专利名称：电热器的结构及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一适用于用来焙烧电子部件的烘窑中的电热器结构和/或其制造方法的改善。
传统地，通常由线圈形电热线绕成螺旋的电热器(以后将其称为电加热线圈)由隔热材料支承。例如，第2903131号日本专利揭示一电热器结构。根据这种结构，板状直立本体由例如陶瓷纤维之类物品和无机粘结剂的制备所得的混合物制成，然后将电热器线圈的底部压嵌入板状直立本体。由于由混合物制成的直立本体在风干和结块的同时会产生收缩力以及结合力，电线圈被牢靠地固定在直立本体上。
另外，第2652266号日本专利也揭示电热器结构。按照这种结构，事先形成一预定形状的电加热线圈设于注塑模中，在浇入制备的混合液前同时将无机粘结剂添加入陶瓷纤维中并使混合物在注塑模中处于湿润状态。在混合物风干和结块前，电加热线圈的大部分从混合物中暴露出来，然后从注塑模和烘干过程中脱离。
在如上所述的传统电热器中，其结构的形成包括以下步骤即同时将电加热线圈嵌入到注塑时处于注塑模内的隔热材料内。因此，电加热线圈通过将其粘结到隔热材料上而与隔热材料形成一体。当电加热线圈随电压的施予/不施予而反复膨胀/收缩，和电加热线圈保持接触的隔热材料部分会产生破裂和断裂。这成为微粒产生的原因。当这种情况进一步发展，隔热材料会崩溃由此产生微粒的出现。
由于这原因，在烧灼过程中必须保证场所的清洁程度(例如与电气部分有关的烘窑)的情况下将无法使用上述电热器的结构。
另外，在以如上所述方式注塑时将电加热线圈同时配合入隔热材料的结构的情况下，由于电加热线圈紧贴在隔热材料的大片面积上，电加热线圈的发热能量以一定比率直接传递至隔热材料上，由此加热线圈的热辐射效率开始恶化。
另外，在后面的例子中，支承电加热线圈的直立本体结构通过使用如上所述注塑模而被模制出。电热器的尺寸由该注塑模决定，由此产生一缺陷，即设计尺寸无法自由地改变。
本发明考虑到上述问题而作出，本发明一个目的是提供一可特别地提高清洁程度的、可提高电热器热辐射效率的并可自由进行尺寸设计的电热器的结构及其制造方法。
按照本发明的第一个方面，这里提供一设有多个贯通的凹槽开口的电热器结构，该凹槽开口包括具有在一板状表面上可与电加热线圈配合的截面形状的凹槽部分以及一和凹槽部分连通的、用来控制线圈的配合深度，并进一步将电加热线圈产生的热量从另一板状表面辐射至外界的辐射用凹槽部分，所述另一板状表面位于彼此叠在一起的两板状隔热体其中之一上，其中另一板状隔热体叠于作为罩体的板状隔热体的电加热线圈的配合侧上。
按照本发明第二方面，在第一方面中，这里设有一电热器结构，其中在电加热线圈的凹槽配合部分内侧设有用以容纳电加热线圈的线圈的一凹孔。
由本发明第三方面，在第一方面中，这里提供一电热器结构，其中由泥浆状原材料注塑而成的一板状体经制备同时将无机粘结剂添加到无机纤维中而被用作板状隔热体。
由本发明第四方面，在第三方面中，这里提供一电热器结构，其中线圈的弹性力和隔热体的弹性力之间的作用可固定隔热线圈并通过使凹槽的宽度小于隔热线圈直径的方法形成凹槽配合部分的宽度。
由本发明第五方面，在第一方面中，这里提供一电热器结构，其中电热线圈通过粘合材料固定于凹槽配合部分。
由本发明第六方面，在第一方面中，这里提供一电热器结构，其中在电热线圈配合槽的内侧上形成波浪形状或细微的不均匀形状，由此固定电加热线圈。
由本发明第七方面，这里提供一电热器结构的制造方法，包括如下步骤运用一通过注塑一由泥浆状原材料组成的板状体，经制备并同时将无机粘结剂添加到无机纤维中的方法而形成的隔热体；通过切削加工形成多个贯通的凹槽开口，凹槽开口包括一截面形状可与电加热线圈在一板状表面上配合的凹槽部分以及与电加热线圈凹槽配合部分连通的、用来控制线圈的配合深度以进一步将电加热线圈产生的热量通过另一板状表面辐射到外界的辐射用凹槽部分；将配合于各贯通凹槽开口的电加热线圈的引端相互连接，并将另一板状隔热体固定于作为罩体叠于板状隔热体的电加热线圈配合侧。
由本发明第八方面，在第一方面中，这里提供一电热器结构，其中固定用螺栓孔形成于各辐射用凹槽部分之间，一由带螺栓通孔的下圆柱部分和沿辐射口方向从圆柱部分的圆柱开口细长地突出的凸缘部分组成的容纳件配合在形成于辐射表面侧螺孔处的刮孔口平面部分。
由本发明第九方面，在第八方面中，这里提供一电热器结构，其中容纳件的凸缘部分通过部分地切割圆形凸缘的方法细长地形成。
由本发明第十方面，这里提供一电热器，该电热器包括用于将各电加热线圈产生的热量辐射至外界的多个辐射切口，辐射切口形成于在内侧设有多条电加热线圈的板状纤维隔热体上，其中电热器的固定用螺栓孔形成于辐射用凹槽部分之间，一由带螺栓通孔的下圆柱部分和细长地沿辐射口方向从圆柱部分的圆柱开口突出的凸缘部分组成的容纳件配合在形成于辐射表面侧螺孔处的刮孔口平面部分。
由本发明第十一方面，在第十方面中，这里提供一电热器，其中容纳件的凸缘部分通过部分地切割圆形凸缘的方法细长地形成。
特别结合作为说明书一部分的所附权利要求书，可指出本发明归纳所得的多个新颖的特性，为更好地了解本发明、其操作优点及通过使用所能达到的目的，可参阅附图和作为本发明一较佳实施例阐述和说明的描述性事例而进行理解。
图1是表示本发明一电热器结构的一实施例的立体图；图2是表示电热器结构的组装构成的侧视图；图3是表示将电加热线圈配合入板状隔热体的配合结构的俯视图；图4是设有一螺栓孔的电热器的立体图；图5是容纳在电热器中的直立本体的局部剖视图；图6是被容纳的直立本体的俯视图；图7是使用上述电热器的直立本体主要部分的截面图；图8是表示本发明另一实施例的板状加热器的立体图；图9是图8所示电热器主要部分的截面图；图10是在图8的电热器中所容纳的直立本体侧面的局部剖视图；图11是所容纳的直立本体的俯视图；图12是表示本发明又一实施例中所容纳的直立本体侧面的局部剖视图；以及图13是所容纳的直立本体的俯视图。
作为本发明一较佳实施例，下面将简要地说明如图1至图3所表示的本实施例。一电热器结构包括以将其中一隔热体叠于另一隔热体顶部的方式相互结合的板状隔热体A1和A2，在隔热体A1上设有多条彼此平行的贯通的凹槽开口1，凹槽开口1包括截面形状可在一板状表面上与电加热线圈B配合的凹槽部分1a以及一与凹槽部分1a连通的、用来将电加热线圈产生的热量从另一板状表面辐射到外部同时控制线圈配合深度的辐射用凹槽部分1b；一用来容纳电加热线圈形成于凹槽部分1a内的线圈部分的凹穴1c。一连通孔部分1d形成于隔热体A1上，用来将与各贯通凹槽配合的电加热线圈的引端连接到导向引端上。这样，电热器结构通过将隔热体A2叠于电加热线圈作为一罩体的隔热体A1的配合侧而构成。
本发明一实施例如图1至图3所示。
在图1至图3中，两板状隔热材料A1、A2构成电热器结构的主要部分。各板状隔热材料均可与另一隔热材料的顶部结合在一起。
上述的板状隔热体A1、A2是由泥浆状原材料经过制备并将无机粘结剂添加入到作为主要材料的陶瓷纤维中，以吸引一脱水形成方法制成的板状本体。
由无机纤维制成的板状隔热体的一较佳的制造示例将简要说明如下。
(A)硅酸铝纤维 90重量份额(硅的成份重量比50％，铝的成份重量比50％，纤维平均长度大约200微米，平均纤维直径3微米)(B)平均微粒直径为20纳米的硅酸胶 10重量份额(C)浓缩剂 1重量份额(D)水 4000重量份额板状注塑部分由泥浆状原材料制成，该原材料通过将上述原材料以吸引-脱水形成方法混合，然后在温度为105度、时间为24小时的条件下风干注塑部分，最后获得板状无机纤维隔热体。通过上述方法所获得的无机纤维隔热体的密度为0.2克/立方厘米，具有卓越的隔热特性，并具有便于机械处理和切削的物理特性，且重量很小。
板状隔热体A1、A2均通过上述方法制造而成。在隔热体A1中，多个直的、用来配合一电加热线圈B的贯通凹槽开口1设在与其它凹槽开口平行且有一所需间隔的位置。
上述各贯通凹槽开口1包括凹槽部分1a和辐射用凹槽部分1b。电加热线圈B通过板状截面形状沿板状隔热体的板状表面方向配合于凹槽部分1a内。由于辐射用凹槽部分1b的宽度比嵌入线圈的凹槽部分1a的宽度小，并可将电加热线圈产生的热量从相反板状表面辐射到外部，因而可将其用来控制电加热线圈的配合深度。另外，在所述示例中，凹穴1c的形成用来固定线圈同时将电加热线圈B的线圈部分容纳于用来嵌入电加热线圈的凹槽部分1a的内表面。
另外，在板状隔热体A1中形成有连通孔部分1d，用来引导并使电加热线圈的引端与相邻的各贯通凹槽开口1相连。在图中，2表示线圈的一引端连接套。
板状隔热体的A2在其电加热线圈的配合侧叠于板状隔热体的A1上，由此两隔热体通过联接装置，诸如螺栓和螺母之类，被联接在一起。3是一螺栓插入孔。
具有上述组成的电热器结构具有下列特性。
(1)在上述的传统电热器结构中，电热器通过同时将电加热线圈嵌入无机纤维隔热体的直立本体中而构成，这引起由于电加热线圈的膨胀和收缩，与电加热线圈接触的隔热材料部分破裂和断裂的情况，这成为微粒产生的原因。当这种情况进一步发展，隔热材料崩溃由此产生微粒。然而在本发明中，电加热线圈仅配合于凹槽部分内。由于电加热线圈并不与板状隔热体结为一体，隔热部分可一定程度地移动。由此，上述问题几乎不会产生。这样可从总体上改善电热器结构的清洁程度。
(2)在将电加热线圈配合到无机纤维隔热体的凹槽部分的结构中，由于电加热线圈和隔热材料的接触面积有限，热辐射加强，由此辐射效率提高。
(3)用来支承电加热线圈的的无机纤维隔热体无需使用注塑模形成。由于会用到作为原材料独立制造的板状隔热体，所以无需用到注塑模。由此容易实现设计的变化。另外由于无需用到注塑模，这里不存在标准尺寸，因此电热器的尺寸设计可自由地改变。
(4)如果所使用的板状体是由经制备并以吸引一脱水形成方法将无机粘结剂添加入到作为主要材料的陶瓷纤维中的水泥原材料注塑成的，因此可通过简单的切削加工形成用来与电加热线配合的贯通凹槽开口以及电加热线圈引端的孔部分。
(5)在调整数控机床加工装置以形成切削加工的情况下，可实现高精度和高速度切削加工，另外由于数控加工程序，它具有可应付小批量生产的优点。
(6)由于无需生产注塑模的时间，这可缩短使产品结合数控加工处理的交货日期。
在上述的实施例中，已对依照用来在线圈与凹槽部分1b配合的内表面上容纳电加热线圈的线圈部分的凹穴1c的制造作了准备。由此，凹穴1c将线圈固定在位。然而，可以通过将诸如耐火灰泥之类的粘结剂施加于其结构可与电加热线圈的直径配合的凹槽部分1b内的方法将线圈固定在位。在这种情况下，粘结剂可部分地或完全地发生作用。
另外，存在装置用来形成一宽度，使凹槽部分的宽度一定程度地小于电加热线圈的直径，由此可将电加热线圈通过弹性力固定在电加热线圈和隔热材料侧之间。
另外可进行加工以将电加热线圈的凹槽配合部分的内表面制成波浪形或不均匀形状(例如锯齿形)，这样可使电加热线圈固定在这些已加工的内表面上。在这种情况下可获得电加热装置的维持力，且允许线圈节距一定程度地不规则。
另外，可适当地结合使用上述电加热线圈的固定装置。
如图4所示的本发明的电热器设有一用来使电热器的支承螺栓在一预定位置穿过的孔2，这样，电热器可通过螺栓螺钉之类的紧固装置支承在烘窑的顶壁上。
然而，由于上述电热器是一重量很大的本体，且隔热体A1、A2是由纤维隔热材料制成的，其注塑本体强度减弱，螺母的紧固面可切入纤维隔热体和/或在纤维隔热体上形成裂纹和裂缝。
为克服上述问题，可在板状纤维隔热体的辐射面侧的螺栓孔12上形成一刮孔口平面部分。如图5至图7所示将容纳件D配合于刮孔口平面部分内，然后在将其用螺母紧固前穿过一尖头螺栓。
上述的容纳件D包括一下圆柱部分14，一螺栓通孔15，一向外凸出于下圆柱部分14圆柱形开口之外的圆形凸缘部分16。一般，其材料是陶瓷。
在图6所示结构中，图4中的电热器通过上述容纳件D的使用而支承于烘窑的顶壁上。同样的标号表示图4中的相同部件。
在图7中，一刮孔口平面部分17形成于辐射面侧的螺栓孔，容纳件D配合于刮孔口平面部分17，一螺柱18固定于烘窑的顶壁上，支持材料20由无机纤维毯制成。电热器通过将螺母21固定到螺柱18的头部的方法固定在顶壁上，该头部从容纳件D的螺栓通孔15突出并穿过隔热体A1、A2的螺栓孔12。另外在经螺母21紧固后，粘土隔热材料22填满于容纳件D内。
如上所述，通过固定螺母并使螺母啮合于穿过容纳件D的螺栓头部的方法而形成的紧固结构，这样能确实地防止螺纹紧固时对纤维隔热材料的切割以及由此产生的纤维隔热材料上的裂纹和裂缝。
另外，上述的容纳件D的使用造成螺母紧固作为一更大的表面通过容纳件D的凸缘部分16压向板状隔热体A1，由此可获得稳定的支承力。
另外，中心部分嵌在板状隔热体内的容纳件D和螺母处于配合状态，由于不会承受直接从电热器中辐射出的热量，从而实现了用来保护螺母的防护材料作用。例如，在高辐射热量达到1000度的情况下，就不能采用普通金属制螺母，然而，容纳件的存在使螺母的安全保护变得可能。
然而，安装用螺栓孔12不仅可设置于贯通的凹槽开口1(辐射切口)的远端，也可在相邻切口之间。在这种结构中，形成容纳件D的圆形凸缘部分16的尺寸可相对较大，因此，大尺寸部分限定相邻的贯通凹槽开口1的间距。
上述的各贯通凹槽开口1的间距从一致性及高辐射效率观点而言需要有狭窄的宽度。然而如上所述，容纳件的凸缘部分会妨碍较小间隔的产生，由此不可能使贯通凹槽开口间的间隔无限制地变小。
另一方面，可认识到通过加工可减少容纳件圆形凸缘部分的直径，然而，容纳件的在板状隔热体的单位面积内表面压力作用的恶化将导致容纳件的凸缘部分切割隔热体的问题的出现。
图8至图11表示本发明用来解决上述问题的实施例。根据后面提到的实施例，可减小辐射切口间的间距，另外，这里提供有不会削减螺栓容纳件的作用的电热器。
在该实施例中，一容纳件B配合在板状纤维隔热体A1的刮孔口平面部分17内。如图8所示，容纳件B以切割其圆形凸缘的一部分由此在辐射切口方向上(凹槽开口1)变细的形式形成。凸缘部分表示为16。
如上所述，容纳件D的凸缘部分16具有一在辐射切口方向上(凹槽开口1)的细长形状，由此尽管辐射切口的间距很窄，仍可保证对隔热体的接触面积基本均匀。
另外，由于容纳件D的细长凸缘部分16配合于刮孔口平面部分17中，可实现容纳件和固结螺母不同时旋转的结构。
另外，将其中的圆形凸缘部分的一部分切为细长凸缘部分形状的注塑方法不仅具有高产量的优点，同时可对应辐射切口的间隙自由地调整凸缘部分的宽度。
图12至图13表示容纳件D的又一实施例。本实施例中的容纳件D具有在注塑时形成的矩形凸缘部分。在该例中，可形成一椭圆形凸缘部分并由此不限于矩形凸缘部分。
由上述的结构，容纳件可具有细长的凸缘部分，该凸缘部分在作为用来配合于形成在电热器辐射面侧的螺栓孔中的刮孔口平面部分的螺栓容纳件的切口长度方向上具有凸缘部分。在各辐射切口之间的间距可进一步减小。并可得到不会削减螺栓容纳件的作用的电热器。
如上所述，本发明可提供一电热器结构及其制造方法，由此可提高电热器热辐射效率并使电热器尺寸设计变得灵活。
这里讨论的是就目前而言认为是较佳实施例的例子，要知道可在其中作多种修改，并可由此覆盖在所附权利要求中所有不脱离本发明范围的修改。
权利要求
1．一设有多个贯通凹槽开口的电热器结构，所述凹槽开口包括形状上可与一电加热线圈在一平板表面上配合的凹槽部分以及一与所述线圈控制配合深度用凹槽部分连通的一辐射凹槽部分，进一步将电加热线圈产生的热量从一板状表面辐射至外界，所述另一板状表面位于彼此叠在一起的两板状隔热体其中之一上，其中所述另一板状隔热体叠于作为罩体的板状隔热体的电加热线圈的配合侧上。
2．如权利要求1所述电热器结构，其特征在于，所述孔的形成用以将电加热线圈的线圈部分容纳于电加热线圈的配合凹槽部分内侧。
3．如权利要求1所述电热器结构，其特征在于，由泥浆状原材料注塑而成的一板状体经制备同时将无机粘结剂添加到无机纤维中而被用作板状隔热体。
4．如权利要求3所述电热器结构，其特征在于，线圈的弹性力和隔热体的弹性力之间的作用可固定隔热线圈并通过使凹槽的宽度小于隔热线圈直径的方法形成凹槽配合部分的宽度。
5．如权利要求1所述电热器结构，其特征在于，所述电热线圈通过粘合材料固定于所述凹槽配合部分。
6．如权利要求1所述电热器结构，其特征在于，在电热线圈配合槽的内侧上形成波浪形状或不均匀形状，由此固定电加热线圈。
7．一电热器结构的制造方法包括如下步骤运用一通过注塑成型一由泥浆状原材料组成的板状体，经制备并同时将无机粘结剂添加到无机纤维中的方法而形成的隔热体；通过切削加工形成多个贯通的凹槽开口，凹槽开口包括一截面形状可与电加热线圈在一板状表面上配合的凹槽部分，以及与电加热线圈凹槽配合部分连通的所述辐射用凹槽部分，用来控制线圈的配合深度以进一步将电加热线圈产生的热量通过另一板状表面辐射到外界；将配合于各贯通凹槽开口的电加热线圈的引端相互连接；以及并将另一板状隔热体固定于作为罩体叠于板状隔热体的电加热线圈配合侧。
8．如权利要求1所述电热器结构，其特征在于，所述电热器的固定用螺栓孔形成于所述各辐射用凹槽部分之间，一由带螺栓通孔的下圆柱部分和细长地沿辐射口方向从所述圆柱部分的圆柱开口突出的凸缘部分组成的容纳件配合在形成于辐射表面侧螺孔处的刮孔口平面部分。
9．如权利要求1所述电热器结构，其特征在于，所述容纳件的所述凸缘部分通过切割圆形凸缘的方法细长地形成。
10．一其上设有用于将各电加热线圈产生的热量辐射至外界的多个辐射切口的电热器，所述辐射切口形成于在内侧设有多条电加热线圈的板状纤维隔热体的所述表面上，其中所述电热器的固定用螺栓孔形成于所述辐射用凹槽部分通孔之间，一由带螺栓通孔的下圆柱部分和细长地沿辐射口方向从所述圆柱部分的圆柱开口突出的凸缘部分组成的容纳件配合在形成于所述辐射表面侧螺孔处的刮孔口平面部分。
11．如权利要求10所述电热器，其特征在于，所容纳件的所述凸缘部分通过部分地切割圆形凸缘的方法细长地形成。
全文摘要
提供一可改善清洁程度、提高热辐射效率和可自由设计尺寸的电热器结构及其制造方法。该电热器结构设有多个凹槽开口,凹槽开口包括与一电加热线圈配合于板状表面的凹槽部分和一与凹槽部分连通的、用来控制线圈的配合深度并进一步将电加热线圈产生的热量从另一板状表面辐射至外界的辐射用凹槽部分;以及一在板状隔热体的凹槽截面内侧的电加热线圈的线圈部分的容纳孔,另一板状隔热体作为一罩体叠于板状隔热体的电加热线圈配合侧。
文档编号H05B3/76GK1318967SQ0111221
公开日2001年10月24日 申请日期2001年3月27日 优先权日2000年3月27日
发明者後藤嘉彦, 本吉芳之, 鳥居信宏, 米泽昭一, 三原徹也, 巾嶋正, 里见将人 申请人:霓佳斯株式会社, 霓佳斯制陶技术株式会社