長距離のIRヒーターを作るという現実
数メートルもの長さのガラス製のトンネル型窯を加熱しようとすると、単純に普通のランプを伸ばして使えないことがすぐにわかります。そんな方法ではうまくいきません。2メートル以上の長さになると、物理的な制約が邪魔をしてきます。電圧降下や、ガラスが曲がってしまう問題、そして壊れやすい石英管が破損してしまう恐れもあります。
適切な加熱を実現するために
最も大きな課題は、温度の不均一を避けることです。誰もが、トンネル内で温度が不均一になることを望みません。
私たちは、短いランプを単純に繋げて使うわけにはいきません。それでは温度が不均一になってしまいます。代わりに、連続した配列として設計します。フィラメントの長さや巻き方を細かく調整する必要があります。目標は、ランプの始点と終点での温度が完全に同じであることです。
石英管の問題
急速な加熱や冷却に耐えられるのは高純度の石英だけです。しかし、2メートル以上の長さになると、石英管は曲がったり振動したりします。もしフィラメントが少しでも動いてガラス壁に触れてしまうと、瞬時に破損してしまいます。
これを防ぐために、強化された支持構造や精密なスリーブを使用します。これにより、フィラメントが正確な位置に保たれます。
知っておくべきトレードオフ
このような装置の配線は非常に大変です。大きな電流が流れるため、業務用のコネクタを使用します。安価な部品を使うと、端子が過熱してしまい、それは望ましくありません。
しかし、「超長距離」にすることにはリスクもあります。2メートルもの巨大なランプが壊れてしまうと、加熱エリアの大部分が失われてしまいます。それはリスクの高い選択です。完璧に連続した加熱を実現するか、それとも何かが壊れた時に簡単に交換できる構造を選ぶか、どちらかを選ばなければなりません。
また、電源にも注意が必要です。長いフィラメントは、スイッチを入れた瞬間に大量の電力を消費します。もしブレーカーがその瞬間の電流に対応していなければ、窯を動かすよりも、電気系統を再起動するのに時間がかかってしまいます。