JPH024193A - 高温炉の断熱方法 - Google Patents
高温炉の断熱方法Info
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- JPH024193A JPH024193A JP63120532A JP12053288A JPH024193A JP H024193 A JPH024193 A JP H024193A JP 63120532 A JP63120532 A JP 63120532A JP 12053288 A JP12053288 A JP 12053288A JP H024193 A JPH024193 A JP H024193A
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- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/42—Details of construction of furnace walls, e.g. to prevent corrosion; Use of materials for furnace walls
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/01446—Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
- C03B37/029—Furnaces therefor
-
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- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
- C30B11/003—Heating or cooling of the melt or the crystallised material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2205/00—Fibre drawing or extruding details
- C03B2205/60—Optical fibre draw furnaces
- C03B2205/70—Draw furnace insulation
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分針〉
本発明は、光ファイバーの製造工程において珀いられる
光フアイバー線引炉、光フアイバー母材焼結炉、半導体
引上げ炉などの1000℃以上の高温炉の断熱方法に関
するものである。
光フアイバー線引炉、光フアイバー母材焼結炉、半導体
引上げ炉などの1000℃以上の高温炉の断熱方法に関
するものである。
〈従来の技術〉
従来、上記のような1000℃以上の高温炉における断
熱方法としては、カーボンフェルト、セラミックファイ
バーフェルトなどを断熱材として用いる方法が最も一般
的である。
熱方法としては、カーボンフェルト、セラミックファイ
バーフェルトなどを断熱材として用いる方法が最も一般
的である。
これらの断熱材はフェルト中の繊維の飛散を防止するた
め、円筒状の容器に収納したり、あるいは成形フェルト
として筒状に成形したものが使用される。例えば、第2
図に示すように炉芯管1の外側にヒータ2を設け、その
外周に円筒状とした成形フェルト3を配置している。こ
のように成形フェルトを用いると、容器が不要となるた
め容器の熱伝導による熱損失がなくなる利点がある。成
形フェルトにも、繊維飛散を防止するためにカーボンセ
メントなどによるコーティングを施すこともある。
め、円筒状の容器に収納したり、あるいは成形フェルト
として筒状に成形したものが使用される。例えば、第2
図に示すように炉芯管1の外側にヒータ2を設け、その
外周に円筒状とした成形フェルト3を配置している。こ
のように成形フェルトを用いると、容器が不要となるた
め容器の熱伝導による熱損失がなくなる利点がある。成
形フェルトにも、繊維飛散を防止するためにカーボンセ
メントなどによるコーティングを施すこともある。
更に、第3図に示すように成形フェルトを3層構造3a
、3b、3cとし、高1となる内側の層3aを高密度で
高断熱性の材料とし、さほど高温とならない外側の層3
Cを低密度で小熱容量の材料とすることにより、高断熱
性と小熱容量性を兼ね備える方法も提案されている。
、3b、3cとし、高1となる内側の層3aを高密度で
高断熱性の材料とし、さほど高温とならない外側の層3
Cを低密度で小熱容量の材料とすることにより、高断熱
性と小熱容量性を兼ね備える方法も提案されている。
また、カーボン、ジルコニアなどの無機質粉末を円筒容
器に収納して用いる方法、あるいはカーボン、モリブデ
ンなどの赤外線をよく反射する材料からなるシートを用
いて輻射によろ熱損失を防止する方法もある。
器に収納して用いる方法、あるいはカーボン、モリブデ
ンなどの赤外線をよく反射する材料からなるシートを用
いて輻射によろ熱損失を防止する方法もある。
〈発明が解決しようとする課題〉
光ファイバーあるいは半導体は、高温炉内でより大きな
材料を処理することにより効率的な生産が理論的には可
能となる。しかし、効率的な断熱方法がないために、設
備の大型化、消ce電力の増大を招き、実用的でなかっ
た。
材料を処理することにより効率的な生産が理論的には可
能となる。しかし、効率的な断熱方法がないために、設
備の大型化、消ce電力の増大を招き、実用的でなかっ
た。
本発明は、設備の大型化、消rR電力の増大を惹き起こ
すことなく、大型の材料処理が可能な高温炉を製作する
ために必要な高効率の断熱方法を提供することを目的と
するものである。
すことなく、大型の材料処理が可能な高温炉を製作する
ために必要な高効率の断熱方法を提供することを目的と
するものである。
<a!題を解決するための手段〉
所かろ目的を達成する本発明の構成は円筒状のヒータ及
び該ビータの周囲に円筒状の断熱材を有する高温炉にお
いて、該断熱材!、を熱伝導性に関して異方性をもち、
かつ1.熱伝導率の小さい方向と温度勾配の大きい方向
とを一致させたことを特徴とする。
び該ビータの周囲に円筒状の断熱材を有する高温炉にお
いて、該断熱材!、を熱伝導性に関して異方性をもち、
かつ1.熱伝導率の小さい方向と温度勾配の大きい方向
とを一致させたことを特徴とする。
く作 用〉
高温炉内の断熱材内部では、その断熱材の性状及び断熱
材を取り巻く環境により、その温度勾配が一様ではなく
、特定の方向に高く、あるいは低くなる。熱は、温度勾
配の最も高い方向を通って高温側から低温側へ流れよう
とするから、この方向についての断熱を最重要視すべき
である。ここで、単位面積当りの熱伝導量Hは下式に示
すように、熱伝導率λと温度勾配ΔTの積に比例する関
係がある。
材を取り巻く環境により、その温度勾配が一様ではなく
、特定の方向に高く、あるいは低くなる。熱は、温度勾
配の最も高い方向を通って高温側から低温側へ流れよう
とするから、この方向についての断熱を最重要視すべき
である。ここで、単位面積当りの熱伝導量Hは下式に示
すように、熱伝導率λと温度勾配ΔTの積に比例する関
係がある。
H=λ・ΔT ・・・(1)従って、温
度勾配ΔTがない方向では、熱伝導率λがどれほど大き
くても熱は伝達されず、逆に温度勾配ΔTが大きい方向
では熱伝導率λが小さくても熱は伝達されやすい。そこ
で、本発明では、熱伝導性に異方性を有する断熱材を用
い、熱伝導率の小さい方向と熱勾配の大きい方向を一致
させることにより効率的に断熱するのである。
度勾配ΔTがない方向では、熱伝導率λがどれほど大き
くても熱は伝達されず、逆に温度勾配ΔTが大きい方向
では熱伝導率λが小さくても熱は伝達されやすい。そこ
で、本発明では、熱伝導性に異方性を有する断熱材を用
い、熱伝導率の小さい方向と熱勾配の大きい方向を一致
させることにより効率的に断熱するのである。
〈実 施 例〉
以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。
説明する。
第1図に本発明の一実施例を示す。同図に示す実施例で
は、赤外線反射シートとして用いられろ黒鉛シートを断
熱材とするものである。即ち、炉芯lt!:1の外側に
はヒータ2が設けられ、更にその外周には断熱材4が配
置されている。断熱材4は全体として円筒状をなし、6
つの部分4 a、 4 b、 4 c、 4 d、 4
e。
は、赤外線反射シートとして用いられろ黒鉛シートを断
熱材とするものである。即ち、炉芯lt!:1の外側に
はヒータ2が設けられ、更にその外周には断熱材4が配
置されている。断熱材4は全体として円筒状をなし、6
つの部分4 a、 4 b、 4 c、 4 d、 4
e。
4fから構成されろ複合体である。部分4aはヒータ2
に向する内側の円筒IIIであり、その上部及び下部に
は、それぞれ環状部分4c。
に向する内側の円筒IIIであり、その上部及び下部に
は、それぞれ環状部分4c。
40が配置され、それらの外周には外側の円nl−とな
ろ部分4aが配置され、更にそれらの上部及び下部には
それぞれ環状部分4d。
ろ部分4aが配置され、更にそれらの上部及び下部には
それぞれ環状部分4d。
4fが配置されている。これらの部分48〜4fはいず
れも黒鉛シート5を積層するものであるが、その方向が
異っている。周方向に位置する部分4a、4bは横方向
つまり半径方向に積層され、上下に位置する部分4c。
れも黒鉛シート5を積層するものであるが、その方向が
異っている。周方向に位置する部分4a、4bは横方向
つまり半径方向に積層され、上下に位置する部分4c。
4d、4a、4fでは上下方向に積層されている。黒鉛
シート5は、厚さ方向、即ち面と垂直な方向の熱伝導率
は小さいが、面内での熱伝導率はその10倍以上である
。
シート5は、厚さ方向、即ち面と垂直な方向の熱伝導率
は小さいが、面内での熱伝導率はその10倍以上である
。
このような構造の高温炉において、熱は炉芯1!11と
平行な上下方向か、あるいは炉芯管1に対し半径方向外
側へ逃げようとする。つまり、それらの方向の温度勾配
が高いわけである。
平行な上下方向か、あるいは炉芯管1に対し半径方向外
側へ逃げようとする。つまり、それらの方向の温度勾配
が高いわけである。
しかし、断熱材4においては、温度勾配の高い方向に沿
って黒鉛シート5が積層され、その方向の熱伝導率が他
の方向の十分の−に小さくなっている。このなめ、前述
した(1)式に従って、断熱材4を通過する熱量が小さ
くなり、効率的な断熱が行えることになる。
って黒鉛シート5が積層され、その方向の熱伝導率が他
の方向の十分の−に小さくなっている。このなめ、前述
した(1)式に従って、断熱材4を通過する熱量が小さ
くなり、効率的な断熱が行えることになる。
従来では、繊維方向がランダムなためにカーボンフェル
トは熱伝導率に関し、等方性材料となり、このため温度
勾配の小さな方向においても熱伝導率が小さかったので
ある。このような無駄を排除して断熱効果を高めたのが
本発明である。
トは熱伝導率に関し、等方性材料となり、このため温度
勾配の小さな方向においても熱伝導率が小さかったので
ある。このような無駄を排除して断熱効果を高めたのが
本発明である。
断熱効果についての試験結果を第5図に示す。同図にお
いて、実施例とは第1図に示すものについての結果、比
較例とは第3図に示すものについての結果、従来例とは
第2図に示すものについての結果である。又、同図中、
Aは上下方向に通過する熱量、Bは水平方向に通過する
熱量である。熱意は、図示省略しtこ冷却水の1度上昇
により求めた。七−夕温度は2000℃であった。
いて、実施例とは第1図に示すものについての結果、比
較例とは第3図に示すものについての結果、従来例とは
第2図に示すものについての結果である。又、同図中、
Aは上下方向に通過する熱量、Bは水平方向に通過する
熱量である。熱意は、図示省略しtこ冷却水の1度上昇
により求めた。七−夕温度は2000℃であった。
この結果から明らかなように、従来例に比べ比較例は異
方性材料を用いたため放熱量が減少しているが上下方向
に逃げる熱意が大きく、全体として大きな効果はない。
方性材料を用いたため放熱量が減少しているが上下方向
に逃げる熱意が大きく、全体として大きな効果はない。
これに対し、本実施例は異方性材料の配置を工夫し上下
方向の熱伝導率も小さくしたため、比較例に比べ放熱量
を60%近くまで減少させることができた。
方向の熱伝導率も小さくしたため、比較例に比べ放熱量
を60%近くまで減少させることができた。
尚、上記実施例では、断熱材4が6つの部分からなる複
合体であったが、これに限るものではない。例えば、も
っと多くの部分から構成するようにしても良いし、逆に
、第4図に示すように黒鉛シート5を連続的に湾曲させ
て、ヒータ2を取9囲むようにして、断熱効果を高める
ようにしても良い。
合体であったが、これに限るものではない。例えば、も
っと多くの部分から構成するようにしても良いし、逆に
、第4図に示すように黒鉛シート5を連続的に湾曲させ
て、ヒータ2を取9囲むようにして、断熱効果を高める
ようにしても良い。
また、断熱材に使用する材料としては、カーボンに限ら
ず、モリブデンの赤外線反射シートも利用することがで
きる。熱伝導率の異方性を出すためには、繊維状あるい
はシート状のものが良い。更に、石英、アルミナ、ジル
コニア、カーボン等の繊維を用い、繊維の方向を揃えて
熱伝導率の異方性を付与しても良い。
ず、モリブデンの赤外線反射シートも利用することがで
きる。熱伝導率の異方性を出すためには、繊維状あるい
はシート状のものが良い。更に、石英、アルミナ、ジル
コニア、カーボン等の繊維を用い、繊維の方向を揃えて
熱伝導率の異方性を付与しても良い。
〈発明の効果〉
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発
明は、断熱材に異方性をもたせ、熱伝導率の低い方向と
温度勾配の大きな方向を一致させたので、高温炉を高い
効率で断熱することができろ。従って、大きな材料を処
理可能な高温炉を実現するに際し、設備の大型化、ある
いは消費電力の増大等の問題を解決することができる。
明は、断熱材に異方性をもたせ、熱伝導率の低い方向と
温度勾配の大きな方向を一致させたので、高温炉を高い
効率で断熱することができろ。従って、大きな材料を処
理可能な高温炉を実現するに際し、設備の大型化、ある
いは消費電力の増大等の問題を解決することができる。
第1図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第2図は従
来の高温炉の縦断面図、第3図は従来の比較例にかかる
高温炉の縦断面図、第4図は本発明の他の実施例の縦断
面図、第5図は放熱量についての試験結果を示すグラフ
である。 図 面 中、 1は炉芯管、 2はヒータ、 3は断熱材、 3a、3b、3dは断熱材の各層、 4は断熱材、 4a、4b、4c、4d、4e、4fは断熱材の各部分
、 5は黒鉛シートである。 第 図 第 図 第 図 第 図
来の高温炉の縦断面図、第3図は従来の比較例にかかる
高温炉の縦断面図、第4図は本発明の他の実施例の縦断
面図、第5図は放熱量についての試験結果を示すグラフ
である。 図 面 中、 1は炉芯管、 2はヒータ、 3は断熱材、 3a、3b、3dは断熱材の各層、 4は断熱材、 4a、4b、4c、4d、4e、4fは断熱材の各部分
、 5は黒鉛シートである。 第 図 第 図 第 図 第 図
Claims (4)
- (1)円筒状のヒータ及び該ヒータの周囲に円筒状の断
熱材を有する高温炉において、該断熱材は熱伝導性に関
して異方性をもち、かつ、熱伝導率の小さい方向と温度
勾配の大きい方向とを一致させたことを特徴とする高温
炉の断熱方法。 - (2)特許請求の範囲第1項において、前記断熱材は、
カーボンあるいは石英、アルミナ等のセラミック繊維の
配列を揃えることにより前記異方性を付与されることを
特徴とする高温炉の断熱方法。 - (3)特許請求の範囲第2項において、前記断熱材は、
繊維を一方向に配列させた複数の部分より構成され、各
部分の組み合せにより前記繊維の配列方向を異ならしめ
たことを特徴とする高温炉の断熱方法。 - (4)特許請求の範囲第1項において、前記断熱材は厚
さ方向に熱伝導率の小さな赤外線反射シートを層状に重
ねて形成されることを特徴とする高温炉の断熱方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63120532A JP2553633B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 高温炉の断熱方法 |
US07/352,951 US5017209A (en) | 1988-05-19 | 1989-05-17 | High temperature furnace with thermal insulation |
AU34867/89A AU608709B2 (en) | 1988-05-19 | 1989-05-17 | High temperature furnace with thermal insulation |
GB8911404A GB2218789B (en) | 1988-05-19 | 1989-05-18 | A high temperature furnace with thermal insulation |
KR1019890006755A KR910009176B1 (ko) | 1988-05-19 | 1989-05-19 | 고온로의 단열방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63120532A JP2553633B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 高温炉の断熱方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH024193A true JPH024193A (ja) | 1990-01-09 |
JP2553633B2 JP2553633B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=14788611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63120532A Expired - Lifetime JP2553633B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 高温炉の断熱方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5017209A (ja) |
JP (1) | JP2553633B2 (ja) |
KR (1) | KR910009176B1 (ja) |
AU (1) | AU608709B2 (ja) |
GB (1) | GB2218789B (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010528964A (ja) * | 2007-06-06 | 2010-08-26 | フライベルガー・コンパウンド・マテリアルズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 原料の溶融物から結晶を製造するための構成および方法、ならびに単結晶 |
JP2013040085A (ja) * | 2011-08-19 | 2013-02-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 加熱炉 |
Families Citing this family (22)
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