クールスポットの問題とその解決策
長いガラス製のトンネル型キルンを使ったことがある人なら、その苦労はよくわかるでしょう。ほとんどの赤外線ランプは、約1メートル程度の長さしかありません。これだけならまだ大丈夫ですが、実際にランプを並べてみると、各接続部に厄介な「クールスポット」ができてしまいます。これでは、均一な加熱が不可能になってしまいます。
そこで私たちは、短いランプを使うのをやめ、2メートル以上の長さの赤外線ランプを自作することにしました。目的は簡単です。ガラスが流れていく間も、一定の温度が保たれるようにするのです。
加熱の背後にある物理的原理
単純に石英を伸ばすだけでは不十分です。ランプの長さを増やすと、電気抵抗が上昇します。注意しなければ、電圧が下がり、ランプの両端は温かくなってしまい、中央部分だけが過度に熱くなってしまいます。
これを解決するために、内部のタングステンフィラメントには細心の注意を払います。通常、電圧を高く設定して、全体にわたって均一な温度を維持します。ただし、これらの長いランプが消費する電流に対応できる電源が必要です。電力が不足すると、ランプは予想以上に早く壊れてしまいます。
長期間使用に耐える構造
フィラメントを安全に保つために、高純度の石英を使用しています。また、扱うガラスの種類に応じて、熱の波長を調整するための特殊なコーティングも施します。
接続部分は、多くの場合、問題の原因になります。私たちは、高温環境でも耐えられる工業用端子を使用しています。また、1メートル程度のランプに見られる隙間がないように設計されているため、均一な加熱が実現します。
現実的な問題点
正直なところ、長いランプは壊れやすいのです。2メートルの管は、短い管よりも設置時に壊れやすいです。そこで、私たちは強化された取り付けブラケットを使用しています。これにより、キルンの振動によって石英が割れるのを防ぎます。
また、空気の流れも重要です。2メートルもの長さの加熱源は、換気システムに大きな負担をかけます。もし冷却ファンの力が不十分だと、ランプ自体が溶けてしまいます。これは良くない結果です。