JP3617940B2

JP3617940B2 - 循環乾燥装置

Info

Publication number: JP3617940B2
Application number: JP24952699A
Authority: JP
Inventors: 卓雄潟保; 拓原田; 泰弥伊藤; 実山口; 誠新井
Original assignee: NGK Insulators Ltd; TDK Corp
Current assignee: NGK Insulators Ltd; TDK Corp
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2019-09-03
Also published as: JP2001074373A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック電子製品等の製造工程において用いられる循環乾燥装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
セラミック電子製品等の製造工程においては、セラミック材料やグリーンシートを焼成するに先立ち、水分を除去するために熱風による乾燥装置が用いられている。従来の熱風乾燥装置としては、図３に概念的に示すように熱風発生装置５１により加熱された熱風を乾燥室５２内の上部又は側面より被乾燥物Ｗに吹付け、被乾燥物Ｗに乾燥作用をさせた後、排熱風を水分とともに乾燥室２の外部に排気するものが一般的に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の熱風乾燥装置では熱風発生装置５１でいつも新しい空気を加熱し熱風化しなければならず、加熱のために多量のエネルギーが必要とされるという問題があった。また、排熱風を大気中に廃熱するので「地球温暖化」の問題に関連するとともに、加熱のための熱エネルギーを得るためにＬＰＧ、ＬＮＧ等の燃焼量増大により炭酸ガスの排出量が増大し、環境に大きな問題を与えるという問題があった。
【０００４】
この他に、排熱風を再利用することにより加熱のための熱エネルギーを節減する方法も知られている。しかし、セラミック材料やグリーンシート中には溶媒が混在しているために、乾燥により蒸発した溶媒が熱風とともに被乾燥物Ｗに吹き付けられて被乾燥物Ｗを汚染するおそれがあり、電子部品本来の性能を引き出すことができなくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記した従来の問題点を解決して、加熱のためのエネルギーや大気中への廃熱を大幅に削減することができ、しかも被乾燥物が汚染されることのない循環乾燥装置を提供するためになされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の循環乾燥装置は、セラミック材料またはグリーンシートを焼成する連続式焼成炉の入口部分に組み込まれた乾燥装置であって、熱風発生装置により加熱された熱風を乾燥室に送り込む熱風送風経路と、前記熱風を乾燥室に送り込み上部または側面より被乾燥物に吹き付けて乾燥作用を及ぼす熱風乾燥手段と、乾燥室から回収した排熱風を排熱風送風手段を介して前記熱風発生装置に循環させる排熱風循環経路とを備え、かつ熱風送風経路又は排熱風循環経路上に、前記被乾燥物から発生する汚れをろ過、除去する防塵フィルタを取り付けるとともに、排熱風循環経路には熱風中における被乾燥物から発生する溶媒の濃度が過度に上昇するのを防止するため、排熱風の一部を排気するダンパを設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
なお、排熱風送風手段が排熱風の温度低下を防ぐ排熱風圧縮機能を有するものであることが好ましく、熱風が上部又は側面より被乾燥物に吹きつけられることが好ましい。
【０００８】
本発明の循環乾燥装置によれば、排熱風の熱エネルギーを被乾燥物の乾燥に有効的に利用できるので、大気中への廃熱を従来よりも大幅に減少させることができ、「地球温暖化」を防止することができる。また、熱風送風経路又は排熱風循環経路上に防塵フィルタを取り付けたので、セラミック材料やグリーンシート等の乾燥の際に発生する汚れをろ過し、被乾燥物の汚染が防止できる。更に、排熱風送風手段が持つ排熱風圧縮機能により、排熱風の温度を上昇させることができるので、ＬＰＧ、ＬＮＧ等の燃料使用量を抑制することができ、炭酸ガスの排出量増加を防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は、入口部分に本発明の循環乾燥装置を組み込んだローラーハース式連続炉を示す縦断面図であり、Ａとして示した部分が本発明の循環乾燥装置、Ｂとして示した部分はこれに続く焼成ゾーンである。
【００１０】
図中、１は炉体内部に形成された乾燥室、２は乾燥室１の入口から送り込まれた被乾燥物Ｗを右方向に移送するローラ群である。被乾燥物Ｗは特に限定されるものではないが、この実施形態では平板状のセラミック体であり、入口部分では２０％程度の含水率を持つが、乾燥室１を通過する間に含水率が５％以下になるまで乾燥される。
【００１１】
３は熱風発生装置であり、ＬＰＧ、ＬＮＧ等を燃料とするバーナ１２を備えて空気を加熱し、例えば１８５ ℃程度の熱風を発生させる機能を持つ。４はこの熱風発生装置３により加熱された熱風を乾燥室１に送り込む熱風送風経路であり、防塵フィルタ５が取り付けられている。防塵フィルタ５は被乾燥物Ｗの汚染を防止するためのものであり、例えば耐熱性フッ素樹脂、ステンレスメッシュ、ガラスファイバー等からなる。更に被乾燥物Ｗの品質レベルに対応した目開きのフィルタを取り付けることにより、熱風中からゴミ、コンタミ、不純物等を除去することができる。なお圧力検出手段６を取付けておき、圧損が上昇したときのフィルタ交換が容易に行えるようにしておくことが好ましい。
【００１２】
熱風送風経路４を経由して乾燥室１に送り込まれた熱風は、上部又は側面より被乾燥物Ｗに吹き付けられ、被乾燥物Ｗに乾燥作用を及ぼす。この例では、熱風送風経路４の端部のダクト８から１８０ ℃程度の熱風が供給され、熱風吹出孔から４〜５ｍ／ｓ程度の流速で被乾燥物Ｗに向かって噴出される。
【００１３】
なお図１の下段のグラフに示すように、乾燥室１の温度は略一定に保たれるが、含水率が高い被乾燥物Ｗに最初から１８０ ℃程度の熱風を吹き付けると、被乾燥物Ｗの表層のみが乾燥して硬化層を形成し、内部からの水分移動を妨げるおそれがある。このため本実施形態では入口側の熱風乾燥手段７にブロワからの冷風を導入し、乾燥室１の入口部分の温度を下げることができるようにしてある。
【００１４】
乾燥室１において被乾燥物Ｗを乾燥させた排熱風は、乾燥室１の下部から排熱風循環経路９に回収される。排熱風循環経路９にはファン等の排熱風送風手段１０が設けられており、乾燥室１から回収された排熱風を熱風送風経路４の熱風発生装置３に循環させる。被乾燥物Ｗを乾燥させた排熱風の温度は１７５ ℃程度にまで下がっているが、ファン等の排熱風送風手段１０は排熱風圧縮機能を有するために排熱風は排熱風送風手段１０を通過することにより５ ℃程度昇温し、その温度低下が防止されている。このため、熱風発生装置３に循環される排熱風の温度低下はごくわずかであり、熱風発生装置３では循環経路からの放熱を補う程度の少量の熱エネルギーをバーナ４で与えれば十分である。なお、排熱風送風手段１０を駆動するモータをインバータ制御により風量調整を行うことで、排熱風の温度低下を防止する適正点を見いだすことができる。
【００１５】
このように本発明の循環乾燥装置によれば、排熱風を排熱風送風手段１０、熱風発生装置３、防塵フィルタ５等を経由して乾燥室１に循環させることにより、加熱のためのエネルギーや大気中への廃熱を従来よりも大幅に削減しつつ、被乾燥物Ｗを乾燥させることができる。しかも乾燥時に発生するゴミ、コンタミ、不純物等は防塵フィルタ５で除去されるため、被乾燥物Ｗを汚染することもない。なお、排熱風循環経路９にはダンパ１１が設けられており、排熱風の１５％程度を排気しているため、循環している熱風中の溶媒濃度が過度に上昇することはない。
【００１６】
次に本発明の効果を確認するために行った実験の結果を示す。
被乾燥物Ｗは含水率が２０％程度の板状のセラミック体であり、実施形態に示した本発明の循環乾燥装置を用い、１９０ ℃の熱風を３０００Ｎｍ^３／ｈｒの流量で被乾燥物Ｗに対して吹付け、３ｈｒで含水率が５％になるまで乾燥させた。このときの処理量は７０ｋｇ／ｈｒである。この場合の燃料（ＬＰＧ）使用量は循環方式を用いない従来装置に比較して１／３となり、従ってＣＯ_２の発生量も１／３とすることができた。熱計算によれば、乾燥エネルギーの７７％が回収されたこととなり、その分だけ大気中への廃熱が減少するので「地球温暖化」の抑制に効果がある。また、被乾燥物Ｗには特性バラツキ、欠陥発生等の問題はなく、一定の品質を維持することができた。
【００１７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の循環乾燥装置によれば、被乾燥物Ｗの加熱のためのエネルギーや大気中への廃熱を大幅に削減することができ、地球温暖化の抑制やＣＯ_２排出量の削減に効果がある。しかも被乾燥物が汚染されることのない利点がある。なお、本発明の循環乾燥装置の乾燥室が連続式焼成炉の一部を構成するので、連続式焼成炉の焼成ゾーンや冷却ゾーンからの排熱の熱エネルギーをも利用することができ、また、循環している熱風中の溶媒濃度が過度に上昇することはないなど、更に優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】乾燥室の断面図である。
【図３】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１乾燥室、２ローラ群、３熱風発生装置、４熱風送風経路、５防塵フィルタ、６圧力検出手段、８ダクト、９排熱風循環経路、１０排熱風送風手段、１１ダンパ、１２バーナ、Ａ本発明の循環乾燥装置、Ｂ焼成ゾーン、Ｗ被乾燥物

Claims

セラミック材料またはグリーンシートを焼成する連続式焼成炉の入口部分に組み込まれた乾燥装置であって、熱風発生装置により加熱された熱風を乾燥室に送り込む熱風送風経路と、前記熱風を乾燥室に送り込み上部または側面より被乾燥物に吹き付けて乾燥作用を及ぼす熱風乾燥手段と、乾燥室から回収した排熱風を排熱風送風手段を介して前記熱風発生装置に循環させる排熱風循環経路とを備え、かつ熱風送風経路又は排熱風循環経路上に、前記被乾燥物から発生する汚れをろ過、除去する防塵フィルタを取り付けるとともに、排熱風循環経路には熱風中における被乾燥物から発生する溶媒の濃度が過度に上昇するのを防止するため、排熱風の一部を排気するダンパを設けたことを特徴とする循環乾燥装置。
排熱風送風手段が、排熱風の温度低下を防ぐ排熱風圧縮機能を有するものであることを特徴とする請求項１記載の循環乾燥装置。