JP3160097U - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実験用容器を加熱する加熱装置において、実験用容器の外形寸法のバラツキを軟質断熱体により吸収しつつ、断熱性能を向上させた加熱装置を提供する。【解決手段】真空ケース２の上面２２に実験用容器Ｆを受容する凹部２３を形成し、この凹部２３の内壁に沿ってヒータ４を内蔵した軟質の断熱体３を載置する。ヒータ４は断熱体３に載置された実験用容器Ｆの少なくとも下部周辺を加熱可能な位置に設ける。【選択図】図１

Description

本考案は実験用容器の加熱に使用される加熱装置に関する。

従来より、理化学実験において、フラスコやビーカ等の実験用容器を炉台に受容して加熱する加熱装置が知られている。

特許文献１には、耐熱性の炉台にガラス容器の形状と適合する加熱部を形成し、この加熱部の周囲にヒータを埋設するとともに、加熱部の内壁面に冷却用の螺旋パイプを添装し、ガラス容器を、螺旋パイプを介して加熱部に受容して加熱するマントルヒータが提案されている。

特開平９−７７３６

しかしながら、このような加熱装置においては、加熱効率を向上させるために、実験用容器を受容する部分に優れた断熱性能が要求される。なお、特許文献１に提案された技術は加熱部の耐熱性について提案するものではない。

一般に、実験用容器の外形寸法はバラツキが大きく、実験用容器を受容する部分の寸法は実験用容器の最大外形寸法に適合させる必要があるため、実験用容器と受容する部分との間に隙間が生じる場合があり、断熱性能が抑制される虞がある。

本考案の目的は、上記事情に鑑み、実験用容器の外形寸法のバラツキを吸収しつつ、断熱性能を向上できる加熱装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、本考案の加熱装置は、実験用容器を受容する凹部が上面に形成された真空ケースと、この真空ケースの凹部の内壁に沿って載置される、ヒータを内蔵した軟質の断熱体とを備え、ヒータが、断熱体に載置された実験用容器の少なくとも下部周辺を加熱可能な位置に設けられていることを特徴とする。

また、凹部は実験用容器の略下半部を受容する形状または半球形状であってもよい。また、凹部が半球形状の場合、その直径が１４５〜１５０ｍｍ程度であってもよい。さらに、断熱体はエアロゲルが充填されたものであってもよい。

本考案によれば、実験用容器を受容する凹部が上面に形成された真空ケースと、この真空ケースの凹部の内壁に沿って載置される、ヒータを内蔵した軟質の断熱体とを備え、ヒータが、断熱体に載置された実験用容器の少なくとも下部周辺を加熱可能な位置に設けられていることにより、軟質の断熱体が実験用容器の外形寸法のバラツキを吸収して実験用容器、断熱体および凹部が密着して断熱体による断熱性能が向上し、さらに断熱体からの伝熱は真空ケースにより真空断熱されて断熱性能を向上できる。

加熱装置の構成断面図 加熱装置の断熱性能を示す図

以下、本考案の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本考案の加熱装置の実施形態であるマントルヒータの構成断面図を示す。マントルヒータ１は、真空ケース２と、真空ケース２に載置された軟質の断熱体３と、断熱体３に埋設されたニクロム線４とから構成される。

また、本実施形態において、マントルヒータ１は、実験用容器であるガラス製の丸底フラスコＦを加熱するものとし、この丸底フラスコＦの球形部の外形の基準寸法が１３０ｍｍであり、±１０ｍｍ程度のバラツキを有するものとする。

真空ケース２は密閉構造であって内部２１は真空である。真空ケース２の材料には耐熱性および密閉性が要求されるため、ステンレスやアルミ等の金属材料が望ましいが、特に限定されるものではない。

真空ケース２の上面２２には丸底フラスコＦを受容する凹部２３が形成されている。この凹部２３は、丸底フラスコＦの球形部の下半分、すなわち丸底フラスコＦの略下半部を受容するものであり、その形状は丸底フラスコＦの外形形状に適合するよう半球形状である。凹部２３の直径は、丸底フラスコＦの球形部が最大外形寸法の１４０ｍｍの場合であっても受容可能となるように、１４５〜１５０ｍｍ程度である。なお、凹部２３の直径は丸底フラスコＦの球形部の最大外形寸法および後述する断熱体３の軟質の程度によって決定されるものであり、特に限定されるものではない。

断熱体３は凹部２３の内壁に沿って載置される。断熱体３は真空ケース２から着脱自在となっている。断熱体３は、例えば、ガラス繊維等のシート状材料からなるカバー３１と、このカバー３１に収容された断熱材３２とから構成される。断熱体３は軟質であり、ある程度の柔軟性を有するため、丸底フラスコＦを断熱体３に載置した場合、丸底フラスコＦの球形部の寸法バラツキを断熱体３が吸収することにより、凹部２３、断熱体３および丸底フラスコＦの球形部はそれぞれ隙間なく密着する。すなわち前述の凹部２３の直径は凹部２３、断熱体３および丸底フラスコＦの球形部はそれぞれ隙間なく密着するように決定する。

断熱材３２は、ガラス繊維や、耐熱樹脂繊維等の周知の断熱材料や、エアロゲルが充填された繊維からなるものであってもよい。

断熱材３２には、図１に示すような複数の溝が形成され、この溝内に、例えば、ヒータとしてコイル状のニクロム線４が配置される。そしてニクロム線４と溝との間に、ペースト状の耐熱表面硬化剤を塗布し硬化させて、ニクロム線４を溝に固定するとともに、ニクロム線４の周囲に絶縁層を形成する。

また、ニクロム線４は、不図示のリード線によって電源と接続しており、常温を超えて４００℃程度にまで加熱可能である。丸底フラスコＦが断熱体３に載置された際に、ニクロム線４は丸底フラスコＦの少なくとも下部周辺を加熱できるような位置で断熱体３に内蔵されている。

次にマントルヒータ１の断熱性能について説明する。図２はマントルヒータ１の断熱性能を示す図である。図２は、図１に示すＸ方向の距離に対応する温度を図示する。すなわち横軸がヒータであるニクロム線４からのＸ方向の距離を示し、縦軸が各位置における温度を示すものである。図２中の点aはニクロム線４の近傍地点、点bは断熱体３と凹部２３の境界地点および点cは真空ケース２の側面地点を示す。

図２に示すように、点aにおいて発生している熱は、丸底フラスコＦの球形部と凹部２３に密着する断熱体３によって点bに示すように断熱された後、真空ケース２によって点cに示すように真空断熱されることにより、効果的に断熱されている。

以上述べた通り、本考案の実施形態であるマントルヒータ１は、丸底フラスコＦを受容する凹部２３が上面２２に形成された真空ケース２と、この真空ケース２の凹部２３の内壁に沿って載置される、ニクロム線４を内蔵した軟質の断熱体３とを備え、ニクロム線４が、断熱体３に載置された丸底フラスコＦの少なくとも下部周辺を加熱可能な位置に設けられていることにより、軟質の断熱体３が丸底フラスコＦの外形寸法のバラツキを吸収して丸底フラスコＦと断熱体３と真空ケース２とが密着して断熱体３での断熱効果を高めるとともに、さらに断熱体３からの伝熱は真空ケース２により真空断熱されるため、優れた断熱性能を発揮する。

また、本考案の実施形態であるマントルヒータ１によれば、凹部２３が丸底フラスコＦの略下半部を受容する形状とすることにより、断熱する領域を大きくしてさらに断熱効果を高めることができる。

また、本考案の実施形態であるマントルヒータ１によれば、凹部２３の形状を丸底フラスコＦの外形形状と適合させて半球形状とすることにより、丸底フラスコＦと断熱体３と真空ケース２とをより密着させて断熱効果を高めることができる。

また、本考案の実施形態であるマントルヒータ１によれば、断熱体３が真空ケース２と着脱自在に載置されていることにより、作業中に丸底フラスコＦ内の液体によって断熱体３が故障した場合や、ニクロム線４が消耗した場合であっても、断熱体３のみを交換して真空ケース２を再利用できるためコストの低減が可能である。

以上、本考案の実施形態であるマントルヒータ１について説明したが、実験用容器は丸底フラスコに限定されるものではなく、三角フラスコや、ビーカ等であってもよい。また、実験用容器の材料もガラスに限定されるものではなく、ステンレス、アルミおよび樹脂等であってもよい。また、実験用容器の基準寸法およびバラツキも特に限定されるものではない。また、凹部の形状は半球形状に限定されるものではなく、実験容器の外形形状に適合する形状であればよい。

Ｆ 丸底フラスコ
１ マントルヒータ
２ 真空ケース
３ 断熱体
４ ニクロム線
２２ 上面
２３ 凹部
３２ 断熱材

Claims (5)

1. 実験用容器を受容する凹部が上面に形成された真空ケースと、
   該真空ケースの凹部の内壁に沿って載置される、ヒータを内蔵した軟質の断熱体とを備え、
   前記ヒータが、前記断熱体に載置された前記実験用容器の少なくとも下部周辺を加熱可能な位置に設けられていることを特徴とする加熱装置。
2. 前記凹部が、前記実験用容器の略下半部を受容する形状であることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
3. 前記凹部が、半球形状であることを特徴とする請求項１または２記載の加熱装置。
4. 前記凹部の直径が、１４５〜１５０ｍｍ程度であることを特徴とする請求項３記載の加熱装置。
5. 前記断熱体が、エアロゲルが充填されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の加熱装置。

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