(57)【要約】【課題】本発明は、信頼性及び安全性が高く、優れた製造時の作業性を有する発熱手段である発熱構成体、発熱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】本発明においては、発熱体保持部が、発熱部の端部に固着され、発熱部を所定位置に保持する保持部と、素材断面が扁平形状を有して弾性力を持つ弾性部と、発熱部に固着された保持部に弾性部を介して電力供給を行う電力供給部と、を具備している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の両端に電圧が印加されて発熱する発熱部と、
前記発熱部の端部に電気的に接続され、当該発熱部に電力供給を行う発熱体保持部と、を有して構成され、
前記発熱体保持部は、
前記発熱部の端部に固着され、当該発熱部を所定位置に保持する保持部と、
前記保持部に続いて形成され、素材断面が扁平形状を有して弾性力を持つ弾性部と、
前記発熱部に固着された前記保持部に前記弾性部を介して電力供給を行う電力供給部と、
を具備した発熱構成体。
【請求項２】
前記発熱体保持部は、前記保持部、前記弾性部及び前記電力供給部が一体的に構成された請求項１に記載の発熱構成体。
【請求項３】
前記弾性部がスパイラル形状を有して構成された請求項１又は請求項２に記載の発熱構成体。
【請求項４】
前記弾性部のスパイラル形状部分において、扁平形状の幅広面が、前記弾性部の伸縮方向に対して実質的に直交するよう構成された請求項３に記載の発熱構成体。
【請求項５】
前記弾性部のスパイラル形状部分において、扁平形状の幅広面が、前記弾性部の伸縮方向に対して実質的に平行となるよう配置された請求項３に記載の発熱構成体。
【請求項６】
前記弾性部のスパイラル形状部分において、扁平形状の幅広面が、前記弾性部の伸縮方向に対して所定角度を有して構成された請求項３に記載の発熱構成体。
【請求項７】
前記弾性部のスパイラル形状部分において、扁平形状の幅広面が、前記弾性部の伸縮方向に対して実質的に直交する部分と、前記弾性部の伸縮方向に対して実質的に平行する部分と、を有して構成された請求項３に記載の発熱構成体。
【請求項８】
前記弾性部が、当該弾性部の伸縮方向に平行な面と実質的に同じ面内でリング状に形成された請求項１又は請求項２に記載の発熱構成体。
【請求項９】
前記弾性部が、渦巻き形状を有して構成された請求項１又は請求項２に記載の発熱構成体。
【請求項１０】
前記弾性部が、当該弾性部の伸縮方向に平行な面と実質的に同じ面内でリング状に形成された部分と、スパイラル形状を有して構成された部分と、を有して構成された請求項１又は請求項２に記載の発熱構成体。
【請求項１１】
前記発熱体保持部が、形状記憶性を有する材料で形成された請求項１又は請求項２に記載の発熱構成体。
【請求項１２】
前記発熱体保持部が、モリブデン、タングステン、鉄、ニッケル、アルミニウム、銅、ステンレス合金、及びニクロム合金から選ばれた１つの金属で形成された請求項１又は請求項２に記載の発熱構成体。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の発熱構成体と、前記発熱構成体の発熱部の背面側から放射された熱を正面側に反射する反射板と、前記発熱構成体と前記反射板とが設けられた筺体と、を具備する加熱装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の発熱構成体と、光学ユニットと、現像器と、前記発熱構成体の発熱部からの熱により画像定着を行う定着ローラーと、を具備する画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の発熱構成体と、前記発熱構成体の発熱部からの熱により焼き付ける印字装置と、を具備する電子装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の発熱構成体と、前記発熱構成体を収納する外装体と、を有し、
前記発熱構成体の電力供給部が前記外装体の外へ導出されるよう構成された発熱ユニット。
【請求項１７】
前記外装体が、アルミナ、コージライト、ムライト、ジルコニア、マグネシア、及びカルシアから選ばれた１つのセラミックスにより形成された請求項１６に記載の発熱ユニット。
【請求項１８】
前記発熱部の発熱体が、ニクロム合金、二ケイ化モリブデン、及び炭化ケイ素から選ばれた１つの材料により形成された請求項１７に記載の発熱ユニット。
【請求項１９】
前記外装体が、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、及び鉛ガラスから選ばれた１つのガラス材により形成された請求項１６に記載の発熱ユニット。
【請求項２０】
前記外装体の両端部が封着され、前記発熱部の発熱体が炭素系物質、タングステン及びモリブデンから選ばれた１つの材料により形成された請求項１９に記載の発熱ユニット。
【請求項２１】
前記外装体内が、真空、或いは、希ガス、窒素ガス、又はハロゲン属添加ガスを封入して構成された請求項２０に記載の発熱ユニット。
【請求項２２】
前記外装体内の希ガスが、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン及びラドンから選ばれた１つの希ガスを封入して構成された請求項２０に記載の発熱ユニット。
【請求項２３】
請求項１６から請求項２２のいずれか１項に記載の発熱ユニットと、前記発熱ユニットの発熱部の背面側から放射された熱を正面側に反射する反射板と、前記発熱ユニットと前記反射板とが設けられた筺体と、を具備する加熱装置。
【請求項２４】
請求項１６から請求項２２のいずれか１項に記載の発熱ユニットと、光学ユニットと、現像器と、前記発熱ユニットの発熱部からの熱により画像定着を行う定着ローラーと、を具備する画像形成装置。
【請求項２５】
請求項１６から請求項２２のいずれか１項に記載の発熱ユニットと、前記発熱ユニットの発熱部からの熱により焼き付ける印字装置と、を具備する電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源として用いられる発熱構成体、及び発熱構成体が外装体に収納された発熱ユニット、並びにこれらを熱源として用いた加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱源としての従来の発熱ユニットにおいては、長尺の発熱体と、当該発熱体を所望の位置に保持する保持部と、この保持部に電力を供給するとともに、発熱体の発熱に伴う伸縮を吸収するコイル状部とを有し、発熱体と保持部とコイル状部がガラス管内に収納されたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
図１０は従来の発熱ユニットの構造を一部破断して示した構成図であり、図１１は従来の発熱ユニットにおける一部の部材を拡大して示した構造図である。
【０００３】
図１０において、従来の発熱ユニット１０１は発熱体１０２の両端に放熱ブロック１０３が電気的に接続されており、この放熱ブロック１０３に保持部材１０４が取り付けられて構成されている。発熱体１０２、放熱ブロック１０３及び保持部材１０４は、ガラス１０５内に封入されている。保持部材１０４は、モリブデン箔１０６を介して外部リード線１０７に電気的に接続されている。ガラス管１０５の内部にはアルゴンガスが封入されており、ガラス管１０５の両端は溶着されて封止部１１１が形成されており、外部からの空気の流入を遮断するとともに、この封止部１１１により保持部材１０４が保持されている。
【０００４】
図１１は図１０の保持部材１０４の近傍を拡大して示した図である。図１１に示すように、保持部材１０４は円形状断面の線材で形成されており、放熱ブロック１０３に固着された保持部１０８と、この保持部１０８に繋がるコイル状部１０９と、コイル状部１０９と封止部１１１のモリブデン箔１０６とを接続する内部リード線１１０と、を有している。保持部１０８とコイル状部１０９は円形状断面を有する線材によりスパイラル形状に構成されており、コイル状部１０９は発熱体１０２の長手方向に伸縮する弾性力を有する。
【特許文献１】特開２０００−３０６６５７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、図１０に示した従来の発熱ユニットの構成では、電力が供給され発熱体１０２が高温度に発熱すると、発熱体１０２の熱が保持部材１０４に伝達されるとともに、保持部材１０４の自己発熱によりコイル状部１０９が高温度となり、コイル状部１０９の弾性力が徐々に失われ、発熱体１０２の伸縮動作の吸収や発熱体１０２の所定位置への保持ができなくなるという課題を有していた。
【０００６】
保持部材１０４の発熱を抑える方法としては、保持部材１０４の断面の直径を大きくし電流容量を大きくすることが考えられるが、保持部材１０４の断面の直径を大きくすると、保持部材１０４の重量が増加するとともに、保持部材１０４のコイル状部１０９の弾性力が過剰に大きくなってしまい、コイル状部１０９は発熱体１０２の発熱に伴う伸縮に対する所望の吸収作用が発揮できなくなるという課題があった。また、このような保持部材１０４を用いることにより発熱体１０２に加えられる張力が増大し、発熱体１０２に余分な応力が加わり破損するおそれがあり、製造時においてもモリブデン箔が切断するなどの作業性が悪くなるという新たな課題が生じていた。
【０００７】
本発明は上記のように構成された従来の発熱手段における課題を解決し、経年変化が少なく、信頼性及び安全性が高く、優れた製造時の作業性を有する発熱手段である発熱構成体、発熱ユニット及び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】
本発明の第１の観点の発熱構成体は、
長手方向の両端に電圧が印加されて発熱する発熱部と、
前記発熱部の端部に電気的に接続され、当該発熱部に電力供給を行う発熱体保持部と、を有して構成され、
前記発熱体保持部は、
前記発熱部の端部に固着され、当該発熱部を所定位置に保持する保持部と、
前記保持部に続いて形成され、素材断面が扁平形状を有して弾性力を持つ弾性部と、
前記発熱部に固着された前記保持部に前記弾性部を介して電力供給を行う電力供給部と、を具備している。後述する本発明の好適な実施例においては、発熱部が発熱体（２）と放熱ブロック（３）とを有して構成されている。また、電力供給部は内部リード線（１０）として説明する。このように構成された発熱構成体は、弾性部の素材断面が扁平形状であるため放熱効果が高く、弾性部の弾性力が所望の状態に維持される。
【０００９】
本発明の第２の観点の発熱構成体においては、第１の観点の前記発熱体保持部の前記保持部、前記弾性部及び前記電力供給部を一体的に構成してもよい。このように構成された発熱構成体は、製造時における作業が容易となる。
【００１０】
本発明の第３の観点の発熱構成体においては、第１の観点及び第２の観点の前記弾性部がスパイラル形状を有するよう構成してもよい。このように構成された発熱構成体は、発熱体保持部の弾性部が優れた放熱効果を有するとともに、発熱体を所定位置に確実に保持される。
【００１１】
本発明の第４の観点の発熱構成体においては、第３の観点の前記弾性部のスパイラル形状部分において、扁平形状の幅広面を前記弾性部の伸縮方向に対して実質的に直交するよう構成してもよい。このように構成された発熱構成体は、発熱体保持部の弾性部が優れた放熱効果を有するとともに、発熱体の伸縮動作を確実に吸収できる構造となる。
【００１２】
本発明の第５の観点の発熱構成体においては、第３の観点の前記弾性部のスパイラル形状部分において、扁平形状の幅広面を前記弾性部の伸縮方向に対して実質的に平行となるよう配置してもよい。このように構成された発熱構成体は、発熱体保持部の弾性部における幅広面が外周面として配置され、優れた放熱効果を有するとともに、発熱体の伸縮動作を確実に吸収できる構造となる。
【００１３】
本発明の第６の観点の発熱構成体においては、第３の観点の前記弾性部のスパイラル形状部分において、扁平形状の幅広面を前記弾性部の伸縮方向に対して所定角度を有して構成してもよい。このように構成された発熱構成体は、発熱体保持部の弾性部が優れた放熱効果を有するとともに、発熱体の伸縮動作を確実に吸収でき、発熱構成体の全体の弾性力（たわみ量）を調整することができる。
【００１４】
本発明の第７の観点の発熱構成体においては、第３の観点の前記弾性部のスパイラル形状部分において、扁平形状の幅広面が、前記弾性部の伸縮方向に対して実質的に直交する部分と、前記弾性部の伸縮方向に対して実質的に平行する部分と、を有して構成してもよい。このように構成された発熱構成体は、発熱体保持部の弾性部が優れた放熱効果を有するとともに、発熱体の伸縮動作を確実に吸収できる構造となる。
【００１５】
本発明の第８の観点の発熱構成体においては、第１の観点及び第２の観点の前記弾性部を、当該弾性部の伸縮方向に平行な面と実質的に同じ面内でリング状により形成してもよい。
【００１６】
本発明の第９の観点の発熱構成体においては、第１の観点及び第２の観点の前記弾性部を、渦巻き形状により形成してもよい。
【００１７】
本発明の第１０の観点の発熱構成体においては、第１の観点及び第２の観点の前記弾性部が、当該弾性部の伸縮方向に平行な面と実質的に同じ面内でリング状に形成された部分と、スパイラル形状を有して構成された部分と、を有して構成してもよい。
【００１８】
本発明の第１１の観点の発熱構成体においては、第１の観点及び第２の観点の前記発熱体保持部を、形状記憶性を有する材料で形成してもよい。
【００１９】
本発明の第１２の観点の発熱構成体においては、第１の観点及び第２の観点の前記発熱体保持部を、モリブデン、タングステン、鉄、ニッケル、アルミニウム、銅、ステンレス合金、及びニクロム合金から選ばれた１つの金属で形成してもよい。
【００２０】
本発明の第１３の観点の加熱装置は、前記の第１の観点乃至第１２の観点のいずれか１つに記載の発熱構成体と、前記発熱構成体の発熱部の背面側から放射された熱を正面側に反射する反射板と、前記発熱構成体と前記反射板とが設けられた筺体と、を具備する。このように構成された加熱装置は、発熱構成体における発熱体保持部の弾性部が優れた放熱効果を有するとともに、弾性部において発熱体の伸縮動作を確実に吸収できる構造を有している。本発明における加熱装置としては、例えば電気ストーブ等の暖房機器、調理器、乾燥機等の各種機器が含まれる。
【００２１】
本発明の第１４の観点の画像形成装置は、前記の第１の観点乃至第１２の観点のいずれか１つに記載の発熱構成体と、光学ユニットと、現像器と、前記発熱構成体の発熱部からの熱により画像定着を行う定着ローラーと、を具備する。このように構成された画像形成装置は、発熱構成体における発熱体保持部の弾性部が優れた放熱効果を有するとともに、弾性部において発熱体の伸縮動作を確実に吸収できる構造を有している。本発明における画像形成装置としては、例えば複写機、ファクシミリ、プリンタ等の各種機器が含まれる。
【００２２】
本発明の第１５の観点の電子装置は、前記の第１の観点乃至第１２の観点のいずれか１つに記載の発熱構成体と、前記発熱構成体の発熱部からの熱により焼き付ける印字装置と、を具備する。このように構成された電子装置は、発熱構成体における発熱体保持部の弾性部が優れた放熱効果を有するとともに、弾性部において発熱体の伸縮動作を確実に吸収できる構造を有している。本発明における電子装置としては、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置を含む各種機器が含まれる。
【００２３】
本発明の第１６の観点の発熱ユニットは、前記の第１の観点乃至第１２の観点のいずれか１つに記載の発熱構成体と、前記発熱構成体を収納する外装体と、を有し、
前記発熱構成体の電力供給部が前記外装体の外へ導出されるよう構成された発熱ユニット。このように構成された発熱ユニットは、発熱構成体における発熱体保持部の弾性部が優れた放熱効果を有するとともに、弾性部において発熱体の伸縮動作を確実に吸収でき、組み立てが容易な構造を有している。
【００２４】
本発明の第１７の観点の発熱ユニットは、第１６の観点の前記外装体を、アルミナ、コージライト、ムライト、ジルコニア、マグネシア、及びカルシアから選ばれた１つのセラミックスにより形成してもよい。
【００２５】
本発明の第１８の観点の発熱ユニットは、第１７の観点の前記発熱部の発熱体を、ニクロム合金、二ケイ化モリブデン、及び炭化ケイ素から選ばれた１つの材料により形成してもよい。
【００２６】
本発明の第１９の観点の発熱ユニットは、第１６の観点の前記外装体を、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、及び鉛ガラスから選ばれた１つのガラス材により形成してもよい。
【００２７】
本発明の第２０の観点の発熱ユニットは、第１９の観点の前記外装体の両端部が封着され、前記発熱部の発熱体が炭素系物質、タングステン及びモリブデンから選ばれた１つの材料により形成してもよい。
【００２８】
本発明の第２１の観点の発熱ユニットは、第２０の観点の前記外装体内に、真空、或いは、希ガス、窒素ガス、又はハロゲン属添加ガスを封入してもよい。
【００２９】
本発明の第２２の観点の発熱ユニットは、第２１の観点又は第２２の観点の前記外装体内の希ガスが、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン及びラドンから選ばれた１つの希ガスを封入してもよい。
【００３０】
本発明の第２３の観点の加熱装置は、第１６の観点乃至第２２の観点のいずれか１つに記載された発熱ユニットと、前記発熱ユニットの発熱部の背面側から放射された熱を正面側に反射する反射板と、前記発熱ユニットと前記反射板とが設けられた筺体と、を具備する。このように構成された加熱装置は、発熱構成体における発熱体保持部の弾性部が優れた放熱効果を有するとともに、弾性部において発熱体の伸縮動作を確実に吸収できる構造を有している。
【００３１】
本発明の第２４の観点の画像形成装置は、第１６の観点乃至第２２の観点のいずれか１つに記載された発熱ユニットと、光学ユニットと、現像器と、前記発熱ユニットの発熱部からの熱により画像定着を行う定着ローラーと、を具備する。このように構成された画像形成装置は、発熱構成体における発熱体保持部の弾性部が優れた放熱効果を有するとともに、弾性部において発熱体の伸縮動作を確実に吸収できる構造を有している。
【００３２】
本発明の第２５の観点の電子装置は、第１６の観点乃至第２２の観点のいずれか１つに記載された発熱ユニットと、前記発熱ユニットの発熱部からの熱により焼き付ける印字装置と、を具備する。このように構成された電子装置は、発熱構成体における発熱体保持部の弾性部が優れた放熱効果を有するとともに、弾性部において発熱体の伸縮動作を確実に吸収できる構造を有している。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、発熱体保持部の素材断面が扁平形状であるため、発熱体保持部の放熱効果が高く、所望の弾性力を有する発熱体保持部が大きな電流容量を持ち、発熱体の発熱に伴う伸縮を確実に吸収できる構造を有する発熱構成体を提供することができる。また、本発明の発熱構成体を外装体内に収納した発熱ユニットにおいては、発熱体からの熱が効率的に放熱され、発熱体の伸縮が確実に吸収されるとともに、経年変化の少ない発熱手段を提供することができる。さらに、本発明の発熱構成体及び発熱ユニットを用いた装置においては、信頼性が高く、寿命が長く、製造が容易な優れた効果を奏する装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、本発明に係る発熱構成体、この発熱構成体を外装体に収納した発熱ユニット、及び発熱構成体又は発熱ユニットを組み込んだ装置の好適な実施例を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００３５】
以下、本発明に係る実施例１の発熱ユニットについて図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明に係る実施例１の発熱ユニットの構成を一部破断して示す図である。図２は実施例１の発熱ユニットにおける一部である発熱体保持部を拡大して示した構造図である。
【００３６】
図１において、実施例１の発熱ユニット１は、長尺で電流が流れると発熱する発熱部１３、この発熱部１３の両端部分に固着された帯状の発熱体保持部４と、発熱部１３と発熱体保持部４とを封入する外装体５と、外装体５の封止部１４に埋設されたモリブデン箔６と、モリブデン箔６を介して発熱体保持部４に電気的に接続され封止部１４から導出する外部リード線７と、を有して構成されている。上記の発熱部１３は、長尺で板状の発熱体２と、発熱体２の両端に接合された放熱ブロック３とにより構成されている。発熱体２と放熱ブロック３とは一体的に接合され電気的に接続状態である。互いに電気的に接続状態である発熱体２と放熱ブロック３との接合方法は、例えば、２分割された放熱ブロック３により発熱体２を挟み付けて、その放熱ブロック３の周りに帯状の発熱体保持部４を巻き付けて放熱ブロック３と発熱体２を一体的に構成してもよい。この接合において耐熱性及び導電性を有する炭素系の接着剤を用いてもよい。
【００３７】
発熱体２は、断面が長方形の帯板状であり、押出し成形して焼結させた炭素系物質で形成されている。発熱体２は、例えば、黒鉛などの結晶化炭素の基材に窒素化合物の抵抗調整物質、及びアモルファス炭素を加えた混合物からなる炭素系物質で形成されている。放熱ブロック３は発熱体２と同等の導電性能を有する材料で成形されており、発熱体２の両端に電気的に接合されている。実施例１において、発熱部１３は発熱体２と放熱ブロック３とを有して構成されている。実施例１における放熱ブロック３は、電流の流れる方向と直交する断面積が発熱体２における断面積より大きく形成されており、熱容量の大きな形状を有している。このように放熱ブロック３は、熱容量が大きく形成されているため、発熱体２から伝わった熱を放熱ブロック３においてある程度放熱するよう構成されている。しかし、高温度の発熱体２からの熱は全てが放熱ブロック３において放熱されるものではなく、その大部分は放熱ブロック３を介して発熱体保持部４に伝熱される。
【００３８】
発熱体保持部４はモリブデン製の部材により一体的に形成されている。発熱体保持部４は、モリブデン箔６を経てモリブデン製の外部リード線７に接続されている。発熱体２と放熱ブロック３と発熱体保持部４を封入する外装体５は、高耐熱性を有する石英ガラス管で形成されている。なお、外装体５の材料としては、石英ガラスの他に、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、又は鉛ガラスから選ばれたガラス材を用いて形成してもよい。
【００３９】
外装体５の内部にはアルゴン等の希ガスが封入されており、外装体５の両端部分が溶着されて封止部１４が形成されている。このように封止部１４を形成することにより、外部からの空気の流入が遮断されるとともに、発熱体保持部４を外装体５の内部の所望の位置に確実に保持できる構造となる。なお、外装体５の内部に封入されるガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン又はラドン等の希ガスの他に、窒素ガス、又はハロゲン属添加ガスでもよい。また、外装体５の内部は真空に形成してもよい。
【００４０】
図２は、実施例１の発熱ユニット１における発熱体保持部４の構成を詳細に示す構造図である。
図２に示すように、発熱体保持部４はその素材断面が扁平形状、例えば帯板形状、である。発熱体保持部４は放熱ブロック３の外周面に巻回されて固着された保持部８と、その保持部８に繋がり保持部８から封止部１４の方向に導出した弾性部９と、弾性部９に繋がり封止部１４の方向に導出した電力供給部である内部リード線１０が一体的に形成されている。
【００４１】
発熱体保持部４の素材断面は扁平形状であり、弾性部９は弾性力を持つスパイラル形状を有している。弾性部９における扁平形状の幅広面は、弾性部９の伸縮方向（図２において矢印Ｘで示す発熱体２の長手方向）に対し略直交するよう構成している。したがって、実施例１の発熱体保持部４においては、弾性部９のみの素材形状が他の部位と異なっている。すなわち保持部８及び内線部１０における扁平形状の幅広面は、弾性部９の伸縮方向に対して平行となっている。このため、保持部８の幅広面は放熱ブロック３の外周面に密着している。保持部８の放熱ブロック３への固着方法は、コイル状の保持部８のコイル直径を円筒形の放熱ブロック３の直径より小さく形成し、放熱ブロック３を保持部８にねじ込むことにより固着される。なお、保持部８の固着方法としては、その固着相手の形状などを考慮して圧着やカシメ、又は耐熱性と伝導性を有する接着剤を用いて固着してもよい。
【００４２】
弾性部９のスパイラル形状部分の外周は、保持部８の外周より大きな直径を有して形成され、管状の外装体５の内壁に接触するよう構成されている。この結果、弾性部９の熱が外装体５に伝熱される構造となっている。
【００４３】
実施例１の発熱ユニット１において、発熱体２と放熱ブロック３により構成された発熱部１３の両端には発熱体保持部４が設けられており、この発熱体保持部４は、発熱体２への電流供給とともに、発熱体２の熱膨張による伸縮動作の吸収、外装体内における発熱体２の位置制御等の目的で配設されている。また、実施例１における発熱体保持部４は、弾性部９により適度な弾性力（張力）を有しており、製造時において発熱体２を所定位置に保持して容易に封止処理を行える構成となっている。
【００４４】
上記のように構成された実施例１の発熱ユニット１においては、その両端から導出している外部リード線７，７間に電圧を印加することにより、発熱体２に電流が流れて発熱体２は高温度となる。このように発熱した発熱体２が長手方向に膨張した場合でも、発熱体２とモリブデン箔６との間に発熱体保持部４の弾性部９が設けられているため、発熱体２の膨張による寸法変化は弾性部９の収縮により吸収される。この結果、実施例１の発熱ユニットにおいては、発熱体２の伸縮に起因する破損を防止することができる。
【００４５】
実施例１の発熱ユニットにおいて、発熱体保持部４を形成する素材断面を扁平形状として、その素材の幅や厚みを大きくし、素材断面積を大きくすることにより、発熱体保持部４の電流容量が大きくなり、自己発熱が抑制された構造となる。
また、発熱体保持部４の素材断面を扁平形状とすることにより、素材断面積を大きくしても、発熱体保持部４の弾性部９の弾性力が過剰に増加することがなく、発熱体２に対して加わる張力が異常に増加することは防止されるとともに、製造時における作業性の向上が図られる。例えば、製造時の封止工程における封止作業が容易となる。
さらに、発熱体保持部４の素材断面を扁平形状とすることにより、発熱体保持部４は、前述の図１１に示したような円形断面を有する保持部材（１０４）に比べて、同じ断面積であっても表面積が大きくなり放熱効果が飛躍的に増大する。
【００４６】
なお、実施例１の発熱ユニットにおいては、発熱体保持部４の材料としてモリブデンを使用した例で説明したが、発熱体保持部４に成形したときの弾性力、耐熱性、耐久性などのモリブデンと実質的に同等の機能を満たすものであれば他の材料を使用してもよい。例えば、タングステン、鉄、ニッケル、アルミニウム、銅、ステンレス合金、ニクロム合金等で代表される金属類や形状記憶性質を有する材料でもよい。
【００４７】
また、実施例１の発熱ユニットにおいては、炭素系物質の発熱体２を使用して説明したが、一般的に発熱体として使用されるタングステンやモリブデンの他、ニクロム合金、ニケイ化モリブデン、又は炭化ケイ素等を用いてもよい。
また、実施例１における外装体５においては、石英ガラスを用いた例で説明したが、石英ガラスの代わりに、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等のガラス類や、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でもよい。但し、外装体５にセラミック類を使用する場合には、封着できない素材もあるため、封着できない素材を用いる場合には封着の必要がないニクロム合金等を発熱体に選択する必要がある。
また、実施例１における放熱ブロック３においては、黒鉛材料を用いた例で説明したが、耐熱性を有し、熱伝導率の高い材料であれば、黒鉛以外の材料を用いても問題はなく、発熱体２の選択によっては放熱ブロック３を使用しなくてもよい。この場合には、発熱部１３が発熱体２のみとなり、発熱体２に直接的に発熱体保持部４が固着される。
【００４８】
なお、実施例１における発熱体保持部４において、保持部８と弾性部９と内部リード線１０が一体的に形成された例で説明したが、各々を別々に作製して溶接などにより接合してもよい。但し、発熱体保持部４は一体的に形成した方が接合部における発熱等が起こらないためより望ましい。
なお、実施例１の発熱ユニットにおいては、発熱体２、放熱ブロック３及び発熱体保持部４が石英ガラスの外装体５の内部に封入された例で説明したが、ニクロム合金等を発熱体として用いて放熱ブロック及び発熱体保持部により発熱構成体を構成し、この発熱構成体を本発明に係る発熱手段として用いることも可能である。このような発熱構成体において、発熱体の選択により放熱ブロックを使用しない構成も可能である。
【実施例２】
【００４９】
以下、本発明に係る実施例２の発熱ユニットについて添付の図３を用いて説明する。図３は本発明に係る実施例２の発熱ユニットにおける一部である発熱体保持部を拡大して示した構造図である。実施例２の発熱ユニットにおいて、前述の実施例１の発熱ユニットと異なる点は、発熱体保持部の構成であり、その他の構成は実施例１と同じである。したがって、以下の実施例２の説明においては、主に実施例１と異なる発熱体保持部の構成について説明し、その他の構成については実施例１の説明を援用し、同じ機能、構成を有する部材には同じ符号を適用する。
【００５０】
図３に示すように、実施例２における発熱体保持部２４は、発熱体２の端部に接合された放熱ブロック３に電気的に接続された保持部２８と、保持部２８に続いて形成された弾性部２９と、弾性部２９とモリブデン箔６（図１参照）とを繋ぐ内部リード線２０と、を有している。内部リード線２０、保持部２８及び弾性部２９は素材断面が扁平形状である１本の部材により一体的に形成されている。発熱体保持部２４における弾性部２９は発熱体２の長手方向に伸縮可能な弾性力を有するように、スパイラル形状に形成されている。発熱体保持部２４における扁平形状の幅広面は、弾性部２９の伸縮方向（発熱体２の長手方向）に対して略平行となっている。
【００５１】
上記のように構成された実施例２の発熱ユニットにおいては、前述の実施例１と同様に、発熱体２とモリブデン箔６との間に発熱体保持部２４の弾性部２９が設けられているため、発熱体２の膨張による寸法変化は弾性部２９の収縮により確実に吸収される。また、実施例２の発熱ユニットにおいて、発熱体保持部２４が扁平形状であるため、素材断面積を大きくして放熱効果を高めることができるとともに、発熱体保持部２４の電流容量を大きくして、自己発熱を抑制した構造とすることができる。さらに、実施例２の発熱ユニットにおいては、発熱体保持部２４の弾性部２９の弾性力が適度となるよう設定されているため、製造時の取り扱いが容易となる。
【００５２】
また、実施例２の発熱ユニットにおいては、発熱体保持部２４における弾性部２９の幅広面が発熱体２の長手方向に対して略平行となるよう設けられている。このため、実施例１に記載の発熱体保持部４と比較して同じ素材断面積であれば弾性力は増加するが、実施例２においては、弾性部２９の幅広面を外装体５の内壁に密着して配置できるため、発熱体保持部２４の熱を外装体５に伝熱して効率高く放熱することができるとともに、発熱体２が外装体５内の所定位置に確実に保持される。
以上のように、実施例２の発熱ユニットにおける発熱体保持部２４は、実施例１の発熱ユニットにおける発熱体保持部４より放熱効果が高いため、実施例２の発熱ユニットは実施例１の発熱ユニットより放熱が求められる発熱手段として使用することができる。
【実施例３】
【００５３】
以下、本発明に係る実施例３の発熱ユニットについて添付の図４を用いて説明する。図４は本発明に係る実施例３の発熱ユニットにおける一部である発熱体保持部を拡大して示した構造図である。実施例３の発熱ユニットにおいて、前述の実施例１の発熱ユニットと異なる点は、発熱体保持部の構成であり、その他の構成は実施例１と同じである。したがって、以下の実施例３の説明においては、主に実施例１と異なる発熱体保持部の構成について説明し、その他の構成については実施例１の説明を援用し、同じ機能、構成を有する部材には同じ符号を適用する。
【００５４】
図４に示すように、実施例３における発熱体保持部３４は、発熱体２に接合された放熱ブロック３に電気的に接続された保持部３８と、保持部３８に続いて形成された弾性部３９と、弾性部３９とモリブデン箔６（図１参照）とを繋ぐ内部リード線３０と、を有している。内部リード線３０、保持部３８及び弾性部３９は、素材断面が扁平形状である１本の部材により一体的に形成されている。発熱体保持部３４における弾性部３９は発熱体２の長手方向に伸縮可能な弾性力を有するように、スパイラル形状に形成されている。発熱体保持部３４における弾性部３９の扁平形状の幅広面は、弾性部３９の伸縮方向（発熱体２の長手方向）に対して所定角度を有している。実施例３の発熱ユニットにおいては、弾性部３９の幅広面が弾性部３９の伸縮方向に対して約４５度の角度を有して配置されている。この角度は弾性部３９が所望の弾性力と放熱効果が発揮されるよう弾性部３９の大きさ及び形状を考慮して決定される。
【００５５】
上記のように構成された実施例３の発熱ユニットにおいては、前述の実施例１及び実施例２の発熱ユニットにおける効果と同様の効果を奏する。すなわち、発熱体２の膨張による寸法変化は所望の弾性力を有する弾性部３９において確実に吸収されるとともに、放熱効果が高く、製造時の取り扱いが容易となる。また、実施例３の発熱ユニットにおいて、発熱体保持部３４における弾性部３９を外装体５の内壁に接するように配置して、発熱体保持部３４の熱を外装体５に伝熱して放熱している。
【００５６】
以上のように、実施例３の発熱ユニットにおける発熱体保持部３４は、前述の実施例１の発熱ユニットにおける発熱体保持部４より放熱効果が高く、実施例２の発熱ユニットにおける発熱体保持部２４の弾性力（張力）より小さいものとなる。したがって、実施例３の発熱ユニットは、所望の弾性力を有する発熱体保持部３４が高い放熱効果を有する構成となる。また、実施例３の発熱ユニットにおいては、発熱体に対して余分な引張応力が働く構成ではないため、発熱体の破損等の事故の発生が抑制される構造となる。実施例３の発熱ユニットは、高い放熱効果と弱い弾性力が求められる発熱手段として使用することができる。
【実施例４】
【００５７】
以下、本発明に係る実施例４の発熱ユニットについて添付の図５を用いて説明する。図５は本発明に係る実施例４の発熱ユニットにおける一部である発熱体保持部を拡大して示した構造図である。実施例４の発熱ユニットにおいて、前述の実施例１の発熱ユニットと異なる点は、発熱体保持部の構成であり、その他の構成は実施例１と同じである。したがって、以下の実施例４の説明においては、主に実施例１と異なる発熱体保持部の構成について説明し、その他の構成については実施例１の説明を援用し、同じ機能、構成を有する部材には同じ符号を適用する。
【００５８】
図５に示すように、実施例４における発熱体保持部４４は、発熱体２に接合された放熱ブロック３に電気的に接続された保持部４８と、保持部４８に続いて形成された弾性部４９と、弾性部４９とモリブデン箔６（図１参照）とを繋ぐ内部リード線４０と、を有している。内部リード線４０、保持部４８及び弾性部４９は、素材断面が扁平形状である１本の部材により一体的に形成されている。発熱体保持部４４における弾性部４９は発熱体２の長手方向に伸縮可能な弾性力を有するように、スパイラル形状に形成されている。発熱体保持部４４において、スパイラル形状に形成された弾性部４９は、第１の領域Ａと第２の領域Ｂとを有する。弾性部４９の第１の領域Ａにおいては、幅広面が弾性部４９の伸縮方向（発熱体２の長手方向）に対して略平行となっている。一方、弾性部４９の第２の領域Ｂにおいては、幅広面が弾性部４９の伸縮方向（発熱体２の長手方向）に対して直交するよう構成されている。すなわち、発熱体保持部４４はその素材断面が扁平形状であり、且つ弾性部４９はスパイラル形状に形成されて幅広面が弾性部９の伸縮方向に対し略平行の部分と略直交した部分とを併せ持った構造となっている。
【００５９】
以上のように、実施例４の発熱ユニットにおける発熱体保持部４４は、前述の実施例１の発熱ユニットにおける発熱体保持部４による機能と、実施例２の発熱ユニットにおける発熱体保持部２４による機能とを併せ持った機能を有し、それぞれの効果を奏する。したがって、実施例４の発熱ユニットは、所望の弾性力を有する発熱体保持部４４が高い放熱効果を有するとともに、発熱体に対して所望の張力が働く構成となる。
【実施例５】
【００６０】
以下、本発明に係る実施例５の発熱ユニットについて添付の図６を用いて説明する。図６は本発明に係る実施例５の発熱ユニットにおける一部である発熱体保持部を拡大して示した構造図である。実施例５の発熱ユニットにおいて、前述の実施例１の発熱ユニットと異なる点は、発熱体保持部の構成であり、その他の構成は実施例１と同じである。したがって、以下の実施例５の説明においては、主に実施例１と異なる発熱体保持部の構成について説明し、その他の構成については実施例１の説明を援用し、同じ機能、構成を有する部材には同じ符号を適用する。
【００６１】
図６に示すように、実施例５における発熱体保持部５４は、発熱体２に接合された放熱ブロック３に電気的に接続された保持部５８と、保持部５８に続いて形成されたリング形状の弾性部５９と、弾性部５９とモリブデン箔６（図１参照）とを繋ぐ内部リード線５０と、を有している。内部リード線５０、保持部５８及び弾性部５９は素材断面が扁平形状である１本の部材により一体的に形成されている。発熱体保持部５４における弾性部５９は発熱体２の長手方向に伸縮可能な弾性力を有するように、リング形状に形成されている。発熱体保持部５４における扁平形状の幅広面は、発熱体２の長手方向に対して略平行となっている。また、弾性部５９を構成するリング形は、発熱体２の長手方向に平行な面に略含まれており、弾性部５９が発熱体２の伸縮する方向に張力を有している。
上記のように構成された実施例５の発熱ユニットにおいては、前述の実施例１の発熱ユニットにおける効果と同様の効果を奏するとともに、弾性部５９の構造が単純であるため容易に発熱体保持部５４を作製することが可能となる。
【実施例６】
【００６２】
以下、本発明に係る実施例６の発熱ユニットについて添付の図７を用いて説明する。図７は本発明に係る実施例６の発熱ユニットにおける一部である発熱体保持部を拡大して示した構造図である。実施例６の発熱ユニットにおいて、前述の実施例１の発熱ユニットと異なる点は、発熱体保持部の構成であり、その他の構成は実施例１と同じである。したがって、以下の実施例６の説明においては、主に実施例１と異なる発熱体保持部の構成について説明し、その他の構成については実施例１の説明を援用し、同じ機能、構成を有する部材には同じ符号を適用する。
【００６３】
図７に示すように、実施例６における発熱体保持部６４は、発熱体２が接合された放熱ブロック３に電気的に接続された保持部６８と、この保持部６８に続いて形成された渦巻き状（ゼンマイ形状）の弾性部６９と、弾性部６９とモリブデン箔６（図１参照）とを繋ぐ内部リード線６０と、を有している。内部リード線６０、保持部６８及び弾性部６９は素材断面が扁平形状である１本の部材により一体的に形成されている。発熱体保持部６４における弾性部６９は発熱体２の長手方向に伸縮可能な弾性力を有するように、ゼンマイ形状に形成されている。弾性部６９は発熱体２の伸縮する方向に張力を有している。また、渦巻き状（ゼンマイ形状）の弾性部６９の最外周面は、発熱体２を収納する外装体の内壁に接するよう構成されている。したがって、弾性部６９は外装体５によりその外周部分が保持されるとともに、弾性部６９の熱が外装体５を介して放熱される構成となっている。
【００６４】
上記のように構成された実施例６の発熱ユニットにおいては、前述の実施例１の発熱ユニットにおける効果と同様の効果を奏するとともに、弾性部６９の構造がゼンマイ形状であるため素材断面積を大きくしても弾性力が大きく増加することがない。したがって、実施例６の発熱ユニットにおける発熱体保持部６４は弾性力を大きく増加させることなく大きな放熱効果を有して大量の電流を流すことができる構成となる。
【実施例７】
【００６５】
以下、本発明に係る実施例７の発熱ユニットについて添付の図８を用いて説明する。図８は本発明に係る実施例７の発熱ユニットにおける一部である発熱体保持部を拡大して示した構造図である。実施例７の発熱ユニットにおいて、前述の実施例１の発熱ユニットと異なる点は、発熱体保持部の構成であり、その他の構成は実施例１と同じである。したがって、以下の実施例７の説明においては、主に実施例１と異なる発熱体保持部の構成について説明し、その他の構成については実施例１の説明を援用し、同じ機能、構成を有する部材には同じ符号を適用する。
【００６６】
図８に示すように、実施例７における発熱体保持部７４は、発熱体２に接合された放熱ブロック３に電気的に接続された保持部７８と、この保持部７８に続いて形成された弾性部７９と、弾性部７９とモリブデン箔６（図１参照）とを繋ぐ内部リード線７０と、を有している。内部リード線７０、保持部７８及び弾性部７９は、素材断面が扁平形状である１本の部材により一体的に形成されている。発熱体保持部７４における弾性部７９は発熱体２の長手方向に伸縮可能な弾性力を有するように、スパイラル形状の部分とリング形状の部分とを有して形成されている。発熱体保持部７４において、スパイラル形状に形成された弾性部７９は、第１の領域Ａと第２の領域Ｂとを有している。弾性部７９の第１の領域Ａにおいては、スパイラル形状の幅広面が弾性部７９の伸縮方向（発熱体２の長手方向）に対して略平行となっている。一方、弾性部７９の第２の領域Ｂにおいては、リング形状を構成する面が、発熱体２の長手方向に平行な面に略含まれている。このように弾性部７９が２つの領域を有して発熱体２の伸縮する方向に張力を有する構造となっている。
【００６７】
上記のように構成された実施例７の発熱ユニットにおいては、前述の実施例１の発熱ユニットにおける効果と同様の効果を奏するとともに、弾性部７９の弾性構造を２段階に配置することにより、スパイラル形状部分で放熱効果と適度な弾性力を有し、リング状部分で弾性力の補足を行うことが可能となる。
なお、実施例７の発熱ユニットにおいては、弾性部７９を２段階構造で説明したが、本発明としてはスパイラル形状部分やリング状部分のそれぞれを複数個設けた構造とすることにより適度な弾性力の調整が容易になる。
【実施例８】
【００６８】
以下、本発明に係る実施例８の加熱装置について添付の図９を用いて説明をする。図９は本発明に係る実施例８の加熱装置の構成を示す斜視図である。図９に示す実施例８の加熱装置は、前述の実施例１から実施例７において説明した発熱ユニットのいずれの構成でも用いることができる装置であるが、図９においては実施例１の発熱ユニット１を用いた加熱装置を図示している。
図９において、実施例８の加熱装置は、熱源としての発熱ユニット１と、この発熱ユニット１の背面側から放射された熱線を反射して、正面側の被加熱物に対して実質的に平行に放射する反射板１１と、電源に接続され、発熱ユニット１への入力電流を制御する制御部１２と、を有して構成されている。
【００６９】
なお、実施例８の加熱装置においては、発熱ユニット１の背面側に反射板１１を配設した構成であるが、発熱ユニット１の外装体５の背面に反射膜を直接形成した発熱ユニットを用いて、反射板１１を不要とした加熱装置を構成することも可能である。
上記のように構成された実施例８の加熱装置は、実施例１から実施例７において説明した発熱ユニットを用いて構成することができるため、高精度な温度管理が容易な熱源である加熱手段となる。
【００７０】
また、実施例８の加熱装置は、発熱ユニットの発熱体におけるストレス等に起因する破損、変形、ねじれ等の発生を抑制できる構成を有しているため、故障等の事故の起因が大幅に少なくなり、信頼性の高い長寿命の加熱装置となる。
さらに、実施例８の加熱装置の構成によれば、加熱装置に対して振動や衝撃が加わった場合においても、発熱ユニットが振動や衝撃等を吸収できる構造を有しているため、安全性の高い加熱装置を提供することができる。
なお、本発明の加熱装置は実施例８の構成に限定されるものではなく、熱源を必要とする各種装置、例えば電気ストーブ、調理器、乾燥機、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に適用することにより、それぞれの装置の機能、特性を向上させることが可能となる。
【００７１】
以上、発熱ユニットを用いた加熱装置について説明したが、外装体を設けないで放熱ブロック及び発熱体保持部により発熱構成体を構成し、この発熱構成体を熱源として加熱装置に用いることも可能である。また、発熱構成体において、発熱体の選択により放熱ブロックを使用しない構成も可能である。
上記の各実施例においては、発熱体の両端に弾性部を有する発熱体保持部を設けた例で説明したが、本発明においては弾性部を発熱体の一端側のみに設けても同様の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、信頼性及び安全性の高い熱源を簡単な構成で構築することが可能となり、熱源を必要とする各種電気電子機器において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る実施例１の発熱ユニットの構成を一部破断して示す構成図
【図２】本発明に係る実施例１における発熱体保持部の構造を示す拡大図
【図３】本発明に係る実施例２における発熱体保持部の構造を示す拡大図
【図４】本発明に係る実施例３における発熱体保持部の構造を示す拡大図
【図５】本発明に係る実施例４における発熱体保持部の構造を示す拡大図
【図６】本発明に係る実施例５における発熱体保持部の構造を示す拡大図
【図７】本発明に係る実施例６における発熱体保持部の構造を示す拡大図
【図８】本発明に係る実施例７における発熱体保持部の構造を示す拡大図
【図９】本発明に係る実施例８における加熱装置の構造を示す斜視図
【図１０】従来の発熱ユニットの構成を一部破断して示す構成図
【図１１】従来の発熱ユニットにおける保持部材の構造を示す拡大図
【符号の説明】
【００７４】
１  発熱ユニット
２  発熱体
３  放熱ブロック
４  発熱体保持部
５  外装体
６  モリブデン箔
７  外部リード線
８  保持部
９  弾性部
１０  内部リード線
１１  反射板
１２  制御部
１３  発熱部
【図１】
2007200798.tif 000003
【図２】
2007200798.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007200798.tif 000006
【図５】
2007200798.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007200798.tif 000009
【図８】
2007200798.tif 000010
【図９】
2007200798.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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