JP3636388B2 - 三相型炭化けい素発熱体 - Google Patents

三相型炭化けい素発熱体 Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、三相型炭化けい素発熱体、さらに詳しくは、発熱効率が高く、発熱分布が均一である三相型炭化けい素発熱体に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の三相型炭化けい素発熱体としては、特開平4ー230985号公報に開示されたものであって、炭化けい素を含む泥漿を鋳込み成形してなる発熱部を有する三相型炭化けい素発熱体が知られている。この発熱体200は、図6に示すように、直線的に延びる先端部201と、これと直交する方向に延び、かつ等間隔をおいて同一に形成された中央発熱部202ー1、端発熱部202ー2、202ー3からなる。各発熱部202における先端部201と反対側の端部には、中央連結部206ー1及び端連結部206ー2、206ー3の一端部が接着され、連結部206ー1、206ー2、206ー3の他の端部にはそれぞれ中央電極210ー1、及び端電極210ー2、210ー3が取り付けられている。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】
上述した特開平4ー230985号公報に開示された三相型炭化けい素発熱体においては、中央発熱部202ー1に流れる電流が端発熱部202ー2、202ー3のそれぞれに流れる電流よりも大きくなり、従って中央部分の発熱量が端部分の発熱量よりも大きくなり、発熱体200の発熱が均一でなく発熱効率が低いという問題があった。
【0004】
【発明の目的】
本発明は、従来の三相型炭化けい素発熱体の上述の問題に鑑みてなされたものであって、上記発熱部および先端部の発熱が強くかつ発熱分布が均一であり、結果的に発熱効率が高い三相型炭化けい素発熱体を提供する事を目的とする。
【0005】
【問題を解決するための手段】
本発明は、炭化けい素を含む泥漿を鋳込み成形し、中央発熱部及び二つの端発熱部を有する発熱部と、
上記中央発熱部と二つの端発熱部を連結するための先端部とを包含してなる三相型炭化けい素発熱体において、
上記先端部をW字形に形成し、
上記中央発熱部と二つの端発熱部を一平面内に配置したことを特徴とする三相型炭化けい素発熱体である。
本発明はさらに、上記中央発熱部を上記端発熱部より長く形成してなる。
本発明はさらに、上記中央発熱部を上記端発熱部より太く形成してなる。
本発明はさらに、上記中央発熱部と二つの端発熱部との間隔を等しく形成してなる。
本発明はさらに、上記中央発熱部と二つの端発熱部との間の間隔を異ならして形成してなる。
【0006】
【第1実施例】
以下、本発明の実施例の三相型炭化けい素発熱体を図に基づいて説明する。
第一実施例の三相型炭化けい素発熱体1は、図1に示すように、断面が円形で同一太さでW型を形成した先端部10と、先端部10と同一断面であって、先端部10の3つの端部から互いに平行に延びる中央発熱部12、端発熱部14、16と、先端部10と反対側の発熱部12、14、16の端部から互いに平行に延び、先端部10と同一断面の中央連結部20、端連結部22、24の端部に取り付けられた電極30、32、34とからなる。
発熱部12、14、16、中央連結部20、端連結部22、24、電
極30、32、34の太さは直径20mm、
発熱部12、14、16の中心間隔は52mm、
先端部10(W型部分)の高さは36mm、
先端部10(W型部分)の頂上部の中心間隔はそれぞれ高さは52mm

先端部10及び中央発熱部12の合計高さは280mm、
先端部10及び端発熱部14、16の合計高さは280mm、
中央連結部20の長さは270mm、
端連結部22、24の長さは270mm、
電極30、32、34の長さは40mmである。
【0007】
先端部10と発熱部12、14、16とは、炭化けい素粉末100重量部に対し、バインダーとして作用するワックスエマルジョン1.5重量部、分散剤として作用するビニルアルコール0.04重量部、及びアンモニア0.16重量部、分散媒として作用するイオン交換水14重量部を、ボールミルによって16時間粉砕混合して炭化けい素を含む泥漿をつくり、これを成形する。次に、この成形体を非酸化雰囲気、2500℃で30分間焼成し、再結晶炭化けい素とする。
連結部20、22、24は、炭化けい素50重量部、炭素50重量部に対し、セルロース系バインダー5重量部とイオン交換水8重量部を混合し、直径20mmに成形した後、けい素を含浸して、反応焼結してなる。
連結部20、22、24は、溶接によって発熱部12、14、16に取り付けられる。電極30、32、34は溶射によって連結部20、22、24に形成され、電源40から三相電圧を印加する。
【0008】
【比較実験1】
第1実施例の三相型炭化けい素発熱体を使用して比較実験を行った。比較のために使用した従来の三相型炭化けい素発熱体は、図6に示すように、
発熱部、連結部の直径は、20mm、
発熱部の中心間隔は52mm、
先端部(W形部分)の高さは36mm、
中央連結部の長さは、270mm、
端連結部の長さは、270mm
電極部210ー1、210ー2、210ー3の長さは、40mmである。
第1比較測定は、図2に示すように、先端部10および発熱部12、14、16上の測定点(1)、(2)、(3)、(4)、(5)の温度を測定した。比較のために使用した従来の発熱体は、図6に示すものであって、図2に示す第1実施例と同一位置の温度を測定した。各発熱体には、2.2Kwの三相交流電力を印加した。測定結果は以下のとおりである。
【0009】
Figure 0003636388
第1実施例の発熱体による測定点(1)、(2)、(3)、(4)、(5)の温度は、図6の従来の発熱体によるものよりもはるかに均一であった。
【0010】
【第2実施例】
第2実施例の三相型炭化けい素発熱体100は、中央発熱部の長さを二つの端発熱部の長さより長くするものであって、図2に示されるが、第1実施例と同一の材料で同一の方法で製造された。第3実施例において、第1実施例と同一の構成については、図3に第1実施例と同一の符号を付してその説明を省略する。
発熱部12、14、16、中央連結部20、端連結部22、24、電極30、32、34の太さは、直径20mm、
発部部12、14、16の中心間隔は、52mm、
先端部10(W形部分)の高さは、36mm、
先端部10(W形部分)の頂上部の中心間隔は、52mm、
先端部10および中央発熱部12の合計高さは、270mm、
先端部10および端発熱部14、16の合計高さは、250mm、
端連結部22、24の長さは、350mm、
中央連結部20の長さは、330mm、
電極30、32、34の長さは、40mmである。
【0011】
【比較実験2】
第2実施例の三相型発熱体を使用して比較実験を行なった。図3に示すように、三相型炭化けい素発熱体100の測定点(1)、(2)、(3)、(4)、(5)およびアルミナ板50の測定点(6)、(7)、(8)、(9)、(10)の温度を測定した。比較のために使用した従来の三相型炭化けい素発熱体は、図6に示すものと同一の形状であって、
発熱部、連結部の直径は20mm、
発熱部の中心間隔は、52mm、
発熱部及び連結部の合計高さは、635mm、
先端部の長さは140mm、
連結部の長さは、310mmである。
比較実験2は、図3に示すように、アルミナ板50の上方に、三相型炭化けい素発熱体100を先端までの高さが500mmとなるように配置した。各発熱体に2.2Kwの三相交流電力を印加した。
Figure 0003636388
この比較実験2によって、三相型炭化けい素発熱体の表面温度が従来の発熱体よりもはるかに均一であることと共に被加熱物をより均一にしかもより高温に加熱できているので、従来よりも高効率の発熱体であることが示される。
【0012】
【第3実施例】
第3実施例の三相型炭化けい素発熱体100は、中央発熱部の太さを二つの端発熱部の太さより太くするものであって、図4に示されるが、第1実施例と同一の材料で同一の方法で製造され、第1実施例と同一の構成については、図4に第1実施例と同一の符号を付してその説明を省略する。
中央発熱部12、中央連結部20、端連結部22、24、電極30、32、34の太さは、直径20mm、
二つの端発熱部14、16の太さは、19mm
発熱部12、14、16の中心間隔は、52mm、
先端部10(W形部分)の高さは、36mm、
先端部10(W形部分)の頂上部の中心間隔は、52mm、
先端部10および中央発熱部12の合計高さは、270mm、
先端部10および端発熱部14、16の合計高さは、250mm、
端連結部22、24の高さは、350mm、
中央連結部20の高さは、330mm、
電極30、32、34の高さは、40mmである。
【0013】
【比較実験3】
比較のために使用した従来の三相型炭化けい素発熱体は、第2比較例で使用したものと同一であり、第2比較例と同様、各発熱体に2.2Kwの三相交流電力を印加した。図3に示すように、三相型炭化けい素発熱体100の測定点(1)、(2)、(3)、(4)、(5)およびアルミナ板50の測定点(6)、(7)、(8)、(9)、(10)の温度を測定した。
Figure 0003636388
この比較実験3によって、三相型炭化けい素発熱体の表面温度が従来の発熱体よりもはるかに均一であることと共に被加熱物をより均一にしかもより高温に加熱できているので、従来よりも高効率の発熱体であることが示される。
【0014】
【第4実施例】
第4実施例の三相型炭化けい素発熱体100は、中央発熱部と二つの端発熱部の間隔を異ならせるものであって、図5に示されるが、第1実施例と同一の材料で同一の方法で製造され、第1実施例と同一の構成については、図5に第1実施例と同一の符号を付してその説明を省略する。
中央発熱部12、中央連結部20、端連結部22、24、電極30、32、34の太さは、直径20mm、
二つの端発熱部14、16の太さは、19mm
発熱部12、14、の中心間隔は、52mm、
発熱部12、16、の中心間隔は、48mm、
先端部10(W形部分)の高さは、36mm、
先端部10(W形部分)の頂上部の中心間隔は、48mm
先端部10および中央発熱部12の合計高さは、270mm、
先端部10および端発熱部14、16の合計高さは、250mm、
端連結部22、24の長さは、350mm、
中央連結部20の長さは、330mm、
電極30、32、34の長さは、40mmである。
【0015】
【比較実験4】
第4実施例の三相型炭化けい素発熱体を使用して比較実験4を行なった。すなわち、第4実施例の三相型炭化けい素発熱体100の2個を、図5に示す電気炉110内に装着し、制御用熱電体112の示す温度が900℃になるよう電力を負荷した。その時の炉内各部5点の温度分布を測定した。
比較のために使用した従来の三相型炭化けい素発熱体は、第2比較例で使用したものと同一であり、第4比較例の三相型炭化けい素発熱体100と同様に電気炉110内に2個装着して制御用熱電対112の示す温度が900℃になるよう電力を負荷した。その時の炉内各部の温度分布5点を測定した。
Figure 0003636388
この比較実験4によって、本発明の三相型炭化けい素発熱体は、炉壁近傍まで均一な温度分布が得られ、従来の三相型炭化けい素発熱体により高効率の発熱体であることが示される。
【0016】
【発明の効果】
請求項1記載の本発明によれば、従来の三相型炭化けい素発熱体に対し上記発熱部および先端部の発熱が強くかつ発熱分布が均一であり、結果的に発熱効率が高い三相型炭化けい素発熱体を提供することができる。
請求項2記載の本発明によれば、請求項1記載の本発明の三相型炭化けい素発熱体より更に温度分布が均一にでき、結果的に発熱効率が高い三相型炭化けい素発熱体を提供することができる。
請求項3記載の本発明によれば、請求項1記載の本発明の三相型炭化けい素発熱体より更に温度分布が均一にでき、結果的に発熱効率が高い三相型炭化けい素発熱体を提供することができる。
請求項4記載の本発明によれば、被加熱物の温度分布を従来の三相型炭化けい素発熱体より均一にでき、結果的に発熱効率が高い三相型炭化けい素発熱体を提供することができる。
請求項5記載の本発明によれば、炉内温度分布を従来の三相型炭化けい素発熱体より均一にでき、結果的に発熱効率が高い三相型炭化けい素発熱体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の三相型炭化けい素発熱体の平面図である。
【図2】比較実験1の測定点の位置を示すための説明図である。
【図3】比較実験2及び比較実験3の三相型炭化けい素発熱体及び測定点の位置を示すための説明図である。
【図4】本発明の第3実施例の三相型炭化けい素発熱体の平面図である。
【図5】比較実験4の三相型炭化けい素発熱体及び測定点の位置を示すための説明図である。
【図6】従来の三相型炭化けい素発熱体の平面図である。
【符号の説明】
1 三相型炭化けい素発熱体
10 先端部
12 中央発熱部
14、16 端発熱部
20 中央連結部
22、24 端連結部
30、32、34 電極
40 電源
100 三相型炭化けい素発熱体
104 測定点
110 電気炉
112 制御用熱電対
200 三相型炭化けい素発熱体
201 先端部
202 発熱部
206ー1 中央連結部
206ー1、206ー2 端連結部
210ー1 電極
210ー2 電極
210ー3 電極

Claims (5)

  1. 炭化けい素を含む泥漿を鋳込み成形し、中央発熱部及び二つの端発熱部を有する発熱部と、
    上記中央発熱部と二つの端発熱部を連結するための先端部とを包含してなる三相型炭化けい素発熱体において、
    上記先端部をW字形に形成し、
    上記中央発熱部と二つの端発熱部を一平面内に配置したことを特徴とする三相型炭化けい素発熱体。
  2. 上記中央発熱部を二つの端発熱部より長く形成したことを特徴とする請求項1記載の三相型炭化けい素発熱体。
  3. 上記中央発熱部を二つの端発熱部より太く形成したことを特徴とする請求項1記載の三相型炭化けい素発熱体。
  4. 上記中央発熱部と二つの端発熱部との間の間隔を等しく形成したことを特徴とする請求項1記載の三相型炭化けい素発熱体。
  5. 上記中央発熱部と二つの端発熱部との間の間隔を異ならして形成したことを特徴とする請求項1記載の三相型炭化けい素発熱体。
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