(57)【要約】【課題】本発明は、フィルムシート状の発熱体を有する発熱体ユニットにおいて、発熱体の性能を損なうことなく確実に発熱体を支持することが可能であり、通電立ち上がり時の温度上昇が早く、効率の高い加熱が可能な発熱体ユニット及び加熱装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の発熱体ユニットは、炭素系物質を含むフィルムシートを帯形状の発熱体に対して、発熱体の背面側の長手方向にそった直線状の一部分と内部耐熱部材が接触して発熱体を支持するよう構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素系物質を含むフィルムシートを帯形状に形成し、長手方向の両端に電圧が印加されて発熱する発熱体と、
前記発熱体に電力を供給する電力供給部材と、
前記発熱体の長手方向にそった直線状の一部分と接触して前記発熱体を支持する内部耐熱部材と、
前記発熱体と前記内部耐熱部材を内包する容器と、具備する発熱体ユニット。
【請求項２】
前記内部耐熱部材が中空状である請求項１に記載の発熱体ユニット。
【請求項３】
前記電力供給部材が、前記発熱体の一端に電力を供給する第１の電力供給部材と、前記第１の電力供給部材と同じ端部に導出され、前記内部耐熱管内を介して前記発熱体の他端に電気的に接続される第２の電力供給部材で構成された請求項２に記載の発熱体ユニット。
【請求項４】
前記内部耐熱部材の内部に第２の発熱体が配置された請求項２に記載の発熱体ユニット。
【請求項５】
前記第２の発熱体の一端が前記発熱体の一端と電気的に接続され、前記第２の発熱体の他端が前記電力供給部材へ電気的に接続された請求項４に記載の発熱体ユニット。
【請求項６】
前記電力供給部材が、容器の内壁面に接触して前記発熱体を前記容器内の所定位置に保持する支持手段を有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項７】
前記電力供給部材が有する支持手段は、弾性を有するコイル状の線材により形成された請求項６に記載の発熱体ユニット。
【請求項８】
前記内部耐熱部材が、容器の内壁面に接触して前記発熱体を前記容器内の所定位置に保持する支持手段を有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項９】
前記内部耐熱部材が有する支持手段が、前記内部耐熱部材と別体で構成された支持部であり、前記支持部が容器の内壁面と前記内部耐熱部材とに接触して前記発熱体を前記容器内の所定位置に保持するよう構成された請求項８に記載の発熱体ユニット。
【請求項１０】
前記発熱体の両端に電気的に接続され、前記内部耐熱部材の両端に機械的に接続された導電性部材の保持台を具備し、前記保持台が前記発熱体と前記内部耐熱部材とともに容器に内包された請求項１に記載の発熱体ユニット。
【請求項１１】
前記保持台が、容器の内壁面に接触して前記発熱体を前記容器内の所定位置に保持する支持手段を有する請求項１０に記載の発熱体ユニット。
【請求項１２】
前記保持台が有する支持手段が、前記保持台と一体的に形成された支持部である請求項１１に記載の発熱体ユニット。
【請求項１３】
前記発熱体が前記容器における長手方向に平行な中心線の位置より偏心した位置に配設された請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項１４】
前記内部耐熱部材が、耐熱性及び絶縁性を有する石英ガラス、高シリカガラス、低アルカリホウケイ酸ガラス、結晶化ガラス等のガラス類、アルミナ、コージライト、ムライト、ジルコニア、マグネシア、カルシア等のセラミック類、の中から選ばれた少なくとも１種類の材料により形成された請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項１５】
前記容器が、石英ガラス管で形成された請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項１６】
前記容器内に不活性ガスが封入され、前記容器の両端を封着した請求項１５に記載の発熱体ユニット。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の発熱体ユニットを有し、発熱体に対向する位置に反射手段を設けたことを特徴とする加熱装置。
【請求項１８】
前記反射手段は長手方向に直交する断面形状が曲面形状を有する反射板である請求項１７に記載の加熱装置。
【請求項１９】
前記反射手段は長手方向に直交する断面形状が曲面形状を有する反射板であり、前記反射板の一部に発熱体の方向に突出した凸部が形成された請求項１７に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱手段の熱源として使用される発熱体ユニットに関し、特に、発熱体ユニットの発熱体として炭素系物質を含む材料によりフィルムシート状に形成された発熱体ユニット及びその発熱体ユニットを用いた加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱手段の熱源として使用される従来の発熱体ユニットには、炭素系物質を含む材料により柔軟なフィルムシート状に形成された発熱体を用いたものがある。このような柔軟なフィルムシート状の発熱体を発熱体ユニットに用いる場合、その支持方法が問題となる。
【０００３】
従来の発熱体ユニットにおけるフィルムシート状の発熱体の支持方法としては、例えば、特許文献１に開示された方法がある。特許文献１に開示された支持方法は、カーボン系材料で形成された帯形状の発熱体である導電発熱膜が絶縁性セラミックスで形成された円筒形基体の表面に所定のピッチで螺旋状に巻装されており、その円筒形基体が気密容器内に絶縁性を有して保持されている。円筒形基体の両端部分にはビス止めにより固定された接続バンドが取り付けられており、それぞれの接続バンドの一端には導電発熱膜の両端が電気的に接続されている。また、接続バンドの他端には導電発熱膜に電源を供給する給電端子がリード線を介して接続されており、この給電端子が気密容器の両端部分に固着された閉塞ディスクを挿通して固定されている。このように、特許文献１に開示された発熱体ユニットにおいては、帯形状の発熱体が絶縁性セラミックスの円筒形基体の表面に巻装されて気密容器内に保持されている。
【０００４】
また、従来の発熱体ユニットにおけるフィルムシート状の発熱体の他の支持方法としては、例えば特許文献２に開示された方法がある。特許文献２に開示された発熱体ユニットは、多重の炭素シートを互いに圧着して形成されたシート状の炭素フィラメントを発熱体とし、この炭素フィラメントを石英チューブ内に配設したものである。炭素フィラメントは帯形状の発熱部と、この発熱部からその長手方向に直交する方向で突出した複数の支持部とを有しており、発熱部と支持部が一体的に形成されている。特許文献２の発熱体ユニットにおいては、発熱部から両側に突出した支持部によりシート状の炭素フィラメントが石英チューブ内に保持されている。炭素フィラメントの両端にはメッシュ状に形成された連結伝導体が挿入固定されており、この連結伝導体には発熱体である炭素フィラメントに電源を供給する金属ワイヤーが溶接されている。金属ワイヤーは石英チューブの両端部分の封止部における金属片を介して外部電極に電気的に接続されている。
【特許文献１】特開平０５―０３６４６９号公報
【特許文献２】特開２００６―０４０８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示した発熱体ユニットの構成では、導電発熱膜が円筒形基体の表面へ螺旋形に巻装して、気密容器の管中心位置に配置するよう設けられているため、導電発熱膜において発生した熱が通電立ち上り時に円筒形基体に吸熱され、結果として導電発熱膜の温度上昇を阻害していた。また、通電安定状態においても、熱容量の大きな円筒形基体を温めているため、効率的な加熱ができないという問題を有していた。さらに、導電発熱膜の全体が円筒形基体に密着して巻装されているため、通電時と無通電時の温度差による熱膨張差で断線に至る不具合が生じる可能性があった。
【０００６】
また、特許文献２に示す従来の発熱体ユニットにおいては、シート状の炭素フィラメントの一部を突出させて支持部を形成し、その支持部により石英チューブ内に炭素フィラメントを保持する構成であるが、シート状の炭素フィラメントは剛性がないため、支持部による保持機能の効果は少ないものである。さらに、炭素フィラメントは通電時と無通電時において熱膨張と熱圧縮により変形するため、支持部による通電時の保持機能の効果は更に少ないものとなる。
【０００７】
本発明は、前記のような従来の発熱体ユニットにおける課題を解決するものであり、柔軟、且つ薄膜状であるフィルムシート状の発熱体を有する発熱体ユニットにおいて、発熱体の性能を損なうことなく確実に発熱体を支持することが可能であり、通電立ち上がり時の温度上昇が早く、効率の高い加熱が可能な発熱体ユニット及びその発熱体ユニットを用いた加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る第１の観点の発熱体ユニットは、前記の課題を解決するために、炭素系物質を含むフィルムシートを帯形状に形成し、長手方向の両端に電圧が印加されて発熱する発熱体と、
前記発熱体に電力を供給する電力供給部材と、
前記発熱体の長手方向にそった直線状の一部分と接触して前記発熱体を支持する内部耐熱部材と、
前記発熱体と前記内部耐熱部材を内包する容器と、具備する。このように構成された第１の観点の発熱体ユニットは、通電立ち上がり時の温度上昇が早く、効率の高い加熱が可能な熱源となる。
【０００９】
本発明に係る第２の観点の発熱体ユニットは、第１の観点の前記内部耐熱部材が中空状である。このように構成された第２の観点の発熱体ユニットは、内部耐熱部材の熱容量が小さくなり、発熱体の通電立ち上がり時の温度上昇が早くなる。
【００１０】
本発明に係る第３の観点の発熱体ユニットは、第２の観点の前記電力供給部材が、前記第１の電力供給部材と同じ端部に導出され、前記内部耐熱管内を介して前記発熱体の他端に電気的に接続される第２の電力供給部材で構成される。このように構成された第３の観点の発熱体ユニットは、発熱体の通電立ち上がり時の温度上昇が早くなるとともに、発熱体ユニットの片側より電力供給が可能となり発熱体ユニットの全長を短くすることができる。
【００１１】
本発明に係る第４の観点の発熱体ユニットは、第２の観点の前記内部耐熱部材の中空部に第２の発熱体が配置されている。このように構成された第４の観点の発熱体ユニットは、発熱体の通電立ち上がり時の温度上昇が早くなるとともに、前記発熱体と異なる温度分布若しくは配光を有する第２の発熱体により所望の温度分布若しくは配光を実現することができる。
【００１２】
本発明に係る第５の観点の発熱体ユニットは、第４の観点における第２の発熱体の一端と前記発熱体の一端が電気的に接続される構成である。このように構成された第５の観点の発熱体ユニットは、発熱体の通電立ち上がり時の温度上昇が早くなるとともに、第４の観点の発熱体ユニットの所望の温度分布若しくは配光を実現するこができる。さらに、発熱体ユニットの片側より電力供給が可能となり発熱体ユニットの全長を短くすることができる。
【００１３】
本発明に係る第６の観点の発熱体ユニットは、第１の観点乃至第５の観点の前記電力供給部材が、容器の内壁面に接触して前記発熱体を前記容器内の所定位置に保持する。このように構成された第６の観点の発熱体ユニットは、通電立ち上がり時の温度上昇が早く、効率の高い加熱が可能になるとともに、発熱体を容器内の所望の位置に確実に配置することができる。
【００１４】
本発明に係る第７の観点の発熱体ユニットは、第６の観点の前記電力供給部材が有する支持手段が、弾性を有するコイル状の線材により形成されている。このように構成された第６の観点の発熱体ユニットは、発熱体の膨張、収縮を吸収して発熱体を所望の位置に確実に配置することができる。
【００１５】
本発明に係る第８の観点の発熱体ユニットは、第１の観点乃至第５の観点の前記内部耐熱部材が、容器の内壁面に接触して前記発熱体を前記容器内の所定位置に保持する支持手段を有する。このように構成された第８の観点の発熱体ユニットは、発熱体を容器内の所望の位置に確実に配置することができる。
【００１６】
本発明に係る第９の観点の発熱体ユニットは、第８の観点の前記内部耐熱部材が有する支持手段が、前記内部耐熱部材と別体で構成された支持部であり、前記支持部が容器の内壁面と前記内部耐熱部材とに接触して前記発熱体を前記容器内の所定位置に保持するよう構成されている。このように構成された第９の観点の発熱体ユニットは、発熱体を所望の位置に確実に配置することができる。
【００１７】
本発明に係る第１０の観点の発熱体ユニットは、第１の観点の前記発熱体の両端に電気的に接続され、前記内部耐熱部材の両端に機械的に接続された導電性部材の保持台を具備し、前記保持台が前記発熱体と前記内部耐熱部材とともに容器に内包されている。このように構成された第１０の観点の発熱体ユニットは、通電立ち上がり時の温度上昇が早く、発熱体と電力供給部との電気的接続が確実に行われると共に、発熱体からの熱を放熱し電力供給部材に不要な熱伝導を防止することができる。
【００１８】
本発明に係る第１１の観点の発熱体ユニットは、第１０の観点の前記保持台が、容器の内壁面に接触して前記発熱体を前記容器内の所定位置に保持する支持手段を有する。このように構成された第１１の観点の発熱体ユニットは、通電立ち上がり時の温度上昇が早く、効率の高い加熱が可能になるとともに、発熱体を容器内の所望の位置に確実に配置することができる。
【００１９】
本発明に係る第１２の観点の発熱体ユニットは、第１１の観点の前記保持台が有する支持手段が、前記保持台と一体的に形成された支持部である。このように構成された第１２の観点の発熱体ユニットは、発熱体を所望の位置に確実に配置することができる。
【００２０】
本発明に係る第１３の観点の発熱体ユニットは、第１の観点乃至第１２の観点の前記発熱体が前記容器における長手方向に平行な中心線の位置より偏心した位置に配設されている。このように構成された第１３の観点の発熱体ユニットは、容器の一方を加熱してその部分の容器からの輻射熱を高くし、被加熱対象物を効率高く加熱することができる。
【００２１】
本発明に係る第１４の観点の発熱体ユニットは、第１の観点乃至第１３の観点の前記内部耐熱部材が、耐熱性及び絶縁性を有する石英ガラス、高シリカガラス、低アルカリホウケイ酸ガラス、結晶化ガラス等のガラス類、アルミナ、コージライト、ムライト、ジルコニア、マグネシア、カルシア等のセラミック類、の中から選ばれた少なくとも１種類の材料により形成されている。このように構成された第１４の観点の発熱体ユニットは、信頼性が高く、優れた加熱効率を有する熱源となる。
【００２２】
本発明に係る第１５の観点の発熱体ユニットは、第１の観点乃至第１４の観点の前記容器が、石英ガラス管で形成されている。このように構成された第１５の観点の発熱体ユニットは、輻射効率の高い加熱が可能となる。
【００２３】
本発明に係る第１６の観点の発熱体ユニットは、第１５の観点の前記容器内に不活性ガスが封入され、前記容器の両端を封着している。このように構成された第１６の観点の発熱体ユニットは、高温度に発熱する発熱体の酸化を防止することができる。
【００２４】
本発明に係る第１７の観点の加熱装置は、第１の観点乃至第１６の観点の発熱体ユニットを有し、発熱体に対向する位置に反射手段を設けている。このように構成された第１７の観点の加熱装置は、発熱体ユニットと発熱体ユニットからの輻射熱を反射する反射手段が設けているため、効率の高い熱源を有する加熱装置となる。
【００２５】
本発明に係る第１８の観点の加熱装置においては、第１７の観点の前記反射手段は長手方向に直交する断面形状が曲面形状を有する反射板である。このように構成された第１８の観点の加熱装置は、発熱体からの輻射熱により効率高く被加熱対象物を加熱することができる。
【００２６】
本発明に係る第１９の観点の加熱装置においては、第１７の観点の前記反射手段は長手方向に直交する断面形状が曲面形状を有する反射板であり、前記反射板の一部に発熱体の方向に突出した凸部が形成されている。このように構成された第１９の観点の加熱装置は、発熱体からの輻射熱により効率高く被加熱対象物を加熱することができるとともに、反射板により発熱体が直接的に加熱されない構成であるため、発熱体が設計時の加熱状態となり、加熱装置が仕様通りの加熱機能を有する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、柔軟、且つ薄膜状のフィルムシート状の発熱体を有する発熱体ユニットにおいて、発熱体の性能を損なうことなくなく確実に発熱体を支持することが可能であり、通電立ち上がり時の温度上昇が早く、効率の高い加熱が可能な発熱体ユニット及びその発熱体ユニットを用いた加熱装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る発熱体ユニット及び加熱装置の好適な実施の形態を添付の図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
実施の形態１
図１は本発明に係る実施の形態１の発熱体ユニットの構成を示す正面図（ａ）、側面図（ｂ）及び断面図（ｃ）である。
実施の形態１の発熱体ユニットは、帯形状で長手方向に延設された発熱体１と、発熱体１の長手方向の両端部側に接続されて発熱体１に電力を供給する電力供給部材２と、発熱体１の背面側の一部に密接して配置された内部耐熱部材３と、発熱体１と電力供給部材２の一部と内部耐熱部材３とを内包し、不活性ガス５が封入された容器４と、を有して構成されている。
【００３０】
発熱体１は炭素系物質を含む材料によりフィルムシート状に形成されている。発熱体１の材料であるフィルムシート素材は、高分子フィルムを高温度、例えば２４００℃以上の雰囲気中にて熱処理し、焼成してグラファイト化した耐熱性を有する高配向性のグラファイトフィルムシートである。発熱体１は面方向に同等の熱伝導率を有するよう構成されている。電力供給部材２は、発熱体１に電力を供給する挟着部２ａと、弾性力を持つコイル部分を有する内部リード部２ｂと、内部リード線２ｂに中継箔２ｃ（例えば、モリブデン箔）を介して電気的に接続された外部リード部２ｄとを有している。実施の形態１においては、挟着部２ａと内部リード線２ｂは一本の金属線により形成されている。電力供給部材２の挟着部２ａは、発熱体１と内部耐熱部材３のそれぞれの長手方向の両端部側に金属線を巻き付けて、それぞれを巻着固定している。このように構成された電力供給部材２により発熱体１に対して電力が供給され、発熱体１を発熱させている。
【００３１】
内部耐熱部材３は絶縁性及び耐熱性を有する石英ガラス管により構成されており、フィルムシート状の発熱体１はその背面側の一部が内部耐熱部材３に密接するよう配置されている。また、発熱体１及び内部耐熱部材３等を内包する容器４は、絶縁性及び耐熱性を有し、熱透過性を有する材料、例えば石英ガラス管により構成されている。容器４の内部には、アルゴンガス、窒素ガス、又はアルゴンと窒素の混合ガスなどの不活性ガス５が封入されている。
【００３２】
実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、図１の（ｃ）の断面図に示すように、発熱体１の長手方向に直交する断面形状が略直線状（略平板）であり、内部耐熱部材３の長手方向に直交する断面形状が円形状であるため、発熱体１には内部耐熱部材３の一部しか接触しておらず、発熱体１から内部耐熱部材３へ伝導する熱エネルギーは小さく抑制されている。この結果、発熱体１は発生した熱エネルギーを内部耐熱部材３に取られることが少なく、発熱体１の通電立ち上がり時の温度上昇が早くなる。
【００３３】
発熱体１の両端に電力を供給する電力供給部材２の内部リード部２ｂのコイル部分を、内部耐熱部材３の外径より大きく形成し、容器４の内壁面に接して発熱体１及び内部耐熱部材を支持するよう構成されている。したがって、実施の形態１の発熱体ユニットに対して衝撃が加わったとしても、内部リード部２ｂのコイル部分が容器４の内壁面に接触して支持しているため、内部耐熱部材３が容器４の内壁面に衝突して、容器４の破損等の事故を防止している。
【００３４】
また、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、電力供給部材２のコイル部分が弾性力を有するコイルスプリングの機能を有するため、発熱体１と内部耐熱部材２を容器４の封着側である両側に引っ張ることにより長手方向の位置規制を行っている。
さらに、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、発熱体１の発熱温度を約１１００℃に設定することにより、輻射熱の波長２μｍ〜３μｍ（有機物の高吸収波長領域）をより多く放射することが可能となる。この結果、実施の形態１の発熱体ユニットを熱源として用いた場合には、被加熱対象物を効率的に素早く加熱することが可能となる。
以上のように、実施の形態１の発熱体ユニットによれば、柔軟、且つ薄膜状であるフィルムシート状の発熱体１を略直線状に確実に支持することができるとともに、発熱体１の温度上昇が早く、効率的に被加熱対象物を加熱できる熱源を構築することができる。
【００３５】
なお、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、発熱体１を容器４の管中心より管壁側に偏心して配設した。このように発熱体を管壁側に偏心して配置することにより、その管壁側の容器表面温度が上昇し、容器４からの二次輻射熱が大幅に増加する。したがって、このように容器における偏心側部分を被加熱対象物側とすることにより、加熱効率が高めることが可能となる。
【００３６】
実施の形態１の発熱体ユニットにおける内部耐熱部材３は、石英ガラス管で形成した例で説明したが、耐熱性及び絶縁性を有する高シリカガラス、低アルカリホウケイ酸ガラス、結晶化ガラス等のガラス類、アルミナ、コージライト、ムライト、ジルコニア、マグネシア、カルシア等のセラミック類を用いることが可能であり、いずれの材料を用いても同様の効果を奏する。
【００３７】
また、実施の形態１の発熱体ユニットにおける内部耐熱部材３は、ステンレス、ニッケル、モリブデン、タングステン等の金属類で構成することも可能である。但し、その場合には、内部耐熱部材３における少なくとも発熱体１と狭着部２ａとの接触部分を電気絶縁物で形成する必要があり、そのように形成すれば実施の形態１の発熱体ユニットと同様の効果を得ることが可能である。
さらに、実施の形態１の発熱体ユニットにおける容器４は、石英ガラス管の両端を封着し、内部に不活性ガス５を封入した例で説明したが、発熱体１を約８００℃以下の温度で使用する場合には、容器４の両端を開口した開放容器を用いることができる。
【００３８】
図１に示した発熱体ユニットにおいては、電力供給部材２の内部リード部２ｂのコイル部分が容器４の内壁面に支持されるよう構成して、内部耐熱部材３等が衝撃等で容器４の内壁面に衝突し、破損するのを防止する構造としたが、図２に示すように特別の支持部材を設けてもよい。図２の（ａ）は内部耐熱部材３を支持するための支持手段を設けた発熱体ユニットの構成を示す側面図であり、（ｂ）は図２の（ａ）に示した発熱体ユニットのＸ−Ｘ線による断面図である。図２に示す発熱体ユニットにおいて、図１に示した発熱体ユニットの部材と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付す。
【００３９】
図２の（ａ）に示すように、内部耐熱部材３を容器４の内部の所定の位置に確実に保持するために、支持手段として支持部３ａが発熱体ユニットに設けられている。図２の（ｂ）に示すように、支持部３ａは、容器４の内壁面における発熱体１の正面側と対向する領域以外の部分と接するよう設けられている。また、支持部３ａは内部耐熱部材３の外周面における発熱体１の背面側と対向する領域以外の部分と接するよう設けられている。このように、支持部３ａが内部耐熱部材３と容器４との間を接続するよう設けられているため、内部耐熱部材３は容器内部の所定の位置に確実に保持され、衝撃等が発熱体ユニットに加わった場合においても内部耐熱部材３の破損等の事故がさらに確実に防止される。支持部３ａと内部耐熱部材３の固定方法としては、図２の（ｂ）に示すように支持部材３ａと内部耐熱部材３の接触部分が内部耐熱部材３の外周面の１／２以上としている。
支持部３ａの材料としては、耐熱性を有する部材、例えばモリブデン、ニッケル、タンタル、タングステン等の金属、セラミックス等により形成され、更に支持部３ａと内部耐熱部材３の固定方法として、好ましくは支持部３ａが弾性を有する形状、例えば内部耐熱部材３と接する内径が内部耐熱部材３外形より小さい構成とする。また、支持部３ａの材料として、発熱体１を約３００℃以下の温度で使用する場合には、支持部３ａの材料に耐熱性樹脂等を用いることも可能である。
【００４０】
なお、図２においては支持部３ａを２箇所に設けた例で説明したが、支持部３ａの形成数は発熱体１及び内部耐熱部材３の長さ、太さ等の仕様に応じて適宜変更されるものである。
また、支持手段としては図２に示した形状に限定されるものではなく、内部耐熱部材３を容器内面により保持する機能を有するものであればよく、例えば内部耐熱部材３から放射状に突出した形状等が含まれる。
【００４１】
実施の形態１の発熱体ユニットにおける他の支持手段として、弾性を有する支持手段について説明する。図３の（ａ）は実施の形態１の発熱体ユニットにおいて、弾性を有する支持部を設けた例を示す側面図であり、（ｂ）は図３の（ａ）に示した発熱体ユニットのＹ−Ｙ線による断面図である。図３において、図１に示した発熱体ユニットの部材と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付す。
【００４２】
図３に示すように、支持手段である支持部６は弾性力を有するようにコイル状の金属線により構成したものである。支持部６の最外周部分は容器４の内壁面に接するよう形成されている。支持部６は内部耐熱部材３における少なくとも１箇所に設けられており（図３の（ａ）においては２箇所）、支持部６は発熱体１及び内部耐熱部材３に対して巻着されている。発熱体１及び内部耐熱部材３は、支持部６の最外周部分が容器４の内壁面と当接することにより、位置決めされ支持されている。また、図３の（ｂ）に示すように支持部６は金属線が渦巻き形状をしており、上下左右の振動、衝撃が発熱体1と内部耐熱部材３に伝わるのを減少さす働きをする。このように支持部６を設けることにより、内部耐熱部材３は容器内部の所定の位置に確実に保持され、衝撃等が発熱体ユニットに加わった場合においても内部耐熱部材３の破損等の事故が確実に防止される。支持部６は耐熱性と弾性力を有する部材が好ましく、例えばモリブデン線、ニッケル線、タングステン線、タンタル線等によりコイル状に形成される。
【００４３】
なお、本発明の発熱体ユニットにおける内部耐熱部材３の支持方法としては、上記の複数の支持方法における１つの支持方法を単独で用いるものに限定されるものではなく、複数の支持方法を併用してもよい。
また、実施の形態１の発熱体ユニットにおける両側に設けた電力供給部材２は、挟着部２ａと、コイル部分を有する内部リード部２ｂと、中継箔２ｃと、外部リード部２ｄとにより構成したもので説明したが、一方の電力供給部材においては内部リード部にコイル部分を設けずに、他方の電力供給部材にコイル部分を設けた構成でも、実施の形態１の発熱ユニットと同様の効果が得られる。
また、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、電力供給部材２における挟着部２ａと内部リード部２ｂが同じ部材で一体的に構成した例で説明したが、それぞれが電気的に接続されていれば別々の部材を用いても問題はない。
【００４４】
実施の形態１の発熱体ユニットにおいて、内部耐熱部材３と発熱体１が、挟着部２ａ又は支持部６において共に巻着される構成で説明したが、発熱体１の厚みが薄い場合においては、内部耐熱部材３と発熱体１の間及び支持部６と発熱体１との間に緩衝材を設けた構成でも、実施の形態１の発熱体ユニットと同様の効果が得られるとともに、緩衝材を設けることにより挟着部２ａで発熱体１を内部耐熱部材３または支持部６に挟着する際の締め付け応力を緩和し発熱体１の破損を防止する効果も得られる。
なお、緩衝材が導電性を有する材料、例えば炭素系物質、モリブデン、ニッケル、ステン、タンタル等であれば、発熱体１と挟着部２ａとの間に使用することも可能となり、発熱体１の破損を防止する効果が増す。さらに、緩衝材の材料としては、好ましくは弾性を有する、例えばフェルト状のものであれば、安定した電気的接続状態を構成することが可能となる。
【００４５】
実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、内部耐熱部材３と発熱体１が挟着部２ａにおいて共に巻着される構成で説明したが、本発明はこのような固定方法に限定されるものではなく、発熱体１と内部耐熱部材３を固着できる構造であればいかなる固定方法も含むものである。
なお、実施の形態１の発熱体ユニットにおける発熱体１は、炭素系物質を含むフィルムシート状を材料として構成した例で説明したが、好ましくは、炭素を主成分とした高分子フィルムを２４００℃以上の雰囲気中で熱処理、焼成して得られたグラファイトフィルムであり、熱伝導率が６５０から９００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、厚みが３００μｍ以下のものが最適である。
【００４６】
実施の形態１の発熱体ユニットにおける発熱体の他の材料としては、天然黒鉛を主成分とした粉末を形成し、焼成して、圧延加工したフィルムシート状の発熱体、炭素繊維に樹脂を含有させて形成されたフィルムシート状の発熱体、更には炭素繊維からなるフェルト状の発熱体であっても前述の実施の形態１の発熱体ユニットと同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４７】
本発明に係る実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、発熱体１と内部耐熱部材３が長手方向にそっていわゆる線接触（一部接触）により、発熱体１が内部耐熱部材３により支持されているため、発熱体１から内部耐熱部材３に伝導する熱エネルギーは小さく、発熱体１は通電立ち上がり時の温度上昇の早い熱源となる。
【００４８】
実施の形態２
以下に、本発明に係る実施の形態２の発熱体ユニットについて図４、図５及び図６を用いて説明する。
まず、図４は本発明に係る実施の形態２の発熱体ユニットの一例を示す構成図であり、（ａ）は発熱体ユニットの正面図、（ｂ）が発熱体ユニットの側面図、及び（ｃ）が発熱体ユニットの断面図である。
【００４９】
図４に示す実施の形態２の発熱体ユニットは、帯状で長手方向に延設された第１の発熱体２０と発熱体２０の一端に電力を供給する第１の電力供給部材２１と、第１の発熱体２０の背面に密接して配置された管状の内部耐熱部材２２と、第１の発熱体２０の他端に電力を供給する第２の電力供給部材２６と、第１の発熱体２０と第１の電力供給部材２１の一部と内部耐熱部材２２と第２の電力供給部材２６の一部を内包し不活性ガス２５が封入された容器２４と、を有している。第２の電力供給部材２６は、第１の電力供給部２１と同端部側から容器２４内に導入され、内部耐熱部材２２の管内を通って第１の発熱体２０の他端に電力を供給している。実施の形態２における内部耐熱部材２２と容器２４は、絶縁性及び耐熱性を有し熱透過性を有する材料、例えば石英ガラス管により形成されている。また、容器２４内に封入される不活性ガスとしては、アルゴンガス、窒素ガス、又はアルゴンと窒素の混合ガス等が用いられる。
【００５０】
第１の発熱体２０は炭素系物質を含む材料により略平板なフィルムシート状に形成されている。第１の発熱体２０の材料であるフィルムシート素材は、高分子フィルムを高温度、例えば２４００℃以上の雰囲気中にて熱処理し、焼成してグラファイト化した耐熱性を有する高配向性のグラファイトフィルムシートである。第１の発熱体２０は面方向に同等の熱伝導率を有するよう構成されている。
【００５１】
第１の電力供給部材２１は、第１の発熱体２０に電力を供給する挟着部２１ａと、弾性力を持つコイル部分を有する内部リード部２１ｂと、内部リード部２１ｂが中継箔２１ｃ（例えばモリブデン箔）を介して電気的に接続された外部リード部２１ｄとにより構成されている。実施の形態２においては挟着部２１ａと内部リード線２１ｂは一本の金属線により形成されている。このように構成された第１の電力供給部材２１により第１の発熱体２０に対して電力が供給される。
【００５２】
第２の電力供給部材２６は、第１の発熱体２０の他端と内部耐熱部材２２に巻線された挟着部２６ａと、弾性力を持つコイル部分を有する接続コイル部２６ｂと、接続コイル部２６ｂが第１のカシメ部２６ｃを介して電気的に接続され内部耐熱部材２２内部に配置された管内通電部２６ｄと、管内通電部２６ｄが第２のカシメ部２６ｅを介して電気的に接続された内部リード部２６ｆと、内部リード部２６ｆが中継箔２６ｇ（例えばモリブデン箔）を介して電気的に接続された外部リード部２６ｈとにより構成されている。
【００５３】
以上のように、本発明に係る実施の形態２の図４に示した発熱体ユニットにおいて、第１の発熱体２０の背面と対向して内部耐熱部材２２が配置されており、フィルムシート状の略平板な第１の発熱体２０を背面側からその一部のみが内部耐熱部材２２と接触（線接触）して支持される構成である。このため、第１の発熱体２０から内部耐熱部材２２に伝導する熱エネルギーは小さく、第１の発熱体２０の通電時の立ち上がり時の温度上昇は早くなる。また、容器２４の一端より第１の発熱体２０に電力を供給するいわゆるシングルエンド構成とすることで、容器２４の封止部分が１箇所となり発熱体ユニット全長が短いコンパクトな発熱体ユニットを構成できる。
【００５４】
図５は本発明に係る実施の形態２の発熱体ユニットの別の例を示す構成図である。図５の（ａ）は発熱体ユニットの正面図、（ｂ）は発熱体ユニットの側面図、及び（ｃ）は発熱体ユニットの断面図である。図５に示す発熱体ユニットにおいて、図４に示した発熱体ユニットの部材と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付す。
【００５５】
図５に示す実施の形態２の発熱体ユニットは、帯状で長手方向に延設された第１の発熱体２０と、第１の発熱体２０の一端に電力を供給する第１の電力供給部材２１と、第１の発熱体２０の背面に密接して配置された管状の内部耐熱部材２２と、内部耐熱部材２２の中にタングステン線をコイル状に形成した第２の発熱体２３と、第２の発熱体２３の一端に電力を供給する第２の電力供給部材２７と、第１の発熱体２０の他端と第２の発熱体２３の他端を電気的に接続する接続コイル部２８と、第１の発熱体２０と第１の電力供給部材２１の一部と内部耐熱部材２２と第２の発熱体２３と第２の電力供給部材２７の一部と接続コイル部２８を内包し不活性ガス２５が封入された容器２４と、を有している。実施の形態２における内部耐熱部材２２と容器２４は、絶縁性及び耐熱性を有し熱透過性を有する材料、例えば石英ガラス管により形成されている。また、容器２４内に封入される不活性ガスとしては、アルゴンガス、窒素ガス、又はアルゴンと窒素の混合ガス等が用いられる。
【００５６】
第１の発熱体２０は炭素系物質を含む材料により略平板なフィルムシート状に形成されている。第１の発熱体２０の材料であるフィルムシート素材は、高分子フィルムを高温度、例えば２４００℃以上の雰囲気中にて熱処理し、焼成してグラファイト化した耐熱性を有する高配向性のグラファイトフィルムシートである。第１の発熱体２０は面方向に同等の熱伝導率を有するよう構成されている。
【００５７】
第１の電力供給部材２１は、第１の発熱体２０に電力を供給する挟着部２１ａと、弾性力を持つコイル部分を有する内部リード部２１ｂと、内部リード部２１ｂが中継箔２１ｃ（例えばモリブデン箔）を介して電気的に接続された外部リード部２１ｄとを有している。実施の形態２においては挟着部２１ａと内部リード線２１ｂは一本の金属線により形成されている。このように構成された第１の電力供給部材２１により第１の発熱体２０に対して電力が供給される。
【００５８】
第２の電力供給部材２７は、第２の発熱体２３からカシメ部２７ａを介し電気的に接続された内部リード部２７ｂと、内部リード部２７ｂが中継箔２７ｃ（例えばモリブデン箔）を介して電気的に接続された外部リード部２７ｄとを有している。
【００５９】
接続コイル部２８は一本の金属線で構成されており、第１の発熱体２０に電力を供給する挟着部２８ａと、弾性力を持つコイル部分を有する内部リード部２８ｂと、第２の発熱体２３の片端部（図５の（ａ）における右側端部）と電気的に接合するカシメ部２８ｃとを有している。
【００６０】
以上のように、本発明に係る実施の形態２の図５に示した発熱体ユニットにおいて、第１の発熱体２０の背面と対向して内部耐熱部材２２が配置されており、フィルムシート状の略平板な第１の発熱体２０を背面側からその一部のみが内部耐熱部材２２と接触（線接触）して支持される構成である。このため、第１の発熱体２０から内部耐熱部材２２に伝導する熱エネルギーは小さく、第１の発熱体２０の通電時の立ち上がり時の温度上昇は早くなる。また、容器２４の一端より発熱体２０に電力を供給するいわゆるシングルエンド構成とすることで、容器２４の封止部分が１箇所となり発熱体ユニット全長が短くコンパクトな発熱体ユニットを可能とすることが可能となる。
【００６１】
実施の形態２の図５に示した発熱体ユニットにおいては、コイル状に形成した第２の発熱体２３が、発熱体ユニット長手方向に粗部分２３ａと密部分２３ｂとを有しており、発熱体ユニットの長手方向において所望の温度分布を得る事ができる。
【００６２】
図６は本発明に係る実施の形態２の発熱体ユニットのさらに別の例を示す構成図である。図６において、（ａ）は発熱体ユニットの正面図であり、（ｂ）は発熱体ユニットの側面図であり、及び（ｃ）は発熱体ユニットの断面図である。図６に示す発熱体ユニットにおいて、図５に示した発熱体ユニットの部材と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付す。
【００６３】
実施の形態２の図６に示した発熱体ユニットは、帯形状で長手方向に延設された第１の発熱体２０と、第１の発熱体２０の長手方向の両端部分に接続されて第１の発熱体２０に電力を供給する第１の電力供給部材２１と、第１の発熱体２０の背面側に密接して配置された管状の内部耐熱部材２２と、内部耐熱部材２２の中にタングステン線をコイル状に形成した第２の発熱体２３と、第２の発熱体２３に電力を供給する第２の電力供給部材２７と、第１発熱体２０と第１の電力供給部材２１の一部と内部耐熱部材２２と第２の発熱体２３と第２の電力供給部材２７の一部を内包し、不活性ガス２５を封入した容器２４と、を有している。図６に示した実施の形態２における内部耐熱部材２２と容器２４は、絶縁性及び耐熱性を有し熱透過性を有する材料、例えば石英ガラス管により形成されている。また、容器２４内に封入される不活性ガスとしては、アルゴンガス、窒素ガス、又はアルゴンと窒素の混合ガス等が用いられる。
【００６４】
第１の発熱体２０は炭素系物質を含む材料により略平板なフィルムシート状に形成されている。第１の発熱体２０の材料であるフィルムシート素材は、高分子フィルムを高温度、例えば２４００℃以上の雰囲気中にて熱処理し、焼成してグラファイト化した耐熱性を有する高配向性のグラファイトフィルムシートである。第１の発熱体２０は面方向に同等の熱伝導率を有するよう構成されている。
【００６５】
第１の電力供給部材２１は、第１の発熱体２０に電力を供給する挟着部２１ａと、弾性力を持つコイル部分を有する内部リード部２１ｂと、内部リード線２１ｂが中継箔２１ｃ（例えば、モリブデン箔）を介して電気的に接続された外部リード部２１ｄとにより構成されている。実施の形態３においては挟着部２１ａと内部リード線２１ｂは一本の金属線により形成されている。第１の電力供給部材２１の挟着部２１ａは、第１の発熱体２０と内部耐熱部材２２のそれぞれの長手方向の両端部分に金属線を巻き付けて構成されており、それぞれを挟着固定している。このように構成された第１の電力供給部材２１により第１の発熱体２０に対して電力が供給される。
【００６６】
第２の発熱体２３に電力を供給する第２の電力供給部材２７は、カシメ部２７ａにより第２の発熱体２３と内部リード線２７ｂが電気的に接続されており、中継箔２７ｃ（例えば、モリブデン箔）を介して外部リード部２７ｄに接続されて構成されている。
【００６７】
以上のように、図６に示した実施の形態２の発熱体ユニットにおいて、第１の発熱体２０の背面と対向して内部耐熱部材２２が配置されており、フィルムシート状の略平板な第１の発熱体２０を背面側からその一部のみが内部耐熱部材２２と接触（線接触）して支持される構成である。このため、第１の発熱体２０から内部耐熱部材２２に伝導する熱エネルギーは小さく、第１の発熱体２０の通電時の立ち上がり時の温度上昇は早くなる。
【００６８】
実施の形態２の図６に示した発熱体ユニットにおいては、コイル状に形成した第２の発熱体２３が内部耐熱部材２２の管内に設けられており、第２の発熱体２３に対する電力供給を第１の発熱体２０とは別構成としている。このため、実施の形態２の図６に示した発熱体ユニットでは、必要に応じて、第１の発熱体２０と第２の発熱体２３を並列接続して同時に点灯、第１の発熱体２０と第２の発熱体２３のいずれか一方を点灯、若しくは第１の発熱体２０と第２の発熱体２３を直列接続して同時に点灯等の各種の組合せが可能となる。
【００６９】
また、実施の形態２の図６に示した発熱体ユニットにおいては、第１の発熱体２０が発熱温度を約１１００℃に設定されて、波長２μｍ〜３μｍの輻射熱をより多く放射させている。また、第２の発熱体２３が約１５００℃に設定されて、波長１μｍ〜２μｍの輻射熱をより多く放射せている。このように第１の発熱体２０と第２の発熱体２３の設定温度を変えることにより、被加熱対象物の吸収波長特性に合わせて、放射波長領域を広くカバーすることが可能となる。
【００７０】
また、実施の形態２の図６に示した発熱体ユニットにおいて、タングステン線で形成された第２の発熱体２３は、高温時の抵抗値に比べ低温時の抵抗値が小さいため、通電時に突入電流が発生する。しかし、第１の発熱体２０に対する通電するタイミングを第２の発熱体２３に対する通電タイミングより早くすることにより、第１の発熱体２０により第２の発熱体２３が加熱されて温度上昇し、第２の発熱体２３の突入電流を小さく抑制することが可能となる。このように発熱体ユニットを構成することにより、当該発熱体ユニットを制御する電気回路の構成部品を電流容量の小さいものを使用することが可能となり、突入電流による負荷を軽減できることはもちろん、当該発熱ユニットを用いた加熱装置においてもコンパクトな設計が可能となる。
【００７１】
また、実施の形態２の図６に示した発熱体ユニットにおいて、両側に設けた第１の電力供給部材２１は、挟着部２１ａと、コイル部分を有する内部リード部２１ｂと、中継箔２１ｃと、外部リード部２１ｄとにより構成したもので説明したが、一方の電力供給部材２１においては内部リード部にコイル部分を設けずに、他方の電力供給部材２１にコイル部分を設けた構成でも同様の効果が得られる。
【００７２】
実施の形態２において、図５及び図６に示した発熱体ユニットにおける第２の発熱体２３は、タングステン線をコイル状に形成した例で説明したが、モリブデン線、ニッケル線等で形成した線形状の発熱体、又はタングステン線、モリブデン線で形成した棒形状の発熱体、板状の金属系発熱体、又はカーボンや二珪化モリブデン等で形成した棒状、板状、フェルト状、布状、コイル状の発熱体の中から選ばれた１種類の材料により形成してもよい。
【００７３】
以上のように、図５及び図６に示した実施の形態２の発熱体ユニットの構成によれば、フィルムシート状の第１の発熱体２０を略直線状に保持できるとともに、温度上昇が早く効率的に被加熱対象物を加熱でき、且つ、第２の発熱体２３が設けられているため、２つの熱源の組合せ点灯が可能な発熱体ユニットを提供できる。
【００７４】
以上、本発明に係る実施の形態２の発熱体ユニットについて図４、図５、図６を用いて説明したが、各々に例にて第１の発熱体２０の位置を容器２４の管中心より管壁側に偏心して配置することにより、偏心した側の容器表面の温度が上昇して、容器２４からの二次輻射熱が増加し、容器２４における偏心した側の容器面を被加熱体側とすることにより加熱効率が高くなる。
【００７５】
また、実施の形態２の発熱体ユニットにおける内部耐熱部材２２は、容器２４の両端の封口部の近傍まで伸長部２２ａ、２２ｂを設けているため、第１の電力供給部材２１と第２の電力供給部材２６のショートを防ぐことができる。
【００７６】
また、実施の形態２の発熱体ユニットにおける内部耐熱部材２２は、石英ガラス管で形成した例で説明したが、耐熱性及び絶縁性を有する材料、例えば高シリカガラス、低アルカリホウケイ酸ガラス、結晶化ガラス等のガラス類、アルミナ、コージライト、ムライト、ジルコニア、マグネシア、カルシア等のセラミック類を用いることが可能であり、同様の効果を奏する。
【００７７】
また、内部耐熱部材２２としては、ステンレス、ニッケル、モリブデン、タングステン等の金属類であっても、少なくとも第１の発熱体２０と狭着部２１ａとの接触部分が絶縁物で形成されたものであれば用いることが可能であり、実施の形態２の発熱体ユニットにおける内部耐熱部材２２と同様の効果を奏する。
実施の形態２の発熱体ユニットにおける容器２４は、石英ガラス管を封着し、内部に不活性ガスを封入した例で説明したが、第１の発熱体２０を約８００℃以下の温度で使用する場合には、容器２４の両端を開口した開放容器を用いることができる。
【００７８】
実施の形態２の発熱体ユニットにおいては、第１の発熱体２０と内部耐熱部材２２が挟着部２１ａにより巻着される構成で説明したが、本発明はこのような固定方法に限定されるものではなく、第１の発熱体２０と内部耐熱部材２２を固着できる固定方法であれば適用可能である。
また、実施の形態２の発熱体ユニットにおける第２の電力供給部材２７は、カシメ部２７ａと内部リード線２７ｂと中継箔２７ｃと外部リード部２７ｄとにより構成されたもので説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、第２の発熱体２３に電力を供給できる構成であれば適用可能である。
【００７９】
実施の形態２の発熱体ユニットにおいて、内部耐熱部材２２と第１の発熱体２０が、挟着部２１ａにおいて巻着される構成で説明したが、第１の発熱体２０の厚みが薄い場合においては、内部耐熱部材２２と第１の発熱体２０の間に緩衝材を設けた構成でも、実施の形態２の発熱体ユニットと同様の効果が得られる。
なお、緩衝材が導電性を有する材料、例えば炭素系物質、モリブデン、ニッケル等であれば第１の発熱体２０と挟着部２１ａとの間に使用することも可能となる。
【００８０】
また、実施の形態２の発熱体ユニットにおける第１の発熱体２０の材料は、炭素系物質を含むフィルムシート状の材料で説明したが、炭素を主成分とした高分子フィルムを２４００℃以上の雰囲気中で熱処理し、焼成して得られたグラファイトフィルムであり、熱伝導率が６５０から９００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、厚みが３００μｍ以下の材料が好ましい。
【００８１】
実施の形態２の発熱体ユニットにおける第１の発熱体２０の他の材料としては、例えば天然黒鉛を主成分とした粉末を形成し、焼成、圧延加工したフィルムシート状の発熱体、炭素繊維に樹脂を含有させて形成されたフィルムシート状の発熱体、又は炭素繊維で構成されたフェルト状の発熱体であっても同様の効果が得られる。
また、実施の形態２の発熱体ユニットにおいては、衝撃等により内部耐熱部材２２が破損するのを防止する支持手段の構成について説明していないが、前述の実施の形態１と同様に、第１の電力供給部材２１、又は内部耐熱部材２２の一部が容器２４の内壁面に当接して、内部耐熱部材２２等を支持する支持部を設けることにより、衝撃等により内部耐熱部材２２が破損等の事故を防止する構成となる（図２の支持部３ａ参照）。
【００８２】
実施の形態３
次に、本発明に係る実施の形態３の発熱体ユニットについて図７及び図８を用いて説明する。図７は本発明に係る実施の形態３の発熱体ユニットの構成を示す図であり、（ａ）は発熱体ユニットの正面図、（ｂ）は発熱体ユニットの側面図、及び（ｃ）は（ｂ）におけるＹ−Ｙ線による断面図である。図７の（ｃ）は、発熱体の背面に配置される内部耐熱部材を支持する保持台の断面形状を示す図である。図８は内部耐熱部材と、内部耐熱部材を容器内壁面に支持する保持台との嵌合状態を説明する斜視図である。
【００８３】
実施の形態３の発熱体ユニットは、帯形状で長手方向に延設された発熱体３０と、発熱体３０の長手方向の両端部分に電気的に接続されて発熱体３０に電力を供給する電力供給部材３２と、発熱体３０の両端部分に配置され発熱体３０とともに電力供給部材３２により狭着される保持台３１と、発熱体３０の両端部分に配置された２つの保持台３１の間に設けられて保持台３１に両側で接合された内部耐熱部材３３と、発熱体３０と保持台３１と電力供給部材３２の一部と内部耐熱部材３３を内包し、不活性ガス３５が封入された容器３４と、を有している。
【００８４】
発熱体３０は炭素系物質を含む材料によりフィルムシート状に形成されている。発熱体３０の材料であるフィルムシート素材は、高分子フィルムを高温度、例えば２４００℃以上の雰囲気中にて熱処理し、焼成してグラファイト化した耐熱性を有する高配向性のグラファイトフィルムシートである。発熱体３０は面方向に同等の熱伝導率を有するよう構成されている。電力供給部材３２は、発熱体３０に電力を供給する挟着部３２ａと、弾性力を持つコイル部分を有する内部リード部３２ｂと、内部リード部３２ｂが中継箔３２ｃ（例えば、モリブデン箔）を介して電気的に接続された外部リード部３２ｄとにより構成されている。実施の形態３においては、挟着部３２ａと内部リード部３２ｂは一本の金属線により形成されている。電力供給部材３２の挟着部３２ａは、発熱体３０と保持台３１の長手方向の両端部側に金属線を巻き付けて構成したものであり、発熱体３０と保持台３１のそれぞれを挟着固定している。保持台３１は内部耐熱部材３３の一部と嵌合しており、発熱体３０の背面側に配置された内部耐熱部材３３とともに直線状に形成されている。発熱体３０と内部耐熱部材３３は、その長手方向にそっていわゆる線接触（一部接触）して、発熱体３０の中間部分は内部耐熱部材３３により支持されている。内部耐熱部材３３の両端に嵌合された保持台３１は、導電性を有する材料により形成されており、電力供給部材３２と発熱体３０との電気的接続を確実にしている。このように構成された電力供給部材３２により発熱体３０に電力が供給される。
【００８５】
内部耐熱部材３３は絶縁性及び耐熱性を有する材料、例えばセラミックス類、ガラス類により形成されており、フィルムシート状の発熱体３０の背面側の一部に密接して配置されている。また、発熱体３０、保持台３１、内部耐熱部材３３等を内包する容器３４は、絶縁性及び耐熱性を有し、熱透過性を有する材料、例えば石英ガラス管により構成されており、アルゴンガス、窒素ガス、又はアルゴンと窒素の混合ガス等の不活性ガス３５が封入されている。
【００８６】
実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、図７の（ｃ）の断面図に示すように、発熱体３０の長手方向に直交する断面形状が略直線状（略平板）であり、保持台３１の支持部３１ａにおける発熱体３０の背面と接する部分の形状が円弧形状であるため、発熱体３０には保持台３１の一部しか接触（線接触）していない。また、実施の形態３の発熱体ユニットにおいても、前述の実施の形態１と同様に発熱体３０には内部耐熱部材３３の一部しか接触（長手方向にそった線接触）しておらず、発熱体３０から保持台３１及び内部耐熱部材３３へ伝導する熱エネルギーは小さく抑制されている。この結果、発熱体３０において発生した熱エネルギーが保持台３１及び内部耐熱部材３３に吸収されることが少なく、発熱体３０の立ち上がり時の温度上昇が早くなる。
【００８７】
実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、保持台３１と内部耐熱部材３３が嵌合して直線状に形成され、発熱体３０の背面を保持台３１と内部耐熱部材３３により支持するよう構成されている。図８は、実施の形態３の発熱体ユニットにおける保持台３１と内部耐熱部材３３との嵌合状態を説明する分解斜視図である。
図８に示すよう、内部耐熱部材３３における保持台３１と対向する面に角柱状の突起である凸部３３ａが形成されており、保持台３１における内部耐熱部材３３に対向する面に孔部３１ｂが形成されている。保持台３１の孔部３１ｂには内部耐熱部材３３の凸部３３ａが挿入嵌合して、保持台３１と内部耐熱部材３３が固着されて直線状に構成される。
【００８８】
以上のように、本発明に係る実施の形態３の発熱体ユニットにおいて、発熱体３０の背面と接するように保持台３１及び内部耐熱部材３３を配置することにより、柔軟なフィルムシート状の発熱体３０を背面から支持することが可能となる。
実施の形態３の発熱体ユニットは、発熱体３０が内部耐熱部材３３の一部においてのみ接触（長手方向にそった線接触）して支持されている。このため、発熱体３０から内部耐熱部材３３に伝導する熱エネルギーは少なく、発熱体３０の通電立ち上がり時の温度上昇は飛躍的に早くなる。
【００８９】
また、実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、発熱体３０の両端に電力を供給する電力供給部材３２の狭着部３２ａと導電体で形成された保持台３１とにより発熱体３０の両端部分が狭着されているため、発熱体３０と電力供給部１２との電気的接続が確実に行われるとともに、接続部分に保持台３１が設けられているため、この接続部分が放熱効果を有し、電力供給部材に対して不要な熱伝導を防止する効果を有する。
【００９０】
さらに、実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、電力供給部材３２のコイル部分が弾性力を有するコイルスプリングの機能を有するため、発熱体３０と保持台３１と内部耐熱部材３３を容器３４の封着側である両側に引っ張ることにより長手方向の位置規制を行っている。
さらに、図７の（ｃ）に示したように、保持台３１の支持部３１ａが容器３４の内壁面に接するように設けられているため、保持台３１が発熱体３０を所定位置に確実に支持するとともに、内部耐熱部材３３が衝撃等で容器３４の内壁面に衝突し、破損するのを防止している。
また、図７の（ｃ）に示したように、支持部３１ａを保持台３１の一部として説明したが、実施の形態１の図２の（ｂ）に示した構成と同様に、すなわち支持部材３１ａを保持台３１と別部材とし、保持台３１と支持部材３１ａとの接触部分を保持台３１外周面の１／２以上として固定しても同様の効果を得ることが可能である。さらに、支持部材３１ａの材料として耐熱性を有する部材、たとえばモリブデン、ニッケル、タンタル、タングステン等の金属材料、セラミックス材料により形成し支持部材３１ａの保持台３１と接する面の内径が保持台３１の外形より小さく弾性を有する形状とすることが好ましい。また、支持部材３１ａの材料として、発熱体３０を約３００℃以下の温度で使用する場合には、支持部材３１ａの材料に耐熱性樹脂等を用いることも可能である。
【００９１】
なお、支持手段としては図７に示した保持台３１の形状に限定されるものではなく、保持台が容器内面により保持される構造を有するものであればよく、例えば保持台から放射状に突出した部分により容器内面に保持される形状等が含まれる。
【００９２】
さらに、実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、発熱体３０が発熱温度を約１１００℃に設定することにより、輻射熱の波長２μｍ〜３μｍ（有機物の高吸収波長領域）をより多く放射することが可能となる。このため、実施の形態３の発熱体ユニットを熱源として用いた場合には、被加熱対象物を効率的に素早く加熱することが可能な構成となる。
【００９３】
以上のように、実施の形態３の発熱体ユニットによれば、フィルムシート状の発熱体３０を略直線状に確実に保持することができるとともに、発熱体３０の温度上昇が早く、効率的に被加熱対象物を加熱できる熱源を構築することができる。
【００９４】
なお、実施の形態３の発熱体ユニットにおける内部耐熱部材３３は、は絶縁性及び耐熱性を有する材料として説明したが、例えば石英ガラス、高シリカガラス、低アルカリホウケイ酸ガラス、結晶化ガラス等のガラス類、及びアルミナ、コージライト、ムライト、ジルコニア、マグネシア、カルシア等の絶縁性を有するセラミック類を用いて構成しても同様の効果を奏する。
【００９５】
また、実施の形態３の発熱体ユニットにおける内部耐熱部材３３は、ステンレス、ニッケル、モリブデン、タングステン等の金属類で構成することも可能である。但し、その場合には、内部耐熱部材３３における少なくとも発熱体３０及び保持台３１との接触部分を電気絶縁物で形成する必要があり、そのように形成すれば実施の形態３の発熱体ユニットと同様の効果が得られる。
【００９６】
実施の形態３の発熱体ユニットにおける容器３４は、石英ガラス管の両端を封着し、内部に不活性ガス３５を封入した例で説明したが、発熱体３０を約８００℃以下の温度で使用する場合には、容器３４の両端を開口した開放容器を用いることができる。
また、実施の形態３の発熱体ユニットにおける両側に設けた電力供給部材３２は、挟着部１２ａと、コイル部分を有する内部リード部３２ｂと、中継箔３２ｃと、外部リード部３２ｄとにより構成した例で説明したが、一方の電力供給部材においては内部リード部にコイル部分を設けずに、他方の電力供給部材にコイル部分を設けた構成でも、実施の形態３の発熱ユニットと同様の効果が得られる。
【００９７】
実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、電力供給部材３２における挟着部１２ａと内部リード部３２ｂが同じ部材で一体的に構成した例で説明したが、それぞれが電気的に接続されていれば別々の部材を用いても問題はない。
実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、発熱体３０と保持台３１が挟着部１２ａにより巻着される構成で説明したが、本発明はこのような固定方法に限定されるものではなく、発熱体３０と保持台３１を固着できる固定方法であれば適用可能である。
【００９８】
実施の形態３の発熱体ユニットにおける保持台３１は、導電性を有する材料として説明したが、例えば炭素、炭化珪素等の導電性セラミック類や、ステンレス、ニッケル、モリブデン、タングステン等の金属類を用いることができる。
【００９９】
実施の形態３の発熱体ユニットにおいて、保持台３１と発熱体３０が、挟着部３２ａに巻着される構成で説明したが、発熱体３０の厚みが薄い場合においては、保持台３１と発熱体３０の間及び挟着部３２ａと発熱体３０との間に緩衝材、例えば導電性を有する炭素系物質、モリブデン、ニッケル等を設けた構成でも、前述の実施の形態１の発熱体ユニットと同様の効果が得られる。
【０１００】
実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、保持台３１の少なくとも一部に容器３４の内壁面に当接する支持部３１ａを形成した例で説明したが、この支持部３１ａの他に前述の実施の形態１と同様に、電力供給部材３２における内部リード部３２ｂのコイル部分を容器３４の内壁面に接触するよう大径に構成してもよい（図２の内部リード部２ｂ参照）。若しくは、図２において支持部３ａで示したように、内部耐熱部材３３に同様の支持部を設けて内部耐熱部材３３を支持してよく、又は図３において支持部６で示したように、同様の支持部を設けて内部耐熱部材３３を支持してもよい。
なお、本発明の発熱体ユニットにおける内部耐熱部材３３の支持方法としては、上記の複数の支持方法における１つの支持方法を単独で用いるものに限定されるものではなく、複数の支持方法を併用してもよい。
【０１０１】
実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、保持台３１と内部耐熱部材３３との接合手段は角柱状の凸部３３ａと孔部３１ｂとの嵌合により構成したが、本発明においてはこのような接合手段に限定されるものではなく、内部耐熱部材３３が回転や位置ずれを生じない接合手段であれば用いることが可能であり、また、接合手段として保持台３１及び内部耐熱部材３３とは異なる別部材を用い接合しても同様の効果を得ることができる。
なお、実施の形態３の発熱体ユニットにおける発熱体３０は、炭素系物質を含むフィルムシート状を材料として構成した例で説明したが、炭素を主成分とした高分子フィルムを２４００℃以上の雰囲気中で熱処理し、焼成して得られたグラファイトフィルムであり、熱伝導率が６５０から９００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、厚みが３００μｍ以下の材料が好ましい。
【０１０２】
実施の形態３の発熱体ユニットにおける発熱体の他の材料としては、天然黒鉛を主成分とした粉末を形成し、焼成して、圧延加工したフィルムシート状の発熱体、炭素繊維に樹脂を含有させて形成されたフィルムシート状発熱体、更には炭素繊維からなるフェルト状発熱体であっても前述の実施の形態３の発熱体ユニットと同様の効果が得られることは言うまでもない。
【０１０３】
実施の形態３の発熱体ユニットにおいて、発熱体３０の温度を実験により測定した。発熱体３０を幅６ｍｍ、厚み１００μｍ、長さ２２０ｍｍのグラファイトフィルムで形成し、保持台３１を外径６ｍｍのカーボン丸棒で形成し、内部耐熱部材３３を外径６ｍｍのステアタイト丸棒で形成して、発熱体３０の温度が１１００℃となるようモリブデン線とモリブデン箔で形成された電力供給部材３２に電力を供給した場合、電力供給部材３２の狭着部３２ａの温度は５１０℃であった。
【０１０４】
次に、前述の実施の形態１の発熱体ユニットについて発熱温度を測定した。実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、発熱体１を幅６ｍｍ、厚み１００μｍ、長さ２２０ｍｍのグラファイトシートで形成し、内部耐熱部材３を外径６ｍｍ、内径４ｍｍの石英ガラス管で形成して、発熱体１の温度が１１００℃となるようモリブデン線とモリブデン箔で形成された電力供給部材２に電力を供給した場合、電力供給部材２の狭着部２ａの温度は５７０℃であった。
上記のように、実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、導電体で形成された保持台３１を発熱体３０と電力供給部材３２との狭着部分に設けることにより、発熱体３０と電力供給部材３２の狭着部３２ａとの電気的接続が確実に行われ、且、接続部分において効果的な放熱が行われる。
【０１０５】
また、実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、発熱体３０と内部耐熱部材３３は長手方向にそって一部分においてのみ接触（長手方向にそった線接触）して、発熱体３０が内部耐熱部材３３により支持されているため、発熱体３０から内部耐熱部材３３に伝導する熱エネルギーは小さく、発熱体３０の通電立ち上がり時の温度上昇が早く、前述の実施の形態１の発熱体ユニットと同様の効果を有する。
さらに、内部耐熱部材３３の長手方向の断面形状を小さくすることにより、内部耐熱部材３３に伝導する熱エネルギーが小さくなり、発熱体３０の通電立ち上がり時の温度上昇が早くなることは言うまでもない。
【０１０６】
実施の形態４
次に、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９及び図１０を用いて説明する。図９及び図１０は実施の形態４の加熱装置の熱源である発熱体ユニットの長手方向（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、２又は３で説明した発熱体ユニット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、２又は３の発熱体ユニットに反射手段として反射板を設けたものである。実施の形態４における反射板は、フィルムシート状（帯形状）の発熱体における平面部分（背面側）に対向して配置されており、発熱体の背面側からの輻射熱を発熱体ユニットの正面側の所望の方向へ反射するものである。実施の形態４の加熱装置における熱源は、発熱体ユニットと反射板とを含むものである。
【０１０７】
実施の形態４の加熱装置には、図９及び図１０においては省略されているが、前記熱源の他に発熱体ユニットへの電力を制御する制御部、制御部に電力を供給する電源部、装置外観を形成する筐体等の一般的に加熱装置に用いられている構成要素が含まれる。
【０１０８】
以下、実施の形態４の加熱装置における熱源について詳細に説明する。
図９に示す実施の形態４の加熱装置においては、図１に示した実施の形態１の発熱体ユニットを加熱装置に設けた例を示している。図９に示す実施の形態４の加熱装置は、反射板４０がフィルムシート状（帯形状）の発熱体１における平面部分（背面側）に対向して配置されている。発熱体１の背面側は透明な熱透過性の内部耐熱部材３により支持されており、略直線上に配置された状態を維持する。
【０１０９】
反射板４０はその長手方向に直交する断面が放物線形状を有しており、その放物線の焦点の位置に発熱体１の中心が配置されている。したがって、発熱体１の背面側からの輻射熱は、反射板４０により反射されて略並行熱線として熱源から正面側へ放射される。また、発熱体１は容器４も加熱するため、容器４からの輻射熱が生じている。このように、発熱体１の平面部分に対向するよう反射板４０を設けることにより、発熱体１からの輻射熱、反射板４０からの輻射熱、及び容器４からの輻射熱が正面側に配置された被加熱対象物を効率的に加熱することができる構成となる。
【０１１０】
なお、発熱体１を内部耐熱部材３とともに容器４の管中心より一方の管壁側に偏心させることにより、容器４における偏心した側の表面温度がさらに上昇し、容器４からの二次輻射熱が増加する構成となる。この結果、発熱体１からの輻射熱、反射板４０からの輻射熱、及び容器４からの輻射熱が正面側に配置された被加熱対象物をさらに効率的に加熱することができる。
実施の形態４の加熱装置においては、発熱体１がフィルムシート状（帯形状）であるため、幅が厚みに比して大きく（５倍以上）、平面部分からの熱輻射量が厚み部分からの熱輻射量に比べて多くなっている。さらに、図７に示す実施の形態４の加熱装置においては反射板４０が設けられているため、高い指向性を有する熱源を容易に構築することが可能となる。
【０１１１】
図１０に示す実施の形態４の加熱装置においては、図６に示した実施の形態２の発熱体ユニットを加熱装置に設けた例を示している。図１０に示す実施の形態４の加熱装置は、反射板４１がフィルムシート状（帯形状）の第１の発熱体２０における平面部分（背面側）に対向して配置されている。反射板４１はその長手方向に直交する断面が曲線形状を有しており、その曲線の中央部分には第１の発熱体２０の方向に突出している凸部４１ａが形成されている。また、反射板４１における曲面、例えば放物線の焦点の位置に第１の発熱体２０の中心が配置されている。
第１の発熱体２０の背面側は透明な熱透過性の内部耐熱部材２２により支持されており、略直線上に配置された状態を維持する。
【０１１２】
また、図１０に示す実施の形態４の加熱装置は、内部耐熱部材２２の内部に第２の発熱体２３が配設されており、第１の発熱体２０と第２の発熱体２３が異なる波長域を有する放射エネルギーを放出できる構成を有している。したがって、図１０に示す実施の形態４の加熱装置は、第１の発熱体２０と第２の発熱体２３を同時に発熱させることにより、例えば、高吸収波長域が２領域ある被加熱対象物に合わせての加熱が可能となる。また、第１の発熱体２０を形成しているグラファイトフィルムシートは、室温から使用温度(約１１００℃)までに約２倍の正特性の抵抗変化であるのに対して、第２の発熱体２３を形成しているタングステン線は室温から使用温度(約１８００℃)までに約１０倍の正特性の抵抗変化がある。すなわち、第１の発熱体２０と第２の発熱体２３へ同時に同電圧を負荷した場合、第２の発熱体２３の突入電流が大きくなり当該加熱装置の電気回路構成部品は電流容量の大きいものを選択する必要がある。そこで、第１の発熱体２０に対する通電するタイミングを第２の発熱体２３に対する通電するタイミングより早くすることにより、第１の発熱体２０により第２の発熱体２３が予め加熱して、第２の発熱体２３の突入電流を小さく抑制することが可能となる。このため、当該加熱装置における電気回路の構成部品を電流容量の小さいものを使用することが可能となり、コンパクトな設計が可能となる。
【０１１３】
前述のように、反射板４１には凸部４１ａが形成されているため、第１の発熱体２０及び第２の発熱体２３の背面側から放射された輻射熱の一部は、反射板４１における凸部４１ａにおいて左右に広がる方向に反射されて熱源から正面側へ拡散放射される。したがって、図１０に示す実施の形態４の加熱装置においては、熱源からの反射熱が放物線の曲面を有する反射板４０（図７参照）と比べて広い範囲を加熱領域とすることが可能となる。
また、第１の発熱体２０及び第２の発熱体２３により容器２４を加熱しているため、容器２４からの輻射熱も生じている。このように、第１の発熱体２０の平面部分に対向するよう反射板４１を設けることにより、第１の発熱体２０及び第２の発熱体２３からの輻射熱、反射板４１からの輻射熱、及び容器２４からの輻射熱が正面側に配置された被加熱対象物を効率的に加熱することができる構成となる。
【０１１４】
なお、第１の発熱体２０を内部耐熱部材２２（第２の発熱体２３を含む）とともに容器２４の管中心より一方の管壁側に偏心して配置することにより、容器２４における偏心した側の表面温度がさらに上昇し、容器２４からの二次輻射熱が増加する構成となる。この結果、第１の発熱体２０及び第２の発熱体２３からの輻射熱、反射板４１からの輻射熱、及び容器２４からの輻射熱が正面側に配置された被加熱対象物をさらに効率的に加熱することができる構成となる。
【０１１５】
図１０に示す実施の形態４の加熱装置においては、第１の発熱体２０がフィルムシート状（帯形状）であるため、幅が厚みに比して大きく（５倍以上）、平面部分からの熱輻射量が厚み部分からの熱輻射量に比べて多い。さらに、図１０に示す実施の形態４の加熱装置においては反射板４１を設けているため、高い指向性を有する熱源を容易に構築することが可能となる。
【０１１６】
図１０に示す実施の形態４の加熱装置においては、コイル状に形成した第２の発熱体２３が内部耐熱部材２２の管内に設けられており、第２の発熱体２３に対する電力供給を第１の発熱体２０とは別構成としているため、必要に応じて、第１の発熱体２０と第２の発熱体２３を並列接続して同時に点灯、第１の発熱体２０と第２の発熱体２３のいずれか一方を点灯、若しくは第１の発熱体２０と第２の発熱体２３を直列接続して同時に点灯等の各種の組合せが可能となる。
【０１１７】
なお、図９及び図１０に示した加熱装置においては、熱源である発熱体ユニットを反射板４０，４１の側面端部より出っ張らないよう、反射板４０，４１の内側に配設した。このように発熱体ユニットを反射板４０，４１の内側に配設することにより、反射板４０，４１による反射（凸部４１ａからの拡散輻射を含む）を効率高く行うことができる。
また、反射板４０，４１の材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、各種ステンレス等を用いることができ、反射面には反射効率の高い反射材料のコーティングや、表面処理を行い、反射板４０，４１の反射率を高める処理を行った方がよいことは言うまでもない。
なお、図９及び図１０に示す実施の形態４の反射板４０，４１の長手方向に直交する断面が曲線形状と説明してきたが、直線を繋ぎ合わせた集合体からなる略曲面形状も含むものであり、実施の形態４で説明した同様の効果を奏することは言うまでもない。
【０１１８】
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図１１を参照しつつ説明する。
図１１は、実施の形態５の加熱装置として複写機を例に挙げて、その熱輻射源となる発熱体ユニット等の近傍を示した図である。図１１は発熱体ユニットの長手方向（延設方向）に直交する方向で切断した断面図である。
【０１１９】
実施の形態５の加熱装置である複写機は、前述の図１に示した実施の形態１の発熱体ユニットを熱輻射源として用いたものである。なお、実施の形態５の加熱装置である複写機には、図１１に示した発熱体ユニット６０等の他に、電力を供給する電源部、複写機構、複写機構を制御する制御部、装置外観を形成する筐体等の一般的に複写機に用いられている構成要素が含まれる。
実施の形態５の加熱装置は、複写機であるため発熱体ユニット６０を取り囲む筒体５０はトナー定着ローラである。以下、筒体５０をトナー定着ローラ５０として説明する。
【０１２０】
トナー定着ローラ５０と加圧ローラ５１は互いに接して回転するよう構成されている。トナー定着ローラ５０と加圧ローラ５１の間には、所望形状のトナー６１を担持した紙６２が挿入されて、加熱とともに加圧されて定着される。したがって、トナー定着ローラ５０と加圧ローラ５１との間に通されて、紙上のトナー６１を効率よく定着させるために、発熱体１の平面部分（正面側）がトナー定着ローラ５０と加圧ローラ５１と対向面（トナー定着領域）を含む領域を向くよう配置されている。但し、発熱体１の平面部分（正面側）が向く方向は、トナー定着領域より上流側、即ちトナー定着ローラ５０のトナー定着領域より前側の領域を向くよう配設されている。このように発熱体１を配設することにより、トナー定着ローラ５０におけるトナー定着領域より上流側の部分も含めて加熱して、その部分の蓄熱量を上げ、発熱体１から放射された熱量を効果的にトナー定着に用いることが可能となる。
【０１２１】
実施の形態５の加熱装置おいて、発熱体ユニット６０を取り囲むように配設されるトナー定着ローラである筒体５０は、発熱体ユニット６０から放射された熱を所望方向へ熱輻射するものであり、発熱体１の正面側部分に対向する領域の中心が熱輻射中心となる。筒体５０は、一体物で構成した例で説明したが、複数の部材を組み合わせて構成してもよい。
このように実施の形態５の加熱装置である複写機においては、指向性を有する発熱体ユニット６０を効果的に配設して効率の高い熱輻射源とすることが可能となる。
なお、実施の形態５の加熱装置においては、前述の実施の形態１の発熱体ユニット（図１参照）を熱輻射源として用いた例で説明したが、熱輻射源としては前述の各実施の形態において説明したいずれの発熱体ユニットの構成でも適用可能であり、同様の効果を奏するものである。
【０１２２】
また、実施の形態５の加熱装置として複写機について説明したが、ファクシミリ、プリンタ等の電子装置においてもトナー定着のための熱輻射源として本発明の発熱体ユニットを用いることができ、同様の効果を奏する。なお、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子装置において、トナー定着に用いた機構の場合、熱輻射源として用いられる発熱体ユニットはローラと呼ばれる筒体により取り囲まれて用いられる。
【０１２３】
なお、本発明の加熱装置としては、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子装置の他に、暖房用ストーブ等の電気暖房機器、調理加熱等の調理機器、食品等の乾燥機、及び短時間で高温度に加熱する必要のある装置を含むものである。
【０１２４】
本発明の加熱装置において、発熱体ユニットを取り囲む筒体であるローラの構成は、内側が金属材料により形成され、外側がシリコン樹脂によりコーティングされており、ローラの両サイドには駆動用のギヤ等が設けられている。なお、熱等の吸収性を高めるために、ローラの内側にはセラミックスや遠赤塗料等を設けてもよい。さらに、放熱・吸熱と強度の観点からアルミニウムと鉄等の複数の金属部材により筒体を構成して、さらに高い加熱効率を図ることも可能である。
【０１２５】
本発明の発熱体ユニットを熱源として加熱装置である調理機器に用いた場合、発熱体ユニットは筒状体により取り囲まれて配設される。筒状体は一体的若しくは複数の部材で構成された筒状の耐熱管である。調理機器の熱源として、発熱体が石英ガラス管で取り囲まれている発熱ユニットをそのまま用いた場合、調理で使用される塩、しょう油等の調味料等に含まれるアルカリ金属イオン等で石英ガラス管が失透を起こし、破損してしまい、熱源としての発熱体ユニットが短寿命となってしまう。このため、発熱体ユニットを耐熱管である筒状体により取り囲むよう構成することにより、発熱体ユニットの長寿命化を図ることができる。
【０１２６】
なお、筒状体には優れた光透過性を有する結晶化ガラスや遠赤放射量の高いセラミックス等を使用することにより使用用途を広げることができる。
発熱体ユニットの被加熱対象物との位置関係は、発熱体における加熱中心を被加熱対象物側に向けることにより、被加熱対象物を効率高く加熱することができるのは言うまでもない。
【０１２７】
以上のように、本発明の加熱装置によれば、フィルムシート状の発熱体を内部耐熱部材により略直線状に支持した構成の発熱体ユニットを用いることにより、温度上昇が早く、効率的に被加熱対象物を加熱できる。
また、本発明の加熱装置において、第１の発熱体を支持する内部耐熱部材の中に第２の発熱体を設けることにより、熱源仕様の切り替えを簡単に行うことが可能となり、且、異なる波長域の放射エネルギーを同時に、又は選択的に放射することができる。この結果、本発明の加熱装置によれば、例えば、高吸収波長域が２領域ある被加熱対象物に合わせての加熱が可能となる。
【０１２８】
以上、実施の形態１から５で説明した本発明の発熱体ユニットにおいては、発熱体をフィルムシート状の略平面を有する形状について説明したが、発熱体を支持する内部耐熱部材と接触領域が長手方向に沿った直線状(線接触）であり、発熱体の全体が内部耐熱部材と接触しない構成であれば、当該発熱体を長手方向に直交する断面形状を湾曲させてもよい。このように発熱体を湾曲させることにより、発熱体の凹面側からは集中する輻射が可能であり、発熱体の反対面である凸面側からは拡散する輻射が可能となる。
また、本発明の発熱体ユニットにおいては、発熱体ユニットを略水平にし、発熱体の下方に内部耐熱管が位置する構成で説明したが、発熱体ユニットが垂直方向に配置された構成、又は発熱体ユニットの上方に内部耐熱管が位置する構成の場合においても発熱体挟着部間に内部耐熱部材が配置されていることにより確実に発熱体を指示することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明は、簡単な構成の発熱体ユニットにより優れた熱源を構築することが可能となり、汎用性の高い熱源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明に係る実施の形態１の発熱体ユニットの構成を示す図であり、（ａ）は実施の形態１の発熱体ユニットの正面図であり、（ｂ）は実施の形態１の発熱体ユニットの側面図であり、（ｃ）は実施の形態１の発熱体ユニットの断面図である。
【図２】（ａ）は実施の形態１の発熱体ユニットの別の構成における内部耐熱部材により発熱体を容器内壁面に支持した状態を示す側面図であり、（ｂ）は図２の（ａ）の内部耐熱部材により発熱体を容器内壁面に支持した状態を示す断面図である。
【図３】本発明に係る実施の形態１の発熱体ユニットのさらに別の構成を示す図であり、（ａ）は支持部を設けた内部耐熱部材を有する発熱体ユニットの構成を示す側面図であり、（ｂ）は支持体により発熱体を容器内壁面に支持した状態を示す断面図である。
【図４】本発明に係る実施の形態２の発熱体ユニットの構成を示す図であり、（ａ）はこの発熱体ユニットの正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す発熱体ユニットの側面図であり、（ｃ）は（ａ）に示す発熱体ユニットの断面図である。
【図５】本発明に係る実施の形態２の発熱体ユニットの別の構成を示す図であり、（ａ）はこの発熱体ユニットの正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す発熱体ユニットの側面図であり、（ｃ）は（ａ）に示す発熱体ユニットの断面図である。
【図６】本発明に係る実施の形態２の発熱体ユニットのさらに別の構成を示す図であり、（ａ）はこの発熱体ユニットの正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す発熱体ユニットの側面図であり、（ｃ）は（ａ）に示す発熱体ユニットの断面図である。
【図７】本発明に係る実施の形態３の発熱体ユニットの構成を示す図であり、（ａ）は実施の形態３の発熱体ユニットの正面図であり、（ｂ）は実施の形態３の発熱体ユニットの側面図であり、（ｃ）は実施の形態３の発熱体ユニットにおける保持台において発熱体を容器内壁面へ支持する断面図である。
【図８】本発明に係る実施の形態３の発熱体ユニットの構成における保持台と内部耐熱部材との嵌合状態を示す斜視図である。
【図９】本発明に係る実施の形態４の加熱装置の熱源における構成を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態４の別の構成の加熱装置の熱源の構成を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態５のさらに他の構成の加熱装置の熱源近傍の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１，３０  発熱体
２，３２  電力供給部材
２ａ，２１ａ，２６ａ，２８ａ，３２ａ  狭着部
２ｂ，２１ｂ，２６ｆ，２７ｂ，２８ｂ，３２ｂ  内部リード部
２ｃ，２１ｃ，２６ｇ，２７ｃ，３２ｃ  中継箔
２ｄ，２１ｄ，２６ｈ，２７ｄ，３２ｄ  外部リード部
３，２２，３３  内部耐熱部材
３ａ，６，３１ａ  支持部
４，２４，３４  容器
５，２５，３５  不活性ガス
２０  第１の発熱体
２１  第１の電力供給部材
２２ａ，２２ｂ  伸長部
２３  第２の発熱体
２３ａ  粗部分
２３ｂ  密部分
２６  第２の電力供給部材
２６ａ，２６ｃ，２６ｅ，２７ａ，２８ｃ  カシメ部
２６ｂ  接続コイル部
２６ｄ  管内通電部  
３１  保持台
３１ｂ  孔部
３３ａ  凸部
４０，４１  反射板
４１ａ  凸部
５０  筒体
５１  加圧ローラ
６０  発熱体ユニット
６１  トナー
６２  紙
【図１】
2008218267.tif 000003
【図２】
2008218267.tif 000004
【図３】
2008218267.tif 000005
【図４】
2008218267.tif 000006
【図５】
2008218267.tif 000007
【図６】
2008218267.tif 000008
【図７】
2008218267.tif 000009
【図８】
2008218267.tif 000010
【図９】
2008218267.tif 000011
【図１０】
2008218267.tif 000012
【図１１】
2008218267.tif 000013