JP2010086818A - Heater - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heater in which a carbon wire-heating element is housed in a quartz glass tube wound around in a spiral form and which has small variations in heat distribution (temperature distribution ) and can heat more uniformly. <P>SOLUTION: The heater 10 houses a string-like carbon wire-heating element 15 inside a quartz glass tube 11 wound around in spiral form. The cross-section of the carbon wire-heating element 15 in a direction (X1 direction) parallel to the axis l of the quartz glass tube 11 wound around in the spiral form is an elliptical shape (a2>b2) having a major axis parallel to the axis l. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ヒータに関し、例えば、シリカガラス管の内部にカーボンワイヤー発熱体を収容したヒータに関する。   The present invention relates to a heater, for example, a heater in which a carbon wire heating element is accommodated in a silica glass tube.

特許文献１に記載されているように、加熱源としてカーボンワイヤー発熱体を用い、このカーボンワイヤー発熱体をガラス管に封入したヒータが知られている。
このヒータは、所定の形状に屈曲させた石英ガラス管の内部に、線状のカーボンワイヤー発熱体を収容、封入したものであって、クリーンで高速昇温に優れたヒータとしての特徴を備えている。 As described in Patent Document 1, a heater is known in which a carbon wire heating element is used as a heating source and the carbon wire heating element is enclosed in a glass tube.
This heater contains and encloses a linear carbon wire heating element inside a quartz glass tube bent into a predetermined shape, and has a feature as a heater that is clean and excellent in high-speed temperature rise. Yes.

ここで、特許文献１に記載されているヒータを図４に基づいて説明する。
図示するように、ヒータ１００は、ヒータ部２００と、ヒータ部２００の両端に設けられた封止端子部３００とを備えている。
また、ヒータ部２００は、カ−ボンワイヤー発熱体と、このカ−ボンワイヤー発熱体を収容した石英ガラス管２１０とから構成されている。また前記石英ガラス管２１０は、直線部２１０ａと屈曲部２１０ｂとによって形成されている。
そして、ヒータ１００は、石英ガラス管２１０に収容されたカーボンワイヤー発熱体に通電して発熱させることにより、石英ガラス管２１０を介して輻射熱が外部に放射されるように構成されている。 Here, the heater described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG.
As illustrated, the heater 100 includes a heater unit 200 and sealing terminal units 300 provided at both ends of the heater unit 200.
The heater unit 200 is composed of a carbon wire heating element and a quartz glass tube 210 containing the carbon wire heating element. The quartz glass tube 210 is formed by a straight portion 210a and a bent portion 210b.
The heater 100 is configured such that radiant heat is radiated to the outside through the quartz glass tube 210 by energizing the carbon wire heating element housed in the quartz glass tube 210 to generate heat.

また、特許文献１に記載されたヒータ１００は、ヒータ部２００を構成する石英ガラス管２１０がツヅラ状に屈曲させて形成している。
そのため、このヒータ１００にあっては、カーボンワイヤー発熱体の間のピッチ間隔を狭めることができ、より均一な加熱を行うことができる。
また、ヒータ１００は、石英ガラス管２１０の両端部が封止端子部３００ａに接続された第１のヒータ１００ａと、石英ガラス管２１０の両端部が封止端子部３００ｂに接続された第２のヒータ１００ｂとを備え、第１のヒータ１００ａのヒータ部２００の直線部２１０ａ１と、第２にヒータ１００ｂのヒータ部２００の直線部２１０ａ２とが交互に位置するように配置されている。
なお、第１のヒータ１００ａは、ヒータ部２００を構成する直線部２１０ａ１と、屈曲部２１０ｂ１とが同一平面に形成されている。また、第２のヒータ１００ｂは、ヒータ部２００を構成する屈曲部２１０ｂ２が、直線部２１０ａ２と同一平面に形成されておらず、上下方向に屈曲している。
特開２００７−８７７２１号公報 In addition, the heater 100 described in Patent Document 1 is formed by bending a quartz glass tube 210 constituting the heater unit 200 into a spiral shape.
Therefore, in this heater 100, the pitch interval between the carbon wire heating elements can be narrowed, and more uniform heating can be performed.
The heater 100 includes a first heater 100a in which both ends of the quartz glass tube 210 are connected to the sealed terminal portion 300a, and a second heater in which both ends of the quartz glass tube 210 are connected to the sealed terminal portion 300b. The heater 100b is provided, and the linear portions 210a1 of the heater portion 200 of the first heater 100a and the linear portions 210a2 of the heater portion 200 of the heater 100b are arranged alternately.
In the first heater 100a, the straight portion 210a1 and the bent portion 210b1 that constitute the heater portion 200 are formed on the same plane. In the second heater 100b, the bent portion 210b2 constituting the heater portion 200 is not formed in the same plane as the straight portion 210a2, but is bent in the vertical direction.
JP 2007-87721 A

ところで、従来技術のヒータにあっては、前記したようにカーボンワイヤー発熱体の間のピッチ間隔を狭めることで、より均一な加熱が行える。
しかしながら、前記ヒータにあっては、同一平面に屈曲部が形成されていないガラス管では、内部に配設したカーボンワイヤー発熱体の断面位置が屈曲部の方向にずれる。一方、同一平面に屈曲部が形成されているガラス管の内部に配設されたカーボンワイヤー発熱体の断面位置は、ほぼ石英ガラス管の直径平面（石英ガラス管断面の軸芯付近）に位置する。そのため、前記ヒータは、ヒータ平面方向における輻射熱の熱分布（温度分布）にバラツキがあるという技術的課題を有していた。 By the way, in the heater of a prior art, more uniform heating can be performed by narrowing the pitch space | interval between carbon wire heat generating bodies as mentioned above.
However, in the heater, in the glass tube in which the bent portion is not formed on the same plane, the cross-sectional position of the carbon wire heating element disposed inside is shifted in the direction of the bent portion. On the other hand, the cross-sectional position of the carbon wire heating element disposed inside the glass tube in which the bent portion is formed on the same plane is located substantially in the diameter plane of the quartz glass tube (near the axis of the quartz glass tube cross section). . Therefore, the heater has a technical problem that there is variation in the heat distribution (temperature distribution) of radiant heat in the heater plane direction.

このヒータの輻射熱の熱分布（温度分布）について、図５を参照しながら、具体的に説明する。尚、図５は、図４に示した従来のヒータにおける隣接する４本の直線部２１０ａの断面（Ｉ−Ｉ断面）を示した図であり、図中の符号ｆは、石英ガラス管２１０の直線部２１０ａから放射される輻射熱を模式的に示した熱分布曲線（温度分布曲線）である。   The heat distribution (temperature distribution) of the radiant heat of the heater will be specifically described with reference to FIG. 5 is a view showing a cross section (II cross section) of four adjacent straight portions 210a in the conventional heater shown in FIG. It is the heat distribution curve (temperature distribution curve) which showed typically the radiant heat radiated | emitted from the linear part 210a.

図５に示すように、隣接する２つの石英ガラス管の直線部２１０ａ間には隙間ｔ１が形成されるため、隣接するカーボンワイヤー発熱体２５０間に所定の間隔が形成される。
その結果、前記ヒータ１００の平面方向（Ｘ２方向）において、カーボンワイヤー発熱体２５０が偏って配置される石英ガラス管２１０ａ１と、カーボンワイヤー発熱体２５０が略石英ガラス管の直径平面（石英ガラス管２１０ａの断面の軸芯付近）に配置されている石英ガラス管２１０ａ２とが交互に並ぶ。 As shown in FIG. 5, since a gap t1 is formed between the straight portions 210a of two adjacent quartz glass tubes, a predetermined interval is formed between the adjacent carbon wire heating elements 250.
As a result, in the planar direction (X2 direction) of the heater 100, the quartz glass tube 210a1 in which the carbon wire heating elements 250 are arranged in a biased manner, and the carbon wire heating element 250 are approximately the diameter plane of the quartz glass tube (quartz glass tube 210a). The quartz glass tubes 210a2 arranged in the vicinity of the axial center of the cross section of FIG.

そのため、前記ヒータ１００は、Ｘ２方向の輻射熱の熱分布曲線（温度分布曲線）ｆが波形状になり、上記したようにＸ２方向における輻射熱の熱分布（温度分布）にバラツキが生じ、均一な温度分布にならず、被加熱対象物を均一に加熱することができないというという技術的課題を有していた。   Therefore, in the heater 100, the heat distribution curve (temperature distribution curve) f of the radiant heat in the X2 direction has a wave shape, and as described above, the heat distribution (temperature distribution) of the radiant heat in the X2 direction varies, resulting in a uniform temperature. There is a technical problem that the object to be heated cannot be uniformly heated without being distributed.

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、螺旋状に巻回された石英ガラス管の内部に、カーボンワイヤー発熱体を収容したヒータにおいて、熱分布（温度分布）のバラツキが小さく、より均一に加熱することができるヒータを提供することを目的とするものである。   The present invention has been made to solve the above technical problem. In a heater in which a carbon wire heating element is housed inside a spirally wound quartz glass tube, the heat distribution (temperature distribution) is improved. An object of the present invention is to provide a heater that can be heated more uniformly with less variation.

上記課題を解決するためになされた本発明にかかるヒータは、螺旋状に巻回された石英ガラス管の内部に、紐状のカーボンワイヤー発熱体を収容したヒータであって、螺旋状に巻回された石英ガラス管の軸線と平行な方向における、前記カーボンワイヤー発熱体の断面が、前記軸線と平行な長軸を有する楕円形状であり、螺旋状に巻回された石英ガラス管の軸線と平行な方向における、前記石英ガラス管の断面の外形状が前記軸線と平行な長軸を有する楕円形状になされ、かつ、螺旋状に巻回された石英ガラス管の軸線と平行な方向における、前記石英ガラス管の断面の内形状が前記軸線と平行な長軸を有する楕円形状の中空になされ、前記石英ガラス管の断面の外形状の楕円長軸をａ１、該外形状の楕円短軸をｂ１とすると、１ ＜ ａ１／ｂ１ ＜ １．０４を満たすことを特徴としている。   The heater according to the present invention made to solve the above-mentioned problems is a heater in which a string-like carbon wire heating element is accommodated inside a spirally wound quartz glass tube, and is wound spirally. The cross section of the carbon wire heating element in a direction parallel to the axis of the quartz glass tube formed is an elliptical shape having a long axis parallel to the axis, and parallel to the axis of the spirally wound quartz glass tube The quartz glass tube in the direction in which the outer shape of the cross section of the quartz glass tube is an ellipse having a long axis parallel to the axis, and in the direction parallel to the axis of the spirally wound quartz glass tube The inner shape of the cross section of the glass tube is made into an elliptical hollow having a long axis parallel to the axis. Then 1 <a1 / It is characterized by satisfying b1 <1.04.

このように、本発明にかかるヒータは、螺旋状に巻回された石英ガラス管の軸線と平行な方向における、前記カーボンワイヤー発熱体の断面が、前記軸線と平行な長軸を有する楕円形状になされているため、隣接するカーボンワイヤー発熱体同士の間隔を小さくすることができる。即ち、本発明によれば、ヒータの軸線方向（巻回方向）において、カーボンワイヤー発熱体が配置されていない領域を減少させることができ、輻射熱の熱分布（温度分布）をより均一になすことができる。
また、本発明にかかるヒータは、螺旋状に巻回された石英ガラス管の前記軸線と平行な方向における断面を、前記軸線と平行な長軸を有する楕円形状になしたため、円筒状の石英ガラス管の場合に比べて、カーボンワイヤー発熱体をより楕円形状になすことができ、これにより、輻射熱の熱分布（温度分布）をより均一になすことができる。
特に、ａ１／ｂ１が、１以下である場合には、石英ガラス管の軸線と垂直な方向に潰れた形状となるため、隣接する石英ガラス管の間の距離（ｓ１）が大きくなり熱分布が不均一になる。また、ａ１／ｂ１が１より更に小さくなると、石英ガラス管の内面とカーボンワイヤー発熱体との接触抵抗が大きくなり、石英ガラス管にカーボンワイヤー発熱体を挿入するときに、カーボンワイヤー発熱体が入らなくなる虞れがある。
また、ａ１／ｂ１が、１．０４を超えると、石英ガラス管の内面と、カーボンワイヤー発熱体との接触抵抗が大きくなり、石英ガラス管にカーボンワイヤー発熱体を挿入するときに、カーボンワイヤー発熱体が入らなくなる虞れがあり、好ましくない。したがって、１ ＜ ａ１／ｂ１ ＜ １．０４の関係を満たすことが望ましい。 Thus, the heater according to the present invention has an elliptical shape in which the cross section of the carbon wire heating element in the direction parallel to the axis of the spirally wound quartz glass tube has a long axis parallel to the axis. Since it is made, the space | interval of adjacent carbon wire heat generating bodies can be made small. That is, according to the present invention, in the heater axial direction (winding direction), the area where the carbon wire heating element is not disposed can be reduced, and the heat distribution (temperature distribution) of the radiant heat can be made more uniform. Can do.
In addition, the heater according to the present invention has a cylindrical quartz glass because the section of the quartz glass tube wound in a spiral shape in the direction parallel to the axis is an elliptical shape having a long axis parallel to the axis. Compared to the case of a tube, the carbon wire heating element can be made into an elliptical shape, whereby the heat distribution (temperature distribution) of radiant heat can be made more uniform.
In particular, when a1 / b1 is 1 or less, since the shape is crushed in the direction perpendicular to the axis of the quartz glass tube, the distance (s1) between adjacent quartz glass tubes is increased and the heat distribution is increased. It becomes uneven. When a1 / b1 is further smaller than 1, the contact resistance between the inner surface of the quartz glass tube and the carbon wire heating element increases, and the carbon wire heating element is inserted when the carbon wire heating element is inserted into the quartz glass tube. There is a risk of disappearing.
If a1 / b1 exceeds 1.04, the contact resistance between the inner surface of the quartz glass tube and the carbon wire heating element increases, and when the carbon wire heating element is inserted into the quartz glass tube, the carbon wire heating occurs. There is a possibility that the body may not enter, which is not preferable. Therefore, it is desirable to satisfy the relationship 1 <a1 / b1 <1.04.

また、前記石英ガラス管の前記断面の内形状の楕円長軸をｄ１とし、該石英ガラス管の内部に収容されたカーボンワイヤー発熱体の前記断面の楕円長軸をａ２とすると、１ ≦ ｄ１／ａ２ ＜ １．３を満たすことが望ましい。
ｄ１／ａ２が１未満となるのが好ましくないのは、ｄ１／ａ２が１未満の場合、石英ガラス管内のカーボンワーヤー発熱体を収容できないためである。
また、ｄ１／ａ２が１．３以上の場合には、軸線方向に隣り合うカーボンワイヤー発熱体同士の距離が長くなり熱分布が不均一になるため、好ましくない。
したがって、１ ≦ ｄ１／ａ２ ＜ １．３の関係を満たすことが望ましい。
このように螺旋状に巻回された石英ガラス管内のカーボンワーヤー発熱体が、石英ガラス管の内径（楕円長軸）の大部分を占めるように楕円形状となっているため、軸線方向に隣り合うカーボンワイヤー発熱体同士の距離が短くなり、均熱性が向上する。 In addition, when the elliptical long axis of the inner shape of the cross section of the quartz glass tube is d1, and the elliptical long axis of the cross section of the carbon wire heating element accommodated in the quartz glass tube is a2, 1 ≦ d1 / It is desirable to satisfy a2 <1.3.
The reason why d1 / a2 is less than 1 is that when d1 / a2 is less than 1, the carbon heater heating element in the quartz glass tube cannot be accommodated.
Moreover, when d1 / a2 is 1.3 or more, the distance between the carbon wire heating elements adjacent in the axial direction becomes long and the heat distribution becomes non-uniform, which is not preferable.
Therefore, it is desirable to satisfy the relationship of 1 ≦ d1 / a2 <1.3.
Since the carbon heater heating element in the quartz glass tube wound spirally in this way has an elliptical shape so as to occupy most of the inner diameter (ellipse major axis) of the quartz glass tube, it is adjacent in the axial direction. The distance between the carbon wire heating elements is shortened, and soaking is improved.

また、前記カーボンワイヤー発熱体の前記断面の楕円長軸をａ２とし、該カーボンワイヤー発熱体の前記断面の楕円短軸をｂ２とすると、１．５ ＜ ａ２／ｂ２ ＜ ２．０を満たすことが望ましい。
ａ２／ｂ２が１．５以下の場合には、カーボンワイヤー発熱体が円形状に近いため、軸線方向隣り合うカーボンワイヤー発熱体同士の同士の距離が長くなり熱分布が不均一となり好ましくない。また、ａ２／ｂ２が２．０以上の場合には、カーボンワイヤー発熱体が扁平な楕円状となるため、軸線方向に隣り合うカーボンワイヤー発熱体同士の距離が短くなり均熱性は向上するものの、石英ガラス管の螺旋外周側との距離が長くなり螺旋外周側への熱放射率が低下する虞れがある。また、カーボンワイヤー発熱体に過度の引張り応力を負荷することになるため、カーボンワイヤー発熱体が断裂する虞れがあるため好ましくない。
したがって、１．５ ＜ ａ２／ｂ２ ＜ ２．０を満たすことが望ましい。
このように、螺旋状に巻回された石英ガラス管内のカーボンワイヤー発熱体が適度な楕円形状となっており、軸線方向に隣り合うカーボンワイヤー発熱体同士の距離も短くなるため、均熱性が向上する。 Moreover, when the elliptical long axis of the cross section of the carbon wire heating element is a2, and the elliptical short axis of the cross section of the carbon wire heating element is b2, 1.5 <a2 / b2 <2.0 is satisfied. desirable.
When the ratio a2 / b2 is 1.5 or less, the carbon wire heating elements are close to a circular shape, so that the distance between the carbon wire heating elements adjacent in the axial direction becomes long and the heat distribution becomes uneven, which is not preferable. In addition, when a2 / b2 is 2.0 or more, the carbon wire heating element becomes a flat oval shape, so that the distance between the carbon wire heating elements adjacent in the axial direction is shortened and the thermal uniformity is improved. There is a possibility that the distance from the outer peripheral side of the quartz glass tube becomes longer and the thermal emissivity to the outer peripheral side of the spiral is lowered. Moreover, since an excessive tensile stress is applied to the carbon wire heating element, the carbon wire heating element may be broken, which is not preferable.
Therefore, it is desirable to satisfy 1.5 <a2 / b2 <2.0.
In this way, the carbon wire heating element in the quartz glass tube wound in a spiral shape has an appropriate elliptical shape, and the distance between the carbon wire heating elements adjacent in the axial direction is also shortened, so the heat uniformity is improved. To do.

また、前記石英ガラス管における、前記軸線方向と直交方向した相対向する部位の肉厚において、螺旋状に巻回された石英ガラス管の外周側の肉厚が、内周側の肉厚よりも薄く形成されており、外周側の肉厚をｔ１とし、内周側の肉厚をｔ２とすると、１ ＜ ｔ２／ｔ１ ＜ １．１を満たすことが望ましい。
このように螺旋状に巻回された石英ガラス管の外周側の肉厚が、内周側の肉厚よりも薄く形成されているため、螺旋状の外周側に熱を効率よく放射することができるため、ヒータの熱効率を高めることができる。 Further, in the thickness of the opposed portions of the quartz glass tube that are orthogonal to the axial direction, the thickness of the outer periphery side of the spirally wound quartz glass tube is larger than the thickness of the inner periphery side. It is desirable to satisfy the following condition: 1 <t2 / t1 <1.1, where t1 is the thickness on the outer peripheral side and t2 is the thickness on the inner peripheral side.
Since the thickness of the outer peripheral side of the spirally wound quartz glass tube is formed thinner than the inner peripheral side, heat can be efficiently radiated to the outer peripheral side of the spiral. Therefore, the thermal efficiency of the heater can be increased.

また、前記螺旋状に巻回された隣接する石英ガラス管の間隔が、前記カーボンワイヤー発熱体の幅より小さく、かつ石英ガラス管の間隔が１．２ｍｍ以下であることが望ましい。この構成により、前記石英ガラス管の軸線方向（巻回方向）において、熱が放射されない領域を小さくすることができるため、輻射熱の熱分布（温度分布）をより均一になすことができる。   In addition, it is preferable that an interval between adjacent quartz glass tubes wound spirally is smaller than a width of the carbon wire heating element, and an interval between the quartz glass tubes is 1.2 mm or less. With this configuration, in the axial direction (winding direction) of the quartz glass tube, a region where heat is not radiated can be reduced, so that the heat distribution (temperature distribution) of radiant heat can be made more uniform.

本発明によれば、旋状に巻回された石英ガラス管の内部に、カーボンワイヤー発熱体を収容したヒータにおいて、熱分布（温度分布）のバラツキが小さく、より均一に加熱することができるヒータを得ることができる。   According to the present invention, in a heater in which a carbon wire heating element is accommodated in a spirally wound quartz glass tube, the heater has a small variation in heat distribution (temperature distribution) and can be heated more uniformly. Can be obtained.

以下、本発明のヒータにかかる一実施形態について図１および図２に基づいて説明する。
尚、図１は、本発明のヒータにかかる実施形態の側面図である。また、図２は、本発明の実施形態におけるカーボンワイヤー発熱体を収容した石英ガラス管の断面図であり、軸線と平行な方向の石英ガラス管の断面図であって、螺旋状に巻回して形成された石英ガラス管１１の隣接する螺旋部１１ａの断面を示している。 Hereinafter, an embodiment according to the heater of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is a side view of an embodiment according to the heater of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a quartz glass tube containing a carbon wire heating element in an embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view of the quartz glass tube in a direction parallel to the axis, and is wound spirally. The cross section of the adjacent spiral part 11a of the formed quartz glass tube 11 is shown.

図１に示すように、本発明にかかるヒータ１は、輻射熱を放射するヒータ部１０と、ヒータ部１０の両端に設けられた封止端子部２０とを備えている。
また、ヒータ部１０は、軸線を中心としてＸ１方向（軸線方向）に螺旋状に巻回された石英ガラス管１１と、前記石英ガラス管１１内に収容されたカーボンワイヤー発熱体１５（図２参照）とを備えている。また、ヒータ部１０は、封止端子部２０を介して、制御装置（図示しない）からの制御により電力供給装置（図示しない）から電力供給されるよう構成されている。 As shown in FIG. 1, the heater 1 according to the present invention includes a heater portion 10 that radiates radiant heat, and sealing terminal portions 20 provided at both ends of the heater portion 10.
The heater unit 10 includes a quartz glass tube 11 spirally wound in the X1 direction (axial direction) around the axis, and a carbon wire heating element 15 accommodated in the quartz glass tube 11 (see FIG. 2). ). Further, the heater unit 10 is configured to be supplied with power from a power supply device (not shown) through a sealing terminal unit 20 under the control of a control device (not shown).

そして、前記電力供給装置（図示しない）からヒータ部１０に電力供給されると（カーボンワイヤー発熱体１５が通電されると）、カーボンワイヤー発熱体１５が発熱し、ヒータ部１０が赤外線を放射するように構成されている。
尚、本実施形態にあっては、ヒータ部１０を構成するカーボンワイヤー発熱体１５の形状と石英ガラス管１１の形状とに特徴があり、それ以外の構成（封止端子部２０、制御装置（図示しない）、電力供給装置（図示しない）等）については、従来技術のものと同じである。そのため、以下では、従来技術と同様の構成についての説明は省略する。 When power is supplied to the heater unit 10 from the power supply device (not shown) (when the carbon wire heating element 15 is energized), the carbon wire heating element 15 generates heat and the heater unit 10 emits infrared rays. It is configured as follows.
In addition, in this embodiment, the shape of the carbon wire heat generating body 15 which comprises the heater part 10, and the shape of the quartz glass tube 11 have the characteristics, Other structures (sealing terminal part 20, control apparatus ( The power supply device (not shown) and the like are the same as those of the prior art. Therefore, below, the description about the structure similar to a prior art is abbreviate | omitted.

先ず、石英ガラス管１１内に収容されるカーボンワイヤー発熱体１５について説明する。
このカーボンワイヤー発熱体１５は、極細いカーボン単繊維を束ねたカーボンファイバー束を、編紐形状、あるいは組紐形状に複数束編み上げて作製したものであり、従来の金属製やＳｉＣ製の発熱体に比べて、熱容量が小さく昇降温特性に優れ、また非酸化性雰囲気中では高温耐久性にも優れている。
また、このカーボンワイヤー発熱体１５は、細いカーボン単繊維の繊維束を複数本編んで作製されたものであるため、ムクのカーボン材からなる発熱体に比べフレキシビリティに富み、形状変形順応性や加工性に優れている。 First, the carbon wire heating element 15 accommodated in the quartz glass tube 11 will be described.
This carbon wire heating element 15 is produced by knitting a plurality of carbon fiber bundles made by bundling ultra-thin carbon single fibers into a braided string shape or a braided string shape. In comparison, it has a small heat capacity and excellent temperature rise and fall characteristics, and also has excellent high-temperature durability in a non-oxidizing atmosphere.
In addition, since the carbon wire heating element 15 is produced by knitting a plurality of thin carbon fiber bundles, the carbon wire heating element 15 is rich in flexibility compared to a heating element made of Muku's carbon material, and is adaptable to shape deformation and processing. Excellent in properties.

具体的には、前記カーボンワイヤー発熱体１５として、直径５乃至１５μｍのカーボンファイバー、例えば、直径７μｍのカーボンファイバーを約３０００乃至３５００本程度束ねたファイバー束を１０束程度用いて直径約２ｍｍの編紐、あるいは組紐形状に編み込んだ等のカーボンワイヤー発熱体１５が用いられる。前記の場合において、ワイヤーの編み込みスパンは２乃至５ｍｍ程度である。   Specifically, the carbon wire heating element 15 is a knitted fabric having a diameter of about 2 mm using about 10 bundles of carbon fibers having a diameter of 5 to 15 μm, for example, about 3000 to 3500 carbon fibers having a diameter of 7 μm. A carbon wire heating element 15 such as a braid or braid is used. In the above case, the wire braiding span is about 2 to 5 mm.

次に、ヒータ部１０の構成について詳細に説明する。
図１に示すように、ヒータ部１０を構成する石英ガラス管１１は、一方の封止端子部２０に接続された第１直線部１１ｂと、第１直線部１１ｂから延びて複数回、軸線ｌを中心として、Ｘ１方向（軸線方向）に螺旋状に巻回された螺旋部１１ａと、螺旋部１１ａの端部で折り返されてＸ１方向（軸線方向）に延設され、他方の封止端子部２０に接続される第２直線部１１ｃとを有する。 Next, the configuration of the heater unit 10 will be described in detail.
As shown in FIG. 1, the quartz glass tube 11 constituting the heater unit 10 includes a first straight part 11b connected to one sealing terminal part 20 and a plurality of times extending from the first straight part 11b. And a spiral portion 11a spirally wound in the X1 direction (axial direction), folded back at the end of the spiral portion 11a and extended in the X1 direction (axial direction), and the other sealing terminal portion 20 and a second straight portion 11c connected to the second straight portion 11c.

より具体的には、図２に示すように、ヒータ部１０は、前記軸線ｌと平行な方向（Ｘ１方向）における断面が環状である石英ガラス管１１と、前記石英ガラス管１１の内部に収容されたカーボンワイヤー発熱体１５とを備えている。そして、このカーボンワイヤー発熱体１５の前記軸線ｌと平行な方向（Ｘ１方向）における断面は、前記軸線ｌと平行な長軸ａ２を有する楕円形状になされている。   More specifically, as shown in FIG. 2, the heater unit 10 is accommodated in a quartz glass tube 11 having a circular cross section in a direction parallel to the axis l (X1 direction), and inside the quartz glass tube 11. The carbon wire heating element 15 is provided. The cross section of the carbon wire heating element 15 in the direction parallel to the axis 1 (X1 direction) has an elliptical shape having a long axis a2 parallel to the axis l.

このカーボンワイヤー発熱体１５を詳細に説明すると、その断面は、前記したように長軸が「ａ２」であり、短軸が「ｂ２（ｂ２＜ａ２）」の楕円形状になされている。また、この前記楕円形状に形成されたカーボンワイヤー発熱体１５は、螺旋状に巻回された石英ガラス管１１の内周側（螺旋部１１ａの内周側）に寄せられて配置されている。
また、カーボンワイヤー発熱体１５の上述した楕円形状の断面は、前記長軸ａ２と前記短軸ｂ２とが以下の「数１」の関係を満たすようになされていることが望ましい。

Figure 2010086818
The carbon wire heating element 15 will be described in detail. The cross section of the carbon wire heating element 15 has an elliptical shape in which the major axis is “a2” and the minor axis is “b2 (b2 <a2)” as described above. The carbon wire heating element 15 formed in the elliptical shape is arranged close to the inner peripheral side (the inner peripheral side of the spiral portion 11a) of the quartz glass tube 11 wound spirally.
Moreover, it is desirable that the above-described elliptical cross section of the carbon wire heating element 15 is configured such that the major axis a2 and the minor axis b2 satisfy the following relationship of “Equation 1”.
Figure 2010086818

このように、前記石英ガラス管１１の軸線方向（Ｘ１方向）における、前記カーボンワイヤー発熱体１５の断面が、前記軸線ｌと平行な長軸ａ２を有する楕円形状になされているため、隣接するカーボンワイヤー発熱体１５同士の間隔を小さくすることができる。
即ち、本発明によれば、ヒータの軸線方向（Ｘ１方向：巻回方向）において、カーボンワイヤー発熱体１５が配置されていない領域を減少させることができ、輻射熱の熱分布（温度分布）をより均一になすことができる。 Thus, since the cross section of the carbon wire heating element 15 in the axial direction (X1 direction) of the quartz glass tube 11 has an elliptical shape having a long axis a2 parallel to the axis l, the adjacent carbon The interval between the wire heating elements 15 can be reduced.
That is, according to the present invention, in the heater axial direction (X1 direction: winding direction), the area where the carbon wire heating element 15 is not disposed can be reduced, and the heat distribution (temperature distribution) of radiant heat can be further increased. It can be done uniformly.

また、本実施形態のカーボンワイヤー発熱体１５は、上述したように、細いカーボン単繊維の繊維束を複数本編んで作製されたものであるため、その両端を引っ張る（テンションをかける）ことにより、簡単に、その断面形状を変形させることができる。
そのため、カーボンワイヤー発熱体１５を石英ガラス管１１の内部に配置する際、例えば、カーボンワイヤー発熱体１５を引っ張ることにより、石英ガラス管１１の内部に、断面が楕円形状に形成されたカーボンワイヤー発熱体１５を配置することができる。 Further, as described above, the carbon wire heating element 15 of the present embodiment is produced by knitting a plurality of thin fiber bundles of carbon monofilaments. Therefore, by pulling both ends (applying tension), the carbon wire heating element 15 can be easily obtained. Furthermore, the cross-sectional shape can be changed.
Therefore, when the carbon wire heating element 15 is disposed inside the quartz glass tube 11, for example, by pulling the carbon wire heating element 15, the carbon wire heating unit having an elliptical cross section formed inside the quartz glass tube 11. A body 15 can be placed.

具体的には、先ず、カーボンワイヤー発熱体１５の一端部を石英ガラス管１１の一端（第１直線部１１ｂ）から挿入し、螺旋状に形成された石英ガラス管１１の螺旋部１１ａの内部を通し、当該石英ガラス管１１の他端（第２直線部１１ｃ）からカーボンワイヤー発熱体１５の一端部を引出す。
次に、石英ガラス管１１の内部に挿通したカーボンワイヤー発熱体１５の両端部を引っ張ることにより、石英ガラス管１１の内部において、カーボンワイヤー発熱体１５の断面形状を楕円形状に形成させる。
このような方法よれば、手間のかかる製造工程を行うことなく、石英ガラス管１１の内部に、断面が略楕円形状に形成されたカーボンワイヤー発熱体１５を配置することができる。 Specifically, first, one end portion of the carbon wire heating element 15 is inserted from one end (first straight portion 11b) of the quartz glass tube 11, and the inside of the spiral portion 11a of the quartz glass tube 11 formed in a spiral shape is inserted. Then, one end portion of the carbon wire heating element 15 is pulled out from the other end (second straight portion 11 c) of the quartz glass tube 11.
Next, by pulling both ends of the carbon wire heating element 15 inserted into the quartz glass tube 11, the cross-sectional shape of the carbon wire heating element 15 is formed in an elliptical shape inside the quartz glass tube 11.
According to such a method, the carbon wire heating element 15 having a substantially elliptical cross section can be arranged inside the quartz glass tube 11 without performing a time-consuming manufacturing process.

また、石英ガラス管１１は、前記したように前記軸線に平行な断面が、円形（ａ１＝ｂ１）の環状に形成されていても良いが、より好ましくは、螺旋状に巻回された石英ガラス管１１の軸線ｌと平行な方向（Ｘ１方向）における、前記石英ガラス管１１の外形状が前記軸線と平行な長軸を有する楕円形状（ａ１＞ｂ１）になされ、かつ、螺旋状に巻回された石英ガラス管１１の軸線ｌと平行な方向における、前記石英ガラス管１１の内形状が前記軸線ｌと平行な長軸を有する楕円形状の中空（ｄ１＞ｂ１−ｔ１−ｔ２）になされていることが望ましい。
また、より好ましくは、石英ガラス管１１の前記楕円形状の長軸ａ１と、前記楕円形状の短軸ｂ１とが以下に示す「数２」の関係を満たしていることが望ましい。

Figure 2010086818
Further, as described above, the quartz glass tube 11 may be formed in a circular (a1 = b1) cross section parallel to the axis, but more preferably, the quartz glass wound in a spiral shape. The outer shape of the quartz glass tube 11 in the direction parallel to the axis l of the tube 11 (X1 direction) is an elliptical shape (a1> b1) having a long axis parallel to the axis, and is wound in a spiral shape The inner shape of the quartz glass tube 11 in a direction parallel to the axis l of the quartz glass tube 11 is made into an elliptical hollow (d1> b1-t1-t2) having a long axis parallel to the axis l. It is desirable.
More preferably, it is desirable that the elliptical long axis a1 of the quartz glass tube 11 and the elliptical short axis b1 satisfy the relationship of “Equation 2” shown below.
Figure 2010086818

このように、本実施形態にかかるヒータ１は、螺旋状に巻回された石英ガラス管１１の軸線ｌと平行な方向における断面を、いわゆる楕円形状になしたため、円筒状の石英ガラス管の場合に比べて、石英ガラス管１１の内部に収容するカーボンワイヤー発熱体１５をより楕円形状になすことができ、輻射熱の熱分布（温度分布）をより均一になすことができる。   As described above, the heater 1 according to this embodiment has a so-called elliptical cross section in the direction parallel to the axis l of the quartz glass tube 11 wound in a spiral shape. As compared with the above, the carbon wire heating element 15 accommodated in the quartz glass tube 11 can be made more elliptical, and the heat distribution (temperature distribution) of radiant heat can be made more uniform.

また、前記石英ガラス管１１の肉厚について特に限定されるものではないが、石英ガラス管１１の螺旋部１１ａの肉厚が以下に示すように形成されるのが好ましい。
具体的には、前記石英ガラス管１１における、前記軸線方向（Ｘ１方向）と直交方向した相対向する部位の肉厚ｔ１、ｔ２が、前記軸線方向に相対向する部位の肉厚ｔ３より薄く（ｔ３＞ｔ１、ｔ３＞ｔ２）形成されていることが望ましい。 Moreover, although it does not specifically limit about the thickness of the said quartz glass tube 11, It is preferable that the thickness of the spiral part 11a of the quartz glass tube 11 is formed as shown below.
Specifically, in the quartz glass tube 11, the thicknesses t1 and t2 of the opposing portions perpendicular to the axial direction (X1 direction) are thinner than the thickness t3 of the opposing portions in the axial direction ( t3> t1, t3> t2) It is desirable that they are formed.

このように、石英ガラス管１１における、前記軸線方向と直交方向した相対向する部位の肉厚ｔ１、ｔ２が前記軸線方向に相対向する部位の肉厚ｔ３より薄く形成されているため、石英ガラス管１１の軸線方向（Ｘ１方向）と直交した方向に、熱を効率よく放射することができるため、ヒータの熱効率を高めることができる。   Thus, the quartz glass tube 11 is formed such that the thicknesses t1 and t2 of the opposing portions perpendicular to the axial direction are thinner than the thickness t3 of the opposing portions in the axial direction. Since heat can be efficiently radiated in a direction orthogonal to the axial direction (X1 direction) of the tube 11, the thermal efficiency of the heater can be increased.

また、前記石英ガラス管１１における、前記軸線方向と直交方向した相対向する部位の肉厚ｔ１、ｔ２において、螺旋状に巻回された石英ガラス管１１の外周側の肉厚ｔ１が、内周側ｔ２の肉厚よりも薄く（ｔ２＞ｔ１）形成されていることが望ましく、より好ましくは、石英ガラス管１１の肉厚（ｔ１およびｔ２）が以下に示す「数３」の関係を満たすようになされていることが望ましい。

Figure 2010086818
このように螺旋状に巻回された石英ガラス管１１の外周側の肉厚ｔ１が、内周側の肉厚ｔ２よりも薄く形成されているため、螺旋状の外周側に熱を効率よく放射することができるため、ヒータの熱効率を高めることができる。 In addition, the thickness t1 of the quartz glass tube 11 wound spirally on the outer peripheral side of the thickness t1 and t2 of the opposing portions orthogonal to the axial direction in the quartz glass tube 11 is the inner circumference. It is desirable that the thickness is smaller than the thickness of the side t2 (t2> t1), and more preferably, the thickness (t1 and t2) of the quartz glass tube 11 satisfies the relationship of “Equation 3” shown below. It is desirable that
Figure 2010086818
 Since the thickness t1 on the outer peripheral side of the quartz glass tube 11 wound spirally is formed thinner than the thickness t2 on the inner peripheral side, heat is efficiently radiated to the outer peripheral side of the spiral. Therefore, the thermal efficiency of the heater can be increased.

また、前記石英ガラス管１１は、前記カーボンワイヤー発熱体１５との関係において、以下の比率で構成されていることが望ましい。
具体的には、石英ガラス管１１の内径断面の楕円形状の長軸（ｄ１）と、前記カーボンワイヤー発熱体１５の前記断面の楕円形状の長軸（ａ２）とが下記の「数４」の関係を満たすようになされていることが望ましい。

Figure 2010086818
In addition, the quartz glass tube 11 is preferably configured in the following ratio in relation to the carbon wire heating element 15.
Specifically, an elliptical long axis (d1) of the inner diameter cross section of the quartz glass tube 11 and an elliptical long axis (a2) of the cross section of the carbon wire heating element 15 are expressed by the following “Equation 4”. It is desirable to be able to satisfy the relationship.
Figure 2010086818

次に、本実施形態の石英ガラス管１１の螺旋形状について図３に基づいて説明する。
図３は、図１に示したヒータの隣接する石英ガラス管同士との間隔を示した模式図である。
図示するように、石英ガラス管１１は、軸線ｌ（Ｘ１方向）と平行方向において、隣接する螺旋部１１ａとの間に間隔ｓ１が形成されていると共に、軸線ｌ（Ｘ１方向）と直交方向において、隣接する螺旋部１１ａとの間に間隔ｓ２が形成されている。 Next, the spiral shape of the quartz glass tube 11 of this embodiment is demonstrated based on FIG.
FIG. 3 is a schematic view showing a distance between adjacent quartz glass tubes of the heater shown in FIG.
As shown in the figure, the quartz glass tube 11 has a space s1 between the adjacent spiral portion 11a in a direction parallel to the axis l (X1 direction) and in a direction orthogonal to the axis l (X1 direction). A space s2 is formed between the adjacent spiral portions 11a.

そして、石英ガラス管１１は、軸線ｌ（Ｘ１方向）と平行方向において、隣接する石英ガラス管１１の螺旋部１１ａ同士が非接触であり、かつ隣接する螺旋部１１ａとの間に間隔ｓ１が極力小さいことが望ましい（０＜ｓ１≦１．２（ｍｍ））。
このように隣接する螺旋部１１ａの間隔ｓ１を極力小さくすることによって、前記軸線と平行な方向（Ｘ１方向）において、熱を放射しない領域（部分）を小さくすることができ、前記軸線と平行な方向（Ｘ１方向）の熱分布（温度分布）をより均一になすことができる。
尚、隣接する石英ガラス管１１の螺旋部１１ａ同士が接触する場合には、螺旋状に巻回したヒータの内側に熱がこもるため好ましくない。
また、隣接する螺旋部１１ａの間隔ｓ１を、少なくともカーボンワイヤー発熱体の幅ａ２より小さくすることが、輻射熱の熱分布（温度分布）を均一になすために好ましい。 In the quartz glass tube 11, the spiral portions 11a of the adjacent quartz glass tubes 11 are not in contact with each other in the direction parallel to the axis l (X1 direction), and the interval s1 is as much as possible between the adjacent spiral portions 11a. It is desirable to be small (0 <s1 ≦ 1.2 (mm)).
Thus, by making the space | interval s1 of the adjacent spiral part 11a as small as possible, the area | region (part) which does not radiate | emit heat in the direction (X1 direction) parallel to the said axis line can be made small, and it is parallel to the said axis line. The heat distribution (temperature distribution) in the direction (X1 direction) can be made more uniform.
When the spiral portions 11a of the adjacent quartz glass tubes 11 are in contact with each other, heat is trapped inside the spirally wound heater, which is not preferable.
Further, it is preferable that the interval s1 between the adjacent spiral portions 11a is at least smaller than the width a2 of the carbon wire heating element in order to make the heat distribution (temperature distribution) of the radiant heat uniform.

また、石英ガラス管１１は、隣接する石英ガラス管１１の螺旋部１１ａ同士の間隔ｓ２のバラツキが少なくなるように螺旋状に巻回されていることが好ましく、例えば、ｓ２のバラツキが「標準偏差 ０．１５」以内であることが望ましい。
このように、石英ガラス管１１が精度良く巻回されていることにより、前記軸線と平行な方向（Ｘ１方向）の熱分布（温度分布）をより均一になすことができる。 Further, the quartz glass tube 11 is preferably spirally wound so that the variation of the interval s2 between the spiral portions 11a of the adjacent quartz glass tubes 11 is reduced. For example, the variation of s2 is “standard deviation”. It is desirable to be within 0.15 ".
Thus, the quartz glass tube 11 is wound with high accuracy, so that the heat distribution (temperature distribution) in the direction parallel to the axis (X1 direction) can be made more uniform.

続いて、本発明の実施形態のヒータ１について、当該ヒータ１を実際に製作し、カーボンワイヤー発熱体１５に通電して発熱させ、温度分布を測定した実施例に基づいて検証する。   Subsequently, the heater 1 according to the embodiment of the present invention is verified based on an example in which the heater 1 is actually manufactured, the carbon wire heating element 15 is energized to generate heat, and the temperature distribution is measured.

［実施例］
具体的には、下記の表１に示す要件を満たすヒータ１（石英ガラス管１１の螺旋状に形成された部分の軸線ｌ方向（Ｘ１方向）の長さ寸法が「１４０ｍｍ」のヒータ１）を製作し、その製作したヒータ１を通電して発熱させ、ヒータ１から「７００ｍｍ」離れた位置において、軸線ｌ方向（Ｘ１方向）における温度分布を測定した（表１中の符号は、図２および図３に対応している）。
尚、下記の表１に示す実施例１〜３は、いずれも、上述した「数１」〜「数４」の要件を満しており、且つ軸線ｌ方向に隣接する螺旋部１１ａ同士の間隔ｓ１が「０＜ｓ１≦１．２（ｍｍ）」となっている（以下では、説明の便宜上、「０＜ｓ１≦１．２（ｍｍ）」を「数５」という）。
また、下記の表１に示す「ａ１」は「５．８６ｍｍ」であり、「ｄ１」は「２．８ｍｍ」であり、「ｔ２」は「１．５９ｍｍ」である。
また、下記の表１には、上記の温度分布と共に、ヒータ１を製作した際に不具合の有無を示している。 [Example]
Specifically, a heater 1 satisfying the requirements shown in Table 1 below (heater 1 having a length of 140 mm in the axial l direction (X1 direction) of the spirally formed portion of the quartz glass tube 11) is used. The heater 1 thus manufactured was energized to generate heat, and the temperature distribution in the direction of the axis l (X1 direction) was measured at a position away from the heater 1 by “700 mm”. (It corresponds to FIG. 3).
Each of Examples 1 to 3 shown in Table 1 below satisfies the requirements of “Equation 1” to “Equation 4” described above, and the interval between adjacent spiral portions 11a in the direction of the axis l. s1 is “0 <s1 ≦ 1.2 (mm)” (hereinafter, for convenience of explanation, “0 <s1 ≦ 1.2 (mm)” is referred to as “Equation 5”).
Further, “a1” shown in Table 1 below is “5.86 mm”, “d1” is “2.8 mm”, and “t2” is “1.59 mm”.
Table 1 below shows the presence or absence of defects when the heater 1 is manufactured together with the above temperature distribution.

Figure 2010086818
Figure 2010086818

［比較例］
つぎに、本実施形態のヒータ１を、上述した実施例と異なる要件で製作し、その製作したヒータ１を通電し発熱させ、ヒータ１から「７００ｍｍ」離れた位置において、軸線ｌ方向（Ｘ１方向）における温度分布を測定した（表１中の符号は、図２および図３に対応している）。 [Comparative example]
Next, the heater 1 of the present embodiment is manufactured with different requirements from the above-described example, and the manufactured heater 1 is energized to generate heat, and at a position away from the heater 1 by “700 mm”, the direction of the axis l (X1 direction). ) Was measured (the symbols in Table 1 correspond to those in FIGS. 2 and 3).

具体的には、下記の表２に示す要件を満たすヒータ１（石英ガラス管１１の螺旋状に形成された部分の軸線ｌ方向（Ｘ１方向）の長さ寸法が「１４０ｍｍ」のヒータ１）を製作し、その製作したヒータ１を通電して発熱させ、ヒータ１から「７００ｍｍ」離れた位置において、軸線ｌ方向（Ｘ１方向）における温度分布を測定した。
また、下記の表２に示す「ａ１」は「５．８３ｍｍ」であり、「ｄ１」は「２．８８ｍｍ」であり、「ｔ２」は「１．５３ｍｍ」である。
なお、下記の表２には、上記の測定した温度分布と共に、ヒータ１を製作した際に不具合の有無を示している。 Specifically, a heater 1 satisfying the requirements shown in Table 2 below (heater 1 having a length of 140 mm in the axial l direction (X1 direction) of the spirally formed portion of the quartz glass tube 11). The manufactured heater 1 was energized to generate heat, and the temperature distribution in the direction of the axis l (X1 direction) was measured at a position away from the heater 1 by “700 mm”.
Also, “a1” shown in Table 2 below is “5.83 mm”, “d1” is “2.88 mm”, and “t2” is “1.53 mm”.
Table 2 below shows the presence or absence of defects when the heater 1 is manufactured together with the measured temperature distribution.

Figure 2010086818
Figure 2010086818

ここで、表２に示す比較例を説明する。
比較例１および比較例２は、上述した「数１」〜「数５」の要件のうち、「数２」の要件（１ ＜ ａ１／ｂ１ ＜ １．０４）だけを満さないヒータ１を製作し、そのヒータ１を通電させて温度分布を測定した例である。
また、比較例３は、上述した「数１」〜「数５」の要件のうち、「数４」の要件（１ ≦ ｄ１／ａ２ ＜ １．３）だけを満たさないヒータ１を製作して、そのヒータ１を通電させて温度分布を測定した例である。
また、比較例４および比較例５は、上述した「数１」〜「数５」の要件のうち、「数１」の要件（１．５ ＜ ａ２／ｂ２ ＜ ２．０）だけを満たさないヒータ１を製作し、そのヒータ１を通電させて温度分布を測定した例である。
また、比較例６は、上述した「数１」〜「数５」の要件のうち、「数３」の要件（１ ＜ ｔ２／ｔ１ ＜ １．１）だけを満たさないヒータ１を製作し、そのヒータ１を通電させて温度分布を測定した例である。
また、比較例７は、上述した「数１」〜「数５」の要件のうち、「数５」の要件（０＜ｓ１≦１．２）だけを満たさないヒータ１を製作し、そのヒータ１を通電させて温度分布を測定した例である。 Here, a comparative example shown in Table 2 will be described.
In Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the heater 1 that does not satisfy only the requirement of “Equation 2” (1 <a1 / b1 <1.04) among the requirements of “Equation 1” to “Equation 5” described above. In this example, the heater 1 is energized and the temperature distribution is measured.
In Comparative Example 3, the heater 1 that does not satisfy only the requirement of “Equation 4” (1 ≦ d1 / a2 <1.3) among the requirements of “Equation 1” to “Equation 5” described above is manufactured. In this example, the heater 1 is energized and the temperature distribution is measured.
Further, Comparative Example 4 and Comparative Example 5 do not satisfy only the requirement of “Equation 1” (1.5 <a2 / b2 <2.0) among the requirements of “Equation 1” to “Equation 5” described above. In this example, the heater 1 is manufactured, and the heater 1 is energized to measure the temperature distribution.
Moreover, the comparative example 6 produces the heater 1 which does not satisfy | fill only the requirement (1 <t2 / t1 <1.1) of "Equation 3" among the requirements of "Equation 1"-"Equation 5" mentioned above, In this example, the heater 1 is energized and the temperature distribution is measured.
In Comparative Example 7, the heater 1 that does not satisfy only the requirement of “Equation 5” (0 <s1 ≦ 1.2) among the requirements of “Equation 1” to “Equation 5” described above is manufactured. This is an example in which the temperature distribution was measured by energizing No. 1.

また、表２に示すように、比較例１、２、および５では、ヒータ１を製作しているときに不具合があった。
具体的には、比較例１および比較例２の要件でヒータ１を製作しているときに、石英ガラス管１１の管内にカーボンワイヤー発熱体１５を挿入できないことがあった。また、比較例４の要件でヒータを製作しているときに、石英ガラス管１１の中に挿入したカーボンワイヤー発熱体１が断裂することがあった。 Further, as shown in Table 2, in Comparative Examples 1, 2, and 5, there was a problem when the heater 1 was manufactured.
Specifically, when the heater 1 is manufactured under the requirements of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the carbon wire heating element 15 may not be inserted into the quartz glass tube 11. In addition, when the heater was manufactured according to the requirements of Comparative Example 4, the carbon wire heating element 1 inserted into the quartz glass tube 11 sometimes ruptured.

そして、上記の表１および表２を参照して、上記実施例の測定結果と、上記比較例の測定結果とを比べると、実施例１〜３は、いずれも、温度分布の分布幅が「±５℃」以内であったのに対して、比較例１および比較例３〜７の温度分布の分布幅が「±１０℃」以上であった。すなわち、実施例１〜３は、比較例１および比較例３〜７と比べて温度分布の分布幅が小さかった。
また、比較例２は、温度分布の分布幅が「±５℃」以内であったものの、製品製作上の不具合が確認された。
以下、具体的に、実施例１〜３と、比較例１〜７とを比較する。 And referring to said Table 1 and Table 2, when the measurement result of the said Example and the measurement result of the said comparative example are compared, as for Examples 1-3, all have the distribution width of temperature distribution " Whereas it was within “± 5 ° C.”, the distribution width of the temperature distribution of Comparative Example 1 and Comparative Examples 3 to 7 was “± 10 ° C.” or more. That is, in Examples 1 to 3, the distribution width of the temperature distribution was smaller than those of Comparative Example 1 and Comparative Examples 3 to 7.
In Comparative Example 2, although the distribution width of the temperature distribution was within “± 5 ° C.”, defects in product production were confirmed.
Hereinafter, Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 are specifically compared.

先ず、上記の「数１」〜「数５」の要件を全て満たす実施例１〜３と、上記の「数２」の要件（１ ＜ ａ１／ｂ１ ＜ １．０４）を満たしていない比較例１〜２とを比べる。
具体的には、実施例１〜３と、比較例１とを比べると、上記の「数２」の要件を満たす実施例１〜３の方が、「ａ１／ｂ１」が「１」である比較例１よりも、温度分布の分布幅が小さかった。
また、実施例１〜３では、ヒータ１を製作しているときに不具合が確認されなかったのに対して、比較１および比較２では、いずれも、ヒータ１を製作しているときに不具合があることが確認された。
これにより、ヒータ１は、上記の「数２」の要件（１ ＜ ａ１／ｂ１ ＜ １．０４）を満たしていることが好ましいことが確認された。 First, Examples 1 to 3 satisfying all the requirements of the above-mentioned “Equation 1” to “Equation 5” and a comparative example not satisfying the requirement of the above “Equation 2” (1 <a1 / b1 <1.04) Compare 1-2.
Specifically, when Examples 1-3 are compared with Comparative Example 1, “a1 / b1” is “1” in Examples 1-3 that satisfy the requirement of “Equation 2” above. The distribution width of the temperature distribution was smaller than that of Comparative Example 1.
Further, in Examples 1 to 3, no defect was confirmed when the heater 1 was manufactured. In comparisons 1 and 2, both of the problems occurred when the heater 1 was manufactured. It was confirmed that there was.
Thereby, it was confirmed that it is preferable that the heater 1 satisfies the requirement (1 <a1 / b1 <1.04) described above.

次に、上記の「数１」〜「数５」の要件を全て満たす実施例１〜３と、上記の「数４」の要件を満していない比較例３とを比べると、実施例１〜３の方が、比較例３よりも、温度分布の分布幅が小さかった。
これにより、ヒータ１は、上記の「数４」の要件（１ ≦ ｄ１／ａ２ ＜ １．３）の要件を満たしていることが好ましいことが確認された。 Next, when Examples 1 to 3 that satisfy all of the requirements of “Equation 1” to “Equation 5” are compared with Comparative Example 3 that does not satisfy the requirements of “Equation 4”, Example 1 The distribution width of temperature distribution was smaller than that of Comparative Example 3 in -3.
Accordingly, it was confirmed that the heater 1 preferably satisfies the requirement of the above “Equation 4” (1 ≦ d1 / a2 <1.3).

次に、上記の「数１」〜「数５」の要件を全て満たす実施例１〜３と、上記の「数１」の要件（１．５ ＜ ａ２／ｂ２ ＜ ２．０）を満たしていない比較例４および比較例５とを比べると、実施例１〜３の方が、比較例４および比較例５よりも、温度分布の分布幅が小さかった。また、比較例５では、ヒータ１を製作しているときに不具合があった。
これにより、ヒータ１は、上記の「数１」の要件（１．５ ＜ ａ２／ｂ２ ＜ ２．０）を満たしていることが好ましいことが確認された。 Next, Examples 1 to 3 satisfying all the requirements of the above-mentioned “Equation 1” to “Equation 5” and the requirement of the above “Equation 1” (1.5 <a2 / b2 <2.0) are satisfied. When Comparative Example 4 and Comparative Example 5 that are not present were compared, Examples 1 to 3 had a smaller temperature distribution width than Comparative Examples 4 and 5. In Comparative Example 5, there was a problem when the heater 1 was manufactured.
Thereby, it was confirmed that it is preferable that the heater 1 satisfies the requirement of the above “Equation 1” (1.5 <a2 / b2 <2.0).

次に、上記の「数１」〜「数５」の要件を全て満たす実施例１〜３と、上記の「数３」の要件（１ ＜ ｔ２／ｔ１ ＜ １．１）を満たしていない比較例６を比べると、実施例１〜３の方が、比較例６よりも、温度分布の分布幅が小さかった。
これにより、ヒータ１は、上記の「数３」の要件（１ ＜ ｔ２／ｔ１ ＜ １．１）を満たしていることが好ましいことが確認された。 Next, Examples 1 to 3 satisfying all the requirements of the above-mentioned “Equation 1” to “Equation 5” and comparison not satisfying the requirement of the above “Equation 3” (1 <t2 / t1 <1.1) Comparing Example 6, Examples 1 to 3 had a smaller temperature distribution than Comparative Example 6.
Thereby, it was confirmed that it is preferable that the heater 1 satisfies the requirement of “Expression 3” (1 <t2 / t1 <1.1).

次に、上記の「数１」〜「数５」の要件を全て満たす実施例１〜３と、上記の「数５」の要件（０＜ｓ１≦１．２）だけ満たしていない比較例７とを比べると、実施例１〜３の方が、比較例７よりも、温度分布の分布幅が小さかった。
これにより、ヒータ１は、上記の「数５」の要件（０＜ｓ１≦１．２）を満たしていることが好ましいことが確認された。 Next, Examples 1 to 3 satisfying all the requirements of the above-mentioned “Equation 1” to “Equation 5” and Comparative Example 7 not satisfying only the requirement of the above “Equation 5” (0 <s1 ≦ 1.2) In Examples 1 to 3, the distribution width of the temperature distribution was smaller than that of Comparative Example 7.
Accordingly, it was confirmed that the heater 1 preferably satisfies the requirement of “Equation 5” (0 <s1 ≦ 1.2).

以上説明したように、本発明にかかるヒータによれば、熱分布（温度分布）のバラツキが小さく、被加熱対象物を均一に加熱することができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、本実施形態において、石英ガラス管１１の形状を図３に示すもの（従来技術のヒータ部１０と同様の形状）に変えても、本実施形態と同様の効果を奏することができる。 As described above, according to the heater according to the present invention, variation in heat distribution (temperature distribution) is small, and an object to be heated can be heated uniformly.
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary. For example, in this embodiment, even if the shape of the quartz glass tube 11 is changed to that shown in FIG. 3 (the same shape as the heater 10 of the prior art), the same effect as that of the present embodiment can be obtained.

本発明の実施形態にかかるヒータの側面図である。It is a side view of the heater concerning the embodiment of the present invention. 図１に示したヒータの一部断面図である。It is a partial cross section figure of the heater shown in FIG. 図１に示したヒータの隣接する石英ガラス管同士との間隔を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the space | interval with adjacent quartz glass tubes of the heater shown in FIG. 従来のヒータを示した斜視図である。It is the perspective view which showed the conventional heater. 図３に示した従来のヒータの一部断面図と、熱分布曲線（温度曲線）を示した図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the conventional heater shown in FIG. 3 and a heat distribution curve (temperature curve).

符号の説明Explanation of symbols

１ ヒータ
１０ ヒータ部
１１ 石英ガラス管
１１ａ 螺旋部（石英ガラス管）
１１ｂ 第１直線部（石英ガラス管）
１１ｃ 第２直線部（石英ガラス管）
１５ カーボンワイヤー発熱体
２０ 封止端子部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heater 10 Heater part 11 Quartz glass tube 11a Spiral part (quartz glass tube)
11b First straight part (quartz glass tube)
11c Second straight part (quartz glass tube)
15 Carbon wire heating element 20 Sealing terminal

Claims (5)

螺旋状に巻回された石英ガラス管の内部に、紐状のカーボンワイヤー発熱体を収容したヒータであって、
螺旋状に巻回された石英ガラス管の軸線と平行な方向における、前記カーボンワイヤー発熱体の断面が、前記軸線と平行な長軸を有する楕円形状であり、
螺旋状に巻回された石英ガラス管の軸線と平行な方向における、前記石英ガラス管の断面の外形状が前記軸線と平行な長軸を有する楕円形状になされ、
かつ、螺旋状に巻回された石英ガラス管の軸線と平行な方向における、前記石英ガラス管の断面の内形状が前記軸線と平行な長軸を有する楕円形状の中空になされ、
前記石英ガラス管の断面の外形状の楕円長軸をａ１、該外形状の楕円短軸をｂ１とすると、
１ ＜ ａ１／ｂ１ ＜ １．０４
を満たすことを特徴とするヒータ。 A heater that contains a string-like carbon wire heating element inside a spirally wound quartz glass tube,
The cross section of the carbon wire heating element in a direction parallel to the axis of the spirally wound quartz glass tube is an elliptical shape having a long axis parallel to the axis,
The outer shape of the cross section of the quartz glass tube in a direction parallel to the axis of the spirally wound quartz glass tube is an elliptical shape having a long axis parallel to the axis,
And, the inner shape of the cross section of the quartz glass tube in a direction parallel to the axis of the spirally wound quartz glass tube is made into an elliptical hollow having a long axis parallel to the axis,
When the elliptical long axis of the outer shape of the cross section of the quartz glass tube is a1, and the elliptical short axis of the outer shape is b1,
1 <a1 / b1 <1.04
A heater characterized by satisfying 前記石英ガラス管の前記断面の内形状の楕円長軸をｄ１とし、該石英ガラス管の内部に収容されたカーボンワイヤー発熱体の前記断面の楕円長軸をａ２とすると、
１ ≦ ｄ１／ａ２ ＜ １．３
を満たすことを特徴とする請求項１に記載されたヒータ。 When the elliptical long axis of the inner shape of the cross section of the quartz glass tube is d1, and the elliptical long axis of the cross section of the carbon wire heating element housed in the quartz glass tube is a2,
1 ≦ d1 / a2 <1.3
The heater according to claim 1, wherein: 前記カーボンワイヤー発熱体の前記断面の楕円長軸をａ２とし、該カーボンワイヤー発熱体の前記断面の楕円短軸をｂ２とすると、
１．５ ＜ ａ２／ｂ２ ＜ ２．０
を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載されたヒータ。 When the elliptical long axis of the cross section of the carbon wire heating element is a2, and the elliptical short axis of the cross section of the carbon wire heating element is b2,
1.5 <a2 / b2 <2.0
The heater according to claim 1 or 2, wherein: 前記石英ガラス管における、前記軸線方向と直交方向した相対向する部位の肉厚において、螺旋状に巻回された石英ガラス管の外周側の肉厚が、内周側の肉厚よりも薄く形成されており、
外周側の肉厚をｔ１とし、内周側の肉厚をｔ２とすると、
１ ＜ ｔ２／ｔ１ ＜ １．１
を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載されたヒータ。 In the thickness of the quartz glass tube facing each other perpendicular to the axial direction, the thickness of the outer peripheral side of the spirally wound quartz glass tube is formed thinner than the thickness of the inner peripheral side. Has been
If the outer wall thickness is t1, and the inner wall thickness is t2,
1 <t2 / t1 <1.1
The heater according to any one of claims 1 to 3, wherein: 前記螺旋状に巻回された隣接する石英ガラス管の間隔が、前記カーボンワイヤー発熱体の幅より小さく、かつ石英ガラス管の間隔が１．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載されたヒータ。 Distance of the quartz glass tube adjacent wound in the spiral is smaller than the width of the carbon wire heating element, and claims 1 to an interval of the quartz glass tube, characterized in that it is 1.2mm or less Item 5. The heater according to any one of Items 4 to 5.
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