説明

マントルヒータ

【課題】 マントルヒータにおいて、複数種類のサイズの容器を安定的に受容し、発熱体が断線しないようにする。
【解決手段】 底部が略球面状の容器を受容する凹所2が上方に開放するように設けられたハウジングブロック4と、ハウジングブロック4に凹所2に沿って設けられた発熱体6とを備えたマントルヒータ1において、凹所2の内面が、受容される容器100の底部を支持する逆円錐面3に形成され、発熱体6が逆円錐面3に沿って形成されていることを特徴とするマントルヒータ1。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体等を収容したフラスコ等の容器を加熱するマントルヒータに関し、特に、容器を受容する凹所を有するマントルヒータに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、実験などに使用されるフラスコ等のガラス容器を加熱するためのマントルヒータが知られている。これらのマントルヒータは、ニクロム線等の発熱体を、ガラス繊維等の断熱繊維を主体とした断熱層で覆う構造であり、容器を包むように柔軟性を持ったもの、平面的な形状をしたものの他、加熱すべき容器を受容する凹所を有するものがある。この凹所を有するものは、凹所が容器の底面形状に合わせてあるため、多種類の容器に対応して多種類のマントルヒータを用意する必要がある。このようなマントルヒータの一例として、底面が球形のフラスコを加熱するマントルヒータが知られている(特許文献1)。このマントルヒータは球面状に形成された凹所を有する本体と、本体内にこの凹所に沿って配置されたヒーターを有する。
【特許文献1】特開平9−7736号公報(図1、図5)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
特許文献1のマントルヒータの凹所は、容器の底部と略相補形に形成されているために、受容可能な容器のサイズが極めて狭い範囲に限定されてしまう。すなわち、容器が小さすぎる場合、凹所の内面と容器との間に間隙が生じて、容器を安定的に保持できない。他方、容器が大きすぎると、凹所内に収容することができないという問題が生じる。従って、従来は、加熱される容器ごとに異なる寸法、形状の凹所を有するマントルヒータが必要であった。従って、製造者側にとっては多種類(多品種)のマントルヒータを製造する必要があり、また、使用者側にとっては使用する容器に対応して多種類のマントルヒータを用意する必要があり、無駄が多かった。
【0004】
また、マントルヒータの凹所を形成している部材の材質が断熱繊維からなる布地であり、比較的柔軟性を有することから、凹所内に容器を配置したり、取り出したりする際に、容器がヒータを圧迫して、ヒータを断線するおそれがあった。特に通電して過熱されたニクロム線等は、過熱によりもろくなるので、外力による変形により容易に断線が生じやすくなる。また、容器の内容物の液体がこぼれた場合、液体がマントルヒータの断熱層を浸透してヒータを腐食させ、断線を生じるおそれもあった。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、多種類のマントルヒータを製造し、また使用する無駄をなくし、複数種類のサイズの容器を安定的に受容することができる効率的なマントルヒータを提供することを目的とするものである。
【0006】
また、本発明の他の目的は、マントルヒータの発熱体としてのニクロム線が断線することを防止する点にある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明のマントルヒータは、底部が略球面状の容器を受容する凹所が上方に開放するように設けられたハウジングブロックと、ハウジングブロックに凹所に沿って設けられた発熱体とを備えたマントルヒータにおいて、凹所の内面が、受容される容器の底部を支持する逆円錐面に形成され、発熱体が逆円錐面に沿って形成されていることを特徴とするものである。
【0008】
また、凹所の底部は、平坦に構成することができる。
【0009】
また、ハウジングブロックが剛性の防水断熱ブロックであり、発熱体をハウジングブロック内に埋め込まれたニクロム線として構成することが好ましい。
【0010】
凹所の底部には、ハウジングブロックの外部に連通する排水通路が形成されていてもよい。
【0011】
ここで「逆円錐面」とは、逆円錐形或いは逆円錐台形の側面の部分の面形状をいうものとする。また、「略球面状」とは、完全な球面の一部を構成する面形状の他、球面に近い曲面であって完全な球面状でない形状も含むものとする。
【発明の効果】
【0012】
本発明のマントルヒータは、マントルヒータの凹所の内面が、底部が略球面状の容器を支持する逆円錐面に形成され、発熱体が逆円錐面に沿って形成されているので、複数種類のサイズの容器をこの逆円錐面で安定して受容することができる。従って、少ない種類のマントルヒータで多種類の容器に対応することができるので、多品種のマントルヒータを製造および使用しなくてもよく、非常に効率のよいマントルヒータとすることができる。
【0013】
また、凹所の底部が平坦に構成されている場合は、容器のサイズによってはこの平坦な面でも容器を支持することができるので、容器を一層安定的に保持することができる。
【0014】
また、ハウジングブロックが剛性の防水断熱ブロックであり、発熱体がハウジングブロック内に埋め込まれたニクロム線である場合は、防水断熱ブロック内に配置されているニクロム線が外力により変形して断線することがない。また、容器から液体が凹所内にこぼれても、断熱ブロックに浸透することがないので、ニクロム線を腐食、断線するおそれがない。また、発熱体が断熱ブロックに埋め込まれているので、発熱体から発生する熱エネルギーを有効に利用でき、保温性も向上するという効果がある。
【0015】
凹所の底部に、ハウジングブロックの外部に連通する排水通路が形成されている場合は、不要な液体を速やかに且つ効率的に排出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明の一例を示すマントルヒータの好ましい実施の形態について添付図を参照して詳細に説明する。図1はマントルヒータの平面図であり、図2は図1のII−II線に沿うマントルヒータの断面図である。図1および図2に示すように、マントルヒータ1は、概ね直方体であり、上方に開放する凹所2が形成されたハウジングブロック4を有する。この凹所2は、逆円錐台状部分2aと、この逆円錐台状部分2aに連続する円形壁部分2bと、この円形壁部分2bからハウジングブロック4の上面4aに至るテーパ部分2cとから構成される。逆円錐台状部分2aは、約45度の角度の斜面(逆円錐面)3を有するとともに平坦な底面2dを有する。逆円錐台状部分2aには、凹所2の中心8(図1)の周りに螺旋状(図示せず)に溝5が形成され、この溝5内に例えば、発熱体としてコイル状のニクロム線6が配置される。図2には、そのニクロム線6が配置される領域7を斜線で示す。この領域7の一部に、溝5およびこの溝5内に配置されたニクロム線6が示されている。また、この凹所2の底面2dの中心8には、孔10が形成されており、さらにこの孔10に連続して、下方に向けてパイプ12が配置されている。これら孔10およびパイプ12により排水通路が構成される。このパイプ12は、ハウジングブロック4の下面4bから突出するように延びており、受容される容器100から凹所2内にこぼれた液体を、マントルヒータ1の外部に速やかに排出する。
【0017】
次に、このハウジングブロック4の製造方法について説明する。なお、この製造方法は、本願出願人の出願になる特開2004−349196号公報(平成15年5月26日出願、特願2003−147567号)に記載された方法であるので、ここでは詳細には説明せず、概略のみ説明する。ハウジングブロック4は、図示しないスラリー状のセラミックファイバを成型機(図示せず)により成形し、乾燥させる。次に、この乾燥した成形後のハウジングブロック4に、例えば有機炭化ケイ素系塗料の如き耐熱樹脂を含侵させて乾燥させ、さらに熱処理を行って、セラミックファイバのバルク表面の含侵層を強化する。そして、この凹所2の斜面3に形成された溝5に、ニクロム線6が配置される。そしてこのニクロム線6と溝5に、ペースト状の耐熱表面硬化剤を塗布し硬化させて、ニクロム線6を溝5の中に固定するとともにニクロム線6の周囲に絶縁層9を形成する。これによりニクロム線6は、凹所2の内側に露出することがなくなり、外部から物理的、電気的に遮断される。このようにして構成されたハウジングブロック4は、防水性、断熱性および剛性を有するブロックとなり、容器100による外力でニクロム線6が破損するおそれはなく、また、こぼれた液体の浸透によってニクロム線6が腐食、断線するおそれもない。
【0018】
ハウジングブロック4は、その上面4a、テーパ部分2cの一部および側面4cを覆うように例えば、ステンレス鋼の如き金属板から形成されたケース14がハウジングブロック4の上方から被冠される。ケース14の周壁14aの高さは、ハウジングブロック4の高さより大きくなっている。ハウジングブロック4の下部には、ステンレス鋼等の金属材料から形成された支持板18が、ねじ20によりケース14の周壁14aに固定されている。ハウジングブロック4は、シリコンスポンジの如き耐熱性を有する弾性体16を介して支持板18により支持されている。弾性体16および支持板18には、前述のパイプ12を挿通するための開口16a、18aがそれぞれ形成されている。また、ケース14の下端には、金属製の底板22が、同様にねじ20により周壁14aに固定されている。前述のパイプ12の下端12aは、底板22の近傍に位置している。また底板22には、マントルヒータ1を安定して載置するための脚24が複数個取り付けられている。支持板18と底板22の間の空間Gには、ニクロム線6に接続されるリード線(図示せず)と電源線34(図1)を相互に接続する端子台30が配置されている。この端子台30は、ねじ32により支持板18に固定されている。
【0019】
図2には、例えば、フラスコである容器100が配置された状態が仮想線で示されている。この容器100は、異なる3種類の容器100a、100b、100cの本体部分の底部の球面に沿う円として例示的に示されている。なお、3種類の容器100a、100b、100cを総括して容器100という。最も小さい容器100aは、例えば、90mmの直径を有し、200mlの容量を有する。容器100aが凹所2内に受容されると、凹所2の底面2dおよび逆円錐台状部分2aの斜面3に環状に接して安定的に配置される。この場合円形壁部分2bと容器100aとの間には十分な余裕がある。次に、最も大きい容器100cは、例えば、直径115mmであり、500mlの容量を有する。この容器100cが凹所2に配置されると、逆円錐台状部分2aの斜面3のみに接しているが、接触部分は容器100cの全周に亘っているため安定して凹所2内に保持される。また、その接触位置は、容器100aより上方となっている。容器100cと円形壁部分2bとの間にはほとんど余裕はないが、安定的に凹所2内に保持されている。そして、中間サイズの容器100bは、例えば、直径100mmであり、300mlの容量を有する。この容器100bは、容器100cと同様に逆円錐台状部分2aの斜面3のみに接しているが、その位置は、容器100aと容器100cとの中間に位置する。このように、逆円錐台状部分2aを有する凹所2は、種々のサイズの容器100を少なくとも斜面3の部分で安定的に受容することができる。
【0020】
次に、図3を参照して、凹所2の円錐台状部分2aと、凹所2に受容される容器100との寸法関係について説明する。図3は、凹所2と容器100との寸法関係を示す概念図である。この図において、V(ml)は容器100の容量、r(mm)は、容器100の半径、R(mm)は容器100の直径、D(mm)は凹所2の斜面3が収束する頂点26から各容器100の中心28までの距離(深さ)、H(mm)は容器100の仮想球形部分の頂部までの高さ、h(mm)は凹所2の底面2dまでの立ち上げの距離(高さ)、d(mm)は底面2dの直径、L(mm)は容器100が斜面3に接触した領域の直径をそれぞれ示す。
【0021】
容器100の容量が、例えば20ml〜2000mlまで変化したときの、各部の寸法について表1に示す。なお、この場合斜面3の角度は45度である。
【表1】

ここで、
【数1】

という式がなり立つ。
【0022】
表1は8種類のサイズの容器を示している。表1に示すように、8種類の容器に対し、通常は8種類のマントルヒータが必要になるが、例えば前述の実施形態で説明したように、容量が200ml、300ml、500mlの容器100a、100b、100c用として1種類のマントルヒータを用意すればよい。その他の容量20〜100、1000〜2000)の容器用に2種類用意すればよい。すなわち3種類のマントルヒータで対応することができる。
【0023】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明したが、上記実施形態に限定されるものではないことは当業者にとって明白である。例えば、凹所2の形状は逆円錐台状の他に逆円錐状も考えられる。この場合は、逆円錐状の頂部が凹所の底部となり、この底部に排水通路が設けられる。また、逆円錐台状部分2aの斜面3の角度は、45度が最も好ましいが、45度に限定されるものではなく、40度〜50度程度の範囲であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の一例を示すマントルヒータの平面図
【図2】図1のII−II線に沿うマントルヒータの断面図
【図3】マントルヒータの凹所と容器との寸法関係を示す概念図
【符号の説明】
【0025】
1 マントルヒータ
2 凹所
2a 逆円錐台状部分
2d 底面
3 斜面(逆円錐面)
4 ハウジングブロック
6 ニクロム線(発熱体)
10 孔(排水通路)
12 パイプ(排水通路)
100、100a、100b、100c 容器

【特許請求の範囲】
【請求項1】
底部が略球面状の容器を受容する凹所が上方に開放するように設けられたハウジングブロックと、該ハウジングブロックに前記凹所に沿って設けられた発熱体とを備えたマントルヒータにおいて、
前記凹所の内面が、受容される前記容器の底部を支持する逆円錐面に形成され、前記発熱体が前記逆円錐面に沿って形成されていることを特徴とするマントルヒータ。
【請求項2】
前記凹所の底部が平坦であることを特徴とする請求項1記載のマントルヒータ。
【請求項3】
前記ハウジングブロックが剛性の防水断熱ブロックであり、前記発熱体が前記ハウジングブロック内に埋め込まれたニクロム線であることを特徴とする請求項1または2記載のマントルヒータ。
【請求項4】
前記凹所の底部には、前記ハウジングブロックの外部に連通する排水通路が形成されていることを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載のマントルヒータ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2007−54741(P2007−54741A)
【公開日】平成19年3月8日(2007.3.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−243570(P2005−243570)
【出願日】平成17年8月25日(2005.8.25)
【出願人】(503148649)株式会社東京技術研究所 (7)
【Fターム(参考)】