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

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】

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。

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。

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。

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。

Images