JP2661939B2 - 赤外線ヒータの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は石英管内にフィラメントコイルを設けてなる
赤外線ヒータの製造方法に関するものである。

従来の技術 従来から、電気ストーブ，こたつ等のヒータとして、
タングステン線，モリブデン線からなるフィラメントコ
イルを石英管内に封入した赤外線ヒータがよく使用され
ている。

これらヒータの耐振動性や耐衝撃性を向上させ、ま
た、垂直状態で点灯使用した場合に生じるフィラメント
コイルの垂れ下がりを防止するため、複数個のくぼみを
設けて、フィラメントコイルを直接的または間接的に固
定する。すなわち、従来は、第４図に示す構造のヒータ
が最も一般的で、フィラメントコイル１が石英管２の内
壁面に接触しないように、フィラメントコイル１にリン
グ状のサポート３が数箇所取り付けてある。石英管２内
にはアルゴンガス等からなる不活性ガスが封入されてお
り、フィラメントコイル１は両端部の金属箔４を通して
外部リード線５に接続されている。金属箔４は石英ガラ
スにより封着されている。

サポート３を挟むように石英管２の両側にくぼみ６を
設けて、サポート３を固定し、フィラメントコイル１は
くぼみ６で間接的に支持されている。

第５図A,Bはかかるくぼみの加工方法を示すものであ
る。石英管２の一部に排気管７を取り付け、サポート付
のフィラメントコイルを石英管２内に封入してその両端
部を封着する。くぼみ６は、排気管７を通して石英管２
内を真空にした後、一対のガスバーナ8a,8bで石英管２
の両側から局部的に加熱し、石英ガラスが軟化したとこ
ろで、石英管２を矢印方向に移動して、その軟化部分が
一対のピン9a,9bでピンチされることにより形成され
る。このくぼみの加工後、石英管２内に不活性ガスを封
入し、排気管７を封止し切断する（排気管付方法）。

発明が解決しようとする課題 しかし、このように石英管の一部を機械的にピンチし
てくぼみを設ける方法は石英管の加熱温度の管理が適切
でないと、石英管に歪が残り、ヒートショックにより管
が割れることがある。また、この方法は加工装置が複雑
で大型となり、排気管の取付け、切断等工数も多く、し
たがってコストも高くつくという問題点もあった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされた
ものであり、耐振動性，耐衝撃性に強く簡単な加工装置
で工数も少ないので、コストの安い赤外線ヒータの製造
方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明の赤外線ヒータの製造方法は、石英管内に、フ
ィラメントコイルを管軸方向に沿って設けるとともに、
前記石英管内に不活性ガスを封入ガス圧が常温において
0.45〜0.75気圧となるよう封入し、前記石英管両端部を
封止したのち、前記石英管をガスバーナで局部的に加熱
することにより、前記石英管にくぼみを設けるものであ
る。

作用 かかる構成によると、石英管内の圧力が石英管外の圧
力（大気圧）より低いので、管内外の圧力差により、外
部から機械的圧力を加えることなく石英管の一部にくぼ
みが形成される。このようにして得られたくぼみは、機
械的圧力が加えられていないので、歪の発生がきわめて
少ない。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明す
る。

第１図は本発明の方法を実施する装置の一例を示すも
ので、内部にフィラメントコイルを管軸方向に沿って設
けるとともに、アルゴン等の不活性ガスを封入し、かつ
両端部を封止し石英管10を石英管支持台11の上にのせ、
ガスバーナ８の炎を細く絞って石英管10を局部的に加熱
する。石英管10の温度を1700℃位に高くすると、石英管
10内の気圧が１気圧より低いとき、石英管10にくぼみ12
が形成される。ガスバーナによる加熱条件が同じ場合、
これらのくぼみは管内外の気圧差が大きい程深くなる。

石英管10内に封入された不活性ガスはフィラメントコ
イルのタングステンまたはモリブデンの蒸発を抑制する
働きをしている。その封入ガス圧が低すぎると、その蒸
発量が多くなり、石英管10の黒化が進み、赤外線ヒータ
の寿命が短くなる。石英管10の外径が９〜11mm、消費電
力200〜500Wのこたつ用，ストーブ用赤外線ヒータにつ
いてテストした結果、封入ガス圧を0.45気圧以上にすれ
ば定格寿命中での石英管の黒化は少なく、寿命にあまり
影響を及ぼさないことが明らかになった。

次に、封入ガス圧を１気圧以上にすると、逆に石英管
の一部は、ふくれてくる。また封入ガス圧が１気圧未満
でもガスバーナの個数を増加し、加熱時間を長くする
と、石英管内の温度が上昇し、これにともない管内の気
圧が増大するので、同様の結果となる。くぼみの加工を
能率的に行うには複数個のくぼみを同時に加工する必要
がある。くぼみ加工時管内の温度上昇を抑えるために、
第１図に示すように、水槽13の中で、石英管10のほぼ下
半分が浸る状態にして加工すると、管内の温度上昇を幾
分抑えることができる。

封入ガス圧を種々変えた石英管を用いてテストした結
果、水温20℃で５個のくぼみを同時に加工できる封入ガ
ス圧は最大0.75気圧までで、これを越えると加工が困難
となる。くぼみの大きさは直径３〜5mmが適当である
が、封入ガス圧が0.75気圧を越えると、加熱時間が長く
なり、くぼみが規定の大きさより大きくなる。

なお、封入ガス圧が１気圧以上でも石英管を液体窒素
に浸せばくぼみの加工はできるが、液体窒素の蒸発が早
く、また液体窒素の蒸気でガスバーナの炎が消えてしま
うので生産には適さない。

赤外線ヒータには、第４図に示すようにフィラメント
にサポートを数箇所取付け、フィラメントコイルを石英
管から浮かした構造のものと、第３図に示すようにコイ
ル要素が非円形をなし、フィラメントコイル１が石英管
２の内壁面に点接触するようにした第２図に示す構造の
ものとがある。前者のヒータの場合、一般にサポートを
挟んで石英管の両側にくぼみを設けてサポートを固定す
るが、後者のヒータの場合、くぼみ12とくぼみ12と反対
側の石英管10内壁面でフィラメントコイル１を固定でき
るので、第２図に示すようにくぼみ12を石英管10の両側
に交互に設けてもよいし、石英管の片側だけに設けても
良い。

後者のヒータの場合、コイル要素が非円形であるか
ら、フィラメントコイルと石英管内壁面の距離が一定で
ない。

しかるに、従来の方法でかかるフィラメントコイルの
複数箇所に機械的圧力を加えてくぼみを当接することに
よって石英管内にフィラメントコイルを固定する場合
は、くぼみの深さが一定であるため、フィラメントコイ
ルに対するくぼみの圧力が一定せず、石英管内にフィラ
メントコイルを確実に固定することはむずかしい。

しかし、本発明の方法でかかるフィラメントコイルの
複数箇所に管内外の圧力差を利用してくぼみを当接する
ことによって石英管内にフィラメントコイルを固定する
場合は、くぼみがフィラメントコイルに当接するまでへ
こむので、くぼみは石英管とフィラメントコイルとの距
離に応じた深さとなり、このため石英管内にフィラメン
トコイルを確実に固定することができ、耐振動性，耐衝
撃性に強い。

発明の効果 以上説明したように、本発明の方法によれば、管内外
の圧力差を利用して石英管の一部にくぼみを形成するた
め、石英管の熱加工時、歪がほとんど発生せず、また耐
振動性，耐衝撃性に強い赤外線ヒータを得ることができ
る。しかも、本発明の方法によれば、製造設備が簡単，
小型なものでよく、量産性に富むので、前記赤外線ヒー
タを安価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の赤外線ヒータの製造方法を
説明するための図、第２図は本発明の方法により得られ
た赤外線ヒータの断面図、第３図は同赤外線ヒータを管
軸と直角方向に切断して示す拡大断面図、第４図はサポ
ートを持つフィラメント構造の赤外線ヒータの正面図、
第５図A,Bは従来の赤外線ヒータの製造方法を説明する
ための図である。 ８……ガスバーナ、10……石英管、11……石英管支持
台、12……くぼみ、13……水槽。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】石英管内にフィラメントコイルを管軸方向
   に沿って設けるとともに、前記石英管内に不活性ガスを
   封入ガス圧が常温において0.45〜0.75気圧となるよう封
   入し、前記石英管両端部を封止したのち、前記石英管を
   ガスバーナで局部的に加熱することにより、前記石英管
   にくぼみを設けることを特徴とする赤外線ヒータの製造
   方法。