JPS6035489A - 電気ヒーターアツセンブリ - 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】 本発明は、電気ヒータアッセンブリ（以下単に“′ヒー
タアッセンブリ”と略称する）に関するものである。こ
のヒータアッセンブリハ互いに積重ねられた複数個の円
板状ヒータエレメントを具えてお）、これら隣接するヒ
ータエレメントの組によってこれらエレメント間に環状
チャネルを規定し、これらチャネルの各々には抵抗ワイ
ヤコイルの一部分が、包含されておシ、複数個の抵抗ワ
イヤコイル部分は互いに直列接続されている。

上述したタイプのヒータアッセンブリハ既知なものであ
り、例えばＵＳ−Ａ−１，５１４，８５７オよびＦＲ−
Ａ−９３１，６１９よシ知られている。これらヒータア
ッセンブリにおいては、直列接続された抵抗ワイヤコイ
ル部分は個々の円板状ヒータ本体エレメント間に装着さ
れ、これらエレメントの円筒状外側表面がスリット開口
と共に形成されている。これによって抵抗ワイヤコイル
と加熱すべき流体とが接触し得るようになる。

これら既知のヒータアッセンブリにおいては、抵抗ワイ
ヤコイルの周辺の流体の流れは比較的制限を受けてしま
うので、例え抵抗ワイヤコイルを最高温度に加熱したと
しても加熱出力は比較的低い値となってしまう。例えば
、上述のＦＲ−Ａ　１，２６８，７３８から以下のこと
がすでに知られている。即ち、抵抗ワイヤコイルを星型
のキャリアの上に、単一平面中にス・卆イラル状に装着
し、この平面と垂直に流体の流れが起るようにすること
である。しかし乍ら、このような構成は加熱すべき媒質
を高い温度にすることには不適当である。

本発明の目的は、すでに述べたようなタイプのヒータア
ッセンブリにおいて、小型形状にも拘ず、高温度出力を
実現可能なヒータアッセンブリを提供することである。

この目的は、特許請求の範囲第１項の特徴部分によって
達成できる。

本発明によるヒータアッセンブリにおいて、加熱すべき
流体、例えばガス、ガスの混合体、空気または液体は抵
抗ワイヤコイルの軸線にほぼ垂直に延在する平面内でこ
れら抵抗ワイヤコイル部分を通過することを特徴とする
。この結果、抵抗コイルワイヤの周辺で流体の良好な流
れが実現できると共に、効率の良い熱交換が達成される
。従って、この抵抗ワイヤコイルによって所定温度にお
いて高温度の出力が得られ、との為、比較的小型な構造
が実現する。このようなコンパクトな構造にも拘ず、こ
のヒータアッセンブリによって、流体抵抗の比較的小さ
なものが実現され、抵抗ワイヤコイルを半径（放射）方
向の壁部分上に装着でき、この壁部分は貫通部の横断面
領域中の僅かな部分のみを占有するだけである。また、
流体抵抗が小さいので、出力が節約されたローノイズの
ブロアが実現可能となシ、これによって本発明のヒータ
アッセンブリを家庭電気製品および趣味の電気製品に応
用することが好ましい。

また、上述したヒータアッセンブリにおいては、導入さ
れた流体は連続して個々の抵抗ワイヤコイル部分の周シ
を流れるので、これによって繰返して加熱され、この結
果、加熱すべき流体が極めて高温度となる。しかし乍ら
、このヒータアッセンブリの長さ全体に亘って流体が温
度上昇することによって、流れの下流にあるワイヤコイ
ル部分は、上流にあるものより低い温度で冷却される。

これはその辺を流れる流体はすでに高温度となっている
からである。抵抗ワイヤコイル全長に亘って最高出力を
得るためには、このコイルを均一な温度で保つことが必
要である。これは、後述の特許請求の範囲（以下クレー
ムと称す）第２項の構成要件によって達成される。流体
の流れの下流方向にあるヒータエレメント内の半径方向
の壁部分によって規定されたチャネルおよび軸方向の開
口（以下軸状開口と称す）間に半径方向の通路を形成す
ることによって、下流方向のヒータアッセンブリの端部
に隣接した抵抗ワイヤコイル部分を適切な温度で保温で
き、比較的低い温度の流体を追加的に供給することにし
く即ち周囲の温度、又はそれよシ低い温度）、その結果
、これらヒータ部分は最早、高温度で加熱されることは
ない。

このような熱負荷の軽減は、低い温度の流体を抵抗ワイ
ヤコイル部分へ供給するだけでなく、流速が流体の追加
の供給によって増大することによるものである。

クレーム３の構成によって、流れる方向における温度の
平均化が改善される。下流方向における通路の横断面領
域が大きいので、大容量の比較約合たい流体を通過させ
ることができ、この結果、下流方向における抵抗ワイヤ
コイル部分（すでに余熱された流体によって成る程度ま
で冷却されている）を追加的に供給された大容量の冷た
い流体によって、流れる方向における前方のコイル部分
より大きな割合で冷却される。

また、本発明のクレーム４によれば、ヒータエレメント
を互いに積重ねることによって半径方向の通路の横断面
の面積を変化できる。即ち、この横断面の面積は、２つ
の隣接した通路を合体させて二重になった横断面を有す
る単一通路を構成することによって得られる。

また、本発明のクレーム５の実施例によれば、半径方向
の通路を有するヒータエレメントを、中心コアの領域お
よび、円筒状の外側壁の領域においてのみ係合させるの
で、円筒状外側壁および中心コア間の横断面の全面積に
よって、軸状開口のすべてと連通ずる単一の半径方向の
通路を形成することができる。

また、本発明のクレーム６によれば、同様に、抵抗ワイ
ヤコイルの各々の部分をほぼ一定温度に保持したことを
特徴とする。この特徴をクレーム２の構成と組合せるこ
ともできる。

更にクレーム７の実施例によれば、特別な抵抗ワイヤコ
イル用の装着部材を用いることガく個々の抵抗ワイヤコ
イル部分の簡単な電気的接続が可能となる。

以下図面を参照し乍ら本発明を詳述する。

第１図は、ヒータアッセンブリを表わす４＋７）であシ
、このアッセンブリには、７個のヒータエレメント１の
積重ねたものが設けられている。

これらヒータエレメント１は、これの中心を通って延在
するクランプ部材２によって組立てられた状態で保持さ
れている。このヒータアッセンブリを環状のフラングで
形成した装着ユニット３の上に装着する。

第４　ａ　＊　４ｂ　ｒ　５　ａ　Ｉ　５　ｂ　＊　６
ａおよび６ｂ中に図示された種々の形状を有するヒータ
エレメント１をセラミック材料または他の耐熱材料で製
造する。このエレメント１に円筒状外側壁４を設け、こ
の壁４を複数個の半径（放射）方向の壁部５によって中
心コア６に接続する。このエレメントＩの積重ねられた
状態では、外側壁４によって閉じられた円筒状包囲体を
形成する。放射状壁部５は周辺方向において比較的小さ
な幅を有しており、これはヒータアッセンブリを軸線方
向に貫通する空気の流れに対して空気抵抗を少なくする
ことに役立つものである。

この放射状壁部５の軸線方向の縁部をほぼ半円形の凹部
７で形成する。ヒータエレメント１の積重ねられた状態
においては、軸線方向に隣接した凹部７は互いに協動し
て周辺方向に延在する環状チャネルを形成し、これは第
７図に示したようなタイプの抵抗ワイヤコイルの個々の
部分８を受け入れるように構成される。第７図は、抵抗
ワイヤコイルがヒータアッセンブリ中に装着されたよう
な形状を表わしている。この抵抗ワイヤコイルの個々の
部分８を接続部９によって直列接続する。この接続部９
はコイル部分８によって規定された平面に垂直に延在し
ている。

このコイル部分８は完全な円の周りに延在するものでな
いので、上述の接続部９は角張って互い違いの状態とな
る。また、ヒータアッセンブリ内においては、これら部
分は、隣接した放射壁部５の対によって規定された軸状
チャネル１０（角張って互い違いの状態にある）中を延
在する。抵抗ワイヤコイルのターミナル部１１ａ。

１１ｂは第１図および第２図で示すように軸方向にヒー
タアッセンブリの外側へ延在する。第３番目の軸方向に
延在するリードｌｌａをこの抵抗ワイヤコイルの適当な
部分に接続する。これによって抵抗ワイヤコイルの全体
の電圧を分圧する予め決められたタップを形成でき、こ
のタップを例えば低電圧ブロアモータを付勢するために
用いる。

第２図は、ヒータアッセンブリの上流方向の端部を表わ
すものである。空気は、１２個の軸方向チャネル１ｏに
導入される。このチャネル１０は放射状壁部分５の間で
規定されるもので、これによって空気は抵抗ワイヤコイ
ルの個々の部分８０周シを流れることができると共に、
こレラチャネル１ｏからヒータアッセンブリの下流方向
に流出することができる。抵抗ワイヤコイルの個々の巻
線の直径は、チャネル１θノ各々の半径方向の寸法より
僅が小さく形成されているので、この結果、このように
比較的小さなヒータアッセンブリによっても大きな熱出
力が得られる。また、連続するヒータエレメント１の放
射状壁部分５を軸線方向に互いに整列させることによっ
て、チャネル１ｏを通って流れる空気に対する抵抗を可
能な限り小さくすることができる。このような壁部５の
整列のために、マーク用溝１２（第６ａ図参照）を個々
のヒータエレメント１に形成する。更に、ヒータエレメ
ント１に相互に保合可能な突起および四部を形成するこ
ともできる。これらによって予め決められた配貸方向で
組立てることができるようになる。本例においては、フ
ランジ部材２を受けるための中心開口１３を横断面形状
で矩形とすることができ、これによって同様に矩形を有
スルクランプ部材と協動して個々のヒータエレメントが
角度偏位するのを防止できる。このフランジ部材はがル
トおよびナツトで形成することができる。

下流方向の端部にある最後のヒータエレメント１ｇ以外
のすべてのヒータエレメント１に、コア部分も中に３個
の軸方向の貫通孔１４ａ。

１４ｂおよび１４ｃを形成する。この孔１４ａによって
、斜め外側に延在する通路１５ａ。

１５ｂを開口し、これら通路は隣接した軸状チャネル１
０に開放している。この軸状貫通孔１４ａは、抵抗ワイ
ヤコイルのターミナルリードｌｌａを斜めのチャネル１
５＊、１５ｂと協動してこの孔を貫通するように機能す
る。

また、貫通孔Ｊ４ａ、ｂおよびＣによって、冷たい空気
が放射状通路１７を通って抵抗ワイヤコイルの下流方向
における部分８へ供給されるようになる。このような″
新鮮な空気の供給”が無いと、下流方向における抵抗ワ
イヤ部分８は上流方向のものより高温度に加熱されてし
まう。この理由は、この下流部分の空気は成る温度まで
すでに加熱されてしまっているからである。しかし乍ら
、この下流部分での°゛新鮮空気の供給”によって、こ
の抵抗ワイヤコイルの全体に亘ってほぼ均一な温度を実
現できる。第３図に線図的に図示したように、ヒータア
ッセンブリ内の空気の流れが理解できる。各々のヒータ
エレメント１を第１図と同じ文字で表示した。ヒータエ
レメント１ａ〜１ｄは同一形状であると共に、放射状通
路１７を形成しない。これらヒータエレメント１を第４
ａ　、４ｂ図に詳細に図示する。ヒータエレメント１ｅ
および１ｆも同一形状で形成するが、上述のヒータエレ
メント１ａ〜１ｄとは異なった形状とする。

即ち、これらの端面の両方に、放射状通路１７を形成す
る。これら通路１７は、軸状孔１４ａ。

ｂ、Ｑと、放射状壁部分５の領域と、これらの間に延在
する軸状チャネル１０との間に延在するものである。こ
れら通路１７を通って、軸方向の孔（軸状孔と称す）１
４ｈ、１４ｂ、１４ａから軸方向（軸状）チャネル１０
へ向って空気が流れ、これによって、すでに加熱された
空気が混合されるようになる。これら放射状通路１２を
通って流れる空気は、軸状孔１４　ａ　、　ｂ。

Ｃが最後の下流方向のヒータエレメント１ｇによって閉
成されることによって確保される。このヒータエレメン
ト１ｇはＭ状孔７４ａ、ｂ。

Ｃが無いのでヒータエレメント１ａとは異なったものと
なる。

第３図は、更に、個々のヒータエレメント１ａ〜１ｇの
構成の特徴を表わす。すでに説明したように、放射状通
路１７を、各ヒータエレメント１ｅおよび１ｆの各端面
上に形成する。

ヒータエレメント１ｅの一端面に接触するヒータエレメ
ント１ｄに放射状通路を形成していないので、これらヒ
ータエレメント間に単一幅を有する横断面通路が形成さ
れるようになる。互いに接触しているヒータエレメント
１ｅおよび１ｆの端面に放射状通路を形成するので、こ
のようにして得られた放射状通路の横断面の面積はヒー
タエレメント１ｅと１ｄとの間の通路の面積の２倍とな
る。この結果、ヒータニレメン）Ｚｅと１ｆとの間に配
置された抵抗ワイヤコイル部分８はヒータエレメント１
ｄとｌｅとの間の隣接した上流方向の部分８より効率的
に冷却される。更に、下流方向の最後のピー５タエレメ
ント１ｇに適当な高さの放射状通路を設け、この位置に
おいて抵抗ワイヤコイルの温度を適切に制御することも
可能である。

また、以下の条件の下であれば、放射状通路１７の横断
面の面積を適当に変更することもできる。即ち、両端部
上の放射状通路を有するヒータエレメント１θおよび１
ｆを、両端部の一方のみの上に形成した放射状通路を有
するヒータエレメントによって交換する場合である。こ
の場合、このようなタイプのヒータエレメントは、最後
の゛閉じられた′″ヒータエレメントＩｄ上装着され、
これの放射状通路側は下流方向を向いている。次のヒー
タエレメントも同一配置方向で装着し、更に次のヒータ
エレメントを反転配置させるので、これの放射状通路側
はこれより先のヒータエレメントの通路と対面するよう
になり、この結果、この通路は先のヒータエレメントの
横断面の面積より２倍の面積を有するようになる。この
ような組合せにおいて、最後に説明したヒータニレメン
トラ、円板のようなもので被覆する必要がある。この円
板のようなものによって、軸状の空気の供給孔１４ａ、
ｂ、およびＣを閉じることができる。

さもないと、他の適当な手段をこれと同一効果を有する
ように講じる必要がある。

ｆｊＪ　５　ａ　、　５　ｂ図は、ヒータニレメン）Ｚ
ｅ内の放射状通路１７の形状が詳細に示されている。

同図において、放射状通路１７は軸状孔１４　ａ。

ｂ、ｃの１つと隣接の軸状チャネル１０との間に延在す
る比較的狭いチャネルとして形成されているのではカ＜
、内側のコア部分１８と放射状壁部材５の領域との間の
全表面を占有するものである。この結果、ヒータエレメ
ント１ｅの内側コア部分１８および外側周縁壁１９は単
に全長を有し、それらの間に延在する部分は減少した厚
みを有する。このように積重ねられたヒータエレメント
はそれらの内側コア部分１８と接触するだけであると共
にそれらの環状外側壁４に沿って接触する。このように
して得られた放射状通路の比較的大きな表面積によって
、新鮮な空気のほば均一な供給が確保される。これは抵
抗ワイヤコイル部分８の全体に亘って確保される。

図示の実施例において、ヒータエレメントの各々は軸状
孔１４ａ、ｂおよびＣが１２０°の角度で離間している
。３個以上の孔を形成できることは勿論である。他の実
施例においては、このコアを軸状孔を形成した材料以外
のもので形成しないで、抵抗ワイヤコイルを装着する構
成に類似した放射状壁部分および軸状空気の通路で形成
する。

抵抗ワイヤコイルの温度をその全長に亘ってほぼ一定に
保持するために、この抵抗ワイヤコイルの巻線間のスペ
ースを変化させることもできる。これは、以下のように
して容易に実施できる。即ち、ヒータエレメント上に抵
抗ワイヤコイル部分を装着する時に、これらコイル部分
を手を用いて下流方向に適当に伸ばすことにより実現す
る。連続する巻線間のスペースを大きくすればする程、
抵抗ワイヤコイルの熱負荷が減少される。上述した追加
の新鮮な空気の供給が無かったとしても、この方法によ
って、温度の適切な平均化がすでに実現している。しか
し、上述の２つの方法を組合せることによって、極めて
コン・セクトな構造のヒータアッセンブリ中の抵抗ワイ
ヤコイルをその全長に亘って正確に温度調節することが
でき、この場合、抵抗ワイヤコイルは極めて高温度で動
作している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のヒータアッセンブリの組立て完成図
、第２図は、第１図のヒータアッセンブリの上流方向の
端部を示す図、第３図は第１図のヒータアッセンブリの
縦断面図、第４ａ図オよび第４ｂ図は、第１図のヒータ
アッセンブリの横断面図、第５ａ図および第５ｂ図は、
第２ヒータエレメントの頂面断面図、第６ａ図および第
６ｂ図は、第３エレメントの頂面断面図、および第７図
は抵抗ワイヤコイルの斜視図である。 ２・・・ヒータエレメント、５・・・放射状壁、７・・
・凹部、８・・・抵抗ワイヤコイル、１ｏ・・・軸方向
チャネル、１７・・・放射状通路。 ０卵・８・７１ｅ １．事件の表示 特願昭５９−０８１６７７号 ２、発明の名称 電気ヒータアッセンブリ ３、補正をする者 事件との関係　特許用１１人 スタイネル・デーエムペーハー・ラント−コンパ二−〇
カーグー ４、代理人 氏名　（５８４７）　弁理士　鈴　江　武　彦５、補正
命令の日付 明細書の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　互いに積重ねた複数個の円板状ヒータエレメント
   （＋）と、これらヒータエレメントの隣接する対によっ
   てそれらの間で環状チャネルを形成し、このチャネル（
   ７）の謔〆は抵抗ワイヤコイルの部分（８）が収納され
   ており、複数個のこれら抵抗ワイヤコイル部分を互いに
   電気的に直列接続して流体を加熱する電気ヒータアッセ
   ンブリにおいて、前記積重ねられたヒータエレメント（
   １）によって、閉じた円筒状包囲体（４）を形成し、軸
   方向に延在するチャネル（軸状チャネル）（１０）を規
   定する半径方向（放射状）に延在する壁部分（５）を前
   記包囲体（４）とコア部分（６）との間に形成し、前記
   抵抗ワイヤコイル部分（８）を装着する前記環状チャネ
   ル（７）を前記放射状壁部分に隣接して形成したことを
   特徴とする電気ヒータアッセンブリ。 ２、前記コア部分（６）に、前記ヒータアッセンブリの
   下流方向の端部に隣接した閉じた端部を有する少なくと
   も１個の軸状（軸方向）、開口（１４ｇ、１４ｂ、１４
   ｃ）を形成し、下流方向のヒータエレメントの少なくと
   も１つ（７ｅ、Ｚｆ）に、少なくとも１つの放射状通路
   （Ｉ７）を形成し、この通路（Ｉ７）を前記軸状開口（
   ｚ４ａ、１４ｂ、１４ｃ＋）と、前記放射状壁部分（５
   ）によって規定された前記軸状チャネル（１０）との間
   に延在させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のヒータアッセンブリ。 ３、流体の流れる方向において連続する少なくとも２個
   の放射状通路（１７）を設け、これら通路の下流方向の
   １つが上流方向のものよ）大きな横断面の面積を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第２項の
   いずれか１項に記載のヒータアッセンブリ。 ４、　前記放射状通路（Ｉ７）を前記ヒータエレメント
   （Ｉ）の軸方向の端面に隣接して形成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第３項記載のヒータアッセンブリ。 ５、　前記ヒータエレメントを、前記円筒状包囲体（４
   ）およびコア部分（６）との間の間隔をほぼ包囲するよ
   うに減少した厚さで形成することによって前記放射状通
   路（１７）を形成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項ないし第４項のいずれか１項に記載のヒータアッ
   センブリ。 ６、前記抵抗ワイヤコイルの巻線間ノスイースを流体の
   流れる方向に増大させたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第５項のいずれか１項に記載のヒータア
   ッセンブリ。 ７、　前記抵抗ワイヤコイルの各部分（８）によって近
   接して閉じた環状体を形成し、隣接したコイル部分（８
   ）の連続した紐間の接続部（９）を隣接したヒータエレ
   メント（１）内へ周辺方向に互い違いに配置された軸状
   チャネル（１０）を介して延在させたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項に記
   載のヒータアッセンブリ。