專利名稱：包括至少兩種不同輻射的加熱系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及包括至少兩個輻射構件的加熱系統，所述輻射構件能夠發射至少兩種不同類型的輻射。
本發明發現它的應用，例如，設計用于如加熱固化合成樹脂、烘干紙張或烤漆等工業用途的加熱系統。
背景技術：
2002年7月16日公布的專利US6,421,503描述了一種包括兩個輻射構件的加熱系統，所述輻射構件能夠發射兩種不同類型的輻射。這些輻射構件呈管狀外形。第一輻射構件包括能發射近紅外線范圍內輻射的白熾燈絲，反之，第二輻射構件包括能發射中紅外線范圍內輻射的碳帶。
這種系統的劣勢在于處理中涂層的給定點并不同時暴露于兩種類型的輻射中。圖1是這種加熱系統和通過該加熱系統處理的涂層的橫向剖視圖。圖1所示的加熱系統相應于來自US6,421,503的圖5中的加熱系統。這種加熱系統包括第一輻射構件10，其包括第一石英外殼12和碳帶14，以及第二輻射構件11，其包括第二石英外殼13和通過支撐體15a保持在適當位置的白熾燈絲15。兩個輻射構件10、11通過中心部分17固定地連接在一起。兩個輻射構件10、11中的每一個在各自的石英外殼12或13的上一半都覆蓋有反射層16。
在這些工作條件下，當加熱系統如圖1所示布置時，由第一和第二輻射構件10、11發射的輻射必須被向下導向。從而，被該加熱系統處理的物體18出現在所述加熱系統的下面。該物體18包括涂層19，其被加熱系統處理。這可涉及，例如金屬板，包括色素的油漆和溶劑被沉積在該金屬板上。
在這種配置中，由輻射構件10、11發射的射線并不聚焦在涂層19的同一位置。結果，兩種類型輻射的重疊被限制，也就是兩種類型光譜輻射的光譜組合被限制，所述重疊放在如烘干油漆的應用中非常有利。
另外，由輻射構件10、11發射的射線并不聚焦在涂層19的同一位置的事實導致延長涂層19的處理時間，因為涂層19的每個點必須暴露于兩種類型的輻射。
這種加熱系統的另一個劣勢是加熱系統笨重。用于烘干涂層的烘箱實際上通常包括若干加熱系統，所述加熱系統并排布置，平行于處理中物體被移動的方向。考慮到該方向，圖1中加熱系統的尺寸非常重要，因為加熱系統包括沿該方向布置的兩個輻射構件10、11。
發明內容
本發明的目的是提供一種緊湊的加熱系統，其供給增強的光譜組合。
為了實現該目的，本發明提供一種加熱系統，其包括反射體，所述反射體具有相對于對稱軸線大致對稱的凹入橫截面，包括至少第一輻射構件的第一輻射系統，所述第一輻射構件能發射第一種類型的輻射，以及包括至少第二輻射構件的第二輻射系統，所述第二輻射構件能發射第二種類型的輻射，所述第二輻射系統相對于所述第一輻射系統沿著大致平行于所述對稱軸線的方向放置。
根據本發明，輻射系統相對于彼此沿著平行于反射體橫截面的對稱軸線的方向布置，而不是如現有技術沿著垂直于反射體橫截面的對稱軸線的方向。在這種方式中，由兩個輻射系統發射的射線聚焦到處理中涂層的同一區域上的主要部分。因而增強不同發射輻射類型的光譜組合。另外，輻射系統沿著射線的發射方向添加，這使得這種加熱系統緊湊。
有利地，第一輻射構件包括第一外殼，進一步包括沉積在所述第一外殼的一部分上的第一反射層。這使得改進由第一輻射構件發射的輻射的聚焦，以及相應地增強發射射線的光譜組合成為可能。
有利地，第二輻射構件包括第二外殼，進一步包括沉積在所述第二外殼的一部分上的第二反射層。這更進一步使得改進聚焦和增強發射射線的光譜組合成為可能。
優選地，第一反射層具有相對于第一對稱軸線大致對稱的第一凹入斷面，所述第一對稱軸線平行于反射體橫截面的對稱軸線，所述第二反射層具有相對于第二對稱軸線大致對稱的第二凹入斷面，所述第二對稱軸線平行于反射體橫截面的對稱軸線，第一和第二反射層具有彼此反向的凹度，并且彼此鄰近。這種配置使得輻射構件的特別熱保護成為可能。這種反射層的沉積使得保護每個輻射構件免受由另一個輻射構件發射的輻射成為可能。這種熱保護使得延長這種加熱系統的工作壽命成為可能。
有利地，第一輻射類型位于短紅外線范圍內，第二輻射類型位于中紅外線范圍內，以及第二輻射構件位于反射體和第一輻射構件之間。當這兩種類型的輻射都用于這種加熱系統時，這種配置提供甚至更為增強的光譜組合。
在本發明具有優勢的實施例中，反射體是沉積在第一輻射構件的外殼的一部分上的第一反射層。這特別使得省略使用外部反射體成為可能，這減小了這種加熱系統的體積。
有利地，第二輻射構件另外包括沉積在第二輻射構件的外殼的一部分上的第二反射層。這使得改進聚焦和增強發射射線的光譜組合成為可能。
優選地，第二反射層具有相對于這樣的對稱軸線大致對稱的凹入斷面，所述對稱軸線平行于第一反射層橫截面的對稱軸線，第一和第二反射層具有彼此反向的凹度，并且彼此鄰近。這種加熱系統特別提供了輻射構件的熱保護。這種加熱系統最好結合外部反射體使用，例如在已經裝配反射體的烘箱中。加熱系統不具有外部反射體，因而如果加熱系統被用于裝配反射體的烘箱中，沒有必要移走外部反射體。
優選地，使用的反射層是陶瓷層。這種反射層提供輻射的良好聚焦，能抵抗這種加熱系統的高工作溫度，形成良好的熱保護裝置，以及易于沉積在輻射構件上。
有利地，第一和第二輻射構件通過至少一個帽保持在適當的位置，第一輻射構件的端部和第二輻射構件的端部都插入所述帽中。采用這種方式沒有必要使輻射構件永久地互相連接，如現有技術中那樣。當其有缺陷時，這特別使得輻射構件之一容易更換。
從參考附圖的下列說明中，本發明將會被更好地理解，更進一步的細節也將變得顯而易見，所述附圖僅代表非限制性實例，以及其中圖1是來自現有技術的加熱系統的橫向剖視圖；圖2a是根據本發明的第一加熱系統的橫向剖視圖，圖2b是這種系統的縱向剖視圖；
圖3a和3b分別以橫向剖視和縱向剖視顯示根據本發明的加熱系統的優選實施例；圖4a是根據本發明的第二加熱系統的橫向剖視圖，圖4b是這種系統的縱向剖視圖；以及圖5a是本發明具有優勢的實施例中加熱系統的橫向剖視圖，圖5b是這種系統的縱向剖視圖。
具體實施例方式
圖2a和2b分別以橫向剖視和縱向剖視顯示根據本發明的第一加熱系統。圖2b相應于圖2a沿AA平面的剖面。圖2a相應于圖2b沿BB平面的剖面。該系統包括外部反射體201，包括白熾燈絲204的第一輻射構件202，包括星形燈絲205的第二輻射構件203，兩個支撐體206，以及兩個帽207。
該實例中的第一輻射構件202是鹵素管，其能在短紅外線范圍內發射，下面以IR-A表示，主要覆蓋位于0.78和1.4微米之間的波長。波長的定義在1987年由國際電工委員會(IEC)在845-01節“輻射、數量和單位(Radiation，Quantities and Units)”中給出。該采用鹵素管的形式、具有白熾燈絲204的輻射構件202對那些熟悉本領域技術的人員來說是已知的。例如，申請人已經制造參考13402Z市場上可獲得的這種鹵素管。白熾燈絲204通過與鉬箔209連接的外部接觸器210供給電流，白熾燈絲204的兩個端部焊接到鉬箔209上。第一輻射構件202具有排出管頂嘴211，其由制造該管過程中向鹵素管填充稀有氣體和鹵素混合物而形成。
該實例中的第二輻射構件203是鹵素管，其能在中紅外線范圍內發射，下面以IR-B表示，主要包括位于1.4和3微米之間的波長。該采用鹵素管的形式、具有星形燈絲205的輻射構件203對那些熟悉本領域技術的人員來說是已知的。例如，申請人已經制造參考17010Z市場上可獲得的這種鹵素管，所述管是通常被指示“高速度中波”的一系列燈中的一個。第二輻射構件203包括外部接觸器210、鉬箔209、以及如第一輻射構件202中形成的排出管頂嘴211。
在不脫離本發明范圍的情況下，顯而易見地可使用可作為選擇的類型的輻射構件。例如，使用如US6,421,503中描述的那些單端燈，或者輻射構件是可能的。
圖2a中顯示的外部反射體201的橫截面是具有對稱軸線208的凹入截面。第一和第二輻射構件202、203相對于彼此沿平行所述對稱軸線208的方向放置。在圖2a所示的實例中，外部反射體201的對稱軸線208顯示在垂直位置，因而第一和第二輻射構件202、203被放置為一個在另一個上面。該布置使得第一和第二輻射構件202、203發射的射線主要被聚焦到位于對稱軸線208中心的同一個區域。因而在所述區域的水平面獲得了主要的光譜組合。當通過該加熱系統某物體因而被處理時，例如用于烘干油漆涂層，處理中物體的一個點同時暴露于兩種類型的輻射。結果，該物體的加工時間縮短，處理更有效率。此外，該加熱系統相比來自現有技術的加熱系統更為緊湊，來自現有技術的加熱系統中，輻射構件沿著垂直于對稱軸線208的方向互相放置。這在非常有利的，因為在包括多個加熱系統的烘箱中必須降低在處理中物體移動方向上的空間占有，也就是垂直于對稱軸線208的方向。
此處需著重指出的是，根據本發明輻射構件202、203并非必要地放置在對稱軸線208上。輻射構件202、203可相對彼此沿著大致平行對稱軸線208地方向放置，也就是沿著與對稱軸線圍成小角度的方向，例如小于30°的角度。在圖2a的實例中，在不脫離本發明實質的情況下，第二輻射構件203因而可以相對于圖中所示的位置向左或向右輕微偏移。實際上，這種輕微偏移對在處理中物體的區域內獲得的光譜組合會有很小的影響。
在圖2a和2b的實例中，外部反射體201具有橢圓外形，第一和第二輻射構件202、203放置在所述橢圓焦點的周圍。這種橢圓外形非常有利，因為它致使兩個輻射構件202、203發射射線的良好聚焦成為可能。而且使用鹵素類型的輻射構件這一事實非常有利，因為由這些輻射構件發射的射線能很容易地被聚焦。
在圖2a和2b的實例中，第二輻射構件203放置在外部反射體201和第一輻射構件202之間。申請人已經發現由此獲得更好的光譜組合，相比如果第一輻射構件202放置在外部反射體201和第二輻射構件203之間，在這種情況下第一輻射構件202在短紅外線范圍內發射，第二輻射構件203在中紅外線范圍內發射。
在該實例中第一和第二輻射構件202、203通過兩個帽207相對于彼此保持在適當的位置，輻射構件202、203的端部插入所述帽中。有利的是，這些帽207是陶瓷帽，以及輻射構件202、203的端部通過接合劑與各自的帽連接。明顯地，可以使用可作為選擇的類型的帽，特別是具有用于輻射構件端部的雙向固定裝置的帽，例如通過R7s類型的快速接頭使用。當輻射構件之一不正常時，這提供了輻射構件之一的容易更換。免除這種帽顯而易見是可能的，例如因為如US6,421,503所述，輻射構件202、203通過它們的中心部分整體地連接在一起。但是，這種解決方案使精密的熔合步驟成為必要，當輻射構件之一有缺陷時，妨礙了其更換。
在圖2a和2b的實例中，第一和第二輻射構件202、203通過支撐體206相對于外部反射體201保持在適當的位置，所述支撐體形成所述外部反射體201的一部分。可作為選擇的類型的固定明顯可被設想用于將輻射構件保持在外部反射體201內的適當位置。應當指出的是，通過將兩個輻射構件202、203的端部插入支撐體206，免除帽207或者中心熔合部分是可能的，在這種情況下輻射構件202、203不是一個完整的整體。因為支撐體206起到確保輻射構件相對于彼此的定位，以及它們相對于外部反射體201的定位的作用。
圖3a和3b分別以橫向剖視和縱向剖視顯示根據本發明優選實施例的加熱系統。除了圖1所示的元件，該加熱系統包括第一反射層301和第二反射層302。第一和第二反射層301、302具有相對于對稱軸線208對稱的凹入截面。第一和第二反射層301、302具有彼此相反的凹度，彼此鄰近。該實例中第一反射層301沉積在第一輻射構件202的上部，第二反射層302沉積在第二輻射構件203的下部。
與圖2a和2b的加熱系統相比，該加熱系統提供了第一和第二輻射構件202、203發射的輻射的改進聚焦，以及增強的能量功效。第二輻射構件203沿著向下的方向發射的輻射在被外部反射體201反射之前，實際上被第二反射層302反射，以致到達布置在加熱系統下面的處理中的物體。第一輻射構件202沿著向上的方向發射的輻射直接被第一反射層301反射，以致到達處理中的物體。采用該方式，兩個輻射構件202、203發射的輻射的主要部分都將到達處理中的物體，都將被聚焦到物體的某個區域中，所述區域具有減小的表面面積。光譜組合因而在該區域被增強，如同真正的功率電平。
被使用的反射層對那些熟悉本領域技術的人員來說是已知的。例如，它們可能是金的反射層。可作為選擇的，它們可能是陶瓷材料的反射層。這種陶瓷材料的反射層特別用于申請人制造的、參考13185Z/98市場上可獲得的鹵素燈，應當注意反射層301、302相對于輻射構件202、203外殼的厚度是非常薄的。例如反射層的厚度是10微米級，然而輻射構件外殼的厚度是1mm級。圖3a中反射層301、302的厚度被故意地夸大，以致這兩個反射層能被辨別。
還應當注意根據本發明可以使用可作為選擇的配置。例如，加熱系統僅在輻射構件之一上具有陶瓷層，與圖2a和2b中的加熱系統相比，其提供改進的聚焦、改進的光譜組合以及改進的功率電平。
在圖3a和3b的實例中，反射層301、302都是陶瓷層，都被沉積，因為它們為輻射構件202、203提供熱保護。實際上，輻射構件之一發射的輻射不會直接到達對應的另一個輻射構件，與圖2a和2b中的加熱系統相比，其導致輻射構件202、203更低的溫度。這導致延長了輻射構件202、203的有用的壽命。
在圖3a和3b的實例中，外部反射體201具有兩個橢圓部分。第一輻射構件202的中心定在兩個橢圓之一的焦點處，第二輻射構件203的中心定在另一個橢圓的焦點處。這種外部反射體201非常有利，因為它使改進由輻射構件202、203發射的射線的聚焦成為可能。
圖4a和4b分別以橫向剖視和縱向剖視顯示根據本發明的第二加熱系統。除了以上圖2a、2b、3a和3b中所示的元件，該加熱系統包括第三輻射構件401。第一輻射構件202形成第一輻射系統。第二輻射構件203和第三輻射構件401形成第二輻射系統。在該實例中，第二輻射系統位于第一輻射系統的下面。
本發明明顯不限于這些輻射系統。例如，本發明可包括第一輻射系統，其包括兩個輻射構件，以及第二輻射系統，其包括兩個輻射構件。
在圖4a和4b的實例中，第三輻射構件401是能在紫外線范圍內發射的放電燈。第三輻射構件401包括兩個電極402，在組成第三輻射構件401的外殼的上部覆蓋有反射層403。這種第三輻射構件401對那些熟悉本領域技術的人員來說是已知的。例如，US6,421,503中描述了能在紫外線范圍內發射的放電管。
這種加熱系統使得在處理中物體的某個區域的水平處獲得較寬波長的光譜成為可能。但是，應當注意每次僅使用這種加熱系統的一種或者兩種類型的輻射處理物體是可能的。例如，當第三輻射構件401不被供給電流時，使用短紅外線和中紅外線范圍內的輻射組合處理物體是可能的。另一方面，唯一地使用紫外線范圍內的輻射處理物體是可能的。這種加熱系統的優勢在于系統緊湊，能用于大量的要求各種波長光譜的應用。
還應當注意，因為改變用于這些輻射構件的電源電壓，依賴于希望的應用改變第一和第二輻射構件202、203的輻射光譜是可能的。這使得增加了這種加熱系統的可能應用的數目。
在圖4a和4b的實例中，外部反射體201的凹入部分包括多個部段。這種外部反射體容易構造，并且使得可以實現兩個輻射系統發出的輻射的良好聚焦。
如果使用拋物線外形的外部反射體，例如圖2中的外部反射體201，改變輻射構件202、203和401各自的位置是有利的，其位置是隨希望的應用而變的。例如，如果實施通過中紅外線輻射的烘干工藝，將第二輻射構件203放置在外部反射體的焦點周圍是有利的，也就是在第一輻射構件202所處的位置內。這可被實現，因為輻射構件通過例如帽207被旋轉，所述帽能相對于外部反射體旋轉。在這種情況下反射層301、302和403相對于彼此有利地放置在120°處。
圖5a和5b分別以橫向剖視和正視圖顯示本發明具有優勢的實施例中的加熱系統。該加熱系統包括第一輻射構件501，其包括白熾燈絲503，以及第二輻射構件502，其包括星形燈絲504。第一輻射構件501包括外殼，所述外殼的一部分覆蓋有反射層505。該反射層505包括相對于對稱軸線508對稱的凹入斷面。輻射構件501、502具有排出管頂嘴507，鉬箔509、以及外部接觸器510。輻射構件501、502通過帽506相對于彼此保持在合適的位置，輻射構件的端部被容納在所述帽中。
這種加熱系統中的反射層505執行圖2a和2b中外部反射體201的功能。相應地這種加熱系統非常有優勢，因為它不如圖2a和2b中的加熱系統體積大。此外，這種系統能被用于已經設置有反射體的烘箱中。
本發明該具有優勢的實施例中的加熱系統不限于圖5a和5b所示的單個實施例。例如，第二輻射構件502還可包括反射層。第一輻射構件501，例如，可包括位于其下一半外殼上的反射層，第二輻射構件502可具有位于其上一半外殼上的反射層。使用這種系統有利于外部反射體，例如圖2a和2b中的外部反射體201，但是它可有選擇地在設置有如反射壁的烘箱中獨立使用。
詞匯“包括”以及它的結合應當給予寬泛的解釋，也就是除了列在所述詞匯之后的那些元件，不排除其它元件的出現，如果列在所述詞匯之后且前面加有冠詞“一”或“一個”，出現多個元件也是可能的。
權利要求
1.一種加熱系統，包括反射體(201、505)，其具有相對于對稱軸線(208、508)大致對稱的凹入橫截面；第一輻射系統，其包括至少第一輻射構件(202、501)，所述第一輻射構件能發射第一種類型的輻射；第二輻射系統，其包括至少第二輻射構件(203、502)，所述第二輻射構件能發射第二種類型的輻射，所述第二輻射系統相對于所述第一輻射系統沿著大致平行于所述對稱軸線的方向放置。
2.如權利要求1所述的加熱系統，其特征在于，所述第一輻射構件包括第一外殼，進一步包括沉積在所述第一外殼的一部分上的第一反射層(301)。
3.如權利要求2所述的加熱系統，其特征在于，所述第二輻射構件包括第二外殼，進一步包括沉積在所述第二外殼的一部分上的第二反射層(302)。
4.如權利要求3所述的加熱系統，其特征在于，所述第一反射層具有相對于第一對稱軸線大致對稱的第一凹入斷面，所述第一對稱軸線平行于反射體橫截面的對稱軸線，所述第二反射層具有相對于第二對稱軸線大致對稱的第二凹入斷面，所述第二對稱軸線平行于反射體橫截面的對稱軸線，第一和第二反射層具有彼此反向的凹度，并且彼此鄰近。
5.如權利要求1所述的加熱系統，其特征在于，第一輻射類型位于短紅外線范圍內，第二輻射類型位于中紅外線范圍內。
6.如權利要求5所述的加熱系統，其特征在于，第二輻射構件位于反射體和第一輻射構件之間。
7.如權利要求1所述的加熱系統，其特征在于，所述第一輻射構件(501)包括第一外殼，反射體(505)是沉積在所述第一外殼的一部分上的第一反射層。
8.如權利要求7所述的加熱系統，其特征在于，所述第二輻射構件(502)包括第二外殼，所述第二輻射構件另外包括沉積在所述第二外殼的一部分上的第二反射層。
9.如權利要求8所述的加熱系統，其特征在于，所述第二反射層具有相對于這樣的對稱軸線大致對稱的凹入斷面，所述對稱軸線平行于第一反射層橫截面的對稱軸線，第一和第二反射層具有彼此反向的凹度，并且彼此鄰近。
10.如權利要求2-9之一所述的加熱系統，其特征在于，使用的反射層是陶瓷層。
11.如權利要求1所述的加熱系統，其特征在于，第一和第二輻射構件通過至少一個帽(207、506)保持就位，第一輻射構件的端部和第二輻射構件的端部都插入所述帽中。
全文摘要
本發明涉及使用在如烘干油漆的應用中的加熱系統。該加熱系統包括反射體(201、505)，其具有相對于對稱軸線(208、508)對稱的凹入橫截面。它另外包括第一輻射系統，其包括至少第一輻射構件(202、501)，所述第一輻射構件能發射第一種類型的輻射，以及第二輻射系統，其包括至少第二輻射構件(203、502)，所述第二輻射構件能發射第二種類型的輻射。所述第二輻射系統相對于所述第一輻射系統沿著平行于所述對稱軸線的方向放置。
文檔編號H05B3/00GK1717957SQ200380104268
公開日2006年1月4日 申請日期2003年11月13日 優先權日2002年11月27日
發明者M·邦寧, S·徹胡, J·－J·弗雷, J·馬蒂納徹, P·波爾森 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司