JP2000082570A - 炭素発熱体 - Google Patents
炭素発熱体Info
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- JP2000082570A JP2000082570A JP10252118A JP25211898A JP2000082570A JP 2000082570 A JP2000082570 A JP 2000082570A JP 10252118 A JP10252118 A JP 10252118A JP 25211898 A JP25211898 A JP 25211898A JP 2000082570 A JP2000082570 A JP 2000082570A
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- carbon rod
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 空気中において高温状態で使用可能で、しか
も熱効率を向上させた炭素発熱体を得ることである。 【解決手段】 発明の炭素発熱体は、高抵抗の炭素棒１
の両端部に形成された端子に電極部２を形成し、電極部
２で封止して炭素棒１を密閉容器３に封入して形成され
る。
も熱効率を向上させた炭素発熱体を得ることである。 【解決手段】 発明の炭素発熱体は、高抵抗の炭素棒１
の両端部に形成された端子に電極部２を形成し、電極部
２で封止して炭素棒１を密閉容器３に封入して形成され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高抵抗の炭素棒を
用いて熱を発生する炭素発熱体に関する。
用いて熱を発生する炭素発熱体に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、熱源としての発熱体は、電気ヒ
ーターのように金属または半導体の電気抵抗を利用した
ものや、ガスの燃焼のように熱の放出を伴う化学反応
（発熱反応）を利用したものとがある。
ーターのように金属または半導体の電気抵抗を利用した
ものや、ガスの燃焼のように熱の放出を伴う化学反応
（発熱反応）を利用したものとがある。
【０００３】最近になって、このような従来の発熱体に
加えて、高抵抗の炭素体を用いた炭素発熱体が開発され
ている。一般に、炭素は導電性を有しており、電気抵抗
値が小さいため発熱体として利用するには不十分である
と考えられていたが、例えば、天然系繊維に真空温焼を
施して、その繊維にミクロ単位あるいはそれ以下の気泡
を形成し電気抵抗を大きくした炭素体が開発されつつあ
る。
加えて、高抵抗の炭素体を用いた炭素発熱体が開発され
ている。一般に、炭素は導電性を有しており、電気抵抗
値が小さいため発熱体として利用するには不十分である
と考えられていたが、例えば、天然系繊維に真空温焼を
施して、その繊維にミクロ単位あるいはそれ以下の気泡
を形成し電気抵抗を大きくした炭素体が開発されつつあ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炭素材
料は高温環境下において、非酸化雰囲気下では２７００
℃程度まで使用できるが、空気中では、酸化を伴うので
約４００℃までしか使用できない。空気中において、こ
れ以上の温度環境下で使用するには、セラミックやガラ
ス等の被覆材で、炭素材料の表面を被覆して酸素を遮断
して用いることになる。
料は高温環境下において、非酸化雰囲気下では２７００
℃程度まで使用できるが、空気中では、酸化を伴うので
約４００℃までしか使用できない。空気中において、こ
れ以上の温度環境下で使用するには、セラミックやガラ
ス等の被覆材で、炭素材料の表面を被覆して酸素を遮断
して用いることになる。
【０００５】被覆材であるセラミックやガラスは、熱衝
撃および機械的衝撃に弱く被覆層が破壊され易い。ま
た、用いる被覆材と炭素材料の膨張率が違うと、被覆材
が破壊され被覆効果が失われる場合も多い。このことか
ら、被覆材と炭素表面とを完全に密着して酸素を絶つこ
とは難しく、内部の炭素材は酸化消耗が避けられない。
撃および機械的衝撃に弱く被覆層が破壊され易い。ま
た、用いる被覆材と炭素材料の膨張率が違うと、被覆材
が破壊され被覆効果が失われる場合も多い。このことか
ら、被覆材と炭素表面とを完全に密着して酸素を絶つこ
とは難しく、内部の炭素材は酸化消耗が避けられない。
【０００６】また、炭素材料はアルゴン雰囲気下では安
定しているため、超高温発熱体として一般によく使用さ
れている。また、炭素発熱体は、近年、融雪用や床暖房
などの面状発熱体として使われるようになりつつある
が、この場合も熱暴走などにより、４００℃を超えると
急速に酸化され、断線の原因となっている。
定しているため、超高温発熱体として一般によく使用さ
れている。また、炭素発熱体は、近年、融雪用や床暖房
などの面状発熱体として使われるようになりつつある
が、この場合も熱暴走などにより、４００℃を超えると
急速に酸化され、断線の原因となっている。
【０００７】本発明の目的は、空気中において高温状態
で使用可能で、しかも熱効率を向上させた炭素発熱体を
得ることである。
で使用可能で、しかも熱効率を向上させた炭素発熱体を
得ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる
炭素発熱体は、両端部に端子を有した高抵抗の炭素棒
と、前記炭素棒の両端部に形成された前記端子に設けら
れた電極部と、前記電極部で封止して前記炭素棒を封入
する密閉容器とを備えたことを特徴とする。
炭素発熱体は、両端部に端子を有した高抵抗の炭素棒
と、前記炭素棒の両端部に形成された前記端子に設けら
れた電極部と、前記電極部で封止して前記炭素棒を封入
する密閉容器とを備えたことを特徴とする。
【０００９】請求項２の発明に係わる炭素発熱体は、請
求項１の発明において、前記炭素棒の円周面を空間を保
って包囲する炭素筒と、前記炭素筒を前記密閉容器に支
持する支持部とを備えたことを特徴とする。
求項１の発明において、前記炭素棒の円周面を空間を保
って包囲する炭素筒と、前記炭素筒を前記密閉容器に支
持する支持部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】請求項３の発明に係わる炭素発熱体は、請
求項１の発明において、前記炭素棒の円周面を空間を保
って包囲する炭素筒と、前記炭素棒と前記炭素筒との空
間に充填される絶縁部材とを備えたことを特徴とする。
求項１の発明において、前記炭素棒の円周面を空間を保
って包囲する炭素筒と、前記炭素棒と前記炭素筒との空
間に充填される絶縁部材とを備えたことを特徴とする。
【００１１】請求項４の発明に係わる炭素発熱体は、請
求項３の発明において、前記炭素筒を前記密閉容器に支
持する支持部を備えたことを特徴とする。
求項３の発明において、前記炭素筒を前記密閉容器に支
持する支持部を備えたことを特徴とする。
【００１２】請求項５の発明に係わる炭素発熱体は、請
求項１乃至請求項４のいずれか１項の発明において、前
記密閉容器の内部を真空としたことを特徴とする。
求項１乃至請求項４のいずれか１項の発明において、前
記密閉容器の内部を真空としたことを特徴とする。
【００１３】請求項６の発明に係わる炭素発熱体は、請
求項１乃至請求項４のいずれか１項の発明において、前
記密閉容器の内部に不活性ガスを封入したことを特徴と
する。
求項１乃至請求項４のいずれか１項の発明において、前
記密閉容器の内部に不活性ガスを封入したことを特徴と
する。
【００１４】請求項７の発明に係わる炭素発熱体は、請
求項１乃至請求項６のいずれか１項の発明において、前
記密閉容器を防護管に収納するようにしたことを特徴と
する。
求項１乃至請求項６のいずれか１項の発明において、前
記密閉容器を防護管に収納するようにしたことを特徴と
する。
【００１５】請求項８の発明に係わる炭素発熱体は、請
求項１乃至請求項７のいずれか１項の発明において、前
記密閉容器は、石英質ガラス管であることを特徴とす
る。
求項１乃至請求項７のいずれか１項の発明において、前
記密閉容器は、石英質ガラス管であることを特徴とす
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる炭素発
熱体の説明図である。この第１の実施の形態に係わる炭
素発熱体は、円柱棒状に形成した高抵抗の炭素棒１を電
極部２で密閉容器３に封入し、電極部２からリード線４
を取り出して形成される。
する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる炭素発
熱体の説明図である。この第１の実施の形態に係わる炭
素発熱体は、円柱棒状に形成した高抵抗の炭素棒１を電
極部２で密閉容器３に封入し、電極部２からリード線４
を取り出して形成される。
【００１７】炭素棒１は、微粉体の炭素繊維にフェノー
ル樹脂を混合し、円柱棒状に押し出し成形し焼結して形
成される。このように形成された炭素棒１は、ミクロ単
位あるいはそれ以下の気泡を含有するので、電気抵抗が
大きい。この炭素棒１の両端部には、電極部２を形成す
るための端子が一体形成されており、この端子には銅や
モリブデン等の金属が取り付けられ電極部２が形成され
る。
ル樹脂を混合し、円柱棒状に押し出し成形し焼結して形
成される。このように形成された炭素棒１は、ミクロ単
位あるいはそれ以下の気泡を含有するので、電気抵抗が
大きい。この炭素棒１の両端部には、電極部２を形成す
るための端子が一体形成されており、この端子には銅や
モリブデン等の金属が取り付けられ電極部２が形成され
る。
【００１８】また、密閉容器３としては、水晶から作る
透明石英ガラス、不透明石英ガラスおよび／またはシリ
カガラスを用いて形成された石英質ガラス管を使用す
る。そして、密閉容器３内部は真空とし、炭素棒１が酸
素に曝されるのを防止する。この場合、密閉容器３内に
不活性ガスを封入するようにしても良い。不活性ガスと
しては、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオ
ンガス、キセノンガス等を用いる。
透明石英ガラス、不透明石英ガラスおよび／またはシリ
カガラスを用いて形成された石英質ガラス管を使用す
る。そして、密閉容器３内部は真空とし、炭素棒１が酸
素に曝されるのを防止する。この場合、密閉容器３内に
不活性ガスを封入するようにしても良い。不活性ガスと
しては、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオ
ンガス、キセノンガス等を用いる。
【００１９】このように、形成された炭素発熱体のリー
ド線４に電源を接続し炭素棒１に通電した場合には、炭
素棒１は高抵抗であるので発熱し、密閉容器３内に収納
されているので、発熱した炭素体１が直接酸素に曝され
ることがない。従って、炭素棒１は酸化することがなく
半永久的に使用できる長寿命の発熱体となる。
ド線４に電源を接続し炭素棒１に通電した場合には、炭
素棒１は高抵抗であるので発熱し、密閉容器３内に収納
されているので、発熱した炭素体１が直接酸素に曝され
ることがない。従って、炭素棒１は酸化することがなく
半永久的に使用できる長寿命の発熱体となる。
【００２０】また、炭素棒１は、微粉体の炭素繊維にフ
ェノール樹脂を混合して焼結して形成されるので、炭素
棒の抵抗値のばらつきを少なくすることができ、また、
その大きさも所望のものを製作できる。従って、発熱体
の使用目的に応じた抵抗値および大きさの炭素棒の製作
が容易となる。
ェノール樹脂を混合して焼結して形成されるので、炭素
棒の抵抗値のばらつきを少なくすることができ、また、
その大きさも所望のものを製作できる。従って、発熱体
の使用目的に応じた抵抗値および大きさの炭素棒の製作
が容易となる。
【００２１】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。図２は本発明の第２の実施の形態に係わる炭素発熱
体の説明図である。この第２の実施の形態に係わる炭素
発熱体は、図１に示した第１の実施の形態の炭素棒１を
炭素筒５で包囲し、その炭素筒５を支持部６で支持する
ようにしたものである。その他の構成は、図１に示した
第１の実施の形態と同一であるので、同一要素には同一
符号を付しその説明は省略する。
る。図２は本発明の第２の実施の形態に係わる炭素発熱
体の説明図である。この第２の実施の形態に係わる炭素
発熱体は、図１に示した第１の実施の形態の炭素棒１を
炭素筒５で包囲し、その炭素筒５を支持部６で支持する
ようにしたものである。その他の構成は、図１に示した
第１の実施の形態と同一であるので、同一要素には同一
符号を付しその説明は省略する。
【００２２】炭素筒５は、炭素棒１と同様に、微粉体の
炭素繊維にフェノール樹脂を混合し、円筒状に押し出し
成形し焼結して形成される。このように形成された炭素
筒５は、ミクロ単位あるいはそれ以下の気泡を含有する
ので、電気抵抗が大きい。そして、炭素棒１の円周面を
空間を保って包囲する。この場合、炭素筒５を支持部６
で密閉容器３に支持し、炭素棒１との間の空間を保持す
る。
炭素繊維にフェノール樹脂を混合し、円筒状に押し出し
成形し焼結して形成される。このように形成された炭素
筒５は、ミクロ単位あるいはそれ以下の気泡を含有する
ので、電気抵抗が大きい。そして、炭素棒１の円周面を
空間を保って包囲する。この場合、炭素筒５を支持部６
で密閉容器３に支持し、炭素棒１との間の空間を保持す
る。
【００２３】このように、炭素棒１を炭素筒５で包囲す
るので、炭素棒１に通電した際に発熱する熱は炭素筒５
で増幅され熱効率が向上する。
るので、炭素棒１に通電した際に発熱する熱は炭素筒５
で増幅され熱効率が向上する。
【００２４】次に、本発明の第３の実施の形態を説明す
る。図３は本発明の第３の実施の形態に係わる炭素発熱
体の説明図である。この第３の実施の形態に係わる炭素
発熱体は、図２に示した第２の実施の形態に対し、炭素
棒１と炭素筒５との間の空間に絶縁部材７を充填したも
のである。その他の構成は、図２に示した第２の実施の
形態と同一であるので、同一要素には同一符号を付しそ
の説明は省略する。
る。図３は本発明の第３の実施の形態に係わる炭素発熱
体の説明図である。この第３の実施の形態に係わる炭素
発熱体は、図２に示した第２の実施の形態に対し、炭素
棒１と炭素筒５との間の空間に絶縁部材７を充填したも
のである。その他の構成は、図２に示した第２の実施の
形態と同一であるので、同一要素には同一符号を付しそ
の説明は省略する。
【００２５】絶縁部材７は、炭素棒１と炭素筒５との間
に一定の間隔を保持するためのものであり、電極部２の
機械的強度が十分である場合には支持部６を省略でき
る。電極部２の機械的強度が十分でない場合には、支持
部６を設け炭素筒５を密閉容器３に支持する。
に一定の間隔を保持するためのものであり、電極部２の
機械的強度が十分である場合には支持部６を省略でき
る。電極部２の機械的強度が十分でない場合には、支持
部６を設け炭素筒５を密閉容器３に支持する。
【００２６】この第３の実施の形態の場合も、炭素棒１
を絶縁部材７を介して炭素筒５で包囲することになるの
で、炭素棒１に通電した際に発熱する熱は炭素筒５で増
幅され熱効率が向上する。
を絶縁部材７を介して炭素筒５で包囲することになるの
で、炭素棒１に通電した際に発熱する熱は炭素筒５で増
幅され熱効率が向上する。
【００２７】次に、高抵抗の炭素棒１を得るための炭素
棒１の製造工程を説明する。図４は、本発明の実施の形
態における炭素棒１の製造工程の説明図である。まず、
炭素繊維をミクロ単位あるいはそれ以下の微粉体にする
（Ｓ１）。この炭素繊維の微粉体にフェノール樹脂を混
合し（Ｓ２）、高圧で棒状に押し出し成型する（Ｓ
３）。そして、棒状に成形された炭素成型物を焼結し
（Ｓ４）、仕上げ加工する（Ｓ５）。この仕上げ加工の
際に両端部に端子を形成する。その端子には、必要に応
じてネジ山が切られ、電極部２を形成する際に金属が取
り付け易くなるようにしている。
棒１の製造工程を説明する。図４は、本発明の実施の形
態における炭素棒１の製造工程の説明図である。まず、
炭素繊維をミクロ単位あるいはそれ以下の微粉体にする
（Ｓ１）。この炭素繊維の微粉体にフェノール樹脂を混
合し（Ｓ２）、高圧で棒状に押し出し成型する（Ｓ
３）。そして、棒状に成形された炭素成型物を焼結し
（Ｓ４）、仕上げ加工する（Ｓ５）。この仕上げ加工の
際に両端部に端子を形成する。その端子には、必要に応
じてネジ山が切られ、電極部２を形成する際に金属が取
り付け易くなるようにしている。
【００２８】ここで、本発明の炭素発熱体を実際に熱源
として使用する際には、密閉容器３を防護管に収納する
ようにする。この防護管は、ステンレスや鉄あるいはア
ルミニウムの金属で形成される。これにより、外部から
の衝撃を吸収し炭素発熱体を保護する。例えば、融雪用
として道路に埋め込んで使用する場合には、炭素発熱体
を防護管に収納して道路に埋め込むことになる。
として使用する際には、密閉容器３を防護管に収納する
ようにする。この防護管は、ステンレスや鉄あるいはア
ルミニウムの金属で形成される。これにより、外部から
の衝撃を吸収し炭素発熱体を保護する。例えば、融雪用
として道路に埋め込んで使用する場合には、炭素発熱体
を防護管に収納して道路に埋め込むことになる。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、密
閉容器に炭素棒を封入しているので、高温環境下で使用
しても炭素棒は酸化されない。従って、長寿命の炭素発
熱体が得られ、腐食性ガスの発生するような特殊環境で
も使用可能である。
閉容器に炭素棒を封入しているので、高温環境下で使用
しても炭素棒は酸化されない。従って、長寿命の炭素発
熱体が得られ、腐食性ガスの発生するような特殊環境で
も使用可能である。
【００３０】また、炭素筒で炭素棒からの発熱を増幅す
るので、熱効率を向上させることができる。
るので、熱効率を向上させることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる炭素発熱体
の説明図。
の説明図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係わる炭素発熱体
の説明図。
の説明図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係わる炭素発熱体
の説明図。
の説明図。
【図４】本発明の実施の形態における炭素棒の製造工程
の説明図。
の説明図。
【符号の説明】 １ 炭素棒 ２ 電極部 ３ 密閉容器 ４ リード線 ５ 炭素筒 ６ 支持部 ７ 絶縁部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 幸智男 滋賀県野洲郡野洲町小篠原2101 風異音素 ビル５Ｆ 株式会社イーテック内 Ｆターム(参考） 3K092 PP20 QA01 QB14 QB19 QB24 QB59 QB72 QC05 QC18 QC37 QC42 QC43 RA03 RB14 RC02 RC26 4G046 CA04 CB00 CB05 CB09 CC09
Claims (8)
- 【請求項１】 両端部に端子を有した高抵抗の炭素棒
と、前記炭素棒の両端部の前記端子に設けられた電極部
と、前記電極部で封止して前記炭素棒を封入する密閉容
器とを備えたことを特徴とする炭素発熱体。 - 【請求項２】 前記炭素棒の円周面を空間を保って包囲
する炭素筒と、前記炭素筒を前記密閉容器に支持する支
持部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の炭素
発熱体。 - 【請求項３】 前記炭素棒の円周面を空間を保って包囲
する炭素筒と、前記炭素棒と前記炭素筒との空間に充填
される絶縁部材とを備えたことを特徴とする請求項１に
記載の炭素発熱体。 - 【請求項４】 前記炭素筒を前記密閉容器に支持する支
持部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の炭素発
熱体。 - 【請求項５】 前記密閉容器の内部を真空としたことを
特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載
の炭素発熱体。 - 【請求項６】 前記密閉容器の内部に不活性ガスを封入
したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか
１項に記載の炭素発熱体。 - 【請求項７】 前記密閉容器を防護管に収納するように
したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか
１項に記載の炭素発熱体。 - 【請求項８】 前記密閉容器は、石英質ガラス管である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項
に記載の炭素発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10252118A JP2000082570A (ja) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | 炭素発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10252118A JP2000082570A (ja) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | 炭素発熱体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000082570A true JP2000082570A (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=17232732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10252118A Pending JP2000082570A (ja) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | 炭素発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000082570A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100438329B1 (ko) * | 2002-02-20 | 2004-07-01 | 전성욱 | 인공발열체 |
| KR100574698B1 (ko) * | 2003-11-18 | 2006-04-27 | 박정현 | 흑연발열체의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 흑연발열체 |
| KR100657469B1 (ko) | 2004-07-21 | 2006-12-13 | 엘지전자 주식회사 | 탄소 히터의 트위스트형 탄소 필라멘트 구조 |
| KR100673440B1 (ko) | 2004-07-27 | 2007-01-24 | 엘지전자 주식회사 | 탄소 히터의 탄소 필라멘트 지지 구조 |
| KR100724766B1 (ko) | 2005-08-05 | 2007-06-08 | 위성점 | 진공식 탄소 섬유히터 제조방법과 그 장치 및 그 히터 |
| KR100761286B1 (ko) | 2004-07-27 | 2007-09-27 | 엘지전자 주식회사 | 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조 |
| CN110557853A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-12-10 | 武汉纺织大学 | 能通电发热的高温烧结体的制造方法、产品及应用方法 |
-
1998
- 1998-09-07 JP JP10252118A patent/JP2000082570A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100438329B1 (ko) * | 2002-02-20 | 2004-07-01 | 전성욱 | 인공발열체 |
| KR100574698B1 (ko) * | 2003-11-18 | 2006-04-27 | 박정현 | 흑연발열체의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 흑연발열체 |
| KR100657469B1 (ko) | 2004-07-21 | 2006-12-13 | 엘지전자 주식회사 | 탄소 히터의 트위스트형 탄소 필라멘트 구조 |
| KR100673440B1 (ko) | 2004-07-27 | 2007-01-24 | 엘지전자 주식회사 | 탄소 히터의 탄소 필라멘트 지지 구조 |
| KR100761286B1 (ko) | 2004-07-27 | 2007-09-27 | 엘지전자 주식회사 | 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조 |
| KR100724766B1 (ko) | 2005-08-05 | 2007-06-08 | 위성점 | 진공식 탄소 섬유히터 제조방법과 그 장치 및 그 히터 |
| CN110557853A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-12-10 | 武汉纺织大学 | 能通电发热的高温烧结体的制造方法、产品及应用方法 |
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