(57)【要約】【課題】棒状電極に通電して発熱させる電気炉は、電極の端部が炉壁の外に突出していてその端部にコネクターを介して電源ケーブルが接続されている。しかし電極の端部が剥き出しになっていると感電のおそれがある。そこで従来の電気炉は、電極の端部を支持する電極支持部材をカバー形態にして電極端部を覆うようにしているが、その電極支持部材が鋼材製であったため、折損した電極等が電極支持部材の内面に接触すると電極支持部材を介して感電するおそれがあった。【解決手段】棒状の電極３に通電して発熱させ、次の（ａ）〜（ｄ）の要件を備えた電気炉を提供する。（ａ）電極３の端部を炉壁２の外に突出させて電極支持部材４で支持させる。（ｂ）電極３の端部にコネクター４０５を介して通電用の電源ケーブル８を接続させる。（ｃ）電極支持部材４は電極３の端部を囲繞するカバー部４０４を有する。（ｄ）カバー部４０４の内面を電気絶縁物４０６，４０７，４０８等で覆う。【選択図】        図１
2004184036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状である複数本の電極に通電して発熱させ、次の（ａ）〜（ｄ）の構成要件を備えてなることを特徴とする電気炉。
（ａ）各電極の端部を炉壁の外に突出させて電極支持部材で支持させる。
（ｂ）各電極の端部にコネクターを介して通電用の電源ケーブルを接続させる。
（ｃ）前記電極支持部材は電極の端部を囲繞するカバー部を有する。
（ｄ）前記カバー部の内面を電気絶縁物で覆う。
【請求項２】
前記電極支持部材を電極の一つの端部に一つずつ独立させて設けたことを特徴とする請求項１記載の電気炉。
【請求項３】
前記カバー部の内部に炉内と同じ雰囲気ガスを充満させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の電気炉。
【請求項４】
カバー部の内部から炉内に至るまでの間の何れかの部位に電極の全周を取り囲む環状空間を形成し、その環状空間に耐熱性と絶縁性を備えた繊維層を設けてなることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の電気炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、棒状である複数本の電極に通電して発熱させる電気炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、棒状である複数本の電極に通電して発熱させる電気炉がある。前記電極は、炭化珪素等の材料を丸棒状に成形したものであり、各電極の端部が炉壁の外に突出していてその端部にコネクターを介して通電用の電源ケーブルが接続されている。そして、前記電源ケーブルからコネクターを通じて電極に電気を流すと自身の電気抵抗により電極自らが発熱し、その熱が熱源となって炉内が高温になる。このような電気炉は抵抗炉に属し、特に間接抵抗炉という。
【０００３】
しかして、電極の端部が炉壁の外に剥き出しになっていると感電のおそれがあり危険である。そこで従来の電気炉は、電極の端部を支持する電極支持部材をカバー形態にして電極端部を覆うようになし、もって危険な電極の端部を外部から遮断して感電による事故が起きないようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の電極支持部材は、作業者が電極に触れないように頑丈なカバーで電極の端部を囲う、という点に主眼があったため、剛性に優れた鋼材で作られていた。
ところが電極は温度変化に伴う伸縮を繰り返しており、その伸縮の繰り返しにより電極自身が折損するか、或いはコネクター部分が損傷することがあり、その場合に折損した電極やコネクターの一部が電極支持部材の内面に接触するおそれがある。そうすると鋼材製の電極支持部材に電気が流れるから、それを知らずに電極支持部材に触ると感電する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
棒状である複数本の電極に通電して発熱させ、次の（ａ）〜（ｄ）の構成要件を備えてなる電気炉を提供する。
（ａ）各電極の端部を炉壁の外に突出させて電極支持部材で支持させる。
（ｂ）各電極の端部にコネクターを介して通電用の電源ケーブルを接続させる。
（ｃ）前記電極支持部材は電極の端部を囲繞するカバー部を有する。
（ｄ）前記カバー部の内面を電気絶縁物で覆う。
【０００６】
上記電気炉において、もし仮に電極の折損等があってそれらがカバー部の内面に接触したとしても、その内面が電気絶縁物で覆われているため電極支持部材に電気が流れない。
【０００７】
また、請求項２に記載した発明のように、前記電極支持部材を電極の一つの端部に一つずつ独立させて設けるようにすれば、一本単位での電極のメンテナンスが簡単に行える。また、請求項３に記載した発明のごとく、カバー部の内部に炉内と同じ雰囲気ガスを充満させるようにすれば、炉壁と電極の間の僅かな隙間を通ってカバー部から炉内にガスが侵入したとしても、そのガスが炉内と同じ雰囲気ガスであるため炉内の雰囲気を乱さない。
【０００８】
また、請求項４に記載した発明のように、カバー部の内部から炉内に至るまでの間の何れかの部位に電極の全周を取り囲む環状空間を形成し、その環状空間に耐熱性と絶縁性を備えた繊維層を設けるようにすれば、炉内からの熱の逃げ道となる炉壁と電極の間の僅かな隙間が繊維層でほぼ遮断されるから炉内の保温性が高まる。しかも繊維層は、電極の周面に密着しても電極の摺動を邪魔する程の拘束力が働かないため、熱による電極自身の伸縮を妨げない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、図１は要部の縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は電気炉の要部を示す側面図、図４は電気炉の要部を示す横断平面図である。
【００１０】
電気炉は、焼成室１を形成する炉壁２と、通電により発熱する電極３と、その電極３を支持する電極支持部材４で概ね構成される。前記炉壁２は、これまでの公知の電気炉と同じく、鉄などの金属製の炉殻２ａの内面に煉瓦やセラミックファイバーのような耐火物２ｂを内貼りしてなる。図示した電気炉は四角い箱形であって、底部を構成する四角い炉壁（図示せず）の四辺に側部を構成する炉壁２を立設し、さらにその側部の上面が天部を構成する四角い炉壁（図示せず）で塞がれる。もちろん電気炉が円柱形であれば、天部と底部を円形の炉壁で形成し、その天部と底部の周囲を円柱形の炉壁で囲う。
【００１１】
一方、電極３は、炭化珪素等の材料を真っ直ぐな丸棒状に成形したものであり、その複数本が図４に示したように対向する二つの炉壁２，２の内面沿いに水平に差し渡されている。全ての電極３は焼成室１の内部を横断して両端が炉壁２の外に突出するようになっており、従って対応する炉壁２には電極３を通すための貫通孔２ｃがある。また、電極３の夫々の端部は、図１，２に拡大して示したように電極支持部材４で個々に支持されている。
【００１２】
前記電極支持部材４は、金属製（例えば鋼材）の円筒４０１の一方の口の外周にドーナツ円盤形の取付フランジ４０２を溶接すると共に他の口に蓋板４０３を溶接してなるカバー部４０４と、そのカバー部４０４の蓋板４０３に装着したコネクター４０５で概略構成される。
【００１３】
前記カバー部４０４は、円筒４０１の内周面に電気絶縁物であるセラミック製の絶縁パイプ４０６を嵌合し、さらに蓋板４０３の内面を電気絶縁物であるパッキン４０７で覆い、また、取付フランジ４０２側の口を電気絶縁物である例えばセラミック製のワッシャー４０８で塞ぐようにしてある。従って、カバー部４０４の全ての内面は電気絶縁物で覆われている。このカバー部４０４は、炉殻２ａに取り付けた取付ベース（炉殻２ａに溶接した固定板２ｄにネジ受板２ｅをボルト締めしたもの。）に、前記取付フランジ４０２を重ねてボルト４０９で締め付けてある。従ってカバー部４０４は、ボルト４０９の締め外しにより炉殻２ａから自由に着脱できる。
【００１４】
なお、前記取付ベースのネジ受板２ｅには両面にオーリング２ｆ，２ｆが装着されており、そのオーリング２ｆ，２ｆにより固定板２ｄとの接合面並びに取付フランジ４０２との接合面の気密が保たれる。また、取付ベースのネジ受板２ｅと固定板２ｄには炉殻２ａの貫通孔２ｃに連通し且つ電極３より大径の円孔２ｇが貫設されており、そのうちの固定板２ｄの円孔２ｇに電気絶縁物である例えばセラミック製の絶縁スリーブ５が嵌め込まれている。この絶縁スリーブ５は、炉殻２ａを貫いて炉壁２内部に達する小径胴部５ａを有し、導電体で構成されている炉殻２ａとネジ受板２ｅ及び固定板２ｄを電極３から電気的に遮断する機能を果たす。一方、ネジ受板２ｅ側の円孔２ｇは電極３の全周を取り囲む環状空間６を形成するようになっており、その環状空間６に耐熱性と絶縁性を備えた例えばセラミックファイバーを充填して繊維層７が形成される。なお、前記したワッシャー４０８が円孔２ｇの口を塞ぐ蓋代わりになっている。
【００１５】
前記コネクター４０５は、電力供給用の電源ケーブル８と前記電極３とを電気的に接続するためのものであって、両端に板状の端子４０５ａ，４０５ａを有するフランジ４０５ｂ付きのネジ軸４０５ｃと、そのネジ軸４０５ｃに螺合する止めナット４０５ｄと、導電性の網線をスリーブ状にして一端の口を縫合するごとくに端子板４０５ｅを接合したフレキシブルジョイント４０５ｆと、そのフレキシブルジョイント４０５ｆの端子板４０５ｅをネジ軸４０５ｃのフランジ４０５ｂ側の端子４０５ａに接合する締結具４０５ｇ（ボルトとナットの組み合わせ）とからなり、カバー部４０４の蓋板４０３中心に穿設した取付孔４０３ｈにカバー部４０４の内側からネジ軸４０５ｃを通し、電気絶縁性のパッキン４１０と、電気絶縁物である例えばベークライト製の鍔付きスリーブ４１１と、電気絶縁性のワッシャー４１２，４１３を介して止めナット４０５ｄで締め付けられている。そして、コネクター４０５の外側の端子４０５ａに電源ケーブル８をボルト締めして接続し、一方、フレキシブルジョイント４０５ｆの先方をスカート状に開いて電極３の端部に被せると共にその外周をホースバンド４０５ｈで締め上げて接続する。この状態で電源ケーブル８と電極３がコネクター４０５を介して電気的に繋がっている。もちろん電極３のもう一方の端部も同じ構造で電源ケーブル８に繋がっている。
【００１６】
なお、電極支持部材４には、コネクター４０５のカバー部４０４から出た部分をカバーするためのキャップ９が取り付けられている。このキャップ９は電気絶縁物である例えばアクリル製であって、炉殻２ａに立設した取付支柱１０に着脱自在に取り付けられている。また、カバー部４０４には筒状の供給口４１４が設けられていて、その供給口４１４にガスの供給パイプ１１が接続されている。
【００１７】
本発明の電気炉は以上のように構成されており、電極３の両端に電源ケーブル８から電気を供給すると電極３の電気抵抗により電極３自身が発熱し、その熱で焼成室１が高温になる。発熱した電極３は、熱膨張して伸びるため炉外への突出量が増加するが、そのような電極３の変位はフレキシブルジョイント４０５ｆの撓みによって吸収することができる。
【００１８】
電極３は炉壁２の貫通孔２ｃに摺動自在な状態に遊嵌しているから、電極３と貫通孔２ｃの間には僅かな隙間があるが、その僅かな隙間が繊維層７でほぼ遮断されているため炉内の熱が外部に逃げにくい。また、繊維層７は、電極３の周面に密着しても電極３の摺動を邪魔する程の拘束力が働かない、つまり滑りやすいため、熱による電極３自身の伸縮を妨げない。
【００１９】
一方、電極３と貫通孔２ｃの隙間を繊維層７で塞いでも、繊維層７の繊維同士の間に僅かな隙間があるから完全な機密は保てない。従ってカバー部４０４内のガス（通常は大気）が炉内に侵入する可能性があり、もし炉内の雰囲気ガスとカバー部４０４のガスが違う場合には炉内の雰囲気が乱れて好ましくない。そこで炉内が大気雰囲気以外の雰囲気である場合は、供給パイプ１１を通してカバー部４０４の内部に炉内と同じ雰囲気ガスを充満させておく。そうすることによりカバー部４０４から炉内にガスが侵入したとしても、同じガス同士であるため炉内の雰囲気が乱れない。なお、カバー部４０４内の圧を大気圧より高めておけば、カバー部４０４内への大気の侵入を防ぐことができる。
【００２０】
本発明の電気炉において電極３のメンテナンスや交換をする場合は、先ずコネクター４０５と電源ケーブル８の連結部を覆うキャップ９を外し、コネクター４０５の端子４０５ａから電源ケーブル８を外す。次にコネクター４０５のネジ軸４０５ｃにある止めナット４０５ｄとワッシャー４１２，４１３を外し、カバー部４０４の取付フランジ４０２を止めているボルト４０９を取付ベースのネジ受板２ｅから外す。これでカバー部４０４がフリーになるため、電極３から引き離す方向に向けて引き抜く。
【００２１】
次にフレキシブルジョイント４０５ｆのホースバンド４０５ｈを緩めてコネクター４０５を引っ張ると、電極３の端部からコネクター４０５が外れる。このようにして電極３の両端を支持している電極支持部材４を外せば、電極３を炉外に引き出すことができる。なお、電極３を電気炉にセットする場合は、上記の手順を逆に実行すればよい。
【００２２】
しかして電極３の折損又はコネクター４０５の損傷又はカバー部４０４の内部への金属製品（工具やボルト・ナット等）の置き忘れ或いはそれらの複合的要因により電極３等がカバー部４０４の内部に接触するおそれがあるが、そのような事態になっても本発明のカバー部４０４は内面の全てが電気絶縁物で覆われているため、カバー部４０４の外側を触って感電するようなおそれはない。
【００２３】
以上、本発明を実施の形態について説明したが、もちろん本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、実施形態は電気炉の一種として間接抵抗炉を例示して説明したが、直接抵抗炉などそれ以外の電気炉にも適用可能である。
また、実施形態では真っ直ぐな棒状の電極３を使用したが、例えばＵ字状に曲げた電極３であってもよいのであって、電極３の形状は自由である。
また、実施形態では一つの電極３の端部に一つずつ独立させて電極支持部材４を設けたが、複数の電極３の端部を纏めて一つの電極支持部材４で覆うようにしてもよい。
また、実施形態ではネジ受板２ｅの円孔２ｇを利用して繊維層７を形成したが、この繊維層７はカバー部４０４の内部から炉内に至る炉壁２のどの位置に設けてもよい。
また、実施形態では電極３を水平に設けたが、燃焼室１に対して垂直にするなど電極３の向きも自由である。
また、図示したコネクター４０５は一つの例示であり、このような構造のコネクター４０５に限定する必要はない。もっとも、図示したコネクター４０５のフレキシブルジョイント４０５ｆは、電極３の熱変形に伴う伸縮に対して柔軟性が高く、使い勝手がよい点で最適である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の電気炉は、もし仮に電極の折損等があってそれらがカバー部の内面に接触したとしても、その内面が電気絶縁物で覆われているため電極支持部材に電気が流れない。従って感電事故が有効に防止できる。
【００２５】
また、請求項２に記載した発明のように、電極支持部材を電極の一つの端部に一つずつ独立させて設けるようにすれば、一本単位での電極のメンテナンスが簡単に行える。ちなみに電極の複数の端部を一つの電極支持部材で纏めてカバーする構造を採用した場合には、特定の一本の電極を修理又は交換する場合でも電極支持部材を外すに際し他の電極にも影響が及ぶから作業性が悪く且つ安全のため炉を止めなければならない不都合がある。なお、請求項２のように電極支持部材を電極の一つの端部に一つずつ独立させて設けるようにした場合には、隣り合う電極支持部材同士の間隔が限られるからカバー部が小さくなり、そうすると電極等とカバー部の内面が接近して接触し易くなるから本発明の有用性が高い。
【００２６】
また、請求項３に記載した発明のごとく、カバー部の内部に炉内と同じ雰囲気ガスを充満させるようにすれば、炉壁と電極の間の僅かな隙間を通ってカバー部から炉内にガスが侵入したとしても、そのガスが炉内と同じ雰囲気ガスであるため炉内の雰囲気を乱さない。
【００２７】
また、請求項４に記載した発明のように、カバー部の内部から炉内に至るまでの間の何れかの部位に電極の全周を取り囲む環状空間を形成し、その環状空間に耐熱性と絶縁性を備えた繊維層を設けるようにすれば、炉内からの熱の逃げ道となる炉壁と電極の間の僅かな隙間が繊維層でほぼ遮断されるから炉内の保温性が高まる。また、繊維層は、電極の周面に密着しても電極の摺動を邪魔する程の拘束力が働かないため、熱による電極自身の伸縮を妨げない。
【図面の簡単な説明】
【図１】要部の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】電気炉の要部を示す側面図である。
【図４】電気炉の要部を示す横断平面図である。
【符号の説明】
２  …炉壁
３  …電極
４  …電極支持部材
４０４…カバー部
４０５…コネクター
４０６…絶縁パイプ（電気絶縁物）
４０７…パッキン（電気絶縁物）
４０８…ワッシャー（電気絶縁物）
６  …環状空間
７  …繊維層
８  …電源ケーブル
【図１】
2004184036.tif 000003
【図２】
2004184036.tif 000004
【図３】
2004184036.tif 000005
【図４】
2004184036.tif 000006