JP3287029B2 - 加熱炉 - Google Patents
加熱炉Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、抵抗発熱体に電流を通
じて発熱せしめる加熱炉、特に抵抗発熱体に円筒状の黒
鉛を用いた２５００℃以上の高温焼成用のタンマン炉型
式の加熱炉の改良に関する。
じて発熱せしめる加熱炉、特に抵抗発熱体に円筒状の黒
鉛を用いた２５００℃以上の高温焼成用のタンマン炉型
式の加熱炉の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、炭素繊維等の炭素材料や、セラミ
ックス系材料等の各種工業用素材の焼成に用いられる高
温加熱炉として、抵抗炉、誘導炉、アーク炉、プラズマ
炉等の数多くの加熱炉が用いられているが、特に黒鉛を
抵抗発熱体とする抵抗炉であるタンマン炉型式の加熱炉
（以下、タンマン式加熱炉という。）は、その加熱手段
が比較的単純であるため、上記工業用素材の熱処理用と
して広く使用されている。
ックス系材料等の各種工業用素材の焼成に用いられる高
温加熱炉として、抵抗炉、誘導炉、アーク炉、プラズマ
炉等の数多くの加熱炉が用いられているが、特に黒鉛を
抵抗発熱体とする抵抗炉であるタンマン炉型式の加熱炉
（以下、タンマン式加熱炉という。）は、その加熱手段
が比較的単純であるため、上記工業用素材の熱処理用と
して広く使用されている。
【０００３】このタンマン式加熱炉を用いて少くとも２
０００℃以上の高温加熱を行うには、黒鉛から成る円筒
状の抵抗発熱体に電流を通じ、発生するジュール熱によ
り抵抗発熱体内部に静置または連続的に通過する被加熱
処理物を加熱、焼成するのであるが、この加熱処理は、
通常、窒素やアルゴン等の不活性ガス中あるいは減圧、
真空下で行なわれる。
０００℃以上の高温加熱を行うには、黒鉛から成る円筒
状の抵抗発熱体に電流を通じ、発生するジュール熱によ
り抵抗発熱体内部に静置または連続的に通過する被加熱
処理物を加熱、焼成するのであるが、この加熱処理は、
通常、窒素やアルゴン等の不活性ガス中あるいは減圧、
真空下で行なわれる。
【０００４】この黒鉛からなる抵抗発熱体は、金属材料
やセラミックス系材料の抵抗発熱体では実用に供し得な
い２０００〜３０００℃の高温領域においても、溶融、
分解等を起こさないので、抵抗発熱体として十分その機
能を発揮し、かつ比較的安価な材料ではあるが、前述の
高温下で長時間使用すると徐々に減耗、劣化するので、
継続使用が困難となる欠点があった。
やセラミックス系材料の抵抗発熱体では実用に供し得な
い２０００〜３０００℃の高温領域においても、溶融、
分解等を起こさないので、抵抗発熱体として十分その機
能を発揮し、かつ比較的安価な材料ではあるが、前述の
高温下で長時間使用すると徐々に減耗、劣化するので、
継続使用が困難となる欠点があった。
【０００５】すなわち、抵抗発熱体の減耗、劣化により
肉厚が薄くなると、その部分の電気抵抗が局部的に高く
なって加速度的に減耗が進行し、さらには発熱密度の変
化に伴なう炉内の温度分布の変化をきたすため、焼成し
た製品の品質安定に対する阻害要因となる。したがっ
て、抵抗発熱体は、経時的に新規なものと交換する必要
がある。抵抗発熱体の交換作業は、安全上、炉を冷却し
た後に行なう必要があるが、特に大型の加熱炉において
は、冷却−解体−組立−再加熱といった一連の作業に多
大の時間、労力を必要とし、抵抗発熱体交換周期が短く
なるほど単に抵抗発熱体の材料費のみでなく、生産性を
著しく阻害し、かつ焼成コストの増大をもたらすことに
なる。
肉厚が薄くなると、その部分の電気抵抗が局部的に高く
なって加速度的に減耗が進行し、さらには発熱密度の変
化に伴なう炉内の温度分布の変化をきたすため、焼成し
た製品の品質安定に対する阻害要因となる。したがっ
て、抵抗発熱体は、経時的に新規なものと交換する必要
がある。抵抗発熱体の交換作業は、安全上、炉を冷却し
た後に行なう必要があるが、特に大型の加熱炉において
は、冷却−解体−組立−再加熱といった一連の作業に多
大の時間、労力を必要とし、抵抗発熱体交換周期が短く
なるほど単に抵抗発熱体の材料費のみでなく、生産性を
著しく阻害し、かつ焼成コストの増大をもたらすことに
なる。
【０００６】そこで、かかる問題を解消せんとして、特
開昭５８−１３８９８１号公報に寿命の延長された抵抗
発熱体を備えた加熱炉が提案されている。
開昭５８−１３８９８１号公報に寿命の延長された抵抗
発熱体を備えた加熱炉が提案されている。
【０００７】この加熱炉の抵抗発熱体は、円筒状の炭素
材からなる抵抗発熱体の外周面に、繊維状炭素とフィル
ム状またはシート状炭素乃至黒鉛とを、パーン状に捲回
することにより、抵抗発熱体外周面からの黒鉛の蒸発、
減耗をこれら捲回層によって抑制せんとするものであ
る。
材からなる抵抗発熱体の外周面に、繊維状炭素とフィル
ム状またはシート状炭素乃至黒鉛とを、パーン状に捲回
することにより、抵抗発熱体外周面からの黒鉛の蒸発、
減耗をこれら捲回層によって抑制せんとするものであ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案の抵抗発熱体では、パーン巻き状に捲回積層されたシ
ート状の炭素乃至黒鉛に熱的特性と電気的特性に顕著な
異方性があるため、抵抗発熱体外表面からの黒鉛の蒸発
は、極度に抑制されるが、捲回層の両端部が抵抗発熱体
に対して電気的に絶縁されていないため、抵抗発熱体か
ら蒸発した炭素が捲回層の両端部から抵抗発熱体から外
部へ漏出してしまい、両端部近傍に蒸発した黒鉛が付
着、堆積するという欠点がある。したがって、上記提案
の抵抗発熱体は、せっかくのフィルム状またはシート状
炭素乃至黒鉛を設けても、抵抗発熱体表面からの黒鉛の
蒸発を完全に抑制することができず、大幅な抵抗発熱体
の寿命延長が望めないという欠点があった。
案の抵抗発熱体では、パーン巻き状に捲回積層されたシ
ート状の炭素乃至黒鉛に熱的特性と電気的特性に顕著な
異方性があるため、抵抗発熱体外表面からの黒鉛の蒸発
は、極度に抑制されるが、捲回層の両端部が抵抗発熱体
に対して電気的に絶縁されていないため、抵抗発熱体か
ら蒸発した炭素が捲回層の両端部から抵抗発熱体から外
部へ漏出してしまい、両端部近傍に蒸発した黒鉛が付
着、堆積するという欠点がある。したがって、上記提案
の抵抗発熱体は、せっかくのフィルム状またはシート状
炭素乃至黒鉛を設けても、抵抗発熱体表面からの黒鉛の
蒸発を完全に抑制することができず、大幅な抵抗発熱体
の寿命延長が望めないという欠点があった。
【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、抵抗発熱体表面からの黒鉛の蒸発、減耗を著
しく抑制することにより、大幅な寿命延長を図ることが
できる発熱体を備えた加熱炉を提供することを目的とす
る。
たもので、抵抗発熱体表面からの黒鉛の蒸発、減耗を著
しく抑制することにより、大幅な寿命延長を図ることが
できる発熱体を備えた加熱炉を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、黒鉛から成る両端部が開口された円筒状の
抵抗発熱体の外側に、炭素繊維糸条を捲回積層して成る
炭素繊維糸条層と、シート状黒鉛を捲回積層して成るシ
ート状黒鉛層とがこの順に形成された発熱体を備え、該
発熱体の前記抵抗発熱体に電流を通じて前記抵抗発熱体
内部の被加熱処理物を熱処理する加熱炉において、前記
発熱体の少なくとも前記シート状黒鉛層と前記抵抗発熱
体との間の両端部を、窒化硼素成形体から成る絶縁部材
で封止したことを特徴とする。
成するため、黒鉛から成る両端部が開口された円筒状の
抵抗発熱体の外側に、炭素繊維糸条を捲回積層して成る
炭素繊維糸条層と、シート状黒鉛を捲回積層して成るシ
ート状黒鉛層とがこの順に形成された発熱体を備え、該
発熱体の前記抵抗発熱体に電流を通じて前記抵抗発熱体
内部の被加熱処理物を熱処理する加熱炉において、前記
発熱体の少なくとも前記シート状黒鉛層と前記抵抗発熱
体との間の両端部を、窒化硼素成形体から成る絶縁部材
で封止したことを特徴とする。
【００１１】以下、本発明の加熱炉について図面を参照
しながら具体的に説明する。
しながら具体的に説明する。
【００１２】図１は、本発明に係る加熱炉の一実施態様
例の概略縦断面図である。
例の概略縦断面図である。
【００１３】図において、１は、内部を連続的に通過す
る糸条Ｙを加熱するための発熱体で、黒鉛から成る円筒
状の抵抗発熱体２の外側に、炭素繊維糸条が複数回捲回
されて成る炭素繊維糸条層３と、シート状黒鉛が捲回積
層されて成るシート状黒鉛層４とがこの順に形成されて
いる。また、抵抗発熱体２の外表面とシー状黒鉛層４と
の間の両端部は、窒化硼素成形体から成る絶縁部材５で
封止されている。シート状黒鉛層４の外側には、発熱体
１を保温する例えば、炭素質や黒鉛質の粉末または粒状
物、あるいはフェルト状物等から成る保温材６がシート
状黒鉛層４と同一幅で被覆されており、その外側がさら
に薄鋼板の炉殻７で被覆、保護されている。また、抵抗
発熱体２の両端部には、抵抗発熱体の中心部よりも断面
積が大きい端子部２ａ、２ｂが形成され、それぞれの端
子部には、抵抗発熱体２に電流を通電するための電極８
が固定されている。電極８は、図示しない低電圧大電流
の電源部に接続され、その電源部からの通電によって抵
抗発熱体がジュール発熱するようにされている。すなわ
ち、抵抗発熱体２の中央部断面積が端子部２ａ、２ｂの
断面積よりも小さくされているので、中央部の電気抵抗
が高くなり、炉内温度が約２５００〜３０００℃の高温
となって糸条Ｙを加熱するのである。なお、９ａ、９ｂ
は、それぞれ糸条Ｙの入口と出口であり、この出入口を
有するリング状部材が端子部２ａ、２ｂの開口部に固定
されることによって、糸条Ｙの加熱時に図示しない不活
性ガス供給部から抵抗発熱体内部に供給された不活性ガ
スが外部に漏出しないようにするシール部をも兼用して
いる。このように抵抗発熱体２の内部や、炉殻７内の保
温材６には、糸条Ｙと抵抗発熱体２の酸化や劣化を抑制
するため、通常、窒素やアルゴン等の不活性ガスで満た
すか、もしくは真空下に保たれる。
る糸条Ｙを加熱するための発熱体で、黒鉛から成る円筒
状の抵抗発熱体２の外側に、炭素繊維糸条が複数回捲回
されて成る炭素繊維糸条層３と、シート状黒鉛が捲回積
層されて成るシート状黒鉛層４とがこの順に形成されて
いる。また、抵抗発熱体２の外表面とシー状黒鉛層４と
の間の両端部は、窒化硼素成形体から成る絶縁部材５で
封止されている。シート状黒鉛層４の外側には、発熱体
１を保温する例えば、炭素質や黒鉛質の粉末または粒状
物、あるいはフェルト状物等から成る保温材６がシート
状黒鉛層４と同一幅で被覆されており、その外側がさら
に薄鋼板の炉殻７で被覆、保護されている。また、抵抗
発熱体２の両端部には、抵抗発熱体の中心部よりも断面
積が大きい端子部２ａ、２ｂが形成され、それぞれの端
子部には、抵抗発熱体２に電流を通電するための電極８
が固定されている。電極８は、図示しない低電圧大電流
の電源部に接続され、その電源部からの通電によって抵
抗発熱体がジュール発熱するようにされている。すなわ
ち、抵抗発熱体２の中央部断面積が端子部２ａ、２ｂの
断面積よりも小さくされているので、中央部の電気抵抗
が高くなり、炉内温度が約２５００〜３０００℃の高温
となって糸条Ｙを加熱するのである。なお、９ａ、９ｂ
は、それぞれ糸条Ｙの入口と出口であり、この出入口を
有するリング状部材が端子部２ａ、２ｂの開口部に固定
されることによって、糸条Ｙの加熱時に図示しない不活
性ガス供給部から抵抗発熱体内部に供給された不活性ガ
スが外部に漏出しないようにするシール部をも兼用して
いる。このように抵抗発熱体２の内部や、炉殻７内の保
温材６には、糸条Ｙと抵抗発熱体２の酸化や劣化を抑制
するため、通常、窒素やアルゴン等の不活性ガスで満た
すか、もしくは真空下に保たれる。
【００１４】上記実施態様例において、抵抗発熱体２
は、発熱のための十分なる電気抵抗を有し、しかも炭素
分の蒸発による減耗に耐えてできるだけ長寿命を保つと
いう相反する特性を発揮するには、その中央部厚みは、
５〜５０ｍｍ程度にするのが好ましく、１０〜３０ｍｍ
程度にするのがより好ましい。なお、その長さは、特に
限定されない。また、端子部２ａ、２ｂの形状は、被加
熱処理物が本実施態様例の糸条Ｙのように線状体でな
く、板状体、棒状体等であるバッチ式の加熱処理の場合
は、シール部を設けず単に出入口を有するフランジと盲
板から成る構造としてもよい。
は、発熱のための十分なる電気抵抗を有し、しかも炭素
分の蒸発による減耗に耐えてできるだけ長寿命を保つと
いう相反する特性を発揮するには、その中央部厚みは、
５〜５０ｍｍ程度にするのが好ましく、１０〜３０ｍｍ
程度にするのがより好ましい。なお、その長さは、特に
限定されない。また、端子部２ａ、２ｂの形状は、被加
熱処理物が本実施態様例の糸条Ｙのように線状体でな
く、板状体、棒状体等であるバッチ式の加熱処理の場合
は、シール部を設けず単に出入口を有するフランジと盲
板から成る構造としてもよい。
【００１５】炭素繊維糸条層３は、例えば、ピッチ系、
セルロース系、アクリル系等の有機繊維を不活性ガス中
で８００℃以上で焼成して得られる一般の炭素繊維糸条
を抵抗発熱体の外側に複数回捲回したもので、その積層
厚さは、発熱体の肉厚等により一概には決められない
が、５〜２０ｍｍ程度が好ましい。なお、通常市販の炭
素繊維糸条には、エポキシ系等のサイジング剤が付与さ
れている場合が多いが、これらサイジング剤は、加熱さ
れると分解ガス化するので炉内雰囲気を汚染することに
なる。したがって、抵抗発熱体の外側に捲回積層を形成
する前にサイジング剤を除去するのが好ましく、サイジ
ング剤が付与されていない炭素繊維糸条を用いるのがよ
り好ましい。炭素繊維糸条の繊度は、特に限定されない
が、通常、１０００〜２００００デニールのものが用い
られる。いずれにしろ、この捲回層は、長時間抵抗発熱
体２の外側に直接接触して黒鉛化が進むことになるの
で、炭化系、黒鉛化系のいずれでも用いることができ
る。なお、炭素繊維糸条は、それ自体電気導電性を有す
るが、これを誘電体である抵抗発熱体の軸に直交するよ
うに巻き付けても、形成された炭素繊維糸条層と抵抗発
熱体との接触抵抗が抵抗発熱体の電気抵抗に比べて極め
て大きいため、大部分の電流が抵抗発熱体内部を流れる
ので、良好な電気絶縁層を形成することになる。
セルロース系、アクリル系等の有機繊維を不活性ガス中
で８００℃以上で焼成して得られる一般の炭素繊維糸条
を抵抗発熱体の外側に複数回捲回したもので、その積層
厚さは、発熱体の肉厚等により一概には決められない
が、５〜２０ｍｍ程度が好ましい。なお、通常市販の炭
素繊維糸条には、エポキシ系等のサイジング剤が付与さ
れている場合が多いが、これらサイジング剤は、加熱さ
れると分解ガス化するので炉内雰囲気を汚染することに
なる。したがって、抵抗発熱体の外側に捲回積層を形成
する前にサイジング剤を除去するのが好ましく、サイジ
ング剤が付与されていない炭素繊維糸条を用いるのがよ
り好ましい。炭素繊維糸条の繊度は、特に限定されない
が、通常、１０００〜２００００デニールのものが用い
られる。いずれにしろ、この捲回層は、長時間抵抗発熱
体２の外側に直接接触して黒鉛化が進むことになるの
で、炭化系、黒鉛化系のいずれでも用いることができ
る。なお、炭素繊維糸条は、それ自体電気導電性を有す
るが、これを誘電体である抵抗発熱体の軸に直交するよ
うに巻き付けても、形成された炭素繊維糸条層と抵抗発
熱体との接触抵抗が抵抗発熱体の電気抵抗に比べて極め
て大きいため、大部分の電流が抵抗発熱体内部を流れる
ので、良好な電気絶縁層を形成することになる。
【００１６】炭素繊維糸条の捲回積層にあたっては、抵
抗発熱体２の外側に密着させ、かつ糸条間に間隙ができ
ないように密に巻き付けることが肝要で、例えば巻取機
や旋盤等を用い、発熱体を回転させつつ炭素繊維を１０
０〜１０００ｇ程度の一定張力下で捲回積層するのが好
ましい。この場合、発熱体の軸方向に対し、ほぼ直角に
なるよう密に巻き付けると、炭素蒸気の蒸発が抑制され
るので好ましい。
抗発熱体２の外側に密着させ、かつ糸条間に間隙ができ
ないように密に巻き付けることが肝要で、例えば巻取機
や旋盤等を用い、発熱体を回転させつつ炭素繊維を１０
０〜１０００ｇ程度の一定張力下で捲回積層するのが好
ましい。この場合、発熱体の軸方向に対し、ほぼ直角に
なるよう密に巻き付けると、炭素蒸気の蒸発が抑制され
るので好ましい。
【００１７】シート状黒鉛層４は、膨張黒鉛を加圧成形
したような厚さが０．１〜１ｍｍ程度の可撓性のシート
状物から成り、具体的なものとしては、例えば市販され
ている“パーマフォイル”（東洋炭素株式会社製）、
“ニカフィルム”（日本炭素株式会社製）、“グラフォ
イル”（ユニオンカーバイト社製）等が挙げられる。こ
のシート状黒鉛層の積層枚数は、炭素繊維糸条層３表面
から漏出した炭素蒸気を外部へ逃散させないためには１
〜２層では少なく、３〜１０層とするのが好ましい。な
お、シート状黒鉛層は、単一のシート状物を複数枚重ね
て炭素材で固めたラミネートシートや、炭素繊維糸条を
抄造して炭素質バインダーで固めたシート状物であって
もよい。上記シート状黒鉛層は、いずれも熱的特性と電
気的特性に顕著な異方性をもち、熱伝導度は、面方向で
は高いが面と垂直な方向、すなわち厚さ方向では低く、
また、電気抵抗率は、熱伝導度とは逆に面方向では低い
が厚さ方向では極めて高いという、加熱炉の発熱体とし
て好適な特性を有する。
したような厚さが０．１〜１ｍｍ程度の可撓性のシート
状物から成り、具体的なものとしては、例えば市販され
ている“パーマフォイル”（東洋炭素株式会社製）、
“ニカフィルム”（日本炭素株式会社製）、“グラフォ
イル”（ユニオンカーバイト社製）等が挙げられる。こ
のシート状黒鉛層の積層枚数は、炭素繊維糸条層３表面
から漏出した炭素蒸気を外部へ逃散させないためには１
〜２層では少なく、３〜１０層とするのが好ましい。な
お、シート状黒鉛層は、単一のシート状物を複数枚重ね
て炭素材で固めたラミネートシートや、炭素繊維糸条を
抄造して炭素質バインダーで固めたシート状物であって
もよい。上記シート状黒鉛層は、いずれも熱的特性と電
気的特性に顕著な異方性をもち、熱伝導度は、面方向で
は高いが面と垂直な方向、すなわち厚さ方向では低く、
また、電気抵抗率は、熱伝導度とは逆に面方向では低い
が厚さ方向では極めて高いという、加熱炉の発熱体とし
て好適な特性を有する。
【００１８】絶縁部材５としては、電気絶縁抵抗が大き
く、高温に耐え得るものであればよく、具体的なものと
しては、例えば、高温減圧化で熱化学沈着法（いわゆる
熱ＣＶＤ法）で製造される市販の窒化硼素成形体等が挙
げられる。絶縁部材５に、上記窒化硼素成形体を用いる
場合は、抵抗発熱体表面から蒸発した炭素蒸気の封止の
見地から、抵抗発熱体外周面に熱化学沈着法で厚さ１ｍ
ｍで幅が２０ｍｍ乃至３０ｍｍの円筒状に形成するのが
好ましい。窒化硼素は、不活性ガス雰囲気中で本発明の
加熱炉の加熱温度領域である２８００℃程度まで安全に
使用でき、しかもその電気抵抗は、１０００℃におい
て、５×１０9 Ω・cmであるので、黒鉛から成る抵抗発
熱体の電気抵抗０．００１０〜０．００２０Ω・cmに比
べて格段にその値が大きいため、電気絶縁部材として使
用することがきる。なお、絶縁部材５は、図に示すよう
に、少なくともシート状黒鉛層４と抵抗発熱体２との間
の両端部に設けられていればよく、絶縁部材５とシート
状黒鉛層４との間に炭素繊維糸条層３が介在することを
妨げるものでないが、抵抗発熱体２の外表面から蒸発し
た炭素蒸気が炭素繊維糸条層４からショートパスして炉
外に漏れ易いので、なるべく炭素繊維糸条層３が介在し
ない方がよい。
く、高温に耐え得るものであればよく、具体的なものと
しては、例えば、高温減圧化で熱化学沈着法（いわゆる
熱ＣＶＤ法）で製造される市販の窒化硼素成形体等が挙
げられる。絶縁部材５に、上記窒化硼素成形体を用いる
場合は、抵抗発熱体表面から蒸発した炭素蒸気の封止の
見地から、抵抗発熱体外周面に熱化学沈着法で厚さ１ｍ
ｍで幅が２０ｍｍ乃至３０ｍｍの円筒状に形成するのが
好ましい。窒化硼素は、不活性ガス雰囲気中で本発明の
加熱炉の加熱温度領域である２８００℃程度まで安全に
使用でき、しかもその電気抵抗は、１０００℃におい
て、５×１０9 Ω・cmであるので、黒鉛から成る抵抗発
熱体の電気抵抗０．００１０〜０．００２０Ω・cmに比
べて格段にその値が大きいため、電気絶縁部材として使
用することがきる。なお、絶縁部材５は、図に示すよう
に、少なくともシート状黒鉛層４と抵抗発熱体２との間
の両端部に設けられていればよく、絶縁部材５とシート
状黒鉛層４との間に炭素繊維糸条層３が介在することを
妨げるものでないが、抵抗発熱体２の外表面から蒸発し
た炭素蒸気が炭素繊維糸条層４からショートパスして炉
外に漏れ易いので、なるべく炭素繊維糸条層３が介在し
ない方がよい。
【００１９】以上に説明した本発明の加熱炉で処理でき
る被加熱処理物は、糸条Ｙとしては、上記炭素繊維糸条
層３を形成する糸条と同じものを加熱処理することがで
き、また、単体としては、板状体、棒状体等を加熱処理
することができる。
る被加熱処理物は、糸条Ｙとしては、上記炭素繊維糸条
層３を形成する糸条と同じものを加熱処理することがで
き、また、単体としては、板状体、棒状体等を加熱処理
することができる。
【００２０】
【作用】本発明の加熱炉によれば、炭素繊維糸条層は、
抵抗熱体の外表面から蒸発する炭素を封鎖し、炭素繊維
糸条層内部での蒸発炭素の分圧を高める。また、シート
状黒鉛層は、その異方性により、輻射熱を内部に反射さ
せて断熱効果を発揮する。 この場合、抵抗発熱体の両
端部において、抵抗発熱体外表面から蒸発した炭素蒸気
が抵抗発熱体外部へ漏出しょうとするが、この部位で発
熱体外表面とシート状黒鉛層とを絶縁部材が封止してい
るので、その漏出が防止される。
抵抗熱体の外表面から蒸発する炭素を封鎖し、炭素繊維
糸条層内部での蒸発炭素の分圧を高める。また、シート
状黒鉛層は、その異方性により、輻射熱を内部に反射さ
せて断熱効果を発揮する。 この場合、抵抗発熱体の両
端部において、抵抗発熱体外表面から蒸発した炭素蒸気
が抵抗発熱体外部へ漏出しょうとするが、この部位で発
熱体外表面とシート状黒鉛層とを絶縁部材が封止してい
るので、その漏出が防止される。
【００２１】したがって、本発明の加熱炉は、２５００
℃以上もの高温下においても、発熱体の寿命が大幅に延
長された状態で被加熱処理物を連続的に熱処理すること
ができる。
℃以上もの高温下においても、発熱体の寿命が大幅に延
長された状態で被加熱処理物を連続的に熱処理すること
ができる。
【００２２】
【実施例】図１に示した加熱炉において、抵抗発熱体２
として内径３０mm、外径５０mm（中央部の肉厚１０m
m）、長さ１２５０ｍｍの黒鉛パイプを用い、このパイ
プの中央部外周に６００ｍｍの長さに渡って、炭素繊維
糸条“トレカ”（東レ株式会社製）Ｔ−１０００Ｇ×６
Ｋ糸のノーサイジング糸を巻付け張力約２５０ｇでパイ
プ軸に直交するよう密に捲回積層して、厚さ５ｍｍの炭
素繊維糸条捲回層３を形成した。そして、炭素繊維糸条
捲回層３の両端部に窒化硼素成形体から成る絶縁部材５
を溶着した上、さらにその外周面に厚さ０．２ｍｍの
“パーマフォイル”を５層巻き付けてシート状黒鉛層４
を形成し、上記炭素繊維糸条で縛って加熱体１を構成し
た。
として内径３０mm、外径５０mm（中央部の肉厚１０m
m）、長さ１２５０ｍｍの黒鉛パイプを用い、このパイ
プの中央部外周に６００ｍｍの長さに渡って、炭素繊維
糸条“トレカ”（東レ株式会社製）Ｔ−１０００Ｇ×６
Ｋ糸のノーサイジング糸を巻付け張力約２５０ｇでパイ
プ軸に直交するよう密に捲回積層して、厚さ５ｍｍの炭
素繊維糸条捲回層３を形成した。そして、炭素繊維糸条
捲回層３の両端部に窒化硼素成形体から成る絶縁部材５
を溶着した上、さらにその外周面に厚さ０．２ｍｍの
“パーマフォイル”を５層巻き付けてシート状黒鉛層４
を形成し、上記炭素繊維糸条で縛って加熱体１を構成し
た。
【００２３】次に、この発熱体１の中心位置に黒鉛製の
ブロックを置き、電極８に通電して、図示しない不活性
ガス封入部から純度９９．９９９％のアルゴンガスを封
入して、ブロックの表面温度が常圧下で約３０００℃に
なるように、その赤熱した色を軸方向の一端部に設置し
た放射温度計で測定制御しながら連続加熱を行った。発
熱体１表面が減耗して破断するまでの寿命を測定したと
ころ、４３７時間（約１８日間）であった。
ブロックを置き、電極８に通電して、図示しない不活性
ガス封入部から純度９９．９９９％のアルゴンガスを封
入して、ブロックの表面温度が常圧下で約３０００℃に
なるように、その赤熱した色を軸方向の一端部に設置し
た放射温度計で測定制御しながら連続加熱を行った。発
熱体１表面が減耗して破断するまでの寿命を測定したと
ころ、４３７時間（約１８日間）であった。
【００２４】
【比較例】これに対し、図１の発熱体１において、絶縁
部材５が存在しない他は、上記実施例１と全く同一条件
の発熱体を用い、同一の加熱条件でその寿命を測定した
ところ、２５８時間（約１０．８日間）となり、絶縁部
材５が存在しない発熱体は、実施例１の発熱体に比べて
その寿命が短いことが分った。
部材５が存在しない他は、上記実施例１と全く同一条件
の発熱体を用い、同一の加熱条件でその寿命を測定した
ところ、２５８時間（約１０．８日間）となり、絶縁部
材５が存在しない発熱体は、実施例１の発熱体に比べて
その寿命が短いことが分った。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の加熱炉は、黒鉛から成る両端部が開口された円筒状の
抵抗発熱体の外側に、炭素繊維糸条を捲回積層して成る
炭素繊維糸条層と、シート状黒鉛を捲回積層して成るシ
ート状黒鉛層とがこの順に形成された発熱体を備え、こ
の発熱体の抵抗発熱体に電流を通じて抵抗発熱体内部の
被加熱処理物を熱処理する加熱炉において、少なくとも
シート状黒鉛層と抵抗発熱体との間の両端部を、窒化硼
素成形体から成る絶縁部材で封止したので、抵抗発熱体
外表面から蒸発した炭素蒸気が抵抗発熱体の両端部から
抵抗発熱体外部へ漏出するのを抑制することができ、発
熱体の大幅な寿命延長を図ることができる。
の加熱炉は、黒鉛から成る両端部が開口された円筒状の
抵抗発熱体の外側に、炭素繊維糸条を捲回積層して成る
炭素繊維糸条層と、シート状黒鉛を捲回積層して成るシ
ート状黒鉛層とがこの順に形成された発熱体を備え、こ
の発熱体の抵抗発熱体に電流を通じて抵抗発熱体内部の
被加熱処理物を熱処理する加熱炉において、少なくとも
シート状黒鉛層と抵抗発熱体との間の両端部を、窒化硼
素成形体から成る絶縁部材で封止したので、抵抗発熱体
外表面から蒸発した炭素蒸気が抵抗発熱体の両端部から
抵抗発熱体外部へ漏出するのを抑制することができ、発
熱体の大幅な寿命延長を図ることができる。
【図１】本発明に係る加熱炉の一実施態様例の概略縦断
面図である。
面図である。
１：発熱体 ２ａ、２ｂ：端子部 ３：炭素繊維糸条層 ４：シート状黒鉛層 ５：絶縁部材 ６：保温材 ７：炉殻 ８：電極 ９ａ：入口 ９ｂ：出口 Ｙ：糸条
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−163321（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−138981（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−25936（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F27B 9/00 - 9/40 F27D 11/02 H05B 3/42 H05B 3/62
Claims (1)
- 【請求項１】 黒鉛から成る両端部が開口された円筒状
の抵抗発熱体の外側に、炭素繊維糸条を捲回積層して成
る炭素繊維糸条層と、シート状黒鉛を捲回積層して成る
シート状黒鉛層とがこの順に形成された発熱体を備え、
該発熱体の前記抵抗発熱体に電流を通じて前記抵抗発熱
体内部の被加熱処理物を熱処理する加熱炉において、 前記発熱体の少なくとも前記シート状黒鉛層と前記抵抗
発熱体との間の両端部を、窒化硼素成形体から成る絶縁
部材で封止したことを特徴とする加熱炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27742792A JP3287029B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 加熱炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27742792A JP3287029B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 加熱炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06129778A JPH06129778A (ja) | 1994-05-13 |
| JP3287029B2 true JP3287029B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=17583412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27742792A Expired - Fee Related JP3287029B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 加熱炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3287029B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4906359B2 (ja) * | 2006-01-26 | 2012-03-28 | イビデン株式会社 | 加熱炉 |
| CN102660809A (zh) * | 2012-03-21 | 2012-09-12 | 上海联川自动化科技有限公司 | 单端固定的新型石墨加热器 |
| DE102014003126A1 (de) | 2014-03-03 | 2015-09-03 | Clariant International Ltd. | Heizvorrichtung zur Herstellung von Kohlenstofffasern |
| CN105014992A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-11-04 | 苏州国宇碳纤维科技有限公司 | 碳纤维发热管制作工艺 |
| CN105128359A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-12-09 | 苏州国宇碳纤维科技有限公司 | 一种碳纤维发热管的加工工艺 |
| CN111283334A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-06-16 | 常熟通乐电子材料有限公司 | 一种复合加热体的加工工艺 |
-
1992
- 1992-10-15 JP JP27742792A patent/JP3287029B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06129778A (ja) | 1994-05-13 |
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