電池材料用1200°Cスライド式管状炉

1200 °C スライディングチューブ炉（電池材料研究用） - TOB-SK2-XY-12TP

製品概要と理想的な用途

TOB-SK2-XY-12TPは、電池材料の研究開発用1200 °Cスライディングチューブ炉です。最大の特徴はスライド式の炉体です。加熱チャンバーが電動スライド上に設置されており、電動ボタン操作で石英管に対して移動・退避させることができます。その間、サンプルは管内の固定位置に留まります。

この機械的構造により、固定式チューブ炉にはない機能を実現しています。炉をサンプル上にスライドさせて加熱を開始し、炉を退避させて冷却を開始することで、チャンバー全体の温度変化を待つよりもはるかに高速な昇温・降温遷移が可能です。

本炉は、外径80 mm、加熱長350 mm（シングルゾーン）の高純度石英管を中心に構成されています。HRE抵抗線により最高1200 °C（常用温度範囲0～1100 °C）まで加熱可能です。温度はフランジ側面に設置されたK型熱電対で測定され、表示計で確認できます。制御にはYudian製タッチスクリーン式インテリジェント温度制御システムを採用しており、30セグメント×10プログラムの保存、PID自動チューニング、曲線・履歴表示、USBデータエクスポートに対応しています。制御精度は±1 °C、精度等級0.25です。

プロセス環境は完全に制御可能です。管内は真空（2段式真空ポンプ使用、冷間時最大真空度10 Pa）またはガス流通下（酸素、窒素、アルゴン、その他の不活性ガス）で運転でき、マスフローコントローラー（MFC、0-300 SCCM）とポート上のボールバルブを備えています。管内の最大ガス圧力は0.02 MPaを超えないようにしてください。チャンバーは外層に高温用コットン、内層に高品質セラミックファイバーボードを使用して断熱しており、炉体は外表面温度を低く保つための二重層空冷構造を採用しています。304ステンレス鋼製フランジは二重シール構造で、耐酸化性および耐酸・耐アルカリ性を備えています。

理想的な用途：

1. 真空または制御されたガス雰囲気下で、正極および負極材料サンプルの焼成、焼結、アニールを行う電池材料研究所。
2. 相形成を制御し、不要な相転移を回避するために急速加熱・急速冷却遷移が必要とされる、固体電解質およびその他の電池材料研究。
3. サンプルを素早く加熱し、高温ゾーンから素早く取り出す必要がある急速熱処理実験。
4. データロギング（USBエクスポート、曲線、履歴記録）および無人での自動昇温・降温が可能な、±1 °C制御の炉を必要とする材料研究グループ。

80 mmの管、350 mmの加熱ゾーン、スライド移動距離が、お手持ちのサンプルボートやプロセスに適合するか確認が必要ですか？サンプルホルダーの寸法とプロセス温度プロファイルを添えて、当社の電池材料機器エンジニアまでお問い合わせください。

動作原理：スライディング炉体

従来のチューブ炉は加熱チャンバーが管の周囲に固定されているため、サンプルは断熱チャンバー全体と共に温度変化します。これは標準的なプログラム焼成には適していますが、急速加熱や急速冷却には不向きです。加熱素子や周囲の断熱材を含むチャンバー全体が、サンプルに合わせて温度変化しなければならないためです。

TOB-SK2-XY-12TPはこの構造を変更しました。加熱チャンバーがスライド上に設置され、電動ボタンで駆動する一方、サンプルは石英管内の固定位置に留まります。これにより、2つの明確な動作モードが可能になります。

• 炉をサンプル上にスライドさせて加熱：設定温度に達した炉体が、サンプル位置の上までスライドします。サンプルは高温ゾーンに入り、チャンバーの昇温を待つことなく即座に加熱が始まります。
• 炉をスライドさせて冷却：炉体がサンプル位置から離れるようにスライドし、加熱チャンバーと断熱材が取り除かれた状態でサンプルが管内に残ります。これにより、チャンバーの熱容量が温度を保持してしまう固定式炉内よりも、はるかに速くプロセス温度から冷却されます。

このスライド構造こそが、最大1200 °Cまでの急速熱処理や急冷実験を可能にする理由です。管内のサンプル位置は一定のまま炉のみが移動するため、サンプルの投入、加熱、高温ゾーンからの引き出しを機械的に行えます。急速な遷移はチャンバーの昇温・冷却速度に制限されることなく、機械の移動そのものによって生み出されます。炉モジュールは、急冷が必要なプログラム終了時にサンプルから退避させることも可能です。

スライドシステムは、機械仕様において電動ボタン式スライド（炉体移動）と規定されています。昇温速度プログラミング（0～20 °C/分、任意設定可能）は加熱チャンバーの制御ランプに適用され、スライド動作はプログラムされたプロファイルを補完する離散的かつ急速な遷移を提供します。

電池材料研究開発における位置付け

電池材料の研究開発において、チューブ炉は材料の構造と性能を決定づける高温工程のための標準的なツールです。

• 粉末合成および焼成：前駆体粉末を空気、酸素、または不活性ガス中で加熱し、目的の結晶相を形成します。
• 焼結および緻密化：正極材料、固体電解質、またはセラミックスのプレス成形体を、目的の密度まで焼結します。
• アニールおよび表面処理：合成後、熱処理工程により結晶構造の調整、欠陥の除去、または表面コーティングの拡散を行います。
• 熱履歴の影響の試験：多くの材料研究において、ピーク温度だけでなく、熱処理工程中の昇温・降温速度や雰囲気が、室温で保持される相を決定します。

TOB-SK2-XY-12TPは、この4点目に直接対応します。サンプルを高温ゾーンへ素早く出し入れできるため、材料の熱履歴を鋭く設定でき、例えば徐冷サンプルと急冷サンプルを同一装置で比較することが可能です。プログラム可能なYudian制御システム（10プログラム、30セグメント、PID自動チューニング）および真空・ガス制御と組み合わせることで、電池材料開発で使用されるあらゆる雰囲気制御および速度制御プロセスをサポートします。

• 常用温度範囲0～1100 °C、最大1200 °Cまでの正極および負極材料の焼成・焼結。
• 相制御のための急速熱処理および急冷実験。
• 真空（炉内最大10 Pa、冷間時）または酸素、窒素、アルゴン、その他の不活性ガスの流通下での処理（MFCによるガス流量設定）。
• 記録およびエクスポート可能な温度プロファイルを用いたアニールおよび結晶化の研究。

TOB-SK2-XY-12TPの操作方法

本炉の操作ワークフローは以下の手順に従います。

1. サンプルの投入：付属の標準アクセサリー（るつぼフックおよび高温用手袋）を使用して、石英管内の固定位置にあるるつぼまたはボートにサンプルを配置します。プロセスに応じて管プラグを使用します。
2. 雰囲気設定：真空動作の場合、出口側をベローズ、ボールバルブ、クランプを介して真空ポンプに接続します。ガス動作の場合、入口側をボールバルブを介してガスラインに接続し、MFC（0-300 SCCM）でガス流量を設定します。ガス入口の圧力計で供給圧力を確認でき、すべてのポートにはボールバルブが取り付けられています。チューブ内の最大ガス圧力は0.02 MPaを超えてはなりません。
3. プログラム設定：プロセスプロファイルはYudianタッチスクリーン制御システムで設定します。最大10プログラム、各30セグメントまで設定可能で、昇温速度は0-20 °C/分の範囲で設定でき、1セグメントあたりの時間は最大1000時間です。設定にはPIDオートチューニングが対応しています。
4. 加熱：炉体をサンプル位置までスライドさせてプログラムを実行します。制御システムのワンキー操作により、自動加熱、自動冷却、無人運転が可能です。
5. 急速冷却（必要に応じて）：急速な温度変化が必要な場合、炉体をサンプル位置から離れるようにスライドさせることで、加熱チャンバーに囲まれることなくサンプルを冷却できます。電動ボタン式スライドシステムが炉体の移動を駆動します。
6. 冷却および取り出し：プログラムまたはスライド動作によりサンプルを取り出し温度まで下げ、るつぼフックと手袋を使用してチューブからサンプルを取り出します。
7. データ確認およびエクスポート：温度曲線や履歴記録はコントローラー上で確認でき、研究記録用にUSBインターフェース経由でエクスポート可能です。

安全保護機能：過熱保護および熱電対断線保護が標準装備されており、炉体の二重層空冷構造により、動作中の外表面温度を低く保ちます。

TOB-SK2-XY-12TPの主要なエンジニアリング特性

1. 電動ボタン駆動式スライド炉体
   炉体はレール上をスライドし、電動ボタン制御で駆動します。チューブ内のサンプル位置は固定されているため、炉が移動してもプロセス雰囲気やサンプルの配置は変わりません。これがTOB-SK2-XY-12TPの決定的な特徴です。
2. 機械的動作による急速加熱および急速冷却
   炉をサンプル上にスライドさせると即座に加熱が始まり、離れるようにスライドさせると加熱チャンバーの熱質量に囲まれることなくサンプルを冷却できます。急速熱処理や焼き入れのような実験が可能になり、チャンバー自体の加熱・冷却速度に制限されることなく、機械的な動きによって急激な温度変化を生み出せます。
3. 最高温度1200 °C、常用温度範囲0-1100 °C
   HRE抵抗線発熱体とK型熱電対により、最高温度1200 °C、常用温度範囲0-1100 °Cに対応しています。350 mmの単一ゾーン加熱長と80 mm外径の高純度石英チューブが、使用可能なホットゾーンとサンプル範囲を規定します。
4. Yudianタッチスクリーンシステムによる±1 °Cの温度制御
   Yudianタッチスクリーン式インテリジェント温度制御システムは、インテリジェントなプログラム可能なPIDオートチューニングを備えた10プログラム（各30セグメント）に対応しています。曲線や履歴記録の確認が可能で、USBインターフェース経由でデータのエクスポートができます。制御精度は0.25級の精度で±1 °Cであり、1セグメントの時間は最大1000時間まで設定可能です。ワンキー操作により、無人での自動加熱・自動冷却が可能です。
5. 0〜20 °C/分のプログラム可能な昇温速度
   昇温速度は0-20 °C/分の範囲で任意に設定できるため、材料やプロセスに合わせて温度プロファイルを調整できます。また、プログラムされた昇温以外でも、スライド動作を利用して急速な温度変化が可能です。
6. 2段式メカニカルポンプによる真空動作
   炉は2段式メカニカルポンプを使用して真空下で動作し、ポンプはベローズ、ボールバルブ、クランプを介して接続されます。炉内の最大真空度は10 Pa（冷間時）、ポンプシステムの到達真空度は6 x 10⁻² Pa（冷間時）であり、プロセス用に制御された低圧環境を提供します。
7. MFCによるガス雰囲気制御
   入口側には1つのガス入口と1つのMFC（0-300 SCCM）があり、各ガス入口にはボールバルブが装備され、圧力計に接続されています。酸素、窒素、アルゴン、および各種不活性ガスが使用可能で、すべてのポートにはボールバルブが取り付けられています。チューブ内の最大ガス圧力は0.02 MPaを超えません。
8. 高純度石英チューブおよび二重層シール付き304ステンレス鋼製フランジ
   プロセスチューブには高純度石英チューブ（外径80 mm）を使用し、フランジは304ステンレス鋼製です。積み下ろしが容易で、耐酸化性、耐酸性、耐アルカリ性に優れ、二重層シールにより真空およびガス動作に必要なシール性能を確保しています。
9. 熱効率：セラミックファイバー断熱材と二重層空冷炉体
   炉チャンバーは、外層に高温用コットン、内層に高品質セラミックファイバーボードを使用しており、優れた断熱効果を発揮します。チャンバー構造は、機械的原理に基づいたステップ型接合構造を採用した一体型コンパクト設計で、加熱時の応力が均一で熱が逃げにくい構造です。二重層空冷炉体構造により、外表面温度を低く保ちます。
10. 安全保護機能と充実した標準パッケージ
    本炉には過熱保護および熱電対断線保護が備わっています。標準付属品として、チューブプラグ2個、石英チューブ1本、ガスチューブ1本、フランジセット1式、予備シールリング2個、るつぼフック1本、高温用手袋1双、真空ポンプ1台、取扱説明書1冊が含まれます。炉は木箱に梱包され、内部には発泡材が詰められ、炉体はプラスチックフィルムで包まれています。

完全な技術仕様

以下の表は、提供された仕様を再現したものです。

1. 主要技術パラメータ

2. 温度制御システム

3. ガスおよび真空システム

4. 保証、標準付属品、および梱包

実用的な操作上の推奨事項

• サンプルの配置：サンプルをるつぼまたはボートに入れ、石英管内の所定の位置に配置します。積み下ろしには付属のるつぼフックと高温用手袋を使用してください。炉がスライドする間、サンプルの位置は固定されるため、最初にサンプルの位置を定義し、実行ごとに一貫性を保ってください。
• チューブプラグ：プロセスに応じて付属のチューブプラグを使用してください（例：チューブ端部やシール部への熱放射を低減するため）。プロセスに応じた配置については取扱説明書で確認してください。
• 真空操作：ベローズ、ボールバルブ、クランプを介して真空ポンプを接続します。使用前にシールリングを点検し（予備のシールリングが2個付属しています）、炉内の到達真空度が規定の最大10 Pa（冷間時）であることを確認してください。
• ガス操作：MFCの流量を0～300 SCCMの範囲で設定し、入口の圧力計を確認してください。チューブ内の最大ガス圧0.02 MPaを超えないようにし、プロセスに必要なポート以外はすべてボールバルブで閉じておいてください。
• プログラム設定：Yudianタッチスクリーンコントローラーでプロファイルを設定します（最大10プログラム、各30セグメント、昇温速度0～20 °C/min、セグメント時間最大1000時間）。新しいプロファイルを設定する場合や、チューブやサンプルの配置を変更した後は、PIDオートチューニングを実行してください。
• スライド手順：熱処理ステップを開始する準備ができたときにのみ炉本体をサンプル上にスライドさせ、急速冷却への移行が必要な場合はスライドさせて離します。電動ボタン操作で炉本体を移動させ、各実行前に移動経路に障害物がないことを確認してください。
• 温度制限：日常的な作業では、一般的な使用範囲である0～1100 °C以内でプロセスを行ってください。1200 °Cの最大温度は、短時間の互換性のある操作に適用されます。積み下ろしを行う前に、炉がサポートされている条件下で冷却されるのを待ってください。
• 冷却と安全：二重構造の空冷式炉本体の空冷経路を塞がないでください。過昇温防止および熱電対断線保護を有効にし、高温のサンプル、るつぼ、チューブを取り扱う際は高温用手袋を着用してください。
• メンテナンス：石英管とシールリングを定期的に点検し、摩耗したシールを交換してください（予備が付属しています）。また、熱電対とその表示計器を確認してください。炉本体には1年間の保証（消耗品を除く）と生涯テクニカルサポートが付いています。

エンジニアリングFAQ

Q1：スライド式チューブ炉とは何ですか？また、標準的なチューブ炉とどう違いますか？

標準的なチューブ炉では、加熱チャンバーがチューブの周囲に固定されているため、サンプルとチャンバー全体が一緒に温度変化します。TOB-SK2-XY-12TPでは、炉本体がスライド上に設置され、電動ボタン操作で移動する一方、サンプルは石英管内の固定位置に留まります。炉をサンプル上にスライドさせると加熱が始まり、スライドさせて離すと加熱チャンバーに囲まれることなくサンプルが冷却されます。これにより、加熱および冷却の移行が大幅に高速化され、急速熱処理や急冷実験に役立ちます。

Q2：温度範囲はどのくらいで、どのように制御されますか？

最高温度は1200 °Cで、一般的な使用範囲は0～1100 °Cです。加熱はHRE抵抗線によって行われ、温度はフランジの一側にある表示計器を備えたK型熱電対で測定されます。Yudianタッチスクリーンシステムは、PIDオートチューニングを備えた最大10プログラム（各30セグメント）を制御し、制御精度は±1 °C、精度等級は0.25級です。昇温速度は0～20 °C/minの範囲で設定可能で、1セグメントの時間は最大1000時間まで設定できます。

Q3：この炉はどのような雰囲気で動作できますか？

この炉は、真空下またはガスを流しながら運転できます。対応するガスは酸素、窒素、アルゴン、および各種不活性ガスです。入口側にはMFC（0～300 SCCM）を1つ備えたガス入口が1つあり、チューブ内の最大ガス圧力は0.02 MPaを超えてはなりません。真空下では、2段式メカニカルポンプにより、6 x 10⁻² Pa（冷間時）の極限真空が得られ、炉内の最大真空度は10 Pa（冷間時）です。

Q4：真空ポンプは炉に含まれていますか？

はい。標準付属品には、真空ポンプ（2段式メカニカルポンプ）1台のほか、チューブプラグ2個、石英チューブ1本、ガスチューブ1本、フランジセット1式、予備のシールリング2個、るつぼフック1本、耐熱手袋1双、取扱説明書1冊が含まれています。

Q5：チューブと加熱ゾーンの寸法はどのくらいですか？

加熱チューブの外径は80 mm、加熱ゾーンの長さは350 mm（シングルゾーン）です。チューブの材質は高純度石英チューブです。

Q6：チューブの密閉性はどのように確保されていますか？

この炉は、二重シール構造の304ステンレス鋼製フランジを使用しています。このフランジは積み下ろしが容易で、耐酸化性、耐酸性、耐アルカリ性に優れており、真空およびガス運転に必要な密閉性能を維持します。予備のシールリングが2個付属しています。

Q7：この炉にはどのような安全保護機能がありますか？

この炉には、過熱保護機能と熱電対断線保護機能が備わっています。炉体は二重層空冷構造を採用しており、外表面温度を低く保ちます。また、チャンバーの断熱材（外側に高温用コットン、内側に高品質セラミックファイバーボード）が、熱効率と安全な接触条件に寄与しています。

Q8：制御システムにはどのようなデータ機能がありますか？

Yudianタッチスクリーンシステムにより、温度曲線や履歴記録を確認でき、USBインターフェース経由でデータを出力できます。ワンキー操作で自動加熱・自動冷却を開始でき、無人でのプロセス実行が可能です。これは、焼結やアニーリング工程で一般的な長い保持時間（セグメントあたり最大1000時間）に役立ちます。

Q9：保証期間はどのくらいですか？

炉体には1年間の保証が付いていますが、加熱エレメント、石英チューブ、シールリング、熱電対などの消耗品は除きます。生涯にわたる技術サポートが提供されます。

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