JP2015008112A - 炭化珪素発熱体およびその取り付け方法 - Google Patents
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Abstract
【目的】中空状の発熱体の内径部におけるアクティブ酸化を防止することができる炭化珪素発熱体を提供する。【構成】加熱炉の熱源として用いられる炭化珪素発熱体で、該発熱体の端部を加熱炉の炉壁に設けた炉壁貫通穴に挿通させ炉内に発熱部が配設されるよう取り付けられる炭化珪素発熱体において、発熱体は中空状のものであり、発熱体の発熱部または端部に、発熱体の側面から中空状の内部（内径部）に貫通する貫通穴を設けたことを特徴とする。【選択図】図１
Description
本発明は、加熱炉の熱源として用いられる炭化珪素発熱体およびその加熱炉への取り付け方法に関する。
セラミック製品や電子部品の加熱、焼成は、通常、電気加熱方式による抵抗加熱炉を用いて行われており、その熱源となる発熱体としてはセラミック系の炭化珪素発熱体が多用されている。発熱体は通常中空状のもので、加熱炉に対する発熱体の装着は、炉体側面の炉壁に発熱体の端部の直径の１．３〜１．５倍程度の径を有する炉壁貫通穴を設け、この炉壁貫通穴に発熱体の端部を挿通させ、端部と炉壁貫通穴との間隙にセラミックウール材を充填して、発熱体を炉壁貫通穴の中心部に位置させるようにし、炉内に発熱体の発熱部が配設されるよう取り付けられる。
炭化珪素発熱体は、使用中に大気中の酸素と接触して下記（１）の反応を起こし、中空状の発熱体の外表面と内径表面にＳｉＯ２保護膜を形成することにより長期間耐用可能となるが、低酸素濃度のガス雰囲気で使用した場合、下記（２）の反応によるアクティブ酸化が生じ、寿命が短くなるという問題がある。
ＳｉＣ＋２Ｏ２ →ＳｉＯ２＋ＣＯ２ −（１）
ＳｉＣ＋Ｏ２ →ＳｉＯ（ｇ）＋ＣＯ（ｇ） −（２）
ＳｉＣ＋２Ｏ２ →ＳｉＯ２＋ＣＯ２ −（１）
ＳｉＣ＋Ｏ２ →ＳｉＯ（ｇ）＋ＣＯ（ｇ） −（２）
とくに中空状の発熱体の内部（以下、内径部）では上記（２）の反応が起こり易く、内径部がアクティブ酸化を生じるのを防止するため、内径部に酸素を供給することも行われている。また、発熱体を加熱炉に装着するに際し、発熱体の内径部からの熱放散を低減するために、発熱体の端部の内径部にセラミックウールを充填するが、セラミックウールの充填により内径部が閉鎖されてアクティブ酸化が生じるのを防止するために、十分な量のセラミックウールを充填することができず、０．２ｇ／ｃｍ３程度の密度で１ｃｍ程度充填できるに過ぎず、熱放散防止効果は必ずしも十分ではない。
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、中空状の発熱体の内径部におけるアクティブ酸化を防止することができる炭化珪素発熱体、および加熱炉に装着した場合、内径部からの熱放散を低減することができる炭化珪素発熱体の取り付け方法を提供することにある。
上記の目的を達成するための請求項１による炭化珪素発熱体は、加熱炉の熱源として用いられる炭化珪素発熱体で、該発熱体の端部を加熱炉の炉壁に設けた炉壁貫通穴に挿通させ炉内に発熱部が配設されるよう取り付けられる炭化珪素発熱体において、発熱体は中空状のものであり、炉内に位置する発熱体の発熱部または端部に発熱体の側面から中空状の内部（内径部）に貫通する貫通穴を設けたことを特徴とする。
請求項２による炭化珪素発熱体は、請求項１において、前記貫通穴を端部の近傍に位置する発熱部の部位に設けたことを特徴とする。
請求項３による炭化珪素発熱体は、請求項１または２において、前記貫通穴を発熱部または端部の周囲に複数個所設けたことを特徴とする。
請求項４による炭化珪素発熱体は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記貫通穴の面積の合計が、発熱体の端部の内径断面積の１．５〜２．５倍であることを特徴とする。
請求項５による炭化珪素発熱体の取り付け方法は、請求項１〜４のいずれかに記載の炭化珪素発熱体を、その端部を加熱炉の炉壁に設けた炉壁貫通穴に挿通させ炉内に発熱部が配設されるよう取り付けるに際し、発熱体の端部の内径部にセラミックウール材を０．５ 〜１．５ｇ／ｃｍ３の密度で５〜１０ｃｍ充填することを特徴とする。
本発明によれば、中空状の発熱体の内径部におけるアクティブ酸化を防止することができる炭化珪素発熱体、および加熱炉に装着した場合、内径部からの熱放散を低減することができる炭化珪素発熱体の取り付け方法が提供される。
本発明による炭化珪素発熱体は、加熱炉の熱源として用いられる炭化珪素発熱体で、該発熱体の端部を加熱炉の炉壁に設けた炉壁貫通穴に挿通させ炉内に発熱部が配設されるよう取り付けられる炭化珪素発熱体において、図１〜２に示すように、発熱体１は中空状のものであり、炉内に位置する発熱部２または炉壁貫通穴内に位置する端部３に発熱体１の側面から中空状の内径部４に貫通する貫通穴５を設けたことを特徴とする。
図１は貫通穴５として丸穴を設けたものであり、図２は貫通穴５としてスリットを設けたものである。発熱体１はその端部３を加熱炉の炉壁に設けた炉壁貫通穴に挿通させ炉内に発熱部２が配設されるよう取り付けられる。貫通穴５は、炉内に位置する発熱体１の発熱部２または炉壁貫通穴内に位置する端部３に適宜設ければよいが、図１〜２に示すように、貫通穴５を端部３の近傍に位置する発熱部２の部位に設けるのがより好ましい。
端部３の近傍に位置する発熱部２の部位は、使用中、炉内の炉壁近傍に位置し、この部位で通気することにより、発熱部２の内径部４のアクティブ酸化がより効果的に防止され、使用中における発熱体１の強度を保つ上でも望ましい。
また、図１〜２に示すように、貫通穴５は発熱部２または端部３の周囲に複数個所、例えば２〜８個所設けるのが、大気の流通によるアクティブ酸化防止の観点からより望ましい。
発熱体１の強度を保ち、内径部４のアクティブ酸化を防止する上で、貫通穴５の面積の合計が、発熱体１の端部３の内径断面積の１．５〜２．５倍であることが望ましい。貫通穴５の面積の合計が発熱体１の端部３の内径断面積の１．５倍未満では、内径部のアクティブ酸化を防止する効果が十分でなく、２．５倍を超えると強度上好ましくない。
本発明による炭化珪素発熱体の取り付けにおいては、上記の炭化珪素発熱体１を、その端部３を加熱炉の炉壁に設けた炉壁貫通穴に挿通させ炉内に発熱部が配設されるよう取り付けるに際し、図３に示すように、発熱体１の端部３の内径部４にセラミックウール材６を０．５〜１．５ｇ／ｃｍ３の密度で５〜１０ｃｍ充填する。
貫通穴５の部位の発熱部２は断面積が小さくなるため、該部位は貫通穴を設けていない部位に比べて電気抵抗が高くなり、従って発生するジュール熱が多くなって温度が高くなる。図１〜２に示すように、貫通穴５を端部３の近傍に位置する発熱部２の部位に設けた場合は、端部３の近傍に位置する発熱部２の部位の温度すなわち該部位が位置する炉壁近傍の温度が高くなって炉中央部の炉内温度に近づき、図４に示すように、炉壁近傍の温度分布を改善して、炉壁近傍の炉内温度を炉中央部の炉内温度に近づけることができる。
１ 発熱体
２ 発熱体の発熱部
３ 発熱体の端部
４ 発熱体の内径部
５ 貫通穴
６ セラミックウール材
２ 発熱体の発熱部
３ 発熱体の端部
４ 発熱体の内径部
５ 貫通穴
６ セラミックウール材
Claims (5)
- 加熱炉の熱源として用いられる炭化珪素発熱体で、該発熱体の端部を加熱炉の炉壁に設けた炉壁貫通穴に挿通させ炉内に発熱部が配設されるよう取り付けられる炭化珪素発熱体において、発熱体は中空状のものであり、発熱体の発熱部または端部に、発熱体の側面から中空状の内部（以下、内径部）に貫通する貫通穴を設けたことを特徴とする炭化珪素発熱体。
- 前記貫通穴を端部の近傍に位置する発熱部の部位に設けたことを特徴とする請求項１記載の炭化珪素発熱体。
- 前記貫通穴を発熱部または端部の周囲に複数個所設けたことを特徴とする請求項１または２記載の炭化珪素発熱体。
- 前記貫通穴の面積の合計が、発熱体の端部の内径断面積の１．５〜２．５倍であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の炭化珪素発熱体。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の炭化珪素発熱体を、その端部を加熱炉の炉壁に設けた炉壁貫通穴に挿通させ炉内に発熱部が配設されるよう取り付けるに際し、発熱体の端部の内径部にセラミックウール材を０．５〜１．５ｇ／ｃｍ３の密度で５〜１０ｃｍ充填することを特徴とする炭化珪素発熱体の取り付け方法。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2013
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