(57)【要約】  本発明は、焼成ムラを抑制しつつ、生産性の向上を実現できる焼成装置を提供することを課題とする。本発明の焼成装置は、内部空間を有しその内部空間において粉体状あるいは粒体状の被処理物（１１）が焼成される炉体（１３）と、前記炉体（１３）の内部空間を搬送される前記被処理物（１１）の上方から雰囲気ガスを噴出する開口を有するガス噴出部（２１）と、前記炉体（１３）の側壁（１３ｃ）から前記ガス噴出部（２１）へ前記雰囲気ガスを供給するガス供給部（１８）と、前記炉体（１３）の内部空間の温度分布を制御する加熱部（２４ａ、２４ｂ）と、を備えることを特徴とする。
2010137286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有しその内部空間において粉体状あるいは粒体状の被処理物が焼成される炉体と、
前記炉体の内部空間を搬送される前記被処理物の上方から雰囲気ガスを噴出する開口を有するガス噴出部と、
前記炉体の側壁から前記ガス噴出部へ前記雰囲気ガスを供給するガス供給部と、
前記炉体の内部空間の温度分布を制御する加熱部と、
を備えることを特徴とする
焼成装置。
【請求項２】
前記炉体の内部空間を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物の表層面と同じ高さの仮想面と前記ガス噴出部との間の距離が３００［ｍｍ］以下であることを特徴とする
請求項１記載の焼成装置。
【請求項３】
前記ガス噴出部の面積をＳ［ｍｍ２］、前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの流量をＱ［ｍｍ３／ｓ］、前記炉体の内部空間を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物の表層面と同じ高さの仮想面と前記ガス噴出部との間の距離をＨ［ｍｍ］、前記仮想面の垂線と前記雰囲気ガスの噴出方向とがなす角度をθ［°］、前記雰囲気ガスの噴出方向の延長線上の前記仮想面における前記雰囲気ガスの流速をＵ［ｍｍ／ｓ］、前記被処理物の飛散が起こる臨界摩擦速度をＵｃ［ｍｍ／ｓ］としたとき、以下の条件１〜条件４のいずれかを満たす構成であることを特徴とする
請求項１もしくは２のいずれかに記載の焼成装置。
（条件１）
Ｕ＝０．０３１５×Ｓ−０．５×Ｑ
Ｈ／ｃｏｓθ≦８０
Ｕ＜Ｕｃ
（条件２）
Ｕ＝（１．６９４＋０．０１０５×Ｈ／ｃｏｓθ）×Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
８０＜Ｈ／ｃｏｓθ≦１５０
Ｕ＜Ｕｃ
（条件３）
Ｕ＝（５．４７６−０．０１４２×Ｈ／ｃｏｓθ）×Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
１５０＜Ｈ／ｃｏｓθ≦３００
Ｕ＜Ｕｃ
（条件４）
Ｕ＝Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
Ｈ／ｃｏｓθ＞３００
Ｕ＜Ｕｃ
【請求項４】
前記炉体の内部空間を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物の焼成前の表層面と同じ高さの基準仮想面と前記ガス噴出部との間の基準距離をＨｏ［ｍｍ］とし、前記被処理物の焼成途中の表層面と同じ高さの変動仮想面と前記ガス噴出部との間の変動距離をＨ’［ｍｍ］とし、前記被処理物の焼成途中の体積変化に起因する前記変動距離の変動幅をΔＨ［ｍｍ］とし、焼成途中の前記被処理物の飛散が起こる臨界摩擦速度をＵｃ’［ｍｍ／ｓ］としたとき、前記条件１〜条件４のいずれかの条件において、前記被処理物の表層面と同じ高さの前記仮想面と前記ガス噴出部との間の距離Ｈ［ｍｍ］、および前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの噴出方向の延長線上の前記仮想面における前記雰囲気ガスの流速Ｕ［ｍｍ／ｓ］が
Ｈ＝Ｈ’＝Ｈｏ＋ΔＨ
Ｕ＜Ｕｃ’
の関係を満たすことを特徴とする
請求項３記載の焼成装置。
【請求項５】
被処理物の搬送方向に直交する方向に、前記雰囲気ガスを噴出する前記開口を有する前記ガス噴出部が複数個設けられていることを特徴とする
請求項１ないし４のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項６】
複数個の前記ガス噴出部は、前記雰囲気ガスを噴出する前記開口の面積が異なるものを含むことを特徴とする
請求項５記載の焼成装置。
【請求項７】
複数個の前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの流量を前記ガス噴出部ごとに制御するガス流量調整部を備えることを特徴とする
請求項５記載の焼成装置。
【請求項８】
複数個の前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの成分混合比を前記ガス噴出部ごとに制御するガス成分調整部を備えることを特徴とする
請求項５記載の焼成装置。
【請求項９】
前記炉体の内部空間を被処理物の搬送方向に沿って焼成プロセスに応じた複数の処理空間に分割する隔壁を備え、前記ガス供給部と前記ガス噴出部と前記加熱部が、焼成プロセスに応じて前記複数の処理空間の全部または一部に設けられていることを特徴とする
請求項１ないし４のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項１０】
前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの流量を前記処理空間単位で制御するガス流量調整部を備えることを特徴とする
請求項９に記載の記載の焼成装置。
【請求項１１】
前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの成分混合比を前記処理空間単位で制御するガス成分調整部を備えることを特徴とする
請求項９に記載の記載の焼成装置。
【請求項１２】
前記炉体の内部空間のガスを、前記炉体の内部空間を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物の上方から吸込む開口を有するガス吸込部と、
前記ガス吸込部へ吸込まれたガスを、前記炉体の側壁から前記炉体の外部へ排出するガス排出部と、
を備え、前記ガス噴出部から噴出される前記雰囲気ガスの流路が前記被処理物の搬送方向と平行になるように、前記ガス噴出部と前記ガス吸込部とが配置されていることを特徴とする
請求項１ないし８のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項１３】
被処理物の搬送方向に直交する方向に、前記炉体の内部空間のガスが吸込まれる前記開口を有する前記ガス吸込部が複数個設けられていることを特徴とする
請求項１２記載の焼成装置。
【請求項１４】
前記炉体の内部空間のガスを、前記炉体の内部空間を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物の上方から吸込むガス吸込部と、
前記ガス吸込部へ吸込まれたガスを、前記炉体の側壁から前記炉体の外部へ排出するガス排出部と、
を備え、前記ガス吸込部と前記ガス排出部は、焼成プロセスに応じて前記複数の処理空間の全部または一部に設けられており、前記ガス噴出部から噴出される前記雰囲気ガスの流路が前記被処理物の搬送方向と平行になるように、前記ガス噴出部と前記ガス吸込部とが配置されていることを特徴とする
請求項９ないし１１のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項１５】
複数個の前記炉体が多段に積層されていることを特徴とする
請求項１ないし１４のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項１６】
前記加熱部は、被処理物の搬送方向に直交する方向に沿った温度分布を均一にするよう構成されていることを特徴とする
請求項１ないし１５のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項１７】
前記加熱部として、被処理物の搬送路を挟んで配置される第１加熱器および第２加熱器を備えることを特徴とする
請求項１ないし１６のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項１８】
前記第１加熱器および前記第２加熱器はそれぞれ被処理物の搬送方向に沿って複数個配置されていることを特徴とする
請求項１７記載の焼成装置。
【請求項１９】
前記第１加熱器および前記第２加熱器の出力をそれぞれ個別に制御する出力調整部を備えることを特徴とする
請求項１７もしくは１８のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項２０】
被処理物の搬送が行われているか否かを検知する検知部と、前記被処理物の搬送が行われていないことが前記検知部により検知されたときに、前記加熱部の出力を低減させ、前記雰囲気ガスの供給流量を低減させる制御部と、を備えることを特徴とする
請求項１ないし１９のいずれかに記載の焼成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉体の内部を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物を焼成する焼成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従前より、焼成と呼ばれる熱処理が広く行われている。焼成は、例えば、金属材料や無機材料で構成される粉体状あるいは粒体状の被処理物に対して、酸化反応や還元反応を伴う合成、不純物の除去、結晶構造の改善、粒子の成長などを目的に行われる。以下、粉体状あるいは粒体状の被処理物は粉体と略記する。【０００３】
少量の粉体を実験室規模で焼成する装置には、バッチ式の小型炉が広く用いられている。一方、大量の粉体を連続的に焼成する装置には、連続搬送式の大型炉が広く用いられている。連続搬送式の装置は、粉体の搬送方法によって幾つかに分類される。【０００４】
粉体を直接搬送する装置の代表的なものとして、ロータリー焼成炉がある。ロータリー焼成炉は、円筒形の炉芯管を回転させる。それにより、炉芯管の内部で粉体を撹拌しながら焼成し且つ搬送することができる。【０００５】
ロータリー焼成炉は、粉体に熱を均一にかけるのに適している。しかし、粉体の腐食性が高い場合、金属製の炉芯管の表面が腐食して剥離し、その剥離した物体が不純物として粉体内に混入するおそれがある。この不純物の混入を防ぐ方法には、頻繁に炉芯管を交換する方法や、炉芯管の表面を白金等の不活性金属やセラミックスで被覆する方法などがある。しかし、これらの方法には、炉芯管にかかるコストが非常に高くなるという問題がある。それらとは別の方法として、炉芯管の材質自体をセラミックスにする方法も考えられる。しかし、熱衝撃により炉芯管が割れるリスクが高く、大型のセラミックス炉芯管を製造するのは困難である。【０００６】
以上の理由から、粉体の腐食性が高い場合は、耐食性を有するセラミックスで作られた箱型または板状の積載部材に粉体を積載して、その粉体を積載した積載部材を搬送する方法が広く用いられている。積載部材の搬送媒体としては、油圧プッシャー（プッシャー炉）、セラミックローラのコンベヤ（ローラハース炉）、金属メッシュベルトのコンベヤ（メッシュベルト炉）などが用いられる（例えば、特許文献１参照。）。【０００７】
また、粉体に限らず、被処理物の焼成を連続的に行う際には、所望の化学反応に必要な雰囲気ガスを炉内に供給する必要がある。望ましくは、雰囲気ガスを全ての被処理物に均一に接触させる。これは、全ての被処理物を均一に焼成するためである。【０００８】
被処理物を均一に焼成するための方法としては、被処理物が積載される載置面に沿って流れる雰囲気ガスの流速が場所によってゼロにならないように雰囲気ガスを供給する方法がある（例えば、特許文献２参照。）。【０００９】
図９は特許文献２に記載された従来の焼成装置の構成を示す断面図である。詳しくは、図９は、被処理物１を積載した積載部材２の搬送方向に垂直な面で炉体３を切断した断面を示している。積載部材２の搬送方向は、図９の紙面垂直方向である。図９に示すように、この焼成装置では、被処理物１を積載した複数個の積載部材２が、炉体３の高さ方向に多段に積層されて、同時に搬送される。また、積載部材２へ向けて雰囲気ガスを噴出するための給気管４が、炉体３の側壁に埋設されており、給気管４の一端であるガス噴出口５が、炉体３の側壁の内面に配置されている。したがって、炉体３の外部で給気管４に供給された雰囲気ガスは、炉体３の一内側面に配置されたガス噴出口５から噴出されて、被処理物１が積載される載置面に沿って流れる。この焼成装置は、炉体３の一内側面から噴出される雰囲気ガスの流速が場所によってゼロにならないように、雰囲気ガスの供給量を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２０３９４７号公報
【特許文献２】特開２００４−１９８０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
箱型または板状の積載部材に積載された被処理物を連続的に焼成する上で大きな問題となるのは、場所ごとに焼成状態の差異（焼成ムラ）が生じることである。この焼成ムラは、被処理物への熱のかかり具合や、被処理物の反応に必要な雰囲気ガスと被処理物との接触の具合が場所によって異なることにより起こる。一般に、過度の焼成ムラは、焼成後の被処理物を用いて製造される各種製品の性能劣化を引き起こす。そのため、焼成ムラを抑制することが強く求められている。【００１２】
特許文献２に記載された従来の焼成装置のように、積載部材を高さ方向に多段に積層することは、生産性を高める上では有用であるが、各段間で積載部材および被処理物の温度に温度ムラが生じる原因となる。この温度ムラは、焼成ムラが生じる要因となる。【００１３】
また、生産性を高めるために、積載部材の搬送方向に沿った積載部材の列を、積載部材の搬送方向と直交する方向に複数本並べて、その多列に並べた複数個の積載部材を同時に搬送することが広く行われている。しかし、特許文献２に記載された従来の焼成装置のように、積載部材の搬送方向に直交する方向に対向する炉体の内側面のうちの一方にガス噴出口が配置された構成では、ガス噴出口に近い位置にある列の被処理物から順次雰囲気ガスと接触して反応していく。そのため、ガス噴出口から遠くなるにつれて雰囲気ガスの組成と流速が変化していく。このように場所によって被処理物と雰囲気ガスとの接触の具合が異なることは、焼成ムラが生じる要因となる。したがって、特許文献２に記載された従来の焼成装置では、焼成ムラを抑制しつつ多列に並べた複数個の積載部材を同時に搬送することができず、生産性を高めることができない。【００１４】
全ての被処理物に均一に雰囲気ガスを接触させる方法の一つとして、全ての場所に潤沢な雰囲気ガスが行き渡るように多量の雰囲気ガスを供給する方法がある。しかしながら、この方法では、被処理物の表層面を流れる雰囲気ガスの流速が過剰になる。そのため、被処理物が粉体である場合に、粉体の飛散が生じて、炉体やヒータなどの焼成装置の構成部材に、飛散した粉体が付着して化学反応が起こり、多大な悪影響が起こる可能性がある。したがって、被処理物の表層面を流れる雰囲気ガスの流速を抑制するために、雰囲気ガスを噴出するガス噴出口を、被処理物の搬送路から遠い位置に配置する必要がある。しかし、これは炉体の内部空間の増大、ひいては焼成装置の大型化を招く。また、多量の雰囲気ガスを供給するので、雰囲気ガスの購入にかかるコストや雰囲気ガスの生成にかかるコストが増大する。【００１５】
上記のような問題から、従来の焼成装置では、焼成ムラを抑制しつつ、生産性を向上させることが困難である。【００１６】
本発明は、上記の問題に鑑み、焼成ムラを抑制しつつ、生産性の向上を実現できる焼成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の焼成装置は、内部空間を有しその内部空間において粉体状あるいは粒体状の被処理物が焼成される炉体と、前記炉体の内部空間を搬送される前記被処理物の上方から雰囲気ガスを噴出する開口を有するガス噴出部と、前記炉体の側壁から前記ガス噴出部へ前記雰囲気ガスを供給するガス供給部と、前記炉体の内部空間の温度分布を制御する加熱部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、焼成ムラを抑制しつつ、生産性の大幅な向上を実現することができる。即ち、多列に並べた複数個の積載部材を同時に搬送することで、生産性の向上を図る場合でも、ガス噴出部が、炉体の内部空間を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物の上方から雰囲気ガスを噴出し、ガス供給部が、炉体の側壁からガス噴出部へ雰囲気ガスを供給するので、全ての場所に潤沢な雰囲気ガスが行き渡るように多量の雰囲気ガスを供給することなく焼成ムラを抑制することができる。さらに、炉体の高さを抑制することができる。よって、炉体を多段に積層しても、焼成装置の高さを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１における焼成装置の一構成例を示す断面図であり、詳しくは、図１（ａ）は本発明の実施の形態１における焼成装置を、粉体が積載された積載部材の搬送方向に垂直な面で切断した断面の一例を示す図、図１（ｂ）は本発明の実施の形態１における焼成装置を、粉体が積載された積載部材の搬送方向に沿った鉛直な面で切断した断面の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１における焼成装置の制御ブロックの一構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１における焼成装置の給気管の一構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における焼成装置の他の構成例を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における焼成装置のガス導入機構の一構成例の概略を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１における焼成装置の炉体内の温度を制御する構成の一例の概略を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１における焼成装置の他の構成例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２における焼成装置の一構成例を示す断面図であり、詳しくは、図８（ａ）は本発明の実施の形態２における焼成装置を、粉体が積載された積載部材の搬送方向に垂直な面で切断した断面の一例を示す図、図８（ｂ）は本発明の実施の形態２における焼成装置を、粉体が積載された積載部材の搬送方向に沿った鉛直な面で切断した断面の一例を示す図である。
【図９】従来の焼成装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、先行して説明した部材に対応する部材には同一符号を付して、適宜説明を省略する。以下の各実施の形態において、粉体状あるいは粒体状の被処理物を粉体と略記する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１（ａ）および図１（ｂ）は本発明の実施の形態１における焼成装置の一構成例を示す断面図である。詳しくは、図１（ａ）は粉体が積載された積載部材の搬送方向に垂直な面で炉体を切断した断面を、図１（ｂ）は粉体が積載された積載部材の搬送方向に沿った鉛直な面で炉体を切断した断面をそれぞれ示している。また、図２は本発明の実施の形態１における焼成装置の制御ブロックの一構成例を示す図である。
【００２２】
この焼成装置は、炉体１３の内部空間で粉体１１を焼成する。炉体１３の内部空間では、積載部材１２が搬送される。積載部材１２は、粉体１１を積載している。この実施の形態では、図１（ｂ）に示すように、水平方向に沿って複数個設置された搬送ローラ１４の回転によって、積載部材１２が水平方向に搬送される。よって、並置された複数個の搬送ローラ１４の上方が積載部材１２の搬送路となる。ここで、水平方向とは、図１（ｂ）の紙面左右方向である。積載部材１２は、図１（ｂ）に矢印で示す搬送方向１５に沿って、図１（ｂ）では左から右へ向かって、図１（ａ）では手前から奥に向かって搬送される。搬送ローラ１４は、図２に示すように搬送コントローラ１６に接続しており、その搬送コントローラ１６によって、搬送ローラ１４の回転動作が制御される。また、搬送コントローラ１６は制御装置１７に接続しており、その制御装置１７によって、搬送ローラ１４の回転数の目標値等が制御される。
【００２３】
この実施の形態では、炉体１３の鉛直方向の高さを７００ｍｍ、炉体１３の鉛直方向および搬送方向１５に直交する横方向の幅を１８００ｍｍとした。また、後述する各ゾーンの搬送方向１５に沿った長さをそれぞれ１５００ｍｍとした。なお、無論、寸法はこれに限定されるものではなく、粉体１１の処理量に応じて適切な大きさに設定する。
【００２４】
図１（ｂ）には、簡便のため積載部材１２を１個だけ記載しているが、複数個の積載部材１２を搬送方向１５に沿って並べて、それらを連続的に搬送することもできる。このようにすれば、搬送方向１５に沿って連続して搬送される各積載部材１２に積載されている各粉体１１を連続的に焼成することができる。積載部材１２は、積載部材同士の衝突を避けるために一定の間隔を空けて並べることも、隙間なく並べることも可能である。
【００２５】
また、図１（ａ）には、搬送方向１５と直交する横方向に３個の積載部材１２が並置されている場合を示している。ここで、横方向とは、図１（ａ）の紙面左右方向である。この場合、横方向に並置された３個の積載部材１２を同時に搬送することができる。このようにすれば、横方向に並置された各積載部材１２に積載されている各粉体１１を同時に焼成することができる。したがって、この実施の形態における焼成装置によれば、搬送方向１５に沿った積載部材１２の列を、搬送方向１５と直交する横方向に３本並べて、その３本の列を成す複数個の積載部材１２を同時に連続して搬送することができる。
【００２６】
続いて、この焼成装置のガス導入機構について説明する。ガス導入機構は、炉体１３の側壁１３ｃから炉体１３の内部空間へ、所望の化学反応に必要な雰囲気ガスを導入する。この実施の形態では、ガス導入機構は、給気管１８と、給気管１８へ雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給源１９と、雰囲気ガス供給源１９から給気管１８へ供給される雰囲気ガスの流量を制御するガス流量調整部２０と、給気管１８に設けられたガス噴出部２１からなる。図２に示すように、雰囲気ガス供給源１９とガス流量調整部２０はそれぞれ制御装置１７に接続しており、その制御装置１７によって、雰囲気ガス供給源１９によるガス供給動作や、ガス流量調整部２０による雰囲気ガスの流量調整動作が制御される。ガス流量調整部２０には、例えばレギュレータやダンパー、ファン等を用いることができる。
【００２７】
ガス供給部としての給気管１８は、図１（ａ）に示すように、炉体１３を横方向から貫通している。給気管１８の炉体１３の内部における位置は、積載部材１２の搬送路の上方であり、この給気管１８は、炉体１３の側壁１３ｃからガス噴出部２１へ雰囲気ガスを供給する。また、この給気管１８は、炉体１３の外部で雰囲気ガス供給源１９に接続している。また、給気管１８には、炉体１３の外部において、ガス流量調整部２０が介装されている。
【００２８】
給気管１８の炉体１３の内部における側面には、複数個のガス噴出部２１が設けられている。ガス噴出部２１は、炉体１３の内部空間を搬送される粉体１１の上方から雰囲気ガスを噴出する。この実施の形態では、ガス噴出部２１は給気管１８の側面に形成された開口であり、その開口から雰囲気ガスが噴出する。詳しくは、炉体１３の内部に配置されたガス噴出部２１は、搬送方向１５に交叉するガス噴出方向２２へ雰囲気ガスを噴出する。したがって、炉体１３の外部から給気管１８を通じてガス噴出部２１へ供給された雰囲気ガスは、ガス噴出部２１から積載部材１２に積載された粉体１１へ向けて噴出される。
【００２９】
図１（ｂ）にガス噴出方向２２の一例を矢印で示す。この実施の形態では、粉体１１の表層面と同じ高さの仮想面２３の垂線とガス噴出方向２２とのなす角度が４５°となるようにガス噴出方向２２を設定した。また、仮想面２３とガス噴出部２１との間の距離を７０ｍｍとした。
【００３０】
図３は給気管１８の詳細を示す図である。この実施の形態では、給気管１８の炉体１３の内部における側面に、６個の円形状のガス噴出部（開口）２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆをそれぞれ１６０ｍｍのピッチで設けた。また、給気管１８の形状を円筒状とし、その円筒の内径を３０ｍｍとした。また、６個のガス噴出部２１ａ〜２１ｆのうち、最も外側に位置するガス噴出部（開口）２１ａ、２１ｆの直径を１３ｍｍ、一つ内側に位置するガス噴出部（開口）２１ｂ、２１ｅの直径を１１ｍｍ、最も内側に位置するガス噴出部（開口）２１ｃ、２１ｄの直径を９ｍｍとした。つまり、内側に位置するガス噴出部（開口）２１ほど、面積を小さく設定した。このように構成すれば、給気管１８の両端からそれぞれ同流量の雰囲気ガスを供給した際に、ガス噴出部２１ａ〜２１ｆから噴出される雰囲気ガスの流量のバラつきを小さくすることが可能となる。
【００３１】
この焼成装置は、複数個のガス噴出部２１ａ〜２１ｆのそれぞれにおいて、以下の条件１〜条件４のいずれかを満たす雰囲気ガスの噴出が実行されるように構成されている。詳しくは、給気管１８へ供給する雰囲気ガスの流量や、給気管１８の内孔の断面積、ガス噴出部（開口）２１の面積、給気管１８やガス噴出部２１の配置、ガス噴出方向２２等を、以下の条件１〜条件４のいずれかが満たされるように設定する。
（条件１）
Ｕ＝０．０３１５×Ｓ−０．５×Ｑ
Ｈ／ｃｏｓθ≦８０
Ｕ＜Ｕｃ
（条件２）
Ｕ＝（１．６９４＋０．０１０５×Ｈ／ｃｏｓθ）×Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
８０＜Ｈ／ｃｏｓθ≦１５０
Ｕ＜Ｕｃ
（条件３）
Ｕ＝（５．４７６−０．０１４２×Ｈ／ｃｏｓθ）×Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
１５０＜Ｈ／ｃｏｓθ≦３００
Ｕ＜Ｕｃ
（条件４）
Ｕ＝Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
Ｈ／ｃｏｓθ＞３００
Ｕ＜Ｕｃ
ここで、Ｓはガス噴出部（開口）２１の面積［ｍｍ２］、Ｑはガス噴出部２１から噴出する雰囲気ガスの流量［ｍｍ３／ｓ］、Ｈは仮想面２３とガス噴出部２１との間の距離［ｍｍ］、θは仮想面２３の垂線とガス噴出方向２２との成す角度［°］、Ｕはガス噴出方向２２の延長線上の仮想面２３における雰囲気ガスの流速［ｍｍ／ｓ］、Ｕｃは粉体１１の飛散が起こる臨界摩擦速度［ｍｍ／ｓ］である。
【００３２】
上記の条件１〜条件４は、様々な条件での数値解析により見出された。詳しくは、上記の条件１〜条件４は、Ｓ、Ｑ、Ｈ、θを様々に変更し、ガス噴出部２１から噴出される雰囲気ガスの流量Ｑと、仮想面２３における雰囲気ガスの流速Ｕとの間の関係を求めることによって見出された。
【００３３】
この実施の形態においては、仮想面２３の垂線とガス噴出方向２２とのなす角度θが４５°、仮想面２３とガス噴出部２１との間の距離Ｈが７０ｍｍであるので、Ｈ／ｃｏｓθは１００ｍｍとなる。また例えば、図３に示すガス噴出部のうち、直径が１１ｍｍのガス噴出部２１ｂ、２１ｅについては、面積Ｓは９５ｍｍ２となる。したがって、６リッター／ｍｉｎすなわち１０００００ｍｍ３／ｓの流量Ｑでガス噴出部２１ｂ、２１ｅから雰囲気ガスが噴出するように給気管１８へ雰囲気ガスを供給すれば、ガス噴出部２１ｂ、２１ｅから噴出する雰囲気ガスの仮想面２３における流速Ｕは２８０ｍｍ／ｓとなる。これは実測値とほぼ一致している。
【００３４】
臨界摩擦速度Ｕｃは、以下の既知の式で求めることができる。
【００３５】
Ｕｃ＝Ａ×｛Ｄｐ×ｇ×（ρｐ−ρａ）／ρａ｝０．５
ここで、Ｄｐは粉体の粒子径［ｍ］、ｇは重力加速度［ｍ／ｓ２］、ρｐは粉体の密度［ｋｇ／ｍ３］、ρａは雰囲気ガスの密度［ｋｇ／ｍ３］である。粒子径の測定には、レーザ回折式の粒度分布測定を用いることができる。また、粒径評価にはメディアン径を用いることができる。Ａは比例定数で、粉体の種類や、隣接する粒子間の結合の状態によって値が異なり、別途実験によって求めることができる。
【００３６】
この実施の形態では、粉体として金属粉を用い、雰囲気ガスとしては酸素を用いる。この実施の形態において焼成対象とする粉体の場合、Ｄｐが１×１０−５ｍ、ρｐが４５００ｋｇ／ｍ３、ρａが０．３６ｋｇ／ｍ３、Ａが０．４であるので、臨界摩擦速度Ｕｃは４４０ｍｍ／ｓとなる。なお、ｇは９．８ｍ／ｓ２である。先述した直径が１１ｍｍのガス噴出部２１ｂ、２１ｅについては、流速Ｕは２８０ｍｍ／ｓであり、臨界摩擦速度Ｕｃを上回らないので、上記の条件を満たす雰囲気ガスの噴出を実行することができる。
【００３７】
このように、全てのガス噴出部２１において上記の条件１〜条件４のいずれかが満たされるように、給気管１８へ供給する雰囲気ガスの流量や、給気管１８の内孔の断面積、ガス噴出部（開口）２１の面積、給気管１８やガス噴出部２１の配置、ガス噴出方向２２等を設定する。これにより、多列に並べた複数個の積載部材１２を同時に連続して搬送することで、生産性の向上を図る場合でも、粉体１１の飛散を抑制しつつ、粉体１１の表層面にムラなく充分な雰囲気ガスを接触させて所望の化学反応を促進させることが可能となる。また、炉体１３の側壁１３ｃや下壁１３ｂにガス噴出部２１を配置した場合に比べて少ないガス供給量でも、粉体１１に接触する雰囲気ガスの濃度を向上させることができる。したがって、雰囲気ガスの購入や雰囲気ガスの生成にかかるコストを低減することが可能となる。
【００３８】
なお、粉体１１の表層面と同じ高さの仮想面２３とガス噴出部２１との間の距離Ｈを長く設定するほど、仮想面２３における雰囲気ガスの流速Ｕは小さくなる。したがって、距離Ｈを長く設定するほど、上記の条件１〜条件４のいずれかを満たすことが容易となる。しかし、距離Ｈを長く設定するほど、炉体１３の内部空間が広がり、焼成に必要な雰囲気ガスの供給量も増大する。そのため、雰囲気ガスの購入にかかるコストや、雰囲気ガスの生成にかかるコスト、雰囲気ガスを炉内で加熱するためのエネルギーコストが増大する。これを防ぐには、距離Ｈは３００ｍｍ以下、より好ましくは２００ｍｍ以下であることが望ましい。
【００３９】
また、給気管１８の構成は図３に示す構成に限定されるものではなく、ガス噴出部２１の配置や個数等は、搬送する積載部材１２の個数や配置、積載する粉体１１の量等に応じて適宜設定する。
【００４０】
また、給気管１８の両端から雰囲気ガスを供給する場合について説明したが、給気管１８の一方の端からのみ雰囲気ガスを供給してもよい。この場合、ガスを供給する端から遠ざかるほどガス噴出部（開口）２１の面積を小さく設定する。このようにすれば、ガス噴出部２１から噴出される雰囲気ガスの流量のバラつきを小さくすることが可能となる。以上のように、搬送方向１５に直交する横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）に対向する炉体１３の側壁１３ｃの少なくとも一方の側から雰囲気ガスを供給することにより、後述する実施の形態２で述べるように、複数個の炉体を多段に積層することが可能となる。
【００４１】
また、複数個のガス噴出部２１に、開口の面積が異なるものを含ませる場合について説明したが、上記の条件１〜条件４のいずれかを満たすのであれば、全ての開口を同一面積としてもよい。
【００４２】
また、給気管１８が円筒状であり、ガス噴出部２１が円形状の開口である場合について説明したが、給気管１８と、給気管１８に設けるガス噴出用の開口の形状はそれらに限定されるものではなく、例えば角型の給気管や角型の開口としてもよい。また、ガス噴出部２１が給気管１８の側面に設けた開口である場合について説明したが、これに限らず、ガス噴出部は、例えば給気管から分岐する枝管としてもよい。この場合、例えば枝管の先端に開口を設ける。雰囲気ガスが噴出する開口の形状は、よほど特殊なものでない限り、上記の条件を適用することができる。特殊な形状としては、例えば渦巻き型や卍型などを挙げることができる。
【００４３】
また、この実施の形態では、搬送方向１５に直交する横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）に３個の積載部材１２を並置して、それらの積載部材１２を同時に搬送する場合について説明したが、上記の条件１〜条件４のいずれかを満たしつつ、横方向に均一なガス噴出を行える限り、横方向に並置する積載部材１２の個数は限定されない。列の数が増えるほど生産性は向上するが、装置の設置スペースが増大し、搬送の難易度や、横方向に均一なガス噴出を行う難易度も高くなる。
【００４４】
また、複数個のガス噴出部に、開口の面積が異なるものを含ませる場合について説明したが、例えば図４に示すように、複数個のガス噴出部２１と、それらのガス噴出部２１に雰囲気ガスをそれぞれ供給する給気管１８を設けると共に、それらのガス噴出部２１からそれぞれ噴出する雰囲気ガスの流量を個別に制御するガス流量調整部２０を、給気管１８ごとに設けてもよい。このようにしても、各ガス噴出部から噴出する雰囲気ガスの流量のバラつきを小さくすることができる。なお、図４には、ガス噴出部２１を２個設けた構成を示したが、無論、ガス噴出部を３個以上設けることもできる。
【００４５】
また、雰囲気ガスが２種以上のガス成分からなる場合には、各ガス成分を供給する各雰囲気ガス供給源ごとにガス流量調整部を設けてもよい。このようにすれば、雰囲気ガスの流量と共に、雰囲気ガスの成分混合比も制御することが可能となる。図５はガス成分混合比を制御できる構成の一例の概略を示す図である。詳しくは、図５は、２種類のガス成分の混合比を制御できる構成を示している。
【００４６】
２種類のガス成分の混合比を制御する場合には、例えば図５に示すように、雰囲気ガス供給源としてガスＡおよびガスＢを個別に貯留するガスボンベ１９ａおよびガスボンベ１９ｂを設けると共に、それらのガスボンベ１９ａ、１９ｂごとにガス流量調整部２０ａ、２０ｂを設けてもよい。ガスボンベ１９ａ、１９ｂには、途中で分岐させた給気管１８を、ガス流量調整部２０ａ、２０ｂを介して接続させる。ガス流量調整部２０ａ、２０ｂにより、給気管１８へ供給する雰囲気ガスの流量の調整と共に、ガス成分の混合比の調整も行うことができる。したがって、これらの２つのガス流量調整部２０ａ、２０ｂによりガス成分調整部が構成される。ガス流量調整部２０ａ、２０ｂには、例えばレギュレータ等を用いることができる。雰囲気ガス供給源はガスボンベに限定されるものではなく、例えばガス発生機等であってもよい。また、無論、雰囲気ガスは２種類のガスからなるものに限定されるものではない。
【００４７】
なお、以上のように各ガス成分を供給する各雰囲気ガス供給源ごとにガス流量調整部２０ａ、２０ｂを設ける構成は、給気管１８が炉体１３の横方向に貫通する構成だけではなく、ガス噴出部２１ごとに給気管１８を設ける構成にも適用させることができる。
【００４８】
続いて、積載部材１２について説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、この実施の形態では、積載部材１２として底面が正方形の箱型容器を用いるが、無論、積載部材１２の形状は特に限定されるものではなく、例えば円筒状の箱型容器や、フチのない板状のもの等を用いることもできる。但し、粉体の流動性が高い場合には、フチのある箱型容器を用いることが望ましい。フチのない板状の積載部材１２では、１個の積載部材に積載可能な粉体の量が制限されて、生産性が低下するためである。
【００４９】
続いて、積載部材１２と給気管１８の材質について説明する。この実施の形態では、積載部材１２と給気管１８の材質に、アルミナ質のセラミックスを用いるが、無論、使用温度条件を満足するものであればよく、例えばジルコニア質のセラミックスや、ＳＵＳやインコネルといった金属製のもの等を用いることもできる。但し、粉体の腐食性が高い場合は、耐食性を有する材質を用いることが望ましい。積載した粉体や飛散した粉体によって、積載部材１２や給気管１８の表面が腐食して剥離し、その剥離した物体が粉体１１内に不純物として混入するおそれがあるためである。
【００５０】
続いて、炉体１３の内部空間の温度分布を制御する加熱部について説明する。この加熱部は、炉体１３の内部空間の温度分布を焼成プロセスに応じた温度分布にする。この実施の形態では、加熱部として、積載部材１２の搬送路を挟んで、上部ヒータ（第１加熱器）２４ａと下部ヒータ（第２加熱器）２４ｂをそれぞれ複数個ずつ設けた。詳しくは、搬送ローラ１４の上方（炉体１３の上壁１３ａ側）にパイプ状の上部ヒータ２４ａが搬送方向１５に沿って複数個配置されており、同様にパイプ状の下部ヒータ２４ｂが搬送ローラ１４の下方（炉体１３の下壁１３ｂ側）に搬送方向１５に沿って複数個配置されている。また、上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂは、搬送方向１５に直交する横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）に上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂの長手方向が平行となるように配置されている。また、上部ヒータ２４ａと下部ヒータ２４ｂは、上部ヒータ２４ａと積載部材１２との間の距離と下部ヒータ２４ｂと積載部材１２との間の距離が等しくなるようにそれぞれ設置されている。これは、積載部材１２の上下方向（表面と裏面）での均熱化を図るためである。
【００５１】
上部ヒータ２４ａと下部ヒータ２４ｂは、図２に示すように、上部ヒータ用の温度コントローラ２５ａと下部ヒータ用の温度コントローラ２５ｂにそれぞれ接続しており、それらの温度コントローラ２５ａ、２５ｂにより、上部ヒータ２４ａと下部ヒータ２４ｂの出力すなわち温度をそれぞれ個別に制御する出力調整部が構成されている。また、温度コントローラ２５ａ、２５ｂは制御装置１７に接続しており、その制御装置１７によって、上部ヒータ２４ａと下部ヒータ２４ｂの温度の目標値等が制御される。
【００５２】
なお、この実施の形態では、上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂとして同形状のものを用いたが、無論、上部ヒータ２４ａと下部ヒータ２４ｂは異なる形状であってもよい。また、上部ヒータ２４ａと下部ヒータ２４ｂは、例えば炉体１３を構成する上壁１３ａと下壁１３ｂにそれぞれ埋め込んでもよい。
【００５３】
また、この実施の形態では、上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂとして、パイプ状のセラミックケース内に抵抗体を収納して成る電気ヒータを用いるが、加熱部（上部ヒータ２４ａ、下部ヒータ２４ｂ）の種類はこれに限定されるものではなく、例えばパネル型の電気ヒータや、ガス燃焼式のヒータなど、種々のヒータを用いることができる。
【００５４】
加熱部（上部ヒータ２４ａ、下部ヒータ２４ｂ）の仕様として重要になるのは、搬送方向１５に直交する横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）における均熱性が高いことである。例えば、セラミックケース内の抵抗体の密度に変化をつけた仕様によって、粉体１１に対して横方向に均一な温度分布が得られるようにしてもよい。詳しくは、熱放射によって温度の低下が生じやすい炉体１３の側壁１３ｃ付近における上部ヒータ２４ａと下部ヒータ２４ｂの温度が増加するように、セラミックケース内の抵抗体の密度に変化をつける。このようにすれば、搬送方向１５に直交する横方向における温度ムラを抑制することができ、焼成ムラを抑制することができる。したがって、搬送方向１５に沿った積載部材１２の列を、搬送方向１５と直交する横方向に複数本並べて、その多列に並べた複数個の積載部材１２を同時に連続して搬送する場合でも、各列間の温度ムラを抑制でき、焼成ムラを抑制することができる。
【００５５】
なお、以上のようにセラミックケース内の抵抗体の密度に変化をつけてもよいが、例えば、加熱部を、搬送方向１５に直交する横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）に沿って設定した複数の個所ごとに温度を制御できる構成としてもよい。図６は横方向に沿って設定した複数の箇所ごとに温度を制御できる構成の一例の概略を示す図である。図６には、温度を制御する箇所を横方向に沿って３箇所設けた構成を示している。
【００５６】
温度を制御する箇所が３箇所の場合には、例えば図６に示すように、ヒータ２４として、パイプ状のセラミックケース２６内に、温度を制御する３箇所に対応させて３つの抵抗体２７を並べた構成の電気ヒータを用い、それら３つの抵抗体２７ごとに温度コントローラ２５を設けてもよい。この場合、３つの抵抗体２７ごとに設けた温度コントローラ２５が、温度を制御する各箇所に設けた温度検出器２８からの信号に基いて温度制御を実行してもよい。温度検出器２８には、例えば熱電対等を用いることができる。このようにしても、搬送方向１５に直交する横方向における温度ムラを抑制することができ、焼成ムラを抑制することができる。さらに、セラミックケース内の抵抗体の密度に変化をつけただけの場合に比べて、より細かい温度制御が可能となる。なお、この場合においても、各抵抗体２７の間で密度に変化をつけてもよい。
【００５７】
続いて、炉体１３について説明する。この実施の形態では、上部ヒータ２４ａの上方の上壁１３ａや、下部ヒータ２４ｂの下方の下壁１３ｂに、断熱壁を用いている。また、炉体１３の水平方向に対向する側壁１３ｃにも、断熱壁を用いている。
【００５８】
続いて、積載部材１２の搬送方法について説明する。この実施の形態では、搬送ローラ１４の回転によって積載部材１２を搬送する。搬送ローラ１４には、粉体１１を積載した積載部材１２の荷重に耐えうる太さ（強度）のものを用いる。また、積載部材１２の落下が生じないように、積載部材１２の搬送方向１５に沿った長さよりも充分に短いピッチで搬送ローラ１４を並べる。但し、搬送ローラ１４が太すぎるか、または搬送ローラ１４を並べるピッチが短すぎると、下部ヒータ２４ｂから積載部材１２への伝熱が妨げられるので、これらを考慮して、適正なローラの太さとピッチを設定することが望ましい。なお、無論、積載部材１２の搬送方法は、搬送ローラ１４の回転によって積載部材を搬送する方法に限定されるものではなく、例えばローラ上の積載部材を油圧プッシャーで押す方法や、メッシュベルトのコンベヤを用いる方法などでもよい。
【００５９】
続いて、仮想面２３の垂線とガス噴出方向２２とのなす角度θについて説明する。この実施の形態では、θが４５°となるようにガス噴出方向２２を設定したが、無論、角度θは４５°に限定されるものではない。例えば角度θが０°となるようにガス噴出方向２２を設定して、粉体１１の表層面に垂直に雰囲気ガスを噴出してもよい。ただし、後に述べるように、雰囲気ガスの流路を搬送方向１５と平行にするという観点では、ガス噴出方向２２は、０°≦θ＜９０°の範囲内で、噴出後の雰囲気ガスが上部ヒータ２４ａなどの障害物に衝突しないように設定することが望ましい。
【００６０】
続いて、この焼成装置のガス排気機構について説明する。粉体１１の焼成は、噴出された雰囲気ガスと粉体１１との接触、並びに上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂから粉体１１への熱の供給によって進行する。その焼成中に、粉体１１に含有される成分の揮発や化学反応によって粉体１１から不要なガスが発生する。この不要なガスが炉体内に滞留すると、粉体１１に所望の化学反応とは逆の反応が起こる可能性がある。したがって、その不要なガスは、雰囲気ガスと共に炉体外に排気する必要がある。
【００６１】
この焼成装置のガス排気機構は、炉体１３の内部に設置されたガス吸込部３０に吸込まれたガスを、炉体１３の側壁１３ｃから炉体１３の外部へ排気する。この実施の形態では、ガス排気機構は、排気管２９と、排気管２９に設けられたガス吸込部３０と、排気管２９を通じてガス吸込部３０へガスを吸込ませると共に、そのガス吸込部３０へ吸込まれるガスの流量を制御するガス排気量調整部３１からなる。図２に示すように、ガス排気量調整部３１は制御装置１７に接続しており、その制御装置１７によって、ガス排気量調整部３１によるガス排気動作が制御される。ガス排気量調整部３１には、例えば排気ファン等を用いることができる。
【００６２】
ガス排出部としての排気管２９は、給気管１８と同様に炉体１３を横方向から貫通する。排気管２９の炉体１３の内部における位置は、積載部材１２の搬送路の上方であり、この排気管２９は、ガス吸込部３０へ吸込まれたガスを、炉体１３の側壁１３ｃから炉体１３の外部へ排出する。また、この排気管２９は、炉体１３の外部でガス排気量調整部３１に接続している。
【００６３】
排気管２９の炉体１３の内部における側面には、炉体１３の内部空間のガスを吸込む複数個のガス吸込部３０が設けられている。ガス吸込部３０は、炉体１３の内部空間を搬送される粉体１１の上方からガスを吸込む。この実施の形態では、ガス吸込部３０は排気管２９の側面に形成された開口であり、その開口からガスが吸込まれる。
【００６４】
排気管２９およびガス吸込部３０の構成や配置は、ガス噴出部２１から噴出する雰囲気ガスの流路が搬送方向１５と平行となるように、給気管１８およびガス噴出部２１の構成や配置に合わせる。また、排気管２９とガス吸込部３０の形状（ガス吸込部３０の開口の形状を含む。）や材質は、給気管１８およびガス噴出部２１と同様の選定基準で選ぶことが望ましい。
【００６５】
この実施の形態では、排気管２９を給気管１８に対して搬送方向１５とは逆方向、すなわち図１（ｂ）の紙面左側の上方に配置する。また、図３に示す給気管１８と同様に、円筒状の排気管２９の側面に複数個の円形状のガス吸込部（開口）３０を設ける。複数個のガス吸込部３０は複数個のガス噴出部２１と横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）における座標が同じ位置に設ける。また、複数個のガス吸込部３０へ吸込まれるガスの流量が均一になるように、複数個のガス吸込部（開口）３０のそれぞれの面積を設定する。つまり、図３に示すガス噴出部２１と同様に、複数個のガス吸込部３０に、開口の面積が異なるものを含ませてもよいし、複数個のガス吸込部３０へ吸込まれるガスの流量のバラつきが許容範囲内であれば、全てのガス吸込部（開口）３０を同一面積としてもよい。
【００６６】
また、ガス吸込部３０においてガスが吸込まれるガス吸込方向３２は、ガス噴出方向２２と同様の理由により、粉体１１の表層面と同じ高さの仮想面２３の垂線とガス吸込方向３２とのなす角度ψが０°≦θ＜９０°の範囲内で、雰囲気ガスの流路が上部ヒータ２４ａなどの障害物に妨げられないように設定することが望ましい。図１（ｂ）にガス吸込方向３２の一例を矢印で示す。ここでは、仮想面２３の垂線とガス吸込方向３２とのなす角度ψが４５°となるようにガス吸込方向３２を設定した。
【００６７】
以上の構成により、複数個のガス噴出部２１からそれぞれ噴出されて複数個のガス吸込部３０へそれぞれ吸込まれる雰囲気ガスの流路は、搬送方向１５とおよそ平行になる。そのため、ガス噴出部に近い位置にある粉体から順次雰囲気ガスに接触して反応していくことに起因する、雰囲気ガスの流路におけるガスの組成と流速の変化が、粉体の搬送方向に沿って起こる。したがって、搬送方向１５に沿った積載部材１２の列を、搬送方向１５と直交する横方向に複数本並べて、その多列に並べた複数個の積載部材１２を同時に連続して搬送する場合に、搬送方向１５に沿って雰囲気ガスの組成と流速が多少変化したとしても、各粉体１１はそれぞれ同じ雰囲気ガスの履歴をたどることになる。これにより、搬送方向１５に直交する横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）などにガスの組成と流速の差異がある場合に比べて、各列間の焼成ムラを抑制することが可能となる。
【００６８】
なお、排気管２９の両端からガスを排気させてもよいし、一方端からガスを排気させてもよい。このように、搬送方向１５に直交する横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）に対向する炉体１３の側壁１３ｃの少なくとも一方の側から、ガス吸込部３０へ吸込まれたガスを炉体１３の外部へ排気する構成とすることにより、後述する実施の形態２で述べるように、複数個の炉体を多段に積層することが可能となる。
【００６９】
また、複数個のガス吸込部３０へ吸込まれるガスの流量を個別に制御可能な構成を採用してもよい。例えば、各ガス吸込部３０付近にガス排気量調整部を設けてもよい。この場合、ガス排気量調整部には、例えばダンパーを用いることができる。または、例えば図７に示すように、複数個のガス吸込部３０と、それらのガス吸込部３０にそれぞれ接続する排気管２９を設けると共に、それらガス吸込部３０へ吸込まれるガスの流量を個別に制御するガス排気量調整部３１を、排気管２９ごとに設けてもよい。なお、図７には、ガス吸込部３０を２個設けた構成を示したが、無論、ガス吸込部を３個以上設けることもできる。この場合、ガス排気量調整部には、例えば排気ファンを用いることができる。また、図７に示す構成において、排気管２９ごとにガス排気量調整部３１を設ける代わりに、各ガス吸込部３０付近にガス排気量調整部を設けてもよい。この場合、ガス排気量調整部には、例えばダンパーを用いることができる。以上のように、複数個のガス吸込部３０へ吸込まれるガスの流量を個別に制御できる構成とすれば、各ガス吸込部３０へ吸込まれるガスの流量のバラつきを確実に小さくすることができる。
【００７０】
焼成装置の炉体１３は、搬送方向１５に沿って、焼成プロセスに応じた複数のゾーン（処理空間）に分割されている。図１（ｂ）には、それらのうちの１つのゾーンの断面を示している。各ゾーンはゾーン隔壁３３で仕切られており、ゾーン隔壁３３には、積載部材１２が通過可能な通過孔３４が設けられている。
【００７１】
前述したガス導入機構や、ガス排気機構、加熱部（上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂ）は、焼成プロセスに応じて複数のゾーンの一部または全部に設ける。例えば、前述した不要なガスが発生しないゾーンにはガス排気機構を設けない構成としてもよい。但し、そのゾーンに隣接するゾーンと雰囲気ガスの種類が同じであることや、そのゾーンが始端または終端のゾーンではないことが条件となる。始端および終端のゾーンには炉体１３の外部への熱気漏れを防ぐためにガス排気機構を設ける必要がある。また粉体１１の急速な冷却を行うゾーンには上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂを設けない構成としてもよい。また、終端のゾーンにはガス導入機構を設けずにガス排気機構のみを設ける構成としてもよい。
【００７２】
以上のように、各ゾーンに対して個別に加熱部（上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂ）を設けることで、粉体の昇温、均熱、冷却などの各ゾーンで行いたい熱供給に合わせて、加熱部の出力を最適化することができる。また、各ゾーンに対して個別にやガス導入機構を設けることで、化学反応を伴う合成、不純物の除去、結晶構造の改善、粒子の成長などの各ゾーンで行いたい熱処理に合わせて、雰囲気ガスの流量の制御や雰囲気ガスの成分混合比の制御を最適に行うことができる。
【００７３】
続いて、搬送検知部３５について説明する。図２に示すように、この焼成装置は搬送検知部３５を備える。搬送検知部３５は、粉体１１の搬送が行われているか否かを検知する。また、搬送検知部３５は、粉体１１の搬送が行われているか否かを示す検知信号を制御装置１７へ送信する。制御部としての制御装置１７は、粉体１１の搬送が行われていないとき、上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂの出力を低減させるための信号を、上部ヒータ用の温度コントローラ２５ａと下部ヒータ用の温度コントローラ２５ｂへ送信すると共に、給気管１８へ供給する雰囲気ガスの供給流量を低減させるための信号を、雰囲気ガス供給源１９および／またはガス流量調整部２０へ送信する。このようにすれば、生産が行われていないときの焼成装置の消費エネルギーを低減し、焼成装置のランニングコストを低減することが可能となる。
【００７４】
また、粉体１１の焼成途中では、焼成の進行によって粉体１１の体積や物性、粒子間の結合力が変化する。したがって、その変化を考慮に入れた変数を上記の条件１〜条件４における各式に代入した上で、全てのゾーンの全てのガス噴出部において上記の条件のいずれかが満たされるように当該焼成装置を構成することが望ましい。
【００７５】
具体的には、上記の条件１〜条件４の各条件において、粉体１１の表層面と同じ高さの仮想面２３とガス噴出部２１との間の距離Ｈ、およびガス噴出方向１７の延長線上の仮想面２３における雰囲気ガスの流速Ｕが
Ｈ＝Ｈ’＝Ｈｏ＋ΔＨ
Ｕ＜Ｕｃ’
の関係を満たすように当該焼成装置を構成する。
【００７６】
ここで、Ｈｏは粉体１１の焼成前の表層面と同じ高さの基準仮想面とガス噴出部２１との間の基準距離［ｍｍ］、Ｈ’は粉体１１の焼成途中の表層面と同じ高さの変動仮想面とガス噴出部２１との間の変動距離［ｍｍ］、ΔＨは粉体１１の焼成途中の体積変化に起因する変動距離Ｈ’の変動幅［ｍｍ］、Ｕｃ’は焼成途中の粉体１１の飛散が起こる臨界摩擦速度［ｍｍ／ｓ］である。焼成途中の粉体１１の飛散が生じる臨界摩擦速度Ｕｃ’は、上記した既知の臨界摩擦速度Ｕｃの式に、焼成途中の粉体１１の物性値（焼成途中の粉体１１の粒子径や密度）および比例定数を代入することで求められる。焼成途中の粉体１１の比例定数は別途実験によって求めることができる。
【００７７】
全てのゾーンの全てのガス噴出部において上記の条件のいずれかを満たすことにより、粉体１１の体積変化により粉体１１の表層面の高さが変化した場合や、粉体１１の物性変化および粒子間の結合力の変化により臨界摩擦速度が変化した場合にも、それらの変化に応じた適正なガス供給を行うことができ、粉体１１の飛散とガス供給のムラを抑制することが可能となる。したがって、搬送方向１５に沿って炉体１３を複数のゾーンに分割すると共に、搬送方向１５に沿った積載部材１２の列を、搬送方向１５と直交する横方向に複数本並べて、その多列に並べた複数個の積載部材１２を同時に連続して搬送する場合においても、全てのゾーンにおいて粉体１１の飛散を抑制しつつ、少ないガス供給量で粉体１１にムラなく充分な雰囲気ガスを接触させることが可能となる。
【００７８】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。図８（ａ）および図８（ｂ）は本発明の実施の形態２における焼成装置の一構成例を示す断面図である。詳しくは、図８（ａ）は粉体が積載された積載部材の搬送方向に垂直な面で多段炉体を切断した断面を、図８（ｂ）は粉体が積載された積載部材の搬送方向に沿った鉛直な面で多段炉体を切断した断面をそれぞれ示している。なお、図８（ａ）および図８（ｂ）において、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す要素と同じ要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００７９】
この焼成装置は、前述した実施の形態１で説明した炉体１３を高さ方向（上下方向）に多段に積層した構成となっている。図８（ａ）および図８（ｂ）には３個の炉体１３が積層されてなる多段炉体３６を示している。但し、積層する段数は３段に限定されるものではなく、焼成装置の設置高さと、床の耐加重が許容する範囲内であれば、何段に積層しても構わない。段数が増えるほど生産性が向上するが、搬送の難易度や、各段に均一にガス供給や熱量供給を行う難易度も高くなる。
【００８０】
各段の炉体１３が備える給気管１８は、炉体１３の外部においてガス導入機構の一部である合流給気管３７に接続しており、合流給気管３７は、前述した実施の形態１と同様に、炉体１３の外部において雰囲気ガス供給源に接続している。また、各段の炉体１３が備える排気管２９は、炉体１３の外部においてガス排気機構の一部である合流排気管３８に接続しており、合流排気管３８は、前述した実施の形態１と同様に、炉体１３の外部においてガス排気量調整部に接続している。
【００８１】
炉体１３は、前述した実施の形態１と同様に、搬送方向１５に沿って複数のゾーンに分割されており、それらのうちの２つのゾーンを図８（ｂ）に示している。合流給気管３７を含むガス導入機構および合流排気管３８を含むガス排気機構はそれぞれゾーン単位で設けられている。
【００８２】
また、前述した実施の形態１と同様に、炉体１３の内部への雰囲気ガスの供給および炉体１３の外部へのガスの排気を炉体１３の側壁１３ｃの少なくとも一方の側から行う構成となっているので、炉体１３の上面および下面にガス導入機構およびガス排気機構を設ける必要がない。よって、炉体１３の高さを抑えることができ、スペースを節約しつつ炉体１３の高さ方向への多段積層が可能となる。
【００８３】
また、上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂの出力をそれぞれ個別に制御する温度コントローラを設けるのが望ましい。そのようにすれば、上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂの出力をそれぞれ最適に制御して、多段炉体３６の上面および下面から外部への熱放射などの影響を回避できる。したがって、各段における積載部材１２および粉体１１の温度ムラを抑制することが可能となる。
【００８４】
この実施の形態２によれば、１個の炉体の内部で積載部材を高さ方向に多段に積層した場合のように各段間で積載部材および粉体の温度ムラやガス供給ムラを起こすことなく、粉体１１の飛散を抑制することができる。したがって、生産性を大幅に向上することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明にかかる焼成装置は、焼成ムラを抑制しつつ、生産性の向上を実現でき、積載部材に積載された被処理物を連続的に熱処理する工程を持つ各分野において有用である。
【図１】
2010137286.tif 000003
【図２】
2010137286.tif 000004
【図３】
2010137286.tif 000005
【図４】
2010137286.tif 000006
【図５】
2010137286.tif 000007
【図６】
2010137286.tif 000008
【図７】
2010137286.tif 000009
【図８】
2010137286.tif 000010
【図９】
2010137286.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月22日(2010.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有しその内部空間において粉体状あるいは粒体状の被処理物が焼成される炉体と、
前記炉体の内部空間を搬送される前記被処理物の上方から雰囲気ガスを噴出する開口を有するガス噴出部と、
前記炉体の側壁から前記ガス噴出部へ前記雰囲気ガスを供給するガス供給部と、
前記炉体の内部空間の温度分布を制御する加熱部と、を備え、
前記ガス噴出部の面積をＳ［ｍｍ２］、前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの流量をＱ［ｍｍ３／ｓ］、前記炉体の内部空間を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物の表層面と同じ高さの仮想面と前記ガス噴出部との間の距離をＨ［ｍｍ］、前記仮想面の垂線と前記雰囲気ガスの噴出方向とがなす角度をθ［°］、前記雰囲気ガスの噴出方向の延長線上の前記仮想面における前記雰囲気ガスの流速をＵ［ｍｍ／ｓ］、前記被処理物の飛散が起こる臨界摩擦速度をＵｃ［ｍｍ／ｓ］としたとき、前記仮想面と前記ガス噴出部との間の距離Ｈが３００［ｍｍ］以下であり、かつ、以下の条件１〜条件４のいずれかを満たす構成であることを特徴とする焼成装置。
（条件１）
Ｕ＝０．０３１５×Ｓ−０．５×Ｑ
Ｈ／ｃｏｓθ≦８０
Ｕ＜Ｕｃ
（条件２）
Ｕ＝（１．６９４＋０．０１０５×Ｈ／ｃｏｓθ）×Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
８０＜Ｈ／ｃｏｓθ≦１５０
Ｕ＜Ｕｃ
（条件３）
Ｕ＝（５．４７６−０．０１４２×Ｈ／ｃｏｓθ）×Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
１５０＜Ｈ／ｃｏｓθ≦３００
Ｕ＜Ｕｃ
（条件４）
Ｕ＝Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
Ｈ／ｃｏｓθ＞３００
Ｕ＜Ｕｃ
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記炉体の内部空間を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物の焼成前の表層面と同じ高さの基準仮想面と前記ガス噴出部との間の基準距離をＨｏ［ｍｍ］とし、前記被処理物の焼成途中の表層面と同じ高さの変動仮想面と前記ガス噴出部との間の変動距離をＨ’［ｍｍ］とし、前記被処理物の焼成途中の体積変化に起因する前記変動距離の変動幅をΔＨ［ｍｍ］とし、焼成途中の前記被処理物の飛散が起こる臨界摩擦速度をＵｃ’［ｍｍ／ｓ］としたとき、前記条件１〜条件４のいずれかの条件において、前記被処理物の表層面と同じ高さの前記仮想面と前記ガス噴出部との間の距離Ｈ［ｍｍ］、および前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの噴出方向の延長線上の前記仮想面における前記雰囲気ガスの流速Ｕ［ｍｍ／ｓ］が
Ｈ＝Ｈ’＝Ｈｏ＋ΔＨ
Ｕ＜Ｕｃ’
の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の焼成装置。
【請求項５】
被処理物の搬送方向に直交する方向に、前記雰囲気ガスを噴出する前記開口を有する前記ガス噴出部が複数個設けられていることを特徴とする請求項４記載の焼成装置。
【請求項６】
複数個の前記ガス噴出部は、前記雰囲気ガスを噴出する前記開口の面積が異なるものを含むことを特徴とする請求項５記載の焼成装置。
【請求項７】
複数個の前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの流量を前記ガス噴出部ごとに制御するガス流量調整部を備えることを特徴とする請求項５記載の焼成装置。
【請求項８】
複数個の前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの成分混合比を前記ガス噴出部ごとに制御するガス成分調整部を備えることを特徴とする請求項５記載の焼成装置。
【請求項９】
前記炉体の内部空間を被処理物の搬送方向に沿って焼成プロセスに応じた複数の処理空間に分割する隔壁を備え、前記ガス供給部と前記ガス噴出部と前記加熱部が、焼成プロセスに応じて前記複数の処理空間の全部または一部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の焼成装置。
【請求項１０】
前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの流量を前記処理空間単位で制御するガス流量調整部を備えることを特徴とする請求項９記載の記載の焼成装置。
【請求項１１】
前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの成分混合比を前記処理空間単位で制御するガス成分調整部を備えることを特徴とする請求項９に記載の記載の焼成装置。
【請求項１２】
前記炉体の内部空間のガスを、前記炉体の内部空間を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物の上方から吸込む開口を有するガス吸込部と、
前記ガス吸込部へ吸込まれたガスを、前記炉体の側壁から前記炉体の外部へ排出するガス排出部と、
を備え、前記ガス噴出部から噴出される前記雰囲気ガスの流路が前記被処理物の搬送方向と平行になるように、前記ガス噴出部と前記ガス吸込部とが配置されていることを特徴とする請求項１記載の焼成装置。
【請求項１３】
被処理物の搬送方向に直交する方向に、前記炉体の内部空間のガスが吸込まれる前記開口を有する前記ガス吸込部が複数個設けられていることを特徴とする請求項１２記載の焼成装置。
【請求項１４】
前記炉体の内部空間のガスを、前記炉体の内部空間を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物の上方から吸込むガス吸込部と、
前記ガス吸込部へ吸込まれたガスを、前記炉体の側壁から前記炉体の外部へ排出するガス排出部と、
を備え、前記ガス吸込部と前記ガス排出部は、焼成プロセスに応じて前記複数の処理空間の全部または一部に設けられており、前記ガス噴出部から噴出される前記雰囲気ガスの流路が前記被処理物の搬送方向と平行になるように、前記ガス噴出部と前記ガス吸込部とが配置されていることを特徴とする請求項９記載の焼成装置。
【請求項１５】
複数個の前記炉体が多段に積層されていることを特徴とする請求項１記載の焼成装置。
【請求項１６】
前記加熱部は、被処理物の搬送方向に直交する方向に沿った温度分布を均一にするよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の焼成装置。
【請求項１７】
前記加熱部として、被処理物の搬送路を挟んで配置される第１加熱器および第２加熱器を備えることを特徴とする請求項１記載の焼成装置。
【請求項１８】
前記第１加熱器および前記第２加熱器はそれぞれ被処理物の搬送方向に沿って複数個配置されていることを特徴とする請求項１７記載の焼成装置。
【請求項１９】
前記第１加熱器および前記第２加熱器の出力をそれぞれ個別に制御する出力調整部を備えることを特徴とする請求項１７記載の焼成装置。
【請求項２０】
被処理物の搬送が行われているか否かを検知する検知部と、前記被処理物の搬送が行われていないことが前記検知部により検知されたときに、前記加熱部の出力を低減させ、前記雰囲気ガスの供給流量を低減させる制御部と、を備えることを特徴とする請求項１記載の焼成装置。
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月24日(2010.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】焼成装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉体の内部を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物を焼成する焼成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従前より、焼成と呼ばれる熱処理が広く行われている。焼成は、例えば、金属材料や無機材料で構成される粉体状あるいは粒体状の被処理物に対して、酸化反応や還元反応を伴う合成、不純物の除去、結晶構造の改善、粒子の成長などを目的に行われる。以下、粉体状あるいは粒体状の被処理物は粉体と略記する。
【０００３】
少量の粉体を実験室規模で焼成する装置には、バッチ式の小型炉が広く用いられている。一方、大量の粉体を連続的に焼成する装置には、連続搬送式の大型炉が広く用いられている。連続搬送式の装置は、粉体の搬送方法によって幾つかに分類される。
【０００４】
粉体を直接搬送する装置の代表的なものとして、ロータリー焼成炉がある。ロータリー焼成炉は、円筒形の炉芯管を回転させる。それにより、炉芯管の内部で粉体を撹拌しながら焼成し且つ搬送することができる。
【０００５】
ロータリー焼成炉は、粉体に熱を均一にかけるのに適している。しかし、粉体の腐食性が高い場合、金属製の炉芯管の表面が腐食して剥離し、その剥離した物体が不純物として粉体内に混入するおそれがある。この不純物の混入を防ぐ方法には、頻繁に炉芯管を交換する方法や、炉芯管の表面を白金等の不活性金属やセラミックスで被覆する方法などがある。しかし、これらの方法には、炉芯管にかかるコストが非常に高くなるという問題がある。それらとは別の方法として、炉芯管の材質自体をセラミックスにする方法も考えられる。しかし、熱衝撃により炉芯管が割れるリスクが高く、大型のセラミックス炉芯管を製造するのは困難である。
【０００６】
以上の理由から、粉体の腐食性が高い場合は、耐食性を有するセラミックスで作られた箱型または板状の積載部材に粉体を積載して、その粉体を積載した積載部材を搬送する方法が広く用いられている。積載部材の搬送媒体としては、油圧プッシャー（プッシャー炉）、セラミックローラのコンベヤ（ローラハース炉）、金属メッシュベルトのコンベヤ（メッシュベルト炉）などが用いられる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、粉体に限らず、被処理物の焼成を連続的に行う際には、所望の化学反応に必要な雰囲気ガスを炉内に供給する必要がある。望ましくは、雰囲気ガスを全ての被処理物に均一に接触させる。これは、全ての被処理物を均一に焼成するためである。
【０００８】
被処理物を均一に焼成するための方法としては、被処理物が積載される載置面に沿って流れる雰囲気ガスの流速が場所によってゼロにならないように雰囲気ガスを供給する方法がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００９】
図９は特許文献２に記載された従来の焼成装置の構成を示す断面図である。詳しくは、図９は、被処理物１を積載した積載部材２の搬送方向に垂直な面で炉体３を切断した断面を示している。積載部材２の搬送方向は、図９の紙面垂直方向である。図９に示すように、この焼成装置では、被処理物１を積載した複数個の積載部材２が、炉体３の高さ方向に多段に積層されて、同時に搬送される。また、積載部材２へ向けて雰囲気ガスを噴出するための給気管４が、炉体３の側壁に埋設されており、給気管４の一端であるガス噴出口５が、炉体３の側壁の内面に配置されている。したがって、炉体３の外部で給気管４に供給された雰囲気ガスは、炉体３の一内側面に配置されたガス噴出口５から噴出されて、被処理物１が積載される載置面に沿って流れる。この焼成装置は、炉体３の一内側面から噴出される雰囲気ガスの流速が場所によってゼロにならないように、雰囲気ガスの供給量を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２０３９４７号公報
【特許文献２】特開２００４−１９８０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
箱型または板状の積載部材に積載された被処理物を連続的に焼成する上で大きな問題となるのは、場所ごとに焼成状態の差異（焼成ムラ）が生じることである。この焼成ムラは、被処理物への熱のかかり具合や、被処理物の反応に必要な雰囲気ガスと被処理物との接触の具合が場所によって異なることにより起こる。一般に、過度の焼成ムラは、焼成後の被処理物を用いて製造される各種製品の性能劣化を引き起こす。そのため、焼成ムラを抑制することが強く求められている。
【００１２】
特許文献２に記載された従来の焼成装置のように、積載部材を高さ方向に多段に積層することは、生産性を高める上では有用であるが、各段間で積載部材および被処理物の温度に温度ムラが生じる原因となる。この温度ムラは、焼成ムラが生じる要因となる。
【００１３】
また、生産性を高めるために、積載部材の搬送方向に沿った積載部材の列を、積載部材の搬送方向と直交する方向に複数本並べて、その多列に並べた複数個の積載部材を同時に搬送することが広く行われている。しかし、特許文献２に記載された従来の焼成装置のように、積載部材の搬送方向に直交する方向に対向する炉体の内側面のうちの一方にガス噴出口が配置された構成では、ガス噴出口に近い位置にある列の被処理物から順次雰囲気ガスと接触して反応していく。そのため、ガス噴出口から遠くなるにつれて雰囲気ガスの組成と流速が変化していく。このように場所によって被処理物と雰囲気ガスとの接触の具合が異なることは、焼成ムラが生じる要因となる。したがって、特許文献２に記載された従来の焼成装置では、焼成ムラを抑制しつつ多列に並べた複数個の積載部材を同時に搬送することができず、生産性を高めることができない。
【００１４】
全ての被処理物に均一に雰囲気ガスを接触させる方法の一つとして、全ての場所に潤沢な雰囲気ガスが行き渡るように多量の雰囲気ガスを供給する方法がある。しかしながら、この方法では、被処理物の表層面を流れる雰囲気ガスの流速が過剰になる。そのため、被処理物が粉体である場合に、粉体の飛散が生じて、炉体やヒータなどの焼成装置の構成部材に、飛散した粉体が付着して化学反応が起こり、多大な悪影響が起こる可能性がある。したがって、被処理物の表層面を流れる雰囲気ガスの流速を抑制するために、雰囲気ガスを噴出するガス噴出口を、被処理物の搬送路から遠い位置に配置する必要がある。しかし、これは炉体の内部空間の増大、ひいては焼成装置の大型化を招く。また、多量の雰囲気ガスを供給するので、雰囲気ガスの購入にかかるコストや雰囲気ガスの生成にかかるコストが増大する。
【００１５】
上記のような問題から、従来の焼成装置では、焼成ムラを抑制しつつ、生産性を向上させることが困難である。
【００１６】
本発明は、上記の問題に鑑み、焼成ムラを抑制しつつ、生産性の向上を実現できる焼成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の焼成装置は、内部空間を有しその内部空間において粉体状あるいは粒体状の被処理物が焼成される炉体と、前記炉体の内部空間を搬送される前記被処理物の上方から雰囲気ガスを噴出する開口を有するガス噴出部と、前記炉体の側壁から前記ガス噴出部へ前記雰囲気ガスを供給するガス供給部と、前記炉体の内部空間の温度分布を制御する加熱部と、を備え、前記ガス噴出部の面積をＳ［ｍｍ２］、前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの流量をＱ［ｍｍ３／ｓ］、前記炉体の内部空間を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物の表層面と同じ高さの仮想面と前記ガス噴出部との間の距離をＨ［ｍｍ］、前記仮想面の垂線と前記雰囲気ガスの噴出方向とがなす角度をθ［°］、前記雰囲気ガスの噴出方向の延長線上の前記仮想面における前記雰囲気ガスの流速をＵ［ｍｍ／ｓ］、前記被処理物の飛散が起こる臨界摩擦速度をＵｃ［ｍｍ／ｓ］としたとき、前記仮想面と前記ガス噴出部との間の距離Ｈが３００［ｍｍ］以下であり、かつ、以下の条件１〜条件４のいずれかを満たす構成であることを特徴とする。
（条件１）
Ｕ＝０．０３１５×Ｓ−０．５×Ｑ
Ｈ／ｃｏｓθ≦８０
Ｕ＜Ｕｃ
（条件２）
Ｕ＝（１．６９４＋０．０１０５×Ｈ／ｃｏｓθ）×Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
８０＜Ｈ／ｃｏｓθ≦１５０
Ｕ＜Ｕｃ
（条件３）
Ｕ＝（５．４７６−０．０１４２×Ｈ／ｃｏｓθ）×Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
１５０＜Ｈ／ｃｏｓθ≦３００
Ｕ＜Ｕｃ
（条件４）
Ｕ＝Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
Ｈ／ｃｏｓθ＞３００
Ｕ＜Ｕｃ
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、焼成ムラを抑制しつつ、生産性の大幅な向上を実現することができる。即ち、多列に並べた複数個の積載部材を同時に搬送することで、生産性の向上を図る場合でも、ガス噴出部が、炉体の内部空間を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物の上方から雰囲気ガスを噴出し、ガス供給部が、炉体の側壁からガス噴出部へ雰囲気ガスを供給するので、全ての場所に潤沢な雰囲気ガスが行き渡るように多量の雰囲気ガスを供給することなく焼成ムラを抑制することができる。さらに、炉体の高さを抑制することができる。よって、炉体を多段に積層しても、焼成装置の高さを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１における焼成装置の一構成例を示す断面図であり、詳しくは、図１（ａ）は本発明の実施の形態１における焼成装置を、粉体が積載された積載部材の搬送方向に垂直な面で切断した断面の一例を示す図、図１（ｂ）は本発明の実施の形態１における焼成装置を、粉体が積載された積載部材の搬送方向に沿った鉛直な面で切断した断面の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１における焼成装置の制御ブロックの一構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１における焼成装置の給気管の一構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における焼成装置の他の構成例を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における焼成装置のガス導入機構の一構成例の概略を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１における焼成装置の炉体内の温度を制御する構成の一例の概略を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１における焼成装置の他の構成例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２における焼成装置の一構成例を示す断面図であり、詳しくは、図８（ａ）は本発明の実施の形態２における焼成装置を、粉体が積載された積載部材の搬送方向に垂直な面で切断した断面の一例を示す図、図８（ｂ）は本発明の実施の形態２における焼成装置を、粉体が積載された積載部材の搬送方向に沿った鉛直な面で切断した断面の一例を示す図である。
【図９】従来の焼成装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、先行して説明した部材に対応する部材には同一符号を付して、適宜説明を省略する。以下の各実施の形態において、粉体状あるいは粒体状の被処理物を粉体と略記する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１（ａ）および図１（ｂ）は本発明の実施の形態１における焼成装置の一構成例を示す断面図である。詳しくは、図１（ａ）は粉体が積載された積載部材の搬送方向に垂直な面で炉体を切断した断面を、図１（ｂ）は粉体が積載された積載部材の搬送方向に沿った鉛直な面で炉体を切断した断面をそれぞれ示している。また、図２は本発明の実施の形態１における焼成装置の制御ブロックの一構成例を示す図である。
【００２２】
この焼成装置は、炉体１３の内部空間で粉体１１を焼成する。炉体１３の内部空間では、積載部材１２が搬送される。積載部材１２は、粉体１１を積載している。この実施の形態では、図１（ｂ）に示すように、水平方向に沿って複数個設置された搬送ローラ１４の回転によって、積載部材１２が水平方向に搬送される。よって、並置された複数個の搬送ローラ１４の上方が積載部材１２の搬送路となる。ここで、水平方向とは、図１（ｂ）の紙面左右方向である。積載部材１２は、図１（ｂ）に矢印で示す搬送方向１５に沿って、図１（ｂ）では左から右へ向かって、図１（ａ）では手前から奥に向かって搬送される。搬送ローラ１４は、図２に示すように搬送コントローラ１６に接続しており、その搬送コントローラ１６によって、搬送ローラ１４の回転動作が制御される。また、搬送コントローラ１６は制御装置１７に接続しており、その制御装置１７によって、搬送ローラ１４の回転数の目標値等が制御される。
【００２３】
この実施の形態では、炉体１３の鉛直方向の高さを７００ｍｍ、炉体１３の鉛直方向および搬送方向１５に直交する横方向の幅を１８００ｍｍとした。また、後述する各ゾーンの搬送方向１５に沿った長さをそれぞれ１５００ｍｍとした。なお、無論、寸法はこれに限定されるものではなく、粉体１１の処理量に応じて適切な大きさに設定する。
【００２４】
図１（ｂ）には、簡便のため積載部材１２を１個だけ記載しているが、複数個の積載部材１２を搬送方向１５に沿って並べて、それらを連続的に搬送することもできる。このようにすれば、搬送方向１５に沿って連続して搬送される各積載部材１２に積載されている各粉体１１を連続的に焼成することができる。積載部材１２は、積載部材同士の衝突を避けるために一定の間隔を空けて並べることも、隙間なく並べることも可能である。
【００２５】
また、図１（ａ）には、搬送方向１５と直交する横方向に３個の積載部材１２が並置されている場合を示している。ここで、横方向とは、図１（ａ）の紙面左右方向である。この場合、横方向に並置された３個の積載部材１２を同時に搬送することができる。このようにすれば、横方向に並置された各積載部材１２に積載されている各粉体１１を同時に焼成することができる。したがって、この実施の形態における焼成装置によれば、搬送方向１５に沿った積載部材１２の列を、搬送方向１５と直交する横方向に３本並べて、その３本の列を成す複数個の積載部材１２を同時に連続して搬送することができる。
【００２６】
続いて、この焼成装置のガス導入機構について説明する。ガス導入機構は、炉体１３の側壁１３ｃから炉体１３の内部空間へ、所望の化学反応に必要な雰囲気ガスを導入する。この実施の形態では、ガス導入機構は、給気管１８と、給気管１８へ雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給源１９と、雰囲気ガス供給源１９から給気管１８へ供給される雰囲気ガスの流量を制御するガス流量調整部２０と、給気管１８に設けられたガス噴出部２１からなる。図２に示すように、雰囲気ガス供給源１９とガス流量調整部２０はそれぞれ制御装置１７に接続しており、その制御装置１７によって、雰囲気ガス供給源１９によるガス供給動作や、ガス流量調整部２０による雰囲気ガスの流量調整動作が制御される。ガス流量調整部２０には、例えばレギュレータやダンパー、ファン等を用いることができる。
【００２７】
ガス供給部としての給気管１８は、図１（ａ）に示すように、炉体１３を横方向から貫通している。給気管１８の炉体１３の内部における位置は、積載部材１２の搬送路の上方であり、この給気管１８は、炉体１３の側壁１３ｃからガス噴出部２１へ雰囲気ガスを供給する。また、この給気管１８は、炉体１３の外部で雰囲気ガス供給源１９に接続している。また、給気管１８には、炉体１３の外部において、ガス流量調整部２０が介装されている。
【００２８】
給気管１８の炉体１３の内部における側面には、複数個のガス噴出部２１が設けられている。ガス噴出部２１は、炉体１３の内部空間を搬送される粉体１１の上方から雰囲気ガスを噴出する。この実施の形態では、ガス噴出部２１は給気管１８の側面に形成された開口であり、その開口から雰囲気ガスが噴出する。詳しくは、炉体１３の内部に配置されたガス噴出部２１は、搬送方向１５に交叉するガス噴出方向２２へ雰囲気ガスを噴出する。したがって、炉体１３の外部から給気管１８を通じてガス噴出部２１へ供給された雰囲気ガスは、ガス噴出部２１から積載部材１２に積載された粉体１１へ向けて噴出される。
【００２９】
図１（ｂ）にガス噴出方向２２の一例を矢印で示す。この実施の形態では、粉体１１の表層面と同じ高さの仮想面２３の垂線とガス噴出方向２２とのなす角度が４５°となるようにガス噴出方向２２を設定した。また、仮想面２３とガス噴出部２１との間の距離を７０ｍｍとした。
【００３０】
図３は給気管１８の詳細を示す図である。この実施の形態では、給気管１８の炉体１３の内部における側面に、６個の円形状のガス噴出部（開口）２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆをそれぞれ１６０ｍｍのピッチで設けた。また、給気管１８の形状を円筒状とし、その円筒の内径を３０ｍｍとした。また、６個のガス噴出部２１ａ〜２１ｆのうち、最も外側に位置するガス噴出部（開口）２１ａ、２１ｆの直径を１３ｍｍ、一つ内側に位置するガス噴出部（開口）２１ｂ、２１ｅの直径を１１ｍｍ、最も内側に位置するガス噴出部（開口）２１ｃ、２１ｄの直径を９ｍｍとした。つまり、内側に位置するガス噴出部（開口）２１ほど、面積を小さく設定した。このように構成すれば、給気管１８の両端からそれぞれ同流量の雰囲気ガスを供給した際に、ガス噴出部２１ａ〜２１ｆから噴出される雰囲気ガスの流量のバラつきを小さくすることが可能となる。
【００３１】
この焼成装置は、複数個のガス噴出部２１ａ〜２１ｆのそれぞれにおいて、以下の条件１〜条件４のいずれかを満たす雰囲気ガスの噴出が実行されるように構成されている。詳しくは、給気管１８へ供給する雰囲気ガスの流量や、給気管１８の内孔の断面積、ガス噴出部（開口）２１の面積、給気管１８やガス噴出部２１の配置、ガス噴出方向２２等を、以下の条件１〜条件４のいずれかが満たされるように設定する。
【００３２】
（条件１）
Ｕ＝０．０３１５×Ｓ−０．５×Ｑ
Ｈ／ｃｏｓθ≦８０
Ｕ＜Ｕｃ
（条件２）
Ｕ＝（１．６９４＋０．０１０５×Ｈ／ｃｏｓθ）×Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
８０＜Ｈ／ｃｏｓθ≦１５０
Ｕ＜Ｕｃ
（条件３）
Ｕ＝（５．４７６−０．０１４２×Ｈ／ｃｏｓθ）×Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
１５０＜Ｈ／ｃｏｓθ≦３００
Ｕ＜Ｕｃ
（条件４）
Ｕ＝Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
Ｈ／ｃｏｓθ＞３００
Ｕ＜Ｕｃ
ここで、Ｓはガス噴出部（開口）２１の面積［ｍｍ２］、Ｑはガス噴出部２１から噴出する雰囲気ガスの流量［ｍｍ３／ｓ］、Ｈは仮想面２３とガス噴出部２１との間の距離［ｍｍ］、θは仮想面２３の垂線とガス噴出方向２２との成す角度［°］、Ｕはガス噴出方向２２の延長線上の仮想面２３における雰囲気ガスの流速［ｍｍ／ｓ］、Ｕｃは粉体１１の飛散が起こる臨界摩擦速度［ｍｍ／ｓ］である。
【００３３】
上記の条件１〜条件４は、様々な条件での数値解析により見出された。詳しくは、上記の条件１〜条件４は、Ｓ、Ｑ、Ｈ、θを様々に変更し、ガス噴出部２１から噴出される雰囲気ガスの流量Ｑと、仮想面２３における雰囲気ガスの流速Ｕとの間の関係を求めることによって見出された。
【００３４】
この実施の形態においては、仮想面２３の垂線とガス噴出方向２２とのなす角度θが４５°、仮想面２３とガス噴出部２１との間の距離Ｈが７０ｍｍであるので、Ｈ／ｃｏｓθは１００ｍｍとなる。また例えば、図３に示すガス噴出部のうち、直径が１１ｍｍのガス噴出部２１ｂ、２１ｅについては、面積Ｓは９５ｍｍ２となる。したがって、６リッター／ｍｉｎすなわち１０００００ｍｍ３／ｓの流量Ｑでガス噴出部２１ｂ、２１ｅから雰囲気ガスが噴出するように給気管１８へ雰囲気ガスを供給すれば、ガス噴出部２１ｂ、２１ｅから噴出する雰囲気ガスの仮想面２３における流速Ｕは２８０ｍｍ／ｓとなる。これは実測値とほぼ一致している。
【００３５】
臨界摩擦速度Ｕｃは、以下の既知の式で求めることができる。
Ｕｃ＝Ａ×｛Ｄｐ×ｇ×（ρｐ−ρａ）／ρａ｝０．５
ここで、Ｄｐは粉体の粒子径［ｍ］、ｇは重力加速度［ｍ／ｓ２］、ρｐは粉体の密度［ｋｇ／ｍ３］、ρａは雰囲気ガスの密度［ｋｇ／ｍ３］である。粒子径の測定には、レーザ回折式の粒度分布測定を用いることができる。また、粒径評価にはメディアン径を用いることができる。Ａは比例定数で、粉体の種類や、隣接する粒子間の結合の状態によって値が異なり、別途実験によって求めることができる。
【００３６】
この実施の形態では、粉体として金属粉を用い、雰囲気ガスとしては酸素を用いる。この実施の形態において焼成対象とする粉体の場合、Ｄｐが１×１０−５ｍ、ρｐが４５００ｋｇ／ｍ３、ρａが０．３６ｋｇ／ｍ３、Ａが０．４であるので、臨界摩擦速度Ｕｃは４４０ｍｍ／ｓとなる。なお、ｇは９．８ｍ／ｓ２である。先述した直径が１１ｍｍのガス噴出部２１ｂ、２１ｅについては、流速Ｕは２８０ｍｍ／ｓであり、臨界摩擦速度Ｕｃを上回らないので、上記の条件を満たす雰囲気ガスの噴出を実行することができる。
【００３７】
このように、全てのガス噴出部２１において上記の条件１〜条件４のいずれかが満たされるように、給気管１８へ供給する雰囲気ガスの流量や、給気管１８の内孔の断面積、ガス噴出部（開口）２１の面積、給気管１８やガス噴出部２１の配置、ガス噴出方向２２等を設定する。これにより、多列に並べた複数個の積載部材１２を同時に連続して搬送することで、生産性の向上を図る場合でも、粉体１１の飛散を抑制しつつ、粉体１１の表層面にムラなく充分な雰囲気ガスを接触させて所望の化学反応を促進させることが可能となる。また、炉体１３の側壁１３ｃや下壁１３ｂにガス噴出部２１を配置した場合に比べて少ないガス供給量でも、粉体１１に接触する雰囲気ガスの濃度を向上させることができる。したがって、雰囲気ガスの購入や雰囲気ガスの生成にかかるコストを低減することが可能となる。
【００３８】
なお、粉体１１の表層面と同じ高さの仮想面２３とガス噴出部２１との間の距離Ｈを長く設定するほど、仮想面２３における雰囲気ガスの流速Ｕは小さくなる。したがって、距離Ｈを長く設定するほど、上記の条件１〜条件４のいずれかを満たすことが容易となる。しかし、距離Ｈを長く設定するほど、炉体１３の内部空間が広がり、焼成に必要な雰囲気ガスの供給量も増大する。そのため、雰囲気ガスの購入にかかるコストや、雰囲気ガスの生成にかかるコスト、雰囲気ガスを炉内で加熱するためのエネルギーコストが増大する。これを防ぐには、距離Ｈは３００ｍｍ以下、より好ましくは２００ｍｍ以下であることが望ましい。
【００３９】
また、給気管１８の構成は図３に示す構成に限定されるものではなく、ガス噴出部２１の配置や個数等は、搬送する積載部材１２の個数や配置、積載する粉体１１の量等に応じて適宜設定する。
【００４０】
また、給気管１８の両端から雰囲気ガスを供給する場合について説明したが、給気管１８の一方の端からのみ雰囲気ガスを供給してもよい。この場合、ガスを供給する端から遠ざかるほどガス噴出部（開口）２１の面積を小さく設定する。このようにすれば、ガス噴出部２１から噴出される雰囲気ガスの流量のバラつきを小さくすることが可能となる。以上のように、搬送方向１５に直交する横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）に対向する炉体１３の側壁１３ｃの少なくとも一方の側から雰囲気ガスを供給することにより、後述する実施の形態２で述べるように、複数個の炉体を多段に積層することが可能となる。
【００４１】
また、複数個のガス噴出部２１に、開口の面積が異なるものを含ませる場合について説明したが、上記の条件１〜条件４のいずれかを満たすのであれば、全ての開口を同一面積としてもよい。
【００４２】
また、給気管１８が円筒状であり、ガス噴出部２１が円形状の開口である場合について説明したが、給気管１８と、給気管１８に設けるガス噴出用の開口の形状はそれらに限定されるものではなく、例えば角型の給気管や角型の開口としてもよい。また、ガス噴出部２１が給気管１８の側面に設けた開口である場合について説明したが、これに限らず、ガス噴出部は、例えば給気管から分岐する枝管としてもよい。この場合、例えば枝管の先端に開口を設ける。雰囲気ガスが噴出する開口の形状は、よほど特殊なものでない限り、上記の条件を適用することができる。特殊な形状としては、例えば渦巻き型や卍型などを挙げることができる。
【００４３】
また、この実施の形態では、搬送方向１５に直交する横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）に３個の積載部材１２を並置して、それらの積載部材１２を同時に搬送する場合について説明したが、上記の条件１〜条件４のいずれかを満たしつつ、横方向に均一なガス噴出を行える限り、横方向に並置する積載部材１２の個数は限定されない。列の数が増えるほど生産性は向上するが、装置の設置スペースが増大し、搬送の難易度や、横方向に均一なガス噴出を行う難易度も高くなる。
【００４４】
また、複数個のガス噴出部に、開口の面積が異なるものを含ませる場合について説明したが、例えば図４に示すように、複数個のガス噴出部２１と、それらのガス噴出部２１に雰囲気ガスをそれぞれ供給する給気管１８を設けるとともに、それらのガス噴出部２１からそれぞれ噴出する雰囲気ガスの流量を個別に制御するガス流量調整部２０を、給気管１８ごとに設けてもよい。このようにしても、各ガス噴出部から噴出する雰囲気ガスの流量のバラつきを小さくすることができる。なお、図４には、ガス噴出部２１を２個設けた構成を示したが、無論、ガス噴出部を３個以上設けることもできる。
【００４５】
また、雰囲気ガスが２種以上のガス成分からなる場合には、各ガス成分を供給する各雰囲気ガス供給源ごとにガス流量調整部を設けてもよい。このようにすれば、雰囲気ガスの流量とともに、雰囲気ガスの成分混合比も制御することが可能となる。図５はガス成分混合比を制御できる構成の一例の概略を示す図である。詳しくは、図５は、２種類のガス成分の混合比を制御できる構成を示している。
【００４６】
２種類のガス成分の混合比を制御する場合には、例えば図５に示すように、雰囲気ガス供給源としてガスＡおよびガスＢを個別に貯留するガスボンベ１９ａおよびガスボンベ１９ｂを設けるとともに、それらのガスボンベ１９ａ、１９ｂごとにガス流量調整部２０ａ、２０ｂを設けてもよい。ガスボンベ１９ａ、１９ｂには、途中で分岐させた給気管１８を、ガス流量調整部２０ａ、２０ｂを介して接続させる。ガス流量調整部２０ａ、２０ｂにより、給気管１８へ供給する雰囲気ガスの流量の調整とともに、ガス成分の混合比の調整も行うことができる。したがって、これらの２つのガス流量調整部２０ａ、２０ｂによりガス成分調整部が構成される。ガス流量調整部２０ａ、２０ｂには、例えばレギュレータ等を用いることができる。雰囲気ガス供給源はガスボンベに限定されるものではなく、例えばガス発生機等であってもよい。また、無論、雰囲気ガスは２種類のガスからなるものに限定されるものではない。
【００４７】
なお、以上のように各ガス成分を供給する各雰囲気ガス供給源ごとにガス流量調整部２０ａ、２０ｂを設ける構成は、給気管１８が炉体１３の横方向に貫通する構成だけではなく、ガス噴出部２１ごとに給気管１８を設ける構成にも適用させることができる。
【００４８】
続いて、積載部材１２について説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、この実施の形態では、積載部材１２として底面が正方形の箱型容器を用いるが、無論、積載部材１２の形状は特に限定されるものではなく、例えば円筒状の箱型容器や、フチのない板状のもの等を用いることもできる。但し、粉体の流動性が高い場合には、フチのある箱型容器を用いることが望ましい。フチのない板状の積載部材１２では、１個の積載部材に積載可能な粉体の量が制限されて、生産性が低下するためである。
【００４９】
続いて、積載部材１２と給気管１８の材質について説明する。この実施の形態では、積載部材１２と給気管１８の材質に、アルミナ質のセラミックスを用いるが、無論、使用温度条件を満足するものであればよく、例えばジルコニア質のセラミックスや、ＳＵＳやインコネルといった金属製のもの等を用いることもできる。但し、粉体の腐食性が高い場合は、耐食性を有する材質を用いることが望ましい。積載した粉体や飛散した粉体によって、積載部材１２や給気管１８の表面が腐食して剥離し、その剥離した物体が粉体１１内に不純物として混入するおそれがあるためである。
【００５０】
続いて、炉体１３の内部空間の温度分布を制御する加熱部について説明する。この加熱部は、炉体１３の内部空間の温度分布を焼成プロセスに応じた温度分布にする。この実施の形態では、加熱部として、積載部材１２の搬送路を挟んで、上部ヒータ（第１加熱器）２４ａと下部ヒータ（第２加熱器）２４ｂをそれぞれ複数個ずつ設けた。詳しくは、搬送ローラ１４の上方（炉体１３の上壁１３ａ側）にパイプ状の上部ヒータ２４ａが搬送方向１５に沿って複数個配置されており、同様にパイプ状の下部ヒータ２４ｂが搬送ローラ１４の下方（炉体１３の下壁１３ｂ側）に搬送方向１５に沿って複数個配置されている。また、上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂは、搬送方向１５に直交する横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）に上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂの長手方向が平行となるように配置されている。また、上部ヒータ２４ａと下部ヒータ２４ｂは、上部ヒータ２４ａと積載部材１２との間の距離と下部ヒータ２４ｂと積載部材１２との間の距離が等しくなるようにそれぞれ設置されている。これは、積載部材１２の上下方向（表面と裏面）での均熱化を図るためである。
【００５１】
上部ヒータ２４ａと下部ヒータ２４ｂは、図２に示すように、上部ヒータ用の温度コントローラ２５ａと下部ヒータ用の温度コントローラ２５ｂにそれぞれ接続しており、それらの温度コントローラ２５ａ、２５ｂにより、上部ヒータ２４ａと下部ヒータ２４ｂの出力すなわち温度をそれぞれ個別に制御する出力調整部が構成されている。また、温度コントローラ２５ａ、２５ｂは制御装置１７に接続しており、その制御装置１７によって、上部ヒータ２４ａと下部ヒータ２４ｂの温度の目標値等が制御される。
【００５２】
なお、この実施の形態では、上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂとして同形状のものを用いたが、無論、上部ヒータ２４ａと下部ヒータ２４ｂは異なる形状であってもよい。また、上部ヒータ２４ａと下部ヒータ２４ｂは、例えば炉体１３を構成する上壁１３ａと下壁１３ｂにそれぞれ埋め込んでもよい。
【００５３】
また、この実施の形態では、上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂとして、パイプ状のセラミックケース内に抵抗体を収納して成る電気ヒータを用いるが、加熱部（上部ヒータ２４ａ、下部ヒータ２４ｂ）の種類はこれに限定されるものではなく、例えばパネル型の電気ヒータや、ガス燃焼式のヒータなど、種々のヒータを用いることができる。
【００５４】
加熱部（上部ヒータ２４ａ、下部ヒータ２４ｂ）の仕様として重要になるのは、搬送方向１５に直交する横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）における均熱性が高いことである。例えば、セラミックケース内の抵抗体の密度に変化をつけた仕様によって、粉体１１に対して横方向に均一な温度分布が得られるようにしてもよい。詳しくは、熱放射によって温度の低下が生じやすい炉体１３の側壁１３ｃ付近における上部ヒータ２４ａと下部ヒータ２４ｂの温度が増加するように、セラミックケース内の抵抗体の密度に変化をつける。このようにすれば、搬送方向１５に直交する横方向における温度ムラを抑制することができ、焼成ムラを抑制することができる。したがって、搬送方向１５に沿った積載部材１２の列を、搬送方向１５と直交する横方向に複数本並べて、その多列に並べた複数個の積載部材１２を同時に連続して搬送する場合でも、各列間の温度ムラを抑制でき、焼成ムラを抑制することができる。
【００５５】
なお、以上のようにセラミックケース内の抵抗体の密度に変化をつけてもよいが、例えば、加熱部を、搬送方向１５に直交する横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）に沿って設定した複数の箇所ごとに温度を制御できる構成としてもよい。図６は横方向に沿って設定した複数の箇所ごとに温度を制御できる構成の一例の概略を示す図である。図６には、温度を制御する箇所を横方向に沿って３箇所設けた構成を示している。
【００５６】
温度を制御する箇所が３箇所の場合には、例えば図６に示すように、ヒータ２４として、パイプ状のセラミックケース２６内に、温度を制御する３箇所に対応させて３つの抵抗体２７を並べた構成の電気ヒータを用い、それら３つの抵抗体２７ごとに温度コントローラ２５を設けてもよい。この場合、３つの抵抗体２７ごとに設けた温度コントローラ２５が、温度を制御する各箇所に設けた温度検出器２８からの信号に基いて温度制御を実行してもよい。温度検出器２８には、例えば熱電対等を用いることができる。このようにしても、搬送方向１５に直交する横方向における温度ムラを抑制することができ、焼成ムラを抑制することができる。さらに、セラミックケース内の抵抗体の密度に変化をつけただけの場合に比べて、より細かい温度制御が可能となる。なお、この場合においても、各抵抗体２７の間で密度に変化をつけてもよい。
【００５７】
続いて、炉体１３について説明する。この実施の形態では、上部ヒータ２４ａの上方の上壁１３ａや、下部ヒータ２４ｂの下方の下壁１３ｂに、断熱壁を用いている。また、炉体１３の水平方向に対向する側壁１３ｃにも、断熱壁を用いている。
【００５８】
続いて、積載部材１２の搬送方法について説明する。この実施の形態では、搬送ローラ１４の回転によって積載部材１２を搬送する。搬送ローラ１４には、粉体１１を積載した積載部材１２の荷重に耐えうる太さ（強度）のものを用いる。また、積載部材１２の落下が生じないように、積載部材１２の搬送方向１５に沿った長さよりも充分に短いピッチで搬送ローラ１４を並べる。但し、搬送ローラ１４が太すぎるか、または搬送ローラ１４を並べるピッチが短すぎると、下部ヒータ２４ｂから積載部材１２への伝熱が妨げられるので、これらを考慮して、適正なローラの太さとピッチを設定することが望ましい。なお、無論、積載部材１２の搬送方法は、搬送ローラ１４の回転によって積載部材を搬送する方法に限定されるものではなく、例えばローラ上の積載部材を油圧プッシャーで押す方法や、メッシュベルトのコンベヤを用いる方法などでもよい。
【００５９】
続いて、仮想面２３の垂線とガス噴出方向２２とのなす角度θについて説明する。この実施の形態では、θが４５°となるようにガス噴出方向２２を設定したが、無論、角度θは４５°に限定されるものではない。例えば角度θが０°となるようにガス噴出方向２２を設定して、粉体１１の表層面に垂直に雰囲気ガスを噴出してもよい。ただし、後に述べるように、雰囲気ガスの流路を搬送方向１５と平行にするという観点では、ガス噴出方向２２は、０°≦θ＜９０°の範囲内で、噴出後の雰囲気ガスが上部ヒータ２４ａなどの障害物に衝突しないように設定することが望ましい。
【００６０】
続いて、この焼成装置のガス排気機構について説明する。粉体１１の焼成は、噴出された雰囲気ガスと粉体１１との接触、並びに上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂから粉体１１への熱の供給によって進行する。その焼成中に、粉体１１に含有される成分の揮発や化学反応によって粉体１１から不要なガスが発生する。この不要なガスが炉体内に滞留すると、粉体１１に所望の化学反応とは逆の反応が起こる可能性がある。したがって、その不要なガスは、雰囲気ガスとともに炉体外に排気する必要がある。
【００６１】
この焼成装置のガス排気機構は、炉体１３の内部に設置されたガス吸込部３０に吸込まれたガスを、炉体１３の側壁１３ｃから炉体１３の外部へ排気する。この実施の形態では、ガス排気機構は、排気管２９と、排気管２９に設けられたガス吸込部３０と、排気管２９を通じてガス吸込部３０へガスを吸込ませるとともに、そのガス吸込部３０へ吸込まれるガスの流量を制御するガス排気量調整部３１からなる。図２に示すように、ガス排気量調整部３１は制御装置１７に接続しており、その制御装置１７によって、ガス排気量調整部３１によるガス排気動作が制御される。ガス排気量調整部３１には、例えば排気ファン等を用いることができる。
【００６２】
ガス排出部としての排気管２９は、給気管１８と同様に炉体１３を横方向から貫通する。排気管２９の炉体１３の内部における位置は、積載部材１２の搬送路の上方であり、この排気管２９は、ガス吸込部３０へ吸込まれたガスを、炉体１３の側壁１３ｃから炉体１３の外部へ排出する。また、この排気管２９は、炉体１３の外部でガス排気量調整部３１に接続している。
【００６３】
排気管２９の炉体１３の内部における側面には、炉体１３の内部空間のガスを吸込む複数個のガス吸込部３０が設けられている。ガス吸込部３０は、炉体１３の内部空間を搬送される粉体１１の上方からガスを吸込む。この実施の形態では、ガス吸込部３０は排気管２９の側面に形成された開口であり、その開口からガスが吸込まれる。
【００６４】
排気管２９およびガス吸込部３０の構成や配置は、ガス噴出部２１から噴出する雰囲気ガスの流路が搬送方向１５と平行となるように、給気管１８およびガス噴出部２１の構成や配置に合わせる。また、排気管２９とガス吸込部３０の形状（ガス吸込部３０の開口の形状を含む。）や材質は、給気管１８およびガス噴出部２１と同様の選定基準で選ぶことが望ましい。
【００６５】
この実施の形態では、排気管２９を給気管１８に対して搬送方向１５とは逆方向、すなわち図１（ｂ）の紙面左側の上方に配置する。また、図３に示す給気管１８と同様に、円筒状の排気管２９の側面に複数個の円形状のガス吸込部（開口）３０を設ける。複数個のガス吸込部３０は複数個のガス噴出部２１と横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）における座標が同じ位置に設ける。また、複数個のガス吸込部３０へ吸込まれるガスの流量が均一になるように、複数個のガス吸込部（開口）３０のそれぞれの面積を設定する。つまり、図３に示すガス噴出部２１と同様に、複数個のガス吸込部３０に、開口の面積が異なるものを含ませてもよいし、複数個のガス吸込部３０へ吸込まれるガスの流量のバラつきが許容範囲内であれば、全てのガス吸込部（開口）３０を同一面積としてもよい。
【００６６】
また、ガス吸込部３０においてガスが吸込まれるガス吸込方向３２は、ガス噴出方向２２と同様の理由により、粉体１１の表層面と同じ高さの仮想面２３の垂線とガス吸込方向３２とのなす角度ψが０°≦θ＜９０°の範囲内で、雰囲気ガスの流路が上部ヒータ２４ａなどの障害物に妨げられないように設定することが望ましい。図１（ｂ）にガス吸込方向３２の一例を矢印で示す。ここでは、仮想面２３の垂線とガス吸込方向３２とのなす角度ψが４５°となるようにガス吸込方向３２を設定した。
【００６７】
以上の構成により、複数個のガス噴出部２１からそれぞれ噴出されて複数個のガス吸込部３０へそれぞれ吸込まれる雰囲気ガスの流路は、搬送方向１５とおよそ平行になる。そのため、ガス噴出部に近い位置にある粉体から順次雰囲気ガスに接触して反応していくことに起因する、雰囲気ガスの流路におけるガスの組成と流速の変化が、粉体の搬送方向に沿って起こる。したがって、搬送方向１５に沿った積載部材１２の列を、搬送方向１５と直交する横方向に複数本並べて、その多列に並べた複数個の積載部材１２を同時に連続して搬送する場合に、搬送方向１５に沿って雰囲気ガスの組成と流速が多少変化したとしても、各粉体１１はそれぞれ同じ雰囲気ガスの履歴をたどることになる。これにより、搬送方向１５に直交する横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）などにガスの組成と流速の差異がある場合に比べて、各列間の焼成ムラを抑制することが可能となる。
【００６８】
なお、排気管２９の両端からガスを排気させてもよいし、一方端からガスを排気させてもよい。このように、搬送方向１５に直交する横方向（図１（ａ）の紙面左右方向）に対向する炉体１３の側壁１３ｃの少なくとも一方の側から、ガス吸込部３０へ吸込まれたガスを炉体１３の外部へ排気する構成とすることにより、後述する実施の形態２で述べるように、複数個の炉体を多段に積層することが可能となる。
【００６９】
また、複数個のガス吸込部３０へ吸込まれるガスの流量を個別に制御可能な構成を採用してもよい。例えば、各ガス吸込部３０付近にガス排気量調整部を設けてもよい。この場合、ガス排気量調整部には、例えばダンパーを用いることができる。または、例えば図７に示すように、複数個のガス吸込部３０と、それらのガス吸込部３０にそれぞれ接続する排気管２９を設けるとともに、それらガス吸込部３０へ吸込まれるガスの流量を個別に制御するガス排気量調整部３１を、排気管２９ごとに設けてもよい。なお、図７には、ガス吸込部３０を２個設けた構成を示したが、無論、ガス吸込部を３個以上設けることもできる。この場合、ガス排気量調整部には、例えば排気ファンを用いることができる。また、図７に示す構成において、排気管２９ごとにガス排気量調整部３１を設ける代わりに、各ガス吸込部３０付近にガス排気量調整部を設けてもよい。この場合、ガス排気量調整部には、例えばダンパーを用いることができる。以上のように、複数個のガス吸込部３０へ吸込まれるガスの流量を個別に制御できる構成とすれば、各ガス吸込部３０へ吸込まれるガスの流量のバラつきを確実に小さくすることができる。
【００７０】
焼成装置の炉体１３は、搬送方向１５に沿って、焼成プロセスに応じた複数のゾーン（処理空間）に分割されている。図１（ｂ）には、それらのうちの１つのゾーンの断面を示している。各ゾーンはゾーン隔壁３３で仕切られており、ゾーン隔壁３３には、積載部材１２が通過可能な通過孔３４が設けられている。
【００７１】
前述したガス導入機構や、ガス排気機構、加熱部（上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂ）は、焼成プロセスに応じて複数のゾーンの一部または全部に設ける。例えば、前述した不要なガスが発生しないゾーンにはガス排気機構を設けない構成としてもよい。但し、そのゾーンに隣接するゾーンと雰囲気ガスの種類が同じであることや、そのゾーンが始端または終端のゾーンではないことが条件となる。始端および終端のゾーンには炉体１３の外部への熱気漏れを防ぐためにガス排気機構を設ける必要がある。また粉体１１の急速な冷却を行うゾーンには上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂを設けない構成としてもよい。また、終端のゾーンにはガス導入機構を設けずにガス排気機構のみを設ける構成としてもよい。
【００７２】
以上のように、各ゾーンに対して個別に加熱部（上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂ）を設けることで、粉体の昇温、均熱、冷却などの各ゾーンで行いたい熱供給に合わせて、加熱部の出力を最適化することができる。また、各ゾーンに対して個別にやガス導入機構を設けることで、化学反応を伴う合成、不純物の除去、結晶構造の改善、粒子の成長などの各ゾーンで行いたい熱処理に合わせて、雰囲気ガスの流量の制御や雰囲気ガスの成分混合比の制御を最適に行うことができる。
【００７３】
続いて、搬送検知部３５について説明する。図２に示すように、この焼成装置は搬送検知部３５を備える。搬送検知部３５は、粉体１１の搬送が行われているか否かを検知する。また、搬送検知部３５は、粉体１１の搬送が行われているか否かを示す検知信号を制御装置１７へ送信する。制御部としての制御装置１７は、粉体１１の搬送が行われていないとき、上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂの出力を低減させるための信号を、上部ヒータ用の温度コントローラ２５ａと下部ヒータ用の温度コントローラ２５ｂへ送信するとともに、給気管１８へ供給する雰囲気ガスの供給流量を低減させるための信号を、雰囲気ガス供給源１９および／またはガス流量調整部２０へ送信する。このようにすれば、生産が行われていないときの焼成装置の消費エネルギーを低減し、焼成装置のランニングコストを低減することが可能となる。
【００７４】
また、粉体１１の焼成途中では、焼成の進行によって粉体１１の体積や物性、粒子間の結合力が変化する。したがって、その変化を考慮に入れた変数を上記の条件１〜条件４における各式に代入した上で、全てのゾーンの全てのガス噴出部において上記の条件のいずれかが満たされるように当該焼成装置を構成することが望ましい。
【００７５】
具体的には、上記の条件１〜条件４の各条件において、粉体１１の表層面と同じ高さの仮想面２３とガス噴出部２１との間の距離Ｈ、およびガス噴出方向１７の延長線上の仮想面２３における雰囲気ガスの流速Ｕが
Ｈ＝Ｈ’＝Ｈｏ＋ΔＨ
Ｕ＜Ｕｃ’
の関係を満たすように当該焼成装置を構成する。
【００７６】
ここで、Ｈｏは粉体１１の焼成前の表層面と同じ高さの基準仮想面とガス噴出部２１との間の基準距離［ｍｍ］、Ｈ’は粉体１１の焼成途中の表層面と同じ高さの変動仮想面とガス噴出部２１との間の変動距離［ｍｍ］、ΔＨは粉体１１の焼成途中の体積変化に起因する変動距離Ｈ’の変動幅［ｍｍ］、Ｕｃ’は焼成途中の粉体１１の飛散が起こる臨界摩擦速度［ｍｍ／ｓ］である。焼成途中の粉体１１の飛散が生じる臨界摩擦速度Ｕｃ’は、上記した既知の臨界摩擦速度Ｕｃの式に、焼成途中の粉体１１の物性値（焼成途中の粉体１１の粒子径や密度）および比例定数を代入することで求められる。焼成途中の粉体１１の比例定数は別途実験によって求めることができる。
【００７７】
全てのゾーンの全てのガス噴出部において上記の条件のいずれかを満たすことにより、粉体１１の体積変化により粉体１１の表層面の高さが変化した場合や、粉体１１の物性変化および粒子間の結合力の変化により臨界摩擦速度が変化した場合にも、それらの変化に応じた適正なガス供給を行うことができ、粉体１１の飛散とガス供給のムラを抑制することが可能となる。したがって、搬送方向１５に沿って炉体１３を複数のゾーンに分割するとともに、搬送方向１５に沿った積載部材１２の列を、搬送方向１５と直交する横方向に複数本並べて、その多列に並べた複数個の積載部材１２を同時に連続して搬送する場合においても、全てのゾーンにおいて粉体１１の飛散を抑制しつつ、少ないガス供給量で粉体１１にムラなく充分な雰囲気ガスを接触させることが可能となる。
【００７８】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。図８（ａ）および図８（ｂ）は本発明の実施の形態２における焼成装置の一構成例を示す断面図である。詳しくは、図８（ａ）は粉体が積載された積載部材の搬送方向に垂直な面で多段炉体を切断した断面を、図８（ｂ）は粉体が積載された積載部材の搬送方向に沿った鉛直な面で多段炉体を切断した断面をそれぞれ示している。なお、図８（ａ）および図８（ｂ）において、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す要素と同じ要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００７９】
この焼成装置は、前述した実施の形態１で説明した炉体１３を高さ方向（上下方向）に多段に積層した構成となっている。図８（ａ）および図８（ｂ）には３個の炉体１３が積層されてなる多段炉体３６を示している。但し、積層する段数は３段に限定されるものではなく、焼成装置の設置高さと、床の耐加重が許容する範囲内であれば、何段に積層しても構わない。段数が増えるほど生産性が向上するが、搬送の難易度や、各段に均一にガス供給や熱量供給を行う難易度も高くなる。
【００８０】
各段の炉体１３が備える給気管１８は、炉体１３の外部においてガス導入機構の一部である合流給気管３７に接続しており、合流給気管３７は、前述した実施の形態１と同様に、炉体１３の外部において雰囲気ガス供給源に接続している。また、各段の炉体１３が備える排気管２９は、炉体１３の外部においてガス排気機構の一部である合流排気管３８に接続しており、合流排気管３８は、前述した実施の形態１と同様に、炉体１３の外部においてガス排気量調整部に接続している。
【００８１】
炉体１３は、前述した実施の形態１と同様に、搬送方向１５に沿って複数のゾーンに分割されており、それらのうちの２つのゾーンを図８（ｂ）に示している。合流給気管３７を含むガス導入機構および合流排気管３８を含むガス排気機構はそれぞれゾーン単位で設けられている。
【００８２】
また、前述した実施の形態１と同様に、炉体１３の内部への雰囲気ガスの供給および炉体１３の外部へのガスの排気を炉体１３の側壁１３ｃの少なくとも一方の側から行う構成となっているので、炉体１３の上面および下面にガス導入機構およびガス排気機構を設ける必要がない。よって、炉体１３の高さを抑えることができ、スペースを節約しつつ炉体１３の高さ方向への多段積層が可能となる。
【００８３】
また、上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂの出力をそれぞれ個別に制御する温度コントローラを設けるのが望ましい。そのようにすれば、上部ヒータ２４ａおよび下部ヒータ２４ｂの出力をそれぞれ最適に制御して、多段炉体３６の上面および下面から外部への熱放射などの影響を回避できる。したがって、各段における積載部材１２および粉体１１の温度ムラを抑制することが可能となる。
【００８４】
この実施の形態２によれば、１個の炉体の内部で積載部材を高さ方向に多段に積層した場合のように各段間で積載部材および粉体の温度ムラやガス供給ムラを起こすことなく、粉体１１の飛散を抑制することができる。したがって、生産性を大幅に向上することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明にかかる焼成装置は、焼成ムラを抑制しつつ、生産性の向上を実現でき、積載部材に積載された被処理物を連続的に熱処理する工程を持つ各分野において有用である。
【符号の説明】
１      被処理物
２      積載部材
３      炉体
４      給気管
５      ガス噴出口
１１      粉体
１２      積載部材
１３      炉体
１３ａ    炉体の上壁
１３ｂ    炉体の下壁
１３ｃ    炉体の側壁
１４      搬送ローラ
１５      搬送方向
１６      搬送コントローラ
１７      制御装置
１８      給気管
１９      雰囲気ガス供給源
１９ａ、１９ｂ    ガスボンベ
２０、２０ａ、２０ｂ      ガス流量調整部
２１、２１ａ〜２１ｆ      ガス噴出部
２２      ガス噴出方向
２３      仮想面
２４      ヒータ
２４ａ    上部ヒータ
２４ｂ    下部ヒータ
２５      温度コントローラ
２５ａ    上部ヒータ用温度コントローラ
２５ｂ    下部ヒータ用温度コントローラ
２６      セラミックケース
２７      抵抗体
２８      温度検出器
２９      排気管
３０      ガス吸込部
３１      ガス排気量調整部
３２      ガス吸込方向
３３      ゾーン隔壁
３４      通過孔
３５      搬送検知部
３６      多段炉体
３７      合流給気管
３８      合流排気管
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有しその内部空間において粉体状あるいは粒体状の被処理物が焼成される炉体と、
前記炉体の内部空間を搬送される前記被処理物の上方から雰囲気ガスを噴出する開口を有するガス噴出部と、
前記炉体の側壁から前記ガス噴出部へ前記雰囲気ガスを供給するガス供給部と、
前記炉体の内部空間の温度分布を制御する加熱部と、を備え、
前記ガス噴出部の面積をＳ［ｍｍ２］、前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの流量をＱ［ｍｍ３／ｓ］、前記炉体の内部空間を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物の表層面と同じ高さの仮想面と前記ガス噴出部との間の距離をＨ［ｍｍ］、前記仮想面の垂線と前記雰囲気ガスの噴出方向とがなす角度をθ［°］、前記雰囲気ガスの噴出方向の延長線上の前記仮想面における前記雰囲気ガスの流速をＵ［ｍｍ／ｓ］、前記被処理物の飛散が起こる臨界摩擦速度をＵｃ［ｍｍ／ｓ］としたとき、前記仮想面と前記ガス噴出部との間の距離Ｈが３００［ｍｍ］以下であり、かつ、以下の条件１〜条件４のいずれかを満たす構成であることを特徴とする焼成装置。
（条件１）
Ｕ＝０．０３１５×Ｓ−０．５×Ｑ
Ｈ／ｃｏｓθ≦８０
Ｕ＜Ｕｃ
（条件２）
Ｕ＝（１．６９４＋０．０１０５×Ｈ／ｃｏｓθ）×Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
８０＜Ｈ／ｃｏｓθ≦１５０
Ｕ＜Ｕｃ
（条件３）
Ｕ＝（５．４７６−０．０１４２×Ｈ／ｃｏｓθ）×Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
１５０＜Ｈ／ｃｏｓθ≦３００
Ｕ＜Ｕｃ
（条件４）
Ｕ＝Ｓ−０．５×Ｑ×ｃｏｓθ／Ｈ
Ｈ／ｃｏｓθ＞３００
Ｕ＜Ｕｃ
【請求項２】
前記炉体の内部空間を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物の焼成前の表層面と同じ高さの基準仮想面と前記ガス噴出部との間の基準距離をＨｏ［ｍｍ］とし、前記被処理物の焼成途中の表層面と同じ高さの変動仮想面と前記ガス噴出部との間の変動距離をＨ’［ｍｍ］とし、前記被処理物の焼成途中の体積変化に起因する前記変動距離の変動幅をΔＨ［ｍｍ］とし、焼成途中の前記被処理物の飛散が起こる臨界摩擦速度をＵｃ’［ｍｍ／ｓ］としたとき、前記条件１〜条件４のいずれかの条件において、前記被処理物の表層面と同じ高さの前記仮想面と前記ガス噴出部との間の距離Ｈ［ｍｍ］、および前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの噴出方向の延長線上の前記仮想面における前記雰囲気ガスの流速Ｕ［ｍｍ／ｓ］が
Ｈ＝Ｈ’＝Ｈｏ＋ΔＨ
Ｕ＜Ｕｃ’
の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の焼成装置。
【請求項３】
被処理物の搬送方向に直交する方向に、前記雰囲気ガスを噴出する前記開口を有する前記ガス噴出部が複数個設けられていることを特徴とする請求項１もしくは２のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項４】
複数個の前記ガス噴出部は、前記雰囲気ガスを噴出する前記開口の面積が異なるものを含むことを特徴とする請求項３記載の焼成装置。
【請求項５】
複数個の前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの流量を前記ガス噴出部ごとに制御するガス流量調整部を備えることを特徴とする請求項３もしくは４のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項６】
複数個の前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの成分混合比を前記ガス噴出部ごとに制御するガス成分調整部を備えることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項７】
前記炉体の内部空間を被処理物の搬送方向に沿って焼成プロセスに応じた複数の処理空間に分割する隔壁を備え、前記ガス供給部と前記ガス噴出部と前記加熱部が、焼成プロセスに応じて前記複数の処理空間の全部または一部に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項８】
前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの流量を前記処理空間単位で制御するガス流量調整部を備えることを特徴とする請求項７記載の焼成装置。
【請求項９】
前記ガス噴出部から噴出する前記雰囲気ガスの成分混合比を前記処理空間単位で制御するガス成分調整部を備えることを特徴とする請求項７もしくは８のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項１０】
前記炉体の内部空間のガスを、前記炉体の内部空間を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物の上方から吸込む開口を有するガス吸込部と、
前記ガス吸込部へ吸込まれたガスを、前記炉体の側壁から前記炉体の外部へ排出するガス排出部と、
を備え、前記ガス噴出部から噴出される前記雰囲気ガスの流路が前記被処理物の搬送方向と平行になるように、前記ガス噴出部と前記ガス吸込部とが配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項１１】
被処理物の搬送方向に直交する方向に、前記炉体の内部空間のガスが吸込まれる前記開口を有する前記ガス吸込部が複数個設けられていることを特徴とする請求項１０記載の焼成装置。
【請求項１２】
前記炉体の内部空間のガスを、前記炉体の内部空間を搬送される粉体状あるいは粒体状の被処理物の上方から吸込むガス吸込部と、
前記ガス吸込部へ吸込まれたガスを、前記炉体の側壁から前記炉体の外部へ排出するガス排出部と、
を備え、前記ガス吸込部と前記ガス排出部は、焼成プロセスに応じて前記複数の処理空間の全部または一部に設けられており、前記ガス噴出部から噴出される前記雰囲気ガスの流路が前記被処理物の搬送方向と平行になるように、前記ガス噴出部と前記ガス吸込部とが配置されていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項１３】
複数個の前記炉体が多段に積層されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項１４】
前記加熱部は、被処理物の搬送方向に直交する方向に沿った温度分布を均一にするよう構成されていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項１５】
前記加熱部として、被処理物の搬送路を挟んで配置される第１加熱器および第２加熱器を備えることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項１６】
前記第１加熱器および前記第２加熱器はそれぞれ被処理物の搬送方向に沿って複数個配置されていることを特徴とする請求項１５記載の焼成装置。
【請求項１７】
前記第１加熱器および前記第２加熱器の出力をそれぞれ個別に制御する出力調整部を備えることを特徴とする請求項１５もしくは１６のいずれかに記載の焼成装置。
【請求項１８】
被処理物の搬送が行われているか否かを検知する検知部と、前記被処理物の搬送が行われていないことが前記検知部により検知されたときに、前記加熱部の出力を低減させ、前記雰囲気ガスの供給流量を低減させる制御部と、を備えることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれかに記載の焼成装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010137286.tif 000012
【図２】
2010137286.tif 000013
【図３】
2010137286.tif 000014
【図４】
2010137286.tif 000015
【図５】
2010137286.tif 000016
【図６】
2010137286.tif 000017
【図７】
2010137286.tif 000018
【図８】
2010137286.tif 000019
【図９】
2010137286.tif 000020
【国際調査報告】
2010137286.tif 000021
2010137286.tif 000022