JPH044395Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、窒素ガスや石油の気化ガスなどの機
体、セラミツクスや金属などの固体、水や油など
の液体あるいはそれらの混合体や粉体、粉粒体な
どの各種材料の加熱に用いる電気加熱装置に関す
る。

［従来の技術］ 従来、電気加熱装置においては、電気炉や乾燥
器などの高温加熱用にはセラミツクスボビンにニ
クロム線を巻き付けた電気ヒータ（以下、ボビン
ヒータ）が発熱体として用いられ、アイロンや半
田ゴテなどの比較的加熱温度の低い用途には雲母
やプラスチツクス、ゴムなどで包囲した板状ヒー
タが発熱体として用いられている。

また、上記のボビンヒータや板状ヒータなどの
発熱体では、ニクロム線などによる発熱電線と電
気加熱される被加熱物との間の電気的絶縁を充分
にとれないため、最近では発熱電線をマグネシア
などの絶縁物で包囲し、円筒状の金属スリーブに
封入したいわゆる棒状カートリツヂヒータが一部
に利用されつつある。例えば、加熱成形を行なう
ための金型に用いられる電気加熱装置や投げ込み
ヒータなどである。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のボビンヒータや板状ヒー
タ、棒状カートリツヂヒータなど（以下、ヒー
タ）には、下記のような使い難さがあつた。

第一は、ヒータに形状の変更や加工の自由度が
欠けることである。このため、加熱容器や筐体の
内部などのヒータを配置する際、ヒータの形状が
ボビンやスリーブなどの形状に制約され、ヒータ
の固定場所、取付場所が限られてしまう。その結
果、熱源が加熱容器などの内部で局所化してしま
い、容器や筐体の内部に不均一な温度分布を生じ
る。そのため、被加熱物を均等に加熱し昇温する
ことが困難となる。つまり、被加熱物は，温度分
布をもつて不均一に加熱されることとなり均質な
加熱処理ができない。

第二は、ヒータのワツト密度を高くできないこ
とである。ヒータを形成する外被（例えば、板状
ヒータの外被である雲母やゴムなど、あるいは、
それらの保護用の外被となる金属ケース、あるい
は棒状カートリツヂヒータの金属スリーブ）と、
発熱源となる発熱電線との間には一般に大きな熱
抵抗が存在する。このため、外被の表面の温度
と、発熱電線自体の温度との間に大きな温度差を
有することになる。その結果、被加熱物を高温に
加熱しようとすると、ヒータを構成する発熱電線
自体の温度が過度に昇温することとなり、発熱電
線が早期に劣化してしまうこととなる。すなわ
ち、ヒータに注入可能な電力量（いわゆるワツト
密度）を大きくとれない。

さらに、発熱電線を包囲する絶縁材料は、金属
材料より熱伝導率が極端に悪い。しかも、第一の
問題にも示したように、ヒータは電気加熱装置の
内部に局所化して配設される。その結果、被加熱
物を充分に加熱するためには一単位を構成するヒ
ータに高い電力を注入せねばならず、このための
ヒータの外被と発熱電線との間の電気的絶縁も充
分にとらなくてはならないこととなる。そのた
め、外被と発熱電線との間に充填される絶縁材料
層の厚さは大きくなり、前記熱抵抗が一層大きく
なつて、上記の問題は悪循環を生じる。

第三は、電気加熱装置が大型になつてしまうこ
とである。上記のように、ヒータは電気加熱装置
の内部に局所的に分散されて配置される。このた
め、電気加熱装置の内部の広い範囲で均熱部分を
得るためには、ヒータと被加熱物とを離隔させね
ばならず、あるいはヒータと被加熱物との間に均
熱板などを設けなければならない。その結果、本
来は小型でよい電気加熱装置が大型化してしま
い、総合的に電気加熱装置の熱効率を悪くしてし
まうという問題を有していた。

本考案は上記の従来技術の有していた問題点を
解決し、被加熱物を均等に加熱でき、しかも小型
かつ高効率な電気加熱装置を提供することを目的
とする。

［課題の解決手段及びその作用］ 上記目的を達成するため、本考案の電気加熱装
置は、電熱ヒータ線と、外周面に網目状の小さな
孔を設けた電熱ヒータ線を支える支体と、前記電
熱ヒータ線と前記支体とに被着する溶射膜部材と
を備えた構成としてあり、好ましくは、前記支体
を、網材で形成してある。また、前記支体を、前
記溶射部材を被着した後取除くけるような構成と
してもよい。

［実施例］ 以下、第１図を参照して本考案の一実施例を説
明する。

第１図は本考案の一実施例の構成を示す断面図
である。

電熱ヒータ線１は、芯線に発熱電線２を備え、
その周囲に絶縁物３を被覆して金属外皮４で覆つ
たいわゆるシースヒータ線である。

発熱電線２としてはニクロム線が用いられ、絶
縁物３としてはマグネシア等のセラミツクスが用
いられている。また、金属外皮４はインコネルで
あり、電熱ヒータ線１としての外径、すなわち金
属外皮の仕上り外径は、1.0mmとしてある。

電熱ヒータ線１は、支体５の表面に巻き付けて
ある。電熱ヒータ線１は外径寸法が小さく、可撓
性に富んでいるのでどのような形にでも自由に屈
曲させ配線することができる。

ヒータ線１の支体５への取付方法は、電熱ヒー
タ線１を支体５に接着剤で仮に固着する方法、あ
るいは電熱ヒータ線１を支体５に金属細線で縛り
付ける方法等、いずれにせよ、電熱ヒータ線１を
後述の溶射被膜処理が行なわれる間、仮にでも支
体５に固定しておける方法ならどの様な方法でも
よい。勿論、電熱ヒータ線１に予め金属細線を巻
き付け、あるいは小さなリング状の板や線を挿通
し、その細線やリングを支体に溶着や接着するな
どの方法によつてもよい。

ここで支体５は、網状かつ半球状支体５１，５
２からなつており、これら支体５１，５２の外周
面に沿つて、電熱ヒータ線３１を配線してある。

実施例では、網状支体５１，５２を、図示しな
いヒンヂで左右に開扉する構造としてある。この
ため、網状支体５（５１，５２、以下同じ）を閉
じた場合、内部に収納された被加熱物（図示せ
ず）を球状ヒータの全周から加熱することができ
る。

支体５を網状支体とすると、電気加熱装置が軽
量になる。また、網状支体５は成形が簡単である
ので目的に合わせた形状の発熱体の形成が容易に
なる。さらに、網状支体５は溶射膜部材６が網目
に入り込みアンカー効果を高めることができるの
で、溶射膜部材６を支体５に堅固に固着する。さ
らにまた、網状支体５の外側（すなわち、球の外
部）と内側（すなわち、球の内部）との間は、溶
射被膜処理後も網状とすることができるので、網
の目（空〓）を介してガス，空気，流体を通過で
きることができる。その結果、真空中やガス流通
下での被加熱物の加熱を容易にする。

なお、上記実施例では、網状支体５と電熱ヒー
タ１を別個のものとしたが、電熱ヒータ線１で網
状支体５１，５２の一部または前部を構成するこ
ともできる。

また、網状支体５とは、網目状の小さな孔を有
する支体を含むものである。

さらに支体５の形状は、用途に応じて球体以外
の種々形状とすることができる。

上記のようにして、支体５上に設けられた電熱
ヒータ線１に、外部からニクロム系溶射材料を溶
射被膜処理し、支体５及び電熱ヒータ線１を溶射
膜部材６で被覆する。溶射方法は、公知の炎溶射
方法、あるいはプラズマ溶射方法等他の溶射方法
によつてもよい。溶射膜厚は、例えば約１mmとす
る。勿論、目的に応じて溶射膜厚を薄くすること
も数mm程度に厚くすることも可能である。

また、溶射材料もニクロム系金属材料に限られ
ず公知の技術によるセラミツクス材料など各種の
無機、有機の溶射材料を加工性、耐熱性、経済性
等の側面から任意に選択して用いることができ
る。ただし、金属溶射膜の場合には、熱が横方向
に広がり均質な加熱を行なえる点で好ましい。

なお、溶射膜部材の溶射は、支体５の溶射膜部
材６が被着する面に垂直な方向から行なつても、
あるいは、前記被着面に対して斜方向から行なつ
てもよい。

上記のようにして形成された発熱ヒータ本体
は、その後グラスウール等の断熱体８によつて周
囲から覆われ、さらに図示せぬ金属ケース（外被
筐体）等に収納される。

７は加熱処理される被加熱物を立方体として例
示したものである。また、電熱ヒータ線１には図
示せぬ電源装置が接続しており、電熱ヒータ線１
に流れる電流を公知の制御手段によつて制御し、
電気加熱装置としての温度制御が行なう。

上記実施例によれば電熱ヒータ線１は、加熱電
流が通電されることにより自己発熱する。このと
き、電熱ヒータ線１は外径が細く、かつ可撓性に
富んでいるので支体５の形状に沿つて最適な位置
に配設され、しかも支体５の全面に均等、あるい
は作為的に配設密度を変えて設けられている。こ
のため、支体５の内部にセツトされる被加熱物
（図示せず）に対して、被加熱物７の周囲全体か
ら均質に、あるいは作為的に所望の温度分布をも
たせて加熱することが可能となる。

なお、電熱ヒータ線１及び支体５を充分な厚さ
の溶射膜部材６によつて覆うと、電熱ヒータ線１
からの発熱は、溶射膜部材６を介して支体５に伝
熱し、前記の電熱ヒータ線１自体の発熱に加え
て、溶射膜部材６及び支体５が昇温することにな
り、被加熱物へ、その周囲全体から加熱作用が働
くことになる。

また、溶射膜部材６を電熱ヒータ線１の上に１
〜数mm程度堆積させると、電熱ヒータ線１の生じ
る短波長側の熱線は溶射膜部材６で吸収され、被
加熱物７に直接的に照射されることがなくなる。

さらに、前述のように、溶射膜部材６は電熱ヒ
ータ線１の周囲を包囲するので、電熱ヒータ線１
の発熱を有効に周囲の溶射膜部材６及び支体５に
分散させる。このため、電熱ヒータ線１の金属外
皮４と支体５との間の熱抵抗は充分に小さな値と
なる。すなわち、金属外皮４と支体５の温度差が
小さくなる。その結果、支体５全体が発熱体とし
て作用することになるので、発熱源としての熱容
量が拡大する。

一方、電熱ヒータ線１と金属外皮４との間隔は
後述のごとく小さくできるので、発熱電線２と金
属外皮４との間の熱抵抗も減少する。その結果、
発熱電線２と支体５との温度差も小さくなる。し
たがつて、発熱電線２に従来技術のごとく過度な
電流を通じる必要がなく、いわゆるワツト密度を
高くとることができる。これにより、発熱電線２
自体を過度に昇温することによる発熱電線の劣化
を生じるおそれがなくなる。

ところで、一般に絶縁材料３の節煙抵抗あるい
は耐電圧は、温度が上ると低下することが知られ
ている。ところが、上記実施例では、発熱電線２
を過度に加熱する必要がないので発熱電線の温度
は従来技術に比べて低い値となる。その結果、絶
縁物４の絶縁抵抗・耐電圧は低下しないので、絶
縁物４の厚さを薄くすることができ、電熱ヒータ
線１を屈曲させることが容易となり、支体５が仮
に複雑な形状をしていても、支体５の表面に沿つ
て電熱ヒータ線１を最適に取付けることができ
る。

このため、本実施例によると、被加熱物を加熱
する場合に、電熱ヒータ線１及び支体５並びに溶
射膜部材６の全体が発熱体となり、被加熱物７を
その周囲全体から均等に加熱するので従来技術の
如く均熱板などを必要としないこととなる。その
結果、電気加熱装置を小形かつ軽量に構成するこ
とができる。

以上の実施例の説明では、支体をステンレス網
として例示し、これらの支体は電熱ヒータ線とと
もに溶射膜部材で被覆されるとして説明したが、
支体を紙やワツクス，プラスチツクスなどによつ
て形成することもできる。このようにすると、紙
等で形成した支体に電熱ヒータ線を配線した後、
電熱ヒータ線とともに支体に溶射膜を被着し、さ
らにその後支体を燃やしたり、支体のみを抜き取
つて取外したりすることにより、電熱ヒータ線の
みに溶射膜部材が被覆した電気加熱装置を構成す
ることができる。

このようにして構成されたいわば支体に対する
レプリカ状の溶射膜部材を備えた電熱ヒータは、
発熱体としての熱容量が小さいのにもかかわらず
被加熱物の加熱が溶射膜部材によつて均等化され
るので、被加熱物を均等に加熱でき、しかも加
熱・冷却を早い応答速度で行なうことができる。

なお、本考案は上記実施例に限られるものでは
なく、各種ヒータに適用できるものである。

［考案の効果］ 以上のように、本考案によれば、電熱ヒータ線
を取り付ける支体を網状の小さな孔を有するもの
としたので、装置の軽量化を図れるとともに、溶
射膜部材のアンカー効果を高め電熱ヒータ線と溶
射膜部材の堅固なる被着を可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す要部外観図で
ある。 １……電熱ヒータ線、５，５１，５２……支
体、６……溶射部材。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 電熱ヒータ線と、外周面に網目状の小さな孔
   を設けた電熱ヒータ線を支える支体と、前記電
   熱ヒータ線と前記支体とに被着する溶射膜部材
   とを備えたことを特徴とする電気加熱装置。 (2) 前記支体を、網材で形成したことを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載の電気加
   熱装置。 (3) 前記支体を、前記溶射部材を被着した後取除
   くことができる支体で形成したことを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載の電気加
   熱装置。 (4) 前記溶射膜部材を、金属溶射膜としたことを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第１，２ま
   たは３項記載の電気加熱装置。