特許 7615469 脱脂装置

(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】

(24)【登録日】2025-01-08

(45)【発行日】2025-01-17

(54)【発明の名称】脱脂装置

(51)【国際特許分類】

   C04B 35/638 20060101AFI20250109BHJP

   F27D 7/02 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

C04B35/638

F27D7/02 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021155545

(22)【出願日】2021-09-24

(65)【公開番号】P2023046765

(43)【公開日】2023-04-05

【審査請求日】2023-12-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100129702

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 喜永

(74)【代理人】

【識別番号】100094248

【弁理士】

【氏名又は名称】楠本 高義

(72)【発明者】

【氏名】田中 優

【審査官】酒井 英夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２２３５６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１９５９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０４Ｂ ３５／６３８，

Ｆ２７Ｄ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

脱脂処理の対象物である処理対象物を収容する加熱炉と、
該加熱炉に脱脂ガスである過熱蒸気を導入する第１導入路と、
該第１導入路とは別に設けられた、前記加熱炉に連通する炉連通空間と、
該炉連通空間に前記過熱蒸気が流入することを防止する蒸気流入防止機構と、を備え、
前記蒸気流入防止機構が、前記炉連通空間に所定のパージガスを送入して、該炉連通空間内の圧力を前記加熱炉内の圧力よりも高くするものであり、
前記加熱炉に過熱蒸気とは異なる種類の脱脂ガスである第２脱脂ガスを導入する第２導入路と、
前記第１導入路または第２導入路を開通させて、前記過熱蒸気または第２脱脂ガスを前記加熱炉に導入する脱脂ガス供給機構と、をさらに備え、
前記第２導入路が前記炉連通空間であり、前記蒸気流入防止機構により前記第２導入路に前記パージガスが送入される、脱脂装置。

【請求項2】

前記蒸気流入防止機構が、前記炉連通空間にパージガスの流れを作り、前記加熱炉内からの過熱蒸気の流入を抑制するものである請求項１記載の脱脂装置。

【請求項3】

前記第２脱脂ガスがパージガスとして用いられる請求項１記載の脱脂装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加熱炉内にセラミック材料等の処理対象物を収容して脱脂処理を施す脱脂装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１に示すように、脱脂ガスとして過熱蒸気を用い、該過熱蒸気を加熱炉内に導入してその内部の処理対象物を脱脂する脱脂装置が知られている。

【0003】

しかしながら、脱脂ガスとしては、過熱蒸気のみならず、Ｎ_２やエアーなどがあるところ、これらを別配管で加熱炉に導く構造の場合、過熱蒸気での脱脂処理時にこの過熱蒸気が使用されていない前記別配管に流入し、結露する恐れがある。そして、このような箇所に結露が生じると次回プロセスに影響を及ぼすため、ドレインなどを設けてこれを排出しなければならないが、そのための専用の機構を設けなければならないうえ、排出のための時間が必要となるなどの問題が生じ得る。
そして、かかる結露問題は、前記別配管のみならず、加熱炉に通じながらも加熱炉と同様には昇温せず、加熱炉よりも低温となる構造部分の全てに共通する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－１４８９４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は上述した問題に着目して初めてなされたものであって、脱脂ガスとして過熱蒸気を用いても、結露を確実に防止できる脱脂装置を提供すべく図ったものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

すなわち、本発明に係る脱脂装置は、処理対象物を収容する加熱炉と、該加熱炉に連通して脱脂ガスである過熱蒸気を導入する第１導入路と、該第１導入路とは別に設けられた、前記加熱炉に連通する炉連通空間と、該炉連通空間に前記過熱蒸気が流入することを防止する蒸気流入防止機構とを備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

以上の構成によれば、加熱炉とは同等に加熱されず、それよりも低温となり得る炉連通空間内に過熱蒸気が侵入して結露することを未然に防止でき、結露排出のための専用機構や時間を不要にできる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態における脱脂装置の全体模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の一実施形態を、図１を参照して説明する。

【0010】

本実施形態にかかる脱脂装置１００は、図１に示すように、処理対象物Ｗが収容される加熱炉１と、該加熱炉１を加熱する図示しないヒータと、加熱炉１内に脱脂ガスを供給する脱脂ガス供給機構２と、加熱炉１内で脱脂ガスを循環させるファン３と、処理対象物Ｗから離脱した揮発性の分解ガス等を脱脂ガスとともに加熱炉１外に排出するガス排出路４とを備えている。

【0011】

各部を説明する。
前記加熱炉１は、例えば、処理対象物Ｗを出し入れするための扉１１が設けられた金属製のものである。
前記ヒータは、加熱炉１内に挿入された例えば棒状のもので、図示しない熱電対等の温度制御手段により、加熱炉１内を所定の脱脂温度に維持するものである。

【0012】

前記脱脂ガス供給機構２は、ここでは、複数種の脱脂ガス、すなわち、過熱蒸気、窒素ガスおよび空気の３種類をそれぞれ単独で、またはこれらの２種以上を混合して加熱炉１に供給できるようにしたものである。

【0013】

より具体的にこの脱脂ガス供給機構２は、加熱炉１に過熱蒸気を導入する第１導入路２１と、当該加熱炉１に前記窒素ガスおよび／または空気（以下、これらを第２脱脂ガスともいう。）を導入する第２導入路２２と、これら導入路２１、２２を流れるガスの切り替えや流量を調整するガス制御デバイスとを備えている。
前記第１導入路２１は、その上流端が過熱蒸気発生器６に接続され、その下流端が加熱炉１に設けられた過熱蒸気導入ポート１３に接続されたものである。

【0014】

前記第２導入路２２は、前記第１導入路２１とは別に設けられたものであり、その下流端は加熱炉１に設けられたガス導入ポート１２に接続されている。一方、その上流側は、図示しないボンベ等の窒素供給器から窒素ガスが供給される窒素供給路２２１および図示しないエアコンプレッサなどの空気供給器から空気が供給される空気供給路２２２に分岐している。

【0015】

前記ガス制御デバイスは、具体的には、前記窒素供給路２２１上および空気供給路２２２上にそれぞれ設けられたスピコン等の流量調整器２３１、２３２及び開閉バルブ２４１、２４２である。

【0016】

なお、前記開閉バルブ２４１、２４２は電磁弁であり、コンピュータやシーケンサなどのコントローラ７から遠隔操作できるように構成してある。また、このコントローラ７は、前記過熱蒸気発生器６にも接続されてこれを制御できるようにしてある。

【0017】

前記ファン３は、加熱炉１内のガスを循環させるためのものであり、その駆動軸３１は、加熱炉１の外壁を貫通してその外側に設けられたモータＭに連結されている。

【0018】

前記ガス排出路４は、前記加熱炉１内の処理対象物Ｗから発生した分解ガス等を脱脂ガスとともに排出するものであり、該ガス排出路４から排出された分解ガス等は、フィルタリングしたり燃焼させたりする図示しない処理機構に送られる。

【0019】

しかして、この実施形態の脱脂装置１００は、加熱炉１に連通し、かつ該加熱炉１外にまで延伸する空間である炉連通空間９に対して、所定のパージガスを送入することにより、該炉連通空間９を加熱炉１よりも高圧に維持し、加熱炉１内の過熱蒸気が該炉連通空間９に流入することを防止する蒸気流入防止機構８をさらに備えている。
この蒸気流入防止機構８について、より具体的に説明する。

【0020】

前記炉連通空間９は、この実施形態では、前記第２導入路２２および前記駆動軸３１周りに形成された軸周囲隙間３１ａである。また、前記パージガスとしては、ここでは、第２脱脂ガスでもある窒素ガスを共用している。

【0021】

そして、前記窒素供給路２２１を、一方の炉連通空間９である前記第２導入路２２および他方の炉連通空間９である前記軸周囲隙間３１ａに、それぞれ第１送入路８１および第２送入路２２を介して連通させることにより、前述したように、各炉連通空間９に対し、パージガスである窒素ガスを送入できるように構成してある。

【0022】

すなわち、前記各送入路８１、８２上には、前記窒素供給路２２１及び空気供給路２２２と同様、スピコン等の流量調整器８３１、８３２及び開閉バルブ８４１、８４２がそれぞれ設けられており、これら開閉バルブ８４１、８４２の開成時には、前記流量調整器８３１、８３２でそれぞれ設定された流量のパージガス（窒素ガス）が各炉連通空間９（２２、３１ａ）に送入され、その内部圧力が加熱炉１の内部圧力よりも高圧となるようにしてある。その結果、パージガスも加熱炉１に流れ込むことになるが、それによる脱脂ガスへの温度影響等を排除するため、ここでは、パージガスの流量が脱脂ガス（過熱蒸気）の流量よりも非常に小さい、例えばその１／１０以下に設定されている。
次に、以上のような構成の脱脂装置１００による脱脂処理動作を、加熱炉１へ流入する各ガスに着目して説明する。

【0023】

初期状態では、前記開閉弁２４１、２４２、８４１、８４２は閉じられているとともに、過熱蒸気発生器６は非稼働状態となっており、いずれのガスも加熱炉１には流入しない状態となっている。

【0024】

この初期状態から、ファン３が駆動されるとともに、蒸気流入防止機構８が駆動される。すなわち、開閉弁８４１、８４２が開かれて第１送入路８１及び第２送入路２２が開通し、炉連通空間９である第２導入路２２及び軸周囲隙間３１ａにパージガス（窒素ガス）が流入する。

【0025】

その後あるいは同時に、過熱蒸気発生器６が稼働し、前記第１導入路２１を介して過熱蒸気が加熱炉１に導入される。このことにより、内部の処理対象物Ｗに対する脱脂処理が始まる。

【0026】

脱脂処理が終了すると、まず、過熱蒸気発生器６が非稼働状態となり、加熱炉１への過熱蒸気の供給が停止する。そして、加熱炉１内に残存する過熱蒸気がガス排出路４から排出された後、蒸気流入防止機構８が停止し、前記初期状態に戻る。

【0027】

なお、空気または窒素ガスを脱脂ガスとして用いる場合は、過熱蒸気発生器６を非稼働状態にして開閉弁２４１または２４２を開成するが、この場合は、結露問題は顕著化しないので、蒸気流入防止機構８を停止させておいて構わない。

【0028】

以上に述べた脱脂装置１００によれば、過熱蒸気が導入されている状態での加熱炉１内の圧力よりも、炉連通空間９（２２、３１ａ）内の圧力の方が高圧に維持されるので、過熱蒸気が炉連通空間９（２２、３１ａ）に侵入して結露することを未然に防止できる。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
流入防止機構として、炉連通空間の加熱炉内への開口を機械的に閉止するバルブ等の開閉部材を用いてもよい。

【0029】

炉連通空間は前記実施形態に限られず、加熱炉に連通しながら、該加熱炉１よりも低温となって結露を引き起こす可能性のある空間であれば、本発明を適用して同様の効果を奏し得る。

【0030】

ガス経路構成やガス制御デバイスは、前記実施形態に限られない。例えば、第１送入路８１を省略するとともに、第２導入路２２上に設けられた流量調整器２３１の設定流量を外部信号により変更可能なマスフローコントローラなどにして、過熱蒸気による脱脂処理が行われる場合は、前記流量調整器２３１の設定流量を絞って、第２導入路２２を第２脱脂ガス（窒素ガス）でパージするようにしてもよい。
その他、本発明は上述した各変形例の一部を組み合わせるなど、その趣旨を逸脱しない範囲で変形可能してもよい。

【0031】

以上に述べた本実施形態の特徴は以下のようにまとめることができる。

【0032】

（１）本脱脂装置１００は、脱脂処理の対象物である処理対象物Ｗを収容する加熱炉１と、該加熱炉１に脱脂ガスである過熱蒸気を導入する第１導入路２１と、該第１導入路２１とは別に設けられた、前記加熱炉１に連通する炉連通空間９と、該炉連通空間９に前記過熱蒸気が流入することを防止する蒸気流入防止機構８と、を備えていることを特徴とする。

【0033】

（２）加熱炉外部のガス系統の改良のみで実現できる蒸気流入防止機構８としては、前記炉連通空間９に所定のパージガスを送入して、該炉連通空間９内の圧力を前記加熱炉１内の圧力よりも高圧に維持するものを挙げることができる。
（３）また、前記蒸気流入防止機構が、前記炉連通空間にパージガスの流れを作り、前記加熱炉内からの過熱蒸気の流入を抑制するものであってもよい。

【0034】

（４）具体的な実施態様としては、前記加熱炉１に過熱蒸気とは異なる種類の脱脂ガスである第２脱脂ガス（ここでは窒素ガスおよび／または空気）を導入する第２導入路２２と、前記第１導入路２１または第２導入路２２を開通させて、前記過熱蒸気または第２脱脂ガスを前記加熱炉１に導入する脱脂ガス供給機構２と、をさらに備えたものを挙げることができる。
この構成の場合、過熱蒸気による脱脂処理時に、前記第２導入路２２に過熱蒸気が流入し、結露を引き起こす恐れがあるので、該第２導入路２２を前記炉連通空間９とみなし、過熱蒸気による脱脂処理時には、該第２導入路２２に前記パージガスが送入されるように構成しておくことが望ましい。

【0035】

（５）専用のパージガスを用いることなく、構成の簡単化を図るには、過熱蒸気による脱脂処理時には、前記第２脱脂ガスをパージガスとして用いるようにしておくことが好ましい。

【0036】

（６）前記加熱炉１内のガスを循環させるファン３をさらに備え、該ファン３の駆動軸３１が加熱炉１を貫通してその外部に延伸しているものにおいては、前記駆動軸３１の周囲に形成される軸周囲隙間３１ａを前記炉連通空間９とみなし、該軸周囲隙間３１ａに前記パージガスが送入されるように構成しておくことが望ましい。特にこのような構成であれば、駆動軸３１周りに装着されているシール部材を前記パージガスで冷却することができ、加熱炉１の熱によるシール部材の劣化を低減できるという効果も奏し得る。

【符号の説明】

【0037】

１００・・・脱脂装置
Ｗ・・・処理対象物
１・・・加熱炉
２・・・脱脂ガス供給機構
２１・・・第１導入路
２２・・・第２導入路（炉連通空間）
３・・・ファン
３１・・・駆動軸
３１ａ・・・軸周囲隙間（炉連通空間）
８・・・蒸気流入防止機構
９・・・炉連通空間

【図1】