JPH03194892A

JPH03194892A - 高温雰囲気炉

Info

Publication number: JPH03194892A
Application number: JP33288689A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yagi; 弘八木; Masayoshi Eguchi; 江口　雅芳; Tatsuo Suzuki; 達夫鈴木; Shigeru Koide; 繁小出
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1989-12-25
Filing date: 1989-12-25
Publication date: 1991-08-26

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】産業上の利用分野この発明は高周波炉や真空炉のような高温雰囲気炉に関
する。

従来の技術高周波炉や真空炉のような高温雰囲気炉においては、炉
内に１８００〜３０００℃の高温雰囲気を作り、そこで
被処理物を熱処理する。

このような高温雰囲気炉においては、断熱材としてカー
ボンファイバー製のフェルトを使用してきた。ただし、
炉床部等のように局部的に大きな荷重がかかる場所には
、低強度のカボーンファイバー製のフェルトを使用する
ことはできないため、従来は、黒鉛材料で作られた板又
は棒を使用してきた。

また、高温用の発熱体を支持する材料としては、断熱性
、耐熱性および強度が優れたものでなければならない。

特に１８００〜３０００℃のような高温状態での機械的
強度が大きくなければならない。このような観点から、
従来は高温用レンガを用いることもあった。

発明が解決しようとする問題点カーボンファイバーで作られたフェルトは、機械的強度
が弱く、それだけでは炉の構造を保持できないため、他
の部材によって補強しなければならない。したがって、
必然的に炉の構造が複雑になってしまう。

黒鉛材料については強度は十分であるが、熱伝導率が非
常に大きいため、熱損失が大きくなり、熱効率が悪くな
る。

高温用レンガを用いる場合は、断熱効果を十分にもたせ
るためにレンガの長さを極端に長くする必要が生じる。

発明の目的この発明は、前述のような従来技術の欠点を解消して、
機械的強度が十分で、しかも炉の構造を簡単にできる高
温雰囲気炉を提供することを目的としている。

発明の要旨前述の目的を達成するために、この発明は請求項１およ
び２に記載した高温雰囲気炉を要旨としている。

問題点を解決するための手段第１発明は、高周波炉として最適のものであり、１対の
フランジ部材の間に、内側から順に、発熱体と、発熱体
を包囲した断熱材と、断熱材を包囲した包囲体と、包囲
体の外周に設けた高周波コイルとを配置した高温雰囲気
炉において、支持部材を介して発熱体をフランジ部材に
固定し、支持部材をポーラスグラファイト又はポーラス
カーボンで構成したことを特徴とする高温雰囲気炉であ
る。

第２発明は真空炉として最適なものであり、内側から順
に、支柱で支えられた炉床板と、炉床板の回りに配置し
た発熱体と、発熱体を包囲した断熱材と、断熱材を包囲
した炉体ケーシングとを設けた高温雰囲気炉において、
支持部材を介して支柱を炉体ケーシングに配置し、支持
部材をポーラスグラファイト又はポーラスカーボンで構
成したことを特徴とする高温雰囲気炉である。

実施例第１図は、この第１発明の実施例として、最高処理温度
が３０００℃である高周波炉を示している。上下に１対
のフランジ部材１０．１１が配置されている。これらの
フランジ部材１０．１１はステンレスで作られている。

各フランジ部材１０．１１には水冷ジャケラ）１２．１
３が設けられている。これらの水冷ジャケット１２．１
３は全体がドーナツ形状をしており、水入口１４．１５
から水が入り、水出口１６．１７から水が流出できるよ
うになっている。また、フランジ部材１０．１１の中心
部には貫通孔１８．１９が形成されている。

前述の１対のフランジ部材１０．１１の間には、内側か
ら順に、黒鉛製の円筒状発熱体２０と、その発熱体２０
を包囲したカーボンファイバー製の断熱材２１と、その
断熱材２１を包囲した石英管２２と、その石英管２２の
外周に設けた高周波コイル２３とを配置している。発熱
体２０および石英管２２は同心の円筒形状をしている。

断熱材２１は発熱体２０と石英管２２の間に充填されて
いる。高周波コイル２３は石英管２２と離れた状態で保
持されており、かつ両フランジ部材１０、１１の間に位
置している。

複数のシャフト２５を１対のフランジ部材１０．１１の
間に設け、各シャフト２５の両端部に形成したメネジ部
に必要数のナツト２６を固定して、両フランジ部材１０
．１１をシャフト２５で締め付けて前述の石英管２２を
フランジ部材１０．１１に対してシール状態に固定して
いる。

発熱体２０は支持部材２８．２９を介して両フランジ部
材１０．１１に保持されている。

これらの支持部材２８．２９は全体がほぼ円管状をして
おり、一端部に形成された段部２８ａ、２９ａに発熱体
２０の端部が差し込まれる形で設定されている。

また、これらの支持部材２８．２９の内径は前述のフラ
ンジ部材１０．１１の貫通孔１８．１９と同一であり、
さらに発熱体２０の内径とも同一になっている。したが
って、発熱体２０、支持部材２８．２９およびフランジ
部材１０．１１は実質的に同一径の貫通孔を構成してい
る。

支持部材２８．２９はポーラスグラファイト又はポーラ
スカーボンで構成しである。ポーラスグラファイトは気
孔を有する黒鉛のことであり、ポーラスカーボンは気孔
を有する炭素材のことである。このようなポーラスカー
ボンは有機物を約１０００℃に加熱して炭化することに
よって作ることができる。同じ程度の密度を有するポー
ラスカーボンとポラスグラファイトを比較すると、ポー
ラスカーボンの方が熱伝導率も低く、強度も少々強く、
さらに安価なため、高温部分にポーラスグラファイトを
使用し、比較的低温部分にポーラスカーボンを使用し、
両者を組合わせるのが好ましい。

参考までに、黒鉛と炭素の密度と熱伝導率と熱間強度の
関係を表１に示す。表１に関連して説明すると、密度１
．７ｇ／ｃｍ３の黒鉛が一般的なものであるが、この発
明にとって最適の黒鉛は密度が０．１〜１．２５ｇ／ｃ
ｍ３のものである。黒鉛の密度が小さくなると、熱伝導
率は低くなるが、強度も弱くなるため、炉の大きさや構
造等を考慮にいれて適当な黒鉛を選択する。これに対し
、炭素の場合は密度１．６ｇ／ｃｍ３の一般的な炭素で
あっても熱伝導率が低く、それゆえ密度０．１ｇ／ｃｍ
３以上の炭素であれば適当に選択できる。

第１図に示した高周波炉の使用は従来と同様に矢印３０
の方向から雰囲気ガスを流し、矢印３１の方向に流出さ
せ、その間に被処理物を発熱体２０の中に入れて熱処理
する。

第２〜３図はこの第２発明の実施例として処理温度が２
５００℃である真空炉を示している。真空炉の中心部よ
りも若干上方に被処理物３３がくるように炉床板３４を
設定する。

この炉床板３４は支柱３５によって水平に支えられいて
いる。炉床板３４の回りには所定間隔に複数の棒状の発
熱体３６が配置しである。これらの発熱体３６はドーナ
ツ板状の支持具５２．５３によりケージ状に支持されて
いる。支持具５２．５３は黒鉛製である。電極端子５０
．５１はそれぞれ支持具５２．５３に接続されている。

発熱体３６は黒鉛で作られている。発熱体３６を包囲す
るようにカーボンファイバー製の断熱材３７が設けであ
る。この断熱材３７を包囲して炉体ケーシング３８が設
けである。炉体ケーシング３８の周囲は二重構造になっ
ていて、その中に水冷ジャケット３９が設けである。水
冷ジャケット３９には水入口と水出口が設けであるが、
図には示されていない。炉体ケーシング３８はほぼ円筒
形状をしており、その内周面に断熱材３７が所定の厚み
で固定しである。したがって断熱材３７もほぼ円筒形状
になっている。

炉の入口側の炉体ケーシング端部３８ａは同じ入口側の
カーボンファイバー製の断熱材端部３７ａと一緒に着脱
可能に設けられていて、そこを介して被処理物３３の出
し入れを行うようになっている。これとは反対側にはメ
ンテナンス用として炉体ケーシング端部３８ｂとカーボ
ンファイバー製の断熱材端部３７ｂが着脱可能に設けら
れている。

前述の支柱３５は黒鉛で作られており、柱状の支持部材
４０を介して炉体ケーシング３９の底部に固定されてい
る。支柱３５は複数本で構成し、それぞれの支柱３５に
対して個別に支持部材４０が設けである。これらの支持
部材４０はポーラスグラファイト又はポーラスカーボン
で構成する。ポーラスグラファイトおよびポーラスカー
ボンの最適の例は前述の高周波炉について説明したもの
と同様に取り扱ってよい。

発明の効果ポーラスな材料は気孔率が大きくなるため熱伝導率が小
さく、しかも、ある程度の強度を有しているため、とく
に高温の発熱体を支持するために用いると顕著な効果を
奏するのである。熱損失が小さくなるので、炉のランニ
ングコストが大幅に低下できる。しかも、炉の構造を単
純にできるため、製造コストも低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による高温雰囲気炉に一例を示す縦断
面図、第２図はこの発明による高温雰囲気炉の他の例を
示す縦断面図、第３図は第２図のＸ−Ｘ線に沿った断面
図である。１０．１１．、、フランジ部材１２．１４．１６．１８．２０゜２１゜２２゜２３゜２５゜２６゜２８、２９゜３３゜３４゜３５゜３６゜３７゜３８゜３９゜水冷ジャケット水入口水出口貫通孔発熱体断熱材石英管高周波コイルシャフトナツト支持部材被処理物炉床板支柱発熱体断熱材炉体ケーシング水冷ジャケット４０゜５０、５１゜５２、５３゜支持部材電極端子支持具

Claims

【特許請求の範囲】１、１対のフランジ部材の間に、内側から順に、発熱体と、発熱体を包囲した断熱材と、断熱材を
包囲した包囲体と、包囲体の外周に設けた高周波コイル
とを配置した高温雰囲気炉において、支持部材を介して
発熱体をフランジ部材に固定し、支持部材をポーラスグ
ラファイト又はポーラスカーボンで構成したことを特徴
とする高温雰囲気炉。２、内側から順に、支柱で支えられた炉床板と、炉床板の回りに配置した発熱体と、発熱体を包囲
した断熱材と、断熱材を包囲した炉体ケーシングとを設
けた高温雰囲気炉において、支持部材を介して支柱を炉
体ケーシングに配置し、支持部材をポーラスグラファイ
ト又はポーラスカーボンで構成したことを特徴とする高
温雰囲気炉。