CN113170538A - 多柄型加热器 - Google Patents

Abstract

一种多柄型加热器，安装于支承基体，其特征在于，存在以从所述加热器侧朝向所述支承基体侧的相对于支承基体的法线方向为基准、从所述加热器侧朝向所述支承基体侧的U字零件的平面方向的角度θ为±10°以上且±60°以下的U字零件。本发明的课题在于提供将U字零件高密度地配置从而即使是同一间距也能够大幅提高能量输出的多柄型的加热器。

Description

多柄型加热器

技术领域

本发明涉及多柄型加热器。

背景技术

以二硅化钼(MoSi₂)为主成分的加热器具有优异的耐氧化特性，因此作为在大气或氧化性氛围下使用的超高温加热器而从很早以前起就在使用，直到当前为止以广泛的用途使用。该二硅化钼加热器含有70wt％以上的MoSi₂作为主成分，有时为了使电阻增加而添加SiO₂等绝缘性氧化物等。

当前，在玻璃工业、陶瓷烧成等很多领域中使用的以二硅化钼为主成分的加热器是由使圆棒状的MoSi₂材料在高温下软化，将之弯曲而加工成形成1个U字的形状(2柄型)并将之以U字的朝向交替地成为相反方向的方式焊接连结而得到的多柄型构成的加热器。该加热器安装于炉的顶棚、侧壁等支承基体而使用。

当前，在市售的多柄型加热器的规格中，发热部和端子部的线径分别成为

等。若向加热器通电，则直径细的高电阻的部分成为高温而承担作为发热部的作用，直径粗的低电阻的部分抑制发热，承担用于将供电的部分保持为低温的端子部的作用。

关于这样的多柄型加热器，在专利文献1中公开了：在多区的多柄加热器中，各区之间成为死区(温度不上升的区域)，因此，作为消除该问题的方法而排列成区间的折返部彼此啮合的状态。另外，在专利文献2中记载了：在多柄加热器中，在细微的温度调整中存在问题，因此设为U字或W字加热器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-18447号公报

专利文献2：日本特开2000-252047号公报

发明内容

发明所要解决的课题

为了提高多柄型加热器的能量输出，可考虑缩窄U字间隔(间距)，但所述间距存在下限，其依存于U字零件的直径。在以比下限窄的间隔弯曲的情况下，在U字的弯曲部产生裂纹，可能有在弯曲加工中断线的情况。这样的间距的限制在多柄型加热器中成为了能量输出的限制。

另外，也存在为了提高输出而使向加热器的电流增加这一手段，但过剩的电流会缩短加热器的寿命，尤其是，在加热器自身的价格高、更换作业也繁杂并且也花费时间的MoSi₂的多柄型加热器中，这样的行为不是好办法。这样，以往，存在若加热器的设置空间(炉内表面积)确定则输出的上限必然地确定这一问题。

于是，本发明为了解决上述的以往的多柄型MoSi₂加热器所具有的问题而提出，课题在于提供将U字零件高密度地配置从而即使是同一间距也能够大幅提高能量输出的多柄型的加热器。

用于解决课题的手段

本发明为了解决上述的课题而提出，本发明的实施方式的多柄型加热器的主旨在于，存在以从所述加热器侧朝向所述支承基体侧的相对于支承基体的法线方向为基准、从所述加热器侧朝向所述支承基体侧的U字零件的平面方向的角度θ为±10°以上且±60°以下的U字零件。

发明效果

根据本发明，能够将各U字零件高密度地配置，因此具有能够延长发热部的总长且能够大幅提高每单位设置面积的能量输出这一优异的效果。

附图说明

图1是以往的多柄型加热器的剖视图(上图：从上方观察时的图，下图：从正面观察时的图)。

图2是本发明的一实施方式的多柄型加热器的剖视图(上图：从上方观察时的图，下图：从正面观察时的图)。

图3是本发明的一实施方式的多柄型加热器中的加热器发热部的说明图(上图：从上方观察时的图，下图：从正面观察时的图)。

图4是将本发明的一实施方式的多柄型加热器(从上方观察时的图)的一部分放大的图。

图5是实施例2的多柄型加热器的剖视图(上图：从上方观察时的图，下图：从正面观察时的图)。

图6是实施例3的多柄型加热器的剖视图(上图：从上方观察时的图，下图：从正面观察时的图)。

图7是实施例4的多柄型加热器的剖视图(上图：从上方观察时的图，下图：从正面观察时的图)。

具体实施方式

多柄型加热器通常如以下这样制作。首先，将作为加热器原料的MoSi₂粉末等和粘合剂混合，将该混合物利用挤出机等成形为圆棒状。接着，进行干燥、脱脂以及一次烧结后，进行通电烧结，制作具有规定的直径的棒材。之后，将该棒材安设于U字弯曲机，一边通电加热，一边以规定的间距弯曲成U字形状，制作U字型的圆棒材(称作U字零件)。此时制作的U字零件在同一平面中弯曲成U字形状，因此构成U字形状的平行的2根直线部和弯曲部形成1个平面(以后，有时称作U字零件平面)。将这样制作出的多个U字零件分别交替地焊接成朝上U字和朝下U字，形成为多柄型的加热器。

在图1中示出以往的安装于支承基体的多柄型加热器的示意图。使各U字零件连结而成的加热器10通过固定销30而安装于支承基体(包含隔热件)20。加热器的端子部贯通炉壁且经由外部的端子40而连接于电源。以往，如图1上图所示，一个一个的U字零件平面的全部配置成相对于支承基体平行地以直线排列的方式连结而成为同一面(平面)，但在这样二维地配置的情况下，能够设置的U字零件(加热器)的数量存在制约。需要说明的是，如专利文献1的图2所示，在支承基体是圆筒形状的情况下，在各U字零件的焊接中分别带有角度，但一个一个的U字零件平面全部相对于支承基体平行地排列，以实质上成为同一面(曲面)的方式配置。

为了解决这样的问题，在本发明的实施方式的多柄型加热器中，如图2上图所示，将各U字零件平面相对于支承基体带有角度地连结。通过设为这样的构造，例如，在如图2下图所示的形状的多柄型加热器中，与上述以往的多柄型加热器相比U字数从13个增加为15个，加热器发热部(U字零件)的总长伸长，由此，能够使能量输出大幅提高。

图3是本发明的实施方式的多柄型加热器中的加热器发热部的说明图，图3上图是从上方观察多柄型加热器时的图，图3下图是从正面观察多柄型加热器时的图。如图3所示，通过将朝上U字(以黑色表示)的U字零件11和朝下U字(以白色表示)的U字零件交替地焊接连结而构成多柄型加热器。另外，图4抽出了图3的加热器发热部的一部分(将3个U字零件连结而成的部分)，为了便于说明而追加了支承基体。

本实施方式的多柄型加热器的特征在于，存在以图4所示的相对于支承基体的法线方向(从加热器侧朝向支承基体侧的朝向)为基准、U字零件的平面方向(从加热器侧朝向支承基体侧的朝向)具有角度±θ的U字零件。在此，+θ意味着以图4所示的相对于支承基体的法线方向(箭头的朝向：从加热器侧朝向支承基体侧的朝向)为基准使U字零件的平面方向(箭头的朝向：从加热器侧朝向支承基体侧的朝向)顺时针旋转了角度θ的情况，另一方面，-θ意味着在该图中以相对于支承基体的法线方向(箭头的朝向：从加热器侧朝向支承基体侧的朝向)为基准使U字零件的平面方向(箭头的朝向：从加热器侧朝向支承基体侧的朝向)逆时针旋转了角度θ的情况。需要说明的是，在以往类型的多柄型加热器中，U字零件平面的全部都是所述角度θ＝0°。

本发明的实施方式的多柄型加热器优选以从所述加热器侧朝向所述支承基体侧的相对于支承基体的法线方向为基准，将从所述加热器侧朝向所述支承基体侧的U字零件的平面方向的角度θ设为±10°以上且±60°以下。若所述角度θ小于±10°，则U字零件的高密度化不充分，另一方面，若所述角度θ超过±60°，则加热器向工件(被加热构件)侧大幅突出，不实用，另外，U字零件的安装也困难。更优选的是，所述角度θ为±45°以下。需要说明的是，所述角度θ为±10°以上且±60°以下的U字零件在多柄型加热器的全部或一部分处这样配置即可，因此，例如在一部分处也可以是所述角度θ＝0°。

另外，本发明的实施方式优选构成多柄型加热器的U字零件中的所述角度θ为±10°以上且±60°以下的U字零件存在3处以上。若是至少3处以上，则可期待由U字零件的高密度化实现的能量输出的提高。而且，为了使多柄型加热器的每单位面积的U字数高效地增加，在本发明的实施方式中，优选所述角度θ为+10°以上且+60°以下的U字零件和所述角度θ为-10°以上且-60°以下的U字零件分别存在1处以上。而且，优选所述角度θ为+10°以上且+60°以下的U字零件和所述角度θ为-10°以上且-60°以下的U字零件相邻地连结的结构存在多处。

本发明的实施方式的多柄型加热器安装于加热炉内部的顶棚、炉壁、其他另外设置的板等支承基体，在支承基体与加热器之间配置隔热件。支承基体由耐火砖、隔热砖、陶瓷纤维板、微孔板等构成，作为其形状，存在平面形状、斜坡(滑梯型)形状、曲面形状、圆筒形状等，但不管是哪个形状都能够应用本发明。另外，作为隔热件，优选使用800℃下的热传导度为0.6W/mK以下的高温隔热件。

本实施方式的多柄型加热器除了以二硅化钼(MoSi₂)为主成分之外，对于由其他材料成分构成的多柄型加热器也能够应用本发明。

实施例

以下，基于实施例及比较例来说明。需要说明的是，本实施例只不过是一例，丝毫不由该例子限制。即，本发明仅由请求保护的范围限制，包含本发明中包含的实施例以外的各种变形。

(以往例)

在图1中示出以往的多柄型加热器的剖视图。是将各U字零件(线径：

间距16mm、柄高150mm)不带角度地(θ＝0°)焊接并直线排列的多柄型加热器。将其利用固定销30安装于支承基体20后，焊接了端子40。此时，在对横宽280mm的支承基体配置横宽208mm的多柄型加热器的情况下，U字数的上限是13个，发热部的展开长(总长)是2051mm。

(实施例1)

在图2中示出实施例1的多柄型加热器的剖视图。与以往例同样，以能够对横宽280mm的支承基体配置横宽208mm的多柄型加热器的方式，将各U字零件(线径：

间距16mm、柄高150mm)以成为角度θ＝±31.62°的方式倾斜并焊接。不过，仅将加热器的左右两端的朝下U字改变成角度θ＝±15.20°而焊接。在该情况下，U字数成为15个，发热部的展开长(总长)是2355mm。加热器的输出与发热部的总长成比例，因此与参考例相比可期待15％左右的输出提高。

(实施例2)

在图5中示出实施例2的多柄型加热器的剖视图。与以往例同样，以能够对横宽280mm的支承基体配置横宽208mm的多柄型加热器的方式，将各U字零件(线径：

间距16mm)以成为角度θ＝±31°的方式倾斜，另外，在中央设置1处不带角度(θ＝0°)而水平配置的部分并进行了焊接。在该情况下，与实施例1同样，U字数成为15个，发热部的展开长(总长)是2355mm，与以往例相比可期待15％左右的输出提高。

(实施例3)

在图6中示出实施例3的多柄型加热器的剖视图。与以往例同样，以能够对横宽280mm的支承基体配置横宽208mm的多柄型加热器的方式，将各U字零件(线径：

间距16mm、柄高150mm)以成为角度θ＝±29.93°的方式倾斜并焊接。在该情况下，与实施例1同样，U字数成为15个，发热部的展开长(总长)是2355mm，与以往例相比可期待15％左右的输出提高。需要说明的是，如图6的上图所示，由于右侧端子部比左侧端子部突出，所以需要在左右准备不同长度的端子。

(实施例4)

在图2中示出实施例4的多柄型加热器的剖视图。与以往例同样，以能够对横宽280mm的支承基体配置横宽208mm的多柄型加热器的方式，将各U字零件(线径：

间距16mm、柄高150mm)以成为角度θ＝±35.66°的方式倾斜并焊接。在该情况下，U字数成为16个，发热部的展开长(总长)是2516mm，与以往例相比可期待22.7％左右的输出提高。需要说明的是，由于右侧的端子部的朝向成为朝上，所以根据情况而可能会接触隔热件，但关于此，能够根据需要而使用其他的避免接触的手段。

产业上的可利用性

根据本发明，由于能够将多柄型加热器中的各U字零件(发热部)高密度地配置，所以具有能够延长发热部的总长且能够大幅提高能量输出这一优异的效果。本发明的多柄型加热器作为玻璃、陶瓷等的烧成用加热器是有用的。

标号说明

10 加热器发热部

11 U字零件(朝上U字：以黑色表示)

12 U字零件(朝下U字：以白色表示)

20 支承基体

30 固定销

40 端子

50 柄高

Claims (6)

1.一种多柄型加热器，安装于支承基体，其特征在于，

存在以从所述加热器侧朝向所述支承基体侧的相对于支承基体的法线方向为基准、从所述加热器侧朝向所述支承基体侧的U字零件的平面方向的角度θ为±10°以上且±60°以下的U字零件。

2.根据权利要求1所述的多柄型加热器，其特征在于，

构成所述加热器的U字零件中的所述角度为±10°以上且±60°以下的U字零件存在3处以上。

3.根据权利要求1或2所述的多柄型加热器，其特征在于，

所述角度θ为+10°以上且+60°以下的U字零件和所述角度θ为-10°以上且-60°以下的U字零件分别存在至少1处以上。

4.根据权利要求3所述的多柄型加热器，其特征在于，

所述角度θ为+10°以上且+60°以下的U字零件和所述角度θ为-10°以上且-60°以下的U字零件相邻地连结的结构存在多个。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的多柄型加热器，其特征在于，

所述支承基体是平板形状、多面形状、斜坡(滑梯型)形状、曲面形状或圆筒形状。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的多柄型加热器，其特征在于，

所述加热器以MoSi₂为主成分。

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