JP2007265951A

JP2007265951A - ヒーターランプの端子

Info

Publication number: JP2007265951A
Application number: JP2006117200A
Authority: JP
Inventors: Kiyohiro Mihara; 清宏三原
Original assignee: AUN KK
Current assignee: AUN KK
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】端子の取り付けが簡単で、しかも取り付けた端子はカーボン体に確実に固定されるようにすることを目的とする。
【解決手段】カーボンコイル体２の一端を金属円筒３０の爪片３１に係止した後、カーボンコイル体２を回転しながら金属円筒３０へ挿入し、爪片３１がカーボンコイル体２の少なくとも１巻きを係止する。しかる後、爪片３１を金属円筒３０内側へ折り曲げるとともにカーボンコイル体２の内径にカーボンフェルト体３２を圧着挿入して端子３を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒーターランプの端子に関するもので、特に発熱体として炭素繊維糸をコイル状に巻き上げたヒーターランプの端子に関する。

従来より、ヒーターランプの発熱体として、棒状の固形カーボンを用いたものやフェルト状カーボンを用いたものがある。
これらはいずれも石英ガラス管内に固形カーボンまたはフェルト状カーボンを挿入して両端の端子部で石英ガラス管を圧着封止し、端子部へ導通することで固形カーボンまたはフェルト状カーボンを発熱するものである（特許文献１，２）。
これらの端子は、固形カーボンの両端にコイル状線材を巻き付けて構成したり、フェルト状カーボンの両端にリード棒の一部を埋設して構成している。
特開２００１−３５６３８号公報特開２００２−１７０６５３号公報

しかしながら、固形カーボンを用いたものは可撓性がなく、直管以外の各種形状のヒーターランプを製作することができない問題があり、フェルト状カーボンを用いたものは繊維の密度が不均一であって、発熱分布が不均等となって正確な温度コントロールが困難であるほか、同一の仕様を有するものであっても、その特性について電力差が生じる問題がある。

このような問題点に鑑みて、本出願人は炭素繊維糸を複数本撚り合わせてカーボン体とし、このカーボン体をコイル状に形成して発熱体を構成したヒーターランプを平成１８年２月２７日に特許出願した。
本発明は、前記特許出願にかかるヒーターランプの端子の改良に関するもので、端子の取り付けが簡単で、しかも取り付けた端子はカーボン体に確実に固定されるようにしたことを目的とする。

上記のような目的を達成するために、本発明のヒーターランプの端子は、複数本の炭素繊維糸を撚り合わせた撚糸をコイル状に巻き上げたカーボンコイル体と、前記カーボンコイル体の一端を挿入した金属円筒と、前記金属円筒の一端に設けた爪片と、前記カーボンコイル体の内径に圧着挿入したカーボンフェルト体とからなり、前記カーボンコイル体の少なくとも１巻きを前記爪片が係止したことを特徴とするものである。

また係止部は、前記爪片にカーボンコイル体の一端を係止した後、該カーボンコイル体を回転しながら少なくとも１巻きを係止し、しかる後、前記爪片を前記金属円筒内側へ折り曲げたことを特徴とするものである。

さらにカーボンフェルト体を、前記金属円筒の他端より前記カーボンコイル体の内径に圧着挿入して、該カーボンコイル体を前記金属円筒に固定したことを特徴とするものである。

上記構成によればカーボンコイル体の少なくとも１巻きを爪片で挟みつけ、さらに弾力性のあるカーボンフェルト体を押し込んで端子を構成したので、確実に端子がカーボンコイル体に取り付く。
この端子をカーボンコイル体の左右両端に取り付け、端子にリード線などを介して導通することによってカーボンコイル体が発熱する。

本発明は、以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞金属円筒の爪片にカーボンコイル体の一端を係止し、カーボンコイル体を回転させながら順次係止させて金属円筒に挿入し、爪片を折り曲げるだけでよいので、端子の取り付けが簡単である。
＜ロ＞折り曲げた爪片の箇所へ、さらに弾力性のあるカーボンフェルト体を圧着挿入したので、取り付けた端子はカーボンコイル体に確実に固定される。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態について説明する。
図１はカーボンコイル体の両端に端子を取り付けた状態を示す斜視図であり、図２は端子の断面図である。図３はカーボンコイル体を石英ガラス管に挿入したヒーターランプを示す概略図である。図４は炭素繊維撚糸を示す斜視図で、図５は端子の製作手順を示す説明図で、図６は各種形状のヒーターランプを示す概略図である。

＜イ＞ヒーターランプ
ヒーターランプ１は、コイル状のカーボンコイル体２からなる発熱体と、このカーボンコイル体２の左右両端部２３に取り付けた端子３と、さらにカーボンコイル体２を封入する石英ガラス管４とから構成される（図３参照）。
端子３に接続する外部リード線３５を介して導通することによって、カーボンコイル体２が発熱する構造である。

＜ロ＞カーボンコイル体
カーボンコイル体２は、例えばポリアクリロニトリルを原料とするＰＡＮ系炭素繊維撚糸２０をコイル状に巻き上げて形成したものである。
炭素繊維撚糸２０は、素線２１を多数束ねて炭素繊維糸２２とし、この炭素繊維糸２２を複数本撚り合わせて構成したもので（図４参照）、単に炭素繊維糸２２を束ねた場合に比べて糸がほどけにくくなっている。
また、発熱体として充分な耐熱性及び強度を保つために太さ（直径）を１ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることが望ましい。
このように構成した炭素繊維撚糸２０をコイル状に形成することによって、カーボンコイル体２の発熱面積が直線状のカーボン体に比べて数倍以上も大きくなり、発熱量が増大する。

＜ハ＞端子
端子３は、導電性の金属円筒３０、爪片３１、カーボンフェルト体３２、内部リード線３３とからなる。
金属円筒３０は両端が開放され、一端に爪片３１を取り付け、他端に内部リード線３３を取り付けてある。
図２に示すように金属円筒３０の内側にはカーボンコイル体２が挿入されており、カーボンコイル体２の少なくとも１巻き（図３では３巻き）を爪片３１が係止するとともに、この爪片３１と金属円筒３０とでカーボンコイル体２を挟みつけ、さらに弾力性のあるカーボンフェルト体３２を押し込んである。
内部リード線３３の先がモリブデン箔３４にスポット溶接され、モリブデン箔３４から先は外部リード線３５が接続されている（図３参照）。
このように構成した端子３がカーボンコイル体２の左右両端に取り付けられる。
金属円筒３０と内部リード線３３をモリブデンなどの耐熱性素材にすれば、外部リード線３５への伝熱が小さく、ヒーターランプ１を用いた製品の耐久性が向上する。

＜ニ＞石英ガラス管
石英ガラス管４は、カーボンコイル体２を真空状態または不活性ガス雰囲気中で封入するための密閉容器である。
石英ガラス管４は筒状に形成され、内部にカーボンコイル体２を収容するに十分な大きさとなっている。
カーボンコイル体２を挿入した石英ガラス管４を、モリブデン箔３４の箇所で圧着封止４１し、内部を真空にするか、不活性ガスで置換することで、図３に示すような左右両端に端子３，３を有するヒーターランプ１が構成される。

カーボンコイル体２は、可撓性があって変形自在のため、石英ガラス管４の各種形状に沿って挿着することができ、例えば石英ガラス管４を折り曲げて環状（馬蹄形、楕円形、円形、オメガ形など）、コの字形などに屈曲させ、この屈曲した石英ガラス管４にカーボンコイル体２を挿着し、図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すような各種形状のヒーターランプ１を構成することができる。
図において３６は、石英ガラス管４の封止部４１と外部リード線３５の接続部に取り付けられた碍子である。
これら各種形状のヒーターランプ１は、これを用いる機器によって適宜選択できる。

＜ホ＞ヒーターランプの製造
先ず、炭素繊維糸２２を複数本撚り合わせた撚糸２０を液状樹脂等に浸して硬化させた後、コイリングし、所定のコイル径、コイル長を有するカーボンコイル体２を造っておく。
両端が開放された金属円筒３０の一端にモリブデンやニッケルからなる爪片３１をスポット溶接し、他端に内部リード線３３をスポット溶接して取り付ける。
爪片３１が、金属円筒３０の中心に向くように略９０度折り曲げる（図５（Ａ））。

カーボンコイル体２の一端２３を爪片３１に係止し（図５（Ｂ））、その状態でカーボンコイル体２を回転しながら、ねじ込むようにして金属円筒３０の内側へ挿入していく（図５（Ｃ））。

カーボンコイル体２を所定の量だけ挿入したら、爪片３１をさらに９０度折り曲げて、爪片３１と金属円筒３０とでカーボンコイル体２を挟みつける（図２、図５（Ｄ））。

次いで、金属円筒３０の他端から弾力性のあるカーボンフェルト体３２をカーボンコイル体２の内径に圧着挿入し（図５（Ｅ））、カーボンコイル体２を予備製造する（図１参照）。
なお、内部リード線３３がカーボンコイル体２の中心軸と略同軸となるように折り曲げておく。

このように予備製造したカーボンコイル体２を、両端開きの石英ガラス管４内に挿入し、石英ガラス管４の両端を加熱プレスし、モリブデン箔３４の箇所で封止４１するとともに碍子３６を取り付けて、中央部にカーボンコイル体２を内蔵した直管状のヒーターランプ１を製造する（図３参照）。

カーボンコイル体２は、空気中で発熱させると燃えてしまうため、石英ガラス管４の内部を真空にした状態でカーボンコイル体２を収納するか、あるいは石英ガラス管４の内部を不活性ガスで置換する。
この場合、カーボンコイル体２の部分が空気中に曝されないようにしながら、モリブデン箔３４の箇所で石英ガラス管４を加熱溶封し、次いで他端から脱気し、真空にしながら上記と同様にして他方を溶封する。
なお、一端を溶封した後、他端から窒素ガス、アルゴンガス、ネオンガス、キセノンガス等で置換してもよい。

＜ヘ＞作用
以上のように、カーボンコイル体２の少なくとも１巻きを爪片３１で金属円筒３０内面へ向けて挟み付け、さらに弾力性のあるカーボンフェルト体３２を押し込んで端子３を構成したので、確実にカーボンコイル体２に端子３を取り付けることができる。
この端子３を両端に取り付けたヒーターランプ１に通電すると、外部リード線３５、モリブデン箔３４、内部リード線３３、金属円筒３０、爪片３１を介してカーボンコイル体２に電流が流れ、カーボンコイル体２が発熱する。
カーボンコイル体２が、炭素繊維糸２２を複数本撚り合わせた撚糸２０よりなるため、カーボンコイル体２には電流が均一に流れ、その表面全域において均一に高い発熱効率が得られる。

カーボンコイル体の両端に端子と取り付けた状態を示す斜視図。端子の断面図。カーボンコイル体を石英ガラス管に挿入したヒーターランプを示す概略図。炭素繊維撚糸を示す斜視図。端子の製作手順を示す説明図。各種形状のヒーターランプを示す概略図。

符号の説明

１・・・・ヒーターランプ
２・・・・カーボンコイル体
２０・・・炭素繊維撚糸
２２・・・炭素繊維糸
３・・・・端子
３０・・・金属円筒
３１・・・爪片
３２・・・カーボンフェルト体
３３・・・内部リード線
３５・・・外部リード線
４・・・・石英ガラス管

Claims

複数本の炭素繊維糸を撚り合わせた撚糸をコイル状に巻き上げたカーボンコイル体と、
前記カーボンコイル体の一端を挿入した金属円筒と、
前記金属円筒の一端に設けた爪片と、
前記カーボンコイル体の内径に圧着挿入したカーボンフェルト体とからなり、
前記カーボンコイル体の少なくとも１巻きを前記爪片が係止したことを特徴とする、
ヒーターランプの端子。
請求項１に記載するヒーターランプの端子において、
前記係止部は、前記爪片にカーボンコイル体の一端を係止した後、
該カーボンコイル体を回転しながら少なくとも１巻きを係止し、
しかる後前記爪片を前記金属円筒内側へ折り曲げたことを特徴とする、
ヒーターランプの端子。
請求項１または請求項２に記載するヒーターランプの端子において、
前記カーボンフェルト体を、前記金属円筒の他端より前記カーボンコイル体の内径に圧着挿入して、該カーボンコイル体を前記金属円筒に固定したことを特徴とする、
ヒーターランプの端子。