JP4530362B2 - ヒータ - Google Patents
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Description
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。
具体的に説明すると、図14に示すように、石英ガラス管21の肉厚tが1.2mm、内径rが直径5mmとすると、屈曲部21aに潰れが生じない屈曲部の最小曲げ半径Rは、8mm程度である。したがって、このヒータのカーボンワイヤー(発熱体)の間の最小ピッチP1は、16mmとなる。
このヒータを用いて、被加熱体を加熱した場合の表面温度分布を示すと図15にようになる。この図15において、符号23は被加熱体であって、カーボンワイヤー発熱体Wの間のピッチに対応した温度分布が現れる。即ち、カーボンワイヤー発熱体Wの配設位置に対応し位置に高温部が現れ、カーボンワイヤー発熱体Wの間に対応した位置に低温部が現れ、そのピッチ間隔が16mmとなる。
したがって、このヒータにあっては,前記したように高温部と低温部が所定のピッチで現れるため、均一に加熱することができないという技術的課題があった。
また、前記第一の屈曲部及び第二の屈曲部が、最小曲げ半径で屈曲していることが望ましい。このように第一の屈曲部及び第二の屈曲部が最小曲げ半径で屈曲させることにより、ガラス管に変形が生じることなく、しかも第一の直線部及び第二の直線部を密に配置することができ、より均一に加熱させることができる。
図1に示すガラス管2は、二つのガラス管を結合したものであって、具体的には、図2(a)に示したガラス管と図2(b)に示したガラス管とが結合し、一体化したものである。
なお、この屈曲部2a,2b,2c,2d,2e、2fは、前記屈曲部に潰れが生じない最小曲げ半径以上で屈曲している。
そして、最後に位置する直線部2A2から屈曲部2mを介して、端子部3a側に向かう反転部2nが形成されている。
なお、この屈曲部2h,2i,2j,2k,2l、2mは、前記屈曲部に潰れが生じない最小曲げ半径以上で屈曲している。
このとき、屈曲部部2h,2i,2j,2k,2lが直線部2A2から傾斜して下方に形成されているため、直線部2A1と干渉することがなく、直線部2A2の間に直線部2A1を配置することができる。また、屈曲部2h,2i,2j,2k,2lの中心が、前記直線部2A2からガラス管2の外径の寸法分、下方に位置するように形成されるため、前記直線部2A1と直線部2A2とを同一平面状に配置することができる。このように、直線部2A1と直線部2A2とを同一平面状に配置することにより、被加熱体からの距離を均一になすことができ、より均一に加熱することができる。
そのようにすることによって、例えばシリカ質ガラス(SiO2)とカーボンワイヤーの炭素(C)との高温下における反応が極力抑えられ、ガラスの劣化、カーボンワイヤーの耐久性の低下が抑制される。このカーボン繊維による表面の毛羽立ちは0.5乃至2.5mm程度であることが好ましい。
この場合においても、図4に示すように、カーボンワイヤー発熱体Wの間のピッチに対応した温度分布が現れる。即ち、カーボンワイヤー発熱体Wの配設位置に対応し位置に高温部が現れ、カーボンワイヤー発熱体Wの間に対応した位置に低温部が現れる。
しかしながら、カーボンワイヤー発熱体Wのピッチ間隔は従来の半分であるため、前記高温部と低温部の温度分布のばらつきが小さく、より均一に加熱することがきる。したがって、緻密な均熱を必要とする被加熱体を加熱する場合にも、このヒータを用いることができる。
前記第一の実施形態のにあっては一のガラス管と他のガラス管とを一体化し、一つのヒータを形成した場合について説明したが、この第二の実施形態にあっては、一のガラス管で一つのヒータが形成され、他のガラス管で一つのヒータが形成されている点に特徴がある。
即ち、一つのヒータを構成する一のガラス管5は、一端部が端子部6aに接続され、直線状に延設された直線部5Aと、前記直線部5Aと同一平面状で屈曲する屈曲部5aが交互に形成され、最後に位置する直線部5Aから屈曲部5bを介して端子部6a側に向かう反転部5cが形成されている。更に、反転部5cの先端部を前記直線部5Aと並行になるように屈曲させ、先端に他の端子部6bが接続されている。
なお、この屈曲部5a,5bは、前記屈曲部に潰れが生じない最小曲げ半径以上で屈曲している。
なお、この屈曲部7a,7bは、前記屈曲部に潰れが生じない最小曲げ半径以上で屈曲している。
なお、上記実施形態にあっては、屈曲部の中心が直線部からガラス管の外径の寸法分、下方に位置するように、この屈曲部7aを傾斜して形成しているが、ガラス管の外径の寸法分以上の距離をもって、下方に形成されていれば良い。
このようにガラス管の外径の寸法分以上の距離をもって、下方に形成された場合には、直線部5Aと直線部7Aとを同一平面状に配置することができ、被加熱体からの距離を均一になすことができ、より均一に加熱することができる。
2 ガラス管
2A1 直線部
2A2 直線部
2a,2b,2c,2d,2e 屈曲部
2h,2i,2j,2k,2l 屈曲部
3a 端子部
3b 端子部
W カーボンワイヤー発熱体
5 ガラス管
5A 直線部
5a 屈曲部
6a 端子部
6b 端子部
7 ガラス管
7A 直線部
7a 屈曲部
8a 端子部
8b 端子部
10,11,12,13,14,15 補強部材
Claims (5)
- 直線部と屈曲部とが交互に形成されたツヅラ状のガラス管内にカーボンワイヤー発熱体が封入されたヒータにおいて、
一の端子部から延設されたツヅラ状のガラス管の第一の屈曲部が、第一の直線部と同一平面状に形成され、他の端子部から延設されたツヅラ状のガラス管の第二の屈曲部が、第二の直線部から傾斜して下方に形成され、
前記第一の屈曲部が第二の屈曲部より外側に位置すると共に、前記第二の直線部の間に第一の直線部が位置するように構成されていることを特徴とするヒータ。 - 一の端子部から延設されたツヅラ状のガラス管の第一の屈曲部が、第一の直線部と同一平面状に形成されると共に、最後に位置する直線部から屈曲部を介して一の端子部側に向かう第一の反転部が形成され、
かつ他の端子部から延設されたツヅラ状のガラス管の第二の屈曲部が、第二の直線部から傾斜して下方に形成されると共に、最後に位置する直線部から屈曲部を介して他の端子部側に向かう第二の反転部が形成され、
前記第一の反転部と第二の反転部とが結合されていることを特徴とする請求項1に記載されたヒータ。 - 前記第二の屈曲部は、第二の直線部から傾斜して、前記第二の直線部からガラス管の外径以上の寸法をもって、下方に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載されたヒータ。
- 第一の直線部が、第二の直線部の中間に位置する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。
- 前記第一の屈曲部及び第二の屈曲部が、最小曲げ半径で屈曲してい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。
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