(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ねて組み付けられる板状の断熱体のうち、一方の板状断熱体に、一方の板面から電熱コイルが嵌め込まれる電熱コイルの嵌め込み溝部と、前記電熱コイルの嵌め込み溝部に連通して形成され、電熱コイルの熱を他方の板面から外部に放出する放熱溝部とでなる貫通溝穴が複数設けられており、
前記貫通溝穴において、前記放熱溝部の溝幅が前記電熱コイルの嵌め込み溝部の溝幅より狭く、前記電熱コイルの嵌め込み溝部の前記放熱溝部との連通部位が電熱コイルの形状に合わせて曲面形状に形成されると共に、前記電熱コイルが前記連通部位に接触して配置されており、
前記板状断熱体の電熱コイル嵌め込み側に他方の板状断熱体が蓋体として重ね合わされていることを特徴とする電熱ヒータ構造。
【請求項２】
前記電熱コイル嵌め込み溝部の内面に電熱コイルのコイル部分を受け入れる凹所が形成されている請求項１に記載の電熱ヒータ構造。
【請求項３】
前記板状断熱体に、無機質繊維に無機バインダーを加えて調製したスラリー原料から成形した板体が用いられている請求項１に記載の電熱ヒータ構造。
【請求項４】
前記電熱コイル径より嵌め込み溝部の幅を若干狭めて形成し、コイルの弾性力と断熱体の弾性力によって電熱コイルを保持する請求項３に記載の電熱ヒータ構造。
【請求項５】
前記電熱コイルが接着材料で嵌め込み溝部に固定されている請求項１〜３に記載の電熱ヒータ構造。
【請求項６】
前記電熱コイル嵌め込み溝の内面に波形形状または細かい凹凸形状を形成し、それによって電熱コイルを保持する請求項１または３に記載の電熱ヒータ構造。
【請求項７】
無機質繊維に無機バインダーを加えて調製したスラリー原料から板状に成形した板状断熱体に、一方の板面から電熱コイルが嵌め込まれる電熱コイルの嵌め込み溝部と、前記電熱コイルの嵌め込み溝部に連通して形成され、電熱コイルの熱を他方の板面から外部に放出する放熱溝部とでなる複数の貫通溝穴を切削加工により形成するにあたって、前記放熱溝部の溝幅を前記電熱コイルの嵌め込み溝部の溝幅より狭く形成する共に、前記電熱コイルの嵌め込み溝部の前記放熱溝部との連通部位を電熱コイルの形状に合わせて曲面形状に形成し、前記電熱コイルを前記連通部位に接触して配置するように前記電熱コイルの嵌め込み溝部に嵌め込み、各貫通溝穴に嵌め込んだ電熱コイルのリード端子を接続し、前記板状断熱体の電熱コイル嵌め込み側に別の板状断熱体を蓋体として重ね合わせて固定することを特徴とする電熱コイル構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子部品の焼成炉等に用いて好適な電熱ヒータ構造およびその製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、螺旋状に巻回したコイル状電熱線（以下、電熱コイルと呼ぶ）を断熱材に支持して構成する電熱ヒータ構造として、例えばセラミックス繊維等に無機質バインダーを加えて調製して得た混練物を板状に形成して座体となし、これに電熱コイルの底部を圧入して植え込ませ、前記混練物でなる座体の乾燥固化時の収縮力および結合力により電熱コイルを座体に強固に保持するようにした電熱ヒータ構造（特許第２９０３１３１号特許公報参照）が知られている。
【０００３】
また、予め所定の形状にした電熱コイルをセットした型の中に、セラミック繊維に無機質バインダーを加えて調製して得た混練物を湿潤状態にて流し込み、電熱コイルの大部分を混練物から露出させた状態で固着した後、脱型・乾燥して構成する電熱ヒータ構造（特許第２６５２２６６号特許公報参照）が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記に挙げた従来の電熱ヒータ構造のように、型に入れた断熱材の成型時に電熱コイルを同時に埋め込んで構成する構造では、電熱コイルが断熱材に広い面積で密着して一体に固定されていることから、電熱コイルへの通電・非通電によって電熱コイルが膨張収縮した場合に電熱コイルと接触している部分の断熱材に「ひび」が入ったり、欠けたりする現象が発生し、これが粉塵発生の原因となる。さらにそれが進行すると断熱材がぼろぼろと崩れて発塵する。
それがため、電子部品の焼成炉のように、特に焼成中でのクリーン度が要求されるところでは、上記構造の電熱ヒータは使用に供し得ない。
【０００５】
また、上記の如く断熱材の成型時に電熱コイルを同時に埋め込んでしまう構造では、電熱コイルが断熱材に広い面積で密着するので、電熱コイルの発熱エネルギーが直接断熱材に逃げてゆく割合が多く、ヒータ熱の輻射効率が悪い。
【０００６】
さらにまた、上記のように成形型を用いて電熱コイルの支持座体を成形する構造では、成形型によって電熱ヒータのサイズが決められるので、サイズの設計を自由に変更できない不具合がある。
【０００７】
本発明は、上述した従来品の問題点を解消するためになされたものであって、特にクリーン度の向上、ヒータの熱輻射効率の向上およびヒータサイズの設計自由化を可能とした電熱ヒータ構造とその製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による電熱ヒータ構造は、重ねて組み付けられる板状の断熱体のうち、一方の板状断熱体に、一方の板面から電熱コイルが嵌め込まれる電熱コイルの嵌め込み溝部と、前記電熱コイルの嵌め込み溝部に連通して形成され、電熱コイルの熱を他方の板面から外部に放出する放熱溝部とでなる貫通溝穴が複数設けられており、前記貫通溝穴において、前記放熱溝部の溝幅が前記電熱コイルの嵌め込み溝部の溝幅より狭く、前記電熱コイルの嵌め込み溝部の前記放熱溝部との連通部位が電熱コイルの形状に合わせて曲面形状に形成されると共に、前記電熱コイルが前記連通部位に接触して配置されており、前記板状断熱体の電熱コイル嵌め込み側に他方の板状断熱体が蓋体として重ね合わされていることを要旨としている。
【０００９】
また、本発明による電熱ヒータ構造の製造方法は、無機質繊維に無機バインダーを加えて調製したスラリー原料から板状に成形した板状断熱体に、一方の板面から電熱コイルが嵌め込まれる電熱コイルの嵌め込み溝部と、前記電熱コイルの嵌め込み溝部に連通して形成され、電熱コイルの熱を他方の板面から外部に放出する放熱溝部とでなる複数の貫通溝穴を切削加工により形成するにあたって、前記放熱溝部の溝幅を前記電熱コイルの嵌め込み溝部の溝幅より狭く形成する共に、前記電熱コイルの嵌め込み溝部の前記放熱溝部との連通部位を電熱コイルの形状に合わせて曲面形状に形成し、前記電熱コイルを前記連通部位に接触して配置するように前記電熱コイルの嵌め込み溝部に嵌め込み、各貫通溝穴に嵌め込んだ電熱コイルのリード端子を接続し、前記板状断熱体の電熱コイル嵌め込み側に別の板状断熱体を蓋体として重ね合わせて固定することを要旨としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態としては、図１〜図３に示すように、重ねて組み付けられる板状の断熱体Ａ1，Ａ2のうち、一方の断熱体Ａ1に、断面形状が一方の板面から電熱コイルＢを嵌め込める溝部１ａと、その溝部１ａに連通すると共にコイル嵌め込み深さを規制し、かつ電熱コイルの熱を他方の板面から外部に放出する放熱溝部１ｂと、前記溝部１ａの内面に形成した電熱コイルのコイル部分受け入れ凹所１ｃとでなる複数の貫通溝穴１を並列状に設け、各貫通溝穴に嵌め込んだ電熱コイルのリード端子を案内して接続するための連絡凹部１ｄを断熱体Ａ1に形成し、断熱体Ａ1の電熱コイル嵌め込み側に断熱体Ａ2を蓋体として重ね合わせて構成する。
【００１１】
【実施例】
図１〜図３に、本発明の一実施例を示す。
図１〜図３において、Ａ1，Ａ2は電熱ヒータ構造の主要部を構成する２枚の板状の断熱体であり、両板状の断熱体は重ねて組み付け可能とされている。
上記板状の断熱体Ａ1，Ａ2は、無機質繊維を主材とし、これに無機質バインダーを加えて調製したスラリー原料から吸引脱水成型法により板状に成形した板状体を用いている。
【００１２】
以下に無機質繊維からなる板状断熱体の好ましい製造例を示す。
（組成物原料）
（イ）シリカアルミナ繊維                            ９０重量部
（シリカ成分５０重量％、アルミナ成分５０重量％、平均繊維長約２００μｍ
平均繊維径３μｍ）
（ロ）平均粒径２０ｎｍのコロイダルシリカ            １０重量部
（ハ）凝集剤                                          １重量部
（ニ）水                                        ４０００重量部
上記原料を混合して得られたスラリー原料から吸引脱水成型法により板状の成形物を作り、この成形物を１０５℃、２４時間の条件で乾燥し、板状の無機質繊維断熱体を得る。このようにして得られた無機質繊維断熱体は密度がほぼ０．２ｇ／ｃｍ3で多孔質であり、断熱性に優れ、かつ軽量で切断や切削等の機械的加工を容易に行うことができる物性を備えている。
【００１３】
上記方法にて製造された板状の断熱体Ａ1，Ａ2のうち、断熱体Ａ1には、電熱コイルＢを嵌め込める複数の直状の貫通溝穴１が所要の間隔をとった部位に並列状に設けられている。
【００１４】
上記各貫通溝穴１は、断面形状が板状の断熱体の一方の板面から電熱コイルＢを嵌め込める溝部１ａと、このコイル嵌め込み溝部１ａより溝幅がせまくなって電熱コイルの嵌め込み深さを規制すると共に電熱コイルの熱を反対の板面から外部に放出することができる放熱溝部１ｂとで形成されている。また、図示の例では、前記電熱コイル嵌め込み溝部１ａの内面に、電熱コイルＢのコイル部分を受け入れてコイルピッチを保持するための凹所１ｃが形成されている。
【００１５】
また、前記板状断熱体Ａ1には、隣り合う貫通溝穴１にそれぞれ嵌め込まれた電熱コイルのリード端子を案内して接続させるための連絡凹部１ｄが形成されている。図中、２はコイルのリード端子接続用スリーブである。
前記板状断熱体Ａ1の電熱コイル嵌め込み側には板状断熱体Ａ2が重ね合わされ、ボルト・ナット等の締付具で一体化されている。３はボルト挿入孔である。
【００１６】
上記構成の電熱ヒータ構造は、以下の特徴を有する。
１）電熱コイルを無機質繊維断熱体の座体に埋め込んだ従来の構造では、前述したように、電熱コイルの膨張収縮により座体がひび割れしたり、欠けたりする現象が発生し、粉塵の発生を招く欠点があるが、本発明では、電熱コイルは溝部内に単に嵌め込まれているだけで、板状の断熱体に密着一体化したものではないので、電熱コイルの動きが多少許容され、上述した問題の発生は殆どない。したがって、電熱ヒータ構造のクリーン度の向上が図れる。
２）電熱コイルを無機質繊維断熱体の溝部内に嵌め込ませた構造にあっては、電熱コイル断熱体の接触面積が限られるので、熱輻射される割合が高くなり、輻射効率が高くなる。
３）電熱コイルを支持する無機質繊維断熱体は成形型を用いて作るものではなく、別に製造した板状の断熱体を素材として使用できるから成形型は不要であり、したがって、設計変更が容易である。
また、成形型が不要であれば、標準サイズを持たないため、電熱ヒータのサイズを自由に設計することができる。
４）電熱コイルを支持する断熱体として、無機質繊維に無機バインダーを加えて調製したスラリー原料を吸引脱水成型法により成形した板体を用いた場合には、電熱コイルを嵌め込むための貫通溝穴や電熱コイルリード端子の連絡用凹所等を切削加工で容易に形成することができる。
５）また前記切削加工に、例えばＮＣ加工手段を適用した場合、高精度で迅速な切削加工ができ、さらにＮＣプログラムにより、少量生産にも対応することもできる等の利点がある。
６）成形型の製作日数がゼロのため、ＮＣ加工と相俟って製品納期の短縮が可能である。
【００１７】
上記実施例では、電熱コイルの嵌め込み溝部１ｂの内面に電熱コイルのコイル部分を受け入れる凹所１ｃを設け、それによりコイルピッチを保持するようにしているが、この凹所１ｃを省き、電熱コイル径に合う幅に形成した溝部１ｂの内面に耐火モルタルのような接着材料を塗布した状態で電熱コイルを嵌め込み、接着材料で保持する手段を適用できる。その場合、接着剤の塗布は、全体でもよいし、部分的なものでもよい。
【００１８】
また、電熱コイル径より溝部内の幅を若干狭めに形成しておき、電熱コイルの弾性力と断熱材側の弾性力とによって電熱コイルを保持する手段もある。
また、電熱コイルの嵌め込み溝部の内面を波形形状や凹凸形状（例えば鋸歯形状）とし、そこでコイルを保持することも可能である。この場合、電熱コイルの保持力が得られれば、コイルピッチの多少の狂いは許容される。
また、上記に挙げた電熱コイル保持手段は適宜に組み合わせてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、クリーン度の向上、ヒータ熱輻射効率の向上およびヒータサイズの設計自由化を可能とした電熱ヒータ構造とその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す電熱ヒータ構造の斜視図である。
【図２】電熱ヒータ構造の組み付け構成を示す側面図である。
【図３】板状の断熱体に電熱コイルを嵌め込む構成を示す平面図である。
【符号の説明】
Ａ1，Ａ2  板状の断熱体
Ｂ  電熱コイル
１  貫通溝穴
１ａ  電熱コイルの嵌め込み溝部
１ｂ  放熱溝部
１ｃ  電熱コイルのコイル部分を受け入れる凹所
１ｄ  電熱コイルのリード端子接続用連絡凹部
２  電熱コイルのリード端子接続用スリーブ
３  ボルト挿入孔
【図１】
0003889198.tif 000002
【図２】
0003889198.tif 000003
【図３】
0003889198.tif 000004