(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤー状に形成された発熱体がシリカガラス管に収納され、
異なる方向に延びるライン状の被加熱領域が交差する交差部位を加熱可能なヒータであって、
前記シリカガラス管は、
前記交差する一のライン状の被加熱領域に沿って、該被加熱領域に対し所定の距離を空けて配置される第１のガラス管部と、
前記一のライン状の被加熱領域に交差する他のライン状の被加熱領域に沿って、該被加熱領域に対し所定の距離を空けて配置され、前記交差部位において第１のガラス管部を跨ぐ曲成部が形成された第２のガラス管部とを備え、
前記第２のガラス管部の曲成部と、該曲成部に覆われた前記第１のガラス管部との間に生じる隙間に、所定量のガラスが充填されていることを特徴とするヒータ。
【請求項２】
前記第２のガラス管部の曲成部と、該曲成部に覆われた前記第１のガラス管部との間に生じる隙間の体積に対する、前記充填されるガラスの体積の割合は、３０〜９０％の間のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載されたヒータ。
【請求項３】
前記発熱体が、カーボンワイヤー発熱体であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載されたヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータに関し、特に、発熱体がシリカガラス管に収納されたヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されているように、加熱源としてカーボンワイヤー発熱体を用い、このカーボンワイヤー発熱体をガラス管に封入したヒータが知られている。
このヒータは、所定の形状に屈曲させたシリカガラス管の内部に、線状のカーボンワイヤー発熱体を収容、不活性ガスと共に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。
【０００３】
ここで、特許文献１に記載されているヒータを図９に基づいて説明する。
図示するように、ヒータ１００は、ヒータ部２００と、ヒータ部２００の両端に設けられた封止端子部３００とを備えている。
また、ヒータ部２００は、カーボンワイヤー発熱体（図示せず）と、このカーボンワイヤー発熱体を収容した石英ガラス管２１０とから構成されている。また、前記石英ガラス管２１０は、直線部２１０ａと屈曲部２１０ｂとによって形成されている。
そして、ヒータ１００は、石英ガラス管２１０に収容されたカーボンワイヤー発熱体に通電して発熱させることにより、石英ガラス管２１０を介して輻射熱が外部に放射されるように構成されている。
【０００４】
また、特許文献１に記載されたヒータ１００は、ヒータ部２００を構成する石英ガラス管２１０がツヅラ状に屈曲させて形成されている。
そのため、このヒータ１００にあっては、カーボンワイヤー発熱体の間のピッチ間隔を狭めることができ、面状の被加熱対象に対し均一な加熱を行うことができる。
【０００５】
また、ヒータ１００は、石英ガラス管２１０の両端部が封止端子部３００ａに接続された第１のヒータ１００ａと、石英ガラス管２１０の両端部が封止端子部３００ｂに接続された第２のヒータ１００ｂとを備え、第１のヒータ１００ａのヒータ部２００の直線部２１０ａ１と、第２のヒータ部１００ｂのヒータ部２００の直線部２１０ａ２とが交互に位置するように配置されている。
尚、第１のヒータ１００ａは、ヒータ部２００を構成する直線部２１０ａ１と、屈曲部２１０ｂ１とが同一平面に形成されている。また、第２のヒータ１００ｂは、ヒータ部２００を構成する屈曲部２１０ｂ２が、直線部２１０ａ２と同一平面に形成されておらず、上下方向に屈曲している。
このように図９のヒータ１００にあっては、第１のヒータ１００ａと第２のヒータ１００ｂの２つのヒータを組み合わせることによって、面状の被加熱対象に対し、より均一な加熱が可能となっている。
【０００６】
ところで、前記ヒータ１００の構成にあっては、（ヒータ部２００のヒータ面に対応する）面状の被加熱対象であれば、面全体に対し略均一に加熱することができるが、例えば図１０（ａ）にクロスハッチングで示すライン状の被加熱領域５０の場合には、その領域のみを均一に加熱するのに適していない。
このため従来は、図１０（ｂ）に示すようにライン状の被加熱領域５０に沿ってヒータのガラス管６０ａ、６０ｂを配置すると共に、ライン状の被加熱領域が交差する交差部位５０ａにおいてはガラス管６０ａ、６０ｂを近接させ、可能な限り被加熱領域の全体を覆うようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−８７７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図１０（ｂ）に示すガラス管９ａ、９ｂの配置にあっては、前記交差部位５０ａにおいて、互いに近接された２本のガラス管９ａ、９ｂにそれぞれ封入されたカーボンワイヤー発熱体間の距離が大きくなるために、他の部位よりも加熱温度が低くなるという課題があった。
また、前記交差部位５０ａにおいて、２本のヒータのガラス管を上下に交差させた場合には、その交差部位においてカーボンワイヤー発熱体が上下方向に重なるため、加熱方向が拡散し、被加熱領域５０（交差部位５０ａ）の周囲まで加熱してしまうという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、シリカガラス管に発熱体が収容されたヒータにおいて、それぞれ異なる方向に延びるライン状の被加熱領域、及び前記ライン状の被加熱領域が交差する交差部位に対し均一な加熱を行うことができるヒータを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するためになされた、本発明に係るヒータは、ワイヤー状に形成された発熱体がシリカガラス管に収納され、異なる方向に延びるライン状の被加熱領域が交差する交差部位を加熱可能なヒータであって、前記シリカガラス管は、前記交差する一のライン状の被加熱領域に沿って、該被加熱領域に対し所定の距離を空けて配置される第１のガラス管部と、前記一のライン状の被加熱領域に交差する他のライン状の被加熱領域に沿って、該被加熱領域に対し所定の距離を空けて配置され、前記交差部位において第１のガラス管部を跨ぐ曲成部が形成された第２のガラス管部とを備え、前記第２のガラス管部の曲成部と、該曲成部に覆われた前記第１のガラス管部との間に生じる隙間に、所定量のガラスが充填されていることに特徴を有する。
尚、前記第２のガラス管部の曲成部と、該曲成部に覆われた前記第１のガラス管部との間に生じる隙間の体積に対する、前記充填されるガラスの体積の割合は、３０〜９０％の間のいずれかであることが望ましい。さらに好ましくは、３０〜７０％の間のいずれかであることが望ましい。
また、前記発熱体が、カーボンワイヤー発熱体であることが望ましい。
【００１１】
このように本発明に係るヒータによれば、ライン状の被加熱領域の交差部位に対しては、シリカガラス管の第１のガラス管部の上に第２のガラス管部が交差して配置され、第２のガラス管部には第１のガラス管部を跨ぐように曲成部が形成される。更には、曲成部とシリカガラス管との間に生じた隙間空間に所定量のガラスが充填される。
これにより、前記交差部位に対応するシリカガラス管において、発熱体からの放射熱が必要以上に拡散することがなく、被加熱領域における交差部位とその他の領域とに対し均一な加熱幅で加熱することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シリカガラス管に発熱体が収容されたヒータにおいて、異なる方向に延びるライン状の被加熱領域、及び前記ライン状の被加熱領域が交差する交差部位に対し均一な加熱を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明に係るヒータの実施形態を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のヒータの一部を拡大した斜視図である。
【図３】図３は、図２の側面図である。
【図４】図４は、図３の一部を拡大した側面図である。
【図５】図５は、図１のヒータが加熱する被加熱領域を示す斜視図である。
【図６】図６は、本発明に係る実施例において、交差するシリカガラス管、及び形成された隙間空間を示す側面図である。
【図７】図７は、本発明に係る実施例において、交差するシリカガラス管により形成される隙間空間（体積）を示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明に係る実施例において、交差するシリカガラス管により形成される隙間空間に充填されるガラスの割合を示す側面図である。
【図９】図９は、カーボンワイヤー発熱体を用いた従来のヒータの構成を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、ライン状の被加熱領域が交差する交差部位を示す斜視図であり、図１０（ｂ）は、前記交差部位に対する従来のヒータの配置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる実施形態について図面に基づいて説明する。ここで、図１は、本発明にかかるヒータの実施形態を示す斜視図であり、図２は、図１のヒータの一部（一点鎖線で囲む領域）を拡大した斜視図、図３は図２の側面図、図４は図３を一部拡大した側面図である。
【００１５】
尚、図１乃至図４に示すヒータ１の形状は、一例として図５にクロスハッチングで示すライン状の被加熱領域４０に対応した形状を示している。
また、前記被加熱領域４０は、図示するように２方向に延びるライン状の被加熱領域４０が十字に交差する交差部位４０ａを有している。
【００１６】
図示するヒータ１は、ヒータ部２と、被加熱領域４０に沿って延設され、前記ヒータ部２の加熱領域を形成するシリカガラス管３と、このシリカガラス管３の内部に圧縮収納されたカーボンワイヤー発熱体Ａと、前記シリカガラス管３の端部を封止し、閉塞する封止端子部１０ａ，１０ｂとから構成されている。尚、シリカガラス管３内には不活性ガス（Ａｒ、またはＮ２など）が封入されている。
【００１７】
前記ヒータ部２を形成するシリカガラス管３は、図２に示すようにその外径寸法ｄの大きさが被加熱領域４０の幅寸法Ｌよりも僅かに大きく形成されている。
ヒータ１により被加熱領域４０を加熱する際には、シリカガラス管３は被加熱領域４０に対し所定の距離を空けた状態で、図２、図３に示すように被加熱領域４０を覆うように配置される。被加熱領域４０に対するシリカガラス管３の距離寸法は、ヒータ部２の発熱量、及び加熱時間等によって決められる。
【００１８】
ここで、ヒータ部２において被加熱領域４０の交差部位４０ａに対応する部位にあっては、シリカガラス管３の第１ガラス管部３ａの上に第２ガラス管部３ｂが重なる状態で交差し配置されている。前記第１ガラス管部３ａは、その一端から他端まで前記交差部位４０ａを含む被加熱領域４０に対し、常に所定の距離を空けて配置される。
【００１９】
また、前記交差部位４０ａにおいて前記第２ガラス管部３ｂには、図３，図４に示すように第１ガラス管部３ａを跨ぐように縦方向に湾曲する曲成部３ｂ１が形成されている。また、前記交差部位４０ａを除き、前記第２ガラス管部３ｂは被加熱領域４０ａに対し所定の距離を空けて配置され、その距離寸法は前記第１ガラス管部３ａの被加熱領域４０ａに対する距離寸法と同じになされている。
【００２０】
また、前記のように第１ガラス管部３ａが曲成部３ｂ１に覆われ、それにより曲成部３ｂ１と第１ガラス管部３ａとの間に生じる隙間空間には、図３，図４に示すように所定量のガラス５が充填されている。このガラス５の充填量は、前記隙間の体積に対して３０％〜９０％のいずれかの割合となされている。より好ましくは、前記隙間の体積に対して３０％〜７０％のいずれかの割合となされている。
これは、充填量が３０％より小さいと、熱が交差部位４０ａの周囲に拡散するためであり、充填量が７０％を超えると、前記交差部位４０ａへの加熱量の集中が始まり、充填量が９０％を超えると、前記交差部位４０ａへの加熱量が集中しすぎるためである。
【００２１】
このように構成されたヒータ１により図５の被加熱領域４０を加熱する場合、図１に示すように被加熱領域４０の形状に沿ってガラス管３が形成されたヒータ部２を、被加熱領域４０を覆うように配置する。
ガラス管３と被加熱領域４０との距離寸法は、所定の距離（例えば２ｍｍ）に維持され、ガラス管３に封入されたカーボンワイヤー発熱体Ａに所定の電流（例えば２０Ａ）が、所定時間（例えば６ｓｅｃ）の間供給される。
【００２２】
ここで、被加熱領域４０の交差部位４０ａにおいては、それに対応するヒータ部２のガラス管３は、前記のように第１ガラス管部３ａの上に第２ガラス管部３ｂが曲成部３ｂ１を形成して跨がり、前記曲成部３ｂ１と第１ガラス管部３ａとの間に生じた隙間空間に所定量（隙間体積に対して３０％〜９０％）のガラス５が充填されている。これにより、前記交差部位４０ａにおいてカーボンワイヤー発熱体Ａからの放射熱が必要以上に拡散することがなく、被加熱領域４０における交差部位４０ａとその他の領域とに対し略均一な加熱がなされる。
【００２３】
以上のように構成されたヒータ１によれば、被加熱領域４０の交差部位４０ａに対しては、シリカガラス管３の第１ガラス管部３ａの上に第２ガラス管部３ｂが交差して配置され、第２ガラス管部３ｂには第１ガラス管部３ａを跨ぐように曲成部３ｂ１が形成される。更には、曲成部３ｂ１とシリカガラス管３ａとの間に生じた隙間空間に所定量のガラスが充填される。
これにより、前記交差部位４０ａに対応するシリカガラス管３において、カーボンワイヤー発熱体Ａからの放射熱が必要以上に拡散することがなく、被加熱領域４０における交差部位４０ａとその他の領域とに対し均一な加熱幅で加熱することができる。
【００２４】
尚、前記実施の形態においては、被加熱領域４０の交差部位４０ａに対応するシリカガラス管３に形成された曲成部３ｂ１は湾曲形状としたが、それに限定されず、例えば三角形状、矩形状の曲成部３ｂ１に形成されていてもよい。
【実施例】
【００２５】
本発明に係るヒータについて、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態に示したヒータを用いて被加熱対象（布材）に対する所定時間の加熱処理を行い、その効果について検証した。
【００２６】
本実施例においては、先ず図６に示すようにシリカガラス管１１ａを跨ぐようにシリカガラス管１１ｂに三角形状の曲成部１１ｂ１を形成し、その曲成部１１ｂ１とガラス管１１ａとの間に隙間空間１２を形成した。図７は、この隙間空間１２の形状（体積）を立体的に見た斜視図である。尚、ガラス管１１ａ及びガラス管１１ｂの中には、図示しないが、軸に沿ってカーボンワイヤー発熱体が配置されている。
【００２７】
［実施例１］
実施例１では、図８（ａ）に示すように隙間空間１２に所定量のガラス１３を充填し、隙間空間１２の体積に対するガラス１３の充填率を２９％とした。
【００２８】
［実施例２］
実施例２では、同様に隙間空間１２に所定量のガラス１３を充填し、隙間空間１２の体積に対するガラス１３の充填率を３０％とした。
【００２９】
［実施例３］
実施例３では、図８（ｂ）に示すように隙間空間１２に所定量のガラス１３を充填し、隙間空間１２の体積に対するガラス１３の充填率を５０％とした。
【００３０】
［実施例４］
実施例４では、同様に隙間空間１２に所定量のガラス１３を充填し、隙間空間１２の体積に対するガラス１３の充填率を７０％とした。
【００３１】
［実施例５］
実施例５では、図８（ｃ）に示すように隙間空間１２に所定量のガラス１３を充填し、隙間空間１２の体積に対するガラス１３の充填率を９０％とした。
【００３２】
［実施例６］
実施例６では、図８（ｃ）に示すように隙間空間１２に所定量のガラス１３を充填し、隙間空間１２の体積に対するガラス１３の充填率を９１％とした。
【００３３】
［比較例］
比較例では、隙間空間１２にガラスを充填しない条件（即ち、充填率０％）とした。
【００３４】
前記実施例１乃至６及び比較例において、ガラス管１１ａ、１１ｂ中のカーボンワイヤー発熱体に２０Ａの電流を供給し、被加熱部材である布材に対する加熱距離を２ｍｍ、加熱時間を６ｓｅｃとして加熱処理を行い、布材の焦げ跡を観察して、被加熱領域の加熱結果を評価した。
実施例１乃至実施例６及び比較例の結果を表１に示す。尚、表１の評価欄において、○は良好、△は可、×は不可である。
【００３５】
【表１】
0005737724.tif 000002
【００３６】
表１に示すように実施例２，３，４のように隙間空間１２へのガラス充填量が３０〜７０％の場合、被加熱領域の交差部位とその他の領域における加熱幅が最も均一となり、良好な結果が得られた。
また、実施例１のようにガラス充填量が３０％未満の場合、全く充填しない場合（比較例）よりも良好であるが、被加熱領域の周囲に少し焦げ跡が広がった。
また、実施例６のようにガラス充填量が９０％を超える場合、被加熱領域の周囲に焦げ跡が広がることはなかったが、被加熱領域の交差部位に加熱が集中し、他の領域よりも少し濃い焦げ跡となった。
一方、比較例では、被加熱領域の周囲に焦げ跡が広がりすぎ、均一な加熱ができなかった。
【００３７】
以上の実施例の結果から、本発明にかかるヒータによれば、ライン状の被加熱領域、及び前記ライン状の被加熱領域が交差する交差部位に対し均一な加熱を行うことができることを確認した。
【符号の説明】
【００３８】
１      ヒータ
２      ヒータ部
３      シリカガラス管
３ａ    第１ガラス管部
３ｂ    第２ガラス管部
３ｂ１  曲成部
５      ガラス
４０    被加熱領域
４０ａ  交差部位
Ａ      カーボンワイヤー発熱体
【図１】
0005737724.tif 000003
【図２】
0005737724.tif 000004
【図３】
0005737724.tif 000005
【図４】
0005737724.tif 000006
【図５】
0005737724.tif 000007
【図６】
0005737724.tif 000008
【図７】
0005737724.tif 000009
【図８】
0005737724.tif 000010
【図９】
0005737724.tif 000011
【図１０】
0005737724.tif 000012