JPS6313314B2 - - Google Patents
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- JPS6313314B2 JPS6313314B2 JP53150480A JP15048078A JPS6313314B2 JP S6313314 B2 JPS6313314 B2 JP S6313314B2 JP 53150480 A JP53150480 A JP 53150480A JP 15048078 A JP15048078 A JP 15048078A JP S6313314 B2 JPS6313314 B2 JP S6313314B2
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/62—Heating elements specially adapted for furnaces
- H05B3/64—Heating elements specially adapted for furnaces using ribbon, rod, or wire heater
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible
- H05B3/28—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
- H05B3/283—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material the insulating material being an inorganic material, e.g. ceramic
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Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は、電熱装置、特にコイル抵抗性加熱
素子を絶縁体内に埋込んだ電熱装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates to an electric heating device, and more particularly to an electric heating device in which a coil resistive heating element is embedded within an insulator.
「従来の技術」
米国特許第3500444号明細書には、軽量セラミ
ツク・フアイバー絶縁体が開示されている。エネ
ルギーを節約するという有利性から、このような
セラミツク・フアイバー絶縁体は、しばしば、炉
の内張りとして密度の高い耐火レンガの代りに使
われている。これらの応用の多くは、油やガス燃
焼式の炉に関するものである。しかしながら、上
記米国特許に示されているようにセラミツク・フ
アイバー絶縁体の中の本来的位置に加熱コイルが
埋込まれている電熱素子を使用することに、関心
が高まつている。前記米国特許においては、加熱
コイルの一部は、熱の効率のよい伝達及び方向性
を得るために、絶縁体の表面上に露出している。PRIOR ART U.S. Pat. No. 3,500,444 discloses a lightweight ceramic fiber insulator. Because of their energy saving advantages, such ceramic fiber insulation is often used in place of dense refractory bricks as furnace linings. Many of these applications involve oil or gas fired furnaces. However, there is increasing interest in using electrical heating elements in which heating coils are embedded in situ within ceramic fiber insulation, as shown in the above-mentioned US patents. In that patent, a portion of the heating coil is exposed on the surface of the insulator for efficient heat transfer and directionality.
「発明が解決しようとする問題点」
コイルの一部を絶縁体の表面から露出するとい
う要求は、製造上非常に困難である。上記米国特
許においては、絶縁体は、真空作動の濾過工程に
よつて形成され、この工程においては、コイル
は、スクリーンに押しつけて配置され、鋳造用ス
ラリーから出る液体は、加熱コイルを通り過ぎス
クリーンを通してスラリーから取り去られる。ス
ラリーからのセラミツク・フアイバーは、スクリ
ーンによつて保持され、コイルの周囲に蓄積す
る。コイルの各々の個々の巻回部分を絶縁板から
部分的に露出させるように配置することは、困難
である。"Problems to be Solved by the Invention" The requirement to expose a part of the coil from the surface of the insulator is extremely difficult in manufacturing. In that patent, the insulation is formed by a vacuum-operated filtration process in which a coil is placed against a screen and the liquid exiting the casting slurry passes through the heating coil and through the screen. removed from the slurry. Ceramic fibers from the slurry are retained by the screen and accumulate around the coil. It is difficult to arrange each individual turn of the coil so that it is partially exposed from the insulating plate.
本発明の目的は、加熱コイルが絶縁体の中に埋
込まれている非常に有効な加熱装置を提供するこ
とにあり、しかも、この加熱装置は、コイルの各
巻回部分を絶縁体の表面を越えて露出させること
により生じる製造上の困難性を受けない。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a highly effective heating device in which the heating coil is embedded in an insulator, and in which each turn of the coil covers the surface of the insulator. are not subject to manufacturing difficulties caused by overexposure.
偏平化された加熱コイルが絶縁体内に埋込まれ
ていて、これを丸型コイルを全体的に埋込んだ場
合と比較すると、炉の温度をかなり低い温度で維
持できるということは、本発明の効果の一つであ
る。 An advantage of the present invention is that the furnace temperature can be maintained at a significantly lower temperature when the flattened heating coil is embedded within the insulator compared to when the round coil is entirely embedded. This is one of the effects.
「問題点を解決するための手段、作用」
この発明の一つの面によれば、電熱装置が有す
る抵抗性加熱コイルは、絶縁体の表面に近接して
絶縁体内に埋込まれかつ該表面下に沿つて伸びて
いて、このコイルは縦方向に偏平化され、そのコ
イルの各巻回部分がほぼ絶縁体の表面の平面内に
配置されているほぼ直線状の第1部分を有するよ
うになつている。"Means and operations for solving the problem" According to one aspect of the present invention, a resistive heating coil included in an electric heating device is embedded in an insulator close to the surface of the insulator and beneath the surface of the insulator. , the coil being longitudinally flattened such that each turn of the coil has a generally linear first portion disposed generally in the plane of the surface of the insulator. There is.
この発明の他の面によれば、コイルは絶縁体の
表面から内部の一平面においても縦方向に偏平化
されており、コイルは、セラミツク・フアイバー
の中の本来的位置に埋込まれている。 According to another aspect of the invention, the coil is also longitudinally flattened in one plane from the surface of the insulator to the interior, and the coil is embedded in situ within the ceramic fiber. .
この発明の更に他の面によれば、電熱装置は、
次のように製造され、すなわち、丸い加熱コイル
を作り、その加熱コイルを偏平化し、鋳型の底面
にその加熱コイルを置き、その鋳型の中にセラミ
ツク・フアイバーの懸濁液を含むスラリーを流し
込み、鋳型内にセラミツク・フアイバー体を堆積
させるためにスラリーから液体を抜き取り、これ
によつて絶縁体内に加熱コイルを埋込むことによ
り、電熱装置が製造される。 According to yet another aspect of the invention, the electric heating device includes:
It is manufactured as follows: making a round heating coil, flattening the heating coil, placing the heating coil on the bottom of a mold, and pouring a slurry containing a suspension of ceramic fibers into the mold. The electrical heating device is manufactured by draining the liquid from the slurry to deposit the ceramic fiber body in a mold, thereby embedding the heating coil within the insulation.
本発明の更に別の面によれば、電熱装置の製造
方法は、コイルの各巻回部分を並列関係にて近接
間隔で位置させながらコイルの各巻回部分を偏平
化し、それから、偏平化後にその加熱コイルを引
延ばす工程を含む。 According to yet another aspect of the invention, a method of manufacturing an electric heating device includes flattening each turn of the coil while locating each turn of the coil in a parallel relationship and closely spaced, and then heating the coil after flattening. It includes the step of stretching the coil.
この発明についての上述のあるいは他の目的、
特徴、及び有利性、以下に続くこの発明の好適な
実施例についてのより詳細な記述から、異なつた
図面を通して同一符号を同一部材に使用した添付
図面に示されるように、明らかにされるだろう。 The above-mentioned or other objects of this invention;
Features and advantages will become apparent from the following more detailed description of the preferred embodiments of the invention, as shown in the accompanying drawings, in which the same reference numerals are used for the same parts throughout the different drawings. .
「実施例」
この発明を実施する電熱装置12は、第1図に
示されている。この装置は、セラミツク・フアイ
バー絶縁体31内に埋込まれた多数の偏平楕円形
の電熱コイル14,16,18,20,22,2
4,26,28、及び30を含んでいる。これら
の電熱コイルは、絶縁体の表面32の近くに配設
され、この表面32は、電熱装置の加熱面とな
る。第2図に示される加熱装置の裏面33は、そ
の温度が加熱装置の作動中にまわりよりも多少高
くなるが、冷却面である。絶縁体は、米国特許第
3500444号明細書に開示されているセラミツク・
フアイバー型が望ましく、そして、その三側面に
は段部34を有し他の一側面には突出部36を有
するように成形されてもよい。この段部と突出部
とは、炉において複数のパネル装置を互いに適合
させるのに便利なように、設けられている。Embodiment An electric heating device 12 implementing the present invention is shown in FIG. This device consists of a large number of flat elliptical heating coils 14, 16, 18, 20, 22, 2 embedded in a ceramic fiber insulator 31.
4, 26, 28, and 30. These heating coils are arranged near a surface 32 of the insulator, which surface 32 becomes the heating surface of the heating device. The back surface 33 of the heating device shown in FIG. 2 is a cooling surface, although its temperature is somewhat higher than the surroundings during operation of the heating device. The insulator is manufactured by U.S. Patent No.
The ceramic disclosed in specification No. 3500444
A fiber type is preferred and may be formed with steps 34 on three sides and a protrusion 36 on the other side. The steps and projections are provided to facilitate the adaptation of a plurality of panel arrangements to each other in the furnace.
電熱コイルは、結合線38により直列に電気的
結合がなされている。これらの結合線は、絶縁体
31を形成する絶縁材料を堆積する以前に、各々
の対の電熱コイルに溶接されている。また別の手
段として、コイル間の溶接を不要とするために、
数個のコイルを一本のよりワイヤ(wire
strand)から形成してもよい。直列結線の9個の
加熱コイルは、絶縁体31を通り抜けて伸びてお
り冷却面33から突出している端子ピン40及び
42によつて、低電圧高電流電源に電気的に結線
されている。これらの端子ピンは、導線44,4
6によつて、夫々のコイル14,30に電気的に
結線されている。各導線は、夫々端子ピンを横切
つて通り抜けるように形成された穴を通つて延
び、該端子ピンに溶接されている。 The heating coils are electrically coupled in series by a coupling wire 38. These bond wires are welded to each pair of heating coils prior to depositing the insulating material forming the insulator 31. Another method is to eliminate the need for welding between coils.
Connect several coils to one twisted wire
strand). The nine series-wired heating coils are electrically connected to a low voltage, high current power source by terminal pins 40 and 42 that extend through the insulator 31 and project from the cooling surface 33. These terminal pins connect conductors 44,4
6, the coils 14 and 30 are electrically connected to each other. Each conductive wire extends through a hole formed across and through a respective terminal pin and is welded to the terminal pin.
また、係止リボン48,50は、夫々の端子ピ
ンに溶接されている。これらのリボンの各々は、
望ましくは、厚さが約0.060インチ(1.5mm)であ
り、巾が1インチ(25.4mm)であり、長さが2イ
ンチ(50.8mm)であり、リボン表面が絶縁体の加
熱面32に直角になるように、絶縁体内に配置さ
れている。各々のリボンは、リボンの係止効果を
高めるために、加熱面に直角な線を中心に約90゜
の角度をなすように曲げられている。加熱装置の
冷却面側から突然不慮の軸方向の衝激があつて
も、この係止リボンがあるため、端子ピンが軽い
絶縁材料を介して押されることはまれである。 The locking ribbons 48, 50 are also welded to their respective terminal pins. Each of these ribbons is
Preferably, the ribbon surface is approximately 0.060 inches (1.5 mm) thick, 1 inch (25.4 mm) wide, and 2 inches (50.8 mm) long, with the ribbon surface perpendicular to the heating surface 32 of the insulator. It is placed inside the insulator so that Each ribbon is bent at an angle of approximately 90° about a line perpendicular to the heating surface to enhance the ribbon locking effect. Due to this locking ribbon, the terminal pin is rarely pushed through the light insulating material even in the event of a sudden and unintentional axial shock from the cold side of the heating device.
各コイルは、縦方向の偏平化され、第2図に最
もわかりやすく示されているように、各コイルの
各巻回部分は、ほぼ絶縁体の表平面内に配置され
ているほぼ直線状の第1部分52を有するように
なつている。従つて、すべてのコイルが絶縁材料
の中に十分に埋込まれているにもかかわらず、各
巻回部分の実質的部分は、加熱される周囲の空気
に近接して絶縁体の加熱表面にある。各コイルは
更に、絶縁体の表面から内部の一平面において縦
方向に偏平化され、各コイルの各巻回部分は、ほ
ぼ絶縁体の表面に平行な一平面内に配置されてい
るほぼ直線状の第2部分54を有するようになつ
ている。この第2平面内でのコイルの偏平化によ
り、埋込まれたコイルの内部部分は、(第4図に
示されるように)、偏平化されない丸型コイルの
場合に比較して、加熱面32により接近しかつ冷
却面33からより離れて、位置することになる。
それゆえ、コイルの各巻回部分が二つの偏平化さ
れた部分を有することによる有利な効果として
は、(1)加熱面から各巻回部分までの平均的距離を
減少させること、(2)冷却面からの平均的距離を増
大させ、その結果、熱源と加熱させられるべき環
境との間の絶縁性を減少させ、熱源と周囲の環境
との絶縁性を増加させること、及び、(3)加熱され
るべき炉の内部方向に絶縁媒体を介して対面し
(方向付けられ)ている偏平化コイルの投影面積
が非常に増大していること、が挙げられる。 Each coil is longitudinally flattened, and each turn of each coil has a generally linear winding disposed approximately in the surface plane of the insulator, as best seen in FIG. 1 portion 52. Therefore, even though all the coils are fully embedded within the insulating material, a substantial portion of each turn is at the heating surface of the insulator in close proximity to the surrounding air being heated. . Each coil is further flattened longitudinally in a plane from the surface of the insulator to the inside thereof, and each turn of each coil has a substantially linear shape disposed in a plane substantially parallel to the surface of the insulator. The second portion 54 is adapted to have a second portion 54 . Due to this flattening of the coil in the second plane, the internal portion of the embedded coil (as shown in FIG. It will be located closer to the cooling surface 33 and further away from the cooling surface 33.
Therefore, the advantageous effects of each turn of the coil having two flattened sections are: (1) a reduction in the average distance of each turn from the heating surface; (2) a cooling surface; (3) increasing the average distance from the heat source, thereby decreasing the insulation between the heat source and the environment to be heated, and increasing the insulation between the heat source and the surrounding environment; An example of this is that the projected area of the flattening coil, which faces (orients) the interior of the furnace to be processed via an insulating medium, is greatly increased.
この実施例の好ましい数値例においては、9個
のコイル条の各々は、直径が0.128インチ(3.25
mm)であり長さが14.44フイート(4.4m)である
8番ゲージのカンサルA―1(Kanthal)ワイヤ
で形成される。このワイヤは、円形断面直径が
0.75インチ(19mm)である心棒の回りに近接して
間隔を置いた巻きで巻き付けられる。このように
して巻き付けられたコイルは、それから、心棒か
ら取り外され、そして、巻回部分がなお並行関係
にて近接して間隔を置いている間に、巻回部分
は、第4図で示す如く、偏平化された楕円コイル
の端面56にて示されるように、最大外径が
1.244インチ(31.6mm)であり最小外径が0.715イ
ンチ(18.2mm)である概略楕円形に偏平化され
る。偏平化コイルのうちの6個は、それから、28
インチ(71.1cm)に引き延ばされ、コイルのうち
の3個は、33インチ(83.8cm)に引き延ばされ
る。これらのコイルは、結合線及び端子ピンに溶
接され、鋳型の低面から上方に延びている端子ピ
ン40及び42と一緒に第1〜3図に示される最
終的配列を構成するように鋳型底面に置かれる。
セラミツク・フアイバーの懸濁液を含むスラリー
は、それから、鋳型に流し込まれ、そして、液体
は、セラミツク・フアイバー体を堆積して加熱コ
イルをこの中に埋込むようにするために、スラリ
ーから真空引き抜きされる。偏平化された楕円形
コイルの長軸は、絶縁板の加熱面に平行であるこ
とを注記する。結果的に、囲りの絶縁体を通して
炉の内方に直接向いている抵抗性加熱ワイヤの投
影面積は、丸コイルの場合の投影面積よりも大き
いということである。要するに、第4図に示され
る偏平化コイル56の投影面積は、丸型コイル5
8に比較して、1.244対0.961の比となる。この比
は、炉の室に向つて絶縁媒体を介して面している
加熱ワイヤの面積を約30%増加させることを意味
する。 In the preferred numerical example of this embodiment, each of the nine coil strips has a diameter of 0.128 inches (3.25 inches).
mm) and 14.44 feet (4.4 m) in length from No. 8 gauge Kanthal A-1 wire. This wire has a circular cross-sectional diameter
It is wrapped in closely spaced turns around a mandrel that is 0.75 inches (19 mm). The coil thus wound is then removed from the mandrel and, while the turns are still closely spaced in parallel relationship, the turns are removed as shown in FIG. , as shown in the end face 56 of the flattened elliptical coil, the maximum outer diameter is
It is flattened into a roughly oval shape with a diameter of 1.244 inches (31.6 mm) and a minimum outer diameter of 0.715 inches (18.2 mm). Six of the flattening coils are then 28
three of the coils are stretched to 33 inches (83.8 cm). These coils are welded to the bonding wire and terminal pins and placed on the bottom of the mold to form the final arrangement shown in FIGS. 1-3 with terminal pins 40 and 42 extending upwardly from the bottom of the mold. placed in
The slurry containing the ceramic fiber suspension is then poured into a mold and the liquid is vacuum pulled from the slurry to deposit the ceramic fiber body and embed the heating coil therein. be done. Note that the long axis of the flattened elliptical coil is parallel to the heating surface of the insulating plate. The result is that the projected area of a resistive heating wire pointing directly into the furnace through the surrounding insulation is larger than that of a round coil. In short, the projected area of the flattened coil 56 shown in FIG.
8, resulting in a ratio of 1.244 to 0.961. This ratio means that the area of the heating wire facing through the insulating medium towards the furnace chamber is increased by approximately 30%.
電熱装置の製造方法から、係止リボンの構造の
特徴を理解することができる。液体が鋳型底を通
して引き抜かれるとセラミツク・フアイバーは鋳
型底に沈殿するから、係止手段を絶縁体内に完全
に埋め込むために、これらの係止部材は、どの水
平面においても比較的薄くすることが好都合であ
る。この好適な実施例においては、係止リボン
は、わずか0.06インチ(1.5mm)の厚さである。
このリボンは、薄いが、長さ2インチ(50.8mm)
で約90゜に曲げられているので、端子ピンの軸方
向の動きを阻止する。このように、折曲げられた
係止リボンは、絶縁体31の内平面に押付けられ
ているので、軸方向の力が阻止されるのである。
リボンの1インチ(25.4mm)の幅は係止リボンの
構造上の安定性をもたらす。 The features of the structure of the locking ribbon can be understood from the method of manufacturing the electric heating device. Since the ceramic fibers settle to the mold bottom when the liquid is drawn through the mold bottom, it is advantageous for these locking members to be relatively thin in any horizontal plane in order to completely embed them within the insulation. It is. In this preferred embodiment, the locking ribbon is only 0.06 inches (1.5 mm) thick.
This ribbon is thin but 2 inches long (50.8mm)
The terminal pin is bent at an angle of about 90 degrees, which prevents the terminal pin from moving in the axial direction. In this way, the folded locking ribbon is pressed against the inner plane of the insulator 31, so that axial forces are blocked.
The 1 inch (25.4 mm) width of the ribbon provides structural stability for the locking ribbon.
上に述べた抵抗性加熱装置を、丸型コイルから
なるパネルと比較試験した。丸型の比較コイル
は、同じく8番ゲージのカンサルA―1
(Kanthal A―1)の直径0.128インチ(3.3mm)
のワイヤを巻いたものであるが、このコイルは、
偏平化されておらず、その外径が0.961インチ
(24.4mm)である。偏平化されたコイルと丸型コ
イルは、軽いセラミツク・フアイバーの絶縁材料
でできた別々の厚さ5インチ(12.7cm)のパネル
内に夫々完全に埋込まれている。このようにして
形成された加熱装置は、それぞれの実験において
2000〓(1093.3℃)及び2200〓(1204.4℃)の加
熱面温度を供給するように別々の窯で2つの実験
において作動された。加熱面温度が各実験におい
てセツトされた状態にて、冷却面温度、及び、冷
却面から1インチ(25.4mm)、2.5インチ(63.5
mm)、3インチ(76.2mm)の各位置の温度及びコ
イルの背面の温度が夫々の試験コイルについて測
定された。実験の各加熱面温度について、丸型コ
イルの裏側は、偏平化コイルの裏側よりも高い温
度であることが確認された。この結果は、第4図
にグラフに示されている。 The resistive heating device described above was tested against a panel consisting of round coils. The round comparison coil is also a No. 8 gauge Kansal A-1.
(Kanthal A-1) diameter 0.128 inches (3.3mm)
This coil is made by winding wire of
It is not flattened and has an outer diameter of 0.961 inches (24.4 mm). The flattened coil and the round coil are each completely embedded within separate 5-inch (12.7 cm) thick panels of lightweight ceramic fiber insulation material. The heating device thus formed was used in each experiment.
Separate ovens were operated in two experiments to provide heating surface temperatures of 2000° (1093.3°C) and 2200° (1204.4°C). With the heating surface temperature set in each experiment, the cooling surface temperature was set at 1 inch (25.4 mm) and 2.5 inches (63.5 mm) from the cooling surface.
The temperature at each location at 3 inches (76.2 mm) and the back side of the coil was measured for each test coil. For each heating surface temperature in the experiment, it was confirmed that the back side of the round coil had a higher temperature than the back side of the flattened coil. The results are shown graphically in FIG.
加熱面温度2000〓(1093.3℃)の実験の実験結
果は、第4図において線60,62で示されてい
る。実線60は、各選択された位置での丸型コイ
からなる加熱装置の絶縁パネル内の内部温度を示
し、点線62は、偏平化コイルからなる加熱装置
の内部温度を示す。この実験において、丸型コイ
ル58の背面温度は、2295〓(1257.2℃)である
が、偏平化コイル56の背面温度は、2.214〓
(1212.2℃)であり、81〓(27.2℃)の差があつ
た。このように、加熱面温度2000〓(1093.3℃)
の実験において、偏平化コイルが加熱させられた
ときの温度は、丸型コイルが加熱させられたとき
の温度より相当に低い。同様に、加熱面温度2200
〓(1204.4℃)の実験において、それぞれ、丸型
コイルについて実線64でされ、偏平化コイルに
ついて点線66で示されており、丸型コイルの背
面温度は2520〓(1382.2℃)であり、偏平化コイ
ルの背面温度は2426〓(1330.0℃)であり、その
差は94〓(34.4℃)であつた。 The experimental results for the experiment with a heating surface temperature of 2000°C (1093.3°C) are shown by lines 60 and 62 in FIG. The solid line 60 shows the internal temperature within the insulating panel of the round coil heating device at each selected location, and the dotted line 62 shows the internal temperature of the flattened coil heating device. In this experiment, the back temperature of the round coil 58 was 2295〓 (1257.2°C), but the back temperature of the flattened coil 56 was 2.214〓
(1212.2℃), with a difference of 81〓(27.2℃). In this way, the heating surface temperature is 2000〓 (1093.3℃)
In the experiment, the temperature when the flattened coil was heated was significantly lower than the temperature when the round coil was heated. Similarly, heating surface temperature 2200
In the experiment at 〓 (1204.4℃), the round coil is shown by the solid line 64 and the flattened coil is shown by the dotted line 66, respectively, and the back temperature of the round coil is 2520〓 (1382.2℃), and the flattened coil is shown by the dotted line 66. The back temperature of the coil was 2426〓 (1330.0℃), and the difference was 94〓 (34.4℃).
窯の温度を上昇させることにより2個のコイル
間の温度差が増加することは、偏平化コイルを使
用することの利点が特に高い窯の温度において顕
著であることを示唆している。2200〓(1204.4
℃)以上の操作温度が、普通の寿命をなお保持し
ながら、偏平化され十分に埋込まれた加熱部材を
使用することにより、達成され得ることが、研究
により証明されている。 The increase in temperature difference between the two coils with increasing oven temperature suggests that the benefits of using flattened coils are particularly pronounced at high oven temperatures. 2200〓(1204.4
Research has demonstrated that operating temperatures above 0.4° C.) can be achieved by using flattened, well-embedded heating elements while still retaining a normal lifetime.
第1〜3図に示される5インチ(12.7cm)の厚
さの電気加熱パネルは、新しい炉の裏張りとして
使用するのが理想的である。この装置は、効果的
な電気加熱作用と、周囲からの高度の熱絶縁性
と、の両者を有する。しかしながら、この発明の
実施例は、上述の寸法の加熱装置に制限されるも
のではない。コイルの大きさが変えられるのみな
らず、絶縁体の深さは、鋳込み課程中のセラミツ
ク・フアイバーのスラリーの深さを変化させるこ
とにより、簡単に変えられる。コイル及び絶縁体
の両者の大きさは、要求される能力、操作温度、
炉室の物理的制限、その他により指示される。 The 5 inch (12.7 cm) thick electrical heating panel shown in Figures 1-3 is ideal for use as a new furnace lining. This device has both effective electrical heating and a high degree of thermal insulation from the surroundings. However, embodiments of the invention are not limited to heating devices of the dimensions described above. Not only can the size of the coil be varied, but the depth of the insulation can be easily varied by varying the depth of the ceramic fiber slurry during the casting process. The size of both the coil and insulator will depend on the required capacity, operating temperature,
Directed by physical limitations of the furnace room, etc.
薄い絶縁体、例えば厚さが絶縁体内の偏平化さ
れた抵抗性加熱コイルの深さの約2倍以下である
ものの内に、上述した偏平化コイルを埋込むこと
によつて、古い炉の構造を変更して改造したり古
い炉を電気加熱式に変更するのに適した加熱装置
が提供される。第5図に示されるように、炉68
は、絶縁材の頂部70、絶縁材の底72、及び、
絶縁材の側壁74,76を備えている。これらの
側壁は、電気加熱部材を埋込んだものでもよく、
あるいは、炉は、油やガスを燃焼させる簡単なも
の又はその他類似のものでもよい。もしこの側壁
に年を経て劣化した電気加熱部材が埋込まれてい
るならば、これらの電気加熱部材は、電気的に切
断されて適当に放置される。それから、交換の加
熱装置78,80は、古い加熱部材の上に置か
れ、炉壁の内部に固定される。炉はすでに十分な
絶縁性をもつているので、夫々の加熱装置78,
80の絶縁体82,84は、必要以上に炉の容積
を減少させることがないように、比較的薄くなつ
ている。 old furnace structures by embedding the flattened coil described above in a thin insulator, e.g. having a thickness less than about twice the depth of the flattened resistive heating coil within the insulator. Provided is a heating device suitable for modifying and remodeling old furnaces or converting old furnaces to electric heating types. As shown in FIG.
includes a top of the insulation 70, a bottom of the insulation 72, and
It has side walls 74, 76 of insulating material. These side walls may have electrical heating elements embedded in them;
Alternatively, the furnace may be simple, burning oil or gas, or the like. If this side wall contains electrical heating elements that have deteriorated over time, these electrical heating elements can be electrically disconnected and left in place. The replacement heating devices 78, 80 are then placed over the old heating elements and secured inside the furnace wall. Since the furnace already has sufficient insulation, each heating device 78,
The insulators 82, 84 of 80 are relatively thin so as not to unnecessarily reduce the volume of the furnace.
第4図の加熱面32からの偏平化コイル56及
び丸型コイル58の深さを比較することにより容
易に理解され得るように、偏平化コイルは、丸型
コイルよりも、より薄い絶縁体に完全に埋込まれ
ることができる。この好ましい効果は、製造が容
易で熱効率が高いという利点以上のことである。 As can be easily seen by comparing the depths of the flattened coil 56 and the round coil 58 from the heating surface 32 in FIG. 4, the flattened coil has a thinner insulator than the round coil. Can be completely embedded. This favorable effect goes beyond the advantages of ease of manufacture and high thermal efficiency.
この発明は望ましい実施例について特に述べら
れたが、特許請求の範囲で述べられる発明の精神
及びその範囲から逸脱することなく、形式及び細
部において各種の変形が発明の内でなされ得るこ
とは、当業者によつて理解され得るところであ
る。 Although this invention has been described with particular reference to preferred embodiments, it will be appreciated that various modifications may be made therein in form and detail without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims. This can be understood by those in the business.
第1図は、本発明によるセラミツク・フアイバ
ー絶縁体内に偏平化されたコイルを埋込んだ電熱
パネル装置の斜視図、第2図は、第1図の電熱装
置の前端面図であり、偏平化された加熱コイルの
概略楕円形状を示すために一部が切断されている
図、第3図は、第1図の側端面図であり、偏平化
された加熱コイル及び端子接続ピンを示すために
一部が切断されている図、第4図は、夫々偏平化
コイル及び丸型コイルを埋込んだ2つの絶縁体の
内部温度を比較するために行われた実験結果を示
すグラフ図、第5図は、本発明の実施例である変
更あるいは交換用電熱装置を内壁に有する炉の断
面図である。
12……電熱装置、14,16,18,20,
22,24,26,28,30……楕円形コイ
ル、31……絶縁体、32……絶縁体の表面(加
熱面)、33……絶縁体の裏面、40,42……
端子ピン、44,46……導線、48,50……
係止リボン、52……第1部分、54……第2部
分、56……偏平化コイル、58……丸型コイ
ル、78,80……交換用加熱装置、82,84
……絶縁体。
FIG. 1 is a perspective view of an electric heating panel device in which a flattened coil is embedded in a ceramic fiber insulator according to the present invention, and FIG. 2 is a front end view of the electric heating device of FIG. FIG. 3 is a side end view of FIG. 1, with a portion cut away to show the roughly elliptical shape of the heated coil, and is cut away to show the flattened heating coil and terminal connection pins. 4 is a partially cutaway diagram, and FIG. The figure is a cross-sectional view of a furnace having a modified or replacement electric heating device on its inner wall, which is an embodiment of the present invention. 12... Electric heating device, 14, 16, 18, 20,
22, 24, 26, 28, 30... elliptical coil, 31... insulator, 32... surface of insulator (heating surface), 33... back surface of insulator, 40, 42...
Terminal pin, 44, 46... Conductor, 48, 50...
Locking ribbon, 52... First part, 54... Second part, 56... Flattening coil, 58... Round coil, 78, 80... Replacement heating device, 82, 84
……Insulator.
Claims (1)
の絶縁体と、 加熱面に沿つて絶縁体の材料中に実質的に完全
に埋め込まれた複数の連続的な巻回部分を有する
ワイヤの抵抗性加熱コイルと、 該コイルの各巻回部分は、絶縁体の加熱面にほ
ぼ平行に且つ極く近接して配置されており実質的
に全長に渡つて絶縁材料に接触しているほぼ直線
状の第一部分と、この第一部分に対してほぼ平行
に全体が絶縁体中に置かれており全長に渡つて絶
縁材料に接触しているほぼ直線状の第二部分と、
を有する形状を与えるように形成されたことと、 前記コイルの第一部分に極く近接し且つ該第一
部分に沿つて延びている加熱面部分がコイルの第
一部分に平行な方向に実質上直線であることと、 第一部分及び第二部分に平行な方向であるコイ
ルの各巻回部分の横寸法は、前記第二部分が第一
部分に至る距離より大きくされていることと、及
び 絶縁体から延び出ており加熱コイルの端部に電
気的接続を成す手段と、を含む電熱装置。 2 前記絶縁体は、セラミツクフアイバーで成る
特許請求の範囲第1項記載の装置。 3 前記コイルの各巻回部分は、楕円形である特
許請求の範囲第1項記載の装置。 4 前記絶縁体の厚さは、絶縁体中の抵抗性加熱
コイルの深さの約2倍以下である特許請求の範囲
第1項記載の装置。 5 加熱面を有しており絶縁材料で成る形維持用
の絶縁体と、 加熱面に沿つて絶縁体の材料中に実質的に完全
に埋め込まれた複数の連続的な巻回部分を有する
ワイヤの抵抗性加熱コイルと、 該コイルの各巻回部分は、絶縁体の加熱面にほ
ぼ配置されており実質的に全長に渡つて絶縁材料
に接触しているほぼ直線状の第一部分と、この第
一部分に対してほぼ平行に全体が絶縁体中に置か
れており全長に渡つて絶縁材料に接触しているほ
ぼ直線状の第二部分と、を有する形状を与えるよ
うに形成されたことと、 前記コイルの第一部分が配置されている加熱面
部分がコイルの第一部分に同一な方向に実質上直
線であることと、 第一部分及び第二部分に平行な方向であるコイ
ルの各巻回部分の横寸法は、前記第二部分が第一
部分に至る距離より大きくされていることと、及
び 絶縁体から延び出ており加熱コイルの端部に電
気的接続を成す手段と、を含む電熱装置。[Scope of Claims] 1. A shape-maintaining insulator made of an insulating material and having a heated surface; a plurality of continuous insulators substantially completely embedded in the material of the insulator along the heated surface; a resistive heating coil of wire having turns, each turn of the coil being disposed substantially parallel to and in close proximity to the heating surface of the insulator, and having substantially its entire length exposed to the insulating material; a substantially linear first portion in contact with the first portion; and a second substantially linear portion disposed entirely in the insulator substantially parallel to the first portion and in contact with the insulating material over its entire length. ,
and a heating surface portion proximate to and extending along the first portion of the coil is substantially straight in a direction parallel to the first portion of the coil. the lateral dimension of each turn of the coil in a direction parallel to the first and second portions is greater than the distance that the second portion extends to the first portion; and and means for making an electrical connection to an end of the heating coil. 2. The device according to claim 1, wherein the insulator is made of ceramic fiber. 3. The device of claim 1, wherein each turn of the coil is elliptical. 4. The apparatus of claim 1, wherein the thickness of the insulator is less than or equal to about twice the depth of the resistive heating coil in the insulator. 5. A shape-maintaining insulator of an insulating material having a heated surface and a wire having a plurality of continuous turns substantially completely embedded in the material of the insulator along the heated surface. a resistive heating coil, each turn of the coil having a generally linear first portion disposed substantially on the heating surface of the insulator and in contact with the insulating material over substantially its entire length; a generally linear second portion disposed entirely within the insulator substantially parallel to the portion and in contact with the insulating material over its entire length; the heating surface portion on which the first portion of said coil is disposed is substantially straight in the same direction as the first portion of the coil, and the lateral side of each turn of the coil being in a direction parallel to the first portion and the second portion; An electric heating device, the second portion being dimensioned to be greater than the distance to the first portion; and means extending from the insulator for making an electrical connection to an end of the heating coil.
Applications Claiming Priority (1)
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