JPH109768A - 焼成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱効率に優れると共に、特殊な雰囲気下
での焼成が可能であり、更に被熱物搬送用のローラに動
力を伝達するチェーンの損傷が起きにくい焼成装置を提
供することである。 【解決手段】 焼成室と、この焼成室内に所定の間隔で
設けられた搬送ローラと、この搬送ローラと平行な軸の
回りに回転可能であって、外周面が前記搬送ローラの外
周面に接するよう前記焼成室内に設けられた駆動ローラ
と、駆動手段と、この駆動手段の動力を前記駆動ローラ
に伝達する伝達手段とを備え、前記駆動ローラを回転さ
せることで、前記搬送ローラを前記駆動ローラの回転方
向と逆方向に回転させ、被熱物を搬送するよう構成した
焼成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばセラミック
部品の焼成や金属部品のろう付けなどに用いられる焼成
装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】セラミック部品の焼成
には、一般にローラハース炉と呼ばれる焼成装置が用い
られている。この焼成装置は、焼成室内にセラミック製
のハースローラ（搬送ローラ）を一定間隔で設けたもの
で、ハースローラの両端に取り付けたスプロケットにチ
ェーンを介して駆動力を伝達することにより、全てのハ
ースローラを同一方向に回転させ、被熱物を搬送するよ
うになっている。こうした構造の焼成装置は、小型軽量
な部品を高速で熱処理するのに適しており、また金属製
メッシュベルトでは対応不可能な温度域、例えば１２０
０℃以上の高温域でも処理が可能である。

【０００３】ところで、上記焼成装置には、熱効率が悪
いという欠点がある。これは、焼成室の側壁を貫通する
ハースローラの両端部やそれを支持する軸受け、更には
焼成室側壁に形成した貫通孔からの熱エネルギーのロス
が大きいためである。これに加えて、上記構造の焼成装
置ではハースローラの長さ寸法がかなり大きなものとな
る。一般に、ハースローラのような支持条件の軸体は、
長さ寸法（支点間距離）が大きくなるほど急激に撓みや
すくなるため、所要の曲げ強度を確保する必要から、ハ
ースローラの径を大きくしなければならない。しかし、
ハースローラの径が大きくなることは、その両端部や軸
受け、そして焼成室側壁の貫通孔から外部へ排出される
廃熱量の増大を意味する。これは、省エネルギーの観点
から好ましくないばかりか、焼成装置周辺の作業環境を
悪化させる原因ともなっている。

【０００４】上記焼成装置における第二の欠点は、焼成
を特殊な雰囲気下で行うのが困難なことである。近年は
被熱物が多様化してきているが、被熱物はその種類に応
じた雰囲気下で、例えば窒素ガスや水素ガスで満たされ
た雰囲気下で熱処理される必要がある。したがって、焼
成装置は、さまざまな雰囲気下で被熱物を熱処理できる
ことが望ましい。しかし、上述したようにハースローラ
の両端部が焼成室側壁を貫通しているので、焼成室内の
気密性が低い。このため、窒素ガスや水素ガスなどを焼
成室内に導入しての熱処理は難しい。

【０００５】こうした問題を解決するため、本発明者
は、焼成室内に収まる寸法のハースローラを用い、更に
このハースローラを支持する軸受けや、ハースローラを
回転させる機構を全て焼成室内に設置することを考え
た。そして、実際に、こうした構造を採用すれば、廃熱
量の低減により熱効率が向上し、その上、十分な気密性
が得られるので、焼成を特殊な雰囲気下で行えるように
なることを確認した。

【０００６】しかし、研究を進める過程で、こうした焼
成装置にも解決しなければならない課題があることが判
ってきた。それは、ハースローラ両端のスプロケットに
動力を伝達するチェーンに関するものである。すなわ
ち、駆動機構を焼成室内に収めた焼成装置では、内部の
高温に耐える必要があるため、セラミック製のチェーン
が用いられる。ところが、セラミック製チェーンは、金
属製のものに比べて弾力性に乏しい。よって、複数列に
チェーンを設けた場合、幅方向に均一な張力が掛からな
い。特に、何らかの原因でチェーンの張力が急激に増大
したような場合、例えば被熱物がハースローラ間に挟ま
るなどして、ハースローラが突然、回転不能となった場
合には、瞬間的、かつ局所的に過大な応力が作用し、チ
ェーンが破断する恐れがある。

【０００７】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、熱効率に優れると共に、特殊な雰囲気下での焼成
が可能であり、更に被熱物搬送用のローラに動力を伝達
するチェーンの損傷が起きにくい焼成装置を提供するこ
とである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、焼成室
と、この焼成室内に所定の間隔で設けられた搬送ローラ
と、この搬送ローラと平行な軸の回りに回転可能であっ
て、外周面が前記搬送ローラの外周面に接するよう前記
焼成室内に設けられた駆動ローラと、駆動手段と、この
駆動手段の動力を前記駆動ローラに伝達する伝達手段と
を備え、前記駆動ローラを回転させることで、前記搬送
ローラを前記駆動ローラの回転方向と逆方向に回転さ
せ、被熱物を搬送するよう構成したことを特徴とする焼
成装置によって達成される。

【０００９】特に、焼成室と、この焼成室内に所定の間
隔で設けられた搬送ローラと、前記焼成室内にあって、
前記搬送ローラの端部を回転可能に支持する第１の軸受
けと、前記搬送ローラと平行な軸の回りに回転可能であ
って、外周面が前記搬送ローラの外周面に接するよう前
記焼成室内に設けられた駆動ローラと、前記焼成室内に
あって、前記駆動ローラの端部を回転可能に支持する第
２の軸受けと、前記駆動ローラに固定されたスプロケッ
トと、駆動手段と、前記スプロケットと噛み合って、前
記駆動手段の動力を前記駆動ローラに伝達するチェーン
とを備え、前記駆動ローラを回転させることで、前記搬
送ローラを前記駆動ローラの回転方向と逆方向に回転さ
せ、被熱物を搬送するよう構成したことを特徴とする焼
成装置によって達成される。

【００１０】また、内部に第１の搬送手段が設けられた
乾燥予熱室と、内部に第２の搬送手段が設けられた、前
記乾燥予熱室から続く焼成室と、内部に第３の搬送手段
が設けられた、前記焼成室から続く冷却室とを備えた焼
成装置であって、前記第２の搬送手段は、前記焼成室内
に所定の間隔で設けられた搬送ローラと、この搬送ロー
ラと平行な軸の回りに回転可能であって、外周面が前記
搬送ローラの外周面に接するよう前記焼成室内に設けら
れた駆動ローラと、駆動手段と、この駆動手段の動力を
前記駆動ローラに伝達するチェーンとを有し、前記駆動
ローラを回転させることで、前記搬送ローラを前記駆動
ローラの回転方向と逆方向に回転させ、被熱物を搬送す
るよう構成されてなることを特徴とする焼成装置によっ
て解決される。

【００１１】すなわち、本発明の焼成装置では、被熱物
を搬送するローラをチェーンによって直接回転させるの
ではなく、駆動ローラを介して間接的に回転させるよう
にしている。そして、駆動ローラから搬送ローラへの回
転力の伝達は、両者の外周面同士の間に働く摩擦力に頼
るものである。したがって、仮に何らかの原因で搬送ロ
ーラが回転不能な状態に陥ったとしても、駆動ローラは
この回転不能な搬送ローラに対して滑りながら回転する
ことができる。よって、駆動ローラに取り付けられたス
プロケットと噛み合って、その駆動ローラに動力を伝達
している状態にあるチェーンの循環が急激に停止するこ
とはない。こうしてチェーンの張力は、いかなる状況下
でも常に許容値以下に抑えられるので、過大な応力の発
生によるチェーンの損傷が起きない。

【００１２】本発明の焼成装置では、上記構造を採用す
ることで、金属製のものに比べて弾力性に乏しく、破断
しやすいセラミック製のチェーンを組み込むことが可能
となっている。故に、搬送ローラや駆動ローラ、更にこ
れらを支持・回転させる機構を全て焼成室内に収めた装
置を実現できる。これによって廃熱量が低減するので熱
効率の向上が図れ、しかも十分な気密性が得られるか
ら、焼成を特殊な雰囲気下で行えるようになる。

【００１３】なお、上記焼成装置において、比較的低い
温度で被熱物を処理することを目的としたものは、駆動
ローラへの動力伝達に金属製チェーンを使用してもよ
い。しかし、あらゆる温度域で使用できるようにするた
め、セラミックから構成されたチェーンを用いてなるこ
とが好ましい。また、駆動ローラから搬送ローラへの動
力伝達効率を向上させるため、隣接する二つの駆動ロー
ラが、この隣接する二つの駆動ローラ間に位置する一つ
の搬送ローラを共同で回転させるよう構成してなること
が好ましい。

【００１４】更に、焼成装置の構造を一層簡略化するた
め、第１〜第３の搬送手段を同一のチェーンで駆動する
よう構成してなることが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の焼成装置は、焼成室と、
この焼成室内に所定の間隔で設けられた搬送ローラと、
この搬送ローラと平行な軸の回りに回転可能であって、
外周面が前記搬送ローラの外周面に接するよう前記焼成
室内に設けられた駆動ローラと、駆動手段と、この駆動
手段の動力を前記駆動ローラに伝達する伝達手段（例え
ばチェーン）とを備え、前記駆動ローラを回転させるこ
とで、前記搬送ローラを前記駆動ローラの回転方向と逆
方向に回転させ、被熱物を搬送するものである。

【００１６】以下、図１〜図５を用い、本発明に係る焼
成装置の構造を更に具体的に説明する。なお、図１は焼
成装置の全体側面図、図２は内部に焼成室が設けられた
焼成部の断面図、図３は焼成室内に配置された搬送手段
の要部平面図、図４は同じく搬送手段の要部側面図、図
５は図３におけるＸ−Ｘ線での断面図である。まず、図
１を用いて、本発明に係る焼成装置の全体構造を説明す
る。

【００１７】図１中、１はフリーローラ台であり、焼成
装置を用いた熱処理に際して、セラミック部品などの被
熱物は、始めにこのフリーローラ台１の上に載置され
る。２はフリーローラ台１から続く搬送ローラ台であ
る。この搬送ローラ台２の天面に配置されたローラは、
後述のハースローラを駆動するチェーンによって回転さ
せられる。

【００１８】３は内部に乾燥予熱室が設けられた乾燥予
熱部、４は内部に焼成室が設けられた焼成部、５は内部
に冷却室が設けられた冷却部である。６，７はそれぞれ
搬送ローラ台、フリーローラ台であり、乾燥予熱部３の
上流側に設けたものとほぼ同様の構造を有する。８はセ
ラミック製のチェーンであり、搬送ローラ台２，６に取
り付けられたスプロケット９ａ〜９ｄと噛み合った状態
で張設されている。スプロケット９ａ〜９ｄからなるス
プロケット群は、搬送ローラ台２，６の左右側面部にそ
れぞれ設けられており、したがってチェーン８も被熱物
搬送用のローラを挟んで平行に二本存在する。

【００１９】乾燥予熱部３の内部には、搬送ローラ台
２，６の搬送ローラと同じレベルに、第１の搬送手段と
して被熱物搬送用のローラ（図示せず）が設けられてい
る。また、後に詳述するが、焼成部４の内部、すなわち
焼成室内にも第２の搬送手段として被熱物搬送用のロー
ラ（ハースローラ）が配置されている。更に、冷却部５
の内部にも第３の搬送手段として被熱物搬送用のローラ
（図示せず）が存在している。

【００２０】上記第１〜３の搬送手段を構成するローラ
は、搬送ローラ台２，６の天面に設けたローラを回転さ
せるチェーンと同一のチェーンによって回転させられ
る。１０は減速機を備えたモータ（駆動手段）であり、
このモータ１０の動力は、チェーン１１を介してドライ
ブ用のスプロケット９ｃに伝達される。上記焼成装置に
よる被熱物の処理を簡単に説明すると、次のようにな
る。

【００２１】まず、フリーローラ台１に被熱物をセット
し、更にこれを手動で搬送ローラ台２の側に押し出す。
すると、被熱物は搬送ローラ台２に取り込まれ、自動的
に乾燥予熱部３に送られる。乾燥予熱部３内において、
被熱物の乾燥および予熱処理が完了すると、続いて被熱
物は焼成部４に送られ、ここで所定の温度にて熱処理が
施される。そして、熱処理が済んだ被熱物は、冷却部５
を通過する間に取り扱い可能な温度にまで冷やされる。
こうして焼成されたセラミック部品は、搬送ローラ台６
を経て、フリーローラ台７上に排出される。

【００２２】次に、本発明に係る焼成装置の要部であ
る、焼成部４の内部構造について、図２〜図５を用いて
説明する。図２〜図５中、１２は被熱物搬送用のハース
ローラであり、このハースローラ１２は、周囲を耐熱材
で囲まれた焼成室内に所定間隔で配置されている。ハー
スローラ１２の長さ寸法は、焼成室内に収まる程度のも
のであって、焼成室内に設けられた軸受け１３ａ，１３
ｂにより回転自在に支持されている。

【００２３】１４ａ，１４ｂはガスバーナであり、ハー
スローラ１２を挟んで、その上下に設けられている。ガ
スバーナ１４ａ，１４ｂには、それぞれエアを供給する
ラインと、燃料であるブタンガスを供給するラインとが
接続されている。１５は焼成室内の温度を計測するため
の熱電温度計である。この熱電温度計１５からの情報信
号を受けて、エア供給ラインやブタンガス供給ラインの
途中に設けられた弁が開閉され、焼成室内の温度が常に
一定となるように制御される。

【００２４】１６はハースローラ１２に回転力を伝達す
る駆動ローラである。この駆動ローラ１６は、ハースロ
ーラ１２の右端および左端にそれぞれ設けられており、
その支持には、ハースローラ１２を支持する軸受け１３
ａ，１３ｂが用いられる。すなわち、ハースローラ１２
の左端に対応した駆動ローラ１６は軸受け１３ａで、ま
た、ハースローラ１２の右端に対応した駆動ローラ１６
は軸受け１３ｂにより回転可能に支持される。本実施形
態では、ハースローラ１２を支持する軸受けを駆動ロー
ラ１６の支持にも用いているが、第１および第２の軸受
けとして、それぞれ別個に設けてもよい。

【００２５】１７は駆動ローラ１６に固定されたスプロ
ケットであり、図４や図５に示すごとく、下端側に位置
する歯がチェーン８と噛み合っている。なお、チェーン
８は上述したようにセラミック製であるが、ハースロー
ラ１２や駆動ローラ１６、そしてスプロケット１７など
の部材についても、チェーン８と同様にセラミックから
構成されている。

【００２６】図３から判るように、ハースローラ１２の
軸方向と、駆動ローラ１６の軸方向とは平行であって、
ハースローラ１２の外周面は、駆動ローラ１６の外周面
に接している。また、ハースローラ１２と駆動ローラ１
６とは、被熱物の搬送方向に沿って、軸心位置をずらし
て交互に配置されており、隣接する二つの駆動ローラ１
６が、それらの間に位置する一つの搬送ローラ１２を共
同で回転させるようになっている。更に詳しく言えば、
モータ１０の動力をチェーン８で駆動ローラ１６に伝達
し、それらを同一方向に一定速度で回転させる。する
と、駆動ローラ１６の外周面に接するハースローラ１２
には、摩擦力によって駆動力が伝達され、駆動ローラ１
６の回転方向とは逆方向に回転する。これによって、ハ
ースローラ１２の上に載置された被熱物は、図４中、左
方向に搬送される。

【００２７】なお、本実施形態では動力伝達効率を上げ
るため、隣接する二つの駆動ローラ１６が、その間にあ
る一つのハースローラ１２を共同で回転させる構造とし
ている。しかし、一つの駆動ローラ１６で一つのハース
ローラ１２を回転させるよう構成してもよい。このよう
に本発明の焼成装置では、チェーンからハースローラへ
の回転力の伝達を直接にではなく、駆動ローラを介する
ことで間接的に行うようにしている。したがって、金属
製のものに比べ弾力性の乏しいセラミック製チェーンを
用いても、破断などの不具合が起きない。例えば、ハー
スローラの回転が急に停止するようなトラブルが起きて
も、これによって生じるハースローラとチェーンとの速
度差は、両者の間に介在させた駆動ローラがハースロー
ラに対して空転することで吸収される。よって、チェー
ンの循環が急停止するようなことはなく、チェーンの張
力は常に許容値以下に抑えられ、それを破断させるよう
な過大な応力が作用することはない。

【００２８】そして、上記構成とすることで、焼成室内
にハースローラやその軸受け、更にはハースローラを回
転させる機構を収めることが可能となり、これによって
ハースローラの端部が焼成室側壁を貫通する従来型装置
の欠点が解消される。すなわち、ハースローラの端部、
その軸受け、焼成室側壁の貫通孔などからの熱エネルギ
ーのロスがなくなり、熱効率に優れる。しかも、廃熱量
の低減により、焼成装置周辺の作業環境を大幅に改善で
きる。

【００２９】また、焼成室の側壁にハースローラを挿通
させるための貫通孔が存在しないから、気密性を高める
ことができ、焼成室内を窒素ガスや水素ガスなどで満た
した特殊な雰囲気下で熱処理を行うことができる。よっ
て、被熱物の種類に関係なく焼成が行える。更に、焼成
室側壁をハースローラが貫通しないため、ガスバーナの
配置が自由に行えるようになる。従来型の焼成装置で
は、焼成室側壁面がハースローラとガスバーナとで場所
の取り合いとなるため、設計が非常に難しかった。しか
し、上記のごとく、焼成室内にハースローラやその軸受
け、そしてハースローラを回転させる機構を収めること
で、ガスバーナを所望の位置へ自由に配置することが可
能となる。

【００３０】ところで、本実施形態では、ハースローラ
の外径と駆動ローラの外径との比を約３／４としてい
る。これによって、ハースローラへは駆動ローラのトル
クが増幅されて伝えられるので、搬送能力が向上する。
言い換えれば、より小さなチェーン張力でも、駆動ロー
ラとハースローラとの外径が等しい場合と同等の搬送能
力が得られ、チェーンの負担を軽減できる。

【００３１】なお、被熱物が大型のものであると、荷重
が大きくなり過ぎて、チェーンが左右一本ずつの装置で
は対応が困難になることが考えられる。しかし、こうし
た問題はチェーンを左右に複数本ずつ設けることで解決
できる。一例として、ハースローラ駆動用のチェーンを
左右二本ずつ、したがって装置全体ではチェーンを計四
本用いた場合の構造を図６の（Ａ），（Ｂ）に示す。た
だし、図６の（Ｂ）は、（Ａ）の位置から被熱物の搬送
方向に沿って駆動ローラ同士の間隔分だけずれた位置で
の断面図である。

【００３２】同図から判るように、駆動ローラ１８に固
定されたスプロケット１９は、駆動ローラ１８の軸方向
に沿って交互に位置をずらして設けられており、内側の
チェーン２０ａ、外側のチェーン２０ｂとも、一つおき
にスプロケット１９と噛み合うことになる。こうした構
造は、ハースローラ同士の間隔が狭い場合にも有効であ
り、隣接するスプロケット同士をそれらが互いに干渉し
合わないよう配置できる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の焼成装置は、熱効率に優れると
共に、特殊な雰囲気下での焼成が可能であり、そして被
熱物搬送用のローラに動力を伝達するチェーンに損傷が
起きにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る焼成装置の全体側面図

【図２】内部に焼成室が設けられた焼成部の断面図

【図３】焼成室内に配置された搬送手段の要部平面図

【図４】焼成室内に配置された搬送手段の要部側面図

【図５】図３におけるＸ−Ｘ線での断面図

【図６】（Ａ），（Ｂ）は焼成装置の他の実施形態を示
す要部断面図

【符号の説明】

１，７ フリーローラ台 ２，６ 搬送ローラ台 ３ 乾燥予熱部 ４ 焼成部 ５ 冷却部 ８ チェーン ９ａ〜９ｄ スプロケット １０ モータ １２ ハースローラ １３ａ，１３ｂ 軸受け １４ａ，１４ｂ ガスバーナ １６ 駆動ローラ １７ スプロケット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼成室と、 この焼成室内に所定の間隔で設けられた搬送ローラと、 この搬送ローラと平行な軸の回りに回転可能であって、
   外周面が前記搬送ローラの外周面に接するよう前記焼成
   室内に設けられた駆動ローラと、 駆動手段と、 この駆動手段の動力を前記駆動ローラに伝達する伝達手
   段とを備え、 前記駆動ローラを回転させることで、前記搬送ローラを
   前記駆動ローラの回転方向と逆方向に回転させ、被熱物
   を搬送するよう構成したことを特徴とする焼成装置。
2. 【請求項２】 焼成室と、 この焼成室内に所定の間隔で設けられた搬送ローラと、 前記焼成室内にあって、前記搬送ローラの端部を回転可
   能に支持する第１の軸受けと、 前記搬送ローラと平行な軸の回りに回転可能であって、
   外周面が前記搬送ローラの外周面に接するよう前記焼成
   室内に設けられた駆動ローラと、 前記焼成室内にあって、前記駆動ローラの端部を回転可
   能に支持する第２の軸受けと、 前記駆動ローラに固定されたスプロケットと、 駆動手段と、 前記スプロケットと噛み合って、前記駆動手段の動力を
   前記駆動ローラに伝達するチェーンとを備え、 前記駆動ローラを回転させることで、前記搬送ローラを
   前記駆動ローラの回転方向と逆方向に回転させ、被熱物
   を搬送するよう構成したことを特徴とする焼成装置。
3. 【請求項３】 内部に第１の搬送手段が設けられた乾燥
   予熱室と、 内部に第２の搬送手段が設けられた、前記乾燥予熱室か
   ら続く焼成室と、 内部に第３の搬送手段が設けられた、前記焼成室から続
   く冷却室とを備えた焼成装置であって、 前記第２の搬送手段は、 前記焼成室内に所定の間隔で設けられた搬送ローラと、 この搬送ローラと平行な軸の回りに回転可能であって、
   外周面が前記搬送ローラの外周面に接するよう前記焼成
   室内に設けられた駆動ローラと、 駆動手段と、 この駆動手段の動力を前記駆動ローラに伝達するチェー
   ンとを有し、 前記駆動ローラを回転させることで、前記搬送ローラを
   前記駆動ローラの回転方向と逆方向に回転させ、被熱物
   を搬送するよう構成したことを特徴とする焼成装置。
4. 【請求項４】 チェーンをセラミックから構成したこと
   を特徴とする請求項２または請求項３に記載の焼成装
   置。
5. 【請求項５】 隣接する二つの駆動ローラが、この隣接
   する二つの駆動ローラ間に位置する一つの搬送ローラを
   共同で回転させるよう構成したことを特徴とする請求項
   １〜請求項４いずれかに記載の焼成装置。
6. 【請求項６】 第１〜第３の搬送手段が同一のチェーン
   で駆動されるよう構成したことを特徴とする請求項３〜
   請求項５いずれかに記載の焼成装置。