TW201940005A

TW201940005A - 加熱器

Info

Publication number: TW201940005A
Application number: TW107131174A
Authority: TW
Inventors: 峯山祐実
Original assignee: 日商東芝照明技術股份有限公司
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-09-05
Publication date: 2019-10-01
Also published as: CN209072754U; JP2019164979A

Abstract

實施方式的加熱器具備發光管、發熱體及反射膜。發光管為筒狀，且使紅外光透過。發熱體設於發光管的內部，且為含有碳的碳絲。反射膜設於發光管的外表面，且至少靠發光管的長度方向的一端配置並將紅外光向發光管的內部反射。本發明在發熱體的整個長度方向上獲得與要求相應的照射特性。

Description

加熱器

本發明的實施方式涉及一種加熱器。

以前作為熱源，例如已知使用加熱器。關於加熱器，有使用含有碳的碳絲（carbon filament）作為通過通電而放射紅外光的發熱體的加熱器。

[現有技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2006-040898號公報

[發明所要解決的問題] 但是，現有的加熱器中，有時發熱體所放射的紅外光的強度在長度方向的中央部與端部之間產生差異，尤其照射效率在發熱體的端部降低。因此，有時難以僅利用變更發熱體本身的設計的對策而獲得所要求的照射特性。

本發明所要解決的問題在於提供一種加熱器，能在發熱體的整個長度方向上獲得與要求相應的照射特性。

[解決問題的技術手段] 實施方式的加熱器具備發光管、發熱體及反射膜。發光管為筒狀，且使紅外光透過。發熱體為設於發光管的內部且含有碳的碳絲。反射膜設於發光管的外表面，且至少靠發光管的長度方向的一端配置並將紅外光向發光管的內部反射。

[發明的效果] 根據本發明，能在發熱體的整個長度方向上獲得與要求相應的照射特性。

以下將說明的實施方式的加熱器1具備發光管2、發熱體30及反射膜100。發光管2為筒狀，且使紅外光透過。發熱體30設於發光管2的內部，且為含有碳的碳絲。反射膜100設於發光管2的外表面，且至少靠發光管2的長度方向的一端配置並將紅外光向發光管2的內部反射。

另外，以下將說明的實施方式的反射膜100具有以與發熱體30的長度方向的兩端部相向的方式配置的第一反射膜101。

另外，以下將說明的實施方式的反射膜100具有反射效率低於第一反射膜101且配置在第一反射膜101之間的第二反射膜102。

另外，以下將說明的實施方式的反射膜100具有以與發熱體30的長度方向的端部相向的方式配置的第一反射膜101、及配置在發熱體30的長度方向上不與第一反射膜101重疊的位置的第二反射膜102。

另外，以下將說明的實施方式的第一反射膜101含有金。

以下，根據圖式對本發明的實施方式進行說明。此外，以下所示的各實施方式不限定本發明所公開的技術。另外，以下所示的各實施方式及各變形例能在不矛盾的範圍內適當組合。另外，各實施方式的說明中，對相同構成標注相同符號而適當省略隨後的說明。

[實施方式1] 首先，使用圖1對實施方式1的加熱器1的構成例進行說明。圖1為實施方式1的加熱器1的側視圖。此外，圖1中為了容易理解說明，圖示出包含將加熱器1的光的照射方向設為負方向的Z軸的三維正交座標系。此正交座標系有時也在以下的說明中所用的其他圖式中示出。

圖1所示的加熱器1對被照射體或被照射空間進行加熱，例如用作在印刷物的乾燥過程中使印刷物上印刷的墨水等乾燥的乾燥裝置、將塗飾過程中塗飾在材料上的塗料加熱而進行乾燥的乾燥裝置。

如圖1所示那樣，實施方式1的加熱器1是包含發光管2、發熱體30、內部導線40、支持構件50、金屬箔60、外部導線70及反射膜100而構成。反射膜100為第一反射膜101的一例。

發光管2具有筒狀部10及密封部20，發光管2為與管徑相比較而全長在為Y軸方向的長度方向上伸長的長條物。筒狀部10例如是由石英玻璃形成，透明而使內部的光向外部透過。此外，發光管2也可為對石英玻璃實施了著色的著色燈泡、或在石英玻璃中含有金屬混合物等的玻璃。

另外，筒狀部10在內部具有空間，在此空間中填充氣體。氣體為例如約0.8個大氣壓的氬氣。此外，氣體以熱導率低為宜，例如只要包含氪氣、氙氣、氬氣、氖氣等中的一種或將多種組合而成的氣體而構成即可。

密封部20設於筒狀部10的長度方向的兩端部。密封部20為封著部，將筒狀部10密封。本實施方式的密封部20通過壓緊密封（pinch seal）而形成為板狀。此外，密封部20也可通過收縮密封（shrink seal）而形成為圓柱狀。

發熱體30設於發光管2的內部，例如為由碳纖維等以碳作為主成分的材料所形成的碳絲。具體來說，發熱體30為沿著筒狀部10的長度方向（Y軸方向）設置的長條的板狀構件。此外，發熱體30也可為網狀、管狀或線圈狀。

內部導線40為對發熱體30供給電力的構件。內部導線40分別將一端經由支援構件50電連接於發熱體30，將另一端電連接於金屬箔60。內部導線40例如為鉬棒。

支持構件50為分別保持發熱體30的兩端，對發熱體30賦予拉伸力的構件。支持構件50將發熱體30的兩端分別拉伸到筒狀部10的軸方向的兩端部側，由此使發熱體30固定於筒狀部10的內部。

金屬箔60的一端與內部導線40連接，另一端與外部導線70。金屬箔60分別埋設在密封部20的內部。金屬箔60例如為鉬箔，以沿著密封部20的板狀面的方式配置。

外部導線70將金屬箔60與外部的未圖示的電源連接。關於外部導線70，分別將一端連接於金屬箔60，將另一端在發光管2的外部露出。外部導線70的另一端與密封部20一起經由未圖示的連接器而與未圖示的電纜電連接。即，經由與外部的未圖示的電源連接的連接器、電纜、外部導線70、金屬箔60、內部導線40、支持構件50，將從外部的未圖示的電源供給的電力供給於發熱體30。外部導線70例如為鉬棒。

此處，對現有的加熱器進行說明。現有的加熱器從其特性來看，與發熱體的長度方向的中央部相比較，兩端部的從發熱體放射的紅外光的強度降低。例如，在使用將由相對較容易加工的鎢等所形成的金屬線或長條的金屬板卷成螺旋狀而成的線圈狀發熱體的情況下，能通過變更節距（pitch）而在各部位調整從發熱體放射的紅外光的強度。但是，例如在將與鎢相比較而難以加工的碳纖維用作發熱體的情況下，發熱體本身的加工受限，對策未必充分。

因此，實施方式1的加熱器1在發光管2的長度方向的兩端部具備將從發熱體30放射的紅外光反射的反射膜100。具體來說，反射膜100是以與發熱體30的長度方向的兩端部相向的方式設於發光管2的外表面，將來自發熱體30的紅外光向發光管2的內部反射。

即，實施方式1的反射膜100設於不存在被照射體的一側，且向存在被照射體的一側反射從發熱體30的長度方向的兩端部放射的紅外光。由此，實施方式1的加熱器1能使所放射的紅外光的強度較發熱體30的長度方向的中央部低的發熱體30的兩端部的照射光具有指向性，使對被照射體的照射強度提高到與發熱體30的長度方向的中央部同等的程度、或更高。

實施方式1的反射膜100是由含有鋁的材料形成。具體來說，反射膜100的總成分中，50%或50%以上的成分為氧化鋁。

實施方式1的反射膜100也可由含有金的材料形成。具體來說，反射膜100的總成分中，50%或50%以上的成分為金。金例如與氧化鋁相比而反射效率較高。即，反射膜100在主成分為金的情況下，與主成分為氧化鋁的情況相比能提高照射效率。即，反射膜100能以具有與要求相應的照射特性的方式適當選擇。

此外，在實施方式1的反射膜100含有氧化鋁作為主成分的情況下，也可含有氧化鈦（TiO₂ ）及氧化鋯（ZrO₂ ）。由此，能減小反射膜100所含的粒子的平均粒徑，因此能提高作為反射膜100的反射效率及物理強度。

接下來，使用圖2對加熱器1的俯視情況進行說明。圖2為實施方式1的加熱器1的俯視圖。圖2中，示出從與加熱器1的照射側相反的一側（Z軸正方向側）觀看照射側（Z軸負方向側）的圖。

如圖2所示那樣，在從與照射側相反的一側即Z軸正方向側觀看的情況下，反射膜100是靠筒狀部10的長度方向的兩端設置，且設於覆蓋發熱體30的長度方向的兩端的位置。

在發光管2及發熱體30的長度方向上延伸的反射膜100中，若將發熱體30的長度方向的全長設為L，則與發熱體30相向的部分的寬度A可設為大於或等於0.05L且小於或等於0.3L，例如大於或等於0.1L且小於或等於0.25L。通過像這樣規定反射膜100的寬度A，能使從發熱體30的長度方向的兩端部照射於被照射體的紅外光的照射強度提高到與從發熱體30的長度方向的中央部照射於被照射體的紅外光的照射強度同等的程度、或更高。

接下來，使用圖3對加熱器1的截面進行說明。圖3為實施方式1的加熱器1的截面圖。圖3中，示出以I-I線將圖1的加熱器1切斷的截面。

如圖3所示那樣，筒狀部10剖視為大致圓形。即，筒狀部10為圓筒形。發熱體30為以沿著X軸方向的方式具有規定寬度的長條板狀。支持構件50以從Z軸方向的兩側夾持發熱體30的端部的方式保持發熱體30。另外，支持構件50的一端例如通過焊接而與內部導線40連接。由此，發熱體30在剖視情況下位於筒狀部10的大致中央而受到支持。

另外，反射膜100是在發光管2的筒狀部10的周向上具有剖視時繞圓的中心的角度α而設置。如圖3所示那樣，角度α例如為180°。此外，反射膜100的角度α不限定於180°，能根據需要的反射效率而適當變更。

此外，圖3中剖視配置有反射膜100的部位，但關於未配置反射膜100的部位，除了未在筒狀部10的外表面配置反射膜100以外也與圖3所示的情況為基本相同的構成，而省略圖示的說明。

接下來，使用圖4及圖5對使用實施方式1的加熱器1的照射強度的試驗結果進行說明。圖4、圖5為表示實施方式1的加熱器1的照射特性的圖。

首先，使用圖4對實施方式1的加熱器1的照射特性進行說明。關於照射特性，利用測定器來測定照射強度，並將測定結果以將發熱體30的長度方向的中央設為100的相對強度的形式而分別圖示，測定器設置於從筒狀部10的照射側、即Z軸負方向側的端部向Z軸負方向側遠離10 mm處。圖4中，關於從發熱體30的長度方向的中央到作為被照射體的感測器的Y軸方向的距離、與測定器的測定結果的關係，將圖2所示的發熱體30的長度L設為200 mm，分別示出將反射膜100的寬度A設為0（即無反射膜，虛線）、2 cm（交替的長短虛線）、3 cm（交替的一長兩短虛線）、4 cm（點線）、5 cm（實線）時的結果。此外，反射膜100為氧化鋁。另外，照射強度的測定方法使用珠電子製造的SPD-102作為測定器。

如圖4所示那樣，對於不具有反射膜的加熱器來說，在發熱體30的端部、即「距中央的距離」＝±100 mm的地點，相對強度降低至約30。相對於此，對於設有反射膜100的加熱器1來說，發熱體30的端部的相對強度成為約70，通過設置反射膜100而抑制了照射強度的降低。

另外，例如在規定90作為相對強度的閾值時，在無反射膜的情況下，僅在「距中央的距離」＝±75mm左右的範圍內滿足基準，相對於此，對於設有反射膜100的加熱器1來說，在「距中央的距離」＝±95 mm左右的範圍內滿足基準，通過設置反射膜100而抑制了發熱體30的端部側的照射強度的降低。

接下來，對圖5進行說明。圖5中示出除了將筒狀部10的照射側的端部與測定器的距離由10 mm變更為30 mm以外，與圖4同樣地測定的結果。

如圖5所示那樣，對於不具有反射膜的加熱器來說，在發熱體30的端部、即「距中央的距離」＝±100 mm的地點，相對強度降低至約40。相對於此，對於設有反射膜100的加熱器1來說，發熱體30的端部的相對強度成為約70，通過設置反射膜100而抑制了照射強度的降低。

另外，例如在將相對強度的閾值規定為90時，無反射膜的情況下，僅在「距中央的距離」＝±60 mm左右的範圍內滿足基準，相對於此，對於設有反射膜100的加熱器1來說，在「距中央的距離」＝±85 mm左右的範圍內滿足基準，通過設置反射膜100而抑制了發熱體30的端部側的照射強度的降低。

[實施方式2] 圖6為實施方式2的加熱器1的俯視圖。圖6所示的加熱器1在還具有第二反射膜102的方面與實施方式1的加熱器1不同，所述第二反射膜102是以夾持在以與發熱體30的長度方向的兩端部相向的方式配置的第一反射膜101之間的方式配置。由此，反射膜100是以在整個長度方向上與發熱體30相向的方式配置。

另外，反射膜100具有以與發熱體30的長度方向的兩端部相向的方式配置的第一反射膜101、及配置在第一反射膜101之間的第二反射膜102。

實施方式2的第一反射膜101是由含有金的材料形成。具體來說，第一反射膜101的總成分中，50%或50%以上的成分為金。

另外，實施方式2的第二反射膜102是由紅外光的反射效率低於第一反射膜101的材料形成，所述材料例如為包含鋁的材料。具體來說，第二反射膜102的總成分中，50%或50%以上的成分為氧化鋁。

此外，實施方式2的第二反射膜102在含有氧化鋁作為主成分的情況下，也可含有氧化鈦（TiO₂ ）及氧化鋯（ZrO₂ ）。由此，能減小第二反射膜102所含的粒子的平均粒徑，因此能提高作為第二反射膜102的反射效率及物理的強度。

在發光管2及發熱體30的長度方向上延伸的反射膜100中，將發熱體30的長度方向的全長設為L時，第一反射膜101與發熱體30相向的部分的寬度B可設為大於或等於0.05L且小於或等於0.3L、例如大於或等於0.1L且小於或等於0.25L。通過像這樣規定第一反射膜101的寬度B，能使從發熱體30的長度方向的兩端部照射於被照射體的紅外光的照射強度提高到與從發熱體30的長度方向的中央部照射於被照射體的紅外光的照射強度同等的程度、或更高。

另外，實施方式2的反射膜100是以在整個長度方向上與發熱體30相向的方式配置。因此，在發熱體30的整個長度方向上，照射於被照射體的紅外光的照射強度提高。

接下來，使用圖7及圖8對使用實施方式2的加熱器1的照射強度的試驗結果進行說明。圖7、圖8為表示實施方式2的加熱器1的照射特性的圖。

首先，使用圖7對實施方式2的加熱器1的照射特性進行說明。關於照射特性，利用測定器來測定照射強度，並將測定結果以將發熱體30的長度方向的中央設為100的相對強度的形式而分別圖示，測定器設置於從筒狀部10的照射側、即Z軸負方向側的端部向Z軸負方向側遠離10 mm處。圖7中，關於從發熱體30的長度方向的中央到作為被照射體的感測器的Y軸方向的距離、與測定器的測定結果的關係，將圖6所示的發熱體30的長度L設為200 mm，分別示出將第一反射膜101的寬度B設為0（即無反射膜，虛線）、3 cm（交替的一長兩短虛線）、4 cm（點線）、5 cm（實線）時的結果。此外，第一反射膜101含有金，第二反射膜102為氧化鋁。

如圖7所示那樣，對於不具有反射膜的加熱器來說，例如在將相對強度的閾值規定為90時，僅在「距中央的距離」＝±75 mm左右的範圍內滿足基準，相對於此，對於設有反射膜100的加熱器1來說，在「距中央的距離」＝±80 mm左右的範圍內滿足基準，通過設置第一反射膜101及第二反射膜102而抑制發熱體30的端部側的照射強度的降低。

接下來，對圖8進行說明。圖8中示出除了將筒狀部10的照射側的端部與測定器的距離由10 mm變更為30 mm以外，與圖7同樣地測定的結果。

如圖8所示那樣，對於不具有反射膜的加熱器來說，例如在將相對強度的閾值規定為90時，僅在「距中央的距離」＝±55 mm左右的範圍內滿足基準，相對於此，對於設有反射膜100的加熱器1來說，在「距中央的距離」＝±70 mm左右的範圍內滿足基準，通過設置第一反射膜101及第二反射膜102而抑制發熱體30的端部側的照射強度的降低。

[變形例] 圖9（a）～圖9（d）為表示實施方式1、實施方式2的變形例的加熱器的截面圖。圖9（a）～圖9（d）所示的加熱器1相當於以與圖2、圖6相同的視點俯視的情況。

如圖9（a）所示那樣，作為第一反射膜101的一例的反射膜100只要至少靠發光管2的長度方向的一端配置即可。即，反射膜100只要以與發熱體30的長度方向的兩端部中的一端部相向的方式配置即可。

另外，如圖9（b）所示那樣，反射膜100也可具有以與發熱體30的長度方向的一端部相向的方式配置的第一反射膜101、及以與另一端部相向的方式配置的第二反射膜102。

另外，如圖9（c）所示那樣，反射膜100也可具有以與發熱體30的長度方向的兩端部相向的方式配置的第一反射膜101、及以與第一反射膜101相鄰的方式配置的第二反射膜102，進而發熱體30的長度方向的中央部不具有反射膜。

另外，如圖9（d）所示那樣，反射膜100也可在發光管2的長度方向上以規定的間隔配置有多個。此情況下，反射膜100可僅由第一反射膜101構成，也可具有第一反射膜101及第二反射膜102。

此外，所述實施方式的加熱器1形成為直線狀，但不限定於此。加熱器1也可彎曲而形成。

如上文所述那樣，實施方式的加熱器1具備發光管2、發熱體30及反射膜100。發光管2為筒狀，且使紅外光透過。發熱體30設於發光管2的內部。反射膜100設於發光管2的外表面，且至少靠發光管2的長度方向的一端配置並將紅外光向發光管2的內部反射。由此，使設有反射膜100的部分的照射光具有指向性，由此能提高照射效率，能在發熱體30的整個長度方向上獲得與要求相應的照射特性。

另外，實施方式的反射膜100具有以與發熱體30的長度方向的兩端部相向的方式配置的第一反射膜101。由此，使與反射膜100相向的發熱體30的長度方向的兩端部的照射光具有指向性，由此能提高照射效率，能在發熱體30的整個長度方向上獲得與要求相應的照射特性。

另外，實施方式的反射膜100具有紅外光的反射效率低於第一反射膜101且配置在第一反射膜101之間的第二反射膜102。由此，能在與反射膜100相向的發熱體30的整個長度方向上獲得與要求相應的照射特性。

另外，實施方式的反射膜100具有以與發熱體30的長度方向的端部相向的方式配置的第一反射膜101、及配置在發熱體30的長度方向上不與第一反射膜101重疊的位置的第二反射膜102。由此，能提高來自與第一反射膜101相向的發熱體30的照射效率，並且獲得與要求相應的照射特性。

對本發明的若干實施方式進行了說明，但這些實施方式是作為例示而提示，並非意在限定發明的範圍。這些實施方式能以其他各種方式實施，能在不偏離發明的主旨的範圍內進行各種省略、替換、變更。與包含在發明的範圍或主旨內同樣地，這些實施方式或其變形包含在專利申請範圍所記載的發明及其均等範圍內。

1‧‧‧加熱器

2‧‧‧發光管

10‧‧‧筒狀部

20‧‧‧密封部

30‧‧‧發熱體

40‧‧‧內部導線

50‧‧‧支持構件

60‧‧‧金屬箔

70‧‧‧外部導線

100‧‧‧反射膜

101‧‧‧第一反射膜

102‧‧‧第二反射膜

A、B‧‧‧寬度

L‧‧‧全長

α‧‧‧角度

X、Y、Z‧‧‧軸

圖1為實施方式1的加熱器的側視圖。圖2為實施方式1的加熱器的俯視圖。圖3為實施方式1的加熱器的截面圖。圖4為表示實施方式1的加熱器的照射特性的圖。圖5為表示實施方式1的加熱器的照射特性的圖。圖6為實施方式2的加熱器的俯視圖。圖7為表示實施方式2的加熱器的照射特性的圖。圖8為表示實施方式2的加熱器的照射特性的圖。圖9（a）～圖9（d）為實施方式1、實施方式2的變形例的加熱器的俯視圖。

Claims

一種加熱器，包括：筒狀的發光管，使紅外光透過；發熱體，設於所述發光管的內部，且為含有碳的碳絲；以及反射膜，設於所述發光管的外表面，且至少靠所述發光管的長度方向的一端而配置並將所述紅外光向所述發光管的內部反射。
如申請專利範圍第1項所述的加熱器，其中所述反射膜具有以與所述發熱體的長度方向的兩端部相向的方式配置的第一反射膜。
如申請專利範圍第2項所述的加熱器，其中所述反射膜具有所述紅外光的反射效率低於所述第一反射膜且配置在所述第一反射膜之間的第二反射膜。
如申請專利範圍第1項所述的加熱器，其中所述反射膜具有：第一反射膜，以與所述發熱體的長度方向的端部相向的方式配置；以及第二反射膜，配置在所述發熱體的長度方向上不與所述第一反射膜重疊的位置。
如申請專利範圍第2項至第4項任一項所述的加熱器，其中所述第一反射膜包含金。