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集光型ラインヒーター HLH-55Wによる面加熱応用

集光型ハロゲンラインヒーターを焦点位置をずらせると、幅を持たせた面加熱ができます。そして、ハロゲンラインヒーターを多数連結すれば、広い面積の加熱も可能になります。

別の方向からのアプローチとして「空洞加熱法」もありますが、絶対的なハイパワーを必要とする急速加熱では、ここでご紹介するような面加熱の手法がより有効な手段です。

平行光型(放物面鏡)を使用するよりも、集光型ミラーを採用した方が加熱幅を自由に選べ、また光の利用効率が良くなります。(放物面鏡は一般的に浅く、光を受け止める割合が少ないので)
標準型のラインヒーター「HLH-55W/f25/L280/H18/200v-5kw」を使用したデータです
標準型のラインヒーター「HLH-55W/f25/L280/H18/200v-5kw」を使用したデータです。
ミラー幅 55mm
焦点距離 25mm
有効ミラー長 280mm

集光の状態
集光型ラインヒーターは、上の写真の様に非常に狭い面積にほとんど全ての光が集光し、焦点を高温にするヒーターです。
しかしこのヒーターは集光する前後の位置では光束が広がるので、この部分を使えば面加熱用ヒーターとしても使えます。
平行光型(放物面ミラー)に対するメリットは、照射距離の調節で加熱幅を大きく変えることができること、ミラーを深くできるので、ランプ光を受ける割合が高く、光利用率が高いこと等が上げられます。

下図は焦点距離 f=25mmのラインヒーターを照射距離40mm~120mmで使用した場合の照射幅を示したものです。黄色い部分が高照度,高温域で、赤い部分は漏れ光などによる低照度部分です。
距離が離れるほど照射幅は大きくなり、その分、加熱温度は低くなります。
A4の方眼紙(グラフ用紙)に照射しました。手前の目盛りゼロラインがミラーの手前側の端のラインです。
供給電圧は約20v(定格電圧の約10%)。ただし距離を近づけると方眼紙が焦げるため、距離が近いほど電圧を下げています(40mmの場合、約15v)。そのため距離を近づけると総光量が減っていきますが、実際の使用時には総光量は同じなので、集光幅が狭いほど光の密度は高くなり、高温になります。説明文の温度データは定格電圧(200v)で30秒間照射した時の温度です。

照射距離120mm、強い加熱幅は約70mm、温度 約 690℃
照射距離120mm、強い加熱幅は約70mm、温度 約 690℃

照射距離100mm、強い加熱幅は約60mm、温度 約 770℃
照射距離100mm、強い加熱幅は約60mm、温度 約 770℃

照射距離80mm、強い加熱幅は約45mm、温度 約 860℃
照射距離80mm、強い加熱幅は約45mm、温度 約 860℃

照射距離60mm、強い加熱幅は約35mm、温度 約 990℃
照射距離60mm、強い加熱幅は約35mm、温度 約 990℃

照射距離40mm、強い加熱幅は約20mm、温度 約 1190℃
照射距離40mm、強い加熱幅は約20mm、温度 約 1190℃

【照射距離と加熱幅と温度】

照射距離 強加熱幅 温度
120mm 70mm 690℃
100mm 60mm 770℃
80mm 45mm 860℃
60mm 35mm 990℃
40mm 20mm 1190℃

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