JP2001273973A - 電熱ヒータ構造およびその製造方法 - Google Patents
電熱ヒータ構造およびその製造方法Info
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Abstract
およびサイズの設計自由化を可能とした電熱ヒータ構造
とその製造方法を提供する。 【解決手段】 板状の断熱体A1に、一方の板面から電
熱コイルBを嵌め込める溝部1aと、この溝部に連通す
ると共にコイル嵌め込み深さを規制し、かつコイルの熱
を他方の板面から外部に放出する放熱溝1bと、前記溝
部1aの内面に設けた電熱コイルのコイル部分の受け入
れ凹所1cとでなる複数の貫通溝穴1を形成し、板状断
熱体A1の電熱コイル嵌め込み側に断熱体A2を蓋体とし
て重ね合わせて構成する。
Description
焼成炉等に用いて好適な電熱ヒータ構造およびその製造
方法の改良に関する。
(以下、電熱コイルと呼ぶ)を断熱材に支持して構成す
る電熱ヒータ構造として、例えばセラミックス繊維等に
無機質バインダーを加えて調製して得た混練物を板状に
形成して座体となし、これに電熱コイルの底部を圧入し
て植え込ませ、前記混練物でなる座体の乾燥固化時の収
縮力および結合力により電熱コイルを座体に強固に保持
するようにした電熱ヒータ構造(特許第2903131
号特許公報参照)が知られている。
セットした型の中に、セラミック繊維に無機質バインダ
ーを加えて調製して得た混練物を湿潤状態にて流し込
み、電熱コイルの大部分を混練物から露出させた状態で
固着した後、脱型・乾燥して構成する電熱ヒータ構造
(特許第2652266号特許公報参照)が知られてい
る。
熱ヒータ構造のように、型に入れた断熱材の成型時に電
熱コイルを同時に埋め込んで構成する構造では、電熱コ
イルが断熱材に広い面積で密着して一体に固定されてい
ることから、電熱コイルへの通電・非通電によって電熱
コイルが膨張収縮した場合に電熱コイルと接触している
部分の断熱材に「ひび」が入ったり、欠けたりする現象
が発生し、これが粉塵発生の原因となる。さらにそれが
進行すると断熱材がぼろぼろと崩れて発塵する。それが
ため、電子部品の焼成炉のように、特に焼成中でのクリ
ーン度が要求されるところでは、上記構造の電熱ヒータ
は使用に供し得ない。
イルを同時に埋め込んでしまう構造では、電熱コイルが
断熱材に広い面積で密着するので、電熱コイルの発熱エ
ネルギーが直接断熱材に逃げてゆく割合が多く、ヒータ
熱の輻射効率が悪い。
電熱コイルの支持座体を成形する構造では、成形型によ
って電熱ヒータのサイズが決められるので、サイズの設
計を自由に変更できない不具合がある。
するためになされたものであって、特にクリーン度の向
上、ヒータの熱輻射効率の向上およびヒータサイズの設
計自由化を可能とした電熱ヒータ構造とその製造方法を
提供することを目的としている。
め、本発明による電熱ヒータ構造は、重ねて組み付けら
れる板状の断熱体のうち、一方の板状断熱体に、断面形
状が一方の板面から電熱コイルを嵌め込める溝部と、そ
の溝部に連通すると共に前記電熱コイルの嵌め込み深さ
を規制し、かつ電熱コイルの熱を他方の板面から外部に
放出する放熱溝部とでなる貫通溝穴が複数設けられてお
り、前記板状断熱体の電熱コイル嵌め込み側に他方の板
状断熱体が蓋体として重ね合わされていることを要旨と
している。
方法は、無機質繊維に無機バインダーを加えて調製した
スラリー原料から板状に成形した断熱体を用い、前記板
状の断熱体に、断面形状が一方の板面から電熱コイルを
嵌め込める溝部と、前記コイル用溝部に連通すると共に
前記コイルの嵌め込み深さを規制し、かつ電熱コイルの
熱を外部に放出する放熱用溝部とでなる複数の貫通溝穴
を切削加工により形成し、各貫通溝穴を形成しているコ
イル嵌め込み溝部に電熱コイルを嵌め込み、嵌め込んだ
電熱コイルのリード端子を接続し、前記板状断熱体の電
熱コイル嵌め込み側に別の板状断熱体を蓋体として重ね
合わせて固定することを要旨としている。
ては、図1〜図3に示すように、重ねて組み付けられる
板状の断熱体A1,A2のうち、一方の断熱体A1に、断
面形状が一方の板面から電熱コイルBを嵌め込める溝部
1aと、その溝部1aに連通すると共にコイル嵌め込み
深さを規制し、かつ電熱コイルの熱を他方の板面から外
部に放出する放熱溝部1bと、前記溝部1aの内面に形
成した電熱コイルのコイル部分受け入れ凹所1cとでな
る複数の貫通溝穴1を並列状に設け、各貫通溝穴に嵌め
込んだ電熱コイルのリード端子を案内して接続するため
の連絡凹部1dを断熱体A1に形成し、断熱体A1の電熱
コイル嵌め込み側に断熱体A2を蓋体として重ね合わせ
て構成する。
1〜図3において、A1,A2は電熱ヒータ構造の主要部
を構成する2枚の板状の断熱体であり、両板状の断熱体
は重ねて組み付け可能とされている。上記板状の断熱体
A1,A2は、無機質繊維を主材とし、これに無機質バイ
ンダーを加えて調製したスラリー原料から吸引脱水成型
法により板状に成形した板状体を用いている。
ましい製造例を示す。 (組成物原料) (イ)シリカアルミナ繊維 90重量部 (シリカ成分50重量%、アルミナ成分50重量%、平均繊維長約200μm 平均繊維径3μm) (ロ)平均粒径20nmのコロイダルシリカ 10重量部 (ハ)凝集剤 1重量部 (ニ)水 4000重量部 上記原料を混合して得られたスラリー原料から吸引脱水
成型法により板状の成形物を作り、この成形物を105
℃、24時間の条件で乾燥し、板状の無機質繊維断熱体
を得る。このようにして得られた無機質繊維断熱体は密
度がほぼ0.2g/cm3で多孔質であり、断熱性に優
れ、かつ軽量で切断や切削等の機械的加工を容易に行う
ことができる物性を備えている。
A1,A2のうち、断熱体A1には、電熱コイルBを嵌め
込める複数の直状の貫通溝穴1が所要の間隔をとった部
位に並列状に設けられている。
熱体の一方の板面から電熱コイルBを嵌め込める溝部1
aと、このコイル嵌め込み溝部1aより溝幅がせまくな
って電熱コイルの嵌め込み深さを規制すると共に電熱コ
イルの熱を反対の板面から外部に放出することができる
放熱溝部1bとで形成されている。また、図示の例で
は、前記電熱コイル嵌め込み溝部1aの内面に、電熱コ
イルBのコイル部分を受け入れてコイルピッチを保持す
るための凹所1cが形成されている。
貫通溝穴1にそれぞれ嵌め込まれた電熱コイルのリード
端子を案内して接続させるための連絡凹部1dが形成さ
れている。図中、2はコイルのリード端子接続用スリー
ブである。前記板状断熱体A1の電熱コイル嵌め込み側
には板状断熱体A2が重ね合わされ、ボルト・ナット等
の締付具で一体化されている。3はボルト挿入孔であ
る。
を有する。 1)電熱コイルを無機質繊維断熱体の座体に埋め込んだ
従来の構造では、前述したように、電熱コイルの膨張収
縮により座体がひび割れしたり、欠けたりする現象が発
生し、粉塵の発生を招く欠点があるが、本発明では、電
熱コイルは溝部内に単に嵌め込まれているだけで、板状
の断熱体に密着一体化したものではないので、電熱コイ
ルの動きが多少許容され、上述した問題の発生は殆どな
い。したがって、電熱ヒータ構造のクリーン度の向上が
図れる。 2)電熱コイルを無機質繊維断熱体の溝部内に嵌め込ま
せた構造にあっては、電熱コイル断熱体の接触面積が限
られるので、熱輻射される割合が高くなり、輻射効率が
高くなる。 3)電熱コイルを支持する無機質繊維断熱体は成形型を
用いて作るものではなく、別に製造した板状の断熱体を
素材として使用できるから成形型は不要であり、したが
って、設計変更が容易である。また、成形型が不要であ
れば、標準サイズを持たないため、電熱ヒータのサイズ
を自由に設計することができる。 4)電熱コイルを支持する断熱体として、無機質繊維に
無機バインダーを加えて調製したスラリー原料を吸引脱
水成型法により成形した板体を用いた場合には、電熱コ
イルを嵌め込むための貫通溝穴や電熱コイルリード端子
の連絡用凹所等を切削加工で容易に形成することができ
る。 5)また前記切削加工に、例えばNC加工手段を適用し
た場合、高精度で迅速な切削加工ができ、さらにNCプ
ログラムにより、少量生産にも対応することもできる等
の利点がある。 6)成形型の製作日数がゼロのため、NC加工と相俟っ
て製品納期の短縮が可能である。
部1bの内面に電熱コイルのコイル部分を受け入れる凹
所1cを設け、それによりコイルピッチを保持するよう
にしているが、この凹所1cを省き、電熱コイル径に合
う幅に形成した溝部1bの内面に耐火モルタルのような
接着材料を塗布した状態で電熱コイルを嵌め込み、接着
材料で保持する手段を適用できる。その場合、接着剤の
塗布は、全体でもよいし、部分的なものでもよい。
狭めに形成しておき、電熱コイルの弾性力と断熱材側の
弾性力とによって電熱コイルを保持する手段もある。ま
た、電熱コイルの嵌め込み溝部の内面を波形形状や凹凸
形状(例えば鋸歯形状)とし、そこでコイルを保持する
ことも可能である。この場合、電熱コイルの保持力が得
られれば、コイルピッチの多少の狂いは許容される。ま
た、上記に挙げた電熱コイル保持手段は適宜に組み合わ
せてもよい。
クリーン度の向上、ヒータ熱輻射効率の向上およびヒー
タサイズの設計自由化を可能とした電熱ヒータ構造とそ
の製造方法を提供することができる。
図である。
ある。
す平面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 重ねて組み付けられる板状の断熱体のう
ち、一方の板状断熱体に、断面形状が一方の板面から電
熱コイルを嵌め込める溝部と、その溝部に連通すると共
にコイルの嵌め込み深さを規制し、かつ電熱コイルの熱
を他方の板面から外部に放出する放熱溝部とでなる貫通
溝穴が複数設けられており、前記板状断熱体の電熱コイ
ル嵌め込み側に他方の板状断熱体が蓋体として重ね合わ
されていることを特徴とする電熱ヒータ構造。 - 【請求項2】 前記電熱コイル嵌め込み溝部の内面に電
熱コイルのコイル部分を受け入れる凹所が形成されてい
る請求項1に記載の電熱ヒータ構造。 - 【請求項3】 前記板状断熱体に、無機質繊維に無機バ
インダーを加えて調製したスラリー原料から成形した板
体が用いられている請求項1に記載の電熱ヒータ構造。 - 【請求項4】 前記電熱コイル径より嵌め込み溝部の幅
を若干狭めて形成し、コイルの弾性力と断熱体の弾性力
によって電熱コイルを保持する請求項3に記載の電熱ヒ
ータ構造。 - 【請求項5】 前記電熱コイルが接着材料で嵌め込み溝
部に固定されている請求項1〜3に記載の電熱ヒータ構
造。 - 【請求項6】 前記電熱コイル嵌め込み溝の内面に波形
形状または細かい凹凸形状を形成し、それによって電熱
コイルを保持する請求項1または3に記載の電熱ヒータ
構造。 - 【請求項7】 無機質繊維に無機バインダーを加えて調
製したスラリー原料から板状に成形した断熱体を用い、
前記板状の断熱体に、断面形状が一方の板面から電熱コ
イルを嵌め込める溝部と、前記電熱コイル嵌め込み溝部
に連通すると共にコイルの嵌め込み深さを規制し、かつ
電熱コイルの熱を他方の板面から外部に放出する放熱溝
部とでなる複数の貫通溝穴を切削加工により形成し、各
貫通溝穴に嵌め込んだ電熱コイルのリード端子を接続
し、前記板状断熱体の電熱コイル嵌め込み側に別の板状
断熱体を蓋体として重ね合わせて固定することを特徴と
する電熱コイル構造の製造方法。
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