JP2006170524A - 焼成炉 - Google Patents

Abstract

【課題】 少なくとも１回以上奇数回折り返された形状のヒータを使用した場合に、そのヒータの垂れ下がりを防止できる焼成炉を提供すること。
【解決手段】 この焼成炉１は、少なくとも１つ以上であって奇数個の折り返し部分をそれぞれ有し、被焼成物を焼成するためのメインヒータ３２及びサブヒータ３３と、メインヒータ３２及びサブヒータ３３と被焼成物との間に配置され、メインヒータ３２及びサブヒータ３３を載置するためのヒータプレート１５と、を備え、ヒータプレート１５にはメインヒータ３２が載置される第１の面とサブヒータ３３が載置される第２の面とが形成されており、第２の面は第１の面よりも被焼成物側に形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被焼成物を搬送しながら焼成する焼成炉に関する。

被焼成物を搬送しながら焼成する焼成炉の一つの形態としてローラハース炉が知られている。従来のローラハース炉は、被焼成物を搬送するためのローラを有しており、被焼成物をこのローラの回転で搬送しながら焼成している。また、炉内温度を上昇させて被焼成物を焼成するために、被焼成物の上方又はローラの下方にヒータを配置している（例えば、下記特許文献１参照。）。特許文献１に記載されているローラハース炉は、直線棒状のヒータを、ローラを挟んで配置されている一方の側壁から他方の側壁に掛け渡して保持している。
特開平６−３２３７４０号公報

焼成炉のヒータとして、上述した直線棒状のヒータではなく、棒状のヒータを少なくとも１回以上奇数回折り返した形状のヒータを利用することが検討されている。この形状の特徴は、ヒータの端部が同じ方向にあることである。この形状のヒータを上述した従来の焼成炉に使用する場合には、一方の側壁（又は他方の側壁）においてヒータを保持し、いわゆる片持ち梁の状態とする必要がある。従って、ヒータの温度が上昇するとヒータ自体が自重によって垂れ下がってしまう懼れがある。

そこで本発明では、少なくとも１回以上奇数回折り返された形状のヒータを使用した場合に、そのヒータの垂れ下がりを防止できる焼成炉を提供することを目的とする。

ヒータの垂れ下がりを防止する手段は様々に考えられるが、本発明者らはヒータプレートを被焼成物の上方に配置し、そのヒータプレートの上に少なくとも１回以上奇数回折り返された形状のヒータを配置する手法を採用した。これは、ヒータプレートを介して被焼成物に熱を伝達することでより均等に熱を伝えることができるためである。

ところで、ヒータが故障した場合には新しいヒータと交換する必要がある。ヒータの交換の際に被焼成物の搬送を直ちに停止してヒータを交換することは稼動効率の観点から回避することが好ましい。一方、被焼成物の搬送を直ちに停止せずに一部分のヒータが欠落した状態で焼成すると、温度斑が発生する懼れがある。そこで、本発明者らは上述の課題に加えて、ヒータの故障時に温度斑が生じることを極力抑制するという課題も解決可能な焼成炉を提供することを目的とした。

本発明の焼成炉は、被焼成物を搬送しながら焼成する焼成炉であって、少なくとも１つ以上であって奇数個の折り返し部分をそれぞれ有し、被焼成物を焼成するための第１のヒータ及び第２のヒータと、第１のヒータ及び第２のヒータと被焼成物との間に配置され、第１のヒータ及び第２のヒータを載置するためのヒータプレートと、を備え、ヒータプレートには第１のヒータが載置される第１の面と第２のヒータが載置される第２の面とが形成されており、第２の面は第１の面よりも被焼成物側に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、第１のヒータ及び第２のヒータを載置するためのヒータプレートを備えているので、第１のヒータ及び第２のヒータの垂れ下がりを抑制できる。また、第１のヒータが載置される第１の面よりも第２のヒータが載置される第２の面が被焼成物側に形成されているので、第１のヒータ及び第２のヒータを段違いに配置することができる。従って、被焼成物側から見て、第１のヒータと第２のヒータとをそれぞれの少なくとも一部において重なり合うように配置することができるので、被焼成物に対する第１のヒータ及び第２のヒータの位置ずれを極力少なくすることができる。

また本発明の焼成炉では、第１の面及び第２の面の内で鉛直方向に沿って下方に形成されている面には当該面に配置されているヒータの折り返し部分に入り込むように入れ子部材が配置されており、入れ子部材の当該面に沿う面と対向する主面が、第１の面及び第２の面の内で鉛直方向に沿って上方に形成されている面と沿うように配置されていることも好ましい。ヒータの折り返し部分に入り込んで配置される入れ子部材の主面が、その入れ子部材が配置されていない方の面と沿うようになっているので、その面に配置されているヒータを入れ子部材の主面上に載置して保持することができる。

また本発明の焼成炉では、第１のヒータは電圧を印加されるための第１の端子部を、第２のヒータは電圧を印加されるための第２の端子部を、それぞれ有しており、第１の端子部及び第２の端子部はヒータプレートを挟んで互いに反対側に配置されていることも好ましい。第１の端子部と第２の端子部とがヒータプレートを挟んで互いに反対側に配置されているので、第１のヒータ又は第２のヒータを交換する際に互いの端子部が干渉せずに容易に交換できる。

本発明によれば、被焼成物に対する第１のヒータ及び第２のヒータの位置ずれを極力少なくすることができるので、例えば第１のヒータ又は第２のヒータの一方が故障した場合に、故障していない他方のヒータを用いることができる。従って、ヒータの故障時に温度斑が生じることを極力抑制できる。

本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本発明の実施形態である焼成炉について図１を参照しながら説明する。図１は焼成炉１の構成を示す図である。焼成炉１は、炉床１０と、炉壁１１ａ，１１ｂと、炉蓋１２とを備えており、それらの部材によって焼成室１ａを画成している。

焼成室１ａ内には一対のレール煉瓦１３が配置されている。レール煉瓦１３には台板２０が載置されており、レール煉瓦１３の配列方向（図１においては、図を貫く方向）に沿って台板２０が移動可能なように構成されている。台板２０には複数のさや２１が積み重ねられている。さや２１には被焼成物としてのセラミック成形体（図示しない）が配置されている。

レール煉瓦１３と炉床１０との間にはヒータプレート１４が配置されている。ヒータプレート１４上にはメインヒータ３０（第２のヒータ）と、サブヒータ３１（第１のヒータ）とが載置されている。メインヒータ３０の端子部３０ａ（第２の端子部）は炉壁１１ｂから焼成室１ａの外部に導出されている。サブヒータ３１の端子部３１ａ（第１の端子部）は炉壁１１ａから焼成室１ａの外部に導出されている。

メインヒータ３０の端子部３０ａは第１電源回路４０に接続されており、第１電源回路４０から供給される電力によって発熱するように構成されている。サブヒータ３１の端子部３１ａは第２電源回路４１に接続されており、第２電源回路４１から供給される電力によって発熱するように構成されている。第１電源回路４０及び第２電源回路４１はそれぞれ切替回路５０に接続されている。

切替回路５０は、第１電源回路４０と第２電源回路４１とを切り替えて、メインヒータ３０又はサブヒータ３１に選択的に電力を供給するための回路である。より具体的には、切替回路５０はまず第１電源回路４０からメインヒータ３０に電力を供給し、メインヒータ３０に通電する。メインヒータ３０に流れる電流を切替回路５０は監視しており、その電流値が所定値よりも小さくなるとメインヒータ３０が故障したものと判断する。その判断に応じて切替回路５０は第２電源回路４１からサブヒータ３１に電力を供給し、サブヒータ３１に通電する。

レール煉瓦１３と炉蓋１２との間にはヒータプレート１５が配置されている。レール煉瓦１３とヒータプレート１５との間には、台板２０に載置したさや２１が通ることができる程度の空間が設けられている。ヒータプレート１５上にはメインヒータ３２（第１のヒータ）と、サブヒータ３３（第２のヒータ）とが載置されている。メインヒータ３２の端子部３２ａ（第１の端子部）は炉壁１１ｂから焼成室１ａの外部に導出されている。サブヒータ３３の端子部３３ａ（第２の端子部）は炉壁１１ａから焼成室１ａの外部に導出されている。

メインヒータ３２の端子部３２ａは第１電源回路４２に接続されており、第１電源回路４２から供給される電力によって発熱するように構成されている。サブヒータ３３の端子部３３ａは第２電源回路４３に接続されており、第２電源回路４３から供給される電力によって発熱するように構成されている。第１電源回路４２及び第２電源回路４３はそれぞれ切替回路５１に接続されている。

切替回路５１は、第１電源回路４２と第２電源回路４３とを切り替えて、メインヒータ３２又はサブヒータ３３に選択的に電力を供給するための回路である。より具体的には、切替回路５１はまず第１電源回路４２からメインヒータ３２に電力を供給し、メインヒータ３２に通電する。メインヒータ３２に流れる電流を切替回路５１は監視しており、その電流値が所定値よりも小さくなるとメインヒータ３２が故障したものと判断する。その判断に応じて切替回路５１は第２電源回路４３からサブヒータ３３に電力を供給できるように切り替えて、サブヒータ３３に通電する。

続いてヒータプレート１５と、メインヒータ３２と、サブヒータ３３との平面的な配置状態について図２を参照しながら説明する。図２は、ヒータプレート１５、メインヒータ３２、及びサブヒータ３３の平面的な配置状態を模式的に示す図である。尚、レール煉瓦１３の下方に配置されているヒータプレート１４、メインヒータ３０、及びサブヒータ３１の配置状態もほぼ同様であるので、その説明を省略する。

ヒータプレート１５は、ヒータプレート部分１５ａと、ヒータプレート部分１５ｂと、ヒータプレート部分１５ｃと、ヒータプレート部分１５ｄとから構成されている。ヒータプレート部分１５ａ〜１５ｄが連なる方向は、図１におけるレール煉瓦１３が延びる方向であって、セラミック成形体を搭載したさや２１が搬送される方向である。

各ヒータプレート部分１５ａ〜１５ｄには、それぞれメインヒータ３２及びサブヒータ３３が載置されている。それぞれのメインヒータ３２には独立して第１電源回路４２が接続されている。また、それぞれのサブヒータ３３には独立して第２電源回路４３が接続されている。各第１電源回路４２及び各第２電源回路４３には独立して切替回路５１が接続されている。従って、各ヒータプレート部分１５ａ〜１５ｄに載置されているメインヒータ３２のいずれかが故障した場合には、その故障したメインヒータ３２に対応するサブヒータ３３に通電される。

続いて、ヒータプレート部分１５ａを例にとって、更に詳細に説明する。図２のヒータプレート部分１５ａのＡ−Ａ断面図を図３の（ａ）に、図２のＢ矢視図を図３の（ｂ）にそれぞれ示す。ヒータプレート部分１５ａと、メインヒータ３２及びサブヒータ３３との配置関係について図２及び図３を参照しながら説明する。

ヒータプレート部分１５ａは、その外周面の一つである第１の面１５２と、その第１の面１５２を掘り下げた凹部１５４の底面である第２の面１５３とを有している（図２及び図３の（ａ）参照）。凹部１５４は、ヒータプレート部分１５ａ〜１５ｄが連なる方向に直交する方向に延びていて、少なくともサブヒータ３３がその中に収められる幅を有している（図２及び図３の（ａ）参照）。凹部１５４の深さはサブヒータ３３の厚みよりも深くなるように形成されている。凹部１５４は、その延びている方向の一端において開放されており、他端においては開放されてない（図２参照）。

第２の面１５３のほぼ中央部分には隆起部１５１が形成されており、隆起部１５１の上面は第１の面１５２と同一面を形成している（図２及び図３の（ａ）参照）。隆起部１５１は、凹部１５４が延びる方向に沿って延びており、凹部１５４の開放されていない他端に当接し、開放されている一端よりも他端側に寄った位置まで形成されている（図２参照）。

第２の面１５３には、サブヒータ３３が載置されている（図２及び図３の（ａ）参照）。サブヒータ３３は、３つの折り返し部分３３ｂと、折り返し部分３３ｂによって互いに接続されている４本の直線部分３３１〜３３４と、直線部分３３１及び直線部分３３４それぞれが折り返し部分３３ｂに接続されているのとは反対側に形成されている端子部３３ａと、を有している（図２参照）。

サブヒータ３３の折り返し部分３３ｂに入り込むように入れ子部材１６が配置されている（図２参照）。入れ子部材１６が入り込んでいるのは端子部３３ａ側から見通せる二つの折り返し部分３３ｂである（図２及び図３の（ａ）参照）。入れ子部材１６は、隆起部１５１で仕切られている第２の面１５３のそれぞれに配置されている（図２及び図３の（ａ）参照）。入れ子部材１６は、第２の面に沿う面と対向する主面が第１の面１５２と同一面を形成している。

第１の面１５２には、メインヒータ３２が載置されている（図２及び図３の（ａ）参照）。メインヒータ３２は、３つの折り返し部分３２ｂと、折り返し部分３２ｂによって互いに接続されている４本の直線部分３２１〜３２４と、直線部分３２１及び直線部分３２４それぞれが折り返し部分３２ｂに接続されているのとは反対側に形成されている端子部３２ａと、を有している（図２参照）。

メインヒータ３２の、直線部分３２１は入れ子部材１６上に、直線部分３２２は隆起部１５１上に、直線部分３２３は入れ子部材１６上に、直線部分３２４はヒータプレート１５ａ上にそれぞれ載置されている。従って、メインヒータ３２は第１の面１５２上に載置されている（図２及び図３の（ａ）参照）。

サブヒータ３３の、直線部分３３１はヒータプレート部分１５ａと入れ子部材１６との間に、直線部分３３２は入れ子部材１６と隆起部１５３との間に、直線部分３３３は隆起部１５３と入れ子部材１６との間に、直線部分３３４は入れ子部材１６とヒータプレート部分１５ａとの間にそれぞれ載置されている（図２及び図３の（ａ）参照）。

続いて、図３の（ｂ）に示すように、図２におけるＢ矢視方向から見ると、入れ子部材１６は、サブヒータ３３の直線部分３３１と直線部分３３２との間に入り込んだ部分と、直線部分３３３と直線部分３３４との間に入り込んだ部分とが繋がれた形状となっている。従って、直線部分３３１に繋がる端子部３３ａと直線部分３３４に繋がる端子部３３ａとは入れ子部材１６の両脇から外部に導出されている（図２及び図３の（ｂ）参照）。

本実施形態の焼成炉１の場合、メインヒータ３２が故障した場合には、メインヒータ３２の直線部分３２１に繋がる端子部３２ａ及び直線部分３２４に繋がる端子部３２ａがヒータプレート１５ａの外部に導出される方向（図２では下方）に引き出して交換することが可能である。

続いて、サブヒータ３３を交換する方法について図４及び図５を参照しながら説明する。図４はヒータプレート部分１５ａの平面図であり、図５は図４のＣ矢視図である。図４の（ａ）は通常の使用状態を示している。

図４の（ａ）の状態から入れ子部材１６を、サブヒータ３３の端子部３３ａが伸びている方向（図４では上方）に引き出す（図４の（ｂ））。図４の（ｂ）の状態におけるＣ矢視図を図５の（ａ）に示す。

図４の（ｂ）及び図５の（ａ）に示すように、メインヒータ３２の直線部分３２１及び直線部分３２３が載置されていた入れ子部材１６は取り去られているが、直線部分３２２及び直線部分３２４が第１の面１５２上に載置されている。従って、メインヒータ３２は直線部分３２２及び直線部分３２４が第１の面１５２上に載置されることで保持されている。

続いて、サブヒータ３３をその端子部３３ａが導出されている方向（図４では上方）に引き出す（図４の（ｃ））。図４の（ｃ）の状態におけるＣ矢視図を図５の（ｂ）に示す。この場合も図５の（ａ）の場合と同様に、直線部分３２２及び直線部分３２４が第１の面１５２上に載置されているので、メインヒータ３２は保持されている。その後、上述したのとは逆の手順で、サブヒータ３３を配置すると共に入れ子部材１６を配置して、サブヒータ３３の交換が完了する。

以上のように、本実施形態の焼成炉１によれば、メインヒータ３２及びサブヒータ３３を載置するためのヒータプレート１５を備えているので、メインヒータ３２及びサブヒータ３３の垂れ下がりを抑制できる。また、メインヒータ３２が載置される第１の面１５２よりもサブヒータ３３が載置される第２の面１５３がさや２１（セラミック成形体）側に形成されているので、メインヒータ３２及びサブヒータ３３を段違いに配置することができる。従って、さや２１（セラミック成形体）側から見て、メインヒータ３２とサブヒータ３３とをそれぞれの少なくとも一部において重なり合うように配置することができるので、さや２１（セラミック成形体）に対するメインヒータ３２及びサブヒータ３３の位置ずれを極力少なくすることができる。例えば、メインヒータ３２が故障してサブヒータ３３に切り替えた場合でも、焼成室１ａ内の温度斑を抑制できる。

また、第２の面１５３にはサブヒータ３３の折り返し部分３３ｂに入り込むように入れ子部材１６が配置されており、入れ子部材１６の第２の面１５３に沿う面と対向する主面が第１の面１５２と沿うように配置されている。従って、サブヒータ３３の折り返し部分３３ｂに入り込んで配置される入れ子部材１６の主面が第１の面１５２と沿うようになっているので、その主面上にメインヒータ３２を載置することができる。

また、メインヒータ３２の端子部３２ａ及びサブヒータ３３の端子部３３ａはヒータプレート１５（ヒータプレート部分１５ａ）を挟んで互いに反対側に配置されている。端子部３２ａと端子部３３ａとがヒータプレート１５（ヒータプレート部分１５ａ）を挟んで互いに反対側に配置されているので、メインヒータ３２又はサブヒータ３３を交換する際に互いの端子部が干渉せずに容易に交換できる。

本発明の実施形態である焼成炉の構成を示す図である。 図１のヒータプレート、メインヒータ、及びサブヒータの配置状態を示す図である。 図２のヒータプレート部分、メインヒータ、及びサブヒータの配置関係を説明する図である。 図１のサブヒータの交換方法を説明するための図である。 図１のサブヒータの交換方法を説明するための図である。

符号の説明

１…焼成炉、１ａ…焼成室、１０…炉床、１１ａ，１１ｂ…炉壁、１２…炉蓋、１３…レール煉瓦、１４，１５…ヒータプレート、２０…台板、２１…さや、３０，３２…メインヒータ、３１，３３…サブヒータ、４０，４２…第１電源回路、４１，４３…第２電源回路。

Claims (3)

1. 被焼成物を搬送しながら焼成する焼成炉であって、
   少なくとも１つ以上であって奇数個の折り返し部分をそれぞれ有し、前記被焼成物を焼成するための第１のヒータ及び第２のヒータと、
   前記第１のヒータ及び前記第２のヒータと前記被焼成物との間に配置され、前記第１のヒータ及び前記第２のヒータを載置するためのヒータプレートと、を備え、
   前記ヒータプレートには前記第１のヒータが載置される第１の面と前記第２のヒータが載置される第２の面とが形成されており、前記第２の面は前記第１の面よりも前記被焼成物側に形成されていることを特徴とする焼成炉。
2. 前記第１の面及び前記第２の面の内で鉛直方向に沿って下方に形成されている面には当該面に配置されているヒータの折り返し部分に入り込むように入れ子部材が配置されており、
   前記入れ子部材が当該面に沿う面と対向する主面が、前記第１の面及び前記第２の面の内で鉛直方向に沿って上方に形成されている面と沿うように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の焼成炉。
3. 前記第１のヒータは電圧を印加されるための第１の端子部を、前記第２のヒータは電圧を印加されるための第２の端子部を、それぞれ有しており、前記第１の端子部及び前記第２の端子部は前記ヒータプレートを挟んで互いに反対側に配置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の焼成炉。
   

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