JP4271686B2 - 熱風発生用ヒータ及びその電熱線用碍子 - Google Patents

Description

本発明は、送風機等に接続して高温熱風を発生させるためのヒータと、該ヒータ内に配線されるニクロム線等の電熱線を支持するための碍子に関するものである。

従来のこの種の碍子及びヒータを添付図面第１０図及び第１１図に図示している。第１０図は碍子の斜視説明図、第１１図はヒータの側面透視説明図である。
第１０図に示した碍子５０は、円柱形状を有するいわゆるレンコン碍子と呼ばれるものであり、その軸方向に多数の貫通孔５２、５２、…が設けられ、該貫通孔５２のそれぞれにニクロム線等の電熱線が配線されるものである。
送風気体は軸方向（気体流通方向）Ｄに流れ、前記各貫通孔５２内を通過し、加熱される。それぞれの貫通孔５２の内壁面にはニクロム線を支持するための突条又は突起等は設けられていない。
この碍子５０は、その適数個を軸方向に配列し、それぞれの貫通孔５２の位置を合致させて重ね合わせ、熱風発生用ヒータ内に配備される。
第１１図は、上記碍子５０が内部に配備された熱風発生用ヒータ６０を示している。
図中右端側の気体の吸入口６１と、図中左端側の熱風の吐出口６２を有するヒータ収納体６５の内部には上記碍子５０が４個軸方向（気体流通方向Ｄ）に直列に配列され、固定されている。碍子５０の配列個数は、ヒータの容量に応じて適宜決定される。碍子５０の配列に際しては、それぞれの貫通孔５２の位置を同一位置に配置する。そして、図中二点鎖線で示した通り、これらの貫通孔５２内にニクロム線を吸入口６１の側から吐出口６２に向けて配線し、次に吐出口６２の側から吸入口６１の側に向けてジグザグ状に順次配線して行く。碍子５０の貫通孔５２の数を偶数とすることによりニクロム線の両端子を吸入口側に位置させることができる。
それぞれの碍子５０は、長軸のボルト６６とナット６７により固定される。これらのボルト・ナットは、碍子５０に設けられている何れかの貫通孔５２の２乃至４箇所を利用して固定される。
異常過熱防止用の熱伝対等の温度センサは、図示はしていないが、中央部分に位置する何れかの貫通孔５２に配設することができる。この場合には螺旋状に巻回されたニクロム線の中心部分に挿通させて配置することとなる。
吐出温度を感知する吐出温度感知センサＴは、ヒータ収納体６５内の最も吐出口側に位置する碍子の前方にヒータ収納体６５の外部から配設される。
更に、本願出願人は、実開平１−３４７９０号公報に記載されたいわゆるリング碍子と呼ばれる考案を過去に提案している。かかるリング碍子は、軸方向の長さの短い円筒形状のものからなり、その中央部分には温度センサ等を挿通するための挿通孔が設けられ、その中央部分の外周部分にはニクロム線を配線するための複数の電熱線挿通部が放射状の仕切枠によって形成されたものである。
このリング碍子は、所望の容量に応じて、その複数のものを軸方向に重ね合わせて使用するのであるが、その構造から気体の吐出最高温度を５００℃以上に上げることができない。そのため、本発明に係る高温熱風発生用のヒータの碍子としては使用することができないのである。
換言すれば、このリング碍子は、本発明に係る８００℃以上の高温熱風発生用のヒータ用碍子とは異なるカテゴリーのものである。その理由は、８００℃以上の高温熱風を吐出させるヒータ用碍子の場合には、ある程度以上の風速（電熱線の耐熱限界温度近くまで、被加熱エアーを加熱する為には、風速を上げて熱交換効率を上げる必要がある）と、各気体流通孔内を通過させる風量の均一性が要求されるため、加熱される送風気体を一定の狭い空間（通路）内に通過させ、巻回されたニクロム線に強制接触させる必要があるが、上記リング碍子の場合は、仕切枠によってニクロム線が支持されているだけであるため、各々の電熱線に当たる風量を均一にすることができないと考えられるからである。風速を一定にすることができないと、各孔に配線されている電熱線の表面温度が異なってしまい、これにより全体の熱交換効率も向上させることができず、吐出最高温度に限界が出るものと考えられるのである。
上記従来例の問題点を列挙すると、次のようになる。
碍子に配線される電熱線が、送風気体の急激増加（貫通孔を通過する風速の変化）、或は重力により、力の負荷される方向へ伸びてしまい（螺旋状に巻回された電熱線の隣接する線と線の間の距離（ピッチ）にムラが出る）、これによる異常過熱によって各貫通孔内を通過する風量が変わってしまうため、高温熱風を安全に長期にわたり吐出することが出来ない。
８００℃以上の高温熱風を吐出させる場合、電熱線の表面温度は約９００℃以上になるが、送風気体の風圧によって電熱線が碍子の吐出口側から飛び出す現象が発生する。また、吐出口を下方向に向けた場合には、重力も負荷されて電熱線の伸びや飛び出しの問題はより大きくなる。この電熱線の飛び出し等の問題は、電熱線に電流を流すと磁界が発生し、この磁界による電熱線の振動によっても促進されうるものと考えられる。
電熱線の振動は、磁界ばかりでなく、機械的振動によっても発生するが、かかる振動の発生により、ニクロム線と貫通孔とが摩擦接触し、電熱線の酸化皮膜が削られ（研磨され）、或いは碍子の内壁面の方が研磨されてしまい、粉塵となって外部に飛び出して環境に悪影響を及ぼし、貫通孔内にそれが溜まった場合には、電熱線の断線の原因となる。
碍子による電熱線の保持が不十分で、機械的振動又は磁界的振動に弱い。電熱線は、碍子の貫通孔に挿通されて配線されているだけなので、碍子によって電熱線は保持又は固定等されていない。
従来においては、上記のような電熱線の飛び出しを防止するために、碍子の吐出口側の端部に飛び出し防止用の手段を設けたものはあった。しかし、この飛び出し防止用手段を設けても、碍子に配線された電熱線は、碍子の貫通孔内では何ら保持又は固定等の手段が講じられておらず、各孔を通過する風量や加熱等による電熱線のピッチむらによる弊害、振動によって生ずる問題等を解決するものではなかった。
複数の碍子の固定は、２乃至４個所の貫通孔を利用して、長軸のボルトとナットの締め着けによって行っているが、かかる貫通孔には被加熱気体を流通させることが出来ず、コンパクトに作れない。
異常過熱防止用の熱電対等の温度センサは、中央部分に位置する貫通孔内に配線された螺旋状に巻回されたニクロム線の内部中心に配置されるが、この温度センサによって貫通孔内への気体の流通が阻害され、その孔の電熱線は、他の孔の電熱線と比較して、通過する風量が少なくなり、その分ほかの孔の電熱線よりも過熱気味となり、これによりセンサーで検出する温度はいくらか高い温度を常に示すこととなり、完全な温度コントロールが出来ない。従って、電熱線の安全を考慮して最高使用温度を経験的に少し低めに設定せざるをえない。
吐出気体の温度センサは、ヒータ収納体６５の吐出口側部分にその外部から配線しており、該配線が邪魔となったり、或いは見栄えがよくない。
そこで、本発明は、８００℃以上の高温熱風を吐出させることができるヒータ用碍子であって、電熱線のピッチむらを生じることなく、磁界による振動や機械的振動に強く、熱風の吐出口を任意の方向に向けたとしても電熱線を効果的に保持、固定することができ、とりわけ下方向に向けた場合でも電熱線の飛び出しを防止することができ、更に電熱線から気体への熱交換効率がかたよることなく、被加熱気体への熱効率をより向上させることができ、長期に渡り安定した高温熱風を吐出できるものを提供すること、またこの碍子を用いた高温熱風発生用ヒータを提供することをその目的としている。
尚、本発明にかかる碍子は、８００℃以上の熱風吐出用として開発されたものであるが、その容量を低くしてより低温の熱風を吐出させるものとしても使用できることは勿論のことである。

上記課題を解決するために、本発明の第１のものにおいては、碍子構成片（Ａ，Ｂ）は多数の気体流通孔（１０，１０，．．．）が穿設された板状体のものからなり、その周縁部分にはこの構成片を固定し及び／又は電極を配線できる１又は２以上の挿通部（１２ａ，１２ｂ）が形成され、これら碍子構成片（Ａ，Ｂ）の複数枚を送風方向に重ね合わせて碍子を形成することができ、この重ね合わせた状態で一部の又は全ての隣接する構成片同士の気体流通孔（１０，１０，．．．）の位置を相互に少しずらした位置関係に配置し、且つ、上記固定用及び／又は電極配線用の挿通部（１２ａ，１２ｂ）は同一位置に配置することができ、更にこのように重ね合わせた碍子において、気体流通孔の位置がずれた関係にある隣接した碍子構成片同士の間には、この碍子構成片と同一位置に固定用及び／又は電極配線用の挿通部（１２ｃ）が設けられた周縁部分のみからなる枠体状のものからなるスペーサ碍子（Ｃ）を配置して１組の電熱線用碍子（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）を構成し、この１組の電熱線用碍子の気体流通孔にニクロム線等の電熱線を配線することができる熱風発生用ヒータの電熱線用碍子である。
この第１の発明においては、隣り合う碍子構成片の気体流通孔が、スペーサを介してその位置が相互に少しずれた位置関係となるため、配線される電熱線は、直線状に配線されず、少しずれた（ツイストされた）位置関係で配線されることとなり、これによって両碍子構成片により電熱線が確実に保持、固定されることとなる。また、ここにおいて気体流通孔の位置が相互に少しずれた碍子構成片同士を直接隣接させて配置すると電熱線を良好に配線することが困難となるため、両碍子構成片の間にスペーサ碍子を介在させて、この問題を解決している。このスペーサ碍子を介在させて隣り合う碍子構成片の気体流通孔の位置をずらして、配線される電熱線のそれぞれの部分を保持、固定するという技術思想の創作が発明者の最も苦労した点である。
このような構成により、電熱線は、碍子構成片のそれぞれによって保持、固定され、風圧や重力による伸びやたわみ（ピッチむら）、そして電熱線の飛出しを防止することができ、更には機械的振動、磁界による振動にも悪影響を受けずに済むこととなるのである。
更に詳説すれば、スペーサ碍子の配置により、多数の気体流通孔内で加熱された気体が、このスペーサ碍子内の空間で混和され（静圧が一定になり）、仮に特定の気体流通孔内での加熱の偏り（圧力のムラ）があったとしても、この空間内で混合、混和され、気体の加熱の偏り或いはむらを緩和することができるのである。
そして、このスペーサ碍子によって各気体流通孔内を通過する風量を常に同じ量にすることができ、電熱線の機械的強度は温度上昇と共に低下する弱点を有するが、これによって電熱線のピッチむら等を防止できるのである。更にそのスペーサ碍子を利用して、その場所で電熱線の位置を少しずらし（ツイストして）、電熱線に張りを持たせたことによって、電熱線の高温による飛び出しをも防止することができるのである。
被加熱気体の乱流による電熱線の振動、そして電磁振動や機械的振動によって生じる電熱線と碍子がこすれあう研磨作用による悪影響が全て解決された。
即ち、スペーサ碍子のところでツイストされているので、電熱線は碍子構成片によって確実に保持、固定されているため、従来品と比較して、振動によって電熱線と碍子が研磨される問題が解決できる。研磨とは、上記した通り電熱線と気体流通孔とが振動により摩擦接触し、電熱線の酸化被膜が削られたり、気体流通孔の内壁面が削られ、粉塵等が生じて環境に悪影響を及ぼしたり、気体流通孔内に溜まった場合には最悪電熱線が断線したりするが、これらを防止することができるのである。
本発明の第２のものは、上記第１の発明において、碍子構成片（Ａ，Ｂ）の中央部分に穿設された１又は２以上の気体流通孔（１０ｃ）に温度センサを挿通させることができる空間部（１０ｓ）を形成したことを特徴とする熱風発生用ヒータの電熱線用碍子である。
この第２の発明では、中央部分に位置する１又は２以上の気体流通孔（１０ｃ）に空間部（１０ｓ）が設けられているため、この空間部内に温度センサを挿通させて、適宜所望位置に配備することができ、配線されたニクロム線の最高限界温度（異常過熱温度）をより適切に感知、測定することが可能となる。また、２以上の空間部を形成した場合には、吐出気体の吐出温度感知センサ及び異常過熱防止感知センサ等を例えばヒータの吸入口側にまとめて配置することも可能となる。
本発明の第３のものは、上記第１又は第２の発明において、気体流通孔の内壁に電熱線を支持することができる突条（１１，１１，．．．）を気体の流通方向に複数設け、巻回された電熱線を気体流通孔内でその内壁と間隔を維持して支持できるようにしたこと特徴とする熱風発生用ヒータの電熱線用碍子である。
この第３の発明により、碍子の気体流通孔内に配線される巻回された電熱線は、上記突条により気体流通孔内の内壁面と一定の間隔を保って保持されるために、電熱線から被加熱気体への熱交換効率が良好となり、且つ内壁面に溜まる塵埃等にも悪影響を受けず、断線の恐れも減少する。
本発明の第４のものは、一方端部分に配管を介して送風機等と接続できる気体の吸入口（３１）を有し、他方端部分には熱風を吐出する吐出口（３２）を有する略筒形状の熱風発生用ヒータであって、かかるヒータの内部には電熱線が配線された１組又は２組以上の上記第１乃至第３の発明の何れかの電熱線用碍子（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）が所定間隔を保って収納され、それぞれの組の碍子の電熱線には独立に電力を供給することができるところの熱風発生用ヒータである。
この第４の発明においては、まず１組又は複数組の電熱線用碍子を適宜収納することにより、所望の容量のヒータを構成することができる。
複数組の電熱線用碍子を配設したときは、これらそれぞれの組に独立に電力を供給することができるため、従来の１つの回路で構成したものよりも、より適切に電熱線の表面負荷（Ｗ）を変えることができるので、同一容量で同一の吐出温度を得るのにより体積の小さい、即ち具体的にはヒータの気体流通方向の長さの短いヒータを提供することができる。
即ち、供給気体の温度は、入り口側は低く、出口に行くほど高温になるため、各組で適切な電熱線の表面負荷、つまり電熱線の使用量を変えることができる。これにより全体にコンパクトにでき、無駄に高価な材料を使うことなく、省エネに貢献できるのである。
換言すれば、電力供給するときに、電熱線の表面負荷をそれぞれの碍子の組で異ならせることにより、より適切な形状を可能とし、被加熱気体への適切な加熱、即ち電熱線の耐熱温度に近い温度の気体を発生することが可能となり、これらの工夫により熱交換効率が上がり電熱線の耐熱温度に近い温度の気体を発生させることが可能となり、これらの工夫により熱交換効率が上がりエネルギーの省力化に寄与できるのである。
それぞれの組の碍子との間には所定の間隔が保持されており、一定の空間が形成されているために、加熱された気体は良好にこの空間内で混和され、被加熱気体の温度の偏り或いはむらを防止することができる。
碍子構成片として、温度センサを挿通させることができる空間部を２以上設けたものを使用した場合には、少なくとも２本の温度センサを吸入口側から配設することができるので、例えば吐出温度感知センサと過熱防止（最高温度）感知センサの両センサを吸入口側から配備させることができ、従来のように吐出温度感知センサをヒータ収納体の吐出口側の外部から設ける必要もなくなる。
本発明の第５のものは、多数の気体流通孔（１０，１０，．．．）が穿設された板状体からなり、その周縁部分には固定用及び／又は電極配線用の１又は２以上の挿通部（１２ａ，１２ｂ）が形成された上記第１乃至第３の何れかの発明に係る１組の電熱線用碍子（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）を構成する碍子構成片（Ａ，Ｂ）であるところの電熱線用碍子である。
本発明の第６のものは、周縁部分に固定用及び／又は電極配線用の１又は２以上の挿通部（１２ｃ）のみが形成され、その中央部分は空間（１４）となっており、上記第１乃至第３の何れかの発明に係る１組の電熱線用碍子（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の１又は２以上の位置に配置されるところの枠体状のものからなるスペーサ碍子（Ｃ）であるところの電熱線用碍子である。
上記第５の発明に係る碍子構成片及び第６の発明に係るスペーサ碍子は、上記第１乃至第３の何れかの発明に係る１組の電熱線用碍子を構成することができるものである。

第１図は、本発明に係る碍子構成片Ａの気体流通方向から見た正面図である。
第２図は、本発明に係る碍子構成片Ｂの気体流通方向から見た正面図である。
第３図は、本発明に係るスペーサ碍子Ｃの気体流通方向から見た正面図である。
第４図は、上記碍子構成片Ａ、碍子構成片Ｂ及びスペーサ碍子Ｃを気体流通方向に重ね合わせた状態を図示した透視正面図である。
第５図は、本発明に係る熱風発生用ヒータの構造を説明する側面説明図である。
第６図は、碍子構成片Ａ及びＢの中央部分に位置する気体流通孔の一部拡大正面図である。
第７図は、本発明の他の実施形態に係る碍子構成片の気体流通方向から見た正面図である。
第８図は、本発明の他の実施形態に係るスペーサ碍子の気体流通方向から見た正面図である。
第９図は、第７図に図示した碍子構成片と第８図に図示したスペーサ碍子を気体流通方向に重ね合わせた状態を図示した透視正面図である。
第１０図は、従来の高温熱風発生用ヒータに使用される電熱線用碍子の斜視説明図である。
第１１図は、従来の高温熱風発生用ヒータの側面透視説明図である。
図中符号：（Ａ）（Ｂ）（２０）…碍子構成片、（Ｃ）（４０）…スペーサ碍子、（１０）（２１）…気体流通孔、（１０ｓ）…空間部、（１１）…突状、（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）（２２ｘ，２２ｙ，２２ｚ）（１２ｃ）（４２）…挿通部、（１４）（４４）…空間、（１６）（４６）…枠体部、（３０）…ヒータの本体部、（３１）…吸入口、（３２）…吐出口、（Ｇ１）（Ｇ２）（Ｇ３）…電熱線用碍子

以下、添付の図面に基づき発明を実施するための最良の形態について説明する。
第１図から第３図は、本発明に係る１組の電熱線用碍子を構成するための３種類の構成片をそれぞれ図示する気体流通方向から見た正面図であり、第１図が碍子構成片Ａを、第２図が碍子構成片Ｂを、第３図がスペーサ碍子Ｃを図示している。また第４図は、これら３種類の構成片を気体流通方向に重ね合わせた状態を示す透視正面図であり、第５図は、当該電熱線用碍子の３組を熱風発生用ヒータの内部に収納、配置した状態を説明する側面説明図である。
まず第１図に図示した碍子構成片Ａは、一定の厚みを有する正面視円形形状の円盤形状の板状体のものからなり、その厚みは約１０ｍｍ、その外径は約８４ｍｍで、セラミック製の断熱及び絶縁体からなる。
碍子構成片Ａの全面には、その中心部分から周縁部分に向けてほぼ全方向に、横断面円形形状の貫通孔からなる多数の気体流通孔１０を穿設している。その中央部分の３つの気体流通孔１０ｃには、温度センサ（図示省略）を挿通するための空間部からなる温度センサ挿通部１０ｓが設けられている。この温度センサ挿通部１０ｓは、気体流通孔１０ｃである貫通孔の碍子構成片Ａの中心側部位を拡張するように形成されたものである。この温度センサ挿通部１０ｓにより３個の温度センサを配備させることができる。
碍子構成片Ａの周縁部分には、気体流通孔１０を設けていない部分が周方向に略同一間隔に３ヶ所あり、この部分にはこの構成片Ａを相互に固定するため、またニクロム線等の電熱線の端末の電極ターミナルを配線するための挿通部１２ａがそれぞれ形成されている。この挿通部１２ａは、碍子構成片Ａの外周縁から構成片Ａの中心点に向けて一定幅の所定長さの切り込み部から形成され、周方向に同一間隔に形成されている。即ち、これらの挿通部１２ａは、中心角において１２０度間隔に形成されている。第１図中上部に形成された挿通部１２ａは、中心線Ｙから反時計回りに４度（α）ずれた位置に形成されている。
気体流通孔１０の内径は、約７．７ｍｍで、後に説明するが、気体流通孔１０の内壁にはその気体流通方向に４つの突条が形成されている。尚、碍子構成片Ａの中央部分の気体流通孔１０ｃには、センサ挿通部１０ｓが設けられている関係上突条は３つのみ形成されている。
第２図に図示した碍子構成片Ｂは、上記碍子構成片Ａとほぼ同一の構成からなるが、ただ一点、碍子を固定するための、また電熱線の端末の電極ターミナルを配線するための挿通部１２ｂの位置のみが相違している。即ち、第２図中上部に形成された挿通部１２ｂは、中心線Ｙから反時計回りに９度（β）ずれた位置に形成されている。従って、これら３つの挿通部１２ｂは、前記碍子構成片Ａの挿通部１２ａとその位置が反時計回りにそれぞれ５度（β−α）ずつずれた位置に配置されていることとなる。その他の構成は、上記碍子構成片Ａと全く同一である。
第３図は、１組の電熱線用碍子を構成するための構成片となるスペーサ碍子Ｃを図示しており、その厚み及び外径は前記碍子構成片Ａ及びＢとほぼ同一であるが、多数の個別の気体流通孔は全く存在せずに、中央部分はくり抜かれた空間１４となっており、正面視円形の枠体からなる枠体部１６のみからなり、かかる枠体部１６の３箇所に同一間隔でその中心部に向けて拡張部１８を形成し、この３つの拡張部１８のそれぞれに長孔からなる挿通部１２ｃを設けたものである。これらの挿通部１２ｃは、周方向に同一間隔（中心角において１２０度間隔）で形成され、前記碍子構成片Ａ及びＢに形成されている挿通部１２ａ、１２ｂと同一位置に位置することとなる。これによって碍子構成片Ａ及びＢとスペーサ碍子Ｃとを重ね合わせた際に、これらそれぞれの挿通部１２ａ、１２ｂ、１２ｃを同一位置に配置させることができる。
第４図は、上記碍子構成片Ａ、碍子構成片Ｂ及びスペーサ碍子Ｃを重ね合わせた状態の正面透視説明図であり、それぞれの気体流通孔１０、１０の位置関係及びそれぞれの挿通部１２ａ、１２ｂ、１２ｃの位置関係を見て取ることができる。
この図から解る通り、これら３種類の構成片においては、これらを相互に重ね合わせた際に固定用及び／又は電極配線用の挿通部１２ａ、１２ｂ、１２ｃはそれぞれ同一位置に配置される。そして、この際に碍子構成片Ａ及びＢの気体流通孔１０のそれぞれは、少しその位置がずれた状態となる。即ち、それぞれの構成片の中心点を中心として一方の構成片の気体流通孔が中心角において５度だけ他方のものとずれた位置関係となるのである。
更に、碍子構成片Ａ及びＢは、いずれを手前側又は向う側に配置するのも自由であるが、スペーサ碍子Ｃは、これら碍子構成片Ａ及びＢの間に配置する必要がある。このようにして適宜枚数の碍子構成片Ａ及びＢ並びにスペーサ碍子Ｃを重ね合わせることによって１組の電熱線用碍子が構成される。
このような構成に係る１組の電熱線用碍子においては、上記の通り一部の又は全部の隣接する碍子構成片の気体流通孔がスペーサ碍子を介して少しずれた位置関係となることから、この気体流通孔に配線されるニクロム線等の電熱線を配線した際に電熱線が碍子構成片Ａ及びＢによってツイストされ確実に固定・保持されることとなる。これにより碍子の気体流通孔を上下方向に向けた際にも、電熱線が上下方向に移動することが防止され、或いは送風気体の風圧による電熱線の気体流通孔からの飛び出し等が防止され、更には振動等によっても何らの悪影響をも受けることがなくなるのである。
第５図は、上記の電熱線用碍子の使用例を示しており、３組の電熱線用碍子を熱風発生用ヒータ内に配設した状態を示す側面透視説明図である。
熱風発生用ヒータの本体部３０は、ステンレス製の円筒形状のものからなり、図中右端側の下方部に気体の吸入口３１が形成され、この吸入口３１に配管を介してブロアー等が接続される。本体部３０の左端側は、熱風を吐出する吐出口３２が形成されている。本体部３０の内部には、３組の電熱線用碍子Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が収納され、固定されている。それぞれの碍子Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３は、前記碍子構成片Ａ（右上がり斜線で示す。）、碍子構成片Ｂ（右下がり斜線で示す。）及びスペーサ碍子Ｃ（格子状斜線で示す。）を重ね合わせたものからなる。
吐出口側の左端の１組の電熱線用碍子Ｇ１においては、一番左側に第１図に示した碍子構成片Ａを挿通部１２ａの位置を合致させて２枚重ね合わせ、その右隣に第３図に示したスペーサ碍子Ｃを同様に挿通部１２ｃの位置を碍子構成片Ａの挿通部１２ａに合致させて１枚重合し、その右隣に第２図に示した碍子構成片Ｂを同様に挿通部１２ｂの位置をスペーサ碍子Ｃの挿通部１２ｃに合致させて１枚重合し、以下同様にして順次、１枚のスペーサ碍子Ｃ、１枚の碍子構成片Ａ、１枚のスペーサ碍子Ｃ、そして２枚の碍子構成片Ｂを重合して全体で９枚の構成片を重ね合わせて１組の電熱線用碍子Ｇ１を構成している。
同様に、中央の１組の電熱線用碍子Ｇ２においては、上記と同様にして２枚の碍子構成片Ａ、１枚のスペーサ碍子Ｃ、１枚の碍子構成片Ｂ、１枚のスペーサ碍子Ｃ、２枚の碍子構成片Ａを順次左から右に重ね合わせて合計で７枚の構成片により１組の電熱線用碍子Ｇ２を構成している。
更に一番右端側の１組の電熱線用碍子Ｇ３においても、同様に２枚の碍子構成片Ｂ、１枚のスペーサ碍子Ｃ、１枚の碍子構成片Ａ、１枚のスペーサ碍子Ｃ、２枚の碍子構成片Ｂを順次左から右に重ね合わせて合計で７枚の構成片により１組の電熱線用碍子Ｇ３を構成している。
以上の通り、各組の碍子Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３は、それぞれその両端部で同一の碍子構成片Ａ又はＢを２枚重ねているが、その中間部においては隣接する相互の構成片は、異なる構成片Ａ、Ｂが位置し、その間にスペーサ碍子Ｃが配置されることとなる。これにより碍子構成片Ａ、Ｂの気体流通孔１０、１０、…が少しずれた位置関係となり、電熱線をツイストして確実に保持することができるのである。
ここで碍子構成片の重合方法は、任意に設定することができ、常に必ずしも両端部に２枚ずつ重ね合わせる必要もなく、全て１枚ずつ交互にスペーサ碍子Ｃを介在させて碍子構成片ＡとＢを重ね合わせて行く事もできる。或いは全て２枚ずつ交互に碍子構成片ＡとＢを重ね合わせ、その間に１枚のスペーサ碍子Ｃを介在させても良い。更にはスペーサ碍子を２枚重ねて、碍子構成片ＡとＢの間に介在させることもできるし、碍子構成片Ａの重合枚数と碍子構成片Ｂの重合枚数を異ならせてスペーサ碍子を介して相互に重ね合わせることもできる。このように３種類の構成片の重ね合わせ方法は全く自由に行うことができる。但し、スペーサ碍子Ｃは、碍子構成片ＡとＢの間に配置する必要がある。このスペーサ碍子を介在させないと、電熱線の配線が困難となるからである。
また碍子構成片の重合に際しては、それぞれの構成片の挿通部１２ａ、１２ｂ、１２ｃの位置を同一に配置することが必要であり、これにより、それぞれの組の電熱線用碍子が固定され、また電熱線の電極ターミナル３３の端子３５を気体吸入口３１の側の右端部にまとめて配置することが可能となるのである。
この電極ターミナル３３は、それぞれの碍子構成片を固定するためにも使用するため、金属製のプレートを使用しており、この第５図においては、図示簡略化のため上記電極ターミナル３３を１枚のみ図示しているが、実際には各挿通部の３箇所にそれぞれ設けられることとなる。
更に、碍子構成片ＡとＢにおいて、それぞれの気体流通孔の位置のずれに関しては、電熱線の配線、及び気体の流通における圧力損失等を考慮して一定の範囲内で設定する必要がある。即ち、上記実施形態においては、その気体流通孔の位置のずれは、中心角にして約５度の相違を設けていたが、この相違は５度以上でも、５度以下であってもよく、碍子構成片の気体流通孔が適切にニクロム線を保持、固定でき、送風気体の圧力損失をできる限り抑えられる程度であればよい。
このように気体流通孔の位置をずらしたことにより電熱線を確実に保持でき、更にスペーサ碍子を介することにより、気体流通孔の位置のずれがあっても電熱線の配線に何ら問題を生じないという効果を有する。それと共に、この空間１４の存在が、碍子構成片Ａ及びＢの気体流通孔内での送風気体の温度上昇のむらを緩和させることも可能となり、一部の気体流通孔内での電熱線の過剰温度上昇を抑制することもでき、電熱線の断線等の予防にも寄与することとなるのである。
この熱風発生用ヒータにおいては、上記のように３組の電熱線用碍子Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が収納され、これらに配線されるニクロム線にそれぞれ独立に電力を供給することが可能となる。
例えば、本実施形態の場合には、吸入口３１に近い側の碍子Ｇ３に配線されるニクロム線には約５〜７Ｗ／ｃｍ^２（ワット密度）の電力供給によって気体を常温から約４００℃位まで加熱し、次の碍子Ｇ２に配線されるニクロム線には約４〜６Ｗ／ｃｍ^２の電力を供給して、気体を約４００℃から６００℃程度まで加熱し、最後に一番吐出口側に位置する碍子Ｇ１には約２〜４Ｗ／ｃｍ^２の電力を供給して約８００℃以上の熱風を発生させることができる。
これに対して第１１図に示した従来のタイプのヒータにおいては、構造上碍子の入り口から出口まで、同じ電熱線が往復しており、この電熱線の表面負荷は、一番高温になる場所に合わすことになるという無駄があった。
そして、従来のタイプのヒータにおいては、連続最高吐出温度８００℃、容量１２ｋｗのものでは、ヒータ収納部の吐出方向の長さＬ１（第１１図参照。但し第１１図のものは容量１２ｋｗのものではなく、それよりも小さい容量のものである。）が約７２５ｍｍであったが、この従来のヒータと同一の連続最高吐出温度８００℃、同一容量１２ｋｗの本発明のヒータでは、ヒータ収納部の吐出方向の長さＬ２（第５図参照）を３４６ｍｍにすることができ、約半分の長さに短縮することができた。この事実は本発明に係るヒータが極めて高い熱交換効率を発揮するものであることを如実にものがたっている。
第６図は、碍子構成片Ａ又はＢの中央部分に位置する気体流通孔の一部拡大正面図である。気体流通孔１０は、内径が略７．７ｍｍの円形の貫通孔から成り、その内壁の気体流通方向に４本の突条１１をそれぞれ同一間隔に形成している。この突条１１が巻回されたニクロム線等の電熱線を気体流通孔１０内に内壁と一定の間隔を維持して保持することができ、巻回された電熱線の内外面に適切に送風気体が接触し、電熱線から送風気体に有効に熱伝導が行われ、より熱効率を高める結果となる。
中央部分の気体流通孔１０ｃにおいては、碍子構成片の中心点側は気体流通孔の壁面が拡張された空間部からなる温度センサ挿通部１０ｓが形成されており、１組の電熱線用碍子が重合された後、この温度センサ挿通部１０ｓに熱伝対等の温度センサをヒータの吸入口側の端部から挿入して配備し、所望の位置での温度測定が可能となる。
第７図は、本発明の他の実施形態に係る碍子構成片２０を図示する気体流通方向から見た正面図であり、第８図は、本発明の他の実施形態に係るスペーサ碍子４０を図示する気体流通方向から見た正面図である。
まず第７図に示した碍子構成片２０は、前記実施形態に係る碍子構成片Ａ及びＢと同様に、一定の厚みを有する正面視円形形状の円盤形状の板状体のもので、セラミック製の断熱及び絶縁体からなる。その大きさは、厚みが約１０ｍｍ、外径が約６６ｍｍで、前記実施形態に係る碍子構成片Ａ及びＢよりもやや小型である。またこの碍子構成片２０は、１種類のみであり、その周縁部に設ける挿通部の配置により、気体流通孔２１の位置を少しずらすことができるものである。
碍子構成片２０の全面には、その中心部分から周縁部分に向けてほぼ全方向に、横断面円形形状の貫通孔からなる多数の気体流通孔２１、２１、…を穿設している。その中央部分の２つの気体流通孔２１ｃ、２１ｃには、温度センサ（図示省略）を挿通するための空間部からなる温度センサ挿通部２１ｓ、２１ｓが設けられている。この温度センサ挿通部２１ｓは、気体流通孔２１ｃである貫通孔の碍子構成片２０の中心側部位を拡張するように形成されたものである。この２つの温度センサ挿通部２１ｓにより２個の温度センサを配備させることができる。
碍子構成片２０の周縁部分には、この構成片２０を相互に固定するため、またニクロム線等の電熱線の端末の電極ターミナルを配線するための３つで１組の挿通部（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）を同一間隔に、つまりその中心角度を１２０度間隔に設け、更にもう１組の３個の挿通部（２２ｘ，２２ｙ，２２ｚ）を同一間隔に、その中心角度を１２０度間隔に形成している。そして、これら２組の挿通部（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）と挿通部（２２ｘ、２２ｙ、２２ｚ）をそれぞれ６５度（γ）ずつ反時計回りにずらした位置に設けている。
これによって、碍子構成片２０の２枚を重ね合わせて、一方の碍子構成片２０の挿通部（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）を他方の碍子構成片２０の挿通部（２２ｘ、２２ｙ、２２ｚ）にそれぞれ合致させるに際し、一方の碍子構成片２０の挿通部２０ａと、他方の碍子構成片２０の挿通部２０ｘとを同一位置に配置することにより、それぞれの挿通部の位置が合致し、しかも、それぞれの気体流通孔２１、２１、…の位置が少しずれた位置に、即ち、この実施形態では中心角が５度ずれた位置に配置されることとなるのである。
この実施形態における挿通部のそれぞれの形態は、碍子構成片２０の外周縁から一定角度をもって周方向に細長い切り込み状に形成されたものからなる。より厳密には、これらの挿通部は、中心線Ｙに対して約４５度（δ）の角度をもって形成されている。
これら挿通部は、中心線Ｙに対して４５度の角度をもった切り込みによって形成しているが、この角度はまったく任意であって、自由に設定することが可能である。
気体流通孔２１の内径は、約７．７ｍｍで、そのそれぞれの内壁にはその気体流通方向に電熱線を支持するための４つの突条２５が形成されている点は、前記碍子構成片Ａ，Ｂと同様である。
第８図は、スペーサ碍子４０を示しており、その厚み及び外径は前記碍子構成片２０とほぼ同一であるが、多数の個別の気体流通孔は全く存在せずに、中央部分はくり抜かれた空間４４となっており、正面視円形の枠体からなる枠体部４６のみからなり、かかる枠体部４６の３箇所に同一間隔でそれぞれ拡張部４８を設け、これら拡張部４８のそれぞれに長孔からなる挿通部４２を設けたものである。これらの挿通部４２は、周方向に同一間隔で形成され、つまりそれらの中心角を１２０度に形成し、前記第７図に示した碍子構成片２０の挿通部（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）又は挿通部（２２ｘ、２２ｙ、２２ｚ）と同一位置に位置させることができ、これらの挿通部である切り込みと合致する長孔によって形成されている。従って、２枚の碍子構成片２０，２０を、それらの挿通孔２０ａと挿通孔２０ｘとを合致させることにより、気体流通孔２１、２１、…が相互に５度だけずれた位置関係となり、且つ、両碍子構成片２０，２０の間にスペーサ碍子４０を配置させ、且つスペーサ碍子４０の挿通部（４２、４２，４２）を碍子構成片２０、２０の挿通部（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）と挿通部（２２ｘ、２２ｙ、２２ｚ）とを同一の位置に配置することができるのである。
第９図は、上記碍子構成片２０，２０及びスペーサ碍子４０を重ね合わせた状態の透視正面図であり、それぞれの気体流通孔２１、２１、…の位置関係及びそれぞれの挿通部（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）（２２ｘ、２２ｙ、２２ｚ）（４２，４２，４２）の位置関係を見て取ることができる。
この図から解る通り、これら３枚の構成片及びスペーサ碍子においては、これらを相互に重ね合わせた際に固定用及び／又は電極配線用のそれぞれの挿通部（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）（２２ｘ、２２ｙ、２２ｚ）（４２，４２，４２）はそれぞれ同一位置に配置される。そして、この際に碍子構成片２０，２０の気体流通孔２１、２１、…のそれぞれは、少しその位置がずれた状態となる。即ち、それぞれの構成片の中心点を中心として一方の構成片の気体流通孔が中心角において５度だけ他方のものとずれた位置関係となるのである。
更に、碍子構成片２０，２０は、いずれを手前側又は向う側に配置するのも自由であるが、スペーサ碍子４０は、これら碍子構成片２０，２０の間に配置する必要がある。このようにして適宜枚数の碍子構成片２０、２０、…並びにスペーサ碍子４０を重ね合わせることによって１組の電熱線用碍子が構成される。
このような構成に係る１組の電熱線用碍子においては、上記の通り一部の又は全部の隣接する碍子構成片の気体流通孔がスペーサ碍子を介して少しずれた位置関係となることから、この気体流通孔に配線されるニクロム線等の電熱線を配線した際に電熱線が碍子構成片によってツイストされ確実に固定、保持されることとなる。これにより碍子の気体流通孔を上下方向に向けた際にも、電熱線が上下方向に移動することが防止され、或いは送風気体の風圧等による電熱線の気体流通孔からの飛び出し等が防止され、更には振動等によっても何らの悪影響をも受けることがなくなるのである。
以上のようにして１組の電熱線用碍子が構成されるが、この碍子の１組を、又は２組以上を所定の間隔を保持してヒータ内に収納し、配設することによって高温の熱風発生用ヒータを構成することができることは、上記第１の実施形態と同様である。
以上、最良の実施形態について説明したが、本発明においては更に以下のように設計変更をすることが可能である。
碍子構成片及びスペーサ碍子の形状及び大きさは、適宜必要に応じて設計することができる。
上記実施形態においては、これらの外形形状を正面視円形としたが、これを楕円、四角形或いは多角形とすることも可能である。この場合にはヒータの本体部の形状もこれに適合させる必要がある。
またそれらの外径サイズも任意に設定できる。厚みに関しては、碍子構成片及びスペーサ碍子共に１０ｍｍとしたが、１０ｍｍ以上でも、１０ｍｍ以下であってもよい。更に碍子構成片とスペーサ碍子のそれぞれの厚みを同一とせずに、それぞれ異なる厚みとすることもできる。
電熱線を配線する気体流通孔は、上記実施形態のいずれにおいても横断面円形形状のものとしたが、これを角部を丸くした４角形形状のものとすることもできる。
またそれぞれの碍子構成片に穿設された多数の気体流通孔の内径は、上記実施形態のそれぞれにおいて、全て同一としているが、その中央部分に位置する気体流通孔の内径をその周縁部分に穿設されている気体流通孔の内径よりも少し大きく形成することもできる。
温度センサ挿通部は、碍子構成片の中央部分に位置する１つの気体流通孔に設けたものでもよく、必要に応じて２以上設けてもよい。
碍子構成片及びスペーサ碍子の周縁部分に設けられた固定用及び／又は電極配線用の挿通部の構成も適宜自由に設計することができる。
碍子構成片では切り込みによりこの挿通部を形成したが、スペーサ碍子に設けられたような長孔にすることもできる。逆にスペーサ碍子の挿通部を切り込みにより形成することもできる。
更に、挿通部を単なる小さい孔によって形成し、この小孔にワイヤーを挿通させて１組の碍子をその両端で固定し、ニクロム線の端末ターミナルとすることもできる。勿論この小孔を利用して長軸のボルトとナットによって固定することも可能である。
この挿通部を利用して固定する手段として、本発明においては、金属製の長い帯状のプレート３３（第５図参照）を用いており、かかるプレート３３が同時にニクロム線の電極ターミナルをも兼ねている。ここで、供給電力が３相の場合には、このプレートは、基本的には３本であるが、大容量の場合は回路構成上６本又は９本としてもよい。単相の場合は２本、４本又は６本にする。従って、これに応じて挿通部の数も適宜自由に設定することができる。
この帯状プレートは、固定される１組の電熱線用碍子から吸入口３１の右端部の電極３５に接続する長さを有している。このプレート３３には、例えば１組の碍子Ｇ１の両端部に位置する部位に切り込みを設け、このプレートの切り込み部分を適宜折り曲げることにより碍子構成片等を固定できるようにしている。
この碍子構成片等の固定手段は、上記挿通部を利用して種々の形態で行うことが可能である。
碍子構成片に設けられた多数の気体流通孔の内径も適宜必要に応じて設定することができ、その数も自由に決定できる。
碍子構成片が正面視四角形の場合には、気体流通孔を水平方向、垂直方向又は斜め方向に少しずらすこともできる。
上記実施形態においては、隣接する碍子構成片同士はその中心角を５度ずらしているが、５度以上でも、５度以下であってもよく、適切にニクロム線を保持、固定できる程度であればよい。即ち、その中心角が大きすぎると周縁部分に位置する気体流通孔のずれが大き過ぎ、ニクロム線の配線が困難となってしまうと共に気体の流れが阻害され圧力損失の問題が生じ、他方その中心角が小さすぎると中央部分に位置する気体流通孔のずれが小さくなり、ニクロム線の保持、固定の効果が少なくなってしまうので、これらを考慮して適切な角度にする必要がある。
上記実施形態では、隣接する碍子構成片同士の気体流通孔は、その位置を一定の中心角５度だけ少し異ならせて、ずらしているが、内側に位置する気体流通孔の中心角の相違を、外側部分に形成されている気体流通孔の中心角の相違よりも大きくずらすことも可能である。これにより内側の気体流通孔のずれが小さいことを補正することができる。
碍子構成片の気体流通孔の内壁に設けられた突条の数も自由に設定することができるが、螺旋状に巻回されたニクロム線を適切に支持するために３つ乃至４つ設けられていることが望ましい。また、突条は、気体流通孔の内壁の気体流通方向の全体に渡り連続的に設けているが、その流通方向に断続的に設けてもよい。
高温熱風発生用ヒータにおいては、その内部に収納される電熱線用碍子（碍子構成片とスペーサ碍子との重合体）は、１組のものであってもよいが、望ましくは２組以上がベターであり、２組以上の電熱線用碍子を一定の間隔を保って配置させるのが最良である。
電熱線用碍子同士の間隔は適宜自由に設定できるが、１枚のスペーサ碍子の厚みよりも大きい間隔とすることが望ましい。
該ヒータの本体部は、円筒形状の外観を有するが、碍子の外形形状に応じて適宜設計変更することができる。右端側下方部に設けられた気体の吸入口は、本体部の右側端面部に形成することもできる。
以上、本発明は、請求の範囲内において種々設計変更が可能である。

Claims (6)

1. 碍子構成片（Ａ，Ｂ）は多数の気体流通孔（１０，１０，．．．）が穿設された板状体のものからなり、その周縁部分にはこの構成片を固定し及び／又は電極を配線できる１又は２以上の挿通部（１２ａ，１２ｂ）が形成され、これら碍子構成片（Ａ，Ｂ）の複数枚を送風方向に重ね合わせて碍子を形成することができ、この重ね合わせた状態で一部の又は全ての隣接する構成片同士の気体流通孔（１０，１０，．．．）の位置を相互に少しずらした位置関係に配置し、且つ、上記固定用及び／又は電極配線用の挿通部（１２ａ，１２ｂ）は同一位置に配置することができ、更にこのように重ね合わせた碍子において、気体流通孔の位置がずれた関係にある隣接した碍子構成片同士の間には、この碍子構成片と同一位置に固定用及び／又は電極配線用の挿通部（１２ｃ）が設けられた周縁部分のみからなる枠体状のものからなるスペーサ碍子（Ｃ）を配置して１組の電熱線用碍子（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）を構成し、この１組の電熱線用碍子の気体流通孔にニクロム線等の電熱線を配線することができる熱風発生用ヒータの電熱線用碍子。
2. 請求の範囲第１項において、碍子構成片（Ａ，Ｂ）の中央部分に穿設された１又は２以上の気体流通孔（１０ｃ）に温度センサを挿通させることができる空間部（１０ｓ）を形成したことを特徴とする熱風発生用ヒータの電熱線用碍子。
3. 請求の範囲第１項又は第２項において、気体流通孔の内壁に電熱線を支持することができる突条（１１，１１，．．．）を気体の流通方向に複数設け、巻回された電熱線を気体流通孔内でその内壁と間隔を維持して支持できるようにしたことを特徴とする熱風発生用ヒータの電熱線用碍子。
4. 一方端部分に配管を介して送風機等と接続できる気体の吸入口（３１）を有し、他方端部分には熱風を吐出する吐出口（３２）を有する略筒形状の熱風発生用ヒータであって、かかるヒータの内部には電熱線が配線された１組又は２組以上の請求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載の電熱線用碍子（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）が所定間隔を保って収納され、それぞれの組の碍子の電熱線には独立に電力を供給することができるところの熱風発生用ヒータ。
5. 多数の気体流通孔（１０，１０，．．．）が穿設された板状体からなり、その周縁部分には固定用及び／又は電極配線用の１又は２以上の挿通部（１２ａ，１２ｂ）が形成された請求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載した１組の電熱線用碍子（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）を構成する碍子構成片（Ａ，Ｂ）であるところの電熱線用碍子。
6. 周縁部分に固定用及び／又は電極配線用の１又は２以上の挿通部（１２ｃ）のみが形成され、その中央部分は空間（１４）となっており、請求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載の１組の電熱線用碍子（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の１又は２以上の位置に配置されるところの枠体状のものからなるスペーサ碍子（Ｃ）であるところの電熱線用碍子。

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