專(zhuān)利名稱(chēng)：碳系發(fā)熱體的制造方法、碳系發(fā)熱體、加熱器及加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳系發(fā)熱體的制造方法、碳系發(fā)熱體、使用碳系發(fā)熱體的加熱器、及使用加熱器的加熱裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，開(kāi)發(fā)了將碳系物質(zhì)作為發(fā)熱體進(jìn)行使用的加熱器。因碳系物質(zhì)是導(dǎo)體，故電阻值小。為此，為了增大碳系物質(zhì)的發(fā)熱體的電阻值，延長(zhǎng)發(fā)熱體的全長(zhǎng)、減小發(fā)熱體的截面積、或增大發(fā)熱體本身的固有電阻值等方法已經(jīng)實(shí)用化了。
日本專(zhuān)利3319951號(hào)公報(bào)揭示了一種能得到規(guī)定的電阻值的傳統(tǒng)例的由織物狀的碳纖維構(gòu)成的發(fā)熱體及碳纖維發(fā)熱體的利用方法。傳統(tǒng)例的發(fā)熱體實(shí)際上是僅由碳元素構(gòu)成的纖維狀的碳系材料形成，各纖維形成微米單位的孔。在孔的部分電阻值增大。而且，通過(guò)改變碳纖維的粗細(xì)及量來(lái)調(diào)節(jié)電阻值。由此，以往的利用碳纖維發(fā)熱體的加熱器可用作加熱裝置的熱源。
以往的發(fā)熱體由朝長(zhǎng)度方向延伸的多根碳纖維的縱線(xiàn)形成。傳統(tǒng)例的加熱器為了增大發(fā)熱體的電阻值，將碳纖維做細(xì)或減少碳纖維的量。但若將碳纖維做細(xì)或減少碳纖維的量，則存在各纖維散亂或發(fā)生斷線(xiàn)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種碳纖維不會(huì)散開(kāi)的碳系發(fā)熱體的制造方法。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種碳纖維不會(huì)散開(kāi)的碳系發(fā)熱體。
本發(fā)明的又一目的在于，提供一種使用在碳纖維不會(huì)散開(kāi)地維持規(guī)定的強(qiáng)度的同時(shí)能得到規(guī)定的電阻值的碳系發(fā)熱體的加熱器。
本發(fā)明的又一目的在于，提供一種相對(duì)于長(zhǎng)度方向具有任意發(fā)熱量的加熱裝置。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明具有以下構(gòu)成。
本發(fā)明的1個(gè)觀點(diǎn)的碳系發(fā)熱體的制造方法，包括將發(fā)熱部用線(xiàn)構(gòu)成的步驟；在所述發(fā)熱部涂敷樹(shù)脂的步驟；將涂敷了樹(shù)脂的所述發(fā)熱部進(jìn)行燒結(jié)的步驟。
這里的“線(xiàn)”是指用作發(fā)熱體的、由碳纖維或燒結(jié)后的碳纖維構(gòu)成的材料。“發(fā)熱部”是指燒結(jié)成發(fā)熱體的構(gòu)件。
根據(jù)本發(fā)明，能可靠地將線(xiàn)固接。根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)線(xiàn)不會(huì)散開(kāi)地維持規(guī)定的強(qiáng)度的同時(shí)能得到規(guī)定的電阻值的碳系發(fā)熱體的制造方法。根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)具有任意的發(fā)熱量的碳系發(fā)熱體的制造方法。
本發(fā)明的其他觀點(diǎn)的碳系發(fā)熱體的制造方法，包括將發(fā)熱部用線(xiàn)構(gòu)成的步驟；使所述發(fā)熱部含浸樹(shù)脂的步驟；將含浸了樹(shù)脂的所述發(fā)熱部進(jìn)行燒結(jié)的步驟。
根據(jù)本發(fā)明，能可靠地將線(xiàn)固接。根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)線(xiàn)不會(huì)散開(kāi)地維持規(guī)定的強(qiáng)度的同時(shí)能得到規(guī)定的電阻值的碳系發(fā)熱體的制造方法。根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)具有任意的發(fā)熱量的碳系發(fā)熱體的制造方法。
本發(fā)明的又一觀點(diǎn)的碳系發(fā)熱體的制造方法，包括通過(guò)事先涂敷了樹(shù)脂的線(xiàn)構(gòu)成發(fā)熱部的步驟；將所述發(fā)熱部進(jìn)行燒結(jié)的步驟。
根據(jù)本發(fā)明，能可靠地將線(xiàn)固接。根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)線(xiàn)不會(huì)散開(kāi)地維持規(guī)定的強(qiáng)度的同時(shí)能得到規(guī)定的電阻值的碳系發(fā)熱體的制造方法。根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)具有任意的發(fā)熱量的碳系發(fā)熱體的制造方法。
本發(fā)明的又一觀點(diǎn)的所述碳系發(fā)熱體的制造方法，在構(gòu)成所述發(fā)熱部的步驟中，將至少1根線(xiàn)與連續(xù)的其他線(xiàn)的上下交叉地進(jìn)行編織。
根據(jù)本發(fā)明，因至少1根線(xiàn)與連續(xù)的其他線(xiàn)交叉，故可制造碳系發(fā)熱體的線(xiàn)不會(huì)散開(kāi)、不會(huì)發(fā)生斷線(xiàn)地具有規(guī)定強(qiáng)度的碳系發(fā)熱體。由本發(fā)明制造的碳系發(fā)熱體能得到規(guī)定的電阻值，可根據(jù)用途具有任意的發(fā)熱量。
本說(shuō)明書(shū)中的“連續(xù)的線(xiàn)”是指線(xiàn)的長(zhǎng)度與碳系發(fā)熱體的寬度相比足夠長(zhǎng)。所述連續(xù)的線(xiàn)以能達(dá)到碳系發(fā)熱體長(zhǎng)度方向的兩端的長(zhǎng)度為佳。
“將1根線(xiàn)與連續(xù)的其他線(xiàn)的上下交叉地進(jìn)行編織”是指比如多根線(xiàn)由至少1根橫線(xiàn)和多根縱線(xiàn)構(gòu)成的場(chǎng)合，1根橫線(xiàn)與多根縱線(xiàn)的各個(gè)上下交替地交叉(每隔1根地上下交叉)，各根縱線(xiàn)交替地通過(guò)該橫線(xiàn)的上下地編織而成的編織物。
本發(fā)明的1個(gè)觀點(diǎn)的碳系發(fā)熱體，包括由線(xiàn)構(gòu)成的發(fā)熱部；對(duì)線(xiàn)與線(xiàn)之間進(jìn)行連接加強(qiáng)的、含有碳的保持部。
這里，“保持部”是指比如含有碳的樹(shù)脂。根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)線(xiàn)不會(huì)散開(kāi)地維持規(guī)定的強(qiáng)度并能得到規(guī)定的電阻值的碳系發(fā)熱體。根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)具有任意的發(fā)熱量的碳系發(fā)熱體。
本發(fā)明的1個(gè)觀點(diǎn)的加熱器，將所述碳系發(fā)熱體密封在玻璃管內(nèi)構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)使用線(xiàn)不會(huì)散開(kāi)地維持規(guī)定的強(qiáng)度并具有規(guī)定的電阻值的碳系發(fā)熱體的加熱器。根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)使用具有任意的發(fā)熱量的碳系發(fā)熱體的加熱器。
本發(fā)明的其他觀點(diǎn)的所述加熱器中，所述碳系發(fā)熱體是將至少1根線(xiàn)與連續(xù)的其他線(xiàn)的上下交叉地將多根線(xiàn)編織而成的編織物進(jìn)行燒結(jié)而成的。
根據(jù)本發(fā)明，因至少1根線(xiàn)與連續(xù)的其他線(xiàn)交叉，故可實(shí)現(xiàn)碳系發(fā)熱體的線(xiàn)不會(huì)散開(kāi)、不會(huì)發(fā)生斷線(xiàn)地具有規(guī)定強(qiáng)度的加熱器。本發(fā)明的加熱器能得到規(guī)定的電阻值，可根據(jù)用途具有任意的發(fā)熱量。
本發(fā)明的又一觀點(diǎn)的上述加熱器，所述多根線(xiàn)中，朝寬度方向延伸的橫向和斜向的線(xiàn)是連續(xù)的1根線(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)朝寬度方向延伸的橫向或斜向的線(xiàn)不會(huì)脫落的加熱器。
本發(fā)明的又一觀點(diǎn)的所述加熱器中，所述碳系發(fā)熱體是將朝長(zhǎng)度方向連續(xù)的線(xiàn)與至少具有1次折返的朝寬度方向延伸的橫向或斜向的線(xiàn)按照規(guī)定的規(guī)則使至少1根線(xiàn)與其他線(xiàn)的上下交叉地編織而成的編織物進(jìn)行燒結(jié)而成的。
根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)朝長(zhǎng)度方向連續(xù)的線(xiàn)確保在長(zhǎng)度方向上的規(guī)定的拉伸強(qiáng)度、朝寬度方向延伸的橫向或斜向的線(xiàn)防止朝長(zhǎng)度方向連續(xù)的線(xiàn)散開(kāi)的加熱器。朝寬度方向延伸的橫向或斜向的線(xiàn)至少具有1次折返，故不會(huì)脫落。
本發(fā)明的又一觀點(diǎn)的所述加熱器中，所述碳系發(fā)熱體形成為平板狀。
根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)在規(guī)定的加熱方向具有高的集熱率的有方向性的加熱器。
本發(fā)明的又一觀點(diǎn)的所述加熱器，所述碳系發(fā)熱體由多層層疊形成。
根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)發(fā)熱量大的加熱器。
本發(fā)明的又一觀點(diǎn)的所述加熱器中，所述多根線(xiàn)由朝長(zhǎng)度方向延伸的細(xì)的縱線(xiàn)和朝寬度方向延伸的粗的橫線(xiàn)構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)使用電阻值高的碳系發(fā)熱體、具有規(guī)定的強(qiáng)度、發(fā)熱量小的加熱器。
本發(fā)明的又一觀點(diǎn)的所述加熱器中，所述碳系發(fā)熱體由朝長(zhǎng)度方向延伸的粗的縱線(xiàn)和朝寬度方向延伸的細(xì)的橫線(xiàn)構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)使用電阻值低的碳系發(fā)熱體、具有規(guī)定的強(qiáng)度、發(fā)熱量大的加熱器。
本發(fā)明的又一觀點(diǎn)的所述加熱器中，所述碳系發(fā)熱體在長(zhǎng)度方向上的一部分由所述多根線(xiàn)交叉形成。
將朝寬度方向延伸的橫線(xiàn)與朝長(zhǎng)度方向延伸的縱線(xiàn)交叉的部位發(fā)熱溫度低，橫線(xiàn)沒(méi)有交叉的部位的發(fā)熱溫度高。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)設(shè)置橫線(xiàn)編織部位和不編織部位，能實(shí)現(xiàn)相對(duì)于長(zhǎng)度方向具有任意輻射強(qiáng)度分布的加熱器。
本發(fā)明的又一觀點(diǎn)的所述加熱器中，通過(guò)多根線(xiàn)形成薄板，制作將多個(gè)所述薄板重疊構(gòu)成的層疊狀的平板，將由樹(shù)脂保持形狀(賦予形狀)的所述平板進(jìn)行燒結(jié)，形成所述碳系發(fā)熱體。
本發(fā)明比如將多根線(xiàn)朝相同方向排列形成薄板。制作由朝加熱器的長(zhǎng)度方向排列的線(xiàn)(縱線(xiàn))形成的薄板、由朝寬度方向排列的線(xiàn)(橫線(xiàn))形成的薄板。當(dāng)將由縱線(xiàn)構(gòu)成的薄板與由橫線(xiàn)構(gòu)成的薄板交替重疊形成平板時(shí)，則具有與交叉的構(gòu)成的發(fā)熱體同等的剛性強(qiáng)度。由此，可實(shí)現(xiàn)碳系發(fā)熱體的線(xiàn)不會(huì)散開(kāi)、不會(huì)發(fā)生斷線(xiàn)的加熱器。
本發(fā)明的又一觀點(diǎn)的所述加熱器中，所述碳系發(fā)熱體是通過(guò)將樹(shù)脂事先涂敷在多根線(xiàn)上、將由所述多根線(xiàn)構(gòu)成的多個(gè)薄板重疊而成的層疊狀的平板燒結(jié)形成的。
由此，可實(shí)現(xiàn)碳系發(fā)熱體的線(xiàn)不會(huì)散開(kāi)、不會(huì)發(fā)生斷線(xiàn)的加熱器。
本發(fā)明的又一觀點(diǎn)的所述加熱器中，所述碳系發(fā)熱體是通過(guò)將由多根線(xiàn)構(gòu)成的薄板多片重疊構(gòu)成的層疊狀的平板上涂敷·含浸樹(shù)脂后燒結(jié)形成的。
由此，可實(shí)現(xiàn)碳系發(fā)熱體的線(xiàn)不會(huì)散開(kāi)、不會(huì)發(fā)生斷線(xiàn)的加熱器。
本發(fā)明的又一觀點(diǎn)的所述加熱器，將對(duì)朝長(zhǎng)度方向延伸的碳系發(fā)熱體進(jìn)行保持的保持構(gòu)件設(shè)置在所述碳系發(fā)熱體兩端部以外的位置。
根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)防止發(fā)熱體搖晃、耐外力引起的振動(dòng)和沖擊的加熱器。
本發(fā)明的一個(gè)觀點(diǎn)的加熱裝置，具有所述加熱器。
根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)使用具有任意電阻值的廉價(jià)的碳系發(fā)熱體的加熱裝置。
本發(fā)明的其他觀點(diǎn)的所述加熱裝置，具有包括多根線(xiàn)的朝長(zhǎng)度方向延伸的縱線(xiàn)、朝寬度方向和斜向延伸的僅具有1次折返的橫線(xiàn)的加熱器，將所述加熱器配置成所述橫線(xiàn)的折返一側(cè)放在上面。
本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)朝寬度方向延伸的橫線(xiàn)不會(huì)脫落的加熱裝置。
本發(fā)明可得到能實(shí)現(xiàn)碳纖維不會(huì)散開(kāi)的碳系發(fā)熱體的制造方法這樣的有利效果。
本發(fā)明可得到能實(shí)現(xiàn)碳纖維不會(huì)散開(kāi)的碳系發(fā)熱體這樣的有利效果。
本發(fā)明能得到可實(shí)現(xiàn)使用碳纖維不會(huì)散開(kāi)、可維持規(guī)定強(qiáng)度并具有規(guī)定電阻值的碳系發(fā)熱體的加熱器這樣的有利效果。
根據(jù)本發(fā)明，可得到能實(shí)現(xiàn)相對(duì)于長(zhǎng)度方向具有任意的輻射強(qiáng)度分布的加熱裝置這樣的有利效果。
本發(fā)明的新穎的特征就是權(quán)利要求書(shū)中所記載的內(nèi)容，通過(guò)附圖及以下的詳細(xì)說(shuō)明相信能對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容及目的、特征有更好的理解和評(píng)價(jià)。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的加熱器的構(gòu)成的圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的保持構(gòu)件的構(gòu)成的圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2的加熱裝置的構(gòu)成的圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)3的加熱器的構(gòu)成的圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)3的加熱器在長(zhǎng)度方向的發(fā)熱溫度分布的圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)4的加熱器的構(gòu)成的圖。
這里請(qǐng)注意，附圖的局部或全部是以圖示為目的，用概要性的表現(xiàn)進(jìn)行了描述，并不一定忠實(shí)地反映所表示的構(gòu)件的實(shí)際的相對(duì)大小和位置。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)具體表示實(shí)施本發(fā)明用的最佳形態(tài)的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。
(實(shí)施形態(tài)1)利用圖1及圖2對(duì)使用本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的碳系發(fā)熱體的制造方法、碳系發(fā)熱體、加熱器及加熱裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的加熱器的結(jié)構(gòu)的圖。加熱器是將發(fā)熱體2、散熱塊3及內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)4封入玻璃管1而形成的。玻璃管1是透明的石英玻璃(比如GE公司產(chǎn)的#214或ダウコ一ニング公司產(chǎn)的高硼硅酸耐熱玻璃(產(chǎn)品號(hào)#7190))的非晶質(zhì)玻璃。玻璃管的直徑做成即使振動(dòng)也不會(huì)與發(fā)熱體2相碰的程度的大小。在實(shí)施形態(tài)1中，玻璃管的尺寸為直徑10.5毫米。
發(fā)熱體2是將碳纖維、即朝長(zhǎng)度方向延伸的多根縱線(xiàn)2a和朝寬度方向延伸的1根橫線(xiàn)2b做成平紋組織而形成的。下面對(duì)該發(fā)熱體的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
將1根橫線(xiàn)2b與多根縱線(xiàn)2a的上和下依次交叉地進(jìn)行編織(編織步驟)。橫線(xiàn)2b在多根縱線(xiàn)2a的寬度方向的兩端折返。編織好的縱線(xiàn)和橫線(xiàn)上均勻地涂敷薄薄的樹(shù)脂(涂敷步驟)。將編織物(發(fā)熱部)進(jìn)行燒結(jié)，使整體一體化(燒結(jié)步驟)。通過(guò)燒結(jié)使發(fā)熱體碳化。實(shí)施形態(tài)1的碳系發(fā)熱體，僅由其長(zhǎng)度方向的兩端之間沒(méi)有斷縫的連續(xù)的多根線(xiàn)形成。
根據(jù)本發(fā)明的制造方法，可將縱線(xiàn)2a與橫線(xiàn)2b的碳纖維均勻地編織。由多根細(xì)縱線(xiàn)2a和1根粗橫線(xiàn)2b構(gòu)成的發(fā)熱體2具有大的電阻值。通過(guò)將1根橫線(xiàn)2b在多根縱線(xiàn)2a的兩端折返形成發(fā)熱體，即使長(zhǎng)時(shí)間使用碳纖維也不會(huì)散開(kāi)，可制造不易斷線(xiàn)的發(fā)熱體。
本說(shuō)明書(shū)中所述的線(xiàn)是用作發(fā)熱體的，是由碳纖維或燒結(jié)后的碳纖維構(gòu)成的材料。
發(fā)熱體2的形狀為平板狀，比如，形成寬度T＝6mm、厚度t＝0.5mm、長(zhǎng)度L＝300mm。通過(guò)設(shè)定為T(mén)≥5t，能得到在與Tmm的寬度部正交的方向上具有很強(qiáng)的方向性的輻射強(qiáng)度分布特性。
通過(guò)將樹(shù)脂涂敷后燒結(jié)，能可靠地使縱線(xiàn)2a與橫線(xiàn)2b固接。
另外，作為其他效果，通過(guò)將上述樹(shù)脂涂敷后燒結(jié)，比重從0.8變?yōu)?.0，其結(jié)果增大了剛性強(qiáng)度。
而且，作為上述涂敷的樹(shù)脂，如使用燒結(jié)后碳剩余率高的樹(shù)脂，則可提高紅外線(xiàn)放射率。作為燒結(jié)后碳剩余率高的樹(shù)脂，可使用氯化氯乙稀和酞酸二烯丙酯單體以外，還可使用聚氯乙稀、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙稀與聚醋酸乙烯酯的共聚合體、聚酰胺等熱可塑性樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂等的熱硬化性樹(shù)脂。不僅可使用這些單體，還可使用2種以上的混合體。
散熱塊3由石墨等導(dǎo)電性材料形成，與發(fā)熱體2的一端電氣連接。散熱塊3為圓柱形狀，具有從圓柱形狀的一方的面(發(fā)熱體2側(cè)的面)向另一方的而(內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)4側(cè)的面)延伸的切槽(未圖示)。該切槽不貫通。在由多根細(xì)縱線(xiàn)2a和編織在該縱線(xiàn)2a上的橫線(xiàn)2b構(gòu)成的發(fā)熱體2上涂敷碳系粘結(jié)劑，插入散熱塊3的切槽內(nèi)。發(fā)熱體2與散熱塊3緊密嵌合后，進(jìn)行干燥、加溫(燒結(jié))。其結(jié)果，發(fā)熱體2與散熱塊3通過(guò)導(dǎo)電性好的粘結(jié)劑的燒結(jié)體連接。
通過(guò)將發(fā)熱體2與散熱塊3之間做成用碳系粘結(jié)劑進(jìn)行粘結(jié)的構(gòu)成，可增大接合部的強(qiáng)度。粘結(jié)劑與發(fā)熱體2及散熱塊3是相同的碳系物質(zhì)，其熱膨脹系數(shù)大致相同，因而可提供經(jīng)得住加熱的接通、斷開(kāi)引起的溫度循環(huán)、可靠性好的加熱器。一般的碳系粘結(jié)劑是將碳黑混合在熱硬化性樹(shù)脂(最好是聚酯樹(shù)脂和聚酰亞胺樹(shù)脂)內(nèi)，做成漿狀而成。
散熱塊3本身的發(fā)熱與發(fā)熱體相比極小可忽視。來(lái)自發(fā)熱體2的熱量傳遞至散熱塊3，但因散熱塊3的表面積(輻射面積)大，該熱量的一部分從散熱塊的表面進(jìn)行發(fā)散。因此，可防止散熱塊2與內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)4的連結(jié)部、即螺旋狀部4a的溫度上升。
內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)4的一端形成線(xiàn)圈狀部4a，與該線(xiàn)圈狀部4a接續(xù)地形成具有彈性的彈簧狀部4b。內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)4的線(xiàn)圈狀部4a卷繞在散熱塊3的外周面上緊密接觸、并電氣連接。內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)4的彈簧狀部4b從散熱塊3的外周面留有規(guī)定間隔地配置。彈簧狀部的作用是對(duì)發(fā)熱體2施加張力，可防止發(fā)熱體2因發(fā)熱引起熱膨脹伸長(zhǎng)而導(dǎo)致發(fā)熱體2撓曲。彈簧狀部構(gòu)成為能吸收發(fā)熱體2的膨脹引起的尺寸變化。
內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)4通過(guò)鉬箔5與外部導(dǎo)線(xiàn)6連接。玻璃管1中封入氬氣等惰性氣體，將包括鉬箔5在內(nèi)的玻璃管1的端部溶融后壓成平板狀進(jìn)行密封。由此，可防止碳系物質(zhì)的發(fā)熱體2與空氣中的氧氣反應(yīng)而氧化，使發(fā)熱體縮短使用壽命。
當(dāng)向外部導(dǎo)線(xiàn)6施加電力，則發(fā)熱體2內(nèi)有電流流動(dòng)。通過(guò)相對(duì)于該電流的發(fā)熱體的電阻而產(chǎn)生熱量，從發(fā)熱體放射紅外線(xiàn)。
保持構(gòu)件7設(shè)置在玻璃管1中碳系發(fā)熱體2的兩端以外的位置。實(shí)施形態(tài)1中，保持構(gòu)件7在發(fā)熱體中央附加設(shè)置1個(gè)。
圖2是表示保持構(gòu)件的立體圖。保持構(gòu)件7由碳系物質(zhì)形成。在保持構(gòu)件7中形成比發(fā)熱體2的板厚稍大的寬度的缺口部7a。將發(fā)熱體2插入該缺口部7a，利用碳系粘結(jié)劑將保持構(gòu)件7與發(fā)熱體2接合。
圓形的板狀保持構(gòu)件7具有比玻璃管1的內(nèi)徑稍小的外形。由此，即使從外部對(duì)加熱器施加振動(dòng)或沖擊，保持構(gòu)件的外形也與石英玻璃管的內(nèi)壁抵接，可將發(fā)熱體2的振動(dòng)幅度抑制得很小。其結(jié)果，發(fā)熱體不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，可提供一種發(fā)熱體不會(huì)與石英玻璃管1的內(nèi)壁沖撞導(dǎo)致發(fā)熱體被切削或破損的發(fā)熱管。
保持構(gòu)件7只要具有將發(fā)熱體2保持在石英玻璃管1的中央附近的功能即可，故其厚度在板材的強(qiáng)度許可范圍內(nèi)做得越薄，經(jīng)由保持構(gòu)件的熱量的發(fā)散越少，這樣較佳。
上述構(gòu)成的實(shí)施形態(tài)1的發(fā)熱管，碳纖維在不散開(kāi)地維持規(guī)定的強(qiáng)度的前提下能得到規(guī)定的電阻值。將朝長(zhǎng)度方向延伸的縱線(xiàn)做得越細(xì)，另外將縱線(xiàn)的根數(shù)做得越少，則發(fā)熱體的電阻值越大。根據(jù)本發(fā)明的碳系發(fā)熱體的制造方法，即使是將縱線(xiàn)做得細(xì)的場(chǎng)合，也可通過(guò)將1根橫線(xiàn)一面在多根縱線(xiàn)的兩端折返一面與縱線(xiàn)交叉編織，發(fā)熱體可維持規(guī)定的強(qiáng)度。橫線(xiàn)不會(huì)脫落，發(fā)熱體也不會(huì)散開(kāi)。
另外，縱線(xiàn)越粗，且縱線(xiàn)的根數(shù)越多，發(fā)熱體的電阻值減小，可實(shí)現(xiàn)發(fā)熱量大的加熱器。而且，通過(guò)將碳系發(fā)熱體多層層疊形成，能實(shí)現(xiàn)發(fā)熱量更大的加熱器。
使用了本發(fā)明的加熱器的加熱裝置通過(guò)改變發(fā)熱體的縱線(xiàn)的粗細(xì)及根數(shù)可得到規(guī)定的發(fā)熱量。
通過(guò)使縱線(xiàn)變細(xì)(或減少縱線(xiàn)根數(shù))，使橫線(xiàn)變粗(或增加橫線(xiàn)的根數(shù))，可在將碳系發(fā)熱體的強(qiáng)度保持在規(guī)定以上的情況下降低發(fā)熱體的發(fā)熱量。
通過(guò)使縱線(xiàn)變粗(或增加縱線(xiàn)根數(shù))，使橫線(xiàn)變細(xì)(或減少橫線(xiàn)的根數(shù))，可在將碳系發(fā)熱體的大小維持在一定以下的情況下增大發(fā)熱體的發(fā)熱量。
實(shí)施形態(tài)1中，對(duì)發(fā)熱部(編織后的縱線(xiàn)和橫線(xiàn))均勻地涂敷薄的樹(shù)脂，但也可取而代之地使發(fā)熱部含浸樹(shù)脂后進(jìn)行燒結(jié)。另外，也可利用事先涂敷好樹(shù)脂的線(xiàn)形成發(fā)熱部，然后進(jìn)行燒結(jié)制造發(fā)熱體。無(wú)論用哪種制造方法制造發(fā)熱體，都可利用樹(shù)脂對(duì)構(gòu)成發(fā)熱部的線(xiàn)與線(xiàn)之間進(jìn)行連接加強(qiáng)。可防止線(xiàn)散開(kāi)。
實(shí)施形態(tài)1中，是將彈簧狀部4b設(shè)置在內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)的一部分中的，但如通過(guò)保持構(gòu)件7，能足夠抑制發(fā)熱體發(fā)熱時(shí)熱膨脹引起的撓曲，則也可不設(shè)置彈簧狀部。
實(shí)施形態(tài)中設(shè)置了保持構(gòu)件7，但如從外部施加振動(dòng)和沖擊時(shí)發(fā)熱體2不與玻璃管1的內(nèi)壁沖撞，則也可不設(shè)置保持構(gòu)件。比如，玻璃管相對(duì)于發(fā)熱體的大小足夠大、或加熱器的全長(zhǎng)較短、發(fā)熱體穩(wěn)定的場(chǎng)合等，也可不設(shè)置保持構(gòu)件。
實(shí)施形態(tài)1中，是將1根橫線(xiàn)2b在發(fā)熱體2的寬度方向的兩端折返的，但也可取而代之，做成將橫線(xiàn)2b不在兩端折返的構(gòu)成。比如，也可是將與發(fā)熱體2的寬度大致相同長(zhǎng)度的至少1根橫線(xiàn)與縱線(xiàn)交織的構(gòu)成。
不過(guò)，也可使用下述碳系發(fā)熱體來(lái)代替將縱線(xiàn)2a與橫線(xiàn)2b布狀構(gòu)成地交替編織而成的實(shí)施形態(tài)1的碳系發(fā)熱體。
將樹(shù)脂涂敷在線(xiàn)上后通過(guò)多根線(xiàn)形成薄板。比如，分別形成多根縱線(xiàn)(朝長(zhǎng)度方向延伸的線(xiàn))的薄板和多根橫線(xiàn)(朝寬度方向延伸的線(xiàn))的薄板。將該薄板多片重疊形成層疊狀的平板。比如，將由多根縱線(xiàn)形成的薄板與由多根橫線(xiàn)形成的薄板交替重疊。因事先在線(xiàn)上涂敷了樹(shù)脂，故該平板通過(guò)樹(shù)脂保持形狀(賦予形狀)。將該平板燒結(jié)形成碳系發(fā)熱體。由此，可制作具有橫線(xiàn)與縱線(xiàn)交替層疊構(gòu)成的碳系發(fā)熱體的加熱器。根據(jù)該方法，可制作具有與上述交織構(gòu)成的發(fā)熱體同等的剛性強(qiáng)度、同時(shí)線(xiàn)不會(huì)散開(kāi)或發(fā)生斷線(xiàn)的發(fā)熱體。
也可將橫線(xiàn)的薄板與縱線(xiàn)的薄板重疊后的平板含浸樹(shù)脂來(lái)保持板狀的形狀(賦予形狀)來(lái)代替事先在線(xiàn)上涂敷樹(shù)脂，然后進(jìn)行燒結(jié)制作板狀的碳系發(fā)熱體。
而且，既可使縱線(xiàn)與橫線(xiàn)成為直角地形成各薄板并相互重疊，也可使縱線(xiàn)與橫線(xiàn)成為斜向角度地形成薄板并互相重疊。
(實(shí)施形態(tài)2)利用圖3對(duì)使用本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2的碳系發(fā)熱體的制造方法、碳系發(fā)熱體、加熱器及加熱裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2的加熱裝置及發(fā)熱管結(jié)構(gòu)的圖。實(shí)施形態(tài)2的發(fā)熱管與實(shí)施形態(tài)1的發(fā)熱管不同之處在于發(fā)熱體。此外的結(jié)構(gòu)與實(shí)施形態(tài)1相同，故省略說(shuō)明。
下面對(duì)使用實(shí)施形態(tài)2的碳系發(fā)熱體的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。將碳纖維的1根橫線(xiàn)31b與多根縱線(xiàn)31a的上和下依次交叉編織(編織步驟)。橫線(xiàn)31b在多根縱線(xiàn)31a的寬度方向的兩端折返。編織好的縱線(xiàn)和橫線(xiàn)上均勻地涂敷薄的樹(shù)脂(涂敷步驟)。將編織后的編織物進(jìn)行燒結(jié)使整體一體化(燒結(jié)步驟)。將一體化后的發(fā)熱體在長(zhǎng)度方向一分為二。根據(jù)實(shí)施形態(tài)2的制造方法，可從編織后的1個(gè)板狀的編織物制造2個(gè)發(fā)熱體，制造效率高。
實(shí)施形態(tài)2的發(fā)熱體31，橫線(xiàn)在發(fā)熱體寬度方向的一端有1次折返，在另一端沒(méi)有折返。將實(shí)施形態(tài)2的加熱裝置32配置成使發(fā)熱管具有橫線(xiàn)31b折返的一側(cè)放在上面。由此，即使使發(fā)熱體進(jìn)行加熱橫線(xiàn)也不會(huì)掉落，可實(shí)現(xiàn)碳纖維不散開(kāi)、可長(zhǎng)時(shí)間使用的廉價(jià)的加熱裝置。
(實(shí)施形態(tài)3)利用圖4及圖5對(duì)使用本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)3的碳系發(fā)熱體的制造方法、碳系發(fā)熱體、加熱器及加熱裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)3的加熱器結(jié)構(gòu)的圖。實(shí)施形態(tài)3的加熱裝置具有圖4(a)和圖4(b)所示的發(fā)熱管。實(shí)施形態(tài)3中，加熱裝置是將寬度小的用紙(復(fù)印對(duì)象)安放在桌面中央(寬度大的用紙的安放位置與寬度小的用紙的安放位置的中心線(xiàn)相同)的復(fù)印機(jī)的調(diào)色劑定影用的加熱裝置。
圖5(a)是表示圖4(a)的發(fā)熱管在長(zhǎng)度方向上的溫度分布的圖。圖5(b)是表示圖4(b)的加熱器在長(zhǎng)度方向上的溫度分布的圖。圖5(c)是表示將圖4(a)及圖4(b)雙方的加熱器加熱時(shí)在長(zhǎng)度方向上的溫度分布的圖。圖5中，縱軸表示溫度，橫軸表示加熱器長(zhǎng)度方向的距離。原點(diǎn)對(duì)應(yīng)于加熱器的左側(cè)的散熱塊3與線(xiàn)圈狀部4a的邊界部。
實(shí)施形態(tài)3的加熱器與實(shí)施形態(tài)1的加熱器不同之處在于發(fā)熱體。此外的結(jié)構(gòu)與實(shí)施形態(tài)1相同，故省略說(shuō)明。
圖4(a)所示的加熱器的發(fā)熱體41是將除了縱線(xiàn)的兩端部以外的橫線(xiàn)部分進(jìn)行編織。圖4(b)所示的加熱器的發(fā)熱體42，將橫線(xiàn)與縱線(xiàn)的兩端部進(jìn)行編織，中央部不編織橫線(xiàn)。編織橫線(xiàn)的部位的電阻值比沒(méi)有編織的部位小，故溫度低。
比如，實(shí)施形態(tài)3的加熱裝置，在復(fù)印A4尺寸的長(zhǎng)度為橫向的用紙的場(chǎng)合，僅向發(fā)熱體42供電(圖5(b))。在復(fù)印A3尺寸的長(zhǎng)度為橫向的用紙的場(chǎng)合，向發(fā)熱體41及發(fā)熱體42雙方供電(圖5(c))。在向發(fā)熱體41及42雙方進(jìn)行通電的場(chǎng)合，單位面積的有效發(fā)熱量在長(zhǎng)度方向大致均勻。
本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)3，通過(guò)在碳纖維的多根縱線(xiàn)上設(shè)置橫線(xiàn)編織部位和不編織部位，可調(diào)節(jié)發(fā)熱體在長(zhǎng)度方向的發(fā)熱溫度分布。由此，可實(shí)現(xiàn)在長(zhǎng)度方向具有任意的發(fā)熱溫度分布的加熱裝置。
(實(shí)施形態(tài)4)
利用圖6對(duì)使用本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)4的碳系發(fā)熱體的制造方法、碳系發(fā)熱體、加熱器及加熱裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)4的加熱器結(jié)構(gòu)的圖。實(shí)施形態(tài)4的加熱器與實(shí)施形態(tài)1的加熱器不同之處在于發(fā)熱體的結(jié)構(gòu)。實(shí)施形態(tài)4的發(fā)熱體61由朝長(zhǎng)度方向延伸的多根縱線(xiàn)61a和朝斜向延伸的1根斜紋線(xiàn)61b構(gòu)成。在實(shí)施形態(tài)4中，斜紋線(xiàn)61b相對(duì)于縱線(xiàn)61a的長(zhǎng)度方向以規(guī)定的角度(圖6中為45度)與多根縱線(xiàn)的上和下依次交叉編織。斜紋線(xiàn)61b在多根縱線(xiàn)61a的寬度方向的兩端折返。實(shí)施形態(tài)4的碳系發(fā)熱體僅由在其長(zhǎng)度方向的兩端之間沒(méi)有斷縫的連續(xù)的多根線(xiàn)形成。
由此，可實(shí)現(xiàn)使用斜紋線(xiàn)不會(huì)脫落，碳纖維不散開(kāi)地維持規(guī)定的強(qiáng)度的情況下具有規(guī)定的電阻值的碳系發(fā)熱體的加熱器?？赏ㄟ^(guò)改變縱線(xiàn)61a的粗細(xì)及根數(shù)來(lái)改變電阻值。
不過(guò)，斜紋線(xiàn)并不局限于1根，也可將2根以上的斜紋線(xiàn)與縱線(xiàn)交叉。比如，1根斜紋線(xiàn)相對(duì)于縱線(xiàn)61a以-45度的角度插入，另一根斜紋線(xiàn)相對(duì)于縱線(xiàn)61a以45度的角度插入。多根斜紋線(xiàn)在縱線(xiàn)的寬度方向的兩端折返。
也可將朝長(zhǎng)度方向延伸的縱線(xiàn)編織成3股編織狀、線(xiàn)繩狀、或扁平狹帶狀以形成發(fā)熱體。另外，也可將發(fā)熱體的繩的形態(tài)形成編織成筒狀的繩或袋織狀的繩。由此，可實(shí)現(xiàn)使用碳纖維不散開(kāi)地維持規(guī)定的強(qiáng)度的情況下能得到規(guī)定的電阻值的碳系發(fā)熱體的加熱器。
由于使橫線(xiàn)編織的部分強(qiáng)度增高，故彎曲后的加熱器中、可將橫線(xiàn)編織于彎曲部分。
本發(fā)明的加熱器可適用于取暖設(shè)備(比如電爐、日式被爐、空調(diào)、紅外線(xiàn)治療儀等)、干燥設(shè)備(比如，衣服干燥、被子干燥、食品干燥、生鮮垃圾處理機(jī)、加熱型消臭器等)、烹飪器(比如，烤爐、烤箱、烤面包爐、烤面包器、網(wǎng)柵電烤爐、保溫器、烤雞肉器、灶爐、冰箱解凍用等)、美容器(比如干燥吹風(fēng)器、卷發(fā)定型加熱器等)、將文字和圖像等定影在薄膜上的設(shè)備(比如，LBP、PPC、傳真等以調(diào)色劑為介質(zhì)進(jìn)行顯示的設(shè)備和利用熱將膠片原樣熱轉(zhuǎn)印至被轉(zhuǎn)印體上的設(shè)備等)等，由熱源對(duì)非加熱物進(jìn)行加溫為目的的加熱裝置。
本發(fā)明的加熱器作為加熱裝置的加熱源是有用的，本發(fā)明的加熱裝置可適用于各種用途。
利用較好的形態(tài)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是該較好形態(tài)所揭示的內(nèi)容在構(gòu)成的細(xì)部可以變化，在不脫離本發(fā)明的范圍及宗旨內(nèi)可實(shí)現(xiàn)各構(gòu)件的組合和順序的變化。
權(quán)利要求
1.一種碳系發(fā)熱體的制造方法，其特征在于，包括將發(fā)熱部用線(xiàn)構(gòu)成的步驟；在所述發(fā)熱部涂敷樹(shù)脂的步驟；將涂敷了樹(shù)脂的所述發(fā)熱部進(jìn)行燒結(jié)的步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的碳系發(fā)熱體的制造方法，其特征在于，將至少1根線(xiàn)與連續(xù)的其他線(xiàn)的上下交叉地進(jìn)行編織，從而構(gòu)成所述發(fā)熱部。
3.一種碳系發(fā)熱體的制造方法，其特征在于，包括將發(fā)熱部用線(xiàn)構(gòu)成的步驟；使所述發(fā)熱部含浸樹(shù)脂的步驟；將含浸了樹(shù)脂的所述發(fā)熱部進(jìn)行燒結(jié)的步驟。
4.如權(quán)利要求3所述的碳系發(fā)熱體的制造方法，其特征在于，將至少1根線(xiàn)與連續(xù)的其他線(xiàn)的上下交叉地進(jìn)行編織，從而構(gòu)成所述發(fā)熱部。
5.一種碳系發(fā)熱體的制造方法，其特征在于，包括通過(guò)事先涂敷了樹(shù)脂的線(xiàn)構(gòu)成發(fā)熱部的步驟；將所述發(fā)熱部進(jìn)行燒結(jié)的步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的碳系發(fā)熱體的制造方法，其特征在于，將至少1根線(xiàn)與連續(xù)的其他線(xiàn)的上下交叉地進(jìn)行編織，從而構(gòu)成所述發(fā)熱部。
7.一種碳系發(fā)熱體，其特征在于，包括由線(xiàn)構(gòu)成的發(fā)熱部；對(duì)線(xiàn)與線(xiàn)之間進(jìn)行連接加強(qiáng)的、含有碳的保持部。
8.一種加熱器，其特征在于，具有將權(quán)利要求7所述的碳系發(fā)熱體密封在玻璃管內(nèi)的構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求8所述的加熱器，其特征在于，所述碳系發(fā)熱體是將至少1根線(xiàn)與連續(xù)的其他線(xiàn)的上下交叉地將多根線(xiàn)編織而成的編織物進(jìn)行燒結(jié)而成的。
10.如權(quán)利要求9所述的加熱器，其特征在于，所述多根線(xiàn)中，朝寬度方向延伸的橫向和斜向的線(xiàn)是連續(xù)的1根線(xiàn)。
11.如權(quán)利要求8所述的加熱器，其特征在于，所述碳系發(fā)熱體是將朝長(zhǎng)度方向連續(xù)的線(xiàn)與至少具有1次折返的朝寬度方向延伸的橫向或斜向的線(xiàn)按照規(guī)定的規(guī)則使至少1根線(xiàn)與其他線(xiàn)的上下交叉地編織而成的編織物進(jìn)行燒結(jié)而成的。
12.如權(quán)利要求8所述的加熱器，其特征在于，所述碳系發(fā)熱體形成為平板狀。
13.如權(quán)利要求8所述的加熱器，其特征在于，所述碳系發(fā)熱體由多層層疊形成。
14.如權(quán)利要求8所述的加熱器，其特征在于，所述碳系發(fā)熱體由朝長(zhǎng)度方向延伸的細(xì)的縱線(xiàn)和朝寬度方向延伸的粗的橫線(xiàn)構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求8所述的加熱器，其特征在于，所述碳系發(fā)熱體由朝長(zhǎng)度方向延伸的粗的縱線(xiàn)和朝寬度方向延伸的細(xì)的橫線(xiàn)構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求8所述的加熱器，其特征在于，所述碳系發(fā)熱體在長(zhǎng)度方向上的一部分由多根線(xiàn)交叉形成。
17.如權(quán)利要求8所述的加熱器，其特征在于，由多根線(xiàn)形成薄板，制作將多個(gè)所述薄板重疊構(gòu)成的層疊狀的平板，將由樹(shù)脂保持形狀的所述平板進(jìn)行燒結(jié)、形成所述碳系發(fā)熱體。
18.如權(quán)利要求8所述的加熱器，其特征在于，將樹(shù)脂事先涂敷在多根線(xiàn)上，將由多根線(xiàn)構(gòu)成的多個(gè)薄板重疊而成的層疊狀的平板進(jìn)行燒結(jié)，形成所述碳系發(fā)熱體。
19.如權(quán)利要求8所述的加熱器，其特征在于，在由多根線(xiàn)構(gòu)成的薄板多片重疊構(gòu)成的層疊狀的平板上涂敷、含浸樹(shù)脂后進(jìn)行燒結(jié)，形成所述碳系發(fā)熱體。
20.如權(quán)利要求8所述的加熱器，其特征在于，將對(duì)朝長(zhǎng)度方向延伸的所述碳系發(fā)熱體進(jìn)行保持的保持構(gòu)件設(shè)置在所述碳系發(fā)熱體兩端部以外的位置。
21.一種加熱裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求8所述的加熱器。
22.如權(quán)利要求21所述的加熱裝置，其特征在于，具有多根線(xiàn)包含朝長(zhǎng)度方向延伸的縱線(xiàn)和朝寬度方向或斜向延伸的僅具有1次折返的橫線(xiàn)的加熱器，使所述橫線(xiàn)的折返一側(cè)在上面而配置上述加熱器。
全文摘要
本發(fā)明能提供一種使用即使為了得到規(guī)定的電阻值而將碳纖維做得細(xì)也不會(huì)使各碳纖維散開(kāi)、能維持規(guī)定的強(qiáng)度的碳系發(fā)熱體的制造方法、碳系發(fā)熱體、加熱器及加熱裝置。本發(fā)明的加熱器，具有將碳系發(fā)熱體密封在玻璃管內(nèi)的構(gòu)成，該碳系發(fā)熱體是將連續(xù)的多根線(xiàn)編織成至少1根橫線(xiàn)分別在縱線(xiàn)的上下交替地通過(guò)、各個(gè)縱線(xiàn)在該橫線(xiàn)的上下交替地通過(guò)的編織物，并將該編織進(jìn)行物燒結(jié)而成的。
文檔編號(hào)H05B3/10GK1622695SQ200410095650
公開(kāi)日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者小西政則, 東山健二, 中尾君義, 高橋力 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社