JP4010411B2

JP4010411B2 - 排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉

Info

Publication number: JP4010411B2
Application number: JP2003109414A
Authority: JP
Inventors: 巌穂森本
Original assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Current assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2023-04-14
Also published as: TW200506304A; KR20040075793A; TWI323332B; CN100408148C; CN1540271A; JP2004316987A; KR100600504B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被焼成物から発生するバインダー揮発物を含んだガスを処理する排出ガス処理ユニットを付設した連続焼成炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機物を主成分とするバインダーを含んだ被焼成物を焼成する連続焼成炉においては、昇温中間領域（３００〜４００℃程度の領域）で被焼成物からバインダーが揮発する。このバインダー揮発物は焼成に悪影響を及ぼすため、バインダー揮発物を含んだガス（炉内の雰囲気ガス）を排気管路を通じて炉外へ排出している。けれども、排気管路内で排出ガスの温度が低下すると、バインダー揮発物が凝固して排気管路の内壁に付着し、焼成炉の排気システムや工場排気ダクトに悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００３】
このような問題に対処するため、排気管路を保温又は加熱してバインダー揮発物の凝固を防止する等の対策がとられているが、その場合は排気管路のメンテナンスが面倒である上に、排出されたガスが人体に有害なものであったり異臭を発するという不都合が生じる。
【０００４】
そこで、連続焼成炉の炉内温度が所定の触媒の活性温度以上となる領域の炉壁に排気孔を設け、この排気孔中に触媒を担持した構造体を内蔵することによって、被焼成物から発生したバインダー揮発物を含むガスを排気孔から排出するときに、活性化した触媒によりバインダー揮発物を燃焼させて排出ガスを分解し無臭化する連続焼成炉が提案された（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２４１８６２号公報（第２頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の連続焼成炉のように所定の触媒の活性化温度以上となる領域の炉壁に排気孔を設け、その内部に触媒を担持した構造体を内蔵したものは、被焼成物から発生するバインダー揮発物を含んだガスを排気孔から残らず排出することが難しいため、バインダー揮発物を含んだガスが炉内の雰囲気を汚染して被処理物の品質を悪化させたり、炉内の低温表面で凝集したり、連続焼成炉の被焼成物出口から多少なりとも放散されるという問題があった。また、この連続焼成炉のように炉壁に設けた排気孔に触媒を担持した構造体を内蔵してバインダー揮発物を燃焼させるものは、高い燃焼効率が得られるようにバインダー揮発物の燃焼状態を把握して調節することができないという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決し得る排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉の提供を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉は、被焼成物から発生するバインダー揮発物を含んだガスを吸い込む多数の孔又はスリットを全長にわたって形成した管状又は細長い箱状のガス吸込部材を、炉体内の上部において被焼成物の搬送方向と直交方向に炉幅の全幅にわたって水平に設けるか、或いは、炉体内の側部において被焼成物の搬送方向と平行方向に設け、このガス吸込部材から炉体外へ導出した排気管路の途中に、上記バインダー揮発物を酸化分解する触媒を担持した通気自在な触媒担持体と、この触媒担持体よりもガス導入口側に排出ガスを触媒の活性化温度以上に加熱する補助ヒーターと、この補助ヒーターで加熱される排出ガスの温度を制御するための第一の温度センサと、触媒担持体よりも補助ヒーター側にフィルターと、触媒担持体よりもガス排出口側に処理後の排出ガスの温度を監視するための第二の温度センサと、を内蔵する排出ガス処理ユニットを設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
この連続焼成炉のように、多数の孔又はスリットを全長にわたって形成した管状又は細長い箱状のガス吸込部材を、炉体内の上部において被焼成物の搬送方向と直交方向に炉幅の全幅にわたって水平に設けるか、或いは、炉体内の側部において被焼成物の搬送方向と平行方向に設けてあると、被焼成物から発生するバインダー揮発物を含んだ炉体内のガスが広範囲にわたって上記ガス吸込部材の各孔又はスリットから残らず吸い込まれるため、炉内や雰囲気を汚染することなく、また炉体の被焼成物出口からバインダー揮発物を含んだガスが拡散される心配はない。そして、ガス吸込部材から吸い込まれたバインダー揮発物を含むガスが排気管炉の途中の排出ガス処理ユニットに内蔵された触媒担持体を通過するときに、該排出ガスに含まれているバインダー揮発物が触媒により酸化分解（燃焼）されるので、従来のように屋外へ通じる排気管路内でバインダー揮発物が凝固したり、異臭を出したりする心配はない。
【００１０】
本発明の連続焼成炉のように、排出ガス処理ユニットにおいて触媒担持体よりもガス導入口側に、排出ガスを触媒の活性温度以上に加熱する補助ヒーターを内蔵してあると、排出ガス処理ユニットに導入される排出ガスの温度が触媒の活性化温度より低いときでも、補助ヒーターで排出ガスを活性化温度以上に加熱することによって、活性化した触媒で排出ガス中のバインダー揮発物を確実に酸化分解（燃焼）することが可能となり、また、酸化分解が十分でない場合には補助ヒーターで排出ガスの温度を更に高めて酸化分解を促進することができる。
【００１１】
また、本発明の連続焼成炉のように、排出ガス処理ユニットにおいて触媒担持体よりもガス導入口側に、補助ヒーターで加熱される排出ガスの温度を制御するための第一の温度センサを設けると共に、触媒担持体よりもガス排出口側に、処理後の排出ガスの温度を監視するための第二の温度センサを設けてあると、第一の温度センサで検出した処理前の排出ガスの温度（補助ヒーターで加熱された処理前の排出ガスの温度）と第二の温度センサで検出した処理後の排出ガスの温度を対比することで、触媒によるバインダー揮発物の酸化分解処理（燃焼）の状態を把握することができる。即ち、処理後の排出ガスの温度が処理前の排出ガスの温度より上昇していれば、触媒によるバインダー揮発物の酸化分解処理（燃焼）が行われていると判断でき、双方の温度差が大きいほど酸化分解が効率良く盛んに行われていると判断できる。一方、処理後の排出ガスの温度が処理前のヒーターで加熱された排出ガスの温度より低い場合は、触媒によるバインダー揮発物の酸化分解処理が行われていないと判断できる。従って、バインダー揮発物の酸化分解処理が行われていないと判断された場合や不十分であると判断された場合には、補助ヒーターで処理前の排出ガスの加熱温度を上げたり、後述するように排出ガス処理ユニットの空気取込口から空気を取り込む量を加減することによって、触媒によるバインダー揮発物の酸化分解処理を確実かつ十分に行わせることができる。更に、本発明の連続焼成炉のように、排出ガス処理ユニットにおいて触媒担持体よりも補助ヒーター側にフィルターを内蔵すると、フィルターによって触媒担持体の目詰まりを防止することができる。
【００１２】
また、本発明の連続焼成炉においては、排出ガス処理ユニットの補助ヒーターよりもガス導入口側に、流量調節の可能な空気取込口を設けることが好ましく、このような空気取込口を設けると、外部から取り込んだ空気によってバインダー揮発物の酸化分解を促進することができ、空気の導入量を調節して酸化分解の効率を高めることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を詳述する。
【００１５】
図１は本発明に係る排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉の一実施形態を示す概略横断面図である。
【００１６】
この排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉は、セラミックスファイバーを真空成形した厚肉板状の硬質の断熱材よりなる底壁１ａ、天壁１ｂ、左右側壁１ｃ，１ｃによって偏平な直方体形状の炉体１が形成されており、天壁１ｂ等に埋設された複数の電気ヒーター１ｄによって炉体内部が加熱されるようになっている。
【００１７】
この炉体１は前後方向（図１においては紙面に垂直な方向）に長く形成され、炉体１を左右に貫通する搬送用ローラ２が前後方向に一定の間隔をあけて複数本配設されている。各搬送用ローラ２の両端部は回転自在に軸受され、ローラ一端のスプロケット２ａが共通の駆動用チェーン（不図示）と噛み合っている。従って、共通の駆動用チェーンを起動させると、各搬送用ローラ２が一斉に所定の回転速度で回転し、被焼成物Ｗを前後方向に一定速度で搬送できるようになっている。
【００１８】
被焼成物Ｗからバインダー揮発物が発生する炉体１内の昇温中間領域の上部には、管状のガス吸込部材３が被焼成物Ｗの搬送方向（前後方向）と直交方向、つまり炉体１の左右幅方向にほぼ全幅にわたって設けられている。このガス吸込部材３は、両端が閉塞された管体のほぼ全長にわたって、被焼成物Ｗから発生するバインダー揮発物を含んだ炉体１内の雰囲気ガスを吸い込む多数の孔３ａを形成したものである。尚、この管状のガス吸込部材３に代えて、後述するスリットをほぼ全長にわたって形成した細長い箱状のガス吸込部材３０を炉体１内の上部に設けてもよい。
【００１９】
上記のガス吸込部材３には、炉体１の天壁１ｂを貫通して炉体１外に導出される複数本（図１では３本）に分岐した排気管路４が接続されている。これらの分岐した排気管路４は一本の排気管路にまとめられて、ベンチュリー効果を利用したインジェクター４ａに接続されており、このインジェクター４ａによって排気が行われるようになっている。尚、インジェクター４ａに代えて、排気用のブロアに排気管路４を接続して排気を行うようにしてもよい。
【００２０】
この排気管路４の途中には排出ガス処理ユニット５が設けられ、この排出ガス処理ユニット５から炉体１側の分岐した排気管路４が保温用ヒーター４ｂと保温用断熱材４ｃによって二重に被覆されている。従って、ガス吸込部材３から吸い込まれたバインダー揮発物を含むガスが上記処理ユニット５に導入されるまでに温度低下を生じてバインダー揮発物が凝固する心配はない。これらの保温用ヒーター４ｂや保温用断熱材４ｃは、上記処理ユニット５を炉体１に近づけることによって炉体１から上記処理ユニット５までの排気管路４の距離を短縮する場合には、不要である。
【００２１】
上記の排出ガス処理ユニット５は、バインダー揮発物を酸化分解する触媒を担持した通気自在な触媒担持体５ａが気密なユニットケースに脱着交換自在に内蔵されたものであって、この触媒担持体５ａよりもガス導入口側には、排出ガスを触媒の活性温度以上に加熱する補助ヒーター５ｂが内蔵されると共に、該補助ヒーター５ｂで加熱される排出ガスの温度を制御するための第一の温度センサ５ｃが設けられており、また触媒担持体５ａよりもガス排出口側には、処理後の排出ガスの温度を監視するための第二の温度センサ５ｄが設けられている。そして、触媒担持体５ａの目詰まりを防止するフィルター５ｅが触媒担持体５ａよりも補助ヒーター５ｂ側に脱着交換自在に内蔵されており、更に、補助ヒーター５ｂよりもガス導入口側に流量調節バルブ５ｆのついた空気取込口５ｇが設けられている。触媒担持体５ａとしては、接触面積が大きいハニカム構造のセラミックス製または耐熱金属製の担持体に、活性化温度が２００〜３５０℃の範囲にあるＰｔ，Ｐｄ，Ａｇ₂Ｏなどの酸化触媒を担持させたものが好ましく使用される。
【００２２】
以上のような構成の排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉において、バインダーを含む被焼成物Ｗとして例えばプラズマディスプレイ用のガラス基板等をセッター上に搭載し、それを搬送ローラ２に載せて炉体１内を搬送しながら加熱すると、炉体１内の昇温中間領域に到達したときに被焼成物Ｗからバインダー揮発物が発生するが、このバインダー揮発物を含んだ炉体１内の雰囲気ガス（空気）は、広範囲にわたって管状のガス吸込部材３の多数の孔３ａから残らず吸い込まれるため、同上炉体１の出口からバインダー揮発物を含んだ雰囲気ガスが放出される心配はなくなる。
【００２３】
このようにガス吸込部材３から吸い込まれたバインダー揮発物を含むガスは、排気管路４を通って温度低下を生じることなく排出ガス処理ユニット５に送られ、補助ヒーター５ｂによって触媒の活性温度以上、好ましくは３５０℃以上に加熱される。そして、フィルター５ｅを通過するときに、排出ガス中の固形物等が除去され、さらに触媒担持体５ａを通過するときに、排出ガス中のバインダー揮発物が活性化した酸化触媒により酸化分解（燃焼）されて、インジェクター４ａで排気される。従って、従来のように排出ガス中のバインダー揮発物が凝固したり異臭を出したりすることはなくなる。尚、排出ガス処理ユニット５に送られる排出ガスの温度が触媒の活性化温度よりも十分に高い場合は、補助ヒーター５ｂで他熱されることなく触媒担持体５ａに通されて酸化分解処理される。
【００２４】
上記のように排出ガスに含まれるバインダー揮発物を酸化分解する際には、第一の温度センサ５ｃで検出される処理前の排出ガスの温度と第二の温度センサ５ｄで検出される処理後の排出ガスの温度をモニター等に表示して対比することにより、処理後の排出ガスの温度が処理前の排出ガスの温度よりも高温でバインダー揮発物の酸化分解が確実に行われていることを確認すると共に、酸化分解が不十分で双方の温度差が小さい場合には、補助ヒーター５ｂの加熱温度を上げたり流量調節バルブ５ｆで空気取込口５ｇからの空気導入量を増加させるなどして調節し、バインダー揮発物の酸化分解を促進し処理効率を向上させることが好ましい。
【００２５】
図１に示す排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉は、炉体１内の昇温中間領域の上部において、被焼成物Ｗの搬送方向と直交方向に管状のガス吸込部材３を一つだけ設けているが、昇温中間領域の上部に複数のガス吸込部材３を搬送方向に間隔をあけて設けることにより、被焼成物Ｗから発生するバインダー揮発物を含んだ雰囲気ガスの吸い込みをより確実に行うようにしてもよいことは言うまでもない。
【００２６】
図２は本発明の他の実施形態に係る排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉の概略横断面図、図３は同連続焼成炉の側面図である。
【００２７】
この排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉は、前述した管状のガス吸込部材３に代えて、下面のほぼ全長にわたってガス吸込用のスリット３０ａ（図３参照）を形成した細長い箱状のガス吸込部材３０が、炉体１内の昇温中間領域の上部において被焼成物Ｗの搬送方向と直交方向に設けられている。そして、このガス吸込部材３０の両端から排気管路４，４が炉体１の左右側壁１ｃ，１ｃを貫いて外部へ導出され、これらの排気管路４，４の途中（炉体１からの導出箇所に近い箇所）に前述の排出ガス処理ユニット５，５がそれぞれ設けられている。このように排気管路４，４の導出箇所から排出ガス処理ユニット５，５までの距離は短いので、排気管路４，４を被覆する保温用ヒーターや保温用断熱材は省略されている。
【００２８】
この排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉の他の構成は、前述した図１の排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉と同様であるので、図２，図３において同一の部材に同一の符号を付し、説明を省略することにする。
このような実施形態の排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉も、スリット３０ａを形成した細長い箱状のガス吸込部材３０によって、被焼成物Ｗから発生するバインダー揮発物を含んだ雰囲気ガスが広範囲にわたって残らず吸い込まれ、排気管路４，４を通って排出ガス処理ユニット５，５に送られる。そして、触媒担持体５ａ，５ａを通過するときにバインダー揮発物が酸化分解（燃焼）され、処理された排出ガスがインジェクター４ａ，４ａで排気されるので、焼成雰囲気を清浄に保持でき、またバインダー揮発物が凝固したり異臭を出すことがない。しかも、バインダー揮発物の酸化分解の状態は、第一の温度センサ５ｃと第二の温度センサ５ｄで検出される処理前の排出ガス温度と処理後の排出ガス温度を対比することによって把握でき、酸化分解が不十分である場合には、補助ヒーター５ｂの加熱温度を上げたり空気取込口５ｇからの空気導入量を増やすなどして調節し、酸化分解を促進し、処理効率を高めることができる。
【００２９】
図４は本発明の更に他の実施形態に係る排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉の概略横断面図、図５は同連続焼成炉の側面図である。
【００３０】
この排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉は、搬送ローラ２により２段セッターに搭載された上下の被焼成物Ｗ，Ｗを同時に搬送しながら焼成するようにしたものであり、炉体１内の昇温中間領域の少なくとも一側部には、前述した管状のガス吸込部材３が被焼成物Ｗの搬送方向と平行方向に設けられている。そして、このガス吸込部材３から排気管路４が炉体１の側壁１ｃを貫いて外部へ導出され、この排気管路４の途中（炉体１からの導出箇所に近い箇所）に前述の排出ガス処理ユニット５が設けられている。ガス吸込部材３は、炉体１の側部において上下に複数設けるようにしてもよく、その場合は、バインダー揮発物を含んだ雰囲気ガスの吸い込みが一層良くなる。また、この連続焼成炉も排気管路４の導出箇所から排出ガス処理ユニット５までの距離が短いので、排気管路４を被覆する保温用ヒーターや保温用断熱材は省略されている。
【００３１】
この排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉の他の構成は、前述した図２，図３の排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉と同様であるので、図４，図５において同一の部材に同一の符号を付し、説明を省略することにする。
【００３２】
この実施形態の排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉のように、上下の被焼成物Ｗ，Ｗを同時に搬送して焼成するタイプのものは、炉体１内の上部にガス吸込部材３を設けると、上下の被焼成物Ｗ，Ｗから発生するバインダー揮発物を含んだ雰囲気ガスを残らず吸い込んで排出することが困難であるが、この実施形態の連続焼成炉のように炉体１内の昇温中間領域の側部に管状のガス吸込部材３を被焼成物Ｗの搬送方向と平行方向に設けてあると、被焼成物Ｗから発生するバインダー揮発物を含んだ雰囲気ガスが被焼成物Ｗ，Ｗにより邪魔されることなく広範囲にわたって残らず吸い込まれ、排気管路４を通って排出ガス処理ユニット５に送られる。そして、触媒担持体５ａを通過するときにバインダー揮発物が酸化分解（燃焼）され、処理された排出ガスがインジェクター４ａで排気されるので、バインダー揮発物が凝固したり異臭を出すことがない。しかも、酸化分解の状態は、前述した図１，図２，図３の連続焼成炉と同様に第一の温度センサ５ｃと第二の温度センサ５ｄで検出される処理前の排出ガス温度と処理後の排出ガス温度を対比することによって把握でき、酸化分解が不十分である場合には、補助ヒーター５ｂの加熱温度を上げたり空気取込口５ｇからの空気導入量を増やすなどして酸化分解を促進し、処理効率を高めることができる。
【００３３】
以上説明した実施形態の連続焼成炉はいずれも、ガス吸込部材を炉体内の上部又は側部のいずれかに設けているが、場合によっては炉体内の上部と側部の双方にガス吸込部材を設け、バインダー揮発物を含んだ雰囲気ガスの吸い込みを更に確実に行うようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉は、被焼成物Ｗから発生するバインダー揮発物を含んだ雰囲気ガスを広範囲にわたって残らずガス吸込部材から吸い込んで排出ガス処理ユニットに送気し、該ユニットの触媒担持体を通過するときにバインダー揮発物を触媒で酸化分解（燃焼）して排気するため、炉内の汚染をなくし清浄な雰囲気中での焼成を可能にするとともに、バインダー揮発物の凝固、異臭の発生、炉体出口からの放散等の問題を解決できるといった効果を奏する。そして、排出ガス処理ユニットに補助ヒーター、第一及び第二の温度センサ、流量調節可能な空気取込口等を設けたものは、バインダー揮発物の酸化分解の状態を把握でき、補助ヒーターの加熱温度や空気取込口からの空気導入量を調節することによってバインダー揮発物の酸化分解を促進し、処理効率を高めることができるといった効果を併せて奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉の概略横断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉の概略横断面図である。
【図３】同排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉の側面図である。
【図４】本発明の更に他の実施形態に係る排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉の概略横断面図である。
【図５】同排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉の側面図である。
【符号の説明】
１炉体
３，３０ガス吸込部材
３ａガス吸込部材の孔
３０ａガス吸込部材のスリット
４排気管路
５排出ガス処理ユニット
５ａ触媒担持体
５ｂ補助ヒーター
５ｃ第一の温度センサ
５ｄ第二の温度センサ
５ｅフィルター

Claims

被焼成物から発生するバインダー揮発物を含んだガスを吸い込む多数の孔又はスリットを全長にわたって形成した管状又は細長い箱状のガス吸込部材を、炉体内の上部において被焼成物の搬送方向と直交方向に炉幅の全幅にわたって水平に設けるか、或いは、炉体内の側部において被焼成物の搬送方向と平行方向に設け、このガス吸込部材から炉体外へ導出した排気管路の途中に、上記バインダー揮発物を酸化分解する触媒を担持した通気自在な触媒担持体と、この触媒担持体よりもガス導入口側に排出ガスを触媒の活性化温度以上に加熱する補助ヒーターと、この補助ヒーターで加熱される排出ガスの温度を制御するための第一の温度センサと、触媒担持体よりも補助ヒーター側にフィルターと、触媒担持体よりもガス排出口側に処理後の排出ガスの温度を監視するための第二の温度センサと、を内蔵する排出ガス処理ユニットを設けたことを特徴とする、排出ガス処理ユニット付き連続焼成炉。
排出ガス処理ユニットの補助ヒーターよりもガス導入口側に、流量調節の可能な空気取込口を設けたことを特徴とする請求項１に記載の連続焼成炉。