CN103797891A - 管状加热器及加热装置 - Google Patents

Abstract

实施方式的管状加热器(1)具备长条的玻璃管(10)、在玻璃管(10)的内部以沿管轴的方式配置的灯丝(3)、以及安装在灯丝(3)的多个锚(4)，锚(4)包括：卡止部(41)，连接于灯丝；伸出部(42)，一端与卡止部(41)连接，另一端沿玻璃管(10)的管壁方向延伸；以及保持部(43)，以从伸出部(42)的另一端起沿管壁的方式形成；且保持部(43)的利用玻璃管(10)的中心C所成的中心角α满足180°≤α＜360°。由此，可减少构成锚的金属线的使用量。

Description

管状加热器及加热装置

技术领域

本发明的实施方式涉及一种使用于太阳电池的制造、宝特瓶(PETbottle)的成形、暖气设备、影印机或打印机(printer)的墨粉(toner)定影等的管状加热器(heater)及加热装置。

背景技术

管状加热器是在筒状的玻璃(glass)管的内部配置着灯丝(filament)的构造。该灯丝是以利用锚(anchor)而位于玻璃管的中央的方式配置，该锚是通过卷绕金属线而形成。该锚沿玻璃管的管轴方向设置着多个，但在如用于太阳电池的制造等的全长超过1000mm之类的大型管状加热器中，锚的数量变得非常多，从而用于锚的金属线的使用量增大，由此导致重量化或成本(cost)的影响变大。

背景技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平05-082106号公报

发明内容

本发明所要解决的问题在于：提供一种管状加热器及加热装置，可减少构成锚的金属线的使用量。

为了达成所述课题，实施方式的管状加热器具备长条的玻璃管、在所述玻璃管的内部以沿管轴的方式配置的灯丝、以及安装在所述灯丝的多个锚，所述锚包括：卡止部，连接于灯丝；伸出部，一端与所述卡止部连接，另一端沿所述玻璃管的管壁方向延伸；以及保持部，以从所述伸出部的另一端起沿管壁的方式形成，且通过与所述管壁接触而将所述灯丝保持于所述玻璃管；且所述保持部的利用所述玻璃管的中心C所成的中心角α满足180°≤α＜360°。

附图说明

图1是用来对第一实施方式的管状加热器进行说明的图。

图2是用来对第一实施方式的管状加热器的一部分进行说明的图。

图3是用来对第一实施方式的管状加热器的截面进行说明的图。

图4是用来对使保持部的中心角α变化时的灯丝的保持功能进行说明的图。

图5是用来对实施例2与以往例的管状加热器中的玻璃管上下的温度进行说明的图。

图6是用来对锚的另一例进行说明的图。

图7是用来对第二实施方式的管状加热器进行说明的图。

图8是用来对第二实施方式的管状加热器的截面进行说明的图。

图9是用来对第三实施方式的使用管状加热器的加热装置进行说明的图。

具体实施方式

以下，对用来实施发明的实施方式进行说明。

(第一实施方式)

参照图式对第一实施方式的管状加热器进行说明。图1是用来对第一实施方式的管状加热器进行说明的图，图2是用来对第一实施方式的管状加热器的一部分进行说明的图，图3是用来对第一实施方式的管状加热器的截面进行说明的图。

管状加热器1具备例如由石英玻璃构成的玻璃管10作为主要部分。玻璃管10是全长为例如1900mm的细长的管，且包含筒状部11与密封(seal)部12。筒状部11是占玻璃管10的大部分的外径为例如12mm的圆筒状的部分。在筒状部11的一部分形成着芯片(chip)111，该芯片111用来进行玻璃管10内的排气、气体导入。密封部12是例如宽度为12.5mm的板状的封接部，通过挤压密封(pinch seal)而形成于筒状部11的两端。此外，密封部12也可以为通过收缩密封(shrink seal)而形成的圆柱状。

在玻璃管10的内部形成着空间13。在该空间13中，例如封入着微量的溴、碘(iodine)等卤素(halogen)物质、或氩(argon)、氖(neon)、氮等气体(gas)。

在密封部12的内部封接着金属箔2。金属箔2为例如含有钼(molybdenum)的薄板，且以沿密封部12的板状面的方式配置。

在玻璃管10的内部设置着灯丝3。灯丝3为例如含有钨(tungsten)的金属线，且包含主要部分31与引脚(leg)部32。主要部分31是当点亮时发热的部分，主要部分31的长度为例如1800mm，且配置在空间13中。引脚部32是对主要部分31供给电力的部分，位于主要部分31的两端，且与金属箔2连接。

另外，在玻璃管10的内部设置着锚4作为支撑(support)部件。锚4为例如含有钨的金属线，且包含卡止部41、伸出部42、及保持部43。卡止部41是与灯丝3的主要部分31连接的部分，绕着主要部分31缠绕了数圈(turn)。伸出部42是由卡止部41的一端构成的部分，沿玻璃管10的筒状部11的管壁方向伸出。保持部43是由伸出部42的另一端构成的部分，且以从管壁附近的伸出部42起沿管壁面的方式设置。这种锚4以保持第一间距(pitch)(约16mm)与第二间距(约29mm)的方式在管轴方向上设置着多个，且支持灯丝3的主要部分31以使主要部分31位于空间13的大致中央。

在金属箔2的未连接引脚部32一侧连接着两根导线(lead wire)5。导线5为例如含有钼或钨等的金属线，另一端侧以沿管轴的方式从密封部12被导出。

此处，在本实施方式中，锚4的保持部43成为圆弧，该圆弧是当将玻璃管10的筒状部11的中心设为C时，以该中心C为基准的保持部43的范围(中心角α)满足180°≤α＜360°。例如，如图3所示，中心角α为270°的优弧。也就是说，保持部43的自由端侧未到达至固定端侧、即伸出部42与保持部43的交界部44。这种锚4沿管轴设置着多个。

在制造及点亮该实施例1的管状加热器1后，不会特别产生灯丝3的位置自轴线上偏离、或在点亮中灯丝3发生挠曲等不良情况。另一方面，与在保持部43将金属线卷绕1.5周左右的以往的管状加热器相比，在每一个锚可削减数cm。也就是说，在设置着数十个锚的情况下甚至能将用于锚的金属线削减1m左右，因此可实现轻量化或部件成本的削减。

接着，针对使锚4的保持部43的中心角α变化时的灯丝3的保持功能进行试验。将试验结果示于图4。

根据结果，可知如果中心角α为90°，那么灯丝3的保持功能不充分，但如果中心角α大于或等于180°，那么保持功能并无特别问题。当中心角α为90°时保持功能不充分的原因在于：存在保持部43变得不易与玻璃管内壁接触的情况。此外，虽然中心角α为360°时也能保持灯丝3，但金属线的使用量的削减效果较小。因此，保持部43较理想的是利用筒状部11的中心C所成的中心角α满足180°≤α＜360°。

此外，在这种管状加热器1中，可获得如下附加效果，即，与以往型的管状加热器相比，在点亮中的筒状部11的管壁可使温度差变大。将其结果示于图5。

图5是用来对实施例2与以往例的管状加热器中的玻璃管上下的温度进行说明的图。此外，实施例2是将如图6(a)所示般中心角α为180°的锚使锚的朝向一致而在管轴方向上设置着多个的管状加热器，以往例是将如图6(b)所示般中心角α为360°的锚使锚的朝向一致而在管轴方向上设置着多个的管状加热器。温度是使用热观察器(thermo viewer)进行测定。

根据结果，可知与以往例相比实施例2的筒状部11的上部与下部的温度差变大。更详细来说，虽然实施例2与以往例中结果均为在作为伸出部42与保持部43的交界部分的交界部44附近的玻璃管壁温度高，在其相反侧的玻璃管壁温度低，但它们的温度差在实施例2中更大。其原因在于：灯丝3的热经由伸出部42而传递至交界部44，并从该交界部44传递至保持部43，但在实施例2中热是经由一根金属线而传递至交界部44的相反侧，相对于此，在以往例中因中心角α为360°，所以热是经由两根金属线而传递至交界部44的相反侧。也就是说，认为在实施例2中经由伸出部42而传递的灯丝3的热仅传递至玻璃管10的反面，相对于此，在以往例中热传递至整个面，因此结果为实施例与以往例相比温度差变大。此外，交界部44朝下时的温度差比朝上时的温度差变大的原因在于：朝下时因重力使交界部44与玻璃内壁接触，从而玻璃管10的下侧更易于被加热。通过利用如该实施例2的灯(lamp)般在玻璃管壁的圆周方向上形成温度梯度的特性，可按照其交界部44的配置顺序，集中对某一部分进行加热，或相反地使温度下降，或进行提升温度的均匀性的加热。此外，如图5所示的结果在中心角α为180°≤α＜360°的情况下可获得相同的结果。

在第一实施方式中，通过以利用筒状部11的中心C所成的中心角α满足180°≤α＜360°的方式形成保持部43，而可充分地保持灯丝3，并可大幅减少构成锚4的金属线的总使用量。另外，可使在作为伸出部42的另一端的交界部44与其相反侧的玻璃管壁产生温度差，因此可利用该特性集中进行加热，或相反地使温度下降，或进行提升温度的均匀性的加热。

(第二实施方式)

图7是用来对第二实施方式的管状加热器进行说明的图。关于该第二实施方式的各部，对与第一实施方式的管状加热器的各部相同的部分标注相同符号，并省略其说明。

在该实施方式中，在玻璃管10的筒状部11的外表面的一部分，沿管轴形成着反射膜6。该反射膜6是通过浸渍(dip)或吹送等方法而以氧化硅(silica)、氧化铝(alumina)等氧化物形成的呈白色的反射膜。如图8所示，该筒状部11的圆周上的形成范围例如为180°，但也可根据目标使形成范围在90°～300°的范围内变化。另外，使锚4的交界部44不位于形成着反射膜6的玻璃管10反射区域RA，而位于除此以外的区域即照射区域LA侧。

反射膜6与作为石英玻璃的玻璃管10相比耐热性低，当变为高温时易于从玻璃管10剥离，因此温度低较好。另一方面，未形成反射膜6的玻璃管10的开口侧是对被照射物进行加热一侧，因此为了除利用红外线的加热以外，还产生传导、对流所致的加热效果，优选为使温度高。如上所述，有交界部44附近的玻璃管壁变为高温，而相反侧变为低温的倾向，因此通过设为这种构造，可抑制反射膜6的剥离，并提高加热效率。

第二实施方式中，在玻璃管10的外表面形成反射膜6，当将玻璃管10的圆周上的形成着反射膜6的玻璃管10的区域设为反射区域RA，将除此以外的区域设为照射区域LA时，将锚4的交界部44配置在照射区域LA侧，由此可抑制反射膜6的剥离，并提高加热效率。

(第三实施方式)

图9是用来对第三实施方式的加热装置进行说明的图。

定影装置包含壳体7与管状加热器1。

壳体7为例如包含不锈钢(stainless)的外壳(case)，且包含壁部71与连接于壁部71的端边的侧壁部72。在与壁部71对向的一侧设置着开口部73。

管状加热器1是与第一实施方式相同的加热器，在壳体7的内部空间以使管轴大致平行的方式配置着多个。

此时，管状加热器1是以锚4的交界部44位于与壁部71对向的区域即反射区域RA，而不位于与开口部73对向的区域即照射区域LA的方式配置。通常，在被照射体中，管状加热器1的正下方温度易于升高，邻接的管状加热器1间的正下方温度易于降低，但通过设为这种配置，可降低正下方的温度，因此可缓和被照射体的温度的不均匀。

在第三实施方式中，通过以使锚4的交界部44朝向壁部71侧的方式配置管状加热器1，可使被照射体的温度均匀化。此外，关于对被照射体的加热，在要求温度高而不要求均匀的情况下，也能够以使交界部44朝向开口部73的方向的方式配置管状加热器1。

本发明并不限定于所述实施方式，可进行各种变形。

灯丝3的主要部分31全部被设为线圈(coil)状的部分，但也可以在中途设置单纯为线状的非发光部。在该情况下，锚4的保持部43优选为设置在线圈状的部分。此时，安装在各线圈状的部分的锚4的数量既可为一个也可为多个。

保持部43并不限定于圆弧，也可以为三角形状或四边形状等多边形。也就是说，也可以在成为其角的部分与玻璃管10的内壁面接触。如果为这种形状，那么与圆形相比，可进一步减少使用于锚4的金属线的使用量。

关于交界部44，多个锚4中的所有锚未必一定要朝向相同方向，也可以在产生偏差的程度或全体中的几成的程度上朝向另一方向。例如，在第二实施方式中只要在照射区域LA配置多个锚4中的一半以上的交界部44即可，在第三实施方式中只要在反射区域RA配置多个锚4中的一半以上的交界部44即可。然而，以使所有锚4朝向大致相同方向的方式进行管理对于抑制向反射膜6的传热、或抑制对被照射体的温度不均来说最佳。另外，也可以使交界部44的方向无规则(random)。如果为该配置，那么可防止连续地产生无法利用锚4支持灯丝3的区域，而使灯丝3挠曲的情况。

另外，以中心C为基准的保持部43的范围(中心角α)设为满足180°≤α＜360°的圆弧，但更优选为225°≤α≤315°的圆弧。将中心角α设为大于或等于225°的原因在于：在中心角α为180°的情况下，当水平配置管状加热器1时，如果成为保持部43不存在于下方的状态，那么有可能无法充分地抑制因灯丝3的自重引起的挠曲。另外，将中心角α设为小于或等于315°的原因在于：在中心角α小于360°且接近于360°的情况下，存在因制造锚4时的偏差而导致中心角α大于或等于360°以上的情况，因此考虑制造锚4时的偏差，而获得在点亮中的筒状部11的管壁上使温度差比以往型的管状加热器变大这一效果。

另外，也可以使多个锚4的交界部44沿轴方向一致。在该情况下，以当水平配置管状加热器1时各锚4的交界部44变为下方的方式配置。优选为以使交界部44与保持部43的自由端之间的开口部变为上方的方式配置。由此，可利用锚4确实地保持因自重而将要挠曲的灯丝3。

另外，为了确实地保持灯丝3，各锚4的线径d(参照图3)设定得粗较好。例如，各锚4的线径d为大于或等于0.32mm、更优选为大于或等于0.36nm较好。通过使各锚4的线径d变粗，可增加对灯丝3的保持力，从而可利用锚4确实地保持灯丝3。此外，为了同时实现减少使用于锚4的金属线的使用量，各锚4的线形为小于或等于0.42mm较好。

另外，为了确实地保持灯丝3，各锚4相对于灯丝3的配置密度设定得高较好。例如，在将灯丝3的主要部分31的长度设为L(参照图1)，将相对于长度L设置的锚4的数量设为n的情况下，作为配线密度，使L/n为小于或等于17mm/个、更优选为小于或等于14mm/个较好。通过使各锚4相对于灯丝3的配置密度变高，可增加对灯丝3的保持力，从而可利用锚4确实地保持灯丝3。此外，为了同时实现减少使用于锚4的金属线的使用量，L/n为大于或等于10mm/个较好。

对本发明的若干个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而呈现的，并非意在限定发明的范围。这些新颖的实施方式能以其他各种形态来实施，可在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形包含在发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求所记载的发明及其均等的范围内。

符号的说明

1：管状加热器

10：玻璃管

2：金属箔

3：灯丝

4：锚

42：伸出部

43：保持部

44：交界部

5：导线

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种管状加热器，其特征在于：具备长条的玻璃管、在所述玻璃管的内部以沿管轴的方式配置的灯丝、以及安装在所述灯丝的多个锚；

所述锚包括：卡止部，连接于所述灯丝；伸出部，一端与所述卡止部连接，另一端沿所述玻璃管的管壁方向延伸；以及保持部，以从所述伸出部的另一端起沿管壁的方式形成，且通过与所述管壁接触而将所述灯丝保持于所述玻璃管；且所述保持部的利用所述玻璃管的中心C所成的中心角α满足225°≤α＜315°。

2.根据权利要求1所述的管状加热器，其特征在于：所述多个锚以如下方式形成，即，所述锚的所述伸出部的另一端沿轴方向一致，且在水平配置所述管状加热器时，所述锚的所述伸出部的另一端变为下方。

3.根据权利要求1或2所述的管状加热器，其特征在于：在所述玻璃管的外表面形成着反射膜，当将所述玻璃管的圆周上的形成着所述反射膜的所述玻璃管的区域设为反射区域，将除此以外的区域设为照射区域时，所述锚的所述伸出部的另一端配置在所述照射区域侧。

4.一种加热装置，其特征在于，包括：壳体，包括对向的反射部及开口部；以及

根据权利要求1所述的管状加热器，以所述锚的所述伸出部的另一端朝向所述反射部侧的方式配置。

Claims (4)

1.一种管状加热器，其特征在于：具备长条的玻璃管、在所述玻璃管的内部以沿管轴的方式配置的灯丝、以及安装在所述灯丝的多个锚；

所述锚包括：卡止部，连接于所述灯丝；伸出部，一端与所述卡止部连接，另一端沿所述玻璃管的管壁方向延伸；以及保持部，以从所述伸出部的另一端起沿管壁的方式形成，且通过与所述管壁接触而将所述灯丝保持于所述玻璃管；且所述保持部的利用所述玻璃管的中心C所成的中心角α满足180°≤α＜360°。

2.根据权利要求1所述的管状加热器，其特征在于：所述多个锚以如下方式形成，即，所述锚的所述伸出部的另一端沿轴方向一致，且在水平配置所述管状加热器时，所述锚的所述伸出部的另一端变为下方。

3.根据权利要求1或2所述的管状加热器，其特征在于：在所述玻璃管的外表面形成着反射膜，当将所述玻璃管的圆周上的形成着所述反射膜的所述玻璃管的区域设为反射区域，将除此以外的区域设为照射区域时，所述锚的所述伸出部的另一端配置在所述照射区域侧。

4.一种加热装置，其特征在于，包括：壳体，包括对向的反射部及开口部；以及

根据权利要求1所述的管状加热器，以所述锚的所述伸出部的另一端朝向所述反射部侧的方式配置。

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