(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内に、棒状またはパイプ状の加熱用ヒーターを並設してなる棚構造を上下方向に複数段配置し、炉の内壁面または内壁面近傍に補助ヒーターを配設したバッチ式焼成炉で、前記棚構造上に処理品を積載したセッターを載置して処理品を加熱、焼成する方法において、補助ヒーターとして中央部に発熱部長の１０〜２５％の長さの非発熱部を設けたヒーターを使用し、補助ヒーターとセッターとを３ｄ〜１０ｄ（但し、ｄは補助ヒーターの直径）の距離離間して加熱、焼成を行うことを特徴とするバッチ式焼成炉の焼成方法。
【請求項２】
前記棒状またはパイプ状の加熱用ヒーターとして、中央部に発熱部長の１０〜２５％の長さの非発熱部を設けたヒーターを使用することを特徴とする請求項1記載のバッチ式焼成炉の焼成方法。
【請求項３】
前記バッチ式焼成炉内で、セッターに積載した処理品を所定の加熱温度に加熱して焼成するに際し、所定の加熱温度へ昇温後、該所定の加熱温度の保持は、前記加熱用ヒーターの出力を最大出力の１０％以下に維持して、前記補助ヒーターの出力を制御することにより行うことを特徴とする請求項１または２記載のバッチ式焼成炉の焼成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッチ式焼成炉において、処理品を１０００℃以上の高温に急速加熱し且つ均一に焼成するためのバッチ式焼成炉の焼成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１０００℃以上の温度に加熱する高温バッチ式焼成炉においては、焼成炉の炉壁面に沿って加熱用ヒーターを配置し、セッター（またはトレー）に積載した処理品を上下方向、左右方向または前後方向から加熱する手法が行われていた。
【０００３】
この手法は、加熱用ヒーターと処理品の距離を出来るだけ離して均熱化しようとするものであるが、加熱用ヒーターに近い場所（例えばセッターの端部）では早く温度が上がり、加熱用ヒーターから遠い場所（例えばセッターの中央部）では温度の上がりが遅くなり、また、処理品を積載するセッターの位置（セッターを載置する棚の上段、中段、下段）により温度の上がり方が異なるという難点があり、温度が均一にならず処理品の品質に悪影響を与えていた。
【０００４】
この難点を解決するために、本出願人は、処理品を１０００℃以上の高温に急速加熱し且つ均一に焼成するためのバッチ式焼成炉の焼成方法として、図３に示すように、炉内（炉の図示は省略）に、棒状またはパイプ状の加熱用ヒーター１を並設してなる棚構造８を上下方向に複数段（図３の場合は１０段）配置し、炉の内壁面近傍に補助ヒーター２を配設し、棚構造８上に処理品（図示せず）を積載したセッター７を載置して処理品を加熱、焼成する方法を提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１３３５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記提案の焼成方法においても、バッチ式焼成炉を実機として経済的な炉内寸法とした場合、処理品を積載したセッター内の温度が均一とならず、処理品の品質にばらつきが生じることがあることがわかった。
【０００７】
本発明は、この問題点を解消するために、バッチ式焼成炉の焼成方法における種々の要因と温度分布の関係について試験、検討を重ねた結果としてなされたものであり、その目的は、加熱用ヒーターを並設してなる棚構造上に載置したセッター内の温度分布を均一にして、品質の優れた処理品を得ることを可能とするバッチ式焼成炉の焼成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための請求項１によるバッチ式焼成炉の焼成方法は、炉内に、棒状またはパイプ状の加熱用ヒーターを並設してなる棚構造を上下方向に複数段配置し、炉の内壁面または内壁面近傍に補助ヒーターを配設したバッチ式焼成炉で、前記棚構造上に処理品を積載したセッターを載置して処理品を加熱、焼成する方法において、補助ヒーターとして中央部に発熱部長の１０〜２５％の長さの非発熱部を設けたヒーターを使用し、補助ヒーターとセッターとを３ｄ〜１０ｄ（但し、ｄは補助ヒーターの直径）の距離離間して加熱、焼成を行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項２によるバッチ式焼成炉の焼成方法は、請求項１において、前記棒状またはパイプ状の加熱用ヒーターとして、中央部に発熱部長の１０〜２５％の長さの非発熱部を設けたヒーターを使用することを特徴とする。
【００１０】
請求項３によるバッチ式焼成炉の焼成方法は、請求項１または２において、前記バッチ式焼成炉内で、セッターに積載した処理品を所定の加熱温度に加熱して焼成するに際し、所定の加熱温度へ昇温後、該所定の加熱温度の保持は、前記加熱用ヒーターの出力を最大出力の１０％以下に維持して、前記補助ヒーターの出力を制御することにより行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、１０００℃以上の高温に急速且つ均一に処理品を加熱することができる量産可能なバッチ式焼成炉の焼成方法が提供され、当該バッチ式焼成炉の焼成方法は、とくに、０．５ミクロン以下の薄い誘電体層とニッケル内部電極などの高積層を有するコンデンサーなど、ＭＬＣＣ成型品の焼成に効果的に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に適用されるバッチ式焼成炉内において、各段の棚構造を構成する並設された加熱用ヒーター、炉の内壁面に配設された補助ヒーター、棚構造上に載置された処理品を積載したセッターを示す平面図である。
【図２】図１において、さらに、雰囲気ガス供給管、雰囲気ガスを予熱するための予熱ヒーターの配置を示す平面図である。
【図３】本発明の前提となるバッチ式焼成炉の焼成方法を示すものであり、加熱用ヒーターを並設してなる棚構造を上下方向に複数段配置し、炉の内壁面近傍に補助ヒーターを配設し、棚構造上に処理品を積載したセッターを載置して処理品を焼成する炉内構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明においては、バッチ式焼成炉内に、棒状またはパイプ状の加熱用ヒーターを並設してなる棚構造を上下方向に複数段配置し、炉の内壁面または内壁面近傍に補助ヒーターを配設し、棚構造上に処理品を積載したセッターを載置して処理品を加熱、焼成する。図１は、各段の棚構造を示すもので、例えば加熱用ヒーター１を８本並設して棚構造８を構成し、炉の内壁面Ｗに補助ヒーター２を配設し、棚構造８上に処理品を積載したセッター７を載置して処理品の加熱、焼成を行う。
【００１４】
本発明においては、この場合、補助ヒーター２として、中央部に補助ヒーター２の発熱部長の１０〜２５％の長さの非発熱部４を設けたヒーターを使用し、補助ヒーター２とセッター７とを３ｄ〜１０ｄ（但し、ｄは補助ヒーター５の直径）の距離離間（図１では５ｄ）して加熱、焼成を行うことを特徴とする。図１において、３は補助ヒーターの発熱部、５および６はそれぞれ加熱用ヒーター１の端子および補助ヒーター２の端子である。
【００１５】
補助ヒーター２として、発熱部長の全てが発熱部のヒーターを使用した場合には、加熱、焼成時、補助ヒーター２からの輻射熱により処理品を積載するセッター７の両端部の温度が高くなり、処理品の品質を低下させる。補助ヒーター２として、中央部に非発熱部４を設けたヒーターを使用することにより、セッター７の温度分布を均一にすることができ、中央部に発熱部長の１０〜２５％、さらに好ましくは発熱部長の２０〜２５％の長さの非発熱部４を設けるのが効果的である。
【００１６】
補助ヒーター２とセッター７とを３ｄ〜１０ｄ（ｄは補助ヒーター５の直径）、さらに好ましくは５ｄ〜７ｄの距離離間して加熱、焼成を行うことが望ましく、補助ヒーター２とセッター７との距離が３ｄ未満では、補助ヒーター２の輻射熱により加熱、焼成時にセッター７の両端部の温度が高くなり易い。炉内寸法の関係で上限を１０ｄとする。
【００１７】
加熱、焼成時に処理品を積載するセッター７内の温度差が大きくなることに起因して、処理品の品質が低下するのをさらに効果的に防止するためには、補助ヒーター２のみでなく、棒状またはパイプ状の加熱用ヒーター１としても、中央部に加熱用ヒーター１の発熱部長の１０〜２５％の長さの非発熱部を設けたヒーターを使用するのが好ましい。
【００１８】
加熱、焼成時においてセッター７の温度分布をさらに均一にするためには、バッチ式焼成炉内で、セッター７に積載した処理品を所定の加熱温度（炉内設定温度）に加熱して焼成するに際し、所定の加熱温度へ昇温後、所定の加熱温度の保持は、加熱用ヒーター１の出力を最大出力の１０％以下に維持して、補助ヒーター２のみの出力を制御することにより行うことが望ましい。昇温時は、加熱用ヒーター１および補助ヒーター２の出力を最大として加熱し、すなわち、加熱用ヒーター１を主ヒーターとして温度制御を行い、昇温後の所定温度の保持においては、加熱用ヒーター１の出力を最大出力の１０％以下に維持し、補助ヒーター２を主ヒーターに切り替えて温度制御を行う。このために、加熱用ヒーター１と補助ヒーター２とは別々に制御できるよう構成する。
【００１９】
図２は、図１において、さらに、バッチ式焼成炉の雰囲気制御のために炉壁の近傍に配置された雰囲気ガス供給管９、炉の内壁面Ｗと雰囲気ガス供給管９との間に配置された雰囲気ガスを予熱するための予熱ヒーター１１を示す。とくに、雰囲気ガスの吹き付け量が増加すると、雰囲気ガスの吹き付け位置のセッター７の温度が低下し易くなるから、処理品に対して均一な加熱を行うために、予熱ヒーター１１により、雰囲気ガスを処理品の加熱温度（炉内設定温度）Ｔ℃より５０℃〜２０℃低い温度、すなわち（Ｔ−５０〜２０）℃の温度に予熱してからセッター（処理品）に吹き付けるのが好ましい。図２において、１０はセッター７を挟んで雰囲気ガス供給管９の対面側に配設された雰囲気ガス排出管であり、矢印Ａは雰囲気ガスの流れを示す。
【００２０】
図２は、雰囲気ガス供給管９および予熱ヒーター１１を棚構造の各段に配置した形態を示したが、雰囲気ガス供給管を、並設した加熱用ヒーターからなる棚構造と直交するように炉の上下方向に好ましくは複数本配置して、雰囲気ガス供給管の吹き出し口を回動させて雰囲気ガスをセッターに積載された処理品に向けて吹き付けるようにしてもよい。この場合も、予熱ヒーター１１は棚構造の各段に配置される。
【００２１】
本発明は、バッチ式焼成炉内に、棒状またはパイプ状の加熱用ヒーターを並設してなる棚構造を上下方向に複数段配置し、炉の内壁面または内壁面近傍に補助ヒーターを配設し、棚構造上に処理品を積載したセッターを載置して処理品を加熱、焼成するものであるが、炉内の上下方向の温度分布を改善するために、各段に配置される加熱用ヒーターと補助ヒーターの制御回路、さらに雰囲気ガスの予熱ヒーターの制御回路を、上下方向に複数グループ（例えば、３グループ）に分割し、それぞれのグループで独立した温度制御を行うことが望ましい。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施例について説明する。この実施例は、本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれに限定されない。
【００２３】
実施例１
炉内寸法が幅３００ｍｍ、高さ３１０ｍｍ、長さ４２５ｍｍ（炉内容積３９．５L）の焼成炉内に、直径１２ｍｍの加熱用ヒーター（発熱部長：３００ｍｍ）を並設して、棚構造を構成し、この棚構造を炉の上下方向に５段配置した。セッターは１５０ｍｍ角で厚さ３ｍｍのアルミナ製のものとし、各段の棚構造に載置した。
【００２４】
図１に示すように、棚構造の各段の炉内壁面に補助ヒーター（中央部に発熱部長の２０％の非発熱部を有するもの）を配置し、補助ヒーターとセッターとの間隔は５ｄ（ｄ：補助ヒーターの直径）とした。また、図２に示すように、棚構造の各段に雰囲気ガス供給管と予熱ヒーターを配置した。
【００２５】
上記の構成の焼成炉を用いて、加熱用ヒーターと補助ヒーターの出力を最大として、１１９０℃までを８０℃／分（４８００℃／ｈ）の加熱速度で昇温し、昇温後、加熱用ヒーターの出力を５％に維持しながら、１１９０℃の温度を保持するよう補助ヒーターのみの出力を制御した。
【００２６】
５段に配置した棚構造の各段について、４隅部および中央部の温度を測定したところ、温度差は、最上段の１段目および２段目では１℃以内、３段目では３℃以内、４段目では２℃以内、最下段の５段目では４℃以内、５段全体では５℃以内に収まり、優れた温度分布を示した。
【符号の説明】
【００２７】
１    加熱用ヒーター
２    補助ヒーター
３    補助ヒーターの発熱部
４    補助ヒーターの非発熱部
５    加熱用ヒーターの端子
６    補助ヒーターの端子
７    セッター
８    棚構造
９    雰囲気ガス供給管
１０  雰囲気ガス排出管
１１  予熱ヒーター
Ｗ    炉の内壁面
Ａ    雰囲気ガスの流れ
【図１】
0005725414.tif 000002
【図２】
0005725414.tif 000003
【図３】
0005725414.tif 000004