抵抗加熱炉の構成① 発熱体
抵抗加熱炉の構成 (1) 発熱体
電気炉の構成で重要な要素の一つは発熱体です。
発熱体は、加熱方式・使用温度・使用環境などの様々な加熱条件と加熱目的を満足させるものを選定する必要があります。一般的に以下の事項を考慮して発熱体を選定します。
- 固有抵抗が大きく、加熱効率が良い
- 耐熱温度が高く、高温下で溶融・軟化・酸化等の化学的変化をしない
- 熱膨張係数が小さい
- 加工しやすい
- 着脱が簡単でメンテナンスが容易
抵抗加熱の発熱体には金属系と非金属系があり、発熱体と絶縁体が一体になっているシーズヒーターやセラミックヒーターも使われています。非常に多くの種類があり、抵抗・耐熱性・耐食性などの特性がそれぞれ異なるので、使用目的や環境、費用を総合的に考慮して選定します。
金属系の発熱体として最も多く使われているのがニッケル・クロム系で、一般的に最高1200℃までの温度域に採用されます。1500℃から2600℃までのより高い温度域を得るためには、使用温度範囲が広い非金属の発熱体を使用します。
非金属発熱体は、加工性が悪く、物理衝撃に弱く、酸化雰囲気では破損しやすいなどの特徴があり、不活性雰囲気を使用するなど欠点を補完する配慮をしています。
代表的な金属・非金属発熱体を下記に示します。
| 発熱体の種類 |
発熱体温度 |
雰囲気 |
注意点 |
||
|---|---|---|---|---|---|
|
金属系 |
合金 | ニッケル・クロム系 | 1,000～1,200℃ | 大気、ガス | 加工性（溶接可能）が良い |
| 鉄・クロム・アルミ系 | 1,000～1,400℃ | 大気 | 高温下で強度が低下する | ||
| 単一金属 | 白金 | 1,600℃ | 大気 | 高価、電気抵抗の温度係数が大きい | |
| モリブデン | 1,300～1,800℃ | ガス、真空 | |||
| タンタル | 1,300～2,200℃ | 真空 | |||
| タングステン | 1,300～2,400℃ | ガス、真空 | 超高温に対応 | ||
|
非金属系 |
SiC | 1,100～1,650℃ | 真空 | ||
| 二珪化モリブデン | 1,300～1,800℃ | 真空 | 熱衝撃性が劣る | ||
| ランタンクロマグレード | 1,800℃ | 10％以上の酸素雰囲気 | 熱衝撃性が劣る | ||
| カーボングラファイト | 2,200～3,000℃ | 真空、非酸化雰囲気 |
急熱急冷に強い、超高温に対応 |
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