JPH0313791A

JPH0313791A - 誘導加熱装置

Info

Publication number: JPH0313791A
Application number: JP14748089A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ozaki; 行雄尾崎; Yuichi Kamegawa; 亀川　優一
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1989-06-09
Filing date: 1989-06-09
Publication date: 1991-01-22

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は酸化雰囲気下で超高温の加熱を行えるようにし
た誘導加熱装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図は従来の加熱炉の例として、ジルコニア製炉心管
を有する光フアイバ線引き炉を示す図である。

図に示す光フアイバ線引き炉において、炉体１内は保温
材４で周囲を覆われ、中心部にジルコニアを材料として
なる炉心管３が配置され、炉心管３と炉体ｌとはシール
材５．６で気密に封止され、炉心管と炉体とで形成する
密閉空間内にカーボンヒータ２が配置されている。炉体
内には流入ロアから雰囲気ガスが導入され、炉心管内の
母材加熱雰囲気と炉心管外側のヒータ周囲の雰囲気が炉
心管３によって遮断されている。そして、石英ガラスを
主成分とする棒状の光フアイバ母材８を部分的に加熱軟
化させて光ファイバ９に線引きしている（特開昭６０−
２３１４３９号）。

第４図は従来の加熱炉の例として、単結晶引上装置を示
す図である。

カーボンサセプタ１０により石英るつぼ１１を支持し、
その周囲にカーボンヒータ２、さらにその周囲に保温筒
１２を配置し、カーボンヒータ２、カーボンサセプタＩ
Ｏで石英るつぼ１１を介してシリコンを加熱して溶融し
、シードホルダ１６の先端に取り付けたシードを回転さ
せながらゆっくりと引き上げることにより単結晶１４を
成長させている。

〔発明が解決すべき課題〕

ところで、第３図に示す構成においては、カーボンヒー
タ２の内側にジルコニア製炉心管が配設されてヒータ側
と炉心管内側との雰囲気は遮断され、発熱体の酸化損耗
を防ぐと共に、炉心管と石英ガラス揮発分との反応によ
るファイバ品質低下を防止することを特徴としているが
、ジルコニア製炉心管は温度変化に弱く、割れやすいた
め、長大化するに際しては炉心管を分割する必要がある
。

しかし、炉心管を分割すると継目のシールが重要となる
が、なかなか密封が難しく、この部分から酸素が侵入し
てカーボンヒータの損耗を早めてしまうという問題があ
る。

また、第４図に示す加熱炉においては、高価な石英るつ
ぼを使用し、これを通して間接的にシリコンを溶融して
いるため効率的ではない。そこで石英るつぼを取り外し
て直接カーボンサセプタにシリコンを入れて溶融するこ
とが考えられるが、その場合はシリコンとカーボンサセ
プタとが反応してＳｉＣを形成してしまい、シリコンが
汚染されてしまって品質を低下してしまうという問題が
あった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、酸化
雰囲気においても超高温まで極めて安定な材料を用いて
、直接被加熱物を加熱できる誘導加熱装置を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の誘導加熱装置は、温度変化に強く、割れ難く酸
化に強い金属発熱体または非金属発熱体ヲ用いて、ジル
コニアファイバ成形体よりなる誘電体を１２００〜１５
００℃に予熱した後、金属発熱体または非金属発熱体を
取り外し、加熱コイルに高周波電圧を加えて誘電体を加
熱する。また、ジルコニアファイバ成形体に金属発熱体
または非金属発熱体を埋設してジルコニアファイバ成形
体を予熱した後、ヒータを内蔵したまま誘導加熱するこ
とによりヒータの酸化損耗なく超高温を達成することが
できる。

〔作用〕

本発明の誘導加熱装置においては、炭化珪素発熱体等の
昇温速度の大きい金属発熱体または非金属発熱体により
、ジルコニアファイバ成形体よりなる誘電体を１２００
〜１５００℃に予熱する。

その後、金属発熱体または非金属発熱体を取り出して加
熱コイルに交流（出カニ５ＫＷ、発振周波数：１３．５
６ＭＨｚ）を印加することによって交番磁束がジルコニ
アファイバ成形体中を貫通し、成形体中を渦電流が流れ
て抵抗損失が発生する。

また、交番電界により分極した分子が励振されて摩擦損
失が発生する。これらの損失のために発熱が生じ、この
熱エネルギを利用してファインセラミックス、金属ある
いはプラスチック等を加熱す〔実施例〕以下、実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の誘導加熱装置の一実施例を示す縦断面
図である。

図において、ｌは誘導加熱装置本体であり、加熱コイル
１８の内面に断熱材２０が施されており、その内側に昇
降式回転テーブル２２の上に載置されたジルコニアファ
イバ成形体よりなるるつぼ１９が配設されている。

ジルコニアファイバ成形体は、ジルコニアファイバとジ
ルコニアに対する結晶安定化剤または加熱により結晶安
定化剤に変化する前駆体である結合剤とからなるもので
あり、例えばジルコニア１００％ファイバ１００に対し
て炭酸マグネシウム粉末１０を加えたものは、気孔率８
５、曲げ強度２５　ｋｇ／　ｃｄ、耐火性２３００℃、
マイグレーション現象（乾燥時に結合剤が表面に偏在し
て表面のみ硬化し、内部が柔らかい状態になる現象）な
し、ライム安定化ジルコニアファイバ１００に対して炭
酸カルシウム１５を加えたものは、気孔率８０、曲げ強
度３８　ｋｇ／　ｃａｔ、耐火性２２００℃、マイグレ
ーション現象なしであり、２２００℃程度までは充分に
耐えられ、しかも曲げ強度が強いという性質を有してい
る。

るつぼ１９内にはるつぼ天井部の断熱材２５、るつぼ蓋
２６を取り外して、例えばＵ字型或いはスパイラル型等
の金属または非金属抵抗発熱体２４が挿入できるように
なっており、るつぼ１９を１２００〜１５００℃に予熱
する。なお、金属発熱体としては鉄・クロム・アルミ系
、ニッケル・クロム系、タングステン、タンタル、モリ
ブデン、白金等、また非金属発熱体としては炭化珪素、
二珪化モリブデン（モリブデンシリサイド）、ランタン
クロマイド、カーボン、グラファイト等を使用すること
ができる。

ところで、ジルコニアファイバ成形体は絶縁物であるが
、１２００〜１５００℃以上において抵抗が下がるとい
う性質があり、この温度まで予熱後、発熱体２４を取り
出してるつぼ蓋２６、断熱材２５をセットし、加熱コイ
ル１８に通電すると、るつぼ１９中を交番磁束が貫通す
るため、るつぼ１９中を渦電流が流れて抵抗損失を生じ
、また誘電体の分極した分子が交番電界で励振されて摩
擦損失を生じ、これらの損失によりジルコニアファイバ
成形体は発熱し、１９００〜２２００℃に達する。この
高エネルギを利用してるつぼ１９内の被加熱物２１、例
えばファインセラミックス、金属あるいはプラスチック
等を加熱処理することができる。この場合、融点が１９
００〜２２００℃以下であれば、被加熱物２１を溶融さ
せることが可能であり、被加熱物２１が酸化を嫌う場合
は、炉体ｌを真空タンク内（図示せず）に設置すればよ
い。したがって、第４図に示したように石英るつぼを使
用して間接的に加熱せずに直接ジルコニアファイバ成形
体よりなるるつぼを使用し、シリコンの汚染の虞れもな
く、直接シリコンを加熱して溶融を行うことも可能であ
る。

第２図は本発明の誘導加熱装置の他の実施例の縦断面図
である。

本実施例は、カーボン製サセプタ２７をジルコニアファ
イバ成形体よりなるシート２８を用いて被覆し、密封し
て特殊なサセプタあるいはるつぼとしたものであり、金
属または非金属抵抗発熱体を用いてサセプタまたはるつ
ぼを予熱することなく、カーボン製サセプタ２７を加熱
することにより酸化雰囲気下においてもジルコニア融点
近くまで加熱することができる。

また、図示は省略するが、ジルコニアファイバ製サセプ
タの内側または外側に炭化珪素質サセプタを挿入自在の
昇降式回転テーブル上に載置して誘導加熱し、ジルコニ
アファイバ製サセプタの温度が１２００−１５００℃に
到達すれば炭化珪素質サセプタを取り外し、再び誘導加
熱して１９００〜２２００℃まで加熱し、サセプタ内の
被加熱物を加熱処理してもよい。このように炭化珪素質
サセプタを用いれば、抵抗加熱装置を必要とせずに誘導
加熱装置のみで対応することができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、ジルコニアファイバ成形
体よりなる誘電体を採用しているため、温度変化に対し
ても強く、従来酸化雰囲気では１８００℃程度までしか
耐えられなかったものが、酸化雰囲気下において、１９
００〜２２００°Ｃの超高温を安定して得ることができ
る。

また、カーボン製サセプタをジルコニアファイバ成形体
よりなるシートを用いて全面被覆することにより、他の
金属または非金属発熱体を用いて予熱する必要なく、常
温から超高温まで誘導加熱することができる。

さらに、ジルコニアファイバ製サセプタの内側または外
側に炭化珪素製サセプタを配設自在にすることにより常
温から超高温まで誘導加熱により対応することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の誘導加熱装置の縦断面図、
第２図は本発明の他の実施例の誘導加熱装置の縦断面図
、第３図は従来の光ファイバ線弓き炉を示す図、第４図
は従来のシリコン単結晶の引上炉を示す図である。１・・・誘導加熱装置本体、１８・・・加熱コイル、９
・・・るつぼ、２０・・・断熱材、２１・・・被加熱物
、２・・・昇降式回転テーブル、２４・・・ヒータ、２
５断熱材、２６・・・るつぼ蓋。出　　　願　　　人　　　品Ｊ白煉瓦株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定温度まで予熱した誘電体を加熱コイルに高周
波電圧を印加して誘導加熱する装置であって、誘電体が
ジルコニアファイバー成形体であることを特徴とする誘
導加熱装置。
（２）前記ジルコニアファイバー成形体が円筒、角筒、
円形るつぼまたは角形るつぼである請求項１記載の誘導
加熱装置。
（３）前記ジルコニアファイバー成形体の内側または外
側に炭化珪素成形体を装着自在に取付けた請求項１また
は２記載の誘導加熱装置。
（４）加熱コイルに高周波電圧を印加して誘電体を加熱
する装置であって、誘電体がカーボンまたはグラファイ
ト成形体をジルコニアファイバー成形体で被覆したこと
を特徴とする誘導加熱装置。