JP2023020749A

JP2023020749A - 超高温加熱炉の電極装置

Info

Publication number: JP2023020749A
Application number: JP2021126293A
Authority: JP
Inventors: 浩也稲本; Hiroya Inamoto; 照昌金井; Terumasa Kanai; 上士岡島; Joji Okajima
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2021-07-30
Filing date: 2021-07-30
Publication date: 2023-02-09
Anticipated expiration: 2041-07-30
Also published as: JP7081030B1

Abstract

【課題】円管状のスリーブ内において黒鉛電極部を支持するセラミックス絶縁体の溶損を抑制することができる超高温加熱炉の電極装置を提供する。【解決手段】スリーブ６４内において、セラミックス絶縁体であるアルミナ磁器製の第２円管状碍子８２とスリーブ６４の開口との間に、第２円管状碍子８２を遮蔽するように設けられ、第２円管状碍子８２よりも高融点を有するセラミックス遮蔽物８４が、備えられている。これにより、円管状のスリーブ６４内において黒鉛電極部６８を支持する第２円管状碍子８２の溶損を抑制することができる。稼働率を大きく向上させることができる。【選択図】図５

Description

本発明は、ヒータを用いて熱処理を行なう超高温加熱炉の電極装置の構造に関する。

カーボン繊維やグラファイトシート、燃料電池用ガス拡散層基材等を製造するための黒鉛化処理等では、２０００℃以上の超高温領域で熱処理を行なうことが求められている。このような２０００℃程度の超高温領域で熱処理が行なわれる超高温加熱炉では、炉内に設けられたカーボンヒータに給電する電極装置が、炉壁を貫通した状態で備えられる。このような超高温加熱炉に用いられる電極装置は、カーボンヒータに接続された黒鉛電極部と、その黒鉛電極部に高融点金属製の接続部を介して接続された水冷金属電極部とを備え、炉体に貫通する状態で設けられた円管状のスリーブ内に、たとえばアルミナ製の円環状或いは円筒状のセラミックス絶縁体を介して支持されている。たとえば特許文献１に記載された電極装置がそれである。

これにより、水冷金属電極部の接続部が高温によって機械的強度が著しく損なわれることが抑制され、２０００℃以上の超高温領域で熱処理を行なうことが可能になったとされている。

実開昭５８－９０６９４号公報

ところで、上記の電極装置では、黒鉛電極部、高融点金属製の接続部、および水冷金属電極部のうち、円管状のスリーブ内において少なくとも黒鉛電極部を支持するセラミックス絶縁体は、円管状のスリーブの開口側から入射する高エネルギの輻射線に晒されることや、構造的にスリーブ内において移動し易い場合には、スリーブの開口側へ移動して、炉内からの高エネルギの輻射線に一層晒されるので、溶損する恐れがあった。このような不都合は、２５００℃から３０００℃の超高温領域となるほど、顕著となっていた。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、円管状のスリーブ内において黒鉛電極部を支持するセラミックス絶縁体の溶損を抑制することができる超高温加熱炉の電極装置を提供することにある。

本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、炉壁を貫通して設けられたスリーブの開口とスリーブ内において、黒鉛電極部等を支持するセラミックス絶縁体とスリーブの開口との間に黒鉛電極部の外周面から突き出す突起を設けると、セラミックス絶縁体の溶損が好適に抑制されることを見出した。本発明はかかる知見に基づいてなされたものである。

すなわち、第１発明の要旨とするところは、（ａ）金属電極部と前記金属電極部に接続された黒鉛電極部とを備え、超高温加熱炉の炉壁を貫通して固設されたスリーブ内に前記黒鉛電極部がセラミックス絶縁体を径方向に介して配置され、前記黒鉛電極部が前記炉壁の内側に配置されているカーボンヒータに接続された、超高温加熱炉の電極装置であって、（ｂ）前記スリーブ内において、前記セラミックス絶縁体と前記スリーブの開口との間に黒鉛電極部の外周面から突き出す突起を、備えることにある。

第２発明の要旨とするところは、第１発明において、前記超高温加熱炉は、６面の炉壁で囲まれた炉室を有し、前記カーボンヒータは、前記６面の炉壁の内側にそれぞれ配置されていることにある。

第３発明の要旨とするところは、第１発明又は第２発明において、前記スリーブ内において、前記セラミックス絶縁体と突起との間に、前記セラミックス絶縁体よりも高融点を有するセラミックス遮蔽物が、配置されていることにある。

第４発明の要旨とするところは、第３発明において、前記セラミックス絶縁体は、アルミナ磁器であり、前記セラミックス遮蔽物は、窒化アルミニウム、炭化珪素、ジルコニア、窒化ホウ素のうちのいずれかの材料から製造されたものであることにある。

すなわち、第１発明の超高温加熱炉の電極装置によれば、金属電極部と前記金属電極部に接続された黒鉛電極部とを備え、超高温加熱炉の炉壁を貫通して固設されたスリーブ内に前記黒鉛電極部がセラミックス絶縁体を径方向に介して配置され、前記黒鉛電極部が前記炉壁の内側に配置されているカーボンヒータに接続された、超高温加熱炉の電極装置であって、前記スリーブ内において、前記セラミックス絶縁体と前記スリーブの開口との間に黒鉛電極部の外周面から突き出す突起を、備えている。これにより、炉内からスリーブ内へ入射する輻射線が、黒鉛電極部の外周面から突き出す突起によって遮られるので、黒鉛電極部を電気的絶縁状態で支持するセラミックス絶縁体の溶損が好適に抑制される。また、特に電極装置が外殻の天井や扉に設けられる場合において、前記セラミックス絶縁体が前記突起に干渉して前記スリーブ内から脱落することが好適に抑制される。

第２発明の超高温加熱炉の電極装置によれば、前記超高温加熱炉は、６面の炉壁で囲まれた炉室を有し、前記カーボンヒータは、前記６面の炉壁の内側にそれぞれ配置されていることから、超高温の炉室内からの高いエネルギの輻射線が円管状のスリーブ内へ入射しても、黒鉛電極部の外周面から突き出す突起によって、黒鉛電極部を電気的絶縁状態で支持するセラミックス絶縁体の溶損を抑制することができる。

第３発明の超高温加熱炉の電極装置によれば、前記スリーブ内において、前記セラミックス絶縁体と突起との間に、前記セラミックス絶縁体よりも高融点を有するセラミックス遮蔽物が、配置されているので、円管状のスリーブ内において黒鉛電極部を電気的絶縁状態で支持するセラミックス絶縁体の溶損を抑制することができる。

第４発明の超高温加熱炉の電極装置によれば、前記セラミックス絶縁体は、アルミナ磁器であり、前記セラミックス遮蔽物は、窒化アルミニウム、炭化珪素、ジルコニア、窒化ホウ素のうちのいずれかの材料から製造されたものである。セラミックス絶縁体は、アルミナ磁器よりも高融点の窒化アルミニウム、炭化珪素、ジルコニア、窒化ホウ素から構成されるので、円管状のスリーブ内において黒鉛電極部を支持するセラミックス絶縁体の溶損を抑制することができる。

本発明の一実施例の超高温加熱炉の一例を、一部を切り欠いて示す正面図である。図１の超高温加熱炉の平面断面図であって、図１のＩＩ－ＩＩ視断面図である。図１の超高温加熱炉の縦断面図であって、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ視断面図である。図１の超高温加熱炉に備えられている電極を拡大して説明する断面図である。図４の電極装置の要部を拡大して示す図である。本発明の他の実施例の電極装置の要部を拡大して示す図であって、図５に相当する図である。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例の超高温加熱炉（以下、加熱炉という）１０を、一部を切り欠いて示す正面図である。図２は、加熱炉１０の平面断面図を示し、図３は、加熱炉１０の縦断面図を示している。加熱炉１０は、基台１１上に固設された箱型の外殻１２と、外殻１２の内側に設けられた角筒型断熱ユニット１４および平型断熱ユニット１６と、外殻１２と角筒型断熱ユニット１４または平型断熱ユニット１６とを貫通する複数個の電極装置１８の先端部に支持されることにより、角筒型断熱ユニット１４および平型断熱ユニット１６の内側において箱型の外殻１２の６面に沿ってそれぞれ設けられたカーボンヒータ２０と、カーボンヒータ２０のそれぞれの内側において図示しない被処理物を６面加熱状態で載置するために外殻１２に着脱可能に固定された載置台２１とを備えている。

箱型の外殻１２は、その６面のうちの水平方向に対向する２面を除く４面に対応した角筒型の外殻本体２２と、上記水平方向に対向する２面に対応する外殻本体２２の正面側開口２４および裏面側開口２６をそれぞれ気密に閉じる一対の正面側外殻板２８および裏面側外殻板３０とを、備えている。正面側外殻板２８の周縁部は、複数個のアクチュエータ付締結装置３２によって着脱可能すなわち開閉可能に外殻本体２２の正面側開口２４に締結され、裏面側外殻板３０の周縁部は、複数個のハンドル付締結装置３４によって着脱可能すなわち開閉可能に外殻本体２２の裏面側開口２６に締結されている。なお、一対の正面側外殻板２８および裏面側外殻板３０の一方のみが開閉可能に外殻本体２２に締結され、他方は外殻本体２２に固定されていてもよい。

外殻本体２２と一対の正面側外殻板２８および裏面側外殻板３０とは、複数の補強リブ板３６を有する外板３８と、外板３８との間に冷媒を通る間隙Ｄを隔てて外板３８に液密に固定された内板４０とを、それぞれ備えている。外殻本体２２と正面側外殻板２８および裏面側外殻板３０とは、それぞれ耐熱鋼板たとえばステンレス鋼板製であって、外殻１２の温度上昇を抑制し、角筒型断熱ユニット１４および平型断熱ユニット１６を冷却するための液冷ジャケットとしても機能している。正面側外殻板２８は、被処理物を出し入れするときに開閉される扉として機能し、裏面側外殻板３０は、複数枚のカーボン繊維製のフェルト４６、および、一対の外側挟持板４８および内側挟持板５０等の断熱部材を交換する作業を行なうときに開閉される扉として機能する。

角筒型断熱ユニット１４は、外殻１２の６面のうちの前記相対向する２面を除く４面に対応する外殻本体２２内に位置し、複数の電極装置１８により外殻本体２２着脱可能に設けられた、耐熱鋼製たとえばステンレス鋼製の内枠材４２と、外殻１２の４面の内壁面すなわち外殻本体２２の４面に対向するように内枠材４２に固定された複数個の断熱パネル４４とを、一体的に有し、外殻本体２２内に載置されている。本実施例では、外殻１２および断熱パネル４４が、加熱炉１０の６面の炉壁を構成し、６面の炉壁の内側にはカーボンヒータ２０が設けられ、加熱炉１０内には、その６面の炉壁に囲まれた炉室が形成されている。炉室内において、カーボンヒータ２０により囲まれた空間が、超高温とされるようになっている。

断熱パネル４４は、所定厚みに積層された複数枚のカーボン繊維製のフェルト４６が、一対の外側挟持板４８および内側挟持板５０の積層体によりカーボン繊維製のフェルト４６の厚み方向に挟持されたものであり、それらを貫通耐熱ボルト５２によって内枠材４２に着脱可能に固定されている。本実施例では、それら複数枚のカーボン繊維製のフェルト４６、および、一対の外側挟持板４８および内側挟持板５０が、断熱部材として機能している。

図４は、外殻１２に固定されてカーボンヒータ２０を支持する電極装置１８を示している。電極装置１８は、炉壁を構成する外殻本体２２、および正面側外殻板２８または裏面側外殻板３０と断熱パネル４４とにそれぞれ貫通した状態で設けられているが、相互に同様に構成されているので、図９では外殻本体２２に設けられた例を代表して示している。図９において、外殻本体２２には、電極装置１８を通すための円管部材６２が外殻本体２２を貫通した状態で外殻本体２２に溶接によって液密に設けられており、断熱パネル４４には、黒鉛製円管状のスリーブ６４が断熱パネル４４を貫通した状態で固設されている。

電極装置１８は、短円柱状の金属電極部６６と、金属電極部６６に同心状態で連ねて固定された円柱状の黒鉛電極部６８とを、備えている。金属電極部６６には、外側端面に開口する止まり穴７０が形成されており、止まり穴７０には、止まり穴７０内に冷却水を循環させる配管７２が接続されている。金属電極部６６は、熱良導体である銅、銅合金、アルミニウム合金等の金属導電体から構成されており、加熱炉１０の稼働時には水等の冷媒により常時冷却される水冷電極部である。

外殻本体２２の外側には、電極装置１８を固定するための所定厚みの座板７４が溶接によって固定されており、金属電極部６６から外周側に一体的に突き出した取付フランジ７６が絶縁シート７８を介して締結ねじ７９によって座板７４に締結されることにより、電極装置１８が円管部材６２を貫通した状態で外殻本体２２に固定されている。円管部材６２の内周面と金属電極部６６の外周面との間には、円管部材６２よりも小径の第１円管状碍子８０が径方向に介在させられており、円管部材６２と金属電極部６６との間の電気的な絶縁が維持されている。

金属電極部６６に同心状態で連ねて固定された円柱状の黒鉛電極部６８は、好適には、金属電極部６６よりも大径で、第１円管状碍子８０の外径と略同径である。黒鉛電極部６８の外側端部には、黒鉛電極部６８の外周面とスリーブ６４の内周面との間で径方向に介在する状態で、第１円管状碍子８０の端部と重なる第２円管状碍子８２が嵌め着けられて、黒鉛電極部６８の電気的な絶縁が維持されている。第２円管状碍子８２は、その外側端部を除いて黒鉛製円管状のスリーブ６４内に嵌め入れられ、黒鉛電極部６８の外周面とスリーブ６４の内周面との間においてセラミックス絶縁体として機能している。これにより、黒鉛電極部６８の外側端部が、第２円筒状碍子８２によって被覆されている。また、黒鉛製円管状のスリーブ６４とその内側に挿入されている円柱状の黒鉛電極部６８との間に、所定の隙間Ｐが形成されている。第１円管状碍子８０および第２円管状碍子８２は、それぞれセラミック絶縁体であり、好適にはアルミナ磁器製である。

図５に拡大して示すように、黒鉛製円管状のスリーブ６４内において第２円管状碍子８２とスリーブ６４の内側開口との間には、第２円管状碍子８２とスリーブ６４の内側開口との間の黒鉛電極部６８の外周面には、セラミックス遮蔽物８４とスリーブ６４の開口との間に環状の突起８５が、径方向外側へ突き出した状態で形成されている。この突起８５は、カーボンヒータ２０や炉内からスリーブ６４内へ入射する輻射線を遮蔽して第２円管状碍子８２を保護するために、第２円管状碍子８２の径方向高さと同様の高さ寸法を有しているが、必ずしも円管状碍子８２の径方向高さと同様の高さ寸法を有していなくてもよい。また、突起８５は、周方向において連続して突き出した環状突起であることが望ましいが、第２円管状碍子８２への輻射線の遮蔽に寄与する形状であれば、第２円管状碍子８２の径方向高さよりも低くてもよいし、周方向の一部が切り欠かかれていてもよい。

図４に戻って、黒鉛電極部６８の内側端部が、カーボンヒータ２０の端部が連結されたブロック９０に着脱可能に連結されることで、電極装置１８がカーボンヒータ２０を支持した状態でカーボンヒータ２０に接続されている。カーボンヒータ２０は、電極装置１８から低電圧且つ高電流の電力が供給されることにより、２０００℃～３０００℃の超高温領域で発熱させられる。

加熱炉１０では、載置台２１上の被処理物に対して、非酸化性雰囲気たとえば窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気下において２０００℃～３０００℃の超高温領域、好ましくは２５００℃～３０００℃の超高温領域で黒鉛化処理が繰り替えされると、カーボン繊維製のフェルト４６、断熱ボード５４、黒鉛板５６などの断熱部材が消耗するので、所定の周期で、角筒型断熱ユニット１４および平型断熱ユニット１６の交換が行なわれる。このとき、載置台２１、カーボンヒータ２０、電極装置１８、図示しない温度センサ等を取り外すことで、断熱部材が消耗した角筒型断熱ユニット１４および平型断熱ユニット１６を容易に取り外すことができ、且つ新たな角筒型断熱ユニット１４および平型断熱ユニット１６を位置決めして電極装置１８、カーボンヒータ２０等を装着することで、位置決めされ且つ固定される。

以上のように構成された加熱炉１０では、載置台２１上の被処理物に対して、非酸化性雰囲気下たとえば窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気下において２０００℃～３０００℃の超高温領域、たとえば２５００℃～３０００℃の超高温領域で黒鉛化処理が行なわれる場合には、炉内のカーボンヒータ２０等から高エネルギの輻射線が発生し、スリーブ６４の内側開口内へ入り込む。このとき、黒鉛電極部８８の外周面から突き出した突起８５が、アルミナ磁器製の第２円管状碍子８２を高エネルギの輻射線から遮蔽するので、第２円管状碍子８２が高エネルギの輻射線を受けることが回避され、第２円管状碍子８２の溶損が抑制される。

上述のように、本実施例の加熱炉１０の電極装置１８によれば、スリーブ６４内において、セラミックス絶縁体であるアルミナ磁器製の第２円管状碍子８２とスリーブ６４の開口との間に、黒鉛電極部８８の外周面から突き出した突起８５が設けられ、第２円管状碍子８２がスリーブ６４内に入射する輻射線から遮蔽される。これにより、円管状のスリーブ６４内において黒鉛電極部６８を支持する第２円管状碍子８２の溶損を抑制することができる。また、特に電極装置１８の配置姿勢によっては、第２円管状碍子８２のスリーブ６４からの脱落が突起８５により阻止される。特に電極装置１８が外殻１２の天井や、扉として機能する正面側外殻板２８に設けられる場合には、そのような効果が顕著となる。

また、本実施例の加熱炉１０の電極装置１８によれば、超高温加熱炉１０は、６面の炉壁で囲まれた炉室を有し、カーボンヒータ２０は、６面の炉壁の内側にそれぞれ配置されていることから、超高温の炉室内からの高いエネルギの輻射線が円管状のスリーブ６４内へ入射しても、黒鉛電極部８８の外周面から突き出す突起８５によって、黒鉛電極部８８を電気的絶縁状態で支持する第２円環状碍子（セラミックス絶縁体）８２の溶損を抑制することができる。

次に、本発明の他の実施例の電極装置１１８を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図６において、電極装置１１８は、電極装置１８に対して、第２円管状碍子８２と突起８５との間に、カーボンヒータ２０や炉内からの輻射線から第２円管状碍子８２を遮蔽する円環状のセラミックス遮蔽物８４が介在させられている点で相違し、他は同様に構成されている。

電極装置１１８は、黒鉛製円管状のスリーブ６４内において第２円管状碍子８２と突起８５との間に、カーボンヒータ２０や炉内からの輻射線に対して第２円管状碍子８２を遮蔽する円環状のセラミックス遮蔽物８４を、備えている。セラミックス遮蔽物８４は、第２円管状碍子８２の融点よりも高い融点を有する物質、たとえば窒化アルミニウム、炭化珪素、ジルコニア、窒化ホウ素のうちのいずれかのセラミック材料から構成されている。

本実施例の加熱炉１０の電極装置１１８によれば、スリーブ６４内において、セラミックス絶縁体であるアルミナ磁器製の第２円管状碍子８２と突起８５との間に、第２円管状碍子８２を輻射線から遮蔽するセラミックス遮蔽物８４が、備えられているので、円管状のスリーブ６４内において黒鉛電極部６８を支持する第２円管状碍子８２の溶損が一層抑制される。

また、本実施例の加熱炉１０の電極装置１８によれば、セラミックス遮蔽物８４は、窒化アルミニウム、炭化珪素、ジルコニア、窒化ホウ素のうちのいずれかの材料から製造されたものである。それら窒化アルミニウム、炭化珪素、ジルコニア、窒化ホウ素は、アルミナ磁器製の第２円管状碍子８２よりも高融点であるので、円管状のスリーブ６４内において黒鉛電極部６８を支持する第２円管状碍子８２の溶損を抑制することができる。

以上、本発明を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例において、スリーブ６４内において、円環状のセラミックス遮蔽物８４が、第２円管状碍子８２とスリーブ６４の開口との間に１個配置されていたが、複数個のセラミックス遮蔽物８４が配置されていてもよい。

また、前述の実施例において、円環状の突起８５あるいはセラミックス遮蔽物８４は、第２円管状碍子８２に隣接した位置に配設されていたが、必ずしも隣接した位置でなく、スリーブ６４内であれば、第２円管状碍子８２から離隔した位置であってもよい。

また、前述の実施例において、金属電極部６６と金属電極部６６に接続された黒鉛電極部６８とが直接接続されていたが、たとえばモリブデン等の高融点金属製の接続部材を介して間接的に接続されていてもよい。

また、前述の実施例において、突起８５の高さは、第２円管状碍子８２と同程度の高さであったが、第２円管状碍子８２の高さより低くてもよい。この場合でも、突起８５が、輻射線を遮蔽する機能を持つ。

また、前述の実施例において、突起８５は、黒鉛電極部６８の外周面のうちの第２円管状碍子８２又はセラミックス遮蔽物８４に隣接した位置から突設されていたが、セラミックス遮蔽物８４とスリーブ６４の開口との間の位置に突設されていてもよい。

また、前述の実施例の電極装置１８は、単独炉形式の超高温加熱炉１０の炉室を囲む炉壁に備えられていたが、たとえば連続炉形式の超高温加熱炉やシャトル炉形式の超高温加熱炉の炉壁に備えられていてもよい。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

１０：超高温加熱炉
１８、１１８：電極装置
６４：スリーブ
６４ａ：スリーブの開口
６６：金属電極部
６８：黒鉛電極部
８２：第２アルミナ碍子（セラミックス絶縁体）
８４：セラミックス遮蔽物
８５：突起

すなわち、第１発明の要旨とするところは、（ａ）金属電極部と前記金属電極部に連ねて接続された黒鉛電極部とを備え、超高温加熱炉の炉壁を構成する水冷式の外殻および断熱パネルをそれぞれ貫通して固設された円筒部材及びリーブ内に前記黒鉛電極部の外側端部がセラミックス絶縁体を径方向に介して配置され、前記黒鉛電極部の内側端部が前記炉壁の内側に配置されているカーボンヒータに接続された、超高温加熱炉の電極装置であって、（ｂ）前記スリーブ内において、前記セラミックス絶縁体と前記スリーブの開口との間に黒鉛電極部の外周面から突き出す突起を、備え、（ｃ）前記金属電極部は、前記炉壁に固定され、（ｄ）前記金属電極部には、冷却水を循環させる配管が接続された止まり穴が形成されていることにある。

すなわち、第１発明の超高温加熱炉の電極装置によれば、金属電極部と前記金属電極部に連ねて接続された黒鉛電極部とを備え、超高温加熱炉の炉壁を構成する水冷式の外殻および断熱パネルをそれぞれ貫通して固設された円筒部材及びスリーブ内に前記黒鉛電極部の外側端部がセラミックス絶縁体を径方向に介して配置され、前記黒鉛電極部の内側端部が前記炉壁の内側に配置されているカーボンヒータに接続された、超高温加熱炉の電極装置であって、前記スリーブ内において、前記セラミックス絶縁体と前記スリーブの開口との間に黒鉛電極部の外周面から突き出す突起を、備え、前記金属電極部は、前記炉壁に固定され、前記金属電極部には、冷却水を循環させる配管が接続された止まり穴が形成されている。これにより、炉内からスリーブ内へ入射する輻射線が、黒鉛電極部の外周面から突き出す突起によって遮られるので、黒鉛電極部を電気的絶縁状態で支持するセラミックス絶縁体の溶損が好適に抑制される。また、特に電極装置が外殻の天井や扉に設けられる場合において、前記セラミックス絶縁体が前記突起に干渉して前記スリーブ内から脱落することが好適に抑制される。

すなわち、第１発明の要旨とするところは、（ａ）金属電極部と前記金属電極部に連ねて接続された黒鉛電極部とを備え、超高温加熱炉の炉壁を構成する水冷式の外殻および断熱パネルをそれぞれ貫通して固設された円筒部材及びリーブ内に前記黒鉛電極部の外側端部がセラミックス絶縁体を径方向に介して配置され、前記黒鉛電極部の内側端部が前記炉壁の内側に前記炉壁の内壁面と平行に配置されている長手状の一対のカーボンヒータに接続された、超高温領域で黒鉛化処理を行なう超高温加熱炉の電極装置であって、（ｂ）前記スリーブ内において、前記セラミックス絶縁体と前記スリーブの開口との間に黒鉛電極部の外周面から突き出す突起を、備え、（ｃ）前記金属電極部は、前記炉壁に固定され、（ｄ）前記金属電極部には、冷却水を循環させる配管が接続された止まり穴が形成され、（ｅ）前記黒鉛電極部の内側端部は、前記炉壁の内側において、前記炉壁の内壁面と平行な長手状のブロックを介して前記一対のカーボンヒータの端部と接続され、（ｆ）前記長手状のブロックは、前記黒鉛電極部の径よりも大きい幅寸法を有し、（ｇ）前記長手状のブロックの長手方向の中央部に前記黒鉛電極部の内側端部が接続され、前記長手状のブロックの長手方向の両端部に前記一対のカーボンヒータの端部がそれぞれ接続されていることにある。

第１発明の超高温加熱炉の電極装置によれば、金属電極部と前記金属電極部に連ねて接続された黒鉛電極部とを備え、超高温加熱炉の炉壁を構成する水冷式の外殻および断熱パネルをそれぞれ貫通して固設された円筒部材及びスリーブ内に前記黒鉛電極部の外側端部がセラミックス絶縁体を径方向に介して配置され、前記黒鉛電極部の内側端部が前記炉壁の内側に配置されているカーボンヒータに接続された、超高温加熱炉の電極装置であって、前記スリーブ内において、前記セラミックス絶縁体と前記スリーブの開口との間に黒鉛電極部の外周面から突き出す突起を、備え、前記金属電極部は、前記炉壁に固定され、前記金属電極部には、冷却水を循環させる配管が接続された止まり穴が形成され、前記黒鉛電極部の内側端部は、前記炉壁の内側において、前記炉壁の内壁面と平行な長手状のブロックを介して前記一対のカーボンヒータの端部と接続され、前記長手状のブロックは、前記黒鉛電極部の径よりも大きい幅寸法を有し、前記長手状のブロックの長手方向の中央部に前記黒鉛電極部の内側端部が接続され、前記長手状のブロックの長手方向の両端部に前記一対のカーボンヒータの端部がそれぞれ接続されている。これにより、炉内からスリーブ内へ入射する輻射線が、黒鉛電極部の外周面から突き出す突起によって遮られるので、黒鉛電極部を電気的絶縁状態で支持するセラミックス絶縁体の溶損が好適に抑制される。また、特に電極装置が外殻の天井や扉に設けられる場合において、前記セラミックス絶縁体が前記突起に干渉して前記スリーブ内から脱落することが好適に抑制される。

Claims

金属電極部と前記金属電極部に接続された黒鉛電極部とを備え、超高温加熱炉の炉壁を貫通して固設されたスリーブ内に前記黒鉛電極部がセラミックス絶縁体を径方向に介して配置され、前記黒鉛電極部が前記超高温加熱の前記炉壁の内側に配置されているカーボンヒータに接続された、超高温加熱炉の電極装置であって、
前記スリーブ内において、前記セラミックス絶縁体と前記スリーブの開口との間に黒鉛電極部の外周面から突き出す突起を、備える
ことを特徴とする超高温加熱炉の電極装置。
第２発明の要旨とするところは、第１発明において、前記超高温加熱炉は、６面の炉壁で囲まれた炉室を有し、前記カーボンヒータは、前記６面の炉壁の内側にそれぞれ配置されている
ことを特徴とする請求項１の超高温加熱炉の電極装置。
前記スリーブ内において、前記セラミックス絶縁体と突起との間に、前記セラミックス絶縁体よりも高融点を有するセラミックス遮蔽物が、配置されている
を特徴とする請求項１又は２の超高温加熱炉の電極装置。
前記セラミックス絶縁体は、アルミナ磁器であり、
前記セラミックス遮蔽物は、窒化アルミニウム、炭化珪素、ジルコニア、窒化ホウ素のうちのいずれかの材料から製造されたものである
ことを特徴とする請求項３の超高温加熱炉の電極装置。