JP3719769B2

JP3719769B2 - Heating device

Info

Publication number: JP3719769B2
Application number: JP10544296A
Authority: JP
Inventors: 知之桑田; 任晃堀田; 稔兼子
Original assignee: 株式会社アイ・エイチ・アイ・エアロスペース
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: JPH09293583A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気抵抗加熱による金属材料の加熱実験を行う加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属材料の加熱実験には、例えば、合金の合成実験や、溶融金属の熱伝導率の計測など金属の物性を調べるための実験などがある。このような金属材料の電気抵抗加熱による加熱実験を行う加熱装置としては、いわゆる電気炉が使用されている。とくに、２０００℃以上の超高温加熱実験を行う場合には、数十ｋＷ級の電気炉を有する大規模設備を使用したり、高周波電流を利用した高周波加熱方式を使用したり、光を利用した焦点加熱方式などを使用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、金属材料の加熱実験が高温領域になるにつれて、電気炉の構造部材の強度が低下するため、電気炉の構造部材の高強度化を図る必要がある。そして、電気炉の構造部材の高強度化を図ると、必然的に設備が大型化し、電力を大量消費してしまう。したがって、小規模な研究所などでは、設置場所を確保することが困難であり、購入費用や電気代を払うことも困難である。また、電力の限られた場所では、温度の上昇限界が低くなるという制約もある。さらに、高周波加熱方式や焦点加熱方式では、部分的には非常に高温にすることができる一方で、均熱領域を確保しにくく、実験の精度が低下する、などの問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するために創案されたものである。すなわち、装置の小型化および省電力化を図るとともに、金属材料を確実かつ均一に高温領域に至らしめて金属材料の加熱実験を行うことができる加熱装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、電気抵抗加熱による金属材料の加熱実験を行う加熱装置において、中空かつ底を有する略柱状部材であって、上記金属材料を加熱するためのヒータを有するヒータカートリッジと、そのヒータカートリッジの開口部を封鎖する蓋部材と、試料となる金属材料を封入し、上記蓋部材に支持されるとともに上記ヒータカートリッジの中空部に挿入される試料カートリッジと、からなり、上記ヒータは、上記蓋部材に片持ち支持され且つ上記ヒータカートリッジに非接触で挿入されている、ことを特徴とする加熱装置が提供される。
【０００６】
上述の本発明の構成によれば、金属材料を試料カートリッジに封入し、その試料カートリッジをヒータで囲まれた狭い空間（ヒータカートリッジの中空部）に挿入し、一つの試料に対して一つの加熱装置を用いることにより、装置の小型化および省電力化を図るとともに、金属材料を確実かつ均一に高温領域に至らしめて金属材料の加熱実験を行うことができる。
【０００７】
また、本発明によれば、電気抵抗加熱による金属材料の加熱実験を行う加熱装置において、中空かつ底を有する略柱状部材であって、上記金属材料を加熱するためのヒータを有するヒータカートリッジと、そのヒータカートリッジの開口部を封鎖する蓋部材と、試料となる金属材料を封入し、上記蓋部材に支持されるとともに上記ヒータカートリッジの中空部に挿入される試料カートリッジと、からなり、上記ヒータカートリッジは、径方向の外側から順に金属部材，断熱材および絶縁材からなる外壁と、径方向の外側から順に絶縁材および耐熱部材からなる内壁と、その外壁および内壁との空間に非接触で挿入されるヒータと、からなる壁を有し、上記試料カートリッジは、径方向の内側から順にセラミックス部材および耐熱部材からなる壁を有することを特徴とする加熱装置が提供される。
【０００８】
上述の本発明によれば、ヒータカートリッジの壁を、金属部材，断熱材および絶縁材からなる外壁と、絶縁材および耐熱部材からなる内壁と、から構成される二重壁構造とし、その外壁と内壁との空間にヒータを挿入することにより、ヒータをヒータカートリッジおよび試料カートリッジから絶縁するとともに、ヒータの発する熱を外壁で遮断し、試料カートリッジに対しては内壁を通して伝熱し、金属材料を加熱する。
【０００９】
さらに、本発明よれば、電気抵抗加熱による金属材料の加熱実験を行う加熱装置において、中空かつ底を有する略柱状部材であって、上記金属材料を加熱するためのヒータを有するヒータカートリッジと、そのヒータカートリッジの開口部を封鎖する蓋部材と、試料となる金属材料を封入し、上記蓋部材に支持されるとともに上記ヒータカートリッジの中空部に挿入される試料カートリッジと、からなり、上記ヒータカートリッジは、径方向の外側から順に金属部材，断熱材，絶縁材およびその絶縁材の内側に非接触で挿入されるヒータからなる壁を有し、上記試料カートリッジは、径方向の内側から順にセラミックス部材，耐熱部材および絶縁材からなる壁を有することを特徴とする加熱装置が提供される。
【００１０】
上述の本発明によれば、絶縁材の設けられたヒータカートリッジの中空部内に、ヒータを剥き出しの状態で挿入し、試料カートリッジの外面に絶縁材を設けることにより、ヒータをヒータカートリッジおよび試料カートリッジから絶縁するとともに、ヒータの発する熱を断熱材で遮断し、試料カートリッジに対しては直接的に伝熱し、金属材料を加熱する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図１から図３を参照して説明する。図１は本発明の加熱装置の側断面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【００１２】
図１に示す本発明の加熱装置は、中空かつ底を有する円柱状部材６であって、金属材料１を加熱するためのヒータ２を有するヒータカートリッジ３と、そのヒータカートリッジ３の開口部を封鎖する蓋部材４と、試料となる金属材料１を封入し、蓋部材４に支持されるとともにヒータカートリッジ３の中空部に挿入される試料カートリッジ５と、からなり、その軸方向を鉛直方向に向けて使用するものである。
【００１３】
ヒータカートリッジ３は、図１および図２に示すように、径方向の外側から順に金属部材７，断熱材８および絶縁材９からなる外壁２１と、径方向の外側から順に絶縁材１１および耐熱部材１２からなる内壁２２と、その外壁２１および内壁２２との空間１０に非接触で挿入されるヒータ２と、からなる壁を有している。すなわち、ヒータカートリッジ３は、外壁２１および内壁２２から構成される二重壁構造をなしている。ヒータカートリッジ３の壁を、このように構成することにより、ヒータ２をヒータカートリッジ３および試料カートリッジ５から絶縁するとともに、ヒータ２の発する熱を外壁２１で遮断し、試料カートリッジ５に対しては内壁２２を通して伝熱し、効率よく金属材料１を加熱することができる。なお、図２ではヒータ２を省略している。
【００１４】
ヒータカートリッジ３の外殻となる金属部材７は、内面に断熱材８を備えているが、完全に熱を遮断することは期待できないため、ある程度の耐熱性を有する部材（例えばステンレスなど）であることが好ましい。断熱材８としては、グラファイトやセラミックスなどを使用するが、２０００℃以上の超高温域における金属材料の加熱実験をする場合には、グラファイトを使用するのが好ましい。グラファイトは高い断熱性を有しているため、その厚さを薄くすることができ、装置の小型化を図ることができるからである。絶縁材９，１１としては、セラミックス，窒化ほう素，酸化ベリリウムなどが使用され、ヒータ２がヒータカートリッジ３または試料カートリッジ５と接触しても通電しないようにして、ヒータ２の効率の低下を防止するとともに安全性を確保している。また、内壁２２には断熱材を設けることができないため、耐熱部材１２として、とくに耐熱性の高い金属（例えばタンタルなど）を使用している。
【００１５】
上述したように、この外壁２１および内壁２２の空間１０にヒータ２が挿入され、蓋部材４により片持ちで支持されている。ヒータ２の両端は加熱装置の外部に延び、電極端子（図示せず）に接続される。このように、ヒータ２を片持ちで支持するとともに、空間１０を設けることにより、ヒータ２自身の熱膨張に対応することができ、電気的な絶縁状態を維持することができる。さらに、この空間１０は真空雰囲気または不活性ガス雰囲気になっている。ヒータ２の性能を維持するとともに、断熱効果を向上させるためである。
【００１６】
また、ヒータ２は、実験に必要な温度により、種々のもの（モリブデン、タングステン、タンタル、グラファイトなど）を使用することができるが、その形状については、スパイラル（螺旋）形状であることが好ましい。スパイラル（螺旋）形状が熱源としての性能を損なうことなく、最も効率よく小型化できるからである。もちろん、棒状，板状，波状，メッシュ状のものを使用しても差し支えない。例えば、２０００℃以上の超高温域における金属材料の加熱実験をする場合には、スパイラル（螺旋）形状のグラファイトを使用するのが好ましい。数百Ｗから１ｋＷ程度の電力で２０００℃以上に達することができ、装置の省電力化を図ることができるからである。
【００１７】
試料カートリッジ５は、試料となる金属材料１を封入する容器２３と、その容器２３を支持する支持部材２４と、容器２３内に設けられたセラミックス製のルツボ１３と、からなり、支持部材２４を蓋部材４に固定して、金属材料１を封入する容器２３をヒータカートリッジ３の中空部内で安定させている。この容器２３は、図１に示すように、支持部材２４と連結した上蓋２５と、底部となる下蓋２６と、円筒形状の耐熱部材１４と、から構成され、ボルトなど（図示せず）により接合されている。したがって、試料カートリッジ５は、径方向の内側から順にセラミックス部材（ルツボ１３）および耐熱部材１４からなる壁を有していることになる。この上蓋２５、下蓋２６および耐熱部材１４は、いずれも、上述したヒータカートリッジ３で使用する耐熱部材１２と同様に耐熱性の高い金属（例えばタンタルなど）を使用している。なお、ルツボ１３は、金属材料１が溶融したときに化学反応を起こさないようにするために、セラミックス製のものを使用し、同様の趣旨で容器２３の内部は真空または不活性ガス雰囲気にしている。
【００１８】
蓋部材４は、略円板形状をなしており、その中心部に試料カートリッジ５の支持部材２４がＯリングを介して挿着されている。また、蓋部材４の周縁部には、冷却水を流通させるための流路２７が設けられている。蓋部材４とヒータカートリッジ３とは、図１に示すように溶接して接合してもよいし、ボルトなどにより連結してもよい。また、ヒータカートリッジ３の内部の温度を計測するための温度計（例えば放射温度計）２８なども、この蓋部材４により支持されている。
【００１９】
上述の本発明の加熱装置を使用する場合には、そのまま放置して使用してもよいが、安全性や熱効率を考慮して、耐熱性・断熱性を有する金属などからなる格納容器２９に格納するようにしてもよい。例えば、図１に示すように、本発明の加熱装置の蓋部材４と格納容器２９とをボルト３０などにより接続することが考えられる。この場合、格納容器２９の接合部である上面は、熱せられやすいため、冷却水を流通させるための流路３１を設けるようにしてもよい。
【００２０】
図３は、本発明の他の実施の形態を示す図であり、図１と同様な側断面図である。基本的な構成は図１に示す実施の形態と同様であるが、図３に示す本発明の加熱装置では、ヒータカートリッジ３が、径方向の外側から順に金属部材１５，断熱材１６，絶縁材１７およびその絶縁材１７の内側に非接触で挿入されるヒータ２からなる壁を有し、試料カートリッジ５が、径方向の内側から順にセラミックス部材（ルツボ１８），耐熱部材１９および絶縁材２０からなる壁を有するものである。これら金属部材１５，断熱材１６，絶縁材１７，セラミックス部材（ルツボ１８），耐熱部材１９，絶縁材２０は、いずれも図１で説明したものと同様のものであり、それらの説明は省略する。
【００２１】
この実施の形態では、ヒータ２がヒータカートリッジ３の中空部内で剥き出しになっており、そのヒータ２の内部に直に試料カートリッジ５が挿入されるようになっている。そこで、試料カートリッジ５の外面に絶縁材２０を設けて、ヒータ２が試料カートリッジ５と接触しても通電しないようしている。このようにヒータカートリッジ３および試料カートリッジ５を構成することにより、ヒータ２の発する熱を断熱材１６で遮断し、試料カートリッジ５に対しては直接的に伝熱し、効率よく金属材料１を加熱することができる。また、２０００℃レベルの高温では、ヒータ２としてスパイラル（螺旋）形状のグラファイトを使用し、絶縁材１７および絶縁材２０の間にはＡｒガスを封入して、ヒータ２の蒸発を抑えるようにしてもよい。
【００２２】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、ヒータカートリッジが角柱状部材であるなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２３】
【発明の効果】
上述した本発明の加熱装置によれば、金属材料を試料カートリッジに封入し、その試料カートリッジをヒータカートリッジの中空部に挿入し、一つの試料に対して一つの加熱装置を用いることにより、装置の小型化および省電力化を図るとともに、金属材料を確実かつ均一に高温領域に至らしめて金属材料の加熱実験を行うことができる、などの優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加熱装置の側断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を示す図であり、図１と同様な側断面図である。
【符号の説明】
１金属材料
２ヒータ
３ヒータカートリッジ
４蓋部材
５試料カートリッジ
６円柱状部材（略柱状部材）
７，１５金属部材
８，１６断熱材
９，１１，１７，２０絶縁材
１０空間
１２，１４，１９耐熱部材
１３，１８ルツボ（セラミックス部材）
２１外壁
２２内壁
２３容器
２４支持部材
２５上蓋
２６下蓋
２７，３１流路
２８温度計
２９格納容器
３０ボルト[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heating apparatus for conducting a heating experiment of a metal material by electric resistance heating.
[0002]
[Prior art]
The metal material heating experiment includes, for example, an alloy synthesis experiment and an experiment for investigating metal properties such as measurement of the thermal conductivity of molten metal. A so-called electric furnace is used as a heating apparatus for conducting a heating experiment by electric resistance heating of such a metal material. In particular, when conducting an ultra-high temperature heating experiment of 2000 ° C. or higher, a large-scale facility having an electric furnace of several tens of kW class is used, a high-frequency heating method using a high-frequency current is used, or light is used. A focal heating method is used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the strength of the structural member of the electric furnace needs to be increased because the strength of the structural member of the electric furnace is reduced as the heating experiment of the metal material becomes a high temperature region. And when the strength of the structural member of the electric furnace is increased, the size of the equipment is inevitably increased and a large amount of power is consumed. Therefore, it is difficult for a small laboratory or the like to secure an installation place, and it is also difficult to pay a purchase cost or an electricity bill. In addition, there is a restriction that the temperature rise limit is low in places where power is limited. In addition, the high-frequency heating method and the focal heating method have problems that the temperature can be partially raised to a very high level, but it is difficult to secure a soaking area and the accuracy of the experiment is lowered.
[0004]
The present invention has been made to solve the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide a heating apparatus that can reduce the size and power consumption of the apparatus and can carry out a metal material heating experiment by reliably and uniformly reaching the high temperature region.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a heating apparatus that conducts a heating experiment of a metal material by electric resistance heating, a heater cartridge that is a substantially columnar member having a hollow and a bottom and that has a heater for heating the metal material, and the heater a lid member to block the opening of the cartridge, the metal material as a sample sealed, and the sample cartridge is inserted into the hollow portion of the heater cartridge while being supported by the lid member, Ri Tona, the heater, There is provided a heating device which is cantilevered by the lid member and is inserted in the heater cartridge in a non-contact manner.
[0006]
According to the configuration of the present invention described above, a metal material is sealed in a sample cartridge, the sample cartridge is inserted into a narrow space surrounded by a heater (a hollow portion of the heater cartridge), and one sample is heated. By using the apparatus, the apparatus can be reduced in size and power can be saved, and the metal material can be reliably and uniformly brought into the high temperature region to conduct a heating experiment of the metal material.
[0007]
Further , according to the present invention, in a heating apparatus for conducting a heating experiment of a metal material by electric resistance heating, a heater cartridge having a hollow and bottom-like substantially columnar member having a heater for heating the metal material; A lid member that seals the opening of the heater cartridge; and a sample cartridge that encloses a metal material as a sample and is supported by the lid member and inserted into a hollow portion of the heater cartridge. Is inserted in a non-contact manner into the space between the outer wall made of a metal member, a heat insulating material and an insulating material in order from the radially outer side, the inner wall made of an insulating material and a heat-resistant member in order from the outer side in the radial direction, and the outer wall and the inner wall. The sample cartridge is composed of a ceramic member and a heat-resistant member in order from the inside in the radial direction. Heating device and having a is provided.
[0008]
According to the above-described present invention, the wall of the heater cartridge has a double wall structure composed of an outer wall made of a metal member, a heat insulating material and an insulating material, and an inner wall made of an insulating material and a heat-resistant member, By inserting the heater into the space with the inner wall, the heater is insulated from the heater cartridge and the sample cartridge, and the heat generated by the heater is shielded by the outer wall, and heat is transferred to the sample cartridge through the inner wall to heat the metal material. .
[0009]
Furthermore, according to the present invention , in a heating apparatus that conducts a heating experiment of a metal material by electrical resistance heating, a substantially columnar member having a hollow and a bottom, and a heater cartridge having a heater for heating the metal material, and A lid member that seals the opening of the heater cartridge; and a sample cartridge that encloses a metal material as a sample and is supported by the lid member and inserted into a hollow portion of the heater cartridge. , Having a wall composed of a metal member, a heat insulating material, an insulating material and a heater inserted in a non-contact manner inside the insulating material in order from the outside in the radial direction, the sample cartridge is a ceramic member in order from the inside in the radial direction, There is provided a heating device having a wall made of a heat-resistant member and an insulating material .
[0010]
According to the above-described present invention , the heater is inserted into the hollow portion of the heater cartridge provided with the insulating material in a bare state, and the insulating material is provided on the outer surface of the sample cartridge, whereby the heater is removed from the heater cartridge and the sample cartridge. Insulation and heat generated by the heater are shielded by a heat insulating material, and heat is directly transferred to the sample cartridge to heat the metal material.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a side sectional view of the heating apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG.
[0012]
The heating apparatus of the present invention shown in FIG. 1 is a cylindrical member 6 having a hollow and bottom, which has a heater cartridge 3 having a heater 2 for heating the metal material 1 and the opening of the heater cartridge 3 being sealed. And a sample cartridge 5 that encloses the metal material 1 as a sample, is supported by the lid member 4 and is inserted into the hollow portion of the heater cartridge 3, and the axial direction thereof is directed vertically. Used.
[0013]
As shown in FIGS. 1 and 2, the heater cartridge 3 includes an outer wall 21 made of a metal member 7, a heat insulating material 8 and an insulating material 9 in order from the outer side in the radial direction, and an insulating material 11 and a heat resistant member in order from the outer side in the radial direction. 12, and a heater 2 that is inserted into the space 10 between the outer wall 21 and the inner wall 22 in a non-contact manner. That is, the heater cartridge 3 has a double wall structure including the outer wall 21 and the inner wall 22. By configuring the wall of the heater cartridge 3 in this way, the heater 2 is insulated from the heater cartridge 3 and the sample cartridge 5, and heat generated by the heater 2 is blocked by the outer wall 21. Heat can be transferred through 22, and the metal material 1 can be efficiently heated. In FIG. 2, the heater 2 is omitted.
[0014]
The metal member 7 serving as the outer shell of the heater cartridge 3 is provided with a heat insulating material 8 on the inner surface, but since it cannot be expected to completely cut off heat, it is a member having a certain degree of heat resistance (for example, stainless steel). It is preferable. As the heat insulating material 8, graphite, ceramics, or the like is used. However, when conducting a heating experiment of a metal material in an ultrahigh temperature range of 2000 ° C. or higher, it is preferable to use graphite. This is because graphite has high heat insulating properties, so that the thickness thereof can be reduced and the apparatus can be miniaturized. As the insulating materials 9 and 11, ceramics, boron nitride, beryllium oxide, or the like is used, and the heater 2 is not energized even if it contacts the heater cartridge 3 or the sample cartridge 5, thereby preventing the efficiency of the heater 2 from being lowered. As well as ensuring safety. Further, since a heat insulating material cannot be provided on the inner wall 22, a metal having a particularly high heat resistance (for example, tantalum) is used as the heat resistant member 12.
[0015]
As described above, the heater 2 is inserted into the space 10 of the outer wall 21 and the inner wall 22 and is cantilevered by the lid member 4. Both ends of the heater 2 extend to the outside of the heating device and are connected to electrode terminals (not shown). Thus, by supporting the heater 2 in a cantilever manner and providing the space 10, it is possible to cope with the thermal expansion of the heater 2 itself and maintain an electrically insulated state. Further, the space 10 is a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere. This is for maintaining the performance of the heater 2 and improving the heat insulation effect.
[0016]
Various heaters (such as molybdenum, tungsten, tantalum, and graphite) can be used as the heater 2 depending on the temperature required for the experiment. The shape of the heater 2 is preferably a spiral shape. This is because the spiral shape can be miniaturized most efficiently without impairing the performance as a heat source. Of course, a rod-like, plate-like, wave-like or mesh-like one can be used. For example, when conducting a heating experiment of a metal material in an ultra-high temperature range of 2000 ° C. or higher, it is preferable to use spiral graphite. This is because it can reach 2000 ° C. or more with a power of several hundred W to 1 kW, and power saving of the apparatus can be achieved.
[0017]
The sample cartridge 5 includes a container 23 that encloses the metal material 1 as a sample, a support member 24 that supports the container 23, and a ceramic crucible 13 provided in the container 23. The container 23 which is fixed to the lid member 4 and encloses the metal material 1 is stabilized in the hollow portion of the heater cartridge 3. As shown in FIG. 1, the container 23 includes an upper lid 25 connected to a support member 24, a lower lid 26 serving as a bottom, and a cylindrical heat-resistant member 14, and bolts or the like (not shown) are used. It is joined. Therefore, the sample cartridge 5 has a wall composed of a ceramic member (the crucible 13) and the heat-resistant member 14 in order from the inside in the radial direction. The upper lid 25, the lower lid 26, and the heat-resistant member 14 are all made of a metal having high heat resistance (for example, tantalum) as in the heat-resistant member 12 used in the heater cartridge 3 described above. The crucible 13 is made of ceramics so as not to cause a chemical reaction when the metal material 1 is melted, and the inside of the container 23 is set to a vacuum or an inert gas atmosphere for the same purpose. Yes.
[0018]
The lid member 4 has a substantially disk shape, and a support member 24 of the sample cartridge 5 is inserted through an O-ring at the center thereof. Further, a flow path 27 for circulating cooling water is provided at the peripheral edge of the lid member 4. The lid member 4 and the heater cartridge 3 may be joined by welding as shown in FIG. 1, or may be connected by a bolt or the like. A thermometer (for example, a radiation thermometer) 28 for measuring the temperature inside the heater cartridge 3 is also supported by the lid member 4.
[0019]
When using the heating device of the present invention described above, it may be used as it is, but in consideration of safety and thermal efficiency, it is stored in a storage container 29 made of a metal having heat resistance and heat insulation. You may make it do. For example, as shown in FIG. 1, it is conceivable to connect the lid member 4 and the storage container 29 of the heating device of the present invention with bolts 30 or the like. In this case, since the upper surface which is a joint part of the storage container 29 is easily heated, a flow path 31 for circulating cooling water may be provided.
[0020]
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the present invention, and is a side sectional view similar to FIG. Although the basic configuration is the same as that of the embodiment shown in FIG. 1, in the heating apparatus of the present invention shown in FIG. 3, the heater cartridge 3 includes a metal member 15, a heat insulating material 16, and an insulating material in order from the outside in the radial direction. 17 and the wall of the heater 2 inserted in a non-contact manner inside the insulating material 17, and the sample cartridge 5 is formed from the ceramic member (the crucible 18), the heat-resistant member 19 and the insulating material 20 in order from the inner side in the radial direction. It has the wall which becomes. The metal member 15, the heat insulating material 16, the insulating material 17, the ceramic member (the crucible 18), the heat resistant member 19, and the insulating material 20 are all the same as those described with reference to FIG. .
[0021]
In this embodiment, the heater 2 is exposed in the hollow portion of the heater cartridge 3, and the sample cartridge 5 is inserted directly into the heater 2. Therefore, an insulating material 20 is provided on the outer surface of the sample cartridge 5 so that the heater 2 is not energized even if it contacts the sample cartridge 5. By configuring the heater cartridge 3 and the sample cartridge 5 in this way, the heat generated by the heater 2 is blocked by the heat insulating material 16 and directly transferred to the sample cartridge 5 to efficiently heat the metal material 1. be able to. In addition, at a high temperature of 2000 ° C., spiral-shaped graphite is used as the heater 2, and Ar gas is sealed between the insulating material 17 and the insulating material 20 to suppress evaporation of the heater 2. Also good.
[0022]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention, such as the heater cartridge being a prismatic member.
[0023]
【The invention's effect】
According to the heating device of the present invention described above, the metal material is sealed in the sample cartridge, the sample cartridge is inserted into the hollow portion of the heater cartridge, and one heating device is used for one sample. In addition to achieving miniaturization and power saving, the metal material can be brought to a high temperature region reliably and uniformly, and the metal material can be subjected to a heating experiment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a heating apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 3 is a view showing another embodiment of the present invention, and is a side sectional view similar to FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal material 2 Heater 3 Heater cartridge 4 Lid member 5 Sample cartridge 6 Columnar member (substantially columnar member)
7, 15 Metal member 8, 16 Heat insulating material 9, 11, 17, 20 Insulating material 10 Space 12, 14, 19 Heat-resistant member 13, 18 Crucible (ceramic member)
21 outer wall 22 inner wall 23 container 24 support member 25 upper lid 26 lower lid 27, 31 channel 28 thermometer 29 containment vessel 30 bolt

Claims

電気抵抗加熱による金属材料の加熱実験を行う加熱装置において、
中空かつ底を有する略柱状部材であって、上記金属材料を加熱するためのヒータを有するヒータカートリッジと、
そのヒータカートリッジの開口部を封鎖する蓋部材と、
試料となる金属材料を封入し、上記蓋部材に支持されるとともに上記ヒータカートリッジの中空部に挿入される試料カートリッジと、からなり、
上記ヒータは、上記蓋部材に片持ち支持され且つ上記ヒータカートリッジに非接触で挿入されている、
ことを特徴とする加熱装置。In a heating device that conducts heating experiments on metal materials by electrical resistance heating,
A substantially columnar member having a hollow and bottom, a heater cartridge having a heater for heating the metal material;
A lid member for sealing the opening of the heater cartridge;
A metal material as a sample sealed, and the sample cartridge is inserted into the hollow portion of the heater cartridge while being supported by the lid member, Ri Tona,
The heater is cantilevered by the lid member and inserted in a non-contact manner into the heater cartridge.
A heating device characterized by that.

電気抵抗加熱による金属材料の加熱実験を行う加熱装置において、
中空かつ底を有する略柱状部材であって、上記金属材料を加熱するためのヒータを有するヒータカートリッジと、
そのヒータカートリッジの開口部を封鎖する蓋部材と、
試料となる金属材料を封入し、上記蓋部材に支持されるとともに上記ヒータカートリッジの中空部に挿入される試料カートリッジと、からなり、
上記ヒータカートリッジは、径方向の外側から順に金属部材，断熱材および絶縁材からなる外壁と、径方向の外側から順に絶縁材および耐熱部材からなる内壁と、その外壁および内壁との空間に非接触で挿入されるヒータと、からなる壁を有し、上記試料カートリッジは、径方向の内側から順にセラミックス部材および耐熱部材からなる壁を有する、
ことを特徴とする加熱装置。 In a heating device that conducts heating experiments on metal materials by electrical resistance heating,
A substantially columnar member having a hollow and bottom, a heater cartridge having a heater for heating the metal material;
A lid member for sealing the opening of the heater cartridge;
A sample cartridge enclosing a metal material as a sample, supported by the lid member and inserted into the hollow portion of the heater cartridge,
The heater cartridge is not in contact with the space between the outer wall made of a metal member, a heat insulating material and an insulating material in order from the outside in the radial direction, the inner wall made up of the insulating material and the heat-resistant member in order from the outside in the radial direction, and the outer wall and the inner wall. The sample cartridge has a wall made of a ceramic member and a heat-resistant member in order from the inside in the radial direction.
A heating device characterized by that .

電気抵抗加熱による金属材料の加熱実験を行う加熱装置において、
中空かつ底を有する略柱状部材であって、上記金属材料を加熱するためのヒータを有するヒータカートリッジと、
そのヒータカートリッジの開口部を封鎖する蓋部材と、
試料となる金属材料を封入し、上記蓋部材に支持されるとともに上記ヒータカートリッジの中空部に挿入される試料カートリッジと、からなり、
上記ヒータカートリッジは、径方向の外側から順に金属部材，断熱材，絶縁材およびその絶縁材の内側に非接触で挿入されるヒータからなる壁を有し、上記試料カートリッジは、径方向の内側から順にセラミックス部材，耐熱部材および絶縁材からなる壁を有する、
ことを特徴とする加熱装置。 In a heating device that conducts heating experiments on metal materials by electrical resistance heating,
A substantially columnar member having a hollow and bottom, a heater cartridge having a heater for heating the metal material;
A lid member for sealing the opening of the heater cartridge;
A sample cartridge enclosing a metal material as a sample, supported by the lid member and inserted into the hollow portion of the heater cartridge,
The heater cartridge has a wall composed of a metal member, a heat insulating material, an insulating material, and a heater inserted in a non-contact manner inside the insulating material in order from the outside in the radial direction. In order, it has a wall made of a ceramic member, a heat-resistant member and an insulating material,
A heating device characterized by that .