專利名稱：紅外線燈泡的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及使用于加熱以及取暖等的設備中的紅外線燈泡，特別地涉及作為長發(fā)熱體采用了包含碳素物質的燒結體的紅外線燈泡。
背景技術：
本實用新型的采用紅外線燈泡的加熱或者取暖裝置是指取暖設備(例如，暖爐、暖氣、空調、紅外線治療設備等)、干燥設備(例如，衣物干燥、被褥干燥、食品干燥、生垃圾處理機、加熱型消臭器等)、烹調設備(烤箱、微波爐、烤箱面包機、烤面包機、燒烤機、保溫器、烤雞設備、烤箱、冰凍解凍用等)、美容設備(例如，吹風機、燙發(fā)用加熱器等)、在薄層上固定文字及圖像等的設備(例如，LBP、PPC、傳真等將色料作為媒體進行顯示的設備以及利用熱量從膠片原本向被轉寫體進行熱轉寫的設備等)等的利用熱源加熱被加熱物或者進行取暖的裝置。
作為以往的紅外線燈泡的發(fā)熱體，主要采用鎢絲以及鎳鉻絲。由于鎢絲在空氣中會發(fā)生氧化，所以制成將它們封入石英玻璃管等并在內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，為了保護線圈狀的鎳鉻絲，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型。然而，由于鎢絲在點燈時的電阻值大于非點燈時的電阻值，有時點燈時較大的沖擊電流會給周圍設備帶來損害。又，對于鎳鉻絲存在上升速度慢的問題。為了解決這些問題而開發(fā)了碳素物質的發(fā)熱體。
例如，在特開平10-859526號公報中，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)的碳素物質燒結體的發(fā)熱體。若根據該實施例，在氯化氯乙烯樹脂以及呋喃樹脂的混合樹脂中添加天然石墨微粉末與氮化硼以及增塑劑，通過擠壓攪拌器進行分散。此后，用兩條滾子進行攪拌混合并且通過制粒機(pelletizer)制成顆粒。將顆粒通過螺旋型擠壓設備擠壓成棒狀，干燥之后在氮氣中進行燒成。由于碳元素的放射率接近黑體，使得碳素物質的燒結體的發(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，已知有愛迪生實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。在上述以往技術中，在碳素中混合金屬或半金屬化合物并且采用燒結后的材料。由此，獲得固有電阻值為純碳素的數倍到數十倍的材料。將這樣的碳素物質的燒結體作為發(fā)熱體的紅外線燈泡如特開平11-54092號公報所示。參照圖13的部分剖視圖對于其構造進行說明。
在圖13中，在由碳素物質形成的電阻發(fā)熱體1的一端上緊密安裝有鎢絲制的內部導線31其端部的線圈狀部分32。在內部導線31的當中形成另外的一個線圈狀部分33。所述內部導線31的另一端與鉬箔6一端焊接。在鉬箔6的另一端上通過焊接與外部導線7接合。在線圈狀部分32的外周上安裝固定鐵、鎳合金形成的金屬套管34。
在上述特開平10-859526號公報中并沒有相關于由碳素物質與金屬或半金屬化合物的混合物以燒結法生成的發(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。使用于上述特開平11-54092號公報所揭示的紅外線燈泡中的發(fā)熱體具有在溫度上升的同時電阻值下降的負阻抗溫度特性。因此，具有在點燈時不會流過沖擊電流的特性。
然而，并沒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是非常重要的因素。即，當阻抗溫度特性的值不穩(wěn)定的情況下，對于每一批的制造必須要確認其特性值并根據該特性值改變發(fā)熱體的剖面面積或者發(fā)熱長度。當必須上述作業(yè)時，不能夠大批量生產紅外線燈泡。即使能夠制造阻抗溫度特性值穩(wěn)定的加熱器時，其絕對值也很重要。即，相對于未點燈時的電阻，當點燈時電阻較小時不流過沖擊電流。然而，由于隨著發(fā)熱體溫度的上升電阻減小，則能夠想象到會成為電流會不斷增加、溫度進一步上升這樣的危險狀態(tài)。即，當發(fā)熱體使用時發(fā)生劣化的情況下，會發(fā)生電阻值進一步變成負值的危險性。又，相反，當點燈時電阻高時，雖然在其值較小時不存在問題，而當其值變大時，會流過沖擊電流，產生與使用鎢絲的以往燈泡相同的問題。
圖14是其他以往技術的紅外線燈泡的剖視圖。
在圖14中，將從鎢絲卷成的發(fā)熱體120兩端抽出的內部導線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部封入惰性氣體的狀態(tài)利用金屬箔105部分進行密封而制成紅外線燈泡。
以卷線形成的發(fā)熱體120具有在卷線的軸上垂直方向上均勻的輻射強度分布。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需要反射板等。而且，以卷線形成的發(fā)熱體120在卷線內部為空心并且在卷線間存在間隙，故會向該空間釋放熱量而消耗部分能量。
為了解決上述問題，如特開平1154092號公報中揭示了一種替代以往卷線的發(fā)熱體120而采用將包含形成為棒狀的碳素物質的燒結體作為發(fā)熱體使用的其他以往示例的紅外線燈泡。
對于特開平11-54092號公報中所揭示的紅外線燈泡，由于采用碳素物質的發(fā)熱體，紅外線放射率較高為78～84％。即，作為發(fā)熱體通過采用包含碳素物質的燒結體而使得紅外線放射率升高。又，由于發(fā)熱體為棒狀，不會像以往的卷線發(fā)熱體那樣向空間釋放出多余的能量。再者，當使得發(fā)熱體為板狀時，能夠使得在熱輻射強度的分布上具有方向性。
對于特開平11-54092號公報所揭示的紅外線燈泡，存在下述問題。
即，當使得發(fā)熱體為較長時，在加熱時因自重有時會下垂。又，當發(fā)熱體的長度超過一定尺寸時，有時成形時的加壓會變得不均勻、燒結時會產生彎曲。因此，在制造時成品會率下降、成本升高。故存在很難形成長發(fā)熱體的問題。
又，存在很難改變發(fā)熱體的熱分布的問題。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提供一種加熱時發(fā)熱體不會下垂并且提高了制造時的成品率的低成本的長發(fā)熱體以及采用該發(fā)熱體的紅外線燈泡。
本實用新型的再一目的在于提供一種使用了具有本實用新型的長發(fā)熱體的紅外線燈泡的高加熱效率的加熱或者取暖裝置。
本實用新型的紅外線燈泡具備將具有成形性(compactibility)且在燒成后實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。將非點燈時常溫下與點燈時高溫下的碳素發(fā)熱體電阻率的變化率設定為相對于常溫的電阻率為-20％～+20％以內。在該碳素發(fā)熱體的兩端部分別電性連接導線的同時將所述碳素發(fā)熱體封入在內部而使得所述導線的端部向其外導出的石英玻璃管。在該石英玻璃管的內部封入惰性氣體。
由此，常溫時與點燈時的碳素發(fā)熱體的電阻率的變化率幾乎為零。采用了該碳素發(fā)熱體的紅外線燈泡在點燈時沒有流過沖擊電流并且在發(fā)熱體即將結束壽命時不會產生電阻值的變化。因此，能夠提供一種發(fā)熱溫度沒有變化且在發(fā)熱體即將斷絲的壽命末期也能夠保證安全的紅外線燈泡。
本實用新型的紅外線燈泡具有通過連接端子將由包含碳素物質的燒結體形成的多個發(fā)熱體串聯(lián)連接成的一條長發(fā)熱體。在一條長發(fā)熱體的兩端上連接一對電極端子。在所述各個電極端子上將各自的一端電性連接同時將各自的另一端通過內部導線與各自的中間端板的一端連接而構成發(fā)熱體組件。
根據這樣構造的紅外線燈泡，采用燒結制造容易、低成本的短發(fā)熱體能夠容易地制造將包含碳素物質的燒結體作為發(fā)熱體的紅外線燈泡。結果，能夠提供一種具有包含碳素物質的燒結體的發(fā)熱體特有的高紅外線放射率并且不會產生如線圈狀發(fā)熱體那樣向內部空間放熱消耗多余能量的紅外線燈泡。
本實用新型另一方面的紅外線燈泡具有在由包含碳素物質的燒結體形成的多個發(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發(fā)熱體形成一條長發(fā)熱體并通過內部導線將所述長發(fā)熱體兩端的電極端子各自與中間端板連接。
根據這樣的構造，采用燒結制造容易、低成本的短發(fā)熱體能夠容易地制造具有包含長碳素物質的燒結體的紅外線燈泡。又，通過以電極端子與連接端子連接發(fā)熱體，發(fā)熱體組裝時的發(fā)熱體的管理以及處理變得容易。結果，能夠以更低成本制造一種具有包含碳素物質的燒結體的發(fā)熱體所特有的高紅外線放射率且不會產生如線圈狀發(fā)熱體那樣向內部空間放熱消耗多余能量的紅外線燈泡。
最好，在耐熱透光玻璃管(作為一示例，最好石英玻璃管)內插入上述任一種構造的發(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出的外部導線。由此，能夠實現一種具有通過連接端子部分能夠緩和外部沖擊對發(fā)熱體的振動并且同時在高溫下不會發(fā)生發(fā)熱體下垂以及氧化等的長發(fā)熱體的紅外線燈泡。
本實用新型另一方面的紅外線燈泡為上述任一種構造的紅外線燈泡并且所述發(fā)熱體組件由發(fā)熱量相互不同的多個發(fā)熱體形成。
根據該構造，能夠實現使改變紅外線燈泡軸方向的熱分布(光的分配分布)的紅外線燈泡。
本實用新型另一方面的紅外線燈泡為上述任意一種構造的紅外線燈泡并且所述發(fā)熱體的剖面形狀為長方形。發(fā)熱體的特征在于為長方形的厚度與寬度比為1∶5以上的板狀發(fā)熱體，多個所述板狀發(fā)熱體的至少之一的剖面的長方形的長邊方向與其他板狀發(fā)熱體的不同。
根據這樣的構造，能夠改變紅外線燈泡的軸方向上的最大熱輻射方向并且也能夠改變一個方向的熱分布。
采用本實用新型的紅外線燈泡的加熱或者取暖設備具有與所述紅外線燈泡的軸方向平行配置的被加熱物或者被取暖物。
根據這樣的構造，由于將被加熱物或者被取暖物與由包含紅外線放射率高的碳素物質的燒結體形成的長發(fā)熱體的長方向平行地進行配置，能夠高效地對被加熱物或被取暖物進行加熱或取暖。結果能有效地用于輸送器式的業(yè)務用加熱裝置。
對于本實用新型的紅外線燈泡，將具有成形性且在燒成后實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。對于該碳素發(fā)熱體，將非點燈時常溫下與點燈時高溫下的發(fā)熱體電阻率的變化率設定相對于常溫的電阻率為-20％～+20％以內。與所述碳素發(fā)熱體的兩端部分別電性連接導線的同時，將所述碳素發(fā)熱體封入在石英玻璃管內部并且使得該導線的端部向石英玻璃管的外部導出，并且在該石英玻璃管內部封入惰性氣體而構成紅外線燈泡。
采用該碳素發(fā)熱體的紅外線燈泡由于在常溫時與點燈時的碳素發(fā)熱體的電阻率的變化率幾乎為零，所以在點燈時沒有流過沖擊電流。又，在發(fā)熱體的壽命末期，電阻值不會發(fā)生變化，即使在發(fā)熱體快斷絲之前溫度也不會大幅度變化。因此，在發(fā)熱體斷絲時不會產生危險情況，能夠提供安全的紅外線燈泡。
本實用新型的碳素發(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)熱體包含所述物質的其中的一種或二種。
含有上述一種或者二種物質并且通過改變它們的混合比例、碳素發(fā)熱體的形狀以及長度，能夠形成具有任意固定電阻的碳素發(fā)熱體。特別地，當采用碳化硅、碳化硼、氮化硼時，能夠形成容易控制電阻值的碳素發(fā)熱體。采用了本實用新型的碳素發(fā)熱體的紅外線燈泡能夠容易地作成各種消耗電能的裝置。
在采用了包含樹脂的碳素發(fā)熱體的紅外線燈泡中，所述組成物采用通過在惰性氣體中燒成而碳素化的有機材料。作為有機材料，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、酚醛樹脂、呋喃樹脂(Furan resin)、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚酰亞胺等的熱硬化性樹脂等。
采用含有這些材料的碳素物質的發(fā)熱體的紅外線燈泡由于發(fā)熱體的表面為碳素材料，發(fā)熱時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、保溫、干燥、燒成、醫(yī)療器械、煎焙的紅外線燈泡。
本實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，故在烹調時使用其時，能夠燒成美味的食物。作為含有物，特別地最好是石墨。
本實用新型的紅外線燈泡為了電性連接所述碳素發(fā)熱體的所述導線與通電部分，通過固有電阻小于所述碳素發(fā)熱體且大于所述導線的部件電性連接所述導線與所述通電部分，所述導線的端部插入在所述石英玻璃管內而向所述石英玻璃管外導出并且在所述石英玻璃管內封入惰性氣體。本實用新型的紅外線燈泡常溫時與點燈時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％的碳素物質的發(fā)熱體進行制造。這樣，幾乎不會產生沖擊電流并且即使在發(fā)熱體發(fā)生劣化時溫度也不會上升。能夠獲得即使在即將斷絲之前也能夠保證安全的紅外線燈泡。
再者，在電阻發(fā)熱體與與其連接的導線之間夾有電阻較小的部件而進行連接，故該部件作為發(fā)熱部分發(fā)揮作用。因此，能夠抑制導線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。由此，能夠實現可靠性高的紅外線燈泡。用于能夠卷繞導線進行連接，該部件的形狀最好為圓形。
本實用新型的紅外線燈泡幾乎沒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)熱體與導線之間通過固有電阻小并且熱傳導性高的部件，能夠抑制使得所述導線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將其組裝到紅外線燈泡中。即，在所述部件上形成槽并且插入平板進行接合，或者形成圓孔插入圓桿狀發(fā)熱體進行接合。內部導線以與所述圓柱狀部件的緊密嵌合進行卷繞。根據這樣的構造，能夠實現連接部分可靠性高并且采用了要求形狀的發(fā)熱體的紅外線燈泡。
對于本實用新型另一方面的紅外線燈泡，所述部件由固有電阻比碳素發(fā)熱體小而比導線大的碳素物質形成。所述部件由碳素物質、最好由石墨材料形成。因此，由于電傳導性接近于金屬而熱傳導性也大，導線的連接部分的可靠性高。由于熱傳導性佳，因此作為散熱部件進行工作能夠抑制導線部分的溫度上升，能夠獲得壽命長的紅外線燈泡。
在本實用新型另一方面的紅外線燈泡中，所述導線可以由鎢絲、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線由于鎢絲、鉬絲或者不銹鋼絲等的熔點高并且剛性大的材料制成，隨能夠長時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，高溫時彈簧彈性劣化小。因此，適于導線卷繞部分的溫度升高的大功率紅外線燈泡。
本實用新型另一方面的紅外線燈泡在與所述碳素發(fā)熱體連接的導線的一端或者兩端的中間部分上設置大致接近所述石英玻璃管內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徑，因此，能夠將發(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，具有能夠防止點燈時發(fā)熱體因熱膨脹而伸長彎曲的功能。通常由于張力作用于發(fā)熱體，故能夠實現耐振動以及沖擊的紅外線燈泡。
對于本實用新型另一方面的紅外線燈泡，在所述石英玻璃管的內部封入氬氣、或者氮氣、或者氬氣與氮氣的混合氣體。
由于在密封的石英玻璃管內封入氬氣或者氮氣或者它們的混合氣體，很難發(fā)生電弧放電，碳素物質形成的發(fā)熱體不會發(fā)生氧化，能夠實現長壽命的紅外線燈泡。最好，使得密封的氣體的內壓為小于大氣壓。即，最好調整的后封入氣體氣壓而使得即使點燈時石英玻璃管內部為高溫的情況下，內壓也稍小于大氣壓。
若根據具有本實用新型構造的紅外線燈泡，能夠選擇起動時發(fā)熱體電阻變化率非常小的燈泡。又，對于使用于發(fā)熱體中的燒結體的剖面構造，由于表面層包含比內部更多的碳素成分，作為所述合成放射光的成分，由碳素釋放出的放射光增多。
結果，與以往的在表面層露出無機填充物的發(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，本實用新型的紅外線燈泡由于波峰波長2～3μm部分的紅外線放射強度增大而提高了熱效率。又，由于水以及有機物質的吸收波長為2～3μm，相對于有機物質以及水分含有物質的吸收進一步增大，能夠以較少的能量對于有機物質以及水分含有物質進行加溫。特別地，本實用新型的紅外線燈泡對于各種食品、人體的皮膚、涂料等的有機物質、水的干燥等能夠顯示良好效果。
本實用新型的取暖裝置是將一個以上的上述構造的紅外線燈泡安裝在框體的上側、下側、側面?zhèn)然蛘呱鲜霾课坏亩嗵帯?br> 該取暖裝置由于安裝有波長接近有機物質以及水的吸收波長的高紅外線放射率的紅外線燈泡，當使用于以輻射熱量進行取暖的暖爐、桑拿、暖氣、足暖裝置、浴室以及更衣處用取暖·干燥裝置等的對人體取暖的裝置中時，能夠很快地升高皮膚的溫度。
當然，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。
本實用新型的干燥裝置是將一個以上的上述構造的紅外線燈泡安裝在框體的上側、下側、側面?zhèn)然蛘呱鲜霾课坏亩嗵帯?br> 該干燥裝置由于安裝有波長接近有機物質以及水的吸收波長的高紅外線放射率的紅外線燈泡，對于水的加溫非常適合。結果，對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。
本實用新型的加熱裝置是將一個以上的上述構造的紅外線底片安裝在框體的上側、下側、側面?zhèn)然蛘哌@些部位多處。
該加熱裝置由于安裝波長接近有機物質以及水的吸收波長的高紅外線放射率的紅外線燈泡，適合于包含較多有機物質以及水分的物質的加熱裝置。
例如，若使用于飲料的加熱、觀賞魚用水槽的加熱、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、以有機無的熔融在紙上印字的LBP、PPC、PPF等的復寫機的色料定影用的加熱裝置、或者食品的加熱裝置等，比以其他熱源進行加熱能夠更快速地進行加熱，故能夠節(jié)省能源。
又，根據在食品例如烤雞裝置等采用本實用新型的紅外線燈泡的試驗結果，可以證實采用這樣的裝置不會使得表面過分燒焦而能夠加熱到內部并且能夠保留食物美味地進行加熱。
本實用新型的保溫裝置是將一個以上的上述構造的紅外線燈泡安裝在框體的上側、下側、側面?zhèn)然蛘呱鲜霾课坏亩嗵帯?br> 該保溫裝置由于安裝由波長接近于有機物以及水的高紅外線放射率的紅外線燈泡，故保溫效果良好，能夠適用于食品的保溫。例如，適用于餐車(使用在醫(yī)院等的以對于分配的食物保溫的狀態(tài)進行運送的餐車)、肉包·香腸·烤雞以及烤章魚等的保溫。對于使用于烤雞保溫裝置等的驗證結果，比以往采用由包含碳素物質的燒結體形成的發(fā)熱體的紅外線燈泡節(jié)省約5％的能量。
又，當與以往的鎳鉻絲加熱器、コルツ燈以及鹵素燈相比較，則證實節(jié)省約30％的能量。而且，快速加熱的性能良好，約5秒就能達到全功率。然而，對于以往的鎧裝線加熱器、鎳鉻絲加熱器等，要到達全功率狀態(tài)需要1～5分鐘，所以在節(jié)省能量方面效果良好。能夠確認不僅對于保溫裝置有上述效果，而且對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是含有水以及有機物質的物質。
本實用新型的烹調裝置是將一個以上的上述構造的紅外線燈泡安裝在框體的上側、下側、側面?zhèn)然蛘哌@些部位的多處。
該烹調裝置由于安裝有波長接近有機物質以及水的吸收波長的高紅外線放射率的紅外線燈泡，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、烤魚用燒烤機、面包機、加溫食品的保溫器、烤雞裝置、或者業(yè)務用漢堡包燒制裝置等、各種家用或業(yè)務用食品的加熱烹調裝置中，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，由于紅外線一直滲透到食品的內部，故能使表面無烤焦地進行烹調，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的相近。
本實用新型的醫(yī)療用裝置是將一個以上的上述構造的紅外線燈泡安裝在框體的上側、下側、側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接近于作為有機物質的人體皮膚的吸收波長而且紅外線放射率高的紅外線燈泡，所以加溫效果好，適用于醫(yī)療用的加溫裝置。
作為具體實施例，當適用于紅外線治療設備時，熱量較大，通過溫度記錄儀可以證實其效果良好。


圖1是本實用新型第2實施例的采用圓桿狀碳素發(fā)熱體的紅外線燈泡的剖視圖。
圖2是本實用新型第3實施例的采用板狀碳素發(fā)熱體的紅外線燈泡的剖視圖。
圖3是圖2的紅外線燈泡中的碳素發(fā)熱體端部的連接構造的立體圖。
圖4是本實用新型第4實施例采用板狀碳素發(fā)熱體的紅外線燈泡的剖視圖。
圖5是本實用新型第5實施例的紅外線燈泡的剖視圖。
圖6是本實用新型第5實施例的另一紅外線燈泡的剖視圖。
圖7是本實用新型第6實施例的紅外線燈泡的剖視圖。
圖8(a)是本實用新型第7實施例的紅外線燈泡的剖視圖。
圖8(b)是表示第7實施例的紅外線燈泡的長方向的溫度分布的曲線圖。
圖9(a)是本實用新型第8實施例的紅外線燈泡的剖視圖。
圖9(b)是表示第8實施例的紅外線燈泡的長方向上的溫度分布的曲線圖。
圖10是表示本實用新型第8實施例的紅外線燈泡的端部構造的立體圖。
圖11(a)表示在第8實施例的板狀發(fā)熱體長方向上垂直方向的溫度分布。
圖11(b)是紅外線燈泡的剖視圖。
圖12(a)是采用本實用新型第9實施例的紅外線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是以往的紅外線燈泡的部分剖視圖。
圖14是表示以往的紅外線燈泡的構造的剖視圖。
具體實施方式
參照附圖對于本實用新型的紅外線燈泡及其制造方法以及采用該紅外線燈泡的加熱或取暖裝置的最佳實施例進行說明。
以下所示的各實施例的材料、尺寸、制造方法以及加熱裝置僅不過作為本實用新型的實施形態(tài)分別表示了較好的一例而已。因此，并不能夠用這些實施例對于本實用新型的范圍進行限定。
以下，參照圖1～圖12B對于本實用新型的各實施例進行說明。
《第1實施例》以下，對于使用于本實用新型實施例的紅外線燈泡中的由碳素物質形成的電阻發(fā)熱體進行說明。
由碳素物質的燒結體形成的電阻發(fā)熱體而構成的碳素發(fā)熱體如下述這樣進行制作。首先，混合氯化氯乙烯樹脂(chlorinated vinyl chloride resin)45重量份與呋喃樹脂(Furan resin)15重量份作成混合物A。其次混合天線石墨微粉末(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。通過擠壓成形機將混合物C形成為線狀的成形材料。將該線狀成形材料在1000℃的氮氣環(huán)境下在燒成爐中燒成30分鐘而獲得使用于本實施例中的碳素發(fā)熱體。對于發(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，對于500～1000℃或者到2000℃時，以50～200℃/h升溫，并且保持3～10小時進行燒成。
獲得的碳素發(fā)熱體為直徑1.50mm、長度500mm的圓桿狀。在1×10-2Pa以下的真空中對于該圓桿狀的碳素發(fā)熱體再次進行熱處理。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構造的紅外線燈泡并且測定其阻抗溫度特性。當對該紅外線燈泡施加100V交流電壓時，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可以通過下式(1)來求得。
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)熱體的長度(cm)根據式(1)，對于以在表1所示溫度下進行再次熱處理的碳素發(fā)熱體作成的紅外線燈泡，求得20℃以及1200℃(碳素發(fā)熱體的表面色溫度)的電阻率，通過實驗求得1200℃的電阻率值相對于20℃的電阻率值的變化率(以下，簡略記作變化率)。
(表1)表示實驗地求得由在多個不同熱處理溫度下進行再次熱處理的碳素物質的燒結體形成的各阻抗發(fā)熱體的溫度在20℃以及1200℃時的電阻率及其變化率。
表1

如(表1)所示，當再次熱處理時的熱處理溫度較低時，變化率為負值。即表示與20℃的電阻率相比1200℃時電阻率值較小。隨著熱處理溫度變高，變化率向正方向變化，當熱處理溫度在1800℃附近時變化率為0％，在此以上的熱處理溫度下變化率為正值，即能夠確認與20℃的電阻率相比1200℃下的電阻率較大。
根據本實驗結果，可以判定相對于20℃下的電阻率值的變化率的調整可以通過在真空中調節(jié)對于碳素發(fā)熱體的再次處理時的熱處理溫度來實現。業(yè)已判定通過進行再次熱處理，在20℃與1200℃下(常溫與高溫時)能夠作成具有相對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)熱體的紅外線燈泡阻抗溫度特性變得平緩。又，根據需要通過選擇再次熱處理的溫度，也能夠簡單地作成變化率不為0％的碳素發(fā)熱體，故也能夠簡單地制作電阻溫度特性不平緩的特殊規(guī)格的紅外線燈泡。
其次，對于板狀的碳素發(fā)熱體進行與(表1)相同的實驗，改變再次熱處理的溫度并進行實驗的結果如(表2)所示。
(表2)


(表2)表示在各熱處理溫度下對板狀碳素發(fā)熱體的再次熱處理的相對于20℃下電阻率值的變化率的實驗結果。
板狀的供試驗用碳素發(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。能夠通過改變擠壓成形設備的擠壓部分的鑄模形狀來制作圓桿狀、板狀等的碳素發(fā)熱體。
將燒結后的碳素板狀發(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行熱處理。將該發(fā)熱體組裝到圖2所示的紅外線燈泡中，測定溫度為20℃、1200℃時的電阻率，求得相對于20℃下的電阻率值的變化率(％)。結果如(表2)所示。由(表2)可知，當熱處理溫度小于1600℃時，變化率為負值，而在大于1600℃的溫度下再次進行熱處理時變?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，將熱處理溫度1600℃作為邊界，當處理溫度變小時變化率為更負的值、當處理溫度變高時變化率為更正的值。這與(表1)的走勢相同。然而，可判定根據碳素發(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。
關鍵在于，對于碳素發(fā)熱體當確定了組成與形狀時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，則點燈時不流過沖擊電流。由于在碳素發(fā)熱體溫度上升的過程中電阻值沒有變化，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燈泡。
在本實施例中，以使點燈時的溫度為1200℃而進行了實驗，已經證實即使在低于或高于該溫度的情況下，本實施例的結果也能夠適用。作為一般的紅外線燈泡的發(fā)熱體最好希望變化率為零，而根據本實施例，作為特殊規(guī)格能夠僅通過改變再次熱處理的溫度實現電阻溫度特性的負值更小以及正值更大的發(fā)熱體。
能夠適用于本實用新型的紅外線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設計紅外線燈泡。又，若在該范圍中，則即使為負的變化率，由于室溫時的電阻值與發(fā)熱時的電阻值相接近，在紅外線燈泡點燈時不會流過過大電流。又，對于燈實用上的性能，能夠容易地制造在允許誤差內的燈泡。
《第2實施例》本實用新型的第2實施例涉及比所述第1實施例的碳素發(fā)熱體變化率更小的碳素發(fā)熱體。采用圖1對于第2實施例的采用了相對于20℃下電阻率值的變化率較小的碳素發(fā)熱體的紅外線燈泡進行說明。
圖1是第2實施例的紅外線燈泡的剖視圖。在該圖中，如所述第1實施例的表1所示那樣，在1800℃下進行再次熱處理，作成由其變化率為6.8％的碳素物質的燒結體構成的直徑為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部導線4a、4b。鉬絲將在其一端上形成的線圈狀部分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。
所述內部導線4a、4b具有具備至少一圈以上的線圈狀部分的彈簧部分5a、5b。所述內部導線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焊接與由鉬絲形成的外部導線7a、7b接合。將這樣構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，以小于大氣壓的壓力封入惰性氣體氬氣8。該紅外線燈泡采用相對于20℃下的電阻率值的變化率為6.8％與幾乎接近0％的材料，所以在點燈時不會產生沖擊電流，完全不會對于周圍設備產生由于噪聲帶來的妨礙。
又，進行在過電壓狀態(tài)(在大于額定電壓100V的120V、130V、150V或者200V的電壓下進行點燈)下連續(xù)點燈或者斷續(xù)點燈的壽命實驗。結果是在碳素發(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。
為了進行比較，采用相對于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行壽命實驗，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，在結束使用壽命而斷絲之前若溫度上升，則發(fā)熱體會軟化而下垂，則會與石英玻璃管的內壁接觸。結果石英玻璃管會熔融，甚至會產生破裂的危險。這是由于所述的變化率為負值的原因。又，當變化率為正值并超過20％時，由于沖擊電流已為不能夠忽略的值，這是不希望產生的。
《第3實施例》采用圖1和圖2對本實用新型第3實施例的紅外線燈泡進行說明，在本實施例中，采用所述第1實施例的表2中在1600℃下進行再次熱處理的、相對于20℃下的電阻率值的變化率為0.9％的碳素物質的燒結體。對于采用了將該燒結體加工成寬度w為6.1mm、厚度t為0.5mm、長度L為300mm的板狀的板狀發(fā)熱體11的紅外線燈泡進行說明。
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線的電阻率的碳素物質形成的圓柱狀的部件12a、12b。其詳細構造示例如圖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樹脂中的膠狀物質。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℃以上的溫度進行燒成，將有機樹脂成分碳化進行接合。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部導線14a14b其一端部上的線圈狀部分13a、13b。在內部導線14a、14b上形成線圈狀的彈簧部分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內部的中心位置上。內部導線14a、14b的另一端分別與20μm厚度的長方形的鉬箔6a、6b的一端連接。在鉬箔6a、6b的另一端上通過點焊連分別連接鉬絲形成的外部導線7a、7b。
將這樣構造成的組體插入透明石英玻璃管2，將內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的兩端進行熔融封口時，以對所述彈簧部分15a、15b稍施加張力的狀態(tài)下進行封口。結果，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)熱時熱膨脹而下垂的現象。又，即使從外部向紅外線燈泡施加的振動、沖擊作用到到發(fā)熱體時時，由于彈簧部分15a、15b能夠吸收上述振動、沖擊，所以能夠實現耐振動、沖擊的紅外線燈泡。
當向這樣形成的紅外線燈泡施加100V電壓時，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)點燈與斷續(xù)點燈的實驗條件下進行使用壽命試驗。在所有的試驗條件下，在碳素發(fā)熱體11即將結束壽命之前，電阻稍上升而放射光的色溫度稍下降。
可見，采用了進行再次熱處理而制作成的碳素發(fā)熱體11的本實施例的紅外線燈泡幾乎沒有沖擊電流，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)熱體并進行接合的構造，所以能夠獲得可靠性高的紅外線燈泡。
由于由碳素物質最好是石墨形成部件12a、12b，故熱傳導性好、還具有作為散熱塊的功能。由此，由于釋放出內部導線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問題地適用于第1實施例的圓桿狀的碳素發(fā)熱體1。再者，對于低耗電的圓桿狀的碳素發(fā)熱體，也可以在碳素發(fā)熱體上直接安裝內部導線14a、14b。
《第4實施例》參照圖4的剖視圖對于本實用新型第4實施例的紅外線燈泡進行說明。在第4實施例中也與上述各實施例相同地采用實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成的內部導線14a的端部上的線圈狀部分13a。
在內部導線14a的中間部分上形成卷成線圈狀的彈簧部分15a。在另一部件12b上緊密嵌合地卷繞由鉬絲構成的內部導線25的端部的線圈狀部分26。
在內部導線25上沒有形成如形成在所述內部導線14a上的彈簧部分15a。將如此組成的構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而進行密封。在該石英玻璃管2的內部以小于大氣壓的壓力封入氬氣。
在本實施例的構造中，由于在內部導線25上沒有形成彈簧部分，能夠減少高價鉬絲的使用量，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的內徑并且使得碳素發(fā)熱體11位于石英玻璃管2內部的中心部分，這些功能與所述圖2的構造相同。由于在稍向彈簧部分15a施加張力的狀態(tài)下進行密封，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以及沖擊。
在上述各實施例中，對于內部導線4a、4b、14a、14b采用了鉬絲，而也能夠毫無問題地采用鎢絲。再者，高溫下彈性比鉬絲以及鎢絲更好的不銹鋼絲對于由石墨形成的部件12a、12b的溫度大于550℃時的部件是有效的。
作為內部導線，列舉了采用線材料的示例，不僅限于線材料，也可以是薄板狀的鎢、鉬、不銹鋼。
又，也可以毫無問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行使用。再者，也能夠使用將玻璃管2的表面通過噴砂進行磨光的石英玻璃管。
又，通過選擇再次熱處理的溫度，由于也能夠簡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)格的紅外線燈泡。
《第5實施例》本實用新型第5實施例的具有多個發(fā)熱體的紅外線燈泡的構造如圖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緊密地嵌入由導電性材料的碳素物質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的連接方法實質上與圖3所示的連接方法相同。在各個電極端子103的外周上緊密地卷繞內部導線104的一端上的線圈狀部分104a。最好，在以鎢絲形成的內部導線104上接著線圈狀部分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線106并形成發(fā)熱體組件109。
在石英玻璃管101內插入該發(fā)熱體組件109，在內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內的板狀發(fā)熱體102a、102b分別以由石墨等的結晶化碳素、電阻值調整物質以及非晶體碳素的混合物構成的碳素物質形成。首先，混合氯化氯乙烯樹脂(chlorinated vinyl chloride resin)45重量份與呋喃樹脂(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。通過擠壓成形機將混合物C形成為線狀的成形材料。將該線狀成形材料在1000℃的氮氣環(huán)境下在燒成爐中燒成30分鐘，然后在1600℃真空燒成爐中進行再次熱處理而獲得使用于本實施例中的碳素發(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，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，設定連接端子107的外徑比石英玻璃管101的內徑要稍小(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條長發(fā)熱體102g的紅外線燈泡的示例。在該示例中，為了使得發(fā)熱體102g不與石英玻璃管101連接而將外徑比內徑稍小(最好約10％左右)的端子107a設置在中央部分。在端子107a的中央部分形成貫通發(fā)熱體102g的孔。
又，當發(fā)熱體102a、102b的發(fā)熱量較少時，也可以不使用設置在以圖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。當不使用電極端子103時，將發(fā)熱體102a、102b的各自的端部102e、102f直接插入內部導線104的線圈狀部分104a、104b。設置在內部導線104的線圈狀部分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內的惰性氣體用于防止部件的氧化，例如可以是氮氣。
對于本實施例的紅外線燈泡，通過連接2條發(fā)熱體102a與102b能夠獲得所要求長度的發(fā)熱體。制造時的成品率當發(fā)熱體的長度越長而越低。在本實施例中，通過連接成品率高的多條短發(fā)熱體來獲得要求長度的發(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。可以將發(fā)熱體的長度設定為制造容易且成品率最高的尺寸。為了獲得要求長度的發(fā)熱體，也可以連接2條以上的發(fā)熱體。通過連接端子107連接多條的發(fā)熱體102a，通過連接端子107能夠將發(fā)熱體固定在石英玻璃管內，并且能夠緩和作為外因施加到發(fā)熱體上的振動等，還能夠使得發(fā)熱體不與石英玻璃管101接觸。
《第6實施例》本實用新型第6實施例的紅外線燈泡的構造如圖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，對于與圖5相同的部分采用相同的符號并且省略重復說明。對于本實施例的紅外線燈泡，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插入鎢絲形成線圈狀的連接部件108內并且相互連接。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部導線104連接。各內部導線104通過各自的中間端板105與外部導線106連接。將這樣構成的發(fā)熱體組件109a插入石英玻璃管101內，封入惰性氣體并將石英玻璃管101的兩端部封口，由此，獲得紅外線燈泡。
連接部件108其線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、不銹鋼線材、碳素物質等的線材構成。再者，也可以將所述材料的板材加工成線圈狀、筒狀、螺紋狀而構成連接部件108。可以由導電性材料例如碳素物質形成中間電極103c、103d。
通過連接部件108連接較短的2條或者2條以上的發(fā)熱體102a、102b能夠形成較長的發(fā)熱體。連接部件108能夠緩和外因施加到紅外線燈泡上的振動等并且能夠保持發(fā)熱體102a、102b不與石英玻璃管101的內部接觸。
根據本實施例的紅外線燈泡，通過連接多個較短的發(fā)熱體而能夠構成較長的發(fā)熱體。再者，由于通過連接部件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，使得紅外線燈泡的制造工序的管理變得簡單。
《第7實施例》圖8(a)是本實用新型第7實施例的紅外線燈泡的剖視圖。圖8(b)是表示圖8(a)的紅外線燈泡相對于長方向的距離D通過溫度T來表示的熱分布(光分配分布)的曲線圖。第7實施例的紅外線燈泡是采用通過2個連接端子107c、107c連結剖面面積以及長度不同的2種板狀的發(fā)熱體112c、112d的較長的發(fā)熱體。對于與圖5相同的部分采用同一符號并且省略重復說明。
在圖8(a)中，通過2個連結端107c電性連結2條板狀發(fā)熱體112d與1條發(fā)熱體112c并且構成較長的發(fā)熱體組件109b。
以由石墨等的結晶化碳素、電阻值調整物質以及非結晶碳素的混合物形成的碳素物質形成板狀發(fā)熱體112c、112d。碳素物質例如可以如下這樣作成。首先，混合氯化氯乙烯樹脂(chlorinated vinyl chloride resin)45重量份與呋喃樹脂(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。通過擠壓成形機將混合物C形成為線狀的成形材料。將該線狀成形材料在1000℃的氮氣環(huán)境下在燒成爐中燒成30分鐘，然后在1600℃的真空燒成爐進行再次熱處理而獲得使用于本實施例中的碳素發(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、長度200mm，發(fā)熱體112c的尺寸為寬度6mm、厚度0.33mm、長度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單位長度的電阻值比兩側的發(fā)熱體102d的要小并且能夠使得中央部分的溫度比兩側部分要低。
如圖8(b)所示，本實施例的紅外線燈泡的長方向D的溫度T的分布(光的分配分布)利用發(fā)熱體112c、112d的組合使兩側變高、中央部分變低。
在圖8(a)中，雖然通過連接端子107c連接了發(fā)熱體112c、112d，如圖7所示，即使通過連接部件108也能夠連接安裝在發(fā)熱體兩端部上的中間端子103d、103c而能夠構成相同的較長的發(fā)熱體。
如此，通過組合多個發(fā)熱體，能夠構成較長并且具有規(guī)定的熱分布的發(fā)熱體。
《第8實施例》圖9(a)是本實用新型第8實施例的紅外線燈泡的剖視圖。圖9(b)是表示第8實施例的紅外線燈泡的圖9(a)的長方向的溫度T的分布(光分配分布)的曲線圖。又，圖10是圖9(a)的紅外線燈泡端部的立體圖，圖11表示圖10所示的發(fā)熱體112e其在長方向上垂直方向的熱分布。
第8實施例的紅外線燈泡的發(fā)熱體是將2條發(fā)熱體112e與同發(fā)熱體112e長度不同的112f使得寬面方向相互錯開90°而形成的長發(fā)熱體。與圖8(a)相同的部分采用同一符號并且省略重復說明。
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通過在垂直方向上形成了凹部的2個連接端子107d、107d進行電性連接而形成長發(fā)熱體119。長發(fā)熱體119的兩端部上安裝內部導線104而構成發(fā)熱體組件109c。將發(fā)熱體組體109c封入石英玻璃管101內。
封入石英玻璃管101內的板狀發(fā)熱體112e、112f由石墨等的結晶化碳素、電阻值調整物質以及非結晶碳素的混合物形成。首先，混合氯化氯乙烯樹脂(chlorinated vinyl chloride resin)45重量份與呋喃樹脂(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。通過擠壓成形機將混合物C形成為線狀的成形材料。將該線狀成形材料在1000℃的氮氣環(huán)境下在燒成爐中燒成30分鐘，然后在1600℃的真空燒成爐中進行再次熱處理而獲得使用于本實施例中的碳素發(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、長度300mm，發(fā)熱體的112f的尺寸為寬度6mm、厚度0.3mm、長度600mm。
如圖10所示，當板狀發(fā)熱體112e的厚度t與寬度w的比在1∶5以上時，如圖11所示，對于發(fā)熱體的長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方向分別相當于圖10中的XO-XO線方向以及YO-YO線方向。由于第8實施例的板狀發(fā)熱體相對于厚度寬度的比為20，因此，能夠獲得在發(fā)熱體的周圍隨著方向不同熱分布不同的紅外線燈泡。
如圖9(a)所示，通過連接端子107d連接在紅外線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輻射的紅外線強度方向分布7a、7b以及7c。圖11(b)表示實施例的紅外線燈泡的中央部分的剖視面。這里，圖11中所示的X軸以及Y軸是相當于發(fā)熱體112e的軸方向的垂直平面內的直角坐標軸。如圖11(b)所示，原點O相當于發(fā)熱體112e實質的中心線、X軸相當于發(fā)熱體112e的厚度方向、Y軸相當于寬度方向。在圖11(a)中，半徑方向表示紅外線的輻射強度，角度方向表示相對于發(fā)熱體112e長方向的垂直平面中從X軸起的角度方向。又，圖11(a)中的粗實線7a、細實線7b以及虛線7c分別相對于當發(fā)熱體112e的寬度T為6.0mm、2.5mm、1.0mm時即T＝12t、5t、2t時的方向分布。
而且，如下述這樣測定方向分布7a、7b、7c。首先，向紅外線燈泡供給恒定功率600W。在從紅外線燈泡穩(wěn)定地輻射紅外線的狀態(tài)下，測定到達離開發(fā)熱體112e(圖11的原點O)一定距離約300mm位置上的規(guī)定微小面積內的紅外線量。保持距離原點O的距離，改變相對于發(fā)熱體112e的方向而重復上述測定。這樣測定的結果，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輻射出的紅外線的強度的指向性當相對于發(fā)熱體112e厚度t的寬度T的比越大時越強。特別地，T≥5t即相對于厚度t寬度T的比在5倍以上時，與X軸方向相比Y軸方向的輻射幅度顯著地小。
如此當各方向非等同地輻射紅外線時，例如，僅要對于規(guī)定區(qū)域加熱時，則可以將該區(qū)域放置于X軸上。反之，當不希望僅對規(guī)定區(qū)域加熱時，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度上具有指向性。
又，以通過連接端子107d連接板狀發(fā)熱體112e、112f的示例進行了說明，如圖7的第6實施例所示，分布通過連接部件108連接安裝在發(fā)熱體上的上下2個中間電極103c、103d，也能夠獲得相同的構造。此時，由于連接部件108為線圈狀，因此能夠自由地設定各個板狀發(fā)熱體112e、112f的方向。
根據本實施例的紅外線燈泡，通過改變多個板狀發(fā)熱體的面方向并且進行組合，能夠實現具有設定了所要求的熱分布的長尺寸發(fā)熱體的紅外線燈泡。
《第9實施例》圖12(a)是表示采用了第7實施例的紅外線燈泡的本實用新型第9實施例的加熱裝置中的加熱部分的構造的立體圖。圖12(b)表示熱輻射的狀態(tài)的加熱部分的剖視圖。對于與第7實施例相同的部分采用同一符號并示例說明。
在圖12(a)中，本實施例的加熱裝置向著被加熱物132安裝紅外線燈泡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的被加熱物對向方向的背面上設置鋁制的反射板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，通過將紅外線燈泡110的板狀發(fā)熱體122c、122d的面方向向著被加熱物132而安裝，能夠更好地對于在熱輻射上具有方向性的被加熱物132進行加熱。再者，由于在與紅外線燈泡110的板狀發(fā)熱體122c的被加熱物132對向的方向的背面上熱輻射較大，故在其背面設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，從紅外線燈泡輻射出來的熱量能夠有效地照射到被加熱物132上。
由此，通過在具有長發(fā)熱體的紅外線燈泡110的軸方向上設置反射板111與被加熱物132，能夠實現如圖12(b)所示的設置了紅外線燈泡的熱分布、熱指向性的加熱裝置。
根據這樣的加熱裝置，由于在長發(fā)熱體的長方向上平行地配置被加熱物132，故能夠有效地對長尺寸的被加熱物進行加熱。結果，通過使得發(fā)熱體的長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，當吸收發(fā)熱體的熱時，在被加熱物132的加熱面上與被加熱物132非接觸地或接觸設置涂有吸收遠紅外線涂料(黑色)的吸熱板。
以下，描述采用了本實用新型的紅外線燈泡的裝置。
上述實施例中描述的對于有機物質的加熱效果好的本實用新型的紅外線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效果的各種食品加工用裝置、業(yè)務用裝置等。
1)取暖裝置暖爐、桑拿、暖氣、足溫器、浴室干燥取暖設備、更衣取暖爐等2)干燥裝置衣物干燥設備、食品器皿干燥設備、被褥干燥設備、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、漂洗后的照片印畫干燥裝置等3)加熱裝置飲料的加熱設備、觀賞用水槽的加熱設備、冰箱除霜加熱器、溫水器、生垃圾處理設備、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、肉包·香腸·烤雞·烤章魚等的保溫裝置5)烹調裝置微波爐、燒烤箱、面包機、燒烤機、烤雞裝置、漢堡包烹調裝置、各種家用業(yè)務用烹調裝置等6)醫(yī)療裝置紅外線治療器等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)燒成裝置魚糕、魚卷、面包、蛋糕、考山芋、栗子、海苔、魚肉等的燒成裝置12)殺菌裝置蕎麥面、木松魚、堅果、真空包食品等的殺菌裝置以上，對于各實施例進行了詳細地說明，本實用新型的紅外線燈泡以及采用了該紅外線燈泡的取暖或者加熱裝置具有下述效果。
即，根據本實用新型的紅外線燈泡，通過連接端子或者連接子相互連接，能夠簡單地構成發(fā)熱體不會下垂、成本較低的長發(fā)熱體。再者，將這樣構成的長發(fā)熱體插入石英玻璃管并封入惰性氣體。根據上述的構造，能夠防止外部沖擊對于發(fā)熱體的損傷，能夠實現高溫下可以使用的紅外線燈泡。
再者，通過組合多個發(fā)熱量不同的發(fā)熱體，對于連接的長發(fā)熱體能夠在長方向上設置要求的熱分布(光分配分布)。特別地，通過對于剖面形狀為長方形、寬度與厚度比為5∶1的多個板狀發(fā)熱體改變寬面的方向而進行連接，由此能夠設計紅外線燈泡的軸方向的熱分布。
又，通過采用本實用新型的紅外線燈泡，能夠實現低成本、具有所要求的熱分布、熱指向性、高效率的并且具有根據加熱方法的寬選擇性且使用方便的加熱·取暖裝置。
如實施例中進行的詳細說明，本實用新型的紅外線燈泡作為發(fā)熱體采用由包含碳素的物質形成的燒結體并且該燒結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、鹵素燈加熱器或者具有碳素物質的燒結體的以往的紅外線燈泡等發(fā)熱體的放射率更接近于黑體。結果，能夠實現在紅外線區(qū)域中的紅外線放射強度高的紅外線燈泡。
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間內達到平衡溫度，速熱性良好。
又，采用了本實用新型的紅外線燈泡的裝置能夠縮短各種食品的處理時間即能夠節(jié)省能量，同時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用新型紅外線燈泡的放射光波峰波長(約2.1μm)的吸收波長的各種材料或者表面狀態(tài)的物質時，與上述同樣地，能夠實現縮短處理時間的節(jié)能型裝置。
權利要求1.一種紅外線燈泡，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線；在內部封入所述碳素發(fā)熱體并且在內部封入惰性氣體且使所述導線的端部向外導出的石英玻璃管。
2.一種紅外線燈泡，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線；在內部封入所述碳素發(fā)熱體并且在內部封入惰性氣體且使所述導線的端部向外導出的石英玻璃管，在與所述碳素發(fā)熱體的兩端分別連接的所述導線的至少一方上設置大致接近所述石英玻璃管內徑的彈簧部分而向所述碳素發(fā)熱體施加張力。
3.一種紅外線燈泡，其特征在于，具有通過連接端子將由包含碳素物質的燒結體形成的多個發(fā)熱體串聯(lián)連接成的長尺寸發(fā)熱體；與所述長尺寸發(fā)熱體的兩端分別連接的電極端子；在所述各個電極端子上將各自的一端電性連接同時將各自的另一端通過內部導線與各自的中間端板的一端連接的發(fā)熱體組件。
4.如權利要求3所述的紅外線燈泡，其特征在于，在耐熱透光玻璃管內插入所述發(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出的外部導線。
5.一種紅外線燈泡，其特征在于，具有，在由包含碳素物質的燒結體形成的多個發(fā)熱體的各兩端部上設置的電極端子；通過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發(fā)熱體形成一條長發(fā)熱體并通過內部導線將所述長發(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.如權利要求5所述的紅外線燈泡，其特征在于，在所述耐熱透光玻璃管內插入所述發(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向所述耐熱透光玻璃管外部的外部導線。
7.如權利要求5所述的紅外線燈泡，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的燒結體形成。
8.如權利要求5所述的紅外線燈泡，其特征在于，所述連接端子是由線圈狀的鎢元素物質或者鉬元素物質形成。
9.如權利要求6所述的紅外線燈泡，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封入包含惰性氣體或者氮氣的氣體。
10.如權利要求7所述的紅外線燈泡，其特征在于，所述連接端子相對于所述發(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壁具有規(guī)定間隙。
11.如權利要求3所述的紅外線燈泡，其特征在于，所述發(fā)熱體組件由多個發(fā)熱量相互不同的發(fā)熱體形成。
12.如權利要求3所述的紅外線燈泡，其特征在于，所述發(fā)熱體的剖面形狀為長方形并且為長方形的厚度與寬度比為1∶5以上的板狀發(fā)熱體，多個所述板狀發(fā)熱體的至少一個的剖面的長方形的長邊方向與其他板狀發(fā)熱體的不同。
13.一種紅外線燈泡，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成，在至少1條棒狀且以包含碳素物質的燒結體形成的長發(fā)熱體上安裝多個端子，在所述長發(fā)熱體兩端連接1對電極端子的各自的一端，在各個電極端子上電性連接各自的一端且通過內部導線將另一端與中間端板的一端連接。
14.如權利要求13所述的紅外線燈泡，其特征在于，在所述耐熱透光玻璃管內插入所述發(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出的外部導線。
專利摘要將碳素物質形成的材料進行混合、擠壓成形并在干燥的惰性氣體中燒結后所獲得的發(fā)熱體材料在真空中通過實施再次熱處理，調節(jié)成作為電阻溫度特性所必要的值并且作為紅外線燈泡的發(fā)熱體。發(fā)熱體是由碳素物質形成的棒狀或者板狀，在其兩端部上直接或者通過石墨塊將內部導線以緊密的嵌合卷繞并在該內部導線的當中形成彈簧部分。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H01K1/06GK2658937SQ0126966
公開日2004年11月24日 申請日期2001年11月30日 優(yōu)先權日2000年11月30日
發(fā)明者小西政則, 東山健二, 丹下博文 申請人:松下電器產業(yè)株式會社