JP2006515053A - 義歯用セラミックを焼成する装置 - Google Patents

Abstract

チタン含有の歯科用セラミック製品を製造するマッフル炉用の加熱用マッフルは中空部を含み、中空部はセラミック製品を取り込む少なくとも１つの開口を具備し、かつ完全に加熱可能な内壁面を有する。さらに加熱用マッフルは基台と共に、セラミック製品を内壁面により加熱する焼成室を形成できる。中空部は、製品への均等な熱の伝達のための熱導体を含有して温度勾配を回避する、少なくとも１つの螺旋状に屈曲した筒を具備する。

Description

本発明は、請求項１に記載の、チタン含有の歯科用セラミック製品を製造するマッフル炉用の加熱用マッフルと、そのような加熱用マッフルを製造する方法と、加熱用マッフルを含有するマッフル炉とに関する。

加熱用マッフルは長い間、歯科用セラミックマッフル炉の構成要素として知られている。これらは支持材料としての石英、耐火性セラミック、またはセラミック繊維から成る。加熱要素は通常は螺旋形に整形され、あるいは支持材料に固定された渦巻またはつづら折り形状をなしている。加熱要素は通常は支持材料に工作された溝に挿着されるか、または溶融石英もしくは石英ガラスの筒に装着される。これらの加熱用マッフルは円筒形の筒から成る中空部で構成され、中空部は両端部が開放され、熱導体に対応する取付具を所持している。マッフル炉に組み入れられてこれら加熱用マッフルは、焼成のために頂部が絶縁板により、底部が絶縁基台により封止されて焼成される。この構造の不都合は、中空部の全部の内壁構造が加熱できないことにある。したがって、中空部が加熱されると、２つの非加熱面すなわち絶縁板と絶縁基台とを介してかなり大きな熱の流出が起り、これにより特に激しい熱の流出が上方の絶縁板を介して起る。したがって垂直と水平の温度勾配が生じ、これは焼成される物品にとって好ましくない。

温度勾配は、チタン含有の歯科用セラミック製品を焼成する際に特に不都合である。チタンはこの金属に特有のふるまいをする。チタンの容積変化を招く相の急転は８２２℃で起る。したがって、チタン含有の歯科用セラミック製品の製造では、この温度を超えることは回避せねばならない。チタン含有の歯科用セラミック製品のために、８２２℃のすぐ下で融解し、正確な焼成温度を要する特別な低融解セラミック組成物が開発された。したがって、製品への均等な熱の伝達を保証しかつ温度勾配を回避するマッフル炉と加熱用マッフルの創造が望まれている。

米国特許第６，１５７，００４号により、一方の端部を平坦な円筒形のカバーで封止した円筒形の中空部を有するマッフルが知られている。内壁面は、マッフルに設けた加熱線により完全に加熱できる。電気加熱線は円筒形中空部の内側に互いに一定の距離を置いて配置され、制御装置により互いに個別にオンオフできる。加熱線は、マッフル炉の焼成室に２つの異なるレベルで配置した２つの温度センサにより、前もってセットされた敷居値に対応してオンオフされる。この方法により、炉で焼成されるセラミック製品の均一な加熱が達成され、温度勾配は回避される。ところが、このマッフルは上記の問題を解決していない。逆に、これには幾つかの不利がある。
米国特許第６，１５７，００４号 ＥＰ−Ａ−０ ０８７ １１１号

先ず、費用のかかる温度調節が必要である。一方、温度制御は温度勾配に対して極めて鈍くかつゆっくりとしか反応しない。というのは加熱線は円筒体壁部のずっと内部に置かれて円筒体の内壁面から遥かに離れており、そのためこの加熱用マッフルの稼働中贅沢な制御にも拘わらず比較的大きな温度の変動が生じるからである。この温度調整は、加熱用マッフルの中空部の内壁に温度差と温度勾配とを招来する。局所的に過加熱された領域及びポイント、いわゆる「ホットスポット」が生じ、これはセラミック製品に対する均一な熱の伝達と、この加熱用マッフルでの焼成プロセスの正確な温度プログラムとを妨げる。

第二に、米国特許第６，１５７，００４号に記載されたマッフルは、少なくとも２つのセラミック製品を引き受けることができる。これらのセラミック製品は、マッフルと共に焼成室を形成する基台の上に円周に沿って配置される。これにより、各個々の歯科用セラミック製品は、マッフルの円筒体の軸線に平行な軸線に沿って回転する。これらの回転中、個々のセラミック製品は焼成中のマッフルの内壁から背いた側面は冷める。内壁に向いた側面はマッフルの内壁近くにあるからセラミック製品は加熱され、他方内壁からそれた側面は熱源からさらに隔てられる。したがって、回転中、セラミック製品の焼成時に、内壁に向けられたセラミック製品の側面と、内壁から背いた側面との間に必ず温度勾配が生じる。これによってもまた、焼成されるセラミック製品に対する熱の伝達は不均一となる。

したがって本発明の目的は、歯科用セラミック製品への均等な熱の伝達を簡単になすことができかつ焼成中の温度勾配を回避できる、チタン含有歯科用セラミック製品製造用のマッフル炉の加熱用マッフルを提示することにある。加えて、この加熱用マッフルの製造方法と、マッフルを含有するマッフル炉も創造する。

本発明は、請求項１に記載のチタン含有の歯科用セラミック製品を製造するマッフル炉用の加熱用マッフルを以って、提示された目的を解決する。この加熱用マッフルは中空部を含み、中空部はセラミック製品を取り込むための少なくとも１つの開口を具備し、かつ完全に加熱可能な内壁面を持つ。加熱用マッフルは基台と共に、セラミック製品を内壁面により加熱する焼成室を形成できる。中空部は、歯科用セラミック製品への均等な熱の伝達のための熱導体を含有して温度勾配を回避する、少なくとも１つの螺旋状に屈曲した筒を具備する。

熱導体を含有する螺旋形状の筒の簡単な構造と、完全に加熱可能な内壁を有した中空部としての加熱用マッフルの構造とにより、均一で直接の熱伝達が、熱導体含有筒で構成された中空部の均等に加熱可能な内壁から、セラミック製品にもたらすことができる一方、他方で中空部の非加熱部分を介する熱の流出が、したがって温度勾配が回避できる。本発明の加熱用マッフルの中空部の全体の内壁はこの方法により迅速に加熱でき、加熱は熱導体に電圧を印加することにより容易に制御できる。したがって、基台を除いて、焼成室の全体の内壁は完全に加熱される。中空部の内壁の局所的に過加熱される領域は回避され、セラミック製品は事実上、中空部の内壁による温度変動なしに均一に加熱できる。熱の伝達は均一に作り出される。温度勾配は回避される。異なる熱導体のオンオフによる制御もあり得るこれらの調節は、したがって必要ない。焼成室の異なる領域の温度調整の遅れにより、従来技術の装置で必ず起る内壁の異なる温度領域と焼成室の内壁の温度勾配とは回避される。

加えて、本発明は本発明の加熱用マッフルを製造する方法も提供する。かくして、加熱可能な内壁を持つ中空部を形成するため、熱導体を含有する筒を螺旋状に配置する。

さらに、本発明の加熱用マッフルを含有する新規で有利なマッフル炉を創造する。
本発明のその他の有利な実施形態は従属クレームから招かれる。
以下本発明を添付図面を基にして説明する。

図１は本発明の加熱用マッフル１０を示している。これは、セラミック製品（図示せず）の取込みのため開口１１を具備した中空部を含む。中空部の開口は作動位置において底部に対して整合し、基台（図示せず）と共に作用できセラミック製品を取り込んだあと焼成室を形成する。本発明の加熱用マッフルは例えばＥＰ−Ａ−０ ０８７ １１１号に記載のマッフル炉に使用できるが、その他任意の一般的なマッフル炉にも使用できる。中空部は高さＨで直径Ｄの円筒体カバー１２で封止された円筒体から成る。円筒体は円筒体ジャケット１５と円筒体カバー１２とを含む。

円筒体カバー１２は平らである。一方別の実施形態では、これはアーチ状にもでき、図２に示した半球体のように、つまりドームのように整形される。円筒体カバー１２は閉成したのが好ましい。一方、これは図１と図２とに示したように熱電対用の、直径ｄを持つ別の開口１３を有してもよい。閉成した円筒体の実施形態では、熱電対は例えば基台を通って焼成室へ導入できる。中空部は、セラミック製品へ均一な熱を伝達しかつ温度勾配を回避するための熱導体を含有した、螺旋状に屈曲する筒１６を具備する。好ましい実施形態では、中空部は単一のこのような筒から成る。したがってこれは簡単に製造できる。これはまた一方で、例えばマッフルのサイズにより必要であれば、数個の螺旋状に屈曲する筒を備えてもよい。

図２は本発明の加熱用マッフルの別の実施形態を示し、図１でも示した要素は同じ附番で識別する。図２の加熱用マッフルは、一方の端部がアーチ状の円筒体カバー１２'で閉ざされた円筒体から成る中空部を含む。円筒体カバー１２'もまた閉成したのが好ましい。一方、熱電対用の他の開口１３は図２に示してある。

本発明による加熱用マッフルの全実施形態で、熱導体１８は筒１６の壁面にあるのが好ましい。これは図２に示したように屈曲した筒１６の中に螺旋状に配置することができる。筒１６の壁の厚さは１乃至４ｍｍ、好ましくは１．５乃至３ｍｍに達してもよく、さらに特に好ましいのは１．５ｍｍである。筒１６の外径ＯＤは８乃至１４ｍｍ、好ましくは８乃至１２ｍｍに達してもよく、さらに特に好ましいのは１０ｍｍである。筒１６の内径ＩＤは６乃至１３ｍｍ、好ましくは７乃至１０ｍｍに達してもよく、さらに特に好ましいのは７ｍｍである。

筒１６は石英で作ることができるが、溶融石英あるいは石英ガラスで構成されるのが好ましい。さらに特に好ましいのは石英ガラスである。石英ガラスは透明であるから、石英ガラスに含有された熱導体からの熱の伝達は、一次的な放射として直接セラミック製品になすことができる。したがって、熱の伝達はいっそうより均一にもたらされる。加熱と焼成の工程は、不伝導性の溶融石英の筒でできた中空部を含む加熱用マッフルよりもより容易に制御できる。熱導体含有の不伝導性溶融石英の場合、熱の伝達は二次的な放射により生み出される。熱導体は先ず溶融石英の筒を加熱し、この筒が焼成室にあるセラミック製品へ熱を伝達する。

本発明による加熱用マッフルの中空部の高さＨは特に制限されない。例えば、これは５０乃至１５０ｍｍに達することができ、好ましくは６０乃至８０ｍｍに達する。

好ましい実施形態では、中空部が図１に示したような平坦な円筒体カバーで封止された円筒体から成る場合、高さはおよそ７０ｍｍに達する。

図２の、アーチ状の円筒体カバーの実施形態では、中空部の高さＨは特に好ましい実施形態でおよそ８０ｍｍに達する。円筒体ジャケット１５の高さｈは２０乃至５０ｍｍに達することができるが、好ましくは２５乃至３０ｍｍに達し、さらに特に好ましいのはおよそ２８ｍｍである。

中空部の直径Ｄは７０乃至１５０に達することができる。好ましくは、直径Ｄは９０乃至１３０ｍｍに達する。図１及び図２の好ましい実施形態では、円筒体の直径Ｄはおよそ１１０ｍｍに達する。

半球形アーチ状の円筒体カバーの半径ｄはおよそ３０乃至７０ｍｍ、好ましくは４０乃至６０ｍｍに達することができるが、さらに特に好ましいのはおよそ５０ｍｍである。

本発明の加熱用マッフルの図示しない別の実施形態では、中空部は事実上半球形の中空部もしくは事実上球形の中空部から成り、この中空部は他の実施形態について上述した値の直径Ｄと半径ｄを持つのが好ましい。図示しないこの実施形態では、図１及び図２に示した実施形態におけるよりも、セラミック製品へのさらにより均一な熱の伝達が生み出される。

セラミック製品を、作動位置でマッフルと共に焼成室を形成する基台に、中心的に配置することは特に好都合である。セラミック製品を事実上球形の中空部に中心配置することについては、基台は、焼成工程のセラミック製品が位置する中心部に一段高い部分を持つことができ、そのため作動位置においてセラミック製品は事実上球形の中空部のおよそ中心点にある。加えて、事実上半球形の中空部もしくは事実上球形の中空部を持つ図示しない実施形態はまた、熱電対のための別の開口、さらにセラミック製品の取込みのための開口を所持できる。

熱電対の開口１３の直径ｄは８乃至５０ｍｍに達することができるが、全ての実施形態において８乃至４０ｍｍになるのが好ましい。

図３は図２の加熱用マッフルの平面図である。これは、加熱可能な内壁を有した中空部を形成するために螺旋状に配置された熱導体を含有する単一の筒１６を具備する。電気接合部２１と２２は螺旋状に配置された筒１６の両端部に認められ、これにより筒１６に含有された熱導体に電圧を供給できる。

本発明の加熱用マッフルの製造方法に関しては、図３に見られるように、加熱可能な内壁を有した中空部を形成するための、熱導体１８を含有した筒１６を螺旋状に配置する。螺旋状の配置のピッチは上述の筒の値と中空部の形状とから招かれる。

上記の如く、筒１６は、円筒体ジャケット１５または１５'と、円筒体を一方の端部で封止する円筒体カバー１２または１２'とから成る円筒体に対して螺旋状に配置できる。アーチ状の円筒体カバー１２'の形成については、筒は円筒体ジャケット１５'に対して小半径の螺旋で配置でき、そうして図２に示した加熱用マッフルが製造できる。

円筒体ジャケット１５に対して小半径の平坦な円筒体カバー１２を形成するには、筒は螺旋状に配置でき、円筒体カバー１２の領域の螺旋形がピッチを持たないようにすれば図１に示した加熱用マッフルが得られる。

一方、筒１６はまた事実上半球形の中空部もしくは事実上球形の中空部に対して螺旋状に配置できる。

熱導体を含有する筒１６の螺旋配置は、これらの方法の全てにおいて両端部に作り出すことができる。これは、セラミック製品の取込み用の開口１１のある端部で、また完全に閉成した端部でも、熱電対用の別の開口１３を所持できる。これらの方法の全ては、セラミックもしくはセラミック繊維で作られた支持材料に溝加工する必要がないという利点を提供する。

新規で有利なマッフル炉は本発明の加熱用マッフルを含有し、上述の方法の１つにより簡単に製造することができる。

チタン含有の歯科用セラミック製品を製造するマッフル炉のための、本発明による加熱用マッフルの断面図である。 本発明による別の加熱用マッフルの断面図である。 図２の加熱用マッフルの平面図である。

符号の説明

１０ 加熱用マッフル
１１、１３ 開口
１２ 円筒体カバー
１５ 円筒体ジャケット
１６ 螺旋状屈曲筒
１８ 熱導体
２１、２２ 電気接合部

Claims (14)

1. チタン含有の歯科用セラミック製品を製造するマッフル炉用の加熱用マッフルであって、セラミック製品を取り込むため少なくとも１つの開口（１１）を具備しかつ完全に加熱可能な内壁面を有する中空部、を含み、さらにセラミック製品を内壁面により加熱する焼成室を基台と共に形成できる加熱用マッフルにおいて、中空部は、製品への均一な熱の伝達のための熱導体（１８）を含有して温度勾配を回避する少なくとも１つの螺旋状に屈曲した筒（１６）を具備することを特徴とする加熱用マッフル。
2. 請求項１に記載の加熱用マッフルにおいて、中空部の開口（１１）は作動位置において底部に対して整合し、かつ基台と共に作用できてセラミック製品を取り込んだあと焼成室を形成することをさらなる特徴とする加熱用マッフル。
3. 請求項１もしくは２に記載の加熱用マッフルにおいて、中空部は円筒体から成り、円筒体は円筒体カバー（１２、１２'）により一方の端部が封止されることをさらなる特徴とする加熱用マッフル。
4. 請求項３に記載の加熱用マッフルにおいて、円筒体カバーは平坦（１２）もしくはアーチ状（１２'）であることをさらなる特徴とする加熱用マッフル。
5. 請求項１もしくは２のいずれかに記載の加熱用マッフルにおいて、中空部は事実上半球形もしくは事実上球形であることをさらなる特徴とする加熱用マッフル。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の加熱用マッフルにおいて、筒（１６）は石英、好ましくは溶融石英もしくは石英ガラスで作られることをさらなる特徴とする加熱用マッフル。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の加熱用マッフルにおいて、筒（１６）の中に熱導体（１８）が螺旋状に配置されることをさらなる特徴とする加熱用マッフル。
8. 請求項１乃至７のいずれか１つに記載の加熱用マッフルにおいて、中空部は熱電対用の別の開口（１３）を有することをさらなる特徴とする加熱用マッフル。
9. 請求項１乃至８のいずれか１つに記載の加熱用マッフルを製造する方法において、加熱可能な内壁面を有する中空部を形成するための、熱導体（１８）を含有した筒（１６）を螺旋状に配置することを特徴とする方法。
10. 請求項９に記載の方法において、円筒体と、円筒体を一方の端部で封止する円筒体カバー（１２、１２'）とに対して筒を螺旋状に配置することをさらなる特徴とする方法。
11. 請求項１０に記載の方法において、円筒体ジャケット（１５'）に対して小半径のアーチ状の円筒体カバー（１２'）を形成するために、筒を螺旋状に配置することをさらなる特徴とする方法。
12. 請求項１０に記載の方法において、円筒体ジャケット（１５）に対して小半径の平坦な円筒体カバー（１２）を形成するために、筒を螺旋状に配置し、螺旋形が円筒体カバー（１２）の領域にピッチを持たないようにすることをさらなる特徴とする方法。
13. 請求項９に記載の方法において、事実上半球形の中空部もしくは事実上球形の中空部に対して筒を螺旋状に配置することをさらなる特徴とする方法。
14. 請求項１乃至８のいずれか１つに記載の加熱用マッフルを含有するマッフル炉において、炉は請求項９乃至１３のいずれか１つに記載の方法により製造されることを特徴とするマッフル炉。
    

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