(57)【要約】【構成】電気加熱パネルである。このパネルは、矩形ベース部をもつ内側シェルと、内部に、一連のＵ字形ベンドをもつカバーからなる外側気密アルミニウムシェルからなる。このカバーの内部に、一連のＵ字形ベンドを有し、外側シェルと一体化された気密コネクタモジュールの内部まで延長する２つの擬似円形端部をもつ平面蛇線体の形を取るオーミック抵抗を配設する。蛇線体は、断面が矩形、幅および厚みが一定で、幅／厚み比が３未満のステンレスＡＩＳＩ３０４鋼からなる剛性バーから構成する。それぞれ蛇線体の各面に接触する内側シェルおよびカバーに接触する２枚の雲母シートが蛇線体を外側シェルから絶縁するとともに、自由内部空間を最小限に抑える。内側シェルのベース部が、ハードな陽極処理によって形成され、かつ赤外線照射に有利に作用する黒色の厚い酸化物層を有する。内部の断熱体がカバーに向う熱の流れを妨害する。コネクタモジュールは、広い円形ベース部を有し、ベース部のねじによって給電ワイヤおよび蛇線体の端部に接続された、２つの真鋳カラムを有する。プロウブが、蛇線体に接触する温度を測定する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密シール筐体からなり、この筐体が、実質的に矩形のベース部をもつシェル（１）、およびカバー（１ＣＯＰ）からなり、このカバー内部に、高導電性材料からなる一連のＵ字形ベンドをもつ実質的に平面の蛇線体（２）の形を取り、蛇線体（２）に接触する電気的な絶縁材料（１７Ａ、１７Ｂ）を介在させることによって上記筐体から電気的に絶縁した電気抵抗を配設し、シェル（１）およびカバー（１ＣＯＰ）で内部の自由空間を最小限に抑えた電気加熱パネルにおいて、上記高導電性材料が横断面が矩形で、幅および厚みを一定に設定した剛性バー（２）を構成することを特徴とする電気加熱パネル。
【請求項２】
上記蛇線体形状電気抵抗が、４００℃以上の温度で永久的に動作できるために好適である請求項１記載のパネル。
【請求項３】
上記高導電性材料が、ステンレス鋼として知られ、好ましくはＡＩＳＩ３０４として分類されている鋼である請求項１または２記載のパネル。
【請求項４】
断面が矩形の上記剛性バーの幅／厚み比が３未満である請求項３記載のパネル。
【請求項５】
蛇線体（２）を構成する上記バーが、長さが約２０ｍである請求項４記載のパネル。
【請求項６】
上記蛇線体（２）がほぼ上記バー（２）の幅だけ分離した隣接平行導体からなる請求項４または５記載のパネル。
【請求項７】
上記蛇線体（２）の断面が、非常に高い圧力で水を点状に噴射することによって金属のシートを切断することによって得た高精度断面である請求項１〜６のいずれか１項記載のパネル。
【請求項８】
上記気密筐体が、アルミニウム製であり、そして上記シェル（１）のベース部の外面が主に黒色の厚い陽極処理酸化物層（３０）を有し、この酸化物層をベース部の全体に均一に展開して赤外線照射を促進できるようにした請求項１〜７のいずれか１項記載のパネル。
【請求項９】
上記酸化アルミニウム層（３０）が、厚みが約８０μｍで、このアルミニウム層を上記ベース部の内面に被覆して第２のより薄い層（３１）を形成した請求項８記載のパネル。
【請求項１０】
上記カバー（１ＣＯＰ）と上記蛇線体（２）との間に、断熱層（１６）を配設した請求項１〜９のいずれか１項記載のパネル。
【請求項１１】
上記蛇線体（２）の各対の隣接導体の間に、絶縁材料からなるスペーサストリップを配設した請求項１〜１０のいずれか１項記載のパネル。
【請求項１２】
蛇線体（２）を構成する上記バーの端部が、上記蛇線体それ自体を超えて広がり、給電ワイヤに接続できるコネクタ手段（１４、１２）に接続する擬似円形（ＴＲＡ、ＴＲＢ）の形を取る請求項１〜１１のいずれか１項記載のパネル。
【請求項１３】
上記コネクタ手段（１２、１４）および上記蛇線体（２）の上記擬似円形端部（ＴＲＡ、ＴＲＢ）を、上記シェル（１）の一端に連絡するコネクタモジュール（ＭＤＣ）の内部に配設した請求項１２記載のパネル。
【請求項１４】
上記コネクタ手段（１２、１４）が、２つの内部が中空の、導電性コネクタカラム（１２）を有し、これらコネクタカラムにそれぞれの給電ワイヤを挿入接続し、上記蛇線体（２）のそれぞれの擬似円形端部（ＴＲＡ、ＴＲＢ）にねじ固定したシャンク（１４）よりも円形ベース部を広くした請求項１３記載のパネル。
【請求項１５】
上記気密コネクタモジュール（ＭＤＣ）のカバー（８）をシェル（１）のベース部に対向する壁内の開口の縁部にねじ固定し、上記コネクタカラム（１２）に、気密ワイヤホルダ（ＣＬ１、ＣＬ２、４，１）を受け取る２つの孔を設けた請求項１４記載のパネル。
【請求項１６】
上記カバー（１ＣＯＰ）および上記断熱層（１６）を介して温度プロウブ（２２）を上記バー（２）に近接配置した請求項１〜１５のいずれか１項記載のパネル。
【請求項１７】
電気ワイヤによって上記温度プロウブ（２２）を、蛇線体（２９）の内部に流れる電流調整システムに接続した請求項１６記載のパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気加熱技術、より具体的には、ステンレス鋼の電気抵抗による陽極処理アルミニウムの放射パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の技術分野には、家庭用加熱処理用途の放射パネル、あるいはより高温で稼動する工業用炉を用途とする放射パネルが含まれる。これらパネルの場合、Ｑ＝Ｒ×Ｉ２×ｔによって表されるジュール効果を利用する。なお、発生熱量Ｑは、ｔの時間電気抵抗導体Ｒを介して、より高い電子の平均速度によって生じる大きな衝突により加熱される電流Ｉに関係がある。
【０００３】
ジュール効果によって発生する熱は、被加熱体に通常の方法、即ち伝熱、対流、放射のうち最も適する方法で伝えられる。例えば、真空中では、熱エネルギーは、放射によってのみ広がるが、熱源が被加熱体に接触していない場合、唯一の考えられる方法は、対流および放射である。後者の場合に必要なものとは逆に、対流には、流体（液体または気体）の熱源と被加熱体との間の移動が関与する。パネルが大気と接触しているため、これら二つの効果は完全に分離できないことは明らかであるが、局所加熱が必要な場合、即ち、近接配置の被加熱体に放射する場合（例えば、インキュベータの赤外ランプの場合）、あるいは放射が、被加熱体に直接作用する場合（例えば、電子レンジの場合）、対流作用を小さくできる。さらに、加熱を比較的低温度で行う場合のように、質量輸送量は熱源と被加熱体との間にある熱ヘッドに依存するため、対流作用が小さくなる。放射パネルの場合、対流ではなく、赤外放射によって伝熱を行うことが試みられ、このために、熱抵抗を発生するために高品質導体が使用されている。というのは、抵抗の値がかなり低いと、非常に大きなパネルが必要になり、動作温度をそれほど高くする必要なく、熱交換が生じるからである。
【０００４】
抵抗は、オームの法則によって確立された材料の電気特性であり、金属の場合最も低い。比抵抗ρ、即ち低効率は、温度０℃における長さおよび横断面が均一なワイヤの抵抗である。断面は、実際には、ｍｍ２単位で、そして長さはｍ単位で測定される。これを基準にすると、銅はρ＝１６×１０−９Ω・ｍ、一方ステンレス鋼はρ＝１３７×１０−９Ω・ｍ（いずれも代表値である）。
【０００５】
表面上本発明のパネルに最も近い公知パネルは、本出願人も名義人であり、また“高効率電気加熱用安全パネル”を発明の名称とするイタリア特許第ＭＩ９９Ａ００２３３６号公報に記載されているパネルである。同じ優先権主張日をもって欧州特許第ＥＰ１２２８６６９号が得られている。本発明の技術に関しては、多くの特許が存在している。上記欧州特許の第１請求項は、最初に期待されているものよりもいくぶん範囲が狭くなっている。この請求項は非常に長い請求項なので、要約して以下に示す（なお、本発明の図１に一部言及する）。即ち、２つの剛性要素からなり、そのうちの一つを加熱プレートとした、気密シール加工したサンドイッチ形構造体の内部に電気抵抗を設けた加熱装置において、電気抵抗が、一定の幅をもち、幅／厚み比が実質的に１０〜２０の範囲にあり、一連のＵ字状ベンド（７０〜７２）をもち、雲母からなる一連の横断平行ストリップ（６０、６１）を差し渡した高導電性材料のストリップからなる蛇線体（５５）であり、実質的に矩形のパネル（１０）によって形成したチャンバ内において雲母からなる２つのシート（２０、２１）間に上記蛇線体（５５）を設け、ベース構造を実質的にトレー（１１）に構成するともに、同様な形の一つか複数の密封構造体（８０、８１）をこのベース構造体（１１）内部に並列に構成したことを特徴（以下、各構造体を溶接して気密処理するとともに、チャンバ内部の十分な自由空間を確保することにより、所定量の不燃性ガス状物質を炉に導入して、発火の恐れのある場所で合成樹脂を重合するか、または塗料またはインクを乾燥処理する方法が記載されている）とする加熱装置である。より具体的には、加熱用蛇線体を銅または真鋳からなり、厚みが０．５ｍｍのシートから構成し、これを閉じ込める構造体を金属製とする。従属請求項には、上記加熱パネルを適用する炉または他の装置が記載されている。
【０００６】
上記特許公報の請求項１記載の手段を組み合わせることによって実現された発明の要旨は、実質的に、矩形気密構造体内部の自由空間をできるだけ小さくするように高導電性材料からなる加熱蛇線体を作成する具体的な方法に関するものである。これら手段の組み合わせは、蛇線体の温度がそれほど高くないほぼ４００℃未満での工業用用途において短中期間で満足のいくものであるが、一部の工業用炉において見られるように、特に蛇線体温度が上記上限を超える７００℃かそれ以上に高くなる長期使用の場合、性能を維持できなくなることがわかっている。
【０００７】
図１の銅蛇線体は薄く軽量であるため、十分な熱慣性に欠け、加熱時金属の膨張を原因とする内部応力に対する抵抗がほとんどない。銅は、線膨張係数が高く、ほほ２倍に達する。これは、０．５ｍｍという厚みは、ストリップの幅からみれば取るにたらない厚みであるからである。従って、不具合がある場合には、膨張差が発生し、危険な構造的な変形が発生する恐れがある。
【０００８】
きわめて高い温度で使用すると発生する故障の分析によれば、製造トレランスの下限で、即ち銅ストリップの横断面がより狭くなる場合、蛇線体の一部に全体的な破断が発生することが確認されている。また、別な故障は、コネクタで発生する。
【０００９】
第１の故障の最も妥当な理由は、加熱蛇線体に沿う断面に最小のバラツキが発生した場合にも、ストリップの対応する点に激しい機械的応力が発生し、この結果、蛇線体が薄いため、蛇線体が破断することになる。破断が最も多く発生する作用が連続的に発生する第１の原因は、目的の温度まで引き上げるために必要な高電圧電流が銅蛇線体に流れ循環していることにある。例えば、（長さ１ｍをわずかに下回り、間隔を０．５ｃｍに設定した２つのストリップからなる）１０のベンドを形成した、長さ２０ｍ、幅２ｃｍ、厚み０．５ｍｍの銅ストリップの場合、寸法が１００×５０ｃｍ２で、抵抗がほぼ３．２ｍΩのパネルが得られる。連続式重合炉の加熱要素に１０ｋＷの電力を印加すると仮定すると、約１、７７０Ａの直流が得られるが、銅の熱係数が４００℃でほぼ倍増するため、約１，２５０Ａまで低下する。蛇線体の長手方向のある点における断面の値が小さく、１０／００（１，０００分の１）になると、抵抗が増加し約３．２μΩになる。これは、無視できるように思われるが、きわめて高い電圧によって発生する作用を考えると、熱パワーが点状に５Ｗ増加することになる。この結果、ストリップとパネルとの間の残留空気が過熱されることになり、これが生じた場所の圧力がかなり高くなる。残留空気の存在は、図１の蛇線体に固有なものである。（縮尺に従っていない）詳細図である図１Ａに、銅ストリップ７０および７１の下に残留空気Ｖ１およびＶ３が形成している様子、およびストリップ７０の上に残留空気Ｖ２が形成している様子を示す。図示のように、残留空気が発生する原因は、雲母６０からなるバンドが、最初に銅からなる隣接ストリップの下を通過し、次にその上を通過するように曲がっているからである。雲母からなるバンドを交互に配設しているため、構造体の剛性が強くなり、蛇線体の強い可撓性およびストリップ間の小さなスペースによって発生する隣接ストリップ間の短絡がなくなる。なお、短絡は、電流の均質な流れに干渉し、全体の抵抗を低め、そして給電機が電流を補給できない場合に、給電機からの電流を大きくするか、蛇線体内の温度を下げる必要があるため、短絡は有害である。別な破断しやすい部分は、角部にある、雲母６０からなるバンドを通すために局所的ねじれを発生する短い直交アーム７０である。
【００１０】
図１に示す蛇線体の構造は、これを金属パネルから断絶している雲母からなる２つのシート間に存在する。上述したような金属パネルのように、現在市場に出回っている金属パネルの外側には、通常、対流に有害な赤外線照射に有利に作用する絶縁断熱保護塗料が塗布されている。図１に示すパネルの場合、雲母の全使用量による断熱を補償するために、炉内の被加熱体を目的の温度に加熱するために理論的に必要とする以上の値の温度Δを蛇線体内に設定する必要がある。パネルを最高温度で使用すると、絶縁塗料が全面的に剥がれ、照射パワーの損失を招く。
【００１１】
同様に、蛇線体の両端での高電圧電流の作用により初期にコネクタに磨耗だけでなく不都合が発生し、構造体の残り部分よりも機械的に脆化する。
【００１２】
最後に、厚みが０．５ｍｍに過ぎない銅ワイヤの断面における高密度の電流が、各パネルによって連続的に発生する最大熱パワーの制限を受ける。各パネルに１０ｋＷの電力を供給することは、蛇線体断面における約１２５Ａ／ｍｍ２の電流密度Ｊを意味する。この値は、所定時間の十分安定な運転には過剰なように考えられる。即ち、電力がいくつかのパネルに広がっているように考えられる。
【特許文献１】イタリア特許第ＭＩ９９Ａ００２３３６号
【特許文献２】欧州特許第ＥＰ１２２８６６９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、工業用炉に使用最高温度で使用した場合に現在見られる、気密放射パネルの問題を解決すると同時に、より低い温度での環境加熱の信頼性を高く維持することである。この目的を実現するために、本発明は、請求項１に記載するように、気密筐体からなり、この筐体内部に、電気抵抗を設けた電気加熱パネルにおいて、横断面が矩形で、幅および厚みが一定の剛性バーに成形した高導電性材料に一連のＵ字形ベンドを形成した平面蛇線体として電気抵抗を形成した電気加熱パネルを提供するものである。
【００１４】
付加的な作用効果および特徴は、従属請求項に記載の通りである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の場合、高導電性材料および蛇線体を構成するバーの幅／厚み比の両者について、蛇線体に求められる剛性と抵抗体の長さが両立できるように選択する。蛇線体を構成する金属バーの幅／厚み比が、３未満であることが好ましい。例えば、ＡＩＳＩ３０４として分類され、ステンレスとして知られている鋼が、耐摩耗性があり、また熱膨張性が低いため、この鋼を使用して蛇線体を構成するのが有利である。この種の鋼の抵抗率は、ρ＝１３７×１０−９Ω×ｍｍ２／ｍ（即ち、銅より高い）であるため、シートに形成した蛇線体に匹敵する抵抗値を得ることができ、抵抗体の長さをほぼ同じ長さにでき、また従来の蛇線体の幅／厚み比よりもかなり低い１．５５である７．７５×５ｍｍ２の矩形横断面をもつバーを利用できる。
【００１６】
別な選択として、蛇線体には真鋳を使用でき、また銅も使用できる。なお、これら金属の性能は、鋼よりも劣っている。
【００１７】
コネクタモジュールは、構造体の残り部分よりも高い気密筐体であり、専用ケイ素によってシール加工し、外部に向かって開放できる全ての点をシールするものである。このモジュールは、給電ワイヤに電気的機械的に接続され、蛇線体の両端にねじ固定されたコネクタカラムを収容するものである。
【００１８】
気密筐体パネルは、縁部に溶接した平坦カバーによって上端を閉じたアルミニウムシェルである。このシェルを陽極処理して、内外両者に絶縁酸化物を形成する。内部の酸化物が、（介在させた雲母のシートに加えた）シェルから鋼蛇線体を断絶する。外部酸化物の厚みは、かなり厚く（８０μｍ）、断熱作用が向上し、赤外線照射に有利に働く。抵抗には、各パネル当たり高いアンペア数（例えば１２５Ａ）の相当な電力（例えば７ｋＷ）の低電圧直流（例えば６０ＶＤＣ）を供給する。三相変圧器の場合、一つかそれ以上のパネルに給電でき、連続式、垂直式または水平式のベーキングオーブンを作成できる。各パネルは、電流を交流から直流に逆転する三相電流レギュレータによって運転する。後カバーでは、抵抗体の中心部分にわたって、タイプＪプロウブによって放射パネル内部の温度を測定する。こうすると、抵抗への電流供給を目的の温度に従って変更できる。
【発明の効果】
【００１９】
ステンレス鋼抵抗は、線熱膨張係数（１０．５×１０−６℃―１）が銅からなるシート（２×１７×１０−６℃−１）よりも低いという大きなメリットがある。従って、蛇線体は、炉の４００℃以上という最高温度ですぐれた寸法安定性をもつため、必要な場合には、長さを長くして加熱面を大きくできる。寸法安定性が高いと、抵抗にかかる機械的応力を大幅に小さくでき、可使寿命を延長できる。
【００２０】
導体の横断面がこのように大きい（約４０ｍｍ２）ため、各パネルに高い熱パワーを発生できる高電圧電流を給電することができる。コネクタは、最高電圧を使用した場合でも、電気的機械的に安定である。
【００２１】
全体として、本発明の構造体は、非常に重量があり（約８ｋｇ）、従来知られている構造体よりも剛性が強い。従って、７００℃を超える最高使用温度でヘビーな作業を実施できる。理由は、熱膨張および残留使用トレランスによる考えられる内部応力に耐えることができるからである。ちなみに、水平構成部品が平行平面に存在する図１Ａに示す蛇線体とは逆に、本発明の蛇線体は、完全な平面構造体であり、隣接導体間を挿入されたストリップで絶縁するため、きわめて安全性が高い。導体上下に存在し、構成上の不完全性の否定的な作用を強めるＶ１、Ｖ２、Ｖ３などの残留空気は、存在しない。従来、このような不完全性は、水をきわめて高い圧力で点状に噴射して、所望の厚みをもつ鋼シートから蛇線体を切り出すことによって最小限に抑えていた。
【００２２】
この工夫を凝らした技術は、切断プロセス時の過熱を少なくし、抵抗のプロファイルに関してすぐれた精度を確保するものである。プロファイルのこのような精度は、熱の考えられる最善の分布を確保するとともに、危険な点状の過熱を防止するものである。
【００２３】
現在使用されている従来のパネルは、使用温度が最高温度に達すると剥がれ落ちる危険のある保護塗料の層で被覆されているが、本発明のパネルを利用すると、構造体の放射面に一体的かつ強固に接着された厚い酸化物層のせいでこのような危険はない。
【００２４】
陽極処理によって形成した酸化物の色が厚みに従って黒くなることも作用効果である。本発明パネルに酸化物の厚い層が存在すると、本発明パネルがプランクの式による理想放射体に非常に似たものになる。これは、普通、絶対温度（°Ｋ）の順に従って相互に重ねた一連のベル形曲線によって表されるもので、それぞれの縦軸は、放出された放射線のλ波長に従って理想的な黒体によって照射されたエネルギー量である。λ値が大きくなるに従って、即ち赤外線領域において周波数が低くなればなるほど（１０−３〜０．８μｍ）、温度が低下し、極大点が一方の曲線から別な曲線に移動する。７００℃（９７３．１５°Ｋ）で制限なしに固定された蛇線体の最も高い使用温度では、放出される最大放射線は、赤外線スペクトルに含まれるλ＝２．９６である。ベル形曲線に従って、放出された放射線のうち小さい部分は、可視スペクトルの狭い区間（０．７６〜０．３８μｍ）に含まれる波長を示すため、見える場合には、蛇線体は赤く見えることになる。
【００２５】
最も高い温度で作用効果が最大に発揮されるが、本発明の放射パネルは、かなり低い温度でも環境加熱に好適である作用効果も併せ持つ。この場合、長期間運転の信頼性が高くなることが作用効果である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
上記以外の本発明の目的および作用効果については、以下の実施例の詳しい説明、および説明を目的とし、限定を意図しない添付図面から明らかになるはずである。
【００２７】
図２に、金属シェル１からなる電気加熱パネルを示す。この金属シェル１は、実質的に矩形であって、長さ方向に延長し、かつカバー１ＣＯＰによって上端を閉鎖されている。なお、このカバー１ＣＯＰは、シェル１の内壁に接触している側縁部に折り返し、全長にそって溶接する。図示しないが、端部においてカバー１ＣＯＰは長さが短い側にそってシェル１に溶接する。シェル１の露出端部は、カバー１ＣＯＰを超えて延長し、平行四辺形で、幅がシェル１と同じであるが、長さが短いコネクタモジュールＭＤＣを支持する。カバーとして作用するプレート８を、外縁ねじ７のクラウンによってＭＤＣモジュールの上壁内の矩形開口の縁部に固定する。プレート８の上に、ワイヤを備え、対称横軸にそって併設した２つの円筒形カラムＣＬ１、ＣＬ２を直立配置する。これら円筒形カラムから２つの太い電気ケーブルを引き出し、直流発生器（図示省略）に接続する。コネクタモジュールＭＤＣをシェル１の周りの縁部全体に一つの横壁１ＴＳＴの縁部にそって溶接する。この場合、横壁１ＴＳＴもカバー１ＣＯＰに溶接し、この側にあるパネルを閉鎖する。このようにすべてを溶接するため、図示のパネルの後ろ側が、気密シールされる。シェル１、カバー１ＣＯＰ、接触モジュールＭＤＣ、プレート８およびタレットＣＬ１、ＣＬ２はいずれもアルミニウム製で、ねじ７は亜鉛メッキ加工ねじである。
【００２８】
図３は、図２のパネルの側面図であり、この場合、ほぼ中心位置に、トレース線で示すプロウブホルダ２０を設ける。シェル１の下側の全長を走る太線は、熱が出て行く面を完全にカバーする厚み約８０μｍの酸化アルミニウムの層を示す。
【００２９】
図４には、トレース線によって、シェル１内に設けた蛇線体形状の抵抗２を示す。蛇線体２は、対向する２つの端部ＴＲＡ、ＴＲＢをもち、これらはコネクタモジュールＭＤＣの内部で四分の三円（以下、擬似円と呼ぶ）として延長している。プロウブホルダ２０の位置に孔を設ける。三本の軸線、即ちＡ−Ａ、Ｂ−ＢおよびＣ−Ｃそれぞれをシェル１にそって引き、図６、７および８の横断面の位置を示す。
【００３０】
図５は、Ｕ字形に折り曲げた８つのベンドをもつ抵抗蛇線体２を示す図である。相互に４．２５ｍｍの間隔で配設した隣接導体の各対間に雲母からなるスペーサストリップを設ける。蛇線体２の擬似円の端部ＴＲＡ、ＴＲＢに、電気コネクタねじの４つ孔を設ける。プレート８の下に専用のガラス／ケイ素パッキン６を設けて、パネルの気密シールを確保する。蛇線体２は、長さが２５ｍ、幅が７．７５ｍｍ、厚みが５ｍｍ、重量が約８ｋｇの矩形バーの形を取る一本のＡＩＳＩ３０４鋼の導体からなり、既に説明したように、シートを高精度で切断することによって形成したものである。蛇線体の全抵抗は０．４７１Ωであり、そして低効率はρ＝１３７×１０−９Ω×ｍｍ２／ｍで、寸法は記載した通りである。
【００３１】
図６は、図４の軸線Ａ−Ａにそって切断したコネクタモジュールＭＤＣを示す図である。図示のように、このモジュールは、シェル１の一端に直立配設するもので、凹形の周囲縁部をシェル１のリムに溶接した下部矩形開口によって内部空間を共有し、かつこれを拡大するものである。高い熱抵抗をもつ厚い、断熱絶縁材料からなる中間支持体１１をねじ１３によってこの縁部にねじ固定するとともに、中心位置に横断固定する。２つの中空真鋳コネクタカラム１２を絶縁支持体１１の２つの孔に挿入し、絶縁支持体１１の両側からこれらカラム１２にねじ固定した各対のナッツ１０によって固定する。コネクタカラムそれぞれは直径のより大きい円形ベース部まで延長し、パネルの内部全面を覆う雲母からなる介在シート１７Ｂを介して、抵抗２のそれぞれ擬似円形端部ＴＲＡ、ＴＲＢに接触させる。コネクタカラム１２の円形ベース部を４つのステンレス鋼ねじ１４で端部ＴＲＡ、ＴＲＢにねじ込み、電気コネクタを完成する。端部ＴＲＡ、ＴＲＢの下に、そして蛇線体２の全体の下に、雲母からなる第２シート１７Ａを配設する。
【００３２】
カバー８内で、コネクタカラム１２の軸線上に２つの孔を位置合わせて配置し、これらカラムに、２つの中空ケーブルホルダＣＬ１、ＣＬ２を嵌合し、下部の円形縁部をカバー８に溶接する。これらカラムＣＬ１、ＣＬ２の自由端部に、リングナット３をもつシリコンゴムシール４を配設し、ケーブルを保持する。カラムＣＬ１、ＣＬ２の端部に亜鉛メッキ処理リングナットを設ける。
【００３３】
カバー８を開いて、さや付きケーブルをカラムＣＬ１、ＣＬ２内の所定位置に嵌合してから、これらを内部に滑らせ、中心導体の短い裸の端部を挿入し、各コネクタカラム１２の壁内に貫通している２つの亜鉛メッキ処理ねじ９によって堅く保持したコネクタカラム１２に当接させる。次に、ガラス／シリコンパッキン６の挿入後、カバーをねじによってＭＤＣモジュールの上縁部に締め付ける。ＭＤＣモジュールの気密シールは、部材４、６および縁部周囲の溶接によって確保する。
【００３４】
図７は、図４の軸線Ｂ−Ｂ方向のパネルの断面図である。図７および軸線Ｃ−Ｃ方向の断面を示す図８の展開図に示すように、アルミニウムカバーは、シェル１およびカバー１ＣＯＰからなる。シェル１は、平坦な底面と低い側面をもち、両端を溶接壁によって閉鎖した押出し成形チャネル形部材である。その寸法は、ほぼ幅が２１０ｍｍ、長さが１，７７０ｍｍで、高さが５４ｍｍである。カバー１ＣＯＰは、より低くかつわずかに狭いことを除けば、シェル１と形状が同じであるため、組み立て完成時には、側壁がシェル１の内壁に接触し、縁部周囲に溶接した状態になる。シェル１およびカバー１ＣＯＰの両者は、適当な幅および厚みをもつアルミニウムシートの曲げ加工か、あるいは押出し加工によって作成できる。
【００３５】
シェル１のベース壁が、二つの層、即ち外側酸化物層３０および内側酸化物層３１（図８）からなり、外側層３０は厚みが８０μｍで、内側相３１よりも厚い。シェル１の内側には、雲母からなるシート１７Ａをベース部の表面に接触した状態で配設し、抵抗蛇線体２をシート１７Ａの上に配設し、そして蛇線体全面に雲母からなる第２シート１７Ｂを配設し、シート１７Ｂの上に、断熱絶縁層１６を配設する。パネルを閉じるさいには、絶縁層１６との接触状態でカバー１ＣＯＰを配設する。接触状態にあり、考えられる全長を覆う全ての層の全体厚みは、２９ｍｍに過ぎない。
【００３６】
図の中心位置において、Ｊタイプ温度プロウブ２２をプロウブホルダ２０に嵌合する。このプロウブホルダ２０は、カバー１ＣＯＰに形成した孔に貫通して断熱絶縁層１６内に嵌合し、雲母シート１７Ｂに当接する。プロウブホルダ２０は、小さな軸方向シリンダを収容し、この内部において、ばね２３が六角ヘッドプラグ２１に接触し、ここからプロウブ２２の軸が出る。小さなねじ２４をスリーブ２０の壁にねじ込み、小さな内部シリンダおよびプロウブをロックする。（図示を省略した）電気ワイヤによって温度プロウブ２２をシステムに接続して蛇線体２を流れる電流を調整する。
【００３７】
内側酸化物層３１が良電気絶縁体であるため、運転時、シェル１から金属蛇線体２を絶縁し、そしてこの絶縁性の信頼性が雲母シート１７Ａによってさらに高くなる。流れる電流によって好適に加熱されると、カバー１ＣＯＰに向う熱伝導が、厚い断熱層１６によって遮断されるため、抵抗蛇線体２が熱を主にシェル１の内面に伝達する。シェル１のアルミニウムによって吸収された熱は、シェルの外面から被加熱体、または被加熱環境に向って広がる。拡散は、主に、外側酸化物層３０からの赤外線の照射によって行われる。
【００３８】
酸化物層３０、３１は、酸化の“ハード”な陽極処理プロセスによって得られる。これは、酸化アルミニウムの層が、内部が部分的な侵入現象によって処理されたアルミニウムシートの表面に形成する低温度で実施される電解プロセスである。この種の処理では、最も困難な操作条件下でアルミニウムを使用でき、高温（２，０００℃以下で短時間暴露）での構造的抵抗を確保できる。また、ハードな陽極酸化処理を行うと、処理層が暗色化し、酸化物の厚みに従って徐々に黒色化する傾向がある。伝熱率は、基材であるアルミニウムのほぼ１／１０〜１／３０である。このようにして、酸化物層が厚くなると、放射表面の放射率が高くなり、理想と考えられる“黒体”の放射率に近づく。内側酸化物層３１の厚みは、外側層３０の厚み数分の一であるため、内側酸化物層３１は、蛇線体２からシェル１のベース部への伝熱をほとんど妨害しない。
【００３９】
以上の好適な実施例の説明から、本発明の範囲から逸脱しなくても、本発明では多くの変更が可能であることが明らかである。従って、本発明は、特許請求の範囲の記載から考えられる任意のあらゆる全ての形態を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、従来技術に従って構成した抵抗蛇線体の一部を示す図である。図１ａは、図１の細部を示す図である。
【図２】本発明の電気加熱パネルの後側を示す部分斜視図であり、給電機に接続する給電ワイヤを引き出すコネクタモジュールからなるパネルの端部を示す図である。
【図３】図２のパネルの断面図である。
【図４】閉鎖した状態の図２のパネルの平面図であり、抵抗蛇線体を点線で示す図である。
【図５】蛇線体の内部を示すために後部を切り欠いた、図２のパネルの平面図である。
【図６】図４のＡ−Ａ面の方向に切断した、コネクタモジュールの断面を示す断面図である。
【図７】温度プロウブの位置で図４のＢ−Ｂ面の方向に切断した、パネルの断面図である。
【図８】図４のＣ−Ｃ面の方向に切断した断面の展開図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：シェル、
１ＣＯＰ：カバー、
２：蛇線体（剛性バー）、
８：プレート、
１２：コネクタカラム、
１４：ステンレス鋼ねじ、
１６：断熱層、
１７Ａ、１７Ｂ：シート、
２２：温度プロウブ、
３０：外側酸化物層、
３１：内側酸化物層、
ＴＲＡ、ＴＲＢ：擬似円形端部、
ＭＤＣ：コネクタモジュール。
【図１】
2009525577.tif 000003
【図２】
2009525577.tif 000004
【図３】
2009525577.tif 000005
【図４】
2009525577.tif 000006
【図５】
2009525577.tif 000007
【図６】
2009525577.tif 000008
【図７】
2009525577.tif 000009
【図８】
2009525577.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月14日(2007.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密シール筐体からなり、この筐体が、実質的に矩形の金属ベース部をもつシェル（１）、および金属カバー（１ＣＯＰ）からなり、このカバー内部に、高導電性材料からなる一連のＵ字形ベンドをもつ実質的に平面の蛇線体（２）の形を取り、蛇線体（２）に接触する電気的な絶縁材料（１７Ａ、１７Ｂ）を介在させることによって上記筐体から電気的に絶縁した電気抵抗を配設し、シェル（１）およびカバー（１ＣＯＰ）で内部の自由空間を最小限に抑えた電気加熱パネルにおいて、上記高導電性材料が剛性バー（２）を構成することを特徴とする電気加熱パネル。
【請求項２】
上記金属シェル（１）を上記金属カバー（１ＣＯＰ）に溶接し、上記筐体を気密封止した請求項１記載のパネル。
【請求項３】
上記高導電性材料が、ステンレス鋼として知られ、好ましくはＡＩＳＩ３０４として分類されている鋼である請求項１または２記載のパネル。
【請求項４】
上記剛性バーが一定の矩形断面（２）をもち、幅／厚み比が３未満である請求項３記載のパネル。
【請求項５】
蛇線体（２）を構成する上記バーが、長さが約２０ｍである請求項４記載のパネル。
【請求項６】
上記蛇線体（２）がほぼ上記バー（２）の幅だけ分離した隣接平行導体からなる請求項４または５記載のパネル。
【請求項７】
上記蛇線体（２）の断面が、非常に高い圧力で水を点状に噴射することによって金属のシートを切断することによって得た高精度断面である請求項１〜６のいずれか１項記載のパネル。
【請求項８】
上記気密筐体が、アルミニウム製であり、そして上記シェル（１）のベース部の外面が主に黒色の厚い陽極処理酸化物層（３０）を有し、この酸化物層をベース部の全体に均一に展開して赤外線照射を促進できるようにした請求項１〜７のいずれか１項記載のパネル。
【請求項９】
上記酸化アルミニウム層（３０）が、厚みが約８０μｍで、このアルミニウム層を上記ベース部の内面に被覆して第２のより薄い層（３１）を形成した請求項８記載のパネル。
【請求項１０】
上記カバー（１ＣＯＰ）と上記蛇線体（２）との間に、断熱層（１６）を配設した請求項１〜９のいずれか１項記載のパネル。
【請求項１１】
上記蛇線体（２）の各対の隣接導体の間に、絶縁材料からなるスペーサストリップを配設した請求項１〜１０のいずれか１項記載のパネル。
【請求項１２】
蛇線体（２０）を構成する上記バーの端部が、上記蛇線体それ自体を超えて広がり、給電ワイヤに接続できるコネクタ手段（１４、１２）に接続する擬似円形（ＴＲＡ、ＴＲＢ）の形を取る請求項１〜１１のいずれか１項記載のパネル。
【請求項１３】
上記コネクタ手段（１２、１４）および上記蛇線体（２）の上記擬似円形端部（ＴＲＡ、ＴＲＢ）を、上記シェル（１）の一端に連絡するコネクタモジュール（ＭＤＣ）の内部に配設した請求項１２記載のパネル。
【請求項１４】
上記コネクタ手段（１２、１４）が、２つの内部が中空の、導電性コネクタカラム（１２）を有し、これらコネクタカラムにそれぞれの給電ワイヤを挿入接続し、上記蛇線体（２）のそれぞれの擬似円形端部（ＴＲＡ、ＴＲＢ）にねじ固定したシャンク（１４）よりも円形ベース部を広くした請求項１３記載のパネル。
【請求項１５】
上記気密コネクタモジュール（ＭＤＣ）のカバー（８）をシェル（１）のベース部に対向する壁内の開口の縁部にねじ固定し、上記コネクタカラム（１２）に、気密ワイヤホルダ（ＣＬ１、ＣＬ２、４，１）を受け取る２つの孔を設けた請求項１４記載のパネル。
【請求項１６】
上記カバー（１ＣＯＰ）および上記断熱層（１６）を介して温度プロウブ（２２）を上記バー（２）に近接配置した請求項１〜１５のいずれか１項記載のパネル。
【請求項１７】
電気ワイヤによって上記温度プロウブ（２２）を、蛇線体（２９）の内部に流れる電流調整システムに接続した請求項１６記載のパネル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】ステンレス鋼の電気抵抗による陽極処理アルミニウムの放射パネル
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気加熱技術、より具体的には、ステンレス鋼の電気抵抗による陽極処理アルミニウムの放射パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の技術分野には、家庭用加熱処理用途の放射パネル、あるいはより高温で稼動する工業用炉を用途とする放射パネルが含まれる。これらパネルの場合、Ｑ＝Ｒ×Ｉ２×ｔによって表されるジュール効果を利用する。なお、発生熱量Ｑは、ｔの時間電気抵抗導体Ｒを介して、より高い電子の平均速度によって生じる大きな衝突により加熱される電流Ｉに関係がある。
【０００３】
ジュール効果によって発生する熱は、被加熱体に通常の方法、即ち伝熱、対流、放射のうち最も適する方法で伝えられる。例えば、真空中では、熱エネルギーは、放射によってのみ広がるが、熱源が被加熱体に接触していない場合、唯一の考えられる方法は、対流および放射である。後者の場合に必要なものとは逆に、対流には、流体（液体または気体）の熱源と被加熱体との間の移動が関与する。パネルが大気と接触しているため、これら二つの効果は完全に分離できないことは明らかであるが、局所加熱が必要な場合、即ち、近接配置の被加熱体に放射する場合（例えば、インキュベータの赤外ランプの場合）、あるいは放射が、被加熱体に直接作用する場合（例えば、電子レンジの場合）、対流作用を小さくできる。さらに、加熱を比較的低温度で行う場合のように、質量輸送量は熱源と被加熱体との間にある熱ヘッドに依存するため、対流作用が小さくなる。放射パネルの場合、対流ではなく、赤外放射によって伝熱を行うことが試みられ、このために、熱抵抗を発生するために高品質導体が使用されている。というのは、抵抗の値がかなり低いと、非常に大きなパネルが必要になり、動作温度をそれほど高くする必要なく、熱交換が生じるからである。
【０００４】
抵抗は、オームの法則によって確立された材料の電気特性であり、金属の場合最も低い。比抵抗ρ、即ち低効率は、温度０℃における長さおよび横断面が均一なワイヤの抵抗である。断面は、実際には、ｍｍ２単位で、そして長さはｍ単位で測定される。これを基準にすると、銅はρ＝１６×１０−９Ω・ｍ、一方ステンレス鋼はρ＝１３７×１０−９Ω・ｍ（いずれも代表値である）。
【０００５】
表面上本発明のパネルに最も近い公知パネルは、本出願人も名義人であり、また“高効率電気加熱用安全パネル”を発明の名称とする欧州特許第ＥＰ１２２８６６９−Ｂ１号記載されている。本発明の技術に関しては、多くの特許が存在している。上記欧州特許の第１請求項は、最初に期待されているものよりもいくぶん範囲が狭くなっている。この請求項は非常に長い請求項なので、要約して以下に示す（なお、本発明の図１に一部言及する）。即ち、２つの剛性要素からなり、そのうちの一つを加熱プレートとした、気密シール加工したサンドイッチ形構造体の内部に電気抵抗を設けた加熱装置において、電気抵抗が、一定の幅をもち、幅／厚み比が実質的に１０〜２０の範囲にあり、一連のＵ字状ベンド（７０〜７２）をもち、雲母からなる一連の横断平行ストリップ（６０、６１）を差し渡した高導電性材料のストリップからなる蛇線体（５５）であり、実質的に矩形のパネル（１０）によって形成したチャンバ内において雲母からなる２つのシート（２０、２１）間に上記蛇線体（５５）を設け、ベース構造を実質的にトレー（１１）に構成するともに、同様な形の一つか複数の密封構造体（８０、８１）をこのベース構造体（１１）内部に並列に構成したことを特徴（以下、各構造体を溶接して気密処理するとともに、チャンバ内部の十分な自由空間を確保することにより、所定量の不燃性ガス状物質を炉に導入して、発火の恐れのある場所で合成樹脂を重合するか、または塗料またはインクを乾燥処理する方法が記載されている）とする加熱装置である。より具体的には、加熱用蛇線体を銅または真鋳からなり、厚みが０．５ｍｍのシートから構成し、これを閉じ込める構造体を金属製とする。従属請求項には、上記加熱パネルを適用する炉または他の装置が記載されている。
【０００６】
上記特許公報に記載されていることは、実質的に、矩形気密構造体内部の自由空間をできるだけ小さくするように高導電性材料からなる加熱蛇線体を作成する具体的な方法に関するものである。これら手段の組み合わせは、蛇線体の温度がそれほど高くないほぼ４００℃未満での工業用用途において短中期間で満足のいくものであるが、一部の工業用炉において見られるように、特に蛇線体温度が上記上限を超える７００℃かそれ以上に高くなる長期使用の場合、性能を維持できなくなることがわかっている。
【０００７】
図１の銅蛇線体は薄く軽量であるため、十分な熱慣性に欠け、加熱時金属の膨張を原因とする内部応力に対する抵抗がほとんどない。銅は、線膨張係数が高く、ほほ２倍に達する。これは、０．５ｍｍという厚みは、ストリップの幅からみれば取るにたらない厚みであるからである。従って、不具合がある場合には、膨張差が発生し、危険な構造的な変形が発生する恐れがある。
【０００８】
きわめて高い温度で使用すると発生する故障の分析によれば、製造トレランスの下限で、即ち銅ストリップの横断面がより狭くなる場合、蛇線体の一部に全体的な破断が発生することが確認されている。また、別な故障は、コネクタで発生する。
【０００９】
第１の故障の最も妥当な理由は、加熱蛇線体に沿う断面に最小のバラツキが発生した場合にも、ストリップの対応する点に激しい機械的応力が発生し、この結果、蛇線体が薄いため、蛇線体が破断することになる。破断が最も多く発生する作用が連続的に発生する第１の原因は、目的の温度まで引き上げるために必要な高電圧電流が銅蛇線体に流れ循環していることにある。例えば、（長さ１ｍをわずかに下回り、間隔を０．５ｃｍに設定した２つのストリップからなる）１０のベンドを形成した、長さ２０ｍ、幅２ｃｍ、厚み０．５ｍｍの銅ストリップの場合、寸法が１００×５０ｃｍ２で、抵抗がほぼ３．２ｍΩのパネルが得られる。連続式重合炉の加熱要素に１０ｋＷの電力を印加すると仮定すると、約１、７７０Ａの直流が得られるが、銅の熱係数が４００℃でほぼ倍増するため、約１，２５０Ａまで低下する。蛇線体の長手方向のある点における断面の値が小さく、１０／００（１，０００分の１）になると、抵抗が増加し約３．２μΩになる。これは、無視できるように思われるが、きわめて高い電圧によって発生する作用を考えると、熱パワーが点状に５Ｗ増加することになる。この結果、ストリップとパネルとの間の残留空気が過熱されることになり、これが生じた場所の圧力がかなり高くなる。残留空気の存在は、図１の蛇線体に固有なものである。（縮尺に従っていない）詳細図である図１Ａに、銅ストリップ７０および７１の下に残留空気Ｖ１およびＶ３が形成している様子、およびストリップ７０の上に残留空気Ｖ２が形成している様子を示す。図示のように、残留空気が発生する原因は、雲母６０からなるバンドが、最初に銅からなる隣接ストリップの下を通過し、次にその上を通過するように曲がっているからである。雲母からなるバンドを交互に配設しているため、構造体の剛性が強くなり、蛇線体の強い可撓性およびストリップ間の小さなスペースによって発生する隣接ストリップ間の短絡がなくなる。なお、短絡は、電流の均質な流れに干渉し、全体の抵抗を低め、そして給電機が電流を補給できない場合に、給電機からの電流を大きくするか、蛇線体内の温度を下げる必要があるため、短絡は有害である。別な破断しやすい部分は、角部にある、雲母６０からなるバンドを通すために局所的ねじれを発生する短い直交アーム７０である。
【００１０】
図１に示す蛇線体の構造は、これを金属パネルから断絶している雲母からなる２つのシート間に存在する。上述したような金属パネルのように、現在市場に出回っている金属パネルの外側には、通常、対流に有害な赤外線照射に有利に作用する絶縁断熱保護塗料が塗布されている。図１に示すパネルの場合、雲母の全使用量による断熱を補償するために、炉内の被加熱体を目的の温度に加熱するために理論的に必要とする以上の値の温度Δを蛇線体内に設定する必要がある。パネルを最高温度で使用すると、絶縁塗料が全面的に剥がれ、照射パワーの損失を招く。
【００１１】
同様に、蛇線体の両端での高電圧電流の作用により初期にコネクタに磨耗だけでなく不都合が発生し、構造体の残り部分よりも機械的に脆化する。
【００１２】
最後に、厚みが０．５ｍｍに過ぎない銅ワイヤの断面における高密度の電流が、各パネルによって連続的に発生する最大熱パワーの制限を受ける。各パネルに１０ｋＷの電力を供給することは、蛇線体断面における約１２５Ａ／ｍｍ２の電流密度Ｊを意味する。この値は、所定時間の十分安定な運転には過剰なように考えられる。即ち、電力がいくつかのパネルに広がっているように考えられる。
上記第ＥＰ１２２８６６９−Ｂ１号公報に記載されている加熱パネルについて指摘されている大きな制約は、例えば、食品の加熱に制限されているＥＰ７５５１７０−Ａ２およびＦＲ２５８０８８７Ａ１に記載されている箔中加熱パネルと同様に、厚みの小さい可撓性抵抗蛇線体を有する加熱パネルすべてについていえる。
【特許文献１】欧州特許第ＥＰ１２２８６６９−Ｂ１
【特許文献２】欧州特許第ＥＰ７５５１７０−Ａ２
【特許文献３】欧州特許第ＦＲ２５８０８８７Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、工業用炉に使用最高温度で使用した場合に公知気密放射パネルに現在見られる、問題を解決すると同時に、より低い温度での環境加熱の信頼性を高く維持することである。この目的を実現するために、本発明は、請求項１に記載するように、気密筐体からなり、この筐体内部に、電気抵抗を設けた電気加熱パネルにおいて、剛性バーに成形した高導電性材料に一連のＵ字形ベンドを形成した平面蛇線体として電気抵抗を形成した電気加熱パネルを提供するものである。
【００１４】
付加的な作用効果および特徴は、従属請求項に記載の通りである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の場合、高導電性材料および蛇線体を構成するバーの幅／厚み比の両者について、蛇線体に求められる剛性と抵抗体の長さが両立できるように選択する。蛇線体を構成する金属バーの幅／厚み比が、３未満であることが好ましい。例えば、ＡＩＳＩ３０４として分類され、ステンレスとして知られている鋼が、耐摩耗性があり、また熱膨張性が低いため、この鋼を使用して蛇線体を構成するのが有利である。この種の鋼の抵抗率は、ρ＝１３７×１０−９Ω×ｍｍ２／ｍ（即ち、銅より高い）であるため、シートに形成した蛇線体に匹敵する抵抗値を得ることができ、抵抗体の長さをほぼ同じ長さにでき、また従来の蛇線体の幅／厚み比よりもかなり低い１．５５である７．７５×５ｍｍ２の矩形横断面をもつバーを利用できる。
【００１６】
別な選択として、蛇線体には真鋳を使用でき、また銅も使用できる。なお、これら金属の性能は、鋼よりも劣っている。
【００１７】
コネクタモジュールは、構造体の残り部分よりも高い気密筐体であり、専用ケイ素によってシール加工し、外部に向かって開放できる全ての点をシールするものである。このモジュールは、給電ワイヤに電気的機械的に接続され、蛇線体の両端にねじ固定されたコネクタカラムを収容するものである。
【００１８】
気密筐体パネルは、縁部に溶接した平坦カバーによって上端を閉じたアルミニウムシェルである。このシェルを陽極処理して、内外両者に絶縁酸化物を形成する。内部の酸化物が、（介在させた雲母のシートに加えた）シェルから鋼蛇線体を断絶する。外部酸化物の厚みは、かなり厚く（８０μｍ）、断熱作用が向上し、赤外線照射に有利に働く。抵抗には、各パネル当たり高いアンペア数（例えば１２５Ａ）の相当な電力（例えば７ｋＷ）の低電圧直流（例えば６０ＶＤＣ）を供給する。三相変圧器の場合、一つかそれ以上のパネルに給電でき、連続式、垂直式または水平式のベーキングオーブンを作成できる。各パネルは、電流を交流から直流に逆転する三相電流レギュレータによって運転する。後カバーでは、抵抗体の中心部分にわたって、タイプＪプロウブによって放射パネル内部の温度を測定する。こうすると、抵抗への電流供給を目的の温度に従って変更できる。
【発明の作用効果】
【００１９】
ステンレス鋼抵抗は、線熱膨張係数（１０．５×１０−６℃―１）が銅からなるシート（２×１７×１０−６℃−１）よりも低いという大きなメリットがある。従って、蛇線体は、炉の４００℃以上という最高温度ですぐれた寸法安定性をもつため、必要な場合には、長さを長くして加熱面を大きくできる。寸法安定性が高いと、抵抗にかかる機械的応力を大幅に小さくでき、可使寿命を延長できる。
【００２０】
導体の横断面がこのように大きい（約４０ｍｍ２）ため、各パネルに高い熱パワーを発生できる高電圧電流を給電することができる。コネクタは、最高電圧を使用した場合でも、電気的機械的に安定である。
【００２１】
全体として、本発明の構造体は、非常に重量があり（約８ｋｇ）、従来知られている構造体よりも剛性が強い。従って、７００℃を超える最高使用温度でヘビーな作業を実施できる。理由は、熱膨張および残留使用トレランスによる考えられる内部応力に耐えることができるからである。ちなみに、水平構成部品が平行平面に存在する図１Ａに示す蛇線体とは逆に、本発明の蛇線体は、完全な平面構造体であり、隣接導体間を挿入されたストリップで絶縁するため、きわめて安全性が高い。導体上下に存在し、構成上の不完全性の否定的な作用を強めるＶ１、Ｖ２、Ｖ３などの残留空気は、存在しない。従来、このような不完全性は、水をきわめて高い圧力で点状に噴射して、所望の厚みをもつ鋼シートから蛇線体を切り出すことによって最小限に抑えていた。
【００２２】
この工夫を凝らした技術は、切断プロセス時の過熱を少なくし、抵抗のプロファイルに関してすぐれた精度を確保するものである。プロファイルのこのような精度は、熱の考えられる最善の分布を確保するとともに、危険な点状の過熱を防止するものである。
【００２３】
現在使用されている従来のパネルは、使用温度が最高温度に達すると剥がれ落ちる危険のある保護塗料の層で被覆されているが、本発明のパネルを利用すると、構造体の放射面に一体的かつ強固に接着された厚い酸化物層のせいでこのような危険はない。
【００２４】
陽極処理によって形成した酸化物の色が厚みに従って黒くなることも作用効果である。本発明パネルに酸化物の厚い層が存在すると、本発明パネルがプランクの式による理想放射体に非常に似たものになる。これは、普通、絶対温度（°Ｋ）の順に従って相互に重ねた一連のベル形曲線によって表されるもので、それぞれの縦軸は、放出された放射線のλ波長に従って理想的な黒体によって照射されたエネルギー量である。λ値が大きくなるに従って、即ち赤外線領域において周波数が低くなればなるほど（１０−３〜０．８μｍ）、温度が低下し、極大点が一方の曲線から別な曲線に移動する。７００℃（９７３．１５°Ｋ）で制限なしに固定された蛇線体の最も高い使用温度では、放出される最大放射線は、赤外線スペクトルに含まれるλ＝２．９６である。ベル形曲線に従って、放出された放射線のうち小さい部分は、可視スペクトルの狭い区間（０．７６〜０．３８μｍ）に含まれる波長を示すため、見える場合には、蛇線体は赤く見えることになる。
【００２５】
最も高い温度で作用効果が最大に発揮されるが、本発明の放射パネルは、かなり低い温度でも環境加熱に好適である作用効果も併せ持つ。この場合、長期間運転の信頼性が高くなることが作用効果である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
上記以外の本発明の目的および作用効果については、以下の実施例の詳しい説明、および説明を目的とし、限定を意図しない添付図面から明らかになるはずである。
【００２７】
図２に、金属シェル１からなる電気加熱パネルを示す。この金属シェル１は、実質的に矩形であって、長さ方向に延長し、かつカバー１ＣＯＰによって上端を閉鎖されている。なお、このカバー１ＣＯＰは、シェル１の内壁に接触している側縁部に折り返し、全長にそって溶接する。図示しないが、端部においてカバー１ＣＯＰは長さが短い側に沿ってシェル１に溶接する。シェル１の露出端部は、カバー１ＣＯＰを超えて延長し、平行四辺形で、幅がシェル１と同じであるが、長さが短いコネクタモジュールＭＤＣを支持する。カバーとして作用するプレート８を、外縁ねじ７のクラウンによってＭＤＣモジュールの上壁内の矩形開口の縁部に固定する。プレート８の上に、ワイヤを備え、対称横軸にそって併設した２つの円筒形カラムＣＬ１、ＣＬ２を直立配置する。これら円筒形カラムから２つの太い電気ケーブルを引き出し、直流発生器（図示省略）に接続する。コネクタモジュールＭＤＣをシェル１の周りの縁部全体に一つの横壁１ＴＳＴの縁部にそって溶接する。この場合、横壁１ＴＳＴもカバー１ＣＯＰに溶接し、この側にあるパネルを閉鎖する。このようにすべてを溶接するため、図示のパネルの後ろ側が、気密シールされる。シェル１、カバー１ＣＯＰ、接触モジュールＭＤＣ、プレート８およびタレットＣＬ１、ＣＬ２はいずれもアルミニウム製で、ねじ７は亜鉛メッキ加工ねじである。
【００２８】
図３は、図２のパネルの側面図であり、この場合、ほぼ中心位置に、トレース線で示すプロウブホルダ２０を設ける。シェル１の下側の全長を走る太線は、熱が出て行く面を完全にカバーする厚み約８０μｍの酸化アルミニウムの層を示す。
【００２９】
図４には、トレース線によって、シェル１内に設けた蛇線体形状の抵抗２を示す。蛇線体２は、対向する２つの端部ＴＲＡ、ＴＲＢをもち、これらはコネクタモジュールＭＤＣの内部で四分の三円（以下、擬似円と呼ぶ）として延長している。プロウブホルダ２０の位置に孔を設ける。三本の軸線、即ちＡ−Ａ、Ｂ−ＢおよびＣ−Ｃそれぞれをシェル１にそって引き、図６、７および８の横断面の位置を示す。
【００３０】
図５は、Ｕ字形に折り曲げた８つのベンドをもつ抵抗蛇線体２を示す図である。相互に４．２５ｍｍの間隔で配設した隣接導体の各対間に雲母からなるスペーサストリップを設ける。蛇線体２の擬似円の端部ＴＲＡ、ＴＲＢに、電気コネクタねじの４つ孔を設ける。プレート８の下に専用のガラス／ケイ素パッキン６を設けて、パネルの気密シールを確保する。蛇線体２は、長さが２５ｍ、幅が７．７５ｍｍ、厚みが５ｍｍ、重量が約８ｋｇの矩形バーの形を取る一本のＡＩＳＩ３０４鋼の導体からなり、既に説明したように、シートを高精度で切断することによって形成したものである。蛇線体の全抵抗は０．４７１Ωであり、そして低効率はρ＝１３７×１０−９Ω×ｍｍ２／ｍで、寸法は記載した通りである。
【００３１】
図６は、図４の軸線Ａ−Ａにそって切断したコネクタモジュールＭＤＣを示す図である。図示のように、このモジュールは、シェル１の一端に直立配設するもので、凹形の周囲縁部をシェル１のリムに溶接した下部矩形開口によって内部空間を共有し、かつこれを拡大するものである。高い熱抵抗をもつ厚い、断熱絶縁材料からなる中間支持体１１をねじ１３によってこの縁部にねじ固定するとともに、中心位置に横断固定する。２つの中空真鋳コネクタカラム１２を絶縁支持体１１の２つの孔に挿入し、絶縁支持体１１の両側からこれらカラム１２にねじ固定した各対のナッツ１０によって固定する。コネクタカラムそれぞれは直径のより大きい円形ベース部まで延長し、パネルの内部全面を覆う雲母からなる介在シート１７Ｂを介して、抵抗２のそれぞれ擬似円形端部ＴＲＡ、ＴＲＢに接触させる。コネクタカラム１２の円形ベース部を４つのステンレス鋼ねじ１４で端部ＴＲＡ、ＴＲＢにねじ込み、電気コネクタを完成する。端部ＴＲＡ、ＴＲＢの下に、そして蛇線体２の全体の下に、雲母からなる第２シート１７Ａを配設する。
【００３２】
カバー８内で、コネクタカラム１２の軸線上に２つの孔を位置合わせて配置し、これらカラムに、２つの中空ケーブルホルダＣＬ１、ＣＬ２を嵌合し、下部の円形縁部をカバー８に溶接する。これらカラムＣＬ１、ＣＬ２の自由端部に、リングナット３をもつシリコンゴムシール４を配設し、ケーブルを保持する。カラムＣＬ１、ＣＬ２の端部に亜鉛メッキ処理リングナットを設ける。
【００３３】
カバー８を開いて、さや付きケーブルをカラムＣＬ１、ＣＬ２内の所定位置に嵌合してから、これらを内部に滑らせ、中心導体の短い裸の端部を挿入し、各コネクタカラム１２の壁内に貫通している２つの亜鉛メッキ処理ねじ９によって堅く保持したコネクタカラム１２に当接させる。次に、ガラス／シリコンパッキン６の挿入後、カバーをねじによってＭＤＣモジュールの上縁部に締め付ける。ＭＤＣモジュールの気密シールは、部材４、６および縁部周囲の溶接によって確保する。
【００３４】
図７は、図４の軸線Ｂ−Ｂ方向のパネルの断面図である。図７および軸線Ｃ−Ｃ方向の断面を示す図８の展開図に示すように、アルミニウムカバーは、シェル１およびカバー１ＣＯＰからなる。シェル１は、平坦な底面と低い側面をもち、両端を溶接壁によって閉鎖した押出し成形チャネル形部材である。その寸法は、ほぼ幅が２１０ｍｍ、長さが１，７７０ｍｍで、高さが５４ｍｍである。カバー１ＣＯＰは、より低くかつわずかに狭いことを除けば、シェル１と形状が同じであるため、組み立て完成時には、側壁がシェル１の内壁に接触し、縁部周囲に溶接した状態になる。シェル１およびカバー１ＣＯＰの両者は、適当な幅および厚みをもつアルミニウムシートの曲げ加工か、あるいは押出し加工によって作成できる。
【００３５】
シェル１のベース壁が、二つの層、即ち外側酸化物層３０および内側酸化物層３１（図８）からなり、外側層３０は厚みが８０μｍで、内側相３１よりも厚い。シェル１の内側には、雲母からなるシート１７Ａをベース部の表面に接触した状態で配設し、抵抗蛇線体２をシート１７Ａの上に配設し、そして蛇線体全面に雲母からなる第２シート１７Ｂを配設し、シート１７Ｂの上に、断熱絶縁層１６を配設する。パネルを閉じるさいには、絶縁層１６との接触状態でカバー１ＣＯＰを配設する。接触状態にあり、考えられる全長を覆う全ての層の全体厚みは、２９ｍｍに過ぎない。
【００３６】
図の中心位置において、Ｊタイプ温度プロウブ２２をプロウブホルダ２０に嵌合する。このプロウブホルダ２０は、カバー１ＣＯＰに形成した孔に貫通して断熱絶縁層１６内に嵌合し、雲母シート１７Ｂに当接する。プロウブホルダ２０は、小さな軸方向シリンダを収容し、この内部において、ばね２３が六角ヘッドプラグ２１に接触し、ここからプロウブ２２の軸が出る。小さなねじ２４をスリーブ２０の壁にねじ込み、小さな内部シリンダおよびプロウブをロックする。（図示を省略した）電気ワイヤによって温度プロウブ２２をシステムに接続して蛇線体２を流れる電流を調整する。
【００３７】
内側酸化物層３１が良電気絶縁体であるため、運転時、シェル１から金属蛇線体２を絶縁し、そしてこの絶縁性の信頼性が雲母シート１７Ａによってさらに高くなる。流れる電流によって好適に加熱されると、カバー１ＣＯＰに向う熱伝導が、厚い断熱層１６によって遮断されるため、抵抗蛇線体２が熱を主にシェル１の内面に伝達する。シェル１のアルミニウムによって吸収された熱は、シェルの外面から被加熱体、または被加熱環境に向って広がる。拡散は、主に、外側酸化物層３０からの赤外線の照射によって行われる。
【００３８】
酸化物層３０、３１は、酸化の“ハード”な陽極処理プロセスによって得られる。これは、酸化アルミニウムの層が、内部が部分的な侵入現象によって処理されたアルミニウムシートの表面に形成する低温度で実施される電解プロセスである。この種の処理では、最も困難な操作条件下でアルミニウムを使用でき、高温（２，０００℃以下で短時間暴露）での構造的抵抗を確保できる。また、ハードな陽極酸化処理を行うと、処理層が暗色化し、酸化物の厚みに従って徐々に黒色化する傾向がある。伝熱率は、基材であるアルミニウムのほぼ１／１０〜１／３０である。このようにして、酸化物層が厚くなると、放射表面の放射率が高くなり、理想と考えられる“黒体”の放射率に近づく。内側酸化物層３１の厚みは、外側層３０の厚み数分の一であるため、内側酸化物層３１は、蛇線体２からシェル１のベース部への伝熱をほとんど妨害しない。
【００３９】
以上の好適な実施例の説明から、本発明から逸脱しなくても、本発明では多くの変更が可能であることが明らかである。従って、本発明は、明細書および特許請求の範囲の記載から考えられる形態を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技術に従って構成した抵抗蛇線体の一部を示す図である。
【図１ａ】
図１の細部を示す図である。
【図２】
本発明の電気加熱パネルの後側を示す部分斜視図であり、給電機に接続する給電ワイヤを引き出すコネクタモジュールからなるパネルの端部を示す図である。
【図３】
図２のパネルの断面図である。
【図４】
閉鎖した状態の図２のパネルの平面図であり、抵抗蛇線体を点線で示す図である。
【図５】
蛇線体の内部を示すために後部を切り欠いた、図２のパネルの平面図である。
【図６】
図４のＡ−Ａ面の方向に切断した、コネクタモジュールの断面を示す断面図である。
【図７】
温度プロウブの位置で図４のＢ−Ｂ面の方向に切断した、パネルの断面図である。
【図８】
図４のＣ−Ｃ面の方向に切断した断面の展開図である。
【符号の説明】
１：シェル、
１ＣＯＰ：カバー、
２：蛇線体（剛性バー）、
８：プレート、
１２：コネクタカラム、
１４：ステンレス鋼ねじ、
１６：断熱層、
１７Ａ、１７Ｂ：シート、
２２：温度プロウブ、
３０：外側酸化物層、
３１：内側酸化物層、
ＴＲＡ、ＴＲＢ：擬似円形端部、
ＭＤＣ：コネクタモジュール。
【国際調査報告】
2009525577.tif 000011
2009525577.tif 000012
2009525577.tif 000013