专利名称：包括至少两种不同辐射的加热系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括至少两个辐射构件的加热系统，所述辐射构件能够发射至少两种不同类型的辐射。
本发明发现它的应用，例如，设计用于如加热固化合成树脂、烘干纸张或烤漆等工业用途的加热系统。
背景技术：
2002年7月16日公布的专利US6,421,503描述了一种包括两个辐射构件的加热系统，所述辐射构件能够发射两种不同类型的辐射。这些辐射构件呈管状外形。第一辐射构件包括能发射近红外线范围内辐射的白炽灯丝，反之，第二辐射构件包括能发射中红外线范围内辐射的碳带。
这种系统的劣势在于处理中涂层的给定点并不同时暴露于两种类型的辐射中。图1是这种加热系统和通过该加热系统处理的涂层的横向剖视图。图1所示的加热系统相应于来自US6,421,503的图5中的加热系统。这种加热系统包括第一辐射构件10，其包括第一石英外壳12和碳带14，以及第二辐射构件11，其包括第二石英外壳13和通过支撑体15a保持在适当位置的白炽灯丝15。两个辐射构件10、11通过中心部分17固定地连接在一起。两个辐射构件10、11中的每一个在各自的石英外壳12或13的上一半都覆盖有反射层16。
在这些工作条件下，当加热系统如图1所示布置时，由第一和第二辐射构件10、11发射的辐射必须被向下导向。从而，被该加热系统处理的物体18出现在所述加热系统的下面。该物体18包括涂层19，其被加热系统处理。这可涉及，例如金属板，包括色素的油漆和溶剂被沉积在该金属板上。
在这种配置中，由辐射构件10、11发射的射线并不聚焦在涂层19的同一位置。结果，两种类型辐射的重叠被限制，也就是两种类型光谱辐射的光谱组合被限制，所述重叠放在如烘干油漆的应用中非常有利。
另外，由辐射构件10、11发射的射线并不聚焦在涂层19的同一位置的事实导致延长涂层19的处理时间，因为涂层19的每个点必须暴露于两种类型的辐射。
这种加热系统的另一个劣势是加热系统笨重。用于烘干涂层的烘箱实际上通常包括若干加热系统，所述加热系统并排布置，平行于处理中物体被移动的方向。考虑到该方向，图1中加热系统的尺寸非常重要，因为加热系统包括沿该方向布置的两个辐射构件10、11。
发明内容
本发明的目的是提供一种紧凑的加热系统，其供给增强的光谱组合。
为了实现该目的，本发明提供一种加热系统，其包括反射体，所述反射体具有相对于对称轴线大致对称的凹入横截面，包括至少第一辐射构件的第一辐射系统，所述第一辐射构件能发射第一种类型的辐射，以及包括至少第二辐射构件的第二辐射系统，所述第二辐射构件能发射第二种类型的辐射，所述第二辐射系统相对于所述第一辐射系统沿着大致平行于所述对称轴线的方向放置。
根据本发明，辐射系统相对于彼此沿着平行于反射体横截面的对称轴线的方向布置，而不是如现有技术沿着垂直于反射体横截面的对称轴线的方向。在这种方式中，由两个辐射系统发射的射线聚焦到处理中涂层的同一区域上的主要部分。因而增强不同发射辐射类型的光谱组合。另外，辐射系统沿着射线的发射方向添加，这使得这种加热系统紧凑。
有利地，第一辐射构件包括第一外壳，进一步包括沉积在所述第一外壳的一部分上的第一反射层。这使得改进由第一辐射构件发射的辐射的聚焦，以及相应地增强发射射线的光谱组合成为可能。
有利地，第二辐射构件包括第二外壳，进一步包括沉积在所述第二外壳的一部分上的第二反射层。这更进一步使得改进聚焦和增强发射射线的光谱组合成为可能。
优选地，第一反射层具有相对于第一对称轴线大致对称的第一凹入断面，所述第一对称轴线平行于反射体横截面的对称轴线，所述第二反射层具有相对于第二对称轴线大致对称的第二凹入断面，所述第二对称轴线平行于反射体横截面的对称轴线，第一和第二反射层具有彼此反向的凹度，并且彼此邻近。这种配置使得辐射构件的特别热保护成为可能。这种反射层的沉积使得保护每个辐射构件免受由另一个辐射构件发射的辐射成为可能。这种热保护使得延长这种加热系统的工作寿命成为可能。
有利地，第一辐射类型位于短红外线范围内，第二辐射类型位于中红外线范围内，以及第二辐射构件位于反射体和第一辐射构件之间。当这两种类型的辐射都用于这种加热系统时，这种配置提供甚至更为增强的光谱组合。
在本发明具有优势的实施例中，反射体是沉积在第一辐射构件的外壳的一部分上的第一反射层。这特别使得省略使用外部反射体成为可能，这减小了这种加热系统的体积。
有利地，第二辐射构件另外包括沉积在第二辐射构件的外壳的一部分上的第二反射层。这使得改进聚焦和增强发射射线的光谱组合成为可能。
优选地，第二反射层具有相对于这样的对称轴线大致对称的凹入断面，所述对称轴线平行于第一反射层横截面的对称轴线，第一和第二反射层具有彼此反向的凹度，并且彼此邻近。这种加热系统特别提供了辐射构件的热保护。这种加热系统最好结合外部反射体使用，例如在已经装配反射体的烘箱中。加热系统不具有外部反射体，因而如果加热系统被用于装配反射体的烘箱中，没有必要移走外部反射体。
优选地，使用的反射层是陶瓷层。这种反射层提供辐射的良好聚焦，能抵抗这种加热系统的高工作温度，形成良好的热保护装置，以及易于沉积在辐射构件上。
有利地，第一和第二辐射构件通过至少一个帽保持在适当的位置，第一辐射构件的端部和第二辐射构件的端部都插入所述帽中。采用这种方式没有必要使辐射构件永久地互相连接，如现有技术中那样。当其有缺陷时，这特别使得辐射构件之一容易更换。
从参考附图的下列说明中，本发明将会被更好地理解，更进一步的细节也将变得显而易见，所述附图仅代表非限制性实例，以及其中图1是来自现有技术的加热系统的横向剖视图；图2a是根据本发明的第一加热系统的横向剖视图，图2b是这种系统的纵向剖视图；
图3a和3b分别以横向剖视和纵向剖视显示根据本发明的加热系统的优选实施例；图4a是根据本发明的第二加热系统的横向剖视图，图4b是这种系统的纵向剖视图；以及图5a是本发明具有优势的实施例中加热系统的横向剖视图，图5b是这种系统的纵向剖视图。
具体实施例方式
图2a和2b分别以横向剖视和纵向剖视显示根据本发明的第一加热系统。图2b相应于图2a沿AA平面的剖面。图2a相应于图2b沿BB平面的剖面。该系统包括外部反射体201，包括白炽灯丝204的第一辐射构件202，包括星形灯丝205的第二辐射构件203，两个支撑体206，以及两个帽207。
该实例中的第一辐射构件202是卤素管，其能在短红外线范围内发射，下面以IR-A表示，主要覆盖位于0.78和1.4微米之间的波长。波长的定义在1987年由国际电工委员会(IEC)在845-01节“辐射、数量和单位(Radiation，Quantities and Units)”中给出。该采用卤素管的形式、具有白炽灯丝204的辐射构件202对那些熟悉本领域技术的人员来说是已知的。例如，申请人已经制造参考13402Z市场上可获得的这种卤素管。白炽灯丝204通过与钼箔209连接的外部接触器210供给电流，白炽灯丝204的两个端部焊接到钼箔209上。第一辐射构件202具有排出管顶嘴211，其由制造该管过程中向卤素管填充稀有气体和卤素混合物而形成。
该实例中的第二辐射构件203是卤素管，其能在中红外线范围内发射，下面以IR-B表示，主要包括位于1.4和3微米之间的波长。该采用卤素管的形式、具有星形灯丝205的辐射构件203对那些熟悉本领域技术的人员来说是已知的。例如，申请人已经制造参考17010Z市场上可获得的这种卤素管，所述管是通常被指示“高速度中波”的一系列灯中的一个。第二辐射构件203包括外部接触器210、钼箔209、以及如第一辐射构件202中形成的排出管顶嘴211。
在不脱离本发明范围的情况下，显而易见地可使用可作为选择的类型的辐射构件。例如，使用如US6,421,503中描述的那些单端灯，或者辐射构件是可能的。
图2a中显示的外部反射体201的横截面是具有对称轴线208的凹入截面。第一和第二辐射构件202、203相对于彼此沿平行所述对称轴线208的方向放置。在图2a所示的实例中，外部反射体201的对称轴线208显示在垂直位置，因而第一和第二辐射构件202、203被放置为一个在另一个上面。该布置使得第一和第二辐射构件202、203发射的射线主要被聚焦到位于对称轴线208中心的同一个区域。因而在所述区域的水平面获得了主要的光谱组合。当通过该加热系统某物体因而被处理时，例如用于烘干油漆涂层，处理中物体的一个点同时暴露于两种类型的辐射。结果，该物体的加工时间缩短，处理更有效率。此外，该加热系统相比来自现有技术的加热系统更为紧凑，来自现有技术的加热系统中，辐射构件沿着垂直于对称轴线208的方向互相放置。这在非常有利的，因为在包括多个加热系统的烘箱中必须降低在处理中物体移动方向上的空间占有，也就是垂直于对称轴线208的方向。
此处需着重指出的是，根据本发明辐射构件202、203并非必要地放置在对称轴线208上。辐射构件202、203可相对彼此沿着大致平行对称轴线208地方向放置，也就是沿着与对称轴线围成小角度的方向，例如小于30°的角度。在图2a的实例中，在不脱离本发明实质的情况下，第二辐射构件203因而可以相对于图中所示的位置向左或向右轻微偏移。实际上，这种轻微偏移对在处理中物体的区域内获得的光谱组合会有很小的影响。
在图2a和2b的实例中，外部反射体201具有椭圆外形，第一和第二辐射构件202、203放置在所述椭圆焦点的周围。这种椭圆外形非常有利，因为它致使两个辐射构件202、203发射射线的良好聚焦成为可能。而且使用卤素类型的辐射构件这一事实非常有利，因为由这些辐射构件发射的射线能很容易地被聚焦。
在图2a和2b的实例中，第二辐射构件203放置在外部反射体201和第一辐射构件202之间。申请人已经发现由此获得更好的光谱组合，相比如果第一辐射构件202放置在外部反射体201和第二辐射构件203之间，在这种情况下第一辐射构件202在短红外线范围内发射，第二辐射构件203在中红外线范围内发射。
在该实例中第一和第二辐射构件202、203通过两个帽207相对于彼此保持在适当的位置，辐射构件202、203的端部插入所述帽中。有利的是，这些帽207是陶瓷帽，以及辐射构件202、203的端部通过接合剂与各自的帽连接。明显地，可以使用可作为选择的类型的帽，特别是具有用于辐射构件端部的双向固定装置的帽，例如通过R7s类型的快速接头使用。当辐射构件之一不正常时，这提供了辐射构件之一的容易更换。免除这种帽显而易见是可能的，例如因为如US6,421,503所述，辐射构件202、203通过它们的中心部分整体地连接在一起。但是，这种解决方案使精密的熔合步骤成为必要，当辐射构件之一有缺陷时，妨碍了其更换。
在图2a和2b的实例中，第一和第二辐射构件202、203通过支撑体206相对于外部反射体201保持在适当的位置，所述支撑体形成所述外部反射体201的一部分。可作为选择的类型的固定明显可被设想用于将辐射构件保持在外部反射体201内的适当位置。应当指出的是，通过将两个辐射构件202、203的端部插入支撑体206，免除帽207或者中心熔合部分是可能的，在这种情况下辐射构件202、203不是一个完整的整体。因为支撑体206起到确保辐射构件相对于彼此的定位，以及它们相对于外部反射体201的定位的作用。
图3a和3b分别以横向剖视和纵向剖视显示根据本发明优选实施例的加热系统。除了图1所示的元件，该加热系统包括第一反射层301和第二反射层302。第一和第二反射层301、302具有相对于对称轴线208对称的凹入截面。第一和第二反射层301、302具有彼此相反的凹度，彼此邻近。该实例中第一反射层301沉积在第一辐射构件202的上部，第二反射层302沉积在第二辐射构件203的下部。
与图2a和2b的加热系统相比，该加热系统提供了第一和第二辐射构件202、203发射的辐射的改进聚焦，以及增强的能量功效。第二辐射构件203沿着向下的方向发射的辐射在被外部反射体201反射之前，实际上被第二反射层302反射，以致到达布置在加热系统下面的处理中的物体。第一辐射构件202沿着向上的方向发射的辐射直接被第一反射层301反射，以致到达处理中的物体。采用该方式，两个辐射构件202、203发射的辐射的主要部分都将到达处理中的物体，都将被聚焦到物体的某个区域中，所述区域具有减小的表面面积。光谱组合因而在该区域被增强，如同真正的功率电平。
被使用的反射层对那些熟悉本领域技术的人员来说是已知的。例如，它们可能是金的反射层。可作为选择的，它们可能是陶瓷材料的反射层。这种陶瓷材料的反射层特别用于申请人制造的、参考13185Z/98市场上可获得的卤素灯，应当注意反射层301、302相对于辐射构件202、203外壳的厚度是非常薄的。例如反射层的厚度是10微米级，然而辐射构件外壳的厚度是1mm级。图3a中反射层301、302的厚度被故意地夸大，以致这两个反射层能被辨别。
还应当注意根据本发明可以使用可作为选择的配置。例如，加热系统仅在辐射构件之一上具有陶瓷层，与图2a和2b中的加热系统相比，其提供改进的聚焦、改进的光谱组合以及改进的功率电平。
在图3a和3b的实例中，反射层301、302都是陶瓷层，都被沉积，因为它们为辐射构件202、203提供热保护。实际上，辐射构件之一发射的辐射不会直接到达对应的另一个辐射构件，与图2a和2b中的加热系统相比，其导致辐射构件202、203更低的温度。这导致延长了辐射构件202、203的有用的寿命。
在图3a和3b的实例中，外部反射体201具有两个椭圆部分。第一辐射构件202的中心定在两个椭圆之一的焦点处，第二辐射构件203的中心定在另一个椭圆的焦点处。这种外部反射体201非常有利，因为它使改进由辐射构件202、203发射的射线的聚焦成为可能。
图4a和4b分别以横向剖视和纵向剖视显示根据本发明的第二加热系统。除了以上图2a、2b、3a和3b中所示的元件，该加热系统包括第三辐射构件401。第一辐射构件202形成第一辐射系统。第二辐射构件203和第三辐射构件401形成第二辐射系统。在该实例中，第二辐射系统位于第一辐射系统的下面。
本发明明显不限于这些辐射系统。例如，本发明可包括第一辐射系统，其包括两个辐射构件，以及第二辐射系统，其包括两个辐射构件。
在图4a和4b的实例中，第三辐射构件401是能在紫外线范围内发射的放电灯。第三辐射构件401包括两个电极402，在组成第三辐射构件401的外壳的上部覆盖有反射层403。这种第三辐射构件401对那些熟悉本领域技术的人员来说是已知的。例如，US6,421,503中描述了能在紫外线范围内发射的放电管。
这种加热系统使得在处理中物体的某个区域的水平处获得较宽波长的光谱成为可能。但是，应当注意每次仅使用这种加热系统的一种或者两种类型的辐射处理物体是可能的。例如，当第三辐射构件401不被供给电流时，使用短红外线和中红外线范围内的辐射组合处理物体是可能的。另一方面，唯一地使用紫外线范围内的辐射处理物体是可能的。这种加热系统的优势在于系统紧凑，能用于大量的要求各种波长光谱的应用。
还应当注意，因为改变用于这些辐射构件的电源电压，依赖于希望的应用改变第一和第二辐射构件202、203的辐射光谱是可能的。这使得增加了这种加热系统的可能应用的数目。
在图4a和4b的实例中，外部反射体201的凹入部分包括多个部段。这种外部反射体容易构造，并且使得可以实现两个辐射系统发出的辐射的良好聚焦。
如果使用抛物线外形的外部反射体，例如图2中的外部反射体201，改变辐射构件202、203和401各自的位置是有利的，其位置是随希望的应用而变的。例如，如果实施通过中红外线辐射的烘干工艺，将第二辐射构件203放置在外部反射体的焦点周围是有利的，也就是在第一辐射构件202所处的位置内。这可被实现，因为辐射构件通过例如帽207被旋转，所述帽能相对于外部反射体旋转。在这种情况下反射层301、302和403相对于彼此有利地放置在120°处。
图5a和5b分别以横向剖视和正视图显示本发明具有优势的实施例中的加热系统。该加热系统包括第一辐射构件501，其包括白炽灯丝503，以及第二辐射构件502，其包括星形灯丝504。第一辐射构件501包括外壳，所述外壳的一部分覆盖有反射层505。该反射层505包括相对于对称轴线508对称的凹入断面。辐射构件501、502具有排出管顶嘴507，钼箔509、以及外部接触器510。辐射构件501、502通过帽506相对于彼此保持在合适的位置，辐射构件的端部被容纳在所述帽中。
这种加热系统中的反射层505执行图2a和2b中外部反射体201的功能。相应地这种加热系统非常有优势，因为它不如图2a和2b中的加热系统体积大。此外，这种系统能被用于已经设置有反射体的烘箱中。
本发明该具有优势的实施例中的加热系统不限于图5a和5b所示的单个实施例。例如，第二辐射构件502还可包括反射层。第一辐射构件501，例如，可包括位于其下一半外壳上的反射层，第二辐射构件502可具有位于其上一半外壳上的反射层。使用这种系统有利于外部反射体，例如图2a和2b中的外部反射体201，但是它可有选择地在设置有如反射壁的烘箱中独立使用。
词汇“包括”以及它的结合应当给予宽泛的解释，也就是除了列在所述词汇之后的那些元件，不排除其它元件的出现，如果列在所述词汇之后且前面加有冠词“一”或“一个”，出现多个元件也是可能的。
权利要求
1.一种加热系统，包括反射体(201、505)，其具有相对于对称轴线(208、508)大致对称的凹入横截面；第一辐射系统，其包括至少第一辐射构件(202、501)，所述第一辐射构件能发射第一种类型的辐射；第二辐射系统，其包括至少第二辐射构件(203、502)，所述第二辐射构件能发射第二种类型的辐射，所述第二辐射系统相对于所述第一辐射系统沿着大致平行于所述对称轴线的方向放置。
2.如权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述第一辐射构件包括第一外壳，进一步包括沉积在所述第一外壳的一部分上的第一反射层(301)。
3.如权利要求2所述的加热系统，其特征在于，所述第二辐射构件包括第二外壳，进一步包括沉积在所述第二外壳的一部分上的第二反射层(302)。
4.如权利要求3所述的加热系统，其特征在于，所述第一反射层具有相对于第一对称轴线大致对称的第一凹入断面，所述第一对称轴线平行于反射体横截面的对称轴线，所述第二反射层具有相对于第二对称轴线大致对称的第二凹入断面，所述第二对称轴线平行于反射体横截面的对称轴线，第一和第二反射层具有彼此反向的凹度，并且彼此邻近。
5.如权利要求1所述的加热系统，其特征在于，第一辐射类型位于短红外线范围内，第二辐射类型位于中红外线范围内。
6.如权利要求5所述的加热系统，其特征在于，第二辐射构件位于反射体和第一辐射构件之间。
7.如权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述第一辐射构件(501)包括第一外壳，反射体(505)是沉积在所述第一外壳的一部分上的第一反射层。
8.如权利要求7所述的加热系统，其特征在于，所述第二辐射构件(502)包括第二外壳，所述第二辐射构件另外包括沉积在所述第二外壳的一部分上的第二反射层。
9.如权利要求8所述的加热系统，其特征在于，所述第二反射层具有相对于这样的对称轴线大致对称的凹入断面，所述对称轴线平行于第一反射层横截面的对称轴线，第一和第二反射层具有彼此反向的凹度，并且彼此邻近。
10.如权利要求2-9之一所述的加热系统，其特征在于，使用的反射层是陶瓷层。
11.如权利要求1所述的加热系统，其特征在于，第一和第二辐射构件通过至少一个帽(207、506)保持就位，第一辐射构件的端部和第二辐射构件的端部都插入所述帽中。
全文摘要
本发明涉及使用在如烘干油漆的应用中的加热系统。该加热系统包括反射体(201、505)，其具有相对于对称轴线(208、508)对称的凹入横截面。它另外包括第一辐射系统，其包括至少第一辐射构件(202、501)，所述第一辐射构件能发射第一种类型的辐射，以及第二辐射系统，其包括至少第二辐射构件(203、502)，所述第二辐射构件能发射第二种类型的辐射。所述第二辐射系统相对于所述第一辐射系统沿着平行于所述对称轴线的方向放置。
文档编号H05B3/00GK1717957SQ200380104268
公开日2006年1月4日 申请日期2003年11月13日 优先权日2002年11月27日
发明者M·邦宁, S·彻胡, J·－J·弗雷, J·马蒂纳彻, P·波尔森 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司