発熱体ユニット及び加熱装置
【課題】本発明は、被加熱体を所望の配熱分布で、高温度で加熱することができる効率の高い熱源としての発熱体ユニット及び加熱装置を、安全性及び信頼性が高く、容易に製造することができる構成とすることを目的とする。
【解決手段】発熱体ユニットは、炭素系物質を含む材料によりフィルムシート素材で形成され、二次元的等方向性の熱伝導を有する帯状の発熱体２を容器１内に封入し、発熱体２の端部の発熱体保持部２ａを保持具３により保持するように形成し、当該保持具３は、発熱体保持部２ａが巻き付けられる掛止受部３ａと、発熱体保持部２ａを挟んで掛止受部３ａに装着される掛止部３ｂと、掛止受部３ａから延設され発熱保持部２ａを係止する係止部３ｃとを有して構成されている。
【解決手段】発熱体ユニットは、炭素系物質を含む材料によりフィルムシート素材で形成され、二次元的等方向性の熱伝導を有する帯状の発熱体２を容器１内に封入し、発熱体２の端部の発熱体保持部２ａを保持具３により保持するように形成し、当該保持具３は、発熱体保持部２ａが巻き付けられる掛止受部３ａと、発熱体保持部２ａを挟んで掛止受部３ａに装着される掛止部３ｂと、掛止受部３ａから延設され発熱保持部２ａを係止する係止部３ｃとを有して構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源として使用される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し、特に、炭素系物質を主成分としてフィルムシート状に形成された発熱体を有する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。本発明に係る加熱装置としては、例えば複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子装置、及び電気暖房機器、調理機器、乾燥機等の電気機器等の熱源を必要とする各種機器が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
長尺形状の熱源となる従来の発熱体ユニットには、円筒状のガラス管内部に細長いコイル状のタングステン線、又は棒状若しくは板状の炭素系焼結体が発熱体として封入されて構成されていた。最近、これらの発熱体に代わって、被加熱体をより均一に、且つ更に高温度に加熱することができる汎用性の高い発熱体ユニットとして、炭素系物質を主成分とした繊維を樹脂で含浸し温度処理を施した細長いシート状（帯状）の発熱体を用いたものが提供されている。
【０００３】
発熱体ユニットにおいて、ガラス管内部に収納される発熱体の両端部分には、電源を供給するための部材（電力供給部材）が取り付けられており、この電力供給部材は発熱体に対して確実に装着されるとともに、効率高く電力を供給できるように構成することが必要である。また、発熱体ユニットにおける発熱体と電力供給部材は、細く破損しやすいガラス管の内部の所定位置に配置され封入される構成であるため、発熱体ユニットの製造においては、発熱体と電力供給部材を容易に、且つ確実にガラス管内部に組み込むことができる、作業性の優れた構造を有することが必要である。更に、熱源として使用される発熱体ユニットにおいては、安全性が高く、長期間の使用に耐える信頼性の高い装置であることが絶対的な条件である。
【特許文献１】特開２００４−１９３１３０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】
【０００４】
炭素系物質を主成分とした繊維を樹脂で含浸し温度処理を施した細長いシート状（帯状）の発熱体を用いた従来の発熱体ユニットにおいては、発熱体の両端部分を貴金属で被覆し、その被覆部分を金属スリーブで覆い、金属スリーブと被覆部分とを金属ロウによりロウ付けしたものがあった（特許文献１参照。）。このような金属ロウにより発熱体と金属スリーブを溶着する方法は、発熱体が高温度（例えば、１１００℃）となる発熱体ユニットにおいて、発熱体からの熱伝導によりロウ付け部分が溶融してしまい、場合によっては発熱体が外れるという安全性の点で大きな問題があった。
【０００５】
また、従来の発熱体ユニットにおいては、細長いシート状の発熱体の両端部分に電力供給部材を圧着した構成ものがあった（特許文献２参照。）。このように構成された従来の発熱体ユニットにおいては、発熱体として複数の炭素繊維を樹脂によりシート状に固着して形成したものが用いられていた。このように形成された従来の発熱体ユニットにおけるシート状の発熱体は、その表面が滑らかであるため、電力供給部材が強い挟着力を有しない場合には、発熱体が電力供給部材から脱落するおそれがあり、信頼性に欠けるという問題があった。
【０００６】
本発明者らは、従来に用いられていた炭素系物質を主成分としたシート状の発熱体とは、材料及び製造方法において全く異なる新たなフィルムシート状の材料を発熱材料として発熱体に適用し、新たな熱源としての発熱体ユニットの開発に取り組んできた。そのような発熱体ユニットに用いる発熱体に適用しようとする新たなフィルムシート状の材料は、従来の発熱体の表面より更に滑らかな表面を有し、且つ柔軟性を持っている。また、このフィルムシート状の材料は、強度的には強いものではなく、大きな力を受けると、裂けて破壊されるおそれがあった。このため、新たなフィルムシート状の材料を発熱体として用いて前述のような従来の発熱体ユニットにおける電力供給部材の構成をそのまま適用して、発熱体ユニットを構成することは安全性及び信頼性の点で問題があった。
【０００７】
本発明は、被加熱体を所望の配熱分布で、且つ高温度に加熱することができる効率の高い熱源としての発熱体ユニット及び加熱装置を、安全性及び信頼性が高く、容易に製造することができる構成とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る第１の観点の発熱体ユニットは、
炭素系物質を含む材料によりフィルムシートで形成され、２次元的等方向性の熱伝導を有する帯状の発熱体と、
前記発熱体における対向する両端に電力を供給する電力供給部と、
前記発熱体と前記電力供給部の一部を内包する容器と、を具備する発熱体ユニットであって、
前記容器の内部における前記電力供給部は、前記発熱体の両端にある発熱体保持部を保持する保持具と、前記保持具に接続された内部リード線部と、を有し、前記保持具は、前記発熱体保持部が巻き付けられる掛止受部と、前記掛止受部から延設されて前記発熱体を係止する係止部と、前記発熱体保持部を挟んで前記掛止受部に装着される掛止部と、を有して構成されている。このように構成された本発明に係る第１の観点の発熱体ユニットは、被加熱体を所望の配熱分布で、且つ高温度に加熱することができ、安全性及び信頼性が高く、且つ効率の高い熱源となり、製造の容易な構成となる。
【０００９】
本発明に係る第２の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第１の観点の前記掛止受部において、前記発熱体保持部を受ける部位が前記発熱体の長手方向に直交する幅方向に延設されている。このように構成された本発明に係る第２の観点の発熱体ユニットにおいては、発熱体が保持具に確実に掛け止めされて抜け落ちることがなく、簡単な構成で安全性及び信頼性の高い熱源となる。
【００１０】
本発明に係る第３の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第２の観点の前記発熱体保持部に孔又は切り欠きが形成され、前記孔又は切り欠きの内部に前記係止部が配置されている。このように構成された本発明に係る第３の観点の発熱体ユニットにおいては、簡単な構成を有しており、製造の容易な熱源となる。
【００１１】
本発明に係る第４の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第３の観点の前記孔又は切り欠きの内部に配置された前記係止部が前記内部リード線部に接合されている。このように構成された本発明に係る第４の観点の発熱体ユニットは、簡単な構成を有し、製造容易な熱源となる。
【００１２】
本発明に係る第５の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第４の観点の前記掛止受部と前記係止部が線材により一体的に形成され、前記掛止受部が前記線材を屈曲させて前記発熱体保持部が巻き付けられるよう構成され、前記係止部が前記内部リード線部に繋がるよう構成されている。このように構成された本発明に係る第５の観点の発熱体ユニットは、簡単な構成を有し、製造容易な熱源となる。
【００１３】
本発明に係る第６の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第４の観点の前記掛止受部と前記係止部が線材により一体的に形成され、前記発熱体保持部の幅方向の縁部に形成された切り欠きの内部に前記係止部が配置されている。このように構成された本発明に係る第６の観点の発熱体ユニットは、簡単な構成を有しており、製造容易な熱源となる。
【００１４】
本発明に係る第７の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第１乃至第６の観点の前記掛止受部と前記係止部が一本の線材により形成され、前記線材を屈曲させて前記掛止受部と前記係止部が形成されている。このように構成された本発明に係る第７の観点の発熱体ユニットは、簡単な構成を有しており、製造容易な熱源となる。
【００１５】
本発明に係る第８の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第１乃至第７の観点の前記掛止部が弾性材で形成され、前記掛止受部に対して弾性力により装着されるよう構成されている。このように構成された本発明に係る第８の観点の発熱体ユニットは、掛止受部に発熱体を容易に、且つ確実に固定することができ、安全性及び信頼性の高い熱源を容易に製造することができる。
【００１６】
本発明に係る第９の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第１乃至第８の観点の前記掛止受部が導電性材料で形成されている。このように構成された本発明に係る第９の観点の発熱体ユニットは、発熱体への電力供給が確実なものとなり信頼性の高い熱源を提供することができる。
【００１７】
本発明に係る第１０の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第１乃至第９の観点の前記保持具は、前記発熱体を前記容器の内部の所定位置に配置するための位置規制機能を有し、前記保持具における端部が前記容器の内面に近接して配置される。このように構成された本発明に係る第１０の観点の発熱体ユニットは、発熱体が容器内の所望の位置に配置され、安全性及び信頼性の高い熱源を提供することができる。
【００１８】
本発明に係る第１１の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第１乃至第１０の観点の前記発熱体が発熱体自体における熱収縮及び熱膨張を吸収する弾性力を有する構造を持ち、前記保持具に電力を供給する前記内部リード線部に弾性構造を有しない構成である。このように構成された本発明に係る第１１の観点の発熱体ユニットは、発熱体を簡単な構成で容器内の所望の位置に確実に配置されるため、信頼性及び効率の高い熱源となる。
【００１９】
本発明に係る第１２の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第１乃至第１１の観点の前記発熱体は、炭素系物質を含む材料により形成された層間構造を有する。このように構成された本発明に係る第１２の観点の発熱体ユニットは、高温度に加熱することができ、安全性及び信頼性が高く、且つ効率の高い熱源となる。
【００２０】
本発明に係る第１３の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第１乃至第１２の観点の前記容器は、耐熱性を有するガラス管又はセラミックス管により形成され、不活性ガスが充填されて前記電力供給部において封止されている。このように構成された本発明に係る第１３の観点の発熱体ユニットは、被加熱体を均一に、且つ高温度に加熱することができ、安全性及び信頼性が高い熱源となる。
【００２１】
本発明に係る第１４の観点の加熱装置は、前記第１乃至第１３の観点の発熱体ユニットを熱源として装備しているため、安全性及び信頼性が高く、容易に製造することができる構成となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、安全性及び信頼性が高く、且つ効率の高い熱源となる発熱体ユニットを構成することができるとともに、簡単な構成を有しているため、作業効率が高く優れた生産性を有する製造の容易な発熱体ユニットを提供することができる。また、本発明によれば、上記の効果を有する発熱体ユニットが熱源として加熱装置に組み込まれているため、安全性及び信頼性が高く、効率の高い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】
【００２３】
以下、本発明に係る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の好適な実施の形態について添付の図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
本発明に係る実施の形態１の発熱体ユニットについて図１乃至図４を用いて説明する。図１は実施の形態１の発熱体ユニットの構造を示す平面図である。図１においては、当該発熱体ユニットが長尺形状であるため、その中間部分を破断して省略し、両端部分近傍を示している。図２は図１に示した発熱体ユニットの正面図である。
【００２５】
実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、耐熱性を有する細長い容器１の内部にフィルムシート状で帯状の発熱体２が配置されている。帯状の発熱体２は容器１の長手方向に沿って延設され配置されている。実施の形態１の発熱ユニットにおいては、容器１が透明な石英ガラス管により形成されており、石英ガラス管の両端部分が平板状に溶着されて容器１が構成されている。発熱体２を収容する容器内部には、不活性ガスとしてのアルゴンガスが封入されている。容器内部に封入可能な不活性ガスとしては、アルゴンガスに限定されるものではなくアルゴンガスの他に、窒素ガス、又はアルゴンガスと窒素ガス、アルゴンガスとキセノンガス、アルゴンガスとクリプトンガス等の混合ガスを用いても本願発明と同様の効果を奏し、封入すべき不活性ガスとしては目的に応じ適宜選択することが可能である。容器１の内部に不活性ガスを封入するのは、高温度で使用した際において、容器内部の炭素系物質である発熱体２の酸化を防止するためである。なお、容器１の材料としては、耐熱性、絶縁性及び熱透過性を有する材料であれば用いることができ、例えば石英ガラスの他に、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材、セラミック材等から適宜選択される。
【００２６】
図１及び図２に示すように、実施の形態１の発熱体ユニットは、容器１と、熱輻射膜体としての細長い帯状の発熱体２と、この発熱体２を容器内の所定位置に保持するために発熱体２の長手方向の両端部分に設けられ、発熱体２に電力を供給するための第１及び第２の電力供給部１０ａ，１０ｂと、を備えている。
【００２７】
発熱体２の両端に設けられた第１及び第２の電力供給部１０ａ，１０ｂは、発熱体２の両端に取り付けられた保持具３を含んでいる。保持具３において、一方の保持具３（図１においては左側の保持具３）には第１の内部リード線部１１ａが取り付けられており、他方の保持具３（図１においては右側の保持具３）には第２の内部リード線部１１ｂが取り付けられている。第１の内部リード線部１１ａ及び第２の内部リード線部１１ｂのそれぞれは、容器１の両端部分の封着部分（溶着部分）に埋設されたモリブデン箔８を介して、容器１の両端から容器外部に導出する外部リード線９と電気的に接続されている。
【００２８】
図１及び図２に示すように、第１の電力供給部１０ａは、保持具３、モリブデン箔８、外部リード線９、及び第１の内部リード線部１１ａを有して構成されている。一方、第２の電力供給部１０ｂは、保持具３、モリブデン箔８、外部リード線９、及び第２の内部リード線部１１ｂを有して構成されている。
【００２９】
第１の内部リード線部１１ａは、発熱体２の一端（図１における左端）に装着された保持具３に接合された固定部５と、螺旋状に形成され長手方向に弾性を有するスプリング部６と、モリブデン箔８に接合された内部リード線７とにより構成され、固定部５とスプリング部６と内部リード線７とは一本の線材、例えばモリブデン線、により一体的に形成されている。
【００３０】
また、第２の内部リード線部１１ｂは、発熱体２の他端（図１における右端）に装着された保持具３に接合された固定部５と、発熱体２を容器内の所定位置に保持するための位置規制部４と、モリブデン箔８に接続された内部リード線７とにより構成され、固定部５と位置規制部４と内部リード線７とは一本の線材、例えばモリブデン線、により一体的に形成されている。実施の形態１における第１の内部リード線部１１ａ及び第２の内部リード線部１１ｂは、モリブデン線により形成された例で説明するが、タングステン、ニッケル、ステンレス等を材料とした弾性を有する金属線（丸棒形状又は平板形状）を用いて形成してもよい。
【００３１】
以上のように、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、保持具３、モリブデン箔８、外部リード線９及び第１の内部リード線部１１ａにより構成された第１の電力供給部１０ａと、保持具３、モリブデン箔８、外部リード線９及び第２の内部リード線部１１ｂにより構成された第２の電力供給部１０ｂとにより、発熱体２が容器内に張設されている。
【００３２】
なお、第１の内部リード線部１１ａにおけるスプリング部６は、発熱体２に対して張力を与えるものであり、発熱体２を常に容器内の所望の位置で直線的に配置するものである。実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、スプリング部６が発熱体２を容器内の所定の位置に配置するための位置規制部材としての機能も有する。スプリング部６の外周部分は容器１の内周面に近接した位置にあり、スプリング部６が配設されることにより、発熱体２は容器１に接触しない位置に確実に配置される。実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、発熱体２の長手方向が容器１の長手方向に延びる略中心軸上となるよう配置され、発熱体２が容器１に接触しないよう配置されている。また、内部リード線７と固定部５との間にスプリング部６を設けることにより、発熱体２における膨張収縮による変化を吸収することが可能となる。
【００３３】
発熱体２における膨張収縮による変化に対し、発熱体２の材料自体が持つ伸縮率又は発熱体２の形状による伸縮率が大きく、発熱体２自体が弾性を有する場合には、発熱体２の両側にあるそれぞれの内部リード線部１１ａ，１１ｂにはスプリング部６を設ける必要がない。
【００３４】
なお、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、発熱体２の両端に異なる構成の第１の内部リード線部１１ａ及び第２の内部リード線部１１ｂを設けた例で説明するが、本発明の発熱体ユニットでは発熱体２の両端に第１の内部リード線部１１ａと同様、若しくは第２の内部リード線部１１ｂと同様の構成部材を配設してもよく、その発熱体ユニットが用いられる加熱装置の製品仕様及び用途等に応じて適宜変更される。発熱体２のいずれか一端側にスプリング部６を有する第１の内部リード線部１１ａを配設する構成とすれば、発熱体２の位置規制及び膨張収縮による変化の吸収は可能であるが、発熱体２の両側に第１の内部リード線部１１ａを配設する構成とすれば発熱体２の両端側において位置規制及び変化吸収を行うことができる構成となり、さらなる効果が期待できる。
【００３５】
実施の形態１の発熱体ユニットの長手方向が鉛直方向となるように加熱装置に当該発熱体ユニットが組み込まれた場合、スプリング部６が発熱体２より上側に配置されると発熱体２の温度でスプリング部６が伸張されて加熱され、弾性限度を超えて熱膨張を吸収できなくなるおそれがある。このため、スプリング部６を発熱体２の下側に配置して圧縮された状態で使用する方が好ましい。
【００３６】
実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、第１の内部リード線部１１ａの固定部５、スプリング部６及び内部リード線７、並びに第２の内部リード線部１１ｂの固定部５、位置規制部４及び内部リード線７を一体的に構成した例で説明したが、各々を別部材で構成してそれぞれが電気的に接合されていれば同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３７】
図３及び図４は実施の形態１の発熱体ユニットにおける発熱体２の両端部分に装着される保持具３等を示す図である。図３は発熱体２が装着された保持具３等の平面図であり、図４は発熱体２が装着された保持具３等の正面図である。
【００３８】
実施の形態１の発熱体ユニットに用いられている保持具３は、導電性及び耐熱性を有する金属材料、例えばモリブデンの線材で形成された棒状の掛止受部３ａと、掛止受部３ａが嵌め込まれる掛止部３ｂと、掛止受部３ａから延設された係止部３ｃとで構成されている。図３及び図４に示すように、棒状の掛止受部３ａには発熱体２の端部である発熱体保持部２ａが折り返されるように巻き付けられている。発熱体保持部２ａが折り返して巻き付けられた掛止受部３ａには、掛止部３ｂが発熱体２の発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。掛止部３ｂは弾性部材で形成され、掛止受部３ａを握着するよう構成されている。掛止部３ｂは、挟着する発熱体２の長手方向における断面形状がＣ字状であり、棒状の掛止受部３ａが嵌め込まれて、掛止受部３ａの外面を発熱体保持部２ａを介して握着する。
【００３９】
保持具３の掛止受部３ａの中央の位置（発熱体２の長手方向と平行な中心軸の位置）から内部リード線部１１ａ，１１ｂの方へ導出するように係止部３ｃが延設されている。掛止受部３ａから延設された係止部３ｃは内部リード線部１１ａ，１１ｂの固定部５に繋がっている。したがって、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、掛止受部３ａと係止部３ｃとにより、いわゆるＴ字形状が構成されている。
なお、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、係止部３ｃと固定部５が１本の線材により一体的に構成された例で説明するが、それぞれを別部材で形成して接合して構成してもよい。
【００４０】
上記のように構成された保持具３により保持される発熱体２の発熱体保持部２ａには、貫通孔が形成されている。発熱体保持部２ａが掛止受部３ａに折り返されるように巻き付けられるとき、発熱体保持部２ａの貫通孔には、掛止受部３ａの中央から固定部５へ延設された係止部３ｃが貫通した状態となる。この状態において、掛止受部３ａに掛止部３ｂが発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。したがって、発熱体２は保持具３から外れることがなく、確実に保持される。
【００４１】
上記のように、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２の端部である発熱体保持部２ａの貫通孔には保持具３の係止部３ｃが挿入され、発熱体保持部２ａが掛止受部３ａに巻き付けられ、掛止部３ｂが掛止受部３ａに嵌め込まれて、発熱体保持部２ａは確実に保持される。このように発熱体保持部２ａを保持する保持具３には、第１の内部リード線部１１ａ及び第２の内部リード線部１１ｂにより張力が加えられて、発熱体２を容器内の所定位置で直線状に張設される。
【００４２】
保持具３が発熱体２を保持して、容器内で発熱体２が張設された状態において、掛止受部３ａにおける発熱体保持部２ａが折り返されるように巻き付けられる部位は、発熱体２の長手方向に直交する幅方向に配置される。即ち、発熱体保持部２ａが巻き付けられる棒状体の掛止受部３ａの軸方向は、発熱体２の長手方向に直交する方向である。
実施の形態１の発熱体ユニットにおいて、保持具３が発熱体２を容器１の内面に接触せず、所定の位置に直線状に張設するため、掛止受部３ａの両端部が容器１の内面に近接する位置に配置される。したがって、棒状の掛止受部３ａの長さが発熱体２の幅より長く、且つ容器１の内径より小さく設定されている。
【００４３】
本発明に係る実施の形態１の発熱体ユニットにおいて用いた発熱体２は、炭素系物質を主成分とし厚み方向において各層が互いに空隙をなすように一部が固着された積層構造で、優れた二次元的等方向性の熱伝導を有しており、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有するフィルムシート状の材料で形成されている。したがって、帯状の発熱体２は温度ムラがなく均一に発熱する熱源となる。
【００４４】
発熱体２の材料であるフィルムシート素材は、高分子フィルム又はフィラーを添加した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り、面方向の熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、６００から９５０Ｗ／ｍ・Ｋの特性を有する。このように、実施の形態１において用いた発熱体２は、面方向の熱伝導率が６００から９５０Ｗ／ｍ・Ｋという優れた二次元的等方向性の熱伝導を有する。
【００４５】
ここで、二次元的等方向性の熱伝導とは、直交するＸ軸とＹ軸で設定される面における、あらゆる方向の熱伝導率が略同じであることを示すものである。したがって、本発明において二次元的等方向性とは、例えば炭素繊維が同じ方向に並設して形成された発熱体における炭素繊維方向である１方向（Ｘ軸方向）、又は炭素繊維をクロスに編んで形成された発熱体における炭素繊維方向である２方向（Ｘ軸方向とＹ軸方向）だけを指すものではなく、フィルムシート状の発熱体２における面方向において同じ性質を持つことを言う。
【００４６】
本発明において用いられる発熱体２の材料であるフィルムシート素材は、積層構造を有し、面方向の層表面が平坦な面、凹凸面或いは波うつ面等の各種の面形状を有しており、対向する各層の間には空隙が形成されている。このフィルムシート素材の積層構造において、各層間に形成される空隙の形成状態のイメージは、複数回（例えば、何十回、何百回）と重ね合わせるように折り曲げてパイ生地を作り、そのパイ生地を焼いて得た、パイの断面形状と類似している。即ち、発熱体２は、炭素系物質を含む材料により形成された複数の膜体が積層されて、積層方向が一部固着された層間構造を有しており、厚み方向に柔軟性を有するフィルムシート素材である。したがって、本発明における発熱体２の材料であるフィルムシート素材は、前述のように、面方向の熱伝導率が略同じである優れた二次元的等方向性の熱伝導を有する材料であるとともに図４に示すように掛止受部３ａの外面に沿って巻き付けることが可能となる。
【００４７】
前述のように製造されたフィルムシート素材として用いられる高分子フィルムとしては、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリピロメリットイミド（ピロメリットイミド）、ポリフェニレンイソフタルアミド（フェニレンイソフタルアミド）、ポリフェニレンベンゾイミタゾール（フェニレンベンゾイミタゾール）、ポリフェニレンベンゾビスイミタゾール（フェニレンベンゾビスイミタゾール）、ポリチアゾール、ポリパラフェニレンビニレンのうちから選ばれた少なくとも一種類の高分子フィルムを挙げることができる。また、高分子フィルムに添加されるフィラーとしては、リン酸エステル系、リン酸カルシウム系、ポリエステル系、エポキシ系、ステアリン酸系、トリメリット酸系、酸化金属系、有機錫系、鉛系、アゾ系、ニトロソ系およびスルホニルヒドラジド系の各化合物を挙げることができる。より具体的には、リン酸エステル系化合物として、リン酸トリクレジル、リン酸（トリスイソプロピルフェニル）、トリブチルホスフェ−ト、トリエチルホスフェ−ト、トリスジクロロプロピルホスフェート、トリスブトキシエチルフォスフェート等を挙げることができる。リン酸カルシウム系化合物としては、リン酸二水素カルシウム、リン水素カルシウム、リン酸三カルシウム、等を挙げることができる。また、ポリエステル系化合物としては、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、フタル酸などと、グリコール、グリセリン類との反応により得られるポリマー等を挙げることができる。また、ステアリン酸系化合物としては、セバシン酸ジオクチル、セバシン酸ジブチル、クエン酸アセチルトリブチル等を挙げることができる。酸化金属系化合物としては、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉛等を挙げることができる。トリメリット酸系化合物としては、ジブチルフマレート、ジエチルフタレート等を挙げることができる。鉛系化合物としては、ステアリン酸鉛、ケイ酸鉛等を挙げることができる。アゾ系化合物としては、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等を挙げることができる。ニトロソ系化合物としては、ニトロソペンタメチレンテトラミン等を挙げることができる。スルホニルヒドラジド系化合物としては、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド等を挙げることができる。
【００４８】
前記フィルムシート素材を積層し、不活性ガス中において２４００℃以上で処理し、グラファイト化の過程で発生するガス処理雰囲気の圧力を調整することにより制御してフィルムシート状の発熱体が製造される。更に、必要に応じて、前記のように製造されたフィルムシート状の発熱体を圧延処理することにより、さらに良質のフィルムシート状の発熱体を得ることができる。このように製造されたフィルムシート状の発熱体を本発明の発熱体ユニットにおける発熱体２として用いる。
【００４９】
なお、前記フィラーの添加量は、０．２〜２０．０重量％の範囲が適当であり、より好ましくは１．０〜１０．０重量％の範囲である。その最適添加量は、高分子の厚さによって異なり、高分子の厚さが薄い場合には添加量が多い方がよく、厚い場合には添加量は少なくてよい。フィラーの役割は熱処理後のフィルムを均一発泡の状態にすることにある。即ち、添加されたフィラーは、加熱中にガスを発生し、このガスの発生した後の空洞が通り道となってフィルム内部からの分解ガスの穏やかな通過を助けるものである。フィラーはこのように均一発泡状態を作り出すのに役立つ。
【００５０】
上記のように製造されたフィルムシート素材は、例えばトムソン型やピナクル型の抜き型、ロータリーダイカッタ等の鋭利な刃物、若しくはレーザー加工等により所望の形状に加工される。
【００５１】
実施の形態１における発熱体２は、厚み（ｔ）が１００μｍであり、幅(Ｗ)が６．０ｍｍであり、発熱部２ｂの長さ（Ｌ）が３００ｍｍである。なお、発熱体２の長さや幅及び厚みについては、入力電圧及び発熱温度等により決定されるものであり、当該発熱体ユニットが用いられる熱源としての製品仕様及び用途に応じて適宜変更が可能である。
【００５２】
図３に示すように、実施の形態１における発熱体２の発熱部分である発熱部２ｂには、複数の溝が発熱体２の長手方向に直交する方向に延設された溝パターンが形成されている。発熱部２ｂに形成されている複数の溝は、発熱部２ｂにおける電流の流れ方向を規制し、抵抗値を調整するものである。発熱部２ｂに形成される溝形状としては、その発熱体ユニットが用いられる製品仕様及び用途等に応じて貫通した溝（スリット）や、有底の溝（凹部溝）等がある。また、凹部溝においては、その厚み方向の深さを変更することにより発熱部２ｂの抵抗値を調整することが可能である。
【００５３】
実施の形態１の発熱体２の発熱部２ｂには、例えば図３に示す溝パターンが繰り返して形成されている。即ち、発熱体２の発熱部２ｂには、その長手方向と平行な両側縁部分の対向する位置から長手方向と直交して中心側へ延びる端溝２ｄと、長手方向と直交して発熱部２ｂの中央部分に形成された中央溝２ｅと、が長手方向に交互に形成されている。発熱部２ｂにおいて対向する端溝２ｄ，２ｄの中央側の対向端部は、第１の所定距離（図３においてＬ１で示す距離）を有しており、発熱部２ｂの中央部分に通電径路を形成している。また、中央溝２ｅの両端部である縁側端部は、発熱部２ｂの幅方向の縁部分からそれぞれ同じ第２の所定距離（図３においてＬ２で示す距離）を有しており、発熱部２ｂの両側縁部分近傍に通電径路を形成している。さらに、発熱体２の発熱部２ｂにおいて、端溝２ｄと中央溝２ｅとの長手方向の間隔が第３の所定距離（図３においてＬ３で示す距離）を有しており、端溝２ｄと中央溝２ｅとの間に発熱体２の長手方向と直交する方向に流れる電流経路を形成している。
【００５４】
実施の形態１の発熱体２においては、端溝２ｄと中央溝２ｅとの長手方向の間隔である第３の所定距離Ｌ３は第２の所定距離Ｌ２と同じ距離に設定されており、第１の所定距離Ｌ１は第２の所定距離Ｌ２及び第３の所定距離Ｌ３の２倍に設定されている。このように溝パターンが形成された発熱体２の発熱部２ｂにおいては、蛇行した電流径路が形成されており、電流の流れに対して直交する断面積が略同じとなり、抵抗値の計算が容易となり、均一した温度分布を形成することができる。なお、発熱体２の面方向の熱伝導率が、例えば６００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の特性を有する材料であれば、第２の所定距離Ｌ２が第１の所定距離Ｌ１の１／２でなくても均一な温度分布（配熱分布）に大きな影響を与えることはない。好ましくは、第２の所定距離Ｌ２を第１の所定距離Ｌ１の１／２以上に設定することにより、発熱体ユニットに加わる衝撃に対する発熱体２の機械的強度を高めることができる。
【００５５】
また、発熱部２ｂに形成される溝形状のスリットや凹部溝は、当該発熱体ユニットが用いられる製品仕様や用途に応じて適宜選択することにより、発熱部２ｂの温度分布（配熱パターン）を所望のパターンとすることが可能である。
【００５６】
さらに、発熱部２ｂにおいて、端溝２ｄと中央溝２ｅとの長手方向における間隔Ｌ３は、発熱体２の長手方向の端部、即ち発熱体保持部２ａに近づくほど徐々に広くすることにより、発熱部２ｂにおける電流径路の抵抗率を徐々に変化させて、発熱部２ｂの温度分布（配熱パターン）を中央部分が高熱となるように変更することが可能となる。勿論、当該発熱体ユニットが用いられる製品仕様や用途に応じて上記間隔Ｌ１、Ｌ２及びＬ３を適宜変更することにより、所望の配熱パターンを有する熱源とすることが可能である。
【００５７】
実施の形態１における発熱体２には、発熱体保持部２ａから発熱部２ｂに繋がる放熱領域２ｃが放熱機能を有する。この放熱機能を有する放熱領域２ｃには前述のような溝は形成されておらず、広い電流径路が形成されている。このため、この放熱領域２ｃおいては、発熱部２ｂから伝導した熱が放熱されて、発熱体２における熱ストレスの低減及び長寿命化が図られている。
【００５８】
なお、実施の形態１における発熱体２においては、発熱体保持部２ａの幅と発熱部２ｂの幅が同じ幅に形成されているが、発熱体保持部２ａの幅を発熱部２ｂの幅より狭く形成することも可能である。その場合には、発熱体保持部２ａから発熱部２ｂへ繋がる放熱領域２ｃの縁形状は、集中荷重が加わり破損を防止するために曲面形状で構成することが好ましい。
【００５９】
また、製品仕様により発熱部２ｂの温度が高い場合、発熱部２ｂから発熱体保持部２ａへの放熱領域２ｃにおける幅を徐々に狭くすることにより、放熱領域２ｃに温度勾配を設けて発熱体保持部２ａへの熱ストレスを低減することが可能となる。
さらに、発熱体２において、第１の所定距離Ｌ１及び第２の所定距離Ｌ２の長さを両側の発熱体保持部２ａに近づくに従い徐々に長くすることにより、発熱部２ｂに温度勾配を設けることができるとともに、耐衝撃性及び耐振動性を有する機械的強度の強い構造となる。
【００６０】
上記のように構成された発熱体２において、電流の流れを阻害する複数の溝を有する溝パターンが発熱部２ｂに形成されているため、発熱部２ｂの全体形状に規制されずに所望の電流径路を設定できる。この結果、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、製品仕様及び用途に応じて所望の発熱分布を設定することが可能であり、多方面の熱源として利用できる。
【００６１】
なお、実施の形態１の発熱体ユニットにおける発熱体２は、プレス加工により帯状に形成して、溝加工したが、レーザーを用いて所望の形状に加工することも可能である。例えば、レーザー加工の一例として、発熱体２の面方向の熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上となるとＣＯ２レーザー(波長１０６００nｍ)等の熱加工作用を主体としたレーザー加工を用いた場合には、発熱体２に熱を奪われてしまい、加工できないという問題がある。しかしながら、非熱加工作用を主体とした波長１０６４から３８０ｎｍのレーザー加工、例えば、呼称１０６４ｎｍの短波長レーザー加工を用いることにより所望の形状を精度高く加工することが可能となる。
【００６２】
特に、実施の形態１における発熱体２を形成する場合には、呼称５３２ｎｍの第二高調波レーザー加工を用いることにより、高精度に加工できることを発明者らは確認した。実施の形態１における発熱体２の材料は、フィルムシート素材であり、高分子フィルム又はフィラーを添加した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を材料としている。そして、発熱体２は、面方向の熱伝導率が６００から９５０Ｗ／ｍ・Ｋの特性を有する材料で形成されている。このような材料から、例えば、厚み（ｔ）が１００μｍ、幅(Ｗ)が６．０ｍｍ、長さ（Ｌ）が３００ｍｍの発熱体２を加工する場合、又は前述のように発熱部２ｂに溝（スリット）等の複雑な形状に加工する場合には、呼称５３２ｎｍの第二高調波レーザー加工を用いることが望ましい。
【００６３】
なお、好ましいレーザー加工方法は、発熱体２の材料、即ち面方向の熱伝導率及び形状によって、前述の非熱加工作用を主体としたレーザー加工波長（１０６４から３８０ｎｍ）を持つ加工方法から適宜選択し得ることは言うまでもない。さらに、上記説明した発熱体２を加工するためのレーザー加工方法は後述の他の実施の形態における発熱体ユニットの発熱体の加工においても採用できることは言うまでもない。
【００６４】
以上のように、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、帯状の発熱体２の両端部分が簡単な構成の保持具３により確実に保持されて、発熱体２が容器内の所定位置で電気的接続状態が保持されている。このように、実施の形態１の発熱体ユニットは、発熱体２が保持具３により容器内の所定位置に確実に保持されているため、安全性及び信頼性が高く、且つ効率の高い熱源を構成することができる。また、実施の形態１の発熱体ユニットは、簡単な構成であるため、作業効率が高く優れた生産性を有する発熱体ユニットを提供することができる。
【００６５】
（実施の形態２）
以下、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５乃至図１０を用いて説明する。実施の形態２の発熱体ユニットにおいて、前述の実施の形態１の発熱体ユニットと異なる点は、発熱体２の両端に取り付けられる保持具の構成及び形状である。
【００６６】
実施の形態２の発熱体ユニットにおいては、構成及び形状が異なる保持具に関する６種類の具体的な実施例について説明する。実施の形態２の各実施例において、各発熱体ユニットにおける保持具以外の構成は、実施の形態１の発熱体ユニットと同じである。このため、実施の形態２の各実施例の発熱体ユニットにおいて、実施の形態１の発熱体ユニットと同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１の説明を適用する。
【００６７】
実施例１
以下、実施の形態２の発熱体ユニットにおける実施例１の保持具１３の構成について図５を用いて説明する。図５は、実施の形態２の発熱体ユニットにおいて、実施例１の保持具１３が発熱体２を保持している状態を示す平面図である。
【００６８】
図５に示すように、保持具１３は、導電性を有する金属材料、例えばモリブデンの線材で形成された棒状の掛止受部１３ａと、掛止受部１３ａに嵌め込まれる掛止部１３ｂと、掛止受部１３ａから延設された係止部１３ｃとで構成されている。棒状の掛止受部１３ａには、前述の実施の形態１と同様に、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａが折り返されるように巻き付けられる。また、実施の形態１と同様に、発熱体保持部２ａには貫通孔が形成されており、掛止受部１３ａの中央から延設され、固定部５に繋がる係止部１３ｃが挿入されている。
【００６９】
発熱体保持部２ａが巻き付けられた掛止受部１３ａには、掛止部１３ｂが発熱体２の発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。掛止部１３ｂは弾性部材で形成され、掛止受部１３ａを握着するよう構成されている。掛止部１３ｂは、挟着する発熱体２の長手方向における断面形状がＣ字状であり、棒状の掛止受部１３ａに嵌め込まれて、掛止受部１３ａの外面を発熱体保持部２ａを介して握着する。
【００７０】
図５に示すように、掛止部１３ｂには発熱体２の長手方向と平行な切り込み１３ｄが形成されている。この切り込み１３ｄには掛止受部１３ａの中央から固定部５の方へ延設された係止部１３ｃが配置される。実施例１の保持具１３においては、掛止部１３ｂが、例えば厚み０．２ｍｍのモリブデン板により形成されている。
なお、掛止部１３ｂの材料として前述のモリブデン以外でもタングステン、ニッケル、ステンテス等の耐熱性を有する材料を使用してもよい。
【００７１】
図５に示すように、掛止受部１３ａの中央部分は屈曲して凹みが形成されており、その凹みの中央（発熱体２の長手方向と平行な中心軸の位置）には内部リード線部１１ａ，１１ｂの固定部５に繋がる係止部１３ｃが接合（例えば、スポット溶接）されている。なお、実施例１においては、係止部１３ｃと固定部５は１本の線材により形成した例で説明するが、それぞれを別部材で形成して接合し、保持具１３を構成してもよい。
【００７２】
上記のように、保持具１３により保持される発熱体保持部２ａには、貫通孔が形成されており、この貫通孔に係止部１３ｃが挿入され、発熱体保持部２ａが掛止受部１３ａに巻き付けられた状態で、掛止部１３ｂが掛止受部１３ａに嵌め込まれる。このとき、掛止部１３ｂの切り込み１３ｄには掛止受部１３ａの中央から突設された係止部１３ｃが配置される。したがって、発熱体２は保持具１３から外れることがなく、確実な保持状態となる。
【００７３】
保持具１３が発熱体２を保持して、容器内で発熱体２が張設された状態において、掛止受部１３ａにおける発熱体保持部２ａが折り返されるように巻き付けられる部位は、発熱体２の長手方向に直交する幅方向に配置される。即ち、発熱体保持部２ａが巻き付けられる棒状体の掛止受部１３ａの軸方向は、発熱体２の長手方向に直交する方向である。
【００７４】
上記のように、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａは、その貫通孔に掛止受部１３ａから延設された係止部１３ｃが挿入されて係止され、且つ発熱体保持部２ａが掛止受部１３ａに折り返して巻き付けられた状態で、掛止部１３ｂが掛止受部１３ａに嵌め込まれて、発熱体保持部２ａが挟着されている。
【００７５】
以上のように、実施の形態２の発熱体ユニットにおいては、実施例１の保持具１３を用いることにより、帯状の発熱体２の両端部分が保持具１３により確実に保持されて、発熱体２が容器内の所定位置で電気的及び機械的接続状態を信頼性高く維持することができる。
【００７６】
実施例２
以下、実施の形態２における実施例２の保持具２３の構成について図６を用いて説明する。図６は、実施の形態２の発熱体ユニットにおいて、実施例２の保持具２３が発熱体２を保持している状態を示す平面図である。
【００７７】
実施例２の保持具２３においても、実施例１の保持具１３と同様に、掛止受部２３ａと、掛止受部２３ａに嵌め込まれる掛止部２３ｂと、掛止受部２３ａから延設された係止部２３ｃとで構成され、実施例１の保持具２３におけるそれぞれの材料と同じ材料により形成されている。図６に示すように、保持具２３の掛止受部２３ａは、導電性を有する線材を屈曲させて形成したものである。実施例２の保持具２３の掛止受部２３ａと係止部２３ｃは、２本の棒状の線材の端部を略９０度に折り曲げて、Ｌ字状に形成して構成されている。それぞれの先端部分が互いに逆方向（１８０度）に突出するよう配置して、掛止受部２３ａが構成されている。したがって、保持具２３の掛止受部２３ａは、屈曲された先端部分であり、互いに逆方向に突設された２本の線材により直線状に配置されて構成されている。この掛止受部２３ａに発熱体２の発熱体保持部２ａが折り返すように巻き付けられる。
また、保持具２３の係止部２３ｃは、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａに形成された長孔状の貫通孔に挿入されるよう構成されている。
【００７８】
図６に示すように、掛止受部２３ａから固定部５に繋がる２本の線材を並設して構成された係止部２３ｃにおいては、符号Ｘで示す２箇所の位置で並設された線材がスポット溶接されている。
発熱体保持部２ａが巻き付けられた掛止受部２３ａには、掛止部２３ｂが発熱体２の発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。掛止部２３ｂは弾性部材で形成され、掛止受部２３ａを握着するよう構成されている。掛止部２３ｂはその中央に長孔状の貫通孔が形成されており、その貫通孔には掛止受部２３ａから固定部５に繋がる２本の線材で構成された係止部２３ｃが予め挿入されている。掛止部２３ｂは、挟着する発熱体２の長手方向における断面形状がＣ字状であり、棒状の掛止受部２３ａに嵌め込まれて、掛止受部２３ａの外面を発熱体保持部２ａを介して握着する。
【００７９】
なお、掛止部２３ｂの中央に貫通孔を形成した例で説明したが、貫通孔の代わりに切り込みを形成して、その切り込みに掛止受部２３ａから固定部５に繋がる係止部２３ｃが配置される構成でもよい。
実施例２の保持具２３においては、２本の線材で構成された係止部２３ｃが固定部５に接合される構成であるが、係止部２３ｃと固定部５を同じ構成で一体的に形成してもよい。
【００８０】
上記のように、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａは、その貫通孔に係止部２３ｃが挿入されて係止され、且つ発熱体保持部２ａが保持具２３の掛止受部２３ａに巻き付けられた状態で、掛止部２３ｂが掛止受部２３ａに嵌め込まれて、発熱体保持部２ａが挟着される。
【００８１】
以上のように、実施の形態２の発熱体ユニットにおいては、実施例２の保持部２３を用いることにより、帯状の発熱体２の両端部分が保持具２３により確実に保持されて、発熱体２が容器内の所定位置で電気的及び機械的接続状態を信頼性高く維持することができる。
【００８２】
実施例３
以下、実施の形態２における実施例３の保持具３３の構成について図７を用いて説明する。図７は、実施の形態２の発熱体ユニットにおいて、実施例３の保持具３３が発熱体２を保持している状態を示す平面図である。
【００８３】
実施例３の保持具３３においても、実施例１の保持具１３と同様に、掛止受部３３ａと、掛止受部３３ａに嵌め込まれる掛止部３３ｂと、掛止受部３３ａから延設された係止部３３ｃとで構成され、実施例１の保持具１３におけるそれぞれの材料と同じ材料により形成されている。図７に示すように、保持具３３の掛止受部３３ａと係止部３３ｃは、導電性を有する１本の線材を屈曲させて形成したものである。実施例３の保持具３３の掛止受部３３ａは、１本の棒状の線材を２つ折りにした後に両端部分を略９０度に折り曲げて形成されている。図７に示すように、それぞれの先端部分が互いに逆方向（１８０度）に突出するよう配置して掛止受部３３ａが構成されている。したがって、保持具３３の掛止受部３３ａは、１本の線材の両端部分が直線状に配置されて構成されている。この掛止受部３３ａには発熱体２の発熱体保持部２ａが折り返すように巻き付けられる。また、保持具３３の係止部３３ｃは、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａに形成された長孔状の貫通孔に挿入されるよう構成されている。
【００８４】
図７に示す、掛止受部３３ａからの導出部分である係止部３３ｃは、固定部５と接合されており、例えば、カシメや溶接等により電気的及び機械的に接続されている。
発熱体保持部２ａが巻き付けられた掛止受部３３ａには、掛止部３３ｂが発熱体２の発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。掛止部３３ｂは弾性部材で形成され、掛止受部３３ａを握着するよう構成されている。掛止部３３ｂはその中央部分に切り込み３３ｄが形成されており、掛止部３３ｂが掛止受部３３ａを握着したとき、切り込み３３ｄ内に掛止受部３３ａから固定部５に繋がる係止部３３ｃが配置される。掛止部３３ｂは、挟着する発熱体２の長手方向における断面形状がＣ字状であり、掛止受部３３ａに嵌め込まれて、掛止受部３３ａの外面を発熱体保持部２ａを介して握着する。
【００８５】
なお、掛止部３３ｂの中央（発熱体２の長手方向の中心軸の位置）に切り込み３３ｄを形成した例で説明したが、切り込み３３ｄの代わりに貫通孔を形成して、その貫通孔に係止部３３ｃが挿入される構成でもよい。
【００８６】
上記のように、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａは、その貫通孔に係止部３３ｃが挿入されて係止され、且つ発熱体保持部２ａが保持具３３の掛止受部３３ａに巻き付けられた状態で、掛止部３３ｂが掛止受部３３ａに嵌め込まれて、発熱体保持部２ａが挟着される。
【００８７】
以上のように、実施の形態２の発熱体ユニットにおける実施例３の保持部３３を用いることにより、帯状の発熱体２の両端部分が保持具３３により確実に保持されて、発熱体２が容器内の所定位置で電気的及び機械的接続状態を信頼性高く維持することができる。
【００８８】
実施例４
以下、実施の形態２における実施例４の保持具４３の構成について図８を用いて説明する。図８は、実施の形態２の発熱体ユニットにおいて、実施例４の保持具４３が発熱体２を保持している状態を示す平面図である。
【００８９】
実施例４の保持具４３においても、実施例１の保持具１３と同様に、掛止受部４３ａと、掛止受部４３ａに嵌め込まれる掛止部４３ｂと、掛止受部４３ａから延設された係止部４３ｃとで構成され、実施例１の保持具１３におけるそれぞれの材料と同じ材料により形成されている。図８に示すように、保持具４３の掛止受部４３ａと係止部４３ｃは、導電性を有する線材を屈曲させて形成したものである。実施例４の保持具４３の掛止受部４３ａと係止部４３ｃは、１本の棒状の線材の端部を略９０度に折り曲げて、Ｌ字状に形成して構成されている。したがって、保持具４３の掛止受部４３ａは、屈曲された先端部分で構成され、その先端部分に発熱体２の発熱体保持部２ａが巻き付けられる。また、保持具４３の係止部４３ｃは、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａに形成された貫通孔に挿入されるよう構成されている。
【００９０】
図８に示すように、発熱体保持部２ａが巻き付けられた掛止受部４３ａには、掛止部４３ｂが発熱体２の発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。掛止部４３ｂは弾性部材で形成され、掛止受部４３ａを握着するよう構成されている。掛止部４３ｂはその中央（発熱体２の長手方向の中心軸の位置）に貫通孔４３ｄが形成されており、その貫通孔４３ｄに掛止受部４３ａから固定部５に繋がる係止部４３ｃが挿入される。掛止部４３ｂは、挟着する発熱体２の長手方向における断面形状がＣ字状であり、棒状の掛止受部４３ａに嵌め込まれて、掛止受部４３ａの外面に巻き付けられた発熱体保持部２ａを介して握着する。
【００９１】
なお、掛止部４３ｂの中央に貫通孔４３ｄを形成した例で説明したが、貫通孔４３ｄの代わりに切り込みを形成して、その切り込みに係止部４３ｃが配置される構成でもよい。
実施例４の保持具４３においては、保持具４３と固定部５が線材により一体的に形成された構成で説明したが、固定部５と保持具４３のそれぞれを別部材で形成して接合する構成でもよい。
【００９２】
上記のように、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａは、その貫通孔に係止部４３ｃが挿入されて係止され、且つ発熱体保持部２ａが保持具４３の掛止受部４３ａに巻き付けられた状態で、掛止部４３ｂが掛止受部４３ａに嵌め込まれて、発熱体保持部２ａが挟着されている。
【００９３】
以上のように、実施の形態２の発熱体ユニットにおける実施例４の保持部４３を用いることにより、帯状の発熱体２の両端部分が保持具４３により確実に保持されて、発熱体２が容器内の所定位置で電気的及び機械的接続状態を信頼性高く維持することができる。
【００９４】
実施例５
以下、実施の形態２における実施例５の保持具５３の構成について図９を用いて説明する。図９は、実施の形態２の発熱体ユニットにおいて、実施例５の保持具５３が発熱体２を保持している状態を示す平面図である。
【００９５】
実施例５の保持具５３は、前述の実施例４の保持具４３の変形例であり、発熱体保持部２ａが折り返して巻き付けられる掛止受部５３ａと、掛止受部５３ａに嵌め込まれる掛止部５３ｂと、掛止受部５３ａから延設された係止部５３ｃと、掛止受部５３ａから固定部５に繋がる導出部５３ｅとで構成されている。図９に示すように、保持具５３の掛止受部５３ａと係止部５３ｃと導出部５３ｅは、固定部５に繋がる導電性を有する１本の線材を折り曲げて形成したものである。掛止受部５３ａは、発熱体２の長手方向と直交する方向に直線状に形成されており、その直線状の部分に発熱体保持部２ａが折り返して巻き付けられている。
【００９６】
実施例５の保持具５３においては、掛止受部５３ａの一端から固定部５に繋がる導出部分である導出部５３ｅが、発熱体保持部２ａの幅方向の縁から導出する構成である。一方、掛止受部５３ａの先端である係止部５３ｃが、発熱体保持部２ａの中央（発熱体２の長手方向の中心軸の位置）に形成された貫通孔から突出する構成である。したがって、掛止受部５３ａの係止部５３ｃは、発熱体２の長手方向の中心軸上で固定部５が配設されている方向に突出するよう構成されている。
【００９７】
図９に示すように、発熱体保持部２ａが巻き付けられた掛止受部５３ａには、掛止部５３ｂが発熱体２の発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。掛止部５３ｂは弾性部材で形成され、掛止受部５３ａを握着するよう構成されている。掛止部５３ｂはその中央に貫通孔５３ｄが形成されており、その貫通孔５３ｄから掛止受部５３ａの先端である係止部５３ｃが突出している。掛止部５３ｂは、挟着する発熱体２の長手方向における断面形状がＣ字状であり、棒状部分の掛止受部５３ａに嵌め込まれて、掛止受部５３ａの外面を発熱体保持部２ａを介して握着する。
【００９８】
なお、実施例５の保持具５３においては、保持具５３と固定部５が１本の線材により一体的に形成された例で説明したが、保持具５３と固定部５のそれぞれを別部材で形成して接合する構成でもよい。
【００９９】
上記のように、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａは、その貫通孔に掛止受部５３ａの先端である係止部５３ｃが挿入されて係止され、且つ発熱体保持部２ａが保持具５３の掛止受部５３ａに巻き付けられた状態で、掛止部５３ｂが掛止受部５３ａに嵌め込まれて、発熱体保持部２ａが挟着されている。
【０１００】
以上のように、実施の形態２の発熱体ユニットにおける実施例５の保持部５３を用いることにより、帯状の発熱体２の両端部分が保持具５３により確実に保持されて、発熱体２が容器内の所定位置で電気的及び機械的接続状態を信頼性高く維持することができる。
【０１０１】
実施例６
以下、実施の形態２における実施例６の保持具６３の構成について図１０を用いて説明する。図１０は、実施の形態２の発熱体ユニットにおいて、実施例６の保持具６３が発熱体２を保持している状態を示す平面図である。
【０１０２】
実施例６の保持具６３は、前述の実施例４の保持具４３の変形例であり、発熱体保持部２ａが折り返して巻き付けられる掛止受部６３ａと、掛止受部６３ａに嵌め込まれる掛止部６３ｂと、掛止受部６３ａから延設された係止部６３ｃと、掛止受部６３ａから固定部５に繋がる導出部６３ｅとで構成されている。図１０に示すように、保持具６３の掛止受部６３ａと係止部６３ｃと導出部６３ｅは、導電性を有する１本の線材を折り曲げて形成したものである。掛止受部６３ａは、発熱体２の長手方向と直交する方向に直線状に形成されており、その直線状の部分に発熱体保持部２ａが折り返して巻き付けられている。
【０１０３】
実施例６の保持具６３においては、掛止受部６３ａの一端から固定部５に繋がる導出部分である導出部６３ｅが、発熱体保持部２ａの幅方向の両側の縁に形成された切り込み６３ｄの一方から導出する構成である。一方、掛止受部６３ａの先端である係止部６３ｃは、発熱体保持部２ａの幅方向の縁に形成された他方の切り込み６３ｄから突出するよう形成されている。したがって、掛止受部６３ａにおいては、発熱体２の幅方向における両側の縁に形成された切り込み６３ｄ，６３ｄの間の領域が接触する。
【０１０４】
図１０に示すように、発熱体保持部２ａが巻き付けられた掛止受部６３ａには、掛止部６３ｂが発熱体２の発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。掛止部６３ｂは弾性部材で形成され、掛止受部６３ａを握着するよう構成されている。掛止部６３ｂはその両側に切り込み６３ｄ，６３ｄが形成されている。したがって、切り込み６３ｄ，６３ｄの一方には固定部５への導出部分である導出部６３ｅが配置され、他方には掛止受部６３ａの先端である係止部６３ｃが突出する。掛止部６３ｂは、挟着する発熱体２の長手方向における断面形状がＣ字状であり、棒状部分の掛止受部６３ａに嵌め込まれて、掛止受部６３ａの外面を発熱体保持部２ａを介して握着する。
【０１０５】
なお、実施例６の保持具６３においては、保持具６３と固定部５が１本の線材により一体的に形成された例で説明したが、保持具６３と固定部５のそれぞれを別部材で形成して接合する構成でもよい。
【０１０６】
上記のように、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａは、その貫通孔に掛止受部６３ａの先端である係止部６３ｃが挿入されて係止され、且つ発熱体保持部２ａが保持具６３の掛止受部６３ａに巻き付けられた状態で、掛止部６３ｂが掛止受部６３ａに嵌め込まれて、発熱体保持部２ａが挟着されている。
【０１０７】
以上のように、実施の形態２の発熱体ユニットにおける実施例６の保持部６３を用いることにより、帯状の発熱体２の両端部分が保持具６３により確実に保持されて、発熱体２が容器内の所定位置で電気的及び機械的接続状態を信頼性高く維持することができる。
【０１０８】
（実施の形態３）
以下、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１１を用いて説明する。図１１は実施の形態３の発熱体ユニットの構造を示す平面図であり、当該発熱体ユニットの左側部分を示している。実施の形態３の発熱体ユニットは、長尺形状であり、左右の両側は同じ構成を有している。
【０１０９】
実施の形態３の発熱体ユニットにおいて、前述の実施の形態１の発熱体ユニットと異なる点は、発熱体２の両端に取り付けられる保持具７３を含む電力供給部２０の構成である。実施の形態３の発熱体ユニットにおいて、実施の形態１の発熱体ユニットと同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１の説明を適用する。
【０１１０】
図１１に示すように、実施の形態３の発熱体ユニットは、容器１と、熱輻射膜体としての細長い帯状の発熱体２と、この発熱体２を容器内の所定位置に保持するために発熱体２の長手方向の両端部分に設けられ、発熱体２に電力を供給するための電力供給部２０と、を備えている。
【０１１１】
発熱体２の両端に設けられた電力供給部２０は、発熱体２の両端に取り付けられた保持具７３と、内部リード線２１と、モリブデン箔８と、外部リード線９とを含んで構成されている。発熱体２の両端を保持する保持具７３には、内部リード線２１が接合されており、内部リード線２１は容器１の両端部分の封着部分（溶着部分）に埋設されたモリブデン箔８を介して、容器１の両端から容器外部に導出する外部リード線９と電気的に接続されている。
【０１１２】
実施の形態３の発熱体ユニットに用いられている保持具７３は、前述の実施の形態１と同様に、導電性を有する線材で形成された棒状の掛止受部７３ａと、掛止受部７３ａが嵌め込まれる掛止部７３ｂと、掛止受部７３ａから延設され内部リード線２１に繋がる係止部７３ｃとで構成されている。
【０１１３】
保持具７３の係止部７３ｃは、掛止受部７３ａの中央（発熱体２の長手方向と平行な中心軸の位置）から内部リード線２１の方へ導出するように延設されている。係止部７３ｃは内部リード線２１に接合されている。したがって、実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、掛止受部７３ａと係止部７３ｃとにより、いわゆるＴ字形状が構成されている。
【０１１４】
棒状の掛止受部７３ａには発熱体２の端部である発熱体保持部２ａが折り返して巻き付けられる。このとき、掛止受部７３ａから延設された係止部７３ｃは発熱体保持部２ａに形成された貫通孔を貫通している。発熱体保持部２ａが折り返して巻き付けられた掛止受部７３ａには、掛止部７３ｂが発熱体２の発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。掛止部７３ｂにも貫通孔が形成されており、この貫通孔も係止部７３ｃは貫通している。掛止部７３ｂは弾性部材で形成され、掛止受部７３ａを握着するよう構成されている。掛止部７３ｂは、挟着する発熱体２の長手方向における断面形状がＣ字状であり、棒状の掛止受部７３ａが嵌め込まれて、掛止受部７３ａの外面を発熱体保持部２ａを介して握着する。
【０１１５】
保持具７３が発熱体２を保持して、容器内で発熱体２が張設された状態において、掛止受部７３ａにおける発熱体保持部２ａが折り返されるように巻き付けられる部位は、発熱体２の長手方向に直交する幅方向に配置される。即ち、発熱体保持部２ａが巻き付けられる棒状体の掛止受部７３ａの軸方向は、発熱体２の長手方向に直交する方向である。
【０１１６】
以上のように、実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、保持具７３が発熱体保持部２ａを係止するとともに、発熱体保持部２ａを挟着しているため、発熱体２は保持具７３から外れることがなく、確実に保持される。
【０１１７】
実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、保持具７３の掛止受部７３ａの両端部が容器１の内面に近接して配置されている。したがって、掛止受部７３ａの長さ（発熱体２の長手方向に直交する方向の長さ）が発熱体２の幅より長く、容器１の内径より少し短く設定されている。このため、掛止受部７３ａが発熱体２に対する容器内の位置規制機能を有している。したがって、実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、保持具７３を用いることにより、発熱体２が容器１に接触することなく容器内の所定位置に確実に保持され、位置規制機能としての位置規制部材（図１の位置規制部４を参照）をあらためて設ける必要のない構成となる。
【０１１８】
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２が前述の実施の形態１において説明したように発熱体２の長手方向に弾性力を有し、発熱体２が容器内で張設された状態で両側からの張力に耐える構成とすることにより、図１の実施の形態１の発熱体ユニットにおいて用いたスプリング部６が実施の形態３の発熱体ユニットにおいては不要となる。この結果、実施の形態３の発熱体ユニットは、電力供給部の構成が簡単なものとなり、前述の各実施の形態における効果に追加して、製造コストの大幅な低減を図ることが可能となる。
【０１１９】
（実施の形態４）
本発明に係る実施の形態４の加熱装置ついて図１２を用いて以下に説明する。
図１２は、前述の実施の形態１から実施の形態３において説明した発熱体ユニットを装備した加熱装置の一例を示す斜視図である。
【０１２０】
図１２に示した加熱装置は、本発明の加熱装置の一例として暖房用の加熱機器８１を示している。この加熱機器８１の内部には、実施の形態１から実施の形態３で説明した本発明の発熱体ユニットが装備されている。なお、実施の形態４においては発熱体ユニットに符号８２を付して説明する。実施の形態４の加熱機器８１には、温度コントローラー８３、反射板８４、保護用のカバー８５等の一般的な暖房用の加熱機器に用いられる構成部材が設けられている。
【０１２１】
このように構成された加熱機器８１において、発熱体ユニット８２に定格の電圧を印加することにより、所定の電流が発熱体ユニット８２内の発熱体２に流れて発熱し、早い立ち上がりで温度が上昇する。実施の形態４の加熱機器８１は、温度コントローラー８３による温度制御により、ユーザが望む所定の温度に確実に保持される。また、発熱体ユニット８２には、平面を有する帯状の発熱体２が熱源として用いられている。このため、その平面から輻射される熱は指向性を有している。実施の形態４の加熱機器８１においては、発熱体ユニット８２の発熱体２の平面部分が正面側と背面側に向くよう配設されている。このため、発熱体２の正面側から輻射された熱は、加熱機器８１の正面側にある被加熱領域を加熱し、発熱体２の背面側から輻射された熱は反射板８４により反射されて被加熱領域を加熱する。なお、発熱体２はフィルムシート素材で帯状に形成されているため、発熱体２の側面側から輻射される熱量は非常に少なく、正面側（背面側）から輻射される熱量に比べて無視できる程小さいものである。このため、実施の形態４の加熱機器８１においては、高い指向性を有して、被加熱領域を効率高く加熱することができる。
【０１２２】
本発明の加熱装置に装備された発熱体ユニット８２は、前述の実施の形態１から実施の形態３において説明した発熱体２を有しており、この発熱体２は、面方向の熱伝導率が同じである優れた二次元的等方向性の熱伝導性を有するフィルムシート素材で形成されており、熱容量が小さいため立ち上がりが早く、且つ突入電流が少ない特性を有している。このため、本発明の発熱体ユニットを熱源として装備した加熱機器は、素早く加熱することが可能となる優れた応答性を有し、所定の領域を熱効率が高く加熱することができる優れた特徴を有する暖房機器となる。
【０１２３】
なお、本発明の発熱体ユニットは、暖房機器以外でも多種多様な電子／電気機器の熱源として用いることができ、例えば高温度の発熱体を装備している複写機、ファクシミリ、プリンタ等のＯＡ機器、及び調理機器、乾燥機、加湿器等の電気機器等の熱源を必要とする各種機器に利用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明は、安全性及び信頼性が高く、且つ効率の高い熱源を構築することができるとともに、作業効率が高く優れた生産性を有する発熱体ユニット及び加熱装置を提供することができるため、熱源を必要とする電子／電気機器分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明に係る実施の形態１の発熱体ユニットの構造を示す平面図
【図２】図１に示した発熱体ユニットの正面図
【図３】実施の形態１の発熱体ユニットにおける発熱体２の端部に取り付けられた保持具３等を示す平面図
【図４】実施の形態１の発熱体ユニットにおける保持具３等の正面図
【図５】本発明に係る実施の形態２における実施例１の保持具１３が発熱体２に装着された状態を示す平面図
【図６】実施の形態２における実施例２の保持具２３が発熱体２に装着された状態を示す平面図
【図７】実施の形態２における実施例３の保持具３３が発熱体２に装着された状態を示す平面図
【図８】実施の形態２における実施例４の保持具４３が発熱体２に装着された状態を示す平面図
【図９】実施の形態２における実施例５の保持具５３が発熱体２に装着された状態を示す平面図
【図１０】実施の形態２における実施例６の保持具６３が発熱体２に装着された状態を示す平面図
【図１１】本発明に係る実施の形態３の発熱体ユニットの構造を示す平面図
【図１２】本発明に係る実施の形態４の加熱装置の一例を示す斜視図
【符号の説明】
【０１２６】
１ 容器
２ 発熱体
２ａ 発熱体保持部
２ｂ 発熱部
３ 保持具
３ａ 掛止受部
３ｂ 掛止部
３ｃ 係止部
４ 位置規制部
５ 固定部
６ スプリング部
７ 内部リード線
８ モリブデン箔
９ 外部リード線
１０ａ 第１の電力供給部
１０ｂ 第２の電力供給部
１１ａ 第１の内部リード線部
１１ｂ 第２の内部リード線部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源として使用される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し、特に、炭素系物質を主成分としてフィルムシート状に形成された発熱体を有する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。本発明に係る加熱装置としては、例えば複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子装置、及び電気暖房機器、調理機器、乾燥機等の電気機器等の熱源を必要とする各種機器が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
長尺形状の熱源となる従来の発熱体ユニットには、円筒状のガラス管内部に細長いコイル状のタングステン線、又は棒状若しくは板状の炭素系焼結体が発熱体として封入されて構成されていた。最近、これらの発熱体に代わって、被加熱体をより均一に、且つ更に高温度に加熱することができる汎用性の高い発熱体ユニットとして、炭素系物質を主成分とした繊維を樹脂で含浸し温度処理を施した細長いシート状（帯状）の発熱体を用いたものが提供されている。
【０００３】
発熱体ユニットにおいて、ガラス管内部に収納される発熱体の両端部分には、電源を供給するための部材（電力供給部材）が取り付けられており、この電力供給部材は発熱体に対して確実に装着されるとともに、効率高く電力を供給できるように構成することが必要である。また、発熱体ユニットにおける発熱体と電力供給部材は、細く破損しやすいガラス管の内部の所定位置に配置され封入される構成であるため、発熱体ユニットの製造においては、発熱体と電力供給部材を容易に、且つ確実にガラス管内部に組み込むことができる、作業性の優れた構造を有することが必要である。更に、熱源として使用される発熱体ユニットにおいては、安全性が高く、長期間の使用に耐える信頼性の高い装置であることが絶対的な条件である。
【特許文献１】特開２００４−１９３１３０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】
【０００４】
炭素系物質を主成分とした繊維を樹脂で含浸し温度処理を施した細長いシート状（帯状）の発熱体を用いた従来の発熱体ユニットにおいては、発熱体の両端部分を貴金属で被覆し、その被覆部分を金属スリーブで覆い、金属スリーブと被覆部分とを金属ロウによりロウ付けしたものがあった（特許文献１参照。）。このような金属ロウにより発熱体と金属スリーブを溶着する方法は、発熱体が高温度（例えば、１１００℃）となる発熱体ユニットにおいて、発熱体からの熱伝導によりロウ付け部分が溶融してしまい、場合によっては発熱体が外れるという安全性の点で大きな問題があった。
【０００５】
また、従来の発熱体ユニットにおいては、細長いシート状の発熱体の両端部分に電力供給部材を圧着した構成ものがあった（特許文献２参照。）。このように構成された従来の発熱体ユニットにおいては、発熱体として複数の炭素繊維を樹脂によりシート状に固着して形成したものが用いられていた。このように形成された従来の発熱体ユニットにおけるシート状の発熱体は、その表面が滑らかであるため、電力供給部材が強い挟着力を有しない場合には、発熱体が電力供給部材から脱落するおそれがあり、信頼性に欠けるという問題があった。
【０００６】
本発明者らは、従来に用いられていた炭素系物質を主成分としたシート状の発熱体とは、材料及び製造方法において全く異なる新たなフィルムシート状の材料を発熱材料として発熱体に適用し、新たな熱源としての発熱体ユニットの開発に取り組んできた。そのような発熱体ユニットに用いる発熱体に適用しようとする新たなフィルムシート状の材料は、従来の発熱体の表面より更に滑らかな表面を有し、且つ柔軟性を持っている。また、このフィルムシート状の材料は、強度的には強いものではなく、大きな力を受けると、裂けて破壊されるおそれがあった。このため、新たなフィルムシート状の材料を発熱体として用いて前述のような従来の発熱体ユニットにおける電力供給部材の構成をそのまま適用して、発熱体ユニットを構成することは安全性及び信頼性の点で問題があった。
【０００７】
本発明は、被加熱体を所望の配熱分布で、且つ高温度に加熱することができる効率の高い熱源としての発熱体ユニット及び加熱装置を、安全性及び信頼性が高く、容易に製造することができる構成とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る第１の観点の発熱体ユニットは、
炭素系物質を含む材料によりフィルムシートで形成され、２次元的等方向性の熱伝導を有する帯状の発熱体と、
前記発熱体における対向する両端に電力を供給する電力供給部と、
前記発熱体と前記電力供給部の一部を内包する容器と、を具備する発熱体ユニットであって、
前記容器の内部における前記電力供給部は、前記発熱体の両端にある発熱体保持部を保持する保持具と、前記保持具に接続された内部リード線部と、を有し、前記保持具は、前記発熱体保持部が巻き付けられる掛止受部と、前記掛止受部から延設されて前記発熱体を係止する係止部と、前記発熱体保持部を挟んで前記掛止受部に装着される掛止部と、を有して構成されている。このように構成された本発明に係る第１の観点の発熱体ユニットは、被加熱体を所望の配熱分布で、且つ高温度に加熱することができ、安全性及び信頼性が高く、且つ効率の高い熱源となり、製造の容易な構成となる。
【０００９】
本発明に係る第２の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第１の観点の前記掛止受部において、前記発熱体保持部を受ける部位が前記発熱体の長手方向に直交する幅方向に延設されている。このように構成された本発明に係る第２の観点の発熱体ユニットにおいては、発熱体が保持具に確実に掛け止めされて抜け落ちることがなく、簡単な構成で安全性及び信頼性の高い熱源となる。
【００１０】
本発明に係る第３の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第２の観点の前記発熱体保持部に孔又は切り欠きが形成され、前記孔又は切り欠きの内部に前記係止部が配置されている。このように構成された本発明に係る第３の観点の発熱体ユニットにおいては、簡単な構成を有しており、製造の容易な熱源となる。
【００１１】
本発明に係る第４の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第３の観点の前記孔又は切り欠きの内部に配置された前記係止部が前記内部リード線部に接合されている。このように構成された本発明に係る第４の観点の発熱体ユニットは、簡単な構成を有し、製造容易な熱源となる。
【００１２】
本発明に係る第５の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第４の観点の前記掛止受部と前記係止部が線材により一体的に形成され、前記掛止受部が前記線材を屈曲させて前記発熱体保持部が巻き付けられるよう構成され、前記係止部が前記内部リード線部に繋がるよう構成されている。このように構成された本発明に係る第５の観点の発熱体ユニットは、簡単な構成を有し、製造容易な熱源となる。
【００１３】
本発明に係る第６の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第４の観点の前記掛止受部と前記係止部が線材により一体的に形成され、前記発熱体保持部の幅方向の縁部に形成された切り欠きの内部に前記係止部が配置されている。このように構成された本発明に係る第６の観点の発熱体ユニットは、簡単な構成を有しており、製造容易な熱源となる。
【００１４】
本発明に係る第７の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第１乃至第６の観点の前記掛止受部と前記係止部が一本の線材により形成され、前記線材を屈曲させて前記掛止受部と前記係止部が形成されている。このように構成された本発明に係る第７の観点の発熱体ユニットは、簡単な構成を有しており、製造容易な熱源となる。
【００１５】
本発明に係る第８の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第１乃至第７の観点の前記掛止部が弾性材で形成され、前記掛止受部に対して弾性力により装着されるよう構成されている。このように構成された本発明に係る第８の観点の発熱体ユニットは、掛止受部に発熱体を容易に、且つ確実に固定することができ、安全性及び信頼性の高い熱源を容易に製造することができる。
【００１６】
本発明に係る第９の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第１乃至第８の観点の前記掛止受部が導電性材料で形成されている。このように構成された本発明に係る第９の観点の発熱体ユニットは、発熱体への電力供給が確実なものとなり信頼性の高い熱源を提供することができる。
【００１７】
本発明に係る第１０の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第１乃至第９の観点の前記保持具は、前記発熱体を前記容器の内部の所定位置に配置するための位置規制機能を有し、前記保持具における端部が前記容器の内面に近接して配置される。このように構成された本発明に係る第１０の観点の発熱体ユニットは、発熱体が容器内の所望の位置に配置され、安全性及び信頼性の高い熱源を提供することができる。
【００１８】
本発明に係る第１１の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第１乃至第１０の観点の前記発熱体が発熱体自体における熱収縮及び熱膨張を吸収する弾性力を有する構造を持ち、前記保持具に電力を供給する前記内部リード線部に弾性構造を有しない構成である。このように構成された本発明に係る第１１の観点の発熱体ユニットは、発熱体を簡単な構成で容器内の所望の位置に確実に配置されるため、信頼性及び効率の高い熱源となる。
【００１９】
本発明に係る第１２の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第１乃至第１１の観点の前記発熱体は、炭素系物質を含む材料により形成された層間構造を有する。このように構成された本発明に係る第１２の観点の発熱体ユニットは、高温度に加熱することができ、安全性及び信頼性が高く、且つ効率の高い熱源となる。
【００２０】
本発明に係る第１３の観点の発熱体ユニットにおいて、前記第１乃至第１２の観点の前記容器は、耐熱性を有するガラス管又はセラミックス管により形成され、不活性ガスが充填されて前記電力供給部において封止されている。このように構成された本発明に係る第１３の観点の発熱体ユニットは、被加熱体を均一に、且つ高温度に加熱することができ、安全性及び信頼性が高い熱源となる。
【００２１】
本発明に係る第１４の観点の加熱装置は、前記第１乃至第１３の観点の発熱体ユニットを熱源として装備しているため、安全性及び信頼性が高く、容易に製造することができる構成となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、安全性及び信頼性が高く、且つ効率の高い熱源となる発熱体ユニットを構成することができるとともに、簡単な構成を有しているため、作業効率が高く優れた生産性を有する製造の容易な発熱体ユニットを提供することができる。また、本発明によれば、上記の効果を有する発熱体ユニットが熱源として加熱装置に組み込まれているため、安全性及び信頼性が高く、効率の高い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】
【００２３】
以下、本発明に係る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の好適な実施の形態について添付の図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
本発明に係る実施の形態１の発熱体ユニットについて図１乃至図４を用いて説明する。図１は実施の形態１の発熱体ユニットの構造を示す平面図である。図１においては、当該発熱体ユニットが長尺形状であるため、その中間部分を破断して省略し、両端部分近傍を示している。図２は図１に示した発熱体ユニットの正面図である。
【００２５】
実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、耐熱性を有する細長い容器１の内部にフィルムシート状で帯状の発熱体２が配置されている。帯状の発熱体２は容器１の長手方向に沿って延設され配置されている。実施の形態１の発熱ユニットにおいては、容器１が透明な石英ガラス管により形成されており、石英ガラス管の両端部分が平板状に溶着されて容器１が構成されている。発熱体２を収容する容器内部には、不活性ガスとしてのアルゴンガスが封入されている。容器内部に封入可能な不活性ガスとしては、アルゴンガスに限定されるものではなくアルゴンガスの他に、窒素ガス、又はアルゴンガスと窒素ガス、アルゴンガスとキセノンガス、アルゴンガスとクリプトンガス等の混合ガスを用いても本願発明と同様の効果を奏し、封入すべき不活性ガスとしては目的に応じ適宜選択することが可能である。容器１の内部に不活性ガスを封入するのは、高温度で使用した際において、容器内部の炭素系物質である発熱体２の酸化を防止するためである。なお、容器１の材料としては、耐熱性、絶縁性及び熱透過性を有する材料であれば用いることができ、例えば石英ガラスの他に、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材、セラミック材等から適宜選択される。
【００２６】
図１及び図２に示すように、実施の形態１の発熱体ユニットは、容器１と、熱輻射膜体としての細長い帯状の発熱体２と、この発熱体２を容器内の所定位置に保持するために発熱体２の長手方向の両端部分に設けられ、発熱体２に電力を供給するための第１及び第２の電力供給部１０ａ，１０ｂと、を備えている。
【００２７】
発熱体２の両端に設けられた第１及び第２の電力供給部１０ａ，１０ｂは、発熱体２の両端に取り付けられた保持具３を含んでいる。保持具３において、一方の保持具３（図１においては左側の保持具３）には第１の内部リード線部１１ａが取り付けられており、他方の保持具３（図１においては右側の保持具３）には第２の内部リード線部１１ｂが取り付けられている。第１の内部リード線部１１ａ及び第２の内部リード線部１１ｂのそれぞれは、容器１の両端部分の封着部分（溶着部分）に埋設されたモリブデン箔８を介して、容器１の両端から容器外部に導出する外部リード線９と電気的に接続されている。
【００２８】
図１及び図２に示すように、第１の電力供給部１０ａは、保持具３、モリブデン箔８、外部リード線９、及び第１の内部リード線部１１ａを有して構成されている。一方、第２の電力供給部１０ｂは、保持具３、モリブデン箔８、外部リード線９、及び第２の内部リード線部１１ｂを有して構成されている。
【００２９】
第１の内部リード線部１１ａは、発熱体２の一端（図１における左端）に装着された保持具３に接合された固定部５と、螺旋状に形成され長手方向に弾性を有するスプリング部６と、モリブデン箔８に接合された内部リード線７とにより構成され、固定部５とスプリング部６と内部リード線７とは一本の線材、例えばモリブデン線、により一体的に形成されている。
【００３０】
また、第２の内部リード線部１１ｂは、発熱体２の他端（図１における右端）に装着された保持具３に接合された固定部５と、発熱体２を容器内の所定位置に保持するための位置規制部４と、モリブデン箔８に接続された内部リード線７とにより構成され、固定部５と位置規制部４と内部リード線７とは一本の線材、例えばモリブデン線、により一体的に形成されている。実施の形態１における第１の内部リード線部１１ａ及び第２の内部リード線部１１ｂは、モリブデン線により形成された例で説明するが、タングステン、ニッケル、ステンレス等を材料とした弾性を有する金属線（丸棒形状又は平板形状）を用いて形成してもよい。
【００３１】
以上のように、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、保持具３、モリブデン箔８、外部リード線９及び第１の内部リード線部１１ａにより構成された第１の電力供給部１０ａと、保持具３、モリブデン箔８、外部リード線９及び第２の内部リード線部１１ｂにより構成された第２の電力供給部１０ｂとにより、発熱体２が容器内に張設されている。
【００３２】
なお、第１の内部リード線部１１ａにおけるスプリング部６は、発熱体２に対して張力を与えるものであり、発熱体２を常に容器内の所望の位置で直線的に配置するものである。実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、スプリング部６が発熱体２を容器内の所定の位置に配置するための位置規制部材としての機能も有する。スプリング部６の外周部分は容器１の内周面に近接した位置にあり、スプリング部６が配設されることにより、発熱体２は容器１に接触しない位置に確実に配置される。実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、発熱体２の長手方向が容器１の長手方向に延びる略中心軸上となるよう配置され、発熱体２が容器１に接触しないよう配置されている。また、内部リード線７と固定部５との間にスプリング部６を設けることにより、発熱体２における膨張収縮による変化を吸収することが可能となる。
【００３３】
発熱体２における膨張収縮による変化に対し、発熱体２の材料自体が持つ伸縮率又は発熱体２の形状による伸縮率が大きく、発熱体２自体が弾性を有する場合には、発熱体２の両側にあるそれぞれの内部リード線部１１ａ，１１ｂにはスプリング部６を設ける必要がない。
【００３４】
なお、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、発熱体２の両端に異なる構成の第１の内部リード線部１１ａ及び第２の内部リード線部１１ｂを設けた例で説明するが、本発明の発熱体ユニットでは発熱体２の両端に第１の内部リード線部１１ａと同様、若しくは第２の内部リード線部１１ｂと同様の構成部材を配設してもよく、その発熱体ユニットが用いられる加熱装置の製品仕様及び用途等に応じて適宜変更される。発熱体２のいずれか一端側にスプリング部６を有する第１の内部リード線部１１ａを配設する構成とすれば、発熱体２の位置規制及び膨張収縮による変化の吸収は可能であるが、発熱体２の両側に第１の内部リード線部１１ａを配設する構成とすれば発熱体２の両端側において位置規制及び変化吸収を行うことができる構成となり、さらなる効果が期待できる。
【００３５】
実施の形態１の発熱体ユニットの長手方向が鉛直方向となるように加熱装置に当該発熱体ユニットが組み込まれた場合、スプリング部６が発熱体２より上側に配置されると発熱体２の温度でスプリング部６が伸張されて加熱され、弾性限度を超えて熱膨張を吸収できなくなるおそれがある。このため、スプリング部６を発熱体２の下側に配置して圧縮された状態で使用する方が好ましい。
【００３６】
実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、第１の内部リード線部１１ａの固定部５、スプリング部６及び内部リード線７、並びに第２の内部リード線部１１ｂの固定部５、位置規制部４及び内部リード線７を一体的に構成した例で説明したが、各々を別部材で構成してそれぞれが電気的に接合されていれば同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３７】
図３及び図４は実施の形態１の発熱体ユニットにおける発熱体２の両端部分に装着される保持具３等を示す図である。図３は発熱体２が装着された保持具３等の平面図であり、図４は発熱体２が装着された保持具３等の正面図である。
【００３８】
実施の形態１の発熱体ユニットに用いられている保持具３は、導電性及び耐熱性を有する金属材料、例えばモリブデンの線材で形成された棒状の掛止受部３ａと、掛止受部３ａが嵌め込まれる掛止部３ｂと、掛止受部３ａから延設された係止部３ｃとで構成されている。図３及び図４に示すように、棒状の掛止受部３ａには発熱体２の端部である発熱体保持部２ａが折り返されるように巻き付けられている。発熱体保持部２ａが折り返して巻き付けられた掛止受部３ａには、掛止部３ｂが発熱体２の発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。掛止部３ｂは弾性部材で形成され、掛止受部３ａを握着するよう構成されている。掛止部３ｂは、挟着する発熱体２の長手方向における断面形状がＣ字状であり、棒状の掛止受部３ａが嵌め込まれて、掛止受部３ａの外面を発熱体保持部２ａを介して握着する。
【００３９】
保持具３の掛止受部３ａの中央の位置（発熱体２の長手方向と平行な中心軸の位置）から内部リード線部１１ａ，１１ｂの方へ導出するように係止部３ｃが延設されている。掛止受部３ａから延設された係止部３ｃは内部リード線部１１ａ，１１ｂの固定部５に繋がっている。したがって、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、掛止受部３ａと係止部３ｃとにより、いわゆるＴ字形状が構成されている。
なお、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、係止部３ｃと固定部５が１本の線材により一体的に構成された例で説明するが、それぞれを別部材で形成して接合して構成してもよい。
【００４０】
上記のように構成された保持具３により保持される発熱体２の発熱体保持部２ａには、貫通孔が形成されている。発熱体保持部２ａが掛止受部３ａに折り返されるように巻き付けられるとき、発熱体保持部２ａの貫通孔には、掛止受部３ａの中央から固定部５へ延設された係止部３ｃが貫通した状態となる。この状態において、掛止受部３ａに掛止部３ｂが発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。したがって、発熱体２は保持具３から外れることがなく、確実に保持される。
【００４１】
上記のように、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２の端部である発熱体保持部２ａの貫通孔には保持具３の係止部３ｃが挿入され、発熱体保持部２ａが掛止受部３ａに巻き付けられ、掛止部３ｂが掛止受部３ａに嵌め込まれて、発熱体保持部２ａは確実に保持される。このように発熱体保持部２ａを保持する保持具３には、第１の内部リード線部１１ａ及び第２の内部リード線部１１ｂにより張力が加えられて、発熱体２を容器内の所定位置で直線状に張設される。
【００４２】
保持具３が発熱体２を保持して、容器内で発熱体２が張設された状態において、掛止受部３ａにおける発熱体保持部２ａが折り返されるように巻き付けられる部位は、発熱体２の長手方向に直交する幅方向に配置される。即ち、発熱体保持部２ａが巻き付けられる棒状体の掛止受部３ａの軸方向は、発熱体２の長手方向に直交する方向である。
実施の形態１の発熱体ユニットにおいて、保持具３が発熱体２を容器１の内面に接触せず、所定の位置に直線状に張設するため、掛止受部３ａの両端部が容器１の内面に近接する位置に配置される。したがって、棒状の掛止受部３ａの長さが発熱体２の幅より長く、且つ容器１の内径より小さく設定されている。
【００４３】
本発明に係る実施の形態１の発熱体ユニットにおいて用いた発熱体２は、炭素系物質を主成分とし厚み方向において各層が互いに空隙をなすように一部が固着された積層構造で、優れた二次元的等方向性の熱伝導を有しており、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有するフィルムシート状の材料で形成されている。したがって、帯状の発熱体２は温度ムラがなく均一に発熱する熱源となる。
【００４４】
発熱体２の材料であるフィルムシート素材は、高分子フィルム又はフィラーを添加した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り、面方向の熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、６００から９５０Ｗ／ｍ・Ｋの特性を有する。このように、実施の形態１において用いた発熱体２は、面方向の熱伝導率が６００から９５０Ｗ／ｍ・Ｋという優れた二次元的等方向性の熱伝導を有する。
【００４５】
ここで、二次元的等方向性の熱伝導とは、直交するＸ軸とＹ軸で設定される面における、あらゆる方向の熱伝導率が略同じであることを示すものである。したがって、本発明において二次元的等方向性とは、例えば炭素繊維が同じ方向に並設して形成された発熱体における炭素繊維方向である１方向（Ｘ軸方向）、又は炭素繊維をクロスに編んで形成された発熱体における炭素繊維方向である２方向（Ｘ軸方向とＹ軸方向）だけを指すものではなく、フィルムシート状の発熱体２における面方向において同じ性質を持つことを言う。
【００４６】
本発明において用いられる発熱体２の材料であるフィルムシート素材は、積層構造を有し、面方向の層表面が平坦な面、凹凸面或いは波うつ面等の各種の面形状を有しており、対向する各層の間には空隙が形成されている。このフィルムシート素材の積層構造において、各層間に形成される空隙の形成状態のイメージは、複数回（例えば、何十回、何百回）と重ね合わせるように折り曲げてパイ生地を作り、そのパイ生地を焼いて得た、パイの断面形状と類似している。即ち、発熱体２は、炭素系物質を含む材料により形成された複数の膜体が積層されて、積層方向が一部固着された層間構造を有しており、厚み方向に柔軟性を有するフィルムシート素材である。したがって、本発明における発熱体２の材料であるフィルムシート素材は、前述のように、面方向の熱伝導率が略同じである優れた二次元的等方向性の熱伝導を有する材料であるとともに図４に示すように掛止受部３ａの外面に沿って巻き付けることが可能となる。
【００４７】
前述のように製造されたフィルムシート素材として用いられる高分子フィルムとしては、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリピロメリットイミド（ピロメリットイミド）、ポリフェニレンイソフタルアミド（フェニレンイソフタルアミド）、ポリフェニレンベンゾイミタゾール（フェニレンベンゾイミタゾール）、ポリフェニレンベンゾビスイミタゾール（フェニレンベンゾビスイミタゾール）、ポリチアゾール、ポリパラフェニレンビニレンのうちから選ばれた少なくとも一種類の高分子フィルムを挙げることができる。また、高分子フィルムに添加されるフィラーとしては、リン酸エステル系、リン酸カルシウム系、ポリエステル系、エポキシ系、ステアリン酸系、トリメリット酸系、酸化金属系、有機錫系、鉛系、アゾ系、ニトロソ系およびスルホニルヒドラジド系の各化合物を挙げることができる。より具体的には、リン酸エステル系化合物として、リン酸トリクレジル、リン酸（トリスイソプロピルフェニル）、トリブチルホスフェ−ト、トリエチルホスフェ−ト、トリスジクロロプロピルホスフェート、トリスブトキシエチルフォスフェート等を挙げることができる。リン酸カルシウム系化合物としては、リン酸二水素カルシウム、リン水素カルシウム、リン酸三カルシウム、等を挙げることができる。また、ポリエステル系化合物としては、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、フタル酸などと、グリコール、グリセリン類との反応により得られるポリマー等を挙げることができる。また、ステアリン酸系化合物としては、セバシン酸ジオクチル、セバシン酸ジブチル、クエン酸アセチルトリブチル等を挙げることができる。酸化金属系化合物としては、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉛等を挙げることができる。トリメリット酸系化合物としては、ジブチルフマレート、ジエチルフタレート等を挙げることができる。鉛系化合物としては、ステアリン酸鉛、ケイ酸鉛等を挙げることができる。アゾ系化合物としては、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等を挙げることができる。ニトロソ系化合物としては、ニトロソペンタメチレンテトラミン等を挙げることができる。スルホニルヒドラジド系化合物としては、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド等を挙げることができる。
【００４８】
前記フィルムシート素材を積層し、不活性ガス中において２４００℃以上で処理し、グラファイト化の過程で発生するガス処理雰囲気の圧力を調整することにより制御してフィルムシート状の発熱体が製造される。更に、必要に応じて、前記のように製造されたフィルムシート状の発熱体を圧延処理することにより、さらに良質のフィルムシート状の発熱体を得ることができる。このように製造されたフィルムシート状の発熱体を本発明の発熱体ユニットにおける発熱体２として用いる。
【００４９】
なお、前記フィラーの添加量は、０．２〜２０．０重量％の範囲が適当であり、より好ましくは１．０〜１０．０重量％の範囲である。その最適添加量は、高分子の厚さによって異なり、高分子の厚さが薄い場合には添加量が多い方がよく、厚い場合には添加量は少なくてよい。フィラーの役割は熱処理後のフィルムを均一発泡の状態にすることにある。即ち、添加されたフィラーは、加熱中にガスを発生し、このガスの発生した後の空洞が通り道となってフィルム内部からの分解ガスの穏やかな通過を助けるものである。フィラーはこのように均一発泡状態を作り出すのに役立つ。
【００５０】
上記のように製造されたフィルムシート素材は、例えばトムソン型やピナクル型の抜き型、ロータリーダイカッタ等の鋭利な刃物、若しくはレーザー加工等により所望の形状に加工される。
【００５１】
実施の形態１における発熱体２は、厚み（ｔ）が１００μｍであり、幅(Ｗ)が６．０ｍｍであり、発熱部２ｂの長さ（Ｌ）が３００ｍｍである。なお、発熱体２の長さや幅及び厚みについては、入力電圧及び発熱温度等により決定されるものであり、当該発熱体ユニットが用いられる熱源としての製品仕様及び用途に応じて適宜変更が可能である。
【００５２】
図３に示すように、実施の形態１における発熱体２の発熱部分である発熱部２ｂには、複数の溝が発熱体２の長手方向に直交する方向に延設された溝パターンが形成されている。発熱部２ｂに形成されている複数の溝は、発熱部２ｂにおける電流の流れ方向を規制し、抵抗値を調整するものである。発熱部２ｂに形成される溝形状としては、その発熱体ユニットが用いられる製品仕様及び用途等に応じて貫通した溝（スリット）や、有底の溝（凹部溝）等がある。また、凹部溝においては、その厚み方向の深さを変更することにより発熱部２ｂの抵抗値を調整することが可能である。
【００５３】
実施の形態１の発熱体２の発熱部２ｂには、例えば図３に示す溝パターンが繰り返して形成されている。即ち、発熱体２の発熱部２ｂには、その長手方向と平行な両側縁部分の対向する位置から長手方向と直交して中心側へ延びる端溝２ｄと、長手方向と直交して発熱部２ｂの中央部分に形成された中央溝２ｅと、が長手方向に交互に形成されている。発熱部２ｂにおいて対向する端溝２ｄ，２ｄの中央側の対向端部は、第１の所定距離（図３においてＬ１で示す距離）を有しており、発熱部２ｂの中央部分に通電径路を形成している。また、中央溝２ｅの両端部である縁側端部は、発熱部２ｂの幅方向の縁部分からそれぞれ同じ第２の所定距離（図３においてＬ２で示す距離）を有しており、発熱部２ｂの両側縁部分近傍に通電径路を形成している。さらに、発熱体２の発熱部２ｂにおいて、端溝２ｄと中央溝２ｅとの長手方向の間隔が第３の所定距離（図３においてＬ３で示す距離）を有しており、端溝２ｄと中央溝２ｅとの間に発熱体２の長手方向と直交する方向に流れる電流経路を形成している。
【００５４】
実施の形態１の発熱体２においては、端溝２ｄと中央溝２ｅとの長手方向の間隔である第３の所定距離Ｌ３は第２の所定距離Ｌ２と同じ距離に設定されており、第１の所定距離Ｌ１は第２の所定距離Ｌ２及び第３の所定距離Ｌ３の２倍に設定されている。このように溝パターンが形成された発熱体２の発熱部２ｂにおいては、蛇行した電流径路が形成されており、電流の流れに対して直交する断面積が略同じとなり、抵抗値の計算が容易となり、均一した温度分布を形成することができる。なお、発熱体２の面方向の熱伝導率が、例えば６００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の特性を有する材料であれば、第２の所定距離Ｌ２が第１の所定距離Ｌ１の１／２でなくても均一な温度分布（配熱分布）に大きな影響を与えることはない。好ましくは、第２の所定距離Ｌ２を第１の所定距離Ｌ１の１／２以上に設定することにより、発熱体ユニットに加わる衝撃に対する発熱体２の機械的強度を高めることができる。
【００５５】
また、発熱部２ｂに形成される溝形状のスリットや凹部溝は、当該発熱体ユニットが用いられる製品仕様や用途に応じて適宜選択することにより、発熱部２ｂの温度分布（配熱パターン）を所望のパターンとすることが可能である。
【００５６】
さらに、発熱部２ｂにおいて、端溝２ｄと中央溝２ｅとの長手方向における間隔Ｌ３は、発熱体２の長手方向の端部、即ち発熱体保持部２ａに近づくほど徐々に広くすることにより、発熱部２ｂにおける電流径路の抵抗率を徐々に変化させて、発熱部２ｂの温度分布（配熱パターン）を中央部分が高熱となるように変更することが可能となる。勿論、当該発熱体ユニットが用いられる製品仕様や用途に応じて上記間隔Ｌ１、Ｌ２及びＬ３を適宜変更することにより、所望の配熱パターンを有する熱源とすることが可能である。
【００５７】
実施の形態１における発熱体２には、発熱体保持部２ａから発熱部２ｂに繋がる放熱領域２ｃが放熱機能を有する。この放熱機能を有する放熱領域２ｃには前述のような溝は形成されておらず、広い電流径路が形成されている。このため、この放熱領域２ｃおいては、発熱部２ｂから伝導した熱が放熱されて、発熱体２における熱ストレスの低減及び長寿命化が図られている。
【００５８】
なお、実施の形態１における発熱体２においては、発熱体保持部２ａの幅と発熱部２ｂの幅が同じ幅に形成されているが、発熱体保持部２ａの幅を発熱部２ｂの幅より狭く形成することも可能である。その場合には、発熱体保持部２ａから発熱部２ｂへ繋がる放熱領域２ｃの縁形状は、集中荷重が加わり破損を防止するために曲面形状で構成することが好ましい。
【００５９】
また、製品仕様により発熱部２ｂの温度が高い場合、発熱部２ｂから発熱体保持部２ａへの放熱領域２ｃにおける幅を徐々に狭くすることにより、放熱領域２ｃに温度勾配を設けて発熱体保持部２ａへの熱ストレスを低減することが可能となる。
さらに、発熱体２において、第１の所定距離Ｌ１及び第２の所定距離Ｌ２の長さを両側の発熱体保持部２ａに近づくに従い徐々に長くすることにより、発熱部２ｂに温度勾配を設けることができるとともに、耐衝撃性及び耐振動性を有する機械的強度の強い構造となる。
【００６０】
上記のように構成された発熱体２において、電流の流れを阻害する複数の溝を有する溝パターンが発熱部２ｂに形成されているため、発熱部２ｂの全体形状に規制されずに所望の電流径路を設定できる。この結果、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、製品仕様及び用途に応じて所望の発熱分布を設定することが可能であり、多方面の熱源として利用できる。
【００６１】
なお、実施の形態１の発熱体ユニットにおける発熱体２は、プレス加工により帯状に形成して、溝加工したが、レーザーを用いて所望の形状に加工することも可能である。例えば、レーザー加工の一例として、発熱体２の面方向の熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上となるとＣＯ２レーザー(波長１０６００nｍ)等の熱加工作用を主体としたレーザー加工を用いた場合には、発熱体２に熱を奪われてしまい、加工できないという問題がある。しかしながら、非熱加工作用を主体とした波長１０６４から３８０ｎｍのレーザー加工、例えば、呼称１０６４ｎｍの短波長レーザー加工を用いることにより所望の形状を精度高く加工することが可能となる。
【００６２】
特に、実施の形態１における発熱体２を形成する場合には、呼称５３２ｎｍの第二高調波レーザー加工を用いることにより、高精度に加工できることを発明者らは確認した。実施の形態１における発熱体２の材料は、フィルムシート素材であり、高分子フィルム又はフィラーを添加した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を材料としている。そして、発熱体２は、面方向の熱伝導率が６００から９５０Ｗ／ｍ・Ｋの特性を有する材料で形成されている。このような材料から、例えば、厚み（ｔ）が１００μｍ、幅(Ｗ)が６．０ｍｍ、長さ（Ｌ）が３００ｍｍの発熱体２を加工する場合、又は前述のように発熱部２ｂに溝（スリット）等の複雑な形状に加工する場合には、呼称５３２ｎｍの第二高調波レーザー加工を用いることが望ましい。
【００６３】
なお、好ましいレーザー加工方法は、発熱体２の材料、即ち面方向の熱伝導率及び形状によって、前述の非熱加工作用を主体としたレーザー加工波長（１０６４から３８０ｎｍ）を持つ加工方法から適宜選択し得ることは言うまでもない。さらに、上記説明した発熱体２を加工するためのレーザー加工方法は後述の他の実施の形態における発熱体ユニットの発熱体の加工においても採用できることは言うまでもない。
【００６４】
以上のように、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、帯状の発熱体２の両端部分が簡単な構成の保持具３により確実に保持されて、発熱体２が容器内の所定位置で電気的接続状態が保持されている。このように、実施の形態１の発熱体ユニットは、発熱体２が保持具３により容器内の所定位置に確実に保持されているため、安全性及び信頼性が高く、且つ効率の高い熱源を構成することができる。また、実施の形態１の発熱体ユニットは、簡単な構成であるため、作業効率が高く優れた生産性を有する発熱体ユニットを提供することができる。
【００６５】
（実施の形態２）
以下、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５乃至図１０を用いて説明する。実施の形態２の発熱体ユニットにおいて、前述の実施の形態１の発熱体ユニットと異なる点は、発熱体２の両端に取り付けられる保持具の構成及び形状である。
【００６６】
実施の形態２の発熱体ユニットにおいては、構成及び形状が異なる保持具に関する６種類の具体的な実施例について説明する。実施の形態２の各実施例において、各発熱体ユニットにおける保持具以外の構成は、実施の形態１の発熱体ユニットと同じである。このため、実施の形態２の各実施例の発熱体ユニットにおいて、実施の形態１の発熱体ユニットと同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１の説明を適用する。
【００６７】
実施例１
以下、実施の形態２の発熱体ユニットにおける実施例１の保持具１３の構成について図５を用いて説明する。図５は、実施の形態２の発熱体ユニットにおいて、実施例１の保持具１３が発熱体２を保持している状態を示す平面図である。
【００６８】
図５に示すように、保持具１３は、導電性を有する金属材料、例えばモリブデンの線材で形成された棒状の掛止受部１３ａと、掛止受部１３ａに嵌め込まれる掛止部１３ｂと、掛止受部１３ａから延設された係止部１３ｃとで構成されている。棒状の掛止受部１３ａには、前述の実施の形態１と同様に、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａが折り返されるように巻き付けられる。また、実施の形態１と同様に、発熱体保持部２ａには貫通孔が形成されており、掛止受部１３ａの中央から延設され、固定部５に繋がる係止部１３ｃが挿入されている。
【００６９】
発熱体保持部２ａが巻き付けられた掛止受部１３ａには、掛止部１３ｂが発熱体２の発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。掛止部１３ｂは弾性部材で形成され、掛止受部１３ａを握着するよう構成されている。掛止部１３ｂは、挟着する発熱体２の長手方向における断面形状がＣ字状であり、棒状の掛止受部１３ａに嵌め込まれて、掛止受部１３ａの外面を発熱体保持部２ａを介して握着する。
【００７０】
図５に示すように、掛止部１３ｂには発熱体２の長手方向と平行な切り込み１３ｄが形成されている。この切り込み１３ｄには掛止受部１３ａの中央から固定部５の方へ延設された係止部１３ｃが配置される。実施例１の保持具１３においては、掛止部１３ｂが、例えば厚み０．２ｍｍのモリブデン板により形成されている。
なお、掛止部１３ｂの材料として前述のモリブデン以外でもタングステン、ニッケル、ステンテス等の耐熱性を有する材料を使用してもよい。
【００７１】
図５に示すように、掛止受部１３ａの中央部分は屈曲して凹みが形成されており、その凹みの中央（発熱体２の長手方向と平行な中心軸の位置）には内部リード線部１１ａ，１１ｂの固定部５に繋がる係止部１３ｃが接合（例えば、スポット溶接）されている。なお、実施例１においては、係止部１３ｃと固定部５は１本の線材により形成した例で説明するが、それぞれを別部材で形成して接合し、保持具１３を構成してもよい。
【００７２】
上記のように、保持具１３により保持される発熱体保持部２ａには、貫通孔が形成されており、この貫通孔に係止部１３ｃが挿入され、発熱体保持部２ａが掛止受部１３ａに巻き付けられた状態で、掛止部１３ｂが掛止受部１３ａに嵌め込まれる。このとき、掛止部１３ｂの切り込み１３ｄには掛止受部１３ａの中央から突設された係止部１３ｃが配置される。したがって、発熱体２は保持具１３から外れることがなく、確実な保持状態となる。
【００７３】
保持具１３が発熱体２を保持して、容器内で発熱体２が張設された状態において、掛止受部１３ａにおける発熱体保持部２ａが折り返されるように巻き付けられる部位は、発熱体２の長手方向に直交する幅方向に配置される。即ち、発熱体保持部２ａが巻き付けられる棒状体の掛止受部１３ａの軸方向は、発熱体２の長手方向に直交する方向である。
【００７４】
上記のように、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａは、その貫通孔に掛止受部１３ａから延設された係止部１３ｃが挿入されて係止され、且つ発熱体保持部２ａが掛止受部１３ａに折り返して巻き付けられた状態で、掛止部１３ｂが掛止受部１３ａに嵌め込まれて、発熱体保持部２ａが挟着されている。
【００７５】
以上のように、実施の形態２の発熱体ユニットにおいては、実施例１の保持具１３を用いることにより、帯状の発熱体２の両端部分が保持具１３により確実に保持されて、発熱体２が容器内の所定位置で電気的及び機械的接続状態を信頼性高く維持することができる。
【００７６】
実施例２
以下、実施の形態２における実施例２の保持具２３の構成について図６を用いて説明する。図６は、実施の形態２の発熱体ユニットにおいて、実施例２の保持具２３が発熱体２を保持している状態を示す平面図である。
【００７７】
実施例２の保持具２３においても、実施例１の保持具１３と同様に、掛止受部２３ａと、掛止受部２３ａに嵌め込まれる掛止部２３ｂと、掛止受部２３ａから延設された係止部２３ｃとで構成され、実施例１の保持具２３におけるそれぞれの材料と同じ材料により形成されている。図６に示すように、保持具２３の掛止受部２３ａは、導電性を有する線材を屈曲させて形成したものである。実施例２の保持具２３の掛止受部２３ａと係止部２３ｃは、２本の棒状の線材の端部を略９０度に折り曲げて、Ｌ字状に形成して構成されている。それぞれの先端部分が互いに逆方向（１８０度）に突出するよう配置して、掛止受部２３ａが構成されている。したがって、保持具２３の掛止受部２３ａは、屈曲された先端部分であり、互いに逆方向に突設された２本の線材により直線状に配置されて構成されている。この掛止受部２３ａに発熱体２の発熱体保持部２ａが折り返すように巻き付けられる。
また、保持具２３の係止部２３ｃは、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａに形成された長孔状の貫通孔に挿入されるよう構成されている。
【００７８】
図６に示すように、掛止受部２３ａから固定部５に繋がる２本の線材を並設して構成された係止部２３ｃにおいては、符号Ｘで示す２箇所の位置で並設された線材がスポット溶接されている。
発熱体保持部２ａが巻き付けられた掛止受部２３ａには、掛止部２３ｂが発熱体２の発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。掛止部２３ｂは弾性部材で形成され、掛止受部２３ａを握着するよう構成されている。掛止部２３ｂはその中央に長孔状の貫通孔が形成されており、その貫通孔には掛止受部２３ａから固定部５に繋がる２本の線材で構成された係止部２３ｃが予め挿入されている。掛止部２３ｂは、挟着する発熱体２の長手方向における断面形状がＣ字状であり、棒状の掛止受部２３ａに嵌め込まれて、掛止受部２３ａの外面を発熱体保持部２ａを介して握着する。
【００７９】
なお、掛止部２３ｂの中央に貫通孔を形成した例で説明したが、貫通孔の代わりに切り込みを形成して、その切り込みに掛止受部２３ａから固定部５に繋がる係止部２３ｃが配置される構成でもよい。
実施例２の保持具２３においては、２本の線材で構成された係止部２３ｃが固定部５に接合される構成であるが、係止部２３ｃと固定部５を同じ構成で一体的に形成してもよい。
【００８０】
上記のように、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａは、その貫通孔に係止部２３ｃが挿入されて係止され、且つ発熱体保持部２ａが保持具２３の掛止受部２３ａに巻き付けられた状態で、掛止部２３ｂが掛止受部２３ａに嵌め込まれて、発熱体保持部２ａが挟着される。
【００８１】
以上のように、実施の形態２の発熱体ユニットにおいては、実施例２の保持部２３を用いることにより、帯状の発熱体２の両端部分が保持具２３により確実に保持されて、発熱体２が容器内の所定位置で電気的及び機械的接続状態を信頼性高く維持することができる。
【００８２】
実施例３
以下、実施の形態２における実施例３の保持具３３の構成について図７を用いて説明する。図７は、実施の形態２の発熱体ユニットにおいて、実施例３の保持具３３が発熱体２を保持している状態を示す平面図である。
【００８３】
実施例３の保持具３３においても、実施例１の保持具１３と同様に、掛止受部３３ａと、掛止受部３３ａに嵌め込まれる掛止部３３ｂと、掛止受部３３ａから延設された係止部３３ｃとで構成され、実施例１の保持具１３におけるそれぞれの材料と同じ材料により形成されている。図７に示すように、保持具３３の掛止受部３３ａと係止部３３ｃは、導電性を有する１本の線材を屈曲させて形成したものである。実施例３の保持具３３の掛止受部３３ａは、１本の棒状の線材を２つ折りにした後に両端部分を略９０度に折り曲げて形成されている。図７に示すように、それぞれの先端部分が互いに逆方向（１８０度）に突出するよう配置して掛止受部３３ａが構成されている。したがって、保持具３３の掛止受部３３ａは、１本の線材の両端部分が直線状に配置されて構成されている。この掛止受部３３ａには発熱体２の発熱体保持部２ａが折り返すように巻き付けられる。また、保持具３３の係止部３３ｃは、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａに形成された長孔状の貫通孔に挿入されるよう構成されている。
【００８４】
図７に示す、掛止受部３３ａからの導出部分である係止部３３ｃは、固定部５と接合されており、例えば、カシメや溶接等により電気的及び機械的に接続されている。
発熱体保持部２ａが巻き付けられた掛止受部３３ａには、掛止部３３ｂが発熱体２の発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。掛止部３３ｂは弾性部材で形成され、掛止受部３３ａを握着するよう構成されている。掛止部３３ｂはその中央部分に切り込み３３ｄが形成されており、掛止部３３ｂが掛止受部３３ａを握着したとき、切り込み３３ｄ内に掛止受部３３ａから固定部５に繋がる係止部３３ｃが配置される。掛止部３３ｂは、挟着する発熱体２の長手方向における断面形状がＣ字状であり、掛止受部３３ａに嵌め込まれて、掛止受部３３ａの外面を発熱体保持部２ａを介して握着する。
【００８５】
なお、掛止部３３ｂの中央（発熱体２の長手方向の中心軸の位置）に切り込み３３ｄを形成した例で説明したが、切り込み３３ｄの代わりに貫通孔を形成して、その貫通孔に係止部３３ｃが挿入される構成でもよい。
【００８６】
上記のように、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａは、その貫通孔に係止部３３ｃが挿入されて係止され、且つ発熱体保持部２ａが保持具３３の掛止受部３３ａに巻き付けられた状態で、掛止部３３ｂが掛止受部３３ａに嵌め込まれて、発熱体保持部２ａが挟着される。
【００８７】
以上のように、実施の形態２の発熱体ユニットにおける実施例３の保持部３３を用いることにより、帯状の発熱体２の両端部分が保持具３３により確実に保持されて、発熱体２が容器内の所定位置で電気的及び機械的接続状態を信頼性高く維持することができる。
【００８８】
実施例４
以下、実施の形態２における実施例４の保持具４３の構成について図８を用いて説明する。図８は、実施の形態２の発熱体ユニットにおいて、実施例４の保持具４３が発熱体２を保持している状態を示す平面図である。
【００８９】
実施例４の保持具４３においても、実施例１の保持具１３と同様に、掛止受部４３ａと、掛止受部４３ａに嵌め込まれる掛止部４３ｂと、掛止受部４３ａから延設された係止部４３ｃとで構成され、実施例１の保持具１３におけるそれぞれの材料と同じ材料により形成されている。図８に示すように、保持具４３の掛止受部４３ａと係止部４３ｃは、導電性を有する線材を屈曲させて形成したものである。実施例４の保持具４３の掛止受部４３ａと係止部４３ｃは、１本の棒状の線材の端部を略９０度に折り曲げて、Ｌ字状に形成して構成されている。したがって、保持具４３の掛止受部４３ａは、屈曲された先端部分で構成され、その先端部分に発熱体２の発熱体保持部２ａが巻き付けられる。また、保持具４３の係止部４３ｃは、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａに形成された貫通孔に挿入されるよう構成されている。
【００９０】
図８に示すように、発熱体保持部２ａが巻き付けられた掛止受部４３ａには、掛止部４３ｂが発熱体２の発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。掛止部４３ｂは弾性部材で形成され、掛止受部４３ａを握着するよう構成されている。掛止部４３ｂはその中央（発熱体２の長手方向の中心軸の位置）に貫通孔４３ｄが形成されており、その貫通孔４３ｄに掛止受部４３ａから固定部５に繋がる係止部４３ｃが挿入される。掛止部４３ｂは、挟着する発熱体２の長手方向における断面形状がＣ字状であり、棒状の掛止受部４３ａに嵌め込まれて、掛止受部４３ａの外面に巻き付けられた発熱体保持部２ａを介して握着する。
【００９１】
なお、掛止部４３ｂの中央に貫通孔４３ｄを形成した例で説明したが、貫通孔４３ｄの代わりに切り込みを形成して、その切り込みに係止部４３ｃが配置される構成でもよい。
実施例４の保持具４３においては、保持具４３と固定部５が線材により一体的に形成された構成で説明したが、固定部５と保持具４３のそれぞれを別部材で形成して接合する構成でもよい。
【００９２】
上記のように、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａは、その貫通孔に係止部４３ｃが挿入されて係止され、且つ発熱体保持部２ａが保持具４３の掛止受部４３ａに巻き付けられた状態で、掛止部４３ｂが掛止受部４３ａに嵌め込まれて、発熱体保持部２ａが挟着されている。
【００９３】
以上のように、実施の形態２の発熱体ユニットにおける実施例４の保持部４３を用いることにより、帯状の発熱体２の両端部分が保持具４３により確実に保持されて、発熱体２が容器内の所定位置で電気的及び機械的接続状態を信頼性高く維持することができる。
【００９４】
実施例５
以下、実施の形態２における実施例５の保持具５３の構成について図９を用いて説明する。図９は、実施の形態２の発熱体ユニットにおいて、実施例５の保持具５３が発熱体２を保持している状態を示す平面図である。
【００９５】
実施例５の保持具５３は、前述の実施例４の保持具４３の変形例であり、発熱体保持部２ａが折り返して巻き付けられる掛止受部５３ａと、掛止受部５３ａに嵌め込まれる掛止部５３ｂと、掛止受部５３ａから延設された係止部５３ｃと、掛止受部５３ａから固定部５に繋がる導出部５３ｅとで構成されている。図９に示すように、保持具５３の掛止受部５３ａと係止部５３ｃと導出部５３ｅは、固定部５に繋がる導電性を有する１本の線材を折り曲げて形成したものである。掛止受部５３ａは、発熱体２の長手方向と直交する方向に直線状に形成されており、その直線状の部分に発熱体保持部２ａが折り返して巻き付けられている。
【００９６】
実施例５の保持具５３においては、掛止受部５３ａの一端から固定部５に繋がる導出部分である導出部５３ｅが、発熱体保持部２ａの幅方向の縁から導出する構成である。一方、掛止受部５３ａの先端である係止部５３ｃが、発熱体保持部２ａの中央（発熱体２の長手方向の中心軸の位置）に形成された貫通孔から突出する構成である。したがって、掛止受部５３ａの係止部５３ｃは、発熱体２の長手方向の中心軸上で固定部５が配設されている方向に突出するよう構成されている。
【００９７】
図９に示すように、発熱体保持部２ａが巻き付けられた掛止受部５３ａには、掛止部５３ｂが発熱体２の発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。掛止部５３ｂは弾性部材で形成され、掛止受部５３ａを握着するよう構成されている。掛止部５３ｂはその中央に貫通孔５３ｄが形成されており、その貫通孔５３ｄから掛止受部５３ａの先端である係止部５３ｃが突出している。掛止部５３ｂは、挟着する発熱体２の長手方向における断面形状がＣ字状であり、棒状部分の掛止受部５３ａに嵌め込まれて、掛止受部５３ａの外面を発熱体保持部２ａを介して握着する。
【００９８】
なお、実施例５の保持具５３においては、保持具５３と固定部５が１本の線材により一体的に形成された例で説明したが、保持具５３と固定部５のそれぞれを別部材で形成して接合する構成でもよい。
【００９９】
上記のように、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａは、その貫通孔に掛止受部５３ａの先端である係止部５３ｃが挿入されて係止され、且つ発熱体保持部２ａが保持具５３の掛止受部５３ａに巻き付けられた状態で、掛止部５３ｂが掛止受部５３ａに嵌め込まれて、発熱体保持部２ａが挟着されている。
【０１００】
以上のように、実施の形態２の発熱体ユニットにおける実施例５の保持部５３を用いることにより、帯状の発熱体２の両端部分が保持具５３により確実に保持されて、発熱体２が容器内の所定位置で電気的及び機械的接続状態を信頼性高く維持することができる。
【０１０１】
実施例６
以下、実施の形態２における実施例６の保持具６３の構成について図１０を用いて説明する。図１０は、実施の形態２の発熱体ユニットにおいて、実施例６の保持具６３が発熱体２を保持している状態を示す平面図である。
【０１０２】
実施例６の保持具６３は、前述の実施例４の保持具４３の変形例であり、発熱体保持部２ａが折り返して巻き付けられる掛止受部６３ａと、掛止受部６３ａに嵌め込まれる掛止部６３ｂと、掛止受部６３ａから延設された係止部６３ｃと、掛止受部６３ａから固定部５に繋がる導出部６３ｅとで構成されている。図１０に示すように、保持具６３の掛止受部６３ａと係止部６３ｃと導出部６３ｅは、導電性を有する１本の線材を折り曲げて形成したものである。掛止受部６３ａは、発熱体２の長手方向と直交する方向に直線状に形成されており、その直線状の部分に発熱体保持部２ａが折り返して巻き付けられている。
【０１０３】
実施例６の保持具６３においては、掛止受部６３ａの一端から固定部５に繋がる導出部分である導出部６３ｅが、発熱体保持部２ａの幅方向の両側の縁に形成された切り込み６３ｄの一方から導出する構成である。一方、掛止受部６３ａの先端である係止部６３ｃは、発熱体保持部２ａの幅方向の縁に形成された他方の切り込み６３ｄから突出するよう形成されている。したがって、掛止受部６３ａにおいては、発熱体２の幅方向における両側の縁に形成された切り込み６３ｄ，６３ｄの間の領域が接触する。
【０１０４】
図１０に示すように、発熱体保持部２ａが巻き付けられた掛止受部６３ａには、掛止部６３ｂが発熱体２の発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。掛止部６３ｂは弾性部材で形成され、掛止受部６３ａを握着するよう構成されている。掛止部６３ｂはその両側に切り込み６３ｄ，６３ｄが形成されている。したがって、切り込み６３ｄ，６３ｄの一方には固定部５への導出部分である導出部６３ｅが配置され、他方には掛止受部６３ａの先端である係止部６３ｃが突出する。掛止部６３ｂは、挟着する発熱体２の長手方向における断面形状がＣ字状であり、棒状部分の掛止受部６３ａに嵌め込まれて、掛止受部６３ａの外面を発熱体保持部２ａを介して握着する。
【０１０５】
なお、実施例６の保持具６３においては、保持具６３と固定部５が１本の線材により一体的に形成された例で説明したが、保持具６３と固定部５のそれぞれを別部材で形成して接合する構成でもよい。
【０１０６】
上記のように、発熱体２の端部である発熱体保持部２ａは、その貫通孔に掛止受部６３ａの先端である係止部６３ｃが挿入されて係止され、且つ発熱体保持部２ａが保持具６３の掛止受部６３ａに巻き付けられた状態で、掛止部６３ｂが掛止受部６３ａに嵌め込まれて、発熱体保持部２ａが挟着されている。
【０１０７】
以上のように、実施の形態２の発熱体ユニットにおける実施例６の保持部６３を用いることにより、帯状の発熱体２の両端部分が保持具６３により確実に保持されて、発熱体２が容器内の所定位置で電気的及び機械的接続状態を信頼性高く維持することができる。
【０１０８】
（実施の形態３）
以下、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１１を用いて説明する。図１１は実施の形態３の発熱体ユニットの構造を示す平面図であり、当該発熱体ユニットの左側部分を示している。実施の形態３の発熱体ユニットは、長尺形状であり、左右の両側は同じ構成を有している。
【０１０９】
実施の形態３の発熱体ユニットにおいて、前述の実施の形態１の発熱体ユニットと異なる点は、発熱体２の両端に取り付けられる保持具７３を含む電力供給部２０の構成である。実施の形態３の発熱体ユニットにおいて、実施の形態１の発熱体ユニットと同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１の説明を適用する。
【０１１０】
図１１に示すように、実施の形態３の発熱体ユニットは、容器１と、熱輻射膜体としての細長い帯状の発熱体２と、この発熱体２を容器内の所定位置に保持するために発熱体２の長手方向の両端部分に設けられ、発熱体２に電力を供給するための電力供給部２０と、を備えている。
【０１１１】
発熱体２の両端に設けられた電力供給部２０は、発熱体２の両端に取り付けられた保持具７３と、内部リード線２１と、モリブデン箔８と、外部リード線９とを含んで構成されている。発熱体２の両端を保持する保持具７３には、内部リード線２１が接合されており、内部リード線２１は容器１の両端部分の封着部分（溶着部分）に埋設されたモリブデン箔８を介して、容器１の両端から容器外部に導出する外部リード線９と電気的に接続されている。
【０１１２】
実施の形態３の発熱体ユニットに用いられている保持具７３は、前述の実施の形態１と同様に、導電性を有する線材で形成された棒状の掛止受部７３ａと、掛止受部７３ａが嵌め込まれる掛止部７３ｂと、掛止受部７３ａから延設され内部リード線２１に繋がる係止部７３ｃとで構成されている。
【０１１３】
保持具７３の係止部７３ｃは、掛止受部７３ａの中央（発熱体２の長手方向と平行な中心軸の位置）から内部リード線２１の方へ導出するように延設されている。係止部７３ｃは内部リード線２１に接合されている。したがって、実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、掛止受部７３ａと係止部７３ｃとにより、いわゆるＴ字形状が構成されている。
【０１１４】
棒状の掛止受部７３ａには発熱体２の端部である発熱体保持部２ａが折り返して巻き付けられる。このとき、掛止受部７３ａから延設された係止部７３ｃは発熱体保持部２ａに形成された貫通孔を貫通している。発熱体保持部２ａが折り返して巻き付けられた掛止受部７３ａには、掛止部７３ｂが発熱体２の発熱体保持部２ａを挟着するように嵌め込まれる。掛止部７３ｂにも貫通孔が形成されており、この貫通孔も係止部７３ｃは貫通している。掛止部７３ｂは弾性部材で形成され、掛止受部７３ａを握着するよう構成されている。掛止部７３ｂは、挟着する発熱体２の長手方向における断面形状がＣ字状であり、棒状の掛止受部７３ａが嵌め込まれて、掛止受部７３ａの外面を発熱体保持部２ａを介して握着する。
【０１１５】
保持具７３が発熱体２を保持して、容器内で発熱体２が張設された状態において、掛止受部７３ａにおける発熱体保持部２ａが折り返されるように巻き付けられる部位は、発熱体２の長手方向に直交する幅方向に配置される。即ち、発熱体保持部２ａが巻き付けられる棒状体の掛止受部７３ａの軸方向は、発熱体２の長手方向に直交する方向である。
【０１１６】
以上のように、実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、保持具７３が発熱体保持部２ａを係止するとともに、発熱体保持部２ａを挟着しているため、発熱体２は保持具７３から外れることがなく、確実に保持される。
【０１１７】
実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、保持具７３の掛止受部７３ａの両端部が容器１の内面に近接して配置されている。したがって、掛止受部７３ａの長さ（発熱体２の長手方向に直交する方向の長さ）が発熱体２の幅より長く、容器１の内径より少し短く設定されている。このため、掛止受部７３ａが発熱体２に対する容器内の位置規制機能を有している。したがって、実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、保持具７３を用いることにより、発熱体２が容器１に接触することなく容器内の所定位置に確実に保持され、位置規制機能としての位置規制部材（図１の位置規制部４を参照）をあらためて設ける必要のない構成となる。
【０１１８】
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２が前述の実施の形態１において説明したように発熱体２の長手方向に弾性力を有し、発熱体２が容器内で張設された状態で両側からの張力に耐える構成とすることにより、図１の実施の形態１の発熱体ユニットにおいて用いたスプリング部６が実施の形態３の発熱体ユニットにおいては不要となる。この結果、実施の形態３の発熱体ユニットは、電力供給部の構成が簡単なものとなり、前述の各実施の形態における効果に追加して、製造コストの大幅な低減を図ることが可能となる。
【０１１９】
（実施の形態４）
本発明に係る実施の形態４の加熱装置ついて図１２を用いて以下に説明する。
図１２は、前述の実施の形態１から実施の形態３において説明した発熱体ユニットを装備した加熱装置の一例を示す斜視図である。
【０１２０】
図１２に示した加熱装置は、本発明の加熱装置の一例として暖房用の加熱機器８１を示している。この加熱機器８１の内部には、実施の形態１から実施の形態３で説明した本発明の発熱体ユニットが装備されている。なお、実施の形態４においては発熱体ユニットに符号８２を付して説明する。実施の形態４の加熱機器８１には、温度コントローラー８３、反射板８４、保護用のカバー８５等の一般的な暖房用の加熱機器に用いられる構成部材が設けられている。
【０１２１】
このように構成された加熱機器８１において、発熱体ユニット８２に定格の電圧を印加することにより、所定の電流が発熱体ユニット８２内の発熱体２に流れて発熱し、早い立ち上がりで温度が上昇する。実施の形態４の加熱機器８１は、温度コントローラー８３による温度制御により、ユーザが望む所定の温度に確実に保持される。また、発熱体ユニット８２には、平面を有する帯状の発熱体２が熱源として用いられている。このため、その平面から輻射される熱は指向性を有している。実施の形態４の加熱機器８１においては、発熱体ユニット８２の発熱体２の平面部分が正面側と背面側に向くよう配設されている。このため、発熱体２の正面側から輻射された熱は、加熱機器８１の正面側にある被加熱領域を加熱し、発熱体２の背面側から輻射された熱は反射板８４により反射されて被加熱領域を加熱する。なお、発熱体２はフィルムシート素材で帯状に形成されているため、発熱体２の側面側から輻射される熱量は非常に少なく、正面側（背面側）から輻射される熱量に比べて無視できる程小さいものである。このため、実施の形態４の加熱機器８１においては、高い指向性を有して、被加熱領域を効率高く加熱することができる。
【０１２２】
本発明の加熱装置に装備された発熱体ユニット８２は、前述の実施の形態１から実施の形態３において説明した発熱体２を有しており、この発熱体２は、面方向の熱伝導率が同じである優れた二次元的等方向性の熱伝導性を有するフィルムシート素材で形成されており、熱容量が小さいため立ち上がりが早く、且つ突入電流が少ない特性を有している。このため、本発明の発熱体ユニットを熱源として装備した加熱機器は、素早く加熱することが可能となる優れた応答性を有し、所定の領域を熱効率が高く加熱することができる優れた特徴を有する暖房機器となる。
【０１２３】
なお、本発明の発熱体ユニットは、暖房機器以外でも多種多様な電子／電気機器の熱源として用いることができ、例えば高温度の発熱体を装備している複写機、ファクシミリ、プリンタ等のＯＡ機器、及び調理機器、乾燥機、加湿器等の電気機器等の熱源を必要とする各種機器に利用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明は、安全性及び信頼性が高く、且つ効率の高い熱源を構築することができるとともに、作業効率が高く優れた生産性を有する発熱体ユニット及び加熱装置を提供することができるため、熱源を必要とする電子／電気機器分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明に係る実施の形態１の発熱体ユニットの構造を示す平面図
【図２】図１に示した発熱体ユニットの正面図
【図３】実施の形態１の発熱体ユニットにおける発熱体２の端部に取り付けられた保持具３等を示す平面図
【図４】実施の形態１の発熱体ユニットにおける保持具３等の正面図
【図５】本発明に係る実施の形態２における実施例１の保持具１３が発熱体２に装着された状態を示す平面図
【図６】実施の形態２における実施例２の保持具２３が発熱体２に装着された状態を示す平面図
【図７】実施の形態２における実施例３の保持具３３が発熱体２に装着された状態を示す平面図
【図８】実施の形態２における実施例４の保持具４３が発熱体２に装着された状態を示す平面図
【図９】実施の形態２における実施例５の保持具５３が発熱体２に装着された状態を示す平面図
【図１０】実施の形態２における実施例６の保持具６３が発熱体２に装着された状態を示す平面図
【図１１】本発明に係る実施の形態３の発熱体ユニットの構造を示す平面図
【図１２】本発明に係る実施の形態４の加熱装置の一例を示す斜視図
【符号の説明】
【０１２６】
１ 容器
２ 発熱体
２ａ 発熱体保持部
２ｂ 発熱部
３ 保持具
３ａ 掛止受部
３ｂ 掛止部
３ｃ 係止部
４ 位置規制部
５ 固定部
６ スプリング部
７ 内部リード線
８ モリブデン箔
９ 外部リード線
１０ａ 第１の電力供給部
１０ｂ 第２の電力供給部
１１ａ 第１の内部リード線部
１１ｂ 第２の内部リード線部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素系物質を含む材料によりフィルムシートで形成され、２次元的等方向の熱伝導を有する帯状の発熱体と、
前記発熱体における対向する両端に電力を供給する電力供給部と、
前記発熱体と前記電力供給部の一部を内包する容器と、を具備する発熱体ユニットであって、
前記容器の内部における前記電力供給部は、前記発熱体の両端にある発熱体保持部を保持する保持具と、前記保持具に接続された内部リード線部と、を有し、前記保持具は、前記発熱体保持部を受ける掛止受部と、前記掛止受部から延設されて前記発熱体を係止する係止部と、前記発熱体保持部を挟んで前記掛止受部に装着される掛止部と、を有して構成された発熱体ユニット。
【請求項２】
前記掛止受部において、前記発熱体保持部を受ける部位が前記発熱体の長手方向に直交する幅方向に延設された請求項１に記載の発熱体ユニット。
【請求項３】
前記発熱体保持部に孔又は切り欠きが形成され、前記孔又は切り欠きの内部に前記係止部が配置された請求項２に記載の発熱体ユニット。
【請求項４】
前記孔又は切り欠きの内部に配置された前記係止部が前記内部リード線部に接合された請求項３に記載の発熱体ユニット。
【請求項５】
前記掛止受部と前記係止部が線材により一体的に形成され、前記掛止受部が前記線材を屈曲させて前記発熱体保持部が巻き付けられるよう構成され、前記係止部が前記内部リード線部に繋がるよう構成された請求項４に記載の発熱体ユニット。
【請求項６】
前記掛止受部と前記係止部が線材により一体的に形成され、前記発熱体保持部の幅方向の縁部に形成された切り欠きの内部に前記係止部が配置された請求項４に記載の発熱体ユニット。
【請求項７】
前記掛止受部と前記係止部が一本の線材により形成され、前記線材を屈曲させて前記掛止受部と前記係止部が形成された請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項８】
前記掛止部が弾性材で形成され、前記掛止受部に対して弾性力により装着されるよう構成された請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項９】
前記掛止受部が導電性材料で形成された請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項１０】
前記保持具は、前記発熱体を前記容器の内部の所定位置に配置するための位置規制機能を有し、前記保持具における端部が前記容器の内面に近接して配置される請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項１１】
前記発熱体が発熱体自体における熱収縮及び熱膨張を吸収する弾性力を有する構造を持ち、前記保持具に電力を供給する前記内部リード線部に弾性構造を有しない構成とした請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項１２】
前記発熱体は、炭素系物質を含む材料により形成された層間構造を有する請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項１３】
前記容器は、耐熱性を有するガラス管又はセラミックス管により形成され、不活性ガスが充填されて前記電力供給部において封止された請求項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】
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を熱源として装備した加熱装置。
【請求項１】
炭素系物質を含む材料によりフィルムシートで形成され、２次元的等方向の熱伝導を有する帯状の発熱体と、
前記発熱体における対向する両端に電力を供給する電力供給部と、
前記発熱体と前記電力供給部の一部を内包する容器と、を具備する発熱体ユニットであって、
前記容器の内部における前記電力供給部は、前記発熱体の両端にある発熱体保持部を保持する保持具と、前記保持具に接続された内部リード線部と、を有し、前記保持具は、前記発熱体保持部を受ける掛止受部と、前記掛止受部から延設されて前記発熱体を係止する係止部と、前記発熱体保持部を挟んで前記掛止受部に装着される掛止部と、を有して構成された発熱体ユニット。
【請求項２】
前記掛止受部において、前記発熱体保持部を受ける部位が前記発熱体の長手方向に直交する幅方向に延設された請求項１に記載の発熱体ユニット。
【請求項３】
前記発熱体保持部に孔又は切り欠きが形成され、前記孔又は切り欠きの内部に前記係止部が配置された請求項２に記載の発熱体ユニット。
【請求項４】
前記孔又は切り欠きの内部に配置された前記係止部が前記内部リード線部に接合された請求項３に記載の発熱体ユニット。
【請求項５】
前記掛止受部と前記係止部が線材により一体的に形成され、前記掛止受部が前記線材を屈曲させて前記発熱体保持部が巻き付けられるよう構成され、前記係止部が前記内部リード線部に繋がるよう構成された請求項４に記載の発熱体ユニット。
【請求項６】
前記掛止受部と前記係止部が線材により一体的に形成され、前記発熱体保持部の幅方向の縁部に形成された切り欠きの内部に前記係止部が配置された請求項４に記載の発熱体ユニット。
【請求項７】
前記掛止受部と前記係止部が一本の線材により形成され、前記線材を屈曲させて前記掛止受部と前記係止部が形成された請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項８】
前記掛止部が弾性材で形成され、前記掛止受部に対して弾性力により装着されるよう構成された請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項９】
前記掛止受部が導電性材料で形成された請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項１０】
前記保持具は、前記発熱体を前記容器の内部の所定位置に配置するための位置規制機能を有し、前記保持具における端部が前記容器の内面に近接して配置される請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項１１】
前記発熱体が発熱体自体における熱収縮及び熱膨張を吸収する弾性力を有する構造を持ち、前記保持具に電力を供給する前記内部リード線部に弾性構造を有しない構成とした請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項１２】
前記発熱体は、炭素系物質を含む材料により形成された層間構造を有する請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の発熱体ユニット。
【請求項１３】
前記容器は、耐熱性を有するガラス管又はセラミックス管により形成され、不活性ガスが充填されて前記電力供給部において封止された請求項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】
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を熱源として装備した加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２７２２２２（Ｐ２００９−２７２２２２Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２３３９６（Ｐ２００８−１２３３９６）
【出願日】平成２０年５月９日（２００８．５．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月９日（２００８．５．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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