JPH0363495A - 高温加熱装置 - 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、鉄鋼、セラミックス、プラスチックス、ガラ
ス等といった試料を高温に加熱する高温加熱装置に関す
る。特に、試料を真空その他のガス雰囲気中で加熱する
高温加熱装置に関する。

［従来の技術］ 試料を高温に加熱する加熱装置として、従来より、真空
中でその加熱を行なうようにしたものがある０例えば、
新素材を開発するにあったては、その新素材を真空中で
熱処理することが不可欠である。

この種の加熱装置として、従来、試料を加熱するための
発熱体と、その発熱体からの熱が外部へ放出されるのを
防ぐための断熱壁とを有するものがある。この従来装置
では、断熱壁の外側温度が５０℃以上になり１作業者に
とって火傷等の危険性があった。

この問題点を解消するために、断熱壁それ自体に冷却水
管を設け、あるいは断熱壁のまわりに別の容器を配設し
てその容器に冷却水管を設け、その管に冷却水を流して
装置全体を冷却するようにした加熱装置もある。この従
来装置においては、冷却水管を付設したり、ポンプ等の
送水用設備を用意しなければならないので、装置全体が
大掛りとなり、更に重量が重くなるという不都合があっ
た、また、この従来装置では冷却水管が容器あるいは断
熱壁の可動部分に付設されており、よって使い勝手が極
めて悪いという不都合もあった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、確実な冷却効果を得ることができ、構造が簡
単であり、しかも作業者による取扱いを複雑にすること
のない高温加熱装置を提供することを課題とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決するための手段、すなわち本発明は、
試料を加熱するための発熱体と、その発熱体を取り囲む
ように配置される内部容器と、間隔を隔ててその内部容
器を取り囲むように配置される外側ケースと、その外側
ケースと上記の内部容器との間の間隔に気流を流し込む
送風手段とを有する高温加熱装置である。

上記の構成において、発熱体とは試料を加熱するための
任意の手段である０例えば、通電によって発熱する電気
ヒータを用いることができる。

内部容器は、試料及び発熱体を包囲してそれらのまわり
を真空に排気できるようにするためのものであり、ガス
導入によってガス雰囲気にもできるものである。その形
状は任意である。

外側ケースは、気流か流れることのできる間隔を隔てて
上記の内部容器を包囲するものである。

内部容器のどの程度の範囲を包囲するかは、その内部容
器の容量に応して任意に選定することができる。

気流として流す気体としては空気が一般的であるが、そ
の他任意の気体とすることも可能である。

送風手段は、外側ケースと内部容器との間に気流を流し
込むものである。この機能が得られるものであれば、ど
のような構成のものを用いても良いし、又それをどのよ
うな位置に配置しても良い、例えば、送風手段として単
なるファンを用い。

それを外側ケースの内側であって、内部容器の下方位置
又は上方位置に配設することができる。あるいは、送風
手段を外側ケースの外部に配置しておいて、ホース等の
気流移送手段を介して気流を外側ケースと内部容器との
間に送り込むことも可能である。

内部容器に設ける凹凸は、内部容器が気流に接する表面
の面積を増加させるためのものである。

よって、その機能が達成されるものであれば、その凹凸
の形状は特別のものに限定されない、内部容器が１例え
ば１円筒状に作られていれば、その円筒の軸線と平行に
伸びる長い凸部及び長い溝をその円筒の外周面上に交互
に形成してゆき、いわゆるフィンを形成して上記の凹凸
とすることができる。こうすれば、気流がその溝に沿っ
て流れることになるので、冷却効率も向上する。

［作用］ 内部容器（内部シェル１７）内に置かれている試料（７
）は２発熱体（８）によって加熱される、この状態で１
例えばその試料の熱処理や焼結。

あるいは、Ｘ線解析等といった必要な処理が行なわれる
。

このとき、送風手段（ファン２１）によって外側ケース
（２０）と内部容器（内部シェル１７）との間に気流、
例えば空気流が流され、それによって内部容器及び外側
ケースが冷却される。この結果、作業者が外側ケースに
触れても火傷等のおそれがなくなる。

［実施例］ 第１図は、試料の熱処理を行なう場合に、本発明に係る
高温加熱装置を利用したときの実施例を示している。

同図において、例えばステンレス製のベースプレートｌ
が複数の支柱２によって支えられている。このベースプ
レートｌは、第２図に破線で示すように、はぼ円形形状
であって、その外周側部に９０′″の間隔で４個の突部
３が形成されている。それらの突部の少なくとも１個（
実施例では互いに対向する位置に一個づつ、合計２個）
には、第１図にも示すようにガイドボール４が固定され
ている。

第１図において、ベースプレートｌのほぼ中央に、熱電
対を内蔵した検温装置５が固定して取り付けられている
。検温装置５の上端には、試料台６が固定して取り付け
られており、その試料台の上に試料７、例えば鉄鋼、セ
ラミックス、プラスチックス、ガラスが載置されている
。

試料７のまわりには、炭素ｍｍ強化炭素複合材料（以下
、Ｃ／Ｃ材という）によって形成されている発熱体８が
配設されている。この発熱体８は、第１図では説明のた
めにその中央部が切断して示しであるが、実際には第３
図及び第４図に示すように、Ｃ／Ｃ材を矩形波状に切り
込む溝切りをするとともに、全体が筒状に形成しである
。この発熱体８を形成するＣ７Ｃ材の末端は、それぞれ
端子９ａ及び９ｂを構成してる。

Ｃ／Ｃ材は全てが炭素なので、これを用いて作られた発
熱体８は、炭素材料の利点である軽量性。

耐熱性及び熱・電気の伝達性が十分に活かされている。

その上、炭素ｍＩａで強化したことによって、弾性と機
械的強度が向上し、鋼に比べてもはるかに強い性質を有
してる。従って、　Ｃ／Ｃ材によって形成した発熱体８
も、これらの優れた性質を全て有することになり１発熱
体そのものなきわめて薄く（例えば、１、厚）形成でき
る。また、発熱体８を薄くすることによって重量もきわ
めて軽く（例えば、５０ｇ）なる。

第１図に戻って、ベースプレートｌの中央から外れた位
置に電極ｌＯが固定されている。この電極１０に発熱体
８の一方の端子９ａ（第３図）が接合される。接合の方
法は任意であり１例えばネジ穴ｘｉ（第３図）を使って
ネジ止めすることができる。他方の端子９ｂも、勿論、
電極に接合されるのであるが、図では、省略しである０
以上の説明で理解される通り、発熱体８は電極１０のみ
によってベースプレートｌ上に支持されている。

第１図において、ベースプレートｌの中央から外れた所
に支柱１２が固定されており、その支柱１２の上端に遮
熱基板１３が固定されている。支柱１２は図では便宜上
、１本のみを示しであるが、実際は遮熱基板１３を確実
に支持するために複数本設けられてる。

遮熱基板１３には、遮熱板１４が嵌め込まれている。遮
熱板１４は、第５図及び第６図に示すように３個の筒状
部材（下端が開放で上端は閉じられてる）１５ａ、１５
ｂ、１５ｃを重ね合せることによって形成されてる。こ
れらの筒状部材１５ａ　〜１５ｂは、発熱体８と同様に
、Ｃ／Ｃ材によって形成されている。この遮熱板１４は
１発熱体８を覆っており、発熱体８から放出された熱を
反射し、熱が更に外部へ放出されるのを防止して、熱効
率を高める働きをする。

遮熱基板１３には、上記の遮熱板１４以外に、その遮熱
板１４を覆うように断熱ケース１６か取り付けられてい
る。この断熱ケース１６によって、より一層の熱効率の
向上を図っている。

第１図において、ベースプレートｌの上方であって、断
熱ケース１６の外側に、アルミ等の金属で作られた真空
容器としての内部シェル１７が配置されている。この内
部シェル１７は内部を真空にするためのものである。ベ
ースプレートｌの右部には排気ダクト１Ｂが取り付けら
れており、このダクトには真空ポンプ（図示せず）が連
結されている。内部シェル１７をベースプレート１の上
に載せた状態で、上記の真空ポンプを作動させると、内
部シェル１７内の空気が吸引されてその内部が真空とな
る。このように試料７のまわりを真空にするのは、新素
材開発等に際しては、真空雰囲気下での物性解析や、高
純度ガス雰囲気での熱処理が要求されることがあるから
である。

第１図において、内部シェル１７の外側に円筒状の外側
ケース２０が配設されている。この外側ケース２０は、
ベースプレートｌのさらに下方まで伸びていて、その底
面部分に送風ファン２１を備えている。送風ファン２１
が作動すると、内部シェル１７と外側ケース２０との間
の隙間に空気か流れ、内部シェル１７及び外側ケース２
０の両者が冷却される。これにより、作業者が火傷をす
るという危険性が回避される。

以上の構成だけでも十分な冷却効果が得られるのである
が、実施例では更に、ベースプレートｌの下部に水冷バ
イブ２２を設けておき、このパイプ２２の中に水を流す
ことによって、特に熱の出易い電極１０の付近を効果的
に冷却するようにしている、この水冷パイプを用いた冷
却を併用することにより、より一層、冷却効果を高める
ことかできる。

内部シェル１７の外周に、第２図に示すように、多数の
フィン２３を形成しておいても良い。

これにより、ファン２１による送風を受ける面積を大き
くして冷却効率を高めることができる。これらのフィン
は、真空容器としての内部シェル１７の外周表面に形成
されている凹凸部であって、内部シェル１７の軸線方向
に伸びる凸部と溝部とを円周方向に交互に配列したもの
である。内部容器の外周表面積を大きくするという観点
よりすれば、凹凸部をフィン２３以外の他の任意の形状
とすることもできる。

本実施例の構成は以上の通りである。以下に。

その構成の作用を説明する。

電極ｌＯに１例えば１．５ＫＷの電力が通電されると５
発熱体８が約１８００’Ｃで発熱する。この発熱により
、試料７が１５００℃に加熱される、この時の温度は検
温装置５によって検知される、試料７の加熱と同時に、
排気ダクト１８を介しての排気が行なわれ、内部シェル
１７の内部、すなわち試料７のまわりが真空状態に置か
れる。また同時に、ファン２１によって外側ケース２０
と内部シェル１７との間の間隙に気流、すなわち空気流
が流れ、これにより外側ケース２０及び内部シェル１７
が冷却される。

以上の状態で、試料７の熱処理が実行される。

外側ケース２０は冷却されているので、作業者にとって
の危険性はない。

なお、外側ケース２０は第１図に示すように境界Ｅを境
として上部２０ａと下部２０ｂの２つに分かれるように
なっている。試料７の装填及び取り出しに際しては、上
部ケース２０ａを下部ケース２０ｂから取り外し、更に
内部シェル１７をペースプレートｌから取り外す、上部
ケース２０ａを再び下部ケース２０ｂに装着する際の便
宜のために、上部ケース２０ａの下端内側面に、上部ケ
ース２０ａの下端面よりも更に下方へ突出するガイドプ
レート３０を固定しておくと良い、これにより、上下の
外側ケース２０ａ及び２０ｂを互いにずれることなく結
合させることができる。

また、内部シェル２７の適所に、いわゆるサーモラベル
を付しておくことが好ましい、このサーモラベルは、例
えば直径５□程度の円形ラベルであって、雰囲気温度が
一定値２例えば７０℃を越えると変色するというもので
ある。こうしておけば１作業者が外側ケース２０．特に
上部ケース２０ａを取り外したときに、内部シェル１７
の温度をそのサーモラベルによって視認できることにな
り、火傷を未然に回避することができる。

上記の実施例では、高温加熱装置を試料の真空高温熱処
理のために用いたが１本発明に係る高温加熱装置は、窒
素ガスやアルゴンガス等の雰囲気での熱処理やその他の
任意の用途、例えば、ＣＴＣ材料がＸ線を透過するとい
う性質を利用して高温Ｘ線解析に用いることができる。

［発明の効果］ 請求項１の発明によれば、外側ケース（２０）と内部容
器（内部シェル１７）との間の間隙を流れる空気流によ
って、それら両者が確実に冷却される。冷却水パイプそ
の他複雑な設備を必要としないので構造が簡単である。

更に、試料（７）の装着及び取外しのために着脱される
内部容器に冷却水パイプ等の冷却設備を付設しておく必
要がないので、作業者にとって取扱いか容易となる。

請求項２の発明によれば、冷却効率をより一層高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高温加熱装置の一例の側断面、第
２図は第１図の矢視■に従った上記装置の上面図、第３
図は発熱体の一例の側面図、第４図は１４３図の矢視■
に従った平面図　、第５図は遮熱板の一例の一部破断乎
面図、第６図はその遮熱板の一部破断側面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）試料を加熱するための発熱体と、その発熱体を取
   り囲むように配置される内部容器と、間隔を隔ててその
   内部容器を取り囲むように配置される外側ケースと、そ
   の外側ケースと上記の内部容器との間の間隔に気流を流
   し込む送風手段とを有することを特徴とする高温加熱装
   置。
2. （２）上記の内部容器のうち上記の外側ケースに対向す
   る面を凹凸状にしたことを特徴とする請求項１記載の高
   温加熱装置。