JPS6341753Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はチユーブ内に収容されたヒータ素子の
発熱に基づいてチユーブの外壁面から輻射熱を発
する形式のチユーブヒータに係り、特にヒータ素
子をチユーブ内において所定位置関係に支持する
チユーブヒータ用支持碍子に関する。

従来より、炉内を不活性雰囲気に保つて間接加
熱を行なう工業炉などの加熱源として、ステンレ
ス鋼等の金属製チユーブ内に収容したニクロム等
の発熱材料からなるヒータ素子を発熱させて、チ
ユーブの外壁面から輻射熱を放射させる形式のチ
ユーブヒータが多く採用されている。この種のチ
ユーブヒータにおいては、チユーブの軸方向に配
設されるヒータ素子が、その中間部で互に或はチ
ユーブ壁と接触して電気的に短絡し、発熱量が低
下したり切れたりするのを防止するために、その
ような接触が生じない相対的位置関係にヒータ素
子を支持する支持碍子が使用されており、従来に
あつては、第１図に示されるような、略円柱状の
ボス部２と、外周部に多数の貫通孔４を有するフ
ランジ部６とが一体とされた形状の支持碍子８
が、第２図に示されるように、チユーブ１０の軸
方向に沿つて直列に連結されることによつて、そ
れぞれの貫通孔４の内面でヒータ素子としての発
熱体１２を軸方向の複数位置において支持するよ
うにされていた。即ち、支持碍子８が直列に配列
された場合、先端面に形成された突部１４と、そ
の突部１４に対応した形状で基端面に形成された
凹部１６とが係合して、隣接する支持碍子８の相
対的な回動および接近が担止されるようになつて
おり、これによつて貫通孔４に挿通された発熱体
１２が互に且つチユーブ１０に対して相対的位置
固定とされていたのである。

ところで、上述のようなチユーブヒータを加熱
源として利用する場合には、一つの炉に対して数
十本ものチユーブヒータが使用されるのが普通で
あるところから、１本毎の熱容量をできるだけ小
さくして全体の熱効率の向上を図ることが省エネ
ルギー対策上望ましく、また、炉の使用中に１本
でも不良となつた場合には良品との交換作業を行
う必要があり、高温のチユーブヒータのハンドリ
ングを容易にするために１本１本が少しでも軽量
であることが望ましい。

しかしながら、前記従来の形状の支持碍子を使
用したチユーブヒータでは、上記のような要望を
現状以上に満足させることは困難であつた。即
ち、チユーブヒータの熱容量の低減、重量の軽減
を図るためには、支持碍子の軽量化を図ればよい
のであり、この意味において、前記支持碍子８の
ボス部２を中空にするか、或はフランジ部６を薄
くすればよいのであるが、フランジ部６の厚さ
は、発熱体１２を支持するための機械的な強度が
必要であるため、ある程度厚くならざるを得ず、
また、ボス部２を中空にしてボス部２の肉厚をフ
ランジ部６のそれよりかなり薄くしようとする
と、製作時または使用中に熱応力によつてボス部
２の基端部に亀裂が生じてしまうところから、第
１図及び第２図に示されるような小径の貫通孔１
７を形成するが限度であつた。

本考案は、このような事情を背景として、従来
のチユーブヒータより軽く、しかも熱容量の小さ
いチユーブヒータを構成し得る支持碍子を提供す
ることを目的として為されたものであつて、本考
案に係るチユーブヒータ用支持碍子の特徴とする
ところは、中心部にチユーブの軸方向に平行な第
１の貫通孔を有すると共に外周部にヒータ素子が
挿通される複数の第２の貫通孔を有し、且つ第１
の貫通孔の両側開口部周縁に突部を備えた板状の
第１碍子と、中空筒状をなし、少なくとも両側開
口部が前記第１碍子の突部に対応した形状に形成
され、その開口部において隣接する前記第１碍子
の突部とそれぞれ係合してその隣接する第１碍子
を連結する第２碍子との組合せから成ることにあ
る。

このように、ヒータ素子を支持するためにある
程度厚みを要する第１碍子と、隣接する第１碍子
を連結するための中空状の第２碍子とを別体とす
れば、第２碍子を薄肉状にしても熱応力による亀
裂を生じる恐れがなく、従つて支持碍子全体の、
ひいてはチユーブヒータ全体の軽量化並びに熱容
量の低減が可能である。しかも、本考案によれ
ば、ヒータ素子の直径等の条件によつて第１碍子
によるヒータ素子の支持間隔を変更する必要が生
じた場合に、第２碍子のみを長さの異なるものに
変更すればよく、第１碍子をそのまま共通に使用
できる利点があり、チユーブヒータの製作上、従
来のものに比べて経済的に有利である。更に付言
すれば、第１碍子の突部を、第２の貫通孔の数に
関係なく共通にした場合には、これら第１碍子と
長さの異なる第２碍子とを様々に組み合せること
により、少ない部品で多様な条件に対応できるこ
ととなり、設計・製作コストを大幅に低減し得る
こととなる。

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第３図に示されるチユーブヒータ１８におい
て、２０は第１碍子であつて、チユーブ１０の内
径よりわずかに直径の小さい円板状をなし、チユ
ーブ１０の軸方向に所定の距離を隔てて適数個配
設されている。この第１碍子２０には第４図及び
第５図に示されるように、その中心部にチユーブ
１０の軸方向に平行に比較的大径の貫通孔である
中心孔２２が、また、その外周部近傍の同一円周
上の等間隔部位に、比較的小径の貫通孔である複
数の発熱体支持孔２４がそれぞれ形成されると共
に、上記中心孔２２の両側の開口部周縁に、外周
が略四角形状の突条２６がそれぞれ形成されてい
る。

一方、第３図において、２８は上記第１碍子２
０と交互に配設された第２碍子であつて、第４図
及び第６図に示されるように、薄肉円筒の両側開
口部に、第１碍子２０の突条２６に対応した、内
周が略四角形状の凹部３０が形成されている。

上記交互に配設された第１碍子２０と第２碍子
２８は、第４図及び第７図に示されるように、そ
れぞれの突条２６と凹部３０とが互に係合させら
れることにより、チユーブ１０の軸まわりの相対
回転が規制されており、また前述の如く第１碍子
２０の外径がチユーブ１０の内径よりわずかに小
さいだけであるところから、結果として全ての第
１碍子２０がチユーブ１０の軸心に対して相対的
に同一位置関係とされ、それらの外周部近傍に形
成された複数の対応する発熱体支持孔２４やそれ
ぞれチユーブ１０の軸方向に平行な直線上に位置
するようになつている。

そして、それら直線上に並んだ発熱体支持孔２
４を貫いて発熱体１２が配設されている。発熱体
１２は、第３図及び第８図に示されるように、チ
ユーブ１０の最先端側の第１碍子２０の、更にチ
ユーブ先端側においてそれぞれ隣接する直線状部
分が２つ１組に連結された、Ｕ字形状をなす複数
の発熱体エレメント３２からなるものであつて、
それら発熱体エレメント３２の端部が、チユーブ
１０の最基端側の第２碍子２８の、更にチユーブ
基端側に設けられた第３碍子３４を貫いて、第３
碍子３４のチユーブ基端側に形成された凹部３６
内で、第９図に示されるように連結部材３８，３
９によつて溶接されることによつて、電気的に１
本の発熱体１２とされている。なお、図示はしな
いが、上記第３碍子３４に形成された中心孔２２
のチユーブ先端側開口部周縁には、前記第１碍子
２０の突条２６と同様な突条が形成されており、
各第１碍子２０との相対的な回動が阻止されてい
る。

第３碍子３４のチユーブ基端側には第３碍子３
４に接して円板状の第４碍子４０が設けられてお
り、第１０図からも明らかなようにこの第４碍子
４０を貫いて、上記発熱体１２の端子となる発熱
体エレメント３２の２つの端部４２，４４がチユ
ーブ１０の基端側に向つて延び出させられてい
る。端部４２，４４は、チユーブ１０の開口部を
塞ぐように設けられた第５碍子４６を貫いてチユ
ーブ１０外にまで延設された端子ロツド４８，５
０に溶接されており、端子ロツド４８，５０を介
して図示されない電源に接続されるようになつて
いる。上記第４碍子４０と第５碍子４６とは、後
述する炉壁５２の厚さに相当する距離を隔てて設
けられており、それらの間にフアイバーフラツク
ス等の断熱材料が介在させられて断熱層５４とさ
れ、発熱体１２で発生される熱が炉壁５２外へ逃
げないようにされている。

なお、５６はチユーブ１０内の最先端側に設け
られる円板状の第６碍子であつて、この第６碍子
５６がチユーブ１０の内奥壁５８に当接するよう
に設けられることによつて、前記第４碍子４０と
の間に配設される第１、第２及び第３碍子２０，
２８及び３２の、即ち発熱体１２のチユーブ軸方
向の移動が阻止されるようになつている。

そして、上述のような構成のチユーブヒータ１
８が、第１１図に示されるように、加熱炉６０の
炉壁５２に形成されたチユーブ挿入孔６２から炉
内に挿入されて、炉壁５２並びに支持枠６４、或
は支持台６６等によつて保持され、この状態で発
熱体１２に通電されて、チユーブ１０の外壁面か
ら加熱炉６０内に発熱体１２の発熱に基づく輻射
熱を放射するのである。なお、このとき、チユー
ブ１０の開口部周縁に形成されたフランジ部６８
が炉壁５２の外面に当接して、チユーブヒータ１
８の加熱炉６０内方への移動を阻止し、前記断熱
層５４が炉壁５２のチユーブ挿入孔６２を塞ぐ位
置にくるようにされている。

以上の説明から明らかなように、本実施例のチ
ユーブヒータ用支持碍子は、比較的厚肉であるこ
とを要する第１碍子２０と、薄肉に構成し得る第
２碍子２８との交互の組合せによつて構成される
ので、全て厚肉状であることを要した従来の支持
碍子に比べて、重量も軽く、熱容量も小さくする
ことが可能である。

因みに、本考案者らが試作した本実施例の第１
碍子と第２碍子との１組の重量は126ｇであり、
従来の相当する支持碍子１個の155ｇに比べて約
20％軽くなつた。また、試作支持碍子と従来の支
持碍子の各々３組および３個を直列に連結したも
のに1KW用のニクロム線をセツトしたものを、
それぞれ外側を断熱したステンレスチユーブ内に
挿入し、通電して常温から260℃まで温度上昇さ
せた場合の温度の上昇程度を、中央の碍子に設置
したサーミスタ温度計で30秒毎に測定した。その
結果を、縦軸を温度（℃）、横軸を時間（分）と
するグラフにして第１２図に示す。第１２図から
明なかなように、本実施例の支持碍子を用いたも
のの温度上昇曲線（）は、従来の支持碍子を用
いた温度上昇曲線（）よりも傾斜が急で、260
℃に約１分も早く達しており、この結果から十数
組もの支持碍子を用いて約900℃にまで温度を上
昇させる通常のチユーブヒータの使用状態下にお
いて、常温から900℃に達するまでに更に大きな
時間差があることが理解されるのであり、このよ
うなチユーブヒータが一度に数十本づつ、１日に
数回も温度の上昇、下降のサイクルを繰り返す場
合の省エネルギ量が相当に大きなものであること
が理解されるのである。

なお、上記実施例においては、第１碍子２０の
突条２６及び第２碍子２８の凹部３０の外周及び
内周をそれぞれ略四角形状としたが、五角形、六
角形等他の多角形状とすることも可能である。ま
た、第２碍子２８の形状自体も円筒状に限らず、
他の多角形筒状としてもよい。更に、前記実施例
においては、第３碍子３４とチユーブ最基端側の
第１碍子２０との間、並びに第６碍子５６とチユ
ーブ最先端側の第１碍子２０との間には、それぞ
れ第２碍子２８が配設された構成としたが、チユ
ーブ１０の長さ等の条件に応じて、第２碍子２８
とは異なる長さの碍子を用いてもよいことはもち
ろんである。

その他、本考案は本考案の趣旨を逸脱しない範
囲内において種々の変形、改良を施した態様で実
施し得ることは言うまでもないところである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のチユーブヒータ用支持碍子の断
面斜視図であり、第２図はその支持碍子を使用し
て構成されたチユーブヒータの要部断面図であ
る。第３図は本考案の一実施例であるチユーブヒ
ータ用支持碍子を使用したチユーブヒータの一部
断面正面図、第４図はその要部断面図、第５図は
第３図のチユーブヒータに使用される第１碍子の
側面図、第６図は同じく第２碍子の側面図、第７
図乃至第１０図はそれぞれ第３図における−
，−，−，−断面図であり、第１
１図は第３図に示すチユーブヒータを加熱炉内に
装填した状態を略図的に示す図である。第１２図
は上記実施例の支持碍子及び従来の支持碍子を用
いて実験的に測定した温度上昇曲線の１例を示す
グラフである。 １０：チユーブ、１２：発熱体、１８：チユー
ブヒータ、２０：第１碍子、２２：中心孔、２
４：発熱体支持孔、２６：突条、２８：第２碍
子、３０：凹部、３２：発熱体エレメント、３
４：第３碍子、４０：第４碍子、４６：第５碍
子、４８，５０：端子ロツド、５４：断熱層、５
６：第６碍子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 チユーブの外壁面から輻射熱を発するチユーブ
   ヒータにおいて、該チユーブ内にその軸方向に配
   設されるヒータ素子相互及び該チユーブとの相対
   位置を所定の位置関係に保つべく該ヒータ素子を
   前記軸方向の複数位置において支持するチユーブ
   ヒータ用支持碍子であつて、 中心部に前記軸方向に平行な第１の貫通孔を有
   すると共に外周部にヒータ素子が挿通される複数
   の第２の貫通孔を有し、且つ前記第１の貫通孔の
   両側開口部周縁に突部を備えた板状の第１碍子
   と、 中空筒状をなし、少なくとも両側開口部が前記
   第１碍子の突部に対応した形状に形成され、該開
   口部において隣接する前記第１碍子の突部とそれ
   ぞれ係合して該隣接する第１碍子を連結する第２
   碍子と の組合せから成ることを特徴とするチユーブヒー
   タ用支持碍子。