專利名稱：石墨加熱爐的制作方法
技術領域：
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：
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、熱膨脹小且機械加工容易，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，石墨加熱爐具備設置加熱對象物的反應容器和將其包圍的爐體。為了不會由于發(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)，使爐體內(nèi)相對于大氣壓保持正壓。此外，由于氮氣與石墨反應而生成劇毒的氰氣(HCN)，所以在爐體內(nèi)填充的惰性氣體通常是使用氬氣。
然而，由于氬氣與氮氣相比價格高，所以希望在爐體內(nèi)填充的惰性氣體使用氮氣，希望實現(xiàn)填充氮氣而不生成氰氣的石墨加熱爐。對此，公開了如下的技術(例如參照專利文獻1)，在使用石墨制爐心管的高頻感應加熱爐中，將爐體內(nèi)部隔絕成配置爐心管的內(nèi)側部和配置高頻感應線圈的外側部，在內(nèi)側部中填充氬氣等氮氣以外的惰性氣體，在外側部中填充氮氣。即，所述的現(xiàn)有技術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)填充氮氣。
專利文獻1日本特許公開公報，特開2002-173333號。
然而，在上述的現(xiàn)有技術中，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，因此存在用于實現(xiàn)該技術的隔壁等的結構復雜化的問題。此外，在使用石墨的空間中仍然需要使用價格高的氬氣等。

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，該石墨加熱爐結構簡單，而且，即使在整個爐體內(nèi)填充氮氣也能夠抑制氰氣的產(chǎn)生。
為了解決上述課題而達到目的，技術方案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)供給氮氣的氣體供給部；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)的氮氣的露點溫度是-80℃以下，所述爐體內(nèi)的壓力相對于所述爐體外的大氣壓是140Pa以上。
技術方案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，具有壓力檢測機構，其檢測所述爐體內(nèi)的壓力；以及控制部，其根據(jù)所述壓力檢測機構的檢測結果進行控制，使所述氣體供給部供給的氮氣的供給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行變化。
此外，技術方案4的石墨加熱爐，其特征在于，在上述的發(fā)明中，具有濃度檢測機構，其檢測所述爐體內(nèi)的氰氣濃度；以及控制部，其根據(jù)所述濃度檢測機構的檢測結果進行控制，使所述氣體供給部供給的氮氣的供給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行變化。
此外，技術方案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行脫水和燒結的脫水燒結爐、使光纖母材延伸的延伸用加熱爐、或是將光纖母材進行拉絲的拉絲用加熱爐。
根據(jù)本發(fā)明的石墨加熱爐，則結構簡單且即使在整個爐體內(nèi)填充氮氣也能夠抑制氰氣的產(chǎn)生。


圖1是表示本發(fā)明實施例1的石墨加熱爐結構的圖；圖2是表示石墨加熱爐的爐體內(nèi)壓力與爐體內(nèi)HCN濃度的對應關系的曲線圖；圖3是表示向石墨加熱爐供給的氮氣的露點溫度與爐體內(nèi)的HCN濃度的對應關系的曲線圖；圖4是表示本發(fā)明實施例2的石墨加熱爐結構的圖；圖5是表示本發(fā)明實施例3的石墨加熱爐結構的圖；圖6是表示本發(fā)明實施例4的石墨加熱爐結構的圖；圖7是表示本發(fā)明實施例5的石墨加熱爐結構的圖；圖8是表示本發(fā)明實施例6的石墨加熱爐結構的圖。
標號說明1 多孔質母材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 氮氣供給部8a 給氣管9 排氣部9a 排氣管10、30、40 控制部11 壓力計12 濃度計21 玻璃棒26a、26b、36a、36b 夾持部31 預制件37 炭板38 玻璃板100、200、300 石墨加熱爐
具體實施例方式
以下參照附圖詳細說明本發(fā)明的石墨加熱爐的優(yōu)選的實施例。但本發(fā)明并不限定于該實施例。此外，在附圖的記載中對于相同的部分上附加相同的符號。
(實施例1)首先說明本發(fā)明實施例1的石墨加熱爐。圖1是表示本發(fā)明實施例1的石墨加熱爐100結構的圖。如圖1所示，石墨加熱爐100構成為將光纖用多孔質母材1進行脫水和燒結的脫水燒結爐，其包括導入多孔質母材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)流通多孔質母材1的脫水、燒結所需要的氣體，例如氦氣或氯氣等。多孔質母材1通過未圖示的搬送機構從圖中的上部被導入到爐心管2內(nèi)，并慢慢地下降被進行加熱，從而被脫水或燒結。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)供給氮氣的氮氣供給部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11。在排氣部9的后端設置有將排出氣體進行無害化的未圖示的排出氣體處理裝置。氮氣供給部8經(jīng)由與爐體6上部連接的給氣管8a向爐體6內(nèi)供給氮氣。氮氣供給部8所供給的氮氣的露點溫度被設定在后述的規(guī)定的溫度范圍內(nèi)。
向爐體6內(nèi)導入的氮氣被填充在由爐心管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)形成了氮氣環(huán)境。由此，在石墨加熱爐100中，即使爐體6內(nèi)變成高溫，也能夠防止爐心管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，按照由壓力計11檢測出的壓力相對于爐體6外的大氣壓是140Pa以上的方式，設定由氮氣供給部8所供給的氮氣的供給量和由排氣部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)供給的氮氣供給量與從爐體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中的氮氣進行反應所生成的氰氣的發(fā)生量被抑制在處理上沒有危險的范圍內(nèi)。此外，能夠將爐體內(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的間隙在技術上困難大，且即使實現(xiàn)了其結構也復雜。與此相對，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等以簡單的結構進行密封。此外，通過這樣使爐體內(nèi)氣體的一部分自然排放，減輕了未圖示的設置在排氣部9后端的排出氣體處理裝置應處理的氣體量，因此能夠降低排出氣體處理裝置的負載。
另外，氰氣在有毒有害物質取締法(毒物劇物取締法)中被指定為有毒物質，日本產(chǎn)業(yè)衛(wèi)生學會(日本産業(yè)衛(wèi)生學會)規(guī)定其管理濃度是5ppm以下。以此為標準，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。這樣，即使該程度濃度的氰氣從爐體6向大氣中排放，也由于排放時氣體的擴散快，而能推測在爐體6外有操作者等的場所中，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濃度的關系的曲線圖。圖2所示的關系是本發(fā)明者們實測導出的結果，是將加熱器4的溫度設定成1900K、將氮氣供給部8供給的氮氣的露點溫度設定成-90℃時的結果。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的相對壓力。
從圖2所示的結果可以看出，隨著爐體內(nèi)壓力的增加而HCN濃度單調(diào)地減少，當爐體內(nèi)壓力約為140Pa以上，即相對于爐體6外的大氣壓約為140Pa以上時，則相對爐體內(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，來設定爐體內(nèi)壓力，具體說優(yōu)選的是設定成140Pa以上。當爐體內(nèi)壓力在該范圍內(nèi)時，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有問題的程度。另外，根據(jù)相對氮氣使用量的實用的觀點，優(yōu)選的是爐體內(nèi)壓力設定在1000Pa以下。
以該結果為基準，在石墨加熱爐100中，按照使爐體內(nèi)壓力始終相對于爐體6外的大氣壓是140Pa以上的方式，來設定氮氣供給部8供給的氮氣的供給量和由排氣部9排出的爐體內(nèi)氣體的排出量。
接下來，說明氮氣供給部8供給的氮氣的露點溫度。圖3是表示氮氣供給部8供給的氮氣的露點溫度與爐體6內(nèi)的HCN濃度的關系的曲線圖。圖3所示的關系是本發(fā)明者們實測導出的結果，是將加熱器4的溫度設定成1800K、將爐體內(nèi)壓力設定成200Pa時的結果。
從圖3所示的結果可以看出，隨著氮氣露點溫度的降低，而HCN濃度單調(diào)地減少，在氮氣的露點溫度約為-80℃以下時，相對氮氣露點溫度的HCN濃度的變化量變小。此外，發(fā)現(xiàn)在氮氣露點溫度約為-80℃以下時，HCN濃度約為3ppm以下。
由此，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選的是按照使相對氮氣露點溫度的爐體6內(nèi)的HCN濃度保持小的方式，來設定氮氣的露點溫度，具體說優(yōu)選的是設定成-80℃以下。當?shù)獨獾穆饵c溫度在該范圍內(nèi)時，則成為即使將爐體內(nèi)氣體向大氣中排放也不會有問題的程度。
以該結果為基準，在石墨加熱爐100中，氮氣供給部8設定氮氣的露點溫度是-80℃以下。氮氣的露點溫度能夠通過設置在氮氣供給部8前級的未圖示的精制裝置對氮氣進行精制來降低。
在此，說明通過石墨加熱爐100實際進行多孔質母材1的脫水燒結的結果的一例。首先，在加熱器4的溫度約為1300K的等待狀態(tài)下，將氮氣供給部8供給的氮氣的露點溫度固定設定成-90℃，將流量固定設定成15SLM，并按照使爐體內(nèi)壓力成為140Pa的方式來設定排氣部9排出的爐體內(nèi)氣體的排出量。其結果，當脫水燒結處理中的加熱器4的溫度是1900K時，爐體6內(nèi)的HCN濃度是5ppm。這時，爐體6外有操作者的場所的HCN濃度是1ppm以下，沒有室內(nèi)污染的問題。
如以上說明，在本實施例1的石墨加熱爐100中，按照使相對爐體內(nèi)壓力的爐體6內(nèi)的HCN濃度大致成為最小的方式，具體說是按照使爐體內(nèi)壓力相對于爐體6外的大氣壓是140Pa以上的方式，來設定氮氣供給部8供給的氮氣供給量和從爐體6排出的爐體內(nèi)氣體的排出量。此外，在石墨加熱爐100中，氮氣供給部8將向爐體6內(nèi)供給的氮氣的露點溫度設定成使爐體6內(nèi)的HCN濃度保持小的溫度，具體說就是設定成-80℃以下。由此，在石墨加熱爐100中，即使向設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)整體填充氮氣，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，也能夠將有操作者的場所的HCN濃度設為沒有危險的等級，具體說就是設為管理濃度5ppm以下。進而，在石墨加熱爐100中，由于能夠將爐體內(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等以簡單的結構進行密封。
(實施例2)接下來，說明本發(fā)明實施例2的石墨加熱爐。圖4是表示本實施例2的石墨加熱爐110結構的圖。如圖4所示，石墨加熱爐110構成為與實施例1同樣的對光纖用多孔質母材1進行脫水和燒結的脫水燒結爐，其是在實施例1的石墨加熱爐100中進一步具備控制部10，該控制部10使氮氣供給部8供給的氮氣的供給量或排氣部9排出的爐體內(nèi)氣體的排出量的至少一方進行變化。
控制部10使爐體6內(nèi)的壓力相對于爐體6外的大氣壓保持是正壓，并且按照使爐體6內(nèi)的壓力在上述規(guī)定的壓力范圍內(nèi)的方式進行控制，使氮氣供給部8供給的氮氣的供給量或排氣部9排出的爐體內(nèi)氣體的排出量的至少一方進行變化。具體說，控制部10取得作為設置在爐體6的壓力計11的檢測結果的爐體內(nèi)壓力，并根據(jù)該檢測結果，在爐體6內(nèi)的壓力過低時，增加從氮氣供給部8供給的氮氣的供給量，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還能夠通過設置在爐體6的濃度計12來檢測爐體6內(nèi)的HCN濃度。并且，控制部10能夠根據(jù)濃度計12的檢測結果，使氮氣供給部8的供給量或排氣部9的排出量的至少一方進行變化。
在此，說明通過石墨加熱爐110實際進行多孔質母材1的脫水燒結結果的一例。首先，在加熱器4的溫度約為1300K的等待狀態(tài)下，將氮氣供給部8供給的氮氣的露點溫度固定設定成-90℃，將流量固定設定成15SLM，并按照使爐體內(nèi)壓力成為140Pa的方式，來設定排氣部9排出的爐體內(nèi)氣體的排出量。其結果，在脫水燒結處理中的加熱器4的溫度是1900K時，爐體6內(nèi)的HCN濃度是5ppm。這時，爐體6外有操作者的場所的HCN濃度是管理濃度1ppm以下，沒有室內(nèi)污染的問題。
然而，在將氮氣供給部8供給的氮氣的露點溫度固定設定成-90℃，將流量固定設定成15SLM，在加熱器4的溫度約為1300K的等待狀態(tài)時，將爐體內(nèi)壓力設定成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的燒結工序中，爐體內(nèi)壓力變成160Pa。
因此，為了在脫水和燒結的各工序都將爐體內(nèi)壓力固定在140Pa，進行了氮氣供給部8供給的氮氣的流量控制。其結果，通過在脫水工序設定成12SLM，在燒結工序設定成8SLM，能夠將爐體內(nèi)壓力保持在140Pa。即，在石墨加熱爐110中，通過在脫水和燒結的各工序中控制氮氣的供給量以保持爐體內(nèi)壓力是140Pa，能夠進一步減少氮氣的使用量。
(實施例3)接下來，說明本發(fā)明實施例3的石墨加熱爐。圖5是表示本實施例3的石墨加熱爐200結構的圖。如圖5所示，石墨加熱爐200構成為將光纖母材等玻璃棒21進行延伸的延伸用加熱爐，其包括導入玻璃棒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通過分別使爐心管23與絕熱材料25a或絕熱材料25c進行面接觸，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進行面接觸來進行密封。另外，被導入到爐心管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構從上端慢慢下降，通過使下端以比上端快的速度下降而進行延伸。
此外，石墨加熱爐200具備石墨加熱爐100所具備的氮氣供給部8和給氣管8a、以及壓力計11。氮氣供給部8經(jīng)由與爐體26上部連接的給氣管8a向爐體26內(nèi)供給氮氣。氮氣供給部8供給的氮氣的露點溫度與實施例1同樣，被設定成保持爐體26內(nèi)的HCN濃度小的溫度，具體說被設定成-80℃以下。
向爐體26內(nèi)導入的氮氣被填充在爐體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)形成了氮氣環(huán)境。由此，在石墨加熱爐200中，即使爐體26內(nèi)變成高溫，也能夠防止爐心管23、加熱器24和絕熱材料25a～25c等的氧化消耗。
進而，在石墨加熱爐200中，按照使爐體內(nèi)壓力是140Pa以上，即，相對于爐體26外的大氣壓是140Pa以上的方式來設定氮氣供給部8供給的氮氣的供給量。
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中的氮氣進行反應所生成的氰氣的發(fā)生量。此外，因此能夠將爐體內(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，也能夠將有操作者等的場所的HCN濃度設定為沒有危險的等級，具體說是在管理濃度5ppm以下。
進而，在石墨加熱爐200中，由于能夠將爐體內(nèi)氣體向大氣中排放，所以不需要使爐體26相對于外部氣體高氣密化，例如能夠象夾持部26a、26b等那樣以簡單的結構將爐心管23與絕熱材料25a、25c的交界進行密封。此外，由于能夠將爐體內(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，并且由于不需要進行排氣量的控制，所以在設備上在控制機構方面都能夠將石墨加熱爐200的結構簡化。
在此，說明利用石墨加熱爐200實際進行玻璃棒21的延伸的結果的一例。首先，在加熱器24的溫度約為1300K的等待狀態(tài)下，將氮氣供給部8供給的氮氣的露點溫度固定設定成-90℃，將流量固定設定成200SLM，并按照使爐體內(nèi)壓力成為220Pa的方式，來設定氮氣供給部8的氮氣供給量。其結果，當加熱器24的溫度是1900K時，爐體26內(nèi)的HCN濃度是4ppm。這時，爐體26外有操作者的場所的HCN濃度是1ppm以下，沒有室內(nèi)污染的問題。
(實施例4)
接下來，說明本發(fā)明實施例4的石墨加熱爐。圖6是表示本實施例4的石墨加熱爐210結構的圖。如圖6所示，石墨加熱爐210構成為與實施例3同樣的對玻璃棒21進行延伸的延伸用加熱爐，其是在實施例3的石墨加熱爐200中進一步具備控制部30，該控制部30使氮氣供給部8供給的氮氣的供給量進行變化。
控制部30將爐體26內(nèi)的爐體內(nèi)壓力相對于爐體26外的大氣壓保持是正壓，并且，按照使相對該爐體內(nèi)壓力的爐體26內(nèi)的HCN濃度保持小的方式進行控制，而使氮氣供給部8供給的氮氣的供給量進行變化。具體說，控制部30取得作為設置在爐體26的壓力計11的檢測結果的爐體內(nèi)壓力，并根據(jù)該檢測結果，在爐體26內(nèi)的壓力過低時，增加從氮氣供給部8供給的氮氣的供給量。
此外，控制部30還能夠利用設置在爐體26的濃度計12來檢測爐體26內(nèi)的HCN濃度?？刂撇?0還能夠根據(jù)濃度計12的檢測結果，使氮氣供給部8的供給量進行變化。
在此說明利用石墨加熱爐210實際進行玻璃棒21的延伸的結果的一例。首先，在加熱器24的溫度約為1300K的等待狀態(tài)下，將氮氣供給部8供給的氮氣的露點溫度固定設定成-90℃，將流量固定設定成200SLM，并按照使爐體內(nèi)壓力成為220Pa的方式來設定氮氣供給部8的氮氣供給量。其結果，當加熱器24的溫度是1900K時，爐體26內(nèi)的HCN濃度是4ppm。這時，爐體26外有操作者的場所的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12的檢測結果進行控制，而使氮氣供給部8的氮氣供給量進行變化。即，在將氮氣供給部8供給的氮氣的露點溫度設定成-90℃，作為濃度計12的檢測結果是爐體26內(nèi)的HCN濃度將要超過5ppm的情況下，增加從氮氣供給部8供給的氮氣的流量。其結果，在加熱器24的溫度約為1300K的等待狀態(tài)時，通過使150SLM的氮氣流量在加熱器24的溫度成為1900K的延伸過程中變化成200SLM，使爐體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濃度來改變氮氣的供給量，能夠減少石墨加熱爐210的氮氣的整體的使用量，從而能夠更可靠地抑制爐體26內(nèi)的氰氣的發(fā)生量。
(實施例5)
接下來，說明本發(fā)明實施例5的石墨加熱爐。圖7是表示本實施例5的石墨加熱爐300結構的圖。如圖7所示，石墨加熱爐300構成為對光纖用預制件31進行拉絲的拉絲用加熱爐，其包括導入預制件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圓板狀，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分別使爐心管33與爐體36或炭板37進行面接觸而在具有通氣性的狀態(tài)下進行密封。另外，被導入到爐心管33中的預制件31在爐心管33內(nèi)被加熱熔融，下端部由未圖示的牽引機構牽引而進行拉絲。
此外，石墨加熱爐300具備石墨加熱爐100所具備的氮氣供給部8及給氣管8a和壓力計11。氮氣供給部8經(jīng)由與爐體36上部連接的給氣管8a向爐體36內(nèi)供給氮氣。氮氣供給部8供給的氮氣的露點溫度與實施例1同樣，被設定成保持爐體36內(nèi)的HCN濃度小的溫度，具體說被設定成-80℃以下。
向爐體36內(nèi)導入的氮氣被填充在爐體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)形成氮氣環(huán)境。由此，在石墨加熱爐300中，即使爐體36內(nèi)變成高溫，也能夠防止爐心管33、加熱器34、絕熱材料35a～35c和炭板37等的氧化消耗。
進而，在石墨加熱爐300中，按照使爐體內(nèi)壓力是140Pa以上即相對于爐體36外的大氣壓是140Pa以上的方式，來設定氮氣供給部8供給的氮氣的供給量。
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中的氮氣進行反應所生成的氰氣的發(fā)生量。此外，能夠將爐體內(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，也能夠將有操作者等的場所的HCN濃度設定在沒有危險的等級，具體說設定在管理濃度5ppm以下。
進而，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等這樣以簡單的結構對爐心管33與爐體36或炭板37的交界進行密封。此外，由于能夠將爐體內(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，由于不需要進行排氣量的控制，所以在設備上在控制機構方面，都能夠將石墨加熱爐300的結構簡化。
在此說明利用石墨加熱爐300實際進行預制件31的拉絲的結果的一例。首先，在加熱器34的溫度約為1300K的等待狀態(tài)下，將氮氣供給部8供給的氮氣的露點溫度設定成-90℃，將流量設定成50SLM，并按照使爐體內(nèi)壓力成為230Pa的方式，來設定氮氣供給部8的氮氣供給量。其結果，在加熱器34的溫度是2200K時，爐體36內(nèi)的HCN濃度是5ppm。這時，爐體36外有操作者的場所的HCN濃度是1ppm以下，沒有室內(nèi)污染的問題。
(實施例6)接下來說明本發(fā)明實施例6的石墨加熱爐。圖8是表示本實施例6的石墨加熱爐310結構的圖。如圖8所示，石墨加熱爐310構成為與實施例5同樣的對預制件31進行拉絲的拉絲用加熱爐，其是在實施例5的石墨加熱爐300中進一步具備控制部40，該控制部40使氮氣供給部8供給的氮氣的供給量進行變化。
控制部40使爐體36內(nèi)的爐體內(nèi)壓力相對于爐體36外的大氣壓保持正壓，并且，按照使相對該爐體內(nèi)壓力的爐體36內(nèi)的HCN濃度保持小的方式進行控制，而使氮氣供給部8供給的氮氣的供給量進行變化。具體說，控制部40取得作為設置在爐體36的壓力計11的檢測結果的爐體內(nèi)壓力，并根據(jù)該檢測結果，在爐體36內(nèi)的壓力過低時，增加從氮氣供給部8供給的氮氣的供給量。
此外，控制部40還可以利用設置在爐體36的濃度計12來檢測爐體36內(nèi)的HCN濃度。并且，控制部40還能夠根據(jù)濃度計12的檢測結果，使氮氣供給部8的供給量進行變化。
在此說明利用石墨加熱爐310實際進行預制件31的拉絲的結果的一例。首先，在加熱器34的溫度約為1300K的等待狀態(tài)下，將氮氣供給部8供給的氮氣的露點溫度設定成-90℃，將流量設定成50SLM，并按照使爐體內(nèi)壓力成為230Pa的方式來設定氮氣供給部8的氮氣供給量。其結果，在加熱器34的溫度是2200K時，爐體36內(nèi)的HCN濃度是5ppm。這時，爐體36外有操作者的場所的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12的檢測結果，進行控制使氮氣供給部8的氮氣供給量進行變化。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，在將氮氣供給部8供給的氮氣的露點溫度設定成-90℃，作為濃度計12的檢測結果是爐體36內(nèi)的HCN濃度將要超過5ppm時，則增加從氮氣供給部8供給的氮氣的流量。其結果，通過將加熱器34的溫度約為1300K的等待狀態(tài)時的10SLM的氮氣流量在加熱器34的溫度成為2200K的拉絲過程中變化成50SLM，而使爐體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濃度來改變氮氣的供給量，石墨加熱爐310能夠減少氮氣的整體的使用量，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，對實施本發(fā)明的優(yōu)選的方式作為實施例1～6進行了說明，但本發(fā)明并不限定于該實施例1～6，而是在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，能夠進行各種變形。例如在上述實施例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)氣體排出量的機構的排氣部9，但石墨加熱爐200、210、300、310也可以具備同樣的排氣機構。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行排氣。此外，在排氣部9的后端也可以設置將包含在排出的爐體內(nèi)氣體中的氰氣進一步無害化的排出氣體處理裝置。
此外，在上述的實施例1～6中，將本發(fā)明的石墨加熱爐設成是用于加熱光纖母材的脫水燒結爐、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)供給氮氣的氣體供給部；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)的氮氣的露點溫度是-80℃以下，所述爐體內(nèi)的壓力相對于所述爐體外的大氣壓是140Pa以上。
2.如權利要求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，具有壓力檢測機構，其檢測所述爐體內(nèi)的壓力；以及控制部，其根據(jù)所述壓力檢測機構的檢測結果進行控制，使所述氣體供給部供給的氮氣的供給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行變化。
4.如權利要求1或2所述的石墨加熱爐，其特征在于，具有濃度檢測機構，其檢測所述爐體內(nèi)的氰氣濃度；以及控制部，其根據(jù)所述濃度檢測機構的檢測結果進行控制，使所述氣體供給部供給的氮氣的供給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行變化。
5.如權利要求1～4的任一項所述的石墨加熱爐，其特征在于，所述爐體內(nèi)的溫度是2200K以下。
6.如權利要求1～5的任一項所述的石墨加熱爐，其特征在于，該石墨加熱爐是將光纖母材進行脫水和燒結的脫水燒結爐、使光纖母材延伸的延伸用加熱爐、或是將光纖母材進行拉絲的拉絲用加熱爐。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種結構簡單且即使在整個爐體內(nèi)填充氮氣也能夠抑制氰氣的產(chǎn)生的石墨加熱爐。石墨加熱爐(100)具備向爐體(6)內(nèi)供給氮氣的氮氣供給部(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)的氮氣的露點溫度是－80℃以下，爐體(6)內(nèi)的壓力相對于爐體(6)外的大氣壓是140Pa以上。
文檔編號C03B37/02GK101016192SQ20071000676
公開日2007年8月15日 申請日期2007年2月6日 優(yōu)先權日2006年2月6日
發(fā)明者高橋正 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社