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、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。
【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、２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内の所定位置に配置するために位置規制機能を有するサポートリングが設けられており、サポートリングには前記電力供給部における電流径路が形成されないよう構成されている。
【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、２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内の所定位置に配置するために位置規制機能を有するサポートリングが設けられており、サポートリングには前記電力供給部における電流径路が形成されないよう構成されている。
【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たものがあった。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】
従来の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）が取り付けられている。この電力供給部材は、発熱体に対して電力を供給するとともに、発熱体をガラス管内部の所定位置に保持する機能を有する。
【０００４】
図９は本願と同一の出願人が出願した発熱体ユニットを示す平面図である（特許文献１参照。）。図９に示す発熱体ユニットにおいて、電力供給部材は、発熱体１０２の両端が固着された円筒状の保持部１０３と、保持部１０３の外周面に巻き付けられた放熱部１０４と、弾性を有するコイルスプリング形状のスプリング部１０５と、放熱部１０４とスプリング部１０５とともに線材で形成された内部リード線１０６と、ガラス管１０１の溶着部分に埋設されたモリブデン箔１０７と、モリブデン箔１０７を介して内部リード線１０６に電力を供給する外部リード線１０８と、を有している。上記のように、従来の発熱体ユニットにおいては、発熱体１０２に電力を供給するための電力供給部材にスプリング部１０５が設けられていた。スプリング部１０５は、保持部１０３の外周面に巻着された放熱部１０４の巻径より大きく形成された弾性力を有するコイルスプリング形状であり、発熱時における発熱体１０２の熱膨張を吸収して、発熱体１０２の両側から常に張力を加えて発熱体１０２をガラス管内部の所定位置に張設する機能を有する。
【特許文献１】特開２００７−１０３２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、従来用いられていた炭素繊維を編み込んだシート状の発熱体、及び編み込んだ炭素繊維に樹脂を添着して焼成した発熱体とは、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ため、従来の発熱体ユニットに用いられていた電力供給部材では新しい発熱体を確実に保持することができず、従来の発熱体ユニットの構成をそのまま新しい発熱体ユニットに適用すると安全性及び信頼性の点で問題があった。
【０００６】
本発明は、被加熱体を所望の配熱分布で、且つ高温度で効率高く加熱することができる発熱体ユニット及び加熱装置を、簡単な構成で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】
【０００７】
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において、
前記容器の内部における前記電力供給部に固着されて前記発熱体を前記容器の内部の所定位置に保持する位置規制部であって、前記位置規制部には前記電力供給部における電流径路が形成されない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、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。
【０００８】
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の観点の前記電力供給部が、前記発熱体の両端を保持する保持具と、前記保持具に電気的に接続された内部リード線部とを有し、
前記位置規制部が前記内部リード線部に固着されたコイル状のサポートリングであり、
前記位置規制部の外周部分の少なくとも一部が前記容器の内周面に近接して配置されている。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は、位置規制部が発熱体を容器内の所定位置に確実に配設することができ、安全性及び信頼性の高い熱源となる。
【０００９】
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の観点の前記内部リード線部における前記位置規制部が固着される部分の少なくとも一部が他の部位に比べて変形されている。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は、位置規制部を容易に且つ確実に所定位置に設けることができ、製造が容易な構成となる。
【００１０】
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の観点の前記位置規制部が金属線材により構成され、前記内部リード線部に対して前記位置規制部の一部を巻き付けて当該位置規制部を固着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４の観点の発熱体ユニットは、位置規制部を容易に且つ確実に所定位置に設けることができ、製造が容易な構成となる。
【００１１】
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３の観点の 前記内部リード線部が線材により構成されており、前記内部リード線部の変形された部分に前記位置規制部が固着されており、前記内部リード線部の変形された部分は、当該部分を流れる電流径路に直交する断面積が、他の部分における電流径路に直交する断面積に比して８０％以上とな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、内部リード線部における位置規制部が固着される部位の発熱が抑制され、安全性及び信頼性の高い熱源となる。
【００１２】
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３の観点の前記内部リード線部が線材により構成されており、前記位置規制部が固着される前記内部リード線部の部分が屈曲されて構成されている。このように構成された本発明に係る第６の観点の発熱体ユニットは、位置規制部を容易に且つ確実に所定位置に設けることができ、製造が容易な構成となる。
【００１３】
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３の観点の前記発熱体の両端に形成された掛止受部が、前記内部リード線部に形成された掛止部と係合して前記発熱体が前記容器の内部に張設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７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発熱体を容器内の所定位置に容易に且つ確実に保持することができ、安全性及び信頼性の高い熱源となる。
【００１４】
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７の観点の前記発熱体の掛止受部が貫通孔で構成され、前記発熱体の両端を挟む前記保持具における前記掛止受部と対応する位置に貫通孔が形成され、前記掛止部が前記掛止受部と前記保持具の貫通孔とを貫通して係合す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、発熱体を容器内の所定位置に容易に且つ確実に保持して、脱落することが無く、安全性及び信頼性の高い熱源となる。
【００１５】
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８の観点の前記掛止部は、前記保持具の貫通孔を貫通した突出端部が当該貫通孔の直径より大きく塑性変形されている。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、発熱体を容器内の所定位置に容易に且つ確実に保持して、脱落することが無く、安全性及び信頼性の高い熱源となる。
【００１６】
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１０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、効率の高い熱源となる。
【００１７】
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の観点の前記容器が、耐熱性を有するガラス管又はセラミックス管のいずれかにより構成され、前記電力供給部において封止して容器内部に不活性ガスを充填している。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、被加熱体を高温度に加熱することができる効率の高い熱源となる。
【００１８】
本発明に係る第１２の観点の加熱装置は、前記第１乃至第１１の観点の発熱体ユニットを熱源として装備しており、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く、且つ効率の高い加熱装置となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被加熱体を所望の配熱分布で、且つ高温度で効率高く加熱することができ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と共に、安全性及び信頼性が高い発熱体ユニット及び加熱装置を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
（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３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、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。
【００２２】
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が封止されている。発熱体２等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実施の形態１の発熱体ユニット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、及びセラミック材等から適宜選択される。
【００２３】
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電力供給部８と、を備えている。
【００２４】
発熱体２の両端に設けられた電力供給部８は、発熱体２の両端に取り付けられた保持具３、サポートリング４、内部リード線部５、モリブデン箔６、及び外部リード線部７を含んでいる。保持具３には内部リード線部５が固定されており、内部リード線部５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６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部７と電気的に接続されている。
【００２５】
図１及び図２に示すように、内部リード線部５には、位置規制機能を有する位置規制部であるサポートリング４が取り付けられている。内部リード線部５は一本の線材、例えばモリブデン線で構成され、サポートリング４は、例えばモリブデン線をコイル状に形成したものである。
なお、実施の形態１における内部リード線部５及びサポートリング４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金属線（丸棒形状、平板形状）を用いて形成してもよい。
【００２６】
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、サポートリング４、内部リード線部５、モリブデン箔６、及び外部リード線部７により構成された電力供給部８が、発熱体２の両側に設けられて、発熱体２に電力を供給するととものに、発熱体２を容器内の所定位置に張設している。
【００２７】
図３は実施の形態１の発熱体ユニットにおける発熱体２の一方の端部近傍を示す平面図である。図４は図３に示した発熱体の端部近傍の正面図である。なお、図３に示す発熱体２において、図１及び図３の平面図に示されている面が被加熱物の対向面となる。
【００２８】
図３及び図４に示すように、発熱体２の端部は保持具３により平面側と裏面側が挟み付けらており、保持具３の略中央に形成された貫通孔と発熱体２の端部に形成された貫通孔が内部リード線部５の端部により貫通されている。内部リード線部５は、その発熱体側端部が屈曲されて、いわゆるＬ字状に形成されている。このＬ字に屈曲した内部リード線部５の先端が、発熱体２を挟んだ保持具３の貫通孔を貫通して、保持具３の貫通孔から突出している。
【００２９】
保持具３の貫通孔から突出した内部リード線部５の突出端部５ａには、抜け落ち防止手段（脱落防止手段）が施されている。図４に示すように、内部リード線部５の突出端部５ａは、プレス加工等により塑性変形して潰された状態である。即ち、内部リード線部５における突出端部５ａは、保持具３の貫通孔の直径より大きな形状に加工されており、抜け落ち防止手段が施されている。内部リード線部５の突出端部５ａの塑性変形の方法としては、プレス加工の他に、回転カシメ加工等の機械的な加工方法、若しくは熱、電流、プラズマ等による溶着方法等を用いることができる。また、別の抜け落ち防止手段としては、内部リード線部５の突出端部５ａを螺刻してナットによるネジ止め方法、又は突出端部５ａに止め輪、例えばＣ型止め輪、Ｅ型止め輪等を装着する係止方法等がある。
【００３０】
実施の形態１の発熱体ユニットにおけるサポートリング４は、内部リード線部５に巻き付けられて固定され、コイル状に形成されている。図３及び図４に示すように、サポートリング４が巻き付けられている内部リード線部５における取り付け部位５ｂは、プレス加工により対向する方向で押し潰されている。実施の形態１においては、内部リード線部５が丸形状断面の線材（モリブデン線）であるが、その内部リード線部５における取り付け部位５ｂの断面は略長方形状である。即ち、内部リード線部５において、電流が流れる方向に直交する断面形状が取り付け部位５ｂでは略長方形状であり、その他の部位の丸形状断面と異なっている。
【００３１】
但し、実施の形態１における内部リード線部５の取り付け部位５ｂの断面積は、その他の部位の丸形状断面の断面積に比して８０％以上となるよう形成されている。また、内部リード線部５において、丸形状断面の部分と押し潰された略長方形状断面の部分との境界部分はなだらかな変形となるように形成されており、急激な形状変化がないよう構成されている。したがって、外部リード線７から発熱体２への電流径路である内部リード線部５において、取り付け部位５ｂで急激に抵抗値が変わることが無く、取り付け部位５ｂにおける温度上昇が抑制されている。
【００３２】
実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、図３及び図４に示すように、上記のように形成された内部リード線部５の取り付け部位５ｂと発熱体側の丸形状断面部分との境界部分にサポートリング４が巻着されている。サポートリング４は、内部リード線部５に巻着する巻着部４ａと、コイル形状を有するリング部４ｂと、を有する。
【００３３】
サポートリング４の巻着部４ａは、内部リード線部５に対して複数の巻数（３回から５回の巻数）により巻き付けられている（巻着状態）。このため、サポートリング４は内部リード線部５に緩むことなく固着されている。したがって、サポートリング４は内部リード線部５から外れることが無く、内部リード線部５上を移動することもない。なお、サポートリング４と内部リード線部５との別の固着方法としては、スポット溶接による接続方法も考えられるが、溶接時に生じる熱によりサポートリング４と内部リード線部５の互いの線材が脆性破壊されるおそれがあり、また内部リード線部５の接続点が溶融して断面積が小さくなるおそれがある。このため、サポートリング４と内部リード線部５とをスポット溶接により接続する方法は、好ましい接続方法ではない。
【００３４】
サポートリング４のリング部４ｂは、少なくとも１巻き以上のコイル形状であり、その直径は、発熱体２が収納される円筒形の容器１の内面に近接する大きさを有している。
実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、発熱体２の幅が６．０ｍｍであり、その発熱体２を収納する容器１の円筒部分の内径が８．０ｍｍであり、サポートリング４のリング部４ｂの直径が７．０ｍｍの構成である。したがって、実施の形態１の発熱体ユニットでは、サポートリング４のリング部４ｂと容器１の円筒状部分の内面との隙間は両端部合わせて１．０ｍｍに設定されている。上記の容器１、発熱体２及びサポートリング４の寸法関係は公差を含め、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が、サポートリング４は発熱体２を容器１に対して触れることなく位置規制可能な寸法に設定される。
【００３５】
上記のように、実施の形態１の発熱体ユニットにおけるサポートリング４は、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を有しており、発熱体２の幅より大きな直径のリング部４ｂの外周部分が容器１の内周面に近接した位置にあるため、発熱体２は容器１に接触することなく所望の位置（実施の形態１においては、容器１の長手方向の中心軸と発熱体２の長手方向の中心軸が同軸となる位置）に配置される。
【００３６】
上記のように構成されたサポートリング４は、発熱体２に電力を供給するための内部リード線部５に巻着する構成であり、サポートリング４には外部リード線部７から発熱体２への電流径路が通らない構成である、即ち、サポートリング４は内部リード線部５における電流径路を介在しない構成である。このように、サポートリング４は発熱体２への電流が流れない構成となるため、その電流により発熱することがない。実施の形態１におけるサポートリング４は、発熱体２の位置規制機能を有するとともに、発熱体２から伝導してきた熱を放熱する放熱機能としても機能する。
【００３７】
実施の形態１におけるサポートリング４は、モリブデン線により形成された例で説明するが、発熱体２を位置規制できる剛性を有して、優れた熱伝導（放熱機能）と加工の容易な材料であれば、サポートリング４として用いることが可能であり、例えばニッケル、ステンレス、タングステン等の金属材料等を用いることができる。
また、実施の形態１におけるサポートリング４のリング部４ｂは、円形のコイル状であるが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、発熱体２の位置規制機能及び放熱機能を有する形状であれば用いることが可能である。例えば、図３及び図４で示すリング部４ｂは１．５ターンの巻き数であるが、この巻き数を増やすことにより位置規制及び放熱機能を高めることができる。更に、巻き方としては、必ずしも発熱体２の長手方向に沿って密に巻く必要はなく疎巻きの部分を設けることも可能である。また、リング部４ｂの形状はコイル状に限定されるものではなく、形成が容易で発熱体２を所望の位置に規制できる形状であればよい。なお、内部リード線部５に巻着する巻着部４ａがコイル部４ｂに対して片側一端にのみ巻着した構成で図示しているが必ずしも一端のみに形成する必要はなく、特に巻き数を増やした場合においては両端に形成してもよく、さらにはコイル部４ｂの中間部分に設けることにより、リング部４ｂが更に安定した構成となる。
【００３８】
実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、発熱体２の材料自体が伸縮性を有し、且つ発熱体２の形状パターンが伸縮性を有するため、発熱体２における膨張収縮による変化を吸収するための機構が不要である。特に、実施の形態１において用いた発熱体２は熱膨張率が小さいため、製造時に張力を加えた状態で配設（張設）された発熱体２は、発熱時の膨張を発熱体自体及び発熱体２の形状パターンによる伸縮性により吸収できるものである。したがって、従来の発熱体ユニットにおいて発熱体を常に張設するために設けられていたスプリング部（図９参照）を、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては設ける必要がない。この結果、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、従来の構成では必要であったスプリング部が不要となり、その配設空間に発熱体２を延設することができ、容器１に比して発熱体２の形状を大きく設定することが可能となる。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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材料である。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
実施の形態１における発熱体２は、厚み（ｔ）が１００μｍ（図２参照）であり、発熱体２において発熱する発熱部２ｂの幅(Ｗ１)が６．０ｍｍ（図３参照）であり、発熱体２において保持具に保持される発熱体保持部２ａの幅（Ｗ２）が約５．０ｍｍ（図３参照）であり、発熱部２ｂの長さ（Ｌ）が３００ｍｍ（図１参照）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。
【００４８】
図１及び図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２ｂには、複数のスリットが発熱体２の長手方向に直交する方向に延設されている。発熱部２ｂに形成されている複数のスリットは、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に形成されるスリット形状としては、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や、有底の溝等がある。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。
【００４９】
また、実施の形態１における発熱体２にスリットを形成することにより、発熱体自体の伸縮性と合わせて、このスリット形状による伸縮性により、発熱体２が大きな伸縮性を持つ特性を有するものとなる。
【００５０】
実施の形態１の発熱体２の発熱部２ｂには、図３に示すスリット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スリット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スリット２ｅと、が形成されている。発熱部２ｂにおいて対向する端スリット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、中央スリット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。
【００５１】
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機械的衝撃に対する発熱体２の強度を高めることができる。
【００５２】
また、発熱部２ｂに形成されるスリットパターンは、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による発熱分布を所望の配熱パターンとすることが可能である。
【００５３】
さらに、発熱部２ｂにおいて、端スリット２ｄと中央スリット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の発熱分布（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。
【００５４】
実施の形態１における発熱体２は、発熱体保持部２ａの幅（Ｗ２）が発熱部２ｂの幅（Ｗ１）より狭く形成されている。そして、発熱体保持部２ａから発熱部２ｂへ繋がる領域が徐々に広くなるよう形成され、この領域に放熱機能を有する放熱部２ｆが形成されている。この放熱部２ｆには前述のようなスリットは形成されておらず、広い電流径路が形成されている。この結果、放熱部２ｆにおいては、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。なお、発熱体保持部２ａから発熱部２ｂへ繋がる放熱部２ｆ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。
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への放熱部２ｆにおける幅を徐々に狭くすることにより、放熱部２ｆ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。
【００５５】
上記のように構成された実施の形態１における発熱体２においては、発熱部２ｂにスリットパターンが形成されているため、所望の電流径路を設定できるとともに、伸縮性を有するものとなる。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るとともに、発熱体２に電力を供給する部材に弾性力を持たせる必要がなく、容器１の大きさに比して大きな熱源を提供することが可能となる。
【００５６】
実施の形態１において用いた発熱体２は、軽薄で熱容量が小さく、通電による発熱時の立ち上がりが早いという優れた特性を有する。このため、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、優れた応答性を有して効率高く加熱することができる。また、実施の形態１における発熱体２は軽薄であるため、発熱体２を張設するための張力は小さいものでよい。実施の形態１の発熱体ユニットにおいて、製造時に設定した小さい張力が付加された発熱体２は、容器内の所望の位置で熱膨張を吸収して確実に張設状態を維持できる。
【００５７】
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、スリット加工したが、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。
【００５８】
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(Ｗ１)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。
【００５９】
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。
【００６０】
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電力供給部８により確実に保持されて、発熱体２が容器内の所定位置に配設されている。このように、実施の形態１の発熱体ユニットは、発熱体２が簡単な構成の電力供給部８により容器内の所定位置に確実に保持されるため、安全性及び信頼性が高く、且つ効率の高い熱源を容易に提供することができる。
【００６１】
なお、図５は本発明に係る実施の形態１の発熱体ユニットの別構成の電力供給部を示す平面図である。図３に示した発熱体ユニットにおいては、サポートリング４の巻着部４ａが、内部リード線部５における取り付け部位５ｂの略長方形状断面から丸形状断面へ移行する部位に巻き付けられている。図５に示す発熱体ユニットにおいては、サポートリング４の巻着部４ａが、内部リード線部５における取り付け部位５ｂの略長方形状断面の部位に巻き付けられている。このように、サポートリング４の巻着部４ａを押し潰された取り付け部位５ｂに取り付けても、サポートリング４は内部リード線部５から外れることが無く、且つ内部リード線部５上を移動することもない。
【００６２】
（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６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、容器１に対する発熱体２の配設位置であり、そのため発熱体２の両端に取り付けられるサポートリング及び内部リード線部の形状が異なっている。実施の形態２において、発熱体ユニットにおけるサポートリング及び内部リード線部以外の構成は、実施の形態１の発熱体ユニットと同じである。このため、以下では、実施の形態２におけるサポートリング及び内部リード線部について説明する。なお、実施の形態２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。
【００６３】
図６は、実施の形態２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ているサポートリング４０及び内部リード線部５０等を示す正面図である。
図６に示すように、実施の形態１の発熱体ユニットと同様に、発熱体２の端部は保持具３により平面側と裏面側が挟み付けられており、保持具３の略中央に形成された貫通孔と発熱体２の端部に形成された貫通孔が内部リード線部５０により貫通されている。内部リード線部５０の発熱体側端部が屈曲されており、いわゆるＬ字状に形成されており、このＬ字に屈曲した内部リード線部５０の先端である突出端部５０ａが、発熱体２を挟んだ保持具３の貫通孔を貫通している。保持具３の貫通孔から突出した突出端部５０ａには、実施の形態１と同様に、抜け落ち防止手段（脱落防止手段）が施されている。
【００６４】
実施の形態２の発熱体ユニットに用いられている保持具３は、実施の形態１の保持具３と同様に導電性を有する金属材料で形成された平板な板材を折り曲げて形成されており、発熱体２の発熱体保持部２ａを挟むよう構成されている。内部リード線部５０と保持具３との係合状態をより強固にし、保持具３が内部リード線部５０に対して移動しないようにするため、保持具３と内部リード線部５０とはスポット溶接されている。
【００６５】
上記のように発熱体２に係合するよう取り付けられた内部リード線部５０は、階段状に屈曲した段部５０ｃを有している。このため、発熱体２が容器１の長手方向の中心軸から偏心した位置で長手方向に沿って配置される。実施の形態２における内部リード線部５０にはサポートリング４０を巻き付けるための取り付け部位５０ｂが形成されている。この取り付け部位５０ｂは、前述の実施の形態１における内部リード線部５の取り付け部位５ｂと同様に、プレス加工により押し潰されて形成されている。したがって、実施の形態２においては、内部リード線部５０において、電流が流れる方向に直交する断面形状が取り付け部位５０ｂでは略長方形状であり、その他の部分が丸形状断面となっている。
但し、実施の形態２における内部リード線部５０の取り付け部位５０ｂの断面積は、その他の部分の丸形状断面の断面積に比して８０％以上となるよう形成されている。また、内部リード線部５０において、丸形状断面の部分と押し潰された略長方形状断面の部分との境界部分はなだらかな形状となるように形成されており、急激な形状変化がないよう構成されている。したがって、外部リード線７から発熱体２への電流径路である内部リード線部５０において、取り付け部位５０ｂで急激に抵抗値が変わることが無く、取り付け部位５０ｂにおける温度上昇が抑制されている。
【００６６】
実施の形態２の発熱体ユニットにおいては、図６に示すように、内部リード線部５０の取り付け部位５０ｂと発熱体側の丸形状断面部分との境界部分にサポートリング４０が巻着されている。サポートリング４０は、内部リード線部５０に巻着する巻着部４０ａと、コイル形状を有するリング部４０ｂと、を有する。
【００６７】
サポートリング４０の巻着部４０ａは、内部リード線部５０に対して複数の巻数（３回から５回の巻数）により巻き付けられている（巻着状態）。このため、サポートリング４０は内部リード線部５０に緩むことなく固着されている。したがって、サポートリング４０は内部リード線部５０から外れることが無く、内部リード線部５０上を移動することもない。サポートリング４０のリング部４０ｂは、少なくとも１巻き以上のコイル形状であり、その直径は、発熱体２が収納される容器１の内面に近接する大きさを有している。したがって、サポートリング４０のリング部４０ｂの中心は、容器１の長手方向に平行な中心軸上にある。
【００６８】
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、発熱体２の両端部分が簡単な構成のサポートリング４０及び内部リード線部５０により確実に容器内の所定位置に保持されている。実施の形態２の発熱体ユニットにおいては、発熱体２が容器１の長手方向の中心軸から外れた位置（偏心位置）で長手方向に沿って形成されている。このように構成された実施の形態２の発熱体ユニットは、実施の形態１の発熱体２と同じ仕様の発熱体２を用いて、実施の形態１の発熱体ユニットとは異なる輻射状態を構築することができる。例えば、容器１において発熱体２と近い部分が高温度となるよう構成して、容器１による２次輻射を増やすことが可能な構成となる。また、発熱体２から遠い部分の容器１（内面又は外面）に反射膜を形成して、発熱体２から輻射された熱を反射するよう構成することができる。このように、発熱体２から遠い位置に反射膜が形成できるため、反射膜が容器１の内面であっても発熱体２との接触を防止し、安全性を確保するとともに、低融点の金属膜を反射膜として用いることができる。また、実施の形態２の発熱体ユニットにおいては、反射膜（金属膜）が遠い位置に配置されているため、反射膜自体の発熱を防止できる構成となる。
【００６９】
なお、実施の形態２の発熱体ユニットにおいては、サポートリング４０の巻着部４０ａが、内部リード線部５０における取り付け部位５０ｂの略長方形状断面から丸形状断面へ移行する部位に巻き付けられているが、前述の図５に示した発熱体ユニットと同様に、サポートリング４０の巻着部４０ａが、内部リード線部５０における取り付け部位５０ｂである略長方形状断面の部位にのみ巻き付ける構成でもよい。このように、サポートリング４０の巻着部４０ａを内部リード線部５０における押し潰された取り付け部位５０ｂに取り付けても、サポートリング４０は内部リード線部５０から外れることが無く、内部リード線部５０上を移動することもない。
【００７０】
以上のように構成された実施の形態２の発熱体ユニットは、発熱体２が簡単な構成のサポートリング４０及び内部リード線部５０により容器内の所定位置に確実に保持されるため、安全性及び信頼性が高く、且つ効率の高い熱源を容易に提供することができる。
【００７１】
（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７を用いて説明する。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を張設するための内部リード線部及びサポートリングの構成である。実施の形態３において、発熱体ユニットにおける内部リード線部及びサポートリング以外の構成は、実施の形態１の発熱体ユニットと同じであるため、以下、実施の形態３における内部リード線部及びサポートリングについて説明する。なお、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。
【００７２】
図７は、実施の形態３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ている内部リード線部５１及びサポートリング４１等を示す正面図である。
図７に示すように、実施の形態１の発熱体ユニットと同様に、発熱体２の端部は保持具３により平面側と裏面側が挟み付けられており、保持具３の略中央に形成された貫通孔と発熱体２の端部に形成された貫通孔が内部リード線部５１におけるＬ字形状の先端である突出端部５１ａにより貫通されている。保持具３の貫通孔から突出した内部リード線部５１の突出端部５１ａの先端には、実施の形態１と同様に抜け落ち防止手段（脱落防止手段）が施されている。
【００７３】
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３は、実施の形態１の保持具３と同様に導電性を有する金属材料形成された平板な板材を折り曲げて形成されており、発熱体２の発熱体保持部２ａを挟むよう構成されている。内部リード線部５１と保持具３との係合状態をより強固にし、保持具３が内部リード線部５１に対して移動しないようにするため、保持具３と内部リード線部５１とはスポット溶接されている。
【００７４】
上記のように発熱体２に係合するよう取り付けられた内部リード線部５１には、線材を凹状に屈曲した取り付け部位５１ｂが形成されている。この取り付け部位５１ｂは、前述の実施の形態１における内部リード線部５の取り付け部位５ｂとは異なって、押し潰されてはおらず、断面丸形状のままである。なお、実施の形態３においては、内部リード線部５１として断面丸形状の線材を用いた例で説明するが、他の断面形状、例えば断面矩形状（断面多角形状）の線材を用いることが可能である。
【００７５】
実施の形態３の発熱体ユニットにおいて、実施の形態１と同様に、サポートリング４１は、内部リード線部５１に巻着する巻着部４１ａと、容器１の内面から所定の隙間を有して配置されるコイル形状のリング部４１ｂと、を有している。
内部リード線部５１の取り付け部位５１ｂには、サポートリング４１の線材が３回から５回の巻数で巻き付けられて巻着部４１ａが形成され、サポートリング４１が内部リード線部５１に確実に固着されている。
【００７６】
したがって、実施の形態３においては、内部リード線部５１において、電流が流れる方向に直交する断面積が取り付け部位５１ｂにおいても変わることがなく同じ丸形状断面である。したがって、電流径路である内部リード線部５１において、取り付け部位５１ｂで抵抗値が変わることが無く、温度上昇も発生しない。
前述のように、サポートリング４１のリング部４１ｂは、少なくとも１巻き以上のコイル形状であり、その直径は、発熱体２が収納される容器１の内面に近接する大きさを有している。したがって、サポートリング４１のリング部４１ｂの中心は、容器１の長手方向に平行な中心軸上にある。
【００７７】
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、発熱体２が簡単な構成のサポートリング４１及び内部リード線部５１により確実に容器内の所定位置に保持されている。実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、実施の形態１の発熱体ユニットの効果と同様に、安全性及び信頼性が高く、且つ効率の高い熱源を容易に提供することができる。
【００７８】
（実施の形態４）
本発明に係る実施の形態４における加熱装置ついて図８を用いて以下に説明する。
図８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。
【００７９】
図８において、加熱装置の一例である暖房用の加熱機器６１である機器内部には、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の加熱機器６１においては発熱体ユニットに符号６２を付して説明する。実施の形態４の加熱機器６１には、温度コントローラー６３、反射板６４、保護用のカバー６５等の一般的な暖房用の加熱機器に用いられている構成部材が設けられている。
【００８０】
このように構成された加熱機器６１において、発熱体ユニット６２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６２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６１は、温度コントローラー６３による温度制御により、ユーザの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６２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６１においては、発熱体ユニット６２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６１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６４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６１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。
【００８１】
本発明の加熱装置に装備された発熱体ユニット６２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装置は、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。
【００８２】
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】
【００８３】
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】
【００８４】
【図１】本発明に係る実施の形態１の発熱体ユニットの構成を示す平面図
【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、内部リード線部及びサポートリング等を示す平面図
【図４】図３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、内部リード線部及びサポートリング等を示す正面図
【図５】本発明に係る実施の形態１の発熱体ユニットの別構成を示す平面図
【図６】本発明に係る実施の形態２の発熱体ユニットの構成を示す正面図
【図７】本発明に係る実施の形態３の発熱体ユニットの構成を示す正面図
【図８】本発明に係る実施の形態１から実施の形態３の発熱体ユニットを装備した実施の形態４の加熱装置の一例を示す斜視図
【図９】従来の発熱体ユニットの構成を示す平面図
【符号の説明】
【００８５】
１ 容器
２ 発熱体
２ａ 発熱体保持部
２ｂ 発熱部
３ 保持具
４ サポートリング
４ａ，４０ａ，４１ａ 巻着部
４ｂ，４０ｂ，４１ｂ リング部
５ 内部リード線部
５ａ，５０ａ，５１ａ 突出端部
５ｂ，５０ｂ，５１ｂ 取り付け部位
６ モリブデン箔
７ 外部リード線部
８ 電力供給部
【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たものがあった。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】
従来の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）が取り付けられている。この電力供給部材は、発熱体に対して電力を供給するとともに、発熱体をガラス管内部の所定位置に保持する機能を有する。
【０００４】
図９は本願と同一の出願人が出願した発熱体ユニットを示す平面図である（特許文献１参照。）。図９に示す発熱体ユニットにおいて、電力供給部材は、発熱体１０２の両端が固着された円筒状の保持部１０３と、保持部１０３の外周面に巻き付けられた放熱部１０４と、弾性を有するコイルスプリング形状のスプリング部１０５と、放熱部１０４とスプリング部１０５とともに線材で形成された内部リード線１０６と、ガラス管１０１の溶着部分に埋設されたモリブデン箔１０７と、モリブデン箔１０７を介して内部リード線１０６に電力を供給する外部リード線１０８と、を有している。上記のように、従来の発熱体ユニットにおいては、発熱体１０２に電力を供給するための電力供給部材にスプリング部１０５が設けられていた。スプリング部１０５は、保持部１０３の外周面に巻着された放熱部１０４の巻径より大きく形成された弾性力を有するコイルスプリング形状であり、発熱時における発熱体１０２の熱膨張を吸収して、発熱体１０２の両側から常に張力を加えて発熱体１０２をガラス管内部の所定位置に張設する機能を有する。
【特許文献１】特開２００７−１０３２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、従来用いられていた炭素繊維を編み込んだシート状の発熱体、及び編み込んだ炭素繊維に樹脂を添着して焼成した発熱体とは、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ため、従来の発熱体ユニットに用いられていた電力供給部材では新しい発熱体を確実に保持することができず、従来の発熱体ユニットの構成をそのまま新しい発熱体ユニットに適用すると安全性及び信頼性の点で問題があった。
【０００６】
本発明は、被加熱体を所望の配熱分布で、且つ高温度で効率高く加熱することができる発熱体ユニット及び加熱装置を、簡単な構成で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】
【０００７】
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において、
前記容器の内部における前記電力供給部に固着されて前記発熱体を前記容器の内部の所定位置に保持する位置規制部であって、前記位置規制部には前記電力供給部における電流径路が形成されない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、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。
【０００８】
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の観点の前記電力供給部が、前記発熱体の両端を保持する保持具と、前記保持具に電気的に接続された内部リード線部とを有し、
前記位置規制部が前記内部リード線部に固着されたコイル状のサポートリングであり、
前記位置規制部の外周部分の少なくとも一部が前記容器の内周面に近接して配置されている。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は、位置規制部が発熱体を容器内の所定位置に確実に配設することができ、安全性及び信頼性の高い熱源となる。
【０００９】
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の観点の前記内部リード線部における前記位置規制部が固着される部分の少なくとも一部が他の部位に比べて変形されている。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は、位置規制部を容易に且つ確実に所定位置に設けることができ、製造が容易な構成となる。
【００１０】
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の観点の前記位置規制部が金属線材により構成され、前記内部リード線部に対して前記位置規制部の一部を巻き付けて当該位置規制部を固着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４の観点の発熱体ユニットは、位置規制部を容易に且つ確実に所定位置に設けることができ、製造が容易な構成となる。
【００１１】
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３の観点の 前記内部リード線部が線材により構成されており、前記内部リード線部の変形された部分に前記位置規制部が固着されており、前記内部リード線部の変形された部分は、当該部分を流れる電流径路に直交する断面積が、他の部分における電流径路に直交する断面積に比して８０％以上とな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、内部リード線部における位置規制部が固着される部位の発熱が抑制され、安全性及び信頼性の高い熱源となる。
【００１２】
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３の観点の前記内部リード線部が線材により構成されており、前記位置規制部が固着される前記内部リード線部の部分が屈曲されて構成されている。このように構成された本発明に係る第６の観点の発熱体ユニットは、位置規制部を容易に且つ確実に所定位置に設けることができ、製造が容易な構成となる。
【００１３】
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３の観点の前記発熱体の両端に形成された掛止受部が、前記内部リード線部に形成された掛止部と係合して前記発熱体が前記容器の内部に張設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７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発熱体を容器内の所定位置に容易に且つ確実に保持することができ、安全性及び信頼性の高い熱源となる。
【００１４】
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７の観点の前記発熱体の掛止受部が貫通孔で構成され、前記発熱体の両端を挟む前記保持具における前記掛止受部と対応する位置に貫通孔が形成され、前記掛止部が前記掛止受部と前記保持具の貫通孔とを貫通して係合す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、発熱体を容器内の所定位置に容易に且つ確実に保持して、脱落することが無く、安全性及び信頼性の高い熱源となる。
【００１５】
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８の観点の前記掛止部は、前記保持具の貫通孔を貫通した突出端部が当該貫通孔の直径より大きく塑性変形されている。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、発熱体を容器内の所定位置に容易に且つ確実に保持して、脱落することが無く、安全性及び信頼性の高い熱源となる。
【００１６】
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１０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、効率の高い熱源となる。
【００１７】
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の観点の前記容器が、耐熱性を有するガラス管又はセラミックス管のいずれかにより構成され、前記電力供給部において封止して容器内部に不活性ガスを充填している。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、被加熱体を高温度に加熱することができる効率の高い熱源となる。
【００１８】
本発明に係る第１２の観点の加熱装置は、前記第１乃至第１１の観点の発熱体ユニットを熱源として装備しており、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く、且つ効率の高い加熱装置となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被加熱体を所望の配熱分布で、且つ高温度で効率高く加熱することができ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と共に、安全性及び信頼性が高い発熱体ユニット及び加熱装置を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
（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３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、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。
【００２２】
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が封止されている。発熱体２等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実施の形態１の発熱体ユニット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、及びセラミック材等から適宜選択される。
【００２３】
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電力供給部８と、を備えている。
【００２４】
発熱体２の両端に設けられた電力供給部８は、発熱体２の両端に取り付けられた保持具３、サポートリング４、内部リード線部５、モリブデン箔６、及び外部リード線部７を含んでいる。保持具３には内部リード線部５が固定されており、内部リード線部５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６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部７と電気的に接続されている。
【００２５】
図１及び図２に示すように、内部リード線部５には、位置規制機能を有する位置規制部であるサポートリング４が取り付けられている。内部リード線部５は一本の線材、例えばモリブデン線で構成され、サポートリング４は、例えばモリブデン線をコイル状に形成したものである。
なお、実施の形態１における内部リード線部５及びサポートリング４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金属線（丸棒形状、平板形状）を用いて形成してもよい。
【００２６】
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、サポートリング４、内部リード線部５、モリブデン箔６、及び外部リード線部７により構成された電力供給部８が、発熱体２の両側に設けられて、発熱体２に電力を供給するととものに、発熱体２を容器内の所定位置に張設している。
【００２７】
図３は実施の形態１の発熱体ユニットにおける発熱体２の一方の端部近傍を示す平面図である。図４は図３に示した発熱体の端部近傍の正面図である。なお、図３に示す発熱体２において、図１及び図３の平面図に示されている面が被加熱物の対向面となる。
【００２８】
図３及び図４に示すように、発熱体２の端部は保持具３により平面側と裏面側が挟み付けらており、保持具３の略中央に形成された貫通孔と発熱体２の端部に形成された貫通孔が内部リード線部５の端部により貫通されている。内部リード線部５は、その発熱体側端部が屈曲されて、いわゆるＬ字状に形成されている。このＬ字に屈曲した内部リード線部５の先端が、発熱体２を挟んだ保持具３の貫通孔を貫通して、保持具３の貫通孔から突出している。
【００２９】
保持具３の貫通孔から突出した内部リード線部５の突出端部５ａには、抜け落ち防止手段（脱落防止手段）が施されている。図４に示すように、内部リード線部５の突出端部５ａは、プレス加工等により塑性変形して潰された状態である。即ち、内部リード線部５における突出端部５ａは、保持具３の貫通孔の直径より大きな形状に加工されており、抜け落ち防止手段が施されている。内部リード線部５の突出端部５ａの塑性変形の方法としては、プレス加工の他に、回転カシメ加工等の機械的な加工方法、若しくは熱、電流、プラズマ等による溶着方法等を用いることができる。また、別の抜け落ち防止手段としては、内部リード線部５の突出端部５ａを螺刻してナットによるネジ止め方法、又は突出端部５ａに止め輪、例えばＣ型止め輪、Ｅ型止め輪等を装着する係止方法等がある。
【００３０】
実施の形態１の発熱体ユニットにおけるサポートリング４は、内部リード線部５に巻き付けられて固定され、コイル状に形成されている。図３及び図４に示すように、サポートリング４が巻き付けられている内部リード線部５における取り付け部位５ｂは、プレス加工により対向する方向で押し潰されている。実施の形態１においては、内部リード線部５が丸形状断面の線材（モリブデン線）であるが、その内部リード線部５における取り付け部位５ｂの断面は略長方形状である。即ち、内部リード線部５において、電流が流れる方向に直交する断面形状が取り付け部位５ｂでは略長方形状であり、その他の部位の丸形状断面と異なっている。
【００３１】
但し、実施の形態１における内部リード線部５の取り付け部位５ｂの断面積は、その他の部位の丸形状断面の断面積に比して８０％以上となるよう形成されている。また、内部リード線部５において、丸形状断面の部分と押し潰された略長方形状断面の部分との境界部分はなだらかな変形となるように形成されており、急激な形状変化がないよう構成されている。したがって、外部リード線７から発熱体２への電流径路である内部リード線部５において、取り付け部位５ｂで急激に抵抗値が変わることが無く、取り付け部位５ｂにおける温度上昇が抑制されている。
【００３２】
実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、図３及び図４に示すように、上記のように形成された内部リード線部５の取り付け部位５ｂと発熱体側の丸形状断面部分との境界部分にサポートリング４が巻着されている。サポートリング４は、内部リード線部５に巻着する巻着部４ａと、コイル形状を有するリング部４ｂと、を有する。
【００３３】
サポートリング４の巻着部４ａは、内部リード線部５に対して複数の巻数（３回から５回の巻数）により巻き付けられている（巻着状態）。このため、サポートリング４は内部リード線部５に緩むことなく固着されている。したがって、サポートリング４は内部リード線部５から外れることが無く、内部リード線部５上を移動することもない。なお、サポートリング４と内部リード線部５との別の固着方法としては、スポット溶接による接続方法も考えられるが、溶接時に生じる熱によりサポートリング４と内部リード線部５の互いの線材が脆性破壊されるおそれがあり、また内部リード線部５の接続点が溶融して断面積が小さくなるおそれがある。このため、サポートリング４と内部リード線部５とをスポット溶接により接続する方法は、好ましい接続方法ではない。
【００３４】
サポートリング４のリング部４ｂは、少なくとも１巻き以上のコイル形状であり、その直径は、発熱体２が収納される円筒形の容器１の内面に近接する大きさを有している。
実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、発熱体２の幅が６．０ｍｍであり、その発熱体２を収納する容器１の円筒部分の内径が８．０ｍｍであり、サポートリング４のリング部４ｂの直径が７．０ｍｍの構成である。したがって、実施の形態１の発熱体ユニットでは、サポートリング４のリング部４ｂと容器１の円筒状部分の内面との隙間は両端部合わせて１．０ｍｍに設定されている。上記の容器１、発熱体２及びサポートリング４の寸法関係は公差を含め、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が、サポートリング４は発熱体２を容器１に対して触れることなく位置規制可能な寸法に設定される。
【００３５】
上記のように、実施の形態１の発熱体ユニットにおけるサポートリング４は、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を有しており、発熱体２の幅より大きな直径のリング部４ｂの外周部分が容器１の内周面に近接した位置にあるため、発熱体２は容器１に接触することなく所望の位置（実施の形態１においては、容器１の長手方向の中心軸と発熱体２の長手方向の中心軸が同軸となる位置）に配置される。
【００３６】
上記のように構成されたサポートリング４は、発熱体２に電力を供給するための内部リード線部５に巻着する構成であり、サポートリング４には外部リード線部７から発熱体２への電流径路が通らない構成である、即ち、サポートリング４は内部リード線部５における電流径路を介在しない構成である。このように、サポートリング４は発熱体２への電流が流れない構成となるため、その電流により発熱することがない。実施の形態１におけるサポートリング４は、発熱体２の位置規制機能を有するとともに、発熱体２から伝導してきた熱を放熱する放熱機能としても機能する。
【００３７】
実施の形態１におけるサポートリング４は、モリブデン線により形成された例で説明するが、発熱体２を位置規制できる剛性を有して、優れた熱伝導（放熱機能）と加工の容易な材料であれば、サポートリング４として用いることが可能であり、例えばニッケル、ステンレス、タングステン等の金属材料等を用いることができる。
また、実施の形態１におけるサポートリング４のリング部４ｂは、円形のコイル状であるが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、発熱体２の位置規制機能及び放熱機能を有する形状であれば用いることが可能である。例えば、図３及び図４で示すリング部４ｂは１．５ターンの巻き数であるが、この巻き数を増やすことにより位置規制及び放熱機能を高めることができる。更に、巻き方としては、必ずしも発熱体２の長手方向に沿って密に巻く必要はなく疎巻きの部分を設けることも可能である。また、リング部４ｂの形状はコイル状に限定されるものではなく、形成が容易で発熱体２を所望の位置に規制できる形状であればよい。なお、内部リード線部５に巻着する巻着部４ａがコイル部４ｂに対して片側一端にのみ巻着した構成で図示しているが必ずしも一端のみに形成する必要はなく、特に巻き数を増やした場合においては両端に形成してもよく、さらにはコイル部４ｂの中間部分に設けることにより、リング部４ｂが更に安定した構成となる。
【００３８】
実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、発熱体２の材料自体が伸縮性を有し、且つ発熱体２の形状パターンが伸縮性を有するため、発熱体２における膨張収縮による変化を吸収するための機構が不要である。特に、実施の形態１において用いた発熱体２は熱膨張率が小さいため、製造時に張力を加えた状態で配設（張設）された発熱体２は、発熱時の膨張を発熱体自体及び発熱体２の形状パターンによる伸縮性により吸収できるものである。したがって、従来の発熱体ユニットにおいて発熱体を常に張設するために設けられていたスプリング部（図９参照）を、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては設ける必要がない。この結果、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、従来の構成では必要であったスプリング部が不要となり、その配設空間に発熱体２を延設することができ、容器１に比して発熱体２の形状を大きく設定することが可能となる。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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材料である。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
実施の形態１における発熱体２は、厚み（ｔ）が１００μｍ（図２参照）であり、発熱体２において発熱する発熱部２ｂの幅(Ｗ１)が６．０ｍｍ（図３参照）であり、発熱体２において保持具に保持される発熱体保持部２ａの幅（Ｗ２）が約５．０ｍｍ（図３参照）であり、発熱部２ｂの長さ（Ｌ）が３００ｍｍ（図１参照）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。
【００４８】
図１及び図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２ｂには、複数のスリットが発熱体２の長手方向に直交する方向に延設されている。発熱部２ｂに形成されている複数のスリットは、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に形成されるスリット形状としては、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や、有底の溝等がある。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。
【００４９】
また、実施の形態１における発熱体２にスリットを形成することにより、発熱体自体の伸縮性と合わせて、このスリット形状による伸縮性により、発熱体２が大きな伸縮性を持つ特性を有するものとなる。
【００５０】
実施の形態１の発熱体２の発熱部２ｂには、図３に示すスリット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スリット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スリット２ｅと、が形成されている。発熱部２ｂにおいて対向する端スリット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、中央スリット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。
【００５１】
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機械的衝撃に対する発熱体２の強度を高めることができる。
【００５２】
また、発熱部２ｂに形成されるスリットパターンは、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による発熱分布を所望の配熱パターンとすることが可能である。
【００５３】
さらに、発熱部２ｂにおいて、端スリット２ｄと中央スリット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の発熱分布（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。
【００５４】
実施の形態１における発熱体２は、発熱体保持部２ａの幅（Ｗ２）が発熱部２ｂの幅（Ｗ１）より狭く形成されている。そして、発熱体保持部２ａから発熱部２ｂへ繋がる領域が徐々に広くなるよう形成され、この領域に放熱機能を有する放熱部２ｆが形成されている。この放熱部２ｆには前述のようなスリットは形成されておらず、広い電流径路が形成されている。この結果、放熱部２ｆにおいては、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。なお、発熱体保持部２ａから発熱部２ｂへ繋がる放熱部２ｆ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。
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への放熱部２ｆにおける幅を徐々に狭くすることにより、放熱部２ｆ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。
【００５５】
上記のように構成された実施の形態１における発熱体２においては、発熱部２ｂにスリットパターンが形成されているため、所望の電流径路を設定できるとともに、伸縮性を有するものとなる。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るとともに、発熱体２に電力を供給する部材に弾性力を持たせる必要がなく、容器１の大きさに比して大きな熱源を提供することが可能となる。
【００５６】
実施の形態１において用いた発熱体２は、軽薄で熱容量が小さく、通電による発熱時の立ち上がりが早いという優れた特性を有する。このため、実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、優れた応答性を有して効率高く加熱することができる。また、実施の形態１における発熱体２は軽薄であるため、発熱体２を張設するための張力は小さいものでよい。実施の形態１の発熱体ユニットにおいて、製造時に設定した小さい張力が付加された発熱体２は、容器内の所望の位置で熱膨張を吸収して確実に張設状態を維持できる。
【００５７】
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、スリット加工したが、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。
【００５８】
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(Ｗ１)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。
【００５９】
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。
【００６０】
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電力供給部８により確実に保持されて、発熱体２が容器内の所定位置に配設されている。このように、実施の形態１の発熱体ユニットは、発熱体２が簡単な構成の電力供給部８により容器内の所定位置に確実に保持されるため、安全性及び信頼性が高く、且つ効率の高い熱源を容易に提供することができる。
【００６１】
なお、図５は本発明に係る実施の形態１の発熱体ユニットの別構成の電力供給部を示す平面図である。図３に示した発熱体ユニットにおいては、サポートリング４の巻着部４ａが、内部リード線部５における取り付け部位５ｂの略長方形状断面から丸形状断面へ移行する部位に巻き付けられている。図５に示す発熱体ユニットにおいては、サポートリング４の巻着部４ａが、内部リード線部５における取り付け部位５ｂの略長方形状断面の部位に巻き付けられている。このように、サポートリング４の巻着部４ａを押し潰された取り付け部位５ｂに取り付けても、サポートリング４は内部リード線部５から外れることが無く、且つ内部リード線部５上を移動することもない。
【００６２】
（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６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、容器１に対する発熱体２の配設位置であり、そのため発熱体２の両端に取り付けられるサポートリング及び内部リード線部の形状が異なっている。実施の形態２において、発熱体ユニットにおけるサポートリング及び内部リード線部以外の構成は、実施の形態１の発熱体ユニットと同じである。このため、以下では、実施の形態２におけるサポートリング及び内部リード線部について説明する。なお、実施の形態２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。
【００６３】
図６は、実施の形態２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ているサポートリング４０及び内部リード線部５０等を示す正面図である。
図６に示すように、実施の形態１の発熱体ユニットと同様に、発熱体２の端部は保持具３により平面側と裏面側が挟み付けられており、保持具３の略中央に形成された貫通孔と発熱体２の端部に形成された貫通孔が内部リード線部５０により貫通されている。内部リード線部５０の発熱体側端部が屈曲されており、いわゆるＬ字状に形成されており、このＬ字に屈曲した内部リード線部５０の先端である突出端部５０ａが、発熱体２を挟んだ保持具３の貫通孔を貫通している。保持具３の貫通孔から突出した突出端部５０ａには、実施の形態１と同様に、抜け落ち防止手段（脱落防止手段）が施されている。
【００６４】
実施の形態２の発熱体ユニットに用いられている保持具３は、実施の形態１の保持具３と同様に導電性を有する金属材料で形成された平板な板材を折り曲げて形成されており、発熱体２の発熱体保持部２ａを挟むよう構成されている。内部リード線部５０と保持具３との係合状態をより強固にし、保持具３が内部リード線部５０に対して移動しないようにするため、保持具３と内部リード線部５０とはスポット溶接されている。
【００６５】
上記のように発熱体２に係合するよう取り付けられた内部リード線部５０は、階段状に屈曲した段部５０ｃを有している。このため、発熱体２が容器１の長手方向の中心軸から偏心した位置で長手方向に沿って配置される。実施の形態２における内部リード線部５０にはサポートリング４０を巻き付けるための取り付け部位５０ｂが形成されている。この取り付け部位５０ｂは、前述の実施の形態１における内部リード線部５の取り付け部位５ｂと同様に、プレス加工により押し潰されて形成されている。したがって、実施の形態２においては、内部リード線部５０において、電流が流れる方向に直交する断面形状が取り付け部位５０ｂでは略長方形状であり、その他の部分が丸形状断面となっている。
但し、実施の形態２における内部リード線部５０の取り付け部位５０ｂの断面積は、その他の部分の丸形状断面の断面積に比して８０％以上となるよう形成されている。また、内部リード線部５０において、丸形状断面の部分と押し潰された略長方形状断面の部分との境界部分はなだらかな形状となるように形成されており、急激な形状変化がないよう構成されている。したがって、外部リード線７から発熱体２への電流径路である内部リード線部５０において、取り付け部位５０ｂで急激に抵抗値が変わることが無く、取り付け部位５０ｂにおける温度上昇が抑制されている。
【００６６】
実施の形態２の発熱体ユニットにおいては、図６に示すように、内部リード線部５０の取り付け部位５０ｂと発熱体側の丸形状断面部分との境界部分にサポートリング４０が巻着されている。サポートリング４０は、内部リード線部５０に巻着する巻着部４０ａと、コイル形状を有するリング部４０ｂと、を有する。
【００６７】
サポートリング４０の巻着部４０ａは、内部リード線部５０に対して複数の巻数（３回から５回の巻数）により巻き付けられている（巻着状態）。このため、サポートリング４０は内部リード線部５０に緩むことなく固着されている。したがって、サポートリング４０は内部リード線部５０から外れることが無く、内部リード線部５０上を移動することもない。サポートリング４０のリング部４０ｂは、少なくとも１巻き以上のコイル形状であり、その直径は、発熱体２が収納される容器１の内面に近接する大きさを有している。したがって、サポートリング４０のリング部４０ｂの中心は、容器１の長手方向に平行な中心軸上にある。
【００６８】
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、発熱体２の両端部分が簡単な構成のサポートリング４０及び内部リード線部５０により確実に容器内の所定位置に保持されている。実施の形態２の発熱体ユニットにおいては、発熱体２が容器１の長手方向の中心軸から外れた位置（偏心位置）で長手方向に沿って形成されている。このように構成された実施の形態２の発熱体ユニットは、実施の形態１の発熱体２と同じ仕様の発熱体２を用いて、実施の形態１の発熱体ユニットとは異なる輻射状態を構築することができる。例えば、容器１において発熱体２と近い部分が高温度となるよう構成して、容器１による２次輻射を増やすことが可能な構成となる。また、発熱体２から遠い部分の容器１（内面又は外面）に反射膜を形成して、発熱体２から輻射された熱を反射するよう構成することができる。このように、発熱体２から遠い位置に反射膜が形成できるため、反射膜が容器１の内面であっても発熱体２との接触を防止し、安全性を確保するとともに、低融点の金属膜を反射膜として用いることができる。また、実施の形態２の発熱体ユニットにおいては、反射膜（金属膜）が遠い位置に配置されているため、反射膜自体の発熱を防止できる構成となる。
【００６９】
なお、実施の形態２の発熱体ユニットにおいては、サポートリング４０の巻着部４０ａが、内部リード線部５０における取り付け部位５０ｂの略長方形状断面から丸形状断面へ移行する部位に巻き付けられているが、前述の図５に示した発熱体ユニットと同様に、サポートリング４０の巻着部４０ａが、内部リード線部５０における取り付け部位５０ｂである略長方形状断面の部位にのみ巻き付ける構成でもよい。このように、サポートリング４０の巻着部４０ａを内部リード線部５０における押し潰された取り付け部位５０ｂに取り付けても、サポートリング４０は内部リード線部５０から外れることが無く、内部リード線部５０上を移動することもない。
【００７０】
以上のように構成された実施の形態２の発熱体ユニットは、発熱体２が簡単な構成のサポートリング４０及び内部リード線部５０により容器内の所定位置に確実に保持されるため、安全性及び信頼性が高く、且つ効率の高い熱源を容易に提供することができる。
【００７１】
（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７を用いて説明する。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を張設するための内部リード線部及びサポートリングの構成である。実施の形態３において、発熱体ユニットにおける内部リード線部及びサポートリング以外の構成は、実施の形態１の発熱体ユニットと同じであるため、以下、実施の形態３における内部リード線部及びサポートリングについて説明する。なお、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。
【００７２】
図７は、実施の形態３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ている内部リード線部５１及びサポートリング４１等を示す正面図である。
図７に示すように、実施の形態１の発熱体ユニットと同様に、発熱体２の端部は保持具３により平面側と裏面側が挟み付けられており、保持具３の略中央に形成された貫通孔と発熱体２の端部に形成された貫通孔が内部リード線部５１におけるＬ字形状の先端である突出端部５１ａにより貫通されている。保持具３の貫通孔から突出した内部リード線部５１の突出端部５１ａの先端には、実施の形態１と同様に抜け落ち防止手段（脱落防止手段）が施されている。
【００７３】
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３は、実施の形態１の保持具３と同様に導電性を有する金属材料形成された平板な板材を折り曲げて形成されており、発熱体２の発熱体保持部２ａを挟むよう構成されている。内部リード線部５１と保持具３との係合状態をより強固にし、保持具３が内部リード線部５１に対して移動しないようにするため、保持具３と内部リード線部５１とはスポット溶接されている。
【００７４】
上記のように発熱体２に係合するよう取り付けられた内部リード線部５１には、線材を凹状に屈曲した取り付け部位５１ｂが形成されている。この取り付け部位５１ｂは、前述の実施の形態１における内部リード線部５の取り付け部位５ｂとは異なって、押し潰されてはおらず、断面丸形状のままである。なお、実施の形態３においては、内部リード線部５１として断面丸形状の線材を用いた例で説明するが、他の断面形状、例えば断面矩形状（断面多角形状）の線材を用いることが可能である。
【００７５】
実施の形態３の発熱体ユニットにおいて、実施の形態１と同様に、サポートリング４１は、内部リード線部５１に巻着する巻着部４１ａと、容器１の内面から所定の隙間を有して配置されるコイル形状のリング部４１ｂと、を有している。
内部リード線部５１の取り付け部位５１ｂには、サポートリング４１の線材が３回から５回の巻数で巻き付けられて巻着部４１ａが形成され、サポートリング４１が内部リード線部５１に確実に固着されている。
【００７６】
したがって、実施の形態３においては、内部リード線部５１において、電流が流れる方向に直交する断面積が取り付け部位５１ｂにおいても変わることがなく同じ丸形状断面である。したがって、電流径路である内部リード線部５１において、取り付け部位５１ｂで抵抗値が変わることが無く、温度上昇も発生しない。
前述のように、サポートリング４１のリング部４１ｂは、少なくとも１巻き以上のコイル形状であり、その直径は、発熱体２が収納される容器１の内面に近接する大きさを有している。したがって、サポートリング４１のリング部４１ｂの中心は、容器１の長手方向に平行な中心軸上にある。
【００７７】
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、発熱体２が簡単な構成のサポートリング４１及び内部リード線部５１により確実に容器内の所定位置に保持されている。実施の形態３の発熱体ユニットにおいては、実施の形態１の発熱体ユニットの効果と同様に、安全性及び信頼性が高く、且つ効率の高い熱源を容易に提供することができる。
【００７８】
（実施の形態４）
本発明に係る実施の形態４における加熱装置ついて図８を用いて以下に説明する。
図８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。
【００７９】
図８において、加熱装置の一例である暖房用の加熱機器６１である機器内部には、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の加熱機器６１においては発熱体ユニットに符号６２を付して説明する。実施の形態４の加熱機器６１には、温度コントローラー６３、反射板６４、保護用のカバー６５等の一般的な暖房用の加熱機器に用いられている構成部材が設けられている。
【００８０】
このように構成された加熱機器６１において、発熱体ユニット６２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６２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６１は、温度コントローラー６３による温度制御により、ユーザの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６２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６１においては、発熱体ユニット６２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６１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６４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６１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。
【００８１】
本発明の加熱装置に装備された発熱体ユニット６２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装置は、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。
【００８２】
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】
【００８３】
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】
【００８４】
【図１】本発明に係る実施の形態１の発熱体ユニットの構成を示す平面図
【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、内部リード線部及びサポートリング等を示す平面図
【図４】図３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、内部リード線部及びサポートリング等を示す正面図
【図５】本発明に係る実施の形態１の発熱体ユニットの別構成を示す平面図
【図６】本発明に係る実施の形態２の発熱体ユニットの構成を示す正面図
【図７】本発明に係る実施の形態３の発熱体ユニットの構成を示す正面図
【図８】本発明に係る実施の形態１から実施の形態３の発熱体ユニットを装備した実施の形態４の加熱装置の一例を示す斜視図
【図９】従来の発熱体ユニットの構成を示す平面図
【符号の説明】
【００８５】
１ 容器
２ 発熱体
２ａ 発熱体保持部
２ｂ 発熱部
３ 保持具
４ サポートリング
４ａ，４０ａ，４１ａ 巻着部
４ｂ，４０ｂ，４１ｂ リング部
５ 内部リード線部
５ａ，５０ａ，５１ａ 突出端部
５ｂ，５０ｂ，５１ｂ 取り付け部位
６ モリブデン箔
７ 外部リード線部
８ 電力供給部
【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において、
前記容器の内部における前記電力供給部に固着されて前記発熱体を前記容器の内部の所定位置に保持する位置規制部であって、前記位置規制部には前記電力供給部における電流径路が形成されないよう構成された発熱体ユニット。
【請求項２】
前記電力供給部が、前記発熱体の両端を保持する保持具と、前記保持具に電気的に接続された内部リード線部とを有し、
前記位置規制部が前記内部リード線部に固着されたコイル状のサポートリングであり、
前記位置規制部の外周部分の少なくとも一部が前記容器の内周面に近接して配置された請求項１に記載の発熱体ユニット。
【請求項３】
前記内部リード線部における前記位置規制部が固着される部分の少なくとも一部が他の部位に比べて変形された請求項２に記載の発熱体ユニット。
【請求項４】
前記位置規制部が金属線材により構成され、前記内部リード線部に対して前記位置規制部の一部を巻き付けて当該位置規制部を固着した請求項３に記載の発熱体ユニット。
【請求項５】
前記内部リード線部が線材により構成されており、前記内部リード線部の変形された部分に前記位置規制部が固着されており、前記内部リード線部の変形された部分は、当該部分を流れる電流径路に直交する断面積が、他の部分における電流径路に直交する断面積に比して８０％以上となるよう構成された請求項３に記載の発熱体ユニット。
【請求項６】
前記内部リード線部が線材により構成されており、前記位置規制部が固着される前記内部リード線部の部分が屈曲されて構成された請求項３に記載の発熱体ユニット。
【請求項７】
前記発熱体の両端に形成された掛止受部が、前記内部リード線部に形成された掛止部と係合して前記発熱体が前記容器の内部に張設されるよう構成された請求項３に記載の発熱体ユニット。
【請求項８】
前記発熱体の掛止受部が貫通孔で構成され、前記発熱体の両端を挟む前記保持具における前記掛止受部と対応する位置に貫通孔が形成され、前記掛止部が前記掛止受部と前記保持具の貫通孔とを貫通して係合するよう構成された請求項７に記載の発熱体ユニット。
【請求項９】
前記掛止部において、前記保持具の貫通孔を貫通した突出端部が当該貫通孔の直径より大きく塑性変形された請求項８に記載の発熱体ユニット。
【請求項１０】
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】
前記容器が、耐熱性を有するガラス管又はセラミックス管のいずれかにより構成され、前記電力供給部において封止して容器内部に不活性ガスを充填した請求項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】
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において、
前記容器の内部における前記電力供給部に固着されて前記発熱体を前記容器の内部の所定位置に保持する位置規制部であって、前記位置規制部には前記電力供給部における電流径路が形成されないよう構成された発熱体ユニット。
【請求項２】
前記電力供給部が、前記発熱体の両端を保持する保持具と、前記保持具に電気的に接続された内部リード線部とを有し、
前記位置規制部が前記内部リード線部に固着されたコイル状のサポートリングであり、
前記位置規制部の外周部分の少なくとも一部が前記容器の内周面に近接して配置された請求項１に記載の発熱体ユニット。
【請求項３】
前記内部リード線部における前記位置規制部が固着される部分の少なくとも一部が他の部位に比べて変形された請求項２に記載の発熱体ユニット。
【請求項４】
前記位置規制部が金属線材により構成され、前記内部リード線部に対して前記位置規制部の一部を巻き付けて当該位置規制部を固着した請求項３に記載の発熱体ユニット。
【請求項５】
前記内部リード線部が線材により構成されており、前記内部リード線部の変形された部分に前記位置規制部が固着されており、前記内部リード線部の変形された部分は、当該部分を流れる電流径路に直交する断面積が、他の部分における電流径路に直交する断面積に比して８０％以上となるよう構成された請求項３に記載の発熱体ユニット。
【請求項６】
前記内部リード線部が線材により構成されており、前記位置規制部が固着される前記内部リード線部の部分が屈曲されて構成された請求項３に記載の発熱体ユニット。
【請求項７】
前記発熱体の両端に形成された掛止受部が、前記内部リード線部に形成された掛止部と係合して前記発熱体が前記容器の内部に張設されるよう構成された請求項３に記載の発熱体ユニット。
【請求項８】
前記発熱体の掛止受部が貫通孔で構成され、前記発熱体の両端を挟む前記保持具における前記掛止受部と対応する位置に貫通孔が形成され、前記掛止部が前記掛止受部と前記保持具の貫通孔とを貫通して係合するよう構成された請求項７に記載の発熱体ユニット。
【請求項９】
前記掛止部において、前記保持具の貫通孔を貫通した突出端部が当該貫通孔の直径より大きく塑性変形された請求項８に記載の発熱体ユニット。
【請求項１０】
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】
前記容器が、耐熱性を有するガラス管又はセラミックス管のいずれかにより構成され、前記電力供給部において封止して容器内部に不活性ガスを充填した請求項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】
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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２７２２２５（Ｐ２００９−２７２２２５Ａ）
【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２００８−１２３４１０（Ｐ２００８−１２３４１０）
【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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