JP3015806B2 - 電気抵抗加熱装置 - Google Patents
電気抵抗加熱装置Info
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- JP3015806B2 JP3015806B2 JP4152072A JP15207292A JP3015806B2 JP 3015806 B2 JP3015806 B2 JP 3015806B2 JP 4152072 A JP4152072 A JP 4152072A JP 15207292 A JP15207292 A JP 15207292A JP 3015806 B2 JP3015806 B2 JP 3015806B2
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- 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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素／炭素複合材料か
ら成る抵抗要素を使用した電気抵抗加熱装置に関し、特
に、産業用の加熱炉に使用される１００ｋＷ以上の大出
力加熱装置に関する。
ら成る抵抗要素を使用した電気抵抗加熱装置に関し、特
に、産業用の加熱炉に使用される１００ｋＷ以上の大出
力加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日、大出力電気抵抗加熱装置におい
て、金属またはグラファイトから成る抵抗要素が使用さ
れている。金属製の抵抗要素は、重い上に非常な高温下
では使用不可能である。これに対してグラファイト製の
抵抗要素は、軽量で耐熱性も優れているが、脆い点が欠
点となっている。上述の欠点を克服するために、炭素／
炭素複合材料、つまり炭素から成る強化繊維構造要素を
具備して構成され、前記繊維強化構造要素が炭素により
高密度化された材料から成る抵抗要素が提案された。炭
素／炭素複合材料はグラファイトと同様の高温特性、す
なわち１３００°Ｃの比較的高温で使用可能な特性を備
えた高い機械的強度を有している。然しながら、炭素／
炭素複合材料は製造コストが高く付くという欠点を有し
ている。
て、金属またはグラファイトから成る抵抗要素が使用さ
れている。金属製の抵抗要素は、重い上に非常な高温下
では使用不可能である。これに対してグラファイト製の
抵抗要素は、軽量で耐熱性も優れているが、脆い点が欠
点となっている。上述の欠点を克服するために、炭素／
炭素複合材料、つまり炭素から成る強化繊維構造要素を
具備して構成され、前記繊維強化構造要素が炭素により
高密度化された材料から成る抵抗要素が提案された。炭
素／炭素複合材料はグラファイトと同様の高温特性、す
なわち１３００°Ｃの比較的高温で使用可能な特性を備
えた高い機械的強度を有している。然しながら、炭素／
炭素複合材料は製造コストが高く付くという欠点を有し
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的は
上述の問題点に鑑み、可能な限り製造コストを低減し、
最適化した炭素／炭素複合材料から成る抵抗要素を使用
した電気抵抗加熱装置を提供する事にある。
上述の問題点に鑑み、可能な限り製造コストを低減し、
最適化した炭素／炭素複合材料から成る抵抗要素を使用
した電気抵抗加熱装置を提供する事にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、嵌合により接
続するための両端を有する帯状の炭素／炭素複合材料か
ら成る抵抗要素（１０）と、炭素／炭素複合材料から成
る前記抵抗要素を互いに接続するための接続要素（１
２、１６、１８）であって、嵌合凹所（１２ａ、１２
ｂ、１２ｃ、１２ｄ）を有する接続要素（１２、１６、
１８）とを具備し、前記抵抗要素および接続要素が、前
記抵抗要素の一端と前記接続要素の嵌合凹所とを相補形
に相互に嵌合させることにより接続した電気抵抗加熱装
置を要旨とする。
続するための両端を有する帯状の炭素／炭素複合材料か
ら成る抵抗要素（１０）と、炭素／炭素複合材料から成
る前記抵抗要素を互いに接続するための接続要素（１
２、１６、１８）であって、嵌合凹所（１２ａ、１２
ｂ、１２ｃ、１２ｄ）を有する接続要素（１２、１６、
１８）とを具備し、前記抵抗要素および接続要素が、前
記抵抗要素の一端と前記接続要素の嵌合凹所とを相補形
に相互に嵌合させることにより接続した電気抵抗加熱装
置を要旨とする。
【０００５】本発明による電気加熱装置は、モジュラー
化された設計であるので共通の基本要素を利用して、異
なる出力の加熱装置に適用可能である。更に、炭素／炭
素複合材料は、機械加工するのに適しており部材を、例
えばあり形状に成形しても脆くなることはなく、従って
前記帯部材と接続要素とを少なくとも一部で、その整合
する輪郭により接続可能である。こうした接続により機
械的にも電気的にも良好な接続が得られる。炭素／炭素
複合材料により電気抵抗となる要素を製作する事によ
り、抵抗要素が同時に構造要素を構成するので、支持構
造要素は必要ない。
化された設計であるので共通の基本要素を利用して、異
なる出力の加熱装置に適用可能である。更に、炭素／炭
素複合材料は、機械加工するのに適しており部材を、例
えばあり形状に成形しても脆くなることはなく、従って
前記帯部材と接続要素とを少なくとも一部で、その整合
する輪郭により接続可能である。こうした接続により機
械的にも電気的にも良好な接続が得られる。炭素／炭素
複合材料により電気抵抗となる要素を製作する事によ
り、抵抗要素が同時に構造要素を構成するので、支持構
造要素は必要ない。
【０００６】前記帯部材と接続要素は繊維強化構造要素
を具備して構成されており、該繊維強化要素は炭素から
成り、そして炭素母材により高密度化されている。前記
繊維強化構造要素は、二次元の、或いは三次元の構造要
素とすることができる。二次元の構造要素は、一次元の
層（索または糸を平行に配列して構成したシート）また
は二次元の層、つまり布帛を積層する事により製作され
る。三次元の構造要素は、同一平面上にない３方向に延
びた繊維を有している。例えば、三次元的に織られた織
物や、二次元的な層を積層してニードルパンチ加工（ニ
ードリング）または糸の植え込み加工（インプランティ
ング）により三次元の構造要素を製作する。
を具備して構成されており、該繊維強化要素は炭素から
成り、そして炭素母材により高密度化されている。前記
繊維強化構造要素は、二次元の、或いは三次元の構造要
素とすることができる。二次元の構造要素は、一次元の
層（索または糸を平行に配列して構成したシート）また
は二次元の層、つまり布帛を積層する事により製作され
る。三次元の構造要素は、同一平面上にない３方向に延
びた繊維を有している。例えば、三次元的に織られた織
物や、二次元的な層を積層してニードルパンチ加工（ニ
ードリング）または糸の植え込み加工（インプランティ
ング）により三次元の構造要素を製作する。
【０００７】上述した繊維強化構造要素は、液体や気体
を利用した周知の方法で炭素母材により高密度化され
る。液体による高密度化は、前記構造要素に樹脂等の炭
素の先駆物質を含浸する工程を含んでおり、前記炭素の
先駆物質は、重合、熱分解される。所望の高密度化が得
られるまで、含浸−重合−熱分解のサイクルは数回繰り
返される。これに対して気体による高密度化は、化学物
質の蒸気の浸透により炭素母材を形成する工程を含んで
いる。
を利用した周知の方法で炭素母材により高密度化され
る。液体による高密度化は、前記構造要素に樹脂等の炭
素の先駆物質を含浸する工程を含んでおり、前記炭素の
先駆物質は、重合、熱分解される。所望の高密度化が得
られるまで、含浸−重合−熱分解のサイクルは数回繰り
返される。これに対して気体による高密度化は、化学物
質の蒸気の浸透により炭素母材を形成する工程を含んで
いる。
【０００８】前記抵抗要素たる帯部材は、予め製作され
た炭素／炭素複合材料から成るスラブから切り出され、
前記接続要素は、炭素／炭素複合材料から成るブランク
または中実部材を機械加工される。前記帯部材を構成す
る繊維強化構造要素を、布帛を積層して製作する場合に
は、各層は、帯部材が切り出されるスラブの面に対して
平行に配置される。抵抗要素を構成する前記帯部材と接
続要素は、機械加工された後適宜に熱分解炭素（パイロ
カーボン）により被覆される。この帯部材と接続要素に
化学物質の蒸気により蒸着された被覆層は、好ましくは
組み立て前に実施される。この熱分解炭素により被覆さ
れた抵抗要素は、寿命や挙動の点で改善されている事が
試験により確認された。特に、熱分解炭素により被覆し
ていない抵抗要素は劣化が早い。更に、熱分解炭素によ
り被覆していない場合、前記抵抗要素は、取扱中に残さ
れた指紋の影響を受けるが、被覆した場合にはこうした
影響は受けない。以下に、添付した図面に示した実施例
に基づいて本発明を更に詳細に説明するが、本発明がこ
の実施例に限定されないことは言うまでもない。
た炭素／炭素複合材料から成るスラブから切り出され、
前記接続要素は、炭素／炭素複合材料から成るブランク
または中実部材を機械加工される。前記帯部材を構成す
る繊維強化構造要素を、布帛を積層して製作する場合に
は、各層は、帯部材が切り出されるスラブの面に対して
平行に配置される。抵抗要素を構成する前記帯部材と接
続要素は、機械加工された後適宜に熱分解炭素（パイロ
カーボン）により被覆される。この帯部材と接続要素に
化学物質の蒸気により蒸着された被覆層は、好ましくは
組み立て前に実施される。この熱分解炭素により被覆さ
れた抵抗要素は、寿命や挙動の点で改善されている事が
試験により確認された。特に、熱分解炭素により被覆し
ていない抵抗要素は劣化が早い。更に、熱分解炭素によ
り被覆していない場合、前記抵抗要素は、取扱中に残さ
れた指紋の影響を受けるが、被覆した場合にはこうした
影響は受けない。以下に、添付した図面に示した実施例
に基づいて本発明を更に詳細に説明するが、本発明がこ
の実施例に限定されないことは言うまでもない。
【０００９】
【実施例】図１から図３を参照すると、本発明に係る加
熱抵抗器は１２個の矩形の平板帯部材１０1 から１０12
を具備している（図１は部分的に断面としている）。前
記帯部材１０1 から１０12は各々独立しており、１０1
から１０6 の帯部材から成る第１のグループと、１０7
から１０12の帯部材から成る第２のグループとして配設
されている。両者のグループの帯部材は、所定の軸線１
４に関して等角度間隔で同軸線１４に関して平行に配設
されている。前記第１のグループの各帯部材１０1 から
１０6 は、対応する前記第２のグループの各帯部材１０
7 から１０12と各々一直線に配列されており、各々対応
する接続プレート１２1 から１２6 により前記各帯部材
１０7 から１０12に接続されている。前記第１のグルー
プの２つの帯部材１０1 、１０4 は、反対側の端部で電
流フィーダ２０1 、２０2 に接続され、また他の４つの
帯部材は、接続棒部材１６1 、１６2 により各一対に接
続されており、これに対して前記第２のグループの帯部
材は、反対側の端部において接続ブロック１８1 から１
８3 により各一対に接続されている。
熱抵抗器は１２個の矩形の平板帯部材１０1 から１０12
を具備している（図１は部分的に断面としている）。前
記帯部材１０1 から１０12は各々独立しており、１０1
から１０6 の帯部材から成る第１のグループと、１０7
から１０12の帯部材から成る第２のグループとして配設
されている。両者のグループの帯部材は、所定の軸線１
４に関して等角度間隔で同軸線１４に関して平行に配設
されている。前記第１のグループの各帯部材１０1 から
１０6 は、対応する前記第２のグループの各帯部材１０
7 から１０12と各々一直線に配列されており、各々対応
する接続プレート１２1 から１２6 により前記各帯部材
１０7 から１０12に接続されている。前記第１のグルー
プの２つの帯部材１０1 、１０4 は、反対側の端部で電
流フィーダ２０1 、２０2 に接続され、また他の４つの
帯部材は、接続棒部材１６1 、１６2 により各一対に接
続されており、これに対して前記第２のグループの帯部
材は、反対側の端部において接続ブロック１８1 から１
８3 により各一対に接続されている。
【００１０】図４に、前記電流フィーダ２０1 から２０
2 に至る電流の回路を図示する。図４を参照すると、電
流は、前記帯部材１０1 と、該帯部材１０1 に対して一
直線に配列され前記接続プレート１２1 により接続され
た前記帯部材１０7 と、該帯部材１０7 と隣接し前記接
続ブロック１８1 により接続された前記帯部材１０
8 と、該帯部材１０8 に対して一直線に配列され前記接
続プレート１２2 により接続された前記帯部材１０
2 と、該帯部材１０2 と対面し前記接続棒部材１６1 に
より接続された前記帯部材１０5 と、該帯部材１０5 に
対して一直線に配列され前記接続プレート１２5 により
接続された前記帯部材１０11と、該帯部材１０11と隣接
し前記接続ブロック１８3 により接続された前記帯部材
１０12と、該帯部材１０12に対して一直線に配列され前
記接続プレート１２6 により接続された前記帯部材１０
6 と、該帯部材１０6 と対面し前記接続棒部材１６2 に
より接続された前記帯部材１０3 と、該帯部材１０3 に
対して一直線に配列され前記接続プレート１２3 により
接続された前記帯部材１０9 と、該帯部材１０9 と隣接
し前記接続ブロック１８2 により接続された前記帯部材
１０10と、該帯部材１０10に対して一直線に配列され前
記接続プレート１２4 により接続された前記帯部材１０
4 とを順次流れていく。前記各帯部材は、あり形状に成
形された端部１０ａ、１０ｂの部分を除いて、全長に渡
って同じ幅をしている。
2 に至る電流の回路を図示する。図４を参照すると、電
流は、前記帯部材１０1 と、該帯部材１０1 に対して一
直線に配列され前記接続プレート１２1 により接続され
た前記帯部材１０7 と、該帯部材１０7 と隣接し前記接
続ブロック１８1 により接続された前記帯部材１０
8 と、該帯部材１０8 に対して一直線に配列され前記接
続プレート１２2 により接続された前記帯部材１０
2 と、該帯部材１０2 と対面し前記接続棒部材１６1 に
より接続された前記帯部材１０5 と、該帯部材１０5 に
対して一直線に配列され前記接続プレート１２5 により
接続された前記帯部材１０11と、該帯部材１０11と隣接
し前記接続ブロック１８3 により接続された前記帯部材
１０12と、該帯部材１０12に対して一直線に配列され前
記接続プレート１２6 により接続された前記帯部材１０
6 と、該帯部材１０6 と対面し前記接続棒部材１６2 に
より接続された前記帯部材１０3 と、該帯部材１０3 に
対して一直線に配列され前記接続プレート１２3 により
接続された前記帯部材１０9 と、該帯部材１０9 と隣接
し前記接続ブロック１８2 により接続された前記帯部材
１０10と、該帯部材１０10に対して一直線に配列され前
記接続プレート１２4 により接続された前記帯部材１０
4 とを順次流れていく。前記各帯部材は、あり形状に成
形された端部１０ａ、１０ｂの部分を除いて、全長に渡
って同じ幅をしている。
【００１１】前記帯部材１０1 から１０6 と前記電流フ
ィーダの間に配置された、端部の要素（図１において頂
部の端部要素）の分解図を図５に示す。前記各電流フィ
ーダ２０は、コネクタにより導線に接続するのに適した
電極２２に取着された第１の要素２１と、第２の要素２
３とを具備しており、該第２の要素２３は、前記帯部材
１０のあり形状に形成された端部と整合する形状の凹部
２４を有している。前記第１の要素２１は、円盤２６に
形成された複数の貫通孔を介して、複数の接続ネジ２５
により前記第２の要素２３に取着されている。前記円盤
２６は、前記各電流フィーダの前記第１の要素２１と、
前記第２の要素２３との間に配置されている。前記帯部
材の端部は、前記軸線１４に対して半径方向に前記凹部
２４内に取着され、組み立てられる。このうようにして
組み立てられた各要素は、前記帯部材の端部に形成され
た貫通孔に接続ネジ（図示せず）を挿通し、前記凹部２
４の中央に形成されたネジ穴に螺着することにより固定
される。
ィーダの間に配置された、端部の要素（図１において頂
部の端部要素）の分解図を図５に示す。前記各電流フィ
ーダ２０は、コネクタにより導線に接続するのに適した
電極２２に取着された第１の要素２１と、第２の要素２
３とを具備しており、該第２の要素２３は、前記帯部材
１０のあり形状に形成された端部と整合する形状の凹部
２４を有している。前記第１の要素２１は、円盤２６に
形成された複数の貫通孔を介して、複数の接続ネジ２５
により前記第２の要素２３に取着されている。前記円盤
２６は、前記各電流フィーダの前記第１の要素２１と、
前記第２の要素２３との間に配置されている。前記帯部
材の端部は、前記軸線１４に対して半径方向に前記凹部
２４内に取着され、組み立てられる。このうようにして
組み立てられた各要素は、前記帯部材の端部に形成され
た貫通孔に接続ネジ（図示せず）を挿通し、前記凹部２
４の中央に形成されたネジ穴に螺着することにより固定
される。
【００１２】前記各接続棒部材１６の対面する端部に
は、前記帯部材１０と接続するのに適した前記凹部２４
と同様の凹部１６ａ、１６ｂが形成されている。これら
接続棒部材の端部は、接続ネジ２７と同様の接続ネジ１
７により前記帯部材に取着される。前記各接続ネジ１７
は、対応する帯部材を貫通し、前記凹部１６ａ、１６ｂ
の中央部に形成されたネジ穴に螺着される。絶縁ワッシ
ャ２９が前記接続棒部材１６1 と１６2 との間に配置さ
れており、両者を絶縁している。前記絶縁ワッシャ２９
は中央突起２９ａを具備しており、該中央突起２９ａは
前記接続棒部材１６1 、１６2 の中央に形成された小孔
内に挿入される。図５を参照すると、前記接続棒部材１
６1 、１６2 は各々端部の幅が広く形成されており、こ
の幅の広くなった端部に前記帯部材の端部を、前記接続
ネジと共に受承するのに適した凹部が形成されている。
は、前記帯部材１０と接続するのに適した前記凹部２４
と同様の凹部１６ａ、１６ｂが形成されている。これら
接続棒部材の端部は、接続ネジ２７と同様の接続ネジ１
７により前記帯部材に取着される。前記各接続ネジ１７
は、対応する帯部材を貫通し、前記凹部１６ａ、１６ｂ
の中央部に形成されたネジ穴に螺着される。絶縁ワッシ
ャ２９が前記接続棒部材１６1 と１６2 との間に配置さ
れており、両者を絶縁している。前記絶縁ワッシャ２９
は中央突起２９ａを具備しており、該中央突起２９ａは
前記接続棒部材１６1 、１６2 の中央に形成された小孔
内に挿入される。図５を参照すると、前記接続棒部材１
６1 、１６2 は各々端部の幅が広く形成されており、こ
の幅の広くなった端部に前記帯部材の端部を、前記接続
ネジと共に受承するのに適した凹部が形成されている。
【００１３】図６は前記接続プレート１２と、絶縁材よ
り形成された第１の支持部材３０を示しており、前記接
続プレート１２と第１の支持部材３０とにより、前記隣
接する帯部材１０1 から１０6 の端部は、対応する前記
帯部材１０7 から１０12の端部に接続される。前記接続
プレートの一方の端部には、あり形状をした２つの凹部
１２ａ、１２ｂが軸方向にオフセットされて形成されて
おり、また反対側の端部には対称配置された同様のあり
形状をした２つの凹部１２ｃ、１２ｄが軸方向にオフセ
ットされて形成されている。前記各凹部１２ａから１２
ｄは、前記帯部材１０の端部の形状と整合する。前記第
１の支持部材３０は６角形をしており、外周の各辺に一
様に配置された複数の凹部３１を有しており、角凹部３
１は前記角接続プレート１２を受承する。前記各接続プ
レート１２は、その凹部１２ａから１２ｄを外方に向た
状態で、各々対応する前記凹部３１と係合する。前記帯
部材１０7 から１０12の上方の端部は、前記凹部１２ｃ
または１２ｄと係合し、複数の接続ネジ３７（図１、３
参照）により前記接続プレート１２1 から１２6 と前記
第１の支持部材３０に取着される。前記接続ネジ３７
は、前記帯部材の端部を貫通し、次いで、対応する前記
各凹部１２ｃまたは１２ｄの中央に形成された小孔を貫
通し、前記第１の支持部材３０の各凹部３１の中央に形
成されたネジ孔に螺着される。前記帯部材１０1 から１
０6 の下方の端部は、前記凹部１２ａまたは１２ｂと係
合し、複数の接続ネジ３５（図１参照）により前記接続
プレート１２1 から１２6 に取着される。前記接続ネジ
３５は、前記帯部材の端部を貫通し、次いで、対応する
前記各凹部１２ａまたは１２ｂの中央に形成された小孔
を貫通し、接続ナット３６（図１参照）により螺着され
る。
り形成された第１の支持部材３０を示しており、前記接
続プレート１２と第１の支持部材３０とにより、前記隣
接する帯部材１０1 から１０6 の端部は、対応する前記
帯部材１０7 から１０12の端部に接続される。前記接続
プレートの一方の端部には、あり形状をした２つの凹部
１２ａ、１２ｂが軸方向にオフセットされて形成されて
おり、また反対側の端部には対称配置された同様のあり
形状をした２つの凹部１２ｃ、１２ｄが軸方向にオフセ
ットされて形成されている。前記各凹部１２ａから１２
ｄは、前記帯部材１０の端部の形状と整合する。前記第
１の支持部材３０は６角形をしており、外周の各辺に一
様に配置された複数の凹部３１を有しており、角凹部３
１は前記角接続プレート１２を受承する。前記各接続プ
レート１２は、その凹部１２ａから１２ｄを外方に向た
状態で、各々対応する前記凹部３１と係合する。前記帯
部材１０7 から１０12の上方の端部は、前記凹部１２ｃ
または１２ｄと係合し、複数の接続ネジ３７（図１、３
参照）により前記接続プレート１２1 から１２6 と前記
第１の支持部材３０に取着される。前記接続ネジ３７
は、前記帯部材の端部を貫通し、次いで、対応する前記
各凹部１２ｃまたは１２ｄの中央に形成された小孔を貫
通し、前記第１の支持部材３０の各凹部３１の中央に形
成されたネジ孔に螺着される。前記帯部材１０1 から１
０6 の下方の端部は、前記凹部１２ａまたは１２ｂと係
合し、複数の接続ネジ３５（図１参照）により前記接続
プレート１２1 から１２6 に取着される。前記接続ネジ
３５は、前記帯部材の端部を貫通し、次いで、対応する
前記各凹部１２ａまたは１２ｂの中央に形成された小孔
を貫通し、接続ナット３６（図１参照）により螺着され
る。
【００１４】前記帯部材１０1 から１０6 の下側の端部
は異なる高さに配置されている。と言うのは、前記帯部
材１０2 と１０5 に接続されている前記第２の要素２３
と、前記帯部材１０2 、１０5 に接続されている前記接
続棒部材１６1 、または前記帯部材１０3 、１０6 に接
続されている前記接続棒部材１６2 は、互いに軸方向に
オフセットされて配置されているためである。然しなが
ら、前記帯部材１０7 から１０12の上方の端部は同じ高
さ、すなわち前記第１の支持部材３０の高さに配置され
ている。前記接続プレート１２1 から１２6 は、相互に
接続される前記帯部材の反対側の端部の異なる長さを吸
収するように作用する。第１のオフセットは、前記接続
プレートの凹部１２ｃまたは１２ｄを、前記第１の支持
部材３０の高さに合致させて実施される（前記接続プレ
ート１２2 、１２3 、１２5 、１２6 には前記凹部１２
ｃを適用し、前記接続プレート１２1 、１２4 には前記
凹部１２ｄを適用する）。第２のオフセットは、前記接
続プレートの凹部１２ａまたは１２ｂに、前記帯部材１
０1 から１０6 の底端部を係合させて実施される（前記
接続プレート１２1 、１２2 、１２4 、１２5 を前記凹
部１２ａに係合させ、前記接続プレート１２3 、１２6
を前記凹部１２ｂに係合させる）。
は異なる高さに配置されている。と言うのは、前記帯部
材１０2 と１０5 に接続されている前記第２の要素２３
と、前記帯部材１０2 、１０5 に接続されている前記接
続棒部材１６1 、または前記帯部材１０3 、１０6 に接
続されている前記接続棒部材１６2 は、互いに軸方向に
オフセットされて配置されているためである。然しなが
ら、前記帯部材１０7 から１０12の上方の端部は同じ高
さ、すなわち前記第１の支持部材３０の高さに配置され
ている。前記接続プレート１２1 から１２6 は、相互に
接続される前記帯部材の反対側の端部の異なる長さを吸
収するように作用する。第１のオフセットは、前記接続
プレートの凹部１２ｃまたは１２ｄを、前記第１の支持
部材３０の高さに合致させて実施される（前記接続プレ
ート１２2 、１２3 、１２5 、１２6 には前記凹部１２
ｃを適用し、前記接続プレート１２1 、１２4 には前記
凹部１２ｄを適用する）。第２のオフセットは、前記接
続プレートの凹部１２ａまたは１２ｂに、前記帯部材１
０1 から１０6 の底端部を係合させて実施される（前記
接続プレート１２1 、１２2 、１２4 、１２5 を前記凹
部１２ａに係合させ、前記接続プレート１２3 、１２6
を前記凹部１２ｂに係合させる）。
【００１５】図７には前記接続ブロック１８の１つと、
絶縁材よりなる第２の支持部材４０が図示されており、
該接続ブロックと第２の支持部材は、前記帯部材１０7
から１０12の底端部を接続するために使用される。前記
第２の支持部材４０は、基板４１を具備して構成され、
該基板４１は、そこから突出し、３つの凹部４３1 、４
３2 、４３3 を画定する複数の壁部４２を有しており、
該凹部は各々前記軸線１４に対して等角度間隔に配設さ
れており、相互に絶縁されている。前記凹部４３1 、４
３2 、４３3 は、各々対応する前記接続ブロックを受承
する。該各接続ブロックは、隣接する２つの前記帯部材
の底端部を接続するために使用される。この目的のため
に前記接続ブロック１８は、前記帯部材の底端部と整合
するあり形状をした凹部１８ａ、１８ｂを有している。
前記帯部材の底端部は、該接続ブロック１８の凹部１８
ａ、１８ｂに半径方向に係合させることにより組み立て
られ、そして接続ネジ４７を前記底端部に貫通させ、前
記凹部の中央に形成されたネジ孔に螺着することにより
固定される。あり形状による接続技術を利用して、前記
帯部材の端部を種々の接続要素と接続しているために、
固定している接続ネジが緩んだ場合でも、十分な電気的
接触が保持されることが理解されよう。
絶縁材よりなる第２の支持部材４０が図示されており、
該接続ブロックと第２の支持部材は、前記帯部材１０7
から１０12の底端部を接続するために使用される。前記
第２の支持部材４０は、基板４１を具備して構成され、
該基板４１は、そこから突出し、３つの凹部４３1 、４
３2 、４３3 を画定する複数の壁部４２を有しており、
該凹部は各々前記軸線１４に対して等角度間隔に配設さ
れており、相互に絶縁されている。前記凹部４３1 、４
３2 、４３3 は、各々対応する前記接続ブロックを受承
する。該各接続ブロックは、隣接する２つの前記帯部材
の底端部を接続するために使用される。この目的のため
に前記接続ブロック１８は、前記帯部材の底端部と整合
するあり形状をした凹部１８ａ、１８ｂを有している。
前記帯部材の底端部は、該接続ブロック１８の凹部１８
ａ、１８ｂに半径方向に係合させることにより組み立て
られ、そして接続ネジ４７を前記底端部に貫通させ、前
記凹部の中央に形成されたネジ孔に螺着することにより
固定される。あり形状による接続技術を利用して、前記
帯部材の端部を種々の接続要素と接続しているために、
固定している接続ネジが緩んだ場合でも、十分な電気的
接触が保持されることが理解されよう。
【００１６】様々な絶縁要素、つまり前記円盤２６、ワ
ッシャ１９、第１と第２の支持部材３０、４０は、例え
ばセラミックより構成される。前記複数の帯部材と、そ
れらを接続する様々な部材は炭素／炭素複合材料により
構成されている。炭素／炭素複合材料は周知の材料であ
って広く利用されている。と言うのは、炭素／炭素複合
材料は、熱構造特性（サーモストラクチュアルプロパテ
ィ）、つまり機械的強度の高い構造要素を構成可能であ
り、そして比較的高温においてもこうした強度を維持す
る特性を有しているからである。炭素／炭素複合材料
は、炭素母材により高密度化した炭素強化構造要素によ
り構成されている。特に、前記帯部材１０に関しては、
一次元の、或いは二次元の炭素繊維の層を帯部材の両面
と平行に重ね合わせた二次元の強化構造要素を利用して
製作可能である。前記一次元の炭素繊維の層は、例え
ば、帯部材の長手方向に平行に配置した炭素繊維を縒り
合わせた複数の糸または索から成るシートにより構成さ
れている。前記二次元の炭素繊維の層は、例えば、炭素
繊維から成る布帛により構成されている。
ッシャ１９、第１と第２の支持部材３０、４０は、例え
ばセラミックより構成される。前記複数の帯部材と、そ
れらを接続する様々な部材は炭素／炭素複合材料により
構成されている。炭素／炭素複合材料は周知の材料であ
って広く利用されている。と言うのは、炭素／炭素複合
材料は、熱構造特性（サーモストラクチュアルプロパテ
ィ）、つまり機械的強度の高い構造要素を構成可能であ
り、そして比較的高温においてもこうした強度を維持す
る特性を有しているからである。炭素／炭素複合材料
は、炭素母材により高密度化した炭素強化構造要素によ
り構成されている。特に、前記帯部材１０に関しては、
一次元の、或いは二次元の炭素繊維の層を帯部材の両面
と平行に重ね合わせた二次元の強化構造要素を利用して
製作可能である。前記一次元の炭素繊維の層は、例え
ば、帯部材の長手方向に平行に配置した炭素繊維を縒り
合わせた複数の糸または索から成るシートにより構成さ
れている。前記二次元の炭素繊維の層は、例えば、炭素
繊維から成る布帛により構成されている。
【００１７】前記繊維強化構造要素は、液体または気体
により高密度化される。どちらの方法も周知となってい
る。液体による炭素繊維構造要素の高密度化は、炭素先
駆物質を繊維構造要素に含浸する工程を含んでおり、前
記炭素先駆物質は、樹脂やスリップ等、重合、熱分解の
後に炭素を残留する。含浸工程は、上述した層（布帛ま
たは糸のシート）を重ね合わせる前に実施される。含浸
した層をプレス成形し、押し固めることにより所望の繊
維密度が得られるようにする（ここで「繊維密度」は、
材料内で真に繊維が占める体積の割合を意味する）。十
分に高密度化するために、含浸−重合−熱分解の一連の
サイクルが数回繰り返される。気体による炭素繊維構造
要素の高密度化は、化学物質の蒸気を浸透させて母材を
形成する工程を含んでいる。そのために上記構造要素
は、その空隙内に炭素が付着する所定の温度、圧力に設
定された炉内で気体の供給を受ける。供給される気体は
典型的に炭化水素または炭化水素を含んだ混合気体であ
る。少なくとも炭素繊維構造要素が固まるまで、同繊維
構造体を、所望の繊維密度を得るために必要な圧縮を確
保する成形型内に保持して形状を維持する。前記成形型
を一旦解除したときには前記繊維構造要素は固化されて
いる。つまり、繊維を相互に結合するためには、一度の
熱分解炭素の付着で十分である。所望の高密度化が達成
されるまで化学物質の蒸気の浸透を続ける。
により高密度化される。どちらの方法も周知となってい
る。液体による炭素繊維構造要素の高密度化は、炭素先
駆物質を繊維構造要素に含浸する工程を含んでおり、前
記炭素先駆物質は、樹脂やスリップ等、重合、熱分解の
後に炭素を残留する。含浸工程は、上述した層（布帛ま
たは糸のシート）を重ね合わせる前に実施される。含浸
した層をプレス成形し、押し固めることにより所望の繊
維密度が得られるようにする（ここで「繊維密度」は、
材料内で真に繊維が占める体積の割合を意味する）。十
分に高密度化するために、含浸−重合−熱分解の一連の
サイクルが数回繰り返される。気体による炭素繊維構造
要素の高密度化は、化学物質の蒸気を浸透させて母材を
形成する工程を含んでいる。そのために上記構造要素
は、その空隙内に炭素が付着する所定の温度、圧力に設
定された炉内で気体の供給を受ける。供給される気体は
典型的に炭化水素または炭化水素を含んだ混合気体であ
る。少なくとも炭素繊維構造要素が固まるまで、同繊維
構造体を、所望の繊維密度を得るために必要な圧縮を確
保する成形型内に保持して形状を維持する。前記成形型
を一旦解除したときには前記繊維構造要素は固化されて
いる。つまり、繊維を相互に結合するためには、一度の
熱分解炭素の付着で十分である。所望の高密度化が達成
されるまで化学物質の蒸気の浸透を続ける。
【００１８】製造コストの観点から、前記帯部材は炭素
／炭素複合材料のスラブから切り出して製作される。機
械加工を施した後、上記帯部材を熱分解炭素で被覆す
る。この被覆工程は、上述した炭素の化学物質の蒸気に
よる浸透と同様の状態で、化学物質の蒸気により蒸着、
被覆される。被覆の厚さは約１００ミクロンである。前
記接続要素、つまり接続棒部材１６1 、１６2 と接続プ
レート１２1 から１２6 と、接続ブロック１８1 から１
８3 、及び前記電流フィーダ、つまり第１の要素２１と
第２の要素２３と接続ネジ１７、２７、３５、３７、４
７と接続ナット３６を製作する場合、好ましくは三次元
の強化構造要素を具備した炭素／炭素複合材料が使用さ
れる。該三次元構造要素は、例えば炭素繊維を三次元に
織ったり、１次元の炭素繊維の層または二次元の炭素繊
維の層を重ね合わせ、そして各層を互いに結合すること
により製作される。炭素繊維の索から成るシートを重ね
合わせて一次元の層を使用する場合には、前記索の方向
を各シート毎に変化させる。従来の方法では重ね合わせ
た各層の結合はニードルパンチ加工や、糸を縫い込むこ
とにより実施されてきた。ニードルパンチ加工による場
合には、炭素繊維によるウエブから繊維が針（ニード
ル）により引き込まれ、各層間に挟み込まれる。
／炭素複合材料のスラブから切り出して製作される。機
械加工を施した後、上記帯部材を熱分解炭素で被覆す
る。この被覆工程は、上述した炭素の化学物質の蒸気に
よる浸透と同様の状態で、化学物質の蒸気により蒸着、
被覆される。被覆の厚さは約１００ミクロンである。前
記接続要素、つまり接続棒部材１６1 、１６2 と接続プ
レート１２1 から１２6 と、接続ブロック１８1 から１
８3 、及び前記電流フィーダ、つまり第１の要素２１と
第２の要素２３と接続ネジ１７、２７、３５、３７、４
７と接続ナット３６を製作する場合、好ましくは三次元
の強化構造要素を具備した炭素／炭素複合材料が使用さ
れる。該三次元構造要素は、例えば炭素繊維を三次元に
織ったり、１次元の炭素繊維の層または二次元の炭素繊
維の層を重ね合わせ、そして各層を互いに結合すること
により製作される。炭素繊維の索から成るシートを重ね
合わせて一次元の層を使用する場合には、前記索の方向
を各シート毎に変化させる。従来の方法では重ね合わせ
た各層の結合はニードルパンチ加工や、糸を縫い込むこ
とにより実施されてきた。ニードルパンチ加工による場
合には、炭素繊維によるウエブから繊維が針（ニード
ル）により引き込まれ、各層間に挟み込まれる。
【００１９】前記三次元構造要素は、上述した液体また
は気体により高密度化される。前記接続要素は、炭素／
炭素複合材料の部材として機械加工される。機械加工し
た後、熱分解炭素により被覆される。炭素／炭素複合材
料を使用する事については以下の利点がある。すなわ
ち、炭素／炭素複合材料は強度が高いので構造要素、特
に帯部材が同時に抵抗要素を構成している電気抵抗加熱
装置が製作可能である。更に、炭素／炭素複合材料は比
重が１．７と軽量であり、かつ無酸素雰囲気で２５００
°Ｃの高温に耐える事が可能である。本発明による加熱
装置の他の特徴によれば、使用される材料の機械的特性
により各抵抗要素は電気的な接続のみならず、機械的接
続作用をも果たす。特に上述したように、電気的、機械
的機能を確保する篏合形状により組み立てられる。最後
に、抵抗要素と接続要素は、熱分解炭素で被覆すること
により、寿命が長くなり、操作性が改善される。所定期
間使用した後、再被覆可能である。
は気体により高密度化される。前記接続要素は、炭素／
炭素複合材料の部材として機械加工される。機械加工し
た後、熱分解炭素により被覆される。炭素／炭素複合材
料を使用する事については以下の利点がある。すなわ
ち、炭素／炭素複合材料は強度が高いので構造要素、特
に帯部材が同時に抵抗要素を構成している電気抵抗加熱
装置が製作可能である。更に、炭素／炭素複合材料は比
重が１．７と軽量であり、かつ無酸素雰囲気で２５００
°Ｃの高温に耐える事が可能である。本発明による加熱
装置の他の特徴によれば、使用される材料の機械的特性
により各抵抗要素は電気的な接続のみならず、機械的接
続作用をも果たす。特に上述したように、電気的、機械
的機能を確保する篏合形状により組み立てられる。最後
に、抵抗要素と接続要素は、熱分解炭素で被覆すること
により、寿命が長くなり、操作性が改善される。所定期
間使用した後、再被覆可能である。
【００２０】図１に示した２５０ｋＷの加熱装置を製作
した。積層した繊維密度２５％の炭素繊維の布帛より成
る繊維構造要素と、化学物質の蒸気を浸透させて形成し
た炭素母材により構成されたスラブから切り出して、前
記帯部材１０を製作し、残余の空隙率が約１５％となる
まで化学物質の蒸気の浸透を継続した。その結果、得ら
れた材料の比重は約１．７と成った。前記帯部材１０
は、厚さ１０ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ７５０ｍｍであ
る。これらの寸法は所望の出力に適合している。１前記
接続要素（電流フィーダ、接続プレート、接続棒部材、
接続ブロック、接続ネジ、接続ナット）は、重ね合わせ
てニードルパンチ加工した炭素繊維の布帛、または炭素
繊維のウエブより構成される、繊維密度２５％の繊維構
造要素を有した複合材料を機械加工して形成した。該繊
維構造要素を化学物質の蒸気の浸透により高密度化し
て、空隙率１５％、比重１．７とした。
した。積層した繊維密度２５％の炭素繊維の布帛より成
る繊維構造要素と、化学物質の蒸気を浸透させて形成し
た炭素母材により構成されたスラブから切り出して、前
記帯部材１０を製作し、残余の空隙率が約１５％となる
まで化学物質の蒸気の浸透を継続した。その結果、得ら
れた材料の比重は約１．７と成った。前記帯部材１０
は、厚さ１０ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ７５０ｍｍであ
る。これらの寸法は所望の出力に適合している。１前記
接続要素（電流フィーダ、接続プレート、接続棒部材、
接続ブロック、接続ネジ、接続ナット）は、重ね合わせ
てニードルパンチ加工した炭素繊維の布帛、または炭素
繊維のウエブより構成される、繊維密度２５％の繊維構
造要素を有した複合材料を機械加工して形成した。該繊
維構造要素を化学物質の蒸気の浸透により高密度化し
て、空隙率１５％、比重１．７とした。
【００２１】上述した実施例において抵抗要素は、各々
６つの帯部材から成る２つのグループに配設された、１
２個の帯部材から構成されている。本発明による加熱装
置は、モジュラー化された設計であるので、使用する帯
部材の数を増減することにより、異なる出力または異な
る形状の加熱装置に適用可能である。特に、図１に示し
た加熱装置に、更に１つ、或いはそれ以上の付加的な、
前記接続プレート１２1 から１２6 と支持部材３０と同
様の接続プレートと支持部材を使用し、１つ、或いはそ
れ以上の付加的な６つの帯部材から成るグループを加え
る事が可能である。図８に示した加熱装置におて抵抗要
素は、帯部材１０1 ′から１０6 ′より成るグループか
ら構成されており、各々の帯部材は、加熱装置の一方の
端部から他方の端部に延設されている。この加熱装置の
両側の端部において使用されている接続要素が、図１に
示した接続要素と同じ接続要素である場合には、上端部
のオフセット量を補償するために異なる長さの帯部材を
使用しなければならない。図９に示した、異なる長さの
帯部材を使用する代替実施例では、前記各帯部材１
０1 ′から１０6 ′の端部と係合させるために、３つの
異なる組み立て位置を有した接続ブロック１８′を使用
して、同帯部材の上端部のオフセット量を補償してい
る。
６つの帯部材から成る２つのグループに配設された、１
２個の帯部材から構成されている。本発明による加熱装
置は、モジュラー化された設計であるので、使用する帯
部材の数を増減することにより、異なる出力または異な
る形状の加熱装置に適用可能である。特に、図１に示し
た加熱装置に、更に１つ、或いはそれ以上の付加的な、
前記接続プレート１２1 から１２6 と支持部材３０と同
様の接続プレートと支持部材を使用し、１つ、或いはそ
れ以上の付加的な６つの帯部材から成るグループを加え
る事が可能である。図８に示した加熱装置におて抵抗要
素は、帯部材１０1 ′から１０6 ′より成るグループか
ら構成されており、各々の帯部材は、加熱装置の一方の
端部から他方の端部に延設されている。この加熱装置の
両側の端部において使用されている接続要素が、図１に
示した接続要素と同じ接続要素である場合には、上端部
のオフセット量を補償するために異なる長さの帯部材を
使用しなければならない。図９に示した、異なる長さの
帯部材を使用する代替実施例では、前記各帯部材１
０1 ′から１０6 ′の端部と係合させるために、３つの
異なる組み立て位置を有した接続ブロック１８′を使用
して、同帯部材の上端部のオフセット量を補償してい
る。
【図１】本発明による電気抵抗加熱装置の第１の実施例
の斜視図である。
の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であ
る。
る。
【図４】抵抗要素たる帯部材の電気的接続の略示図であ
る。
る。
【図５】加熱装置の一方端部において、帯部材の端部を
相互に接続すると共に、電源に接続する要素の分解、斜
視図である。
相互に接続すると共に、電源に接続する要素の分解、斜
視図である。
【図６】絶縁支持部材と、一直線に配列された帯部材の
端部と端部を接続する接続プレートの分解、斜視図であ
る。
端部と端部を接続する接続プレートの分解、斜視図であ
る。
【図７】絶縁支持部材と、加熱装置の反対側の端部にお
いて隣接する帯部材の端部を相互に接続する接続ブロッ
クの分解、斜視図である。
いて隣接する帯部材の端部を相互に接続する接続ブロッ
クの分解、斜視図である。
【図８】本発明による電気抵抗加熱装置の第２の実施例
の斜視図である。
の斜視図である。
【図９】本発明による電気抵抗加熱装置の第３の実施例
の斜視図である。
の斜視図である。
１０…帯部材 １２…接続プレート １４…軸線 １６…接続棒部材 １７…接続ネジ １８…接続ブロック ３６…接続ナット ３７…接続ネジ ４７…接続ネジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンリ ジレ フランス国，33600 プサック，アブニ ュ ナンセル ペナール，155 ビス (56)参考文献 特開 平３−67483（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−166195（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−175300（ＪＰ，Ｕ) 米国特許3369920（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 3/14 F27D 11/02 H05B 3/24 H05B 3/64
Claims (8)
- 【請求項１】 嵌合により接続するための両端を有する
帯状の炭素／炭素複合材料から成る抵抗要素（１０）
と、 炭素／炭素複合材料から成る前記抵抗要素を互いに接続
するための接続要素（１２、１６、１８）であって、嵌
合凹所（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）を有する接
続要素（１２、１６、１８）とを具備し、 前記抵抗要素および接続要素が、前記抵抗要素の一端と
前記接続要素の嵌合凹所とを相補形に相互に嵌合させる
ことにより接続した電気抵抗加熱装置。 - 【請求項２】 前記抵抗要素（１０）は、熱分解炭素
（パイロカーボン）により被覆されている請求項１に記
載の加熱装置。 - 【請求項３】 前記接続要素（１２、１６、１８）は、
熱分解炭素により被覆されている事を特徴とする請求項
１または２に記載の加熱装置。 - 【請求項４】 更に、炭素／炭素複合材料から成る接続
具（１７、３６、３７、４７）により抵抗要素と接続要
素が接続されている請求項１から３の何れか１項に記載
の加熱装置。 - 【請求項５】 前記帯部材（１０）は、所定の軸線の回
りに、同軸線に対して平行に配設されている請求項１か
ら３の何れか１項に記載の加熱装置。 - 【請求項６】 前記加熱装置の一方の端部における前記
帯部材（１０）間の接続は接続要素（１６）によりなさ
れ、該接続要素（１６）は、半径方向に延設され、前記
軸線（１４）に関して対面する帯部材の端部を相互に接
続する請求項５に記載の加熱装置。 - 【請求項７】 前記加熱装置の一方の端部における前記
帯部材（１０）間の接続は接続要素（１８）によりなさ
れ、該接続要素（１８）は、隣接する帯部材の端部を相
互に接続する請求項５または６に記載の加熱装置。 - 【請求項８】 一直線に並んだ帯部材の端部と端部を相
互に接続する接続要素（１２）を具備している請求項５
から７の何れか１項に記載の加熱装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9107093A FR2677840B1 (fr) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | Resistance electrique chauffante utilisant des elements resistifs en materiau composite carbone/carbone. |
| FR9107093 | 1991-06-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05182747A JPH05182747A (ja) | 1993-07-23 |
| JP3015806B2 true JP3015806B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=9413696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4152072A Expired - Fee Related JP3015806B2 (ja) | 1991-06-11 | 1992-06-11 | 電気抵抗加熱装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5233165A (ja) |
| EP (1) | EP0518747B1 (ja) |
| JP (1) | JP3015806B2 (ja) |
| CA (1) | CA2070860C (ja) |
| DE (1) | DE69213571T2 (ja) |
| ES (1) | ES2092073T3 (ja) |
| FR (1) | FR2677840B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5343022A (en) * | 1992-09-29 | 1994-08-30 | Advanced Ceramics Corporation | Pyrolytic boron nitride heating unit |
| US6922017B2 (en) | 2000-11-30 | 2005-07-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Infrared lamp, method of manufacturing the same, and heating apparatus using the infrared lamp |
| US6349108B1 (en) | 2001-03-08 | 2002-02-19 | Pv/T, Inc. | High temperature vacuum furnace |
| CN1325841C (zh) * | 2004-07-20 | 2007-07-11 | 董礼 | 电炉具 |
| US20100170625A1 (en) * | 2007-07-04 | 2010-07-08 | Hunan Kingbo Carbon-Carbon Composites Co. Ltd. | Fastener and a manufacture process thereof |
| US8463113B2 (en) * | 2010-12-20 | 2013-06-11 | Gyu Eob HWANG | Fan heater applying a carbon fiber ribbon secured in each heating cartridge |
| JP2018195425A (ja) * | 2017-05-16 | 2018-12-06 | イビデン株式会社 | 抵抗発熱体 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| FR1491108A (fr) * | 1966-09-02 | 1967-08-04 | Australlian Atomic Energy Comm | Fours à résistance électrique pour le chauffage à des températures élevées |
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