JP2017016983A - 溶剤加熱用ヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータ本体の破損及び漏電のおそれがなく、ヒータ本体の修理交換作業を容易に行うことができ、ヒータ発熱部から溶剤への伝熱効率を向上させると共に、ヒータ発熱部からタンク胴板のヒータ取付穴付近への熱伝達を抑制できる溶剤加熱用ヒータを提供する。
【解決手段】溶剤貯留タンク１に貯留された溶剤３を加熱する溶剤加熱用ヒータ２において、前記溶剤貯留タンクの胴板１ａに形成された取付穴１０に挿通して取り付けられヒータ保護管４と、前記ヒータ保護管内に配置されたヒータ本体５と、前記ヒータ保護管と前記ヒータの発熱部５ａとの間に充填された伝熱材６と、断熱性を有し、前記ヒータ本体の非発熱部４ｂのうち前記溶剤貯留タンクの内側寄りの位置に設けられ、前記ヒータ保護管内を仕切る仕切り部材９とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、溶剤貯留タンクに貯留された溶剤を加熱する溶剤加熱用ヒータに関するものである。

従来の溶剤加熱用ヒータとしては、例えば図３に示すような構造のものがある。図３において、溶剤加熱用ヒータ２は、溶剤貯留タンク１内に配置されたヒータ本体５を備えている。図３に示す構造では、ヒータ本体５によって溶剤３が直接的に加熱されるため、伝熱効率の点で優れている。

しかしながら、図３に示す構造では、何等かの原因によってヒータ本体５に亀裂や破損が生じた場合に、溶剤３に電圧が直接印加されることにより、漏電が発生するおそれがある。また、ヒータ本体５の修理交換作業のためにヒータ本体５を溶剤貯留タンク１から引き抜く際に、溶剤貯留タンク１内の溶剤を全て排出する必要がある。

上記問題点を解消した溶剤加熱用ヒータとして、例えば図４に示すような構造のものがある。図４において、溶剤加熱用ヒータ２のヒータ本体５は、溶剤貯留タンク１内に配置されたヒータ保護管４内に配置されている。ヒータ保護管４とヒータ本体５との間には伝熱材６が充填されており、ヒータ本体５で発生した熱は伝熱材６及びヒータ保護管４を介して溶剤３に伝達される。図４に示す構造では、ヒータ本体５が溶剤３に接触していないため、ヒータ本体５に亀裂や破損が生じた場合でも、溶剤３に電圧が直接印加されることがなく、漏電が発生するおそれはない。また、修理交換作業のためにヒータ本体５を溶剤貯留タンク１内から引き抜く際に、溶剤貯留タンク１内の溶剤３を排出する必要が無い。図４に示す構造と同様の構造を有する溶剤加熱用ヒータを開示するものとして非特許文献１がある。

非特許文献１には、「発熱体の接液側外部を伝熱性保護手段で囲繞することにより、伝熱性を確保しつつ、上述の保護手段にて外力による発熱体の破損を防止すると共に、万一何等かの原因により発熱体が破損した際にあってもヒータ電圧が直接溶剤に印加されるのを阻止して、漏電を防ぐことができる溶剤加熱用ヒータ」が開示されている。

実登３０２７７６７公報

しかしながら、図４に示す構造では、ヒータ保護管４の外周面がタンク胴板１ａに形成されたヒータ取付穴１０の内周面に接触しているため、図５に示すように、タンク胴板１ａのヒータ取付穴１０周辺が、ヒータ保護管４内に籠ったヒータ本体５の熱によって過度に加熱され、破損するおそれがある。そのため、タンク胴板１ａのヒータ取付穴１０周辺を冷却するための手段を別途設ける必要があった。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒータ本体の破損及び漏電のおそれがなく、ヒータ本体の修理交換作業を容易に行うことができ、ヒータ本体から溶剤への伝熱効率を向上させると共に、ヒータ発熱部からタンク胴板のヒータ取付穴付近への熱伝達を抑制できる溶剤加熱用ヒータを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、溶剤貯留タンクに貯留された溶剤を加熱する溶剤加熱用ヒータにおいて、前記溶剤貯留タンクの胴板に形成された取付穴に挿通して取り付けられヒータ保護管と、前記ヒータ保護管内に配置されたヒータ本体と、前記ヒータ保護管と前記ヒータの発熱部との間に充填された伝熱材と、断熱性を有し、前記ヒータ本体の非発熱部のうち前記溶剤貯留タンクの内側寄りの位置に設けられ、前記ヒータ保護管内を仕切る仕切り部材とを備えたものとする。

本発明によれば、ヒータ本体をヒータ保護管内に配置したことにより、ヒータ本体の破損及び漏電を防止すると共に、ヒータ本体の修理交換作業を容易に行うことができる。さらに、ヒータ保護管内の所定の位置に断熱性を有する仕切り部材を設けたことにより、ヒータ発熱部から溶剤への伝熱効率を向上させると共に、タンク胴板のヒータ取付穴付近への熱伝達を抑制できる。

本発明の実施例に係る溶剤加熱用ヒータを備えた溶剤貯留タンクの断面図である。 図１に示す溶剤加熱用ヒータの拡大断面図である。 従来技術に係る溶剤加熱用ヒータを備えた溶剤貯留タンクの断面図である。 その他の従来技術に係る溶剤加熱用ヒータを備えた溶剤貯留タンクの断面図である。 図４に示す溶剤加熱用ヒータの拡大断面図である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、各図中、同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

図１は、本発明の実施例に係る溶剤加熱用ヒータを備えた溶剤貯留タンクの断面図である。

図１において、溶剤貯留タンク１は、円筒状に形成されたタンク胴板１ａと、タンク胴板１ａの下側開口部を閉塞するタンク底板１ｂと、タンク胴板１ａの上側開口部を閉塞するタンク天板１ｃとを備えている。なお、溶剤貯留タンク１は、円筒形のものに限らず、例えば角型のタンク等、他の形状のものであってもよい。

溶剤加熱用ヒータ２は、溶剤貯留タンク１に貯留された溶剤３を加熱するためのものであり、ヒータ保護管４と、ヒータ本体５と、伝熱材６と、ヒータ支持板７と、端子箱８と、仕切り部材９とを備えている。

ヒータ保護管４は、その外周面が溶剤貯留タンク１内の溶剤３と接触するように、タンク胴板１ａに形成されたヒータ取付穴１０に挿通して取り付けられている。ヒータ保護管４を構成する金属としては、耐熱性、耐食性及び高剛性を有するステンレス、チタン又はチタン合金等が望ましい。

ヒータ本体５は、内部にニクロム線などの発熱源（図示省略）を収容した略Ｕ字状の外管からなる発熱体であり、ヒータ保護管４内に配置されている。これにより、外力等によるヒータ本体５の破損を防止することができる。また、ヒータ本体５が万一破損しても、ヒータ本体５が溶剤３に接触していないため、溶剤３に直接電圧が印加されることがなく、漏電が発生するおそれはない。

ヒータ保護管４の基端部には、フランジ４ａが溶接等で取り付けられている。フランジ４ａには、ヒータ本体５の基端部に取り付けられたヒータ支持板７がボルト等で締結されている。ヒータ支持板７には、ヒータ本体５のリード線（図示せず）を外部に導出するための端子箱８が取り付けられている。端子箱８は、ヒータ保護管４内に水分やガスが侵入することを防ぐように構成されている。

ヒータ本体５は、通電によって発熱するヒータ発熱部５ａと、通電によって発熱しないヒータ非発熱部５ｂとで構成されている。ヒータ非発熱部５ｂのうちタンク胴板１ａよりもタンク内側寄りに配置された部分には、ヒータ保護管４内を液密状に仕切る部材（以下「仕切り部材」という。）８が取り付けられている。ヒータ保護管４とヒータ発熱部５ａとの間には伝熱材６が充填されている。ヒータ発熱部５ａで発生した熱は、伝熱材６及びヒータ保護管４の管壁を介して溶剤３に伝達される。

図２は、図１に示す溶剤加熱用ヒータ２の拡大断面図である。図２において、仕切り部材９は、断熱材９ａと、サポート９ｂ，９ｃとを備えている。断熱材９ａは、ヒータ保護管４の内周形状と同一の外周形状を有し、その外周面がヒータ保護管４の内周面に密着することにより、ヒータ非発熱部５ｂのうちタンク胴板１ａよりもタンク内側寄りの位置において、ヒータ保護管４内を仕切っている。断熱材９ａは、その両側面に配置されたサポート９ｂ，９ｃをボルト９ｄで締結することにより支持されている。

ヒータ保護管４のうち仕切り部材９より図示左側（ヒータ発熱部５ａを内包する側）の部分は、溶剤３との熱交換に寄与するヒータ有効伝熱部４ｂを形成している。一方、ヒータ保護管４のうち仕切り部材９より図示右側（ヒータ発熱部５ａを内包しない側）の部分は、溶剤３との熱交換に寄与しないヒータ無効伝熱部４ｃを形成している。ここで、ヒータ保護管４のうち仕切り部材９より図示右側（ヒータ発熱部５ａを内包しない側）の内部に伝熱材６を充填しないことにより、仕切り部材９による断熱効果を向上させることができる。

以下、ヒータ有効伝熱部４ｂ内の平均温度Ｔ１と、ヒータ無効伝熱部４ｃの内周面の平均温度Ｔ２と、ヒータ有効伝熱部４ｂの外周面の平均温度Ｔ３と、ヒータ無効伝熱部４ｃの外周面の平均温度Ｔ４と、溶剤３の平均温度Ｔ５との関係について説明する。

ヒータ発熱部５ａで発生した熱は、ヒータ有効伝熱部４ｂ内に充填された伝熱材６及びヒータ有効伝熱部４ｂの管壁を介して溶剤３に伝達される。そのため、ヒータ有効伝熱部４ｂの外周面の平均温度Ｔ３はヒータ有効伝熱部４ｂ内の平均温度Ｔ１より低く、溶剤３の平均温度Ｔ５より高くなる（Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ５）。

また、ヒータ無効伝熱部４ｃは、断熱性を有する仕切り部材９によってヒータ有効伝熱部４ｂから仕切られており、ヒータ無効伝熱部４ｃ内には発熱源が存在しない。そのため、ヒータ無効伝熱部４ｃの内周面の平均温度Ｔ２は、ヒータ有効伝熱部４ｂ内の平均温度Ｔ１を大きく下回る（Ｔ１≫Ｔ２）。

また、ヒータ発熱部５ａで発生した熱は、ヒータ有効伝熱部４ｂの管壁からヒータ無効伝熱部４ｃの管壁に伝達されるが、ヒータ無効伝熱部４ｃ内には発熱源が存在せず、ヒータ無効伝熱部４ｃの管壁は溶剤３又は外気との熱交換によって冷却される。そのため、ヒータ無効伝熱部４ｃの外周面の平均温度Ｔ４は、ヒータ有効伝熱部４ｂの外周面の平均温度Ｔ３より低くなる（Ｔ３＞Ｔ４）。

以上より、各温度の関係は以下の式で表される。
Ｔ１≫Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４＞Ｔ５

本発明によれば、ヒータ本体５をヒータ保護管４内に配置したことにより、ヒータ本体の破損及び漏電を防止すると共に、修理交換作業のためにヒータ本体５を溶剤貯留タンク１内から引き抜く際に、溶剤貯留タンク１内の溶剤３を排出する必要が無くなる。

さらに、ヒータ非発熱部５ｂのうち溶剤貯留タンク１の内側寄りの位置に断熱性を有する仕切り部材９を設け、ヒータ保護管４内を仕切ったことにより、ヒータ取付穴１０の内周面に接触しているヒータ無効伝熱部４ｃの外周面の平均温度Ｔ４がヒータ有効伝熱部４ｂ内の平均温度Ｔ１を大きく下回るため（Ｔ１≫Ｔ４）、ヒータ発熱部５ａからタンク胴板１ａのヒータ取付穴１０への熱伝達が抑制される。その結果、タンク胴板１ａのヒータ取付穴１０付近を冷却する手段を別途設けることなく、タンク胴板１ａのヒータ取付穴１０付近の熱破損を防止することが可能となる。また、ヒータ発熱部５ａからヒータ無効伝熱部４ｃへの熱伝達が抑制されることで、ヒータ発熱部５ａから溶剤３への伝熱効率が向上する。

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例では、ヒータ非発熱部５ｂのタンク内側に仕切り部材９を１つ設ける構成としたが、本発明はこれに限られず、ヒータ非発熱部５ｂのタンク内側寄りに複数の仕切り部材９を設ける構成としてもよい。これにより、ヒータ発熱部５ａからタンク胴板１ａのヒータ取付穴１０付近への熱伝達を更に抑制することができると共に、ヒータ発熱部５ａから溶剤３への伝熱効率を更に向上させることが可能となる。

また、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、あるいは、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。さらに、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…溶剤貯留タンク、１ａ…タンク胴板、１ｂ…タンク底板、１ｃ…タンク天板、２…溶剤加熱用ヒータ、３…溶剤、４…ヒータ保護管、４ａ…フランジ、４ｂ…ヒータ有効伝熱部、４ｃ…ヒータ無効伝熱部、５…ヒータ本体、５ａ…ヒータ発熱部、５ｂ…ヒータ非発熱部、６…伝熱材、７…ヒータ支持板、８…端子箱、９…仕切り部材、９ａ…断熱材、９ｂ，９ｃ…サポート、９ｄ…ボルト、１０…ヒータ取付穴、Ｔ１…ヒータ有効伝熱部内の平均温度、Ｔ２…ヒータ無効伝熱部の内周面の平均温度、Ｔ３…ヒータ有効伝熱部の外周面の平均温度、Ｔ４…ヒータ無効伝熱部の外周面の平均温度、Ｔ５…溶剤の平均温度

Claims (4)

1. 溶剤貯留タンクに貯留された溶剤を加熱する溶剤加熱用ヒータにおいて、
   前記溶剤貯留タンクの胴板に形成された取付穴に挿通して取り付けられヒータ保護管と、
   前記ヒータ保護管内に配置されたヒータ本体と、
   前記ヒータ保護管と前記ヒータ本体の発熱部との間に充填された伝熱材と、
   断熱性を有し、前記ヒータ本体の非発熱部のうち前記溶剤貯留タンクの内側寄りの位置に設けられ、前記ヒータ保護管内を仕切る仕切り部材と
   を備えたことを特徴とする溶剤加熱用ヒータ。
2. 請求項１に記載の溶剤加熱用ヒータにおいて、
   前記仕切り部材を複数備えたことを特徴とする溶剤加熱用ヒータ。
3. 請求項１又は２に記載の溶剤加熱用ヒータにおいて、
   前記ヒータ保護管内のうち前記ヒータ本体の非発熱部のうち前記溶剤貯留タンクの外側寄りに伝熱材を充填しないことを特徴とする溶剤加熱用ヒータ。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の溶剤加熱用ヒータを備えた溶剤貯留タンク。

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