(57)【要約】【課題】簡単な構成で炉芯管内の温度分布を精度良く測定できる管状炉を提供する。【解決手段】管状炉１では、駆動装置３２の駆動ローラ３６，３７によって炉芯管３内に配置した熱電対３１を炉芯管３の長手方向に移動させることにより、炉芯管３内の温度を長手方向に沿って連続的に測定することができる。したがって、被処理物Ｐが流動する際の炉芯管３内の温度分布の測定を精度良く行うことができ、その結果、信頼性の高い被処理物Ｐの焼成体を安定して得ることが可能となる。また、従来の温度測定構造のように、温度分布の測定精度を向上させるにあたって炉芯管３に熱電対を多数配置する必要がなく、構成の簡単化が図られる。このことは、炉芯管３の耐久性の向上や、炉芯管３内におけるコンタミネーションの低減化に寄与する。【選択図】図１
2007271199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物が導入される炉芯管を軸周りに回転させることにより、前記被処理物を流動させながら加熱処理する管状炉であって、
前記炉芯管内に配置された熱電対と、
前記熱電対を前記炉芯管の長手方向に移動させる熱電対駆動手段と、
前記熱電対に接続され、前記炉芯管内の温度分布を記録する温度記録手段とを備えたことを特徴とする管状炉。
【請求項２】
前記熱電対駆動手段は、前記熱電対を一定速度で前記炉芯管の長手方向に移動させることを特徴とする請求項１記載の管状炉。
【請求項３】
前記炉芯管内に配置され、前記炉芯管の長手方向に沿って延在するワイヤと、
前記熱電対の先端部分を前記ワイヤに連結する連結部材とを更に備え、
前記熱電対駆動手段は、前記ワイヤを前記炉芯管の長手方向に移動させることにより、前記熱電対を前記炉芯管の長手方向に移動させることを特徴とする請求項１又は２記載の管状炉。
【請求項４】
前記熱電対の素線部分は、電気絶縁性を有する保護管に覆われていることを特徴とする請求項１又は２記載の管状炉。
【請求項５】
前記保護管は、前記熱電対の前記素線部分に沿って複数配列され、
前記炉芯管内において前記各保護管を互いに連結させると共に、前記炉芯管外において前記各保護管を互いに分離する保護管調整手段を更に備えたことを特徴とする請求項４記載の管状炉。
【請求項６】
前記保護管の一端部には先細りの錐状をなす突出部が形成されていると共に、前記保護管の他端部には前記突出部に対応する形状の窪み部が形成され、
前記各保護管は、前記突出部が前記被処理物の流動方向を向くように配列されていることを特徴とする請求項５記載の管状炉。
【請求項７】
前記保護管調整手段は、前記熱電対の素線部分に対して前後一対に配置された駆動ローラを有し、
前記駆動ローラの一方の回転速度を間欠的に前記駆動ローラの他方の回転速度よりも早くすることにより、前記各保護管の連結及び分離を行うことを特徴とする請求項５又は６記載の管状炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物が導入される炉芯管を軸周りに回転させながら被処理物を加熱処理する管状炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セラミック粉体といった被処理物の焼成を行う際には、管状炉が用いられている。管状炉では、被処理物が導入される炉芯管を軸周りに回転させることにより、被処理物を流動させながら所定の温度で焼成する。このような管状炉では、被処理物の均一な焼成を実現させるために、炉芯管内の温度管理が不可欠である。そこで、例えば特許文献１に記載の管状炉の温度測定構造では、炉芯管の長手方向に沿って複数設けられているヒータの位置に対応させて熱電対を複数設置することにより、炉芯管内の温度測定を行っている。
【特許文献１】特開平６−２７３０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、より詳細な温度管理を行うという観点から鑑みれば、被処理物が流動する炉芯管内の長手方向に沿った温度分布の測定を行うことが好ましい。しかしながら、上述した従来の管状炉の温度測定構造では、熱電対を炉芯管内に点在させているため、温度分布の測定精度は熱電対の配置点数に依存する。したがって、温度分布の測定精度を向上させるには、熱電対の配置点数を増やす必要があるが、この場合、炉芯管に複雑な加工が必要となるほか、熱電対の素線部分の配線が煩雑化するといった問題が生じてしまう。
【０００４】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、簡単な構成で炉芯管内の温度分布を精度良く測定できる管状炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題の解決のため、本発明に係る管状炉は、被処理物が導入される炉芯管を軸周りに回転させることにより被処理物を流動させながら加熱処理する管状炉であって、炉芯管内に配置された熱電対と、熱電対を前記炉芯管の長手方向に移動させる熱電対駆動手段と、熱電対に接続され、炉芯管内の温度分布を測定する温度記録手段とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
この管状炉では、炉芯管内に配置した熱電対を熱電対駆動手段によって炉芯管の長手方向に移動させることにより、炉芯管内の温度を長手方向に沿って連続的に測定することができる。したがって、被処理物が流動する際の炉芯管内の温度分布の測定を精度良く行うことができ、その結果、信頼性の高い被処理物の焼成体を安定して得ることが可能となる。また、従来の温度測定構造のように、温度分布の測定精度を向上させるにあたって熱電対を多数配置する必要はないので、構成の簡単化が図られる。
【０００７】
また、熱電対駆動手段は、熱電対を一定速度で炉芯管の長手方向に移動させることが好ましい。この場合、例えば被処理物の流動速度に合わせて熱電対を一定速度で移動させることで、炉芯管内の温度分布に加えて、焼成中の被処理物自体の温度測定も可能となる。
【０００８】
また、炉芯管内に配置され、炉芯管の長手方向に沿って延在するワイヤと、熱電対の先端部分をワイヤに連結する連結部材とを更に備え、熱電対駆動手段は、ワイヤを炉芯管の長手方向に移動させることにより、熱電対を炉芯管の長手方向に移動させることが好ましい。この場合、熱電対をワイヤによって支持しながら移動させることができるため、熱電対の移動の際の横ぶれや被処理物への乗り上げを規制できる。
【０００９】
また、熱電対の素線部分は、電気絶縁性を有する保護管に覆われていることが好ましい。こうすると、被処理物と熱電対の素線部分との化学反応を抑止できる。
【００１０】
また、保護管は、熱電対の素線部分に沿って複数配列され、炉芯管内において各保護管を互いに連結させると共に、炉芯管外において各保護管を互いに分離する保護管調整手段を更に備えたことが好ましい。この場合、炉芯管外において、熱電対の素線部分が屈曲自在となるので省スペース化が図られる。また、炉芯管内においては、保護管の連結によって熱電対の素線部分に一定のテンションがかかるため、熱電対の移動の際の横ぶれや被処理物への乗り上げを規制できる。
【００１１】
また、保護管の一端部には先細りの錐状をなす突出部が形成されていると共に、保護管の他端部には突出部に対応する形状の窪み部が形成され、各保護管は、突出部が被処理物の流動方向を向くように配列されていることが好ましい。こうすると、被処理物の流動方向に沿って熱電対を移動させる際に、隣接する保護管の間に被処理物が入り込みにくくなり、被処理物と熱電対の素線部分との化学反応を抑止できる。
【００１２】
また、保護管調整手段は、熱電対の素線部分に対して前後一対に配置された駆動ローラを有し、駆動ローラの一方の回転速度を間欠的に駆動ローラの他方の回転速度よりも早くすることにより、各保護管の連結及び分離を行うことが好ましい。これにより、保護管の連結及び分離をスムーズに行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る管状炉によれば、簡単な構成で炉芯管内の温度分布を精度良く測定できる。これにより、信頼性の高い被処理物の焼成体を安定して得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る管状炉の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る管状炉の一実施形態を示す斜視図である。また、図２は図１における側面図であり、図３はその分解斜視図である。図１〜図３に示すように、管状炉１は、被処理物Ｐ（図７参照）の焼成を行う装置として構成されており、被処理物Ｐを加熱する加熱室２と、被処理物Ｐを流動させる炉芯管３と、炉芯管３内の温度を測定する温度測定装置４とを備えている。被処理物Ｐとしては、例えばチタンやバリウムといった粉体を水等に溶かして搾り、ケーキ化したものが挙げられる。
【００１６】
加熱室２は、図２及び図３に示すように、上側が開口する箱状の下ヒータ部１２と、下側が開口する箱状の上ヒータ部１１とによって略直方体形状に形成され、ベースＧ上に水平配置されている。上ヒータ部１１及び下ヒータ部１２の内側には、長手方向に沿って２枚の隔壁１３が所定の間隔で設けられており、この隔壁１３によって仕切られる各空間部分には、４本ずつ計１２本のヒータ１４が並設されている。この隔壁１３と、上ヒータ部１１及び下ヒータ部１２の両端の壁部とには、図３に示すように、炉芯管３の径に対応するように半円形状に刳り貫かれた凹部１５がそれぞれ形成されている。
【００１７】
上ヒータ部１１は、例えばヒンジ（図示しない）を介して、下ヒータ部１２に対して開閉自在に取り付けられている。上ヒータ部１１が閉じることにより、上下にヒータ１４が並設された加熱空間Ｓが加熱室２の内部に形成される。また、上ヒータ部１１が閉じることにより、隔壁１３、上ヒータ部１１、及び下ヒータ部１２の凹部１５同士が上下で合わさり、炉芯管３を加熱空間Ｓ内に貫通させる貫通孔１６が加熱室２の長手方向に沿って形成される。なお、加熱室２の左右の側面には、断熱材によって形成された板状の安全カバー１７がそれぞれ取り付けられている。
【００１８】
炉芯管３は、例えば純度が９９．９％のアルミナによって、直径約２００ｍｍ、長さ約２ｍの円筒形状に形成されている。炉芯管３の一端側は、被処理物Ｐの投入口３ａとなっており、炉芯管３の他端側は、被処理物Ｐの排出口３ｂとなっている。炉芯管３は、投入口３ａ及び排出口３ｂが加熱室２の両端からそれぞれ露出するようにして貫通孔１６に通されると共に、加熱室２を挟んでベースＧ上にそれぞれ配置されたベアリング１８，１８を介し、投入口３ａ側が排出口３ｂ側に対して高くなるように傾斜した状態で回転可能に支持されている。そして、炉芯管３は、ベアリング１８に連結された回転駆動装置１９の制御により、一定の速度で軸周りに回転するようになっている。
【００１９】
また、炉芯管３の前後には、被処理物Ｐを供給する材料供給器２１と、焼成後の被処理物Ｐを回収する材料回収容器２２とが設置されている。材料供給器２１のノズル２３は、炉芯管３の投入口３ａに挿入されており、被処理物Ｐは、ノズル２３の先端から一定の供給率で炉芯管３内に投入される。炉芯管３内を流動し、焼結が完了した被処理物Ｐは、炉芯管３の排出口３ｂに設けられたシュート２４を通って材料回収容器２２内に落下する。
【００２０】
次に、温度測定装置４について説明する。
【００２１】
温度測定装置４は、図１及び図２に示すように、温度検出手段としての熱電対３１と、熱電対３１の移動を制御する駆動装置（熱電対駆動手段、保護管調整手段）３２と、炉芯管３内の温度分布を記録する温度記録計（温度記録手段）３３とを備えている。
【００２２】
熱電対３１は、図４に示すように、例えば白金及び白金ロジウムの対をなす２本の長尺の素線部分３４，３４を有している。素線部分３４，３４の先端同士は、例えば溶接によって連結され、温度検出の一方の基準である温接点３１ａとなっている。温接点３１ａは、材料供給器２１のノズル２３の近傍に位置するようにして炉芯管３内に配置されている。また、素線部分３４，３４の基端は、温度検出の他方の基準である冷接点（図示しない）となっており、温度記録計３３に接続されている（図１及び図２参照）。温度記録計３３は、温接点３１ａと冷接点との温度差に比例して熱電対３１で発生する熱起電力に基づいて、炉芯管３内の温度分布を記録する。
【００２３】
また、熱電対３１の素線部分３４，３４は、図４に示すように、例えば純度が９９．９％のアルミナからなる複数の電気絶縁性の保護管３５に覆われている。各保護管３５の一端部には、先細りの円錐状をなす突出部３５ａが形成されていると共に、保護管３５の他端部には、突出部３５ａに対応する形状の窪み部３５ｂが形成されている。各保護管３５は、突出部３５ａが炉芯管３内における被処理物Ｐの流動方向を向くようにして、素線部分３４，３４の長手方向に沿って配列されている。
【００２４】
駆動装置３２は、炉芯管３の排出口３ｂよりも下流側に配置され、図５に示すように、熱電対３１の素線部分３４，３４に対して前後１対に設けられた駆動ローラ３６，３７と、駆動ローラ３６側に配置されたガイド体３８と、制御部（図示しない）を備えている。駆動ローラ３６，３７は、台座３９上に立設された金属板４０にそれぞれネジ止めされ、素線部分３４，３４及び保護管３５を上下から挟み込むようにして支持している。
【００２５】
駆動ローラ３６，３７の回転方向及び回転速度は、制御部からの制御信号によって制御される。駆動ローラ３６，３７の回転方向の制御により、素線部分３４，３４及び各保護管３５の移動方向が切り替えられる。これにより、ガイド体３８によって案内されつつ、炉芯管３に対する素線部分３４，３４の繰り出し又は引き出しがなされ、炉芯管３内における熱電対３１の温接点３１ａの位置が炉芯管３の長手方向に沿って前後に移動する。また、駆動ローラ３６，３７の回転速度の制御により、素線部分３４，３４の繰り出し・引き出しに伴う各保護管３５の連結・分離の切り替えがなされる。これにより、各保護管３５は、炉芯管３内において互いに連結され、炉芯管３外において互いに分離される。なお、素線部分３４，３４の余長部分、及び互いに分離された状態の保護管３５は、駆動装置３２の下流側に配置されたトレイＴ内に収容される。
【００２６】
このような構成を有する管状炉１によって被処理物Ｐの焼成を行う場合、まず、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、駆動ローラ３６，３７を矢印Ａの向きに回転させ、素線部分３４，３４を一定の速度で炉芯管３に向けて繰り出す。これにより、図７（ａ）に示すように、熱電対３１の温接点３１ａが材料供給器２１のノズル２３のほぼ真下に位置させる。このとき、炉芯管３側の駆動ローラ３６については、図６（ａ）に示すように、例えば２５秒間隔で４秒間、間欠的に駆動ローラ３７の回転速度よりも早く回転させる。これにより、各保護管３５が駆動ローラ３６を通過する際に、素線部分３４，３４の移動速度よりも速い速度で炉芯管３側に押し出され、保護管３５同士の間隔が詰められる。そして、隣接する保護管３５の突出部３５ａに窪み部３５ｂが嵌まり込むことにより、図６（ｂ）及び図７（ａ）に示すように、各保護管３５同士が炉芯管３内において隙間なく互いに連結される。
【００２７】
熱電対３１の移動が完了した後、材料供給器２１を作動させ、図７（ｂ）に示すように、ノズル２３の先端から一定の供給率で被処理物Ｐを供給する。そして、炉芯管３を軸周りに回転させることにより、被処理物Ｐを炉芯管３の投入口３ａ側から排出口３ｂ側に向かって流動させながら焼成を行う。また、被処理物Ｐの供給を開始した後、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、駆動ローラ３６，３７を矢印Ｂの向きに回転させ、素線部分３４，３４を一定の速度で炉芯管３から引き出す。これにより、熱電対３１の温接点３１ａの移動速度と被処理物Ｐの流動速度とをほぼ等速にした状態で、図７（ｃ）に示すように、熱電対３１の温接点３１ａを炉芯管３の排出口３ｂ側まで移動させる。そして、温度記録計３３は、温接点３１ａが炉芯管３内を投入口３ａ側から排出口３ｂ側に向かって移動する間の熱起電力を逐次測定し、炉芯管３内の長手方向における連続的な温度分布を記録する。
【００２８】
このとき、温度記録計３３側の駆動ローラ３７については、図８（ａ）に示すように、例えば２５秒間隔で４秒間、間欠的に駆動ローラ３６の回転速度よりも早く回転させる。これにより、各保護管３５が駆動ローラ３７を通過する際に、素線部分３４，３４の移動速度よりも速い速度で温度記録計３３側に押し出され、保護管３５同士の間隔が広げられる。そして、隣接する保護管３５の突出部３５ａから窪み部３５ｂが抜脱されることにより、図８（ｂ）に示すように、各保護管３５同士が互いに分離される。
【００２９】
以上説明したように、管状炉１では、駆動装置３２によって炉芯管３内に配置した熱電対３１を炉芯管３の長手方向に移動させることにより、炉芯管３内の温度を長手方向に沿って連続的に測定することができる。したがって、被処理物Ｐが流動する際の炉芯管３内の温度分布の測定を精度良く行うことができ、その結果、信頼性の高い被処理物Ｐの焼成体を安定して得ることが可能となる。また、従来の温度測定構造のように、温度分布の測定精度を向上させるにあたって炉芯管３に熱電対を多数配置する必要がなく、構成の簡単化が図られる。このことは、炉芯管３の耐久性の向上や、炉芯管３内におけるコンタミネーションの低減化に寄与する。
【００３０】
また、この炉芯管３では、被処理物Ｐの流動速度に合わせて、熱電対３１を一定速度で移動させるので、炉芯管３内の温度分布に加えて、焼成中の被処理物Ｐ自体の温度測定も可能となっている。このように、被処理物Ｐの温度管理を併せて行うことで、被処理物Ｐの焼成体における一層の信頼性の向上が図られている。
【００３１】
また、熱電対３１の素線部分３４，３４は、電気絶縁性を有する複数の保護管３５によって覆われており、各保護管３５は、駆動ローラ３６，３７の回転速度が間欠的に調整されることにより、炉芯管３内において互いに連結し、炉芯管３外において互いに分離するようになっている。各保護管３５が炉芯管３内で互いに連結させることにより、被処理物Ｐと素線部分３４，３４との化学反応を抑止できるほか、素線部分３４，３４に一定のテンションがかかり、熱電対３１の移動の際の横ぶれや被処理物Ｐへの乗り上げを規制できる。各保護管が炉芯管３外で互いに分離することにより、素線部分３４，３４が屈曲自在となるので、素線部分３４，３４の余長部分をトレイＴに収容することにより、炉芯管３全体としての省スペース化が図られる。
【００３２】
さらに、保護管３５の一端部には先細りの円錐状をなす突出部３５ａが形成されていると共に、保護管３５の他端部には突出部３５ａに対応する形状の窪み部３５ｂが形成され、各保護管３５は、突出部３５ａが被処理物Ｐの流動方向を向くように配列されている。このため、被処理物Ｐの流動方向に沿って熱電対３１を移動させる際に、隣接する保護管３５，３５の間に被処理物Ｐが入り込みにくくなり、被処理物Ｐと素線部分３４，３４との化学反応をほぼ確実に抑止できる。
【００３３】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、上述した実施形態では、被処理物Ｐが流動する際の温度分布の測定について説明したが、被処理物Ｐを流動させる前の空の炉芯管３内の温度分布について、同様の手法で温度分布を測定してもよい。
【００３４】
また、上述した実施形態では、突出部３５ａ及び窪み部３５ｂを有する保護管３５を用いたが、このような保護管３５に代えて、図９に示すように、突出部３５ａ及び窪み部３５ｂを有しない円筒形状の保護管５０と、素線部分３４，３４を通す短尺の連結管５１とを交互に配列してもよい。この場合、同図に示すように、炉芯管の長手方向に沿って延在させたワイヤ５２を準備し、熱電対３１の先端に位置する連結管（連結部材）５１Ａにこのワイヤを結線することによって、熱電対３１の先端部分とワイヤ５２とを連結させるようにしてもよい。この場合、熱電対３１をワイヤ５２によって支持しながら移動させることができ、熱電対３１の移動の際の横ぶれや被処理物Ｐへの乗り上げを規制できる。
【００３５】
また、複数の保護管３５を配列するのではなく、図１０に示すように、長尺の保護管６０によって素線部分３４，３４の全体を一体的に覆うようにしてもよい。この場合、素線部分３４，３４が屈曲自在とならないので、管状炉１の省スペース化には寄与しないが、熱電対３１の移動の際の横ぶれや被処理物Ｐへの乗り上げを効果的に規制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る管状炉の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した管状炉の側面図である。
【図３】図１に示した管状炉の分解斜視図である。
【図４】熱電対及び保護管の斜視図である。
【図５】駆動装置の斜視図である。
【図６】保護管を連結する際の駆動ローラの制御を示す図である。
【図７】炉芯管内の温度分布を測定する際の工程を示す図である。
【図８】保護管を分離する際の駆動ローラの制御を示す図である。
【図９】変形例に係る保護管を示す斜視図である。
【図１０】別の変形例に係る保護管を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…管状炉、３…炉芯管、３１…熱電対、３２…駆動装置（熱電対駆動手段、保護管調整手段）、３３…温度記録計（温度記録手段）、３４…素線部分、３５，５０，６０…保護管、３５ａ…突出部、３５ｂ…窪み部、３６，３７…駆動ローラ、５１Ａ…連結管（連結部材）、５２…ワイヤ、Ｐ…被処理物。
【図１】
2007271199.tif 000003
【図２】
2007271199.tif 000004
【図３】
2007271199.tif 000005
【図４】
2007271199.tif 000006
【図５】
2007271199.tif 000007
【図６】
2007271199.tif 000008
【図７】
2007271199.tif 000009
【図８】
2007271199.tif 000010
【図９】
2007271199.tif 000011
【図１０】
2007271199.tif 000012