JP3388306B2 - 電気炉 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/62—Heating elements specially adapted for furnaces
- H05B3/64—Heating elements specially adapted for furnaces using ribbon, rod, or wire heater
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B17/00—Furnaces of a kind not covered by any preceding group
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
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-
- H—ELECTRICITY
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/62—Heating elements specially adapted for furnaces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、１４００℃以上の
高温でも安定して使用でき、高い耐久性を有する電気炉
に関する。
高温でも安定して使用でき、高い耐久性を有する電気炉
に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気炉に対する要求性能としては、高温
まで速やかに昇温すること、高温酸化雰囲気中において
高い安定性を有すること、高温での連続使用や繰り返し
の昇降温に対する耐久性に優れていること、加熱室の均
熱帯幅が広いこと、取り扱い性に優れていることなどの
種々のものがある。
まで速やかに昇温すること、高温酸化雰囲気中において
高い安定性を有すること、高温での連続使用や繰り返し
の昇降温に対する耐久性に優れていること、加熱室の均
熱帯幅が広いこと、取り扱い性に優れていることなどの
種々のものがある。
【０００３】従来、一般に用いられている抵抗発熱体を
使用した電気炉は、図１に示す構造のものであり、加熱
室となる炉心管１１の外周部に棒状発熱体１０を複数本
配置し、該発熱体を耐熱管１２、断熱層１３、１４及び
外部ケース１５で順次囲んだ構造となっている。
使用した電気炉は、図１に示す構造のものであり、加熱
室となる炉心管１１の外周部に棒状発熱体１０を複数本
配置し、該発熱体を耐熱管１２、断熱層１３、１４及び
外部ケース１５で順次囲んだ構造となっている。
【０００４】しかしながら、このような構造の電気炉
は、加熱室である炉心管１１の外側に設置された棒状発
熱体１０からのジュール熱の輻射により加熱室を間接的
に加熱する方式であり、多数本の発熱体１０を必要とす
るため、加熱室の有効体積に比べて、電気炉の構造が複
雑で、しかも大型となるという欠点がある。また、熱効
率が低いため、耐久性に劣るなどの問題点もあり、更
に、電気炉の構成材料等の熱容量が大きく所定の温度に
加熱、保持するのに要する電力が大きくなるため、発熱
体の寿命や経済性にも問題点を残している。
は、加熱室である炉心管１１の外側に設置された棒状発
熱体１０からのジュール熱の輻射により加熱室を間接的
に加熱する方式であり、多数本の発熱体１０を必要とす
るため、加熱室の有効体積に比べて、電気炉の構造が複
雑で、しかも大型となるという欠点がある。また、熱効
率が低いため、耐久性に劣るなどの問題点もあり、更
に、電気炉の構成材料等の熱容量が大きく所定の温度に
加熱、保持するのに要する電力が大きくなるため、発熱
体の寿命や経済性にも問題点を残している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
１４００℃以上の高温でも安定して使用でき、耐久性、
経済性、取り扱い性等に優れた小型の電気炉を提供する
ことである。
１４００℃以上の高温でも安定して使用でき、耐久性、
経済性、取り扱い性等に優れた小型の電気炉を提供する
ことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記した課
題を解決すべく鋭意研究した結果、発熱体として、ラン
タンクロマイト系セラミックスからなる両端が開口した
中空状のセラミックスを用い、この両端部のセラミック
スの断面積を中央部のセラミックスの断面積よりも大き
くして端子部とし、この端子部に高温用電極及び金属リ
ード線を取り付けた構造とすることによって、熱効率の
改善、電気炉の小型・単純化等が可能となり、斯かる構
造の発熱体を用いて特定の構造の電気炉を形成すること
によって、耐久性、経済性、取り扱い性等に優れた電気
炉が得られることを見出した。更に、発熱体として用い
るランタンクロマイト系セラミックスとして、特定の組
成及び特性を有するものを用いる場合には、より耐久性
が改善された電気炉が得られることを見出し、本発明を
完成するに至った。
題を解決すべく鋭意研究した結果、発熱体として、ラン
タンクロマイト系セラミックスからなる両端が開口した
中空状のセラミックスを用い、この両端部のセラミック
スの断面積を中央部のセラミックスの断面積よりも大き
くして端子部とし、この端子部に高温用電極及び金属リ
ード線を取り付けた構造とすることによって、熱効率の
改善、電気炉の小型・単純化等が可能となり、斯かる構
造の発熱体を用いて特定の構造の電気炉を形成すること
によって、耐久性、経済性、取り扱い性等に優れた電気
炉が得られることを見出した。更に、発熱体として用い
るランタンクロマイト系セラミックスとして、特定の組
成及び特性を有するものを用いる場合には、より耐久性
が改善された電気炉が得られることを見出し、本発明を
完成するに至った。
【０００７】即ち、本発明は、両端が開口した中空状の
ランタンクロマイト系セラミックスからなり、両端部の
長さ方向に垂直な面のセラミックスの断面積を中央部の
長さ方向に垂直な面のセラミックスの断面積よりも大き
くして端子部とし、該端子部に高温用電極及び金属リー
ド線を取り付け、該端子部間を発熱部とした発熱体と、
該発熱体の外側に装着した断熱材と、該発熱体の中空部
内に装着した中空状のセラミックスとを備え、該中空状
セラミックスの中空部内を有効加熱室としたことを特徴
とする電気炉に係る。
ランタンクロマイト系セラミックスからなり、両端部の
長さ方向に垂直な面のセラミックスの断面積を中央部の
長さ方向に垂直な面のセラミックスの断面積よりも大き
くして端子部とし、該端子部に高温用電極及び金属リー
ド線を取り付け、該端子部間を発熱部とした発熱体と、
該発熱体の外側に装着した断熱材と、該発熱体の中空部
内に装着した中空状のセラミックスとを備え、該中空状
セラミックスの中空部内を有効加熱室としたことを特徴
とする電気炉に係る。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しつつ、本発
明の電気炉について説明する。
明の電気炉について説明する。
【０００９】図２は、本発明の電気炉の一例を示す断面
図である。
図である。
【００１０】図２において、発熱体１は、両端が開口し
た中空状のランタンクロマイト系セラミックスからな
り、その両端部の長さ方向に垂直な面のセラミックスの
断面積を、中央部の長さ方向に垂直な面のセラミックス
の断面積よりも大きくして端子部２とし、該端子部２に
高温用電極４及び金属リード線５を取り付け、端子部間
を発熱部３としたものである。
た中空状のランタンクロマイト系セラミックスからな
り、その両端部の長さ方向に垂直な面のセラミックスの
断面積を、中央部の長さ方向に垂直な面のセラミックス
の断面積よりも大きくして端子部２とし、該端子部２に
高温用電極４及び金属リード線５を取り付け、端子部間
を発熱部３としたものである。
【００１１】斯かる構造の発熱体１では、両端が開口し
た中空状のランタンクロマイト系セラミックスの中空部
内を加熱部として利用するため、従来は複数本必要であ
った発熱体が１本となり、電気炉の構造を小型・単純化
することができる。しかも発熱体１では、外表面よりも
中空部内の方が高温になるため、その中空部内を利用す
ることにより、電力を効率よく熱に変換することがで
き、電気炉の構造が小型・単純化されることと相まっ
て、電気炉の最高使用温度を高く設定することが可能と
なり、長寿命化も達成される。また、発熱体１の中空部
内を加熱部として使用することによって、電力に対する
炉内温度のレスポンスが向上し、熱サイクルに対する耐
久性が改善される。
た中空状のランタンクロマイト系セラミックスの中空部
内を加熱部として利用するため、従来は複数本必要であ
った発熱体が１本となり、電気炉の構造を小型・単純化
することができる。しかも発熱体１では、外表面よりも
中空部内の方が高温になるため、その中空部内を利用す
ることにより、電力を効率よく熱に変換することがで
き、電気炉の構造が小型・単純化されることと相まっ
て、電気炉の最高使用温度を高く設定することが可能と
なり、長寿命化も達成される。また、発熱体１の中空部
内を加熱部として使用することによって、電力に対する
炉内温度のレスポンスが向上し、熱サイクルに対する耐
久性が改善される。
【００１２】該発熱体１では、その両端部の長さ方向に
垂直な面のセラミックスの断面積を、中央部の長さ方向
に垂直な面のセラミックスの断面積よりも大きくして、
この両端部を端子部２とすることが必要である。斯かる
構造とすることによって、該端子部２が、発熱部３であ
る中央部よりも低抵抗となり、該端子部２に高温用電極
４及び金属リード線５を取り付けることによって、電極
部が高温になることが防止されて、電極４及び金属リー
ド線５の材料の劣化を抑制できる。その結果、電極４及
び金属リード線５の耐久性が良好になり、ひいては発熱
体１の耐久性、即ち、電気炉の耐久性が向上する。従
来、端子部と発熱部の組成を変えることにより、端子部
の抵抗を小さくしたものが発熱体として利用されている
が、この様な発熱体では端子部と発熱部の熱膨張係数が
異なるため、大きな熱応力が発生し、耐熱衝撃性に劣る
欠点があった。本発明では、上記したように発熱体の組
成を均一とし、形状の変化により発熱部と端子部の抵抗
を変化させているため、熱膨張係数に相違が生じること
が無く、耐熱衝撃性に優れたものとなる。
垂直な面のセラミックスの断面積を、中央部の長さ方向
に垂直な面のセラミックスの断面積よりも大きくして、
この両端部を端子部２とすることが必要である。斯かる
構造とすることによって、該端子部２が、発熱部３であ
る中央部よりも低抵抗となり、該端子部２に高温用電極
４及び金属リード線５を取り付けることによって、電極
部が高温になることが防止されて、電極４及び金属リー
ド線５の材料の劣化を抑制できる。その結果、電極４及
び金属リード線５の耐久性が良好になり、ひいては発熱
体１の耐久性、即ち、電気炉の耐久性が向上する。従
来、端子部と発熱部の組成を変えることにより、端子部
の抵抗を小さくしたものが発熱体として利用されている
が、この様な発熱体では端子部と発熱部の熱膨張係数が
異なるため、大きな熱応力が発生し、耐熱衝撃性に劣る
欠点があった。本発明では、上記したように発熱体の組
成を均一とし、形状の変化により発熱部と端子部の抵抗
を変化させているため、熱膨張係数に相違が生じること
が無く、耐熱衝撃性に優れたものとなる。
【００１３】発熱体１の長さ方向に垂直な面の中空部の
断面積は１〜２０００ｍｍ2とすることが好ましい。中
空部の断面積が１ｍｍ2未満の場合には、電気炉として
利用することが実用的でなく、一方、断面積が２０００
ｍｍ2を超える場合には、炉内温度分布が不均一となり
やすく、発熱体の耐久性等も不足しやすい。
断面積は１〜２０００ｍｍ2とすることが好ましい。中
空部の断面積が１ｍｍ2未満の場合には、電気炉として
利用することが実用的でなく、一方、断面積が２０００
ｍｍ2を超える場合には、炉内温度分布が不均一となり
やすく、発熱体の耐久性等も不足しやすい。
【００１４】発熱体１としては、その長さ方向に垂直な
断面が円形、角形等の各種の形状を有するものを使用で
きる。該発熱体の縦断面図の一例を図３に示す。又、図
４は、図３の発熱体の端子部２の横断面図、即ち、図３
のａ−ａ’線断面図であり、図４（イ）は、断面が円形
の例、図４（ロ）は、断面が角形の例である。図５は、
図３の発熱体の発熱部３の横断面図、即ち、図３のｂ−
ｂ’線断面図であり、図５（イ）は、断面が円形の例、
図５（ロ）は、断面が角形の例である。図４に示す端子
部２の断面積をＳ2とし、図５に示す発熱部３の断面積
をＳ3とすると、Ｓ2＞Ｓ3となる。
断面が円形、角形等の各種の形状を有するものを使用で
きる。該発熱体の縦断面図の一例を図３に示す。又、図
４は、図３の発熱体の端子部２の横断面図、即ち、図３
のａ−ａ’線断面図であり、図４（イ）は、断面が円形
の例、図４（ロ）は、断面が角形の例である。図５は、
図３の発熱体の発熱部３の横断面図、即ち、図３のｂ−
ｂ’線断面図であり、図５（イ）は、断面が円形の例、
図５（ロ）は、断面が角形の例である。図４に示す端子
部２の断面積をＳ2とし、図５に示す発熱部３の断面積
をＳ3とすると、Ｓ2＞Ｓ3となる。
【００１５】端子部２のセラミックスと発熱部３のセラ
ミックスの断面積比Ｓ2：Ｓ3は、１.２〜５：１程度が
好ましく、１.５〜３：１程度がより好ましい。断面積
比が１.２：１未満の場合は、端子部２が、発熱部３と
比べて十分に低抵抗とはならず、一方、断面積比が５：
１を超える場合は端子部の外寸法が大きくなり過ぎて熱
効率が低下し、また電気炉の形状も大きくなり過ぎるの
で好ましくない。尚、発熱体の発熱部の外寸法について
は、電気炉の仕様に応じて、その厚みが０.５〜１０ｍ
ｍ程度となるように適宜設定すればよい。
ミックスの断面積比Ｓ2：Ｓ3は、１.２〜５：１程度が
好ましく、１.５〜３：１程度がより好ましい。断面積
比が１.２：１未満の場合は、端子部２が、発熱部３と
比べて十分に低抵抗とはならず、一方、断面積比が５：
１を超える場合は端子部の外寸法が大きくなり過ぎて熱
効率が低下し、また電気炉の形状も大きくなり過ぎるの
で好ましくない。尚、発熱体の発熱部の外寸法について
は、電気炉の仕様に応じて、その厚みが０.５〜１０ｍ
ｍ程度となるように適宜設定すればよい。
【００１６】又、該発熱体１では、発熱部３の外寸法は
一定ではなくてもよく、発熱体１の発熱部３の長さ方向
に垂直な面のセラミックスの断面積は、端子部２の長さ
方向に垂直な面のセラミックスの断面積よりも小さい範
囲内で一部分変化していても良い。この様な発熱体１の
縦断面図の一例を図６に示す。図６に示す発熱体１は、
端子部２の断面積をＳ2、発熱部３ｂの断面積をＳ3bと
した場合に、Ｓ2＞Ｓ3a＞Ｓ3bの範囲内となるように、
発熱部内に断面積Ｓ3aの発熱部３ａを設けたものであ
る。この様な形状の発熱体を使用することによって、よ
り炉内の温度分布を良くし、温度分布がほぼ一定となる
均熱帯幅を広くすることができる。発熱部内におけるＳ
3aとＳ3bの断面積比は、炉の仕様に応じ適宜設定すれば
よいが、Ｓ3aがＳ3bに比べて大き過ぎると、加熱に要す
る消費電力が大きくなり、ひいては電気炉の寿命にも影
響を及ぼすので好ましくない。発熱部３bと発熱部３aの
面積比Ｓ3b：Ｓ3aは１：１.１〜３程度とすることが好
ましく、１：１.３〜２程度とすることがより好まし
い。尚、発熱部において、この様に少し大きな断面積を
有する箇所は、１箇所とは限らず、炉の仕様に応じて複
数設けても良い。
一定ではなくてもよく、発熱体１の発熱部３の長さ方向
に垂直な面のセラミックスの断面積は、端子部２の長さ
方向に垂直な面のセラミックスの断面積よりも小さい範
囲内で一部分変化していても良い。この様な発熱体１の
縦断面図の一例を図６に示す。図６に示す発熱体１は、
端子部２の断面積をＳ2、発熱部３ｂの断面積をＳ3bと
した場合に、Ｓ2＞Ｓ3a＞Ｓ3bの範囲内となるように、
発熱部内に断面積Ｓ3aの発熱部３ａを設けたものであ
る。この様な形状の発熱体を使用することによって、よ
り炉内の温度分布を良くし、温度分布がほぼ一定となる
均熱帯幅を広くすることができる。発熱部内におけるＳ
3aとＳ3bの断面積比は、炉の仕様に応じ適宜設定すれば
よいが、Ｓ3aがＳ3bに比べて大き過ぎると、加熱に要す
る消費電力が大きくなり、ひいては電気炉の寿命にも影
響を及ぼすので好ましくない。発熱部３bと発熱部３aの
面積比Ｓ3b：Ｓ3aは１：１.１〜３程度とすることが好
ましく、１：１.３〜２程度とすることがより好まし
い。尚、発熱部において、この様に少し大きな断面積を
有する箇所は、１箇所とは限らず、炉の仕様に応じて複
数設けても良い。
【００１７】該発熱体１の材料としては、高温の酸化雰
囲気において安定なランタンクロマイト系セラミックス
（ＬａＣｒＯ3）を使用することが必要であり、これに
より、１４００℃以上の高温用電気炉としての使用が可
能になる。
囲気において安定なランタンクロマイト系セラミックス
（ＬａＣｒＯ3）を使用することが必要であり、これに
より、１４００℃以上の高温用電気炉としての使用が可
能になる。
【００１８】該発熱体１として用いるランタンクロマイ
ト系発熱体は、高温ではＣｒが蒸発するが、この蒸発は
表面拡散によるものであり、気孔率が大きいほど蒸発量
が多くなって発熱体の耐久性が劣るものとなるため、気
孔率が１０％以下であることが好ましく、８％以下であ
ることがより好ましい。
ト系発熱体は、高温ではＣｒが蒸発するが、この蒸発は
表面拡散によるものであり、気孔率が大きいほど蒸発量
が多くなって発熱体の耐久性が劣るものとなるため、気
孔率が１０％以下であることが好ましく、８％以下であ
ることがより好ましい。
【００１９】又、発熱体１に用いるランタンクロマイト
系セラミックスとしては、特に、化学式：Ｌａ1-XＡXＣ
ｒ1-Y-ZＭｇYＡｌZＯ3（式中、ＡはＣａ及びＳｒの少な
くとも１種であり、０≦ｘ≦０.１２、０≦ｙ≦０.２
０、０＜ｚ≦０.５０であり、且つ０.００５≦ｘ＋ｙ≦
０.２０、０.０３≦ｙ＋ｚ≦０.５０である）で表わさ
れる焼結体を用いることが好ましい。この様なランタン
クロマイト系セラミックスを用いることによって、より
耐久性が改善される。
系セラミックスとしては、特に、化学式：Ｌａ1-XＡXＣ
ｒ1-Y-ZＭｇYＡｌZＯ3（式中、ＡはＣａ及びＳｒの少な
くとも１種であり、０≦ｘ≦０.１２、０≦ｙ≦０.２
０、０＜ｚ≦０.５０であり、且つ０.００５≦ｘ＋ｙ≦
０.２０、０.０３≦ｙ＋ｚ≦０.５０である）で表わさ
れる焼結体を用いることが好ましい。この様なランタン
クロマイト系セラミックスを用いることによって、より
耐久性が改善される。
【００２０】上記化学式で表されるセラミックスは、Ｌ
ａの一部をＡ成分（Ｃａ及びＳｒの少なくとも１種）で
置換固溶するか、又はＣｒの一部をＭｇで置換固溶し、
或いは、Ｌａの一部をＡ成分で置換固溶すると同時にＣ
ｒの一部をＭｇで置換固溶したものであり、この様な組
成とすることによって、良好な焼結性を有するものとな
り、又、導電性が向上して、室温から直接通電すること
が可能となる。但し、Ａ成分の置換量であるｘの値が増
加しすぎると、４価のＣｒが増加して高温でのＣｒの蒸
発が増加するため、炉内の汚染が進むと共に、発熱体の
劣化が促進されるので望ましくない。このためｘ値は、
０≦ｘ≦０.１２とし、０.００５≦ｘ≦０.０８とする
ことが好ましく、０.０１≦ｘ≦０.０５とすることがよ
り好ましい。ＭｇはＡ成分と同様に導電性と焼結性の向
上に寄与するものであり、Ａ成分がある程度多い場合に
は、ｙ＝０でもよいが、ｘ＝０またはｘ値が非常に小さ
い場合には、導電性を確保するため、ｙ＞０であること
が好ましい。また、ｙの値が０.２を超える場合には、
ペロブスカイト型構造単一相にはならないので好ましく
ない。よって、０≦ｙ≦０.２０とし、０≦ｙ≦０.１０
とすることが好ましい。ここで、Ａ成分及びＭｇによる
合計置換量は、０.００５≦ｘ＋ｙ≦０.２０の範囲内と
し、０.０１≦ｘ＋ｙ≦０.１５とすることが好ましい。
ｘ＋ｙの値が０.００５未満の場合には、焼結性と導電
性を十分に確保することができず、一方、ｘ＋ｙの値が
０.２０を上回る場合には、高温でのＣｒの蒸発が増加
するのに加えて、発熱体としては導電性が高くなり過ぎ
て、小電圧、大電流駆動型の発熱体となり、その結果、
電極と金属リード線との接触抵抗や金属リード線等の配
線抵抗を低く抑えないと局部的に発熱するなどの新たな
問題点も発生するので好ましくない。
ａの一部をＡ成分（Ｃａ及びＳｒの少なくとも１種）で
置換固溶するか、又はＣｒの一部をＭｇで置換固溶し、
或いは、Ｌａの一部をＡ成分で置換固溶すると同時にＣ
ｒの一部をＭｇで置換固溶したものであり、この様な組
成とすることによって、良好な焼結性を有するものとな
り、又、導電性が向上して、室温から直接通電すること
が可能となる。但し、Ａ成分の置換量であるｘの値が増
加しすぎると、４価のＣｒが増加して高温でのＣｒの蒸
発が増加するため、炉内の汚染が進むと共に、発熱体の
劣化が促進されるので望ましくない。このためｘ値は、
０≦ｘ≦０.１２とし、０.００５≦ｘ≦０.０８とする
ことが好ましく、０.０１≦ｘ≦０.０５とすることがよ
り好ましい。ＭｇはＡ成分と同様に導電性と焼結性の向
上に寄与するものであり、Ａ成分がある程度多い場合に
は、ｙ＝０でもよいが、ｘ＝０またはｘ値が非常に小さ
い場合には、導電性を確保するため、ｙ＞０であること
が好ましい。また、ｙの値が０.２を超える場合には、
ペロブスカイト型構造単一相にはならないので好ましく
ない。よって、０≦ｙ≦０.２０とし、０≦ｙ≦０.１０
とすることが好ましい。ここで、Ａ成分及びＭｇによる
合計置換量は、０.００５≦ｘ＋ｙ≦０.２０の範囲内と
し、０.０１≦ｘ＋ｙ≦０.１５とすることが好ましい。
ｘ＋ｙの値が０.００５未満の場合には、焼結性と導電
性を十分に確保することができず、一方、ｘ＋ｙの値が
０.２０を上回る場合には、高温でのＣｒの蒸発が増加
するのに加えて、発熱体としては導電性が高くなり過ぎ
て、小電圧、大電流駆動型の発熱体となり、その結果、
電極と金属リード線との接触抵抗や金属リード線等の配
線抵抗を低く抑えないと局部的に発熱するなどの新たな
問題点も発生するので好ましくない。
【００２１】また、上記化学式で表されるセラミックス
において、Ａｌは焼結性を向上させて、気孔率を小さく
する効果があり、その置換量であるｚの値は、０＜ｚ≦
０.５０とし、０.０２≦ｚ≦０.４０とすることが好ま
しく、０.０３≦ｚ≦０.３０とすることがより好まし
い。ｚの値が０.５０を上回る場合には、導電性が大き
く低下すると共に耐熱性も低下するので好ましくない。
ここで、Ｍｇ及びＡｌの合計置換量は、０.０３≦ｙ＋
ｚ≦０.５０の範囲内とし、０.０５≦ｙ＋ｚ≦０.４０
とすることが好ましい。ｙ＋ｚの値が０.０３未満の場
合には、焼結性及び導電性向上の効果が小さく、一方、
０.５０を上回る場合には、耐熱性及び導電性が低下す
るので好ましくない。
において、Ａｌは焼結性を向上させて、気孔率を小さく
する効果があり、その置換量であるｚの値は、０＜ｚ≦
０.５０とし、０.０２≦ｚ≦０.４０とすることが好ま
しく、０.０３≦ｚ≦０.３０とすることがより好まし
い。ｚの値が０.５０を上回る場合には、導電性が大き
く低下すると共に耐熱性も低下するので好ましくない。
ここで、Ｍｇ及びＡｌの合計置換量は、０.０３≦ｙ＋
ｚ≦０.５０の範囲内とし、０.０５≦ｙ＋ｚ≦０.４０
とすることが好ましい。ｙ＋ｚの値が０.０３未満の場
合には、焼結性及び導電性向上の効果が小さく、一方、
０.５０を上回る場合には、耐熱性及び導電性が低下す
るので好ましくない。
【００２２】本発明では、発熱体１としては、上記化学
式：Ｌａ1-XＡXＣｒ1-Y-ZＭｇYＡｌZＯ3で表わされると
同時に、気孔率が１０％以下の焼結体が、耐久性が良好
となるのでより好ましい。
式：Ｌａ1-XＡXＣｒ1-Y-ZＭｇYＡｌZＯ3で表わされると
同時に、気孔率が１０％以下の焼結体が、耐久性が良好
となるのでより好ましい。
【００２３】また、上記化学式：Ｌａ1-XＡXＣｒ1-Y-Z
ＭｇYＡｌZＯ3において、Ｌａの１〜３５モル％をイッ
トリウム及び原子番号５８〜７１の希土類元素の少なく
とも一種で置換固溶してもよく、この様な組成の焼結体
も優れた焼結性を示し、耐熱性と導電性の大きな低下も
生じない。
ＭｇYＡｌZＯ3において、Ｌａの１〜３５モル％をイッ
トリウム及び原子番号５８〜７１の希土類元素の少なく
とも一種で置換固溶してもよく、この様な組成の焼結体
も優れた焼結性を示し、耐熱性と導電性の大きな低下も
生じない。
【００２４】更に、発熱体１は、曲げ強さが室温で８kg
f/ｍ■以上であることが好ましく、１０kgf/ｍ■以上で
あることがより好ましい。本発明では、特に、上記化学
式：Ｌａ1-XＡXＣｒ1-Y-ZＭｇYＡｌZＯ3で表わされ、気
孔率１０％以下であって、かつ強度８kgf/ｍ■以上の焼
結体を発熱体１としてを使用する場合に、短時間で昇降
温させた場合にも、熱サイクルに対する耐久性が良好と
なり、さらに発熱体１の蒸発が抑制されるために、被加
熱物の汚染の影響も低減され、発熱体１の寿命も延長さ
れる。
f/ｍ■以上であることが好ましく、１０kgf/ｍ■以上で
あることがより好ましい。本発明では、特に、上記化学
式：Ｌａ1-XＡXＣｒ1-Y-ZＭｇYＡｌZＯ3で表わされ、気
孔率１０％以下であって、かつ強度８kgf/ｍ■以上の焼
結体を発熱体１としてを使用する場合に、短時間で昇降
温させた場合にも、熱サイクルに対する耐久性が良好と
なり、さらに発熱体１の蒸発が抑制されるために、被加
熱物の汚染の影響も低減され、発熱体１の寿命も延長さ
れる。
【００２５】該端子部２には、高温用電極４及び金属リ
ード線５を取り付けることが必要である。電極４及び金
属リード線５としては、従来から電気炉において用いら
れているものと同様の材料をいずれも用いることがで
き、例えば、金、銀等も使用できるが、特に、白金、ロ
ジウム、白金/ロジウム系合金等の高融点の金属材料を
使用することが望ましい。このような高融点の金属材料
を使用することによって、長寿命化が図れるばかりでな
く、従来型の電気炉のように電極部及び端子部の一部を
炉外に露出させる必要が少なくなり、しかも端子部の長
さも短くすることが可能となるので、発熱体の耐熱衝撃
性を大幅に向上させることができる。
ード線５を取り付けることが必要である。電極４及び金
属リード線５としては、従来から電気炉において用いら
れているものと同様の材料をいずれも用いることがで
き、例えば、金、銀等も使用できるが、特に、白金、ロ
ジウム、白金/ロジウム系合金等の高融点の金属材料を
使用することが望ましい。このような高融点の金属材料
を使用することによって、長寿命化が図れるばかりでな
く、従来型の電気炉のように電極部及び端子部の一部を
炉外に露出させる必要が少なくなり、しかも端子部の長
さも短くすることが可能となるので、発熱体の耐熱衝撃
性を大幅に向上させることができる。
【００２６】該発熱体１の中空部内には、中空状のセラ
ミックス６を装着し、この中空部内を有効加熱室とす
る。
ミックス６を装着し、この中空部内を有効加熱室とす
る。
【００２７】中空状セラミックス６は、いわゆる炉心管
となるものであり、この内部に被加熱物を置くことによ
り、発熱体１からの蒸発物によって被加熱物が汚染され
ることを防止できる。該中空状セラミックス６は、その
長さ方向に垂直な断面の形状は、円形、角形等の各種の
形状とすることができる。該中空状セラミックス６の厚
さは、炉の仕様に応じて、０.２〜５ｍｍ程度の範囲で
適宜設定すればよい。該中空状セラミックス６の長さに
ついても、電気炉の仕様に応じて、発熱体１と同じ長さ
にしても良く、発熱体１よりも長くしても良い。中空状
セラミックス６の外寸法は、電気炉の仕様に応じて適宜
決めればよく、中空状セラミックス６を発熱体１と密着
させても良いが、発熱部３では非接触とすることで、よ
り一層被加熱物への汚染防止効果が向上する。
となるものであり、この内部に被加熱物を置くことによ
り、発熱体１からの蒸発物によって被加熱物が汚染され
ることを防止できる。該中空状セラミックス６は、その
長さ方向に垂直な断面の形状は、円形、角形等の各種の
形状とすることができる。該中空状セラミックス６の厚
さは、炉の仕様に応じて、０.２〜５ｍｍ程度の範囲で
適宜設定すればよい。該中空状セラミックス６の長さに
ついても、電気炉の仕様に応じて、発熱体１と同じ長さ
にしても良く、発熱体１よりも長くしても良い。中空状
セラミックス６の外寸法は、電気炉の仕様に応じて適宜
決めればよく、中空状セラミックス６を発熱体１と密着
させても良いが、発熱部３では非接触とすることで、よ
り一層被加熱物への汚染防止効果が向上する。
【００２８】中空状セラミックス６は、従来電気炉の炉
心管として用いられている各種の公知のセラミックスに
より製造でき、純度、相対密度等についても特に限定は
されないが、特に、純度９５％以上、相対密度９３％以
上のアルミナ、ムライト、スピネル、安定化ジルコニア
（安定化剤も含めた純度が９５％以上）、マグネシア又
はイットリアを使用することが望ましく、これらの材料
を用いることにより、中空状セラミックス６の耐熱性が
さらに向上すると共に、発熱体１との反応も抑制され、
被加熱物への汚染防止効果も向上する。これらのセラミ
ックスの純度は９７％以上、相対密度は９５％以上であ
ることがより好ましく、純度９９％以上であることがよ
り一層好ましい。
心管として用いられている各種の公知のセラミックスに
より製造でき、純度、相対密度等についても特に限定は
されないが、特に、純度９５％以上、相対密度９３％以
上のアルミナ、ムライト、スピネル、安定化ジルコニア
（安定化剤も含めた純度が９５％以上）、マグネシア又
はイットリアを使用することが望ましく、これらの材料
を用いることにより、中空状セラミックス６の耐熱性が
さらに向上すると共に、発熱体１との反応も抑制され、
被加熱物への汚染防止効果も向上する。これらのセラミ
ックスの純度は９７％以上、相対密度は９５％以上であ
ることがより好ましく、純度９９％以上であることがよ
り一層好ましい。
【００２９】上記発熱体１の外側には、断熱材７を装着
する。
する。
【００３０】発熱体１の外側に断熱材７を装着すること
によって、電気炉の熱効率を上げることができる。しか
も本発明の電気炉は、その発熱体１において発熱部３よ
りも断面積の大きい端子部２を設けているため、炉の構
造によっては発熱部３と断熱材７の間に空間が形成され
て、断熱効果がより向上する。断熱材としては、特に限
定はなく、各種の公知の断熱材が使用でき、耐火煉瓦、
耐火断熱煉瓦、キャスタブル耐火物、セラミックファイ
バー成形体等の公知の各種の耐火物を使用できる。断熱
材の材質としては、特に限定は無いが、アルミナ系、ア
ルミナ/シリカ系、ジルコニア系等の断熱材を用いるこ
とが好ましく、これらの断熱材を用いることによって、
断熱材成分と発熱体１との反応を抑制することができ
る。又、セラミックファイバー成形体を使用する場合に
は、断熱性に優れ、蓄熱量が小さいために、電気炉の加
熱に要する電力を低減することができ、発熱体１を更に
長寿命化することが可能となる。断熱材７は、電気炉の
仕様に応じて、材質、純度、かさ密度、熱伝導率、熱膨
張係数、形態、形状などを適宜設定すれば良く、その種
類も一種類に限定されず、複数の断熱材を組み合わせて
用いることもできる。
によって、電気炉の熱効率を上げることができる。しか
も本発明の電気炉は、その発熱体１において発熱部３よ
りも断面積の大きい端子部２を設けているため、炉の構
造によっては発熱部３と断熱材７の間に空間が形成され
て、断熱効果がより向上する。断熱材としては、特に限
定はなく、各種の公知の断熱材が使用でき、耐火煉瓦、
耐火断熱煉瓦、キャスタブル耐火物、セラミックファイ
バー成形体等の公知の各種の耐火物を使用できる。断熱
材の材質としては、特に限定は無いが、アルミナ系、ア
ルミナ/シリカ系、ジルコニア系等の断熱材を用いるこ
とが好ましく、これらの断熱材を用いることによって、
断熱材成分と発熱体１との反応を抑制することができ
る。又、セラミックファイバー成形体を使用する場合に
は、断熱性に優れ、蓄熱量が小さいために、電気炉の加
熱に要する電力を低減することができ、発熱体１を更に
長寿命化することが可能となる。断熱材７は、電気炉の
仕様に応じて、材質、純度、かさ密度、熱伝導率、熱膨
張係数、形態、形状などを適宜設定すれば良く、その種
類も一種類に限定されず、複数の断熱材を組み合わせて
用いることもできる。
【００３１】図７は、本発明の電気炉の他の例を示す断
面図である。
面図である。
【００３２】図７に示す電気炉は、発熱体１と断熱材７
との間にセラミックス層８を形成した構造である。この
様な構造とすることによって、断熱材７と発熱体１との
反応をより一層少なくすることができる。特に、セラミ
ックファイバー成形体を断熱材７とする場合には、ファ
イバーが崩れやすいため、発熱体１と断熱材７との間に
セラミックス層８を形成することによって、ファィバー
成分と発熱体との反応をより一層抑制することができ
る。セラミックス層８は、例えば、前記した炉心管とし
て用いる中空状セラミックス６と同様の材質の中空状の
セラミックスを、発熱体１と断熱材７の間に装着するこ
とによって形成することができる。
との間にセラミックス層８を形成した構造である。この
様な構造とすることによって、断熱材７と発熱体１との
反応をより一層少なくすることができる。特に、セラミ
ックファイバー成形体を断熱材７とする場合には、ファ
イバーが崩れやすいため、発熱体１と断熱材７との間に
セラミックス層８を形成することによって、ファィバー
成分と発熱体との反応をより一層抑制することができ
る。セラミックス層８は、例えば、前記した炉心管とし
て用いる中空状セラミックス６と同様の材質の中空状の
セラミックスを、発熱体１と断熱材７の間に装着するこ
とによって形成することができる。
【００３３】本発明の電気炉では、発熱体１、その中に
装着した中空状セラミックス６及び断熱材７（発熱体１
と断熱材７の間にセラミックス層８を形成した場合は、
セラミックス層８を含む）の長さ方向の一部又は全長に
亘って被加熱物挿入用の穴又はスリットを設てもよい。
この様な穴又はスリットを設けることによって、被加熱
物の加熱室への挿入及び取り出しが容易となる場合があ
り、その場合には取り扱い性に優れた構造の電気炉とな
る。
装着した中空状セラミックス６及び断熱材７（発熱体１
と断熱材７の間にセラミックス層８を形成した場合は、
セラミックス層８を含む）の長さ方向の一部又は全長に
亘って被加熱物挿入用の穴又はスリットを設てもよい。
この様な穴又はスリットを設けることによって、被加熱
物の加熱室への挿入及び取り出しが容易となる場合があ
り、その場合には取り扱い性に優れた構造の電気炉とな
る。
【００３４】本発明によれば、下記のような顕著な効果
が達成される。
が達成される。
【００３５】（１）高温、長寿命の電気炉が得られる。
【００３６】（２）電気炉の構造を小型・単純化でき
る。
る。
【００３７】（３）熱効率がよく、消費電力を小さくす
ることができる。
ることができる。
【００３８】（４）電気炉の全長を短くすることがで
き、しかも均熱帯幅を広くすることができる。
き、しかも均熱帯幅を広くすることができる。
【００３９】（５）被加熱物の汚染を防止できる。
【００４０】
【実施例】以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例を
説明する。
説明する。
【００４１】実施例１
図２の電気炉において、発熱体１として、表１に示す組
成及び特性を有し、内径５ｍｍ、端子部２の外径９ｍｍ
（長さ２.５ｍｍ）、発熱部３の外径７ｍｍ（長さ２３
ｍｍ）、全長３０ｍｍの中空状ランタンクロマイト系セ
ラミックスを用い、その両端からそれぞれ１ｍｍの部位
に幅１.２ｍｍ、深さ０.３ｍｍの溝を設け、両端からそ
れぞれ２ｍｍまでの部位（外周面及び端面）に白金ペー
ストを塗布して、その上から太さ０.５ｍｍ、長さ１２
ｃｍの白金線を２回巻き付け、さらにその上から白金ペ
ーストを塗布し、１３００℃で焼き付けて、高温用電極
４及び金属リード線５を形成した。この発熱体１の中空
部内に純度９９.５％、相対密度９７％の中空状のアル
ミナセラミックス６（以下炉心管と呼ぶ）（外径４.５
ｍｍ×内径２ｍｍ×長さ４０ｍｍ）を挿入し、発熱体１
の外側には断熱材７として、純度９８％、かさ密度１.
４ｇ/ｃｍ3のアルミナ耐火断熱煉瓦を幅３０ｍｍ×高さ
３０ｍｍ×長さ３０ｍｍの大きさで、中央部に９.５ｍ
ｍの貫通孔を有する形状に加工して配置し、アルミナペ
ーストを炉心管６、発熱体１及び断熱材７のそれぞれ両
端部に塗布し、１５００℃でアルミナペーストを焼結さ
せて、それらを固定することによって、電気炉を得た。
成及び特性を有し、内径５ｍｍ、端子部２の外径９ｍｍ
（長さ２.５ｍｍ）、発熱部３の外径７ｍｍ（長さ２３
ｍｍ）、全長３０ｍｍの中空状ランタンクロマイト系セ
ラミックスを用い、その両端からそれぞれ１ｍｍの部位
に幅１.２ｍｍ、深さ０.３ｍｍの溝を設け、両端からそ
れぞれ２ｍｍまでの部位（外周面及び端面）に白金ペー
ストを塗布して、その上から太さ０.５ｍｍ、長さ１２
ｃｍの白金線を２回巻き付け、さらにその上から白金ペ
ーストを塗布し、１３００℃で焼き付けて、高温用電極
４及び金属リード線５を形成した。この発熱体１の中空
部内に純度９９.５％、相対密度９７％の中空状のアル
ミナセラミックス６（以下炉心管と呼ぶ）（外径４.５
ｍｍ×内径２ｍｍ×長さ４０ｍｍ）を挿入し、発熱体１
の外側には断熱材７として、純度９８％、かさ密度１.
４ｇ/ｃｍ3のアルミナ耐火断熱煉瓦を幅３０ｍｍ×高さ
３０ｍｍ×長さ３０ｍｍの大きさで、中央部に９.５ｍ
ｍの貫通孔を有する形状に加工して配置し、アルミナペ
ーストを炉心管６、発熱体１及び断熱材７のそれぞれ両
端部に塗布し、１５００℃でアルミナペーストを焼結さ
せて、それらを固定することによって、電気炉を得た。
【００４２】実施例２
図７の電気炉において、純度９９.５％、相対密度９７
％の中空状のアルミナセラミックス８（外径１１ｍｍ×
内径９.５ｍｍ×長さ３０ｍｍ）を発熱体１の外側に装
着し、さらにその外側に純度９５％のα−アルミナ質フ
ァイバーからなる、かさ密度０.７ｇ/ｃｍ3の成形体
（幅３０ｍｍ×高さ３０ｍｍ×長さ３０ｍｍ、中央部に
１１ｍｍの貫通孔付き）を断熱材７として装着したこと
以外は、実施例１と同様にして電気炉を作製した。
％の中空状のアルミナセラミックス８（外径１１ｍｍ×
内径９.５ｍｍ×長さ３０ｍｍ）を発熱体１の外側に装
着し、さらにその外側に純度９５％のα−アルミナ質フ
ァイバーからなる、かさ密度０.７ｇ/ｃｍ3の成形体
（幅３０ｍｍ×高さ３０ｍｍ×長さ３０ｍｍ、中央部に
１１ｍｍの貫通孔付き）を断熱材７として装着したこと
以外は、実施例１と同様にして電気炉を作製した。
【００４３】実施例３
図８の電気炉において、発熱体１として、内径５ｍｍ、
端子部２の外径９ｍｍ（長さ２.５ｍｍ）、発熱部３ａ
の外径８ｍｍ（長さ７ｍｍ）、発熱部３ｂの外径７ｍｍ
（長さ３.５ｍｍ）、全長３０ｍｍの中空状のランタン
クロマイト系セラミックスを用いたこと以外は、実施例
２と同様にして電気炉を作製した。
端子部２の外径９ｍｍ（長さ２.５ｍｍ）、発熱部３ａ
の外径８ｍｍ（長さ７ｍｍ）、発熱部３ｂの外径７ｍｍ
（長さ３.５ｍｍ）、全長３０ｍｍの中空状のランタン
クロマイト系セラミックスを用いたこと以外は、実施例
２と同様にして電気炉を作製した。
【００４４】実施例４
図９の電気炉において、発熱体１を表１に示す組成及び
特性を有するランタンクロマイト系セラミックスで作製
し、発熱体１の中空部内に挿入した炉心管６、発熱体
１、その外側に配置したアルミナ管８及びアルミナ質フ
ァイバー成形体７のそれぞれに、全長に亘って幅１ｍｍ
のスリット９を形成したこと以外は実施例３と同様にし
て電気炉を得た。
特性を有するランタンクロマイト系セラミックスで作製
し、発熱体１の中空部内に挿入した炉心管６、発熱体
１、その外側に配置したアルミナ管８及びアルミナ質フ
ァイバー成形体７のそれぞれに、全長に亘って幅１ｍｍ
のスリット９を形成したこと以外は実施例３と同様にし
て電気炉を得た。
【００４５】実施例５
発熱体１を表１に示す組成及び特性を有するランタンク
ロマイト系セラミックスで作製し、高温用電極４及び金
属リード線５を白金８０％/ロジウム２０％合金で作製
し、発熱体１の中空部内に装着する炉心管６を純度９７
％、相対密度９６％のスピネルで作製したこと以外は実
施例３と同様にして、図８の電気炉を得た。
ロマイト系セラミックスで作製し、高温用電極４及び金
属リード線５を白金８０％/ロジウム２０％合金で作製
し、発熱体１の中空部内に装着する炉心管６を純度９７
％、相対密度９６％のスピネルで作製したこと以外は実
施例３と同様にして、図８の電気炉を得た。
【００４６】実施例６
発熱体１を表１に示す組成及び特性を有するランタンク
ロマイト系セラミックスで作製し、発熱体１の中空部内
に装着する炉心管６をジルコニアとＹ2Ｏ3の合計含有量
が９９％、相対密度９７％のＹ2Ｏ3安定化ジルコニアで
作製し、発熱体１の外側に、純度９９.５％、相対密度
９７％の中空状のアルミナセラミックス８（外径１１ｍ
ｍ×内径９.５ｍｍ×長さ３０ｍｍ）を装着し、さらに
その外側にアルミナ/シリカ系ファイバーからなる、か
さ密度０.５ｇ/ｃｍ3の成形体（幅３０ｍｍ×高さ３０
ｍｍ×長さ３０ｍｍ、中央部に１１ｍｍの貫通孔付き）
を断熱材７として装着したこと以外は実施例５と同様に
して、図８の電気炉を得た。
ロマイト系セラミックスで作製し、発熱体１の中空部内
に装着する炉心管６をジルコニアとＹ2Ｏ3の合計含有量
が９９％、相対密度９７％のＹ2Ｏ3安定化ジルコニアで
作製し、発熱体１の外側に、純度９９.５％、相対密度
９７％の中空状のアルミナセラミックス８（外径１１ｍ
ｍ×内径９.５ｍｍ×長さ３０ｍｍ）を装着し、さらに
その外側にアルミナ/シリカ系ファイバーからなる、か
さ密度０.５ｇ/ｃｍ3の成形体（幅３０ｍｍ×高さ３０
ｍｍ×長さ３０ｍｍ、中央部に１１ｍｍの貫通孔付き）
を断熱材７として装着したこと以外は実施例５と同様に
して、図８の電気炉を得た。
【００４７】実施例７
高温用電極４及び金属リード線５として、金ペースト及
び太さ１．０ｍｍ、長さ１２ｃｍの金線を用いたこと以
外は実施例３と同様にして、図８の電気炉を得た。
び太さ１．０ｍｍ、長さ１２ｃｍの金線を用いたこと以
外は実施例３と同様にして、図８の電気炉を得た。
【００４８】実施例８
発熱体１の中空部内に装着する炉心管６を純度９２．５
％、相対密度９２％のアルミナで作製したこと以外は実
施例５と同様にして、図８の電気炉を得た。
％、相対密度９２％のアルミナで作製したこと以外は実
施例５と同様にして、図８の電気炉を得た。
【００４９】実施例９
発熱体１の中空部内に装着する炉心管６を純度９９．８
％、相対密度９６％のムライトで作製したこと以外は実
施例５と同様にして、図８の電気炉を得た。
％、相対密度９６％のムライトで作製したこと以外は実
施例５と同様にして、図８の電気炉を得た。
【００５０】実施例１０
発熱体１の中空部内に装着する炉心管６を純度９７％、
相対密度９５％のイットリア安定化ジルコニアで作製し
たこと以外は実施例５と同様にして、図８の電気炉を得
た。
相対密度９５％のイットリア安定化ジルコニアで作製し
たこと以外は実施例５と同様にして、図８の電気炉を得
た。
【００５１】実施例１１
発熱体１の中空部内に装着する炉心管６を純度９８．５
％、相対密度９５％のマグネシアで作製したこと以外は
実施例５と同様にして、図８の電気炉を得た。
％、相対密度９５％のマグネシアで作製したこと以外は
実施例５と同様にして、図８の電気炉を得た。
【００５２】実施例１２
発熱体１の中空部内に装着する炉心管６を純度９８％、
相対密度９６％のイットリアで作製したこと以外は実施
例５と同様にして、図８の電気炉を得た。
相対密度９６％のイットリアで作製したこと以外は実施
例５と同様にして、図８の電気炉を得た。
【００５３】
【表１】
【００５４】比較例１
実施例１における図２の電気炉において、中空状ランタ
ンクロマイト系セラミックスからなる発熱体に代えて、
市販の外径５ｍｍ、発熱部長さ２３ｍｍ、全長６０ｍｍ
の棒状ランタンクロマイト発熱体（発熱部組成：Ｌａ
0.98Ｃａ0.02ＣｒＯ3、端子部組成：Ｌａ0.90Ｃａ0.10
ＣｒＯ3：発熱部気孔率１４％、発熱部曲げ強さ７ｋｇ
ｆ／ｍｍ2、電極、金属リード線：銀）（（株）ニッカ
トー製ケラマックス発熱体）を３本用い、実施例１の電
気炉と同一有効炉内容積を有する炉心管６（実施例１と
同材質、同サイズ）の外側に配置し、更にその外側に実
施例１と同一材質の耐火物を断熱材７（外径１００ｍｍ
×内径２３ｍｍ×長さ４０ｍｍ）として配置して電気炉
を作製した。
ンクロマイト系セラミックスからなる発熱体に代えて、
市販の外径５ｍｍ、発熱部長さ２３ｍｍ、全長６０ｍｍ
の棒状ランタンクロマイト発熱体（発熱部組成：Ｌａ
0.98Ｃａ0.02ＣｒＯ3、端子部組成：Ｌａ0.90Ｃａ0.10
ＣｒＯ3：発熱部気孔率１４％、発熱部曲げ強さ７ｋｇ
ｆ／ｍｍ2、電極、金属リード線：銀）（（株）ニッカ
トー製ケラマックス発熱体）を３本用い、実施例１の電
気炉と同一有効炉内容積を有する炉心管６（実施例１と
同材質、同サイズ）の外側に配置し、更にその外側に実
施例１と同一材質の耐火物を断熱材７（外径１００ｍｍ
×内径２３ｍｍ×長さ４０ｍｍ）として配置して電気炉
を作製した。
【００５５】比較例２
実施例１と同様の組成及び特性を有するランタンクロマ
イト系セラミックスを用いて、端子部を設けることな
く、内径５ｍｍ、外径７ｍｍ、全長３０ｍｍの中空状と
して発熱体１としたこと以外は実施例１と同様にして電
気炉を得た。
イト系セラミックスを用いて、端子部を設けることな
く、内径５ｍｍ、外径７ｍｍ、全長３０ｍｍの中空状と
して発熱体１としたこと以外は実施例１と同様にして電
気炉を得た。
【００５６】比較例３
実施例１の電気炉において、発熱体１の中空部内に炉心
管を挿入しないこと以外は、実施例１と同様にして電気
炉を得た。
管を挿入しないこと以外は、実施例１と同様にして電気
炉を得た。
【００５７】試験例１
実施例１〜１２及び比較例１〜３のそれぞれの電気炉を
有効炉内中央での温度が１６５０℃となるように加熱し
て、消費電力、炉内の温度が１５００℃以上を示してい
る温度帯幅（均熱帯幅）及び発熱体が破損するまでの時
間を求めた。その結果を表２に示す。
有効炉内中央での温度が１６５０℃となるように加熱し
て、消費電力、炉内の温度が１５００℃以上を示してい
る温度帯幅（均熱帯幅）及び発熱体が破損するまでの時
間を求めた。その結果を表２に示す。
【００５８】
【表２】
【００５９】表２から明らかなように、実施例１〜１２
の電気炉は、耐久性に優れ、均熱帯幅が広いものであっ
た。しかも高強度であるため、１０００℃から１６５０
℃の間を３分間で昇温させ、１６５０℃で３分間保持し
た後、再び１０００℃まで３分間で降温させるパターン
で昇降温を繰り返した場合にも、優れた耐久性を示し
た。実施例２の電気炉は、断熱材としてアルミナ質ファ
イバー成形体を使用し、その内側に純度９９.５％、相
対密度９７％のアルミナセラミックスを設けたことによ
って、１６５０℃に加熱した場合の消費電力を大幅に低
減することができた。しかも発熱体とアルミナ質ファイ
バー成形体との間にアルミナセラミックスを配置したこ
とによって、発熱体がファイバー成形体の屑などによ
り、汚染・反応することが防止され、耐久性が大幅に向
上した。また、実施例３の電気炉は、発熱体の発熱部の
中央部分だけ、その長さ方向に垂直な面の断面積を大き
くしたことにより、均熱帯幅がさらに拡張された。実施
例４の電気炉は、発熱体の中空部内に挿入した炉心管
６、発熱体１、その外側に配置したアルミナ管８及びア
ルミナ質ファイバー成形体７の全長に亘って、被加熱物
挿入用として幅１ｍｍのスリット９を形成したものであ
るが、実施例３の電気炉と同様に広い均熱帯幅と優れた
耐久性を有していた。実施例５〜１２の電気炉について
も、実施例３の電気炉と同様に優れた性能を有してい
た。
の電気炉は、耐久性に優れ、均熱帯幅が広いものであっ
た。しかも高強度であるため、１０００℃から１６５０
℃の間を３分間で昇温させ、１６５０℃で３分間保持し
た後、再び１０００℃まで３分間で降温させるパターン
で昇降温を繰り返した場合にも、優れた耐久性を示し
た。実施例２の電気炉は、断熱材としてアルミナ質ファ
イバー成形体を使用し、その内側に純度９９.５％、相
対密度９７％のアルミナセラミックスを設けたことによ
って、１６５０℃に加熱した場合の消費電力を大幅に低
減することができた。しかも発熱体とアルミナ質ファイ
バー成形体との間にアルミナセラミックスを配置したこ
とによって、発熱体がファイバー成形体の屑などによ
り、汚染・反応することが防止され、耐久性が大幅に向
上した。また、実施例３の電気炉は、発熱体の発熱部の
中央部分だけ、その長さ方向に垂直な面の断面積を大き
くしたことにより、均熱帯幅がさらに拡張された。実施
例４の電気炉は、発熱体の中空部内に挿入した炉心管
６、発熱体１、その外側に配置したアルミナ管８及びア
ルミナ質ファイバー成形体７の全長に亘って、被加熱物
挿入用として幅１ｍｍのスリット９を形成したものであ
るが、実施例３の電気炉と同様に広い均熱帯幅と優れた
耐久性を有していた。実施例５〜１２の電気炉について
も、実施例３の電気炉と同様に優れた性能を有してい
た。
【００６０】比較例１の電気炉は、炉心管６の外部に市
販の棒状発熱体を３本設置した構造であり、炉の外寸法
がφ１００ｍｍとなり、本発明の電気炉と比べて非常に
大きく、かつ高価であり、しかも均熱帯幅が狭く、１６
５０℃まで昇温させるのに必要な電力は、実施例１の電
気炉の約１.９倍となり、１６５０℃まで昇温させるた
めの所要時間も３倍となった。また、耐久性にも劣るも
のであった。さらに、上記のような昇降温を繰り返した
場合には、特に昇温に対するレスポンスが悪く、消費電
力が更に大きくなり、本発明電気炉の１/３程度の耐久
性しかなかった。比較例２の電気炉は、発熱体に端子部
を設けていないため、電極部が高温になり、電極及びリ
ード線の劣化が大きく、耐久性も低下した。比較例３の
電気炉は、炉心管を用いていないため、炉内に発熱体か
らのＣｒ蒸気が飛散し、クリーンな雰囲気で熱処理する
ことができなかったため、長時間の寿命試験は１００時
間で中止した。
販の棒状発熱体を３本設置した構造であり、炉の外寸法
がφ１００ｍｍとなり、本発明の電気炉と比べて非常に
大きく、かつ高価であり、しかも均熱帯幅が狭く、１６
５０℃まで昇温させるのに必要な電力は、実施例１の電
気炉の約１.９倍となり、１６５０℃まで昇温させるた
めの所要時間も３倍となった。また、耐久性にも劣るも
のであった。さらに、上記のような昇降温を繰り返した
場合には、特に昇温に対するレスポンスが悪く、消費電
力が更に大きくなり、本発明電気炉の１/３程度の耐久
性しかなかった。比較例２の電気炉は、発熱体に端子部
を設けていないため、電極部が高温になり、電極及びリ
ード線の劣化が大きく、耐久性も低下した。比較例３の
電気炉は、炉心管を用いていないため、炉内に発熱体か
らのＣｒ蒸気が飛散し、クリーンな雰囲気で熱処理する
ことができなかったため、長時間の寿命試験は１００時
間で中止した。
【００６１】実施例１３〜２１
下記表３に示す組成及び特性を有するランタンクロマイ
ト系セラミックスにより発熱体１を作製したこと以外は
実施例３と同様にして、図８の電気炉を得た。
ト系セラミックスにより発熱体１を作製したこと以外は
実施例３と同様にして、図８の電気炉を得た。
【００６２】比較例４
下記表３に示す組成及び特性を有するランタンアルミネ
ート系セラミックスにより発熱体１を作製したこと以外
は実施例３と同様にして、図８の電気炉を得た。
ート系セラミックスにより発熱体１を作製したこと以外
は実施例３と同様にして、図８の電気炉を得た。
【００６３】
【表３】
【００６４】試験例２
実施例１３〜２１及び比較例４の各電気炉を有効炉内の
中央での温度が１６５０℃となるように加熱した場合の
消費電力、有効炉内の温度が１５００℃以上を示してい
る温度帯幅（均熱帯幅）及び発熱体が破損するまでの時
間を求めた。その結果を表４に示す。
中央での温度が１６５０℃となるように加熱した場合の
消費電力、有効炉内の温度が１５００℃以上を示してい
る温度帯幅（均熱帯幅）及び発熱体が破損するまでの時
間を求めた。その結果を表４に示す。
【００６５】
【表４】
【００６６】実施例１３〜２１の電気炉は、耐久性に優
れ、均熱帯幅も広いものであった。しかも高強度である
ため、１０００℃から１６５０℃の間を３分間で昇温さ
せ、１６５０℃で３分間保持した後、再び１０００℃ま
で３分間で降温させるパターンで昇降温を繰り返した場
合にも、優れた耐久性を示した。特に、前記した化学
式：Ｌａ1-XＡXＣｒ1-Y-ZＭｇYＡｌZＯ3で表される特定
の組成を有するセラミックスを用いた場合には、Ｃｒ成
分の蒸発がより一層抑制され、且つ小電流駆動型となる
ので、電気炉の耐久性が大幅に改善された。
れ、均熱帯幅も広いものであった。しかも高強度である
ため、１０００℃から１６５０℃の間を３分間で昇温さ
せ、１６５０℃で３分間保持した後、再び１０００℃ま
で３分間で降温させるパターンで昇降温を繰り返した場
合にも、優れた耐久性を示した。特に、前記した化学
式：Ｌａ1-XＡXＣｒ1-Y-ZＭｇYＡｌZＯ3で表される特定
の組成を有するセラミックスを用いた場合には、Ｃｒ成
分の蒸発がより一層抑制され、且つ小電流駆動型となる
ので、電気炉の耐久性が大幅に改善された。
【００６７】比較例４の電気炉は、Ａｌの置換固溶量が
多いランタンアルミネート系セラミックスによって作製
した発熱体を用いており、耐久性が非常に劣るものであ
った。
多いランタンアルミネート系セラミックスによって作製
した発熱体を用いており、耐久性が非常に劣るものであ
った。
【図１】図１（Ａ）は従来の管状型電気炉の縦断面図、
図１（Ｂ）は従来の管状型電気炉の横断面図。
図１（Ｂ）は従来の管状型電気炉の横断面図。
【図２】図２（Ａ）は本発明電気炉の縦断面図、図２
（Ｂ）は本発明電気炉の横断面図。
（Ｂ）は本発明電気炉の横断面図。
【図３】本発明電気炉で用いる発熱体の縦断面図。
【図４】図３のａ−ａ’線断面図。
【図５】図３のｂ−ｂ’線断面図。
【図６】図６は本発明電気炉で用いる発熱体の他の例の
縦断面図。
縦断面図。
【図７】図７（Ａ）は本発明電気炉の他の例の縦断面
図、図７（Ｂ）は本発明電気炉の他の例の横断面図。
図、図７（Ｂ）は本発明電気炉の他の例の横断面図。
【図８】図８（Ａ）は実施例３の電気炉の縦断面図、図
８（Ｂ）は実施例３の電気炉の横断面図。
８（Ｂ）は実施例３の電気炉の横断面図。
【図９】図９（Ａ）は実施例４の電気炉の縦断面図、図
９（Ｂ）は実施例４の電気炉の横断面図。
９（Ｂ）は実施例４の電気炉の横断面図。
１ 発熱体
２ 端子部
３ 発熱部
３ａ 発熱部
３ｂ 発熱部
４ 高温用電極
５ 金属リード線
６ 中空状セラミックス（炉心管）
７ 断熱材
８ セラミックス層
９ スリット
１０ 棒状発熱体
１１ 炉心管
１２ 耐熱管
１３ 断熱層
１４ 断熱層
１５ 外部ケース
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭53−80031（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F27D 11/02
ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (8)
- 【請求項１】両端が開口した中空状のランタンクロマイ
ト系セラミックスからなり、両端部の長さ方向に垂直な
面のセラミックスの断面積を中央部の長さ方向に垂直な
面のセラミックスの断面積よりも大きくして端子部と
し、該端子部に高温用電極及び金属リード線を取り付
け、該端子部間を発熱部とした発熱体と、該発熱体の外
側に装着した断熱材と、該発熱体の中空部内に装着した
中空状のセラミックスとを備え、該中空状セラミックス
の中空部内を有効加熱室としたことを特徴とする電気
炉。 - 【請求項２】発熱体を形成するランタンクロマイト系セ
ラミックスが、化学式：Ｌａ1-XＡXＣｒ1-Y-ZＭｇYＡｌ
ZＯ3（式中、ＡはＣａ及びＳｒの少なくとも１種であ
り、０≦ｘ≦０.１２、０≦ｙ≦０.２０、０＜ｚ≦０.
５０であり、且つ０.００５≦ｘ＋ｙ≦０.２０、０.０
３≦ｙ＋ｚ≦０.５０である）で表わされ、気孔率が１
０％以下の焼結体である請求項１に記載の電気炉。 - 【請求項３】発熱体を形成するランタンクロマイト系セ
ラミックスが、化学式：Ｌａ1-XＡXＣｒ1-Y-ZＭｇYＡｌ
ZＯ3において、Ｌａの１〜３５モル％をイットリウム及
び原子番号５８〜７１の希土類元素の少なくとも一種で
置換固溶したものである請求項２に記載の電気炉。 - 【請求項４】発熱体の長さ方向に垂直な面の中空部の断
面積が、１〜２０００ｍｍ2であることを特徴とする請
求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気炉。 - 【請求項５】高温用電極及び金属リード線が、それぞれ
白金、ロジウム又は白金/ロジウム系合金で形成されて
いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に
記載の電気炉。 - 【請求項６】発熱体の中空部内に装着する中空状のセラ
ミックスが純度９５％以上、相対密度９３％以上のアル
ミナ、ムライト、スピネル、安定化ジルコニア、マグネ
シア又はイットリアであることを特徴とする請求項１乃
至５のいずれか一項に記載の電気炉。 - 【請求項７】発熱体の発熱部の長さ方向に垂直な面のセ
ラミックスの断面積が、端子部の長さ方向に垂直な面の
セラミックスの断面積よりも小さい範囲内で一部分変化
している請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電気
炉。 - 【請求項８】発熱体、中空状セラミックス及び断熱材の
長さ方向の一部又は全長に亘って、被加熱物挿入用の孔
又はスリットを設けたことを特徴とする請求項１乃至７
のいずれか一項に記載の電気炉。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01658696A JP3388306B2 (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 電気炉 |
| PCT/JP1997/000217 WO1997028409A1 (fr) | 1996-02-01 | 1997-01-30 | Four electrique |
| US08/930,289 US5864576A (en) | 1996-02-01 | 1997-01-30 | Electric furnace |
| DE69724534T DE69724534T2 (de) | 1996-02-01 | 1997-01-30 | Elektroofen |
| EP97901784A EP0819905B1 (en) | 1996-02-01 | 1997-01-30 | Electric furnace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01658696A JP3388306B2 (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 電気炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09210573A JPH09210573A (ja) | 1997-08-12 |
| JP3388306B2 true JP3388306B2 (ja) | 2003-03-17 |
Family
ID=11920387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01658696A Expired - Lifetime JP3388306B2 (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 電気炉 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5864576A (ja) |
| EP (1) | EP0819905B1 (ja) |
| JP (1) | JP3388306B2 (ja) |
| DE (1) | DE69724534T2 (ja) |
| WO (1) | WO1997028409A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TR200000240T2 (tr) * | 1997-07-25 | 2000-08-21 | Rathimov Rustam | Elektro-iletken seramik malzeme |
| JP3626092B2 (ja) * | 2000-12-21 | 2005-03-02 | カンケンテクノ株式会社 | 半導体排ガス処理装置 |
| DE50214980D1 (de) | 2002-01-24 | 2011-05-05 | Heraeus Quarzglas | Widerstandsofen |
| SE521278C2 (sv) | 2002-12-23 | 2003-10-14 | Sandvik Ab | Förfarande och anordning för överföring av elektrisk ström till en ugn |
| JP4927433B2 (ja) * | 2006-04-19 | 2012-05-09 | 株式会社ニッカトー | 電気炉 |
| US9561476B2 (en) | 2010-12-15 | 2017-02-07 | Praxair Technology, Inc. | Catalyst containing oxygen transport membrane |
| WO2012116188A2 (en) * | 2011-02-24 | 2012-08-30 | Nextech Materials, Ltd. | Sintering aids for lanthanide ceramics |
| US9486735B2 (en) | 2011-12-15 | 2016-11-08 | Praxair Technology, Inc. | Composite oxygen transport membrane |
| US8795417B2 (en) | 2011-12-15 | 2014-08-05 | Praxair Technology, Inc. | Composite oxygen transport membrane |
| WO2014100376A1 (en) | 2012-12-19 | 2014-06-26 | Praxair Technology, Inc. | Method for sealing an oxygen transport membrane assembly |
| US9453644B2 (en) | 2012-12-28 | 2016-09-27 | Praxair Technology, Inc. | Oxygen transport membrane based advanced power cycle with low pressure synthesis gas slip stream |
| US9296671B2 (en) | 2013-04-26 | 2016-03-29 | Praxair Technology, Inc. | Method and system for producing methanol using an integrated oxygen transport membrane based reforming system |
| US9611144B2 (en) | 2013-04-26 | 2017-04-04 | Praxair Technology, Inc. | Method and system for producing a synthesis gas in an oxygen transport membrane based reforming system that is free of metal dusting corrosion |
| US9938145B2 (en) | 2013-04-26 | 2018-04-10 | Praxair Technology, Inc. | Method and system for adjusting synthesis gas module in an oxygen transport membrane based reforming system |
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