(57)【要約】【課題】  柔らかなカーボンファイバの発熱体を、種々の外被ガラス管の形状に対応して効率よく発熱させる形状に固定保持させると共に、熱ひずみに起因する外被ガラス管の破損を防止し得る発熱構造体を提供する。【解決手段】  複数本のカーボンファイバを集束又は撚った発熱体１と、発熱体１が挿通される孔部２を有すると共に発熱体１に数珠繋ぎ状に外嵌される複数個の透明乃至半透明のガラス介装体３と、を備えた可撓挿入体４を、真空状態又は不活性ガス封入状態となる中空室５を有する外被ガラス管６の中空室５に挿入設置する。また、ガラス介装体３は、円筒状に形成されている。また、発熱体１の両端部には、各々、外部電源と電気的に接続する導電性の弾性部材７が接続されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本のカーボンファイバを集束又は撚った発熱体（１）と、該発熱体（１）が挿通される孔部（２）を有すると共に該発熱体（１）に数珠繋ぎ状に外嵌される複数個の透明乃至半透明のガラス介装体（３）と、を備えた可撓挿入体（４）を、真空状態又は不活性ガス封入状態となる中空室（５）を有する外被ガラス管（６）の該中空室（５）内に挿入設置したことを特徴とする発熱構造体。
【請求項２】
上記ガラス介装体（３）は、円筒状に形成されている請求項１記載の発熱構造体。
【請求項３】
上記ガラス介装体（３）は、多角筒状に形成されている請求項１記載の発熱構造体。
【請求項４】
上記ガラス介装体（３）は、略球状に形成されている請求項１記載の発熱構造体。
【請求項５】
上記発熱体（１）の両端部には、各々、外部電源と電気的に接続する導電性の弾性部材（７）が接続されている請求項１、２、３又は４記載の発熱構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱構造体に係り、特に、家庭用ヒータ等に好適なカーボンファイバを発熱体として使用する発熱構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば家庭用ヒータに使用される発熱構造体として、ハロゲンランプを使用したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１では、倒立水滴型（倒立とっくり型）のハロゲンランプと、このハロゲンランプの熱を反射するためのパラボラ状の反射盤と、を備えた反射盤付き発熱構造体が開示されている。
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に開示されたようなハロゲンランプを使用した発熱構造体では、電源投入時の突入電流が定格電流のほぼ８倍とかなり大きなものであった。そのため、過電流対策を必要とし、その分部品コストが増大するという問題点があった。また、消費電力と比較して遠赤外線の放射効率が小さいという問題点があった。
そこで、本発明者は、既に、ハロゲンランプよりも遠赤外線放射量が多く、消費電力が少なく、かつ、電流保護回路を簡略化することができるカーボンランプヒータ（発熱構造体）を、特願２００２−３０１３９７にて提案している。
従来のカーボンランプヒータ（発熱構造体）は、図９に示すように、複数本のカーボンファイバを集束して発熱体31とし、この発熱体31を外被ガラス管36の中空室35内に挿入設置したものである。この発熱体31は柔らかく、容易に弯曲させることができるので、種々の形状の外被ガラス管36に於ても容易に中空室35内に挿入設置することができる。  
【特許文献１】特開２００２−２２１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図９に示した従来のカーボンランプヒータ（発熱構造体）では、発熱体31が柔らかいので、外被ガラス管36の中空室35に対応する形状に発熱体31を固定保持させるのが困難であった。これにより、発熱体31を効率よく発熱させる形状に固定保持させるのが困難であるという問題点があった。
また、図９に示した従来のカーボンランプヒータ（発熱構造体）では、柔らかい発熱体31が過度に折れ曲がり、外被ガラス管36の中空室35を形成する壁面に発熱体31が接触する虞れがあるという不都合があった。そして、中空室35を形成する壁面と発熱体31が接触した場合、接触した部分の外被ガラス管36の温度が局部的に過度に上昇するという問題点があった。この場合、外被ガラス管36のうち、高温となった部分と低温の部分との間で熱ひずみが生じ、その結果、外被ガラス管36が破損するという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、柔らかなカーボンファイバの発熱体を、種々の外被ガラス管の形状に対応して効率よく発熱させる形状に固定保持させると共に、熱ひずみに起因する外被ガラス管の破損を防止し得る発熱構造体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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明に係る発熱構造体は、複数本のカーボンファイバを集束又は撚った発熱体と、該発熱体が挿通される孔部を有すると共に該発熱体に数珠繋ぎ状に外嵌される複数個の透明乃至半透明のガラス介装体と、を備えた可撓挿入体を、真空状態又は不活性ガス封入状態となる中空室を有する外被ガラス管の該中空室内に挿入設置したものである。
【０００７】
また、ガラス介装体は、円筒状に形成されている。
また、ガラス介装体は、多角筒状や略球状に形成されるも好ましい。
また、上記発熱体の両端部には、各々、外部電源と電気的に接続する導電性の弾性部材が接続されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る発熱構造体によれば、柔らかなカーボンファイバの発熱体を、種々の外被ガラス管の形状に対応する形状に保持して配設することができる。
また、熱ひずみに起因する外被ガラス管の破損を防止することができ、金属よりも導体として劣化しにくくかつ放射熱が大きいカーボンファイバを、発熱体として安全に使用することができる。
また、発熱体に外嵌されるガラス介装体が外被ガラス管の中空室を形成する壁面と万一接触したとしても、熱ひずみに起因する外被ガラス管の破損が生じる虞れがない。
【０００９】
また、発熱体に通電開始後、発熱体と接触するガラス介装体を通じて迅速に熱が伝わるように構成することができる。
また、ガラス介装体を外被ガラス管の中空室内へ、順次挿入していくことにより、発熱体を中空室に配設することができ、外被ガラス管の中空室内に発熱体を挿入する際の作業性を向上させることができる。
また、発熱体を中空室全域に渡って均等に配設することができる。
【００１０】
また、ガラス介装体を、円筒状や多角筒状や略球状に形成することによって、種々の外被ガラス管の形状に対応して可撓挿入体を外被ガラス管の中空室内により容易に挿入設置することができる。
また、可撓挿入体のガラス介装体が中空室を形成する壁面に勢いよく接触するのを防止することができるので、外被ガラス管やガラス介装体の破損が生じるのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、実施の形態を示す図面に基づき、本発明を詳説する。
図１は本発明の実施の一形態を示す発熱構造体の正面図であり、図２は、その一部拡大断面正面図である。また、図３は、発熱構造体の拡大断面側面図であり、図４は、ガラス介装体の斜視図である。
本発明の実施の一形態に係る発熱構造体は、例えば家庭用ヒータに使用されるものである。
本発明に係る発熱構造体は、発熱体１と、複数個のガラス介装体３…と、略円環型の外被ガラス管６と、を備えている。
【００１２】
発熱体１は、複数本（多数本）のカーボンファイバを、例えば撚って形成されたものであり、人の手の力で容易に弯曲させることが可能な柔らかいものである。発熱体１は、複数本（多数本）のカーボンファイバを撚ることにより、単に束ねたものよりも各カーボンファイバどうしの結びつきが強くて緩みにくいものとなっている。なお、発熱体１は、複数本（多数本）のカーボンファイバを単に束ねたものとするも自由である。また、図２と図３では、多数本のカーボンファイバを撚った（又は束ねた）単位糸を３本作って、これを撚った場合を例示している。
複数個のガラス介装体３…は、高温に耐えることができる透明乃至半透明の石英ガラス製であり、円筒状に形成されている。このガラス介装体３…は、発熱体１が挿通される孔部２を有している。そして、ガラス介装体３…は、発熱体１に数珠繋ぎ状に外嵌されて、発熱体１と可撓挿入体４を形成している。このガラス介装体３…は、継足しと抜き取りによって、容易に発熱体１の長さに対応することが可能であると共に、容易に隣合うガラス介装体３, ３の間隔を調節することが可能となっている。
【００１３】
また、外被ガラス管６は、内側に中空室５を有する弯曲円筒状の筒状部８と、筒状部８の両端部に位置する平板状の封止端部９, ９と、を有している。
平板状の封止端部９, ９は、弯曲円筒状の筒状部８の両端部を加熱圧着することによって形成されたものである。この平板状の封止端部９, ９の形成によって、筒状部８の中空室５は、密閉状とされる。
中空室５は、真空状態又は不活性ガス封入状態とされている。この中空室５には、上記可撓挿入体４が挿入設置されている。
なお、可撓挿入体４のガラス介装体３…は、外被ガラス管６の筒状部８が円筒状である場合には円筒状とするのが好ましいが、他の形状に形成するも自由である。例えば、ガラス介装体３…を、外被ガラス管６の筒状部８の形状に合わせて、図５に示すような多角筒状や図６に示すような略球状に形成するも好ましい。
【００１４】
また、平板状の封止端部９, ９の各々には、矩形板状の固着部10が埋設されている。この固着部10には、固着部10に設けられた孔を通して、導電性の弾性部材７が固定されている。弾性部材７は、外部電源（図示省略）と電気的に接続され、外被ガラス管６の外部側から筒状部８の中空室５内へ通じている。弾性部材７は、外被ガラス管６の外部側から筒状部８の中空室５内に入った所定位置までは直線状であるが、その先はコイル状となっている。
【００１５】
弾性部材７のコイル状となった部分の内側には、可撓挿入体４の発熱体１の端部を挟持する導電性で略円柱状の挟持部11が挿嵌されている。より具体的には、挟持部11は、略半円柱状に形成されると共に弯曲面部の周方向の端縁と連続する平面部に凸部12ａが形成された半割体12と、略半円柱状に形成されると共に弯曲面部の周方向の端縁と連続する平面部に凹部13ａが形成された半割体13と、から成る。そして、半割体12と半割体13は、凸部12ａが形成された平面部と凹部13ａが形成された平面部との間に発熱体１を挾み込んだ状態で、弾性部材７のコイル状となった部分の内側に挿嵌されている。これにより、発熱体１（可撓挿入体４）の両端部は、各々、挟持部11を介して弾性部材７と接続される。また、弾性部材７が、外部電源（図示省略）からの電力を供給するリード線の機能を有するように構成される。
なお、弾性部材７は、コイル状のものに限るのではなく、他の形状のものを使用するも自由である。例えば、竹の子ばねを使用するも好ましい。
【００１６】
次に、本発明の実施の一形態に係る発熱構造体の組み立て手順について説明する。
まず、複数本のカーボンファイバを撚って形成された発熱体１に複数個のガラス介装体３…を、順次、数珠繋ぎ状に外嵌していき、可撓挿入体４を形成する。次に、可撓挿入体４を、封止端部９, ９を形成する前の外被ガラス管６の中空室５に挿入していく。この際、ガラス介装体３…は、外被ガラス管６の中空室５の形状に沿うように弯曲して中空室５内に配設される。そして、可撓挿入体４の両端に、各々、挟持部11及び弾性部材７を接続し、弾性部材７に矩形板状の固着部10を取付ける。そして、可撓挿入体４の一方の端部側に於て、固着部10が埋設された状態になるように、外被ガラス管６を加熱圧着して一方の封止端部９を形成する。そして中空室５を真空状態又は不活性ガス封入状態とし、可撓挿入体４の他方の端部側に於て、固着部10が埋設された状態になるように、外被ガラス管６を加熱圧着して他方の封止端部９を形成する。こうして、発熱構造体が形成される。
【００１７】
図７は、本発明の第二の実施形態を示す発熱構造体の正面図である。
本発明の第二実施形態に係る発熱構造体は、第一実施形態と比較して外被ガラス管６の中空室５内に挿入設置される可撓挿入体４の設置形態が異なる場合を例示している。即ち、第一実施形態では、可撓挿入体４の発熱体１が略円環型の外被ガラス管６の中心軸にほぼ沿って配設されるように発熱構造体を構成したが、第二実施形態では、外被ガラス管６の中空室５の一部の領域に於て可撓挿入体４がジグザグ状に折れ曲がって配設されるように発熱構造体を構成したものである。このように構成すれば、一つの可撓挿入体４を使用して、外被ガラス管６のうち、一部の領域のみ発熱効果が大きくなるように容易に発熱構造体を構成することができる。また、第一実施形態の可撓挿入体４の設置方法と比較して、中空室５内に可撓挿入体４を挿入設置する際の作業が過度に煩雑になることもない。
【００１８】
なお、図１及び図７で示したように、第一実施形態及び第二実施形態では、外被ガラス管６が略円環型である場合を例示したが、外被ガラス管６を他の形状に形成するも自由である。例えば、外被ガラス管６を、図８（ａ）の倒立水滴型（倒立とっくり型）、図８（ａ）のコイル型、図８（ｃ）の蛇行型のような、種々の形状に形成するも自由である。また、外被ガラス管６が直線状であってもよい。
【００１９】
以上のように、本発明に係る発熱構造体は、複数本のカーボンファイバを集束又は撚った発熱体１と、発熱体１が挿通される孔部２を有すると共に発熱体１に数珠繋ぎ状に外嵌される複数個の透明乃至半透明のガラス介装体３…と、を備えた可撓挿入体４を、真空状態又は不活性ガス封入状態となる中空室５を有する外被ガラス管６の中空室５内に挿入設置するので、ガラス介装体３…が発熱体１と外被ガラス管６の中空室５との間のスペーサとして機能するように構成することができる。これにより、柔らかなカーボンファイバの発熱体１を、種々の外被ガラス管６の形状に対応する形状に保持して配設することができる。
【００２０】
また、ガラス介装体３…が発熱体１と外被ガラス管６の中空室５との間のスペーサとして機能するので、発熱体１と外被ガラス管６の中空室５を形成する壁面とが直接接触しないように構成することができる。これにより、発熱体１と外被ガラス管６の中空室５を形成する壁面との接触によって、接触した部分の外被ガラス管６の温度が局部的に過度に上昇するのを防止することができる。その結果、外被ガラス管６のうち、高温となった部分と低温の部分との間で熱ひずみが生じるのを防止することができるので、熱ひずみに起因する外被ガラス管６の破損を防止することができ、金属よりも導体として劣化しにくくかつ放射熱が大きいカーボンファイバを、発熱体１として安全に使用することができる。
【００２１】
また、発熱体１に外嵌されるガラス介装体３…が外被ガラス管６の中空室５を形成する壁面と万一接触したとしても、接触した部分の外被ガラス管６の温度が局部的に過度に上昇することがないので、熱ひずみに起因する外被ガラス管６の破損が生じる虞れがない。  また、発熱体１に透明乃至半透明なガラス介装体３…を外嵌することによって、発熱体１に通電開始後、発熱体１と接触するガラス介装体３…を通じて迅速に熱が伝わるように構成することができる。
【００２２】
また、ガラス介装体３…を外被ガラス管６の中空室５内へ、順次挿入していくことにより、外被ガラス管６の中空室５を形成する壁面への発熱体１の接触を心配することなく、発熱体１を中空室５に配設することができる。これにより、外被ガラス管６の中空室５内に発熱体１を挿入する際の作業性を向上させることができる。
また、ガラス介装体３…を外被ガラス管６の中空室５内へ、順次挿入していくことにより、外被ガラス管６の中空室５を形成する壁面への発熱体１の接触を心配することなく、発熱体１を中空室５全域に渡って均等に配設することができる。
【００２３】
また、発熱体１に透明乃至半透明なガラス介装体３…を外嵌することによって、色付きのものを使用する場合と比較して、発熱体１の光をより外部へ透過させるように構成することができる。これにより、外部から発熱構造体の作動状態を発熱体１の温度変化による色の変化によって容易に確認することができる。
【００２４】
また、ガラス介装体３…を、円筒状や多角筒状や略球状に形成することによって、種々の外被ガラス管６の形状に対応して可撓挿入体４を外被ガラス管６の中空室５内により容易に挿入設置することができる。
【００２５】
また、発熱体１の両端部に、各々、外部電源と電気的に接続する導電性の弾性部材７を接続することによって、外被ガラス管６の中空室５を形成する壁面に対して接近する方向へ可撓挿入体４が動こうとする場合に、可撓挿入体４を元の位置に戻す方向に弾発付勢力が生じるように構成することができる。これにより、発熱構造体が大きく揺れた場合に、可撓挿入体４のガラス介装体３…が中空室５を形成する壁面に勢いよく接触するのを防止することができる。その結果、可撓挿入体４のガラス介装体３…が中空室５を形成する壁面に勢いよく接触することによって、外被ガラス管６やガラス介装体３…の破損が生じるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態を示す発熱構造体の正面図である。
【図２】発熱構造体の一部拡大断面正面図である。
【図３】発熱構造体の拡大断面側面図である。
【図４】ガラス介装体の斜視図である。
【図５】他のガラス介装体の斜視図である。
【図６】さらに他のガラス介装体の斜視図である。
【図７】他の実施形態を示す発熱構造体の正面図である。
【図８】種々の外被ガラス管の形状を示す正面図である。
【図９】従来の発熱構造体の問題点を説明するための一部拡大断面正面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  発熱体
２  孔部
３  ガラス介装体
４  可撓挿入体
５  中空室
６  外被ガラス管
７  弾性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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