JP2581677Y2 - 遠赤外線加熱連続炉 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、被加熱物を移動させつ
つ遠赤外線によって連続的に熱処理、乾燥、あるいは焼
成等を行う加熱炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工業製品の処理、乾燥等に用いられる加
熱炉には、燃焼ガスすなわち熱風を炉内に循環させる対
流式や、炉内に電気ヒータを配置してこの放射熱および
これに引き起こされる対流によって加熱する形式のもの
が一般に用いられてきたが、これらの形式の炉では被加
熱物がその表面からのみ受熱するため、特に厚肉の被加
熱物では被加熱物の内外の温度差が大きくなって割れや
変形が生じ易いという問題があった。そこで近年は例え
ば特開昭６３−２５４８３号公報や特開平３−１４７２
３１号公報に示されるように、放射体を加熱し、この放
射体から発生する遠赤外線で被加熱物を加熱するという
ことが行われている。このようにすれば、遠赤外線は被
加熱物内部に吸収され易い性質を有するため、その内部
で熱エネルギーに変換されて被加熱物が均一に加熱され
るのである。したがって、様々な肉厚の被加熱物を歩留
り良く且つ効率良く処理することができる。この遠赤外
線加熱は厚肉品を内外均一に加熱できるという利点があ
るため、ブラウン管等の電子管内を略真空にするための
ブラウン管排気炉や、セラミック成形体の脱脂炉、ガラ
ス製品の焼鈍炉、ブラウン管のコーティング処理炉など
に利用されている。

【０００３】

【考案が解決すべき課題】ところが、遠赤外線ヒータの
有効面積に対してある程度以上の面積を有する被加熱物
を加熱する場合は、その加熱したい一方の面からのみ加
熱すると、被加熱物の端部は熱放散のため温度が充分に
上昇せず、被加熱物全体の温度は不均一となる。そこで
従来、例えばブラウン管のコーティング処理などの一面
のみを加熱すれば良い場合でも、均熱を図るため、前記
特開昭６３−２５４８３号公報に示されるように遠赤外
線放射体を炉体の上面および側面の３面以上に配置した
り、特開平３−１５２３８７号公報に示されるように遠
赤外線放射体に加えて熱風を炉内に循環させる加熱炉が
提案されている。

【０００４】しかしながら、前者の加熱炉では、遠赤外
線放射体を数多く必要とするため装置コストやランニン
グコストが高くなったり、補修等が困難になるという問
題があった。また、後者の加熱炉においても、熱風循環
装置が組み込まれることにより装置が複雑になって補修
等が困難に且つコストも高くなるとともに、炉内の対流
のために被加熱物に不純物が付着して汚染されるという
問題点があった。すなわち、何れの装置においても均一
に加熱するという目的は達せられるものの、何らかの弊
害を伴っていたのである。なお、被加熱物の前記幅方向
の長さに対して数倍以上の同方向の長さの遠赤外線ヒー
タを用いれば、従来の遠赤外線ヒータによっても被加熱
物表面の均一な加熱が可能になるが、その場合には、被
加熱物の大きさに対して加熱炉の大きさが異常に大きく
なり、設備の専有面積増大、熱効率低下、コスト増大等
の問題が生じる。

【０００５】本考案は、以上の事情を背景に為されたも
のであって、その目的は、前述のような複雑な構造にな
ることによる装置コストの増大や補修等の困難化、ある
いは炉内の対流による被加熱物の汚染等の発生を伴うこ
となく、被加熱面を均一に加熱できる遠赤外線加熱連続
炉を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
めの本考案の要旨とするところは、少なくとも一つ以上
の遠赤外線ヒータを備え、被加熱物を所定の方向に移動
させつつその遠赤外線ヒータから放射される遠赤外線で
加熱する形式の遠赤外線加熱連続炉であって、前記遠赤
外線ヒータは、(a) 前記被加熱物の移動方向に垂直な幅
方向における中央部から両端部に向かうに従って連続的
または段階的にガスの燃焼量が多くなるガスバーナを有
する長手状の高温ガス発生部と、(b) その高温ガス発生
部の長手方向において壁を挟んで交互に配置されてそれ
ぞれその長手方向に垂直な方向に所定長さを有し、その
高温ガス発生部側にそれぞれ開口部を有してその高温ガ
ス発生部からその開口部を介して送り込まれた高温ガス
が流れる複数本の往路、およびそれら複数本の往路と連
通させられる連通口をその開口部の反対側にそれぞれ有
してそれら複数本の往路から送り込まれた高温ガスがそ
れら往路とは反対向きに流れる複数本の復路を備えた高
温ガス通路部と、(c) その高温ガス通路部の前記被加熱
物に対向する一面上に設けられて遠赤外線を放射する放
射体とを、含むことにある。

【０００７】

【作用および考案の効果】このようにすれば、遠赤外線
ヒータは、被加熱物の移動方向に垂直な幅方向における
中央部から両端部に向かうに従ってガスの燃焼量が多く
なるガスバーナを 有する長手状の高温ガス発生部と、そ
の高温ガス発生部の長手方向において壁を挟んで交互に
配置されてそれぞれその長手方向に垂直な方向に所定長
さを有し、その高温ガス発生部側にそれぞれ備えられる
開口部から送り込まれた高温ガスが流れる複数本の往
路、およびそれらと連通させられる連通口をその開口部
とは反対側に有して往路から送り込まれた高温ガスが反
対向きに流れる複数本の復路を備えた高温ガス通路部
と、前記被加熱物に対向するその一面上に設けられて遠
赤外線を放射する放射体とを含んで構成される。そのた
め、高温ガス発生部内で発生させられる高温ガスの温度
は、燃焼量の分布に従ってその長手方向における中央部
から両端部に向かうほど高くなることから、その長手方
向に壁を挟んで並ぶ複数本の往路および復路を備えた高
温ガス通路部内を流れる高温ガスの温度は、それら往路
および復路間の高温ガスの流通が壁で阻止されることに
よってその高温ガス発生部内における温度分布に従って
両端部側ほど高温になり、延いては、高温ガス通路部の
一面に設けられている放射体の温度が被加熱物の幅方向
における中央部から両端部に向かって高くなる。したが
って、遠赤外線の放射量は、固体表面から発する熱放射
エネルギーの一般式に従って温度の四乗に比例するた
め、連続炉において被加熱物の移動方向に垂直な幅方向
において放射体からの遠赤外線の放射量が両端部側で中
央部よりも多くなることから、被加熱物端部の熱放散に
よる温度低下が、その部分に与えられる遠赤外線量が中
央部より多くされることによって補われる。しかも、高
温ガス通路部には、高温ガスの流通方向が相互に反対向
きの往路および復路が交互に備えられていることから、
その高温ガス通路部内を流れる過程で生じる高温ガスの
温度勾配が相互に隣接する往路と復路との間で相殺され
る。このため、高温ガス通路部の下面に備えられる放射
体の温度は、その長手方向すなわち被加熱物の移動方向
において略一様となる。したがって、被加熱物に放射さ
れる遠赤外線の放射量がその移動方向においては略一様
となるため、その被加熱物の移動方向における温度分布
が略一様となる。これにより、従来のように遠赤外線放
射体を側面に備えたり熱風発生源を併用することなく、
被加熱物の目的とする一面（被加熱面）に対向する一面
のみに遠赤外線ヒータを配置するだけで被加熱面を均一
に加熱することが可能となる。すなわち、加熱炉の大型
化、コストの増大、補修等の困難化や被加熱物の汚染を
伴うことなく、均一な加熱が可能である。

【０００９】

【実施例】以下に、本考案の実施例を図面を参照して詳
細に説明する。

【００１０】図１は、本発明の加熱炉に使用される遠赤
外線ヒータ１０の一例を示す一部切欠平面図であり、図
２乃至図５は遠赤外線ヒータ１０の断面および要部を示
す図である。この遠赤外線ヒータ１０はＳＳ鋼板あるい
はＳＵＳ鋼板等により略長手状箱型に形成された高温ガ
ス発生部１２とそれよりも薄い平箱状の高温ガス通路部
１４とからなり、それら高温ガス発生部１２と高温ガス
通路部１４の下面には遠赤外線放射面１５が設けられて
いる。

【００１１】高温ガス発生部１２には、その内部に高温
ガス発生部１２の長手方向に所定の長さをもつパイプ式
ラインバーナ（以下、単にバーナという）１６が備えら
れるとともに、高温ガス発生部１２の高温ガス通路部１
４側の側壁２０を貫通させられている燃料供給管１８が
備えられている。燃料供給管１８は、その一端部は高温
ガス発生部外部に設けられた一次空気混合器２２に接続
され、他端部は上記バーナ１６の中央部に形成された燃
料供給口２４に接続されている。また、上記バーナ１６
には図５に示すように、中央部からその両端部に向かっ
て徐々に密になる間隔で燃料噴射口２６が一直線上に所
定数配設されている。

【００１２】また、高温ガス通路部１４は、前記高温ガ
ス発生部１２の長手方向に所定数交互に配設され且つそ
の長手方向に直角な方向に所定の長さの往路２８および
復路３０を備え、この往路２８および復路３０の上側に
は断熱材３２が配置されている。往路２８はその一端部
において開口部３４により高温ガス発生部１２の往路２
８の延長線上に設けられた取込口３５に連通し、他端部
において往路２８と復路３０との間の壁３６が切り欠か
れることにより設けられた連通口３８によって復路３０
に連通している。また、復路３０の高温ガス発生部１２
側端部は閉塞され、高温ガス通路部１４内の高温ガス発
生部１２の比較的近傍に復路３０と直角な方向に所定の
長さに設けられたダクト４０に、そのダクト４０の下面
に設けられた連通口４２により連通させられている。ま
た、ダクト４０の上面にはダクト４０の長手方向中央部
に燃焼ガスを排出する排気口４４が設けられている。ま
た、全ての往路２８および復路３０は、前記開口部３４
および連通口３８、４２以外の所では他の通路、ダク
ト、外部等とは通じないように密閉して形成されてい
る。

【００１３】また、前記遠赤外線放射面１５に相当す
る、復路３０の下面４６、往路２８の側面４８、５０お
よび往路２８の下面５２並びにそれら側面および下面の
高温ガス発生部１２側に延長される面は、図４に詳しく
示すように、各往路２８および復路３０の境界壁を兼ね
るＳＳ鋼板あるいはＳＵＳ鋼板等から構成された基層５
４と、この基層５４上に設けられた放射層５６とから構
成されている。放射層５６は比較的高い効率で遠赤外線
を放射するジルコニア、アルミナ、チタニア、マンガン
酸化物、コバルト酸化物等のセラミックスがガラス質の
結合剤により緻密な組織にて高温焼き付けされることに
より基層５４に固着されている。なお、本実施例では基
層５４および放射層５６が放射体を構成している。

【００１４】以上のように構成された遠赤外線ヒータ１
０は、図示しないガス配管および制御弁、一次空気混合
器２２等を経由して燃料供給管１８からバーナ１６に供
給される燃料ガスが燃料噴射口２４から噴射されて燃焼
すると、生成された燃焼ガスが高温ガス発生部１２の上
面に所定数設けられた通気孔５８から供給される二次空
気と混合され、この混合ガスが取込口３５を経て往路２
８に開口部３４から取り込まれて、高温ガス通路部１４
内を流れ、高温ガス通路部１４の高温ガス発生部１２と
反対側の端部において連通口３８を通って復路３０側へ
移り、復路３０内を往路２８と反対方向に流れた後、連
通口４２からダクト４０に取り込まれ、ダクト４０の排
気口４４から排出される。このように高温の混合ガスが
往路２８および復路３０内を流れることにより、前記放
射体が加熱されて遠赤外線放射面１５から遠赤外線が放
射される。なお、図１および図２において、往路２８お
よび復路３０内の矢印は上記混合ガスの流通方向を示し
ている。

【００１５】図６および図７は、上記遠赤外線ヒータ１
０がブラウン管コーティング処理炉（以下、単に処理炉
という）６０に適用された例である。この処理炉６０は
側壁６２、６４および天井壁６６によって閉ざされてお
り、天井壁６６の炉内側には前記遠赤外線ヒータ１０が
遠赤外線放射面１５が炉内に向くように図示しないボル
ト等によって固定されている。ブラウン管６８は、所定
の静電防止膜、防眩膜あるいはつや消し膜等を塗布する
塗布工程等の前工程で処理された後、前記膜が塗布され
たブラウン管表面７０を上にして所定の固定台７２に載
置されてベルトコンベア７４により炉内に送られ、図７
における矢印方向へ移動されつつ遠赤外線ヒータ１０で
加熱処理される。このとき、遠赤外線放射面１５の温度
は２００〜３００℃に設定され、ブラウン管表面７０は
約１８０℃に加熱される。なお、遠赤外線ヒータ１０
は、前記高温ガス発生部１２の長手方向が上記移動方向
と直角な幅方向に平行になるように固定されており、そ
の前記長手方向の長さはブラウン管６８の幅方向の長さ
と略同一寸法よりやや大きくされている。

【００１６】ここで、本実施例の処理炉６０において
は、前記遠赤外線ヒータ１０は、その高温ガス発生部１
２内部に配置されたバーナ１６の燃料噴射口２６が、前
記幅方向において、中央部からその両端部に向かって徐
々に密になるように所定数配設されているため、バーナ
１６の単位長さ当たりのガスの燃焼量がその中央部から
端部に向かって徐々に多くなって、生成された燃焼ガス
と通気口５８から取り込まれた二次空気との混合ガスの
温度は、前記燃焼量に応じた分布になる。更に、高温ガ
ス発生部１２で得られた混合ガスは燃料噴射口２６のそ
れぞれ比較的近傍の往路２８に送られ、また、復路３０
にも図１に示すように比較的近傍の往路２８から排出さ
れた混合ガスが送られるため、高温ガス通路部１４に流
れる混合ガスの温度は、前記温度分布が影響してその前
記幅方向における中央部では低温に、端部では高温にな
る。したがって、前記放射体はその幅方向の中央部から
端部に向かって徐々に温度が高くされ、すなわち遠赤外
線放射面１５の幅方向の中央部から端部に向かって徐々
に遠赤外線放射量が多くなる。そのため、上記遠赤外線
ヒータ１０が適用された上記処理炉６０においては、被
加熱物である前記ブラウン管表面７０と略同一寸法の幅
の遠赤外線ヒータ１０を用いても、ブラウン管６８の幅
方向端部における熱放散による温度低下が、より多くの
遠赤外線がその端部に照射されることで補われて、結果
としてブラウン管表面７０の前記幅方向の温度が均一と
なる。

【００１７】また、本実施例では、被加熱面に対応する
処理炉６０の一面（本実施例では天井壁面）のみに遠赤
外線ヒータ１０を配置すれば均一な被加熱物（ブラウン
管６８）の加熱が可能であるため、従来のように熱放散
によって生じる温度低下を、処理炉６０の側壁面に遠赤
外線ヒータを配置したり、熱風を炉内に循環させて補う
ことが不要になって、処理炉６０の構造を簡略に且つ小
さくできる。したがって、装置コストおよびランニング
コストも低減できるとともに補修等が容易になり、且つ
炉内の対流による被加熱物の汚染が生じない。

【００１８】また、本実施例では、図５に示すような、
燃料噴射口２６が中央部からその両端部に向かって徐々
に密になるように所定数配設されたバーナ１６を用いて
前記混合ガスの温度分布を得て、それによって前記幅方
向における放射体の温度をその中央部から端部に向かっ
て高くしているので、この放射体の温度分布はバーナ１
６に設けられた燃料噴射口２６の配設の分布により固定
的に定められる。したがって、特に制御を行うことな
く、常に一定の温度分布が得られる。これに対して、従
来のように複数の遠赤外線ヒータを用いて端部の温度低
下を防止する炉では、一部の遠赤外線ヒータが劣化する
と必要な温度分布が得られなくなるため、信頼性に乏し
く且つ制御も困難であった。なお、本実施例において、
遠赤外線ヒータ１０の中央部等に測温口を設けて被加熱
物の温度を測定し、その測定温度に基づいて燃料ガスの
供給量等を制御すれば、一層高い信頼性が得られる。

【００１９】また、前記往路２８が所定間隔をもって配
設されて、前記遠赤外線放射面１５が凹凸形状を成し、
その凹面内に形成されている復路３０の排気口は燃焼部
１２近傍に設けられて燃焼ガスは高温ガス通路部１４を
略往復した後排出され、且つその凹凸面全面に放射層５
６が設けられているため、遠赤外線放射面１５が平坦で
ある場合に比較してより多くの遠赤外線の放射量が得ら
れる。

【００２０】ここで、図８および図９は、従来の遠赤外
線ヒータ７６と本実施例の遠赤外線ヒータ１０をそれぞ
れ用いて加熱を行った場合の遠赤外線ヒータおよび被加
熱物７８の温度分布を模式的に示す図である。図８およ
び図９における「位置」は遠赤外線ヒータの図の幅方向
における位置を示している。図８において、従来の遠赤
外線ヒータ７６で被加熱物７８を加熱した場合は、遠赤
外線ヒータ７６の遠赤外線放射面は破線８０に示すよう
に幅方向に均一な温度分布をもつが、被加熱物７８表面
の温度は実線８２で示すように端部が熱放散のために温
度低下を示している。これに対して、本実施例の遠赤外
線ヒータ１０を用いれば、図９に示すように遠赤外線放
射面１５の温度分布（破線８０）は端部ほど高温となっ
て、結果として被加熱物７８表面の温度は実線８２で示
すように幅方向において均一となる。

【００３７】なお、前述の実施例において、遠赤外線ヒ
ータ１０の前記幅方向の温度分布は、処理炉の大きさ、
被加熱物の大きさなどから定められるべきものであり、
また、炉における遠赤外線ヒータの設置位置は、必ずし
も上面ではなく、被加熱面の位置に対応して定められ
る。

【００３８】また、実施例においては、処理炉６０に遠
赤外線ヒータ１０を複数用いた例を示したが、被加熱物
の移動方向の長さに対して、遠赤外線ヒータの同方向の
長さが充分に長ければ、一つの遠赤外線ヒータで連続炉
を構成することも可能である。

【００３９】また、本考案の連続炉は、実施例で述べた
ブラウン管のコーティング処理炉の他に、コンピュータ
のディスプレイに用いられる液晶パネル等のコーティン
グ処理炉や各種工業製品の加熱炉、乾燥炉にも適用され
る。本考案の連続炉によれば、比較的対象面積の大きい
被加熱物の加熱が均一に行われるため、加熱時間の短
縮、品質向上に有利になるのである。

【００４０】その他、一々例示はしないが、本考案はそ
の主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加えて実施可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に用いられる遠赤外線ヒータ
の一部切欠平面図である。

【図２】図１におけるII−II断面図である。

【図３】図１におけるIII −III 断面図である。

【図４】図３の要部拡大説明図である。

【図５】図１の遠赤外線ヒータに用いられているパイプ
式ラインバーナの燃料噴射口の一例を示す図である。

【図６】本考案の一実施例の処理炉の断面図である。

【図７】図６におけるVII −VII 断面図である。

【図８】従来の遠赤外線ヒータを用いた場合の温度分布
の説明図である。

【図９】本考案の一実施例に用いる遠赤外線ヒータを用
いた場合の温度分布の説明図である。

【符号の説明】

１０：遠赤外線ヒータ ６０：ブラウン管処理炉 ６８：ブラウン管 ７０：ブラウン管表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 藤井 照久 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番 36号 株式会社ノリタケカンパニーリミ テド内 (72)考案者 日比 和也 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番 36号 株式会社ノリタケカンパニーリミ テド内 (72)考案者 坂井 有 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番 36号 株式会社ノリタケカンパニーリミ テド内 (56)参考文献 実開 昭61−175892（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−60452（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−129055（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭60−21384（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F27B 9/06 F27B 9/36 C21D 1/34

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つ以上の遠赤外線ヒータを
   備え、被加熱物を所定の方向に移動させつつ該遠赤外線
   ヒータから放射される遠赤外線で加熱する形式の遠赤外
   線加熱連続炉であって、 前記遠赤外線ヒータは、前 記被加熱物の移動方向に垂直な幅方向における中央部
   から両端部に向かうに従って連続的または段階的にガス
   の燃焼量が多くなるガスバーナを有する長手状の高温ガ
   ス発生部と、 該高温ガス発生部の長手方向において壁を挟んで交互に
   配置されてそれぞれ該長手方向に垂直な方向に所定長さ
   を有し、該高温ガス発生部側にそれぞれ開口部を有して
   該高温ガス発生部から該開口部を介して送り込まれた高
   温ガスが流れる複数本の往路、および該複数本の往路と
   連通させられる連通口を該開口部の反対側にそれぞれ有
   して該複数本の往路から送り込まれた該高温ガスが該往
   路とは反対向きに流れる複数本の復路を備えた高温ガス
   通路部と、 該高温ガス通路部の前記被加熱物に対向する一面上に設
   けられて遠赤外線を放射する放射体とを、含む ことを特
   徴とする遠赤外線加熱連続炉。