JP2000150115A

JP2000150115A - 発熱体

Info

Publication number: JP2000150115A
Application number: JP32323598A
Authority: JP
Inventors: Kunikazu Kuchino; 邦和口野; Toshimitsu Kurumisawa; 利光胡桃沢; Takashi Mino; 嵩三野; 修三 ▲徳▼滿; Shuzo Tokumitsu; Hirobumi Tange; 博文丹下
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2000-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の金属線発熱体は、固有抵抗が小さく、
調理機器用あるいは暖房器用に必要な発熱量を得るため
には大型とする必要がある、また炭素材料を発熱体とし
て使用しているものは、結果的に材料ロスが多くなった
り、製造に時間がかかったりするという課題を有してい
る。【解決手段】炭素系物質で構成した発熱部２を複数本
透明管１に挿入するようにして、１本当たりの電力量を
少なくして、導体径を太く設定でき、発熱体の発熱温度
を焼成温度よりも低くでき、電気暖房機器、電気調理
器、家庭用赤外線治療器具、電子複写機、プリンターの
定着器や、電気保温および加熱機器の熱源に好適な発熱
体としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に電気暖房機
器、電気調理器、家庭用赤外線治療器具、電子複写機、
プリンターの定着器や、電気保温および加熱機器の熱源
に好適な発熱体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】炭素は、耐熱性、耐熱衝撃性、耐食性に
優れ、かつ熱エネルギーの放射特性が非常に優れている
ものである。つまり、発熱体の材料として非常に適して
いるものである。従来このような炭素を使用している発
熱体は、特に半導体の製造装置に使用されている高温電
気炉用の発熱体として実用化されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記高
温電気炉用の発熱体は、そのままの構成では、調理機器
用あるいは暖房器用には適用が困難であるという課題を
有している。

【０００４】すなわち、炭素は単体では固有抵抗が１５
００〜２０００μΩ・cmと小さいということが原因して
いるものである。つまり調理機器用あるいは暖房器用に
必要な発熱量を得るためには、発熱体の形状を太くかつ
長くしなければならないものである。また、所望の電力
量を得るためには大電流を流す必要があって、結果とし
て家庭用として許容される電力の範囲を大きく逸脱する
ことになるものである。例えば、半導体製造装置に用い
る電気炉の消費電力は５０ｋＷ（５０Ｖ−１０００Ａ）
程度であり、これに使用している発熱体を家庭用の調理
機器用の発熱体や暖房器用の発熱体に適している１００
Ｖ−５００Ｗに適用した場合には、発熱長を３０ｃｍ程
度とした場合には、発熱体の導体径は０.６ｍｍ程度と
なるものである。従って、ワット密度が８６Ｗ／cm²と
非常に大きくなって、発熱体の温度は約１７３０℃に達
するものである。つまり、発熱体の焼成温度を超えるも
のとなる。このため非常に断線しやすく、実用には適さ
ないものとなる。また前記断線に至るほどの温度には達
しない場合であっても、使用時間の経過と共に固有抵抗
が非常に低下して消費電力が増加するものである。

【０００５】また前記炭素材料で構成した発熱体を、外
部電極と接続するためには、外部電極との接続部の温度
を常温付近まで低下させる必要がある。このため、発熱
体の断面積を次第に大きくして電気抵抗を徐々に下げ、
発熱体部分から接続部分まで連続的に降温させる必要が
ある。従って、炭素材料を一様の形状のままで成形する
ことはできないものである。このため、材料ロスが多く
なったり、製造に時間がかかったりするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、炭素系物質で
構成した発熱部を複数本透明管に挿入するようにして、
１本当たりの電力量を少なくして、導体径を太く設定で
き、発熱温度を焼成温度よりも低くでき、電気暖房機
器、電気調理器、家庭用赤外線治療器具、電子複写機、
プリンターの定着器や、電気保温および加熱機器の熱源
に好適な発熱体としているものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、炭素
系物質で構成した発熱部を複数本透明管に挿入するよう
にして、１本当たりの電力量を少なくして、導体径を太
く設定でき、発熱体の発熱温度を焼成温度よりも低くで
き、電気暖房機器、電気調理器、家庭用赤外線治療器
具、電子複写機、プリンターの定着器や、電気保温およ
び加熱機器の熱源に好適な発熱体としているものであ
る。

【０００８】請求項２に記載した発明は、炭素系物質で
構成した複数の発熱部を、内部電線と内部電極と引っ張
りコイルと外部電線によって接続し、全体を透明管内に
収容するようにして、導体径が太く、発熱体の発熱温度
が焼成温度よりも低く、長期使用によっても特性の劣化
の少ない、電気暖房機器、電気調理器、家庭用赤外線治
療器具、電子複写機、プリンターの定着器や、電気保温
および加熱機器の熱源に好適な発熱体としているもので
ある。

【０００９】請求項３に記載した発明は、透明管の内部
に充填したアルゴンまたは窒素の単体ガスまたはアルゴ
ンと窒素の混合ガスが、使用時の発熱部の蒸発を抑え、
かつ酸化消耗を防ぐので、長期に亘って安定した消費電
力量を示す家庭用の調理機器用や暖房器用に適した発熱
体としている。

【００１０】請求項４に記載した発明は、透明管には石
英ガラスを用いるようにして、発熱体の使用温度を石英
ガラスの軟化点近くまで設定でき、電気暖房機器、電気
調理器、家庭用赤外線治療器具、電子複写機、プリンタ
ーの定着器や、電気保温および加熱機器の熱源に好適な
発熱体としている。

【００１１】請求項５に記載した発明は、内部電線は、
発熱部を接続するための接続部と、螺旋状に形成したコ
イル部と、内部電極として作用する保持部を有するよう
にして、使用時の膨張収縮があっても断線を防止でき、
電気暖房機器、電気調理器、家庭用赤外線治療器具、電
子複写機、プリンターの定着器や、電気保温および加熱
機器の熱源として長期間使用できる発熱体としている。

【００１２】請求項６に記載した発明は、保持部に挿入
した高融点金属の内部電線が動作時の発熱部の発熱を冷
却し、また発熱部の位置を所定の位置に保つように作用
して、長期使用によっても特性の安定した電気暖房機
器、電気調理器、家庭用赤外線治療器具、電子複写機、
プリンターの定着器や、電気保温および加熱機器の熱源
に好適な発熱体としている。

【００１３】請求項７に記載した発明は、高融点金属の
内部電線として使用するタングステンまたはモリブデン
が動作時の発熱部の発熱を吸収して、長期使用によって
も特性の安定した電気暖房機器、電気調理器、家庭用赤
外線治療器具、電子複写機、プリンターの定着器や、電
気保温および加熱機器の熱源に好適な発熱体としてい
る。

【００１４】請求項８に記載した発明は、電極部を金属
スリーブに挿入して、機械的な衝撃にも耐えることが出
来る、長期使用によっても特性の安定した電気暖房機
器、電気調理器、家庭用赤外線治療器具、電子複写機、
プリンターの定着器や、電気保温および加熱機器の熱源
に好適な発熱体としている。

【００１５】請求項９に記載した発明は、金属スリーブ
は、ニッケル、クロム、タングステンまたはモリブデン
のいずれか１つから選択するようにして、特に融点が高
く、機械的な衝撃や熱や振動に対しても耐えることが出
来る、長期使用によっても特性の安定した電気暖房機
器、電気調理器、家庭用赤外線治療器具、電子複写機、
プリンターの定着器や、電気保温および加熱機器の熱源
に好適な発熱体としている。

【００１６】請求項１０に記載した発明は、引っ張りコ
イルは、透明管の両端で白金箔を介してモリブデン箔と
接続するようにして、引っ張りコイルとモリブデン箔と
の接続が非常に容易にでき、製造が容易で、電気暖房機
器、電気調理器、家庭用赤外線治療器具、電子複写機、
プリンターの定着器や、電気保温および加熱機器の熱源
に好適な発熱体としている。

【００１７】請求項１１に記載した発明は、内部電極
は、引っ張りコイルの端部を内部に収容した状態で端部
を溶接するようにして、発熱体全体の構成を簡単に、小
型に形成でき、家庭用の調理機器用や暖房器用に適した
発熱体としている。

【００１８】請求項１２に記載した発明は、透明管は、
両端部をモリブデン箔とともに封口して、長期に亘って
空気の侵入を防止でき、長期使用によっても特性の安定
した電気暖房機器、電気調理器、家庭用赤外線治療器
具、電子複写機、プリンターの定着器や、電気保温およ
び加熱機器の熱源に好適な発熱体としている。

【００１９】請求項１３に記載した発明は、発熱部また
は内部電線は、白金、ルテニウム、ロジウムから選択し
た金属を表面にコーティング処理するようにして、発熱
部が内部電線に吸収されることを防止でき、長期使用に
よっても特性の安定した電気暖房機器、電気調理器、家
庭用赤外線治療器具、電子複写機、プリンターの定着器
や、電気保温および加熱機器の熱源に好適な発熱体とし
ている。

【００２０】

【実施例】図１は、本実施例の発熱体の構成を説明する
断面図である。本実施例では、透明管１の内部に、２本
の炭素系物質で構成した発熱部２と、発熱部２に接続し
た内部電線３とを備えている。図２は、更に詳細な構成
を説明する断面図である。前記発熱部２を保持あるいは
電気的に接続している内部電線３はタングステンで構成
しており、接続部３ａとコイル部３ｂと、保持部３ｃを
有している。前記保持部３ｃは、外部リード線９からの
通電を発熱部２に供給する内部電極５を構成している。
内部電極５には引っ張りコイル６を接続している。引っ
張りコイル６はタングステンで構成しており、透明管１
の端部で白金箔８とモリブデン箔７に接続している。本
実施例では、引っ張りコイル６としてタングステンを使
用している。この理由は、タングステンは融点が３３８
７℃と高く、かつバネ性の劣化の原因となる再結晶時の
温度が２０００℃付近と高いためである。本実施例では
引っ張りコイル６の温度は、高くとも１０００℃程度と
なっているものである。このため、前記したように本実
施例の引っ張りコイル６にはタングステンが適している
ものである。またモリブデン箔７には、外部と接続する
ためのモリブデン線で構成した外部電線９を接続してい
る。

【００２１】透明管１として本実施例では石英ガラス
を、内径８ｍｍ、肉厚１ｍｍのパイプに成型して使用し
ている。一般に石英ガラスは耐熱性が高く１６５０℃で
ようやく軟化するものである。なお本実施例では透明管
１として石英ガラスを使用しているが、耐熱性が高く透
明であれば特に石英ガラスに限定するものではない。

【００２２】前記内部電線３は、図３に示している構成
となっている。すなわち、接続部３ａは発熱部２の周囲
に螺旋状に巻き回した構成となっており、接続部３ａを
そのまま延長した形でコイル部３ｂを形成し、更にコイ
ル部３ｂを延長した形で保持部３ｃを形成しているもの
である。コイル部３ｂは螺旋状に巻き回した構成となっ
ており、このコイリング構成によって発熱部２の膨張収
縮を吸収するようになっている。また保持部３cも螺旋
状に巻き回したコイル構成となっており、内部の小空間
に高融点金属の内部電線４として使用しているタングス
テンまたはモリブデンをねじ込んで収容するようになっ
ている。

【００２３】内部電極５は、図４に示している構成とな
っており、外部にタングステンで構成した引っ張りコイ
ル６の端部６ａを接続しており、内部に２本の保持部３
ｃと保持部３ｃ内に収容保持している内部電線４とを収
容して、ニッケルまたはクロムまたはタングステンある
いはモリブデンを使用している金属スリーブ５ａによっ
て圧着し、金属スリーブ５ａの端部を高融点金属の内部
電線４とともに溶着した構成としている。

【００２４】また発熱部２として本実施例では、種々検
討した結果、黒鉛の炭素粉末と、焼成によって容易に炭
化する樹脂成分と、固有抵抗を大きくする成分として使
用している窒化ホウ素を混練したものを炭素系物質とし
て使用している。

【００２５】以下本実施例の動作について説明する。図
示していないスイッチをオンすると、外部電線９から１
００Ｖ５０Ｈｚまたは１００Ｖ６０Ｈｚの商用電源が供
給される。この商用電源は、引っ張りコイル６から内部
電極５を介して発熱部２に供給される。発熱部２は、こ
の商用電源によって発熱し、熱エネルギーを透明管１か
ら外部に放射する。

【００２６】このとき本実施例では、発熱部２として炭
素系物質を使用している。炭素は周知のように黒体に近
似しており、黒体放射を実行するものである。すなわち
全波長領域に亘って、与えられた温度における放射エネ
ルギーの最大値を与えるものである。従って非常に効率
の高い加熱を行うことが出来、特に赤外線領域や遠赤外
線流域の波長に対する効率は非常に高いものである。前
記赤外線領域や遠赤外線領域の波長の熱線は物質の内部
に深く浸透する性質があるため、電気暖房機器、電気調
理器、家庭用赤外線治療器具、電子複写機、プリンター
の定着器や、電気保温および加熱機器等に適しているも
のである。また本実施例では発熱部２を透明管１内に挿
入して使用するようにしているため、前記黒体放射を妨
げるものはないものである。すなわち、本実施例の発熱
体は、特に電気暖房機器、電気調理器、家庭用赤外線治
療器具、電子複写機、プリンターの定着器や、電気保温
および加熱機器の熱源に適したものとなっている。

【００２７】また本実施例では、炭素系物質で構成した
発熱部２を複数本透明管１に挿入した構成としているも
のである。発明者らの実験では、発熱部２を、１８５０
０μΩ・cmの固有抵抗としたものを、導体径１．２ｍｍ
の一様な丸棒に成型して、発熱長を２８０ｍｍとしたと
きには、３１４Ｗ（１００Ｖ−３．１４Ａ）の消費電力
とできるものである。また、この発熱部２を２本用いる
ことによって、６２８Ｗの消費電力を得ることができ
る。換言すれば、合計の諸費電力を６２８Ｗにしたい場
合、２本の発熱部２を使用することによって、１本当た
りの消費電力の設定を少なくできるものとなる。つま
り、導体径を太く設定でき、従って発熱部２の発熱温度
を発熱部２の製造時の焼成温度よりも低くできるもので
ある。従って、長期使用によっても特性の安定してい
る、電気暖房機器、電気調理器、家庭用赤外線治療器
具、電子複写機、プリンターの定着器や、電気保温およ
び加熱機器の熱源に好適な発熱体を実現しているもので
ある。また、発熱部２の本数と長さを調整することによ
って、任意の定格の発熱体を得ることが出来るものであ
る。

【００２８】また本実施例では、炭素系物質で構成した
複数の発熱部２と、この発熱部２を保持するあるいは電
気的に接続する内部電線３と、この内部電線３に接続す
る内部電極５と、前記内部電極５及び発熱部２を懸架す
る引っ張りコイル６と、この引っ張りコイル６に接続し
た外部電線９と、前記各部を収容する透明管１とから構
成しているものである。前記外部電線９には、高温に耐
えることが出来るようにモリブデン線を使用しており、
この外部電線９を外部電極７に接続している。外部電極
７は、モリブデン箔によって構成しており、一部には白
金箔８を設けている。前記引っ張りコイル６の端部は、
白金箔８を介して外部電極７に接続しているものであ
る。また引っ張りコイル６はタングステンをコイル状に
巻き回した構成として、コイルの伸縮によって発熱部２
の膨張収縮を吸収し、発熱部２を透明管１内の所定の位
置に懸架しているものである。発明者らの実験によれ
ば、引っ張りコイル６を線径６００ＭＧ（＝０．４４６
ｍｍ）のタングステンとしたときには、コイル径７．２
ｍｍ、ターン数７の形状として、発熱部２を所定の位置
に懸架できるものである。すなわち、本実施例の発熱部
２は、長手方向の引っ張り強度は２．２ｋｇ／ｍｍ²で
ある。この引っ張り強度は、高温ではおよそその１／３
が増加するものと考えられるため、引っ張りコイル６を
前記仕様に決定しておよそ３．０ｋｇ／ｍｍ²の荷重に
耐えられる設定としているものである。発熱部２の動作
温度を１１００℃〜１４００℃としたときには、発熱部
２は全体として約２〜３ｍｍ膨張するものであり、前記
仕様の引っ張りコイル６としたときには、この膨張分を
十分吸収できるものである。従って前記同様、発熱部２
の発熱温度を発熱部２の製造時の焼成温度よりも低くで
き、長期使用によっても特性の安定している発熱体とす
ることが出来ると共に、引っ張りコイル６によって発熱
部２を所定の位置に懸架できるため、一層耐久性の高い
発熱体を実現できるものである。

【００２９】また本実施例の発熱体は、透明管１に挿入
した後、一旦ロータリーポンプなどの真空ポンプを用い
て０．０１Ｔｏｒｒ以下に減圧した後、アルゴンまたは
窒素の単体ガスまたはアルゴンと窒素の混合ガスを充填
しているものである。アルゴンまたは窒素の単体ガスま
たはアルゴンと窒素の混合ガスは、不活性ガスとして作
用するものであり、発熱時に発熱部２や内部電線３が酸
化・消耗することを防止できるものである。もともと発
熱部２の材料として使用している炭素系物質は、蒸気圧
が極く低いものである（例えば１０Ｔｏｒｒを与える温
度は３９４６℃）。従って不活性ガスを充填する効果は
非常に大きいものである。このとき使用する不活性ガス
としては、透明管１の内部に水蒸気が少し残っている場
合、或いは真空度が低い場合には、特にアーク放電を防
止する必要があって、アルゴンよりも窒素の単体ガスま
たはアルゴンと窒素の混合ガスが有効である。この場合
のガス圧は６００Ｔｏｒｒ前後が適当である。

【００３０】またこのとき本実施例では、透明管１とし
て石英ガラスを使用しているものである。石英ガラスは
軟化点が１６５０℃であり非常に高いものである。この
ため、発熱部２の発熱温度を透明管１の温度で前記１６
５０℃付近まで高く設定することが出来、家庭用の調理
機器用や暖房器用に適した発熱体を実現できるものであ
る。

【００３１】また本実施例では、内部電線３は、発熱部
２を接続するための接続部３ａと、螺旋状に形成したコ
イル部３ｂと、内部電極として作用する保持部３ｃを有
する構成としているものである。このため発熱部２が使
用時に膨張収縮しても断線を防止でき、電気暖房機器、
電気調理器、家庭用赤外線治療器具、電子複写機、プリ
ンターの定着器や、電気保温および加熱機器の熱源とし
て長期間使用できる発熱体を実現しているものである。

【００３２】また本実施例では、保持部３ｃには高融点
金属で構成した内部電線４を挿入した構成としているも
のである。この内部電線４は、動作時の発熱部２の発熱
を冷却する作用を有すると共に、電極部５の位置を安定
に調整でき従って発熱部２の位置を所定の位置に保つこ
とが出来るように作用するものである。従って本実施例
によれば、長期使用によっても特性の安定した電気暖房
機器、電気調理器、家庭用赤外線治療器具、電子複写
機、プリンターの定着器や、電気保温および加熱機器の
熱源に好適な発熱体を実現するものである。

【００３３】また本実施例では内部電線４として線径
１．１ｍｍのモリブデン線またはタングステン線等の高
融点金属を使用しているものである。このため、発熱部
２が発熱状態であるときタングステンあるいはモリブデ
ンがこの発熱を吸収でき、発熱部２の動作温度の設定を
高く取ることが出来、耐久性が高い家庭用の調理機器用
や暖房器用に適した発熱体を実現するものである。

【００３４】また本実施例では、内部電極５に金属スリ
ーブ５ａを挿入しているものである。このため、機械的
な衝撃にも耐えることが出来る、長期使用によっても特
性の安定した電気暖房機器、電気調理器、家庭用赤外線
治療器具、電子複写機、プリンターの定着器や、電気保
温および加熱機器の熱源に好適な発熱体を実現している
ものである。

【００３５】また本実施例では、金属スリーブ５ａの材
質として、ニッケル、クロム、タングステンまたはモリ
ブデンのいずれか１つの金属を選択しているものであ
る。これらの金属はいずれもスリーブをかしめるうえで
適度な硬さを有しているものであり、かつ融点が高い金
属である。このため、熱や振動などの衝撃によってスリ
ーブ内部に挿入した内部電線等が容易に外れないもので
あり、家庭用の調理機器用や暖房器用に適した炭素発熱
体を実現することができる。

【００３６】また本実施例では、引っ張りコイル６は、
透明管１の両端で白金箔８を介してモリブデン箔７と接
続するようにしているものである。このため、タングス
テンで構成した引っ張りコイル６とモリブデン箔７との
接続が非常に容易にでき、製造の容易な発熱体を実現す
るものである。

【００３７】また本実施例では、内部電極５は、引っ張
りコイル６の端部を内部に収容した状態で端部を高融点
金属の内部電線４とともに溶接するようにしているもの
である。このため、１本の引っ張りコイル６によって複
数の発熱部２の熱伸縮を吸収でき、発熱体全体の構成を
簡単に、小型に形成でき、家庭用の調理機器用や暖房器
用に適した炭素発熱体を実現することができる。

【００３８】また本実施例では、透明管１は、両端部を
モリブデン箔７とともに封口した構成としているもので
ある。本実施例で使用しているモリブデン箔７は、断面
形状が凸レンズ状になっており、中心部の膜厚は約３０
μｍで、先端側はフェザーエッジになっているものであ
る。従って透明管１との間の隙間は常温では最大でも数
オングストローム（１オングストローム＝０．１ｎｍ）
しかないものである。また発熱時には、相対的にモリブ
デン箔７の方が透明管１より膨張するものである。従っ
て、透明管１の両端部をモリブデン箔７とともに封口す
ることによって、内部に空気が侵入したり、内部に収容
した不活性ガスが抜けたりすることはないものである。
従って長期使用によっても特性の安定した電気暖房機
器、電気調理器、家庭用赤外線治療器具、電子複写機、
プリンターの定着器や、電気保温および加熱機器の熱源
に好適な発熱体を実現するものである。

【００３９】また本実施例では、発熱部２と内部電線３
とは、白金、ルテニウム、ロジウムから選択した金属を
表面にコーティング処理しているものである。H.Moissa
n らの研究事例（Compt.rend.,116,1893,p349；Ann.chi
m.et phys.,8, 1896,p559）によれば、タングステンま
たはモリブデンは炭素系物質と高温で反応しカーバイド
化するとされている。この反応は、一般には、酸素のな
い雰囲気中でタングステンとは概ね８５０℃以上で、モ
リブデンとは概ね５００℃以上で発生するものである。
この反応によって、次第に炭素系物質がタングステンま
たはモリブデンに吸収されるものである。すなわち本実
施例では発熱部２として炭素系物質を使用しており、こ
の炭素系物質が内部電線３として使用しているタングス
テンに吸収されていくというものである。この現象は、
長期使用を保証する上で大きな課題となるものである。
そこで本実施例では前記しているように、発熱部２と内
部電線３とは、白金、ルテニウム、ロジウムから選択し
た金属を表面にコーティング処理しているものである。
発明者らは、種々検討した結果、白金、ルテニウム、ロ
ジウムが、タングステンまたはモリブデンと炭素系物質
とが炭素系物質の発熱温度に至っても、中間バリヤー層
となって反応を抑制することを見いだしているものであ
る。

【００４０】つまり、これらの金属をタングステンまた
はモリブデンと炭素系物質との間に存在させることによ
って、これらの金属が高温での原子の拡散を抑えるバリ
ヤーとして作用するものである。

【００４１】このとき本実施例では、前記金属を発熱部
２と内部電線３との間に介在させる方法として、内部電
線３の表面に前記金属をコーティングする方法と、発熱
部２の表面に前記金属をコーティングする方法を採用し
ている。内部電線３に対するコーティングは、メッキな
どの化学的手段による方法と、蒸着などの物理的手段に
よるものとがある。また発熱部２に対してコーティング
する場合には、発熱部２と内部電線３との接続部以外に
はコーティングは不要であるから、接続部のみをコーテ
ィングすることが重要である。また、前記コーティング
の際にハロゲン元素などを含む処理液を使うことはでき
ないものである。ハロゲン元素は、本実施例の発熱体の
耐久性に著しく悪影響を与えるものである。

【００４２】そこで実際には、白金、ルテニウム、ロジ
ウムより選択した金属の硝酸溶液中に、発熱部２を浸漬
し、加熱処理によって前記金属の単体に変化させてい
る。またこの状態の発熱部２を透明管１に挿入した後、
真空下で少なくとも１２００℃以上の温度となるよう
に、発熱部２を通電しているものである。この通電によ
って、発熱部２を構成する炭素系物質に含まれるハロゲ
ンなどの不純物は除去されるものである。

【００４３】次に、本実施例の発熱体の性能を検証する
実験を行った結果を報告する。この実験には、発熱体２
として、固有抵抗が１８０００μΩ・cm、直径が１．２
ｍｍ、発熱長が２８０ｍｍのものを使用している。この
結果、発熱体の消費電力は、１００Ｖ−３１４Ｗとなっ
ている。また２本を並列に使用したときには、３１４Ｗ
×２＝６２８Ｗとなるものである。

【００４４】前記サンプルを過電圧試験のために、２本
を並列にして１１０Ｖで通電したときには７７０Ｗとな
るものである。このときの発熱温度は１３００℃となる
ものである。このサンプルについて１１０Ｖ過電圧で５
分通電し、５分休止するサイクル試験を行っている。図
５はこの試験結果を示す特性図である。本実施例の発熱
体は、前記条件のサイクル試験の結果、通電、休止の積
算時間が１６００時間でも断線しないものである。また
このときの消費電力量の変化も、初期値に比べて２％以
内に収まっているものである。つまり、定格電圧１００
Ｖで使用した場合には、７５６０時間つまり１０年間に
相当するだけの寿命を有するものとなる。つまり本実施
例の発熱体は、極めて耐久性が高いものである。

【００４５】

【発明の効果】請求項１に記載した発明は、炭素系物質
で構成した発熱部を複数本透明管に挿入した構成とし
て、１本当たりの電力量を少なくして、導体径を太く設
定でき、発熱体の発熱温度を焼成温度よりも低くでき、
電気暖房機器、電気調理器、家庭用赤外線治療器具、電
子複写機、プリンターの定着器や、電気保温および加熱
機器の熱源に好適な発熱体を実現しているものである。

【００４６】請求項２に記載した発明は、炭素系物質で
構成した複数の発熱部と、前記発熱部を保持するあるい
は電気的に接続する内部電線と、前記内部電線に接続す
る内部電極と、前記内部電極及び発熱部を懸架する引っ
張りコイルと、前記引っ張りコイルに接続した外部電線
と、前記各部を収容する透明管とから成る構成として、
導体径が太く、発熱体の発熱温度が焼成温度よりも低
く、長期使用によっても特性の劣化の少ない、電気暖房
機器、電気調理器、家庭用赤外線治療器具、電子複写
機、プリンターの定着器や、電気保温および加熱機器の
熱源に好適な発熱体を実現しているものである。

【００４７】請求項３に記載した発明は、透明管は、一
旦内部を真空にした後、充填したアルゴンまたは窒素の
単体ガスまたはアルゴンと窒素の混合ガスを有する構成
として、使用時の発熱部の蒸発を抑え、長期に亘って安
定した消費電力量を示す家庭用の調理機器用や暖房器用
に適した発熱体を実現するものである。

【００４８】請求項４に記載した発明は、透明管は石英
ガラスを使用する構成として、発熱体の使用温度を石英
ガラスの軟化点近くまで設定でき、電気暖房機器、電気
調理器、家庭用赤外線治療器具、電子複写機、プリンタ
ーの定着器や、電気保温および加熱機器の熱源に好適な
発熱体を実下男するものである。

【００４９】請求項５に記載した発明は、内部電線は、
発熱部を接続するための接続部と、螺旋状に形成したコ
イル部と、内部電極として作用する保持部を有する構成
として、使用時の膨張収縮があっても断線を防止でき、
電気暖房機器、電気調理器、家庭用赤外線治療器具、電
子複写機、プリンターの定着器や、電気保温および加熱
機器の熱源として長期間使用できる発熱体を実現するも
のである。

【００５０】請求項６に記載した発明は、保持部には高
融点金属の内部電線を挿入した構成として、動作時の発
熱部の発熱を冷却し、また発熱部の位置を所定の位置に
保つように作用して、長期使用によっても特性の安定し
た電気暖房機器、電気調理器、家庭用赤外線治療器具、
電子複写機、プリンターの定着器や、電気保温および加
熱機器の熱源に好適な発熱体を実現しているものであ
る。

【００５１】請求項７に記載した発明は、高融点金属の
内部電線としてタングステンまたはモリブデンを使用す
るようにして、タングステンまたはモリブデンが動作時
の発熱部の発熱を吸収して、長期使用によっても特性の
安定した電気暖房機器、電気調理器、家庭用赤外線治療
器具、電子複写機、プリンターの定着器や、電気保温お
よび加熱機器の熱源に好適な発熱体を実現しているもの
である。

【００５２】請求項８に記載した発明は、内部電極は金
属スリーブに挿入した構成として、機械的な衝撃にも耐
えることが出来る、長期使用によっても特性の安定した
電気暖房機器、電気調理器、家庭用赤外線治療器具、電
子複写機、プリンターの定着器や、電気保温および加熱
機器の熱源に好適な発熱体を実現するものである。

【００５３】請求項９に記載した発明は、金属スリーブ
は、ニッケル、クロム、タングステンまたはモリブデン
のいずれか１つの金属で構成して、特に融点が高く、機
械的な衝撃や熱や振動に対しても耐えることが出来る、
長期使用によっても特性の安定した電気暖房機器、電気
調理器、家庭用赤外線治療器具、電子複写機、プリンタ
ーの定着器や、電気保温および加熱機器の熱源に好適な
発熱体を実現するものである。

【００５４】請求項１０に記載した発明は、引っ張りコ
イルは、透明管の両端で白金箔を介してモリブデン箔と
接続した構成として、引っ張りコイルとモリブデン箔と
の接続が非常に容易にでき、製造が容易で、電気暖房機
器、電気調理器、家庭用赤外線治療器具、電子複写機、
プリンターの定着器や、電気保温および加熱機器の熱源
に好適な発熱体を実現するものである。

【００５５】請求項１１に記載した発明は、内部電極
は、引っ張りコイルの端部を内部に収容した状態で端部
を溶接した構成として、発熱体全体の構成を簡単に、小
型に形成でき、家庭用の調理機器用や暖房器用に適した
発熱体を実現するものである。

【００５６】請求項１２に記載した発明は、透明管は、
両端部をモリブデン箔とともに封口した構成として、長
期に亘って空気の侵入を防止でき、長期使用によっても
特性の安定した電気暖房機器、電気調理器、家庭用赤外
線治療器具、電子複写機、プリンターの定着器や、電気
保温および加熱機器の熱源に好適な発熱体を実現するも
のである。

【００５７】請求項１３に記載した発明は、発熱部また
は内部電線は、白金、ルテニウム、ロジウムから選択し
た金属を表面にコーティング処理した構成として、発熱
部が内部電線に吸収されることを防止でき、長期使用に
よっても特性の安定した電気暖房機器、電気調理器、家
庭用赤外線治療器具、電子複写機、プリンターの定着器
や、電気保温および加熱機器の熱源に好適な発熱体を実
現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である発熱体の構成を示す断面
図

【図２】同、構成の詳細を説明する発熱体の断面図

【図３】同、内部電線の形状を示す側面図

【図４】同、電極部の構造を示す断面図

【図５】同、発熱体の耐久試験の結果を示す特性図

【符号の説明】

１透明管２発熱部３内部電線３ａ接続部３ｂコイル部３ｃ保持部４高融点金属の内部電線５内部電極５ａニッケルスリーブ６引っ張りコイル７外部電極８白金箔９外部電線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三野嵩大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者 ▲徳▼滿修三大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者丹下博文大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 3K092 PP00 PP01 PP02 PP03 PP06 PP18 QA02 QB14 QB24 QB49 QC02 QC16 QC22 QC27 QC37 QC42 QC43 QC59 RA03 RB14 RD11 RD17 RD18 SS32 SS40 TT22 TT36 UB03 UB04 VV01 VV03 VV04 VV09 VV31 VV36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素系物質で構成した発熱部を複数本透
明管に挿入して成る発熱体。
【請求項２】炭素系物質で構成した複数の発熱部と、
前記発熱部を保持するあるいは電気的に接続する内部電
線と、前記内部電線に接続する内部電極と、前記内部電
極及び発熱部を懸架する引っ張りコイルと、前記引っ張
りコイルに接続した外部電線と、前記各部を収容する透
明管とから成る発熱体。
【請求項３】透明管は、一旦内部を真空にした後、充
填したアルゴンまたは窒素の単体ガスまたはアルゴンと
窒素の混合ガスを有する請求項１または２に記載した発
熱体。
【請求項４】透明管は石英ガラスを使用する請求項１
から３のいずれか１項に記載した発熱体。
【請求項５】内部電線は、発熱部を接続するための接
続部と、螺旋状に形成したコイル部と、内部電極として
作用する保持部を有する請求項２から４のいずれか１項
に記載した発熱体。
【請求項６】保持部には高融点金属の内部電線を挿入
した請求項５に記載した発熱体。
【請求項７】高融点金属の内部電線としてタングステ
ンまたはモリブデンを使用する請求項６に記載した発熱
体。
【請求項８】内部電極は金属スリーブに挿入した請求
項２から７のいずれか１項に記載した発熱体。
【請求項９】金属スリーブは、ニッケル、クロム、タ
ングステンまたはモリブデンのいずれか１つの金属で構
成した請求項８に記載した発熱体。
【請求項１０】引っ張りコイルは、透明管の両端で白
金箔を介してモリブデン箔と接続した請求項９に記載し
た発熱体。
【請求項１１】内部電極は、引っ張りコイルの端部を
内部に収容した状態で端部を引っ張りコイルと共に溶接
した請求項１０に記載した発熱体。
【請求項１２】透明管は、両端部をモリブデン箔とと
もに封口した請求項１０または１１に記載した発熱体。
【請求項１３】発熱部または内部電線は、白金、ルテ
ニウム、ロジウムから選択した金属を表面にコーティン
グ処理した請求項１から１２のいずれか１項に記載した
発熱体。