(57)【要約】    【課題】量産性に優れ、製品特性のバラツキを低減できるとともに、雰囲気焼成用ガスの浪費を防ぎ、しかも、ヒータの長寿命化を図りえる焼成炉を提供する。    【解決手段】炉体１、２は、加熱室１１、２１を有している。ヒータ３、４は、加熱室１１、２１を加熱する。耐熱性管体５は、内部にガスの導入される焼成室５１を有し、加熱室１１、２１を通って配置される。耐熱性管体５は炉体１、２に対して相対的に移動が可能である。【選択図】      図３
2006284005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体と、ヒータと、耐熱性管体とを含む焼成炉であって、
前記炉体は、加熱室を有しており、
前記ヒータは、前記加熱室を加熱するものであり、
前記耐熱性管体は、内部にガスの導入される焼成室を有し、前記加熱室を通って配置され、前記炉体に対して相対的に移動可能である、
焼成炉。
【請求項２】
請求項１に記載された焼成炉であって、前記耐熱性管体は、アルミナでなる焼成炉。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された焼成炉であって、前記炉体は、下炉体と、上炉体とを含み、前記下炉体及び前記上炉体の間に、前記耐熱性管体を移動させる移動路が設けられている、
焼成炉。
【請求項４】
請求項３に記載された焼成炉であって、更に、送り装置を有し、前記送り装置は、前記耐熱性管体を、前記移動路の一端側から、他端側に向かって押す焼成炉。
【請求項５】
請求項４に記載された焼成炉であって、前記耐熱性管体は複数個であり、それぞれは、前記移動路の一端側から他端側に向かって順次に配列されている焼成炉。
【請求項６】
請求項５に記載された焼成炉であって、前記ヒータは、複数であり、前記移動路の一端側から他端側に向かって順次に配列されている焼成炉。
【請求項７】
請求項５又は６に記載された焼成炉であって、前記移動路の前記他端側から押出された前記耐熱性管体を、前記移動路の前記一端側に戻す機構を有する焼成炉。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載された焼成炉であって、前記耐熱性管体は、内部に、未焼成セラミック電子部品を保持する部品保持体を有する、焼成炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種セラミック電子部品の焼成に用いられる焼成炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック電子部品の焼成に用いられる焼成炉としては、これまで、量産性の向上などの観点から、いわゆる連続炉と称されるものが主に用いられてきた。連続炉は、一般に、レンガなどの耐熱部材を積み上げて構築した炉体の内部に、ヒータを配置した焼成室を設け、この焼成室内にセラミック成形体を複数枚ずつ縦積みもしくは横積みにしたブロックを複数個整列した状態で投入し、この状態で焼成する。焼成室内の温度は、ヒータによる加熱により、例えば、1000℃〜1300℃の温度まで昇温される。セラミック電子部品の場合には、雰囲気焼成が要求され、焼成室内には、還元用水素ガスや、還元後の酸化防止のための窒素ガスが導入される。
【０００３】
しかし、上述した連続焼成炉は、基本的に、レンガなどを積み上げて構築した炉体の内部に、ヒータを配置した焼成室を設け、この焼成室内に大量の水素や窒素ガスなどを導入する構造であるため、種々の問題を抱えている。
【０００４】
まず、レンガなどを積み上げて構築した炉体の内部に、焼成室を設け、この焼成室内に水素や窒素ガスなどを導入する構造であるため、水素や窒素ガスが炉体を通って外部に漏洩してしまい、無駄が多い。
【０００５】
しかも、上述したガス漏洩量が変動し、そのために、セラミックに対する水素ガスや、窒素ガスの接触が変動し、焼成して得られたセラミック電子部品の特性にバラツキを生じ易い。
【０００６】
更に、ヒータを配置した焼成室内に大量の水素ガスが導入されるため、ヒータが水素ガスの影響を受けて劣化してしまい、早期の交換作業が必要となる。
【０００７】
特許文献１は、横型管状炉を用いて炉芯管内の円筒形耐熱容器中で、セラミック成形体を焼成する手法を開示している。この手法によれば、雰囲気ガスにヒータが触れることもないし、ガス浪費の問題も回避できるが、量産性を確保することができない。
【特許文献１】特開平９−１３２４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、量産性に優れ、製品特性のバラツキを低減できるとともに、雰囲気焼成用ガスの浪費を防ぎ、しかも、ヒータの長寿命化を図りえる焼成炉を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するため、本発明に係る焼成炉は、炉体と、ヒータと、耐熱性管体とを含む。前記炉体は、加熱室を有しており、前記ヒータは、前記加熱室を加熱する。
【００１０】
前記耐熱性管体は、内部にガスが導入される焼成室を有する。この耐熱性管体は、前記加熱室を通って配置され、前記炉体に対して相対的に移動可能である。
【００１１】
上述したように、本発明に係る焼成炉では、炉体は加熱室を有しており、この加熱室はヒータによって焼成に必要な温度まで昇温される。
【００１２】
本発明に係る焼成炉は、耐熱性管体を備えており、耐熱性管体は、内部にガスが導入される焼成室を有する。従って、耐熱性管体の内部の焼成室に、焼成しようとする未焼成セラミック電子部品を配置するとともに、雰囲気焼成に適したガス、例えば、水素ガスや窒素ガスを導入することができる。水素ガスや窒素ガスは、耐熱性管体の内部だけをとおり、その周りの加熱室に漏洩することがない。このため、水素ガスや窒素ガスが漏れることがなくなり、ガスの消費量が著しく低減される。
【００１３】
しかも、耐熱性管体から外部へのガスの漏洩がなくなるので、耐熱性管体に対する雰囲気ガスの流量を安定化し、雰囲気ガスと未焼成セラミック電子部品との接触を安定化し、安定した特性を有するセラミック電子部品を得ることができる。
【００１４】
また、ヒータが、水素ガスに触れることがなくなるから、ヒータの水素ガスによる劣化を回避することができる。
【００１５】
更に、耐熱性管体は、加熱室を通り、炉体に対して相対的に移動可能であるから、耐熱性管体を、個別的焼成炉として機能させ、その数を増加して並べ、焼成処理の済んだ耐熱性管体から順次に取り出すなどの操作を、自由に行なうことができるので、高い量産性を確保することができる。
【００１６】
耐熱性管体は、好ましくは、アルミナでなる。アルミナであれば、セラミック焼成温度に耐え得る耐熱性を有するし、その緻密性のゆえにガス漏れを確実に防止でき、しかも、焼成時にセラミック電子部品に対する汚染も無視できるからである。
【００１７】
具体的構成として、炉体は、下炉体と、上炉体とを含み、下炉体及び上炉体の間に、耐熱性管体を移動させる移動路を設けることができる。この構造であれば、送り装置、例えばプッシャを備えることにより、耐熱性管体を、移動路の一端側から他端側に向かって押す構造を実現し、連続炉に近い量産性の高い焼成炉を構成することができる。
【００１８】
上述した構成をとる場合は、耐熱性管体は複数個であることが好ましい。複数個の耐熱性管体のそれぞれは、移動路の一端側から他端側に向かって順次に配列する。この構造によれば、耐熱性管体自体の配列を利用して、送り装置により、耐熱性管体のそれぞれを、移動路の一端側から他端側に向かって、順次に移動させることができる。
【００１９】
勿論、この場合は、ヒータは複数であり、移動路の一端側から他端側に向かって順次に配列されていることが好ましい。
【００２０】
更に好ましくは、移動路の他端側から押出された耐熱性管体を、移動路の一端側に戻す機構を有する。この構造によれば、耐熱性管体を循環させ、量産性よく焼成することができる。
【００２１】
未焼成セラミック電子部品は、耐熱性管の内部にいわゆるバラ積みの状態で配置してもよいが、未焼成セラミック電子部品を保持する部品保持体(コンテナ）を用い、このコンテナによって未焼成セラミック電子部品を保持することが、量産性の向上及び焼成処理の合理化等の観点から好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
以上述べたように、本発明によれば、量産性に優れ、製品特性のバラツキを低減できるとともに、雰囲気焼成用ガスの浪費を防ぎ、しかも、ヒータの長寿命化を図りえる焼成炉を提供することができる。
【００２３】
本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施例によって更に詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は本発明に係る焼成炉の正面図、図２は図１の２−２線に沿った断面図、図３は図２を拡大して詳細に示す断面図である。これらの図を参照すると、本発明に係る焼成炉は、炉体１、２と、ヒータ３、４と、耐熱性管体５とを含む。
【００２５】
炉体１、２は、レンガなどの適当な耐熱性部材によって構成されるもので、その内部に加熱室１１、２１を有している。図示の炉体１、２は、下炉体１と、上炉体２とを含んでいる。下炉体１及び上炉体２は、上面及び下面が互いに間隔を隔てて対向するように組み合わされ、その間隔を、耐熱性管体５を移動させる移動路として利用するようになっている。
【００２６】
下炉体１及び上炉体２は、例えば、全長２０ｍ程度の長い炉を構成する。下炉体１及び上炉体２のそれぞれは、全長にわたって、一体化されていてもよいし、複数に分割されていてもよい。図は、下炉体１及び上炉体２のそれぞれを、３つに分割して従属的に並べた例を示している。
【００２７】
ヒータ３、４は、炉体１、２によって支持され、加熱室１１、２１を加熱する。ヒータ３、４は、電熱ヒータであってもよいし、ガス燃焼ヒータであってもよい。図は電熱ヒータを示している。ヒータ３、４のうち、ヒータ３は、下炉体１によって支持され、加熱室１１を横切っている。ヒータ４は、上炉体２によって支持され加熱室２１を横切っている。ヒータ３、４は、炉体１、２の長さ方向に、間隔を隔てて複数配置されている。その本数は、要求される熱量に応じて選択される。
【００２８】
耐熱性管体５は、内部にガスが導入される焼成室５１を有する。ガスは、焼成すべきセラミック電子部品に要求される雰囲気に応じて選択されるもので、例えば、水素ガスや窒素ガスなどである。耐熱性管体５は、例えば、円筒状又は角筒状などの形状を持ち、加熱室１１、２１を通り、炉体１、２に対して相対的に移動可能に配置されている。つまり、下炉体１と上炉体２との間に形成された移動路を、矢印Ｆ１の方向に移動可能である。
【００２９】
耐熱性管体５は、好ましくは、アルミナでなる。アルミナであれば、セラミック焼成温度に耐え得る耐熱性を有するし、その緻密性のゆえにガス漏れを確実に防止でき、しかも、焼成時に、未焼成セラミック電子部品に対する成分的汚染も無視できるからである。
【００３０】
耐熱性管体5の焼成室５１には、未焼成セラミック電子部品が配置される。未焼成セラミック電子部品は、焼成室５１の内部にいわゆるバラ積みの状態で配置してもよいが、未焼成セラミック電子部品を保持する部品保持体(コンテナ）５２を用い、このコンテナ５２によって未焼成セラミック電子部品を保持することが、量産性の向上及び焼成処理の合理化等の観点から好ましい。コンテナ５２は、アルミナ等で構成することが好ましく、自己の長さと、耐熱性管体５の長さなどを考慮した個数だけ、備えられる。
【００３１】
耐熱性管体５に対するコンテナ５２の挿入に当たっては，図４に示すように、予め、保持孔５２１の内部に未焼成セラミック電子部品を搭載したコンテナ５２を、耐熱性管体５の軸方向の一端側から挿入し挿入後に蓋５３を取り付けて閉じる。蓋５３には、ガス注入口５４が設けられている。耐熱性管体５の軸方向で見て、蓋５３とは反対側の端部にも蓋５５が設けられており、蓋５５にはガス排出口５６が設けられている。
【００３２】
図５は、蓋５３の部分の更に詳しい構造を示す図である。この例では、蓋５３に蝶番５８を取り付けて、蓋５３を開閉できるようにしてある。
【００３３】
耐熱性管体５の両端部の内部には、耐熱性断熱部材５７が挿脱可能に配置されており、この耐熱性断熱部材５７により、耐熱性管体５の外部への放熱を防ぐようになっている。
【００３４】
更に、耐熱性管体５の軸方向の両端には、支持部材７１、７２が取り付けられている。耐熱性管体５は、この支持部材７１、７２によって支持されながら、下炉体１及び上炉体２に対して相対的に移動する。
これらの支持部材７１、７２は、例えば、レンガや耐熱性ファイバを主体として構成することができる。
【００３５】
支持部材７１、７２のそれぞれは、耐熱性管体５の軸方向の両端に装着された支持装置６１、６２を介して、耐熱性管体５を支持する。支持装置６１、６２は可動装置６３、６４に結合されている。可動装置６３、６４は、受面と接する下端にローラなどの転動手段６５、６６を有する。
【００３６】
図１及び図２を参照すると、耐熱性管体５は、炉体１、２の全長に併せて、複数個が準備され、それぞれが、互いに隣接するようにして、移動路の一端側から他端側に向かって順次に配列される。
【００３７】
耐熱性管体５を、炉体１、２の全長に併せて、複数個配置したのに併せて、ヒータ３、４は、耐熱性管体５の配置位置及び個数に対応する数だけ備えられ、移動路の一端側から他端側に向かって順次に配列されている。
【００３８】
耐熱性管体５を配列した一端側には、送り装置９１が配置されており、耐熱性管体５自体の配列を利用して、耐熱性管体５のそれぞれを、移動路の一端側から他端側に向かって、矢印Ｆ1で示す方向に順次に移動させることができるようになっている。
【００３９】
更に、移動路の他端側から押出された耐熱性管体５を、移動路の一端側に戻す機構を有する。具体的には、上述した耐熱性管体５の配列の終端位置に、リフトアップのための送り装置９２を配置し、終端に位置する耐熱性管体５を、矢印Ｆ２で示すように、上方に送りだす。更に、上方に送り出された耐熱性管体５を、上炉体２の上方に配置された送り装置９３によって、矢印Ｆ３で示す方向に直線的に送り出す。そして、一端側において、耐熱性管体５を矢印Ｆ４で示すように下降させ、始端側に戻す。
【００４０】
次に、本発明に係る焼成炉の有する作用効果に付いて説明する。まず、炉体１、２は加熱室１１、２１を有しており、この加熱室１１、２１を、ヒータ３、４によって加熱するから、加熱室１１、２１を焼成に必要な温度まで、十分に昇温させることができる。
【００４１】
焼成温度パターンは、例えば図６に示すようなものである。即ち、図６において、最初の数時間の昇温サイクルで、加熱空間１１、２１及び耐熱性管体５の焼成室５１の内部温度を、焼成温度１３００〜１４００℃まで、直線的に昇温させた後、数時間程度、この焼成温度を維持し、その後、数時間の降温サイクルを経て、焼成プロセスが終了する。
【００４２】
セラミック電子部品の場合、上記の焼成プロセスにおいて、水素ガス(還元プロセスの場合）や、窒素ガス(中性雰囲気焼成プロセスの場合)が、耐熱性管体５の焼成室５１の内部に導入される。これらのガスは、図６の焼成プロセスの全期間を通して供給する必要はない。焼成温度１３００〜１４００℃の温度に保たれる数時間の間、供給するだけでよい。
【００４３】
ここで、本発明に係る焼成炉は、耐熱性管体５を備えており、耐熱性管体５は、内部にガスが導入される焼成室５１を有する。従って、焼成室５１に、焼成しようとする未焼成セラミック電子部品を配置するとともに、雰囲気焼成に適したガス、例えば、水素ガスや窒素ガスを導入することができる。水素ガスや窒素ガスは、耐熱性管体５の内部だけをとおり、その周りの加熱室１１、２１に漏洩することがない。このため、水素ガスや窒素ガスが漏れることがなくなり、ガスの消費量が著しく低減される。
【００４４】
しかも、耐熱性管体５から外部へのガスの漏洩がなくなるので、耐熱性管体５に対する雰囲気ガスの流量を安定化し、雰囲気ガスと未焼成セラミック電子部品との接触を安定化し、安定した特性を有する焼成セラミック電子部品を得ることができる。
【００４５】
また、ヒータ３、４が、水素ガスに触れることがなくなるから、ヒータ３、４の水素ガスによる劣化を回避することができる。
【００４６】
更に、耐熱性管体５は、加熱室１１、２１を通り、矢印Ｆ１で示すように、炉体１、２に対して相対的に移動可能であるから、耐熱性管体５を、個別的焼成炉として機能させ、その数を増加して並べ、焼成処理の済んだ耐熱性管体５から順次に取り出すなどの操作を、自由に行なうことができるので、高い量産性を確保することができる。
【００４７】
複数個の耐熱性管体５のそれぞれを、移動路の一端側から他端側に向かって順次に配列した場合は、耐熱性管体５自体の配列を利用して、送り装置９１により、耐熱性管体５のそれぞれを、移動路の一端側から他端側に向かって、矢印Ｆ１で示すように、順次に移動させることができる。
【００４８】
実施例の場合は、ヒータ３、４は複数であり、移動路の一端側から他端側に向かって順次に配列されているから、耐熱性管体５の焼成室５１に挿入されたセラミック電子部品を、全移動路において、確実に焼成することができる。
【００４９】
更に、実施例では、終端位置に、リフトアップのための送り装置９２を配置し、終端に位置する耐熱性管体５を、矢印Ｆ２で示すように、上方に送りだす。更に、上方に送り出された耐熱性管体５を、上炉体２の上方に配置された送り装置９３によって、矢印Ｆ３で示す方向に直線的に送り出す。そして、一端側において、耐熱性管体５を矢印Ｆ４で示すように下降させ、始端側に戻す。このように、移動路の他端側から押出された耐熱性管体５は、移動路の一端側に戻す機構を有する構成の場合は、耐熱性管体５を循環させ、量産性よく焼成することができる。
【００５０】
図７は本発明に係る焼成炉の別の実施例を示す正面図、図８は図７の８−８線に沿った断面図である。図において、図１、図２に現れた構成部分に相当する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。この実施例の特徴は、上炉体２に昇降装置９４、９５を連結したことである。昇降装置９４、９５は、支持枠体８によって指示されている。この構造によれば、耐熱性管体５の送り操作時に、昇降装置９４、９５によって上炉体２を上昇させ、送り操作を円滑に行なうことができる。
【００５１】
また、昇降装置９４、９５を備えることにより、下炉体１に対する上炉体２の間隔を調整できるので、耐熱性管体５として、断面形状の異なるものにも対応できる。図９及び図１０にその一例を示す。
【００５２】
図９は本発明に係る焼成炉の別の実施例を示す正面図、図１０は図９の１０−１０線に沿った断面図である。図において、図７、図８に現れた構成部分に相当する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。この実施例は、上炉体２に昇降装置９４、９５を連結した点では、図７、図８の場合と同じであるが、この昇降装置９４、９５を利用して、上炉体２を上昇させ、下炉体１と上炉体２との間に、図７、図８に示した耐熱性管体よりも形状の大きな耐熱性管体５を配置してある。これにより、焼成の量産性が向上する。図示は省略するが、図１０、図１１とは逆に、形状の小さな耐熱性管体に対しても、適応が可能である。
【００５３】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る焼成炉の正面図である。
【図２】図1の２−２線に沿った断面図である。
【図３】図２の拡大断面図である。
【図４】本発明に係る焼成炉において、耐熱性管体に対するコンテナの挿入を説明する図である。
【図５】本発明に係る焼成炉において、ガス導入部分とその蓋の部分を拡大して示す図である。
【図６】焼成温度パターンの一例を示すグラフである。
【図７】本発明に係る焼成炉の別の実施例を示す正面図である。
【図８】図７の８−８線に沿った断面図である。
【図９】本発明に係る焼成炉の別の実施例を示す正面図である。
【図１０】図９の１０−１０線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１                下炉体
１１                焼成室
２                上炉体
２１                焼成室
３、４                ヒータ
５                耐熱性管体
【図１】
2006284005.tif 000003
【図２】
2006284005.tif 000004
【図３】
2006284005.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006284005.tif 000008
【図７】
2006284005.tif 000009
【図８】
2006284005.tif 000010
【図９】
2006284005.tif 000011
【図１０】
2006284005.tif 000012