JP6243389B2 - Heating furnace and heating method - Google Patents

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本発明は、加熱炉及び加熱方法に関する。   The present invention relates to a heating furnace and a heating method.

倒炎式ガス炉を基本構造としてマイクロ波加熱を併用したマイクロ波ガス複合炉による焼成方法が陶磁器を対象に実用化されている(例えば、特許文献1参照)。この方法により、倒炎式ガス炉で焼成した場合と比較して、焼成工程の短時間化と省エネルギー化を図ることができる。   A firing method using a microwave gas complex furnace using an inflammable gas furnace as a basic structure and combined with microwave heating has been put into practical use for ceramics (see, for example, Patent Document 1). By this method, the firing process can be shortened and energy can be saved as compared with the case where the firing is performed in the flame type gas furnace.

特開2003−246679号公報JP 2003-246679 A

しかしながら、上記従来のマイクロ波ガス複合炉は、セラミックス電子部品の焼成には適していない。   However, the conventional microwave gas composite furnace is not suitable for firing ceramic electronic parts.

陶磁器は外観の仕上がりによって製品の良否が判定されるが、セラミックス電子部品は、外観の仕上がりだけでなく、電気性能などの厳密な規格を満足する必要がある。従来のマイクロ波ガス複合炉で焼成すると、炉本体内の配置位置によって、セラミックス電子部品の電気特性に大きなバラツキが生じる。これは、炉本体内の温度分布が不均一であるため、焼成後の微細構造が不均一となったためであると考えられる。   The quality of products is judged by the appearance of ceramics, but ceramic electronic parts must satisfy not only the appearance but also strict standards such as electrical performance. When firing in a conventional microwave gas composite furnace, the electrical characteristics of the ceramic electronic component vary greatly depending on the arrangement position in the furnace body. This is considered to be because the temperature distribution in the furnace body is non-uniform, and the fine structure after firing is non-uniform.

本発明は、以上の点に鑑み、炉本体内温度均一性の向上を図ることが可能な加熱炉及び加熱方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the heating furnace and the heating method which can aim at the improvement of the temperature uniformity in a furnace main body in view of the above point.

本発明の加熱炉は、被加熱物が中央部に配置される炉本体と、前記炉本体の内壁面と前記炉本体の中央部との間に設置される障壁と、前記炉本体の内壁面と前記障壁との間において、前記炉本体の炉床から上部に向う火炎を形成するガスバーナと、前記炉本体内のガスを前記炉床側から外部に排出する排出口と、前記炉本体内にマイクロ波を照射するマイクロ波発振器と、前記炉本体内の温度より低温のガスを前記障壁で取り囲まれた空間に上方から供給する低温ガス供給装置とを備えることを特徴とする。   The heating furnace of the present invention includes a furnace main body in which an object to be heated is disposed at a central portion, a barrier installed between an inner wall surface of the furnace main body and a central portion of the furnace main body, and an inner wall surface of the furnace main body. And a gas burner that forms a flame upward from the hearth of the furnace body, a discharge port for discharging the gas in the furnace body from the furnace floor side to the outside, and the furnace body A microwave oscillator for irradiating microwaves, and a low-temperature gas supply device for supplying a gas having a temperature lower than the temperature in the furnace body from above into a space surrounded by the barrier.

本発明の加熱炉は、倒炎式ガス炉にマイクロ波発振器を併用したマイクロ波ガス複合炉において、障壁で取り囲まれ、被加熱物が配置される空間に、炉本体内の温度より低温のガスを上方から供給する低温ガス供給装置を追加した構成である。   The heating furnace of the present invention is a microwave gas complex furnace using a microwave oscillator combined with a flame retardant gas furnace, and a gas surrounded by a barrier and having a temperature lower than the temperature in the furnace body in a space where an object to be heated is disposed. It is the structure which added the low-temperature gas supply apparatus which supplies this from the upper direction.

従来のマイクロ波ガス複合炉においては、倒炎式ガス炉の性質上、炉本体内において、上方から下方に向って温度が下降する。しかし、低温ガス供給装置によって、障壁で取り囲まれた空間に当該空間の温度より低温のガスを上方から供給するので、当該空間の上下方向における温度の均一性の向上を図ることが可能となる。これにより、被加熱物の配置に拘わらず、均一な温度で焼成することができ、焼成物の特性のバラツキの解消を図ることが可能となる。   In the conventional microwave gas complex furnace, the temperature is lowered from the upper side to the lower side in the furnace body due to the nature of the flame retardant gas furnace. However, since the low-temperature gas supply device supplies a gas having a temperature lower than the temperature of the space from above to the space surrounded by the barrier, it is possible to improve the temperature uniformity in the vertical direction of the space. Thereby, regardless of the arrangement of the object to be heated, it can be fired at a uniform temperature, and variations in the characteristics of the fired product can be eliminated.

なお、例えば、加熱炉内に複数個の匣鉢を積み重ね、各匣鉢に被加熱物を配置する場合、匣鉢の炉内壁側の側壁が連なって障壁となる。このように、障壁は、単一の壁からなるものでなくても、複数の壁が連なってなるものであってもよい。   In addition, for example, when a plurality of mortars are stacked in a heating furnace, and an object to be heated is arranged in each mortar, the side walls on the furnace inner wall side of the mortars serve as a barrier. Thus, the barrier may not be formed of a single wall but may be formed of a plurality of walls.

本発明の加熱炉において、前記ガスバーナ又は前記マイクロ波発振器の少なくとも何れかは、前記炉本体の中心の垂直軸を含む垂直面に対して面対称、又は前記炉本体の中心の垂直軸に対して回転対称に配置されることが好ましい。   In the heating furnace of the present invention, at least one of the gas burner and the microwave oscillator is plane-symmetric with respect to a vertical plane including a vertical axis at the center of the furnace body, or with respect to a vertical axis at the center of the furnace body. It is preferable to arrange them rotationally symmetrical.

例えば、ガスバーナ又はマイクロ波発振器の少なくとも何れかを、炉本体の中心の垂直軸を含む左右方向の垂直面に対して、左右対称に配置してもよい。又は、ガスバーナ又はマイクロ波発振器の少なくとも何れかを、炉本体の中心の垂直軸に対して、回転対称に、複数個、均等に配置してもよい。   For example, at least one of the gas burner and the microwave oscillator may be arranged symmetrically with respect to a vertical plane in the horizontal direction including the vertical axis at the center of the furnace body. Alternatively, a plurality of gas burners and / or microwave oscillators may be equally arranged in rotational symmetry with respect to the vertical axis at the center of the furnace body.

この場合、障壁で取り囲まれた空間において、上下方向だけでなく水平方向にも温度の均一性を図ることが可能となる。これにより、焼成物の特性のバラツキのさらなる解消を図ることが可能となる。   In this case, it is possible to achieve temperature uniformity not only in the vertical direction but also in the horizontal direction in the space surrounded by the barrier. This makes it possible to further eliminate variations in the characteristics of the fired product.

従来のマイクロ波ガス複合炉においては、倒炎式ガス炉の性質上、炉本体内において、上方から下方に向ってガス圧が下降する。   In the conventional microwave gas complex furnace, the gas pressure decreases from the upper side to the lower side in the furnace main body due to the nature of the flame retardant gas furnace.

そこで、本発明の加熱炉において、前記低温ガス供給装置は、酸素濃度を制御するためのガスを前記低温のガスとして供給することが好ましい。なお、酸素濃度を制御するためのガスとは、酸素ガスの濃度を変化させることが可能なガスであって、酸素ガス又は酸素ガスを含むガスである他、例えば、水素ガスと、これと反応して酸素ガスを発生させる炭酸ガスとの混合ガスなどのガスであってもよい。   Therefore, in the heating furnace of the present invention, it is preferable that the low temperature gas supply device supplies a gas for controlling the oxygen concentration as the low temperature gas. Note that the gas for controlling the oxygen concentration is a gas capable of changing the concentration of oxygen gas and is oxygen gas or a gas containing oxygen gas, for example, hydrogen gas and reaction with this. Thus, it may be a gas such as a mixed gas with carbon dioxide gas that generates oxygen gas.

この場合、低温ガス供給装置によって、障壁で取り囲まれた空間内に酸素濃度を制御するためのガスを含むガスを上方から供給するので、ガス圧の高い炉内上方から低い炉底方向へとスムーズにガスを導入することができ、熱拡散によって当該空間の上下方向における酸素濃度の均一性を図ることが可能となる。これにより、被加熱物の配置に拘わらず、均一な酸素濃度で焼成することができ、焼成物の特性のバラツキのさらなる解消を図ることが可能となる。   In this case, since the gas containing the gas for controlling the oxygen concentration is supplied from above into the space surrounded by the barrier by the low-temperature gas supply device, the gas can be smoothly moved from above the inside of the furnace having a high gas pressure toward the bottom of the furnace. A gas can be introduced into the gas, and the oxygen concentration in the vertical direction of the space can be made uniform by thermal diffusion. Thereby, regardless of the arrangement of the object to be heated, it can be fired at a uniform oxygen concentration, and it becomes possible to further eliminate variations in the characteristics of the fired product.

本発明の加熱方法は、炉本体の内壁面内の障壁で前後左右を取り囲まれた空間内に被加熱物を配置する配置工程と、前記炉本体の内壁面と前記障壁との間において、前記炉本体の炉床から上部に向う火炎を形成すると共に、前記炉本体内にマイクロ波を照射すると同時に、前記障壁で取り囲まれた空間に当該空間内の温度より低温のガスを上方から供給しながら、前記被加熱物を焼成する焼成工程とを備えることを特徴とする。 The heating method of the present invention includes an arrangement step of arranging an object to be heated in a space surrounded by the barrier in the inner wall surface of the furnace body, and the space between the inner wall surface of the furnace body and the barrier. While forming a flame upward from the hearth of the furnace body and irradiating the inside of the furnace body with microwaves, a gas lower than the temperature in the space is supplied from above into the space surrounded by the barrier And a firing step of firing the object to be heated.

本発明の加熱方法は、倒炎式ガス炉にマイクロ波発振器を併用したマイクロ波ガス複合炉を用いたマイクロ波ガス複合加熱法において、障壁で取り囲まれ、被加熱物が配置される空間に、炉本体内の温度より低温のガスを上方から供給することを追加した焼成方法となっている。   The heating method of the present invention is a microwave gas composite heating method using a microwave gas composite furnace using a microwave oscillator in combination with a flame retardant gas furnace, surrounded by a barrier, and in a space where an object to be heated is arranged, This is a firing method in which a gas having a temperature lower than that in the furnace body is supplied from above.

従来のマイクロ波ガス複合加熱法においては、倒炎式ガス炉の性質上、炉本体内において、上方から下方に向って温度が下降する。しかし、障壁で取り囲まれた空間の温度より低温のガスを当該空間の上方から供給するので、当該空間の上下方向における温度の均一性の向上を図ることが可能となる。これにより、被加熱物の配置に拘わらず、均一な温度で焼成することができ、焼成物の特性のバラツキの解消を図ることが可能となる。   In the conventional microwave gas combined heating method, due to the nature of the flame-extinguishing gas furnace, the temperature falls from the top to the bottom in the furnace body. However, since a gas having a temperature lower than the temperature of the space surrounded by the barrier is supplied from above the space, it is possible to improve temperature uniformity in the vertical direction of the space. Thereby, regardless of the arrangement of the object to be heated, it can be fired at a uniform temperature, and variations in the characteristics of the fired product can be eliminated.

従来のマイクロ波ガス複合加熱法においては、倒炎式ガス炉の性質上、炉本体内において、上方から下方に向ってガス圧が下降する。   In the conventional microwave gas combined heating method, the gas pressure decreases from the upper side to the lower side in the furnace body due to the nature of the flame-type gas furnace.

そこで、本発明の加熱方法において、前記低温のガスは、酸素濃度を制御するためのガスであることが好ましい。   Therefore, in the heating method of the present invention, the low temperature gas is preferably a gas for controlling the oxygen concentration.

この場合、障壁で取り囲まれた空間に酸素濃度を制御するためのガスを上方から供給するので、ガス圧の高い炉内上方から低い炉底方向へとスムーズにガスを導入することができ、熱拡散によって当該空間の上下方向における酸素濃度の均一性を図ることが可能となる。これにより、被加熱物の配置に拘わらず、均一な酸素濃度で焼成することができ、焼成物の特性のバラツキのさらなる解消を図ることが可能となる。   In this case, since the gas for controlling the oxygen concentration is supplied from above into the space surrounded by the barrier, it is possible to smoothly introduce the gas from the inside of the furnace having a high gas pressure toward the bottom of the furnace, Diffusion makes it possible to achieve a uniform oxygen concentration in the vertical direction of the space. Thereby, regardless of the arrangement of the object to be heated, it can be fired at a uniform oxygen concentration, and it becomes possible to further eliminate variations in the characteristics of the fired product.

本発明の加熱方法において、前記炉本体の内壁面と前記障壁との間において、前記炉本体の炉床から上部に向う火炎を形成すると共に、前記炉本体内にマイクロ波を照射すると同時に、前記炉本体内の温度より低温のガスを前記障壁で取り囲まれた空間に上方から供給し、前記被加熱物を脱脂する脱脂工程を備え、前記脱脂工程後、前記火炎又は前記マイクロ波の少なくとも何れか一方を増大させて前記本体炉内の温度を上昇させることにより、前記焼成工程を行うことが好ましい。   In the heating method of the present invention, between the inner wall surface of the furnace main body and the barrier, a flame is formed from the hearth of the furnace main body toward the upper part, and at the same time the microwave is irradiated into the furnace main body, A gas having a temperature lower than the temperature in the furnace body is supplied from above into the space surrounded by the barrier, and includes a degreasing process for degreasing the heated object, and after the degreasing process, at least one of the flame and the microwave It is preferable to perform the firing step by increasing one side and raising the temperature in the main furnace.

この場合、被加熱物の脱脂工程と焼成工程とを連続して一貫で行うことが可能となり、処理時間の短縮化を図ることができる。さらに、後述する実施例8に示すように、脱脂工程において排出される排気ガスは、脱臭せずに大気中に排気することが可能であり、脱臭装置を設置する必要がない。   In this case, the degreasing process and the baking process of the object to be heated can be performed continuously and consistently, and the processing time can be shortened. Furthermore, as shown in Example 8 to be described later, the exhaust gas discharged in the degreasing step can be exhausted to the atmosphere without being deodorized, and there is no need to install a deodorizing device.

本発明の実施形態に係る加熱炉の模式的縦断面図。The typical longitudinal section of the heating furnace concerning the embodiment of the present invention. 図1のII−II線模式的断面図。The II-II line | wire schematic sectional drawing of FIG. 図3Aは空間Sに複数段の棚板を設置した場合を示す模式的縦断面図。FIG. 3A is a schematic longitudinal sectional view showing a case where a plurality of shelves are installed in the space S. FIG. 図3Bは炉内に複数段の匣鉢を収めた場合を示す模式的縦断面図。FIG. 3B is a schematic longitudinal sectional view showing a case where a plurality of stages of mortars are housed in the furnace. 熱電対が計測した温度と単位厚み当りのバリスタ電圧V1mAとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the temperature which the thermocouple measured, and the varistor voltage V1mA per unit thickness.

本発明の実施形態に係る加熱炉100について図面を参照して説明する。   A heating furnace 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1及び図2に示すように、加熱炉100は、倒炎式ガス炉にマイクロ波発振器10を追加したマイクロ波複合ガス炉であり、炉本体20内の被加熱物A(図3A及び図3B参照)を主として焼成するための焼成炉である。   As shown in FIGS. 1 and 2, the heating furnace 100 is a microwave composite gas furnace in which a microwave oscillator 10 is added to a flame-extinguishing gas furnace, and an object to be heated A in the furnace body 20 (FIGS. 3A and 3B). 3B) is a firing furnace for mainly firing.

被加熱物Aは、例えば、セラミックスを主成分とする成形体であり、セラミックス粉体が有機バインダなどで結合されたものである。被加熱物Aは、加熱炉100などで焼成(焼結)することにより、例えば、セラミックス電子部品、粉末冶金部品となる。セラミックスは、限定されないが、例えばZnO、BaTiO3、フェライト、遷移金属酸化物である。さらに、被加熱物Aは、セラミックスを主成分とする成形体以外のもの、例えば、粉末冶金材料などであってもよい。 The object to be heated A is, for example, a molded body mainly composed of ceramics, and is obtained by bonding ceramic powder with an organic binder or the like. The object A to be heated is fired (sintered) in the heating furnace 100 or the like, and becomes, for example, a ceramic electronic component or a powder metallurgy component. The ceramic is not limited, but is, for example, ZnO, BaTiO 3 , ferrite, or transition metal oxide. Furthermore, the object A to be heated may be other than a molded body mainly composed of ceramics, such as a powder metallurgy material.

加熱炉100は、被加熱物Aが中央部に配置される炉本体20と、炉本体20の内壁面20aと炉本体20の中央部との間に設置される障壁(マッフル)30と、炉本体20の内壁面20aと障壁30との間において、炉本体20の炉床21から上部に向う火炎を形成するガスバーナ40と、炉本体20内のガスを炉床21側から外部に排出する排出口50と、炉本体20内にマイクロ波を照射するマイクロ波発振器10と、炉本体20内の温度より低温のガスを障壁30で取り囲まれた空間Sに上方から供給する、低温ガス供給装置60とを備える。   The heating furnace 100 includes a furnace body 20 in which the article A to be heated is disposed in the center, a barrier (muffle) 30 installed between the inner wall surface 20a of the furnace body 20 and the center of the furnace body 20, a furnace Between the inner wall surface 20a of the main body 20 and the barrier 30, a gas burner 40 that forms a flame directed upward from the hearth 21 of the furnace main body 20 and a gas that discharges the gas in the main body 20 from the hearth 21 side to the outside. A low-temperature gas supply device 60 that supplies a gas having a temperature lower than the temperature in the furnace body 20 to the space S surrounded by the barrier 30 from above, the outlet 50, the microwave oscillator 10 that irradiates the furnace body 20 with microwaves With.

炉本体20は、ステンレス鋼などのマイクロ波を反射する素材からなる炉外殻22と、炉外殻22の内面に配置され、アルミナボード、耐火断熱性煉瓦などのマイクロ波が透過する断熱材からなる炉壁23とから構成されている。   The furnace body 20 is composed of a furnace outer shell 22 made of a material that reflects microwaves, such as stainless steel, and an insulating material that is disposed on the inner surface of the furnace outer shell 22 and that allows microwaves to pass through such as alumina board and fire-resistant heat-insulating brick. And a furnace wall 23.

炉本体20には、炉本体20内に被加熱物Aを出し入れするなどのために扉24が設けられている。なお、図示しないが、扉24には、炉本体20内を観測するための観測窓が設けられている。   The furnace body 20 is provided with a door 24 for taking the article A to be heated in and out of the furnace body 20. Although not shown, the door 24 is provided with an observation window for observing the inside of the furnace body 20.

障壁30は、熱伝導性に優れるアルミナなどの素材を主成分とした壁材を積み重ねることにより、構成されている。障壁30は、上部にガス流入孔30aを有し、下部の後方側には開口30bが形成されている。   The barrier 30 is configured by stacking wall materials mainly composed of a material such as alumina having excellent thermal conductivity. The barrier 30 has a gas inflow hole 30a in the upper part, and an opening 30b is formed on the rear side of the lower part.

障壁30で取り囲まれた空間S内には、被加熱物Aを配置するための構成が設けられている。その構成は、任意の既知のものであってもよいが、例えば、図3Aに示すように、複数段の棚板71を設置したものであってもよい。この場合、炉床21から支柱72を設け、支柱72の上に、棚板71を載置し、棚板71の上に敷き板74を介して被加熱物Aを載置すればよい。棚板71はその間に支柱73を設けて複数段を積み重ねればよい。   In the space S surrounded by the barrier 30, a configuration for arranging the object to be heated A is provided. The configuration may be any known one. For example, as shown in FIG. 3A, a plurality of shelves 71 may be installed. In this case, the support 72 is provided from the hearth 21, the shelf 71 is placed on the support 72, and the article A to be heated is placed on the shelf 71 via the laying plate 74. The shelf board 71 may be provided with a column 73 between them to stack a plurality of stages.

また、図3Bに示すように、支柱81の上に、上面が開放されたムライト、コーディエライト、アルミナなどの耐火材料からなる箱状の匣鉢(さや)82を複数段積み重ね、匣鉢(さや)82内に被加熱物Aを敷き板83を介して納め、最上段にも上面が開放された箱状の匣鉢82を載置したものであってもよい。最上段の匣鉢82の上をガス流入孔を設けた棚板84で蓋をしてもよい。なお、匣鉢82は、例えば、直方体又は短円柱形の箱状のものであるが、任意の市販品を使用してもよい。   Further, as shown in FIG. 3B, a plurality of box-shaped saggers 82 made of a refractory material such as mullite, cordierite, and alumina whose upper surfaces are opened are stacked on a support column 81. The object A may be placed in the sheath 82 via the laying plate 83 and a box-shaped mortar 82 having an open upper surface may be placed on the uppermost stage. The uppermost bowl 82 may be covered with a shelf plate 84 provided with gas inflow holes. The mortar 82 is, for example, a rectangular parallelepiped or short cylindrical box, but any commercially available product may be used.

さらに、空間S内には、熱電対式温度計25が設けられ、常時、空間S内の温度を検出している。   Further, a thermocouple thermometer 25 is provided in the space S, and the temperature in the space S is always detected.

ガスバーナ40は、ブンゼン強制燃焼式ガスバーナなどの強制燃焼式のガスバーナである。ガスバーナ40は、炉本体20の中心の垂直軸を含む垂直面に対して面対称又は前記炉本体20の中心の垂直軸に対して回転対称に配置されることが好ましい。   The gas burner 40 is a forced combustion gas burner such as a Bunsen forced combustion gas burner. It is preferable that the gas burner 40 is disposed in plane symmetry with respect to a vertical plane including the vertical axis at the center of the furnace body 20 or rotationally symmetrical with respect to the vertical axis at the center of the furnace body 20.

ここでは、炉本体20の左右方向の中心に位置する垂直面に対して左右対称に、偶数個、ここでは、8個炉床21に配置されている。また、炉本体20の中心の垂直軸に対して回転対称に、複数個、例えば、5個、6個などと均等に配置してもよい。なお、各ガスバーナ40は、同じ出力を有する同種の製品であることが好ましい。   Here, an even number, in this case, eight, are arranged on the hearth 21 in a symmetrical manner with respect to a vertical plane located at the center in the left-right direction of the furnace body 20. Further, a plurality of, for example, five, six, etc., may be equally arranged in rotational symmetry with respect to the vertical axis at the center of the furnace body 20. Each gas burner 40 is preferably the same type of product having the same output.

ガスバーナ40は、炉本体20の内壁面20aと障壁30との間において、炉床21から上方に向って火炎を形成するように構成されている。これにより、ガスバーナ40で放出された燃焼ガスは、炉本体20の内壁面20aと障壁30との間の空間を上昇した後、空間S内を下降し、その後、炉床21の後方に形成された排出口50から排出される。   The gas burner 40 is configured to form a flame upward from the hearth 21 between the inner wall surface 20 a of the furnace body 20 and the barrier 30. Thereby, the combustion gas released by the gas burner 40 rises in the space between the inner wall surface 20a of the furnace body 20 and the barrier 30, then descends in the space S, and is then formed behind the hearth 21. It is discharged from the outlet 50.

ガスバーナ40は、炉床21に左右対称に配置して、空間S内に燃焼ガスが偏在することなく行き渡るようにしている。燃焼ガスが空間S内を下降する際に、空間S内に配置された被加熱物Aが加熱される。   The gas burners 40 are arranged symmetrically on the hearth 21 so that the combustion gas is distributed in the space S without being unevenly distributed. When the combustion gas descends in the space S, the article A to be heated disposed in the space S is heated.

ガスバーナ40には、プロパンガス又は都市ガスと空気との混合ガスである燃料ガスが1本のガス配管41によって供給される。ガス配管41には、元閉弁42、2個の電磁弁43、及びコントロール弁44が直列に接続されている。これらの弁43,44には、図示しない制御手段が接続されており、熱電対式温度計25によって検出される空間S内の温度に基づき、2個の電磁弁43によって燃料ガス流路の遮断又は開放を行い、コントロール弁44によってガス圧を制御することにより、ガスバーナ40に供給される燃料ガス量を自動的に制御することが可能となっている。   A fuel gas which is a mixed gas of propane gas or city gas and air is supplied to the gas burner 40 through one gas pipe 41. An original valve 42, two electromagnetic valves 43, and a control valve 44 are connected to the gas pipe 41 in series. A control means (not shown) is connected to these valves 43 and 44, and based on the temperature in the space S detected by the thermocouple thermometer 25, the two fuel valves 43 cut off the fuel gas flow path. Alternatively, the fuel gas amount supplied to the gas burner 40 can be automatically controlled by opening and controlling the gas pressure by the control valve 44.

燃焼ガスは、排出口50から、排出口50と連通して奥側に水平に延びる水平煙道51及び水平煙道51の奥側端から上方に垂直に延びる垂直煙道52を通って、外気と連通された排気筒53から加熱炉100の外部に排出される。   Combustion gas passes from the discharge port 50 through the horizontal flue 51 that communicates with the discharge port 50 and extends horizontally to the back side, and the vertical flue 52 that extends vertically upward from the back side end of the horizontal flue 51 to the outside air. The exhaust pipe 53 communicated with the exhaust pipe 53 is discharged outside the heating furnace 100.

炉壁23の外には、マイクロ波発振器10及びマイクロ波発振器10から延びる導波管11が設けられている。導波管11はマイクロ波を照射するものであり、炉外殻22に形成された開口にその端部が嵌め込まれている。   Outside the furnace wall 23, a microwave oscillator 10 and a waveguide 11 extending from the microwave oscillator 10 are provided. The waveguide 11 irradiates microwaves, and its end is fitted into an opening formed in the furnace shell 22.

マイクロ波発振器10は、炉本体20の中心の垂直軸を含む垂直面に対して面対称、又は炉本体20の中心の垂直軸に対して回転対称に配置されることが好ましい。   The microwave oscillator 10 is preferably arranged in plane symmetry with respect to a vertical plane including the vertical axis at the center of the furnace body 20 or rotationally symmetrical with respect to the vertical axis at the center of the furnace body 20.

ここでは、マイクロ波発振器10は、炉本体20の左右方向の中心に位置する垂直面に対して左右対称に、偶数個、ここでは、4個配置されている。また、炉本体20の中心の垂直軸に対して回転対称に、複数個、例えば、5個、6個などと均等に配置してもよい。なお、各マイクロ波発振器10は、同じ出力を有する同種の製品であることが好ましい。   Here, the even number, here four, of the microwave oscillators 10 are arranged symmetrically with respect to a vertical plane located at the center in the left-right direction of the furnace body 20. Further, a plurality of, for example, five, six, etc., may be equally arranged in rotational symmetry with respect to the vertical axis at the center of the furnace body 20. Each microwave oscillator 10 is preferably the same type of product having the same output.

マイクロ波は、炉本体20のマイクロ波の吸収率の低い断熱材からなる炉壁23を透過して被加熱物Aに照射される。そして、マイクロ波は、拡散ファン12で拡散されて、均一化を図って炉本体20内に照射される。また、マイクロ波発振器10には、図示しない制御手段が接続されており、マイクロ波の照射強度を調整することが可能となっている。   The microwave passes through the furnace wall 23 made of a heat insulating material having a low microwave absorption rate in the furnace body 20 and is irradiated to the object A to be heated. Then, the microwave is diffused by the diffusion fan 12 and irradiated into the furnace body 20 in a uniform manner. The microwave oscillator 10 is connected to a control means (not shown) so that the irradiation intensity of the microwave can be adjusted.

低温ガス供給装置60は、炉本体20の上部に形成されたガス路用孔20bを介して、空間Sと炉本体20の外部とを連通し、ステンレスパイプなどからなるガス路61と、ガス路61内にガスを供給するガス供給部62と、ガス供給部62又はガス路61内のガスを加熱する加熱部63と、ガス路61から空間S内に供給されるガス量を調整可能な調整弁64とから構成されている。   The low-temperature gas supply device 60 communicates the space S with the outside of the furnace body 20 through a gas path hole 20b formed in the upper part of the furnace body 20, and includes a gas path 61 made of stainless steel pipe and the like, A gas supply unit 62 that supplies gas into the gas 61, a heating unit 63 that heats the gas in the gas supply unit 62 or the gas path 61, and an adjustment that can adjust the amount of gas supplied from the gas path 61 into the space S And a valve 64.

ここで、低温のガスは、酸素濃度を制御するためのガスであることが好ましい。なお、酸素濃度を制御するためのガスとは、酸素ガスの濃度を変化させることが可能なガスであって、酸素ガス又は酸素ガスを含むガスである他、例えば、水素ガスと、これと反応して酸素ガスを発生させる炭酸ガスとの混合ガスなどのガスであってもよい。   Here, the low temperature gas is preferably a gas for controlling the oxygen concentration. Note that the gas for controlling the oxygen concentration is a gas capable of changing the concentration of oxygen gas and is oxygen gas or a gas containing oxygen gas, for example, hydrogen gas and reaction with this. Thus, it may be a gas such as a mixed gas with carbon dioxide gas that generates oxygen gas.

そして、加熱部63と調整弁64は、図示しない制御手段に接続されており、ガス路61から空間Sに供給されるガスの量及び温度を調整することが可能となっている。   And the heating part 63 and the adjustment valve 64 are connected to the control means which is not shown in figure, and can adjust the quantity and temperature of the gas supplied to the space S from the gas path 61. FIG.

以下、本発明の実施形態に係る加熱炉100を用いた加熱方法について説明する。   Hereinafter, a heating method using the heating furnace 100 according to the embodiment of the present invention will be described.

まず、空間S内に被加熱物Aを配置する配置工程を行う。例えば、上述したように図3A又は図3Bに示すように被加熱物Aを配置する。ここで、被加熱物Aは、セラミックス粉体を有機バインダなどで結合した成形体に対して、脱脂処理を行ったものである。   First, the arrangement | positioning process which arranges the to-be-heated material A in the space S is performed. For example, as described above, the heated object A is arranged as shown in FIG. 3A or 3B. Here, the article to be heated A is obtained by performing a degreasing process on a molded body in which ceramic powder is bonded with an organic binder or the like.

次に、ガスバーナ40によって火炎を形成すると共に、マイクロ波発振器10によってマイクロ波を照射すると同時に、低温ガス供給装置60によって、空間S内の温度より低温のガスを空間S内に上方から供給し、被加熱物Aを焼成する焼成工程を行う。ここで、低温のガスは、酸素濃度を制御するためのガスである。   Next, while forming a flame with the gas burner 40 and irradiating the microwave with the microwave oscillator 10, a gas having a temperature lower than the temperature in the space S is supplied from above into the space S by the low temperature gas supply device 60. A firing step of firing the article to be heated A is performed. Here, the low temperature gas is a gas for controlling the oxygen concentration.

従来のマイクロ波ガス複合加熱法では、倒炎式ガス炉の性質上、空間Sにおいては、上方から下方に向って温度が下降する。本実施形態では、低温ガス供給装置60によって、この空間Sの温度より低温のガスを空間S内に上方から供給するので、熱拡散によって空間Sの上下方向における温度の均一性を図ることが可能となる。これにより、被加熱物Aの配置に拘わらず、均一性が良好な温度で焼成することができ、被加熱物Aを焼成した焼成物の特性のバラツキの解消を図ることが可能となる。   In the conventional microwave gas combined heating method, due to the nature of the flame-extinguishing gas furnace, the temperature of the space S decreases from the top to the bottom. In the present embodiment, the low-temperature gas supply device 60 supplies the gas having a temperature lower than the temperature of the space S from above into the space S, so that the temperature uniformity in the vertical direction of the space S can be achieved by thermal diffusion. It becomes. Thereby, regardless of the arrangement of the object to be heated A, it can be fired at a temperature with good uniformity, and it becomes possible to eliminate variations in characteristics of the fired object obtained by firing the object to be heated A.

さらに、従来のマイクロ波ガス複合加熱法においては、倒炎式ガス炉の性質上、空間Sにおいて、上方から下方に向ってガス圧が下降する。本実施形態では、低温ガス供給装置60によって、低温のガスとして、酸素濃度を制御するためのガスを、空間Sに上方から供給するので、ガス圧の高い炉内上方から低い炉底方向へとスムーズにガスを導入することができ、空間Sの上下方向における酸素濃度の均一性を図ることが可能となる。これにより、被加熱物Aの配置に拘わらず、均一性の良好な酸素濃度で焼成することができ、焼成物の特性のバラツキのさらなる解消を図ることが可能となる。   Furthermore, in the conventional microwave gas combined heating method, the gas pressure decreases from the upper side to the lower side in the space S due to the nature of the flame-extinguishing gas furnace. In the present embodiment, the low-temperature gas supply device 60 supplies, as a low-temperature gas, a gas for controlling the oxygen concentration from above to the space S, so that the gas pressure is increased from the upper inside of the furnace toward the lower furnace bottom. Gas can be introduced smoothly, and the oxygen concentration in the vertical direction of the space S can be made uniform. Thereby, regardless of the arrangement of the object A to be heated, it can be fired at a uniform oxygen concentration, and it becomes possible to further eliminate variations in the characteristics of the fired product.

また、ガスバーナ40によって火炎を形成すると共に、マイクロ波発振器10によってマイクロ波を照射すると同時に、低温ガス供給装置60によって、空間S内の温度より低温のガスを空間S内に上方から供給し、脱脂処理前の被加熱物Aを脱脂する脱脂工程を行ってもよい。この場合、脱脂工程後、ガスバーナ40又はマイクロ波発振器10の少なくとも何れか一方の出力を増大させて空間S内の温度を上昇させることにより、焼成工程を行う。   Further, a flame is formed by the gas burner 40 and a microwave is irradiated by the microwave oscillator 10, and at the same time, a gas having a temperature lower than the temperature in the space S is supplied from above into the space S by the low temperature gas supply device 60. You may perform the degreasing process which degreases the to-be-heated material A before a process. In this case, after the degreasing step, the firing step is performed by increasing the output of at least one of the gas burner 40 and the microwave oscillator 10 to increase the temperature in the space S.

これにより、被加熱物Aの脱脂工程と焼成工程を連続して一貫で行うことが可能となり、処理時間の短縮化を図ることができる。さらに、後述する実施例8に示すように、脱脂工程において排出される排気ガスは、脱臭せずに大気中に排気することが可能であり、脱臭装置を設置する必要がない。   Thereby, it becomes possible to perform the degreasing process and baking process of to-be-heated material A continuously and consistently, and can shorten processing time. Furthermore, as shown in Example 8 to be described later, the exhaust gas discharged in the degreasing step can be exhausted to the atmosphere without being deodorized, and there is no need to install a deodorizing device.

なお、加熱炉100においては、マイクロ波、ガス燃焼、あるいは両者の複合による加熱で脱脂処理をすることが可能であるが、少なくともガス燃焼を伴う加熱で脱脂処理を行うことにより、排気ガス中の悪臭成分濃度が減少する。これにより、脱臭装置を設置することなく、排気ガスを直接大気中に放出することが可能となる。これは、炉本体20内に熱風を送風する場合に比べ、マイクロ波によるバインダの分解促進効果に加えて、ガス燃焼の炎によって排気ガス中の悪臭成分の分解、燃焼が進むためと考えられる。また、脱脂処理後の炉本体20内には、タール成分などの脱脂に伴って発生する残渣成分は検出されず、清掃作業を必要としない。   In the heating furnace 100, the degreasing treatment can be performed by heating by microwave, gas combustion, or a combination of both. However, at least the degreasing treatment is performed by heating accompanied by gas combustion. The malodorous component concentration decreases. Thereby, it becomes possible to discharge | emission exhaust gas directly in air | atmosphere, without installing a deodorizing apparatus. This is thought to be due to the decomposition and combustion of malodorous components in the exhaust gas being advanced by the flame of gas combustion, in addition to the effect of promoting the decomposition of the binder by microwaves, compared to the case where hot air is blown into the furnace body 20. In addition, in the furnace body 20 after the degreasing treatment, residual components generated due to degreasing such as tar components are not detected, and no cleaning work is required.

(均一性の評価方法)
焼成物の形状寸法、機械的強度及び電気特性などの緒特性の不均一は、焼成物の微細構造の不均一性に基づくものであり、焼成物の微細構造は焼成時の温度とガス雰囲気に依存する。焼成物の緒特性の均一化を図るためには、炉本体20内の温度及びガス雰囲気を均一化することが不可欠である。しかし、炉本体20内の様々な箇所における温度とガス雰囲気を網羅的に測定することは非常に困難であり、その評価方法を見つけ出す必要がある。
(Evaluation method of uniformity)
The non-uniformity of the shape, mechanical strength, electrical characteristics and other characteristics of the fired product is based on the non-uniformity of the microstructure of the fired product, and the microstructure of the fired product depends on the temperature and gas atmosphere during firing. Dependent. In order to achieve uniform characteristics of the fired product, it is essential to make the temperature and gas atmosphere in the furnace body 20 uniform. However, it is very difficult to comprehensively measure temperatures and gas atmospheres at various locations in the furnace body 20, and it is necessary to find out an evaluation method thereof.

例えば、炉本体20内の温度は、メスリング又はリファサーモなどの温度計測用の成形体個片を炉本体20内に配置して焼成収縮後の寸法から求める方法が一般的である。しかし、マイクロ波ガス複合炉の場合には、温度計測用の成形体個片とセラミックス電子部品を製造するための被加熱物Aとではマイクロ波の吸収効率が異なるので、温度計測用の成形体個片により計測した温度と被加熱物Aの実温度とにズレが発生する。また、匣鉢82(図3B参照)内に収められた個々の被加熱物Aの実温度を把握することは極めて困難である。   For example, the temperature in the furnace main body 20 is generally obtained by determining the temperature after firing shrinkage by placing a molded piece for temperature measurement such as a female ring or a reference thermometer in the furnace main body 20. However, in the case of a microwave gas complex furnace, the microwave absorption efficiency differs between the individual piece for temperature measurement and the article to be heated A for producing the ceramic electronic component. Deviation occurs between the temperature measured by the piece and the actual temperature of the object A to be heated. Moreover, it is extremely difficult to grasp the actual temperature of each object A to be heated contained in the mortar 82 (see FIG. 3B).

さらに、炉本体20内のガス雰囲気は、倒炎式ガス炉を基本構造としているのでガス気流の均一化及び安定化が図られているが、炉本体20内の細部にわたって酸素濃度を測定することも非常に困難である。   Furthermore, since the gas atmosphere in the furnace body 20 has a flame retardant gas furnace as a basic structure, the gas flow is made uniform and stabilized, but the oxygen concentration is measured over the details in the furnace body 20. Is also very difficult.

そこで、本願の発明者は、被加熱物Aを焼成して得たセラミックス電子部品の電気特性の測定結果を基に、炉本体20内の温度及び酸素濃度の分布状況などのバラツキを評価することが可能であることを見出した。   Therefore, the inventor of the present application evaluates variations such as temperature and oxygen concentration distribution in the furnace body 20 based on the measurement results of the electrical characteristics of the ceramic electronic component obtained by firing the object A to be heated. Found that is possible.

(炉内均一性の評価方法)
まず、マイクロ波の吸収効率の高い材料を主成分とし、焼成温度及び酸素濃度によって電気特性が大きく変化するZnOバリスタに注目した。ZnOバリスタの電気特性のうち、バリスタ電圧V1mA(1mAの電流を流したときの電圧)は粒界の数に比例し、粒界の数は粒子径に反比例し、粒成長は焼成温度の上昇と共に増加するので、炉本体20内に配置したZnOバリスタ素子の単位厚み当りのV1mAの分布を調べれば、炉本体20内の温度の実質的なバラツキを評価することができるといえる。
(Evaluation method for furnace uniformity)
First, we focused on ZnO varistors, which are mainly composed of a material with high microwave absorption efficiency, and whose electrical characteristics vary greatly depending on the firing temperature and oxygen concentration. Among the electrical characteristics of ZnO varistors, the varistor voltage V 1 mA (voltage when a current of 1 mA is passed) is proportional to the number of grain boundaries, the number of grain boundaries is inversely proportional to the grain size, and grain growth is an increase in firing temperature. Therefore, if the distribution of V 1 mA per unit thickness of the ZnO varistor elements arranged in the furnace body 20 is examined, it can be said that substantial variation in the temperature in the furnace body 20 can be evaluated.

また、ZnOバリスタ素子の非オーム性は簡易的にV10μA/V1mA(10μAと1mAの電流を流したときの電圧の比であり、1に近いほど非オーム性に優れる)で示される。このV10μA/V1mAは、焼成中の酸素濃度が大気中と同等であれば高い値を示し、酸素濃度が低下するに従って減少する。そこで、V10μA/V1mAを求めることで炉本体20内の酸素濃度の分布を評価することができる。 Further, the non-ohmic property of the ZnO varistor element is simply expressed as V 10 μA / V 1 mA (the ratio of the voltages when a current of 10 μA and 1 mA is passed, and the closer to 1, the better the non-ohmic property). This V 10 μA / V 1 mA shows a high value if the oxygen concentration during firing is equivalent to that in the atmosphere, and decreases as the oxygen concentration decreases. Therefore, the distribution of the oxygen concentration in the furnace body 20 can be evaluated by obtaining V 10 μA / V 1 mA .

即ち、ZnOバリスタ素子の素材となる被加熱物Aを炉本体20内の各部に配置して焼成し、その電気特性を評価することにより、実質的な炉本体20内の温度及び酸素濃度の分布を評価することができると考えられる。   That is, the material A to be heated, which is the material of the ZnO varistor element, is placed and fired in each part in the furnace body 20, and the electrical characteristics are evaluated, so that the substantial distribution of temperature and oxygen concentration in the furnace body 20 is achieved. Can be evaluated.

(参考例1)
主成分であるZnOに、Bi:0.5mol%、Sb:1.0mol%、Co:0.5mol%、MnO:0.5mol%、Al(NO)・9HO:0.01mol%を添加して水と分散剤を加えて混合した後、バインダを加えてスラリーを製作し、これをスプレードライヤーで噴霧して造粒粉を作製し、金型成形して、円板状の成形体を得た。
(Reference Example 1)
In ZnO as a main component, Bi 2 O 3 : 0.5 mol%, Sb 2 O 3 : 1.0 mol%, Co 2 O 3 : 0.5 mol%, MnO 2 : 0.5 mol%, Al (NO 3 )・ 9H 2 O: Add 0.01 mol%, add water and dispersant and mix, then add binder to make slurry, spray this with spray dryer to make granulated powder, mold It shape | molded and the disk-shaped molded object was obtained.

本評価法において、個々の被加熱物Aが均一であることが前提になる。そこで、原料を十分に混合し、成形体の形状を直径10mm、厚さ3mm程度の小型の円板とすることにより、組成的及び成形密度の均一性を確保することとした。   In this evaluation method, it is premised that each object to be heated A is uniform. Therefore, the raw materials were sufficiently mixed, and the shape of the molded body was a small disk having a diameter of about 10 mm and a thickness of about 3 mm, thereby ensuring uniformity in composition and molding density.

前述した成形体を熱風循環乾燥機を用いて、400℃を2時間維持して脱脂処理し、被加熱物Aを得た。   The molded body described above was degreased using a hot air circulating drier at 400 ° C. for 2 hours to obtain an object A to be heated.

加熱炉100の炉本体20は、ステンレス鋼からなる炉外殻22と、アルミナボードからなる炉壁23とから構成されており、その内寸は、高さ600mm、幅550mm、奥行き600mmであった。加熱炉100は、ガスバーナ40としてブンゼン強制燃焼式ガスバーナ8基を左右の炉底に対称に配置し、マイクロ波発振器10として最大出力1.5kWのマグネトロン合計4台を左右の炉壁にそれぞれ左右2台ずつ対称的に配置した。なお、ここでは、加熱炉100に障壁30は設けられていない。   The furnace main body 20 of the heating furnace 100 is composed of a furnace outer shell 22 made of stainless steel and a furnace wall 23 made of alumina board, and the inner dimensions thereof are a height of 600 mm, a width of 550 mm, and a depth of 600 mm. . In the heating furnace 100, eight Bunsen forced combustion gas burners as gas burners 40 are arranged symmetrically on the left and right furnace bottoms, and a total of four magnetrons with a maximum output of 1.5 kW as microwave oscillators 10 are arranged on the left and right furnace walls. The units were placed symmetrically. Here, no barrier 30 is provided in the heating furnace 100.

図3Aを参照して、炉本体20内に支柱72を用いて炉床21から150mmの間隔をあけてSiC製の棚板71を設置し、その上に支柱73を用いて70mmの間隔で合計3段のSiC製の棚板71を設け、3段目の棚板71の上にもSiC製の棚板71を載せて天井カバーとした。各SiC製の棚板71は、1辺300mm、厚み10mmの正方形板状であった。そして、各棚板71の上に、マグネシウム・スピネル系の敷き板74を介して各段に、被加熱物Aを前後方向に3個ずつ並べて配置し、それぞれの成形体のそばに熱電対及び酸素濃度計を配置した。   Referring to FIG. 3A, a shelf 71 made of SiC is installed at a distance of 150 mm from the hearth 21 using a support 72 in the furnace body 20, and the total is added at a distance of 70 mm using a support 73. A three-stage SiC shelf 71 was provided, and the SiC shelf 71 was also placed on the third shelf 71 to form a ceiling cover. Each of the SiC shelf plates 71 was a square plate having a side of 300 mm and a thickness of 10 mm. And on each shelf board 71, three to-be-heated articles A are arranged side by side in the front-rear direction on each stage via a magnesium-spinel-based laying board 74, and a thermocouple and a beside each molded body. An oxygen analyzer was placed.

焼成後の焼成体を取り出して、各焼成体のバリスタ電圧V1mA、V10μAを測定した。また、焼成中、各熱電対で温度を計測し、各酸素濃度計で酸素濃度を測定した。これらの測定結果を表1に示す。 The fired bodies after firing were taken out, and the varistor voltages V 1 mA and V 10 μA of each fired body were measured. During firing, the temperature was measured with each thermocouple, and the oxygen concentration was measured with each oxygen concentration meter. These measurement results are shown in Table 1.

表1の測定結果から、各段内では、単位厚み当りのバリスタ電圧V1mAの最大差は6V/mm以下で、熱電対が計測した温度の最大差も7℃と小さく、均熱性に優れていることが分った。しかし、上段から下段に向って温度が低下し、炉内全体ではその差が14℃に増加することが分った。これは、加熱炉100は、倒炎式ガス炉を基本構造としているので、ガス気流が炉本体20上部で高温になり、底部の排出口50に向って排気ガスが冷却されるためであると考えられる。 From the measurement results in Table 1, within each stage, the maximum difference in varistor voltage V 1 mA per unit thickness is 6 V / mm or less, the maximum difference in temperature measured by the thermocouple is as small as 7 ° C., and excellent temperature uniformity. I found out. However, it was found that the temperature decreased from the upper stage toward the lower stage, and the difference increased to 14 ° C. throughout the furnace. This is because the heating furnace 100 has a flame-extinguishing gas furnace as its basic structure, so that the gas flow becomes high at the top of the furnace body 20 and the exhaust gas is cooled toward the discharge port 50 at the bottom. Conceivable.

さらに、表1の測定結果から、図4のグラフに示したように、熱電対が計測した温度と単位厚み当りのバリスタ電圧V1mAとの間に、明確な相関性が確認された。よって、炉本体20内に配置した成形体の単位厚み当りのバリスタ電圧V1mAの分布を得ることができれば、炉本体20内の実質的な温度のバラツキを評価するが可能であることが分る。 Furthermore, from the measurement results in Table 1, as shown in the graph of FIG. 4, a clear correlation was confirmed between the temperature measured by the thermocouple and the varistor voltage V 1 mA per unit thickness. Therefore, if the distribution of the varistor voltage V 1 mA per unit thickness of the molded body arranged in the furnace body 20 can be obtained, it is understood that the substantial temperature variation in the furnace body 20 can be evaluated. .

また。各酸素濃度計の酸素濃度の測定値は、全て大気中の酸素濃度に近い値を示しており、V10μA/V1mAの値も最大差が0.01、とバラツキが小さいことが分った。よって、炉本体20内の酸素濃度はほぼ均一化されていると考えられる。 Also. The measured values of the oxygen concentration of each oximeter were all close to the oxygen concentration in the atmosphere, and the maximum difference of V 10 μA / V 1 mA was 0.01, indicating that the variation was small. . Therefore, it is considered that the oxygen concentration in the furnace body 20 is substantially uniform.

(比較例1乃至比較例3)
加熱炉100で大型形状の被加熱物Aを均一に焼成できるのかを確認するために、参考例1と同じように作製した造粒粉を用い、金型成形して直径50mm、高さ50mmの円柱状の成形体として製造した。
(Comparative Examples 1 to 3)
In order to confirm whether or not the large-sized object to be heated A can be uniformly fired in the heating furnace 100, the granulated powder produced in the same manner as in Reference Example 1 was used, and the mold was molded to have a diameter of 50 mm and a height of 50 mm. It was manufactured as a cylindrical shaped body.

この成形体を熱風循環乾燥機を用いて、400℃に2時間維持して脱脂処理して、被加熱物Aを得た。   This molded body was degreased by maintaining it at 400 ° C. for 2 hours using a hot air circulating dryer to obtain an object A to be heated.

参考例1と同じ加熱炉100を用いて、棚板71の構成も同じとした。   The same heating furnace 100 as in Reference Example 1 was used, and the configuration of the shelf 71 was also the same.

各段に被加熱物Aを9個ずつをマグネシウム系の敷き板74を介してSiC製の棚板71の上に、左右方向に3個、前後方向に3個並べて載置した。   Nine pieces to be heated A in each stage were placed on a shelf board 71 made of SiC via a magnesium-based laying plate 74, arranged three in the left-right direction and three in the front-rear direction.

そして、比較例1では、被加熱物Aを炉本体20内を1200℃に維持した状態で2時間焼成した。比較例2では1100℃で、比較例3では1000℃にそれぞれ維持した状態で2時間焼成した。   And in the comparative example 1, the to-be-heated material A was baked for 2 hours in the state which maintained the furnace main body 20 inside at 1200 degreeC. In Comparative Example 2, firing was performed at 1100 ° C., and in Comparative Example 3 maintained at 1000 ° C. for 2 hours.

焼成後の焼成体を取り出して、各焼成体のバリスタ電圧V1mA、V10μAを測定した。これの比較例1の測定結果を表2に、比較例2の測定結果を表3に、比較例3の測定結果を表4にそれぞれ示す。 The fired bodies after firing were taken out, and the varistor voltages V 1 mA and V 10 μA of each fired body were measured. The measurement results of Comparative Example 1 are shown in Table 2, the measurement results of Comparative Example 2 are shown in Table 3, and the measurement results of Comparative Example 3 are shown in Table 4, respectively.

表2の測定結果から、焼成温度が1200℃の場合は、各段内では、単位厚み当りのバリスタ電圧V1mAは6V/mm以下であり、均熱性に優れていることが分った。そして、参考例1と同様に上段から下段に向って単位厚み当りのバリスタ電圧は増加しており、その最大差は9Vであり、温度差が大きいことが分った。 From the measurement results of Table 2, it was found that when the firing temperature was 1200 ° C., the varistor voltage V 1 mA per unit thickness was 6 V / mm or less in each stage, and the heat uniformity was excellent. As in Reference Example 1, the varistor voltage per unit thickness increased from the upper stage toward the lower stage, and the maximum difference was 9 V, indicating that the temperature difference was large.

一方、表3及び表4の結果から、焼成温度が1100℃及び1000℃の場合は、各段内での単位厚み当りのバリスタ電圧V1mAの最大差が11V/mmから17V/mmと増加しており、均熱性にやや劣ることが分った。また、単位厚み当りのバリスタ電圧の標準偏差/平均値は1200℃では1.65%と小さいが、1100℃では2.48%、1000℃では3.42%となり、処理温度が下がるとバラツキが増大することが分った。 On the other hand, from the results of Tables 3 and 4, when the firing temperature is 1100 ° C. and 1000 ° C., the maximum difference of varistor voltage V 1 mA per unit thickness in each stage increases from 11 V / mm to 17 V / mm. It was found that the heat uniformity was slightly inferior. The standard deviation / average value of the varistor voltage per unit thickness is as small as 1.65% at 1200 ° C, but 2.48% at 1100 ° C and 3.42% at 1000 ° C. It was found to increase.

表2の測定結果から、焼成温度が1200℃の場合は、V10μA/V1mAの値は0.926と優れた非オーム性を示し、最大差が0.02、とバラツキが小さく、炉本体20内の酸素濃度はほぼ均一化されていることが分った。 From the measurement results shown in Table 2, when the firing temperature is 1200 ° C., the value of V 10 μA / V 1 mA shows an excellent non-ohmic property of 0.926, the maximum difference is 0.02, and the variation is small. It was found that the oxygen concentration in 20 was almost uniform.

一方、表3及び表4の測定結果から、焼成温度が1100℃及び1000℃の場合は、V10μA/V1mAの値が0.89から0.84と低く、非オーム性が著しく低下することが分った。 On the other hand, from the measurement results in Table 3 and Table 4, when the firing temperature is 1100 ° C. and 1000 ° C., the value of V 10 μA / V 1 mA is as low as 0.89 to 0.84, and the non-ohmicity is significantly reduced. I found out.

これは、炉本体20内の酸素濃度が低下し且つ不均一であるためというよりは、ガス燃焼による気流中に炭酸ガスや水蒸気などのガスが含まれるので、炉本体20内が還元性雰囲気傾向になり、被加熱物A中の残留カーボンの燃焼が抑制され、特に1000℃の焼成温度では被加熱物Aの残留カーボンが完全に燃焼しないため、非オーム性が極端に低下し、さらに残留カーボン量のバラツキにより単位厚み当りのバリスタ電圧V1mAのバラツキが増加したからであると推測される。 This is because the oxygen concentration in the furnace body 20 decreases and is not uniform, but gas such as carbon dioxide or water vapor is contained in the air flow by gas combustion, so the interior of the furnace body 20 tends to be in a reducing atmosphere. The combustion of residual carbon in the object to be heated A is suppressed, and the non-ohmicity is extremely reduced because the residual carbon of the object to be heated A is not completely combusted especially at a firing temperature of 1000 ° C. This is presumably because the variation in the varistor voltage V 1 mA per unit thickness increased due to the variation in the amount.

(実施例1乃至実施例3)
加熱炉100の炉本体20内に、アルミナを主成分として、上部にガス流入孔30aを有し、下部に開口30bが形成され、高さ方向に4段に分割された障壁30を、比較例1乃至比較例3と同じように配置した3段積みの棚板71全体を覆うように設置した。
(Example 1 to Example 3)
In the furnace main body 20 of the heating furnace 100, a barrier 30 that is mainly composed of alumina, has a gas inflow hole 30a in the upper part, has an opening 30b in the lower part, and is divided into four stages in the height direction is used as a comparative example. It was installed so as to cover the entire three-tiered shelf 71 arranged in the same manner as in Examples 1 to 3.

比較例1乃至比較例3で作製した成形体と同じ成形体を、熱風循環乾燥機を用いて、400℃を2時間維持して脱脂処理して、被加熱物Aを得た。そして、この被加熱物Aを、比較例1から3と同じように棚板71上に配置した。   The same molded body as the molded body produced in Comparative Example 1 to Comparative Example 3 was degreased using a hot air circulating dryer and maintained at 400 ° C. for 2 hours to obtain an object A to be heated. And this to-be-heated material A was arrange | positioned on the shelf 71 similarly to Comparative Examples 1-3.

そして、実施例1では、被加熱物Aを炉本体20内を1200℃に維持した状態で2時間焼成した。実施例2では1100℃で、実施例3では1000℃にそれぞれ維持した状態で2時間焼成した。   And in Example 1, the to-be-heated material A was baked for 2 hours in the state which maintained the furnace main body 20 inside at 1200 degreeC. In Example 2, baking was performed at 1100 ° C. and in Example 3 while maintaining at 1000 ° C. for 2 hours.

なお、実施例1乃至実施例3では、焼成中、炉外から300℃の酸素ガスをガス路61を介して空間S内に2L/minで供給して、障壁30の上部から下部に向って流した。   In Examples 1 to 3, oxygen gas of 300 ° C. is supplied from outside the furnace at a rate of 2 L / min into the space S through the gas path 61 during firing, and from the upper part to the lower part of the barrier 30. Washed away.

焼成後の焼成体を取り出して、各焼成体のバリスタ電圧V1mA、V10μAを測定した。これの実施例1の測定結果を表5に、実施例2の測定結果を表6に、実施例3の測定結果を表7にそれぞれ示す。 The fired bodies after firing were taken out, and the varistor voltages V 1 mA and V 10 μA of each fired body were measured. The measurement results of Example 1 are shown in Table 5, the measurement results of Example 2 are shown in Table 6, and the measurement results of Example 3 are shown in Table 7, respectively.

表5乃至表7の測定結果から、焼成温度が1200℃、1100℃、1000℃の何れの場合も、各段内では、単位厚み当りのバリスタ電圧V1mAの最大差が6V/mmから11V/mmとバラツキが小さく、均熱性に優れていることが分った。 From the measurement results in Tables 5 to 7, the maximum difference in the varistor voltage V 1 mA per unit thickness is 6 V / mm to 11 V / mm in each stage when the firing temperature is 1200 ° C., 1100 ° C., or 1000 ° C. It was found that there was little variation in mm and excellent heat uniformity.

そして、比較例1乃至比較例3の場合と異なり、上段から下段に向って単位厚み当りのバリスタ電圧V1mAが減少しており且つ、その最大差が9V/mmから16V/mm、その標準偏差/平均値は1.52から1.62%と、何れも比較例1乃至比較例3での最大差9から34V、標準偏差/平均値は1.65%から3.42%と比較して小さいことが分った。これは、空間S内の温度よりも低温のガスを上部から空間S内に供給したことによって、空間Sの上下方向における温度分布が逆転すると共に、温度差が減少したためであると考えられる。 Unlike the cases of Comparative Examples 1 to 3, the varistor voltage V 1 mA per unit thickness decreases from the upper stage to the lower stage, and the maximum difference is 9 V / mm to 16 V / mm, and the standard deviation thereof. The average value is 1.52 to 1.62%, and the maximum difference is 9 to 34 V in Comparative Examples 1 to 3, and the standard deviation / average value is 1.65% to 3.42%. I found it small. This is presumably because the temperature distribution in the vertical direction of the space S was reversed and the temperature difference was reduced by supplying a gas having a temperature lower than the temperature in the space S into the space S from above.

これにより、空間Sに供給するガスの流量と温度を適宜なものとすることにより、空間S内の上下方向の温度のさらなる均一化を図ることが可能となると推測される。適度の均一化が可能なガスの流量と温度は、設定値を変えて複数回の実験を行うことにより、得ることができると考えられる。   Thereby, it is presumed that by making the flow rate and temperature of the gas supplied to the space S appropriate, the temperature in the vertical direction in the space S can be made more uniform. It is considered that the gas flow rate and temperature that can be appropriately uniform can be obtained by performing a plurality of experiments while changing the set values.

また、表5乃至表7の結果から、焼成温度が1200℃、1100℃、1000℃の何れの場合も、V10μA/V1mAの値は0.91以上であって優れた非オーム性を示しており、空間S内の酸素濃度はほぼ均一化されていることが分った。これは、空間S内に酸素ガスを供給して酸素濃度を上昇させたことによって、焼成温度が1000℃と低くても、被加熱物A中の残留カーボンの燃焼が進んで非オーム性が回復したものと考えられる。 In addition, from the results of Tables 5 to 7, the value of V 10 μA / V 1 mA is 0.91 or more and exhibits excellent non- ohmicity when the firing temperature is 1200 ° C., 1100 ° C., or 1000 ° C. It was found that the oxygen concentration in the space S was almost uniform. This is because the oxygen concentration is increased by supplying oxygen gas into the space S, and even if the firing temperature is as low as 1000 ° C., the combustion of residual carbon in the heated object A proceeds and the non-ohmic property is restored. It is thought that.

なお、ガス流通方向を炉底から上方にした場合は、ガス流量を30L/minに増やしてもV10μA/V1mAの値は改善しなかった。 When the gas flow direction was set upward from the furnace bottom, the value of V 10 μA / V 1 mA was not improved even when the gas flow rate was increased to 30 L / min.

(実施例4、実施例5及び比較例4)
前述した加熱炉100と同構造であるが大型化した加熱炉を用いた。この炉本体20の内寸は、高さ1200mm、幅1100mm、奥行き1000mmであった。そして、加熱炉100には、ガスバーナ40としてブンゼン強制燃焼式ガスバーナ12基を左右の炉底に対称に配置し、マイクロ波発振器10として最大出力1.2kWのマグネトロン計12台を左右の炉壁にそれぞれ対称的に配置されている。
(Example 4, Example 5 and Comparative Example 4)
A heating furnace having the same structure as that of the heating furnace 100 but having a larger size was used. The inner dimensions of the furnace body 20 were 1200 mm in height, 1100 mm in width, and 1000 mm in depth. In the heating furnace 100, 12 Bunsen forced combustion gas burners as gas burners 40 are arranged symmetrically on the left and right furnace bottoms, and 12 magnetron meters with a maximum output of 1.2 kW as microwave oscillators 10 are placed on the left and right furnace walls. They are arranged symmetrically.

図3Aを参照して、空間S内に炉床21から150mmの間隔をあけて、SiC製の棚板71を設置し、その上に70mmの間隔で合計10段のSiC製の棚板71を設け、10段目の棚板71の上にもSiC製の棚板71を載せて天井カバーとした。各SiC製の棚板71は、長辺300mm、短辺250mm、厚み10mmの長方形板状であった。   Referring to FIG. 3A, SiC shelf plates 71 are installed in space S with a space of 150 mm from hearth 21, and a total of 10 shelf plates 71 of SiC are arranged on it at intervals of 70 mm. The shelf board 71 made of SiC was also placed on the shelf board 71 of the 10th stage to form a ceiling cover. Each SiC shelf 71 was a rectangular plate having a long side of 300 mm, a short side of 250 mm, and a thickness of 10 mm.

さらに、加熱炉100の炉本体20内に、アルミナを主成分として、上部にガス流入孔30aを有し、下部に開口30bが形成され、高さ方向に5段に分割され障壁30を、10段積みの棚板71全体を覆うようにしたユニットを設置した。このユニットと同じものを左右前後に合計4組を炉内に配置した。   Further, in the furnace body 20 of the heating furnace 100, alumina is the main component, the gas inlet hole 30a is formed in the upper part, the opening 30b is formed in the lower part, and the barrier 30 is divided into five stages in the height direction. A unit was installed to cover the entire stacking shelf 71. A total of four sets of the same units as those in the left and right sides were arranged in the furnace.

比較例1乃至比較例3で作製した成形体と同じ成形体を、熱風循環乾燥機を用いて、400℃を2時間維持して脱脂処理して、被加熱物Aを得た。そして、この被加熱物Aを、比較例1乃至比較例3と同じように敷き板74を介して棚板71上に配置した。   The same molded body as the molded body produced in Comparative Example 1 to Comparative Example 3 was degreased using a hot air circulating dryer and maintained at 400 ° C. for 2 hours to obtain an object A to be heated. And this to-be-heated material A was arrange | positioned on the shelf 71 through the laying board 74 similarly to the comparative example 1 thru | or the comparative example 3. FIG.

そして、被加熱物Aを炉本体20内を1000℃に維持した状態で2時間焼成した。   And the to-be-heated material A was baked for 2 hours in the state which maintained the furnace main body 20 inside at 1000 degreeC.

ただし、実施例4では、焼成中、炉外から500℃の酸素ガスをガス路61を介して空間S内に2L/minで供給して、空間Sの上部から下部に向って流した。実施例5では、焼成中、炉外から500℃の空気をガス路61を介して空間S内に2L/minで供給して、空間Sの上部から下部に向って流した。比較例4では、焼成中、炉外から空間S内にガスを供給しなかった。   However, in Example 4, during firing, oxygen gas at 500 ° C. was supplied from outside the furnace into the space S through the gas path 61 at 2 L / min, and flowed from the upper part to the lower part of the space S. In Example 5, air at 500 ° C. was supplied from the outside of the furnace through the gas path 61 at a rate of 2 L / min during firing, and flowed from the upper part to the lower part of the space S. In Comparative Example 4, no gas was supplied into the space S from outside the furnace during firing.

焼成後の焼成体を取り出して、各焼成体のバリスタ電圧V1mA、V10μAを測定した。この実施例4の測定結果を表8に、実施例5の測定結果を表9に、比較例4の測定結果を表10にそれぞれ示す。 The fired bodies after firing were taken out, and the varistor voltages V 1 mA and V 10 μA of each fired body were measured. The measurement results of Example 4 are shown in Table 8, the measurement results of Example 5 are shown in Table 9, and the measurement results of Comparative Example 4 are shown in Table 10, respectively.

表8乃至表9の測定結果から、何れの場合も、各段内では、単位厚み当りのバリスタ電圧V1mAの最大差が10V/mmから15V/mm、炉内全体の単位厚み当りのバリスタ電圧の標準偏差/平均値が1.42%から1.63%とバラツキが小さく、均熱性に優れていることが分った。 From the measurement results in Tables 8 to 9, in each case, the maximum difference in varistor voltage V 1 mA per unit thickness is 10 V / mm to 15 V / mm in each stage, and the varistor voltage per unit thickness of the entire furnace. It was found that the standard deviation / average value of A was 1.42% to 1.63% and the variation was small and the heat uniformity was excellent.

そして、表10の測定結果から、比較例4では上段から下段に向って単位厚み当りのバリスタ電圧V1mAが増加し、温度が下降しているのに対して、実施例4及び実施例5では上段から下段に向って単位厚み当りのバリスタ電圧V1mAが減少し、温度が上昇していることが分った。これは、空間S内の温度よりも低温のガスを上部から空間S内に供給したことによって、空間S内の上下方向における温度分布が逆転したためであると考えられる。 From the measurement results of Table 10, in Comparative Example 4, the varistor voltage V 1 mA per unit thickness increases from the upper stage toward the lower stage, and the temperature decreases, whereas in Examples 4 and 5, It was found that the varistor voltage V 1 mA per unit thickness decreased from the upper stage to the lower stage, and the temperature increased. This is considered to be because the temperature distribution in the vertical direction in the space S is reversed by supplying a gas having a temperature lower than the temperature in the space S into the space S from above.

これにより、空間S内に供給するガスの流量と温度を適宜なものとすることにより、空間S内の上下方向の温度を均一化を図ることが可能となると推測される。適度の均一化が可能なガスの流量と温度は、設定値を変えて複数回の実験を行うことにより、得ることができると考えられる。   Accordingly, it is presumed that the temperature in the vertical direction in the space S can be made uniform by appropriately adjusting the flow rate and temperature of the gas supplied into the space S. It is considered that the gas flow rate and temperature that can be appropriately uniform can be obtained by performing a plurality of experiments while changing the set values.

また、実施例4では、V10μA/V1mAの値は0.91以上であって、優れた非オーム性を示しており、空間S内の酸素濃度は適正な状態で均一化されていることが分った。これは、空間S内に酸素ガスを供給して酸素濃度を上昇させたことによって、焼成温度が1000℃と低くても、被加熱物A中の残留カーボンの燃焼が進んで非オーム性が回復したものと考えられる。 Further, in Example 4, the value of V 10 μA / V 1 mA is 0.91 or more, which shows an excellent non-ohmic property, and the oxygen concentration in the space S is made uniform in an appropriate state. I found out. This is because the oxygen concentration is increased by supplying oxygen gas into the space S, and even if the firing temperature is as low as 1000 ° C., the combustion of residual carbon in the heated object A proceeds and the non-ohmic property is restored. It is thought that.

実施例5では、実施例4ほどではないが、比較例4と比べれば、V10μA/V1mAの値は0.87と明らかに増加しており、非オーム性は向上することが分った。これは、空間S内に空気を供給して酸素濃度を上昇させたことによって、被加熱物A中の残留カーボンの燃焼が進んで非オーム性が回復したものと考えられる。 In Example 5, the value of V 10 μA / V 1 mA was clearly increased to 0.87 as compared with Comparative Example 4, but it was found that non-ohmicity was improved. . It is considered that this is because non-ohmic properties have been recovered by the combustion of residual carbon in the article A to be heated by supplying air into the space S and increasing the oxygen concentration.

(実施例6)
実施例4及び実施例5と同じ加熱炉を用いた。
(Example 6)
The same heating furnace as in Example 4 and Example 5 was used.

ただし、図3Bを参照して、炉本体20内に炉床21から150mmの間隔をあけて、ムライト製の匣鉢82を設置し、その上に合計5段のムライト製の匣鉢82を設け、最上段の匣鉢82の上に直径30mmの貫通穴を中央に開けたSiC製の棚板84を載せて天井カバーとした。匣鉢82は、長辺350mm、短辺300mmの長方形状の底面を有し、厚み15mm、高さ150mmであり、上面が開放された箱状であった。なお、匣鉢82の中央部に直径30mmの貫通孔が形成されている。さらに、これと同じ5段積の匣鉢を左右前後に合計4組を炉内にセットした。   However, referring to FIG. 3B, a mullite mortar 82 is installed in the furnace body 20 at a distance of 150 mm from the hearth 21, and a total of five mullite mortars 82 are provided thereon. A ceiling shelf 84 made of SiC having a 30 mm diameter through hole in the center was placed on the uppermost mortar 82 to form a ceiling cover. The mortar 82 had a rectangular bottom surface with a long side of 350 mm and a short side of 300 mm, a thickness of 15 mm, a height of 150 mm, and a box shape with an open top surface. A through hole having a diameter of 30 mm is formed at the center of the mortar 82. Furthermore, a total of 4 sets of the same 5-layered mortars were set in the furnace on the left and right sides.

実施例4及び実施例5で作製した成形体と同じ成形体を、熱風循環乾燥機を用いて、400℃を2時間維持して脱脂処理して、被加熱物Aを得た。そして、この被加熱物Aを、ムライト製の匣鉢82内に、それぞれ12個ずつ収めた。そして、これら匣鉢82を、各匣鉢82の中に、マグネシウム・スピネル製の敷き板83を介して、前後方向に3個、左右方向に4個、合計12個の被加熱物Aをそれぞれ載置した。   The same molded body as the molded body produced in Example 4 and Example 5 was degreased using a hot-air circulating dryer and maintained at 400 ° C. for 2 hours to obtain an object A to be heated. Then, twelve pieces of each of the objects A to be heated were stored in a mullite mortar 82. Then, these mortars 82 are placed in each mortar 82 through a magnesium spinel laying plate 83, three in the front-rear direction and four in the left-right direction, for a total of twelve objects A to be heated. Placed.

そして、被加熱物Aを炉本体20内を1200℃に維持した状態で2時間焼成した。   And the to-be-heated material A was baked for 2 hours in the state which maintained the furnace main body 20 inside at 1200 degreeC.

焼成中、炉外から500℃の酸素ガスをガス路61を介して空間S内に3L/minで供給して、空間Sの上部から下部に向って流した。   During firing, oxygen gas at 500 ° C. was supplied from outside the furnace through the gas passage 61 into the space S at 3 L / min, and flowed from the upper part to the lower part of the space S.

焼成後の焼成体を取り出して、各焼成体のバリスタ電圧V1mA、V10μAを測定した。測定結果を表11に示す。 The fired bodies after firing were taken out, and the varistor voltages V 1 mA and V 10 μA of each fired body were measured. Table 11 shows the measurement results.

表11の結果から、各段内では、単位厚み当りのバリスタ電圧V1mAは最大差が7V/mmから8V/mm、炉内全体での最大差も9V/mmとバラツキが小さく、その標準偏差/平均値は1.64%であり、非常に均熱性に優れていることが分った。 From the results of Table 11, within each stage, the varistor voltage V 1 mA per unit thickness has a maximum difference of 7 V / mm to 8 V / mm, and the maximum difference in the whole furnace is also 9 V / mm, and the standard deviation is small. / The average value was 1.64%, and it was found that the heat uniformity was excellent.

そして、上段から下段に向って温度が上昇していることが分った。これは、空間Sの温度よりも低温のガスを上部から空間S内に供給したことによって、空間S内の上下方向における温度分布が逆転したためであると考えられる。   And it turned out that temperature is rising from the upper stage toward the lower stage. This is considered to be because the temperature distribution in the vertical direction in the space S was reversed by supplying a gas having a temperature lower than that of the space S into the space S from above.

また、V10μA/V1mAの値は0.93以上であって、非常に非オーム性に優れており、空間S内の酸素濃度は適正な状態で均一化されていることが分った。 In addition, it was found that the value of V 10 μA / V 1 mA was 0.93 or more and was very excellent in non-ohmicity, and the oxygen concentration in the space S was made uniform in an appropriate state.

(実施例7)
実施例6と同じ加熱炉100内に、脱脂処理前の被加熱物Aを実施例6と同じように配置した。
(Example 7)
In the same heating furnace 100 as in Example 6, the heated object A before degreasing treatment was arranged in the same manner as in Example 6.

そして、加熱炉100の炉本体20内を400℃に2時間維持して脱脂処理をした。その後、引き続き、炉本体20内を1200℃に維持した状態で被加熱物Aを2時間焼成した。   And the inside of the furnace main body 20 of the heating furnace 100 was maintained at 400 ° C. for 2 hours for degreasing treatment. Then, the to-be-heated material A was baked for 2 hours in the state which maintained the furnace main body 20 inside at 1200 degreeC.

脱脂処理中及び焼成中、炉外から500℃の酸素ガスをガス路61を介して空間S内に2L/minで供給して空間Sの上部から下部に向って流した。   During the degreasing process and firing, oxygen gas at 500 ° C. was supplied from outside the furnace into the space S through the gas path 61 at a rate of 2 L / min and flowed from the upper part to the lower part of the space S.

焼成後の焼成体を取り出して、各焼成体のバリスタ電圧V1mA、V10μAを測定した。測定結果を表12に示す。さらに、脱脂処理時に加熱炉100から排出される排気ガスを、三点比較式臭袋試験によって評価した。 The fired bodies after firing were taken out, and the varistor voltages V 1 mA and V 10 μA of each fired body were measured. Table 12 shows the measurement results. Further, the exhaust gas discharged from the heating furnace 100 during the degreasing process was evaluated by a three-point comparative odor bag test.

表12の測定結果から、各段内では、単位厚み当りのバリスタ電圧V1mAの最大差が8V/mm以下,炉内全体での最大差も9Vでバラツキが小さく、その標準偏差/平均値も1.56%とバラツキが小さく、均熱性に優れていることが分った。 From the measurement results in Table 12, within each stage, the maximum difference of varistor voltage V 1 mA per unit thickness is 8 V / mm or less, the maximum difference in the whole furnace is 9 V, and the variation is small, and the standard deviation / average value is also It was found that the variation was as small as 1.56% and the heat uniformity was excellent.

そして、上段から下段に向って温度が上昇していることが分った。これは、空間S内の温度よりも低温のガスを上部から空間S内に供給したことによって、空間S内の上下方向における温度分布が逆転したためであると考えられる。   And it turned out that temperature is rising from the upper stage toward the lower stage. This is considered to be because the temperature distribution in the vertical direction in the space S is reversed by supplying a gas having a temperature lower than the temperature in the space S into the space S from above.

また、V10μA/V1mAの値は0.93以上であって、非常に非オーム性に優れており、電気特性は実施例6の場合とほぼ同等であることが分った。 In addition, it was found that the value of V 10 μA / V 1 mA was 0.93 or more, which was very excellent in non-ohmicity, and that the electrical characteristics were almost the same as in Example 6.

脱脂処理中に加熱炉100から排出される排気ガスは、三点比較式臭袋試験による評価が大気中に直接放出可能である基準値を下回っており、加熱炉100で脱脂処理を行うことにより排気ガスが無臭化することが分った。よって、排気ガスを脱臭せずに大気中に放出することが可能であり、脱臭装置を設置する必要がないことが確認された。さらに、炉本体20内にもタール成分などの脱脂に伴って発生する残渣成分は検出されず、清掃作業を必要としなかった。   The exhaust gas discharged from the heating furnace 100 during the degreasing process is lower than the standard value that can be directly discharged into the atmosphere as evaluated by the three-point comparative odor bag test. It was found that the exhaust gas was not brominated. Therefore, it was confirmed that the exhaust gas can be released into the atmosphere without deodorizing, and it is not necessary to install a deodorizing device. Furthermore, the residual component generated by degreasing such as the tar component was not detected in the furnace body 20, and no cleaning work was required.

よって、同じ加熱炉100で一貫して脱脂処理と焼成処理を行うことができ、これらの合計処置時間を短縮することが可能となる。   Therefore, the degreasing treatment and the firing treatment can be performed consistently in the same heating furnace 100, and the total treatment time can be shortened.

(他の実施形態)
本発明は上述した実施形態に限定されない。例えば、実施形態では、加熱炉100は、マイクロ波発振器10及びガスバーナ40を複数個備える場合について説明したが、これに限定されない。例えば、マイクロ波発振器10及びガスバーナ40はそれぞれ1個のみ備える加熱炉であってもよい。この場合、空間S内の水平方向の加熱の均一性は加熱炉100に対して劣るが、低温ガス供給装置60で低温のガスを空間S内に上方から供給するので、空間S内の上下方向の加熱の均一性の向上を図ることが可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the embodiment, the case where the heating furnace 100 includes a plurality of the microwave oscillators 10 and the gas burners 40 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, a heating furnace provided with only one microwave oscillator 10 and one gas burner 40 may be used. In this case, the uniformity of heating in the horizontal direction in the space S is inferior to that of the heating furnace 100, but since the low-temperature gas supply device 60 supplies low-temperature gas from above into the space S, the vertical direction in the space S It is possible to improve the uniformity of heating.

また、実施形態では、低温ガス供給装置60から低温のガスとして酸素ガス又は酸素ガスを含むガスを供給する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、低温ガス供給装置60は、低温のガスとして酸素ガスを含まないガスを供給してもよい。この場合、空間S内の酸素濃度の均一性は加熱炉100に対して劣るが、空間S内の上下方向の加熱の均一性の向上を図ることは可能である。   Moreover, although embodiment demonstrated the case where oxygen gas or the gas containing oxygen gas was supplied from the low temperature gas supply apparatus 60 as low temperature gas, it is not limited to this. For example, the low temperature gas supply device 60 may supply a gas that does not contain oxygen gas as a low temperature gas. In this case, the uniformity of the oxygen concentration in the space S is inferior to that of the heating furnace 100, but it is possible to improve the uniformity of the heating in the vertical direction in the space S.

(実施例8)
実施例6において、熱風循環乾燥機で脱脂した際に、処理する被焼成物の数量が増えたので、脱脂に伴って発生する排気ガスの異臭がきつくなり、環境上の課題が発せする可能性が確認された。そこで、三点比較式臭袋法による評価を実施したところ、大気中に直接放出可能な基準値を超えることが確認された。
(Example 8)
In Example 6, when degreased with a hot air circulating dryer, the number of objects to be fired to be processed increased, so that the odor of exhaust gas generated along with degreasing became tight, which could cause environmental problems. Was confirmed. Then, when the evaluation by the three-point comparative odor bag method was carried out, it was confirmed that it exceeded the reference value that can be directly released into the atmosphere.

従って、熱風循環乾燥機で脱脂する場合には、排気ガスを脱臭装置で処理しなければならず、製造設備の価格が増大するという問題が明らかになった。これを回避する方法について検討した。   Therefore, in the case of degreasing with a hot air circulating dryer, the exhaust gas has to be processed with a deodorizing device, and the problem that the price of manufacturing equipment increases has been revealed. The method to avoid this was examined.

結果、マイクロ波ガス複合炉で脱脂することで排気ガスの無臭化が進むことが見出された。熱風循環乾燥機を用いた脱脂の際と同様に、三点比較式臭袋法によって排気ガスの評価を実施した結果、大気中に直接放出しても全く問題のないレベルになることが確認された。さらに、脱脂処理後のマイクロ波ガス複合炉の炉内を観察したところ、炉壁や扉の温度の低い部分にもタール成分などの付着物は観察されず、脱脂前と同じ状態に保たれていることも確認された。よって、排気ガスを脱臭せずに大気中にすることが可能であり、脱臭装置を設置する必要がない。   As a result, it was found that the degassing of the exhaust gas proceeds by degreasing in the microwave gas complex furnace. As in the case of degreasing using a hot-air circulating dryer, the exhaust gas was evaluated by the three-point comparative odor bag method, and as a result, it was confirmed that the level would not cause any problems even if released directly into the atmosphere. It was. Furthermore, when the inside of the microwave gas combined furnace after the degreasing treatment was observed, no deposits such as tar components were observed in the low temperature part of the furnace wall or door, and the same condition as before the degreasing was maintained. It was also confirmed. Therefore, it is possible to make exhaust gas into the atmosphere without deodorizing, and it is not necessary to install a deodorizing device.

脱脂に伴って発生する排ガスの悪臭は、成形体中のバインダや可塑剤の主成分である有機成分の燃焼・分解によって発生すると考えられるが、マイクロ波ガス複合炉では、マイクロ波によって有機成分の分解が促進されると共に、ガス燃焼によって排気ガスが完全燃焼化が進むことによって、排気ガスの無臭化が図られるものと考えられる。   The malodor of the exhaust gas that accompanies degreasing is thought to be generated by the combustion and decomposition of the organic components that are the main components of the binder and plasticizer in the molded body. It is considered that the exhaust gas is made non-brominated as the decomposition is promoted and the exhaust gas is completely combusted by gas combustion.

10…マイクロ波発振器、 11…導波管、 12…拡散ファン、 20…炉本体、 20a…内壁面、 20b:ガス路用孔、21…炉床、 22…炉外殻、 23…炉壁、 24:扉、 25…熱電対式温度計、 30…障壁、 30a…ガス流入孔、 30b…開口、40…ガスバーナ、 50…排出口、 51…水平煙道、 52…垂直煙道、 53…排気筒、 60…低温ガス供給装置、 61…ガス路、 62…ガス供給部、 63…加熱部、 64…調整弁、 71…棚板、 72、73:支柱 74…敷き板、 81:支柱、82…匣鉢、 83…敷き板、 84:棚板、100…加熱炉、 A…被加熱物、S…空間。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Microwave oscillator, 11 ... Waveguide, 12 ... Diffusion fan, 20 ... Furnace main body, 20a ... Inner wall surface, 20b: Gas passage hole, 21 ... Furnace floor, 22 ... Furnace outer shell, 23 ... Furnace wall, 24: Door, 25 ... Thermocouple thermometer, 30 ... Barrier, 30a ... Gas inlet, 30b ... Opening, 40 ... Gas burner, 50 ... Outlet, 51 ... Horizontal flue, 52 ... Vertical flue, 53 ... Exhaust Cylinder, 60 ... Low-temperature gas supply device, 61 ... Gas passage, 62 ... Gas supply unit, 63 ... Heating unit, 64 ... Adjusting valve, 71 ... Shelf plate, 72, 73: Column 74 ... Base plate, 81: Column, 82 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... A bowl, 83 ... Laying board, 84: Shelf board, 100 ... Heating furnace, A ... Object to be heated, S ... Space.

Claims (6)

被加熱物が中央部に配置される炉本体と、
前記炉本体の内壁面と前記炉本体の中央部との間に設置される障壁と、
前記炉本体の内壁面と前記障壁との間において、前記炉本体の炉床から上部に向う火炎を形成するガスバーナと、
前記炉本体内のガスを前記炉床側から外部に排出する排出口と、
前記炉本体内にマイクロ波を照射するマイクロ波発振器と、
前記炉本体内の温度より低温のガスを前記障壁で取り囲まれた空間に上方から供給する低温ガス供給装置とを備えることを特徴とする加熱炉。
A furnace body in which an object to be heated is arranged in the center;
A barrier installed between the inner wall surface of the furnace body and the central part of the furnace body;
Between the inner wall surface of the furnace body and the barrier, a gas burner that forms a flame from the hearth of the furnace body toward the upper part,
A discharge port for discharging the gas in the furnace body from the hearth side to the outside;
A microwave oscillator for irradiating microwaves into the furnace body;
A heating furnace comprising: a low-temperature gas supply device that supplies a gas having a temperature lower than a temperature in the furnace body from above into a space surrounded by the barrier.
前記ガスバーナ又は前記マイクロ波発振器の少なくとも何れかは、前記炉本体の中心の垂直軸を含む垂直面に対して面対称、又は前記炉本体の中心の垂直軸に対して回転対称に配置されることを特徴とする請求項1に記載の加熱炉。   At least one of the gas burner and the microwave oscillator is arranged in plane symmetry with respect to a vertical plane including a vertical axis at the center of the furnace body, or rotationally symmetrical with respect to the vertical axis at the center of the furnace body. The heating furnace according to claim 1. 前記低温ガス供給装置は、酸素濃度を制御するためのガスを前記低温のガスとして供給することを特徴とする請求項1又は2に記載の加熱炉。   The heating furnace according to claim 1 or 2, wherein the low-temperature gas supply device supplies a gas for controlling an oxygen concentration as the low-temperature gas. 本体の内壁面内の障壁で前後左右を取り囲まれた空間内に被加熱物を配置する配置工程と、
前記炉本体の内壁面と前記障壁との間において、前記炉本体の炉床から上部に向う火炎を形成すると共に、前記炉本体内にマイクロ波を照射すると同時に、前記障壁で取り囲まれた空間に当該空間内の温度より低温のガスを上方から供給しながら、前記被加熱物を焼成する焼成工程とを備えることを特徴とする加熱方法。
An arrangement step of arranging an object to be heated in a space surrounded by the barrier in the inner wall surface of the furnace body, front, rear, left and right;
Between the inner wall surface of the furnace body and the barrier, a flame is formed upward from the hearth of the furnace body, and microwaves are irradiated into the furnace body, and at the same time, a space surrounded by the barrier is formed. And a firing step of firing the object to be heated while supplying a gas having a temperature lower than the temperature in the space from above.
前記低温のガスは、酸素濃度を制御するためのガスであることを特徴とする請求項4に記載の加熱方法。   The heating method according to claim 4, wherein the low temperature gas is a gas for controlling an oxygen concentration. 前記炉本体の内壁面と前記障壁との間において、前記炉本体の炉床から上部に向う火炎を形成すると共に、前記炉本体内にマイクロ波を照射すると同時に、前記炉本体内の温度より低温のガスを前記障壁で取り囲まれた空間に上方から供給し、前記被加熱物を脱脂する脱脂工程を備え、
前記脱脂工程後、前記火炎又は前記マイクロ波の少なくとも何れか一方を増大させて前記本体炉内の温度を上昇させることにより、前記焼成工程を行うことを特徴とする請求項4又は5に記載の加熱方法。
Between the inner wall surface of the furnace body and the barrier, a flame is formed from the hearth of the furnace body to the upper part, and microwaves are irradiated into the furnace body, and at the same time, the temperature is lower than the temperature in the furnace body. A degreasing step of degreasing the object to be heated, supplying the gas from above into the space surrounded by the barrier,
The said baking process is performed by increasing at least any one of the said flame or the said microwave and raising the temperature in the said main furnace after the said degreasing | defatting process. Heating method.
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