脱ろう装置及び連続式焼結炉
【課題】被焼結体の脱ろうの際の雰囲気ガスの組成を安定させバインダー成分を良好に除去するとともに、品質の優れた焼結体を安定して製造することが可能な脱ろう装置及び連続式焼結炉を提供する。
【解決手段】被焼結体を加熱しバインダー成分を除去する脱ろう室２１と、前記被焼結体を搬送する搬送手段と、を備える脱ろう装置２であって、前記脱ろう室２１を加熱し温度調整するための加熱手段２０と、前記加熱手段２０とは別に、前記脱ろう室２１に酸化性ガスＧを供給するためのガス導入手段３０と、を備えることを特徴とする。
【解決手段】被焼結体を加熱しバインダー成分を除去する脱ろう室２１と、前記被焼結体を搬送する搬送手段と、を備える脱ろう装置２であって、前記脱ろう室２１を加熱し温度調整するための加熱手段２０と、前記加熱手段２０とは別に、前記脱ろう室２１に酸化性ガスＧを供給するためのガス導入手段３０と、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被焼結体を加熱しバインダー成分を除去する脱ろう室と、前記被焼結体を搬送する搬送手段と、を備える脱ろう装置及び連続式焼結炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼結体の製造に用いられる連続式焼結炉としては、例えば特許文献１に開示されるものが知られている。この連続式焼結炉は、圧粉体（被焼結体）を脱ろう温度域に加熱しバインダー成分を気化させて除去する脱ろう部（脱ろう装置）と、脱ろうした被焼結体を予熱温度域に加熱する予熱部（予熱装置）と、予熱した被焼結体を焼結温度域に加熱して焼結体に加工する焼結部（焼結装置）と、焼結体を冷却する冷却部（冷却装置）とを直列に連結して形成されている。
【０００３】
そして、これら脱ろう装置、予熱装置、焼結装置及び冷却装置を貫通するようにして延びるベルトコンベアが無端状に形成されていて、その載置する被焼結体を搬送モータ等を用いて加工の上流側から下流側へと連続的に搬送し、焼結体の製造が行われるようになっている。また、焼結装置には、例えばＮ２、Ｈ２、アンモニア分解ガス、変成ガス等からなる還元性ガスが充満されており、該還元性ガスは常時一定量が焼結装置に供給されている。
【０００４】
この還元性ガスは、焼結装置の加工の下流側の端部近傍から供給されており、供給された新しい還元性ガスによって、焼結装置に充満されている古い還元性ガスが加工の下流側から上流側へ向け送り出されるようになっている。そして、焼結装置から上流側へ送り出された還元性ガスは、予熱装置を経由して脱ろう装置へと流されていき、脱ろう装置の入り口近傍に設けられる排気筒から連続式焼結炉の外部へと排出されるようになっている。
【０００５】
また、脱ろう装置には、被焼結体を脱ろう温度域に加熱するための複数の加熱バーナーが配設されている。そして、これら加熱バーナーを用いて例えばブタンやプロパン等の炭化水素系ガスを燃焼し、該燃焼により発生する水蒸気や二酸化炭素等を含む排ガス（酸化性ガス）によって被焼結体を加熱するとともに、脱ろうを促進させるようになっている。
このようにして、脱ろう装置には、焼結装置から加工の上流側へ向け送出される還元性ガスと、加熱バーナーの燃焼により発生する酸化性ガスと、が混在した雰囲気ガスが充満している。
【０００６】
また、脱ろう装置に設けられる加熱バーナーは、該脱ろう装置の温度調整に用いられている。すなわち、この加熱バーナーは、脱ろう温度域を一定に維持するために温度プローブや制御部等によって燃焼状態を制御されており、該燃焼状態が点火・消火（ＯＮ−ＯＦＦ）したり火炎を大小に変動（比例制御）したりするようになっている。
【特許文献１】特開平５−２７９７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、加熱バーナーの燃焼状態が変化すると、燃焼により生じる排ガス（酸化性ガス）量もこれに伴って変動することとなる。そして、排ガス量が変動すると、脱ろう装置に充満する雰囲気ガスの酸化性ガスと還元性ガスとの組成バランスが変動するため、被焼結体の脱ろうが安定しなくなるという問題があった。
【０００８】
また、排ガス量が変動すると、脱ろう装置に充満する雰囲気ガスと加工の下流側の予熱装置や焼結装置に充満する雰囲気ガスとの圧力バランスが変動するため、脱ろう装置の雰囲気ガスの流れが加工の上流側や下流側に向きを変えやすくなり、該雰囲気ガスが焼結装置に逆流して焼結装置に充満する還元性ガスの組成を変化させ、安定した焼結を妨げることがあった。すなわち、製造される焼結体の表面近傍に脱炭や浸炭が生じて肌荒れを起こしたり、色合いに斑が生じたりして、製品の品質を低下させることがあった。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、被焼結体の脱ろうの際の雰囲気ガスの組成を安定させバインダー成分を良好に除去するとともに、品質の優れた焼結体を安定して製造することが可能な脱ろう装置及び連続式焼結炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。すなわち本発明は、被焼結体を加熱しバインダー成分を除去する脱ろう室と、前記被焼結体を搬送する搬送手段と、を備える脱ろう装置であって、前記脱ろう室を加熱し温度調整するための加熱手段と、前記加熱手段とは別に、前記脱ろう室に酸化性ガスを供給するためのガス導入手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る脱ろう装置によれば、脱ろう室に酸化性ガスを供給するためのガス導入手段が加熱手段とは別に設けられており、このガス導入手段のみを用いて、該脱ろう室の雰囲気ガスの組成を調整するようになっている。従って、脱ろう室を温度調整するための加熱手段からは、脱ろう室に酸化性ガスは供給されない。
【００１２】
すなわち、ガス導入手段のみによって所定量の酸化性ガスが脱ろう室に安定して供給されるので、該脱ろう室に充満する雰囲気ガスの組成バランスが安定する。また、加熱手段は、排ガス（酸化性ガス）を伴わずに脱ろう室を温度調整するようになっており、これによれば、従来のように、脱ろう室の雰囲気ガスの調整に温度調整用の加熱手段の排ガスを用いて、該加熱手段が温度調整のために排ガスの供給量を変動させるとともに、雰囲気ガスの組成バランスを不安定にしてしまうようなことがない。従って、被焼結体の脱ろうが組成の安定した雰囲気ガス中で良好に行われるとともに、脱ろう装置の後工程で焼結される焼結体の品質が向上する。
【００１３】
また、本発明の脱ろう装置において、前記ガス導入手段は、前記被焼結体の搬送の下流側から上流側へ向け前記酸化性ガスを供給することとしてもよい。
本発明によれば、ガス導入手段から脱ろう室に送られる酸化性ガスは、被焼結体の搬送の下流側から上流側へ向け供給されているので、該酸化性ガスが、脱ろう室に充満する雰囲気ガスを上流側へ案内するようにして、該雰囲気ガスの流れを一定方向に形成するようになっている。
【００１４】
これにより、脱ろう室の雰囲気ガスが搬送の上流側から下流側へ向け流れたり、下流側から上流側へ向け流れたりして方向を変動させるようなことがないので、脱ろう装置の搬送の下流側に配設される焼結装置での焼結に影響を及ぼす虞がない。
また、例えば、ガス導入手段から脱ろう室に酸化性ガスを常時一定量ずつ供給することとした場合には、脱ろう室に充満する雰囲気ガスの組成をより安定させることができるので、前記雰囲気ガス中における被焼結体の脱ろうがさらに安定して行われる。
【００１５】
また、本発明の脱ろう装置において、前記ガス導入手段は、燃焼で発生する前記酸化性ガスを前記脱ろう室に供給する加熱バーナーを備えることとしてもよい。
本発明によれば、ガス導入手段は加熱バーナーを備えており、該加熱バーナーを用いて例えば炭化水素系ガスを燃焼させ、燃焼で発生する水蒸気や二酸化炭素を含む排ガス（酸化性ガス）を脱ろう室に供給するようになっている。すなわち、被焼結体の脱ろうを促すための良好な組成の酸化性ガスを、簡便に安定して供給することができる。
【００１６】
また、本発明の脱ろう装置において、前記加熱手段は、前記脱ろう室に隣接して形成されるとともに伝熱可能な遮蔽部材と、前記遮蔽部材を挟んで前記脱ろう室の反対側に形成される加熱室と、前記加熱室に配置される温調用バーナーと、を備えることとしてもよい。
【００１７】
本発明によれば、脱ろう室と区画された加熱室に、温調用バーナーが配設されている。温調用バーナーは、脱ろう室の温度調整に用いられ、該温度調整のためにその燃焼状態を変化させるようになっている。そして、温調用バーナーの燃焼で生じる熱エネルギーが、脱ろう室と加熱室とを区画する伝熱可能な遮蔽部材を介して、間接的に脱ろう室の加熱に用いられるようになっている。また、遮蔽部材によって、温調用バーナーの燃焼で発生した排ガスは、脱ろう室の雰囲気ガスに流入し混在することがないようになっている。
【００１８】
このようにして、加熱手段の温調用バーナーの排ガスと脱ろう室の雰囲気ガスとが区画されているので、該雰囲気ガスが、加熱手段の発生する排ガス量の変動により影響を受けるようなことがない。すなわち、加熱手段が脱ろう室を温度調整するために温調用バーナーの燃焼状態を変化させても、脱ろう室に充満する雰囲気ガスの組成や流れの向きに何ら影響を及ぼすことがない。よって、被焼結体の脱ろうが安定して行われるとともに、脱ろう装置の後工程における該被焼結体の焼結が安定し、品質の良好な焼結体を製造することができる。
【００１９】
また、本発明の連続式焼結炉は、前述の脱ろう装置と、脱ろう後の被焼結体を焼結するための焼結装置とを備え、前記被焼結体を前記搬送手段により搬送するよう構成されることとしてもよい。
本発明の連続式焼結炉によれば、搬送手段により加工の上流側から下流側へと搬送される被焼結体は、脱ろう装置で良好にバインダー成分を除去した後、焼結装置で安定して焼結されるので、品質の優れた焼結体を製造することができる。
【００２０】
また、本発明の連続式焼結炉において、前記脱ろう装置と前記焼結装置との間に、該脱ろう装置で脱ろうされた被焼結体をさらに加熱する予熱装置が配設されていることとしてもよい。
本発明によれば、脱ろう装置と焼結装置との間に、脱ろう装置で脱ろうされた被焼結体をさらに加熱する予熱装置が設けられているので、被焼結体の脱ろうをより促進させ、バインダー成分を確実に気化して除去することができる。また、予熱装置での加熱によって、焼結装置の焼結のための準備加熱が行われているので、焼結装置に導入された被焼結体の焼結がより効率よく行われるようになっている。
【００２１】
また、本発明の連続式焼結炉において、前記予熱装置は、前記ガス導入手段の熱源を用いて加熱されるとともに前記被焼結体を加熱する予熱室を備えることとしてもよい。
本発明によれば、脱ろう装置の脱ろう室に酸化性ガスを供給するガス導入手段の熱源は、例えば加熱バーナーからなるとともに、その酸化性ガスを発生させるための燃焼の熱エネルギーが予熱装置の予熱室の加熱に用いられるようになっている。
【００２２】
すなわち、脱ろう装置のガス導入手段の熱源が、例えば予熱装置の予熱室近傍に設けられているとともに、該熱源の熱エネルギーが予熱室の加熱に用いられた後、さらに脱ろう装置の脱ろう室へと供給されて該脱ろう室の加熱に用いられるようになっている。これによれば、加熱のための燃料コストが低減されるとともに、経費削減の効果を奏功する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る脱ろう装置及び連続式焼結炉によれば、被焼結体の脱ろうの際の雰囲気ガスの組成を安定させバインダー成分を良好に除去するとともに、品質の優れた焼結体を安定して製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る連続式焼結炉の概略構成を示す正面図、図２は本発明の一実施形態に係る連続式焼結炉の脱ろう装置及び予熱装置の概略構成を示す正面図、図３は図２のＡ−Ａ断面を示す側断面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面を示す側断面図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態の連続式焼結炉１は、金属粉末成形体（圧粉体）からなる被焼結体を脱ろう温度域（温度設定６５０℃〜７００℃程度）に加熱し、成形に用いられたバインダー成分を気化させ除去するための脱ろう装置２を有している。また、脱ろう装置２の加工の下流側（図１における右側）には、該脱ろう装置２で脱ろうした被焼結体を予熱温度域（設定温度８００℃程度）にさらに加熱して脱ろうを促進させるとともに、焼結の準備加熱（予熱）を行うための予熱装置３が配設されている。
【００２６】
また、予熱装置３の加工の下流側には、予熱した被焼結体を焼結温度域（設定温度１１２０℃程度）に加熱して焼結し、焼結体に加工する焼結装置４が配設されている。また、焼結装置４の加工の下流側には、該焼結装置４で焼結した焼結体を水冷ジャケット等を用いて冷却するための冷却装置５が配設されている。そして、連続式焼結炉１は、これら脱ろう装置２、予熱装置３、焼結装置４及び冷却装置５を直列に連結して形成されている。
【００２７】
また、これら脱ろう装置２、予熱装置３、焼結装置４及び冷却装置５を加工の上流側（図１における左側）から下流側へ貫通し、被焼結体を載置して搬送するためのメッシュベルト６ａが配設されている。図１に示すように、メッシュベルト６ａは、その上流側の端部近傍及び下流側の端部近傍で夫々搬送ローラ６ｂに巻き回されるようにして無端状に形成されており、搬送モータ（不図示）によって矢印Ｃに示す搬送方向に駆動されるとともに、被焼結体を加工の上流側から下流側へと搬送するようになっている。そして、メッシュベルト６ａ、搬送ローラ６ｂ及び搬送モータを備えた搬送手段６が形成されている。
【００２８】
また、焼結装置４には、焼結を行うための炉芯管４ａが設けられており、該炉芯管４ａの内部には、例えばＮ２、Ｈ２、アンモニア分解ガス、変成ガス等からなる還元性ガスＲが充満している。また、この還元性ガスＲは、焼結装置４の下流側の端部近傍に設けられるガス供給口４ｂから炉芯管４ａの内部へ常時一定量が供給されている。このようにして焼結装置４の下流側から還元性ガスＲが供給されることにより、炉芯管４ａに予め充満されている古い還元性ガスＲは、供給された新しい還元性ガスＲによって加工の下流側から上流側へ向け送り出される。
【００２９】
このようにして焼結装置４から上流側へ送り出された還元性ガスＲは、予熱装置３を経由して脱ろう装置２へと流されていく。そして、脱ろう装置２の入り口近傍に設けられる排気筒２ａから連続式焼結炉１の装置外部へと排出されるようになっている。
【００３０】
また、図２に示すように、脱ろう装置２は本体部分が略直方体状に形成されており、その長手方向が前記メッシュベルト６ａの延在する搬送方向Ｃに設定されている。また脱ろう装置２の内部には空間が形成されており、この空間が脱ろう室２１と該脱ろう室２１の上方に配置される加熱室２２とに分けられている。これら脱ろう室２１と加熱室２２との間には、例えば金属板からなる遮蔽部材２３が配設されており、該遮蔽部材２３によってこれら脱ろう室２１と加熱室２２とが気密に区画されている。また、図３に示すように、遮蔽部材２３は、その断面が略山形状に形成されている。
【００３１】
また、脱ろう室２１の一端側（図２における左側）には、被焼結体を装置に送る入り口２４が開口して設けられており、この入り口２４にはメッシュベルト６ａが挿入されて搬送方向Ｃに延びている。また、入り口２４近傍のメッシュベルト６ａの上方には、前記排気筒２ａが設けられており、その筒部２ｂを上方に向け延ばしている。また筒部２ｂの上端には、筒部２ｂを開閉するためのダンパー２ｃが配設されている。
【００３２】
また脱ろう室２１の搬送方向Ｃの略中央部分には、メッシュベルト６ａから上方に若干の間隙を設けて温度プローブ２５が配置されている。この間隙は、搬送される被焼結体に干渉しない程度とされている。温度プローブ２５は、例えば熱電対からなり、図３に示すように水平方向に延在する略丸棒状に形成されているとともに、その先端部分が脱ろう室２１の幅方向（図３における左右方向）の略中央近傍に配置されている。また、温度プローブ２５は、制御部（不図示）に電気的に接続されている。
また、脱ろう室２１の他端側（図２における右側）には、脱ろう室２１に後述する排ガスＧ（酸化性ガス）を導入するために開口したガス煙道２６が形成されている。
【００３３】
また、加熱室２２は、その天井部分に複数のガスバーナー（温調用バーナー）２７を配設している。これらガスバーナー２７は、その炎口２７ａの配置される先端部分が加熱室２２内に向けられており、またガス接続口２７ｂの配置される基端部分が装置外部に向けられている。そして、ガス接続口２７ｂは、装置外部の例えばブタンやプロパン等の炭化水素系ガスを供給するためのガス供給源（不図示）に接続されている。また、炎口２７ａ近傍には、パイロットバーナー２７ｃからなる着火源が設けられている。
【００３４】
また、ガスバーナー２７とガス供給源との間には、不図示の電磁弁又は比例弁が配設されており、これら電磁弁又は比例弁が、前記制御部に電気的に接続されている。そして、ガスバーナー２７の燃焼状態を電磁弁を用いて点火・消火（ＯＮ−ＯＦＦ）したり、比例弁を用いて火炎を大小に変動（比例制御）したりするようになっている。
【００３５】
また、加熱室２２の一方側（図２における左側）には略円筒状のバーナー用排気筒２８が配設されている。バーナー用排気筒２８は、その軸線を水平方向に配置するようにして、装置の外部に開口している。そして、ガスバーナー２７の燃焼により発生する排ガスを、装置の外部に排出するようになっている。また、ガスバーナー２７の燃焼によって発生する熱エネルギーは、加熱室２２の下端部に配置される遮蔽部材２３を介してその下方の脱ろう室２１に伝達され、該脱ろう室２１の加熱に用いられるようになっている。また、このようにして、加熱室２２、ガスバーナー２７、ガス供給源及びバーナー用排気筒２８を備えた加熱手段２０が形成されている。
【００３６】
また、図３において２点鎖線で示す脱ろう室２１の幅方向の両端の側部２９ａ及びメッシュベルト６ａ下方の底部２９ｂは、脱ろう室２１を加熱するための電気ヒータを設置するスペースとされており、これら側部２９ａや底部２９ｂに複数の電気ヒータを設置するとともに、これら電気ヒータを前記制御部に電気的に接続して加熱制御することとしても構わない。ただし電気ヒータを設置する場合には、被焼結体から気化したバインダー成分付着による絶縁不良、異常発熱等のトラブルを防止するため、これら電気ヒータを保護管等で保護することが好ましい。
【００３７】
また、脱ろう装置２の他方側（図２における右側）には、予熱装置３が配設されている。予熱装置３は本体部分が略直方体状に形成されており、その長手方向が前記メッシュベルト６ａの延在する搬送方向Ｃに設定されている。また予熱装置３の内部には空間が形成されており、該空間は、予熱室３１と該予熱室３１の周囲に形成されるガス変成室３２とに分けられている。
【００３８】
予熱室３１は、前記長手方向の両端が開口された筒状のマッフル管３３で囲まれるようにして形成されており、また、該マッフル管３３をメッシュベルト６ａが貫通している。マッフル管３３は、その一方側の一端部３３ａが脱ろう装置２の脱ろう室２１に開口されており、また該一端部３３ａはガス煙道２６の下方部分に配置されている。また、マッフル管３３の他方側の他端部３３ｂは、焼結装置４の前記炉芯管４ａに気密に連通している。
【００３９】
また、図４に示すように、マッフル管３３はその断面形状が上下に扁平した略矩形状若しくは略蒲鉾状とされており、その天井部分は、幅方向（図４における左右方向）の略中央近傍を頂点として上方に膨らんだ滑らかな円弧状に形成されている。そしてマッフル管３３によって、予熱室３１とガス変成室３２とが区画されている。
【００４０】
ガス変成室３２の一方側の端部近傍には、該ガス変成室３２の天井部分から垂下するようにして煙道制限部材３２ａが設けられている。また、ガス変成室３２の幅方向の側面部分には、この煙道制限部材３２ａの幅方向の両端近傍から下方へ延びるようにして、別の煙道制限部材３２ｄが夫々設けられている。これら煙道制限部材３２ａ，３２ｄに囲まれる内方の空間は、脱ろう装置２のガス煙道２６に繋がっている。
【００４１】
また、ガス変成室３２の搬送方向Ｃの略中央部分には、マッフル管３３から上方に僅かに間隙を設けて、温度プローブ３４が配置されている。温度プローブ３４は、例えば熱電対からなり、図４に示すように水平方向に延在する略丸棒状に形成されているとともに、その先端部分がガス変成室３２の幅方向の略中央近傍に配置されている。また、温度プローブ３４は、制御部（不図示）に電気的に接続されている。
また、ガス変成室３２の他端側の端部は、壁部３２ｂによって閉塞されている。
【００４２】
また、ガス変成室３２の天井部分には、複数のガスバーナー（加熱バーナー）３５が配設されている。これらガスバーナー３５は、その炎口３５ａの配置される先端部分がガス変成室３２内に向けられており、またガス接続口３５ｂの配置される基端部分が装置外部に向けられている。そして、ガス接続口３５ｂは、装置外部の例えばブタンやプロパン等の炭化水素系ガスを供給するためのガス供給源（不図示）に接続されている。また、炎口３５ａ近傍には、パイロットバーナー３５ｃからなる着火源が設けられている。また、ガスバーナー３５と前記ガス供給源との間には、炭化水素系ガスを供給・遮断するための電磁弁（不図示）が配設されている。
【００４３】
また、ガス変成室３２には、ガスバーナー３５の燃焼で発生する排ガス（酸化性ガス）Ｇを他方側から一方側へ向け案内するためのブロワーファン等からなる送気手段（不図示）が設けられている。また、このようにして、ガス変成室３２、ガスバーナー３５、ガス供給源及び送気手段を備えるガス導入手段３０が形成されている。
【００４４】
また、これらガスバーナー３５は、炭化水素系ガスを燃焼させ、熱エネルギーを有する排ガスＧを発生する。排ガスＧは、水蒸気や二酸化炭素を含む酸化性ガスであり、被焼結体の脱ろうを促すために用いられる。またガスバーナー３５は、その燃焼状態が一定の状態に維持されるように予め設定されており、燃焼によって常時一定量の排ガスＧを発生するようになっている。発生した排ガスＧは、ガス変成室３２から脱ろう装置２のガス煙道２６を通り、還元性ガスＲと同様に搬送方向Ｃの下流側から上流側へ向け脱ろう室２１に供給されるようになっている。そして、脱ろう室２１において、還元性ガスＲと混合されて、脱ろう室２１に充満する雰囲気ガスを形成する。
【００４５】
また、図４において２点鎖線で示すガス変成室３２の幅方向の両端の側部３２ｃは、予熱室３１を加熱するための電気ヒータを設置するスペースであり、前記制御部に電気的に接続される複数の電気ヒータ（不図示）が設けられている。また、これら電気ヒータは各々保護管等で覆われている。
【００４６】
次に、本実施形態の連続式焼結炉１を用いた被焼結体の焼結について説明する。
まず図１において、脱ろう装置２の長手方向の一方側の外方に配置されるメッシュベルト６ａ上に、被焼結体を載置する。被焼結体は、メッシュベルト６ａの駆動に伴い、加工の上流側から下流側へと搬送方向Ｃに搬送されていく。
【００４７】
脱ろう装置２では、脱ろう室２１が前記脱ろう温度域に加熱維持されている。すなわち、脱ろう室２１の温度プローブ２５で検出された温度によってガスバーナー２７の燃焼が制御部により制御されている。また、脱ろう室２１に一定量供給されるガスバーナー３５の排ガスＧの熱エネルギーも、前記加熱維持に用いられている。また、脱ろう室２１の側部２９ａや底部２９ｂに電気ヒータを設置した場合には、これら電気ヒータも脱ろう室２１の加熱に用いられる。
そして、脱ろう装置２の脱ろう室２１の前記雰囲気ガス中において、被焼結体は搬送方向Ｃに搬送されながら加熱され、そのバインダー成分を気化させて除去し、脱ろうされるようになっている。
【００４８】
予熱装置３では、予熱室３１が前記予熱温度域に加熱維持されている。すなわち、ガスバーナー３５の燃焼の熱エネルギーと、電気ヒータの熱エネルギーとを用いて予熱室３１の加熱が行われているとともに、温度プローブ３４の検出した温度により電気ヒータのみが制御部によって制御されている。そして、予熱装置３の予熱室３１において、被焼結体は搬送方向Ｃに搬送されながらさらにそのバインダー成分を除去するとともに、より高温に加熱されて焼結の準備加熱が行われるようになっている。
【００４９】
焼結装置４では、炉芯管４ａが前記焼結温度域に加熱維持された状態となっている。そして、被焼結体が搬送方向Ｃに搬送されながら、炉芯管４ａで焼結され焼結体へと加工される。
さらに、焼結後の焼結体は冷却装置５において冷却された後、搬送方向Ｃに搬送されて冷却装置５の他方側の外方へと送出される。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態の連続式焼結炉１によれば、予熱装置３に配置されるガス導入手段３０がガスバーナー３５を備えており、脱ろう装置２の脱ろう室２１に、ガスバーナー３５の燃焼で生じる排ガスＧを常時一定量だけ供給するようになっている。また、脱ろう装置２の加熱室２２は、ガスバーナー２７の燃焼により発生する排ガスを脱ろう室２１に混在させないよう、遮蔽部材２３によって該脱ろう室２１と区画されている。
【００５１】
これによれば、脱ろう室２１を脱ろう温度域に温度調整するために、ガスバーナー２７の燃焼状態を変化させても、脱ろう室２１に充満する雰囲気ガスに対し何ら影響することがない。従って、ガスバーナー２７の燃焼状態が、ガスバーナー３５から脱ろう室２１へ送られる排ガスＧの供給量に影響を及ぼすようなことがない。
【００５２】
すなわち、ガスバーナー３５のみによって常時一定量の排ガスＧが脱ろう室２１に供給されて該脱ろう室２１の雰囲気ガスの組成を調整しているので、従来のように、ガスバーナー２７の燃焼状態の変動によって排ガスＧの供給量を変化させてしまい、脱ろう室２１に充満する雰囲気ガスの組成や流れの向きを変動させてしまうようなことがない。
【００５３】
従って、被焼結体の脱ろうが安定して行われるとともに、脱ろう装置２の後工程における焼結装置４の焼結で、被焼結体の表面層での脱炭や浸炭が抑制され、肌荒れが防止されて、外観のよい、品質の優れた焼結体を安定して製造することが可能となる。
【００５４】
また、このようにしてガス導入手段３０から一定量ずつ供給される排ガスＧは、搬送（加工）の下流側から上流側へ向けて送出されているので、焼結装置４から予熱装置３を経由し加工の上流側へと一定量ずつ送出される還元性ガスＲと脱ろう室２１において安定して混合されるとともに、該脱ろう室２１に充満する雰囲気ガスの組成や流れの向きを安定して形成しながら該雰囲気ガスを上流側へと案内するようになっている。
【００５５】
すなわち、排ガスＧによって、脱ろう室２１の雰囲気ガスの流れが一定方向に安定して形成されている。よって、従来のように、脱ろう室２１に充満する雰囲気ガスがその流れる向きを変動させてしまい、加工の上流側から下流側へ逆流して焼結装置４に流れ込んでいくようなことがなく、従って、焼結装置４の焼結に影響を及ぼす虞がない。
【００５６】
また、ガスバーナー３５の燃焼により発生する排ガスＧは、その発生する近傍において、まず予熱装置３の予熱室３１の加熱に用いられるようになっている。すなわち、排ガスＧは、ガスバーナー３５から発生して予熱装置３の予熱室３１の加熱に用いられた後、加工の上流側へと案内されて脱ろう装置２の脱ろう室２１に供給されて、該脱ろう室２１の加熱にも用いられている。従って、排ガスＧの有する熱エネルギーが無駄なく有効に利用されており、加熱のための燃料コストが低減されるとともに、経費削減の効果を奏功する。
【００５７】
また、脱ろう装置２のガス煙道２６は、予め煙道制限部材３２ａの垂下する寸法を種々に設定することによって、その開口を調整可能とされている。すなわち、前記開口を適宜調整することによって、ガス変成室３２から脱ろう室２１に送出する排ガスＧの流速を調節でき、脱ろう室２１に充満する雰囲気ガスの攪拌を促すことができるようになっている。従って、被焼結体の脱ろうをさらに精度よく行うことが可能である。
【００５８】
尚、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本実施形態では、排ガスＧを発生するガスバーナー３５を、予熱装置３に設けることとして説明したが、排ガスＧを搬送の下流側から上流側へ送出するようにして脱ろう室２１に供給可能であればよく、それ以外の構成であっても構わない。すなわち、例えばガスバーナー３５を脱ろう装置２に設けてもよく、或いは脱ろう装置２及び予熱装置３以外の装置外部に設けても構わない。
【００５９】
また、本実施形態では、焼結装置４の炉芯管４ａに常時一定量の還元性ガスＲが供給され、脱ろう装置２の脱ろう室２１に常時一定量の排ガスＧが供給されていることとして説明したが、脱ろう室２１の雰囲気ガスの組成バランスを安定して形成可能な構成であればよく、これに限られるものではない。すなわち、例えば還元性ガスＲの供給量を焼結に合わせ変動させるとともに、該変動に合わせ排ガスＧの供給量を変化させるようにして装置を構成しても構わない。
【００６０】
また、本実施形態では、予熱室３１とガス変成室３２とをマッフル管３３により区画することとして説明したが、これに限られるものではない。すなわち、マッフル管３３の代わりに、例えば板状部材を用いてこれら予熱室３１とガス変成室３２とを区画してもよく、或いはそれ以外の部材を用いて区画しても構わない。
【００６１】
また、本実施形態では、加熱手段２０のガスバーナー２７の燃焼状態を制御して、遮蔽部材２３を介して脱ろう室２１の温度調整を行うこととして説明したが、脱ろう室２１に充満する雰囲気ガスに影響を及ぼさないように、排ガスを伴わない加熱手段２０であればよく、これに限られるものではない。すなわち、遮蔽部材２３を設置せずとも、例えばガスバーナー２７の代わりに電気ヒータを用いることとして装置を構成しても構わない。ただしこの場合、バインダー成分付着による絶縁不良、異常発熱等のトラブルを防止するため、前記電気ヒータを保護管等で保護することが好ましい。
【００６２】
また、本実施形態では、予熱装置３のガス変成室３２には、排ガスＧを他方側から一方側へ向け案内するための送気手段が設けられることとして説明したが、排ガスＧが自然対流により安定して脱ろう室２１に供給されればよく、前記送気手段を用いない構成としても構わない。
また、本実施形態では、被焼結体は金属粉末からなる圧粉体として説明したが、これに限らず、バインダー成分を介して成形された金属材料からなるそれ以外の被焼結体であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態に係る連続式焼結炉の概略構成を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る連続式焼結炉の脱ろう装置及び予熱装置の概略構成を示す正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面を示す側断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 連続式焼結炉
２ 脱ろう装置
３ 予熱装置
４ 焼結装置
６ 搬送手段
２０ 加熱手段
２１ 脱ろう室
２２ 加熱室
２３ 遮蔽部材
２７ ガスバーナー（温調用バーナー）
３０ ガス導入手段
３１ 予熱室
３５ ガスバーナー（加熱バーナー）
Ｃ 搬送方向
Ｇ 排ガス（酸化性ガス）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被焼結体を加熱しバインダー成分を除去する脱ろう室と、前記被焼結体を搬送する搬送手段と、を備える脱ろう装置及び連続式焼結炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼結体の製造に用いられる連続式焼結炉としては、例えば特許文献１に開示されるものが知られている。この連続式焼結炉は、圧粉体（被焼結体）を脱ろう温度域に加熱しバインダー成分を気化させて除去する脱ろう部（脱ろう装置）と、脱ろうした被焼結体を予熱温度域に加熱する予熱部（予熱装置）と、予熱した被焼結体を焼結温度域に加熱して焼結体に加工する焼結部（焼結装置）と、焼結体を冷却する冷却部（冷却装置）とを直列に連結して形成されている。
【０００３】
そして、これら脱ろう装置、予熱装置、焼結装置及び冷却装置を貫通するようにして延びるベルトコンベアが無端状に形成されていて、その載置する被焼結体を搬送モータ等を用いて加工の上流側から下流側へと連続的に搬送し、焼結体の製造が行われるようになっている。また、焼結装置には、例えばＮ２、Ｈ２、アンモニア分解ガス、変成ガス等からなる還元性ガスが充満されており、該還元性ガスは常時一定量が焼結装置に供給されている。
【０００４】
この還元性ガスは、焼結装置の加工の下流側の端部近傍から供給されており、供給された新しい還元性ガスによって、焼結装置に充満されている古い還元性ガスが加工の下流側から上流側へ向け送り出されるようになっている。そして、焼結装置から上流側へ送り出された還元性ガスは、予熱装置を経由して脱ろう装置へと流されていき、脱ろう装置の入り口近傍に設けられる排気筒から連続式焼結炉の外部へと排出されるようになっている。
【０００５】
また、脱ろう装置には、被焼結体を脱ろう温度域に加熱するための複数の加熱バーナーが配設されている。そして、これら加熱バーナーを用いて例えばブタンやプロパン等の炭化水素系ガスを燃焼し、該燃焼により発生する水蒸気や二酸化炭素等を含む排ガス（酸化性ガス）によって被焼結体を加熱するとともに、脱ろうを促進させるようになっている。
このようにして、脱ろう装置には、焼結装置から加工の上流側へ向け送出される還元性ガスと、加熱バーナーの燃焼により発生する酸化性ガスと、が混在した雰囲気ガスが充満している。
【０００６】
また、脱ろう装置に設けられる加熱バーナーは、該脱ろう装置の温度調整に用いられている。すなわち、この加熱バーナーは、脱ろう温度域を一定に維持するために温度プローブや制御部等によって燃焼状態を制御されており、該燃焼状態が点火・消火（ＯＮ−ＯＦＦ）したり火炎を大小に変動（比例制御）したりするようになっている。
【特許文献１】特開平５−２７９７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、加熱バーナーの燃焼状態が変化すると、燃焼により生じる排ガス（酸化性ガス）量もこれに伴って変動することとなる。そして、排ガス量が変動すると、脱ろう装置に充満する雰囲気ガスの酸化性ガスと還元性ガスとの組成バランスが変動するため、被焼結体の脱ろうが安定しなくなるという問題があった。
【０００８】
また、排ガス量が変動すると、脱ろう装置に充満する雰囲気ガスと加工の下流側の予熱装置や焼結装置に充満する雰囲気ガスとの圧力バランスが変動するため、脱ろう装置の雰囲気ガスの流れが加工の上流側や下流側に向きを変えやすくなり、該雰囲気ガスが焼結装置に逆流して焼結装置に充満する還元性ガスの組成を変化させ、安定した焼結を妨げることがあった。すなわち、製造される焼結体の表面近傍に脱炭や浸炭が生じて肌荒れを起こしたり、色合いに斑が生じたりして、製品の品質を低下させることがあった。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、被焼結体の脱ろうの際の雰囲気ガスの組成を安定させバインダー成分を良好に除去するとともに、品質の優れた焼結体を安定して製造することが可能な脱ろう装置及び連続式焼結炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。すなわち本発明は、被焼結体を加熱しバインダー成分を除去する脱ろう室と、前記被焼結体を搬送する搬送手段と、を備える脱ろう装置であって、前記脱ろう室を加熱し温度調整するための加熱手段と、前記加熱手段とは別に、前記脱ろう室に酸化性ガスを供給するためのガス導入手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る脱ろう装置によれば、脱ろう室に酸化性ガスを供給するためのガス導入手段が加熱手段とは別に設けられており、このガス導入手段のみを用いて、該脱ろう室の雰囲気ガスの組成を調整するようになっている。従って、脱ろう室を温度調整するための加熱手段からは、脱ろう室に酸化性ガスは供給されない。
【００１２】
すなわち、ガス導入手段のみによって所定量の酸化性ガスが脱ろう室に安定して供給されるので、該脱ろう室に充満する雰囲気ガスの組成バランスが安定する。また、加熱手段は、排ガス（酸化性ガス）を伴わずに脱ろう室を温度調整するようになっており、これによれば、従来のように、脱ろう室の雰囲気ガスの調整に温度調整用の加熱手段の排ガスを用いて、該加熱手段が温度調整のために排ガスの供給量を変動させるとともに、雰囲気ガスの組成バランスを不安定にしてしまうようなことがない。従って、被焼結体の脱ろうが組成の安定した雰囲気ガス中で良好に行われるとともに、脱ろう装置の後工程で焼結される焼結体の品質が向上する。
【００１３】
また、本発明の脱ろう装置において、前記ガス導入手段は、前記被焼結体の搬送の下流側から上流側へ向け前記酸化性ガスを供給することとしてもよい。
本発明によれば、ガス導入手段から脱ろう室に送られる酸化性ガスは、被焼結体の搬送の下流側から上流側へ向け供給されているので、該酸化性ガスが、脱ろう室に充満する雰囲気ガスを上流側へ案内するようにして、該雰囲気ガスの流れを一定方向に形成するようになっている。
【００１４】
これにより、脱ろう室の雰囲気ガスが搬送の上流側から下流側へ向け流れたり、下流側から上流側へ向け流れたりして方向を変動させるようなことがないので、脱ろう装置の搬送の下流側に配設される焼結装置での焼結に影響を及ぼす虞がない。
また、例えば、ガス導入手段から脱ろう室に酸化性ガスを常時一定量ずつ供給することとした場合には、脱ろう室に充満する雰囲気ガスの組成をより安定させることができるので、前記雰囲気ガス中における被焼結体の脱ろうがさらに安定して行われる。
【００１５】
また、本発明の脱ろう装置において、前記ガス導入手段は、燃焼で発生する前記酸化性ガスを前記脱ろう室に供給する加熱バーナーを備えることとしてもよい。
本発明によれば、ガス導入手段は加熱バーナーを備えており、該加熱バーナーを用いて例えば炭化水素系ガスを燃焼させ、燃焼で発生する水蒸気や二酸化炭素を含む排ガス（酸化性ガス）を脱ろう室に供給するようになっている。すなわち、被焼結体の脱ろうを促すための良好な組成の酸化性ガスを、簡便に安定して供給することができる。
【００１６】
また、本発明の脱ろう装置において、前記加熱手段は、前記脱ろう室に隣接して形成されるとともに伝熱可能な遮蔽部材と、前記遮蔽部材を挟んで前記脱ろう室の反対側に形成される加熱室と、前記加熱室に配置される温調用バーナーと、を備えることとしてもよい。
【００１７】
本発明によれば、脱ろう室と区画された加熱室に、温調用バーナーが配設されている。温調用バーナーは、脱ろう室の温度調整に用いられ、該温度調整のためにその燃焼状態を変化させるようになっている。そして、温調用バーナーの燃焼で生じる熱エネルギーが、脱ろう室と加熱室とを区画する伝熱可能な遮蔽部材を介して、間接的に脱ろう室の加熱に用いられるようになっている。また、遮蔽部材によって、温調用バーナーの燃焼で発生した排ガスは、脱ろう室の雰囲気ガスに流入し混在することがないようになっている。
【００１８】
このようにして、加熱手段の温調用バーナーの排ガスと脱ろう室の雰囲気ガスとが区画されているので、該雰囲気ガスが、加熱手段の発生する排ガス量の変動により影響を受けるようなことがない。すなわち、加熱手段が脱ろう室を温度調整するために温調用バーナーの燃焼状態を変化させても、脱ろう室に充満する雰囲気ガスの組成や流れの向きに何ら影響を及ぼすことがない。よって、被焼結体の脱ろうが安定して行われるとともに、脱ろう装置の後工程における該被焼結体の焼結が安定し、品質の良好な焼結体を製造することができる。
【００１９】
また、本発明の連続式焼結炉は、前述の脱ろう装置と、脱ろう後の被焼結体を焼結するための焼結装置とを備え、前記被焼結体を前記搬送手段により搬送するよう構成されることとしてもよい。
本発明の連続式焼結炉によれば、搬送手段により加工の上流側から下流側へと搬送される被焼結体は、脱ろう装置で良好にバインダー成分を除去した後、焼結装置で安定して焼結されるので、品質の優れた焼結体を製造することができる。
【００２０】
また、本発明の連続式焼結炉において、前記脱ろう装置と前記焼結装置との間に、該脱ろう装置で脱ろうされた被焼結体をさらに加熱する予熱装置が配設されていることとしてもよい。
本発明によれば、脱ろう装置と焼結装置との間に、脱ろう装置で脱ろうされた被焼結体をさらに加熱する予熱装置が設けられているので、被焼結体の脱ろうをより促進させ、バインダー成分を確実に気化して除去することができる。また、予熱装置での加熱によって、焼結装置の焼結のための準備加熱が行われているので、焼結装置に導入された被焼結体の焼結がより効率よく行われるようになっている。
【００２１】
また、本発明の連続式焼結炉において、前記予熱装置は、前記ガス導入手段の熱源を用いて加熱されるとともに前記被焼結体を加熱する予熱室を備えることとしてもよい。
本発明によれば、脱ろう装置の脱ろう室に酸化性ガスを供給するガス導入手段の熱源は、例えば加熱バーナーからなるとともに、その酸化性ガスを発生させるための燃焼の熱エネルギーが予熱装置の予熱室の加熱に用いられるようになっている。
【００２２】
すなわち、脱ろう装置のガス導入手段の熱源が、例えば予熱装置の予熱室近傍に設けられているとともに、該熱源の熱エネルギーが予熱室の加熱に用いられた後、さらに脱ろう装置の脱ろう室へと供給されて該脱ろう室の加熱に用いられるようになっている。これによれば、加熱のための燃料コストが低減されるとともに、経費削減の効果を奏功する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る脱ろう装置及び連続式焼結炉によれば、被焼結体の脱ろうの際の雰囲気ガスの組成を安定させバインダー成分を良好に除去するとともに、品質の優れた焼結体を安定して製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る連続式焼結炉の概略構成を示す正面図、図２は本発明の一実施形態に係る連続式焼結炉の脱ろう装置及び予熱装置の概略構成を示す正面図、図３は図２のＡ−Ａ断面を示す側断面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面を示す側断面図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態の連続式焼結炉１は、金属粉末成形体（圧粉体）からなる被焼結体を脱ろう温度域（温度設定６５０℃〜７００℃程度）に加熱し、成形に用いられたバインダー成分を気化させ除去するための脱ろう装置２を有している。また、脱ろう装置２の加工の下流側（図１における右側）には、該脱ろう装置２で脱ろうした被焼結体を予熱温度域（設定温度８００℃程度）にさらに加熱して脱ろうを促進させるとともに、焼結の準備加熱（予熱）を行うための予熱装置３が配設されている。
【００２６】
また、予熱装置３の加工の下流側には、予熱した被焼結体を焼結温度域（設定温度１１２０℃程度）に加熱して焼結し、焼結体に加工する焼結装置４が配設されている。また、焼結装置４の加工の下流側には、該焼結装置４で焼結した焼結体を水冷ジャケット等を用いて冷却するための冷却装置５が配設されている。そして、連続式焼結炉１は、これら脱ろう装置２、予熱装置３、焼結装置４及び冷却装置５を直列に連結して形成されている。
【００２７】
また、これら脱ろう装置２、予熱装置３、焼結装置４及び冷却装置５を加工の上流側（図１における左側）から下流側へ貫通し、被焼結体を載置して搬送するためのメッシュベルト６ａが配設されている。図１に示すように、メッシュベルト６ａは、その上流側の端部近傍及び下流側の端部近傍で夫々搬送ローラ６ｂに巻き回されるようにして無端状に形成されており、搬送モータ（不図示）によって矢印Ｃに示す搬送方向に駆動されるとともに、被焼結体を加工の上流側から下流側へと搬送するようになっている。そして、メッシュベルト６ａ、搬送ローラ６ｂ及び搬送モータを備えた搬送手段６が形成されている。
【００２８】
また、焼結装置４には、焼結を行うための炉芯管４ａが設けられており、該炉芯管４ａの内部には、例えばＮ２、Ｈ２、アンモニア分解ガス、変成ガス等からなる還元性ガスＲが充満している。また、この還元性ガスＲは、焼結装置４の下流側の端部近傍に設けられるガス供給口４ｂから炉芯管４ａの内部へ常時一定量が供給されている。このようにして焼結装置４の下流側から還元性ガスＲが供給されることにより、炉芯管４ａに予め充満されている古い還元性ガスＲは、供給された新しい還元性ガスＲによって加工の下流側から上流側へ向け送り出される。
【００２９】
このようにして焼結装置４から上流側へ送り出された還元性ガスＲは、予熱装置３を経由して脱ろう装置２へと流されていく。そして、脱ろう装置２の入り口近傍に設けられる排気筒２ａから連続式焼結炉１の装置外部へと排出されるようになっている。
【００３０】
また、図２に示すように、脱ろう装置２は本体部分が略直方体状に形成されており、その長手方向が前記メッシュベルト６ａの延在する搬送方向Ｃに設定されている。また脱ろう装置２の内部には空間が形成されており、この空間が脱ろう室２１と該脱ろう室２１の上方に配置される加熱室２２とに分けられている。これら脱ろう室２１と加熱室２２との間には、例えば金属板からなる遮蔽部材２３が配設されており、該遮蔽部材２３によってこれら脱ろう室２１と加熱室２２とが気密に区画されている。また、図３に示すように、遮蔽部材２３は、その断面が略山形状に形成されている。
【００３１】
また、脱ろう室２１の一端側（図２における左側）には、被焼結体を装置に送る入り口２４が開口して設けられており、この入り口２４にはメッシュベルト６ａが挿入されて搬送方向Ｃに延びている。また、入り口２４近傍のメッシュベルト６ａの上方には、前記排気筒２ａが設けられており、その筒部２ｂを上方に向け延ばしている。また筒部２ｂの上端には、筒部２ｂを開閉するためのダンパー２ｃが配設されている。
【００３２】
また脱ろう室２１の搬送方向Ｃの略中央部分には、メッシュベルト６ａから上方に若干の間隙を設けて温度プローブ２５が配置されている。この間隙は、搬送される被焼結体に干渉しない程度とされている。温度プローブ２５は、例えば熱電対からなり、図３に示すように水平方向に延在する略丸棒状に形成されているとともに、その先端部分が脱ろう室２１の幅方向（図３における左右方向）の略中央近傍に配置されている。また、温度プローブ２５は、制御部（不図示）に電気的に接続されている。
また、脱ろう室２１の他端側（図２における右側）には、脱ろう室２１に後述する排ガスＧ（酸化性ガス）を導入するために開口したガス煙道２６が形成されている。
【００３３】
また、加熱室２２は、その天井部分に複数のガスバーナー（温調用バーナー）２７を配設している。これらガスバーナー２７は、その炎口２７ａの配置される先端部分が加熱室２２内に向けられており、またガス接続口２７ｂの配置される基端部分が装置外部に向けられている。そして、ガス接続口２７ｂは、装置外部の例えばブタンやプロパン等の炭化水素系ガスを供給するためのガス供給源（不図示）に接続されている。また、炎口２７ａ近傍には、パイロットバーナー２７ｃからなる着火源が設けられている。
【００３４】
また、ガスバーナー２７とガス供給源との間には、不図示の電磁弁又は比例弁が配設されており、これら電磁弁又は比例弁が、前記制御部に電気的に接続されている。そして、ガスバーナー２７の燃焼状態を電磁弁を用いて点火・消火（ＯＮ−ＯＦＦ）したり、比例弁を用いて火炎を大小に変動（比例制御）したりするようになっている。
【００３５】
また、加熱室２２の一方側（図２における左側）には略円筒状のバーナー用排気筒２８が配設されている。バーナー用排気筒２８は、その軸線を水平方向に配置するようにして、装置の外部に開口している。そして、ガスバーナー２７の燃焼により発生する排ガスを、装置の外部に排出するようになっている。また、ガスバーナー２７の燃焼によって発生する熱エネルギーは、加熱室２２の下端部に配置される遮蔽部材２３を介してその下方の脱ろう室２１に伝達され、該脱ろう室２１の加熱に用いられるようになっている。また、このようにして、加熱室２２、ガスバーナー２７、ガス供給源及びバーナー用排気筒２８を備えた加熱手段２０が形成されている。
【００３６】
また、図３において２点鎖線で示す脱ろう室２１の幅方向の両端の側部２９ａ及びメッシュベルト６ａ下方の底部２９ｂは、脱ろう室２１を加熱するための電気ヒータを設置するスペースとされており、これら側部２９ａや底部２９ｂに複数の電気ヒータを設置するとともに、これら電気ヒータを前記制御部に電気的に接続して加熱制御することとしても構わない。ただし電気ヒータを設置する場合には、被焼結体から気化したバインダー成分付着による絶縁不良、異常発熱等のトラブルを防止するため、これら電気ヒータを保護管等で保護することが好ましい。
【００３７】
また、脱ろう装置２の他方側（図２における右側）には、予熱装置３が配設されている。予熱装置３は本体部分が略直方体状に形成されており、その長手方向が前記メッシュベルト６ａの延在する搬送方向Ｃに設定されている。また予熱装置３の内部には空間が形成されており、該空間は、予熱室３１と該予熱室３１の周囲に形成されるガス変成室３２とに分けられている。
【００３８】
予熱室３１は、前記長手方向の両端が開口された筒状のマッフル管３３で囲まれるようにして形成されており、また、該マッフル管３３をメッシュベルト６ａが貫通している。マッフル管３３は、その一方側の一端部３３ａが脱ろう装置２の脱ろう室２１に開口されており、また該一端部３３ａはガス煙道２６の下方部分に配置されている。また、マッフル管３３の他方側の他端部３３ｂは、焼結装置４の前記炉芯管４ａに気密に連通している。
【００３９】
また、図４に示すように、マッフル管３３はその断面形状が上下に扁平した略矩形状若しくは略蒲鉾状とされており、その天井部分は、幅方向（図４における左右方向）の略中央近傍を頂点として上方に膨らんだ滑らかな円弧状に形成されている。そしてマッフル管３３によって、予熱室３１とガス変成室３２とが区画されている。
【００４０】
ガス変成室３２の一方側の端部近傍には、該ガス変成室３２の天井部分から垂下するようにして煙道制限部材３２ａが設けられている。また、ガス変成室３２の幅方向の側面部分には、この煙道制限部材３２ａの幅方向の両端近傍から下方へ延びるようにして、別の煙道制限部材３２ｄが夫々設けられている。これら煙道制限部材３２ａ，３２ｄに囲まれる内方の空間は、脱ろう装置２のガス煙道２６に繋がっている。
【００４１】
また、ガス変成室３２の搬送方向Ｃの略中央部分には、マッフル管３３から上方に僅かに間隙を設けて、温度プローブ３４が配置されている。温度プローブ３４は、例えば熱電対からなり、図４に示すように水平方向に延在する略丸棒状に形成されているとともに、その先端部分がガス変成室３２の幅方向の略中央近傍に配置されている。また、温度プローブ３４は、制御部（不図示）に電気的に接続されている。
また、ガス変成室３２の他端側の端部は、壁部３２ｂによって閉塞されている。
【００４２】
また、ガス変成室３２の天井部分には、複数のガスバーナー（加熱バーナー）３５が配設されている。これらガスバーナー３５は、その炎口３５ａの配置される先端部分がガス変成室３２内に向けられており、またガス接続口３５ｂの配置される基端部分が装置外部に向けられている。そして、ガス接続口３５ｂは、装置外部の例えばブタンやプロパン等の炭化水素系ガスを供給するためのガス供給源（不図示）に接続されている。また、炎口３５ａ近傍には、パイロットバーナー３５ｃからなる着火源が設けられている。また、ガスバーナー３５と前記ガス供給源との間には、炭化水素系ガスを供給・遮断するための電磁弁（不図示）が配設されている。
【００４３】
また、ガス変成室３２には、ガスバーナー３５の燃焼で発生する排ガス（酸化性ガス）Ｇを他方側から一方側へ向け案内するためのブロワーファン等からなる送気手段（不図示）が設けられている。また、このようにして、ガス変成室３２、ガスバーナー３５、ガス供給源及び送気手段を備えるガス導入手段３０が形成されている。
【００４４】
また、これらガスバーナー３５は、炭化水素系ガスを燃焼させ、熱エネルギーを有する排ガスＧを発生する。排ガスＧは、水蒸気や二酸化炭素を含む酸化性ガスであり、被焼結体の脱ろうを促すために用いられる。またガスバーナー３５は、その燃焼状態が一定の状態に維持されるように予め設定されており、燃焼によって常時一定量の排ガスＧを発生するようになっている。発生した排ガスＧは、ガス変成室３２から脱ろう装置２のガス煙道２６を通り、還元性ガスＲと同様に搬送方向Ｃの下流側から上流側へ向け脱ろう室２１に供給されるようになっている。そして、脱ろう室２１において、還元性ガスＲと混合されて、脱ろう室２１に充満する雰囲気ガスを形成する。
【００４５】
また、図４において２点鎖線で示すガス変成室３２の幅方向の両端の側部３２ｃは、予熱室３１を加熱するための電気ヒータを設置するスペースであり、前記制御部に電気的に接続される複数の電気ヒータ（不図示）が設けられている。また、これら電気ヒータは各々保護管等で覆われている。
【００４６】
次に、本実施形態の連続式焼結炉１を用いた被焼結体の焼結について説明する。
まず図１において、脱ろう装置２の長手方向の一方側の外方に配置されるメッシュベルト６ａ上に、被焼結体を載置する。被焼結体は、メッシュベルト６ａの駆動に伴い、加工の上流側から下流側へと搬送方向Ｃに搬送されていく。
【００４７】
脱ろう装置２では、脱ろう室２１が前記脱ろう温度域に加熱維持されている。すなわち、脱ろう室２１の温度プローブ２５で検出された温度によってガスバーナー２７の燃焼が制御部により制御されている。また、脱ろう室２１に一定量供給されるガスバーナー３５の排ガスＧの熱エネルギーも、前記加熱維持に用いられている。また、脱ろう室２１の側部２９ａや底部２９ｂに電気ヒータを設置した場合には、これら電気ヒータも脱ろう室２１の加熱に用いられる。
そして、脱ろう装置２の脱ろう室２１の前記雰囲気ガス中において、被焼結体は搬送方向Ｃに搬送されながら加熱され、そのバインダー成分を気化させて除去し、脱ろうされるようになっている。
【００４８】
予熱装置３では、予熱室３１が前記予熱温度域に加熱維持されている。すなわち、ガスバーナー３５の燃焼の熱エネルギーと、電気ヒータの熱エネルギーとを用いて予熱室３１の加熱が行われているとともに、温度プローブ３４の検出した温度により電気ヒータのみが制御部によって制御されている。そして、予熱装置３の予熱室３１において、被焼結体は搬送方向Ｃに搬送されながらさらにそのバインダー成分を除去するとともに、より高温に加熱されて焼結の準備加熱が行われるようになっている。
【００４９】
焼結装置４では、炉芯管４ａが前記焼結温度域に加熱維持された状態となっている。そして、被焼結体が搬送方向Ｃに搬送されながら、炉芯管４ａで焼結され焼結体へと加工される。
さらに、焼結後の焼結体は冷却装置５において冷却された後、搬送方向Ｃに搬送されて冷却装置５の他方側の外方へと送出される。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態の連続式焼結炉１によれば、予熱装置３に配置されるガス導入手段３０がガスバーナー３５を備えており、脱ろう装置２の脱ろう室２１に、ガスバーナー３５の燃焼で生じる排ガスＧを常時一定量だけ供給するようになっている。また、脱ろう装置２の加熱室２２は、ガスバーナー２７の燃焼により発生する排ガスを脱ろう室２１に混在させないよう、遮蔽部材２３によって該脱ろう室２１と区画されている。
【００５１】
これによれば、脱ろう室２１を脱ろう温度域に温度調整するために、ガスバーナー２７の燃焼状態を変化させても、脱ろう室２１に充満する雰囲気ガスに対し何ら影響することがない。従って、ガスバーナー２７の燃焼状態が、ガスバーナー３５から脱ろう室２１へ送られる排ガスＧの供給量に影響を及ぼすようなことがない。
【００５２】
すなわち、ガスバーナー３５のみによって常時一定量の排ガスＧが脱ろう室２１に供給されて該脱ろう室２１の雰囲気ガスの組成を調整しているので、従来のように、ガスバーナー２７の燃焼状態の変動によって排ガスＧの供給量を変化させてしまい、脱ろう室２１に充満する雰囲気ガスの組成や流れの向きを変動させてしまうようなことがない。
【００５３】
従って、被焼結体の脱ろうが安定して行われるとともに、脱ろう装置２の後工程における焼結装置４の焼結で、被焼結体の表面層での脱炭や浸炭が抑制され、肌荒れが防止されて、外観のよい、品質の優れた焼結体を安定して製造することが可能となる。
【００５４】
また、このようにしてガス導入手段３０から一定量ずつ供給される排ガスＧは、搬送（加工）の下流側から上流側へ向けて送出されているので、焼結装置４から予熱装置３を経由し加工の上流側へと一定量ずつ送出される還元性ガスＲと脱ろう室２１において安定して混合されるとともに、該脱ろう室２１に充満する雰囲気ガスの組成や流れの向きを安定して形成しながら該雰囲気ガスを上流側へと案内するようになっている。
【００５５】
すなわち、排ガスＧによって、脱ろう室２１の雰囲気ガスの流れが一定方向に安定して形成されている。よって、従来のように、脱ろう室２１に充満する雰囲気ガスがその流れる向きを変動させてしまい、加工の上流側から下流側へ逆流して焼結装置４に流れ込んでいくようなことがなく、従って、焼結装置４の焼結に影響を及ぼす虞がない。
【００５６】
また、ガスバーナー３５の燃焼により発生する排ガスＧは、その発生する近傍において、まず予熱装置３の予熱室３１の加熱に用いられるようになっている。すなわち、排ガスＧは、ガスバーナー３５から発生して予熱装置３の予熱室３１の加熱に用いられた後、加工の上流側へと案内されて脱ろう装置２の脱ろう室２１に供給されて、該脱ろう室２１の加熱にも用いられている。従って、排ガスＧの有する熱エネルギーが無駄なく有効に利用されており、加熱のための燃料コストが低減されるとともに、経費削減の効果を奏功する。
【００５７】
また、脱ろう装置２のガス煙道２６は、予め煙道制限部材３２ａの垂下する寸法を種々に設定することによって、その開口を調整可能とされている。すなわち、前記開口を適宜調整することによって、ガス変成室３２から脱ろう室２１に送出する排ガスＧの流速を調節でき、脱ろう室２１に充満する雰囲気ガスの攪拌を促すことができるようになっている。従って、被焼結体の脱ろうをさらに精度よく行うことが可能である。
【００５８】
尚、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本実施形態では、排ガスＧを発生するガスバーナー３５を、予熱装置３に設けることとして説明したが、排ガスＧを搬送の下流側から上流側へ送出するようにして脱ろう室２１に供給可能であればよく、それ以外の構成であっても構わない。すなわち、例えばガスバーナー３５を脱ろう装置２に設けてもよく、或いは脱ろう装置２及び予熱装置３以外の装置外部に設けても構わない。
【００５９】
また、本実施形態では、焼結装置４の炉芯管４ａに常時一定量の還元性ガスＲが供給され、脱ろう装置２の脱ろう室２１に常時一定量の排ガスＧが供給されていることとして説明したが、脱ろう室２１の雰囲気ガスの組成バランスを安定して形成可能な構成であればよく、これに限られるものではない。すなわち、例えば還元性ガスＲの供給量を焼結に合わせ変動させるとともに、該変動に合わせ排ガスＧの供給量を変化させるようにして装置を構成しても構わない。
【００６０】
また、本実施形態では、予熱室３１とガス変成室３２とをマッフル管３３により区画することとして説明したが、これに限られるものではない。すなわち、マッフル管３３の代わりに、例えば板状部材を用いてこれら予熱室３１とガス変成室３２とを区画してもよく、或いはそれ以外の部材を用いて区画しても構わない。
【００６１】
また、本実施形態では、加熱手段２０のガスバーナー２７の燃焼状態を制御して、遮蔽部材２３を介して脱ろう室２１の温度調整を行うこととして説明したが、脱ろう室２１に充満する雰囲気ガスに影響を及ぼさないように、排ガスを伴わない加熱手段２０であればよく、これに限られるものではない。すなわち、遮蔽部材２３を設置せずとも、例えばガスバーナー２７の代わりに電気ヒータを用いることとして装置を構成しても構わない。ただしこの場合、バインダー成分付着による絶縁不良、異常発熱等のトラブルを防止するため、前記電気ヒータを保護管等で保護することが好ましい。
【００６２】
また、本実施形態では、予熱装置３のガス変成室３２には、排ガスＧを他方側から一方側へ向け案内するための送気手段が設けられることとして説明したが、排ガスＧが自然対流により安定して脱ろう室２１に供給されればよく、前記送気手段を用いない構成としても構わない。
また、本実施形態では、被焼結体は金属粉末からなる圧粉体として説明したが、これに限らず、バインダー成分を介して成形された金属材料からなるそれ以外の被焼結体であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態に係る連続式焼結炉の概略構成を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る連続式焼結炉の脱ろう装置及び予熱装置の概略構成を示す正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面を示す側断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 連続式焼結炉
２ 脱ろう装置
３ 予熱装置
４ 焼結装置
６ 搬送手段
２０ 加熱手段
２１ 脱ろう室
２２ 加熱室
２３ 遮蔽部材
２７ ガスバーナー（温調用バーナー）
３０ ガス導入手段
３１ 予熱室
３５ ガスバーナー（加熱バーナー）
Ｃ 搬送方向
Ｇ 排ガス（酸化性ガス）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被焼結体を加熱しバインダー成分を除去する脱ろう室と、前記被焼結体を搬送する搬送手段と、を備える脱ろう装置であって、
前記脱ろう室を加熱し温度調整するための加熱手段と、
前記加熱手段とは別に、前記脱ろう室に酸化性ガスを供給するためのガス導入手段と、を備えることを特徴とする脱ろう装置。
【請求項２】
請求項１に記載の脱ろう装置であって、
前記ガス導入手段は、前記被焼結体の搬送の下流側から上流側へ向け前記酸化性ガスを供給することを特徴とする脱ろう装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の脱ろう装置であって、
前記ガス導入手段は、燃焼で発生する前記酸化性ガスを前記脱ろう室に供給する加熱バーナーを備えることを特徴とする脱ろう装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の脱ろう装置であって、
前記加熱手段は、前記脱ろう室に隣接して形成されるとともに伝熱可能な遮蔽部材と、
前記遮蔽部材を挟んで前記脱ろう室の反対側に形成される加熱室と、
前記加熱室に配置される温調用バーナーと、を備えることを特徴とする脱ろう装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の脱ろう装置と、脱ろう後の被焼結体を焼結するための焼結装置とを備え、前記被焼結体を前記搬送手段により搬送するよう構成されることを特徴とする連続式焼結炉。
【請求項６】
請求項５に記載の連続式焼結炉であって、
前記脱ろう装置と前記焼結装置との間に、該脱ろう装置で脱ろうされた被焼結体をさらに加熱する予熱装置が配設されていることを特徴とする連続式焼結炉。
【請求項７】
請求項６に記載の連続式焼結炉であって、
前記予熱装置は、前記ガス導入手段の熱源を用いて加熱されるとともに前記被焼結体を加熱する予熱室を備えることを特徴とする連続式焼結炉。
【請求項１】
被焼結体を加熱しバインダー成分を除去する脱ろう室と、前記被焼結体を搬送する搬送手段と、を備える脱ろう装置であって、
前記脱ろう室を加熱し温度調整するための加熱手段と、
前記加熱手段とは別に、前記脱ろう室に酸化性ガスを供給するためのガス導入手段と、を備えることを特徴とする脱ろう装置。
【請求項２】
請求項１に記載の脱ろう装置であって、
前記ガス導入手段は、前記被焼結体の搬送の下流側から上流側へ向け前記酸化性ガスを供給することを特徴とする脱ろう装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の脱ろう装置であって、
前記ガス導入手段は、燃焼で発生する前記酸化性ガスを前記脱ろう室に供給する加熱バーナーを備えることを特徴とする脱ろう装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の脱ろう装置であって、
前記加熱手段は、前記脱ろう室に隣接して形成されるとともに伝熱可能な遮蔽部材と、
前記遮蔽部材を挟んで前記脱ろう室の反対側に形成される加熱室と、
前記加熱室に配置される温調用バーナーと、を備えることを特徴とする脱ろう装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の脱ろう装置と、脱ろう後の被焼結体を焼結するための焼結装置とを備え、前記被焼結体を前記搬送手段により搬送するよう構成されることを特徴とする連続式焼結炉。
【請求項６】
請求項５に記載の連続式焼結炉であって、
前記脱ろう装置と前記焼結装置との間に、該脱ろう装置で脱ろうされた被焼結体をさらに加熱する予熱装置が配設されていることを特徴とする連続式焼結炉。
【請求項７】
請求項６に記載の連続式焼結炉であって、
前記予熱装置は、前記ガス導入手段の熱源を用いて加熱されるとともに前記被焼結体を加熱する予熱室を備えることを特徴とする連続式焼結炉。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２１５６２７（Ｐ２００９−２１５６２７Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６２５９３（Ｐ２００８−６２５９３）
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（３９０００４８７９）三菱マテリアルテクノ株式会社 (201)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（３９０００４８７９）三菱マテリアルテクノ株式会社 (201)
【Ｆターム（参考）】
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