JPH0363193B2 - - Google Patents
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- JPH0363193B2 JPH0363193B2 JP58053239A JP5323983A JPH0363193B2 JP H0363193 B2 JPH0363193 B2 JP H0363193B2 JP 58053239 A JP58053239 A JP 58053239A JP 5323983 A JP5323983 A JP 5323983A JP H0363193 B2 JPH0363193 B2 JP H0363193B2
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- heater
- heating element
- carbon
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Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は黒鉛質抵抗発熱体、特に短繊維状の炭
素質繊維を補強材として使用する新しい黒鉛質抵
抗発熱体に関するものである。
素質繊維を補強材として使用する新しい黒鉛質抵
抗発熱体に関するものである。
従来、炭素材料、セラミツクス系材料など各種
工業用材料の高温焼成に使用する装置としては、
抵抗炉、誘導炉、アーク炉、およびプラズマ炉な
ど数多くの高温加熱装置が知られているが、中で
も抵抗炉が、その加熱手段が比較的単純であるた
め広く用いられている。
工業用材料の高温焼成に使用する装置としては、
抵抗炉、誘導炉、アーク炉、およびプラズマ炉な
ど数多くの高温加熱装置が知られているが、中で
も抵抗炉が、その加熱手段が比較的単純であるた
め広く用いられている。
ところで、この抵抗炉は、通常円筒状の抵抗発
熱体に電流を通じ、その際生じるジユール熱によ
り被処理物を加熱焼成するものであつて、2000℃
以上の高温加熱には窒素やアルゴン等の不活性ガ
ス雰囲気中、黒鉛質抵抗発熱体（以下単に黒鉛質
ヒータという）が用いられている。この黒鉛質ヒ
ータは金属材料やセラミツク系材料からつくられ
たヒータでは使用中、溶融・分解を起すような
2000℃以上の高温領域でも、溶融・分解を起しに
くく、しかも比較安価であるという利点を有す
る。
熱体に電流を通じ、その際生じるジユール熱によ
り被処理物を加熱焼成するものであつて、2000℃
以上の高温加熱には窒素やアルゴン等の不活性ガ
ス雰囲気中、黒鉛質抵抗発熱体（以下単に黒鉛質
ヒータという）が用いられている。この黒鉛質ヒ
ータは金属材料やセラミツク系材料からつくられ
たヒータでは使用中、溶融・分解を起すような
2000℃以上の高温領域でも、溶融・分解を起しに
くく、しかも比較安価であるという利点を有す
る。
しかしながら、かかる黒鉛質ヒータにも2000℃
上の高温領域では次のような問題がある。
上の高温領域では次のような問題がある。
すなわち、黒鉛質ヒータはその主体が炭素成分
であるため、一般によく知られているとおり、炭
素そのものはたとえば2000〓（1727℃）で3.3×
11-11気圧、2500〓（2227℃）で1.8×10-7気圧、
3000〓（2727℃）で5.4×10-5気圧の蒸気圧を有
し、また2500〓（2227℃）では1.16×10-2g／
cm2・hrの炭素が蒸発するとも言われている。
であるため、一般によく知られているとおり、炭
素そのものはたとえば2000〓（1727℃）で3.3×
11-11気圧、2500〓（2227℃）で1.8×10-7気圧、
3000〓（2727℃）で5.4×10-5気圧の蒸気圧を有
し、また2500〓（2227℃）では1.16×10-2g／
cm2・hrの炭素が蒸発するとも言われている。
これがため、黒鉛質ヒータは特に長時間の連続
使用に当つて、炭素の蒸発にもとづく耐久性に問
題があるばかりか、該ヒータが蒸発減耗すると、
当然その電気抵抗値が減耗部分に相対的にシフト
し、炭素分の蒸発を益々助長させることになる。
また、該ヒータの減耗は加熱焼成時の設定温度の
維持を困難ならしめ、更に該ヒータの局部的な減
耗は所定の温度プロフイールを変化せしめるとい
う問題である。この蒸発は電流の表皮効果等のた
めにヒータの外周側の方が内周側より激しい。
使用に当つて、炭素の蒸発にもとづく耐久性に問
題があるばかりか、該ヒータが蒸発減耗すると、
当然その電気抵抗値が減耗部分に相対的にシフト
し、炭素分の蒸発を益々助長させることになる。
また、該ヒータの減耗は加熱焼成時の設定温度の
維持を困難ならしめ、更に該ヒータの局部的な減
耗は所定の温度プロフイールを変化せしめるとい
う問題である。この蒸発は電流の表皮効果等のた
めにヒータの外周側の方が内周側より激しい。
したがつて、少なくとも2000℃の高温領域で使
用する黒鉛質ヒータは如何にして炭素分の蒸発に
もとづくヒータ外周側の減耗を少なくせしめ、こ
れにより連続的な加熱焼成時の温度および温度プ
ロフイルを所定どおり維持せしめるかが、早急に
解決すべき重要な技術的課題であつた。
用する黒鉛質ヒータは如何にして炭素分の蒸発に
もとづくヒータ外周側の減耗を少なくせしめ、こ
れにより連続的な加熱焼成時の温度および温度プ
ロフイルを所定どおり維持せしめるかが、早急に
解決すべき重要な技術的課題であつた。
本発明は黒鉛質ヒータにおける上記技術的課題
の解決を図つてなされたものであり、その構成は
次のとおりである。
の解決を図つてなされたものであり、その構成は
次のとおりである。
円筒状の黒鉛質抵抗発熱体において、該発熱体
の半径方向を２層構造となし、内層部には粒状炭
素質材および粘結材を配合し焼成してなる発熱
体、外層部には粒状炭素質材、粘結材および短繊
維状炭素質繊維を配合し焼成してなる発熱体を配
置させたことを特徴とする黒鉛質抵抗発熱体。
の半径方向を２層構造となし、内層部には粒状炭
素質材および粘結材を配合し焼成してなる発熱
体、外層部には粒状炭素質材、粘結材および短繊
維状炭素質繊維を配合し焼成してなる発熱体を配
置させたことを特徴とする黒鉛質抵抗発熱体。
以下、本発明の構成について詳述すると、従来
の黒鉛質ヒータが粒状の炭素質材と、適当量の粘
結材とを配合・混練し、所望の円筒形状に成型し
た後、一旦700〜1300℃で焼成し、更に約3000℃
で黒鉛化していたのに対して、本発明の黒鉛質ヒ
ータはその半径方向を２層構造となし、内層部に
は従来の黒鉛質を、一方外層部には前記粒状炭素
質材および粘結材に加えて、短繊維状に切断した
炭素質繊維を配合・混練し、しかる後従来どおり
成型・焼成して得られる黒鉛質材を配置させたと
ころに特徴がある。
の黒鉛質ヒータが粒状の炭素質材と、適当量の粘
結材とを配合・混練し、所望の円筒形状に成型し
た後、一旦700〜1300℃で焼成し、更に約3000℃
で黒鉛化していたのに対して、本発明の黒鉛質ヒ
ータはその半径方向を２層構造となし、内層部に
は従来の黒鉛質を、一方外層部には前記粒状炭素
質材および粘結材に加えて、短繊維状に切断した
炭素質繊維を配合・混練し、しかる後従来どおり
成型・焼成して得られる黒鉛質材を配置させたと
ころに特徴がある。
かかる黒鉛質ヒータは、特に長時間連続して使
用する場合に、該ヒータ中の炭素質繊維が周囲の
炭素質材に対する一種のバインダーないし遮蔽網
として働き、炭素分の蒸発ないし飛散にもとづく
減耗を抑制し、その作用は特に2000℃以上の高温
領域ほど顕著である。
用する場合に、該ヒータ中の炭素質繊維が周囲の
炭素質材に対する一種のバインダーないし遮蔽網
として働き、炭素分の蒸発ないし飛散にもとづく
減耗を抑制し、その作用は特に2000℃以上の高温
領域ほど顕著である。
本発明における粒状炭素質材としてはコーク
ス、特に粒径0.1mm以下のコークスであり、粘結
材としてはコールタール、ピツチなどが黒鉛質ヒ
ータ材全体量（即ち；粒状炭素質材および粘結
材、あるいは粒状炭素質材、粘結材および炭素質
繊維の合計量）の20〜30重量％範囲で用いられ
る。更に黒鉛質ヒータの外層部に配合せしめる炭
素繊維としては通常の炭素繊維または黒鉛繊維、
すなわち、ポリアクリロニトリル繊維・セルロー
ス繊維・ピツチ繊維などの有機重合体繊維を空気
のような酸化性雰囲気中、熱処理して酸化し、次
に高温加熱炉にて窒素ガスのような不活性ガス雰
囲気中、炭化ないし黒鉛化することによつて得ら
れるものである。この炭素質繊維が前記粒状炭素
質材に対するバインダーないし遮蔽効果を十分発
揮するためには、通常６〜7μmの繊維径を有する
炭素質繊維について、その繊維長を0.05〜１mm好
ましくは0.1〜0.5mmの範囲で適宜選択すべきであ
る。その主たる理由として、繊維長が１mmより長
くなると、前述した粒状炭素質材および粘結材と
の混練が不均一となり易く、0.05mmより短かすぎ
ると、炭素質繊維によるバインダーないし遮蔽効
果が十分発揮できないことを挙げることができ
る。また炭素質繊維の配合割合は外層部全体量の
１〜５重量％が上記同様の理由から好ましい。
ス、特に粒径0.1mm以下のコークスであり、粘結
材としてはコールタール、ピツチなどが黒鉛質ヒ
ータ材全体量（即ち；粒状炭素質材および粘結
材、あるいは粒状炭素質材、粘結材および炭素質
繊維の合計量）の20〜30重量％範囲で用いられ
る。更に黒鉛質ヒータの外層部に配合せしめる炭
素繊維としては通常の炭素繊維または黒鉛繊維、
すなわち、ポリアクリロニトリル繊維・セルロー
ス繊維・ピツチ繊維などの有機重合体繊維を空気
のような酸化性雰囲気中、熱処理して酸化し、次
に高温加熱炉にて窒素ガスのような不活性ガス雰
囲気中、炭化ないし黒鉛化することによつて得ら
れるものである。この炭素質繊維が前記粒状炭素
質材に対するバインダーないし遮蔽効果を十分発
揮するためには、通常６〜7μmの繊維径を有する
炭素質繊維について、その繊維長を0.05〜１mm好
ましくは0.1〜0.5mmの範囲で適宜選択すべきであ
る。その主たる理由として、繊維長が１mmより長
くなると、前述した粒状炭素質材および粘結材と
の混練が不均一となり易く、0.05mmより短かすぎ
ると、炭素質繊維によるバインダーないし遮蔽効
果が十分発揮できないことを挙げることができ
る。また炭素質繊維の配合割合は外層部全体量の
１〜５重量％が上記同様の理由から好ましい。
これら粒状炭素質材、粘結材および炭素質繊維
から２層構造を有する円筒状の黒鉛質ヒータを得
るには、該ヒータの内層部および外層部を夫々個
別に上記配合割合のもと通常の手段により配合〜
焼成し、しかる後両者を所定の寸法に切削加工し
て嵌合させるのが一般的である。もちろん、この
際該ヒータはその内層部および外層部の両者を予
め一体物として成型後、焼成して黒鉛化させるこ
とも随意である。
から２層構造を有する円筒状の黒鉛質ヒータを得
るには、該ヒータの内層部および外層部を夫々個
別に上記配合割合のもと通常の手段により配合〜
焼成し、しかる後両者を所定の寸法に切削加工し
て嵌合させるのが一般的である。もちろん、この
際該ヒータはその内層部および外層部の両者を予
め一体物として成型後、焼成して黒鉛化させるこ
とも随意である。
上述のとおり、本発明の黒鉛質ヒータは円筒状
で、その半径方向を２層構造となし、その外層部
の黒鉛質材に短繊維状炭素質繊維を配合させたも
のであり、これにより従来の黒鉛質ヒータで問題
となつていた特に2000℃以上の高温領域での炭素
分の蒸発にもとづく減耗が著しく抑制され、この
結果黒鉛質ヒータの耐用期間が従来品、即ち黒鉛
質材中短繊維状炭素質繊維を配合させていない場
合と比較して約1.2倍に延長でき、加えて温度な
いし温度プロフイルの変化が小さく、所定どおり
に長期間に渡つて維持できるという優れた効果を
奏する。
で、その半径方向を２層構造となし、その外層部
の黒鉛質材に短繊維状炭素質繊維を配合させたも
のであり、これにより従来の黒鉛質ヒータで問題
となつていた特に2000℃以上の高温領域での炭素
分の蒸発にもとづく減耗が著しく抑制され、この
結果黒鉛質ヒータの耐用期間が従来品、即ち黒鉛
質材中短繊維状炭素質繊維を配合させていない場
合と比較して約1.2倍に延長でき、加えて温度な
いし温度プロフイルの変化が小さく、所定どおり
に長期間に渡つて維持できるという優れた効果を
奏する。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明す
る。なお実施例中繊維径、繊維長、カーボン粒径
は何れも平均値でもつて示した。
る。なお実施例中繊維径、繊維長、カーボン粒径
は何れも平均値でもつて示した。
実施例
有効発熱長1.2mの黒鉛質ヒータを半径方向に
２層構造とし、その内周面の黒鉛質材を粒径0.1
mm以下のコークス73重量％および粘結材としてコ
ールタールピツチ27重量％を配合・混練し通常の
手段により成型・焼成した後外径60mm内径40mmに
切削加工したもの、その外周側の黒鉛質材を繊維
径7μm繊維長03mmの炭素繊維３重量％、粒径0.1
mm以下のコークス70重量％および粘結材としてコ
ールタールピツチ27重量％を配合・混練し通常の
手段により成型・焼成した後外径75mm内径60mmに
切削加工したもの、とし両者を嵌合させて一体物
となし、タンマン炉型式抵抗炉により2800℃で実
用試験を行なつた。
２層構造とし、その内周面の黒鉛質材を粒径0.1
mm以下のコークス73重量％および粘結材としてコ
ールタールピツチ27重量％を配合・混練し通常の
手段により成型・焼成した後外径60mm内径40mmに
切削加工したもの、その外周側の黒鉛質材を繊維
径7μm繊維長03mmの炭素繊維３重量％、粒径0.1
mm以下のコークス70重量％および粘結材としてコ
ールタールピツチ27重量％を配合・混練し通常の
手段により成型・焼成した後外径75mm内径60mmに
切削加工したもの、とし両者を嵌合させて一体物
となし、タンマン炉型式抵抗炉により2800℃で実
用試験を行なつた。
この結果、黒鉛質ヒータの寿命が従来品と比較
して約1.2倍延長できた。
して約1.2倍延長できた。
Claims (1)
- １ 円筒状の黒鉛質抵抗発熱体において、該発熱
体の半径方向を２層構造となし、内層部には粒状
炭素質材および粘結材を配合し焼成してなる発熱
体、外層部には粒状炭素質材、粘結材および短繊
維状炭素質繊維を配合し焼成してなる発熱体を配
置させたことを特徴とする黒鉛質抵抗発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58053239A JPS59177885A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 黒鉛質抵抗発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58053239A JPS59177885A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 黒鉛質抵抗発熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59177885A JPS59177885A (ja) | 1984-10-08 |
| JPH0363193B2 true JPH0363193B2 (ja) | 1991-09-30 |
Family
ID=12937244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58053239A Granted JPS59177885A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 黒鉛質抵抗発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59177885A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2779810B2 (ja) * | 1988-04-27 | 1998-07-23 | イビデン株式会社 | 樹脂系抵抗ペースト |
| JPH0250079A (ja) * | 1988-08-09 | 1990-02-20 | Kanto Yakin Kogyo Kk | 高温加熱炉 |
-
1983
- 1983-03-29 JP JP58053239A patent/JPS59177885A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59177885A (ja) | 1984-10-08 |
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