JPS5914286A - 集光加熱装置 - Google Patents

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】 本発明は、被加熱物の加熱温度分布の状１！１を変える
ことのできる集光加熱装置に関するものである。集光加
熱装置は、回転楕円面からなる反射鏡の一方の焦点にハ
ロゲンラング等の熱光源を置き、もう一方の焦点く被加
熱物を置いて、熱光源から出た光を被加熱物側の焦点く
集光し、被加熱物を加熱するものである。この装置には
、反射鏡ｉ１個の回転楕円面鏡みで構成する単楕円型、
反射鏡を２個以上の回転楕円面の組合せで構成する多楕
円屋がある。

従来の単楕円型の集光加熱装置の一実施例の縦断両図を
第１図（ａ）　Ｋ示す。図においてｌｌ＃ｉ：Ｆｍ＊Ｆ
／を焦点とする回転楕円面鏡であり、１２はハロゲンラ
ンプ等の熱光源ランプ、１３Ｆｉハロゲンランプのフィ
ラメントに相当する熱光源、１４は被加熱ｉである。　
　　　□ 熱光源１３は、図のように第１の焦点Ｆｚ上に設けられ
てお〕、その光は矢印で示されたようＫ、回転楕円面鏡
１１で反射されて、第２の焦点Ｆ、′に焦光される。そ
して第２の焦点ＦＩ’上に設けられた被加熱物１４ｔ−
加熱する。また、第１図（ｂ）は、被加熱物１４に照射
するエネルギーのＸ軸方向分布の例を説明する図である
。図に示したように１このような集光加熱装装置は、熱
光源の光を被加熱物に有効に集中できるので、局部的に
加熱するＫは、効率が高く、例えば金メッキ金施した回
転楕円面鏡の第１の焦点Ｆ１上に熱光源としてψ８鴫ｘ
１６簡のフィラメントをもつｔ５ＫＷのハロゲンランプ
を設けた場合には、直径４調の被加熱物を加熱すると、
捷さ数■の範囲全１８００℃以上に熱することができる
。また第１図の装置は、適度に急碌な温度勾配をもつこ
とから、フローティングゾーン法による結晶成長に適し
ている。

さらに、第２図（ａ）　、　（ｂ）は、もう１つの従来
の単楕円型の集光加熱装置の一実施例を示す縦断面図及
び被加熱物に照射するエネルギーのＸ軸方向分布の例ｆ
：説明するための図である。第２図（（転）において２
１は、Ｆ雪、　Ｒ’　ｆ焦点とする回転楕円ＴｆＪａ、
２２は熱光源ランプ、２３は熱光源、２４は被加熱物で
あｐ、熱光源と被加熱物が回転楕円面鏡の回転軸上にあ
る。

しかし、このような装置では、その高い集光性の故に、
局部的に高温が得られるが、広範囲を加熱した）、緩や
かな温度勾配になるように加熱することは困難で６つ九
。即ち、従来の集光加熱装置では、第１図（ｂ）、第２
図（ｂ）　Ｋ示さ扛たようＫ。

被加熱物に照射するエネルギーのＸ軸方向分布が急硬な
ため、温度勾配が急硬であった。さらに、熱光源の位置
を焦点付近において調整し、正しく焦点上に合わせられ
るように移動可能な構造ｔもたせた例もあるが、これは
、集光の効率を最も高くするためのもので、移動可能な
範囲は焦点付近の数閤に限られていた〇 このように、従来の装置では、熱光源が回転楕円鏡の焦
点上に取付けられているために１局部的な加熱に適し、
広範囲を加熱したり、温度勾配を緩やかに加熱すること
には適さない装置であった。

本発明は、熱光源を回転楕円面の回転軸上に移動せしむ
る機能を付加することにより、従来の装置では不可能で
あった被加熱物の広範囲の加熱、及び緩やかな温度勾配
での加熱をも可能な集光加熱装置を提供するものであり
、以下図面に従って説明する。

第３図（ａ）は、本発明の一実施例の縦断面図である。

纂３図（ａ）において、３１　＃−１Ｐａ　ｐ　Ｆｍ’
　を焦点とする回転楕円面鏡である。３２はハロゲンラ
ンプ等の熱光源ラング、３３はノ１０ゲンランプのフィ
ラメントに相当する熱光源、３４は被加熱物、３５は摺
動ガイド、３６は可動ソケット、３７は固定ねじである
。熱光源３３會もつ熱光源ランプ３２は可動ノケット３
６に固定されており、熱光源３３は熱光源ラング３２、
可動ソケット３６とともに、摺動ガイド３５によりＸ軸
上（回転楕円面鏡３１の回転軸上）を、回転楕円面鏡３
１の中心０から、一方の反射面Ｐまで、楕円長半径の長
さだけ動かすことができ、固定ねじ３７で可動ソケット
３６を固定することにより任意の位置に固定するができ
る。熱光源３３が回転楕円面鏡３１の第１の焦点Ｆ１上
にない場合、熱光源３３から発する元は、矢印で示され
たように回転楕円面＠！３１で反射されて、第２の焦点
Ｆｈ・ら離ｎた位置にも照射するようになり、被加熱物
３４の広範囲を加熱したル、緩やかな温度勾配で加熱す
ることが可能となっている。

第３図（ｂ）は、被加熱物３４に照射するエネルギーの
Ｘ軸方向分布の例を説明するための図で、破線で示す曲
線は熱光源３３が、回転楕円面＠３１の焦点Ｆ−上にあ
る場合、実線で示す曲Ｉｉ！ｉ！は、熱光源３３が回転
楕円面鏡３１の中心０と焦点Ｆａの中間点（Ｑ点）まで
移動した場合である。熱光源３３が第１の焦点Ｐｇ上に
ある場合は、被加熱物３４に照射するエネルギーの分布
が、第２の焦点ｈ′付近に集中しておシ、これは、被加
熱物の温度勾配も急−になることを示している。しかし
、熱光源３３ｔ−第１の焦点Ｐｇから移動すると、被加
熱物３４に照射するエネルギーのＸ軸方向分布が緩やか
になり、被加熱物３４のＸ軸方向の温度勾配も緩やかＫ
なることを示しているＯ また、熱光源は、Ｘ軸上を連続ｒＣ動かすことができる
ため１図の破線から実線へは連続的に変化させることが
できる。さらに１回転楕円面鏡の中心からＸ軸上の一方
の反射面までの任意の位置に熱光源を固定することＫよ
り、任意の加熱状態を得ることができる０ 以上、本発明の典型的な実施例として、被加熱−物が容
器に納められていない場合全説明してきたが被加熱物を
石英あるいは耐熱性容器に納めた場合にも第３図（ｂ）
のような照射エネルギー分布が得らｎることは明らかで
ある。

第４図は本発明の実施例を用いて被加熱物を石英あるい
は耐熱性容器に納めた場合を示す断面図である。図にお
いて、４１ｉｊ、被加熱物、４２は石英あるいは耐熱性
容器である。従って、被加熱物を石英あるいは耐熱性容
器に納めることＫよシ被加熱物の広範囲を加熱溶融し、
一方向から冷却凝固させる一方同凝固と呼ばれる材料処
理も可能である。

以上述べたように、本発明の実施によれば、１つの集光
加熱装置を用い、急酸な温度勾配の加熱から、緩やかな
温度勾配の広範囲の加熱まで、種々の温度分布条件での
加熱を行なうことができ、一方向凝固等の材料処理も可
能である・なお、熱光源ランプとしては、ハロゲンラン
プの他、キセノンランプ、水銀ランプ、その他任意の熱
光源ランプが使用できる。

第１図は°、従来の単槽円型の集光加熱装置について縦
断面図（ａｔと被加熱物に照射するエネルギーの分布の
一例（ｂ）　を位置的に対応させて示した図である。第
２図はもう一つの従来の単槽円型の集光加熱装置につい
て、縦断面図（ａ）と被加熱物に照射するエネルギーの
分布の一例（ｂｌ　を位置的に対応させて示した図であ
る。第３図は本発明の一実施例を示す図で縦断面図（ａ
）と被加熱物に照射するエネルギーの分布の一例（ｂ）
を位置的に対応させて示した図である。第４図は、本発
明の実施例音用いて被加熱物を石英あるいは耐熱性容器
に納めて加熱する場合を示す縦断面図である。

図において、３１は反射鏡、３２は熱光源ランプ、３３
は熱光源、３４は被加熱物、３５は摺動ガイド、３６は
可動ソケット、３７は固定ねじである。

躬１図 （ａ）　　　　　　　　　　（ｂ） 第２図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　（ｂ＞工 強度地（Ｘ） 第３図 （α）（ｂ） χ ＠鷹比（Ｘ） ′１ＰＪ４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱光源の光を回転楕円面鏡によプ集光して、該回転楕円
   面の回転軸に沿って設置された試料の加熱を行なう集光
   加熱装置において、上記熱光源を上記回転軸に沿って、
   上記回転楕円面鏡の中心から一方の反射面までの範囲の
   任意の位置に移動し、固定する構造を有することを特徴
   とする集光加熱装置。