JPS59203392A - 電気ヒ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流動体を加熱する電気ヒータに関し、特に、
耐火性材料で形成されると共に、通路に対して軸上に延
在して形成された支持手段を有する実質的（／Ｃ中空円
筒形状の外側シェルを設け、更に、この支持手段中に装
着されたヘリカル（螺旋状）抵抗巻線コイルを、この通
路を通過する流動体によって吹き抜けるように構成して
設けた電気ヒータに関するものである。

一般に、この種の電気ヒータは、例えはへヤードライヤ
、ヘヤーブラッシまたはペイント被覆や、半田操作用の
高出力エアヒータに採用されている。このような電気ヒ
ータでは、エアストリーム（空気流体）を加熱しており
、軸に沿って延在する複数個の通路が形成されたセラミ
ック材料の円筒本体を具え、これら各通路には抵抗コイ
ルのセクション（部分）が包含されている。これらフィ
ルのセクションを包含した孔も捷た、加熱すべき空気用
の通路として作用する。この通路を介してセラミック本
体の一端からブロアによって冷い空気が注入され、他端
から暖い空気が吹き出されるようＫなる。通常、一体（
ワンピース）描造で製造されている抵抗コイルをこの棹
のヒータに組込む場合、かな９面１ｊｌｌ　ｙｘもので
ある。この理由はこのコイルが不必要Ｋ　（１１′Ｉ畏
しないように注意し乍ら、それぞれ１７・１連する細孔
を通って引き込む必要があるからである。この場合、伸
長してしまうと、加熱効果が変ってしまい、これを制御
することができなくなる。また、別の欠点としては、セ
ラミック本体中に形成された孔は比較的大きな流体抵抗
を呈するために、使用するブロアは加熱した空気を十分
に流す為に高出力のものを採用する必要があることであ
る。しかし乍ら、このような高出力のブロアは高価とな
る欠点だけでなく、多くの場合大変騒がしいものであり
、これは特に家庭電化製品やホビークラフト工具として
は迷惑なものとなってしまう欠虚がある。

伯方、この空気の流通路の孔直径を大きくすると、上述
の欠点は解決できるが、このことによってヒータ本体が
大型化してし甘い、この結果、単位体積当り巻回できる
抵抗ワイヤの量が減少してしまｂｌこれら抵抗ワイヤの
周囲の流動体の流れ効枢が低下する欠点がある。前述し
た既知のヒータ本体においては、抵抗ワイヤコイルの巻
線は、セラミック本体中に形成された孔の壁に向って設
置されるので、この結果流動体、例えば空気がその孔を
通って放射線上に流れてしまう欠点がある。この場合、
この巻線の直径を大きくしたならば、空気の流れの横断
面の内の比較的大きな部分は、この抵抗ワイヤコイルと
直接接触しないので、熱伝導に不満足な結果がもたらさ
れるようになる。

貰だ、他の既知のヒータでは、セラミック本体は板状部
分よシ構成され、これら板状部分の各々は、抵抗ワイヤ
コイルを収納するためのヘリカル（奉Ｔｈ）状溝の部分
を有している。このヘリカル状溝は円筒状セラミック本
体の外周に向いて開放しているが、抵抗ワイヤコイルの
周囲の加熱すべき空気の流れ、従って熱伝導は極めて不
満足なものとなってしまう欠点がある。この抵抗ワイヤ
コイルを作動し州る温度は、それ自身の特性に依存して
制限を受けるので、このような形状のヒータは所定の寸
法で比較的低い熱効率となってしまう。

本発明の目的は、上述した従来の神々の欠点を除去し、
序文で説明したようなタイプのヒータを提供することに
ある。

上述の目的を達成するためには、特許請求の範囲第１項
および第２項を具現化したヒータを実施する必要がある
。

嘔許精求の範囲第１項および第２項によるヒータには以
下のような共通の特徴がある。即ち、加熱すべき流体、
例えばガス、ガスの混合体、空気才たは流体が、抵抗ワ
イヤコイルがほぼ直角に整列した面においてこのコイル
中を流通するようになる。これに対して、従来のヒータ
では抵抗ワイヤコイルの軸方向に流体が流通するように
なっておシ、このような％徴は、抵抗ワイヤコイル周辺
での流体の流通に改良が加えられるようになる。従って
、熱交換にも改善〃（達成される。この結果として、と
のヒータによって抵抗ワイヤコイルの所定の最高温度に
おける熱出力が大きくなる特徴が皆られ、この為、所定
の熱出力に対するヒータのサイズがかなり！」＼さくす
ることができる。本発明によるヒータの抵抗ワイヤコイ
ルを流通する流体によって、流通チャネルの直径を増大
できる特徴が得られ、これによって流通抵抗を減少でき
る効果がある。

このような流通抵抗の減少によって、ノイズイヒが実現
され、低出力のブロアを採用でき、特に本発明のヒータ
を家電製品および趣味用工具に採用することによってそ
の効果が顕著となる。

本発明の実施例によれば、抵抗ワイヤコイルの装着が極
めて簡単となる特徴がある。これら抵抗ワイヤコイルを
、最早比較的長く狭い流通チャネル中を通って引張る必
要はなくなり、この代９に装着四部中に簡単に配置させ
るたけで良く、これら四部にコイルを組立て中容易に配
置させることができる。すだ、従来のヒータにおいては
、抵抗ワイヤコイルを軸状の流通チャネル中に配置１テ
するので、このワイヤコイルの部分が若し、切断した場
合には、セラミック本体の外１ｆｔ１１へ突出してし壕
い、）・ウジングの一部分が市のに接触してしまう危険
があった。これに対して、本発明によれば、このような
欠点を回避できる。即ち、抵抗ワイヤコイルを完全に包
囲でき、このワイヤコイルの２つの端部は包囲されない
が、いずれにしても適当なターミナルが接続されるので
上述の危険を回避できる。また本発明によるヒータの組
立ては極めて簡単となる利点がある。

本発明の実施例によれば、抵抗ワイヤコイルの部分を隣
接するヒータ本体エレメントのウェブ中に形成した凹部
中に償１単に挿入できると共に、接舷一部分を２個のこ
のようなウェブの間の空間を辿って、継続する横断面（
次の隣接１′るヒータ本体エレメント間の断面）まで通
過させることができる。２つのヒータエレメント間の空
間は開放しであるので、抵抗ワイヤコイルのこのような
装Ｍは極めて簡単である。また付の実施例によれば、抵
抗ワイヤコイルヲトーイ筒状装着手段の周りに螺旋状に
巻回でき、これによって抵抗ワイヤコイルを巻回したエ
レメントを中空円筒状外側シェル中に容易に挿入できる
利点がある。

本発明による電気ヒータにおいては、冷たい流体はヒー
タ装置の一端から、この装置中に流れ込み、このヒータ
の長さに沿って抵抗ワイヤコイルの継続部分と接触する
ことによって徐々に加熱される。このことによって、抵
抗ワイヤコイルの下流部分（空気の導出口付近のコイル
部分）では上流部分（空気の導入口付近のコイル部分）
と比べて冷却が弱まるようになる。従って通常、このコ
イルの下流部分を上流部分に比べて高温度で加熱するよ
うになる。一般に抵抗ワイヤコイルの最高温度が開隔さ
れているので、上流部分を下流部分よシ余シ効果的に利
用できない。す１に、下流部分はこれ以外の部分より実
ａ的に冒い温度で加熱されてしまう。しかし乍ら、ヒー
タ本体を包囲している。ハウジングの部分のオーバーヒ
ート（過熱）を回避できるならば、特にこのハウジング
の部分が合成樹脂のようなもので形成されているならば
、ヒータ本体全長に亘ってほぼ一定の温度を実現するこ
とが所望され１いる。抵抗ワイヤコイルの巻回ピッチを
可変することＫよって、単位長さ当りのピッチの大きな
ワイヤ部分の周りの流体の流れが大きくなシ、この結果
、これらの部分をより動床的に冷却し、これによってコ
イルの下流部分に向って上昇する温度を抑えることがで
きる。このようにすることによって、抵抗ワイヤコイル
の全体の長さに亘って一定の温度が得られるようになる
。原理的には、以上のような設計思想を従来のヒータ構
造に適用したが、がなりの困難が実際問題として生じて
しまった。

これに対して、本発明のヒータに適用した場合、抵抗ワ
イヤコイルの回度ピッチはこのコイルの下流部分を伸縮
させることによって容易に実現できる利点がある。

また、他の特定の実施例においては、実院上、前述した
極々の利点は、２個のヒータ本体エレメント間の横断面
においてＳ字形状、またはスパイラル形状に抵抗ワイヤ
コイルを装着することによって達成できる。しかし乍ら
、特許請求の範囲第４項で特定化された構成は特に簡単
であり、複雑でないアッセンブリを採用でき、同時に、
抵抗ワイヤコイルの個々の部分および軸状に延在する接
続部分を互いに電気的に絶縁できる利点がある。

また、本発明の実施例によれば、抵抗ワイヤコイルの一
端を一個の孔を通して細端に戻すように案内でき、この
場合、絶縁上の問題を解決できる効果がある。また、同
様な効果が特許請求の範囲第６項の特定発明にも得られ
る。この実施例においては、ターミナルの端部をどのウ
ェブ間にも案内できる特徴がある。

また、他の実施例によれば、積重ねられたヒータ本体エ
レメントを簡単且つ安定に相互接続できる利点があシ、
丑た、支持部材および外側シェルを一緒にクランプする
ことができる効果がある。

以下、１シｊ面を参照し乍ら本発明を詳述する。

本発明のヒータの第１の実励例が第１図〜第４図に図示
されておＱ１第２の実施例が第５図および第６図に図示
されている。

先ず、第１図は組立てた形状のヒータを示し、このヒー
タは互いに積重ねた７個の同一のヒータ本体エレメント
１よ多構成されておシ、これらエレメント１の内の１個
を第３図に拡大して図示する。このヒータ本体エレメン
ト１は、例えば七ラミック材料のような耐火性材料より
構成されており、中空円筒状外部リング２、円筒状内側
部分３および１２個のラジアルウェブ′４よシ成り、こ
のウェブ４は前述の部分２，３の間で均等な空間を保持
し乍ら延在している。このウェブ４は薄い壁として形成
され、この壁は平行な主表面を有すると共に、半径方向
および軸方向に延在するものである。

内側部分３けその横断面が矩形の中央所：ロ６ヨシ形成
されており、横断面が矩形のクランプエレメント７と交
差する。このクランプエレメント７によって個々のヒー
タ本体エレメント１を軸方向にクランプすると共に１こ
れらエレメント１が互いに回転しないように作用する。

このようなりランプ作用を行なうために、クランプエレ
メント７の端部にネジ溝を形成し、第１図に示すように
クランプナツトで係止する。また、内側部分３を１２０
０ずつ離間した３個の軸状孔５　ａ　、　、５１）およ
び５ｃよ多構成し、更に孔、５　ａの一端に連結された
一対の溝５　ｄ　、　、５　ｆを隣接のウェブ４の両側
で空気の流れるチャネル又は通路と共に構成する。

ウェブ４の各々の軸線上の端部に凹部８を設ける。この
凹部８を設ける理由は前述において詳述した。

第２図に示したような構造を有する抵抗ワイヤコイル９
を個々のディスク状ヒータ本体エレメント１の間に保持
する。本例においては、この抵抗ワイヤコイル９は６個
のコイル部分９ａＪ：り成り、これらコイル部分９ａは
２つの隣接したヒータ本体エレメント間の枦断面内に配
置すると共に、軸状に延在する直線状の６個の連結部分
９ｂによって互いに連結されている。コイル部分９ａは
３３０°の弧を描いて延在しており、ウェブ４の凹所８
中に配置されている。抵抗ワイヤコイル９は電源への接
続のために２個のターミナル１０ａおよび１０ｂを有し
ているＯこのターミナル１０ａを積重ねたヒータ本体エ
レメントｌの整列した孔、５　ａを介して延在してお９
、これは抵抗ワイヤコイル９の最後の部分９ａへの接続
のためである（第２図の左１１１１　）。

孔５ａの開口部よりターミナル１０ａが２個の？ｊＩ　
５　ｅまたは５ｆの一方の溝に沿って２個のチャネルの
一方のチャネルへ向って外側へ案内されるようになって
いる。最初のコイル部分ｃ／ａをウェブ４の凹部８中に
設置するので、流通チャネルを横切って延在するように
女る。ターミナル１０ａに対向する第１コイル部分９ａ
に接続された接続部分９ｂは、第１図の左側から第２の
ヒータ本体エレメント１の第１＋！１］状通路を経て延
在する。第２のコイル部分９ａを第３のコイル部分９ａ
Ｋ接続する軸状接続部分９ｂを第３のヒータ本体エレメ
ント１の次に続く通路を通過させる。このようなオフセ
ット溝底を成るヒータ本体エレメントから次のエレメン
トまで繰返し、他のターミナル１０ｂが最後のヒータ本
体エレメント１の孔５ｂを通過する丑でこの繰返しを行
なう。第２図に示す他のターミナル１０ｃはプロアの電
源用の電流取出し用として作用し、このターミナル１０
ｃを最後のヒータ本体エレメントの孔１５ｃを介して駆
立てられたヒータの外側へ案内する。ヒータ本体エレメ
ント１の外周表面を整列ノツチ２０で形成する。

流体（通常、空気）を第１図に示した完全に組立てたヒ
ータ本体を矢印Ｐの方向に通逼塾せるので、空気はウェ
ブ４間で規定された通路に沿って流れるようになる。こ
の結果、空気は抵４γ１ワイヤコイル９の連経″１部分
の周辺を通過するので、その結果として加熱されるよう
になる。

外１１１１：リング２および内側部分３間に形成された
身２状空間にはウェブ４および流体の流れに対して「抵
抗」として作用する部分としてのみの抵抗ワイヤコイル
９０部分のみが格納されるようになる。ヒータの組立て
中、連続するヒータ本体エレメント１のウェブ４を互い
に整列させて、；Ｉ　ｆｒＡＩ　Ｌだ壁を形成するよう
になる。正靴な整列は整列用ノツチ２０を用いることに
よって確めることができる。この結果、流体の流動抵抗
は比較的小さなものとなり、抵抗ワイヤコイル９の周り
の流れに対して最適条件が得られるようになる。

１５図および第６図で示す実施例においては、抵わ）゛
ワイヤコイル９を中空の円筒状支持本体１１の外１１＋
１１表面上に螺旋状に巻回する。本体１ノの外周表＋ｍ
ｒを１２個の放射状に突出すると共に軸状に延在するウ
ェブ１２で構成し、これらウェブ１２の各々は一連の凹
部１３を有し、この中に抵抗ワイヤコイル９の巻線を収
納するようにする。中空の円筒状本体ノーの内部に６個
をウェブ１４を設け、と１１らウェブ１４によって軸状
の凹部で形成した内１則部分１５に向けて包囲するよう
にして、第１図の実施例のようにり＼ ランプ部材を挿入する。第６図の左側の抵抗ワイヤコイ
ル９のターミナルｆ　２１Ｌｊの隣接のウェブ１４間の
通路を介して元の位置へ戻すように案内する。前述した
方法で抵抗ワイヤコイル９を巻回した本体１１を第５図
に示した中空のシリンダー６中に挿入すると共に、前述
のフランジエレメントによってその中に固定する。この
フランジエレメントは、この固定のために中火凹所に設
けた２個の端部包囲部相１２に停台している。

第５図、第６図に示した実施例においては、加熱すべき
空気は、同様に矢印Ｐの方向にヒータ本体中全通過する
ようになる。従って、この空気は、中空シリンダー６、
本体１１、外周つニブ１２間の通路および従って抵抗ワ
イヤコイル９の連続部分を通って流れるようになる。こ
の場合においても、空気の流れは、抵抗ワイヤコイルの
軸と垂面に交差する平面に沿って抵抗ワイヤコイル中を
通過するようになる。中空の円筒状本体１ノの内側スペ
ースをカバーまたはこれに類似したもので閉鎖して、空
気がこれを通って流れることを回避できる。第１図およ
び第５図に示した実施例においては、冷たい空気がヒー
タ本体中へ左端部から流れ込み、この結果、通ｎ１抵抗
ワイヤコイルの上流部分（流入する空気を最初に受ける
部分）は下流部分（空気の流出部分）に比べてかなりの
程度冷却される。この理由は、下流部分周辺を流れる空
気はすでに予熱されているからである。この結果、抵抗
ワイヤコイル９の下流部分が上流部分より高い温度で加
熱されるようになる。このような現象を回避するために
、抵抗ワイヤコイル９を別の実施例では可変ピッチコイ
ル部分で形成する。即ち、上流部分では、抵抗ワイヤの
巻線を比取・を的、稠密に巻回構成すると共に、ここを
通過する空気が下流部分に比べて単位長さ当り少なく流
れるようにする。この結果、抵抗ワイヤコイルがその全
体の長さに亘ってほぼ一定の湿度で加熱されるようにな
る特徴がある。

第１図の実施例においては、抵抗ワイヤコイル９の個々
の部分９ａの巻回数は以下の通りであシ、これは下流部
分に向って減少させである。

第１部分　　　　　５３回 第２　〃　　　　４０回 第３　〃　　　　３２回 第４　〃　　　　２６回 第５　〃　　　　２１回 第６　〃　　　　　１７回１ 第５図、第６図に示す実施例における抵抗ワイヤコイル
を空気の導入口から導出口重で伸縮させることができる
ので、コイルの単位長さ当シの巻線の数を連続的に流体
方向に減少させることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電気ヒータの一実施例の斜視図、 第２図は第１図の抵抗ワイヤコイルの余［親図、第３図
は第１図のヒータ本体エレメントの拡大図、 第４図は第３図のヒータ本体エレメントおよび抵抗ワイ
ヤコイル部分を示す図、 ８ｇ５図は第２の実施例の中空円筒状外側シェルの余１
視図、 卯６図は第５図の外側シェル中に挿入される支持部材の
か゛÷視親図ある。 １・・・ヒータ本体エレメント、２・・・中空円筒状外
仙］リング、３・・・円筒状内側部分、４・・・ウェブ
、６・・・中央開口１．’ｉａ〜５ｆ　、１３・・・凹
部、７・・・クランプエレメント、９・・・抵抗ワイヤ
コイル、１１・・・中壁円筒状支持本体、１６・・・中
空円筒。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦９ｂ 日９．２ Ｆｉｇ、３ Ｆｉｇ、４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １を今は中空の円筒状外側シェル（２）を有し、軸状通
   路を形成した耐火性材料から成る支持手段（３＋’）を
   このシェル内に配置し、更に、この支持手段に設けた螺
   旋状抵抗ワイヤコイル（９）を有し、このコイルを前記
   通路を経て流れる流体によって吹き抜けるようにした電
   気ヒータにおいて、前記外側シェル（２）および前記支
   持手段（３，４）を複数個の円板状ヒータエレメント（
   １）で形成し、これらヒータエレメントの各々を、外側
   リング（２）および放射状ウェブ（４）から構成し、前
   記抵抗ワイヤコイル（９）を収容する凹部（８）を隣接
   するヒータエレメント（１）の前記ウェブ（４）の間で
   形成し、前記抵抗ワイヤコイル（９）の個々の部分（９
   ａ）を隣接するヒータエレメント（１）間の横断面部に
   配置し、この部分（９ａ）を軸方向に延在する接続部分
   で、直列に相互接続したことを特徴とする電気ヒータ。 ２　はぼ中空の円筒状外側シェルｔ１６）を有し、軸状
   通路を形成した耐火性材料から成る支持手段（１））を
   このシェル内に配置し、更にこの支持手段に装着した螺
   旋状抵抗ワイヤコイル（９）を有し、このコイルを前記
   通路を経て流れる流体によって吹き抜けるようＫした電
   気ヒータにおいて、前記中空円筒ＩＡ　ｉｌｌ＋シェル
   （１６）および支持手段（１１）を別個の構成袈素とし
   て構成し、前記抵抗ワイヤコイル（９）を前記支持手段
   （１１）の外周部中に形成した対応する凹部（１３）中
   に螺旋状に巻回したことを特徴とする電気ヒータ。 ３、　前記抵抗ワイヤコイル（９）の巻線間の空間全前
   記電気ヒータの出口端部へ向って増大させるようにした
   ことを特徴とする電気ヒータ。 ４、　前記ヒータエレメント（１）間の横断面（幻に配
   置した前記抵抗ワイヤコイル（９）＋７）前記部分（９
   ａ）を閉じたほぼ円形構造とし、前記抵抗ワイヤコイル
   （９）の２個の＠壁部分（９ａ）を接続する軸状部分（
   ９ｂ）を、前記通路を’ｒ１４って成るヒータエレメン
   ト（１）から次のヒータエレメントへ１個のウェブ（４
   ）によって円周状に分岐するように案内させるようにし
   たことを特徴とする電気ヒータ。 ５、　中心内側部分（３）を軸状孔（，５ａ　。 ５ｂ、５ｃ）で形成したことを特徴とする電気ヒータ。 ６　前記支持手段（１１）に中空の円筒状外側壁を設け
   、この外側壁を、その内部が軸状に連続する壁の形状を
   有する放射状ウェブ（１４）で形成し、この外側壁の表
   面を放射状に突出する壁部分（１２）で形成し、この壁
   部分（１２）を放射方向に延在させると共に凹部（１３
   ）で形成することによって前記抵抗ワイヤコイル（９）
   全その内に保持するようにしたことを特徴とする電気ヒ
   ータ。 ７　前記ウェブ（４，１４）の中心接続部分を軸方向に
   連通ずる開口（６）で形成してこの中にクランプエレメ
   ント（７）を収納したこと？：特徴とする電気ヒータ。