JP4685634B2

JP4685634B2 - 炉及び脱脂方法

Info

Publication number: JP4685634B2
Application number: JP2005515409A
Authority: JP
Inventors: 茂半澤; 善隆田渕; 孝安江; 伸三林
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2003-11-17
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2024-11-04
Also published as: WO2005047207A1; JPWO2005047207A1; CN1882518A; DE112004002205T5; US20070054229A1

Description

本発明は、炉及び脱脂方法に関し、さらに詳しくは、炉本体の内部における酸素ガス濃度を低濃度に維持して有機物分解ガスの異常燃焼による被脱脂物へのクラックの発生を防止し、被脱脂物を短時間で、簡易かつ安価に脱脂することが可能な炉、及びクラックの発生が防止された脱脂物を短時間で簡易かつ安価に得ることが可能な脱脂方法に関する。

セラミック製品、特に、自動車の排ガス処理装置等に用いられるセラミック製ハニカム構造体等の製造には、触媒の担持等の高機能が要請されることに伴い、その材料としての成形性を高めるため、有機物（例えば、有機バインダ、有機造孔材等）が含有されたセラミック材料が用いられている。このような有機物を含有するセラミック材料を成形した成形体（被脱脂物）は、通常、高温で加熱、焼成されて焼成体とされる前に、被脱脂物に含有された有機物を除去する脱脂を行う必要がある。この場合、被脱脂物に含まれている有機物（例えば、ポリビニルアルコール等）は、加熱によって分解、ガス化して、有機物分解ガス（例えば、メチルアルコール、アセトアルデヒド等）を発生する。発生した有機物分解ガスは、それぞれ爆発上下限界を有するため（例えば、メチルアルコールは７．３〜１９％、アセトアルデヒドは４．１〜５５％）、有機物分解ガスの爆発上下限界内の濃度の場合、脱脂中の爆発等による異常燃焼が発生し、被脱脂物にクラックやひび割れ等を生じるという問題があった。このような問題を解消するため、炉本体に給気口を設置して、この給気口から有機物分解ガスの濃度を爆発下限界未満に低減して爆発を防止するための濃度低減用気体（例えば、空気）を取り入れることが行われている。しかし、この場合も、炉本体中の酸素ガスの濃度が高くなるため、上述の脱脂中の異常燃焼を回避することができなかった。従って、ゆっくりと昇温させて、低温領域を長時間掛けて脱脂する必要があり、効率的ではなかった。

このような状況に鑑み、マイクロ波加熱手段を備え、有機物を含む被脱脂物（次工程で焼成されるため被焼成物ともいえる）を収容する炉室を備えたマイクロ波焼成炉であって、酸素を含むと共に空気よりも酸素濃度が低く、有機物の燃焼を抑制するキャリアガスを導入するキャリアガス導入管を有することを特徴とするマイクロ波焼成炉が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００３−３０２１６６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたマイクロ波焼成炉は、有機物の燃焼を抑制するため、特別に、空気よりも酸素濃度の低いキャリアガス及びそれを導入するキャリアガス導入管を必要とし、その構成が複雑かつ高価なものとならざるを得ず、必ずしも十分に満足し得るものではなかった。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、炉本体の内部における酸素ガス濃度を低濃度に維持して有機物分解ガスの異常燃焼による被脱脂物へのクラックの発生を防止し、被脱脂物を短時間で、簡易かつ安価に脱脂することが可能な炉、及びクラックの発生が防止された脱脂物を短時間で簡易かつ安価に得ることが可能な脱脂方法を提供することを目的とする。

本発明者等は上記目的を達成するため鋭意研究した結果、被脱脂物へのクラックが発生は、脱脂の際に発生する有機物分解ガスが一気に燃焼すること及び酸素ガス濃度の高い雰囲気で燃焼すること等が原因であり、脱脂後の酸素ガス濃度の低い脱脂ガスを系内で効率的に循環使用して、有機物分解ガスを有効に系外に排出しその濃度を低減するとともに、酸素ガス濃度の低い雰囲気で脱脂することによって、異常燃焼による被脱脂物へのクラックの発生を防止することができることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明によれば以下の炉及び脱脂方法が提供される。

［１］加熱手段と、内部に収容された有機物を含有する被脱脂物を前記加熱手段によって加熱して、脱脂することが可能な炉本体とを備えた炉であって、前記炉本体が、前記被脱脂物の脱脂時に炉本体の内部で発生する高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガスを外部に排出する排気口と、外部から前記有機物分解ガスの濃度を低減して前記有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる給気口とを有し、前記加熱手段が、前記炉本体に収容された前記被脱脂物を加熱して脱脂することが可能な第１の加熱手段と、前記炉本体の前記排気口から排出された前記脱脂ガスを加熱して前記有機物分解ガスを除去するとともに低濃度の前記酸素ガスを含む処理ガスに処理する第２の加熱手段とを有し、前記処理ガスを、前記第２の加熱手段から前記炉本体の内部に、前記濃度低減用気体として、前記給気口及び／又は前記第１の加熱手段を経由して導入する処理ガス導入手段を備え、前記炉本体の内部、前記排気口、前記第２の加熱手段、前記処理ガス導入手段、並びに前記給気口及び／又は前記第１の加熱手段を循環的に経由して、前記給気口及び／又は前記第１の加熱手段から前記炉本体の内部に導入される前記処理ガスによって、前記炉本体の内部における前記有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度を低濃度に維持して前記有機物分解ガスの異常燃焼による前記被脱脂物へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、前記被脱脂物を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能な炉（以下、「第１の発明の炉」ということがある）。

［２］加熱手段と、内部に収容された有機物を含有する被脱脂物を前記加熱手段によって加熱して脱脂することが可能な炉本体とを備えた炉であって、前記炉本体が、前記被脱脂物の脱脂時に炉本体の内部で発生する高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガスを外部に排出する排気口と、外部から前記有機物分解ガスの濃度を低減して前記有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる給気口とを有し、前記加熱手段が、前記炉本体の前記排気口から排出された前記脱脂ガスを加熱して前記有機物分解ガスを除去するとともに低濃度の前記酸素ガスを含む処理ガスに処理する第３の加熱手段のみからなり、前記処理ガスを、前記第３の加熱手段から前記炉本体の内部に、前記濃度低減用気体として、前記給気口を経由して導入する処理ガス導入手段を備え、前記炉本体の内部、前記排気口、前記第３の加熱手段、前記処理ガス導入手段、及び前記給気口を循環的に経由して、前記給気口から前記炉本体の内部に導入される前記処理ガスによって、前記炉本体の内部における前記有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度を低濃度に維持して前記有機物分解ガスの異常燃焼による前記被脱脂物へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、前記被脱脂物を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能な炉（以下、「第２の発明の炉」ということがある）。

［３］前記処理ガス導入手段に加えて、又は前記処理ガス導入手段に代えて、前記処理ガスとは別系統の低酸素気体を前記炉本体の内部に導入することが可能な低酸素気体導入手段をさらに備えた前記［１］又は［２］に記載の炉。

［４］前記有機物が、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、澱粉、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリビニルブチラール、エチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、グリセリン、ポリエチレングリコール及びジブチルフタレートからなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する前記［１］〜［３］のいずれかに記載の炉。

［５］前記処理ガスによって、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度が、０．５〜１７体積％の低濃度に維持される前記［１］〜［４］のいずれかに記載の炉。

［６］前記第１〜第３の加熱手段が、ガスバーナーである前記［１］〜［５］のいずれかに記載の炉。

［７］前記処理ガス導入手段が、前記第２又は第３の加熱手段と前記炉本体とを連通させる気密配管を有するものである前記［１］〜［６］のいずれかに記載の炉。

［８］前記第２又は第３の加熱手段と前記処理ガス導入手段及び／又は前記低酸素気体導入手段との間に、熱交換手段をさらに備えた前記［１］〜［７］のいずれかに記載の炉。

［９］前記被脱脂物が、多孔質体であり、前記被脱脂物の見かけの体積に対する、脱脂後においても除去されずに前記被脱脂物中に残存することになる不燃性及び／又は不揮発性の無機化合物の体積の割合［（脱脂後においても除去されずに被脱脂物中に残存することになる不燃性及び／又は不揮発性の無機化合物の体積の総和／被脱脂物の見かけの体積）×１００］が５〜６０％である前記［１］〜［８］のいずれかに記載の炉。

［１０］加熱手段と炉本体とを備えた炉を用いて、前記炉本体の内部に収容した有機物を含有する被脱脂物を前記加熱手段によって加熱して脱脂し、次の焼成プロセスに移行する脱脂方法であって、前記炉として、前記炉本体が、前記被脱脂物の脱脂時に炉本体の内部で発生する高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガスを外部に排出する排気口と、外部から前記有機物分解ガスの濃度を低減して前記有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる給気口とを有し、前記加熱手段が、前記炉本体に収容された前記被脱脂物を加熱して脱脂することが可能な第１の加熱手段と、前記炉本体の前記排気口から排出された前記脱脂ガスを加熱して前記有機物分解ガスを除去するとともに低濃度の前記酸素ガスを含む処理ガスに処理する第２の加熱手段とを有するものを用い、前記処理ガスを、前記第２の加熱手段から前記炉本体の内部に、前記濃度低減用気体として、前記給気口及び／又は前記第１の加熱手段を経由して導入する処理ガス導入手段を備えたものを用い、前記処理ガスを、前記炉本体の内部、前記排気口、前記第２の加熱手段、前記処理ガス導入手段、並びに給気口及び／又は前記第１の加熱手段を循環的に経由させることによって、前記炉本体の内部における前記有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度を低濃度に維持して前記有機物分解ガスの異常燃焼による前記被脱脂物へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、前記被脱脂物を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能な脱脂方法（以下、「第３の発明の脱脂方法」ということがある）。

［１１］前記第１の加熱手段を稼動させることなく、前記処理ガスを、前記炉本体の内部、前記排気口、前記第２の加熱手段、前記処理ガス導入手段、及び前記給気口を循環的に経由させる前記［１０］に記載の脱脂方法。

［１２］加熱手段と炉本体とを備えた炉を用いて、前記炉本体の内部に収容した有機物を含有する被脱脂物を前記加熱手段によって加熱して脱脂し、次の焼成プロセスに移行する脱脂方法であって、前記炉として、前記炉本体が、前記被脱脂物の脱脂時に炉本体の内部で発生する高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガスを外部に排出する排気口と、外部から前記有機物分解ガスの濃度を低減して前記有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる給気口とを有し、前記加熱手段が、前記炉本体の前記排気口から排出された前記脱脂ガスを加熱して前記有機物分解ガスを除去するとともに低濃度の前記酸素ガスを含む処理ガスに処理する第３の加熱手段のみを用い、前記処理ガスを、前記第３の加熱手段から前記炉本体の内部に、前記濃度低減用気体として、前記給気口を経由して導入する処理ガス導入手段を備えたものを用い、前記処理ガスを、前記炉本体の内部、前記排気口、前記第３の加熱手段、前記処理ガス導入手段、及び前記給気口を循環的に経由させることによって、前記炉本体の内部における前記有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度を低濃度に維持して前記有機物分解ガスの異常燃焼による前記被脱脂物へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、前記被脱脂物を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能な脱脂方法（以下、「第４の発明の脱脂方法」ということがある）。

［１３］前記炉として、前記処理ガス導入手段に加えて、又は前記処理ガス導入手段に代えて、前記処理ガスとは別系統の低酸素気体を前記炉本体の内部に導入することが可能な低酸素気体導入手段をさらに備えたものを用いる前記［１０］〜［１２］のいずれかに記載の脱脂方法。

［１４］前記有機物として、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、澱粉、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリビニルブチラール、エチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、グリセリン、ポリエチレングリコール及びジブチルフタレートからなる群から選ばれる少なくとも一種を含有するものを用いる前記［１０］〜［１３］のいずれかに記載の脱脂方法。

［１５］前記処理ガスによって、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度を、０．５〜１７体積％の低濃度に維持する前記［１０］〜［１４］のいずれかに記載の脱脂方法。

［１６］前記第１〜第３の加熱手段として、ガスバーナーを用いる前記［１０］〜［１５］のいずれかに記載の脱脂方法。

［１７］前記処理ガス導入手段として、前記第２又は第３の加熱手段と前記炉本体とを連通させる気密配管を有するものを用いる前記［１０］〜［１６］のいずれかに記載の脱脂方法。

［１８］前記炉として、前記第２又は第３の加熱手段と前記処理ガス導入手段及び／又は前記低酸素気体導入手段との間に、熱交換手段及び／又は触媒手段をさらに備えたものを用いる前記［１０］〜［１７］のいずれかに記載の脱脂方法。

［１９］前記被脱脂物として、多孔質体であり、前記被脱脂物の見かけの体積に対する、脱脂後においても除去されずに前記被脱脂物中に残存することになる不燃性及び／又は不揮発性の無機化合物の体積の割合［（脱脂後においても除去されずに被脱脂物中に残存することになる不燃性及び／又は不揮発性の無機化合物の体積の総和／被脱脂物の見かけの体積）×１００］が５〜６０％であるものを用いる前記［１０］〜［１８］のいずれかに記載の脱脂方法。

本発明よって、炉本体の内部における酸素ガス濃度を低濃度に維持して有機物分解ガスの異常燃焼による被脱脂物へのクラックの発生を防止し、被脱脂物を短時間で、簡易かつ安価に脱脂することが可能な炉、及びクラックの発生が防止された脱脂物を短時間で簡易かつ安価に得ることが可能な脱脂方法が提供される。

本発明（第１の発明の炉及び第３の発明の脱脂方法）の一の実施の形態を模式的に示す説明図である。有機物として、８０℃で十分に乾燥させたポリビニルアルコールを、３種類の気流中で５℃／分の速度で加熱したときの、温度と重量変化の関係を示すグラフである。有機物として、８０℃で十分に乾燥させたポリビニルアルコールを、３種類の気流中で５℃／分の速度で加熱したときの、温度と発熱量との関係を示すグラフである。本発明（第２の発明の炉及び第４の発明の脱脂方法）の一の実施の形態を模式的に示す説明図である。本発明（第１〜第２の発明の炉及び第３〜第４の発明の脱脂方法）の実施例を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１…加熱手段、２…炉本体、３…処理ガス導入手段、３ａ…気密配管、３ｂ…循環ブロワ、３ｃ…ダンパー、４…熱交換手段、４ａ…ボイラー、４ｂ…水噴霧器、４ｃ…熱交換効率調整手段、５…被脱脂物、６…脱脂ガス、７…処理ガス、７ａ…循環ガス、７ｂ…排気ガス、７ｃ…水蒸気、８…熱交換ガス、９…低酸素気体導入手段、９ａ…低酸素気体、９ｂ…窒素ガス導入手段、９ｃ…窒素ガス、１０…炉、１１…第１の加熱手段（炉バーナー）、１１ａ…炉バーナーの循環ガス給気口、１１ｂ…炉バーナー用燃料、１１ｃ…炉バーナー用空気、１２…第２の加熱手段（アフターバーナー）、１２ａ…アフターバーナー燃焼室、１２ｂ…アフターバーナー用燃料、１２ｃ…アフターバーナー用空気、１３…第３の加熱手段、２０…炉本体の内部、２１…排気口、２２…給気口。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明（第１の発明の炉及び第３の発明の脱脂方法）の一の実施の形態を模式的に示す説明図である。図１に示すように、第１の発明の炉の一の実施の形態は、加熱手段１と、内部に収容された有機物を含有する被脱脂物５を加熱手段１によって加熱して脱脂することが可能な炉本体２とを備えた炉であって、炉本体２が、被脱脂物５の脱脂時に炉本体の内部２０で発生する高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガス６を外部に排出する排気口２１と、外部から有機物分解ガスの濃度を低減して有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる給気口２２とを有し、加熱手段１が、炉本体２に収容された被脱脂物５を加熱して脱脂することが可能な第１の加熱手段１１と、炉本体２の排気口２１から排出された脱脂ガス６を加熱して有機物分解ガスを除去する（実質的に含まれないようにする）とともに低濃度の酸素ガスを含む処理ガス７に処理する第２の加熱手段１２とを有し、処理ガス７を、第２の加熱手段１２から炉本体２の内部に、濃度低減用気体として、給気口２２及び／又は第１の加熱手段１１を経由して導入する処理ガス導入手段３を備え、炉本体の内部２０、排気口２１、第２の加熱手段１２、処理ガス導入手段３、並びに給気口２２及び／又は第１の加熱手段１１を、例えば、循環ブロワ３ｂ等によって循環的に経由して、給気口２２及び／又は第１の加熱手段１１から炉本体の内部２０に導入される処理ガス７によって、炉本体の内部２０における有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、炉本体の内部２０における酸素ガス濃度を低濃度に維持して有機物分解ガスの異常燃焼による被脱脂物５へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、被脱脂物５を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能なことを特徴とするものである。

本実施の形態においては、処理ガス導入手段３によって、処理ガス７を、第２の加熱手段１２から炉本体２の内部に、濃度低減用気体として導入する（循環させる）時、給気口２２及び第１の加熱手段１１の両方を経由して（戻り口として）導入し（循環させ）てもよく、いずれか一方を経由して（戻り口として）導入し（循環させ）てもよい。この場合、炉の設計思想に応じて、炉温制御性が優れることとなる場合を選択することが好ましい。

本実施の形態においては、処理ガス導入手段３に加えて、又は、処理ガス導入手段３に代えて、処理ガス７とは別系統の低酸素気体９ａを炉本体の内部２０に導入することが可能な低酸素気体導入手段９をさらに備えたものであることが好ましい。特に、処理ガス７を循環させるだけでは所望の酸素濃度を実現することが困難な場合、強制的に酸素濃度を低減させる手段として有効である。なお、処理ガス７（後述する熱交換手段４を用いた場合は熱交換ガス８）に加えて、処理ガス７（熱交換ガス８）と低酸素気体９ａとの混合ガスを含めた概念としてのガス（換言すれば炉本体の内部に循環的に導入されるガス）を、「循環ガス７ａ」ということがある。低酸素気体９ａとしては、例えば、アルゴン、窒素等の不活性ガス、ボイラ排ガス等を挙げることができる。低酸素気体導入手段９としては、上述の低酸素気体９ａを導入することが可能な手段、例えば、低酸素気体発生器やボイラ等と連結した配管システム等を挙げることができる。この場合、低酸素気体導入手段９は、炉全体の設計思想に応じて、上述のように、処理ガス導入手段３に加えて設置してもよく、処理ガス導入手段３に代えて設置してもよい。また、低酸素気体導入手段９は、処理ガス導入手段３と同様に、給気口２２及び第１の加熱手段１１の両方に連結されてもよく、いずれか一方に連結されてもよい。

本実施の形態に用いられる有機物としては特に制限はないが、有機バインダとして、例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、澱粉、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリビニルブチラール、エチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、グリセリン、ポリエチレングリコール及びジブチルフタレートからなる群から選ばれる少なくとも一種を含有するものを好適例として挙げることができる。また、後述する被脱脂物５が多孔質体である場合、造孔材として、上述の有機バインダに用いられる高分子からなる粒子の他に、澱粉、籾殻等の天然の有機性粒子、分子量１０００以下のパラフィン等の炭化水素からなる粒子、分子量１０００以下の有機エステルからなる粒子等を挙げることができる。これらが燃焼によって分解されて、メチルアルコール、アセトアルデヒド、蟻酸メチル、二酸化炭素、一酸化炭素、水、タール等の有機物分解ガスが発生する。

図２に、有機物として、８０℃で十分に乾燥させたポリビニルアルコールを、３種類の気流中で５℃／分の速度で加熱したときの、温度と重量変化の関係を示すとともに、図３に、そのときの温度と発熱量との関係を示す。

図３から、酸素濃度が２０％のとき（窒素８０％＋酸素２０％のとき）には発熱量が９５であったのに対し、酸素濃度が１０％のとき（窒素９０％＋酸素１０％のとき）には発熱量が３２に抑えられることがわかる。さらに酸素濃度０％のとき（窒素１００％のとき）には発熱量が１９程度に抑えられることがわかる。これをベースに、横軸を酸素濃度とし、縦軸を発熱量としたグラフを作成すると（図示せず）、酸素濃度１５％のときには、発熱量は４５、酸素濃度１％のときには、発熱量は２０に抑えられることがわかる。すなわち、酸素量１５％以下のときには、酸素量２０％の半分以下の発熱量に抑えられることとなり、有機物分解ガスがあまり燃焼せずに揮発していることがわかる。ここで、図２に示すように、酸素が全くない場合（窒素１００％のとき）には、４００℃をこえても８％程度の重量残存すなわち炭化した成分の残存が認められてはいるが、この後、温度が上がっていけばこれは焼失するものである。

このように構成することによって、炉における脱脂に要する時間を従来の１／２程度に短縮することができる。

本実施の形態に用いられる被脱脂物としては特に制限はないが、例えば、セラミック構造体を挙げることができる。セラミック材料の組成も、特に制限はなく、酸化物系のセラミック、例えば、アルミナからなるセラミック粉末に、有機物を１〜２０質量％含有させたものを挙げることができる。

本実施の形態（後述する第２の発明〜第４の発明の実施の形態の場合も同様）は、被脱脂物５が、多孔質体であり、被脱脂物５の見かけの体積に対する、脱脂後においても除去されずに被脱脂物５中に残存することになる不燃性及び／又は不揮発性の無機化合物の体積の割合［（脱脂後においても除去されずに被脱脂物中に残存することになる不燃性及び／又は不揮発性の無機化合物の体積の総和／被脱脂物の見かけの体積）×１００］が５〜６０％である場合に有効に、５〜４０％である場合にさらに有効に、５〜２０％である場合に特に有効に、その効果を発揮することになる。すなわち、被脱脂物５が多孔質体である場合、被脱脂物５中に有機バインダに加えて有機造孔材を含有し、通常の場合よりも有機物の含有量が増加することがあり、また、通常の場合よりも、熱拡散が小さく、かつガス拡散が大きくなり、脱脂中に被脱脂物５の内部に異常燃焼が起こり易いという事情があるとともに、被脱脂物５が多孔質体である場合、材料強度が低く、脱脂中に発生する応力に弱いという事情もあり、被脱脂物５が多孔質体である場合に最も有効にその効果を発揮することになる。なお、上述の、「不燃性及び／又は不揮発性の無機化合物」の中に、黒鉛、グラファイト等の炭素質材料は含まれず、また、「被脱脂物５の見かけの体積」の中に、被脱脂物５中に存在する小さな独立孔、連続孔、溝等の小空隙部の体積（容積）は含まれるが、最大内接球径が１０ｍｍ以上の大きな独立孔、連続孔、溝等の大空隙部の体積（容積）は含まれない。

本実施の形態に用いられる加熱手段１（第１の加熱手段１１及び第２の加熱手段１２）としては特に制限はないが、例えば、重油バーナー、ガスバーナー、電気ヒーター、リジェネバーナー等を挙げることができる。なお、第２の加熱手段１２は、上述の直接燃焼方式に白金等の酸化触媒を加えた触媒燃焼方式としてもよい。このように構成することによって、有機物分解ガスの燃焼除去を効率的に行うことができ、触媒を用いない場合（直接燃焼方式）と比べて、脱脂ガスの加熱温度を低く抑えることができる（脱脂ガスの種類にもよるが、一般的には、脱脂ガスの加熱温度を３００〜３５０℃とすることができる）。加熱手段１（第１の加熱手段１１及び第２の加熱手段１２）の設置個数は、それぞれ１つであっても複数であってもよい。

本実施の形態に用いられる処理ガス導入手段３としては特に制限はないが、例えば、第２の加熱手段１２と炉本体２とを連通させる気密配管３ａを好適例として挙げることができる。煉瓦、断熱材等を用いた煙道であってもよい。なお、処理ガス７（循環ガス７ａ）の循環は循環ブロワ３ｂによって行うことができる。

本実施の形態においては、第２の加熱手段１２と処理ガス導入手段３との間に、熱交換手段４、例えば、熱交換器をさらに備えたものとすることが好ましい。この場合、熱交換手段４を経由した処理ガス７は、処理ガス７よりも低温の熱交換ガス８となって、給気口２２に導入される。このように構成することによって、従来、単に外部に排出されていた脱脂ガス６から熱回収を行うことができ、蒸気ボイラー等への有効な再利用を図ることができる。また、熱交換手段４によって、給気口２２から炉本体の内部２０に導入される処理ガス７（循環ガス７ａ）の温度及び流量を制御することによって、炉本体の内部２０の雰囲気を制御することができる。

また、熱交換手段４の他の具体例として、処理ガス７を冷却するため、処理ガス７の流路内に水を噴霧等によって直接混入させる装置を挙げることができる。この装置を用いると、噴霧された水は水蒸気となり、処理ガスと混合されるので、温度を下げる（熱回収する）だけではなく、酸素濃度を低下させることもできる。

ここで、各種ガスの構成、酸素濃度及びガス温度について比較して説明する。脱脂ガス６（炉本体の内部２０に存在するガス組成及び雰囲気温度に近い）は、高濃度の有機物分解ガスを含み、低い酸素ガス濃度で、中位の温度である。処理ガス７は、有機物分解ガスを殆ど含まず、低い酸素ガス濃度で、高い温度である。熱交換ガス８は、有機物分解ガスを殆ど含まず、低い酸素ガス濃度で、低い温度である。具体的には、脱脂ガス６は、その組成が、有機物分解ガス１〜１５体積％、酸素ガス０．５〜１７体積％であり、その温度は、１００〜４００℃で、有機物除去のための脱脂の時間は従来の５０％となる。処理ガス７は、その組成が、酸素ガス０．５〜１７体積％で、第２の加熱手段（アフターバーナー）により加熱されたガスの温度は５００〜９００℃である。熱交換ガス８は、その組成が、酸素ガス０．５〜１７体積％で、その温度は、脱脂の最中の炉内温度＋１〜＋１００℃が好ましい。

本実施の形態の場合、処理ガス７（循環ガス７ａ）を循環させることによって、炉本体の内部２０における酸素ガス濃度を、０．５〜１７体積％の低濃度に維持することができる。

以下に、本実施の形態の炉の運転例について説明する。図１に示すように、断熱材から構成される炉本体の内部２０には、有機物を含む被脱脂物（セラミック成形体）５が設置されており、炉内の温度は、第１の加熱手段（バーナー）１１により加熱される。バーナー１１からの熱により炉本体２内の雰囲気は少しずつ上昇する。炉内温度が１００℃を超えた時点から、被脱脂物（セラミック成形体）５からは有機物分解ガスが発生し始める。この分解ガスを炉本体２の排気口２１から処理ガス導入手段（煙道）３を通じて第２の加熱手段（アフターバーナー）１２へ送り込み燃焼させる。燃焼により高温になった処理ガス７は熱交換手段（熱交換器）４に入り、その温度を炉内温度に近い温度まで冷却された熱交換ガス８として炉本体２に設置された給気口２２及び／又は第１の加熱手段（バーナー）１１を経由して送り込まれる。この場合、送り込む処理ガス７（熱交換ガス８）に加えて、又はそれに代えて、低酸素気体導入手段９によって、処理ガス７とは別系統の低酸素気体９ａが、炉本体の内部２０及び／又は第１の加熱手段（バーナー）１１を経由して送り込まれてもよい。なお、処理ガス７（熱交換ガス８、低酸素気体９ａ）を給気口２２及び第１の加熱手段（バーナー）１１の両方に送り込むのか、あるいはいずれか一方だけに送り込むのかについては、設計思想に応じ、切り替え等の操作によって、適宜、選択、制御ができるようにしておくことが好ましい。また、処理ガス導入手段３（処理ガス７、熱交換ガス８）及び低酸素気体導入手段９（低酸素気体９ａ）の両方を稼動させるのか、あるいはいずれか一方だけを稼動させるのかについても、設計思想に応じ、切り替え等の操作によって、適宜、選択、制御ができるようにしておくことが好ましい（例えば、循環ガス７ａの全体の風量を制御すること等）。

送り込む循環ガス７ａは、炉内で発生している有機物分解ガスを効率よく排気口２１を通じて排出することができるように、十分な風量を持ったものであることが好ましい。炉本体２の体積を１０とした場合には、循環ガス７ａの風量は毎分１〜１００の範囲が好ましく、毎分１０〜５０の範囲がさらに好ましい。風量が１未満であると有機物分解ガス６の排出に時間を要してしまい、１００を超えると、炉が大きな場合に、風量、温度等を維持するため、ブロワ、バーナー、熱交換器等が、大型、大容量のものであることが必要になり、効率的ではない。

本発明（第３の発明）の脱脂方法の一の実施の形態は、図１に示すように、加熱手段１と炉本体２とを備えた炉１０を用いて、炉本体の内部２０に収容した有機物を含有する被脱脂物５を加熱手段１によって加熱して脱脂し、次の焼成プロセスに移行する脱脂方法であって、炉として、炉本体２が、被脱脂物５の脱脂時に炉本体の内部２０で発生する高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガス６を外部に排出する排気口２１と、外部から有機物分解ガスの濃度を低減して有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる給気口２２とを有し、加熱手段１が、炉本体２に収容された被脱脂物５を加熱して脱脂することが可能な第１の加熱手段１１と、炉本体２の排気口２１から排出された脱脂ガス６を加熱して有機物分解ガスを除去するとともに低濃度の酸素ガスを含む処理ガス７に処理する第２の加熱手段１２とを有するものを用い、処理ガス７（循環ガス７ａ）を、第２の加熱手段１２から炉本体の内部２０に、濃度低減用気体として、給気口２２及び／又は第１の加熱手段１１を経由して導入する処理ガス導入手段３を備えたものを用い、処理ガス７（循環ガス７ａ）を、炉本体の内部２０、排気口２１、第２の加熱手段１２、処理ガス導入手段３、並びに給気口２２及び／又は第１の加熱手段１１を循環的に経由させることによって、炉本体の内部２０における有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、炉本体の内部２０における酸素ガス濃度を低濃度に維持して有機物分解ガスの異常燃焼による被脱脂物５へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、被脱脂物５を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能なことを特徴とする。

本実施の形態においては、図１に示す炉（第１の発明の炉）を好適に用いることができる。第１の発明の炉としてはガスバーナーを用いた形態を中心に説明したが、これと同様にガスバーナーを用いた炉であってもよく、また、十分な循環ガス量の供給と酸素濃度の制御とが行える場合には、電気炉を用いたものであってもよく、さらに、電気ヒーターとガスバーナーとの併用によるハイブリッド形式の炉を用いたものであってもよい（後述する第４の発明の実施の形態の場合も同様である）。

本実施の形態においては、第１の発明の炉の実施の形態における第１の加熱手段１１を稼動させることなく、処理ガス７（循環ガス７ａ）を、炉本体の内部２０、排気口２１、第２の加熱手段１２、処理ガス導入手段３、及び給気口２２を循環的に経由させることによって、被脱脂物５を脱脂してもよい。この場合、炉本体の内部の温度を、例えば、４００℃以下の範囲に維持するため、熱交換手段４や低酸素気体導入手段９を適宜稼動させることが好ましい。この場合、熱交換手段４としてボイラーを稼動させた場合、熱交換効率調整手段として、ボイラー容器内の水の水位を調整して、ボイラー出口のガス温度を制御し、炉本体の内部の温度を制御することが可能な装置を付帯させることが好ましい。このように構成することによって、後述する第４の発明の脱脂方法と同様な効果を発揮することができる。すなわち、脱脂を簡易かつ効率的に行うことができる。

図４は、本発明（第２の発明の炉及び第４の発明の脱脂方法）の一の実施の形態を模式的に示す説明図である。図４に示すように、本発明（第２の発明）の炉の一の実施の形態は、加熱手段と、内部２０に収容された有機物を含有する被脱脂物５を加熱手段によって加熱して脱脂することが可能な炉本体２とを備えた炉であって、炉本体２が、被脱脂物５の脱脂時に炉本体の内部２０で発生する高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガス６を外部に排出する排気口２１と、外部から有機物分解ガスの濃度を低減して有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる給気口２２とを有し、加熱手段が、炉本体２の排気口２１から排出された脱脂ガス６を加熱して有機物分解ガスを除去するとともに低濃度の酸素ガスを含む処理ガス７に処理する第３の加熱手段１３（この第３の加熱手段１３は、第１の発明の炉における第２の加熱手段１２と同様なものを用いることができる）のみからなり、処理ガス７（循環ガス７ａ）を、第３の加熱手段１３から炉本体の内部２０に、濃度低減用気体として、給気口２２を経由して導入する処理ガス導入手段３を備え、炉本体の内部２０、排気口２１、第３の加熱手段１３、処理ガス導入手段３、及び給気口２２を循環的に経由して、給気口２２から炉本体の内部２０に導入される処理ガス７（循環ガス７ａ）によって、炉本体の内部２０における有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、炉本体の内部２０における酸素ガス濃度を低濃度に維持して有機物分解ガスの異常燃焼による被脱脂物５へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、被脱脂物５を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能なことを特徴とするものである。

図４から明らかなように、本実施の形態（第２の発明の炉の実施の形態）の、第１の発明の炉の実施の形態との相違は、本実施の形態には、図１に示す第１の発明の炉の実施の形態における第１の加熱手段１１が設置されておらず、炉本体の温度が、第３の加熱手段１３、熱交換手段４、低酸素気体導入手段９等によって制御される点だけである。それ以外は、第１の発明の炉の実施の形態と同様に構成することができる。このように構成することによって、脱脂を簡易かつ効率的に行うことができる。

本発明（第４の発明）の脱脂方法の一の実施の形態は、図４に示すように、加熱手段と炉本体２とを備えた炉を用いて、炉本体２の内部に収容した有機物を含有する被脱脂物を加熱手段によって加熱して脱脂し、次の焼成プロセスに移行する脱脂方法であって、炉として、炉本体２が、被脱脂物５の脱脂時に炉本体２の内部２０で発生する高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガス６を外部に排出する排気口２１と、外部から有機物分解ガスの濃度を低減して有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる給気口２２とを有し、加熱手段が、炉本体２の排気口２１から排出された脱脂ガス６を加熱して有機物分解ガスを除去するとともに低濃度の酸素ガスを含む処理ガス７に処理する第３の加熱手段１３のみを用い、処理ガス７（循環ガス７ａ）を、第３の加熱手段１３から炉本体の内部２０に、濃度低減用気体として、給気口２２を経由して導入する処理ガス導入手段３を備えたものを用い、処理ガスを、炉本体の内部２０、排気口２１、第３の加熱手段１３、処理ガス導入手段３、及び給気口２２を循環的に経由させることによって、炉本体の内部２０における有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、炉本体の内部２０における酸素ガス濃度を低濃度に維持して有機物分解ガスの異常燃焼による被脱脂物５へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、被脱脂物５を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能なことを特徴とするものである。

図４から明らかなように、本実施の形態（第４の発明の脱脂方法の実施の形態）の、第３の発明の脱脂方法の実施の形態との相違は、本実施の形態の場合は、炉として、図１に示す第３の発明の脱脂方法に用いられる第１の加熱手段１１が設置された炉とは異なる炉（加熱手段１１は設置されていない炉）を用い、炉本体の温度を、第３の加熱手段１３、熱交換手段４、低酸素気体導入手段９等によって制御する点だけである。それ以外は、第３の発明の脱脂方法の実施の形態と同様に構成することができる。このように構成することによって、脱脂を簡易かつ効率的に行うことができる。

本発明（第１〜第２の発明の炉及び第３〜第４の発明の脱脂方法）の実施の形態において、脱脂温度（脱脂完了温度）は、有機物の種類、被脱脂物（成形体）の形状、密度等によって、適宜、最適な値（例えば、３５０〜５００℃）に制御されることが好ましい。また、脱脂の後に必要に応じて行われる焼成における焼成温度も、同様に、例えば、１２００〜２０００℃に制御されることが好ましい。

以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

図５に示すように、本実施例における炉１０としては、容積が０．５ｍ³の炉本体２；加熱手段としての、燃焼容量が１００ｋＷの第１の加熱手段（炉バーナー）１１、燃焼容量が５０ｋＷの第２の加熱手段（アフターバーナー）１２；処理ガス導入手段としての、気密配管３ａ、循環ブロワ３ｂ、ダンパー３ｃ；熱交換手段としての、交換熱量が２５ｋＷで、水量が１Ｌ／分のボイラー４ａ（これの付帯装置としての熱交換効率調整手段４ｃ）、水噴霧量が０．５Ｌ／分の水噴霧器４ｂ；及び低酸素気体導入手段としての、窒素ガス導入手段９ｂ（窒素ガス９ｃ）を備えた構成のものを用いた。なお、図５において、符号１１ａは炉バーナーの循環ガス給気口、１１ｂは炉バーナー用燃料、１１ｃは炉バーナー用空気、１２ａはアフターバーナー燃焼室、１２ｂはアフターバーナー用燃料、１２ｃはアフターバーナー用空気、５は被脱脂物、６は脱脂ガス、７は処理ガス、７ａは循環ガス、７ｂは排気ガス、２１は排気口、２２は給気口をそれぞれ示す。

なお、有機バインダとして、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースをそれぞれ２重量パーセント、合計１０質量％、及び造孔材として、澱粉を１０質量％含有するアルミナ粉末スラリーを作製し、これを、乾燥・造粒したのち、直径が５０ｍｍ、高さが１００ｍｍで、脱脂後においても除去されずに被脱脂物中に残存することになる不燃性及び／又は不揮発性の無機化合物の体積の割合が約５０％の多孔質成形体の５５体を用いた。

（実施例１）
被脱脂物５としての成形体のうちの５体を上述の炉１０に収納し、炉１０を構成する要素（装置）のうち、表１に示すように、実際に稼動させた装置（稼動装置）として、加熱手段としての、燃焼容量が１００ｋＷの第１の加熱手段（炉バーナー）１１、燃焼容量が５０ｋＷの第２の加熱手段（アフターバーナー）１２、熱交換手段としての、交換熱量が２５ｋＷで、水量が１Ｌ／分のボイラー４ａ（これの付帯装置としての熱交換効率調整手段４ｃ）を用い、循環ガス７ａを循環させて運転した。なお、表１において、稼動させた装置は○、稼動させなかった装置は×で示した。熱交換手段については稼動させた場合はその種類をも併記して示した。また、表２に示すように、加熱条件として、炉の温度が２００℃における風量が、炉バーナー用空気０．５Ｎｍ³／分、並びに循環ガス１．０Ｎｍ³／分、酸素濃度が１０体積％、昇温速度が２０℃／時間、５００℃までの加熱時間が２５時間の条件で加熱し、脱脂物の５体を得た。この場合、クラック等の発生は見られなかった。

（実施例２〜８）
実施例１において、稼動装置を表１に示すものに、また、加熱条件を表２に示すものに変えたこと以外は、実施例１と同様にして脱脂物の５体を得た。この場合、クラック等の発生は見られなかった。なお、実施例６においては、稼動装置として、窒素ガス導入手段９ｂ（窒素ガス９ｃ）を追加して運転した。また、実施例７においては、ボイラー４ａに加えて熱交換効率調整手段４ｃを稼動させ、炉の温度を熱交換効率調整手段４ｃによって制御した。この熱交換効率調整手段４ｃは、ボイラー４ａ内の水の水位を調整することで、ボイラー４ａの出口のガス温度を制御することができる。また、実施例８においては、熱交換手段として、ボイラー４ａに代えて、水噴霧器４ｂを稼動させて運転した。また、実施例７においては、第１の加熱手段（炉バーナー）１１を稼動させることなく運転したが、炉として、第１の加熱手段（炉バーナー）１１を備えていないもの（図４に示す第２の発明の炉の実施の形態参照）を用いて、実施例７と同様の条件で運転してもよい。

（比較例１〜３）
実施例１において、稼動装置を表１に示すものに、また、加熱条件を表２に示すものに変えたこと以外は、実施例１と同様にして脱脂物の５体を得た。すなわち、比較例１〜３においては、循環ガス７ａを循環させることなく、また、熱交換手段（ボイラー４ａ）及び低酸素気体導入手段（窒素ガス導入手段９ｂ）を稼動させずに運転した。この場合、比較例１の場合に４体が、また、比較例２の場合に３体が、爆発したように粉々になる破壊を起こし、残りの１体（２体）は中央部分から大きく２つに割れていた。なお、比較例３の場合は、低温領域を長時間掛けて脱脂した（昇温速度を５℃／時間、５００℃までの加熱時間を９５時間とした）ため、クラック等の発生は見られなかったが効率的ではなかった。

本発明の炉及び脱脂方法は、各種セラミック製品の製造、特に、有機物を含有するセラミック材料を用いたセラミック製品の製造に好適に利用される。

Claims

加熱手段と、内部に収容された有機物を含有する被脱脂物を前記加熱手段によって加熱して、脱脂することが可能な炉本体とを備えた炉であって、
前記炉本体が、前記被脱脂物の脱脂時に炉本体の内部で発生する高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガスを外部に排出する排気口と、外部から前記有機物分解ガスの濃度を低減して前記有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる給気口とを有し、
前記加熱手段が、前記炉本体に収容された前記被脱脂物を加熱して脱脂することが可能な第１の加熱手段と、前記炉本体の前記排気口から排出された前記脱脂ガスを加熱して前記有機物分解ガスを除去するとともに低濃度の前記酸素ガスを含む処理ガスに処理する第２の加熱手段とを有し、
前記処理ガスを、前記第２の加熱手段から前記炉本体の内部に、前記濃度低減用気体として、前記給気口及び／又は前記第１の加熱手段を経由して導入する処理ガス導入手段を備え、
前記炉本体の内部、前記排気口、前記第２の加熱手段、前記処理ガス導入手段、並びに前記給気口及び／又は前記第１の加熱手段を循環的に経由して、前記給気口及び／又は前記第１の加熱手段から前記炉本体の内部に導入される前記処理ガスによって、前記炉本体の内部における前記有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度を低濃度に維持して前記有機物分解ガスの異常燃焼による前記被脱脂物へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、前記被脱脂物を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能な炉。
加熱手段と、内部に収容された有機物を含有する被脱脂物を前記加熱手段によって加熱して脱脂することが可能な炉本体とを備えた炉であって、
前記炉本体が、前記被脱脂物の脱脂時に炉本体の内部で発生する高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガスを外部に排出する排気口と、外部から前記有機物分解ガスの濃度を低減して前記有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる給気口とを有し、
前記加熱手段が、前記炉本体の前記排気口から排出された前記脱脂ガスを加熱して前記有機物分解ガスを除去するとともに低濃度の前記酸素ガスを含む処理ガスに処理する第３の加熱手段のみからなり、
前記処理ガスを、前記第３の加熱手段から前記炉本体の内部に、前記濃度低減用気体として、前記給気口を経由して導入する処理ガス導入手段を備え、
前記炉本体の内部、前記排気口、前記第３の加熱手段、前記処理ガス導入手段、及び前記給気口を循環的に経由して、前記給気口から前記炉本体の内部に導入される前記処理ガスによって、前記炉本体の内部における前記有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度を低濃度に維持して前記有機物分解ガスの異常燃焼による前記被脱脂物へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、前記被脱脂物を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能な炉。
前記処理ガス導入手段に加えて、又は前記処理ガス導入手段に代えて、前記処理ガスとは別系統の低酸素気体を前記炉本体の内部に導入することが可能な低酸素気体導入手段をさらに備えた請求項１又は２に記載の炉。
前記有機物が、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、澱粉、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリビニルブチラール、エチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、グリセリン、ポリエチレングリコール及びジブチルフタレートからなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の炉。
前記処理ガスによって、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度が、０．５〜１７体積％の低濃度に維持される請求項１〜４のいずれかに記載の炉。
前記第１〜第３の加熱手段が、ガスバーナーである請求項１〜５のいずれかに記載の炉。
前記処理ガス導入手段が、前記第２又は第３の加熱手段と前記炉本体とを連通させる気密配管を有するものである請求項１〜６のいずれかに記載の炉。
前記第２又は第３の加熱手段と前記処理ガス導入手段及び／又は前記低酸素気体導入手段との間に、熱交換手段をさらに備えた請求項１〜７のいずれかに記載の炉。
前記被脱脂物が、多孔質体であり、前記被脱脂物の見かけの体積に対する、脱脂後においても除去されずに前記被脱脂物中に残存することになる不燃性及び／又は不揮発性の無機化合物の体積の割合［（脱脂後においても除去されずに被脱脂物中に残存することになる不燃性及び／又は不揮発性の無機化合物の体積の総和／被脱脂物の見かけの体積）×１００］が５〜６０％である請求項１〜８のいずれかに記載の炉。
加熱手段と炉本体とを備えた炉を用いて、前記炉本体の内部に収容した有機物を含有する被脱脂物を前記加熱手段によって加熱して脱脂し、次の焼成プロセスに移行する脱脂方法であって、
前記炉として、前記炉本体が、前記被脱脂物の脱脂時に炉本体の内部で発生する高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガスを外部に排出する排気口と、外部から前記有機物分解ガスの濃度を低減して前記有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる給気口とを有し、前記加熱手段が、前記炉本体に収容された前記被脱脂物を加熱して脱脂することが可能な第１の加熱手段と、前記炉本体の前記排気口から排出された前記脱脂ガスを加熱して前記有機物分解ガスを除去するとともに低濃度の前記酸素ガスを含む処理ガスに処理する第２の加熱手段とを有するものを用い、前記処理ガスを、前記第２の加熱手段から前記炉本体の内部に、前記濃度低減用気体として、前記給気口及び／又は前記第１の加熱手段を経由して導入する処理ガス導入手段を備えたものを用い、
前記処理ガスを、前記炉本体の内部、前記排気口、前記第２の加熱手段、前記処理ガス導入手段、並びに給気口及び／又は前記第１の加熱手段を循環的に経由させることによって、前記炉本体の内部における前記有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度を低濃度に維持して前記有機物分解ガスの異常燃焼による前記被脱脂物へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、前記被脱脂物を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能な脱脂方法。
前記第１の加熱手段を稼動させることなく、前記処理ガスを、前記炉本体の内部、前記排気口、前記第２の加熱手段、前記処理ガス導入手段、及び給気口を循環的に経由させる請求項１０に記載の脱脂方法。
加熱手段と炉本体とを備えた炉を用いて、前記炉本体の内部に収容した有機物を含有する被脱脂物を前記加熱手段によって加熱して脱脂し、次の焼成プロセスに移行する脱脂方法であって、
前記炉として、前記炉本体が、前記被脱脂物の脱脂時に炉本体の内部で発生する高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガスを外部に排出する排気口と、外部から前記有機物分解ガスの濃度を低減して前記有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる給気口とを有し、前記加熱手段が、前記炉本体の前記排気口から排出された前記脱脂ガスを加熱して前記有機物分解ガスを除去するとともに低濃度の前記酸素ガスを含む処理ガスに処理する第３の加熱手段のみを用い、前記処理ガスを、前記第３の加熱手段から前記炉本体の内部に、前記濃度低減用気体として、前記給気口を経由して導入する処理ガス導入手段を備えたものを用い、
前記処理ガスを、前記炉本体の内部、前記排気口、前記第３の加熱手段、前記処理ガス導入手段、及び前記給気口を循環的に経由させることによって、前記炉本体の内部における前記有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度を低濃度に維持して前記有機物分解ガスの異常燃焼による前記被脱脂物へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、前記被脱脂物を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能な脱脂方法。
前記炉として、前記処理ガス導入手段に加えて、又は前記処理ガス導入手段に代えて、前記処理ガスとは別系統の低酸素気体を前記炉本体の内部に導入することが可能な低酸素気体導入手段をさらに備えたものを用いる請求項１０〜１２のいずれかに記載の脱脂方法。
前記有機物として、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、澱粉、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリビニルブチラール、エチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、グリセリン、ポリエチレングリコール及びジブチルフタレートからなる群から選ばれる少なくとも一種を含有するものを用いる請求項１０〜１３のいずれかに記載の脱脂方法。
前記処理ガスによって、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度を、０．５〜１７体積％の低濃度に維持する請求項１０〜１４のいずれかに記載の脱脂方法。
前記第１〜第３の加熱手段として、ガスバーナーを用いる請求項１０〜１５のいずれかに記載の脱脂方法。
前記処理ガス導入手段として、前記第２又は第３の加熱手段と前記炉本体とを連通させる気密配管を有するものを用いる請求項１０〜１６のいずれかに記載の脱脂方法。
前記炉として、前記第２又は第３の加熱手段と前記処理ガス導入手段及び／又は前記低酸素気体導入手段との間に、熱交換手段及び／又は触媒手段をさらに備えたものを用いる請求項１０〜１７のいずれかに記載の脱脂方法。
前記被脱脂物として、多孔質体であり、前記被脱脂物の見かけの体積に対する、脱脂後においても除去されずに前記被脱脂物中に残存することになる不燃性及び／又は不揮発性の無機化合物の体積の割合［（脱脂後においても除去されずに被脱脂物中に残存することになる不燃性及び／又は不揮発性の無機化合物の体積の総和／被脱脂物の見かけの体積）×１００］が５〜６０％であるものを用いる請求項１０〜１８のいずれかに記載の脱脂方法。