(57)【要約】【課題】赤外線電球の長手方向の輻射範囲を発熱体の長さより広くして均一的に加熱し、又は発熱体の長さより狭くし且つ輻射強度を大きくして局所的に加熱する、赤外線電球及びその赤外線電球を用いた加熱装置、発熱体の製造方法及び赤外線電球の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の赤外線電球は、長手方向に延びる形状を有し、その長手方向の両端部の接線の交差角度が２度以上である湾曲したガラス管と、ガラス管に封止され、ガラス管に沿って湾曲する可撓性を有する１又は複数個の発熱体と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に延びる形状を有し、その長手方向の両端部の接線の交差角度が２度以上である湾曲したガラス管と、
前記ガラス管に封止され、前記ガラス管に沿って湾曲する可撓性を有する１又は複数個の発熱体と、
を有することを特徴とする赤外線電球。
【請求項２】
前記ガラス管が凸状に湾曲することを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球。
【請求項３】
前記ガラス管が凹状に湾曲することを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球。
【請求項４】
前記ガラス管が、その長手方向の両端部の接線の交差角度が９０度以下になるように湾曲することを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球。
【請求項５】
前記発熱体は板状の形状を有し、前記発熱体の最も面積が広い面が凸状又は凹状に湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球。
【請求項６】
前記発熱体は板状の形状を有し、前記発熱体の最も面積が広い面がほぼ同一平面上にあるように湾曲することを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球。
【請求項７】
前記発熱体は板状の形状を有し、前記発熱体の湾曲する外周端を含む面と湾曲する内周端を含む面とは高さが異なることを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球。
【請求項８】
前記ガラス管の外周に設けられた、長手方向に沿って湾曲する反射膜を更に有することを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球。
【請求項９】
前記ガラス管に密着して若しくは所定の距離をおいて設けられた、長手方向に沿って湾曲する反射板を更に有することを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球。
【請求項１０】
前記ガラス管は両端部に前記発熱体を保持する保持部材を有し、少なくとも前記保持部材の周りにおいて、前記ガラス管は直線状に延びていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球。
【請求項１１】
前記発熱体が、複数の発熱体を接続部材を介して縦続接続したものであることを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球。
【請求項１２】
前記発熱体が炭素系物質であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかの請求項に記載の赤外線電球。
【請求項１３】
前記発熱体が、前記ガラス管の内側に設けられた凸部にて配設されることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかの請求項に記載の赤外線電球。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれかの請求項に記載の赤外線電球を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項１５】
前記赤外線電球の凸状又は凹状の湾曲面に垂直な面に含まれる回転軸を中心として、前記発熱体を所定の角度（３６０度でも良い。）回転させることを特徴とする請求項１４に記載の加熱装置。
【請求項１６】
凸状に湾曲した複数の前記赤外線電球を所定の間隔を空けて前記赤外線電球の長手方向に配列したことを特徴とする請求項１４に記載の加熱装置。
【請求項１７】
凸状又は凹状に湾曲した複数の前記赤外線電球を所定の間隔を空けて並列に配列したことを特徴とする請求項１４に記載の加熱装置。
【請求項１８】
凸状又は凹状に湾曲した複数の前記赤外線電球を１つの円周上に略配列したことを特徴とする請求項１４に記載の加熱装置。
【請求項１９】
暖房器又は調理器であることを特徴とする請求項１４に記載の加熱装置。
【請求項２０】
炭素系物質を含むビレットを押し出し加工し、押し出された部材を湾曲させる押し出し成型ステップと、
前記湾曲した部材を焼成する焼成ステップと、
を有することを特徴とする発熱体の製造方法。
【請求項２１】
直線状のガラス管を製造するガラス管製造ステップと、
前記ガラス管に可撓性を有する１又は複数個の発熱体を封止する封止ステップと、
前記発熱体が封止された前記ガラス管を加熱して湾曲させる湾曲ステップと、
を有することを特徴とする赤外線電球の製造方法。
【請求項２２】
直線状のガラス管を製造するガラス管製造ステップと、
前記ガラス管を加熱して湾曲させる湾曲ステップと、
湾曲した前記ガラス管に可撓性を有する１又は複数個の発熱体を封止する封止ステップと、
を有することを特徴とする赤外線電球の製造方法。
【請求項２３】
可撓性を有する１又は複数個の発熱体を封止した湾曲した前記ガラス管を加熱し、前記ガラス管の内側に凸部を形成する凸部形成ステップを更に有することを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の赤外線電球の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暖房器又は調理器等の加熱装置に使用される赤外線電球、それを用いた加熱装置、それを構成する発熱体の製造方法及び赤外線電球の製造方法に関するものであり、特に、発熱体として炭素系物質を使用し、熱源として優れた機能を有する赤外線電球及びその赤外線電球を用いた加熱装置、発熱体の製造方法及び赤外線電球の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の赤外線電球は、ニクロム（Ｎｉ，Ｃｒ，Ｆｅ）線や、タングステン（Ｗ）線の金属抵抗体をスパイラル状に回線成形した発熱体を石英ガラス管内に挿入し、空気中又は雰囲気中で発熱させ、直接又は反射板を介して熱を放射していた。回線成形された発熱体は均一な輻射強度分布であるため特定方向に対する加熱には適さなかった。さらに回線成形された発熱体は回線内部が空洞であることと、線間の隙間が必要であるため放熱され、余分な加熱に要するエネルギーが必要であった。
【０００３】
そこで、従来の回線された発熱体に代えて、板状に形成された炭素系物質を発熱体として使用する赤外線電球が国際公開ＷＯ０１／０４１５０７号パンフレットに開示されている。炭素系物質は赤外線放射率が７８〜８４％と高いため、発熱体として炭素系物質を用いることで、赤外線電球の赤外線放射率も高くなる。板状の発熱体は、余分な加熱に要するエネルギーが必要でないなど大きな特徴を有している。
板状に成形した炭素系物質の焼結体を発熱体として使用し、円筒形状の石英ガラス管に挿入した赤外線電球は、炭素系発熱体の断面形状が１対５以上において顕著な輻射強度差が見いだされ指向性のある加熱ができる。更に、ガラス管に蒸着された反射膜、又は半円筒形状であって、その内面に鏡面加工が施された反射面を有する反射板を形成することにより、所望の輻射強度分布を得ることができる。反射膜又は反射板は、発熱体から輻射された赤外線を反射して、局所的に輻射強度を大きくすることができる。
【０００４】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ０１／０４１５０７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された従来例の赤外線電球は、直線状の発熱体と石英ガラス管とで構成されているため、赤外線の長手方向の輻射範囲は発熱体の長さで決まっていた。そのため、反射膜又は反射板を用いて、輻射強度を発熱体の長手方向に垂直な方向に局所的に強くし又は拡散することができても、発熱体の長手方向に輻射範囲を広くしたり又は局所的に輻射強度を強くしたりすることはできなかった。
本発明は、上記の問題を解決するためになされるものであり、発熱体の長手方向に広い輻射範囲を有する赤外線電球、又は発熱体の長手方向に狭い輻射範囲で局所的に大きい輻射強度を有する赤外線電球、及びその赤外線電球を用いた加熱装置、発熱体の製造方法及び赤外線電球の製造方法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】
上記課題を解決するため、本発明は下記の構成を有する。請求項１に記載の発明は、長手方向に延びる形状を有し、その長手方向の両端部の接線の交差角度が２度以上である湾曲したガラス管と、前記ガラス管に封止され、前記ガラス管に沿って湾曲する可撓性を有する１又は複数個の発熱体と、を有することを特徴とする赤外線電球である。凸状に発熱体を湾曲させることにより、発熱体の長手方向に、発熱体の長さより広い輻射範囲を有する赤外線電球を実現できる。凹状に発熱体を湾曲させることにより、発熱体の長手方向に、発熱体の長さより狭い輻射範囲で局所的に大きい輻射強度を有する赤外線電球を実現できる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記ガラス管が凸状に湾曲することを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球である。この構造により、発熱体の長手方向に、発熱体の長さより広い輻射範囲を有する赤外線電球を実現できる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記ガラス管が凹状に湾曲することを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球である。この構造により、発熱体の長手方向に、発熱体の長さより狭い輻射範囲で局所的に大きい輻射強度を有する赤外線電球を実現できる。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、前記ガラス管が、その長手方向の両端部の接線の交差角度が９０度以下になるように湾曲することを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球である。例えば本発明の赤外線電球を一端が床に垂直になり、他端が天井を仰ぐ様に配置した暖房装置は、所定の方向に床から天井まで加熱する。反射板又は反射膜を凹に設けることにより熱が後ろに逃げることはない。更に、赤外線電球を床に垂直な軸を中心として所定角度範囲をスイングさせることにより、部屋の所定範囲を床から天井まで広く暖めることが出来る。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、前記発熱体は板状の形状を有し、前記発熱体の最も面積が広い面が凸状又は凹状に湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球である。発熱体は、その長手方向に垂直な面内において、最も面積が広い面に垂直な方向に強い輻射強度分布特性（強い指向性）を有する。本発明の赤外線電球においては、長手方向に垂直な面内と、長手方向との両方に指向性を持たせることができる故に、局所的に強い輻射強度を有する赤外線電球、又は長手方向に垂直な面内において強い指向性を有し長手方向に拡散した輻射強度分布特性を有する赤外線電球を実現できる。好ましくは発熱体が炭素系発熱体で構成され、且つ最も面積が広い面の幅がその厚さの５倍以上である。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、前記発熱体は板状の形状を有し、前記発熱体の最も面積が広い面がほぼ同一平面上にあるように湾曲することを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球である。例えば発熱体を平面で所定の中心角度を有する円弧に形成し、ガラス管に固定して赤外線電球を形成する。発熱体の最も面積が広い面の全体が、直線状の発熱体の長さと比較して狭い領域に形成される。これにより、発熱体の最も面積が広い面が形成された狭い領域に垂直な方向に、実効的に赤外線の強い指向性（強い輻射強度分布特性）が得られる。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、前記発熱体は板状の形状を有し、前記発熱体の湾曲する外周端を含む面と湾曲する内周端を含む面とは高さが異なることを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球である。例えば発熱体を平面で第１の中心角度（３６０度より小さい）を有する円弧に形成した後、第１の中心角度より大きな角度である第２の中心角度（３６０度より小さい）にしてガラス管に固定して赤外線電球を形成する。これにより、発熱体の湾曲する外周端を含む面と湾曲する内周端を含む面とは高さが異なる（組立時に内周端を含む面が、外周端を含む面より高く（又は低く）なる。）。このように構成された赤外線電球の発熱体は、その円弧の中心を通る線と、その斜面に垂直な線との交点に赤外線の強い輻射強度を有する。本発明は、特定個所に熱を集中して加熱する、作り易い赤外線電球を実現する。例えば、局所を加熱する加熱装置、美容院のパーマ用の加熱装置等に有用である。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、前記ガラス管の外周に設けられた、長手方向に沿って湾曲する反射膜を更に有することを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球である。発熱体は、その長手方向に垂直な面内において、反射膜により強い輻射強度分布特性（強い指向性）を有する。本発明の赤外線電球においては、長手方向に垂直な面内と、長手方向との両方に指向性を持たせることができる故に、局所的に強い輻射強度を有する赤外線電球、又は長手方向に垂直な面内において強い指向性を有し長手方向に拡散した輻射強度分布特性を有する赤外線電球を実現できる。反射膜は発熱体に沿って同一半径で湾曲する故に、別個に作った反射板をガラス管に取り付けるより高い精度で所定の指向性を実現できる。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、前記ガラス管に密着して若しくは所定の距離をおいて設けられた、長手方向に沿って湾曲する反射板を更に有することを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球である。発熱体は、その長手方向に垂直な面内において、反射板により強い輻射強度分布特性（強い指向性）を有する。本発明の赤外線電球においては、長手方向に垂直な面内と、長手方向との両方に指向性を持たせることができる故に、局所的に強い輻射強度を有する赤外線電球、又は長手方向に垂直な面内において強い指向性を有し長手方向に拡散した輻射強度分布特性を有する赤外線電球を実現できる。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、前記ガラス管は両端部に前記発熱体を保持する保持部材を有し、少なくとも前記保持部材の周りにおいて、前記ガラス管は直線状に延びていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球である。ガラス管が保持部材近傍で直線状に延びている故に、保持部材が発熱体を固定した部分で保持部材と発熱体との間に、及び保持部材とガラス管との間に無理な応力が働かない。本発明の赤外線電球は組み立て易く、高い信頼性を有する。
【００１６】
請求項１１に記載の発明は、前記発熱体が、複数の発熱体を接続部材を介して縦続接続したものであることを特徴とする請求項１に記載の赤外線電球である。本発明は、発熱体単体の長さより長い赤外線電球を実現する。本発明は、長手方向に発熱体の長さより広い輻射範囲を有する任意の長さの赤外線電球、又は発熱体単体の長さより長い赤外線電球であって、局所的に大きい輻射強度を有する任意の長さの赤外線電球を実現できる。
【００１７】
請求項１２に記載の発明は、前記発熱体が炭素系物質であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかの請求項に記載の赤外線電球である。炭素系物質で形成された発熱体は以下のような種々の特徴を有する。高い赤外線放射率を有する故に、食品の加熱に使用すると短時間で加熱ができ料理の味も良い。輻射効率が高い為、輻射により暖める暖房装置にも適している。通電開始の瞬間の突入電流が小さく、制御回路が簡単なもので良い。突入電流が小さいのでノイズによる周辺機器への影響も無い。通電開始後、極めて短時間で所定の温度に達する。本発明の赤外線電球は、これらの特徴と、発熱体の長手方向に、発熱体の長さより広い又は狭い輻射範囲を有するという特徴を生かして、種々の用途の加熱装置に使用することが出来る。
【００１８】
請求項１３に記載の発明は、前記発熱体が、前記ガラス管の内側に設けられた凸部にて配設されることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかの請求項に記載の赤外線電球である。本発明によれば、ガラス管に凸部を設けることにより、発熱体がガラス管壁に直接触れる面積を小さくして、ガラス管の表面温度が上昇することを防ぐことができる。赤外線電球の寿命は延びる。好ましくは、凸部を発熱体の湾曲面の曲率中心に近い側に設け、発熱体をガラス管の略中央に配設する。これにより、発熱体を安定して保持することができ、ガラス管の表面温度の上昇を防ぐことができる。発熱体の曲率半径を所定の値に維持でき、且つ熱がガラス管に逃げにくいため、発熱体の放射効率も良くなる。
【００１９】
請求項１４に記載の発明は、請求項１から請求項１３のいずれかの請求項に記載の赤外線電球を有することを特徴とする加熱装置である。本発明は、上記の作用を有する加熱装置を実現する。
【００２０】
請求項１５に記載の発明は、前記赤外線電球の凸状又は凹状の湾曲面に垂直な面に含まれる回転軸を中心として、前記発熱体を所定の角度（３６０度でも良い。）回転させることを特徴とする請求項１４に記載の加熱装置である。
例えば発熱体を凸状に湾曲させた本発明の赤外線電球を一端が床に垂直になり、他端が天井を仰ぐ様に配置した暖房装置は、所定の方向に床から天井まで加熱する。熱が後ろに逃げることはない。赤外線電球を床に垂直な回転軸を中心として所定角度範囲を回転させることにより、部屋の所定範囲を床から天井まで広く暖めることが出来る。
例えば発熱体を凹状に湾曲させた本発明の赤外線電球を凹面を上にして水平方向に回転可能に保持する加熱調理器は、発熱体の長手方向の中心の真上近傍で、発熱体の両端を結ぶ回転中心軸近傍に置いた被加熱物に赤外線を集中して放射する。赤外線電球を回転軸を中心として所定角度範囲で回転させることにより、被加熱物を真下からのみならず所定の角度範囲からまんべんなく加熱する故、被加熱物を美味に焼き上げることができる。
【００２１】
請求項１６に記載の発明は、凸状に湾曲した複数の前記赤外線電球を所定の間隔を空けて前記赤外線電球の長手方向に配列したことを特徴とする請求項１４に記載の加熱装置である。従来の真っ直ぐな赤外線電球を複数個の所定の間隔を空けて長手方向に配列した加熱装置においては、隣接する２つの赤外線電球の間において赤外線の放射強度が弱くなる。本発明の加熱装置においては、赤外線電球の中心部の赤外線放射強度と、隣接する２つの赤外線電球の間の赤外線放射強度とを同一にすることができる。本発明は、長手方向に均一な赤外線の輻射強度分布特性を有する加熱装置を実現できる。
【００２２】
請求項１７に記載の発明は、凸状又は凹状に湾曲した複数の前記赤外線電球を所定の間隔を空けて並列に配列したことを特徴とする請求項１４に記載の加熱装置である。
凸状に湾曲した複数の赤外線電球を所定の間隔を空けて並列に配列することにより、赤外線電球の長さより広い幅と、並列配列された両端の赤外線電球間の長さとを有する領域を均一に加熱する加熱装置を実現できる。
凹状に湾曲した複数の赤外線電球を所定の間隔を空けて並列に配列することにより、赤外線電球の長さより狭い幅と、並列配列された両端の赤外線電球間の長さとを有する領域を高い輻射強度で均一に加熱する加熱装置を実現できる。
【００２３】
請求項１８に記載の発明は、凸状又は凹状に湾曲した複数の前記赤外線電球を１つの円周上に略配列したことを特徴とする請求項１４に記載の加熱装置である。
凸状に湾曲した複数の赤外線電球を１つの円周上に略配列することにより、外側にほぼ３６０度の均一な赤外線放射強度を有する加熱装置を実現できる。
凹状に湾曲した複数の前記赤外線電球を１つの円周上に略配列することにより、内側にほぼ３６０度の均一な赤外線放射強度を有する加熱装置を実現できる。  
【００２４】
請求項１９に記載の発明は、暖房器又は調理器であることを特徴とする請求項１４に記載の加熱装置である。本発明は、湾曲した赤外線電球を用いることにより、局所的に又は広い範囲で加熱する暖房器又は調理器を実現する。
【００２５】
請求項２０に記載の発明は、炭素系物質を含むビレットを押し出し加工し、押し出された部材を湾曲させる押し出し成型ステップと、前記湾曲した部材を焼成する焼成ステップと、を有することを特徴とする発熱体の製造方法である。押し出された部材を湾曲させた後焼成することにより、任意の形状に湾曲した発熱体を安価に製造出来る。
【００２６】
請求項２１に記載の発明は、直線状のガラス管を製造するガラス管製造ステップと、前記ガラス管に可撓性を有する１又は複数個の発熱体を封止する封止ステップと、前記発熱体が封止された前記ガラス管を加熱して湾曲させる湾曲ステップと、を有することを特徴とする赤外線電球の製造方法である。本発明によれば、標準品の発熱体を用いて、その発熱体を単体で湾曲させる工程を設けることなく、所定範囲で湾曲した発熱体を安価に製造出来る。
【００２７】
請求項２２に記載の発明は、直線状のガラス管を製造するガラス管製造ステップと、前記ガラス管を加熱して湾曲させる湾曲ステップと、湾曲した前記ガラス管に可撓性を有する１又は複数個の発熱体を封止する封止ステップと、を有することを特徴とする赤外線電球の製造方法である。本発明によれば、標準品の発熱体を用いて、その発熱体を単体で湾曲させる工程を設けることなく、所定範囲で湾曲した発熱体を安価に製造出来る。
【００２８】
請求項２３に記載の発明は、可撓性を有する１又は複数個の発熱体を封止した湾曲した前記ガラス管を加熱し、前記ガラス管の内側に凸部を形成する凸部形成ステップを更に有することを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の赤外線電球の製造方法である。本発明は、部分的にガラス管の内側に設けた凸部によって発熱体をガラス管の中心に保持することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、赤外線電球の長手方向の輻射範囲を発熱体の長さより広くして均一的に加熱し、又は発熱体の長さより狭くし且つ輻射強度を大きくして局所的に加熱する、赤外線電球及びその赤外線電球を用いた加熱装置、発熱体の製造方法及び赤外線電球の製造方法を実現できるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。
【００３１】
《実施の形態１》
図１及び図１２を用いて、本発明の実施の形態１の赤外線電球、発熱体の製造方法及び赤外線電球の製造方法について説明する。図１は、本発明の実施の形態１の赤外線電球の構造を示す断面図である。
本発明の実施の形態の赤外線電球１１は、ガラス管１、発熱体２、放熱ブロック３、内部リード線４、コイル状部５、スプリング状部６、モリブデン箔７、外部リード線８、反射膜９を有する。
図１２に、本発明の赤外線電球と従来の赤外線電球の違いを示す。従来の赤外線電球１２は、直線状のガラス管に板状の発熱体が封止されているのに対し、本発明の赤外線電球１１は、凹状に湾曲したガラス管に可撓性を有する発熱体を封止している。
【００３２】
ガラス管１は石英ガラス又は耐熱ガラス等の非晶質ガラスである。ガラス管１は、発熱体２と放熱ブロック３と内部リード線４とを封入している。実施の形態において、ガラス管のサイズは、直径１０．５ミリである。
ガラス管１内に封入された板状の発熱体２は、黒鉛などの結晶化炭素、抵抗値調整物質、及びアモルファス炭素の混合物からなる炭素系物質で形成されている。この発熱体２の形状は板状であり、例えば、幅Ｔ＝６ｍｍ、厚みｔ＝０．５ｍｍ、長さＬ＝３００ｍｍに形成されている。Ｔ≧５ｔに設定することにより、Ｔｍｍの幅部に垂直な方向に強い指向性を有する輻射強度分布特性が得られる。発熱体２は、最も面積が広い面（幅Ｔ＝６ｍｍを有する面）が凹状に湾曲している。なお、板状形状は多角形形状でも良い。炭素系物質の赤外線放射率は７８〜８４％と高いため、炭素系物質を発熱体として用いることで、赤外線電球の赤外線放射率が高くなる。また平板状であることから余分な加熱に要するエネルギーが必要でないなど大きな特徴を有している。炭素系物質は、温度と抵抗の関係を表す温度抵抗特性がわずかに負或いは正の特性を有しているため、通電開始の瞬間の突入電流が小さく、制御回路も簡単なものでよい。突入電流が小さいのでノイズによる周辺機器への影響も無い。
【００３３】
放熱ブロック３は導電性材料で形成されており、発熱体２の一端に電気的に接続されている。なお、この放熱ブロックは、発熱体の発熱量が低出力の時は省略しても良い。
内部リード線４は、その一端にコイル状部５が形成されており、そのコイル状部５に続いて弾性を有するスプリング状部６が形成されている。図１に示すように、内部リード線４のコイル状部５が放熱ブロック３の外周面に密着して巻回され電気的に接続されている。内部リード線４のスプリング状部６は、放熱ブロック３の外周面から所定の間隔を有して配置されており、発熱体２の膨張による寸法変化を吸収できるように構成されている。
図１において、スプリング状部６は両端に設けられているが、赤外線電球が縦置き仕様の場合は、片方の端部にのみ設け、スプリング状部６を有する端部を下側に配置する。
【００３４】
内部リード線４の他端には、それぞれモリブデン箔７が溶接して接続されている。モリブデン箔７には外部リード線８であるモリブデン線がそれぞれスポット溶接法により接合されている。内部リード線４は、モリブデン箔７を介して外部リード線８に接続される。
外部リード線８に電力を印加すると、発熱体２に電流が流れ、その電流に対する発熱体の抵抗により熱が生じる。このとき、発熱体からは赤外線が輻射される。赤外線電球は、発熱体２の発熱温度が１５００℃以下で定常状態になるように設計されている。
【００３５】
反射膜９は、ガラス管１の外面状に反射率の高い金箔を転写後焼成して得られる。反射膜９は、ガラス管１の外壁の発熱体２の幅面に対向した方向に施される。反射膜９の幅はガラス管径の約半分、反射膜９の長さは発熱体２の発光長を覆う長さである。反射膜は、膜厚にもよるが発熱体から輻射された赤外線の約７０％を反射し、反射膜の背面はほとんど透過されない。なお、反射膜に金膜を用いた例で説明したが、金だけに限定されるものでなく、銀、アルミニウム、ステンレス、ニッケル等の反射率の高い金属材料、又は窒化チタン、酸化アルミナ等の反射性を有する物質で少なくとも反射面層が形成されるものやペースト状の材料により形成されるものであれば適用できる。反射膜は、膜厚により透過するため厚い程良い。
【００３６】
以上のように構成される赤外線電球１１の製造方法について説明する。炭素系物質を含む焼結体により形成された平板状の炭素系発熱体２は可撓性を有する。これを利用し、本発明は湾曲性を有する赤外線電球を製造する。まず、直線状のガラス管１を製造する（ガラス管製造ステップ）。発熱体２を透明な直線状のガラス管１に挿入し、内部にアルゴンガス等の不活性ガスを満たした後、モリブデン箔７を含むガラス管１の端部を溶融し平板状に押しつぶして封止する（封止ステップ）。ガラス管の封止の方向は、発熱体の幅の広い面に平行であっても良く、垂直であっても良い。発熱体２が封止されたガラス管１を加熱して湾曲させる（湾曲ステップ）。
このように、従来の製造工程（ガラス管製造ステップ及び封止ステップ）を終えてから、ガラス管を湾曲させるため、安価なコストで本発明の赤外線電球を製造することができる。
【００３７】
上記の赤外線電球の製造方法に代えて、以下の方法を用いても良い。炭素系物質を含むビレットを真っ直ぐに押し出し加工し、真っ直ぐな発熱体を作成する（押し出し成型ステップ）。真っ直ぐな発熱体を焼成する（焼成ステップ）。作られた発熱体は可撓性を有する。直線状のガラス管を製造する（ガラス管製造ステップ）。ガラス管を加熱して湾曲させる（湾曲ステップ）。湾曲したガラス管に可撓性を有する１又は複数個の発熱体を封止する（封止ステップ）。
【００３８】
上記の赤外線電球の製造方法に代えて、以下の方法を用いても良い。炭素系物質を含むビレットを押し出し加工し、押し出された発熱体を湾曲させる（押し出し成型ステップ）。湾曲した発熱体を焼成する（焼成ステップ）。直線状のガラス管を製造する（ガラス管製造ステップ）。ガラス管を加熱して湾曲させる（湾曲ステップ）。湾曲したガラス管に可湾曲した１又は複数個の発熱体を封止する（封止ステップ）。この製造方法は、例えば高い曲率を有する実施の形態６又は７の赤外線電球の製造方法に適している。
【００３９】
赤外線電球１１は、放熱ブロック３の周りから端（ｘ）に向かって直線状に延びており、発熱体２の有する部分において湾曲している。湾曲は、赤外線電球の長手方向の両端部の接線の交差角度θ１が２度以上９０度以下とする。ガラス管１が放熱ブロック３近傍で直線状に延びている故に、放熱ブロック３が発熱体２を固定した部分で放熱ブロック３と発熱体２との間に、及び放熱ブロック３とガラス管１との間に無理な応力が働かない。
図１において、赤外線電球１１は凹状に湾曲し、その背面に反射膜９を有する。これにより、発熱体２から放射された赤外線は、内側に集中する方向に輻射される。
【００４０】
《実施の形態２》
図２を用いて、本発明の実施の形態２の加熱装置について説明する。図２は、複数個の凹状に湾曲した図１の赤外線電球を所定の間隔を空けて並列に配列した実施の形態２の加熱装置の構造を示す図である。加熱装置の上方に赤外線電球１１を配列し、下方に被加熱物を置く。赤外線電球１１は、発熱体２の長さ方向に狭い範囲で局所的に赤外線を輻射するため、加熱装置の下方に置かれた被加熱物を短時間で効率よく加熱することができる。
なお、赤外線電球の各々の取り付け角度を順次変えて、取り付けても良い。
【００４１】
実施の形態２の構成に代えて、複数個の凸状に湾曲した赤外線電球（図３に例示）を所定の間隔を空けて並列に配列した加熱装置を実現することも出来る。この構成により、赤外線電球の長さより広い幅と、並列配列された両端の赤外線電球間の長さとを有する領域を均一に加熱する加熱装置を実現できる。
【００４２】
《実施の形態３》
図３を用いて、本発明の実施の形態３の加熱装置について説明する。実施の形態３の加熱装置は電気ストーブである。図３は、凸状に湾曲した赤外線電球を使用した本発明の実施の形態３の電気ストーブの概略的な構成を示す図である。図３の赤外線電球３１は、図１に示す凹状に湾曲した赤外線電球１１と反射膜９の位置が異なる。図３において、赤外線電球３１は凸状に湾曲し、その背面に反射膜９を有する。又、ガラス管が、その長手方向の両端部の接線の交差角度が９０度以下になるように湾曲する。発熱体は、最も面積が広い面が凸状に湾曲している。これにより、発熱体２から放射された赤外線は、外側に広がる方向に輻射される。実施の形態３の電気ストーブにおいて、赤外線電球３１は一端が床に垂直になり、他端が天井を仰ぐ様に配置される。熱が後ろに逃げることはない。本発明の赤外線電球３１は、直線状の従来の赤外線電球と比較して、床に平行な方向から天井に向いた方向まで広い範囲（赤外線電球３１の他端の接線に垂直な線の仰角（水平方向に対する角度）＝θ２だけ上方向に広い範囲）を加熱することができる。
更に、回転軸３２を中心として、赤外線電球３１を所定の角度（実施の形態において、３６０度）回転させることにより、更に広い範囲を加熱することができる。
【００４３】
発熱体を凹状に湾曲させた実施の形態１の赤外線電球を、凹面を上にして水平方向に回転可能に保持する加熱調理器を実現することも出来る。この加熱調理器においては、発熱体の長手方向の中心の真上近傍で、発熱体の両端を結ぶ回転中心軸近傍に置いた被加熱物に赤外線を集中して放射する。赤外線電球を回転軸を中心として所定角度範囲で回転させることにより、被加熱物を真下からのみならず所定の角度範囲からまんべんなく加熱する故、被加熱物を美味に焼き上げることができる。
【００４４】
《実施の形態４》
図４を用いて、本発明の実施の形態４の赤外線電球について説明する。図４（ａ）は実施の形態４の赤外線電球の長手方向に延びる中心線を含む断面図であり、図４（ｂ）はその赤外線電球の長手方向に垂直な断面図である。図４の赤外線電球４１が図１の赤外線電球１１と異なる点は、反射膜９の代わりに反射板４２を有することである。赤外線電球４１は、凹状に湾曲した赤外線電球の背面に反射板４２を取り付けている。それ以外の点において、赤外線電球４１は赤外線電球１１と同じである。反射板４２は、ガラス管に密着して取り付けても良く、若しくは所定の距離をおいて取り付けても良い。
反射板４２は、アルミニウム、金、窒化チタン、銀、ステンレス鋼等の赤外線反射率の高い材質で形成され、放物線形状であって、内面に鏡面加工が施された反射面を有する。反射板の赤外線反射率は、約８０〜９０％である。
ガラス管１の中心軸に垂直な断面において、反射板４２の断面形状はガラス管の中心軸を焦点とする放物線に近似している。放物線の焦点とは、焦点に配置された点光源から放射された光が放物線によって反射されて平行光になる点を意味する。反射板４２の長手方向に延びる中心線は、発熱体のもっとも幅が広い面に垂直でその長手方向に延びる中心線を通る面を略通る。反射板４２の長さは発熱体２の発光長を覆う長さである。
図４の反射板を用いた赤外線電球４１は、図１の反射膜を用いた赤外線電球１１と同じ効果を奏する。
【００４５】
《実施の形態５》
図５を用いて、本発明の実施の形態５の赤外線電球について説明する。図５（ａ）は実施の形態５の赤外線電球の長手方向に延びる中心線を含む断面図であり、図５（ｂ）はその赤外線電球の長手方向に垂直な断面図である。図５の赤外線電球５１は、反射板５２の取り付け位置が図４と異なる。図５の赤外線電球５１は、凸状に湾曲した赤外線電球の背面に反射板５２を取り付け、広い範囲を加熱する。
反射板５２は、アルミニウム、金、窒化チタン、銀、ステンレス鋼等の赤外線反射率の高い材質で形成され、放物線形状であって、内面に鏡面加工が施された反射面を有する。反射板の赤外線反射率は、約８０〜９０％である。
ガラス管１の中心軸に垂直な断面において、反射板５２の断面形状はガラス管の中心軸を焦点とする放物線に近似している。反射板５２の長手方向に延びる中心線は、発熱体のもっとも幅が広い面に垂直でその長手方向に延びる中心線を通る面を略通る。反射板５２の長さは発熱体２の発光長を覆う長さである。
図５の反射板を用いた赤外線電球５１は、図３の反射膜を用いた赤外線電球３１と同じ効果を奏する。
【００４６】
《実施の形態６》
図６を用いて、本発明の実施の形態６の赤外線電球について説明する。図６（ａ）は、本発明の実施の形態６の赤外線電球が有する略環状の発熱体を模式的に示す図であり、図６（ｂ）はその断面図である。図６の発熱体６１は、板状の形状を有し、もっとも面積が広い面（最も幅が広い面）がほぼ同一平面上にある。赤外線電球は、環が開いた部分で放熱ブロックに固定され、更にガラス管に封止される。発熱体６１の最も面積が広い面の全体が、直線状の発熱体の長さと比較して狭い領域に形成される（実施の形態６においては、狭い領域を発熱体でほぼ取り囲む。）。これにより、発熱体の最も面積が広い面が形成された狭い領域に垂直な方向に、実効的に赤外線の強い指向性（強い輻射強度分布特性）が得られる。実施の形態６の赤外線電球は、例えばパーマネント加熱器に適している。
【００４７】
《実施の形態７》
図７を用いて、本発明の実施の形態７の赤外線電球について説明する。図７（ａ）は、本発明の実施の形態７の赤外線電球が有する略環状の発熱体を模式的に示す図であり、図７（ｂ）はその断面図である。図７の発熱体７１は、板状の形状を有し、発熱体の湾曲する外周端を含む面と湾曲する内周端を含む面とは高さが異なる。例えば発熱体を平面で第１の中心角度（３６０度より小さい）を有する円弧に形成した後、第１の中心角度より大きな角度である第２の中心角度（３６０度より小さい）にしてガラス管に固定して赤外線電球を形成する。組立時に内周端を含む面が、外周端を含む面より高く（又は低く）なる。このように構成された赤外線電球の発熱体は、その円弧の中心を通る線と、その斜面に垂直な線との交点に赤外線の強い輻射強度を有する。本発明は、特定個所に熱を集中して加熱する、作り易い赤外線電球を実現する。実施の形態７の赤外線電球は、例えばパーマネント加熱器に更に適している。
【００４８】
《実施の形態８》
図８を用いて、本発明の実施の形態８の加熱装置について説明する。図８は、本発明の実施の形態８の加熱装置の構成を示す図である。実施の形態８の加熱装置は、図１に示す凹状に湾曲した複数の赤外線電球を１つの円周上に略配列した構成を有する。これにより、内側にほぼ３６０度の均一な赤外線放射強度を有する加熱装置を実現できる。反射膜の形成方向を変化させることにより、実施の形態６又は７の赤外線電球と同一方向の指向性を持たせることも出来る。実施の形態８の加熱装置８１は、湾曲角度が小さい図１の赤外線電球１１を用いているため、発熱体の湾曲角度が大きい図６及び７の赤外線電球と比較して、製造が容易である。加熱装置８１は、パーマネント加熱器等に適している。
実施の形態８に代えて、凸状に湾曲した複数の赤外線電球を１つの円周上に略配列することにより、外側にほぼ３６０度の均一な赤外線放射強度を有する加熱装置を実現できる。
【００４９】
《実施の形態９》
図９を用いて、本発明の実施の形態９の赤外線電球について説明する。図９は、本発明の実施の形態９の赤外線電球の構造を示す図である。実施の形態９の赤外線電球は、接続部材を介して縦続接続した複数の発熱体をガラス管に封止した構造を有する。炭素系物質を含む焼結体により形成された平板状の発熱体９２は、導電性材料の接続部材９３によって縦続接続される。赤外線電球９１は、接続部材９３を介して発熱体９２を複数個縦続接続することにより、１つの発熱体で構成される赤外線電球よりも長く、更に大きな湾曲性を有する長い赤外線電球を実現できる。長い赤外線電球を用いて広い範囲を加熱すること又は強い指向性を実現することができる。
【００５０】
《実施の形態１０》
図１０を用いて、本発明の実施の形態１０の赤外線電球について説明する。図１０は、本発明の実施の形態１０の赤外線電球の構造を示す図である。実施の形態１０の赤外線電球は、ガラス管の内側に凸部を有する。
本発明の実施の形態１０の赤外線電球１０１の製造方法について説明する。まず、直線状のガラス管１を製造する（ガラス管製造ステップ）。発熱体２を透明な直線状のガラス管１に挿入し、内部にアルゴンガス等の不活性ガスを満たした後、モリブデン箔７を含むガラス管１の端部を溶融し平板状に押しつぶして封止する（封止ステップ）。ガラス管の封止の方向は、発熱体の幅の広い面に平行であっても良く、垂直であっても良い。発熱体２が封止されたガラス管１を加熱して湾曲させる（湾曲ステップ）。ガラス管１を部分的に１又は複数箇所加熱して軟らかくし、ガラス管の内側に突き出すように凸部１０２を形成する（凸部形成ステップ）。実施の形態１０において、凸部１０２はガラス管の湾曲面の曲率中心に近い側に３カ所設けられている。
【００５１】
発熱体２の両端にあるバネ性を有するスプリング状部６が、発熱体２を両側に引っ張るため、ガラス管１と発熱体２との間に隙間があれば、発熱体が湾曲したガラス管の曲率中心に近い側の内壁に近づいてしまう。本発明は、ガラス管の曲率中心に近い側の内壁に設けた凸部によって発熱体をガラス管の中心に保持することができる。これにより、発熱体２がガラス管１に直接触れる面積が小さくなり、ガラス管の表面温度が上昇せず、赤外線電球の寿命が延びる。発熱体２の曲率半径を所定の値に維持でき、且つ熱がガラス管１に逃げにくいため、発熱体２の放射効率も良くなる。
【００５２】
《実施の形態１１》
図１１用いて、本発明の実施の形態１１の加熱装置について説明する。図１１は、実施の形態１１の加熱装置の構成を概略的に示す図である。実施の形態１１の加熱装置は、図５に示す凸状に湾曲した複数の赤外線電球を所定の間隔を空けて、赤外線電球の長手方向に配列した構成を有する。本発明の赤外線電球５１は、湾曲性を有しているため、発熱体の発熱長よりも広い範囲を加熱することができ、発熱体と発熱体との間の隙間も加熱できる。従来の直線状の赤外線電球を用いた加熱装置と比較して、少ない数の赤外線電球で加熱装置全体を加熱できる。図１１の加熱装置１１１は、被加熱物を均一に保温する保温器等に適している。
【００５３】
本発明の赤外線電球は、暖房器（例えばストーブ、コタツ、エアコン、赤外線治療器等）、乾燥機器（例えば衣類乾燥・布団乾燥・食品乾燥・生ゴミ処理機・加熱型消臭器等）、調理器（例えばオーブン・オーブンレンジ・オーブントースター・トースター・ロースター・保温器・焼き鳥器・コンロ・冷蔵庫解凍用等）、理容器（例えばドライヤー・パーマネント加熱器等）、シートに文字や画像等を定着する機器（例えばＬＢＰ、ＰＰＣ、ファックスなどトナーを媒体として表示する機器や熱を利用してフィルム原本から被転写体へ熱転写する機器等）等、熱源により非加熱物を加温することを目的とした加熱装置に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の赤外線電球は加熱装置の加熱源として有用である。本発明の加熱装置は、種々の用途の加熱装置として用いることが出来る。本発明の発熱体の製造方法及び赤外線電球の製造方法は、本発明の赤外線電球の製造方法として用いることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態１の赤外線電球の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態２の加熱装置の概略的な構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態３の暖房装置の概略的な構成を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態４の赤外線電球の構成を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態５の赤外線電球の構成を示す断面図
【図６】本発明の実施の形態６の赤外線電球が有する発熱体の構成を示す平面図及び断面図
【図７】本発明の実施の形態７の赤外線電球が有する発熱体の構成を示す平面図及び断面図
【図８】本発明の実施の形態８の加熱装置の構成を示す平面図
【図９】本発明の実施の形態９の赤外線電球の構成を示す断面図
【図１０】本発明の実施の形態１０の赤外線電球の構成を示す断面図
【図１１】本発明の実施の形態１１の加熱装置の概略的な構成を示す図
【図１２】本発明の赤外線電球と従来の赤外線電球とを示す図
【符号の説明】
【００５６】
１      ガラス管
２、６１、７１、９２      発熱体
３      放熱ブロック
４      内部リード線
５      コイル状部
６      スプリング状部
７      モリブデン箔
８      外部リード線
９      反射膜
１１、１２、３１、４１、５１、９１、１０１    赤外線電球
２１、８１、１１１    加熱装置
４２、５２    反射板
９３    接続部材
【図１】
2005142080.tif 000003
【図２】
2005142080.tif 000004
【図３】
2005142080.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005142080.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005142080.tif 000009
【図８】
2005142080.tif 000010
【図９】
2005142080.tif 000011
【図１０】
2005142080.tif 000012
【図１１】
2005142080.tif 000013
【図１２】
2005142080.tif 000014