JPH10325676A - セラミック成形体の乾燥方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】片面が凹凸のある複雑面であり、反対面が前記
複雑面よりも凹凸の少ない単純面であるセラミック成形
体を、乾燥切れを生じさせることなく短時間で乾燥させ
ることができる方法と装置を提供する。 【解決手段】乾燥室（１）内に配置されたセラミック成
形体（３）を、その単純面（３ｂ、４ｂ）側に設置され
た主赤外線ヒーター（６）により主として単純面側から
加熱して乾燥させる。好適には、セラミック成形体
（３）を複雑面（３ａ、４ａ）側に配置された比較的低
温の補助赤外線ヒーター（７）により補助加熱し、及び
／又は乾燥室（１）内に温風を低速で流しながら乾燥さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、比較的凹凸に富んだ第１表面
と、第１表面よりも凹凸の少ない第２表面とを有するセ
ラミック成形体、例えば懸垂碍子や碍管の製造段階で得
られるセラミック成形体の乾燥方法及び装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来技術】平板のような単純形状のセラミック成形体
を迅速に乾燥させるためには、従来から赤外線ヒーター
が用いられている。しかし懸垂碍子用または碍管用セラ
ミック成形体のように、片面が厚みに比較して大きい凹
凸のある複雑面であり、反対側が前記複雑面よりも凹凸
の少ない単純面であるセラミック成形体を乾燥させる場
合には、赤外線ヒーターは適用されていない。その理由
は、セラミック成形体の複雑面側は単位体積当たりの表
面積が大きいために赤外線ヒーターからの放射熱を受け
やすく、単純面側は単位体積当たりの表面積が小さいた
めに放射熱を受けにくく、その結果としてセラミック成
形体全体の温度分布が不均一となり、特に複雑面におけ
る凸部が凹部よりも高温になってこの部分に「乾燥切
れ」と呼ばれる不良が発生しやすいからである。

【０００３】このため、上記のような複雑形状のセラミ
ック成形体の乾燥は、従来は雰囲気乾燥等の温風循環方
式や、自然放置による乾燥方法によって行われてきた。
しかし、温風循環方式や自然放置による乾燥プロセスは
数十〜数百時間にも及ぶ長時間を要するうえ、雰囲気の
影響により乾燥状態が大きく変化し、管理が容易ではな
いという問題があった。

【０００４】

【発明の課題】したがって、本発明が解決しようとする
課題は、上述した従来技術の問題点を解消し、比較的凹
凸に富んだ複雑面と、その複雑面よりも凹凸の少ない単
純面とを有するセラミック成形体を、乾燥切れを生じさ
せることなく短時間で乾燥可能とする乾燥方法及び装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題の解決手段】上記の課題を解決するため、本発明
によるセラミック成形体の乾燥方法は、比較的凹凸に富
んだ第１表面と、第１表面よりも凹凸の少ない第２表面
とを有するセラミック成形体を、第２表面側に設置した
主赤外線ヒーターにより主として第２表面側から加熱す
ることを特徴とする。また、本発明によるセラミック成
形体の乾燥装置は、比較的凹凸に富んだ第１表面と、第
１表面よりも凹凸の少ない第２表面とを有するセラミッ
ク成形体を、その第２表面側に設置されてセラミック成
形体を主として第２表面側から加熱する主赤外線ヒータ
ーとを具えることを特徴とする。

【０００６】赤外線ヒーターを用いてセラミック成形体
を乾燥させる従来の乾燥方法は、前述したように、もっ
ぱら平板のような単純形状のセラミック成形体に適用さ
れるものであり、この場合には表裏両面から均等に放射
熱を加えるようにしていた。しかし、本発明は、第１表
面が凹凸に富んだ複雑面であり、第２表面が第１表面よ
りも凹凸の少ない単純面であるセラミック成形体を対象
とし、このようなセラミック成形体の乾燥に赤外線ヒー
ターを適用する場合でも、セラミック成形体を第２表面
側に設置された主赤外線ヒーターにより主として第２表
面側から加熱すれば、従来のような乾燥切れの発生を効
果的に防止しつつセラミック成形体をより短時間で乾燥
させ得るとの実証的な知見に基づいてなされたものであ
る。

【０００７】本発明を実施するにあたり、セラミック成
形体を、凹凸に富んだ第１表面側に設置した比較的低温
の補助赤外線ヒーターにより、第１表面側からも補助加
熱するのが有利である。この場合には、凹凸の少ない単
純形状の題２表面側に設置した主赤外線ヒーターにより
セラミック成形体を主として第２表面側から加熱するに
当たり、これだけでは熱が伝わりにくい第２表面側の凸
部を低温の補助赤外線ヒーターで補助加熱するため、セ
ラミック成形体全体の温度分布がさらに均一化され、特
に第２表面の凸部における乾燥切れの発生をより確実に
防止することが可能となる。

【０００８】この場合、主赤外線ヒーター及び補助赤外
線ヒーターの少なくとも一方を間欠運転しながらセラミ
ック成形体を乾燥させるのが有利であり、特に、両赤外
線ヒーターを同時に間欠運転させるのが好適である。

【０００９】主赤外線ヒーターの温度は、180 〜600 ℃
の範囲に設定するのが有利である。例えば、主赤外線ヒ
ーターの温度をセラミック成形体が懸垂碍子用である場
合には 180〜350 ℃の範囲に設定し、また、セラミック
成形体が碍管用である場合には 300〜600 ℃の範囲に設
定するのが望ましい。さらに、主赤外線ヒーターに加え
て補助赤外線ヒーターを使用する場合には、両赤外線ヒ
ーターの温度差を30℃以上に設定するのが好適である。

【００１０】セラミック成形体は、閉鎖した乾燥室内で
乾燥させるのが好適である。この場合、セラミック成形
体と、少なくとも主赤外線ヒーターとを収めた乾燥室内
に温風を通気する手段を設け、乾燥室内に温風を流しな
がらセラミック成形体を乾燥させるのが有利である。な
お、温風は風速を 0.1〜0.5 ｍ／ｓ、温度をセラミック
成形体の温度〜 150℃の範囲に設定するのが好適であ
る。

【００１１】

【実施形態】以下、本発明を図示の好適な実施形態につ
いて詳述する。

【００１２】図１および図２は、本発明を実施するため
の乾燥装置の一実施形態を示すものである。この乾燥装
置は外部から閉鎖可能な乾燥室１を具え、ほぼ水平な支
持面を有する支持台２が乾燥室１内に配置されている。
支持台２は、乾燥対象としてのセラミック成形体３を載
置するものであり、図２に示すように脚部２ａを有する
固定または可動構造体として構成されている。なお、例
えば乾燥室１をトンネル形式とする場合には、支持台２
を乾燥室１内で循環する無端搬送ベルトとして構成する
ことも可能である。

【００１３】本例におけるセラミック成形体３は、笠部
４を有する懸垂碍子を製造するための半製品である。図
２に示すように、笠部４の下面は、複数の環状ひだ５が
同心的に配置され、これにより肉厚に比較して大きな凹
凸を有する複雑面４ａとして成形されている。他方、下
面とは対照的に、笠部４の上面は比較的平坦な単純面４
ｂとして形成されている。

【００１４】乾燥室１内で、支持台２の上方に比較的高
温の主赤外線ヒーター６を配置すると共に、支持台２の
下方には比較的低温の補助赤外線ヒーター７を配置す
る。これらの赤外線ヒーター６、７は、いずれも水分の
乾燥に適した波長を持つ遠赤外線ヒーターパネルにより
構成することができる。

【００１５】セラミック成形体３は、支持台２上で複雑
面４ａが下向きとなるように載置されている。このよう
に載置すると、セラミック成形体３の姿勢が安定するの
みならず、単位体積当たりの表面積が大きくて乾燥が進
行し易い複雑面４ａを、主赤外線ヒーター６から見て裏
側に位置し、したがって乾燥の緩慢な下面側とすること
により上下両面側からの乾燥速度のバランスを取ること
ができる。なお、支持台２はセラミック成形体３の下面
を閉塞しない構造とするのが望ましい。そのためには支
持台２を、図２に示すように、例えば格子状または網状
とするのが好適である。

【００１６】支持台２の上方に配置された比較的高温の
主赤外線ヒーター６は、支持台２上に載置されたセラミ
ック成形体３を単純面４ｂ側から加熱するものである。
そして、セラミック成形体３は、主赤外線ヒーター６か
らの放射熱を受けて主として単純面４ｂ側から加熱され
る。セラミック成形体３の単純面側に投与された放射熱
は、熱伝導によりセラミック成形体３の内部に向けて移
動する。その結果、セラミック成形体３の内部も単純面
側から徐々に加熱されて乾燥が進行する。

【００１７】本発明では、セラミック成形体３を主とし
て単純面４ｂ側から乾燥させるので、複雑面４ａにおけ
るひだ５の先端凸部５ａのみが残部よりも局所的に高温
になることがなく、乾燥切れの発生を効果的に防止する
ことができる。しかも、従来の温風循環方式や自然放置
方式が乾燥に24〜48時間を要していたのと対比して、本
発明によれば８時間前後というはるかに短時間で乾燥を
完了させることが可能となる。

【００１８】なお、セラミック成形体３における複雑面
４ａの幾何学的形状によっては、ひだの先端凸部５ａは
断面積が小さくて熱伝導が不十分であり、主赤外線ヒー
ター６からの放射熱だけでは迅速な加熱が困難な場合が
ある。このような場合には、低温の補助赤外線ヒーター
７により複雑面４ａ側から緩やかな補助加熱を行って先
端凸部５ａの乾燥を促進させるのが効果的である。

【００１９】上記の主赤外線ヒーター６および補助赤外
線ヒーター７による加熱温度は、セラミック成形体３の
形状や水分等のパラメータに応じてそれぞれ適切に設定
すべきことは言うまでもない。例えば、水分含有量が20
％程度の懸垂碍子用セラミック成形体を乾燥させる場合
には、主赤外線ヒーター６の加熱温度を 180〜350 ℃と
するのが好適である。さらに、補助赤外線ヒーター７に
よる補助加熱を併用する場合には、補助赤外線ヒーター
７の加熱温度を主赤外線ヒーター６の加熱温度よりも30
℃以上低めに設定するのが好適である。

【００２０】赤外線ヒーター６、７を必要に応じて間欠
運転するものとし、その運転サイクルは例えば10分〜20
分程度の運転時間Ｔ１と、５分〜20分程度の停止時間Ｔ
２との繰返しとすることができる。このような間欠運転
によれば、赤外線ヒーター６、７を停止している間にセ
ラミック成形体３の内部で高温側から低温側への熱移動
を生じさせ、過度の偏熱による偏乾燥を防止する効果を
達成することができ、ひいては連続乾燥と対比して赤外
線ヒーターによる加熱温度を高めに設定して乾燥時間を
短縮することが可能となる。なお、両赤外線ヒーター
６、７をそれぞれ間欠運転する場合には、偏乾燥を防止
する見地から両者を同時に間欠運転するのが一層効果的
である。

【００２１】本発明の効果を検証するため、主赤外線ヒ
ーターと補助赤外線ヒーターの加熱温度および運転条件
を変化させてセラミック成形体の乾燥実験を行った。そ
の実験結果を表１に示す。この場合、懸垂碍子用セラミ
ック成形体は、約１９％の水分を含むシリカ・アルミナ
・粘土系の成形体とした。また、赤外線ヒーターとして
は、出力が約３０ｋＷの電気遠赤外線ヒーターを用い
た。さらに、間欠運転モードでは主赤外線ヒーターと補
助赤外線ヒーターを同時に作動させ、かつ、同時に停止
させるものとした。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１から明らかなとおり、主赤外線ヒータ
ー６と補助赤外線ヒーター７の加熱温度を適切に設定し
た本発明の実施例１〜１４によれば、セラミック成形体
を比較的短時間で、しかも高い良品率をもって乾燥する
ことが可能である。これに対して、比較例１は従来の熱
風乾燥によるものであり、乾燥に長時間を要する上に良
品率も非常に低いことを示している。さらに、補助赤外
線ヒーターを併用しても、比較例２〜５のように主赤外
線ヒーターとの温度差が適切に設定されない場合や、比
較例６のように主赤外線ヒーターの加熱温度が若干高す
ぎる場合には、乾燥時間を短縮できても高い良品率を達
成できないことを示している。

【００２４】本発明を実施してセラミック成形体３を乾
燥させる間、乾燥室１内には温風を連続供給することに
より、セラミック成形体３から発生した水蒸気を速やか
に乾燥室１の外部に抜いて乾燥を促進するのが望まし
い。懸垂碍子用セラミック成形体を対象とする場合、温
風の風速が 0.1 ｍ／ｓに満たないと乾燥室１から水蒸
気を効果的に抜くことができず、また風速が0.5 ｍ／ｓ
を越える場合には風による切れが発生し易くなる。した
がって風速は 0.1〜0.5 ｍ／ｓ程度に設定するのが好ま
しい。

【００２５】温風の温度は、セラミック成形体３の温度
〜 130℃の範囲に設定するのが好適である。セラミック
成形体３の温度が60〜90℃である場合には、温風温度を
100〜130 ℃程度とするのが望ましい。温風温度が高す
ぎると、やはり乾燥切れが発生する可能性がある。

【００２６】セラミック成形体の乾燥に際して乾燥室内
に温風を供給することに基づく本発明の効果を検証する
ため、赤外線ヒーター６、７の加熱温度をそれぞれ一定
に維持して連続運転し、温風の風速および温度を変化さ
せてセラミック成形体３の乾燥実験を行った。その実験
結果を表２に示す。この場合、懸垂碍子用セラミック成
形体３は約１９％の水分を含むシリカ・アルミナ・粘土
系の成形体とした。また、赤外線ヒーター６、７として
は出力が約３０ｋＷの電気遠赤外線ヒーターを用い、主
赤外線ヒーター６の温度を260℃、補助赤外線ヒーター
の温度を 150℃とした。

【００２７】

【表２】

【００２８】表２から明らかなとおり、セラミック成形
体の乾燥に際して乾燥室内に温風を供給する場合、風速
および温度を適切に設定した実施例１〜７によれば高い
良品率を維持しつつ乾燥時間を短縮することが可能であ
る。特に、実施例2、３および実施例４〜７から明らか
なように、風速が一定であれば温風温度を高めることに
より乾燥時間を短縮することが可能である。これに対し
て、比較例１は乾燥室内に温風を供給しないため、乾燥
時にセラミック成形体から発生する水蒸気を速やかに室
外に抜いて乾燥を促進することができず、したがって乾
燥に長時間を要している。また、比較例２のように温風
温度が低すぎる場合や、比較例3、４のように風速が高
すぎる場合には、乾燥時間を短縮できても高い良品率を
達成することができない。

【００２９】上述したように、本発明によれば片面が凹
凸のある複雑面４ａであり、反対面が複雑面４ａよりも
凹凸の少ない単純面４ｂであるセラミック成形体３を、
乾燥切れを生じさせることなく迅速に乾燥させることが
可能である。なお、本発明が懸垂碍子用の成形体のみな
らず、その他のセラミック成形体にも広く適用できるこ
とは言うまでもない。

【００３０】図３および図４は、外面が多数のつば状の
凹凸を有する複雑面である碍管や碍管に対応するセラミ
ック成形体の乾燥に本発明を適用した実施形態を示すも
のである。この実施形態による乾燥装置は乾燥室１を具
え、その底面１ａにおいて複数のセラミック成形体３を
直立状態で支持するものである。乾燥室１は、キャスタ
ーを有する移動式の構成とすることができる。セラミッ
ク成形体３は中心孔を有し、その内面は実質的に凹凸の
ない単純面３ｂである。

【００３１】図３に示すように、乾燥室１の上部に水平
支持ビーム８を配置し、支持ビーム８から棒状の主赤外
線ヒーター６を垂下させてセラミック成形体３の中心孔
内に挿入する。乾燥室１内に比較的低温の補助赤外線ヒ
ーター７を設け、補助赤外線ヒーター７をプレート状と
してセラミック成形体３の複雑面３ａに対向配置するこ
とができる。主赤外線ヒーター６は加熱温度を 300〜 6
00℃とし、補助赤外線ヒーター７の加熱温度は 100〜 2
00℃とするのが望ましい。なお、乾燥室１の底面１ａと
セラミック成形体３の底部との間には、セラミック成形
体３内部の自然通気を許容する隙間が形成される構成と
するのが好適である。

【００３２】碍管用セラミック成形体３の乾燥に際し
て、成形体３を主赤外線ヒーター６により主として単純
面３ｂ側から加熱する本発明の効果を検証するため、赤
外線ヒーター６、７の加熱温度をそれぞれ変化させて連
続運転し、自然通気を行う場合と行わない場合とについ
て乾燥実験を行った。その実験結果を表３に示す。この
場合、碍管用セラミック成形体３は高さ2000ｍｍ、外径
400 ｍｍ、内径200 ｍｍであり、その水分は１７％とし
た。自然通気を行う場合には、風速を0.5〜1.0 ｍ／ｓ
となるよう隙間の大きさを設定した。

【００３３】

【表３】

【００３４】表３から明らかなとおり、本発明の実施例
１〜１３によれば補助ヒーターによる加熱温度を高める
ことにより、乾燥切れの発生を効果的に防止しつつ乾燥
時間がより短縮される傾向が認められる。特に、実施例
4〜１１からは、同一温度条件下でも内部通気を行う場
合には乾燥時間が短縮される傾向が明らかである。他
方、比較例１〜４のように補助加熱温度が適切に設定さ
れない場合や、比較例５のように主加熱温度が高すぎる
場合には、乾燥切れの発生を効果的に防止できないこと
が明らかである。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明の乾燥方法
及び装置によれば複雑面と単純面とを有するセラミック
成形体を、乾燥切れを生じさせることなく短時間で乾燥
させることが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による乾燥方法を実施するための装置の
一実施形態を示す線図的断面図である。

【図２】図１の装置の要部を示す拡大図である。

【図３】本発明による乾燥方法を実施するための他の実
施形態を示す斜視図である。

【図４】図３の装置の要部を示す拡大図である。

【符号の説明】

３ セラミック成形体、３ａ、４ａ 複雑面、３ｂ、４
ｂ 単純面、６ 主赤外線ヒーター、７ 補助赤外線ヒ
ーター

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】比較的凹凸に富んだ第１表面と、第１表面
   よりも凹凸の少ない第２表面とを有するセラミック成形
   体を、第２表面側に設置した主赤外線ヒーターにより主
   として第２表面側から加熱することを特徴とする、セラ
   ミック成形体の乾燥方法。
2. 【請求項２】前記セラミック成形体を、その第１表面側
   に設置した比較的低温の補助赤外線ヒーターにより第１
   表面側から補助加熱する請求項１記載の乾燥方法。
3. 【請求項３】主赤外線ヒーター及び補助赤外線ヒーター
   の少なくとも一方を間欠運転しながらセラミック成形体
   を乾燥させる請求項２記載の乾燥方法。
4. 【請求項４】主赤外線ヒーター及び補助赤外線ヒーター
   を同時に間欠運転させる請求項３記載の乾燥方法。
5. 【請求項５】主赤外線ヒーターの温度を 180〜600 ℃の
   範囲に設定してセラミック成形体を乾燥させる請求項１
   又は２に記載の乾燥方法。
6. 【請求項６】主赤外線ヒーターと補助赤外線ヒーターの
   温度差を30℃以上に設定してセラミック成形体を乾燥さ
   せる請求項５記載の乾燥方法。
7. 【請求項７】少なくとも前記セラミック成形体と主赤外
   線ヒーターとを収めた乾燥室内に温風を流しながらセラ
   ミック成形体を乾燥させる請求項１〜４の何れか一項に
   記載の乾燥方法。
8. 【請求項８】温風の風速を 0.1〜0.5 ｍ／ｓに設定して
   セラミック成形体を乾燥させる請求項７記載の乾燥方
   法。
9. 【請求項９】温風の温度をセラミック成形体の温度〜 1
   50℃の範囲に設定してセラミック成形体を乾燥させる請
   求項７記載の乾燥方法。
10. 【請求項１０】比較的凹凸に富んだ第１表面と、第１表
    面よりも凹凸の少ない第２表面とを有するセラミック成
    形体の乾燥装置であって、セラミック成形体の第２表面
    側に設置されて該セラミック成形体を主として第２表面
    から加熱する主赤外線ヒーターとを具えることを特徴と
    する乾燥装置。
11. 【請求項１１】前記セラミック成形体の第１表面側に設
    置されてセラミック成形体を第１表面側から補助加熱す
    る比較的低温の補助赤外線ヒーターを更に具える請求項
    １０記載の乾燥装置。
12. 【請求項１２】前記主赤外線ヒーターを収める乾燥室
    と、該乾燥室内に温風を供給する手段とを更に具える請
    求項１０記載の乾燥装置。