CN101258375A - 通电加热装置 - Google Patents

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Abstract

一种通电加热装置，包括具有导电性的容器(20)、上部电极(16)和下部电极(12)，通过由上部电极(16)和下部电极(12)夹持容器(20)的上部和底部之间并通电，对收容于容器(20)内的材料进行加热，其中，容器(20)具有下侧主体部(20a)和比电阻值比下侧主体部(20a)低的上侧主体部(20b)。根据该通电加热装置，能够有效地对收容的材料进行加热。

Description

通电加热装置
技术领域
本发明涉及通电加热装置，特别涉及能够熔解并保持铝等金属、陶瓷等材料的通电加热装置。
背景技术
作为熔解并保持进行铸造的金属材料的装置，公知有使用燃烧器的燃烧加热装置。但是，燃烧加热装置，有可能因废气和噪音等导致工作环境的恶化，并且直接加热熔融金属时，有可能因气体的卷入、氧化等而污染金属材料。并且，由于容易局部加热，有材料温度的均匀化困难的问题。作为以往加热方式，除了上述燃烧式以外，还公知有使用电加热器的间接加热式、感应加热式等，前者在热效率上存在问题，后者存在搅拌现象引起的气体卷入等问题。
因此，公知有一种通电加热装置，通过向保持金属材料的容器通电，对容器内的材料进行加热(例如专利文献1)。专利文献1公开的通电加热装置，如图3所示，在上部电极51和下部电极52之间夹持石墨坩埚53而构成。根据该通电加热装置，通过在上部电极51和下部电极52之间施加电压而在石墨坩埚53上流有电流，石墨坩埚53整体被加热，从而能够均匀地对收容的材料进行加热。
专利文献1：日本特开平7-167847号公报
但是，在如上所述的通电加热装置中，由于为了保持材料的熔融状态而必须要将石墨坩埚长时间保持高温，从而省电化成为课题。
发明内容
本发明用于解决上述问题，其目的在于提供能够有效加热材料的通电加热装置。
本发明的上述目的可通过下述通电加热装置来达成：一种通电加热装置，包括具有导电性的容器、上部电极和下部电极，通过由上述上部电极和下部电极夹持上述容器的上部和底部之间并通电，对收容于上述容器内的材料进行加热，其中，上述容器具有下侧主体部和比电阻值比所述下侧主体部低的上侧主体部。
该通电加热装置，上述下侧主体部的比电阻值优选为10×10-3～500×10-3Ω·cm，上述上侧主体部的比电阻值相对于上述下侧主体部的比电阻值的比优选为0.001～0.8。
并且，本发明的上述目的可通过下述通电加热装置来达成：一种通电加热装置，包括具有导电性的容器、上部电极和下部电极，通过由上述上部电极和下部电极夹持上述容器的上部和底部之间并通电，对收容于上述容器内的材料进行加热，其中，上述容器具有下侧主体部和厚度比所述下侧主体部大的上侧主体部。
该通电加热装置，优选的是，上述上侧主体部的厚度比上述下侧主体部的厚度大20％以上。
并且，上述各通电加热装置，上述上侧主体部的高度相对于上述容器整体的高度的比优选为0.05～0.3。
并且优选的是，具有导电性的绝热材料介于上述容器和上部电极之间以及上述容器和下部电极之间。
并且优选的是，进而具有介于上述容器和上述下部电极之间，并支撑上述容器的底面的载置台；上述载置台优选的是，比电阻值比上述下侧主体部低。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的通电加热装置的俯视图。
图2是图1的A-A线剖视图。
图3是以往通电加热装置的纵剖视图。
标号说明
1通电加热装置
2外壳
12下部电极
14载置台
16上部电极
20容器
20a下侧主体部
20b上侧主体部
22导电性绝热材料
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是本发明的一个实施方式的通电加热装置的俯视图；图2是图1的A-A线剖视图。如图1及图2所示，通电加热装置1，在筐体状的外壳2的内侧设有陶瓷板等绝热材料4，在该绝热材料4的内侧设有耐火砖等耐火材料6。
在外壳2的底面，介于耐火材料6水平配置有平板状的下部电极12。下部电极12连接有导电板12a，所述导电板12a沿着耐火材料6向上方延伸，从外壳2的侧面向外侧突出。并且，在下部电极12的上表面设有载置台14，在该载置台14上载置容器20。
容器20，在上部具有开口，由具有导电性的材料形成，形成坩埚状。容器20的主体部由下侧主体部20a和与该下侧主体部20a的上端接合的上侧主体部20b构成，形成为与载置台14和上侧主体部20b的比电阻值相比，位于其间的下侧主体部20a的比电阻值更大。在本实施方式中，将载置台14及上侧主体部20b的比电阻值设定为5×10-3Ω·cm，将下侧主体部20a的比电阻值设定为100×10-3Ω·cm，上侧主体部20b及下侧主体部20a厚度为24～30mm左右。本实施方式中的载置台14及下侧主体部20a以及上侧主体部20b的化学成分和物理特性如表1所示。
表1
  特性   下侧主体部   上侧主体部载置台   导电性绝热材料
  化学成分CSiCSiO2Al2O3   (％)30332210   (％)354198   (％)73--18
  表观气孔率(％)体积比重   19.52.15   21.01.98   不详0.9
  弯曲强度(Mpa)电阻(×10-3Ω·cm)   13.7100   12.35.0   不详2
上侧主体部20b的高度，可优选为收容于容器20内的被加热材料和上侧主体部20b的内周面通常不接触的高度，即在容器20内收容适当量的被加热材料的状态下，熔融的被加热材料的液面位于下侧主体部20a和上侧主体部20b之间接合部的下方的高度。进一步具体来说，上侧主体部20b的高度相对于容器20整体的高度的比优选为0.05～0.3，进而优选为0.1～0.2。
例如可如下所述地制造该容器20。首先，将石墨等低电阻原材和铝等高电阻(绝缘)原材调整比例以成为所希望的比电阻后，用液体状的焦油沥青或树脂等混匀而制成坯土。并在金属模具内以层压状填充比电阻不同的坯土，进行冲压成型后，对其进行烧成而赋予必要的强度。然后，根据需要用车床等进行加工而形成规定形状，由此得到容器20。
并且，在容器20的上方，配置有与容器20的开口周缘接触的环状的上部电极16。上部电极16具有从周缘向径向外侧伸出的伸出部16a，并连接从外壳2的侧面向外侧突出的导电板16b。
在外壳2各侧面中的上边缘的大致中央，分别设有夹具18。夹具18构成为：具有杆18a和弹簧18b，通过杆18a的转动操作，弹簧18b的前端与伸出部16a的上表面抵接而成为压缩状态。然后，通过此时的弹簧18b的作用力，由上部电极16和下部电极12夹持容器20的上部和底部之间。如在图2用虚线表示，外壳2的上部被具有开口的盖体19覆盖，所述盖体19形成于与容器20的开口对应的位置上。
并且，导电性绝热材料22分别介于下部电极12和载置台14之间、载置台14和容器20之间以及容器20和上部电极16之间。作为导电性绝热材料22，优选导电性、绝热性和粘合性优良的材料，在本实施方式中，使用厚度为3mm的石墨衬垫(化学成分和物理特性参照表1)。在使用石墨衬垫的情况下，石墨碳含量优选为50～100％。作为导电性绝热材料22，此外，还可以列举由铝等金属制成的薄片等。
根据具有以上结构的通电加热装置，在容器20内收容铝等材料，将导电板12a及16b连接到可控硅整流器等电源(未图示)。然后，通过在下部电极12和上部电极16之间施加电压，向载置台14、下侧主体部20a及上侧主体部20b通电。由此，被收容的材料被加热而熔融，保持该状态。
在本实施方式中，由于容器20具有下侧主体部20a和上侧主体部20b，下侧主体部20a的比电阻值被设定为低于上侧主体部20b的比电阻值，因而在通电时，下侧主体部20a成为高温，另一方面，上侧主体部20b的温度比其低。因此，可在材料主要接触的下侧主体部20a充分加热材料，另一方面，可在几乎不与材料接触的上侧主体部20b抑制发热。由此，能够有效地对材料进行加热，可实现省电化。并且，本实施方式的容器20，除了加热性优良以外，还起到不用Ar等惰性气体等调整气氛也可得到良好的耐久性的效果。
并且，如本实施方式，将容器20载置于载置台14上的情况下，由于下侧主体部20a的比电阻值被设定为低于载置台14的比电阻值，由此能够抑制载置台14上的发热。
在本实施方式中，构成在下侧主体部20a的上下两侧，配置比电阻值比其低的上侧主体部20b和载置台14的结构，但也可以构成将容器20的主体部设为3层结构，在中间层的上下两侧配置比电阻值比该中间层低的上层及下层的结构，也能够与本实施方式相同地实现省电化。
在本实施方式的容器20中，如果下侧主体部20a的比电阻值过小，则由于需要大电流电源而难以实现省电化，并且也难以抑制通电的部件之间接合部中的发热。并且，如果为了增加通电电阻而厚度过薄，则作为容器的功能、耐久性有可能降低。另一方面，如果下侧主体部20a的比电阻值过大，则由于需要高电压而容易发生放电。因此，下侧主体部20a的比电阻值优选为10×10-3～500×10-3Ω·cm，进而优选为50×10-3～200×10-3Ω·cm。
并且，为了得到良好的省电效果，上侧主体部20b或载置台14的比电阻值相对于下侧主体部20a的比电阻值的比优选为0.001～0.8，进而优选为0.01～0.3。下侧主体部20a和上侧主体部20b的优选的比电阻值，例如可通过在上述容器20的制造方法中，调整低电阻原材和高电阻(绝缘)原材的配合比例而进行适当设定。
并且，在本实施方式中，由于导电性绝热材料22分别介于容器20和上部电极16之间、容器20和载置台14之间以及载置台14和下部电极12之间，因而能够减少容器20产生的热介于上部电极16和下部电极12放热的损失。由此，能够进而有效地对材料进行加热。
在本实施方式中，通过下侧主体部20a的比电阻值被设定为低于上侧主体部20b的比电阻值，从而相比上侧主体部20b下侧主体部20a成为更高的温度，但也可以代替使下侧主体部20a和上侧主体部20b的比电阻值不同，使上侧主体部20b的厚度大于下侧主体部20a的厚度，由此也能够抑制上侧主体部20b中的发热，可得到与本实施方式相同的效果。
下侧主体部20a和上侧主体部20b的接合部，可以是阶梯形状，或也可以是厚度连续发生变化的形状。
更具体来说，优选的是，上侧主体部20b的厚度比下侧主体部20a的厚度大20％以上。此时的下侧主体部20a的厚度，例如为25～30mm。上侧主体部20b的厚度没有特别的上限，从实用观点出发，为60mm以下。
工业实用性
根据本发明的通电加热装置，能够对收容的材料有效地进行加热。

Claims (7)

1.一种通电加热装置，包括具有导电性的容器、上部电极和下部电极，通过由所述上部电极和下部电极夹持所述容器的上部和底部之间并通电，对收容于所述容器内的材料进行加热，其中，
所述容器具有下侧主体部和比电阻值比所述下侧主体部低的上侧主体部。
2.如权利要求1所述的通电加热装置，其中，
所述下侧主体部的比电阻值为10×10-3～500×10-3Ω·cm，
所述上侧主体部的比电阻值相对于所述下侧主体部的比电阻值的比为0.001～0.8。
3.一种通电加热装置，包括具有导电性的容器、上部电极和下部电极，通过由所述上部电极和下部电极夹持所述容器的上部和底部之间并通电，对收容于所述容器内的材料进行加热，其中，
所述容器具有下侧主体部和厚度比所述下侧主体部大的上侧主体部。
4.如权利要求3所述的通电加热装置，其中，所述上侧主体部的厚度比所述下侧主体部的厚度大20％以上。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的通电加热装置，其中，所述上侧主体部的高度相对于所述容器整体的高度的比为0.05～0.3。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的通电加热装置，其中，具有导电性的绝热材料介于所述容器和上部电极之间以及所述容器和下部电极之间。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的通电加热装置，其中，进而具有介于所述容器和所述下部电极之间，并支撑所述容器的底面的载置台；
所述载置台，比电阻值比所述下侧主体部低。
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