JPS62158982A - トンネル窯冷却帯徐冷部の操窯方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は比較的大型の陶磁器を焼成し、連続して冷却す
るトンネル窯の冷却帯徐冷部の操窯方法に関するもので
ある。

（従来の技術） 陶磁器を連続的に焼成するトンネル窯は一般に予熱帯、
焼成帯、冷却帯の三つの領域で構成され、全体に一定の
温度曲線を作り、この中を製品を通すことにより焼成を
行っている。

ところで冷却帯は主として急冷部と徐冷部とに分けられ
、急冷部における製品の急冷は、製品温度が高温域（７
００℃迄）で、又石英の転移点より高い温度の範囲にお
いて行われるため窯内への空気の直接吹込を行っても製
品に与える影響は少ないので窯内への空気の直接吹き込
み方法が実施され、米国特許第４，２４９，８９５号や
実公昭６０−３６８７３号で知られており、後者は冷風
を通すチューブによる間接冷却を併用している。

一方、徐冷部における温度域では製品温度も低下してお
り、石英の転移による異常収縮も生じ、製品に与える歪
も無視できなくなり、従って既述の外気の直接吹き込み
による冷却方法を採用することができない。そこで実公
昭５９−４１５１９号の如く窯の天井部内に冷却パイプ
を埋設したり、壁内に冷却パイプを埋設し、天井部、壁
面を冷却して製品の間接冷却を行う方法が採用されてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） ところで台車搬送式のトンネル窯では従来は台車の蓄熱
により上部の温度が低く下部の温度が高くなっていたが
、現状では台車の軽量化、断熱化が実施されるに伴ない
上部の温度が高く、下部の温度が低くなる傾向にあり、
一方、ローラ搬送式のトンネル窯（ローラハースキルン
）では台車を使用しないため上部の温度が高く下部が低
いという傾向にあり、他方、間接冷却方法のため壁部の
温度が低く中心部の温度が高いという傾向となっている
。

このように間接冷却方法を採用したとしても冷却帯の徐
冷部会域に亘ってこのような温度差が生じるため製品の
不均一な冷却が行われ、冷却過程で製品に不均一な体積
収縮が生じ、製品に内部歪が起こって製品亀裂等の欠点
が発生し易くなるという問題点があり、又温度曲線の任
意の設定が困難であるという問題点も併せもっている。

特に衛生陶器の如く複雑な形状の大型陶磁器製品の焼成
においては歪の生じない冷却が必要とされ、従来の如き
冷却方法では問題があり、又間接冷却のため冷却時間の
短縮が困難で、予熱から冷却迄のサイクルタイムが長く
、生産性の向上を妨げるという問題点もある。

これらの解決方法として従来のトンネル窯でダンパー調
節による間接冷却を行ったり、ローラハースキルンの徐
冷部においてローラ下部の空間を少なくして下部の温度
下降を防ぐ方法等が講じられているが、徐冷部での上下
温度差及び壁部と中心部との温度差を小さくすること及
び任意の温度曲線の設定は困難なままで依然として解決
されていない。

本発明は以上の如き従来の問題点を解決すべくなされた
もので、その目的とする処は、冷却帯の徐冷部会域に亘
って生じる窯内の上部と下部及び窯内の壁部と中心部と
の温度差を小さくし、徐冷部温度曲線の任意の設定が容
易であり、均一で迅速な徐冷部における冷却を実現し、
製品歩留り良い、そして生産性向上を図り得るトンネル
窯冷却帯徐冷部の操窯方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 以上の問題点を解決するための手段は、陶磁器焼成用ト
ンネル窯の冷却帯徐冷部の窯内天井部全体に亘って窯長
方向と交叉する方向に延び、且つ窯長方向に適当な間隔
をもって空気強制吹込装置（３日）を設け、該空気強制
吹込装置（３８）により窯内天井部全体から窯内下方に
向って該吹き込み位置の窯内温度より低温域の窯内空気
を強制的に吹き込み、上部に滞溜している高温空気を下
部へ拡散させ、上部と下部及び壁部と中心部との温度差
を減少させるようにすることである。

（上記手段による作用） 上記手段によれば、冷却帯徐冷部において、窯内空気を
直接吸引して天井部から窯内を横断する如く下向きに直
接吹き込むため徐冷部上部に滞溜している高温の窯内空
気は下方に流れて拡散し、窯内の上部と下部、壁部と中
心部との温度差をなくすことができる。そして窯内徐冷
部の低温域の空気を用い、直接冷却するため製品の当該
温度に適した冷却がなされ、歪、亀裂のない冷却が行え
、又製品は徐冷部を高温側から低温側に移送され、この
過程で出口側のより低温の冷却風で順次直接冷却される
ので冷却が効率良くなされ、更に温度曲線の設定も容易
である。

（実施例） 次に本発明の好適する一実施例を添付図面を参照しつつ
詳述する。

第１図は陶磁器焼成用トンネル窯（１）の模式的説明図
、第２図は急冷部の縦断正面図で断面の部分を前後にズ
ラせた左右半裁の合成図、第３図は徐冷部の縦断正面図
である。

窯（１）は入口側から予熱帯（２）、これに連続する高
温の焼成帯（３）、該焼成帯（３）に連続し、これの出
口側に形成された冷却帯（０からなり、冷却帯（４）は
焼成帯（３）直後の急冷部（５）と、これの出口側の徐
冷部（６）とからなる。陶磁器、例えば大型の衛生陶器
等の製品（わは予熱帯（２）の入口（７）から投入され
、第２図、第３図に示される（８）で窯長方向に移動す
る台車（９）の如き移送手段により移送され、予熱帯（
２）を移動する過程で昇温され、予熱される。そして連
続する焼成帯（３）に臨んでこの帯域を移動する過程で
高温下で焼成され、直後の急冷部（５）で急冷され、所
定温度、例えば７００℃程度迄冷却され、次の徐冷部（
６）で徐冷され、最終的には通温近く迄降温され、窯出
口（１０）から最終製品として取り出される。

冷却帯の冷却装置は第２図、第３図に示される如くで、
第２図は急冷装置を示す。

窯（１）は第２図、第３図の断面で示す如く床（１１）
　ｌに起設された耐火物からなる本体（１２）と、これ
の両外側に支持する左右のフレーム（１３）　。

（１３）と、フレーム（１３）　、（１３）の本体（１
２）頂部上に突出した」一端部間に架設された連杆（１
４）からなり、本体（１２）の天井（１２ａ）　、左右
の内壁（１２ｂ）　。

（１２ｃ）及び床（１２ｄ）で囲まれた矩形の空間（Ｓ
）が前後方向に形成され、床（１２ｄ）上に基台（１５
）を敷設し、この上にレール（８）、（８）をはわせ、
台車（８）を移動させ、台車（９）上の製品（Ｗ）の両
側面と内壁（１２ｂ）　、　（１２ｃ）との間にはクリ
アランスが又製品（Ｗ）の上面と天井（１２ａ）との間
には前記クリアランスよりも大きいクリアランスが形成
され、天井（１２ａ）は弧状である。

本体（１２）の−側の外には急冷吹込ファン（１６）を
配設し、これを管（１７）を介して一方の壁（１２ｃ）
内に縦設したダク）　（１８）に横断ダクト（１９）を
介して連通接続し、ダク）　（１８）の上部には天井（
１２ａ）方向に向けて傾斜させる吹出口（２０）を設け
、一方、管（１７）は分岐管（２１）を備え、分岐管（
２１）は本体（１２）の天井外部に延出され、天井（１
２ａ）に設けた不図示の吹出口に連通接続し、吹出口（
２０）は窯長方向に離間して複数備える。

一方、他側の壁（１２ｂ）の上部には吸込口（２２）を
設けて天井（１２ａ）に内装した吸込ダクト（２３）に
連通させ、吸込ダク）　（２３）は外部配管（２０を介
して吸込ファン（２５）に連通接続し、外部配管（２４
）に流量調節弁（２６）を又吹込ファン（１６）の外気
取入部（ｌｆｌａ）には流量調節弁（２７）を備える。

焼成帯（３）を通過して焼成された製品は該領域直後の
急冷部（５）に移送されて急冷され、その方法は、吹込
ファン（１６）で外気を取り入れ、管（１？）、分岐管
（２１）を介して横断ダクト（１８）、ダク）　（１８
）、不図示の天井ダクトから外気を窯内の空間（Ｓ）内
に吹き込み、これにより急冷され、冷却後の熱風は吸込
口（２２）、吸込ダク）　（２３）、外部配管（２４）
を介して吸込ファン（２５）により外部に排出され、か
かる強制排出により窯内圧力をバランスさせている。

以上の急冷部（５）の出口側に徐冷部（６）を設け、徐
冷部の冷却機構をなす空気強制吹込装置（３８）は第３
図に示す如く有孔中空管（２７）、ダクト（３１）、制
御弁（３０）、吹込管（２９）より構成されている。空
気強制吹込装置（３８）及び空気循環ファン（２８）、
吸込ダクト（３２）、（３３）　、配管（３４）　、　
（３５）、合流管（３６）、制御弁（３７）、外気取入
用の弁Ｃ３９）により空気循環装置を構成する。実施例
では窯長方向に離間して二段備えるがその数は任意であ
る。

徐冷部（６）の天井（１２ａ）下面にその幅方向の全幅
に亘り該天井（１２ａ）面に倣うように弧状とした有孔
中空管（２７）を配設し、該有孔中空管（２７）は窯長
方向の前後方向に亘り離間させて複数本設ける。本体（
１２）の外部に空気循環ファン（２８）を設け、これの
吹込管（２９）を制御弁（３０）を介して本体（１２）
の上部に埋装したダクト（３１）により前記有孔中空管
（２７）に連通接続する。一方、空間（Ｓ）の下部、例
えば台車（８）の両側に臨む部分に吸込ダク）　（３２
）　、　（３３）を設け、これを配管（３４）　、（３
５）を介して空気循環ファン（２８）に合流管（３Ｂ）
で連通接続し、合流管（３Ｂ）には制御弁（３７）を備
え、吸込ダク）　（３２）　、（３３）は有孔中空管（
２７）よりも出口側に設ける。

以上において、徐冷部（８）の当該空気強制吹込装置（
３８）に臨む製品（りは空気循環ファン（２８）、吹込
管（２９）、ダクト（３１）を介して送られる窯内出口
側の空気が有孔中空管（２７）の穿孔された孔より上部
からシャワー状に吹き込まれ、徐冷用冷却風は窯内空間
の上部から下部へ移動し、製品は冷却風にさらされる。

ところで冷却風は同じ窯内の該徐冷部の出口側の低温の
空気が吸込ダク）　（３２）　。

（３３）、配管（３４）、（３５）　、合流管（３６）
を介して空気循環ファン（２８）により吸引されて冷却
風として供給され、これにより冷却空気の循環系を構成
し、かかる空気強制吹込装置（３８）のブロックを独立
して複数備える。尚制御弁（３０）は有孔中空管（２７
）への風量を窯内雰囲気で制御するために用い、又制御
弁（３７）は吸引空気量を制御するために用い、尚合流
管（３Ｂ）に外気取入用の弁（３８）を設け、必要に応
じて外気を一部吸引して供給しても良い。

このように窯内天井部から下部に向って空気を吹き込む
ことにより、窯内天井部の空気が強制的に下部へ押しさ
げられ窯内空気が窯断面方向で対流を起こし冷却帯徐冷
部上部の高温の窯内空気を下部へ拡散させるので、第８
図に示すごとく窯内上部と下部との温度差が極端に減少
する。と同時に、壁部と中心部との温度差減少にも同様
の効果が得られる。

第８図において、ａは従来法による冷却帯体冷部窯内上
部の温度曲線、ｂは従来法による冷却帯徐冷部窯内下部
の温度曲線、Ｃは本発明によって得られた冷却帯体冷部
窯内上部の温度曲線、ｄは本発明によって得られた冷却
帯徐冷部上部下部の温度曲線である。この曲線で明らか
なように徐冷部窯内の上下の温度差が極めて小さいこと
が理解できる。

空気強制吹込装置（３８）としては、一般には窯内天井
部に有孔中空管を配置することが考えられるが、その他
の方法としては、窯内天井部に耐火物を空気室を構成し
、且つ耐火物間にスリットを構成するように配列してこ
こから空気を吹き込むようにしても良い。

第４図、第５図は耐火物にスリットを形成した実施例で
、図中既述と同じ機構には同一符号を付して詳細な説明
は省略し、変更された部分に新たな符号を付して説明す
る。

未実施例は天井（１２ａ）の一部をスリット（１２７ａ
）を備える中空耐火物ブロック（１２７）で形成し、天
井に当る部分に複数のスリット（１２７ａ）・・・を備
え、中空部（１２７ｂ）で既述のバイブを構成し、かか
る中空耐火物ブロック（１２７）のユニットを窯長方向
に離間して設ける。第５図はブロック単体を示した。

ところで中空管の材質としては、陶磁器素材、コープイ
ライト、ムライト、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、サ
イアロン、耐熱鋼管など、耐熱性を有し、組織構造が緻
密であるものを使用できる。

これらの材質は必要温度域によって適宜選択する。有孔
中空管の配列ピッチは１００〜１０００ｍｍ程度、好ま
しくは３００〜５００ｍｍ程度が良い。有孔中空管の径
は１０−１００ｍｍ程度、好ましくは４０〜５０ｍｍ程
度が良い。有孔中空管に穿孔する孔の形状は正円、長円
、角などでも良いが一般的には正円を使用する。有孔中
空管に穿孔する孔の径は、窯の断面積、風量、風圧など
により適宜選択する。有孔中空管に穿孔する孔のピッチ
は、細かいほど良い効果が得られるが、窯の断面積、風
量、風圧などにより適宜選択することができる。有孔中
空管に穿孔する孔はテーパがあってもよい。

耐火物等に設けるスリットは細長い長形状のものがよく
、また、その幅は、窯の断面積、風量、風圧などにより
適宜選択することができる。

有孔中空管及び耐火物による空気強制吹込装置（３８）
からの空気の吹き込みは、一般には鉛直下方向に行なわ
れるが、任意の角度で吹き込んでもよい。有孔中空管及
び耐火物による空気強制吹込装置（３８）の吹き込み風
量及び吹き込み風圧は、窯内の条件により、任意に調節
する。

有孔中空管、及び耐火物による空気強制吹込装置（３８
）は、出来るだけ窯内の上部より空気を吹き出すように
位置決めされるのがよく、窯内天井がアーチ状の場合、
空気強制吹込装置（３８）もアーチ状に沿って設置する
ことが望ましい。

以上実施例では窯内の製品搬送方式として台車式のもの
を示したがローラ搬送方式のトンネル窯（ローラハース
キルン）にも実施でき、第６図及び第７図はこれを示す
。

第６図は急冷部の断面図で、左右半裁して異なる部分を
示し、本体（１２）の空間（Ｓ）内に窯長方向全長に亘
ってモータ、減速、伝動機構で回転駆動される多数のロ
ーラ（２０９）を備え、製品（Ｗ）はローラ（２０９）
上をこれの回転で各領域を移送され、焼成後急冷部（５
）で外気を取り入れて冷却され、第７図の徐冷部（６）
で既述と同様に冷却される。本実施例では台車がないた
め有孔中空管（２７）の下流の低温域の床（１２ｄ）に
−木の吸引管（２３２）を設けて空気循環ファン（２８
）に吸引空気を供給するようにし、他の部分は基本的に
前記と同様のため同一部分には同一符号を付して詳細な
説明は省略した。

（発明の効果） 以上で明らかな如く本発明によれば、当該徐冷部位より
も出口側の低温域の窯内空気を循環させて強制的に上方
から下方に噴出させて吹き込むようにしたため、窯内上
部と下部、壁部と中心部との温度差が極めて少なくなり
、製品の均一な冷却ができ、歪による亀裂等のない品質
良好な大型陶磁器が得られ、又製品歩留りも向上する。

又冷却帯徐冷部の温度設定の自由度も向上し、温度曲線
の設定が自由となり、低温風による直接冷却と併せ効率
の良い、時間の短縮化が図れるハイスケジュールの操窯
が可能となり、生産性の向上が図れ、更にこれにより窯
の徐冷部の長さを短くでき、設備の合理化が図れる他、
窯内天井に吹出口を設け、これに空気循環ファンで窯内
空気を循環させる構造なので、壁、天井内を冷却パイプ
を通す従来に比し冷却構造も簡単化する。従って設備も
コスト上有利である。

本発明はこのような利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る方法を実施する装置の一例を示し、
第１図はトンネル窯の構造的説明図、第２図は台車搬送
式のものの冷却帯急冷部の縦断面図で断面の部分を前後
にズラせた左右半裁の合成図、第３図は同徐冷部の縦断
面図、第４図は同変更実施例の図、第５図は第４図に用
いる耐火物ブロック単体の斜視図、第６図はローラ搬送
式のものの第２図と同様の断面図、第７図は同第３図と
同様の図、第８図は本発明と従来とを比較した温度曲線
である。 尚図面中（１）は窯、（４）は冷却帯、（６）は徐冷部
、（３８）は空気強制吹込装置、（２８）は空気循環フ
ァン、　（３Ｂ）は合流管、（２７）は有孔中空管、（
１２７）は中空耐火物ブロック、（１２？ａ）はスリッ
ト、（１２７ｂ）は空気室である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、陶磁器焼成用トンネル窯の冷却帯徐冷部の窯内天井
   部全体に亘って窯長方向と交叉する方向に延び、且つ窯
   長方向に適当な間隔をもって空気強制吹込装置を設け、
   窯内天井部全体から窯内下方に向って該吹き込み位置の
   窯内温度より低温域の窯内空気を該空気強制吹込装置に
   より強制的に吹き込み、上部に滞溜している高温空気を
   下部へ拡散させ、上部と下部及び壁部と中心部との温度
   差を減少させるようにしたことを特徴とするトンネル窯
   冷却帯徐冷部の操窯方法。 ２、空気強制吹込装置に吹き込む空気は窯外部の空気循
   環ファンにより窯内に設けた空気吸い込み口より空気吸
   引配管を介して吸引した窯内空気である特許請求の範囲
   第１項記載のトンネル窯冷却帯徐冷部の操窯方法。 ３、前記空気吸引配管に必要に応じて外気を導入するよ
   うにした前記特許請求の範囲第２項記載のトンネル窯冷
   却帯徐冷部の操窯方法。 ４、空気強制吹込装置は窯内天井部に近接して直接露出
   して取り付けられた有孔中空管から主としてなり、該有
   孔中空管の多数の孔から空気を吹き込むようにした特許
   請求の範囲第１項記載のトンネル窯冷却帯徐冷部の操窯
   方法。 ５、空気強制吹込装置はトンネル窯の天井部に空気室を
   構成するように配列された耐火物間のスリットから主と
   して成り、空気を前記空気室からスリットを通して吹き
   込むようにした特許請求の範囲第１項記載のトンネル窯
   冷却帯徐冷部の操窯方法。