CN100496170C - 红外线灯、加热装置和生产红外线灯的方法 - Google Patents

Abstract

通过在红外线灯泡的玻璃管上形成反射膜的具有所需辐射功率分布的红外线灯泡，利用该红外线灯泡的加热装置，以及红外线灯泡的生产方法。基本红外线灯泡是通过在固体板状加热元件的相对两端处形成槽，后者由碳基物质组成，通过将碳基物质的粘接剂施加到包括槽的区域上，以及将加热元件的端部插入到在高传导辐射块端部中形成的缝隙中，并将元件保持在其中而构成的。

Description

红外线灯、加热装置和生产红外线灯的方法

本申请是申请日为2000年11月24日、申请号为00803284.X、发明名称为“红外线灯、加热装置和生产红外线灯的方法”发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及在对物体加热的加热器和对房间加热的空间加热器等(以下统称为加热装置)中所使用的红外线灯，尤其涉及使用碳基物质作为加热元件的其功能与热源一样好的红外线灯、利用此红外线灯的加热装置、以及生产红外线灯的方法。

背景技术

传统红外线灯引起一个问题，在长时间使用后其功耗异常地增大，在有些情况下其加热部分熔化并断开。下面将描述这一问题。

由于红外线灯常常用作热源，采用由数个钨支承将螺旋钨灯丝维持在玻璃管中心部分的红外线灯。然而，钨的红外线辐射率太低，只有30至39％，而在开灯时的冲流高。此外，必需使用数个钨支承来维持螺旋钨丝在玻璃管的中心部分上，它们的组装工作不易进行。特别是，为了获得高输出而将多根螺旋钨丝密封在玻璃管中是十分困难的。

为了解决这些问题，已经提议了采用形成为棒形的碳基物质替代螺旋钨丝作为加热元件的红外线灯。照此，传统的红外线灯、日本已公布的未审定专利申请，公布号为平11-54092(由同一申请人申请)中所揭示的红外线灯可提供使用。由于碳基物质具有78至84％的高红外线辐射率，通过利用碳基物质作为加热元件，红外线灯的红外线辐射率也变高。此外，由于碳基物质具有负电阻温度特性(其电阻值随温度升高而降低)，碳基物质具有能够降低在开灯时冲流的明显特性。

图20和21是表明日本已公布的未审定专利申请，公布号为平11-54092中描述的传统红外线灯的正视图，其中采用碳基物质作为加热元件。图20(a)部分是表明传统红外线灯的引线引出部分的结构图，其中加热元件200被密封在玻璃管100中。图20(b)部分是部分放大图，表明图20(a)部分中所示红外线灯的加热元件200与引线104之间的连接部分。图21是部分放大图，表明传统红外线灯的两个加热元件200a和200b与引线104之间的连接部分，其中两个加热元件200a和200b被密封在玻璃管中。图20(a)部分示出红外线灯一端的结构，红外线灯的另一端具有类似结构。此外，图21所示的红外线灯的结构类似于图20(a)部分所示的结构，所不同的是该图中所示的两个加热元件200a和200b与引线104之间的连接部分。

正如图20(a)部分中所示，在传统红外线灯中，以线圈形状缠绕的金属线102被绕在由碳基物质形成并为棒状的加热元件的端部。线圈状金属线102的端部用金属箔套103覆盖，这一金属箔套103通过卷边被固定于加热元件200的端部。由金属线形成的在线的中部具有以线圈弹簧形状缠绕的线圈部分105的内部引线104被电连接至金属箔套103的一端。钼箔片107的一端被点焊接到内部引线104的另一端。此外，由钼线形成的外部引线108被焊接到钼箔片107的另一端。如上所述串联连接的加热元件200、金属箔套103、内部引线104、钼箔片107和外部引线108被插入玻璃管100中并设置在其中。将诸如氩、氮等的惰性气体密封在玻璃管100中，在钼箔片107的部分使玻璃管100熔合并接合，由此完成红外线灯。

图21是表明另一传统红外线灯内部和表明该传统红外线灯的两个加热元件200a和200b与金属引线104之间连接部分结构的透视图。正如图21所示，这一传统红外线灯具有这样一种结构，其中两个加热元件200a和200b被密封在一个玻璃管(未示出)中。在图21所示的红外线灯中，线圈状金属线102a和102b分别缠绕加热元件200a和200b的端部，金属箔套106被配合在金属线上。配合的金属箔套106通过卷边被固定于加热元件200a和200b的端部。在线的中部具有以线圈弹簧形状缠绕的线圈部分105的金属引线104被电连接到金属箔套106。

具有上述结构的红外线灯具有良好的红外线发射率，因为它们的加热元件是由碳基物质形成的，但是仍存在以下问题。

在具有图20所示结构的传统红外线灯中，对于大瓦数的红外线灯，即对于大功耗的灯，线圈状金属线102被加热到高温。结果，当具有这种结构的红外线灯被长时间使用时，加热元件200、线圈状金属线102和金属箔套103之间的连接部分的接触电阻由于温度升高而增大。因此传统红外线灯具有在连接部分异常加热的问题。此外，如果线圈状金属线102与金属箔套103之间连接部分处的温度长时间连续升高，接合部分的温度可能升高，在最坏情况下，接合部分可能熔化并断开。此外，由于加热元件200与线圈状金属线102之间的热膨胀系数的差别造成的由热循环引起的应力增加，接触电阻比使用初期时的值更高，由此加速连接部分的温度上升。

另外，在具有图21所示的两个加热元件200a和200b的红外线灯的结构中，引起以下问题。

在通过利用金属箔套106使两个加热元件200a和200b的两端卷边的过程中，如果两个加热元件200a和200b通过均匀张力或压缩力被卷边不存在问题。然而，卷边可能在非平衡张力或压缩力的状态中产生。在经受以此方法卷边的传统红外线灯中，如果加热元件200a和200b被加热，两个加热元件200a和200b以不同状态热膨胀。由于这一原因，施加于加热元件200a和200b的张力或压缩力的不平衡增大。尤其在卷边状态中平衡不适当时的情况中，对其施加较大张力或压缩力的碳基加热元件中的一个可能断裂。

接着，以下将描述传统红外线灯中的定向性问题。

红外线灯通过利用辐射的红外线被用作对物体加热的加热器和对房间加热的空间加热器。作为这种类型的传统红外线灯，具有图22所示结构的红外线灯是已知的。图22是表明传统红外线灯的一个例子的平面图。图23是表明图22所示红外线灯的透视图。在图22和23中，从对图中所示的两端部分的描述易于理解该红外线灯的中心部分，因此，在这两幅图中均未示出红外线灯的中心部分。

图22和23所示的传统红外线灯包括：基本为圆柱形的玻璃管210、嵌入在玻璃管201两端部分中的金属箔片205、气密封在玻璃管201内的加热元件240和内部引线204。加热元件240是由镍铬合金或钨形成的以线圈状缠绕的电阻线。使用内部引线204将加热元件240的两端连接到金属箔片205。结果，加热元件240被电连接到金属箔片205并通过两端上的内部引线204被适当拖拉，由此被稳定固定。此时，线圈状加热元件240的中心轴是如此设置的，即与圆柱玻璃管201的中心轴基本上共轴。

正如图22和23所示，外部引线206分别被连接到两侧上的金属箔片205。当将电压施加在从两侧引出的外部引线206上时，电流流过加热元件240，对应于此电流，由于加热元件240的电阻，从加热元件240产生热。这时，从加热元件240辐射红外线。

图24(a)部分是表明从图23所示红外线灯的加热元件240辐射的红外线强度的分布曲线270图，图24(b)部分是具有图23所示红外线灯加热元件240的部分的截面图。图24(a)和(b)部分中所示的x和y轴是垂直于图23所示加热元件240轴方向的平面上的正交坐标轴。在图24(a)和(b)部分中，原点0对应于加热元件240的中心轴。在图24(a)部分的曲线中，径向上的值指红外线的辐射强度，圆周向上的值指垂直于加热元件240轴向的平面上相对于中心轴的角度。这些角度是由从x轴正方向起的角度表示的。

当将恒定电压加在加热元件240上时，测量从加热元件240中心轴(由图24中原点0表示)起的恒定距离处到达一分弧区的红外线的量，由此获得强度分布曲线270。

正如图24(a)部分中强度分布曲线270表示的，红外线灯240在所有方向上以基本相同的强度辐射红外线。这是从加热元件240的截面形状相对于其轴基本对称以及具有如图24(b)部分所示圆形形状的事实产生的结果。

通过如上所述的在所有方向上以基本相同强度辐射的均等分布的红外线，从加热元件240向外发射热，并用于对外部及周围进行加热。

在按照如上所述构造的传统红外线灯中，在需要对红外线辐射强度给出定向性的情况中，例如已知一种结构，其中在红外线灯外侧安装一块红外线反射板。

图25是一幅透视图，表明为传统红外线灯设置一块红外线反射板280的一个例子，以及表明红外线灯与红外线反射板之间的位置关系。红外线反射板280具有半圆柱形状，并与加热元件240同轴设置，从而环绕加热元件240半圈。

图26(a)部分是表明从具有红外线反射板的红外线灯辐射的红外线强度的分布曲线271图，图26(b)部分是一幅截面图，表明具有图25所示具有红外线反射板280的红外线灯的加热元件240的部分。图26(a)和(b)部分中所示的x和y轴是垂直于图25所示加热元件240轴向的平面上的正交坐标轴。与红外线反射板280反射面相反的方向定义为x轴的负方向。在图26(a)和(b)部分中，原点0对应于加热元件240的中心轴。在图26(a)部分的曲线中，径向上的值代表红外线的辐射强度，周向上的值代表在垂直于加热元件240轴向的平面上相对于中心轴的角度。这些角度是由从x轴正方向起的角度表示。在图26(a)部分中，指示辐射强度的同心等值线具有与上述图24(a)部分中所示等值线相同的值。此外，测量辐射强度的方法与图24(a)部分中的方法相同。

正如图26(a)部分所示，通过提供红外线反射板280，辐射的红外线仅集中在红外线灯的一侧，相对于被用作中心的x轴的正方向。

如上所述，在传统红外线灯中，已指出红外线的辐射在所有方向上具有等值强度分布。由于这一原因，为了使红外线幅射具有定向性，必需在红外线灯外侧提供红外线反射板。

然而，红外线反射板的红外线反射率由于着色剂的老化和粘接倾向于降低。结果，红外线辐射的强度分布变为随辐射方向而不同。此外，由于红外线反射率降低，被反射板本身吸收的红外线增大。如果这种加热装置长时间使用的话，辐射效率降低，不期望的部件将会被过分加热。

此外，通过给在所有方向上具有上述等值辐射强度分布的红外线灯提供半圆柱形红外线反射板所获得的辐射强度通常分布在一侧的很宽范围上，如图26(a)部分所述。由于这一原因，在传统红外线灯中，试图增大更有限范围内的辐射强度以及减小其他范围内辐射强度以增强定向性的努力是困难的。结果，在使用传统加热装置作局部加热的情况中，便出现加热效率低的问题。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，还试图提供一种高可靠性的红外线灯，这里其功耗在长时间使用期间并不增大以及在长时间使用后阻止其加热部分熔化和断开。本发明进一步的意图是使红外线反射板的反射率的降低对红外线辐射强度定向分布的影响比传统红外线灯的更低，以及使红外线的辐射强度的定向性比传统红外线灯的更高。本发明提供一种红外线灯和一种加热装置，其中红外线的辐射强度具有定向性，而不使用任何反射板，还提供一种生产这种红外线灯的方法。

按照本发明的红外线灯包括：

至少一个板状的由碳基物质形成的加热元件，在其两端附近有凹陷部分，

具有良好传导性的热辐射块，所述加热元件的两端端部被插入其中并与其粘接，

在加热元件的插入和粘接面上形成并烧结的粘接剂的烧结物质，在加热元件的包括凹陷部分的两端端部附近的区域处加热元件被粘接到热辐射块，

一根玻璃管，加热元件、粘接剂的烧结物质和热辐射块与惰性气体一起被密封在其中，以及

与热辐射块电连接的引线，其端部被引导到玻璃管之外。

采用这种结构，在红外线灯中，凹陷部分设置在用作加热元件的碳基物质的两端附近，经碳基粘接剂与热辐射块接触的区域被增大，由此能够降低接触电阻，能够限制由于接触电阻造成的加热，以及防止在两端部分处引线安装部分的温度局部变高。结果，根据本发明，可以防止由于在引线安装部分处温度升高造成的引线安装部分的熔化和断裂。另外，由于用碳基粘接剂填充加热元件两端附近中的凹陷部分，加热元件与热辐射块之间的配合或粘接变得更紧，粘接强度增强。结果，在本发明的红外线灯中，由于热造成的应力被吸收掉，并能够防止异常加热。

从另一视角看，本发明的红外线灯包括：

至少一个板状的由碳基物质形成的加热元件，在其两端附近有凹陷部分，

具有良好传导性的每个块被分成两个部分的多个热辐射块，所述加热元件的两端端部被夹在其间，

在所述加热元件的插入和粘接面上形成并烧结的粘接剂的烧结物质，所述加热元件在所述加热元件的包括凹陷部分的两端端部附近的区域处被粘接到所述热辐射块，

一根玻璃管，所述加热元件、所述粘接剂的所述烧结物质和所述热辐射块与惰性气体一起被密封在其中，以及

与所述热辐射块电连接的引线，其端部被引出到所述玻璃管之外。

采用这种结构，在红外线灯中，加热元件通过压力接触被粘接到热辐射块；然而由于不需要进行配合的预定位置的准确定位，组装工作便于进行，生产成本显著降低。

按照本发明的生产红外线灯的方法包括：

在至少一个板状的由碳基物质形成的加热元件的两端附近形成凹陷部分的步骤，

将由碳基有机物质形成的液体粘接剂施加于所述加热元件的包括凹陷部分的两端附近的区域上的步骤，

利用所述粘接剂将所述加热元件的两端部分插入并粘接到所述具有高导电性的热辐射块的端部的步骤，

对彼此粘接的所述热辐射块和所述加热元件进行干燥和焙烧的步骤，

使所述加热元件和所述热辐射块与惰性气体一起密封在所述玻璃管内，并将电连接到所述热辐射块的引线的端部引出到所述玻璃管之外的步骤。

采用这些步骤，红外线灯具有高的可靠性，在长时间使用期间，其功耗不会异常地升高，以及防止其加热部分在长时间使用后熔化和断开。

从另一视角考虑按照本发明的红外线灯包括：

一个板状的加热元件，其宽度比其厚度大5倍或更高倍，

一根玻璃管，所述加热元件被密封其中，

嵌入在所述玻璃管的两端部分处的两个电极，分别与所述加热元件的两端电连接且还与外部电路电连接。

采用这种结构，红外线灯的辐射强度在加热元件的厚度方向变为最大，与该最大值相比，在宽度方向上变为可忽略不计。

按照本发明的加热装置包括：

一个板状的加热元件，其宽度比其厚度大5倍或更高倍，

一根玻璃管，所述加热元件被密封其中，

嵌入在所述玻璃管的两端部分处的两个电极，分别与所述加热元件的两端电连接且还与外部电路电连接。

采用这种结构，加热装置中的红外线灯的辐射强度在加热元件的厚度方向变为最大，与该最大值相比，在宽度方向上变为可忽略不计，由此具有方向性。

从另一视角考虑本发明的生产红外线灯的方法包括：

通过将玻璃形成圆柱形状的玻璃管的步骤，

将其宽度比其厚度大5倍或更大倍数的板状的加热元件密封在玻璃管内，从而使所述加热元件的纵向中心线与玻璃管的中心轴同轴的步骤，

在玻璃管圆柱形的外表面上形成半圆柱形的反射红外线的反射膜的步骤，从而上包括所述加热元件在其轴向上配置范围内。

采用这一结构，利用玻璃管的圆柱形状能够容易地形成半圆柱反射膜。

从本发明的另一视角考虑的生产红外线灯的方法包括：

通过将玻璃形成圆柱形状的玻璃管的步骤，

在玻璃管外表面或内表面上形成预定半圆柱形状的反射红外线的反射膜的步骤，

设置一个其宽度比其厚度大5倍或更大倍数的板状的加热元件，从而使其包含在所设置反射膜的轴向范围内以及将所述加热元件密封在所述玻璃管内的步骤。

采用这种结构，利用玻璃管的圆柱形状，即使在玻璃杯的内表面上也能够容易地形成半圆柱形反射膜。

虽然在所附权利要求书中具体地给出本发明的新颖特征，但是从以下结合附图给出的详细描述，应当更好地理解和领会本发明，有关编排方式和内容，及其其他目的和特征。

附图说明

图1是一幅正视图，表明按照本发明第一实施例的红外线灯的引线引出部分的结构。

图2是部分放大图，表明图1所示的红外线灯的加热元件与热辐射块的连接部分。

图3是部分放大图，表明按照本发明第一实施例的具有另一种结构的红外线灯的加热元件与热辐射块的连接部分。

图4是部分放大图，表明按照本发明第一实施例的具有又一种结构的红外线灯的加热元件与热辐射块的连接部分。

图5是一幅正视图，表明按照本发明第二实施例的红外线灯的引线引出部分的结构。

图6是部分放大图，表明图5所示的红外线灯的加热元件与热辐射块的连接部分。

图7是部分放大图，表明按照本发明第二实施例的具有另一种结构的红外线灯的加热元件与热辐射块的连接部分。

图8是部分放大图，表明按照本发明第二实施例的具有又一种结构的红外线灯的加热元件与热辐射块的连接部分。

图9(a)部分是表明按照本发明第三实施例的红外线灯的平面图，图9(b)部分是其正视图。

图10是表明按照本发明第三实施例的红外线灯的透视图。

图11(a)部分是一曲线图，表明从第三实施例的加热元件辐射的红外线强度的分布曲线，图11(b)部分是第三实施例的红外线灯的中心部分的截面图。

图12(a)部分是表明按照本发明第四实施例的红外线灯的平面图，图12(b)部分是其正视图。

图13是表明按照本发明第四实施例的红外线灯的透视图。

图14(a)部分是表明从第四实施例的红外线灯辐射的红外线强度的分布曲线图，图14(b)部分是第四实施例的红外线灯的中心部分的截面图。

图15(a)部分是表明按照本发明第五实施例的红外线灯的平面图，图15(b)部分是其正视图。

图16是表明按照本发明第五实施例的红外线灯的透视图。

图17(a)部分是表明从第五实施例的红外线灯辐射的红外线强度的分布曲线图，图17(b)部分是第五实施例的红外线灯的中心部分的截面图。

图18是一幅透视图，表明按照本发明第六实施例的加热装置的红外线灯与红外线反射板之间的位置关系。

图19是一幅透视图，表明按照本发明第七实施例的加热装置的红外线灯与红外线板之间的位置关系。

图20是部分图，表明传统红外线灯的引线引出部分的结构。

图21是部分图，表明传统红外线灯的引线引出部分的结构，其中将两个加热元件密封在一个玻璃管中。

图22是表明传统红外线灯的平面图。

图23是表明传统红外线灯的透视图。

图24(a)部分是表明从传统红外线灯的加热元件辐射的红外线强度的分布曲线图，图24(b)部分是图23所示红外线灯的中心部分的截面图。

图25是一幅透视图，表明传统红外线灯中红外线反射板与红外线灯之间的位置关系。

图26(a)部分是表明从设置有图25所示红外线反射板的传统红外线灯辐射的红外线强度的分布曲线图，图26(b)部分是图25所示红外线灯的中心部分的截面图。

将会认识到，一部分或所有的图是为了说明起见的示意表示，并不必示出图示元件的实际相关的尺寸或位置。

具体实施方式

以下参考附图描述按照本发明的红外线灯和红外加热装置的较佳实施例。

第一实施例

图1是表明按照本发明第一实施例的红外线灯的结构的正视图，它示出红外线灯的引线引出部分的结构。图1示出第一实施例的红外线灯的两端部分。由于其中心部分具有连接两端部的连续结构，便未示出中心部分。

正如图1所示，在第一实施例的红外线灯中，加热元件2、热辐射块3和内部引线4被密封在玻璃管1中。内部引线4经钼箔片7连接至外部引线8。密封在玻璃管1中的板加热元件2由碳基物质形成，后者由诸如石墨、电阻值调节物质和无定形碳的结晶碳的混合物构成。这个加热元件2为板状形，例如测得宽6mm、厚0.5mm、长300mm。热辐射块3由导电材料形成，并按下文描述的方法电连接到加热元件2的一端。在内部引线4的一端处形成线圈部分5，紧随线圈部分5形成具有弹性的弹簧部分6。

正如图1所示，内部引线4的线圈部分5紧紧绕在热辐射块3的外周面上，从而与其电连接。内部引线4的弹簧部分6设置成离开热辐射块3外周面一预定距离，并被构造成可伸缩，从而能够消除并吸收由于其膨胀造成的加热元件2的尺寸变化。

在第一实施例的红外线灯的密封部分1c处，玻璃管1内的内部引线4连接至钼箔片7的一端，钼箔片7的另一端连接至外部引线8。

图2是部分放大透视图，表明按照图1所示第一实施例的由加热元件2和热辐射块3的配合条件。正如图2所示，在热辐射块3的一个端部的中心形成一个切口3a。另一方面，在加热元件2的端部附近，形成一个在垂直于加热元件2插入方向(在图2中箭头表示的方向)的方向上延伸的槽2a。此外，在加热元件2的槽2a附近，施加粘接剂9。以这种方法形成的加热元件2如此构造，以便将其插入热辐射块3的切口3a中并彼此固定。

施加于加热元件2的粘接剂9由碳基物质形成，后者当被加热到高温时被转换为诸如石墨和无定形碳的结晶碳的混合物。在第一实施例中，热辐射块3由具有良好电导率的石墨形成。此外，在第一实施例中，内部引线4由热膨胀系数接近等于碳热膨胀系数的钨形成。然而，只要在工作环境中在耐热性方面不出现问题，诸如钼线、钛线的其他金属线可以用作内部引线4。外部引线8由钼线形成。

在第一实施例的红外线灯中，如上所述热辐射块3经粘接剂9紧密配合在板加热元件2端部附近。此外，内部引线4的线圈部分5紧紧绕在热辐射块3上并固定于其上。以这种方式，加热元件2经粘接剂9和热辐射块3被电连接到内部引线4。在内部引线4中，弹簧部分6(其绕组直径大于线圈部分的直径)的端部被电连接到钼箔片7，后者被嵌入在玻璃管1的的密封部分1c中。钼箔片7的另一端也被连接到密封部分1c内的外部引线8上。

在第一实施例的红外线灯中，串联连接的加热元件2、热辐射块3和内部引线4被插入到耐热玻璃管1内的空间中。在玻璃管1中充入诸如氩或氮的惰性气体，使玻璃管1的端部(密封部分)熔化且熔合从而被密封。一部分内部引线4、钼箔片7和一部分外部引线8被密封在玻璃管1的密封部分1c中。第一实施例的红外线灯是按照如上所述形成的。

在按照如上所述构成的第一实施例的红外线灯中，当通过对设置在两端的外部引线8上施加一电压时，由碳基物质形成的加热元件2由于其电阻被加热到高温。即使当加热元件2通过这一加热在其纵向上膨胀时，由于在加热元件2与钼箔片7之间设置了内部引线4的弹簧部分6，由加热元件2膨胀引起的尺寸变化的效应被弹簧部分6的收缩抵消。结果，有可能阻止任何不希望有的弯曲力施加于加热元件2。由于没有不希望的弯曲力施加于高温下变脆的加热元件2，加热元件2即使在高温也不会断开。

在第一实施例的红外线灯中，由具有良好电导率材料形成的热辐射块3通过利用具有良好电导率的碳基粘接剂连接到加热元件2的端部附近。对此，在第一实施例的红外线灯中，能够使二者间接触电阻变小，并能够降低连接部分处的温度。

接着，将更详细地描述第一实施例的红外线灯中加热元件2和热辐射块3的配合条件。

正如图2所示，在制造红外线灯时，主要由液体碳基有机物质构成的粘接剂9被充分地施加于加热元件2的包括在其端部附近形成的槽2a的端部。然后，将施加有粘接剂9的加热元件2插入到热辐射块3的切口3a中，使它们紧密接触。在使加热元件2与热辐射块3紧密接触并配合到热辐射块3中后，进行干燥和加热(焙烧)，由此形成烧结物质，主要由粘接剂9的碳基物质组成，具有高的电导率。

在第一实施例中，通过在加热元件2中形成槽2a，能够增大加热元件2与热辐射块3之间的接触面积，以及能够减小接触电阻。

此外，由于由碳基有机物质构成的粘接剂9很可能粘到由石墨形成的热辐射块3上，粘接剂9进入槽2a，在加热元件2与热辐射块3的凸起和凹陷面处实现二者之间的接合，由此，显著地增强接合的强度。在第一实施例中，在加热元件2端部附近形成的槽2a的数目为一个的这种结构例子中已经作了阐明，但是即使在一面或者两面上形成多个槽也能够获得类似效果，槽的数目越大，获得的效果越显著。

在第一实施例中，即使当加热元件2与热辐射块3之间的空隙在0至100微米的范围，在接触电阻和接合强度方面没有差别。

接着，通过利用上述第一实施例的红外线灯的加热元件与热辐射块之间的连接方法，将描述具有另一种结构的红外线灯的加热元件与热辐射块的连接。

在具有两个棒形加热元件21a和21b的红外线灯中，图3是一幅部分放大透视图，表明将加热元件21a和21b连接到热辐射块31的方法。图4是一幅部分放大透视图，表明在具有两个棒形加热元件22a和22b的红外线灯中将加热元件22a和22b连接到热辐射块32的方法。

在图3和4所示的红外线灯中，这些图中所示结构以外的结构类似于上述图1中所示的第一实施例。

正如图3所示，这一红外线灯的加热元件21a和21b的端部分别被插入到热辐射块31中形成的两个孔31a和31b中并与其连接。在加热元件21a和21b中形成的多个槽21c，在垂直于加热元件21a和21b插入方向(由图3中箭头表示的方向)的方向上延伸。

图3中所示的红外线灯的加热元件21a和21b和热辐射块31由类似于上述第一实施例元件的材料形成，第二实施例的粘接剂9是由碳基物质形成的，当被加热到高温时变为诸如石墨和无定形碳的结晶碳的混合物，正如第一实施例中的情况一样。

在上述圆柱形加热元件21a和21b的端部附近，形成多个槽21c(在图3所示的例子中是3个槽)。对此，在加热元件21a和21b的端部附近形成凸起和凹陷面，将粘接剂9充分施加于包括凸起和凹陷面的端部。将施加有粘接剂9的加热元件21a和21b分别插入到热辐射块31的孔31a和31b中，并使其紧密接触。在加热元件21a和21b与热辐射块31紧密接触并配合到热辐射块31中之后，进行干燥和加热(焙烧)步骤，由此形成由粘接剂9的碳基物质构成的烧结物质。结果，经具有高电导率的粘接剂的烧结物质将加热元件21a和21b连接到热辐射块31。

在图3所示的例子中，由于凸起和凹陷面是在圆柱形加热元件21a和21b的端部附近形成的，加热元件21a和21b与热辐射块31之间的接触面增大。此外，在垂直于插入方向的方向上在加热元件21a和21b的附近形成槽21c，在槽21c中形成粘接剂9的烧结物质。由于这一原因，能够降低图3所示红外线灯的加热元件21a和21b与热辐射块31之间的接触电阻，并能够显著地增强接合的强度。

在图4所示的红外线灯中，在两个加热元件22a和22b端部附近的外表面上形成多个(在图4所示的例子中为3个)槽22c。在加热元件22a和22b中形成的多个槽22c是在垂直于加热元件22a和22b中每一个的插入方向(在图4中由箭头表示的方向)的方向上设置的，由此形成凸起和凹陷面。此外，将粘接剂9充分施加于加热元件22a和22b的包括其附近凸起和凹陷面的端部。

另一方面，在热辐射块32中形成的两个孔32a和32b是在这些孔32a和32b的每一个内表面中形成的。这些槽32b在垂直于每一个加热元件22a和22b插入方向(图4中由箭头表示的方向)的方向上延伸。

将粘接剂9施加于按照如上所述构造的加热元件22a和22b，以及将加热元件22a和22b分别插入到热辐射块32的孔32a和32b中并使其相互紧密接触。在使加热元件22a和22b与热辐射块32紧密接触并配合到热辐射块32中之后，进行干燥和加热(焙烧)步骤，由此形成由粘接剂9的由碳基物质构成的烧结物质。结果，加热元件22a和22b经高电导率的粘接剂9的烧结物质连接到热辐射块32。

在图4所示的红外线灯中，凸起和凹陷面是在圆柱形加热元件22a和22b的端部附近形成的，槽32b是在孔32a和32b的内表面形成的。结果，增大了加热元件22a和22b与热辐射块32之间的接触面积。此外，槽32b是在垂直于插入方向的方向上在加热元件22a和22b端部附近和在孔32a和32b内表面中形成的。在这些槽32b中形成粘接剂9的烧结物质。由于这一原因，在图4所示的红外线灯中，能够降低加热元件22a和22b与热辐射块32之间的接触电阻，以及能够明显地增强二者之间接合的强度。

在图4所示的红外线灯中，通过利用碳基粘接剂9将多个加热元件22a和22b的端部接合到热辐射块32中的孔中。在将多个加热元件22a和22b插入到热辐射块32中的阶段，碳基粘接剂9仍然是软的，因此，即使当加热元件之间的张力或压缩力之间的平衡被扭曲时，在进行粘接剂9固化的热处理之前可以减轻这一扭曲。然后，在使多个加热元件之间的张力或压缩力的平衡接近均匀后，使粘接剂9固化和碳化。结果，即使当加热元件22a和22b被加热到高温时，加热元件之间张力或压缩力平衡的扭曲不会增大到加热元件22a和22b断开的程度。通过按照如上所述生产红外线灯，便利地生产具有密封在一个玻璃管中的多个加热元件22a和22b的长寿命红外线灯是可能的。

在图3和4所示的红外线灯中，能够获得类似效果，不管在热辐射块31和32中形成的孔31a和32a是否是通孔或是塞孔(带底的孔)。

第二实施例

接着，将参考附图描述按照本发明第二实施例的红外线灯。图5是表明按照本发明的第二实施例的红外线灯的平面图。图5示出第二实施例的红外线灯的两端部分。由于其中心部分为连接两端部分的连续结构，图5中未示出中心部分。图6是部分放大透视图，表明按照图5所示第二实施例的加热元件和热辐射块之间的连接条件。图7和8示出第二实施例的红外线灯的其他结构，是部分放大透视图，表明加热元件与热辐射块之间的连接的方法。

按照本发明的第二实施例的红外线灯具有加热元件23和两个分置热辐射块33a和33b。由于第二实施例的其他结构与上述第一实施例的结构相似，因此省略对其说明。

在第二实施例的红外线灯中，加热元件23、热辐射块33a和33b和内部引线4被密封在玻璃管1中，如图5和6所示，正如上述第一实施例中的情况一样。内部引线4经钼箔片7连接到外部引线8。密封在玻璃管1中的板状加热元件23由碳基物质形成，后者由诸如石墨、电阻值调节物质和无定形碳的结晶碳的混合物构成。这一加热元件23具有板状形状，例如测得宽6mm、厚0.5mm、长300mm。热辐射块33a和33b由导电材料形成并按以下描述的方法连接到加热元件23的一端。在内部引线4的一端形成线圈部分5，紧随线圈部分5形成具有弹性的弹簧部分6。

如图6所示，在第二实施例的红外线灯中，在板状加热元件23端部的顶面和底面上分别形成槽23a和23b。槽23a和23b在垂直于加热元件23纵向的方向上延伸。将粘接剂9充分地施加到加热元件23的包括这些槽23a和23b的端部附近。在这一加热元件23的端部中，一对热辐射块33a和33b经具有高电导率的粘接剂9接合，从而获得电连接。粘接剂9由碳基物质形成，后者在被加热到高温时被转换为诸如石墨和无定形碳的结晶碳的混合物。热辐射块33a和33b是形状相似的两个块，即截面为接近半圆形，由具有良好电导率的石墨形成。

在第二实施例中，内部引线4由热膨胀系数接近于碳的热膨胀系数的钨丝形成。然而，只要在工作环境中耐热性方面不出现问题诸如钼线和钛线的其他金属线可以用作内部引线4。

如上所述，在第二实施例的红外线灯中，热辐射块33a和33b经粘接剂9将板状加热元件23端部附近夹在当中。此外，内部引线4的线圈部分5紧紧缠绕热辐射块33a和33b并固定于其上。以这种方式，加热元件23经粘接剂9和热辐射块33a和33b连接到内部引线4。在内部引线4中，弹簧部分6(其直径大于线圈部分5的直径)的端部被电连接到嵌入在玻璃管1密封部分中的钼箔片7。这个钼箔片7的另一端也连接到密封部分中的外部引线8。

在第二实施例的红外线灯中，串联连接的加热元件23、热辐射块33a和33b和内部引线4被插入到耐热玻璃管内的空间中。在玻璃管1内的空间中填入诸如氩或氮的惰性气体后，使玻璃管1的端部(密封部分)熔化且熔合，从而密封。一部分内部引线4、钼箔片7和一部分外部引线8被密封在玻璃管1的密封部分中。第二实施例的红外线灯是按照如上所述形成的。

在按照如上所述构造的第二实施例的红外线灯中，通过给设置在两端的外部引线8(图5)施加电压而打开红外线灯时，由碳基物质形成的加热元件23由于其电阻被加热到高温。即使当加热元件23通过这一加热在其纵向上膨胀时，由于内部引线4的弹簧部分6设置在加热元件23与钼箔片7之间，由于加热元件23膨胀造成的尺寸变化被弹簧部分6的收缩所吸收。结果，可以阻止任何不希望的弯曲力施加到加热元件23上。由于这一原因，没有不希望的弯曲力施加到在高温下变脆的加热元件23上，加热元件23即使在高温下也不会断开。

在第二实施例的红外线灯中，由具有良好电导率的材料形成的热辐射块33a和33b经具有良好电导率的碳基粘接剂被连接到加热元件23的端部附近。由于这一原因，在第二实施例的红外线灯中，能够降低接触电阻，以及能够降低连接部分的温度。

接着，将更详细地描述第二实施例的红外线灯中加热元件23与热辐射块33a和33b的接合条件。

如图6所示，在第二实施例的红外线灯中，在加热元件23端部附近的顶面和底面上形成槽23a和23b。由液体碳基有机物质形成的粘接剂9被充分地施加到包括槽23a和23b的端部，将加热元件23夹在一对热辐射块33a和33b之间并与其接合。在这一接合后，使加热元件23和热辐射块33a和33b干燥和加热(焙烧)，由此通过由粘接剂9的碳基物质形成的且具有高电导率的烧结物质将它们牢固连接在一起。

在第二实施例中，通过在加热元件23中形成槽23a和23b，可增大加热元件23与热辐射块33a和33b之间的接触面积，由此能够降低接触电阻。

此外，由于由碳基有机物质形成的粘接剂9很可能粘到由石墨形成的热辐射块33a和33b上，粘接剂9进入槽23a和23b中，在加热元件23与热辐射块33a和33b的凸起和凹陷面处实现二者之间的接合，由此，显著地增强接合的强度。在第二实施例中，在加热元件23端部附近形成的槽的数目为一个的结构是作为一个例子描述的，但是即使在一面或者两面上形成多个槽，也能够获得类似效果，槽的数目越大，获得的效果越显著。

在第二实施例中，加热元件23通过压力接触被接合到热辐射块33a和33b上。结果，与诸如配合过程的组装过程的情况不同，不必要将加热元件和热辐射块准确地放置在预定位置上，因此组装工作能够较容易地进行，从而能够显著地降低生产的成本。

图7是部分放大透视图，表明第二实施例的红外线灯的另一种结构，表明板状加热元件23与两个分置热辐射块34a和34b之间连接的方法。

正如图7所示，在加热元件23端部顶面和底面上形成槽23a和23b。槽23a和23b在垂直于加热元件23纵向的方向上延伸。将由液体碳基有机物质形成的粘接剂9充分地施加到包括这些槽23a和23b的端部上。

另一方面，在每个热辐射块34a和34b上在将加热元件23夹在其中的位置处，形成凹形阶梯部分34d。此外，在这一阶梯部分34d上形成凸起部分34c。这一凸起部分34c形成于它与上述加热元件23中形成的每个槽23a和23b相合配的位置处。

将按照如上所述构造的加热元件23放置在热辐射块34a和34b之间并与其接合。这时，热辐射块34a和34b的凸起部分34c配合到加热元件23中的槽23a和23b中。在此配合之后，使加热元件23和热辐射块34a和34b干燥和加热(焙烧)，由此通过由粘接剂9的碳基物质形成的且具有高电导率的烧结物质将它们牢固连接在一起。

由于图7所示的第二实施例是如此构成的，以致热辐射块34a和34b的凸起部分34c配合在加热元件23的槽23a和23b中，加热元件23与热辐射块34a和34b之间的接触面积增大，由此能够降低接触电阻。

此外，由于凸起部分34c配合在槽23a和23b中，加热元件23与热辐射块34a和34b之间的经粘接剂9的接合条件变强，由此可增强接合的强度。

在加热元件23中形成槽以及在热辐射块34a和34b上形成凸起部分是作为第二实施例的一个例子描述的，然而，本发明并不局限于这种结构，槽和凸起部分可以彼此相反地形成，每个槽或凸起部分的数目不限于一个。

图8是部分放大透视图，表明第二实施例的红外线灯的又一个结构，表明板状加热元件24与两个分置热辐射块35a和35b之间的连接的方法。

如图8所示，在加热元件24端部附近形成一个通孔24a。将由液体碳基有机物质形成的粘接剂9充分施加到包括这个通孔24a的端部。

另一方面，在每个热辐射块35a和35b上在将加热元件24夹在其中的位置处，形成一个凹形阶梯部分35d。此外，在这个阶梯部分35d上形成一个凸起部分35c。这个凸起部分35c是在它与到上述加热元件24中形成的通孔24a相配合的位置处形成的。

将按照如上所述构成的加热元件24夹到两个热辐射块35a和35b之间并与其接合。这时，热辐射块35a和35b的凸起部分35c配合在加热元件24的通孔24a中。在这一接合之后，使加热元件24和热辐射块35a和35b干燥和加热(焙烧)，由此通过由粘接剂9的碳基物质形成的具有高电导率的烧结物质将它们牢固地连接在一起。

由于图8所示的实施例是如此构成的，以致热辐射块35a和35b的凸起部分35c配合在加热元件24的通孔24a中，加热元件24与热辐射块35a和35b之间的接触面积增大，由此能够降低接触电阻。

此外，由于凸起部分35c配合在通孔24a中，加热元件24与热辐射块35a和35b之间的经粘接剂9的接合条件变强，由此可增强接合的强度。

通孔和凸起部分是圆形而其数目是一个的结构是作为图8所示实施例的一个例子描述的，然而，本发明并不局限于这种结构，如果采用椭圆孔或椭圆凸起部分或者如果采用多个孔和多个凸起以及如果能够使它们彼此配合，能够获得类似于上述实施例的效果。

另外，也可以采用这样一种结构，其中只将图8所示的凸起部分35c形成到棒形，作为一个单独部件，在每个热辐射块35a和35b的阶梯部分35d中形成一个通孔，从而将棒形凸起部分插入到热辐射块35a和35b的通孔中和加热元件24的通孔24a中。采用这种结构，易于处理热辐射块35a和35b，以及能够降低生产的成本。

由石墨形成的具有电导率和电极端子功能的热辐射块在第一和第二实施例中是作为一个例子说明的，然而，热辐射块的材料并不局限于石墨，耐热性高达1200℃、具有良好电导率和良好热导性的各种材料是可以应用的。由于石墨本身硬度和强度低，可以应用增强硬度和强度的各种材料，如通过混合碳化物、氮化物、硼化物等与石墨混合并焙烧该混合物而获得的材料、通过将玻璃状碳添加到石墨中并焙烧该混合物而获得的材料等。

本发明具有以下效果，与通过对第一和第二实施例的上述详细说明显然作出的效果一样。

按照本发明，加热部分能够防止在长时间使用后的熔化和断裂，由此可获得高可靠性和长寿命的红外线灯。

本发明的红外线灯使用由碳基物质形成的并形成为棒形形状的加热元件，而不是传统的螺旋钨丝，棒形碳基物质的红外线辐射率高达78至84％，为此，红外线灯的红外线辐射率也高。此外，由于棒形碳基物质具有负温度特性，其电阻随温度上升而降低，可以降低本发明的红外线灯在开启时的冲流。

此外，由于本发明的红外线灯是如此构造的，将具有良好电导率的热辐射块接合到棒形加热元件的端部，能够降低在加热时加热元件与热辐射块之间的接触电阻，并能够降低温度升高，由此，可以显著地增大引线安装部分的可靠性。

此外，本发明的红外线灯具有这样的结构，其中在棒形碳基加热元件与热辐射块之间形成凸起和凹陷部分，并经碳基粘接剂接合和焙烧。由于这种结构，本发明的红外线灯的接合部分的强度变高。此外，由于棒形碳基加热元件和用于连接热辐射块的粘接剂是由类似材料形成的，它们的热膨胀系数几乎相近，由此可以提供高可靠行的红外线灯，在长时间的开关切换操作中不会引起任何突发事故，如断裂。此外，由于在这种结构中棒加热元件和热辐射块是通过由凸起部分与凹陷部分啮合造成的配合以及通过碳基粘接剂而接合的，可以增强接合时的工作能力以及提高质量。

按照本发明生产红外线灯的方法，可以获得高可靠性的红外线灯，其特征在于即使在长时间使用后其功耗也不会异常变化，以及防止加热部分在长时间使用期间熔化和断裂，此外，可以增强组装和接合时的工作能力和提高质量。

第三实施例

接着，将参考附图描述本发明的第三实施例。然而，以下描述实施例的材料、尺寸、生产方法等仅仅是对本发明一个实施例较佳的例子。因此本发明的应用范围不受这些例子的限制。

图9(a)部分是表明按照本发明第三实施例的红外线灯的平面图，图9(b)部分是其正视图。另外，图10是表明图9所示红外线灯的透视图。然而，由于从图中所示的两侧部分可以理解红外线灯的中心部分，因此在两幅图中未示出红外线灯的中心部分。

第三实施例的红外线灯包括基本为圆柱形的玻璃管301、嵌入在这一玻璃管301两端部分301c中的金属箔片305、气密密封在玻璃管301内的加热元件302、固定于加热元件302端部的热辐射块303、用于将热辐射块303连接到金属箔片305的内部引线304、以及用于将金属箔片305连接到外部电路的外部引线306

玻璃管301由石英玻璃形成，玻璃管301的圆柱形部分外径约10mm，厚度约1mm、长约360mm。在圆柱形部分的两端处的密封部分301c各形成为板状，在圆柱形部分中填充大气压力的氮气。

加热元件302由碳基物质形成，后者由诸如石墨的结晶碳、诸如氮化物和无定形碳的电阻值可调节物质的混合物构成。混入电阻值可调节物质，以调节加热元件302的电阻值。采用这一电阻值可调节物质来使加热元件的电阻值高于仅由碳形成的加热元件的电阻值。

按照第三实施例的加热元件302为板状，其厚度t为0.5mm，宽T为1.0mm(＝2t)、2.5mm(＝5t)或6.0mm(＝12t)，长约300mm。然而，图9和10中示出的是宽T为6.0mm(＝12t)的板状加热元件302。

固定于加热元件302两端部分的热辐射块303由类似于加热元件302的碳基物质形成。热辐射块303的形状基本上为圆柱形，直径约6mm，长约20mm。在热辐射块303的与加热元件302相对的端面303b中形成一个切口303a，将加热元件302的纵向端部插入其中，从而通过其中心。将加热元件302配合到这个切口303a中并固定于热辐射块303。将内部引线304紧紧缠绕热辐射块303的中心部分，由此形成紧密接触部分304a。

热辐射块303的截面面积远大于加热元件302的截面面积(在第三实施例中约为9倍或更高倍数)。因此，热辐射块303的电阻值远小于加热元件302的电阻值。结果，当电流流过加热元件302并且加热元件302产生热时，在热辐射块303本身上的热产生远小于在加热元件302上的热产生，可忽略不计，正如下文所述。此外，尽管热量从加热元件302辐射到热辐射块303，一部分热量从热辐射块303的表明辐射出去。结果，从热辐射块303辐射到内部引线304的热量非常少，因此内部引线304不会过热。

内部引线304由钼或钨形成，是直径约0.7mm的导线。跟随在缠绕热辐射块303的紧密接触部分304a之后，内部引线304具有螺旋线圈部分304b。螺旋线圈部分304b比紧密接触部分304a直径大约0.5至1.0mm，将其设置成与热辐射块303中心轴是同轴的。螺旋线圈部分304b设置成离开热辐射块303的侧面一预定距离，从而使它能够在热辐射块303的轴向上象线圈弹簧一样伸缩。另外，通过卷边将内部引线304的一端固定到金属箔片305。在组装时，在两端拉内部引线304，从而使每一个内部引线比其正常长度在纵向上向外长约3mm，由此使加热元件302固定。

如上所述，在第三实施例中，加热元件302被电连接到金属箔片305，并通过内部引线304被适当拉到其两侧。这时，加热元件302这种固定，使加热元件302在其纵向上的中心线与玻璃管301的中心轴对准。

另外，内部引线304的螺旋线圈部分304b具有如下所述的功能。正如下文所描述，当电流流过加热元件302且加热元件302产生热时，加热元件302和玻璃管301的温度由于热而升高，它们受热膨胀。这时，由于二者热膨胀系数之间的差，在加热元件302与玻璃管301之间出现热应力。这个热应力被螺旋线圈部分304b的弹性所吸收。由于这一结构，在第三实施例中，热辐射块303与金属箔片305之间经内部引线304的连接未被热应力削弱。

金属箔片305是钼箔片，测得尺寸约3mm×7mm×0.02mm(厚度)。将内部引线304固定于金属箔片305的一端，将外部引线306固定于其另一端。外部引线306由钼形成并被焊接于金属箔片305。

当经外部引线306将电压施加于加热元件302时，电流流过加热元件302。由于加热元件302具有电阻，从加热元件302产生热。这时，加热元件302辐射红外线。

图11(a)部分是一曲线图，表明从第三实施例的加热元件302辐射的红外线强度的分布曲线，图11(b)部分示出具有加热元件302的第三实施例红外线灯的中心部分的截面图。图11(a)和(b)部分中所示的x和y轴是垂直于图10中所示加热元件302的轴向的平面上的正交坐标轴。在图11(a)和(b)部分中，原点0对应于加热元件302的中心轴。在图11(a)部分的曲线中，径向上的值是指红外线的辐射强度，周向上的值是指垂直于加热元件302轴向的平面上的相对于中心轴的角度。这些角度是由从x轴的正方向的角度表示的。

图11(a)部分中粗实线307a、细实线307b和虚线307c分别指加热元件302宽度T为6.0mm、2.5mm和1.0mm时的强度分布曲线。由于加热元件302的厚度(t)是0.5mm，强度分布曲线307a是在加热元件302宽度T(6.0mm)等于12t的情况中获得的，强度分布曲线307b是在加热元件302宽度T(2.5mm)等于5t的情况中获得的，强度分布曲线307c是在加热元件302宽度T(1.0mm)等于2t的情况中获得的。

在第三实施例中，强度分布曲线307a、307b和307c是按照如下所述测量的。

首先，将恒定电压施加于600W红外线灯，从该红外线灯辐射红外线。在从红外线灯稳定辐射红外线的条件下，在垂直于加热元件302中心线的方向上，离开加热元件302中心线(图11原点0)为恒定距离(约300mm)的位置上测量红外线的量。这时，测量在预定位置上达到预定弧分区的红外线的量。而相对于加热元件302的角度变化时，重复进行这一测量，但从原点0起的距离维持不变。作为这一测量的结果，获得图11(a)部分中所示的强度分布曲线307a、307b和307c。

正如图11(a)部分中所示的强度分布曲线307a、307b和307c表示的，从加热元件302辐射的红外线的强度的方向性随加热元件302的宽度T与厚度t之比变大而更高。具体而言，当T≥5t时，即当宽度T与厚度t之比是5或更大时，y轴方向的辐射强度明显低于x轴方向的辐射强度。

如上所述，当非均等地辐射红外线时，例如当仅需要对预定区域加热时，应当将该区域置于x轴上。相反，当某一预定区域不需要加热时，将该区域置于y轴上。结果，在第三实施例中，即使不提供象传统红外线灯使用的这种反射板辐射强度可以具有方向性。

第三实施例的加热元件302由碳基物质形成，后者由诸如石墨的结晶碳、诸如氮化物和无定形碳的电阻值可调节物质的混合物构成。如上所述，用作加热元件302材料的碳基物质具有比传统镍铬合金和钨更高的红外线辐射率。为此，当采用碳基物质形成红外线灯的加热元件302时，来自加热元件302的辐射的效率高于来自传统加热元件的辐射的效率。

另外，由于第三实施例的加热元件302的电阻值高于传统加热元件的电阻值，即使棒状、板状等的加热元件的表面面积小于传统加热元件的表面面积，加热元件能够辐射足够强度的红外线。结果，由于加热元件302的表面面积小于传统加热元件的表面面积，从加热元件302辐射到元件周围气体的热辐射很少，由此限制由于从加热元件302热辐射造成的效率降低。

由于上述原因，当将恒定电压施加到红外线灯时，图11(a)部分中所述的第三实施例的辐射强度比使用由镍铬合金或钨形成加热元件240的传统红外线灯的辐射强度(正如以上所述图24(a)部分所示)高约20至30％。

在图11(a)部分和图24(a)部分中，辐射强度的同心等值线分别表示相同的强度值。

然而，加热元件302由碳基物质形成的事实在本发明中不是根本的。即使加热元件302由传统镍铬合金或钨形成，当加热元件302的宽度T比其厚度t大5倍或以上时，可以获得与由图11(a)部分中强度方向曲线307a和307b所表示的具有相对较高方向性的辐射强度。

尽管作为一个例子描述了第三实施例的加热元件302被一体化地形成为棒形或板形，但是本发明的加热元件不限于这种形状，例如通过将多个棒状构件捆在一起而获得的一束可以被整个地用于形成加热元件。

此外，尽管作为一个例子描述了具有辐射块303的第三实施例的红外线灯，但是本发明不限于这种结构，在例如按照红外线灯技术规范从加热元件辐射到内部引线的热量很少，内部引线不会过热的情况中，省略辐射块的结构也可以应用。

第四实施例

接着，将参考附图描述本发明的第四实施例。然而，以下描述实施例的材料、尺寸、生产方法等仅仅是对本发明一个实施例较佳的例子。因此本发明的应用范围不受这些例子的限制。

图12(a)部分是表明按照本发明第四实施例的红外线灯的平面图，图12(b)部分是其正视图。另外，图13是表明图12所示红外线灯的透视图。然而，由于从图中所示的两侧部分可以理解红外线灯的中心部分，因此在两幅图中未示出红外线灯的中心部分。

另外，在第四实施例中，与图9和10中所示第三实施例相似的部件用相同标号表示，对其说明从略。

第四实施例的红外线灯除了第三实施例的结构外，在玻璃管301的外表面上有一层反射膜301a，在恒定范围上反射红外线，正如图12和13所示。该反射膜301a是蒸发在玻璃管301的外表面上的金薄膜，其厚度约5微米。该反射膜301a能反射约70％的从加热元件302辐射的红外线。正如图12和13所示，反射膜301a设置在两侧上的热辐射块303之间，换句话说，设置在在其纵向方向上与加热元件302光辐射部分相对的位置上。这一反射膜301a具有半圆柱形状，反射膜301a的内表面设置成与加热元件302的较宽侧面302a相对。

图14(a)部分是表明从第四实施例加热元件302辐射的红外线的强度分布曲线307d图。图14(b)部分示出具有加热元件302的第四实施例红外线灯的中心部分的截面图。图14(a)和(b)部分中所示的x和y轴是垂直于图13中所示加热元件302的轴向的平面上的正交坐标轴。在图14(a)和(b)部分中，原点0对应于加热元件302的中心轴。在图14(a)部分中，径向上的值指红外线的辐射强度，周向上的值指垂直于加热元件302轴向的平面上相对于中心轴的角度。这些角度是由从x轴的正方向的角度表示的。图14(a)部分中辐射强度的同心等值线表示与图11(a)部分中等值线的相同值。

另外，将600W恒定功率施加于红外线灯。由于测量方法与第三实施例的方法相同，其说明从略。

正如由图14(a)部分中强度分布曲线307d表示的，来自加热元件302的红外线绝大部分被集中辐射在x轴的正方向中，即在反射膜301a相对于加热元件302的相反的方向中(图14(b)部分中的右方向)。最大辐射强度约为第三实施例的辐射强度的1.5倍。

另一方面，来自加热元件302的红外线很难被辐射到x轴的负方向中，即红外线灯被反射膜301a遮挡的方向中(在图14(b)部分的左方向中)。

当图14(a)部分中的强度分布曲线307d与图26(a)部分中传统强度分布曲线比较时，传统强度分布曲线271中的辐射强度在接近x轴正方向中区域内的宽角度范围内基本上是均匀的。另一方面，在第四实施例的情况中，辐射强度随其离正方向中x轴距离增大而逐步减小。结果，第四实施例中的辐射强度大于传统例子的辐射强度，在第四实施例中强度变为最大值的范围比传统例子中的范围要窄。

第四实施例的红外线灯因此适合于例如对设置在x轴正方向上的物体局部加热的情况中。

在第四实施例的红外线灯中，反射膜301a是按照以下形成过程产生。

(1)将玻璃管301形成为圆柱形状(步骤1)

(2)将加热元件302等设置在玻璃管301里，使玻璃管301密封(步骤2)

(3)在玻璃管301的外表面上蒸发金，由此形成反射膜301a(步骤3)

通过按照如上所述形成反射膜301a，通过利用玻璃管301的外部形状能够形成反射膜301a。结果，便能容易地形成具有精确半圆柱形状的反射膜301a。

在形成反射膜301a的上述过程中，步骤3可以在步骤2之前进行。

此外，反射膜301a可以通过转移等而不是蒸发的方式来形成。在这种情况中，转移是按照如下所述进行的。

(1)将树脂、金和玻璃的混合物形成薄膜并将其粘合到玻璃管301的表面。

(2)烘烤被粘合到玻璃管301表面上的薄膜，由此蒸发掉薄膜中所含的树脂。

转移是按照如上所述进行的，金薄膜被形成在玻璃管301的表面上。

由于第四实施例中反射膜301a的内表面(被用作反射面)与玻璃管301的外表面紧密接触，内表面并不与空气接触。在以上所述图25中所示的传统红外线灯中，反射板280设置在离开玻璃管201一预定空间位置上，为此，反射板280的反射面从外部用胶粘体或类似物使其拉紧，然而，这种问题在第四实施例中已经被解决。

在第四实施例中，将反射膜301a形成为玻璃管301的外表面的形状，即半圆柱形状，并维持在该形状中。反射膜可以比传统红外线灯所用的反射板280在更长的时间里被维持在基本相似形状下。

如上所述，在第四实施例中，可长时间地维持反射膜301a，其反射面的反射率并不降低。因此第四实施例的红外线灯比在传统红外线灯中安装反射板280的结构在更长的时间里维持其良好特性。

在第四实施例中，在玻璃管301外表面上形成反射膜301a的结构是作为一个例子描述的，然而，本发明不限于这种结构，也可以采用在玻璃管内表面上形成反射膜的结构。然而，在这种结构的情况中，在形成反射膜的上述过程中步骤3必须在步骤2之前进行。

在玻璃管301内表面上形成反射膜的情况中，反射膜不暴露于空气中，其反射面不用胶粘体和类似物拉紧。为此，正如反射膜形成在玻璃管301外表面上的情况中一样，与传统红外线灯中使用反射板280的情况相比，能够长时间地维持反射膜的良好特性，而不会引起任何随时间的变化。然而，由于形成在玻璃管内表面上的反射膜与玻璃管内高温气体接触，反射膜的厚度会通过蒸发、分散或类似情况而减小，其反射率会降低。为此，在反射膜形成在玻璃管内表面上的情况中，反射膜与加热元件之间的距离需要设定在足够大的值上。

尽管在第四实施例中作为一个例子描述了用作反射膜301a材料的金，但是除了金以外的金属诸如氮化钛、银和铝，也可以使用，对红外线具有高反射率以及在高温下稳定的金属是可应用的。

在第四实施例中作为一个例子描述了具有半圆柱形状的反射膜301a，然而，本发明不限于这种形状，而是考虑到红外线的反射方向可以应用各种形状。代替半圆柱形状的，例如可以采用截面为圆、抛物线或椭圆的形状作为反射膜的形状。此外，也可以采用由多个直线的组合所形成的形状，如多边形(例如字母コ的形状(或的浴缸形状))，或者由直线和曲线(例如字母U的形状)的组合形成的形状，或者截面的平坦形状。反射膜301a的形状应当仅仅是适合于获得所需的红外线辐射强度的定向分布的形状。为了形成具有这种形状的反射膜301a，玻璃管中通过蒸发或类似过程形成反射膜301a的这部分玻璃管应当被形成为对应于反射膜所需形状的形状，这可以通过采用前面所述的形成反射膜301a的方法能够容易地获得。

第五实施例

接着，将参考附图描述本发明的第五实施例。然而，以下描述实施例的材料、尺寸、生产方法等仅仅是对本发明一个实施例较佳的例子。因此本发明的应用范围不受这些例子的限制。

图15(a)部分是表明按照本发明第五实施例的红外线灯的平面图，图15(b)部分是其正视图。另外，图16是表明图15所示红外线灯的透视图。然而，由于从图中所示的两侧部分可以理解红外线灯的中心部分，因此在两幅图中未示出红外线灯的中心部分。

另外，在第五实施例中，与图9和10中所示第三实施例相同的这种部分采用相同数字来表示，对它们的说明从略。

第五实施例的红外线灯除了第三实施例的结构外具有红外线反射膜301b，与上述第四实施例中的情况恰好一样。然而，在第五实施例的红外线灯中，反射膜301b形成在玻璃管301的外表面上，位置不同于上述第四实施例的位置。尽管第四实施例的反射膜301a被设置成与加热元件302的较宽侧面部分2a相对(图12和13)，第五实施例的反射膜301b被设置成与加热元件302的较窄侧面部分2b相对。

第五实施例的反射膜301b的材料、厚度、反射率、形状和形成方法类似于第四实施例的反射膜301a。

图17(a)部分是表明从第五实施例加热元件302辐射的红外线的强度分布曲线307e的图。图17(b)部分示出具有加热元件302的第五实施例的红外线灯的中心部分截面。图17(a)和(b)部分中所示的x和y轴是垂直于图16中所示加热元件302的轴向的平面上的正交坐标轴。x轴对应于加热元件302的厚度方向，y对应于其宽度方向。在图17(a)和(b)部分中，原点0对应于加热元件302的中心轴。在图17(a)部分中，径向上的值指红外线的辐射强度，周向上的值指垂直于加热元件302轴向的平面上相对于中心轴的角度。这些角度是由从x轴的正方向的角度表示的。图17(a)部分中辐射强度的同心等值线表示与图11(a)部分中等值线的相同值。

另外，将600W恒定功率施加于红外线灯。由于测量方法与第三实施例的方法相同，其说明从略。

在第五实施例的红外线灯中，y轴的正方向(图16和17中y轴的箭头方向)是反射膜301b的内表面的方向。

正如图17(a)部分中红外线幅射强度分布曲线307e所示，在y轴正方向上附近中的来自加热元件302的红外线的辐射强度低于在x轴方向附近中的强度。在y轴负方向一侧上，辐射当然被反射膜301b限制。

当上述图26(a)部分中所示传统红外线灯的强度分布曲线271与第五实施例的比较时，在第五实施例中辐射强度高的方向中的角度范围比传统例子中的角度范围更宽。

结果，第五实施例的红外线灯适合于例如将被加热物体的中心放置在红外线灯y轴上的正方向的情况以及待加热物体的整个平表面(垂直于y轴)被均匀加热的情况。

第六实施例

接着，将描述利用按照本发明的红外线灯的加热装置，作为第六实施例。

采用以上所述第三实施例中所描述的红外线灯作为第六实施例的加热装置的红外线灯，为这个红外线灯提供图25中所示的反射板280。

将按照上述第一至第五实施例的所有上述红外线灯构造成外部形状基本上类似于传统红外线灯的外部形状。为此，在具有传统红外线灯的加热装置中，对于相关技术领域的普通技术人员而言，易于用第一至第五实施例的红外线灯之一替代传统红外线灯。

每个具有可用上述的本发明红外线灯替代的传统红外线灯的加热装置为如下装置，例如

(1)诸如加热器、kotatsu(日本传统加热设备)、空调器、红外治疗装置和浴室加热器的加热装置

(2)诸如干衣机、干被机、食品处理装置、垃圾处理装置、加热型除臭装置和浴室烘干机的干燥装置

(3)加热型消毒装置

(4)烹调装置，如烤箱、烘箱、烤面包炉、烘炉、烘烤机、加热装置、yakitori炊具(skewered chicken cooker)、烤炉、除霜器和酿酒器

(5)诸如吹干机和恒定波加热器的理发装置

(6)将字母、图象等固定在纸上的装置

(a)通过利用调色剂进行显示的装置，诸如LBP(激光束打印机)、PPC(普通纸复印机)和传真机

(b)通过加热从原始膜热转印到物体上的装置

(7)焊接加热器

(8)半导体基片的干燥器等

(9)当半导体生产过程中清洁基片时对纯净水加热的装置

(10)工业涂层干燥器

换句话说，通过利用红外线灯作为热源对物体加热的装置可以是如上所述的能够替代其红外线灯的装置。

图18是表明第六实施例的加热装置的红外线灯与红外线反射板308a之间位置关系的透视图。在图18中，未示出红外线灯的中心部分。另外，由于这里所用的红外线灯是上述第三实施例中描述的红外线灯，对其说明省略。

第六实施例的反射板308a由铝形成，为半圆柱体形状，测得厚度约为0.4至0.5mm，在其内表面上有镜面抛光反射面。反射板308a的红外线反射率约为80至90％。反射板308a与加热元件302的中心线平行设置，从玻璃管301的外表面起提供一预定空间。反射板308a是利用加热元件302的中心线作为其中心而安装的。正如图18所示，反射面，即反射板308a的内表面设置成与加热元件302的较宽侧面部分302a相对。

在第六实施例中，由铝形成的反射板308a是作为一个例子描述的，然而，具有高红外线反射率并在高温下稳定的材料，如金、氮化钛、银不锈钢可以替代铝而应用。

在第六实施例中，描述了具有半圆柱体形状的反射板308a，然而，其截面也可以采取其他形状，如具有一部分圆、抛物线或椭圆的形状，或者由多个直线的组合所形成的形状，如多边形(例如日文字母コ的形状，或者由它们的组合形成的形状(例如英文字母U的形状)，或者平坦形状。形状应当仅仅是适合于获得所需红外线辐射强度的定向分布的形状。

通过安装如上所述的反射板308a，红外线辐射强度的定向分布具有基本上类似于上述图14(a)部分中所示的第四实施例中强度分布曲线307d的定向分布。采用上述结构，可以获得类似于第四实施例的红外线灯的辐射强度定向分布的红外线。结果，第六实施例的加热装置适合于例如对设置在与反射板308a反射面相对的位置上的物体进行局部加热的用途。

第三实施例的红外线灯的辐射强度具有图11所示的在x轴方向的定向性。为此，在第六实施例的加热装置中，通过反射板308a的红外线的辐射强度变为高于传统例子的辐射强度。另外，在反射板308a的反射率由于随时间着色剂的粘着等变化而相当大地降低的情况中，对第六实施例中辐射强度定向分布的影响小于例如采用图22中所示传统红外线灯时的情况中的影响。

第七实施例

接着，将描述利用按照本发明的红外线灯的加热装置，作为第七实施例。

第七实施例的加热装置的红外线灯是如此构成的，将上述第六实施例中描述的反射板308a绕红外线灯中心线旋转90度而设置。图19是表明第七实施例的加热装置的红外线灯与反射板308b之间的位置关系的透视图。然而，在图19中，未示出红外线灯的中心部分。此外，由于这里使用的红外线灯是第三实施例中描述的红外线灯，对其说明省略。

正如图19所示，反射面，即反射板308b的内表面设置成与加热元件302的较窄侧面部分302b相对。

通过按照如上所述设置反射板308b，红外线的辐射强度的定向分布基本上等于上述图17(a)部分中所示的第五实施例的分布。换句话说，利用第三实施例的红外线灯能够获得类似于第五实施例的辐射强度的定向分布。因此第七实施例的加热装置适合于例如对与加热元件302平行放置以及与反射板308b相对放置的整个平表面作基本均匀加热的用途。

此外，图10所示第三实施例的红外线灯具有图11所示的辐射强度定向性。为此，在第七实施例的加热装置中，在反射板308b的反射率由于随时间着色剂的粘着等变化而相当大地降低的情况中，对辐射强度定向分布的影响小于例如采用图22中所示传统红外线灯时的情况中的影响。

在本发明的红外线灯中，从加热元件辐射的红外线的强度具有下述的定向性。换句话说，红外线的辐射强度在加热元件的厚度方向上变为最大值，在加热元件的宽度方向的强度具有较小值，该值与最大值相比基本上可忽略不计。对于适合具有这种定向性的红外线灯的这种用途，不需要使用传统反射板，由此能够灯的结构简单。具有这种结构的红外线灯不会使反射板的反射率降低，由此防止效率降低。

另外，在本发明的红外线灯具有反射膜的情况中，从加热元件辐射的红外线的辐射强度分布曲线可以被调节到具有预定形状。结果，能够限制在不需要的方向发射的红外线的强度，由此本发明的红外线灯呈现良好的辐射效率。此外，与反射板不同，反射膜的反射面不会被外部胶粘体或类似物染色。再有，在反射膜或类似物的形状上随时间的变化没有反射板的那么明显。结果，反射膜能够比反射板更长时间地维持高反射率。因此本发明的红外线灯可长时间维持其良好特性。

在本发明的红外线灯中，通过在加热元件的需要的位置上提供反射膜，被反射膜反射和从反射膜辐射的红外线的强度在指定方向上可以被增强，高辐射强度的范围可以变窄。结果，具有这种反射膜的本发明的红外线灯变为适合于对在与反射膜相对的方向上的区域进行局部加热的装置，例如适合于复印机中的固定和类似情况。

另外，在本发明的红外线灯中，通过在加热元件需要的另一位置上提供反射膜，可以使被反射膜反射和从反射膜辐射的红外线的强度基本上相同，由此可以使辐射强度的范围更宽。结果，具有这种反射膜的本发明的红外线灯变为适合于对与加热元件平行放置以及与反射膜相对放置的物体的整个平表面进行均匀加热的装置，例如适合于烘炉。

在生产本发明的红外线灯的方法中，反射膜是利用玻璃管的形状形成。这便于半圆柱体反射膜的形成。

在本发明的加热装置中，本发明的红外线灯具有与传统红外线灯相似的形状，为此，传统加热装置的红外线灯可以被本发明的红外线灯所替代。结果，通过给传统加热装置提供在红外线辐射强度上具有定向性的红外线灯，能够获得具有良好特性的加热装置。此加热装置可用于加热物体或房间。

在本发明的加热装置中，通过安装半圆柱形反射板替代反射膜，能够将红外线的辐射强度的定向曲线调节为具有预定形状。采用本发明的加热装置的红外线灯的这种结构，能够限制在不需要的方向上辐射的红外线的强度。另外，即使反射板的反射率降低，红外线灯的反射率不会象在传统装置的情况那样受影响，因为红外线灯具有定向性。为此，按照本发明的加热装置的加热效率要胜于传统装置的加热效率。

在按照本发明的加热装置中，通过在加热元件的需要的位置上提供反射膜，被反射膜反射和从反射膜辐射的红外线的强度在指定方向上可以被增强，高辐射强度的范围可以变窄。结果，具有这种反射膜的本发明的加热装置变为适合于对与反射膜相对的方向上的区域进行局部加热的装置。

另外，在本发明的加热装置中，通过在加热元件需要的另一位置上提供反射膜，可以使被反射膜反射和从反射膜辐射的红外线的强度基本上相同，由此可以使辐射强度的范围更宽。结果，具有这种反射膜的本发明的加热装置变为适合于对与加热元件平行放置以及与反射膜相对放置的物体的整个平表面进行均匀加热的装置。

尽管从目前较佳的实施例已经描述了本发明，应当理解，这种揭示并不能诠释为限制，而是在阅读了以上揭示内容后，各种改进和变化对于本发明所属的技术领域的专业人员而言无疑是显然的，于是，希望所附权利要求书被诠释为覆盖落在本发明精神和范围内的所有各种改进和变化。

工业应用性

本发明涉及对物体、房间等进行加热的装置，通过利用广泛用作热源的红外线灯能够提供高效率地辐射红外线并具有长寿命的加热装置，还能够提供根据待加热的物体可选择红外线辐射的方向性的通用装置。

Claims (7)

1.一种红外线灯，其特征在于包括：

一个板状的加热元件，其宽度比其厚度大5倍或更高倍；

所述加热元件被密封其中的玻璃管；

嵌入在所述玻璃管的两端部分处的两个电极，分别与所述加热元件的两端电连接且还与外部电路电连接；

两个连接装置，其分别和所述加热元件的两端部分相固接并与所述加热元件电连接；以及

引线，其与所述连接装置和所述电极相固接，从而以预定张力拉所述加热元件的两端并被用于将所述连接装置电连接到所述电极，

其中，所述连接装置具有热辐射块，在垂直于电流流过所述加热元件方向的平面上，所述热辐射块的截面面积大于所述加热元件的截面面积，以便防止所述引线由于从所述加热元件发射的辐射热导致过热。

2.如权利要求1所述的红外线灯，其中，在所述玻璃管的内表面或外表面上设置一个反射红外线的反射膜，从而使从所述加热元件辐射的所述红外线的辐射强度具有预定分布。

3.如权利要求2所述的红外线灯，其中，具有半圆柱形状的，且与所述加热元件的纵向上的中心线同轴的反射膜被按与所述加热元件的红外线辐射部分长度相近的长度设置。

4.如权利要求2所述的红外线灯，其中，所述反射膜的截面具有由一部分抛物线形成的形状，其焦点在所述加热元件在其纵向上的中心线上，长度与所述加热元件的红外线辐射部分的长度相近。

5.如权利要求2所述的红外线灯，其中，所述反射膜的截面具有由一部分椭圆线形成的形状，其焦点之一在所述加热元件在其纵向上的中心线上，长度与所述加热元件的红外线辐射部分的长度相近。

6.如权利要求3所述的红外线灯，其中，所述反射膜的截面的中心部分被设置为与所述加热元件的较宽一侧部分相对。

7.如权利要求3所述的红外线灯，其中，所述反射膜的截面的中心部分被设置为与所述加热元件的较窄一侧部分相对。

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