JP4741929B2 - Infrared bulb and heating device - Google Patents
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Description
本発明は、加熱手段の熱源として使用される赤外線電球に関し、特に、赤外線電球の発熱体として炭素系物質を使用する赤外線電球及びその赤外線電球を用いた加熱装置に関する。 The present invention relates to an infrared light bulb used as a heat source for heating means, and more particularly, to an infrared light bulb using a carbon-based material as a heating element of the infrared light bulb and a heating device using the infrared light bulb.
長尺形状の熱源として使用される従来の赤外線電球は、円筒状のガラス管内部に発熱体としてコイル状のタングステン線や棒状又は板状の炭素系焼結体が封入されて構成されている。このような赤外線電球が用いられる加熱装置としては、例えば電気ストーブ、調理器、乾燥機等の電気機器、および複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子機器等の熱源を必要とする各種機器が含まれる。 A conventional infrared light bulb used as a long heat source is configured by enclosing a coiled tungsten wire or a rod-like or plate-like carbon-based sintered body as a heating element inside a cylindrical glass tube. Examples of the heating device in which such an infrared light bulb is used include various devices that require a heat source such as an electric device such as an electric stove, a cooker, and a dryer, and an electronic device such as a copying machine, a facsimile, and a printer. .
上記のように各種機器に熱源として赤外線電球が用いられているため、赤外線電球に対してはその赤外線電球を用いる機器仕様において各種の要求がある。例えば、熱源として高い温度であること、指定温度に確実に保持されること、温度調整範囲が広いこと、入力電力に対して高い効率で加熱エネルギーに変換できること、被加熱対象物を一様に加熱できること、指定された方向のみを加熱対象とできること、赤外線電球の着脱が容易なこと等の要求である。このような要求を満たすことを目的として、各種の赤外線電球が提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2を参照。)。
As described above, since infrared bulbs are used as heat sources in various devices, there are various requirements for infrared bulbs in the specifications of devices using the infrared bulbs. For example, it is a high temperature as a heat source, is reliably maintained at a specified temperature, has a wide temperature adjustment range, can be converted into heating energy with high efficiency with respect to input power, and uniformly heats an object to be heated This is a requirement that it can be done, that only a specified direction can be heated, and that the infrared bulb can be easily attached and detached. Various infrared light bulbs have been proposed for the purpose of satisfying such requirements (see, for example,
高温度に加熱できる従来の赤外線電球としては、炭素系焼結体で形成された2本の板状の発熱体を所定の距離を有して並行に設けてガラス管の内部に封入されたものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。また、従来の赤外線電球としては、2本の赤外線電球を所定の距離を有して並設し、さらにそれら2本の赤外線電球を取り囲むようにガラス管が設けられたものが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、上記のように構成された従来の赤外線電球では、高温度に加熱できるように2本の発熱体、若しくは2本の赤外線電球が所定距離を有して並設され、それらをガラス管の内部に配設する構成であるため、熱源としてはその断面形状(赤外線電球の延設方向に直交する断面形状)が大きくならざるを得ないという問題があり、配設空間が大きくなるという問題があった。 However, in the conventional infrared light bulb configured as described above, two heating elements or two infrared light bulbs are arranged side by side with a predetermined distance so that they can be heated to a high temperature. Since the structure is arranged inside, the heat source has a problem that its cross-sectional shape (cross-sectional shape orthogonal to the extending direction of the infrared light bulb) must be large, and there is a problem that the arrangement space becomes large. there were.
前述のように、熱源として用いられる赤外線電球は、各種機器に用いられており、入力電力に比して高温度の加熱を高効率で細く小さく構成することが要求されている。
本発明は、細く小さな形状を有する赤外線電球を提供することを課題とし、所望の方向に所定の温度で放熱することが可能な赤外線電球およびこの赤外線電球を用いた加熱装置を提供することを課題とする。
As described above, infrared light bulbs used as a heat source are used in various devices, and are required to be configured to make heating at high temperatures more efficient, thinner and smaller than input power.
An object of the present invention is to provide an infrared bulb having a thin and small shape, and to provide an infrared bulb capable of radiating heat at a predetermined temperature in a desired direction and a heating device using the infrared bulb. And
本発明は、上記の課題を解決するものであり、小型で効率が高く、各種用途において容易に適応することができる汎用性の高い赤外線電球及びその赤外線電球を用いた加熱装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and provides a highly versatile infrared bulb that can be easily adapted in various applications, and a heating device using the infrared bulb. Objective.
上記の課題を解決し、本発明の目的を達成するために、本発明の第1の観点の赤外線電球は、
平面を有する板状の発熱体と、
前記発熱体の両端に固着された保持ブロックと、前記保持ブロックに電気的に接続された内部リード線部材と、前記内部リード線部材とモリブデン箔を介し電気的に接続される外部リード線と、を有する発熱構成体、及び
前記発熱構成体が複数収納され、前記発熱構成体のそれぞれの長手方向が並行になるよう配設され、前記モリブデン箔が埋設された部分にて封止されて不活性ガスが封入されたガラス管、を具備する赤外線電球であって、
前記ガラス管の内部において、隣り合う発熱構成体の一方の発熱構成体の少なくとも一部を収納し、両端部が開口した耐熱管が備えられており、
当該耐熱管の一方の端部に設けられた固定手段と前記内部リード線部材が係合して前記内部リード線部材が前記耐熱管の内部に固定されるよう構成されている。
本発明の第2の観点の赤外線電球は、上記の第1の観点における前記内部リード線部材の一部に螺旋状のスプリング部が形成されており、
前記固定手段が、前記耐熱管の内側に屈曲した端部、或いは当該耐熱管の内側に突出する凸部である係合部で構成され、前記スプリング部と前記係合部が係合するよう構成されている。
本発明の第3の観点の赤外線電球は、上記の第1の観点における前記固定手段として前記耐熱管の内部に固定具が装着され、
前記固定具と前記内部リード線部材が係合して前記内部リード線部材が前記耐熱管の内部に固定されるよう構成されている。
In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, an infrared light bulb according to a first aspect of the present invention includes:
A plate-shaped emitting heat having a plane,
A holding block fixed to both ends of the heating element; an internal lead wire member electrically connected to the holding block; and an external lead wire electrically connected to the internal lead wire member via a molybdenum foil; A heat generating structure, and
A glass tube in which a plurality of the heat generating components are accommodated, the heat generating components are arranged so that the longitudinal directions of the heat generating components are parallel, and the molybdenum foil is sealed in an embedded portion and filled with an inert gas. An infrared bulb comprising:
Inside the glass tube, a heat-resistant tube that houses at least a part of one heat-generating structure of adjacent heat-generating structures and is open at both ends is provided.
A fixing means provided at one end of the heat-resistant tube is engaged with the internal lead wire member so that the internal lead wire member is fixed inside the heat-resistant tube .
In the infrared light bulb of the second aspect of the present invention, a spiral spring portion is formed in a part of the internal lead wire member in the first aspect,
The fixing means is configured by an engagement portion that is an end portion bent to the inside of the heat-resistant tube or a convex portion protruding to the inside of the heat-resistant tube, and the spring portion and the engagement portion are engaged with each other. Has been.
In the infrared light bulb of the third aspect of the present invention, a fixing tool is mounted inside the heat-resistant tube as the fixing means in the first aspect.
The fixture and the internal lead wire member are engaged with each other so that the internal lead wire member is fixed inside the heat-resistant tube.
本発明の第4の観点の赤外線電球は、上記の第1の観点乃至第3の観点における前記耐熱管を赤外線域の光透過性を有する材料で形成しても良い。 In the infrared light bulb according to the fourth aspect of the present invention, the heat-resistant tube according to the first to third aspects may be formed of a material having light transmittance in the infrared region.
本発明の第5の観点の赤外線電球は、上記の第1の観点乃至第3の観点における前記複数の発熱体の平面が同一方向を向いて配置され、各発熱体が前記耐熱管の管壁に密着するように配設された構成としても良い。 Infrared ray lamp of the fifth aspect of the present invention, the plane of said plurality of heating elements in a first aspect to the third aspect described above is placed oriented in the same direction, the tube wall of the heating element is said refractory tube It is good also as a structure arrange | positioned so that it may closely_contact | adhere .
本発明の第6の観点の赤外線電球は、上記の第1の観点乃至第3の観点における前記ガラス管の一部に反射膜を形成しても良い。 In the infrared light bulb according to the sixth aspect of the present invention, a reflective film may be formed on a part of the glass tube according to the first to third aspects .
本発明の第7の観点の赤外線電球は、上記の第6の観点における前記反射膜が金、窒化チタン、アルミニウム、ニッケル、クロム、又は酸化アルミニウムのいずれかの金属を含む材料で形成しても良い。 In the infrared light bulb of the seventh aspect of the present invention, the reflective film in the sixth aspect may be formed of a material containing any metal of gold, titanium nitride, aluminum, nickel, chromium, or aluminum oxide. good.
本発明の第8の観点の赤外線電球は、上記の第1の観点乃至第7の観点における前記発熱体が炭素系物質を含み、焼成により形成された炭素系発熱体で構成しても良い。 An infrared light bulb according to an eighth aspect of the present invention may be constituted by a carbon-based heating element formed by firing, wherein the heating element according to the first to seventh aspects includes a carbon-based substance.
本発明の第9の観点の赤外線電球は、上記の第1の観点乃至第7の観点における前記発熱体が炭素系物質と抵抗調整物質とを含み、焼成により形成された固形の炭素系発熱体で構成しても良い。 An infrared light bulb according to a ninth aspect of the present invention is a solid carbon-based heating element formed by firing, wherein the heating element in the first to seventh aspects includes a carbon-based substance and a resistance adjusting substance. You may comprise.
本発明の第10の観点の赤外線電球は、上記の第1の観点乃至第7の観点における前記発熱体が二ケイ化モリブデン、ランタンクロマイト、炭化珪素、ニクロム、Fe(鉄)−Cr(クロム)−AL(アルミ)合金、及びステンレスから選ばれた金属により形成しても良い。 In the infrared light bulb of the tenth aspect of the present invention, the heating element in the first to seventh aspects is molybdenum disilicide, lanthanum chromite, silicon carbide, nichrome, Fe (iron) -Cr (chromium). -You may form by the metal chosen from AL (aluminum) alloy and stainless steel.
本発明の第11の観点の加熱装置は、上記の第1の観点乃至第5の観点の赤外線電球を有し、
前記発熱体の平面部分に対向する位置に配置され、前記発熱体から放射された熱を反射する反射手段を具備する。
A heating device according to an eleventh aspect of the present invention includes the infrared light bulb according to the first to fifth aspects described above,
Reflecting means for reflecting heat radiated from the heating element is provided at a position facing the flat portion of the heating element .
本発明の第12の観点の加熱装置は、上記の第11の観点における前記反射手段が前記発熱体の平面部分から放射された熱を実質的に平行に反射する反射板であり、前記反射板は当該反射板の延設方向と直交する断面が方物線状であって当該放物線の焦点の位置に前記複数の発熱体により構成された加熱源の中心を配置する構成でも良い。 A heating device according to a twelfth aspect of the present invention is a reflecting plate in which the reflecting means in the eleventh aspect reflects heat radiated from a flat portion of the heating element substantially in parallel, and the reflecting plate it may be configured to place the center of the heat source section is configured by the plurality of heating elements at the focal point of the parabola a square was linear orthogonal to the extending direction of the reflector.
本発明の第13の観点の加熱装置は、上記の第11の観点における前記赤外線電球は2つの発熱体を有し、
前記反射手段が前記発熱体の平面から放射された熱を実質的に平行に反射する反射板であり、前記反射板は各発熱体の中心が焦点の位置となるように前記反射板の長手方向に直交する断面が放物線形状の2つを組み合わせた形状に構成されるものでも良い。
In a heating device according to a thirteenth aspect of the present invention, the infrared light bulb according to the eleventh aspect includes two heating elements,
The reflecting means is a reflecting plate that reflects heat radiated from the plane of the heating element substantially in parallel, and the reflecting plate has a longitudinal direction of the reflecting plate so that the center of each heating element is a focal point. The cross section orthogonal to may be configured in a shape combining two parabolic shapes.
本発明の第14の観点の加熱装置は、上記の第12の観点における前記反射板が、長手方向と直交する断面の中央部分において前記発熱体側に突出した凸部が形成された構成でも良い。 14 heating apparatus aspect of the present invention, the reflecting plate in the twelfth aspect described above, even in a configuration in which the convex portion protruding Oite the heating side to the central portion of the cross section perpendicular to the longitudinal direction is formed good.
本発明の第15の観点の加熱装置は、上記の第12の観点における前記反射板が、長手方向と直交する断面の中央部分に前記発熱体から放射された熱を乱反射する凹凸部が形成された構成でも良い。 In the heating device according to the fifteenth aspect of the present invention, the uneven portion for irregularly reflecting the heat radiated from the heating element is formed in the central portion of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the reflector in the twelfth aspect. A configuration may be used.
本発明の第16の観点の加熱装置は、上記の第11の観点における前記赤外線電球の前記ガラス管を取り囲むように円筒状の筒体を配設しても良い。 The heating apparatus of the 16th viewpoint of this invention may arrange | position a cylindrical cylinder so that the said glass tube of the said infrared bulb in said 11th viewpoint may be surrounded.
本発明の第17の観点の加熱装置は、上記の第11の観点乃至第16の観点において、電源を含む制御回路を有する加熱装置であって、
前記複数の発熱構成体の外部リード線にそれぞれに接続された複数の外部端子と、
前記電源に接続された複数の電源端子と、を有し、
前記制御回路は、前記外部端子と前記電源端子とを選択的に接続して、前記発熱構成体を直列、並列又は単独に接続する。
17 heating apparatus aspect of the present invention, the eleventh Te aspect to the sixteenth aspect odor of a heating apparatus having a control circuit including a power source,
A plurality of external terminals connected to respective external leads of the plurality of heat-generating structure,
Anda plurality of power supply terminals connected to said power supply,
Said control circuit, said external terminal and said power supply terminal is selectively connected, connects the heating structure in series, in parallel or alone.
本発明の第18の観点の加熱装置は、上記の第17の観点における前記制御回路がオンオフ制御、通電率制御、位相制御、及びゼロクロス制御のそれぞれの回路を単独、若しくは少なくとも二つを組み合わせて構成しても良い。 18 heating apparatus aspect of the present invention, the control circuit is on-off control in terms of the seventeenth, duty factor control, phase control, and the respective circuits of the zero-crossing control alone, or in combination of at least two It may be configured.
本発明の第19の観点の加熱装置は、上記の第11の観点乃至第18の観点における前記発熱体が炭素系物質を含み、焼成により形成された炭素系発熱体で構成しても良い。 A heating device according to a nineteenth aspect of the present invention may be constituted by a carbon-based heating element formed by firing, wherein the heating element according to the eleventh to eighteenth aspects includes a carbon-based substance.
本発明の第20の観点の加熱装置は、上記の第11の観点乃至第18の観点における前記発熱体が炭素系物質と抵抗調整物質とを含み、焼成により形成された固形の炭素系発熱体で構成しても良い。 A heating apparatus according to a twentieth aspect of the present invention is a solid carbon-based heating element formed by firing, wherein the heating element according to the eleventh to eighteenth aspects includes a carbon-based substance and a resistance adjusting substance. You may comprise.
本発明の第21の観点の加熱装置は、上記の第11の観点乃至第18の観点における前記発熱体が二ケイ化モリブデン、ランタンクロマイト、炭化珪素、ニクロム、Fe−Cr−AL合金、及びステンレスから選ばれた金属により構成しても良い。
In a heating device according to a twenty-first aspect of the present invention, the heating element in the eleventh to eighteenth aspects is molybdenum disilicide, lanthanum chromite, silicon carbide, nichrome, Fe-Cr-AL alloy, and stainless steel. You may comprise by the metal chosen from these.
本発明によれば、小型で効率が高く、各種用途において容易に適応することができる汎用性の高い赤外線電球及びその赤外線電球を用いた加熱装置を提供することができる。
本発明によれば、細く小さな形状を有する赤外線電球を提供することが可能となり、所望の方向を所定の温度に加熱することが可能な赤外線電球およびこの赤外線電球を用いた加熱装置を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a highly versatile infrared light bulb that is small and highly efficient and can be easily adapted to various uses, and a heating device using the infrared light bulb.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the infrared light bulb which has a thin small shape, and provides the infrared lamp which can heat a desired direction to predetermined | prescribed temperature, and the heating apparatus using this infrared light bulb. Can do.
以下、本発明に係る赤外線電球及びその赤外線電球を用いた加熱装置の好適な実施の形態について添付の図面を参照しつつ説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an infrared light bulb and a heating device using the infrared light bulb according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
《実施の形態1》
本発明に係る実施の形態1の赤外線電球について図1を用いて説明する。図1は実施の形態1の赤外線電球の構造を示す正面図である。図1に示す赤外線電球において、当該赤外線電球は長尺形状であるため、その中間部分を破断して省略して示している。
An infrared bulb according to
実施の形態1の赤外線電球は、透明石英ガラス管で形成されたガラス管1の内部に第1の発熱構成体100Aと第2の発熱構成体100Bの2組の発熱構成体がその延設方向に対して並行に配設されている。ガラス管1の両端部分は平板状に溶着されて、アルゴンガス又はアルゴンガスと窒素ガスの混合ガスなどの不活性ガスが封入されており、第1の発熱構成体100Aと第2の発熱構成体100Bにおける発熱体2A,2B等が封止されている。なお、このガラス管1の内部に封入されている不活性ガスであるアルゴンガス又はアルゴンガスと窒素ガスの混合ガスは、炭素系物質である発熱体2A,2Bの酸化を防止するために封入されている。
In the infrared light bulb of the first embodiment, two sets of heat generating components, that is, a first heat generating component 100A and a second heat generating component 100B are provided in the extending direction inside the
第1の発熱構成体100Aは、熱輻射体としての細長い平板状の第1の発熱体2A、この第1の発熱体2Aの両端に固着された保持ブロック3A、保持ブロック3Aの外側端部に取り付けられた内部リード線部材11A、ガラス管1の両端から導出する外部リード線9A、外部リード線9Aと内部リード線部材11Aとを封止部分において電気的に接続するモリブデン箔8A、及び耐熱管12により構成されている。この耐熱管12は、第1の発熱体2Aと、その両端に固着された保持ブロック3Aと、更にその両側に設けられた内部リード線部材11Aとを覆うように配設されており、耐熱管12の一方の端部に形成された係合部12aが内部リード線部材11Aの一部に係合している。内部リード線部材11Aは、保持ブロック3Aの外側端部に巻着したコイル部5Aと、螺旋状に形成されたスプリング部6A、モリブデン箔8Aに接続された内部リード線7Aにより構成されている。実施の形態1における内部リード線部材11Aは、モリブデン線により一体的に形成された例で説明するが、タングステンやニッケル等を材料とした弾性を有する金属線(丸棒・平板)を用いて形成しても良い。スプリング部6Aは第1の発熱体2Aに対して張力を与えるものであり、第1の発熱体2Aが常に所望の位置に配置されるよう構成されている。また、このように内部リード線7Aとコイル部5Aとの間にスプリング部6Aを設けることにより、第1の発熱体2Aにおける膨張収縮による変化を吸収することが可能となる。
The first heat generating structure 100A includes an elongated flat plate-like first heat generating body 2A as a heat radiator, a holding block 3A fixed to both ends of the first heat generating body 2A, and an outer end of the holding block 3A. Attached internal
一方、前記の第1の発熱構成体100Aに並設された第2の発熱構成体100Bは、熱輻射体としての細長い平板状の第2の発熱体2B、この発熱体2Bの両端に固着された保持ブロック3B、保持ブロック3Bの外側端部に取り付けられた内部リード線部材11B、ガラス管1の両端から導出する外部リード線9B、及び外部リード線9Bと内部リード線部材11Bとを封止部分において電気的に接続するモリブデン箔8Bにより構成されている。すなわち、第2の発熱構成体100Bには、第1の発熱構成体100Aと異なり耐熱管12が設けられていない構成であり、耐熱管12以外の構成は第1の発熱構成体100Aと同じである。第2の発熱構成体100Bは、第1の発熱構成体100Aの耐熱管12に近接して設けられており、実質的に耐熱管12の厚みが第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bとの間の距離となる。
On the other hand, the second heat generating structure 100B arranged in parallel with the first heat generating structure 100A is fixed to both ends of the elongated flat plate-shaped second heat generating body 2B as a heat radiator. The holding block 3B, the internal lead wire member 11B attached to the outer end of the holding block 3B, the external lead wire 9B led out from both ends of the
実施の形態1において用いた耐熱管12の厚みは1.0mmで外径が6.0mmである。耐熱管12の厚みとしては0.2mmから1.0mmが好ましい。また、耐熱管12の長さは、第1の発熱体2Aの全体を確実に覆う長さであり、実施の形態1においては第1の発熱体2A、その両端の保持ブロック3A、内部リード線部材11Aのほとんどが覆われる長さに設定されている。
The heat-
図2は、第1の発熱構成体100Aにおいて、第1の発熱体2A等を覆う耐熱管12を示す正面図である。図2の(a)は実施の形態1において用いた耐熱管12の構成であり、図2の(b)と(c)は耐熱管12の他の構成例を示す正面図である。
図2の(a)に示すように、実施の形態1の耐熱管12はその一方の端部12aが内側に屈曲しており、内部リード線部材11Aにおけるスプリング部6Aの外側端部に係合する構成である。このように、耐熱管12は第1の発熱構成体100Aにおける内部リード線部材11Aと係合して配設されているため、第1の発熱体2Aの全体が耐熱管12により確実に覆われている。また、円筒状の耐熱管12の内部に板状の第1の発熱体2Aが収納される構成であり、かつ耐熱管12の両端部が開口しているため、耐熱管12の内部にはアルゴンガス又はアルゴンガスと窒素ガスの混合ガスなどの不活性ガスが循環するよう構成されている。したがって、耐熱管12の内部の第1の発熱体2Aはアルゴンガス又はアルゴンガスと窒素ガスの混合ガスなどの不活性ガスにより常に晒された状態である。
FIG. 2 is a front view showing the heat-
As shown in FIG. 2A, one end 12a of the heat-
実施の形態1の赤外線電球においては、第1の発熱構成体100A及び第2の発熱構成体100Bの長手方向が鉛直方向となるよう配設されているため、第1の発熱構成体100Aにおいて第2の発熱構成体100Bに対する絶縁壁として機能する耐熱管12が内部リード線部材11により位置決めされ固定されている。このように、実施の形態1の赤外線電球においては、必要とされる部分のみに耐熱管12を配設することが可能となる。また、赤外線電球に衝撃が加わった場合においても、耐熱管12がガラス管1の内部に略隙間無く密着するよう配設されて、移動することがないため、耐熱管12自体の破損や、ガラス管1の破損が防止されている。
In the infrared light bulb of the first embodiment, the first heat generating structure 100A and the second heat generating structure 100B are arranged so that the longitudinal directions thereof are in the vertical direction. A heat-
なお、耐熱管12を第1の発熱構成体100Aにおける内部リード線部材11Aに固定する手段としては、図2の(a)に示した構成の他に、例えば、図2の(b)及び(c)に示す構成がある。図2の(b)に示す固定手段は、耐熱管120の鉛直上方端部120bの近傍に内側に突出する凸部120aを形成し、その凸部120aに内部リード線部材11Aのスプリング部6Aの上端部を係合させる固定方法である。また、図2の(c)に示す固定手段は、耐熱管121の一方の端部121aを屈曲させて、この端部121aに内部リード線部材11Aのスプリング部6Aの中間部分を係合させたものである。このように、耐熱管121の一方の端部121aとスプリング部6Aの中間部分とを係合させるためには、第1の発熱体2Aに接続された内部リード線部材11Aを回動することによりスプリング部6Aにおける中間部分と端部121aの突出部分が係合する。なお、この係合方法は、図2の(b)に示した凸部120aとスプリング部6Aとの係合状態においても適用でき、凸部120aをスプリング部6Aの中間部分に係合させることが可能となる。
上記のように、凸部120aや端部121aをスプリング部6Aの中間部分に係合させる構成とすることにより、当該赤外線電球の配設方向を係合部分が上方となる鉛直方向に限定する必要が無くなくなり、任意の方向に設定することが可能となる。
As a means for fixing the heat-
As described above, it is necessary to limit the arrangement direction of the infrared light bulb to the vertical direction in which the engagement portion is upward by engaging the convex portion 120a and the end portion 121a with the intermediate portion of the spring portion 6A. It becomes possible to set in any direction.
なお、第1の発熱構成体100Aにおいて耐熱管12を固定する方法は、図2に示した方法だけに限定されるものではなく、耐熱管12の内部に固定具、例えば挿入ピンやスペイサー等を取り付けて内部リード線部11の移動を防止する方法等があり、耐熱管12の内部を塞ぐことなく、赤外線電球内の不活性ガスが耐熱管12の内部を循環できる固定方法であれば良い。
Note that the method of fixing the heat-
なお、耐熱管12において、両端部の端面はバリ取りや、加熱等により溶融曲面形成加工を施すことにより、耐熱管12の強度及び破損防止を向上させることができる。
耐熱管12は不活性ガスが循環できる構成であるため、第1の発熱構成体100A及び第2の発熱構成体100Bをガラス管1の内部に略密着して配置して両端部分を封止することにより、第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bとの間を所定距離を有して隔離し、かつ第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bとを循環する不活性ガス雰囲気中で使用することが可能となる。
It should be noted that the end face of both ends of the heat-
Since the heat-
また、実施の形態1の赤外線電球においては、ガラス管1の内部において不活性ガスが循環するよう構成されているため、加熱時において優れた熱拡散が生じて、各発熱体2A,2Bの温度をガスの特性により、ヒータ温度を変化させることが可能となる。
耐熱管12の材質は、発熱体2A,2Bの温度に耐える温度であり、かつ絶縁性を有する材質であればよい。例えば、耐熱ガラス、結晶化ガラス、石英、セラミックス等が好ましい。特に、赤外線域の透過性を有する材質が好ましい。
Further, in the infrared light bulb of the first embodiment, since the inert gas is circulated inside the
The material of the heat-
以下、実施の形態1における第1の発熱構成体100Aの具体的な構成について説明する。なお、第2の発熱構成体100Bについては、耐熱管12以外は第1の発熱構成体100Aの構成と同じであるため第1の発熱構成体100Aの説明を適用してここでは省略する。
Hereinafter, a specific configuration of the first heat generating structure 100A in the first embodiment will be described. Since the second heat generating structure 100B is the same as the structure of the first heat generating structure 100A except for the heat-
保持ブロック3Aは段差を有して異なる直径を有する2つの円柱状部により構成されており、直径の細い部分には内部リード線部材11Aのコイル部5が固着されており、直径の太い部分には第1の発熱体2Aが挿入され挟着する切れ込み(スリット)が形成されている。保持ブロック3Aは第1の発熱体2Aの両端が挿入され挟着されて電気的に接続されている。保持ブロック3Aは、導電性材料であり、かつ第1の発熱体2Aの熱を放熱して内部リード線部材11Aのコイル部5Aに高熱を伝導しない材料で形成されている。すなわち、保持ブロック3Aは第1の発熱体2Aの熱をコイル部5に直接的に伝えないように、熱勾配を有する熱傾斜材でかつ導電性を有する材料で形成されている。例えば、黒鉛が好ましい。ただ、保持ブロック3Aの材料としては、金属材料等の導電性に優れた材料でも良い。また、保持ブロック3Aの形状としては円筒状に限定されるものではなく、矩形状等の製造容易な形状でよい。
The holding block 3A is composed of two cylindrical portions having different steps and different diameters, and the
保持ブロック3Aにおける直径の細い部分には、モリブデン、タングステン、ニッケル等の材料により形成された弾性を有する金属線が螺旋状に巻き付けられたコイル部5Aが固着されている。コイル部5Aは保持ブロック3Aの外周面に密着して巻き付けられており、両者は電気的に接続されている。コイル部5Aは弾性を有するスプリング部6Aを経て内部リード線7Aにつながっている。
実施の形態1の赤外線電球の構成においては、内部リード線7Aとコイル部5Aとの間にスプリング部6Aが形成されているため、第1の発熱体2の膨張による寸法変化を吸収できる構成である。また、コイル部5Aは保持ブロック3Aに電気的に接続される方法であれば溶接等を用いても良い。
A coil portion 5A in which a metal wire having elasticity formed of a material such as molybdenum, tungsten, or nickel is spirally wound is fixed to a thin portion of the holding block 3A. The coil portion 5A is wound in close contact with the outer peripheral surface of the holding block 3A, and both are electrically connected. The coil portion 5A is connected to the
In the configuration of the infrared light bulb according to the first embodiment, since the spring portion 6A is formed between the
実施の形態1の赤外線電球において、内部リード線7Aはモリブデン箔8Aを介して外部リード線9Aに接続されている。上記のように、実施の形態1の赤外線電球の第1の発熱構成体100Aにおいては、第1の発熱体2Aの両側に保持ブロック3A,3A、コイル部5A,5A、スプリング部6A,6A、内部リード線7A,7A、モリブデン箔8A,8A、そして外部リード線9A,9Aがそれぞれ接続されて構成されている。この構成は第2の発熱体2Bにおいても同じであり、第2の発熱体2Bの両側に保持ブロック3B,3B、コイル部5B,5B、スプリング部6B,6B、内部リード線7B,7B、モリブデン箔8B,8B、そして外部リード線9B,9Bがそれぞれ接続されて構成されている。なお、第1の発熱構成体100Aには、第1の発熱体2Aを覆うと共に不活性ガスに晒すことが可能で、第2の発熱構成体100Bに対して近接して配置させることが可能な耐熱管12が設けられている。
In the infrared light bulb of the first embodiment, the
上記のように構成された実施の形態1の赤外線電球において、その両側から導出している外部リード線9A及び/又は9Bに電力を供給すると、第1の発熱体2A及び/又は第2の発熱体2Bに電流が流れ、それぞれの発熱体2A,2Bの抵抗により熱が発生する。このとき、第1の発熱体2Aからは赤外線が放射される。
第1の発熱体2A及び第2の発熱体2Bが同一仕様の発熱体である場合、耐熱管12の内部に配した第1の発熱体2Aは、第2の発熱体2Bに比べて放熱状態を変更することが可能である。例えば、耐熱管12の形状及び材料により輻射強度分布を変更することができ、第1の発熱体2Aの温度を第2の発熱体2Bに比べて高くすることが可能である。これにより、実施の形態1の赤外線電球としては、その輻射エネルギーを高めることが可能となる。
In the infrared light bulb of the first embodiment configured as described above, when power is supplied to the external lead wires 9A and / or 9B derived from both sides, the first heating element 2A and / or the second heat generation are performed. A current flows through the body 2B, and heat is generated by the resistance of each of the heating elements 2A and 2B. At this time, infrared rays are radiated from the first heating element 2A.
When the first heating element 2A and the second heating element 2B are heating elements of the same specification, the first heating element 2A disposed inside the heat-
実施の形態1の赤外線電球において、第1の発熱体2A及び第2の発熱体2Bは、長い板状に成形された炭素系物質で構成されており、黒鉛などの結晶化炭素の基材に窒素化合物の抵抗値調整物質、及びアモルファス炭素を加えた混合物から形成される。実施の形態1における第1の発熱体2A及び第2の発熱体2Bの寸法は、例えば、板幅が3.6mm、板厚が0.3mm、長さが280mmのものを用いた。第1の発熱体2A及び第2の発熱体2Bは、板幅と板厚との比が5/1以上であるのが望ましい。板幅を板厚より5倍以上大きくすることにより、板幅を構成する面から出る熱量が板厚を構成する面から出る熱量より大幅に多くなり、第1の発熱体2A及び第2の発熱体2Bの放熱に指向性を持たすことが可能となる。
なお、実施の形態1においては、耐熱管12の内径が4.0mm、外形が6.0mmであり、ガラス管1の内径が10.5mm、外形が12.5mmのものを使用し、ガラス管1の内部において第1の発熱体2A、第2の発熱体2B及び耐熱管12は略密接して配設されている。
In the infrared light bulb of the first embodiment, the first heating element 2A and the second heating element 2B are made of a carbon-based material formed into a long plate shape, and are formed on a crystallized carbon substrate such as graphite. It is formed from the mixture which added the resistance adjustment substance of the nitrogen compound, and the amorphous carbon. As the dimensions of the first heating element 2A and the second heating element 2B in the first embodiment, for example, those having a plate width of 3.6 mm, a plate thickness of 0.3 mm, and a length of 280 mm were used. The first heating element 2A and the second heating element 2B desirably have a ratio of plate width to plate thickness of 5/1 or more. By making the
In the first embodiment, the heat-
炭素系物質の発熱体2A,2Bは発熱効率が高く、加熱を開始してから定格温度に達するまでの時間が極めて短く、点灯時の突入電流及びフリッカーが発生しない。また、このような発熱体2A,2Bの寿命は、約10000時間である。これは、使用温度にもよるがタングステン線で形成された発熱体2A,2Bの寿命の約2倍である。また、他の方法として炭素を含む繊維状、フエルト状でも略平面部分を形成することにより放射効率を高め指向性を持たせることが可能である。 The heating elements 2A and 2B made of the carbon-based material have high heat generation efficiency, and the time from the start of heating until reaching the rated temperature is extremely short, and no inrush current and flicker are generated during lighting. Moreover, the lifetime of such heat generating elements 2A and 2B is about 10,000 hours. This is about twice the life of the heating elements 2A and 2B formed of tungsten wire, although it depends on the operating temperature. Also, as another method, it is possible to increase radiation efficiency and provide directivity by forming a substantially planar portion even in a fiber-like or felt-like shape containing carbon.
図3は赤外線電球のその延設方向(長手方向)に直交する方向の断面図であり、輻射方向を矢印で示している。図3の(a)は実施の形態1の赤外線電球の断面図であり、(b)は、他の構成の赤外線電球の例を示す断面図である。
図3の(a)に示すように、実施の形態1の赤外線電球においては、2つの平板状の発熱体2A、2Bが略円筒状のガラス管1の断面における中心線上に正確に近接して並設されており、それぞれの平面部分が同一方向を向くよう配置されている。すなわち、図3においては、2つの平板状の発熱体2A、2Bの平面部分が上下方向を向いて配設されている。したがって、図3に示す状態においては、赤外線電球のガラス管1における上下方向に最も多くの熱量が輻射され、被加熱対象物を上下いずれかの位置に配置することにより、当該被加熱対象物が効率高く加熱される。
FIG. 3 is a cross-sectional view in a direction orthogonal to the extending direction (longitudinal direction) of the infrared light bulb, and the radiation direction is indicated by an arrow. 3A is a cross-sectional view of the infrared light bulb of the first embodiment, and FIG. 3B is a cross-sectional view showing an example of an infrared light bulb having another configuration.
As shown in FIG. 3 (a), in the infrared light bulb of the first embodiment, the two flat heating elements 2A and 2B are precisely close to the center line in the cross section of the substantially
また、図3の(b)に示す構成においては、2つの発熱体21A、21Bの断面形状が板幅と板厚との比が1/1以上であるが2/1以下の範囲に設定された例である。このように構成された複数の発熱体2A,2Bを同じ方向を向くように並設することにより、赤外線電球の指向性を高めることが可能である。また、同じ仕様の発熱体2A,2Bを複数本並設した場合においては、耐熱管12の形状及び輻射強度分布のことなる材料に変更することにより耐熱管12の内部に配置された発熱体21Aの温度を高くし、温度分布を変更することができ、指向性と温度勾配を有する加熱を行うことができる。これにより熱分布の異なる加熱を効果的に行うことが可能となる。
In the configuration shown in FIG. 3B, the cross-sectional shape of the two heating elements 21A and 21B is set to a range of 2/1 or less although the ratio of the plate width to the plate thickness is 1/1 or more. This is an example. By arranging the plurality of heating elements 2A and 2B configured in this manner so as to face the same direction, it is possible to improve the directivity of the infrared light bulb. When a plurality of heating elements 2A and 2B having the same specifications are arranged side by side, the heating element 21A disposed inside the heat-
また、上記の実施の形態1においては、発熱体2A,2Bに炭素系物質を用いて説明したが、発熱体2A,2Bを略平面状に形成可能な二ケイ化モリブデン、ランタンクロマイト、炭化珪素、ニクロム、Fe(鉄)−Cr(クロム)−AL(アルミ)合金、及びステンレスから選ばれたいずれかを主成分とする材料による発熱体においても同様の効果を引き出すことは可能である。
さらに、前記発熱材料を用いる本発明においては、発熱体が不活性ガス雰囲気中の使用でなく空気中でも使用が可能であることから発熱体を覆う耐熱管12を円筒状の両端が開放されたガラス管1内に挿入する構成でもよく、同様の効果を得ることができる。
In
Furthermore, in the present invention using the heat generating material, since the heat generating element can be used not only in an inert gas atmosphere but also in the air, the heat-
なお、実施の形態1においては、ガラス管1の内部に2つの発熱構成体100A,100Bを用いた例で説明したが、ガラス管1の内部に複数の発熱構成体を配置する構成も可能である。この場合には、隣り合う発熱構成体が直接接触しないように、且つ所望の距離を確保できるよう1本置きに耐熱管12を設ける構成となる。
なお、耐熱管12は、発熱体2Aの全体ではなく、発熱体2Aの一部を覆うよう構成しても良い。このように構成することにより、発熱体2Aは覆われた部分が他の部位より高温度となり、被加熱対象物を一様ではなく温度勾配を有して加熱することが可能となる。
In the first embodiment, the example in which the two heat generating structural members 100A and 100B are used inside the
The heat-
《実施の形態2》
以下、本発明に係る実施の形態2の加熱装置について添付の図面を参照しつつ説明する。
図4は実施の形態2の加熱装置における熱源の構造を示す断面図である。実施の形態2の加熱装置は、前述の実施の形態1において説明した赤外線電球90と、その赤外線電球から放射された熱を所望方向へ反射するため反射板50とを熱源とするものである。実施の形態2の加熱装置には、熱源の他に赤外線電球90への電力を制御する制御部や装置外観を形成する筐体等の一般的に用いられている加熱装置の構成要素が含まれる。実施の形態2の加熱装置に関しては、本発明の特徴となる熱源の構成について詳細に説明する。
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Hereinafter, a heating device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the heat source in the heating apparatus of the second embodiment. The heating apparatus according to the second embodiment uses the
実施の形態2の加熱装置における赤外線電球90は、実施の形態1で図1に示した赤外線電球であるため、平板状の第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bがガラス管1内に並設されており、それぞれの平面部分が同一方向を向くよう配置されている。したがって、実施の形態2の加熱装置において、第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bの各平面部分が向いている方向に最も多くの熱量が輻射されるよう構成されている。
Since the
実施の形態2の加熱装置においては、赤外線電球90における第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bの各平面部分が向いている二方向のうちの一方向が当該加熱装置の正面方向であり、他の方向が加熱装置の背面方向である。図4に示す断面図においては、赤外線電球90の上方向が正面方向であり、下方向が背面方向である。
In the heating device of the second embodiment, one of the two directions in which the planar portions of the first heating element 2A and the second heating element 2B of the
図4に示すように、実施の形態2の加熱装置においては、赤外線電球90の各発熱体2A,2Bの背面方向に反射板50が配設されている。したがって、実施の形態2における赤外線電球90の各発熱体2A,2Bの正面方向に被加熱対象物が配設される構成である。
As shown in FIG. 4, in the heating device according to the second embodiment, a reflecting
実施の形態2の加熱装置において用いられている反射板50の材料は、反射率の高いアルミニウの表面に鏡面仕上げを施した板材を用いた。なお、反射板50の材料としては、反射率の高い材料で且つ耐熱性を有する材料であれば良く、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、又はステンレス等の金属板、若しくは耐熱性の材料の表面にアルミニウム、窒化チタン、ニッケル、クロム等の金属薄膜形成処理した板材等が用いられる。
As the material of the
図4に示すように、反射板50は、赤外線電球90の各発熱体2A,2Bの背面を覆うように、各発熱体2A,2Bの延設方向(図4においては紙面に直交する方向)に沿って同一断面を有して形成されている。なお、実施の形態2における反射板50は、各発熱体2A,2Bの延設方向を覆うように、各発熱体2A,2Bより長く形成されている。
As shown in FIG. 4, the reflecting
図4に示すように、実施の形態2における反射板50の延設方向(長手方向)に直交した断面形状は、その中央部分に正面方向に略二等辺三角形状に突出した凸部50aが形成されている。この凸部50aの頂点が第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bとの中間点(加熱源の中心)となるよう配置されている。反射板50が上記のように形成されているため、各発熱体2A,2Bから背面方向に放射された熱線の中で、各発熱体2A,2Bの真後ろに放射された熱線は、反射板50の凸部50aの傾斜面に反射され、反射板50における幅方向の両端部50bの近傍を照射し、加熱装置の正面方向へ幅広く反射される。したがって、実施の形態2の加熱装置における反射板50は、各発熱体2A,2Bの真後ろに放射された熱線が、各発熱体2A,2Bには反射されず、発熱体2A、2Bが配置されていない位置に反射されるよう構成されている。この結果、図4に示した反射板50を用いた加熱装置は、反射板50の長手方向に直交する断面の両端部分から反射される熱線が多くなり、被加熱対象物を効率高く加熱する。もし、反射板50に凸部50aが形成されていない場合、各発熱体2A,2Bの真後ろに輻射された熱線は、反射板により各発熱体2A,2Bの配置されている方向に反射されて、各発熱体2A,2Bを照射して、被加熱対象物を直接照射しない構成となる。
As shown in FIG. 4, the cross-sectional shape orthogonal to the extending direction (longitudinal direction) of the
上記のように、実施の形態2の加熱装置においては、各発熱体2A,2Bの正面にある平面部分から放射された熱線とともに、各発熱体2A,2Bの背面方向の平面部分から放射された熱線が、反射板50により赤外線電球の正面方向に確実に放射され、加熱装置の正面方向に配置された被加熱物体を効率高く加熱する。
As described above, in the heating device according to the second embodiment, the heat rays radiated from the planar portion in front of each heating element 2A, 2B are radiated from the planar portion in the back direction of each heating element 2A, 2B. A heat ray is reliably radiated | emitted by the reflecting
また、実施の形態2の加熱装置においては、各発熱体2A,2Bの真後ろから放射された熱線が反射板50の凸部50aにより反射され反射板50の幅方向の縁部50bの近傍において正面方向へ平行に反射されるよう構成されている。このため、実施の形態2の加熱装置は、各発熱体2A,2Bの正面方向に配置されている被加熱対象物を広範囲に加熱することが可能となる。
In the heating device according to the second embodiment, the heat rays radiated from directly behind the heating elements 2A and 2B are reflected by the convex portions 50a of the reflecting
上記のように実施の形態2の加熱装置は、赤外線電球90の後方に設けた反射板50において、各発熱体2A,2Bの真後ろの位置に凸部50aを設けて、各発熱体2A,2Bから真後ろに放射された熱線を反射板50の縁部50bの近傍で反射するよう構成されている。したがって、実施の形態2の加熱装置においては、凸部50aで反射した熱線が反射板50の縁部50bの近傍を照射し、その縁部50bにおいて当該加熱装置の正面方向を輻射するよう反射する。このように、実施の形態2の加熱装置は、赤外線電球90から正面側への指向性のある一次輻射と、反射板50を介した2次輻射及び3次輻射により、加熱対象物の方向に向けて広範囲なより高効率の輻射が可能となる。
また、実施の形態2の加熱装置においては、第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bに対して同じ電力が入力された場合、第1の発熱体2Aは耐熱管12の内部に挿入されているため、第1の発熱体2Aの温度は第2の発熱体2Bの温度より高くなる。これにより、実施の形態2の加熱装置を用いることにより、指向性と共に、所望の領域を特に加熱するような配熱を行うことが可能となる。
As described above, the heating device according to the second embodiment has the
In the heating device of the second embodiment, when the same electric power is input to the first heating element 2A and the second heating element 2B, the first heating element 2A is inserted into the heat-
上記のように構成された実施の形態2の加熱装置は、赤外線電球90の背面側に反射板50を設けることにより、各発熱体2A,2Bからの熱輻射を確実に正面方向へ反射させて、被加熱対象物を所望の温度に速やかに効率高く加熱することが可能となる。
なお、実施の形態2の加熱装置においては、2つの発熱体2A,2Bの平面部分が同一方向に向くよう配置したが、2つの発熱体2A,2Bの平面部分が向く角度を異なるように構成することも可能である。例えば、被加熱対象物に対する熱輻射を集中させるために、2つの発熱体2A,2Bの平面部分が互いに多少内側を向くように配置したり、又はその逆に多少外側に向くよう配置して、広い範囲を加熱することが可能である。このように配置した場合には、発熱体2A,2Bの背面側からの熱輻射が所望の方向に反射されるよう、各発熱体2A,2Bの配置角度に応じて反射板50の形状を変更すれば同様の効果が得られる。また、加熱装置の仕様に応じて発熱体の本数を3本以上とすることも可能であり、その場合にも発熱体の配置に応じて反射板の形状を変更すれば同様の効果が得られる。
The heating device of the second embodiment configured as described above provides the
In the heating device of the second embodiment, the two heating elements 2A and 2B are arranged so that the plane portions thereof face in the same direction, but the angle at which the two heating elements 2A and 2B face is different. It is also possible to do. For example, in order to concentrate the heat radiation to the object to be heated, the two heating elements 2A and 2B are arranged so that the plane portions of the heating elements 2A and 2B face each other somewhat inside, or vice versa. It is possible to heat a wide range. When arranged in this way, the shape of the
図5から図8は実施の形態2の加熱装置における反射板の変形例を示す断面図である。図5から図8は、発熱体の延設方向(長手方向)に直交する方向に切断した断面図である。これらの変形例において図4に示した実施の形態2と同じ機能、構成を有するものについては同じ材料で形成されており、それらには同じ符号を付して、説明は省略する。 5 to 8 are cross-sectional views showing modifications of the reflecting plate in the heating apparatus of the second embodiment. 5 to 8 are cross-sectional views cut in a direction perpendicular to the extending direction (longitudinal direction) of the heating element. In these modified examples, those having the same functions and configurations as those of the second embodiment shown in FIG. 4 are formed of the same material, and are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図5に示す加熱装置における反射板51は、この反射板51の延設方向と直交して切断した断面形状が、実質的に放物線形状であり、ガラス管1の中心点の位置と反射板51の放物線の焦点Fの位置が同一となるよう構成されている。即ち、第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bとの間の中間位置(2つの発熱体2A、2Bにより構成された熱源における発熱中心位置)に反射板51の放物線形状の焦点Fの位置が配置されている。このように構成することにより、赤外線電球90のガラス管1の背面側に放射された熱線が赤外線電球90の正面方向に平行に輻射される。この結果、ガラス管1の正面側に配置された被加熱対象物が効率高く加熱される。なお、このとき発熱体2A,2Bの背面側から真後ろに放射された熱線の一部は、発熱体自体に反射され、発熱体自体を加熱して、図4に示した反射板50を用いた場合に比べて発熱体2A,2Bが高温度となる。したがって、図5に示した反射板51を用いた場合にはより指向性が高く、高温度の加熱が可能な加熱装置となる。
The reflecting plate 51 in the heating apparatus shown in FIG. 5 has a substantially parabolic shape in cross section cut perpendicular to the extending direction of the reflecting plate 51, and the position of the central point of the
図6に示す反射板52は、この反射板52の延設方向と直交して切断した断面形状が、実質的に2つの放物線を組み合わせた構成であり、それぞれの放物線の焦点F1とF2の位置に各発熱体2Aと2Bの中心(各発熱体2Aと2Bにおける長手方向と平行な中心軸の位置)が配置されている。したがって、反射板52の中央部分は少し盛り上がった凸部52aとなっている。この凸部52aの頂点が2つの発熱体2Aと2Bとの中間点となっている。このように構成することにより、赤外線電球の各発熱体2A,2Bの背面側から放射された熱線が赤外線電球の正面方向に平行に輻射される。この結果、発熱体2A,2Bを封入したガラス管1の正面側に配置された被加熱対象物は効率高く加熱される。なお、このとき発熱体2A、2Bの背面側から真後ろに放射された熱線は、発熱体自体に反射され、発熱体自体を加熱して、図4に示した反射板50を用いた場合に比べて発熱体が高温度となる。したがって、図6に示した反射板52を用いた場合にはより指向性が高く、さらに高温度の加熱が可能な加熱装置となる。
The reflecting
図6に示した構成において2つの発熱体2Aと2Bの各中心間の距離をP1とし、図5に示した反射板51において、発熱体2A,2Bの正面側と背面側を分ける焦点Fの位置の延長線上の長さをP0とすると、図6に示した反射板52における発熱体2A,2Bの正面側と背面側を分ける焦点F1、F2の位置の延長線上の長さは、(P1+P0)となる。即ち、図6に示した反射板52においては、図5に示した反射板51に比べて、正面側へ幅広く輻射できる構成である。
In the configuration shown in FIG. 6, the distance between the centers of the two heating elements 2A and 2B is P1, and in the reflector 51 shown in FIG. 5, the focal point F that separates the front side and the back side of the heating elements 2A and 2B When the length on the extended line of the position is P0, the length on the extended line of the positions of the focal points F1 and F2 that separate the front side and the back side of the heating elements 2A and 2B in the
図7に示す反射板53は、この反射板53の延設方向と直交して切断した断面形状が、その中央部分に正面側が突出した凸面部53aを有する実質的に放物線形状である。反射板53においては、ガラス管1の中心点の位置と放物線の焦点Fの位置が同一となるよう構成されている。即ち、2つの発熱体2Aと2Bとの間の中間位置(各発熱体により構成された加熱源の発熱中心)に反射板53の放物線形状の焦点Fの位置が配置されている。このように構成することにより、赤外線電球90のガラス管1の背面側に輻射された大部分の熱線が赤外線電球90の正面方向に対して平行に輻射されるとともに、発熱体2A,2Bの背面側から真後ろに放射された熱線は凸面部53aに反射されて拡散される。この結果、反射板53を有する加熱装置によれば、ガラス管1の正面側に配置された被加熱対象物に対して広い範囲を効率高く加熱する。
The reflecting
図8に示す反射板54は、この反射板54の延設方向と直交して切断した断面形状が、その中央部分で各発熱体2A,2Bの平面部分と対向する部分に凹凸部54aを有する実質的に放物線形状である。反射板54においては、ガラス管1の中心点の位置と反射板54の放物線の焦点Fの位置が同一となるよう構成されている。即ち、2つの発熱体2Aと2Bとの間の中間位置(各発熱体により構成された加熱源の発熱中心)に反射板54の放物線形状の焦点Fの位置が配置されている。このように構成することにより、赤外線電球90のガラス管1の背面側に放射された大部分の熱線が赤外線電球90の正面方向に平行に輻射されるとともに、発熱体2A,2Bの背面側から真後ろに放射された熱線は凸凹部54aに乱反射されて拡散される。この結果、反射板54を有する加熱装置によれば、ガラス管1の正面側に配置された被加熱物体60は広い範囲で効率高く加熱される。
The reflecting
上記のように、図7及び図8に示した構成において、反射板53,54の中央部分(発熱体の背面側と対向する部分)に凸面部53a若しくは凸凹部54aを形成することにより、凸面部53a又は凸凹部54aで乱反射した熱線が2次輻射として被加熱対象物を広い範囲で加熱する。この結果、発熱体2A,2Bの平面部分から正面側に放射された指向性ある一次輻射と、反射板53,54による乱反射を含む2次輻射とにより、被加熱対象物の加熱面を広範囲に高効率で加熱することが可能となる。
As described above, in the configuration shown in FIGS. 7 and 8, the convex surface 53a or the convex concave portion 54a is formed in the central portion of the
なお、図5から図8に示した構成においては、加熱装置の仕様に応じて発熱体の本数を3本以上とすることも可能であり、その場合にも発熱体の配置に応じて反射板の形状を設計変更すれば同様の効果が得られる。
また、図5から図8に示した加熱装置においては、第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bに対して同じ電力が入力された場合であり、第1の発熱体2Aが耐熱管12の内部に挿入されているため、第1の発熱体2Aの温度は第2の発熱体2Bの温度より高くなる。これにより、実施の形態2の加熱装置を用いることにより、指向性と共に、所望の領域を特に加熱するような配熱を行うことが可能となる。
In the configuration shown in FIGS. 5 to 8, the number of heating elements can be three or more according to the specifications of the heating device. In this case, the reflector plate is also used according to the arrangement of the heating elements. The same effect can be obtained by redesigning the shape.
In the heating device shown in FIGS. 5 to 8, the same power is input to the first heating element 2A and the second heating element 2B, and the first heating element 2A is a heat-resistant tube. 12, the temperature of the first heating element 2A is higher than the temperature of the second heating element 2B. Thereby, by using the heating apparatus of
図9は、上記のように構成された赤外線電球と反射板とを熱源として構成した加熱装置の一例を示す斜視図である。図9に示す加熱装置においては、筐体80の内部に反射板50及び赤外線電球90が配設されている。ここで示した反射板50及び赤外線電球90は、前述の図4に示した反射板50及び赤外線電球と同じ構成である。また、加熱装置としては、前述の図5から図8に示した赤外線電球90と反射板51,52,53又は54を熱源として設けることが可能である。
FIG. 9 is a perspective view showing an example of a heating device configured with the infrared light bulb and the reflector configured as described above as a heat source. In the heating apparatus shown in FIG. 9, the
上記のように赤外線電球と反射板とを熱源とした加熱装置は、広範囲な加熱、平行熱線による加熱、乱反射によるムラのない加熱、及び効率の高い加熱を行うことができ、被加熱対象物と使用環境に応じて設計変更を容易に行うことができる汎用性の高い加熱装置となる。
ここで、加熱装置としては、例えば暖房用ストーブ等の輻射電気暖房器、調理加熱等の調理器、食品等の乾燥機、複写機、ファクシミリ、プリンタ等におけるトナー定着等の電子装置、及び短時間で高温度に加熱する必要のある装置が含まれる。
As described above, the heating device using the infrared light bulb and the reflector as a heat source can perform wide-range heating, heating by parallel heat rays, uniform heating due to irregular reflection, and high-efficiency heating. It becomes a highly versatile heating device that can be easily changed in design according to the use environment.
Here, as the heating device, for example, a radiant electric heater such as a heating stove, a cooking device such as cooking and heating, a dryer for food, etc., an electronic device such as toner fixing in a copying machine, facsimile, printer, etc., and a short time Equipment that needs to be heated to high temperatures.
《実施の形態3》
以下、本発明に係る実施の形態3の加熱装置について、添付の図10を用いて説明する。図10は実施の形態3の加熱装置の熱源となる赤外線電球91の延設方向に直交する方向で切断した断面図である。
実施の形態3の加熱装置は前述の実施の形態1の赤外線電球を熱輻射源として用いたものである。実施の形態3の加熱装置においては、前述の実施の形態1の赤外線電球におけるガラス管1の背面側に反射膜55を形成した構成である。
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Hereinafter, the heating apparatus of
The heating device of the third embodiment uses the infrared light bulb of the first embodiment described above as a heat radiation source. The heating device of the third embodiment has a configuration in which a reflective film 55 is formed on the back side of the
図10に示すように、実施の形態3における赤外線電球のガラス管1の背面側(図10における下側)には反射膜55が形成されている。この反射膜55により、各発熱体2A,2Bの背面側から放射された熱線が反射され、ガラス管1の正面側から輻射される。したがって、実施の形態3の加熱装置においては反射板を設ける必要のない構成であり、反射膜55を有する赤外線電球により指向性を有する高効率の熱源として使用可能である。
As shown in FIG. 10, a reflective film 55 is formed on the back side (lower side in FIG. 10) of the
実施の形態3においては、2つの発熱体2Aと2Bの中心位置がガラス管1の実質的な円筒形部分の中心軸上に配設されている。即ち、2つの発熱体2Aと2Bとの中間位置にガラス管1の延設方向の中心線が配置されている。ガラス管1の背面側に形成された反射膜55は、各発熱体2A,2Bの側面に対向する位置、即ち、ガラス管1の断面形状において略半円部分に形成されている。
なお、実施の形態3においては、反射膜55が発熱体2A,2Bの側面に対向する位置(ガラス管1の断面における略半円部分)まで形成した例で示したが、少なくとも発熱体2A,2Bの背面側の平面部分からの熱線が入射される位置、あるいは発熱体2A,2Bの背面側の平面部分に対向する位置に形成されていれば良い。
実施の形態3における反射膜55は、反射率の高い物質により形成されており、実施の形態3においては、ガラス管1の外壁に金を含む箔を転写後焼成して作製している。
In the third embodiment, the center positions of the two heating elements 2A and 2B are arranged on the central axis of the substantially cylindrical portion of the
In the third embodiment, the reflective film 55 is shown as being formed up to a position facing the side surfaces of the heat generating elements 2A and 2B (substantially semicircular portion in the cross section of the glass tube 1). What is necessary is just to form in the position which the heat ray from the plane part of the back side of 2B injects, or the position facing the plane part of the back side of heat generating body 2A, 2B.
The reflective film 55 in the third embodiment is formed of a material having a high reflectivity. In the third embodiment, a foil containing gold is transferred to the outer wall of the
上記のように構成された実施の形態3の加熱装置における赤外線電球91では、ガラス管1に形成した反射膜55により発熱体2A,2Bの背面側から放射された熱線が確実に発熱体2A,2B及び正面側に反射されて、ガラス管1の正面側に配設された被加熱対象物に輻射強度の高い加熱を行うことができる。
発明者らの実験によれば、発熱体2A,2Bに同じ電圧を印加したときの発熱体自体の温度は、反射膜55を設けていない場合が1100℃であり、反射膜55を設けた場合が1200℃であった。したがって、ガラス管1に反射膜55を設けることにより、赤外線電球は高エネルギー放射体となる。
In the
According to the experiments by the inventors, the temperature of the heating element itself when the same voltage is applied to the heating elements 2A and 2B is 1100 ° C. when the reflection film 55 is not provided, and when the reflection film 55 is provided. Was 1200 ° C. Therefore, by providing the reflective film 55 on the
さらに、実施の形態3の加熱装置は、ガラス管1の周りに反射板が設けられておらず、発熱体近傍に反射膜55が形成された構成であるため、反射板により熱輻射を反射する構成に比べて、発熱体からの熱損失を少なくすることが可能となる。
Furthermore, the heating device of the third embodiment has a configuration in which no reflection plate is provided around the
なお、実施の形態3においては、反射膜55がガラス管1の外壁に金を含む箔を転写後焼成して作製した例で説明したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、例えば、窒化チタン、アルミニウム、ニッケル、クロム、酸化アルミニウムなど反射率の高い物質で作製しても、同様の効果が得られる。
In the third embodiment, the reflective film 55 has been described as being manufactured by transferring and baking a foil containing gold on the outer wall of the
上記のように構成された反射膜55を有する赤外線電球91を熱源として構成した加熱装置においては、前述の図9に示したように筐体の内部に反射膜55を有する赤外線電球を配設することにより、広範囲で高効率の加熱、及び熱損失の少ない加熱が可能となり、被加熱対象物と使用環境に応じた加熱を行うことができる、汎用性の高い加熱装置を実現できる。
ここで、加熱装置とは暖房用ストーブ等の輻射電気暖房器、調理加熱等の調理器、食品等の乾燥機、複写機、ファクシミリ、プリンタにおけるトナー定着等の電子装置、及び短時間で高温度に加熱する必要のある装置を含む。
In the heating apparatus configured with the
Here, the heating device is a radiant electric heater such as a heating stove, a cooking device such as cooking and heating, an electronic device such as a dryer for food, a copying machine, a facsimile machine, a toner fixing in a printer, and a high temperature in a short time. Including equipment that needs to be heated.
《実施の形態4》
以下、本発明に係る実施の形態4の加熱装置について、添付の図11を用いて説明する。図11は実施の形態4の加熱装置の熱源となる赤外線電球92の延設方向に直交する方向で切断した断面図である。
実施の形態4の加熱装置は前述の実施の形態1の赤外線電球を熱輻射源として用いたものである。実施の形態4の加熱装置においては、前述の実施の形態1の赤外線電球におけるガラス管1の周りに筒体を配設した構成である。
<< Embodiment 4 >>
Hereinafter, the heating apparatus of Embodiment 4 which concerns on this invention is demonstrated using attached FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along a direction orthogonal to the extending direction of the
The heating device of the fourth embodiment uses the infrared light bulb of the first embodiment described above as a heat radiation source. The heating device of the fourth embodiment has a configuration in which a cylindrical body is disposed around the
図11に示すように、実施の形態4の加熱装置における熱輻射源は、赤外線電球92と、その赤外線電球の周りを覆うように配置された筒状の筒体56により構成されている。この筒体56は使用目的によりその材質が選択される。
食品加熱の場合には、筒体56はガラス管で形成されており、発熱体2A,2Bの平面部分からの熱輻射が透過する構成とする。このように、ガラス管1の周りに筒体56を設けることにより、食品加熱の際に生じる調味料、肉汁等が飛散しても、その飛散物が赤外線電球92に直接触れることがない。
もし、赤外線電球92に高温度の調味料や肉汁が直接触れるとガラス管1の表面に失透を生じて、ガラス管1が割れるという問題がある。しかし、本発明に係る実施の形態4の加熱装置においては、上記のような問題が完全に防止されており、長寿命化を図ることができる。
As shown in FIG. 11, the heat radiation source in the heating apparatus of the fourth embodiment is configured by an
In the case of food heating, the cylindrical body 56 is formed of a glass tube, and the heat radiation from the flat portions of the heating elements 2A and 2B is transmitted. As described above, by providing the cylindrical body 56 around the
If a high-temperature seasoning or gravy directly touches the
実施の形態4の加熱装置を複写機やファクシミリやプリンタ等の電子装置におけるトナー定着に用いた場合、筒体56を定着用ローラとして用い、赤外線電球をその内部に配設する。このように電子装置を構成することにより、当該電子装置は赤外線電球内の発熱体2A,2Bの平面部分からの指向性の高い熱輻射がトナー定着装置の定着部分を照射する構成とすることが可能となる。その結果、定着部分が効率高く加熱される構成となる。このように指向性が高く、所望の温度までの立ち上がりの早い赤外線電球92を用いることにより、当該電子装置は定着面を重点的に加熱できるとともに、機器の立ち上がり、及び待機時等において効率高く対応することが可能となる。
When the heating device of the fourth embodiment is used for toner fixing in an electronic device such as a copying machine, a facsimile machine, or a printer, the cylindrical body 56 is used as a fixing roller, and an infrared light bulb is disposed therein. By configuring the electronic device in this way, the electronic device may be configured to irradiate the fixing portion of the toner fixing device with highly directional heat radiation from the planar portions of the heating elements 2A and 2B in the infrared light bulb. It becomes possible. As a result, the fixing portion is heated with high efficiency. In this way, by using the
上記のように、指向性の高い熱輻射を行うことができる赤外線電球92と、この赤外線電球92の周りに目的に応じて構成の異なる筒体56を設けることにより、赤外線電球92の保護を図ることができるとともに、立ち上がりが早く加熱効率の高い加熱装置を提供することが可能となる。ここで、加熱装置とは暖房用ストーブ等の輻射電気暖房器、調理加熱等の調理器、食品等の乾燥機、トナー定着等の電子装置等である。
As described above, the
《実施の形態5》
以下、本発明に係る実施の形態5の加熱装置について、添付の図12を用いて説明する。図12は実施の形態5の加熱装置の加熱方法を示す回路図である。
実施の形態5の加熱装置は前述の実施の形態1の赤外線電球を熱源として用いて、その熱源の制御方法を特徴とするものである。以下、赤外線電球に設けられている2つの発熱体2A,2Bを第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bとして説明する。
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Hereinafter, the heating apparatus of
The heating device of the fifth embodiment is characterized by using the infrared light bulb of the first embodiment described above as a heat source and a method for controlling the heat source. Hereinafter, the two heating elements 2A and 2B provided in the infrared light bulb will be described as a first heating element 2A and a second heating element 2B.
図12に示す回路図は、実施の形態5の加熱装置における赤外線電球の通電制御方法を示す図であり、実施の形態5の加熱装置における赤外線電球の制御回路を示している。図12に示すように、実施の形態5における赤外線電球の第1の発熱体2Aの両端に接続された外部リード線9Aには第1の外部端子110と第2の外部端子111が設けられている。また、実施の形態5における赤外線電球の第2の発熱体2Bの両端に接続された外部リード線9Bには第3の外部端子112と第4の外部端子113が設けられている。 The circuit diagram shown in FIG. 12 is a diagram showing an energization control method for the infrared light bulb in the heating device of the fifth embodiment, and shows a control circuit for the infrared light bulb in the heating device of the fifth embodiment. As shown in FIG. 12, the first external terminal 110 and the second external terminal 111 are provided on the external lead wire 9A connected to both ends of the first heating element 2A of the infrared light bulb in the fifth embodiment. Yes. In addition, a third external terminal 112 and a fourth external terminal 113 are provided on the external lead wire 9B connected to both ends of the second heating element 2B of the infrared light bulb in the fifth embodiment.
また、実施の形態5の加熱装置における制御回路には、電源Vに接続された3つの電源端子115、116、117が設けられている。第1の電源端子115は第1の外部端子110と第3の外部端子112の両方同時に接続するか、又は第1の外部端子110のみに接続できるよう構成されている。第2の電源端子116は第2の外部端子111と第4の外部端子113の両方同時に接続できるよう構成されている。そして、第3の電源端子117は、第1の電源端子115が第1の外部端子110のみに接続しているとき、第3の外部端子112のみに接続できるよう構成されており、このとき、第1の発熱体2Aの第2の外部端子111と第2の発熱体2Bの第4の外部端子113は、互いに電気的に接続されるよう構成されている。
Further, the control circuit in the heating device of the fifth embodiment is provided with three
上記のように構成された実施の形態5の加熱装置における制御回路において、第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bとの通電制御は、以下のように行われる。 In the control circuit in the heating apparatus of the fifth embodiment configured as described above, the energization control of the first heating element 2A and the second heating element 2B is performed as follows.
[並列通電制御]
第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bとを並列に通電する場合、第1の発熱体2Aの第1の外部端子110と第2の発熱体2Bの第3の外部端子112が第1の電源端子115に接続される。同時に、第1の発熱体2Aの第2の外部端子111と第2の発熱体2Bの第4の外部端子113は、第2の電源端子116に接続される。このように制御回路が接続されることにより、例えば第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bの仕様がともに100Vの印加で消費電力500Wであれば、電源Vにより100Vを通電すると赤外線電球の消費電力は1000Wとなる。また、第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bのそれぞれが100V印加時の発熱体温度が1100℃であれば、第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bの両方とも発熱体温度1100℃でそれぞれが熱輻射する。
[Parallel energization control]
When the first heating element 2A and the second heating element 2B are energized in parallel, the first external terminal 110 of the first heating element 2A and the third external terminal 112 of the second heating element 2B are 1 power supply terminal 115. At the same time, the second external terminal 111 of the first heating element 2A and the fourth external terminal 113 of the second heating element 2B are connected to the second power supply terminal 116. By connecting the control circuit in this way, for example, if the specifications of the first heat generating element 2A and the second heat generating element 2B are both 100V applied and the power consumption is 500W, the infrared light bulb is energized when the power supply V supplies 100V. The power consumption is 1000W. If each of the first heating element 2A and the second heating element 2B has a heating element temperature of 1100 ° C. when 100 V is applied, both the first heating element 2A and the second heating element 2B are heating elements. Each of them radiates heat at a temperature of 1100 ° C.
[直列通電制御]
第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bとを直列に通電する場合、第1の発熱体2Aの第1の外部端子110が第1の電源端子115に接続される。同時に、第1の発熱体2Aの第2の外部端子111と第2の発熱体2Bの第4の外部端子113が互いに電気的に接続される。そして、第2の発熱体2Bの第3の外部端子112が第3の電源端子117に接続される。このように制御回路が接続されることにより、第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bが前述の仕様(100V,500W)を有する場合、電源Vにより100Vを通電すると赤外線電球の消費電力は250Wとなる。また、第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bのそれぞれが100V印加時の発熱体温度が1100℃のものを用いた場合、第1の発熱体2Aと第2の発熱体2Bの両方とも発熱体温度約700℃でそれぞれが熱輻射する。
[Series conduction control]
When the first heating element 2A and the second heating element 2B are energized in series, the first external terminal 110 of the first heating element 2A is connected to the first power supply terminal 115. At the same time, the second external terminal 111 of the first heating element 2A and the fourth external terminal 113 of the second heating element 2B are electrically connected to each other. Then, the third external terminal 112 of the second heating element 2B is connected to the third
[単独通電制御]
例えば、第1の発熱体2Aのみを単独で通電する場合、第1の発熱体2Aの第1の外部端子110が第1の電源端子115に接続される。同時に、第1の発熱体2Aの第2の外部端子111が第2の電源端子116に接続される。このとき、第2の発熱体2Bには電圧が印加されない状態である。このように制御回路が接続されることにより、第1の発熱体2Aが前述の仕様(100V,500W)を有する場合、電源Vにより100Vを通電すると赤外線電球の消費電力は500Wとなり、第1の発熱体2Aは発熱体温度1100℃で熱輻射する。
上記のように、3つの電源端子を設けることにより、赤外線電球内に対して通電回路の選択により、発熱体温度を変更して、所望の温度による調整加熱が可能となる。したがって、実施の形態5の加熱装置においては、発熱体の平面部分を所望の向きとするとともに通電制御を行うことにより、優れた熱輻射の指向性を有し、被加熱装置に対応して容易に加熱温度を制御することが可能となる。
[Single energization control]
For example, when only the
As described above, by providing the three power supply terminals, the heating element temperature is changed by selecting an energizing circuit for the inside of the infrared light bulb, and adjustment heating at a desired temperature becomes possible. Therefore, in the heating device of the fifth embodiment, the planar portion of the heating element is set in a desired direction and the energization control is performed, so that it has excellent heat radiation directivity and can be easily adapted to the heated device. It is possible to control the heating temperature.
なお、実施の形態5の加熱装置は実施の形態1の赤外線電球を用いて熱輻射の制御を行った例で説明したが、本発明はこのような制御方法に限定されるものではなく前述の実施の形態2の加熱装置の制御方法として用いて、その熱輻射の制御を行うことも可能である。
In addition, although the heating apparatus of
また、実施の形態5の加熱装置において、通電制御を行う場合にその選択条件として温度制御を加味することも可能である。温度制御として、例えばサーモスタット等の温度検知手段を用いたオンオフ制御、正確な温度を感知する温度感知センサを用いた入力電源の位相制御、さらに通電率制御、ゼロクロス制御などを単独で若しくはそれらを組み合わせて行うことにより、高精度な温度管理が可能な加熱装置が実現できる。したがって、このように構成された実施の形態5の加熱装置によれば、発熱体の平面部分の指向性制御と通電制御とにより、輻射特性に優れた加熱と高精度な温度管理が可能となる。 In the heating device of the fifth embodiment, when energization control is performed, temperature control can be added as a selection condition. As temperature control, for example, on / off control using a temperature detection means such as a thermostat, phase control of an input power source using a temperature detection sensor that senses an accurate temperature, current ratio control, zero cross control, etc. alone or in combination As a result, a heating device capable of highly accurate temperature management can be realized. Therefore, according to the heating device of the fifth embodiment configured as described above, heating with excellent radiation characteristics and high-accuracy temperature management can be performed by directivity control and energization control of the planar portion of the heating element. .
以上のように、本発明の赤外線電球においては、平面を有し、その長手方向が並列になるように配した複数個の発熱体と、選択された発熱体の少なくとも一部を覆うように配した耐熱管と、上記の発熱管と耐熱管とをガラス管内に封止した構成を有している。このように構成された赤外線電球は、複数の発熱体の平面から熱輻射が行われる構成であるため、指向性の高い輻射を行うことが可能となり、発熱体の少なくとも一部が耐熱管で覆われているため、その耐熱管で覆われた発熱体の温度が高くなり輻射エネルギーが高められている。 As described above, in the infrared light bulb of the present invention, a plurality of heating elements that have a flat surface and are arranged so that their longitudinal directions are parallel to each other, and at least a part of the selected heating element are arranged. The heat resistant tube, and the heat generating tube and the heat resistant tube are sealed in a glass tube. The infrared light bulb configured in this way is configured to perform thermal radiation from the planes of a plurality of heating elements, so that radiation with high directivity can be performed, and at least a part of the heating element is covered with a heat-resistant tube. Therefore, the temperature of the heating element covered with the heat-resistant tube is increased and the radiation energy is increased.
また、本発明の赤外線電球においては、複数の発熱体の平面が同一方向を向くよう構成することにより、指向性の高い熱源とすることが可能となり、さらに発熱体の少なくとも一部を耐熱管で覆うことにより発熱体温度が高くなり、加熱分布を調整することが可能となる。 Further, in the infrared light bulb of the present invention, it is possible to make a heat source with high directivity by configuring the planes of the plurality of heating elements to face the same direction, and at least a part of the heating element is made of a heat-resistant tube. By covering, the heating element temperature becomes high, and the heating distribution can be adjusted.
また、本発明の加熱装置においては、上記のように構成された赤外線電球における発熱体の背面側に反射板を配設し、その反射板における少なくとも2つ以上の発熱体に対向する位置に発熱体の方向に突出する凸部を設けている。この反射板の凸部に入射された熱線が発熱体以外の方向に反射して再度反射板に入射して正面側に再反射するよう構成されている。このように構成された加熱装置においては、発熱体から発した輻射熱が凸部反射面により効率高く正面側に放射されるとともに、発熱体の少なくとも一部が耐熱管で覆われているため発熱体温度が高くなり、加熱分布を調整することが可能となる。 In the heating device of the present invention, a reflecting plate is disposed on the back side of the heating element in the infrared light bulb configured as described above, and heat is generated at a position facing at least two or more heating elements in the reflecting plate. Protrusions projecting in the direction of the body are provided. The heat ray incident on the convex portion of the reflecting plate is reflected in the direction other than the heating element, is incident on the reflecting plate again, and is reflected again on the front side. In the heating device configured in this way, the radiant heat emitted from the heating element is efficiently radiated to the front side by the convex reflection surface, and at least a part of the heating element is covered with a heat-resistant tube, so the heating element The temperature increases and the heating distribution can be adjusted.
また、本発明の加熱装置においては、上記のように構成された赤外線電球における発熱体の背面側に反射板を配設し、その反射板の長手方向に直交する断面形状が放物線形状であり、複数の発熱体による加熱源における発熱中心が反射板の焦点の位置に配置されている。複数の発熱体における発熱の中心が反射板の焦点の位置にあるため、複数の発熱体からの輻射熱が反射板により反射されて広範囲の放射が可能となる。 In the heating device of the present invention, a reflector is disposed on the back side of the heating element in the infrared bulb configured as described above, and the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the reflector is a parabolic shape, A heat generation center in a heating source by a plurality of heat generators is arranged at a focal position of the reflector. Since the center of heat generation in the plurality of heating elements is located at the focal point of the reflecting plate, radiant heat from the plurality of heating elements is reflected by the reflecting plate, and a wide range of radiation is possible.
また、本発明の加熱装置においては、上記のように構成された赤外線電球における発熱体の背面側に反射板を配設し、その反射板により反射された熱線が発熱体を照射しないよう当該反射板を構成することにより、発熱体への反射板による二次加熱に起因する温度上昇を防止することが可能となり、仕様の安定を図った加熱装置を実現することができる。赤外線電球に用いられている発熱体は、その抵抗変化率が発熱体自体の温度により変化する。また、赤外線電球の定格の設定は、赤外線電球の自己放熱のみを考慮して設定される場合が多くなっている。このように設定した赤外線電球を加熱装置に組み込んだ場合、反射板の形状により発熱体の温度上昇が生じるとき加熱装置の定格が変わることになる。したがって、本発明の加熱装置は、反射板により発熱体が照射されないよう構成されているため、赤外線電球の定格が反射板による影響を受けることが無くなり、所望の仕様を確実に有する加熱装置の設計が容易となる。 Further, in the heating device of the present invention, a reflecting plate is disposed on the back side of the heating element in the infrared light bulb configured as described above, and the reflection so that the heat rays reflected by the reflecting plate do not irradiate the heating element. By configuring the plate, it becomes possible to prevent a temperature rise due to secondary heating by the reflecting plate to the heating element, and a heating device with stable specifications can be realized. The resistance change rate of the heating element used in the infrared light bulb changes depending on the temperature of the heating element itself. In addition, the setting of the rating of the infrared bulb is often set considering only the self-heat radiation of the infrared bulb. When an infrared bulb set in this way is incorporated in a heating device, the rating of the heating device changes when the temperature of the heating element increases due to the shape of the reflector. Therefore, since the heating device of the present invention is configured so that the heating element is not irradiated by the reflector, the rating of the infrared light bulb is not affected by the reflector and the design of the heater having the desired specifications is ensured. Becomes easy.
また、本発明の加熱装置においては、上記のように構成された赤外線電球における発熱体の背面に反射膜を設け、その反射膜にて発熱体からの熱輻射を同一方向に反射するよう構成し、被加熱対象物を効率高く加熱することが可能となる。上記のように、赤外線電球における背面側に反射膜を設けることにより、その反射膜により背面側に放射された輻射熱を発熱体に返すことになり発熱体をより高温度にすることが可能となる。このように構成された発熱体は、その平面側から高エネルギーの熱輻射を同一方向に放射し被加熱対象物を効率高く加熱することが可能となる。 In the heating device of the present invention, a reflection film is provided on the back surface of the heating element in the infrared bulb configured as described above, and the reflection film reflects the heat radiation from the heating element in the same direction. It becomes possible to heat the object to be heated with high efficiency. As described above, by providing the reflective film on the back side of the infrared light bulb, the radiant heat radiated to the back side by the reflective film is returned to the heating element, and the heating element can be heated to a higher temperature. . The heating element configured as described above can radiate high-energy heat radiation in the same direction from the plane side and efficiently heat the object to be heated.
また、本発明の加熱装置においては、上記のように構成された赤外線電球を設け、且つその赤外線電球を覆う筒体を配設した構成とすることも可能である。このように構成することにより、被加熱対象物等から発する異物、例えば肉汁、調味料などが筒体に遮られて直接赤外線電球に接することがない。これにより、赤外線電球表面の劣化による破損、断線を防止することが可能となり、長寿命の加熱装置を提供することができる。さらに、本発明の加熱装置を、例えば複写機等の熱源とした場合、筒体がトナー定着ローラとして用いられ、このトナー定着ローラと紙が接する部分が効率高く加熱することができる。さらに、上記の加熱装置において、発熱体の少なくとも一部を耐熱管で覆った構成とすることにより発熱体温度を高くすることが可能となり、加熱分布を変更することができる加熱装置を実現することができる。 Moreover, in the heating apparatus of this invention, it is also possible to set it as the structure which provided the infrared light bulb comprised as mentioned above and arrange | positioned the cylinder which covers the infrared light bulb. By comprising in this way, the foreign material emitted from a to-be-heated object etc., for example, gravy, a seasoning, etc., are obstruct | occluded by a cylinder and do not contact an infrared light bulb directly. Thereby, it becomes possible to prevent breakage and disconnection due to deterioration of the surface of the infrared light bulb, and a long-life heating device can be provided. Further, when the heating device of the present invention is used as a heat source for a copying machine or the like, for example, the cylindrical body is used as a toner fixing roller, and the portion where the toner fixing roller and the paper are in contact can be efficiently heated. Furthermore, in the above heating device, by providing a configuration in which at least a part of the heating element is covered with a heat-resistant tube, it becomes possible to increase the heating element temperature and to realize a heating device that can change the heating distribution. Can do.
また、本発明の加熱装置は、長手方向が並列になるように配した複数個の発熱体と、選択された発熱体の少なくとも一部を覆うように配された耐熱管と、これらの発熱体と耐熱管を封入するガラス管と、各発熱体に対して個別に通電可能な複数の接続端子と、接続端子の接続状態を選択する制御回路と、を有して構成されている。このように構成された加熱装置は、各種通電状態に設定することが可能となる。本発明の加熱装置は、例えば、複数個の発熱体を並列に通電する、一部発熱体のみを通電する、少なくとも一部を耐熱管で覆った発熱体のみを通電する、若しくは複数個の発熱体を直列通電する、等の通電状態を選択的に制御することが可能となる。上記のように構成された加熱装置においては、一本の赤外線電球内に設けられた複数個の発熱体に対して、その通電状態を個別に設定することが可能となり、同一定格において入力電力量、発熱体の温度を容易に、かつ確実に変更することが可能となる。 Further, the heating device of the present invention includes a plurality of heating elements arranged in parallel in the longitudinal direction, a heat-resistant tube arranged so as to cover at least a part of the selected heating elements, and these heating elements. And a glass tube enclosing the heat-resistant tube, a plurality of connection terminals capable of individually energizing each heating element, and a control circuit for selecting the connection state of the connection terminals. The heating device configured as described above can be set in various energized states. The heating device of the present invention, for example, energizes a plurality of heating elements in parallel, energizes only a part of the heating elements, energizes only a heating element at least partially covered with a heat-resistant tube, or a plurality of heating elements It becomes possible to selectively control the energization state such as energizing the body in series. In the heating device configured as described above, it becomes possible to individually set the energization state for a plurality of heating elements provided in one infrared light bulb, and the input power amount at the same rating The temperature of the heating element can be easily and reliably changed.
また、本発明の加熱装置においては、通電制御を行う場合に温度制御を加味することが可能であり、温度制御としては、例えばサーモスタット等の温度検知手段を用いたオンオフ制御、正確な温度を感知する温度感知センサを用いた入力電源の位相制御、さらに通電率制御、ゼロクロス制御などを単独で若しくはそれらを組み合わせて行うことにより、精度の高い温度管理が可能となる。 Further, in the heating device of the present invention, it is possible to take temperature control into consideration when conducting energization control. As temperature control, for example, on / off control using temperature detecting means such as a thermostat, accurate temperature sensing is performed. By performing the phase control of the input power source using the temperature sensing sensor, the current supply rate control, the zero cross control, etc. alone or in combination, it is possible to perform temperature management with high accuracy.
また、本発明の加熱装置は、一本の赤外線電球内において複数個の発熱体に個別に設けた接続端子の通電方法を制御することが可能であり、複数個の発熱体の並列通電、直列通電、一部の発熱体に対する通電、若しくは少なくとも一部を耐熱管で覆った発熱体に対する通電、を行うことが可能であり、同一定格において入力電力量、及び発熱体の温度を変更することが可能となる。上記の通電状態の変更においては、通電率及び温度を検知するセンサを用いた位相制御、オンオフ制御とすることでより精度の高い温度制御可能となる。さらに、本発明の加熱装置においては、一本の赤外線電球が複数個の発熱体を備えているため、必要な発熱体のみに対して電力を供給する構成とすることにより、ばらつきの少ない精度の高い温度制御が可能となる In addition, the heating device of the present invention can control the energization method of the connection terminals individually provided to a plurality of heating elements in one infrared bulb, and the plurality of heating elements are energized in parallel and in series. It is possible to energize, energize some heating elements, or energize heating elements that are at least partially covered with heat-resistant tubes, and change the input power amount and heating element temperature at the same rating. It becomes possible. In the change of the energization state, it is possible to perform temperature control with higher accuracy by performing phase control and on / off control using a sensor for detecting the energization rate and temperature. Furthermore, in the heating device of the present invention, since one infrared light bulb includes a plurality of heating elements, a configuration in which power is supplied only to the necessary heating elements can reduce accuracy with little variation. High temperature control is possible
本発明の赤外線電球及び加熱装置においては、発熱体が炭素系物質を含み、焼成により形成された炭素系発熱体である。発熱体の材質が炭素系物質を含み、焼成により形成された炭素系発熱体は放射率が80%以上の高い特性を有する。このような特性を有する発熱体を複数設けた赤外線電球及び加熱装置においては加熱効果が高く、一次輻射の多い優れた熱源を有するものとなる。 In the infrared light bulb and the heating device of the present invention, the heating element includes a carbon-based material and is a carbon-based heating element formed by firing. The material of the heating element includes a carbon-based material, and the carbon-based heating element formed by firing has a high characteristic of an emissivity of 80% or more. An infrared light bulb and a heating apparatus provided with a plurality of heating elements having such characteristics have a high heating effect and have an excellent heat source with a lot of primary radiation.
また、本発明の赤外線電球及び加熱装置においては、発熱体が炭素系物質と抵抗調整物質を含み、焼成により形成された固形の炭素系発熱体である。発熱体の材質が炭素系物質と抵抗調整物質を含み、焼成により形成された発熱体の放射率は、80%以上の高い特性を有すると共に抵抗調整物質を含むことで抵抗変化率を調整することが可能で抵抗変化の少ない安定な熱源が得られる。さらに、本発明の赤外線電球及び加熱装置においては、弾性を有する材料、例えば炭素繊維等で構成された発熱体を用いることにより取り扱いの容易な破損のおそれの少ない熱源となる。また、このように構成された熱源は、取り付け方向を水平方向や垂直方向等、自由な方向とすることが可能となる。 In the infrared light bulb and the heating device of the present invention, the heating element is a solid carbon-based heating element formed by firing containing a carbon-based substance and a resistance adjusting substance. The material of the heating element includes a carbon-based substance and a resistance adjusting substance, and the emissivity of the heating element formed by firing has a high characteristic of 80% or more, and the resistance change rate is adjusted by including the resistance adjusting substance. And a stable heat source with little resistance change can be obtained. Furthermore, in the infrared bulb and the heating device of the present invention, a heat source made of an elastic material such as carbon fiber is used as a heat source that is easy to handle and less likely to break. In addition, the heat source configured in this way can be attached in any direction such as a horizontal direction or a vertical direction.
また、本発明の赤外線電球及び加熱装置においては、発熱体を覆う耐熱管の一部に移動阻止手段として、例えば耐熱管の端部を内側に突出するよう屈曲加工したり、耐熱管の端部近傍に内側に突出した部分を設けているが、本発明においては耐熱管を内部リード線部材等に固定できる構成であれば良く、各種固定方法、例えば固定ピンを外部から挿入して固定する方法、等が含まれる。上記のように、発熱体を覆う耐熱管の一部に移動阻止手段を設けることにより確実に発熱部分の特定場所を覆うことが可能となり、他の発熱体に対して確実に絶縁状態を確保することが可能となる。その結果、本発明においては、発熱体の破損が抑制された構成となる。なお、耐熱管の端面強度を高めるために、端面に対してバリ取り、熱加工等により丸めることにより強度の向上を図ることができる。 Further, in the infrared light bulb and the heating device of the present invention, a part of the heat-resistant tube covering the heating element is bent as a movement preventing means, for example, the end of the heat-resistant tube is protruded inward, or the end of the heat-resistant tube In the present invention, a portion protruding inward is provided. However, in the present invention, any structure may be used as long as the heat-resistant tube can be fixed to the internal lead wire member, etc. , Etc. are included. As described above, by providing the movement preventing means on a part of the heat-resistant tube covering the heating element, it is possible to reliably cover a specific place of the heating part, and to ensure the insulation state with respect to the other heating elements. It becomes possible. As a result, in this invention, it becomes the structure by which the failure | damage of the heat generating body was suppressed. In addition, in order to raise the end surface intensity | strength of a heat-resistant pipe | tube, a strength improvement can be aimed at by deburring with respect to an end surface by deburring, heat processing, etc.
また、本発明の赤外線電球及び加熱装置においては、ガラス管を封止しない開放構造とすることも可能である。このように構成された本発明の赤外線電球及び加熱装置は、複数個の発熱体が空気中で使用できる発熱材料で構成されており、その発熱体が平面を有し、その長手方向が並列になるように配設されている。そして、複数個の発熱体における選択された発熱体の少なくとも一部を覆う耐熱管がガラス管内に設けられているため、各発熱体の平面から指向性の高い高効率の熱放射が行われる。 In the infrared light bulb and the heating device of the present invention, an open structure in which the glass tube is not sealed can be used. The infrared light bulb and the heating device of the present invention configured as described above are composed of a heat generating material in which a plurality of heat generating elements can be used in the air, the heat generating elements have a flat surface, and the longitudinal directions thereof are arranged in parallel. It is arranged to become. And since the heat-resistant tube which covers at least one part of the selected heat generating body in a some heat generating body is provided in the glass tube, highly efficient thermal radiation with high directivity is performed from the plane of each heat generating body.
また、本発明の赤外線電球及び加熱装置においては、発熱体が二ケイ化モリブデン、ランタンクロマイト、炭化珪素、ニクロム、Fe(鉄)−Cr(クロム)−AL(アルミ)合金、ステンレス等を含む発熱体である。このように構成された発熱体は空気中で使用でき、平面を構成できる材料として二ケイ化モリブデン、ランタンクロマイト、炭化珪素、ニクロム、Fe(鉄)−Cr(クロム)−AL(アルミ)合金、ステンレス等を用いることにより指向性の高い輻射を行うことができ、発熱体の少なくとも一部を耐熱管で覆ったことにより、発熱体温度が高くなるため、輻射エネルギーの高い赤外線電球及びこの赤外線電球を用いた加熱装置を実現することが可能となる。 Further, in the infrared bulb and the heating device of the present invention, the heating element includes molybdenum disilicide, lanthanum chromite, silicon carbide, nichrome, Fe (iron) -Cr (chromium) -AL (aluminum) alloy, stainless steel, etc. Is the body. The heating element configured as described above can be used in the air, and as a material capable of forming a plane, molybdenum disilicide, lanthanum chromite, silicon carbide, nichrome, Fe (iron) -Cr (chromium) -AL (aluminum) alloy, By using stainless steel or the like, radiation with high directivity can be performed, and the heating element temperature is increased by covering at least a part of the heating element with a heat-resistant tube. It is possible to realize a heating device using the.
本発明に係る赤外線電球は小型で高効率の熱源として利用でき、この赤外線電球を用いた加熱装置は指向性の高い加熱手段として有用である。 The infrared light bulb according to the present invention can be used as a small and highly efficient heat source, and a heating device using this infrared light bulb is useful as a heating means with high directivity.
1 ガラス管
2A,2B 発熱体
3A,3B 保持ブロック
5A,5B コイル部
6A,6B スプリング部
7A,7B 内部リード線
8A,8B モリブデン箔
9A,9B 外部リード線
11A,11B 内部リード線部材
12 耐熱管
50,51,52,53,54 反射板
55 反射膜
56 筒体
90,91,92 赤外線電球
1 Glass tube
2A, 2B Heating element 3A, 3B Holding block 5A, 5B Coil part 6A,
50, 51, 52, 53, 54 Reflector 55 Reflective film 56
Claims (21)
前記発熱体の両端に固着された保持ブロックと、前記保持ブロックに電気的に接続された内部リード線部材と、前記内部リード線部材とモリブデン箔を介し電気的に接続される外部リード線と、を有する発熱構成体、及び
前記発熱構成体が複数収納され、前記発熱構成体のそれぞれの長手方向が並行になるよう配設され、前記モリブデン箔が埋設された部分にて封止されて不活性ガスが封入されたガラス管、を具備する赤外線電球であって、
前記ガラス管の内部において、隣り合う発熱構成体の一方の発熱構成体の少なくとも一部を収納し、両端部が開口した耐熱管が備えられており、
当該耐熱管の一方の端部に設けられた固定手段と前記内部リード線部材が係合して前記内部リード線部材が前記耐熱管の内部に固定されるよう構成された赤外線電球。 A plate-shaped emitting heat having a plane,
A holding block fixed to both ends of the heating element; an internal lead wire member electrically connected to the holding block; and an external lead wire electrically connected to the internal lead wire member via a molybdenum foil; A heat generating structure, and
A glass tube in which a plurality of the heat generating components are accommodated, the heat generating components are arranged so that the longitudinal directions of the heat generating components are parallel, and the molybdenum foil is sealed in an embedded portion and filled with an inert gas. An infrared bulb comprising:
Inside the glass tube, a heat-resistant tube that houses at least a part of one heat-generating structure of adjacent heat-generating structures and is open at both ends is provided.
An infrared light bulb configured such that a fixing means provided at one end of the heat-resistant tube engages with the internal lead wire member so that the internal lead wire member is fixed inside the heat-resistant tube .
前記固定手段が、前記耐熱管の内側に屈曲した端部、或いは当該耐熱管の内側に突出する凸部である係合部で構成され、前記スプリング部と前記係合部が係合するよう構成された請求項1に記載の赤外線電球。The fixing means is configured by an engagement portion that is an end portion bent to the inside of the heat-resistant tube or a convex portion protruding to the inside of the heat-resistant tube, and the spring portion and the engagement portion are engaged with each other. The infrared light bulb according to claim 1.
前記固定具と前記内部リード線部材が係合して前記内部リード線部材が前記耐熱管の内部に固定されるよう構成された請求項1に記載の赤外線電球。The infrared light bulb according to claim 1, wherein the fixture and the internal lead wire member are engaged to fix the internal lead wire member inside the heat-resistant tube.
前記発熱体の平面部分に対向する位置に配置され、前記発熱体から放射された熱を反射する反射手段を具備する加熱装置。 Having the infrared light bulb according to any one of claims 1 to 5,
A heating apparatus comprising a reflecting means that is disposed at a position facing a flat portion of the heating element and reflects heat radiated from the heating element .
前記反射手段が前記発熱体の平面から放射された熱を実質的に平行に反射する反射板であり、前記反射板は各発熱体の中心が焦点の位置となるように前記反射板の長手方向に直交する断面が放物線形状の2つを組み合わせた形状に構成された請求項11に記載の加熱装置。 The infrared bulb has two heating elements,
The reflecting means is a reflecting plate that reflects heat radiated from the plane of the heating element substantially in parallel, and the reflecting plate has a longitudinal direction of the reflecting plate so that the center of each heating element is a focal point. The heating apparatus according to claim 11, wherein a cross section orthogonal to the cross section is configured in a shape combining two parabolic shapes.
前記複数の発熱構成体の外部リード線にそれぞれに接続された複数の外部端子と、
前記電源に接続された複数の電源端子と、を有し、
前記制御回路は、前記外部端子と前記電源端子とを選択的に接続して、前記発熱構成体を直列、並列又は単独に接続する請求項11乃至16のいずれか一項に記載の加熱装置。 A heating device having a control circuit including a power source,
A plurality of external terminals connected to respective external leads of the plurality of heat-generating structure,
Anda plurality of power supply terminals connected to said power supply,
The said control circuit is a heating apparatus as described in any one of Claims 11 thru | or 16 which selectively connects the said external terminal and the said power supply terminal, and connects the said heat-generation structure in series, parallel, or independently.
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