(57)【要約】【課題】かさ上げに使用する焼成用治具を高強度の焼成用治具に変更し、かさ上げ部分の熱容量を削減させることで、炉本体内における下部の昇温の遅れを減少させるにある。【解決手段】焼成用治具７は被焼成物Ｗの焼成位置をかさ上げするための焼成治具であって、この焼成治具７は、高熱伝導率かつ高い機械的強度の特性をあわせ持ち、被焼成物Ｗが載置可能な形状の構造体からなっていて、高純度の常圧焼結炭化珪素からなり、しかも、中抜き構造からなることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被焼成物の焼成位置をかさ上げするための焼成治具であって、高熱伝導率かつ高い機械的強度の特性をあわせ持ち、被焼成物を載置可能な形状の構造体からなることを特徴とする焼成用治具。
【請求項２】
被焼成物の焼成位置をかさ上げするための焼成治具であって、熱伝導率（室温）が２５Ｗ／ｍＫ以上かつ圧縮強さ（室温）が５００ＭＰａ以上の特性を有することを特徴とする焼成用治具。
【請求項３】
高純度の常圧焼結炭化珪素からなることを特徴とする請求項１または２記載の焼成用治具。
【請求項４】
直方体形状の構造体からなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の焼成用治具。
【請求項５】
中抜き構造を有する構造体からなることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の焼成用治具。
【請求項６】
炉本体と、この炉本体における炉側壁の内部の周囲に前記炉本体の上部壁から下方向へ垂設されたヒータと、前記炉本体の下部壁上に被焼成物を載置する棚板をかさ上げすべく設けられた焼成用治具と、で構成された酸化雰囲気電気炉であって、前記焼成用治具が、請求項１〜５の何れかに記載の焼成用治具から構成されていることを特徴とする酸化雰囲気電気炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、焼成用治具および焼成用治具を用いた酸化雰囲気電気炉に関し、特に被焼成物を焼成する際に被焼成物を炉本体内に積載するときの被焼成物のかさ上げに使用する焼成用治具および焼成用治具を用いた酸化雰囲気電気炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の酸化雰囲気電気炉は、炉下部壁と前後、左右の炉側壁と炉上部壁からなる炉本体と、この炉本体の前後、左右の炉側壁の内部の周囲に前記炉上部壁から下方向へ垂設されたヒータと、前記炉下部壁上に被焼成物を載置する棚板をかさ上げすべく設けられた焼成治具と、で構成されたものが知られている。
【０００３】
そして、前記ヒータの下面が炉下部壁（炉床ともいう）の上面の高さまで配置されていない。それに加えて、炉下部壁の熱容量が大きく昇温が遅いことなどから、炉本体内の下部の温度が他の部分に比べて低くなる特徴を有している。
【０００４】
そのために、炉本体内の下部である炉下部壁上に被焼成物である例えばセラミック製品を載置してセラミック製品を焼成すると、焼成ムラによる品質不良が発生する可能性がある。
【０００５】
したがって、被焼成物である例えばセラミック製品の焼成には、炉本体内の下部である炉下部壁を使用せず、炉下部壁上に焼成用治具が設けられかさ上げし、この焼成用治具上に設けられた棚板上に被焼成物である例えばセラミック製品を載置してセラミック製品を高温領域で焼成している。このかさ上げに使用している焼成用治具には、アルミナまたはムライトを主原料としたブロック構造体の焼成用治具や、特許文献１で知られている少なくとも複数の切欠け部を設けた第１のセラミック製差込み板と、前記切欠け部と噛み合う１箇所の相捕形状の切欠け部を設けた第２セラミック製差込み板とからなる焼成用治具が一般的に使用されている。
【特許文献１】特開平１０−２０６０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の上述したアルミナまたはムライトを主原料とした焼成用治具は、強度や熱伝導率が低く変形または割れが起こりやすい。そのために、炉下部壁（炉床）に多くの焼成用治具を敷き詰めて加重を分散させる必要があり、かさ上げ部分の熱容量が大きくなる。このようにかさ上げ部分の熱容量が大きくなると、かさ上げ部分が昇温しにくくなり炉本体内下部の低温化が増大する。したがって、セラミック製品を高温域で焼成するために実施するかさ上げの効果が減少してしまう。
【０００７】
また、特許文献１で知られている焼成用治具は、上述したごとく第１のセラミック製差込み板の切欠け部と第２セラミック製差込み板の切欠け部とを噛み合わせて製作する必要があり、製作上大変面倒であるという問題がある。
【０００８】
そこで、かさ上げに使用する焼成用治具を改良し、かさ上げ部分の熱容量を削減させることで、炉本体内における下部の昇温の遅れを減少させることが望まれている。
【０００９】
この発明は上述の課題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の発明が解決しようとする課題を達成するために、この発明の焼成用治具は、被焼成物の焼成位置をかさ上げするための焼成治具であって、高熱伝導率かつ高い機械的強度の特性をあわせ持ち、被焼成物が載置可能な形状の構造体からなることを特徴とするものである。
【００１１】
この発明の焼成用治具は、被焼成物の焼成位置をかさ上げするための焼成治具であって、熱伝導率（室温）が２５Ｗ／ｍＫ以上かつ圧縮強さ（室温）が５００ＭＰａ以上の特性を有することを特徴とするものである。
【００１２】
この発明の焼成用治具は、前記焼成用治具において、高純度の常圧焼結炭化珪素からなることが好ましい。
【００１３】
この発明の焼成用治具は、前記焼成用治具において、直方体形状の構造体からなることが好ましい。
【００１４】
この発明の焼成用治具は、前記焼成用治具において、中抜き構造を有する構造体からなることが好ましい。
【００１５】
この発明の酸化雰囲気電気炉は、炉本体と、この炉本体における炉側壁の内部の周囲に前記炉本体の上部壁から下方向へ垂設されたヒータと、前記炉本体の下部壁上に被焼成物を載置する棚板をかさ上げすべく設けられた焼成用治具と、で構成された酸化雰囲気電気炉であって、前記焼成用治具が、請求項１〜５のいずれかに記載の焼成用治具から構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明によれば、被焼成物の焼成位置をかさ上げするための焼成治具であって、この焼成治具が高熱伝導率かつ高い機械的強度の特性をあわせ持ち、被焼成物が載置可能な形状の構造体からなっているので、かさ上げ部分に使用する焼成用治具の熱容量を削減することができ、炉内下部の昇温の遅れを削減することができる。特に、焼成治具本体の特性が、熱伝導率（室温）が２５Ｗ／ｍＫ以上かつ圧縮強さ（室温）が５００ＭＰａ以上の特性が望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１、図２および図３を参照するに、酸化雰囲気電気炉１は、例えば四角柱形状の炉本体３を備えており、この炉本体３は下部炉壁（炉床）３Ｄと前後、左右の炉側壁３Ｆ、３Ｂ、３Ｌ、３Ｒと上部炉壁３Ｕからなっている。前記前後、左右の炉側壁３Ｆ、３Ｂ、３Ｌ、３Ｒの内部の周囲には前記上部炉壁３Ｕから下方向へ向けてヒータ５が前記前後、左右の炉側壁３Ｆ、３Ｂ、３Ｌ、３Ｒに沿って適宜な間隔で垂設されている。
【００１９】
しかも、前記ヒータ５の下面は前記下部炉壁（炉床）３Ｄの上面より例えば約０．１ｍ上までしか配置されていない状態となっている。また、前記酸化雰囲気電気炉１は、例えば常用最高温度１６００℃で使用できる昇降式バッチ炉であり、前記下部炉壁（炉床）３Ｄは例えば奥行きが２ｍ、幅が１ｍ、炉内の高さが０．６５ｍとなっている。
【００２０】
前記下部炉壁（炉床）３Ｄ上には前後、左右方向へ一定の間隔をあけて複数の焼成用治具７が設置されている。この複数の焼成用治具７上には例えばセラミック製品である被焼成物Ｗを載置するための棚板９が設けられている。
【００２１】
上記構成により、棚板９上に載置された例えばセラミック製品である被焼物Ｗを焼成する場合には、例えば従来と同じ焼成プロファイル等の焼成条件で行うことにより、良好なセラミック製品が得られることになる。
【００２２】
前記焼成用治具７は、図２に示されているような配置で例えば７０ｍｍ間隔で設置しているが、それ以外の間隔であっても構わず、７０ｍｍ間隔での設置に限定するものではない。
【００２３】
前記焼成用治具７としては、高熱伝導率かつ高い機械的強度の特性をあわせ持ち、被焼成物Ｗが載置可能な形状の構造体からなっている。そして、この構造体の特性としては、例えば熱伝導率（室温）が少なくとも２５Ｗ／ｍＫ以上で、好ましくは、５０Ｗ／ｍＫ以上、さらに好ましくは、１００Ｗ／ｍＫ以上が望ましい。また、機械的強度としては例えば曲げ強さ、引っ張り強度、圧縮強さがあるが、本実施の形態では、圧縮強さ（室温）が垂直方向（上下方向）で見て少なくとも５００ＭＰａ以上、好ましくは、７５０ＭＰａ以上、さらに好ましくは、１０００ＭＰａ以上が望ましい。さらに、熱容量（室温）が少なくとも１．０ｋｃａｌ／℃以下、好ましくは、０．８ｋｃａｌ／℃以下、さらに好ましくは、０．６ｋｃａｌ／℃以下が望ましい。熱伝導率が２５Ｗ／ｍＫ未満の場合では炉下部に熱が伝わりにくく、昇温遅れが増大するため好ましくない。圧縮強さが５００ＭＰａ未満の場合では強度不足によりつぶれてしまうし、炉下部の昇温遅れが増大するため好ましくない。さらに、熱容量が１．０ｋｃａｌ／℃超の場合には、炉下部の昇温遅れが増大するため好ましくない。
【００２４】
上記熱伝導率、圧縮強さおよび熱容量は次の測定方法で測定される。すなわち、熱伝導率と熱容量は、ＪＩＳＲ１６１１に規定される方法で測定され、圧縮強さはＪＩＳＲ１６０８に規定される方法で測定される。
【００２５】
前記焼成用治具７の材質としては、炭化珪素、窒化珪素、ジルコニアなどがあげられるが、機械的強度の観点から反応焼結炭化珪素、再結晶炭化珪素が好ましく、高純度の常圧焼結炭化珪素がより好ましい。
【００２６】
前記焼成用治具７を構成する構造は、図４に示されているように例えば直方体形状の焼成用治具本体１１をしており、各辺の長さＬ１が例えば２３０ｍｍ、長さＬ２が７８ｍｍ、長さＬ３が１１５ｍｍの直方体のブロック（煉瓦）となっている。前記焼成用治具本体１１の形状としては、上述した直方体形状が好ましいが、この直方体形状に限らず、円柱、多角柱など、被焼成物Ｗが載置可能であれば、どんな形状であっても構わない。さらに、図４に示されているように、例えば長さＬ１が２３０ｍｍの辺、長さＬ３が１１５ｍｍの辺を外周とする、長さＬ４が１７０ｍｍ、長さＬ５が５５ｍｍ、肉厚が３０ｍｍの貫通孔１１Ｈを保有した中抜き構造とするのが望ましい。
【００２７】
このように、中抜き構造とすることにより、焼成用治具本体１１の体積が削減でき、しかも、重さを軽くすることができるので、熱容量を低減せしめることができると共に製作コストを低減せしめることができる。なお、中抜きの断面の形状は、矩形以外の円などでも構わず、中抜きの大きさは、被焼成物Ｗが載置可能な重さに耐えられ、かつ前記焼成用治具本体１１の特性を上述した熱伝導率（室温）、圧縮強さ（室温）および熱容量（室温）の特性値を満足すれば、出来るだけ大きい方が望ましい。
【００２８】
この高純度の常圧焼結炭化珪素製の焼成用治具７は上述したごとく高熱伝導率であり、高強度をあわせ持つ。例えば一般的なアルミナ質焼成用治具である従来のムライトと比較してみると、従来のムライトの熱伝導率（室温）は２．４Ｗ/ｍKで、圧縮強さ（室温）は８８．３ＭＰa、熱容量／個（室温）が１．２ｋｃａｌ／℃であるのに対して、本実施形態の例えば高純度の常圧焼結炭化珪素製の焼成用治具の熱伝導率（室温）は１２５Ｗ/ｍKであり、圧縮強さ（室温）は３９００ＭＰａ、熱容量／個（室温）が０．６ｋｃａｌ／℃である。このように高純度の常圧焼結炭化珪素製の焼成用治具７は従来のものに比べて熱伝導率が５２倍、圧縮強さが４５．３倍、熱容量／個が０．５倍の特徴を有していることから、かさ上げ部分に使用する焼成用治具７の数を従来に比べて削減することで、かさ上げ部分の熱容量を削減できる。これより炉内下部の昇温の遅れが減少する。さらに高純度の炭化珪素は熱伝導率が大きいため、かさ上げ部分の内部に熱が伝わりやすくなることから、炉内下部の昇温の遅れを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】セラミック製品である被焼成物の焼成に使用する酸化雰囲気電気炉の正面図である。
【図２】図１における酸化雰囲気電気炉の上面図である。
【図３】図１における酸化雰囲気電気炉の測面図である。
【図４】かさ上げに使用する焼成用治具の斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  酸化雰囲気電気炉
３  炉本体
３Ｄ  下部炉側壁（炉床）
３Ｆ  前炉側壁
３Ｂ  後炉側壁
３Ｌ  左炉側壁
３Ｒ  右炉側壁
３Ｕ  上部炉側壁
５  ヒータ
７  焼成用治具
９  棚板
１１  焼成用治具本体
１１Ｈ  貫通孔
Ｗ  被焼成物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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