(57)【要約】      （修正有）【課題】発熱体の長さ方向の全体にわたり要求に応じた照射特性を得る。【解決手段】ヒータ１は、発光管２と、発熱体３０と、反射膜１００とを具備する。発光管２は、円筒状であり、赤外光を透過する。発熱体３０は、発光管２の内部に配置される。発熱体３０は、螺旋状に密巻きされた導体が発光管２の長さ方向に延在する。反射膜１００は、発光管２の外面に設けられ、少なくとも発光管２の長さ方向の一端寄りに配置されて赤外光を発光管２の内部へ反射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外光を透過する円筒状の発光管と；
前記発光管の内部に配置され、螺旋状に密巻きされた導体が前記発光管の長さ方向に延在する発熱体と；
前記発光管の外面に設けられ、少なくとも前記発光管の長さ方向の一端寄りに配置されて前記赤外光を前記発光管の内部へ反射する反射膜と；
を具備する、ヒータ。
【請求項２】
前記反射膜は、前記発熱体の長さ方向の両端部と向かい合うように配置された第１反射膜を有する、請求項１に記載のヒータ。
【請求項３】
前記反射膜は、前記第１反射膜よりも前記赤外光の反射効率が低く、前記第１反射膜の間に配置された第２反射膜を有する、請求項２に記載のヒータ。
【請求項４】
前記第１反射膜は、前記第２反射膜よりも高い反射率を有する、請求項３に記載のヒータ。
【請求項５】
前記第１反射膜は、前記第２反射膜よりも前記発光管の周方向に配置される角度が大きい、請求項３または４に記載のヒータ。
【請求項６】
前記発熱体は、前記導体のピッチＬと線径Ｍとが０．１≦Ｌ／Ｍ≦０．３の関係を有する、請求項１〜５のいずれか１つに記載のヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱源として、例えばヒータを用いることが知られている。ヒータは、通電により赤外光を放射する発熱体として線状または棒状の導体を螺旋状に巻いたフィラメントを用いるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０４０８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のヒータでは、発熱体が放射する赤外光の強度は長さ方向の中央部と端部との間で差異が生じる場合があり、特に発熱体の端部では照射効率が低下する。このため、例えば発熱体そのものの形状に制約がある場合、要求された照射特性を得ることが困難な場合があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、発熱体の長さ方向の全体にわたり要求に応じた照射特性を得ることができるヒータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のヒータは、発光管と、発熱体と、反射膜とを具備する。発光管は、円筒状であり、赤外光を透過する。発熱体は、発光管の内部に配置される。発熱体は、螺旋状に密巻きされた導体が発光管の長さ方向に延在する。反射膜は、発光管の外面に設けられ、少なくとも発光管の長さ方向の一端寄りに配置されて赤外光を発光管の内部へ反射する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発熱体の長さ方向の全体にわたり要求に応じた照射特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１に係るヒータの側面図である。
【図２】発熱体の部分拡大図である。
【図３】実施形態１に係るヒータの上面図である。
【図４】実施形態１に係るヒータの断面図である。
【図５】実施形態２に係るヒータの上面図である。
【図６】実施形態１、２の変形例に係るヒータの上面図である。
【図７】実施形態３に係るヒータの上面図である。
【図８】実施形態３に係るヒータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下で説明する実施形態に係るヒータ１は、発光管２と、発熱体３０と、反射膜１００とを具備する。発光管２は、筒状であり、赤外光を透過する。発熱体３０は、発光管２の内部に配置される。発熱体３０は、螺旋状に密巻きされた導体が発光管２の長さ方向に延在する。反射膜１００は、発光管２の外面に設けられ、少なくとも発光管２の長さ方向の一端寄りに配置されて赤外光を発光管２の内部へ反射する。
【００１０】
また、以下で説明する実施形態に係る反射膜１００は、発熱体３０の長さ方向の両端部と向かい合うように配置された第１反射膜１０１を有する。
【００１１】
また、以下で説明する実施形態に係る反射膜１００は、第１反射膜１０１、１０１ａよりも赤外光の反射効率が低く、第１反射膜１０１、１０１ａの間に配置された第２反射膜１０２、１０２ａを有する。
【００１２】
また、以下で説明する実施形態に係る第１反射膜１０１は、第２反射膜１０２よりも高い反射率を有する。
【００１３】
また、以下で説明する実施形態に係る第１反射膜１０１ａは、第２反射膜１０２ａよりも発光管２の周方向に配置される角度が大きい。
【００１４】
また、以下で説明する実施形態に係る発熱体３０は、導体のピッチＬと線径Ｍとが０．１≦Ｌ／Ｍ≦０．３の関係を有する。
【００１５】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づき説明する。なお、以下に示す各実施形態は、本発明が開示する技術を限定するものではない。また、以下に示す各実施形態及び各変形例は、矛盾しない範囲で適宜組合せることができる。また、各実施形態の説明において、同一構成には同一符号を付与して後出の説明を適宜省略する。
【００１６】
［実施形態１］
まず、図１を用いて、実施形態１に係るヒータ１の構成例について説明する。図１は、実施形態１に係るヒータ１の側面図である。なお、図１では、説明を分かりやすくするために、ヒータ１の光の照射方向を負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。
【００１７】
図１に示したヒータ１は、被照射体や被照射空間を加熱するものであり、例えば、印刷物の乾燥工程において印刷物に印刷されたインク等を乾燥する乾燥装置、塗装工程において材料に塗装された塗料を加熱して乾燥する乾燥装置として使用される。
【００１８】
図１に示すように、実施形態１に係るヒータ１は、発光管２と、フィラメント３と、金属箔６０と、アウターリード７０と、反射膜１００とを含んで構成されている。反射膜１００は、第１反射膜１０１の一例である。
【００１９】
発光管２は、筒状部１０と、シール部２０とを有し、管径と比較して全長がＹ軸方向である長さ方向へ長い長尺物である。筒状部１０は、例えば、石英ガラスで形成され、透明であり、内部の光を外部へ透過する。なお、発光管２は、石英ガラスに着色を施した着色バルブや、石英ガラスに金属混合物等を含んだガラスでもよい。
【００２０】
また、筒状部１０は、内部に空間を有し、かかる空間にガスが充填される。ガスは、例えば約０．８気圧のアルゴンガスである。なお、ガスは、熱伝導率が低いものがよく、例えば、クリプトン、キセノン、アルゴン、ネオン等のうち１種類、または複数種組み合わせたガスを含んで構成されていればよい。
【００２１】
シール部２０は、筒状部１０の長さ方向における両端部に設けられる。シール部２０は、封着部であり、筒状部１０を封止する。本実施形態におけるシール部２０は、ピンチシールにより板状に形成されている。なお、シール部２０は、シュリンクシールにより円柱状に形成されてもよい。
【００２２】
フィラメント３は、発光管２の内部にＹ軸方向に沿って設けられる。フィラメント３は、例えばタングステン等の導体であり、主部である発熱体３０と、レグ部４０と、アンカー５０とが設けられる。
【００２３】
発熱体３０は、フィラメント３の主部であり、上記導体を螺旋状に密巻きすることで発光管２の長さ方向に延在するように形成され、点灯時に発熱して光を発する。レグ部４０は、発熱体３０の軸方向における両端部に配置され、一部がシール部２０に埋め込まれて配置される。レグ部４０は、発熱体３０に電力を供給する部分である。レグ部４０は、一端が発熱体３０の両端部にそれぞれ接続され、他端が金属箔６０にそれぞれ電気的に接続されている。
【００２４】
金属箔６０は、一端がフィラメント３のレグ部４０と接続され、他端がアウターリード７０と接続される。金属箔６０は、シール部２０の内部にそれぞれ埋設される。金属箔６０は、例えば、モリブデン箔であり、シール部２０の板状面に沿うように配置される。
【００２５】
アウターリード７０は、金属箔６０と外部の図示しない電源とを接続する。アウターリード７０は、一端が金属箔６０にそれぞれ接続され、他端が発光管２の外部に露出している。アウターリード７０の他端は、シール部２０とともに、図示しないコネクタを介して図示しないケーブルと電気的に接続される。アウターリード７０は、例えばモリブデン棒である。
【００２６】
ここで、発熱体３０についてさらに説明する。図２は、発熱体の部分拡大図である。発熱体３０は、密巻きされた導体の間隔、すなわちピッチＬと線径ＭとがＬ／Ｍ≦０．３、好ましくは０．１≦Ｌ／Ｍ≦０．３の関係を有する。このように発熱体３０を密巻きすることで、発熱体３０から放射される赤外光の強度を高めることができる。
【００２７】
ここで、従来のヒータについて説明する。従来のヒータでは、その特性上、発熱体の長さ方向の中央部と比較して両端部の方が発熱体から放射される赤外光の強度が低くなる。しかしながら、例えば密巻きの導体を発熱体として適用した場合には、発熱体そのものの設計変更には限度があり、必ずしも対策が十分でなかった。
【００２８】
そこで、実施形態１に係るヒータ１は、発熱体３０から放射される赤外光を反射する反射膜１００を発光管２の長さ方向の両端部に具備する。具体的には、反射膜１００は、発光管２の外面に、発熱体３０の長さ方向の両端部と向かい合うように設けられ、発熱体３０からの赤外光を発光管２の内部へ反射する。
【００２９】
つまり、実施形態１に係る反射膜１００は、被照射体が存在しない側に設けられ、被照射体が存在する側へ発熱体３０の長さ方向の両端部から放射された赤外光を反射する。これにより、実施形態１に係るヒータ１は、発熱体３０の長さ方向の中央部と比較して放射される赤外光の強度が低い発熱体３０の両端部における照射光に指向性を持たせ、被照射体に対する照射強度を発熱体３０の長さ方向の中央部と同等程度、あるいはそれ以上に向上させることができる。
【００３０】
実施形態１に係る反射膜１００は、アルミニウムまたはケイ素を含む材料で形成される。具体的には、反射膜１００は、全成分のうち５０％以上の成分がアルミナまたはシリカである。
【００３１】
実施形態１に係る反射膜１００は、金を含む材料で形成されてもよい。具体的には、反射膜１００は、全成分のうち５０％以上の成分が金である。金は、例えばアルミナ、シリカに比べて反射効率が高い。つまり、反射膜１００は、主成分が金である場合、主成分がアルミナである場合よりも照射効率を高めることができる。すなわち、反射膜１００は、要求に応じた照射特性を有するように適宜選択することができる。
【００３２】
なお、実施形態１に係る反射膜１００は、主成分としてアルミナを含む場合、酸化チタン（ＴｉＯ２）および酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を含むこととしてもよい。これにより、反射膜１００に含まれる粒子の平均粒径を小さくすることができるため、反射膜１００としての反射効率および物理的強度を高めることができる。
【００３３】
次に、図３を用いてヒータ１の上面視について説明する。図３は、実施形態１に係るヒータ１の上面図である。図３では、ヒータ１の照射側とは反対側（Ｚ軸正方向側）から照射側（Ｚ軸負方向側）を見た図を示している。
【００３４】
図３に示すように、反射膜１００は、照射側とは反対側であるＺ軸正方向側から見た場合に、筒状部１０の長さ方向における両端寄りに設けられ、発熱体３０の長さ方向の両端を覆う位置に設けられる。このように反射膜１００を規定することにより、発熱体３０の長さ方向の両端部から被照射体に照射される赤外光の照射強度を発熱体３０の長さ方向の中央部から被照射体に照射される赤外光の照射強度と同等程度、あるいはそれ以上となるように向上させることができる。
【００３５】
次に、図４を用いてヒータ１の断面について説明する。図４は、実施形態１に係るヒータ１の断面図である。図４には、図１におけるヒータ１をＡ―Ａ線で切断した断面を示している。
【００３６】
図４に示すように、筒状部１０は、断面視において略円形である。つまり、筒状部１０は、円筒形である。発熱体３０も同様に、断面視において略円形であり、円筒形である。アンカー５０は、断面視において、筒状部１０の内壁に沿って円弧状に設けられる。また、アンカー５０の一端は、筒状部１０の内部へ屈曲するとともに、発熱体３０に接続される。これにより、発熱体３０は、断面視において、筒状部１０の略中央に位置して支持される。
【００３７】
また、反射膜１００は、発光管２における筒状部１０の周方向に角度θの範囲で延在するように設けられる。図４に示すように、角度θは、例えば１８０°である。なお、反射膜１００は、角度θが１８０°に限定されるものではなく、必要とされる反射効率に応じて適宜変更することができる。
【００３８】
なお、図４では、反射膜１００が配置された箇所を断面視したが、反射膜１００が配置されない箇所についても、筒状部１０の外面に反射膜１００が配置されていないことを除き図３に示したものと概ね同様の構成であり、図示による説明は省略する。
【００３９】
［実施形態２］
図５は、実施形態２に係るヒータ１の上面図である。図５に示すヒータ１は、発熱体３０の長さ方向の両端部と向かい合うように配置された第１反射膜１０１の間に挟まれるように配置された第２反射膜１０２をさらに有する点で実施形態１に係るヒータ１と相違する。これにより、反射膜１００は長さ方向の全体にわたって発熱体３０と向かい合うように配置される。
【００４０】
また、反射膜１００は、発熱体３０の長さ方向の両端部と向かい合うように配置された第１反射膜１０１と、第１反射膜１０１の間に配置された第２反射膜１０２とを有する。
【００４１】
実施形態２に係る第１反射膜１０１は、金を含む材料で形成される。具体的には、第１反射膜１０１は、全成分のうち５０％以上の成分が金である。
【００４２】
また、実施形態２に係る第２反射膜１０２は、第１反射膜１０１よりも赤外光の反射効率が低い材料、例えばアルミニウムまたはケイ素を含む材料で形成される。具体的には、第２反射膜１０２は、全成分のうち５０％以上の成分がアルミナまたはシリカである。
【００４３】
なお、実施形態２に係る第２反射膜１０２は、主成分としてアルミナを含む場合、酸化チタン（ＴｉＯ２）および酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を含むこととしてもよい。これにより、第２反射膜１０２に含まれる粒子の平均粒径を小さくすることができるため、第２反射膜１０２としての反射効率および物理的強度を高めることができる。
【００４４】
このように互いに反射効率の異なる第１反射膜１０１および第２反射膜１０２を配置することにより、例えば発熱体３０の長さ方向の両端部から被照射体に照射される赤外光の照射強度を発熱体３０の長さ方向の中央部から被照射体に照射される赤外光の照射強度と同等程度、あるいはそれ以上となるように向上させることができる。
【００４５】
また、実施形態２に係る反射膜１００は、長さ方向の全体にわたって発熱体３０と向かい合うように配置されている。このため、発熱体３０の長さ方向の全体にわたり被照射体に照射される赤外光の照射強度が向上する。
【００４６】
［変形例］
図６は、実施形態１、２の変形例に係るヒータを示す断面図である。図６（ａ）〜（ｄ）に示すヒータ１は、図３、図５と同じ視点で上面視したものに相当する。
【００４７】
図６（ａ）に示すように、第１反射膜１０１の一例である反射膜１００は、少なくとも発光管２の長さ方向の一端寄りに配置されていればよい。すなわち、反射膜１００は、発熱体３０の長さ方向の両端部のうち、一端部と向かい合うように配置されていればよい。
【００４８】
また、図６（ｂ）に示すように、反射膜１００は、発熱体３０の長さ方向の一端部と向かい合うように配置された第１反射膜１０１と、他端部と向かい合うように配置された第２反射膜１０２とを有してもよい。
【００４９】
また、図６（ｃ）に示すように、反射膜１００は、発熱体３０の長さ方向の両端部と向かい合うように配置された第１反射膜１０１と、第１反射膜１０１と隣り合うように配置された第２反射膜１０２とを有し、さらに発熱体３０の長さ方向の中央部は反射膜を有さなくてもよい。
【００５０】
また、図６（ｄ）に示すように、反射膜１００は、発光管２の長さ方向に所定の間隔で複数配置されてもよい。かかる場合、反射膜１００は、第１反射膜１０１のみで構成されてもよく、第１反射膜１０１と第２反射膜１０２とを有してもよい。
【００５１】
なお、上述した実施形態に係るヒータ１は、直線状に形成されているが、これに限定されるものではない。ヒータ１は、曲がって形成されてもよい。
【００５２】
上述したように、実施形態に係るヒータ１は、発光管２と、発熱体３０と、反射膜１００とを具備する。発光管２は、筒状であり、赤外光を透過する。発熱体３０は、発光管２の内部に配置される。発熱体３０は、螺旋状に密巻きされた導体が発光管２の長さ方向に延在する。反射膜１００は、発光管２の外面に設けられ、少なくとも発光管２の長さ方向の一端寄りに配置されて赤外光を発光管２の内部へ反射する。これにより、反射膜１００を設けた部分における照射光に指向性を持たせることで、照射効率を向上させることができ、発熱体３０の長さ方向の全体にわたり要求に応じた照射特性を得ることができる。
【００５３】
また、実施形態に係る反射膜１００は、発熱体３０の長さ方向の両端部と向かい合うように配置された第１反射膜１０１を有する。これにより、反射膜１００と向かい合う発熱体３０の長さ方向の両端部における照射光に指向性を持たせることで、照射効率を向上させることができ、発熱体３０の長さ方向の全体にわたり要求に応じた照射特性を得ることができる。
【００５４】
また、実施形態に係る反射膜１００は、第１反射膜１０１よりも赤外光の反射効率が低く、第１反射膜１０１の間に配置された第２反射膜１０２を有する。これにより、反射膜１００と向かい合う発熱体３０の長さ方向の全体にわたり要求に応じた照射特性を得ることができる。
【００５５】
また、実施形態に係る第１反射膜１０１は、第２反射膜１０２よりも高い反射率を有する。これにより、第１反射膜１０１および第２反射膜１０２と向かい合う発熱体３０からの照射効率を向上させつつ、要求に応じた照射特性を得ることができる。
【００５６】
［実施形態３］
図７は、実施形態３に係るヒータ１の上面図である。図７に示すヒータ１は、発熱体３０の長さ方向の両端部と向かい合うように配置された第１反射膜１０１ａと、第１反射膜１０１ａの間に挟まれるように配置された第２反射膜１０２ａとを有する点で実施形態１、２に係るヒータ１と相違する。
【００５７】
また、反射膜１００は、発熱体３０の長さ方向の両端部と向かい合うように配置された第１反射膜１０１ａと、第１反射膜１０１ａの間に配置された第２反射膜１０２ａとを有する。
【００５８】
図８は、実施形態３に係るヒータ１の断面図である。（ａ）は、図７のＢ−Ｂ線で、（ｂ）は、図７のＣ―Ｃ線で、それぞれ切断した断面を示したものである。
【００５９】
図８（ａ）に示すように、第１反射膜１０１ａは、発光管２における筒状部１０の周方向に角度θ１の範囲で配置される。ここで、角度θ１は、例えば２４０°以下、好ましくは１８０°以上２４０°以下とすることができる。このように角度θ１を規定することにより、発熱体３０の長さ方向の両端部における照射効率を向上させることができる。
【００６０】
一方、図８（ｂ）に示すように、第２反射膜１０２ａは、発光管２における筒状部１０の周方向に角度θ２の範囲で配置される。ここで、角度θ２は、角度θ１よりも小さい。好ましくは、θ１−θ２≧３０°の関係を有する。このように角度θ２を規定することにより、第２反射膜１０２ａによる赤外光の反射効率は、発熱体３０の長さ方向の両端部における照射効率よりも低くなる。これにより、第２反射膜１０２ａと向かい合う発熱体３０の長さ方向の中央部分からの照射効率を向上させつつ、第１反射膜１０１ａと向かい合う発熱体３０の長さ方向の両端部から被照射体に照射される赤外光の照射強度を発熱体３０の長さ方向の中央部から被照射体に照射される赤外光の照射強度と同等程度、あるいはそれ以上となるように向上させることができる。
【００６１】
ここで、実施形態３に係る第１反射膜１０１ａおよび第２反射膜１０２ａは、同じ材料、例えばアルミニウムまたはケイ素を含む材料で形成される。具体的には、第１反射膜１０１ａおよび第２反射膜１０２ａは、全成分のうち５０％以上の成分がアルミナまたはシリカである。また、第１反射膜１０１ａおよび第２反射膜１０２ａは、金を含む材料、例えば、全成分のうち５０％以上の成分が金であるように形成してもよい。さらに、第１反射膜１０１ａおよび第２反射膜１０２ａは、互いに異なる材料で形成されてもよい。これにより、第１反射膜１０１ａと向かい合う発熱体３０からの照射効率を向上させつつ、発熱体３０の長さ方向の全体にわたり要求に応じた照射特性を得るための自由度が向上する。
【００６２】
なお、図７に示す反射膜１００は、長さ方向の全体にわたって発熱体３０と向かい合うように配置されているが、これに限らず、第１反射膜１０１ａと第２反射膜１０２ａとの間が離れていてもよい。
【００６３】
上述したように、実施形態に係る第１反射膜１０１ａは、第２反射膜１０２ａよりも発光管２の周方向に延在する角度が大きい。これにより、発熱体３０の長さ方向の全体にわたり要求に応じた照射特性を得ることができる。
【００６４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６５】
１  ヒータ
２  発光管
３  フィラメント
１０  筒状部
２０  シール部
３０  発熱体
４０  レグ部
５０  アンカー
６０  金属箔
７０  アウターリード
１００  反射膜
１０１、１０１ａ  第１反射膜
１０２、１０２ａ  第２反射膜
【図１】
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【図２】
2020047552.tif 000004
【図３】
2020047552.tif 000005
【図４】
2020047552.tif 000006
【図５】
2020047552.tif 000007
【図６】
2020047552.tif 000008
【図７】
2020047552.tif 000009
【図８】
2020047552.tif 000010