JP4719271B2 - 垂直設置用の電気発熱体 - Google Patents

Description

本発明は垂直設置用の電気発熱体に関するものである。

この種の発熱体は、垂直に延びる多くの抵抗体を有しているが、これらの抵抗体は、炉の天井又は類似物に固定取り付けされた中心ロッドに支持されている。抵抗体の外側には放熱管が配置され、この放熱管が抵抗体を取り囲んでいる。
この種の抵抗体は、主として工業用の炉の加熱に使用される。該抵抗体は、ケイ化モリブデン、ケイ化モリブデン合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ材料、Ｎｉ−Ｃｒ、 Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ材料のいずれかから成っている。

各抵抗体は、何度も上下行する導電性脚によって構成されている。頂部のところでは、抵抗体は複数の端子に移行しており、該端子は１個から数個の電源に接続されている。この抵抗体は、例えば、炉の天井から懸吊され、作業中、下方へ垂直に延びている。これらの脚は、作業中、脚内で電力が働く結果として、著しい熱変動に曝される。この変動の結果、温度の変動時に、抵抗体の個々の脚は曲がったり捩れたりする。このため、穴を備えた多くのセラミックディスクが抵抗体の長さに沿って配置され、抵抗体の特定の脚が穴を貫通している。これらのディスクの機能は、抵抗体の脚を分離して保持し、互いに接触しないようにすることである。接触が生じるようだと、抵抗体は短絡し、破壊される結果となろう。
セラミックディスクは、セラミックロッド及びセラミック管によって所定位置に保持される。

最上部の単数又は複数のセラミックディスクは、抵抗体の重量を支持している。この支持は、従来技術の場合には、脚が対の形式で導電性プレートによって結合されることで行われ、これらのプレートが、抵抗体の実際の幾何形状に応じて最上部の単数又は複数のセラミックディスクに載置される。したがって、脚は対の形式で懸吊セラミックディスクを貫通して延び、かつセラミックディスクの上面のところで前記導電性プレートによって結合され、そのようにしてセラミックディスクによって支持される。
最上部の単数又は複数のセラミックディスクは、金属材料製の中心ロッドに取り付けられている。
最上部の単数又は複数のセラミックディスクは、また存在するセラミック部品の重量を支持している。

こうした抵抗体は、長尺に作ることが要求される。望ましいのは、抵抗体が２，５００ｍｍを超える長さを有することである。この長さになると、抵抗体の熱膨張は、もはや処理することができない。
こうしたことが起こるのは、高温で、長尺の抵抗体を使用する場合、複数抵抗体と、抵抗体の相対位置を維持する前記セラミック部品との重量を支持する金属製中心ロッドにかかる機械荷重が、ロッドを変形させるほどの大きさになる結果である。
このように、基本的な問題は、抵抗体と必要なセラミック部品との重量が大きくなり過ぎることにある。

本発明は、この問題を解決し、抵抗体を２，５００ｍｍ超える長さに設計できるようにする。

本発明は、したがって、垂直配置用の電気発熱体に関わり、該発熱体が、工業生産に使用される炉の加熱用垂直懸吊電気抵抗体を含み、しかもこの発熱体の場合、各抵抗体が何度も上下行する導電性脚から成り、該抵抗体の長さに沿って複数の穴を有する多くのセラミックディスクが配置され、これらの穴を抵抗体の関連脚が貫通しており、また抵抗体の上端が電源に接続された端子に移行しており、更に、前記セラミックディスクがセラミック管の間に配置され、該セラミック管内には金属製の上部中心ロッドが配置され、該上部中心ロッドが炉の天井に固定され、かつ前記セラミックディスクの最上部の少なくとも１つを介して抵抗体を支持し、該抵抗体が放熱管によって取り囲まれている。

本発明は、次の点を特徴としている。すなわち、中間セラミックディスクを有する数個の上部セラミック管が上部中心ロッドの外側に配置されている点、セラミックディスクが互いに間隔を置いて中心ロッドの外側に配置されている点、中心ロッドが下方へ向って一定距離だけ放熱管内へ延びている点、中間セラミックディスクを有する数個の下部セラミック管が下部中心ロッドの外側に配置されている点、セラミックディスクが互いに間隔をおいて下部中心ロッドの外側に配置されている点、下部中心ロッドが放熱管底部から上方へ向って一定距離だけ、上部中心ロッドの下端より幾分下のところまで延びている点、下部中心ロッドと下部セラミック管の最下部のセラミック管とが放熱管底部に支持され、それにより下部中心ロッドと関連セラミック部材とが放熱管によって支持されている点である。

以下で、本発明を、一部は添付図面と関連させて、より詳細に説明する。
図１には、工業生産に使用される加熱炉用の垂直懸吊電気抵抗体２を含む垂直設置式電気発熱体１が示されている。図１の符号１０は、電気発熱体が固定される炉の天井を示している。各抵抗体は、多数回上下行する導電性脚から成っている。穴４を備えた多数のセラミックディスク３が、抵抗体の長さに沿って配置されている。これらの穴を貫通して抵抗体２の関連脚が延びている。抵抗体の上端は、電源に接続されている端子５，６へ移行している。前記セラミックディスク３は、セラミック管７，８の外側に配置され、セラミック管内には金属製の中心ロッドが配置されている。上部の中心ロッド１１は炉の天井１０には固定されている。この上部中心ロッド１１は、前記セラミックディスクの最上部のディスク１２，１３の内の少なくとも１個を介して抵抗体２を支持している。抵抗体２は、放熱管１４によって取り囲まれている。

上部中心ロッドの外側には、本発明により、中間セラミックディスク３を有する数個の上部セラミック管１５，１６，１７が配置されている。これらのセラミックディスク３は、互いに間隔をおいて中心ロッド１１の外側に配置されている。中心ロッド１１は、下方へ向って一定距離だけ放熱管内へ延びている。更に、下部中心ロッド２１の外側には、中間セラミックディスク３を有する数個の下部セラミック管１８，１９，２０が配置されている。図１の破線２２，２３は、中間セラミック管を有する数個のセラミックディスク３を示唆している。下部中心ロッド２１の外側にも、セラミックディスク３が互いに間隔をおいて配置されている。下部中心ロッド２１は、放熱管１４の底部２４から上方へ、上部中心ロッド１１の下端の幾分下方まで延びている。更に、下部中心ロッド２１と下部セラミック管の最下部２５は、放熱管１４の底部２４と接触している点は重要な特性であり、これによって下部中心ロッド２１と関連セラミック部材３，１８，１９，２０，２１との重量が、発熱体の上部に固定取り付けされた放熱管１４によって支持される。

図２を見ると、一好適実施例の場合に、上部中心ロッド１１の下端２６と下部中心ロッド２１の上端２７との間に、抵抗体２の温度及び放熱管の膨張の結果生じる抵抗体２の長さの差違を吸収するための区域２８が設けられている。
前記区域２８は、上部中心ロッド１１の下部３０と下部中心ロッド２１の頂部３１とを取り囲むセラミックの鞘２９を含むのが好ましく、この鞘内で、両中心ロッドの端面２６，２７が、そのときの温度とは無関係に互いにある距離をおいて位置するようにされる。セラミックの鞘２９は、下部セラミックディスク３３，３，２３の最上部のセラミックディスク３３によって支持されている。

図２に示した第１実施例の場合、セラミックディスク３４が、セラミックの鞘２９の外側に鞘２９に沿って変位できるように配置されている。このセラミックディスク３４は、抵抗体に沿っては変位できないように、固定具３５によって抵抗体２に固定されている。したがって、セラミックディスク３４は、抵抗体の長さが温度によって変化した場合、矢印３６が示すように、鞘２９に沿って変位できる。
上部セラミックディスクのうちの最下部のセラミックディスク３８は、図２では、上部中心ロッド１１に取り付けられたプレート３９によって支持されている。
別の好適実施例によれば、抵抗体２は、最上部のセラミックディスク１２，１３と前記区域２８内のセラミックディスク３４とを除き、すべてのセラミックディスクに対し変位可能である。

図３に示した第２実施例の場合、セラミックディスク３７は、セラミック鞘２９の外側に配置され、鞘に固定されている。したがって、この場合は、抵抗体２の長さの変動時には、セラミックディスク３７が歯抵抗体２に対して変位する。
この第２実施例の場合、抵抗体２は、最上部のセラミックディスク１２，１３を除き、すべてのセラミックディスクに対し変位可能であるのが好ましい。

本発明により、抵抗体と、抵抗体の相対位置を確保するための前記セラミック部材との重量を支持する金属製中心ロッドへの機械荷重が軽減され、それによって、上部中心ロッドに変形が防止される。
以上、数実施例を説明した。しかし、説明した種類の発熱体は、例えばより多くの又はより少数の、中間セラミック管を有するセラミックディスクによって構成することもできることは言うまでもない。
本発明は、したがって、特許請求の範囲の枠内で種々変更が可能であるから、以上に説明した実施例に限定されるものではない。

本発明による電気発熱体を放熱管の一部を除去して示す図。 本発明の第１実施例による電気発熱体の中央部分の拡大図。（実施例１） 本発明の第２実施例による電気発熱体の中央部分の拡大図。（実施例２）

符号の説明

１ 電気発熱体
２ 抵抗体
３ セラミックディスク
４ 穴
５，６ 電源への接続端子
７，８ セラミック管
１０ 炉の天井
１１ 上部中心ロッド
１２，１３ 最上部のセラミックディスク
１４ 放熱管
１５，１６，１７ 上部セラミック管
１８，１９，２０ 下部セラミック管
２１ 下部中心ロッド
２２，２３ 数個のセラミックディスクを表す破線
２４ 放熱管底部
２６ 下部中心ロッド上端
２７ 上部中心ロッド下端
２８ 抵抗体の長さ差を補償する区域
２９ セラミック鞘
３０ 上部中心ロッドの下部
３１ 下部中心ロッドの上部
３３ 下部セラミックディスク
３４ セラミックディスク
３７ セラミックディスク
３８ 最下部のセラミックディスク
３９ プレート

Claims (7)

1. 垂直設置用の電気発熱体であって、工業生産に使用する炉を加熱するための複数の垂直懸吊式電気抵抗体（２）を含み、しかも、各電気抵抗体が複数回上下行する導電性脚から成り、複数の穴を備えた複数のセラミックディスク（３）が電気抵抗体（２）の長さに沿って配置され、該穴を電気抵抗体の導電性脚が貫通しており、また電気抵抗体の上端は電源に接続された端子（５，６）を形成し、金属製の上部中心ロッド（１１）がセラミック管（７，８）のうちの上方のセラミック管（７）内に配置され、該上部中心ロッドが炉の天井（１０）に固定されて前記複数のセラミックディスク（３）のうちの最上部ディスク（１２，１３）の少なくとも１つを介して複数の電気抵抗体を支持し、該複数の電気抵抗体が放熱管（１４）によって取り囲まれている形式のものにおいて、
   前記上方のセラミック管（７）が複数個の上部セラミック管（１５，１６，１７）を有し、それぞれのセラミックディスク（３）を伴って複数個の上部セラミック管（１５，１６，１７）が上部中心ロッド（１１）の外側に配置され、複数個の上部セラミック管（１５，１６，１７）にそれぞれ伴うセラミックディスクが互いに間隔をおいて上部中心ロッド（１１）の外側に配置され、該上部中心ロッド（１１）が下方へ向って一定距離だけ放熱管（１４）内へ延び、セラミック管（７，８）のうちの下方のセラミック管（８）が複数個の下部セラミック管（１８，１９，２０）を有し、それぞれのセラミックディスク（３）を伴って複数個の下部セラミック管（１８，１９，２０）が下部中心ロッド（２１）の外側に配置され、複数個の下部セラミック管（１８，１９，２０）にそれぞれ伴うセラミックディスクが互いに間隔をおいて、下部中心ロッドの外側に配置され、下部中心ロッド（２１）が放熱管（１４）の底部（２４）から上方へ向って上部中心ロッド（１１）の下端の下のところまで延びており、下部中心ロッド（２１）と下部セラミック管の最下部（２５）とが放熱管（１４）の底部（２４）によって支持されており、これによって、下部中心ロッド（２１）とその関連セラミック部材（３，１８‐２０）とが放熱管（１４）によって支持されていることを特徴とする、垂直設置用の電気発熱体。
2. 上部中心ロッド（１１）の下端（２６）と下部中心ロッド（２１）の上端（２７）との間に、隙間（２８）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載された電気発熱体。
3. 前記隙間（２８）の高さにセラミック製の鞘（２９）が配置され、該鞘が上部中心ロッド（１１）の下部（３０）と下部中心ロッド（２１）の上部（３１）とを取り囲んでおり、また、両中心ロッドの端面（２６，２７）が互いに間隔をおいて位置しており、更に、前記セラミック製の鞘（２９）が、下部セラミックディスクの最上部のセラミックディスク（３３）によって支持されることを特徴とする、請求項１又は２に記載された電気発熱体。
4. セラミック製の鞘（２９）の外側に該鞘に沿って変位可能なセラミックディスク（３４）が配置され、かつ該セラミックディスク（３４）が、電気抵抗体に沿って変位不能に電気抵抗体（２）に固定されていることを特徴とする、請求項３に記載された電気発熱体。
5. 前記電気抵抗体（２）が、最上部の複数のセラミックディスク（１２，１３）及び前記隙間に配置されたセラミックディスク（３４）を除き、すべてのセラミックディスクに対して変位可能であることを特徴とする、請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載された電気発熱体。
6. セラミック製の前記鞘（２９）の外側にセラミックディスク（３７）が固定取り付けされていることを特徴とする、請求項３に記載された電気発熱体。
7. 前記電気抵抗体（２）が、最上部の複数のセラミックディスク（１２，１３）を除き、すべてのセラミックディスクに対し変位可能であることを特徴とする、請求項２、請求項３、請求項６のいずれか１項に記載された電気発熱体。

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