JP2005302645A - Heating element structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発熱構造体に係り、特に、家庭用ヒータ等に好適なカーボンファイバを発熱体として使用する発熱構造体に関する。 The present invention relates to a heat generating structure, and more particularly to a heat generating structure using a carbon fiber suitable for a home heater as a heat generating element.
従来、例えば家庭用ヒータに使用される発熱構造体として、ハロゲンランプを使用したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1では、倒立水滴型(倒立とっくり型)のハロゲンランプと、このハロゲンランプの熱を反射するためのパラボラ状の反射盤と、を備えた反射盤付き発熱構造体が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a heat generation structure used for a household heater is known using a halogen lamp (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献1に開示されたようなハロゲンランプを使用した発熱構造体では、電源投入時の突入電流が定格電流のほぼ8倍とかなり大きなものであった。そのため、過電流対策を必要とし、その分部品コストが増大するという問題点があった。また、消費電力と比較して遠赤外線の放射効率が小さいという問題点があった。
そこで、本発明者は、既に、ハロゲンランプよりも遠赤外線放射量が多く、消費電力が少なく、かつ、電流保護回路を簡略化することができるカーボンランプヒータ(発熱構造体)を、特願2002−301397にて提案している。
従来のカーボンランプヒータ(発熱構造体)は、図9に示すように、複数本のカーボンファイバを集束して発熱体31とし、この発熱体31を外被ガラス管36の中空室35内に挿入設置したものである。この発熱体31は柔らかく、容易に弯曲させることができるので、種々の形状の外被ガラス管36に於ても容易に中空室35内に挿入設置することができる。
Therefore, the present inventor has already proposed a carbon lamp heater (heating structure) that has a far infrared radiation amount larger than that of a halogen lamp, consumes less power, and can simplify a current protection circuit. -301397.
As shown in FIG. 9, a conventional carbon lamp heater (heat generating structure) condenses a plurality of carbon fibers to form a
しかしながら、図9に示した従来のカーボンランプヒータ(発熱構造体)では、発熱体31が柔らかいので、外被ガラス管36の中空室35に対応する形状に発熱体31を固定保持させるのが困難であった。これにより、発熱体31を効率よく発熱させる形状に固定保持させるのが困難であるという問題点があった。
また、図9に示した従来のカーボンランプヒータ(発熱構造体)では、柔らかい発熱体31が過度に折れ曲がり、外被ガラス管36の中空室35を形成する壁面に発熱体31が接触する虞れがあるという不都合があった。そして、中空室35を形成する壁面と発熱体31が接触した場合、接触した部分の外被ガラス管36の温度が局部的に過度に上昇するという問題点があった。この場合、外被ガラス管36のうち、高温となった部分と低温の部分との間で熱ひずみが生じ、その結果、外被ガラス管36が破損するという問題点があった。
However, in the conventional carbon lamp heater (heat generating structure) shown in FIG. 9, since the
Further, in the conventional carbon lamp heater (heat generating structure) shown in FIG. 9, the
そこで、本発明は、柔らかなカーボンファイバの発熱体を、種々の外被ガラス管の形状に対応して効率よく発熱させる形状に固定保持させると共に、熱ひずみに起因する外被ガラス管の破損を防止し得る発熱構造体を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention fixes and holds a soft carbon fiber heating element in a shape that efficiently generates heat corresponding to various shapes of the outer glass tube, and also breaks the outer glass tube due to thermal strain. An object is to provide a heat generating structure that can be prevented.
上記の目的を達成するために、本発明に係る発熱構造体は、複数本のカーボンファイバを集束又は撚った発熱体と、該発熱体が挿通される孔部を有すると共に該発熱体に数珠繋ぎ状に外嵌される複数個の透明乃至半透明のガラス介装体と、を備えた可撓挿入体を、真空状態又は不活性ガス封入状態となる中空室を有する外被ガラス管の該中空室内に挿入設置したものである。 In order to achieve the above object, a heating structure according to the present invention has a heating element in which a plurality of carbon fibers are focused or twisted, a hole through which the heating element is inserted, and is connected to the heating element in a daisy chain. A hollow glass tube having a hollow chamber in which a flexible insert having a plurality of transparent or translucent glass interposing bodies fitted in a shape is placed in a vacuum state or in an inert gas sealed state Inserted and installed indoors.
また、ガラス介装体は、円筒状に形成されている。
また、ガラス介装体は、多角筒状や略球状に形成されるも好ましい。
また、上記発熱体の両端部には、各々、外部電源と電気的に接続する導電性の弾性部材が接続されている。
Moreover, the glass interposition body is formed in the cylindrical shape.
Moreover, it is preferable that a glass interposition body is formed in polygonal cylinder shape or substantially spherical shape.
In addition, conductive elastic members that are electrically connected to an external power source are connected to both ends of the heating element.
本発明に係る発熱構造体によれば、柔らかなカーボンファイバの発熱体を、種々の外被ガラス管の形状に対応する形状に保持して配設することができる。
また、熱ひずみに起因する外被ガラス管の破損を防止することができ、金属よりも導体として劣化しにくくかつ放射熱が大きいカーボンファイバを、発熱体として安全に使用することができる。
また、発熱体に外嵌されるガラス介装体が外被ガラス管の中空室を形成する壁面と万一接触したとしても、熱ひずみに起因する外被ガラス管の破損が生じる虞れがない。
According to the heat generating structure according to the present invention, the soft carbon fiber heat generating element can be held and disposed in a shape corresponding to various shapes of the outer glass tube.
In addition, it is possible to prevent the envelope glass tube from being damaged due to thermal strain, and it is possible to safely use a carbon fiber that is less likely to be deteriorated as a conductor than metal and has a large radiant heat as a heating element.
In addition, even if the glass intercalator fitted on the heating element contacts the wall surface forming the hollow chamber of the envelope glass tube, there is no possibility that the envelope glass tube will be damaged due to thermal strain. .
また、発熱体に通電開始後、発熱体と接触するガラス介装体を通じて迅速に熱が伝わるように構成することができる。
また、ガラス介装体を外被ガラス管の中空室内へ、順次挿入していくことにより、発熱体を中空室に配設することができ、外被ガラス管の中空室内に発熱体を挿入する際の作業性を向上させることができる。
また、発熱体を中空室全域に渡って均等に配設することができる。
In addition, after the energization of the heating element is started, heat can be quickly transmitted through the glass interposing body that comes into contact with the heating element.
Further, by sequentially inserting the glass interposer into the hollow chamber of the jacket glass tube, the heating element can be disposed in the hollow chamber, and the heating element is inserted into the hollow chamber of the jacket glass tube. The workability at the time can be improved.
Further, the heating elements can be evenly arranged over the entire hollow chamber.
また、ガラス介装体を、円筒状や多角筒状や略球状に形成することによって、種々の外被ガラス管の形状に対応して可撓挿入体を外被ガラス管の中空室内により容易に挿入設置することができる。
また、可撓挿入体のガラス介装体が中空室を形成する壁面に勢いよく接触するのを防止することができるので、外被ガラス管やガラス介装体の破損が生じるのを抑制することができる。
In addition, by forming the glass interposer into a cylindrical shape, a polygonal cylindrical shape, or a substantially spherical shape, the flexible insert can be more easily accommodated in the hollow chamber of the envelope glass tube corresponding to various shapes of the envelope glass tube. Insertion can be installed.
In addition, since the glass insert of the flexible insert can be prevented from vigorously contacting the wall surface forming the hollow chamber, it is possible to suppress the breakage of the outer glass tube and the glass insert. Can do.
以下、実施の形態を示す図面に基づき、本発明を詳説する。
図1は本発明の実施の一形態を示す発熱構造体の正面図であり、図2は、その一部拡大断面正面図である。また、図3は、発熱構造体の拡大断面側面図であり、図4は、ガラス介装体の斜視図である。
本発明の実施の一形態に係る発熱構造体は、例えば家庭用ヒータに使用されるものである。
本発明に係る発熱構造体は、発熱体1と、複数個のガラス介装体3…と、略円環型の外被ガラス管6と、を備えている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments.
FIG. 1 is a front view of a heat generating structure showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged sectional front view thereof. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional side view of the heat generating structure, and FIG. 4 is a perspective view of the glass interposer.
The heat generating structure according to an embodiment of the present invention is used for a household heater, for example.
The heat generating structure according to the present invention includes a heat generating
発熱体1は、複数本(多数本)のカーボンファイバを、例えば撚って形成されたものであり、人の手の力で容易に弯曲させることが可能な柔らかいものである。発熱体1は、複数本(多数本)のカーボンファイバを撚ることにより、単に束ねたものよりも各カーボンファイバどうしの結びつきが強くて緩みにくいものとなっている。なお、発熱体1は、複数本(多数本)のカーボンファイバを単に束ねたものとするも自由である。また、図2と図3では、多数本のカーボンファイバを撚った(又は束ねた)単位糸を3本作って、これを撚った場合を例示している。
複数個のガラス介装体3…は、高温に耐えることができる透明乃至半透明の石英ガラス製であり、円筒状に形成されている。このガラス介装体3…は、発熱体1が挿通される孔部2を有している。そして、ガラス介装体3…は、発熱体1に数珠繋ぎ状に外嵌されて、発熱体1と可撓挿入体4を形成している。このガラス介装体3…は、継足しと抜き取りによって、容易に発熱体1の長さに対応することが可能であると共に、容易に隣合うガラス介装体3, 3の間隔を調節することが可能となっている。
The
The plurality of glass
また、外被ガラス管6は、内側に中空室5を有する弯曲円筒状の筒状部8と、筒状部8の両端部に位置する平板状の封止端部9, 9と、を有している。
平板状の封止端部9, 9は、弯曲円筒状の筒状部8の両端部を加熱圧着することによって形成されたものである。この平板状の封止端部9, 9の形成によって、筒状部8の中空室5は、密閉状とされる。
中空室5は、真空状態又は不活性ガス封入状態とされている。この中空室5には、上記可撓挿入体4が挿入設置されている。
なお、可撓挿入体4のガラス介装体3…は、外被ガラス管6の筒状部8が円筒状である場合には円筒状とするのが好ましいが、他の形状に形成するも自由である。例えば、ガラス介装体3…を、外被ガラス管6の筒状部8の形状に合わせて、図5に示すような多角筒状や図6に示すような略球状に形成するも好ましい。
The
The flat sealing
The
The
また、平板状の封止端部9, 9の各々には、矩形板状の固着部10が埋設されている。この固着部10には、固着部10に設けられた孔を通して、導電性の弾性部材7が固定されている。弾性部材7は、外部電源(図示省略)と電気的に接続され、外被ガラス管6の外部側から筒状部8の中空室5内へ通じている。弾性部材7は、外被ガラス管6の外部側から筒状部8の中空室5内に入った所定位置までは直線状であるが、その先はコイル状となっている。
Further, a rectangular plate-
弾性部材7のコイル状となった部分の内側には、可撓挿入体4の発熱体1の端部を挟持する導電性で略円柱状の挟持部11が挿嵌されている。より具体的には、挟持部11は、略半円柱状に形成されると共に弯曲面部の周方向の端縁と連続する平面部に凸部12aが形成された半割体12と、略半円柱状に形成されると共に弯曲面部の周方向の端縁と連続する平面部に凹部13aが形成された半割体13と、から成る。そして、半割体12と半割体13は、凸部12aが形成された平面部と凹部13aが形成された平面部との間に発熱体1を挾み込んだ状態で、弾性部材7のコイル状となった部分の内側に挿嵌されている。これにより、発熱体1(可撓挿入体4)の両端部は、各々、挟持部11を介して弾性部材7と接続される。また、弾性部材7が、外部電源(図示省略)からの電力を供給するリード線の機能を有するように構成される。
なお、弾性部材7は、コイル状のものに限るのではなく、他の形状のものを使用するも自由である。例えば、竹の子ばねを使用するも好ましい。
Inside the coiled portion of the
In addition, the
次に、本発明の実施の一形態に係る発熱構造体の組み立て手順について説明する。
まず、複数本のカーボンファイバを撚って形成された発熱体1に複数個のガラス介装体3…を、順次、数珠繋ぎ状に外嵌していき、可撓挿入体4を形成する。次に、可撓挿入体4を、封止端部9, 9を形成する前の外被ガラス管6の中空室5に挿入していく。この際、ガラス介装体3…は、外被ガラス管6の中空室5の形状に沿うように弯曲して中空室5内に配設される。そして、可撓挿入体4の両端に、各々、挟持部11及び弾性部材7を接続し、弾性部材7に矩形板状の固着部10を取付ける。そして、可撓挿入体4の一方の端部側に於て、固着部10が埋設された状態になるように、外被ガラス管6を加熱圧着して一方の封止端部9を形成する。そして中空室5を真空状態又は不活性ガス封入状態とし、可撓挿入体4の他方の端部側に於て、固着部10が埋設された状態になるように、外被ガラス管6を加熱圧着して他方の封止端部9を形成する。こうして、発熱構造体が形成される。
Next, a procedure for assembling the heat generating structure according to the embodiment of the present invention will be described.
First, a plurality of
図7は、本発明の第二の実施形態を示す発熱構造体の正面図である。
本発明の第二実施形態に係る発熱構造体は、第一実施形態と比較して外被ガラス管6の中空室5内に挿入設置される可撓挿入体4の設置形態が異なる場合を例示している。即ち、第一実施形態では、可撓挿入体4の発熱体1が略円環型の外被ガラス管6の中心軸にほぼ沿って配設されるように発熱構造体を構成したが、第二実施形態では、外被ガラス管6の中空室5の一部の領域に於て可撓挿入体4がジグザグ状に折れ曲がって配設されるように発熱構造体を構成したものである。このように構成すれば、一つの可撓挿入体4を使用して、外被ガラス管6のうち、一部の領域のみ発熱効果が大きくなるように容易に発熱構造体を構成することができる。また、第一実施形態の可撓挿入体4の設置方法と比較して、中空室5内に可撓挿入体4を挿入設置する際の作業が過度に煩雑になることもない。
FIG. 7 is a front view of a heat generating structure showing a second embodiment of the present invention.
The heat generating structure according to the second embodiment of the present invention exemplifies a case where the installation form of the
なお、図1及び図7で示したように、第一実施形態及び第二実施形態では、外被ガラス管6が略円環型である場合を例示したが、外被ガラス管6を他の形状に形成するも自由である。例えば、外被ガラス管6を、図8(a)の倒立水滴型(倒立とっくり型)、図8(a)のコイル型、図8(c)の蛇行型のような、種々の形状に形成するも自由である。また、外被ガラス管6が直線状であってもよい。
In addition, as shown in FIG.1 and FIG.7, in 1st embodiment and 2nd embodiment, the case where the
以上のように、本発明に係る発熱構造体は、複数本のカーボンファイバを集束又は撚った発熱体1と、発熱体1が挿通される孔部2を有すると共に発熱体1に数珠繋ぎ状に外嵌される複数個の透明乃至半透明のガラス介装体3…と、を備えた可撓挿入体4を、真空状態又は不活性ガス封入状態となる中空室5を有する外被ガラス管6の中空室5内に挿入設置するので、ガラス介装体3…が発熱体1と外被ガラス管6の中空室5との間のスペーサとして機能するように構成することができる。これにより、柔らかなカーボンファイバの発熱体1を、種々の外被ガラス管6の形状に対応する形状に保持して配設することができる。
As described above, the heat generating structure according to the present invention has a
また、ガラス介装体3…が発熱体1と外被ガラス管6の中空室5との間のスペーサとして機能するので、発熱体1と外被ガラス管6の中空室5を形成する壁面とが直接接触しないように構成することができる。これにより、発熱体1と外被ガラス管6の中空室5を形成する壁面との接触によって、接触した部分の外被ガラス管6の温度が局部的に過度に上昇するのを防止することができる。その結果、外被ガラス管6のうち、高温となった部分と低温の部分との間で熱ひずみが生じるのを防止することができるので、熱ひずみに起因する外被ガラス管6の破損を防止することができ、金属よりも導体として劣化しにくくかつ放射熱が大きいカーボンファイバを、発熱体1として安全に使用することができる。
Further, since the
また、発熱体1に外嵌されるガラス介装体3…が外被ガラス管6の中空室5を形成する壁面と万一接触したとしても、接触した部分の外被ガラス管6の温度が局部的に過度に上昇することがないので、熱ひずみに起因する外被ガラス管6の破損が生じる虞れがない。 また、発熱体1に透明乃至半透明なガラス介装体3…を外嵌することによって、発熱体1に通電開始後、発熱体1と接触するガラス介装体3…を通じて迅速に熱が伝わるように構成することができる。
Further, even if the
また、ガラス介装体3…を外被ガラス管6の中空室5内へ、順次挿入していくことにより、外被ガラス管6の中空室5を形成する壁面への発熱体1の接触を心配することなく、発熱体1を中空室5に配設することができる。これにより、外被ガラス管6の中空室5内に発熱体1を挿入する際の作業性を向上させることができる。
また、ガラス介装体3…を外被ガラス管6の中空室5内へ、順次挿入していくことにより、外被ガラス管6の中空室5を形成する壁面への発熱体1の接触を心配することなく、発熱体1を中空室5全域に渡って均等に配設することができる。
Further, by sequentially inserting the
Further, by sequentially inserting the
また、発熱体1に透明乃至半透明なガラス介装体3…を外嵌することによって、色付きのものを使用する場合と比較して、発熱体1の光をより外部へ透過させるように構成することができる。これにより、外部から発熱構造体の作動状態を発熱体1の温度変化による色の変化によって容易に確認することができる。
Further, the transparent or
また、ガラス介装体3…を、円筒状や多角筒状や略球状に形成することによって、種々の外被ガラス管6の形状に対応して可撓挿入体4を外被ガラス管6の中空室5内により容易に挿入設置することができる。
Further, by forming the
また、発熱体1の両端部に、各々、外部電源と電気的に接続する導電性の弾性部材7を接続することによって、外被ガラス管6の中空室5を形成する壁面に対して接近する方向へ可撓挿入体4が動こうとする場合に、可撓挿入体4を元の位置に戻す方向に弾発付勢力が生じるように構成することができる。これにより、発熱構造体が大きく揺れた場合に、可撓挿入体4のガラス介装体3…が中空室5を形成する壁面に勢いよく接触するのを防止することができる。その結果、可撓挿入体4のガラス介装体3…が中空室5を形成する壁面に勢いよく接触することによって、外被ガラス管6やガラス介装体3…の破損が生じるのを抑制することができる。
Further, by connecting conductive
1 発熱体
2 孔部
3 ガラス介装体
4 可撓挿入体
5 中空室
6 外被ガラス管
7 弾性部材
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004120398A JP2005302645A (en) | 2004-04-15 | 2004-04-15 | Heating element structure |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101841938A (en) * | 2010-05-25 | 2010-09-22 | 浙江华源电热有限公司 | Electrode connection structure of semi-conductor electric heating piece |
-
2004
- 2004-04-15 JP JP2004120398A patent/JP2005302645A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN101841938A (en) * | 2010-05-25 | 2010-09-22 | 浙江华源电热有限公司 | Electrode connection structure of semi-conductor electric heating piece |
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