JPH0536469A - 赤外線ヒ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】気密容器に収容された発熱体から外筒端部に向
かう熱を遮断し、外筒端部の各種部材が加熱により劣化
するのを防止して、長寿命となる赤外線ヒ−タを提供し
ようとするものである。 【構成】赤外線透過性のセラミックスからなる外筒２の
端部を閉塞体３により気密に閉塞してなる気密容器１内
に電熱発熱体１０を収容した赤外線ヒ−タにおいて、上
記電熱発熱体１０と閉塞体３との間に熱遮蔽体１５を設
けたことを特徴とする。 【作用】熱遮蔽体が発熱体から外筒端部に向かう熱を遮
断し、外筒端部の閉塞体や給電端子および接着剤などが
熱劣化するのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電熱発熱体を耐熱性の
気密容器で覆って構成した赤外線ヒ−タに関する。

【０００２】

【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−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−タとして、電熱発熱体を耐熱性
の気密容器で覆ったヒ−タが用いられている。

【０００３】上記気密容器は、赤外線透過性アルミナセ
ラミックスなどよりなる円筒形外筒の両端開口部を、こ
の外筒と同材質または熱膨張率が近似する材料からなる
閉塞体、例えばアルミナまたはニオビウムやタンタルの
閉塞デイスクで気密に閉塞してある。これら閉塞デイス
クを上記アルミナセラミックスよりなる円筒形外筒の両
端に気密に接合する場合、例えばＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＣａＯ、
ＭｇＯを主成分とする接着剤、つまり半田ガラスにより
接合してある。

【０００４】そして、これら閉塞体の中央部には導電性
材料、例えばニオビウムやタンタルチューブからなる排
気管兼用の給電端子が貫通され気密に接合されている。
この場合も、閉塞デイスクとニオビウムやタンタルチュ
ーブからなる給電端子とは、上記と同様の半田ガラスに
より接合してある。

【０００５】このような気密容器内に収容される発熱体
は、ボロンナイトライドなどのような絶縁性セラミック
スからなる円筒形の基体表面に、例えばグラファイトな
どのようなカ−ボン系の導電性被膜を帯形にして所定パ
ターンで形成して構成されており、この導電発熱膜の端
部はリード線を通じて上記給電端子に電気的に接続され
ている。なお、気密容器内は、真空または不活性ガス雰
囲気とされている。

【０００６】このような構成の赤外線ヒ−タは、気密容
器の両端から突出している給電端子に通電すると、リー
ド線を介して内部の発熱体、すなわち絶縁性円筒基体の
表面に形成された導電発熱膜に電流が流れ、この導電発
熱膜が発熱する。この導電発熱膜から放射された赤外線
は気密容器を透過して外部に放出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構造の場合、円筒形外筒の両端部は、内部に収容した発
熱体から多量の熱が到達する領域となっており、高温に
晒される場所となっている。このため、上記閉塞デイス
クがアルミナなどのセラミックスにより形成されたディ
スクの場合は熱歪を生じて破損する場合があり、ニオビ
ウムやタンタルなどの金属で形成されている場合は外気
の酸素と反応して腐蝕を生じる場合がある。また、同様
にニオビウムやタンタルのチューブからなる給電端子も
加熱されて、外気の酸素と反応して腐蝕を生じる場合が
ある。

【０００８】さらには、この給電端子と、導電発熱膜に
接続されたリード線との接合部も高温に加熱され、かし
め接合されている場合はかしめが緩んで通電不良を招く
ことがある。さらには、閉塞デイスクや給電端子を気密
に接合するための半田ガラスが熱劣化し、接合部の気密
性が損なわれ場合もある。このような破損や腐蝕または
気密漏れは、早期に寿命を喪失する不具合がある。

【０００９】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、気密容器に収容さ
れた発熱体から外筒端部に向かう熱を遮断し、外筒端部
の各種部材が加熱により劣化するのを防止して、長寿命
となる赤外線ヒ−タを提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、赤外線透過性のセラミックスからなる外筒の
端部を接着剤を介して閉塞体により気密に閉塞してなる
気密容器内に電熱発熱体を収容した赤外線ヒ−タにおい
て、上記電熱発熱体と閉塞体との間に熱遮蔽体を設けた
ことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明によれば、熱遮蔽体が発熱体から外筒端
部に向かう熱を遮断し、外筒端部の閉塞体や給電端子お
よび接着剤などが加熱により劣化するのを防止する。

【００１２】

【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１は気密容器、１０はこ
れに収容された電熱発熱体である。

【００１３】密封容器１は、円筒形外筒２と、この外筒
２の両端を閉塞する閉塞体３、３とで気密空間をつくる
ように構成されており、円筒形外筒２は、例えば外径２
８mm、内径２６mm、管長３００mmの赤外線透過性アルミ
ナセラミックスチュ−ブで形成されており、上記発熱体
１０から放射された赤外線を透過する。

【００１４】閉塞体３は、上記外筒２と同材質のアルミ
ナセラミックス、または外筒２と熱膨張率が近似する材
料、例えばニオビウムやタンタルなどの金属からなるデ
ィスクにより形成されており、本実施例ではアルミナ製
の閉塞ディスクが用いられている。これら閉塞ディスク
３、３は外筒２の両端開口部に対して、例えばＡｌ₂Ｏ
₃ 、ＣａＯ、ＭｇＯを主成分とする接着剤、つまり半田
ガラス４により気密に接合されている。なお、半田ガラ
ス４は、予めリング形に形成され、外筒２の両端開口部
と閉塞ディスク３、３との間で挟んでおいて、真空中１
５３０℃で約１０分間加熱して溶融させ、これにより外
筒２の両端開口部に閉塞ディスク３、３を接合する。

【００１５】上記閉塞ディスク３、３の中央部には貫通
孔が形成されており、これら貫通孔には排気管兼用の給
電端子５、５が挿通されている。この給電端子５は耐熱
性導電金属、例えばニオビウムやタンタルのチューブか
らなり、閉塞ディスク３に対して上記と同様の半田ガラ
ス６により気密に接合されている。

【００１６】なお、上記排気管兼用の給電端子５、５は
気密容器１内を排気し、所定の真空度または不活性ガス
雰囲気にした後、油圧式カッターにより切断され、封止
されている。本実施例では、密封容器１４内部が、例え
ば１０-5Torr程度の高真空に保たれている。このような
気密容器１に収容された電熱発熱体１０は以下のように
構成されている。

【００１７】１１は円筒形に形成された絶縁性の基体で
あり、たとえば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、この円筒形基体１
１は気相成長法により製造されている。この基体１１
は、例えば内径１１mm、外径１２mm、長さ２００mmの円
筒形になっている。

【００１８】この円筒形基体１１の表面には、グラファ
イトなどのようなカ−ボン系材料からなる帯形の導電発
熱膜１２が設けられている。本実施例の場合、円筒形基
体１１の表面に所定のピッチで導電発熱膜１２を螺旋形
に巻装してあり、この導電発熱膜１２は気相成長法によ
り、幅６mm、ピッチ１mm、厚さ８０ミクロン、常温での
抵抗値が約１０オームの導電発熱膜１２とされている。

【００１９】上記円筒形基体１１の両端には、幅７mm、
厚さ０、３mm程度のタンタルからなる接続バンド１３、
１３がビス止めにより固定されており、これら接続バン
ド１３、１３は上記導電発熱膜１２の両端に電気的に接
続されている。

【００２０】そして、円筒形基体１１の両端には、この
円筒形基体１１の外径よりも大きな外径を有し、しかし
前記気密容器１の外筒２の内径よりも若干小さな径を有
する円板形の熱遮蔽体１４、１４が取着されており、こ
れら熱遮蔽体１４、１４により気密容器１を軸方向に区
画している。これら熱遮蔽円板１４、１４は、耐熱性金
属、例えばタンタルからなり、上記接続バンド１３、１
３にスポット溶接されており、円筒形基体１１の開口端
に当接されてこの開口部を閉塞している。

【００２１】なお、熱遮蔽円板１４の径ｄは、気密容器
１の外筒２の断面の５０％以上を遮蔽する径を有してお
り、本実施例では、外径２２mmのタンタル板を取着して
ある。

【００２２】上記接続バンド１３、１３にはそれぞれタ
ンタルからなるリード線１５、１５が接続されており、
これらリード線１５、１５は前記給電端子５、５の内端
部に挿入され、この給電端子５、５の内端部をかしめる
ことにより給電端子５、５に接合されている。

【００２３】本実施例の場合、少なくとも一方のリード
線１５は分断されており、これら分断したリード線間
に、スプリング１６を掛け渡してある。このスプリング
１６は、気密容器１と通電発熱体１０との間に発生する
熱膨張差を吸収するものである。

【００２４】このような構成の赤外線ヒ−タにおいて
は、給電端子５、５を電源に接続すると、リード線１
５、１５および接続バンド１３、１３を介して発熱体１
０の導電発熱膜１２に電流が流れ、この導電発熱膜１２
が発熱する。この場合、導電発熱膜１２は円筒形基体１
１の外表面に螺旋状をなした帯状に形成され、軸方向に
所定ピッチを有して配置されているので、円筒形基体１
１の軸方向および周方向に均等に赤外線を放出すること
ができる。このようにした発熱体１０から放射された赤
外線は密封容器１を透過して外部に放出される。

【００２５】このような実施例においては、発熱体１０
の端部、つまり円筒形基体１１の端部に熱遮蔽円板１
４、１４を取着したので、円筒形基体１１の表面に形成
された導電発熱膜１２から放射される熱がこれら熱遮蔽
円板１４、１４により遮断される。すなわち、発熱体１
０から放出される輻射熱が熱遮蔽円板１４、１４により
遮られて気密容器１の端部に達するのが大幅に低減され
る。

【００２６】このため、閉塞デイスク３がアルミナセラ
ミックスにより形成されたディスクの場合は熱歪を生じ
なくなり破損が防止される。また、閉塞デイスク３がニ
オビウムやタンタルなどの金属で形成されている場合は
外気の酸素と反応して腐蝕を生じることがなくなる。ま
た、同様にニオビウムやタンタルのチューブからなる給
電端子５、５も加熱されなるなり、外気の酸素と反応し
て腐蝕を生じるのが防止される。

【００２７】さらには、この給電端子５、５と、リード
線１５、１５との接合部も高温に加熱されなくなるの
で、かしめ接合されている場合でかしめが緩むことがな
くなり、通電不良を招くことが防止される。さらには、
閉塞デイスク３や給電端子５を気密に接合するための半
田ガラス４、６が熱劣化するのも防止され、これら接着
部の気密性が保たれる。このようなことから、ヒータの
寿命が長くなる。

【００２８】なお、本実施例では、少なくとも一方のリ
ード線１５を分断してここにスプリング１６を掛け渡し
てあるから、このスプリング１６が、気密容器１と通電
発熱体１０との間に発生する熱膨張差を吸収し、よって
熱膨脹差による破損を防止することができる。

【００２９】なお、熱遮蔽円板１４は外径ｄが気密容器
１の外筒２の内面に密着していると、気密容器１を軸方
向に区画して熱遮断効果は大きいが、密着していると熱
膨脹差により外筒２を破損するので、若干の隙間を設け
ておく必要がある。しかしこの場合は熱遮蔽円板１４の
外径ｄを気密容器１の内径Ｄに対し、気密容器１の閉塞
率が断面積比で５０％以上となるように設定しないと、
熱遮蔽円板１４を設ける効果がないことを確認してい
る。つまり、熱遮蔽円板１４は気密容器１の内部空間の
５０％以上の断面積を遮断する必要がある。図２は、熱
遮蔽円板１４により遮断される気密容器１の内部空間の
閉塞率と、遮蔽デイスク３および給電端子５の温度との
関係を測定した特性図である。

【００３０】すなわち、熱遮蔽円板１４による気密容器
１の閉塞率が５０％未満の場合は、遮蔽デイスク３およ
び給電端子５ともに温度が２００℃以上に達し、連続使
用時間が長くなるに応じてこれらの温度が次第に上昇す
る。このため、連続使用時間１００時間で１０％のヒー
タに異常が発生した。

【００３１】これに対し、閉塞率が５０％以上の場合
は、遮蔽デイスク３および給電端子５の温度がともに２
００℃以下に押さえられ、連続使用時間が１０００時間
経過しても不具合の発生が認められないことを確認して
いる。なお、本発明は上記実施例に制約されない。すな
わち、既に述べたが、閉塞デイスク３はアルミナセラミ
ックスにより形成されることに限らず、ニオビウムやタ
ンタルなどの金属で形成してもよい。また、給電端子５
は排気管を兼ねることには限らず、リード線１５を直接
外部に導出してもよい。

【００３２】そしてまた、通電発熱体１０は、円筒形基
体１１の表面に帯形の導電発熱膜１２を螺旋形に形成し
たものに限らず、例えば導電発熱膜１２を蛇行形に配線
してもよい。

【００３３】そして、密封容器１の内部は真空雰囲気に
保つようにしたが、これに代わって、密封容器１の内部
をアルゴン、キセノン、クリプトン、ネオンおよび窒素
などの不活性ガスの雰囲気に保ってもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
熱発熱体と閉塞体との間に熱遮蔽体を設けたので、発熱
体から外筒端部に向かう熱が遮断され、外筒端部の閉塞
体や給電端子および接着剤などの加熱による劣化が防止
される。このためヒータの寿命が長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、（Ａ）図はヒ−タの
側面図、（Ｂ）は（Ａ）図中ｂ−ｂ線の断面図。

【図２】熱遮蔽円板により遮断される気密容器の閉塞率
と、遮蔽デイスクおよび給電端子の温度との関係を示す
特性図。

【符号の説明】

１…気密容器、２…円筒形外筒、３…閉塞ディスク、
４、６…半田ガラス、５…給電端子、１０…通電発熱
体、１１…円筒形基体、１２…導電発熱膜、１４…熱遮
蔽円板、１６…スプリング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蛭田 寿男 東京都港区三田一丁目４番28号 東芝ライ テツク株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線透過性のセラミックスからなる外
   筒の端部を接着剤を介して閉塞体により気密に閉塞して
   なる気密容器内に、電熱発熱体を収容した赤外線ヒ−タ
   において、 上記電熱発熱体と閉塞体との間に熱遮蔽体を設けたこと
   を特徴とする赤外線ヒ−タ。
2. 【請求項２】 上記電熱発熱体は、絶縁性基体の表面に
   帯形の導電発熱膜を所定のパタ−ンをなして形成したこ
   とを特徴とする請求項１に記載の赤外線ヒ−タ。
3. 【請求項３】 上記閉塞体は、上記外筒の断面積の５０
   ％以上を遮蔽することを特徴とする請求項１または２に
   記載の赤外線ヒ−タ。