JPH0791847A - 縦型焼成炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高温焼成室内で排ガス処理を行い得る構成の縦
型焼成炉を提供する。 【構成】炉体１の上下位置に配置されて連続した高温焼
成室２及び低温脱脂室３と、仕切り板４を介して高温焼
成室２を囲むヒータ室５と、低温脱脂室３内に装入さ
れ、かつ、低温脱脂室３及び高温焼成室２間を移動動作
する移動部材７とを備えた縦型焼成炉であって、仕切り
板４には高温焼成室２とヒータ室５とを連通させる通気
路２０が設けられており、高温焼成室２には焼成用ガス
Ｇ１及び焼却用ガスＧ３を切り換えて供給する第１ガス
供給配管２１が遮断弁２２を介して接続され、ヒータ室
５には脱脂用ガスＧ２を排出する第１ガス排出配管２３
が遮断弁２４を介して接続されていると共に、低温脱脂
室３には脱脂用ガスＧ２を供給する第２ガス供給配管２
５と焼成用ガスＧ１を排出する第２ガス排出配管２６と
が遮断弁２７，２８を介して接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミック素体などの
被処理物を焼成する際に用いられる縦型焼成炉に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、積層コンデンサなどのような
電子部品を製造するに際しては、バッチ式やトンネル式
といわれる焼成炉（いずれについても図示省略してい
る）を用いて被処理物であるセラミック素体の焼成作業
を行うのが一般的となっている。ところが、バッチ式焼
成炉にはきめ細かな温度制御及び雰囲気制御を行えると
いう利点があるにも拘わらず、焼成作業の度ごとに昇温
・降温操作を行う必要があるため、エネルギーの浪費を
招きやすくて生産効率の向上を図りにくいという欠点が
ある。また、トンネル式焼成炉には省エネルギー化及び
生産効率の向上を図りやすいという利点がある反面、炉
体の入口及び出口が開放されているのが普通であるた
め、炉内雰囲気の制御が行いにくいという欠点がある。
さらにまた、いずれの焼成炉においても、常温状態で投
入されたセラミック素体を短時間のうちに高温状態まで
昇温するには無理があり、被処理物の急速加熱を実現す
るのは困難なのが実情であった。

【０００３】そこで、本願発明の出願人は、これらの不
都合を解消すべく、焼成作業に要する時間及びエネルギ
ーの無駄を省くことができ、しかも、セラミック素体の
急速な焼成作業を実現して生産効率の向上を図ることが
可能な縦型焼成炉を、特願平４−１５４９７７号などの
先行出願によって提案している。

【０００４】この提案に係る縦型焼成炉は、図５で示す
ように、所要厚みの断熱材料からなる炉体１内の上下位
置それぞれに配置されて互いに連続した高温焼成室２及
び低温脱脂室３と、仕切り板４を介して高温焼成室２を
囲むヒータ室５とを備えたものであり、このヒータ室５
内には高温焼成室２を１０００℃以上の高温状態まで加
熱するためのヒータ６が配設されている。また、この縦
型焼成炉は垂直棒状の移動部材７、すなわち、炉体１の
下側に形成された開口部から上向きとして低温脱脂室３
内に装入されたうえで低温脱脂室３及び上側に位置する
高温焼成室２間を移動動作する移動部材７を具備してお
り、この移動部材７の上端部には被処理物としてのセラ
ミック素体（図示していない）を載置するための載置台
８が取り付けられている。

【０００５】さらに、炉体１内に配置された高温焼成室
２の上部には、セラミック素体の焼成を行う際に必要な
焼成用ガスＧ１を供給する焼成用ガス供給配管９と、高
温焼成室２内において使用済みとなった排ガスを炉外に
引き出すためのガス排出配管１０とが接続される一方、
低温脱脂室３の側部には、セラミック素体の脱脂を行う
際に必要となる脱脂用ガスＧ２を供給する脱脂用ガス供
給配管１１が接続されている。そして、これら配管９〜
１１の途中部には、開閉操作される遮断弁１２〜１４が
それぞれ介装されている。なお、ここで、図中の符号１
５は移動部材７を上下方向に沿って移動動作させるため
の駆動装置であり、１６は低温脱脂室３の開口部を開放
もしくは閉塞するために設けられた開閉扉を示してい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、セラミック
素体の焼成作業においては、有機バインダなどを含むセ
ラミック原料からなるセラミック素体の脱脂、すなわ
ち、セラミック素体を低温状態下で加熱することによっ
て有機バインダなどを除去した後、脱脂済みとなったセ
ラミック素体を高温状態下でさらに加熱して本焼成する
ことが行われる。

【０００７】そこで、前記従来構成の縦型焼成炉におい
ては、まず、焼成すべきセラミック素体を移動部材７の
載置台８上に載置したうえで低温脱脂室３内における所
定位置まで移動部材７を上昇させた後、焼成用ガス供給
配管９中の遮断弁１２を閉操作したうえ、脱脂用ガス供
給配管１１を通じて低温脱脂室３内に脱脂用ガスＧ２を
供給しながらセラミック素体を加熱して脱脂する。そし
て、脱脂済みとなったセラミック素体は再度の移動部材
７の上昇に伴って高温焼成室２内の所定位置まで移動動
作させられた後、脱脂用ガス供給配管１１中の遮断弁１
４を閉操作したうえ、焼成用ガス供給配管９を通じて焼
成用ガスＧ１が供給される高温焼成室２内において本焼
成される。なお、この本焼成及び脱脂いずれの際におい
ても、使用済みとなった焼成用ガスＧ１及び脱脂用ガス
Ｇ２は高温焼成室２からガス排出配管１０を通ったうえ
で炉外へと排出されてしまう。

【０００８】一方、セラミック素体の脱脂時には、加熱
されたセラミック素体から酢酸やアセトアルデヒドなど
を含む臭気性ガスが発生することになり、脱脂時の発生
ガスである臭気性ガスは使用済みの脱脂用ガスＧ２とと
もに高温焼成室２内に流入したうえでガス排出配管１０
を通って炉外へと排出されることになる。ところが、こ
のような臭気性ガスをそのままの状態で大気中に放散し
たのでは環境汚染などの不都合を招くことが起こるた
め、予めガス排出配管１０の途中部に排ガス処理装置１
７を設置しておき、この排ガス処理装置１７での燃焼な
どによって臭気性ガスを無害化する必要がある。しかし
ながら、この種の排ガス処理装置１７をわざわざ設置す
るのでは、設備コストが増大するのは勿論のこと、縦型
焼成炉の全体構造の複雑化を招くことになってしまう。

【０００９】本発明は、これらの不都合に鑑みて創案さ
れたものであって、臭気性ガスを無害化するための排ガ
ス処理装置を設置する必要がなく、自らの高温焼成室内
において臭気性ガスの無害化処理、すなわち、脱脂時に
おける被処理物からの発生ガスを燃焼させて無害化し得
る構成とされた縦型焼成炉の提供を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る縦型焼成炉
は、このような目的を達成するために、炉体内の上下位
置それぞれに配置されて互いに連続した高温焼成室及び
低温脱脂室と、仕切り板を介して高温焼成室を囲むヒー
タ室と、被処理物を載置したうえで下側に位置する低温
脱脂室内に装入され、かつ、この低温脱脂室及び上側に
位置する高温焼成室間を移動動作する移動部材とを備え
たものであって、仕切り板の下側には高温焼成室とヒー
タ室とを連通させる通気路が設けられており、高温焼成
室には被処理物の焼成用ガス及び脱脂時における被処理
物からの発生ガスを燃焼させる焼却用ガスを切り換えて
供給する第１ガス供給配管が遮断弁を介して接続され、
ヒータ室には低温脱脂室内に供給されて使用済みとなっ
た脱脂用ガスを排出する第１ガス排出配管が遮断弁を介
して接続されていると共に、低温脱脂室には、被処理物
の脱脂用ガスを供給する第２ガス供給配管と、高温焼成
室内に供給されて使用済みとなった焼成用ガスを排出す
る第２ガス排出配管とが遮断弁を介して接続されてい
る。なお、この際、第１ガス供給配管と第１ガス排出配
管とは、互いに接触した状態で並列配置されていること
が好ましい。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１２】図１は本実施例に係る縦型焼成炉の脱脂時
における概略構造を示す断面図、図２はその焼成時にお
ける概略構造を示す断面図であり、図３及び図４のそれ
ぞれは第１及び第２の変形例に係る縦型焼成炉の概略構
造を示す断面図である。なお、これら縦型焼成炉の全体
構成は従来例と基本的に異ならないので、図１ないし図
４において図５と互いに同一もしくは相当する部品、部
分には同一符号を付している。

【００１３】本実施例に係る縦型焼成炉は、図１及び図
２で示すように、炉体１内の上下位置それぞれに配置さ
れて互いに連続した高温焼成室２及び低温脱脂室３と、
所定厚みの耐熱金属などからなる仕切り板４を介して高
温焼成室２を囲むヒータ室５とを備えたものであり、こ
のヒータ室５内には高温焼成室２を１０００℃以上の高
温状態まで加熱して所要の温度勾配を実現するためのヒ
ータ６が上下方向に沿うようにして配設されている。そ
こで、この高温焼成室２と連続する低温脱脂室３は炉体
１を介しての伝導熱と高温焼成室２からの放射熱とによ
って加熱され、その内部温度は高温焼成室２側ほど高温
となった温度勾配を示すことになる。そして、高温焼成
室２とヒータ室５との間に介装された仕切り板４の下
側、すなわち、その低温脱脂室３寄りとなる位置には隙
間状の通気路２０が連続あるいは断続した状態で設けら
れており、高温焼成室２及びヒータ室５の双方は通気路
２０を通じて連通させられている。

【００１４】また、この縦型焼成炉は、セラミック素体
を載置したうえで下側に位置する低温脱脂室３内に装入
され、かつ、この低温脱脂室３及び上側に位置する高温
焼成室２間を移動動作する垂直棒状の移動部材７を備え
ている。そして、この移動部材７の上端部にはセラミッ
ク素体を載置するための載置台８が設けられる一方、そ
の下端部は移動部材７全体を上下方向に沿って移動動作
させるシリンダ機構などからなる駆動装置１５に連結さ
れている。さらに、この載置台８上にはセラミック素体
付近の温度を検出する熱電対などの温度センサ（図示し
ていない）が配設されており、この温度センサによる温
度情報は炉外に設置されたマイクロ・コンピュータなど
の制御手段（図示していない）に対して伝達されるよう
になっている。すなわち、この制御手段は温度センサか
らの出力信号に基づいて駆動装置１５の動作を制御し、
駆動装置１５を介して移動部材７の移動速度や停止位置
などを制御することになる。なお、図中の符号１６は低
温脱脂室３の開口部を開放もしくは閉塞するための開閉
扉であり、この開閉扉１６は空気圧シリンダなどの駆動
機構（図示していない）を用い操作されるようになって
いる。

【００１５】一方、この高温焼成室２の上部における所
定位置、例えば、炉体１の中心軸上には、セラミック素
体の焼成を行う際に必要な焼成用ガスＧ１と、脱脂時に
おけるセラミック素体からの発生ガス、すなわち、酢酸
やアセトアルデヒドなどを含んで発生した臭気性ガスを
燃焼させる際に必要となる焼却用ガスＧ３とを切り換え
て供給する第１ガス供給配管２１が垂直方向に沿うよう
にして炉体１を貫通したうえで接続されており、この第
１ガス供給配管２１の途中部には開閉操作される遮断弁
２２が介装されている。すなわち、図示していないが、
この第１ガス供給配管２１には、焼成用ガス供給配管及
び焼却用ガス供給配管の各々が流路切換弁を介装したう
えで共通に接続されている。なお、焼却用ガスＧ３とし
ては、酸素分が富裕となるように調整された空気などを
用いるのが一般的である。

【００１６】また、この際、高温焼成室２を囲んで配置
されたヒータ室５の側部における所定位置には、低温脱
脂室３内に供給されて使用済みとなった脱脂用ガスＧ２
を炉外に引き出すための第１ガス排出配管２３が水平方
向に沿って接続されており、この第１ガス排出配管２３
の途中部にも開閉操作される遮断弁２４が介装されてい
る。なお、第１ガス排出配管２３の接続本数が単一本に
限られることはなく、炉体１の中心軸に対して放射状と
なる所定位置ごとに第１ガス排出配管２３をそれぞれ接
続しておいてもよく、このようにした場合にはヒータ室
５内における排ガスの流れを均一化することが可能とな
る。

【００１７】さらにまた、低温脱脂室３の側部における
所定位置には、セラミック素体の脱脂を行う際に必要と
なる脱脂用ガスＧ２を供給する第２ガス供給配管２５
と、高温焼成室２内に供給されて使用済みとなった焼成
用ガスＧ１を排出する第２ガス排出配管２６とのそれぞ
れが水平方向に沿いながら炉体１を貫通した状態で接続
されている。そして、これら配管２５，２６それぞれの
途中部にも遮断弁２７，２８が各別に介装されており、
これらの遮断弁２７，２８も開閉操作されるようになっ
ている。なお、脱脂用ガスＧ２としては、窒素分が富裕
となるように調整された空気などが利用されることにな
る。

【００１８】ところで、図１及び図２に示した構造で
は、垂直方向に沿う第１ガス供給配管２１が炉体１を貫
通したうえで高温焼成室２に接続されるとしているが、
第１ガス供給配管２１を炉体１の中心軸に対して放射状
となる所定位置ごとに接続してもよい。そして、この
際、図３の変形例で示すように、第１ガス供給配管２１
それぞれを第１ガス排出配管２３の各々と互いに接触す
る状態で並列配置しておけば、炉外へ排出される排ガス
を利用しながら高温焼成室２内に供給される焼却用ガス
Ｇ３の予熱を行い得ることになる。あるいはまた、図４
の変形例で示すように、透孔の形成などによって通気性
を有する耐熱金属もしくはセラミック製のマッフル２９
と、ヒータ３０が配設された上部ヒータ室３１とを高温
焼成室２の上部に設けておいてもよく、このような構造
を採用した場合には、高温焼成室２内における焼成用ガ
スＧ１及び焼却用ガスＧ３の流れを均一化し得ることに
なる。つぎに、本実施例に係る縦型焼成炉の動作及び作
用について説明する。

【００１９】まず、この縦型焼成炉におけるセラミック
素体の脱脂は、従来例同様、脱脂用ガスＧ２が供給され
る低温脱脂室３内で行われることになり、この際、第１
ガス供給配管２１，第１ガス排出配管２３及び第２ガス
供給配管２５の導通は遮断弁２２，２４，２７の開操作
によって確保される一方、第２ガス排出配管２６の導通
は遮断弁２８の閉操作によって遮断される。そして、図
１で示しているように、脱脂用ガスＧ２を供給しながら
セラミック素体の脱脂を行うと、これらセラミック素体
からは臭気性ガスが発生することになり、発生した臭気
性ガスは使用済みの脱脂用ガスＧ２と共に高温状態とな
った高温焼成室２内に流入する。

【００２０】そこで、第１ガス供給配管２１を通じて焼
却用ガスＧ３、例えば、酸素分が富裕な空気などを高温
焼成室２内に供給しつつ、第１ガス排出配管２３を通じ
ての吸引を行えば、脱脂用ガスＧ２及び焼却用ガスＧ３
と混ざりあった臭気性ガスは仕切り板４の通気路２０を
通ったうえで１０００〜１５００℃の高温状態にあるヒ
ータ室５内に流入してくる。そして、このヒータ室５内
に流入した臭気性ガスはヒータ６のそれぞれと直接的に
接触して完全に燃焼させられることになり、無害化され
てしまう。その後、無害化された臭気性ガスは、使用済
みとなった脱脂用ガスＧ２及び焼却用ガスＧ３と共に第
１ガス排出配管２３を通ったうえで炉外へと排出される
ことになる。なお、このようにした場合には、臭気性ガ
スの燃焼がヒータ室５内でのみ行われる結果、高温焼成
室２内の汚染を防止して清浄状態の維持を図れるという
利点がある。

【００２１】さらに、脱脂済みとなったセラミック素体
は高温焼成室２内の所定位置まで移動させられたうえで
本焼成されることになり、この際、第１ガス供給配管２
１及び第２ガス排出配管２６の導通は遮断弁２２，２８
の開操作によって確保される一方、第１ガス排出配管２
３及び第２ガス供給配管２５の導通は遮断弁２４，２７
の閉操作によって遮断される。そして、図２で示すよう
に、セラミック素体の本焼成時に必要な焼成用ガスＧ１
は第１ガス供給配管２１を通じて高温焼成室２内に供給
されることになり、供給された焼成用ガスＧ１はセラミ
ック素体の周囲を流れながら高温焼成室２から低温脱脂
室３へと流入した後、第２ガス排出配管２６を通ったう
えで炉外へ排出されてしまう。そして、この際、第１ガ
ス供給配管２１が高温焼成室２の上部に接続されてお
り、かつ、第２ガス排出配管２６が低温脱脂室３の側部
の下側に接続されているので、移動部材７の載置台８上
に載置されたセラミック素体に対しては焼成用ガスＧ１
が均一な状態で流れることになって均一なガス雰囲気を
確保し得ることになる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る縦型
焼成炉によれば、被処理物であるセラミック素体から脱
脂時に発生する臭気性ガスをヒータ室内で燃焼させるこ
とによって無害化することが可能となる結果、縦型焼成
炉のみを用いながらセラミック素体の脱脂及び本焼成は
勿論のこと、排ガス処理まで行い得る。その結果、従来
例におけるような排ガス処理装置をわざわざ設置する必
要はなくなり、設備コストの低減と共に、全体構造の簡
素化を図ることができるという効果が得られる。また、
同時に、高温焼成室内における焼成用ガスの流れを均一
化し得ることになる結果、セラミック素体の品質向上を
図ることができるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る縦型焼成炉の脱脂時における概
略構造を示す断面図である。

【図２】本実施例に係る縦型焼成炉の焼成時における概
略構造を示す断面図である。

【図３】第１の変形例に係る縦型焼成炉の概略構造を示
す断面図である。

【図４】第２の変形例に係る縦型焼成炉の概略構造を示
す断面図である。

【図５】従来例に係る縦型焼成炉の概略構造を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 炉体 ２ 高温焼成室 ３ 低温脱脂室 ４ 仕切り板 ５ ヒータ室 ７ 移動部材 ２０ 通気路 ２１ 第１ガス供給配管 ２２ 遮断弁 ２３ 第１ガス排出配管 ２４ 遮断弁 ２５ 第２ガス供給配管 ２６ 第２ガス排出配管 ２７ 遮断弁 ２８ 遮断弁 Ｇ１ 焼成用ガス Ｇ２ 脱脂用ガス Ｇ３ 焼却用ガス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉体（１）内の上下位置それぞれに配置
   されて互いに連続した高温焼成室（２）及び低温脱脂室
   （３）と、仕切り板（４）を介して高温焼成室（２）を
   囲むヒータ室（５）と、被処理物を載置したうえで下側
   に位置する低温脱脂室（３）内に装入され、かつ、この
   低温脱脂室（３）及び上側に位置する高温焼成室（２）
   間を移動動作する移動部材（７）とを備えてなる縦型焼
   成炉であって、 仕切り板（４）の下側には高温焼成室（２）とヒータ室
   （５）とを連通させる通気路（２０）が設けられてお
   り、 高温焼成室（２）には被処理物の焼成用ガス（Ｇ１）及
   び脱脂時における被処理物からの発生ガスを燃焼させる
   焼却用ガス（Ｇ３）を切り換えて供給する第１ガス供給
   配管（２１）が遮断弁（２２）を介して接続され、ヒー
   タ室（５）には低温脱脂室（３）内に供給されて使用済
   みとなった脱脂用ガス（Ｇ２）を排出する第１ガス排出
   配管（２３）が遮断弁（２４）を介して接続されている
   と共に、 低温脱脂室（３）には、被処理物の脱脂用ガス（Ｇ２）
   を供給する第２ガス供給配管（２５）と、高温焼成室
   （２）内に供給されて使用済みとなった焼成用ガス（Ｇ
   １）を排出する第２ガス排出配管（２６）とが遮断弁
   （２７，２８）を介して接続されていることを特徴とす
   る縦型焼成炉。
2. 【請求項２】 第１ガス供給配管（２１）と第１ガス排
   出配管（２３）とは、互いに接触した状態で並列配置さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の縦型焼成炉。