JP4709427B2 - Electric heater - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気ヒーターに関するものである。さらに詳しくは、スリットを形成することにより電流路を形成した板状の発熱体と、この発熱体のうちスリットに交差する両幅方向端部をそれぞれ支持する碍子とを備えた電気ヒーターに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電気ヒーターに用いる電気抵抗発熱体120としては、図9,10に示すように、板状発熱体に対してスリット121を幅方向端部122から左右交互に形成したものが知られている。そして、支持部111を有する棒状の碍子110により発熱体120の両幅方向端部122を支持することで、電気ヒーター100を構成していた。
【0003】
ところが、この種の電気ヒーター100を使用し続けると、発熱体120の幅方向端部122が碍子110から脱落する場合があった。また、符号e1〜e4に示す端部のいくつかのみが碍子110から脱落し、他の発熱体部分の上に乗り上げるといったようないわゆる発熱体120の「暴れ」を生じることもあった。
【0004】
また、特に、上述の支持部111の他に、この支持部111と共に幅方向端部122を挟み込む断熱材等の第二支持部112が存在する場合がある。この場合、第一、第二支持部111,112と幅方向端部122との間の摩擦係数が符号e1〜e4に示す複数の端部間で不均一となり易く、したがって、不均一な摩擦係数の影響で、上述の「暴れ」がより一層拡大するおそれがあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の実状に鑑みて、本発明は、発熱体が碍子から脱落しにくい電気ヒーターを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
図11に示すように、この種の発熱体120は、符号120aに示す通常状態から、符号120bに示す通電による熱膨張状態に移行する際、発熱体120が両幅方向端部121x,121yを一対の碍子110,110にそれぞれ突っ張らせることとなる。この突っ張りによって、発熱体120は湾曲の曲率半径を減少させるようにさらに屈曲させられる。その後、符号120cに示す冷却状態に移行すると、発熱体120全体の屈曲状況は変わらずに両幅方向端部121x,121y間のスパンのみが減少することがある。発明者らの実験と考察によれば、このような状況により、発熱体120の幅方向端部121xが碍子110から脱落したり、発熱体の暴れが生じたりすることが判明した。
【0007】
そこで、上記目的を達成するため、本発明に係る電気ヒーターの特徴は、スリットを形成することにより電流路を形成した板状の発熱体と、この発熱体のうちスリットに交差する幅方向端部をそれぞれ支持する碍子とを備えた構成において、前記碍子は、前記幅方向端部をそれぞれ屈曲させて形成した屈曲部を係止させる係止部と前記幅方向端部を押さえる押さえ部とを有し、前記係止部及び前記押さえ部により前記幅方向端部を前記碍子と係合させたことにある。
【0008】
同特徴によれば、発熱体については、その幅方向端部を屈曲させるだけの簡素な加工を施せば足りる。例えば固定用の孔を発熱体に形成する場合に比較して加工が極めて簡易であり、しかも、電流路の設計にも影響を殆ど与えることはない。また、発熱体の屈曲させた幅方向端部を係合させるだけであるから、碍子の構成も極めて簡素で製作し易い。そして、幅方向端部を一律に屈曲させればよいので、上述のスリットが形成されていても、発熱体の幅方向端部が部分的に脱落することもなく、上述した発熱体の「暴れ」も生じ難い。
【0009】
望ましくは、前記発熱体を一対の前記幅方向端部間においてなだらかな円弧状又は直線状に形成するとよい。両幅方向端部間に局所的屈曲部が存在すると、上述の熱膨張による屈曲が当該局所的屈曲部に集中し易いからである。また、前記発熱体を一対の前記幅方向端部間においてなだらかな円弧状に形成する場合には、前記円弧の外側に向かって各幅方向端部を屈曲させるとよい。
【0010】
そして、前記碍子を第一、第二分割体に分割形成し、これら分割体に前記係止部と前記押さえ部とを設け、前記係止部と前記押さえ部との間に前記屈曲部の移動を許容するクリアランスを設けるとよい。同クリアランスにより屈曲部の移動が許容され、発熱体の熱膨張による変形が吸収されるからである。本発明のさらに他の目的、構成、効果については以下に示す「発明の実施の形態」の欄で明らかになるであろう。
【0011】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
図1〜3に示すように、本発明の第一実施形態にかかる電気ヒーター1は、主として炉の天井等に設置されるものであって、大略、鋼材により構成されるフレーム2と、このフレーム2に固定される碍子10と、この碍子10に支持される発熱体20とを備えている。フレーム2は、チャンネル状の縦フレーム3と、縦フレーム3同士を繋ぐ横フレーム4と、縦フレームから突出する固定ピン5とを備えている。縦フレーム3の上側開口部は間欠的に補助材3aにより固定され、変形が防止されている。
【0012】
碍子10は、縦フレーム3に沿って配置される第一分割体11aと第二分割体12aとよりなる。これら第一、第二分割体11a,12aは、アルミナ質、アルミナシリカ質、ムライト質、ジルコン質又はコージライトを主体とするいわゆるセラミックス材料や窒化珪素質材料により構成され、発熱体20とフレーム2とを電気的に絶縁する。各第一、第二分割体11a,12aには、縦フレーム3から下方に突出する固定ピン5を貫通させるための貫通孔が形成されている。そして、この固定ピン5への貫通と固定ピン5先端に横向けに貫通させた小貫通孔への割ピン6の貫通及び拡大により、各第一、第二分割体11a,12aは縦フレーム3に固定される。
【0013】
発熱体20は、板状に且つ矩形状又は帯状に形成された電気抵抗発熱体の対向する辺に複数のスリット21を交互に切り込むことで、蛇行状の電流路を有するように構成してある。この発熱体20のうちスリット21に直交状に交差する一対の端部22,22、すなわち、発熱体20の幅方向における縦フレーム3に沿う端部を本明細書では「幅方向端部」と称する。発熱体20における一対の幅方向端部22,22の間は、縦フレーム3の長手方向視でなだらかな円弧状(アーチ状)をなすように形成してある。発熱体20は上側に凸となる形状に屈曲されており、発熱体20の発熱時には重力と相まって各部分に主として圧縮応力が均等に作用し、アーチ状の形状を維持できるように構成されている。
【0014】
また、発熱体20のなす円弧の外側、すなわち、本実施形態では上方に向かって各幅方向端部22を直交状に屈曲させることにより、屈曲部23を形成してある。屈曲部23の屈曲加工は板材に対するスリット21の形成後に行えばよい。
【0015】
図3,4に示すように、第一分割体11aの係止部13と第二分割体12aの押さえ部14との間には、略水平方向に沿う対向面の間に狭幅部15が形成され、略垂直方向に沿う対向面の間にクリアランス16が形成される。屈曲部23は第一分割体11aの係止部13によって係止される。また、幅方向端部22における発熱体20の下面24が第二分割体12aの押さえ部14によって下方に抜けないように押さえられる。すなわち、係止部13、狭幅部15及び屈曲部23が相まって、発熱体20の熱収縮時等における幅方向端部22の矢印D1方向に対する抜けが防止される。一方、先のクリアランス16は、発熱体20の熱膨張時における発熱体20の伸張変形の一部、具体的には、屈曲部23が図4の符号23aから符号23bに示す位置に移動するような矢印D2方向に対する伸張変形を吸収することができる。
【0016】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の部材には同様の符号を附してあり、主として上記実施形態と異なる部分について説明する。
【0017】
図5に示す第二実施形態は、主として床用として使用する電気ヒーター1に関する。本実施形態では、フレーム2と碍子10とが上記第一実施形態とは上下逆の関係となっている。また、発熱体20は上側が凸となるなだらかな円弧状をなすようにアーチ状に屈曲させてある。本実施形態では、縦フレーム3に取り付けられる第一分割体11bに押さえ部14が形成され、第二分割体12bに係止部13が形成されている。
【0018】
発熱体は図5の符号20aに示すように直線状に形成しても構わないが、電気ヒーター1が水平に配置される場合は上述の如くアーチ状に形成することが形態の安定性から望ましい。したがって、発熱体20の幅方向、換言すれば横フレーム2の長手方向を垂直に配向するように電気ヒーター1が配置される場合には、発熱体を符号20aに示すように直線状に形成することが望ましい。
【0019】
図6に示す第三実施形態では、第一実施形態とは異なり、発熱体20が下側に凸となるように形成してある。この場合、縦フレーム3に固定する第一分割体11cに押さえ部14が形成され、第二分割体12cに係止部13が形成されている。
【0020】
図7に示す第四実施形態では、第一実施形態と異なり、発熱体20のなす円弧の内側、すなわち、本実施形態では下方に向かって各幅方向端部22を直交状に屈曲させることにより、屈曲部23を形成してある。同構成でも幅方向端部22の抜けは防止されるが、第二分割体12dによる符号Wに示す隠蔽部の幅が拡大して発熱体20の放熱効率は低下する。したがって、放熱効率の点からは、発熱体20のなす円弧の外側に幅方向端部22を屈曲させることが望ましい。
【0021】
図8に示す第五実施形態では、第一実施形態と異なり、碍子10が断面逆T字型の第一分割体11eと、板状の2つの第二分割体12eとよりなる。発熱体20の幅方向端部22はフック状の屈曲部23とされ、第二分割体12eの下端である押さえ部14が屈曲部23の上面に沿う形状とされている。一方、第一分割体11eの下側左右部分は、屈曲部23の屈曲内側に係止する係止部13として形成され、押さえ部14と相まって屈曲部23の抜けを防止する。第二分割体12eの上端はピン5に貫通されるチャンネル材17により固定される。
【0022】
本第五実施形態では、発熱体20の中間部のなだらかな屈曲よりもさらに曲率半径が極端に小さな反転屈曲部25を幅方向端部22の近傍に形成してある。但し、発熱体20の熱膨張により反転屈曲部25に対して変形が集中するようであれば、反転屈曲部25を一対の幅方向端部22,22間に設けず、これら一対の幅方向端部22,22間においてなだらかな円弧状又は直線状に発熱体20を形成することが望ましい。
【0023】
本発明のさらに他の実施形態について言及する。
上記実施形態では、スリット21を交互に形成することで、蛇行状の電流路を構成した。しかし、スリット21を2つおきに交合に形成したり、スリット21を板材の幅方向中間までに留める等、スリット21の態様は上記実施形態に限られるものではない。
【0024】
上記各実施形態では、フレーム2を鋼材により構成した。しかし、フレーム2は、セラミックウール等の不燃材により構成しても構わない。
【0025】
【発明の効果】
このように、上記本発明によれば、簡素な構成で発熱体が碍子から脱落しにくくて発熱体の暴れも生じにくい電気ヒーターを提供することができる。その結果、電気ヒーターの耐久性を向上させ、当該ヒーターを用いる製造設備等の寿命を延長し、生産効率をも向上させることができる。
【0026】
なお、特許請求の範囲の項に記入した符号は、あくまでも図面との対照を便利にするためのものにすぎず、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施形態にかかる電気ヒーター縦断面図である。
【図2】図1の底面図である。
【図3】碍子近傍の縦断面図である。
【図4】碍子と発熱体の幅方向端部との関係を示す縦断面図である。
【図5】本発明の第二実施形態を示す電気ヒーターの縦断面図である。
【図6】本発明の第三実施形態を示す碍子近傍の縦断面図である。
【図7】本発明の第四実施形態を示す碍子近傍の縦断面図である。
【図8】本発明の第五実施形態を示す碍子近傍の縦断面図である。
【図9】従来例における碍子近傍の縦断面図である。
【図10】従来例における電気ヒーターの底面図である。
【図11】発熱体の熱膨張・収縮と碍子との関係を示す概略図である。
【符号の説明】
1:電気ヒーター、2:フレーム、3:縦フレーム、3a:補助材、4:横フレーム、5:固定ピン、6:割ピン、10:碍子、11a〜11e:第一分割体、12a〜12e:第二分割体、13:係止部、14:押さえ部、15:狭幅部、16:クリアランス、17:チャンネル材、20:発熱体、21:スリット、22:幅方向端部、23:屈曲部、24:下面、25:反転屈曲部、100:電気ヒーター、110:碍子、111:支持部、112:第二支持部、120:発熱体、121:スリット、122:幅方向端部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric heater. More specifically, the present invention relates to an electric heater including a plate-like heating element in which a current path is formed by forming a slit, and insulators that respectively support both end portions in the width direction intersecting the slit of the heating element.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an electric
[0003]
However, if this type of
[0004]
In particular, in addition to the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In view of such a conventional situation, an object of the present invention is to provide an electric heater in which a heating element is unlikely to fall off from an insulator.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIG. 11, when this type of
[0007]
Therefore, in order to achieve the above object, the electric heater according to the present invention is characterized by a plate-shaped heating element in which a current path is formed by forming a slit, and a width direction end portion intersecting the slit of the heating element. The lever includes a locking portion for locking a bent portion formed by bending the width direction end portion and a pressing portion for pressing the width direction end portion. In addition, the width direction end portion is engaged with the insulator by the locking portion and the pressing portion.
[0008]
According to this feature, the heating element need only be subjected to simple processing that only bends the end in the width direction. For example, the processing is extremely simple as compared with the case where a fixing hole is formed in the heating element, and the current path design is hardly affected. Further, since only the bent width direction end of the heating element is engaged, the structure of the insulator is very simple and easy to manufacture. Since the width direction end portion only needs to be bent uniformly, even if the above-described slit is formed, the width direction end portion of the heating element is not partially dropped, and the above-described heating element “rambling” "Is also unlikely to occur.
[0009]
Desirably, the heating element may be formed in a gentle arc or straight line between a pair of widthwise ends. This is because if the local bent portion exists between both width direction end portions, the above-described bending due to thermal expansion tends to concentrate on the local bent portion. Moreover, when forming the said heat generating body in a gentle circular arc shape between a pair of said width direction edge part, it is good to bend each width direction edge part toward the outer side of the said circular arc.
[0010]
The insulator is divided into first and second divided bodies, and the divided portions are provided with the locking portion and the pressing portion, and the bent portion is moved between the locking portion and the pressing portion. It is advisable to provide a clearance that allows This is because the movement of the bent portion is allowed by the clearance, and the deformation due to the thermal expansion of the heating element is absorbed. Still other objects, configurations, and effects of the present invention will become apparent from the following “Embodiments of the Invention” section.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIGS. 1-3, the
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
Further, the
[0015]
As shown in FIGS. 3 and 4, a
[0016]
Next, another embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member similar to the said embodiment, and a different part from the said embodiment is mainly demonstrated.
[0017]
The second embodiment shown in FIG. 5 relates to an
[0018]
The heating element may be formed in a straight line as indicated by
[0019]
In the third embodiment shown in FIG. 6, unlike the first embodiment, the
[0020]
In the fourth embodiment shown in FIG. 7, unlike the first embodiment, the width
[0021]
In the fifth embodiment shown in FIG. 8, unlike the first embodiment, the
[0022]
In the fifth embodiment, an inverted
[0023]
Reference is made to yet another embodiment of the present invention.
In the above embodiment, the meandering current path is configured by alternately forming the slits 21. However, the form of the slits 21 is not limited to the above-described embodiment, for example, every two slits 21 are formed at intersections, or the slits 21 are fastened to the middle in the width direction of the plate material.
[0024]
In each said embodiment, the flame |
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electric heater with a simple configuration in which the heating element is less likely to fall off the insulator and the heating element is less likely to be violated. As a result, the durability of the electric heater can be improved, the life of manufacturing equipment using the heater can be extended, and the production efficiency can be improved.
[0026]
In addition, the code | symbol entered in the term of the claim is only for the convenience of contrast with drawing, and this invention is not limited to the structure of an accompanying drawing by this entry.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electric heater according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a bottom view of FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view in the vicinity of an insulator.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the relationship between the insulator and the widthwise end of the heating element.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of an electric heater showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view in the vicinity of an insulator showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view in the vicinity of an insulator showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view in the vicinity of an insulator showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view in the vicinity of an insulator in a conventional example.
FIG. 10 is a bottom view of an electric heater in a conventional example.
FIG. 11 is a schematic view showing a relationship between thermal expansion / contraction of a heating element and insulators.
[Explanation of symbols]
1: Electric heater, 2: Frame, 3: Vertical frame, 3a: Auxiliary material, 4: Horizontal frame, 5: Fixed pin, 6: Split pin, 10: Insulator, 11a-11e: First divided body, 12a-12e : Second divided body, 13: locking portion, 14: pressing portion, 15: narrow width portion, 16: clearance, 17: channel material, 20: heating element, 21: slit, 22: end in width direction, 23: Bending part, 24: lower surface, 25: inverted bending part, 100: electric heater, 110: insulator, 111: support part, 112: second support part, 120: heating element, 121: slit, 122: end in the width direction
Claims (4)
前記碍子は、前記幅方向端部をそれぞれ屈曲させて形成した屈曲部を係止させる係止部と前記幅方向端部を押さえる押さえ部とを有し、前記係止部及び前記押さえ部により前記幅方向端部を前記碍子と係合させてある電気ヒーター。An electric heater comprising a plate-like heating element in which a current path is formed by forming a slit, and an insulator that supports each of the end portions in the width direction intersecting the slit of the heating element,
The insulator has a locking portion for locking a bent portion formed by bending the width direction end portion and a pressing portion for pressing the width direction end portion, and the locking portion and the pressing portion An electric heater having a width direction end engaged with the insulator.
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