JP5935977B2

JP5935977B2 - 連続式焼成炉による焼成方法および連続式焼成炉

Info

Publication number: JP5935977B2
Application number: JP2012013844A
Authority: JP
Inventors: 勝好小谷津; 和也麻生; 佳昭山本
Original assignee: Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd
Priority date: 2012-01-26
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2032-01-26
Also published as: JP2013152059A

Description

本発明は、セラミック材からなる電子部品、炭素系材からなる二次電池負極材などの連続式焼成炉による焼成方法、詳しくは、プッシャー炉体部とローラハース炉体部を備えた炉を使用し、加熱した被焼成品から発生したガスを脱ガス処理した後、被焼成品を加熱、焼成する連続式焼成炉による焼成方法、および連続式焼成炉に関する。

セラミック材からなる電子部品や、炭素系材からなる二次電池負極材など（以下、被焼成品）を連続して焼成する炉として、プッシャー炉およびローラハース炉が用いられている。プッシャー炉は、台板に載せた被焼成品を加熱するための発熱体を配設した炉本体内に、台板に載せた被焼成品を入口部からプッシャーにより炉本体内へ搬送し、出口部から取り出すよう構成されており、ローラハース炉は、同じく被焼成品を加熱するための発熱体を配設した炉本体内に、被焼成品をローラにより搬送して加熱する方式である。

焼成される被焼成品には、被焼成品の成形時に必要なバインダーを含まれており、被焼成品の加熱、焼成時に蒸発して炉内に排出されるから、蒸発したバインダーを除去するための脱ガス処理が必要となるが、従来のプッシャー炉やローラハース炉を用いて、脱ガス、焼成を一貫して行うためには、炉長、排気方法、温度制御などの点で問題があり、これまで一つの炉内で脱ガス処理と焼成を一貫して行うことはできなかった。

炉の前半をプッシャー方式、後半をローラハース方式とした焼成炉も提案されているが、いずれも炉の後半にローラハース方式の冷却帯を配置し、搬送ローラの回転速度を調整して冷却速度を制御するためのものであり、脱ガス、焼成を一貫して行うことを意図したものではない。

特許第４２６４９２８号公報特開平８−４２９７５号公報特開２０１１−１２８２３号公報

本発明は、被焼成品をプッシャーにより搬送して加熱するプッシャー炉体部と、被焼成品をローラにより搬送して加熱するローラハース炉体部を組み合わせた連続式焼成炉により、被焼成品の焼成における脱ガスと焼成を一貫して行うことを可能とする連続式焼成炉による焼成方法および連続式焼成炉を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための請求項１による連続式焼成炉による焼成方法は、被焼成品をプッシャーにより搬送して加熱するプッシャー炉体部と、被焼成品をローラにより搬送して加熱するローラハース炉体部を備えた連続式焼成炉により被焼成品を焼成する方法であって、プッシャー炉体部においては、被焼成品を載せたトレーをそれぞれ独立した鉢状のカプセルで覆い、各カプセルを台板に載置し、台板がプッシャーによりプッシャー炉体部の床面を滑動して被焼成品を搬送し、被焼成品はカプセル内で加熱され、加熱された被焼成品から発生したガスは炉体部外に排出されて脱ガス処理され、続いて、カプセルを載置した台板を取り除き、プッシャー炉体部で脱ガス処理された被焼成品を載せたトレーとトレーを覆うカプセルのみがローラハース炉体部に送られ、ローラハース炉体部において搬送ローラにより搬送して、被焼成品をカプセル内で加熱、焼成することを特徴とする。

請求項２による連続式焼成炉は、被焼成品をプッシャーにより搬送するプッシャー炉体部と、被焼成品をローラにより搬送するローラハース炉体部を備えた連続式焼成炉であって、プッシャー炉体部においては、被焼成品を載せたトレーがそれぞれ鉢状のカプセルで覆われ、各カプセルが台板に載置されて、台板がプッシャーによりプッシャー炉体部の床面を滑動できるよう構成されており、プッシャー炉体部内の各カプセルの位置には、その位置にあるカプセル内の雰囲気を調整するためのガスを導入するガス導入管とガスを排出するガス排出管がそれぞれ配置され、各カプセルの位置の床面にはそれぞれ貫通穴が設けられ、該貫通穴に前記ガス導入管とガス排出管が接続され、各カプセルが位置する台板にも貫通穴が設けられてなり、台板の貫通穴と床面の貫通穴とが一致したとき、貫通穴を介してガス導入管からカプセル内に雰囲気ガスが導入されてカプセル内が設定された雰囲気に調整されるとともに、加熱された被焼成品から発生したガスをガス排出管から炉体外に排出して脱ガス処理されるよう構成され、プッシャー炉体部とローラハース炉体部との間には台板を取り除くための装置が配設され、脱ガス処理された被焼成品を載せたトレーとトレーを覆うカプセルがローラハース炉体部に送られ、搬送ローラにより搬送されて、被焼成品が加熱、焼成されるよう構成されたことを特徴とする。

請求項３による連続式焼成炉は、請求項２において、前記プッシャー炉体部と前記ローラハース炉体部とが、プッシャー炉体部の出口部とローラハース炉体部の入口部とを近接させて並設されてなることを特徴とする。

本発明によれば、前段に配置したプッシャー炉体部において脱ガス処理を行い、後段に配置したローラハース炉体部において焼成を行うことにより、一つの連続式焼成炉内において脱ガス、焼成を一貫して行うことが可能となる。プッシャー炉体部とローラハース炉体部とを連続して配置するから、脱ガスと焼成を個々の装置で行っていた従来方式に比べ、脱ガス後の降温に要する時間、焼成時に、室温から脱ガス温度への昇温に要する電力が不要となる。さらに、プッシャー炉体部における脱ガス処理後、カプセルを載置した台板を取り除き、プッシャー炉体部で脱ガス処理された被焼成品を載せたトレーとトレーを覆うカプセルのみをローラハース炉体部に送って、加熱、焼成するようにしたので、ローラハース炉体部での加熱における台板分の熱容量が減少して、熱容量が小さくなり、ローラハース炉体部での加熱に要する使用電力が削減される。

プッシャー炉体部は、被焼成品を載せたトレーが台板に載置され、台板がプッシャーによりプッシャー炉体部の床面を滑動できるよう構成されているが、本発明においては、被焼成品を載せたトレーがそれぞれ鉢状のカプセルで覆われ、プッシャー炉体部内の各カプセルの位置には、その位置にあるカプセル内の雰囲気を調整するためのガスを導入するガス導入管とガスを排出するガス排出管がそれぞれ配置され、カプセル内に雰囲気ガスが導入されてカプセル内が設定された雰囲気に調整されるとともに、加熱された処理品から発生したガスをガス排出管から炉体外に排出して脱ガス処理されるよう構成されているから、必要に応じて、各カプセル内の雰囲気を調整して、蒸発したバインダーなどを含むガスを炉材を損傷することなく効果的に炉外に排出して脱ガス処理することができる。

ローラハース炉体部においては、プッシャー炉体部で脱ガス処理された被焼成品を載せたトレーとトレーを覆うカプセルのみがローラハース炉体部に送られ、搬送ローラにより搬送されて、被焼成品がカプセル内で加熱、焼成され、搬送ローラの回転速度の調整により加熱速度を調整し、効率的に焼成を行うことができる。

本発明の連続式焼成炉の構成を示す概略平面断面図である。同じく概略縦断面図である。プッシャー炉体部内における被焼成品を載せたトレー、トレーを覆う鉢状のカプセルおよび台板を示す図である。ローラハース炉体部における搬送ローラ上の被焼成品を載せたトレーおよびカプセルを示す図である。

以下、本発明の連続式焼成炉および連続式焼成炉による焼成方法の具体的な実施形態を図面により説明する。

本発明による連続式焼成炉１は、図１〜２に示すように、被焼成品４をプッシャー（図示せず）により搬送するプッシャー炉体部２と、被焼成品４をローラ８により搬送するローラハース炉体部３から構成される。

プッシャー炉体部２には、被焼成品４を加熱するための炭化珪素質発熱体などの発熱体（図示せず）が配設され、図３に示すように、被焼成品４を載せたトレー７がそれぞれ鉢状のカプセル５で覆われ、各カプセル５が台板６に載置されて、台板６がプッシャーによりプッシャー炉体部２の床面９を滑動できるよう構成されている。鉢状のカプセル５は、台板６に碗をふせたように載置されている。

台板６、カプセル５の材質は、好ましくは見掛け気孔率２０％以下のムライト、アルミナ、炭化珪素などのセラミック材料や黒鉛が好ましく、この材質選択により、カプセル５内のガス雰囲気を設定された雰囲気に維持することができる。カプセル５は、その重力で台板６に密着し、そのために、台板６とカプセル５との接触面を研磨し、隙間が生じないようにすることが望ましい。台板６が滑って移動するプッシャー炉体部の床面９と台板６との接触面を研磨してもよい。

台板６に載置された被焼成品４は、プッシャー炉体部の入口部（炉体部の左端部）からプッシャーにより炉体部の右方向（矢印Ａ方向）へ搬送され、出口部（炉体部の右端側面部）からローラハース炉体部３の入口部（炉体部の左端側面部）から矢印Ｂのように炉体部内へ移行するようになっている。

プッシャー炉体部２内の各カプセルの位置には、その位置にあるカプセル５内の雰囲気を調整するためのガスを導入するガス導入管１０とガスを排出するガス排出管１１がそれぞれ独立して配置される。各カプセルの位置の床面９にはそれぞれ貫通穴１２、１３が設けられ、該貫通穴１２、１３に前記ガス導入管１０とガス排出管１１が接続され、各カプセルが位置する台板６にも貫通穴が設けられており、台板６がプッシャーにより移動し、台板６の貫通穴１４、１５と床面の貫通穴１２、１３とが一致したとき、貫通穴を介してガス導入管１０からカプセル５内に雰囲気ガスが導入されてカプセル５内が設定された雰囲気に調整されるとともに、加熱された被焼成品４から発生したガスは台板６の貫通穴１５、床面９の貫通穴１３を通して、ガス排出管１１に流入し、炉体外に排出され脱ガス処理されるようになっている。

そのために、台板６の貫通穴１４、１５と床面９の貫通穴１２、１３とが一致したとき、台板をしばらくその位置で待機させ、その後再び台板６の貫通穴と床面９の貫通穴とが次に一致する位置までプッシャーにより台板６を移動させるという間歇的な移動を行うようにすることができる。

プッシャー炉体部２とローラハース炉体部３との間には台板６を取り除くための装置が配設され、被焼成品がプッシャー炉体部２の出口部からローラハース炉体部３へ移行する時点で、台板６が取り除かれ、被焼成品４、被焼成品４を載せたトレー７、トレー７を覆うカプセル５のみがローラハース炉体部３へ移行し、耐火材からなる搬送ローラ８により搬送されるようになっている（図１〜２、図４）。台板６、トレー７、カプセル５および被焼成品４の合計重量のうち、台板６の重量が占める割合は大きく、台板６が取り除くことによって、重量が半分以下に軽減されるから、駆動負荷が減ると共に、熱容量も大きく減少して、被焼成品をローラハース炉体部３内において加熱するために要する使用電力が削減される。取り除かれた台板６は、矢印Ｄのようにプッシャー炉体部２へ戻される。

ローラハース炉体部３には、プッシャー炉体部２と同様に、被焼成品を加熱するための炭化珪素質発熱体などの発熱体（図示せず）が配設され、また、炉内雰囲気ガスの投入口、炉内雰囲気ガスの排出口（何れも図示せず）が設けられ、炉体内の雰囲気を所定の雰囲気に調整できるようになっており、脱ガス処理された被焼成品４は、ローラハース炉体部３内を矢印Ｃのように移行して、所定の雰囲気で加熱、焼成され、出口部（炉体部の右端部）から取り出される。

本発明による連続式焼成炉は、図１〜２に示すように、プッシャー炉体部２とローラハース炉体部３とが、プッシャー炉体部２の出口部（図１においては、炉体部の右端下側部）とローラハース炉体部３の入口部（図１においては、炉体部の左端上側部）とを近接させて並設されるよう配置するのが好ましく、この構成により、炉の設置長さを短縮して処理品の脱ガス、焼成を能率的に行うことができる。

また、プッシャー炉体部２内において、台板６を連続的に搬送しても、カプセル内への雰囲気ガスの導入、処理品から発生したガスの排出を可能とするために、台板６の貫通穴１４、１５を台板６の搬送方向（矢印Ａの方向）に延びる縦長形状とすることもできる。この構成により、台板６の貫通穴１４、１５と床面９の貫通穴１２、１３とが一致する時間が長くなり、台板６の搬送中、カプセル内へのガス導入、カプセル内からのガス排気の時間をより長くすることができる。

１連続式焼成炉
２プッシャー炉体部
３ローラハース炉体部
４被焼成品
５カプセル
６台板
７トレー
８搬送ローラ
９プッシャー炉体部の床面
１０ガス導入管
１１ガス排出管
１２床面の貫通穴
１３床面の貫通穴
１４台板の貫通穴
１５台板の貫通穴

Claims

被焼成品をプッシャーにより搬送するプッシャー炉体部と、被焼成品をローラにより搬送するローラハース炉体部を備えた連続式焼成炉であって、プッシャー炉体部においては、被焼成品を載せたトレーがそれぞれ鉢状のカプセルで覆われ、各カプセルが台板に載置されて、台板がプッシャーによりプッシャー炉体部の床面を滑動できるよう構成されており、プッシャー炉体部内の各カプセルの位置には、その位置にあるカプセル内の雰囲気を調整するためのガスを導入するガス導入管とガスを排出するガス排出管がそれぞれ配置され、各カプセルの位置の床面にはそれぞれ貫通穴が設けられ、該貫通穴に前記ガス導入管とガス排出管が接続され、各カプセルが位置する台板にも貫通穴が設けられてなり、台板の貫通穴と床面の貫通穴とが一致したとき、貫通穴を介してガス導入管からカプセル内に雰囲気ガスが導入されてカプセル内が設定された雰囲気に調整されるとともに、加熱された被焼成品から発生したガスをガス排出管から炉体外に排出して脱ガス処理されるよう構成され、プッシャー炉体部とローラハース炉体部との間には台板を取り除くための装置が配設され、脱ガス処理された被焼成品を載せたトレーとトレーを覆うカプセルがローラハース炉体部に送られ、搬送ローラにより搬送されて、被焼成品が加熱、焼成されるよう構成されたことを特徴とする連続式焼成炉。
前記プッシャー炉体部と前記ローラハース炉体部とが、プッシャー炉体部の出口部とローラハース炉体部の入口部とを直接接続させて並設されてなることを特徴とする請求項１記載の連続式焼成炉。
請求項１又は２に記載された連続式焼成炉により被焼成品を焼成する方法であって、プッシャー炉体部においては、被焼成品を載せたトレーをそれぞれ独立した鉢状のカプセルで覆い、各カプセルを台板に載置し、台板がプッシャーによりプッシャー炉体部の床面を滑動して被焼成品を搬送し、被焼成品はカプセル内で加熱され、加熱された被焼成品から発生したガスは炉体部外に排出されて脱ガス処理され、続いて、カプセルを載置した台板を取り除き、プッシャー炉体部で脱ガス処理された被焼成品を載せたトレーとトレーを覆うカプセルのみがローラハース炉体部に送られ、ローラハース炉体部において搬送ローラにより搬送して、被焼成品をカプセル内で加熱、焼成することを特徴とする連続式焼成炉による焼成方法。