(57)【要約】【課題】透明石英ガラスからなる部材が失透するのを抑制することが可能な焼成炉を提供すること。【解決手段】焼成炉１は、被焼成物を輻射加熱するための赤外線ランプ５と、被焼成物が配置される台９と、赤外線ランプ５と台９との間に配置されて焼成空間Ｓを画成し、透明石英ガラスからなる赤外線透過部材７と、を備えている。焼成空間Ｓには、ガス供給部１７からのガス供給通路１９が接続されている。ガス供給通路１９から焼成空間Ｓ内にガスが供給されると、当該ガスにより、赤外線透過部材７の内周面、すなわち台９側の表面に沿ってガス流Ｆが形成されることとなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
輻射加熱するための加熱体と、
被焼成物が配置される台と、
前記加熱体と前記台との間に配置されて焼成空間を画成し、透明石英ガラスからなる部材と、
前記部材における前記台側の表面に沿ってガス流が形成されるように前記焼成空間内にガスを供給するガス供給手段と、を備えていることを特徴とする焼成炉。
【請求項２】
前記ガス供給手段により供給されるガスの温度が、前記部材の表面温度より低いことを特徴とする請求項１に記載の焼成炉。
【請求項３】
前記焼成空間内に雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段を更に備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の焼成炉。
【請求項４】
前記ガス供給手段により供給されるガスの流速が、前記雰囲気ガス供給手段により供給される雰囲気ガスの流速よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の焼成炉。
【請求項５】
前記焼成空間内のガスを排出するガス排出手段を更に備えており、
前記ガス排出手段における前記焼成空間からのガス排出口が、前記台の上方近傍に位置していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の焼成炉。
【請求項６】
前記部材が、略円管状であり、
前記ガス供給手段における前記焼成空間へのガス供給口が、前記部材の内周面に沿って円弧状に伸びていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の焼成炉。
【請求項７】
前記加熱体が、赤外線ランプであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の焼成炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼成炉、特に、輻射過熱により被焼成物を焼成する焼成炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の焼成炉として、輻射加熱するための加熱体と、被焼成物が配置される台と、加熱体と台との間に配置されて焼成空間を画成し、透明石英ガラスからなる部材と、を備えているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３３２８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載された焼成炉には、透明石英ガラスからなる部材が失透するという問題が発生する。上記部材が失透すると、焼成炉における加熱乃至冷却効率が低下してしまう。
【０００４】
本発明は、透明石英ガラスからなる部材が失透するのを抑制することが可能な焼成炉を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
透明石英ガラスからなる部材が失透するメカニズムの詳細は、不明な点があるものの、透明石英ガラスがクリストバライト型の結晶構造に転移することに起因すると考えられる。透明石英ガラスが高温に晒されることにより、ＳｉＯ２の結晶相の一つである、構造的により安定な高温型のクリストバライト（β−クリストバライト）に転移し、結晶化する。結晶化は、透明石英ガラスの表面から始まる。結晶化した透明石英ガラスが冷却され、高温型のクリストバライトから低温型のクリストバライト（α−クリストバライト）に転移する際に、大きな体積収縮によりクリストバライトの層に微細なクラックが生じ、この微細なクラックにより透明石英ガラスが透明性を失ってしまう。
【０００６】
結晶化の速度は、透明石英ガラスの温度が高いほど速くなる傾向にある。また、結晶化の速度は、炉内雰囲気中の不純物によっても影響を受け、不純物が多い場合には更に速くなる傾向にある。不純物の中で結晶化に大きな影響を与えるのは、金属イオン（例えば、Ａｌイオン、アルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオン等）であり、これらが炉内に雰囲気に含まれていると、結晶化開始温度が著しく低下する。そして、これらの金属イオンは、焼成の際に、被焼成物であるセラミック成形体やフェライト成形体等から蒸発するものと考えられる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記事象に鑑みてなされたものであり、輻射加熱するための加熱体と、被焼成物が配置される台と、加熱体と台との間に配置されて焼成空間を画成し、透明石英ガラスからなる部材と、当該部材における台側の表面に沿ってガス流が形成されるように焼成空間内にガスを供給するガス供給手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、ガス供給手段から焼成空間内にガスが供給されることにより、透明石英ガラスからなる部材における台側の表面に沿ってガス流が形成される。これにより、被焼成物から蒸発した成分が不純物として上記部材における台側の表面に付着するのを抑え、当該表面の結晶化が抑制されることとなる。この結果、透明石英ガラスからなる部材における台側の表面が失透するのを抑制することができる。
【０００９】
好ましくは、ガス供給手段により供給されるガスの温度が、部材の表面温度より低い。この場合、透明石英ガラスからなる部材における台側の表面が冷却されることとなり、当該表面の結晶化をより一層抑制することができる。
【００１０】
好ましくは、焼成空間内に雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段を更に備えている。また、好ましくは、ガス供給手段により供給されるガスの流速が、雰囲気ガス供給手段により供給される雰囲気ガスの流速よりも大きい。この場合、被焼成物から蒸発した成分が不純物として上記部材における台側の表面に付着するのを確実に抑制することができる。
【００１１】
好ましくは、焼成空間内のガスを排出するガス排出手段を更に備えており、ガス排出手段における焼成空間からのガス排出口が、台の上方近傍に位置している。この場合、ガス排出手段により、被焼成物から蒸発した成分が焼成空間から効率良く排出されることとなる。この結果、被焼成物から蒸発した成分が不純物として上記部材における台側の表面に付着するのをより一層確実に抑制することができる。
【００１２】
好ましくは、上記部材が、円筒状であり、ガス供給手段における焼成空間へのガス供給口が、上記部材の内周面に沿って円弧状に伸びている。この場合、上記部材の内周面に沿ってガス流が形成されることとなり、透明石英ガラスからなる部材における台側の表面が失透するのを効率良く抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、透明石英ガラスからなる部材が失透するのを抑制することが可能な焼成炉を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る焼成炉の断面構成を示す模式図である。図２は、図１のII−II線に沿った断面構成を示す模式図である。焼成炉１は、ハウジング３、赤外線ランプ５、赤外線透過部材７、及び、台９を備えている。赤外線ランプ５、赤外線透過部材７、及び、台９は、ハウジング３内に収容されている。
【００１６】
赤外線ランプ５は、被焼成物を輻射加熱するための加熱体であって、赤外線透過部材７を囲むようにハウジング３内に複数配置されている。赤外線ランプ５としては、例えば、赤外線を放射するハロゲンヒータ等を用いることができる。
【００１７】
赤外線透過部材７は、略円管状を呈しており、透明石英ガラスからなる。赤外線透過部材７は、その中心軸方向に沿って分割（例えば、いわゆる半割）されていてもよい。
【００１８】
台９は、被焼成物が配置される部材であって、赤外線透過部材７の内側空間の略中央部に位置している。台９は、ハウジング３から伸びるアーム１１に支持されている。アーム１１は、ハウジング３と一体に構成されていても、別体に構成されていてもよい。ここで、被焼成物は、セラミック成形体やフェライト成形体等である。
【００１９】
焼成炉１では、赤外線透過部材７の外側に赤外線ランプ５が位置し、赤外線透過部材７の内側に台９が位置しており、赤外線透過部材７は赤外線ランプ５と台９との間に配置されることとなる。また、赤外線透過部材７は、炉体として機能し、焼成空間Ｓを画成することとなる。
【００２０】
焼成空間Ｓには、雰囲気ガス供給部１３からの雰囲気ガス供給通路１５が接続されており、雰囲気ガスが供給される。これにより、焼成空間Ｓは、所望の焼成雰囲気とされることとなる。雰囲気ガス供給部１３は、雰囲気ガス貯蔵部、供給ポンプ、及び、バルブ（いずれも図示省略）等を有して構成される。
【００２１】
また、焼成空間Ｓには、雰囲気ガス供給通路１５とは別に、ガス供給部１７からのガス供給通路１９が接続されている。ガス供給通路１９における焼成空間Ｓへのガス供給口２１は、赤外線透過部材７の内周面近傍に位置し、当該に内周面沿って円弧状に伸びている。したがって、ガス供給通路１９から焼成空間Ｓ内にガスが供給されると、当該ガスにより、赤外線透過部材７の内周面、すなわち台９側の表面に沿ってガス流Ｆが形成されることとなる。
【００２２】
ガス供給通路１９から供給されるガスの温度及び流速は、以下のように設定されている。ガス供給通路１９から供給されるガスの温度は、焼成の際の赤外線透過部材７の表面温度よりも低く設定されている。ガス供給通路１９から供給されるガスの流速は、雰囲気ガス供給通路１５から供給される雰囲気ガスの流速よりも大きく設定されている。なお、ガス供給通路１９から供給されるガスは、被焼成物の焼成に影響を及ぼすことがないガスであればよく、例えば雰囲気ガス供給通路１５から供給される雰囲気ガスと同じガスであってもよい。
【００２３】
更に、焼成空間Ｓには、ガス排出通路２３が接続されている。ガス排出通路２３には、ガス排出部２５が接続されている。これにより、焼成空間Ｓ内のガスは、ガス排出通路２３を通して焼成空間Ｓ外に排出されることとなる。ガス排出部２５は、排出ポンプ、及び、バルブ（いずれも図示省略）等を有して構成される。ガス排出通路２３における焼成空間Ｓからのガス排出口２７は、台９の上方近傍、詳細には、雰囲気ガス供給通路１５からの雰囲気ガスの供給方向に見て台９よりも下流側に位置している。
【００２４】
以上のように、本実施形態では、被焼成物を焼成する際に、ガス供給通路１９から焼成空間Ｓ内にガスが供給されることにより、赤外線透過部材７における台９側の表面に沿ってガス流Ｆが形成される。これにより、被焼成物から蒸発した成分が不純物として赤外線透過部材７における台９側の表面に付着するのを抑え、当該表面の結晶化が抑制されることとなる。この結果、赤外線透過部材７における台９側の表面が失透するのを抑制することができる。
【００２５】
本実施形態においては、ガス供給通路１９から焼成空間Ｓ内に供給されるガスの温度が、赤外線透過部材７の表面温度よりも低く設定されている。これにより、赤外線透過部材７における台９側の表面が冷却されることとなり、当該表面の結晶化をより一層抑制することができる。
【００２６】
本実施形態においては、ガス供給通路１９から焼成空間Ｓ内に供給されるガスの流速が、雰囲気ガス供給通路１５から焼成空間Ｓ内に供給される雰囲気ガスの流速よりも大きく設定されている。これにより、被焼成物から蒸発した成分が不純物として赤外線透過部材７における台９側の表面に付着するのを確実に抑制することができる。
【００２７】
本実施形態においては、ガス排出通路２３における焼成空間Ｓからのガス排出口２７が、台９の上方近傍に位置している。これにより、ガス排出通路２３により、被焼成物から蒸発した成分がガスと共に焼成空間Ｓから効率良く排出されることとなる。したがって、被焼成物から蒸発した成分が不純物として赤外線透過部材７における台９側の表面に付着するのをより一層確実に抑制することができる。
【００２８】
本実施形態においては、ガス供給通路１９における焼成空間Ｓへのガス供給口２１が、赤外線透過部材７の内周面に沿って円弧状に伸びている。これにより、赤外線透過部材７の内周面に沿ってガス流Ｆが形成されることとなり、赤外線透過部材７における台９側の表面が失透するのを効率良く抑制することができる。
【００２９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００３０】
赤外線透過部材７の形状は、上述した略円管状に限られない。例えば、上記特許文献１に記載された赤外線透過窓のように、板状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態に係る焼成炉の断面構成を示す模式図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…焼成炉、５…赤外線ランプ、７…赤外線透過部材、９…台、１３…雰囲気ガス供給部、１５…雰囲気ガス供給通路、１７…ガス供給部、１９…ガス供給通路、２１…ガス供給口、２３…ガス排出通路、２５…ガス排出部、２７…ガス排出口、Ｆ…ガス流、Ｓ…焼成空間。
【図１】
2008215728.tif 000003
【図２】
2008215728.tif 000004