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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6870837
(24)【登録日】2021年4月19日
(45)【発行日】2021年5月12日
(54)【発明の名称】熱風生成装置
(51)【国際特許分類】
F24H 3/04 20060101AFI20210426BHJP
F24H 9/20 20060101ALI20210426BHJP
【ＦＩ】
F24H3/04 302
F24H9/20 K
【請求項の数】12
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2016-240668(P2016-240668)
(22)【出願日】2016年12月12日
(65)【公開番号】特開2018-96604(P2018-96604A)
(43)【公開日】2018年6月21日
【審査請求日】2019年9月25日
(73)【特許権者】
【識別番号】393000571
【氏名又は名称】貞徳舎株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100102048
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 光司
(74)【代理人】
【識別番号】100146503
【弁理士】
【氏名又は名称】高尾 俊雄
(74)【代理人】
【識別番号】100203068
【弁理士】
【氏名又は名称】浅尾 遼
(72)【発明者】
【氏名】北村 公男
(72)【発明者】
【氏名】塚田 純
(72)【発明者】
【氏名】林田 晃
(72)【発明者】
【氏名】西原 淳一
(72)【発明者】
【氏名】ハサン モハマド マスドウル
【審査官】
西塚 祐斗
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１５−０２８４１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２００７／１３２８２４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開２００９−１２４１６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１５−０２８９２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
実開昭５６−０９４４２８（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ２４Ｈ ３／０４
Ｆ２４Ｈ ９／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体を流す通路を内部に有する筒状体と、前記流体を通過させる通過部を備え前記通路に前記流体の流れ方向に間隔をおいて複数設けられる面状発熱体とを有する熱風生成装置であって、
前記筒状体は、その上流側端部に前記流体を外部から導入する吸気口と前記通路の入口とを連通させる連通空間を備え、
前記連通空間に、前記通路内の温度を測定する熱電対と外部計測器とを接続する熱電対接続部及び／又は前記面状発熱体に接続された接続部材と外部電源とを電気的に接続する発熱体接続部を位置させる熱風生成装置。
前記筒状体は、その上流側端部に前記流体を外部から導入する吸気口と前記通路の入口とを連通させる連通空間を備え、
前記連通空間に、前記通路内の温度を測定する熱電対と外部計測器とを接続する熱電対接続部及び／又は前記面状発熱体に接続された接続部材と外部電源とを電気的に接続する発熱体接続部を位置させる熱風生成装置。
【請求項2】
前記連通空間に前記熱電対接続部及び前記発熱体接続部を位置させてあり、前記熱電対接続部は接続線を含み、前記発熱体接続部よりも前記吸気口に近づけて位置させてある請求項１記載の熱風生成装置。
【請求項3】
前記連通空間には、前記通路の入口に対向する遮蔽板が設けられている請求項１又は２記載の熱風生成装置。
【請求項4】
前記遮蔽板は、前記吸気口から前記連通空間への前記流体の導入方向に平行をなす平板である請求項３記載の熱風生成装置。
【請求項5】
前記遮蔽板は、前記吸気口から前記連通空間への前記流体の導入方向に平行となす一対の板状の支持部材によって支持されている請求項３又は４記載の熱風生成装置。
【請求項6】
前記遮蔽板は、棒状の支持部材によって支持されている請求項３又は４記載の熱風生成装置。
【請求項7】
前記連通空間は、前記筒状体の上流側端部に固定されるハウジングとこのハウジングを密閉する蓋とにより形成され、前記蓋の外面には、前記発熱体接続部及び／又は前記熱電対接続部を固定する固定部と前記固定部を覆うカバーを取り付ける支柱とが設けられている請求項１〜６のいずれかに記載の熱風生成装置。
【請求項8】
前記筒状体は、その周囲をケースで覆われている請求項１〜７のいずれかに記載の熱風生成装置。
【請求項9】
前記筒状体の下流側及び前記ケースは、その周囲をカバーで覆われている請求項８記載の熱風生成装置。
【請求項10】
前記面状発熱体の幅方向端部を保持する保持部材をさらに有し、前記保持部材は、一つの面状発熱体の一方の幅方向端部のみを保持する第一保持部材と、隣接する面状発熱体の各幅方向端部を保持する第二保持部材よりなり、前記第二保持部材は前記通路を横断して位置すると共に前記第一保持部材は各々が前記第二保持部材に対向して位置し、前記第一、第二保持部材は、前記通路を塞ぐように前記流体の流れ方向に交差する方向に前記面状発熱体を複数枚保持する請求項１〜９のいずれかに記載の熱風生成装置。
【請求項11】
複数枚の面状発熱体は２枚であり、前記第二保持部材を挟んで同一平面上に対称に配置されている請求項１０記載の熱風生成装置。
【請求項12】
前記通過部は、前記面状発熱体の幅方向端部間に形成されたスリットである請求項１〜１１のいずれかに記載の熱風生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱風生成装置に関する。さらに詳しくは、流体を流す通路を内部に有する筒状体と、前記流体を通過させる通過部を備え前記通路に前記流体の流れ方向に沿って複数設けられる面状発熱体とを有する熱風生成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、上述の如き熱風生成装置として、例えば特許文献１に記載の如きものが知られている。この装置は、流体を流す通路内に熱電対を配置しているが、その熱電対と外部の計測器との接続について詳述されていない。また、面状発熱体と外部電源との接続についても何ら示されていない。しかし、筒状体は熱風生成時に高温となるため、外部との接続箇所において高温（熱）に起因する誤作動や精度低下を防止する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５−２８４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、簡素な構造ながら、高温による誤作動や精度低下を防止し、所望の熱風を安定して生成することが可能な熱風生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するため、本発明に係る熱風生成装置の特徴は、流体を流す通路を内部に有する筒状体と、前記流体を通過させる通過部を備え前記通路に前記流体の流れ方向に間隔をおいて複数設けられる面状発熱体とを有する構成において、前記筒状体は、その上流側端部に前記流体を外部から導入する吸気口と前記通路の入口とを連通させる連通空間を備え、前記連通空間に、前記面状発熱体に接続された接続部材と外部電源とを電気的に接続する発熱体接続部及び／又は前記通路内の温度を測定する熱電対と外部計測器とを接続する熱電対接続部を位置させることにある。
【0006】
上記特徴によれば、前記筒状体は、その上流側端部に前記流体を外部から導入する吸気口と前記通路の入口とを連通させる連通空間に、前記面状発熱体に接続された接続部材と外部電源とを電気的に接続する発熱体接続部及び／又は前記通路内の温度を測定する熱電対と外部計測器とを接続する熱電対接続部を位置させるので、外部より導入された加熱前の流体を用いて連通空間に位置する接続部を冷却させることができ、冷却効率がよい。しかも、加熱前の流体であるので、連通空間に位置する接続部の熱を奪ったとしても通路で加熱され熱風として排出されるので、エネルギーの無駄もない。そして、その接続部分を装置稼働中に常に冷却するので、高温による誤作動や精度低下を防止し、所望の温度や流量の熱風を安定して生成することが可能となる。
【0007】
前記連通空間に前記熱電対接続部及び前記発熱体接続部を位置させてあり、前記熱電対接続部は接続線を含み、前記発熱体接続部よりも前記吸気口近傍に位置させてあるとよい。これにより、吸気口より導入された流体は、まず始めに接続線を含む熱電対接続部に衝突するが、このような線材に流体が衝突したとしても、流体の流速の低下は僅かであり、流体の拡散もほとんど生じない。よって、発熱体接続部を冷却する流体は、導入された流体と同等のものであるので、効率よく発熱体接続部及び熱電対接続部の双方をより効率よく冷却できる。
【0008】
前記連通空間には、前記通路の入口に対向する遮蔽板が設けられているとよい。これにより、通路の入口から放出される輻射熱（放射熱）を遮ることができ、発熱体接続部及び熱電対接続部を含む連通空間内の温度上昇を抑制して、さらに効率よく加熱前の流体を用いて各接続部を冷却できる。また、遮蔽板は、輻射熱（放射熱）によって熱せられ、それ自体の温度が上昇するが、吸気口から導入される加熱前の流体に晒されるので、遮蔽板自体の温度上昇を抑え、不要な放熱を防止し熱効率を向上させることができる。
【0009】
係る場合、前記遮蔽板は、前記吸気口から前記連通空間への前記流体の導入方向に平行をなす平板であるとよい。これにより、吸気口から連通空間へ導入された流体は遮蔽板の面部分に衝突することがないので、衝突による流体の流速低下及び拡散を抑制するができ、冷却効率の低下を防止できる。
【0010】
さらに、前記遮蔽板は、前記吸気口から前記連通空間への前記流体の導入方向に平行となす一対の板状の支持部材によって支持されているのが望ましい。これにより、板状の支持部材への衝突による流体の流速低下及び拡散を抑制でき、さらに冷却効率の低下を防止できる。また、前記遮蔽板は、棒状の支持部材によって支持されていても構わない。この構成においても、流体の流速低下及び拡散を抑制ができ、さらに冷却効率の低下を防止できる。
【0011】
前記連通空間は、前記筒状体の上流側端部に固定されるハウジングとこのハウジングを密閉する蓋とにより形成され、前記蓋の外面には、前記発熱体接続部及び／又は前記熱電対接続部を固定する固定部と前記固定部を覆うカバーを取り付ける支柱とが設けられているとよい。これにより、稼働中の安全性を確保できる。
【0012】
前記筒状体は、その周囲をケースで覆われているとよい。これにより、断熱性及び気密性を向上させる。係る場合、前記筒状体の下流側及び前記ケースは、その周囲をカバーで覆われているとよい。これにより、稼働中の安全性を確保できる。
【0013】
上記いずれかの構成において、前記面状発熱体の幅方向端部を保持する保持部材をさらに有し、前記保持部材は、一つの面状発熱体の一方の幅方向端部のみを保持する第一保持部材と、隣接する面状発熱体の各幅方向端部を保持する第二保持部材よりなり、前記第二保持部材は前記通路を横断して位置すると共に前記第一保持部材は各々が前記第二保持部材に対向して位置し、前記第一、第二保持部材は、前記通路を塞ぐように前記流体の流れ方向に交差する方向に前記面状発熱体を複数枚保持するとよい。
【0014】
上記特徴によれば、保持部材は一方の幅方向端部を保持する第一保持部材と隣接する面状発熱体の各幅方向端部を保持する第二保持部材よりなり、第二保持部材は通路を横断して位置すると共に第一保持部材は各々が第二保持部材に対向して位置するので、面状発熱体において熱変形が最も生じやすい発熱体部分に第二保持部材を配置でき、熱変形が抑制され脱落も防止することができる。しかも、第一、第二保持部材は、通路を塞ぐように流体の流れ方向に交差する方向に面状発熱体を複数枚保持するので、熱交換を効率的に行うことが可能となり、より高温の熱風を生成することが可能となる。
【0015】
係る構成において、複数枚の面状発熱体は２枚であり、前記第二保持部材を挟んで同一平面上に対称に配置されているとよい。これにより、面状発熱体２枚を対称配置できるので、熱交換もバランス良く行われる。また、前記通過部は、前記面状発熱体の幅方向端部間に形成されたスリットである。
【発明の効果】
【0016】
上記本発明に係る熱風生成装置の特徴によれば、簡素な構造ながら、高温による誤作動や精度低下を防止し、所望の熱風を安定して生成することが可能なとなった。
【0017】
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明に係る熱風生成装置の斜視図である。
【図2】熱風生成装置にカバーを装着した状態の斜視図である。
【図3】筒状体の斜視図である。
【図5】筒状体の分解斜視図である。
【図6A】面状発熱体の接続状態を示す斜視図である。
【図6B】面状発熱体の結線図である。
【図10A】接続部材の斜視図である。
【図11】保持部材の斜視図である。
【図12】面状発熱体の斜視図である。
【図13A】連通空間の第一改変例を模式的に示す斜視図である。
【図13B】連通空間の第二改変例を模式的に示す斜視図である。
【図13C】連通空間の第三改変例を模式的に示す斜視図である。
【図13D】連通空間の第四改変例を模式的に示す斜視図である。
【図13E】本発明の第一実施形態における連通空間を模式的に示す斜視図である。
【図15】本発明の他の実施形態を示す断面斜視図である。
【図16】保持部材の改変例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
次に、図１〜１２を参照しながら、本発明についてさらに詳しく説明する。本発明に係る熱風生成装置１は、図１，２，５，８に示すように、大略、例えば流体Ｇとしての空気を流す通路３を内部に有する筒状体２と、この流体Ｇを通過させる通過部４１を備え通路３に流体Ｇの流れ方向Ｆに沿って複数設けられる面状発熱体４と、面状発熱体４の幅方向端部４２を保持する保持部材５を有する。なお、本実施形態において、熱風生成装置１は横向きに設置され、流体Ｇの流れ方向Ｆは鉛直方向Ｚに直交する水平方向となる。
【0020】
図１〜５，８に示すように、筒状体２は略角筒状を呈し、その上流側Ｕには流体Ｇを外部から導入する吸気口１１と通路３の入口部３１とを連通させる連通空間６が設けられている。一方、下流側Ｄには、通路３を通過して加熱された流体Ｇ（熱風）を出口部３２から装置外部へ排出する排気口１２が設けられている。なお、筒状体２の形状はこれに限られるものではなく、例えば略円筒形状に形成してもよい。
【0021】
図１，２，８に示すように、筒状体２の周側面２ａは、例えば保温断熱材２ｓを挟んで金属製のケース７ａ，７ｂで覆われてあり、この保温断熱材２ｓにより断熱性を向上させてある。さらに、金属製のケース７ａ，７ｂ及び筒状体２の下流側外面２ｂ並びに連通空間６の蓋板６２は、金属製のカバー８ａ〜ｄで覆われている。筒状体２は稼働時に高温となるため、カバー８ａ〜ｄにより安全性を確保する。特に、高温となる筒状体２の側面２ａ及び出口部３２近傍に対向するカバー８ａ，８ｂ，８ｄには、複数の通気孔８ｅが設けられている。なお、筒状部２には、各カバー８ａ〜ｄ及び脚部９をネジやボルト等で連結固定する固定台２ｘが設けられている。
【0022】
筒状体２は、図３〜５，８に示すように、流体Ｇの流れ方向Ｆに沿って配列された複数の連結部材２０によって構成される。これら連結部材２０が長尺ボルト等の締結手段２９によって連結固定されることで、各連結部材２０の中空部２１が連通して通路３が形成される。なお、連結部材２０は、例えば、断熱ボードを切削加工して作成される。しかし、連結部材２０の材料は、これに限られるものではない。例えば、アルミナ質、アルミナシリカ質、ムライト質、ジルコン質又はコージライトを主体とする材料より構成される碍子であってもよく、使用温度等に応じて適宜変更するとよい。
【0023】
通路３は、図８に示すように、後述の連通空間６に接続される入口部３１と、排出口１２に接続される出口部３２と、これら直線状の入口部３１及び出口部３２より大径の加熱部３３よりなる。入口部３１及び出口部３２と加熱部３３とは、上流、下流テーパー部３４、３５により接続されている。本実施形態では、加熱部３３の下流テーパー部３５の近傍及び出口部３２と下流テーパー部３５との合流付近の２カ所に熱電対１３，１４が配置されている。
【0024】
面状発熱体４は、図５〜７，１２に示すように、板状に且つ矩形状に形成され、複数のスリット４１を幅方向端部４２，４２から交互に鉛直方向Ｚに切り込むことで蛇行状の電流路４０が形成されている。このスリット４１が、流体Ｇを上流側Ｕから下流側Ｄへと流通させる通過部となる。電流路４０の両端には、他の面状発熱体４と電気的に接続する第一接続部材１５に接続される端子部４０ｘを有する。面状発熱体４は、例えばＦｅ−Ｃｒ−Ａｌやニッケルクロム合金等の導電性材料より構成されるが、使用温度等に応じて適宜変更するとよい。
【0025】
保持部材５は、図５〜７に示すように、一つの面状発熱体４の一方の幅方向端部４２のみを保持する第一保持部材５０Ａと、隣接する面状発熱体４の各幅方向端部４２，４２を保持する第二保持部材５０Ｂよりなる。本実施形態では、これら第一、第二保持部材５０Ａ，５０Ｂに同一の部材を用いる。図１１に示すように、第一、第二保持部材５０Ａ，５０Ｂは略Ｈ字形状を呈し、その長手方向に沿って溝部５１が形成されている。この溝部５１に面状発熱体４の幅方向端部４２を嵌入すれば面状発熱体４を保持できるので、構造が極めて簡素である。なお、第一、第二保持部材５０Ａ，５０Ｂは、例えば上述の碍子と同様の材料で構成される。
【0026】
ここで、連結部材２０は、図１０Ａ，１０Ｂに示すように、大略、通路３を構成する中空部２１と、第一保持部材５０Ａの一方の幅方向端部５２を嵌入させる第一凹部２２と、第二保持部材５０Ｂの端部５３を嵌入させる第二凹部２３を有する。第一、第二凹部２２，２３は、連結部材２０の両面（流体Ｇの流れ方向Ｆの上流側Ｕ及び下流側Ｄの双方）の中空部２１の縁部に設けられる。よって、隣接する連結部材２０，２０の第一、第二凹部２２，２３は互いに対向し、第一、第二保持部材５０Ａ，５０Ｂが嵌入される嵌入部を構成する。この構成によれば、連結部材２０に１つの凹部を形成し嵌入部とするよりも、連結部材２０を薄くでき且つ強度の低下も抑えられる。また、連結部材２０を薄くすることで、互いの面状発熱体４をより近接配置できるので、熱交換の効率を向上させることもできる。
【0027】
第一凹部２２は中空部２１の上縁部２１ａ及び下縁部２１ｂに沿って形成され、第二凹部２３は第一凹部２１，２１の中央に形成されている。これにより、図５，７に示すように、通路３の鉛直方向Ｚの中央で第二保持部材５０Ｂを水平方向に横断させると共に、第一保持部材５０Ａ各々を第二保持部材５０Ｂを挟んで鉛直方向Ｚに対向させる。面状発熱体４は、中空部２１の縁部から離隔するに従い熱変形を生じやすいので、中空部２１の中央に第二保持部材５０Ｂを配置することで、面状発熱体４の熱変形を抑制して脱落を防止できる。しかも、２枚の面状発熱体４，４を第二保持部材５０Ｂを挟んで同一平面上に対称に配置できるので、熱交換のバランスもよい。
【0028】
第一、第二凹部２２，２３との間には、面状発熱体４の端子部４０ｘを配置させる第一溝部２４が設けられている。この第一溝部２４により、端子部４０ｘが隣接する連結部材２０，２０で挟持され、面状発熱体４の脱落が防止される。また、第一溝部２４は、流れ方向Ｆの上流側Ｕの連結部材２０の表面にのみ形成されており、面状発熱体４を低温の上流側Ｕに配置させることで熱交換の効率を向上させる。
【0029】
さらに、連結部材２０の下外面２０ａには、外部電源と接続する第二接続部材１６を配置させる第二溝部２５が形成されている。図３，４に示すように、第二接続部材１６は通路３の長手方向（流体Ｇの流れ方向Ｆ）に沿って長いので、面状発熱体４を連結部材２０の外面（通路３外側）で電気的に接続すると共に位置ズレも防止する。なお、一部の連結部材２０には、熱電対１３，１４を貫通させる貫通孔２６が形成されている。
【0030】
ところで、面状発熱体４は、通路３の加熱部３３を複数のゾーンに分けるように接続されている。本実施形態の例では、図３〜６に示すように、面状発熱体４は、外部電源と接続する第二接続部材１６の端部には、連結部材２０の外周面に沿って配置された第三接続部材１７が接続され、第三接続部材１７の他端は面状発熱体４の端子部４０ｘと接続される。そして、各面状発熱体４は、端子部４０ｘを介して第一接続部材１５で接続される。
【0031】
通路３を流れる流体Ｇは下流側Ｄへ流れるに従い高温となるので、上流側Ｕに比べ下流側Ｄは、多くの熱交換を要しない。上流側Ｕに比べ下流側Ｄが高温となりやすい。従って、ゾーン毎に温度制御することで、下流側Ｄの面状発熱体４の過剰な温度上昇による断線を防止する。また、無駄なく効率よく熱交換を行うことができる。なお、本実施形態では、図６Ａに示すように、上流側Ｕから１、２番目及び３番目上段の面状発熱体４が接続されて回路Ａ１と構成し、上流側Ｕから３番目下段及び４，５番目の面状発熱体４が接続されて回路Ｂ１を構成する。同様に、同６〜８番目の面状発熱体４が回路Ｃ１、同９，１０番目の面状発熱体４が回路Ｂ２、同１１〜１３番目の面状発熱体４が回路Ｃ２を構成する。そして、図６Ｂに示す如く結線される。
【0032】
連通空間６は、図１，８，９に示すように、周囲を取り囲むハウジング６１と蓋板６２により構成される。連通空間６には、通路３内に配置した熱電対１３，１４と装置外部の計測器等とを接続する熱電対接続部７０及び面状発熱体４と外部電源とを接続する発熱体接続部８０がハウジング及び蓋板６２を貫通して位置させてある。この連通空間６（バッファ室）内で、これら接続部７０，８０の各部材を吸気口１１から導入した通路３で加熱される前の流体Ｇ（空気）で冷却する。蓋板６２の外面には、カバー８ｃを取付支持する支柱６６が立設されている。
【0033】
本実施形態において、熱電対接続部７０は、熱電対１３，１４に接続された接続線としての第一補償導線７１と、蓋板６２に設けた導線取付部６５に接続された接続線としての第二補償導線７２と、これら補償導線７１，７２を繋ぐ接続部７３よりなる。発熱体接続部８０は、帯状の第二接続部材１６の一端と接続する第一端子部８１と、蓋板６２に設けた第二端子部８２と、これら端子部８１，８２を繋ぐ幅広のフレキシブルリード８３からなる。熱電対接続部７０及び発熱体接続部８０は、筒状体２内部の部材と装置外部との電力や信号等の入出力経路（手段）と解することができ、このような入出力経路（手段）を連通空間６においてを冷却する。
【0034】
ここで、補償導線７１，７２及び端子部８１，８２はハウジング６１及び蓋板６２を貫通するため、テフロン（登録商標）製のワッシャやシリコンゴム等のシール材９０が装着されてある。このような一般的なシール材９０は耐熱性が低いため、高温になると気密性が低下する場合がある。しかし、連通空間６には加熱前の流体Ｇが導入されるので、連通空間６内の温度上昇は抑制され、耐熱性に優れた特殊なシール材を用いなくても気密性を維持できる。
【0035】
また、本実施形態では、吸気口１１側に熱電対接続部７０に配置し、通路３の入口部３１よりも下方に発熱体接続部８０を配置している。熱電対接続部７０は、上述したように、補償導線７１，７２等の線状部材で構成されているので、吸気口１１より導入された流体Ｇがこれら部材に衝突しても、速度（流速）の低下はほとんどなく、衝突による拡散もほとんどない。一方、発熱体接続部８０は熱電対接続部７０よりも幅広や大径のリード部材であるので、流体Ｇの衝突により速度低下や拡散が生じやすく、連通空間６内での循環（流れ）が乱れるため、冷却効果も損なわれる。このように、熱電対接続部７０を発熱体接続部８０よりも吸気口１１に近づけて配置することで、流体の速度低下及び分散を抑制し冷却効果の低減を抑制できる。
【0036】
さらに、ハウジング６１には、図８，９に示すように、通路３の入口部３１（開口）に対向する遮蔽板６３と、この遮蔽板６３を支持する一対の板状の支持部材６４，６４が設けられている。遮蔽板６３により、通路の入口から放出される輻射熱（放射熱）を遮ることができ、連通空間６内の温度上昇を抑制する。また、遮蔽板６３は、入口部３１からの輻射熱によって熱せられ、自身の温度が上昇する。しかしながら、遮蔽板６３は、吸気口１１から導入される加熱前の流体Ｇに晒されて冷却されるので、遮蔽板６３自体の温度上昇が抑えられる。ここで、遮蔽板６３を設けない場合、輻射熱によって蓋板６２が加熱されることとなり、その熱は外部に放熱される。従って、遮蔽板６３を連通空間６に設けることで、無駄な熱損失を抑制し、熱回収及び熱効率を向上させると共に省エネにも寄与できる。
【0037】
また、遮蔽板６３及び一対の板状の支持部材６４，６４は、流体Ｇの導入方向Ｆ’と平行である。これにより、吸気口から導入された流体Ｇは遮蔽板６３及び支持部材６４の側面（厚み部分）に衝突し面部分に衝突しないので、流体Ｇの流速低下及び拡散を抑制でき、冷却効率がよい。流体Ｇが支持部材６４に衝突して流速が低下し分散することを防止することができる。
【0038】
ここで、発明者らは、図１３Ａ〜Ｅに示す連通空間６において、流体Ｇの流れのシミュレーション実験を行った。図１４Ａ〜Ｅにその結果を示す。なお、符号７０’，８０’は、熱電対接続部７０及び発熱体接続部８０を簡略化して模したものである。また、図中の線の濃淡は速度の大小を示し、濃いほど高速である。また、線の粗密で流量を表してある。
【0039】
図１３Ａに示す連通空間６Ａには、遮蔽板６３及び整流板６９を設けられていない。図１４Ａに示すように、吸気口１１からの流体Ｇは、吸気口１１の真下の熱電対接続部７０’を通過し、その下方の発熱体接続部８０’を通過する。ここまで、速度の低下はあまり見られない。そして、ハウジング６１の下面６１ｂに衝突し、側面６１ｄに沿って上昇して入口部３１に進入する。ハウジング６１の壁面に沿ったスムースな循環となっている。このように、ハウジング６１の下面６１ｂに衝突する前に熱電対接続部７０及び発熱体接続部８０に衝突させるので、速度低下や分散が抑えられ冷却効果が高い。
【0040】
図１３Ｂに示す連通空間６Ｂには、入口部３１の上縁に沿って半円筒状の支持部材６４Ｂが立設され、円形の遮蔽板６３Ｂを支持している。支持部材６４Ｂは、整流板６９Ｂとしても機能する。図１４Ｂに示すように、導入された流体Ｇは、吸気口１１の直下の真下の熱電対接続部７０’を通過した後、円形の遮蔽板６３Ｂに衝突する。この衝突により速度が大きく低下し且つ分散が生じる。しかも、分散した気流の一部は、直接入口部３１に進入している。そして、残りの気流が遮蔽板６３Ｂの下方の発熱体接続部８０’を通過し、ハウジング６１の下面６１ｂに衝突する。この態様の場合、図１３Ａと比較し、冷却効果が低下していることが伺える。
【0041】
図１３Ｃに示す連通空間６Ｃは、入口部３１の上部に三角形状の支持部材６４Ｃが立設され円形の遮蔽板６３Ｂを支持している。支持部材６４Ｃは、整流板６９Ｃとしても機能する。図１４Ｃに示すように、この場合も連通空間６Ｃと同様に、三角形状の遮蔽板６３Ｃに衝突によって、速度が大きく低下し且つ分散が生じるため、冷却効果は低くなる。
【0042】
図１３Ｄに示す連通空間６Ｄには、吸気口１１直下に三角形状の整流板６９Ｄを設けると共に、入口部３１に対向する遮蔽板６３と、遮蔽板６３を支持する一対の板状の支持部材６４，６４が設けられている。図１４Ｄに示すように、導入された流体Ｇは、熱電対接続部７０’を通過する前に整流板６９Ｄに衝突し、速度低下及び分散が生じている。この衝突によって、速度が大きく低下し且つ分散が生じるため、冷却効果は低くなる。
【0043】
一方、図１３Ｅに示す如き本発明の第一実施形態の態様では、図１４Ｅに示すように、吸気口１１から取り込まれた流体Ｇが、遮蔽板６３及び支持部材６４に衝突して流速が急速に低下して分散することが抑制されるので、冷却効果は高い。しかも、ハウジング６１の下面６１ｂに衝突し、側面６１ｄに沿って上昇して入口部３１に進入しており、スムースな循環となっている。さらに、図１３Ａの態様と異なり、遮蔽板６３を設けてあるので、輻射熱を抑制でき、さらに冷却効果を高めている。
【0044】
最後に、本発明のさらに他の実施形態の可能性について説明する。なお、以下の実施形態において、上述の実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。上記実施形態において、吸気口１１をハウジング６１の上面６１ａに設けた。しかし、吸気口１１は、例えば図１５に示すように、ハウジング６１ｃの側面６１ｄに設けることも可能である。すなわち、流体Ｇの導入方向Ｆ’を鉛直方向Ｚと交差（直交）する方向にすることも可能である。但し、係る場合においても、上記実施形態と同じく、水平方向に沿って第一、第二保持部材５０Ａ，５０Ｂを配置して、面状発熱体４の幅方向端部４２を水平方向に沿うように保持する。第一、第二保持部材５０Ａ，５０Ｂ及び面状発熱体４の幅方向端部４２を鉛直方向Ｚに沿って配置すると、自重により熱変形しやすくなり、短絡する場合がある。
【0045】
上記実施形態において、保持部材５を略Ｈ字形状に形成したが、例えば図１６に示すように、角を面取りすると共に傾斜面５４を設けて保持部材５の抵抗を抑制してもよい。
【0046】
上記実施形態において、熱風生成装置１を横向きに設置したが、流体Ｇの流れ方向Ｆが鉛直方向Ｚに沿う縦向きにしても構わない。係る場合、図１７に示すように、流体Ｇを装置の下部から上部に向けて流通させてもよく、上部から下部に向けて流通させても構わない。また、鉛直方向Ｚと交差するように設置することも可能である。いずれの態様においても、本発明の保持部材の配置構成により、面状発熱体４脱落は防止される。
【0047】
上記実施形態では、同一形状の面状発熱体４を用いたが、例えば上流側Ｕの面状発熱体４と下流側Ｄの面状発熱体４の形状を異ならせても構わない。なお、上記実施形態におけるゾーン分け、接続態様はあくまで一例に過ぎない。
【0048】
上記実施形態において、連結部材２０、面状発熱体４及び保持部材５で組をなし、これを１３組連結固定したが、これに限られるものではなく、適宜個数及び組み合わせて配列するとよい。また、上記実施形態では、面状発熱体４を２枚同一平面上に対称に配置したが、２枚に限らず、複数枚であってもよい。
【0049】
上記実施形態において、流体Ｇとして空気を例に説明したが、これに限られるものではなく、例えば水素、酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム等の気体に対しても適用可能である。
【0050】
上記実施形態において、接続部材として碍子を用いたが、これに限られるものではなく、例えばセラミックボードを切削加工したものであってもよく、断熱性や絶縁性を確保できる態様であれば特に限定されるものではない。保持部材も同様である。
【0051】
上記実施形態において、連通空間６に入出力経路（手段）として熱電対接続部７０及び発熱体接続部８０の双方を貫通させて位置させたが、いずれか一方の接続部のみでも構わない。
【0052】
上記実施形態では、筒状体２の周側面２ａは、保温断熱材２ｓを挟んで金属製のケース７ａ，７ｂで覆わった。しかし、筒状体２を固定、支持できる態様であれば、例えば図１５に示すように、保温断熱材２ｓを省略して空間Ｓを設け、空気断熱とすることも可能である。
【0053】
上記実施形態において、熱電対接続部７０の接続線としての補償導線を用いた。しかし、例えばハウジング６１及び蓋板６２との貫通部分におけるシール性（気密性）や当該部分での耐久性（カシメに対する強度）を有するものであれば、接続線は補償導線７１，７２に限られない。また、発熱体接続部８０の各端子部８１，８２を繋ぐ幅広のフレキシブルリード８３もこの態様に限られるものではない。
【0054】
また、本願は、以下の発明を包含するものである。熱風生成装置の特徴は、流体を流す通路を内部に有する筒状体と、前記流体を通過させる通過部を備え、前記通路に前記流体の流れ方向に沿って複数設けられる面状発熱体と、前記面状発熱体の幅方向端部を保持する保持部材を有する構成において、前記保持部材は、一つの面状発熱体の一方の幅方向端部のみを保持する第一保持部材と、隣接する面状発熱体の各幅方向端部を保持する第二保持部材よりなり、前記第二保持部材は前記通路を横断して位置すると共に前記第一保持部材は各々が前記第二保持部材に対向して位置し、前記第一、第二保持部材は、前記通路を塞ぐように前記流体の流れ方向に交差する方向に前記面状発熱体を複数枚保持することにある。
【0055】
上記特徴によれば、保持部材は一方の幅方向端部を保持する第一保持部材と隣接する面状発熱体の各幅方向端部を保持する第二保持部材よりなり、第二保持部材は通路を横断して位置すると共に第一保持部材は各々が第二保持部材に対向して位置するので、面状発熱体において熱変形が最も生じやすい発熱体部分に第二保持部材を配置でき、熱変形が抑制され脱落も防止することができる。しかも、第一、第二保持部材は、通路を塞ぐように流体の流れ方向に交差する方向に面状発熱体を複数枚保持するので、熱交換を効率的に行うことが可能となり、より高温の熱風を生成することが可能となる。
【0056】
複数枚の面状発熱体は２枚であり、前記第二保持部材を挟んで同一平面上に対称に配置されている。これにより、面状発熱体２枚を対称配置できるので、熱交換もバランス良く行われる。
【0057】
前記流体の流れ方向は鉛直方向に沿ってあり、前記第二保持部材は前記通路の中央部を横断して位置する。係る場合、流体の流れ方向は鉛直方向となる。この場合、通路の中央部が発熱体の自重によって最も熱変形が生じやすい箇所となる。その箇所に、第二保持部材を位置させるので、流体の流れ方向を鉛直方向としても、熱変形が抑制され面状発熱体の脱落も防止できる。
【0058】
前記流体の下流側は前記筒状体の下端であり、前記筒状体の下端側に少なくとも外部電源に接続する接続端子部を設けるとよい。筒状体の下流側よりも上流側の方が高温となりにくく、その下流側に接続端子部を設けるので、接続端子部が高温に晒されることを防止できる。
【産業上の利用可能性】
【0059】
本発明に係る熱風生成装置は、例えば煙突の二次焼成装置、自動車等の触媒、カーボン除去装置、半導体装置への気体導入装置や自動車等の塗装の乾燥装置として利用することもできる。また、本発明は電気による加熱方式なのでクリーンである。すなわち、ガス等による燃焼方式の場合、流体Ｇにススや排気ガスの成分等が混入してしまうが、そのようなことはない。そのため、燃焼炉への導入ガスの予熱に用いられる。
【符号の説明】
【0060】
１：熱風生成装置、２：筒状体、２ａ：周側面、２ｂ：下流側外面、２ｓ：保温断熱材（ブランケット）、２ｘ：固定台、３：通路、４：面状発熱体、５：保持部材、６：連通空間、７ａ：上ケース、７ｂ：下ケース、８ａ：上カバー、８ｂ：下カバー、８ｃ：上流側カバー、８ｄ：下流側カバー、８ｅ：通気孔、９，９’：脚部、１１：吸気口、１２：排気口、１３，１４：熱電対、１５：第一接続部材、１６：第二接続部材、１７：第三接続部材、１９：締結手段（長尺ボルト）、２０：連結部材、２０ａ：下外面、２１：中空部、２１ａ：上縁部、２１ｂ：下縁部、２２：第一凹部、２３：第二凹部、２４：第一溝部、２５：第二溝部、２６：貫通孔、２９：貫通孔、３１：入口部、３２：出口部、３３：加熱部、３４：上流テーパー部、３５：下流テーパー部、４０：電流路、４０ａ：直線状部、４０ｘ：端子部、４１：スリット（通過部）、４２：幅方向端部、５０Ａ：第一保持部材、５０Ｂ：第二保持部材、５１：溝部、５２：幅方向端部、５３：端部、５４：傾斜面、６１：ハウジング、６１ａ：上面（周面）、６１ｂ：下面（周面）、６１ｃ：底板、６１ｄ：側面（周面）、６２：蓋板、６３：遮蔽板、６４：支持部材、６５：導線取付部、６６：支柱、６９：整流板、７０：熱電対接続部、７１：第一補償導線、７２：第二補償導線、７３：接続部、８０：発熱体接続部、８１：第一端子部、８２：第二端子部、８３：フレキシブルリード、９０：シール材、Ｄ：下流側、Ｆ：流れ方向（水平方向）、Ｆ’：導入方向、Ｇ：流体、Ｓ：空間、Ｕ：上流側、Ｚ：鉛直方向、