JP5685844B2

JP5685844B2 - 熱処理炉

Info

Publication number: JP5685844B2
Application number: JP2010161480A
Authority: JP
Inventors: 保憲青木; 大原　隆; 隆大原; 猛高畑
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2030-07-16
Also published as: JP2012021742A

Description

本発明は、熱処理炉に関し、詳しくは、例えば、セラミック電子部品を製造する際における、未焼成セラミック素体の焼成工程や、焼成工程に先立つ脱バインダー工程などにおいて用いられる熱処理炉に関する。

例えば、積層セラミックコンデンサなどのセラミック電子部品は、通常、未焼成セラミック素体を熱処理してバインダーを除去する脱バインダー工程、その後に本焼成を行う焼成工程などを経て製造されており、上記脱バインダー工程および焼成工程は、雰囲気や温度などを制御することができるように構成された熱処理炉を用いて実施されている。

そのような熱処理炉の１つに、図８に示すような熱処理炉が提案されている。この熱処理炉は、図８に示すように、ケース６１と、ケース６１内の、被熱処理品が収容される熱処理領域６２を所定の温度に加熱するためのヒータ６３と、熱処理領域６２を囲むように設置された断熱材６４と、断熱材６４とケース６１の内壁との間に配置され、熱処理領域６２から断熱材を経て伝わる熱を反射させるリフレクタ６５とを備えている（特許文献１参照）。

ところで、未焼成のセラミック素体（被熱処理品）を焼成する工程を経て、セラミックコンデンサを製造する場合、焼成工程に先立つ脱バインダー工程において、例えば５００℃で熱処理してバインダーを除去した後、残留するカーボンを除去するためには、８００℃前後の温度での熱処理を行うことが必要となる。

このような用途に、上記従来の熱処理装置を用いた場合、通常は５００℃程度の温度で実施される脱バインダー工程で発生したバインダーの分解ガスや燃焼ガスは、その一部が、熱処理領域６２を囲むように設置された断熱材６４に付着し、あるいは吸収されることになる。

そして、その後に、さらに温度を上げて実施される残留カーボンの除去や本焼成を行った場合、断熱材６４に付着しあるいは吸収されたバインダーの分解ガスや燃焼ガスなどが再気化するため、脱バインダー工程と、その後の残留カーボンの除去工程や本焼成の工程を連続して行った場合、炉内雰囲気が変動して、目標とする炉内雰囲気（酸素濃度など）で熱処理を行うことが困難になり、意図するような特性を備えた製品を得ることができなくなるという問題点がある。

一方、炉内に断熱材を備えていない、金属材を溶接することにより形成された従来構造の熱処理炉を用いた場合、溶接部分を有する金属材からなる炉壁が８００℃を超えるような高温にさらされることになるため、金属材の溶接部分などで割れが生じやすくなり、その対策が困難になるというような問題点がある。

国際公開第２００７／１０８４１７号パンフレット

本発明は、上記課題を解決するものであり、例えば、セラミック電子部品の製造工程で未焼成セラミック素体などを焼成する場合において、脱バインダーとその後の焼成を連続して行うような場合にも、意図する雰囲気下で精度のよい熱処理を行うことが可能で、炉壁を構成する金属材に割れなどが発生しにくい熱処理炉を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明（請求項１の発明）の熱処理炉は、
バインダーを含む未焼成セラミック素体を熱処理して脱バインダーを行った後、さらに高い温度で焼成を行うために用いられる熱処理炉であって、
外側に断熱材が配設された、金属材からなるケーシングと、
ケーシング内部に設けられた、被熱処理品を収容するための熱処理領域と、
前記ケーシング内に配設され、前記熱処理領域を所定の温度に加熱する加熱手段と、
前記ケーシング内に、前記熱処理領域を囲むように、かつ、前記熱処理領域と前記ケーシングの間に前記加熱手段が配設されている領域においては前記加熱手段よりも外側に位置するように配設された、前記熱処理領域から前記ケーシングに向かう熱伝導を抑制するハニカム構造体および／または前記熱処理領域から前記ケーシングに向かう輻射熱を反射させる複数枚の反射板を積層してなるリフレクタと
を具備することを特徴としている。

また、本発明（請求項２の発明）の熱処理炉は、
バインダーを含む未焼成セラミック素体を熱処理して脱バインダーを行った後、さらに高い温度で焼成を行うために用いられる熱処理炉であって、
外側に断熱材が配設された、金属材からなるケーシングと、
ケーシング内部に設けられた、被熱処理品を収容するための熱処理領域と、
前記ケーシング内に配設され、前記熱処理領域を所定の温度に加熱する加熱手段と、
前記ケーシング内に、前記熱処理領域を囲むように、かつ、前記熱処理領域と前記ケーシングの間に前記加熱手段が配設されている領域においては前記加熱手段よりも外側に位置するように配設され、前記熱処理領域から前記ケーシングに向かう輻射熱を反射させる複数枚の反射板を積層してなるリフレクタと
を具備することを特徴としている。

また、本発明（請求項３の発明）の熱処理炉は、
バインダーを含む未焼成セラミック素体を熱処理して脱バインダーを行った後、さらに高い温度で焼成を行うために用いられる熱処理炉であって、
外側に断熱材が配設された、金属材からなるケーシングと、
ケーシング内部に設けられた、被熱処理品を収容するための熱処理領域と、
前記ケーシング内に配設され、前記熱処理領域を所定の温度に加熱する加熱手段と、
前記ケーシング内に、前記熱処理領域を囲むように、かつ、前記熱処理領域と前記ケーシングの間に前記加熱手段が配設されている領域においては前記加熱手段よりも外側に位置するように配設され、前記熱処理領域から前記ケーシングに向かう熱伝導を抑制するハニカム構造体と
を具備することを特徴とする熱処理炉。

また、本発明（請求項４の発明）の熱処理炉は、
バインダーを含む未焼成セラミック素体を熱処理して脱バインダーを行った後、さらに高い温度で焼成を行うために用いられる熱処理炉であって、
外側に断熱材が配設された、金属材からなるケーシングと、
ケーシング内部に設けられた、被熱処理品を収容するための熱処理領域と、
前記ケーシング内に配設され、前記熱処理領域を所定の温度に加熱する加熱手段と、
前記ケーシング内に、前記熱処理領域を囲むように、かつ、前記熱処理領域と前記ケーシングの間に前記加熱手段が配設されている領域においては前記加熱手段よりも外側に位置するように配設された、前記熱処理領域から前記ケーシングに向かう熱伝導を抑制するハニカム構造体および前記熱処理領域から前記ケーシングに向かう輻射熱を反射させる複数枚の反射板を積層してなるリフレクタと
を具備し、
前記ハニカム構造体が、前記熱処理領域の天井部分を覆う領域に配設され、
前記リフレクタが、前記天井部分以外を覆う領域に配設されていること
を特徴としている。

本発明の熱処理炉においてハニカム構造体を用いる場合、ハニカム構造体は、複数の貫通孔が相互に平行に配置された構造を有するハニカム構造体であり、前記貫通孔の軸方向が、前記ハニカム構造体を経て前記熱処理領域から外部に移動しようとする熱の移動方向に対して直交する方向となるような態様で配設されていることが好ましい。

また、前記ハニカム構造体として、セラミックからなるセラミックハニカム構造体を用いることが好ましい。

本発明（請求項１の発明）の熱処理炉は、外側に断熱材が配設された、金属材からなるケーシングの内部に、被熱処理品が収容される熱処理領域を所定の温度に加熱する加熱手段を配設するとともに、ケーシング内に、熱処理領域を囲むように、かつ、熱処理領域とケーシングの間に加熱手段が配設されている領域においては、加熱手段よりも外側に位置するように、熱処理領域からケーシングに向かう熱伝導を抑制するハニカム構造体および／または熱処理領域からケーシングに向かう輻射熱を反射させる複数枚の反射板を積層してなるリフレクタを配設するようにしている。

したがって、本発明の熱処理炉を、例えば、未焼成のセラミック積層体（被熱処理品）を焼成する工程を経てセラミックコンデンサを製造する場合の、焼成工程に先立つ脱バインダー工程に用いた場合、断熱材はケーシングの外側に配設されているので、脱バインダー工程で発生するバインダーの分解ガスや燃焼ガス（例えば、凝縮してタール状となる物質）が断熱材に吸着されることを防止することができる。そして、その結果、脱バインダー工程の後、さらに高い温度で実施される本焼成の工程で、断熱材に吸着された成分の再蒸発による焼成雰囲気の変動を防止して、安定した雰囲気中で確実な焼成を行うことが可能になる。
なお、本発明の熱処理炉においてケーシング内に配設されている複数枚の反射板を積層してなるリフレクタ、または、ハニカム構造体の場合、タール分などの表面への付着はいくらか発生するとしても内部への蓄積は発生しないが、通常用いられるファイバー状の断熱材（例えば、アルミナファイバー材を主たる成分とし、内部に空隙を持つ構造体など）はバインダーの分解ガスや燃焼ガスを吸着する。

また、ケーシング内の加熱手段が配設されている領域よりも外側の領域（すなわち、加熱手段とケーシングの間）にリフレクタおよび／またはハニカム構造体が配設されているので、脱バインダー工程の後で炉内が昇温された場合にも、ケーシング（炉壁）を構成する材料（例えば、溶接部分を含む金属材料など）が高温にさらされることが抑制される。したがって、炉壁が溶接部分を含む金属材から形成されている場合にも、溶接部分などで割れが生じたりすることを確実に抑制、防止することが可能になる。

また、リフレクタを構成する反射板の積層枚数や形状などを調整することにより、リフレクタを熱処理炉の構造に適した構成とすることが可能になり、アッセンブリーが容易になる。

また、本発明によれば、８００℃前後の温度で熱処理温度を行う場合において、炉内にファイバー系の断熱材を用いることなく、高い断熱性を備えた熱処理炉を提供することが可能になる。
なお、熱伝達の形態は、熱伝導・対流伝熱・輻射（放射）伝熱の３つの形態に分類されるが、本発明の熱処理炉で用いられているリフレクタは、主として熱線の輻射（放射）による伝熱を抑制する機能を果たし、ハニカム構造体は、主として熱伝導による熱の移動を抑制する機能を果たす。

なお、本発明において、ハニカム構造体とは、例えば、複数の貫通孔が相互に平行に配置された構造を有する空隙率の高い構造体や、貫通孔が相互に平行である場合に限らず、異なる方向を向いた構造を有する空隙率の高い構造体（三次元ハニカム構造体）などを含む広い概念のものである。

また、本発明（請求項２の発明）にかかる熱処理炉のように、外側に断熱材が配設された、金属材からなるケーシングの内部に、熱処理領域を囲むように、かつ、熱処理領域とケーシングの間に加熱手段が配設されている領域においては、加熱手段よりも外側に位置するように、熱処理領域からケーシングに向かう輻射熱を反射させる複数枚の反射板を積層してなるリフレクタを配設するようにした場合、すなわち、ハニカム構造体は用いずにリフレクタのみを用いた場合にも、請求項１の発明にかかる熱処理炉の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。

また、本発明（請求項３の発明）にかかる熱処理炉のように、外側に断熱材が配設された、金属材からなるケーシングの内部に、熱処理領域を所定の温度に加熱する加熱手段を配設するとともに、ケーシング内に、熱処理領域を囲むように、かつ、熱処理領域とケーシングの間に加熱手段が配設されている領域においては、加熱手段よりも外側に位置するように、熱処理領域からケーシングに向かう熱伝導を抑制するハニカム構造体を配設するようにした場合、すなわち、リフレクタは用いずにハニカム構造体のみを用いた場合にも、請求項１および２の発明にかかる熱処理炉の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。

また、本発明（請求項４の発明）にかかる熱処理炉のように、ケーシング内に、熱処理領域を囲むように、かつ、熱処理領域とケーシングの間に加熱手段が配設されている領域においては加熱手段よりも外側に位置するように配設された、熱処理領域からケーシングに向かう熱伝導を抑制するハニカム構造体と熱処理領域から前記ケーシングに向かう輻射熱を反射させる複数枚の反射板を積層してなるリフレクタとを備え、ハニカム構造体が、熱処理領域の天井部分を覆う領域に配設され、リフレクタが、天井部分以外を覆う領域に配設された構成とした場合にも、請求項１および２の発明にかかる熱処理炉の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。

また、ハニカム構造体とリフレクタを組み合わせて用い、天井部分以外の領域、例えば、炉内の熱処理領域の外周領域や底面側領域などに配設されるリフレクタを構成する反射板の積層枚数を調整することにより、アッセンブリーが容易になる。

また、本発明の熱処理炉においてハニカム構造体を用いる場合に、ハニカム構造体は、複数の貫通孔が相互に平行に配置された構造を有するハニカム構造体であり、貫通孔の軸方向が、ハニカム構造体を経て熱処理領域から外部に移動しようとする熱の移動方向に対して直交する方向となるような態様で配設することにより、さらにより効率よく熱処理領域からの熱伝導を抑制することが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。

また、ハニカム構造体を用いる構成とする場合において、セラミックからなるセラミックハニカム構造体を用いることにより、上述のような作用効果を奏し、かつ、耐久性に優れた熱処理炉を提供することが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。

本発明の一実施例（実施例１）にかかる熱処理炉の構成を示す図である。 (ａ)，(ｂ)は、本発明の熱処理炉に用いられるハニカム構造体の例を示す図である。本発明の実施例１の熱処理炉において用いられているリフレクタを構成する各反射板の温度の実測値と理論値とを示す線図である。リフレクタを構成する各反射板の温度の理論値を求める方法を説明する図である。本発明の他の実施例（実施例２）にかかる熱処理炉の構成を示す図である。リフレクタを構成する各反射板の温度の理論値を求める方法を説明するための図である。本発明のさらに他の実施例（実施例３）にかかる熱処理炉の構成を示す図である。従来の熱処理炉の構成を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を示して、本発明をさらに詳しく説明する。なお、以下の実施例１〜３では、セラミック電子部品を製造する場合に、未焼成のセラミック成形体（被熱処理品）を脱脂する脱脂工程、および、脱脂後にさらに炉内の温度を上げて熱処理（本焼成）を行う焼成工程に用いられる熱処理炉を例にとって説明する。

図１は、本発明の一実施例（実施例１）にかかる熱処理炉の構成を示す断面図である。
この熱処理炉は、図１に示すように、外側に配設された断熱材２と一体的に形成されたケーシング１と、ケーシング１の内部に設けられた、被熱処理品（図示せず）を収容するための熱処理領域３と、ケーシング１の内部に配設され、熱処理領域３を所定の温度に加熱する加熱手段４と、ケーシング１の内部の、熱処理領域３の天井部分を覆うような態様で設置されたハニカム構造体５と、ケーシング内の、熱処理領域３の天井部分および底面部分を除いた周囲を取り囲むように、加熱手段４が配設されている領域よりも外側（外周側）の領域と、熱処理領域３の下面側の領域とに配設され、熱処理領域３や加熱手段４からの輻射熱を反射させるリフレクタ６とを備えている。

この実施例の熱処理炉において、ケーシング１は、周囲壁（炉壁）が溶接部分を含む金属材からなり、内部を所定の雰囲気に保つことができるように気密に形成されている。また、必要に応じて内部雰囲気を排出することができるように、天井部分に排気口７が配設されている。

断熱材２としては、アルミナファイバーが用いられており、脱バインダー工程で発生する分解ガスや燃焼ガスなどが吸着されないように、ケーシング１の外側の領域に配設されている。すなわち、断熱材２と熱処理領域３はケーシング１で仕切られることにより別空間に配設されている。
なお、この実施例では、ケーシング１を構成する金属製の板材で断熱材２が覆われているが、断熱材２と熱処理領域３は別空間に配設されている。
なお、ケーシング１と断熱材２の配設態様（ケーシング１と断熱材２の組み合わせ態様）に特別の制約はなく、ケーシング１の外側に、断熱材２が露出するように配設されていてもよい。

また、この実施例の熱処理炉において、リフレクタ６は、反射板６ａ（ＳＵＳ３１０Ｓ製で、厚みが０．５ｍの薄板の表面を鏡面研磨した金属薄板）を、わずかな隙間（例えば、５ｍｍ）を介して複数層（この実施例１では２０層）積層することにより形成されている。
このリフレクタ６は、主として、熱処理領域３および加熱手段４からの熱輻射を反射させることにより、熱処理炉の外部に伝わろうとする熱を遮断する機能を果たす。

なお、リフレクタ６における反射板６ａの積層数は、熱処理炉の加熱温度（使用温度）などにより変わるが、例えば、炉内温度（熱処理領域の温度）が８００℃で、ケーシング１の外側の断熱材２の厚みを１００ｍｍとした場合、反射板６ａの積層数を２０層程度にすることにより、ケーシング２の炉壁（内壁）の温度を５００℃以下に抑えることができる。

ハニカム構造体５としては、セラミック材料（例えばコージェライト）からなるハニカム構造体（セラミックハニカム構造体）が用いられている。
この実施例では、ハニカム構造体５として、図２(ａ)，(ｂ)に示すように、第１の端面１１から、第２の端面１２に至る複数の貫通孔（セル）２０が、隔壁１３によって区画され、相互に平行に配置された構造を有する空隙率の高い構造体が用いられている。

そして、上述のように、複数の貫通孔２０が相互に平行に配置された構造を有するハニカム構造体５の場合、図２(ａ)に示すように、熱処理領域や加熱手段から外部に移動しようとする熱の移動方向（図２(ａ)の矢印Ａの方向）に対して、貫通孔２０の軸方向（図２(ａ)の矢印Ｂの方向）が直交するような態様でハニカム構造体５を配設することにより、図２(ｂ)に示すように、熱処理領域や加熱手段から外部に移動しようとする熱の移動方向（図２(ｂ)の矢印Ａの方向）に対して、貫通孔２０の軸方向（図２(ｂ)の矢印Ｂの方向）が平行になるような態様でハニカム構造体５を配設する場合よりも大きな断熱効果（熱伝導を抑制する効果）を得ることが可能であり、この実施例１でも、図２(ａ)に示すように、熱の移動方向Ａに対して、貫通孔２０の軸方向Ｂが直交するような態様でハニカム構造体５を配設するようにしている。

ただし、本発明においては、ハニカム構造体５として、複数の貫通孔２０が相互に平行である構造体に限らず、異なる方向を向くように配置された空隙率の高い構造体（いわゆる三次元ハニカム構造体）を用いることも可能である。

また、本発明の熱処理炉においては、熱処理領域３に、支柱８ａにより支持された状態で台座８が配設されており（図１）、この台座８上に、被熱処理品がさやに収容された状態で載置されるように構成されている。

また、台座８は、支柱８ａにより支持された状態で、断熱材からなる昇降テーブル９上に配設されており、昇降テーブル９は、昇降軸１０により昇降させることができるように構成されている。

そして、昇降テーブル９を昇降軸１０により上昇させたときに、ケーシング１側の第１の係合部２１と、底面側の第２の係合部２２が係合することにより、ケーシング１の内部が気密に保たれるように構成されている。なお、気密保持のための構成に特別の制約はなく、公知の種々の構成を採用することが可能である。
また、この熱処理炉では、熱処理領域３を所定の温度に加熱するための加熱手段４として、熱線ヒータが用いられている。

したがって、この実施例の熱処理炉を、セラミック電子部品を製造する場合における焼成工程およびそれに先立つ脱バインダー工程に用いた場合、断熱材（アルミナファイバー材）２がケーシング１の外側に配設されているため、脱バインダー工程で発生するバインダーの分解ガスや燃焼ガス（凝縮してタール状となる物質）が断熱材２に吸着されることを防止することができる。そして、その結果、脱バインダー工程の後で、さらに高い温度で実施される焼成工程（本焼成の工程）で、断熱材への吸着成分の再蒸発による焼成雰囲気の変動が生じることがなく、安定した雰囲気の下で確実な焼成を行うことができる。

なお、ケーシング１内にはハニカム構造体５およびリフレクタ６が配設されているため、脱バインダー工程の後で炉内が昇温された場合にも、ケーシング１の内壁（炉壁）が高温にさらされることが抑制される。したがって、炉壁が溶接部分を含む金属材から形成されている場合にも、溶接部分などで割れが生じたりすることを確実に抑制、防止することが可能になる。

また、この実施例１の熱処理炉においては、炉内の加熱手段４の外周側領域や底面側領域には、リフレクタ６が配設されているが、このリフレクタ６を構成する反射板６ａの形状や積層枚数を調整することにより、熱処理炉の構造に適した構成とすることが可能になり、アッセンブリーが容易になる。
なお、この実施例１の熱処理炉によれば、例えば、８００℃前後の温度で熱処理温度を行う場合において、炉内にファイバー系の断熱材を用いずに、炉壁の温度を５００℃以下にまで低下させることが可能になる。

上述のように構成された熱処理炉のリフレクタの断熱効果（反射効果）を確認するため、炉内の熱処理領域の周囲（炉内部側面）に配設されている、反射板６ａを２０層積層してなるリフレクタ６の各反射板６ａの温度を測定した。なお、１枚目の反射板６ａの温度は、熱処理領域３の温度とほぼ同じである。
図３に、各反射板の温度の実測値と、以下の方法で求めた理論値の関係を示す。すなわち、反射板６ａを図４に示すように熱が通過して行く場合において、反射板として、無限平板を仮定した場合、平行な２平面間の熱輻射の射度の関係式は数式１のようになる。

ここで、σ：ステファンボルツマン係数、
εｎ：ｎ層目の反射板での放射率
Ｑ：放散熱量
Ｔｎ：ｎ層目のリフレクタの温度
貫通熱流束は各層において保存され、最外層での自然対流と輻射の経験式、すなわち下記の数式２と等価となる。

そして、それぞれの放散熱量（Ｑ）が等しいとしてＴ_nを算出すると、Ｔ_nは下記の数式３で代表される。

つまり、その断熱構造はともかく、最外壁表面温度を一意的に仮定すれば、反射板６ａの放射率を与えることで、各反射板境界温度を算出することが可能になる。

図３に示すように、各反射板の温度の実測値と、以下の方法で求めた理論値とは大きな乖離も無く、想定通りの結果（２０層目の反射板温度５００℃以下）が得られることが確認された。

この結果より、上述のような構成とすることにより、焼成工程で熱処理領域を８００℃にまで昇温した場合にも、ケーシングの温度を５００℃以下に抑えることができることがわかる。
また、２０層目の反射板温度が５００℃以下となることから、従来の加工技術を用いた炉の製作が可能であることがわかる。

なお、この実施例１の熱処理炉では、反射板として、ＳＵＳ３１０Ｓからなる鏡面研磨した金属薄板を用いたが、材質を変えることによって、積層数を変えることができる。

図５は本発明の他の実施例にかかる熱処理炉の構成を示す断面図である。
この実施例２の熱処理炉は、図５に示すように、熱処理領域３の天井部分を覆うようにセラミック製のハニカム構造体５が配設されているとともに、熱処理領域３の天井部分以外の領域を覆う部分、すなわち、上記実施例１では、リフレクタを配設した領域（炉内の加熱手段４よりも外側（外周側）の領域や底面側領域）にもセラミック製のハニカム構造体５が配設された構造を有している。

なお、この実施例２の熱処理炉は、炉内の加熱手段４よりも外側の領域や底面側領域（熱処理領域３の天井部分以外の領域）を覆う部分に、もハニカム構造体５を配設するようにしたこと以外は、上記実施例１の場合と同じ構造を備えている。
また、図５において、図１と同一符号を付した部分は同一または相当する部分を示している。

ハニカム構造体５としては、この実施例２でも、上記実施例１で用いたものと同じハニカム構造体を用い、熱の移動方向Ａに対して、貫通孔２０（図２(ａ)参照）の軸方向Ｂが直交するとともに、熱の移動方向Ａがハニカム構造体５の厚み方向と同じとなるような態様で配設した。

この実施例２の熱処理炉のように、熱処理領域３の天井部分を覆う領域および炉内の加熱手段４よりも外側の領域や底面側領域のいずれにもハニカム構造体５を配設するようにした場合（リフレクタを使用せず、ハニカム構造体のみを用いるようにした場合）にも、リフレクタ６とハニカム構造体５とを組み合わせて用いた上記実施例１の熱処理炉（図１）の場合に準じる効果を得ることができる。

なお、ハニカム構造体５の配設態様と熱伝導の抑制効果の関係を確認するため、実施例２の熱処理炉（図５参照）において、
(ａ)熱処理領域３の天井部分を覆うハニカム構造体５を、図２(ａ)に示すように、熱の移動方向Ａに対して、貫通孔２０の軸方向Ｂが直交するような態様で配設した場合と、
(ｂ)熱処理領域３の天井部分を覆うハニカム構造体５を、図２(ｂ)に示すように、熱の移動方向Ａに対して、貫通孔２０の軸方向Ｂが平行となるような態様で配設した場合
の両方の場合について、天井部分を覆うハニカム構造体５の下面（熱処理領域側の面）と上面（外側面）の温度と経過時間の関係を調べた。なお、熱処理領域３内の温度は、８００℃一定とした。
その結果を図６に示す。

図６に示すように、上記(ａ)のハニカム構造体を、熱の移動方向に対して、貫通孔の軸方向が直交するような態様で配設した場合には、経過時間２７０ｍｉｎにおけるハニカム構造体の上面（外側面）の温度は約５００℃であり、上記(ｂ)のハニカム構造体を、熱の移動方向に対して、貫通孔の軸方向が平行になるような態様で配設した場合には、経過時間２７０ｍｉｎにおけるハニカム構造体の上面（外側面）の温度は約６００℃であった。このことから、ハニカム構造体を用いた場合にも、熱伝導を抑制して必要な断熱効果を得ることが可能であること、ハニカム構造体は、熱の移動方向に対して、貫通孔の軸方向が直交するような態様で配設する方が熱伝導を抑制する効果が大きいことが確認された。

図７は本発明のさらに他の実施例にかかる熱処理炉の構成を示す断面図である。この実施例３の熱処理炉は、図７に示すように、熱処理領域３の天井部分を覆うようにリフレクタ６が配設されているとともに、熱処理領域３の天井部分以外の領域を覆う部分（炉内の加熱手段４よりも外側の領域や底面側領域）にもリフレクタ６が配設された構造を有している。

すなわち、この実施例３においては、上記実施例１では、セラミック製のハニカム構造体５を配設するようにした熱処理領域３の天井部分を覆う領域にも、リフレクタ６を配設している。
なお、この実施例３の熱処理炉においては、リフレクタ６として、実施例１で用いたリフレクタと同じリフレクタを用いている。

なお、この実施例３の熱処理炉は、熱処理領域３の天井部分を覆う領域にもリフレクタ６を配設するようにしたこと以外は、上記実施例１の場合と同じ構造を備えている。
また、図７において、図１と同一符号を付した部分は同一または相当する部分を示している。

この実施例３の熱処理炉のように、熱処理領域３の天井部分を覆う領域と、熱処理領域３の天井部分以外の領域を覆う部分（炉内の加熱手段４よりも外側の領域や底面側領域）のいずれにもリフレクタ６を配設するようにした場合（すなわち、ハニカム構造体を使用せず、リフレクタのみを用いて断熱を行うようにした場合）にも、リフレクタ６とハニカム構造体５とを組み合わせて用いた上記実施例１の熱処理炉の場合、および、熱処理領域３の天井部分を覆う領域と、熱処理領域３の天井部分以外の領域を覆う部分（炉内の加熱手段４よりも外側の領域や底面側領域）のいずれにもハニカム構造体５を用いた上記実施例２の熱処理炉の場合に準じる効果を得ることができる。

なお、本発明の熱処理炉は、上記実施例１〜３に限定されるものではなく、熱処理領域３の天井部分を覆う領域にリフレクタを配設し、天井部分以外の領域を覆う部分にハニカム構造体を配設するように構成することも可能であり、さらには、リフレクタおよびハニカム構造体を、任意の位置に単独であるいは複合させて配設することにより、熱処理領域を覆うように構成することも可能であり、それらの何れの場合も本発明の範囲に含まれる構成となる。

また、上記実施例１および３では、リフレクタとしてＳＵＳ３１０Ｓ板の表面を鏡面研磨した金属薄板（反射板）を積層してなるリフレクタを用いているが、リフレクタを構成する反射板の構成材料や、反射板の積層枚数、リフレクタを構成する複数の反射板の間隔などに関しては、特に制約はなく、熱処理炉の使用条件などを考慮して種々の応用、変形を加えることが可能である。

また、本発明の熱処理炉により熱処理される被熱処理品に特別の制約はなく、例えば、種々の形態のセラミック材料を被熱処理品として、脱脂や本焼成などの熱処理を行う場合に広く用いることが可能である。

また、上記実施例では、断熱材として、アルミナファイバーからなる断熱材を用いた場合を例にとって説明したが、断熱材の種類はこれに限られるものではなく、公知の種々の材料を用いることが可能である。

さらに、上記実施例では、加熱手段として熱線ヒータを用いているが、本発明においては、熱線ヒータに限らず、公知の種々の加熱手段を用いることが可能である。

本発明はさらにその他の点においても上記実施例に限定されるものではなく、加熱手段の配設位置と、ハニカム構造体やリフレクタ発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。

１ケーシング
２断熱材
３熱処理領域
４加熱手段
５ハニカム構造体
６リフレクタ
６ａ反射板
７排気口
８台座
８ａ支柱
９昇降テーブル
１０昇降軸
１１第１の端面
１２第２の端面
１３隔壁
２０貫通孔（セル）
２１第１の係合部
２２第２の係合部
Ａ熱の移動方向
Ｂ貫通孔の軸方向
ｔハニカム構造体の厚み
Ｗハニカム構造体の幅方向

Claims

バインダーを含む未焼成セラミック素体を熱処理して脱バインダーを行った後、さらに高い温度で焼成を行うために用いられる熱処理炉であって、
外側に断熱材が配設された、金属材からなるケーシングと、
ケーシング内部に設けられた、被熱処理品を収容するための熱処理領域と、
前記ケーシング内に配設され、前記熱処理領域を所定の温度に加熱する加熱手段と、
前記ケーシング内に、前記熱処理領域を囲むように配設され、かつ、前記熱処理領域と前記ケーシングの間に前記加熱手段が配設されている領域においては前記加熱手段よりも外側に位置するように配設された、前記熱処理領域から前記ケーシングに向かう熱伝導を抑制するハニカム構造体および／または前記熱処理領域から前記ケーシングに向かう輻射熱を反射させる複数枚の反射板を積層してなるリフレクタと
を具備することを特徴とする熱処理炉。
バインダーを含む未焼成セラミック素体を熱処理して脱バインダーを行った後、さらに高い温度で焼成を行うために用いられる熱処理炉であって、
外側に断熱材が配設された、金属材からなるケーシングと、
前記ケーシングの内部に設けられた、被熱処理品を収容するための熱処理領域と、
前記ケーシング内に配設され、前記熱処理領域を所定の温度に加熱する加熱手段と、
前記ケーシング内に、前記熱処理領域を囲むように配設され、かつ、前記熱処理領域と前記ケーシングの間に前記加熱手段が配設されている領域においては前記加熱手段よりも外側に位置するように配設され、前記熱処理領域から前記ケーシングに向かう輻射熱を反射させる複数枚の反射板を積層してなるリフレクタと
を具備することを特徴とする熱処理炉。
バインダーを含む未焼成セラミック素体を熱処理して脱バインダーを行った後、さらに高い温度で焼成を行うために用いられる熱処理炉であって、
外側に断熱材が配設された、金属材からなるケーシングと、
前記ケーシングの内部に設けられた、被熱処理品を収容するための熱処理領域と、
前記ケーシング内に配設され、前記熱処理領域を所定の温度に加熱する加熱手段と、
前記ケーシング内に、前記熱処理領域を囲むように配設され、かつ、前記熱処理領域と前記ケーシングの間に前記加熱手段が配設されている領域においては前記加熱手段よりも外側に位置するように配設され、前記熱処理領域から前記ケーシングに向かう熱伝導を抑制するハニカム構造体と
を具備することを特徴とする熱処理炉。
バインダーを含む未焼成セラミック素体を熱処理して脱バインダーを行った後、さらに高い温度で焼成を行うために用いられる熱処理炉であって、
外側に断熱材が配設された、金属材からなるケーシングと、
前記ケーシングの内部に設けられた、被熱処理品を収容するための熱処理領域と、
前記ケーシング内に配設され、前記熱処理領域を所定の温度に加熱する加熱手段と、
前記ケーシング内に、前記熱処理領域を囲むように配設され、かつ、前記熱処理領域と前記ケーシングの間に前記加熱手段が配設されている領域においては前記加熱手段よりも外側に位置するように配設された、前記熱処理領域から前記ケーシングに向かう熱伝導を抑制するハニカム構造体および前記熱処理領域から前記ケーシングに向かう輻射熱を反射させる複数枚の反射板を積層してなるリフレクタと
を具備し、
前記ハニカム構造体が、前記熱処理領域の天井部分を覆う領域に配設され、
前記リフレクタが、前記天井部分以外を覆う領域に配設されていること
を特徴とする熱処理炉。
前記ハニカム構造体は、複数の貫通孔が相互に平行に配置された構造を有するハニカム構造体であり、前記貫通孔の軸方向が、前記ハニカム構造体を経て前記熱処理領域から外部に移動しようとする熱の移動方向に対して直交する方向となるような態様で配設されていることを特徴とする請求項１，３，４のいずれかに記載の熱処理炉。
前記ハニカム構造体がセラミックからなるセラミックハニカム構造体であることを特徴とする請求項１，３，４のいずれかに記載の熱処理炉。