CN102066862B - 烧成装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种可在抑制烧成不均的同时、实现生产性的提高的烧成装置。本发明的烧成装置的特征为，包括：炉体(13)，该炉体(13)具有内部空间且在该内部空间中对粉体状或粒体状的被处理物(11)进行烧成；气体喷出部(21)，该气体喷出部(21)具有从在所述炉体(13)的内部空间中进行传送的所述被处理物(11)的上方喷出气氛气体的开口；气体提供部(18)，该气体提供部(18)从所述炉体(13)的侧壁(13c)向所述气体喷出部(21)提供所述气氛气体；及加热部(24a、24b)，该加热部(24a、24b)控制所述炉体(13)的内部空间的温度分布。

Description

烧成装置

技术领域

本发明涉及一种对在炉体的内部传送的粉体状或粒体状的被处理物进行烧成的烧成装置。

背景技术

以往，广泛施行被称为烧成的热处理。烧成的目的在于，例如对于由金属材料和无机材料构成的粉体状或粒体状的被处理物，伴随着氧化反应和还原反应来进行合成、除去杂质、改善结晶结构、粒子生长等。以下，将粉体状或粒体状的被处理物简称为粉体。

对少量粉体以实验室规模进行烧成的装置中，广泛使用间歇式的小型炉。另一方面，对大量粉体连续进行烧成的装置中，广泛使用连续传送式的大型炉。连续传送式的装置根据粉体的传送方法不同而分成几类。

作为直接传送粉体的代表性的装置，有旋转烧成炉。旋转烧成炉使圆筒形的炉芯管旋转。由此，可在炉芯管的内部一边搅拌粉体，一边进行烧成并传送。

旋转烧成炉适合于均匀地对粉体加热。然而，在粉体的腐蚀性较高的情况下，金属制的炉芯管的表面将腐蚀并剥离，其剥离后的物体可能会作为杂质混入粉体内。防止该杂质混入的方法中，有频繁更换炉芯管的方法、和利用铂等惰性金属或陶瓷被覆炉芯管的表面的方法等。然而，这些方法中，存在炉芯管所带来的成本非常高的问题。作为与其不同的方法，还想到使炉芯管的材质自身采用陶瓷的方法。然而，因热冲击而使得炉芯管破裂的危险性较高，难以制造大型的陶瓷炉芯管。

由于以上理由，在粉体的腐蚀性较高的情况下，广泛使用在由具有抗蚀性的陶瓷制成的箱形或板状的装载构件中装载粉体、并传送装载了该粉体的装载构件的方法。作为装载构件的传送介质，使用液压推进器(推进炉)、陶瓷辊的传送带(辊道炉)、金属网带的传送带(网带炉)等(例如，参照专利文献1)。

另外，不限于粉体，在对被处理物连续进行烧成时，需要将所要的化学反应所需的气氛气体提供给炉内。优选为，使气氛气体与所有被处理物均匀接触。这是为了对所有被处理物进行均匀烧成。

作为用于对被处理物进行均匀烧成的方法，有如下方法：提供气氛气体，使得沿装载被处理物的装载面流动的气氛气体的流速不会因部位不同而成为零。

图9是表示专利文献2所记载的现有的烧成装置的结构的剖视图。详细而言，图9表示在与装载被处理物1的装载构件2的传送方向垂直的面切断炉体3后的剖面。装载构件2的传送方向为图9的纸面垂直方向。如图9所示，该烧成装置中，将装载被处理物1的多个装载构件2在炉体3的高度方向上进行多层层叠，同时进行传送。另外，用于向装载构件2喷出气氛气体的供气管4埋设于炉体3的侧壁，作为供气管4的一端的气体喷出口5配置在炉体3的侧壁的内表面。因而，在炉体3的外部提供给供气管4的气氛气体从配置在炉体3的一个内侧表面的气体喷出口5喷出，沿装载被处理物1的装载面流动。该烧成装置控制气氛气体的提供量，使得从炉体3的一个内侧表面喷出的气氛气体的流速不会因部位不同而成为零。

现有技术文献

专利文献1：日本专利特开2000-203947号公报

专利文献2：日本专利特开2004-198038号公报

在对装载于箱形或板状的装载构件的被处理物连续进行烧成的方面成为较大的问题是，每隔一个部位会产生烧成状态的差异(烧成不均)。该烧成不均是由于对被处理物施加热量的情况、和被处理物的反应所需的气氛气体与被处理物的接触的情况因部位的不同而不同所引起的。一般而言，过度的烧成不均会引起使用烧成后的被处理物所制造的各种产品的性能劣化。因此，迫切要求抑制烧成不均。

如专利文献2所记载的现有的烧成装置那样，将装载构件在高度方向上进行多层层叠，这在提高生产性方面是有用的，但成为装载构件及被处理物的温度在各层间产生温度不均的原因。该温度不均成为产生烧成不均的主要原因。

另外，为了提高生产性，在与装载构件的传送方向垂直的方向上排列多个沿装载构件的传送方向的装载构件的队列，将该排列成多列的多个装载构件同时进行传送，这一方法被广泛施行。然而，如专利文献2所记载的现有的烧成装置那样，在与装载构件的传送方向垂直的方向上相对的炉体的内侧面中的一个内侧面上配置气体喷出口，在该结构中，从位于靠近气体喷出口的位置的队列的被处理物开始依次与气氛气体接触，发生反应。因此，随着远离气体喷出口，气氛气体的组分和流速发生变化。这样，因部位的不同而使被处理物和气氛气体的接触情况不同将成为产生烧成不均的主要原因。因而，专利文献2所记载的现有的烧成装置中，无法既抑制烧成不均又将排列成多列的多个装载构件同时进行传送，无法提高生产性。

作为使气氛气体与所有被处理物均匀接触的方法之一，有提供大量的气氛气体使得湿润的气氛气体遍及所有部位的方法。然而，该方法中，在被处理物的表层面流动的气氛气体的流速过大。因此，在被处理物为粉体的情况下，可能会发生粉体的飞溅，会在炉体和加热器等烧成装置的构成构件上附着飞溅的粉体，引起化学反应，从而引起巨大的不良影响。因而，为了抑制在被处理物的表层面流动的气氛气体的流速，需要将喷出气氛气体的气体喷出口配置在远离被处理物的传送路径的位置。然而，这会导致炉体的内部空间的增大，进而导致烧成装置的大型化。另外，由于提供大量的气氛气体，因此购买气氛气体所带来的成本和生成气氛气体所带来的成本增大。

由于上述那样的问题，使得在现有的烧成装置中，难以在抑制烧成不均的同时，又提高生产率。

发明内容

本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种可在抑制烧成不均的同时、实现生产性的提高的烧成装置。

为了达到上述目的，本发明的烧成装置的特征为，包括：炉体，该炉体具有内部空间且在该内部空间中对粉体状或粒体状的被处理物进行烧成；气体喷出部，该气体喷出部具有从在所述炉体的内部空间中进行传送的所述被处理物的上方喷出气氛气体的开口；气体提供部，该气体提供部从所述炉体的侧壁向所述气体喷出部提供所述气氛气体；及加热部，该加热部控制所述炉体的内部空间的温度分布。

根据本发明，可在抑制烧成不均的同时，实现生产性的大幅提高。即，即使在通过将排列成多列的多个装载构件同时进行传送、从而力图提高生产性的情况下，由于气体喷出部从在炉体的内部空间中进行传送的粉体状或粒体状的被处理物的上方喷出气氛气体，气体提供部从炉体的侧壁向气体喷出部提供气氛气体，因此可抑制烧成不均，而无需提供大量的气氛气体使得湿润的气氛气体遍及所有部位。而且，还可抑制炉体的高度。因而，即使多层层叠炉体，也能抑制烧成装置的高度。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1中的烧成装置的一个结构例的剖视图，详细而言，图1(a)是表示将本发明的实施方式1中的烧成装置、在与装载有粉体的装载构件的传送方向垂直的面上切断后的剖面的一个示例的图，图1(b)是表示将本发明的实施方式1中的烧成装置、在沿装载有粉体的装载构件的传送方向的铅垂面上切断后的剖面的一个示例的图。

图2是表示本发明的实施方式1中的烧成装置的控制块的一个构成例的图。

图3是表示本发明的实施方式1中的烧成装置的供气管的一个构成例的图。

图4是表示本发明的实施方式1中的烧成装置的其它构成例的剖视图。

图5是表示本发明的实施方式1中的烧成装置的气体导入机构的一个构成例的简要图。

图6是表示对本发明的实施方式1中的烧成装置的炉体内的温度进行控制的结构的一个示例的简要图。

图7是表示本发明的实施方式1中的烧成装置的其它构成例的剖视图。

图8是表示本发明的实施方式2中的烧成装置的一个结构例的剖视图，详细而言，图8(a)是表示将本发明的实施方式2中的烧成装置、在与装载有粉体的装载构件的传送方向垂直的面上切断后的剖面的一个示例的图，图8(b)是表示将本发明的实施方式2中的烧成装置、在沿装载有粉体的装载构件的传送方向的铅垂面上切断后的剖面的一个示例的图。

图9是表示现有的烧成装置的结构的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图，说明本发明的各实施方式。此外，对于与已说明的构件相对应的构件附加相同的标号，而适当省略说明。在下面的各实施方式中，将粉体状或粒体状的被处理物简称为粉体。

(实施方式1)

图1(a)及图1(b)是表示本发明的实施方式1中的烧成装置的一个构成例的剖视图。详细而言，图1(a)表示在与装载有粉体的装载构件的传送方向垂直的面上切断炉体后的剖面，图1(b)表示在沿装载有粉体的装载构件的传送方向的铅垂面上切断炉体后的剖面。另外，图2是表示本发明的实施方式1中的烧成装置的控制块的一个构成例的图。

该烧成装置在炉体13的内部空间对粉体11进行烧成。在炉体13的内部空间中，传送装载构件12。装载构件12装载有粉体11。该实施方式中，如图1(b)所示，利用沿水平方面设置多个的传送辊14的旋转，将装载构件12在水平方向上进行传送。因而，并排设置的多个传送辊14的上方成为装载构件12的传送路径。这里，所谓水平方向，是指图1(b)的纸面左右方向。装载构件12沿着图1(b)中用箭头示出的传送方向15，在图1(b)中从左向右、在图1(a)中从跟前向里面进行传送。传送辊14如图2所示与传送控制器16连接，利用该传送控制器16，来控制传送辊14的旋转动作。另外，传送控制器16与控制装置17连接，利用该控制装置17，来控制传送辊14的转速的目标值等。

该实施方式中，将炉体13的铅垂方向的高度设为700mm，将与炉体13的铅垂方向及传送方向15垂直的横向的宽度设为1800mm。另外，将沿着后述的各区段的传送方向15的长度分别设为1500mm。此外，尺寸当然并不限于此，根据粉体11的处理量设定成适当的大小。

图1(b)中，为方便起见仅示出了1个装载构件12，但也可将多个装载构件12沿传送方向15进行排列，将它们连续进行传送。若这样的话，则能对装载于沿传送方向15连续进行传送的各装载构件12的各粉体11连续进行烧成。装载构件12也可空开一定间隔进行排列以避免装载构件之间的冲撞，也可无间隙地进行排列。

另外，图1(a)表示在与传送方向15垂直的横向上并排设置3个装载构件12的情况。这里，所谓横向，是指图1(a)的纸面左右方向。在这种情况下，可将在横向上并排设置的3个装载构件12同时进行传送。若这样的话，则可对装载于在横向上并排设置的各装载构件12的各粉体11同时进行烧成。因而，若根据该实施方式中的烧成装置，则可将沿传送方向15的装载构件12的队列在与传送方向15正交的横向上排列3个，可将形成这3个队列的多个装载构件12同时且连续地进行传送。

接着，说明该烧成装置的气体导入机构。气体导入机构从炉体13的侧壁13c向炉体13的内部空间导入所要的化学反应所需的气氛气体。该实施方式中，气体导入机构包括供气管18、向供气管18提供气氛气体的气氛气体提供源19、对从气氛气体提供源19向供气管18提供的气氛气体的流量进行控制的气体流量调整部20、及设于供气管18的气体喷出部21。如图2所示，气氛气体提供源19和气体流量调整部20分别与控制装置17连接，利用该控制装置17，来控制由气氛气体提供源19进行的供气动作、和由气体流量调整部20进行的气氛气体的流量调整动作。对于气体流量调整部20，例如可使用调节器和气闸、风扇等。

作为气体提供部的供气管18如图1(a)所示，从横向贯通炉体13。供气管18在炉体13的内部的位置为装载构件12的传送路径的上方，该供气管18从炉体13的侧壁13c向气体喷出部21提供气氛气体。另外，该供气管18在炉体13的外部与气氛气体提供源19连接。另外，对供气管18，在炉体13的外部，装有气体流量调整部20。

在供气管18的炉体13内部的侧面，设有多个气体喷出部21。气体喷出部21从在炉体13的内部空间中进行传送的粉体11的上方喷出气氛气体。该实施方式中，气体喷出部21为形成在供气管18的侧面的开口，从该开口喷出气氛气体。详细而言，配置在炉体13的内部的气体喷出部21向与传送方向15交叉的气体喷出方向22喷出气氛气体。因而，从炉体13的外部通过供气管18向气体喷出部21提供的气氛气体从气体喷出部21向装载于装载构件12的粉体11喷出。

图1(b)中用箭头示出气体喷出方向22的一个示例。该实施方式中，将气体喷出方向22设定成使得与粉体11的表层面相同高度的假想面23的垂线和气体喷出方向22所成的角度成为45°。另外，将假想面23与气体喷出部21之间的距离设为70mm。

图3是表示供气管18的详细情况的图。该实施方式中，在供气管18的炉体13内部的侧面，分别以160mm的间距设有6个圆形的气体喷出部(开口)21a、21b、21c、21d、21e、21f。另外，将供气管18的形状设为圆筒状，将该圆筒的内径设为30mm。另外，将6个气体喷出部21a～21f中位于最外侧的气体喷出部(开口)21a、21f的直径设为13mm，将位于靠内侧一个的气体喷出部(开口)21b、21e的直径设为11mm，将位于最内侧的气体喷出部(开口)21c、21d的直径设为9mm。即，越是位于内侧的气体喷出部(开口)21，将其面积设定得越小。若采用这样的结构，则在从供气管18的两端分别提供相同流量的气氛气体时，可减小从气体喷出部21a～21f喷出的气氛气体的流量的偏差。

该烧成装置采用如下结构：使得在多个气体喷出部21a～21f中，分别执行满足以下条件1～条件4的某一条件的气氛气体的喷出。详细而言，将提供给供气管18的气氛气体的流量、供气管18的内孔的截面积、气体喷出部(开口)21的面积、供气管18和气体喷出部21的配置、气体喷出方向22等设定成使得满足以下条件1～条件4的某一条件。

(条件1)

U＝0.0315×S^-0.5×Q

H/cosθ≤80

U＜Uc

(条件2)

U＝(1.694+0.0105×H/cosθ)×S^-0.5×Q×cosθ/H

80＜H/cosθ≤150

U＜Uc

(条件3)

U＝(5.476-0.0142×H/cosθ)×S^-0.5×Q×cosθ/H

150＜H/cosθ≤300

U＜Uc

(条件4)

U＝S^-0.5×Q×cosθ/H

H/cosθ＞300

U＜Uc

式中，S为气体喷出部(开口)21的面积[mm²]，Q为从气体喷出部21喷出的气氛气体的流量[mm³/S]，H为假想面23和气体喷出部21之间的距离[mm]，θ为假想面23的垂线和气体喷出方向22所成的角度[°]，U为气体喷出方向22的延长线上的在假想面23上的气氛气体的流速[mm/s]，Uc为粉体11发生飞溅的临界摩擦速度[mm/s]。

上述条件1～条件4是通过在各种条件下的数值分析找出的。上述条件1～条件4是通过对S、Q、H、θ进行各种变更，并求出从气体喷出部21喷出的气氛气体的流量Q、和在假想面23上的气氛气体的流速U之间的关系从而找出的。

该实施方式中，由于假想面23的垂线和气体喷出方向22所成的角度θ为45°，假想面23和气体喷出部21之间的距离H为70mm，因此H/cosθ成为100mm。另外，例如，关于图3所示的气体喷出部中、直径为11mm的气体喷出部21b、21e，面积S成为95mm²。因而，若向供气管18提供气氛气体，使得气氛气体以6升/min即100000mm³/s的流量Q从气体喷出部21b、21e喷出，则从气体喷出部21b、21e喷出的气氛气体在假想面23上的流速U成为280mm/s。这与实测值基本一致。

临界摩擦速度Uc可通过以下的已知式求出。

U c＝A×{D_p×g×(ρ_p-ρ_a)/ρ_a}^0.5

式中，D_p为粉体的粒子直径[m]，g为重力加速度[m/s²]，ρ_p为粉体的密度[kg/m³]，ρ_a为气氛气体的密度[kg/m³]。对于粒子直径的测定，可使用激光衍射式的粒度分布测定。另外，对于粒子直径评估可使用中位数直径。A为比例常数，其值因粉体的种类、相邻的粒子间的结合状态而不同，可另行通过其它实验来求出。

该实施方式中，使用金属粉以作为粉体，使用氧气以作为气氛气体。该实施方式中，在作为烧成对象的粉体的情况，由于D_p为1×10^-5m，ρ_p为4500kg/m³，ρ_a为0.36kg/m³，A为0.4，因此临界摩擦速度Uc成为440mm/s。此外，g为9.8m/s²。关于上述的直径为11mm的气体喷出部21b、21e，由于流速U为280mm/s，未超过临界摩擦速度Uc，因此可执行满足上述条件的气氛气体的喷出。

这样，将提供给供气管18的气氛气体的流量、供气管18的内孔的截面积、气体喷出部(开口)21的面积、供气管18和气体喷出部21的配置、气体喷出方向22等设定成使得所有的气体喷出部21满足上述条件1～条件4的某一条件。由此，通过将排列成多列的多个装载构件12同时且连续地进行传送，从而即使在力图提高生产性的情况下，也可在抑制粉体11的飞溅的同时，使充分的气氛气体均匀地与粉体11的表层面接触。以加快所要的化学反应。另外，与在炉体13的侧壁13c和下壁13b配置气体喷出部21的情况相比，即使以较少的供气量，也能提高与粉体11接触的气氛气体的浓度。因而，可减小因购买气氛气体和生成气氛气体所带来的成本。

此外，将与粉体11的表层面相同高度的假想面23和气体喷出部21之间的距离H设定得越长，则在假想面23上的气氛气体的流速U越小。因而，将距离H设定得越长，则越容易满足上述条件1～条件4的某一条件。然而，将距离H设定得越长，则炉体13的内部空间越大，烧成所需的气氛气体的提供量也越是增大。因此，购买气氛气体所带来的成本、生成气氛气体所带来的成本、用于在炉内加热气氛气体的能量成本增大。为了防止该成本增大，距离H优选为300mm以下，进一步优选为200mm以下。

另外，供气管18的结构并不局限于图3所示的结构，气体喷出部21的配置和个数等根据所传送的装载构件12的个数和配置、所装载的粉体11的量等适当地进行设定。

另外，虽然说明了从供气管18的两端提供气氛气体的情况，但也可仅从供气管18的一端提供气氛气体。在这种情况下，越是远离提供气体的一端，将气体喷出部(开口)21的面积设定得越小。若这样的话，则可减小从气体喷出部21喷出的气氛气体的流量的偏差。如上所述，通过从在正交于传送方向15的横向(图1(a)的纸面左右方向)上相对的炉体13的侧壁13c的至少一侧提供气氛气体，从而如后述的实施方式2所述，可多层层叠多个炉体。

另外，虽然说明了多个气体喷出部21包含开口面积不同的气体喷出部的情况，但只要满足上述条件1～条件4的某一条件，则也可将所有的开口设为相同面积。

另外，虽然说明了供气管18为圆筒状、气体喷出部21为圆形的开口的情况，但供气管18、和设于供气管18的气体喷出用的开口的形状并不局限于此，例如也可设为方形的供气管和方形的开口。另外，虽然说明了气体喷出部21为设于供气管18的侧面的开口的情况，但并不局限于此，气体喷出部例如也可设为从供气管分叉的支管。在这种情况下，例如在支管的前端设置开口。喷出气氛气体的开口的形状只要不是特别特殊，则都可适用上述条件。作为特殊的形状，例如可举出漩涡形和卍形等。

另外，该实施方式中，虽然说明了在与传送方向15正交的横向(图1(a)的纸面左右方向)上并排设置3个装载构件12、且将这些装载构件12同时进行传送的情况，但只要在满足上述条件1～条件4的某一条件的同时，可在横向上进行均匀的气体喷出，则在横向上并排设置的装载构件12的个数没有限制。虽然列数越多，生产性越是提高，但装置的设置空间越增大，传送的难度、和在横向上进行均匀的气体喷出的难度也越高。

另外，虽然说明了多个气体喷出部中包含开口面积不同的气体喷出部的情况，但也可例如如图4所示，设置多个气体喷出部21、和向这些气体喷出部21分别提供气氛气体的供气管18，并且对每一供气管18设置气体流量调整部20，该气体流量调整部20对从这些气体喷出部21分别喷出的气氛气体的流量分别进行控制。即使是这样，也可减小从各气体喷出部喷出的气氛气体的流量的偏差。此外，虽然图4中示出了设置2个气体喷出部21的结构，但当然也可设置3个以上的气体喷出部。

另外，在气氛气体由两种以上的气体组分构成的情况下，也可对每一提供各气体组分的各气氛气体提供源设置气体流量调整部。若这样的话，则可控制气氛气体的流量，并且还可控制气氛气体的组分混合比。图5是表示可控制气体组分混合比的结构的一个示例的简要图。详细而言，图5表示可控制两种气体组分的混合比的结构。

在控制两种气体组分的混合比的情况下，也可例如如图5所示，设置分别贮存气体A及气体B的气瓶19a及气瓶19b以作为气氛气体提供源，并且对这些气瓶19a、19b的每一气瓶设置气体流量调整部20a、20b。使在中途分叉的供气管18通过气体流量调整部20a、20b与气瓶19a、19b连接。利用气体流量调整部20a、20b，可对提供给供气管18的气氛气体的流量进行调整，并且还可对气体组分的混合比进行调整。因而，利用这两个气体流量调整部20a、20b来构成气体组分调整部。对于气体流量调整部20a、20b，可例如使用调节器等。气氛气体提供源并不局限于气瓶，例如也可为气体产生机等。另外，气氛气体当然不局限于由两种气体构成。

此外，如上所述对提供各气体组分的各气氛气体提供源的每一提供源设置气体流量调整部20a、20b的结构，不仅可适用于供气管18在炉体13的横向上贯通的结构，而且也可适用于对每一气体喷出部21设置供气管18的结构。

接着，说明装载构件12。如图1(a)及图1(b)所示，该实施方式中，虽然使用底面为正方形的箱形容器以作为装载构件12，但当然装载构件12的形状并无特别限定，例如也可使用圆筒状的箱形容器、和没有凸缘的板状的构件等。但是，在粉体的流动性较高的情况下，优选使用有凸缘的箱形容器。这是由于对于没有凸缘的板状的装载构件12，在1个装载构件上可装载的粉体的量受到限制，生产性下降。

接着，说明装载构件12的供气管18的材质。该实施方式中，虽然对于装载构件12和供气管18的材质是使用氧化铝材质的陶瓷，但当然只要是满足使用温度条件的材质，则也可使用例如氧化锆材质的陶瓷、SUS和因科镍合金(inconel)之类的金属制的材质。但是，在粉体的腐蚀性较高的情况下，优选使用具有抗蚀性的材质。这是由于因装载的粉体和飞溅的粉体，会使得装载构件12和供气管18的表面腐蚀并剥离，该剥离后的物体可能会作为杂质混入粉体11内。

接着，说明对炉体13的内部空间的温度分布进行控制的加热部。该加热部使炉体13的内部空间的温度分布成为与烧成工艺对应的温度分布。该实施方式中，将装载构件12的传送路径夹在当中，分别各设置多个上部加热器(第1加热器)24a、和下部加热器(第2加热器)24b，以作为加热部。详细而言，在传送辊14的上方(炉体13的上壁13a一侧)，沿传送方向15配置多个管状的上部加热器24a，同样地在传送辊14的下方(炉体13的下壁13b一侧)，沿传送方向15配置多个管状的下部加热器24b。另外，上部加热器24a及下部加热器24b被配置成使得在与传送方向15正交的横向(图1(a)的纸面左右方向)上、上部加热器24a及下部加热器24b的长边方向平行。另外，上部加热器24a和下部加热器24b分别被配置成使得上部加热器24a和装载构件12之间的距离与下部加热器24b和装载构件12之间的距离相等。这是为了使装载构件12在上下方向(正面和背面)上的加热均匀。

上部加热器24a和下部加热器24b如图2所示，分别与上部加热器用的温度控制器25a和下部加热器用的温度控制器25b连接，利用这些温度控制器25a、25b，来构成对上部加热器24a和下部加热器24b的输出即温度分别单独进行控制的输出调整部。另外，温度控制器25a、25b与控制装置17连接，利用该控制装置17，来控制上部加热器24a和下部加热器24b的温度的目标值等。

此外，该实施方式中，虽然使用了相同形状的上部加热器24a及下部加热器24b，但当然，上部加热器24a和下部加热器24b也可为不同的形状。另外，上部加热器24a和下部加热器24b例如也可分别嵌入构成炉体13的上壁13a和下壁13b。

另外，该实施方式中，虽然使用在管状的陶瓷外壳内容纳电阻而构成的电加热器，以作为上部加热器24a及下部加热器24b，但加热部(上部加热器24a、下部加热器24b)的种类并不局限于此，例如可使用平板型的电加热器、气体燃烧式的加热器等各种加热器。

作为加热部(上部加热器24a、下部加热器24b)的规格，重要的是在与传送方向15正交的横向(图1(a)的纸面左右方向)上的热均匀性较高。例如，也可利用对陶瓷外壳内的电阻的密度附加变化的规格，对于粉体11能在横向上获得均匀的温度分布。详细而言，对陶瓷外壳内的电阻的密度附加变化，使得容易因热辐射而发生温度下降的炉体13的侧壁13c附近的上部加热器24a和下部加热器24b的温度增加。若这样的话，则可抑制在与传送方向15正交的横向上的温度不均，可抑制烧成不均。因而，即使是在与传送方向15正交的横向上排列多个沿传送方向15的装载构件12的队列、并将该排列成多列的多个装载构件12同时且连续地进行传送的情况下，也可抑制各列间的温度不均，可抑制烧成不均。

此外，虽然也可如上所述对陶瓷外壳内的电阻的密度附加变化，但例如也可对加热部采用如下结构：可对沿着与传送方向15正交的横向(图1(a)的纸面左右方向)设定的多个部位的每一部位控制温度。图6是表示可对沿着横向设定的多个部位的每一部位控制温度的结构的一个示例的简要图。图6中示出沿着横向在3个部位设置控制温度的部位的结构。

在控制温度的部位为3个部位的情况下，也可例如如图6所示，使用在管状的陶瓷外壳26内、与控制温度的3个部位对应地排列3个电阻27的结构的电加热器以作为加热器24，对这三个电阻27的每一电阻设置温度控制器25。在这种情况下，对三个电阻27的每一电阻设置的温度控制器25也可根据来自温度检测器28的信号来执行温度控制，该温度检测器28设于控制温度的各部位。对于温度检测器28，例如可使用热电偶等。即使是这样，也可抑制在与传送方向15正交的横向上的温度不均，可抑制烧成不均。而且，与仅对陶瓷外壳内的电阻的密度附加变化的情况相比，可进行更细致的温度控制。此外，即使在这种情况下，也可在各电阻27之间对密度附加变化。

接着，说明炉体13。该实施方式中，对上部加热器24a的上方的上壁13a、和下部加热器24b的下方的下壁13b，使用绝热壁。另外，对于在炉体13的水平方向上相对的侧壁13c，也使用绝热壁。

接着，说明装载构件12的传送方法。该实施方式中，利用传送辊14的旋转来传送装载构件12。对于传送辊14，使用可承受装载粉体11的装载构件12的载重的粗细(强度)的辊子。另外，以比装载构件12的沿传送方向15的长度充分短的间距来排列传送辊14，使得装载构件12不会发生掉落。但是，若传送辊14过粗，或者排列传送辊14的间距过短，则由于会妨碍从下部加热器24b向装载构件12的传热，因此考虑到这点，优选设定适当的辊子粗细和间距。此外，当然，装载构件12的传送方法并不局限于利用传送辊14的旋转来传送装载构件的方法，例如也可为利用液压推进器推动辊子上的装载构件的方法、和使用网带的传送带的方法等。

接着，说明假想面23的垂线和气体喷出方向22所成的角度θ。该实施方式中，虽然将气体喷出方向22设定成使得θ成为45°，但当然，角度θ并不局限于45°。例如，也可将气体喷出方向22设定成使得角度θ成为0°，与粉体11的表层面垂直地喷出气氛气体。但是，如后所述，从使气氛气体的流路与传送方向15平行的观点来看，气体喷出方向22优选设定成使得在0°≤θ＜90°的范围内，喷出后的气氛气体不与上部加热器24a等障碍物发生冲突。

接着，说明该烧成装置的气体排放机构。粉体11的烧成是通过所喷出的气氛气体和粉体11的接触、以及从上部加热器24a及下部加热器24b向粉体1提供的热量来进行。在该烧成的过程中，由于粉体11所含有的组分的挥发和化学反应，会从粉体11产生无用的气体。若该无用的气体滞留于炉体内，则可能会在粉体11中引起与所要的化学反应相反的反应。因而，需要将该无用的气体与气氛气体一起排放到炉体外。

该烧成装置的气体排放机构将被吸入设置在炉体13内部的气体吸入部30的气体从炉体13的侧壁13c排放到炉体13的外部。该实施方式中，气体排放机构包括：排气管29；设于排气管29的气体吸入部30；和使气体通过排气管29吸入到气体吸入部30、并且对被吸入到该气体吸入部30的气体的流量进行控制的气体排放量调整部31。如图2所示，气体排放量调整部31与控制装置17连接，利用该控制装置17，对由气体排放量调整部31进行的气体排放动作进行控制。对于气体排放量调整部31，例如可使用排放风扇等。

作为气体排出部的排气管29与供气管18相同，从横向贯通炉体13。排气管29在炉体13内部的位置为装载构件12的传送路径的上方，该排气管29将被吸入气体吸入部30的气体从炉体13的侧壁13c排出到炉体13的外部。另外，该排气管29在炉体13的外部与气体排放量调整部31连接。

在排气管29的炉体13内部的侧面，设有将炉体13的内部空间的气体吸入的多个气体吸入部30。气体吸入部30从在炉体13的内部空间中进行传送的粉体11的上方吸入气体。该实施方式中，气体吸入部30为形成在排气管29的侧面的开口，从该开口吸入气体。

排气管29及气体吸入部30的结构和配置与供气管18及气体喷出部21的结构和配置相对应，使得从气体喷出部21喷出的气氛气体的流路与传送方向15平行。另外，排气管29和气体吸入部30的形状(包含气体吸入部30的开口的形状)和材质，优选为以与供气管18及气体喷出部21相同的选择基准来选择。

该实施方式中，将排气管29相对于供气管18配置在与传送方向15相反的方向、即图1(b)的纸面左侧的上方。另外，与图3所示的供气管18相同，在圆筒状的排气管29的侧面设置多个圆形的气体吸入部(开口)30。多个气体吸入部30设置在与多个气体喷出部21在横向(图1(a)的纸面左右方向)上的坐标相同的位置。另外，将多个气体吸入部(开口)30各自的面积设定成使得被吸入多个气体吸入部30的气体流量变得均匀。即，与图3所示的气体喷出部21相同，也可在多个气体吸入部30中包含开口的面积不同的吸入部，只要被吸入多个气体吸入部30的气体流量的偏差处在容许范围内，则也可将所有的气体吸入部(开口)30设为相同面积。

另外，气体吸入部30中吸入气体的气体吸入方向32根据与气体喷出方向22相同的理由，优选为设定成使得与粉体11的表层面相同高度的假想面23的垂线和气体吸入方向32所成的角度ψ在0°≤θ＜90°的范围内，上部加热器24a等障碍物不妨碍气氛气体的流路。图1(b)中用箭头示出气体吸入方向32的一个示例。这里，将气体吸入方向32设定成使得假想面23的垂线和气体吸入方向32所成的角度ψ成为45°。

根据以上结构，从多个气体喷出部21分别喷出且分别被吸入多个气体吸入部30的气氛气体的流路与传送方向15大致平行。因此，沿着粉体的传送方向发生由于从位于靠近气体喷出部的位置的粉体开始依次与气氛气体接触发生反应而引起的、气氛气体的流路上的气体组分和流速的变化。因而，在与传送方向15正交的横向上排列多个沿传送方向15的装载构件12的队列，且将该排列成多列的多个装载构件12同时且连续地进行传送，在这种情况下，即使气氛气体的组分和流速沿传送方向15发生一些变化，各粉体11也分别经历相同的气氛气体。由此，与在正交于传送方向15的横向(图1(a)的纸面左右方向)等上存在气体组分和流速的差异的情况相比，可抑制各列间的烧成不均。

此外，可从排气管29的两端排出气体，也可从一端排出气体。这样，通过采用从在正交于传送方向15的横向(图1(a)的纸面左右方向)上相对的炉体13的侧壁13c的至少一侧、将被吸入气体吸入部30的气体排放到炉体13的外部的结构，从而如后述的实施方式2所述，可多层层叠多个炉体。

另外，也可采用可对被吸入多个气体吸入部30的气体流量分别进行控制的结构。例如，也可在各气体吸入部30附近设置气体排放量调整部。在这种情况下，对于气体排放量调整部，例如可使用气闸。或者，也可例如如图7所示，设置多个气体吸入部30、和与这些气体吸入部30分别连接的排气管29，并且对每一排气管29设置对被吸入这些气体吸入部30的气体流量分别进行控制的气体排放量调整部31。此外，虽然图7中示出了设置2个气体吸入部30的结构，但当然也可设置3个以上的气体吸入部。在这种情况下，对于气体排放量调整部，例如可使用排气风扇。另外，在图7所示的结构中，也可在各气体吸入部30附近设置气体排放量调整部，以取代对每一排气管29设置气体排放量调整部31。在这种情况下，对于气体排放量调整部，例如可使用气闸。如上所述，若采用可对被吸入到多个气体吸入部30的气体流量分别进行控制的结构，则能可靠地减小被吸入到各气体吸入部30的气体流量的偏差。

烧成装置的炉体13沿传送方向15被分割成与烧成工艺对应的多个区段(处理空间)。图1(b)中示出其中的一个区段的剖面。各区段利用区段间隔壁33隔开，对区段间隔壁33设有装载构件12可通过的通过孔34。

将上述的气体导入机构、和气体排放机构、加热部(上部加热器24a及下部加热器24b)对应于烧成工艺设置在多个区段的一部分区段或全部区段。例如，也可采用不将气体排放机构设于不产生上述无用的气体的区段的结构。但是，其条件是：气氛气体的种类与相邻于该区段的区段相同，该区段不是始端或末端的区段。需要在始端及末端的区段设置气体排放机构，以防止向炉体13的外部的热泄漏。另外，也可采用不在对粉体11进行急速冷却的区段设置上部加热器24a及下部加热器24b的结构。另外，也可采用在末端的区段仅设置气体排放机构而不设置气体导入机构的结构。

如上所述，通过对各区段分别设置加热部(上部加热器24a及下部加热器24b)，从而可与粉体升温、保温、冷却等在各区段中想要进行的供热相对应，使加热部的输出优化。另外，通过对各区段分别设置气体导入机构，从而可与伴随化学反应进行的合成、除去杂质、改善结晶结构、粒子生长等在各区段中想要进行的热处理相对应，对气氛气体的流量进行最佳的控制，对气氛气体的组分混合比进行最佳的控制。

接着，说明传送检测部35。如图2所示，该烧成装置包括传送检测部35。传送检测部35检测是否在对粉体11进行传送。另外，传送检测部35将表示是否在对粉体11进行传送的检测信号发送到控制装置17。当没有在对粉体11进行传送时，作为控制部的控制装置17将用于使上部加热器24a及下部加热器24b的输出减小的信号、发送到上部加热器用的温度控制器25a和下部加热器用的温度控制器25b，并且将用于使提供给供气管18的气氛气体的提供流量减小的信号、发送到气氛气体提供源19及/或气体流量调整部20。若这样的话，则可减小未进行生产时的烧成装置的能耗，并减小烧成装置的运行成本。

另外，在粉体11的烧成中途，随着烧成的进行，粉体11的体积和物性、粒子间的结合力发生变化。因而，优选将该烧成装置构成为：使得在将考虑了该变化的变量代入上述条件1～条件4中的各式的基础上，在所有区段的所有气体喷出部中满足上述条件的某一条件。

具体而言，将该烧成装置构成为：使得在上述条件1～条件4的各条件中，与粉体11的表层面相同高度的假想面23和气体喷出部21之间的距离H、及气体喷出方向17的延长线上的在假想面23上的气氛气体的流速U满足如下关系：

H＝H’＝Ho+ΔH

U＜Uc’

式中，Ho为与粉体11在烧成前的表层面相同高度的基准假想面和气体喷出部21之间的基准距离[mm]，H’为与粉体11在烧成中途的表层面相同高度的变动假想面和气体喷出部21之间的变动距离[mm]，ΔH为因粉体11在烧成中途的体积变化而引起的变动距离H’的变动幅度[mm]，Uc’为烧成中途的粉体11发生飞溅的临界摩擦速度[mm/s]。烧成中途的粉体11发生飞溅的临界摩擦速度Uc’可通过将烧成中途的粉体11的物性值(烧成中途的粉体11的粒子直径和密度)及比例常数代入上述已知的临界摩擦速度Uc的式子来求出。烧成中途的粉体11的比例常数可另行通过其它实验来求出。

通过使所有区段的所有气体喷出部满足上述条件的某一条件，从而即使在粉体11的表层面的高度因粉体11的体积变化而发生变化的情况下，或者在临界摩擦速度因粉体11的物性变化及粒子间的结合力的变化而发生变化的情况下，也可进行与这些变化对应的适当的供气，能够抑制粉体11的飞溅及供气的不均。因而，沿传送方向15将炉体13分割成多个区段，并且在与传送方向15正交的横向上排列多个沿传送方向15的装载构件12的队列，将该排列成多列多个装载构件12同时且连续地进行传送，即使在这种情况下，也可在所有区段中抑制粉体11的飞溅的同时，以较少的供气量使充分的气氛气体均匀地与粉体11接触。

(实施方式2)

下面，参照附图，说明本发明的实施方式2。图8(a)及图8(b)是表示本发明的实施方式2中的烧成装置的一个构成例的剖视图。详细而言，图8(a)表示在与装载有粉体的装载构件的传送方向垂直的面上切断多层炉体后的剖面，图8(b)表示在沿装载有粉体的装载构件的传送方向的铅垂面上切断多层炉体后的剖面。此外，在图8(a)及图8(b)中，对与图1(a)及图1(b)所示的要素相同的要素使用相同的标号，并省略说明。

该烧成装置采用如下结构：将上述的实施方式1所说明的炉体13在高度方向(上下方向)上进行多层层叠。图8(a)及图8(b)中示出了层叠3个炉体13而构成的多层炉体36。但是，所层叠的层数并不局限于3层，只要在烧成装置的设置高度、和底板的承重所容许的范围内，不管层叠成几层都可。虽然层数越是增加，生产性越是提高，但传送的难度、和对各层均匀地进行供气和供热的难度也越高。

各层的炉体13所具备的供气管18在炉体13的外部与作为气体导入机构的一部分的合流供气管37连接，合流供气管37与上述的实施方式1相同，在炉体13的外部与气氛气体提供源连接。另外，各层的炉体13所具备的排气管29在炉体13的外部与作为气体排放机构的一部分的合流排气管38连接，合流排气管38与上述的实施方式1相同，在炉体13的外部与气体排放量调整部连接。

炉体13与上述的实施方式1相同，沿传送方向15分割成多个区段，图8(b)中示出其中的两个区段。包含合流供气管37的气体导入机构及包含合流排气管38的气体排放机构分别以区段为单位进行设置。

另外，与上述的实施方式1相同，由于采用从炉体13的侧壁13c的至少一侧向炉体13的内部提供气氛气体并向炉体13的外部排放气体的结构，因此无需在炉体13的上表面及下表面设置气体导入机构及气体排放机构。因而，可抑制炉体13的高度，并可在节约空间的同时将炉体13朝高度方向进行多层层叠。

另外，优选为设置对上部加热器24a及下部加热器24b的输出分别单独进行控制的温度控制器。若这样的话，则可对上部加热器24a及下部加热器24b的输出分别进行最佳的控制，可避免从多层炉体36的上表面及下表面向外部的热辐射等的影响。因而，可抑制各层中的层叠构件12及粉体11的温度不均。

根据该实施方式2，如在1个炉体的内部将层叠构件朝高度方向进行多层层叠的情况那样，可抑制粉体11的飞溅而不会在各层间引起装载构件及粉体的温度不均和供气不均。因而，可大幅提高生产性。

工业上的实用性

本发明所涉及的烧成装置可在抑制烧成不均的同时，提高生产性，在具有对装载于装载构件的被处理物连续进行热处理的工序的各领域中是有用的。

Claims (18)

1.一种烧成装置，其特征在于，包括：

炉体，该炉体具有内部空间且在该内部空间中对粉体状或粒体状的被处理物进行烧成；

气体喷出部，该气体喷出部具有从在所述炉体的内部空间中进行传送的所述被处理物的上方喷出气氛气体的开口；

气体提供部，该气体提供部从所述炉体的侧壁向所述气体喷出部提供所述气氛气体；及

加热部，该加热部控制所述炉体的内部空间的温度分布，

将所述气体喷出部的所述开口的面积设为S[mm²]，将从所述气体喷出部喷出的所述气氛气体的流量设为Q[mm³/s]，将与在所述炉体的内部空间中进行传送的粉体状或粒体状的被处理物的表层面高度相同的假想面和所述气体喷出部之间的距离设为H[mm]，将所述假想面的垂线和所述气氛气体的喷出方向所成的角度设为θ[°]，将所述气氛气体的喷出方向的延长线上的在所述假想面上的所述气氛气体的流速设为U[mm/s]，将所述被处理物发生飞溅的临界摩擦速度设为Uc[mm/s]，此时，所述假想面和所述气体喷出部之间的距离为300[mm]以下，且满足以下的条件1～条件4的某一条件：

(条件1)

U＝0.0315×S^-0.5×Q

H/c o s θ≤80

U＜U c

(条件2)

U＝(1.694+0.0105×H/c o s θ)×S^-0.5×Q×c o s θ/H

80＜H/c o s θ≤150

U＜U c

(条件3)

U＝(5.476-0.0142×H/c o s θ)×S^-0.5×Q× c o s θ/H

150＜H/c o s θ≤300

U＜U c

(条件4)

U＝S^-0.5×Q×c o s θ/H

H/c o s θ＞300

U＜U c  。

2.如权利要求1所述的烧成装置，其特征在于，

将与在所述炉体的内部空间中进行传送的粉体状或粒体状的被处理物在烧成前的表层面高度相同的基准假想面和所述气体喷出部之间的基准距离设为Ho[mm]，将与所述被处理物在烧成中途的表层面高度相同的变动假想面和所述气体喷出部之间的变动距离设为H’[mm]，将因所述被处理物在烧成中途的体积变化所引起的所述变动距离的变动幅度设为ΔH[mm]，将烧成中途的所述被处理物发生飞溅的临界摩擦速度设为Uc’[mm/s]，此时，在所述条件1～条件4的某一条件中，与所述被处理物的表层面高度相同的所述假想面和所述气体喷出部之间的距离H[mm]及从所述气体喷出部喷出的所述气氛气体的喷出方向的延长线上的在所述假想面上的所述气氛气体的流速U[mm/s]满足如下关系：

H＝H’＝H o+ΔH

U＜U c’。

3.如权利要求2所述的烧成装置，其特征在于，

在与被处理物的传送方向正交的方向上，设有多个所述气体喷出部，该气体喷出部具有喷出所述气氛气体的所述开口。

4.如权利要求3所述的烧成装置，其特征在于，

多个所述气体喷出部包含喷出所述气氛气体的所述开口的面积不同的 气体喷出部。

5.如权利要求3所述的烧成装置，其特征在于，

包括气体流量调整部，该气体流量调整部对每一所述气体喷出部控制从多个所述气体喷出部喷出的所述气氛气体的流量。

6.如权利要求3所述的烧成装置，其特征在于，

包括气体组分调整部，该气体组分调整部对每一所述气体喷出部控制从多个所述气体喷出部喷出的所述气氛气体的组分混合比。

7.如权利要求1所述的烧成装置，其特征在于，

包括间隔壁，该间隔壁将所述炉体的内部空间沿被处理物的传送方向分割成与烧成工艺对应的多个处理空间，对应于烧成工艺，在所述多个处理空间的全部处理空间或一部分处理空间设置所述气体提供部和所述气体喷出部及所述加热部。

8.如权利要求7所述的烧成装置，其特征在于，

包括气体流量调整部，该气体流量调整部以所述处理空间为单位来控制从所述气体喷出部喷出的所述气氛气体的流量。

9.如权利要求7所述的烧成装置，其特征在于，

包括气体组分调整部，该气体组分调整部以所述处理空间为单位来控制从所述气体喷出部喷出的所述气氛气体的组分混合比。

10.如权利要求1所述的烧成装置，其特征在于，包括：

气体吸入部，该气体吸入部具有开口，该开口将所述炉体的内部空间的气体从在所述炉体的内部空间中进行传送的粉体状或粒体状的被处理物的上方吸入；及

气体排出部，该气体排出部将被吸入到所述气体吸入部的气体从所述 炉体的侧壁向所述炉体的外部排出，

配置所述气体喷出部和所述气体吸入部，以使得从所述气体喷出部喷出的所述气氛气体的流路与所述被处理物的传送方向平行。

11.如权利要求10所述的烧成装置，其特征在于，

在与被处理物的传送方向正交的方向上，设有多个所述气体吸入部，该气体吸入部具有吸入所述炉体的内部空间的气体的所述开口。

12.如权利要求7所述的烧成装置，其特征在于，包括：

气体吸入部，该气体吸入部将所述炉体的内部空间的气体从在所述炉体的内部空间中进行传送的粉体状或粒体状的被处理物的上方吸入；及

气体排出部，该气体排出部将被吸入到所述气体吸入部的气体从所述炉体的侧壁向所述炉体的外部排出，

对应于烧成工艺，在所述多个处理空间的全部处理空间或一部分处理空间设置所述气体吸入部和所述气体排出部，配置所述气体喷出部和所述气体吸入部，以使得从所述气体喷出部喷出的所述气氛气体的流路与所述被处理物的传送方向平行。

13.如权利要求1所述的烧成装置，其特征在于，

将多个所述炉体进行多层层叠。

14.如权利要求1所述的烧成装置，其特征在于，

构成所述加热部，以使得沿着与被处理物的传送方向正交的方向的温度分布均匀。

15.如权利要求1所述的烧成装置，其特征在于，

包括将被处理物的传送路径夹在当中以进行配置的第1加热器及第2加热器，以作为所述加热部。 

16.如权利要求15所述的烧成装置，其特征在于，

所述第1加热器及所述第2加热器分别沿被处理物的传送方向配置成多个。

17.如权利要求15所述的烧成装置，其特征在于，

包括输出调整部，该输出调整部对所述第1加热器及所述第2加热器的输出分别单独进行控制。

18.如权利要求1所述的烧成装置，其特征在于，包括：

检测部，该检测部检测是否在对被处理物进行传送；及控制部，当由所述检测部检测出没有在对所述被处理物进行传送时，该控制部使所述加热部的输出减小，使所述气氛气体的提供流量减小。 

Images