JP4927433B2 - 電気炉 - Google Patents
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Description
図7の電気炉において、発熱体1における発熱部及び両端部〔例えば、図5および図6(A)、(B)に示す〕のそれぞれを形成している材料が表1〜3に示す特性を有するランタンクロマイト系セラミックスを用いて、内径39mm、外径45mm、肉厚3mm、端子部2の長さ60mm、発熱部3の長さ65mm、折り返し端部4の長さ30mm、全長155mmの円筒体とし、その端子部の端面を2等分割する位置から折り返し端部に向かって垂直方向に2ケ所の幅3mm、長さ130mmの溝を設けスリット5とし、端子部2の下端から25mmの位置までの部位(外周面及び端面)に白金ペーストを塗布し、1300℃で焼き付けて、高温用電極6を形成したのち、ステンレス鋼SUS304からなる金属リード部品7を取り付けた。この発熱体1の中空部内に純度99.5%、相対密度97%のアルミナセラミックス炉心管8(以下炉心管と呼ぶ)(外径37mm×内径30mm×長さ400mm)を挿入し、発熱体1の外側に、純度99.5%、相対密度97%の円筒型のアルミナセラミックス10(外径10aの大きさが56mm、外径10bの大きさが52mm、内径10が48mm、全長120mm)を装着した。さらにその外側には断熱材9として、純度95%のα−アルミナ材質からなる、かさ密度0.7g/cm3の成形体(セラミックファイバー成形体)を、中央部にアルミナセラミックス10の外径10bと同様の大きさの貫通孔を有する形状に加工して配置し、その外部を、耐火材を内張りにした金属缶体で取り囲み固定することによって、電気炉を得た。
図7の電気炉において、発熱体1における発熱部及び両端部の各々の材料が表1〜3に示す組成を有し、1000℃における比抵抗をそれぞれ0.22Ωcm、0.11Ωcmとしたランタンクロマイト系セラミックスを用いて、発熱体の内径64mm、外径68mm、肉厚2mmとして発熱体1を作製し、発熱体1の中空部内に純度99.5%、相対密度97%のアルミナセラミックス炉心管8(外径58mm×内径50mm×長さ400mm)を挿入し、発熱体1の外側に、純度99.5%、相対密度97%の円筒型のアルミナセラミックス10(外径10aの大きさが88mm、外径10bの大きさが82mm、内径10が76mm、全長120mm)を装着したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
図7の電気炉において、発熱体1における発熱部及び両端部の各々の材料が表1〜3に示す組成を有し、1000℃における比抵抗をそれぞれ0.48Ωcm、0.18Ωcmとしたランタンクロマイト系セラミックスを用いて、発熱体1を作製したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
図7の電気炉において、表1〜3に示す組成と比抵抗を有するランタンクロマイト系セラミックスを用いて、発熱体1の内径80mm、外径88mm、肉厚4mm、端子部2の長さ100mm、発熱部3の長さ150mm、折り返し端部4の長さ50mm、全長300mm、スリット5の幅6mm、長さ265mmとして発熱体1を作製し、発熱体1の中空部内に純度99.5%、相対密度97%のアルミナセラミックス炉心管8(外径72mm×内径66mm×長さ600mm)を挿入し、発熱体1の外側に、純度99.5%、相対密度97%の円筒型のアルミナセラミックス10(外径10aの大きさが108mm、外径10bの大きさが100mm、内径10が94mm、全長250mm)を装着したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
図7の電気炉において、発熱体1における発熱部及び両端部の各々の材料が表1〜3に示す組成を有し、1000℃における比抵抗をそれぞれ0.4Ωcm、0.024Ωcmとしたランタンクロマイト系セラミックスを用いて、発熱部3の長さ60mm、折り返し端部4の長さ70mm、全長190mm、スリット5の長さ125mmとして発熱体1を作製し、発熱体1の外側に、純度99.5%、相対密度97%の円筒型のアルミナセラミックス10(外径10aの大きさが56mm、外径10bの大きさが52mm、内径10が48mm、全長150mm)を装着したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
図7の電気炉において、表1〜3に示す組成と比抵抗を有するランタンクロマイト系セラミックスを用いて、発熱体の内径50mm、外径55mm、肉厚2.5mm、端子部2の長さ110mm、発熱部3の長さ150mm、折り返し端部4の長さ40mm、スリット5の幅5mm、長さ265mmとして発熱体1を作製し、発熱体1の中空部内に純度99.5%、相対密度97%のアルミナセラミックス炉心管8(外径46mm×内径40mm×長さ600mm)を挿入し、発熱体1の外側に、純度99.5%、相対密度97%の円筒型のアルミナセラミックス10(外径10aの大きさが43mm、外径10bの大きさが64mm、内径10が59mm、全長240mm)を装着したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
実施例1における図7の電気炉において、発熱体1における発熱部及び両端部の各々が表1〜3に示す組成と物性を有する(とくに発熱部と両端部の1000℃における比抵抗をそれぞれ0.09Ωcm、0.042Ωcmとした)ランタンクロマイト系セラミックスを用いて発熱体1を作製したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
図7の電気炉において、発熱体1における発熱部及び両端部が表1〜3に示す組成と物性を有する(とくに発熱部と両端部の各々の1000℃における比抵抗をそれぞれ4.0Ωcm、0.3Ωcmとした)ランタンクロマイト系セラミックスを用いて発熱体1を作製したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
図7の電気炉において、発熱体1における発熱部及び両端部が表1〜3に示す組成と物性を有する(とくに発熱部と両端部の各々の1000℃における比抵抗を0.24Ωcm、0.017Ωcmとした)ランタンクロマイト系セラミックスを用いて発熱体1を作製したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
図7の電気炉において、発熱体1における発熱部及び両端部が表1〜3に示す組成と物性を有する(とくに発熱部と両端部の各々の1000℃における比抵抗を1.2Ωcm、0.55Ωcmとした)ランタンクロマイト系セラミックスを用いて発熱体1を作製したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
図7の電気炉において、発熱体1における両端部が表1〜3に示す組成と物性を有する(とくに発熱部と両端部のそれぞれの1000℃における比抵抗を0.3Ωcm、0.23Ωcmとした)ランタンクロマイト系セラミックスを用いて発熱体1を作製したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
図7の電気炉において、発熱体1における発熱部及び両端部が表1〜3に示す組成と物性を有する(とくに発熱部と両端部の各々の1000℃における比抵抗を2.5Ωcm、0.024Ωcmとした)ランタンクロマイト系セラミックスを用いて発熱体1を作製したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
図7の電気炉において、発熱体1の内径54mm、外径60mm、発熱部3の長さ30mm、全長120mm、スリット5の長さ95mmとして発熱体1を作製し、発熱体1の中空部内に純度99.5%、相対密度97%のアルミナセラミックス炉心管8(外径48mm×内径40mm×長さ350mm)を挿入し、発熱体1の外側に、純度99.5%、相対密度97%の円筒型のアルミナセラミックス10(外径10aの大きさが78mm、外径10bの大きさが72mm、内径10が66mm、全長90mm)を装着したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
図7の電気炉において、発熱体1の内径24mm、外径30mm、発熱部3の長さ250mm、折り返し端部4の長さ50mm、全長360mm、スリット5の幅2mm、長さ310mmとして発熱体1を作製し、発熱体1の中空部内に純度99.5%、相対密度97%のアルミナセラミックス炉心管8(外径20mm×内径15mm×長さ800mm)を挿入し、発熱体1の外側に、純度99.5%、相対密度97%の円筒型のアルミナセラミックス10(外径10aの大きさが43mm、外径10bの大きさが39mm、内径10が35mm、全長330mm)を装着したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
図7の電気炉において、発熱体1の内径55mm、外径57mm、肉厚1mmとして発熱体1を作製し、発熱体1の中空部内に純度99.5%、相対密度97%のアルミナセラミックス炉心管8(外径50mm×内径46mm×長さ400mm)を挿入し、発熱体1の外側に、純度99.5%、相対密度97%の円筒型のアルミナセラミックス10(外径10aの大きさが75mm、外径10bの大きさが69mm、内径10が63mm、全長120mm)を装着したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
図7の電気炉において、実施例1と同様の組成と比抵抗を有するランタンクロマイト系セラミックスを用いて、内径23mm、外径32mm、肉厚4.5mm、発熱部3の長さ45mm、全長135mm、スリット5の幅1.5mm、長さ110mmとして発熱体1を作製し、発熱体1の中空部内に純度99.5%、相対密度97%のアルミナセラミックス炉心管8(外径20mm×内径15mm×長さ360mm)を挿入し、発熱体1の外側に、純度99.5%、相対密度97%の円筒型のアルミナセラミックス10(外径10aの大きさが42mm、外径10bの大きさが38mm、内径10が35mm、全長100mm)を装着したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
図7の電気炉において、端子部2の長さ55mm、発熱部3の長さ30mm、折り返し端部4の長さ105mm、全長190mm、スリット5の長さ90mmとして発熱体1を作製し、発熱体1の外側に、純度99.5%、相対密度97%の円筒型のアルミナセラミックス10(外径10aの大きさが56mm、外径10bの大きさが52mm、内径10が48mm、全長150mm)を装着したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
図7の電気炉において、発熱体1の内径24mm、外径30mm、端子部2の長さ240mm、折り返し端部4の長さ15mm、全長320mm、スリット5の幅2mm、長さ310mmとして発熱体1を作製し、発熱体1の中空部内に純度99.5%、相対密度97%のアルミナセラミックス炉心管8(外径20mm×内径15mm×長さ750mm)を挿入し、発熱体1の外側に、純度99.5%、相対密度97%の円筒型のアルミナセラミックス10(外径10aの大きさが43mm、外径10bの大きさが39mm、内径10が35mm、全長270mm)を装着したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
実施例1における図7の電気炉と同等の構造を有する電気炉において、発熱体1として図3(A)及び図3(B)に示される形状をもち、該発熱体1における発熱部及び両端部の材料が表1に示す組成を有し、1000℃における比抵抗がいずれも0.3Ωcmであるランタンクロマイト系セラミックスを用いて、該発熱体1の内径32mm、発熱部3の外径36mm、端子部2の外径45mm、端子部2の肉厚6.5mm、発熱部3の肉厚2mmとして発熱体1を作製し、発熱体1の中空部内に純度99.5%、相対密度97%のアルミナセラミックス炉心管8(外径30mm×内径24mm×長さ400mm)を挿入したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
実施例1における図7の電気炉と同等の構造を有する電気炉において、発熱体1として図3(A)及び図3(B)に示される形状をもち、該発熱体1における発熱部及び両端部の材料が表1に示す組成を有し、1000℃の比抵抗をいずれも0.3Ωcmとしたランタンクロマイト系セラミックスを用いて、該発熱体1の内径45mm、発熱部3の外径50mm、端子部2の外径55mm、端子部2の肉厚5mm、発熱部3の肉厚2.5mm、端子部2の長さ100mm、発熱部3の長さ160mm、折り返し端部4の長さ40mm、全長300mm、スリット5の幅5mm、長さ260mmとして発熱体1を作製し、発熱体1の中空部内に純度99.5%、相対密度97%のアルミナセラミックス炉心管8(外径40mm×内径34mm×長さ600mm)を挿入し、発熱体1の外側に、純度99.5%、相対密度97%の円筒型のアルミナセラミックス10(外径10aの大きさが66mm、外径10bの大きさが60mm、内径10が55mm、全長240mm)を装着したこと以外は、実施例1と同様にして電気炉を得た。
実施例1〜6及び比較例1〜13のそれぞれの電気炉を、有効炉内中央での保持温度1800℃、保持時間30min、昇降温速度300℃/hで繰り返しサイクル通電試験を実施したときの、消費電力が最大となる温度到達時の電圧、電流、消費電力、表面負荷密度及び発熱体が破損するまでのサイクル回数を求めた。その結果を表4に示す。
実施例1、6及び比較例14のそれぞれの電気炉を、有効炉内中央での保持温度1800℃、保持時間30min、昇降温速度800℃/hで通電試験を実施したときの、消費電力が最大となる温度到達時の電圧、電流、消費電力、表面負荷密度を求めた。その結果を表5に示す。
2 端子部
3 発熱部
4 折り返し端部
5 スリット
6 電極
7 金属リード部品
8 セラミックス炉心管
9 断熱材
10 セラミックス層
10a セラミックス層
10b セラミックス層
11 金属缶体
12 棒状発熱体
13 断熱材
14 炉心管
15 発熱体
16 発熱部
17 端子部
18 電極
19 リード線
20 断熱材
21 炉心管
22 断熱材
23 炉心管
Claims (1)
- 発熱部と両端部からなる円筒型のランタンクロマイト系発熱体において、発熱部の材料の1000℃の比抵抗が0.1〜3.5Ωcmの範囲にあり、両端部の材料の1000℃の比抵抗が0.02〜0.5Ωcmの範囲にあり、発熱部の材料の1000℃の比抵抗と両端部の材料の1000℃の比抵抗の比率([発熱部の比抵抗]/[両端部の比抵抗])が1.5〜100の範囲にあり、該発熱体の発熱部の長さと内径との比率([発熱部の長さ]/[内径])が0.6〜10の範囲にあり、該発熱体の内径と肉厚との比率([内径]/[肉厚])が6〜50の範囲にあり、該発熱体の一方の端面を基端とし、該基端面を2等分割する位置から垂直方向に2ケ所のスリットを設けることによって端子部を一方に集中し、該スリットの長さと発熱体の全長との比率([スリットの長さ]/[全長])が0.5〜0.95の範囲にあり、該端子部に高温用金属電極膜を取り付けた発熱体と、該発熱体の外側に装着した断熱材と、該発熱体の中空部内に装着したセラミックス炉心管とを備え、該炉心管の中空部内を有効加熱室としたことを特徴とする電気炉。
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