JP2011012823A

JP2011012823A - プッシャー式連続焼成炉

Info

Publication number: JP2011012823A
Application number: JP2009154620A
Authority: JP
Inventors: Atsukimi Nakadate; 敦仁中立
Original assignee: Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2011-01-20
Anticipated expiration: 2029-06-30
Also published as: JP5429534B2

Abstract

【目的】焼成中に焼成雰囲気を短時間で切り替えることができ、高精度のガス雰囲気制御が可能で、処理品の搬送を連続的に行うことができるプッシャー式連続焼成炉を提供する。
【構成】処理品を焼成するための炉本体内に、処理品を載せた台板がプッシャーにより搬送されるよう構成されたプッシャー炉において、炉本体には台板が滑動できる床面が設けられ、各台板はさやで覆われてそれぞれ独立した焼成さやを構成し、炉本体内の各焼成さやの位置には、その位置にある焼成さや内の雰囲気を調整するためのガスを導入するガス導入管とガスを排出するガス排出管がそれぞれ配置されるとともに、前記炉本体内の各焼成さやの位置の床面にはそれぞれ貫通穴が設けられ、該貫通穴に前記ガス導入管とガス排出管が接続され、各台板にも貫通穴が設けられてなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、プッシャー式連続焼成炉、詳しくは、焼成中に焼成雰囲気を短時間で切り替えることができて、高精度のガス雰囲気制御が可能となり、ガスの消費量も低減されるプッシャー式連続焼成炉に関する。

プッシャー炉は、セラミック電子部品などの処理品（被焼成品）を連続して焼成するための炉であり、図１に示すように、台板に載せた処理品を加熱するための炭化珪素質発熱体などの発熱体７を配設した炉本体１からなり、台板に載せた処理品を処理品入口３からプッシャー２により炉本体１の右方向へ搬送し、処理品出口４から取り出すよう構成されている。５は炉内雰囲気ガスの投入口、６は炉内雰囲気ガスの排出口である。

一般のプッシャー炉においては、所定の炉内雰囲気を形成するためのガスを炉内に導入して処理品の焼成を行っているが、近年、一部のセラミック部品において、所望の特性を実現するために、焼成の過程で焼成雰囲気を各温度段階において変えて焼成することが必要となっている。

このような要求に対して、例えば、処理品の搬送方向に沿って炉本体を複数のゾーンの分け、各ゾーンの間にガスカーテン構造を有する隔壁を設け、ガスカーテンで隔壁の前後に存在する雰囲気を分離するようにした連続式雰囲気炉が提案されているが、この提案のものにおいては、ガスカーテン用ガス、炉内へ供給される雰囲気ガスの供給と、排気されるガスの排出のバランスが要求され、必ずしも良好な結果が得られず、他のゾーンへのガス拡散やガス導入を完全に防止することもできず、高精度のガス雰囲気調整を行うことができない。

また、それぞれ独立して内部雰囲気調整可能な焼成さや内に処理品を収容し、焼成さやをベルト上に載置し、ベルトを移動させて焼成さやを所定の加熱手段に対応する位置まで搬送し、該所定の位置で、雰囲気ガス供給ノズル、雰囲気ガス排出ノズルを焼成さやに接続し、焼成さや内の雰囲気を所定の雰囲気に制御して前記加熱手段により所定の温度に加熱して処理品の焼成を行い、次いで、雰囲気ガス供給ノズル、雰囲気ガス排出ノズルを焼成さやから外し、ベルトを移動させて、焼成さやを次の加熱手段に対応する位置まで搬送し、その位置で、次の雰囲気ガス供給ノズル、雰囲気ガス排出ノズルを焼成さやに接続し、焼成さや内の雰囲気を所定の雰囲気に制御して加熱手段により所定の温度に加熱して処理品の焼成を行うという操作を繰り返し、温度条件および雰囲気条件を段階的に変えてセラミック部品の焼成を行うようにした焼成装置も提案されている。

しかしながら、この焼成装置においては、炉内での焼成さやの搬送が、所定位置まで順々に送るタクト送り方式であり、次の位置まで完全に送られるまでは雰囲気ガスの供給が行われず、ガス供給ノズル、ガス排出ノズルの焼成さやへの取り付け、取り外しを伴うため、気密性の維持に難点があり、焼成さやの搬送が断続的になるため、処理効率の点でも問題がある。

特開平１１−２８１２５９号公報特開平８−２６８３５号公報

本発明は、プッシャー炉における上記従来の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、処理品の連続焼成中に焼成雰囲気を短時間で切り替えることができ、高精度のガス雰囲気制御が可能で、ガスの消費量も低減され、処理効率にも優れたプッシャー式連続焼成炉を提供することにある。

上記の目的を達成するための請求項１によるプッシャー式連続焼成炉は、処理品を焼成するための炉本体内に、処理品を載せた台板がプッシャーにより搬送されるよう構成されたプッシャー炉において、炉本体には台板が滑動できる床面が設けられ、各台板はさやで覆われてそれぞれ独立した焼成さやを構成し、炉本体内の各焼成さやの位置には、その位置にある焼成さや内の雰囲気を調整するためのガスを導入するガス導入管とガスを排出するガス排出管がそれぞれ配置されるとともに、前記炉本体内の各焼成さやの位置の床面にはそれぞれ貫通穴が設けられ、該貫通穴に前記ガス導入管とガス排出管が接続され、各台板にも貫通穴が設けられてなり、プッシャーにより焼成さやを連続的に搬送するプッシャー炉であって、プッシャーにより搬送される焼成さやが焼成雰囲気を変えるべき炉本体内の搬送ゾーンに達し、該搬送ゾーンを出るまでの間、焼成さやの台板の貫通穴と床面の貫通穴とが一致したとき、貫通穴を介してガス導入管から焼成さや内に導入されて焼成さや内が該搬送ゾーンでの設定雰囲気に調整され、該焼成さやがさらに焼成雰囲気を変えるべき炉本体内の次の搬送ゾーンに達し、該搬送ゾーンを出るまでの間、焼成さやの台板の貫通穴と床面の貫通穴とが一致したとき、貫通穴を介してガス導入管から焼成さや内に導入されて焼成さや内が該搬送ゾーンでの設定雰囲気に調整されるよう構成されていることを特徴とする。

請求項２によるプッシャー式連続焼成炉は、請求項１において、前記台板の貫通穴は、台板の搬送方向に延びる縦長形状で中心線を挟んで略対称に搬送方向に前後にそれぞれ２箇所づつ設けられ、前記床面の貫通穴は、前記各焼成さやの位置において、台板の貫通穴と同じく中心線を挟んで略対称に台板の搬送方向に前後にそれぞれ２箇所づつ、プッシャーにより搬送される焼成さやの台板の貫通穴が搬送中において床面の貫通穴と一致し得る位置に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、各台板はさやで覆われてそれぞれ独立した焼成さやを構成しており、雰囲気ガスはガス導入管から常時流れているので、プッシャーにより連続的に搬送される焼成さやが焼成雰囲気を変えるべき炉本体内の搬送ゾーンに達し、該搬送ゾーンを出るまでの間、焼成さやの台板の貫通穴と床面の貫通穴とが一致したとき、貫通穴を介してガス導入管から焼成さや内に導入されて焼成さや内が該搬送ゾーンでの設定雰囲気に調整され、焼成さやがさらに焼成雰囲気を変えるべき炉本体内の次の搬送ゾーンに達し、該搬送ゾーンを出るまでの間、焼成さやの台板の貫通穴と床面の貫通穴とが一致したとき、貫通穴を介してガス導入管から焼成さや内に導入されて焼成さや内が該搬送ゾーンでの設定雰囲気に調整されるよう構成されているから、焼成さや内のガス雰囲気を短時間（数分間）で切り替えることができて、高精度のガス雰囲気制御が可能となり、安定した雰囲気内で処理品を焼成することができる。また、ガスの消費量を低減することもできる。

とくに台板の貫通穴を台板の搬送方向に延びる縦長形状とすることにより、プッシャーにより焼成さやを連続的に搬送しても、床面の貫通穴と一致する時間が長くなり、焼成さや内の雰囲気は十分切り替えることができるから、処理効率も優れたものとなる。

焼成後、処理品を冷却する場合、前後の雰囲気や温度に影響を与えることなく、焼成さや内にガス導入管から大量の冷却用ガス（安価な空気や窒素ガス）を投入できるので、冷却速度や冷却時間を短くすることができる。

本発明のプッシャー式連続焼成炉の構成を示す概略図である。同じく概略横断面図である。台板の平面と側面を示す図である。さやの側断面図である。焼成炉内における焼成さや、ガス導入管、ガス排出管を示す概略横断面図である。台板の貫通穴と床面の貫通孔の位置関係を示す説明図である。

以下、本発明のプッシャー式連続焼成炉の具体的な実施形態を図面により説明する。

本発明によるプッシャー式連続焼成炉は、従来のプッシャー炉と同様、図１に示すように、台板に載せた処理品を加熱するための、炭化珪素質発熱体などの発熱体７を配設した炉本体１からなり、台板に載せた処理品を処理品入口３からプッシャー２により炉本体１の右方向へ搬送し、処理品出口４から取り出すよう構成されており、炉内雰囲気ガスの投入口５、炉内雰囲気ガスの排出口６が設けられている。

本発明は、従来のプッシャー炉において、より詳しくは図３〜５に示すように、各台板１３は、さや１４で覆われてそれぞれ独立した焼成さや１２を構成し、炉本体内の各焼成さや１２の位置には、その位置にある焼成さや内の雰囲気を調整するためのガスを導入するガス導入管１０とガスを排出するガス排出管１１がそれぞれ配置されている。従って、図１〜２に示すように、炉本体１には、各焼成さやの位置毎に多数のガス導入管１０、ガス排出管１１がそれぞれ独立して配設される。なお、炉本体１の炉床は、焼成さや１２の台板１３が滑動し易い床面１５とするのが好ましく、台板１３が滑って搬送され易いように耐火材からなるレールを敷設するのがより好ましい。

炉本体内の各焼成さやの位置の床面１５にはそれぞれ貫通穴１９、２０が設けられ、貫通穴１９、２０にそれぞれガス導入管１０とガス排出管１１が接続され、貫通穴１９にガス導入管１０が接続され、貫通穴２０にガス排出管１１が接続されている。各台板１３にも貫通穴１７、１８が設けられており、図５に示すように、ガス導入口８から導入されたガスは、ガス導入管１０内を流れ、床面１５の貫通穴１９、焼成さや１２の台板１３の貫通穴１７を通して、焼成さや１２内に導入されて、焼成さや１２内の雰囲気を調整し、焼成さや１２の台板１３の貫通穴１８、床面１５の貫通穴２０を通して、ガス排出管１１に流入し、ガス排出口９から排出される。

ガス導入管１０を通して焼成さや内に導入されるガスは、その位置での雰囲気形成用に調整されており、各セラミック電子部品などの処理品１６は焼成さや１２内において、調整された雰囲気で当該位置での設定温度に加熱される。ガス導入管１０内には、常時、ガスが流れる構造となっており、貫通穴１７と貫通穴１９が一致した時点で直ちに焼成さや１２内にガスが導入されるよう構成されている。

図５において、２１はガスが導入される貫通穴側に置かれた整流板で、処理品１６の位置だけにガスが流れるようにスリットを切り込んだセラミック製のものが好ましい。整流板２１を配設することにより、処理品１６に直接ガスが流れ込むから、処理品１６から発生する揮発ガスが迅速に除去されて、均一な雰囲気下で処理品の焼成を行うことが可能となる。

台板１３、さや１４としては、見掛け気孔率２０％以下のアルミナ、炭化珪素などのセラミック材料を使用するのが好ましく、この材質選択により、焼成さや１２内のガス雰囲気を設定された雰囲気に維持することができる。見掛け気孔率が２０％を超えると、周囲の雰囲気ガスが焼成さや内に流れ込み易く、設定されたガス雰囲気の維持に問題が生じることがある。焼成さやは、さや１４の重力で台板１３とさや１４との隙間を閉じる構造であり、このために、台板１３とさや１４との接触面を研磨し、隙間が生じないようにすることが望ましい。台板１３が滑って移動する床面（またはレール）１５と台板１３との接触面も研磨することが望ましい。

上記の構成からなる本発明のプッシャー式連続焼成炉によるセラミック電子部品など処理品の焼成について説明すると、例えば、図１に示すように、炉本体１内において、３つの搬送ゾーンａ、ｂ、ｃで焼成雰囲気を変える場合、プッシャーにより搬送される焼成さやが搬送ゾーンａから焼成雰囲気を変えるべき搬送ゾーンｂに達し、搬送ゾーンｂを出るまでの間、焼成さやの台板の貫通穴１７と床面１５の貫通穴１９とが一致したとき、貫通穴１７、１９を介してガス導入管１０から焼成さや１２内に導入され、搬送ゾーンｂで設定されている雰囲気に調整され、処理品１６は調整された雰囲気中で、搬送ゾーンｂで設定されている温度に加熱され、焼成される。

搬送ゾーンｂを通過した焼成さや１２がプッシャーにより搬送されて次の搬送ゾーンｃに達し、搬送ゾーンｃを出るまでの間、焼成さやの台板の貫通穴１７と床面１５の貫通穴１９とが一致したとき、貫通穴１７、１９を介してガス導入管１０から焼成さや１２内に導入され、搬送ゾーンｃで設定されている雰囲気に調整され、処理品１６は調整された雰囲気中で、搬送ゾーンｃで設定されている温度に加熱され、焼成される。

炉本体内にさらに多くの搬送ゾーンが設定されている場合には、上記の工程が繰り返され、各搬送ゾーンにおいて設定されたガス雰囲気と温度条件で処理され、焼成される。炉本体１内において、プッシャーにより焼成さや１２を連続的に搬送しても、焼成さや内の雰囲気が切り替えられるようにするために、図３に示すように、台板１３の貫通穴１７、１８は、台板の搬送方向に延びる縦長形状とするのが望ましく、この構成により、プッシャーに押されて焼成さやが前記搬送ゾーンを通過する間において、台板の貫通穴１７と床面１５の貫通穴１９とが一致する時間が長くなり、通過中、焼成さや内にガスが導入されて雰囲気調整される時間をより長くすることができるため、通過中に雰囲気の切り換えを十分に行うことができる。

図３に示す台板１３の縦長形状の貫通穴１７は、台板の搬送方向に任意に配置しても、台板の貫通穴１７と床面１５の貫通穴１９とが一致する時間を長くすることができる。また、図３において、縦長形状の貫通穴１７に代えて多数の貫通穴を台板の搬送方向に列設してもよいが、好ましい形態は、図３に示すように、台板の貫通穴１７、１８を、台板１３の搬送方向に延びる縦長形状とし、中心線Ｘ−Ｙを挟んで略対称に搬送方向に前後にそれぞれ２箇所づつ、合計４箇所（１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ）設け、台板の長さをＬ、貫通穴１７、１８の長さを１／４Ｌ、貫通穴１７ａと１７ｂ、１８ａと１８ｂの間隔を１／４Ｌとし、台板の長さ方向の端縁部から貫通穴１７までの間隔１／８Ｌとする形態である。

対応する床面１５の貫通穴１９、２０は、各焼成さやの位置において、台板１３の貫通穴１７、１８と同じく中心線Ｘ−Ｙを挟んで略対称に台板の搬送方向に前後にそれぞれ２箇所づつ、合計４箇所（１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂ）設け、台板の貫通穴１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂとの位置関係を図６のようにするものである。図６において、Ａは焼成さやの台板１３の搬送方向である。

上記の形態によれば、プッシャーにより連続的に搬送される焼成さやが所定の搬送ゾーン（図６に示す位置ｎ、ｎ＋１、それ以降ｎ＋ｎまでのゾーン）に達してから、この搬送ゾーンを出るまでの間、床面に設けられた貫通穴のうちのガス導入穴とガス排出穴のセット、すなわち貫通穴の１９ａと２０ａのセット、１９ｂと２０ｂのセット、のいずれかと、台板に設けられた貫通穴のうちのガス導入穴とガス排出穴のセット、すなわち貫通穴の１７ａと１８ａのセット、１７ｂと１８ｂのセット、のいずれかとが常に一致するようになるから、焼成さやの搬送中、常時、貫通穴を介して焼成さや内にガスの導入、排出が行われて、焼成さや内の雰囲気が短時間で調整される。

本発明のプッシャー式連続焼成炉において、前記のように、炉本体内の３つの搬送ゾーンａ、ｂ、ｃの雰囲気を、それぞれ設定１（酸素３％＋窒素９７％）、設定２（酸素０．５％＋窒素９９．５％）、設定３（酸素０．１５％＋窒素９９．８５％）の雰囲気として焼成する場合、所定のゾーンのみ雰囲気を変え、他のゾーンへのガス拡散やガス導入を防止するために、隔壁やカーテンを用いる方式では、例えば１０分経過しても設定された雰囲気を達成することができないのに対して、本発明においては、さや１４で覆われてそれぞれ独立した焼成さや１２内の処理品に直接ガスを導入でき、焼成さや内の雰囲気だけを置換すればよいから、例えば２分程度の短時間で確実に雰囲気を切り替えることができ、ガスの消費量も低減することができる。

１プッシャー式連続焼成炉の炉本体
２プッシャー
３処理品入口
４処理品出口
５雰囲気ガスの投入口
６雰囲気ガスの排出口
７発熱体
８ガス導入口
９ガス排出口
１０ガス導入管
１１ガス排出管
１２焼成さや
１３台板
１４さや
１５床面
１６処理品
１７台板のガス導入側貫通穴
１８台板のガス排出側貫通穴
１９床面のガス導入側貫通穴
２０床面のガス導入側貫通穴
２１整流板

Claims

処理品を焼成するための炉本体内に、処理品を載せた台板がプッシャーにより搬送されるよう構成されたプッシャー炉において、炉本体には台板が滑動できる床面が設けられ、各台板はさやで覆われてそれぞれ独立した焼成さやを構成し、炉本体内の各焼成さやの位置には、その位置にある焼成さや内の雰囲気を調整するためのガスを導入するガス導入管とガスを排出するガス排出管がそれぞれ配置されるとともに、前記炉本体内の各焼成さやの位置の床面にはそれぞれ貫通穴が設けられ、該貫通穴に前記ガス導入管とガス排出管が接続され、各台板にも貫通穴が設けられてなり、プッシャーにより焼成さやを連続的に搬送するプッシャー炉であって、プッシャーにより搬送される焼成さやが焼成雰囲気を変えるべき炉本体内の搬送ゾーンに達し、該搬送ゾーンを出るまでの間、焼成さやの台板の貫通穴と床面の貫通穴とが一致したとき、貫通穴を介してガス導入管から焼成さや内に導入されて焼成さや内が該搬送ゾーンでの設定雰囲気に調整され、該焼成さやが再度焼成雰囲気を変えるべき炉本体内の次の搬送ゾーンに達し、該搬送ゾーンを出るまでの間、焼成さやの台板の貫通穴と床面の貫通穴とが一致したとき、貫通穴を介してガス導入管から焼成さや内に導入されて焼成さや内が該搬送ゾーンでの設定雰囲気に調整されるよう構成されていることを特徴とするプッシャー式連続焼成炉。
前記台板の貫通穴は、台板の搬送方向に延びる縦長形状で中心線を挟んで略対称に搬送方向に前後にそれぞれ２箇所づつ設けられ、前記床面の貫通穴は、前記各焼成さやの位置において、台板の貫通穴と同じく中心線を挟んで略対称に台板の搬送方向に前後にそれぞれ２箇所づつ、プッシャーにより搬送される焼成さやの台板の貫通穴が搬送中において床面の貫通穴と一致し得る位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載のプッシャー式連続焼成炉。