外露出。

由此，可以通过二重管部40外的空气，冷却本灯1的密封部12a、12b。因此，可以有效地防止本灯1的密封部12a、12b的过热。

如图8所示，本装置3具有这样的灯组装体2、及容纳该灯组装体2的框体部50。另外，在图8中，示出切断了框体部50的侧面的本装置3。

在本装置3中，在本灯1的灯丝13中流过电流而使其发热及发光，并且将作为加热对象的流体流入二重管部40的外筒部42内。从作为外筒部42的一端的流入部42a流入至作为该外筒部42的另一端的流出部42b的流体，通过内筒部41的外壁41b，由来自本灯1的热加温。

因此，例如，通过本装置3，在加热用于半导体及液晶制造的药液时，需要将室温左右的该药液在比较短的时间内加热至150℃左右。这种情况下，在本灯1的灯丝13中，在加热开始之后紧接着通入比较大的电流，使该灯丝13急剧地发热。因此，被容纳在内筒部41中的本灯1的温度，在加热开始之后紧接着急剧地上升。

由此，本灯1，如上所述，因为具有过热防止部30a、30b，所以可以抑制该加热开始之后的密封部12a、12b的温度的上升而使该上升缓慢，并且可以将该密封部12a、12b到达的最高温度抑制在不足300℃等、优选的范围内。由此，在本装置3中，可以通过简单且小巧的构造，有效地防止本灯1的密封部12a、12b的过热。

而且，在本装置3中，可以通过设置对从二重管部40突出的密封部12a、12b及绝缘子部20a、20b的至少一方吹冷却用的气体的构造，更加有效地防止该密封部12a、12b的过热。

接着，对本灯1及本装置3的具体实施例进行说明。

实施例

首先，作为本灯1单独制造了如下卤素灯：具有从图1至图6所示的过热防止部30a、30b，且在延伸出导线18的绝缘子部20b侧的密封部12b的一个中，热电偶(未图示)的一端与金属箔16b连接地被封入。

而且，作为本装置3，制造了将连接了该热电偶的本灯1容纳在二重管部40的内筒部41中的如图8所示的线加热器。在该本装置3中，用于将冷却用的空气吹到从二重管部40突出的密封部12a、12b及绝缘子部20a、20b上的冷却配管，被设置在框体部50内。

然后，使用本装置3将浓硫酸的温度从室温加热到160℃。即，将本装置3的流入部42a及流出部42b，经由耐化学试剂性的管，与加入了浓硫酸的存积槽连接。而且，在本存积槽中，设置有用于测定浓硫酸的温度的温度传感器。

然后，使用泵使浓硫酸在本装置3与存积槽之间循环，并且对本灯1通电使其亮灯，且开始加热。加热开始后，分别监测本灯1的密封部12b的温度及该存积槽内的浓硫酸的温度。

作为加热对象的浓硫酸的量为52.6L，浓硫酸的循环流量为40L/分钟。本灯1的输出(即，对灯丝13的输入电压)，基于被测定的浓硫酸的温度而被反馈控制。

在第一实施方式中，在本装置3中，不对密封部12a、12b及绝缘子部20a、20b吹冷却空气，但在第二实施例中，以25L/分钟的流量进行该冷却空气的吹入。

而且，作为对比，制造了线加热器(以下，称为“对比装置”)，该线加热器具有将没有过热防止部30a、30b的卤素灯来作为加热源。在该对比装置中，在密封部中也封入有热电偶。但是，卤素灯的两端的密封部及绝缘子部不从二重管部突出，该卤素灯其整体被容纳在内筒部内。

然后，使用该对比装置，与上述本装置3的情况相同，将浓硫酸的温度从室温加热至160℃，并监控密封部的温度。在对比例中作为加热对象的浓硫酸的量为54L，浓硫酸的循环流量为40L/分钟。而且，在对比例中，不进行如上述第二实施例的冷却空气的吹入。

另外，在第一实施例、第二实施例、及对比例中使用的卤素灯，为推荐将使用时的密封部的温度维持在小于300℃的灯。

图9中图示了在第一实施例中被测定的、密封部12b的温度及浓硫酸的温度随时间的变化。在图9中，横轴表示从加热开始(即，向本灯1的灯丝13的通电开始)经过的时间(秒)，纵轴表示在各时间被测定的温度(℃)。在图9中，虚线表示密封部12b的温度，实线表示浓硫酸的温度。

如图9所示，在浓硫酸的温度从室温至到达160℃之间，密封部12b到达的最高温度为264℃。即，可以将密封部12b的温度抑制为远比上限300℃低，从而可以防止该密封部12b的过热。

图10中图示了在第二实施例中被测定的、密封部12b的温度及浓硫酸的温度随时间的变化。在图10中，横轴表示从加热开始经过的时间(秒)，纵轴表示在各时间被测定的温度(℃)。在图10中，虚线表示密封部12b的温度，实线表示浓硫酸的温度。

如图10所示，浓硫酸的温度从室温至到达160℃之间，密封部12b到达的最高温度为210℃。即，可以通过向密封部12a、12b吹冷却空气，将密封部12b的温度抑制为比第一实施例更低。

图11中图示了在对比例中被测定的、密封部的温度随时间的变化。在图11中，横轴表示从加热开始经过的时间(秒)，纵轴表示在各时间被测定的温度(℃)。

如图11所示，在浓硫酸的温度从室温至到达160℃之间，密封部12b到达的最高温度为388℃。即，在不使用本灯1的对比例中，密封部的温度超过上限的300℃，未能防止该密封部的过热。

而且，在第一实施例中使用的本装置3及对比装置中，测定了从开始亮灯至到达寿命不再亮灯为止可以连续使用的时间。其结果，对比装置中的卤素灯在1890小时不再亮灯，本装置3中的本灯1连续亮灯到8015小时。即，可以通过在卤素灯中设置过热防止部30a、30b，大幅地延长该卤素灯的寿命。

另外，本发明不限于上述例。例如，过热防止部30a、30b不限于设定在比灯丝13的线圈部14更靠近末端侧的部件。即，过热防止部30a、30b其一部或整体，也可设置成覆盖管部11中的、容纳有线圈部14的部分的外表面。

而且，过热防止部30a、30b的形状及大小，不限于上述例。即，从灯主体10的长方向观察的过热防止部30a、30b的形状，不限于如上所述的圆形，例如，可以是椭圆形、多边形、做了倒角的多边形、如齿轮及星型那样的具有凹凸的形状等任意形状。

而且，过热防止部30a、30b，不限于以遮挡从线圈部14向密封部12a、12b的光的方式向管部11的径向外侧伸出的形状。即，过热防止部30a、30b，不限于遮挡来自线圈部14的辐射的如屋檐般地延伸出来的形状，例如，也可以作成覆盖管部11的外表面11a的薄的带状部件。

而且，过热防止部30a、30b不限于陶瓷制的部件，例如可以作成金属制。作为构成过热防止部30a、30b的金属，例如，可以使用铝。而且，作为构成过热防止部30a、30b的陶瓷，例如，可以优选使用含有氧化铝(矾土)、氮化硅、碳化硅、氧化锆中的至少一种的物质。

而且，为了使过热防止部30a、30b与管部11切实地贴紧，也可以在插通了该管部11的一部分的该过热防止部30a、30b的贯通孔31中，在该过热防止部30a、30b与该管部11之间注入耐热性的密封材料。该密封材料也可以作为消除过热防止部30a、30b与管部11的热膨胀率之差的缓冲材而使用。

而且，过热防止部30a、30b优选为由非纤维材料、非多孔性材料构成。即，过热防止部30a、30b，例如可以由非多孔性的陶瓷构成。

而且，本灯1不限于具有两个灯主体10的部件。即，例如，本灯1也可以为具有1个灯主体10的部件。这种情况下，分别从灯主体10的一端的绝缘子部20a及另一端的绝缘子部20b分别延伸出导线18。

而且，本装置3不限于配置成本灯1的密封部12a、12b突出至二重管部40之外的灯。即，在本装置3中，本灯1也可以是密封部12a、12b不突出至二重管部40之外，而该本灯1的整体被容纳在该二重管部40的内筒部41内。

而且，在本装置3中，作为加热对象的流体不作特别限定，例如，可以优选用于半导体及液晶制造的硫酸、浓硫酸、盐酸、磷酸、氨水、纯水作为加热对象。

Claims (6)

1.一种灯，其特征在于，具有：

管部，容纳了具有线圈部的灯丝；

密封部，封入了与上述灯丝的末端连接的金属箔；及

过热防止部，覆盖上述管部的外表面。

2.如权利要求1记载的灯，其特征在于，

上述过热防止部被设置成覆盖上述管部的上述外表面中的、比上述灯丝的上述线圈部更靠近上述末端侧的部分。

3.如权利要求1或2记载的灯，其特征在于，

上述过热防止部形成为伸出到上述管部的径向外侧的形状，以遮挡从发热的上述线圈部向上述密封部的光。

4.如权利要求1至3的任何一项中记载的灯，其特征在于，

上述过热防止部是陶瓷制。

5.一种加热装置，其特征在于，

具有如权利要求1至4的任何一项中记载的灯，作为加热源。

6.如权利要求5记载的加热装置，其特征在于，

具有二重管部，该二重管部具有容纳上述灯的内筒部及作为加热对象的流体流动的外筒部；

上述灯以上述过热防止部与上述内筒部接触、且上述密封部突出到上述二重管部之外的方式容纳在上述内筒部中。

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