JPS606443Y2 - 炭化けい素ウイスカ−の製造装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は形状比（長さ／直径）の大きい炭化けい素ウィ
スカーを高能率に製造する為の装置に関するものである
。

化学蒸着の原理を利用する炭化けい素ウィスカーの製造
法としては種々研究が行なわれており、最近では特公昭
５０−１７２００号公報や特開昭５０−３８７００−！
公報等が知られている。

これらの方法はもっばら気相反応を利用するものである
が、いずれも反応条件の設定に苦慮が払われている。

即ち炭化けい素ウィスカーは一般に２０００／ｃｎ！と
いう驚異的な引張強度を有するとされているが、その機
械的性質はウィスカーの形状比（長さ／直径）によって
大きく支配され、可及的長く且つ可及的細く作ることが
強度発揮上極めて重要であるとされている。

他方反応速度と前記形状比との間にも重要な関係があり
、反応速度が早くなる程ウィスカーの結晶は長く且つ太
く戒長し、その戒長比如何によっては形状比に悪影響ご
及ぼす場合もあるので、形状比という観点からすれば反
応速度を高めることは必ずしも有利ではない。

しかし反応速度を低めることは単に生産性が低下するだ
けでなくウィスカーの結晶成長そのものを阻害するので
好ましいことではない。

この様なところから前記各公報では、反応原料ガスの種
類や混合比の選定、雰囲気ガスや反応温度の改良、結晶
析出手順の改良等種々の苦心が払われある程度の皮果を
得ている様である。

しかしいずれの場合もその適用範囲が狭かったり、反応
操作が煩雑であったりするので汎用性に欠けるというう
らみがある。

又反応温度はや）高いめになっているのでウィスカーの
形状比が高められない場合も多く余り確実な方法とは言
えない。

本考案はこの様な事情に着目してなされたものであって
、その目的は反応温度を余り高めないでも十分な反応速
度が得られ、且つ形状比に悪影響を及ぼす恐れなしに高
生産性を維持し得る炭化けい素ウィスカーの製造装置を
提供しようとするものである。

一般にウィスカーの形状比を良好にする為の条件として
は、比較的低温（通常１３５０℃前後）で且つ比較的希
薄な反応ガス雰囲気が必要であると考えられている。

しかしこの様な反応条件は生産性向上を計るという立場
からすれば全く不都合である。

にもかかわらず形状比を高めるということは至上の課題
であるから前記反応条件を確保することは極めて重要で
ある。

そこで本考案者等は前記条件を確保しつつ、反応原料ガ
スの攪拌と予熱を行なうことによって前記目的を達成で
きないかと考え、種々検討の結果本考案を完威し得るに
至った。

即ち本考案の製造装置の構成とは、炭化けい素製造用原
料ガスを担体上に供給し該担体上に炭化けい素ウィスカ
ーを析出させる装置であって、前記担体を収容する円筒
状反応容器と、前記担体を加熱する為前記反応容器の外
壁近傍に設けられる加熱装置と、円筒状反応容器内にお
いて前記担体と５〜３０ｍｍの距離を置いて配設され前
記担体最外径と略同−径のリング体で且つその外面に螺
旋翼を設けた気流旋回リングとからなり、加熱された担
体の輻射熱によってガスを予熱し得る様にした点に要旨
が存在するものである。

以下実施例を示す図面に基づいて本考案の構成及び作用
効果を説明するが、下記は単なる代表例を述べるものに
過ぎず、前記並びに後記の趣旨に徴して変更実施するこ
とは本考案の技術的範囲より逸脱するものではない。

第１図は本考案の装置を示した概略断面図であって、円
筒状反応容器（以下反応管７）には支持台４を介して担
体１が配置されると共に、その前方（図面右側）には５
〜３ｏＴｒａｎの距離をおいて気流旋回リング２が配置
され、矢印に沿って反応ガス６が供給されている。

気流旋回リング２は、担体１ （通常円柱体）の最外径
と略同−のリング体と、該リング体の外周面に沿って軸
方向に旋回する螺旋翼で構成されるものである。

従って矢印６に沿って導入される原料ガス６は、気流旋
回リング２の外周に沿って矢印６′の様に旋回するが、
担体１が５〜３０ｍｍを置いてその直後に配置されてい
るので、旋回流６′が乱されることなくそのまま担体１
の外周面に形成される。

その為原料ガスは担体１との接触時間が長くなるので十
分に反応し、後述する様に形状比の大きい炭化けい素ウ
ィスカーが形成される。

他方担体１の配置される部分をとりまく位置には、加熱
装置３が設けられる。

加熱装置３としては電熱加熱、高周波加熱、火災加熱、
誘導加熱等の別を問わないが、反応温度設定の容易性か
らすれば誘導加熱がもつとも効果的である。

そして加熱装置３は支持台４を通し底部から直接的に担
体１を伝導加熱するだけでなく、反応管７を介する輻射
熱によっても担体１を周方向から均一に加熱し所定温度
を維持するが、同時にこの輻射熱はわずか５〜３ｏｒｍ
シか離れていない気流旋回リング２を加熱し、また加熱
された担体１からの輻射熱によっても気流旋回りング２
の加熱が行なわれる。

従って気流旋回リング２の周囲を旋回する原料ガスはリ
ング２によって必要温度迄加熱されるので場合によって
は供給原料ガス自体の予熱は省略することも可能である
。

尚これら各装置の材料は本考案を限定するものではない
が、加熱装置３による加熱温度が約１３５０℃若しくは
それ以上になるので耐熱材例えば石英、マグネシア、セ
ラミック、耐熱鋼等が推奨される。

以上述べた様に、反応容器を筒状にして原料ガス通路を
兼ねさせると共に、ガス通路に沿って気流旋回リングを
設け、該リングによって形成された旋回気流を、そのま
ま乱すことなくスムーズに担体外周面へ供給し、他方担
体を均一に加熱し、且つこの加熱によって前記旋回気流
を予熱すると共に、本加熱して必要温度に高める構成で
あるから、気相中での結晶析出が促進され、形状比の良
好なウィスカーを得ることができる。

例えば従来公知の装置を使用し、下記の条件でウィスカ
ーを製造したところ、 担体：焼結カーボン 担体温度： １３５０°Ｃ 反応ガス： ＣＨ，ＳｉＣｌ ３ ／Ｈ２反応ガス分圧
： Ｈ２／ＣＨ３５ｉＣｆ３＝２０〜１００玩流量：
１．６〜６．２ｆ／ｍｉｎ 担体表面での結晶析出が遅れ、且つ粗いβＳｉＣ層を形
成したに過ぎなかったが、同一条件を本考案装置に適用
して行なったところ、反応ガスは気流旋回リング部分で
十分に予熱され、参考写真１に示す様な形状比のすぐれ
たウィスカーを速やかに得ることができた。

第１図に示す如く担体１の周囲におけるウィスカー５の
析出が顕著であり、後方（図面の左側）では結晶析出が
少なかった。

これは反応ガス気流が旋回することに基づく当然の結果
である。

本考案は以上の如く構成されているので以下要約する様
な効果を得ることができる。

（１）ガス通路が反応容器を兼ねることができる。

（２）気流旋回リングに沿って旋回される気流は、その
旋回状態を乱さないうちにそのままスムーズに担体の外
周面を旋回して流れる。

（３）担体は加熱装置によって均一に加熱され、しかも
旋回流によって原料ガスとの接触時間が長くなるので、
原料ガスを必要温度まで高め効率よく炭化けい素ウィス
カーが製造される。

（４）気流旋回リングは反応容器及び担体からの輻射熱
によって効率よく加熱されるが、他方原料ガスはリング
の円周上に沿って旋回するのでこれを十分に予熱し、前
記３の効果を一層向上させることができる。

（５） 反応ガス濃度（分圧）や担体加熱温度等の各
種反応条件に対して格別の留意を払わない場合であって
も形状比のすぐれた炭化けい素ウィスカーを速やかに得
ることが可能である。

（６） 単に炭化けい素ウィスカーを選択的に製造す
る場合のみならず、強度、耐熱性、耐薬品性等のすぐれ
た複合材料の製造にも利用でき、その利用価値は極めて
高いものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す要部破断概略側面図であ
る。 １・・・・・・担体、２・・・・・・気流旋回リング、
３・・・・・・加熱装置、５・・・・・・炭化けい素ウ
ィスカー、７・曲・反応管。 担体上に炭化けい＠

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 炭化けい素ウィスカー製造用原料ガスを担体上に供給し
   、該担体上に炭化けい素ウィスカーを析出させる装置で
   あって、前記担体を収容する円筒状反応容器と、前記担
   体を加熱する為前記反応容器の外壁近傍に設けられる加
   熱装置と、円筒状反応容器内において前記担体と５〜３
   ｏＷｒ！ｌＸの距離を置いて配置され前記担体最外径と
   略同−のリング体で且つその外面に螺旋翼を設けた気流
   旋回リングとからなり、加熱された担体の輻射熱によっ
   て原料ガスを予熱し得る様にしたことを特徴とする炭化
   けい素ウィスカーの製造装置。