JPH09157036A - 脱脂炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱された不活性ガスを脱脂炉の加熱室内に
送り込むことにより脱脂をする構造の脱脂炉で、等重量
減少割合制御法を実現できるように、その脱脂工程での
成形体の重量変化を安全に測定できるようにする。 【解決手段】 加熱室８の天井部７には上下に貫通する
貫通孔３３を設ける。加熱室８外に重量計３２を設け、
貫通孔３３に空隙を保持して重量測定用のワイヤ３６を
通し、これを介して重量計３２によってセラミック成形
体Ｓの重量変化を測定可能とする。貫通孔３３には貫通
孔カバー４２を設け、ワイヤ３６の周囲の空間を通って
加熱室８外に有機バインダー成分を含む爆発性ガスが漏
出しないように、貫通孔カバー４２を介してワイヤ３６
の周囲の空間に不活性ガスを送り込めるようにした。同
ガスを送り込むと加熱室８外に爆発性ガスが漏出しな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形或いは鋳
込成形等により成形されたセラミック成形体中の有機バ
インダー（結合材）を加熱により分解又は気化して除去
するために使用される脱脂炉に関し、詳しくは、加熱さ
れた不活性ガスを脱脂炉の加熱室内に送り込むことによ
り焼成前のセラミック成形体を加熱し、それに含まれる
有機バインダー（以下、単にバインダーともいう）を除
去するために使用される脱脂炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミック粉末と成形助剤である有機バ
インダーとを混合し、必要に応じてこれに流動性を持た
せ、これを射出成形等の成形法により成形して得たセラ
ミック成形体（以下、単に成形体ともいう）は、その焼
成（焼結）前に脱脂炉で加熱することによりバインダー
を分解除去する工程（以下、脱脂工程ともいう）が必要
とされる。この脱脂工程においては、その昇温速度（割
合）をいかに設定するかが極めて重要である。というの
は、成形体に対して、過度の加熱や急速な昇温をしたり
すると単位時間当りのバインダーの分解ガスの発生が過
剰となり、成形体にワレ、フクレ、ハガレなどの不良が
発生し、これと逆に昇温速度が遅そ過ぎれば、処理時間
が長くなって生産効率が低下するなどの問題があるため
である。

【０００３】従来、このような加熱（温度）制御は、経
験に基づいて適切な値に設定されることが多い。こうし
た中、加熱（脱脂工程）中における成形体（又は有機バ
インダー）の重量変化を測定し、この測定値に基いて、
重量の減少割合（率）が一定となるように加熱手段を調
節して脱脂割合（率）を制御するようにした方法（以
下、本明細書において「等重量減少割合（率）制御法」
という）が好ましい手法として注目されている。この方
法によれば、成形体の脱脂割合を最適値、若しくはそれ
に近付けるように制御可能であり、急激な脱脂による割
れ等の損傷の発生防止に有効であり、また、処理時間を
必要以上かけなくてすむなどのメリットがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
等重量減少割合制御法は、小型、薄肉の成形体（以下、
小物ともいう）の脱脂には一部で実用化されているが、
体積の大きいセラミック成形体や厚肉部を有する成形体
（以下、大物という）については実用化が困難とされて
いる。その理由は以下のようである。

【０００５】この等重量減少割合制御法を用いる場合に
は、予め同じ脱脂条件下で、同一成形体の重量変化を測
定するか、或いは、１００ｍｇ程度（５０〜５００ｍ
ｇ）の微量の試料を作ってその重量変化を測定し、その
結果から類推して実際の成形体に応じた昇温速度を設定
することが行われる。一方、大物の成形体については、
熱分解したバインダー成分の除去処理を早くし、脱脂を
効率よく行う必要があることから、Ｎ2 （窒素）ガスな
どの不活性ガスを加熱して加熱室内に送り込（吹込）ん
で循環させることで成形体を加熱し、その一部を排気し
ながら分解したバインダー成分の除去処理をしている。

【０００６】ところで、脱脂工程中、加熱室内は３００
℃以上の高温となる一方、等重量減少割合制御法の実施
のために成形体の重量変化を測定する通常の重量計の使
用可能環境（耐熱）温度は４０〜５０℃までであり、し
たがって、加熱室の内部に重量計を設けてその重量変化
を測定することはできない。したがって、そのような重
量変化を測定するためには、加熱室外の例えば脱脂炉本
体の上部（又は下部）に重量計を設け、加熱室の天井
（又は床板）にその内外に上下に貫通する貫通孔を設
け、その重量計から貫通孔に重量計測用のワイヤ（索
体）や棒状体（杆体）などの重量支持体を挿通してセラ
ミック成形体を支持し、それを介して重量変化を測定す
ることになる。

【０００７】しかし、加熱室にこのような貫通孔を設
け、この中にワイヤー等を通す場合には、成形体が小物
などにより脱脂工程で発生するバインダー成分を含むガ
スの発生量が少ない場合には問題とならないが、厚肉大
物の場合、又は小物であっても一度に多量の成形体を処
理する場合には、その貫通孔におけるワイヤー等の周囲
の空間（空隙）を通って同ガスが外部（大気中）に漏れ
出て、発火ないし爆発する可能性が有り、作業環境上の
危険性がある。したがって、同ガスが外部に漏れ出ない
ように、この空隙は可及的に小さくしないといけない。

【０００８】一方、不活性ガスを加熱して加熱室内に送
り込むことにより脱脂をする場合には、温度分布にばら
つきを出さないため、風速はなるべく早くする必要があ
る。しかし、風速が早いほど、その風圧により成形体等
を吊り下げるワイヤー（或いは下から支持する棒状体）
の揺れが大きくなり、貫通孔の内面に触れやすい。この
際、その接触による衝撃が大きいと、必要な精度の重量
変化が測定できなくなってしまう。一方、ワイヤ等の貫
通孔への接触を防止するためには、貫通孔におけるワイ
ヤー等の周囲の空間をその揺れを見込んで大きくしない
といけないが、そのようにすれば可燃性或いは爆発性ガ
スの漏出による発火或いは爆発の危険性が益々増大す
る。

【０００９】このように、大物の成形体については、ガ
スの漏出による爆発の危険性が大きいことから等重量減
少割合制御法は実現できないものとされていた。すなわ
ち、この方法を大物の成形体に適用するとすれば、前記
したのと同様に微量の試料を作ってその脱脂工程におけ
る熱重量変化を測定し、その結果から類推して実際の成
形体に応じた昇温速度を設定することになるが、このよ
うな微量の試料による設定では最適条件は得られず、ワ
レ、フクレ、ハガレなどの不良の発生が続出してしまう
ためである。

【００１０】本発明は、このような点に鑑みて案出した
ものであって、その目的とするところは、加熱された不
活性ガスを脱脂炉の加熱室内に送り込むことにより脱脂
をする構造をなす、大物のセラミック成形体の脱脂に好
適とされる脱脂炉においても、等重量減少割合制御法を
実現できるように、脱脂工程で脱脂炉外に有機バインダ
ー成分を含むガスを漏出させることなく安全にその重量
変化を測定できるようにすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、加熱された不活性ガスを脱脂炉の加熱室
内に送り込むことにより焼成前のセラミック成形体を加
熱し、そのセラミック成形体に含まれる有機バインダー
を加熱により分解又は気化して除去するための脱脂炉に
おいて、前記加熱室にはその内外に上下に貫通する貫通
孔を設けると共に該加熱室外に重量計を設け、前記貫通
孔に空隙を保持して重量測定用の重量支持体を通し、該
重量支持体を介して前記重量計によって前記セラミック
成形体の重量変化を測定可能とすると共に、前記有機バ
インダーの除去過程において該セラミック成形体の重量
変化を測定する際、前記重量支持体の周囲の空間を通っ
て前記加熱室外に有機バインダー成分を含むガスが漏出
しないように、前記不活性ガスを前記空間に送り込み可
能の不活性ガス送り込み手段を設けたことを特徴とす
る。ここに、重量測定用の重量支持体は、具体例には、
セラミック成形体を吊ってその重量の支持、測定をする
場合にはワイヤーやチェーンであり、セラミック成形体
を載せてその重量の支持、測定をする場合には棒状体や
筒状体である。

【００１２】上記の手段により、バインダーの除去過
程、すなわち脱脂工程中においてセラミック成形体の重
量変化を測定する際には、前記不活性ガス送り込み手段
によって、重量支持体の周囲の空間に加熱された不活性
ガスを送り込むことで、バインダー成分を含むガスが上
記空間を通って加熱室外に漏出しないため、安全に成形
体の重量変化を測定できる。

【００１３】また、前記手段において、前記不活性ガス
送り込み手段は、前記不活性ガスを前記重量支持体の周
囲の空間を通って加熱室の内外の双方に向けて送り込み
可能に設けられているのが好ましい。そして、この場合
には、前記加熱室内に送り込まれる前記不活性ガスが、
前記加熱室外に送り込まれる前記不活性ガスより多くな
るように、同不活性ガスが加熱室の外に向かって流れる
流路をなす重量支持体の周囲の空間の最小流路断面積
を、同ガスが加熱室の内に向かって流れる流路をなす重
量支持体の周囲の空間の最小流路断面積よりも小さくす
るとよい。さらに、これらの手段において前記重量支持
体は、前記貫通孔に対して略同軸（芯）状に通すとよ
い。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明を具体化した実施の形態例
を図１ないし図５を参照しながら詳細に説明する。図１
中１は、基脚２上に設けられた脱脂炉本体であって、床
部３、後壁４、前壁（扉）５、側壁６，６、天井部７な
どの各部位からなる箱型に構成されている。脱脂炉本体
１の内側には加熱室（炉室）８があり、その床板９およ
び側壁板１０，１０と、脱脂炉本体１の内側との間に
は、加熱室８を包囲するように正面視、略Ｕ字形状をな
す空間（Ｕ字状空間という）１１が形成されている。

【００１５】図１における加熱室８の対向する左右の側
壁板１０，１０には、その全面に多数の通気孔１２，１
２が縦横に所定のピッチで貫設されており、Ｕ字状空間
１１の底部に設けられた送風ファン（以下、単にファン
ともいう）１３を作動させると、後述するようにして供
給されるＮ2 ガス等の不活性ガスが、図１中、矢印で示
したように、右の側壁板１０から左の側壁板１０に向か
って加熱室８内を流れてＵ字状空間１１に至り、さらに
加熱室８内へ流れ、これらの空間を循環するように構成
されている。なお、本例では、このガスはこの循環過程
で送風ファン１３の近傍に設けられたヒータ１４により
加熱されるように構成され、このヒータ１４には出力可
変電源が接続され、ガスを適宜の温度に加熱、調節でき
るように構成されている。

【００１６】また、加熱室８の後壁４にはガス抜き用貫
通孔１５が設けられ、配管１６を介してバインダートラ
ップ１７に接続されている（図２参照）。これにより、
ヒータ１４により加熱されたＮ2 ガスがファン１３によ
り加熱室８内に送り込まれてセラミック成形体が加熱さ
れることにより発生するバインダー成分（バインダー気
化ガス）を含む不活性ガスは、加熱室８の空間を循環す
る過程で、ガス抜き用貫通孔１５からこのトラップ１７
に持ち来たされ、ここでバインダー成分を阻集しつつそ
の他のガスを外部に排気するように構成されている。

【００１７】なお、Ｎ2 ガス等の不活性ガスは、外部の
圧力ガス源（リザーバ）２１から、所定圧力下、脱脂炉
本体１の床部３のＵ字状空間１１に接続される配管２２
を通って、バルブ２３の開閉操作により、Ｕ字状空間１
１内に導入されるように構成されている。

【００１８】また、本例では脱脂炉本体１の外側に、脱
脂炉本体１を覆うようにしてフレーム３１が設けられて
おり、その上部には所定の重量計（秤量機）３２が設け
られている。そして、加熱室８の天井部７には脱脂炉本
体１の内外に上下に貫通する貫通孔３３が設けられてい
る。

【００１９】しかして、本例では、重量計３２から垂下
される１本のワイヤ３４の下端部に取着されたハンガ３
５を介して、貫通孔３３に空隙（空間）を保持して重量
測定用の重量支持体（本例では金属製のワイヤ）３６を
垂下状に通し、加熱室８内のセラミック成形体Ｓを入れ
た容器（被測定体）３７を吊り下げ、脱脂工程における
その重量変化を連続して測定できるようにされている。
なお本例では、その重量（変化）の状態が、外部に設け
られた記録計３８にて連続的に記録されるように構成さ
れている。また、本例では、貫通孔３３は脱脂炉本体１
の正面視、天井部７の略中央に、前後に所定の間隔で２
か所設けられており、この中を各々ワイヤ３６を通し、
セラミック成形体Ｓを入れた容器３７をその上部に設け
られた吊下げ用ハンガ３９に接続することにより吊り下
げ支持している。

【００２０】さて次に、不活性ガス送り込み手段を構成
する各貫通孔３３，３３及びその近傍の構造について説
明する（図３参照）。本例における貫通孔３３，３３
は、加熱室８の天井部７に貫通して設けられた円筒状の
金属製のスリーブ（ステンレス鋼製円筒）３３ａの内側
で形成されている。このスリーブ３３ａの上端寄り部位
外周には、円形フランジ４１が溶接などにより周設され
ており、この円形フランジ４１には、スリーブ３３ａの
内径より大きい内径を有する有蓋短円筒状の貫通孔カバ
ー４２が外装され、その下縁外周に形成された取付けフ
ランジ４３を円形フランジ４１に合わせてねじ部材４４
により緊締されている。ただし、この両フランジ間４
１，４３にはパッキン４５が介在され、その間の気密が
保持されている。また、貫通孔カバー４２の蓋部（上
部）４６の略中央には、貫通孔３３の内径より小さくか
つそれと同軸（芯）状の円形孔４７が設けられている。
しかして、ワイヤ３６は、円形孔４７及び貫通孔３３の
略中央を垂下するように構成されている。

【００２１】一方、貫通孔カバー４２の側部（図１，３
左側）には、上記の圧力ガス源２１に接続された前記配
管２２から所定のバルブ４８を介して配管４９が分岐し
て接続されており、貫通孔カバー４２内に不活性ガスが
送り込まれるように構成されている。ただし、本例で
は、その配管４９の貫通孔カバー４２寄り部位を包囲す
るようにヒータ（加熱手段）５１が設けられており、配
管内を給送される不活性ガスはこのヒータ５１により配
管を介して加熱されるように構成されている。なお、こ
のヒータ５１には、出力可変電源が接続されており、不
活性ガスを適宜の温度に設定できるように構成されてい
る。

【００２２】また、貫通孔カバー４２内にはその側部の
ガス吹込み口５２に略対向する配置で円筒状の内管（バ
ッフル）５３が円形フランジ４１上に貫通孔３３と同軸
状に立設されている。これにより、ガス吹込み口５２か
ら送り込まれた不活性ガスは、内管５３の外側に当って
リング状の空間５４に案内された後（図３、図４参
照）、同図中矢印で示したように、貫通孔（スリーブ）
３３内に、すなわちワイヤ３６の周囲の空間５５に送り
込まれる。そして、これがガスカーテンとなるため、こ
の空間５５を通って脱脂炉本体１外に有機バインダー成
分を含むガスが漏出しないように構成されている。

【００２３】なお、本例では貫通孔カバー４２の蓋部４
６の略中央の円形孔４７の上面に、内径が円形孔４７よ
り小さい耐熱性ゴム（又は金属製の薄板）からなる環状
板５６が円形孔４７と同軸状にてネジ５７で固着されて
おり、外気に通じるワイヤ３６の周囲の空隙を微小にし
ている。すなわち、本例では、ガス吹込み口５２から送
り込まれるガスのうち、スリーブ３３ａにおけるワイヤ
３６の周囲の空間を通じて加熱室８内に送り込まれるも
のが、加熱室８外に漏出するものよりも多くなるよう
に、同ガスが加熱室８の内又は外に流れる流路をなすワ
イヤ３６の周囲の空間の流路断面積のうち、ガスが加熱
室８外に漏出する開口部位の同面積を最小に設定してお
り、有機バインダー成分を含むガスを加熱室８内に封じ
込めるか押し戻すように構成されている。なお、内管５
３の内周には、内径が円形孔４７の内径と略同じかそれ
よりやや大きめとされた複数のフランジ５８が設けられ
ている。また、金属製スリーブ３３ａの上端寄り部位外
周には冷却フィン５９が周設されている。

【００２４】さて、次にこのように構成された本例の脱
脂炉で、上記のようにして重量変化が測定できるように
された成形体の脱脂工程における重量変化を測定する場
合について詳細に説明する。すなわち、この工程開始に
際して、各バルブ２３，４８を開とすると、圧力ガス源
２１から所定圧力（例えば１〜３ｋｇ／ｃｍ² ）で、Ｎ
2 ガスが連続してＵ字状空間１１内及び貫通孔カバー４
２内に送り込まれる。このとき、加熱室８内は、バイン
ダートラップ１７からのガスの漏出により、０．０１〜
０．３ｋｇ／ｃｍ² に加圧保持される。この条件下で、
各ヒータ１４，５１を例えば１０℃／時間で昇温させる
と共に送風ファン１３を作動させる。これにより、加熱
されたＮ2 ガス（熱風）がＵ字状空間１１および加熱室
８内を循環し成形体Ｓを加熱すると同時に、貫通孔カバ
ー４２内にも送り込まれる。この過程で、バインダーの
分解又は気化によって成形体Ｓから発生するバインダー
成分を含むガスは、Ｎ2 ガスとともにＵ字状空間１１お
よび加熱室８内を循環すると共に、その一部は、ガス抜
き用貫通孔１５からバインダートラップ１７に送り込ま
れ、その中でバインダー成分は、冷却されて分離除去さ
れるが、その他のガスは外部に排気される。

【００２５】一方、この脱脂工程では、Ｎ2 ガスが不活
性ガス送り込み手段を構成する貫通孔カバー４２内にも
送り込まれる。この際、そのＮ2 ガスの一部は、環状板
５６の内側におけるワイヤ３６の周囲の空隙を通って脱
脂炉外に漏出するが、多くは貫通孔３３におけるワイヤ
３６の周囲の空間を通って加熱室８内に送り込まれる。
これにより、発生するバインダー成分を含むガス（図３
中、破線矢印）が脱脂炉外に漏出するのが防止される。
しかして、成形体Ｓは徐々に脱脂され、それによる重量
の減少が重量計３２、記録計３８により安全に測定、記
録できる。

【００２６】このように、本例の脱脂炉によれば、加熱
された不活性ガスをその加熱室８内に送り込むことによ
りセラミック成形体Ｓに含まれる有機バインダーを除去
するための脱脂炉でありながら、その脱脂工程における
バインダーの気化ガスの脱脂炉外への漏出による発火な
いし爆発の危険性を招くことなく安全に、所定の加熱
（昇温速度）条件下における成形体（バインダー）の重
量変化を測定することができる。かくては、この測定値
に基づいて、脱脂工程中における成形体の重量変化（減
少割合）が一定となるようにヒータの加熱を制御（調
節）するプログラムをつくることができるので、大物の
セラミック成形体を脱脂する際においても等重量減少割
合制御法を実現することが可能となる。

【００２７】なお、循環するガスの風圧により、ワイヤ
が揺れることがあるので、貫通孔３３の直径（スリーブ
の内径）は、その揺れを見込んでワイヤ３６が触れない
大きさとなるように設定するのが好ましい。また、本例
では被測定体を吊ってその重量を測定する構造の脱脂炉
を例示したため、重量支持体としてワイヤを例示した
が、成形体の重量が安定して測定可能であればよく、し
たがってチェーンを用いることもできるし、貫通孔３３
（重量支持体）の数は適宜に設定すればよい。

【００２８】さらに、不活性ガス送り込み手段は、ワイ
ヤ３６の周囲の空間を通って加熱室８外に有機バインダ
ー成分を含むガスが漏出しないように、不活性ガスを送
り込み可能に設けられていればよいが、本例において
は、内管５３を設けると共にその内側に複数のフランジ
５８が設けられているため、不活性ガスがワイヤ３６の
周囲を平均して流れるとともに、爆発性ガスの漏出防止
に有効である。

【００２９】もっとも、本発明における不活性ガス送り
込み手段は、脱脂工程におけるセラミック成形体の重量
変化を測定する際に重量支持体の周囲の空間を通って加
熱室外に有機バインダー成分を含むガスが漏出しないよ
うに、不活性ガスを前記空間に送り込み可能であればよ
く、したがって、多少性能は落ちるものの、図６に示し
たように、上記実施例における貫通孔カバー４２内の内
管５３や環状板５６等を除去した構造としてもよい。な
おこの場合、同図中、２点鎖線で示したように、ワイヤ
３６の途中であって、ガス吹込み口５２の中央に対応す
る部位に円形板６１を固着しておき、送り込まれる不活
性ガスが加熱室８内側と脱脂炉外とに案内されるように
してもよい。

【００３０】さらに、不活性ガス送り込み手段について
は、図７，８に示したように構成することもできる。す
なわち、上記のようにスリーブ３３ａの内径より内径が
膨拡された貫通孔カバー４２を設けることなく、スリー
ブ３３ａを加熱室８の外まで延設して、その側部にガス
吹込み口５２を設けるだけでもよい。ただし、この場合
にも送り込まれる不活性ガスのうち、加熱室８内に送り
込まれるものが、加熱室外に漏出するものよりも多くな
るように、スリーブ３３ａの端部には、ワイヤ３６が触
れない程度の孔の設けられた蓋６２を設けておくなどし
て、脱脂炉外に通じる同ガスの流路断面積を小さくして
おくとよい。

【００３１】また、図７中、２点鎖線で示したようにガ
ス吹込み口６３を脱脂炉の天井部７の外側に設けること
なく、天井部７の断面内に設けることも可能である。さ
らに、図９に示したように、ガス吹込み口５２は、その
中心（軸線）をスリーブ３３ａの中心からずらし、不活
性ガスがスリーブ３３ａの接線方向に送り込まれるよう
に偏在して設けても良い。この様にすれば、送り込まれ
たガスは、旋回流となってワイヤ３６の周囲を通り、加
熱室内に送り込まれ、若しくは加熱室外に向かって流れ
ることになる。

【００３２】次に本発明に係る脱脂炉の別の形態例につ
いて図１０ないし図１４を参照しながら説明するが、本
例の脱脂炉は、被測定体（セラミック成形体又はこれを
収容した容器）を下から支持することでその重量を測定
する構造のものとした点を除いて前例と基本的に共通す
るものであり、以下のようである。

【００３３】図１０中、７１は、基脚７２上に設けられ
た脱脂炉本体であって、床部７３、後壁７４、前壁
（扉）７５、側壁７６，７６、天井部７７などの各部位
からなる箱型に構成されている。脱脂炉本体７１の内側
には加熱室（炉室）７８があり、その天板７９および側
壁板８０，８０と、脱脂炉本体７１の内側との間には、
加熱室７８を包囲するように正面視、略逆Ｕ字形状をな
す空間（逆Ｕ字状空間という）８１が形成されている。

【００３４】図１０における加熱室７８の対向する左右
の側壁板８０，８０には、その全面に多数の通気孔８２
が縦横に所定のピッチで貫設されており、逆Ｕ字状空間
８１の上部に設けられた送風ファン（以下、単にファン
ともいう）８３を作動させると、後述するようにして供
給されるＮ2 ガス等の不活性ガスが、図１０中、矢印で
示したように、右の側壁板８０から左の側壁板８０に向
かって加熱室７８内を流れて逆Ｕ字状空間８１に至り、
さらに加熱室７８へ流れ、これらの空間を循環するよう
に構成されている。なお、本例では、このガスはこの循
環過程で送風ファン８３の近傍に設けられたヒータ８４
により加熱されるように構成され、このヒータ８４には
出力可変電源が接続され、ガスを適宜の温度に加熱、調
節できるように構成されている。

【００３５】また、加熱室７８の後壁７４にはガス抜き
用貫通孔８５が設けられ、配管８６を介してバインダー
トラップ８７に接続されている（図１１参照）。これに
より、ヒータ８４により加熱されたＮ2 ガスがファン８
３により加熱室７８内に送り込まれてセラミック成形体
が加熱されることにより発生するバインダー成分（バイ
ンダー気化ガス）を含む不活性ガスは、ガス抜き用貫通
孔８５からこのトラップ８７に持ち来たされ、ここでバ
インダー成分を阻集しつつその他のガスを外部に排気す
るように構成されている。

【００３６】なお、Ｎ2 ガス等の不活性ガスは、外部の
圧力ガス源（リザーバ）９１から、所定圧力下、脱脂炉
本体７１の上部の逆Ｕ字状空間８１に接続される配管９
２を通って、バルブ９３の開閉操作により、逆Ｕ字状空
間８１内に導入されるように構成されている。

【００３７】また、本例では脱脂炉本体７１の下側に、
所定の重量計（秤量機）１０２が設けられている。そし
て、加熱室７８の床部７３には脱脂炉本体７１の内外に
上下に貫通する貫通孔１０３が設けられている。しかし
て、重量計１０２の天秤さら（支持板）１０１上に立設
され、貫通孔１０３に空隙を保持して挿通された重量測
定用の重量支持体（本例では金属製の棒状体）１０６の
上端部に秤量台１０５が設けられ、これにセラミック成
形体Ｓを入れた容器（被測定体）１０７を載置して、脱
脂工程におけるその重量変化を連続して測定できるよう
にされている。また、その重量（変化）の状態は、外部
に設けられた記録計１０８にて連続的に記録されるよう
に構成されている。なお、本例では貫通孔１０３は脱脂
炉本体７１の床部７３の四隅寄り部位に、左右前後に所
定の間隔で４か所設けられ、それぞれに棒状体１０６が
挿通され、秤量台１０５を支持している。

【００３８】さて次に、不活性ガス送り込み手段を構成
する各貫通孔１０３，１０３及びその近傍の構造につい
て説明する。本例における貫通孔１０３，１０３は、加
熱室７８の床部７３に貫通して設けられた円筒状の金属
製のスリーブ（ステンレス鋼製円筒）１０３ａの内側で
形成されている（図１２参照）。このスリーブ１０３ａ
の下端寄り部位外周には、円形フランジ１１１が溶接な
どにより周設されており、この円形フランジ１１１に
は、スリーブ１０３ａの内径より大きい内径を有する有
底短円筒状の貫通孔カバー１１２が外装され、その上縁
外周に形成された取付けフランジ１１３を円形フランジ
１１１に合わせてねじ部材１１４により緊締されてい
る。ただし、この両フランジ間１１１，１１３にはパッ
キン１１５が介在され、その間の気密が保持されてい
る。また、貫通孔カバー１１２の底部（下部）１１６の
略中央には、貫通孔１０３の内径より小さくかつそれと
同軸（芯）状で円形孔１１７が設けられている。しかし
て、棒状体１０６は、円形孔１１７及び貫通孔１０３の
略中央を貫通するように配置されている。

【００３９】一方、貫通孔カバー１１２の側部（図１
０，１２右側）には、上記の圧力ガス源９１に接続され
た前記配管９２から所定のバルブ１１８を介して配管１
１９が分岐して接続されており、貫通孔カバー１１２内
に不活性ガスが送り込まれるように構成されている。た
だし、本例では、その配管１１９の部位を包囲するよう
にヒータ（加熱手段）１２１が設けられており、配管内
を給送される不活性ガスはこのヒータ１２１により配管
を介して加熱されるように構成されている。なお、この
ヒータ１２１には、出力可変電源が接続されており、不
活性ガスを適宜の温度に設定できるように構成されてい
る。

【００４０】また、貫通孔カバー１１２内にはその側部
のガス吹込み口１２２に略対向する配置で円筒状の内管
（バッフル）１２３が円形フランジ１１１下に貫通孔１
０３と同軸状に垂下されている。これにより、ガス吹込
み口１２２から送り込まれた不活性ガスは、内管１２３
の外側に当ってリング状の空間１２４に案内された後
（図１３参照）、同図中矢印で示したように、貫通孔
（スリーブ）１０３内に、すなわち棒状体１０６の周囲
の空間１２５に送り込まれる。そして、これがガスカー
テンとなるため、この空間１２５を通って脱脂炉本体７
１外に有機バインダー成分を含むガスが漏出しないよう
に構成されている。

【００４１】なお、本例では貫通孔カバー１１２の底部
１１６の略中央の円形孔１１７の下面に、内径が円形孔
１１７より小さい耐熱性ゴム（又は金属製の薄板）から
なる環状板１２６が円形孔１１７と同軸状にてネジ１２
７で固着されており、外気に通じる棒状体１０６の周囲
の空隙を微小にしている。すなわち、本例では、ガス吹
込み口１２２から送り込まれるガスのうち、スリーブ１
０３ａにおける棒状体１０６の周囲の空間を通じて加熱
室７８内に送り込まれるものが、加熱室７８外に漏出す
るものよりも多くなるように、同ガスが加熱室７８の内
又は外に流れる流路をなす棒状体１０６の周囲の空間の
流路断面積のうち、ガスが加熱室７８外に漏出する開口
部位の同面積を最小に設定しており、有機バインダー成
分を含むガスを加熱室７８内に封じ込めるか押し戻すよ
うに構成されている。なお、内管１２３の内周には、内
径が円形孔１１７の内径と略同じかそれよりやや大きめ
とされた複数のフランジ１２８が設けられている。ま
た、金属製スリーブ１０３ａの下端寄り部位外周には冷
却フィン１２９が周設されている。

【００４２】さて、次にこのように構成された本例の脱
脂炉で、上記のようにして重量変化が測定できるように
された成形体の脱脂工程における重量変化を測定する場
合について詳細に説明する。すなわち、この工程開始に
際して、各バルブ９３，１１８を開とすると、圧力ガス
源９１から所定圧力（例えば１〜３ｋｇ／ｃｍ² ）で、
Ｎ2 ガスが連続して逆Ｕ字状空間８１内及び貫通孔カバ
ー１１２内に送り込まれる。このとき、加熱室７８内
は、バインダートラップ８７からのガスの漏出により、
０．０１〜０．３ｋｇ／ｃｍ² に加圧保持される。この
条件下で、各ヒータ８４，１２１を例えば１０℃／時間
で昇温させると共に送風ファン８３を作動させる。これ
により、加熱されたＮ2 ガス（熱風）が逆Ｕ字状空間８
１および加熱室７８内を循環し成形体Ｓを加熱すると同
時に、貫通孔カバー１１２内にも送り込まれる。この過
程で、バインダーの分解又は気化によって成形体Ｓから
発生するバインダー成分を含むガスは、Ｎ2 ガスととも
に逆Ｕ字状空間８１および加熱室７８内を循環すると共
に、その一部は、ガス抜き用貫通孔８５からバインダー
トラップ８７に送り込まれ、その中でバインダー成分
は、冷却されて分離除去されるが、その他のガスは外部
に排気される。

【００４３】一方、この脱脂工程では、Ｎ2 ガスが不活
性ガス送り込み手段を構成する貫通孔カバー１１２内に
も送り込まれる。この際、そのＮ2 ガスの一部は、環状
板１２６の内側における棒状体１０６の周囲の空隙を通
って脱脂炉外に漏出するが、多くは貫通孔１０３におけ
る棒状体１０６の周囲の空間を通って加熱室７８内に送
り込まれる。これにより、発生するバインダー成分を含
むガス（図１２中、破線矢印）が脱脂炉外に漏出するの
が防止される。しかして、成形体Ｓは徐々に脱脂され、
それによる重量の減少が重量計１０２、記録計１０８に
より安全に測定、記録できる。

【００４４】このように、本例の脱脂炉によれば、加熱
された不活性ガスをその加熱室７８内に送り込むことに
よりセラミック成形体Ｓに含まれる有機バインダーを除
去するための脱脂炉でありながら、その脱脂工程におけ
るバインダーの気化ガスの脱脂炉外への漏出による発火
ないし爆発の危険性を招くことなく安全に、所定の加熱
（昇温速度）条件下における成形体（バインダー）の重
量変化を測定することができる。かくては、この測定値
に基づいて、脱脂工程中における成形体の重量変化（減
少割合）が一定となるようにヒータの加熱を制御（調
節）するプログラムをつくることができるので、大物の
セラミック成形体を脱脂する際においても等重量減少割
合制御法を実現することが可能となる。

【００４５】なお、循環するガスの風圧により、棒状体
１０６が揺れることがあるので、貫通孔１０３の直径
（スリーブの内径）は、その揺れを見込んで棒状体１０
６が触れない大きさとなるように設定するのが好まし
い。また、本例では被測定体を秤量台に載置してその重
量を測定する構造の脱脂炉を例示したため、その重量測
定用の重量支持体として棒状体を例示し、その本数を４
本に設定したが、成形体の重量が安定して測定可能であ
ればよく、したがって貫通孔の数及び重量支持体の数
は、適宜に設定すればよい。さらに、不活性ガス送り込
み手段は、貫通孔における重量支持体との空隙から加熱
室外に有機バインダー成分を含むガスが漏出しないよう
に不活性ガスをその空隙に送り込み可能に設けられてい
ればよいが、本例のようにした場合には、その爆発性ガ
スの漏出が極めて有効に防止できる。

【００４６】さらに、不活性ガス送り込み手段は、棒状
体１０６の周囲の空間を通って加熱室７８外に有機バイ
ンダー成分を含むガスが漏出しないように、不活性ガス
を送り込み可能に設けられていればよいが、本例におい
ては、内管１２３を設けると共にその内側に複数のフラ
ンジ１２８が設けられているため、不活性ガスが棒状体
１０６の周囲を平均して流れるとともに、爆発性ガスの
漏出防止に有効である。

【００４７】もっとも、本発明における不活性ガス送り
込み手段は、脱脂工程におけるセラミック成形体の重量
変化を測定する際に重量支持体の周囲の空間を通って加
熱室外に有機バインダー成分を含むガスが漏出しないよ
うに、不活性ガスを前記空間に送り込み可能であればよ
く、したがって、前記の実施形態で説明した図６〜９に
例示した不活性ガス送り込み手段の構造は、本実施形態
においてもワイヤを棒状体（又は筒状体）に置き換える
ことで基本的にそのまま用いることができる。

【００４８】

【発明の効果】このように、本発明によれば、加熱され
た不活性ガスを脱脂炉の加熱室内に送り込むことにより
脱脂をする構造の脱脂炉において、大物のセラミック成
形体についても、脱脂炉外に有機バインダー成分を含む
ガスを漏出させることなく安全にその重量変化を測定で
きる。この結果、大物の成形体でありながら、その重量
変化の測定値に基いて、重量の減少割合（率）が一定と
なるように加熱手段を調節してその脱脂割合を最適値に
制御する、等重量減少割合制御法を実現することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る脱脂炉の実施の形態例の概略構成
を示した一部破断縦断正面図、及び不活性ガスの供給配
管系統図。

【図２】図１の一部を省略した一部破断中央縦断面図。

【図３】図１のＡ部を説明する拡大断面図。

【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図。

【図５】図３のＣ−Ｃ線断面図。

【図６】不活性ガス送り込み手段の別例を説明する拡大
断面図。

【図７】不活性ガス送り込み手段の別例を説明する拡大
断面図。

【図８】図７のＤ−Ｄ線断面図。

【図９】図７のＤ−Ｄ線断面の別例を示す図。

【図１０】本発明に係る脱脂炉の別の実施の形態例の概
略構成を示した一部破断縦断正面図、及び不活性ガスの
供給配管系統図。

【図１１】図１０の一部を省略した一部破断中央縦断面
図。

【図１２】図１０のＥ部を説明する拡大断面図。

【図１３】図１２のＦ−Ｆ線断面図。

【図１４】図１２のＧ−Ｇ線断面図。

【符号の説明】

１，７１ 脱脂炉本体 ８，７８ 加熱室 ３２，１０２ 重量計 ３３，１０３ 加熱室の内外に上下に貫通する貫通孔 ３６，１０６ 重量支持体 Ｓ セラミック成形体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱された不活性ガスを脱脂炉の加熱室
   内に送り込むことにより焼成前のセラミック成形体を加
   熱し、そのセラミック成形体に含まれる有機バインダー
   を加熱により分解又は気化して除去するための脱脂炉に
   おいて、前記加熱室にはその内外に上下に貫通する貫通
   孔を設けると共に該加熱室外に重量計を設け、前記貫通
   孔に空隙を保持して重量測定用の重量支持体を通し、該
   重量支持体を介して前記重量計によって前記セラミック
   成形体の重量変化を測定可能とすると共に、前記有機バ
   インダーの除去過程において該セラミック成形体の重量
   変化を測定する際、前記重量支持体の周囲の空間を通っ
   て前記加熱室外に有機バインダー成分を含むガスが漏出
   しないように、前記不活性ガスを前記空間に送り込み可
   能の不活性ガス送り込み手段を設けたことを特徴とする
   脱脂炉。
2. 【請求項２】 前記不活性ガス送り込み手段は、前記不
   活性ガスを前記重量支持体の周囲の空間を通って加熱室
   の内外の双方に向けて送り込み可能に設けられているこ
   とを特徴とする請求項１記載の脱脂炉。
3. 【請求項３】 前記加熱室内に送り込まれる前記不活性
   ガスが、前記加熱室外に送り込まれる前記不活性ガスよ
   り多くなるように、前記不活性ガスが加熱室の外に向か
   って流れる流路をなす重量支持体の周囲の空間の最小流
   路断面積を、同ガスが加熱室の内に向かって流れる流路
   をなす重量支持体の周囲の空間の最小流路断面積よりも
   小さくしたことを特徴とする請求項２記載の脱脂炉。
4. 【請求項４】 前記重量支持体を前記貫通孔に対して略
   同軸状に通してなることを特徴とする請求項１、２又は
   ３記載の脱脂炉。