JP3233055B2 - バッチ式熱処理炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセラミックコンデン
サ等のセラミック製品を熱処理（脱脂や本焼成など）す
るのに適したバッチ式熱処理炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、バッチ式熱処理炉は、箱型や円筒
形の炉体の内部に棒状やＵ字形などのヒータを配置する
ことにより、加熱室を形成し、この加熱室の底部に昇降
可能なテーブルを配置している。このテーブル上にセラ
ミック製品を収納した匣を載置し、テーブルを上昇させ
て匣を加熱室内に収容する。この状態で熱処理を行い、
処理が終了すれば、テーブルを下降させ、匣を熱処理炉
から取り出すことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なバッチ式熱処理炉を用いてセラミック製品の脱脂，本
焼成を連続して行う場合、脱脂時に発生する有機バイン
ダーの処理が問題となる。特に、バインダー分解ガスは
空気より重たいので、加熱室内の下部へ流れる。テーブ
ルの外周部と炉体との間には狭い隙間が存在するが、こ
の隙間の温度は本焼成時でも１００℃以下となるので、
隙間に一度流れ込んだバインダー分解ガスは液状化また
は固化してタール状に蓄積し、これが悪臭の発生源とな
っていた。また、炉壁やテーブルはフェルト状の断熱材
で形成されているが、この断熱材の中にバインダー分解
ガスが浸透し、浸透したバインダー成分が熱分解等によ
り炭化し、断熱性能の低下、漏電などの不具合が発生す
る恐れがあった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、テーブルと炉体
との隙間等にバインダー成分が蓄積するのを防止できる
バッチ式熱処理炉を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、底部に開口部を有する炉体の内部にヒー
タを配置し、この炉体の底部開口部に昇降可能なテーブ
ルを配置し、このテーブル上に被処理物であるセラミッ
ク製品を載置してセラミック製品の脱脂を含む熱処理を
行うバッチ式熱処理炉において、上記テーブルの外周部
と炉体の底部開口部との環状の隙間に、炉内雰囲気ガス
と同種のガスを炉体内部に導入するためのガス導入通路
を接続し、上記ガス導入通路から導入されたガスが上記
環状の隙間を通って炉体内部へ吹き込まれるように構成
したものである。

【０００６】脱脂工程において、セラミック製品から発
生したバインダー分解ガスは下方に流れ、テーブルの外
周部と炉体の底部開口部との隙間に流れ込もうとする。
しかし、テーブルの外周部と炉体の底部開口部との隙間
から炉体内部に向かって炉内雰囲気ガスと同種のガスが
導入されるので、このガスによって隙間へのバインダー
分解ガスの流入が阻止され、隙間にバインダー成分が蓄
積するのを防止できる。また、炉体の内側壁付近のバイ
ンダー分解ガスが流入ガスの流れによって攪拌されるこ
とから、バインダー成分が炉体やテーブルの断熱材に付
着，浸透するのを抑制できる。

【０００７】導入されるガスは炉内雰囲気ガスと同種の
ガスであるから、炉内雰囲気を乱す恐れがない。なお、
脱脂工程と本焼成工程を連続的に行うバッチ式熱処理炉
の場合、上記ガスの導入は脱脂工程のみであり、本焼成
工程ではガスの導入を停止すればよい。

【０００８】上記熱処理炉において、テーブルの外周部
に段差部を形成し、雰囲気ガスと同種のガスを段差部の
水平面に沿って外側から内側に向かって導入した後、段
差部の垂直面に沿って上方に流し、加熱室内に導入する
のが望ましい。この場合には、ガス導入通路が屈折する
ので、加熱室内の熱の逃げを少なくできるとともに、こ
の通路を通る間にガスが余熱され、炉内温度を低下させ
ることが少ない。

【０００９】炉体の外周部に、内周に複数の吹き出し口
を設けた環状のガス導入室を形成し、このガス導入室に
流入したガスを、上記吹き出し口から上記段差部の水平
面にそって内側へ向かってほぼ均等に吹き出すようにす
るのが望ましい。この場合には、吹き出し口から吹き出
されたガスが段差部の水平面にそって均等に流れた後、
テーブルの外周部と炉体との隙間からガスがエアーカー
テンのように吹き出すので、バインダー成分が偏って蓄
積するのを解消できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１〜図３は本発明にかかるバッ
チ式熱処理炉の一例を示す。この熱処理炉は、底部が開
口した円筒形の炉体１を備えており、この炉体１はセラ
ミック系レンガやフェルト等からなる断熱材２で構成さ
れている。炉体１の内部には加熱室３が形成され、この
加熱室３内に複数本のスパイラルヒータ４が同心円状に
配列されている。スパイラルヒータ４は、炉体１の天井
部を貫通し、加熱室３内に上方より挿入されている。ス
パイラルヒータ４の外周は、その端子部４ａを除いて耐
熱性絶縁チューブ５で覆われている。このチューブ５の
材質としては、バインダー成分などの浸透のない、緻密
なアルミナ系やシリカ系セラミックがよい。チューブ５
の下端開口部は炉体１の底部で閉じられているため、そ
の内部に加熱室３内で発生したバインダー分解ガスなど
が流入することがない。

【００１１】加熱室３内にはスパイラルヒータ４と同心
状にガス供給管６が配列され、この供給管６も炉体１の
天井部を貫通し、加熱室３内に挿入されている。この供
給管６には、図示しないガス供給源より脱脂工程および
本焼成工程に適した雰囲気ガスが供給され、吹き出し口
６ａから加熱室３の中心方向に向かって雰囲気ガスが吹
き出される。炉体１の頂部には、加熱室３内のガスを排
気するための排気管７が取り付けられており、この排気
管７は図示しない排ガス処理装置に接続されている。

【００１２】加熱室３の底部には、外周に段差部１１を
有するテーブル１０が配置されている。テーブル１０は
炉体１と同様の断熱材で構成されている。テーブル１０
の上部には、セラミック成形体などの被処理物を収容し
た匣１９を支持するためのセラミック製プレート１２
が、支柱１３によってテーブル１０の上面より浮かせた
状態で水平に支持されている。テーブル１０の下面中央
にはモータ１４の回転軸１５が連結されており、モータ
１４の取付板１６は油圧シリンダなどの昇降装置１７に
よって昇降駆動される。したがって、テーブル１０は、
モータ１４によって回転駆動されるとともに、昇降装置
１７によって上下に昇降駆動される。なお、テーブル１
０を回転させるのは、周囲に配置したヒータ４によって
被処理物を均等に加熱するとともに、被処理物が雰囲気
ガスと均等に触れるようにするためである。

【００１３】上記テーブル１０の外周部に設けられた段
差部１１は水平面１１ａと垂直面１１ｂとを有してお
り、これら面１１ａ，１１ｂは炉体１と近接し、段差部
１１と炉体１との間にガス導入通路１８（図３参照）が
形成されている。そして、垂直面１１ｂと炉体１との間
に、ガスが加熱室３へ吹き込むための隙間Ｃが形成され
る。

【００１４】炉体１の外周面は、金属製の内側フレーム
２０で覆われており、この内側フレーム２０の外周は一
定間隔（例えば２０〜３０ｃｍ）をあけて外側フレーム
２１で覆われている。そのため、両フレーム２０，２１
の間に筒状の空気室２２が形成される。空気室２２の上
部には炉体１の上方へ開口した排出口２２ａが形成さ
れ、下部には環状の空気供給部２３が設けられている。
この供給部２３には図示しない空気供給源から流入口２
３ａを介して空気が供給され、供給部２３の上壁に等ピ
ッチ間隔で形成した複数の吹き出し口２３ｂから空気室
２２へ空気が供給される。したがって、空気室２２に入
った空気は下方から上方へ向かって流れ、排出口２２ａ
から排出される。

【００１５】上記空気供給部２３の下部には、環状のガ
ス導入室２４が形成されており、これら空気供給部２３
とガス導入室２４とは、炉体１の底面を支える支持板を
兼ねる仕切板２５によって仕切られている。ガス導入室
２４には流入口２４ａから上記ガス供給管６に供給され
る雰囲気ガスと同じガスが供給され、内壁に等間隔で形
成された複数の吹き出し口２４ｂから内側中心方向へ向
かって吹き出される。このガスは、上記ガス導入通路１
８を通って加熱室３内に導入される。即ち、図３に示す
ように、ガスはテーブル１０の段差部１１の水平面１１
ａに沿って外側から内側に向かって導入された後、段差
部１１の垂直面１１ｂに沿って上方に流れ、加熱室３内
に上方に向かって円筒状にかつ均等に吹き出す。吹き出
し口２４ｂの穴径や数は炉内容積とガス投入量により変
わるが、ガス導入通路１８を流れるガス流速が５０ｃｍ
〜１ｍ／秒程度になるよう選択すれば十分である。

【００１６】次に、上記構成からなる熱処理炉の動作を
説明する。まず、テーブル１０を昇降装置１７によって
降下させ、テーブル１０上に匣１９を複数個積み重ねて
載置した後、テーブル１０を上昇させて匣１９を加熱室
３内に収容する。

【００１７】次に、モータ１４によってテーブル１０を
一定方向に回転させ、ヒータ４に通電して加熱室３を所
定温度に加熱するとともに、ガス供給管６から雰囲気ガ
スを加熱室３に供給し、脱脂処理を行う。この脱脂工程
において、被処理物であるセラミック成形体から有機バ
インダーの分解ガスが発生し、このガスは雰囲気ガスよ
り重いので、加熱室３の底部へ溜まろうとする。この
時、ガス導入室２４からガス導入通路１８を通って加熱
室３内に雰囲気ガスと同じガスを導入することにより、
テーブル１０と炉体１との隙間Ｃからガスが均等に吹き
出し、隙間Ｃにバインダー分解ガスが流れ込むのを阻止
できる。しかも、このガスは、加熱室３の内壁付近やテ
ーブル１０の周囲に気流を発生させるので、炉体１やテ
ーブル１０の断熱材の中にバインダー分解ガスが浸透す
るのを抑制できる。加熱室３内で発生した排ガスは、頂
部の排気管７から排出される。

【００１８】脱脂処理が終了した後、続いて本焼成処理
を行う。即ち、ガス供給管６およびガス導入通路１８か
らの雰囲気ガスの供給を停止し、ヒータ４の温度を上げ
て被測定物を本焼成する。この時、加熱室３内に残留し
たバインダー成分は完全に熱分解されるが、テーブル１
０と炉体１との隙間Ｃや炉体１の内壁などに付着するバ
インダー成分の付着量が少ないので、断熱材の劣化を防
止できるとともに、炉体１の汚れを抑制できる。

【００１９】ところで、炉体１の外周部には空気室２２
が形成されている。昇温過程では、空気室２２への空気
の供給を停止することにより、空気室２２を一種の断熱
層として利用する。これにより、断熱材２の厚みを薄く
でき、炉体１を小型化できる。また、冷却過程では、空
気供給部２３の吹き出し口２３ｂから空気室２２へ空気
を供給し、排出口２２ａから排出することにより、空気
室２２の持っていた蓄熱を一気に取り除くことができ、
炉体１の冷却時間を短縮できる。

【００２０】本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば、本発明の炉体形状は円筒形に限らない。
本発明で使用されるテーブルは、回転するターンテーブ
ルに限らず、昇降のみを行う台であってもよい。したが
って、テーブルの形状は円盤形状に限らない。また、テ
ーブルの外周部に段差を有する場合に限らず、円筒形テ
ーブルでもかまわない。この場合には、ガス供給通路が
下方から上方に向かって直線的に延びる通路となる。

【００２１】上記実施例では、雰囲気ガスの供給管とガ
ス導入通路とを別に設けたが、上記供給管を省略し、ガ
ス導入通路で代用することも可能である。但し、ガス導
入通路はテーブル上にガス流れを発生させるものである
ため、匣の中に雰囲気ガスを投入するにはガス供給管を
設ける必要がある。ガス導入通路でガス供給管を代用す
る場合には、被処理物として匣のないものを用いるのが
望ましい。さらに、排ガスを排出する排気管を加熱室の
頂部に設けたが、側部に設けることも可能である。

【００２２】ヒータの配置は、炉体に対し同心状にかつ
縦方向に配置したが、炉体が四角形の場合には、横方向
に配列してもよい。ヒータは、スパイラルヒータに限ら
ず、棒状ヒータやＵ字形ヒータであってもよいが、棒状
ヒータの場合には端子部が両端にくること、Ｕ字形ヒー
タでは耐熱性絶縁チューブで覆う場合に、断面を楕円に
する必要があるなどの理由により、スパイラルヒータの
方が端子部が片方にありかつ棒状であるため、円筒形チ
ューブを使用できるので、配置が簡単で低コストであ
る。耐熱性絶縁チューブとしては、バインダー成分の浸
透のない、緻密で導電性のない、アルミナ系やシリカ系
のセラミックチューブを用いるのが望ましい。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、テーブルの外周部と炉体の底部開口部との環状
の隙間に、炉内雰囲気ガスと同種のガスを炉体内部に導
入するためのガス導入通路を接続し、上記ガス導入通路
から導入されたガスが上記環状の隙間を通って炉体内部
へ吹き込まれるように構成したので、テーブルと炉体と
の隙間へのバインダー分解ガスの流入が阻止され、隙間
にバインダー成分が蓄積するのを防止できる。また、炉
体の内側壁付近のバインダー分解ガスが流入ガスの流れ
によって攪拌されるので、バインダー成分がテーブルや
炉体の断熱材に付着，浸透するのを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるバッチ式熱処理炉の断面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ部拡大図である。

【符号の説明】

１ 炉体 ３ 加熱室 ４ ヒータ １０ テーブル １１ 段差部 １４ モータ １７ 昇降装置 １８ ガス導入通路 １９ 匣 ２４ ガス導入室 ２４ｂ 吹き出し口 Ｃ 隙間

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】底部に開口部を有する炉体の内部にヒータ
   を配置し、この炉体の底部開口部に昇降可能なテーブル
   を配置し、このテーブル上に被処理物であるセラミック
   製品を載置してセラミック製品の脱脂を含む熱処理を行
   うバッチ式熱処理炉において、 上記テーブルの外周部と炉体の底部開口部との環状の隙
   間に、炉内雰囲気ガスと同種のガスを炉体内部に導入す
   るためのガス導入通路を接続し、上記ガス導入通路から
   導入されたガスが上記環状の隙間を通って炉体内部へ吹
   き込まれるように構成したことを特徴とするバッチ式熱
   処理炉。
2. 【請求項２】請求項１に記載のバッチ式熱処理炉におい
   て、 上記テーブルの外周部には段差部が形成され、炉体は上
   記段差部の水平面および垂直面と近接しており、上記ガ
   ス導入通路はテーブルの段差部と炉体の底部との間の空
   間で構成されており、上記ガスは上記段差部の水平面に
   沿って外側から内側に向かって導入された後、段差部の
   垂直面に沿って上方に流れ、炉体内部に導入されること
   を特徴とするバッチ式熱処理炉。
3. 【請求項３】請求項２に記載のバッチ式熱処理炉におい
   て、 上記炉体の外周部には、内周に複数の吹き出し口を設け
   た環状のガス導入室が形成され、このガス導入室に流入
   したガスは、上記吹き出し口から上記段差部の水平面に
   そって内側へ向かってほぼ均等に吹き出されることを特
   徴とするバッチ式熱処理炉。