(57)【要約】      （修正有）【課題】低背化およびセラミック粉体によるセラミックチューブの閉塞を防止することができるセラミック粉体焼成炉およびセラミック粉体焼成方法を提供する。【解決手段】セラミック粉体１ｂを加熱する加熱面（セラミックチューブ１ａ）と、セラミック粉体１ｂを前記加熱面に対して所定の向きに供給する供給部（円錐形状のノズル）１ｃ３を備えることによって、セラミック粉体１ｂを短時間に所定の温度まで加熱することができ、かつ、セラミック粉体焼成炉を低背化することができる。【選択図】図１
2008256268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粉体を焼成するセラミック粉体焼成炉であって、
セラミック粉体を加熱する加熱面と、
セラミック粉体を前記加熱面に対して所定の向きに供給する供給部と、を備えることを特徴とするセラミック粉体焼成炉。
【請求項２】
請求項１記載のセラミック粉体焼成炉であって、
更に、前記加熱面に対して所定の向きに設けられた鍔部を備えることを特徴とするセラミック粉体焼成炉。
【請求項３】
請求項１または２記載のセラミック粉体焼成炉であって、
更に、前記加熱面とは異なる第２の加熱面を備えることを特徴とするセラミック粉体焼成炉。
【請求項４】
請求項１または２に記載のセラミック粉体焼成炉であって、
更に、前記加熱面を覆い、セラミック粉体が当該加熱面と焼結することを抑制する焼結抑制面を設けたことを特徴とするセラミック粉体焼成炉。
【請求項５】
請求項３記載のセラミック粉体焼成炉であって、
更に、前記第２の加熱面を覆い、セラミック粉体が当該第２の加熱面と焼結することを抑制する第２の焼結抑制面を設けたことを特徴とするセラミック粉体焼成炉。
【請求項６】
請求項４または５記載のセラミック粉体焼成炉であって、
前記焼結抑制面および前記第２の焼結抑制面は、Ｐｔからなることを特徴とするセラミック粉体焼成炉。
【請求項７】
請求項６記載のセラミック粉体焼成炉であって、
前記焼結抑制面および前記第２の焼結抑制面の厚さは、０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とするセラミック粉体焼成炉。
【請求項８】
請求項３記載のセラミック粉体焼成炉であって、
前記加熱面は、第１の直径を有する第１の円筒の内面であり、
前記第２の加熱面は、前記第１の直径よりも小さい第２の直径を有する第２の円筒の外面であり、
前記第１の円筒は、第１の方向に回転し、
前記第２の円筒は、前記第１の方向とは逆方向の第２の方向に回転することを特徴とするセラミック粉体焼成炉。
【請求項９】
請求項８記載のセラミック粉体焼成炉であって、
前記第２の円筒は、前記第１の円筒に対して偏心して設けられていることを特徴とするセラミック粉体焼成炉。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれか一項に記載のセラミック粉体焼成炉であって、
更に、前記加熱面により加熱されたセラミック粉体を徐冷する徐冷部を備えたことを特徴とするセラミック粉体焼成炉。
【請求項１１】
セラミック粉体を焼成するセラミック粉体焼成方法であって、
セラミック粉体を加熱面により加熱し、
当該セラミック粉体を前記加熱面に対して所定の向きに供給することを特徴とするセラミック粉体焼成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック粉体を焼結させるために用いられるセラミック粉体焼成炉及びセラミック粉体焼成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の材料として用いられる誘電体や磁性体等のセラミック材料は、焼結後の特性を安定させる目的で、配合した粉体原料をロータリーキルン炉、トンネル炉またはバッチ炉などを用いて仮焼を行っている。また、２成分現像方式の印刷機や複写機に用いられるトナーキャリアに利用されるセラミック材料としてフェライト粉体を雰囲気焼成炉で焼結させたものがある。
【０００３】
しかしながら、トンネル炉やバッチ炉は元々セラミック成形品を焼成することを目的として設計されたものであり、セラミック粉体を焼成することにおいては使い勝手のいいものとはいえないのが実情であった。また、セラミック粉体を焼成することを目的として設計されたロータリーキルン炉は焼成温度が高くなると炉内でセラミック粉体が固まり、炉が閉塞してしまうという問題があった。
【０００４】
セラミック粉体専用の焼成炉として垂直落下式高速粉体焼成炉が注目されるようになってきた。図６は、従来の技術における垂直落下式高速粉体焼成炉の概略図である。図６に記載の垂直落下式高速粉体焼成炉は、円筒形の燃焼室６ａ、フェライト粉体６ｂを燃焼室６ａ内に落下させるためのノズル６ｃ、燃焼室６ａを加熱する電熱ヒーター６ｄおよび燃焼室６ａと電熱ヒーターを収める炉体６ｅから構成される。
【０００５】
高温に加熱された細長い円筒形の燃焼室６ａ内を、粒径が２０μｍ〜２００μｍのフェライト粉体６ｂが少量づつ自由落下することで、極短時間にフェライト粉体６ｂの表面を改質させることができる。
【０００６】
この場合において、焼成されたフェライト粉体６ｂの品質を均一に安定させるために必要な焼成エネルギーを確保するためには、セラミック粉体をできる限り長時間、最高温に保持することが必要である。
【０００７】
図７は、従来の技術における供給ノズルの概略図である。従来の漏斗形状のノズル７ｃの形状は、開口されたセラミックチューブ７ａの中心部に、フェライト粉体７ｂを落下させることができるように漏斗の形状をしているものであった。漏斗形状のノズル７ｃを用いた場合、自由落下するフェライト粉体７ｂの大部分はセラミックチューブ７ａの中心部を落下していくことになり、加熱されたセラミックチューブ７ａの内壁面からの間接的に輻射熱で過熱されることになる。
【０００８】
また、セラミックチューブ７ａの上部が開口されているため、過熱されたセラミックチューブ７ａの内部には激しい上昇気流が発生して、熱量の損失が大きくなり燃焼室内の温度を安定させる必要があった。また、激しい上昇気流のためフェライト粉体７ｂの一部は上方に吹き飛ばされるので、焼成されたフェライト粉体７ｂの回収率が低かった。
【０００９】
図８は、従来の技術における焼成炉において、セラミックチューブ８ａがフェライト粉体８ｂによって閉塞する様子を示した図である。
【００１０】
従来の加熱された単一の円筒形のセラミックチューブ８ａの中にセラミック粉体を自由落下させて焼成を行う場合、セラミック粉体の粒径の違いに応じて空気抵抗によりその落下速度が異なってくる現象が生じる。セラミック粉体の製造工程や、セラミック粉体の流動時に摩擦などによって生じたフェライト粉体８ｂは落下速度が極端に遅くなり燃焼室内に浮遊する。このとき高温に加熱されたフェライト粉体８ｂとセラミックチューブ８ａの炉壁は活性が激しくなりフェライト粉体８ｂが炉壁に付着する。
【特許文献１】特開昭６１−０１７８８８号公報
【特許文献２】特開昭６１−０１７８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
垂直落下式高速粉体焼成炉の実用化にあたっては、下記の３つの問題が発生していた。
【００１２】
問題１：必要な焼成エネルギーを確保するために炉高が高くなるため、設置場所が限定される。
【００１３】
垂直落下式高速焼成炉において、極短時間にセラッミク粉体の表面を改質させてセラミック粉体の品質を均一に安定させるために必要な焼成エネルギーを確保するためには、セラミック粉体をできる限り長時間にわたって最高温に保持することが必要である。このため必然的に燃焼室の高さが大きくなる。燃焼炉の高さは、具体的には、３ｍ〜７ｍもの高さが必要となる場合があった。このサイズの焼成炉を設置するには、吹き抜け２階建てや吹き抜け３階建ての建屋が必要となる。このため、燃焼炉を設置する場所は限定される。
【００１４】
問題２：セラミック粉体が炉壁に付着し、炉内が閉塞する場合がある。
【００１５】
個々のセラミック粉体は空気抵抗を受けながら炉内を落下する。空気抵抗は、個々の粉体の粒径に応じて変化するため、個々の粉体は、落下速度がそれぞれ異なっている。粉体の製造工程あるいは粉体の流動時に摩擦などによって生じた微粉は落下速度が極端に遅くなるため燃焼室内に浮遊する。このとき高温に加熱された微粉と燃焼室の炉壁は活性が激しくなり微粉が炉壁に付着する。一度、炉壁に微粉が付着すると、燃焼室内を浮遊する微粉が炉壁に付着した微粉を種として次々と付着するため、やがて、セラミックチューブが閉塞してしまう。このため炉を停止して付着物を除去する必要がでてくる。場合によっては、セラミックチューブ自体の交換が必要となってくる。
【００１６】
問題３：冷却スピードが速いため、セラミック粉体の特性が変化する。
【００１７】
少量のセラミック粉体が、高温に加熱された細長い円筒形の燃焼室内を自由落下する極短時間（数秒）の間に、セラミック粉体は室温から１０００℃近くの高温まで瞬間的に赤熱され、更に、室温まで一気に冷却されることになる。セラミックの種類によっては、高温で酸素を放出し冷却時に再び酸素を吸収することで特性が安定するものもあるが、急冷されることで酸素を十分に吸収する時間が足りず、本来の特性が得られないという問題が発生していた。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述した問題を解決するために、本発明のセラミック粉体焼成炉は、セラミック粉体を焼成するセラミック粉体焼成炉であって、セラミック粉体を加熱する加熱面と、セラミック粉体を前記加熱面に対して所定の向きに供給する供給部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のセラミック粉体焼成炉では、セラミック粉体を加熱面に対して所定の向きに供給しているので、セラミック粉体は加熱面に直接接触する。これにより、セラミック粉体を輻射熱によって加熱する場合に比べて、短時間にセラミック粉体を所定の温度まで加熱することが可能となる。したがって、本発明のセラミック粉体焼成炉は、従来型の焼成炉と比較して、小型に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の請求項１に記載のセラミック粉体焼成炉は、セラミック粉体を焼成するセラミック粉体焼成炉であって、セラミック粉体を加熱する加熱面と、セラミック粉体を前記加熱面に対して所定の向きに供給する供給部と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項１に記載のセラミック粉体焼成炉では、セラミック粉体を加熱面に対して所定の向きに供給しているので、セラミック粉体は加熱面に直接接触する。これにより、セラミック粉体を輻射熱によって加熱する場合に比べて、短時間にセラミック粉体を所定の温度まで加熱することが可能となる。したがって、本発明のセラミック粉体焼成炉は、従来型の焼成炉と比較して、小型に構成することができる。
【００２２】
本発明の請求項２に記載のセラミック粉体焼成炉は、請求項１記載のセラミック粉体焼成炉であって、更に、前記加熱面に対して所定の向きに設けられた鍔部を備えることを特徴とする。
【００２３】
請求項２に記載のセラミック粉体焼成炉では、加熱面に対して所定の向きに鍔部が設けられているので、加熱面に沿って発生する上昇気流が抑制される。これにより、加熱面の温度が安定するので、本発明のセラミック粉体焼成炉は、従来型の焼成炉と比較して、小型に構成することができる。
【００２４】
本発明の請求項３に記載のセラミック粉体焼成炉は、請求項１または２記載のセラミック粉体焼成炉であって、更に、前記加熱面とは異なる第２の加熱面を備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項３に記載のセラミック粉体焼成炉では、前記加熱面とは別に第２の加熱面を設けているので、セラミック粉体の単位体積に対する加熱面の面積を増加させることになる。これにより、本発明のセラミック粉体焼成炉は、従来型の焼成炉と比較して、小型に構成することができる。
【００２６】
本発明の請求項４に記載のセラミック粉体焼成炉は、請求項１または２に記載のセラミック粉体焼成炉であって、更に、前記加熱面を覆い、セラミック粉体が当該加熱面と焼結することを抑制する焼結抑制面を設けたことを特徴とする。
【００２７】
請求項４に記載のセラミック粉体焼成炉では、セラミック粉体が加熱面と焼結することを抑制する焼結抑制面を設けているので、セラミック粉体と加熱面との間で起こる焼結反応を抑制し、セラミック粉体が焼成炉を閉塞させてしまうことを抑制することが可能となる。これにより、セラミック粉体を焼成する際の効率が上昇し、さらに、焼成炉の維持が容易になるという効果を奏する。
【００２８】
本発明の請求項５に記載のセラミック粉体焼成炉は、請求項３記載のセラミック粉体焼成炉であって、更に、前記第２の加熱面を覆い、セラミック粉体が当該第２の加熱面と焼結することを抑制する第２の焼結抑制面を設けたことを特徴とする。
【００２９】
請求項５に記載のセラミック粉体焼成炉では、セラミック粉体が第２の加熱面と焼結することを抑制する焼結抑制面を更に、設けているので、セラミック粉体と第２の加熱面との間で起こる焼結反応を抑制し、セラミック粉体が焼成炉を閉塞させてしまうことを抑制することが可能となる。これにより、セラミック粉体を焼成する際の効率が上昇し、さらに、焼成炉の維持が容易になるという効果を奏する。
【００３０】
本発明の請求項６に記載のセラミック粉体焼成炉は、請求項４または５記載のセラミック粉体焼成炉であって、前記焼結抑制面および前記第２の焼結抑制面は、Ｐｔからなることを特徴とする。
【００３１】
請求項６に記載のセラミック粉体焼成炉では、焼結抑制面および第２の焼結抑制面をＰｔから構成するので、セラミック粉体と加熱面及び第２の加熱面との間で起こる焼結反応を抑制し、セラミック粉体が焼成炉を閉塞させてしまうことを抑制することが可能となる。これにより、セラミック粉体を焼成する際の効率が上昇し、さらに、焼成炉の維持が容易になるという効果を奏する。
【００３２】
本発明の請求項７に記載のセラミック粉体焼成炉は、請求項６記載のセラミック粉体焼成炉であって、前記焼結抑制面および前記第２の焼結抑制面の厚さは、０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする。
【００３３】
請求項７に記載のセラミック粉末焼結炉によれば、焼結抑制面および第２の焼結抑制面の厚さを、０．１〜０．５ｍｍとすることで、焼結抑制面および第２の焼結抑制面の強度を確保することが可能となる。
【００３４】
本発明の請求項８に記載のセラミック粉体焼成炉は、請求項３記載のセラミック粉体焼成炉であって、前記加熱面は、第１の直径を有する第１の円筒の内面であり、前記第２の加熱面は、前記第１の直径よりも小さい第２の直径を有する第２の円筒の外面であり、前記第１の円筒は、第１の方向に回転し、前記第２の円筒は、前記第１の方向とは逆方向の第２の方向に回転することを特徴とする。
【００３５】
請求項８に記載のセラミック粉末焼成炉によれば、第１の円筒と第２の円筒を互いに逆方向に回転させ、第１の円筒の内面に付着したセラミック粉体と第２の円筒の外面に付着したセラミック粉体を接触させることで、第１の円筒の内面に付着したセラミック粉体および第２の円筒の外面に付着したセラミック粉体を機械的に除去することが可能になる。
【００３６】
本発明の請求項９に記載のセラミック粉体焼成炉は、請求項８記載のセラミック粉体焼成炉であって、前記第２の円筒は、前記第１の円筒に対して偏心して設けられていることを特徴とする。
【００３７】
請求項９に記載のセラミック粉体焼成炉によれば、第２の円筒は、第１の円筒に対して偏心して設けられているので、より効率的に第１の円筒の内面に付着したセラミック粉体と第２の円筒の外面に付着したセラミック粉体を除去することが可能になる。
【００３８】
本発明の請求項１０に記載のセラミック粉体焼成炉は、請求項１〜９いずれか一項に記載のセラミック粉体焼成炉であって、更に、前記加熱面により加熱されたセラミック粉体を徐冷する徐冷部を備えたことを特徴とする。
【００３９】
請求項１０に記載のセラミック粉体焼成炉によれば、加熱面により加熱されたセラミック粉体を徐冷する徐冷部を備えているので、セラミック粉末の特性を改善することが可能になる。
【００４０】
本発明の請求項１１に記載のセラミック粉体焼成方法は、セラミック粉体を加熱面により加熱し、当該セラミック粉体を前記加熱面に対して所定の向きに供給することを特徴とする。
【００４１】
請求項１１に記載のセラミック粉体焼成方法では、セラミック粉体を加熱面に対して所定の向きに供給しているので、セラミック粉体は加熱面に直接接触する。これにより、セラミック粉体を輻射熱によって加熱する場合に比べて、短時間にセラミック粉体を所定の温度まで加熱することが可能となる。
【００４２】
（実施の形態１）
実施の形態１として、粉体として粒径が２０μｍ〜２００μｍのＮｉＺｎ系フェライトの顆粒を、１分間に１０ｇ程度の割合で、電熱ヒーターを用いて１２００℃に加熱された外径３７ｍｍ内径３０ｍｍ長さ１０００ｍｍの円筒形のムライト系セラミックチューブの中を自由落下させて焼結させた例を説明する。
【００４３】
図７は、従来の技術における供給ノズルの概略図である。漏斗形状のノズル７ｃの形状は一般的な漏斗の形状をしていて流出口の大きさを変えることで流出量を調整している。実施の形態では流出口の直径を２ｍｍ程度にすることで流出量を１分間に１０ｇ程度の割合に調整した。
【００４４】
この漏斗形状のノズル７ｃを開口させたセラミックチューブ７ａの上部にセラミックチューブ７ａの回転中心軸と重なるように設置して、フェライト粉体７ｂを連続的に供給しながら、セラミックチューブ７ａの内部を自由落下させることでフェライト粉体７ｂを焼結している。この場合フェライト粉体７ｂはセラミックチューブ７ａのほぼ中心を落下していくものと、セラミックチューブ７ａ内に発生する急激な上昇気流により上部開口から排出されるものに分かれることになる。今回の実験において粒径の小さい物を中心に投入量の約半分が上部から排出される結果となり生産面での課題となった。
【００４５】
フェライトの特性比較のため、従来のロータリーキルン炉を用いて仮焼成した粉体と飽和磁束密度を比較した結果を（表１）に示す。仮焼成を行う前の生原料では飽和磁束密度が１ｅｍｕ／ｇであるのに対しロータリーキルン炉で８５０℃で１時間滞留させ仮焼成したものは５８ｅｍｕ／ｇの値が得られている。これに対して今回の実験で漏斗形状のノズル７ｃを用いた場合２０ｅｍｕ／ｇの値しか得られなかった。この値をロータリーキルン炉の結果と近付けるためにはセラミックチューブの長さを３倍にする必要があると推測される。
【００４６】
図１は、本発明の実施の形態１に係るセラミック粉体焼成炉の概略図である。ノズル１ｃ１の下部に円錐形状のノズル１ｃ３を一体となるように取り付けることでフェライト粉体１ｂの流れを等方になるように分散させた結果、フェライト粉体１ｂがセラミックチューブ１ａの内壁に沿うように落下する構造になっている。また、上部漏斗１ｃ２の外周部に鍔部１ｃ４を設けることでセラミックチューブ１ａの上部開口部に蓋をするように設置する。このノズルを用いた場合、セラミックチューブ１ａ内に発生していた上昇気流を抑制でき投入したフェライト粉体１ｂの９０％近くを回収できるようになった。
【００４７】
また、飽和磁束密度は４１ｅｍｕ／ｇとなりノズルの形状を変えるだけで飽和磁束密度を２倍に引き上げる結果となった。この値をロータリーキルン炉の結果と近付けるためにはセラミックチューブ１ａの長さを１．５倍にする程度で済むと推測される。
【００４８】
【表１】
2008256268.tif 000003
【００４９】
（実施の形態２）
（表２）に１２００℃に加熱されたセラミックチューブの上部と中央部と下部に熱電対を取り付けて、フェライト粉体を投入する前と連続的にフェライト粉体を投入している時の温度の変化を観察した結果を示す。投入前後で上部投入口の温度は大きく変化していることがわかる。
【００５０】
連続的に投入されるフェライト粉体を加熱するためにセラミックチューブは急激に熱を奪われたために、投入前に１２００℃で安定していた部分が投入開始後に１０７０℃にまで冷却される。この現象による焼結不足を防止するためには焼成炉の熱容量を大きくすることが有効であるため、炉高を高くする方法が取られてきた。しかしながら、炉高を高くする方法では設置場所が限定されるなどスペース効率での課題が発生してきた。
【００５１】
実施の形態２に示すセラミック粉体焼成炉では、セラミック粉体の単位体積に対する加熱面の表面積を増やす方法で熱容量を大きくして炉高を低背させた。
【００５２】
図２は、本発明の実施の形態２に係るセラミック粉体焼成炉の概略図である。
【００５３】
電熱ヒーターを用いて１２００℃に加熱された外径７０ｍｍ内径６０ｍｍ長さ１０００ｍｍの円筒形のムライト系セラミックチューブ２ａ１を外側に、外径３７ｍｍ内径３０ｍｍ長さ１０００ｍｍの円筒形のムライト系セラミックチューブ２ａ２を内側になるように配置して、２本のセラミックチューブによって挟まれた空間内を、粒径が２０μｍ〜２００μｍのＮｉＺｎ系のフェライト粉体２ｂを、自由落下させた前後での温度変化を測定した。セラミックチューブの上部での温度変化は投入前１２００℃が投入後１１４０℃と温度が下がる結果となったが単一のセラミックチューブに比較すると温度変化を小さくできる結果となった。また、飽和磁束密度を測定した結果４７ｅｍｕ／ｇとなった。
【００５４】
【表２】
2008256268.tif 000004
【００５５】
（実施の形態３）
図８は、従来の技術における焼成炉において、セラミックチューブ８ａがフェライト粉体８ｂによって閉塞する様子を示した図である。ここでは、更に飽和磁束密度を大きくするために焼成温度を１３００℃にまで上げて実験を実施した。
【００５６】
実験では、粒径が２０μｍ〜２００μｍのＮｉＺｎ系フェライト粉体を、１分間に１０ｇ程度の割合で、電熱ヒーターを用いて１３００℃に加熱された外径３８ｍｍ内径３０ｍｍ長さ１０００ｍｍの円筒形のムライト系セラミックチューブ８ａの中を自由落下させて焼結させた。結果飽和磁束密度は５７ｅｍｕ／ｇとなりロータリーキルン炉で仮焼成したものと同等の結果を得ることができた。しかしながら連続運転をしていく過程で、セラミックチューブ８ａ内に浮遊するフェライト粉体８ｂがセラミックチューブ８ａの内壁に付着し焼結反応を繰り返し成長しやがてはセラミックチューブ８ａが閉塞するという問題が発生した。
【００５７】
セラミックチューブ８ａが閉塞する問題は、フェライト粉体をムライト系のセラミックチューブ８ａを用いて１３００℃以上の温度で焼成する場合に顕著に発生した。原因は、高温で活性化されたフェライト粉体８ｂとムライト系のセラミックチューブ８ａとの焼結反応により結合するためと推測される。
【００５８】
そこで、高温でフェライトと焼結反応を起こしにくい物質であるＰｔ（白金）を用いてチューブを作ることが考えられるが、コスト的な課題が発生する。
【００５９】
図３は、本発明の実施の形態３に係るセラミック粉体焼成炉の概略図である。
【００６０】
実施の形態３では、ムライト系のセラミックチューブ３ａの内壁を厚み０．１ｍｍ〜０．５ｍｍのＰｔ（白金）薄膜３ｂでカバーすることで、セラミックチューブ３ａで強度を確保しＰｔ（白金）薄膜３ｂで焼結反応を低減させ、コスト的な課題を解決したものである。
【００６１】
（実施の形態４）
機械的にセラミックチューブ内壁に付着したフェライト微粉を除去する方法として、中心軸をずらして配置された２重炉芯管を互いに逆方向に回転させる方法が考えられる。
【００６２】
図４は、本発明の実施の形態４に係るセラミック粉体焼成炉の概略図である。
【００６３】
電熱ヒーターを用いて１３００℃に加熱された外径７０ｍｍ内径６０ｍｍ長さ１０００ｍｍの円筒形のムライト系外側セラミックチューブ４ａ２が外側に、外径３８ｍｍ内径３０ｍｍ長さ１０００ｍｍの円筒形のムライト系内側セラミックチューブ４ａ１が内側に設け、２本のセラミックチューブのそれぞれの回転中心軸を６ｍｍオフセットして配置した。上方から見て外側セラミックチューブ４ａ２を時計回り方向に、内側セラミックチューブ４ａ１を反時計回り方向に回転中心軸の周りに回転させながら、両セラミックチューブによって挟まれた空間内を、粒径が２０μｍ〜２００μｍのＮｉＺｎ系のフェライト粉体４ｂを、自由落下させながら連続焼成運転を行った結果、フェライト微粉の付着による閉塞を起こすことなく連続運転が可能となった。
【００６４】
これは、両セラミックチューブの回転中心軸をオフセットして配置することによって生じた間隔の差によって、狭い間隔側では付着したフェライト同士が擦れ合って除去され、広い間隔側での付着物の成長が押さえられた効果である。
【００６５】
（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５に係るフェライト粉体焼成炉の概略図である。
【００６６】
粒径が２０μｍ〜２００μｍのＭｎＭｇ系フェライト粉体５ｂを、１分間に１０ｇ程度の割合で、本焼成炉電熱ヒーター５ｄ１を用いて１４００℃に加熱された外径３７ｍｍ内径３０ｍｍ長さ１０００ｍｍの円筒形のムライト系本焼成炉セラミックチューブ５ａ１の中を自由落下させて焼結させた。
【００６７】
ＭｎＭｇ系フェライトは、２成分現像方式の印刷機や複写機に用いられるトナーキャリアに利用されるもので、高い飽和磁束密度と高い絶縁抵抗が要求される。
【００６８】
一般に、ＭｎＭｇ系フェライトを焼成する場合は雰囲気制御のできるトンネル炉やバッチ炉に窒素ガスを流入することで酸素濃度を調整しながら焼成する必要がある。これは、ＭｎＭｇ系フェライトが１１００℃以上の高温に加熱される過程で内部に取り込まれた酸素を放出し、１０００℃以下に冷却されてくる過程で内部に酸素を取り込む性質を持つためであり、空気中で冷却した場合には過剰に酸素を取り込みすぎて飽和磁束密度が低下するが絶縁抵抗は上がる、逆に窒素ガス雰囲気中で冷却した場合には飽和磁束密度は高くなるが絶縁抵抗が低下するという結果を得る。このため高い飽和密度と高い絶縁抵抗を実現するために、冷却中の酸素濃度を厳密に管理する必要があった。
【００６９】
実施の形態５では、垂直落下式高速粉体焼成炉の持つ高い還元能力を利用することで、窒素ガスを用いることなく極短時間に、高い飽和密度と高い絶縁抵抗を実現する方法を示す。
【００７０】
１４００℃に加熱されたセラミックチューブ内を自由落下してきたＭｎＭｇ系のフェライト粉体５ｂは瞬間的に１１００℃以上の高温に加熱され内部に取り込まれていた酸素を放出することになる、酸素の放出は瞬間的に起こるが酸素の取り込みは数分間の時間がかかるという性質を利用して、フェライト粉体５ｂを急冷すると窒素ガス雰囲気中で冷却されたような高い飽和密度ではあるが絶縁抵抗の低い特性が得られる。
【００７１】
本焼成炉セラミックチューブ５ａ１を長くして１４００℃〜９００℃までの冷却部の温度を緩やかに冷却できるようにした場合、高い飽和密度を保ちながら絶縁抵抗が上がってこることも確認できた。しかしながら、必要な絶縁抵抗を得るには炉高が高くなりすぎて実用的でないことから、１４００℃で焼成した後に一時的に９００℃で保持できる熱処理室を設置することで高い飽和磁束密度と高い絶縁抵抗を実現でき、窒素ガスを用いることなくＭｎＭｇフェライトを焼成できる焼成炉が実現でき、処理時間も従来の２０時間から数分という革命的な短縮ができた。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明のフェライト粉体焼成炉は、セラミック原料の仮焼専用炉、トナーキャリア用の焼成炉などのセラミック粉体の焼成炉として好適に用いることができる。
【００７３】
また、セラミック粉体に限らず、食品・薬品・汚泥処理などの粉体を熱処理する分野への利用も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るセラミック粉体焼成炉の概略図
【図２】本発明の実施の形態２に係るセラミック粉体焼成炉の概略図
【図３】本発明の実施の形態３に係るセラミック粉体焼成炉の概略図
【図４】本発明の実施の形態４に係るセラミック粉体焼成炉の概略図
【図５】本発明の実施の形態５に係るフェライト粉体焼成炉の概略図
【図６】従来の技術における垂直落下式高速粉体焼成炉の概略図
【図７】従来の技術における供給ノズルの概略図
【図８】従来の技術における焼成炉において、セラミックチューブがセラミック微粉によって閉塞する様子を示した図
【符号の説明】
【００７５】
１ａ    セラミックチューブ
１ｂ    フェライト粉体
１ｃ１    ノズル
１ｃ２    上部漏斗
１ｃ３    円錐形状のノズル
１ｃ４    鍔部
１ｄ    供給タンク
２ａ１    セラミックチューブ
２ａ２    セラミックチューブ
２ｂ    フェライト粉体
２ｃ    ノズル
２ｄ    電熱ヒーター
２ｅ    炉体
３ａ    セラミックチューブ
３ｂ    Ｐｔ薄膜
４ａ１    内側セラミックチューブ
４ａ２    外側セラミックチューブ
４ｂ    フェライト粉体
４ｃ    電熱ヒーター
４ｄ    炉体
５ａ１    本焼成炉セラミックチューブ
５ａ２    後熱処理室セラミックチューブ
５ａ３    排出用チューブ
５ｂ    フェライト粉体
５ｃ    ノズル
５ｄ１    本焼成炉電熱ヒーター
５ｄ２    後熱処理室電熱ヒーター
５ｅ１    本焼成炉体
５ｅ２    後熱処理室炉体
６ａ    燃焼室
６ｂ    フェライト粉体
６ｃ    ノズル
６ｄ    電熱ヒーター
６ｅ    炉体
７ａ    セラミックチューブ
７ｂ    フェライト粉体
７ｃ    漏斗形状のノズル
８ａ    セラミックチューブ
８ｂ    フェライト粉体
【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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