JPH0456437B2 - - Google Patents
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- JPH0456437B2 JPH0456437B2 JP62207912A JP20791287A JPH0456437B2 JP H0456437 B2 JPH0456437 B2 JP H0456437B2 JP 62207912 A JP62207912 A JP 62207912A JP 20791287 A JP20791287 A JP 20791287A JP H0456437 B2 JPH0456437 B2 JP H0456437B2
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- JP
- Japan
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- furnace
- heating element
- heating
- carbon
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
- F27D11/02—Ohmic resistance heating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/06—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated
- F27B9/062—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated electrically heated
- F27B9/063—Resistor heating, e.g. with resistors also emitting IR rays
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
- F27D1/0003—Linings or walls
- F27D1/0006—Linings or walls formed from bricks or layers with a particular composition or specific characteristics
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/62—Heating elements specially adapted for furnaces
- H05B3/64—Heating elements specially adapted for furnaces using ribbon, rod, or wire heater
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Tunnel Furnaces (AREA)
Description
(イ) 産業上の利用分野
本発明は、抵抗加熱炉、特に抵抗発熱体とこの
抵抗発熱体を囲む炉壁に炭素材を用いた高温加熱
炉に関するものである。 (ロ) 背景技術 従来から用いられているこの種の高温加熱炉
は、第３図、第４図にて図示される円形管直熱高
温加熱炉と、第５図と第６図にて図示される棒状
発熱体高温加熱炉とによつて代表される。 これらの高温加熱炉は、断面が矩形状の金属製
の炉殻１を有し、この炉殻の外側に水冷ジヤケツ
ト２が設けられており、この炉殻の長軸方向に沿
つて断面が円形或は矩形状の炭素材でつくられた
保護ケース１１が設けられ、そしてこの保護ケー
ス内に発熱体５が設けられる。 また、炉殻１と保護ケース１１の間には断熱材
４が入れられている。 この種の高温加熱炉は、2000〜3000℃の高温加
熱に用いられるものであつて、前記した発熱体５
と断熱材４にはともに炭素材、即ち炭素質や黒鉛
質のものが使用されている。 第３〜４図に図示される前述した円形管直熱加
熱炉は、第５〜６図に図示される前述した棒状発
熱体高温加熱炉に比べて、その発熱体５が円筒状
の保護ケース１１と同一軸線上にある円筒形であ
つて、炉内ケースを兼ねているので、発熱体５を
加熱するための通電構造（接続端子６、絶縁硝子
７、加熱体の端子部８、通電のための電線１０）
が単純となる長所があるが、長手方向の温度分布
が中央で高く両端に向つて低くなつて、炉床をな
す円筒状加熱体中の等温域が短い短所がある。 また、加熱体５の両端が保護ケース１１と共に
炉の出入口を構成するために、加熱体の伝熱によ
る放熱が大となる欠点がある。 第５〜６図にて図示される棒状加熱体高温加熱
炉は間接加熱炉に属するものであつて、上述した
直接加熱炉の種類に属する第３〜４図に図示され
る円形管直熱高温加熱炉の欠点を除くためにつく
られたものである。 即ち、炭素材になる炉床９を有する断面が矩形
状の保護ケース１１の長手方向を複数に分けた区
分毎に上下に保護ケースの長手方向を横切る方向
で棒状の炭素発熱体５を設けることによつて常温
域を拡げ、長手方向の温度分布の調整を可能とし
ている。 しかし、複数の発熱体のそれぞれに通電するた
めに、保護ケース１１と炭素系断熱材４と炉殻１
に設けられる発熱体５用の貫通孔が多くなり、放
熱が比較的に大きくなる欠陥がある。 なお、第５〜６図にあつて、各部材を示す符号
は、第３〜４図と同一である。 さて、上述した如くに従来の高温加熱炉はそれ
ぞれに短所を有するものであるが、それらに共通
していえることは、炉殻１内にその長手方向に伸
びる炭素材でつくられた保護ケース１１を用いて
いるこである。 これは、炭素または黒鉛の粒或は粉末、炭素繊
維（成形品のフエルト、バルクまたはブロツク
等）、或は炭素多孔体の炭素系断熱材４と発熱体
５とを電気的に絶縁することが第１の目的であ
る。 また、断熱材４が炭素或は粉末等であるときに
は、これを所定の形状に保つて炉床が設けけられ
る空間を維持することが第２の目的である。 (ハ) 発明の開示 本発明の第１の特徴は、従来の高温加熱炉にあ
つて上述の如くに必須であつた保護ケース１１を
不必要にした炭素発熱体による高温加熱炉を提供
するものである。 このために、本発明の高温加熱炉にあつては、
被加熱物に挿入される加熱炉内の空間を炭素多孔
体自体で構築してつくり、しかもこの炭素多孔体
として電気抵抗率が６Ω・cm以上の抵抗値のもの
を用いることで、保護ケース１１を省いた。 また、この発明の第２の特徴は、間接加熱高温
炉において、長尺の板状の炭素または黒鉛の発熱
体の一対を前記した炭素多孔体自体で形成された
炉床を有する炉内の垂直する両側面の所望の個所
に対向して設け、それへの通電を炉殻の底面方向
から行なうようにして、発熱体への通電のための
貫通孔を少なくすると共に放熱を低減し、しかも
等温域を広くしたものである。 従つて、この発明になる高温加熱炉は構造が単
純化されると共に、構造的な熱伝導と電気的な発
熱による放熱が抑制されて消費電力が低減される
卓越した効果を呈するものである。 (ニ) 実施例 以下に、この発明を第第１〜２図にて示される
実施例を参照して説明する。 第１〜２図において、第３〜４図及び第５〜６
図について前述した従来の高温加熱炉の部材と対
応する部材については同一の符号を付してある。 外側に水冷ジヤケツト２を設けた金属製の炉殻
１の内部の中心に被加熱物をのせるための炉床９
を収容する断面が矩形状で炉殻の長手軸方向に渡
つて伸びて炉殻の長手方向の両端に開口する空間
をブロツク状の炭素多孔体４を用いて形成する。 この炭素多孔体４は次表中でＩ−３の記号で示
されるもので、嵩密度が小さく、電気抵抗率が次
表中でＩ−１、Ｉ−２の記号で示されるものに比
して大きく、また発熱体印加電圧も低くて発熱体
と接触しても分流電流は微小である。 なお、念のために、炉殻１の内面の比較的低温
な領域でセラミツクフアイバー等の薄層３によつ
て絶縁した。
抵抗発熱体を囲む炉壁に炭素材を用いた高温加熱
炉に関するものである。 (ロ) 背景技術 従来から用いられているこの種の高温加熱炉
は、第３図、第４図にて図示される円形管直熱高
温加熱炉と、第５図と第６図にて図示される棒状
発熱体高温加熱炉とによつて代表される。 これらの高温加熱炉は、断面が矩形状の金属製
の炉殻１を有し、この炉殻の外側に水冷ジヤケツ
ト２が設けられており、この炉殻の長軸方向に沿
つて断面が円形或は矩形状の炭素材でつくられた
保護ケース１１が設けられ、そしてこの保護ケー
ス内に発熱体５が設けられる。 また、炉殻１と保護ケース１１の間には断熱材
４が入れられている。 この種の高温加熱炉は、2000〜3000℃の高温加
熱に用いられるものであつて、前記した発熱体５
と断熱材４にはともに炭素材、即ち炭素質や黒鉛
質のものが使用されている。 第３〜４図に図示される前述した円形管直熱加
熱炉は、第５〜６図に図示される前述した棒状発
熱体高温加熱炉に比べて、その発熱体５が円筒状
の保護ケース１１と同一軸線上にある円筒形であ
つて、炉内ケースを兼ねているので、発熱体５を
加熱するための通電構造（接続端子６、絶縁硝子
７、加熱体の端子部８、通電のための電線１０）
が単純となる長所があるが、長手方向の温度分布
が中央で高く両端に向つて低くなつて、炉床をな
す円筒状加熱体中の等温域が短い短所がある。 また、加熱体５の両端が保護ケース１１と共に
炉の出入口を構成するために、加熱体の伝熱によ
る放熱が大となる欠点がある。 第５〜６図にて図示される棒状加熱体高温加熱
炉は間接加熱炉に属するものであつて、上述した
直接加熱炉の種類に属する第３〜４図に図示され
る円形管直熱高温加熱炉の欠点を除くためにつく
られたものである。 即ち、炭素材になる炉床９を有する断面が矩形
状の保護ケース１１の長手方向を複数に分けた区
分毎に上下に保護ケースの長手方向を横切る方向
で棒状の炭素発熱体５を設けることによつて常温
域を拡げ、長手方向の温度分布の調整を可能とし
ている。 しかし、複数の発熱体のそれぞれに通電するた
めに、保護ケース１１と炭素系断熱材４と炉殻１
に設けられる発熱体５用の貫通孔が多くなり、放
熱が比較的に大きくなる欠陥がある。 なお、第５〜６図にあつて、各部材を示す符号
は、第３〜４図と同一である。 さて、上述した如くに従来の高温加熱炉はそれ
ぞれに短所を有するものであるが、それらに共通
していえることは、炉殻１内にその長手方向に伸
びる炭素材でつくられた保護ケース１１を用いて
いるこである。 これは、炭素または黒鉛の粒或は粉末、炭素繊
維（成形品のフエルト、バルクまたはブロツク
等）、或は炭素多孔体の炭素系断熱材４と発熱体
５とを電気的に絶縁することが第１の目的であ
る。 また、断熱材４が炭素或は粉末等であるときに
は、これを所定の形状に保つて炉床が設けけられ
る空間を維持することが第２の目的である。 (ハ) 発明の開示 本発明の第１の特徴は、従来の高温加熱炉にあ
つて上述の如くに必須であつた保護ケース１１を
不必要にした炭素発熱体による高温加熱炉を提供
するものである。 このために、本発明の高温加熱炉にあつては、
被加熱物に挿入される加熱炉内の空間を炭素多孔
体自体で構築してつくり、しかもこの炭素多孔体
として電気抵抗率が６Ω・cm以上の抵抗値のもの
を用いることで、保護ケース１１を省いた。 また、この発明の第２の特徴は、間接加熱高温
炉において、長尺の板状の炭素または黒鉛の発熱
体の一対を前記した炭素多孔体自体で形成された
炉床を有する炉内の垂直する両側面の所望の個所
に対向して設け、それへの通電を炉殻の底面方向
から行なうようにして、発熱体への通電のための
貫通孔を少なくすると共に放熱を低減し、しかも
等温域を広くしたものである。 従つて、この発明になる高温加熱炉は構造が単
純化されると共に、構造的な熱伝導と電気的な発
熱による放熱が抑制されて消費電力が低減される
卓越した効果を呈するものである。 (ニ) 実施例 以下に、この発明を第第１〜２図にて示される
実施例を参照して説明する。 第１〜２図において、第３〜４図及び第５〜６
図について前述した従来の高温加熱炉の部材と対
応する部材については同一の符号を付してある。 外側に水冷ジヤケツト２を設けた金属製の炉殻
１の内部の中心に被加熱物をのせるための炉床９
を収容する断面が矩形状で炉殻の長手軸方向に渡
つて伸びて炉殻の長手方向の両端に開口する空間
をブロツク状の炭素多孔体４を用いて形成する。 この炭素多孔体４は次表中でＩ−３の記号で示
されるもので、嵩密度が小さく、電気抵抗率が次
表中でＩ−１、Ｉ−２の記号で示されるものに比
して大きく、また発熱体印加電圧も低くて発熱体
と接触しても分流電流は微小である。 なお、念のために、炉殻１の内面の比較的低温
な領域でセラミツクフアイバー等の薄層３によつ
て絶縁した。
【表】
上記した炉床９を収容する炉内作業間の垂直な
両側壁に沿つて起立した板状の炭素発熱体５を設
けた。 図中では説明を簡単にするために、炉内作業空
間の垂直な両側壁のそれぞれに沿つて設けられた
発熱体５はそれぞれ一枚であるが、これは炉の長
手方向に複数個設けることで温度分布の調整を容
易にすることができる。 また、その端子部を発熱体５が伸展する方向と
直角にして、炉壁中で最も低温な領域にある炉下
部に設けた。 上述したこの発明になる高温加熱炉と、第５〜
６図にて図示される上述した棒状発熱体高温加熱
炉の放散熱量を比較した。 炉の寸法等（単位mm）は第７図ａと第７図ｂに
示される通りであり、第７図ａは本発明の炉であ
り、第７図ｂは従来の棒状発熱体間接高温加熱炉
のものである。 被加熱物を同一寸法の巾200mm×高さ200mmと
し、炉長を1mとし、断熱材４は表１のＩ−３を
この発明の炉に、Ｉ−２を上記した公知の炉に同
一の厚さで使用して比較した。 放散熱量は2000℃において、この発明明の炉は
3120Kcal／ｈ、公知の炉は11575Kcal／ｈであつ
た。 なお、この発明の炉の発熱体の加熱電力を
10KWとしたときの電圧は9.5V、電流は1043Aに
すぎなかつた。 第７図ａと第７図ｂとで発熱体５と断熱材４が
接触したときの断熱材への電流量を比較した。 発熱体（表１中、Ｈ−１、電気抵抗率0.001
Ω・cmとして、第７図ｂに示す寸法のもの）の抵
抗は0.01357Ωであり、発熱体に接触している断
熱材（50φの発熱体の周囲100mm厚さに電流が流
れたものとして）の幾何学的抵抗は Ｒ＝１／2πlnr2／r1＝１／2πln12.5／2.5＝0.256 第７図ａの断熱材（表１中、Ｉ−３、電気抵抗
率６Ω・cmとして）の抵抗は Ra＝ρR×１／25／２＝６×0.256×２／25＝0.1229
Ω 第７図ｂの断熱材（表１中、Ｉ−２、電気抵抗
率0.4Ω・cmとして） Rb＝0.4×0.256×２／25＝0.00819Ω 上記計算より、発熱体と断熱材の抵抗の比は、
この発明のものについては、0.1229Ω／0.0137Ω
≒9.06倍であり、 また従来炉の第７図ｂのものについては、
0.00819Ω／0.01357Ω≒0.6倍である。 即ち、第７図ａは電熱体に対し断熱材の抵抗が
充分に大きいので使用できるが、第７図ｂは断熱
材の方がが小さくて使用できず、断熱材の電気抵
抗率が少なくとも６Ω・cmであれば、この発明に
なる高温加熱炉が実用に供し得ることが確認され
た。 (ホ) 発明の効果 本発明は上記実施例が示すように、炉構造を単
純化すると共に、消費電力が大きく低減された高
温加熱炉を提供することができる。
両側壁に沿つて起立した板状の炭素発熱体５を設
けた。 図中では説明を簡単にするために、炉内作業空
間の垂直な両側壁のそれぞれに沿つて設けられた
発熱体５はそれぞれ一枚であるが、これは炉の長
手方向に複数個設けることで温度分布の調整を容
易にすることができる。 また、その端子部を発熱体５が伸展する方向と
直角にして、炉壁中で最も低温な領域にある炉下
部に設けた。 上述したこの発明になる高温加熱炉と、第５〜
６図にて図示される上述した棒状発熱体高温加熱
炉の放散熱量を比較した。 炉の寸法等（単位mm）は第７図ａと第７図ｂに
示される通りであり、第７図ａは本発明の炉であ
り、第７図ｂは従来の棒状発熱体間接高温加熱炉
のものである。 被加熱物を同一寸法の巾200mm×高さ200mmと
し、炉長を1mとし、断熱材４は表１のＩ−３を
この発明の炉に、Ｉ−２を上記した公知の炉に同
一の厚さで使用して比較した。 放散熱量は2000℃において、この発明明の炉は
3120Kcal／ｈ、公知の炉は11575Kcal／ｈであつ
た。 なお、この発明の炉の発熱体の加熱電力を
10KWとしたときの電圧は9.5V、電流は1043Aに
すぎなかつた。 第７図ａと第７図ｂとで発熱体５と断熱材４が
接触したときの断熱材への電流量を比較した。 発熱体（表１中、Ｈ−１、電気抵抗率0.001
Ω・cmとして、第７図ｂに示す寸法のもの）の抵
抗は0.01357Ωであり、発熱体に接触している断
熱材（50φの発熱体の周囲100mm厚さに電流が流
れたものとして）の幾何学的抵抗は Ｒ＝１／2πlnr2／r1＝１／2πln12.5／2.5＝0.256 第７図ａの断熱材（表１中、Ｉ−３、電気抵抗
率６Ω・cmとして）の抵抗は Ra＝ρR×１／25／２＝６×0.256×２／25＝0.1229
Ω 第７図ｂの断熱材（表１中、Ｉ−２、電気抵抗
率0.4Ω・cmとして） Rb＝0.4×0.256×２／25＝0.00819Ω 上記計算より、発熱体と断熱材の抵抗の比は、
この発明のものについては、0.1229Ω／0.0137Ω
≒9.06倍であり、 また従来炉の第７図ｂのものについては、
0.00819Ω／0.01357Ω≒0.6倍である。 即ち、第７図ａは電熱体に対し断熱材の抵抗が
充分に大きいので使用できるが、第７図ｂは断熱
材の方がが小さくて使用できず、断熱材の電気抵
抗率が少なくとも６Ω・cmであれば、この発明に
なる高温加熱炉が実用に供し得ることが確認され
た。 (ホ) 発明の効果 本発明は上記実施例が示すように、炉構造を単
純化すると共に、消費電力が大きく低減された高
温加熱炉を提供することができる。
第１図と第２図は本発明になる高温加熱炉の実
施例を示す断面図、第３図と第４図は従来よりの
円形管直熱式高温加熱炉の断面図、第５図と第６
図は従来よりの棒状発熱体間接高温加熱炉の断面
図であり、第７図ａ，ｂは本発明の炉と第５図と
第６図で示される従来の炉との比較のためのそれ
ぞれの炉の諸寸法を示した断面図である。 符号説明 １…炉殻、２…水冷ジヤケツト、３
…絶縁シート、４…炭素系断熱材、５…炭素系発
熱体、６…接続端子、７…絶縁硝子、８…端子
部、９…炉床、１０…電線、１１…保護ケース。
施例を示す断面図、第３図と第４図は従来よりの
円形管直熱式高温加熱炉の断面図、第５図と第６
図は従来よりの棒状発熱体間接高温加熱炉の断面
図であり、第７図ａ，ｂは本発明の炉と第５図と
第６図で示される従来の炉との比較のためのそれ
ぞれの炉の諸寸法を示した断面図である。 符号説明 １…炉殻、２…水冷ジヤケツト、３
…絶縁シート、４…炭素系断熱材、５…炭素系発
熱体、６…接続端子、７…絶縁硝子、８…端子
部、９…炉床、１０…電線、１１…保護ケース。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素又は黒鉛の発熱体を用いる高温加熱炉に
おいて、被加熱物挿入空間を電気抵抗率が６Ω・
cm以上の炭素多孔体による断熱材で炉殻中に形成
し、かつ該空間二面の垂直壁面に沿つて起立しか
つその長手方向に伸展する炭素又は黒鉛の板状の
発熱体を該空間中に設けたことを特徴とする高温
加熱炉。 ２ 前記板状の発熱体への通電端子を炉底面に突
出させてなる特許請求の範囲第１項記載の高温加
熱炉。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62207912A JPS6452393A (en) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | High temperature heating furnace by carbon heating body |
| US07/184,224 US4873423A (en) | 1987-08-21 | 1988-04-21 | High temperature heating furnace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62207912A JPS6452393A (en) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | High temperature heating furnace by carbon heating body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6452393A JPS6452393A (en) | 1989-02-28 |
| JPH0456437B2 true JPH0456437B2 (ja) | 1992-09-08 |
Family
ID=16547623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62207912A Granted JPS6452393A (en) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | High temperature heating furnace by carbon heating body |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4873423A (ja) |
| JP (1) | JPS6452393A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0411394U (ja) * | 1990-05-22 | 1992-01-30 | ||
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1988
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Also Published As
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