My opinions 浅田 茂 Shigeru-Asada

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   トップページへ                                       2015/12/07 更新

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私の高温熱風ヒーターとの関わりは昭和50年(1975年)頃から始まった

そのころ高温熱風ヒーターの原型はアメリカ製品だった  シルバニア製 真空冶金(株)扱い


この時期はちょうどウシオ電機(株)をやめフェニックス電機(株)を創業した時期にあたる。 私はフェニックス電機でハロゲンランプの生産設備を準備するかたわら高温熱風ヒーターを開発した

このアメリカ製熱風ヒーターは内径φ8の石英管の中に発熱体があり、その発熱体は花巻となっており、それがネジ切りセラミック管にねじこまれた構造の物だった。発熱体材質は一般的にカンタル線と呼ばれているものである。最高使用温度は1400 ℃とされているが、 実用的には1150℃程度までの長時間使用に耐える

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この発熱体を石英管の中に入れ、 エアーを流すと約 800℃の熱風が得られる。 ウシオ電機時代、 私は上司からこのヒーターをまねて作るように言われたが、 全く同じものを作るのは気が進まなかった (技術屋のプライドが邪魔をした?興味がわかない?)

またネジ切りセラミック管が非常に高価(¥3000程度)だった事も問題だった。 そこで私は花巻コイルに代えて二重コイル発熱体を使う事を考えた。 この試作をやっている内に過去の電気炉での経験を思い出した。カンタル線は高温になると表面に絶縁皮膜ができ、電気が通らなくなる



この性質は一般的には困った性質だった。電熱線と導入電線の接続部等が高温になると絶縁膜ができるために接触不良を起こし、過熱断線に至る事がある

私の思いつきは、 この困った性質を利用して予め電熱線を十分酸化させておけばコイルを密着させてもピッチ間の絶縁を保つのではないか?だった。 そしてこの考えは正解だった。十分に酸化させれば表面に絶縁膜ができるので、ピッチ間を密着させてもショートせずに発熱体として機能する。ただしその絶縁耐圧は高温時には数ボルト程度だが、コイルの巻き数が多ければピッチ間に加わる電圧は(1/巻き数)になるので、定格電圧200vのヒーターでもピッチ間電圧を数ボルト以内にするのは難しくない。

カンタル線とは材質的には鉄70%−クロム25%−アルミ5%程度の合金線である。 ニクロムの代用としてドイツで開発された電熱線で、希少な戦略物資であるニッケルを使わなくて済む電熱線だった
   セラミック管もドイツ製を使ってます ドイツ人はスゴイ 尊敬! それだけにVW事件はしんじられない 

大昔の発明品なので、もちろん特許は切れており、日本のメーカーでも同等品を製造している。例えば(株) リケン の商品名パイロマックス。 これは絶縁膜の強度や高温性能でカンタル社製品よりも優れていると私は評価している。日立金属のエスイットも最高性能ではないが材質的な安定性が優れており、絶縁膜の安定性も良い

この電熱線は高温になると合金化していたアルミが染みだしてきて電熱線表面に丈夫なアルミナ(酸化アルミニウム)の皮膜を作る。しかもこの絶縁皮膜は電熱線内部に含まれるアルミから供給されて成長していく。この絶縁膜は例え剥がれても次々と再生するので絶縁膜が剥がれる心配はあまりしなくて良い

このアルミナ膜の元々の役割はもちろん電気絶縁ではない。この緻密なアルミナ膜により空気(酸素)が内部に浸入するのを防ぐので、 鉄が主成分の電熱線が空気中での高温使用に耐えるのだ。 しかしアルミナ膜は電気絶縁物としても最高性能だった

私の熱風ヒーター初回製品はこの密着2重コイル発熱体を採用した品物で、少数だが実際に販売し、使用された。問題は起きなかった。発熱体サイズは同容量のシルバニア製の1/3程度だった。しかもネジ切りセラミック管を使わないので材料費は非常に低く抑えられた。これでシルバニア製の商品力,機能,性能を完全に超えたと確信した

しかし二重コイルでは二次巻き数が20回〜30回だったので、二次ピッチ間には100v仕様のヒータでも5v近い電圧が加わる。そのためかなり丈夫な酸化皮膜を作らないといけない。200v仕様だと更に困難になる

その点、花巻コイルならば巻き数が多く、ピッチ間の電圧は0.5v〜2vに抑える事ができる。そのため二重コイル発熱体はあきらめ、花巻コイルの密着コイルとした。密着コイルならば革新的なので花巻でも真似をしたと非難される心配は無いと思った

この発熱体を使用した熱風ヒーターは型名をSAHとし、その後40年に渡り使用され続けている。超ロングセラーだ。 それどころかSAHヒーターの販売は現在でもなお拡大し続けている。用途は非接触ハンダ付けを初め、ガスバーナーの代替やプラスチック加工などさまざまだった

この電熱線に形成される絶縁膜を利用する密着コイル型発熱体は、ぜひとも特許を取りたかったが数十年前に松下電器(現パナソニック)から電熱線の表面に絶縁皮膜を付けたヒーターが出願されており、惜しくも特許にならなかった。過去の特許は単に「電熱線の表面に絶縁膜を形成する」というだけであり電熱線に合金化したアルミが染みだしてアルミナ膜を形成するという原理によるものでは無かったが電熱線に絶縁膜を付けるという点が同様なために拒絶された

これは痛手ではあったが、その後私が独立して別会社でこの製品を作ろうとしたときに障害にならなかったという点でラッキーだったとも言える。 しかし特許がなかったがために(株)ハイベック がそれまでフェニックス電機から購入していたSAHヒーターを自社生産しはじめた。 全く油断もすきも無いのだ。 ちなみにSAHのH型というのはハイベック向け仕様ということで命名したものだ。 この仕様はSUS管の中に石英ガラスやセラミックからなるヒーター部分をコンパクトに組みこんだもので、 その後のSAHヒーターの主力構造となった

私が1992年に(有)フィンテックを作り、この熱風ヒーターの改良型を主力製品とした。 作り方を改良し、工程を簡略化し、中心のセラミック棒を太くして内部に熱電対を通せる様に改良した。 この熱電対内蔵型熱風ヒーターは最近まで主力商品として売上の1/3近くを担ってきた。 フェニックス電機とは一時期険悪となったが、 その後これを含む少量多品種ヒーターのOEM生産を任せてもらうことになり、 現在も良好な関係を保っている  

しかし2008年頃に問題が発生した。インフリッヂ工業(株)が熱風ヒーター製造の合弁会社をもちかけ姫路で生産を始めたが、INF社は社長(当時今村)の義理の息子 (渡辺秀人) を送り込み、製造方法を習得させると早々に会社を閉鎖してしまい自分たちで作り始めた→ (株)サンメジャー 山梨県南都留郡鳴沢村4023-6 

しかしこの様に卑劣で破廉恥で卑怯でまともな人間なら決してやらない事を平気でする「日本人の恥」みたいな輩を許すわけには行かないので   そーだ そーだ  
この市場を席巻し直し、醜悪なコピー品メーカーを追い出す事ができる画期的な熱風ヒーターが作れないか模索していたが、ちょっとした思いつきで密着花巻コイルを更に圧縮できないかというアイデアが出た。これがやってみると意外と簡単に実現できた

これまで 「密着コイルは縮める事の出来る限界であり、それ以上縮める事はできない」 という思い込みが有った

確かに一般的な円形巻きコイルは、外径を保ったままでは密着以上には縮まらない。 無理にでも縮めるにはワイヤーの断面形状を変形させるしか無く、極端に大きな力が必要になる。しかも円形コイルの場合は無理に圧縮したとしても表面積も減るので熱風ヒーター用発熱体の小型化という目的では全く意味が無い。ただの金属のパイプができるだけだ

しかし花巻コイルの場合にはピッチ間の接触点の位置がずれていくためにワイヤーが曲がることにより比較的簡単に圧縮が可能になる

しかも通過エアーとの接触面積(熱交換面積)もほとんど減少しない。むしろ通過エアーがより強く乱流化するために実際の熱交換効率は向上する。これは同じ発熱体温度でもより高温の熱風が出せる事を意味する。また熱ロスは発熱体長さにほぼ比例するために熱ロスも大幅に減少し、熱効率の高い熱風ヒーターとなった

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 ※上側が密着花巻コイル。これでも他方式に較べると3倍以上の高密度だっ
      た。 しかし今あらためて見てみると、かなり無駄な隙間が多いのに気付く

 ※下側は上側と同じ物を圧縮して作った圧縮花巻コイル。更に2倍以上の高
   密度となっている。 究極的な高密度    スゴイ! ムダな隙間が殆ど無い!!
  
外観はとても上のコイルを圧縮しただけで出来たとは思えない様な模様が出来ている。これは私も予想していなかった意外な造形美だ。 優れた物は美しい形をしている事が多い?    ワタシも造形美の極みだよー     おれたち猫は最高傑作のルックス 機能デザインだ
                 パンダだって負けてないわい   タヌキをばかにすな   ルックスならアタシでしょー


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左は上の写真の圧縮花巻コイルを伸ばしてみたもの。この様に電熱線は複雑な三次元形状をしている。実際にはこれを押し縮めた密着状態で使用するので、広い表面積が小さな空間に高度に凝縮される

これ以上の高密度発熱体は恐らく作れないだろう。究極だと思う

各種のヒーターの単位体積あたりの電力を概算してみると、一般的な熱風ヒーターは15w/cm^3、光エネルギーに変換するハロゲンランプが90w/cm^3 程度なのに対し、この圧縮花巻コイル採用の熱風ヒーターは100w/cm^3 に達する。つまり高密度熱源の代表の様なハロゲンランプと同レベルの体積電力密度を持っている事になる。 これは結構すごいことだと思う

この改良により発熱体のサイズは更に半分以下にまでなった。シルバニア製に較べると1/6以下だ。しかも1000℃の高温下で約1MPaの圧力で圧縮して作るのだから、 それ以上縮む事は無い

これは極めて強い耐風圧性があることを意味する。事実、900℃で圧損が0.5MPaにもなるような大風量(φ8管で150L/min)で使用しても発熱体には異常が無かった。 ただし発熱体を支える部分が従来構造ではこの圧力には耐えず、そのため新しい支持構造を考案し採用した

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写真上が従来の密着花巻コイル発熱体。下が圧縮コイル方式の発熱体。
ヒーターのパワー(電力)は同じだ。高温性能や熱効率は下側の方が優れている。
型名のSAHDはSAH+HD(高密度)の意味でつけた
 AHはSigeru Asada Heater なのだ  うそだよー

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                                                                                        This very pretty Gal model is emi
  このサイズで500w-900℃の熱風吹き出しが可能。左側からエアーを入れ、
  右側から熱風出る。 熱風温度センサー(K熱電対)内蔵型 

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圧縮によりエアーが通りにくくなるかと思ったが、測定してみると大差無い。しかも同じ熱風温度ならば発熱体温度が低く出来る。このためこの改良型ヒーターは熱風温度900℃をうたう事ができた。銀ロー付けが可能な熱風温度だ

ホーム        http://www.fintech.co.jp

このヒーターは工業用熱風ヒーターという特殊業界向けだし単純な構造原理なので一般社会的には目立たないが、画期的なイノベーションと言えると思っている(自画自賛?)     それほどでもないよーな 気がするけどね    

そしてこれは特許で防衛出来るので、少なくとも今後20年間以上は市場を独占出来るだろう。そして高温熱風ヒーターの市場を徐々にだが確実に席巻していくだろう。なぜなら圧倒的な機能差,性能差があるのだから。圧縮に多少のコストはかかるが、金属ケースや絶縁材の使用量が減らせるので、トータルコストも安い

ユーザーにとってもこのヒーターを組みこめば、機械設備のサイズを小さくする事ができ、大きなコストダウンが可能になるかもしれない。また従来ヒーターではスペース的に使用できなかったところにも使える様になる。また振動衝撃の加わる場所でも使え、従来製品では想像できなかった様な超大流量での使用にも耐える

INF社の今村前社長の非道な行為が結果的にこの画期的なヒーターが生まれるきっかけになったのだから、世の中何が幸いするか分からない。おかげでフィンテック社の超高温熱風ヒーターにおける独占体制が約束され長期に渡る安定的な経営が約束された様なものだから。 ちょっとあまい気がするぞー   この先何があるかわからんぞー
 今村前社長は信用できない人間の代表だ。 でもINF社員が全員そうだというわけでもないだろー。  まだ今村氏は実権をにぎっているから以前とかわりないのだ

それにあの事件があるまではINF社とは製造者と販売者の関係で20年近く助け合ってきた経緯がある。その意味では大変感謝している    かんしゃ かんしゃ 

私は工業分野での熱風加熱の将来性を楽観視している。これほど手軽に材質を選ばず高い均熱性で高温加熱できる手段は他に無いので必ずある程度大きなシェアを確保し続けるだろう。ただし熱風の廃熱回収は考えていかなくてはならないだろう。これが次のテーマだと思う

この発熱体は垂直使用も問題なくできるので、熱風ヒーターに限らず一般的な赤外線ヒーターとしての用途もある。カートリッジヒーター用発熱体として使っても従来品とは圧倒的な性能の差が出るだろう。恐らく1100℃での長時間使用が可能になる

密着コイル方式の難点は巻き数を100ターン以下にはしたくない (ピッチ間電圧が高くなる) ので細長い形状になりがちだったことだ。しかし用途によっては短い事を要求される場合が多々あった。この要望に応えるために従来はヒーターユニット6本構成のヒーターで対応してきた。

しかし圧縮コイル方式ならば、この様な複雑な構造によらなくても十分に短くできる。今後当社のヒーターは短くするという意味では6本構成を採用せずに圧縮コイル方式を採用していくだろう。しかし6kw〜30kwといった大出力品については今後も6本構成を採用するだろう   大電力のヒーターは作るのが大変 !  そのてん6本構成はらくだー

またこの圧縮花巻コイルはヒーター以外にもその耐圧縮性やコンパクト性などを利用した応用が考えられる。例えば免震構造材や圧縮限界の短いコイルバネなど。実際に応用できるかどうかは別として従来に無かった機能を持っている事は間違いない。大化けする可能性を秘めている技術だろう    きぼうてきかんそくだね


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超小型熱風ヒーター   φ4−100w

圧縮コイル方式なら、更に約半分の発熱体
長さになる





    This very beautiful woman model is Maho


2015/06-22   S.Asada
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2015/10/19  本論には関係ないけどドイツ人の優秀さの続き 
ドイツ人の優秀さはフェニックス時代にランプの開発能力でも痛感した。H4という自動車電球の構造などでも、思いもつかない方法で合理的な生産方法を採用してきた。 HIDランプでも素晴らしい製品を作ってきた。 やはり管球の製造技術は欧州にはかなわなかった。 ランプの製造機械を見ても欧州製は各種の動きをカムで行っていた。 それに対して日本の機械屋はエアーシリンダーを多用していた。 機械の動きはカム式の圧勝だ。加減速を自由に設計できるのですごくなめらかな動きをする。 対してエアーシリンダー式は加減速が自由に設定できないのでプシューガチャンとスマートではない。 しかしエアーシリンダー式は設計が簡単で複雑化にも容易に対応できる。 コンピュータコントロールもやりやすい。 シーケンサーというコンピュータ式コントローラとエアーシリンダーの組み合わせでなんでもできる様になった。 最終的にはあまりスマートに見えなかったエアーシリンダー式の機械が勝った。 カム式ではからくり人形以上のロボットは作れない。 一見ダサい機械だったが案外日本人は先見の明があるのかもしれない。 自動車においても同様な事がおこったような気がする。日本の自動車は早々とハイブリッドという形で電動化を推進し、 実用的な電気自動車も市販されている。 FCVの実用化も早かった。それに対して欧州勢は内燃機関の改良で排ガスや燃費問題に対応しようとしてきた。 しかし20年後30年後を考えれば内燃機関で乗り切れないのは分かる事。 それなのに過去の技術と決別できずにずるずるときたが、 どうにもならなくなって苦し紛れにフォルクスワーゲン事件を引き起こした様に思う

振り返ってみると日本人の変わり身の速さは特筆に値する。例えば明治維新ではさっぱりとちょんまげを捨ててしまった。太平洋戦争後は価値観をアメリカ式にすぐに転換し、最も忌み嫌う国から最も敬愛する国に数年で頭を転換した。単位系の話しでも尺貫法をあっさりとすてメートル法に移行した。25年ほど前にも放射線単位をSI に簡単に移行した(レムやキュリーからシーベルトやベクレルに)
   
圧力もkg/cm^2からパスカルに。こんな変更がスムーズに進む国はたぶん少ないんではなかろうか?アングロサクソン(アメリカ,イギリス)は特に往生際がわるい。未だにポンドだのヤードだのガロンだの言っている。それに較べればゲルマン(ドイツ)はマシだが、先に述べたように日本に較べれば変化が遅い
  
韓国、 中国人はどうなのだろう。 いまだに2次世界大戦以前の事を持ちだして関係悪化させている所などは頭が硬いとしか言いようがない。 頭の転換が早い大部分の日本人は10年以上前の事はほとんど忘れている。その日本人に70年以上前の事を今更もちだされても、きょとんとするだけだ。 まして戦争の当事者は90歳を超えており、 戦争に指導的な立場だった人は100〜120歳を超えている。 今は政治家だってほとんど戦後生まれだ。 そんな日本人に「戦前や戦中にした事を反省しろー」 とか言われても過去をすぐに忘却して最近と未来しか見ていない日本人にとって 「なに変な事言ってんだろう?」 と言う実感しかないだろう。 ぬかに釘、 のれんに腕押し。 不毛な議論で何も良い事は生み出さない。お互いデメリットだけだ。いくら物忘れの良い日本人でもここまで中国、韓国嫌いが浸透するとやっかいかもしれない。10年くらい前は大部分の日本人が本気で韓国人を好きになりかけていたのに残念 

技術的に遅れた国や会社が先進国や先進企業に対向するには、最初はやはり模倣から始まるだろう。 それは仕方のないことだし正攻法だ。 明治維新後〜1970年頃までの日本もそうだったが、その後の歩みがすばらしい。 時計産業は水晶化でスイスを圧倒した(その後スイスは高級品路線で対向したのは立派)。 カメラはいち早くフィルムを捨てた。 自動車はいち早く電動化に着手し、普及させた。これらはやはり日本人の変わり身の速さ、新しい物好きのなせる技だったろう。最近の日本は技術的に停滞ぎみだが、 日本人の特性を押さえつける何かが働いているのではなかろうか? 一つは企業規模が大きくなりすぎ、 研究者, 技術者を縛る安全規則だとかQCだとか5SだとかISO9001対応だとかが悪い方向に作用しているのではないかと思っている。 大企業ではムチャはできない。 しかしムチャもしないととんでもない技術は育ちにくい。 大企業でもムチャができる仕組みの構築が必要ではなかろうか










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ブログ巡り中でいつも最後にここに来ちゃいます★
在宅ワークの合間にいつも更新確認しちゃったりしてます(笑)
最新の次の記事も気になっちゃうのでもうファンですよね(*^_^*)
夏は更新頻度も上げられると思うので是非、私のブログにも遊びに来て下さい♪ 削除

2015/6/30(火) 午前 5:59 [ ゆうこ ] 返信する

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実はブログに来るのは5度目です♪
前も読ませて頂いたんですがやはりイイですね♪
ブログはいつ書くとか決めて書いてますか?それともフィーリング?
なるべく更新も頑張るので、是非遊びに来てみて下さいね(*^_^*) 削除

2015/7/9(木) 午後 7:09 [ ゆうこ ] 返信する

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