JP3319080B2 - セラミック原料熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックと溶液との
混合物である坏土やスラリ（以下、セラミックスラリと
いう）に対する乾燥や仮焼などの熱処理を行って固形状
のセラミック微粉末を得る際に用いられるセラミック原
料熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、この種のセラミック原料熱処理装
置（以下、熱処理装置という）としては、図２及び図３
で示すように、横向き支持されて軸心Ｐ回りに回転駆動
される円錐台形状の筒形容器１と、この筒形容器１内に
収納された多数個の転動体２とを備えており、かつ、セ
ラミックスラリ（図示していない）を筒形容器１内に注
入しながらの熱処理を行うことによって固形状のセラミ
ック微粉末Ｓを得る構成とされたものが用いられてい
る。そして、この筒形容器１における大径側端部及び小
径側端部には円筒形状の連通管３，４がそれぞれ接続さ
れており、筒形容器１は連通管３よりも連通管４の方が
低くなる傾斜状態として支持されている。

【０００３】また、筒形容器１の外側周囲は断熱材から
なるハウジング５によって囲まれており、このハウジン
グ５を貫通して外部にまで突出した連通管３，４の各々
はローラ６，７によって支持されている。そして、連通
管３を支持するローラ６には電動機８が連結されてお
り、筒形容器１は連通管３及びローラ６を介しながら電
動機８によって回転駆動されるようになっている。さら
にまた、ハウジング５内には加熱手段を構成する複数本
（図では、４本）のスパイラルヒータ９が筒形容器１の
軸心Ｐ方向に沿うようにして設けられており、筒形容器
１はスパイラルヒータ９によって外側から加熱されてい
る。

【０００４】すなわち、この熱処理装置においては、連
通管３を通じての滴下などによってセラミックスラリを
筒形容器１内に少量ずつ注入することが行われており、
注入されたセラミックスラリ中の溶液分は加熱された筒
形容器１及び転動体２と接触することによって蒸発させ
られる一方、溶液分を失ったセラミックスラリ中のセラ
ミック成分は転動体２それぞれの表面上に被着して残る
ようになっている。そして、これら転動体２は筒形容器
１の回転に伴って互いに混ぜ合わされているから、セラ
ミック成分は転動体２同士が互いに衝突しながら擦り合
わされることによって細かく粉砕されてしまうことにな
り、固形状のセラミック微粉末Ｓとなったうえで連通管
４から外部へと排出されるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来構
成とされた熱処理装置を用いての熱処理においては、セ
ラミック微粉末Ｓの組成ずれが生じたり異常凝集物の発
生が起こったりすることがあり、均質かつ安定した特性
を有するセラミック微粉末Ｓを得ることができないこと
があった。そして、このような不都合が生じるのは、従
来例の熱処理装置ではハウジング５内に配設された複数
本のスパイラルヒータ９によって筒形容器１を加熱し、
かつ、この加熱された筒形容器１及びこれからの熱供給
を受けた転動体２を介したうえでの間接加熱によってセ
ラミックスラリの熱処理を行うことになっており、セラ
ミックスラリ自体が必ずしも適切な温度状態下で熱処理
されているとは限らないためと考えられる。

【０００６】すなわち、複数本のスパイラルヒータ９に
よって筒形容器１を外側から加熱するのではスパイラル
ヒータ９相互間の熱的なばらつきなどに起因する筒形容
器１や転動体２における不均一加熱が生じることもあ
り、また、スパイラルヒータ９の近傍温度に基づく加熱
制御を行うのでは溶液分の蒸発などに伴った状態変化が
常に生じている筒形容器１の内部状態を反映しながらの
適切な加熱制御が行えないからである。さらにまた、断
熱材からなるハウジング５内にスパイラルヒータ９を設
けた構成では、これらスパイラルヒータ９によって断熱
材をも直接的に加熱していることになる結果、大量の熱
エネルギーを要することになってセラミックスラリに対
する加熱効率の向上が図れないという不都合も生じてい
た。

【０００７】本発明は、これらの不都合に鑑みて創案さ
れたものであって、均質かつ安定した特性を有するセラ
ミック微粉末を得ることができ、しかも、加熱効率の向
上を容易に図ることが可能な構成とされた熱処理装置の
提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る熱処理装置
は、このような目的を達成するために、横向き支持され
て軸心回りに回転駆動され、かつ、セラミックスラリが
注入される円錐台形状の筒形容器と、該筒形容器内に収
納される多数個の転動体とを備えており、筒形容器の大
径側端部には、該筒形容器をその内側から加熱する加熱
手段を設けたことを特徴としている。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、加熱手段によって内側から
加熱される筒形容器及び転動体の加熱状態はほぼ均一と
なっており、また、筒形容器内に注入されたセラミック
スラリに対しても加熱手段による直接的な加熱が行われ
ていることになる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１１】図１は、本実施例に係る熱処理装置の概略
構造を示す縦断面図である。なお、この熱処理装置の全
体構成は、加熱手段を除いて従来例と基本的に異ならな
いので、図１において図２及び図３と互いに同一となる
部品、部分には同一符号を付している。

【００１２】本実施例に係る熱処理装置は、セラミック
スラリに対する乾燥や仮焼などの熱処理を行うことによ
って固形状のセラミック微粉末を得る際に用いられるも
のであり、図１で示すように、横向き支持されて軸心Ｐ
回りに回転駆動される円錐台形状の筒形容器１と、メデ
ィア（玉石）などと呼ばれて筒形容器１内に収納された
多数個の転動体２とを備えている。そして、この筒形容
器１における大径側端部及び小径側端部には共に円筒形
状とされた連通管３，４のそれぞれが筒形容器１の軸心
Ｐと同一の軸心上に位置するようにして接続されてお
り、筒形容器１は連通管３よりも連通管４の方が低くな
る傾斜状態、例えば、１〜３度の角度で傾いた状態とな
るようにして支持されている。

【００１３】なお、これら筒形容器１及び連通管３，４
と転動体２のそれぞれとは、アルミナや石英もしくは耐
熱金属を用いて作製されたものであり、球形状や円柱形
状などを有する転動体２は筒形容器１の内容積やセラミ
ック微粉末Ｓの特性などを考慮したうえでの選択に基づ
いて使用されている。そして、例えば、筒形容器１の最
大内径が２００〜２５０ｍｍ程度である場合には、２０
〜３０ｍｍ程度の直径を有する転動体２を用いるのが最
適とされている。

【００１４】また、転動体２を収納した筒形容器１の外
側周囲は断熱材からなるハウジング５によって囲まれて
おり、このハウジング５を貫通して外部に突出した連通
管３は電動機８が連結されたローラ６によって支持され
る一方、同じくハウジング５の外部にまで突出した連通
管４は回転自在のローラ７によって支持されている。そ
こで、この筒形容器１は、連通管３及びローラ６を介し
たうえ電動機８によって所定の低速状態で回転駆動され
ることになる。

【００１５】さらに、筒形容器１の大径側端部に接続さ
れた連通管３内には加熱手段としての電熱ヒータ１０が
設けられており、耐熱金属製などの筒体、いわゆるラジ
アントチューブを用いて構成された電熱ヒータ１０は筒
形容器１の軸心Ｐ方向に沿って小径側端部に向かう状態
で筒形容器１内に突出している。そして、このような構
成を採用した際には、筒形容器１及び転動体２が電熱ヒ
ータ１０によってほぼ均一加熱されることになると共
に、筒形容器１内に注入されるセラミックスラリＬまで
もが電熱ヒータ１０によって直接的に加熱されることに
なる。なお、この電熱ヒータ１０には筒形容器１内の温
度状態を検出するための熱電対（図示していない）が取
り付けられており、電熱ヒータ１０においては熱電対を
通じて得られる情報に基づいての加熱制御が行われるよ
うになっている。

【００１６】ところで、この際における加熱手段が電熱
ヒータ１０に限られることはなく、例えば、ラジアント
チューブ内にガスバーナなどを取り付けた構造のバーナ
装置や直火型といわれる構造のバーナ装置を使用しても
よいことは勿論である。そして、これらのバーナ装置を
使用した場合には、加熱された筒形容器１内の雰囲気に
よって燃料や燃焼用空気を予熱することが可能となり、
その分だけ熱エネルギーコストの低減を図れるという利
点がある。

【００１７】さらにまた、この熱処理装置は、筒形容器
１内にセラミックスラリＬを供給するためのスラリ供給
装置１１と、熱処理済みとなった固形状のセラミック微
粉末Ｓを回収するための回収容器１２を備えており、ス
ラリ供給装置１１はハウジング５から突出してきた連通
管４の側部上方に設置される一方、回収容器１２は連通
管４の開放端下側に設置されている。ここで、スラリ供
給装置１１は、調製済みとなったセラミックスラリＬが
溜められたスラリ貯溜槽１３と、これから延出されたス
ラリ供給管１４とによって構成されており、このスラリ
供給管１４は筒形容器１の小径側端部に接続された連通
管４内を通ったうえで筒形容器１の内部にまで引き込ま
れている。

【００１８】そして、このスラリ供給管１４の開放端か
らは、セラミックスラリＬが滴下されることによって筒
形容器１内の転動体２上に供給されるようになってい
る。なお、必ずしもセラミックスラリＬを滴下する必要
がある訳ではなく、このスラリ供給管１４の他端部にノ
ズル（図示していない）などを取り付けておいたうえで
セラミックスラリＬを筒形容器１の上側内面などに対し
て噴霧するような供給方法を採用してもよいことは勿論
である。また、この際、スラリ供給管１４の中途位置な
どには、セラミックスラリＬの供給量などを制御するた
めの弁（図示していない）を設けておくことが望まし
い。

【００１９】つぎに、本実施例に係る熱処理装置を用い
ることにより、セラミックスラリＬに対する乾燥や仮焼
などの熱処理を行って固形状のセラミック微粉末Ｓを得
る際の手順について説明する。

【００２０】まず、水や有機溶媒などの溶液を加えて混
合された成分調製済みのセラミックスラリＬを用意する
一方、多数個の転動体２を収納した筒形容器１を電動機
８によって１〜１０ｒｐｍ程度の低速で回転させながら
電熱ヒータ１０を用いて筒形容器１及び転動体２を１２
００℃というような所要温度まで加熱する。そして、こ
の際、筒形容器１及び転動体２は電熱ヒータ１０によっ
て内側から加熱されており、ほぼ全面的に均一な状態で
加熱されていることになる。つぎに、スラリ供給手段１
１を構成するスラリ貯溜槽１３に溜められたセラミック
スラリＬをスラリ供給管１４の開放端から滴下すること
により、予め加熱済みとなった転動体２上に少量ずつ供
給する。なお、このとき、セラミックスラリＬを筒形容
器１に向かって供給してもよいことは勿論である。

【００２１】すると、筒形容器１内に滴下して供給され
たセラミックスラリＬは、予め加熱されていた筒形容器
１及び転動体２と接触して加熱されると共に、電熱ヒー
タ１０によっても直接的に加熱されることになり、セラ
ミックスラリＬに含まれていた水などの溶液分は速やか
に蒸発させられてしまうことになる結果、転動体２の表
面上にはセラミックスラリＬ中のセラミック成分のみが
付着して残ることになる。ところが、これら転動体２は
筒形容器１の回転に伴って互いに混ぜ合わされているの
であるから、転動体２それぞれの表面上に拡がって残っ
たセラミック成分は転動体１同士が衝突し合いながら擦
り合わされることによって粉砕されてしまう。

【００２２】そして、溶液分を失って細かく粉砕された
セラミック成分はその重量が徐々に軽くなる結果、新た
に供給されてきたばかりで重量の重いセラミックスラリ
Ｌ上へと浮き上がってくる。また、新たに供給されたセ
ラミックスラリＬは、溶液分を含んで重量が重いため
に、粉砕されて浮き上がってきたセラミック微粉末Ｓの
下側へと沈み込むことになり、沈み込んだセラミックス
ラリＬは溶液分の蒸発及びセラミック成分の粉砕を繰り
返すことになる。なお、この際における筒形容器１の内
部状態は溶液分の蒸発などによって変化しているが、筒
形容器１に内挿された電熱ヒータ１０は熱電対からの情
報に基づいて制御されており、この電熱ヒータ１０に対
する加熱制御は筒形容器１の内部状態を反映した状態で
行われることになる。

【００２３】その結果、転動体２を収納して回転駆動さ
れながら電熱ヒータ１０によって加熱されている筒形容
器１内の上側には処理済みとなった固形状のセラミック
微粉末Ｓが徐々に溜まってくることとなり、溜まったセ
ラミック微粉末Ｓは筒形容器１に接続された連通管４か
ら外部へと向かって排出されてくる。そして、これら排
出されてきたセラミック微粉末Ｓは、連通管４の下側に
設置されていた回収容器１２内に溜まることになり、処
理済みで固形状となったセラミック微粉末Ｓが得られ
る。なお、この筒形容器１内におけるセラミックスラリ
Ｌの滞留時間、すなわち、セラミックスラリＬの注入か
らセラミック微粉末Ｓの排出に至るまでに要する時間
は、筒形容器１の傾斜状態や回転速度を調整することに
よって制御されている。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る熱処
理装置によれば、転動体を収納して回転駆動される筒形
容器をその内側から加熱する加熱手段を設けたことによ
り、筒形容器及び転動体の加熱状態がほぼ均一となるば
かりか、筒形容器内に注入されたセラミックスラリに対
しても加熱手段によっての直接的な加熱を行うことが可
能になる。そして、筒形容器における内部状態の変化を
反映しながらの加熱制御を加熱手段に対して行わせるこ
とも可能となり、セラミックスラリを適切な温度状態下
で熱処理することができる。

【００２５】その結果、セラミック微粉末の組成ずれや
異常凝集物が発生することを抑制し得ることになり、均
質かつ安定した特性を有するセラミック微粉末を得るこ
とができることになる。また、従来例のように、ハウジ
ングを構成する断熱材を加熱手段によって直接的に加熱
することもなくなり、セラミック微粉末に対する加熱効
率の向上を容易に図ることができるという効果も得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る熱処理装置の概略構造を示す縦
断面図である。

【図２】従来例に係る熱処理装置の概略構造を示す縦断
面図である。

【図３】従来例に係る熱処理装置の横縦断面図である。

【符号の説明】

１ 筒形容器 ２ 転動体 １０ 電熱ヒータ（加熱手段） Ｐ 軸心 Ｌ セラミックスラリ（セラミックと溶液との混合
物） Ｓ セラミック微粉末

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ０２Ｃ 17/18 Ｃ０４Ｂ 35/00 Ｂ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01J 2/00 - 2/30 C04B 35/626 - 35/638 C04B 33/30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 横向き支持されて軸心（Ｐ）回りに回転
   駆動され、かつ、セラミックと溶液との混合物（Ｌ）が
   注入される円錐台形状の筒形容器（１）と、該筒形容器
   （１）内に収納された多数個の転動体（２）とを備えて
   おり、 筒形容器（１）の大径側端部には、該筒形容器（１）を
   その内側から加熱する加熱手段（１０）を設けているこ
   とを特徴とするセラミック原料熱処理装置。