(57)【要約】【課題】炉の加熱手段として使用される電気ヒーター間に、放電により電流が流れることがないような熱処理炉を提供する。【解決手段】熱処理対象となる製品を１１００℃以上の温度で真空中又は周期表０族元素のガス雰囲気中にて熱処理することを目的とし、加熱手段として炉内に複数本の電気ヒーターが配置されたバッチ式の熱処理炉である。この熱処理炉においては、前記各電気ヒーターを、１本毎にそれぞれ電気的に絶縁した回路とした。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理対象となる製品を１１００℃以上の温度で真空中又は周期表０族元素のガス雰囲気中にて熱処理することを目的とし、加熱手段として炉内に複数本の電気ヒーターが配置されたバッチ式の熱処理炉であって、
前記各電気ヒーターを、１本毎にそれぞれ電気的に絶縁した回路としたことを特徴とする熱処理炉。
【請求項２】
熱処理対象となる製品を１１００℃以上の温度で真空中又は周期表０族元素のガス雰囲気中にて熱処理することを目的とし、加熱手段として炉内に複数本の電気ヒーターが配置されたバッチ式の熱処理炉であって、
前記各電気ヒーター間の距離を５０ｍｍ以上としたことを特徴とする熱処理炉。
【請求項３】
熱処理対象となる導電性を有する製品を１１００℃以上の温度で真空中又は周期表０族元素のガス雰囲気中にて熱処理することを目的とし、加熱手段として炉内に複数本の電気ヒーターが配置されたバッチ式の熱処理炉であって、
熱処理時の炉内最高温度がＴ（℃）である場合における前記各ヒーター間の距離を下式（１）により求められる距離Ｄ（ｍｍ）以上とするとともに、熱処理時に炉内の所定位置に配置される前記製品と前記各電気ヒーターとの距離が２５ｍｍ以上になるようにしたことを特徴とする熱処理炉。
Ｄ＝２（Ｔ−１１００）／１００＋５０  ……（１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉内の加熱手段として電気ヒーターを使用した熱処理炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）を主成分とするセラミックス製品は、成形後に１１００℃以上の高温にて熱処理（焼成）を行う必要がある。この熱処理は、酸素、窒素等と製品との反応を避けるため、真空状態あるいはアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で実施される。従来、このような熱処理を行うための熱処理炉には、加熱手段として電気ヒーターを使用したバッチ式の熱処理炉が使用されている。通常、電気ヒーターは、炉内に複数本配置され、１本毎に又は２本以上の本数を１組として１つの回路により制御するようにしている（当該従来技術に関する先行技術文献は特に見当たらない。）。
【０００３】
しかしながら、前記のように１１００℃以上の高温下で、真空中又はアルゴン等の周期表０族元素のガス雰囲気中にて熱処理を行った場合、放電現象により、同じ回路で制御されている電気ヒーター間あるいは異なる回路で制御されている電気ヒーター間の不定位置で電流が流れ、安定した加熱が行えないことがあった。また、熱処理対象となる製品が、前記ＳｉＣを主成分とするセラミックス製品のような導電性を有する製品であるような場合には、「電気ヒーター → 製品 → 他の電気ヒーター」というように、放電により、製品を介して電気ヒーター間に電流が流れるときもあり、この際にも同様に安定した加熱が損なわれる。
【０００４】
更に、この放電による電気ヒーター間のスパークによって、電気ヒーターの表面が部分的に剥離するため、ヒーター寿命が短いという問題があった。更にまた、このような電気ヒーターでは、設備保護の観点から漏電や放電が生じるとヒーターを制御している回路が遮断するようになっているため、前記のように電気ヒーター間の不定位置で放電が生じると、それを検知してヒーターを制御する回路が遮断し、炉の運転が停止するという問題もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、炉の加熱手段として使用される電気ヒーター間に、放電により電流が流れることがないような熱処理炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、熱処理対象となる製品を１１００℃以上の温度で真空中又は周期表０族元素のガス雰囲気中にて熱処理することを目的とし、加熱手段として炉内に複数本の電気ヒーターが配置されたバッチ式の熱処理炉であって、前記各電気ヒーターを１本毎にそれぞれ電気的に絶縁した回路としたことを特徴とする熱処理炉（第一の熱処理炉）、が提供される。
【０００７】
また、本発明によれば、熱処理対象となる製品を１１００℃以上の温度で真空中又は周期表０族元素のガス雰囲気中にて熱処理することを目的とし、加熱手段として炉内に複数本の電気ヒーターが配置されたバッチ式の熱処理炉であって、前記各電気ヒーター間の距離を５０ｍｍ以上としたことを特徴とする熱処理炉（第二の熱処理炉）、が提供される。
【０００８】
更に、本発明によれば、熱処理対象となる導電性を有する製品を１１００℃以上の温度で真空中又は周期表０族元素のガス雰囲気中にて熱処理することを目的とし、加熱手段として炉内に複数本の電気ヒーターが配置されたバッチ式の熱処理炉であって、熱処理時の炉内最高温度がＴ（℃）である場合における前記各ヒーター間の距離を下式（１）により求められる距離Ｄ（ｍｍ）以上とするとともに、熱処理時に炉内の所定位置に配置される前記製品と前記各電気ヒーターとの距離が２５ｍｍ以上になるようにしたことを特徴とする熱処理炉（第三の熱処理炉）、が提供される。
Ｄ＝２（Ｔ−１１００）／１００＋５０  ……（１）
【発明の効果】
【０００９】
本発明の熱処理炉においては、加熱手段として使用される電気ヒーター間に、放電により電流が流れることがなく、その結果、熱処理対象である製品を安定した状態で加熱できる。また、放電による電気ヒーター間のスパークによって、電気ヒーターの表面が剥離等の損傷を受けることがないので、電気ヒーターの寿命が向上する。更に、電気ヒーター間の放電により、安全のため電気ヒーターを制御する回路が遮断されて炉の運転が停止してしまうということがないので、安定した操業が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の第一ないし第三の熱処理炉は、熱処理対象である製品を１１００℃以上の温度で真空中又は周期表０族元素のガス雰囲気中にて熱処理することを目的とし、その熱処理のための加熱手段として炉内に複数本の電気ヒーターが配置されたバッチ式の熱処理炉であって、放電により電気ヒーター間に電流が流れるのを防止するために、それぞれ独自の特徴的な構造を有する。
【００１１】
まず、第一の熱処理炉は、その特徴的な構造として、各電気ヒーターを１本毎にそれぞれ電気的に絶縁した回路としている。従来の熱処理炉において、電気ヒーター間に放電により電流が流れる根本的な原因は、２本又はそれ以上の本数の電気ヒーターを同一の回路で制御する場合に、それら同一回路内の電気ヒーターは電気的に絶縁されていないということにある。
【００１２】
そこで、第一の熱処理炉においては、炉内に配置される複数本の電気ヒーターを、１本毎にそれぞれ電気的に絶縁した回路として前記の根本原因を解消し、放電により電気ヒーター間の不定位置で電流が流れるのを防止した。なお、この第一の熱処理炉では、必然的に電気ヒーターを絶縁するためトランスの数が増加し、高価となるため、後述する第二及び第三の熱処理炉に比べて、コスト的にはやや不利であるが、電気ヒーターの配置間隔を自由に設定できるという利点がある。
【００１３】
第二の熱処理炉は、その特徴的な構造として、各電気ヒーター間の距離を５０ｍｍ以上としている。図１は、この熱処理炉内における電気ヒーターの配置例を示しており、熱処理時に炉内の所定位置に配置される熱処理対象の製品２を挟み込むようにして、複数本の電気ヒーター１が平行に配置されている。
【００１４】
電気ヒーター１，１間の放電現象は、その電気ヒーター間の距離を遠ざけることによって生じ難くすることができ、本発明者らがこの電気ヒーター１，１間の距離ｄを様々に変更して実験を行ったところ、当該距離ｄを５０ｍｍ以上とすることにより、温度１１００℃以上、真空中又は周期表０族元素のガス雰囲気中という条件下で、電気ヒーター１，１間の放電をほぼ確実に防止できることがわかった。
【００１５】
この第二の熱処理炉においては、電気ヒーター間の距離を所定の距離以上とするだけで、同一の回路で制御された電気ヒーター同士であっても、そのヒーター間で放電により電流が流れるのを防止することができるので、実施が容易であり、また、前記第一の熱処理炉のように電気ヒーターを絶縁するために従来よりトランス数を増加させる必要がないので、コスト的にも有利である。
【００１６】
第三の熱処理炉は、その特徴的な構造として、熱処理時の炉内最高温度がＴ（℃）である場合における各ヒーター間の距離を下式（１）により求められる距離Ｄ（ｍｍ）以上とするとともに、熱処理時に炉内の所定位置に配置される熱処理対象の製品と各電気ヒーターとの距離が２５ｍｍ以上になるようしている。
Ｄ＝２（Ｔ−１１００）／１００＋５０  ……（１）
【００１７】
この第三の熱処理炉は、その熱処理対象である製品が導電性を有することを前提としたものであり、電気ヒーター間に放電により直接的に電流が流れることを防止することに加えて、「電気ヒーター → 製品 → 他の電気ヒーター」というように、放電により製品を介して電気ヒーター間に電流が流れることも併せて防止しようとするものである。
【００１８】
図２は、この熱処理炉内における電気ヒーターの配置例を示す斜視図（図２（ａ））と上方から見た平面図（図２（ｂ））であり、熱処理時に炉内の所定位置に配置される熱処理対象の製品２を挟み込むようにして、複数本の電気ヒーター１が平行に配置されている。
【００１９】
電気ヒーター１，１間及び電気ヒーター１と導電性を有する製品２との間の放電現象は、それら電気ヒーター間の距離及び電気ヒーターと製品との間の距離を遠ざけることによって生じ難くすることができる。本発明者らが、それらの距離を様々に変更して実験を行ったところ、電気ヒーター１，１間の距離ｄ1については、前記の式（１）により求められる距離Ｄ（ｍｍ）以上とし、電気ヒーター１と製品２との間の距離ｄ2については、２５ｍｍ以上とすることにより、温度１１００℃以上、真空中又は周期表０族元素のガス雰囲気中という条件下で、電気ヒーター１，１間の放電及び電気ヒーター１と製品２との間の放電をほぼ確実に防止できることがわかった。
【００２０】
この第三の熱処理炉においては、電気ヒーター間及び電気ヒーターと導電性を有する製品との間の距離をそれぞれ所定の距離以上とするだけで、電気ヒーター間及び電気ヒーターと製品との間の放電を防止し、電気ヒーター間の不定位置で電流が流れるのを防止することができるので、実施が容易であり、また、前記第一の熱処理炉のように電気ヒーターを絶縁するために従来よりトランス数を増加させる必要がないので、コスト的にも有利である。
【００２１】
本発明の熱処理炉は、前記のとおり１１００℃以上の温度で、真空中又はアルゴンに代表される周期表０族元素のガス雰囲気中にて製品を熱処理することを目的とするものであり、そのような条件で熱処理される製品としては、例えばＳｉＣ製のハニカム構造体が挙げられるが、熱処理対象となる製品はこれに限定されるものではなく、前記条件下で熱処理を行う様々な製品を熱処理対象とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、炭化珪素（ＳｉＣ）を主成分とするセラミックス製品のように、成形後に１１００℃以上の高温で真空中又は周期表０族元素のガス雰囲気中にて熱処理することを要する製品の熱処理炉として好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第二の熱処理炉内における電気ヒーターの配置例を示す説明図である。
【図２】第三の熱処理炉内における電気ヒーターの配置例を示す説明図で、（ａ）が斜視図、（ｂ）が上方から見た平面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…電気ヒーター、２…製品。
【図１】
2005069514.tif 000002
【図２】
2005069514.tif 000003