JPH04137479A

JPH04137479A - 赤外線ヒータ

Info

Publication number: JPH04137479A
Application number: JP25914490A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Saida; 斉田　淳; Toshihiko Ishigami; 敏彦石神; Masahiko Yotsuyanagi; 四ッ柳　真彦; Toshio Hiruta; 寿男蛭田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-05-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、密封容器に発熱体を収容し、この発熱体は絶
縁性基体の表面に導電膜からなる発熱ラインを設けて構
成した赤外線ヒータに関する。

（従来の技術）例えば、食品の乾燥や工業用各種部品の乾燥に赤外線ヒ
ータが使用されている。

このような分野で使用される赤外線ヒータは、従来、ア
ルミナなどの赤外線透過材料で形成された円筒形密封容
器に発熱体を収容してあり、この発熱体は、例えばアル
ミナやボロンナイトライドなどのような絶縁性セラミッ
クスよりなる円筒形の基体の表面に例えばグラファイト
などのようなカーボン系の導電膜からなる発熱ラインを
螺旋形や蛇行形に配置して構成しである。

このような赤外線ヒータは、螺旋形や蛇行形の導電膜か
らなる発熱ラインに通電すればこの発熱ラインが発熱す
る。したがって、この発熱ラインから放射される赤外線
が密封容器を透過して外部の被加熱物を加熱する。

（発明が解決しようとする課題）このような従来の赤外線ヒータにおいては、絶縁性基体
の表面に発熱ラインを螺旋または蛇行形のパターンで形
成しであるため、この発熱ラインが発熱した場合は、発
熱ラインを形成した箇所とそうでない箇所で温度差が生
じ、絶縁性基体の温度分布が不均一になる。特に、急激
に温度上昇したり、高温に発熱させた場合、発熱ライン
を形成した箇所とそうでない箇所で温度差が著しくなり
、熱応力の歪みで導電膜からなる発熱ラインが剥がれた
り、絶縁性基体がクラックなどの熱損傷を生じる場合が
ある。

また、絶縁性基体の裏面からの熱放出も大きく、よって
絶縁性基体の肉厚方向に大きな温度勾配が生じ、絶縁性
基体の熱破壊が生じ、このため高出力化しようとした場
合は大形化しなければならない等の不具合がある。

したがって、本発明の課題は、絶縁性基体の表面に発熱
ラインを螺旋や蛇行形のパターンで形成しであるから発
熱ラインを形成した箇所とそうでない箇所で温度差が生
じ、絶縁性基体の温度分布が不均一になることである。

本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、そ
の目的とするところは、絶縁性基体の温度分布の均一化
を図り、導電膜の剥離や絶縁性基体の熱破損を防止する
ことができる赤外線ヒータを提供しようとするものであ
る。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明は、絶縁性基体の表面に導電膜からなる発熱ライ
ンを付設してなる赤外線ヒータにおいて、絶縁性基体の
裏面にも発熱部材を付設して、絶縁性基体の温度差を軽
減したを特徴とする。

（作用）本発明によれば、発熱部材を絶縁性基体の表面と裏面の
両面に形成したので、絶縁性基体は表裏両面から加熱さ
れ、温度差が軽減されて温度分布が均等化する。

（実施例）以下本発明について、図面に示す一実施例にもとづき説
明する。

図において１０は密封容器であり、赤外線透過材料、例
えば円筒形のアルミナにて形成されている。本実施例で
は、密封容器１０が外径２６１１、内径２４　ｍｍ、管
長２２０ｍ５の透光性アルミナチューブで形成されてい
る。

この円筒形密封容器１０の両端部はキャップ１１．１１
により気密に閉塞されている。これらキャップ１１．１
１も透光性アルミナにより形成されており、円筒形密封
容器１０の端部にアルミナ、カルシア、マグネシアなど
を主成分とした半田ガラスにて気密に接合されている。

これらキャップ１１．１１の中央部には封止チューブ１
２．１２が気密に接合されており、これら封止チューブ
１２．１２はニオビウムのような耐熱性導電金属により
形成されている。

このような密封容器１０内部は、例えば１Ｏ−５Ｔ　ｏ
ｒｒ程度の高真空、または不活性ガスの雰囲気に保たれ
ている。

この密封容器１０内部には発熱体２０が収容されている
。この発熱体２０は絶縁性円筒形の基体２１と、この絶
縁性基体２１の内外両面にそれぞれ形成された導電膜か
らなる発熱ライン２２．２３と、上記絶縁性基体２１の
端部に取り付けられたホルダー兼用の受電端子２４．２
４とで構成されている。

上記絶縁性基体２１は、ボロンナイトライドなどのよう
な絶縁性セラミックスにより形成されており、例えば内
径１２■、外径１４ｍｇ、長さ２０Ｉ１１の真円筒形に
なっている。このボロンナイトライドからなる絶縁性基
体２１は気相成長法によって形成されている。

その製造方法を説明しておくと、まず、直径１１．５ｍ
ｍ、長さ２５０■−のカーボンよりなる芯材を用意し、
この芯材を気相成長作業用容器に収容し、この作業用容
器内を真空に排゛気する。上記容器内で芯材を例えば約
２０００℃に加熱し、この温度を維持しつつ芯材に回転
を与える。この状態で容器内に、少量の３塩化硼素ＣＢ
ＣＩ　、）と少量のアンモニア（ＮＨ３）のガスを注入
すると、上記カーボンからなる芯材の表面に化学反応、
つまり気相成長によってボロンナイトライドが形成され
る。これを所定時間継続することにより、例えば芯材の
表面に肉厚が１．２５ｍｇ程度のボロンナイトライドの
円筒形が形成される。このようにして表面にボロンナイ
トライドが形成された芯材を上記気相成長作業用容器か
ら取り出し、旋盤加工により上記カーボンよりなる芯材
を削り出す。

この場合、芯材の外径が１１．５ｓｍ、ボロンナイトラ
イド基体１１の内径は１２１１１１１外径が１４＋ｕ＋
であるから、上記切削によりカーボン芯材を削り取って
除去し、かっボロンナイトライド層の内面を若干側るこ
とにより前記した内径が１２■、外径が１４１（肉厚１
−一）の円筒形絶縁性基体２１を得ることができる。

これを、所定長さに切断すれば、ボロンナイトライドか
らなる円筒形絶縁性基体２１が完成する。

このような絶縁性基体２１の内外両面にはそれぞれ導電
膜からなる帯形状の発熱ライン２２．２３が形成されて
いる。これら導電膜からなる発熱ライン２２．２３は、
グラファイトなどのようなカーボン系材料からなり、こ
の絶縁性基体２１の内外の表面にそれぞれ気相成長法に
より形成されている。これら発熱ライン２２．２３は絶
縁性基体２１の内外面に螺旋パターンまたは蛇行パター
ンをなして形成されており、導電膜の膜厚が８０μｍ、
帯の幅Ｗは５−■、隣接する帯間間隔ｇは０，３〜５．
０ｓａ＋に形成されている。

そして、絶縁性基体２１の外面に形成された発熱ライン
２２に対して、内面に形成された発熱ライン２３は互い
に対向しないように、つまり絶縁性基体２１の外面の発
熱ライン２２を形成していない面に対向して内側の発熱
ライン２３が形成されている。

このような導電膜からなる発熱ライン２を作気相成長法
により形成する方法を説明する。

上記気相成長法で得られたボロンナイトライドからなる
円筒形絶縁性基体２１を気相成長作業用容器に収容し、
この容器内を真空に排気する。この容器内で絶縁性基体
２１を例えば約２０００℃に加熱し、この温度を維持し
つつ絶縁性基体２１に回転を与える。この状態で容器内
に、少量のエタンまたはメタンガスを注入する。すると
、上記ボロンナイトライドからなる絶縁性基体２１の内
外両面に化学反応、つまり気相成長によってカーボンが
形成される。これを所定時間継続することにより、所定
膜厚、例えば８０μｍ程度の導電発熱膜が形成される。

この後、上記導電発熱膜を形成した絶縁性基体２１を気
相成長作業用容器から取り出し、内外両面に形成されて
いる導電発熱膜をそれぞれ切削手段などによって蛇行形
の帯となるように加工する。

この時、帯の幅Ｗを５■■、隣接する帯間の間隔ｇを０
．８ｍｓに形成する。また、内外の導電発熱膜は相互に
対向口ないように形成する。

このようにすれば、絶縁性基体２１の内外両面にそれぞ
れ導電膜からなる帯状の発熱ライン２２．２３が形成さ
れる。

上記のような円筒形絶縁性基体２１の両端には、ホルダ
ー兼用の受電端子２４．２４が接続されている。受電端
子２４．２４はステンレスなどのような導電性金属から
なり、円筒形絶縁性基体２１の両端にねじ込みにより連
結されている。

つまり、円筒形絶縁性基体２１の両端には、第３図に示
すように雌ねじ部２４ａが形成されているとともに、受
電端子２４．２４煮は雄ねじ部２４ｂが形成され、これ
ら雄ねじ部２４ｂと雌ねじ部２４ａのねじ係合により受
電端子２４．２４が絶縁性基体２１に固定されている。

この場合、絶縁性基体２１の内外両面にそれぞれ形成し
た蛇行帯状の発熱ライン２２．２３の各両端がそれぞれ
受電端子２４．２４にそれぞれ電気的に接触するように
なっている。

これら各受電端子２４．２４には導電性のサポート２５
．２５が接続されており、これらサポート２５．２５は
前記密封容器ｌＯの端部に設けた封止チューブ１２．１
２に接合されている。本実施例では導電性のサポート２
５．２５が封止チューブ１２．１２を気密に貫通して外
部に導出されている。

このため、発熱体２０は気密容器１０内に同心状に収容
されているものである。

このような構成の赤外線ヒータについて、作用を説明す
る。

導電性サポート２５．２５を電源に接続すると、受電端
子２４．２４を介して絶縁性基体２１の発熱ライン２２
．２３に電流が流れ、これら発熱ライン２２．２３が発
熱する。

この場合、絶縁性円筒形基体２１の外表面に形成した発
熱ライン２２は軸方向に長い蛇行形をなす帯状に形成さ
れ、軸方向に所定長さを有するとともに周方向に一定間
隔をなして配置されているので、所定の長さに亘りかつ
周方向に均等に赤外線を放出することができる。

この赤外線は密封容器１０を透過して外部に放出される
。

このような実施例においては、絶縁性基体２１の外面に
形成した発熱ライン２２に対向して内面にも発熱ライン
２３を形成したので、絶縁性基体２１は内外両面から加
熱され、よって肉厚方向の温度勾配を小さくすることが
できる。

また、絶縁性基体２１の内外面に形成された発熱ライン
２２．２３は、互いに相手の形成されている箇所を避け
て相互に非対向となるように形成したので、絶縁性基体
２１における周方向および軸方向の温度差を小さくする
ことができる。

したがって、絶縁性基体２１の温度分布か均一になる。

このため、急激に温度上昇したり、高温に発熱させた場
合でも、熱応力の歪みが軽減され導電膜の発熱ラインが
剥がれたり、絶縁性基体２１にクラックが生じる等の不
具合を防止することができる。

また、絶縁性基体２１の内面にも発熱ライン２３を設け
たので、発熱体２０の温度上昇が高くなり、赤外線の放
出能力が向上する。この場合、温度勾配による熱歪みの
発生を低減できるので小形に形成することができる。

なお、本実施例の場合、第３図に示すように、受電端子
２４．２４を絶縁性基体２１に対して雄ねじ部２４ｂと
雌ねじ部２４ａのねじ係合により連結したので、発熱体
２０の発熱時には、絶縁性基体２１よりも金属からなる
受電端子２４．２４の熱膨張が大きく、よって受電端子
２４．２４が絶縁性基体２１に対して隙間を生じたり、
ゆるむことがないので、受電端子２４．２４と発熱ライ
ン２２．２３との接触状態を確実に保つことができ、電
気的、機械的接合を良好に維持する。

なお、上記実施例では絶縁性基体２１が円筒形に形成さ
れた場合を説明したが、絶縁性基体２１は平板形であっ
てもよい。

さらに、絶縁性基体２１はボロンナイトランドによりす
ることに限らず、アルミナなどの絶縁性セラミック、そ
の他の耐熱性材料で成形したものであってもよい。

そして、絶縁性基体２１の内面側に形成される発熱ライ
ン２３は、外側に比べて配線密度を粗にして、発熱を少
なくしてもよく、要するに絶縁性基体２１の内面側に発
熱ラインを全く形成しない場合に比べて発熱部材があれ
ば、少なくとも温度勾配の縮減に有効である。よって、
内面側の発熱部材は導電膜からなる発熱ラインによって
形成されることには限らない。

［発明の効果コ以上説明したように本発明によれば、絶縁性基体の内外
両面に導電膜からなる発熱ラインを形成したので、絶縁
性基体の温度分布を均一化することができ、導電膜の剥
離や絶縁性基体の熱破損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す赤外線ヒータの断面図
、第２図は第１図中■−■線の断面図、第３図は受電端
子の固定部分を示す断面図である。１０・・・気密容器、１１・・・キャップ、２０・・・
発熱体、２１・・・絶縁性円筒基体、２２．２３・・・
発熱ライン、２４・・・受電端子。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）赤外線を透過する密封容器内に発熱体を収容し、
この発熱体は絶縁性基体の表面に導電膜からなる発熱ラ
インを付設してなる赤外線ヒータにおいて、上記絶縁性基体の裏面に発熱部材を付設したことを特徴
とする赤外線ヒータ。
（２）上記絶縁性基体の表面に形成した導電膜からなる
発熱ラインと、裏面に形成した発熱部材を互いに非対向
する位置に配置したことを特徴とする第１の請求項に記
載した赤外線ヒータ。