(57)【要約】【課題】連続焼成炉において、焼成により発生し、収容容器（１４）の内側に淀んで対流する反応生成ガスを、速やかに効率よく回収する。【解決手段】収容容器（１４）の上方において、収容容器（１４）の搬送方向に対して略直角に伸長し、その中心軸の回りに回転可能に配置され、かつ、炉外と連通する、管状の回収元管（２２）と、回収元管（２２）から下方に向けて突出し、回収元管（２２）に連通して固定され、かつ、その先端が開口する管状の回収細管（２３）とからなるガス回収手段を備え、該ガス回収手段が、回収細管（２３）の先端が、収容容器（１４）の内側において、被焼成物（１３）の直上位置において開口するように配置されている、【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部が開放する収容容器に被焼成物を収容して搬送し、連続的に焼成することにより焼成品を得る連続式焼成炉であって、前記収容容器の上方において、該収容容器の搬送方向に対して略直角に伸長し、その中心軸の回りに回転可能に配置され、かつ、炉外と連通する、管状の回収元管と、該回収元管から下方に向けて突出し、該回収元管に連通して固定され、かつ、その先端が開口する管状の回収細管とからなるガス回収手段を備える連続式焼成炉。
【請求項２】
前記回収細管の先端が、前記収容容器の内側において、前記被焼成物の直上位置において開口するように構成されている、請求項１に記載の連続式焼成炉。
【請求項３】
前記回収元管が、連続式焼成炉の焼成ゾーンのうち、被焼成物と反応ガスとの反応により反応生成ガスが発生する位置に、前記収容容器の搬送方向に複数配置され、各回収元管に複数の回収細管が設けられている、請求項１または２に記載の連続焼成炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部が開放する収容容器に被焼成物を収容して搬送し、連続的に焼成することにより焼成品を得るための連続式焼成炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続式焼成炉には、特開平７−１９０６２７号公報に記載されているように、トンネル炉が用いられている。
【０００３】
連続式焼成炉の基本的な構造を、図４の概略図および図５の断面図で示す。連続式焼成炉の炉体を構成する天井、側壁および炉床は、レンガや耐熱鋼などの耐熱材により形成されている。炉内には、ローラコンベアやベルトコンベアなどの搬送手段が設けられ、被焼成物や、被焼成物を収容した収容容器が、このような搬送手段の上に載置されて、搬入口（１）から搬入され、焼成することにより得られた焼成品が搬出口（２）から搬出される。
【０００４】
炉内は、断面図に示すように、シャッター（１１）や、仕切り板（１２）などの仕切り手段により、昇温ゾーン（８）、焼成ゾーン（９）および徐冷ゾーン（１０）に区分けされ、各ゾーンは、赤外線などを用いた上部ヒータ（６）および下部ヒータ（７）と、それらの温度制御機器（図示せず）とにより、必要な温度管理がなされている。
【０００５】
また、焼成に必要な反応ガスを供給するための反応ガス導入管（４）は、各ゾーンに多数設けられている。一方、搬入口側、すなわち炉体の昇温ゾーン（８）には、反応ガスおよび焼成に伴い生成した反応生成ガスを排気するため、排気管（３）が設けられている。
【０００６】
連続式焼成炉では、反応生成ガスとの逆反応により焼成後の製品が汚染されることがないようにすることが重要である。すなわち、焼成ゾーン（９）における焼成過程で、反応ガスと被焼成物が反応して、反応生成ガスが発生する。このため、炉内の全領域に反応ガスを供給し、反応生成ガスを速やかに炉外に排出することが好ましい。炉内において、反応ガスが行き渡らない領域があると、反応生成ガスの淀みが生じてしまう。かかる反応生成ガスの淀みが存在する領域が焼成ゾーン（９）において存在すると、焼成反応の進行が阻害される。また、徐冷ゾーン（１０）において存在すると、反応生成ガスと焼成物との接触により逆反応が生じ、焼成後の製品が汚染されることになる。
【０００７】
このため、図６に示すように、連続式焼成炉では、排気管（３）からの反応ガスおよび反応生成ガスの排出、さらには徐冷ゾーン（１０）に設けられた反応ガス供給管（２５）からの反応ガスの供給により、搬出口（２）側から搬入口（１）側に向かう反応ガスの流れを生じさせている。すなわち、炉内には、焼成反応に必要とされる以上の量の反応ガスが導入され、反応生成ガスを排出するためにも用いられる。これにより、焼成ゾーン（９）で発生した反応生成ガスは、炉内を水平方向に流れる反応ガスの流れにより、昇温ゾーン（８）に設けられた排気管（３）から排出され、反応生成ガスが焼成ゾーン（９）に滞留したり、徐冷ゾーン（１０）側に流れてしまうことが阻止されている。
【０００８】
さらに、図７および図８に示すように、焼成ゾーン（９）において、反応生成ガスと反応ガスがさらに速やかに交換されるように、焼成ゾーン（９）のうち、被焼成物と反応ガスとの反応により反応生成ガスが発生する位置（５）において、炉体側壁で内壁面の左右に、図示しない反応ガス回収管（１６）を設置するという対策も提案されている。
【特許文献１】特開平７−１９０６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、焼成ゾーンで発生する反応生成ガスを速やかに炉外に排出させ、焼成後の製品との逆反応による汚染を防止するための対策が種々なされているが、未だ焼成後の製品における汚染が十分に阻止されているとはいえない。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、連続焼成炉による被焼成物の焼成に際して、焼成ゾーンで発生する反応生成ガスを、より速やか、かつ的確に炉外に排出させ、焼成後の製品に対して逆反応による汚染が生ずることを十分に阻止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上部が開放する収容容器に被焼成物を収容して搬送し、連続的に焼成することにより焼成品を得る連続式焼成炉に係る。
【００１２】
特に、本発明の連続焼成炉は、前記収容容器の上方において、該収容容器の搬送方向に対して略直角に伸長し、その中心軸の回りに回転可能に配置され、かつ、炉外と連通する、管状の回収元管と、該回収元管から下方に向けて突出し、該回収元管に連通して固定され、かつ、その先端が開口する管状の回収細管とからなるガス回収手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
前記回収細管の先端が、前記収容容器の内側において、前記被焼成物の直上位置において開口するように構成されていることが好ましい。
【００１４】
なお、好ましくは、前記回収元管が、連続式焼成炉の焼成ゾーンのうち、被焼成物と反応ガスとの反応により反応生成ガスが発生する位置に、前記収容容器の搬送方向に複数配置され、各回収元管に複数の回収細管が設けられる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の連続式焼成炉では、炉体内の反応生成ガス発生領域に位置する被焼成物が反応ガスと反応することにより反応生成ガスが発生し、反応生成ガスが反応ガスと入れ替わることで被焼成物の反応が進行していく過程において、速やかに反応生成ガスを排出することができるため、被焼成物の焼成反応を促進し、かつ、逆反応による焼成後の製品の汚染を防止して、生産効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、従来の連続式焼成炉では、次のような現象が起きているとの知見を得た。
【００１７】
すなわち、被焼成物の焼成反応に必要な反応ガスは、各ゾーンに設置された多数の反応ガス導入管から導入され、焼成炉全体を反応ガス雰囲気にする。搬出口に近い徐冷ゾーンで、焼成された焼成品が、焼成ゾーンで発生する反応生成ガスにより汚染されることを防ぐために、従来、炉内全体の反応ガスの流れを、搬出口から搬入口に向くように、反応ガス導入管および排気管を設置している。このように構成することで、被焼成物を収容した収容容器の直上では、ほぼ水平に反応ガスの流れが形成され、炉内における反応生成ガスはかかる反応ガスの流れにより排気管より排出される。
【００１８】
しかしながら、図６に示すように、被焼成物（１３）は搬送中の振動によっても外にこぼれない適度な深さを有する収容容器（１４）内に、平坦にならした状態で搬送されるため、被焼成物（１３）の表面の上方には、収容容器（１４）の縁に囲まれた空間が存在することになる。すなわち、収容容器（１４）の縁と被焼成物（１３）の表面に囲まれた、収容容器（１４）の内側領域は、搬出口から搬入口に向かう水平方向の反応ガスの流れに干渉されることなく、被焼成物（１３）の表面から発生する反応生成ガスが局所的に滞留しやすいといえる。特に、被焼成物（１３）の表面の上方で、収容容器（１４）の縁より下方であり、側壁の内側に近い位置は、水平方向の反応ガスの流れの陰となることから、反応ガスが効率よく回り込むことができず、反応生成ガスの淀み領域となりやすい。
【００１９】
上述の通り、図７および図８に示すように、焼成ゾーン（９）において、反応生成ガスと反応ガスがさらに速やかに交換されるように、焼成ゾーン（９）のうち、被焼成物と反応ガスとの反応により反応生成ガスが発生する位置（５）において、炉体側壁で内壁面の左右に、図示しない反応ガス回収管（１６）を設置し、生成した反応生成ガスを速やかに排出する試みがなされている。
【００２０】
しかしながら、これらはいずれも、搬送される収容容器（１４）と反応ガス回収管（１６）との干渉を回避するために、反応ガス回収管（１６）を側壁に沿って進行方向に伸長するように配置し、反応ガス回収管（１６）の長手方向に沿って、炉内を向くように反応生成ガス回収孔（１７）を開口させている。このため、反応ガス回収管（１６）により回収されるガスは、収容容器（１４）の上方にあるガスとなる。収容容器（１４）の外側に出た反応生成ガスはこれにより回収されるとしても、上述の通り、収容容器の内側の淀みに滞留する反応生成ガスを効率よく回収することは困難であり、このために、かかる反応ガス回収管（１６）の設置によっても、逆反応による焼成後の製品の汚染が十分に防止し得なかったものと考えられる。
【００２１】
そこで、発明者らは、かかる淀み領域に滞留する反応生成ガスを回収することにより、この反応生成ガスを速やかに排出して、反応ガスと交換させることで、被焼成物の焼成反応がさらに促進され、かつ、逆反応による焼成後の製品の汚染を確実に防止できるとの知見を得て、本発明を完成するに至ったものである。
【００２２】
すなわち、本発明は、収容容器の内側から速やかに反応生成ガスを排出させることができ、かつ、搬送される収容容器と干渉することのない、反応ガス回収管を備える点に特徴がある。
【００２３】
図１に、本発明の連続式焼成炉の一実施例を縦断面図（ａ、ｂ）で示す。図２および図３には、図１の一部について、動作を説明図で示す。反応ガスの流れの方向、回収元管の回転方向および、収容容器の搬送方向を、矢印で示す。
【００２４】
回収元管（２２）と回収細管（２３）は、いずれもセラミックス、ステンレスなどの耐熱性の管状の素材から作製される。回収元管（２２）と回収細管（２３）は、通常、一体的に成形されるが、これに限られない。
【００２５】
回収元管（２２）は、両端を連続焼成炉の炉体側壁、もしくは炉体側壁に設けられた連結管（２１）により回転可能に支持されるため、炉内側の幅方向よりも若干長い全長を有する。ただし、連結管（２１）を炉の内方へ突出させるような場合には、これに限られない。
【００２６】
回収細管（２３）が、回収元管（２２）の長手方向にわたって複数設けられ、同一方向に突出する。回収元管（２２）が回転可能に支持されるため、自由状態では、回収細管（２３）は下方に突出することになる。よって、その先端に設けられた開口も下方を向く。
【００２７】
回収元管（２３）は、上述の通り、その両端において、炉体側壁に設けられた連結管（２１）により支持される。連結管（２１）も同様にセラミックス製の管状素材からなることが好ましい。連結管（２１）の内径を回収元管（２３）の外形よりも若干大きくすることにより、回収元管（２３）が回転可能に支持される。
【００２８】
連結管（２１）の一方は、回収元管（２２）と排気装置をつなぐ機能を有することから、炉外に開口を有し、接続配管（２０）に連結される。他方の連結管（２１）は、炉外側の開口は封止される。ただし、両側から反応生成ガスを回収するように、他方の連結管（２１）も排気装置に接続してもよい。
【００２９】
回収元管（２２）と連結管（２１）とのクリアランスにより、吸収効率が若干低下するが、反応生成ガスの回収に支障がなければよい。たとえば、該クリアランスを通じて炉内に戻った反応生成ガスは、回収元管（２２）が収容容器（１４）の上方、すなわち、搬出口から搬入口に向けて水平方向に流れる反応ガスの流れのある位置であることから、その流れにより、昇温ゾーン（８）に設けられた排気管（３）から排出される。
【００３０】
ただし、回収元管（２２）の両端を、耐熱性の素材のシールを伴う軸受により支持して、上記クリアランスからの漏出を防止するようにしてもよい。
【００３１】
本発明のガス回収手段は、搬送される収容容器の上方に配置されるが、回収細管（２３）の先端が、収容容器（１４）の内側において、被焼成物（１３）の直上位置において開口するようにすることが好ましい。
【００３２】
上述の通り、収容容器（１４）内に被焼成物（１３）がこぼれない程度に平坦にされた状態で充填されているため、被焼成物（１３）の表面の上方には、収容容器（１４）の側壁に囲まれた空間が存在する。かかる空間が反応生成ガスの淀みを生じ、その滞留を許容することから、回収細管（２３）の先端を該空間内に存在させることが好ましい。
【００３３】
回収細管（２３）は、収容容器の側壁の上縁から下方側まで伸長することから、この側壁と衝突することになる。なお、収容容器（１４）は、搬送手段によって、０．３ｍｍ／ｓから０．６ｍｍ／ｓ程度の比較的低速度で、搬送される。
【００３４】
しかしながら、回収元管（２２）の両端が、その中心軸を回転軸として回転する自由度を有するように固定されているため、その衝突により、回収細管（２３）は、収容容器（１４）と衝突後、押され続け、回収元管（２２）の回転により、搬送を妨げることなく、収容容器（１４）を通過させることができる。収容容器（１４）の側壁が通過した後、回収細管（２３）は重力により下向きの状態に復元する。
【００３５】
なお、回収元管（２２）、回収細管（２３）、連結管(２１）などのガス回収手段を構成する部材の大きさについては、連続焼成炉の大きさに適合させて適宜変更されるものである。また、回収元管（２２）の配置、回収細管（２３）の開口の位置についても、収容容器（１４）や被焼成物（１３）の充填状態等に基づいて、適宜変更される。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
本実施例では、図１〜図３に示すガス回収手段を設けた連続焼成炉を用い、酸化ニッケルと水酸化リチウムとを焼成した。反応ガスとして酸素を用いた。反応ガスの流れの方向、回収元管の回転方向および、収容容器の搬送方向を、矢印で示す。
【００３７】
連続式焼成炉には、耐火レンガでできた天井、側壁および炉床からなる筒状トンネル（幅約１０００ｍｍ×高さ約１０００ｍｍ）を有する炉体からなり、炉内には、長手方向に等間隔で多数のローラが配置されたローラコンベア（１５）と、多数のゾーンに区画するための仕切り板が多数、設けられている。
【００３８】
さらに、炉体の搬出口側上部には、焼成に必要な反応ガスを供給するための反応ガス導入管（４）が設けられている。また、反応ガス導入管（４）は、各ゾーンの上部に多数設けられ、下方に向けて反応ガスを吹き付けるための噴出し口も、適宜、多数設けられている。
【００３９】
本実施例では、このような構造において、反応ガスが、０．１ｍ／ｓ程度で水平に流れるように反応ガスの供給を設定した。
【００４０】
ガス回収手段として、セラミックス製のものを用いた。回収元管（２２）は、外径がΦ１５ｍｍ、内径がΦ１３ｍｍ、長さが１０００ｍｍであった。また、回収細管（２３）は、外径がΦ５ｍｍ、内径がΦ３ｍｍ、長さが２０ｍｍであった。各回収元管（２２）には、一端から１５０ｍｍ、１５０ｍｍ、１５０ｍｍの位置から、それぞれ６本の回収細管（２３）が、３０ｍｍ間隔で突出している。すなわち、各回収元管（２２）には、合計１８本の回収細管（２３）が設けられている。
【００４１】
収容容器として、セラミック製の匣鉢（３００ｍｍ×３００ｍｍ×１００ｍｍ）を用い、被焼成物（１３）の上面が収容容器（１４）の上縁から４０ｍｍ程度となるように、被焼成物（１３）を充填した。
【００４２】
炉の焼成ゾーン（９）のうち、反応生成ガスが発生するゾーンである反応ゾーン（５）において、炉体の側壁の両側に、その中心軸が８ｃｍ間隔となり、かつ、ローラの最上部（収容容器の底面）より１１０ｍｍの高さとなるように、１６個の内径がΦ２０ｍｍである孔を貫通させ、該孔と炉体の厚さに合わせた、外径がΦ１９ｍｍ、内径がΦ１５．４ｍｍの連結管（２１）をそれぞれの孔に嵌合した。
【００４３】
また、回収元管（２２）の両端をこの連結管（２１）のそれぞれに内嵌させた。回収元管（２２）と連結管（２１）の接続部のクリアランスは０．２ｍｍであった。連結管（２１）の一方に排気装置に接続された接続配管（２０）を絞り嵌めにより内嵌させ、他方の外側の開口はセラミックス製の蓋により封止した。
【００４４】
この状態で、回収細管（２３）の先端開口は、収容容器の上縁から１０ｍｍ下方に開口することになる。
【００４５】
回収細管（２３）の先端における制御風速が約５ｍ／ｓとなるように、排気装置等を調整した。
【００４６】
被焼成物（１３）を充填した収容容器（１４）を３列ごとに、４段の合計１２個、順々に搬送させた。搬送速度は、０．３ｍｍ／Ｓであった。なお、３列の配置は、収容容器の内側に、回収細管（２３）が入り込むように位置させた。
【００４７】
この条件で、焼成を行い、収容容器（１４）の内側における空間に存在する反応ガスを測定可能な反応ガス測定器により、収容容器（１４）内側に存在する酸素の濃度を測定した。その結果、酸素濃度は８６％であった。この数値は、後述する比較例１よりも約１１％、比較例２および３よりも約６％高く、本実施例において、反応生成ガスが効率よく回収されていることが理解される。
【００４８】
（比較例１）
本比較例では、ガス回収手段を設置しなかったこと以外は、実施例１と同様に、酸化ニッケルと水酸化リチウムとを焼成し、同様に反応ガス濃度を測定した。本比較例では、収容容器内側における酸素濃度は約７５％であった。
【００４９】
（比較例２）
図７に示す反応生成ガス回収器を用いたこと以外は、比較例１と同様に、酸化ニッケルと水酸化リチウムとを焼成し、同様に反応ガス濃度を測定した。
【００５０】
なお、反応生成ガス回収器として、炉体側壁の両側に収容容器（１４）の表面と同程度の高さに、長さ１ｍ×幅５ｍｍのスリット形状の孔（１７）を有する、箱型で長さ１ｍの反応生成ガス回収器（１６）を、水平方向に設置した。
【００５１】
本比較例では、収容容器内側における酸素濃度は、約８０％であった。
【００５２】
（比較例３）
図８に示す反応生成ガス回収器を用いたこと以外は、比較例１と同様に、酸化ニッケルと水酸化リチウムとを焼成し、同様に反応ガス濃度を測定した。
【００５３】
なお、反応生成ガス回収器として、長さが約１ｍであり、外径がΦ５０ｍｍであり、内径がΦ４８ｍｍである管に、直径がφ５ｍｍである孔（１９）が５０ｍｍ間隔で開いた反応生成ガス回収器（１８）を、水平方向に設置した。
【００５４】
本比較例では、収容容器内側における酸素濃度は、約８０％であった。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の連続式焼成炉の一実施例を示す縦断面図（ａ、ｂ）である。
【図２】図１の一部について、動作を示す説明図（ａ、ｂ、ｃ）である。
【図３】図１の一部について、動作を示す説明図（ａ、ｂ）である。
【図４】従来の連続式焼成炉を示す概略図である。
【図５】従来の連続式焼成炉を示す断面図である。
【図６】連続式焼成炉内で反応ガスが流れる様子を示した模式図である。
【図７】比較例１の連続式焼成炉を示す断面図（ａ、ｂ）である。
【図８】比較例２の連続式焼成炉を示す断面図（ａ、ｂ）である。
【符号の説明】
【００５６】
１  搬入口
２  搬出口
３  排気管
４  反応ガス導入管
５  反応生成ガスが発生する位置
６  上部ヒータ
７  下部ヒータ
８  昇温ゾーン
９  焼成ゾーン
１０  徐冷ゾーン
１１  シャッター扉
１２  仕切り板
１３  被焼成物
１４  収容容器
１５  ローラコンベア
１６、１８  反応生成ガス回収器
１７、１９  反応生成ガス回収孔
２０  接続配管
２１  連結管
２２  回収元管
２３  回収細管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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