JPS61501802A - 赤外線パネルエミッタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 赤外線パネルエミッタおよびその製造方法技術分野 本発明は非集束（ｎｏｎｆｏｃｕｓｅｄ）赤外線パネルエミッタおよびその製造 方法に関するものである。

背景技術 赤外線は、可視光（０，７ｒμ）とヤイクロ波（１’０’０’Ｏμ）の間の電磁 スペクトル部分である。赤外線領域は近赤外線（０，７２μｍ１．５μ）、中間 赤外線（１，５μｍ５．６μ）および遠赤外線（５８６μｍ１０００μ）に分け られる。

物体が赤外線源の近くを通ると赤外線エネルギはその物体の物質を透過し、その 分子によって吸収される。

分子の固有周波数は増加し、その物質内に熱を発生し、物体は熱くなる。すべて の物質は、その色と原子構造に応じて、赤外線の成る波長を他の波長よりも容易 に吸収する。中間赤外線は、波長の短い近赤外線よりも遥かに多くの物質に吸収 され易い。

赤外線源の１つのタイプは「集束（ｆｏｃｕｓｅｄ）　Ｊエミッタである。この タイプのものは、多くの物質によって反射され易く吸収されにくい特定の波長の 赤外線エネルギ（普通は近赤外線領域）を放射する。このタイプのエミッタは、 前記の透過の不足を補うために強くされ、また放射線を加工領域に集束するため に反射器が用いられる。強さを増すことによって消費電力が増し、より熱くなる エミッタの動作に冷却シテスムが必要となり、エミッタの寿命が短くなり、温度 に敏感な加熱された被加工物を損傷する。更に、反射器およびエミツタ面上への 蒸気の凝縮によって強さが損なわれることもある。集束赤外線源は一般に可なり の入力エネルギを必要とし、赤外線に変換されるのはこのうちの２０−５９％だ けであり、その予想寿命は略々３００時間である。

よく知られた集束エミッタはＴ−３ランプであるが、このランプは、小さなタン タル円板で支持されたらせん状のタングステンフィラメント　（抵抗素子）を入 れた密封管状石英容器より成る。この管状容器には、ハロゲンまたはアルゴンが 充填され、フィラメントの酸化による劣化を防いでいる。石英と金属リードワイ ヤの熱膨張係数の相違のためにシールで適当な冷却を維持せねばならず、さもな ければランプの破損をきたすことになる。前記のＴ−３ランプは、定格電圧にお いて１．１５μのピーク波長で動作し、これに応じたフィラメント温度は２２４ ６℃である。

別の一般に使用されている集束エミッタはＮｉ／Ｃｒ合金石英ランプで、このラ ンプは、フィラメントが非排気石英管に入れられている点を除けば前記のＴ−３ ランプと構造は同じである。この赤外線源は、定格電圧において２．１１μのピ ーク波長で動作し、これに応じたフィラメント温度は１１００℃である。

２次放射線の原理に基づいて動作する非集束赤外線パネルエミッタは有効である 。このパネルエミッタは、そのエネルギを周囲の物質に伝搬する抵抗素子を有し 、今度はこの周囲の物質が、全加工面に亘り車た色および原子構造のより広いス ペクトルに亘って赤外線エネルギをより均一に放射する。

この種のパネルエミッタの抵抗素子の代表的なものは、コイル状に巻回された線 またはひだをつけたリボン箔で、パネルの表面を横切って前後に延在する連続し た溝内におかれる。パネル表面の各端における溝の彎曲部分によって隣接溝内の 線または箔の近さが制限される。その結果、この構造は抵抗素子によるパネル面 のカバー範囲が６５から７０％に制限さ°れ、このようにカバー範囲が限られる ことによって、パネル放射面全体に亘って厳密な温度均一性を得ることが難しい 。

別の公知のパネルエミッタは、抵抗素子として役立つ酸化錫で被覆されたガラス 放射層を有している。この酸化錫の層は高価な蒸着法によって設けられる。

発明の開示 本発明の目的は、放射面全体に亘っての温度変化が最小である改良された赤外線 パネルエミッタおよびその製造方法を得ることにある。

本発明の別の目的は、簡単且つ経済的に製造することのできる改良されたパネル エミッタを得ることにある。

本発明の更に別の目的は、消費電力の少ないこのようなパネルエミッタを得るこ とにある。

本発明によれば、非集束赤外線パネルエミッタは絶縁層と２次エミッタ間に位置 されたエッチされた箔（以下エツチング箔と会う）の１次エミッタより成る。

このエツチング箔の電極パターンは鉄箔の全面積の約６０％から約９０％をカバ ーする。パネル放射面全体に亘る温度変化は約０．５℃よりも小さい。

更に本発明によれば、非集束赤外線パネルエミッタは、結着されたパネルエミッ タであり、このエミッタぼ、結合剤で互いに結着された１次エミッタ、２次エミ ッタおよび絶縁層より成り、結合剤、２次エミッタおよび絶縁層は、略々同じ小 さな熱膨張係数、好ましくは１０００℃で約０．１％の収縮率を有する。隣接す る１次エミッタの空隙によって１次エミッタの熱膨張および収縮が可能となる。

本発明は更にこのようなパネルエミッタの製造方法に関するものである。１次エ ミッタはメツシュシートに取付けられて複合体を形成し、この複合体を絶縁層に 隣接して置く。結合剤のスラリーを前記の複合体に施し、絶縁層に浸透させる。

次いで２次エミッタを前記の複合体に隣接して置き、アセンブリを形成する。

附加的なスラリーを２次エミッタの放射面に施す。次いでアセンブリを低い温度 （２５０℃よりも下が好ましい）で加熱し、パネル構成要素の水分を取る。メツ シュシートを気化し、箔の熱膨張のための空隙を形成するために成る温度（好ま しくは５００℃よりも下）で加熱する。次いでアセンブリをより高い温度（好ま しくは８００℃よりも上）で加熱して２次エミッタ、１次エミッタおよび絶縁層 を結着する。結着されたパネルは、中間および近赤外線波長の放射線を出す。

本発明のその他の目的および利点は、添付の図面と以下の実施例の説明から明ら かになるであろう。以下の説明において用いる「上方」、「下方」、「上」およ び「下」という言葉は説明のために過ぎないもので、何等制限の意味に使用され るものではない。

図面の簡単な説明 第１図は本発明のパネルエミッタの一実施例の一部断面斜視図、 第２図はエツチング箔の一部の平面図、第３図は本発明の製造方法に使用される 構成要素の分解斜視図、 第４図は第１図と異なる実施例の一部断面斜視図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図は本発明のパネルエミッタ１ｏの好適な一実施例を示す。このパネルエミ ッタ１ｏの形は任意の所望のものでよいが、説明のため方形のものとして示しで ある。前記のパネルエミッタ１ｏは、絶縁層１４の下に配された１次エミッタ１ ２とこの１次エミッタの下に配された２次エミッタ１６とを有する。この２次エ ミッタの下面はパネル放射面１９である。

前記の絶縁層１４は電気絶縁性でパネルによる一方向へだけの即ち第１図で下方 だけへの十分な放射を保証するように赤外線を反射する。約１．２７ｃ＋ｎから 約７．６２ｃｍの厚さの絶縁層を用いることができる。高温での使用に対しては 前記の絶縁層はアルミナとシリカであるべきで、毛布状またはボードの形のもの でよい。好適な絶縁層は、ニューヨーク市、ナイヤガラ　フォールズ（Ｎｅｗ　 Ｙｏｒｋ、Ｎｉａｇａｒａ　Ｆａｌｌｓ）のカーボランダム　カンパニー　（Ｃ ａｒｂｏｒｕｎｄｕｍ　Ｃｏ、　）で製造されているアルミナとシリカよりつく られた３、　８１ｃｍ厚の「ホット　ボード（ｈｏｔ　ｂｏａｒｄ）　Ｊである 。

１次エミッタ１２は抵抗素子で、通過電流に対する抵抗によって発熱し、１次赤 外線を出す。この１次エミッタより出された「１次」赤外線は２次エミッタ１６ で吸収され、この２次エミッタを発熱させて「２次」赤外線を出させる。

スラリーの全重量の少なくとも２０％のシリカを含むべきである。好適な材料は 、前述のカーボランダム・カンパニーで販売されているｒＱＦ１８０　Ｊで、こ の商品は、スラリーの形でアルミナ６５重量％、シリカ２５重量％、水１０重重 景より成る。結合剤、２次エミッタおよび絶縁層の熱膨張係数を同じにし、結着 の間にパネルが反るのを防ぐようにすることが大切である。

次に本発明のパネルエミッタ１０の製造方法を第３図によって説明する（第１図 と同じ符号は同一部分を示す）。１次エミッタ１２をメツシュシート１８の一方 の面に隣接して置き、１つの複合体を形成する。絶縁層１４を前記の複合体の一 方の面に隣接して置き、端子１１と１３をこの絶縁層の孔１５と１７に挿入する 。結合剤スラリーの被覆を例えばブラッシングによって複合体の上面に施し、メ ツシュシートの孔、１次エミッタの孔を経て絶縁層に浸透させるのが好ましい。

次いで余分なスラリーを押し出す。結合剤、２次エミッタおよび絶縁層は略々同 じ熱膨張係数を有する。

２次エミッタ１６を複合体の絶縁層と反対の面に隣接して置き、アセンブリを形 成する。結合剤スラリーの被覆を２次エミッタの反射面１９に施し、絶縁層を経 て浸透させる。余分なスラリーを押し出す。スラリーを２回即ち１回は複合体に また１回はアセンブリに施すのが好ましいが、スラリーが絶縁層に浸透するなら ば１回だけで十分である。

メツシュシート１８は、絶縁層１４と１次エミッタ１２の間または１次エミッタ １２と２次エミッタ１６の間の何れに置いてもよい。代表的に云えば、１次エミ ッタ１２を例えば接着によって取付け、このメツシュシートを２次エミッタに隣 接して置く。

次いでこのアセンブリを成る温度で成る期間緩りと加熱し、各構成要素特に絶縁 層１４の水分（スラリーよりの）を除く。例えば、アセンブリを約１５０℃より も低い温度で６０分加熱する。

次いでアセンブリを成る温度で成る期間加熱し、後に説明する理白によって、メ ツシュシー）１８を気化し、余分な結合剤を蒸発させる。例えばアセンブリを約 ５００℃より下の温度で６０分加熱する。

次いでアセンブリを成る温度で成る期間加熱し、２次エミッタ１５．１次エミッ タ１２および絶縁層１４を一体に結着する。８００℃以上、好ましくは１０００ ℃で少な（とも６０分間加熱することによって、結合剤中のシリカはガラス化し 、パネル構成要素を結着してガラス質状のパネルエミッタが形成される。更に、 焼結体を形成するために、用いられる温度の高さに応じて絶縁層と２次エミッタ 内および両者間の空隙が除かれる。

ことができる。このメツシュシートの目的は、処理中には１次エミッタを保持し 、また結着されたパネルエミッタ内で１次エミッタ１２が自由に熱膨張および収 縮できるように２次エミッタ１６と絶縁層１４との間に小さな空隙をつくること にある。このメツシュシート１８は、１次エミッタ１２と２次エミッタ１６の間 或いは絶縁層１４と１次エミッタ１２の間の何れに置いてもよいが、前者の方が 好ましい。結合剤はメツシュシートの孔によ。

て絶縁層１４に浸透し、結合を促進する。前記のメツシュシートは約０．０２５ １Ｊから約０．０７６ｃｍの厚さを有し、少なくとも約ＯＪ２ｃｍの孔を有し、 約３５０℃以下の温度で気化するのが好ましい。適当な材料は、略々３５０℃で 分解する略々０，０１５　ミルの厚さのゆるく織成されたナイロンメツシュであ る。

本発明の製造方法によってつくられたパネルエミッタの好ましい実施例が第１図 に一部を断面で示しである。２次エミッタ１６は織成アルミナ布より成る。エツ チング箔の１次エミッタは前記のアルミナ布の２次エミッタ１６と隣接し、絶縁 層１４とこのアルミナ布間のメツシュシートにより残された空隙（図示せず）内 で膨張および収縮することができる。アルミナ・シリカ結合剤（図示せず）は前 記の布、箔および絶縁層を一体に結着する。

アルミナ布、アルミナ・シリカスラリーおよびアルミナ・シリカ絶縁層が特に高 温での使用に好ましい。

絶縁層と２次エミッタのアルミナ含有量は７０重量％よりも大きく、結合剤スラ リーはガラス質結合を得るためスラリーの全重量の約２０％から５０％のシリカ を含むべきである。アルミナ布、アルミナ・シリカ結合剤およびアルミナ・シリ カ絶縁層の熱膨張係数は小さく、略々同じである、即ち１０００℃ですべて略々 ０．１％の収縮率である。約１％よりも多く収縮する材料は、結着の間に反るの で、パネルに使用すべきではない。

第４図に示すように、追加的に支持するために、絶縁層１４をセラミックラグ２ １．２３によって鋼のハウジング２０と連結することにより、結着されたパネル をこのハウジング２０内に配することができる。更に、赤外碑を通すｒｖｉｃｏ ｒ　Ｊ　（コーニング（Ｃｏｒｎｉｎｇ）社のガラスの商標名）ガラス板（図示 せず）を放射面１９上に設けてこの放射面を保護するようにしてもよい。熱電対 ２２を有する石英管を絶縁層１４の溝内に１次エミッタ１２と隣接して設け、こ の１次エミッタの温度を監視するようにしてもよい。

本発明のパネルエミッタはその全放射面１９に亘って均一に赤外線エネルギを放 射する。パネル全体に亘る温度変化は０．５℃またはそれ以下に抑えることがで きの物質を容易に通り、吸収される。前記の広い帯域内でパネルはピーク波長を 放射するが、このピーク波長は、パネルエミッタで加熱されるものの物質および 色を選択的に加熱するために、１次エミッタの温度を変えることによって広い範 囲内で調節することができる。

この用途に対して設計された１つのタイプのパネルエミッタは、２．７μのピー ク波長に相当する８００℃のピーク温度定格を有する。

３０．４８ｃｍ平方の本発明のパネルエミッタは全入力エネルギの８０％から９ ０％を加工エネルギに変換する。代表的に云えば、このパネルエミッタの始動電 流は僅かに約４．５アンペアであり、ウオームアツプ後に流れる電流は２．２ア ンペアである。このパネルエミッタは、加工状態において屡々遭遇することのあ る電圧変動に影響されることがない。

以上本発明を幾つかの実施形態で説明したが、その他にも数多くの変形があるこ とは当業者には明らかであろう。したがって、本発明は図面の実施例に限定され るのではなく、請求の範囲の文言およびそ同効物によって制限さるべきものであ る。

Ｒり４ 国際調査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．ＣＲＴディスプレイのスクリーン上で図形を移動させるための装置であって 、像メモリが含まれており、そのなかに大形像が記憶されており、それからスク リーン上にそのつど１区画のみが表示可能であり、また操作要素が含まれており 、この操作要素により、そのつどの像区画を生ずるデータが含まれている像メモ リセルの読み出しのためのアドレスが形成されることによって、表示される大形 像区画が移動され得る装置において、ａ）スクリーンの前に取付けられており、 またスクリーンまたは操作要素の接触の際に接触点のスクリーン座標に相当する 信号を発生するそれ自体は公知の操作要素と、ｂ）相続いて発生される座標信号 の差および変化速度に相当する信号（△ｘ、△ｙ）を発生する差形成器（ＤＦＢ ）と、ｃ）像区画が接触点の座標の変化に相応して移動されるように、差形成器 （ＤＦＢ）の出力信号から像メモリアドレスを形成するアドレス指定装置（ＧＢ Ｋ、ＡＤＲ）と、を含んでいることを特徴とするＣＲＴディスプレイのスクリー ン上の図形移動装置。
2. ２．所与の時間中に座標信号（ｘ、ｙ）が変化しないならば、像区画の移動が停 止されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
3. ３．差形成器（ＤＦＢ）のそのつどの出力信号が論理およびメモリ回路（ＬＧＳ ）内に記憶され、座標信号（ｘ、ｙ）が検出されないかぎり、前記論理およびメ モリ回路（ＬＧＳ）から前記記憶された出力信号がサイクリックに読み出される ことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の装置。
4. ４．図形が移動される第１の作動形式と１つの像点または隣接像点の群が選択可 能である第２の作動形式との２つの作動形式があり、第１の作動形式は接触点座 標（ｘ、ｙ）の変化の生起により、また第２の作動形式は複数個の同一の接触点 座標の生起の後にスイッチオンされることを特徴とする請求の範囲第１項ないし 第３項のいずれか１項に記載の装置。
5. ５．操作要素が感圧板（ＴＳＤ）およびそれに接続されている座標決定ユニット （ＫＥＭ）を有し、座標決定ユニット（ＫＥＭ）が、接触により感圧板（ＴＳＤ ）に押圧力が及ぼされた際に、接触点のスクリーン座標に相当する信号を発生す ることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記載の装置 。
6. ６．操作要素がスクリーンの２つの辺に配置された送光器の列を含んでおり、こ れらの送光器の列がそれぞれ向かい合うスクリーンの辺に配置された受光器の列 に向けられており、またスクリーンの接触の際に少なくとも２つの交叉する光ビ ームが遮断されることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１ 項に記載の装置。
7. ７．操作要素がライトペンであることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４ 項のいずれか１項に記載の装置。