特許 6121305 焼成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6121305

(24)【登録日】2017年4月7日

(45)【発行日】2017年4月26日

(54)【発明の名称】焼成装置

(51)【国際特許分類】

   F27B 5/10 20060101AFI20170417BHJP

   F27B 5/16 20060101ALI20170417BHJP

【ＦＩ】

   F27B5/10

   F27B5/16

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-211828(P2013-211828)

(22)【出願日】2013年10月9日

(65)【公開番号】特開2015-75280(P2015-75280A)

(43)【公開日】2015年4月20日

【審査請求日】2015年11月10日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２４年度〜平成２５年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「固体酸化物型燃料電池を用いた事業用発電システム要素技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(72)【発明者】

【氏名】後藤 征司

(72)【発明者】

【氏名】川水 努

(72)【発明者】

【氏名】城島 孝洋

(72)【発明者】

【氏名】樋渡 研一

(72)【発明者】

【氏名】吉田 慎

【審査官】 田口 裕健

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１７４３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０１４５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３５７５２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２７Ｂ ５／００− ５／１８

Ｆ２７Ｂ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被焼成物が配置される焼成空間を形成するマッフル炉と、
前記マッフル炉が配置される炉内空間に高温ガスを供給するバーナとを備え、
前記マッフル炉は、
下側炉壁と、
前記下側炉壁の鉛直上側に配置される上側炉壁とを有し、
前記炉内空間は、
前記下側炉壁に接する下側炉内空間と、
前記上側炉壁に接する上側炉内空間とを含み、
前記焼成空間は、
前記上側炉壁に接する上側焼成空間と、
前記下側炉壁に接する下側焼成空間とを含み、
前記高温ガスは、前記下側炉内空間を流れた後に前記上側炉内空間を流れ、前記上側炉内空間を流れた後に前記上側焼成空間を流れ、前記上側焼成空間を流れた後に前記下側焼成空間を流れ、
前記マッフル炉は、前記下側炉壁を介して前記炉内空間から前記焼成空間に伝熱される熱量が、前記上側炉壁を介して前記炉内空間から前記焼成空間に伝熱される熱量より大きくなるように、形成される焼成装置。

【請求項2】

前記下側炉壁の単位面積当たりの熱容量は、前記上側炉壁の単位面積当たりの熱容量より小さい請求項１に記載される焼成装置。

【請求項3】

前記下側炉壁は、前記上側炉壁より薄い請求項２に記載される焼成装置。

【請求項4】

前記下側炉壁の密度は、前記上側炉壁の密度より小さい請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載される焼成装置。

【請求項5】

前記マッフル炉は、前記下側炉壁と前記上側炉壁との間に配置される中間炉壁をさらに備え、
前記マッフル炉は、前記下側炉壁を介して前記炉内空間から前記焼成空間に伝熱される熱量が前記中間炉壁を介して前記炉内空間から前記焼成空間に伝熱される熱量より大きくなるように、かつ、前記中間炉壁を介して前記炉内空間から前記焼成空間に伝熱される熱量が前記上側炉壁を介して前記炉内空間から前記焼成空間に伝熱される熱量より大きくなるように、形成される請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載される焼成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、焼成装置に関し、特に、長尺の被焼成物を焼成するときに利用される焼成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）に備えられる複数のセルは、長尺の被焼成物を焼成することにより作製される。長尺の被焼成物が焼成されることにより形成される焼成物のそりを低減することが望まれている（特許文献１〜６参照。）。長尺の被焼成物は、吊り下げられた状態で焼成されることにより、焼成物のそりが低減されることが知られている（特許文献２〜６参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−１６１５９６号公報

【特許文献2】特開２００６−１５１７４９号公報

【特許文献3】特許第４４２４８９９号公報

【特許文献4】特許第２６０８６７１号公報

【特許文献5】特許第４３３５３４５号公報

【特許文献6】特許第３９３０９６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

長尺の焼成物を適切に量産することが望まれ、燃焼ガスを用いて長尺の被焼成物を加熱することにより焼成することが望まれている。被焼成物は、加熱時の被焼成物の温度分布のばらつきが大きいときに、適切に焼成されないことがある。被焼成物を適切に焼成することが望まれ、加熱時の被焼成物の温度分布のばらつきを低減することが望まれている。

【0005】

本発明の課題は、被焼成物を適切に焼成する焼成装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、加熱時の被焼成物の温度分布のばらつきを低減する焼成装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明による焼成装置は、被焼成物が配置される焼成空間を形成するマッフル炉と、そのマッフル炉が配置される炉内空間に高温ガスを供給するバーナとを備えている。そのマッフル炉は、下側炉壁と、その下側炉壁の鉛直上側に配置される上側炉壁とを有している。その炉内空間は、その下側炉壁に接する下側炉内空間と、その上側炉壁に接する上側炉内間とを含んでいる。その焼成空間は、その上側炉壁に接する下側焼成空間と、その下側炉壁に接する下側焼成空間とを含んでいる。このとき、その高温ガスは、その下側炉内空間を流れた後にその上側炉内空間を流れ、その上側炉内空間を流れた後にその下側焼成空間を流れ、その下側焼成空間を流れた後にその下側焼成空間を流れる。そのマッフル炉は、その下側炉壁を介してその炉内空間からその焼成空間に伝熱される熱量が、その上側炉壁を介してその炉内空間からその焼成空間に伝熱される熱量より大きくなるように、形成されている。

【0007】

高温ガスは、下側炉内空間から上側炉内空間へと流れ、マッフロ炉の上部開口部を介して、上側焼成空間へ、更には下側焼成空間へと順に流れていく。高温ガスは、炉壁や焼成炉内の被焼成物へ熱を奪われていくため、一般に、焼成炉内のガス流方向で、下流に行くにしたがって高温ガスの温度が低下することで温度分布が発生する。上記現象は、特に昇温時などの非定常状態において顕著となる。このような焼成装置は、下側炉壁を介して下側炉内空間から下側焼成空間に伝熱される熱量が、上側炉壁を介して上側炉内空間から上側焼成空間に伝熱される熱量より大きくすることにより、マッフル炉の炉壁を介して下側焼成空間を上側焼成空間以上に加熱することができ、被焼成物の鉛直方向の温度分布のばらつきを低減することができる。これにより、被焼成物の温度分布のばらつきを低減することができ、被焼成物を適切に焼成することができる。

【0008】

その下側炉壁の単位面積当たりの熱容量は、その上側炉壁の単位面積当たりの熱容量より小さい。このような焼成装置は、下側炉壁が上側炉壁より高速に温度上昇し、マッフル炉の炉壁を介して下側焼成空間を上側焼成空間以上に加熱することができる。このため、このような焼成装置は、被焼成物の鉛直方向の温度分布のばらつきを低減することができ、被焼成物を適切に焼成することができる。

【0009】

その下側炉壁は、その上側炉壁より薄い。このような焼成装置は、下側炉壁が上側炉壁より高速に温度上昇し、マッフル炉の炉壁を介して下側焼成空間を上側焼成空間以上に加熱することができる。このため、このような焼成装置は、被焼成物の鉛直方向の温度分布のばらつきを低減することができ、被焼成物を適切に焼成することができる。さらに、このようなマッフル炉は、下側炉壁と上側炉壁とが同一の材料から形成されることもでき、より容易に作製されることができる。

【0010】

その下側炉壁の密度は、その上側炉壁の密度より小さい。このような焼成装置は、下側炉壁が上側炉壁より高速に温度上昇し、マッフル炉の炉壁を介して下側焼成空間を上側焼成空間以上に加熱することができる。このため、このような焼成装置は、被焼成物の鉛直方向の温度分布のばらつきを低減することができ、被焼成物を適切に焼成することができる。さらに、このようなマッフル炉は、下側炉壁の厚さが上側炉壁の厚さと等しくなるように形成されることもできる。

【0011】

そのマッフル炉は、その下側炉壁とその上側炉壁との間に配置される中間炉壁をさらに備えている。このとき、そのマッフル炉は、その下側炉壁を介してその炉内空間からその焼成空間に伝熱される熱量がその中間炉壁を介してその炉内空間からその焼成空間に伝熱される熱量より大きくなるように、かつ、その中間炉壁を介してその炉内空間からその焼成空間に伝熱される熱量がその上側炉壁を介してその炉内空間からその焼成空間に伝熱される熱量より大きくなるように、形成されている。

【0012】

このような焼成装置は、マッフル炉の炉壁を鉛直方向に熱伝達が互いに異なる３つ以上の部分に分割することにより、被焼成物の鉛直方向に温度分布のばらつきを高精度に低減することができる。このような焼成装置は、被焼成物の鉛直方向の温度分布のばらつきを低減することにより、被焼成物を適切に焼成することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明による焼成装置は、加熱時の被焼成物の温度分布のばらつきを低減することにより、被焼成物を適切に焼成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】焼成装置を示す断面図である。

【図2】マッフル炉本体を示す斜視図である。

【図3】マッフル炉本体を示す断面図である。

【図4】他のマッフル炉本体を示す断面図である。

【図5】さらに他のマッフル炉本体を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図面を参照して、焼成装置の実施の形態を以下に記載する。その焼成装置１０は、図１に示されているように、焼成炉１とバーナ２とマッフル炉３とを備えている。焼成炉１は、外部環境から隔離される炉内空間５を内部に形成している。バーナ２は、燃料を燃焼させることにより高温ガスを生成し、その高温ガスを炉内空間５の下部に噴射する。

【0016】

マッフル炉３は、マッフル炉本体６とセル吊り下げ部材７とマッフル炉上部構造体８とを備えている。マッフル炉本体６は、筒状に形成され、内部に焼成雰囲気１１を形成している。マッフル炉本体６は、焼成雰囲気１１の長手方向が鉛直方向に沿うように、炉内空間５に配置されている。マッフル炉本体６は、マッフル炉本体６の上端に上向き開口部１２が形成されている。焼成雰囲気１１は、上向き開口部１２を介して炉内空間５のうちのマッフル炉本体６の外側に接続されている。焼成雰囲気１１は、さらに、マッフル炉本体６の下端を介して炉内空間５の外部に接続されている。

【0017】

セル吊り下げ部材７は、上向き開口部１２の近傍に配置され、マッフル炉本体６に固定されている。セル吊り下げ部材７は、長尺の複数の被焼成物１３の一端を把持し、複数の被焼成物１３が鉛直方向に沿って焼成雰囲気１１に配置されるように、かつ、複数の被焼成物１３がマッフル炉本体６に接触しないように、複数の被焼成物１３を支持する。複数の被焼成物１３は、筒状に形成され、焼成されることにより、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）に備えられる複数のセルに形成される。

【0018】

マッフル炉上部構造体８は、上向き開口部１２の上部を覆うように、マッフル炉本体６の鉛直上方に配置されている。マッフル炉上部構造体８は、上向き開口部１２の鉛直上方から落下する異物が上向き開口部１２を通って焼成雰囲気１１に侵入することを防止する。マッフル炉上部構造体８は、さらに、バーナ２により生成された高温ガスが上向き開口部１２を介して鉛直上側から焼成雰囲気１１に流入することを防止し、焼成雰囲気１１に流入する高温ガスの流入流量の水平方向の分布を均一化する。

【0019】

マッフル炉本体６は、図２に示されるように、複数のレンガが積み上げられることにより、炉壁が形成されている。マッフル炉本体６は、図３に示されるように、さらに、鉛直上端に近づくにつれ炉壁の厚さが概ね単調に増加するように、形成されている。すなわち、マッフル炉本体６は、炉壁のうちの任意の下側炉壁部分が、その下側炉壁部分より鉛直上側に配置される上側炉壁部分より薄い。

【0020】

マッフル炉本体６は、下側炉壁１４と上側炉壁１５とを備えている。上側炉壁１５は、下側炉壁１４の鉛直上側に配置されている。下側炉壁１４は、上側炉壁１５より薄い。炉内空間５は、下側炉内空間１６と上側炉内空間１７とを含んでいる。下側炉内空間１６は、下側炉壁１４に接している。上側炉内空間１７は、上側炉壁１５に接している。焼成雰囲気１１は、下側焼成雰囲気１８と上側焼成雰囲気１９とを含んでいる。下側焼成雰囲気１８は、下側炉壁１４に接している。上側焼成雰囲気１９は、上側炉壁１５に接している。

【0021】

焼成装置１０は、複数の被焼成物１３を焼成するときに利用される。複数の被焼成物１３は、まず、マッフル炉本体６に接触しないように、かつ、鉛直方向に沿ってマッフル炉本体６の炉内の焼成雰囲気１１に配置されるように、一端がセル吊り下げ部材７に把持される。バーナ２は、複数の被焼成物１３が焼成雰囲気１１に適切に配置された後に、燃料を燃焼させることにより高温ガスを生成し、その高温ガスを焼成炉１の炉内空間５の下部に供給する。バーナ２は、さらに、複数の被焼成物１３が所定の温度変化をするように、その高温ガスの温度を制御する。

【0022】

その高温ガスは、炉内空間５の下部に供給されることにより、炉内空間５を上昇する。すなわち、その高温ガスは、下側炉内空間１６を流れ、下側炉内空間１６を流れた後に上側炉内空間１７を流れる。その高温ガスは、炉内空間５を上昇した後に、上向き開口部１２を通ってマッフル炉本体６の炉内の焼成雰囲気１１に供給される。その高温ガスは、焼成雰囲気１１に供給されると、焼成雰囲気１１を下降する。すなわち、その高温ガスは、上側焼成雰囲気１９を流れ、上側焼成雰囲気１９を流れた後に下側焼成雰囲気１８を流れる。その高温ガスは、焼成雰囲気１１を下降した後に、マッフル炉本体６の下端を介して炉内空間５の外部に排気される。

【0023】

高温ガスは、炉内空間５を上昇するときにマッフル炉本体６の外側表面に接触し、焼成雰囲気１１を下降しているときにマッフル炉本体６の内側表面に接触する。マッフル炉本体６は、バーナ２により高温ガスが生成される前に、高温ガスに比較して、低温である。このため、高温ガスは、炉内空間５を上昇するときに温度が低下し、すなわち、上側炉内空間１７を流れる高温ガスは、下側炉内空間１６を流れる高温ガスより低温である。高温ガスは、さらに、焼成雰囲気１１を下降するときに温度が低下し、下側焼成雰囲気１８を流れる高温ガスは、上側焼成雰囲気１９を流れる高温ガスより低温である。このため、複数の被焼成物１３は、上側焼成雰囲気１９に配置される上側部分に比較して、下側焼成雰囲気１８に配置される下側部分が高温ガスにより加熱される程度が小さい。

【0024】

マッフル炉本体６の下側炉壁１４は、下側炉内空間１６を流れる高温ガスより加熱され、下側焼成雰囲気１８に熱線を放射する。マッフル炉本体６の上側炉壁１５は、上側炉内空間１７を流れる高温ガスより加熱され、上側焼成雰囲気１９に熱線を放射する。下側炉壁１４は、下側炉壁１４が上側炉壁１５より薄いことにより、熱容量が上側炉壁１５の熱容量より小さい。下側炉壁１４は、熱容量が小さいことにより、また、下側炉内空間１６を流れる高温ガスが上側炉内空間１７を流れる高温ガスより高温であることにより、上側炉壁１５に比較してより速く昇温する。このため、下側炉壁１４から放射される熱線の熱量は、上側炉壁１５から放射される熱線の熱量に比較して、大きい。このため、複数の被焼成物１３は、上側焼成雰囲気１９に配置される上側部分に比較して、下側焼成雰囲気１８に配置される下側部分がマッフル炉本体６の放射により加熱される程度が大きい。すなわち、焼成装置１０は、高温ガスとマッフル炉本体６の放射との両方により複数の被焼成物１３を加熱するときに、複数の被焼成物１３の鉛直方向の温度分布のばらつきが十分に小さくなるように、複数の被焼成物１３を適切に加熱することができる。

【0025】

複数の被焼成物１３は、鉛直方向の温度分布のばらつきが十分に小さくなるように加熱されることにより、適切に焼成されることができる。このため、焼成装置１０は、焼成雰囲気１１の温度分布のばらつきを低減することにより、複数の被焼成物１３を適切に焼成することができる。

【0026】

焼成装置の実施の他の形態は、既述の実施の形態におけるマッフル炉本体６が他のマッフル炉本体に置換されている。そのマッフル炉本体２１は、既述の実施の形態におけるマッフル炉本体６と同様にして、図４に示されるように、筒状に形成され、内部に焼成雰囲気２２を形成している。マッフル炉本体２１は、さらに、炉壁の厚さが概ね一様であるように、形成されている。

【0027】

マッフル炉本体２１は、下側炉壁２３と中間炉壁２４と上側炉壁２５とを備えている。中間炉壁２４は、下側炉壁２３の鉛直上側に配置されている。中間炉壁２４が形成される材料の密度は、下側炉壁２３が形成される材料の密度より大きい。上側炉壁２５は、中間炉壁２４の鉛直上側に配置されている。上側炉壁２５が形成される材料の密度は、中間炉壁２４が形成される材料の密度より大きい。

【0028】

このとき、炉内空間５は、下側炉内空間２６と中間炉内空間２７と上側炉内空間２８とを含んでいる。下側炉内空間２６は、下側炉壁２３に接している。中間炉内空間２７は、中間炉壁２４に接している。上側炉内空間２８は、上側炉壁２５に接している。焼成雰囲気２２は、下側焼成雰囲気３１と中間焼成雰囲気３２と上側焼成雰囲気３３とを含んでいる。下側焼成雰囲気３１は、下側炉壁２３に接している。中間焼成雰囲気３２は、中間炉壁２４に接している。上側焼成雰囲気３３は、上側炉壁２５に接している。

【0029】

その高温ガスは、炉内空間５の下部に供給されることにより、下側炉内空間２６を流れ、下側炉内空間２６を流れた後に中間炉内空間２７を流れ、中間炉内空間２７を流れた後に上側炉内空間２８を流れる。その高温ガスは、炉内空間５を上昇した後に、上側焼成雰囲気３３を流れ、上側焼成雰囲気３３を流れた後に中間焼成雰囲気３２を流れ、中間焼成雰囲気３２を流れた後に下側焼成雰囲気３１を流れる。その高温ガスは、焼成雰囲気１１を下降した後に、マッフル炉本体２１の下端を介して炉内空間５の外部に排気される。

【0030】

高温ガスは、マッフル炉本体２１が低温である場合、炉内空間５を上昇するときに温度が低下し、焼成雰囲気１１を下降するときに温度が低下する。すなわち、上側炉内空間２８を流れる高温ガスは、中間炉内空間２７を流れる高温ガスより低温である。中間炉内空間２７を流れる高温ガスは、下側炉内空間２６を流れる高温ガスより低温である。下側焼成雰囲気３１を流れる高温ガスは、中間焼成雰囲気３２を流れる高温ガスより低温である。中間焼成雰囲気３２を流れる高温ガスは、上側焼成雰囲気３３を流れる高温ガスより低温である。

【0031】

下側炉壁２３は、下側炉壁２３の密度が中間炉壁２４の密度より小さいことにより、単位面積当たりの熱容量が中間炉壁２４の単位面積当たりの熱容量より小さい。下側炉壁２３は、下側炉壁２３の熱容量が中間炉壁２４の熱容量より小さいことにより、中間炉壁２４に比較してより速く昇温する。このため、下側炉壁２３が下側焼成雰囲気３１に与える輻射熱は、中間炉壁２４が中間焼成雰囲気３２に与える輻射熱より大きい。同様にして、中間炉壁２４の密度が上側炉壁２５の密度より小さいことにより、中間炉壁２４が中間焼成雰囲気３２に与える輻射熱は、上側炉壁２５が上側焼成雰囲気３３に与える輻射熱より大きい。

【0032】

このため、複数の被焼成物１３は、上側焼成雰囲気３３に配置される上側部分に比較して、中間焼成雰囲気３２配置される中間部分がマッフル炉本体２１の輻射熱により加熱される程度が大きく、その中間部分に比較して、下側焼成雰囲気１８に配置される下側部分がマッフル炉本体２１の輻射熱により加熱される程度が大きい。すなわち、このような焼成装置は、高温ガスとマッフル炉本体２１の輻射熱との両方により複数の被焼成物１３を加熱するときに、複数の被焼成物１３の鉛直方向の温度分布のばらつきが十分に小さくなるように、複数の被焼成物１３を適切に加熱することができる。このような焼成装置は、複数の被焼成物１３の鉛直方向の温度分布のばらつきを低減することにより、複数の被焼成物１３を適切に焼成することができる。

【0033】

マッフル炉本体２１は、密度が異なる複数の材料から形成されることにより、炉壁の厚さが概ね一様であるように形成されることができ、従来のマッフル炉本体の形状と同様の形状に形成されることができる。対して、既述の実施の形態におけるマッフル炉本体６は、同一の材料から形成されることができ、マッフル炉本体２１に比較して、より容易に作製されることができる。

【0034】

焼成装置の実施のさらに他の形態は、既述の実施の形態におけるマッフル炉本体６がさらに他のマッフル炉本体に置換されている。そのマッフル炉本体４１は、既述の実施の形態におけるマッフル炉本体６と同様にして、図５に示されるように、筒状に形成され、内部に焼成雰囲気４２を形成している。マッフル炉本体４１は、さらに、鉛直上端に近づくにつれ炉壁の厚さが概ね単調に増加するように、形成されている。

【0035】

マッフル炉本体４１は、下側炉壁４３と中間炉壁４４と上側炉壁４５とを備えている。中間炉壁４４は、下側炉壁４３の鉛直上側に配置されている。中間炉壁４４が形成される材料の密度は、下側炉壁４３が形成される材料の密度より大きい。中間炉壁４４は、下側炉壁４３より薄い。上側炉壁４５は、中間炉壁４４の鉛直上側に配置されている。上側炉壁４５が形成される材料の密度は、中間炉壁４４が形成される材料の密度より大きい。上側炉壁４５は、中間炉壁４４より薄い。

【0036】

このとき、炉内空間５は、下側炉内空間４６と中間炉内空間４７と上側炉内空間４８とを含んでいる。下側炉内空間４６は、下側炉壁４３に接している。中間炉内空間４７は、中間炉壁４４に接している。上側炉内空間４８は、上側炉壁４５に接している。焼成雰囲気４２は、下側焼成雰囲気５１と中間焼成雰囲気５２と上側焼成雰囲気５３とを含んでいる。下側焼成雰囲気５１は、下側炉壁４３に接している。中間焼成雰囲気５２は、中間炉壁４４に接している。上側焼成雰囲気５３は、上側炉壁４５に接している。

【0037】

その高温ガスは、炉内空間５の下部に供給されることにより、下側炉内空間４６を流れ、下側炉内空間４６を流れた後に中間炉内空間４７を流れ、中間炉内空間４７を流れた後に上側炉内空間４８を流れる。その高温ガスは、炉内空間５を上昇した後に、上側焼成雰囲気５３を流れ、上側焼成雰囲気５３を流れた後に中間焼成雰囲気５２を流れ、中間焼成雰囲気５２を流れた後に下側焼成雰囲気５１を流れる。その高温ガスは、焼成雰囲気４２を下降した後に、マッフル炉本体４１の下端を介して炉内空間５の外部に排気される。

【0038】

高温ガスは、マッフル炉本体４１が低温である場合、焼成雰囲気４２を下降するときに温度が低下する。すなわち、下側焼成雰囲気５１を流れる高温ガスは、中間焼成雰囲気５２を流れる高温ガスより低温である。中間焼成雰囲気５２を流れる高温ガスは、上側焼成雰囲気５３を流れる高温ガスより低温である。

【0039】

下側炉壁４３は、下側炉壁４３の密度が中間炉壁４４の密度より小さいことにより、かつ、下側炉壁４３が中間炉壁４４より薄いことにより、単位面積当たりの熱容量が中間炉壁４４の単位面積当たりの熱容量より小さい。下側炉壁４３は、下側炉壁４３の熱容量が中間炉壁４４の熱容量より小さいことにより、中間炉壁４４に比較してより速く昇温する。このため、下側炉壁４３が下側焼成雰囲気５１に与える輻射熱は、中間炉壁４４が中間焼成雰囲気５２に与える輻射熱より大きい。同様にして、中間炉壁４４の密度が上側炉壁４５の密度より小さいことにより、かつ、中間炉壁４４が上側炉壁４５より薄いことにより、中間炉壁４４が中間焼成雰囲気５２に与える輻射熱は、上側炉壁４５が上側焼成雰囲気５３に与える輻射熱より大きい。

【0040】

このため、複数の被焼成物１３は、上側焼成雰囲気５３に配置される上側部分に比較して、中間焼成雰囲気５２配置される中間部分がマッフル炉本体４１の輻射熱により加熱される程度が大きく、その中間部分に比較して、下側焼成雰囲気５１に配置される下側部分がマッフル炉本体４１の輻射熱により加熱される程度が大きい。すなわち、このような焼成装置は、高温ガスとマッフル炉本体４１の輻射熱との両方により複数の被焼成物１３を加熱するときに、複数の被焼成物１３の鉛直方向の温度分布のばらつきが十分に小さくなるように、複数の被焼成物１３を適切に加熱することができる。このような焼成装置１０は、複数の被焼成物１３の鉛直方向の温度分布のばらつきを低減することにより、複数の被焼成物１３を適切に焼成することができる。

【0041】

マッフル炉本体４１は、鉛直上端に近づくにつれ炉壁の厚さが増加するように形成され、かつ、鉛直上端に近づくにつれ炉壁の密度が増加するように形成されていることにより、既述の実施の形態におけるマッフル炉本体６、２１に比較して、鉛直上端に近づくにつれ単位面積当たりの熱容量がより大きく増加するように形成されることができる。マッフル炉本体４１は、鉛直上端に近づくにつれ単位面積当たりの熱容量がより大きく増加するように形成されることにより、焼成雰囲気４２の輻射熱の分布のばらつきを大きくすることができる。このため、マッフル炉本体４１を備える焼成装置は、焼成雰囲気４２を流れる高温ガスの温度差が大きい場合でも、複数の被焼成物１３の鉛直方向の温度分布のばらつきが十分に小さくなるように、マッフル炉本体４１の輻射熱により複数の被焼成物１３を適切に加熱することができる。

【0042】

なお、マッフル炉本体６、２１、４１は、炉壁を介して炉内空間５から複数の被焼成物１３に伝熱される熱量が鉛直下端に近づくにつれ増加する他のマッフル炉本体に置換されることができる。そのマッフル炉本体としては、下側炉壁を形成する材料の熱伝導率が、下側炉壁より鉛直上側に配置される上側炉壁を形成する材料の熱伝導率より大きいものが例示される。このようなマッフル炉本体を備える焼成装置も、既述の実施の形態における焼成装置と同様にして、複数の被焼成物１３の鉛直方向の温度分布のばらつきが十分に小さくなるように複数の被焼成物１３を適切に加熱することができ、複数の被焼成物１３を適切に焼成することができる。

【0043】

なお、複数の被焼成物１３は、固体酸化物型燃料電池のセルと異なる他の製品に形成される他の複数の被焼成物に置換されることができる。その製品としては、エキシマレーザ層の銅電極を固定する高純度アルミナ製チューブが例示される。既述の実施の形態における焼成装置は、その複数の被焼成物の温度分布のばらつきを低減することにより、このような複数の被焼成物も適切に焼成することができる。

【符号の説明】

【0044】

２ ：バーナ
５ ：炉内空間
６ ：マッフル炉本体
１０：焼成装置
１１：焼成雰囲気
１３：複数の被焼成物
１４：下側炉壁
１５：上側炉壁
１６：下側炉内空間
１７：上側炉内空間
１８：下側焼成雰囲気
１９：上側焼成雰囲気
２１：マッフル炉本体
２２：焼成雰囲気
２３：下側炉壁
２４：中間炉壁
２５：上側炉壁
２６：下側炉内空間
２７：中間炉内空間
２８：上側炉内空間
３１：下側焼成雰囲気
３２：中間焼成雰囲気
３３：上側焼成雰囲気
４１：マッフル炉本体
４２：焼成雰囲気
４３：下側炉壁
４４：中間炉壁
４５：上側炉壁
４６：下側炉内空間
４７：中間炉内空間
４８：上側炉内空間
５１：下側焼成雰囲気
５２：中間焼成雰囲気
５３：上側焼成雰囲気

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】