JP2007187374A - Continuous calcination furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焼成中に被焼成品から発生する有害な気体を速やかに除去するためのガス打ち込みノズルを備えた連続焼成炉に関するものである。 The present invention relates to a continuous firing furnace provided with a gas injection nozzle for quickly removing harmful gas generated from a product to be fired during firing.
電子部品や各種セラミック製品の焼成には、従来からトンネル炉や台板プッシャー炉のような連続焼成炉が広く使用されている。被焼成品は炉室の内部を移送されながら、所定のヒートカーブに従って加熱、焼成される。 Conventionally, continuous firing furnaces such as tunnel furnaces and base plate pusher furnaces have been widely used for firing electronic parts and various ceramic products. The product to be fired is heated and fired according to a predetermined heat curve while being transferred inside the furnace chamber.
ところが被焼成品の種類によっては、焼成中に有害な気体を発生するものがある。ある種のセラミックの焼成工程では1000〜1100℃の温度域において焼結反応に伴って酸素ガスが発生する。また多くのセラッミックの焼成では、300℃程度の低温域においてバインダーガスを発生する。これらの気体はそのまま炉内に滞留させると焼成品質に悪影響を及ぼすので、できるだけ速やかに炉外に排出することが望まれる。 However, some types of products to be fired generate harmful gases during firing. In a certain ceramic firing step, oxygen gas is generated with a sintering reaction in a temperature range of 1000 to 1100 ° C. In many ceramic firings, a binder gas is generated in a low temperature range of about 300 ° C. If these gases are retained in the furnace as they are, they will adversely affect the firing quality, so it is desirable to discharge them out of the furnace as quickly as possible.
そこで多くのセラミック焼成炉では、炉室内部から循環ファンによりバインダーガスを吸引するとともに、同量の雰囲気ガスを打ち込んでバインダーガスを排出する構造が採用されている。しかしこのような循環ファンを用いる構造は低温域でしか採用できず、1000℃以上の高温域では金属材料の使用が困難であるため、循環構造は採用できない。なお特許文献1には、500℃前後のバインダーガスを含む炉内雰囲気を炉外で循環させるシステムが開示されているが、1000℃以上の高温域では使用が困難である。 Therefore, in many ceramic firing furnaces, a structure is adopted in which the binder gas is sucked from the inside of the furnace chamber by a circulation fan, and the same amount of atmospheric gas is injected to discharge the binder gas. However, such a structure using a circulation fan can be used only in a low temperature range, and since it is difficult to use a metal material in a high temperature range of 1000 ° C. or higher, a circulation structure cannot be used. Patent Document 1 discloses a system for circulating a furnace atmosphere containing a binder gas at around 500 ° C. outside the furnace, but it is difficult to use in a high temperature range of 1000 ° C. or higher.
従って1000℃以上の高温域において炉内から有害な気体を排出するためには、炉外に熱風炉を設け、熱風を炉内に打ち込んで炉内ガスと置換する方法を取らざるを得ない。ところがこの方法では炉外に熱風炉を設置し、ダクトで熱風を導かねばならないので、設備構成が複雑になり余分なスペースが必要となるという問題がある。しかも炉室内部に浮力により形成される温度差を解消するためには、かなりの高速で熱風を炉内に打ち込む必要があり、この方式では対応できない場合がある。
本発明は上記した従来の問題点を解決し、1000℃以上の高温域においても被焼成品から発生する有害な気体を速やかに炉外に排出することができ、しかも炉外に多くのスペースや付帯設備を要しない連続焼成炉を提供するためになされたものである。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and can quickly discharge harmful gas generated from the product to be fired to the outside of the furnace even in a high temperature range of 1000 ° C. or more. It was made in order to provide a continuous firing furnace that does not require additional equipment.
上記の課題を解決するためになされた本発明の連続焼成炉は、被焼成品が移送される炉室の内側壁に多数のガス打ち込みノズルを配置するとともに、各ガス打ち込みノズルの外側の炉壁内部に、打ち込みガスの流路に沿って加熱ヒーターを設けたガス予熱室を埋設したことを特徴とするものである。なお、ガス予熱室が打ち込みガスの流路を構成する二重の磁器管と、それらの内部に配置されたコイル状の加熱ヒーターとからなる構造であることが好ましく、炉壁の外部に、各打ち込みガスの流路に均等にガスを配分するためのヘッダー管を設けた構造とすることが好ましい。 The continuous firing furnace of the present invention made to solve the above-mentioned problems has a number of gas injection nozzles arranged on the inner wall of the furnace chamber to which the product to be fired is transferred, and the furnace wall outside each gas injection nozzle. A gas preheating chamber provided with a heater along the flow path of the implantation gas is embedded inside. It is preferable that the gas preheating chamber has a structure composed of a double porcelain tube that forms the flow path for the driving gas and a coiled heater disposed inside the chamber. It is preferable to have a structure in which a header pipe for distributing gas evenly in the flow path of the implantation gas is provided.
本発明の連続焼成炉は、炉壁内部に打ち込みガスの流路に沿って加熱ヒーターを設けたガス予熱室を埋設し、予熱された打ち込みガスを炉室の内側壁に配置されたガス打ち込みノズルから炉室内に直接打込む。このため1000℃以上の高温域においても、被焼成品から発生する有害な気体を速やかに炉外に排出することができる。またガス予熱室は炉壁内部に埋設してあるので、余分なスペースを必要とせず、ガス予熱室は各ガス打ち込みノズル毎に設けてあるので、ガス量を絞った場合にも各ガス打ち込みノズルから均等に打ち込みガスを打込むことができ、またガス温度も均一にすることができる。さらに打ち込みガスが炉壁を冷却する効果があり、炉壁内部で熱交換が行われるので、熱損失を小さくすることができる。 The continuous firing furnace according to the present invention has a gas injection nozzle in which a gas preheating chamber provided with a heater is embedded in the furnace wall along the flow path of the injection gas, and the preheated injection gas is disposed on the inner wall of the furnace chamber Directly into the furnace chamber. For this reason, even in a high temperature range of 1000 ° C. or higher, harmful gas generated from the product to be fired can be quickly discharged out of the furnace. In addition, since the gas preheating chamber is embedded inside the furnace wall, no extra space is required, and a gas preheating chamber is provided for each gas injection nozzle, so each gas injection nozzle can be used even when the amount of gas is reduced. The gas can be injected evenly and the gas temperature can be made uniform. Further, the implanted gas has an effect of cooling the furnace wall, and heat exchange is performed inside the furnace wall, so that heat loss can be reduced.
図1は、本発明を台板プッシャー炉に適用した実施形態を示す断面図である。1は炉室であり、被焼成品Wは台板2上に所定間隔で多段積みされた状態で、図示を略した周知の移送手段により、紙面と垂直方向に間欠的に移送されて行く。被焼成品Wから有害な気体が発生する温度域の左右の内側壁3には、多数のガス打ち込みノズル4が配置されている。この実施形態では被焼成品Wは電子部品であり、ガス打ち込みノズル4は1000℃以上の高温域に配置されている。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment in which the present invention is applied to a base plate pusher furnace. Reference numeral 1 denotes a furnace chamber, and the products to be fired W are intermittently transferred in a direction perpendicular to the paper surface by well-known transfer means (not shown) in a state where they are stacked in multiple stages on the
図1には片側3本ずつのガス打ち込みノズル4が図示されている。しかしこの実施形態では被焼成品Wが9段に積まれているため、ガス打ち込みノズル4は各段の被焼成品Wの中間高さ位置にガスを打ち込めるよう、図2に示すように炉長方向にわずかに位置をずらせて片側8本ずつが配置されている。この実施形態では打ち込みガスは窒素ガスであるが、被焼成品Wの種類や炉内雰囲気によっては、空気その他の任意のガスを用いることもできる。
FIG. 1 shows three
それぞれのガス打ち込みノズル4に対応して、ガス予熱室5が設けられている。各ガス予熱室5はガス打ち込みノズル4の外側の炉壁内部に埋設されたもので、ガス打ち込みノズル4とガス予熱室5とは連通させてある。ガス予熱室5は図3、図4に示すように、炉壁6の内部に形成された孔の内部に外側磁器管7と内側磁器管8とを二重に設けて打ち込みガスの流路を形成するとともに、内側磁器管8の外周を取り巻くようにコイル状の加熱ヒーター9を設けたものである。すなわちこの内側磁器管8は、コイル状の加熱ヒーター9の支持体としての機能を有するものである。
A
図1に示すように、炉壁6の外部には各打ち込みガスの流路に均等にガスを配分するためのヘッダー管10が設けられており、打ち込みガスはガス予熱室5の内部に外側磁器管7と内側磁器管8とによって形成された流路を通過する間に加熱ヒーター9によって急速に予熱され、ガス打ち込みノズル4から炉室1の内部に打ち込まれる。予熱温度は炉内温度と同等の1000℃以上とすることが好ましい。その速度は1〜10m/秒程度とすることが好ましく、打込みガス量はこの実施形態では4〜5m3/hrである。
As shown in FIG. 1, a
なお、加熱ヒーター9は温度や経時変化によって抵抗値が変化せず、従って発熱量も変化しないものが好ましく、この実施形態ではFe-Cr-Alの金属ヒーターを使用した。ここで用いた加熱ヒーター9は、図5に示すように2本の並列なコイルを端部において接続した形状であり、各コイルの中心に電極11が配置された構造である。そこで図2に示すように2本のガス打ち込みノズル4をペアとし、各コイルがそれぞれのガス打ち込みノズル4のガス予熱室5に配置されるようにした。
The
このように構成された本発明の連続焼成炉は、被焼成品Wを台板2上に多段積みし、炉室1の内部を間欠的に移送しながら所定の温度カーブに沿って加熱焼成を行うものである。被焼成品Wが反応温度(例えば1100℃)に達して有害な気体が発生する位置には、左右の内側壁3に配置された多数のガス打ち込みノズル4から、予熱された窒素ガスが多段に段積みされた被焼成品Wの間隙に高速で吹き込まれ、発生した気体を天井下部の排気口12から炉外に排出する。このため被焼成品Wから発生した気体による焼成品質の低下を防止することができる。
The continuous firing furnace of the present invention configured as described above stacks the products to be fired W on the
各ガス打ち込みノズル4から打ち込まれるガスは、炉壁内部に埋設されガス予熱室5により炉内温度とほぼ同温度まで加熱されたガスである。すなわち、炉壁6の外部に設けられたヘッダー管10から分配されたガスは、ガス予熱室5の内部に二重に配置された外側磁器管7と内側磁器管8の内部の流路を通過する間に加熱ヒーター9により急速に予熱され、ガス打ち込みノズル4から炉室1の内部に打ち込まれる。このような構造としたため、1000℃以上の高温域においても被焼成品から発生する有害な気体を速やかに炉外に排出することができる。
The gas injected from each
本発明においては、ガス予熱室5は炉壁内部に埋設してある。このため外部に余分なスペースや付帯機器を必要とせず、通常の炉体に要求される厚さの炉壁内部にガス予熱室5を収納することができる。また各ガス打ち込みノズル4毎にガス予熱室5を設けてあるので、ガス量を絞った場合にも各ガス打ち込みノズル4から均等にガスを打込むことができ、ガス温度も均一にすることができる。さらに打ち込みガスが熱交換により炉壁を冷却する効果があるので、炉壁の外側面の温度上昇が抑制され、熱損失を小さくすることができる。なお本発明は台板プッシャー炉に限定されるものではなく、各種形式の連続炉に適用できることはいうまでもない。
In the present invention, the
1 炉室
2 台板
3 内側壁
4 ガス打ち込みノズル
5 ガス予熱室
6 炉壁
7 外側磁器管
8 内側磁器管
9 加熱ヒーター
10 ヘッダー管
11 電極
12 排気口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
2. The continuous firing furnace according to claim 1, wherein a header pipe is provided outside the furnace wall for evenly distributing the gas to the flow paths of each implantation gas.
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