专利名称：垂直烧成炉及使用该垂直烧成炉的烧成方法
技术领域：
本发明涉及垂直烧成炉，更具体地讲，涉及用于在约IOOO 。c对使用于陶瓷电容器、电阻器、铁素体等的各种陶瓷粉末等进行预烧成等而使用的垂直烧成炉。
背景技术：
作为各种陶瓷的烧成技术，公知有隧道型烧成炉。隧道型烧成炉是这样的结构在水平形成的隧道型炉的内侧铺设导轨， 利用上述导轨使以耐火材料形成的装有被烧成材料的烧成容器 从上述隧道型炉内通过，从而加热被烧成材津牛(例如，参照专 利文献1~4)。隧道型炉通过电加热器进^f亍加热。作为其他各种陶瓷的烧成技术，提出有一种烧成炉，其具 有烧成室，该烧成室具有炉底、台板及安置部件，其特征在于， 上述炉底被配置成将上述烧成室划分成上下两部分而形成了上 室及下室，在上述炉底的面内具有将上述上室及下室相连通的 连通孔；上述台板在其面内具有通孔，将上述台板配置于上述 炉底上，并使上述通孔与上述连通孔相重合；上述安置部件具 有搭载有陶瓷电子零件的搭载部以及在上述搭载部上开口的通 路，将上述安置部件配置于上述台板上，并使上述通路与上述 台板的上述通孔相连；被导入到上述下室内的气体流经上述连 通孔、通孔及通路而被导入到上述安置部件的上述搭载部中(例 如，参照专利文献5)。作为其他的烧成技术，提出有 一种球状二氧化硅粒子的制 造方法，其特征在于，在垂直炉内，使结晶质硅酸质原料从高 频热感应热等离子体中通过而使结晶质硅酸质原料熔化，由此
生成粒径为0.03mm 2.0mm范围内的球状二氧化石圭粒子(例 如，参照专利文献6)。专利文献l 专利文献2 专利文献3 专利文献4 专利文献5 专利文献6曰本特开平4-103990号公才艮 曰本4争开平6—94374号/>才艮 曰本实公平7-20558号公报 曰本净争开平8—42975号7^才艮 曰本净争"i午第2996710号^^才艮 曰本净争i午第3350139号7^才艮 上述专利文献1 4所公开的隧道型烧成炉由于要将被烧成 材料装入到烧成容器中，因此被烧成材料受污染的可能性高。 该烧成容器必须被加热到烧成温度，消耗电力也大。此外，由 于这些烧成炉是用器物保持被烧成材料的，因此，实质上难以 用电对被烧成材料整体进行均匀的加热，并且存在热效率低的 问题。再者，这些烧成炉存在烧成需要以小时为单位的较长时 间的问题。此外，这些烧成炉存在设置面积非常大的问题。在专利文献5所述的烧成炉中，是以电为热源进行加热的， 为了使氛围气体能在被烧成材料之间移动而形成有气体通路、 气体连通孔，对热效率、均匀加热方面作出了某种程度的改进。 但是，与上述烧成炉一样，需要加热装有被烧成物的烧成容器， 存在烧成时间长到以小时为单位的问题。在专利文献6所述的球状二氧化硅粒子的制造方法中，不 存在用于装入被烧成材料的烧成容器，硅酸质在热等离子焰中 通过期间 一边降落其棱部 一边熔化，脱离等离子焰的温度区域 范围后一边冷却一边降落，由此形状成为球状。用于形成等离 子焰的高频感应热等离子体装置因结构复杂而需要非常多的费 用，其管理也很繁瑣
发明内容
本发明是鉴于以往烧成炉的上述问题点而作成的，其目的 在于，提供一种不需要将被烧成材料装入到烧成容器等中，从 而使被烧成材料受污染的可能性极低的烧成炉。本发明的目的还在于，提供一种装置结构简单、消耗电力 少、可进行均匀烧成的烧成炉。本发明的目的还在于，提供一种烧成时间短、且易于管理 烧成温度、烧成时间的烧成炉。本发明的目的还在于，提供一种能利用由炉内高温化产生 的烟囱效果而有效防止被烧成材料在炉内滞留或上升的烧成 炉。第l发明为一种垂直烧成炉，其特征在于，具有垂直设 置的管；配置于该管周围的加热源；配置于上述管上方、用于 使被烧成材料降落到上述管内的被烧成材料投入装置；用于从 上述管的上端部投入氛围气体的氛围气体投入装置；用于从上 述管的下端部引出包含氛围气体的废气、将该废气冷却后进行 排气的排气装置。第l发明的实施方式如下。其特征之一在于，上述氛围气体为空气、氧、氮、氩、二 氧化碳、氢、由素气体中的任一种，或为这些气体的混合气。 通过使用这样的氛围气体，可提供烧成物所需要的气体氛围， 且能使烧成物以稳定的流速降落。其特征之二在于，上述管是通过将多个单体管相连接而构 成的。采用这样的结构，可获得能以低廉成本迅速制造高度不 同、即垂直烧成炉长度不同的垂直烧成炉的好处。其特征之三在于，上述电加热器是将多个单体电加热器相 连接而构成的。采用这样的结构，可获得能以低廉成本迅速制
造高度不同、即垂直烧成炉长度不同的垂直烧成炉的好处。第2发明为一种烧成方法，其特征在于，使用一种垂直烧 成炉，该垂直烧成炉具有垂直设置的管、配置于该管周围的加 热源、配置于上述管上方、用于使被烧成材料降落到上述管内 的被烧成材料投入装置、用于从上述管的上端部投入氛围气体 的氛围气体投入装置、用于从上述管下端部引出包括氛围气体 的废气、将该废气冷却后进行排气的排气装置；使用空气作为 氛围气体；在950 105(TC的温度下烧成钛酸钡。在低于950。C的情况下，在实用的垂直烧成炉高度上，存 在因加热不足而不能进行充分烧成的问题。在高于105CTC的情 况下，存在会降低烧成炉的耐久性、且容易因加热导致被烧成 材料过烧的问题。采用本发明的垂直烧成炉及烧成方法，由于不需要将被烧 成材料装入到烧成容器等中，因此可获得使被烧成材料受污染 的可能性极低的效果。采用本发明的垂直烧成炉及烧成方法，还可获得烧成时间 短、且易于管理烧成温度、烧成时间的效果。采用本发明的垂直烧成炉，还可获得能构成装置结构简单， 消耗电力少，可进行均匀烧成的烧成炉的效果。采用本发明的垂直烧成炉及烧成方法，还可利用由炉内高 温化产生的烟自效果而获得有效防止被烧成材料在炉内滞留或 上升的效果。
图2是本发明实施方式的管的立体图。 图3是本发明实施方式的电加热器的分解立体图。附图标记的说明10垂直烧成炉12力口热炉部14被烧成材料投入装置16被烧成材料回收装置18材料投入口20降落量调整岡22氛围气体投入导管30回》|丈阀32回收罐34废气冷却器35排气阀40排气装置50管52连接管54电加热器56力口热体具体实施方式
基于
本发明实施方式的垂直烧成炉。如图l所示，本发明方式的垂直烧成炉10具有垂直设置的 加热炉部12。在加热炉部12的上方配置有被烧成材料投入装置 14，在加热炉部12的下方配置有被烧成材料回收装置16。被烧成材料投入装置14具有材料投入口 18及降落量调整 阀20。被烧成材料投入装置14被构成为与氛围气体投入导管22 相连通，以使氛围气体通过被烧成材料投入装置14被导入到加 热炉部12中。氛围气体为空气、氧、氮、氩等。
被烧成材料回收装置16在下方通过回收阀3 0与回收罐3 2 相连接。被烧成材料回收装置16在侧方通过废气冷却器34及排 气阀35与排气装置40相连接。废气冷却器34利用冷却水间接地 对从加热炉部12中排出的包含氛围气体的废气进行水冷，以保 护排气装置40，避免高热。如图2所示，通过垂直叠置多个陶瓷制的管50，再用连接 管52固定多个管50之间的接缝而构成加热炉部12。为了确保均 匀加热被烧成材料的时间，优选是炉高、即连接起来的管的合 计高度为炉内径的20倍以上。本实施方式的管50的内径为52mm、外径为60mm、长度 为1000mm。因此，加热炉部12的高度由被连接起来的管50的 数量决定。管50为消耗品。如图3所示，在管50周围配置有由 绝热性材料形成、用于支承多个电加热器54的加热体56。动作用上述实施方式的单管式(单一加热炉部)的垂直烧成炉 IO烧成了粒径为0.1 0.2mm左右的钛酸钡。烧成温度为1000 °C。消耗电力为5千瓦，加热炉部12的高度为3m，加热炉部12 的内径为60mm,加热炉内容积为0.009m3。氛围气体为空气， 氛围气体在加热炉部12中的流速被调节成由上至下为2.3cm/ 秒。设置本装置约需要5m2。烧成速度为lg/sec，钛酸钡在加热炉部12内通过需要的时 间为0.8秒。比较例在专利文献1 4等所公开的隧道型预烧成炉中，通常，消 耗电力为50千瓦，加热炉部高300mm、宽400mm、长12m， 加热炉内容积为1.5ms左右。设置该装置需要约80m2。设备费 用约为上述本发明实施方式的5倍。
烧成速度为2.8g/sec,钛酸钡在加热炉部12内通过需要的 时间为12小时。产业上的可利用性本发明的垂直烧成炉可有效使用于陶瓷电容器原料粉末的 煅烧、铁素体原料粉末的煅烧、二次电池原料粉末的合成等。另外，在本发明中使用的垂直烧成炉在进行预烧成时，可 以不需要根据被烧成材料的粒子大小、重量来使氛围气体流动。 此外，也可以通过改变氛围气体的流速、使氛围气体由下至上 流动，来调整被烧成材料在炉内滞留的时间，/人而进行希望的 预烧成。另一方面，在进行相同的预烧成加热时，从易于管理温度、 进行均匀的预烧成方面考虑，与使用 一 根管的垂直烧成炉相比，优选是，将总截面积相同的多个小径管困扎而成的垂直烧成炉。
权利要求
1.一种垂直烧成炉，其特征在于，具有垂直设置的管；配置于该管周围的加热源；配置于上述管上方、用于使被烧成材料降落到上述管内的被烧成材料投入装置；用于从上述管的上端部投入氛围气体的氛围气体投入装置；用于从上述管的下端部引出包含氛围气体的废气、将该废气冷却后进行排气的排气装置。
2. 根据权利要求l所述的垂直烧成炉，其特征在于，上述 加热源为电加热器、燃气加热器中的任一种。
3. 根据权利要求l所述的垂直烧成炉，其特征在于，上述 氛围气体为空气、氧、氮、氩、二氧化碳、氢、卣素气体中的 任一种，或为这些气体的混合气。
4. 根据权利要求l所述的垂直烧成炉，其特征在于，上述 管是将多个单体管相连接而构成的。
5. 根据权利要求l所述的垂直烧成炉，其特征在于，上述 加热源是将多个电加热器单元或燃气加热器单元相连接而构成 的。
6. —种烧成方法，其特征在于，使用权利要求l所述的垂 直烧成炉，使用空气作为氛围气体，在950 1050。C的温度下预 烧成钛酸钡。
7. 根据权利要求6所述的烧成方法，其特征在于，通过调 整上述氛围气体的流量来调整烧成时间。
全文摘要
本发明提供一种垂直烧成炉，其不需要将被烧成材料装入到烧成容器等中，从而使被烧成材料受污染的可能性极低。并且，该垂直烧成炉装置结构简单、消耗电力少、可进行均匀烧成。其特征在于，具有垂直设置的管；配置于该管周围的加热源；配置于上述管上方、用于使被烧成材料降落到上述管内的被烧成材料投入装置；用于从上述管的上端部投入氛围气体的氛围气体投入装置；用于从上述管的下端部引出包含氛围气体的废气、将该废气冷却后进行排气的排气装置。
文档编号F27B1/00GK101163937SQ200680013820
公开日2008年4月16日 申请日期2006年6月16日 优先权日2005年6月16日
发明者中立敦仁, 植田博 申请人:东海高热工业株式会社