JP2009014256A - 連続焼成炉 - Google Patents

Abstract

【課題】高度な技術や熟練を必要とせず、炉内におけるガスの淀みを発生させることがなく、高機能性材料を得ることに適しており、かつ、反応ガスの使用量を抑止することが可能な連続焼成炉を提供する。
【解決手段】炉内を少なくとも予熱ゾーン、焼成ゾーンおよび徐冷ゾーンに区分けする仕切り板４と、搬送面Ｕ上に載置された被焼成物を収容する容器を搬送面に沿って搬入口から搬出口まで搬送する搬送手段３と、反応ガスを炉内に導入するための導入管５と、炉内のガスを排気するための排気管６と、設けた。そして、仕切り板を搬送面より上側に設け、仕切り板の下端中央部に容器を通過可能な切欠部を形成し、仕切り板の下端両端部を搬送面に近接させた。
【選択図】図１

Description

本発明は、被焼成物を焼成して焼成品を得るための連続焼成炉に関し、特に、高機能性材料を得るための連続焼成炉に関する。

従来、被処理物を加熱処理する連続式加熱炉（トンネル炉）において、例えば、特許文献１（特開昭４７−２５２１０号公報）に記載されているように、トンネル炉の内部にシャッターを備えることにより、予熱ゾーン、焼成ゾーンおよび徐冷ゾーンに区分けすることが行われている。

また、特許文献２（特開平１−２５２８８６号公報）に記載されているように、所望のヒートパターンを得るために、連続式加熱炉を仕切り扉で３つのゾーンに区分けし、各ゾーンに加熱手段を配設して、各ゾーンの温度変化を制御することが行われている。

このように、連続式加熱炉において、シャッターや仕切り扉のような仕切り手段を使用して、区分けして、所望のヒートパターンを得ることは一般化している。

このような連続式加熱炉を、被焼成物を焼成して焼成品を得るための焼成炉として使用することが広く行われている。かかる連続焼成炉では、搬入口から搬出口に向かって、順に、予熱ゾーン、焼成ゾーンおよび徐冷ゾーンに区分けされる。この区分けは仕切り板によって行われている。そして、各ゾーンでは、赤外線ヒータなどの加熱装置とその温度制御機器とにより、必要な温度管理が行われる。

また、ローラコンベアやベルトコンベアなどの搬送手段が設けられ、被焼成物は搬送手段上に載置されて、搬入口から搬入され、各ゾーンを通って、焼成品として搬出口から搬出される。

また、反応ガスの導入管が徐冷ゾーンや焼成ゾーンなどに設けられ、炉内のガスを排気するための排気管が予熱ゾーンに設けられている。よって、連続焼成炉では、反応ガスは、被焼成物および焼成品の搬送方向と反対方向に、すなわち搬出口から搬入口に向かって流れるようにされており、未反応の反応ガスと、焼成ゾーンで発生した反応生成ガスとが、予熱ゾーンに設けられた排気管から排気される。

このような連続焼成炉では、仕切り板は、搬送手段による被焼成物および焼成品の搬送を妨げず、かつ、搬出口から搬入口への炉内のガスの流れを完全に遮断することがないように設けられている。具体的には、仕切り板は、その下端と被焼成物を収容する匣鉢などの容器の上端との間に約６０〜８０ｍｍ程度の隙間が形成されるように、配置され、各ゾーンが区分けされている。

また、連続焼成炉では、反応生成ガスにより焼成後の製品が汚染されないようにすることが重要であり、このために、搬出口から搬入口に向かう反応ガスのガス流を生じさせている。そして、被焼成物と反応生成ガスとが逆反応を起こさないように、かつ、焼成ゾーンで発生する反応生成ガスを効率よく炉外へ排気するために、反応に必要な量以上の過剰な反応ガスが導入されている。

かかる連続焼成炉では、徐冷ゾーンおよび焼成ゾーンにおいて反応ガスが十分に供給されない領域を作ると、反応生成ガスの淀みを生じ、反応が進行しなくなるばかりか、逆反応すら起こることになる。

かかる反応生成ガスの淀みを防止するために、従来、徐冷ゾーンおよび焼成ゾーンに、等しく、かつ、狭い間隔で、反応ガスの導入管を設けることにより、搬出口側から排気管へ至るガスの流れを強化しており、一定の成果が得られている。

しかし、このようなガス流を制御するために、複数の反応ガス導入管のそれぞれにおいて、導入されるガス流量を適確に調整しなければならず、高度な技術と熟練が要求されるという問題がある。

特に、近年、ニーズが高まっている高機能性材料を、このような連続焼成炉により得る場合、極めて僅かなガスの淀みであっても問題となり、さらなる改善が望まれている。
特開昭４７−２５２１０号公報 特開平１−２５２８８６号公報

本発明は、高度な技術や熟練を必要とせずに、炉内における反応生成ガスの淀みを発生させることがなく、高機能性材料を得ることに適しており、かつ、反応ガスの使用量を抑制することが可能な連続焼成炉を提供することを目的とする。

本発明に係る連続焼成炉は、
炉内を少なくとも予熱ゾーン、焼成ゾーンおよび徐冷ゾーンに区分けする仕切り手段と、
被焼成物または被焼成物を収容する容器を載置する搬送面を有し、該被焼成物または該被焼成物を収容する容器を搬入口から搬出口まで搬送する搬送手段と、
各ゾーンに設けられ、反応ガスを炉内に導入するための導入管と、
少なくとも予熱ゾーンおよび焼成ゾーンに設けられ、炉内のガスを排気するための排気管とを有し、
前記仕切り手段が前記搬送面より上側に設けられ、
前記仕切り手段の下端中央部には、前記容器が通過可能な切欠部が形成され、
前記仕切り手段の下端両端部は、前記搬送面に近接していることを特徴とする。

また、前記仕切り手段の下端両端部と前記搬送面との間隙が４０ｍｍ以下であり、かつ、前記仕切り手段の下端中央部と前記容器との間隙が４０ｍｍ以下であることが好ましい。

また、前記搬送面より下側で、前記仕切り手段と対応する位置に、第２の仕切り手段が設けられ、該第２の仕切り手段の上端は、前記搬送手段の搬送面とは反対側の面に近接していることが好ましい。

また、前記第２の仕切り手段の上端と、前記搬送面とは反対側の面との間隙が４０ｍｍ以下であることが好ましい。

また、前記搬送手段がローラコンベアであり、該ローラコンベアを構成するローラに近接する前記仕切り手段の下端には、該ローラの外周面の一部を覆う凹部が形成されていることが好ましい。

前記搬送手段がローラコンベアであり、該ローラコンベアを構成するローラに近接する前記第２の仕切り手段の上端には、該ローラの外周面の一部を覆う凹部が形成されていることが好ましい。

また、隣り合う前記仕切り手段の間には、前記容器が載置されない前記ローラコンベア両端側の搬送面を覆う遮蔽板が設けられていることが好ましい。

また、前記予熱ゾーンと焼成ゾーンの間、および／または、前記焼成ゾーンと徐冷ゾーンの間に、緩衝ゾーンが形成されるように、前記仕切り手段、または、前記仕切り手段および第２の仕切り手段がさらに配置されていることが好ましい。

また、前記焼成ゾーンと徐冷ゾーンの間または前記焼成ゾーンと徐冷ゾーンの間に設けられた緩衝ゾーンと、徐冷ゾーンと、の間に、ガス検知手段を備えるガス検知ゾーンが設けられるように、前記仕切り手段、または、前記仕切り手段および第２の仕切り手段がさらに配置されていることが好ましい。

また、少なくとも前記焼成ゾーンおよび徐冷ゾーンに、ガス検知手段が設けられていることが好ましい。

また、被焼成物の搬送方向において、前記仕切り手段、または、前記仕切り手段および第２の仕切り手段の配置を変更することが可能であることが好ましい。

本発明の連続焼成炉では、炉内、特に、反応生成ガスが発生するゾーンにおいて、ガスの淀みを発生させることがなく、反応生成ガスを排出させることができるため、汚染の問題を生じることなく、高機能性材料を含む焼成品を得ることができる。また、反応ガスの供給において、高度な技術や熟練も要求されず、さらに、反応ガスの使用量も抑制することが可能となる。

本発明者らは、従来の連続焼成炉において、以下の現象が発生することを確認した。

すなわち、被焼成物の焼成反応を促進させるために、多数の導入管から導入される反応ガスが、被焼成物に向けて吹きかけられるが、吹きかけられる反応ガスの流速が、炉内全体を流れるガスの流速に比べて相対的に速いため、被焼成物や焼成品に吹きかかりはね返った反応ガスまたは反応生成ガスは、渦（回転）を生じて乱流になり、ガスの流れに複雑さをもたらす。

このような複雑なガスの流れは、天井に駆け上がる流れや、天井から炉壁側面に沿って被焼成物に吹き降ろす流れを形成すると同時に、搬送手段であるローラコンベアのローラの端部側から下側へ抜けていく流れや、逆にローラの下側からローラの隙間を通って吹き上がる流れを形成する。

このような状態で、ローラより上側に生じる搬出口から搬入口に向かうガスの流れを速くして、焼成品と反応生成ガスとの逆反応を防止しようとすると、ローラより下側では、ローラ上側の流れとは逆に搬入口から搬出口に向かう流れが発生してしまう。

このため、被焼成物の表面で発生した反応生成ガスは、前述した渦を形成したりしながら、乱流状態で移動および拡散をし、ローラの端部側からローラ下側へ抜ける流れに合流し、炉の下側へ向かう。さらに、炉内の下方で搬入口から搬出口に向かうガスの流れに合流し、搬出口の近くまで運ばれて、ローラの下側からローラの隙間を通ってローラの上側に吹き出すこととなる。

以上のような現象によって、ローラの上側において、ガスの流れが搬出口から搬入口に向かっていても、反応生成ガスの一部は搬入口の近傍まで拡散し、焼成品と反応生成ガスとの逆反応が生じてしまう結果となる。

本発明者らは、かかる知見に基づいて、本発明を完成したものである。以下、本発明に係る連続焼成炉について図面を用いて説明する。

本発明に係る連続焼成炉の基本構造は、従来技術と同様であり、レンガ、耐熱鋼などの耐熱材により天井、側壁および炉床が形成されたカマボコ型のトンネル炉である。ただし、本発明の適用にあたっては、この構造のトンネル炉に限定されることはない。

［第１実施態様］
図１に、本発明の第１実施態様に係る連続焼成炉の搬送方向に平行な縦断面図を示し、図２に、搬送方向に垂直な横断面図を示す。なお、図１において、説明の簡素化のため、ヒータおよび被焼成物の図示は省略されている。

連続焼成炉（１）は、耐火レンガでできた天井、側壁および炉床からなる炉体（２）を有し、方形に対して上辺が円弧状に膨れた、いわゆるカマボコ状の断面を有している。連続焼成炉（１）の大きさは任意であるが、代表的な例として、炉内部の大きさが、幅１１００ｍｍ×最大高さ８８０ｍｍ×長さ２１００ｍｍである筒状のトンネル炉が挙げられる。

炉内の中央部には、搬送方向にわたって、搬送手段（３）が設けられる。搬送手段（３）としては、耐熱性のローラコンベア、ベルトコンベアおよびメッシュコンベアなどを用いることができる。

搬送手段（３）としてローラコンベアを用いる場合、搬送方向にわたって、多数の耐熱鋼からなるローラ（３ａ）が等間隔で配置される。

搬送手段（３）の上面が、被焼成物または被焼成物を収容する容器（９）を載置する搬送面（Ｕ）を構成する。ベルトコンベアの場合には、被焼成物を直接載置できるが、ローラコンベアやメッシュコンベアの場合、および、被焼成物が粉体や微小品などの場合には、匣鉢、トレーなどの耐熱性容器に収容し、該容器を搬送手段（３）の搬送面（Ｕ）に載置する。

被焼成物または容器（９）は、連続焼成炉（１）の搬入口から搬出口まで、搬送手段（３）の搬送面（Ｕ）に載置された状態で、搬送される。

連続焼成炉の搬送面（Ｕ）より上側に、搬送方向にわたって、反応ガスを導入するための導入管（５）が複数設けられている。一方、炉の天井に、搬送方向にわたって、反応ガスおよび反応生成ガスを排気するための排気管（６）が複数配置されている。反応ガスとしては、例えば、Ｎ₂とＨ₂の混合ガスが用いられる。

また、搬送手段（３）の上側および下側のそれぞれに、搬送方向にわたって、加熱手段（８）が複数配設されている。加熱手段（８）としては、棒状の電気ヒータ、焼成バーナーなどを用いることができる。加熱手段（８）は、輻射により、各ゾーンに必要とされる温度まで炉内の温度を上昇・降下させるように、各ゾーンごとに制御される。

一方、炉の側壁の上側および天井には、搬送方向にわたって、耐熱ファイバにより封止可能なスリットが複数設けられている。これらのスリットから、特定のスリットを選択して、該スリットを介して、上側仕切り手段である仕切り板（４）を複数配置することにより、炉内を複数のゾーンに区分けが可能となっている。仕切り板（４）としては、耐熱鋼製の仕切り板や断熱ボードなどを用いることができる。第１実施態様では、仕切り手段は、搬送手段（３）の上側にのみ配設される。炉を一体物でなく、長さの短いユニット炉を複数接続して構成するようにし、その接続部に仕切り板を挿入できるようなスリットを設ける。仕切り板の間隔は長さの異なるユニット炉を組み合わせることにより調整する。

なお、仕切り板（４）の配置を移動させることによって、炉内に設けられるゾーンの数、各ゾーンの搬送方向に関する長さを調整することができる。仕切り板（４）の配置数および位置は、被焼成物の内容、予熱または焼成による反応生成ガスの発生箇所などを考慮した上で、適宜選択される。ただし、特定の用途に限定される場合には、これらの仕切り手段を炉内に固定して配置してもよい。

本発明の場合、仕切り板（４）により、少なくとも、予熱ゾーン（Ｓ１）、焼成ゾーン（Ｓ３）および徐冷ゾーン（Ｓ６）に区分けされる。反応生成ガスは、主として、予熱ゾーン（Ｓ１）および焼成ゾーン（Ｓ３）内において、反応ガスが被焼成物と接触することにより生成される。したがって、少なくとも予熱ゾーン（Ｓ１）および焼成ゾーン（Ｓ３）に排気管（６）が配設されていることが必要である。特に、これら各ゾーンにおいて、反応生成ガスが高濃度となる領域（Ｒ１、Ｒ２）が存在する。よって、排気管（６）は当該領域の近傍における上方に配設されていることが好ましい。これは、仕切り板（４）の移動により調整される。

なお、予熱ゾーンと焼成ゾーンの間、および、焼成ゾーンと徐冷ゾーンの間に、それぞれ緩衝ゾーン（Ｓ２、Ｓ４）を設けることが好ましい。これにより、予熱ゾーン（Ｓ１）、焼成ゾーン（Ｓ３）および徐冷ゾーン（Ｓ６）の相互間でのガスの流通が遮断される他、予熱ゾーン（Ｓ１）と焼成ゾーン（Ｓ３）の排気管（６）から排出しきれなかった反応生成ガスが他のゾーンに侵入しないように緩衝ゾーン（Ｓ４）を設け、好ましくは、この緩衝ゾーン（Ｓ４）にも排気管（６）を設けて、そこから排気するようにする。

さらに、緩衝ゾーン（Ｓ４）と徐冷ゾーン（Ｓ６）の間に、反応生成ガスを代表するガス成分を検知できるガス濃度分析センサなどのガス検知手段を備えるガス検知ゾーン（Ｓ５）を設けてもよい。これにより、特に、反応生成ガスによる汚染の危険性が高く、かつ、その侵入抑止が要求される徐冷ゾーン側（Ｓ６）に、反応生成ガスが流れていることを検知して、焼成ゾーン（Ｓ３）から徐冷ゾーン（Ｓ６）に至る各ゾーンにおける反応ガスの供給量を調整することで、反応生成ガスが徐冷ゾーン（Ｓ６）に侵入することをより適確に抑止できる。

なお、代替的または追加的に、少なくとも、焼成ゾーン（Ｓ３）および徐冷ゾーン（Ｓ６）に、ガス検知手段を設けて、反応ガスおよび反応生成ガスの管理を完全に行うことが好ましい。例えば、焼成ゾーン（Ｓ３）における反応生成ガスの生成量が所定の値より高くなった場合には、焼成ゾーンへの反応ガスの吹き込み量を調整し、反応生成ガスが焼成ゾーンより速やかに排出されるようにする。

なお、反応ガスの導入は、少なくとも予熱ゾーン（Ｓ１）、焼成ゾーン（Ｓ３）、および、徐冷ゾーン（Ｓ６）においてなされることが必要である。なお、仕切り板（４）の移動により、これらのゾーンの位置が変更されることから、炉内の搬送方向にわたって導入管（５）が設けられており、これら以外の他のゾーンにおいても、必要に応じて、反応ガスを導入することは可能である。また、焼成ゾーンの移動に対応するため、排気管（６）も、炉の搬送方向にわたって設けられていることから、予熱ゾーン（Ｓ１）、焼成ゾーン（Ｓ３）以外のゾーンにおいて、必要に応じて、排気管（６）を開放し、反応生成ガスが侵入した場合に、そのゾーンからの反応生成ガスの排出を可能としてもよい。

図２に示すように、仕切り板（４）は、炉内の搬送面（Ｕ）より上側の断面とほぼ同様の形状を有しており、その断面を実質的に塞ぐことが可能となっている。各ゾーン間でのガスの流通が阻止されるように、仕切り板（４）の下端部は、搬送手段（３）の搬送面（Ｕ）に近接するようにする。しかし、この幅方向の全体にわたって、下端部を搬送面（Ｕ）に近接させると、容器（９）の移動が不可能となるため、下端部両側のみ搬送面（Ｕ）に近接させ、下端中央部には、搬送中の容器（９）が通過可能となるように、切欠部（４ａ）が形成されている。切欠部（４ａ）は、極力、小さくして、ガスの通流を阻止することが好ましい。

具体的には、仕切り板（４）の下端両側部と搬送面（Ｕ）との間隙は、例えば４０ｍｍ以下とすることが好ましい。また、下端中央部と容器（９）との間隙も、例えば４０ｍｍ以下とすることが好ましい。このように間隙をすることにより、徐冷ゾーン（Ｓ６）から排気管（６）が開放されている焼成ゾーン（Ｓ３）および予熱ゾーン（Ｓ１）へと向かう（搬出口方向から搬入口方向へと流れる）反応ガスの基本的なガス流を形成させることが可能である。そして、間隙の大きさをこの程度に規制したことで、基本的なガス流に対して反応生成ガスが逆流して、徐冷ゾーン（Ｓ６）の方向へ進むことが防止される。

より好ましくは、搬送手段（３）としてローラコンベアを用いる場合、ローラ（３ａ）に対して、図３に示すように、ローラ（３ａ）に近接する仕切り板（４）の下端に、該ローラ（３ａ）の外周面の一部を覆う凹部（４ｂ）を形成する。これにより、炉内の幅方向の両端部における密閉度を高めることができ、反応生成ガスの拡散を、極力、抑えることが可能となる。

このように、第１実施態様では、少なくとも、反応生成ガスが生成される予熱ゾーン（Ｓ１）と焼成ゾーン（Ｓ３）において反応生成ガスが当該ゾーンから炉外へ排出されるようにされている。また、これらのゾーンから他のゾーンへ反応生成ガスが拡散することが防止される。さらに、各ゾーンの仕切り板（４）と、搬送面（Ｕ）および容器（９）との間の間隙は、基本的なガス流が通じることができるような寸法にされ、かつ、反応生成ガスが徐冷ゾーン（Ｓ６）の方向に逆流することがないような寸法にされる。

なお、搬送手段（３）としてローラコンベアを用いる場合、その両端側で、被焼成物を収容する容器（９）が載置されない箇所では、ローラコンベア間の空隙から、反応ガスおよび反応生成ガスが搬送手段（３）の下側に流出する。

そして、この第１実施態様では、各ゾーンが仕切り板（４）のみで区切られているので、搬送手段の下側には、予熱ゾーン（Ｓ１）から徐冷ゾーン（Ｓ６）の方向に流れるガス流が生じる。

そのため、ゾーン（Ｓ１〜Ｓ３）で生成した反応生成ガスは、ローラ（３ａ）の両端部の空隙から下側に漏出した後、下側のガス流に乗り徐冷ゾーン（Ｓ６）に侵入する。この徐冷ゾーン（Ｓ６）において、少なくともローラ（３ａ）の両端部の空隙から反応生成ガスが搬送手段（３）の上側に流出する。そうすると、焼成後の焼成品を汚染する可能性がある。よって、少なくとも、予熱ゾーン（Ｓ１）と焼成ゾーン（Ｓ３）においては、これらのゾーンを形成する隣接する仕切り板（４）の間で、前記容器が載置されない、搬送手段（３）の両端側の搬送面（Ｕ）の上方に、図９に示すように、耐熱鋼製の遮蔽板（１０）を設けることが好ましい。

具体的には、長尺状の遮蔽板（１０）を炉体長手方向に沿って左右の炉体側壁（２ａ）に設ける。その取付手段は任意であるが、例えば、断面Ｌ字状の遮蔽板（１０）を用いて、Ｌ字の垂直部の背を炉体側壁（２ａ）に当接させて、ボルトなどを用いて固定するようにしてもよい。この遮蔽板（１０）がローラ３ａ上を覆うため、搬送手段（３）の両端部において、反応生成ガスが搬送手段（３）の下側に移動することが抑止される。なお、この遮蔽板（１０）は、代替的に、ローラ（３ａ）の下方に配置してもよく、また、上下両方に配置してもよい。

本発明では、少なくとも、予熱ゾーン（Ｓ１）および焼成ゾーン（Ｓ３）において、容器（９）に収容された被焼成物に吹きかけられた反応ガスは、最寄りの排気管（６）からズムーズに排気されるので、被焼成物の周囲のガスの淀みの発生が抑止され、反応生成ガスによる焼成反応の阻害も抑止することができる。また、これらのゾーンで生成した反応生成ガスが、少なくとも、徐冷ゾーン（Ｓ６）の方向に向けて、逆流により漏洩・拡散することが防止される。 さらに、ガス検知手段により、焼成ゾーン（Ｓ３）と徐冷ゾーン（Ｓ６）の間、好ましくは、各ゾーンの反応生成ガスの濃度を監視することにより、反応生成ガスの量が所定値より大きくなったゾーンにおいて、反応ガスの供給量を調整することのみで、炉内の複雑なガス流を考慮することなく、製品に対する反応生成ガスによる汚染を防止することが可能となる。よって、製品に対する汚染もなく、その操業に高度な技量および熟練も必要とされずに、高機能性材料などの焼成品を低コストで得ることが可能となる。

［第２実施態様］
次に、本発明の第２実施態様に係る連続焼成炉について説明する。搬送方向に平行な縦断面図を図４に示し、搬送方向に垂直な横断面図を図５に示す。なお、図４において、説明の簡素化のため、ヒータおよび被焼成物を図示していない。また、基本的な構造および各構成部材の構造および配置などについては、第１実施態様と同様であるため、同一の部材には同一の符号を付すとともに、それぞれの説明については省略する。

第１実施態様と異なる点は、搬送面（Ｕ）より下側において、仕切り板（４）と対応する位置に、第２の仕切り手段である下側仕切り手段である仕切り板（７）が設けられている点である。この仕切り板（７）の上端は、複数のローラ（３ａ）の上面で形成される搬送面（Ｕ）とは反対側の面（Ｌ）に近接している。より具体的には、仕切り板（７）の上端と、搬送面とは反対側の面（Ｌ）との間隙は４０ｍｍ以下とすることが好ましい。

かかる構成により、搬送手段（３）としてローラコンベアを用いた場合でも、反応生成ガスがローラ（３ａ）間を抜けて、搬送手段（３）の下方に流れても、当該反応生成ガスが徐冷ゾーン（Ｓ６）の方向に流れることは阻止される。よって、反応生成ガスの徐冷ゾーン（Ｓ６）への通流を確実に防止することが可能となる。

特に、図６に示すように、仕切り板（７）の上端にも該ローラ（３ａ）の外周面の一部を覆う凹部（７ａ）を形成することにより、反応生成ガスが他のゾーンへ拡散することがより効果的に阻止される。

かかる構成でも、仕切り板（４、７）と、容器（９）および面（Ｕ、Ｌ）との間の間隙を通じて、搬送面（Ｕ）より上側では、徐冷ゾーン（Ｓ６）から予熱ゾーン（Ｓ１）へと向かうガス流および、搬送面（Ｕ）より下側では、逆の方向へのガス流が全く生じないわけではないが、各ゾーンの密閉性が高められ、予熱ゾーン（Ｓ１）および焼成ゾーン（Ｓ３）において独立した反応生成ガスのスムーズな排気が可能となる。

以下、数値解析によりシミュレーションを行った結果について示す。

（実施例１）
本発明の実施例１に係る連続焼成炉は、図１〜図３に示す第１実施態様を適用したものである。実施例１では、この連続焼成炉（１）として、耐火レンガ製の天井、側壁および炉床からなり、方形に対して上辺が円弧状に膨れた、いわゆるカマボコ状の断面を有する筒状のトンネル炉を用いた。この炉の炉内の大きさは、幅１１００ｍｍ×最大高さ８８０ｍｍ×長さ２１０００ｍｍであった。

搬送装置としては、多数のローラ（３ａ）を備えるローラコンベア（３）を用いた。

５枚の仕切り板（４）により、搬送方向に沿って、炉内を、予熱ゾーン（Ｓ１：２４３６ｍｍ）、緩衝ゾーン（Ｓ２：２４３６ｍｍ）、焼成ゾーン（Ｓ３：４８７２ｍｍ）、緩衝ゾーン（Ｓ４：１２１８ｍｍ）、ガス検知ゾーン（Ｓ５：２４３６ｍｍ）および徐冷ゾーン（Ｓ６：３６５４ｍｍ）に区切った。さらに、搬出口には、最終冷却ゾーンを設けた。

被焼成物は、３００ｍｍ×３１０ｍｍ×６０ｍｍの匣鉢（９）に収容し、この匣鉢（９）を３列に、前後左右において隣接する他の匣鉢の台と接する状態（匣鉢間は２０ｍｍの隙間がある）で並べ、約１５ｍｍ／分（２１ｍｍ／２４時間焼成）の速度で、ローラコンベア（３）で搬送した。

仕切り板（４）の下端中央部と、匣鉢（９）の上面との間隙は、３２ｍｍであった。また、仕切り板（４）の下端両側部には、図３に示すように、ローラ（３ａ）が入り込む凹部（４ｂ）を形成して、間隙が実質的に生じないようにした。

さらに、予熱ゾーン（Ｓ１）と焼成ゾーン（Ｓ３）において、図２に示すように、ローラコンベア（３）の搬送面（Ｕ）の上方５ｍｍの位置に、耐熱鋼製の遮蔽板（１０）を、ボルトにより炉側壁に対して取り付けて、配置した。

予熱ゾーン（Ｓ１）、焼成ゾーン（Ｓ３）および徐冷ゾーン（Ｓ６）の温度は、それぞれ、１００〜２００℃、４００〜７５０℃および７５０〜５０℃とした。また、これらのゾーンにおいて、反応ガスである酸素を、３ｍ³／時間／導入管の割合で供給した。

また、予熱ゾーン（Ｓ１）および焼成ゾーン（Ｓ３）の天井にある排気管（６）を開放し、これらのゾーンから反応ガスおよび反応生成ガスを排出した。

以上の連続焼成炉を使用し、３．５ｋｇ／匣鉢（２４時間焼成）の量の被焼成物について焼成を行った。ガス濃度分析センサに基づき、反応生成ガスの流れを解析したところ、反応生成ガスは、発生領域のある予熱ゾーン（Ｓ１）および焼成ゾーン（Ｓ３）に止まり、これらのゾーンに設置された排気管（６）より排出され、隣のゾーンには逆流・拡散していないことが確認された。また、焼成後の製品に汚染は確認されなかった。

（実施例２）
本発明の実施例２に係る連続焼成炉は、図４〜図６に示す第２実施態様を適用したものである。

実施例２では、遮蔽板（１０）を設けない代わりに、搬送面（Ｕ）の下側においても、仕切り板（４）と対応する位置に、仕切り板（７）を設けた点を除き、実施例１に係る連続焼成炉と構造は同じとした。

なお、仕切り板（４）の下端の両側部には、実施例１と同様に、ローラ（３ａ）の外周面の一部を覆う凹部（４ｂ、７ａ）を形成したが、仕切り板（７）の上端は、平坦な構造として、ローラ（３ａ）の下面との間隙を３０ｍｍとした。

実施例１と同様に、この連続焼成炉を使用し、３．５ｋｇ／匣鉢の量の被焼成物について焼成を行った。ガス濃度分析センサに基づき、反応生成ガスの流れを解析したところ、反応生成ガスは、発生領域のある予熱ゾーン（Ｓ１）および焼成ゾーン（Ｓ３）に止まり、これらのゾーンに設置された排気管（６）より排出され、隣のゾーンには逆流・拡散していないことが確認された。また、焼成後の製品に汚染は確認されなかった。

（比較例）
比較例として、図７および図８に示す連続焼成炉を用いて操業を行った。比較例では、従来と同様に、上側仕切り手段である仕切り板（４Ａ）を用いた。仕切り板（４Ａ）の下端は平坦であり、該下端と、匣鉢（９）の上面との間隙は、７１ｍｍとした。

比較例の連続焼成炉においても、予熱ゾーン（Ｂ１）、焼成ゾーン（Ｂ２）、徐冷ゾーン（Ｂ３、Ｂ４）により構成したが、仕切り板（４Ａ）を、反応生成ガスの発生領域などを考慮することなく、等間隔で、多数配置した。

その他の構造については、遮蔽板（１０）が設けられていない点を除いて、実施例１の連続焼成炉の構造と同様とした。また、反応ガスを、いずれのゾーンでも供給できるようにしたが、反応ガスおよび反応生成ガスの排出は、予熱ゾーン（Ｂ１）の排気管（６）により行った。

実施例１と同様に、この連続焼成炉を使用し、３．５ｋｇ／匣鉢の量の被焼成物について焼成を行った。

ガス濃度分析センサに基づき、反応生成ガスの流れを解析したところ、徐冷ゾーン（Ｂ３、Ｂ４）においても、反応生成ガスが検知された。また、焼成後の製品に汚染が確認された。

その後、徐冷ゾーン（Ｂ３、Ｂ４）および焼成ゾーン（Ｂ２）における反応ガスの供給量の調整を試みたが、同様に、徐冷ゾーン（Ｂ３、Ｂ４）において反応生成ガスが検知され、また、焼成後の製品に汚染が確認された。

解析より、反応生成ガスの一部が、仕切り板（４Ａ）の下端と、搬送面（Ｕ）および匣鉢（９）の上面との間隙を通り抜けて、隣接するゾーンに流入すること、特に、徐冷ゾーン（Ｂ３、Ｂ４）に向けて、すなわち、搬出口から搬入口に向かって逆流する反応生成ガスの流れが確認された。また、反応生成ガスの一部が、ローラ（３ａ）の間隙を抜けて、ローラ（３ａ）の下方に移動し、そこで、搬入口から搬出口に向かう反応ガスの流れに混ざって、搬出口の近くまで運ばれ、再び、ローラ（３ａ）の間隙を抜けて、ローラ（３ａ）の上方へ吹き上げられることを確認した。

本発明の連続焼成炉の第１実施態様（実施例１に対応）を示す搬送方向に沿った縦断面図である。 図１の連続焼成炉の横断面図である。 図１の仕切り板の下端付近を示す説明図である。 本発明の連続焼成炉の第２実施態様（実施例２に対応）を示す搬送方向に沿った縦断面図である。 図４の連続焼成炉の横断面図である。 図４の仕切り板の端部付近を示す説明図である。 比較例の連続焼成炉を示す搬送方向に沿った縦断面図である。 図７の連続焼成炉の横断面図である。 遮蔽板の取付形態の一例を示す説明図である。

符号の説明

１ 連続焼成炉
２ 炉体
３ 搬送手段（ローラコンベア）
３ａ ローラ
４、４Ａ 仕切り板
４ａ 切欠部
４ｂ 凹部
５ 導入管
６ 排気管
７ 仕切り板
７ａ 凹部
８ 加熱手段
９ 容器（匣鉢）
１０ 遮蔽板
Ｒ１、Ｒ２ 反応生成ガスが高濃度になる領域
Ｂ１、Ｓ１ 予熱ゾーン
Ｓ２、Ｓ４ 緩衝ゾーン
Ｂ２、Ｓ３ 焼成ゾーン
Ｓ５ ガス検知ゾーン
Ｂ３、Ｂ４、Ｓ６ 徐冷ゾーン
Ｕ 搬送面
Ｌ 搬送面とは反対側の面

Claims (11)

1. 炉内を少なくとも予熱ゾーン、焼成ゾーンおよび徐冷ゾーンに区分けする仕切り手段と、
   被焼成物または被焼成物を収容する容器を載置する搬送面を有し、該被焼成物または該被焼成物を収容する容器を搬入口から搬出口まで搬送する搬送手段と、
   各ゾーンに設けられ、反応ガスを炉内に導入するための導入管と、
   少なくとも予熱ゾーンおよび焼成ゾーンに設けられ、炉内のガスを排気するための排気管とを有し、
   前記仕切り手段が前記搬送面より上側に設けられ、
   前記仕切り手段の下端中央部には、前記容器が通過可能な切欠部が形成され、
   前記仕切り手段の下端両端部は、前記搬送面に近接していることを特徴とする連続焼成炉。
2. 前記仕切り手段の下端両端部と前記搬送面との間隙が４０ｍｍ以下であり、かつ、前記仕切り手段の下端中央部と前記容器との間隙が４０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の連続焼成炉。
3. 前記搬送面より下側で、前記仕切り手段と対応する位置に、第２の仕切り手段が設けられ、該第２の仕切り手段の上端は、前記搬送手段の搬送面とは反対側の面に近接していることを特徴とする請求項１または２に記載の連続焼成炉。
4. 前記第２の仕切り手段の上端と、前記搬送面とは反対側の面との間隙が４０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の連続焼成炉。
5. 前記搬送手段がローラコンベアであり、該ローラコンベアを構成するローラに近接する前記仕切り手段の下端には、該ローラの外周面の一部を覆う凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の連続焼成炉。
6. 前記搬送手段がローラコンベアであり、該ローラコンベアを構成するローラに近接する前記第２の仕切り手段の上端には、該ローラの外周面の一部を覆う凹部が形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の連続焼成炉。
7. 隣り合う前記仕切り手段の間には、前記容器が載置されない前記ローラコンベア両端側の搬送面を覆う遮蔽板が設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載の連続焼成炉。
8. 前記予熱ゾーンと焼成ゾーンの間、および／または、前記焼成ゾーンと徐冷ゾーンの間に、緩衝ゾーンが形成されるように、前記仕切り手段、または、前記仕切り手段および第２の仕切り手段がさらに配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の連続焼成炉。
9. 前記焼成ゾーンと徐冷ゾーンの間または前記焼成ゾーンと徐冷ゾーンの間に設けられた緩衝ゾーンと、徐冷ゾーンと、の間に、ガス検知手段を備えるガス検知ゾーンが設けられるように、前記仕切り手段、または、前記仕切り手段および第２の仕切り手段がさらに配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の連続焼成炉。
10. 少なくとも前記焼成ゾーンおよび徐冷ゾーンに、ガス検知手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の連続焼成炉。
11. 被焼成物の搬送方向において、前記仕切り手段、または、前記仕切り手段および第２の仕切り手段の配置を変更することが可能であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の連続焼成炉。

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