JPS6112180B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱媒体を加熱して一種の熱交換器と
して使用される電気ヒーターの改良に関するもの
である。

電気ヒーターの内でも大型のものは、原子炉の
模擬実験に於いて、原子炉の炉心温度と等しい
1000℃以上の高温度を発生させる熱発生源として
使用される。

かかる使用目的の電気ヒーターは、例えば第１
図に示す如く電気抵抗を大きくする為に、中空円
筒になすと共に肉厚を薄くしたヒーターエレメン
ト１を、断熱材２が内張りされリフレター２ａに
て押えられた圧力容器３内に多数配設し、高圧の
熱媒体である700℃のHeガスを圧力容器３の一側
のガス流入口４より内部に流入し、ヒーターエレ
メント１の中空部を通して（外側を通す場合もあ
る）1000℃まで加熱し、圧力容器３の他側のガス
流出口５より流出していた。

ところで、上記電気ヒーターに於けるヒーター
エレメント１は、高温雰囲気のガス流出口５側の
管板６に一端を支持固定し、途中を絶縁材を介し
てサポート７に挿通支持し、他端部を低温雰囲気
のガス流入口４側の管板８に挿通支持していて、
低温側に熱膨脹するようになつている。

このようにヒーターエレメント１の一端を高温
雰囲気の管板６に支持固定した電気ヒーターで
は、肉厚が薄く電気抵抗が大きく熱容量の小さい
ヒーターエレメント１に、あまり大きな熱応力が
かからず、またその熱応力は低温側に熱膨脹する
ことによつて吸収緩和することができるが、肉厚
が厚く電気抵抗が小さく熱容量の大きい管板６
は、ヒーターエレメント１からの熱伝達を受けて
高温となつて極めて大きな熱応力がかかると、該
管板６はスペーサー９を介して圧力容器３の内面
に支持固定され、しかも前述の如く多数のヒータ
ーエレメント１の一端を支持固定せしめているの
で、熱膨脹する余裕が少なく、従つて前記熱応力
を吸収緩和することができずに変形損傷し、ひい
ては管板６に支持固定したヒーターエレメント１
の一端部も損傷し、Heガスの流動に支障を来た
し、Heガスを所要の温度まで加熱することがで
きない等の問題があつた。

本発明はかかる問題点を解消すべくなされたも
のであり、ヒーターエレメントを管板に支持固定
せずに上方に延長し、断熱材で被われた低温空間
内で支持固定して、管板に熱応力がかからないよ
うにした電気ヒーターを提供せんとするものであ
る。

以下本発明による電気ヒーターの一実施例を第
２，３図によつて説明すると、３′は圧力容器
で、一側のガス流入口４′から他側のガス流出口
５′までの直胴部の内周面に断熱材２′が所要の厚
さに張設され、リフレクター２ａに押えられた内
部空間３ａ内に一定間隔に管板６ａ，６ｂ，６ｃ
がスペーサー９′を介して圧力容器３′の内周面に
支持固定されている。これら管板６ａ，６ｂ，６
ｃには肉厚を薄くした中空円筒のヒーターエレメ
ント１′が多数等間隔に電気絶縁材２４を介して
摺動可能に挿通され、このヒーターエレメント
１′のガス流出口５′側は延長せしめられて、その
一端が内部空間３ａの一端を封塞した断熱材１１
に貫通され、そしてこの断熱材１１と圧力容器
３′の一端部に充填した断熱材１２とにより隔絶
された低温空間１３にてエレメント受１４に支持
固定されている。即ち、第３図に示す如くヒータ
ーエレメント１′の一端に設けられたフランジ１
ａがエレメント受１４の筒体１４ａのフランジ１
４ｂと押え板１５とに挾まれてボルト１６にて締
付固定されている。前記断熱材１１で囲繞された
ヒーターエレメント１′の一端部内部空間は封塞
され、断熱材１１と管板６ａとの間のガス出口部
空間１７に於けるヒーターエレメント１′の外周
面には一定間隔に多数のガス吐出孔１８が穿設さ
れている。前記圧力容器３′の内部空間３ａの他
端を封塞した断熱材１９と管板６ｃとの間のガス
入口部空間２０にはヒーターエレメント１′の他
端開口面を臨ましめている。

尚、ヒーターエレメント１′の他端部にはバー
２１が取付けられ、このバー２１が断熱材１９を
気密に貫通して水冷電極２２に取付けられたブー
スバー２３と電気的に接続されており、またヒー
ターエレメント１′はエレメント受１４、その支
持部材１４′を介して圧力容器３′と電気的に接続
されている。

かように構成された本発明の電気ヒーターに於
いて、水冷電極２２に通電されると、これよりブ
ースバー２３、バー２１を経てヒーターエレメン
ト１′に通電され、エレメント受１４、支持部材
１４′を介して圧力容器３′にアースされ、一つの
スター結線が構成され、ヒーターエレメント１′
が加熱される。一方ガス流入口４′からガス入口
部空間２０内に入つた高圧の熱媒体である700℃
のHeガスは、ヒーターエレメント１′の中空部を
通つて加熱され、一端部外周のガス吐出孔１８よ
りガス出口部空間１７に入り、ガス流出口５′よ
り1000℃の温度で出る。

然して高温で赤熱しているヒーターエレメント
１′はHeガスとの熱交換によりガス流入口４′側
が低く、ガス流出口５′が高くなつて温度差が生
じ、熱応力が生じるが、該ヒーターエレメント
１′は管板６ａ，６ｂ，６ｃと絶縁材２４にて電
気絶縁されて長手方向に摺動可能となつており、
しかもガス流出口５′側が延長されてその一端が
断熱材１１，１２で隔絶した低温空間１３にてエ
レメント受１４に支持固定されているので、この
ヒーターエレメント１′は管板６ａ，６ｂ，６ｃ
に拘束されることなくガス入口部空間２０側に熱
膨脹して熱応力を吸収緩和することになる。

また管板６ａ，６ｂ，６ｃは、前述の如くヒー
ターエレメント１′と絶縁材２４にて電気絶縁さ
れ、且つヒーターエレメント１′が摺動し得るよ
うに支持しているだけであるから、ヒーターエレ
メント１′に拘束されることがなく、ヒーターエ
レメント１′から直接熱伝達を受けることもな
い。従つて、各管板がヒーターエレメント１′の
輻射熱を受け、またガス入口部空間２０側とガス
出口部空間１７側の管板６ａ，６ｃがHeガスに
触れて温度上昇しても、これら各管板自体にはど
の部分においても殆んど温度差がないので、熱応
力の発生が少ない。

以上詳述した通り本発明の電気ヒーターは、ヒ
ーターエレメントを管板に固定せずに断熱材で被
われた低温空間内で一端を支持固定し、管板には
絶縁材を介して摺動可能に挿通支持しているの
で、ヒーターエレメントはHeガスとの熱交換に
よりガス流入口側とガス流出側との間で温度差が
生じ、熱応力が生じても、管板に拘束されること
なく長手方向に熱膨脹して熱応力を吸収緩和する
ことができる。

また管板は、高熱のヒーターエレメントから直
接熱伝達を受けることがなく、しかもヒーターエ
レメントに拘束されることもないので、ヒーター
エレメントから輻射熱やHeガスとの接触による
受熱があつても管板そのものには殆んど温度差が
なく、熱応力の発生は極めて少ない。従つて管板
が変形損傷するようなことがないので、ヒーター
エレメントも損傷することがなく、Heガスの流
動に支障を来たすこともなく、確実にHeガスを
所要の温度まで充分加熱することができる等の優
れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電気ヒーターの縦断面図、第２
図は本発明の電気ヒーターの縦断面図、第３図は
本発明の電気ヒーターに於けるヒーターエレメン
トの支持固定状態を示す拡大縦断面図である。 １′……ヒーターエレメント、２′……断熱材、
２ａ……リフレクター、３′……圧力容器、３ａ
……内部空間、４′……ガス流入口、５′……ガス
流出口、６ａ，６ｂ，６ｃ……管板、１１，１２
……断熱材、１３……低温空間、１４……エレメ
ント受、１４′……支持部材、１４ａ……筒体、
１４ｂ……フランジ、１５……押え板、１６……
ボルト、１７……ガス出口部空間、１８……ガス
吐出孔、１９……断熱材、２０……ガス入口部空
間、２１……バー、２２……水冷電極、２３……
ブースバー、２４……電気絶縁材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電気ヒーターに於いて、中空円筒のヒーター
   エレメントを各管板に電気絶縁して摺動可能に貫
   通すると共にガス流出口側を延長してその一端を
   断熱材で隔絶した低温空間にてエレメント受に支
   持固定し、断熱材で囲繞されたヒーターエレメン
   トの一端部内部空間を封塞すると共にガス流出口
   に連なるガス出口部空間に於けるヒーターエレメ
   ントの外周面に多数のガス吐出孔を穿設したこと
   を特徴とする電気ヒーター。