JP5874973B2

JP5874973B2 - 碍管の乾燥方法

Info

Publication number: JP5874973B2
Application number: JP2012061466A
Authority: JP
Inventors: 大野　肇; 肇大野; 小山　誠; 誠小山; 義行森
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2032-03-19
Also published as: JP2013193904A

Description

本発明は、特にＵＨＶ笠に代表される複雑形状の笠を備えた大型の碍管の乾燥に適した碍管の乾燥方法に関するものである。

碍管の乾燥方法に関し、碍管の内側から高温の主赤外線ヒーターで加熱するとともに、複雑形状の笠部は碍管の内部からの熱伝導および低温の補助ヒーターで穏やかな加熱を行うことにより、複雑形状部位の温度分布を均一にして、不均一な温度分布に起因する笠部のクラック発生を回避しつつ短時間で乾燥を行う技術が開示されている（特許文献１）。

しかし、碍管の笠部下面に多数の深ヒダを有するＵＨＶ笠等、複雑形状の笠を備えた大型の碍管では、複雑形状の笠部の単位体積当たりの表面積が非常に大きく、乾燥速度が速くなる一方、外径が大きく肉厚の胴部は乾燥に時間がかかるため、従来、通電加熱以外の方法で乾燥するのが困難である。したがって、このような複雑形状の笠を備えた大型の碍管と、他の碍管とは別々の乾燥手法を取らざるを得ず、乾燥設備を複数設けることが必要となり好ましくないという問題があった。

更に、同一の乾燥室内に様々なサイズや形状の碍管を収納して同時に乾燥を行う場合には、乾燥時間を最も要するものに合わせて乾燥時間が設定されており、乾燥効率の面から好ましくないという問題があった。

また、複雑形状の笠部と肉厚の胴部との水分差が所定値以上となると、笠部にクラックが発生するが、乾燥室内の雰囲気制御を行わない場合、笠部と胴部との水分差を積極的に制御することができず、クラックの発生が成り行き任せになる問題があった。

特許第２９４２２３５号公報

本発明の目的は前記の問題を解決し、様々な形状やサイズの碍管を同一の乾燥設備を用いて同時に、かつクラック発生を回避しつつ高速で効率よく乾燥することができる技術を提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明の碍管の乾燥方法は、少なくとも下ヒダ付き笠または最大肉厚５０ｍｍ以上の胴部を持つ碍管の乾燥方法であって、胴部内に碍管の軸線方向に延びる赤外線ヒーターを配置した碍管を、湿度７０〜９７％かつ温度３５〜４５℃に制御した乾燥室内に収納し、外面からの調湿乾燥と内面からの赤外線加熱乾燥とを少なくとも２日間併用して製品水分が８％以下となるまで恒率乾燥を行い、その後、乾燥室内を湿度０〜５％かつ温度９０〜１５０℃へと制御して減率乾燥を行うことを特徴とするものである。なお、碍管の肉厚は、上下方向で一様でなく、中には碍管胴部の一部を厚くしたコブ付き碍管等があるが、本発明における「最大肉厚５０ｍｍ以上の胴部を持つ碍管」とはこのような肉厚の不均一な碍管も含めて、碍管胴部の最大肉厚が５０ｍｍ以上のものを意味するものとする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の碍管の乾燥方法において、碍管が胴部と笠部を有する場合、胴部と笠部の水分差を３％以下に保ちながら恒率乾燥を行うことを特徴とするものである。

従来、少なくとも下ヒダ付き笠または最大肉厚５０ｍｍ以上を持つ碍管は、簡易な笠形状や５０ｍｍ以下の肉厚を持つ碍管に比べて乾燥時間が多くかかっていた。また、下ヒダ付き笠と最大肉厚５０ｍｍ以上を共に持つ碍管は、通電加熱乾燥以外の方法で乾燥するのが困難であった。これに対し、本発明では、少なくとも下ヒダ付き笠または最大肉厚５０ｍｍ以上を持つ碍管の乾燥を、胴部内に碍管の軸線方向に延びる赤外線ヒーターを配置した碍管を、湿度７０〜９７％かつ温度３５〜４５℃に制御した乾燥室内に収納し、外面からの調湿乾燥と内面からの赤外線加熱乾燥とを併用して恒率乾燥を行い、その後、乾燥室内を湿度０〜５％かつ温度９０〜１５０℃へと制御して減率乾燥を行う構成により、下ヒダ付き笠と最大肉厚５０ｍｍ以上を共に持つ碍管を通電乾燥によらず乾燥可能とするとともに、少なくとも下ヒダ付き笠または最大肉厚５０ｍｍ以上を持つ碍管の乾燥時間を、簡易な笠形状や肉厚５０ｍｍ以下の碍管の乾燥時間と同等レベルまで短縮可能としている。

具体的には、本発明は、前記構成のうち、内面から赤外線加熱乾燥を行う構成によって、碍管の胴部内側からエネルギーを与えながら最大肉厚５０ｍｍ以上を持つ胴部の乾燥を促進している。一方、碍管の笠部が複雑形状を有する場合、単位体積当たりの表面積が非常に大きく、乾燥速度が速くなる傾向があり、乾燥室内の雰囲気制御を行わない場合、前記赤外線加熱乾燥によって胴部の乾燥を促進した場合であっても、温度・湿度・風速の各条件によっては胴部の乾燥が笠部の乾燥に追いつかず、胴部と笠部との水分差が所定値以上となって笠部にクラックが発生する可能性がある。これに対し、本発明では、外面からは、雰囲気制御下での調湿乾燥を行う構成によって、笠部の乾燥速度を、胴部との水分差が常に所定値以下をなるように制御して、笠部と胴部との水分差に起因したクラック発生を確実に抑制可能としている。

したがって、本発明によれば、様々な形状やサイズの碍管を、同一の乾燥設備を用いて同時に、かつ、クラック発生を回避しつつ高速で効率よく乾燥することができる。

なお、笠部と胴部との水分差に起因したクラック発生は、乾燥工程のうち初期の恒率乾燥で生じるため、恒率乾燥から減率乾燥に移行した段階で、乾燥室内の湿度を低下させるとともに温度を上昇させて熱風乾燥に切換え、乾燥速度の促進を図ることが好ましい。

下ヒダ付き笠部分と胴部との水分差に起因したクラック発生を回避するためには、下ヒダ付き笠部分と胴部との水分差は、３％以下に保ちながら恒率乾燥を行うことが好ましい。

下ヒダ付き笠と最大肉厚５０ｍｍ以上の胴部を持つ碍管の断面図である。乾燥室内に収納された碍管の説明図である。碍管の胴部内に配置された赤外線ヒーターの説明図である。製品内径（Ｄ）と赤外線ヒーター温度（Ｔ）の関係を示すグラフである。実施例と比較例を示すグラフである。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。本発明の碍管の乾燥方法は、少なくとも下ヒダ付き笠または最大肉厚５０ｍｍ以上を持つ碍管の乾燥方法である。以下、本実施形態では、図１に示すような、下ヒダ付き笠１と最大肉厚５０ｍｍ以上の胴部２を持つ碍管３の乾燥方法として以下説明を行う。

本実施形態では、図２に示すように、胴部内に碍管の軸線方向に延びる赤外線ヒーター４を配置した碍管３を乾燥室内５に収納して乾燥が行われる。

乾燥室内５の雰囲気は、製品の収縮を伴う恒率乾燥が行われる前半では、調湿乾燥に適した湿度および温度（湿度７０〜９７％かつ温度３５〜４５℃）に制御され、製品の収縮を伴わない減率乾燥が行われる後半では、熱風乾燥に適した湿度および温度（湿度０〜５％かつ温度９０〜１５０℃）に制御される。

恒率乾燥工程では、外面からの調湿乾燥と内面からの赤外線加熱乾燥とを併用して乾燥が行われる。赤外線加熱乾燥を併用することによって、図３に示すように、碍管３の胴部２内側からエネルギーが与えられ、胴部２の乾燥が促進される。赤外線ヒーター温度（Ｔ）における赤外線ヒーターから放出される全エネルギー（Ｅ）は、Ｅ∝Ｔ^４、赤外線ヒーター４から胴部２内側の単位面積当たりに与えられるエネルギー（Ｉ）は、Ｉ∝Ｔ^４/Ｄで表され、Ｉを一定とすると、製品内径（Ｄ）と赤外線ヒーター温度（Ｔ）は、Ｔ∝Ｄ^１/４となるため、赤外線ヒーター４の温度は、図４に示すグラフに従って設定することができる。

内面からの赤外線加熱乾燥は、恒率乾燥工程の前工程に亘って併用する必要はないが、少なくとも、恒率乾燥日数として予定する日数で恒率乾燥が完了しているように、乾燥開始から２日程度は併用するものとする。

なお、元来、下ヒダ付き笠１は、単位体積当たりの表面積が非常に大きく、乾燥速度が速くなる傾向があり、恒率乾燥の工程において、下ヒダ付き笠部分と胴部との水分差が所定値以上となった場合には、笠部にクラックが発生する危険性が高いため、恒率乾燥の全工程において、外面からの調湿乾燥と内面からの赤外線加熱乾燥とを適宜制御し、下ヒダ付き笠部分と胴部との水分差が所定値以下となるように制御する必要がある。

下ヒダ付き笠部分と胴部との水分差に起因したクラック発生は、乾燥工程のうち初期の恒率乾燥で生じるため、恒率乾燥から減率乾燥に移行した段階で、乾燥室内の湿度を低下させるとともに温度を上昇させて熱風乾燥に切換え、乾燥速度の促進を図ることが好ましい。

図５には、外径φ１０００ｍｍ、肉厚５３ｍｍの胴部と、段違いの笠から構成されているいわゆる「段違笠」形状の笠部を有する碍管を本発明の方法で乾燥（製品水分を１５％から１％に低減）した実施例（赤外線ヒーター温度：４００℃の場合と５００℃の場合）と、赤外線加熱を併用せずにその他は同一条件として乾燥した比較例について、乾燥日数と製品水分との関係を示すグラフを示している。

図５中「目標」ラインとは、同一の乾燥炉内で簡易な笠形状や肉厚５０ｍｍ以下の碍管の乾燥を行った場合に推定されるラインである。

本製品の場合、製品水分８％までは、乾燥時に製品の収縮を伴う恒率乾燥、その後は、乾燥時に製品の収縮を伴わない減率乾燥となる。笠部と胴部との水分差に起因したクラック発生は、乾燥工程のうち初期の恒率乾燥で生じるため、実施例および比較例のいずれにおいても、製品水分８％までは、笠部分と胴部との水分差を３％以下に維持されるように乾燥室内を湿度７０〜９７％かつ温度３５〜４５℃に雰囲気制御しながら調湿乾燥を行い、その後恒率乾燥から減率乾燥に移行した段階で、乾燥室内の湿度を０〜５％まで低下させるとともに温度を９０〜１５０℃まで上昇させて熱風乾燥に切換え、乾燥速度の促進を図っている。

比較例の場合、調湿乾燥によって製品水分を８％まで低下させるのに７日要するため、この碍管を、「目標」ラインで乾燥が進行する他の碍管と、同一の乾燥炉内で同時に乾燥する場合、「目標」ラインで乾燥が進行する他の碍管は、本来４日で製品水分が８％まで低下するにもかかわらず、乾燥炉内は７日経過するまで、調湿乾燥の雰囲気下に維持せねばならず、本来の乾燥日数（６日）では乾燥を終えることができず、非効率である。

一方、実施例のうち、４００℃の赤外線ヒーターを２日目まで併用した場合及び５００℃の赤外線ヒーターを２日目まで併用した場合の何れも、調湿乾燥によって製品水分を８％まで低下させるのに要する期間が４日未満に低減されているため、「目標」ラインで乾燥が進行する他の碍管と、同一の乾燥炉内で同時に乾燥する場合であっても、乾燥炉内を調湿乾燥の雰囲気下に維持すべき必要日数を４日に低減し乾燥効率を改善することができる。

１下ヒダ付き笠
２胴部
３碍管
４赤外線ヒーター
５乾燥室内

Claims

少なくとも下ヒダ付き笠または最大肉厚５０ｍｍ以上の胴部を持つ碍管の乾燥方法であって、胴部内に碍管の軸線方向に延びる赤外線ヒーターを配置した碍管を、湿度７０〜９７％かつ温度３５〜４５℃に制御した乾燥室内に収納し、外面からの調湿乾燥と内面からの赤外線加熱乾燥とを少なくとも２日間併用して製品水分が８％以下となるまで恒率乾燥を行い、その後、乾燥室内を湿度０〜５％かつ温度９０〜１５０℃へと制御して減率乾燥を行うことを特徴とする碍管の乾燥方法。
胴部と笠部の水分差を３％以下に保ちながら恒率乾燥を行うことを特徴とする請求項１記載の碍管の乾燥方法。