(57)【要約】      （修正有）【課題】  同じさや内で焼成された被焼成物の特性のばらつきを低減できる焼成炉を提供する。【解決手段】  焼成室内にさや９が導入されると、さやの内部に配された成形体Ｗが焼成される。焼成炉には、焼成室内に還元ガスを供給するガス供給部２１が設けられており、ガス供給部は、焼成室内のさやの内部へガスを供給するためのガス供給管２３ａ等と、ガス供給管等からのガスを、さやの内部に噴出するため、水平面内に配置された複数のガス噴出口２５ａ等とを有し、複数のガス噴出口等から噴出されるガスの状態は、それぞれ個別に制御される。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
さや内に配された被焼成物を焼成する焼成室を画成する炉本体と、
焼成雰囲気を構成するガスを噴出する複数のガス噴出部と、
前記複数のガス噴出部に前記ガスを供給すると共に、前記ガス噴出部における前記ガスの状態を前記ガス噴出部毎に制御するガス制御部と、を備え、
前記複数のガス噴出部は、鉛直方向から見て、所定の水平方向におけるさやの長さよりも短い間隔で配置されていることを特徴とする焼成炉。
【請求項２】
前記焼成室内で前記さやを水平方向に搬送する搬送手段を更に備え、
前記複数のガス噴出部は、鉛直方向から見て、前記搬送手段の搬送方向におけるさやの長さよりも短い間隔で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の焼成炉。
【請求項３】
前記ガス制御部は、所定の水平方向に沿って併設された複数のガス供給管を有し、
前記各ガス噴出部は、前記ガス供給管それぞれに少なくとも１つずつ設けられたガス噴出口を含んでおり、
互いに隣接する前記ガス供給管に設けられた前記ガス噴出口は、前記ガス供給管が併設された方向に交差する方向にずれて配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の焼成炉。
【請求項４】
前記ガス噴出部は、
前記さや内部の中央領域に前記ガスを導入するガス噴出口と、
前記中央領域の周辺領域に前記ガスを導入するガス噴出口と、を含むことを特徴とする請求項１又は２項に記載の焼成炉。
【請求項５】
前記ガス制御部は、前記ガスの状態として、前記ガスに含まれる成分の混合比を制御することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の焼成炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼成炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開平１−５９５８８号公報に記載の焼成炉が知られている。この焼成炉には、さや内に収容された被焼成物がさやごと搬入され、被焼成物は、高温下で焼成雰囲気を構成するガス（以下、「雰囲気ガス」と称する場合もある。）に曝されながら焼成される。このさやには、雰囲気ガスを導入するためのガス導入パイプが、側壁から外方に突出して設けられている。そして、このガス導入パイプから導入された雰囲気ガスが、側壁内側に開口する噴出口から噴出されることで、さや内部に雰囲気ガスが導入され、被焼成物の周囲に雰囲気ガスが送られるようになっている。
【特許文献１】特開平１−５９５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の焼成炉においては、さや内の各領域の雰囲気ガスがすべて同じルートで供給されているので、さや内の領域ごとに個別に雰囲気ガスの流量を調整することはできない。このため、さや内の水平方向での各領域間で被焼成物の焼成条件を十分に均一化することは困難である。その結果、同じさや内で焼成された被焼成物の間での、特性のばらつきを十分に低減できないという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明は、同じさや内で焼成された被焼成物の特性のばらつきを低減することができる焼成炉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】
【０００５】
本発明に係る焼成炉は、さや内に配された被焼成物を焼成する焼成室を画成する炉本体と、焼成雰囲気を構成するガスを噴出する複数のガス噴出部と、複数のガス噴出部にガスを供給すると共に、ガス噴出部におけるガスの状態をガス噴出部毎に制御するガス制御部と、を備え、複数のガス噴出部は、鉛直方向から見て、所定の水平方向におけるさやの長さよりも短い間隔で配置されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る焼成炉では、複数のガス噴出部における雰囲気ガスの状態が、ガス制御部により、ガス噴出部毎に制御される。そして、複数のガス噴出部は、鉛直方向から見て、所定の水平方向におけるさやの長さよりも短い間隔で配置されているので、ガス噴出部の配置位置に対応して雰囲気ガスの状態が変わることとなる。この結果、さや内部の各領域での焼成条件を個別に調整することができ、さや内部の各領域で焼成される被焼成物の特性のばらつきを低減することができる。
【０００７】
また、焼成室内でさやを水平方向に搬送する搬送手段を更に備え、複数のガス噴出部は、鉛直方向から見て、搬送手段の搬送方向におけるさやの長さよりも短い間隔で配置されていることが好ましい。この場合、搬送されるさや内部の各領域に雰囲気ガスを適切に導入することができる。
【０００８】
また、ガス制御部は、所定の水平方向に沿って併設された複数のガス供給管を有し、各ガス噴出部は、ガス供給管それぞれに少なくとも１つずつ設けられたガス噴出口を含んでおり、互いに隣接するガス供給管に設けられたガス噴出口は、ガス供給管が併設された方向に交差する方向にずれて配置されていることが好ましい。この場合、さや内部の各領域に対して、雰囲気ガスを適切に導入することができる。
【０００９】
また、ガス噴出部は、さや内部の中央領域にガスを導入するガス噴出口と、中央領域の周辺領域にガスを導入するガス噴出口と、を含むことが好ましい。この場合、さや内部の中央領域の焼成条件とその周辺領域の焼成条件とを個別に調整することができる。
【００１０】
また、ガス制御部は、ガスの状態として、ガスに含まれる成分の混合比を制御することが好ましい。この場合、焼成条件をより一層適切に調整することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の焼成炉によれば、同じさや内で焼成される被焼成物の特性のばらつきを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る焼成炉の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１に示すように、焼成炉１は、例えば、リング状のセラミック成形体（被焼成物）等の焼成に用いられる焼成炉である。この焼成炉１は、耐火性煉瓦からなる炉本体５を備えており、炉本体５は、セラミック成形体を焼成するための焼成室３を画成している。焼成室３は、水平方向に直状に延び、外部に開口した焼成室入口３ａ及び焼成室出口３ｂとを有している。
【００１４】
焼成室３内には、複数のローラ４ａが搬送方向Ａに沿って配列されて構成されたローラコンベア（搬送手段）４が設けられている。ローラコンベア４は、被搬送物を、焼成室入口３ａから焼成室出口３ｂまで１４時間掛けて矢印Ａ方向に移動させるように設定されている。焼成室３の上下には、焼成室３内を高温にするためのヒータ６が設けられている。そして、焼成室３は、図２に示す焼成室３内の温度プロファイルのように、１４００℃まで６時間掛けて上昇する上昇区間と、１４００℃が２時間維持される安定区間と、その後常温まで６時間掛けて下降する冷却区間と、に区分されている。
【００１５】
図３に示すように、焼成工程にあっては、セラミック成形体Ｗは、棒７によって串刺し状に整列され保持されている。そして、成形体Ｗを保持した棒７が、無底状に形成されたさや９の側壁９ａと側壁９ｂとの間に架け渡されることで、成形体Ｗが、さや９の内部空間１７に配されている。なお、側壁９ａ，９ｂの上面には、架け渡された棒７を位置決めし固定するためのＶ溝９ｃが設けられている。また、側壁９ｄ，９ｅの上面には、凹部９ｆが設けられており、さや９が積み重ねられた場合、上下方向に隣接するさや９同士の間に間隙９ｈが形成される。
【００１６】
成形体Ｗが配されたさや９は、上下方向に多段（例えば、ここでは３段）に積み重ねられ、無底状の台板１１上に積載される。この状態で、さや９は、棒７が延在する方向と搬送方向Ａとが一致するような向きでローラコンベア４に積載され搬送される。なお、最上部のさや９の上には、矩形の上蓋１３が被せられ、焼成室３内で発生するゴミ等が成形体Ｗに付着することが防止される。このようにして、成形体Ｗは、さや９の内部に配された状態で、高温の焼成室３内を搬送されながら焼成される。
【００１７】
この焼成工程においては、成形体Ｗを十分に雰囲気ガスに曝すために、雰囲気ガスをさや９の内部空間１７に十分に導入することが必要である。このため、図４に示すように、焼成炉１は、さや９の内部空間１７に雰囲気ガスを供給するためのガス供給部２１を備えている。各ガス供給部２１は、焼成室３内を搬送されるさや９が、各ガス供給位置２２に到達した時に、さや９の内部空間１７へＮ２ガスとＨ２ガスとの混合ガス（以下「還元ガス」という）を供給する。このような還元ガスが雰囲気ガスとして供給されることで、還元雰囲気下での成形体Ｗの焼成が達成されることになる。
【００１８】
ガス供給位置２２は焼成室３内において、上昇区間Ｑ１、安定区間Ｑ２、冷却区間Ｑ３にそれぞれ１カ所ずつ、合計３カ所設けられている。還元ガスの供給は、１０００℃以上の温度下で行われることが好ましいので、３カ所のガス供給位置２２は、すべて、温度が１０００℃以上となる位置に設定されている。例えば、ガス供給位置２２を、焼成室入口３ａから５時間後、７時間後、９時間後にさや９が到達する位置（図２参照）にそれぞれ設けることにより、各ガス供給部２１は、それぞれ１０００℃以上の温度下で還元ガスを供給することができる。
【００１９】
ガス供給部２１は、ガス供給管２３ａ，２３ｂ，２３ｃを有している。ガス供給部２１は、これら３本のガス供給管を介して、ガス供給位置２２に到達したさや９の内部空間１７に還元ガスを供給する。ガス供給管２３ａは、窒素ラインＬＮからのＮ２ガスと、水素ラインＬＨからのＨ２ガスとを合流させて、Ｎ２ガスとＨ２ガスとが混合された還元ガスを流通させている。ガス供給管２３ａと窒素ラインＬＮとはマスフローコントローラ３１ａを介して接続されており、ガス供給管２３ａと水素ラインＬＨとはマスフローコントローラ３３ｂを介して接続されている。マスフローコントローラ３１ａ，３３ａにおける流量は、制御ユニット４１によってフィードバック制御されており、双方の流量を独立して変化させることができる。このことで、ガス供給管２３ａを流通する還元ガスの組成（Ｎ２ガスとＨ２ガスとの混合比）及び還元ガスの流量を制御することができる。なお、Ｎ２ガスとＨ２ガスの流量の制御は、マスフローコントローラによる制御に限らず、面積式流量計等を用いて手動で行ってもよい。
【００２０】
同様に、ガス供給管２３ｂ，２３ｃにおいても、マスフローコントローラ３１ｂ，３３ｂ，３１ｃ，３３ｃの制御によって、流通する還元ガスの組成及び流量を制御することができる。また、このとき、マスフローコントローラ３１ａ，３３ａ，３１ｂ，３３ｂ，３１ｃ，３３ｃにおける流量はすべて個別に制御することが可能であるので、ガス供給管２３ａ，２３ｂ，２３ｃにおける還元ガスの組成を互いに異なるものとすることができる。このように、３本のガス供給管２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、還元ガスの組成及び流量を個別に制御することができる。
【００２１】
このガス供給部２１について、更に詳細に説明する。図５は、ガス供給部２１及びガス供給位置２２に到達した時点のさや９を示している。図に示すように、ガス供給管２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、隣接するローラ４ａの間に１本ずつ配置され、搬送方向Ａに直交するように水平方向に延在しながら、搬送方向Ａに配列されている。そして、ガス供給管の最上部には、還元ガスを上向きに噴出するためのガス噴出口２５ａ，２５ｂ，２５ｃが複数ずつ設けられている。これらのガス噴出口２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、ガス供給管の延在方向（すなわちガス供給管の併設方向に直交する方向）に徐々にずれた位置に設けられている。なお、ガス供給管２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、搬送される台板１１に接触しないように、ローラ４ａよりも小径に形成されることで、さや９の円滑な搬送が図られている。各ガス噴出口２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、雰囲気ガスを噴出するガス噴出部を構成する。また、ガス供給部２１、各ラインＬＨ，ＬＮ、各マスフローコントローラ３３ａ，３３ｂ、及び制御ユニット４１は、複数のガス噴出部に雰囲気ガスを供給すると共に、ガス噴出部におけるガスの状態をガス噴出部毎に制御するガス制御部を構成する。
【００２２】
これら３本のガス供給管２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、すべて、搬送方向Ａにおけるさや９の長さよりも短い幅の領域内に位置している。ガス噴出口２５ａとガス噴出口２５ｂとの搬送方向Ａでの間隔、及びガス噴出口２５ｂとガス噴出口２５ｃとの搬送方向Ａでの間隔は、鉛直方向から見て、搬送方向Ａにおけるさや９の長さよりも短い。また、ガス噴出口２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、すべて、ガス供給管の延在方向におけるさや９の長さよりも短い幅の領域内に位置している。このため、さや９がガス供給部２１に到達した時点において、すべてのガス噴出口がさや９の下方に位置する状態となる。そして、さや９及び台板１１は無底状に形成されているので、すべてのガス噴出口２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、さや９の内部空間１７に露出し、内部空間１７に向けて同時に還元ガスを噴出することができる。また、上述した通り、各ガス供給管２３ａ，２３ｂ，２３ｃには、個別に制御された組成及び流量で還元ガスを流通させることができるので、各ガス噴出口２５ａ，２５ｂ，２５ｃから噴出される還元ガスの組成及び噴出量といった還元ガスの状態を、個別に制御することができる。
【００２３】
このような焼成炉１によれば、さや９がガス供給位置２２に到達した時、内部空間１７の直下に位置するガス噴出口２５ａ，２５ｂ，２５ｃから、還元ガスが鉛直上向きに噴出される。そして、ガス噴出口２５ｂからは、内部空間１７の中央の領域に還元ガスが導入され、ガス噴出口２５ａ，２５ｃからは、その周辺の領域に還元ガスが導入される。このとき、各ガス噴出口２５ａ，２５ｂ，２５ｃからの還元ガスの組成及び噴出量は、個別に制御されているので、各ガス噴出口の直上に対応する内部空間１７の領域ごとに、還元ガスの組成やガスの量を調整して導入することが可能となる。このため、内部空間１７の領域ごとに焼成条件のばらつき（例えば温度ムラ等）がある場合にも、その焼成条件のばらつきによる成型物の特性の差を緩和するように、ガス噴出口ごとに組成及び噴出量を個別に調整することが可能となる。その結果、同じさや９内の各領域で焼成された成形体Ｗの特性のばらつきを低減することができる。
【００２４】
（第２実施形態）
図６及び図７に示すように、焼成炉５１の焼成室３内には搬送方向Ａに延在するレール５３が設けられている。焼成室３内では、台板１１が、レール５３にガイドされつつプッシャー（図示せず）で押されることで、台板１１上に積み重ねられたさや９が、搬送方向Ａへ搬送される。
【００２５】
ガス供給部６１は、炉本体５の側壁５ａを貫通して焼成室３に突出したガス供給管６３ａ，６３ｂ，６３ｃと、それらのガス供給管と向かい合うように対称に設けられたガス供給管６３ｄ，６３ｅ，６３ｆとを有している。ガス供給管６３ａ，６３ｂ，６３ｃ及びガス供給管６３ｄ，６３ｅ，６３ｆは、搬送方向Ａに配列されており、それぞれ、さや９の方向へ還元ガスを噴出するガス噴出口６５ａ〜６５ｆを有している。各ガス噴出口６５ａ〜６５ｆは、ガス噴出部を構成する。
【００２６】
ガス噴出口６５ａ〜６５ｆから噴出される還元ガスの組成及び流量は、焼成炉１におけるガス噴出口２５ａ，２５ｂ，２５ｃと同様の構成により、すなわち、各ラインＬＨ，ＬＮ、各マスフローコントローラ３３ａ，３３ｂ、及び制御ユニット４１によりそれぞれ個別に制御されている。ガス供給部６１、各ラインＬＨ，ＬＮ、各マスフローコントローラ３３ａ，３３ｂ、及び制御ユニット４１は、ガス制御部を構成する。
【００２７】
ガス噴出口６５ａとガス噴出口６５ｂとの搬送方向Ａでの間隔、ガス噴出口６５ｂとガス噴出口６５ｃとの搬送方向Ａでの間隔、ガス噴出口６５ｄとガス噴出口６５ｅとの搬送方向Ａでの間隔、及びガス噴出口６５ｅとガス噴出口６５ｆとの搬送方向Ａでの間隔は、鉛直方向から見て、搬送方向Ａにおけるさや９の長さよりも短い。また、これら６つのガス噴出口６５ａ等は、すべて、搬送方向Ａにおけるさや９の長さよりも短い幅の領域内に位置し、搬送方向Ａに直交する方向に向けて還元ガスを噴出する。このため、すべてのガス噴出口６５ａ等は、同時にさや９に向けて還元ガスを噴出することができる。
【００２８】
このような焼成炉５１によれば、さや９がガス供給位置２２に到達した時、さや９の側方に位置するガス噴出口６５ａ等から、還元ガスがさや９へ向かって水平に噴出される。噴出された還元ガスは、間隙９ｈを通じて内部空間１７へ導入される。このとき、各ガス噴出口６５ａ等からの還元ガスの組成及び噴出量は、個別に制御されているので、各ガス噴出口に対応する内部空間１７の領域ごとに、還元ガスの組成やガスの量を調整して導入することが可能となる。
【００２９】
例えば、図８に示すように、さや９の内部空間１７の各領域１７ａ〜１７ｆに、焼成後の成形体Ｗの特性にばらつきが生じている場合を考える。すなわち、仮に、領域１７ａ，１７ｄにおいて焼成された成形体Ｗの特性が低く、領域１７ｂでは特性が適正であり、領域１７ｃでは特性が高く、領域１７ｅ，１７ｆでは特性がやや低いという特性のばらつきが発生したものとする。この場合、還元ガスにおける適正なＨ２濃度５．０％に対して、ガス噴出口６５ａ，６５ｄから噴出される還元ガスのＨ２濃度を、５．５％と適正値よりも高くし、ガス噴出口６５ｃでは４．８％とやや低くし、ガス噴出口６５ｅ，６５ｆでは５．２％とやや高く調整する。このように、領域ごとの特性の高低に応じて、その領域の近傍に位置するガス噴出口における還元ガスのＨ２濃度を調整することで、各領域の焼成条件を個別に調整することができる。その結果、各領域における焼成条件のばらつきを、低減することができ、さや９において焼成される成形体Ｗの特性のばらつきを低減することができる。
【００３０】
なお、以上に述べた各構成は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、互いに組合せることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る焼成炉の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の焼成炉の焼成室内の温度プロファイルを示す図である。
【図３】図１の焼成炉で焼成される成形体の状態を示す斜視図である。
【図４】図１の焼成炉の構成を示すブロック図である。
【図５】図１の焼成炉のガス供給部を示す平面図である。
【図６】本発明に係る焼成炉の第２実施形態に係る焼成炉のガス供給部を示す平面図である。
【図７】図６のガス供給部の正面図である。
【図８】図６のガス供給部における還元ガス組成の制御を説明する図である。
【符号の説明】
【００３２】
１，５１…焼成炉、３…焼成室、４…ローラコンベア（搬送手段）、５…炉本体、９…さや、２１，６１…ガス供給部、２３ａ〜２３ｃ，６３ａ〜６３ｆ…ガス供給管、２５ａ〜２５ｃ，６５ａ〜６５ｆ…ガス噴出口、３１ａ〜３１ｃ，３３ａ〜３３ｃ…マスフローコントローラ、４１…制御ユニット、Ａ…搬送方向、Ｗ…成形体（被焼成物）。
【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】
2006112761.tif 000008
【図７】
2006112761.tif 000009
【図８】
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