JPH06221677A - ガス加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、温度変化に
対する応答速度が早くかつヒータ交換等の保守時でもガ
ス流路となるパイプ内部が外気に晒されることなく、常
に清浄な高温ガスの供給を保証し、製作工程が簡単で構
造が単純なガス加熱装置を提供することにある。 【構成】 金属管(1)を螺旋状に巻回
し、その両端にガス流入口(4)及びガス流出口(5)を形成
し、前記螺旋金属管(1)の巻回中心(L)に沿ってハロゲン
赤外線ヒータ(2)を配設した事を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、清浄なガスを清浄なま
ま加熱して一定の高温に維持し、これを必要な処に供給
するガス加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高温ガスを供給するためのガス加
熱装置としては、ガスを移送するパイプの外面に例えば
ニクロムヒータを巻き付けたり、パイプ内部にヒータを
そのまま又は金属製鞘でカバーして挿入して、パイプ内
を流通するガスを加熱する方式のものが種々作製されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のガス加熱装置は抵抗加熱であることから、ガス温度の
変化を補正する応答速度が遅く、厳密なガス温度調整が
困難である。またパイプ内部にヒータを設置したものは
応答速度はやや早いが、例えばヒータの交換に際してパ
イプ内部が外気に晒され、微細な埃などがパイプ内部に
入り込む虞れがあり、清浄な高温ガスを供給するにはヒ
ータの交換の都度内部の清掃を行う必要があり、作業性
が悪い問題があった。この問題を解決する手段として発
明者は先に平成０３年特許願第１７７５３２号で金属二
重管の内部にハロゲン近赤外線ヒーターを設置したガス
加熱装置を提案した。しかしながら、先の提案は金属管
を溶接により組み立てるため，内部の清浄さを確保する
ために溶接後に改めて例えば電解研磨等の内部仕上げ処
理を必要とするし、溶接部分は構造が非常に複雑で電解
研磨を完全に行うことは非常に困難であるという問題も
あった。また、金属二重管がヒーターからの熱により膨
張するので、内部に設置するヒーターの支持構造が複雑
になるなどの問題もありコストが高くなるという欠点が
あった。

【０００４】そこで本発明の解決しようとする課題は、
上記事情に鑑み、温度変化に対する応答速度が早くかつ
ヒータ交換等の保守時でもガス流路となるパイプ内部が
外気に晒されることなく、常に清浄な高温ガスの供給を
保証し、製作工程が簡単で構造が単純なガス加熱装置を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、『螺旋状に巻回され、その両端がガス流入口(4)及
びガス流出口(5)となった螺旋金属管(1)と、螺旋金属管
(1)の巻回中心(L)に沿って配設されたハロゲン赤外線ヒ
ータ(2)とで構成された事を特徴とするガス加熱装置
(A)』が提供される。

【０００６】請求項１によれば、螺旋金属管(1)に導入
されたガス(G)は、螺旋中心軸(L)に沿って配設されたハ
ロゲン赤外線ヒータ(2)によって加熱されるが、ガス(G)
は流入口(4)から流出口(5)に至る間、外気に晒されず流
通されることになるので、非常に清浄な状態で加熱され
る。又、ガス(G)が通流する金属管(1)は螺旋状に巻かれ
ているので、流入口(4)から流出口(5)間での距離を長く
取る事ができ、小さいスペースで効率よくガス(G)を加
熱する事ができるのみならず、ガス(G)は金属管(1)の中
を流れている時に撹拌されて均一な加熱がなされる。
又、特に、巻回状態が密着巻きの場合は、ハロゲン赤外
線ヒータ(2)に対して省スペースを図る事が出来る。
又、螺旋金属管(1)が加熱により膨張しても螺旋状に巻
かれているので、撓みを発生する事で熱膨張を吸収する
事ができる。ヒータ(2)には、加熱物の温度変化に対し
て対応速度が速く且つ昇温速度が非常に高いハロゲン赤
外線ヒータが用いられているので、流通ガス(G)は短時
間で所定の高温に加熱されることになる。

【０００７】請求項２は第２の実施例で、『螺旋金属管
(1a)(1b)…が複数本よりなり、各螺旋金属管(1a)(1b)…
の両端が１つのマニフォールド(3)(3)にそれぞれ集めら
れ、そのマニフォールド(3)(3)にガス流入口及びガス流
出口用の継手(4)(5)を設けた』事を特徴とする。これに
よれば、複数の螺旋金属管(1a)(1b)…にガス(G)を一度
に送り込む事ができ、大量のガス加熱を行うことができ
るものである。

【０００８】請求項３は、『螺旋金属管(1a)(1b)…が複
数本よりなり、各螺旋金属管(1a)(1b)…の両端にガス流
入口(4)及びガス流出口(5)をそれぞれ取り付けた』事を
特徴とする。これにより、複数種類のガス(G1)(G2)…を
各螺旋金属管(1a)(1b)…に流すことができ、一度に複数
種類のガス(G1)(G2)…を一箇所で一度に加熱する事がで
きる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳述する
が、これによって本発明が限定されるものではない。 実施例１ 図１は本発明のガス加熱装置(A)の第１実施例の要部概
略構成説明断面図、図２は第２実施例、図３は第３実施
例の同断面図である。これらの図において、ガス加熱装
置(A)は、螺旋金属管(1)、ハロゲン赤外線ヒータ(2)、
ヒータ加熱リード線(7)(7)、断熱部材(6)、ケーシング
(8)並びに螺旋金属管(1)の両端に設けられた流入口(4)
並びに流出口(5)とで構成されている。

【００１０】螺旋金属管(1)は本実施例ではステンレス
製パイプを螺旋状に曲げたもので、互いの間隔がほぼ接
するほど近接して密巻状態に巻かれている。螺旋金属管
(1)の内部は電解研磨等により極めて清浄な状態に加工
・保持されている。螺旋金属管(1)の巻回直径は、ハロ
ゲン赤外線ヒータ(2)の直径の３倍から１０倍程度で、
ヒータ加熱時の熱膨張を考慮して前述のように僅かな隙
間(t)を設けているが、ほぼ密着した状態で螺旋状に巻
いてあり、螺旋巻高さ(H)は前記ハロゲン赤外線ヒータ
(2)の有効長さ(S)にほぼ等しい。前記流入口(4)及び流
出口(5)は、ガス送り込み乃至送り出し用の例えばガス
ケット継手が用いられており、螺旋金属管(1)内面に溶
接部を作らないように配慮されている。螺旋状金属管
(1)の端部は直線状で、本実施例では、その方向は螺旋
金属管(1)の螺旋中心軸(L)に平行に引き出されている
が、これに限らず螺旋中心軸(L)と直角でも良いし．そ
の他またガス(G)の取り込み乃至送り出し方向に合うよ
うに自由に方向を変える事ができるものである。

【００１１】ハロゲン赤外線ヒータ(2)は、その両端が
ヒータ加熱時の熱膨張に影響されないように上記螺旋金
属管(1)を保持するケーシング(8)の両端閉塞蓋部(8a)(8
a)間にスライド自在に架設・支持されている。(9)はス
ライド保持具である。また加熱時の熱効率を良くするた
め及び装置(A)の安全を確保するため螺旋金属管(1)とケ
ーシング(8)との間に熱絶縁部材(6)が配設充填されてい
る。(7)はハロゲン赤外線ヒータ(2)の両端から導出され
ているヒータ加熱リード線である。ヒータ(2)には、本
実施例では勿論これに限られないが、ハロゲン近赤外線
ヒータ(2)が使用される。ハロゲン近赤外線ヒータ(2)の
構造は公知の構造で、ガラス管内部にフィラメントが張
設され、フィラメントに巻き付けられたサポートによっ
てフィラメントがガラス管の中心部分に保持されるよう
になっている。前記ハロゲン赤外線ヒータ(2)は、螺旋
金属管(1)の螺旋中心(L)に沿って配設されており、前述
のようにスライド保持具(9)(9)にて保持されている。

【００１２】ケーシング(8)は、両端密閉筒状のもの
で、有鍔円筒状のケーシング本体(8b)と、ケーシング本
体(8b)の両端を閉塞する閉塞蓋部(8a)とで構成されてい
る。

【００１３】以上のように構成された図１のガス加熱装
置(A)の作動について説明する。予め所定の低温ガス供
給部（図示せず）にガス加熱装置(A)のガス流入口用の
継手(4)を介してガス導入配管(10)を接続し、所定の高
温加熱ガス供給部（図示せず）にガス流出口用の継手
(5)を介してガス流出配管(11)を接続する。これと共
に、リード線(7)(7)を電源（図示せず）に接続し、ハロ
ゲン赤外線ヒータ(2)に通電を開始する。通電開始後数
秒で最大出力に達し、該ハロゲン赤外線ヒータ(2)は２,
５００Ｋ程度に加熱される。次いで低温ガス供給部から
所定の流量でガス(G)を供給する。供給されるガス(G)
は、ガス導入配管(10)から螺旋金属管(1)に導入され、
前記螺旋金属管(1)内を経て、ガス排出配管(11)から所
定の高温加熱ガス供給部へ供給される。

【００１４】ハロゲン赤外線ヒータ(2)によって螺旋金
属管(1)の内側は、直接熱線の照射乃至対流を受けて加
熱されるが、熱線が直接照射しない部分は断熱部材(6)
による保温並びに断熱部材(6)からの熱伝導によって高
温となり、上記螺旋金属管(1)内をガス(G)が通過すると
き効率よくガス加熱が行われ、短時間で均等に所定の温
度に加熱される。この間、加熱ガス(G)は外気に晒され
ず、かつ熱源であるハロゲン赤外線ヒータ(2)にも接触
しないないので、清浄なまま所定温度の高温ガス(G)と
なる。

【００１５】《実験例》５００Ｗのハロゲン赤外線ヒー
タ(2)を用いて毎分１００リットルの窒素ガス(G)を流し
た場合、安定して１２０℃の温度の加熱ガスを供給する
事ができた。

【００１６】実施例２ 又、金属管(1a)(1b)…は１本に限らず複数本並べて螺旋
状に成形することも可能である。この場合、複数本の螺
旋金属管(1a)(1b)…は端部で１つのマニフォールド(3)
(3)に纏めて１箇所からガス取り入れや送り出しをそれ
ぞれ行うようにしてもよい。この場合、ガス流量を１本
の螺旋金属管(1)の場合より大幅に流量を増加させるこ
とが出来る。

【００１７】実施例３ その他、前述のように複数の金属管(1a)(1b)…を螺旋状
に成形し、成形された複数の螺旋金属管(1a)(1b)…の両
端にガスケット端子などガス流入口(4)やガス流出口(5)
を独立して設けることも可能である。この場合はｌ個の
ハロゲン赤外線ヒータ(2)で違った種類のガス(G1)(G2)
…の加熱が可能となる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、螺旋金属管の両端にガ
ス流入口及びガス流出口が形成されており、螺旋金属管
の巻回中心に沿ってハロゲン赤外線ヒータが配設されて
いるので、導入されたガスは螺旋金属管内にて巻回中心
軸に沿って設置されたハロゲン赤外線ヒーターにより外
気に触れる事なく加熱されて高温となり、清浄なまま送
り出されるという利点がある。ハロゲン赤外線ヒータは
螺旋金属管の巻回中心軸に沿って螺旋金属管とは独立し
て設置されているので、ハロゲン赤外線ヒータを交換す
るなど保守時にもガスの流れる螺旋金属管内は外気に晒
されることがなく、清浄の状態が保たれ、保守が簡単で
あるという利点がある。更に、前述のようにハロゲン赤
外線ヒータと螺旋金属管とが独立しているので、ヒータ
加熱時に螺旋金属管が熱膨張を生じてもこれが原因でヒ
ータが破損するというような事もない。加えて、金属管
は螺旋状に形成されているので、熱膨張を生じたとして
も熱膨張は撓みによって吸収されてしまうので、熱膨張
による寸法変化がヒータに直接加わる事もなければ、螺
旋金属管の螺旋高さの変化となって現れるというような
こともない。更に、金属管が螺旋状に形成され、その巻
回中心軸に沿ってヒータが配設されているので、加熱効
率は高く、また、ヒータはハロゲン赤外線ヒータを使用
しているので、温度変化に迅速に応答する事が出来、ガ
ス温度は安定し送り出されると言う利点がある。また、
螺旋金属管が複数本よりなり、各螺旋金属管の両端が１
つのマニフォールドに集められ、そのマニフォールドに
ガス流入口及びガス流出口用の継手が設けられている場
合には、複数の螺旋金属管それぞれにガスを流して加熱
する事が出来、ガスの大量加熱が可能になるという利点
がある。更に、螺旋金属管が複数本よりなり、各螺旋金
属管の両端にガス流入口及びガス流出口がそれぞれ取り
付けられている場合には、各々の螺旋金属管に異なった
種類のガスを流すことが出来、１つの加熱装置で複数種
類のガスを加熱する事が出来るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス加熱装置の第１実施例の要部概略
構成説明断面図

【図２】本発明のガス加熱装置の第２実施例の要部概略
構成説明断面図

【図３】本発明のガス加熱装置の第３実施例の要部概略
構成説明断面図

【符号の説明】

(A)…ガス加熱装置 (1)…螺旋金属管 (2)…ハロゲン赤外線ヒータ (3)…マニフォールド (4)…ガス流入口 (5)…ガス流出口 (6)…断熱部材 (7)…リード線 (8)…ケーシング (9)…スライド保持具 (10)…ガス導入配管 (11)…ガス排出配管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 螺旋状に巻回され、その両端がガ
   ス流入口及びガス流出口となった螺旋金属管と、螺旋金
   属管の巻回中心に沿って配設されたハロゲン赤外線ヒー
   タとで構成された事を特徴とするガス加熱装置。
2. 【請求項２】 螺旋金属管が複数本よりなり、各
   螺旋金属管の両端が１つのマニフォールドに集められ、
   そのマニフォールドにガス流入口及びガス流出口用の継
   手をそれぞれ設けた事を特徴とする請求項１記載のガス
   加熱装置。
3. 【請求項３】 螺旋金属管が複数本よりなり、各
   螺旋金属管の両端にガス流入口及びガス流出口がそれぞ
   れ取り付けられている事を特徴とする請求項１記載のガ
   ス加熱装置。