JPH0694371A - バッチ式焼成炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】焼成室内に供給される雰囲気ガスの温度を予め
焼成室内の温度と同等程度にまで高めておくことが可能
で、焼成室内における温度分布の均一化を容易に図るこ
とができるバッチ式焼成炉を提供する。 【構成】本発明にかかるバッチ式焼成炉は、被処理物１
を収納して加熱する焼成室２内に挿入され、かつ、外部
から供給された雰囲気ガスＧを焼成室２内に導入するガ
ス供給管５を備えたバッチ式焼成炉であって、そのガス
供給管５の外部寄り側端部の内部には、通過する雰囲気
ガスＧを加熱する電気ヒータ９が組み込まれている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はバッチ式焼成炉にかか
り、詳しくは、その焼成室の内部に導入される雰囲気ガ
スの予熱構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、積層コンデンサ製造用のセラ
ミック誘電体や圧電共振子製造用のセラミック圧電基板
などのようなセラミック素体の焼成に際してはセラミッ
ク素体を匣鉢内に収納したうえで匣鉢とともに加熱して
焼成することが行われており、匣鉢の加熱を行うにあた
っては多品種少量物品の熱処理に適したバッチ式焼成炉
を用いるのが一般的となっている。すなわち、この種の
焼成炉は、図２及び図３でそれぞれ示すように、セラミ
ック素体を収納して多段に積み重ねられた匣鉢の複数個
（図示していない）からなる被処理物１を加熱してセラ
ミック素体の焼成を行う焼成室２と、この焼成室２を取
り囲んで構成された断熱壁３と、上昇動作によって被処
理物１を焼成室２の内部に収めると同時に当該焼成室２
の下側開口を閉塞する炉床４とを備えており、この炉床
４はテーブルリフターなどといわれる昇降動機構（図示
していない）上に設置されている。

【０００３】さらにまた、このバッチ式焼成炉を構成す
る焼成室２の内部には、ガス供給管５及びガス排出管６
と、略Ｕ字状として形成されたうえで被処理物１を加熱
する電気ヒータ７とがそれぞれ挿入されており、これら
はいずれも焼成室２の天井から吊り下げ状に支持されて
いる。そして、焼成炉の外部から新たに供給された雰囲
気ガスＧは焼成室２の底面近くまで挿入されたガス供給
管５のそれぞれを通過して焼成室２内に導入される一
方、使用済みとなった雰囲気ガスＧは焼成室２の天井近
くで開口したガス排出管６を通過して外部に排出される
ようになっている。なお、ここで、各ガス供給管５の内
側面上には、焼成室２の内部側に向かって開口した多数
個のガス導入孔（図示していない）が形成されており、
通常の常温状態で供給された雰囲気ガスＧはガス導入孔
を通じて焼成室２の内部に導入されている。したがっ
て、この焼成炉における被処理物１の加熱は、電気ヒー
タ７からの放射による直接的な加熱と、この電気ヒータ
７によって加熱された雰囲気ガスを介しての間接的な加
熱とによって行われることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来構
成とされた焼成炉では、複数個の匣鉢を積み重ねてなる
被処理物１を収納しうるほどに焼成室２の内容積が大き
いため、焼成室２内における温度分布、特には、その上
下方向における温度分布が不均一となりやすく、被処理
物１を構成する匣鉢それぞれの加熱温度が各々の積み重
ね位置によって相違することになりやすいという不都合
が生じることになっていた。

【０００５】そして、このような温度分布の不均一は、
焼成室２内に挿入されたガス供給管５の焼成室天井寄り
に形成されたガス導入孔を通じて導入される雰囲気ガス
Ｇが十分には加熱されておらずに低温であるのに対し、
ガス供給管５の焼成室底面寄りに形成されたガス導入孔
を通じて導入される雰囲気ガスＧは焼成室２内を通過し
ながら加熱されることによって高温となっていること、
あるいはまた、新たな雰囲気ガスＧの導入に伴う冷却作
用によって焼成室２内の温度が低下させられることなど
に起因すると考えられている。さらにまた、セラミック
素体のいわゆる脱バインダ処理を行うための低温処理時
においては、多量の雰囲気ガスＧが必要となる結果、上
述したような不都合がより顕著に現れることになってい
た。

【０００６】本発明はこのような従来の不都合に鑑みて
創案されたものであって、焼成室内に供給される雰囲気
ガスの温度を予め焼成室内の温度と同等程度にまで高め
ておくことが可能で、焼成室内における温度分布の均一
化を容易に図ることができるバッチ式焼成炉の提供を目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるバッチ式
焼成炉は、このような目的を達成するために、被処理物
を収納して加熱する焼成室内に挿入され、かつ、外部か
ら供給された雰囲気ガスを焼成室内に導入するガス供給
管を備えており、該ガス供給管の外部寄り側端部の内部
には、通過する雰囲気ガスの加熱を行う電気ヒータが組
み込まれていることを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、ガス供給管の外部側端部の
内部に組み込んだ電気ヒータによって通過中の雰囲気ガ
スを加熱するので、このガス供給管を通過して焼成室の
内部に導入される雰囲気ガスの温度を予め焼成室内の温
度と同等程度にまで高めておくことが可能となる。そし
て、このとき、加熱されたうえで焼成室内に導入される
雰囲気ガスの温度がその導入位置の相違に拘わらず略均
一となるため、従来例のように焼成室内の温度分布が乱
されることはなくなる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、この実施例にかかるバッチ式焼成炉の全体
構造は従来例と基本的に異ならないから全体構造につい
ての詳しい説明は省略し、説明の都合上必要な際にのみ
同一符号を付して説明することとしたうえ、ここでは、
本発明の要点である雰囲気ガスの予熱構造を図１に基づ
いて説明する。

【００１０】まず、本実施例にかかるバッチ式焼成炉
は、図２及び図３で示した従来例同様、被処理物１の加
熱を行う焼成室２と、この焼成室２を取り囲んで構成さ
れた断熱壁３と、被処理物１を焼成室２の内部に収める
と同時に当該焼成室２の下側開口を閉塞する炉床４とを
備えており、図１で示すように、断熱壁３の外側周囲は
炉殻金物８によって略全面的に覆われている。そして、
この焼成室２の内部には、焼成炉の外部から供給された
新たな雰囲気ガスＧを焼成室２内にまで導入する複数本
のガス供給管５がガス排出管６及び略Ｕ字状とされた電
気ヒータ７とともに挿入されており、焼成室２の天井か
ら吊り下げ状に支持されたガス供給管５それぞれの外部
寄り側端部の内部には、通過する雰囲気ガスＧの加熱を
行うための電気ヒータ９が組み込まれている。

【００１１】すなわち、ガス供給管５のそれぞれは、図
１で示すように、断熱壁３に形成された貫通孔３ａを貫
通して焼成室２内に吊り下げられており、ガス供給管５
それぞれの外部側寄り端部はゲージサポート１０を用い
ることによって炉殻金物８の外側面上に固定されたソケ
ット１１と相互に連結されている。そして、このガス供
給管５とゲージサポート１０との間には、ガス漏れ防止
用のシール（封止）部材であるＯ・リング１２が介装さ
れている。また、このゲージサポート１０にはガス供給
管５と連通接続された雰囲気ガスＧの供給口１０ａが形
成される一方、冷却水通路１０ｂが形成されており、供
給口１０ｃから供給された冷却水Ｗは冷却水通路１０ｂ
内を流れながらＯ・リング１２の冷却を行ったうえで排
出口（図示していない）から外部へ排出されていくよう
になっている。

【００１２】一方、このガス供給管５の外部側寄り端部
内にはスパイラル形状とされた電気ヒータ９が挿入され
ており、ゲージサポート１０の外側に露出したヒータ端
子９ａとゲージサポート１０との間はガス漏れ防止用シ
ール材であるシリコン樹脂１３によって埋められてい
る。なお、ここで、電気ヒータ９の長さは、焼成室２の
天井から吊り下げられて焼成室２の底面近くにまで達す
るガス供給管５全長の１／３程度と設定されている。さ
らに、この電気ヒータ９内にはこれを軸芯方向に沿って
貫通する熱電対１４が配設されており、その温度検出端
１４ａは電気ヒータ９の焼成室２内側に位置する先端部
の外に露出している。

【００１３】そこで、本実施例における雰囲気ガスＧの
予熱温度の制御は熱電対１４の温度検出端１４ａが露出
した電気ヒータ９の先端部付近で行われることになり、
焼成炉の外部からゲージサポート１０を通ってガス供給
管５のそれぞれに供給された新たな雰囲気ガスＧはガス
供給管５の外部寄り側端部内を通過しながら電気ヒータ
９によって加熱される。そして、通常の常温状態で供給
されながら焼成室２内と同等程度の高温状態にまで加熱
された雰囲気ガスＧは、従来例同様、各ガス供給管５の
内側面上に形成された多数個のガス導入孔（図示してい
ない）から吹き出すことによって焼成室２の内部に導入
されることになる。なお、この雰囲気ガスＧの有する温
度状態が、電気ヒータ９の制御条件に基づいて変更可能
であることはいうまでもない。

【００１４】ところで、以上説明した予熱構造の採用に
伴う利点を確認するための実験を本発明の発明者が行っ
たので、以下、その内容について説明する。すなわち、
セラミック素体を収納して被処理物１となる匣鉢の複数
個をこれら全体の高さが４００ｍｍ程度となるまで積み
重ねたうえ、これらの積み重ねられたうちの上段，中
段，下段それぞれに位置する匣鉢内に収納されたセラミ
ック素体の温度と、各ガス供給管５の上段，中段，下段
それぞれにおける対応する位置から導入される雰囲気ガ
スＧの温度とを各々測定しうる実験システムを構築した
後、焼成室２内の目標温度を最大４００℃としつつ、こ
の焼成室２内にある雰囲気ガスＧ及びこの焼成室２内に
導入される雰囲気ガスＧ各々の昇温速度が同一となるよ
うに調整しながら、焼成室２内における温度分布を調査
してみた。その結果、焼成室２内の温度を４００℃のま
まで維持した際におけるセラミック素体の温度の追従性
は従来の１時間強から１５分程度と大変に向上すること
になる一方、焼成室２内の上下方向における温度のばら
つきは１０ないし１５℃であったものが６℃程度と改善
され、また、各ガス供給管５を通じて導入される雰囲気
ガスＧの上下方向における温度のばらつきは３℃程度と
良くなることが確認された。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるバ
ッチ式焼成炉によれば、外部から供給された雰囲気ガス
を焼成室内に導入するガス供給管の外部寄り側端部の内
部に雰囲気ガスの加熱を行う電気ヒータを組み込んでい
るので、このガス供給管を通過して焼成室の内部に導入
される雰囲気ガスの温度を予め焼成室内の温度と同等程
度にまで高めておくことが可能となり、また、加熱され
たうえで焼成室内に導入される雰囲気ガスの温度をその
導入位置の相違に拘わらず略均一な状態とすることがで
きる。そのため、焼成室内、特に、その上下方向におけ
る温度分布が従来例のように不均一となって乱されるこ
とは起こり得ないこととなり、焼成室内における温度分
布の均一化を容易に図ることができるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例にかかるバッチ式焼成炉における雰囲
気ガスの予熱構造を拡大して示す縦断側面図である。

【図２】本実施例及び従来例にかかるバッチ式焼成炉の
概略構造を示す横断平面図である。

【図３】本実施例及び従来例にかかるバッチ式焼成炉の
概略構造を示す縦断側面図である。

【符号の説明】

１ 被処理物 ２ 焼成室 ５ ガス供給管 ９ 電気ヒータ Ｇ 雰囲気ガス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理物（１）を収納して加熱する焼成
   室（２）内に挿入され、かつ、外部から供給された雰囲
   気ガス（Ｇ）を焼成室（２）内に導入するガス供給管
   （５）を備えており、 該ガス供給管（５）の外部寄り側端部の内部には、通過
   する雰囲気ガス（Ｇ）の加熱を行う電気ヒータ（９）が
   組み込まれていることを特徴とするバッチ式焼成炉。