JP2002130958A

JP2002130958A - 連続焼成炉に用いる焼成用匣

Info

Publication number: JP2002130958A
Application number: JP2000318784A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fukuda; 福田　　寛
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2002-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】被焼成物の進行方向の前後で生じる温度差を緩
和し、高品質な焼成品を得ることが可能な連続焼成炉に
用いる焼成用匣を提供する。【解決手段】被焼成物を収容した焼成用匣を炉内を搬送
しながら、被焼成物の焼成を連続的に行う連続焼成炉に
おいて、匣１０の進行方向の前部に、匣１０を構成する
材料と熱伝導率が同等またはそれより小さな断熱層１１
を設ける。匣１０と断熱層１１を伝熱部材１２で覆い、
断熱層１１を設けていない匣１０の後部に伝熱部材１２
の後部を直接接触させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセラミック部品など
の被焼成物を焼成するのに適した連続焼成炉に用いる焼
成用匣に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミックコンデンサのようなセ
ラミック部品の焼成や外部電極の焼付けを行う場合、メ
ッシュベルト式の連続焼成炉が用いられる。この焼成炉
は、昇降温を繰り返すバッチ炉に比べて、温度、雰囲気
の安定性が良く、しかも連続処理を行うため、大量生産
に向いている。

【０００３】連続焼成炉は、図１，図２に示すように、
入口部１ａ，加熱部１ｂ，冷却部１ｃ，出口部１ｄを有
するトンネル型の炉本体１を備え、炉本体１の加熱部１
ｂと冷却部１ｃの内部に筒状のマッフル２を配置してあ
る。加熱部１ｂの中には、ヒーターブロックで区切られ
た複数の温度ゾーンが設けられている。マッフル２内に
はメッシュベルト３が通され、このメッシュベルト３を
駆動ローラ４によって駆動することにより、ベルト３上
に載置された匣Ｗを連続的に搬送しながら熱処理を行
う。なお、５はモータ、６はテーブルローラ、７はテン
ションローラである。

【０００４】図３は従来の焼成用匣Ｗの一例を示す。こ
の匣Ｗは、アルミナなどの耐火物セラミックス材料を用
い、被焼成物であるセラミック基板を収容する箱型の本
体８と、セラミック基板の汚染を防止するための蓋９と
で構成されている。本体８にセラミック基板を収容し、
蓋９をしたものを一組とし、図４のように十組から数十
組をベルト３上に等間隔に載置し、ベルト４を矢印方向
へ駆動することで、連続的に焼成を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ゾーン
毎に温度を設定して、その中を搬送していくという連続
炉の構造上、被焼成物の前後方向に温度差が生じる。こ
のことは、被焼成物が大型のセラミック基板になるほど
顕著になり、基板前後の温度差により、前後方向で基板
収縮量に差ができ、これが原因で割れや反りなどが発生
する。

【０００６】そこで、本発明の目的は、被焼成物の進行
方向の前後で生じる温度差を緩和し、高品質な焼成品を
得ることが可能な連続焼成炉に用いる焼成用匣を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は請求項１また
は２に記載の発明によって達成される。請求項１に記載
の発明は、被焼成物を収容した焼成用匣を炉内を連続的
に搬送しながら、被焼成物の焼成を行う連続焼成炉にお
いて、上記焼成用匣の進行方向の前部に、断熱層を設け
たことを特徴とする連続焼成炉に用いる焼成用匣であ
る。請求項２に記載の発明は、被焼成物を収容した焼成
用匣を炉内を搬送しながら、被焼成物の焼成を連続的に
行う連続焼成炉において、上記焼成用匣に、進行方向の
前部から後部にかけて厚みが薄くなる断熱層を設けたこ
とを特徴とする連続焼成炉に用いる焼成用匣である。

【０００８】請求項１の場合、炉内に投入された焼成用
匣は、炉内を連続駆動される搬送手段の上に載置され
る。搬送手段としては、例えば搬送ベルトであってもよ
いし、搬送方向に複数本並設された搬送ローラであって
もよい。焼成用匣の前端部は先に炉内の高温部に到達す
るので、後部に比べて温度が高くなる。そこで、温度の
高い前部に断熱層を設け、直接匣に伝わる熱を緩和し、
前部の温度上昇を抑える。これにより、匣の前後の温度
差が緩和され、内部に収容されたセラミック部品が大型
部品であっても、その前後方向で基板収縮量の差が少な
くなり、品質が改善される。

【０００９】請求項２の場合には、焼成用匣に、進行方
向の前部から後部にかけて厚みが薄くなる断熱層を設け
たので、匣の前後方向の温度分布を段階的あるいは線形
的に制御することができる。そのため、匣の前後の温度
差を一層緩和できる。

【００１０】請求項３のように、断熱層の熱伝導率を、
匣を構成する材料と同等またはそれより小さくするのが
よい。すなわち、断熱層を熱伝導率を匣と同等以下にす
ることで、匣の前部に伝わる熱を一層効果的に抑制で
き、前後部の温度差を緩和できる。

【００１１】請求項４のように、匣の前部に断熱層を設
けた場合に、匣と断熱層とを伝熱部材で覆い、断熱層を
設けていない匣の後部に伝熱部材の後部を接触させるの
がよい。すなわち、匣の温度の高い前部と低い後部の両
方を覆うように伝熱部材を設置し、温度の高い前部から
温度の低い後部へ伝熱部材の熱伝導を利用して熱を伝
え、匣の後部を補助的に加熱している。そのため、匣の
前後の温度差をさらに小さくすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図５は本発明にかかる焼成用匣の
第１実施例を示す。この実施例の匣１０は、被焼成物を
収容する箱型の本体１０ａと、その開口部を閉じる蓋１
０ｂとを備えている。蓋１０ｂの前部上には、その熱伝
導率が蓋１０ｂと同等またはこれより小さな断熱材１１
が設置され、その上に熱伝導率の大きな伝熱板（伝熱部
材）１２が蓋１０ｂの後部に接触させた状態で取り付け
られている。伝熱板１２は階段状に形成され、その後部
１２ａが蓋１０ｂの上面を覆い、前部１２ｂが断熱材１
１の上面を覆っている。

【００１３】この実施例では、本体１０ａおよび蓋１０
ｂとしてアルミナ（熱伝導率：１０Ｗ／ｍ・Ｋ）を用
い、断熱材１１として多孔質アルミナ（熱伝導率：５Ｗ
／ｍ・Ｋ）を用い、さらに伝熱板１２としてＳｉＣ（熱
伝導率：１２０Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いた。なお、断熱材１
１を構成する材料としては、焼成温度以上の耐熱性を有
し、匣１０と同等またはそれより小さい熱伝導率を有す
る材料であれば、上記材料に限定されるものではない。
また、伝熱板１２を構成する材料も、焼成温度以上の耐
熱性を有し、匣１０より大きな熱伝導率を有する材料で
あれば、上記材料に限定されるものではない。

【００１４】上記匣１０の中に被焼成用セラミック基板
を収容し、この匣１０を例えば図１に示される連続焼成
炉のベルト上に等間隔で載置する。この時、断熱材１１
を設けた部分が進行方向前方になるように、匣１０をベ
ルト上に載置する。ベルトに載置された匣１０を、加熱
ゾーン中を通過させながら連続的に焼成を行う。連続焼
成炉では、ヒータブロックで区切られたゾーン毎に温度
を設定しているが、昇温過程において、被焼成用セラミ
ック基板がゾーンをまたがる時にそのゾーン間の温度差
がセラミック基板に生じる。ところが、上記匣１０を用
いることで、温度の高いゾーンにまたがった際、匣１０
の先頭は断熱材１１による断熱効果と熱容量の増加によ
り、温度上昇が遅れ、同時に温度の高いゾーンにある伝
熱板１２からの伝導熱により温度の低いゾーンにある匣
１０の後部を加熱することができる。そのため、匣１０
の前後方向の温度差を減少させることができる。また、
冷却時には匣１０の前部の熱容量が後部に比べて大きい
ため、前部の冷却が遅れ、前後方向の温度差を小さくす
ることができる。その結果、大型のセラミック基板を焼
成する場合でも、基板前後の温度差を小さくすることが
でき、基板の割れや反りなどの発生を防止することがで
きる。

【００１５】図６に本発明にかかる焼成用匣の他の実施
例を示す。図６の（ａ）は、断熱層として空気層２１を
用いた匣２０を示す。なお、２０ａは匣本体、２０ｂは
蓋、２２は伝熱板である。伝熱板２２の後部が蓋板２０
ｂに接触状態で取り付けられ、前部と蓋２０ｂとの間に
空気層２１が設けられている。この場合には、空気層
（熱伝導率：０．０３Ｗ／ｍ・Ｋ）２１の断熱効果によ
り、断熱材１１を用いた場合と同様の効果を得ることが
できる。

【００１６】図６の（ｂ）は、匣３０の蓋３０ｂの前部
に断熱材３１を載置したものである。なお、３０ａは匣
本体である。この場合には、伝熱板１２を有しないが、
断熱材３１の断熱効果と熱容量の増加によって、匣３０
の前後方向の温度差を小さくできる。

【００１７】図６の（ｃ）は、匣４０の蓋４０ｂに、前
方に長く延びる伝熱板４１を載置したものである。この
伝熱板４１の後部は、蓋４０ｂの後部に接触して取り付
けられている。なお、４０ａは匣本体、４２は断熱材で
ある。この場合には、伝熱板４１が匣４０より前方へ長
く延びるので、匣４０の前部の温度上昇を抑制する効果
が高く、匣４０の前後方向の温度差を一層小さくするこ
とができる。

【００１８】図６の（ｄ）は、匣５０の蓋５０ｂの後部
に、伝熱板５１の後部を取り付けたものであり、蓋５０
ｂの前部と伝熱板５１の前部との間に断熱材５２が配置
されている。なお、５０ａは匣本体である。この場合に
は、伝熱板５１の中間部に斜め方向に傾斜する部分５１
ａが設けられており、この部分５１ａによって伝熱板５
１の前部に加えられた熱が後部へ伝熱する距離を短くで
き、熱伝導効率を上げることができる。

【００１９】図６の（ｅ）は、匣６０の蓋６０ｂに、ブ
ロック形状の伝熱板６１を取り付けたものである。この
伝熱板６１の後部に厚肉部６１ａが形成され、前部には
薄肉部６１ｂが形成される。薄肉部６１ｂと蓋６０ｂと
の間に断熱材６２が配置されている。なお、６０ａは匣
本体である。この場合には、伝熱板６１の形状が簡単に
なる。

【００２０】図６の（ｆ）は、匣７０の蓋７０ｂの上面
に伝熱板７１を取り付けるとともに、匣本体７０ａの下
面にも伝熱板７２を取り付けたものである。伝熱板７
１，７２はいずれも階段状に形成され、その後部が蓋７
０ｂおよび匣本体７０ａの後部に取り付けられ、前部と
蓋７０ｂおよび匣本体７０ａの前部との間に断熱材７
３，７４がそれぞれ配置されている。この匣７０は、上
面側だけでなく下面側にもヒータがある連続焼成炉の場
合に用いられ、下面側も上面側と同様な効果を発揮する
ことができる。

【００２１】図６の（ｇ）は、匣８０の蓋８０ｂの上
に、前部が厚肉で後部が薄肉となるよう厚みが段階的に
変化する断熱材８１を載置したものである。なお、８０
ａは匣本体である。この場合には、前部から後部にかけ
て温度上昇を複数段階に別けて抑えることができる。こ
れにより、前後方向の温度差をより小さくできる。

【００２２】図６の（ｈ）は、匣９０の蓋９０ｂの上
に、前部が厚肉で後部が薄肉となるよう厚みが連続的に
変化する断熱材９１を載置したものである。なお、９０
ａは匣本体である。この場合には、前後方向の温度分布
を線形的に制御することができるので、匣の前後方向に
温度の境点が発生しない。

【００２３】本発明における焼成とは、単なる焼成に限
らず、脱バインダー処理や電極の焼入れなどの他の熱処
理を含むものである。したがって、被焼成物はセラミッ
ク材料に限らない。本発明の連続焼成炉は、ベルト搬送
式焼成炉に限らず、ローラを用いて搬送するローラ搬送
式焼成炉や、可動テーブルに載せて搬送する焼成炉な
ど、他の形式の焼成炉であってもよい。

【００２４】本発明の断熱層としては、必ずしも匣を構
成する材料よりも熱伝導率の小さな材料を用いる必要は
なく、匣を構成する材料よりも熱伝導率の大きな材料を
用いることも可能である。この場合には、匣の前部の熱
容量を増加させることにより、断熱層を設けない場合に
比べて温度上昇が遅れるので、匣の前後の温度差が緩和
される。さらに、本発明の断熱層とは、匣を構成する蓋
あるいは本体と別体である必要はない。例えば、蓋の前
部を後部より厚くし、この厚肉部を断熱層として用いる
ことができる。厚肉部の中は空洞であってもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
にかかる発明によれば、焼成用匣の進行方向の前部に断
熱層を設けたので、断熱層が匣に伝わる熱を緩和し、匣
の前部の温度上昇を抑える。これにより、匣の前後の温
度差が緩和され、内部に収容された被焼成物が大型部品
であっても、その前後方向で基板収縮量の差が少なくな
り、高品質な焼成品を得ることができる。また、請求項
２にかかる発明では、匣に進行方向の前部から後部にか
けて厚みが薄くなる断熱層を設けたので、匣の前後の温
度差を緩和するだけでなく、前後方向の温度分布を段階
的あるいは線形的に制御することができる。したがっ
て、一層高品質な焼成品を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のベルト搬送式焼成炉の概略断面図であ
る。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】従来の焼成用匣の一例の斜視図である。

【図４】ベルト上に匣を載置した状態の斜視図である。

【図５】本発明にかかる焼成用匣の第１実施例の斜視図
である。

【図６】本発明にかかる焼成用匣の他の実施例の斜視図
である。

【符号の説明】

１０匣１０ａ本体１０ｂ蓋１１断熱材（断熱層）１２伝熱板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被焼成物を収容した焼成用匣を炉内を搬送
しながら、被焼成物の焼成を連続的に行う連続焼成炉に
おいて、上記焼成用匣の進行方向の前部に、断熱層を設
けたことを特徴とする連続焼成炉に用いる焼成用匣。
【請求項２】被焼成物を収容した焼成用匣を炉内を搬送
しながら、被焼成物の焼成を連続的に行う連続焼成炉に
おいて、上記焼成用匣に、進行方向の前部から後部にか
けて厚みが薄くなる断熱層を設けたことを特徴とする連
続焼成炉に用いる焼成用匣。
【請求項３】上記断熱層の熱伝導率は、上記匣を構成す
る材料と同等またはそれより小さいことを特徴とする請
求項１または２に記載の連続焼成炉に用いる焼成用匣。
【請求項４】上記匣と断熱層が伝熱部材で覆われ、断熱
層を設けていない匣の後部に伝熱部材の後部が接触して
いることを特徴とする請求項１または３に記載の連続焼
成炉に用いる焼成用匣。