專利名稱：石墨加熱爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及爐體內(nèi)的至少一部分是使用石墨形成的石墨加熱爐。
背景技術(shù)：
在以往，作為需要高溫的各種用途的加熱爐通常使用炭電阻爐。炭電阻爐是對(duì)發(fā)熱體使用石墨的電爐，其具有容易得到高溫的特長。由于石墨耐熱性強(qiáng)、熱膨脹小且機(jī)械加工容易，所以即使作為絕熱材料、襯墊等發(fā)熱體以外的部件也多在加熱爐內(nèi)使用。另外，在本說明書中，將加熱爐內(nèi)、特別是爐體內(nèi)的至少一部分是使用石墨形成的加熱爐稱為石墨加熱爐。
通常，石墨加熱爐具備設(shè)置加熱對(duì)象物的反應(yīng)容器和將其包圍的爐體。為了不會(huì)由于發(fā)熱體或絕熱材料等的氧化而劣化，爐體內(nèi)形成惰性氣體環(huán)境，并且，為了不使外部氣體侵入到爐體內(nèi)，使?fàn)t體內(nèi)相對(duì)于大氣壓保持正壓。此外，由于氮?dú)馀c石墨反應(yīng)而生成劇毒的氰氣(HCN)，所以在爐體內(nèi)填充的惰性氣體通常是使用氬氣。
然而，由于氬氣與氮?dú)庀啾葍r(jià)格高，所以希望在爐體內(nèi)填充的惰性氣體使用氮?dú)猓Ｍ麑?shí)現(xiàn)填充氮?dú)舛簧汕铓獾氖訜釥t。對(duì)此，公開了如下的技術(shù)(例如參照專利文獻(xiàn)1)，在使用石墨制爐心管的高頻感應(yīng)加熱爐中，將爐體內(nèi)部隔絕成配置爐心管的內(nèi)側(cè)部和配置高頻感應(yīng)線圈的外側(cè)部，在內(nèi)側(cè)部中填充氬氣等氮?dú)庖酝獾亩栊詺怏w，在外側(cè)部中填充氮?dú)狻＜?，所述的現(xiàn)有技術(shù)是隔絕成使用石墨的空間和不使用石墨的空間，并僅在不使用石墨的空間內(nèi)填充氮?dú)狻?br> 專利文獻(xiàn)1日本特許公開公報(bào)，特開2002-173333號(hào)。
然而，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，需要以高的氣密性來隔絕使用石墨的空間和不使用石墨的空間，因此存在用于實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的隔壁等的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的問題。此外，在使用石墨的空間中仍然需要使用價(jià)格高的氬氣等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述情況而開發(fā)的，其目的在于提供一種石墨加熱爐，該石墨加熱爐結(jié)構(gòu)簡單，而且，即使在整個(gè)爐體內(nèi)填充氮?dú)庖材軌蛞种魄铓獾漠a(chǎn)生。
為了解決上述課題而達(dá)到目的，技術(shù)方案1提供一種石墨加熱爐，其是爐體內(nèi)的至少一部分使用石墨形成的石墨加熱爐，其特征在于，具有向所述爐體內(nèi)供給氮?dú)獾臍怏w供給部；以及將所述爐體內(nèi)的爐體內(nèi)氣體向所述爐體外排出的排氣部，其中，被供給到所述爐體內(nèi)的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度是-80℃以下，所述爐體內(nèi)的壓力相對(duì)于所述爐體外的大氣壓是140Pa以上。
技術(shù)方案2的石墨加熱爐，其特征在于，在上述的發(fā)明中，所述排氣部具有將所述爐體內(nèi)氣體的至少一部分向大氣中排放的排放部。
此外，技術(shù)方案3的石墨加熱爐，其特征在于，在上述的發(fā)明中，具有壓力檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其檢測(cè)所述爐體內(nèi)的壓力；以及控制部，其根據(jù)所述壓力檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行控制，使所述氣體供給部供給的氮?dú)獾墓┙o量或所述排氣部排出的所述爐體內(nèi)氣體的排出量的至少一方進(jìn)行變化。
此外，技術(shù)方案4的石墨加熱爐，其特征在于，在上述的發(fā)明中，具有濃度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其檢測(cè)所述爐體內(nèi)的氰氣濃度；以及控制部，其根據(jù)所述濃度檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行控制，使所述氣體供給部供給的氮?dú)獾墓┙o量或所述排氣部排出的所述爐體內(nèi)氣體的排出量的至少一方進(jìn)行變化。
此外，技術(shù)方案5的石墨加熱爐，其特征在于，在上述的發(fā)明中，所述爐體內(nèi)的溫度是2200K以下。
此外，技術(shù)方案6的石墨加熱爐，其特征在于，在上述的發(fā)明中，該石墨加熱爐是將光纖母材進(jìn)行脫水和燒結(jié)的脫水燒結(jié)爐、使光纖母材延伸的延伸用加熱爐、或是將光纖母材進(jìn)行拉絲的拉絲用加熱爐。
根據(jù)本發(fā)明的石墨加熱爐，則結(jié)構(gòu)簡單且即使在整個(gè)爐體內(nèi)填充氮?dú)庖材軌蛞种魄铓獾漠a(chǎn)生。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例1的石墨加熱爐結(jié)構(gòu)的圖；圖2是表示石墨加熱爐的爐體內(nèi)壓力與爐體內(nèi)HCN濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線圖；圖3是表示向石墨加熱爐供給的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度與爐體內(nèi)的HCN濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線圖；圖4是表示本發(fā)明實(shí)施例2的石墨加熱爐結(jié)構(gòu)的圖；圖5是表示本發(fā)明實(shí)施例3的石墨加熱爐結(jié)構(gòu)的圖；圖6是表示本發(fā)明實(shí)施例4的石墨加熱爐結(jié)構(gòu)的圖；圖7是表示本發(fā)明實(shí)施例5的石墨加熱爐結(jié)構(gòu)的圖；圖8是表示本發(fā)明實(shí)施例6的石墨加熱爐結(jié)構(gòu)的圖。
標(biāo)號(hào)說明1 多孔質(zhì)母材2、3、23、33 爐心管4、24、34 加熱器5a～5c、25a～25c、35a～35c 絕熱材料6、26、36 爐體6a、6b 間隙6c、26c、36c 空隙7 密封材料8 氮?dú)夤┙o部8a 給氣管9 排氣部9a 排氣管10、30、40 控制部11 壓力計(jì)12 濃度計(jì)21 玻璃棒26a、26b、36a、36b 夾持部31 預(yù)制件37 炭板38 玻璃板100、200、300 石墨加熱爐
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的石墨加熱爐的優(yōu)選的實(shí)施例。但本發(fā)明并不限定于該實(shí)施例。此外，在附圖的記載中對(duì)于相同的部分上附加相同的符號(hào)。
(實(shí)施例1)首先說明本發(fā)明實(shí)施例1的石墨加熱爐。圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例1的石墨加熱爐100結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，石墨加熱爐100構(gòu)成為將光纖用多孔質(zhì)母材1進(jìn)行脫水和燒結(jié)的脫水燒結(jié)爐，其包括導(dǎo)入多孔質(zhì)母材1的爐心管2、配置在爐心管2外周的爐心管3、配置在爐心管3外周的加熱器4、配置在爐心管3或加熱器4外周的耐熱性絕熱材料5a～5c。
爐心管2通常使用石英形成，在管內(nèi)流通多孔質(zhì)母材1的脫水、燒結(jié)所需要的氣體，例如氦氣或氯氣等。多孔質(zhì)母材1通過未圖示的搬送機(jī)構(gòu)從圖中的上部被導(dǎo)入到爐心管2內(nèi)，并慢慢地下降被進(jìn)行加熱，從而被脫水或燒結(jié)。爐心管3、加熱器4和絕熱材料5a～5c分別使用石墨形成圓筒狀，并同軸地配置在爐體6內(nèi)。爐心管2以插入的狀態(tài)被保持在爐體6內(nèi)，爐體6的上部和下部的爐心管2與爐體6的間隙6a、6b通過具有通氣性、絕熱性和彈性的環(huán)狀密封材料7被各自密封。該密封材料7使用由玻璃纖維構(gòu)成的氈制品等。
此外，石墨加熱爐100具備向爐體6內(nèi)供給氮?dú)獾牡獨(dú)夤┙o部8、將爐體6內(nèi)的氣體即爐體內(nèi)氣體向爐體6外排出的排氣部9、和壓力計(jì)11。在排氣部9的后端設(shè)置有將排出氣體進(jìn)行無害化的未圖示的排出氣體處理裝置。氮?dú)夤┙o部8經(jīng)由與爐體6上部連接的給氣管8a向爐體6內(nèi)供給氮?dú)?。氮?dú)夤┙o部8所供給的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度被設(shè)定在后述的規(guī)定的溫度范圍內(nèi)。
向爐體6內(nèi)導(dǎo)入的氮?dú)獗惶畛湓谟蔂t心管2和爐體6所包圍的空間內(nèi)，即由爐心管3、加熱器4和絕熱材料5a～5c所形成的空隙6c中，爐體6內(nèi)形成了氮?dú)猸h(huán)境。由此，在石墨加熱爐100中，即使?fàn)t體6內(nèi)變成高溫，也能夠防止?fàn)t心管3、加熱器4和絕熱材料5a～5c等的氧化消耗。
排氣部9通過與爐體6下部連接的排氣管9a而與爐體6內(nèi)連通，其從空隙6c吸收爐體內(nèi)氣體并將其排出到爐體6外。這時(shí)，按照由壓力計(jì)11檢測(cè)出的壓力相對(duì)于爐體6外的大氣壓是140Pa以上的方式，設(shè)定由氮?dú)夤┙o部8所供給的氮?dú)獾墓┙o量和由排氣部9所排出的爐體內(nèi)氣體的排出量。另外，爐體6內(nèi)的壓力由向爐體6內(nèi)供給的氮?dú)夤┙o量與從爐體6排出的爐體內(nèi)氣體的排出量的平衡所決定。
由此，在石墨加熱爐100中，爐心管3、加熱器4和絕熱材料5a～5c等所使用的石墨與填充在空隙6c中的氮?dú)膺M(jìn)行反應(yīng)所生成的氰氣的發(fā)生量被抑制在處理上沒有危險(xiǎn)的范圍內(nèi)。此外，能夠?qū)t體內(nèi)氣體的一部分從作為排放部的間隙6a、6b向大氣中即有操作者等的室內(nèi)排放。
通常，使用石英形成的爐心管2的剛性低，不僅高氣密地密封與爐體6的間隙在技術(shù)上困難大，且即使實(shí)現(xiàn)了其結(jié)構(gòu)也復(fù)雜。與此相對(duì)，在石墨加熱爐100中，由于能夠從間隙6a、6b將爐體內(nèi)氣體向大氣中排放，而對(duì)于間隙6a、6b不要求高的氣密性，所以能通過密封材料7等以簡單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封。此外，通過這樣使?fàn)t體內(nèi)氣體的一部分自然排放，減輕了未圖示的設(shè)置在排氣部9后端的排出氣體處理裝置應(yīng)處理的氣體量，因此能夠降低排出氣體處理裝置的負(fù)載。
另外，氰氣在有毒有害物質(zhì)取締法(毒物劇物取締法)中被指定為有毒物質(zhì)，日本產(chǎn)業(yè)衛(wèi)生學(xué)會(huì)(日本産業(yè)衛(wèi)生學(xué)會(huì))規(guī)定其管理濃度是5ppm以下。以此為標(biāo)準(zhǔn)，在石墨加熱爐100中，爐體6內(nèi)氰氣濃度(HCN濃度)的容許值是將比5ppm稍高的濃度(20ppm程度)作為目標(biāo)。這樣，即使該程度濃度的氰氣從爐體6向大氣中排放，也由于排放時(shí)氣體的擴(kuò)散快，而能推測(cè)在爐體6外有操作者等的場(chǎng)所中，濃度能夠可靠地成為5ppm以下。
在此，更具體地說明爐體6內(nèi)的壓力即爐體內(nèi)壓力和用于實(shí)現(xiàn)該爐體內(nèi)壓力的方法。圖2是表示爐體內(nèi)壓力與爐體6內(nèi)的HCN濃度的關(guān)系的曲線圖。圖2所示的關(guān)系是本發(fā)明者們實(shí)測(cè)導(dǎo)出的結(jié)果，是將加熱器4的溫度設(shè)定成1900K、將氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度設(shè)定成-90℃時(shí)的結(jié)果。另外，圖2所示的爐體內(nèi)壓力是將爐體6外的大氣壓作為基準(zhǔn)的相對(duì)壓力。
從圖2所示的結(jié)果可以看出，隨著爐體內(nèi)壓力的增加而HCN濃度單調(diào)地減少，當(dāng)爐體內(nèi)壓力約為140Pa以上，即相對(duì)于爐體6外的大氣壓約為140Pa以上時(shí)，則相對(duì)爐體內(nèi)壓力的HCN濃度大致為最小。此外，發(fā)現(xiàn)該最小值是5ppm以下。
由此，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選的是按照使相對(duì)爐體內(nèi)壓力的爐體6內(nèi)HCN濃度大致為最小的方式，來設(shè)定爐體內(nèi)壓力，具體說優(yōu)選的是設(shè)定成140Pa以上。當(dāng)爐體內(nèi)壓力在該范圍內(nèi)時(shí)，則爐體6內(nèi)的HCN濃度約為7ppm以下，是即使將爐體內(nèi)氣體向大氣中排放也不會(huì)有問題的程度。另外，根據(jù)相對(duì)氮?dú)馐褂昧康膶?shí)用的觀點(diǎn)，優(yōu)選的是爐體內(nèi)壓力設(shè)定在1000Pa以下。
以該結(jié)果為基準(zhǔn)，在石墨加熱爐100中，按照使?fàn)t體內(nèi)壓力始終相對(duì)于爐體6外的大氣壓是140Pa以上的方式，來設(shè)定氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾墓┙o量和由排氣部9排出的爐體內(nèi)氣體的排出量。
接下來，說明氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度。圖3是表示氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度與爐體6內(nèi)的HCN濃度的關(guān)系的曲線圖。圖3所示的關(guān)系是本發(fā)明者們實(shí)測(cè)導(dǎo)出的結(jié)果，是將加熱器4的溫度設(shè)定成1800K、將爐體內(nèi)壓力設(shè)定成200Pa時(shí)的結(jié)果。
從圖3所示的結(jié)果可以看出，隨著氮?dú)饴饵c(diǎn)溫度的降低，而HCN濃度單調(diào)地減少，在氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度約為-80℃以下時(shí)，相對(duì)氮?dú)饴饵c(diǎn)溫度的HCN濃度的變化量變小。此外，發(fā)現(xiàn)在氮?dú)饴饵c(diǎn)溫度約為-80℃以下時(shí)，HCN濃度約為3ppm以下。
由此，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選的是按照使相對(duì)氮?dú)饴饵c(diǎn)溫度的爐體6內(nèi)的HCN濃度保持小的方式，來設(shè)定氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度，具體說優(yōu)選的是設(shè)定成-80℃以下。當(dāng)?shù)獨(dú)獾穆饵c(diǎn)溫度在該范圍內(nèi)時(shí)，則成為即使將爐體內(nèi)氣體向大氣中排放也不會(huì)有問題的程度。
以該結(jié)果為基準(zhǔn)，在石墨加熱爐100中，氮?dú)夤┙o部8設(shè)定氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度是-80℃以下。氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度能夠通過設(shè)置在氮?dú)夤┙o部8前級(jí)的未圖示的精制裝置對(duì)氮?dú)膺M(jìn)行精制來降低。
在此，說明通過石墨加熱爐100實(shí)際進(jìn)行多孔質(zhì)母材1的脫水燒結(jié)的結(jié)果的一例。首先，在加熱器4的溫度約為1300K的等待狀態(tài)下，將氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度固定設(shè)定成-90℃，將流量固定設(shè)定成15SLM，并按照使?fàn)t體內(nèi)壓力成為140Pa的方式來設(shè)定排氣部9排出的爐體內(nèi)氣體的排出量。其結(jié)果，當(dāng)脫水燒結(jié)處理中的加熱器4的溫度是1900K時(shí)，爐體6內(nèi)的HCN濃度是5ppm。這時(shí)，爐體6外有操作者的場(chǎng)所的HCN濃度是1ppm以下，沒有室內(nèi)污染的問題。
如以上說明，在本實(shí)施例1的石墨加熱爐100中，按照使相對(duì)爐體內(nèi)壓力的爐體6內(nèi)的HCN濃度大致成為最小的方式，具體說是按照使?fàn)t體內(nèi)壓力相對(duì)于爐體6外的大氣壓是140Pa以上的方式，來設(shè)定氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)夤┙o量和從爐體6排出的爐體內(nèi)氣體的排出量。此外，在石墨加熱爐100中，氮?dú)夤┙o部8將向爐體6內(nèi)供給的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度設(shè)定成使?fàn)t體6內(nèi)的HCN濃度保持小的溫度，具體說就是設(shè)定成-80℃以下。由此，在石墨加熱爐100中，即使向設(shè)置有使用石墨形成的爐心管3、加熱器4和絕熱材料5a～5c等的爐體6內(nèi)整體填充氮?dú)?，也能夠抑制氰氣的發(fā)生。
因此，在石墨加熱爐100中，即使從爐體6與爐心管2的間隙6a、6b等將爐體內(nèi)氣體的一部分向大氣中排放，也能夠?qū)⒂胁僮髡叩膱?chǎng)所的HCN濃度設(shè)為沒有危險(xiǎn)的等級(jí)，具體說就是設(shè)為管理濃度5ppm以下。進(jìn)而，在石墨加熱爐100中，由于能夠?qū)t體內(nèi)氣體向大氣中排放，所以例如不需要將爐體6與爐心管2的連接部分高氣密化，從而能夠通過密封材料7等以簡單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封。
(實(shí)施例2)接下來，說明本發(fā)明實(shí)施例2的石墨加熱爐。圖4是表示本實(shí)施例2的石墨加熱爐110結(jié)構(gòu)的圖。如圖4所示，石墨加熱爐110構(gòu)成為與實(shí)施例1同樣的對(duì)光纖用多孔質(zhì)母材1進(jìn)行脫水和燒結(jié)的脫水燒結(jié)爐，其是在實(shí)施例1的石墨加熱爐100中進(jìn)一步具備控制部10，該控制部10使氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾墓┙o量或排氣部9排出的爐體內(nèi)氣體的排出量的至少一方進(jìn)行變化。
控制部10使?fàn)t體6內(nèi)的壓力相對(duì)于爐體6外的大氣壓保持是正壓，并且按照使?fàn)t體6內(nèi)的壓力在上述規(guī)定的壓力范圍內(nèi)的方式進(jìn)行控制，使氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾墓┙o量或排氣部9排出的爐體內(nèi)氣體的排出量的至少一方進(jìn)行變化。具體說，控制部10取得作為設(shè)置在爐體6的壓力計(jì)11的檢測(cè)結(jié)果的爐體內(nèi)壓力，并根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果，在爐體6內(nèi)的壓力過低時(shí)，增加從氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾墓┙o量，或是減少排氣部9從爐體6內(nèi)排出的爐體內(nèi)氣體的排出量。
另外，控制部10還能夠通過設(shè)置在爐體6的濃度計(jì)12來檢測(cè)爐體6內(nèi)的HCN濃度。并且，控制部10能夠根據(jù)濃度計(jì)12的檢測(cè)結(jié)果，使氮?dú)夤┙o部8的供給量或排氣部9的排出量的至少一方進(jìn)行變化。
在此，說明通過石墨加熱爐110實(shí)際進(jìn)行多孔質(zhì)母材1的脫水燒結(jié)結(jié)果的一例。首先，在加熱器4的溫度約為1300K的等待狀態(tài)下，將氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度固定設(shè)定成-90℃，將流量固定設(shè)定成15SLM，并按照使?fàn)t體內(nèi)壓力成為140Pa的方式，來設(shè)定排氣部9排出的爐體內(nèi)氣體的排出量。其結(jié)果，在脫水燒結(jié)處理中的加熱器4的溫度是1900K時(shí)，爐體6內(nèi)的HCN濃度是5ppm。這時(shí)，爐體6外有操作者的場(chǎng)所的HCN濃度是管理濃度1ppm以下，沒有室內(nèi)污染的問題。
然而，在將氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度固定設(shè)定成-90℃，將流量固定設(shè)定成15SLM，在加熱器4的溫度約為1300K的等待狀態(tài)時(shí)，將爐體內(nèi)壓力設(shè)定成140Pa的情況下，在加熱器4的溫度約為1500K的脫水工序中，爐體內(nèi)壓力變成150Pa，在加熱器4的溫度約為1900K的燒結(jié)工序中，爐體內(nèi)壓力變成160Pa。
因此，為了在脫水和燒結(jié)的各工序都將爐體內(nèi)壓力固定在140Pa，進(jìn)行了氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾牧髁靠刂?。其結(jié)果，通過在脫水工序設(shè)定成12SLM，在燒結(jié)工序設(shè)定成8SLM，能夠?qū)t體內(nèi)壓力保持在140Pa。即，在石墨加熱爐110中，通過在脫水和燒結(jié)的各工序中控制氮?dú)獾墓┙o量以保持爐體內(nèi)壓力是140Pa，能夠進(jìn)一步減少氮?dú)獾氖褂昧俊?br> (實(shí)施例3)接下來，說明本發(fā)明實(shí)施例3的石墨加熱爐。圖5是表示本實(shí)施例3的石墨加熱爐200結(jié)構(gòu)的圖。如圖5所示，石墨加熱爐200構(gòu)成為將光纖母材等玻璃棒21進(jìn)行延伸的延伸用加熱爐，其包括導(dǎo)入玻璃棒21的爐心管23、配置在爐心管23外周的加熱器24、配置在爐心管23或加熱器24外周的耐熱性的絕熱材料25a～25c。爐心管23、加熱器24和絕熱材料25a～25c分別使用石墨形成圓筒狀，并配置在爐體26內(nèi)。
在絕熱材料25a的上端部和絕熱材料25c的下端部內(nèi)側(cè)面形成有在圖5所示的剖面上呈L形的凸部，爐心管23由該上下的凸部夾持。該上下的夾持部26a、26b通過分別使?fàn)t心管23與絕熱材料25a或絕熱材料25c進(jìn)行面接觸，而在具有通氣性的狀態(tài)下被密封。在此，也可以是夾持部26a、26b分別夾入使用玻璃、炭或陶瓷等形成的環(huán)狀的密封材料，并通過使該密封材料與爐心管23和絕熱材料25a、25c進(jìn)行面接觸來進(jìn)行密封。另外，被導(dǎo)入到爐心管23中的玻璃棒21在爐心管23內(nèi)被加熱熔融，并利用未圖示的牽引機(jī)構(gòu)從上端慢慢下降，通過使下端以比上端快的速度下降而進(jìn)行延伸。
此外，石墨加熱爐200具備石墨加熱爐100所具備的氮?dú)夤┙o部8和給氣管8a、以及壓力計(jì)11。氮?dú)夤┙o部8經(jīng)由與爐體26上部連接的給氣管8a向爐體26內(nèi)供給氮?dú)狻５獨(dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度與實(shí)施例1同樣，被設(shè)定成保持爐體26內(nèi)的HCN濃度小的溫度，具體說被設(shè)定成-80℃以下。
向爐體26內(nèi)導(dǎo)入的氮?dú)獗惶畛湓跔t體26內(nèi)的空間中，即，由爐心管23、加熱器24和絕熱材料25a～25c所形成的空隙26c中，爐體26內(nèi)形成了氮?dú)猸h(huán)境。由此，在石墨加熱爐200中，即使?fàn)t體26內(nèi)變成高溫，也能夠防止?fàn)t心管23、加熱器24和絕熱材料25a～25c等的氧化消耗。
進(jìn)而，在石墨加熱爐200中，按照使?fàn)t體內(nèi)壓力是140Pa以上，即，相對(duì)于爐體26外的大氣壓是140Pa以上的方式來設(shè)定氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾墓┙o量。
由此，石墨加熱爐200能夠抑制由于爐心管23、加熱器24和絕熱材料25a～25c等所使用的石墨與填充在空隙26c中的氮?dú)膺M(jìn)行反應(yīng)所生成的氰氣的發(fā)生量。此外，因此能夠?qū)t體內(nèi)氣體從夾持部26a、26b通過爐心管23的管部排放到大氣中，即，排放到有操作者等的室內(nèi)。并且，即使這樣將爐體內(nèi)氣體向大氣中排放，也能夠?qū)⒂胁僮髡叩鹊膱?chǎng)所的HCN濃度設(shè)定為沒有危險(xiǎn)的等級(jí)，具體說是在管理濃度5ppm以下。
進(jìn)而，在石墨加熱爐200中，由于能夠?qū)t體內(nèi)氣體向大氣中排放，所以不需要使?fàn)t體26相對(duì)于外部氣體高氣密化，例如能夠象夾持部26a、26b等那樣以簡單的結(jié)構(gòu)將爐心管23與絕熱材料25a、25c的交界進(jìn)行密封。此外，由于能夠?qū)t體內(nèi)氣體向大氣中排放，所以不需要使用特別的排出氣體處理裝置，并且由于不需要進(jìn)行排氣量的控制，所以在設(shè)備上在控制機(jī)構(gòu)方面都能夠?qū)⑹訜釥t200的結(jié)構(gòu)簡化。
在此，說明利用石墨加熱爐200實(shí)際進(jìn)行玻璃棒21的延伸的結(jié)果的一例。首先，在加熱器24的溫度約為1300K的等待狀態(tài)下，將氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度固定設(shè)定成-90℃，將流量固定設(shè)定成200SLM，并按照使?fàn)t體內(nèi)壓力成為220Pa的方式，來設(shè)定氮?dú)夤┙o部8的氮?dú)夤┙o量。其結(jié)果，當(dāng)加熱器24的溫度是1900K時(shí)，爐體26內(nèi)的HCN濃度是4ppm。這時(shí)，爐體26外有操作者的場(chǎng)所的HCN濃度是1ppm以下，沒有室內(nèi)污染的問題。
(實(shí)施例4)
接下來，說明本發(fā)明實(shí)施例4的石墨加熱爐。圖6是表示本實(shí)施例4的石墨加熱爐210結(jié)構(gòu)的圖。如圖6所示，石墨加熱爐210構(gòu)成為與實(shí)施例3同樣的對(duì)玻璃棒21進(jìn)行延伸的延伸用加熱爐，其是在實(shí)施例3的石墨加熱爐200中進(jìn)一步具備控制部30，該控制部30使氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾墓┙o量進(jìn)行變化。
控制部30將爐體26內(nèi)的爐體內(nèi)壓力相對(duì)于爐體26外的大氣壓保持是正壓，并且，按照使相對(duì)該爐體內(nèi)壓力的爐體26內(nèi)的HCN濃度保持小的方式進(jìn)行控制，而使氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾墓┙o量進(jìn)行變化。具體說，控制部30取得作為設(shè)置在爐體26的壓力計(jì)11的檢測(cè)結(jié)果的爐體內(nèi)壓力，并根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果，在爐體26內(nèi)的壓力過低時(shí)，增加從氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾墓┙o量。
此外，控制部30還能夠利用設(shè)置在爐體26的濃度計(jì)12來檢測(cè)爐體26內(nèi)的HCN濃度。控制部30還能夠根據(jù)濃度計(jì)12的檢測(cè)結(jié)果，使氮?dú)夤┙o部8的供給量進(jìn)行變化。
在此說明利用石墨加熱爐210實(shí)際進(jìn)行玻璃棒21的延伸的結(jié)果的一例。首先，在加熱器24的溫度約為1300K的等待狀態(tài)下，將氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度固定設(shè)定成-90℃，將流量固定設(shè)定成200SLM，并按照使?fàn)t體內(nèi)壓力成為220Pa的方式來設(shè)定氮?dú)夤┙o部8的氮?dú)夤┙o量。其結(jié)果，當(dāng)加熱器24的溫度是1900K時(shí)，爐體26內(nèi)的HCN濃度是4ppm。這時(shí)，爐體26外有操作者的場(chǎng)所的HCN濃度是1ppm以下，沒有室內(nèi)污染的問題。
下面，根據(jù)濃度計(jì)12的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行控制，而使氮?dú)夤┙o部8的氮?dú)夤┙o量進(jìn)行變化。即，在將氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度設(shè)定成-90℃，作為濃度計(jì)12的檢測(cè)結(jié)果是爐體26內(nèi)的HCN濃度將要超過5ppm的情況下，增加從氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾牧髁俊Ｆ浣Y(jié)果，在加熱器24的溫度約為1300K的等待狀態(tài)時(shí)，通過使150SLM的氮?dú)饬髁吭诩訜崞?4的溫度成為1900K的延伸過程中變化成200SLM，使?fàn)t體26內(nèi)的壓力從140Pa變化成240Pa，爐體26內(nèi)的HCN濃度成為4ppm。這樣，通過根據(jù)爐體26內(nèi)的HCN濃度來改變氮?dú)獾墓┙o量，能夠減少石墨加熱爐210的氮?dú)獾恼w的使用量，從而能夠更可靠地抑制爐體26內(nèi)的氰氣的發(fā)生量。
(實(shí)施例5)
接下來，說明本發(fā)明實(shí)施例5的石墨加熱爐。圖7是表示本實(shí)施例5的石墨加熱爐300結(jié)構(gòu)的圖。如圖7所示，石墨加熱爐300構(gòu)成為對(duì)光纖用預(yù)制件31進(jìn)行拉絲的拉絲用加熱爐，其包括導(dǎo)入預(yù)制件31的爐心管33、配置在爐心管33外周的加熱器34、配置在爐心管33或加熱器34外周的耐熱性的絕熱材料35a～35c、配置在絕熱材料35c和爐心管33下部的作為絕熱材料的炭板37和玻璃板38。
爐心管33、加熱器34和絕熱材料35a～35c分別使用石墨形成圓筒狀，并配置在爐體36內(nèi)。此外，炭板37和玻璃板3 8分別例如使用石墨和石英玻璃形成中空?qǐng)A板狀，并層疊配置在爐體36的底部。另外，也可以代替該炭板37和玻璃板38，而配置陶瓷制的板。
爐心管33由爐體36的鍵形的上端部和炭板37夾持，通過該上下的夾持部36a、36b分別使?fàn)t心管33與爐體36或炭板37進(jìn)行面接觸而在具有通氣性的狀態(tài)下進(jìn)行密封。另外，被導(dǎo)入到爐心管33中的預(yù)制件31在爐心管33內(nèi)被加熱熔融，下端部由未圖示的牽引機(jī)構(gòu)牽引而進(jìn)行拉絲。
此外，石墨加熱爐300具備石墨加熱爐100所具備的氮?dú)夤┙o部8及給氣管8a和壓力計(jì)11。氮?dú)夤┙o部8經(jīng)由與爐體36上部連接的給氣管8a向爐體36內(nèi)供給氮?dú)?。氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度與實(shí)施例1同樣，被設(shè)定成保持爐體36內(nèi)的HCN濃度小的溫度，具體說被設(shè)定成-80℃以下。
向爐體36內(nèi)導(dǎo)入的氮?dú)獗惶畛湓跔t體36內(nèi)的空間，即，由爐心管33、加熱器34、絕熱材料35a～35c和炭板37所形成的空隙36c中，爐體36內(nèi)形成氮?dú)猸h(huán)境。由此，在石墨加熱爐300中，即使?fàn)t體36內(nèi)變成高溫，也能夠防止?fàn)t心管33、加熱器34、絕熱材料35a～35c和炭板37等的氧化消耗。
進(jìn)而，在石墨加熱爐300中，按照使?fàn)t體內(nèi)壓力是140Pa以上即相對(duì)于爐體36外的大氣壓是140Pa以上的方式，來設(shè)定氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾墓┙o量。
由此，在石墨加熱爐300中，能夠抑制爐心管33、加熱器34、絕熱材料35a～35c和炭板37等所使用的石墨與填充在空隙36c中的氮?dú)膺M(jìn)行反應(yīng)所生成的氰氣的發(fā)生量。此外，能夠?qū)t體內(nèi)氣體從夾持部36a、36b通過爐心管33和爐體36的管部排放到大氣中，即排放到有操作者等的室內(nèi)。并且，即使這樣將爐體內(nèi)氣體向大氣中排放，也能夠?qū)⒂胁僮髡叩鹊膱?chǎng)所的HCN濃度設(shè)定在沒有危險(xiǎn)的等級(jí)，具體說設(shè)定在管理濃度5ppm以下。
進(jìn)而，在石墨加熱爐300中，由于能夠這樣地將爐體內(nèi)氣體向大氣中排放，所以不需要爐體36相對(duì)于外部氣體具有高氣密化，例如能夠象夾持部36a、36b等這樣以簡單的結(jié)構(gòu)對(duì)爐心管33與爐體36或炭板37的交界進(jìn)行密封。此外，由于能夠?qū)t體內(nèi)氣體向大氣中排放，所以不需要使用特別的排出氣體處理裝置等，并且，由于不需要進(jìn)行排氣量的控制，所以在設(shè)備上在控制機(jī)構(gòu)方面，都能夠?qū)⑹訜釥t300的結(jié)構(gòu)簡化。
在此說明利用石墨加熱爐300實(shí)際進(jìn)行預(yù)制件31的拉絲的結(jié)果的一例。首先，在加熱器34的溫度約為1300K的等待狀態(tài)下，將氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度設(shè)定成-90℃，將流量設(shè)定成50SLM，并按照使?fàn)t體內(nèi)壓力成為230Pa的方式，來設(shè)定氮?dú)夤┙o部8的氮?dú)夤┙o量。其結(jié)果，在加熱器34的溫度是2200K時(shí)，爐體36內(nèi)的HCN濃度是5ppm。這時(shí)，爐體36外有操作者的場(chǎng)所的HCN濃度是1ppm以下，沒有室內(nèi)污染的問題。
(實(shí)施例6)接下來說明本發(fā)明實(shí)施例6的石墨加熱爐。圖8是表示本實(shí)施例6的石墨加熱爐310結(jié)構(gòu)的圖。如圖8所示，石墨加熱爐310構(gòu)成為與實(shí)施例5同樣的對(duì)預(yù)制件31進(jìn)行拉絲的拉絲用加熱爐，其是在實(shí)施例5的石墨加熱爐300中進(jìn)一步具備控制部40，該控制部40使氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾墓┙o量進(jìn)行變化。
控制部40使?fàn)t體36內(nèi)的爐體內(nèi)壓力相對(duì)于爐體36外的大氣壓保持正壓，并且，按照使相對(duì)該爐體內(nèi)壓力的爐體36內(nèi)的HCN濃度保持小的方式進(jìn)行控制，而使氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾墓┙o量進(jìn)行變化。具體說，控制部40取得作為設(shè)置在爐體36的壓力計(jì)11的檢測(cè)結(jié)果的爐體內(nèi)壓力，并根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果，在爐體36內(nèi)的壓力過低時(shí)，增加從氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾墓┙o量。
此外，控制部40還可以利用設(shè)置在爐體36的濃度計(jì)12來檢測(cè)爐體36內(nèi)的HCN濃度。并且，控制部40還能夠根據(jù)濃度計(jì)12的檢測(cè)結(jié)果，使氮?dú)夤┙o部8的供給量進(jìn)行變化。
在此說明利用石墨加熱爐310實(shí)際進(jìn)行預(yù)制件31的拉絲的結(jié)果的一例。首先，在加熱器34的溫度約為1300K的等待狀態(tài)下，將氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度設(shè)定成-90℃，將流量設(shè)定成50SLM，并按照使?fàn)t體內(nèi)壓力成為230Pa的方式來設(shè)定氮?dú)夤┙o部8的氮?dú)夤┙o量。其結(jié)果，在加熱器34的溫度是2200K時(shí)，爐體36內(nèi)的HCN濃度是5ppm。這時(shí)，爐體36外有操作者的場(chǎng)所的HCN濃度是1ppm以下，沒有室內(nèi)污染的問題。
接著，根據(jù)濃度計(jì)12的檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行控制使氮?dú)夤┙o部8的氮?dú)夤┙o量進(jìn)行變化。在等待狀態(tài)和拉絲過程中，在加熱器34的溫度比較高的拉絲過程中氰氣的發(fā)生量多。即，在將氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度設(shè)定成-90℃，作為濃度計(jì)12的檢測(cè)結(jié)果是爐體36內(nèi)的HCN濃度將要超過5ppm時(shí)，則增加從氮?dú)夤┙o部8供給的氮?dú)獾牧髁?。其結(jié)果，通過將加熱器34的溫度約為1300K的等待狀態(tài)時(shí)的10SLM的氮?dú)饬髁吭诩訜崞?4的溫度成為2200K的拉絲過程中變化成50SLM，而使?fàn)t體36內(nèi)的壓力從160Pa變成250Pa，爐體36內(nèi)的HCN濃度成為5ppm。這樣，通過根據(jù)等待狀態(tài)和拉絲過程中的HCN濃度來改變氮?dú)獾墓┙o量，石墨加熱爐310能夠減少氮?dú)獾恼w的使用量，而且能夠更可靠地抑制爐體36內(nèi)的氰氣的發(fā)生量。
到此，對(duì)實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選的方式作為實(shí)施例1～6進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于該實(shí)施例1～6，而是在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種變形。例如在上述實(shí)施例1～6中，說明了只是石墨加熱爐100、110具備作為能夠調(diào)整爐體內(nèi)氣體排出量的機(jī)構(gòu)的排氣部9，但石墨加熱爐200、210、300、310也可以具備同樣的排氣機(jī)構(gòu)。相反，也可以將排氣部9從石墨加熱爐100、110中去除，則也能夠與石墨加熱爐200、210、300、310同樣地僅通過排放進(jìn)行排氣。此外，在排氣部9的后端也可以設(shè)置將包含在排出的爐體內(nèi)氣體中的氰氣進(jìn)一步無害化的排出氣體處理裝置。
此外，在上述的實(shí)施例1～6中，將本發(fā)明的石墨加熱爐設(shè)成是用于加熱光纖母材的脫水燒結(jié)爐、延伸用加熱爐或是拉絲用加熱爐，但并不限定于該用途，本發(fā)明能夠適于各種用途。另外，由于氰氣的發(fā)生量是溫度越高則越多，所以在將本發(fā)明的石墨加熱爐適用在各種用途的情況下，優(yōu)選的是爐體內(nèi)的溫度在2200K以下。
權(quán)利要求
1.一種石墨加熱爐，其是爐體內(nèi)的至少一部分使用石墨形成的石墨加熱爐，其特征在于，具有向所述爐體內(nèi)供給氮?dú)獾臍怏w供給部；以及將所述爐體內(nèi)的爐體內(nèi)氣體向所述爐體外排出的排氣部，其中，被供給到所述爐體內(nèi)的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度是-80℃以下，所述爐體內(nèi)的壓力相對(duì)于所述爐體外的大氣壓是140Pa以上。
2.如權(quán)利要求1所述的石墨加熱爐，其特征在于，所述排氣部具有將所述爐體內(nèi)氣體的至少一部分向大氣中排放的排放部。
3.如權(quán)利要求1或2所述的石墨加熱爐，其特征在于，具有壓力檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其檢測(cè)所述爐體內(nèi)的壓力；以及控制部，其根據(jù)所述壓力檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行控制，使所述氣體供給部供給的氮?dú)獾墓┙o量或所述排氣部排出的所述爐體內(nèi)氣體的排出量的至少一方進(jìn)行變化。
4.如權(quán)利要求1或2所述的石墨加熱爐，其特征在于，具有濃度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其檢測(cè)所述爐體內(nèi)的氰氣濃度；以及控制部，其根據(jù)所述濃度檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行控制，使所述氣體供給部供給的氮?dú)獾墓┙o量或所述排氣部排出的所述爐體內(nèi)氣體的排出量的至少一方進(jìn)行變化。
5.如權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)所述的石墨加熱爐，其特征在于，所述爐體內(nèi)的溫度是2200K以下。
6.如權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)所述的石墨加熱爐，其特征在于，該石墨加熱爐是將光纖母材進(jìn)行脫水和燒結(jié)的脫水燒結(jié)爐、使光纖母材延伸的延伸用加熱爐、或是將光纖母材進(jìn)行拉絲的拉絲用加熱爐。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)簡單且即使在整個(gè)爐體內(nèi)填充氮?dú)庖材軌蛞种魄铓獾漠a(chǎn)生的石墨加熱爐。石墨加熱爐(100)具備向爐體(6)內(nèi)供給氮?dú)獾牡獨(dú)夤┙o部(8)、將爐體(6)內(nèi)的爐體內(nèi)氣體向爐體(6)外排出的排氣部(9)、作為將爐體內(nèi)氣體向爐體(6)外排放的排放部的間隙(6a)、(6b)。被供給到爐體(6)內(nèi)的氮?dú)獾穆饵c(diǎn)溫度是－80℃以下，爐體(6)內(nèi)的壓力相對(duì)于爐體(6)外的大氣壓是140Pa以上。
文檔編號(hào)C03B37/02GK101016192SQ20071000676
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月6日
發(fā)明者高橋正 申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社