(57)【要約】【課題】高酸素濃度雰囲気で焼成可能な蓄熱バーナー式ガス炉を焼成工程に用いて、酸素濃度及び焼成温度を細分化し、酸化亜鉛素子の電気的特性を向上させると共に、酸化亜鉛素子の製造コストを良好にする。【解決手段】焼成工程として、蓄熱バーナー式ガス炉を用いて酸素濃度及び焼成温度を細分化している。その焼成温度は区間ａ〜ｅで分けられており、区間ａは焼成開始（常温）から温度Ｘまで第１昇温速度５０〜１５０℃／ｈで昇温し、区間ｂは温度Ｘから温度Ｙまで第２昇温速度１０〜５０℃／ｈで昇温し、また、区間ｃは温度Ｙで約１０時間の焼成を保持し、次に、区間ｄは温度Ｙから温度Ｚまで第１降温速度５〜５０℃／ｈで降温し、区間ｅは温度Ｚから常温まで第２降温速度５０〜１５０℃／ｈで常温まで降温している。各区間の焼成時間及び酸素濃度は任意の値で設定され焼結体を得、その焼結体から電圧非直線抵抗体における酸化亜鉛素子を製造する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化ビスマス，酸化アンチモン，酸化コバルト，酸化マンガン，酸化クロム，酸化ニッケル，酸化珪素等の複数個の金属酸化物を混合して添加物成分を得た後、原料スラリーとしての主成分である酸化亜鉛及び有機バインダーと共に湿式混合し、乾燥し、粉砕して造粒粉を得、その造粒粉を円盤状等の成形体に成形し、脱脂してから仮焼して仮焼体を形成した後、その仮焼体の側面部分に絶縁材を塗布し焼成して焼結体を得、その焼結体の両端面に電極を設けて成る非直線抵抗体の製造方法において、
前記仮焼体を、一つもしくは複数個のガスバーナー，温度センサ及び酸素センサを有する蓄熱ガス炉本体内に充填した後、前記ガスバーナーにて仮焼体を焼成し、仮焼体を焼成するための蓄熱ガス炉本体内の焼成温度を、温度センサ及び酸素センサにより温度及び酸素濃度を検出し、その検出信号を制御部で監視制御することにより焼結体を得ることを特徴とする電圧非直線抵抗体の製造方法。
【請求項２】
前記ガス炉は、仮焼体の焼成温度を図１のように第１昇温速度の区間，第２昇温速度の区間，一定の焼成温度で保持する区間，第１降温速度の区間，第２降温速度の区間となるように制御し、
前記焼成温度は、温度パターンの区間毎に酸素濃度を制御できる機構を用いることを特徴とする請求項１記載の電圧非直線抵抗体の製造方法。
【請求項３】
前記ガス炉は、第２昇温速度の始点となる焼成温度が７００℃〜１０００℃であり、その第２昇温速度の終点となる焼成温度が１０５０℃〜１２００℃である時、
前記第２昇温速度の区間における酸素濃度が１０〜１５％の範囲で調整して焼成することを特徴とする請求項１及び請求項２記載の電圧非直線抵抗体の製造方法。
【請求項４】
前記ガス炉は、第２昇温速度の終点から第１降温速度の始点までの焼成する温度が１０５０℃〜１２００℃であり、その焼成温度で約１０時間焼成する時、
前記焼成温度が１０５０℃〜１２００℃で保持する区間における酸素濃度を１０〜１５％の範囲で調整して焼成することを特徴とする請求項１及び請求項２記載の電圧非直線抵抗体の製造方法。
【請求項５】
前記ガス炉は、第１降温速度の始点となる焼成温度が１０５０℃〜１２００℃であり、その第１降温速度の終点となる焼成温度が７００℃〜１０００℃である時、
前記第１降温速度の区間における酸素濃度が１０〜１５％の範囲で調整して焼成することを特徴とする請求項１及び請求項２記載の電圧非直線抵抗体の製造方法。
【請求項６】
前記ガス炉は、第２昇温速度の区間，焼成温度が１０５０℃〜１２００℃で保持する区間及び第１降温速度の区間で、その各々の区間の酸素濃度が２通りまたは３通りの組み合わせで焼成することを特徴とする請求項１〜請求項５記載の電圧非直線抵抗体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化亜鉛を主成分とし、主に避雷器に組み込まれる電圧非直線抵抗体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電圧非直線抵抗体（非直線抵抗体）には、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とするものが多く、その副添加物成分（以下、添加物スラリーと称す）として酸化ビスマス，酸化アンチモン，酸化コバルト，酸化マンガン，酸化クロム，酸化ニッケル，酸化珪素等の複数個の金属酸化物を添加し、非直線性が高く、熱損失の小さい組成配合からなっている。
【０００３】
通常、前記添加物スラリーをボールミル等にて湿式予備粉砕した後、有機バインダー（結合剤）及び酸化亜鉛と十分混合して混合物（原料スラリー）を得、その混合物をスプレードライヤーにより噴霧乾燥して流動性の良好な造粒粉を得る。なお、前記有機バインダーには水系の有機バインダー、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が用いられている。
【０００４】
次に、前記造粒粉を金型プレス機により例えば円盤状等の成形体に成形し、この成形体を脱脂し、脱脂した後８００〜１０００℃で仮焼することにより仮焼体を得る。その後、その仮焼体の側面部分に一次絶縁材（絶縁性セラミック材料）を塗布し、塗布した後１０００〜１３００℃の温度で焼成して、側面に高抵抗層（絶縁層）を形成した焼結体を得る。更に、その焼結体の側面部分に二次絶縁材（低融点ガラス材料）を塗布し、焼成する。そして、その二次絶縁材を焼成した焼結体の両端面を平滑に研磨した後、その研磨した両端面にアルミニウムから成る電極材料を溶射して電圧非直線抵抗体を完成させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記電圧非直線抵抗体（非直線抵抗体）は、避雷器用電圧非直線抵抗体に使用されるが、一般の避雷器用弱電用サージ・アブソーバに比べると吸収し得るエネルギーが大きいため、大きな体積、または大口径サイズの酸化亜鉛素子が必要となる。
【０００６】
上記電圧非直線抵抗体の製造法において、通常、造粒粉を金型プレス機で円盤状等の成形体を成形し、この成形体を脱脂し、脱脂した後８００〜１０００℃で仮焼し仮焼体を得た後、その仮焼体の側面部分に絶縁材を塗布し、焼成し、焼成体を得る。この焼成には電気炉が用いられる。しかし、電気炉を用いて焼成する場合、エネルギー単価が高くなるため、このエネルギー単価に対する製造コストの占める割合が非常に高くなる。このような理由より、電気炉よりもエネルギー単価が安価であるガス炉によって仮焼体の焼成が行なわれている。
【０００７】
しかしながら、ガス炉により仮焼体を焼成する場合、焼成雰囲気である酸素濃度が電気炉と比べて低くなるため、電気炉よりもガス炉を用いて完成した酸化亜鉛素子の電気的特性は悪化し、この酸化亜鉛素子の電気的特性における悪化を補うために、ガス炉の酸素濃度を高くすれば酸化亜鉛素子の電気的特性が良好となるが、ガス炉としてのメリットである経済性が飛躍的に悪化する。また、通常のガス炉では高酸素濃度燃焼にも限界があるなど、仮焼体を焼成するのに重要な課題となる。
【０００８】
本発明は、前記課題に基づいて成されたものであり、仮焼体の焼成工程において、省エネルギーであり、高酸素濃度雰囲気で焼成可能な蓄熱バーナー式ガス炉を用いることにより、酸素濃度を細かく分けることができ、酸化亜鉛素子の電気的特性を向上させると共に、酸化亜鉛素子の製造コストを良好にできる電圧非直線抵抗体の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題の解決を図るために、第１発明は、主成分である酸化亜鉛，複数個の金属酸化物を混合した添加物スラリー及び有機バインダーを湿式混合し、乾燥し、粉砕して造粒粉を得、その造粒粉を円盤上等の成形体に成形し、脱脂してから仮焼して仮焼体を得た後、その仮焼体の外周面に絶縁材を塗布し、焼成して焼結体を得、その焼結体の両端面に電極を設けて成る非直線抵抗体の製造方法において、前記仮焼体を、一つもしくは複数個のガスバーナー，温度センサ及び酸素センサを有する蓄熱ガス炉本体内に充填した後、前記ガスバーナーにて仮焼体を焼成し、仮焼体を焼成するための蓄熱ガス炉本体内の焼成温度を、温度センサ及び酸素センサにより温度及び酸素濃度を検出し、その検出信号を制御部で監視制御することにより焼結体を得ることを特徴とする。
【００１０】
第２発明は、前記第１発明における蓄熱バーナー式ガス炉において、仮焼体の焼成温度を図１のように第１昇温速度の区間，第２昇温速度の区間，一定の焼成温度で保持する区間，第１降温速度の区間，第２降温速度の区間となるように制御し、前記焼成温度は、温度パターンの区間毎に酸素濃度を制御できる機構をもつことを特徴とする。
【００１１】
第３発明は、前記第１発明及び第２発明における蓄熱バーナー式ガス炉において、第２昇温速度の始点となる焼成温度が７００℃〜１０００℃であり、その第２昇温速度の終点となる焼成温度が１０５０℃〜１２００℃である時、前記第２昇温速度の区間における酸素濃度が１０〜１５％の範囲で調整して焼成することを特徴とする。
【００１２】
第４発明は、前記第１発明及び第２発明における蓄熱バーナー式ガス炉において、第２昇温速度の終点から第１降温速度の始点までの焼成する温度が１０５０℃〜１２００℃であり、その焼成温度で約１０時間焼成する時、前記焼成温度が１０５０℃〜１２００℃で保持する区間における酸素濃度を１０〜１５％の範囲で調整して焼成することを特徴とする。
【００１３】
第５発明は、前記第１発明及び第２発明における蓄熱バーナー式ガス炉において、第１降温速度の始点となる焼成温度が１０５０℃〜１２００℃であり、その第１降温速度の終点となる焼成温度が７００℃〜１０００℃である時、前記第１降温速度の区間における酸素濃度が１０〜１５％の範囲で調整して焼成することを特徴とする。
【００１４】
第６発明は、前記第１発明〜第５発明における蓄熱バーナー式ガス炉において、第２昇温速度の区間，焼成温度が１０５０℃〜１２００℃で保持する区間及び第１降温速度の区間で、その各々の区間の酸素濃度が２通りまたは３通りの組み合わせで焼成することを特徴とする。
【００１５】
上記第１発明〜第６発明によれば、仮焼体を焼成して焼結体を得、その焼成工程において、省エネルギーであり、高酸素濃度雰囲気で焼成可能な蓄熱バーナー式ガス炉を用いることにより、酸素濃度及び焼成温度を細かくパターン化し、酸化亜鉛素子の電気的特性を向上させると共に、酸化亜鉛素子の製造コストを良好にした電圧非直線抵抗体を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について説明する。本発明の実施の形態１は、従来からある造粒粉の製造方法により、所定の配合の造粒粉を得た後、その造粒粉を金型プレス機により６４φの円盤状等の成形体に成形し、この成形体を脱脂し、脱脂した後８００〜１０００℃で仮焼し仮焼体を得た後、その仮焼体を焼成して焼結体を得るための製造方法のことであり、その製造方法には、新型炉である蓄熱バーナー式ガス炉を使用し、この蓄熱バーナー式ガス炉の炉内に仮焼体を充填した後、仮焼体を焼成する。ここで、この仮焼体を焼成する際の温度パターン図を図１に示す。図１において、符号ａ及びｂは昇温速度工程のことである。ここで、符号ａは、焼成開始の常温から温度Ｘまで第１昇温速度５０〜１５０℃／ｈで昇温し、焼成する区間のことであり、この第１昇温速度が５０℃／ｈ未満であると、焼成時間が延びてしまい生産効率が悪化する。また、第１昇温速度が１５０℃／ｈ以上であると、焼結体の表面温度と内部温度に大きな偏差が生じてしまい、クラック等の欠陥発生率が増大し、不均一な焼成ゆえの電気的特性の悪化を引き起こしてしまう。ここで、区間ａの焼成時間は、例えば焼成開始時間から約１０時間後まで焼成する時間のことである。また、符号ｂは、前記温度Ｘから温度Ｙまで第２昇温速度１０〜５０℃／ｈで昇温し、焼成する区間のことであり、この第２昇温速度が１０℃／ｈ未満の場合も前記第１昇温速度の区間ａと同様に焼成時間が延びてしまい生産効率が悪化する。また、第２昇温速度が５０℃／ｈ以上の場合も前記第１昇温速度の区間ａと同様に焼結体の表面温度と内部温度に大きな偏差が生じてしまい、クラック等の欠陥発生率が増大し、不均一な焼成ゆえの電気的特性の悪化を引き起こしてしまう。ここで、区間ｂの焼成時間は、例えば前記区間ａの終点直後の時間から約１０時間後まで焼成する時間のことである。
【００１８】
次に、符号ｃは、前記温度Ｙである一定時間の焼成を保持する区間のことである。区間ｃの焼成時間であるこのある一定時間とは、例えば前記区間ｂの終点直後の時間から約１０時間後まで焼成する時間のことである。
【００１９】
更に、符号ｄ及びｅは、降温速度工程のことである。ここで、符号ｄは、前記温度Ｙである一定時間焼成された後、第１降温速度５〜５０℃／ｈで温度Ｚまで降温し、焼成する区間のことであり、この第１降温速度が５℃／ｈ未満であると、焼成時間が延びてしまい生産効率が悪化する。また、第１降温速度が５０℃／ｈ以上であると、焼結体の表面温度と内部温度に大きな偏差が生じてしまい、クラック等の欠陥発生率が増大し、不均一な焼成ゆえの電気的特性の悪化を引き起こしてしまう。ここで、区間ｄの焼成時間は、例えば前記区間ｃの終点直後の時間から約２０時間後まで焼成する時間のことである。また、符号ｅは、前記温度Ｚから第２降温速度５０〜１５０℃／ｈで常温まで降温し、焼成する区間のことであり、この第２降温速度が５０℃／ｈ未満の場合も前記第１降温速度の区間ｄと同様に焼成時間が延びてしまい生産効率が悪化する。また、第２降温速度が１５０℃／ｈ以上の場合も前記第１降温速度の区間ｄと同様に焼結体の表面温度と内部温度に大きな偏差が生じてしまい、クラック等の欠陥発生率が増大し、不均一な焼成ゆえの電気的特性の悪化を引き起こしてしまう。ここで、区間ｅの焼成時間は、例えば前記区間ｄの終点直後の時間から約１０時間後まで焼成する時間のことである。
【００２０】
なお、上記温度Ｘ及びＺについては、７００〜１０００℃であり、この温度Ｘ及びＺが７００℃以下であると、酸化亜鉛素子の焼成時間が長くなり、生産効率が悪化する。前記温度Ｘ及びＺが１０００℃以上であると、酸化亜鉛素子の電気的特性の悪化や物理的欠陥の増大を招く恐れがある。また、温度Ｙについては、所定の動作開始電圧に応じて１０５０℃〜１２００℃の間で設定している。
【００２１】
以上より、本発明における仮焼体の焼成する温度パターンは、前記区間ａ〜ｅの温度パターンで焼成している。上記第１及び第２昇温速度，第１及び第２降温速度及び各設定温度を用いて、前記それぞれの設定に対し、ガス炉内の酸素濃度を変化させて仮焼体を焼成させ焼結体を得、その焼結体から完成された酸化亜鉛素子を製作する。
【００２２】
前記焼結体を得るのに、表１に示すようにそれぞれの区間ａ〜ｅの酸素濃度の設定値を変化させ、試料Ｓ０〜Ｓ５までを得る。ここで、前記試料Ｓ０は従来のガス炉を用いて焼成し、従来の酸素濃度の設定値を使用している。次に、前記試料Ｓ１は従来のガス炉を用いて焼成し、全領域で高酸素濃度雰囲気の設定値を使用している。更に、前記試料Ｓ２〜Ｓ５は蓄熱バーナー式ガス炉を用いて焼成し、全領域で高酸素濃度雰囲気の設定値を使用している。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
上記表１の結果から、試料Ｓ０は従来から使用されているガス炉によって、従来方法の酸素濃度の設定値により焼結体を製作している。また、前記試料Ｓ１では、従来から使用されているガス炉の空気調節弁の開度を調整し、区間ａ〜ｅの全領域で高酸素濃度雰囲気になるような条件で焼成している。前記従来から使用されているガス炉は、リンケージ方式を採用し、このリンケージ方式では、制御温度になるようにガス量を制御し、このガス量の増減と空気量の増減がリンケージされているため、ガス量が決まれば一次的に空気量も決まってしまう。このため、酸素濃度を制御したい場合には、区間毎に酸素濃度を設定することが不可能となるため、試料Ｓ１に示すように、酸素濃度の設定値を標準よりも多めもしくは少なめ程度にしか調節することができない。
【００２５】
また、新型炉である蓄熱バーナー式ガス炉を使用して試料Ｓ２〜Ｓ５を得、その試料Ｓ２〜Ｓ５は高酸素濃度雰囲気燃焼時におけるエネルギー消費量を増大させることなく、区間ａ〜ｅの領域毎に酸素濃度の設定が可能であるように、酸素濃度制御装置を有するものである。
【００２６】
上記のようにして得られた本発明の実施の形態において、従来から使用されているガス炉により得られた試料Ｓ０〜Ｓ１と蓄熱バーナー式ガス炉により得られた試料Ｓ２〜Ｓ５を用いて、酸化亜鉛素子の電気的特性及び仮焼体を焼成する際の天然ガス等の消費量の比較を表２に示す。この電気的特性試験結果としては、酸化亜鉛素子のワットロス試験により求めたもので、そのワットロス試験の測定条件は温度１７０℃、課電率８５％で実施している。また、仮焼体を焼成する際の天然ガス等の消費量の比較は、試料Ｓ０を１００％とした比較対照とし、それぞれの試料Ｓ１〜Ｓ５に対する比較の結果である。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
上記表２の試験結果から、試料Ｓ１では、天然ガス等の燃料消費量が試料Ｓ０に対して１．８倍と大幅に増加している。これは、天然ガス等の燃料消費量は酸素濃度に大きく依存する。また、酸素濃度が試料Ｓ０と比較してやや高いことから完成された酸化亜鉛素子の電気的特性も若干ながら向上するが、試料Ｓ０と比較して、天然ガス等のエネルギー消費量が大幅に増加している。
【００２９】
次に、試料Ｓ２〜Ｓ５では、酸素濃度が１５％と高酸素濃度の雰囲気における焼成において、蓄熱バーナー式ガス炉を採用したために、消費ガス量が従来よりも低く抑えられ、また、高酸素濃度したためのワットロス試験における電気的特性が向上した。
【００３０】
また、酸素濃度が１０％以上あれば、表２と同じような結果に成ることも実験から明らかになった。これは、酸素濃度が１０％と低く成れば成るほど仮焼体を焼成する際の天然ガス等の消費量は少なくなり、省エネルギー効果を更に加速するものである。
【００３１】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について、上記実施の形態１で使用された新型炉である蓄熱バーナー式ガス炉について説明する。図２に、蓄熱バーナー式ガス炉の概略構成図を示す。符号１は、ガス炉のことであり、このガス炉は熱伝達の良い材質により構成されている。前記ガス炉１の内部に仮焼体を充填し、焼成することにより焼結体を得る。ここで、ガスバーナー２にガスを注入する工程について説明する（以下、ガス注入工程と称す）。前記ガスバーナー２は一つもしくは複数個用いて、前記ガス炉１に接するように設置している。
【００３２】
ここで、本発明の実施の形態２では、前記ガス炉１の内部に設置された温度センサー３によりガス炉１の内部の温度を測定し、その温度センサー３から温度条件用の導入配線４を使用して得られた温度条件を温度管理制御部５に供給し、ガス炉１内の温度を厳密に管理、制御している。ガス送出用の配管９にガス送出用の電動ダンパー７を設け、このガス送出用の電動ダンパー７にはガス送出用の配管９を開閉するためのガス送出用のコントロールモーター６を設置している。ガス送出用のコントロールモーター６は温度管理制御部５から温度条件用の送出配線８を使用して開閉条件信号を供給し、ガス送出用の電動ダンパー７を開閉することにより、天然ガス等をガス会社から延いているパイプライン内のガス圧力を圧力調整弁１０を介して、その天然ガス等を一つもしくは複数個のガスバーナー２に送出する。その複数個のガスバーナー２に天然ガス等を送出する場合、前記ガス送出用の配管９には、前記ガス送出用の電動ダンパー７と複数個のガスバーナー２との間に三方管１１等を設け、複数個のガスバーナー２に天然ガス等を送出している。
【００３３】
次に、一つもしくは複数個のガスバーナー２に酸素を注入する工程について説明する（以下、酸素注入工程と称す）。前記ガス炉１の内部に設置された酸素センサー１２によりガス炉１の内部の酸素を測定し、その酸素センサー１２から酸素条件用の導入配線１３を使用して得られた酸素条件を調節計変換器１４に供給し、ガス炉１内の酸素濃度を厳密に管理、制御している。酸素送出用の配管１７に酸素送出用の電動ダンパー１６を設け、この酸素送出用の電動ダンパー１６には酸素送出用の配管１７を開閉するための酸素送出用のコントロールモーター１５を設置している。酸素送出用のコントロールモーター１５は調節計変換器１４から開閉条件用の配線１８を使用して開閉条件信号を供給し、酸素送出用の電動ダンパー１６を開閉することにより、燃焼空気用の酸素タンク等からブロアファン１９により酸素を一つもしくは複数個のガスバーナー２に送出する。その複数個のガスバーナー２に酸素を送出する場合、前記酸素送出用の配管１７には、前記酸素送出用の電動ダンパー１６と複数個のガスバーナー２との間に三方管１１等を設け、複数個のガスバーナー２に酸素を送出している。ここで、前記酸素送出用の配管１７に、前記複数個のガスバーナー２と三方管１１等との間に酸素送出用の固定手動ダンパー２０を設置している。これは、酸素送出用のコントロールモーター１５から酸素送出用の電動ダンパー１６の開閉を制御し、空気量の絶対量を調整するのとは別に、酸素送出用の固定手動ダンパー２０を開閉することにより、空気量の絶対量を調整している。
【００３４】
また、排ガスを排出する工程について説明する（以下、排出ガス工程と称す）。前記ガス炉１の内部に設置された酸素センサー１２によりガス炉１の内部の酸素を測定し、その酸素センサー１２から酸素条件用の導入配線１３を使用して得られた酸素条件を調節計変換器１４により、ガス炉１内の酸素濃度を厳密に管理、制御している。排ガス排出用の配管２３に排ガス排出用の電動ダンパー２２を設け、その排ガス排出用の電動ダンパー２２には排ガス排出用の配管２３を開閉するための排ガス排出用のコントロールモーター２１を設置している。排ガス排出用のコントロールモーター２１は調節計変換器１４から開閉条件用の配線１８を使用して開閉条件信号を供給し、排ガス排出用の電動ダンパー２２を開閉することにより、排ガス用のブロアファン２４に排ガスを排出し、排ガス排出用の排出配管２５を通過して、排気煙突２６により排ガスを排気する。ここで、排ガスとは、一つもしくは複数個のガスバーナー２で燃焼された排ガス及び不燃焼ガスのことであり、その一つもしくは複数個のガスバーナー２より排ガスを排ガス排出用の導入配管２３から排出するものである。その複数個のガスバーナー２から排ガスを排出する場合、前記排ガス排出用の配管２３には、前記排ガス排出用の電動ダンパー２２と複数個のガスバーナー２との間に三方管１１等を設け、その複数個のガスバーナー２と三方管１１等との間に排ガス排出用の固定手動ダンパー２７を設置している。これは、排ガス排出用のコントロールモーター２１から排ガス排出用の電動ダンパー２２の開閉を制御し、排ガスの絶対量を調整するのとは別に、排ガス排出用の固定手動ダンパー２７を開閉することにより、排ガスの絶対量を調整し、排ガス用のブロアファン２４に排ガスを排出している。
【００３５】
なお、前記ガス炉１の内部の焼成温度を昇温する場合、前記ガス送出用の電動ダンパー７及び前記酸素送出用の電動ダンパー１６を開くことにより、前記ガスバーナー２で天然ガス等を燃焼し、また、前記排ガス排出用の電動ダンパー２２を閉じることにより、前記ガスバーナー２の内部に排ガスが充満しない程度に、排ガスをガスバーナー２及び排ガス排出用の導入配管２３に充満させて、前記ガス炉１の内部温度を蓄熱により上昇させると共に、ガス炉１の内部圧力によりガス炉１の内部温度を昇温させている。次に、前記ガス炉１の内部の焼成温度を降温する場合、前記ガス送出用の電動ダンパー７及び前記酸素送出用の電動ダンパー１６を閉じることにより、前記一つもしくは複数個のガスバーナー２の燃焼を弱め、もしくは燃焼をやめ、また、前記排ガス排出用の電動ダンパー２２を開くことにより、前記一つもしくは複数個のガスバーナー２及び前記排ガス排出用の導入配管２３の内部の排ガスを少量もしくは削除することにより、蓄熱温度を低下させると共に、内部圧力を降下することによりガス炉１の内部温度を降温させている。
【００３６】
更に、前記ガス炉１の内部の温度及び圧力を管理する工程を説明する（以下、温度−圧力管理工程と称す）。この温度−圧力管理工程は、ガス炉１内の温度を制御、管理すると同時に、圧力も制御、管理している。これは、ガス炉１内の圧力が外気よりもマイナスとなると、ガス炉１内に外気からの侵入空気が発生し、エネルギー効率を悪化する要因となるため、ガス炉１内の圧力を外気よりもプラスに維持するように制御、管理している。前記エネルギー効率を悪化する要因の防止策として、前記ガス炉１の側面の一部に温度を排気し、圧力を減圧及び加圧するための排気口煙突２８を設け、その排気口煙突２８に設置されたガス炉１の内部の温度及び圧力を管理し、温度−圧力制御用の電動ダンパー２９を設置している。前記ガス炉１と排気口煙突２８との間に炉内圧力センサ３０を設け、その炉内圧力センサ３０から温度及び圧力条件用の配線３１を使用して得られた温度及び圧力条件を温度−圧力制御部３２に供給し、温度−圧力を厳密に管理、制御している。その温度−圧力制御部３２から温度−圧力制御用の電動ダンパー２９を開閉するためのコントロールモーター３３に開閉条件用の配線３４を使用して開閉条件信号を供給し、温度−圧力制御用の電動ダンパー２９を開閉している。ここで、温度−圧力制御用の電動ダンパー２９を閉じることにより、ガス炉１の内部の温度は昇温し、同時にガス炉１の内部の圧力を維持するので前記ガス炉１の内部の焼成温度は蓄熱された温度により昇温される。また、温度−圧力制御用の電動ダンパー２９を開けることにより、ガス炉１の内部の温度を降温し、同時にガス炉１の内部の圧力を減圧するので前記ガス炉１の内部の焼成温度は降温される。
【００３７】
なお、上記ガス注入工程における温度管理制御部５，酸素注入工程及び排出ガス工程における調節計変換器１４及び温度−圧力管理工程における温度−圧力制御部３２は制御盤３５により、一つの基盤上に配置されている。
【００３８】
以上より、上記一つもしくは複数個のガスバーナー２は、ガス注入工程，酸素注入工程及び排出ガス工程を厳密に管理し、制御することにより、上記ガス炉１の内部を昇温し、降温する。また、上記温度−圧力管理工程において、上記ガス炉１の内部の温度及び圧力を厳密に管理し、制御することにより、前記ガス炉１の内部の焼成温度を昇温し、降温する。前記各工程より、上記本発明の実施の形態１の区間毎に焼成温度を厳密に管理し、制御している。なお、前記焼成される温度は、常温から１２００℃位まで、区間毎に任意の焼成温度で前記ガス炉１の内部を昇温し、降温している。
【００３９】
【発明の効果】
以上示したように本発明によれば、新型炉である蓄熱バーナー式ガス炉の炉内に仮焼体を充填した後、区間毎に任意の焼成温度でガス炉の内部を昇温し、降温することにより仮焼体を焼成し、焼成体を得、その焼成体から完成された酸化亜鉛素子を製作している。
【００４０】
次に、従来ガス炉により得られた試料Ｓ０，Ｓ１の焼結体と蓄熱バーナー式ガス炉により得られた試料Ｓ２〜Ｓ５の焼結体において、仮焼体を天然ガス等により焼成する際の天然ガス等の消費量の比較試験の結果から、酸素濃度が１５％と高い雰囲気での焼成において、前記蓄熱バーナー式ガス炉により得られた試料Ｓ２〜Ｓ５の天然ガス等の消費量が従来ガス炉の天然ガス等の消費量よりも低く抑えられた。
【００４１】
更に、前記従来ガス炉により得られた試料Ｓ０〜Ｓ１の焼結体と蓄熱バーナー式ガス炉により得られた試料Ｓ２〜Ｓ５の焼結体から酸化亜鉛素子を得、その酸化亜鉛素子の電気的特性試験の結果から、従来ガス炉よりも蓄熱バーナー式ガス炉の方が酸化亜鉛素子のワットロス試験による電気的特性が向上している。
【００４２】
なお、酸素濃度が１０％以上あれば、電気的特性試験による結果が良好となり、酸素濃度が１０％付近から、天然ガス等の消費量は少なくなり、省エネルギー効果を更に加速するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】仮焼体を焼成する際の温度パターン図。
【図２】蓄熱バーナー式ガス炉の概略構成図。
【符号の説明】
ａ…第１昇温速度区間
ｂ…第２昇温速度区間
ｃ…温度Ｙである一定時間の焼成を保持する区間
ｄ…第１降温速度区間
ｅ…第２降温速度区間
温度Ｘ及びＺ…７００〜１０００℃
温度Ｙ…１０５０℃〜１２００℃
１…ガス炉
２…ガスバーナー
３…温度センサー
４，８，１３，１８，３１，３４…配線
５…温度管理制御部
６，１５，２１，３３…コントロールモーター
７，１６，２２，２９…電動ダンパー
９，１７，２３，２５…配管
１０…圧力調整弁
１１…三方管
１２…酸素センサー
１４…調節計変換器
１９，２４…ブロアファン
２０，２７…固定手動ダンパー
２６…排気煙突
２８…排気口煙突
３０…炉内圧力センサ
３２…温度−圧力制御部
３５…制御盤
【図１】
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【図２】
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