JP3504878B2 - バーナータイル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、セラミック成形体を焼成するた
めの焼成炉を対象とする耐火物製バーナータイルに関す
るものである。

【０００２】

【従来技術】大型碍管などの中空セラミック成形体を焼
成するに当たり、例えばバーナータイル出口部でのガス
流速が３０〜１００ｍ／ｓ程度の中速バーナーを使用し
た倒炎式焼成炉（いわゆるボトムファイヤー・ダウンド
ラフト方式の焼成炉）を使用することは既知である。こ
の場合、ほぼ水平な燃焼ガス通路を有する耐火物製のバ
ーナータイルを炉壁底部近傍に配置し、燃焼ガス通路の
入口をバーナーに接続すると共に出口から燃焼ガスを炉
室にほぼ水平に吹き出させるのが普通である。そして、
燃焼ガス通路の出口から水平に吹き出した燃焼ガスを、
炉室内に配置されたバッフル板により上向きに転向させ
た後、炉室上部で更に下向きに転向させてセラミック成
形体に向けるものである。

【０００３】上述した従来技術は、倒炎式であるために
高速バーナーが使用できないことと相俟って、炉内にお
ける温度分布の均一化にも限界があった。以下にこの理
由を具体的に説明する。従来の倒炎式焼成炉は、ガスの
浮力を利用した自然体流方式を採用し、バーナーの前方
１〜２ｍの位置に高さ１．０ｍ〜１．５ｍ程度のバッフ
ルを配置してこの間を実質的な燃焼室とし、この燃焼室
で燃焼したガスが上昇気流となって対流を起こす構造と
されている。したがって、この構造を採用した焼成炉に
ガス流速が例えば１００ｍ／ｓ以上の高速バーナーを使
用すると、バッフルに直撃した燃焼ガスが散乱し、炉内
ガス流れを確保することができず、温度分布の均一性が
通常の中速バーナーを使用した倒炎式の焼成炉に比して
低下するという問題があった。また焼成に際し、焼成炉
の上部と下部との温度差を最高温度域で±１０℃以内に
保持する必要があり、この温度範囲を超えた場合には特
に数ｍクラスの長尺品の磁器品質が上下部分で異なると
いう不良が発生して問題となるため、この種の製品は従
来の倒炎式焼成炉において、高速バーナーを使用した場
合には焼成不可能であるという問題もあった。

【０００４】

【発明の課題】本発明は、セラミック成形体を焼成する
ための倒炎式焼成炉における前記問題点を一挙に解消す
るためには、炉壁底部近傍に配置されるバーナータイル
に独自の工夫を凝らすことが有効であるとの知見に基づ
くものである。すなわち、本発明は、倒炎式であるにも
拘わらず高速バーナーを使用することができ、炉内にお
ける温度分布を十分に均一化できる焼成炉を実現可能と
するバーナータイルを提案することを課題とするもので
ある。

【０００５】

【課題の解決手段】この課題を解決するため、本発明
は、セラミック成形体を焼成するためのボトムファイヤ
ー式焼成炉の炉壁底部近傍に配置される耐火物製バーナ
ータイルにおいて、入口がバーナーに接続され、かつ、
出口が炉室内でほぼ上向きに開口するエルボ形状の燃焼
ガス通路を具え、該燃焼ガス通路を、前記バーナーから
の燃焼ガスを炉室内でほぼ上向きに吹き出す配置とし、
前記燃焼ガス通路は、入口形状又は入口側開口面積より
も出口形状又は出口側開口面積を大きく形成したことを
特徴とする。

【０００６】本発明は、バーナーからの燃焼ガスをバー
ナータイル内におけるエルボ形状の燃焼ガス通路に沿っ
て案内することにより、燃焼ガス通路の出口から炉室内
でほぼ上向きに吹き出す配置としたものである。したが
って、例えば高速バーナーとエルボ形状バーナータイル
とを組み合わせた場合でも、ガス流の上向きの方向性を
確保すると共にガス流速を高めることが可能となり、炉
室内に燃焼ガスを上向きに転向させるために従来必要と
されていたバッフル板が不要となり、ガス流速とそれに
伴う炉内雰囲気の巻き込みによる攪拌効果によって炉室
内の温度分布が十分に均一化され、ひいては所要焼成時
間を短縮することができ、併せて焼成歩留まりを向上す
ると共に製品品質のバラツキを狭い範囲内に抑えること
が可能となるものである。

【０００７】本発明によるバーナータイルは、焼成すべ
きセラミック成形体をシャトルカーに搭載した状態で炉
室内に搬入するボトムファイヤー式焼成炉に適用し得る
ものである。その場合には、バーナータイルを、燃焼ガ
ス通路の入口側に対応する第１部分と、燃焼ガス通路の
出口側に対応する第２部分とから構成し、第１部分を炉
壁に、第２部分をシャトルカーにそれぞれ固定し、シャ
トルカーを炉室内に引き入れた状態で第１部分および第
２部分を互いに整列状態とすることが可能である。この
ような分割構造の実施形態によれば、バーナータイルの
第２部分がシャトルカーに固定されているため、前述し
たとおり炉室内にバッフル板が不要であることと相俟っ
てセラミック成形体の搭載に利用できるシャトルカー上
面の面積を増加させることができ、シャトルカーへの搭
載状態で焼成が行われるセラミック成形体のバッチ処理
数を増加できるために生産性を大幅に向上することが可
能となる。

【０００８】本発明を実施するにあたり、燃焼ガス通路
の断面積は、入口側から出口側に向けてほぼ連続的に増
加させるのが望ましい。

【０００９】なお、燃焼ガス通路の入口側に対応して炉
壁に固定される第１部分と、燃焼ガス通路の出口側に対
応してシャトルカーに固定される第２部分とでバーナー
タイルを構成する分割構造の実施形態では、第１部分の
出口側端部と第２部分の入口側端部の断面形状を適切に
設定し、両部分の整列状態で第２部分の入口側端部が第
１部分の出口側端部を包囲する配置とするのが好適であ
る。

【００１０】

【最良の実施形態】以下、本発明を図面について更に詳
述する。

【００１１】図１Ａ，Ｂは、それぞれ従来の倒炎式焼成
炉の垂直断面および水平断面を示す略線図であり、図２
はその焼成炉におけるバーナータイル設置領域の断面構
造を拡大して示す詳細図である。この倒炎式焼成炉１は
炉壁２の底部近傍に耐火物製のバーナータイル３が配置
されている。図２に示すように、バーナータイル３は、
バーナー４に接続された入口から焼成炉１内に開口する
出口に至るまで断面積を漸増させながらほぼ水平に延在
する燃焼ガス通路５を有し、その出口から燃焼ガスを炉
室内にほぼ水平に吹き出させる配置とされている。な
お、図１Ｂに例示するように、焼成炉１は両側にそれぞ
れ複数組のバーナー４および対応するバーナータイル３
が配置されている。そして、各燃焼ガス通路５の出口か
ら水平に吹き出した燃焼ガスは、図１Ａに矢印で示すよ
うに、炉室１内に配置されたバッフル板６により上向き
に転向した後、炉室１の天井部で下向きに転向してセラ
ミック成形体（図示せず）に向けられる。なお、セラミ
ック成形体は炉室１の外部でシャトルカー７上に搭載し
た後、シャトルカー７ごと炉室１内に搬入するものであ
る。そのため、床上には炉室１の内外を連絡する走行レ
ール８が敷設されている。このような構成に係る既知の
倒炎式焼成炉では、高速バーナーを使用できず、炉室１
内の温度分布を均一に維持することが困難と考えられて
いたことは、前述したとおりである。

【００１２】図３Ａ，Ｂは、それぞれ本発明を適用した
焼成炉の垂直断面および水平断面を示す略線図、図４は
本発明の一実施形態によるバーナータイルを設置した焼
成炉の要部断面構造を拡大して示す詳細図である。本発
明を適用したこの焼成炉１１も、炉壁１２の底部近傍に
耐火物製のバーナータイル１３が配置された倒炎式焼成
炉である。

【００１３】図４に示すように、本発明によるバーナー
タイル１３は、例えば中外炉製のハイコンベンションバ
ーナーとして市販されている高速バーナー１４に接続さ
れた入口から、焼成炉１１内に開口する出口に至るまで
断面積を連続的に増加させながらエルボ状に湾曲した燃
焼ガス通路１５を有し、その出口から燃焼ガスを炉室内
にほぼ上向きに吹き出させる配置とする。入口から出口
に向けて断面積をほぼ連続的に増加させた燃焼ガス通路
１５は、燃焼ガスの流量および流速をそれぞれ適切に調
整する機能を発揮するものである。なお、焼成炉１１の
両側には、図３Ｂに例示するようにそれぞれ複数組、例
えば３組のバーナー１４および対応するバーナータイル
１３を配置するのが望ましい。各燃焼ガス通路１４の出
口から上向きに吹き出した燃焼ガスは、図３Ａに矢印で
示すように、炉室の天井部で下向きに転向してセラミッ
ク成形体（図示せず）に向けられる。

【００１４】これらのセラミック成形体は、本発明を適
用する焼成炉においても、炉室１１の外部でシャトルカ
ー１７上に搭載した後、シャトルカー１７ごと炉室１１
内に搬入するのが好適である。この場合には、炉室１１
の内外を連絡する走行レール１８を床上に敷設してお
く。

【００１５】本発明は、バーナー１４からの燃焼ガスを
バーナータイル１３内におけるエルボ形状の燃焼ガス通
路１５に沿って案内することにより、燃焼ガス通路１５
の出口から炉室内でほぼ上向きに吹き出す配置としたも
のである。したがって、例えば高速バーナーとエルボ形
状バーナータイルとを組み合わせた場合でもガス流の上
向きの方向性を確保するとともに、ガス流速を高めるこ
とが可能となり、炉室内に燃焼ガスを上向きに転向させ
るためのバッフル板が不要となり、ガス流速とそれに伴
う炉内雰囲気の巻き込みによる攪拌効果によって炉室内
の温度分布が均一化され、焼成炉の上部と下部との温度
差が最高温度域で±５℃前後まで改善され、ひいては所
要焼成時間を短縮することができ、併せて焼成歩留まり
を向上すると共に製品品質のバラツキを狭い範囲内に抑
えることが可能となるものである。

【００１６】図５は、本発明の他の実施形態によるバー
ナータイルを設置した倒炎式焼成炉の要部断面構造を拡
大して示す詳細図である。この実施形態は、本発明を、
焼成すべきセラミック成形体をシャトルカーに搭載した
状態で炉室内に搬入するボトムファイヤー式焼成炉に適
用したものである。本実施形態においては、バーナータ
イルを、燃焼ガス通路１５の入口側に対応する第１部分
１３Ａと、燃焼ガス通路１５の出口側に対応する第２部
分１３Ｂとから構成し、第１部分１３Ａを炉壁１２に、
第２部分１３Ｂをシャトルカー１７にそれぞれ固定し、
シャトルカー１７を炉室内に引き入れた状態で第１部分
１３Ａおよび第２部分１３Ｂを互いに整列状態とする。
なお、第２部分１３Ｂの入口側端部は、図５に示すよう
に、両部分１３Ａ，１３Ｂの整列状態で第１部分１３Ａ
の出口側端部を包囲する断面形状とするのが好適であ
る。

【００１７】このような分割構造の実施形態によれば、
バーナータイルの第２部分１３Ｂがシャトルカー１７に
固定されているため、前述したとおり炉室内にバッフル
板が不要であることと相俟って、セラミック成形体の搭
載に利用できるシャトルカー１７上面の有効面積を例え
ば約２０％以上も増加させることができる。その結果、
シャトルカー１７への搭載状態で焼成が行われるセラミ
ック成形体のバッチ処理数を例えば約２０％以上も増加
できるため、生産性を大幅に向上することが可能とな
る。

【００１８】上述したところから明らかなとおり、本発
明によれば、高速バーナーを使用することができ、炉内
における温度分布を十分に均一化できる倒炎式焼成炉を
実現できるバーナータイルが得られるものである。な
お、本発明が前述した実施形態に限定されるものでな
く、各種の変形形態をもって実施し得ることは、言うま
でもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ，Ｂは、それぞれ従来の倒炎式焼成炉の垂直
断面および水平断面を示す略線図である。

【図２】従来の倒炎式焼成炉におけるバーナータイル設
置領域の断面構造を拡大して示す詳細図である。

【図３】Ａ，Ｂは、それぞれ本発明を適用した倒炎式焼
成炉の垂直断面および水平断面を示す略線図である。

【図４】本発明の一実施形態によるバーナータイルを設
置した倒炎式焼成炉の要部断面構造を拡大して示す詳細
図である。

【図５】本発明の他の実施形態によるバーナータイルを
設置した倒炎式焼成炉の要部断面構造を拡大して示す詳
細図である。

【符号の説明】

１１ 焼成炉 １２ 炉壁 １３ バーナータイル １３Ａ バーナータイルの第１部分 １３Ｂ バーナータイルの第２部分 １４ バーナー １５ 燃焼ガス通路 １７ シャトルカー

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック成形体を焼成するためのボト
   ムファイヤー式焼成炉の炉壁底部近傍に配置される耐火
   物製バーナータイルにおいて、 入口がバーナーに接続され、かつ、出口が炉室内でほぼ
   上向きに開口するエルボ形状の燃焼ガス通路を具え、該
   燃焼ガス通路を、前記バーナーからの燃焼ガスを炉室内
   でほぼ上向きに吹き出す配置とし、 前記燃焼ガス通路は、入口形状又は入口側開口面積より
   も出口形状又は出口側開口面積を大きく形成したことを
   特徴とするバーナータイル。
2. 【請求項２】 焼成すべきセラミック成形体をシャトル
   カーに搭載した状態で炉室内に搬入するボトムファイヤ
   ー式焼成炉を対象とする請求項１記載のバーナータイル
   であって、 該バーナータイルを、燃焼ガス通路の入口側に対応する
   第１部分と、燃焼ガス通路の出口側に対応する第２部分
   とから構成し、第１部分を炉壁に、また第２部分をシャ
   トルカーにそれぞれ固定し、シャトルカーを炉室内に引
   き入れた状態で第１部分および第２部分を互いに整列状
   態とすることを特徴とするバーナータイル。
3. 【請求項３】 請求項２記載のバーナータイルにおい
   て、前記第２部分の入口側端部を、第１および第２部分
   の整列状態で第１部分の出口側端部を包囲する断面形状
   としたことを特徴とするバーナータイル。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れか一項に記載のバー
   ナータイルにおいて、前記燃焼ガス通路の断面積を、入
   口から出口に向けてほぼ連続的に変化させることを特徴
   とするバーナータイル。