JP3435306B2 - カーボンヒーターの接続方法 - Google Patents

カーボンヒーターの接続方法

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JP3435306B2 JP09277897A JP9277897A JP3435306B2 JP 3435306 B2 JP3435306 B2 JP 3435306B2 JP 09277897 A JP09277897 A JP 09277897A JP 9277897 A JP9277897 A JP 9277897A JP 3435306 B2 JP3435306 B2 JP 3435306B2
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carbon
carbon heater
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、１０００℃以上の高温
炉に使用されるカーボンヒーターの接続部に関し、ヒー
ター破損を防止する接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】１０００℃以上の高温炉のヒーター材と
して、従来からモリブデンあるいはタンタルをヒーター
材とする金属系発熱体があるが、最高発熱温度が１７５
０℃の制約があり、近時は黒鉛発熱体が有用されてい
る。
【０００３】黒鉛材料は３０００℃を越える高温域まで
使用できること、熱膨張係数および固有抵抗の温度係数
が小さく又加工性に富むことが、発熱体として使用され
る理由となっている。
【０００４】しかし近年炉内容積が大きいものが、生産
性の上でも必要となってきた。小型炉のカーボンヒータ
ー（黒鉛質ヒーター、炭素質ヒーター双方を含む）は、
黒鉛素材から一体型で削り出し加工により製作できる。
しかし大型炉では複数のカーボン部材を組合せた組立ヒ
ーターとなる。
【０００５】このときカーボン材料の製法、バラツキに
よって熱膨張率に差のある材料の組合せを用いざるを得
ない。この熱膨張差によってカーボンの破断歪量（約
０．１％）を越える１０００℃以上においては破損事故
を生じてしまう。
【０００６】カーボン材の強度は圧縮が８００Ｋｇ／ｃ
ｍ2 以上、曲げが３００〜５００Ｋｇ／ｃｍ2 であるの
に対し、引張りは１００Ｋｇ／ｃｍ2 前後であり、カー
ボン材の破損原因は応力が引張り強度を越えると生じ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】複数のカーボン部品か
らなる組立カーボンヒーターの接続法において、引張り
応力を緩和させ高温でも破損なく使用可能な構成が求め
られている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明者は、次のような手段を提案する。カーボ
ンヒーターの接続部において、カーボンヒーターとカー
ボン製通電々極、カーボンヒーターとカーボンヒーター
相互を連結するカーボン製連結部材のいずれか一方又は
双方にスリットを設けるか、該接続部を締付固定するカ
ーボン製ボルトとカーボンヒーターとの当接面に可撓性
黒鉛フィルムを挿入する第１の方法。カーボンヒーター
の接続部において、カーボンヒーターとカーボン製通電
々極、カーボンヒーターとカーボンヒーター相互を連結
するカーボン製連結部材のいずれか一方又は双方にスリ
ットを設け、該接続部を締付固定するカーボン製ボルト
とカーボンヒーターとの当接面に可撓性黒鉛フィルムを
挿入する第２の方法。
【０００９】カーボンヒーターの接続部において、内径
をカーボンヒーターの外径に合わせた割りネジをカーボ
ンヒーターと通電々極又は連結部材との間に介挿させる
第３の方法。以下に本発明の接合方法について図面とと
もに詳細に説明する。図１は本発明において、請求項１
〜２に記載の接続法の例を示す。
【００１０】図１は、カーボンヒーターにスリットを設
け、ヒーター通電々極に締付固定するカーボン製ボルト
と可撓性黒鉛フィルムを表示している。ヒーター通電々
極又は連結部材にはスリットを設けると更に効果的に破
損防止が出来る。カーボンヒーターのスリットの長さは
熱膨張率（ＣＴＥ）の差が２〜３倍のときはヒーター直
径の２〜３倍，同様にＣＴＥの差が４〜６倍のときはヒ
ーターの直径の４〜６倍以上が望ましい。
【００１１】スリットの効果を高めるには雌雄の組合せ
で雌側に設けることが応力緩和の面で優れている。それ
は雌側には引張応力が働き、雄側では圧縮応力が働くの
で、雄側となるヒーターに設けるよりも効果が大きい。
【００１２】従来雄側にスリットを設けた例は数多く見
られるが、スリットの長さとヒーター直径の関係で不十
分なスリット長さであったため、効果が得られていな
い。
【００１３】本願においては、締付固定するカーボン製
ボルトの先端とカーボンヒーターとの間に可撓性黒鉛フ
ィルムを介挿させ、カーボンヒーターとの熱膨張歪を可
撓性黒鉛フィルムにより吸収させる。可撓性黒鉛フィル
ムは締付固定する応力に充分追随して弾性を保つので、
可撓性黒鉛フィルム単独で用いても可撓性黒鉛フィルム
の厚さを適宜選定することにより、高温での使用が可能
になる。
【００１４】比較例、実施例を表１に示す。
【表１】
【００１５】
【表１】において接触抵抗は５ｍΩ以下が高温での放電
を防止するための条件である。
【００１６】さらに本願においては、
【図２】に請求項３に記載の接続法の１例を示めす。カ
ーボンヒーターの接続部に割りねじを介挿させ熱膨張に
よる応力を緩和させる方法を提案する。割りネジのネジ
は管用平行ネジとし、通電々極又は連結部材には、管用
テーパーネジとすることにより、カーボンヒーターとの
接触抵抗は低く抑えられ、熱膨張は割りねじのスリット
部で吸収出来る。実施例を
【表２】 で示す。
【００１７】
【表２】
【００１８】割りネジを使用することにより、カーボン
ヒーターの割れヒビ等の異常を生じない。接触抵抗も加
熱の前後でほとんど差が無く良好である。
【００１９】
【発明の効果】本発明によると大型高温炉の組立ヒータ
ーとなるカーボン発熱体を、カーボン素材の熱膨張率の
差から生じる熱応力を緩和し、破損、ヒビ等を生じる事
故なく安全に安定した状態に保つことが出来る。このた
め、大型高温炉のカーボンヒーターを容易に製作でき
て、工業上きわめて有用である。
【００２０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１〜２記載の１例を示めす。
【図２】本発明の請求項３記載の１例を示めす。
【図３】本発明の請求項３記載の１例の断面を示す。
【符号の説明】
１. カーボンヒーター ２. 通電々極又はカーボンヒーター連結部材 ３. 可撓性黒鉛フィルム ４. 締付ボルト ５. 割りネジ ６．スリット

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】１０００℃以上の高温で使用される直径１
    ０ｍｍ以上又は断面積１ｃｍ2 以上の組立型カーボンヒ
    ーターの接続部において、カーボンヒーターとカーボン
    製通電々極、カーボンヒーターとカーボンヒーター相互
    を連結するカーボン製連結部材のいずれか一方又は双方
    にスリットを設けるか、該接続部を締付固定するカーボ
    ン製ボルトとカーボンヒーターとの当接面に可撓性黒鉛
    フィルムを挿入したカーボンヒーターの接続方法。
  2. 【請求項２】１０００℃以上の高温で使用される直径１
    ０ｍｍ以上又は断面積１ｃｍ2 以上の組立型カーボンヒ
    ーターの接続部において、カーボンヒーターとカーボン
    製通電々極、カーボンヒーターとカーボンヒーター相互
    を連結するカーボン製連結部材のいずれか一方又は双方
    にスリットを設け、更に該接続部を締付固定するカーボ
    ン製ボルトとカーボンヒーターとの当接面に可撓性黒鉛
    フィルムを挿入したカーボンヒーターの接続方法。
  3. 【請求項３】１０００℃以上の高温で使用される直径１
    ０ｍｍ以上又は断面積１０ｃｍ2 以上のカーボンヒータ
    ーの接続部において、内径をカーボンヒーターの外径に
    合せた割ネジ部材をカーボンヒーターと連結部材又は通
    電々極との間に介挿したカーボンヒーターの接続方法。
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