JPH0346785A - 非浸漬型ＳｉＣ保護管付ヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガラス等溶融材料溶解用、もしくはフェライ
ト等焼成用熱源として使用される非浸漬型ＳｉＣヒータ
の耐寿命特性を向上し、溶融仕事効率を向上する非浸漬
型ＳｉＣ保護管付ヒータに〔従来の技術〕 ＳｉＣヒータは簡便な高熱源として各種工業で幅広く使
用されており、特にガラス溶解用、溶湯保持用もしくは
フェライト焼成用の非浸漬型加熱ヒータとして需要が多
い。

当該非浸漬型ヒータの形状は通常、円形断面を有する棒
状であり、両端に電気接続用の冷端子部を有し、当該冷
端子部に挟まれる中央部を発熱部とする構造を有する。

別に、アルミニウム溶融用浸漬型ヒータがあるが、金属
溶湯中のヒータを溶湯から隔離する構造とともに、当該
隔離壁の破壊本食出等のシステムが種々開発されている
。

当該非浸漬型ヒータ本体部を構成する発熱部は、耐蝕性
を考慮して、その周囲にプラズマ溶射等の各種コーティ
ング処理を行う。

絶縁性と内部保護機能を持たせる表面コーティングによ
るその寿命は、高々４００時間程度であって、ヒータの
交換等管理維持の煩雑さとコストは、操業の安全性と生
産性向上のネックとなっている。

浸漬型ヒータの溶湯隔離壁技術とも異なり、ガス接触下
でのヒータ寿命向上は、消費電力の増加抑制と寿命延長
のコスト減との間の調和利点を得る構造が問題となるが
、この問題は着手されていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

溶湯隔離壁技術による浸漬型ヒータで重要視されなかっ
た問題、即ち、表面コーティングによる寿命延長限界の
打開手段と、消費電力およびトータルコストの点から十
分有利なコスト低減を可能にするための打開手段の開発
問題が非浸漬型ヒータについて不可欠である。

例えば需要の多いガラス溶解用ヒータはその表面にガラ
スを主成分とするコーティングがなされていても、溶融
炉中のガラス雰囲気中に含有されるアルカリ金属等によ
り、ヒータ材料であるＳｉＣ自体が腐食され、いわゆる
焼き細り現象が発生する。

焼き細り現象が発生すると発熱部の見掛は上の抵抗が増
加し、この抵抗増加とともに発熱量も増加して腐食速度
が加速される結果、焼き細り消耗の急速な進行がヒータ
寿命を限界づける。

そこで焼き細り現象を抑制するためにガラス雰囲気をヒ
ータから遮断する場合、この遮断によるヒータ輻射熱へ
の影響の程度と、その遮断に要する可能な限りの低コス
ト構造、更に高電圧負荷に耐える電気的構造の開発、加
えて消費電力の増加程度と寿命増大による低減コストと
の有利バランス点の存在解明を行った。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を克服するために本発明では、ガラス等低融
点物質溶融用、もしくはフェライト等焼成用熱源として
用いる非浸漬型ＳｉＣヒータにおいて、両端に電気接続
用冷端子部を有する棒状ヒータ外周部に、比抵抗が１０
０Ω■以上の材質のスリーブを嵌合して保護管接触部を
形成し、、当該スリーブにＳｉＣ保護管を被せるととも
に、ヒー・夕発熱部近傍に熱輻射用スリット等開口部を
設けた上記ＳｉＣ製保護管を設けるヒータを開発した。

腐食防止のための炉中ガス遮断用保護管材質としては、
熱伝導率の点からＳｉＣあるいはＳｉＣ含有量の多い材
料が好ましく、通常は、再結晶質Ｓ　ｉ　Ｃ％自焼結Ｓ
ｉＣあるいはＳｔ注入ＳｉＣが好ましい。

しかし、ＳｉＣ質材料はＳｉＣ質そもそちが導電性を有
するため高電圧を負荷するヒータに対する電気絶縁が問
題となる。

電圧印加時にヒータのみならず保護管に電流が分流し、
電力ロスが大きくなり使用電力を無駄にして、消費電力
の増加抑制を達成できない。

従って、ヒータと保護管の間の接触部に介在させるスリ
ーブの材質は絶縁性の大きな材料を使用することが条件
であって、詳細な実験により常温の比抵抗が１００Ωｃ
Ｉ１１以上あれば好ましいことが判明した。

〔作用および実施例〕

以下に本発明の非浸漬型ＳｉＣ保護管付ヒータの作用お
よび実施例に就いて詳述するが、ヒータ、スリーブ、お
よび保護管の材質、形状、寸法、熱輻射用窓の形状、寸
法等は本実施例に限定されないのは当然のことである。

第１図は本発明の非浸漬型ＳｉＣ保護管付ヒータの断面
図を示したものであり、φ２０＋ｍ、長さ７００鶴のＳ
ｉＣ製ヒータ（１）本体に、同直径、長さ１５龍の電気
接続用の冷端子部（２）を両側に配置し、当該冷端子部
（２）にφ４０＋ｎ、保護管支持用段差φ３４鶴、長さ
２０菖謹のスリーブ（３）を嵌合接触させ、当該スリー
ブ（３）を介在して、外径φ４０１ｎ、内径φ３５關、
長さ９゜ＯＷのＳｉＣ保護管（４）でヒータ（１）を被
覆したものである。

スリーブ用材質としては、比抵抗が１００ΩＧ以上の材
料で所要の電気絶縁を達成でき、コスト、加工性、耐用
性等を勘案するならば特に材質を限定しない。

第２図は保護管付ヒータ構造とすることによる加熱効率
の影響を判定し、そのより良い是正手段をテストしたも
のであり、上記ＳｉＣ保護管（４）に形成する熱輻射用
窓（５）のスリットおよび円孔の投影形で、上記寸法の
ＳｉＣ保護管（４）上に、切削形成したスリットは３０
０ｗｍＸ６龍の長円形状、円孔はφ６１ｍを５０ｍ間隔
となっている。

上記形状、寸法は、熱輻射効率および強度等を勘案して
適宜選択でき特に限定しない。

表１は保護管の無い場合と本発明の非浸漬型ＳｉＣ保護
管付ヒータの寿命をガラス溶解炉において比較したもの
で、本発明の非浸漬型ＳｉＣ保護管付ヒータの寿命は５
−１０倍に飛躍的に向上する。

電力は３〜４割増加するが、ヒータ交換のための溶解炉
休止と交換作業を勘案すれば、トータルコストの改善は
著しい。

表２は前記熱輻射用窓を施した場合と形成しない場合の
ヒータ使用電力（４本）を比較したもので、電力消費の
低減から熱輻射用窓を設けることによりヒータの熱輻射
効率が高まり、消費電力の増加抑制に効果があることが
明らかである。

表１ 上記表２の試験Ｎｏにおいて 試験Ｎｏｌ；スリット、孔無し 試験Ｎｏ　２　；溶解物側にスリット 試験Ｎｏ３；溶解物反対側に１２個の孔試験Ｎｏ４；溶
解物反対側に２１個のスリットの保護管である。保護管
（４）への電流損失は認められなかった。

尚、試験Ｎｏ２に就いて、使用時間が短いのは、溶解物
側にスリットを設けたため、気化したガラス雰囲気がヒ
ータ発熱部に接触し、発熱部が腐食されたことを示す。

電気絶縁をＳｉＣ保護管（４）と、ＳｉＣヒータとの接
触部に備えたスリーブ（３）で行うヒータ構造は、溶解
炉ガスの悪影響を高いレベルで防止し、消費電力の増加
抑制を達成し、熱効率は熱輻射用窓を形成することで高
いレベルに保持できる。

〔発明の効果〕

本発明の非浸漬型ＳｉＣ保護管付ヒータは、保護管付構
造によりヒータ本体の腐食が抑制されて耐用性が高まり
、５〜１０倍の寿命長期化ができるとともに、保護管に
設けた熱輻射用窓により熱効率が高まり使用電力を低く
抑えることができるので省エネルギーに貢献し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＳｉＣヒータ保護管の断面図を示し、
第２図はＳｉＣヒータ保護管に施した熱輻射用窓の投影
図である。 （１） （２） （３） （４） （５） ヒータ 冷端子部 スリーブ 保護管 熱輻射用窓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガラス等低融点物質溶融用、もしくはフェライト等
   焼成用熱源として用いる非浸漬型ＳｉＣヒータにおいて
   、両端に電気接続用冷端子部を有する棒状ヒータ外周部
   に比抵抗が１００Ωｃｍ以上の材質のスリーブを嵌合し
   て保護管接触部を形成し、、当該スリーブにＳｉＣ保護
   管を被せることを特徴とする非浸漬型ＳｉＣ保護管付ヒ
   ータ。 ２、ヒータ発熱部近傍に熱輻射用スリット等開口部を設
   けた上記ＳｉＣ製保護管を設けることを特徴とする非浸
   漬型ＳｉＣ保護管付ヒータ。