JP5773599B2 - 熱風発生用ヒータ - Google Patents

Description

本発明は、送風機等に接続して高温熱風を吐出するための熱風発生用ヒータの改良に関するものである。

従来のこの種の熱風発生用ヒータ及びこのヒータ内で使用する碍子を添付の図６及び図７に図示している。図６は碍子の斜視説明図、図７は熱風発生用ヒータの概念説明図である。
図６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。

図７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供給口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内にニクロム線を供給口６１の側から吐出口６２に向けて配線し、次に吐出口６２の側から供給口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供給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、下記特許文献１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、最高吐出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、本願発明者は、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、下記特許文献２に記載の碍子及び熱風発生用ヒータを提案した。

実開平１−３４７９０号公報 再表２００５／７８３５７号公報

上記特許文献２に記載の発明においては、碍子自体を複数の構成片から形成して積層し、隣接する碍子構成片の気体流通孔の位置を少しずらすことによって、電熱線をツイスト状態に保持して、つまり電熱線を確実に固持できる構成として、上記諸問題を解決したものであった。
本発明は、上記従来の熱風発生用ヒータの改良を目的とするものであって、より簡易な構成からなる熱風発生用ヒータを製作することがその課題である。

そして、上記特許文献２に記載のものと異なり、碍子と電熱線との組み合わせを工夫することにより、碍子自体が電熱線を保持せずとも、何ら問題なく８００℃以上の高温熱風を吐出させることができる熱風発生用ヒータを提供することがその課題となる。
更にその軽量化、省資源化、コンパクト化、及びコスト低減化をも図り、尚且つ従来のヒータと比較してもその性能を落とすことなく、否それよりもより性能を向上させること、即ち、その送風気体への熱交換効率を向上させ、送風気体の流速又は流量もより少ないものであっても従来と同等以上の吐出気体温度を得ることができるようにすることもその課題とするところである。

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、一方端部分に気体の供給口を設け、他方端部分には吐出口を設けた略筒形状のヒータ収納体の内部に碍子 を配備し、碍子に設けた多数の気体流通孔には電熱線を配設したものから成り、送風機等から供給口を介して供給された送風気体を前記碍子の気体流通孔に流通させて加熱し、吐出口から高温熱風を吐出する熱風発生用ヒータにおいて、碍子を所定厚の複数の円板形状のものから形成し、気体流通孔はその軸方向に設け、これら複数の碍子を１個ずつ略平行に間隔を置いて送風方向に１列に配置し、その間隔を碍子の厚みの１／２から２個分の距離とし、各碍子の気体流通孔において、その中心部分に位置する気体流通孔の最大内径をその外周部分に位置する気体流通孔の最大内径よりも少し大きくしたことを特徴とする熱風発生用ヒータである。

本発明の第２のものは、上記第１の発明において、それぞれの碍子の間隔距離を供給口側から吐出口側に向かって徐々に小さくしたことを特徴とする熱風発生用ヒータである。

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、それぞれの碍子の軸方向に貫通する螺子挿通孔を設け、この螺子挿通孔は前記碍子に少なくとも２つ設け、これらの螺子挿通孔に長軸の螺子を挿通させ、各碍子間にはスペーサを介在させてナットを螺着し、各碍子を所定間隔に固定したことを特徴とする熱風発生用ヒータである。

本発明の第４のものは、上記第１乃至第３の何れかの発明において、電熱線が配設されるそれぞれの碍子の中央部分に穿設された気体流通孔の少なくとも１つに温度センサを挿通させることができる空間部を形成したことを特徴とする熱風発生用ヒータである。

本発明の第５のものは、上記第１乃至第４の何れかの発明において、電熱線配設されるそれぞれの碍子の気体流通孔の内壁に、電熱線を支持する突条部を気体の流通方向に設け、この突条部を前記気体流通孔の内壁に略平行に複数設け、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である。

本発明の第１のものにおいては、熱風発生用ヒータにおいて、碍子を所定厚の複数の円板形状のものから形成し、気体流通孔はその軸方向に設け、これら複数の碍子を１個ずつ略平行に間隔を置いて送風方向に１列に配置し、その間隔を碍子の厚みの約１／２から約２個分の距離とすることによって、即ち、電熱線が配設される碍子を所定間隔で配列することによって、それぞれの碍子の気体流通孔内で加熱された送風気体が、碍子と碍子の間で一度混合・混和されるのである。

この碍子間での送風気体の混合・混和によって、送風気体の温度むらが解消され、一定の昇温が実現される。これが各碍子間の間で繰り返し行われることとなり、その結果送風気体への熱交換効率がより向上するのである。
ここで、碍子の外径については適宜大きくも小さくも設定することができるために、上記間隔距離を具体的な数値により限定できないため、碍子の厚みと間隔距離との相対的な比率によって特定している。
そして、碍子の厚みを例えば１０ｍｍ程度の薄いものとする場合には、その間隔距離をある程度大きく、例えばその２倍の２０ｍｍ程度にすることもできることが実験により確認されている。

本発明者は、熱交換効率を向上させるために、上記した通り、この碍子と電熱線との関係について多くの実験を繰り返し、鋭意研究を重ねた結果、碍子の理想的な厚みが約２５ｍｍ、各碍子間の間隔が約１３ｍｍであることを発見した。
そして、その熱変換効率の良好な領域が碍子の厚みの約１／２から約２個分の間隔であることを見い出し、この範囲が極めて良好な範囲であることに想到したのである。
そこで、請求項１においてはこの範囲を限定したのである。

また、この碍子間の間隔によって各気体流通孔内を通過する風量をほぼ同じ量にすることもでき、電熱線から送風気体への熱変換効率をより向上させることができる。
更に、本発明においては、碍子の使用量を従来のものと比較すると、極めて少ないものとすることができ、つまり、各碍子間に隙間を設けているために、その碍子の使用量は大幅に少なくて済むために、省資源、軽量化、コスト減にも大いに寄与することとなるのである。

本発明においては、上記した通り、熱変換効率の向上のために、電熱線と碍子との関係について鋭意、研究を重ねて来たのであるが、間隔を置いて列設された碍子においては、電熱線が加熱されると、その中心部分が最も高熱となるのである。
それ故、本発明においては、熱変換効率を少しでも向上させるために、この中心部分に位置する気体流通孔の最大内径を、その外周部分に位置する気体流通孔の最大内径よりも僅かに大きく設定している。
後述するが、その実施形態では、中心部分の気体流通孔の最大内径をその外周部分に設けた気体流通孔の最大内径よりも４％程大きく設計しているのである。
これにより少しの効率であるが、電熱線から送風気体への熱変換効率を高めているのである。

本発明の第２のものにおいては、それぞれの碍子の配置を考慮して、その間隔距離をそれぞれ全て一定とするのではなく、供給口側から吐出口側に向かってその間隔距離を徐々に小さくすることも可能であり、この点を請求項２において限定したものである。
電熱線は、加熱されると、その硬度が低下する。ヒータ内では、供給口側よりも吐出口側が高熱と成るために、供給口側に配置される碍子間の間隔距離は吐出口側に配置される碍子間の間隔距離よりも大きい距離を取ることができ、これにより熱変換効率を向上させることができるのである。

本発明の第３のものにおいては、上記発明における碍子と碍子との間の間隔を設けるための具体的な手段を特定したものであって、それぞれの碍子の軸方向に貫通する螺子挿通孔を設け、この螺子挿通孔は前記碍子に少なくとも２つ設け、これに長軸の螺子を挿通させ、各碍子間にはスペーサを介在させてナットを螺着して、各碍子を所定間隔に固定したものである。
その効果は、前記の各発明と同様である。

本発明の第４のものにおいては、中央部分に位置する少なくとも１つの気体流通孔に空間部を設けたため、この空間部内に温度センサを挿通させて、適宜所望位置にこれを配備することができ、配線された電熱線の最高限界温度（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、空間部を複数形成して、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供給口側の端子にまとめて配置することも可能となる。

本発明の第５のものにおいては、碍子の気体流通孔内に配線される巻回された電熱線は、気体流通孔内壁に設けられた複数の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ものとなる。

本発明に係る熱風発生用ヒータの概念説明図である。 本発明に係る一実施形態のヒータ収納体の部分の拡大断面説明図である。 上記実施形態で使用している碍子を図示しており、その（Ａ）が正面図、その（Ｂ）が一部切欠側面図である。 本発明に係るヒータと従来のヒータとの風量と吐出温度との関係を示す性能比較を行った熱風試験結果を示すグラフである。 本発明に係るヒータと従来のヒータとの圧損試験の結果を示すグラフである。 従来の碍子の斜視説明図である。 図６に図示した碍子を内部に配備した従来の熱風発生用ヒータを示す概念説明図である。

以下、添付の図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る熱風発生用ヒータの概念説明図である。
本発明に係る熱風発生用ヒータは、本体部１０の先端側に位置する略筒形状のヒータ収納体１１と、このヒータ収納体１１の内部に配備される複数の円板形状の碍子１２ｇと、碍子１２ｇの軸方向（気体流通方向）に穿設された多数の気体流通孔に配線されるニクロム線（電熱線）１５とから成り、ヒータ収納体１１の先端部（図中右端）に吐出口２０が設けられ、本体部１０の後端側の下方部に送風機等からの送風気体を供給する供給口２２が設けられている。

この図では、碍子１２ｇは３個使用され、それぞれの碍子１２ｇの間には所定間隔の空間部１３が設けられている。
それぞれの碍子１２ｇは、この図１には表れていないが、長軸ボルトとナットにてスペーサを介して、所定間隔を空けて固定されている。
このように、複数の碍子１２ｇが間隔を保持して１列に軸方向に略平行に配列・固定されて、それぞれの碍子１２ｇに穿設されている複数の気体流通孔の位置が合致し、その気体流通孔内に電熱線であるニクロム線１５が配線される。

このニクロム線の両端子は、ヒータ収納体１１の後端側に来るように設定する。
また、間隔を維持して固定された複数の碍子１２ｇは、長軸ボルト１７にて本体部１０の後端側の支持板に固定される。
この支持板は図１には表れていないが、この支持板には、その他ニクロム線の電源端子や、各位置に配設される温度感知センサの端子等が設けられる。

送風機等からの送風気体は、配管２３を介して供給口２２から供給され、碍子１２ｇに穿設された多数の気体流通孔に案内され、加熱され、吐出口２０から矢印Ｄの方向に吐出される。
この際に各碍子１２ｇの間に設けられた空間１３内で送風気体が混合・混和され、送風気体の温度の一様化と昇温が図られ、且つまた各気体流通孔内を通過する風量の均一化にも寄与し、ニクロム線からの熱交換効率が向上するのである。

図２は、本発明に係るヒータのヒータ収納体の部分の拡大断面説明図である。
ヒータ収納体１１は、ステンレス製の円筒形状のものからなり、その先端（図中右端）部には、吐出口２０が設けられている。
ヒータ収納体１１の内部には、リング形状のセラミックス製のリング状碍子２１がその軸方向（気体流通方向）に重ね合わされて配置されている。これらは断熱を目的とするものである。

このリング状碍子２１の内部に上述の電熱線を配線する碍子１２ｇがそれぞれ間隔を保持して略平行に５個一列に配列されている。
ここで使用する碍子１２ｇについては、次図で詳述するが、その外径が約７２ｍｍ、その厚み（横幅）が約２５ｍｍで、それぞれの碍子１２ｇの間隔、つまり空間部１３の横幅は約１３ｍｍとしている。
これらの碍子１２ｇは、長軸螺子（ボルト）２５とナット２６と、碍子１２ｇ間に配置されるスペーサ２７によって相互に固定されている。
このボルト２５とナット２６による固定は、碍子１２ｇの周縁部の２箇所で固定されている。

この図においては、電熱線であるニクロム線の配線と、このニクロム線が配線される気体流通孔の図示は省略しているが、電源端子３１となる長軸螺子（ボルト）３０からニクロム線を配線して、各碍子１２ｇの気体流通孔内にこのニクロム線を配線することができ、当該ニクロム線の両方の端子は、ヒータ収納体１１の後端部に位置する支持板３５の部位に配置することができる。

温度センサは、この図では、２箇所明示しているが、即ち、その一つの吐出温度センサ３６は、一番吐出口側の碍子１２ｇの少し吐出口側に設け、また供給口側には供給エアー温度センサ３７を設けている。
この実施形態では、図示していないが、ヒータの最高温度を検知する最高温度検知センサ又はホットスタータ用のセンサを列設された碍子の中央部に配設している。
これらの温度センサの端子も支持板３５の碍子と反対側の面に配置することができるのである。

ニクロム線が配線される碍子１２ｇの一番吐出口側のものの更に吐出口側には、ニクロム線の保護用碍子３９を配置している。
この保護用碍子３９は、やはり円板形状のセラミックス製のもので、その軸方向には、碍子１２ｇの気体流通孔よりも小さい内径の気体流通孔が多数穿設されたものである。
尚、ここで保護用碍子３９の役割は、吐出口から例えばドライバービット等の何か棒状のもの等が挿入された際にニクロム線を保護するためのものである。

図３は、上記実施形態で使用している碍子を図示しており、その（Ａ）が正面図、その（Ｂ）が一部切欠側面図である。
この（Ａ）図から解る通り、この碍子１２ｇの軸方向（紙面表裏方向）には、多数の気体流通孔１２が穿設されている。
より詳しくは、同心円状に中心部に３個の気体流通孔１２ｓが、次に７個の気体流通孔１２ｃが、一番外側に１４個の気体流通孔１２ｐが設けられている。
（以下、気体流通孔を総体的に呼称する際には、符号１２を、個々のものを呼称する際には、それぞれ１２ｓ、１２ｃ、１２ｐと指示する。）

図中１４は、碍子１２ｇ同士を固定するための長軸螺子用の螺子挿通孔を示し、１６は、ニクロム線の端子となる長軸ボルト用の螺子挿通孔を示している。
これらから解る通り、碍子１２ｇは、それぞれ間隔を維持してその外周縁部分の２箇所の螺子挿通孔１４の部位で固定される。
また、３個の螺子挿通孔１６には長軸螺子を挿通してニクロム線の端子とする。

中心部分の３個の気体流通孔１２ｓには、その一部に拡張空間部１２ｋを設けており、この拡張空間部１２ｋに熱電対等の温度センサを挿通し、ヒータの各部位の温度を検知できるようにしている。
例えば、既に説明した吐出温度検知センサは吐出口内側近傍に設け、最高温度検知センサ或いはホットスタータ用の温度検知センサ等は、列設する碍子の中間部位に設けることができ、そして、これらの端子は、供給口側の支持板に纏めて配線することができるのである。

各気体流通孔１２には、その気体流通方向に４つの突条部１２ｔを設けており、螺旋状に巻回されているニクロム線をこれら４つの突条部１２ｔが支持し、気体流通孔１２の内壁面に接触しない構成を採用している。
これにより、送風気体は、ニクロム線の螺旋の内外に流通し、熱交換効率が高められる。
尚、（Ｂ）図の右半分の断面は、正面図中央部の一番内側に配列される気体流通孔１２ｓと、その中間部に配列されている螺子挿通孔１６と、一番外側に配列される気体流通孔１２ｐの断面部分を図示したもので、同心円状に配置されているそれぞれの部位の代表としてそれぞれ図示したものである。

ここで、気体流通孔１２において、一番中心部に設けた３個の気体流通孔１２ｓと、その外側の中間部に設けた７個の気体流通孔１２ｃの最大内径（突状部以外の部位の内径）を約１０．０ｍｍとし、一番外側、即ち外周部側の気体流通孔１２ｐの最大内径（突条部以外の部位の内径）を約９．６ｍｍとして、一番外側に位置する気体流通孔１２ｐの内径をやや小さく、比率にして約４％ほど小さく形成している。

この理由は、既に発明の効果の部分で述べたが、送風気体への熱交換効率をより向上させるためである。
即ち、列設された碍子においては、電熱線が加熱されると、熱は外側に逃げて行くため、その中心部分がその周縁部分よりも約２０℃乃至３０度程度高温となる。そこで、より熱交換を効率よくするために、碍子の中心部分に設けた気体流通孔１２ｓ、１２ｃの最大内径を、その外周部分に設けた気体流通孔１２ｐの最大内径よりもほんの僅かではあるが、数値的には４％ほど大きく設計し、中心部分の気体流通孔の風量を高めるように設計したのである。

尚、上記の通り、気体流通孔は、碍子の中心部分のものがその最大内径を大きくし、その外周部分の最大内径を少し小さく形成している関係上、中心部分の気体流通孔１２ｓ、１２ｃの内壁に設けた突条部１２ｔの高さが外周部分の気体流通孔１２ｐの内壁に設けた突条部１２ｔの高さよりも高く形成している。ニクロム線の螺旋の外径にそれぞれ適合させるためである。
また本発明で使用している碍子は、シリカアルミナ系のセラミックス製のものを使用している。

図４は、本発明に係るヒータと、特許文献２に記載の従来のヒータとの風量と吐出温度との関係を示す性能比較を行った熱風試験結果を示すグラフである。
このグラフにおいて、本発明のヒータの結果を太実線が示し、従来のものを細実線が示している。
これから解る通り、本発明に係るヒータおいては、その太線が一番右上側に来て、同一風量において一番高い吐出温度を得ることが出来るのである。

図５は、本発明に係るヒータと特許文献２に記載の従来のヒータとの圧損試験の結果を示すグラフである。
このグラフのおいても、本発明に係るヒータの結果を太実線が示し、従来のものを細実線が示している。
これから解る通り、本発明においては、その太線が一番右側に来て、同一風量において常にその圧力損失が小さいことが明瞭に判読でき、効率よく熱交換が行われることが明らかとなる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明においては以下のように種々設計変更が可能である。
本発明においては、このヒータで使用する碍子の配置が最も重要な技術的事項となり、この円板形状の碍子を軸方向に略平行に所定間隔を保持して１列に配列し、その碍子間の空間部の広さが非常に重要と成る。

碍子自体は、その外径や厚みをそのヒータの容量に応じて適宜変更して製作することができるために、その碍子の具体的な大きさと、空間部の広さを数値的に範囲を設定して限定することができない。
そこで、本発明においては、各種のサイズの碍子を利用して実験を重ね、碍子の軸方向の厚みと碍子間の間隔長さについて、いろいろと試行錯誤を経て、所定の相対的な比率を導出し、その結果、碍子間の間隔長さを、碍子の厚みの略１／２から略２個分の範囲にすることにより最も熱効率が高い範囲であることを見い出したものである。

その一例が上記実施形態に示した通り、外径が略７２ｍｍのとき、その厚みを約２５ｍｍとし、その碍子間の間隔を約１３ｍｍにしたものである。
尚、ここで上記碍子とほぼ同じ外径で、その厚みを極めて薄く形成することも可能であって、例えばその厚みを１０ｍｍ程度とした場合には、その間隔距離をその厚みのほぼ２倍の２０ｍｍ程度として実施しても、その効率は良好な範囲内であった。
そのために、請求項１においては、碍子間の間隔距離を使用する碍子の厚みの約１／２から約２倍の範囲に特定したものである。

次に、請求項２に特定した技術的事項に関しては、上記実施形態では、碍子の中心部分に位置する気体流通孔の最大内径をその外周部分に位置する気体流通孔の最大内径よりも約４％程大きく設計したが、この４％という数値は一例であって、これよりも多少大きく、例えば６％程度として設計することも可能である。
また、請求項３に特定した技術的事項に関し、碍子間の間隔距離を供給口側から吐出口側に向かって徐々に小さくする点についても、その間隔距離即ち空間部の長手方向距離も碍子の厚みの略１／２から２個分の範囲内で適宜自由に設計変更することができるものである。

碍子に穿設した気体流通孔の数等は、適宜設計することができるが、気体流通孔の内径が決定されると自ずとその数も限定される。
気体流通孔の内壁に設けた突条部は、上記実施形態では、その気体流通方向に４つ設けたが、これを３つにして実施することもできる。これらの突条部は、螺旋状に巻回されたニクロム線を外側から支持するものであり、最低３つ設けておけば、ニクロム線を気体流通孔内壁面と一定の間隔を維持して保持することができるからである。

碍子を所定間隔を維持して固定するための長軸螺子等は、最低２個あればよい。
センサ挿通用の各碍子中心部に位置する気体流通孔に設けた拡張空間部は、上記実施形態では３個設けたが、最低１個の気体流通孔に設ければよい。その数により、ヒータ内の複数個所の温度検知を行うことができることとなる。
ヒータに使用する碍子の数は、ヒータ容量を考慮して適宜決定することができる。

送風機等から供給される供給気体の供給口は、本体部の後端側の何れの部分にも設けることができ、上記実施形態では、本体部の後端下方部に設けたが、本体部の上方に設けることもできるし、本体部の後端端面部に設けることも可能である。
ヒータ収納体の胴体部の外周に円筒形状の断熱カバーを設けて実施してもよい。
以上、本発明は、電熱線を固持することなく、円板形状碍子の複数のものを用いて、しかもそれらを所定間隔に維持して固定することにより、従来の熱風発生用ヒータと同等以上の性能を有するものを提供することができたものである。

１０ 本体部
１１ ヒータ収納体
１２ｇ 碍子
１２、１２ｓ、１２ｃ、１２ｐ 気体流通孔
１２ｋ 空間部（気体流通孔の）
１２ｔ 突条部（気体流通孔の）
１３ 空間部
１４、１６ 螺子挿通孔
１５ ニクロム線（電熱線）
１７、３０ 長軸螺子
２０ 吐出口
２２ 供給口
２５ 長軸螺子
２６ ナット
２７ スペーサ
２９ 保護用碍子
３１ 電源端子
３６、３７ 温度センサ

Claims (4)

1. 一方端部分に気体の供給口(22)を設け、他方端部分には吐出口(20)を設けた略筒形状のヒータ収納体(11)の内部に碍子(12g) を配備し、碍子(12g) に設けた多数の気体流通孔(12)には電熱線(15)を配設したものから成り、送風機等から供給口(22)を介して供給された送風気体を前記碍子(12g) の気体流通孔(12)に流通させて加熱し、吐出口(20)から高温熱風を吐出する熱風発生用ヒータにおいて、
   碍子(12g)を所定厚の複数の円板形状のものから形成し、気体流通孔(12)はその軸方向に設け、
   これら複数の碍子(12g)を１個ずつ略平行に間隔を置いて送風方向に１列に配置し、その間隔を碍子(12g)の厚みの１／２から２個分の距離とし、
   各碍子(12g) の気体流通孔(12)において、その中心部分に位置する気体流通孔(12s, 12c)の最大内径をその外周部分に位置する気体流通孔(12p)の最大内径よりも少し大きくし、
   且つ、それぞれの碍子(12g) の間隔距離を供給口(22)側から吐出口(20)側に向かって徐々に小さくしたことを特徴とする熱風発生用ヒータ。
2. それぞれの碍子(12g)の軸方向に貫通する螺子挿通孔(14)を設け、この螺子挿通孔(14)は前記碍子(12g)に少なくとも２つ設け、これらの螺子挿通孔(14)に長軸の螺子(25)を挿通させ、各碍子(12g)間にはスペーサ(27)を介在させてナット(26)を螺着し、各碍子(12g)を所定間隔に固定したことを特徴とする請求項１に記載の熱風発生用ヒータ。
3. 電熱線(15)が配設されるそれぞれの碍子(12g)の中央部分に穿設された気体流通孔(12s)の少なくとも１つに温度センサを挿通させることができる空間部(12k)を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱風発生用ヒータ。
4. 電熱線(15)が配設されるそれぞれの碍子(12g)の気体流通孔(12)の内壁に、電熱線(15)を支持する突条部(12t)を気体の流通方向に設け、この突条部(12t)を前記気体流通孔(12)の内壁に略平行に複数設け、巻回された電熱線(15)を気体流通孔(12)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請求項１乃至３の何れか１項に記載の熱風発生用ヒータ。