WO2005047207A1 - 炉及び脱脂方法 - Google Patents

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WO2005047207A1
WO2005047207A1 PCT/JP2004/016305 JP2004016305W WO2005047207A1 WO 2005047207 A1 WO2005047207 A1 WO 2005047207A1 JP 2004016305 W JP2004016305 W JP 2004016305W WO 2005047207 A1 WO2005047207 A1 WO 2005047207A1
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furnace
concentration
heating means
degreased
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PCT/JP2004/016305
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Shigeru Hanzawa
Yoshitaka Tabuchi
Takashi Yasue
Shinzo Hayashi
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Ngk Insulators, Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a furnace and a degreasing method, and more particularly, to prevent the generation of cracks in a degreased material due to abnormal combustion of an organic decomposition gas by maintaining a low oxygen gas concentration in a furnace body.
  • the present invention also relates to a furnace capable of easily and inexpensively degreasing a degreased material in a short time and a degreasing method capable of obtaining a defatted material in which cracks are prevented in a short time in a simple and inexpensive manner.
  • a ceramic material containing an organic substance for example, an organic binder, an organic pore former, etc.
  • a molded body (defatted object) formed from such a ceramic material containing an organic substance is usually degreased to remove organic substances contained in the object to be degreased before being heated and fired at a high temperature to form a fired body. Need to do.
  • the organic matter contained in the degreased substance is decomposed and gasified by heating to generate an organic matter decomposition gas (eg, methyl alcohol, acetoaldehyde, etc.).
  • an organic matter decomposition gas eg, methyl alcohol, acetoaldehyde, etc.
  • Each of the generated organic decomposition gases has an upper and lower explosion limit (for example, 7.3-19% for methyl alcohol and 4.1-55% for acetoaldehyde).
  • the concentration there is a problem that abnormal combustion occurs due to an explosion or the like during degreasing, and cracks and cracks are generated in the degreased material.
  • an air supply port was installed in the furnace body to reduce the concentration of organic matter decomposition gas from the supply air to below the lower explosion limit, thereby reducing the concentration.
  • Gas eg, air
  • the concentration of oxygen gas in the furnace body was increased, so that the above-mentioned abnormal combustion during degreasing could not be avoided. Therefore, it is necessary to raise the temperature slowly and degreasing in a low temperature area for a long time, which is not efficient.
  • a microwave firing means provided with a microwave heating means and provided with a furnace chamber for accommodating an object to be degreased containing an organic substance (also referred to as an object to be fired because it is fired in the next step).
  • a microwave firing furnace has been proposed, which is characterized by having a carrier gas inlet pipe for introducing a carrier gas which contains oxygen and suppresses combustion of organic substances having an oxygen concentration lower than that of air. Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-302166
  • the microwave firing furnace described in Patent Document 1 has a special purpose.
  • a carrier gas having an oxygen concentration lower than that of air and a carrier gas introducing pipe for introducing the carrier gas are used. It had to be complex and expensive, and it was not always satisfactory.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and maintains a low oxygen gas concentration in a furnace body to generate cracks in a degreased material due to abnormal combustion of organic matter decomposition gas.
  • Furnace capable of preventing degreasing in a short time, easily and inexpensively, and a degreasing method capable of obtaining a defatted material in which cracks are prevented in a simple and inexpensive manner in a short time
  • the purpose is to provide.
  • a furnace including a heating means, and a furnace body capable of heating and degreasing an object to be defatted containing an organic substance contained therein by the heating means,
  • An exhaust port for exhausting a high-concentration organic substance decomposition gas and a low-concentration oxygen gas containing a low-concentration oxygen gas generated inside the furnace main body when the object to be degreased is degreased; and Low concentration for reducing the concentration of gas to prevent explosion of the organic decomposition gas
  • a first heating unit having an air supply port for introducing a gas to be reduced, wherein the heating unit is capable of heating and degrease the object to be degreased accommodated in the furnace main body;
  • a second heating means for heating the degreased gas discharged from the exhaust port to remove the organic matter-decomposed gas and processing the degreased gas into a processing gas containing the low-concentration oxygen gas;
  • a processing gas introducing means for introducing a processing gas from the second heating means into the inside of the furnace main
  • the furnace of the first invention A furnace capable of preventing the generation of cracks in the degreased material due to abnormal combustion of the cracked gas, degreasing the degreased material in a short time, and moving to the next firing process (hereinafter referred to as “ The furnace of the first invention ").
  • a furnace comprising a heating means and a furnace main body capable of heating and degreasing the object to be defatted containing an organic substance contained therein, wherein the furnace main body comprises: The exhaust port for discharging the high-concentration organic matter decomposition gas and the low-concentration oxygen gas generated inside the furnace body during the degreasing of the object to be degreased to the outside, and the concentration of the organic matter decomposition gas from the outside A gas inlet for taking in a gas for reducing the concentration to prevent the explosion of the organic matter decomposition gas, and the heating means heats the degreased gas discharged from the exhaust port of the furnace body.
  • the treatment gas introduced into the inside of the furnace main body through the air supply port reduces the concentration of the organic matter decomposition gas inside the furnace main body to prevent explosion, Keep the oxygen gas concentration in the inside low To prevent generation of cracks in the degreased object due to abnormal combustion of the organic substance decomposition gas, and to degrease the degreased object in a short time, and to proceed to the next firing process.
  • Furnace hereinafter sometimes referred to as "furnace of the second invention").
  • the organic substance may be polybutyl alcohol, polyethylene glycol, starch, methylphenolylose, canoleboxymethinoresenololose, hydroxyethynoresenorelose, hydroxypropyl propylmethylcellulose, polyethylene oxide, polyacrylic acid.
  • the furnace according to any one of [1] to [3], wherein the furnace contains at least one kind.
  • the process gas introducing means has an airtight pipe for communicating the second or third heating means with the furnace main body.
  • the object to be defatted is a porous body, and remains in the object to be defatted without being removed even after degreasing, with respect to the volume of the visual acuity of the object to be degreased 4.
  • the object to be degreased containing the organic substance housed inside the furnace body is heated and degreased by the heating means, and the next baking is performed.
  • a degreasing method for transferring to a process wherein the furnace body includes a high-concentration organic substance decomposition gas and a low-concentration oxygen gas that are generated inside the furnace body when the object to be degreased is degreased.
  • a first heating means capable of heating and degrease the object to be defatted accommodated in the furnace main body, and the exhaust port force of the furnace main body by heating the degreased gas discharged to produce the organic matter.
  • Removal of decomposition gas and low concentration of the acid A gas having a second heating means for processing into a processing gas containing a gas, wherein the processing gas is supplied from the second heating means to the inside of the furnace body as the concentration reducing gas, The processing gas is further supplied to the inside of the furnace main body, the exhaust port, and the second gas by using a processing gas introducing means for introducing the gas through the air supply port and Z or the first heating means.
  • the concentration of the organic matter decomposition gas in the furnace body is reduced to cause an explosion. While preventing the generation of cracks in the degreased material due to abnormal combustion of the organic decomposition gas by maintaining the oxygen gas concentration in the furnace body at a low concentration, and in a short time.
  • Degrease the object to be degreased Degreasing method capable of migrating to the next firing process (hereinafter, sometimes referred to as "degreasing method of the third invention").
  • the processing gas which does not operate the first heating means, is supplied to the inside of the furnace body, the exhaust port, the second heating means, the processing gas introduction means, and the air supply.
  • the object to be degreased containing the organic substance housed inside the furnace body is heated and degreased by the heating means, and the next firing
  • a degreasing method for transferring to a process wherein the furnace body includes a high-concentration organic substance decomposition gas and a low-concentration oxygen gas that are generated inside the furnace body when the object to be degreased is degreased. And an exhaust port for discharging the organic matter decomposition gas from the outside.
  • a gas further provided with a processing gas introduction means for introducing the concentration-reducing gas through the air supply port as described above is used inside the furnace body, and the processing gas is supplied to the inside of the furnace body and the exhaust gas.
  • the concentration of the organic substance decomposition gas inside the furnace body is reduced to prevent explosion. And the furnace The oxygen gas concentration inside the body is maintained at a low level to prevent the cracking of the degreased object due to abnormal combustion of the organic matter decomposition gas, and to degrease the degreased object in a short time.
  • Degreasing method (hereinafter, referred to as “fourth degreasing method” of the present invention) which can be shifted to the baking process.
  • a low-oxygen gas of a different system from the processing gas is introduced into the furnace body.
  • Examples of the organic substance include polybutyl alcohol, polyethylene glycol, starch, methinoresenololose, canoleboxy methinoresenololose, hydroxyethinoresenololose, hydroxypropyl methylcellulose, polyethylene oxide, sodium polyacrylate, The group strength of polyacrylamide, polybutyral, ethylcellulose, cellulose acetate, polyethylene, ethylenic butyl acetate copolymer, polypropylene, polystyrene, acrylic resin, polyamide resin, glycerin, polyethylene glycol and dibutyl phthalate.
  • the degreasing method according to any one of [10] to [13], wherein the method comprises using one containing at least one selected from the group.
  • a means having an airtight pipe for communicating the second or third heating means with the furnace body is used, as in [10] to [16]. The degreasing method described.
  • a heat exchange unit, a Z or a catalyst unit may be further provided between the second or third heating unit and the processing gas introducing unit and the Z or the low oxygen gas introducing unit.
  • the object to be degreased is a porous body, and remains in the object to be degreased without being removed even after degreasing, with respect to a volume of 4 sight of the object to be degreased.
  • Percentage of volume of Z or non-volatile inorganic compound [(Total volume of non-combustible and Z or non-volatile inorganic compounds remaining in degreased material without being removed even after degreasing Z
  • the degreasing method according to any one of [10] to [18], wherein an apparent volume (X 100) of 5 to 60% is used.
  • the oxygen gas concentration inside the furnace main body is maintained at a low concentration to prevent cracks from being generated in the degreased material due to abnormal combustion of the organic decomposition gas, and the degreased material is reduced in a short time. Further, the present invention provides a furnace capable of easily and inexpensively degreasing, and a degreasing method capable of easily and inexpensively obtaining a degreased product in which cracks are prevented from occurring.
  • FIG. 1 is an explanatory view schematically showing one embodiment of the present invention (the furnace of the first invention and the degreasing method of the third invention).
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between temperature and weight change when polyvinyl alcohol sufficiently dried at 80 ° C. as an organic substance is heated at a rate of 5 ° C.Z in three types of airflow.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between temperature and heat value when polyvinyl alcohol sufficiently dried at 80 ° C as an organic substance is heated at a rate of 5 ° CZ in three types of airflow. is there
  • FIG. 4 is an explanatory view schematically showing one embodiment of the present invention (furnace of the second invention and degreasing method of the fourth invention).
  • FIG. 5 is an explanatory view schematically showing an embodiment of the present invention (the furnace according to the first and second inventions and the degreasing method according to the third to fourth inventions).
  • FIG. 1 is an explanatory view schematically showing one embodiment of the present invention (the furnace of the first invention and the degreasing method of the third invention).
  • a heating means 1 and an object 5 containing organic matter contained therein are heated by the heating means 1 to degrease the object.
  • the furnace body 2 is capable of removing high-concentration organic substance decomposition gas and low-concentration oxygen gas generated inside the furnace body 20 when the degreased material 5 is degreased.
  • the heating means 1 heats and degreases the material 5 to be degreased contained in the furnace body 2 and the degreased gas 6 discharged from the exhaust port 21 of the furnace body 2. Heat to remove organic matter decomposed gas (substantially eliminate it) and reduce oxygen concentration And a second heating means 12 for processing the processing gas 7 containing gas, and supplying the processing gas 7 from the second heating means 12 to the inside of the furnace body 2 as a concentration reducing gas.
  • a processing gas introduction means 3 introduced through the port 22 and Z or the first heating means 11, the inside of the furnace main body 20, an exhaust port 21, a second heating means 12, a processing gas
  • the introduction means 3 and the air supply ports 22 and Z or the first heating means 11 are circulated through the air supply ports 22 and Z or the first heating means 11 by a circulation blower 3b or the like.
  • the process gas 7 introduced into the body 20 reduces the concentration of organic matter decomposed gas inside the furnace body 20 to prevent explosion and keeps the oxygen gas concentration inside the furnace body 20 low.
  • the processing gas 7 when the processing gas 7 is introduced (circulated) from the second heating means 12 into the furnace body 2 as the concentration reducing gas by the processing gas introducing means 3. It can be introduced (as a return port) via both the air supply port 22 and the first heating means 11 (as a return port), and introduced (as a return port) via one of them (as a return port). ). In this case, it is preferable to select a case where the furnace temperature controllability is excellent according to the design concept of the furnace.
  • a low oxygen gas 9a of a different system from the processing gas 7 is provided inside the furnace body 20. It is preferable that the device further includes a low-oxygen gas introducing means 9 that can be introduced. In particular, when it is difficult to achieve a desired oxygen concentration only by circulating the processing gas 7, it is effective as a means for forcibly reducing the oxygen concentration.
  • the concept in addition to the processing gas 7 (the heat exchange gas 8 when using the heat exchange means 4 described later), the concept includes a mixed gas of the processing gas 7 (heat exchange gas 8) and the low oxygen gas 9a.
  • the gas (in other words, the gas introduced cyclically into the furnace body) is sometimes referred to as “circulating gas 7a”.
  • the low oxygen gas 9a include an inert gas such as argon and nitrogen, and boiler exhaust gas.
  • the low-oxygen gas introducing means 9 include a means capable of introducing the low-oxygen gas 9a described above, for example, a piping system connected to a low-oxygen gas generator, a boiler, or the like. In this case, the low oxygen gas introducing means 9 is installed in place of the processing gas introducing means 3 which may be installed in addition to the processing gas introducing means 3 as described above, according to the design concept of the entire furnace. Is also good.
  • the low oxygen gas introducing means 9 may be connected to both the air supply port 22 and the first heating means 11 or may be connected to either V or any one of them.
  • the organic substance used in the present embodiment is not particularly limited, and examples of the organic binder include polybutyl alcohol, polyethylene glycol, starch, methyl cellulose, canoleboxymethinoresenorelose, and hydroxyethinoresenorelose.
  • Hydroxypropinolemethinole cellulose polyethylene oxide, sodium polyacrylate, polyacrylamide, polyvinyl butyral, ethyl cellulose, cellulose acetate, polyethylene, ethylene vinyl acetate copolymer, polypropylene, polystyrene, acrylic resin
  • Preferred examples include those containing at least one selected from the group consisting of polyamide resin, glycerin, polyethylene glycol and dibutyl phthalate.
  • the defatted material 5 described later is a porous material, as the pore-forming material, in addition to the particles made of the polymer used in the organic binder described above, natural organic particles such as starch and rice hull, and a molecular weight of 1000
  • natural organic particles such as starch and rice hull
  • examples include the following particles made of hydrocarbons such as paraffin, and particles having a molecular weight of 1000 or less and having organic ester power. These are decomposed by combustion to generate decomposition gases of organic substances such as methyl alcohol, acetoaldehyde, methyl formate, carbon dioxide, carbon monoxide, water, and tar.
  • FIG. 2 shows the relationship between temperature and weight change when polyvinyl alcohol sufficiently dried at 80 ° C. as an organic substance was heated at a rate of 5 ° C.Z in three types of airflows.
  • FIG. 3 shows the relationship between the temperature and the calorific value at that time.
  • the calorific value is suppressed to less than half of the oxygen content of 20%, indicating that the organic decomposition gas is volatilized without burning much.
  • Fig. 2 when there is no oxygen (at 100% nitrogen), about 8% of the weight remains, that is, carbonized components remain even if the temperature exceeds 400 ° C. However, after this, if the temperature rises, it will burn out. With this configuration, the time required for degreasing in the furnace can be reduced to about 1Z2 in the related art.
  • the object to be degreased used in the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include a ceramic structure.
  • the composition of the ceramic material is not particularly limited.
  • an oxide-based ceramic for example, a ceramic powder which also has an alumina force, contains an organic substance in an amount of 120% by mass.
  • the object 5 to be degreased is a porous body, and
  • the ratio of the volume of the nonflammable and Z or nonvolatile inorganic compound remaining in the degreased material 5 without being removed even after the degreasing to the volume of the iron [(removed even after the degreasing Effective when the sum of the volumes of non-flammable and Z or non-volatile inorganic compounds that will remain in the degreased material without being removed, and the apparent volume of the degreased material) X 100] is 5-60%
  • the effect is more effective when it is 5-40%, and it is particularly effective when it is 5-20%.
  • the degreased material 5 when the degreased material 5 is a porous material, the degreased material 5 contains an organic pore-forming material in addition to the organic binder, and the content of the organic material may increase more than usual.
  • the heat diffusion is smaller and the gas diffusion is larger than in the normal case, and abnormal combustion easily occurs inside the object 5 during degreasing.
  • the material strength is low and the material is weak to the stress generated during degreasing. Therefore, when the material 5 to be degreased is a porous body, the effect is most effectively exerted.
  • nonflammable and / or non-volatile inorganic compounds do not include carbonaceous materials such as graphite and graphite, and "the volume of apparent appearance of the degreased material 5". Includes the volume (volume) of small voids such as small independent holes, continuous holes, grooves, etc., present in the material 5 to be degreased, but large independent holes with a maximum inscribed sphere diameter of 10 mm or more. The volume (volume) of large voids such as holes and grooves is not included.
  • the heating means 1 (the first heating means 11 and the second heating means 12) used in the present embodiment are not particularly limited, and include, for example, a heavy oil burner, a gas burner, an electric heater, and a Rigiene burner. And the like.
  • the second heating means 12 may be a catalytic combustion method in which an oxidation catalyst such as platinum is added to the direct combustion method described above. Configuration like this By doing so, the combustion removal of organic matter decomposition gas can be performed efficiently, and the heating temperature of the degreased gas can be kept lower than when a catalyst is not used (direct combustion method).
  • the heating temperature of the degreasing gas can be 300-350 ° C).
  • the number of the heating units 1 may be one or more.
  • the processing gas introduction means 3 used in the present embodiment is not particularly limited.
  • an airtight pipe 3a for communicating the second heating means 12 with the furnace main body 2 is mentioned as a preferred example.
  • a flue using a brick, a heat insulating material, or the like may be used.
  • the circulation of the processing gas 7 (circulation gas 7a) can be performed by the circulation blower 3b.
  • a heat exchange means 4 for example, heat exchange is further provided between the second heating means 12 and the processing gas introduction means 3.
  • the processing gas 7 that has passed through the heat exchange means 4 becomes a heat exchange gas 8 at a lower temperature than the processing gas 7 and is introduced into the air supply port 22.
  • the heat exchange means 4 there can be mentioned a device for directly mixing water in the flow path of the processing gas 7 by spraying or the like in order to cool the processing gas 7.
  • this device When this device is used, the sprayed water becomes steam and is mixed with the processing gas, so that not only lowering the temperature (recovering heat) but also lowering the oxygen concentration can be achieved.
  • Degreasing gas 6 (close to the gas composition and ambient temperature present inside the furnace body 20) contains a high concentration of organic decomposition gas, has a low oxygen gas concentration, and is at a moderate temperature.
  • the processing gas 7 contains almost no organic decomposition gas, has a low oxygen gas concentration, and has a high temperature.
  • the heat exchange gas 8 contains almost no organic decomposition gas, has a low oxygen gas concentration, and has a low temperature.
  • the degreasing gas 6 is composed of an organic matter decomposed gas of 11 to 15% by volume, an oxygen gas of 0.5 to 17% by volume, and a temperature of 100 to 400 ° C.
  • Degreasing time is dependent on 50% of the future.
  • the composition of the processing gas 7 is 0.5-17% by volume of oxygen gas, and the temperature of the gas heated by the second heating means (afterburner) is 500-900 ° C.
  • the composition of the heat exchange gas 8 is 0.5-17% by volume of oxygen gas, and its temperature is preferably the furnace temperature during degreasing + 1-+ 100 ° C! /.
  • the oxygen gas concentration in the inside 20 of the furnace main body can be maintained at a low concentration of 0.5 to 17% by volume. it can.
  • a degreased material (ceramic molded body) 5 containing an organic substance is installed in an interior 20 of a furnace main body composed of a heat insulating material. Heated by heating means (burner) 11. The atmosphere in the furnace body 2 gradually rises due to the heat from the burner 11. When the furnace temperature exceeds 100 ° C, organic matter decomposition gas starts to be generated from the degreased material (ceramic molded body) 5. The cracked gas is sent from the exhaust port 21 of the furnace body 2 to the second heating means (afterburner) 12 through the processing gas introduction means (flue) 3 and burned.
  • the processing gas 7 heated to a high temperature by the combustion enters the heat exchange means (heat exchanger) 4, and the temperature is set in the furnace body 2 as a heat exchange gas 8 cooled to a temperature close to the furnace temperature V ⁇ . It is fed via the air supply port 22 and Z or the first heating means (burner) 11.
  • the low oxygen gas introducing means 9 causes the low oxygen gas 9a of a different system from the processing gas 7 to be formed inside the furnace body 20 and It may be fed through Z or the first heating means (burner) 11.
  • processing gas 7 heat exchange gas 8, low oxygen gas 9a
  • first heating means burner 11
  • selection and control can be appropriately performed by an operation such as switching according to the idea.
  • the force for operating both the processing gas introduction means 3 (processing gas 7, heat exchange gas 8) and the low oxygen gas introduction means 9 (low oxygen gas 9a), or whether to operate only one of them It is preferable that selection and control can be appropriately performed by an operation such as switching according to the design concept (for example, controlling the total air volume of the circulating gas 7a).
  • the circulating gas 7a to be sent preferably has a sufficient air volume so that the organic matter decomposition gas generated in the furnace can be efficiently exhausted through the exhaust port 21.
  • the flow rate of the circulating gas 7a is preferably in the range of 1 to 100 per minute, more preferably in the range of 10 to 50 per minute. If the air volume is less than 1, it takes time to discharge the organic matter decomposition gas 6. If it exceeds 100, if the furnace is large, the air volume and temperature are maintained, so blowers, burners, heat exchange ⁇ , etc. However, they need to be large and large in capacity and are not efficient.
  • a furnace 10 including a heating means 1 and a furnace body 2 is used.
  • An exhaust port 21 for discharging the degreasing gas 6 containing a high concentration of organic matter decomposition gas and low concentration oxygen gas generated inside the furnace body 20 during degreasing, and an organic substance by reducing the concentration of organic matter decomposition gas from outside It has an air supply port 22 for taking in gas for concentration reduction to prevent explosion of decomposition gas, and the heating means 1 can heat and degrease the degreased material 5 stored in the furnace body 2
  • the first heating means 11 and the degreasing gas 6 discharged from the exhaust port 21 of the furnace body 2 are heated to A second heating means 12 for removing the decomposed gas and treating the treatment gas 7 containing a low-concentration oxygen gas; and treating the treatment gas 7 (circulating gas 7a) with the second heating means 12 From the inside of the furnace main body 20, a processing gas introducing means 3 that further introduces as a concentration reducing gas through the air supply port 22 and the Z or the first heating means 11 is used.
  • (Circulating gas 7a) is circulated through the inside of the furnace body 20, the exhaust port 21, the second heating means 12, the processing gas introducing means 3, and the air supply ports 22 and Z or the first heating means 11. This reduces the concentration of organic matter decomposition gas inside the furnace body 20 to prevent explosion, and maintains the oxygen gas concentration inside the furnace body 20 at a low concentration to cause abnormal combustion of the organic matter decomposition gas. Prevent cracks in the degreased material 5 and quickly Degreased fat product 5, characterized that it is possible to shift to the next firing process.
  • the furnace shown in Fig. 1 can be suitably used.
  • the force described mainly on the form using a gas burner is used.
  • a furnace using a gas burner may be used. If a sufficient amount of circulating gas can be supplied and the oxygen concentration can be controlled, a furnace using an electric furnace may be used.
  • a hybrid type furnace using an electric heater and a gas burner in combination may be used (the same applies to a fourth embodiment of the present invention described later).
  • the processing gas 7 (circulating gas 7a) that does not operate the first heating means 11 in the embodiment of the furnace of the first invention is supplied to the inside of the furnace main body 20 and the exhaust port.
  • the degreased material 5 may be degreased by circulating through the 21, the second heating means 12, the processing gas introduction means 3, and the air supply port 22.
  • the heat exchange efficiency adjusting means when the boiler is operated as the heat exchange means 4, as the heat exchange efficiency adjusting means, the water level in the boiler vessel is adjusted, the gas temperature at the boiler outlet is controlled, and the temperature inside the furnace body is adjusted. It is preferable to attach a controllable device. With this configuration, the same effect as that of the degreasing method according to the fourth invention described later can be exerted. That is, degreasing can be performed easily and efficiently.
  • FIG. 4 is an explanatory view schematically showing one embodiment of the present invention (furnace of the second invention and degreasing method of the fourth invention).
  • a heating means and a degreased substance 5 containing an organic substance contained in the interior 20 are heated by the heating means.
  • Means 13 (This third heating means 13 is the second heating means 1 in the furnace of the first invention.
  • the processing gas 7 (circulating gas 7a) is supplied from the third heating means 13 to the inside 20 of the furnace body as a concentration reducing gas as a gas supply port.
  • Gas 7 (circulating gas 7a) reduces the concentration of organic matter decomposition gas inside the furnace body 20 to prevent explosion, while maintaining the oxygen gas concentration inside the furnace body 20 at a low concentration to break down organic matter. It is characterized by preventing the occurrence of cracks in the degreased object 5 due to abnormal combustion of the gas, degreasing the degreased object 5 in a short time, and transferring to the next firing process. is there.
  • the difference between the present embodiment (embodiment of the furnace of the second invention) and the embodiment of the furnace of the first invention is that
  • the first heating means 11 in the embodiment of the furnace of the first invention shown in FIG. 1 is not installed, and the temperature of the furnace main body is changed to the third heating means 13, the heat exchange means 4, the low oxygen gas. It is only controlled by the introduction means 9 etc.
  • the furnace can be configured in the same manner as the embodiment of the furnace of the first invention. With such a configuration, degreasing can be performed easily and efficiently.
  • one embodiment of the degreasing method of the present invention uses a furnace provided with a heating means and a furnace main body 2 so that the inside of the furnace main body 2 is
  • This is a degreasing method in which the degreased matter containing the organic matter contained in the furnace is heated and degreased by heating means, and the process proceeds to the next firing process.
  • the furnace body 2 is used as a furnace when the degreased matter 5 is degreased.
  • a process gas in which the processing gas 7 (circulating gas 7a) is introduced from the third heating means 13 into the inner part 20 of the furnace body as a concentration reducing gas through the supply port 22.
  • the processing gas is circulated through the inside of the furnace body 20, the exhaust port 21, the third heating means 13, the processing gas introduction means 3, and the air supply port 22.
  • the difference between the present embodiment (the embodiment of the degreasing method of the fourth invention) and the embodiment of the degreasing method of the third invention is that In the case of, a furnace different from the furnace in which the first heating means 11 used in the degreasing method of the third invention shown in FIG. 1 is installed (a furnace in which the heating means 11 is not installed) is used, The only point is that the temperature of the furnace body is controlled by the third heating means 13, heat exchange means 4, low oxygen gas introduction means 9, and the like. Otherwise, it can be configured similarly to the embodiment of the degreasing method of the third invention. With such a configuration, degreasing can be performed easily and efficiently.
  • the degreasing temperature (degreasing completion temperature) depends on the type of organic matter, It is preferable that the optimum value (for example, 350 to 500 ° C) is appropriately controlled depending on the shape, density, and the like of the object to be degreased (molded body). In addition, it is preferable that the baking temperature in the baking performed as needed after degreasing is also controlled to, for example, 1200 to 2000 ° C! /.
  • the furnace 10 in this embodiment includes a furnace body 2 having a volume of 0.5 m 3 ; a first heating means (furnace burner) having a combustion capacity of 100 kW as a heating means. 11, second heating means (afterburner) with a combustion capacity of 50 kW 12; airtight piping 3a, circulating blower 3b, damper 3c as processing gas introduction means; heat exchange means, exchange heat quantity of 25kW, water quantity Boiler 4a for 1LZ (heat exchange efficiency adjusting means 4c as an auxiliary device for it), water sprayer 4b for 0.5LZ of water spray amount; and nitrogen gas introducing means 9b (nitrogen for introducing low oxygen gas)
  • the one having a configuration equipped with gas 9c) was used.
  • reference numeral 11a denotes a circulating gas supply port of a furnace burner
  • lib denotes a fuel for a furnace burner
  • 11c denotes air for a furnace burner
  • 12a denotes an afterburner combustion chamber
  • 12b denotes a fuel for an afterburner
  • 12c denotes an afterburner.
  • Burner air 5 indicates degreased material
  • 6 indicates degreasing gas
  • 7 indicates processing gas
  • 7a indicates circulating gas
  • 7b indicates exhaust gas
  • 21 indicates air vent
  • 22 indicates air supply port.
  • the organic binder contains polybutyl alcohol, polyethylene glycol, methylcellulose, carboxymethylcellulose, and hydroxyethylcellulose in an amount of 2% by weight, each in a total amount of 10% by mass, and starch as a pore-forming material in an amount of 10% by mass. After preparing an alumina powder slurry and drying and granulating it, it has a diameter of 50 mm, a height of 100 mm, and remains in the degreased material without being removed even after degreasing. 55 porous molded bodies in which the volume ratio of Z and Z or the nonvolatile inorganic compound was about 50% were used.
  • the heat exchange means was operated, its type is also shown. Further, as shown in Table 2, as the heating condition, the volume of air at 200 ° C temperature of the furnace, air 0. 5 Nm 3 Z min for the furnace burners, and circulating gas 1. 0 Nm 3 Z min, the oxygen concentration is 10 Heating was carried out under the conditions of volume%, heating rate of 20 ° CZ time, and heating time to 500 ° C of 25 hours to obtain 5 degreased products. In this case, no cracks were observed.
  • Example 1 Five degreased bodies were obtained in the same manner as in Example 1, except that the operating device was changed to the one shown in Table 1 and the heating conditions were changed to those shown in Table 2. In this case, cracks were not found.
  • the operation was performed by additionally using a nitrogen gas introducing means 9b (nitrogen gas 9c) as an operating device.
  • Example 7 the heat exchange efficiency adjusting means 4c was operated in addition to the boiler 4a, and the temperature of the furnace was controlled by the heat exchange efficiency adjusting means 4c.
  • the heat exchange efficiency adjusting means 4c can control the gas temperature at the outlet of the boiler 4a by adjusting the water level in the boiler 4a.
  • the embodiment In 8 the water sprayer 4b was operated as a heat exchange means instead of the boiler 4a and operated.
  • Example 7 a power furnace operated without operating the first heating means (furnace burner) 11 was not provided with the first heating means (furnace burner) 11 (see FIG. 4).
  • the furnace of the second invention see the embodiment, the same operation as in Example 7 was performed.
  • Example 1 Five degreased bodies were obtained in the same manner as in Example 1, except that the operating device was changed to the one shown in Table 1 and the heating conditions were changed to those shown in Table 2. That is, in Comparative Examples 13 to 13, the operation was performed without circulating the circulating gas 7a and without operating the heat exchange means (boiler 4a) and the low oxygen gas introduction means (nitrogen gas introduction means 9b). In this case, 4 bodies in Comparative Example 1 and 3 bodies in Comparative Example 2 broke down as if exploded, and the remaining 1 body (2 bodies) became two large from the center part. It was cracked.
  • the furnace and the degreasing method of the present invention are suitably used for the production of various ceramic products, particularly for the production of ceramic products using a ceramic material containing an organic substance.

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Abstract

　本発明の炉１０は、加熱手段１と、有機物を含有する被脱脂物５を加熱手段１によって加熱して脱脂することができる炉本体２とを備えた炉から構成され、炉本体２を、排気口２１と給気口２２とを有するものとし、加熱手段１を、第１の加熱手段１１と、第２の加熱手段１２とを有するものとし、第２の加熱手段１２によって処理された処理ガス７を、第２の加熱手段１２から炉本体２に給気口２２を経由して導入する処理ガス導入手段３をさらに備えたものとし、処理ガス７を、炉本体の内部２０、排気口２１、処理ガス導入手段３及び給気口２２を循環的に経由させて、給気口２２から炉本体の内部２０に導入して、炉本体の内部２０における有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止する。

Description

炉及び脱脂方法
技術分野
[0001] 本発明は、炉及び脱脂方法に関し、さらに詳しくは、炉本体の内部における酸素ガ ス濃度を低濃度に維持して有機物分解ガスの異常燃焼による被脱脂物へのクラック の発生を防止し、被脱脂物を短時間で、簡易かつ安価に脱脂することが可能な炉、 及びクラックの発生が防止された脱脂物を短時間で簡易かつ安価に得ることが可能 な脱脂方法に関する。
背景技術
[0002] セラミック製品、特に、自動車の排ガス処理装置等に用いられるセラミック製ノヽ-力 ム構造体等の製造には、触媒の担持等の高機能が要請されることに伴い、その材料 としての成形性を高めるため、有機物 (例えば、有機バインダ、有機造孔材等）が含 有されたセラミック材料が用いられて 、る。このような有機物を含有するセラミック材料 を成形した成形体 (被脱脂物）は、通常、高温で加熱、焼成されて焼成体とされる前 に、被脱脂物に含有された有機物を除去する脱脂を行う必要がある。この場合、被 脱脂物に含まれている有機物（例えば、ポリビュルアルコール等）は、加熱によって 分解、ガス化して、有機物分解ガス (例えば、メチルアルコール、ァセトアルデヒド等） を発生する。発生した有機物分解ガスは、それぞれ爆発上下限界を有するため（例 えば、メチルアルコールは 7. 3— 19%、ァセトアルデヒドは 4. 1一 55%)、有機物分 解ガスの爆発上下限界内の濃度の場合、脱脂中の爆発等による異常燃焼が発生し 、被脱脂物にクラックやひび割れ等を生じるという問題があった。このような問題を解 消するため、炉本体に給気口を設置して、この給気ロカゝら有機物分解ガスの濃度を 爆発下限界未満に低減して爆発を防止するための濃度低減用気体 (例えば、空気） を取り入れることが行われている。しかし、この場合も、炉本体中の酸素ガスの濃度が 高くなるため、上述の脱脂中の異常燃焼を回避することができな力つた。従って、ゆ つくりと昇温させて、低温領域を長時間掛けて脱脂する必要があり、効率的ではなか [0003] このような状況に鑑み、マイクロ波加熱手段を備え、有機物を含む被脱脂物 (次ェ 程で焼成されるため被焼成物とも 、える）を収容する炉室を備えたマイクロ波焼成炉 であって、酸素を含むと共に空気よりも酸素濃度が低ぐ有機物の燃焼を抑制するキ ャリアガスを導入するキャリアガス導入管を有することを特徴とするマイクロ波焼成炉 が提案されて ヽる (特許文献 1参照)。
特許文献 1：特開 2003—302166号公報
[0004] し力しながら、特許文献 1に記載されたマイクロ波焼成炉は、有機物の燃焼を抑制 するため、特別に、空気よりも酸素濃度の低いキャリアガス及びそれを導入するキヤリ ァガス導入管を必要とし、その構成が複雑かつ高価なものとならざるを得ず、必ずし も十分に満足し得るものではな力つた。
[0005] 本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、炉本体の内部における酸素 ガス濃度を低濃度に維持して有機物分解ガスの異常燃焼による被脱脂物へのクラッ クの発生を防止し、被脱脂物を短時間で、簡易かつ安価に脱脂することが可能な炉 、及びクラックの発生が防止された脱脂物を短時間で簡易かつ安価に得ることが可 能な脱脂方法を提供することを目的とする。
発明の開示
[0006] 本発明者等は上記目的を達成するため鋭意研究した結果、被脱脂物へのクラック が発生は、脱脂の際に発生する有機物分解ガスが一気に燃焼すること及び酸素ガス 濃度の高い雰囲気で燃焼すること等が原因であり、脱脂後の酸素ガス濃度の低い脱 脂ガスを系内で効率的に循環使用して、有機物分解ガスを有効に系外に排出しそ の濃度を低減するとともに、酸素ガス濃度の低い雰囲気で脱脂することによって、異 常燃焼による被脱脂物へのクラックの発生を防止することができることを見出し、本発 明を完成させた。すなわち、本発明によれば以下の炉及び脱脂方法が提供される。
[0007] [1]加熱手段と、内部に収容された有機物を含有する被脱脂物を前記加熱手段によ つて加熱して、脱脂することが可能な炉本体とを備えた炉であって、前記炉本体が、 前記被脱脂物の脱脂時に炉本体の内部で発生する高濃度の有機物分解ガス及び 低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガスを外部に排出する排気口と、外部から前記有機 物分解ガスの濃度を低減して前記有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低 減用気体を取り入れる給気口とを有し、前記加熱手段が、前記炉本体に収容された 前記被脱脂物を加熱して脱脂することが可能な第 1の加熱手段と、前記炉本体の前 記排気口から排出された前記脱脂ガスを加熱して前記有機物分解ガスを除去すると ともに低濃度の前記酸素ガスを含む処理ガスに処理する第 2の加熱手段とを有し、ま た、前記処理ガスを、前記第 2の加熱手段から前記炉本体の内部に、前記濃度低減 用気体として、前記給気口及び Z又は前記第 1の加熱手段を経由して導入する処理 ガス導入手段をさらに備え、前記炉本体の内部、前記排気口、前記第 2の加熱手段 、前記処理ガス導入手段、並びに前記給気口及び Z又は前記第 1の加熱手段を循 環的に経由して、前記給気口及び Z又は前記第 1の加熱手段から前記炉本体の内 部に導入される前記処理ガスによって、前記炉本体の内部における前記有機物分 解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、前記炉本体の内部における前記 酸素ガス濃度を低濃度に維持して前記有機物分解ガスの異常燃焼による前記被脱 脂物へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、前記被脱脂物を脱脂し、次の焼 成プロセスに移行することが可能な炉（以下、「第 1の発明の炉」ということがある）。
[2]加熱手段と、内部に収容された有機物を含有する被脱脂物を前記加熱手段によ つて加熱して脱脂することが可能な炉本体とを備えた炉であって、前記炉本体が、前 記被脱脂物の脱脂時に炉本体の内部で発生する高濃度の有機物分解ガス及び低 濃度の酸素ガスを含む脱脂ガスを外部に排出する排気口と、外部から前記有機物 分解ガスの濃度を低減して前記有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低減 用気体を取り入れる給気口とを有し、前記加熱手段が、前記炉本体の前記排気口か ら排出された前記脱脂ガスを加熱して前記有機物分解ガスを除去するとともに低濃 度の前記酸素ガスを含む処理ガスに処理する第 3の加熱手段を有し、また、前記処 理ガスを、前記第 3の加熱手段から前記炉本体の内部に、前記濃度低減用気体とし て、前記給気口を経由して導入する処理ガス導入手段をさらに備え、前記炉本体の 内部、前記排気口、前記第 3の加熱手段、前記処理ガス導入手段、及び前記給気 口を循環的に経由して、前記給気口から前記炉本体の内部に導入される前記処理 ガスによって、前記炉本体の内部における前記有機物分解ガスの濃度を低減して爆 発を防止するとともに、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度を低濃度に維 持して前記有機物分解ガスの異常燃焼による前記被脱脂物へのクラックの発生を防 止し、かつ短時間で、前記被脱脂物を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可 能な炉 (以下、「第 2の発明の炉」ということがある)。
[0009] [3]前記処理ガス導入手段に加えて、又は前記処理ガス導入手段に代えて、前記処 理ガスとは別系統の低酸素気体を前記炉本体の内部に導入することが可能な低酸 素気体導入手段をさらに備えた前記 [1]又は [2]に記載の炉。
[0010] [4]前記有機物が、ポリビュルアルコール、ポリエチレングリコール、澱粉、メチルセ ノレロース、カノレボキシメチノレセノレロース、ヒドロキシェチノレセノレロース、ヒドロキシプ口 ピルメチルセルロース、ポリエチレンォキシド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド 、ポリビュルブチラール、ェチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、エチレン 酢酸ビュル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル系榭脂、ポリアミド榭脂 、グリセリン、ポリエチレングリコール及びジブチルフタレートからなる群力 選ばれる 少なくとも一種を含有する前記 [1]一 [3]の 、ずれかに記載の炉。
[0011] [5]前記処理ガスによって、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度が、 0. 5 一 17体積％の低濃度に維持される前記 [1]一 [4]のいずれかに記載の炉。
[0012] [6]前記第 1一第 3の加熱手段が、ガスバーナーである前記 [1]一 [5]のいずれかに 記載の炉。
[0013] [7]前記処理ガス導入手段が、前記第 2又は第 3の加熱手段と前記炉本体とを連通 させる気密配管を有するものである前記 [1]一 [6]の 、ずれかに記載の炉。
[0014] [8]前記第 2又は第 3の加熱手段と前記処理ガス導入手段及び Z又は前記低酸素 気体導入手段との間に、熱交換手段をさらに備えた前記 [1]一 [7]のいずれかに記 載の炉。
[0015] [9]前記被脱脂物が、多孔質体であり、前記被脱脂物の見力 4ナの体積に対する、脱 脂後においても除去されずに前記被脱脂物中に残存することになる不燃性及び Z 又は不揮発性の無機化合物の体積の割合 [ (脱脂後においても除去されずに被脱 脂物中に残存することになる不燃性及び Z又は不揮発性の無機化合物の体積の総 和 Z被脱脂物の見かけの体積） X 100]が 5— 60%である前記 [1]一 [8]のいずれ かに記載の炉。 [0016] [10]加熱手段と炉本体とを備えた炉を用いて、前記炉本体の内部に収容した有機 物を含有する被脱脂物を前記加熱手段によって加熱して脱脂し、次の焼成プロセス に移行する脱脂方法であって、前記炉として、前記炉本体が、前記被脱脂物の脱脂 時に炉本体の内部で発生する高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含 む脱脂ガスを外部に排出する排気口と、外部から前記有機物分解ガスの濃度を低 減して前記有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる 給気口とを有し、前記加熱手段が、前記炉本体に収容された前記被脱脂物を加熱し て脱脂することが可能な第 1の加熱手段と、前記炉本体の前記排気口力 排出され た前記脱脂ガスを加熱して前記有機物分解ガスを除去するとともに低濃度の前記酸 素ガスを含む処理ガスに処理する第 2の加熱手段とを有するものを用い、また、前記 処理ガスを、前記第 2の加熱手段から前記炉本体の内部に、前記濃度低減用気体と して、前記給気口及び Z又は前記第 1の加熱手段を経由して導入する処理ガス導入 手段をさらに備えたものを用い、前記処理ガスを、前記炉本体の内部、前記排気口、 前記第 2の加熱手段、前記処理ガス導入手段、並びに前記給気口及び Z又は前記 第 1の加熱手段を循環的に経由させることによって、前記炉本体の内部における前 記有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、前記炉本体の内部に おける前記酸素ガス濃度を低濃度に維持して前記有機物分解ガスの異常燃焼によ る前記被脱脂物へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、前記被脱脂物を脱脂 し、次の焼成プロセスに移行することが可能な脱脂方法 (以下、「第 3の発明の脱脂 方法」ということがある)。
[0017] [11]前記第 1の加熱手段を稼動させることなぐ前記処理ガスを、前記炉本体の内 部、前記排気口、前記第 2の加熱手段、前記処理ガス導入手段、及び前記給気口を 循環的に経由させる前記 [10]に記載の脱脂方法。
[0018] [12]加熱手段と炉本体とを備えた炉を用いて、前記炉本体の内部に収容した有機 物を含有する被脱脂物を前記加熱手段によって加熱して脱脂し、次の焼成プロセス に移行する脱脂方法であって、前記炉として、前記炉本体が、前記被脱脂物の脱脂 時に炉本体の内部で発生する高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含 む脱脂ガスを外部に排出する排気口と、外部から前記有機物分解ガスの濃度を低 減して前記有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる 給気口とを有し、前記加熱手段が、前記炉本体の前記排気口から排出された前記脱 脂ガスを加熱して前記有機物分解ガスを除去するとともに低濃度の前記酸素ガスを 含む処理ガスに処理する第 3の加熱手段とを有するものを用い、また、前記処理ガス を、前記第 3の加熱手段から前記炉本体の内部に、前記濃度低減用気体として、前 記給気口を経由して導入する処理ガス導入手段をさらに備えたものを用い、前記処 理ガスを、前記炉本体の内部、前記排気口、前記第 3の加熱手段、前記処理ガス導 入手段、及び前記給気口を循環的に経由させることによって、前記炉本体の内部に おける前記有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、前記炉本体 の内部における前記酸素ガス濃度を低濃度に維持して前記有機物分解ガスの異常 燃焼による前記被脱脂物へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、前記被脱脂 物を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能な脱脂方法 (以下、「第 4の発 明の脱脂方法」 、うことがある)。
[0019] [13]前記炉として、前記処理ガス導入手段に加えて、又は前記処理ガス導入手段 に代えて、前記処理ガスとは別系統の低酸素気体を前記炉本体の内部に導入する ことが可能な低酸素気体導入手段をさらに備えたものを用いる前記 [10]— [12]の いずれかに記載の脱脂方法。
[0020] [14]前記有機物として、ポリビュルアルコール、ポリエチレングリコール、澱粉、メチ ノレセノレロース、カノレボキシメチノレセノレロース、ヒドロキシェチノレセノレロース、ヒドロキシ プロピルメチルセルロース、ポリエチレンォキシド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリル アミド、ポリビュルブチラール、ェチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、ェ チレン 酢酸ビュル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル系榭脂、ポリアミ ド榭脂、グリセリン、ポリエチレングリコール及びジブチルフタレートからなる群力も選 ばれる少なくとも一種を含有するものを用いる前記 [10]— [13]の 、ずれかに記載の 脱脂方法。
[0021] [15]前記処理ガスによって、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度を、 0. 5 一 17体積％の低濃度に維持する前記 [ 10]— [ 14]の 、ずれかに記載の脱脂方法。
[0022] [16]前記第 1一第 3の加熱手段として、ガスバーナーを用いる前記 [10]— [15]の いずれかに記載の脱脂方法。
[0023] [17]前記処理ガス導入手段として、前記第 2又は第 3の加熱手段と前記炉本体とを 連通させる気密配管を有するものを用いる前記 [10]— [16]の 、ずれかに記載の脱 脂方法。
[0024] [18]前記炉として、前記第 2又は第 3の加熱手段と前記処理ガス導入手段及び Z又 は前記低酸素気体導入手段との間に、熱交換手段及び Z又は触媒手段をさらに備 えたものを用いる前記 [ 10]— [ 17]の 、ずれかに記載の脱脂方法。
[0025] [19]前記被脱脂物として、多孔質体であり、前記被脱脂物の見力 4ナの体積に対する 、脱脂後においても除去されずに前記被脱脂物中に残存することになる不燃性及び
Z又は不揮発性の無機化合物の体積の割合 [ (脱脂後においても除去されずに被 脱脂物中に残存することになる不燃性及び Z又は不揮発性の無機化合物の体積の 総和 Z被脱脂物の見かけの体積） X 100]が 5— 60%であるものを用いる前記 [10] 一 [18]の 、ずれかに記載の脱脂方法。
[0026] 本発明よつて、炉本体の内部における酸素ガス濃度を低濃度に維持して有機物分 解ガスの異常燃焼による被脱脂物へのクラックの発生を防止し、被脱脂物を短時間 で、簡易かつ安価に脱脂することが可能な炉、及びクラックの発生が防止された脱脂 物を短時間で簡易かつ安価に得ることが可能な脱脂方法が提供される。
図面の簡単な説明
[0027] [図 1]本発明（第 1の発明の炉及び第 3の発明の脱脂方法)の一の実施の形態を模式 的に示す説明図である。
[図 2]有機物として、 80°Cで十分に乾燥させたポリビニルアルコールを、 3種類の気 流中で 5°CZ分の速度で加熱したときの、温度と重量変化の関係を示すグラフである
[図 3]有機物として、 80°Cで十分に乾燥させたポリビニルアルコールを、 3種類の気 流中で 5°CZ分の速度で加熱したときの、温度と発熱量との関係を示すグラフである
[図 4]本発明（第 2の発明の炉及び第 4の発明の脱脂方法)の一の実施の形態を模式 的に示す説明図である。 [図 5]本発明（第 1一第 2の発明の炉及び第 3—第 4の発明の脱脂方法)の実施例を 模式的に示す説明図である。
符号の説明
[0028] 1…加熱手段、 2…炉本体、 3…処理ガス導入手段、 3a…気密配管、 3b…循環プロ ヮ、 3c…ダンパー、 4…熱交換手段、 4a…ボイラー、 4b…水噴霧器、 4c…熱交換効 率調整手段、 5…被脱脂物、 6…脱脂ガス、 7…処理ガス、 7a…循環ガス、 7b…排気 ガス、 7c…水蒸気、 8…熱交換ガス、 9…低酸素気体導入手段、 9a…低酸素気体、 9b…窒素ガス導入手段、 9c…窒素ガス、 10…炉、 11 · · ·第 1の加熱手段 (炉パーナ 一）、 11a…炉バーナーの循環ガス給気口、 l ib…炉バーナー用燃料、 11c…炉バ 一ナー用空気、 12· · ·第 2の加熱手段（アフターバーナー）、 12a…アフターバーナー 燃焼室、 12b…アフターバーナー用燃料、 12c…アフターバーナー用空気、 13…第 3の加熱手段、 20…炉本体の内部、 21…排気口、 22· · ·給気口。
発明を実施するための最良の形態
[0029] 以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
[0030] 図 1は、本発明（第 1の発明の炉及び第 3の発明の脱脂方法)の一の実施の形態を 模式的に示す説明図である。図 1に示すように、第 1の発明の炉の一の実施の形態 は、加熱手段 1と、内部に収容された有機物を含有する被脱脂物 5を加熱手段 1によ つて加熱して脱脂することが可能な炉本体 2とを備えた炉であって、炉本体 2が、被 脱脂物 5の脱脂時に炉本体の内部 20で発生する高濃度の有機物分解ガス及び低 濃度の酸素ガスを含む脱脂ガス 6を外部に排出する排気口 21と、外部から有機物分 解ガスの濃度を低減して有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低減用気体 を取り入れる給気口 22とを有し、加熱手段 1が、炉本体 2に収容された被脱脂物 5を 加熱して脱脂することが可能な第 1の加熱手段 11と、炉本体 2の排気口 21から排出 された脱脂ガス 6を加熱して有機物分解ガスを除去する（実質的に含まれないよう〖こ する）とともに低濃度の酸素ガスを含む処理ガス 7に処理する第 2の加熱手段 12とを 有し、また、処理ガス 7を、第 2の加熱手段 12から炉本体 2の内部に、濃度低減用気 体として、給気口 22及び Z又は第 1の加熱手段 11を経由して導入する処理ガス導 入手段 3をさらに備え、炉本体の内部 20、排気口 21、第 2の加熱手段 12、処理ガス 導入手段 3、並びに給気口 22及び Z又は第 1の加熱手段 11を、例えば、循環ブロワ 3b等によって循環的に経由して、給気口 22及び Z又は第 1の加熱手段 11から炉本 体の内部 20に導入される処理ガス 7によって、炉本体の内部 20における有機物分 解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、炉本体の内部 20における酸素ガ ス濃度を低濃度に維持して有機物分解ガスの異常燃焼による被脱脂物 5へのクラッ クの発生を防止し、かつ短時間で、被脱脂物 5を脱脂し、次の焼成プロセスに移行す ることが可能なことを特徴とするものである。
[0031] 本実施の形態においては、処理ガス導入手段 3によって、処理ガス 7を、第 2の加 熱手段 12から炉本体 2の内部に、濃度低減用気体として導入する（循環させる）場合 に、給気口 22及び第 1の加熱手段 11の両方を経由して (戻り口として)導入し (循環 させ)てもよぐいずれか一方を経由して (戻り口として)導入し (循環させ)てもよい。こ の場合、炉の設計思想に応じて、炉温制御性が優れることとなる場合を選択すること が好ましい。
[0032] 本実施の形態においては、処理ガス導入手段 3に加えて、又は、処理ガス導入手 段 3に代えて、処理ガス 7とは別系統の低酸素気体 9aを炉本体の内部 20に導入する ことが可能な低酸素気体導入手段 9をさらに備えたものであることが好ましい。特に、 処理ガス 7を循環させるだけでは所望の酸素濃度を実現することが困難な場合、強 制的に酸素濃度を低減させる手段として有効である。なお、処理ガス 7 (後述する熱 交換手段 4を用いた場合は熱交換ガス 8)に加えて、処理ガス 7 (熱交換ガス 8)と低 酸素気体 9aとの混合ガスを含めた概念としてのガス (換言すれば炉本体の内部に循 環的に導入されるガス）を、「循環ガス 7a」ということがある。低酸素気体 9aとしては、 例えば、アルゴン、窒素等の不活性ガス、ボイラ排ガス等を挙げることができる。低酸 素気体導入手段 9としては、上述の低酸素気体 9aを導入することが可能な手段、例 えば、低酸素気体発生器ゃボイラ等と連結した配管システム等を挙げることができる 。この場合、低酸素気体導入手段 9は、炉全体の設計思想に応じて、上述のように、 処理ガス導入手段 3に加えて設置してもよぐ処理ガス導入手段 3に代えて設置して もよい。また、低酸素気体導入手段 9は、処理ガス導入手段 3と同様に、給気口 22及 び第 1の加熱手段 11の両方に連結されてもよぐ V、ずれか一方に連結されてもょ 、。 [0033] 本実施の形態に用いられる有機物としては特に制限はないが、有機バインダとして 、例えば、ポリビュルアルコール、ポリエチレングリコール、澱粉、メチルセルロース、 カノレボキシメチノレセノレロース、ヒドロキシェチノレセノレロース、ヒドロキシプロピノレメチノレ セルロース、ポリエチレンォキシド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリビ- ルブチラール、ェチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、エチレン 酢酸ビ -ル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル系榭脂、ポリアミド榭脂、グリセ リン、ポリエチレングリコール及びジブチルフタレートからなる群力 選ばれる少なくと も一種を含有するものを好適例として挙げることができる。また、後述する被脱脂物 5 が多孔質体である場合、造孔材として、上述の有機バインダに用いられる高分子から なる粒子の他に、澱粉、籾殻等の天然の有機性粒子、分子量 1000以下のパラフィ ン等の炭化水素からなる粒子、分子量 1000以下の有機エステル力もなる粒子等を 挙げることができる。これらが燃焼によって分解されて、メチルアルコール、ァセトアル デヒド、蟻酸メチル、二酸化炭素、一酸化炭素、水、タール等の有機物分解ガスが発 生する。
[0034] 図 2に、有機物として、 80°Cで十分に乾燥させたポリビニルアルコールを、 3種類の 気流中で 5°CZ分の速度で加熱したときの、温度と重量変化の関係を示すとともに、 図 3に、そのときの温度と発熱量との関係を示す。
[0035] 図 3から、酸素濃度が 20%のとき（窒素 80% +酸素 20%のとき）には発熱量が 95 であったのに対し、酸素濃度が 10%のとき（窒素 90% +酸素 10%のとき）には発熱 量が 32に抑えられることがわかる。さらに酸素濃度 0%のとき（窒素 100%のとき）に は発熱量が 19程度に抑えられることがわかる。これをベースに、横軸を酸素濃度とし 、縦軸を発熱量としたグラフを作成すると（図示せず)、酸素濃度 15%のときには、発 熱量は 45、酸素濃度 1%のときには、発熱量は 20に抑えられることがわかる。すなわ ち、酸素量 15%以下のときには、酸素量 20%の半分以下の発熱量に抑えられること となり、有機物分解ガスがあまり燃焼せずに揮発していることがわかる。ここで、図 2に 示すように、酸素が全くない場合 (窒素 100%のとき）には、 400°Cをこえても 8%程 度の重量残存すなわち炭化した成分の残存が認められてはいるが、この後、温度が 上がっていけばこれは焼失するものである。 [0036] このように構成することによって、炉における脱脂に要する時間を従来の 1Z2程度 に短縮することができる。
[0037] 本実施の形態に用いられる被脱脂物としては特に制限はないが、例えば、セラミツ ク構造体を挙げることができる。セラミック材料の組成も、特に制限はなぐ酸化物系 のセラミック、例えば、アルミナ力もなるセラミック粉末に、有機物を 1一 20質量％含有 させたちのを挙げることがでさる。
[0038] 本実施の形態 (後述する第 2の発明一第 4の発明の実施の形態の場合も同様）は、 被脱脂物 5が、多孔質体であり、被脱脂物 5の見力 4ナの体積に対する、脱脂後にお Vヽても除去されずに被脱脂物 5中に残存することになる不燃性及び Z又は不揮発性 の無機化合物の体積の割合 [ (脱脂後にお ヽても除去されずに被脱脂物中に残存 することになる不燃性及び Z又は不揮発性の無機化合物の体積の総和 Z被脱脂物 の見かけの体積） X 100]が 5— 60%である場合に有効に、 5— 40%である場合にさ らに有効に、 5— 20%である場合に特に有効に、その効果を発揮することになる。す なわち、被脱脂物 5が多孔質体である場合、被脱脂物 5中に有機ノインダに加えて 有機造孔材を含有し、通常の場合よりも有機物の含有量が増加することがあり、また 、通常の場合よりも、熱拡散が小さぐかつガス拡散が大きくなり、脱脂中に被脱脂物 5の内部に異常燃焼が起こり易いという事情があるとともに、被脱脂物 5が多孔質体 である場合、材料強度が低ぐ脱脂中に発生する応力に弱いという事情もあり、被脱 脂物 5が多孔質体である場合に最も有効にその効果を発揮することになる。なお、上 述の、「不燃性及び/又は不揮発性の無機化合物」の中に、黒鉛、グラフアイト等の 炭素質材料は含まれず、また、「被脱脂物 5の見カゝけの体積」の中に、被脱脂物 5中 に存在する小さな独立孔、連続孔、溝等の小空隙部の体積 (容積）は含まれるが、最 大内接球径が 10mm以上の大きな独立孔、連続孔、溝等の大空隙部の体積 (容積） は含まれない。
[0039] 本実施の形態に用いられる加熱手段 1 (第 1の加熱手段 11及び第 2の加熱手段 12 )としては特に制限はないが、例えば、重油バーナー、ガスバーナー、電気ヒーター、 リジエネバーナー等を挙げることができる。なお、第 2の加熱手段 12は、上述の直接 燃焼方式に白金等の酸化触媒を加えた触媒燃焼方式としてもよい。このように構成 することによって、有機物分解ガスの燃焼除去を効率的に行うことができ、触媒を用 いない場合 (直接燃焼方式)と比べて、脱脂ガスの加熱温度を低く抑えることができる
(脱脂ガスの種類にもよる力 一般的には、脱脂ガスの加熱温度を 300— 350°Cとす ることができる)。加熱手段 1 (第 1の加熱手段 11及び第 2の加熱手段 12)の設置個 数は、それぞれ 1つであっても複数であってもよい。
[0040] 本実施の形態に用いられる処理ガス導入手段 3としては特に制限はないが、例え ば、第 2の加熱手段 12と炉本体 2とを連通させる気密配管 3aを好適例として挙げるこ とができる。煉瓦、断熱材等を用いた煙道であってもよい。なお、処理ガス 7 (循環ガ ス 7a)の循環は循環ブロワ 3bによって行うことができる。
[0041] 本実施の形態においては、第 2の加熱手段 12と処理ガス導入手段 3との間に、熱 交換手段 4、例えば、熱交 をさらに備えたものとすることが好ましい。この場合、 熱交換手段 4を経由した処理ガス 7は、処理ガス 7よりも低温の熱交換ガス 8となって 、給気口 22に導入される。このように構成することによって、従来、単に外部に排出さ れて 、た脱脂ガス 6から熱回収を行うことができ、蒸気ボイラー等への有効な再利用 を図ることができる。また、熱交換手段 4によって、給気口 22から炉本体の内部 20に 導入される処理ガス 7 (循環ガス 7a)の温度及び流量を制御することによって、炉本 体の内部 20の雰囲気を制御することができる。
[0042] また、熱交換手段 4の他の具体例として、処理ガス 7を冷却するため、処理ガス 7の 流路内に水を噴霧等によって直接混入させる装置を挙げることができる。この装置を 用いると、噴霧された水は水蒸気となり、処理ガスと混合されるので、温度を下げる（ 熱回収する）だけではなぐ酸素濃度を低下させることもできる。
[0043] ここで、各種ガスの構成、酸素濃度及びガス温度にっ 、て比較して説明する。脱脂 ガス 6 (炉本体の内部 20に存在するガス組成及び雰囲気温度に近い）は、高濃度の 有機物分解ガスを含み、低い酸素ガス濃度で、中位の温度である。処理ガス 7は、有 機物分解ガスを殆ど含まず、低い酸素ガス濃度で、高い温度である。熱交換ガス 8は 、有機物分解ガスを殆ど含まず、低い酸素ガス濃度で、低い温度である。具体的に は、脱脂ガス 6は、その糸且成が、有機物分解ガス 1一 15体積％、酸素ガス 0. 5— 17 体積％であり、その温度は、 100— 400°Cで、有機物除去のための脱脂の時間は従 来の 50%となる。処理ガス 7は、その組成が、酸素ガス 0. 5— 17体積％で、第 2の加 熱手段（アフターバーナー）により加熱されたガスの温度は 500— 900°Cである。熱 交換ガス 8は、その組成が、酸素ガス 0. 5— 17体積％で、その温度は、脱脂の最中 の炉内温度 + 1— + 100°Cが好まし！/、。
[0044] 本実施の形態の場合、処理ガス 7 (循環ガス 7a)を循環させることによって、炉本体 の内部 20における酸素ガス濃度を、 0. 5— 17体積％の低濃度に維持することがで きる。
[0045] 以下に、本実施の形態の炉の運転例について説明する。図 1に示すように、断熱 材カゝら構成される炉本体の内部 20には、有機物を含む被脱脂物 (セラミック成形体） 5が設置されており、炉内の温度は、第 1の加熱手段 (バーナー） 11により加熱される 。バーナー 11からの熱により炉本体 2内の雰囲気は少しずつ上昇する。炉内温度が 100°Cを超えた時点から、被脱脂物 (セラミック成形体) 5からは有機物分解ガスが発 生し始める。この分解ガスを炉本体 2の排気口 21から処理ガス導入手段 (煙道） 3を 通じて第 2の加熱手段 (アフターバーナー） 12へ送り込み燃焼させる。燃焼により高 温になった処理ガス 7は熱交換手段 (熱交換器) 4に入り、その温度を炉内温度に近 Vヽ温度まで冷却された熱交換ガス 8として炉本体 2に設置された給気口 22及び Z又 は第 1の加熱手段 (バーナー） 11を経由して送り込まれる。この場合、送り込む処理 ガス 7 (熱交換ガス 8)に加えて、又はそれに代えて、低酸素気体導入手段 9によって 、処理ガス 7とは別系統の低酸素気体 9aが、炉本体の内部 20及び Z又は第 1の加 熱手段 (バーナー） 11を経由して送り込まれてもよい。なお、処理ガス 7 (熱交換ガス 8、低酸素気体 9a)を給気口 22及び第 1の加熱手段 (バーナー） 11の両方に送り込 むのか、あるいはいずれか一方だけに送り込むのかについては、設計思想に応じ、 切り替え等の操作によって、適宜、選択、制御ができるようにしておくことが好ましい。 また、処理ガス導入手段 3 (処理ガス 7、熱交換ガス 8)及び低酸素気体導入手段 9 ( 低酸素気体 9a)の両方を稼動させるの力、あるいは 、ずれか一方だけを稼動させる のかについても、設計思想に応じ、切り替え等の操作によって、適宜、選択、制御が できるようにしておくことが好ましい（例えば、循環ガス 7aの全体の風量を制御するこ と等)。 [0046] 送り込む循環ガス 7aは、炉内で発生している有機物分解ガスを効率よく排気口 21 を通じて排出することができるように、十分な風量を持ったものであることが好ま 、。 炉本体 2の体積を 10とした場合には、循環ガス 7aの風量は毎分 1一 100の範囲が好 ましぐ毎分 10— 50の範囲がさらに好ましい。風量が 1未満であると有機物分解ガス 6の排出に時間を要してしまい、 100を超えると、炉が大きな場合に、風量、温度等を 維持するため、ブロワ、バーナー、熱交^^等が、大型、大容量のものであることが 必要になり、効率的ではない。
[0047] 本発明（第 3の発明）の脱脂方法の一の実施の形態は、図 1に示すように、加熱手 段 1と炉本体 2とを備えた炉 10を用いて、炉本体の内部 20に収容した有機物を含有 する被脱脂物 5を加熱手段 1によって加熱して脱脂し、次の焼成プロセスに移行する 脱脂方法であって、炉として、炉本体 2が、被脱脂物 5の脱脂時に炉本体の内部 20 で発生する高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガス 6を外 部に排出する排気口 21と、外部から有機物分解ガスの濃度を低減して有機物分解 ガスの爆発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる給気口 22とを有し、加熱 手段 1が、炉本体 2に収容された被脱脂物 5を加熱して脱脂することが可能な第 1の 加熱手段 11と、炉本体 2の排気口 21から排出された脱脂ガス 6を加熱して有機物分 解ガスを除去するとともに低濃度の酸素ガスを含む処理ガス 7に処理する第 2の加熱 手段 12とを有するものを用い、また、処理ガス 7 (循環ガス 7a)を、第 2の加熱手段 12 から炉本体の内部 20に、濃度低減用気体として、給気口 22及び Z又は第 1の加熱 手段 11を経由して導入する処理ガス導入手段 3をさらに備えたものを用い、処理ガ ス 7 (循環ガス 7a)を、炉本体の内部 20、排気口 21、第 2の加熱手段 12、処理ガス導 入手段 3、並びに給気口 22及び Z又は第 1の加熱手段 11を循環的に経由させるこ とによって、炉本体の内部 20における有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止 するとともに、炉本体の内部 20における酸素ガス濃度を低濃度に維持して有機物分 解ガスの異常燃焼による被脱脂物 5へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、被 脱脂物 5を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能なことを特徴とする。
[0048] 本実施の形態においては、図 1に示す炉 (第 1の発明の炉）を好適に用いることが できる。第 1の発明の炉としてはガスバーナーを用いた形態を中心に説明した力 こ れと同様にガスバーナーを用いた炉であってもよぐまた、十分な循環ガス量の供給 と酸素濃度の制御とが行える場合には、電気炉を用いたものであってもよぐさらに、 電気ヒーターとガスバーナーとの併用によるハイブリッド形式の炉を用いたものであつ てもよ 、 (後述する第 4の発明の実施の形態の場合も同様である)。
[0049] 本実施の形態においては、第 1の発明の炉の実施の形態における第 1の加熱手段 11を稼動させることなぐ処理ガス 7 (循環ガス 7a)を、炉本体の内部 20、排気口 21、 第 2の加熱手段 12、処理ガス導入手段 3、及び給気口 22を循環的に経由させること によって、被脱脂物 5を脱脂してもよい。この場合、炉本体の内部の温度を、例えば、 400°C以下の範囲に維持するため、熱交換手段 4や低酸素気体導入手段 9を適宜 稼動させることが好ましい。この場合、熱交換手段 4としてボイラーを稼動させた場合 、熱交換効率調整手段として、ボイラー容器内の水の水位を調整して、ボイラー出口 のガス温度を制御し、炉本体の内部の温度を制御することが可能な装置を付帯させ ることが好ましい。このように構成することによって、後述する第 4の発明の脱脂方法と 同様な効果を発揮することができる。すなわち、脱脂を簡易かつ効率的に行うことが できる。
[0050] 図 4は、本発明（第 2の発明の炉及び第 4の発明の脱脂方法)の一の実施の形態を 模式的に示す説明図である。図 4に示すように、本発明（第 2の発明）の炉の一の実 施の形態は、加熱手段と、内部 20に収容された有機物を含有する被脱脂物 5を加熱 手段によって加熱して脱脂することが可能な炉本体 2とを備えた炉であって、炉本体 2が、被脱脂物 5の脱脂時に炉本体の内部 20で発生する高濃度の有機物分解ガス 及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガス 6を外部に排出する排気口 21と、外部から有 機物分解ガスの濃度を低減して有機物分解ガスの爆発を防止するための濃度低減 用気体を取り入れる給気口 22とを有し、加熱手段が、炉本体 2の排気口 21から排出 された脱脂ガス 6を加熱して有機物分解ガスを除去するとともに低濃度の酸素ガスを 含む処理ガス 7に処理する第 3の加熱手段 13 (この第 3の加熱手段 13は、第 1の発 明の炉における第 2の加熱手段 12と同様なものを用いることができる）を有し、また、 処理ガス 7 (循環ガス 7a)を、第 3の加熱手段 13から炉本体の内部 20に、濃度低減 用気体として、給気口 22を経由して導入する処理ガス導入手段 3をさらに備え、炉本 体の内部 20、排気口 21、第 3の加熱手段 13、処理ガス導入手段 3、及び給気口 22 を循環的に経由して、給気口 22から炉本体の内部 20に導入される処理ガス 7 (循環 ガス 7a)によって、炉本体の内部 20における有機物分解ガスの濃度を低減して爆発 を防止するとともに、炉本体の内部 20における酸素ガス濃度を低濃度に維持して有 機物分解ガスの異常燃焼による被脱脂物 5へのクラックの発生を防止し、かつ短時 間で、被脱脂物 5を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能なことを特徴と するものである。
[0051] 図 4から明らかなように、本実施の形態 (第 2の発明の炉の実施の形態)の、第 1の 発明の炉の実施の形態との相違は、本実施の形態には、図 1に示す第 1の発明の炉 の実施の形態における第 1の加熱手段 11が設置されておらず、炉本体の温度が、第 3の加熱手段 13、熱交換手段 4、低酸素気体導入手段 9等によって制御される点だ けである。それ以外は、第 1の発明の炉の実施の形態と同様に構成することができる 。このように構成することによって、脱脂を簡易かつ効率的に行うことができる。
[0052] 本発明（第 4の発明）の脱脂方法の一の実施の形態は、図 4に示すように、加熱手 段と炉本体 2とを備えた炉を用いて、炉本体 2の内部に収容した有機物を含有する被 脱脂物を加熱手段によって加熱して脱脂し、次の焼成プロセスに移行する脱脂方法 であって、炉として、炉本体 2が、被脱脂物 5の脱脂時に炉本体 2の内部 20で発生す る高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガス 6を外部に排出 する排気口 21と、外部から有機物分解ガスの濃度を低減して有機物分解ガスの爆 発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる給気口 22とを有し、加熱手段が、 炉本体 2の排気口 21から排出された脱脂ガス 6を加熱して有機物分解ガスを除去す るとともに低濃度の酸素ガスを含む処理ガス 7に処理する第 3の加熱手段 13とを有す るものを用い、また、処理ガス 7 (循環ガス 7a)を、第 3の加熱手段 13から炉本体の内 部 20に、濃度低減用気体として、給気口 22を経由して導入する処理ガス導入手段 3 をさらに備えたものを用い、処理ガスを、炉本体の内部 20、排気口 21、第 3の加熱手 段 13、処理ガス導入手段 3、及び給気口 22を循環的に経由させることによって、炉 本体の内部 20における有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、 炉本体の内部 20における酸素ガス濃度を低濃度に維持して有機物分解ガスの異常 燃焼による被脱脂物 5へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、被脱脂物 5を脱 脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能なことを特徴とするものである。
[0053] 図 4から明らかなように、本実施の形態 (第 4の発明の脱脂方法の実施の形態)の、 第 3の発明の脱脂方法の実施の形態との相違は、本実施の形態の場合は、炉として 、図 1に示す第 3の発明の脱脂方法に用いられる第 1の加熱手段 11が設置された炉 とは異なる炉 (加熱手段 11は設置されていない炉)を用い、炉本体の温度を、第 3の 加熱手段 13、熱交換手段 4、低酸素気体導入手段 9等によって制御する点だけであ る。それ以外は、第 3の発明の脱脂方法の実施の形態と同様に構成することができる 。このように構成することによって、脱脂を簡易かつ効率的に行うことができる。
[0054] 本発明（第 1一第 2の発明の炉及び第 3—第 4の発明の脱脂方法)の実施の形態に お!、て、脱脂温度 (脱脂完了温度）は、有機物の種類、被脱脂物 (成形体)の形状、 密度等によって、適宜、最適な値 (例えば、 350— 500°C)に制御されることが好まし い。また、脱脂の後に必要に応じて行われる焼成における焼成温度も、同様に、例え ば、 1200— 2000°Cに制御されることが好まし！/、。
実施例
[0055] 以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施 例に限定されるものではない。
[0056] 図 5に示すように、本実施例における炉 10としては、容積が 0. 5m3の炉本体 2;加 熱手段としての、燃焼容量が lOOkWの第 1の加熱手段 (炉バーナー） 11、燃焼容量 が 50kWの第 2の加熱手段（アフターバーナー） 12;処理ガス導入手段としての、気 密配管 3a、循環ブロワ 3b、ダンパー 3c;熱交換手段としての、交換熱量が 25kWで、 水量が 1LZ分のボイラー 4a (これの付帯装置としての熱交換効率調整手段 4c)、水 噴霧量が 0. 5LZ分の水噴霧器 4b;及び低酸素気体導入手段としての、窒素ガス導 入手段 9b (窒素ガス 9c)を備えた構成のものを用いた。なお、図 5において、符号 11 aは炉バーナーの循環ガス給気口、 libは炉バーナー用燃料、 11cは炉バーナー用 空気、 12aはアフターバーナー燃焼室、 12bはアフターバーナー用燃料、 12cはァフ ターバーナー用空気、 5は被脱脂物、 6は脱脂ガス、 7は処理ガス、 7aは循環ガス、 7 bは排気ガス、 21は 気口、 22は給気口をそれぞれ示す。 [0057] なお、有機バインダとして、ポリビュルアルコール、ポリエチレングリコール、メチル セルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシェチルセルロースをそれぞれ 2 重量パーセント、合計 10質量％、及び造孔材として、澱粉を 10質量％含有するアル ミナ粉末スラリーを作製し、これを、乾燥'造粒したのち、直径が 50mm、高さが 100 mmで、脱脂後においても除去されずに被脱脂物中に残存することになる不燃性及 び Z又は不揮発性の無機化合物の体積の割合が約 50%の多孔質成形体の 55体 を用いた。
[0058] (実施例 1)
被脱脂物 5としての成形体のうちの 5体を上述の炉 10に収納し、炉 10を構成する 要素 (装置)のうち、表 1に示すように、実際に稼動させた装置 (稼動装置)として、加 熱手段としての、燃焼容量が lOOkWの第 1の加熱手段 (炉バーナー） 11、燃焼容量 が 50kWの第 2の加熱手段 (アフターバーナー） 12、熱交換手段としての、交換熱量 が 25kWで、水量が 1LZ分のボイラー 4a (これの付帯装置としての熱交換効率調整 手段 4c)を用い、循環ガス 7aを循環させて運転した。なお、表 1において、稼動させ た装置は〇、稼動させな力つた装置は Xで示した。熱交換手段については稼動させ た場合はその種類をも併記して示した。また、表 2に示すように、加熱条件として、炉 の温度が 200°Cにおける風量が、炉バーナー用空気 0. 5Nm3Z分、並びに循環ガ ス 1. 0Nm3Z分、酸素濃度が 10体積％、昇温速度が 20°CZ時間、 500°Cまでの加 熱時間が 25時間の条件で加熱し、脱脂物の 5体を得た。この場合、クラック等の発生 は見られなかった。
[0059] (実施例 2— 8)
実施例 1において、稼動装置を表 1に示すものに、また、加熱条件を表 2に示すも のに変えたこと以外は、実施例 1と同様にして脱脂物の 5体を得た。この場合、クラッ ク等の発生は見られな力つた。なお、実施例 6においては、稼動装置として、窒素ガ ス導入手段 9b (窒素ガス 9c)を追加して運転した。また、実施例 7においては、ボイラ 一 4aに加えて熱交換効率調整手段 4cを稼動させ、炉の温度を熱交換効率調整手 段 4cによって制御した。この熱交換効率調整手段 4cは、ボイラー 4a内の水の水位を 調整することで、ボイラー 4aの出口のガス温度を制御することができる。また、実施例 8においては、熱交換手段として、ボイラー 4aに代えて、水噴霧器 4bを稼動させて運 転した。また、実施例 7においては、第 1の加熱手段 (炉バーナー） 11を稼動させるこ となく運転した力 炉として、第 1の加熱手段 (炉バーナー） 11を備えていないもの（ 図 4に示す第 2の発明の炉の実施の形態参照）を用いて、実施例 7と同様の条件で 運転してちょい。
[0060] (比較例 1一 3)
実施例 1において、稼動装置を表 1に示すものに、また、加熱条件を表 2に示すも のに変えたこと以外は、実施例 1と同様にして脱脂物の 5体を得た。すなわち、比較 例 1一 3においては、循環ガス 7aを循環させることなぐまた、熱交換手段 (ボイラー 4 a)及び低酸素気体導入手段 (窒素ガス導入手段 9b)を稼動させずに運転した。この 場合、比較例 1の場合に 4体が、また、比較例 2の場合に 3体力 爆発したように粉々 になる破壊を起こし、残りの 1体（2体）は中央部分から大きく 2つに割れていた。なお 、比較例 3の場合は、低温領域を長時間掛けて脱脂した (昇温速度を 5°CZ時間、 5 00°Cまでの加熱時間を 95時間とした）ため、クラック等の発生は見られな力つたが効 率的ではなかった。
[0061] [表 1]
Figure imgf000021_0001
[0062] [表 2] 風量 ( N m 3ノ分) 酸素 昇温速度 5 0 0 °C 炉バ- —ナ 循環 水蒸気 窒素 濃度 (°c/時間） までの ー用空気 ガス ガス (%) 時間 実施例 1 0. 5 1 . 0 一 一 1 0 2 0 2 3. 8 実施例 2 0. 8 0 . 7 ― ― 1 5 1 0 4 7. 5 実施例 3 1 - 0 0 . 5 一 一 1 7 1 0 4 7. 5 実施例 4 0. 3 1 . 3 ― ― 5 2 5 1 9. 0 実施例 5 0. 1 1 . 4 一 ― 1 5 0 9. 5 実施例 6 0. 1 0 . 7 一 0. 8 0. 5 5 0 9. 5 実施例 7 0. 3 1 . 2 一 一 1 0 2 0 2 3. 8 実施例 8 0. 5 0 . 5 0. 5 ― 5 2 5 1 9. 0 比較例 1 1. 5 ― ― ― 2 1 2 0 2 3. 8 比較例 2 1. 5 ― 一 一 2 1 1 0 4 7. 5 比較例 3 1. 5 一 ― 一 2 1 5 9 5. 0 産業上の利用可能性
本発明の炉及び脱脂方法は、各種セラミック製品の製造、特に、有機物を含有する セラミック材料を用いたセラミック製品の製造に好適に利用される。

Claims

請求の範囲
[1] 加熱手段と、内部に収容された有機物を含有する被脱脂物を前記加熱手段によつ て加熱して、脱脂することが可能な炉本体とを備えた炉であって、
前記炉本体が、前記被脱脂物の脱脂時に炉本体の内部で発生する高濃度の有機 物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガスを外部に排出する排気口と、外 部から前記有機物分解ガスの濃度を低減して前記有機物分解ガスの爆発を防止す るための濃度低減用気体を取り入れる給気口とを有し、
前記加熱手段が、前記炉本体に収容された前記被脱脂物を加熱して脱脂すること が可能な第 1の加熱手段と、前記炉本体の前記排気口から排出された前記脱脂ガス を加熱して前記有機物分解ガスを除去するとともに低濃度の前記酸素ガスを含む処 理ガスに処理する第 2の加熱手段とを有し、また、
前記処理ガスを、前記第 2の加熱手段から前記炉本体の内部に、前記濃度低減用 気体として、前記給気口及び Z又は前記第 1の加熱手段を経由して導入する処理ガ ス導入手段をさらに備え、
前記炉本体の内部、前記排気口、前記第 2の加熱手段、前記処理ガス導入手段、 並びに前記給気口及び Z又は前記第 1の加熱手段を循環的に経由して、前記給気 口及び Z又は前記第 1の加熱手段から前記炉本体の内部に導入される前記処理ガ スによって、前記炉本体の内部における前記有機物分解ガスの濃度を低減して爆発 を防止するとともに、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度を低濃度に維持 して前記有機物分解ガスの異常燃焼による前記被脱脂物へのクラックの発生を防止 し、かつ短時間で、前記被脱脂物を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能 な炉。
[2] 加熱手段と、内部に収容された有機物を含有する被脱脂物を前記加熱手段によつ て加熱して脱脂することが可能な炉本体とを備えた炉であって、
前記炉本体が、前記被脱脂物の脱脂時に炉本体の内部で発生する高濃度の有機 物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガスを外部に排出する排気口と、外 部から前記有機物分解ガスの濃度を低減して前記有機物分解ガスの爆発を防止す るための濃度低減用気体を取り入れる給気口とを有し、 前記加熱手段が、前記炉本体の前記排気口から排出された前記脱脂ガスを加熱し て前記有機物分解ガスを除去するとともに低濃度の前記酸素ガスを含む処理ガスに 処理する第 3の加熱手段を有し、また、
前記処理ガスを、前記第 3の加熱手段から前記炉本体の内部に、前記濃度低減用 気体として、前記給気口を経由して導入する処理ガス導入手段をさらに備え、 前記炉本体の内部、前記排気口、前記第 3の加熱手段、前記処理ガス導入手段、 及び前記給気口を循環的に経由して、前記給気口から前記炉本体の内部に導入さ れる前記処理ガスによって、前記炉本体の内部における前記有機物分解ガスの濃 度を低減して爆発を防止するとともに、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃 度を低濃度に維持して前記有機物分解ガスの異常燃焼による前記被脱脂物へのク ラックの発生を防止し、かつ短時間で、前記被脱脂物を脱脂し、次の焼成プロセスに 移行することが可能な炉。
[3] 前記処理ガス導入手段に加えて、又は前記処理ガス導入手段に代えて、前記処理 ガスとは別系統の低酸素気体を前記炉本体の内部に導入することが可能な低酸素 気体導入手段をさらに備えた請求項 1又は 2に記載の炉。
[4] 前記有機物が、ポリビュルアルコール、ポリエチレングリコール、澱粉、メチルセル口 ース、カノレボキシメチノレセノレロース、ヒドロキシェチノレセノレロース、ヒドロキシプロピノレ メチルセルロース、ポリエチレンォキシド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポ リビ-ルブチラール、ェチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、エチレン 酢酸ビュル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル系榭脂、ポリアミド榭脂、 グリセリン、ポリエチレングリコール及びジブチルフタレートからなる群力 選ばれる少 なくとも一種を含有する請求項 1一 3のいずれかに記載の炉。
[5] 前記処理ガスによって、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度が、 0. 5— 17体積％の低濃度に維持される請求項 1一 4のいずれかに記載の炉。
[6] 前記第 1一第 3の加熱手段が、ガスバーナーである請求項 1一 5のいずれかに記載 の炉。
[7] 前記処理ガス導入手段が、前記第 2又は第 3の加熱手段と前記炉本体とを連通さ せる気密配管を有するものである請求項 1一 6のいずれかに記載の炉。
[8] 前記第 2又は第 3の加熱手段と前記処理ガス導入手段及び Z又は前記低酸素気 体導入手段との間に、熱交換手段をさらに備えた請求項 1一 7のいずれかに記載の 炉。
[9] 前記被脱脂物が、多孔質体であり、前記被脱脂物の見力 4ナの体積に対する、脱脂 後においても除去されずに前記被脱脂物中に残存することになる不燃性及び Z又 は不揮発性の無機化合物の体積の割合 [ (脱脂後においても除去されずに被脱脂 物中に残存することになる不燃性及び Z又は不揮発性の無機化合物の体積の総和
Z被脱脂物の見かけの体積） X 100]が 5— 60%である請求項 1一 8のいずれかに 記載の炉。
[10] 加熱手段と炉本体とを備えた炉を用いて、前記炉本体の内部に収容した有機物を 含有する被脱脂物を前記加熱手段によって加熱して脱脂し、次の焼成プロセスに移 行する脱脂方法であって、
前記炉として、前記炉本体が、前記被脱脂物の脱脂時に炉本体の内部で発生する 高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガスを外部に排出する 排気口と、外部から前記有機物分解ガスの濃度を低減して前記有機物分解ガスの 爆発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる給気口とを有し、前記加熱手段 力 前記炉本体に収容された前記被脱脂物を加熱して脱脂することが可能な第 1の 加熱手段と、前記炉本体の前記排気口力 排出された前記脱脂ガスを加熱して前記 有機物分解ガスを除去するとともに低濃度の前記酸素ガスを含む処理ガスに処理す る第 2の加熱手段とを有するものを用い、また、前記処理ガスを、前記第 2の加熱手 段から前記炉本体の内部に、前記濃度低減用気体として、前記給気口及び Z又は 前記第 1の加熱手段を経由して導入する処理ガス導入手段をさらに備えたものを用 い、
前記処理ガスを、前記炉本体の内部、前記排気口、前記第 2の加熱手段、前記処 理ガス導入手段、並びに給気口及び Z又は前記第 1の加熱手段を循環的に経由さ せることによって、前記炉本体の内部における前記有機物分解ガスの濃度を低減し て爆発を防止するとともに、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度を低濃度 に維持して前記有機物分解ガスの異常燃焼による前記被脱脂物へのクラックの発生 を防止し、かつ短時間で、前記被脱脂物を脱脂し、次の焼成プロセスに移行すること が可能な脱脂方法。
[11] 前記第 1の加熱手段を稼動させることなぐ前記処理ガスを、前記炉本体の内部、 前記排気口、前記第 2の加熱手段、前記処理ガス導入手段、及び給気口を循環的 に経由させる請求項 10に記載の脱脂方法。
[12] 加熱手段と炉本体とを備えた炉を用いて、前記炉本体の内部に収容した有機物を 含有する被脱脂物を前記加熱手段によって加熱して脱脂し、次の焼成プロセスに移 行する脱脂方法であって、
前記炉として、前記炉本体が、前記被脱脂物の脱脂時に炉本体の内部で発生する 高濃度の有機物分解ガス及び低濃度の酸素ガスを含む脱脂ガスを外部に排出する 排気口と、外部から前記有機物分解ガスの濃度を低減して前記有機物分解ガスの 爆発を防止するための濃度低減用気体を取り入れる給気口とを有し、前記加熱手段 力 前記炉本体の前記排気口から排出された前記脱脂ガスを加熱して前記有機物 分解ガスを除去するとともに低濃度の前記酸素ガスを含む処理ガスに処理する第 3 の加熱手段とを有するものを用い、また、前記処理ガスを、前記第 3の加熱手段から 前記炉本体の内部に、前記濃度低減用気体として、前記給気口を経由して導入する 処理ガス導入手段をさらに備えたものを用い、
前記処理ガスを、前記炉本体の内部、前記排気口、前記第 3の加熱手段、前記処 理ガス導入手段、及び前記給気口を循環的に経由させることによって、前記炉本体 の内部における前記有機物分解ガスの濃度を低減して爆発を防止するとともに、前 記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度を低濃度に維持して前記有機物分解ガ スの異常燃焼による前記被脱脂物へのクラックの発生を防止し、かつ短時間で、前 記被脱脂物を脱脂し、次の焼成プロセスに移行することが可能な脱脂方法。
[13] 前記炉として、前記処理ガス導入手段に加えて、又は前記処理ガス導入手段に代 えて、前記処理ガスとは別系統の低酸素気体を前記炉本体の内部に導入することが 可能な低酸素気体導入手段をさらに備えたものを用いる請求項 10— 12のいずれか に記載の脱脂方法。
[14] 前記有機物として、ポリビュルアルコール、ポリエチレングリコール、澱粉、メチルセ ノレロース、カノレボキシメチノレセノレロース、ヒドロキシェチノレセノレロース、ヒドロキシプ口 ピルメチルセルロース、ポリエチレンォキシド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド 、ポリビュルブチラール、ェチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、エチレン 酢酸ビュル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル系榭脂、ポリアミド榭脂 、グリセリン、ポリエチレングリコール及びジブチルフタレートからなる群力 選ばれる 少なくとも一種を含有するものを用いる請求項 10— 13のいずれかに記載の脱脂方 法。
[15] 前記処理ガスによって、前記炉本体の内部における前記酸素ガス濃度を、 0. 5-1 7体積％の低濃度に維持する請求項 10— 14のいずれかに記載の脱脂方法。
[16] 前記第 1一第 3の加熱手段として、ガスバーナーを用いる請求項 10— 15のいずれ かに記載の脱脂方法。
[17] 前記処理ガス導入手段として、前記第 2又は第 3の加熱手段と前記炉本体とを連通 させる気密配管を有するものを用いる請求項 10— 16のいずれかに記載の脱脂方法
[18] 前記炉として、前記第 2又は第 3の加熱手段と前記処理ガス導入手段及び Z又は 前記低酸素気体導入手段との間に、熱交換手段及び Z又は触媒手段をさらに備え たものを用いる請求項 10— 17の 、ずれかに記載の脱脂方法。
[19] 前記被脱脂物として、多孔質体であり、前記被脱脂物の見力 4ナの体積に対する、 脱脂後においても除去されずに前記被脱脂物中に残存することになる不燃性及び Z又は不揮発性の無機化合物の体積の割合 [ (脱脂後においても除去されずに被 脱脂物中に残存することになる不燃性及び Z又は不揮発性の無機化合物の体積の 総和 Z被脱脂物の見かけの体積） X 100]が 5— 60%であるものを用いる請求項 10 一 18のいずれかに記載の脱脂方法。
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