(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理品の脱脂、焼結処理を行う真空脱脂焼結炉であって、
被処理品が収容される処理容器と、
被処理品を載置する載置台と、
前記処理容器に接続されたガス供給管とを備え、
前記載置台は、前記処理容器内において多段状に設けられ、
前記処理容器は、
スイープガスが供給されるガス供給部と、
前記スイープガスが排気されるガス排気部とを有し、
前記ガス供給部は、
前記ガス供給管が接続されるガス導入空間と、
前記載置台の各段にそれぞれ設けられたガス供給穴とを有し、
前記ガス導入空間には、前記ガス供給管から供給された前記スイープガスを受けるガス分散部材が配置され、
前記ガス分散部材は、前記スイープガスが通過する複数のガス通過口を有し、
前記ガス排気部は、処理容器本体の排気側端部を覆うように設けられた着脱自在な着脱扉を備え、
前記着脱扉には、前記スイープガスが通過する複数のガス排気口が形成され、
前記ガス排気口は、前記載置台の各段に対応する高さにそれぞれ設けられている、真空脱脂焼結炉。
【請求項２】
前記着脱扉は、自重により前記処理容器本体に密着するように構成されている、請求項１に記載の真空脱脂焼結炉。
【請求項３】
前記処理容器本体に傾斜ブラケットが取り付けられ、
前記着脱扉に前記傾斜ブラケットに嵌合する傾斜穴が形成され、
前記傾斜ブラケットは、
前記処理容器本体に面接触するブラケット取付部と、
前記ブラケット取付部から斜め上方に突出した傾斜穴嵌合部とを有し、
前記ブラケット取付部と前記傾斜穴嵌合部は同一平面上に形成されている、請求項１または２に記載の真空脱脂焼結炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空脱脂焼結炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空脱脂焼結炉とは、金属、セラミックス等の粉末成形体（以下、「被処理品」という）から熱可塑性樹脂、成型助剤等から成るバインダーを真空条件下で加熱脱脂して、焼結品を得るための炉である。従来の真空脱脂焼結炉として特許文献１の炉がある。
【０００３】
特許文献１の真空脱脂焼結炉は、被処理品が収容される処理容器の内部に、被処理品を載置する載置台が多段状に設けられ、各段の載置台に複数の被処理品が並べて配置されている。処理容器の上部には、加熱により昇華したバインダー（以下、「昇華バインダー」という）を除去するために供給されるスイープガスのガス供給穴が１つ設けられている。一方、処理容器の下部には、スイープガスが排気されるためのガス排気穴が１つ設けられている。特許文献１の真空脱脂焼結炉においては、処理容器上部から供給されたスイープガスが各段の載置台に順次流れていき、処理容器の下部から排気される。
【０００４】
また、多段式の載置台を備える焼結炉としては、特許文献２や特許文献３に記載された炉もある。これらの炉では、載置台の各段にそれぞれガス供給穴が形成されており、各段のスイープガスの流路が独立した構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２５７８６９号公報
【特許文献２】特開平６−１４７７６２号公報
【特許文献３】特開２０１２−１３２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
焼結炉においては、昇華バインダーを可能な限り早く除去すると共に、各段の載置台において昇華バインダーを均一に除去する必要がある。しかしながら、特許文献１のように、スイープガスが上段の載置台から下段の載置台に順次流れる構造であると、下段におけるガスの流速や圧力が上段に対して小さくなってしまう。このため、被処理品の脱脂を均一に行うことができなかった。また、下段の被処理品については脱脂不良を引き起こすこともあった。
【０００７】
均一な脱脂処理ができないと、次工程の焼結工程において、処理容器の上段の被処理品と下段の被処理品との間で、焼結品の製品寸法のバラつきや炭素量のバラつき等が生じ、同一ロット内の焼結品に品質バラつきが生じてしまう。
【０００８】
また、特許文献２や特許文献３のように、各段の載置台にそれぞれスイープガスを供給する構造であっても、各段にそれぞれ設けられたガス供給穴に均一にガスを流し込むことができず、被処理品の脱脂を均一に行うことはできなかった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被処理品を均一に脱脂処理することで、焼結品の品質バラつきを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する本発明は、被処理品の脱脂、焼結処理を行う真空脱脂焼結炉であって、被処理品が収容される処理容器と、被処理品を載置する載置台と、前記処理容器に接続されたガス供給管とを備え、前記載置台は、前記処理容器内において多段状に設けられ、前記処理容器は、スイープガスが供給されるガス供給部と、前記スイープガスが排気されるガス排気部とを有し、前記ガス供給部は、前記ガス供給管が接続されるガス導入空間と、前記載置台の各段にそれぞれ設けられたガス供給穴とを有し、前記ガス導入空間には、前記ガス供給管から供給された前記スイープガスを受けるガス分散部材が配置され、前記ガス分散部材は、前記スイープガスが通過する複数のガス通過口を有し、前記ガス排気部は、処理容器本体の排気側端部を覆うように設けられた着脱自在な着脱扉を備え、前記着脱扉には、前記スイープガスが通過する複数のガス排気口が形成され、前記ガス排気口は、前記載置台の各段に対応する高さにそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る真空脱脂焼結炉は、載置台の各段に設けられたガス供給穴の上流側に、処理容器内に導入されたスイープガスを受けるガス分散部材が設けられている。このため、ガス供給管近くのガス圧力が高い状態のスイープガスを、ガス圧力が高い状態のまま各ガス供給穴に供給しないようにすることができる。これにより、各ガス供給穴におけるガス圧力を均一にすることができ、各段の載置台に均一にガスを供給することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、各段の載置台に均一にスイープガスを供給することができる。これにより、被処理品を均一に脱脂することが可能となり、焼結品の品質バラつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る真空脱脂焼結炉の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】処理容器の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】ガス分散板の形状を示す図である。
【図４】処理容器と着脱扉の取り付け構造を示す正面図である。
【図５】処理容器と着脱扉の取り付け構造を示す側面図である。
【図６】処理容器と着脱扉の取り付け構造を示す平面図である。
【図７】図６中のＡ−Ａ断面図である。なお、傾斜ブラケットは図示していない。
【図８】傾斜ブラケットの概略形状を示す正面図である。
【図９】傾斜ブラケットの概略形状を示す側面図である。
【図１０】傾斜ブラケットの概略形状を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態に係る真空脱脂焼結炉１は、被処理品が収容される処理容器２０と、処理容器２０の周囲を覆うように設けられたヒーター２と、ヒーター２の周囲を覆うように設けられた非通気性断熱材３と、非通気性断熱材３を覆うように設けられた真空チャンバー４を備えている。真空チャンバー４は、前扉４ａと後扉４ｂとを備え、各扉４ａ，４ｂは、開閉自在に構成されている。
【００１６】
図２に示すように、処理容器２０の内部には、複数の被処理品Ｐを載置する載置台２１が多段状に設けられ、被処理品Ｐは各段の載置台２１に並べて配置されている。また、図１に示すように、処理容器２０の下部には、被処理品Ｐの入れ替え時に処理容器２０をスライドさせるためのレール５が設けられている。レール５は、非通気性断熱材３を貫通するようにして設けられた支柱６で支持されており、支柱６の下端部は、真空チャンバー４に固定されている。
【００１７】
図１，図２に示すように、処理容器２０の側面部の一方には、処理容器内にスイープガスを供給するガス供給管７の一端が接続されている。ガス供給管７の他端は真空チャンバー４の外にあるガス供給源（不図示）に接続されている。
【００１８】
図１に示すように、ガス供給管７は、ヒーター２と処理容器２０との間において、処理容器２０の長手方向に沿って延びるように形成された直線状の水平部７ａを有している。ガス供給源から供給されるスイープガスは、この水平部７ａの中を流れる間にヒーター２によって加熱され、処理容器２０にスイープガスが供給される際には、スイープガスは十分に予熱された状態となる。このように、真空チャンバー４に接続されたガス供給管７をそのまま処理容器２０に接続せずに、処理容器２０との接続端まで敢えて長い距離をとるようにガス供給管７を設けることにより、処理容器２０のガス供給側の温度低下を抑制することができる。これにより、処理容器２０を均一な温度に保ちやすくなり、被処理品Ｐの品質バラつきを更に抑制することができる。
【００１９】
図２に示すように、ガス供給管７が接続される処理容器２０のガス供給部３０には、ガス供給管７からのスイープガスが導入されるガス導入空間Ｓと、ガス導入空間Ｓと被処理品Ｐが載置されている空間とを仕切る仕切板３１が設けられている。仕切板３１には、ガス導入空間Ｓのスイープガスが各段の載置台２１に流れ込むように複数のガス供給穴３１ａが形成されている。各ガス供給穴３１ａは、各載置台２１の高さに合わせて載置台２１の各段にそれぞれ設けられている。なお、本実施形態に係る各ガス供給穴３１ａは、それぞれ同一形状、同一間隔で配置されており、１段あたりに形成されるガス供給穴３１ａの個数も等しくなっている。
【００２０】
ガス導入空間Ｓには、ガス供給管７から供給されたスイープガスを受けるガス分散板３２が配置されている。ガス分散板３２は、スイープガスを受ける面Ｒが、ガス導入方向Ｉに対して垂直となるように設けられている。即ち、ガス分散板３２は、処理容器２０との接続部におけるガス供給管７の管軸と、上記スイープガスを受ける面Ｒが垂直となっている。また、ガス分散板３２の縦横の長さは、処理容器２０のサイズに応じた長さとなっており、図２に示すように、ガス分散板３２は、処理容器２０の内面との間にスイープガスが通過する隙間が形成されるように処理容器２０に固定されている。
【００２１】
図３に示すように、ガス分散板３２には、スイープガスが通過する複数のガス通過口３２ａが形成されている。各ガス通過口３２ａは、図３では同一形状、同一間隔で図示されているが、実際にはガス供給管７からの距離やガスの供給流量、ガスの種類、ガス分散板３２と処理容器内面との間に形成される隙間等のガス供給条件に応じて、仕切板３１の各ガス供給穴３１ａにおけるガス圧力が均一になるように穴径や個数、配置等が定められている。
【００２２】
図２，図４〜図６に示すように、処理容器２０のガス排気部４０は、着脱自在な着脱扉４１を備えており、着脱扉４１は、処理容器本体２０ａの排気側端部を覆うように設けられている。着脱扉４１には、スイープガスが通過する複数のガス排気穴４１ａが形成され、各ガス排気穴４１ａは、載置台２１の各段に対応する高さにそれぞれ設けられている。これにより、載置台２１には１段ごとにガス供給穴３１ａとガス排気穴４１ａが形成されることになるため、載置台２１の各段には独立したガス流路が形成されることになる。なお、本実施形態に係る各ガス排気穴４１ａは、それぞれ同一形状、同一間隔で配置されており、１段あたりに形成されるガス排気穴４１ａの個数も等しくなっている。
【００２３】
着脱扉４１は、傾斜部を有する傾斜ブラケット４２によって処理容器本体２０ａに取り付けられている。図５〜図７に示すように、着脱扉４１には、傾斜ブラケット４２に嵌合する傾斜穴４１ｂが形成されており、傾斜穴４１ｂは処理容器２０の幅方向の端部に２つずつ設けられている。傾斜穴４１ｂは、着脱扉４１の真空チャンバー側の面から処理容器本体側の面に向けて穴位置の高さが低くなるように形成されている。また、着脱扉４１の中央上部および中央下部には、作業者が把持することが可能な取っ手４３が設けられている。
【００２４】
図８〜図１０に示すように、傾斜ブラケット４２は、処理容器本体２０ａに面接触するブラケット取付部４２ａと、ブラケット取付部４２ａの側面から斜め上方に突出するように設けられた傾斜穴嵌合部４２ｂとを有している。ブラケット取付部４２ａと傾斜穴嵌合部４２ｂは同一平面上に形成されている。ブラケット取付部４２ａには、４つのボルト穴が形成されており、ブラケット取付部４２ａは処理容器本体２０ａにボルト固定される。傾斜ブラケット４２が処理容器本体２０ａに取り付けられた際には、傾斜ブラケット４２の傾斜穴嵌合部４２ｂのみが処理容器本体２０ａの排気側端部から突出した状態となっている。
【００２５】
そのような状態の傾斜穴嵌合部４２ｂと着脱扉４１の傾斜穴４１ｂとを嵌合させると、着脱扉４１は、自重により傾斜穴嵌合部４２ｂの形状に沿って処理容器本体２０ａに向かって移動する。これにより、着脱扉４１が処理容器本体２０ａの端面に密着する。
【００２６】
図１に示すように、非通気性断熱材３の底部には、スイープガスが通過する開口部９が形成されている。また、真空チャンバー４の上部には、真空チャンバー内のスイープガスを吸引するガス排気管１１の一端が取り付けられている。ガス排気管１１の他端は真空ポンプ（不図示）に接続されている。ガス供給管７から供給されたスイープガスは、図１中の矢印に沿うようにして、処理容器２０、非通気性断熱材３の開口部９、ガス排気管１１を通って系外に排気される。
【００２７】
本実施形態に係る真空脱脂焼結炉１は、以上のように構成されている。
【００２８】
このような真空脱脂焼結炉１の処理容器２０にスイープガスを供給すると、処理容器２０に導入されたスイープガスが、ガス分散板３２に当たり、その後、ガス分散板３２の中央部から周縁部に向かって流れていく。このように、処理容器２０に導入されたスイープガスをガス分散板３２で一度受けることにより、ガス圧力が高い状態にあるガス供給管近くのスイープガスが、そのままの状態で各ガス供給穴３１ａに流れることがなくなる。
【００２９】
一方、導入されたスイープガスを平板で受けるだけでは、中央部から周縁部に流れるスイープガスが、その平板と処理容器２０の内面との間を通過することになり、平板の周縁部においてガス圧力が高くなってしまう。しかし、本実施形態に係る分散板には、スイープガスが通過する複数のガス通過口３２ａが形成されている。このため、ガス分散板３２で受けたスイープガスの一部は、ガス通過口３２ａを通って、仕切板３１に設けられたガス供給穴３１ａに向かう。これにより、ガス分散板３２の周縁部において、ガス圧力が高まることを抑制している。
【００３０】
そして、ガス分散板３２に形成された各ガス通過口３２ａは、ガス供給管７からの距離やガスの供給流量、ガスの種類、ガス分散板３２のサイズ、ガス分散板３２と処理容器２０の内面との間に形成された隙間等のガス供給条件に応じて、ガス分散板３２の後方（ガスの下流側）においてガス圧力が均一となるように、穴の個数や穴径、形状、配置等が定められている。このため、ガス分散板３２の後方におけるガス圧力を均一にすることができ、各ガス供給穴３１ａにおけるガス圧力も均一にすることができる。これにより、各段の載置台２１に均一にスイープガスを流入させることが可能となる。
【００３１】
即ち、本実施形態に係る真空脱脂焼結炉１によれば、処理容器２０のガス導入空間Ｓに、複数のガス通過口３２ａが形成されたガス分散板３２が設けられていることにより、各ガス供給穴３１ａに均一にスイープガスを供給することができる。これにより、各段の載置台２１を流れるスイープガスの圧力バラつきを抑制することができ、被処理品Ｐの脱脂バラつきを低減することが可能となる。
【００３２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３３】
例えば、上記実施形態では、ガス分散板３２をガス導入方向Ｉに対して垂直に設けることとしたが、ガス分散板３２のスイープガスを受ける面Ｒとガス導入方向Ｉの角度は垂直でなくても良い。ガス分散板３２の角度は、処理容器２０や載置台２１の形状、ガス供給管７の位置、各ガス供給穴３１ａの形状、個数、配置等に応じて適宜変更され得る。即ち、処理容器２０に導入されるスイープガスを一度受け止めるようなガス分散板３２が設けられていれば、処理容器２０に導入されたスイープガスをガス圧力が高い状態のままガス供給穴３１ａに供給しないようにすることができる。
【００３４】
また、ガス分散板３２の形状は、板状の部材に限定されない。本発明に係る効果を得るためには、ガス供給管７から供給されるスイープガスを受ける面Ｒを有し、各ガス供給穴３１ａにスイープガスを分散させられる形状の部材であれば良い。
【００３５】
また、上記実施形態では、傾斜ブラケット４２を用いて着脱扉４１を自重により処理容器本体２０ａに密着させる構成としたが、傾斜ブラケット４２を用いずに着脱扉４１の自重を利用した構成にしても良い。
【００３６】
また、処理容器２０のガス排気部４０においては、着脱式の扉４１ではなく、開閉式の扉を用いても良い。なお、各段の載置台２１に流れ込むスイープガスは、載置台上の被処理品Ｐとの接触による圧力損失等で圧力が小さくなる。このため、載置台２１に載置される被処理品Ｐの個数が各段で異なるような場合には、ガス供給部３０の各ガス供給穴３１ａにおけるガス圧力を均一にしても、スイープガスが各段の載置台２１を流れる間に圧力差が生じてしまう。
【００３７】
一方、上記実施形態で説明したような着脱扉４１を用いた構成であれば、処理容器２０に取り付けられた着脱扉４１を、被処理品Ｐの上記のような配置に適したガス排気穴４１ａを有する他の着脱扉に容易に交換することができる。これにより、載置台２１に載置される被処理品Ｐの個数が各段で異なるような場合であっても、各段に均一にスイープガスを供給することができる。即ち、着脱式の扉４１を用いれば、被処理品Ｐの形状や個数等が異なる処理ロットにも容易に対応することができる。これにより、各段に均一にスイープガスを供給することができると共に、次ロットの処理開始までの時間を短縮することが可能となる。
【００３８】
また、上記実施形態のガス供給管７においては、ヒーター２と処理容器２０との間に直線状の水平部７ａを配置し、水平部７ａでスイープガスを予熱する構成としたが、ガスを予熱するためのガス供給管７の予熱区間の形状は、直線状でなくても良い。例えば、予熱区間の形状は、処理容器２０の幅方向に蛇行するような形状であっても良い。即ち、ヒーター２と処理容器２０との間に予熱区間を有するようにガス供給管７が設けられていれば、処理容器２０の温度を均一に保ちやすくなるといった効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、真空脱脂焼結炉に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１      真空脱脂焼結炉
２      ヒーター
３      非通気性断熱材
４      真空チャンバー
４ａ    前扉
４ｂ    後扉
５      レール
６      支柱
７      ガス供給管
７ａ    ガス供給管水平部
９      開口部
１１    ガス排気管
２０    処理容器
２０ａ  処理容器本体
２１    載置台
３０    ガス供給部
３１    仕切板
３１ａ  ガス供給穴
３２    ガス分散板
３２ａ  ガス通過口
４０    ガス排気部
４１    着脱扉
４１ａ  ガス排気穴
４１ｂ  傾斜穴
４２    傾斜ブラケット
４２ａ  ブラケット取付部
４２ｂ  傾斜穴嵌合部
４３    取っ手
Ｉ      ガス導入方向
Ｐ      被処理品
Ｒ      スイープガスを受ける面
Ｓ      ガス導入空間
【図１】
0006533697.tif 000002
【図２】
0006533697.tif 000003
【図３】
0006533697.tif 000004
【図４】
0006533697.tif 000005
【図５】
0006533697.tif 000006
【図６】
0006533697.tif 000007
【図７】
0006533697.tif 000008
【図８】
0006533697.tif 000009
【図９】
0006533697.tif 000010
【図１０】
0006533697.tif 000011