KR970004827B1

KR970004827B1 - 외장 히터 및 그 형성방법

Info

Publication number: KR970004827B1
Application number: KR1019920002848A
Authority: KR
Inventors: 시게토시 나가노; 아키라 타카나카; 아키라 소가베
Original assignee: 사카구치 덴네츠 가부시키가이샤; 사카구치 미요코
Priority date: 1991-02-26
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 1997-04-04
Also published as: EP0501788A1; EP0501788B1; KR920017513A; TW210420B; DE69210287D1; SG49226A1; JPH04272685A; HK27197A; US5198641A; DE69210287T2

Abstract

내용 없음.

Description

외장 히터 및 그 형성방법

제1도는 종래의 외장 히터의 측단면도.

제2도는 제1도의 2-2선에 따른 수직단면도.

제3도는 본 발명의 일 실시형태에 따른 외장 히터의 측단면도.

제4도는 제3도의 4-4선에 따른 단면도.

제5도는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 외장 히터의 측단면도.

제6도는 제5도의 6-6선에 따른 단면도.

제7도는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 외장 히터의 측단면.

제8도는 제7도의 8-8선에 따른 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 21 : 금속파이프 2 : 바닥판

5 : 사기 애자 코어 7, 27 : 리드 핀

8, 28 : 내부 발열선 10, 29 : 내열절연물

12, 12a : 외장히터

본 발명은 외장 히터(sheathed heater)에 관한 것으로, 특히, 고온 분위기에서 사용하기 위한 외장 히터 및 그의 형성방법에 관한 것이다.

종래의 외장 히터 또는 카트리지형 히터에 있어서는, 스테인리스강 파이프와 같은 금속파이프가 사용된다. 따라서, 외장 히터가 600℃ 이상의 고온 분위기에서 사용되면, 금속파이프내에 채워진 마그네시아(magnesia)와 같은 내열절연물의 절연성이 온도의 상승에 따라 감소되기 때문에, 내부 발열선으로부터 금속파이프로 흐르는 누설전류가 증가하게 된다. 누설전류가 소정 값 이상으로 증가된 때, 외장 히터에 대한 전원이 차단기가 작동하여 전원회로를 차단하게 되기 때문에, 가열작업이 능률적으로 실행될 수 없다.

종래의 외장 히터(30)는, 제1도와 제2도에 도시된 바와 같이, 스테인리스강 파이프와 같은 금속파이프(31)와, 그 금속파이프의 바닥부에서 그 금속파이프(31)를 막는 바닥판(32)과, 상기 금속파이프(31)의 중앙에 배치된 사기 애자(porcelain insulator) 코어(33)와, 그 사기 애자 코어(33)를 관통하여 형성된 작은 구멍에 기부가 끼워진 한쌍의 리드 핀(lead pin)(34)과, 상기 사기 애자 코어(33) 둘레에 감겨진 내부 발열선(35)과, 상기 금속파이프(31)와 상기 사기 애자 코어(33) 사이에 형성된 공간에 채워진 내열절연물(37)로 이루어져 있다.

이와 같은 외장 히터(30)에 있어서는, 그 히터가 600℃ 이상의 고온 분위기에서 사용되는 경우, 금속파이프(31)내에 채워진 내열절연물(37)의 절연성이 온도의 상승에 따라 감소하게 되고, 따라서, 내열절연물(37)을 통하여 내부 발열선(35)으로부터 금속파이프(31)로 흐르는 누설전류가 증가되어, 외장 히터와 그의 전원 사이에 배치된 차단기(도시되지 않음)가 작동되어 가열작업을 중단시키게 된다. 따라서, 가열작업을 능률적으로 행할 수 없었다. 또한, 다수의 외장 히터가 사용되는 경우에는, 작업자는 누설전류가 큰 외장 히터를 찾아내어 그것을 교체하여야 하고, 그 다음, 차단기를 재투입하여야 하므로, 많은 시간과 노력이 필요하였다.

지금까지는 일본 공개특허공고 제155,690/83호, 제157,090/83호 및 제157,079/83호 공보에 기술된 바와 같은 외장 히터의 제작방법이 제안되었다. 일본 공개특허공고 제155,690/83호에 나타내어진 방법에 있어서는, 얇은 금속판이나 금속선을 금속파이프와 내부 발열선 사이에 삽입하고, 외장 히터가 조립된 후에, 마그네시아와 같은 내열절연물의 절연성이 감소되지 못하도록 내부 발열선의 증발을 막기 위해 그 금속판을 산화시켰다. 그러나, 그 금속판은, 600℃ 이상의 고온 분위기에서 내부 발열선으로부터 금속파이프로 흐르는 누설전류를 충분히 감소시킬 수 없다.

일본 공개특허공고 제157,080/83호에 있어서는, 상기와 동일한 목적을 달성하도록 내부 발열선의 증발을 막기 위해 금속파이프의 내면을 금속산화물분말을 포함하는 페인트로 피복한다. 그러나, 이러한 구조 역시 600℃ 이상의 고온 분위기에서 누설전류를 충분히 감소시킬 수 없고, 금속파이프의 전체 내면을 페인트로 균일하게 피복하는 것이 매우 어렵다. 또한, 이 방법은 복잡하고 비용이 많이 든다.

일본 공개특허공고 제157,079/83호에서는, 금속파이프의 내면을 금속으로 피복하고, 외장 히터 조립후, 상기와 동일한 목적을 달성하기 위해 그 금속을 그 금속을 열로 산화시킨다. 그러나, 이러한 외장 히터에 있어서도, 상기한 바와 같이 600℃ 이상의 고온 분위기에서 누설전류가 충분히 감소될 수 없다.

본 발명의 목적은, 외장 히터가 600℃ 이상의 고온 분위기에서 사용될 수 있도록 내부 발열선으로부터 금속파이프로 흐르는 외장 히터에서의 누설전류를 감소시키는데 있다.

상기 목적은, 전체 내면이 미리 산화된 금속파이프와, 그 금속파이프내에 삽입된 내부 발열선과, 그 내부 발열선의 양단부에 각각 연결된 리드 핀과, 상기 금속파이프와 상기 내부 발열선 사이에 형성된 공간에 채워진 내열절연물로 이루어진 외장 히터에 의해 달성될 수 있다.

상기 목적은 또한, 금속파이프와, 그 금속파이프내에 삽입된 내부 발열선과, 그 내부 발열선의 양단부에 각각 연결된 리드 핀과, 상기 금속파이프와 상기 내부 발열선 사이에 형성된 공간내에 채워진 내열절연물로 이루어지고, 상기 내부 발열선과 리드 핀의 외부 표면이 미리 산화된 외장 히터에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 외장 히터에 따르면, 그 외장 히터가 600℃ 이상의 고온 분위기에서 사용될 때라도, 내부 발열선으로부터 금속파이프로 흐르는 누설전류가 충분히 감소될 수 있는데, 이것은, 충분한 산소의 존재하에 고온 분위기에서 금속파이프의 전체 내부 표면 또는 내부 발열선과 리드 핀의 외부 표면을 처리하거나, 또는 산화제와 같은 화학약품으로 그들을 처리함으로써, 고온에서 양호한 절연성을 가지는 충분한 산화피막이 금속파이프의 전체 내부 표면 또는 내부 발열선과 리드 핀의 외부표면에 매우 쉽게 형성되기 때문이다.

본 발명의 또 다른 목적 및 특징은 첨부 도면에 의거하여 보다 상세히 설명된 하기 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

이후, 본 발명의 일 실시형태를 제3도와 제4도를 참조하여 설명한다.

본 발명의 외장 히터(12)는, 스테인리스강, 철 또는 다른 내열성의 특수강으로 만들어지고, 바닥부에 동일 재료로 된 바닥판(2)을 가지는 금속파이프(1)와, 마그네시아 등을 고형화하여 형성되고 금속파이프(1)의 중앙에 배치되는 사기 애자 코어(5)와, 그 사기 애자 코어(5)를 관통하여 형성된 작은 구멍(6)에 기부가 끼워진 한쌍의 리드 핀(7)과, 사기 애자 코어(5) 둘레에 코일 형태로 감겨지고 니크롬선으로된 내부 발열선(8)과, 금속파이프(1)와 바닥판(2)과 사기 애자 코어(5) 사이에 형성된 공간내에 채워지고 마그네시아 등으로된 내열절연물(10)로 이루어진고, 상기 한쌍의 리드 핀(7)이 상기 내부 발열선(8)의 양단부에 각각 전기적으로 연결되어, 발열소자(9)를 형성한다.

본 발명에 있어서는, 외장 히터가 조립되기 전에, 충분한 산소의 존재하에 고온 분위기에서 금속파이프(1)와 바닥판(2)을 또는, 내부 발열선(8)과 리드 핀(7)을 처리하거나, 또는 산화제와 같은 화학약품으로 그들을 처리함으로써, 금속파이프(1)의 전체 내부 표면(3)과 바닥판(2)의 내부 표면(3a)을 산화시키거나, 또는, 내부 발열선(8)과 한쌍의 리드 핀(7)의 외부 표면들을 산화시켜, 그들 표면에 산화피막을 형성한다.

본 발명의 다른 실시형태를 제5도와 제6도에 의거하여 설명한다.

이 실시형태에 있어서는, 외장 히터(12a)는, 스테인리스강, 철 또는 다른 내열성의 특수강으로 만들어진 금속파이프(21)와, 그 금속파이프(21)내에 삽입된 코일 형태의 니크롬선의 내부 발열선(28)과, 그 내부 발열선(28)의 양단부에 각각 연결되고 금속파이프(21)의 외부로 연장하는 리드 핀(27)과, 금속파이프(21)와 내부 발열선 상이에 형성된 공간내에 채워지고 마그네시아 등으로 된 내열절연물(29)로 구성된다.

외장 히터가 조립되기 전에, 충분한 산소의 존재하에 고온 분위기에서 금속 파이프(21)를, 또는, 내부 발열선(28)과 리드 핀(27)을 처리하거나, 또는 산화제와 같은 화학약품으로 그들을 처리함으로써, 금속파이프(21)의 내부 표면(23)을 산화시키거나, 또는, 내부 발열선(28)과 리드 핀(27)의 외부 표면들을 산화시켜, 그들 표면에 산화피막을 형성한다.

제7도 및 제8도에 도시된 본 발명의 또 다른 실시형태에서는, 외장 히터(12b)의 내부 발열선(38)이 직선의 와이어로 형성된다.

상기한 모든 실시예에서, 원형 단면을 가지는 금속파이프가 사용되었으나, 사각형, 삼각형, 타원형 등의 단면을 가지는 금속파이프가 이용될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

상기 산화는, 상기 금속파이프 등의 전체 내부 표면의 색깔이 연한 갈색, 갈색 또는 검은색으로 바뀔 때까지 금속파이프 등을 약 5분∼10시간 이상 동안 약 300∼1300℃의 온도에서, 또는 약 5분∼1시간 동안 약 1000∼1300℃의 온도에서 충분한 공기 또는 산소를 함유하는 전기로내에서 가열하는 것과 같은 방법으로 실행될 수 있다. 산화되는 금속 표면의 중량은, 산화된 표면이 연한 갈색으로 바뀐 경우에는, 산화에 의해 약 0.01㎎/㎠의 산화된 표면 만큼 증가된다.

다른 방법에서는, 그러한 산화가, 산화제와 같은 공지의 화학약품을 가함으로써 실행될 수 있다.

이와 같은 산화에 의해, 형성된 산화피막으 절연성은 600℃ 이상의 온도에서도 누설전류를 감소시키는데 충분히 크게 된다.

본 발명의 외장 히터에 따르면, 외장 히터가 600℃ 이상의 고온 분위기에서 사용되는 경우, 누설전류는 종래의 외장 히터에서의 누설전류의 1/3∼1/10로 감소될 수 있는데, 그 이유는 금속파이프 또는 내부 발열선 및 리드 핀이 완전히 그리고 균일하게 산화되고, 형성된 산화피막의 절연성이 매우 높기 때문이다.

따라서, 본 발명은 누설전류를 감소시키는데 효과적이기 때문에, 외장 히터와 그의 전원 사이에 설치된 차단기의 빈번한 차단작동과 관련된 단점이 배제되고, 또한, 외장 히터를 사용하는 가열작업이 능률적이고 경제적으로 실행될 수 있다.

Claims

전체 내부 표면이 미리 산화된 금속파이프와, 상기 금속파이프내에 삽입된 내부 발열선과, 상기 내부 발열선의 양단부에 각각 연결된 리드 핀과, 상기 금속파이프와 상기 내부 발열선 사이에 형성된 공간내에 채워진 내열절연물로 이루어진 외장 히터.
제1항에 있어서, 상기 산화가, 충분한 산소의 존재하에 고온 분위기에서 상기 금속파이프를 처리함으로써 실행됨을 특징으로 하는 외장 히터.
제1항에 있어서, 상기 금속파이프의 상기 전체 내부 표면이 적어도 연한 갈색으로 채색되는 정도로 산화됨을 특징으로 하는 외장 히터.
제1항에 있어서, 상기 산화가 화학약품을 가함으로써 실행됨을 특징으로 하는 외장 히터.
제1항에 있어서, 상기 내부 발열선이 코일 형태임을 특징으로 하는 외장 히터.
제1항에 있어서, 상기 금속파이프의 중앙에 사기 애자 코어가 배치되고, 상기 내부 발열선이 상기 사기 애자 코어 둘레에 감겨진 코어임을 특징으로 하는 외장 히터.
제1항에 있어서, 상기 내부 발열선이 직선 와이어임을 특징으로 하는 외장 히터.
금속파이프와, 상기 금속파이프내에 삽입된 내부 발열선과, 상기 내부 발열선이 양단부에 각각 연결된 리드 핀과, 상기 금속파이프와, 사기 내부 발열선 사이에 형성된 공간내에 채워진 내열절연물로 이루어지고, 상기 내부 발열선과 리드 핀의 외부 표면들이 미리 산화되어 있는 것을 특징으로 하는 외장 히터.
제8항에 있어서, 상기 산화가 충분한 산소의 존재하에 고온 분위기에서 상기 내부 발열선과 사이 리드 핀을 처리함으로써 실행됨을 특징으로 하는 외장 히터.
제8항에 있어서, 상기 내부 발열선 및 리드 핀의 외부 표면들이, 적어도 연한 갈색으로 채색되는 정도로 산화됨을 특징으로 하는 외장 히터.
제8항에 있어서, 상기 산화가, 화학약품을 가함으로써 실행됨을 특징으로 하는 외장 히터.
제8항에 있어서, 상기 내부 발열선이 코일 형태임을 특징으로 하는 외장 히터.
제8항에 있어서, 상기 금속파이프의 중앙에 사기 애자 코어가 배치되고, 상기 내부 발열선이 상기 사기 애자 코어 둘레에 감겨진 코일임을 특징으로 하는 외장 히터.
제8항에 있어서, 상기 내부 발열선이 직선 와이어임을 특징으로 하는 외장 히터.
금속파이프와, 상기 금속파이프내에 삽입된 내부 발열선과, 상기 내부 발열선의 양단부에 각각 연결된 리드 핀과, 상기 금속파이프와 상기 내부 발열선 사이에 형성된 공간에 채워진 내열절연물로 이루어지고, 상기 금속파이프의 전체 내부 표면과 상기 내부 발열선과 리드 핀의 표면이 미리 산화되어 있는 것을 특징으로 하는 외장 히터.
제15항에 있어서, 상기 산화가, 충분한 산소의 존재하에 고온 분위기에서 상기 금속파이프, 내부 발열선 및 리드 핀을 처리함으로써 실행됨을 특징으로 하는 외장 히터.
제15항에 있어서, 상기 금속파이프의 상기 전체 내부 표면과 상기 내부 발열선과 리드 핀의 외부 표면이, 적어도 연한 갈색으로 채색되는 정도로 산화됨을 특징으로 하는 외장 히터.
제15항에 있어서, 상기 산화가, 화학약품을 가함으로써 실행됨을 특징으로 하는 외장 히터.
제15항에 있어서, 상기 내부 발열선이 코일 형태임을 특징으로 하는 외장 히터.
제15항에 있어서, 상기 금속파이프의 중앙에 사기 애자 코어가 배치되고, 상기 내부 발열선이 상기 사기 애자 코어 둘레에 감겨진 코일임을 특징으로 하는 외장 히터.
제15항에 있어서, 상기 내부 발열선이 직선 와이어임을 특징으로 하는 외장 히터.
고온 작업에서도 누설전류가 적은 외장 히터를 형성하는 방법으로서, (a) 내부 표면을 가진 금속파이프와, 양단부에 리드 핀이 부착된 발열선을 제공하는 단계; (b) 상기 외장 히터가 고온 분위기에서 사용될 때 상기 발열선과 리드 핀으로부터 상기 금속파이프로 흐르는 누설전류를 감소시키기 위하여, 상기 금속파이프의 전체 내부 표면과 상기 발열선 및 리드 핀의 외부 표면중 적어도 하나를 산화시키는 단계; (c) 상기 발열선과 리드 핀을 상기 금속파이프내에 삽입하는 단계; 및 (d) 상기 발열선과 리드 핀과 상기 금속파이프 사이에 형성된 공간에 내열절연물을 충전하는 단계를 포함하는 외장 히터 형성방법.