專(zhuān)利名稱(chēng)：紅外線(xiàn)燈泡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及使用于加熱以及取暖等的設(shè)備中的紅外線(xiàn)燈泡，特別地涉及作為長(zhǎng)發(fā)熱體采用了包含碳素物質(zhì)的燒結(jié)體的紅外線(xiàn)燈泡。
背景技術(shù)：
本實(shí)用新型的采用紅外線(xiàn)燈泡的加熱或者取暖裝置是指取暖設(shè)備(例如，暖爐、暖氣、空調(diào)、紅外線(xiàn)治療設(shè)備等)、干燥設(shè)備(例如，衣物干燥、被褥干燥、食品干燥、生垃圾處理機(jī)、加熱型消臭器等)、烹調(diào)設(shè)備(烤箱、微波爐、烤箱面包機(jī)、烤面包機(jī)、燒烤機(jī)、保溫器、烤雞設(shè)備、烤箱、冰凍解凍用等)、美容設(shè)備(例如，吹風(fēng)機(jī)、燙發(fā)用加熱器等)、在薄層上固定文字及圖像等的設(shè)備(例如，LBP、PPC、傳真等將色料作為媒體進(jìn)行顯示的設(shè)備以及利用熱量從膠片原本向被轉(zhuǎn)寫(xiě)體進(jìn)行熱轉(zhuǎn)寫(xiě)的設(shè)備等)等的利用熱源加熱被加熱物或者進(jìn)行取暖的裝置。
作為以往的紅外線(xiàn)燈泡的發(fā)熱體，主要采用鎢絲以及鎳鉻絲。由于鎢絲在空氣中會(huì)發(fā)生氧化，所以制成將它們封入石英玻璃管等并在內(nèi)部封入惰性氣體的燈管型發(fā)熱體。作為鎳鉻絲的發(fā)熱體，為了保護(hù)線(xiàn)圈狀的鎳鉻絲，將其插入不透明的石英玻璃管等，也將其制成能在空氣中使用的類(lèi)型。然而，由于鎢絲在點(diǎn)燈時(shí)的電阻值大于非點(diǎn)燈時(shí)的電阻值，有時(shí)點(diǎn)燈時(shí)較大的沖擊電流會(huì)給周?chē)O(shè)備帶來(lái)?yè)p害。又，對(duì)于鎳鉻絲存在上升速度慢的問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題而開(kāi)發(fā)了碳素物質(zhì)的發(fā)熱體。
例如，在特開(kāi)平10-859526號(hào)公報(bào)中，揭示了包含碳素與金屬或者半金屬化合物(金屬碳化物、金屬氮化物、金屬硼化物、金屬硅化物、金屬氧化物、半金屬氮化物、半金屬碳化物)的碳素物質(zhì)燒結(jié)體的發(fā)熱體。若根據(jù)該實(shí)施例，在氯化氯乙烯樹(shù)脂以及呋喃樹(shù)脂的混合樹(shù)脂中添加天然石墨微粉末與氮化硼以及增塑劑，通過(guò)擠壓攪拌器進(jìn)行分散。此后，用兩條滾子進(jìn)行攪拌混合并且通過(guò)制粒機(jī)(pelletizer)制成顆粒。將顆粒通過(guò)螺旋型擠壓設(shè)備擠壓成棒狀，干燥之后在氮?dú)庵羞M(jìn)行燒成。由于碳元素的放射率接近黑體，使得碳素物質(zhì)的燒結(jié)體的發(fā)熱體為理想的輻射光用發(fā)熱體。作為以往的碳素發(fā)熱體，已知有愛(ài)迪生實(shí)用新型的使用純碳素材料的發(fā)熱體。然而，由于碳素固有電阻小而很難獲得高電阻的發(fā)熱體。在上述以往技術(shù)中，在碳素中混合金屬或半金屬化合物并且采用燒結(jié)后的材料。由此，獲得固有電阻值為純碳素的數(shù)倍到數(shù)十倍的材料。將這樣的碳素物質(zhì)的燒結(jié)體作為發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡如特開(kāi)平11-54092號(hào)公報(bào)所示。參照?qǐng)D13的部分剖視圖對(duì)于其構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。
在圖13中，在由碳素物質(zhì)形成的電阻發(fā)熱體1的一端上緊密安裝有鎢絲制的內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)31其端部的線(xiàn)圈狀部分32。在內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)31的當(dāng)中形成另外的一個(gè)線(xiàn)圈狀部分33。所述內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)31的另一端與鉬箔6一端焊接。在鉬箔6的另一端上通過(guò)焊接與外部導(dǎo)線(xiàn)7接合。在線(xiàn)圈狀部分32的外周上安裝固定鐵、鎳合金形成的金屬套管34。
在上述特開(kāi)平10-859526號(hào)公報(bào)中并沒(méi)有相關(guān)于由碳素物質(zhì)與金屬或半金屬化合物的混合物以燒結(jié)法生成的發(fā)熱體的溫度上升與電阻值的記載，其電阻溫度特性不明確。使用于上述特開(kāi)平11-54092號(hào)公報(bào)所揭示的紅外線(xiàn)燈泡中的發(fā)熱體具有在溫度上升的同時(shí)電阻值下降的負(fù)阻抗溫度特性。因此，具有在點(diǎn)燈時(shí)不會(huì)流過(guò)沖擊電流的特性。
然而，并沒(méi)有揭示電阻溫度特性值的具體示例。發(fā)熱體的阻抗溫度特性在制造加熱器時(shí)是非常重要的因素。即，當(dāng)阻抗溫度特性的值不穩(wěn)定的情況下，對(duì)于每一批的制造必須要確認(rèn)其特性值并根據(jù)該特性值改變發(fā)熱體的剖面面積或者發(fā)熱長(zhǎng)度。當(dāng)必須上述作業(yè)時(shí)，不能夠大批量生產(chǎn)紅外線(xiàn)燈泡。即使能夠制造阻抗溫度特性值穩(wěn)定的加熱器時(shí)，其絕對(duì)值也很重要。即，相對(duì)于未點(diǎn)燈時(shí)的電阻，當(dāng)點(diǎn)燈時(shí)電阻較小時(shí)不流過(guò)沖擊電流。然而，由于隨著發(fā)熱體溫度的上升電阻減小，則能夠想象到會(huì)成為電流會(huì)不斷增加、溫度進(jìn)一步上升這樣的危險(xiǎn)狀態(tài)。即，當(dāng)發(fā)熱體使用時(shí)發(fā)生劣化的情況下，會(huì)發(fā)生電阻值進(jìn)一步變成負(fù)值的危險(xiǎn)性。又，相反，當(dāng)點(diǎn)燈時(shí)電阻高時(shí)，雖然在其值較小時(shí)不存在問(wèn)題，而當(dāng)其值變大時(shí)，會(huì)流過(guò)沖擊電流，產(chǎn)生與使用鎢絲的以往燈泡相同的問(wèn)題。
圖14是其他以往技術(shù)的紅外線(xiàn)燈泡的剖視圖。
在圖14中，將從鎢絲卷成的發(fā)熱體120兩端抽出的內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)104焊接在作為各自的中間端板的金屬箔105上而制作成發(fā)熱體組件體120a。將該發(fā)熱體組件體120a插入石英玻璃管101且熔融石英玻璃管101兩端部分并以在內(nèi)部封入惰性氣體的狀態(tài)利用金屬箔105部分進(jìn)行密封而制成紅外線(xiàn)燈泡。
以卷線(xiàn)形成的發(fā)熱體120具有在卷線(xiàn)的軸上垂直方向上均勻的輻射強(qiáng)度分布。因此，將發(fā)熱體120使用于向一方向上輸出輻射熱的加熱裝置中時(shí)需要反射板等。而且，以卷線(xiàn)形成的發(fā)熱體120在卷線(xiàn)內(nèi)部為空心并且在卷線(xiàn)間存在間隙，故會(huì)向該空間釋放熱量而消耗部分能量。
為了解決上述問(wèn)題，如特開(kāi)平1154092號(hào)公報(bào)中揭示了一種替代以往卷線(xiàn)的發(fā)熱體120而采用將包含形成為棒狀的碳素物質(zhì)的燒結(jié)體作為發(fā)熱體使用的其他以往示例的紅外線(xiàn)燈泡。
對(duì)于特開(kāi)平11-54092號(hào)公報(bào)中所揭示的紅外線(xiàn)燈泡，由于采用碳素物質(zhì)的發(fā)熱體，紅外線(xiàn)放射率較高為78～84％。即，作為發(fā)熱體通過(guò)采用包含碳素物質(zhì)的燒結(jié)體而使得紅外線(xiàn)放射率升高。又，由于發(fā)熱體為棒狀，不會(huì)像以往的卷線(xiàn)發(fā)熱體那樣向空間釋放出多余的能量。再者，當(dāng)使得發(fā)熱體為板狀時(shí)，能夠使得在熱輻射強(qiáng)度的分布上具有方向性。
對(duì)于特開(kāi)平11-54092號(hào)公報(bào)所揭示的紅外線(xiàn)燈泡，存在下述問(wèn)題。
即，當(dāng)使得發(fā)熱體為較長(zhǎng)時(shí)，在加熱時(shí)因自重有時(shí)會(huì)下垂。又，當(dāng)發(fā)熱體的長(zhǎng)度超過(guò)一定尺寸時(shí)，有時(shí)成形時(shí)的加壓會(huì)變得不均勻、燒結(jié)時(shí)會(huì)產(chǎn)生彎曲。因此，在制造時(shí)成品會(huì)率下降、成本升高。故存在很難形成長(zhǎng)發(fā)熱體的問(wèn)題。
又，存在很難改變發(fā)熱體的熱分布的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種加熱時(shí)發(fā)熱體不會(huì)下垂并且提高了制造時(shí)的成品率的低成本的長(zhǎng)發(fā)熱體以及采用該發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡。
本實(shí)用新型的再一目的在于提供一種使用了具有本實(shí)用新型的長(zhǎng)發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡的高加熱效率的加熱或者取暖裝置。
本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡具備將具有成形性(compactibility)且在燒成后實(shí)際顯示不為零的碳回收率(carbon yield)的碳素組成物與金屬或者半金屬化合物中的至少一種混合并燒成所獲得的發(fā)熱體。將非點(diǎn)燈時(shí)常溫下與點(diǎn)燈時(shí)高溫下的碳素發(fā)熱體電阻率的變化率設(shè)定為相對(duì)于常溫的電阻率為-20％～+20％以?xún)?nèi)。在該碳素發(fā)熱體的兩端部分別電性連接導(dǎo)線(xiàn)的同時(shí)將所述碳素發(fā)熱體封入在內(nèi)部而使得所述導(dǎo)線(xiàn)的端部向其外導(dǎo)出的石英玻璃管。在該石英玻璃管的內(nèi)部封入惰性氣體。
由此，常溫時(shí)與點(diǎn)燈時(shí)的碳素發(fā)熱體的電阻率的變化率幾乎為零。采用了該碳素發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡在點(diǎn)燈時(shí)沒(méi)有流過(guò)沖擊電流并且在發(fā)熱體即將結(jié)束壽命時(shí)不會(huì)產(chǎn)生電阻值的變化。因此，能夠提供一種發(fā)熱溫度沒(méi)有變化且在發(fā)熱體即將斷絲的壽命末期也能夠保證安全的紅外線(xiàn)燈泡。
本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡具有通過(guò)連接端子將由包含碳素物質(zhì)的燒結(jié)體形成的多個(gè)發(fā)熱體串聯(lián)連接成的一條長(zhǎng)發(fā)熱體。在一條長(zhǎng)發(fā)熱體的兩端上連接一對(duì)電極端子。在所述各個(gè)電極端子上將各自的一端電性連接同時(shí)將各自的另一端通過(guò)內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)與各自的中間端板的一端連接而構(gòu)成發(fā)熱體組件。
根據(jù)這樣構(gòu)造的紅外線(xiàn)燈泡，采用燒結(jié)制造容易、低成本的短發(fā)熱體能夠容易地制造將包含碳素物質(zhì)的燒結(jié)體作為發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡。結(jié)果，能夠提供一種具有包含碳素物質(zhì)的燒結(jié)體的發(fā)熱體特有的高紅外線(xiàn)放射率并且不會(huì)產(chǎn)生如線(xiàn)圈狀發(fā)熱體那樣向內(nèi)部空間放熱消耗多余能量的紅外線(xiàn)燈泡。
本實(shí)用新型另一方面的紅外線(xiàn)燈泡具有在由包含碳素物質(zhì)的燒結(jié)體形成的多個(gè)發(fā)熱體的各兩端部上連接了電極端子發(fā)熱體組體。發(fā)熱體組體通過(guò)連接端子連接至少一方的所述電極端子相互之間且將所述多個(gè)發(fā)熱體形成一條長(zhǎng)發(fā)熱體并通過(guò)內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)將所述長(zhǎng)發(fā)熱體兩端的電極端子各自與中間端板連接。
根據(jù)這樣的構(gòu)造，采用燒結(jié)制造容易、低成本的短發(fā)熱體能夠容易地制造具有包含長(zhǎng)碳素物質(zhì)的燒結(jié)體的紅外線(xiàn)燈泡。又，通過(guò)以電極端子與連接端子連接發(fā)熱體，發(fā)熱體組裝時(shí)的發(fā)熱體的管理以及處理變得容易。結(jié)果，能夠以更低成本制造一種具有包含碳素物質(zhì)的燒結(jié)體的發(fā)熱體所特有的高紅外線(xiàn)放射率且不會(huì)產(chǎn)生如線(xiàn)圈狀發(fā)熱體那樣向內(nèi)部空間放熱消耗多余能量的紅外線(xiàn)燈泡。
最好，在耐熱透光玻璃管(作為一示例，最好石英玻璃管)內(nèi)插入上述任一種構(gòu)造的發(fā)熱體組體，所述中間端板在所述耐熱透光玻璃管的封口部分被封口，在其另一端上連接向所述耐熱透光石英管外導(dǎo)出的外部導(dǎo)線(xiàn)。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)一種具有通過(guò)連接端子部分能夠緩和外部沖擊對(duì)發(fā)熱體的振動(dòng)并且同時(shí)在高溫下不會(huì)發(fā)生發(fā)熱體下垂以及氧化等的長(zhǎng)發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡。
本實(shí)用新型另一方面的紅外線(xiàn)燈泡為上述任一種構(gòu)造的紅外線(xiàn)燈泡并且所述發(fā)熱體組件由發(fā)熱量相互不同的多個(gè)發(fā)熱體形成。
根據(jù)該構(gòu)造，能夠?qū)崿F(xiàn)使改變紅外線(xiàn)燈泡軸方向的熱分布(光的分配分布)的紅外線(xiàn)燈泡。
本實(shí)用新型另一方面的紅外線(xiàn)燈泡為上述任意一種構(gòu)造的紅外線(xiàn)燈泡并且所述發(fā)熱體的剖面形狀為長(zhǎng)方形。發(fā)熱體的特征在于為長(zhǎng)方形的厚度與寬度比為1∶5以上的板狀發(fā)熱體，多個(gè)所述板狀發(fā)熱體的至少之一的剖面的長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊方向與其他板狀發(fā)熱體的不同。
根據(jù)這樣的構(gòu)造，能夠改變紅外線(xiàn)燈泡的軸方向上的最大熱輻射方向并且也能夠改變一個(gè)方向的熱分布。
采用本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡的加熱或者取暖設(shè)備具有與所述紅外線(xiàn)燈泡的軸方向平行配置的被加熱物或者被取暖物。
根據(jù)這樣的構(gòu)造，由于將被加熱物或者被取暖物與由包含紅外線(xiàn)放射率高的碳素物質(zhì)的燒結(jié)體形成的長(zhǎng)發(fā)熱體的長(zhǎng)方向平行地進(jìn)行配置，能夠高效地對(duì)被加熱物或被取暖物進(jìn)行加熱或取暖。結(jié)果能有效地用于輸送器式的業(yè)務(wù)用加熱裝置。
對(duì)于本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡，將具有成形性且在燒成后實(shí)際顯示不為零的碳回收率的碳素組成物與金屬或者半金屬化合物中的一種或二種以上混合并燒成獲得碳素發(fā)熱體。對(duì)于該碳素發(fā)熱體，將非點(diǎn)燈時(shí)常溫下與點(diǎn)燈時(shí)高溫下的發(fā)熱體電阻率的變化率設(shè)定相對(duì)于常溫的電阻率為-20％～+20％以?xún)?nèi)。與所述碳素發(fā)熱體的兩端部分別電性連接導(dǎo)線(xiàn)的同時(shí)，將所述碳素發(fā)熱體封入在石英玻璃管內(nèi)部并且使得該導(dǎo)線(xiàn)的端部向石英玻璃管的外部導(dǎo)出，并且在該石英玻璃管內(nèi)部封入惰性氣體而構(gòu)成紅外線(xiàn)燈泡。
采用該碳素發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡由于在常溫時(shí)與點(diǎn)燈時(shí)的碳素發(fā)熱體的電阻率的變化率幾乎為零，所以在點(diǎn)燈時(shí)沒(méi)有流過(guò)沖擊電流。又，在發(fā)熱體的壽命末期，電阻值不會(huì)發(fā)生變化，即使在發(fā)熱體快斷絲之前溫度也不會(huì)大幅度變化。因此，在發(fā)熱體斷絲時(shí)不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)情況，能夠提供安全的紅外線(xiàn)燈泡。
本實(shí)用新型的碳素發(fā)熱體中的金屬或者半金屬化合物是從金屬碳化物、金屬硼化物、金屬硅化物、金屬氮化物、金屬氧化物、半金屬氮化物、半金屬氧化物、半金屬碳化物。碳素發(fā)熱體包含所述物質(zhì)的其中的一種或二種。
含有上述一種或者二種物質(zhì)并且通過(guò)改變它們的混合比例、碳素發(fā)熱體的形狀以及長(zhǎng)度，能夠形成具有任意固定電阻的碳素發(fā)熱體。特別地，當(dāng)采用碳化硅、碳化硼、氮化硼時(shí)，能夠形成容易控制電阻值的碳素發(fā)熱體。采用了本實(shí)用新型的碳素發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡能夠容易地作成各種消耗電能的裝置。
在采用了包含樹(shù)脂的碳素發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡中，所述組成物采用通過(guò)在惰性氣體中燒成而碳素化的有機(jī)材料。作為有機(jī)材料，可以是聚氯乙烯、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚乙烯醇、聚氯乙烯-聚乙烯乙酸鹽異分子聚合體、聚酰胺等的熱可塑性材料、酚醛樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂(Furan resin)、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、聚酰亞胺等的熱硬化性樹(shù)脂等。
采用含有這些材料的碳素物質(zhì)的發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡由于發(fā)熱體的表面為碳素材料，發(fā)熱時(shí)的放射率與純碳素材料幾乎相等為0.87。由此，能夠獲得高輻射率并且能夠獲得最適于取暖、烹調(diào)、保溫、干燥、燒成、醫(yī)療器械、煎焙的紅外線(xiàn)燈泡。
本實(shí)用新型的所述組成含有黑炭、石墨以及焦炭粉中的至少一種或者二種以上的碳素粉末。采用了含有所述組成物的碳素發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡由于含有碳素粉末，與上述相同地放射率接近于黑體。又，由于該輻射熱與以往的炭火相近，故在烹調(diào)時(shí)使用其時(shí)，能夠燒成美味的食物。作為含有物，特別地最好是石墨。
本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡為了電性連接所述碳素發(fā)熱體的所述導(dǎo)線(xiàn)與通電部分，通過(guò)固有電阻小于所述碳素發(fā)熱體且大于所述導(dǎo)線(xiàn)的部件電性連接所述導(dǎo)線(xiàn)與所述通電部分，所述導(dǎo)線(xiàn)的端部插入在所述石英玻璃管內(nèi)而向所述石英玻璃管外導(dǎo)出并且在所述石英玻璃管內(nèi)封入惰性氣體。本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡常溫時(shí)與點(diǎn)燈時(shí)的電阻率的變化率為-20％～+20％，最好采用包含電阻率的變化率為-10％～+10％的碳素物質(zhì)的發(fā)熱體進(jìn)行制造。這樣，幾乎不會(huì)產(chǎn)生沖擊電流并且即使在發(fā)熱體發(fā)生劣化時(shí)溫度也不會(huì)上升。能夠獲得即使在即將斷絲之前也能夠保證安全的紅外線(xiàn)燈泡。
再者，在電阻發(fā)熱體與與其連接的導(dǎo)線(xiàn)之間夾有電阻較小的部件而進(jìn)行連接，故該部件作為發(fā)熱部分發(fā)揮作用。因此，能夠抑制導(dǎo)線(xiàn)升到高溫并且能夠抑制該部分的劣化以及與碳素材料發(fā)生反應(yīng)。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的紅外線(xiàn)燈泡。用于能夠卷繞導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行連接，該部件的形狀最好為圓形。
本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡幾乎沒(méi)有沖擊電流并且即使在壽命末期也能夠保證安全。又，在發(fā)熱體與導(dǎo)線(xiàn)之間通過(guò)固有電阻小并且熱傳導(dǎo)性高的部件，能夠抑制使得所述導(dǎo)線(xiàn)接合部分的溫度上升得較低，能夠提供一種該部分可靠性高的紅外線(xiàn)燈泡。
若使得所述部件為圓柱形，不管發(fā)熱體為平板狀或者圓桿狀都能夠?qū)⑵浣M裝到紅外線(xiàn)燈泡中。即，在所述部件上形成槽并且插入平板進(jìn)行接合，或者形成圓孔插入圓桿狀發(fā)熱體進(jìn)行接合。內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)以與所述圓柱狀部件的緊密嵌合進(jìn)行卷繞。根據(jù)這樣的構(gòu)造，能夠?qū)崿F(xiàn)連接部分可靠性高并且采用了要求形狀的發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡。
對(duì)于本實(shí)用新型另一方面的紅外線(xiàn)燈泡，所述部件由固有電阻比碳素發(fā)熱體小而比導(dǎo)線(xiàn)大的碳素物質(zhì)形成。所述部件由碳素物質(zhì)、最好由石墨材料形成。因此，由于電傳導(dǎo)性接近于金屬而熱傳導(dǎo)性也大，導(dǎo)線(xiàn)的連接部分的可靠性高。由于熱傳導(dǎo)性佳，因此作為散熱部件進(jìn)行工作能夠抑制導(dǎo)線(xiàn)部分的溫度上升，能夠獲得壽命長(zhǎng)的紅外線(xiàn)燈泡。
在本實(shí)用新型另一方面的紅外線(xiàn)燈泡中，所述導(dǎo)線(xiàn)可以由鎢絲、鉬絲或者不銹鋼絲形成。與所述碳素發(fā)熱體或者碳素部件連接的導(dǎo)線(xiàn)由于鎢絲、鉬絲或者不銹鋼絲等的熔點(diǎn)高并且剛性大的材料制成，隨能夠長(zhǎng)時(shí)間維持以緊密嵌合而卷繞的狀態(tài)。又，不銹鋼絲與鎢絲或者鉬絲相比，高溫時(shí)彈簧彈性劣化小。因此，適于導(dǎo)線(xiàn)卷繞部分的溫度升高的大功率紅外線(xiàn)燈泡。
本實(shí)用新型另一方面的紅外線(xiàn)燈泡在與所述碳素發(fā)熱體連接的導(dǎo)線(xiàn)的一端或者兩端的中間部分上設(shè)置大致接近所述石英玻璃管內(nèi)徑的彈簧部分而向所述碳素發(fā)熱體施加張力。由于所述彈簧部分的直徑接近石英玻璃管的內(nèi)徑，因此，能夠?qū)l(fā)熱體保持于石英玻璃管的中心部分。又，由于彈簧部分向發(fā)熱體施加張力，具有能夠防止點(diǎn)燈時(shí)發(fā)熱體因熱膨脹而伸長(zhǎng)彎曲的功能。通常由于張力作用于發(fā)熱體，故能夠?qū)崿F(xiàn)耐振動(dòng)以及沖擊的紅外線(xiàn)燈泡。
對(duì)于本實(shí)用新型另一方面的紅外線(xiàn)燈泡，在所述石英玻璃管的內(nèi)部封入氬氣、或者氮?dú)狻⒒蛘邭鍤馀c氮?dú)獾幕旌蠚怏w。
由于在密封的石英玻璃管內(nèi)封入氬氣或者氮?dú)饣蛘咚鼈兊幕旌蠚怏w，很難發(fā)生電弧放電，碳素物質(zhì)形成的發(fā)熱體不會(huì)發(fā)生氧化，能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)壽命的紅外線(xiàn)燈泡。最好，使得密封的氣體的內(nèi)壓為小于大氣壓。即，最好調(diào)整的后封入氣體氣壓而使得即使點(diǎn)燈時(shí)石英玻璃管內(nèi)部為高溫的情況下，內(nèi)壓也稍小于大氣壓。
若根據(jù)具有本實(shí)用新型構(gòu)造的紅外線(xiàn)燈泡，能夠選擇起動(dòng)時(shí)發(fā)熱體電阻變化率非常小的燈泡。又，對(duì)于使用于發(fā)熱體中的燒結(jié)體的剖面構(gòu)造，由于表面層包含比內(nèi)部更多的碳素成分，作為所述合成放射光的成分，由碳素釋放出的放射光增多。
結(jié)果，與以往的在表面層露出無(wú)機(jī)填充物的發(fā)熱體相比較，能夠更接近于黑體的放射率，幾乎與碳素的放射率相等。
又，本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡由于波峰波長(zhǎng)2～3μm部分的紅外線(xiàn)放射強(qiáng)度增大而提高了熱效率。又，由于水以及有機(jī)物質(zhì)的吸收波長(zhǎng)為2～3μm，相對(duì)于有機(jī)物質(zhì)以及水分含有物質(zhì)的吸收進(jìn)一步增大，能夠以較少的能量對(duì)于有機(jī)物質(zhì)以及水分含有物質(zhì)進(jìn)行加溫。特別地，本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡對(duì)于各種食品、人體的皮膚、涂料等的有機(jī)物質(zhì)、水的干燥等能夠顯示良好效果。
本實(shí)用新型的取暖裝置是將一個(gè)以上的上述構(gòu)造的紅外線(xiàn)燈泡安裝在框體的上側(cè)、下側(cè)、側(cè)面?zhèn)然蛘呱鲜霾课坏亩嗵帯?br> 該取暖裝置由于安裝有波長(zhǎng)接近有機(jī)物質(zhì)以及水的吸收波長(zhǎng)的高紅外線(xiàn)放射率的紅外線(xiàn)燈泡，當(dāng)使用于以輻射熱量進(jìn)行取暖的暖爐、桑拿、暖氣、足暖裝置、浴室以及更衣處用取暖·干燥裝置等的對(duì)人體取暖的裝置中時(shí)，能夠很快地升高皮膚的溫度。
當(dāng)然，與以往的封入鎳鉻絲加熱器鎢絲加熱器以及コルツ加熱器相比，效果顯著提高。
本實(shí)用新型的干燥裝置是將一個(gè)以上的上述構(gòu)造的紅外線(xiàn)燈泡安裝在框體的上側(cè)、下側(cè)、側(cè)面?zhèn)然蛘呱鲜霾课坏亩嗵帯?br> 該干燥裝置由于安裝有波長(zhǎng)接近有機(jī)物質(zhì)以及水的吸收波長(zhǎng)的高紅外線(xiàn)放射率的紅外線(xiàn)燈泡，對(duì)于水的加溫非常適合。結(jié)果，對(duì)于照片底片漂洗后的干燥、衣物的干燥、食物器皿的干燥、被褥的干燥、含有有機(jī)溶劑的涂料的干燥、印刷了印刷物的干燥、洗凈后的印刷基板的干燥等的裝置具有非常良好的效果。
本實(shí)用新型的加熱裝置是將一個(gè)以上的上述構(gòu)造的紅外線(xiàn)底片安裝在框體的上側(cè)、下側(cè)、側(cè)面?zhèn)然蛘哌@些部位多處。
該加熱裝置由于安裝波長(zhǎng)接近有機(jī)物質(zhì)以及水的吸收波長(zhǎng)的高紅外線(xiàn)放射率的紅外線(xiàn)燈泡，適合于包含較多有機(jī)物質(zhì)以及水分的物質(zhì)的加熱裝置。
例如，若使用于飲料的加熱、觀賞魚(yú)用水槽的加熱、冰箱除霜裝置、溫水器的加熱以及垃圾處理裝置的加熱裝置、以有機(jī)無(wú)的熔融在紙上印字的LBP、PPC、PPF等的復(fù)寫(xiě)機(jī)的色料定影用的加熱裝置、或者食品的加熱裝置等，比以其他熱源進(jìn)行加熱能夠更快速地進(jìn)行加熱，故能夠節(jié)省能源。
又，根據(jù)在食品例如烤雞裝置等采用本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡的試驗(yàn)結(jié)果，可以證實(shí)采用這樣的裝置不會(huì)使得表面過(guò)分燒焦而能夠加熱到內(nèi)部并且能夠保留食物美味地進(jìn)行加熱。
本實(shí)用新型的保溫裝置是將一個(gè)以上的上述構(gòu)造的紅外線(xiàn)燈泡安裝在框體的上側(cè)、下側(cè)、側(cè)面?zhèn)然蛘呱鲜霾课坏亩嗵帯?br> 該保溫裝置由于安裝由波長(zhǎng)接近于有機(jī)物以及水的高紅外線(xiàn)放射率的紅外線(xiàn)燈泡，故保溫效果良好，能夠適用于食品的保溫。例如，適用于餐車(chē)(使用在醫(yī)院等的以對(duì)于分配的食物保溫的狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)送的餐車(chē))、肉包·香腸·烤雞以及烤章魚(yú)等的保溫。對(duì)于使用于烤雞保溫裝置等的驗(yàn)證結(jié)果，比以往采用由包含碳素物質(zhì)的燒結(jié)體形成的發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡節(jié)省約5％的能量。
又，當(dāng)與以往的鎳鉻絲加熱器、コルツ燈以及鹵素?zé)粝啾容^，則證實(shí)節(jié)省約30％的能量。而且，快速加熱的性能良好，約5秒就能達(dá)到全功率。然而，對(duì)于以往的鎧裝線(xiàn)加熱器、鎳鉻絲加熱器等，要到達(dá)全功率狀態(tài)需要1～5分鐘，所以在節(jié)省能量方面效果良好。能夠確認(rèn)不僅對(duì)于保溫裝置有上述效果，而且對(duì)于其他干燥裝置以及加熱裝置等的所有裝置都具有上述效果。這是由于各裝置的被處理物質(zhì)是含有水以及有機(jī)物質(zhì)的物質(zhì)。
本實(shí)用新型的烹調(diào)裝置是將一個(gè)以上的上述構(gòu)造的紅外線(xiàn)燈泡安裝在框體的上側(cè)、下側(cè)、側(cè)面?zhèn)然蛘哌@些部位的多處。
該烹調(diào)裝置由于安裝有波長(zhǎng)接近有機(jī)物質(zhì)以及水的吸收波長(zhǎng)的高紅外線(xiàn)放射率的紅外線(xiàn)燈泡，所以適合于食品的加熱處理。例如，若使用于食品加熱用附有加熱器的微波爐、烤魚(yú)用燒烤機(jī)、面包機(jī)、加溫食品的保溫器、烤雞裝置、或者業(yè)務(wù)用漢堡包燒制裝置等、各種家用或業(yè)務(wù)用食品的加熱烹調(diào)裝置中，能夠比以往的采用其他熱源的裝置大大地節(jié)省能量。
又，如上所述，由于紅外線(xiàn)一直滲透到食品的內(nèi)部，故能使表面無(wú)烤焦地進(jìn)行烹調(diào)，又，發(fā)熱體的表面幾乎為碳素，故其輻射率大致與碳素的相等，為0.85，因而顯得其味道與用煤炭火烹調(diào)的相近。
本實(shí)用新型的醫(yī)療用裝置是將一個(gè)以上的上述構(gòu)造的紅外線(xiàn)燈泡安裝在框體的上側(cè)、下側(cè)、側(cè)面層或者上述部位的多處。
該醫(yī)療用裝置由于安裝有波長(zhǎng)接近于作為有機(jī)物質(zhì)的人體皮膚的吸收波長(zhǎng)而且紅外線(xiàn)放射率高的紅外線(xiàn)燈泡，所以加溫效果好，適用于醫(yī)療用的加溫裝置。
作為具體實(shí)施例，當(dāng)適用于紅外線(xiàn)治療設(shè)備時(shí)，熱量較大，通過(guò)溫度記錄儀可以證實(shí)其效果良好。


圖1是本實(shí)用新型第2實(shí)施例的采用圓桿狀碳素發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡的剖視圖。
圖2是本實(shí)用新型第3實(shí)施例的采用板狀碳素發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡的剖視圖。
圖3是圖2的紅外線(xiàn)燈泡中的碳素發(fā)熱體端部的連接構(gòu)造的立體圖。
圖4是本實(shí)用新型第4實(shí)施例采用板狀碳素發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡的剖視圖。
圖5是本實(shí)用新型第5實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡的剖視圖。
圖6是本實(shí)用新型第5實(shí)施例的另一紅外線(xiàn)燈泡的剖視圖。
圖7是本實(shí)用新型第6實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡的剖視圖。
圖8(a)是本實(shí)用新型第7實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡的剖視圖。
圖8(b)是表示第7實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡的長(zhǎng)方向的溫度分布的曲線(xiàn)圖。
圖9(a)是本實(shí)用新型第8實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡的剖視圖。
圖9(b)是表示第8實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡的長(zhǎng)方向上的溫度分布的曲線(xiàn)圖。
圖10是表示本實(shí)用新型第8實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡的端部構(gòu)造的立體圖。
圖11(a)表示在第8實(shí)施例的板狀發(fā)熱體長(zhǎng)方向上垂直方向的溫度分布。
圖11(b)是紅外線(xiàn)燈泡的剖視圖。
圖12(a)是采用本實(shí)用新型第9實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡的加熱裝置的主要部分的立體圖。
圖12(b)所述加熱裝置的剖視圖。
圖13是以往的紅外線(xiàn)燈泡的部分剖視圖。
圖14是表示以往的紅外線(xiàn)燈泡的構(gòu)造的剖視圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖對(duì)于本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡及其制造方法以及采用該紅外線(xiàn)燈泡的加熱或取暖裝置的最佳實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
以下所示的各實(shí)施例的材料、尺寸、制造方法以及加熱裝置僅不過(guò)作為本實(shí)用新型的實(shí)施形態(tài)分別表示了較好的一例而已。因此，并不能夠用這些實(shí)施例對(duì)于本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定。
以下，參照?qǐng)D1～圖12B對(duì)于本實(shí)用新型的各實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
《第1實(shí)施例》以下，對(duì)于使用于本實(shí)用新型實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡中的由碳素物質(zhì)形成的電阻發(fā)熱體進(jìn)行說(shuō)明。
由碳素物質(zhì)的燒結(jié)體形成的電阻發(fā)熱體而構(gòu)成的碳素發(fā)熱體如下述這樣進(jìn)行制作。首先，混合氯化氯乙烯樹(shù)脂(chlorinated vinyl chloride resin)45重量份與呋喃樹(shù)脂(Furan resin)15重量份作成混合物A。其次混合天線(xiàn)石墨微粉末(平均粒度5μm)10重量份與所述混合物A 60重量份并作成混合物B。分散、混合氮化硼(平均粒子大小2μm)30重量份、上述組成物B 70重量份、乙二烯酞酸鹽單體(Diallyl phthalate monomer)(增塑劑)20重量份，作成混合物C。通過(guò)擠壓成形機(jī)將混合物C形成為線(xiàn)狀的成形材料。將該線(xiàn)狀成形材料在1000℃的氮?dú)猸h(huán)境下在燒成爐中燒成30分鐘而獲得使用于本實(shí)施例中的碳素發(fā)熱體。對(duì)于發(fā)熱體的其他示例的燒成條件，也可以在惰性氣體的環(huán)境下或者在真空中，在1000℃最好到2000℃左右進(jìn)行加熱升溫。升溫速度在常溫～500℃為3～100℃/h、最好為5～50℃/h。其次，對(duì)于500～1000℃或者到2000℃時(shí)，以50～200℃/h升溫，并且保持3～10小時(shí)進(jìn)行燒成。
獲得的碳素發(fā)熱體為直徑1.50mm、長(zhǎng)度500mm的圓桿狀。在1×10-2Pa以下的真空中對(duì)于該圓桿狀的碳素發(fā)熱體再次進(jìn)行熱處理。該再次熱處理的熱處理溫度如(表1)的左欄所示，為1500～1900℃。將這樣作成的碳素發(fā)熱體作成圖1構(gòu)造的紅外線(xiàn)燈泡并且測(cè)定其阻抗溫度特性。當(dāng)對(duì)該紅外線(xiàn)燈泡施加100V交流電壓時(shí)，碳素發(fā)熱體的色溫度表示為1200℃。
20℃以及1200℃下的各電阻率ρ可以通過(guò)下式(1)來(lái)求得。
ρ＝RS/L(1)ρ電阻率(Ωcm)R電阻(Ω)S發(fā)熱體的剖面面積(cm2)L發(fā)熱體的長(zhǎng)度(cm)根據(jù)式(1)，對(duì)于以在表1所示溫度下進(jìn)行再次熱處理的碳素發(fā)熱體作成的紅外線(xiàn)燈泡，求得20℃以及1200℃(碳素發(fā)熱體的表面色溫度)的電阻率，通過(guò)實(shí)驗(yàn)求得1200℃的電阻率值相對(duì)于20℃的電阻率值的變化率(以下，簡(jiǎn)略記作變化率)。
(表1)表示實(shí)驗(yàn)地求得由在多個(gè)不同熱處理溫度下進(jìn)行再次熱處理的碳素物質(zhì)的燒結(jié)體形成的各阻抗發(fā)熱體的溫度在20℃以及1200℃時(shí)的電阻率及其變化率。
表1

如(表1)所示，當(dāng)再次熱處理時(shí)的熱處理溫度較低時(shí)，變化率為負(fù)值。即表示與20℃的電阻率相比1200℃時(shí)電阻率值較小。隨著熱處理溫度變高，變化率向正方向變化，當(dāng)熱處理溫度在1800℃附近時(shí)變化率為0％，在此以上的熱處理溫度下變化率為正值，即能夠確認(rèn)與20℃的電阻率相比1200℃下的電阻率較大。
根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以判定相對(duì)于20℃下的電阻率值的變化率的調(diào)整可以通過(guò)在真空中調(diào)節(jié)對(duì)于碳素發(fā)熱體的再次處理時(shí)的熱處理溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。業(yè)已判定通過(guò)進(jìn)行再次熱處理，在20℃與1200℃下(常溫與高溫時(shí))能夠作成具有相對(duì)于常溫的電阻率的變化率為0％附近的阻抗溫度特性的碳素發(fā)熱體。采用該碳素發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡阻抗溫度特性變得平緩。又，根據(jù)需要通過(guò)選擇再次熱處理的溫度，也能夠簡(jiǎn)單地作成變化率不為0％的碳素發(fā)熱體，故也能夠簡(jiǎn)單地制作電阻溫度特性不平緩的特殊規(guī)格的紅外線(xiàn)燈泡。
其次，對(duì)于板狀的碳素發(fā)熱體進(jìn)行與(表1)相同的實(shí)驗(yàn)，改變?cè)俅螣崽幚淼臏囟炔⑦M(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如(表2)所示。
(表2)


(表2)表示在各熱處理溫度下對(duì)板狀碳素發(fā)熱體的再次熱處理的相對(duì)于20℃下電阻率值的變化率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
板狀的供試驗(yàn)用碳素發(fā)熱體是在與圓桿狀相同的組成、相同的制作條件下作成。碳素發(fā)熱體的燒成后的形狀為寬度為6.1mm、厚度為0.5mm的板狀。能夠通過(guò)改變擠壓成形設(shè)備的擠壓部分的鑄模形狀來(lái)制作圓桿狀、板狀等的碳素發(fā)熱體。
將燒結(jié)后的碳素板狀發(fā)熱體在1×10-2Pa以下的真空中在1300℃～1800℃的溫度范圍下再次進(jìn)行熱處理。將該發(fā)熱體組裝到圖2所示的紅外線(xiàn)燈泡中，測(cè)定溫度為20℃、1200℃時(shí)的電阻率，求得相對(duì)于20℃下的電阻率值的變化率(％)。結(jié)果如(表2)所示。由(表2)可知，當(dāng)熱處理溫度小于1600℃時(shí)，變化率為負(fù)值，而在大于1600℃的溫度下再次進(jìn)行熱處理時(shí)變?yōu)檎?。隨著熱處理溫度的升高，變化率為正值并且變大。
從(表2)中可見(jiàn)，將熱處理溫度1600℃作為邊界，當(dāng)處理溫度變小時(shí)變化率為更負(fù)的值、當(dāng)處理溫度變高時(shí)變化率為更正的值。這與(表1)的走勢(shì)相同。然而，可判定根據(jù)碳素發(fā)熱體的形狀、組成以及制造條件等變化率為零的熱處理溫度不同。
關(guān)鍵在于，對(duì)于碳素發(fā)熱體當(dāng)確定了組成與形狀時(shí)則決定了變化率為零的再次熱處理的溫度。若在該溫度下進(jìn)行再次熱處理，則能夠獲得變化率為零的理想的碳素發(fā)熱體。若變化率接近零，則點(diǎn)燈時(shí)不流過(guò)沖擊電流。由于在碳素發(fā)熱體溫度上升的過(guò)程中電阻值沒(méi)有變化，所以能夠提供一種使得碳素發(fā)熱體的溫度維持在恒定并且具有維持本身溫度功能的更加安全的紅外線(xiàn)燈泡。
在本實(shí)施例中，以使點(diǎn)燈時(shí)的溫度為1200℃而進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)證實(shí)即使在低于或高于該溫度的情況下，本實(shí)施例的結(jié)果也能夠適用。作為一般的紅外線(xiàn)燈泡的發(fā)熱體最好希望變化率為零，而根據(jù)本實(shí)施例，作為特殊規(guī)格能夠僅通過(guò)改變?cè)俅螣崽幚淼臏囟葘?shí)現(xiàn)電阻溫度特性的負(fù)值更小以及正值更大的發(fā)熱體。
能夠適用于本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)電燈泡的變化率范圍是-20％～+20％，最適宜范圍為-10％～+10％。即，若具有-10％～+10％的范圍，則能夠不考慮碳素發(fā)熱體的電阻溫度特性來(lái)設(shè)計(jì)紅外線(xiàn)燈泡。又，若在該范圍中，則即使為負(fù)的變化率，由于室溫時(shí)的電阻值與發(fā)熱時(shí)的電阻值相接近，在紅外線(xiàn)燈泡點(diǎn)燈時(shí)不會(huì)流過(guò)過(guò)大電流。又，對(duì)于燈實(shí)用上的性能，能夠容易地制造在允許誤差內(nèi)的燈泡。
《第2實(shí)施例》本實(shí)用新型的第2實(shí)施例涉及比所述第1實(shí)施例的碳素發(fā)熱體變化率更小的碳素發(fā)熱體。采用圖1對(duì)于第2實(shí)施例的采用了相對(duì)于20℃下電阻率值的變化率較小的碳素發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是第2實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡的剖視圖。在該圖中，如所述第1實(shí)施例的表1所示那樣，在1800℃下進(jìn)行再次熱處理，作成由其變化率為6.8％的碳素物質(zhì)的燒結(jié)體構(gòu)成的直徑為1.55mm的圓桿狀的碳素發(fā)熱體1。在該碳素發(fā)熱體1的兩端部分分別安裝鉬絲形成的內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)4a、4b。鉬絲將在其一端上形成的線(xiàn)圈狀部分3a、3b分別與所述碳素發(fā)熱體1的兩端部分緊密嵌合螺紋式連接。
所述內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)4a、4b具有具備至少一圈以上的線(xiàn)圈狀部分的彈簧部分5a、5b。所述內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)4a、4b的另一端分別與厚度為20μm的鉬箔6a、6b的一端連接。鉬箔的另一端分別通過(guò)焊接與由鉬絲形成的外部導(dǎo)線(xiàn)7a、7b接合。將這樣構(gòu)成的組體插入透明的石英玻璃管2中，在其兩端部分的所述鉬箔6a、6b的部分上將所述石英玻璃管2熔融并封口。
在石英玻璃管2內(nèi)，以小于大氣壓的壓力封入惰性氣體氬氣8。該紅外線(xiàn)燈泡采用相對(duì)于20℃下的電阻率值的變化率為6.8％與幾乎接近0％的材料，所以在點(diǎn)燈時(shí)不會(huì)產(chǎn)生沖擊電流，完全不會(huì)對(duì)于周?chē)O(shè)備產(chǎn)生由于噪聲帶來(lái)的妨礙。
又，進(jìn)行在過(guò)電壓狀態(tài)(在大于額定電壓100V的120V、130V、150V或者200V的電壓下進(jìn)行點(diǎn)燈)下連續(xù)點(diǎn)燈或者斷續(xù)點(diǎn)燈的壽命實(shí)驗(yàn)。結(jié)果是在碳素發(fā)熱體1即將要斷絲之前其電阻值并不大幅上升或減小，而是在電流值稍上升(發(fā)熱溫度稍上升)之后斷絲。
為了進(jìn)行比較，采用相對(duì)于20℃下的電阻率值的變化率為-23.9％的碳素發(fā)熱體在所述條件下進(jìn)行壽命實(shí)驗(yàn)，在即將要斷絲之前電阻值大幅下降，發(fā)熱溫度上升到200℃以上之后而斷絲。如此，在結(jié)束使用壽命而斷絲之前若溫度上升，則發(fā)熱體會(huì)軟化而下垂，則會(huì)與石英玻璃管的內(nèi)壁接觸。結(jié)果石英玻璃管會(huì)熔融，甚至?xí)a(chǎn)生破裂的危險(xiǎn)。這是由于所述的變化率為負(fù)值的原因。又，當(dāng)變化率為正值并超過(guò)20％時(shí)，由于沖擊電流已為不能夠忽略的值，這是不希望產(chǎn)生的。
《第3實(shí)施例》采用圖1和圖2對(duì)本實(shí)用新型第3實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡進(jìn)行說(shuō)明，在本實(shí)施例中，采用所述第1實(shí)施例的表2中在1600℃下進(jìn)行再次熱處理的、相對(duì)于20℃下的電阻率值的變化率為0.9％的碳素物質(zhì)的燒結(jié)體。對(duì)于采用了將該燒結(jié)體加工成寬度w為6.1mm、厚度t為0.5mm、長(zhǎng)度L為300mm的板狀的板狀發(fā)熱體11的紅外線(xiàn)燈泡進(jìn)行說(shuō)明。
在圖2中，在板狀發(fā)熱體11的兩端部分接合有電阻率比碳素發(fā)熱體的電阻率小且大于導(dǎo)線(xiàn)的電阻率的碳素物質(zhì)形成的圓柱狀的部件12a、12b。其詳細(xì)構(gòu)造示例如圖3所示。例如，在部件12a的一端上形成比板狀的碳素發(fā)熱體11的板厚稍寬的槽21。在該槽21中插入發(fā)熱體11并通過(guò)碳素接著劑接合。
碳素接著劑采用將石墨的微小粉末混合到有機(jī)樹(shù)脂中的膠狀物質(zhì)。將該碳素接著劑涂布在發(fā)熱體11上而插入槽21中，待干燥之后在惰性氣體中以1000℃以上的溫度進(jìn)行燒成，將有機(jī)樹(shù)脂成分碳化進(jìn)行接合。如圖2所示，在所述部件12a、12b上緊密嵌合地卷繞由鉬絲形成的內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)14a14b其一端部上的線(xiàn)圈狀部分13a、13b。在內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)14a、14b上形成線(xiàn)圈狀的彈簧部分15a、15b。
由于彈簧部分15a、15b的外徑比石英玻璃管2的內(nèi)徑要小，因此，利用彈簧部分15a、15b可以將碳素發(fā)熱體11大致固定在石英玻璃管2內(nèi)部的中心位置上。內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)14a、14b的另一端分別與20μm厚度的長(zhǎng)方形的鉬箔6a、6b的一端連接。在鉬箔6a、6b的另一端上通過(guò)點(diǎn)焊連分別連接鉬絲形成的外部導(dǎo)線(xiàn)7a、7b。
將這樣構(gòu)造成的組體插入透明石英玻璃管2，將內(nèi)部的空氣置換成氬氣之后，在石英玻璃管2的兩端的鉬箔6a、6b的部分進(jìn)行熔融密封而形成平板狀。在鉬箔6a、6b的部分將石英玻璃管2的兩端進(jìn)行熔融封口時(shí)，以對(duì)所述彈簧部分15a、15b稍施加張力的狀態(tài)下進(jìn)行封口。結(jié)果，碳素發(fā)熱體11為通常受到張力的狀態(tài)，故能夠防止碳素發(fā)熱體11發(fā)熱時(shí)熱膨脹而下垂的現(xiàn)象。又，即使從外部向紅外線(xiàn)燈泡施加的振動(dòng)、沖擊作用到到發(fā)熱體時(shí)時(shí)，由于彈簧部分15a、15b能夠吸收上述振動(dòng)、沖擊，所以能夠?qū)崿F(xiàn)耐振動(dòng)、沖擊的紅外線(xiàn)燈泡。
當(dāng)向這樣形成的紅外線(xiàn)燈泡施加100V電壓時(shí)，碳素發(fā)熱體11的溫度約在8秒之后上升到約1100℃。由于采用變化率為0.9％的板狀的碳素發(fā)熱體11，故沖擊電流為零。又，在電壓130V、150V或200V下分別在連續(xù)點(diǎn)燈與斷續(xù)點(diǎn)燈的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行使用壽命試驗(yàn)。在所有的試驗(yàn)條件下，在碳素發(fā)熱體11即將結(jié)束壽命之前，電阻稍上升而放射光的色溫度稍下降。
可見(jiàn)，采用了進(jìn)行再次熱處理而制作成的碳素發(fā)熱體11的本實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡幾乎沒(méi)有沖擊電流，故能夠放心地使用。又，采用板狀碳素發(fā)熱體11的紅外線(xiàn)燈泡由于其具有在圓柱狀部件12a、12b的槽21中插入板狀發(fā)熱體并進(jìn)行接合的構(gòu)造，所以能夠獲得可靠性高的紅外線(xiàn)燈泡。
由于由碳素物質(zhì)最好是石墨形成部件12a、12b，故熱傳導(dǎo)性好、還具有作為散熱塊的功能。由此，由于釋放出內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)14a、14b的嵌合部分的熱量，能夠抑制其溫度的上升，所以大大提高了嵌合部分的可靠性。本接合方法也能夠毫無(wú)問(wèn)題地適用于第1實(shí)施例的圓桿狀的碳素發(fā)熱體1。再者，對(duì)于低耗電的圓桿狀的碳素發(fā)熱體，也可以在碳素發(fā)熱體上直接安裝內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)14a、14b。
《第4實(shí)施例》參照?qǐng)D4的剖視圖對(duì)于本實(shí)用新型第4實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡進(jìn)行說(shuō)明。在第4實(shí)施例中也與上述各實(shí)施例相同地采用實(shí)施了再次熱處理的碳素發(fā)熱體。
在圖4中，在寬度w為6.1mm、厚度t為0.5mm的板狀碳素發(fā)熱體11的兩端上接合與圖2所示的相同的以石墨圓柱形成的部件12a、12b。在一部件12a上緊密嵌合地卷繞由鉬絲構(gòu)成的內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)14a的端部上的線(xiàn)圈狀部分13a。
在內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)14a的中間部分上形成卷成線(xiàn)圈狀的彈簧部分15a。在另一部件12b上緊密嵌合地卷繞由鉬絲構(gòu)成的內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)25的端部的線(xiàn)圈狀部分26。
在內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)25上沒(méi)有形成如形成在所述內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)14a上的彈簧部分15a。將如此組成的構(gòu)造物插入透明的石英玻璃管2，在其兩端的鉬箔部分6a、6b的部分上熔融石英玻璃管2而進(jìn)行密封。在該石英玻璃管2的內(nèi)部以小于大氣壓的壓力封入氬氣。
在本實(shí)施例的構(gòu)造中，由于在內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)25上沒(méi)有形成彈簧部分，能夠減少高價(jià)鉬絲的使用量，能夠降低成本。使得彈簧部分15a的外徑接近所述石英玻璃管2的內(nèi)徑并且使得碳素發(fā)熱體11位于石英玻璃管2內(nèi)部的中心部分，這些功能與所述圖2的構(gòu)造相同。由于在稍向彈簧部分15a施加張力的狀態(tài)下進(jìn)行密封，故在發(fā)熱體11上通常受到拉力。由此，能夠防止發(fā)熱體11的下垂并且能夠吸收外部施加的振動(dòng)以及沖擊。
在上述各實(shí)施例中，對(duì)于內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)4a、4b、14a、14b采用了鉬絲，而也能夠毫無(wú)問(wèn)題地采用鎢絲。再者，高溫下彈性比鉬絲以及鎢絲更好的不銹鋼絲對(duì)于由石墨形成的部件12a、12b的溫度大于550℃時(shí)的部件是有效的。
作為內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)，列舉了采用線(xiàn)材料的示例，不僅限于線(xiàn)材料，也可以是薄板狀的鎢、鉬、不銹鋼。
又，也可以毫無(wú)問(wèn)題地將透明的石英玻璃管2換成不透明的石英玻璃管而進(jìn)行使用。再者，也能夠使用將玻璃管2的表面通過(guò)噴砂進(jìn)行磨光的石英玻璃管。
又，通過(guò)選擇再次熱處理的溫度，由于也能夠簡(jiǎn)單地作成變化率為零以外的碳素發(fā)熱體，故能夠容易地作成阻抗溫度特性不平坦的特殊規(guī)格的紅外線(xiàn)燈泡。
《第5實(shí)施例》本實(shí)用新型第5實(shí)施例的具有多個(gè)發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡的構(gòu)造如圖5的剖視圖所示。圖5是表示具有連接至少2條發(fā)熱體102a、102b的一條發(fā)熱體102的紅外線(xiàn)燈泡的剖視圖。
在圖5中，2條板狀發(fā)熱體102a、102b的各端部102c、102d緊密地嵌入由導(dǎo)電性材料的碳素物質(zhì)形成的圓柱狀的連接端子107的凹部107a并電性連接。發(fā)熱體102a、102b的另一端部102e、102f分別緊密地嵌入以碳素物質(zhì)形成的圓柱狀的電極端子103的凹部103a中。連接端子107的凹部107a以及電極端子103的凹部103a與發(fā)熱體102a、102b的連接方法實(shí)質(zhì)上與圖3所示的連接方法相同。在各個(gè)電極端子103的外周上緊密地卷繞內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)104的一端上的線(xiàn)圈狀部分104a。最好，在以鎢絲形成的內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)104上接著線(xiàn)圈狀部分104a形成彈簧狀部分104b。與該彈簧狀部分104b連接的直線(xiàn)部分焊接在鉬箔的中間端板105的一端上。在匯集端板105的另一端上焊接以鉬絲形成的外部導(dǎo)線(xiàn)106并形成發(fā)熱體組件109。
在石英玻璃管101內(nèi)插入該發(fā)熱體組件109，在內(nèi)部作為惰性氣體填充氬氣，將石英玻璃管101的兩端部分熔融并密封。也可以代替石英玻璃管101采用耐熱透光玻璃管。封入石英玻璃管101內(nèi)的板狀發(fā)熱體102a、102b分別以由石墨等的結(jié)晶化碳素、電阻值調(diào)整物質(zhì)以及非晶體碳素的混合物構(gòu)成的碳素物質(zhì)形成。首先，混合氯化氯乙烯樹(shù)脂(chlorinated vinyl chloride resin)45重量份與呋喃樹(shù)脂(Furan resin)15重量份并作成混合物A。其次，混合天然石墨微粉末(natural graphite fine powder)(平均粒子大小5μm)10重量份與所述混合無(wú)A 60重量份并作成混合物B。分散、混合氮化硼(平均粒子大小2μm)30重量份、上述組成物B 70重量份、乙二烯酞酸鹽單體(Diallyl phthalatemonomer)(增塑劑)20重量份并作成混合物C。通過(guò)擠壓成形機(jī)將混合物C形成為線(xiàn)狀的成形材料。將該線(xiàn)狀成形材料在1000℃的氮?dú)猸h(huán)境下在燒成爐中燒成30分鐘，然后在1600℃真空燒成爐中進(jìn)行再次熱處理而獲得使用于本實(shí)施例中的碳素發(fā)熱體。該發(fā)熱體的102a、102b的尺寸例如為寬度6mm、厚度0.3mm、長(zhǎng)度500mm。
又，發(fā)熱體的形狀除了上述的矩形剖面的板狀之外，也可以是圓柱形狀以及多角形狀剖面的柱狀。連接端子107以及電極端子103也可以是耐熱性的導(dǎo)電性材料。例如，可以是鎢絲以及鉬絲等的金屬材料。連接端子107能夠防止發(fā)熱體102a、102b的撓曲并且能夠緩和向發(fā)熱體102a、102b的外部振動(dòng)，并且還兼具保持石英玻璃管101與發(fā)熱體102a、102b不相接觸的功能。因此，設(shè)定連接端子107的外徑比石英玻璃管101的內(nèi)徑要稍小(最好為約10％左右)而使得能夠容易地插入石英玻璃管101。
圖6是表示替代2條發(fā)熱體102a、102b而采用1條長(zhǎng)發(fā)熱體102g的紅外線(xiàn)燈泡的示例。在該示例中，為了使得發(fā)熱體102g不與石英玻璃管101連接而將外徑比內(nèi)徑稍小(最好約10％左右)的端子107a設(shè)置在中央部分。在端子107a的中央部分形成貫通發(fā)熱體102g的孔。
又，當(dāng)發(fā)熱體102a、102b的發(fā)熱量較少時(shí)，也可以不使用設(shè)置在以圖5所示的連接端子107連接的發(fā)熱體102a、102b的端部102e、102f的電極端子103。當(dāng)不使用電極端子103時(shí)，將發(fā)熱體102a、102b的各自的端部102e、102f直接插入內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)104的線(xiàn)圈狀部分104a、104b。設(shè)置在內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)104的線(xiàn)圈狀部分104a上的具有彈性的彈簧狀部分104b能夠吸收由于發(fā)熱體102a102b的膨脹引起的尺寸變化。
封入石英玻璃管1內(nèi)的惰性氣體用于防止部件的氧化，例如可以是氮?dú)狻?br> 對(duì)于本實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡，通過(guò)連接2條發(fā)熱體102a與102b能夠獲得所要求長(zhǎng)度的發(fā)熱體。制造時(shí)的成品率當(dāng)發(fā)熱體的長(zhǎng)度越長(zhǎng)而越低。在本實(shí)施例中，通過(guò)連接成品率高的多條短發(fā)熱體來(lái)獲得要求長(zhǎng)度的發(fā)熱體。由此，能夠提高發(fā)熱體的制造成品率并且能夠降低制造成本?？梢詫l(fā)熱體的長(zhǎng)度設(shè)定為制造容易且成品率最高的尺寸。為了獲得要求長(zhǎng)度的發(fā)熱體，也可以連接2條以上的發(fā)熱體。通過(guò)連接端子107連接多條的發(fā)熱體102a，通過(guò)連接端子107能夠?qū)l(fā)熱體固定在石英玻璃管內(nèi)，并且能夠緩和作為外因施加到發(fā)熱體上的振動(dòng)等，還能夠使得發(fā)熱體不與石英玻璃管101接觸。
《第6實(shí)施例》本實(shí)用新型第6實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡的構(gòu)造如圖7(a)的剖視圖所示。圖7(b)是圖7(a)的發(fā)熱體組件109a的中央部分的放大剖視圖。在圖7(a)中，對(duì)于與圖5相同的部分采用相同的符號(hào)并且省略重復(fù)說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡，以連接部分108連接2條發(fā)熱體102a、102b。在圖7(a)中，發(fā)熱體102a的一方的端部102e插入將電極端子103的凹部并且電性導(dǎo)通地連接。將發(fā)熱體102a的另一方的端部102c插入中間電極(intermediateelectrode)103c的凹部并且電性導(dǎo)通地連接。以相同的方法，使得發(fā)熱體102b其端部102f與電極端子103連接、端部102d與中間電極103d連接。將中間電極103c與中間電極103d插入鎢絲形成線(xiàn)圈狀的連接部件108內(nèi)并且相互連接。由此，中間電極103c、103d電性連接。使得連接部件108的外徑比插入該發(fā)熱體102a、102b的石英玻璃管101的內(nèi)徑例如小5～10％左右。電極端子103以及103以與圖5所示的發(fā)熱體組件109相同的方法與各自的內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)104連接。各內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)104通過(guò)各自的中間端板105與外部導(dǎo)線(xiàn)106連接。將這樣構(gòu)成的發(fā)熱體組件109a插入石英玻璃管101內(nèi)，封入惰性氣體并將石英玻璃管101的兩端部封口，由此，獲得紅外線(xiàn)燈泡。
連接部件108其線(xiàn)圈狀部分在中間電極103c、103d的外周緊密卷繞并使得發(fā)熱體102a、102b電性連接。作為連接部件108的材料，除了鎢絲，也可以由包含鉬、鎳、不銹鋼線(xiàn)材、碳素物質(zhì)等的線(xiàn)材構(gòu)成。再者，也可以將所述材料的板材加工成線(xiàn)圈狀、筒狀、螺紋狀而構(gòu)成連接部件108?？梢杂蓪?dǎo)電性材料例如碳素物質(zhì)形成中間電極103c、103d。
通過(guò)連接部件108連接較短的2條或者2條以上的發(fā)熱體102a、102b能夠形成較長(zhǎng)的發(fā)熱體。連接部件108能夠緩和外因施加到紅外線(xiàn)燈泡上的振動(dòng)等并且能夠保持發(fā)熱體102a、102b不與石英玻璃管101的內(nèi)部接觸。
根據(jù)本實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡，通過(guò)連接多個(gè)較短的發(fā)熱體而能夠構(gòu)成較長(zhǎng)的發(fā)熱體。再者，由于通過(guò)連接部件108連接在兩端上連接了中間電極103c、103d的發(fā)熱體102a、102b，在制造時(shí)能夠連接發(fā)熱體102a、102b而并插入石英玻璃管101中。因此，不僅發(fā)熱體的處理容易而且組裝也容易，使得紅外線(xiàn)燈泡的制造工序的管理變得簡(jiǎn)單。
《第7實(shí)施例》圖8(a)是本實(shí)用新型第7實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡的剖視圖。圖8(b)是表示圖8(a)的紅外線(xiàn)燈泡相對(duì)于長(zhǎng)方向的距離D通過(guò)溫度T來(lái)表示的熱分布(光分配分布)的曲線(xiàn)圖。第7實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡是采用通過(guò)2個(gè)連接端子107c、107c連結(jié)剖面面積以及長(zhǎng)度不同的2種板狀的發(fā)熱體112c、112d的較長(zhǎng)的發(fā)熱體。對(duì)于與圖5相同的部分采用同一符號(hào)并且省略重復(fù)說(shuō)明。
在圖8(a)中，通過(guò)2個(gè)連結(jié)端107c電性連結(jié)2條板狀發(fā)熱體112d與1條發(fā)熱體112c并且構(gòu)成較長(zhǎng)的發(fā)熱體組件109b。
以由石墨等的結(jié)晶化碳素、電阻值調(diào)整物質(zhì)以及非結(jié)晶碳素的混合物形成的碳素物質(zhì)形成板狀發(fā)熱體112c、112d。碳素物質(zhì)例如可以如下這樣作成。首先，混合氯化氯乙烯樹(shù)脂(chlorinated vinyl chloride resin)45重量份與呋喃樹(shù)脂(Furan resin)15重量份并作成混合物A。其次，混合天然石墨微粉末(natural graphite fine powder)(平均粒子大小5μm)10的重量份與所述混合物A 60重量份并作成混合物B。分散、混合氮化硼(平均粒子大小2μm)30重量份、上述組成物B 70重量份、乙二烯酞酸鹽單體(Diallyl phthalatemonomer)(增塑劑)20重量份并作成混合物C。通過(guò)擠壓成形機(jī)將混合物C形成為線(xiàn)狀的成形材料。將該線(xiàn)狀成形材料在1000℃的氮?dú)猸h(huán)境下在燒成爐中燒成30分鐘，然后在1600℃的真空燒成爐進(jìn)行再次熱處理而獲得使用于本實(shí)施例中的碳素發(fā)熱體。該發(fā)熱體的112c、112d固有電阻值相同。發(fā)熱體112d的尺寸為寬度6mm、厚度0.3mm、長(zhǎng)度200mm，發(fā)熱體112c的尺寸為寬度6mm、厚度0.33mm、長(zhǎng)度600mm。
由于發(fā)熱體112c的厚度比發(fā)熱體102d的厚度大，所以發(fā)熱體102c的剖面面積比發(fā)熱體112d要大。因此，中央部分發(fā)熱體102c單位長(zhǎng)度的電阻值比兩側(cè)的發(fā)熱體102d的要小并且能夠使得中央部分的溫度比兩側(cè)部分要低。
如圖8(b)所示，本實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡的長(zhǎng)方向D的溫度T的分布(光的分配分布)利用發(fā)熱體112c、112d的組合使兩側(cè)變高、中央部分變低。
在圖8(a)中，雖然通過(guò)連接端子107c連接了發(fā)熱體112c、112d，如圖7所示，即使通過(guò)連接部件108也能夠連接安裝在發(fā)熱體兩端部上的中間端子103d、103c而能夠構(gòu)成相同的較長(zhǎng)的發(fā)熱體。
如此，通過(guò)組合多個(gè)發(fā)熱體，能夠構(gòu)成較長(zhǎng)并且具有規(guī)定的熱分布的發(fā)熱體。
《第8實(shí)施例》圖9(a)是本實(shí)用新型第8實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡的剖視圖。圖9(b)是表示第8實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡的圖9(a)的長(zhǎng)方向的溫度T的分布(光分配分布)的曲線(xiàn)圖。又，圖10是圖9(a)的紅外線(xiàn)燈泡端部的立體圖，圖11表示圖10所示的發(fā)熱體112e其在長(zhǎng)方向上垂直方向的熱分布。
第8實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡的發(fā)熱體是將2條發(fā)熱體112e與同發(fā)熱體112e長(zhǎng)度不同的112f使得寬面方向相互錯(cuò)開(kāi)90°而形成的長(zhǎng)發(fā)熱體。與圖8(a)相同的部分采用同一符號(hào)并且省略重復(fù)說(shuō)明。
在圖9(a)中，將2條板狀發(fā)熱體112e與1條板狀發(fā)熱體112f通過(guò)在垂直方向上形成了凹部的2個(gè)連接端子107d、107d進(jìn)行電性連接而形成長(zhǎng)發(fā)熱體119。長(zhǎng)發(fā)熱體119的兩端部上安裝內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)104而構(gòu)成發(fā)熱體組件109c。將發(fā)熱體組體109c封入石英玻璃管101內(nèi)。
封入石英玻璃管101內(nèi)的板狀發(fā)熱體112e、112f由石墨等的結(jié)晶化碳素、電阻值調(diào)整物質(zhì)以及非結(jié)晶碳素的混合物形成。首先，混合氯化氯乙烯樹(shù)脂(chlorinated vinyl chloride resin)45重量份與呋喃樹(shù)脂(Furan resin)15重量份并作成混合物A。其次，混合天然石墨微粉末(natural graphite finepowder)(平均粒子大小5μm)10的重量份與所述混合無(wú)A 60重量份并作成混合物B。分散、混合氮化硼(平均粒子大小2μm)30重量份、上述組成物B 70重量份、乙二烯酞酸鹽單體(Diallyl phthalate monomer)(增塑劑)20重量份并作成混合物C。通過(guò)擠壓成形機(jī)將混合物C形成為線(xiàn)狀的成形材料。將該線(xiàn)狀成形材料在1000℃的氮?dú)猸h(huán)境下在燒成爐中燒成30分鐘，然后在1600℃的真空燒成爐中進(jìn)行再次熱處理而獲得使用于本實(shí)施例中的碳素發(fā)熱體。板狀發(fā)熱體112e、112f的固有電阻值相同。發(fā)熱體的112e的尺寸為寬度6mm、厚度0.3mm、長(zhǎng)度300mm，發(fā)熱體的112f的尺寸為寬度6mm、厚度0.3mm、長(zhǎng)度600mm。
如圖10所示，當(dāng)板狀發(fā)熱體112e的厚度t與寬度w的比在1∶5以上時(shí)，如圖11所示，對(duì)于發(fā)熱體的長(zhǎng)方向在垂直方向上獲得不同圖示形狀的熱分布。在圖11所示的方向X以及Y方向分別相當(dāng)于圖10中的XO-XO線(xiàn)方向以及YO-YO線(xiàn)方向。由于第8實(shí)施例的板狀發(fā)熱體相對(duì)于厚度寬度的比為20，因此，能夠獲得在發(fā)熱體的周?chē)S著方向不同熱分布不同的紅外線(xiàn)燈泡。
如圖9(a)所示，通過(guò)連接端子107d連接在紅外線(xiàn)燈泡的軸方向上存在這樣指向性的板狀發(fā)熱體112e而使得寬面與發(fā)熱體112f垂直。該紅外線(xiàn)燈泡中的板狀發(fā)熱體112e、112f的軸方向的溫度T的分布如圖9(b)所示。
圖9(b)表示與發(fā)熱體112f的寬面平行的方向上的紅外線(xiàn)燈泡的軸方向的熱分布(光分配分布)。發(fā)熱體112e的面方向溫度變高、厚度方向溫度變低。由此，能夠自由地設(shè)定發(fā)熱體組件109c的溫度分布的指向性。
在圖11(a)中表示發(fā)熱體112e輻射的紅外線(xiàn)強(qiáng)度方向分布7a、7b以及7c。圖11(b)表示實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡的中央部分的剖視面。這里，圖11中所示的X軸以及Y軸是相當(dāng)于發(fā)熱體112e的軸方向的垂直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)軸。如圖11(b)所示，原點(diǎn)O相當(dāng)于發(fā)熱體112e實(shí)質(zhì)的中心線(xiàn)、X軸相當(dāng)于發(fā)熱體112e的厚度方向、Y軸相當(dāng)于寬度方向。在圖11(a)中，半徑方向表示紅外線(xiàn)的輻射強(qiáng)度，角度方向表示相對(duì)于發(fā)熱體112e長(zhǎng)方向的垂直平面中從X軸起的角度方向。又，圖11(a)中的粗實(shí)線(xiàn)7a、細(xì)實(shí)線(xiàn)7b以及虛線(xiàn)7c分別相對(duì)于當(dāng)發(fā)熱體112e的寬度T為6.0mm、2.5mm、1.0mm時(shí)即T＝12t、5t、2t時(shí)的方向分布。
而且，如下述這樣測(cè)定方向分布7a、7b、7c。首先，向紅外線(xiàn)燈泡供給恒定功率600W。在從紅外線(xiàn)燈泡穩(wěn)定地輻射紅外線(xiàn)的狀態(tài)下，測(cè)定到達(dá)離開(kāi)發(fā)熱體112e(圖11的原點(diǎn)O)一定距離約300mm位置上的規(guī)定微小面積內(nèi)的紅外線(xiàn)量。保持距離原點(diǎn)O的距離，改變相對(duì)于發(fā)熱體112e的方向而重復(fù)上述測(cè)定。這樣測(cè)定的結(jié)果，獲得方向分布7a、7b、7c。
如方向分布7a、7b、7c所示，從發(fā)熱體112e輻射出的紅外線(xiàn)的強(qiáng)度的指向性當(dāng)相對(duì)于發(fā)熱體112e厚度t的寬度T的比越大時(shí)越強(qiáng)。特別地，T≥5t即相對(duì)于厚度t寬度T的比在5倍以上時(shí)，與X軸方向相比Y軸方向的輻射幅度顯著地小。
如此當(dāng)各方向非等同地輻射紅外線(xiàn)時(shí)，例如，僅要對(duì)于規(guī)定區(qū)域加熱時(shí)，則可以將該區(qū)域放置于X軸上。反之，當(dāng)不希望僅對(duì)規(guī)定區(qū)域加熱時(shí)，可以將該區(qū)域放置在Y軸上。因此，即使不如以往示例那樣特地采用反射板也能夠使得在輻射強(qiáng)度上具有指向性。
又，以通過(guò)連接端子107d連接板狀發(fā)熱體112e、112f的示例進(jìn)行了說(shuō)明，如圖7的第6實(shí)施例所示，分布通過(guò)連接部件108連接安裝在發(fā)熱體上的上下2個(gè)中間電極103c、103d，也能夠獲得相同的構(gòu)造。此時(shí)，由于連接部件108為線(xiàn)圈狀，因此能夠自由地設(shè)定各個(gè)板狀發(fā)熱體112e、112f的方向。
根據(jù)本實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡，通過(guò)改變多個(gè)板狀發(fā)熱體的面方向并且進(jìn)行組合，能夠?qū)崿F(xiàn)具有設(shè)定了所要求的熱分布的長(zhǎng)尺寸發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡。
《第9實(shí)施例》圖12(a)是表示采用了第7實(shí)施例的紅外線(xiàn)燈泡的本實(shí)用新型第9實(shí)施例的加熱裝置中的加熱部分的構(gòu)造的立體圖。圖12(b)表示熱輻射的狀態(tài)的加熱部分的剖視圖。對(duì)于與第7實(shí)施例相同的部分采用同一符號(hào)并示例說(shuō)明。
在圖12(a)中，本實(shí)施例的加熱裝置向著被加熱物132安裝紅外線(xiàn)燈泡110的板狀發(fā)熱體122c、122d的面方向并且在與板狀發(fā)熱體122c、122d的被加熱物對(duì)向方向的背面上設(shè)置鋁制的反射板111。
反射板111的反射面的形狀為在發(fā)熱體122c、122d的位置上具有焦點(diǎn)的拋物面而使得反射光集中到被加熱物132。
如圖12(b)所示，通過(guò)將紅外線(xiàn)燈泡110的板狀發(fā)熱體122c、122d的面方向向著被加熱物132而安裝，能夠更好地對(duì)于在熱輻射上具有方向性的被加熱物132進(jìn)行加熱。再者，由于在與紅外線(xiàn)燈泡110的板狀發(fā)熱體122c的被加熱物132對(duì)向的方向的背面上熱輻射較大，故在其背面設(shè)置具有使得反射集中到被加熱物132的加熱面的拋物面的反射板111。由此，從紅外線(xiàn)燈泡輻射出來(lái)的熱量能夠有效地照射到被加熱物132上。
由此，通過(guò)在具有長(zhǎng)發(fā)熱體的紅外線(xiàn)燈泡110的軸方向上設(shè)置反射板111與被加熱物132，能夠?qū)崿F(xiàn)如圖12(b)所示的設(shè)置了紅外線(xiàn)燈泡的熱分布、熱指向性的加熱裝置。
根據(jù)這樣的加熱裝置，由于在長(zhǎng)發(fā)熱體的長(zhǎng)方向上平行地配置被加熱物132，故能夠有效地對(duì)長(zhǎng)尺寸的被加熱物進(jìn)行加熱。結(jié)果，通過(guò)使得發(fā)熱體的長(zhǎng)方向與傳輸方向一致，能夠有效地利用于傳輸式加熱裝置等的業(yè)務(wù)用加熱裝置。
又，使得反射板111的反射面形狀為在發(fā)熱體的位置上具有焦點(diǎn)的拋物面，例如，此外也可以是平面、曲面、圓柱面等。反射板111的材料可以是能夠有效地反射紅外線(xiàn)燈泡110的放射光的材料，例如也可以采用不銹鋼、電鍍鋼板等。
又，當(dāng)吸收發(fā)熱體的熱時(shí)，在被加熱物132的加熱面上與被加熱物132非接觸地或接觸設(shè)置涂有吸收遠(yuǎn)紅外線(xiàn)涂料(黑色)的吸熱板。
以下，描述采用了本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡的裝置。
上述實(shí)施例中描述的對(duì)于有機(jī)物質(zhì)的加熱效果好的本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡適用于以下所示的各種裝置，并且適合于省能量型的裝置、具有與木炭相同烹調(diào)效果的各種食品加工用裝置、業(yè)務(wù)用裝置等。
1)取暖裝置暖爐、桑拿、暖氣、足溫器、浴室干燥取暖設(shè)備、更衣取暖爐等2)干燥裝置衣物干燥設(shè)備、食品器皿干燥設(shè)備、被褥干燥設(shè)備、各種涂料及涂膜的干燥烘干裝置、印刷物的干燥裝置、水漂洗后的印刷基板干燥裝置、漂洗后的照片印畫(huà)干燥裝置等3)加熱裝置飲料的加熱設(shè)備、觀賞用水槽的加熱設(shè)備、冰箱除霜加熱器、溫水器、生垃圾處理設(shè)備、各種食品的加熱裝置、LBP·PPC·PPF·FAX的色料定影用加熱裝置等4)保溫裝置保溫餐車(chē)、肉包·香腸·烤雞·烤章魚(yú)等的保溫裝置5)烹調(diào)裝置微波爐、燒烤箱、面包機(jī)、燒烤機(jī)、烤雞裝置、漢堡包烹調(diào)裝置、各種家用業(yè)務(wù)用烹調(diào)裝置等6)醫(yī)療裝置紅外線(xiàn)治療器等7)煎焙裝置胡椒、面粉、咖啡、大麥茶、花生、大豆、杏仁等的煎焙裝置8)釀制裝置果酒、鹽漬物、火腿、熏制、香腸、奶酪等的釀制裝置9)發(fā)酵裝置酸奶、醋、醬油、乳酸飲料、烏龍茶、發(fā)酵酒等的發(fā)酵裝置10)解凍裝置冷凍食品的解凍裝置11)燒成裝置魚(yú)糕、魚(yú)卷、面包、蛋糕、考山芋、栗子、海苔、魚(yú)肉等的燒成裝置12)殺菌裝置蕎麥面、木松魚(yú)、堅(jiān)果、真空包食品等的殺菌裝置以上，對(duì)于各實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說(shuō)明，本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡以及采用了該紅外線(xiàn)燈泡的取暖或者加熱裝置具有下述效果。
即，根據(jù)本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡，通過(guò)連接端子或者連接子相互連接，能夠簡(jiǎn)單地構(gòu)成發(fā)熱體不會(huì)下垂、成本較低的長(zhǎng)發(fā)熱體。再者，將這樣構(gòu)成的長(zhǎng)發(fā)熱體插入石英玻璃管并封入惰性氣體。根據(jù)上述的構(gòu)造，能夠防止外部沖擊對(duì)于發(fā)熱體的損傷，能夠?qū)崿F(xiàn)高溫下可以使用的紅外線(xiàn)燈泡。
再者，通過(guò)組合多個(gè)發(fā)熱量不同的發(fā)熱體，對(duì)于連接的長(zhǎng)發(fā)熱體能夠在長(zhǎng)方向上設(shè)置要求的熱分布(光分配分布)。特別地，通過(guò)對(duì)于剖面形狀為長(zhǎng)方形、寬度與厚度比為5∶1的多個(gè)板狀發(fā)熱體改變寬面的方向而進(jìn)行連接，由此能夠設(shè)計(jì)紅外線(xiàn)燈泡的軸方向的熱分布。
又，通過(guò)采用本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、具有所要求的熱分布、熱指向性、高效率的并且具有根據(jù)加熱方法的寬選擇性且使用方便的加熱·取暖裝置。
如實(shí)施例中進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡作為發(fā)熱體采用由包含碳素的物質(zhì)形成的燒結(jié)體并且該燒結(jié)體的表面層的碳素成分較多。
因此，比以往的鎧裝加熱器、鎳鉻絲加熱器、コルツ燈加熱器、鹵素?zé)艏訜崞骰蛘呔哂刑妓匚镔|(zhì)的燒結(jié)體的以往的紅外線(xiàn)燈泡等發(fā)熱體的放射率更接近于黑體。結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)在紅外線(xiàn)區(qū)域中的紅外線(xiàn)放射強(qiáng)度高的紅外線(xiàn)燈泡。
又，由于發(fā)熱體的體積小并且電阻溫度特性幾乎為平坦，在接入電源之后能夠在非常短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到平衡溫度，速熱性良好。
又，采用了本實(shí)用新型的紅外線(xiàn)燈泡的裝置能夠縮短各種食品的處理時(shí)間即能夠節(jié)省能量，同時(shí)能夠提供接近于以往炭火燒烤的味道的食品。又，除了食品之外，若適用于具有接近本實(shí)用新型紅外線(xiàn)燈泡的放射光波峰波長(zhǎng)(約2.1μm)的吸收波長(zhǎng)的各種材料或者表面狀態(tài)的物質(zhì)時(shí)，與上述同樣地，能夠?qū)崿F(xiàn)縮短處理時(shí)間的節(jié)能型裝置。
權(quán)利要求1.一種紅外線(xiàn)燈泡，其特征在于，具備碳素發(fā)熱體；與所述碳素發(fā)熱體的兩端部分別電性連接的導(dǎo)線(xiàn)；在內(nèi)部封入所述碳素發(fā)熱體并且在內(nèi)部封入惰性氣體且使所述導(dǎo)線(xiàn)的端部向外導(dǎo)出的石英玻璃管。
2.一種紅外線(xiàn)燈泡，其特征在于，具有碳素發(fā)熱體；與碳素發(fā)熱體的兩端部分別電性連接的導(dǎo)線(xiàn)；在內(nèi)部封入所述碳素發(fā)熱體并且在內(nèi)部封入惰性氣體且使所述導(dǎo)線(xiàn)的端部向外導(dǎo)出的石英玻璃管，在與所述碳素發(fā)熱體的兩端分別連接的所述導(dǎo)線(xiàn)的至少一方上設(shè)置大致接近所述石英玻璃管內(nèi)徑的彈簧部分而向所述碳素發(fā)熱體施加張力。
3.一種紅外線(xiàn)燈泡，其特征在于，具有通過(guò)連接端子將由包含碳素物質(zhì)的燒結(jié)體形成的多個(gè)發(fā)熱體串聯(lián)連接成的長(zhǎng)尺寸發(fā)熱體；與所述長(zhǎng)尺寸發(fā)熱體的兩端分別連接的電極端子；在所述各個(gè)電極端子上將各自的一端電性連接同時(shí)將各自的另一端通過(guò)內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)與各自的中間端板的一端連接的發(fā)熱體組件。
4.如權(quán)利要求3所述的紅外線(xiàn)燈泡，其特征在于，在耐熱透光玻璃管內(nèi)插入所述發(fā)熱體組件，所述中間端板在所述耐熱透光玻璃管的封口部分被封口，在所述中間端板的端部上連接使得向所述耐熱透光玻璃管外導(dǎo)出的外部導(dǎo)線(xiàn)。
5.一種紅外線(xiàn)燈泡，其特征在于，具有，在由包含碳素物質(zhì)的燒結(jié)體形成的多個(gè)發(fā)熱體的各兩端部上設(shè)置的電極端子；通過(guò)連接端子連接至少一方的所述電極端子相互之間且將所述多個(gè)發(fā)熱體形成一條長(zhǎng)發(fā)熱體并通過(guò)內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)將所述長(zhǎng)發(fā)熱體兩端的電極端子各自的另一端與中間端板連接的發(fā)熱體組件。
6.如權(quán)利要求5所述的紅外線(xiàn)燈泡，其特征在于，在所述耐熱透光玻璃管內(nèi)插入所述發(fā)熱體組件，所述中間端板在所述耐熱透光玻璃管的封口部分被封口并且在所述中間端板的另一端上連接使得導(dǎo)向所述耐熱透光玻璃管外部的外部導(dǎo)線(xiàn)。
7.如權(quán)利要求5所述的紅外線(xiàn)燈泡，其特征在于，所述連接端子或者所述電極端子是由包含碳素物質(zhì)的燒結(jié)體形成。
8.如權(quán)利要求5所述的紅外線(xiàn)燈泡，其特征在于，所述連接端子是由線(xiàn)圈狀的鎢元素物質(zhì)或者鉬元素物質(zhì)形成。
9.如權(quán)利要求6所述的紅外線(xiàn)燈泡，其特征在于，在將所述發(fā)熱體組件密封的所述耐熱透光玻璃管內(nèi)封入包含惰性氣體或者氮?dú)獾臍怏w。
10.如權(quán)利要求7所述的紅外線(xiàn)燈泡，其特征在于，所述連接端子相對(duì)于所述發(fā)熱體以及所述耐熱透光玻璃管具有同心形狀并且配置使得與所述耐熱透光玻璃管的內(nèi)壁具有規(guī)定間隙。
11.如權(quán)利要求3所述的紅外線(xiàn)燈泡，其特征在于，所述發(fā)熱體組件由多個(gè)發(fā)熱量相互不同的發(fā)熱體形成。
12.如權(quán)利要求3所述的紅外線(xiàn)燈泡，其特征在于，所述發(fā)熱體的剖面形狀為長(zhǎng)方形并且為長(zhǎng)方形的厚度與寬度比為1∶5以上的板狀發(fā)熱體，多個(gè)所述板狀發(fā)熱體的至少一個(gè)的剖面的長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊方向與其他板狀發(fā)熱體的不同。
13.一種紅外線(xiàn)燈泡，其特征在于，具有發(fā)熱體組件，所述發(fā)熱體組件如下述這樣構(gòu)成，在至少1條棒狀且以包含碳素物質(zhì)的燒結(jié)體形成的長(zhǎng)發(fā)熱體上安裝多個(gè)端子，在所述長(zhǎng)發(fā)熱體兩端連接1對(duì)電極端子的各自的一端，在各個(gè)電極端子上電性連接各自的一端且通過(guò)內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)將另一端與中間端板的一端連接。
14.如權(quán)利要求13所述的紅外線(xiàn)燈泡，其特征在于，在所述耐熱透光玻璃管內(nèi)插入所述發(fā)熱體組件，所述中間端板在所述耐熱透光玻璃管的封口部分被封口且在其另一端上連接使得向所述耐熱透光玻璃管外導(dǎo)出的外部導(dǎo)線(xiàn)。
專(zhuān)利摘要將碳素物質(zhì)形成的材料進(jìn)行混合、擠壓成形并在干燥的惰性氣體中燒結(jié)后所獲得的發(fā)熱體材料在真空中通過(guò)實(shí)施再次熱處理，調(diào)節(jié)成作為電阻溫度特性所必要的值并且作為紅外線(xiàn)燈泡的發(fā)熱體。發(fā)熱體是由碳素物質(zhì)形成的棒狀或者板狀，在其兩端部上直接或者通過(guò)石墨塊將內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)以緊密的嵌合卷繞并在該內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)的當(dāng)中形成彈簧部分。將該發(fā)熱體放置到封入惰性氣體的石英玻璃管中。
文檔編號(hào)H01K1/06GK2658937SQ0126966
公開(kāi)日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2001年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月30日
發(fā)明者小西政則, 東山健二, 丹下博文 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社