(57)【要約】【課題】複数の被処理物間の処理のばらつきを低減する。【解決手段】雰囲気炉１０は、処理空間１４内を鉛直方向から見たときに、ｍの整数倍（値４×１倍）の本数の給気管４０（４０ａ〜４０ｄ）がｍ（＝４）回対称となる位置関係で配置され、その給気管４０よりも内側にセンサ素子７０を載置可能な支持体５０が配置され、さらにその内側に排気管６０が配置されている。【選択図】図３
2018013256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に処理空間を有する炉体と、
給気管と排気管との一方であり、外周面に複数の通気孔である第１通気孔を有し長手方向が鉛直方向に沿った第１通気管であって、鉛直方向に沿った前記処理空間の中心軸を対称軸としてｍ回対称（ｍは３以上の整数）となる位置関係で前記処理空間内に配置されたｍの整数倍の本数の第１通気管と、
前記鉛直方向から見て前記処理空間内で前記第１通気管よりも内側に配置され、複数の被処理物を載置可能な載置部を有する支持体と、
給気管と排気管との他方であり、前記鉛直方向から見て前記処理空間内で前記支持体よりも内側に配置され、外周面に複数の通気孔である第２通気孔を有し長手方向が該鉛直方向に沿った第２通気管と、
を備えた雰囲気炉。
【請求項２】
ｍは値４以上である、
請求項１に記載の雰囲気炉。
【請求項３】
前記支持体は、前記鉛直方向から見て前記処理空間の中心軸を対称軸としてｎ回対称（ｎは３以上の整数）となる位置関係でｎの整数倍の個数配置され、
ｍはｎの整数倍である、
請求項１又は２に記載の雰囲気炉。
【請求項４】
前記支持体は、前記鉛直方向から見た形状が四角形状である前記載置部と、前記鉛直方向から見て該載置部の四角形の対向する２辺に立設されたリブと、を有しており、
前記支持体は、前記鉛直方向から見て前記リブの位置関係も含めて前記ｎ回対称となるように複数配置されている、
請求項３に記載の雰囲気炉。
【請求項５】
前記第２通気管は、前記処理空間の中心軸と同軸に１本配置されているか、又は該中心軸を対称軸としてｐ回対称（ｐは３以上の整数）となる位置関係でｐの整数倍の本数配置されている、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の雰囲気炉。
【請求項６】
前記第２通気管は、
前記処理空間の中心軸と同軸に１本配置され且つ前記鉛直方向から見たときの前記第２通気孔の開口の向きが前記処理空間の中心軸を対称軸としてｐ回対称（ｐは３以上の整数）となっているか、
又は、
前記中心軸を対称軸としてｐ回対称となる位置関係でｐの整数倍の本数配置され且つ前記鉛直方向から見たときの前記第２通気孔の開口の向きが前記処理空間の中心軸を対称軸としてｐ回対称となっている、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の雰囲気炉。
【請求項７】
前記第１通気管は、前記鉛直方向から見たときの前記第１通気孔の開口の向きが、前記処理空間の中心軸を対称軸としてｍ回対称となっている、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の雰囲気炉。
【請求項８】
前記支持体は、前記載置部を前記鉛直方向に沿って複数段有し、
前記給気管は、前記鉛直方向に沿って配置された複数の前記通気孔である給気孔を有し、該給気孔は、前記支持体の最上段の載置部と同じ高さ又は該載置部の高さよりも鉛直上方から、最下段の載置部と同じ高さ又は該載置部の高さよりも鉛直下方までの範囲に存在する、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の雰囲気炉。
【請求項９】
前記給気管は、前記鉛直方向に沿って配置された複数の前記通気孔である給気孔を有し、
前記排気管は、前記鉛直方向に沿って配置された複数の前記通気孔である排気孔を有し、該排気孔は、最も鉛直上方に位置する前記給気孔と同じ高さ又は該給気孔よりも鉛直上方から、最も鉛直下方に位置する前記給気孔と同じ高さ又は該給気孔よりも鉛直下方までの範囲に存在する、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の雰囲気炉。
【請求項１０】
前記給気管は、前記鉛直方向から見たときに前記通気孔である給気孔が前記排気管の前記通気孔である排気孔以外の方向に開口している、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の雰囲気炉。
【請求項１１】
前記支持体は、前記鉛直方向から見た形状が四角形状である前記載置部と、前記鉛直方向から見て該載置部の四角形の対向する２辺に立設されたリブと、を有しており、
前記支持体は、前記載置部を前記鉛直方向に沿って複数段有し、鉛直方向から見て該載置部に立設された前記リブの位置がいずれの段でも同じになっており、
前記給気管は、前記鉛直方向から見て前記通気孔である給気孔が前記載置部の４辺のうち前記リブのない辺に向けて開口している、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の雰囲気炉。
【請求項１２】
前記炉体は、前記鉛直方向から見て円形の前記処理空間を有している、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の雰囲気炉。
【請求項１３】
前記支持体は、前記鉛直方向から見て前記処理空間の中心軸を中心として放射状に複数配置されている、
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の雰囲気炉。
【請求項１４】
前記第１通気管は、前記第１通気孔としての給気孔を有する前記給気管であり、
前記第２通気管は、前記第２通気孔としての排気孔を有する前記排気管である、
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の雰囲気炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雰囲気炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の排気ガスなどの被測定ガスにおけるＮＯｘなどの特定ガス濃度を検出するセンサ素子が知られており、このセンサ素子を所定の雰囲気中で処理することが知られている。例えば、特許文献１には、センサ素子をリッチ雰囲気下でエージング処理することが記載されている。特許文献１では、このエージング処理により、焼成によって酸化されたセンサ素子中の電極を還元している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２０５３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、所定の雰囲気でセンサ素子などの被処理物を処理するために用いられる雰囲気炉において、炉内で複数の被処理物に対する処理を行う際に、炉内の雰囲気にばらつきがあるなどの理由により、複数の被処理物間で処理にばらつきが生じる場合があった。その結果、例えば被処理物がセンサ素子の場合は、センサ素子の特性にばらつきが生じたり、一部のセンサ素子の特性が不十分になったりする場合があった。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、複数の被処理物間の処理のばらつきを低減できる雰囲気炉を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の雰囲気炉は、
内部に処理空間を有する炉体と、
給気管と排気管との一方であり、外周面に複数の通気孔である第１通気孔を有し長手方向が鉛直方向に沿った第１通気管であって、鉛直方向に沿った前記処理空間の中心軸を対称軸としてｍ回対称（ｍは３以上の整数）となる位置関係で前記処理空間内に配置されたｍの整数倍の本数の第１通気管と、
前記鉛直方向から見て前記処理空間内で前記第１通気管よりも内側に配置され、複数の被処理物を載置可能な載置部を有する支持体と、
給気管と排気管との他方であり、前記鉛直方向から見て前記処理空間内で前記支持体よりも内側に配置され、外周面に複数の通気孔である第２通気孔を有し長手方向が該鉛直方向に沿った第２通気管と、
を備えたものである。
【０００８】
この雰囲気炉では、第１通気管と第２通気管との一方を給気管、他方を排気管として、給気管の通気孔（給気孔）から処理空間に雰囲気ガスが供給され、排気管の通気孔（排気孔）から処理空間の雰囲気ガスが排出される。そして、この雰囲気炉では、処理空間内を鉛直方向から見たときに、ｍの整数倍の本数の第１通気管がｍ回対称となる位置関係で配置され、その第１通気管よりも内側に被処理物を載置可能な支持体が配置され、さらにその内側に第２通気管が配置されている。このような位置関係で第１通気管，支持体，及び第２通気管が配置されることで、第１通気管と第２通気管との間すなわち支持体の載置部周辺の雰囲気のばらつきが低減される。したがって、支持体に載置された複数の被処理物間の処理のばらつきを低減できる。この場合において、本発明の雰囲気炉は、前記処理空間を加熱するヒータを備えていてもよい。ここで、「鉛直方向に沿った前記処理空間の中心軸を対称軸として」には、中心軸と対称軸とがわずかにずれている場合、すなわち処理空間の略中心軸を対称軸とする場合を含む。また、「鉛直方向に沿った」は、略鉛直方向に沿う場合を含む。
【０００９】
本発明の雰囲気炉において、ｍは値４以上であってもよい。こうすれば、ｍが値３である場合と比べて、支持体の載置部周辺の雰囲気のばらつきがより低減され、複数の被処理物間の処理のばらつきをより低減できる。
【００１０】
本発明の雰囲気炉において、前記支持体は、前記鉛直方向から見て前記処理空間の中心軸を対称軸としてｎ回対称（ｎは３以上の整数）となる位置関係でｎの整数倍の個数配置され、ｍはｎの整数倍であってもよい。こうすれば、複数の支持体がｎ回対称に配置され、第１通気管がｍ（＝ｎの整数倍）回対称に配置されていることで、複数の支持体間での載置部周辺の雰囲気のばらつきがより低減される。したがって、支持体間での被処理物の処理のばらつきをより低減できる。
【００１１】
この場合において、前記支持体は、前記鉛直方向から見た形状が四角形状である前記載置部と、前記鉛直方向から見て該載置部の四角形の対向する２辺に立設されたリブと、を有しており、前記支持体は、前記鉛直方向から見て前記リブの位置関係も含めて前記ｎ回対称となるように複数配置されていてもよい。こうすれば、複数の支持体間での載置部周辺の雰囲気のばらつきがより低減されるため、支持体間での被処理物の処理のばらつきをより低減できる。
【００１２】
本発明の雰囲気炉において、前記第２通気管は、前記処理空間の中心軸と同軸に１本配置されているか、又は該中心軸を対称軸としてｐ回対称（ｐは３以上の整数）となる位置関係でｐの整数倍の本数配置されていてもよい。こうすれば、第２通気管の配置が回転対称性を有することで、支持体の載置部周辺の雰囲気のばらつきがより低減される。したがって、複数の被処理物間の処理のばらつきをより低減できる。
【００１３】
本発明の雰囲気炉において、前記第２通気管は、前記処理空間の中心軸と同軸に１本配置され且つ前記鉛直方向から見たときの前記第２通気孔の開口の向きが前記処理空間の中心軸を対称軸としてｐ回対称（ｐは３以上の整数）となっているか、又は、前記中心軸を対称軸としてｐ回対称となる位置関係でｐの整数倍の本数配置され且つ前記鉛直方向から見たときの前記第２通気孔の開口の向きが前記処理空間の中心軸を対称軸としてｐ回対称となっていてもよい。こうすれば、第２通気管の配置及び第２通気孔の開口の向きが回転対称性を有することで、支持体の載置部周辺の雰囲気のばらつきがより低減される。したがって、複数の被処理物間の処理のばらつきをより低減できる。
【００１４】
本発明の雰囲気炉において、前記第１通気管は、前記鉛直方向から見たときの前記第１通気孔の開口の向きが、前記処理空間の中心軸を対称軸としてｍ回対称となっていてもよい。こうすれば、第１通気管の配置だけでなく第１通気孔の開口の向きが回転対称性を有することで、支持体の載置部周辺の雰囲気のばらつきがより低減される。したがって、複数の被処理物間の処理のばらつきをより低減できる。
【００１５】
本発明の雰囲気炉において、前記支持体は、前記載置部を前記鉛直方向に沿って複数段有し、前記給気管は、前記鉛直方向に沿って配置された複数の前記通気孔である給気孔を有し、該給気孔は、前記支持体の最上段の載置部と同じ高さ又は該載置部の高さよりも鉛直上方から、最下段の載置部と同じ高さ又は該載置部の高さよりも鉛直下方までの範囲に存在してもよい。こうすれば、最上段から最下段までの複数段の載置部間での周辺の雰囲気のばらつきが低減される。したがって、複数の被処理物間の処理のばらつきをより低減できる。
【００１６】
本発明の雰囲気炉において、前記支持体は、前記載置部を前記鉛直方向に沿って複数段有し、前記排気管は、前記鉛直方向に沿って配置された複数の前記通気孔である排気孔を有し、該排気孔は、前記支持体の最上段の載置部と同じ高さ又は該載置部の高さよりも鉛直上方から、最下段の載置部と同じ高さ又は該載置部の高さよりも鉛直下方までの範囲に存在してもよい。こうすれば、最上段から最下段までの複数段の載置部間での周辺の雰囲気のばらつきが低減される。したがって、複数の被処理物間の処理のばらつきをより低減できる。
【００１７】
本発明の雰囲気炉において、前記給気管は、前記鉛直方向に沿って配置された複数の前記通気孔である給気孔を有し、前記排気管は、前記鉛直方向に沿って配置された複数の前記通気孔である排気孔を有し、該排気孔は、最も鉛直上方に位置する前記給気孔と同じ高さ又は該給気孔よりも鉛直上方から、最も鉛直下方に位置する前記給気孔と同じ高さ又は該給気孔よりも鉛直下方までの範囲に存在してもよい。こうすれば、給気孔と排気孔との間すなわち支持体の載置部周辺の雰囲気のばらつきが低減される。したがって、複数の被処理物間の処理のばらつきをより低減できる。
【００１８】
本発明の雰囲気炉において、前記給気管は、前記鉛直方向から見たときに前記通気孔である給気孔が前記排気管の前記通気孔である排気孔以外の方向に開口していてもよい。例えば給気孔が排気孔の方向に開口していると、載置部のうち給気孔と排気孔との間に位置する部分とそれ以外の部分とで雰囲気にばらつきが生じる場合がある。給気孔が排気孔以外の方向に開口していることで、そのような雰囲気のばらつきを低減して、複数の被処理物間の処理のばらつきをより低減できる。
【００１９】
本発明の雰囲気炉において、前記支持体は、前記鉛直方向から見た形状が四角形状である前記載置部と、前記鉛直方向から見て該載置部の四角形の対向する２辺に立設されたリブと、を有しており、前記支持体は、前記載置部を前記鉛直方向に沿って複数段有し、鉛直方向から見て該載置部に立設された前記リブの位置がいずれの段でも同じになっており、前記給気管は、前記鉛直方向から見て前記通気孔である給気孔が前記載置部の４辺のうち前記リブのない辺に向けて開口していてもよい。こうすれば、給気孔からの雰囲気ガスが２辺のリブの間を通過して載置部上を流れるため、リブによって載置部上を流れる雰囲気ガスを整流することができる。これにより、載置部上の複数の被処理物間の処理のばらつきを低減できる。
【００２０】
本発明の雰囲気炉において、前記炉体は、前記鉛直方向から見て円形の前記処理空間を有していてもよい。こうすれば、支持体の載置部周辺の雰囲気のばらつきがより低減されるため、複数の被処理物間の処理のばらつきをより低減できる。
【００２１】
本発明の雰囲気炉において、前記支持体は、前記鉛直方向から見て前記処理空間の中心軸を中心として放射状に複数配置されていてもよい。
【００２２】
本発明の雰囲気炉において、前記第１通気管は、前記第１通気孔としての給気孔を有する前記給気管であり、前記第２通気管は、前記第２通気孔としての排気孔を有する前記排気管であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】雰囲気炉１０の縦断面図。
【図２】図１における支持体５０を上昇させた状態の説明図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】変形例の雰囲気炉１０を鉛直方向から見た断面図。
【図５】変形例の雰囲気炉１０を鉛直方向から見た断面図。
【図６】変形例の雰囲気炉１０を鉛直方向から見た断面図。
【図７】変形例の雰囲気炉１０を鉛直方向から見た断面図。
【図８】比較例１の雰囲気炉１１０の概略斜視図。
【図９】実施例１で処理したセンサ素子７０のアンダーシュート量を示すグラフ。
【図１０】比較例１で処理したセンサ素子７０のアンダーシュート量を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態である雰囲気炉１０の縦断面図である。図２は、図１における支持体５０を上昇させた状態の説明図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図３は、鉛直方向から見た断面図であり、より具体的には鉛直上方から鉛直下方に向かって見た断面図である。また、図２は、図３のＢ−Ｂ断面図である。なお、本実施形態において、上下方向，左右方向及び前後方向は、図１〜３に示した通りとする。なお、上下方向は、鉛直方向であり、重力の方向と平行な方向である。
【００２５】
雰囲気炉１０は、支持体５０のセッター５１上に載置された複数のセンサ素子７０（本発明の被処理物に相当）を雰囲気熱処理するために用いられる処理炉である。この雰囲気炉１０は、内部に処理空間１４を有する炉体１１と、炉体１１の下側に接続された箱体１６と、支持体５０を昇降させる昇降装置２０と、処理空間１４を加熱するヒータ３０と、支持体５０と、を備えている。また、雰囲気炉１０は、処理空間１４内に、給気管４０と、排気管６０と、を備えている。
【００２６】
炉体１１は、略直方体に形成された断熱構造体である外壁１２と、外壁１２で囲まれた空間内に配設され内部に処理空間１４を有する内壁１３と、を有している。内壁１３の側部は、図３に示すように、鉛直方向から見て内周面が円形をしている。そのため、処理空間１４も鉛直方向から見て円形になっている。図１，２に示すように、内壁１３の天井部分は処理空間１４の中心軸１５（図３参照）に近いほど盛り上がるように湾曲している。なお、中心軸１５は、処理空間１４の鉛直方向（上下方向）に沿った中心軸（前後左右の中心軸）である。
【００２７】
箱体１６は、炉体１１の下側に接続された略直方体の構造体であり、内部に収容空間１７を有している。収容空間１７は、図示しない扉が配設されて、雰囲気炉１０の外部と収容空間１７との間で支持体５０及びセンサ素子７０の搬出入が可能になっている。
【００２８】
昇降装置２０は、支持体５０を昇降させる機構であり、収容空間１７の下部に配置されている。昇降装置２０の上部には、昇降装置２０によって昇降する昇降板２１と、昇降板２１の上方に配設され支持体５０が上面に載置される支持板２２と、が取り付けられている。昇降装置２０が昇降板２１を昇降させることで、支持板２２上に載置された支持体５０が昇降する。これにより、昇降装置２０は、収容空間１７と処理空間１４との間で支持体５０に載置されたセンサ素子７０の搬出入を行う。なお、図２に示すように、昇降装置２０によって上昇した昇降板２１は外壁１２及び内壁１３の底部に配設された搬出入口を封止し、昇降板２１の上面は内壁１３の底部となる。この状態では、処理空間１４と、収容空間１７及び炉体１１の外部との間は気密に封止される。また、支持板２２には鉛直方向から見て中心に開口部２３が配設されている。図２に示すように、支持板２２が上昇した状態では、排気管６０の下端が開口部２３内に挿入されるようになっている。この開口部２３により、排気管６０と支持板２２とが干渉しないようになっている。
【００２９】
ヒータ３０は、外壁１２と内壁１３との間に配設されており、本実施形態では外壁１２の内側の側面に取り付けられている。ヒータ３０は、処理空間１３を加熱する複数のヒータを有しており、図３に示すように、複数のヒータの各々を後方から右回りで順にヒータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃと称する。ヒータ３０ａ〜３０ｃをヒータ３０と総称する。ヒータ３０ａ〜３０ｃの各々は、上下に複数枚（本実施形態では３枚）並べられたパネルヒータとして構成されている。ヒータ３０は、鉛直方向から見て中心軸１５を対称軸としてｑ回対称（ｑは３以上の整数）となる位置関係でｑの整数倍の数だけ配置されている。本実施形態では、ｑは値３とした。すなわち、ヒータ３０ａ〜３０ｃの計９（＝ｑ×３）個のヒータ３０が、鉛直方向から見て中心軸１５を対称軸として３回対称となる位置関係で配置されている。例えば、ヒータ３０ａとヒータ３０ｂとは互いに中心軸１５を回転軸として１２０°回転させた位置関係にある。こうすることで、処理空間１４内のヒータ３０による加熱のばらつきを低減できるようにしている。
【００３０】
給気管４０（本発明の第１通気管に相当）は、処理空間１４内に雰囲気ガスを供給するための円筒状の配管であり、長手方向（軸方向）が鉛直方向に沿っている。給気管４０は、中心軸１５を対称軸としてｍ回対称（ｍは３以上の整数）となる位置関係で処理空間１４内にｍの整数倍の本数が配置されている。本実施形態では、ｍは値４とした。すなわち、図３に示すように、４（＝ｍ×１倍）本の給気管４０ａ〜４０ｄが、鉛直方向から見て中心軸１５を対称軸として４回対称となる位置関係で配置されている。例えば、給気管４０ａと給気管４０ｂとは互いに中心軸１５を回転軸として９０°回転させた位置関係にある。なお、複数の給気管４０の各々を後方から右回りで順に給気管４０ａ〜４０ｄと称する。給気管４０ａ〜４０ｄを給気管４０と総称する。給気管４０ａ〜４０ｄの各々は、外壁１２及び内壁１３の天井部分を貫通しており、炉体１１の外部の図示しないガス供給装置と接続されている。給気管４０の内径は例えば１０ｍｍ〜５０ｍｍである。
【００３１】
給気管４０ａ〜４０ｄの各々は、円筒の外周面に複数の円形の給気孔４１（本発明の第１通気孔に相当）を有している。より具体的には、給気管４０ａ〜４０ｄの各々は、複数の給気孔４１ａと複数の給気孔４１ｂとを有している。給気孔４１ａ及び給気孔４１ｂを給気孔４１と総称する。図１，２に示すように、給気孔４１ａ及び給気孔４１ｂの各々は、鉛直方向に沿って複数配置されている。本実施形態では、給気管４０ａ〜４０ｄのいずれにおいても、給気孔４１ａは鉛直方向に沿って等間隔に複数配設され、給気孔４１ｂも同様に鉛直方向に沿って等間隔に複数配設されている。１本の給気管４０が有する上下（鉛直方向）に配置された給気孔４１ａの数は、例えば１０個以上としてもよいし、２０個以上としてもよいし、５０個以下としてもよい。また、１本の給気管４０が有する上下（鉛直方向）に配置された給気孔４１ａの数は、セッター５１の段数（後述するが、本実施形態では５段）の３分の１以上としてもよいし、２分の１以上としてもよいし、２倍以下としてもよい。給気孔４１ｂの数についても同様である。給気孔４１は、例えば開口の内径が２ｍｍ〜２０ｍｍである。図２では、最も鉛直上方の給気孔４１の上端から最も鉛直下方の給気孔４１の下端までの上下方向の範囲を領域Ｅとして示した。また、本実施形態では、給気孔４１ａと給気孔４１ｂとの個数，内径及び上下の配置間隔は同じとした、そのため、最も鉛直上方の給気孔４１ａの上端と最も鉛直上方の給気孔４１ｂの上端とは同じ高さに位置する。同様に、最も鉛直下方の給気孔４１ａの下端と最も鉛直下方の給気孔４１ｂの下端とは同じ高さに位置する。
【００３２】
給気管４０ａが有する給気孔４１ａと給気孔４１ｂとは、鉛直方向から見たときの開口の向きが異なっており、本実施形態では給気管４０ａの中心軸を回転軸として開口の向きが互いに約９０°ずれている。給気管４０ｂ〜４０ｄがそれぞれ有する給気孔４１ａ及び給気孔４１ｂについても同様である。なお、図３の上方に図示した拡大断面図において、給気管４０ａの給気孔４１ａ及び給気孔４１ｂを図示している。また、図３では、給気管４０ａ〜４０ｄの各々の給気孔４１ａの開口の向きを白抜き矢印で示し、給気管４０ａ〜４０ｄの各々の給気孔４１ｂの開口の向きをハッチングの矢印で示している。なお、「開口の向き」は、開口の内周面を延長した向きとする。また、給気孔４１の開口の向きは、給気孔４１から処理空間１４に供給される雰囲気ガスの向きに相当する。図３に示すように、給気管４０は、鉛直方向から見たときの給気孔４１（給気孔４１ａ及び給気孔４１ｂ）の開口の向きが、中心軸１５を対称軸としてｍ回対称（本実施形態では４回対称）となっている。例えば、給気管４０ａの給気孔４１ａと給気管４０ｂの給気孔４１ａとは、互いに中心軸１５を回転軸として９０°回転させた位置関係にある。なお、鉛直方向から見たときの給気孔４１の開口の向きが中心軸１５を対称軸としてｍ回対称となる場合、給気孔４１の開口の向きの合計数はｍの整数倍となる。本実施形態では、給気孔４１の開口の向きの合計数は、ｍ（＝４）×２倍（＝給気孔４１ａ及び給気孔４１ｂの２方向）すなわち値８（図３の給気管４０からの矢印の本数に相当）となっている。
【００３３】
支持体５０は、処理空間１４内で複数のセンサ素子７０を載置するための部材であり、支持板２２の上面に配置されている。支持体５０は、鉛直方向から見て中心軸１５を対称軸としてｎ回対称（ｎは３以上の整数）となる位置関係でｎの整数倍の個数配置されている。本実施形態では、ｎは値４とした。すなわち、図３に示すように、８（＝ｎ×２倍）個の支持体５０ａ〜５０ｈが、鉛直方向から見て中心軸１５を対称軸として４回対称となる位置関係で配置されている。例えば、支持体５０ａと支持体５０ｃとは互いに中心軸１５を回転軸として９０°回転させた位置関係にある。なお、複数の支持体５０の各々を左後方から右回りで順に支持体５０ａ〜５０ｈと称する。支持体５０ａ〜５０ｈを支持体５０と総称する。なお、上述したｍはｎの整数倍の値である。本実施形態では、ｍは値４であり、ｎ（＝４）の１倍になっている。支持体５０は、図３に示すように、鉛直方向から見て処理空間１４内で給気管４０よりも内側（排気管６０側）に配置されている。支持体５０ａ〜５０ｈは、鉛直方向から見て３個の支持体５０が正方形の１辺を構成するように枠状に配置され、排気管６０の周りを囲むように位置している。より具体的には、支持体５０ａ〜５０ｃは、各々の後端の縁が正方形の１辺の一部を構成するように左右方向に沿って配置され、支持体５０ｃ〜５０ｅは、各々の右端の縁が正方形の１辺の一部を構成するように前後方向に沿って配置されている。同様に、支持体５０ｅ〜５０ｇは、各々の前端の縁が正方形の１辺の一部を構成するように左右方向に沿って配置され、支持体５０ｇ，５０ｈ，５０ａは、各々の左端の縁が正方形の１辺の一部を構成するように前後方向に沿って配置されている。
【００３４】
支持体５０ａ〜５０ｈの各々は、複数のセンサ素子７０を載置可能であり鉛直方向に積み重ねられた複数段のセッター５１（本発明の載置部に相当）と、セッター５１上に立設され上下のセッター５１間を離間させてセッター５１上にセンサ素子７０を載置する空間を確保する複数のリブ５２と、最上段のセッター５１の上方に配置される天板５３と、を備えている。セッター５１は、図３に示すように、鉛直方向から見た形状が四角形状をしている板状体である。リブ５２は、図３の右下方に図示した拡大斜視図に示すように、鉛直方向から見てセッター５１の四角形の対向する２辺に配置された板状体であり、セッター５１の上面から上方に突出するように立設されている。図３中の拡大斜視図に示すように、支持体５０ｅは、５個（５段）のセッター５１が鉛直方向に積み重ねられており、上下に隣り合うセッター５１間をリブ５２が離間させている。最上段のセッター５１に立設されたリブ５２上には、天板５３が配置されている。また、支持体５０ｅは、鉛直方向から見てセッター５１に立設されたリブ５２の位置がいずれの段でも同じになっている。具体的には、支持体５０ｅが有する５段のセッター５１のいずれに対しても、リブ５２がセッター５１の左右の２辺（左側の１辺と右側の１辺）に立設されており、セッター５１の前後の２辺（前側の１辺と後側の１辺）には設けられていない。セッター５１上には、例えばセンサ素子７０の長手方向がセッター５１の左右の２辺のリブ５２の長手方向（＝前後方向）と平行になるように複数配置される。なお、図３ではセッター５１上にはセンサ素子７０が左右方向に沿って１列に配置されているが、左右方向に沿った列を前後に複数（例えば２列）有するように配置されてもよい。セッター５１は、処理空間１４でのセンサ素子７０の雰囲気熱処理に耐えられるよう、高い耐食性や耐熱性を有する材料（例えば、セラミックスなど）から構成されている。セッター５１は、センサ素子７０を載置できればよく、平板状に限らずメッシュ状などとしてもよい。また、本実施形態ではセッター５１とリブ５２とは一体成形されているが、両者は別部材であってもよい。
【００３５】
支持体５０ａ〜５０ｄ，５０ｆ〜５０ｈは、いずれも支持体５０ｅと同じ構造をしている。ただし、鉛直方向から見たときのリブ５２の位置（向き）は、一部の支持体５０が他とは異なっている。図３では、鉛直方向から見たときのリブ５２の位置（向き）を破線で示している。この破線からわかるように、支持体５０ａ，５０ｂ，５０ｆの各々は、支持体５０ｅと同様に、５段のセッター５１のいずれに対しても、リブ５２がセッター５１の左右の２辺に立設されており、セッター５１の前後の２辺には設けられていない。一方、支持体５０ｃ，５０ｄ，５０ｇ，５０ｈの各々は、５段のセッター５１のいずれに対しても、リブ５２がセッター５１の前後の２辺に立設されており、セッター５１の左右の２辺には設けられていない。そして、図３に示すように、複数の支持体５０は、鉛直方向から見てリブ５２の位置関係も含めてｎ回対称（本実施形態では４回対称）となるように配置されている。例えば、鉛直方向から見て、中心軸１５を回転軸として支持体５０ａを右回りに９０°回転させると、支持体５０ａと支持体５０ｃとの位置が一致するだけでなく支持体５０ａのリブ５２の位置と支持体５０ｃのリブ５２の位置も一致するようになっている。
【００３６】
なお、図２では、最上段のセッター５１の高さから最下段のセッター５１の高さまでの上下方向の範囲を領域Ｆとして示した。なお、セッター５１の高さは、セッター５１の上面の高さすなわちセンサ素子７０が載置される高さとする。また、本実施形態では、支持体５０ａ〜５０ｈの各々のセッター５１の各段の高さは同じとした。図２に示すように、本実施形態では、昇降板２１が上昇した状態すなわち雰囲気炉１０の使用状態において、領域Ｅが領域Ｆよりも上下に広い範囲に存在しており、領域Ｆが領域Ｅに含まれている。すなわち、給気管４０の給気孔４１は、最上段のセッター５１の高さよりも鉛直上方から、最下段のセッター５１の高さよりも鉛直下方までの範囲に存在している。また、本実施形態では、天板５３の上面の高さよりも鉛直上方まで給気孔４１が存在しているものとした。
【００３７】
排気管６０（本発明の第２通気管に相当）は、処理空間１４内から雰囲気ガスを排出するための円筒状の配管であり、長手方向（軸方向）が鉛直方向に沿っている。図３に示すように、排気管６０は、鉛直方向から見て処理空間１４内で支持体５０よりも内側に配置されている。また、排気管６０は、処理空間１４の中心軸１５と同軸に１本配置されている。排気管６０は、外壁１２及び内壁１３の天井部分を貫通しており、炉体１１の外部まで配設されている。排気管６０は、例えば処理空間１４内の雰囲気ガスに含まれる有毒成分を除去する図示しない排ガス処理装置に接続されていてもよい。排気管６０の内径は例えば１０ｍｍ〜１００ｍｍである。本実施形態では、給気管４０よりも排気管６０の本数が少ないため、排気管６０の内径は給気管４０の内径よりも大きいことが好ましい。
【００３８】
排気管６０は、円筒の外周面に複数の排気孔６１（本発明の第２通気孔に相当）を有している。排気孔６１は、図３の下方の拡大断面図に示すように、排気孔６１ａ〜６１ｆを有している。排気孔６１ａ〜６１ｆを排気孔６１と総称する。図１，２に示すように、排気孔６１ｃ〜６１ｅの各々は、鉛直方向に沿って複数配置されている。図示は省略するが、排気孔６１ａ，６１ｂ，６１ｆの各々も、同様に鉛直方向に沿って複数配置されている。本実施形態では、排気孔６１ａ〜６１ｆのいずれも、角丸の長方形状に開口している。上下（鉛直方向）に配置された排気孔６１ａの数は、例えば１０個以上としてもよいし、２５個以下としてもよい。排気孔６１ｂ〜６１ｆの数についても同様である。排気孔６１は、例えば開口の内径が５ｍｍ〜５０ｍｍである。排気孔６１は、総開口面積が給気孔４１の総開口面積と同程度になるように、総数又は１個の排気孔６１あたりの開口面積の少なくとも一方を調整してもよい。本実施形態では、排気孔６１の総数は給気孔４１の総数よりも少なくし、１個の排気孔６１あたりの開口面積は１個の給気孔４１あたりの開口面積よりも大きくなるようにした。図２では、最も鉛直上方の排気孔６１の上端から最も鉛直下方の排気孔６１の下端までの上下方向の範囲を領域Ｇとして示した。なお、本実施形態では、排気孔６１ａ〜６１ｆは、千鳥状に配設されている。具体的には、排気孔６１ａ，６１ｃ，６１ｅは各々の孔が同じ高さに位置するように配設され、排気孔６１ｂ，６１ｄ，６１ｆは各々の孔が同じ高さに位置し且つ排気孔６１ａ，６１ｃ，６１ｅとは上下にずれた高さに位置するように配設されている。また、排気孔６１ａ〜６１ｆの各々は、鉛直方向に沿って等間隔に複数配設されており、且つ排気孔６１ｂ，６１ｄ，６１ｆの各々の数が排気孔６１ａ，６１ｃ，６１ｅの各々の数よりも１つ多いものとした。そのため、領域Ｇは、最も鉛直上方の排気孔６１ｂ，６１ｄ，６１ｆの上端から、最も鉛直下方の排気孔６１ｂ，６１ｄ，６１ｆの下端までの領域となっている。図２に示すように、本実施形態では、昇降板２１が上昇した状態すなわち雰囲気炉１０の使用状態において、領域Ｇが領域Ｅ及び領域Ｆよりも上下に広い範囲に存在しており、領域Ｅ及び領域Ｆが領域Ｇに含まれている。すなわち、排気孔６１は、最上段のセッター５１の高さ、及び最も鉛直上方に位置する給気孔４１の上端の高さよりも鉛直上方まで存在する。また、排気孔６１は、最下段のセッター５１の高さ、及び最も鉛直下方に位置する給気孔４１の下端の高さよりも鉛直下方まで存在する。
【００３９】
排気孔６１ａ〜６１ｆは、鉛直方向から見たときの開口の向きが異なっている。図３では、鉛直方向から見たときの排気孔６１ａ〜６１ｆの開口の向きを矢印で示している。なお、互いに同じ高さに位置する排気孔６１ａ，６１ｃ，６１ｅの開口の向きを白抜き矢印で示し、互いに同じ高さに位置する排気孔６１ｂ，６１ｄ，６１ｆの開口の向きをハッチングの矢印で示している。また、排気孔６１の開口の向きは、処理空間１４から排気孔６１に排出される雰囲気ガスの向きに相当する。排気管６０は、鉛直方向から見たときの排気孔６１の開口の向きが中心軸１５を対称軸としてｐ回対称（ｐは３以上の整数）となっている。本実施形態では、排気孔６１ａ〜６１ｆの開口の向きが中心軸１５を回転軸として６０°ずつずれており、排気孔６１の開口の向きは６回対称（ｐ＝６）となっている。なお、鉛直方向から見たときの排気孔６１の開口の向きが中心軸１５を対称軸としてｐ回対称となる場合、排気孔６１の開口の向きの合計数はｐの整数倍となる。本実施形態では、排気孔６１の開口の向きの合計数は、ｐ（＝６）×１倍すなわち値６（図３の排気孔６１へ向かう矢印の本数に相当）となっている。また、上記のように排気孔６１ａ，６１ｃ，６１ｅが互いに同じ高さに位置し、排気孔６１ｂ，６１ｄ，６１ｆが互いに同じ高さに位置するため、鉛直方向から見た排気孔６１の位置関係は、中心軸１５を回転軸として３回対称となっている。例えば、排気孔６１ａと排気孔６１ｃとは、互いに中心軸１５を回転軸として１２０°回転させた位置関係にある。
【００４０】
また、給気孔４１と排気孔６１との位置関係に関して、図３に示すように、給気孔４１は、鉛直方向から見たときに排気孔６１以外の方向に開口している。すなわち、給気管４０ａ〜４０ｄのいずれの給気孔４１ａ及び給気孔４１ｂについても、開口の向きの延長線上に排気孔６１が存在しないようになっている。なお、給気孔４１は、鉛直方向から見たときに排気管６０以外の方向に開口していてもよく、本実施形態でもそのようになっている。
【００４１】
また、給気孔４１と支持体５０との位置関係に関して、図３に示すように、給気孔４１は、鉛直方向から見たときにセッター５１の４辺のうちリブ５２のない辺に向けて開口している。すなわち、給気管４０ａ〜４０ｄのいずれの給気孔４１ａ及び給気孔４１ｂについても、開口の向きの延長線上にある最も近い支持体５０のセッター５１のうちリブ５２のない辺に向けて開口している。例えば、給気管４０ａの給気孔４１ａは、鉛直方向から見たときに支持体５０ａのセッター５１のうちリブ５２のない後側の辺に向けて開口している。同様に、給気管４０ａの給気孔４１ｂは、鉛直方向から見たときに支持体５０ｂのセッター５１のうちリブ５２のない後側の辺に向けて開口している。また、給気孔４１の開口の向きの合計数（本実施形態では値８）は、本実施形態では支持体５０の個数と一致している。そして、鉛直方向から見たときに、支持体５０ａ〜５０ｈの各々に対して、給気孔４１の開口の向きが１つずつ対応している。また、給気管４０は、給気孔４１ａの開口の向きに対応する支持体５０からの距離と、給気孔４１ｂの開口の向きに対応する支持体５０からの距離と、が等しくなっておらず、給気孔４１ａの開口の向きに対応する支持体５０からの距離の方が小さくなるように配置されている。例えば、給気管４０ａは、給気孔４１ｂに対応する支持体５０ｂよりも、給気孔４１ａに対応する支持体５０ａの方により近くに位置するように、支持体５０ａと支持体５０ｂとの中間位置よりも左寄りに配置されている。
【００４２】
センサ素子７０は、自動車の排気ガスなどの被測定ガスにおけるＮＯｘなどの特定ガス濃度を検出するものである。センサ素子７０は、例えば、ジルコニアなどの酸素イオン伝導性固体電解質をセラミックス成分として含む複数枚の未焼成のセラミックスグリーンシートを、電極等の種々のパターンを印刷した後に積層及び圧着して乾燥し、その後に１個ずつのセンサ素子７０の大きさに切り出されて焼成されることで製造される。なお、センサ素子７０の構造は公知であり、例えば上述した特許文献１に記載されているため、詳細な説明は省略する。
【００４３】
こうして構成された雰囲気炉１０の使用例を以下に説明する。まず、昇降装置２０が昇降板２１を下降させた状態（図１）で、支持板２２上に支持体５０を図３のような位置関係で配置すると共に、支持体５０の各セッター５１上にセンサ素子７０を載置する。続いて、昇降装置２０により昇降板２１及び支持体５０を上昇させてセンサ素子７０を処理空間１４内に搬入する（図２）。続いて、ヒータ３０に電力を供給してヒータ３０を加熱して、処理空間１４を所定の温度に調整する。次に、給気管４０の給気孔４１から処理空間１４内に雰囲気ガスを供給して、雰囲気熱処理（電極の還元処理）を開始する。供給する雰囲気ガスとしては、焼成時に酸化したセンサ素子７０内の電極を還元できるような還元雰囲気とし、例えばリッチ雰囲気のガス用いる。本実施形態では、Ｎ2ガスをベースとし、ＮＯ及びＣ3Ｈ6を所定割合含むガスを用いるものとした。なお、給気孔４１からの雰囲気ガスの供給の圧力によって、処理開始前に処理空間１４内に存在した大気や、還元処理後の有毒成分を含む雰囲気ガスなどは、排気孔６１から排気管６０内を通って炉体１１外に排出される。そして、雰囲気熱処理に必要な処理時間の経過後に、ヒータ３０を停止して処理空間１４内を所定温度まで降温する。なお、降温時には、電極が再び酸化するのを抑制するために、例えば給気孔４１からＮ2ガスを供給して処理空間１４内を窒素雰囲気にすることが好ましい。また、ある程度降温が進んだ後は、給気孔４１から大気を供給して処理空間１４を大気雰囲気にすることが好ましい。そして、処理空間１４内の降温が完了すると、給気孔４１からの雰囲気ガスの供給を停止し、昇降装置２０により昇降板２１を下降させて、収容空間１７から雰囲気熱処理後のセンサ素子７０を取り出す。
【００４４】
ここで、本実施形態では、図３に示すように、処理空間１４内を鉛直方向から見たときに、ｍの整数倍（値４×１倍）の本数の給気管４０がｍ（＝４）回対称となる位置関係で配置され、その給気管４０よりも内側にセンサ素子７０を載置可能な支持体５０が配置され、さらにその内側に排気管６０が配置されている。このような位置関係で給気管４０，支持体５０，及び排気管６０が配置されることで、給気管４０から排気管６０に向かう雰囲気ガスの流れのムラが低減され、給気管４０と排気管６０との間すなわち支持体５０のセッター５１周辺の雰囲気のばらつきが低減される。したがって、支持体５０に載置された複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきを低減できる。なお、複数のセンサ素子７０間で、電極の還元処理にばらつきが生じると、センサ素子７０の特性（例えば、アンダーシュート特性）にばらつきが生じたり、一部のセンサ素子７０の特性が不十分になったりする場合がある。なお、アンダーシュート特性とは、例えばエンジンへの燃料供給が停止されるフューエルカットが行われた時に、センサ素子７０からの出力信号（ＮＯｘ濃度に相当する信号）が、一時的にゼロからマイナス側に落ち込む（アンダーシュート）際の落ち込み量で測定される特性である。このマイナス方向の落ち込み量（アンダーシュート量）が大きくなると、センサ素子７０が故障していないにもかかわらず故障していると誤検出される場合がある。本実施形態の雰囲気炉１０では、複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきを低減できるため、例えば雰囲気熱処理後のセンサ素子７０のアンダーシュート特性の低下（マイナス方向のアンダーシュート量の増大）を抑制することができる。
【００４５】
以上詳述した本実施形態の雰囲気炉１０によれば、処理空間１４内を鉛直方向から見たときに、ｍの整数倍（値４×１倍）の本数の給気管４０（第１通気管）がｍ（＝４）回対称となる位置関係で配置され、その給気管４０よりも内側にセンサ素子７０を載置可能な支持体５０が配置され、さらにその内側に排気管６０（第２通気管）が配置されている。これにより、支持体５０に載置された複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきを低減できる。
【００４６】
また、本実施形態では、ｍが値４である。ｍが値４以上であることで、ｍが値３である場合と比べて、支持体５０のセッター５１周辺の雰囲気のばらつきがより低減され、複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきをより低減できる。
【００４７】
さらに、支持体５０は、鉛直方向から見て中心軸１５を対称軸としてｎ回対称（ｎは３以上の整数）となる位置関係でｎの整数倍の個数配置され、ｍはｎの整数倍となっている（本実施形態では、ｎ＝４）。このように、複数の支持体５０がｎ回対称に配置され、給気管４０がｍ（＝ｎの整数倍）回対称に配置されていることで、複数の支持体５０間でのセッター５１周辺の雰囲気のばらつきがより低減される。したがって、支持体５０間でのセンサ素子７０の処理のばらつきをより低減できる。しかも、支持体５０は、鉛直方向から見た形状が四角形状であるセッター５１と、鉛直方向から見てセッター５１の四角形の対向する２辺に立設されたリブ５２と、を有している。そして、支持体５０は、鉛直方向から見てリブ５２の位置関係も含めてｎ回対称となるように複数配置されている。これにより、複数の支持体５０間でのセッター５１周辺の雰囲気のばらつきがより低減されるため、支持体５０間でのセンサ素子７０の処理のばらつきをより低減できる。
【００４８】
さらにまた、排気管６０は、中心軸１５と同軸に１本配置されている。中心軸１５と同軸に排気管６０が１本配置されることで、排気管６０の位置関係は中心軸１５を対称軸として任意の整数に対する回転対称性を有する（ｘを任意の整数として、ｘ回対称となる）。これにより、支持体５０のセッター５１周辺の雰囲気のばらつきがより低減される。したがって、複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきをより低減できる。さらに、排気管６０は、鉛直方向から見たときの排気孔６１（第２通気孔）の開口の向きが中心軸１５を対称軸としてｐ回対称（ｐは３以上の整数，本実施形態ではｐ＝６）となっている。このように、排気管６０の配置及び排気孔６１の開口の向きが回転対称性を有することで、セッター５１周辺の雰囲気のばらつきがより低減される。したがって、複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきをより低減できる。
【００４９】
そして、給気管４０は、鉛直方向から見たときの給気孔４１（第１通気孔）の開口の向きが、中心軸１５を対称軸としてｍ回対称となっている。このように、給気管４０の配置だけでなく給気孔４１の開口の向きが回転対称性を有することで、セッター５１周辺の雰囲気のばらつきがより低減される。したがって、複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきをより低減できる。
【００５０】
そしてまた、給気孔４１は、支持体５０の最上段のセッター５１の高さよりも鉛直上方から、最下段のセッター５１の高さよりも鉛直下方までの範囲に存在している。こうすれば、最上段から最下段までの複数段のセッター５１間での周辺の雰囲気のばらつきが低減される。したがって、複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきをより低減できる。
【００５１】
そしてまた、排気孔６１は、支持体５０の最上段のセッター５１の高さよりも鉛直上方から、最下段のセッター５１の高さよりも鉛直下方までの範囲に存在している。これにより、最上段から最下段までの複数段のセッター５１間での周辺の雰囲気のばらつきが低減される。したがって、複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきをより低減できる。また、排気孔６１は、最も鉛直上方に位置する給気孔４１よりも鉛直上方から、最も鉛直下方に位置する給気孔４１よりも鉛直下方までの範囲に存在している。これにより、給気孔４１と排気孔６１との間すなわち支持体５０のセッター５１周辺の雰囲気のばらつきがより低減される。したがって、複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきをより低減できる。
【００５２】
さらにまた、給気管４０は、鉛直方向から見たときに給気孔４１が排気孔６１以外の方向に開口している。例えば給気孔４１が排気孔６１の方向に開口していると、セッター５１のうち給気孔４１と排気孔６１との間に位置する部分とそれ以外の部分とで雰囲気にばらつきが生じる場合がある。給気孔４１が排気孔６１以外の方向に開口していることで、そのような雰囲気のばらつきを低減して、複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきをより低減できる。
【００５３】
さらにまた、支持体５０は、鉛直方向から見た形状が四角形状であるセッター５１と、鉛直方向から見てセッター５１の四角形の対向する２辺に立設されたリブ５２と、を有している。そして、支持体５０は、セッター５１を鉛直方向に沿って複数段有し、鉛直方向から見てセッター５１に立設されたリブ５２の位置がいずれの段でも同じになっている。さらに、給気管４０は、鉛直方向から見て給気孔４１がセッター５１の４辺のうちリブ５２のない辺に向けて開口している。これにより、給気孔４１からの雰囲気ガスが２辺のリブ５２の間を通過してセッター５１上を流れるため、リブ５２によってセッター５１上を流れる雰囲気ガスを整流することができる。これにより、セッター５１上の複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきを低減できる。
【００５４】
さらにまた、炉体１１は、鉛直方向から見て円形の処理空間１４を有している。こうすれば、例えば炉体１１が鉛直方向から見て四角形の処理空間１４を有する場合と比べて、支持体５０のセッター５１周辺の雰囲気のばらつきがより低減されるため、複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきをより低減できる。
【００５５】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００５６】
例えば、上述した実施形態では、ｍは値４としたが、ｍは３以上の整数であればよい。ｍを値４以上としてもよい。同様に、ｎは値４としたが、ｎは３以上の整数であればよい。また、ｍはｎの整数倍としたが、これに限られない。同様に、ｐは値６としたが、ｐは３以上の整数であればよい。なお、例えばｐはｎの整数倍としてもよいし、ｍと同じ値としてもよい。なお、ｍ，ｎ，ｐの値に特に上限はないが、雰囲気炉１０の作製の容易さの観点から、例えばｍは値８以下としてもよく、ｎは値４以下としてもよく、ｐは値４以下としてもよい。また、ｍ，ｎ，ｐの整数倍についても特に上限はないが、ｍの整数倍は例えば１〜４倍としてもよい。ｎの整数倍は例えば１〜４倍としてもよい。ｐの整数倍は例えば１〜４倍としてもよい。
【００５７】
上述した実施形態では、給気孔４１の開口の向きは支持体５０が存在する方向としたが、これに限られず、支持体５０が存在しない方向を向いていてもよい。図４は、変形例の雰囲気炉１０を鉛直方向から見た断面図である。この変形例の雰囲気炉１０では、給気管４０は、上述した実施形態と同様に、中心軸１５を対称軸として４回対称となる位置関係で４本（給気管４０ａ〜４０ｄ）配置されている。給気管４０ａ〜４０ｄの各々は、給気孔４１として給気孔４１ａを有している。給気孔４１ａの開口の向きは、最も近い支持体５０の最も近い辺に平行になっている。例えば、給気管４０ａにおける給気孔４１ａの開口の向きは左右方向に平行であり、給気管４０ａに最も近い支持体５０ａのうち最も近い後側の１辺に平行になっている。給気孔４１ａの開口の向きは、中心軸１５を対称軸として４回対称となっている。給気孔４１（給気孔４１ａ）は、いずれも図３で右回りとなる向きに開口している。この変形例の雰囲気炉１０でも、上述した実施形態と同様に、複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきを低減できる。
【００５８】
上述した実施形態では、鉛直方向から見たときの給気孔４１の開口の向き中心軸１５を対称軸としてｍ回対称となっていたが、これに限られず、給気孔４１の開口の向きが回転対称性を有さなくてもよい。
【００５９】
上述した実施形態では、雰囲気炉１０は給気管４０を４（＝ｍ×１倍）本、支持体５０を８（＝ｎ×２倍）個備えるものとしたが、特にこれに限られない。図５は、変形例の雰囲気炉１０を鉛直方向から見た断面図である。この変形例の雰囲気炉１０では、８（＝ｍ×２倍）本の給気管４０（給気管４０ａ〜４０ｈ）が、鉛直方向から見て中心軸１５を対称軸としてｍ（＝４）回対称となる位置関係で配置されている。また、１２（＝ｎ×３倍）個の支持体５０ａ〜５０ｌが、鉛直方向から見て中心軸１５を対称軸としてｎ（＝４）回対称となる位置関係で配置されている。支持体５０ａ〜５０ｌは、鉛直方向から見て４個の支持体５０が正方形の１辺を構成するように枠状に配置され、排気管６０の周りを囲むように位置している。給気管４０は、給気孔４１として給気孔４１ａ〜４１ｄを有している。具体的には、給気管４０ａ，４０ｃ，４０ｅ，４０ｇが給気孔４１ａ，４１ｂを有しており、給気管４０ｂ，４０ｄ，４０ｆ，４０ｈが給気孔４１ｃ，４１ｄを有している。図５では、給気孔４１ａ〜４１ｄの各々の開口の向きをそれぞれ異なる矢印で示している。図５に示すように、鉛直方向から見たときの給気孔４１（給気孔４１ａ〜４１ｄ）の開口の向きが、中心軸１５を対称軸としてｍ（＝４）回対称となっている。給気孔４１は、上述した実施形態と同様に、鉛直方向から見たときにセッター５１の４辺のうちリブ５２のない辺に向けて開口している。また、支持体５０ａ〜５０ｌのいずれに対しても、給気孔４１の開口の向きが少なくとも１つ対応している。なお、図５では、支持体５０ｂ，５０ｅ，５０ｈ，５０ｋの各々には、２つの給気孔４１ｂ，４１ｃの開口の向きが対応しており、それ以外の支持体５０には１つの給気孔４１の開口の向きが対応している。この場合、図５に示すように、支持体５０ｂ，５０ｅ，５０ｈ，５０ｋと給気孔４１との距離を、他の支持体５０と給気孔４１との距離よりも大きくしてもよい。こうすることで、支持体５０ｂ，５０ｅ，５０ｈ，５０ｋに雰囲気ガスが集中して流れることを抑制でき、支持体５０の各々の周辺の雰囲気のばらつきをより低減できる。この変形例の雰囲気炉１０でも、上述した実施形態と同様に、複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきを低減できる。
【００６０】
上述した実施形態では、支持体５０は鉛直方向からみて正方形の枠状に配置されていたが、これに限らず三角形や五角形の枠状など、支持体５０が多角形の辺を構成するように枠状に配置してもよい。また、支持体５０を円形の枠状すなわち放射状に配置してもよい。図６は、この場合の変形例の雰囲気炉１０を鉛直方向から見た断面図である。この変形例の雰囲気炉１０では、４（＝ｍ×１倍）本の給気管４０（給気管４０ａ〜４０ｄ）が、鉛直方向から見て中心軸１５を対称軸としてｍ（＝４）回対称となる位置関係で配置されている。また、８（＝ｎ×１倍）個の支持体５０ａ〜５０ｈが、鉛直方向から見て中心軸１５を対称軸としてｎ（＝８）回対称となる位置関係で中心軸１５を中心として放射状に配置されている。この変形例の雰囲気炉１０でも、上述した実施形態と同様に、複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきを低減できる。なお、図６では８個の支持体５０ａ〜５０ｈを放射状に配置した場合を例示したが、放射状に配置する場合の支持体５０の数は３以上であればよく、４以上であることが好ましい。例えば支持体５０が図３における支持体５０ｂ，５０ｄ，５０ｆ，５０ｈの４個を有する態様も、支持体５０を放射状に配置した場合の一例に相当する。また、図６では８個の支持体５０ａ〜５０ｈは中心軸１５からの距離が同一としたが、複数の支持体５０のうち１以上について中心軸１５からの距離が他の支持体５０と異なっていてもよい。例えば、図６において、支持体５０ａ，５０ｃ，５０ｅ，５０ｇと中心軸１５との距離が、支持体５０ｂ，５０ｄ，５０ｆ，５０ｈと中心軸１５との距離よりも大きくなるように支持体５０を配置してもよい。この場合は、８（＝ｎ×２倍）個の支持体５０ａ〜５０ｈが、鉛直方向から見て中心軸１５を対称軸としてｎ（＝４）回対称となる位置関係で中心軸１５を中心として放射状に配置されていることになる。
【００６１】
上述した実施形態では、支持体５０は、鉛直方向から見てリブ５２の位置関係も含めてｎ回対称となるように複数配置されていたが、これに限らず支持体５０の配置がｎ回対称となっていればよい。また、支持体５０の配置が回転対称性を有さなくてもよい。
【００６２】
上述した実施形態では、排気管６０は処理空間１４の中心軸１５と同軸に１本配置されていたが、特にこれに限らず、鉛直方向から見て処理空間１４内で支持体５０よりも内側に配置されていればよい。排気孔６１の開口の向きに関しても、回転対称性を有さなくてもよい。また、排気管６０は、中心軸１５を対称軸としてｐ回対称（ｐは３以上の整数）となる位置関係でｐの整数倍の本数配置されていてもよい。図７は、この場合の変形例の雰囲気炉１０を鉛直方向から見た断面図である。この変形例の雰囲気炉１０では、排気管６０は排気管６０ａ〜６０ｄを有している。排気管６０ａ〜６０ｄは、中心軸１５を対称軸としてｐ（＝４）回対称となる位置関係で４（＝ｐ×１倍）本配置されている。また、この場合、鉛直方向から見たときの排気孔６１の開口の向きが中心軸１５を対称軸としてｐ回対称となっていることが好ましい。図７の雰囲気炉１０では、排気管６０はそれぞれ、排気孔６１として、開口の向きが異なる排気孔６１ａ，６１ｂを有している。この排気孔６１は、鉛直方向から見たときの開口の向きが中心軸１５を対称軸としてｐ（＝４）回対称となっている。この変形例の雰囲気炉１０でも、上述した実施形態と同様に、複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきを低減できる。
【００６３】
上述した実施形態では、給気孔４１は、鉛直方向から見たときに排気孔６１以外の方向に開口していたが、特にこれに限られず、排気孔６１の方向に開口している給気孔４１が存在していてもよい。また、上述した実施形態では、鉛直方向から見て給気孔４１がセッター５１の４辺のうちリブ５２のない辺に向けて開口していたが、特にこれに限られず、リブ５２に向けて開口している給気孔４１が存在していてもよい。
【００６４】
上述した実施形態では、領域Ｅが領域Ｆよりも上下に広い範囲に存在し、領域Ｇが領域Ｅ及び領域Ｆよりも上下に広い範囲に存在していたが、これに限られない。例えば、領域Ｅの上端の高さと領域Ｆの上端の高さが同じであってもよいし、領域Ｅの下端の高さと領域Ｆの下端の高さが同じであってもよい。また、領域Ｆの方が領域Ｅより上下に広くてもよい。領域Ｅと領域Ｇとの関係や、領域Ｆと領域Ｇとの関係についても同様である。
【００６５】
上述した実施形態では、炉体１１は、鉛直方向から見て円形の処理空間１４を有していたが、特にこれに限られない。例えば、処理空間１４が鉛直方向から見て四角形状などの多角形状であってもよい。
【００６６】
上述した実施形態では、処理空間１４内で支持体５０よりも外側に位置する第１通気管が給気管であるものとし、処理空間１４内で支持体５０よりも内側に位置する第２通気管が排気管であるものとしたが、給気管と排気管とを逆にしてもよい。すなわち、上述した排気管６０（第２通気管）を給気管とし排気孔６１（第２通気孔）を給気孔として、この給気孔から雰囲気ガスを供給し、上述した給気管４０（第１通気管）を排気管とし給気孔４１（第１通気孔）を排気孔として、この排気孔から雰囲気ガスを排出してもよい。このこの場合でも、上述した実施形態と同様に、複数のセンサ素子７０間の処理のばらつきを低減できる。なお、給気管を支持体５０よりも内側に配置し排気管を支持体５０よりも外側に配置する場合には、例えば図６のように鉛直方向から見て処理空間１４の中心軸１５を中心として放射状に支持体５０を複数配置することが好ましい。また、給気管と排気管とを上述した実施形態と逆にする場合、上述した実施形態とは逆に、領域Ｅ（第１通気管すなわち排気管の排気孔の上下方向の範囲）の方が領域Ｇ（第２通気管すなわち給気管の給気孔の上下方向の範囲）よりも上下に広い範囲に存在していることが好ましい。
【００６７】
上述した実施形態では、被処理物としてセンサ素子７０を例示し、処理空間１４内で被処理物に対して行う処理としてセンサ素子７０の電極の還元処理を例示したが、被処理物や処理の内容はこれに限られない。
【実施例】
【００６８】
以下には、雰囲気炉を具体的に作製した例を実施例として説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６９】
［実施例１］
図１〜３に示した雰囲気炉１０を作製して実施例１とした。実施例１では、鉛直方向から見た処理空間１４の円の内径が６００ｍｍとした。給気管４０の内径は１０ｍｍとし、給気孔４１の内径は３ｍｍとした。１本の給気管４０が有する給気孔４１ａは、上下のピッチを２０ｍｍとし、上下方向に２２個配設した。給気孔４１ｂについても同様とした。支持体５０のセッター５１は、水平方向の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍとし、厚さは１．５ｍｍとした。リブ５２の上下の高さは２．５ｍｍとした。支持体５０ａ〜５０ｈは、各々が５０段のセッター５１を備えるものとした。支持体５０ａ〜５０ｈは、１辺が３５０ｍｍの正方形の枠状に配置した。排気管６０の内径は６０ｍｍとし、排気孔６１の各々は開口の上下方向の長さが３５ｍｍとし、水平方向の幅が１０ｍｍとした。排気孔６１ａ〜排気孔６１ｆの各々の上下のピッチは１００ｍｍとし、排気孔６１ａ，６１ｃ，６１ｅはそれぞれ５個配設し、排気孔６１ｂ，６１ｄ，６１ｆはそれぞれ６個配設した。図２の領域Ｅの上下の長さは４４３ｍｍとし、領域Ｆの上下の長さは２００ｍｍとし、領域Ｇの上下の長さは５３５ｍｍとした。
【００７０】
［比較例１］
図８に示す雰囲気炉１１０を作成して比較例１とした。雰囲気炉１１０は、長手方向が前後方向に沿った略直方体形状の処理空間１１４を内部に有する炉体１１１と、処理空間１１４内の前方左下及び前方右下に配置され外部から処理空間１１４内に雰囲気ガスを供給する２本の給気管１４０と、給気管１４０の後方に配置され処理空間１１４の前後を区画する５枚のリフレクター１８０と、処理空間１１４内の後端上方に配置され処理空間１１４から外部へ雰囲気ガスを排気する排気管１６０と、処理空間１１４内でリフレクター１８０と排気管１６０との間に配置された支持体１５０と、を備えている。なお、リフレクター１８０は、支持体１５０周辺の雰囲気のばらつきを抑制するために配置されている。具体的には、リフレクター１８０は、上部及び左右に炉体１１１との間の隙間が形成されるように配置されており、給気管１４０から供給された雰囲気ガスを上方及び左右に分散して後方に導く。支持体１５０は、左前方から右回りに配置された支持体１５０ａ〜１５０ｆを有しており、前後に３個並べられた列を左右に２列有するように配置されている。支持体１５０のリブ５２は、いずれもセッター５１の左右の２辺に立設されている。なお、処理空間１１４は、前後の長さが１１７０ｍｍ、左右の幅が２５０ｍｍ、上下の高さが２８０ｍｍとした。また、リフレクター１８０と炉体１１１との隙間は、上部の隙間が５ｍｍ、左右の隙間がそれぞれ３ｍｍとした。支持体１５０ａ〜１５０ｆは、段数を２０段とした点以外は、実施例１の支持体５０と同じとした。
【００７１】
［センサ素子の雰囲気熱処理］
実施例１，比較例１の各々について、センサ素子７０の熱処理を行った。実施例１では、１個のセッター５１上に１１本×２列のセンサ素子７０を配置し、支持体５０に計８８００個のセンサ素子７０を配置した（２２本×５０段×支持体５０が８個）。比較例１でも同様にセンサ素子７０を配置し、支持体１５０に計２６４０個のセンサ素子７０を配置した（２２本×２０段×支持体１５０が６個）。センサ素子７０の寸法は、６８．５ｍｍ×４．２ｍｍ×１．６ｍｍとした。実施例１での雰囲気熱処理は、以下のように行った。まず、処理空間１４を大気雰囲気とした状態で１００分間で６５０℃まで処理空間１４の温度を昇温した。続いて、処理空間１４内の温度を６５０℃に維持したまま、Ｎ2ガスをベースとし、ＮＯ濃度が１３６０ｐｐｍ、Ｃ3Ｈ6濃度が６６０ｐｐｍである雰囲気ガスを、給気孔４１から処理空間１４内に２００分間供給した。次に、給気孔４１からＮ2ガスを供給しつつ、２５０分間で１５０℃まで降温した。その後、給気孔４１から大気を供給しつつ、５０分間で５０℃まで降温した。その後にセンサ素子７０を処理空間１４から取り出した。比較例１での雰囲気熱処理も、同じ条件で行った。
【００７２】
［アンダーシュート量の測定］
実施例１及び比較例１で雰囲気熱処理を行った後のセンサ素子７０に対して、アンダーシュート量を測定した。具体的には、まず、センサ素子７０を、総排気量２０００ｃｃのディーゼルエンジンの排気パイプに取り付け、ディーゼルエンジンを作動させて回転数２０００ｒｐｍの状態からアイドリング状態（フューエルカット）へと変化させた。そして、このようにしてエンジンの動作状態を変化させている間、センサ素子７０によって出力信号（ＮＯｘ信号）を連続的に測定し、その変化を調べた。そして、このときのセンサ素子７０の理想的な変動（低下）後の信号値に対する、実際の出力信号の値の差分値を、アンダーシュート量として測定した。なお、実施例１では、支持体５０のうちＴＩ，ＴＯ，ＭＩ，ＭＯ，ＢＩ，ＢＯの６箇所のセンサ素子７０をそれぞれ７本ずつ抜き出して、アンダーシュート量を測定した。なお、ＴＩ，ＭＩ，ＢＩは、それぞれ支持体５０ｇの最上段，中段，最下段のセッター５１上の左前方の位置である。ＴＯ，ＭＯ，ＢＯは、それぞれ支持体５０ｃの最上段，中段，最下段のセッター５１上の右後方の位置である。比較例１では、支持体５０のうちＴＩ，ＴＯ，ＭＭ，ＢＩ，ＢＯの５箇所のセンサ素子７０をそれぞれ７本ずつ抜き出して、アンダーシュート量を測定した。なお、ＴＩ，ＢＩは、それぞれ支持体１５０ａの最上段，最下段のセッター５１上の左前方の位置である。ＴＯ，ＢＯは、それぞれ支持体１５０ｄの最上段，最下段のセッター５１上の右後方の位置である。ＭＭは、支持体５０ｂの中段のセッター５１の右方（支持体５０ｅに近い位置）の位置である。
【００７３】
図９は、実施例１で処理したセンサ素子７０の、測定箇所毎のアンダーシュート量を示すグラフである。図１０は、比較例１で処理したセンサ素子７０の、測定箇所毎のアンダーシュート量を示すグラフである。図９，１０では、黒丸印が７個のセンサ素子７０についての平均値を示し、黒丸印の上下の横線が最大値と最小値を示している。図９，１０からわかるように、実施例１では、いずれの測定箇所でも比較例１と比べてアンダーシュート量のばらつき（最大値と最小値との差）が小さくなっていた。比較例１では、測定箇所毎のアンダーシュート量のばらつきは１６．５ｐｐｍ（ＭＭ）〜５８．２ｐｐｍ（ＴＯ）であった。一方、実施例１では、測定箇所毎のアンダーシュート量のばらつきは０．５ｐｐｍ（ＭＯ）〜１０．１ｐｐｍ（ＢＯ）であった。また、実施例１では、異なる測定箇所間でのアンダーシュート量の平均値のばらつきも、実施例２と比べて小さくなっていた。また、実施例１では、いずれの測定箇所でもアンダーシュート量がマイナスの値になっていなかった。一方、比較例１では、３５本のうち１本を除いて、アンダーシュート量がマイナスの値になっていた。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、自動車の排気ガスなどの被測定ガスにおけるＮＯｘなどの特定ガス濃度を検出するセンサ素子の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  雰囲気炉、１１  炉体、１２  外壁、１３  内壁、１４  処理空間、１５  中心軸、１６  箱体、１７  収容空間、２０  昇降装置、２１  昇降板、２２  支持板、２３  開口部、３０，３０ａ〜３０ｃ  ヒータ、４０，４０ａ〜４０ｈ  給気管、４１，４１ａ〜４１ｄ  給気孔、５０，５０ａ〜５０ｌ  支持体、５１  セッター、５２  リブ、５３  天板、６０，６０ａ〜６０ｄ  排気管、６１，６１ａ〜６１ｆ  排気孔、７０  センサ素子、１１０  雰囲気炉、１１１  炉体、１１４  処理空間、１４０  給気管、１８０  リフレクター、１５０，１５０ａ〜１５０ｆ  支持体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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