JPH07190628A - ビームキルンの炉内温度測定方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長さの短い耐熱性測温素子で炉内の温度分布
を容易にしかも正確に測定可能なビームキルンの炉内温
度測定方法および制御装置を提供する。 【構成】 熱電対１００は、炉外からビーム１８の中空
部１８ｂに引き込まれ、ビーム１８の炉内の引出し孔１
８ｃから炉室内に取り出されてから被焼成品２０１に取
り付けられている。熱電対１００は炉外で補償導線１０
１に接続され、この補償導線１０１が温度検出計１０３
に引き込まれている。これにより、被焼成品２０１の表
面の正確な焼成温度が検出できる。また、炉内の炉長方
向および各断面方向の温度分布が容易にしかも連続的に
測定できるとともに、別に設定されているヒートスケジ
ュール設定用温度計と対比し、雰囲気温度の微調整や、
被焼成品の大きさおよび窯諸量に合わせたヒートスケジ
ュールへの設定が容易にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炉体内を炉長方向に移
動する多数のビームにより被焼成品を搬送するようにし
たビームキルンにおいて、焼成される被焼成品の温度の
測定方法および炉内温度の制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、窯業原料や窯業製品を焼成す
る工業用窯としては、トンネルキルン、電気プッシャ
炉、ローラハースキルン等がある。例えば、ローラハー
スキルンは、被焼成品の搬送方向に多数のローラを並設
し、このローラにより被焼成品を搬送しつつ焼成するよ
うにしたものである。工業用窯として被焼成品を良好に
焼成するため、炉内温度を予め設定したヒートスケジュ
ールに合わせて所定の温度に保持する必要がある。従来
のローラハースキルンの炉内温度測定は、例えば、 炉内の天井の所定位置に温度センサを設置して炉内温
度を検出し、これをベースにヒートスケジュールを管理
していた。また、ヒートスケジュールを適正に管理す
るため測温素子として熱電対を使用し、被焼成品に熱電
対の熱接点を設置し、被焼成品の移動とともに熱電対を
炉の出口から炉内に送り込んで熱電対から発生する熱起
電力を炉外の温度検出装置に入力して炉内温度を検出
し、これを繰り返して適正なヒートスケジュールを設定
していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなローラハースキルンの炉内温度測定では、ガスの対
流のため被焼成品付近の温度よりも天井付近の温度の方
が高くなる等の理由により被焼成品の正しい焼成温度が
測定できないという問題がある。また、被焼成品の移動
とともに炉内に熱電対を送り込む方法では、熱電対の熱
接点は被焼成品に設けられるため炉長分の長さの熱電対
線または耐熱導線を伴った白金等の熱電対が必要とな
る。さらに、測温中に被焼成品の搬送にともない熱電対
線がローラ等に引っ掛かって熱電対線が断線する可能性
が高いという問題があり、あくまで単発的な試験焼成に
しか利用できなかった。

【０００４】本出願人が特願平４−１９８０９７号明細
書に開示したビームキルンのように、複数のビームから
なるビームユニットに被焼成品を積載しこのビームユニ
ットが移動手段により炉内を移動する炉において、前述
したような測定をする場合も同様の問題がある。本発明
は、このような問題点を解決するためになされたもの
で、長さの短い耐熱性測温素子で炉内の温度分布を容易
にしかも正確に測定可能なビームキルンの炉内温度測定
方法および制御装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の第１発明によるビームキルンの炉内温度測定
方法は、下部側壁を有する下炉体と、上部側壁と上壁を
有する上炉体と、前記下部側壁と前記上部側壁との間に
炉長方向に間隙が形成されるように前記上炉体を支持す
る固定手段と、炉幅方向に前記間隙を貫通して挿入さ
れ、炉長方向に所定間隔で配置される複数のビームと、
前記ビームの両端部を支持する支持部材と、前記支持部
材を炉長方向に移動する移動手段とを有するビームキル
ンにおいて、炉外から前記支持部材を通して測温素子を
前記ビーム上に載置された被焼成品に取り付け、該被焼
成品の温度を該被焼成品の所定位置で測定することを特
徴とする。

【０００６】前記課題を解決するための本発明の第２発
明によるビームキルンの炉内温度制御装置は、下部側壁
を有する下炉体と、上部側壁と上壁を有する上炉体と、
前記下部側壁と前記上部側壁との間に炉長方向に間隙が
形成されるように前記上炉体を支持する固定手段と、炉
幅方向に前記間隙を貫通して挿入され、炉長方向に所定
間隔で配置される複数のビームと、前記ビームの両端部
を支持する支持部材と、前記支持部材を炉長方向に移動
する移動手段とを有するビームキルンにおいて、前記支
持部材とともに移動可能に炉外から炉内に導かれる測温
素子と、炉内部の所定位置に設けられ、ヒートスケジュ
ール制御用の炉内温度を検出する測定手段と、を備えた
ことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明のビームキルンの炉内温度測定方法によ
ると、支持部材とともに移動可能な測温素子を炉外から
炉内に導くため、移動する被焼成品の実際の温度または
直近の雰囲気温度が測定できるとともに、予め設定した
ヒートスケジュールの温度と被焼成品の実際温度との差
を検知でき、これによって微妙な温度の調整が可能とな
り、被焼成品に合わせたヒートスケジュールの設定が可
能となる。また、ビームとともに移動する被焼成品に測
温素子を取り付け、支持部材から炉外に測温素子を引き
出すことができるので測温素子の長さを短くすることが
できる。また、炉入口または炉出口から炉内に測温素子
を送り込む必要がないので、被焼成品と設定雰囲気温度
との差を繰り返し容易に測定することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本発明の第１実施例によるビームキルンの炉内温
度測定装置を適用したビームキルンの一実施例を図１〜
図３に示す。図２に示すように、ビームキルン１０は、
耐火レンガ、セラミックファイバ等からなる上炉体１２
および下炉体１４を有する。上炉体１２と下炉体１４と
の間には、炉長方向に延びる間隙１６が形成され、この
間隙１６に所定本数のビーム１８を有する複数のビーム
ユニット２０が挿入される。炉入口で複数のビームユニ
ット２０に載置された被焼成品は、炉長方向に連なる複
数のビームユニット２０とともに炉長方向に移動し、炉
出口に至る。被焼成品を加熱するバーナ２２は、上炉体
１２および下炉体１４の所定位置に炉長方向に所定間隔
で設けられている。

【０００９】上炉体１２は、上部側壁２４および上壁２
６からなる。炉幅方向に対向する上部側壁２４は、水平
に保持された上壁２６から高さ方向下方にほぼ等しい長
さで延びている。上壁２６の頂面には、炉長方向に所定
間隔をあけて水平固定部材２８が固定され、この水平固
定部材２８の両端部に上炉体１２の荷重を支える垂直固
定部材３０が固定される。すなわち、上炉体１２は、水
平固定部材２８により炉体設置面から所定の高さに吊ら
れて保持されている。

【００１０】下炉体１４は、下部側壁３２および床壁３
４からなり、上炉体１２と等しい炉幅および炉長をもっ
て上炉体１２の下方に設けられる。下部側壁３２は、上
部側壁２４の下端と下部側壁３２の上端との間に所定幅
の間隙１６が得られるように高さ方向上方に延びてい
る。下部側壁３２の下端外側には、下炉体１４の高さを
微調整するためのジャッキボルト３６が固定されてい
る。

【００１１】図３に示すように、ビームユニット２０
は、再結晶ＳｉＣ、Ｓｉ−ＳｉＣ等からなる８〜１０本
程度の角パイプ状のビーム１８と、セラミックファイバ
等からなる２本のシール部材３８と、耐熱鋼等からなる
２本の支持パイプ４０とからなる。シール部材３８の間
隔は、炉幅にほぼ等しく、支持パイプ４０の間隔は、炉
幅より大きく設定される。炉長方向に所定間隔をおいて
配置される複数のビーム１８は、シール部材３８の貫通
穴３８ａに挿入され、ビーム１８の両端部が支持パイプ
４０の頂面にコ字状に形成されたガイド４２に嵌合され
る。各ビーム１８は、これらのビーム１８の頂面が構成
する面が同一平面上になるように水平に配置される。ビ
ーム１８の熱膨張は、ガイド４２の凹面にビーム１８の
両端部の底面および側面が摺動することにより許容され
るようになっている。また、ビーム１８の点検、交換等
をする場合、ビーム１８は、炉体の側方から容易に引抜
くことができる。

【００１２】垂直固定部材３０の所定高さ位置から下部
側壁３２側には、補助部材５０が水平に渡され、この補
助部材５０に直交するようにレール５２が固定される。
レール５２には所定間隔でビームユニット２０を搬送す
る搬送ローラ５４が設けられる。搬送ローラ５４は、ビ
ームユニット２０の移動方向に自由に回転可能になって
いる。搬送ローラ５４の高さは、シール部材３８が間隙
１６に嵌合されるように調節されている。

【００１３】図１に示した例では、熱電対１００は、一
対の白金−パラジウム線を熱電対線とし、炉外のビーム
１８の開口部１８ａからビーム１８の中空部１８ｂに引
き込まれている。熱電対１００は、ビーム１８の炉内の
上端面または側面に設けられた引出し孔１８ｃから炉室
内に取り出され、被焼成品２０１に取り付けられてい
る。ビーム１８の開口部１８ａから炉外に取り出された
熱電対１００は、補償導線１０１とコネクタ１０２で接
続され、この補償導線１０１が温度検出計１０３に引き
込まれている。なお、図１および後で記す第２実施例を
示す図４では、最も好ましい例として支持部材を貫通す
る中空ビームを利用した例を示しているが、熱電対を支
持部材を通して炉内に導く他の方法として、熱電対を直
接または保護管等を利用して炉内に導入することも可能
である。

【００１４】焼成時、炉入口の第１のビームユニット２
０に被焼成品を配置し、プッシャ等により炉体内に押込
む。このとき、支持パイプ４０を搬送ローラ５４上に載
置すると、熱電対１００の引き込まれたビーム１８はシ
ール部材３８とともに間隙１に挿入される。次いで、第
２のビームユニット２０に被焼成品を配置し、第１のビ
ームユニット２０に続いて炉体内に押し込む。すると、
第１のビームユニット２０は、第２のビームユニット２
０に押され、さらに炉体内部へ進行する。同様に第２の
ビームユニット２０に続く第３のビームユニット２０に
ついても、最も炉入口側に挿入されるビームユニット２
０を押圧するように炉体内に搬入する。このとき、第２
のビームユニット２０または第３のビームユニット２０
にも炉外の温度検出計と接続する熱電対を引き込み各ビ
ームユニット２０ごとに炉内温度を測定してもよい。ま
た、ビーム１８上に図示しない台板を載置し、この台板
上に被焼成品を配置するようにしてもよい。

【００１５】炉体内を通過したビームユニット２０は、
通常のトンネルキルンやローラハースキルンの場合と同
様に製品の積み下し用のリターン回路を設け、ビームキ
ルン１０の入口側に戻すようにする。熱電対１００が引
き込まれているビーム１８を含むビームユニット２０が
炉内を移動すると、熱電対１００はビームユニット２０
とともに炉内を移動し、温度検出計１０３と接続してい
る補償導線１０１を介して熱起電力が温度検出計１０３
に入力され、熱電対１００が取り付けられている被焼成
品２０１の部分の温度を測定する。ここでは、熱電対１
００が１本例示されているが、複数本設けることにより
ヒートカーブ設定の基準と対比して温度差異を検出し、
これに基づいて各部分の温度バラツキを補正するように
バーナ２２の焚込み量や冷却風量等を調整し、焼成温度
を最適な温度に保持することは可能である。このとき、
温度検出計１０３の検出値を処理装置で制御してバーナ
２２の加熱量を無人制御することも可能である。

【００１６】第１実施例によると、炉内を移動する被焼
成品２０１に取り付けた熱電対１００を被焼成品２０１
とともに移動するビーム１８の開口部１８ａから炉外に
取り出すことにより、そこから先は補償導線１０１が使
用できる。そのため、熱電対１００の長さを短くできる
とともに、炉内で熱電対線が引っ掛かって断線する等の
トラブルを防止できる。また、炉入口または炉出口から
炉内に熱電対１００を送り込む必要がなく常時連続的に
測定を行えるので、予め設定した炉内の炉長方向の雰囲
気温度に対し、被焼成品２０１の表面の正確な焼成温度
が検出できる。この温度差を補正することにより、焼成
時間の短縮化や被焼成品の品質を向上することができ
る。また、熱接点の位置を炉幅方向および炉高方向に変
えることにより、炉断面の温度分布を得ることができ
る。

【００１７】次に、本発明の第２実施例を図４に基づい
て説明する。第１実施例と基本的に同一構成には同一符
号を付す。ビーム１８には複数の熱電対１１０が引き込
まれ、この熱電対１１０は引出し孔１８ｂから取り出さ
れ、ビーム１８上に載置された被焼成品２０２の複数の
所定温度測定箇所に取り付けられている。図４に示すよ
うに、被焼成品２０２は、連続的にビーム１８上に載置
され、各被焼成品２０２に熱電対１１０を取り付けて焼
成温度を測定している。第２実施例では、平面的に連続
して被焼成品を焼成する例を示しているが、本発明で
は、ビーム上に棚を組み、この棚に被焼成品を載置して
焼成することも可能である。

【００１８】第２実施例では、炉長方向の温度分布とと
もに、被焼成品２０２の各部位の温度測定ができるので
被焼成品２０２の焼成温度分布を得ることができ、この
温度分布の中でも特に温度の低い部分の温度分布を元に
炉内温度を徴調整することができるため、迅速焼成の問
題点である被焼成品の最低温度部分に合わせた焼成スケ
ジュールの管理が可能となっている。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のビームキ
ルンの炉内温度測定方法および制御装置によれば、測温
素子が支持部材とともに移動するため、炉長方向、炉幅
方向、炉高方向等の温度測定が容易にできるため炉内温
度の微調整が可能となる。また、被焼成品の大きさおよ
び窯諸量に合わせた焼成温度スケジュールを最適に保
持、制御することにより、燃費の改善だけでなく迅速焼
成化とともに被焼成品の歩留、品質を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるビームキルンの炉内
温度測定装置を適用したビームキルンの一実施例を示す
模式的断面図である。

【図２】本発明の第１実施例によるビームキルンの炉内
温度測定装置を適用したビームキルンの一実施例を示す
斜視図である。

【図３】本発明の第１実施例によるビームキルンの炉内
温度測定装置を適用したビームキルンのビームユニット
を示す斜視図である。

【図４】本発明の第２実施例によるビームキルンの炉内
温度測定装置を適用したビームキルンの主要部を示す模
式図である。

【符号の説明】

１０ ビームキルン １２ 上炉体 １４ 下炉体 １６ 間隙 １８ ビーム ２４ 上部側壁 ２６ 上壁 ２８ 水平固定部材（固定手段） ３２ 下部側壁 ３４ 床壁 ３８ シール部材（支持部材） ４０ 支持パイプ（支持部材） ５４ 搬送ローラ（移動手段） １００ 熱電対（測温素子） １０３ 温度検出計（測定手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部側壁を有する下炉体と、 上部側壁と上壁を有する上炉体と、 前記下部側壁と前記上部側壁との間に炉長方向に間隙が
   形成されるように前記上炉体を支持する固定手段と、 炉幅方向に前記間隙を貫通して挿入され、炉長方向に所
   定間隔で配置される複数のビームと、 前記ビームの両端部を支持する支持部材と、 前記支持部材を炉長方向に移動する移動手段とを有する
   ビームキルンにおいて、 炉外から前記支持部材を通して測温素子を前記ビーム上
   に載置された被焼成品に取り付け、該被焼成品の温度を
   該被焼成品の所定位置で測定することを特徴とするビー
   ムキルンの炉内温度測定方法。
2. 【請求項２】 下部側壁を有する下炉体と、 上部側壁と上壁を有する上炉体と、 前記下部側壁と前記上部側壁との間に炉長方向に間隙が
   形成されるように前記上炉体を支持する固定手段と、 炉幅方向に前記間隙を貫通して挿入され、炉長方向に所
   定間隔で配置される複数のビームと、 前記ビームの両端部を支持する支持部材と、 前記支持部材を炉長方向に移動する移動手段とを有する
   ビームキルンにおいて、 前記支持部材とともに移動可能に炉外から炉内に導かれ
   る測温素子と、 炉内部の所定位置に設けられ、ヒートスケジュール制御
   用の炉内温度を検出する測定手段と、 を備えたことを特徴とするビームキルンの炉内温度制御
   装置。