JPH0659800U - 電気抵抗炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コの字発熱体を炉内四周の側面の同一軸に取
り付けすることを特徴とし、炉内の任意の位置に発熱体
を配置することによって、炉内温度分布を著しく改善し
て、セラミック製品や電子部品の焼成などの焼成得率の
向上を目的とする。 【構成】 縦型炉の炉構造において、直交して隣合わせ
となっている炉内側面の同一軸面に、コの字発熱体を取
り付けすることを特徴とする抵抗炉である。さらに、コ
の字発熱体の取り付けのために、炉体側面の少なくとも
一面が開閉されて、炉内が解放される構造を有してい
る。発熱体の取り付けの間隔は炉内の四周側面の任意の
同一軸面に、適当に配置することが可能となっている。
また、細かく細分化された電気回路を有し、それぞれの
電気回路の熱電対から温度検知して出力信号を発信し、
制御器により電力を加減しながら、それぞれの制御回路
の温度制御をする事を可能にした制御機構からなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、コの字型セラミックス発熱体による電気抵抗加熱炉（以下は抵抗炉 という）に関し、特に均一な温度分布を必要とするセラミックスの製品や電子部 品等の加熱や焼成などに用いられる抵抗炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来からセラミックスの製品や電子部品の加熱や焼成においては、精密な温度 制御が比較的容易な電気抵抗加熱方式による抵抗炉が多く使用されている。また 近年では、セラミックス製品や電子部品は多品種少量生産の傾向が強く、バッチ 式抵抗炉による加熱処理や焼成処理が多く採用されるようになってきている。 従来のバッチ式抵抗炉の構造は、炉内の温度分布を均一にするために、タテ型 炉の場合は炉内四周側面に棒状の発熱体を井桁に取り付けしたり、ヨコ型炉の場 合は、天井部と炉床部の上下部分と両側面には垂直に棒状の発熱体が取り付けて いた。さらに、発熱体をいくつかの回路に区分して、その区分された電気回路の 温度制御を、それぞれ電力制御を行いながら各回路の温度を制御し、均一な温度 分布を得ることを行っている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

従来方式の抵抗炉では、炉内四周側面に棒状のセラミックス発熱体を取り付け する場合に、タテ型炉の場合でもヨコ型炉の場合でもいずれでも直交する側面で の発熱体の取り付けが井桁構造となるため、それぞれの隣合わせの側面の発熱体 用の貫通孔は、間隔をずらす必要があった。そのために直交する隣合わせの側面 では、それぞれの面で発熱体を同一軸面で取り付けできないことになり、発熱体 の取り付け本数を増やしたり、必要位置に発熱体を配置できないなどの理由によ って炉内の四周側面の温度分布を常に均一に保ちながら温度制御を行うことは困 難であった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するために、コの字型セラミックス発熱体を直交する隣合わ せの側面において同一軸面に取り付けして、本数も適宜に必要数配置することに より、炉内の四周空隙域に任意に発熱体を装着できる構造とした。さらに、炉内 四周側面に装着された発熱体で複数の制御回路を構成し、それぞれの制御回路が その構成回路の数だけ独立して温度制御ができるようにした。本考案はタテ型炉 について検討したが、ヨコ型炉に採用してもなんら問題はない。

【０００５】

【作用】

コの字型セラミックス発熱体をタテ型抵抗炉に使用した例を図１に示した。図 １（ａ）に平面断面図及び図１（ｂ）に正面の断面図を示す。棒状のコの字型発 熱体２は、炉内の側面において発熱面を水平に取り付け、かつ被加熱物に対して それぞれが直交する取り付け面を同一軸となるように炉内の四周側面に必要数量 が配置されている。さらに垂直方向に対しては、適当な任意の間隔で発熱体を取 り付けてある。炉内の垂直方向に対しては、発熱体を任意の取り付け間隔で上下 に配列し、被加熱物に対して、ムラなし加熱することが可能である。炉内の上下 方向には、複数の電気回路が構成され、その回路数だけ温度制御ができるように 構成してある。 本考案の抵抗炉は、コの字型セラミックス発熱体を炉内に取り付けるため、炉 体の少なくとも一側壁が移動あるいは開閉できる構造とし、発熱体の交換を容易 にしてある。もちろん、これ以外に炉体の断熱層ごとヒータ交換しても、あるい はヒータと断熱材をユニット化して装着、脱着してもかまわない。 図３（ａ）に本考案に使用したコの字型のセラミックス発熱体を示す。発熱体 は、中央に発熱部１１を有しその両端に発熱部より固有抵抗を低くした端部１２ が接続されていて、抵抗の高い中央の発熱部のみが発熱するようにしてある。従 来の棒状発熱体図３（ｂ）に比べ端部が同一平面内で発熱部に対し、直角になる よう接合されている。 セラミックス製品や電子部品の焼成には、金属ヒータより高温が得られるセラ ミックス発熱体を用いるのが一般的だが、本考案の抵抗炉では、とくにＳｉＣ， ＭｏＳｉ_２，ＬａＣｒＯ_２、またはＺｒＯ_２材質とした。これらの材質としたの はセラミックス発熱体として安定性があり、使用実績があるからである。またコ の字型としたのは発熱体の配置に自由度が増し、均一な加熱が得られやすいから である。図２に従来炉の代表的なものを示した。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案を実施例にもとづき説明する。 図１に示したタテ型抵抗炉は、有効炉内寸法Ｄ４４０×Ｈ８００ｍｍで周囲を アルミナ系断熱材１で囲い炉内の四周側面にコの字型炭化けい素質発熱体２が同 一軸面に沿って取り付けてある。また本炉は均熱化を目的とした管状マッフルφ １５０を内蔵している。発熱体の取り付け位置は炉内の直交する側面、すなわち 面５と面６，面７と面８，面６と面８，面５と面７のようにそれぞれ隣合わせの 側面においては、図１（ａ）に示すように四周側面の全域において同一軸面に発 熱体２を取り付けてある。図１（ｂ）において温度制御用の熱電対１０は、炉内 の上中下において三箇所に設置し、炉内の上中下を細分化して電力制御できるよ うにしてある。さらに、炉体の四周のうち一側壁が解放される構造にしてある。 本考案の抵抗炉と同仕様で従来の棒状発熱体を使用した例を図２に示した。従来 例においてもタテ型抵抗炉の炉内温度分布を良くするために、管状マッフルを内 蔵している。また四周側面に棒状の炭化けい素質発熱体φ２５×４４０×３００ を井桁構造にして取り付けてある。 上記に示した本考案の抵抗炉と従来方式の抵抗炉について通電昇温して、炉内 温度分布を測定した。温度条件は、ともに電力６８Ｋｗで２時間で１３００℃ま で昇温し、１３００℃で１時間保持した。測温は、白金ロジウム熱電対を用いて 行い炉内中央と四周壁近傍及び炉の長手方向の各測定点で測定した結果、１１０ ０℃では従来方式の抵抗炉が±５．０℃の温度差があったのに対して、本考案の 抵抗炉では±３．０℃と温度分布が改善された。さらに昇温し、炉内１３００℃ に保持して測定した結果、従来方式の抵抗炉が炉内温度差±７．５℃であったの に対し、本考案の抵抗炉では±４．０℃であった。従来方式に比べ、本考案方式 の抵抗炉は、その温度分布改善効果が大きいことがわかった。

【０００７】

【考案の効果】

従来からセラミックス製品や電子部品等の焼成においては２℃の温度差が得率 を１％下げるといわれており、本考案の抵抗炉によれば１０％程度の改善が見込 め、大幅なコスト低減が達成できる。 本考案はタテ型抵抗炉について説明したが、ヨコ型抵抗炉に本考案の方法を採 用しても何ら問題なく、タテ型抵抗炉と同様の効果が得られることは明らかであ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本考案方式のタテ型抵抗炉を示す図で
あり、（ａ）は、平面の断面図で、（ｂ）は、正面の断
面図である。

【図２】図２は、従来方式のタテ型抵抗炉を示す図であ
り、（ａ）は、平面の断面図であり、（ｂ）は、正面の
断面図である。

【図３】図３は、発熱体の外観を示す図であり、（ａ）
は、本考案方式のコの字型セラミックス発熱体、（ｂ）
は、棒状ストレートのセラミックス発熱体。

【図４】図４は、本考案によるヨコ型抵抗炉を示す、
（ａ）平面断面図、（ｂ）側面断面図である。

【符号の説明】

１ 炉体断熱層 ２ コの字型発熱体 ３ 棒状ストレート発熱体 ４ 抵抗炉前扉 ５，６，７，８ 炉内壁面 ９ 炉芯管 １０ 熱電対 １１ コの字型発熱体の発熱部 １２ コの字型発熱体の端部 １３ 棒状ストレート発熱体の発熱部 １４ 棒状ストレート発熱体の端部

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１２月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図４

【補正方法】削除

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱炉の炉内において、発熱体の取り付
   け面が直交して隣合わせとなる側面で同一軸面となるよ
   うに配置された、コの字型セラミックス発熱体を四周の
   炉壁に適当に配置して内蔵したことを特徴とする電気抵
   抗炉。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電気抵抗炉において、コ
   の字型セラミックス発熱体の取り付け及び取り外しのた
   め、炉体の側面の少なくとも一面が扉構造または取り外
   し可能で、開閉できることを特徴とする電気抵抗炉。
3. 【請求項３】 請求項１記載の電気抵抗炉において、コ
   の字型セラミックス発熱体がＳｉＣ，ＭｏＳｉ_２，Ｌａ
   ＣｒＯ_２または、ＺｒＯ_２のいずれかを用いた電気抵抗
   炉。