(57)【要約】【課題】安定的で、しかも廉価に製造することのできるような、≧１０００℃の範囲、有利には１０００℃〜１２５０℃の範囲の加熱導体のエミッション温度を有する赤外線放射器を提供する。【解決手段】加熱導体が、石英ガラスから成る２端式の細長い外被管２内に配置されており、該外被管の、前記少なくとも１つの加熱導体に面した壁が、石英ガラスから成る少なくとも１つの隆起部３を有しており、該隆起部が外被管の内径を局所的に減少させており、加熱導体が加熱コイル４として形成されており、該加熱コイルの位置する範囲で外被管２が一定の外径を有しており、外被管の、加熱コイル４に面した側の表面に隆起部３が凸面状に成形されており、該隆起部の最高位の個所にしか加熱コイル４が接触していない。【選択図】図１
2004327442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電気的な加熱導体を備えた赤外線放射器であって、加熱導体が、石英ガラスから成る２端式の細長い外被管内に配置されており、該外被管の、前記少なくとも１つの加熱導体に面した壁が、石英ガラスから成る少なくとも１つの隆起部を有しており、該隆起部が外被管の内径を局所的に減少させている形式のものにおいて、少なくとも１つの加熱導体が加熱コイル（４）として形成されており、該加熱コイル（４）の位置する範囲で外被管（２）が一定の外径を有しており、外被管（２）の、加熱コイル（４）に面した側の表面に隆起部（３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）が凸面状に成形されており、該隆起部（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）の最高位の個所にしか加熱コイル（４）が接触していないことを特徴とする赤外線放射器。
【請求項２】
隆起部（３，３ａ，３ｂ，３ｃ）が、外被管（２）の一方の端部から外被管（２）の他方の端部にまで少なくとも１つの線を描いている、請求項１記載の赤外線放射器。
【請求項３】
前記少なくとも１つの線が、唯一条の細長い隆起部（３，３ｂ）から形成されている、請求項２記載の赤外線放射器。
【請求項４】
前記線状の隆起部（３，３ｂ）が不変の横断面を有している、請求項３記載の赤外線放射器。
【請求項５】
前記線状の隆起部（３，３ｂ）が、変化する横断面を有している、請求項３記載の赤外線放射器。
【請求項６】
前記少なくとも１つの線が、列状に並設された個々の隆起部（３ａ，３ｃ）から形成されている、請求項２記載の赤外線放射器。
【請求項７】
前記線状に配置された隆起部（３ａ，３ｃ）が不変の横断面を有している、請求項６記載の赤外線放射器。
【請求項８】
外被管（２）が長手方向軸線を有しており、該長手方向軸線に対して平行に前記少なくとも１つの線が延びている、請求項２から７までのいずれか１項記載の赤外線放射器。
【請求項９】
外被管（２）が長手方向軸線を有しており、該長手方向軸線を中心にして螺旋を描くように前記少なくとも１つの線が延びている、請求項２から７までのいずれか１項記載の赤外線放射器。
【請求項１０】
外被管（２）が長手方向軸線を有しており、前記隆起部（３ａ，３ｄ）が外被管（２）の該長手方向軸線を中心にして円形の線を描いている、請求項１記載の赤外線放射器。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの円形の線が、唯一条の細長い隆起部（３ｄ）から形成されている、請求項１０記載の赤外線放射器。
【請求項１２】
前記線状の隆起部（３ｄ）が不変の横断面を有している、請求項１１記載の赤外線放射器。
【請求項１３】
前記線状の隆起部（３ｄ）が、変化する横断面を有している、請求項１１記載の赤外線放射器。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの線が、列状に並設された個々の隆起部（３ａ）から形成されている、請求項１０記載の赤外線放射器。
【請求項１５】
前記線状に配置された隆起部（３ａ）が不変の横断面を有している、請求項１４記載の赤外線放射器。
【請求項１６】
加熱コイル（４）がタングステン線材から形成されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の赤外線放射器。
【請求項１７】
加熱コイル（４）が、炭素繊維材料、黒鉛または黒鉛紙から形成されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の赤外線放射器。
【請求項１８】
加熱コイル（４）が、鉄−クロム−アルミニウム合金、ニッケル−クロム合金またはニッケル−クロム−鉄合金から形成されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の赤外線放射器。
【請求項１９】
外被管（２）が前記少なくとも１つの電気的な加熱導体を気密に取り囲むように外被管（２）の両端部が閉鎖されている、請求項１６または１７記載の赤外線放射器。
【請求項２０】
外被管（２）の少なくとも一方の端部が開いていて、前記少なくとも１つの電気的な加熱導体が酸化性の雰囲気により取り囲まれている、請求項１８記載の赤外線放射器。
【請求項２１】
外被管（２）が、２つの管通路（２ｆ，２ｇ）を備えたツインチューブ管（２ｃ，２ｄ，２ｅ）として形成されており、外被管（２）が、両管通路（２ｆ，２ｇ）のうちの少なくとも一方の管通路内に加熱コイル（４）を有している、請求項１から２０までのいずれか１項記載の赤外線放射器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの電気的な加熱導体を備えた赤外線放射器であって、加熱導体が、石英ガラスから成る２端式の細長い外被管内に配置されており、該外被管の、前記少なくとも１つの加熱導体に面した壁が、石英ガラスから成る少なくとも１つの隆起部を有しており、該隆起部が外被管の内径を局所的に減少させている形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような形式の赤外線放射器は、米国特許第６０５７５３２号明細書に基づき公知である。同米国特許明細書には、炭素繊維から成る加熱導体を備えた赤外線放射器が開示されている。この加熱導体は石英ガラスから成る外被管内に配置されている。バンド状の細長い加熱導体を外被管内に位置固定しかつセンタリングするためには、外被管に設けられた位置固定用凹部が開示されている。この位置固定用凹部は、外被管の横断面で見て点状にかつ直接に互いに向かい合って位置するように外被管内壁に配置されている。外被管の外径は、これらの位置固定用凹部が位置する範囲で局所的に変えられている。位置固定用凹部はＵ字形のプロファイルを有しており、このＵ字形のプロファイルにより、バンド状の加熱導体の縁部が案内され、これによってバンドのねじれが阻止される。
【０００３】
欧州特許第０４４６４５８号明細書には、類似の構造を示す一般照明用のハロゲンランプが開示されている。石英ガラスから成る、両側で閉じられた細長いバルブが開示されており、このバルブ内には発光体が配置されている。この発光体は一貫してつる巻き線状に巻かれていてよい。発光体を支持するためには、ランプ軸線に対して直交する横方向でバルブにウェブが加工成形される。この場合、バブルの外径は局所的に変えられる。
【０００４】
したがって、米国特許第６０５７５３２号明細書または欧州特許第０４４６４５８号明細書に記載のランプは、外被管壁またはバルブ壁を外径部の範囲で付加的にあとから変形させることにより形成される。このような過程はエネルギ消費が高く、しかも外被管もしくはバルブが変形加工時に損傷させられる危険をはらんでいる。外被管の壁に生じる不可避の厚さ変化は不密性を招くか、またはそれどころかランプの破断を招く恐れがある。
【特許文献１】米国特許第６０５７５３２号明細書
【特許文献２】欧州特許第０４４６４５８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の赤外線放射器を改良して、安定的で、しかも廉価に製造することのできるような、≧１０００℃の範囲、有利には１０００℃〜１２５０℃の範囲の加熱導体のエミッション温度を有する赤外線放射器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために本発明の構成では、少なくとも１つの加熱導体が加熱コイルとして形成されており、該加熱コイルの位置する範囲で外被管が一定の外径を有しており、外被管の、加熱コイルに面した側の表面に隆起部が凸面状に成形されており、各隆起部の最も高い個所、つまり最高位の個所にしか加熱コイルが接触していないようにした。
【発明の効果】
【０００７】
このような装置は加熱コイルと外被管との間に点状または線状の接触しか生ぜしめない。この場合、外被管の外径を変えることは必要とならない。この場合、たとえばスペーサのような付加的な組込み部材なしに加熱コイルを直接に外被管内に嵌め込むことができる。ほぼ不変の肉厚さに基づき、赤外線放射器の破断し易さは、最小限に抑えられている。さらに、加熱コイルから外被管への熱伝導も最小限に抑えられるので、外被管の失透は、加熱コイルと外被管とが面接触した場合に外被管の失透を生ぜしめる臨界温度よりも約２００℃だけ高い温度に到達した後でしか生じない。意想外にも、本発明による赤外線放射器では、加熱コイルが前記臨界温度よりも上の温度に到達しても、外被管と加熱コイルとの間に点状または線状の接触しか行われないことに基づき、外被管の付加的な冷却なしでも外被管の失透が生じないことが判った。その理由は、外被管を通じた熱導出および外被管自体の熱導出が前記隆起部の十分な冷却を可能にするので、失透が全く生じなくなるか、または加熱コイルと前記隆起部との間での接触個所に失透が生じた場合でも、この失透が隆起部全体にわたって拡散することがないからである。赤外線放射器は極めて迅速に、廉価に、かつ少ない不良率で製造され得る。
【０００８】
隆起部が、外被管の一方の端部から外被管の他方の端部にまで少なくとも１つの線を描いていると有利であることが判った。この場合、前記少なくとも１つの線が、唯一条の細長い隆起部から形成されていてよい。この線状の隆起部は不変の横断面を有しているか、あるいは変化する横断面を有していてよい。しかし、前記少なくとも１つの線は、列状に並設された個々の隆起部から形成されていてもよい。その場合、線状の隆起部は不変の横断面を有していると有利である。
【０００９】
外被管の横断面で見て少なくとも３つの隆起部が外被管の内径部、つまり内周面にわたって均一に分配されて配置されていると有利であることが判った。これにより、加熱コイルは外被管の、隆起部以外の部分とは接触し得なくなる。隆起部の最大個数は、技術的な理由ならびに経済的な理由から制限されている。しかし特に、外被管の横断面で見て５〜６つの隆起部が外被管の内径部にわたって均一に分配されて配置されていると有利であることが判った。
【００１０】
さらに、外被管が長手方向軸線を有しており、該長手方向軸線に対して平行にまたは該長手方向軸線を中心にして螺旋を描くように前記少なくとも１つの線が延びていると有利であることが判った。
【００１１】
本発明の別の有利な構成では、外被管が長手方向軸線を有しており、この場合、前記隆起部は外被管の長手方向軸線を中心にして円形の線を描いていてもよい。前記少なくとも１つの円形の線が、唯一条の細長い隆起部から形成されていると有利である。この線状の隆起部は不変の横断面または変化する横断面を有していてよい。しかし、前記少なくとも１つの線が、列状に並設された個々の隆起部から形成されていても有利であることが判った。その場合、これらの線状の隆起部は不変の横断面を有していると有利である。
【００１２】
外被管の内径が前記隆起部の位置する範囲で約１０％〜２０％だけ減じられていると有利である。１８ｍｍの円形の横断面を有するほぼ円筒状の外被管の内径の場合、たとえば約１ｍｍの範囲の隆起部が有利になるので、隆起部の位置する範囲で内径は約１６ｍｍにまで減じられる。
【００１３】
タングステン線材、炭素繊維材料、黒鉛、黒鉛紙、鉄−クロム−アルミニウム合金、ニッケル−クロム合金またはニッケル−クロム−鉄合金から成る加熱コイルの使用が有利であることが判った。
【００１４】
加熱コイルがタングステン線材、炭素繊維材料、黒鉛または黒鉛紙から形成されている場合、外被管が前記少なくとも１つの電気的な加熱導体を気密に取り囲むように外被管の両端部が閉鎖されていると有利であることが判った。
【００１５】
加熱コイルが、鉄−クロム−アルミニウム合金、ニッケル−クロム合金またはニッケル−クロム−鉄合金から形成されている場合、外被管の少なくとも一方の端部が開いていて、前記少なくとも１つの電気的な加熱導体が酸化性の雰囲気により取り囲まれていると有利であることが判った。
【００１６】
さらに、外被管が、２つの管通路を備えたツインチューブ管として形成されており、外被管が、両管通路のうちの少なくとも一方の管通路内に加熱コイルを有していると好都合であることが判った。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１８】
図１には、赤外線放射器１の縦断面図が示されている。この赤外線放射器１は石英ガラスから成る外被管２を備えている。この外被管２は１８ｍｍの内径を有しており、この内径は隆起部３の範囲で１６ｍｍにまで減じられている。外被管２の内径部、つまり内周面は石英ガラスから成る複数の隆起部３を有しており、これらの隆起部３は外被管２の一方の端部から外被管２の他方の端部にまで真っ直ぐな線を描くように延びている。外被管２の内部には、炭素繊維材料から成るつる巻き線状の加熱コイル４が配置されており、この場合、加熱コイル４の外径部、つまり外周面は隆起部３の最高位の個所にしか接触し得ないようになっている。しかし、実際の赤外線放射器１では、加熱コイル４の個別化された螺条範囲しか隆起部３に載着されない。外被管２の両端部は、当業者にはよく知られているプレス封止部２ａ，２ｂによって閉鎖されている。この場合、加熱コイル４の電気的なコンタクトは電気的な導体５ａ，５ｂと、薄いモリブデン箔６ａ，６ｂとによって行われる。モリブデン箔６ａ，６ｂはプレス封止部２ａ，２ｂ内に気密に埋め込まれている。加熱コイル４は最大１２００℃までの温度において高い寿命で運転され得る。炭素繊維材料から成る加熱コイル４に関しては、９０Ｗ／ｃｍを超える出力が達成される。両側で開いている外被管内の鉄−クロム−アルミニウム合金から成る加熱コイルに関しては、５０Ｗ／ｃｍを超える出力が達成される。
【００１９】
図１ａには、図１に示した赤外線放射器１のＡ−Ａ′線に沿った横断面図が示されている。外被管２の内径部に位置する６つの隆起部３が見えている。これらの隆起部３は、それぞれほぼ半円形の横断面を有している。これにより、加熱コイル４は隆起部３の最高位の個所にしか接触していない。
【００２０】
図２には、本発明による赤外線放射器のために適している外被管２の縦断面図が示されている。外被管２の内径部、つまり内周面は石英ガラスから成る、列状に並設された個々の隆起部３ａを有しており、これらの隆起部３ａは外被管２の一方の端部から外被管２の他方の端部にまで真っ直ぐな線を描くように延びている。
【００２１】
図２ａには、図２に示した外被管２のＢ−Ｂ′線に沿った横断面図が示されている。外被管２の内径部に位置する６つの隆起部３ａが見えている。これらの隆起部３ａは、それぞれほぼ半円形の横断面を有している。
【００２２】
図３には、本発明による赤外線放射器のために適している別の外被管２の縦断面図が示されている。外被管２の内径部は石英ガラスから成る１条の隆起部３ｂを有しており、この隆起部３ｂは外被管２の一方の端部から外被管２の他方の端部にまで、外被管２の長手方向軸線を中心にしてスパイラルもしくは螺旋を描くように延びている。
【００２３】
図３ａには、図３に示した外被管２のＣ−Ｃ′に沿った横断面図が示されている。
【００２４】
図４には、本発明による赤外線放射器のために適しているさらに別の外被管２の縦断面図が示されている。外被管２の内径部は石英ガラスから成る、列状に並設された個々の隆起部３ｃを有しており、これらの隆起部３ｃは外被管２の一方の端部から外被管２の他方の端部にまで外被管２の長手方向軸線を中心にして螺旋を描くように延びている。
【００２５】
図４ａには、図４に示した外被管２のＤ−Ｄ′に沿った横断面図が示されている。外被管２の内径部に位置する８つの隆起部３ｃが見えている。これらの隆起部３ｃはそれぞれほぼ半円形の横断面を有している。
【００２６】
図５には、本発明による赤外線放射器のために適しているさらに別の外被管２の縦断面図が示されている。外被管２の内径部は石英ガラスから成る複数の隆起部３ｄを有しており、これらの隆起部３ｄはそれぞれ外被管２の長手方向軸線を中心にして円を描くように延びている。
【００２７】
図５ａには、図５に示した外被管２のＥ−Ｅ′に沿った横断面図が示されている。
【００２８】
図６には、ツインチューブ管（Zwillingsrohr）２ｃ，２ｄ，２ｅとして形成された石英ガラスから成る外被管を備えた本発明による赤外線放射器１の縦断面図が示されている。ツインチューブ管２ｃ，２ｄ，２ｅは第１の管２ｃを有しており、この第１の管２ｃはウェブ２ｅを介して第２の管２ｄに結合されている。第１の管２ｃの内径部は石英ガラスから成る複数の隆起部３ｄを有しており、これらの隆起部３ｄは第１の管２ｃの長手方向軸線を中心にして円を描くように延びている。第１の管２ｃ内には、炭素繊維材料から成るつる巻き線状の加熱コイル４が配置されており、この場合、加熱コイル４の外径部は隆起部３ｄの最高位の個所にしか接触しないようになっている。第２の管２ｄは流入・流出管片７ａ，７ｂを有している。流入・流出管片７ａ，７ｂは、第２の管２ｄを冷却水管路に接続するために適している。両管２ｃ，２ｄの両端部は、当業者によく知られているプレス封止部２ａ，２ｂによって閉鎖されており、この場合、加熱コイル４の電気的なコンタクトは電気的な導体５ａ，５ｂと薄いモリブデン箔６ａ，６ｂとによって行われる。モリブデン箔６ａ，６ｂはプレス封止部２ａ，２ｂ内に気密に埋め込まれている。
【００２９】
図６ａには、図６に示した赤外線放射器１をＦ−Ｆ′線に沿って断面した横断面図が示されている。２つの管２ｃ，２ｄがウェブ２ｅの範囲で互いに結合されていることが判る。この場合、第１の管２ｃは管通路２ｆを有しており、第２の管２ｄは管通路２ｇを有している。第１の管２ｃ内には加熱コイル４が配置されており、この加熱コイル４は隆起部３ｄの最高位の個所にしか接触していない。
【００３０】
本発明による赤外線放射器１のさらに別の実施例は平均的当業者であれば容易に考えられ得る。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による赤外線放射器の縦断面図である。
【００３２】
【図１ａ】図１に示した赤外線放射器をＡ−Ａ′線に沿って断面した横断面図である。
【００３３】
【図２】本発明による赤外線放射器のために適した外被管の１実施例を示す縦断面図である。
【００３４】
【図２ａ】図２に示した外被管をＢ−Ｂ′線に沿って断面した横断面図である。
【００３５】
【図３】本発明による赤外線放射器のために適した外被管の別の実施例を示す縦断面図である。
【００３６】
【図３ａ】図３に示した外被管をＣ−Ｃ′線に沿って断面した横断面図である。
【００３７】
【図４】本発明による赤外線放射器のために適した外被管のさらに別の実施例を示す縦断面図である。
【００３８】
【図４ａ】図４に示した外被管をＤ−Ｄ′線に沿って断面した横断面図である。
【００３９】
【図５】本発明による赤外線放射器のために適した外被管のさらに別の実施例を示す縦断面図である。
【００４０】
【図５ａ】図５に示した外被管をＥ−Ｅ′線に沿って断面した横断面図である。
【００４１】
【図６】外被管としてツインチューブ管を備えた本発明による赤外線放射器の縦断面図である。
【００４２】
【図６ａ】図６に示した赤外線放射器をＦ−Ｆ′線に沿って断面した横断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  赤外線放射器
２  外被管
２ａ，２ｂ  プレス封止部
２ｃ  第１の管
２ｄ  第２の管
２ｅ  ウェブ
２ｆ，２ｇ  管通路
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  隆起部
４  加熱コイル
５ａ，５ｂ  導体
６ａ，６ｂ  モリブデン箔
７ａ，７ｂ  流入・流出管片
【図１】
2004327442.tif 000003
【図１ａ】
2004327442.tif 000004
【図２】
2004327442.tif 000005
【図２ａ】
2004327442.tif 000006
【図３】
2004327442.tif 000007
【図３ａ】
2004327442.tif 000008
【図４】
2004327442.tif 000009
【図４ａ】
2004327442.tif 000010
【図５】
2004327442.tif 000011
【図５ａ】
2004327442.tif 000012
【図６】
2004327442.tif 000013
【図６ａ】
2004327442.tif 000014