(57)【要約】【課題】省エネルギー性に優れ、炉体構造が簡素で築炉コストが安く、しかも窯詰め位置による焼成ムラを生じにくいセラミック焼成用のシャトルキルンを提供する。【解決手段】炉壁及び炉天井がセラミックファイバ２により構成され、その内部に台車４が装入されるシャトルキルンである。炉体１の後壁中央部を外側に突出させて炉壁により煙道１０を形成するとともに、その下部に炉室から煙道１０への排気孔を形成する。左右の炉壁の前後位置には、上下の各水平面内においてフレームが逆向きの旋回流を形成するように、バーナー８を前後逆向きに複数段配置する。従来品よりも大幅なコストダウンが可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉壁及び炉天井がセラミックファイバにより構成され、その内部に台車が装入される略直方体状の炉体の前面に扉を設け、また炉体の後壁中央部を外側に突出させて炉壁により煙道を形成するとともに、その下部に炉室から煙道への排気孔を形成し、さらに左右の炉壁の前後位置には、上下の各水平面内においてフレームが逆向きの旋回流を形成するように、バーナーを前後逆向きに複数段配置したことを特徴とするシャトルキルン。
【請求項２】
扉が、炉体の前面の片側に配置されたコの字状の旋回アームに支持されて開閉される１枚扉であることを特徴とする請求項１記載のシャトルキルン。
【請求項３】
炉体内部に装入される台車のカートップを、セラミックファイバにより構成したことを特徴とする請求項１記載のシャトルキルン。
【請求項４】
煙道が排気ファンを持たない自然排気型であることを特徴とする請求項１記載のシャトルキルン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック焼成用のシャトルキルンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シャトルキルンは炉内と炉外との間で台車を往復させ、炉外で台車上に製品を搭載し、そのまま炉内に収納して焼成し、焼成完了後には再び台車を炉外に引き出して取り出す形式のバッチ式焼成炉である。この形式の炉は連続炉とは異なり炉体自体が一定の周期で昇温と降温を繰り返すので、炉体の熱容量が小さいことが省エネルギーの観点から有利であり、特許文献１に示すように炉壁及び炉天井をセラミックファイバ製としたファイバ内張り炉が広く用いられている。
【０００３】
またシャトルキルンは焼成中に製品の移動がないため、炉内の温度分布が窯詰め位置による製品の焼成ムラに直結する。そこで炉壁の上下にジェットバーナーを設置して炉内で燃焼ガスを垂直方向に回転させるファイアレーン炉や、水平方向に回転させるアンダトップ炉などの工夫がなされている。しかしこのようなシャトルキルンは炉内に所期のガス流動を形成するために強制排気装置とこれにつながる複雑な煙道構造を備えたものが普通であり、炉体が大型で高価な設備となるため、中小企業や発展途上国に設置するには不適当であった。
【０００４】
例えば特許文献１のシャトルキルンは、炉長側の両側壁の下部にそれぞれ排気通路を形成し、それらの先端を煙道を通じて炉外の煙突に接続した構造であり、炉体構造が複雑であるので築炉コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
このほか、炉体の床面から排気する構造や、天井から排気する構造も知られているが、前者は床下に排気通路を形成する必要があるためにやはり築炉コストが高くなり、また後者は高温の燃焼ガスが天井から排気されるために炉内下部の温度が低くなりやすく、焼成ムラが生じやすいという問題があった。
【特許文献１】特開平５−１８０５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、省エネルギー性に優れ、炉体構造が簡素で築炉コストが安く、しかも窯詰め位置による焼成ムラを生じにくいセラミック焼成用のシャトルキルンを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するためになされた本発明のシャトルキルンは、炉壁及び炉天井がセラミックファイバにより構成された略直方体状の炉体の前面に扉を設け、また炉体の後壁中央部を外側に突出させて炉壁により煙道を形成するとともに、その下部に炉室から煙道への排気孔を形成し、さらに左右の炉壁の前後位置には、上下の各水平面内においてフレームが逆向きの旋回流を形成するように、バーナーを前後逆向きに複数段配置したことを特徴とするものである。
【０００８】
なお、扉が炉体の前面の片側に配置されたコの字状の旋回アームに支持されて開閉される１枚扉であることが好ましく、炉体内部に装入される台車のカートップを、セラミックファイバにより構成することが好ましい。また、煙道が排気ファンを持たない自然排気型であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のシャトルキルンは、炉壁及び炉天井がセラミックファイバにより構成されているため炉体の熱容量が小さく、たとえば２４時間毎に繰り返される昇温時のエネルギー消費量が抑制され、省エネルギー効果に優れる。また、炉体の後壁中央部を外側に突出させて炉壁により煙道を形成したので、炉壁と煙道とを共用することができ、築炉コストが安価となる。また、炉体の後面中央の下部に炉室から煙道への排気孔を形成したので、バーナーの燃焼ガスは後壁中央下部に向かって流れ、煙突から自然排気されることとなり、強制排気設備が不要となって築炉コストが安価となる。
【００１０】
さらに、左右の炉壁の前後位置には、上下の各水平面内においてフレームが逆向きの旋回流を形成するように、バーナーを前後逆向きに複数段配置したので、燃焼ガスによって炉内は均一に攪拌され、窯詰め位置による焼成ムラを生じにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態を示す。
図１〜図３は本発明のシャトルキルンの断面図であり、１は炉壁及び炉天井がセラミックファイバ２により構成された炉体であり、図示のように略直方体状である。炉内容積は８ｍ３以下とすることが好ましく、このために炉幅、炉高は最大でも２ｍ前後としておく。
【００１２】
炉内の床面には炉外に延びるレール３が敷設されており、台車４を出し入れすることができるようになっている。台車４の上部にはセラミック支柱５によって棚組み６が支持されており、焼成されるべき製品Ｗを相互間にガス流路を設けて積載できるようになっている。なお台車４のカートップもセラミックファイバ２によって構成されており、炉体１及び台車４の熱容量を小さくしている。
【００１３】
図２に示されるように、台車４の左右両側には炉内空間７が形成されており、これらの炉内空間７に臨ませて、バーナー８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが左右の炉壁の前後位置に設置されている。図４の説明図に示すように、この実施形態ではバーナーは上下２段に設置されており、上段のバーナー８ａとバーナー８ｂとは互いに逆向きになっている。すなわち、
バーナー８ａは炉体１の後壁左側上部に後向きに設けられ、バーナー８ｂは前壁右側上部に前向きに設けられている。このため炉内上部で上から見て反時計方向の旋回流が、バーナーフレームによって形成される。
【００１４】
一方、下段のバーナー８ｃとバーナー８ｄも互いに逆向きになっている。すなわち、バーナー８ｃは炉体１の前壁左側下部に前向きに設けられ、バーナー８ｄは後壁右側下部に後向きに設けられている。このため炉内下部で上から見て時計方向の旋回流が、バーナーフレームによって形成される。このように、炉内の上段と下段とで逆向きのフレーム旋回流を形成することによって、炉内の温度分布を均一化している。なお、この実施形態では４本のバーナーを上下２段に千鳥配置したが上中下の３段に千鳥配置することも可能であり、その場合には中段の旋回流の方向を上下段の逆方向とする。
【００１５】
これらのバーナーの燃焼ガスを排気するため、本発明のシャトルキルンは、炉体１の後壁の中央部を外側に突出させるとともに、炉内に隔壁９を設け、炉壁により煙道１０を形成している。この隔壁９の下端部は台車４のセラミック支柱５の上面とほぼ同じ高さまで延びており、その下方には炉室から煙道１０への排気孔１１が形成されている。このため炉室内に形成された旋回流は台車４のセラミック支柱５の間の空間を通じて排気孔１１に入り、さらに煙道１０を通じて排気される。煙道１０の上端には耐熱金属製の煙突１２を接続し、排気ファンによらない自然排気を行わせることが好ましい。
【００１６】
シャトルキルンはレール３により台車４を出し入れする必要があるため、炉体１には台車４より大きい扉が必要である。通常はヒンジ式片開き扉や上方へのスライド式扉が用いられるが、この実施形態では、炉体１の前面の片側に配置されたコの字状の旋回アーム１３に支持されて開閉される１枚扉１４を採用した。すなわち、図５、図６に示すように炉体１の前部片側にはコの字状の旋回アーム１３の基部がヒンジにより枢着されている。そしてこの旋回アーム１３の先端部に、１枚扉１４の上下中央部が枢着されている。
【００１７】
このため、図５に示すように旋回アーム１３を回転させて１枚扉１４を炉体１の前面開口部１５に移動させ、図６に示すような炉体１側に配置したロック手段１６によって１枚扉１４を炉体１に固定することができる。また逆の操作によって、１枚扉１４を側方に開くことができる。このような構造は製作コストが安価であるうえ、人力による開閉が可能である。なお、１枚扉１４もセラミックファイバ製としておけば、軽量であって熱容量も小さいので好ましい。
【００１８】
このように構成された本発明のシャトルキルンは、台車４を炉外に引き出して製品Ｗを棚組み６上に積載したうえ、台車４を炉内に装入して１枚扉１４を閉じ、バーナー８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄにより炉内を所定のヒートカーブとなるように加熱し、焼成を行うものである。前記したように、炉体１、台車４のカートップ、１枚扉１４などはセラミックファイバにより形成されているので熱容量が小さく、省エネルギー性に優れる。
【００１９】
また、上下の各水平面内においてバーナーフレームが逆向きの旋回流を形成するので、燃焼ガスによって炉内は均一に攪拌され、窯詰め位置による焼成ムラを生じにくい。燃焼ガスは炉内の中央に集まり、後部下方に形成された排気孔１１から煙道１０を通じて自然排気される。焼成終了後は炉内で所定温度まで冷却し、その後に１枚扉１４を開いて台車４を炉外に引き出し、製品Ｗを取り出す。本発明によれば炉内の温度差を従来の４０℃から２０℃にまで半減させることができ、焼成ムラを抑制することができる。
【００２０】
しかも本発明のシャトルキルンは、炉壁により煙道１０を形成したこと、複雑な排気通路を形成する必要もないことなどから炉体構造が簡素化され、築炉コストが同一容量の従来品よりの３０〜５０％も低くなる。このため従来は設置することが困難であった中小企業や発展途上国でも採用し易くなり、炉体構造が簡素化されたことから発展途上国で製造することさえ可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態を示す中央縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態を示す水平断面図である。
【図３】本発明の実施形態を示す炉幅方向の断面図である。
【図４】バーナーを示す斜視図である。
【図５】扉の開閉状態を示す平面図である。
【図６】扉の支持構造を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  炉体
２  セラミックファイバ
３  レール
４  台車
５  セラミック支柱
６  棚組み
７  炉内空間
８  バーナー
９  隔壁
１０  煙道
１１  排気孔
１２  煙突
１３  旋回アーム
１４  １枚扉
１５  前面開口部
１６  ロック手段
【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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