JPH0282486A - ラジアントヒータとラジアントヒータの製造方法および製造装置 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、特にガラスセラミックホットプレート、焼
きあぶり器具などを加熱するのに用いるラジアントヒー
タとラジアントヒータの製造方法および製造装置に関す
る。

ラジアントヒータ用の絶縁体に対する加熱コイルの固定
は、絶縁体の溝に挿入することによりあるいは絶縁体表
面にクリップで固定することにより、あるいは湿った絶
縁体に加熱コイルを埋込み加熱コイルを加圧して乾燥し
た後固定することにより行う。後者の方法は非常に都合
がよいが、比較的複雑でしかも主に繊維性の絶縁材料が
必要である。この繊維性の絶縁材料は良好な機械的強度
を有するが、熱絶縁特性が低い。したがって通常、エー
ロシル（ａｅｒｏｓｉｌ）層が絶縁体の下に配置され、
エーロシル層は良好な熱安定性とすぐれた電気絶縁性お
よび熱絶縁性を有するが、機械的強度が低い。

この発明の課題は、ラジアントヒータとラジアントヒー
タの製造方法と製造装置を提供することであり、ラジア
ントヒータは絶縁体に加熱コイルを良好に保持しつつ埋
込むことができる。

この発明によれば、この課題は次の製造方法により解決
される。つまり充填材料は加熱コイルの内部に導き加熱
コイルの内部に加熱コイル内部の断面の一部分にわたっ
て充填材料を満たす。絶縁材料はつづいて次のようにし
て設けられる。つまり絶縁材料は、加熱コイル内部にあ
る充填材料から開放されている空間を満たし、次に充填
材料が除去される。

このようにして絶縁材料製の絶縁体内に一部分が埋込ま
れた加熱コイルを備えたラジアントヒータを製造するの
である。充填材料は流動材料、たとえばケイ砂である。

絶縁材料は加熱コイルに乾燥した状態で鋳込むことがで
きる。この加熱コイルは、適当な基板にのっている充填
材料で部分的に満たしである。絶縁材料は自由に流動す
る材料、特に発熱性ケイ酸あるいはアルミナをベースと
するエーロゲル（ａｅｒｏｇｅｌ）により好ましくは構
成されていて、任意に繊維強化され、バインダと乳白剤
を有する。

充填材料を除去する前に、絶縁材料は圧縮またはモール
ドできる。それにより比較的固いブロックが作られ、多
くの場合必要な強度を十分確保できる。充填材料は加熱
コイルの巻の間に入りそしてこれらの巻を部分的に囲ん
でしまっている。充填材料の土台の大きさが加熱コイル
内のもので、凹形面または凸形面をする形状であること
から、充填材料は加熱コイル内部の絶縁体の部分の形状
を決められ、この絶縁体の部分は埋込部を形成している
。このようなことは加熱コイルを上向きのだ円形にする
ことにより行える。たとえば加熱コイルが、乾燥してい
る予備圧縮された絶縁体に加圧されるならば、加熱コ・
イルが変形したりあるいは絶縁体が損傷をうけることが
なく、加熱コイルの内部に圧縮力またはモールド圧力を
及ぼすことができる。

加熱コイルを良好に固定することはさておいて、得られ
た絶縁体では、絶縁体の内断面の一部分が絶縁材料から
開放されている有利な点を有する。そのためラジアント
ヒータの放射状態が良好で、しかも絶縁体は不必要に熱
負荷をうけずまたは加熱されない。

絶縁体は圧縮につづいて熱硬化するのが好ましい。この
熱硬化は最初に使用する時あるいは試験的に使う時に行
うことができる。公知の硬化剤を使用できる。充填材料
に硬化剤を入れることもでき、絶縁材料の隣接域に硬化
剤を浸透させることもできる。この場合好ましくは埋込
み部位が硬化される。この硬化により埋込み域の強度を
上げしかも最適な熱絶縁特性を備えた理想的な絶縁体が
得られる。

多成分の硬化剤の場合には、前記多成分硬化剤のただ１
つの成分が充填材料に含まれている必要がある。層状の
硬化材料を与えることもでき、加熱コイルの部位におけ
る投与量を増やすこともできる。

上述の形式のラジアントヒータを製造する好ましい装置
は、次のも°のを含む。ツールまたはモールド、を含む
。ツールまたはモールドには、加熱コイルが部分的に溝
に収容され、流動体材料または自由に流動する充填材料
を溝に部分的に充填するための装置を含む。絶縁材料を
用いて次の加熱コイルの埋込み圧縮をするための圧縮装
置を含んでいる。自由に流動する材料は好ましくは非圧
縮性のものでしかも“対向する圧縮ダイ”を構成する。

このダイは加熱コイルの内部に配置され、絶縁材料が対
向圧縮ダイ上にしっかりと加圧できる。

上記方法と装置により好ましいラジアントヒータが製造
できる。ラジアントヒータの内部であり、ラジアントヒ
ータの内部断面の一部分を絶縁材料に埋込むことにより
、絶縁材料で満たす。そのため加熱コイルは絶縁体に固
定される。絶縁材料は好ましくは自由流動材料、特に上
述の形式のエーロゲルを備える。

ラジアントヒータでは、特に加熱コイル内部に配置され
た絶縁部分の表面が、加熱コイル内部に導入する充填材
料の跡であることを特徴としている。

加熱コイルの各巻の間の間かくは、ワイヤの太さより大
きくすべきであることが明らかである。このことにより
、一方では充填材料を良好に浸入させ他方では加熱コイ
ルの内部に絶縁材料を浸入させる。絶縁体のウェブは加
熱コイルの保持をしかつワイヤの巻の間に延びている。

絶縁体のウェブは十分な断面を有する。

これらの特徴やこの発明の好適な実施例の特許請求の範
囲、詳細な発明の説明や図面から明らかになる。各特徴
はこの発明の実施例において単独あるいはサブコンビネ
ーションの形でも実現でき、独立して特許性のある構造
である。これらの構造の保護内容が特許請求の範囲に示
されている。この発明の実施例を図面を参照して以下説
明する。

実施例の概要 第１図を参照する。

ラジアントヒータには加熱コイル１６の一部が埋込まれ
、しかも埋込まれた部分以外の加熱コイル１６の部分が
突出している。このラジアントヒータは次のようになっ
ている。

加熱コイル１６はツールまたはモールド１３の溝１４に
配置され、加熱コイル１６の内部の一部分には充填材料
１７が満たされている。

そして乾燥した鋳込み可能な絶縁材料がモールド１３の
上に加圧されている。そのため、充填材料１７は対向す
るグイとなっており、この充填材料は装置１１から圧縮
絶縁体２１を取出す時に除去され、充填材料は加熱コイ
ル間より落とす。

実施例の詳細な説明 第１図は装置１１を示す。装置１１はツールまたはモー
ルドテーブルあるいはスタンド１２に配置されていて、
スタンド１２はツールまたはモールド１３を支えている
。ツールまたはモールド１３は−、溝１４を備える板状
のものである。溝１４は上面側に形成されしかも実質的
に半円形状断面を有する。上部モールド面１５には溝が
ある。この溝は、絶縁体の表面にどのようにして加熱コ
イル１６を配置すべきかを決める機能を果たし、たとえ
ばスパイラル形状、ジグザク形状あるいは曲りくねった
形状になっている。境目のエリアではモールドが複数の
くぼみを有する。このくぼみはたとえば絶縁体の全周エ
ツジあるいはへりとなっている。

加熱コイル１６は溝１４に挿入されていて、一部分が溝
１４から突出している。加熱コイルの断面部の一部分は
溝から突出している。

この断面部と溝の深さとにより、絶縁体２１におけるコ
イルの埋込みの高さを決定する。

製造過程では、たとえば主成分としてケイ砂を有する充
填材料１７は溝１４に配置されている。ワックスまたは
ステアリンのような材料を用いることもできる。この材
料は暖たがい状態では液体である。充填材料は、充填材
料の表面が上部モールド面１５と実質的に同一平面にな
るまで充填されるのが好ましい。

しかし同一平面よりも上にあるいは下になるようにする
こともでき、対応の導入段階あるいは次の処理段階によ
り充填材料は特定の形状たとえば凹形や凸形にすること
もできる。

この特定の形状によりこの部位における絶縁体の形状を
決定する。この充填は、たとえば振動手段や他の手段に
より行うことができた。

溝の形状は加熱コイルに正確に対応させる必要はない。

加熱コイルが加工または機械加工中にうまくガイドされ
るのであればよい。しかし溝領域において加熱コイルの
外側を囲んでしまうのをさけるために、溝は比較的正確
に加熱コイルに合わせるようにすべきである。

しかし、例外的ケースとして、コイルは個々の巻に一致
する形状にすべきである。

ある状況下では、もし加熱コイルが振動処理により相応
の圧力下で上から溝に導入されるのなら、充填材料が加
熱コイルより前に導入できる。もし充填材料が加熱コイ
ルの下に通るとしても、不利ではない。これは充填材料
の非圧縮性が固定グイと同様に作用するためである。

絶縁材料は、あらかじめ用意したツールまたはモールド
１３に鋳込まれ、しかも絶縁材料は発熱性ケイ酸あるい
はアルミナをベースとするエーロゲル（ａｅｒｏｇｅｌ
）であるのが好ましい。絶縁材料は任意に繊維強化でき
る。絶縁材料は通常のバインダと乳白剤、たとえばチタ
ン鉄鉱、酸化鉄などを含んでいる。

絶縁材料は非常に軽く自由に流動し、しかも加熱抵抗の
巻の間によく侵入し、充填材料１７により占有されなか
った加熱コイルの内部２０を加熱コイルの表面まで満た
す。

この絶縁材料２１は自由に流動する状態で乾燥されてお
り、絶縁材料２１は、ツールまたはモールド１３に対し
て精密なたとえば流体プレス装置２３を備えるプレスダ
イ２２により圧縮される。加熱コイルの内部にある部分
２０も圧縮され、絶縁材料は巻を介して付勢される。圧
縮処理またはモールド処理における最終段階では、圧縮
乾燥絶縁材料の実質的な均一体が形成されると考えられ
る。乳白剤またはバインダに含まれる公知の稠度の熱硬
化材料を働かせるために、次の処理を行うことができる
。熱硬化材料の割合と圧力の程度は、強度、特に絶縁体
の摩耗抵抗についての要求事項の関数である。硬化剤を
備える充填材料１７に代えて埋込み部分付近において追
加的な部分硬化を行うことができる。硬化剤は圧縮時に
充填材料から出されるかあるいは絶縁体の隣接部分へ毛
管作用により浸入する。絶縁体に異なる硬化剤を追加し
そして加熱コイルにおける供給量を増やすこともできる
。熱硬化の前に、乾燥圧縮された絶縁体２１は、装置の
部分１２．２２を相互にはなすことにより装置から除去
する。充填材料１７は自動的に加熱コイル１６の巻の間
からおちるかあるいは溝に残る。充填材料はすぐ再利用
されるか振動、吹込みもしくは吸取りにより除去される
。そして充填材料は加工後任意に再利用できる。充填材
料は、すべて自由に流動する材料により構成するか、す
べて自由流動する材料はかなり非圧縮性のものである。

そしてたとえば自由流動する材料を成す個々の粒子の内
部摩擦により、純粋な液体のようには取って代わること
はできないかあるいは絶縁材料に浸入できない。稠度は
通常“粉末状”と“粒状”の間のもので、ワックスまた
はステアリンを使用する場合には充填材料は液体である
。

第２図と第３図は放射方向が上向きになった使用状態の
完成したラジアントヒータを示している。第２図では、
プレート２３の下にはラジアントヒータ２４がある。ラ
ジアントヒータ２４はガラスセラミックプレート２３を
介して熱放射する。しかしラジアントヒータは他の目的
、たとえばオーブンや類するものを加熱するために適用
できる。

第３図のヒータが他の同じやり方で作られたヒータとは
明らかにちがう。これは通常加熱コイルの内部にあるヒ
ータの表面２６の周辺付近が、ツール１３により形成さ
れるためである。表面２６はツール１３により形成され
た表面３５と異なる構造である。通常この構造表面２６
は加熱コイル１６の外側から始まり、構造表面２６は小
さいエツジ２７を形成している。充填材料１７の鋳込の
程度の関数として、表面２６はいくらか表面３５より高
いかあるいは低くなっている。もし溝１４が圧縮を始め
る前に丁度充填されたのなら、表面２６はいくらか高く
なる。これは充填材料が圧縮中いくらか圧縮されるため
である。

他の方法により完全硬化または表面硬化させることが可
能である。操作中に熱硬化させることができる。モール
ドまたはツールの対応構造により、表面２６と任意の表
面３５は簡単に任意の形状にすることができる。このた
め、たとえば加熱コイルに平行なあるいは交差するりプ
ランニングの付近にあるいは長手方向に向いた突出部の
付近に加熱コイルを取付けることができる。このことは
ツール１３の表面の対応構造と溝、特殊な鋳込形状によ
り達成できる。このため、たとえば溝に沿っている鋳込
チャンネルあるいはノズルにより鋳込を行うことができ
、しかも鋳込により加熱コイル内部に充填材料の特殊な
パターンが生じる。このため、たとえば“たい積”して
鋳込みをしたときに、加熱コイルの巻の曲率に合った部
分１７の凹形形状が得られる。

設けられた加熱コイルを通して鋳込みをする時に有利な
のは、加熱コイルの下の領域がいくらかカバーより低く
できることである。そのためこの部位では絶縁材料がい
くらか高くなって、特に加熱コイルを取囲むのである。

この場合第２図の表面２６は各加熱コイルの間に段形の
へこみを有した。

第２図と第３図から明らかなように絶縁部３７は好まし
くは下部を囲むだけで、好ましくは加熱コイル１６の巻
の周囲の１／３〜１／２を囲んでいる。この絶縁部は良
好に固定をするのに十分である。加熱コイルの重要な部
分である。好ましくは加熱コイルの断面の半分以上の対
応の部分３６は、自由に照射できるようにするために絶
縁体から開放されていることが重要な点である。埋込ま
れた部分と自由な部分は絶縁材料の特性と強度および使
用の要求事項の関数として変化する。エツジがだ円にな
っている加熱コイルを使用すると特に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を実施するための装置を示し、
一部省略して模式的に示す縦断面図、第２図はこの発明
のラジアントヒータの一部を拡大して示す断面図、第３
図は第２図の■−■線における断面図である。 １１・・・装　置 １２・・・スタンド １３・・・モールド エ４・・・溝 １５・・・上部モールド面 １６・・・加熱コイル １７・・・充填材料 ２０・・・加熱コイルの内部 ２１・・・圧縮絶縁体 ２３・・・流体プレス装置 ２６・・・表　面 ＋ｌ　Ｈ１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁材料とこの絶縁材料に部分的に埋込まれた加熱
   コイル（１６）とを備えている絶縁体（２１）を有する
   ラジアントヒータ（２４）の製造方法において、充填材
   料（１７）は加熱コイル（１６）の内部に導くことがで
   き、加熱コイル（１６）の内部では充填材料（１７）が
   加熱コイル（１６）の内部の断面の部分（３６）に満た
   されており、つづいて絶縁材料が充填材料（１７）から
   開放された加熱コイルの内部の空間（２０）を満たすよ
   うにして設けられ、つづいて充填材料が除去されること
   を特徴とするラジアントヒータ（２４）の製造方法。 ２、石英またはそれに類するものの自由に流動する材料
   が充填材料（１７）として用いられ、好ましくは絶縁材
   料は自由流動材料、特に発熱性ケイ酸またはアルミナを
   ベースとするエーロゲルを有し、任意に繊維強化され、
   しかもバインダと乳白剤を含むことを特徴とする請求項
   １に記載のラジアントヒータの製造方法。 ３、充填材料（１７）は、絶縁材料隣接領域に影響を与
   える硬化剤の要素と少くとも混合されていることを特徴
   とする請求項１または２に記載のラジアントヒータの製
   造方法。 ４、絶縁材料とこの絶縁材料に部分的に埋込まれた加熱
   コイル（１６）とを備えた絶縁体（２１）を有するラジ
   アントヒータ（２４）の製造装置において、加熱コイル
   （１６）の一部分が溝（１４）に収容されているツール
   またはモールド（１３）と、溝（１４）内に部分的に流
   動体材料または自由流動する充填材料（１７）を一部満
   たすための装置と、絶縁材料を用いて加熱コイル（１６
   ）を次に埋込み圧縮するためのプレス装置（２３）と、
   を特徴とするラジアントヒータの製造装置。 ５、請求項１〜３のいずれか１つの製造方法により製造
   されたラジアントヒータ。 ６、絶縁材料の絶縁体（２１）とこの絶縁体（２１）に
   部分的に埋込まれた少くとも１つの加熱コイル（１６）
   を備えるラジアントヒータにおいて、絶縁材料は当初自
   由流動する圧縮材料、特に発熱性ケイ酸またはアルミナ
   をベースとするエーロゲルを含み、任意に繊維強化され
   しかもバインダと乳白剤を備え、加熱コイル（１６）の
   内部では、加熱コイル（１６）の内部断面の部分（３７
   ）にわたり、埋込みにより絶縁材料が満たされ、加熱コ
   イル（１６）は絶縁体（２１）に固定されていることを
   特徴とするラジアントヒータ。 ７、絶縁体（２１）とこの絶縁体（２１）に部分的に埋
   込まれた少くとも１つの加熱コイル（１６）を備えたラ
   ジアントヒータにおいて、加熱コイル（１６）の内部は
   、加熱コイル（１６）の内部断面の部分（３７）にわた
   り埋込みにより絶縁材料が満たされ、加熱コイルは絶縁
   体（２１）に固定され、部分（３７）の表面（２６）は
   、加熱コイル（１６）の内部から除去された充填材料（
   １７）の跡であることを特徴とするラジアントヒータ。