(57)【要約】      （修正有）【課題】シンプルな構造で均熱性が良好でかつ降温能力及び耐久性にも優れる炉心管を有する電気炉を提供する。【解決手段】この電気炉２０は、筒状の炉心管２１とこの炉心管２１に設けられた電熱線２５とを有し、炉心管２１はカーボンナノチューブからなる筒体２７を有し、さらにカーボンナノチューブの継手４１を有した冷却装置４５を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の炉心管と、
この炉心管に設けられた加熱手段と、
を有し、
前記炉心管は、カーボンナノチューブからなる筒体を有することを特徴とする電気炉。
【請求項２】
前記筒体は前記炉心管の内周部に位置していることを特徴とする請求項１に記載の電気炉。
【請求項３】
前記筒体にはカーボンナノチューブからなる継手を介して冷却装置が着脱可能に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気炉。
【請求項４】
前記継手は、前記筒体の端部に形成された環状の凹部と、前記冷却装置側に設けられた環状の凸部とを有し、両者が嵌合することによって接続するようになされていることを特徴とする請求項３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、均熱性に優れた炉心管を有する電気炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
温度計測の分野において電気炉は必要不可欠なものである。定点を実現する場合や，比較槽として使用する場合等いたるところで使用されている。
【０００３】
温度計測に使用する電気炉に求められる要素の一つとして重要なのは均熱性である。測定の不確かさを小さくするためには、温度分布が均一であるほうが有利であるため，炉内の温度（熱）のむらが少ないほうがよい。また，定点を実現する際にも，均熱性が悪いとうまく定点を実現することができない。
【０００４】
この均熱性の向上のために，ナトリウムヒートパイプなどのさまざまな技術が開発されている。しかし，現在主流となっている圧力制御型ヒートパイプは設備が大掛かりになってしまう。また，電気炉は温度の上げ下げが頻繁に行われるため，この熱的なストレスに耐えられる強度が必要である。さらに，一般に電気炉では保温性を良くするため炉心管の周囲を断熱材で被覆しているが、温度を下げようとした場合，放熱しにくいため降温に時間を要してしまう。
【０００５】
そこで，できるだけシンプルな構造で均熱性が良好で耐久性にも優れる電気炉が要望されていた。
【０００６】
通常、電気炉において電熱線を巻く炉心管としては、アルミナが使われている。図４は、このアルミナ製の炉心管１１を示すもので、この炉心管１１の外周には、ヒーター線１３が巻回されている。この炉心管１１は、このままでは熱伝導性があまりよいとはいえない。このため、図４に示すように、低温部分１５が生じてしまう。従って、温度（熱）分布にむらが生じ、炉内の均熱性が損なわれてしまう。そこで、均熱性を良くするために，内側にインコネル管を入れることも行われているが、それでも均熱性に優れるとはいえない。さらに、銅などの熱伝導率の高い材料を用いることも考えられるが，強度等の問題があるため良い解決策とは言えなかった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、シンプルな構造で均熱性が良好でかつ耐久性にも優れる炉心管を有する電気炉を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、筒状の炉心管と、この炉心管に設けられた加熱手段とを有し、前記炉心管は、カーボンナノチューブからなる筒体を有することである。
【０００９】
本発明の第２の特徴は、前記筒体は前記炉心管の内周部に位置していることである。
【００１０】
本発明の第３の特徴は、前記筒体にはカーボンナノチューブからなる継手を介して冷却装置が着脱可能に接続されていることである。
【００１１】
本発明の第４の特徴は、前記継手は、前記筒体の端部に形成された環状の凹部と、前記冷却装置側に設けられた環状の凸部とを有し、両者が嵌合することによって接続するようになされていることである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図１ないし図３を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る電気炉２０の炉心管２１を示している。この炉心管２１は、有底筒状の炉心管本体２３を有している。この炉心管本体２３は、炉心管２１の強度を保持するためのものでありアルミナから構成されている。この炉心管本体２３の外周には、電熱線２５が巻回されており、この電熱線２５に電流を供給することによって炉心管２１を加熱するようになっている。また、炉心管本体２３の内周側には筒体２７が設けられている。この筒体２７は、カーボンナノチューブを一定の厚さの筒状に加工し，これを炉心管の内壁（あるいは均熱ブロック）として使用したものである。ここで、カーボンナノチューブは非常に熱伝導性に優れるものである。同様の炭素系物質のグラファイトやダイヤモンドは，銅の約５倍の熱伝導率を持つが，カーボンナノチューブはその性質上より高い値が期待できる。
【００１４】
図２は、このような電気炉において、電熱線２５を用いて炉心管２１を加熱させたときの、炉心管２１の断面における温度分布を示すものである。この図から明らかなように、炉心管２１の外周部には、低温部１５が形成されているものの、炉心管２１の内周部には低温部は形成されておらず、均一に加熱されている。
【００１５】
このように、この電気炉２０の炉心管２１においては、炉心管本体２３の内側に設けられた筒体２７を熱伝導性に優れたカーボンナノチューブで構成しているから、電熱線からの熱を炉心管全体にむらなく均等に伝えることができる。従って、均熱性を向上させることができ、炉心管全体の温度分布を良好にすることができる。また、カーボンナノチューブは強度にも優れるため，高い耐久性付与することもできる。なお，使用温度の上限は，５００℃程度である。
【００１６】
次に、図１及び図３を参照して冷却装置及び冷却継手について説明する。
【００１７】
上記のような電気炉の炉心管は、通常、保温性を良くするために断熱材（図示せず）が用いられている。このため、温度を速やかに下げようとしても時間がかかってしまう。また、これに対して、断熱材を用いなければ降温性能は良くなるものの保温性が悪くなり，結果として安定性が悪くなってしまう。電気炉の用途によっては，応答性が要求される場合もあるため，降温能力も重要である。そこで、カーボンナノチューブの継手を持った冷却装置を用いることにより，効率よく温度を下げることを可能とした。これは，カーボンナノチューブの高い熱伝導性がなければ実現できないことである。
【００１８】
図１及び図３において、炉心管２１の下方には冷却装置３１が設けられている。この冷却装置３１には、カーボンナノチューブ製の冷却装置側継手４１が設けられており、この冷却装置側継手４１は環状に突出して形成されている。一方、炉心管本体２３の底部には、環状の孔部２９が形成されている。この孔部２９の内側の筒体２７の底部には、環状の凹部である炉心管側継手４３が形成されている。この炉心管側継手４３は、筒体２７に形成されているので、その材質はカーボンナノチューブである。そして、冷却装置側継手４１と炉心管側継手４３が冷却継手４５を構成している。
【００１９】
このような構成において、炉心管２１の温度を急速かつ均一に冷却するときには、冷却装置側継手４１を炉心管側継手４３に嵌合させて、炉心管２１に冷却継手４５を介して冷却装置３１を接続させる。すると、筒体２７の熱は、熱伝導性の良好なカーボンナノチューブ製の冷却継手４５を通って冷却装置３１へ排出され、速やかに炉心管２１全体の温度を下げることができる。この場合においても、筒体２７自体を熱伝導性の良好なカーボンナノチューブで構成しているから、筒体２７は均一に冷却される。
【００２０】
このように、この電気炉２０の冷却継手４５においては、この冷却継手４５を熱伝導性の良好なカーボンナノチューブで構成しているから、炉心管２１をすみやかに冷却することができる。
【００２１】
なお、冷却装置３１については炉温を冷やせるものであれば特に規定しない。
【００２２】
また、降温能力が重要でないものであれば，この装置は特に無くても良い。
【００２３】
また、電気炉の温度コントローラについては，現在市販されているものでも十分な分解能を有しているため性能的には問題ないと思われる。また，ヒートパイプと組み合わせることで，より高い均熱性が期待できる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にあっては、筒状の炉心管と、この炉心管に設けられた加熱手段とを有し、炉心管はカーボンナノチューブからなる筒体を有するから、均熱性を向上させることができるとともに構造をシンプルかつ耐久性に優れたものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である電気炉を示す断面図。
【図２】図１に示す電気炉において炉心管を加熱したときの温度分布を示す断面図。
【図３】図１に示す電気炉のうち冷却継手を拡大して示す拡大断面図。
【図４】従来の電気炉およびこの電気炉において炉心管を加熱したときの温度分布を示す断面図。
【符号の説明】
２０  電気炉
２１  炉心管
２３  炉心管本体
２５  電熱線
２７  筒体
３１  冷却装置
４５  冷却継手
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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