(57)【要約】【課題】操業コストを抑えることを可能とするヒータ交換時期推定方法及び連続焼成方法並びに連続焼成炉を提供すること。【解決手段】抵抗体１０から構成されるヒータ３を有する加熱区域２が複数連設された連続焼成炉１における抵抗体１０の交換時期を推定するヒータ交換時期推定方法であって、抵抗体１０の抵抗値に基づいて交換時期を推定することを特徴とする。また、通電することで発熱する抵抗体１０から構成されるヒータ３を有する加熱区域２が複数連設され、その内部を上流側から下流側へ向けてワークＷが搬送される連続焼成炉１であって、ヒータ３には、抵抗体１０の抵抗を測定する抵抗測定手段が設けられていることを特徴とする。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗体から構成されるヒータを有する加熱区域が複数連設された連続焼成炉における前記ヒータの交換時期を推定するヒータ交換時期推定方法であって、
前記ヒータの抵抗値に基づいて交換時期を推定することを特徴とするヒータ交換時期推定方法。
【請求項２】
請求項１記載のヒータ交換時期推定方法において、
前記ヒータの抵抗を所定時間毎に測定して抵抗値を蓄積し、蓄積された前記抵抗値に基づいて時間に対する抵抗値の回帰曲線を求め、求められた前記回帰曲線より所定の抵抗値より所定量増加した抵抗値に相当する時間を算出し、算出された前記時間を前記ヒータの交換時期とすることを特徴とするヒータ交換時期推定方法。
【請求項３】
抵抗体から構成されるヒータを有する加熱区域が複数連設された連続焼成炉の上流側から下流側へ向けてワークを搬送し、前記ヒータにより該ワークを焼成する連続焼成方法であって、
請求項１又は２記載のヒータ交換時期推定方法により前記ヒータの交換時期を推定し、推定された前記交換時期に基づいて前記ヒータを交換することを特徴とする連続焼成方法。
【請求項４】
抵抗体から構成されるヒータを有する加熱区域が複数連設され、その内部を上流側から下流側へ向けてワークが搬送される連続焼成炉であって、
前記ヒータには、該ヒータの抵抗を測定する抵抗測定手段が設けられていることを特徴とする連続焼成炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ヒータ交換時期推定方法及び連続焼成方法並びに連続焼成炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、セラミックスや金属、炭化物、窒化物等の導電性物体の原料粉末を焼成する炉としては、連続焼成炉が用いられており、この連続焼成炉は、複数の加熱区域が設けられた炉内に焼成の対象物であるワークを順次搬送し、各加熱区域に設けられたヒータにより加熱区域毎に所定の温度で反応をさせ、連続的にワークを焼成するものである。この際、ヒータとしては、通電することで発熱する抵抗体が用いられることが多く、抵抗体としては、例えばグラファイト発熱体等が用いられる。
【０００３】
従来、このような連続焼成炉を用いて連続的にワークを焼成する場合には、ヒータが寿命に達した時点で炉を停止することが行われており、ヒータの寿命は加熱区域毎で異なることから、どれか一つのヒータが寿命に達した時点で連続焼成炉全体の運転を停止し、ヒータを交換する作業を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の連続焼成炉においては、ヒータが寿命に達する時期を事前に推定することが特に行われていないので、突然ヒータに不具合が生じることで連続焼成炉としての安定操業が損なわれ、その結果、操業コストの増大を招く恐れがあるという問題があった。
【０００５】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、操業コストを抑えることを可能とするヒータ交換時期推定方法及び連続焼成方法並びに連続焼成炉を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、抵抗体から構成されるヒータを有する加熱区域が複数連設された連続焼成炉における前記ヒータの交換時期を推定するヒータ交換時期推定方法であって、前記ヒータの抵抗値に基づいて交換時期を推定することを特徴とする。
【０００７】
この発明に係るヒータ交換時期推定方法によれば、ヒータの交換時期は、ヒータの抵抗値に基づいて推定される。この際、抵抗値は、既存のシステムを大きく変更することなく、コストを抑えて簡便に測定することができるものである。したがって、コストを抑えて簡便にヒータの交換時期を推定することができると共に、推定された交換時期に従って、ヒータが寿命に達する前に事前にヒータを交換することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のヒータ交換時期推定方法において、前記ヒータの抵抗を所定時間毎に測定して抵抗値を蓄積し、蓄積された前記抵抗値に基づいて時間に対する抵抗値の回帰曲線を求め、求められた前記回帰曲線より所定の抵抗値より所定量増加した抵抗値に相当する時間を算出し、算出された前記時間を前記ヒータの交換時期とすることを特徴とする。
【０００９】
この発明に係るヒータ交換時期推定方法によれば、日々蓄積された抵抗値のデータに基づいて使用経過日数に対する抵抗値の関係が回帰分析により回帰曲線として求められ、求められた回帰曲線に基づいて所定の抵抗値に至る日が算出される。すなわち、ヒータの交換時期が推定される。したがって、ヒータが寿命に達する前に事前にヒータを交換することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、抵抗体から構成されるヒータを有する加熱区域が複数連設された連続焼成炉の上流側から下流側へ向けてワークを搬送し、前記ヒータにより該ワークを焼成する連続焼成方法であって、請求項１又は２記載のヒータ交換時期推定方法により前記ヒータの交換時期を推定し、推定された前記交換時期に基づいて前記ヒータを交換することを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る連続焼成方法によれば、ワークを連続的に焼成するに際して、ヒータ交換時期推定方法によって推定された日に基づいて、ヒータを交換するための操業停止日が定められ、事前にヒータが交換される。したがって、突然ヒータが寿命に達することで発生する操業コストの増大を抑えることができる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、抵抗体から構成されるヒータを有する加熱区域が複数連設され、その内部を上流側から下流側へ向けてワークが搬送される連続焼成炉であって、前記ヒータには、該ヒータの抵抗を測定する抵抗測定手段が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る連続焼成炉によれば、ヒータには、ヒータの抵抗値を測定する抵抗測定手段が設けられているので、ヒータを通電して発熱させることによりワークを焼成する際、日々蓄積された抵抗値のデータに基づいて使用経過日数に対する抵抗値の関係が回帰分析により回帰曲線として求められ、求められた回帰曲線に基づいて所定の抵抗値に至る日が算出される。すなわち、ヒータの交換時期が推定される。したがって、ヒータが寿命に達する前に事前にヒータを交換することができる。また、事前にヒータを交換することで、突然ヒータが寿命に達することで発生する操業コストの増大を抑えることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の一実施の形態を示す図である。
図１において、連続焼成炉１は、その内部にワークＷを搬送して焼成する焼成炉本体（加熱区域）２ａから２ｅと、ワークＷを加熱して焼成するヒータ３ａから３ｅと、焼成炉本体２ａから２ｅ内の温度を測定する温度計４ａから４ｅとを主な構成要素とする。
【００１５】
連続焼成炉１は、第１のチャンバー５ａと、第２のチャンバー５ｂと、第３のチャンバー５ｃと、第４のチャンバー５ｄと、第５のチャンバー５ｅとが仕切板６を介して上流側から下流側へ向けて連設されたものであり、各チャンバー５ａから５ｅの内部には、その内部にワークＷを搬送して焼成する焼成炉本体２ａから２ｅが連通して設けられている。第１のチャンバー５ａの上流側と第５のチャンバー５ｅの下流側には、それぞれ入側脱気室７ａと出側脱気室７ｂとが連設されている。
【００１６】
焼成炉本体２ａから２ｅは、その内部にワークＷを搬送して連続的に焼成するものであり、焼成炉本体２ａから２ｅ内には、ワークＷの載置されたトレー８を下方から支持すると共に上流側から下流側へ向けて搬送するローラ９が複数個設けられている。焼成炉本体２ａから２ｅの外側面とチャンバー５ａから５ｅの内側面との間には、不図示の断熱材が設けられており、チャンバー５ａから５ｅの外側面には、不図示の水冷手段が設けられている。
【００１７】
ヒータ３ａから３ｅは、通電することで発熱する抵抗体１０ａから１０ｅから構成されており、ヒータ３ａから３ｅは、それぞれ焼成炉本体２ａから２ｅの内部に設けられている。ヒータ３ａから３ｅは、ワークＷを加熱して焼成するものである。温度計４ａから４ｅは、それぞれ焼成炉本体２ａから２ｅの内部に設けられており、それぞれ焼成炉本体２ａから２ｅ内の温度を測定するものである。ヒータ３ａから３ｅと温度計４ａから４ｅとは、図３に示すように、入出力装置１１に接続されており、入出力装置１１は、制御装置１２へ、制御装置１２は、シーケンサー１３へ、シーケンサー１３は、表示装置１４へと接続されている。
【００１８】
入出力装置１１は、温度計４から入力された信号を基づいて焼成炉本体２内の温度を測定し、制御装置１２とシーケンサー１３とを介して焼成炉本体２内の温度が所定の温度となるようヒータ３に電力を供給するものである。また、入出力装置１１は、ヒータ３の抵抗を測定するものであり、抵抗測定手段を構成する。
【００１９】
次に、上記の構成からなる連続焼成炉１を用いたワークＷの焼成方法について説明する。
まず、ワークＷの載置されたトレー８を入側脱気室７ａに配置し、必要に応じて入側脱気室７ａ内と焼成炉本体２ａから２ｅ内と出側脱気室７ｂとを無酸化ガスで置換することにより、焼成炉本体２ａから２ｅ内の雰囲気をワークＷの焼成に適した環境とする。
【００２０】
次に、ローラ９によりワークＷの載置されたトレー８を上流側から下流側へ向けて搬送し、各焼成炉本体２ａから２ｅ内でワークＷを各焼成炉本体２ａから２ｅ毎の所定温度に加熱する。各焼成炉本体２ａから２ｅ内の温度は、例えば図２に示すような温度分布とされており、図２中、横軸は各焼成炉本体２ａから２ｅの位置、縦軸は各焼成炉本体２ａから２ｅ内の温度を表す。（単位はいずれも任意。）
【００２１】
ワークＷは、各焼成炉本体２ａから２ｅ内において昇温、降温され、各焼成炉本体２ａから２ｅ内で所定温度とされることで所定の反応が進行し、焼成されて出側脱気室７ｂに至る。この際、各焼成炉本体２ａから２ｅ内の温度は、温度計４ａから４ｅを介して測定され、各焼成炉本体２ａから２ｅ内は、測定された温度に応じて入出力装置１１を介してヒータ３ａから３ｅに電力が供給されることで、ヒータ３ａから３ｅにより所定の温度とされる。このとき、ヒータ３ａから３ｅの抵抗も、入出力装置１１にて測定される。
【００２２】
次に、上記の構成からなる連続焼成炉１におけるヒータ３ａから３ｅの交換時期の推定方法について説明する。
まず、未使用のヒータ３を焼成炉本体２内に配置し、連続焼成炉１を運転する。この際、焼成炉本体２内の所定の初期温度Ｔ０におけるヒータ３の抵抗値を求め、この抵抗値を初期抵抗値Ｒ０とする。次に、焼成のため必要に応じて焼成炉本体２内の温度を適宜昇温すると共に、入出力装置（抵抗測定手段）１１により、１時間毎にヒータ３の抵抗を測定する。
【００２３】
この際、昇温を伴って測定されたヒータ３の抵抗値は初期温度Ｔ０における抵抗値に換算し、換算した２４時間分の抵抗値を蓄積し、蓄積された２４時間分の抵抗値の平均値をその日の抵抗値Ｒとする。ヒータ３の抵抗値を初期温度Ｔ０における抵抗値に換算する理由は、ヒータ３として用いる抵抗体１０、例えばグラファイト発熱体は、その抵抗率が温度に依存するからである。
【００２４】
数日間、その日毎の抵抗値Ｒを蓄積することで、図４に示すように、使用経過日数（日数）Ｄ（日）に対する抵抗値Ｒ（Ω）のデータを収集する。数日分のデータを収集した後、回帰分析により使用経過日数Ｄに対する抵抗値Ｒの関係を表す回帰曲線Ｆを求める。回帰曲線Ｆとしては、例えば使用経過日数Ｄの２次関数を用い、データ収集日数としては、例えば現在の日から遡った１０日間を用いる。
【００２５】
回帰曲線Ｆが求まったら、初期抵抗値Ｒ０より所定の分だけ大きな値をもつ抵抗値Ｒｃに対応する使用経過日数Ｄを算出し、これをヒータ交換時期（交換時期）Ｘとする。抵抗値Ｒｃとしては、例えば初期抵抗値Ｒ０の２割増の値を用いる。これは、ヒータ３が寿命に達するのは、経験的にヒータ３の抵抗値Ｒが初期抵抗値Ｒ０の２割増となった時だからである。連続焼成炉１を使用することでヒータ３の抵抗値が増加する理由は、焼成の過程でワークＷから放出されるガスが抵抗体１０から構成されるヒータ３を腐食し、その断面積を減少させるからである。
【００２６】
このようにして、日々ヒータ交換時期Ｘを算出し、算出されたヒータ交換時期Ｘに基づいて、ヒータ３が消耗する前に、事前に連続焼成炉１の運転を停止する。この際、ヒータ交換時期Ｘは、日々の抵抗測定により更新されるが、連続焼成炉１の運転を停止する日は、例えばヒータ交換時期Ｘの前日までに蓄積されたデータに基づいて決定する等、所定のルールに従って決定する。
【００２７】
上記の構成によれば、連続焼成炉１で用いられるヒータ３は、抵抗体１０から構成されており、ヒータ３には、ヒータ３の抵抗値を測定する抵抗測定手段１１が設けられているので、ヒータ３を通電して発熱させることによりワークＷを焼成する際、日々蓄積された抵抗値Ｒのデータに基づいて使用経過日数Ｄに対する抵抗値Ｒの関係が回帰分析により回帰曲線Ｆとして求められ、求められた回帰曲線Ｆに基づいて所定の抵抗値Ｒｃに至る日が算出される。すなわち、ヒータ交換時期Ｘが推定される。したがって、ヒータ３が寿命に達する前に事前にヒータ３を交換することができる。また、事前にヒータ３を交換することで、突然ヒータ３が寿命に達することで発生する操業コストの増大を抑えることができる。
【００２８】
なお、上記の実施の形態では、連続焼成炉１として、５つの焼成炉本体２ａから２ｅを備える構成としたが、焼成炉本体２の数はこれに限られない。その際、焼成炉本体２の数は、１つでもよい。また、上記の実施の形態では、ヒータ交換時期Ｘを算出する際の抵抗値Ｒｃとして初期抵抗値Ｒ０の２割増の値を用いたが、この値は２割増に限られず、突然ヒータ３が寿命に達することで生じる損失と、頻繁にヒータ３を交換することで生じる損失とを考慮して適宜調整してよい。また、ヒータ交換時期Ｘが算出された後の連続焼成炉１の運転停止日は、ヒータ交換時期Ｘに限られず、適宜調整してよい。また、回帰曲線Ｆを求める際に使用する抵抗値Ｒの数も、１０日分に限られず、適宜調整してよい。その際、ヒータ３の初期抵抗値Ｒ０から回帰曲線Ｆを求める日の抵抗値Ｒまでの全日数を考慮してよい。また、回帰曲線Ｆを求める際に使用する関数も、２次関数に限られない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、コストを抑えて簡便にヒータの交換時期を推定することができると共に、推定された交換時期に従って、ヒータが寿命に達する前に事前にヒータを交換することができる。
【００３０】
また、請求項２に係る発明によれば、ヒータが寿命に達する前に事前にヒータを交換することができる。
【００３１】
また、請求項３に係る発明によれば、突然ヒータが寿命に達することで発生する操業コストの増大を抑えることができる。
【００３２】
また、請求項４に係る発明によれば、ヒータが寿命に達する前に事前にヒータを交換することができると共に、事前にヒータを交換することで、突然ヒータが寿命に達することで発生する操業コストの増大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る連続焼成炉を示す概略図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る連続焼成炉の温度分布を示す概略図である。
【図３】この発明の一実施形態に係る連続焼成炉の制御装置周辺を示す概略図である。
【図４】この発明の一実施形態に係る連続焼成炉におけるヒータの抵抗値の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１　　　連続焼成炉
２、２ａ〜２ｅ　　　焼成炉本体（加熱区域）
３、３ａ〜３ｅ　　　ヒータ
１０、１０ａ〜１０ｅ　　　抵抗体
Ｗ　　　ワーク
Ｒ　　　抵抗値
Ｆ　　　回帰曲線
Ｘ　　　ヒータ交換時期（交換時期）
１１　　　入出力装置（抵抗測定手段）
【図１】
2004055469.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004055469.tif 000006