(57)【要約】【課題】メンテナンス性を大幅に改善すると共に製品の特性を向上させる加熱炉を提供する。【解決手段】被加熱物の固定載置型または走行通過型の加熱炉において、それを構成する箱体部２、断熱部３、炉心管４、加熱部５および外径測定器、覗き窓等の付属計測関係機器部６等の少なくとも１つ以上の部品類の内面、または外面、またはそれら両面に、所定の光触媒コートＣを１μｍ前後の適宜の厚さに施し、その光触媒コートＣに所定の波長の光が照射されるように単数または複数の適宜の光源１０および必要に応じて光導波路１１を設けたことを特徴とする光触媒担持型加熱炉である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物の固定載置型または走行通過型の加熱炉において、それを構成する箱体部（２）、断熱部（３）、炉心管（４）、加熱部（５，８）および外径測定器、覗き窓等の付属計測関係機器部（６）等のうち、少なくとも１個以上の部品類の内面、または外面、またはそれら両面に、所定の光触媒コート（Ｃ）を適宜の厚さに施し、前記光触媒コート（Ｃ）に所定の波長の光が照射されるように単数または複数の適宜の光源（１０）および必要に応じて光導波路（１１）を設けたことを特徴とする光触媒担持型加熱炉。
【請求項２】
前記被加熱物が前記加熱炉内を走行通過する有機物被覆線条体（１）であることを特徴とする請求項１記載の光触媒担持型加熱炉。
【請求項３】
前記線条体（１）が光ファイバであることを特徴とする請求項２記載の光触媒担持型加熱炉。
【請求項４】
前記光触媒が特に臭気除去効果を有する材質のものであることを特徴とする請求項１記載の光触媒担持型加熱炉。
【請求項５】
前記光触媒が有害紫外線の吸収効果を持つものであることを特徴とする請求項１記載の光触媒担持型加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は光触媒担持型加熱炉、さらに詳しく言えば被加熱物の固定載置型であれ、または走行通過型であれ、有機物を含む被加熱物を光触媒作用を利用して加熱処理する加熱炉、特に炉本体の構成部分や炉内の部品類に付着する有機汚染物質を分解清掃し、よって当該設備のメンテナンス性向上を主眼とする光触媒担持型加熱炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光触媒作用を利用して本願発明に類似する技術内容を持つ先行技術として、特開平１０−１８５１６９号公報「燃焼設備における汚れ防止方法」（特許文献１参照）が唯一知られている。この公開技術はバーナを用いる燃焼炉の場合に限っており、その覗き窓が煤などで汚れて内部が見にくくなることを防ぐために、覗き窓の内外面に光触媒の被膜をつけるという内容である。
【０００３】
覗き窓を見やすくすることはそれはそれでいいが、加熱炉にはバーナ燃焼炉以外に極めて多数の種類があり、また煤や微粒子が付着して困るものは覗き窓に限らず他にも本体そのものを始め、計測機器類などの付属部品など極めて多く、むしろこちらの方にこそ効果的な付着汚染防止対策が要望される。
【０００４】
一般に加熱炉としてはニクロム線ヒータ等を使用する電気抵抗式のもの、電極間の放電を利用するもの、誘導加熱式のもの、高周波加熱式のもの等、極めて多種多様のものが知られており、加熱によって被加熱物および加熱炉本体、特にその断熱部に生じる物理的・化学的変化によって発生する物質、主として無機物、有機物の蒸気や微粒子による汚染が問題となる。
【０００５】
これらの汚れの中で特に問題となるのは有機系のものである。断熱材、加熱部に起因する有機物・無機物の微粒子は炉内を浮遊し、被加工物あるいはそれを機械的に保護する役目のケーシング類（保護管、箱体など）に付着する。被加工物に付着するとその製品の特性に悪影響を及ぼし、またケーシング類に付着すると炉内の放射、熱伝導など冷却の場合を含めて各種熱伝達を阻害しその効率低下を招く。
【０００６】
炉内部品である炉心管や窓に付着するときは、上記の場合と同様に熱伝達の阻害問題とともに、特に目視による観察窓や放射温度計、外径測定器の測定窓においては汚れによる内部の確認ができない、外径測定器の測定誤差・誤動作が生じるなどの重大な問題が惹起される。
【０００７】
段落０００２で触れた先行技術では加熱炉といってもバーナ燃焼炉に限られ、さらに対象が覗き窓に限られるという不備を述べたが、これだけでなく、光触媒作用が確実に生じるための条件、すなわち光触媒を活性化させるためこれに照射する紫外線の存在が保証されないことが重大な欠陥となっている。
【０００８】
なせならばこの開示された技術においては、光触媒に光を照射する光源としてはバーナの燃焼火炎が唯一のものとして説明されているだけである。一般に燃焼火炎から放射される光には紫外線の含まれる割合は極めて低く、特に光触媒を活性化させるために有用とされる波長２００〜５００ｎｍの紫外光は皆無に近いと言っていい程である。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−１８５１６９号公報（本文および図面）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述の先行技術では全く考えが及ばなかった諸問題、すなわち被加熱物の固定載置型か走行通過型かは問わず、被加熱物および炉内各部から発生する特に有機物微粒子によるすべての炉構成部品および付属機器類の汚染を防止し、製品不良の発生防止と加熱炉のメンテナンス性改善問題を完全に解決しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は上述の課題をすべて解決するためになされたものであって、請求項１の発明によるその解決手段は、被加熱物の固定載置型または走行通過型の加熱炉において、それを構成する箱体部、断熱部、炉心管、加熱部および外径測定器、覗き窓等の付属計測関係機器部等のうち、少なくとも１個以上の部品類の内面、または外面、またはそれら両面に、所定の光触媒コートを適宜の厚さに施し、前記光触媒コートに所定の波長の光が照射されるように単数または複数の適宜の光源および必要に応じて光導波路を設けたことを特徴とする光触媒担持型加熱炉である。
【００１２】
また請求項２の発明によるその解決手段は、前記被加熱物が前記加熱炉内を走行通過する有機物被覆線条体であることを特徴とする請求項１記載の光触媒担持型加熱炉である。
【００１３】
また請求項３の発明によるその解決手段は、前記線条体が光ファイバであることを特徴とする請求項２記載の光触媒担持型加熱炉である。
【００１４】
また請求項４の発明によるその解決手段は、前記光触媒が特に臭気除去効果を有する材質のものであることを特徴とする請求項１記載の光触媒担持型加熱炉である。
【００１５】
また請求項５の発明による解決手段は、前記光触媒が有害紫外線の吸収効果を持つものであることを特徴とする請求項１記載の光触媒担持型加熱炉である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
まず始めにこの発明に使用する光触媒コートＣの内容およびコート形成の仕方について説明する。光触媒としては、もっとも好適なものとしてアナターゼ型二酸化チタン（ＴｉＯ２）がよい。使用する光触媒に関しては後で詳述する。
【００１７】
さらにこれらの光触媒の表面に金属粒子を付加することで反応効率が上がることが知られており、その付加すべき粒子としては白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、タンタル、銀、ニッケル、銅、ジルコニウム、クロム、バナジウム、酸化テルル、酸化スズ、酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化ルテニウム等の触媒金属がある。
【００１８】
これらの光触媒、またはそれに触媒金属粒子を付加したものは以下に述べる各部品の所定の表面にコート（付着担持）する。その方法としては、公知のゾルゲル法、パエロゾル法、ウォッシュ・コート法、蒸着法、スパッタ法、熱分解法、金属酸化法など化学的または物理的な各方法が利用できる。
コート以外の方法としては触媒膜の塗布がある。
【００１９】
光触媒コートＣの厚さは紫外線透過性を持ったものであり、もちろん光触媒効果も併せ持つものでなければならない。本発明では光触媒コートＣの厚さを標準として１μｍとする。また光触媒コートＣをつける部品によっては光の透過を必要としないものがあり、この場合は厚さを厚くしてもよい。これについては実施例について詳述する。
【００２０】
さて本発明の場合、光触媒を使用する場所が高温の加熱炉内であるために、光触媒の高温度転移に関して配慮する必要がある。上記したように、光触媒としては前述したようにアナターゼ型の結晶構造を持つ二酸化チタンが好適であるが、このものは７００〜８００℃の高温環境において、光触媒効果の低いルチル型構造のものに転移することが知られている。
【００２１】
したがって本発明においては、理想的には加熱炉の使用を７００℃以下の使用仕様とするか、ルチル型への転移温度以下になるように適宜に炉内の光触媒コートＣを水冷、または空冷の手段によって冷却することが必要となる。もちろんこれは理想的な話としてである。ルチル型結晶構造の二酸化チタンであっても、また含水酸化チタンでもそれなりの光触媒作用を発揮するのだからこれらでもよい。
【００２２】
さて光触媒コートＣを実際の加熱炉に適用した実施例を説明する。図１はその一例であって、光ファイバあるいは金属線条体１の樹脂被覆を架橋硬化するためにこれを通過走行状態において加熱するカーボン抵抗式加熱炉の場合である。
【００２３】
線条体１の通過する周囲には中空円柱状の、通常はカーボン製の炉心管４が配設され、その外周囲をカーボン製の断熱部３が取り巻き、その外側に金属製のケーシングである箱体２が設けられる。この場合カーボン電極である加熱手段５や覗き窓６は外部から半径方向に炉心管４まで延びるように設けられる。
【００２４】
光触媒コートＣは、これらの各部品、特に望ましくはカーボン製部品以外の断熱部３、箱体２、覗き窓６等のうち、少なくとも１個以上の部品の内面あるいは外面、あるいはその両面に設けられる。光触媒コートＣの厚さは１．０μｍ前後が適当であって、好ましくは適用する対象ごとに分け、箱体２のような金属部品の表面に適用する場合は１．０μｍを標準としてこれ以上、覗き窓６のようなガラス類の表面に適用する場合は１．０μｍを標準としてこれ以下とする。
【００２５】
光触媒コートＣの光触媒作用を活性化させるためにはこれに所定の光を十分に供給しなければならない。加熱炉内は明るいために光が豊かに存在すると錯覚しがちだが、加熱作用をおこなう光には光触媒作用を促進させるために好適な、波長が２００〜５００ｎｍの紫外線はほとんど含まれていない。光触媒コートＣには上記の所定の波長の光、さらに好ましくはバンドギャップ以上のエネルギーを持つ波長３８０ｎｍ以下の光を照射するのがよい。
【００２６】
このためこの所定の紫外光を継続的に出力できる水銀ランプ、紫外線ランプ、キセノンランプ等の光源１０を光触媒コートＣに照射できる位置に配設する。もちろん内側の照射できない部位に対しては、適宜の光導波路として光ファイバ１１を併用するのがよい。
【００２７】
図２はこの発明の別の実施例を示す。これはプラスチックスなどの有機物のくず９を溶融させるための被加熱物固定型の加熱炉の一例を図解したもので、断熱材で形成された箱体７の内部には炉心管１２が配置され、くず９はこの炉心管１２の内部に配置される。炉心管１２には例えば抵抗発熱式の加熱手段１３が電極８，８の間に配設される。なお符号１０は炉心管１２内の光触媒反応を促進させるために照射する光の光源、１４は排気口を示す。
【００２８】
光触媒コートＣは、箱体７や炉心管１２の内外面、加熱手段の支持取付部などに全面的に適用される。
【００２９】
さて光触媒反応を促進させるために必要なものとして、上記した所定波長の紫外光の他に、水または酸素の補給について考慮しなければならない。加熱炉という性質上、水は空気中に含まれる水分が充当される。
【００３０】
さて本発明の光触媒コートＣの有機物に対する光触媒反応の化学的内容について説明しよう。光触媒を上記の所定波長の光で励起すると、その表面にプラスの電荷を帯びた正孔と、マイナスの電荷を帯びた電子が生成され、これらはそれぞれ強い酸化または還元力を持ち、酸化還元反応を起こす。
【００３１】
いま光触媒が酸化チタンだとすると、光を照射されてその表面に電子と正孔の２つのキャリアができる。正孔の持つ強い酸化力により、空気中の水が酸化されて酸化力の強いヒドロキシ基（・ＯＨ）と（Ｈ＋）ができる。
【００３２】
一方、電子は空気中の酸素を還元して生成するスーパーオキサイドアニオン（Ｏ２）に上記の（Ｈ＋）が反応して過酸化物基（・ＯＯＨ）を生成する。
【００３３】
光触媒表面での有機物との反応は、まずヒドロキシ基（・ＯＨ）によるその有機物内からの水素（Ｈ）の引き抜きに始まり、続いて過酸化物基（・ＯＯＨ）による酸化反応が起こり、やがて有機物は水（Ｈ２Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ２）に分解される。つまり光触媒の酸化チタン表面に付着した有機物は、水が関与した光触媒反応によって空気中の酸素と反応し、水と二酸化炭素に分解され除去される。
【００３４】
本発明の付随的な効果として、たとえば本発明で使用する光触媒コートＣ内に硫酸チタンを含む混合物のような紫外線遮断機能物質を併用することによって、各種加熱炉の運転時に放射される紫外線による加熱炉部品への悪影響を大幅にカットすることができる。また臭気除去効果のある物質の同様の併用によって加熱炉運転時における臭気の発生を押さえることができる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項３の発明によれば、一般の加熱炉や光ファイバを主として線条体の樹脂被覆ラインに使用する架橋硬化用加熱装置等において、それらを構成するすべての部品の内外面に付着し、ときには製品に混入する恐れのあるすべての有機物の汚れや微粒子は、本発明の光触媒コートによって経常的に無害な無機物の水と二酸化炭素に分解除去されることになるから、製品品質の確保はもちろん、加熱炉装置そのもののメンテナンス性が飛躍的に向上し、実質的なコスト低減も含めてそれらの総合的な利益は極めて大きいものである。
【００３６】
また請求項４以下の発明によれば、上記の効果に加えて特に消臭の効果や加熱炉部品類の劣化防止の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】線条体、特に光ファイバの樹脂被覆ライン装置の加熱装置を示す簡略側断面図である。
【図２】溶融加熱炉を図式的に示した簡略側断面図である。
【符号の説明】
１        線条体
２，７    箱体部
３        断熱部
４，１２  炉心管
５，８，１３  加熱手段（電極）
６        覗き窓
８        電極
９        有機物のくず
１０      光源
１１      光導波路
Ｃ  光触媒コート
【図１】
2004333062.tif 000003
【図２】
2004333062.tif 000004