ランプ及び加熱装置
【課題】構造が簡単でありながら封止部の過熱を効果的に防止できるランプ及び加熱装置を提供する。
【解決手段】コイル部１４を有するフィラメント１３が収容された管部１１と、前記フィラメント１３の末端に接続された金属箔１６が封止された封止部１２と、前記管部１１の外表面１１ａの一部を覆う過熱防止部３０と、を備えたランプ１とする。
【解決手段】コイル部１４を有するフィラメント１３が収容された管部１１と、前記フィラメント１３の末端に接続された金属箔１６が封止された封止部１２と、前記管部１１の外表面１１ａの一部を覆う過熱防止部３０と、を備えたランプ１とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプ及び加熱装置に関し、特に、ランプの封止部の過熱防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハロゲンランプ等、フィラメントの末端に接続された金属箔が封止された封止部を有するランプは、その使用時に、当該封止部の温度が過熱される寿命が低減する。
【０００３】
例えば、半導体製造用の純水や薬液等の流体を加熱するためのインラインヒータとして、タングステンフィラメントが収容された石英ガラス管を有するハロゲンランプを備えたものがある。このインラインヒータにおいては、ハロゲンランプは加熱の対象となる流体と直接接触しない。このため、タングステンフィラメントの発熱に伴い、石英ガラス管の末端部分である封止部が過熱されやすい。封止部が過熱されると、金属箔の膨張により当該封止部が変形して、石英ガラス管内に外気が流入し、その結果、当該石英ガラス管内のタングステンフィラメントが酸化され劣化してしまうことがある。
【０００４】
そこで、従来、例えば、特許文献１においては、冷却用の空気をハロゲンランプの端部に導く冷却配管を備えた加熱装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−９７８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された加熱装置においては、冷却配管を設けることにより、例えば、当該加熱装置の構造が複雑化するとともに、当該加熱装置が大型化して、その設置に大きなスペースを確保する必要があるといった問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、構造が簡単でありながら封止部の過熱を効果的に防止できるランプ及び加熱装置を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係るランプは、コイル部を有するフィラメントが収容された管部と、前記フィラメントの末端に接続された金属箔が封止された封止部と、前記管部の外表面の一部を覆う過熱防止部と、を備えたことを特徴とする。本発明によれば、構造が簡単でありながら封止部の過熱を効果的に防止できるランプを提供することができる。
【０００８】
また、前記過熱防止部は、前記管部の前記外表面のうち、前記フィラメントの前記コイル部より前記末端側の部分を覆うように設けられていることとしてもよい。この場合、管部から封止部への熱の伝達を効果的に低減して、当該封止部の過熱をより効果的に防止することができる。また、前記過熱防止部は、発熱する前記コイル部から前記封止部への光を遮るよう前記管部の径方向外側に張り出した形状で形成されていることとしてもよい。この場合、フィラメントのコイル部からの輻射による封止部の温度上昇を効果的に抑制して、当該封止部の過熱をより効果的に防止することができる。また、前記過熱防止部は、セラミック製であることとしてもよい。この場合、過熱防止部の耐火性を確保できるとともに、封止部の過熱を効果的に防止することができる。
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る加熱装置は、上記いずれかのランプを加熱源として備えたことを特徴とする。本発明によれば、構造が簡単でありながらランプの封止部の過熱を効果的に防止できる加熱装置を提供することができる。
【００１０】
また、前記加熱装置は、前記ランプが収容される内筒部と、加熱の対象となる流体が流れる外筒部と、を有する二重管部を備え、前記ランプは、前記過熱防止部が前記内筒部と接触するとともに、前記封止部が前記二重管部の外に突出するよう、前記内筒部に収容されることとしてもよい。こうすれば、ランプの封止部の過熱をより効果的に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、本実施形態に係るランプ（以下、「本ランプ」という。）について説明する。本実施形態においては、本ランプがハロゲンランプとして実現される例について説明する。
【００１２】
図１は、本ランプ１の斜視図である。図２は、本ランプ１の平面図である。図３は、本ランプ１の側面図である。図４は、本ランプ１のうち、図２に示す破線ＩＶで囲まれた部分の断面図である。図５は、本ランプ１のうち、図３に示す破線Ｖで囲まれた部分の断面図である。図６は、本ランプ１を図２に示すＶＩ−ＶＩ線で切断した場合の断面図である。
【００１３】
図１から図３に示すように、本ランプ１は、２つのランプ本体１０を有している。このランプ本体１０を構成する材料は、本ランプ１が発する光を透過させるものであれば特に限られないが、本実施形態において、当該ランプ本体１０は、石英ガラス管である。ランプ本体１０は、中空の管部１１を有している。管部１１には、不活性ガスと、微量のハロゲンガスと、が封入されている。
【００１４】
この管部１１には、フィラメント１３が収容されている。このフィラメント１３を構成する材料は、管部１１内において通電により発熱及び発光するものであれば特に限られないが、本実施形態において、当該フィラメント１３は、タングステンフィラメントである。フィラメント１３は、コイル部１４と、２つの非コイル部１５ａ，１５ｂを有している。コイル部１４は、フィラメント１３のうち、コイル状の中央部分である。一方側の非コイル部１５ａは、フィラメント１３のうち、直線状に延びる一方端部分であり、他方側の非コイル部１５ｂは、当該フィラメント１３のうち、直線状に延びる他方端部分である。このフィラメント１３は、リング状の金属線から構成される複数の支持部１３ａによって、管部１１の径方向中心付近に配置されるよう支持されている。
【００１５】
また、ランプ本体１０は、２つの封止部１２ａ，１２ｂを有している。一方側の封止部１２ａは、ランプ本体１０の一方端部分を構成し、他方側の封止部１２ｂは、当該ランプ本体１０の他方端部分を構成している。
【００１６】
すなわち、一方側の封止部１２ａは、管部１１の一方端を封止し、他方側の封止部１２ｂは、当該管部１１の他方端を封止している。これらの封止部１２ａ，１２ｂは、ランプ本体１０の製造過程において、石英ガラス管の一方端及び他方端を加熱により軟化させ、さらに圧着して封止することにより形成されている。
【００１７】
また、封止部１２ａ，１２ｂには、図４及び図５に示すように、金属箔１６ａ，１６ｂが封入されている。すなわち、ランプ本体１０の一方側の封止部１２ａには、フィラメント１３の一方側の末端（すなわち、一方側の非コイル部１５ａの末端）に接続された金属箔１６ａが封入され、当該ランプ本体１０の他方側の封止部１２ｂには、当該フィラメント１３の他方側の末端（すなわち、他方側の非コイル部１５ｂの末端）に接続された金属箔１６ｂが封入されている。本実施形態において、金属箔１６ａ，１６ｂは、モリブデン箔である。
【００１８】
本ランプ１において、このような２つのランプ本体１０は、平行に配置され、当該２つのランプ本体１０の端部は碍子部２０ａ，２０ｂにより支持されている。本実施形態において、碍子部２０ａ，２０ｂは、セラミック製であり、円板状に形成されている。
【００１９】
一方側の碍子部２０ａには、一方側の２つの封止部１２ａが封入されている。そして、これら一方側の封止部１２ａに封入された２つの金属箔１６ａは、碍子部２０ａ内において、導電性の金属線（不図示）により接続されている。
【００２０】
また、他方側の碍子部２０ｂには、他方側の２つの封止部１２ｂが、封入されている。この他方側の碍子部２０ｂ内においては、図４及び図５に示すように、封止部１２ｂに封入された各金属箔１６ｂに、導電性の金属線である外部リード棒１７が接続されている。本実施形態において、この外部リード棒１７は、モリブデン線である。そして、この碍子部２０ｂからは、外部リード棒１７を絶縁性材料からなる外皮により被覆して形成されるリード線１８が２つ延び出している。
【００２１】
このような本ランプ１は、図１から図６に示すように、管部１１の外表面１１ａを覆う過熱防止部３０ａ，３０ｂを備えている。本実施形態において、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、碍子部２０ａ，２０ｂと同様に、セラミック製であり、円板状に形成されている。
【００２２】
図４から図６に示すように、過熱防止部３０ｂには、管部１１の外径と略等しい径の貫通穴３１が形成され、当該貫通穴３１ｂに当該管部１１が挿通されている。そして、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、管部１１の外表面１１ａの周方向全域を覆っている。
【００２３】
また、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、管部１１の外表面１１ａのうち、フィラメント１３のコイル部１４より末端側の部分を覆うように設けられている。すなわち、一方側の過熱防止部３０ａは、フィラメント１３のコイル部１４と、一方側の封止部１２ａと、の間に設けられている。同様に、他方側の過熱防止部３０ｂは、フィラメント１３のコイル部１４と、他方側の封止部１２ｂと、の間に設けられている。
【００２４】
このような本ランプ１は、２つのリード線１８のうち一方を電源の陽極に接続し、他方を当該電源の陰極に接続して、フィラメント１３に電流を流すことにより、発光する。すなわち、管部１１内において、通電されたフィラメント１３は発熱して、光を発する。ランプ本体１０は、このフィラメント１３の発熱及び発光によって加熱される。
【００２５】
ここで、本ランプ１は、上述の過熱防止部３０ａ，３０ｂを備えているため、ランプ本体１０のうち、特に封止部１２ａ，１２ｂの過熱を効果的に防止することができる。
【００２６】
すなわち、本ランプ１においては、過熱防止部３０ａ，３０ｂが管部１１と一体的に設けられているため、当該過熱防止部３０ａ，３０ｂが設けられていない場合に比べて、ランプ本体１０の熱容量を増加させることができている。具体的には、フィラメント１３から管部１１に伝達された熱は、当該管部１１の温度上昇のみならず、過熱防止部３０ａ，３０ｂの温度上昇にも費やされる。
【００２７】
このため、フィラメント１３に電流を流し始めた後の、封止部１２ａ，１２ｂの温度上昇を、過熱防止部３０ａ，３０ｂが設けられていない場合に比べて、緩やかにすることができるとともに、当該封止部１２ａ，１２ｂが到達する温度を低く維持し、過熱を防止することができる。
【００２８】
また、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、管部１１に設けられているため、当該過熱防止部３０ａ，３０ｂによって、当該管部１１から封止部１２ａ，１２ｂへの熱伝導を効果的に遮断することができる。
【００２９】
すなわち、ランプ本体１０のうち、フィラメント１３を収容している管部１１は、当該フィラメント１３の発熱及び発光によって、封止部１２ａ，１２ｂに比べて優先的に加熱される。そして、管部１１に受け止められた熱は、次に、当該管部１１から封止部１２ａ，１２ｂへと伝達されることとなる。
【００３０】
ここで、本ランプ１においては、管部１１の一部と、封止部１２ａ，１２ｂと、の間に過熱防止部３０ａ，３０ｂが設けられているため、当該管部１１の一部から当該封止部１２ａ，１２ｂへの熱伝導は、当該過熱防止部３０ａ，３０ｂによって妨げられる。
【００３１】
特に、本実施形態において、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、管部１１の外表面１１ａの周方向全域と接触しているため、当該管部１１から封止部１２ａ，１２ｂへの熱伝導を確実に遮断することができる。この結果、封止部１２ａ，１２ｂの過熱を効果的に防止することができる。
【００３２】
さらに、本実施形態において、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、管部１１の外表面１１ａのうち、フィラメント１３のコイル部１４より末端側の部分を覆うように設けられているため、封止部１２ａ，１２ｂの過熱を効果的に防止できている。
【００３３】
すなわち、フィラメント１３のうち、コイル部１４は、非コイル部１５ａ，１５ｂに比べて発熱量及び発光量が大きい。このため、管部１１のうち、コイル部１４が収容されている部分は、他の部分に比べて、当該コイル部１４によって急激に加熱される。
【００３４】
したがって、管部１１のうち、コイル部１４が収容されている部分よりも封止部１２ａ，１２ｂに近い部分に過熱防止部３０ａ，３０ｂを設けることにより、当該封止部１２ａ，１２ｂの過熱を特に効果的に防止することができる。
【００３５】
具体的に、本実施形態においては、図１から図５に示すように、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、管部１１のうち、非コイル部１５ａ，１５ｂが収容されている部分に設けられている。
【００３６】
したがって、管部１１のうち、コイル部１４が収容されている部分から封止部１２ａ，１２ｂへの熱伝導を確実に防止することができる。この結果、封止部１２ａ，１２ｂの過熱を効果的に防止することができる。
【００３７】
また、本実施形態において、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、発熱するコイル部１４から封止部１２ａ，１２ｂへの光を遮るよう管部１１の径方向外側に張り出した形状で形成されている。すなわち、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、円板状に形成されて、ひさしのように管部１１の外表面の周方向全域に立設されている。
【００３８】
このため、発熱及び発光に伴うコイル部１４から封止部１２ａ，１２ｂへの輻射は、過熱防止部３０ａ，３０ｂによって、遮断される。したがって、フィラメント１３のコイル部１４からの輻射による封止部１２ａ，１２ｂの温度上昇を効果的に抑制し、当該封止部１２ａ，１２ｂの過熱を効果的に防止することができる。また、本実施形態において、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、耐熱性に優れたセラミック製であるため、上述の効果を確実に発揮することができる。
【００３９】
次に、本実施形態に係る加熱装置（以下、「本装置」という。）について説明する。本実施形態においては、本装置が上述の本ランプ１を加熱源として用いたインラインヒータとして実現される例について説明する。
【００４０】
図７は、本ランプ１を含むランプ組立体２の側面図である。図８は、図７に示すランプ組立体２を含む本装置の側面図である。
【００４１】
図７に示すように、ランプ組立体２は、本ランプ１と、二重管部４０と、を備えている。二重管部４０は、本ランプ１が収容される内筒部４１と、加熱の対象となる流体が流れる外筒部４２と、を有している。この二重管部４０を構成する材料は、少なくとも内筒部４１が本ランプ１の発する光を透過する材料で構成されていれば特に限られないが、本実施形態において、当該二重管部４０は、その全体が石英ガラス製であり、内筒部４１と外筒部４２とは一体的に形成されている。
【００４２】
また、本実施形態において、本ランプ１は、過熱防止部３０ａ，３０ｂが内筒部４１と接触するよう当該内筒部４１に収容される。すなわち、図７に示すように、本ランプ１の過熱防止部３０ａ，３０ｂの外径は、内筒部４１の内径よりも僅かに小さくなっている。そして、内筒部４１内に載置された本ランプ１は、過熱防止部３０ａ，３０ｂを介して内筒部４１の内面４１ａと接触している。
【００４３】
このため、フィラメント１３の発熱及び発光に伴って本ランプ１の管部１１から過熱防止部３０ａ，３０ｂに伝達された熱を、内筒部４１の内面４１ａを介して二重管部４０に速やかに伝達することができる。
【００４４】
すなわち、過熱防止部３０ａ，３０ｂを介して管部１１から二重管部４０への放熱を効率よく行うことができる。したがって、本ランプ１の封止部１２ａ，１２ｂの過熱を効果的に防止することができる。また、本ランプ１のランプ本体１０は、内筒部４１内において過熱防止部３０ａ，３０ｂにより支持されることにより、当該内筒部４１の径方向中心付近に配置される。
【００４５】
さらに、本実施形態において、本ランプ１は、封止部１２ａ，１２ｂが二重管部４０の外に突出するよう、内筒部４１に収容される。すなわち、図７に示すように、本ランプ１の一方側の封止部１２ａ及び碍子部２０ａは内筒部４１の一方端から外に露出し、当該本ランプ１の他方側の封止部１２ｂ及び碍子部２０ｂもまた、当該内筒部４１の他方端から外に露出している。
【００４６】
このため、本ランプ１の封止部１２ａ，１２ｂを、二重管部４０外の空気によって冷却することができる。したがって、本ランプ１の封止部１２ａ，１２ｂの過熱を効果的に防止することができる。
【００４７】
本装置３は、図８に示すように、このようなランプ組立体２と、当該ランプ組立体２を収容する筐体部５０と、を備えている。なお、図８においては、筐体部５０の側面を切断した本装置３を示している。
【００４８】
本装置３においては、本ランプ１のフィラメント１３に電流を流して発熱及び発光させるとともに、加熱の対象とする流体を、二重管部４０の外筒部４２内に流す。外筒部４２の一方端である流入部４２ａから当該外筒部４２の他方端である流出部４２ｂに流れる流体は、内筒部４１の外壁４１ｂを介して、本ランプ１からの熱により温められる。
【００４９】
ここで、例えば、本装置３によって、半導体や液晶の製造に用いられる薬液を加熱する場合には、室温程度の当該薬液を、比較的短時間で１５０℃程度まで加熱する必要がある。この場合、本ランプ１のフィラメント１３には、加熱開始直後には比較的大きな電流を流して、当該フィラメント１３を急激に発熱させる。したがって、内筒部４１に収容された本ランプ１の温度は、加熱開始直後に急激に上昇する。
【００５０】
ここで、本ランプ１は、上述のとおり、過熱防止部３０ａ，３０ｂを備えているため、この加熱開始直後における封止部１２ａ，１２ｂの温度の立ち上がりを緩やかに抑えることができるとともに、当該封止部１２ａ，１２ｂが到達する最高温度を３００℃未満等、好ましい範囲内に抑えることができる。このように、本装置３においては、シンプル且つコンパクトな構造により、本ランプ１の封止部１２ａ，１２ｂの過熱を効果的に防止することができる。
【００５１】
また、本装置３において、二重管部４０から突出した封止部１２ａ，１２ｂ及び碍子部２０ａ，２０ｂの少なくとも一方に冷却用の気体を吹き付ける構造を設けることにより、当該封止部１２ａ，１２ｂの過熱をより効果的に防止することができる。
【００５２】
次に、本ランプ１及び本装置３の具体的な実施例について説明する。
【００５３】
［実施例］
まず、本ランプ１として、図１から図６に示すような過熱防止部３０ａ，３０ｂを備えたハロゲンランプであって、リード線１８が延び出ている碍子部２０ｂ側の封止部１２ｂの１つに、熱電対（不図示）の一方端が金属箔１６ｂと接続するよう封入されたハロゲンランプを独自に製造した。
【００５４】
そして、本装置３として、この熱電対が接続された本ランプ１を二重管部４０の内筒部４１に収容した図８に示すようなインラインヒータを製造した。この本装置３には、二重管部４０から突出した封止部１２ａ，１２ｂ及び碍子部２０ａ，２０ｂに冷却用の空気を吹き付けるための冷却配管を筐体部５０内に設けた。
【００５５】
そして、本装置３を用いて、濃硫酸を、その温度が室温から１６０℃に到達するまで加熱した。すなわち、本装置３の流入部４２ａ及び流出部４２ｂを、耐薬品性のチューブを介して、濃硫酸を入れた貯留槽と接続した。また、この貯留槽には、濃硫酸の温度を測定するための温度センサーを設けた。
【００５６】
そして、ポンプを用いて本装置３と貯留槽との間で濃硫酸を循環させるとともに、本ランプ１に通電して点灯させ、加熱を開始した。加熱開始後、本ランプ１の封止部１２ｂの温度及び当該貯留槽内の濃硫酸の温度をそれぞれモニタリングした。
【００５７】
加熱の対象となった濃硫酸の量は５２．６Ｌであり、濃硫酸の循環流量は４０Ｌ／分であった。本ランプ１の出力（すなわち、フィラメント１３に対する印加電圧）は、測定された濃硫酸の温度に基づいてフィードバック制御された。
【００５８】
第一の実施例においては、本装置３において、封止部１２ａ，１２ｂ及び碍子部２０ａ，２０ｂに対する冷却空気の吹き付けは行わず、第二の実施例においては、２５Ｌ／分の流量で当該冷却空気の吹き付けを行った。
【００５９】
また、比較として、過熱防止部３０ａ，３０ｂを有しないハロゲンランプを加熱源として備えたインラインヒータ（以下、「比較装置」という。）を製造した。この比較装置においても、封止部には熱電対が封入された。ただし、ハロゲンランプの両端の封止部及び碍子は二重管部から突出せず、当該ハロゲンランプは、その全体が内筒部内に収容された。
【００６０】
そして、この比較装置を用いて、上述の本装置３の場合と同様に、濃硫酸を、その温度が室温から１６０℃に到達するまで加熱し、封止部の温度をモニタリングした。比較例において加熱の対象となった濃硫酸の量は５４Ｌであり、濃硫酸の循環流量は４０Ｌ／分であった。また、比較例においては、上述の第二の実施例のような冷却空気の吹き付けは行わなかった。
【００６１】
なお、第一の実施例、第二の実施例、及び比較例において用いられたハロゲンランプは、使用時における封止部の温度を３００℃未満に維持することが推奨されるものであった。
【００６２】
図９には、第一の実施例において測定された、封止部１２ｂの温度及び濃硫酸酸の温度の経時的な変化を示す。図９において、横軸は、加熱開始（すなわち、本ランプ１のフィラメント１３への通電開始）から経過した時間（秒）を示し、縦軸は、各時間で測定された温度（℃）を示す。図９において、破線は封止部１２ｂの温度を示し、実線は濃硫酸の温度を示す。
【００６３】
図９に示すように、濃硫酸の温度が室温から１６０℃に到達するまでの間に、封止部１２ｂが到達した最高温度は、２６４℃であった。すなわち、封止部１２ｂの温度を、上限の３００℃より十分に低く抑えることができ、当該封止部１２ｂの過熱を防止することができた。
【００６４】
図１０には、第二の実施例において測定された、封止部１２ｂの温度及び濃硫酸の温度の経時的な変化を示す。図１０において、横軸は、加熱開始から経過した時間（秒）を示し、縦軸は、各時間で測定された温度（℃）を示す。図１０において、破線は封止部１２ｂの温度を示し、実線は濃硫酸の温度を示す。
【００６５】
図１０に示すように、濃硫酸の温度が室温から１６０℃に到達するまでの間に、封止部１２ｂが到達した最高温度は、２１０℃であった。すなわち、封止部１２ａ，１２ｂに冷却空気を吹き付けることにより、封止部１２ｂの温度を、第一の実施例に比べてさらに低く抑えることができた。
【００６６】
図１１には、比較例において測定された、封止部の温度の経時的な変化を示す。図１１において、横軸は、加熱開始から経過した時間（秒）を示し、縦軸は、各時間で測定された温度（℃）を示す。
【００６７】
図１１に示すように、濃硫酸の温度が室温から１６０℃に到達するまでの間に、封止部１２ｂが到達した最高温度は、３８８℃であった。すなわち、本ランプ１を用いない比較例においては、封止部の温度が上限の３００℃を超えてしまい、当該封止部の過熱を防止することができなかった。
【００６８】
また、第一の実施例に用いた本装置３及び比較装置について、点灯を開始してから、寿命により点灯しなくなるまで、連続的に使用できる時間を測定した。その結果、比較装置におけるハロゲンランプは、１８９０時間で点灯しなくなったのに対し、本装置３における本ランプ１は、８０１５時間もの間、連続的に点灯させることができた。すなわち、ハロゲンランプに過熱防止部３０ａ，３０ｂを設けることにより、当該ハロゲンランプの寿命を大幅に延長することができた。
【００６９】
なお、本発明は、上述の例に限られない。例えば、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、フィラメント１３のコイル部１４より末端側に設けられるものに限られない。すなわち、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、その一部又は全部が、管部１１のうち、コイル部１４が収容されている部分の外表面を覆うように設けられてもよい。
【００７０】
また、過熱防止部３０ａ，３０ｂの形状及び大きさは、上述の例に限られない。すなわち、ランプ本体１０の長手方向から見た過熱防止部３０ａ，３０ｂの形状は上述のように円形に限られず、例えば、楕円形、多角形、面取りがされた多角形、ギヤや星型のような凹凸のある形状等、任意の形状とすることができる。
【００７１】
また、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、コイル部１４から封止部１２ａ，１２ｂへの光を遮るよう管部１１の径方向外側に張り出した形状のものに限られない。すなわち、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、コイル部１４からの輻射を遮るひさしのように張り出した形状のものに限られず、例えば、管部１１の外表面１１ａを覆う薄い帯状のものとすることもできる。
【００７２】
また、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、セラミック製のものに限られず、例えば、金属製とすることができる。過熱防止部３０ａ，３０ｂを構成する金属としては、例えば、アルミニウムを用いることができる。なお、過熱防止部３０ａ，３０ｂを構成するセラミックとしては、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニアのうち少なくとも一つを含有するものを好ましく用いることができる。
【００７３】
また、過熱防止部３０ａ，３０ｂと管部１１を確実に密着させるために、当該管部１１の一部が挿通された当該過熱防止部３０ａ，３０ｂの貫通穴３１において、当該過熱防止部３０ａ，３０ｂと当該管部１１との間に耐熱性のシーリング材を注入してもよい。このシーリング材は、過熱防止部３０ａ，３０ｂと管部１１との熱膨張率の差を打ち消す緩衝材としても用いることができる。
【００７４】
また、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、非繊維材料、非多孔性材料から構成されることが好ましい。すなわち、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、例えば、非多孔性のセラミックから構成することができる。
【００７５】
また、本ランプ１は、ランプ本体１０を２つ有するものに限られない。すなわち、例えば、本ランプ１は、ランプ本体１０を１つ有するものとすることもできる。この場合、ランプ本体１０の一方端の碍子部２０ａ及び他方端の碍子部２０ｂのそれぞれからリード線１８が延び出すこととなる。
【００７６】
また、本装置３は、本ランプ１の封止部１２ａ，１２ｂが二重管部４０の外に突出するよう配置されるものに限られない。すなわち、本装置３において、本ランプ１は、封止部１２ａ，１２ｂが二重管部４０の外に突出することなく、当該本ランプ１の全体が当該二重管部４０の内筒部４１内に収容されてもよい。
【００７７】
また、本装置３において、加熱の対象となる流体は特に限られないが、例えば、半導体や液晶の製造に用いられる硫酸、濃硫酸、塩酸、リン酸、アンモニア水、純水を好ましく加熱の対象とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本実施形態に係るランプの斜視図である。
【図２】本実施形態に係るランプの平面図である。
【図３】本実施形態に係るランプの側面図である。
【図４】本実施形態に係るランプのうち、図２に示す破線ＩＶで囲まれた部分の断面図である。
【図５】本実施形態に係るランプのうち、図３に示す破線Ｖで囲まれた部分の断面図である。
【図６】本実施形態に係るランプを図２に示すＶＩ−ＶＩ線で切断した場合の断面図である。
【図７】本実施形態に係るランプ組立体の側面図である。
【図８】本実施形態に係る加熱装置の側面図である。
【図９】本実施形態に係る加熱装置を用いて濃硫酸を加熱した場合に測定された、封止部の温度及び濃硫酸の温度の経時変化の一例を示す説明図である。
【図１０】本実施形態に係る加熱装置を用いて濃硫酸を加熱した場合に測定された、封止部の温度及び濃硫酸の温度の経時変化の他の例を示す説明図である。
【図１１】過熱防止部を有しないハロゲンランプを備えた加熱装置を用いて濃硫酸を加熱した場合に測定された、封止部の温度の経時変化の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ ランプ、２ ランプ組立体、３ 加熱装置、１０ ランプ本体、１１ 管部、１１ａ 管部の外表面、１２ 封止部、１３ フィラメント、１４ コイル部、１５ 非コイル部、１６ 金属箔、１７ 外部リード棒、１８ リード線、２０ 碍子部、３０ 過熱防止部、３１ 貫通穴、４０ 二重管部、４１ 内筒部、４２ 外筒部、５０ 筐体部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプ及び加熱装置に関し、特に、ランプの封止部の過熱防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハロゲンランプ等、フィラメントの末端に接続された金属箔が封止された封止部を有するランプは、その使用時に、当該封止部の温度が過熱される寿命が低減する。
【０００３】
例えば、半導体製造用の純水や薬液等の流体を加熱するためのインラインヒータとして、タングステンフィラメントが収容された石英ガラス管を有するハロゲンランプを備えたものがある。このインラインヒータにおいては、ハロゲンランプは加熱の対象となる流体と直接接触しない。このため、タングステンフィラメントの発熱に伴い、石英ガラス管の末端部分である封止部が過熱されやすい。封止部が過熱されると、金属箔の膨張により当該封止部が変形して、石英ガラス管内に外気が流入し、その結果、当該石英ガラス管内のタングステンフィラメントが酸化され劣化してしまうことがある。
【０００４】
そこで、従来、例えば、特許文献１においては、冷却用の空気をハロゲンランプの端部に導く冷却配管を備えた加熱装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−９７８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された加熱装置においては、冷却配管を設けることにより、例えば、当該加熱装置の構造が複雑化するとともに、当該加熱装置が大型化して、その設置に大きなスペースを確保する必要があるといった問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、構造が簡単でありながら封止部の過熱を効果的に防止できるランプ及び加熱装置を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係るランプは、コイル部を有するフィラメントが収容された管部と、前記フィラメントの末端に接続された金属箔が封止された封止部と、前記管部の外表面の一部を覆う過熱防止部と、を備えたことを特徴とする。本発明によれば、構造が簡単でありながら封止部の過熱を効果的に防止できるランプを提供することができる。
【０００８】
また、前記過熱防止部は、前記管部の前記外表面のうち、前記フィラメントの前記コイル部より前記末端側の部分を覆うように設けられていることとしてもよい。この場合、管部から封止部への熱の伝達を効果的に低減して、当該封止部の過熱をより効果的に防止することができる。また、前記過熱防止部は、発熱する前記コイル部から前記封止部への光を遮るよう前記管部の径方向外側に張り出した形状で形成されていることとしてもよい。この場合、フィラメントのコイル部からの輻射による封止部の温度上昇を効果的に抑制して、当該封止部の過熱をより効果的に防止することができる。また、前記過熱防止部は、セラミック製であることとしてもよい。この場合、過熱防止部の耐火性を確保できるとともに、封止部の過熱を効果的に防止することができる。
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る加熱装置は、上記いずれかのランプを加熱源として備えたことを特徴とする。本発明によれば、構造が簡単でありながらランプの封止部の過熱を効果的に防止できる加熱装置を提供することができる。
【００１０】
また、前記加熱装置は、前記ランプが収容される内筒部と、加熱の対象となる流体が流れる外筒部と、を有する二重管部を備え、前記ランプは、前記過熱防止部が前記内筒部と接触するとともに、前記封止部が前記二重管部の外に突出するよう、前記内筒部に収容されることとしてもよい。こうすれば、ランプの封止部の過熱をより効果的に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、本実施形態に係るランプ（以下、「本ランプ」という。）について説明する。本実施形態においては、本ランプがハロゲンランプとして実現される例について説明する。
【００１２】
図１は、本ランプ１の斜視図である。図２は、本ランプ１の平面図である。図３は、本ランプ１の側面図である。図４は、本ランプ１のうち、図２に示す破線ＩＶで囲まれた部分の断面図である。図５は、本ランプ１のうち、図３に示す破線Ｖで囲まれた部分の断面図である。図６は、本ランプ１を図２に示すＶＩ−ＶＩ線で切断した場合の断面図である。
【００１３】
図１から図３に示すように、本ランプ１は、２つのランプ本体１０を有している。このランプ本体１０を構成する材料は、本ランプ１が発する光を透過させるものであれば特に限られないが、本実施形態において、当該ランプ本体１０は、石英ガラス管である。ランプ本体１０は、中空の管部１１を有している。管部１１には、不活性ガスと、微量のハロゲンガスと、が封入されている。
【００１４】
この管部１１には、フィラメント１３が収容されている。このフィラメント１３を構成する材料は、管部１１内において通電により発熱及び発光するものであれば特に限られないが、本実施形態において、当該フィラメント１３は、タングステンフィラメントである。フィラメント１３は、コイル部１４と、２つの非コイル部１５ａ，１５ｂを有している。コイル部１４は、フィラメント１３のうち、コイル状の中央部分である。一方側の非コイル部１５ａは、フィラメント１３のうち、直線状に延びる一方端部分であり、他方側の非コイル部１５ｂは、当該フィラメント１３のうち、直線状に延びる他方端部分である。このフィラメント１３は、リング状の金属線から構成される複数の支持部１３ａによって、管部１１の径方向中心付近に配置されるよう支持されている。
【００１５】
また、ランプ本体１０は、２つの封止部１２ａ，１２ｂを有している。一方側の封止部１２ａは、ランプ本体１０の一方端部分を構成し、他方側の封止部１２ｂは、当該ランプ本体１０の他方端部分を構成している。
【００１６】
すなわち、一方側の封止部１２ａは、管部１１の一方端を封止し、他方側の封止部１２ｂは、当該管部１１の他方端を封止している。これらの封止部１２ａ，１２ｂは、ランプ本体１０の製造過程において、石英ガラス管の一方端及び他方端を加熱により軟化させ、さらに圧着して封止することにより形成されている。
【００１７】
また、封止部１２ａ，１２ｂには、図４及び図５に示すように、金属箔１６ａ，１６ｂが封入されている。すなわち、ランプ本体１０の一方側の封止部１２ａには、フィラメント１３の一方側の末端（すなわち、一方側の非コイル部１５ａの末端）に接続された金属箔１６ａが封入され、当該ランプ本体１０の他方側の封止部１２ｂには、当該フィラメント１３の他方側の末端（すなわち、他方側の非コイル部１５ｂの末端）に接続された金属箔１６ｂが封入されている。本実施形態において、金属箔１６ａ，１６ｂは、モリブデン箔である。
【００１８】
本ランプ１において、このような２つのランプ本体１０は、平行に配置され、当該２つのランプ本体１０の端部は碍子部２０ａ，２０ｂにより支持されている。本実施形態において、碍子部２０ａ，２０ｂは、セラミック製であり、円板状に形成されている。
【００１９】
一方側の碍子部２０ａには、一方側の２つの封止部１２ａが封入されている。そして、これら一方側の封止部１２ａに封入された２つの金属箔１６ａは、碍子部２０ａ内において、導電性の金属線（不図示）により接続されている。
【００２０】
また、他方側の碍子部２０ｂには、他方側の２つの封止部１２ｂが、封入されている。この他方側の碍子部２０ｂ内においては、図４及び図５に示すように、封止部１２ｂに封入された各金属箔１６ｂに、導電性の金属線である外部リード棒１７が接続されている。本実施形態において、この外部リード棒１７は、モリブデン線である。そして、この碍子部２０ｂからは、外部リード棒１７を絶縁性材料からなる外皮により被覆して形成されるリード線１８が２つ延び出している。
【００２１】
このような本ランプ１は、図１から図６に示すように、管部１１の外表面１１ａを覆う過熱防止部３０ａ，３０ｂを備えている。本実施形態において、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、碍子部２０ａ，２０ｂと同様に、セラミック製であり、円板状に形成されている。
【００２２】
図４から図６に示すように、過熱防止部３０ｂには、管部１１の外径と略等しい径の貫通穴３１が形成され、当該貫通穴３１ｂに当該管部１１が挿通されている。そして、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、管部１１の外表面１１ａの周方向全域を覆っている。
【００２３】
また、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、管部１１の外表面１１ａのうち、フィラメント１３のコイル部１４より末端側の部分を覆うように設けられている。すなわち、一方側の過熱防止部３０ａは、フィラメント１３のコイル部１４と、一方側の封止部１２ａと、の間に設けられている。同様に、他方側の過熱防止部３０ｂは、フィラメント１３のコイル部１４と、他方側の封止部１２ｂと、の間に設けられている。
【００２４】
このような本ランプ１は、２つのリード線１８のうち一方を電源の陽極に接続し、他方を当該電源の陰極に接続して、フィラメント１３に電流を流すことにより、発光する。すなわち、管部１１内において、通電されたフィラメント１３は発熱して、光を発する。ランプ本体１０は、このフィラメント１３の発熱及び発光によって加熱される。
【００２５】
ここで、本ランプ１は、上述の過熱防止部３０ａ，３０ｂを備えているため、ランプ本体１０のうち、特に封止部１２ａ，１２ｂの過熱を効果的に防止することができる。
【００２６】
すなわち、本ランプ１においては、過熱防止部３０ａ，３０ｂが管部１１と一体的に設けられているため、当該過熱防止部３０ａ，３０ｂが設けられていない場合に比べて、ランプ本体１０の熱容量を増加させることができている。具体的には、フィラメント１３から管部１１に伝達された熱は、当該管部１１の温度上昇のみならず、過熱防止部３０ａ，３０ｂの温度上昇にも費やされる。
【００２７】
このため、フィラメント１３に電流を流し始めた後の、封止部１２ａ，１２ｂの温度上昇を、過熱防止部３０ａ，３０ｂが設けられていない場合に比べて、緩やかにすることができるとともに、当該封止部１２ａ，１２ｂが到達する温度を低く維持し、過熱を防止することができる。
【００２８】
また、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、管部１１に設けられているため、当該過熱防止部３０ａ，３０ｂによって、当該管部１１から封止部１２ａ，１２ｂへの熱伝導を効果的に遮断することができる。
【００２９】
すなわち、ランプ本体１０のうち、フィラメント１３を収容している管部１１は、当該フィラメント１３の発熱及び発光によって、封止部１２ａ，１２ｂに比べて優先的に加熱される。そして、管部１１に受け止められた熱は、次に、当該管部１１から封止部１２ａ，１２ｂへと伝達されることとなる。
【００３０】
ここで、本ランプ１においては、管部１１の一部と、封止部１２ａ，１２ｂと、の間に過熱防止部３０ａ，３０ｂが設けられているため、当該管部１１の一部から当該封止部１２ａ，１２ｂへの熱伝導は、当該過熱防止部３０ａ，３０ｂによって妨げられる。
【００３１】
特に、本実施形態において、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、管部１１の外表面１１ａの周方向全域と接触しているため、当該管部１１から封止部１２ａ，１２ｂへの熱伝導を確実に遮断することができる。この結果、封止部１２ａ，１２ｂの過熱を効果的に防止することができる。
【００３２】
さらに、本実施形態において、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、管部１１の外表面１１ａのうち、フィラメント１３のコイル部１４より末端側の部分を覆うように設けられているため、封止部１２ａ，１２ｂの過熱を効果的に防止できている。
【００３３】
すなわち、フィラメント１３のうち、コイル部１４は、非コイル部１５ａ，１５ｂに比べて発熱量及び発光量が大きい。このため、管部１１のうち、コイル部１４が収容されている部分は、他の部分に比べて、当該コイル部１４によって急激に加熱される。
【００３４】
したがって、管部１１のうち、コイル部１４が収容されている部分よりも封止部１２ａ，１２ｂに近い部分に過熱防止部３０ａ，３０ｂを設けることにより、当該封止部１２ａ，１２ｂの過熱を特に効果的に防止することができる。
【００３５】
具体的に、本実施形態においては、図１から図５に示すように、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、管部１１のうち、非コイル部１５ａ，１５ｂが収容されている部分に設けられている。
【００３６】
したがって、管部１１のうち、コイル部１４が収容されている部分から封止部１２ａ，１２ｂへの熱伝導を確実に防止することができる。この結果、封止部１２ａ，１２ｂの過熱を効果的に防止することができる。
【００３７】
また、本実施形態において、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、発熱するコイル部１４から封止部１２ａ，１２ｂへの光を遮るよう管部１１の径方向外側に張り出した形状で形成されている。すなわち、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、円板状に形成されて、ひさしのように管部１１の外表面の周方向全域に立設されている。
【００３８】
このため、発熱及び発光に伴うコイル部１４から封止部１２ａ，１２ｂへの輻射は、過熱防止部３０ａ，３０ｂによって、遮断される。したがって、フィラメント１３のコイル部１４からの輻射による封止部１２ａ，１２ｂの温度上昇を効果的に抑制し、当該封止部１２ａ，１２ｂの過熱を効果的に防止することができる。また、本実施形態において、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、耐熱性に優れたセラミック製であるため、上述の効果を確実に発揮することができる。
【００３９】
次に、本実施形態に係る加熱装置（以下、「本装置」という。）について説明する。本実施形態においては、本装置が上述の本ランプ１を加熱源として用いたインラインヒータとして実現される例について説明する。
【００４０】
図７は、本ランプ１を含むランプ組立体２の側面図である。図８は、図７に示すランプ組立体２を含む本装置の側面図である。
【００４１】
図７に示すように、ランプ組立体２は、本ランプ１と、二重管部４０と、を備えている。二重管部４０は、本ランプ１が収容される内筒部４１と、加熱の対象となる流体が流れる外筒部４２と、を有している。この二重管部４０を構成する材料は、少なくとも内筒部４１が本ランプ１の発する光を透過する材料で構成されていれば特に限られないが、本実施形態において、当該二重管部４０は、その全体が石英ガラス製であり、内筒部４１と外筒部４２とは一体的に形成されている。
【００４２】
また、本実施形態において、本ランプ１は、過熱防止部３０ａ，３０ｂが内筒部４１と接触するよう当該内筒部４１に収容される。すなわち、図７に示すように、本ランプ１の過熱防止部３０ａ，３０ｂの外径は、内筒部４１の内径よりも僅かに小さくなっている。そして、内筒部４１内に載置された本ランプ１は、過熱防止部３０ａ，３０ｂを介して内筒部４１の内面４１ａと接触している。
【００４３】
このため、フィラメント１３の発熱及び発光に伴って本ランプ１の管部１１から過熱防止部３０ａ，３０ｂに伝達された熱を、内筒部４１の内面４１ａを介して二重管部４０に速やかに伝達することができる。
【００４４】
すなわち、過熱防止部３０ａ，３０ｂを介して管部１１から二重管部４０への放熱を効率よく行うことができる。したがって、本ランプ１の封止部１２ａ，１２ｂの過熱を効果的に防止することができる。また、本ランプ１のランプ本体１０は、内筒部４１内において過熱防止部３０ａ，３０ｂにより支持されることにより、当該内筒部４１の径方向中心付近に配置される。
【００４５】
さらに、本実施形態において、本ランプ１は、封止部１２ａ，１２ｂが二重管部４０の外に突出するよう、内筒部４１に収容される。すなわち、図７に示すように、本ランプ１の一方側の封止部１２ａ及び碍子部２０ａは内筒部４１の一方端から外に露出し、当該本ランプ１の他方側の封止部１２ｂ及び碍子部２０ｂもまた、当該内筒部４１の他方端から外に露出している。
【００４６】
このため、本ランプ１の封止部１２ａ，１２ｂを、二重管部４０外の空気によって冷却することができる。したがって、本ランプ１の封止部１２ａ，１２ｂの過熱を効果的に防止することができる。
【００４７】
本装置３は、図８に示すように、このようなランプ組立体２と、当該ランプ組立体２を収容する筐体部５０と、を備えている。なお、図８においては、筐体部５０の側面を切断した本装置３を示している。
【００４８】
本装置３においては、本ランプ１のフィラメント１３に電流を流して発熱及び発光させるとともに、加熱の対象とする流体を、二重管部４０の外筒部４２内に流す。外筒部４２の一方端である流入部４２ａから当該外筒部４２の他方端である流出部４２ｂに流れる流体は、内筒部４１の外壁４１ｂを介して、本ランプ１からの熱により温められる。
【００４９】
ここで、例えば、本装置３によって、半導体や液晶の製造に用いられる薬液を加熱する場合には、室温程度の当該薬液を、比較的短時間で１５０℃程度まで加熱する必要がある。この場合、本ランプ１のフィラメント１３には、加熱開始直後には比較的大きな電流を流して、当該フィラメント１３を急激に発熱させる。したがって、内筒部４１に収容された本ランプ１の温度は、加熱開始直後に急激に上昇する。
【００５０】
ここで、本ランプ１は、上述のとおり、過熱防止部３０ａ，３０ｂを備えているため、この加熱開始直後における封止部１２ａ，１２ｂの温度の立ち上がりを緩やかに抑えることができるとともに、当該封止部１２ａ，１２ｂが到達する最高温度を３００℃未満等、好ましい範囲内に抑えることができる。このように、本装置３においては、シンプル且つコンパクトな構造により、本ランプ１の封止部１２ａ，１２ｂの過熱を効果的に防止することができる。
【００５１】
また、本装置３において、二重管部４０から突出した封止部１２ａ，１２ｂ及び碍子部２０ａ，２０ｂの少なくとも一方に冷却用の気体を吹き付ける構造を設けることにより、当該封止部１２ａ，１２ｂの過熱をより効果的に防止することができる。
【００５２】
次に、本ランプ１及び本装置３の具体的な実施例について説明する。
【００５３】
［実施例］
まず、本ランプ１として、図１から図６に示すような過熱防止部３０ａ，３０ｂを備えたハロゲンランプであって、リード線１８が延び出ている碍子部２０ｂ側の封止部１２ｂの１つに、熱電対（不図示）の一方端が金属箔１６ｂと接続するよう封入されたハロゲンランプを独自に製造した。
【００５４】
そして、本装置３として、この熱電対が接続された本ランプ１を二重管部４０の内筒部４１に収容した図８に示すようなインラインヒータを製造した。この本装置３には、二重管部４０から突出した封止部１２ａ，１２ｂ及び碍子部２０ａ，２０ｂに冷却用の空気を吹き付けるための冷却配管を筐体部５０内に設けた。
【００５５】
そして、本装置３を用いて、濃硫酸を、その温度が室温から１６０℃に到達するまで加熱した。すなわち、本装置３の流入部４２ａ及び流出部４２ｂを、耐薬品性のチューブを介して、濃硫酸を入れた貯留槽と接続した。また、この貯留槽には、濃硫酸の温度を測定するための温度センサーを設けた。
【００５６】
そして、ポンプを用いて本装置３と貯留槽との間で濃硫酸を循環させるとともに、本ランプ１に通電して点灯させ、加熱を開始した。加熱開始後、本ランプ１の封止部１２ｂの温度及び当該貯留槽内の濃硫酸の温度をそれぞれモニタリングした。
【００５７】
加熱の対象となった濃硫酸の量は５２．６Ｌであり、濃硫酸の循環流量は４０Ｌ／分であった。本ランプ１の出力（すなわち、フィラメント１３に対する印加電圧）は、測定された濃硫酸の温度に基づいてフィードバック制御された。
【００５８】
第一の実施例においては、本装置３において、封止部１２ａ，１２ｂ及び碍子部２０ａ，２０ｂに対する冷却空気の吹き付けは行わず、第二の実施例においては、２５Ｌ／分の流量で当該冷却空気の吹き付けを行った。
【００５９】
また、比較として、過熱防止部３０ａ，３０ｂを有しないハロゲンランプを加熱源として備えたインラインヒータ（以下、「比較装置」という。）を製造した。この比較装置においても、封止部には熱電対が封入された。ただし、ハロゲンランプの両端の封止部及び碍子は二重管部から突出せず、当該ハロゲンランプは、その全体が内筒部内に収容された。
【００６０】
そして、この比較装置を用いて、上述の本装置３の場合と同様に、濃硫酸を、その温度が室温から１６０℃に到達するまで加熱し、封止部の温度をモニタリングした。比較例において加熱の対象となった濃硫酸の量は５４Ｌであり、濃硫酸の循環流量は４０Ｌ／分であった。また、比較例においては、上述の第二の実施例のような冷却空気の吹き付けは行わなかった。
【００６１】
なお、第一の実施例、第二の実施例、及び比較例において用いられたハロゲンランプは、使用時における封止部の温度を３００℃未満に維持することが推奨されるものであった。
【００６２】
図９には、第一の実施例において測定された、封止部１２ｂの温度及び濃硫酸酸の温度の経時的な変化を示す。図９において、横軸は、加熱開始（すなわち、本ランプ１のフィラメント１３への通電開始）から経過した時間（秒）を示し、縦軸は、各時間で測定された温度（℃）を示す。図９において、破線は封止部１２ｂの温度を示し、実線は濃硫酸の温度を示す。
【００６３】
図９に示すように、濃硫酸の温度が室温から１６０℃に到達するまでの間に、封止部１２ｂが到達した最高温度は、２６４℃であった。すなわち、封止部１２ｂの温度を、上限の３００℃より十分に低く抑えることができ、当該封止部１２ｂの過熱を防止することができた。
【００６４】
図１０には、第二の実施例において測定された、封止部１２ｂの温度及び濃硫酸の温度の経時的な変化を示す。図１０において、横軸は、加熱開始から経過した時間（秒）を示し、縦軸は、各時間で測定された温度（℃）を示す。図１０において、破線は封止部１２ｂの温度を示し、実線は濃硫酸の温度を示す。
【００６５】
図１０に示すように、濃硫酸の温度が室温から１６０℃に到達するまでの間に、封止部１２ｂが到達した最高温度は、２１０℃であった。すなわち、封止部１２ａ，１２ｂに冷却空気を吹き付けることにより、封止部１２ｂの温度を、第一の実施例に比べてさらに低く抑えることができた。
【００６６】
図１１には、比較例において測定された、封止部の温度の経時的な変化を示す。図１１において、横軸は、加熱開始から経過した時間（秒）を示し、縦軸は、各時間で測定された温度（℃）を示す。
【００６７】
図１１に示すように、濃硫酸の温度が室温から１６０℃に到達するまでの間に、封止部１２ｂが到達した最高温度は、３８８℃であった。すなわち、本ランプ１を用いない比較例においては、封止部の温度が上限の３００℃を超えてしまい、当該封止部の過熱を防止することができなかった。
【００６８】
また、第一の実施例に用いた本装置３及び比較装置について、点灯を開始してから、寿命により点灯しなくなるまで、連続的に使用できる時間を測定した。その結果、比較装置におけるハロゲンランプは、１８９０時間で点灯しなくなったのに対し、本装置３における本ランプ１は、８０１５時間もの間、連続的に点灯させることができた。すなわち、ハロゲンランプに過熱防止部３０ａ，３０ｂを設けることにより、当該ハロゲンランプの寿命を大幅に延長することができた。
【００６９】
なお、本発明は、上述の例に限られない。例えば、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、フィラメント１３のコイル部１４より末端側に設けられるものに限られない。すなわち、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、その一部又は全部が、管部１１のうち、コイル部１４が収容されている部分の外表面を覆うように設けられてもよい。
【００７０】
また、過熱防止部３０ａ，３０ｂの形状及び大きさは、上述の例に限られない。すなわち、ランプ本体１０の長手方向から見た過熱防止部３０ａ，３０ｂの形状は上述のように円形に限られず、例えば、楕円形、多角形、面取りがされた多角形、ギヤや星型のような凹凸のある形状等、任意の形状とすることができる。
【００７１】
また、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、コイル部１４から封止部１２ａ，１２ｂへの光を遮るよう管部１１の径方向外側に張り出した形状のものに限られない。すなわち、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、コイル部１４からの輻射を遮るひさしのように張り出した形状のものに限られず、例えば、管部１１の外表面１１ａを覆う薄い帯状のものとすることもできる。
【００７２】
また、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、セラミック製のものに限られず、例えば、金属製とすることができる。過熱防止部３０ａ，３０ｂを構成する金属としては、例えば、アルミニウムを用いることができる。なお、過熱防止部３０ａ，３０ｂを構成するセラミックとしては、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニアのうち少なくとも一つを含有するものを好ましく用いることができる。
【００７３】
また、過熱防止部３０ａ，３０ｂと管部１１を確実に密着させるために、当該管部１１の一部が挿通された当該過熱防止部３０ａ，３０ｂの貫通穴３１において、当該過熱防止部３０ａ，３０ｂと当該管部１１との間に耐熱性のシーリング材を注入してもよい。このシーリング材は、過熱防止部３０ａ，３０ｂと管部１１との熱膨張率の差を打ち消す緩衝材としても用いることができる。
【００７４】
また、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、非繊維材料、非多孔性材料から構成されることが好ましい。すなわち、過熱防止部３０ａ，３０ｂは、例えば、非多孔性のセラミックから構成することができる。
【００７５】
また、本ランプ１は、ランプ本体１０を２つ有するものに限られない。すなわち、例えば、本ランプ１は、ランプ本体１０を１つ有するものとすることもできる。この場合、ランプ本体１０の一方端の碍子部２０ａ及び他方端の碍子部２０ｂのそれぞれからリード線１８が延び出すこととなる。
【００７６】
また、本装置３は、本ランプ１の封止部１２ａ，１２ｂが二重管部４０の外に突出するよう配置されるものに限られない。すなわち、本装置３において、本ランプ１は、封止部１２ａ，１２ｂが二重管部４０の外に突出することなく、当該本ランプ１の全体が当該二重管部４０の内筒部４１内に収容されてもよい。
【００７７】
また、本装置３において、加熱の対象となる流体は特に限られないが、例えば、半導体や液晶の製造に用いられる硫酸、濃硫酸、塩酸、リン酸、アンモニア水、純水を好ましく加熱の対象とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本実施形態に係るランプの斜視図である。
【図２】本実施形態に係るランプの平面図である。
【図３】本実施形態に係るランプの側面図である。
【図４】本実施形態に係るランプのうち、図２に示す破線ＩＶで囲まれた部分の断面図である。
【図５】本実施形態に係るランプのうち、図３に示す破線Ｖで囲まれた部分の断面図である。
【図６】本実施形態に係るランプを図２に示すＶＩ−ＶＩ線で切断した場合の断面図である。
【図７】本実施形態に係るランプ組立体の側面図である。
【図８】本実施形態に係る加熱装置の側面図である。
【図９】本実施形態に係る加熱装置を用いて濃硫酸を加熱した場合に測定された、封止部の温度及び濃硫酸の温度の経時変化の一例を示す説明図である。
【図１０】本実施形態に係る加熱装置を用いて濃硫酸を加熱した場合に測定された、封止部の温度及び濃硫酸の温度の経時変化の他の例を示す説明図である。
【図１１】過熱防止部を有しないハロゲンランプを備えた加熱装置を用いて濃硫酸を加熱した場合に測定された、封止部の温度の経時変化の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ ランプ、２ ランプ組立体、３ 加熱装置、１０ ランプ本体、１１ 管部、１１ａ 管部の外表面、１２ 封止部、１３ フィラメント、１４ コイル部、１５ 非コイル部、１６ 金属箔、１７ 外部リード棒、１８ リード線、２０ 碍子部、３０ 過熱防止部、３１ 貫通穴、４０ 二重管部、４１ 内筒部、４２ 外筒部、５０ 筐体部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル部を有するフィラメントが収容された管部と、
前記フィラメントの末端に接続された金属箔が封入された封止部と、
前記管部の外表面を覆う過熱防止部と、
を備えた
ことを特徴とするランプ。
【請求項２】
前記過熱防止部は、前記管部の前記外表面のうち、前記フィラメントの前記コイル部より前記末端側の部分を覆うように設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載されたランプ。
【請求項３】
前記過熱防止部は、発熱する前記コイル部から前記封止部への光を遮るよう前記管部の径方向外側に張り出した形状で形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載されたランプ。
【請求項４】
前記過熱防止部は、セラミック製である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載されたランプ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載されたランプを加熱源として備えた
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項６】
前記ランプが収容される内筒部と、
加熱の対象となる流体が流れる外筒部と、
を有する二重管部を備え、
前記ランプは、前記過熱防止部が前記内筒部と接触するとともに、前記封止部が前記二重管部の外に突出するよう、前記内筒部に収容される
ことを特徴とする請求項５に記載された加熱装置。
【請求項１】
コイル部を有するフィラメントが収容された管部と、
前記フィラメントの末端に接続された金属箔が封入された封止部と、
前記管部の外表面を覆う過熱防止部と、
を備えた
ことを特徴とするランプ。
【請求項２】
前記過熱防止部は、前記管部の前記外表面のうち、前記フィラメントの前記コイル部より前記末端側の部分を覆うように設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載されたランプ。
【請求項３】
前記過熱防止部は、発熱する前記コイル部から前記封止部への光を遮るよう前記管部の径方向外側に張り出した形状で形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載されたランプ。
【請求項４】
前記過熱防止部は、セラミック製である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載されたランプ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載されたランプを加熱源として備えた
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項６】
前記ランプが収容される内筒部と、
加熱の対象となる流体が流れる外筒部と、
を有する二重管部を備え、
前記ランプは、前記過熱防止部が前記内筒部と接触するとともに、前記封止部が前記二重管部の外に突出するよう、前記内筒部に収容される
ことを特徴とする請求項５に記載された加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２４３７６０（Ｐ２００９−２４３７６０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９０７８５（Ｐ２００８−９０７８５）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
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