縦型焼成炉

【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２５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。

【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１５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１４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１７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４R>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２R>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１R>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２１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２３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

【特許請求の範囲】
【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（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ことを特徴とする縦型焼成炉。
【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。

【図１】