(57)【要約】【課題】簡易な構成でセラミック成形体を均一に加熱することを可能とする焼成装置を提供することを可能とする焼成装置を提供する。【解決手段】セラミック成形体を焼成してセラミック製品を製造するための焼成装置であって、焼成炉内に積み上げられた複数の匣鉢からなる匣鉢群Ａと、を備え、複数の匣鉢の各々は、セラミック成形体を載置するための載置部を有する底板部を含み、複数の匣鉢は、第１匣鉢と、第１匣鉢の上側に隣接する第２匣鉢とを含み、第１匣鉢の底板部は、載置部とは異なる位置に、底板部の上面から下面に亘って延在する第１開口部を有し、第２匣鉢の底板部は、載置部とは異なる位置に、当該底板部の上面から下面に亘って延在する第２開口部を有し、第１開口部及び第２開口部は、鉛直方向から見たときに、第１開口部と第２開口部の間に第１匣鉢の載置部が位置するように設けられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック成形体を焼成してセラミック製品を製造するための焼成装置であって、少なくとも一つのヒータが設けられた焼成炉と、前記焼成炉内に積み上げられた複数の匣鉢からなる匣鉢群Ａと、を備え、
前記複数の匣鉢の各々は、前記セラミック成形体を載置するための載置部を有する底板部を含み、
前記複数の匣鉢は、第１匣鉢と、前記第１匣鉢の上側に隣接する第２匣鉢とを含み、
前記第１匣鉢の前記底板部は、前記載置部とは異なる位置に、当該底板部の上面から下面に亘って延在する第１開口部を有し、
前記第２匣鉢の前記底板部は、前記載置部とは異なる位置に、当該底板部の上面から下面に亘って延在する第２開口部を有し、
前記第１開口部及び前記第２開口部は、鉛直方向から見たときに、前記第１開口部と前記第２開口部の間に前記第１匣鉢の前記載置部が位置するように設けられた焼成装置。
【請求項２】
前記第１開口部は、前記鉛直方向から見たときに、前記第１匣鉢の長手方向において前記第１匣鉢の前記載置部に対して一方側に設けられ、
前記第２開口部は、前記鉛直方向から見たときに、前記第１匣鉢の長手方向において前記第１匣鉢の前記載置部に対して他方側に設けられた請求項１に記載の焼成装置。
【請求項３】
前記第１開口部と前記第２開口部の少なくとも一方は、前記第１匣鉢の長手方向に交差する方向に沿って配設された複数の貫通孔を含む請求項１又は２に記載の焼成装置。
【請求項４】
前記第１開口部と前記第２開口部の少なくとも一方は、前記第１匣鉢の長手方向に交差する方向に沿って延在するスリットを含む請求項１又は２に記載の焼成装置。
【請求項５】
前記少なくとも一つのヒータは、前記焼成炉の底部に設けられた底部ヒータを含む請求項１乃至４の何れか１項に記載の焼成装置。
【請求項６】
前記匣鉢群Ａは、前記第１匣鉢と前記第２匣鉢とを交互に積み上げられてなる請求項１乃至５の何れか１項に記載の焼成装置。
【請求項７】
前記複数の匣鉢の各々は、前記底板部に接続する周壁部を有し、
前記複数の匣鉢の各々における前記周壁部には、前記周壁部の外面から内面に亘って延在する周壁開口部が設けられ、
前記複数の匣鉢のうち最下段の匣鉢を除く少なくとも一つの匣鉢の前記周壁部には、下側に隣接する前記匣鉢の前記周壁開口部の真上の位置から外側に突出する庇部が設けられている請求項１乃至６の何れか１項に記載の焼成装置。
【請求項８】
前記庇部は、前記周壁部から斜め下方に突出するよう構成された請求項７に記載の焼成装置。
【請求項９】
前記庇部の下面は、前記庇部の先端に近づくにつれて下方へ向かうように凹状に湾曲している請求項８に記載の焼成装置。
【請求項１０】
前記少なくとも一つのヒータは、前記焼成炉の側壁のうち第１側壁に設けられた第１側壁ヒータを含み、
前記庇部は、前記周壁部のうち前記第１側壁に対向する部分に設けられた請求項７乃至９の何れか１項に記載の焼成装置
【請求項１１】
前記複数の匣鉢のうち少なくとも前記第２匣鉢の前記周壁部には、前記第１匣鉢の前記周壁開口部の真上の位置から外側に向かって突出する前記庇部が設けられ、
前記第１開口部は、鉛直方向から見たときに、前記第１匣鉢の前記載置部と前記第２匣鉢の前記庇部との間に位置する請求項７乃至１０の何れか１項に記載の焼成装置。
【請求項１２】
前記複数の匣鉢のうち少なくとも二つの匣鉢の前記周壁部には、それぞれ、下側に隣接する前記匣鉢の前記周壁開口部の真上の位置から外側に突出する前記庇部が設けられており、
前記少なくとも二つの匣鉢のうち相対的に上方に位置する匣鉢の前記周壁部に設けられた前記庇部の張り出し量は、相対的に下方に位置する匣鉢の前記周壁部に設けられた前記庇部の張り出し量より大きい請求項７乃至１１の何れか１項に記載の焼成装置。
【請求項１３】
前記複数の匣鉢の各々における前記周壁部には、下側に隣接する前記匣鉢の前記周壁開口部の真上の位置から外側に突出する前記庇部が設けられている請求項７乃至１２の何れか１項に記載の焼成装置。
【請求項１４】
前記複数の匣鉢のうち、前記庇部が設けられた匣鉢の下方に隣接する匣鉢の前記周壁部には、前記庇部が設けられていない請求項７乃至１２の何れか１項に記載の焼成装置。
【請求項１５】
前記少なくとも一つのヒータは、前記焼成炉の側壁のうち第１側壁に設けられた第１側壁ヒータと、前記焼成炉の側壁のうち前記第１側壁に対向する第２側壁に設けられた第２側壁ヒータと、を含み、
前記匣鉢群Ａは、前記第１側壁に面して設けられ、
更に、前記匣鉢群Ａと前記第２側壁ヒータの間に積み上げられた複数の匣鉢からなる匣鉢群Ｂを含む請求項１乃至１４の何れか１項に記載の焼成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、焼成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばガスタービンの動翼を鋳造により製造する際には、動翼中の冷却風路などの中空部を作成するために、中子と呼ばれるセラミック製品が使用される。射出成型された直後の中子（未焼成のセラミック成形体）は、例えば溶融シリカやアルミナ等を含有する樹脂ワックスを含んでおり、脱脂・焼成工程において内部のワックスを気化・分解させて中子を焼成するために焼成装置が使用される。
【０００３】
焼成装置を用いてセラミック成形体を焼成する場合、セラミック成形体のうちヒータに近い部分は輻射によって加熱されやすいのに対し、ヒータから遠い部分は輻射によって加熱されにくく温度が低くなりやすい。本発明者の知見によれば、例えば図１６に示すように、底面０４２と側面０４８（４面）にヒータ００４が設置された方形の焼成炉００６を用いてセラミック成形体００２を焼成する場合、図に示すように、特に焼成炉の高さ方向中央付近のセラミック成形体（例えば００２Ａ）の温度は、ヒータに近い部分とヒータから遠い部分とで温度差が生じることがある。焼成時にセラミック成形体の温度分布が不均一になると、熱応力の影響によって焼成後のセラミック製品に形状不良や割れ、表面膨れ等が生じると歩留まりが低下する可能性がある。
【０００４】
例えば底面と側面（４面）にヒータが設置された上述の焼成炉を用いてセラミック成形体を焼成する場合、図１７に示すように焼成炉の側面に沿って上昇気流が生じ、焼成炉の中央付近で下降気流が生じる。斯かる自然対流はセラミック成形体の温度分布を均一化する方向に働くが、本発明者の知見によれば、複数の匣鉢を上下方向に積み上げて各匣鉢内のセラミック成形体を焼成する場合、何も工夫しなければ、上下方向に隣接する匣鉢間の流速は大きくなりにくく、該気流による温度分布の均一化の効果は限定的である。
【０００５】
特許文献１に記載の焼成装置では、非加熱物を均一に加熱するために、差圧発生手段（排気ファン）を用いて、匣鉢の底面のうち非加熱物の真下の部分（鉛直方向から見たときに非加熱物とオーバーラップする部分）に設けられた吸引孔からガスを吸引して、匣鉢内部にガスの流れを強制的に生じさせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２２７５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の焼成装置では、非加熱物の温度を均一化するためには、匣鉢の底面のうち非加熱物の真下の部分に設けられた吸引孔からガスを強制的に吸引する差圧発生手段が必要であり、焼成装置の構成が複雑になってしまう。
【０００８】
本発明は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、焼成時において、簡易な構成でセラミック成形体の温度を均一化することを可能とする焼成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る焼成装置は、セラミック成形体を焼成してセラミック製品を製造するための焼成装置であって、少なくとも一つのヒータが設けられた焼成炉と、前記焼成炉内に積み上げられた複数の匣鉢からなる匣鉢群Ａと、を備え、前記複数の匣鉢の各々は、前記セラミック成形体を載置するための載置部を有する底板部を含み、前記複数の匣鉢は、第１匣鉢と、前記第１匣鉢の上側に隣接する第２匣鉢とを含み、前記第１匣鉢の前記底板部は、前記載置部とは異なる位置に、当該底板部の上面から下面に亘って延在する第１開口部を有し、前記第２匣鉢の前記底板部は、前記載置部とは異なる位置に、当該底板部の上面から下面に亘って延在する第２開口部を有し、前記第１開口部及び前記第２開口部は、鉛直方向から見たときに、前記第１開口部と前記第２開口部の間に前記第１匣鉢の前記載置部が位置するように設けられる。
【００１０】
上記（１）に記載の焼成装置によれば、ヒータからの輻射により温まった匣鉢に熱せられた空気が上昇気流となって第１開口部を通ると、第１開口部を通った上昇気流は第２匣鉢に沿って第１匣鉢と第２匣鉢の間の空間を通って第２開口部へ流れる。第１開口部から第２開口部へ向かうこの流れにより、焼成時において、第１匣鉢の載置部に載置されたセラミック成形体の温度を均一化することができる。したがって、特許文献１に記載されるような強制的なガス流れを発生させるための差圧発生手段（排気ファン）を設けることなく簡易な構成で、セラミック成形体が熱応力によって破損するリスクを低減することができる。
【００１１】
なお、本明細書における「第１匣鉢」及び「第２匣鉢」は、互いに形状が異なる２種類の匣鉢であってもよいし、互いに同一形状を有するとともに焼成炉内において互いに異なる向きに配置された１種類の匣鉢であってもよい。
【００１２】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の焼成装置において、前記第１開口部は、前記鉛直方向から見たときに、前記第１匣鉢の長手方向において前記第１匣鉢の前記載置部に対して一方側に設けられ、前記第２開口部は、前記鉛直方向から見たときに、前記第１匣鉢の長手方向において前記第１匣鉢の前記載置部に対して他方側に設けられる。
【００１３】
上記（２）に記載の焼成装置によれば、第１開口部を通った上昇気流が第１匣鉢の長手方向に沿って第２開口部へ流れる。したがって、セラミック成形体をその長手方向が第１匣鉢の長手方向と一致するように第１匣鉢に載置すれば、載置部に載置されたセラミック成形体の長手方向に沿って上記上昇気流が第２開口部へ流れるため、焼成時におけるセラミック成形体２の温度を均一化する効果を高めることができる。
【００１４】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の焼成装置において、前記第１開口部と前記第２開口部の少なくとも一方は、前記第１匣鉢の長手方向に交差する方向に沿って配設された複数の貫通孔を含む。
【００１５】
上記（３）に記載の焼成装置によれば、複数の貫通孔が配設される匣鉢の長手方向への大型化を抑制しつつ、第１開口部と第２開口部の少なくとも一方の開口面積を大きくすることができる。したがって、複数の貫通孔が配設される匣鉢の長手方向への大型化を抑制しつつ、焼成時におけるセラミック成形体の温度を均一化する効果を高めることができる。
【００１６】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の焼成装置において、前記第１開口部と前記第２開口部の少なくとも一方は、前記第１匣鉢の長手方向に交差する方向に沿って延在するスリットを含む。
【００１７】
上記（４）に記載の焼成装置によれば、スリットが配設される匣鉢の長手方向への大型化を抑制しつつ、第１開口部と第２開口部の少なくとも一方の開口面積を大きくすることができる。したがって、スリットが配設される匣鉢の長手方向への大型化を抑制しつつ、焼成時におけるセラミック成形体の温度を均一化する効果を高めることができる。
【００１８】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れか１項に記載の焼成装置において、前記少なくとも一つのヒータは、前記焼成炉の底部に設けられた底部ヒータを含む。
【００１９】
上記（５）に記載の焼成装置によれば、焼成炉内の対流を強めてセラミック成形体の温度を均一化する効果を高めることができる。
【００２０】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れか１項に記載の焼成装置において、前記匣鉢群Ａは、前記第１匣鉢と前記第２匣鉢とを交互に積み上げられてなる。
【００２１】
上記（６）に記載の焼成装置によれば、匣鉢群Ａのうち最下段の匣鉢から最上段の匣鉢に亘って、互いに隣接する匣鉢の間を通る一連の上昇気流を生じさせることができる。したがって、上昇気流に晒される全てのセラミック成形体の温度を均一化することができる。
【００２２】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れか１項に記載の焼成装置において、前記複数の匣鉢の各々は、前記底板部に接続する周壁部を有し、前記複数の匣鉢の各々における前記周壁部には、前記周壁部の外面から内面に亘って延在する周壁開口部が設けられ、前記複数の匣鉢のうち最下段の匣鉢を除く少なくとも一つの匣鉢の前記周壁部には、下側に隣接する前記匣鉢の前記周壁開口部の真上の位置から外側に突出する庇部が設けられている。
【００２３】
上記（７）に記載の焼成装置によれば、周壁部の外側の上昇気流が、庇部に沿って流れて周壁開口部から匣鉢の間の空間（庇部が設けられた匣鉢と周壁開口部が設けられた匣鉢の間の空間）に流れ込む。したがって、この上昇気流が流れ込んだ空間内の流速が大きくなり、該空間に配置されるセラミック成形体の温度を均一化することができる。
【００２４】
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）に記載の焼成装置において、前記庇部は、前記周壁部から斜め下方に向かって外側に突出するよう構成される。
【００２５】
上記（８）に記載の焼成装置によれば、周壁部の外側の上昇気流が、周壁部から斜め下方に向かって外側に突出する庇部に沿って上記空間に流れ込みやすくなる。このため、上記空間内の流速をさらに大きくして、上記空間に配置されるセラミック成形体の温度を均一化する効果を高めることができる。
【００２６】
（９）幾つかの実施形態では、上記（８）に記載の焼成装置において、前記庇部の下面は、前記庇部の先端に近づくにつれて下方へ向かうように凹状に湾曲している。
【００２７】
上記（９）に記載の焼成装置によれば、周壁部の外側の上昇気流が、庇部の凹状の下面に沿って上記空間に流れ込みやすくなるため、上記空間内の流速をさらに大きくして、上記空間に配置されるセラミック成形体の温度を均一化する効果を高めることができる。
【００２８】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（７）乃至（９）の何れか１項に記載の焼成装置において、前記少なくとも一つのヒータは、前記焼成炉の側壁のうち第１側壁に設けられた第１側壁ヒータを含み、前記庇部は、前記周壁部のうち前記第１側壁に対向する部分に設けられる。
【００２９】
上記（１０）に記載の焼成装置によれば、第１側壁ヒータによって暖められて第１側壁に沿って上昇する上昇気流を、庇部によって上記空間に効率的に取り込むことができる。これにより、上記空間内の流速を大きくして、上記空間に配置されるセラミック成形体の温度を均一化する効果を高めることができる。
【００３０】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（７）乃至（１０）の何れか１項に記載の焼成装置において、前記複数の匣鉢のうち少なくとも前記第２匣鉢の前記周壁部には、前記第１匣鉢の前記周壁開口部の真上の位置から外側に向かって突出する前記庇部が設けられ、前記第１開口部は、鉛直方向から見たときに、前記第１匣鉢の前記載置部と前記第２匣鉢の前記庇部との間に位置する。
【００３１】
上記（１１）に記載の焼成装置によれば、第２匣鉢の庇部によって導かれた上昇気流が第１匣鉢の周壁開口部から第２匣鉢の第２開口部へ流れる流れ方向と、第１匣鉢の第１開口部を通って第２匣鉢の第２開口部へ流れる上昇気流の流れ方向とが一致するため、第１匣鉢と第２匣鉢との間の空間の流速が大きくなり、第１匣鉢の載置部に載置されたセラミック成形体の温度を均一化する効果を高めることができる。
【００３２】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（７）乃至（１１）の何れか１項に記載の焼成装置において、前記複数の匣鉢のうち少なくとも二つの匣鉢の前記周壁部には、それぞれ、下側に隣接する前記匣鉢の前記周壁開口部の真上の位置から外側に突出する前記庇部が設けられており、前記少なくとも二つの匣鉢のうち相対的に上方に位置する匣鉢の前記周壁部に設けられた前記庇部の張り出し量は、相対的に下方に位置する匣鉢の前記周壁部に設けられた前記庇部の張り出し量より大きい。
【００３３】
複数の匣鉢のうち少なくとも二つの匣鉢の周壁部に上記のように庇部が設けられている場合、上記少なくとも二つの匣鉢のうち相対的に上方に位置する匣鉢の周壁部に設けられた庇部は、相対的に下方に位置する匣鉢の周壁部に設けられた庇部によって上昇気流が遮られる分、何も工夫しなければ、上昇気流の取り込み機能を効果的に発揮できない場合がある。この点、上記（１２）に記載の焼成装置では、上記少なくとも二つの匣鉢のうち相対的に上方に位置する匣鉢の周壁部に設けられた庇部の張り出し量を、相対的に下方に位置する匣鉢の周壁部に設けられた庇部の張り出し量より大きくしているため。このため、上記少なくとも二つの匣鉢のうち相対的に上方に位置する匣鉢の
周壁部に設けられた庇部も、上昇気流の取り込み機能を効果的に発揮することができる。
【００３４】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（７）乃至（１２）の何れか１項に記載の焼成装置において、前記複数の匣鉢の各々における前記周壁部には、下側に隣接する前記匣鉢の前記周壁開口部の真上の位置から外側に突出する前記庇部が設けられている。
【００３５】
上記（１３）に記載の焼成装置によれば、複数の匣鉢の各々について、周壁部の外側の上昇気流が庇部に沿って導かれ、互いに隣接する匣鉢の間の空間に流れ込む。このため、各匣鉢の載置部に載置されたセラミック成形体の温度を均一化することができる。
【００３６】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（７）乃至（１２）の何れか１項に記載の焼成装置において、前記複数の匣鉢のうち、前記庇部が設けられた匣鉢の下方に隣接する匣鉢の前記周壁部には、前記庇部が設けられていない。
【００３７】
上記（１４）に記載の焼成装置によれば、複数の匣鉢の各々に庇部を設ける場合と比較して、庇部の下方のスペースを広くすることができるため、上昇気流の加速距離が大きくなり、庇部からの気流の取り込み量を増加させることができる。
【００３８】
（１５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１４）の何れか１項に記載の焼成装置において、前記少なくとも一つのヒータは、前記焼成炉の側壁のうち第１側壁に設けられた第１側壁ヒータと、前記焼成炉の側壁のうち前記第１側壁に対向する第２側壁に設けられた第２側壁ヒータと、を含み、前記匣鉢群Ａは、前記第１側壁に面して設けられ、更に、前記匣鉢群Ａと前記第２側壁ヒータの間に積み上げられた複数の匣鉢からなる匣鉢群Ｂを含む。
【００３９】
斯かる構成では、匣鉢群Ａのうち第１側壁側の部分は第１側壁ヒータによって加熱されやすいが、匣鉢群Ａのうち匣鉢群Ｂ側の部分は、第１側壁ヒータ及び第２側壁ヒータの両方から遠いため加熱されにくい。このようにセラミック成形体の温度分布が不均一になりやすいレイアウトであっても、上記（１５）に記載の焼成装置は、簡易な構成でセラミック成形体の温度分布を均一化することができるため、好適に使用することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、簡易な構成でセラミック成形体を均一に加熱することを可能とする焼成装置を提供することを可能とする焼成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】一実施形態に係る焼成装置の断面構成を模式的に示す図である。
【図２】一実施形態に係る焼成装置内に配置された複数の匣鉢群の構成を示す斜視図である。
【図３】図１に示した第１匣鉢の一つと、第１匣鉢の上側に隣接する第２匣鉢とからなる匣鉢対の断面構成の拡大図である。
【図４】図３に示した匣鉢対を鉛直方向（鉛直上方向）から見たときの一構成例を示す図である。
【図５】図３に示した匣鉢対を鉛直方向（鉛直上方向）から見たときの他の構成例を示す図である。
【図６】第１匣鉢の第１開口部から第２匣鉢の第２開口部へ流れる上昇気流Ｆ１を示す図である。
【図７】匣鉢群Ａの最下段の匣鉢から最上段の匣鉢までの一連の上昇気流Ｆ１を示す図である。
【図８】図１に示した匣鉢対のうち第１側壁側の端部構成の一例を示す図である。
【図９】図８に示した匣鉢対をｄ１方向に（第１側壁側から匣鉢の長手方向に）見た図である。
【図１０】図１に示した匣鉢対のうち第１側壁側の端部構成の一例を示す図である。
【図１１】図１０に示した匣鉢対をｄ１方向に（第１側壁側から匣鉢の長手方向に）見た図である。
【図１２】図１０に示した匣鉢対の全体構成を、鉛直方向（鉛直上方向）から見た図である。
【図１３】図１に示した匣鉢対のうち第１側壁側の端部構成の一例を示す図である。
【図１４】図８〜図１３に示した庇部の変形例を説明するための図である。
【図１５】図８〜図１３に示した庇部の他の変形例を説明するための図である。
【図１６】焼成装置内における匣鉢及びセラミック成形体の温度分布を示す図である。
【図１７】焼成装置内における対流の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００４３】
図１は、一実施形態に係る焼成装置１００の断面構成を模式的に示す図である。焼成装置１００は、セラミック成形体２を焼成してセラミック製品を製造するための焼成装置である。セラミック成形体２は、例えば、不図示のガスタービンの動翼を鋳造により製造する際に使用される、動翼中の冷却風路などの中空部を作成するための中子であってもよい。
【００４４】
一実施形態では、図１に示すように、焼成装置１００は、少なくとも一つのヒータ４が設けられた焼成炉６と、焼成炉６内に積み上げられた複数の匣鉢８からなる匣鉢群Ａとを備える。焼成炉６内には、例えば図１及び図２に示すように、匣鉢群Ａに隣接する匣鉢群Ｂを含む複数の匣鉢群１５０を設けてもよい。この場合、匣鉢群１５０の各々の構成は同一であってもよく、以下では匣鉢群Ａの構成を例に説明する。
【００４５】
例えば図１に示すように、匣鉢群Ａにおける複数の匣鉢８の各々は、セラミック成形体２を載置するための載置部１０を有する底板部１２を含む。複数の匣鉢８は、少なくとも一つの第１匣鉢８ａと、少なくとも一つの第２匣鉢８ｂとを含む。
【００４６】
図３は、図１に示した第１匣鉢８ａの一つと、第１匣鉢８ａの上側に隣接する第２匣鉢８ｂとからなる匣鉢対５の断面構成の拡大図である。
【００４７】
図３に示すように、第１匣鉢８ａの底板部１２は、載置部１０とは異なる位置に、当該底板部１２の上面１４から下面１６に亘って延在する第１開口部１８を有する。第２匣鉢８ｂの底板部１２は、載置部１０とは異なる位置に、当該底板部１２の上面１４から下面１６に亘って延在する第２開口部２０を有する。
【００４８】
図２及び図３に示すように、匣鉢群Ａの複数の匣鉢８の各々は、底板部１２に接続する周壁部３４を有する。複数の匣鉢８の各々における周壁部３４には、周壁部３４の外面３６から内面３７に亘って延在する少なくとも一つの周壁開口部４０が設けられる。
【００４９】
図４は、図３に示した匣鉢対５を鉛直方向（鉛直上方向）から見たときの一構成例を示す図である。図５は、図３に示した匣鉢対５を鉛直方向（鉛直上方向）から見たときの他の構成例を示す図である。
【００５０】
幾つかの実施形態では、例えば図４及び図５に示すように、第１開口部１８及び第２開口部２０は、鉛直方向から見たときに、第１開口部１８と第２開口部２０の間に第１匣鉢８ａの載置部１０が位置するように設けられている。このため、図６に示すように、ヒータ４からの輻射により温まった匣鉢８に熱せられた空気が上昇気流Ｆ１となって第１開口部１８を通ると、第１開口部１８を通った上昇気流Ｆ１は第２匣鉢８ｂに沿って第１匣鉢８ａと第２匣鉢８ｂの間の空間２６を通って第２開口部２０へ流れる。第１開口部１８から第２開口部２０へ向かうこの流れにより、焼成時において、第１匣鉢８ａの載置部１０に載置されたセラミック成形体２の温度を均一化することができる。したがって、特許文献１に記載されるような強制的なガス流れを発生させるための差圧発生手段（排気ファン）を設けることなく簡易な構成で、セラミック成形体２が熱応力によって破損するリスクを低減することができる。
【００５１】
幾つかの実施形態では、例えば図４及び図５に示すように、第１開口部１８は、鉛直方向から見たときに、第１匣鉢８ａの長手方向において第１匣鉢８ａの載置部１０に対して一方側に設けられ、第２開口部２０は、鉛直方向から見たときに、第１匣鉢８ａの長手方向において第１匣鉢８ａの載置部１０に対して他方側に設けられる。これにより、図６に示すように、第１開口部１８を通った上昇気流Ｆ１が第１匣鉢８ａの長手方向に沿って流れる。したがって、セラミック成形体２をその長手方向が第１匣鉢８ａの長手方向と一致するように第１匣鉢８ａに載置すれば、載置部１０に載置されたセラミック成形体２の長手方向に沿って上昇気流Ｆ１が第２開口部２０へ流れるため、焼成時におけるセラミック成形体２の温度を均一化する効果を高めることができる。
【００５２】
幾つかの実施形態では、例えば図４に示すように、第１開口部１８と第２開口部２０の少なくとも一方（好ましくは両方）は、第１匣鉢８ａの長手方向に交差する方向（好ましくは直交する方向）に沿って配設された複数の貫通孔２２を含む。これにより、複数の貫通孔２２が配設される匣鉢８の長手方向への大型化を抑制しつつ、第１開口部１８と第２開口部２０の少なくとも一方の開口面積を大きくすることができる。したがって、複数の貫通孔２２が配設される匣鉢８の長手方向への大型化を抑制しつつ、焼成時におけるセラミック成形体２の温度を均一化する効果を高めることができる。
【００５３】
幾つかの実施形態では、例えば図５に示すように、第１開口部１８と第２開口部２０の少なくとも一方（好ましくは両方）は、第１匣鉢８ａの長手方向に交差する方向（好ましくは直交する方向）に沿って延在するスリット２４を含む。これにより、スリット２４が配設される匣鉢８の長手方向への大型化を抑制しつつ、第１開口部１８と第２開口部２０の少なくとも一方の開口面積を大きくすることができる。したがって、スリット２４が配設される匣鉢８の長手方向への大型化を抑制しつつ、焼成時におけるセラミック成形体２の温度を均一化する効果を高めることができる。
【００５４】
幾つかの実施形態では、例えば図１に示すように、少なくとも一つのヒータ４は、焼成炉６の底部４２に設けられた底部ヒータ２８を含む。これにより、上記上昇気流Ｆ１を強めるとともに焼成炉６内の対流を強めてセラミック成形体２の温度を均一化する効果を高めることができる。
【００５５】
幾つかの実施形態では、例えば図１に示すように、少なくとも一つのヒータ４は、焼成炉６の側壁４８のうち第１側壁５０に設けられた第１側壁ヒータ５２と、側壁４８のうち第１側壁５０に対向する第２側壁５４に設けられた第２側壁ヒータ５６と、を含む。また、焼成炉６が方形である場合には、４面の側壁４８全てにヒータを設けてもよい。図１に例示する匣鉢群Ａは、第１側壁５０に面して設けられる。焼成装置１００は、匣鉢群Ａと第２側壁ヒータ５６の間に積み上げられた複数の匣鉢８からなる匣鉢群Ｂを含む。斯かる構成では、匣鉢群Ａのうち第１側壁５０側は第１側壁ヒータ５２によって加熱されやすいが、匣鉢群Ａのうち匣鉢群Ｂ側は、第１側壁ヒータ５２及び第２側壁ヒータ５６の両方から遠く加熱されにくい。このようにセラミック成形体２の温度分布が不均一になりやすいレイアウトであっても、上記焼成装置１００によれば、上述したように簡易な構成でセラミック成形体２の温度分布を均一化することができるため、好適に使用することができる。
【００５６】
幾つかの実施形態では、例えば図１に示すように、匣鉢群Ａは、第１匣鉢８ａと第２匣鉢８ｂとを交互に積み上げられてなる。これにより、図７に示すように、匣鉢群Ａのうち最下段の匣鉢８から最上段の匣鉢８に亘って、互いに隣接する匣鉢８の間を通る一連の上昇気流Ｆ１を生じさせることができる。したがって、上昇気流Ｆ１に晒される全てのセラミック成形体２の温度を均一化することができる。
【００５７】
なお、匣鉢群Ａのうち最上段の匣鉢８に載置されたセラミック成形体２は、何も工夫しなければ上記一連の上昇気流Ｆ１に晒されにくいため、図１に示すように、最上段の匣鉢８の上に、板状の蓋部材３０を設け、蓋部材３０に第３開口部３２を設けてもよい。この場合、最上段の匣鉢８の第１開口部１８（又は第２開口部２０）と第３開口部３２とは、鉛直方向から見たときに、最上段の匣鉢８の第１開口部１８（又は第２開口部２０）と第３開口部３２の間に最上段の匣鉢８の載置部１０が位置するように設ければよい。これにより、最上段の匣鉢８の載置部１０に載置されたセラミック成形体２も上記一連の上昇気流に晒されるため、匣鉢群Ａの全ての匣鉢８に載置されるセラミック成形体２の温度を均一化することができる。
【００５８】
また、図１に示すように、匣鉢群Ａを載置台７の上に載せて焼成を行う場合、複数の匣鉢８のうち最下段の匣鉢８に設けられた第２開口部２０（又は第１開口部１８）と鉛直方向にオーバーラップする位置に設けられた載置台開口部９を載置台７が有していても良い。これにより、載置台開口部９を介して上昇気流が最下段の匣鉢８内に取り込まれ、匣鉢群Ａ内の上昇気流Ｆ１を強めてセラミック成形体２の温度を均一化することができる。
【００５９】
図８は、図１に示した匣鉢対５のうち第１側壁５０側の端部構成の一例を示す図である。図９は、図８に示した匣鉢対５をｄ１方向に（第１側壁５０側から匣鉢８の長手方向に）見た図である。図１０は、図１に示した匣鉢対５のうち第１側壁５０側の端部構成の一例を示す図である。図１１は、図１０に示した匣鉢対５をｄ１方向に（第１側壁５０側から匣鉢８の長手方向に）見た図である。図１２は、図１０に示した匣鉢対５の全体構成を、鉛直方向（鉛直上方向）から見た図である。
【００６０】
幾つかの実施形態では、例えば図８〜図１１に示すように、匣鉢群Ａの複数の匣鉢８のうち最下段の匣鉢８を除く少なくとも一つの匣鉢８の周壁部３４には、下側に隣接する匣鉢８の周壁開口部４０の真上の位置から外側に突出する庇部３８が設けられている。これにより、図８〜図１１に破線で示したように、周壁部３４の外側の上昇気流Ｆ２が、庇部３８に沿って流れて周壁開口部４０から匣鉢８の間の空間２６（庇部３８が設けられた匣鉢８と周壁開口部４０が設けられた匣鉢８の間の空間２６）に流れ込む。したがって、この上昇気流Ｆ２が流れ込んだ空間２６内の流速が大きくなり、該空間２６に配置されるセラミック成形体２の温度を均一化することができる。
【００６１】
幾つかの実施形態では、例えば図８及び図９に示すように、匣鉢群Ａの複数の匣鉢８の各々における周壁部３４には、下側に隣接する匣鉢８の周壁開口部４０の真上の位置から外側に突出する庇部３８が設けられている。このように、複数の匣鉢８の各々について、周壁部３４の外側の上昇気流Ｆ２が庇部３８に沿って導かれ、互いに隣接する匣鉢８の間の空間２６に流れ込む。このため、全ての匣鉢８の載置部１０に載置されたセラミック成形体２の温度を均一化することができる。
【００６２】
幾つかの実施形態では、例えば図１０及び図１１に示すように、複数の匣鉢８のうち、庇部３８が設けられた匣鉢８の下方に隣接する匣鉢８の周壁部３４には、庇部３８が設けられていない。これにより、複数の匣鉢８の各々に庇部３８を設ける場合（図８及び図９参照）と比較して、図１０に示すように庇部３８の下方のスペースを広くすることができるため、上昇気流Ｆ２の加速距離が大きくなり、庇部３８からの気流の取り込み量を増加させることができる。
【００６３】
なお、図１０及び図１１に示す実施形態では、複数の匣鉢８のうち第２匣鉢８ｂの周壁部３４に、第１匣鉢８ａの周壁開口部４０の真上の位置から外側に向かって突出する庇部３８が設けられる。この場合、例えば図１２に示すように、第１開口部１８は、鉛直方向から見たときに、第１匣鉢８ａの載置部１０と第２匣鉢８ｂの庇部３８との間に位置している。これにより、第２匣鉢８ｂの庇部３８によって導かれた上昇気流Ｆ２が第１匣鉢８ａの周壁開口部４０から第２匣鉢８ｂの第２開口部２０へ流れる流れ方向と、第１匣鉢８ａの第１開口部１８を通って第２匣鉢８ｂの第２開口部２０へ流れる上昇気流Ｆ１の流れ方向とが概ね一致するため、第１匣鉢８ａと第２匣鉢８ｂとの間の空間２６の流速を大きくすることでき、第１匣鉢８ａの載置部１０に載置されたセラミック成形体２の温度を均一化する効果を高めることができる。
【００６４】
幾つかの実施形態では、例えば図１３に示すように、複数の匣鉢８のうち少なくとも二つの匣鉢８の周壁部３４には、それぞれ、下側に隣接する匣鉢８の周壁開口部４０の真上の位置から外側に突出する庇部３８が設けられている。この場合、上記少なくとも二つの匣鉢８のうち相対的に上方に位置する匣鉢８の周壁部３４に設けられた庇部３８は、相対的に下方に位置する匣鉢８の周壁部３４に設けられた庇部３８によって上昇気流が遮られる分、何も工夫しなければ、上昇気流の取り込み機能を効果的に発揮できない場合がある。そこで、例えば図１３に示すように、上記少なくとも二つの匣鉢８のうち相対的に上方に位置する匣鉢８の周壁部３４に設けられた庇部３８の張り出し量を、相対的に下方に位置する匣鉢８の周壁部３４に設けられた庇部３８の張り出し量より大きくしてもよい。これにより、上記少なくとも二つの匣鉢８のうち相対的に上方に位置する匣鉢８の周壁部３４に設けられた庇部３８も、上昇気流の取り込み機能を効果的に発揮することができる。
【００６５】
図１４は、図８〜図１３に示した庇部３８の変形例を説明するための図である。図１５は、図８〜図１３に示した庇部３８の他の変形例を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、例えば図１４及び図１５に示すように、庇部３８は、周壁部３４から斜め下方に突出するよう構成される。これにより、周壁部３４の外側の上昇気流が、周壁部３４から斜め下方に向かって外側に突出する庇部３８に沿って空間２６に流れ込みやすくなる。このため、空間２６内の流速をさらに大きくして、該空間２６に配置されるセラミック成形体２の温度を均一化する効果を高めることができる。
【００６６】
幾つかの実施形態では、例えば図１５に示すように、庇部３８の下面４４は、庇部３８の先端４６に近づくにつれて下方へ向かうように凹状に湾曲している。これにより、周壁部３４の外側の上昇気流が、庇部３８の凹状の下面４４に沿って空間２６に流れ込みやすくなるため、空間２６内の流速をさらに大きくして、該空間２６に配置されるセラミック成形体２の温度を均一化する効果を高めることができる。
【００６７】
幾つかの実施形態では、例えば図８、図１０、図１２〜図１５に示すように、少なくとも一つのヒータ４は、焼成炉６の側壁４８のうち第１側壁５０に設けられた第１側壁ヒータ５２を含み、庇部３８は、周壁部３４のうち第１側壁５０に対向する部分５８に設けられる。これにより、第１側壁ヒータ５２によって暖められて第１側壁５０に沿って上昇する上昇気流Ｆ２を、庇部３８によって空間２６に効率的に取り込むことができる。これにより、該空間２６内の流速を大きくして、該空間２６に配置されるセラミック成形体２の温度を均一化する効果を高めることができる。
【００６８】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００６９】
２  セラミック成形体
４  ヒータ
５  匣鉢対
６  焼成炉
７  載置台
８  匣鉢
８ａ  第１匣鉢
８ｂ  第２匣鉢
９  載置台開口部
１０  載置部
１２  底板部
１４  上面
１６  下面
１８  第１開口部
２０  第２開口部
２２  貫通孔
２４  スリット
２６  空間
２８  底部ヒータ
３０  蓋部材
３２  第３開口部
３４  周壁部
３６  外面
３７  内面
３８  庇部
４０  周壁開口部
４２  底部
４４  下面
４６  先端
４８  側壁
５０  第１側壁
５２  第１側壁ヒータ
５４  第２側壁
５６  第２側壁ヒータ
５８  部分
１００  焼成装置
１５０  複数の匣鉢群
【図１】
2016172661.tif 000003
【図２】
2016172661.tif 000004
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１６】
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