JP2002329570A - 管形ヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】遠赤外線を放射するコート層の熱的劣化を抑制
できる管形ヒータを得ることにある。 【解決手段】赤外線透過性を有する石英管２ａの外周面
が遠赤外線放射物質のコート層２ｂで覆われた外管２内
に、この外管２の内周面との間に環状の空隙Ｇを形成し
て耐熱性でかつ赤外線透過性を有する石英管製内管３を
収容する。この内管３内にコイル状のニクロム線（発熱
導体）４を、内管３の内周面に略密接させて収容する。
それにより、ニクロム線４が垂れて外管２の内周面に接
触することを内管３で妨げて、コート層２ｂがニクロム
線４で直接加熱されないようにしたことを特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠赤外線を照射し
て例えば塗料の乾燥や焼き付け等を行なう乾燥機等の遠
赤外線源として使用される管形ヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】遠赤外線を放射する管形ヒータは、遠赤
外線放射物質からなるコート層で外周面が覆われた石英
管内にコイル状のニクロム線を収容した構成を備え、ニ
クロム線の発熱に伴って放射される赤外線でコート層を
加熱することにより、このコート層から遠赤外線を放射
するようになっている。

【０００３】しかし、前記管形ヒータは、そのニクロム
線がコート層を有した石英管の内周面に直接臨んでいる
構成であるため、特にヒータが長い場合や管形ヒータを
細くする場合に、ニクロム線の自重によりこの線が石英
管の内周面に直接接することがある。このような状態で
の使用においては、ニクロム線と石英管との接触部分が
ニクロム線の発熱に伴う直接熱伝導により加熱されて、
前記接触部分の温度が他の石英管部分よりも高くなる。
それに伴いコート層が局部的（石英管の軸方向に延びる
線状の部分）に過熱され、それを原因としてコート層が
劣化することがある。又、このような局部過熱に伴い、
その部分が他の部分と比較して異質に赤化して線状とな
り、管形ヒータに発光むらを生じるから、管形ヒータが
視認される場合にあっては、見た目が悪くなる。

【０００４】前記局部過熱を防止する対策として、ニク
ロム線の中間部にこの線を中心とする渦巻状の支え線を
一つ以上取付けて、この支え線でニクロム線をその自重
で垂れ下がらないように支持することが考えられてい
る。しかし、この対策を講じる場合には、ニクロム線に
渦巻状支え線を取付ける手間が増えてコストが嵩む他、
ニクロム線の熱を直接受ける渦巻状支え線の経年変化に
よりこの線が変形して倒れることが考えられるので、局
部過熱防止用の対策としての信頼性が低い。それだけで
はなく、渦巻状支え線は比較的大きな径が必要であり、
それに伴い石英管が大径となるので、結果として管形ヒ
ータの径を大きくせざるを得ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、遠赤外線を放射するコート層の熱的劣化を
抑制できる管形ヒータを得ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、外周面が遠赤外線放射物質
のコート層で覆われた赤外線透過性の外管と、この外管
内に収容された耐熱性でかつ赤外線透過性を有する内管
と、この内管の内周面に略密接して内管内に収容された
コイル状の発熱導体と、を具備したことを特徴としてい
る。

【０００７】この発明において、コート層には例えばセ
ラミックス系の遠赤外線放射物質を好適に使用できると
ともに、外管及び内管としてガラス管、好適には石英管
を使用できる。又、この発明において、内管は外管との
間に若干の環状の空隙を設けて配置することが好ましい
が、これに制約されるものではないとともに、空隙形成
手段としてスペーサを用いて前記環状空隙を設ける場合
に前記スペーサの配置は、内外両管の軸方向両端部、又
は中間部、或はこれらの双方であってもよい。しかも、
空隙形成手段としては、スペーサを用いることなく、例
えば口金の内面に内管端部の内周面又は外周面に嵌合さ
れる環状部を設けて、そこに内管端部を嵌合支持させる
ことで、内管を外管に対して位置決めする構成を採用し
て、前記環状部を空隙形成手段として用いることが可能
である。又、この発明において、内管の内径は発熱導体
の外径よりやや大きめとすることが、ヒータ全体の細径
化を維持できる点で好ましい。更に、この発明におい
て、発熱導体には、電熱線、例えばニクロム線を好適に
使用できる。

【０００８】前記請求項１の発明においては、内管によ
ってその内部のコイル状発熱導体をコート層を有した外
管から隔てたので、発熱導体が外管の内周面に直接接触
することがない。そのため、発熱導体からの直接熱伝導
によって外管が部分的に過熱されて、その部分のコート
層の過熱を防止できる。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
内管の外周面と前記外管の内周面との間に環状の空隙を
形成して前記内管を前記外管内に配置したことを特徴と
している。この発明を実施するにあたり、請求項３に係
る発明のように環状空隙の寸法を0.5mmから3.00mmとす
るとよい。

【００１０】これらの発明においては、内外両管間に形
成した環状空隙による熱絶縁で、発熱導体で直接加熱さ
れる内管から外管への直接的な熱伝導を妨げて、外管の
一部分が他の部分より温度上昇することを防止できる。
この場合に、環状空隙の寸法が0.5mm以上3.00mm以下で
あるから、初期の課題を十分に解決できるとともに、外
管の細径状態を維持できるので、通電開始から遠赤外線
の放射が適正に始まるまでの温度の立上りが遅くならな
いようにできる。

【００１１】請求項４に係る発明は、請求項２又は３に
記載の外管の端部に被嵌してこの端部を支持する耐熱性
でかつ電気絶縁性の口金と、この口金を貫通する端子板
とを備え、前記発熱導体をコイル状とし、この発熱導体
の端部に前記端子板の一端部を接続するとともに、前記
空隙を形成する空隙形成手段を、前記発熱導体の端部に
対応して前記外管の内周面と前記内管の外周面とで挟ま
れるように設けたことを特徴としている。

【００１２】この発明において、口金にはセラミックス
を好適に使用できるとともに、空隙形成手段には、耐熱
性を有する材料例えばセラミックス系の耐熱塗料を好適
に用いることができるが、この空隙形成手段が断熱性を
有すると口金の温度上昇をより少なくできる点でより好
ましい。又、この発明において、空隙形成手段は、外管
の内周面又は内管の外周面に設けることができるととも
に、環状であることが好ましいが、管の周方向に間隔的
に設けてもよい。

【００１３】前記請求項４に係る発明において、発熱導
体の端部には外部に露出する端子板が接続されていて、
この板を介して外部への放熱がある。そのため、発熱導
体の端部は、その温度上昇が抑制され実質的には発熱し
ない状態に維持される。このような条件下において、内
外両管の各端部間に挟まれるように配置されて内外両管
間に環状空隙を形成する空隙形成手段を、発熱導体の端
部に対応して設けたので、既述のように比較的温度が低
く維持される発熱導体の端部を熱源として、外管への口
金の被嵌部が直接的に加熱されることを空隙形成手段で
遮ることができる。したがって、口金の温度上昇を抑制
できる。しかも、空隙形成手段は内外両管の軸方向両端
部にだけ設けられるから、これら空隙形成手段によって
遠赤外線の放射性能が妨げられることがない。

【００１４】請求項５に係る発明においては、請求項４
に記載のコート層と前記空隙形成手段とを同物質で形成
したことを特徴としている。

【００１５】この発明においては、コート層と空隙形成
手段とを構成する物質が同じであるから、その入手コス
トを低減できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を参照して本発
明の一実施形態を説明する。

【００１７】図１は管形ヒータ１の全体を示す斜視図で
あって、このヒータ１は、例えば塗装の乾燥を行なう工
業用乾燥機の遠赤外線源等として複数本並べて使用され
る。管形ヒータ１は、図２及び図４等に示すように外管
２、内管３、熱源導体としてのコイル状ニクロム線４、
一対の口金５、一対の端子板６、及び給電端子７を具備
している。

【００１８】外管２は、直管からなる赤外線透過性の石
英管２ａの外周面にこれを覆うコート層２ｂを焼き付け
て形成されている。コート層２ｂにはセラミックス系の
遠赤外線放射物質が用いられている。内管３には耐熱性
でかつ赤外線透過性を有する直管からなる石英管が用い
られている。この内管３は、外管２より細く形成されて
いて、外管２内に同軸的に収容されている。

【００１９】内管３の軸方向両端部の外周面には、空隙
形成手段としてのスペーサ８が夫々設けられている。ス
ペーサ８にはコート層２ｂと同じセラミックス系の遠赤
外線放射物質が使用されている。このようにスペーサ８
とコート層３ｂとを同物質とすることにより、この物質
の入手コストを低減できるので、管形ヒータ１全体のコ
ストダウンに寄与できる。

【００２０】スペーサ８は内管３の端部外周面に所定の
厚みに環状に塗布し焼き付けて設けられている。左右一
対のスペーサ８は、内管３を外管２内に収容した時に、
外管２の端部内周面と内管３の端部内周面との間に挟ま
れるように設けられ、両管２、３間に環状の空隙Ｇを形
成して外管２に対して内管３を両端支持する。

【００２１】環状空隙Ｇの寸法Ａは、0.5mmから3.0mm、
特に、両管２、３及びスペーサ８の寸法公差、並びに内
管３の自重による撓みを考慮すれば、略1.0mmとするこ
とが好ましい。前記寸法Ａを0.5mm以上とすることは、
前記寸法公差並び撓みに拘らず、内外両管２、３の接触
を回避できる点で好ましい。又、前記寸法Ａを3.0mmと
することは、外管２の径を無闇に大きくすることなく、
外管２の細径化を維持してそのコスト増を抑制できると
ともに、ニクロム線への通電開始から遠赤外線の適正量
な放射が始まるまでの外管２の温度の立上りを実用上遅
くしないようにできる点で好ましい。

【００２２】図２及び図４に示すようにニクロム線４
は、その両端部を略密着巻とし、かつ、これら両端部間
の中間部を粗巻として形成されているとともに、その外
径は内管３の内径よりやや小さくなっている。このニク
ロム線４は内管３の内周面に略密接して内管３内にその
軸方向に延びて収容されている。ニクロム線４の両端部
には夫々導電性の端子板６が溶接により取付けられてい
る。つまり、金属製の端子板６は、図２及び図４に示す
ように溶接端部６ａと、これから折れ曲がった端子接続
部６ｂとを有しており、図３に示すように溶接端部６ａ
をニクロム線４の略密着巻の端部内面に沿わせて、この
部分を溶接することによってニクロム線４の端部に連結
されている。

【００２３】前記口金５は、耐熱性でかつ電気絶縁性材
料、好適にはセラミックスで作られている。この口金５
は、外管２の端部に被嵌する筒状の被嵌部５ａ、両管
２、３の開放された端面を覆うカバー部５ｂ、及びこの
カバー部５bの中央部から被嵌部５ａとは逆方向に一体
に突設された中央凸部５ｃとから形成されており、中央
凸部５cにはこれを軸方向に貫通する孔５ｄが設けられ
ている。

【００２４】口金５の孔５dには端子板６の端子接続部
６ｂが被嵌部５ａ側から貫通されているとともに、図２
に示すように端子板６の折れ曲がった部分がカバー部５
ｂの内面に当って貫通長さを規制している。この貫通に
より中央凸部５cから外部に突出された端子接続部６ｂ
の先端部は、図１及び図２に示すように略９０度捻られ
ている。それにより、端子板６が口金５に抜けないよう
に取付けられている。そして、端子接続部６ｂの先端部
には給電端子７が夫々重ねられて溶接止めされている。

【００２５】前記のように端子板６が取付けられた口金
５は、図２及び図３に示すように内管３及びニクロム線
４が既に収容された外管２の開放された端面を塞ぐよう
に、外管２の端部に嵌め付けられている。この場合に、
外管２の端部外周面と口金５の被嵌部５ａとは、これら
の間に充填されたセメント９で接着されている。この接
着により組立てられた管形ヒータ１においては、図２及
び図３に示すように内外両管２、３間のスペーサ８が、
ニクロム線４の端部に対応して、詳しくは、ニクロム線
４の端部との間に内管３の端部を挟む配置となるように
設けられている。しかも、スペーサ８の径方向外側に
は、外管２の端部及びセメント９を間に置いて口金５の
被嵌部５ａが同心的に配置されている。

【００２６】前記構成を備えた管形ヒータ１は、その両
給電端子７を図示しない通電回路に接続して使用され
る。この使用時には、通電回路により印加される電流の
値に応じてニクロム線４が発熱して、この線４から放射
される赤外線は内管３及び外管２の石英管２ａを透過し
て、外管２のコート層２bを加熱するから、このコート
層２bによって遠赤外線が放射される。こうして放射さ
れた遠赤外線は図示しない被乾燥物に塗布された塗料の
乾燥に利用される。

【００２７】又、前記構成の管形ヒータ１は、ニクロム
線４を内部に収容した内管３を備え、この管３をコート
層２ｂを有した外管２内に収容して、２重管構造とした
ので、内管３によってその内部のニクロム線４と外管２
とが隔てられ、しかも、スペーサ８によって内外両管
２、３間に環状空隙Ｇが設けられているので、同軸的に
配置された内外両管２、３を非接触とできる。

【００２８】そのため、当然に、ニクロム線４が外管２
の内周面に直接接触することがないので、ニクロム線４
からの直接熱伝導によって外管２が部分的に過熱され
て、その部分（石英管２ａの軸方向に延びる線状の部
分）のコート層２ｂが過熱されることを防止できる。し
たがって、コート層２ｂの熱的劣化を抑制できるととも
に、管形ヒータ１の一部が他の部分と比較して異質に赤
化し線状となり、管形ヒータ１に発光むらを生じること
も防止されるから、このヒータ１が視認される場合に、
見た目が悪くなることもない。

【００２９】又、前記管形ヒータ１において、外管２内
に内管３を環状空隙Ｇを設けて支持させるスペーサ８
は、黒色の遠赤外線放射物質であるが、内外両管２、３
の軸方向両端部にだけ設けられているので、これらスペ
ーサ８によって遠赤外線の放射性能が妨げられることが
ない。しかも、内管３を備えることによって、内外両管
２、３の同軸度が低下した場合、言い換えれば、外管３
に対する内管３の偏心度が大きくなった場合でも、内管
３の周方向への熱伝導により前記偏心の方向が集中的に
加熱されることがなくなり、外管２の周方向各部の温度
を均一に上昇させ易い。したがって、管形ヒータ１の全
周から遠赤外線を略均一に放射することができる。

【００３０】更に、前記構成の管形ヒータ１において
は、ニクロム線４の端部に口金５を貫通して外部に露出
する端子板６が接続されているから、使用時には、この
端子板６を介して外部への放熱がある。そのため、ニク
ロム線４の端部は、その温度上昇が抑制され実質的には
発熱しない状態に維持される。そして、内外両管２、３
間に環状空隙Ｇを形成するスペーサ８は、ニクロム線４
の端部に対応して設けられているので、既述のように比
較的温度が低く維持されるニクロム線４を熱源として、
外管２への口金５の被嵌部５ａが直接的に加熱されるこ
とをスペーサ８により遮ることができる。したがって、
口金５の温度上昇を抑制できるので、この口金５に接し
て管形ヒータ１全体を支持する図示しないヒータ支持部
の耐熱構造を簡単にできる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３２】請求項１に係る発明によれば、コート層を
有した外管と発熱導体との間に配置した内管によって、
発熱導体が外管の内周面に直接接触して、その接触部分
が発熱導体からの直接熱伝導で過熱されないようにした
ため、コート層の熱的劣化を抑制できる管形ヒータを提
供できる。

【００３３】請求項２、３に係る発明によれば、発熱導
体で直接過熱される内管から外管への直接的な熱伝導
を、内外両管の環状空隙による熱絶縁で妨げて、外管の
局部的な温度上昇を防止したため、コート層の局部過熱
によるコート層の熱的劣化を抑制できる管形ヒータを提
供できる。

【００３４】請求項４に係る発明によれば、内外両管間
に環状空隙を形成する空隙形成手段を、口金の外管への
被嵌部が比較的低温に維持される発熱導体の端部に対応
して設けて、前記被嵌部が直接的に発熱導体の端部で加
熱されることを遮るようにしたため、口金の温度上昇を
抑制できるとともに、前記配置の空隙形成手段によっ
て、遠赤外線の放射性能が妨げられることがない管形ヒ
ータを提供できる。

【００３５】請求項５に係る発明によれば、コート層と
空隙形成手段とを構成する物質が同じであり、その入手
コストを低減できるから、コストダウンをし易い管形ヒ
ータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る管形ヒータ全体を示
す斜視図。

【図２】図１の管形ヒータの一端部の拡大断面図。

【図３】図２中Ｚ−Ｚ線に沿う断面図。

【図４】図１の管形ヒータの一端部を分解して示す斜視
図。

【符号の説明】

１…管形ヒータ ２…外管 ２ｂ…コート層 ３…内管 ４…ニクロム線（発熱導体） ５…口金 ５ａ…口金の被嵌部 ６…端子板 ８…スペーサ（空隙形成手段） Ｇ…環状空隙 Ａ…環状空隙の寸法

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K092 PP09 QA01 QB03 QB24 QB42 QB62 QB70 QC18 QC30 QC37 QC51 RA03 RC10 RC16 RC28 RD10 RD11 RD17 RD25 RD31 SS40 TT11 TT36 VV22 VV38 3L113 AB06 AC08 AC10 BA32 DA04 DA07 DA11 DA20 DA24

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面が遠赤外線放射物質のコート層で
   覆われた赤外線透過性の外管と、 この外管内に収容された耐熱性でかつ赤外線透過性を有
   する内管と、 この内管の内周面に略密接して内管内に収容されたコイ
   ル状の発熱導体と、を具備したことを特徴とする管形ヒ
   ータ。
2. 【請求項２】 前記内管の外周面と前記外管の内周面と
   の間に環状の空隙を形成して前記内管を前記外管内に配
   置したことを特徴とする請求項１に記載の管形ヒータ。
3. 【請求項３】 前記空隙の寸法を0.5mmから3.00mmとし
   たことを特徴とする請求項２に記載の管形ヒータ。
4. 【請求項４】 前記外管の端部に被嵌してこの端部を支
   持する耐熱性でかつ電気絶縁性の口金と、この口金を貫
   通する端子板とを備え、前記発熱導体をコイル状とし、
   この発熱導体の端部に前記端子板の一端部を接続すると
   ともに、前記空隙を形成する空隙形成手段を、前記発熱
   導体の端部に対応して前記外管の内周面と前記内管の外
   周面とで挟まれるように設けたことを特徴とする請求項
   ２又は３に記載の管形ヒータ。
5. 【請求項５】 前記コート層と前記空隙形成手段とを同
   物質で形成したことを特徴とする請求項４に記載の管形
   ヒータ。