JP6274454B2 - 焼成治具 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、焼成治具に関する。

従来、セラミックス製品などを製造する過程には、窯炉を用いて被焼成物を焼成する焼成工程が含まれる。かかる焼成工程では、例えば被焼成物を焼成治具に載せて、窯炉内で焼成するようにしている。

上記した焼成治具としては、側面に孔が穿設された４本の支柱と、複数の連結棒とを備え、支柱の孔に連結棒を挿入してラック形状とし、連結棒の上にセッターを載せて製作するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

実用新案登録第３１６０６２９号公報

しかしながら、上記した焼成治具にあっては、構成部材をそれぞれ組み付けて製作されることから、高い組み付け精度が要求されるとともに、組み付け作業も煩雑であり、焼成治具自体の生産性の点で改善の余地があった。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、生産性を向上させることができる焼成治具を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る焼成治具は、枠体と、複数の架橋部と、支持部と、受け部と
を備える。枠体は、中央側に中空部を有する。複数の架橋部は、前記枠体の前記中空部に架け渡され、前記中空部で互いに交差する。支持部は、前記枠体の下面に一体成型され、前記枠体を支持する。受け部は、前記枠体の上面に形成され、複数の前記枠体が積層される場合に鉛直方向において上方に位置された前記枠体の前記支持部を受ける。また、前記枠体と前記架橋部とは、一体成型される。前記受け部は、前記枠体の上面から所定の深さ窪んだ穴であり、前記受け部である穴の側壁において、前記枠体は、外周側の側壁が形成されておらず、内周側の側壁が形成されている。

実施形態の一態様によれば、焼成治具自体の生産性を向上させることができる。

図１は、第１の実施形態に係る焼成治具を示す斜視図である。 図２は、図１に示す複数の焼成治具のうちの一つを取り出して示す、分解斜視図である。 図３Ａは、図２に示す基台の平面図である。 図３Ｂは、図３Ａに示す基台の底面図である。 図３Ｃは、図３Ａに示す基台の左側面図である。 図３Ｄは、図３Ａに示す基台の正面図である。 図４Ａは、多孔質セラミックスを有するセッターを説明するための模式断面図である。 図４Ｂは、多孔質セラミックスを有するセッターを説明するための模式断面図である。 図５は、平均気孔径および気孔径のばらつきの測定方法について説明するための図である。 図６は、第１の実施形態に係る焼成治具の基台の変形例を示す、基台の平面図である。 図７は、第１の実施形態に係る焼成治具の基台の変形例を示す、基台の平面図である。 図８は、第２の実施形態に係る焼成治具を示す平面図である。 図９は、第３の実施形態に係る焼成治具を示す正面図である。 図１０は、第４の実施形態に係る焼成治具を示す平面図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する焼成治具の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る焼成治具を示す斜視図である。なお、以下においては、説明を分かり易くするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図１に示すように、焼成治具１は、基台１０と、セッター２０とを備えたセラミックス質の焼成治具であり、セッター２０の上面２０ａに被焼成物Ａが載置されている。そして、上記した焼成治具１は、例えば複数段積み上げられた状態で、図示しない窯炉内に配置され、被焼成物Ａが焼成される。

なお、図１では、焼成治具１を複数段積層するようにしたが、これに限定されるものではなく、１段であってもよい。また、図１において、焼成治具１を３段積みとしたが、これは例示であって、２段または４段以上であってもよい。

ところで、例えば仮に、焼成治具が複数の構成部材を組み付けることで製作されていた場合、焼成治具自体の生産性が低下するおそれがあった。

詳しくは、例えば４本の支柱に複数の連結棒を取り付けてラック形状とし、連結棒の上にセッターを載せることで、焼成治具を製作するようにした場合、支柱等のガタつき防止やセッターの安定性などの観点から、高い組み付け精度が要求されることとなる。また、上記した支柱と連結棒との組み付け作業も煩雑であり、結果として焼成治具自体の生産性が低下するおそれがあった。

そこで、本実施形態に係る焼成治具１においては、生産性を向上させることができる構成とした。以下、その焼成治具１について詳しく説明する。

図２は、図１に示す複数の焼成治具１のうちの一つを取り出して示す、分解斜視図であり、図３Ａは、図２に示す基台１０の平面図である。また、図３Ｂは図３Ａに示す基台１０の底面図、図３Ｃは図３Ａに示す基台１０の左側面図、図３Ｄは図３Ａに示す基台１０の正面図である。

図２によく示すように、焼成治具１の基台１０は、枠体１１と、複数（例えば２つ）の架橋部１２ａ，１２ｂと、複数（例えば４つ）の支持部１３とを備える。なお、上記した枠体１１と架橋部１２ａ，１２ｂと支持部１３とは、一体成型されるが、これについては後に詳説する。

枠体１１は、図３Ａに示すように、平面視において略矩形状に形成され、中央側に中空部１４を有するように構成される。具体的には、枠体１１において、上面１１ａ側の空間と下面１１ｂ側の空間とが中空部１４を介して連通される。

また、枠体１１は、図３Ｃ，３Ｄに示すように、Ｚ軸方向における厚さが比較的薄い、薄板状とされる。このように、枠体１１が中空部１４を有するとともに、薄板状とされることで、枠体１１、ひいては焼成治具１自体を軽量化させることができる。

枠体１１の平面視における各辺は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に対して平行とされる。具体的には、図３Ａの紙面において左側の辺１１Ｌと右側の辺１１Ｒとは、Ｙ軸方向に対して平行とされ、上側の辺１１Ｕと下側の辺１１Ｄとは、Ｘ軸方向に対して平行とされる。なお、この明細書において「平行」などの語句は、必ずしも数学的に厳密な精度を必要とするものではなく実質的な公差や誤差などについては許容されるものである。

また、本実施形態における枠体１１は、上記したように略矩形状に形成されるが、これに限定されるものではなく、例えば正方形や三角形などの多角形、または円形や楕円形などその他の形状であってもよい。

架橋部１２ａ，１２ｂはそれぞれ、枠体１１から連続して形成されるとともに、枠体１１の中空部１４に架け渡されるようにして配置される。具体的には、架橋部１２ａは、枠体１１の辺１１Ｌの中点付近と辺１１Ｒの中点付近とを結ぶようにして配置され、長手方向がＸ軸方向に対して平行とされる。また、架橋部１２ｂは、枠体１１の辺１１Ｕの中点付近と辺１１Ｄの中点付近とを結ぶようにして配置され、長手方向がＹ軸方向に対して平行とされる。

架橋部１２ａ，１２ｂは、上記の如く配置されることで、十字状となり、枠体１１の中空部１４で互いに交差する、換言すれば、平面視における枠体１１の中心部分で互いに交差することとなる。なお、上記した架橋部１２ａと架橋部１２ｂとが交差する部位を、図において符号１５で示すとともに、以下では「交差部位１５」と称する。

また、焼成治具１には、後述する通り、使用時の焼成工程においてセッター２０の変形や被焼成物Ａの変形が生じるのを防止するために、架橋部１２ａ，１２ｂが配置される。セッター２０の変形の場合、中央部を架橋部１２ａ，１２ｂで支えた方が、変形をより抑制できるため、架橋部１２ａ，１２ｂは中央部に配置された方が好ましく、したがって架橋部１２ａ，１２ｂは、十字状になるように配置される方が好ましい。

また、架橋部１２ａおよび架橋部１２ｂは、Ｚ軸方向における厚さが枠体１１と略同一な薄板状とされる。また、架橋部１２ａの上面１２ａ１、架橋部１２ｂの上面１２ｂ１、および枠体１１の上面１１ａは、連続する平坦面であり、ＸＹ平面に対して平行とされる。これにより、架橋部１２ａ，１２ｂの上面１２ａ１，１２ｂ１および枠体１１の上面１１ａにセッター２０が載置された場合、セッター２０がガタつくことはなく、セッター２０を安定して保持することができる。

なお、架橋部１２ａと架橋部１２ｂとが、上記のように配置されることから、枠体１１の中空部１４は、複数（具体的に例えば４つ）に区画されることとなる。図においては、架橋部１２ａ，１２ｂによって区画された中空部１４を符号１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄで示した。

図３Ａなどに示すように、枠体１１および架橋部１２ａ，１２ｂにおいて、中空部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの角部分と接する部位には、アールが付けられる。言い換えれば、複数の中空部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄはそれぞれ、平面視において角部が外方に向けて突出するように湾曲させられた略矩形状に形成される。これにより、例えば焼成治具１を製作する過程（成型時など）、使用する過程において、応力（機械的応力や熱的応力）が局部的に集中するのを緩和でき、よってクラック等の発生を抑制することができる。

中空部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、焼成治具１の軽量化および後述する熱風の移動、脱バインダーの効率化の面から、ＸＹ平面における面積を大きくした方がよい。但し、中空部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの面積を大きくすると、それに伴い、左側の辺１１Ｌを含む端縁の幅Ｗ１１Ｌ、右側の辺１１Ｒを含む端縁の幅Ｗ１１Ｒ、上側の辺１１Ｕを含む端縁の幅Ｗ１１Ｕ、下側の辺１１Ｄを含む端縁の幅Ｗ１１Ｄ、架橋部１２ａの幅Ｗ１２ａ、架橋部１２ｂの幅Ｗ１２ｂは狭くなる。

セッター２０および被焼成物Ａの荷重は、枠体１１および架橋部１２ａ，１２ｂで支えられるため、これらが狭くなりすぎると、使用時にたわみが生じ、ガタつきが発生して、継続して使用することができない。したがって、中空部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの大きさと枠体１１、架橋部１２ａ，１２ｂの幅は、それに載せられるセッター２０および焼成物Ａの荷重によって、適宜調整される。

図３Ａに示すように、枠体１１において、左側の辺１１Ｌを含む端縁の幅Ｗ１１Ｌと、右側の辺１１Ｒを含む端縁の幅Ｗ１１Ｒと、上側の辺１１Ｕを含む端縁の幅Ｗ１１Ｕと、下側の辺１１Ｄを含む端縁の幅Ｗ１１Ｄとは、同一または略同一の値となるように設定される。また、架橋部１２ａの幅Ｗ１２ａと、架橋部１２ｂの幅Ｗ１２ｂとは、同一または略同一の値となるように設定される。さらに、枠体１１の各端縁の幅Ｗ１１Ｌ，Ｗ１１Ｒ，Ｗ１１Ｕ，Ｗ１１Ｄと、架橋部１２ａ，１２ｂの幅Ｗ１２ａ，Ｗ１２ｂも同一または略同一の値となるように設定される。

このように、枠体１１の各端縁および架橋部１２ａ，１２ｂはともに、幅が均一または略均一であり、途中で幅広になったり幅狭になったりする形状とされない。これにより、例えば焼成治具１を製作する過程（成型時など）において、応力が局部的に集中するのをより一層緩和でき、よってクラック等の発生を効果的に抑制することができる。

さらに、架橋部１２ａ，１２ｂの一部分が幅狭になっている場合、使用時にセッター２０と被焼成物Ａの荷重が架橋部１２ａ，１２ｂにかかるため、幅狭の部分だけが荷重に耐えられずに、その部分を中心に変形し、継続して使用できなくなる。したがって、架橋部１２ａ，１２ｂの幅は均一または略均一であることが好ましい。

支持部１３は、図３Ｂ〜図３Ｄなどによく示すように、枠体１１の下面１１ｂの四隅付近にそれぞれ設けられ、下面１１ｂからＺ軸の負方向に突出するように形成される。これにより、支持部１３は、枠体１１を下面１１ｂ側から支持するとともに、基台１０の足部として機能する。

したがって、支持部１３のＺ軸方向の高さを適宜に設定することで、例えば焼成治具１を積層する場合、鉛直方向に隣接する枠体１１の間に、セッター２０や被焼成物Ａを配置するための空間を設けることができる。

また、支持部１３は、枠体１１の辺１１Ｕまたは辺１１Ｄに沿って形成される。なお、支持部１３が形成される位置は、上記に限定されるものではない。すなわち、例えば支持部１３を、枠体１１の辺１１Ｌ，１１Ｒに沿って形成してもよく、また四隅の辺に沿うようにして底面視略Ｌ字状となるように形成してもよい。

さらには、支持部１３を、枠体１１の四隅のものに加えて、または、四隅のものに代えて、各辺１１Ｕ，１１Ｄ，１１Ｌ，１１Ｒの適宜な位置、例えば辺１１Ｕ，１１Ｄ，１１Ｌ，１１Ｒのうちの少なくともいずれかの辺の中点付近に設けるようにしてもよい。また、支持部１３の数を、上記では４つとしたが、これに限定されるものではなく、３つ以下、あるいは５つ以上であってもよい。

支持部１３は、図３Ｄによく示すように、側面視略台形状に形成され、具体的にはＸ方向の幅が枠体１１の下面１１ｂから離間するに連れて小さくなる、いわゆるテーパ状に形成される。このように、支持部１３をテーパ状とすることで、支持部１３の成型に用いられる金型（図示せず）に抜き勾配が設けられ、よって基台１０をプレス成型（後述）した後の金型からの離型性を向上させることができる。

上記した抜き勾配は、たとえば５°以上あればよく、好ましくは１０°以上であり、さらに好ましくは１５°以上である。抜き勾配が５°より小さい場合は、プレス成型した後、成形体を取り出す際に、支持部１３が金型から離型しないなどの、成形不良が発生しやすくなる。

また、枠体１１の上面１１ａには、例えば焼成治具１が、図１に示すように複数段積み上げられて、複数の枠体１１が積層される場合に鉛直方向（Ｚ軸方向）において上方に位置された枠体１１の支持部１３を受ける受け部１６が形成される。

受け部１６は、図３Ａに示すように、支持部１３に対応する位置、具体的には枠体１１の上面１１ａの四隅付近にそれぞれ設けられる。受け部１６は、枠体１１の上面１１ａからＺ軸の負方向に所定深さだけ窪んだ穴であり、支持部１３が載置可能な形状とされる。また、受け部１６たる穴の側壁において、枠体１１の外周側の側壁は形成されないようにする。

このように、枠体１１の上面１１ａに他の枠体１１の支持部１３を受ける受け部１６を設けたことから、焼成治具１を容易に位置決めしつつ積み上げることができ、また積層された焼成治具１の位置ズレも防止することができる。

また、支持部１３と受け部１６とが接触する面積、すなわち支持部１３のＸＹ平面における断面積は、４０ｍｍ^２以上が好ましく、さらに好ましくは、６０ｍｍ^２以上である。支持部１３は受け部１６との摩耗によって減っていくが、断面積が４０ｍｍ^２より小さい場合、摩耗量が著しく大きく、ガタつきが発生し、継続して使用できなくなる。断面積が大きくなれば、摩耗量が減少するので、安定的に使用できる。上限は特にないが、支持部１３の断面積を大きくしすぎると、セッター２０および被焼成物Ａを載せるスペースが減少するため、経済的に好ましくなく、よって上限はたとえば４００ｍｍ^２程度である。

また、支持部１３の厚み（Ｙ軸方向の長さ）は、２ｍｍ〜１０ｍｍが好ましく、さらに好ましいのは３〜７ｍｍである。支持部１３の厚みが２ｍｍより小さい場合、プレス成型で成形したあと支持部１３を離型させることが困難であり、支持部１３としての強度が小さくなるため好ましくない。一方、支持部１３の厚みが１０ｍｍより大きい場合、セッター２０および被焼成物Ａを載せるスペースが減少するため、経済的に好ましくない。

上記のように構成された枠体１１、架橋部１２ａ，１２ｂおよび支持部１３は、一体成型される、詳しくは耐火物で一体成型される。具体的には、粉状または粘土状の耐火物を図示しない金型に流し込んで加圧する、いわゆるプレス成型によって、枠体１１、架橋部１２ａ，１２ｂおよび支持部１３が一体に形成された基台１０が完成する。耐火物は、例えばアルミナ、ムライト、ジルコニア、コージェライト、スピネル、炭化ケイ素、窒化ケイ素、およびそれらの混合物等であり、比較的高温（例えば１５００℃以上）に耐えることが可能な素材である。

このように、焼成治具１を構成する枠体１１、架橋部１２ａ，１２ｂおよび支持部１３が、一体成型されることから、焼成治具１を容易に製作でき、よって複数の構成部材を組み付けて製作する場合に比べて、焼成治具１自体の生産性を向上させることができる。また、枠体１１、架橋部１２ａ，１２ｂおよび支持部１３が、耐火物で成型されることから、基台１０を軽量化でき、耐熱衝撃性も向上させることができる。さらに、耐火物は一般的に製造時の寸法収縮が小さいため、寸法精度を出しやすく、焼成後の加工が無くても、ガタツキを小さくすることができる。

次いで、セッター２０について説明する。セッター２０は、枠体１１の上面１１ａおよび架橋部１２ａ，１２ｂの上面１２ａ１，１２ｂ１に載置される。セッター２０は、平面視において略矩形状に形成されるとともに、Ｚ軸方向における厚さが枠体１１や架橋部１２ａ，１２ｂのそれよりも薄い薄板状とされる。これにより、セッター２０の軽量化を図ることができる。

ところで、例えば仮に、セッターを薄板状に形成するとともに、セッターの外周のみを枠体で保持するような構成とした場合、焼成工程が行われる環境によっては、セッターは、中央付近が鉛直方向下向きに突出するように湾曲して、変形してしまうことがある。セッターが変形すると、セッターに載置された被焼成物にも変形が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態に係る焼成治具１にあっては、上記の如く、枠体１１の中空部１４に、互いに交差する架橋部１２ａ，１２ｂを架け渡すようにした。これにより、セッター２０は、例えば中央付近が架橋部１２ａ，１２ｂの交差部位１５によって保持されることから、焼成工程においてセッター２０の変形や被焼成物Ａの変形が生じるのを防止することができる。

また、セッター２０は、図１に示すように、枠体１１の上面１１ａおよび架橋部１２ａ，１２ｂの上面１２ａ１，１２ｂ１（架橋部１２ａ，１２ｂは図１で見えず）に載置された状態で、枠体１１の受け部１６が露出するような大きさに設定される。これにより、焼成治具１が積層される場合であっても、露出した受け部１６で支持部１３を受けることができるとともに、セッター２０と支持部１３とが干渉するのを防止することができる。

セッター２０は、例えば耐火物から製作される。また、セッター２０用として、例えば粒子径が均一な耐火物を用いれば、セッター２０に通気性を持たせることができる。これにより、焼成工程において、窯炉内の熱風が、セッター２０を通って被焼成物Ａの下面側にも到達することとなり、被焼成物Ａの焼成を効率良く行うことができる。また、セッター２０が通気性を有することで、脱バインダーのときに、被焼成物Ａからバインダーを効率良く除去することができる。

また、セッター２０は、耐火物たるセラミックスに多くの気孔が形成された多孔質セラミックスを有するように構成してもよい。図４Ａは、多孔質セラミックスを有するセッター２０を説明するための模式断面図である。なお、図４Ａにおいては、理解の便宜のため、セッター２０のＺ軸方向の厚さや気孔２１の大きさなどを誇張して示している。

図４Ａに示すように、セッター２０を構成する多孔質セラミックスは、気孔２１が柱状に形成される。具体的に例えば、気孔２１の平均アスペクト比が２．０以上、好ましくは３．５以上となるように形成される。

このような平均アスペクト比を有する気孔２１は、例えば、セッター２０において互いに向かい合う一方の面（下面２０ｂ）から他方の面（上面２０ａ）に向かって一方向に配向するように形成されるのが好ましい。詳しくは、セッター２０における気孔２１は、基台１０と接する下面２０ｂから被焼成物Ａが載置される上面２０ａへ向かう方向、具体的にはＺ軸方向と平行または略平行となる向きに配向するように形成されるのが好ましい。

これにより、例えば焼成工程において、窯炉内の熱風が、図４Ａに矢印Ｂで示すようにセッター２０内を通過して被焼成物Ａの下面側にも到達し易くなることから、被焼成物Ａの焼成をより一層効率良く行うことができる。

また、矢印Ｂのようにセッター２０が通気性を有することで、脱バインダーのときにも、被焼成物Ａからバインダーを効率良く除去することができ、さらにはセッター２０の長寿命化を図ることもできる。

すなわち、セッター２０は、脱バインダー工程で被焼成物Ａと反応してしまうのを防止するため、上面２０ａなどが図示しない難反応性の膜で被覆されることがある。セッター２０が上記の如く通気性を有するように構成されると、被焼成物Ａのバインダーはセッター２０を通過し易くなることから、膜とバインダーとが接触し難くなって膜の劣化を抑制でき、結果としてセッター２０の長寿命化を図ることができる。

さらに上記した多孔質セラミックスは、気孔径のばらつきが１３０％以下であり、好ましくは８５％以下である。気孔径のばらつきが１３０％を超えると、例えば、粗大な気孔を含むことで局所的に機械的強度が低い箇所が生じ、取扱い上の不具合が生じることがある。そこで、気孔径のばらつきを１３０％以下とすることで、上記した不具合が生じるのを抑制することができる。

また、上記した多孔質セラミックスは、平均気孔径が１μｍ〜５００μｍであることが被焼成物Ａの焼成等を行う上で好ましく、より好ましくは１２μｍ〜１０２μｍである。

また、上記した多孔質セラミックの気孔率は、５０％〜９９％の範囲が好ましく、より好ましくは７０％〜９９％である。多孔質セラミックスの気孔率が５０％未満だと、セッター２０の通気性が低下するおそれがある。一方、多孔質セラミックスの気孔率が９９％を超えると、所望の強度を確保できないおそれがある。

ここで、この明細書における「平均アスペクト比」などの語句について詳説する。多孔質セラミックスの「気孔２１のアスペクト比」は、例えば画像解析に基づいて算出することができる。すなわち、気孔２１の断面部を撮像し、撮像した断面部を楕円体に近似し、面積、長径および短径を測定したときの長径から短径を除した値を「気孔２１のアスペクト比」という。そして、任意に選択した５０個の気孔２１のアスペクト比の平均値を、「気孔２１の平均アスペクト比」と規定する。

また、多孔質セラミックスの「平均気孔径」および「気孔径のばらつき」は、次のようにして算出した。図５は、平均気孔径および気孔径のばらつきの測定方法について説明するための図である。

図５に示すように、まず、セッター２０を構成する多孔質セラミックスを、幅ａ_１×ｂ_１＝１５ｍｍ×１５ｍｍ、厚さｃ＝９ｍｍの試料片Ｔとして中央（α）と端部（β、γ、δ、ε）の計５ヶ所からそれぞれ切り出した。次に、この５つの試料片についてそれぞれ平均気孔径を算出した。ここで、各試料片の「平均気孔径」とは、接触角１４０度で水銀圧入法を用いて各試料片についてそれぞれ測定し、気孔２１を円柱近似した際の気孔分布に基づいて得られたメジアン径（ｄ５０）をいう。

そして、各平均気孔径のうち、最大値と最小値との差を求め、この値（（最大値）−（最小値））を各平均気孔径の平均値で除した値の百分率を「気孔径のばらつき」（％）とした。また、試料片ごとに得られた平均気孔径の平均値を、多孔質セラミックスの「平均気孔径」と規定する。

また、「気孔率」とは、ＪＩＳＲ１６３４：２００８に規定する手法に基づき、アルキメデス法により得られた値をいう。かかる測定では、閉気孔は考慮されないため、「見掛け気孔率」とも呼ばれる。なお、この明細書では、「見掛け気孔率」を「気孔率」と称する。

なお、上記では、セッター２０が多孔質セラミックスを有するとしたが、枠体１１および架橋部１２ａ，１２ｂが多孔質セラミックスを有するように構成してもよい。なお、図示は省略するが、枠体１１および架橋部１２ａ，１２ｂが上記の多孔質セラミックスを有する場合、気孔は、互いに向かい合う一方の面（例えば下面１１ｂなど）から他方の面（例えば上面１１ａなど）に向かって一方向に配向するように形成されるのが望ましい。

上記の如く、枠体１１および架橋部１２ａ，１２ｂとセッター２０とのうちの少なくともいずれかが多孔質セラミックスを有していればよく、そのように構成することで、上記した効果を得ることができる。

また、多孔質セラミックスの特性は、上記に限定されるものではない。図４Ｂは、その他の例の多孔質セラミックスを有するセッター２０を説明するための模式断面図である。なお、図４Ｂにおいては、図４Ａと同様、セッター２０のＺ軸方向の厚さや気孔２２の大きさなどを誇張して示している。

図４Ｂに示す例のセッター２０を構成する多孔質セラミックスは、気孔２２がランダムな方向に形成されるよう３次元の網目状にセラミックス骨格２３が形成される。ここで、気孔２２が「ランダムな方向に形成される」とは、気孔２２の平均アスペクト比が１〜２、好ましくは１〜１．４であることをいう。

これにより、例えば焼成工程において、窯炉内の熱風が、図４Ｂに矢印Ｃで示すようにセッター２０内を通過して被焼成物Ａの下面側にも到達し易くなることから、被焼成物Ａの焼成をより一層効率良く行うことができる。また、矢印Ｃのようにセッター２０が通気性を有することで、被焼成物Ａからバインダーを効率良く除去することができ、さらにはセッター２０の長寿命化を図ることもできる。

また、図４Ｂのセッター２０の多孔質セラミックスの気孔率は、５０％〜９９％の範囲が好ましく、より好ましくは７０％〜９９％である。多孔質セラミックスの気孔率が５０％未満だと、セッター２０の通気性が低下するおそれがある。一方、多孔質セラミックスの気孔率が９９％を超えると、所望の強度を確保できないおそれがある。

また、図４Ｂの例の多孔質セラミックスは、平均気孔径が１０μｍ〜３００μｍであることが被焼成物Ａの焼成等を行う上で好ましく、より好ましくは１０μｍ〜１００μｍである。

また、図４Ｂの例の多孔質セラミックスは、気孔径のばらつきが１０％以下である。気孔２２がランダムな方向に形成された多孔質セラミックスにあっては、気孔径のばらつきが１０％を超えると、例えば、粗大な気孔を含むことで局所的に機械的強度が低い箇所が生じ、取扱い上の不具合が生じることがある。そこで、気孔径のばらつきを１０％以下とすることで、上記した不具合が生じるのを抑制することができる。

また、図４Ｂの例の多孔質セラミックスは、平均曲げ強度が１０ＭＰａ以上であることが好ましい。また、図４Ｂの例の多孔質セラミックスは、耐熱衝撃性が４５０℃以上であることが好ましく、より好ましくは６００℃以上である。平均曲げ強度および耐熱衝撃性を上記のように設定することで、被焼成物Ａの焼成時におけるセッター２０の耐久性を向上させることができる。

ここで、「平均曲げ強度」は、ＪＩＳＲ１６０１：２００８に規定する３点曲げ試験に基づいて測定した値である。また、「耐熱衝撃性」は、以下のようにして測定した。まず、１００ｍｍ□×厚さ３ｍｍの試料と同サイズの煉瓦質の薄板とを作製する。次に、上下に対向して配置された試料と薄板との間に複数の支柱を配し、試料および薄板を上下方向から挟むようにして加圧する。その状態の試料等を電気炉にて高温加熱して１時間以上所望の温度に保持した後に、電気炉から取り出して室温に晒し、肉眼にて試料の割れの有無を評価した。設定温度を３５０℃から７００℃まで５０℃ずつ昇温させながら変更し、割れの生じない温度の上限を「耐熱衝撃性」とした。

上述してきたように、第１の実施形態では、焼成治具１は、枠体１１と、複数の架橋部１２ａ，１２ｂとを備える。枠体１１は、中央側に中空部１４を有する。複数の架橋部１２ａ，１２ｂは、枠体１１の中空部１４に架け渡され、中空部１４で互いに交差する。また、枠体１１と架橋部１２ａ，１２ｂとは、一体成型される。これにより、焼成治具１自体の生産性を向上させることができる。

なお、上記では、架橋部１２ａ，１２ｂの上面１２ａ１，１２ｂ１が平坦面となるように構成したが、これに限定されるものではなく、図３Ａにおいて想像線で示す如く、架橋部１２ａ，１２ｂの上面１２ａ１，１２ｂ１に通気溝１７を形成するようにしてもよい。

通気溝１７は、例えば架橋部１２ａ，１２ｂによって区画された中空部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ同士を連通する、正確には中空部１４ａと１４ｂ、中空部１４ａと１４ｃ、中空部１４ｂと１４ｄ、中空部１４ｃと１４ｄを連通するように構成される。

これにより、窯炉内の熱風が、図３Ａに矢印Ｂで示すように、通気溝１７を通って、セッター２０の下面付近を循環することとなるため、セッター２０の下面側の温度を高温にすることができ、よってセッター２０の被焼成物Ａを効率良く焼成することができる。

なお、上記では、架橋部１２ａ，１２ｂの上面１２ａ１，１２ｂ１に通気溝１７を設けるようにしたが、それに代えて、あるいはそれに加えて突起を設けるようにしても、同様な効果を得ることができる。

また、上記では、焼成治具１において、架橋部１２ａと架橋部１２ｂとを１本ずつとしたが、これに限定されるものではなく、それぞれ複数本であってもよい。すなわち、架橋部１２ａをｍ個（ｍは２以上の整数）、架橋部１２ｂをｎ個（ｎは２以上の整数）としてもよい。

図６は、第１の実施形態に係る焼成治具１の基台１０の変形例を示す、基台１０の平面図である。図６では、架橋部１２ａを２本とした場合を示している。このように、架橋部１２ａ，１２ｂを複数本にすることで、セッター２０を架橋部１２ａ，１２ｂによってより一層安定して保持するようにしてもよい。

また、上記では、焼成治具１において、架橋部１２ａ，１２ｂは、長手方向が対向する枠体１１の辺同士を結ぶようにしたが、これに限定されるものではない。図７は、第１の実施形態に係る焼成治具１の基台１０の変形例を示す、基台１０の平面図である。

図７に示すように、架橋部１２ｃ，１２ｄを、長手方向が枠体１１の対角線上となるように構成してもよい。このように、架橋部１２ｃ，１２ｄを配置した場合であっても、上記と同様な効果を得ることができる。

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係る焼成治具１を示す平面図である。なお、以下においては、第１の実施形態と共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

第１の実施形態との相違点に焦点をおいて説明すると、第２の実施形態に係る焼成治具１においては、枠体１１の上面１１ａの適宜位置、例えば上面１１ａにおいて辺１１Ｌ側に、複数個（２個）の突起部３０ａが形成される。

なお、突起部３０ａは、例えば円柱状とされるが、これに限定されるものではなく、例えば角柱状や半球状などその他の形状であってもよい。また、突起部３０ａの個数を２個としたが、これは例示であって、１個あるいは３個以上であってもよい。また、後述する突起部３０ｂ，３０ｃについても、形状および個数は、図示のものに限定されるものではない。

他方、セッター２０において、辺１１Ｌ側の外周には、突起部３０ａと対応する切り欠き部３１ａが形成される。したがって、第２の実施形態においては、基台１０の枠体１１にセッター２０を載置する際、切り欠き部３１ａを突起部３０ａに合わせつつ載置することで、セッター２０の位置決めを容易に行うことができる。

また、セッター２０が、突起部３０ａと切り欠き部３１ａとが合わさった状態で、基台１０に載置されることで、セッター２０の基台１０に対する位置ズレも防止することができる。

なお、上記では、突起部３０ａを上面１１ａの辺１１Ｌ側に設けるようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、図８に想像線で示すように、突起部３０ａに代えて、あるいは突起部３０ａに加えて、上面１１ａの辺１１Ｒ側に突起部３０ｂを形成してもよく、また上面１１ａの辺１１Ｕや辺１１Ｄ側に突起部３０ｃを形成してもよい。

上記した突起部３０ｂや突起部３０ｃを形成した場合、セッター２０の外周には、突起部３０ｂと対応する切り欠き部３１ｂ、または、突起部３０ｃと対応する切り欠き部３１ｃが形成される。これにより、上記と同様、セッター２０を容易に位置決めしつつ、基台１０に載置することができるとともに、セッター２０の基台１０に対する位置ズレも防止することができる。

また、上記では、突起部３０ａを枠体１１の上面１１ａに形成するようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、図示は省略するが、突起部３０ａを架橋部１２ａ，１２ｂの上面１２ａ１，１２ｂ１に形成してもよい。さらには、突起部３０ａを、枠体１１の上面１１ａ、および、架橋部１２ａ，１２ｂの上面１２ａ１，１２ｂ１の両方に形成するようにしてもよい。なお、残余の構成および効果は、第１の実施形態と同一であるので、説明を省略する。

（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態に係る焼成治具１を示す正面図である。なお、図９においては、図の簡略化のため、受け部１６の図示を省略した。

第１の実施形態との相違点に焦点をおいて説明すると、第３の実施形態に係る焼成治具１においては、枠体１１の上面１１ａの適宜位置、例えば上面１１ａにおいて辺１１Ｌ側と辺１１Ｒ側に一つずつ凹部４０が形成される。

一方、セッター２０の下面２０ｂであって、凹部４０に対応する位置には、凹部４０と嵌合する凸部４１が形成される。したがって、第３の実施形態においては、基台１０の枠体１１にセッター２０を載置する際、凸部４１を凹部４０に嵌合させつつ載置することで、セッター２０の位置決めを容易に行うことができる。

また、セッター２０が、凹部４０と凸部４１とが嵌合した状態で、セッター２０を基台１０に載置することで、セッター２０が基台１０に対して位置ズレするのを防止することができる。

なお、上記では、凹部４０を上面１１ａの辺１１Ｌ，１１Ｒ側に設けるようにしたが、これは例示であって、個数や位置を限定するものではない。すなわち、例えば凹部４０を上面１１ａの辺１１Ｌ，１１Ｒのいずれか一方のみに形成してもよく、さらには、辺１１Ｕや辺１１Ｄ側に形成してもよい。

また、図示は省略するが、凹部４０を架橋部１２ａ，１２ｂの上面１２ａ１，１２ｂ１に形成してもよい。

また、上記では、枠体１１側に凹部４０を、セッター２０側に凸部４１を形成するようにしたが、この凹凸関係を逆にしてもよい。すなわち、図９に想像線で示すように、セッター２０の下面２０ｂに凹部４２を形成し、枠体１１の上面１１ａであって凹部４２に対応する位置に、凹部４２と嵌合する凸部４３を形成してもよい。

また、図示は省略するが、凸部４３を架橋部１２ａ，１２ｂの上面１２ａ１，１２ｂ１に形成してもよい。このようにセッター２０側に凹部４２を、枠体１１または架橋部１２ａ，１２ｂ側に凸部４３を形成した場合であっても、上記と同様、セッター２０の位置決めを容易に行うことができるとともに、枠体１１に対する位置ズレも防止することができる。

以上の如く、第３の実施形態に係る焼成治具１においては、枠体１１および架橋部１２ａ，１２ｂの少なくともいずれかの上面１１ａ，１２ａ１，１２ｂ１、および、セッター２０の下面２０ｂの一方に凹部４０，４２が形成され、他方に凹部４０，４２と嵌合する凸部４１，４３が形成されるようにした。なお、残余の構成および効果は、従前の実施形態と同一であるので、説明を省略する。

（第４の実施形態）
図１０は、第４の実施形態に係る焼成治具１を示す平面図である。第１の実施形態との相違点に焦点をおいて説明すると、第４の実施形態に係る焼成治具１においては、枠体１１の上面１１ａの適宜位置、例えば上面１１ａにおいて辺１１Ｌ側に、複数個（２個）の規制部５０ａが形成される。

規制部５０ａは、上面１１ａからＺ軸の正方向に向けて突出するように形成される。したがって、セッター２０がＸ軸の正側から負側に向けて移動させられつつ基台１０に載置される場合、セッター２０の外周が規制部５０ａに当接すると、規制部５０ａは、ストッパーとして機能し、セッター２０のそれ以上の移動（ここではＸ軸の負方向への移動）を規制する。これにより、セッター２０の位置決めを容易に行うことができ、さらにセッター２０の枠体１１に対する位置ズレも防止することができる。

なお、規制部５０ａを、図１０に示すように、平面視略矩形状となるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば円柱状や半球状などその他の形状であってもよい。また、規制部５０ａの個数を２個としたが、これに限定されるものではなく、１個または３個以上であってもよい。

また、上記では、規制部５０ａを上面１１ａの辺１１Ｌ側に設けるようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、規制部５０ａに代えて、または規制部５０ａに加え、図１０に想像線で示すように、上面１１ａの辺１１Ｒ側に規制部５０ｂを形成してもよく、さらには上面１１ａの辺１１Ｕや辺１１Ｄ側に規制部５０ｃを形成してもよい。

また、上記では、規制部５０ａを枠体１１の上面１１ａに形成するようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、図示は省略するが、規制部５０ａを架橋部１２ａ，１２ｂの上面１２ａ１，１２ｂ１に形成してもよい。さらには、規制部５０ａを、枠体１１の上面１１ａ、および、架橋部１２ａ，１２ｂの上面１２ａ１，１２ｂ１の両方に形成するようにしてもよい。なお、残余の構成および効果は、従前の実施形態と同一であるので、説明を省略する。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 焼成治具
１０ 基台
１１ 枠体
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 架橋部
１３ 支持部
１４ 中空部
１５ 交差部位
１６ 受け部
１７ 通気溝
２０ セッター
２１，２２ 気孔
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 突起部
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 切り欠き部
４０，４２ 凹部
４１，４３ 凸部
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ 規制部
Ａ 被焼成物

Claims (13)

1. 中央側に中空部を有する枠体と、
   前記枠体の前記中空部に架け渡され、前記中空部で互いに交差する複数の架橋部と、
   前記枠体の下面に一体成型され、前記枠体を支持する支持部と、
   前記枠体の上面に形成され、複数の前記枠体が積層される場合に鉛直方向において上方に位置された前記枠体の前記支持部を受ける受け部と
   を備え、
   前記枠体と前記架橋部とは、
   一体成型されており、
   前記受け部は、
   前記枠体の上面から所定の深さ窪んだ穴であり、
   前記受け部である穴の側壁において、前記枠体は、外周側の側壁が形成されておらず、内周側の側壁が形成されていること
   を特徴とする焼成治具。
2. 前記枠体と前記架橋部とは、
   耐火物で成型されること
   を特徴とする請求項１に記載の焼成治具。
3. 前記枠体および前記架橋部の上面に載置されるセッター
   を備え、
   前記枠体および前記架橋部の少なくともいずれかの上面に突起部が形成される一方、前記セッターの外周に前記突起部と対応する切り欠き部が形成されること
   を特徴とする請求項１または２に記載の焼成治具。
4. 前記枠体および前記架橋部の上面に載置されるセッター
   を備え、
   前記枠体および前記架橋部の少なくともいずれかの上面、および、前記セッターの下面の一方に凹部が形成され、他方に前記凹部と嵌合する凸部が形成されること
   を特徴とする請求項１または２に記載の焼成治具。
5. 前記架橋部の上面に、前記架橋部によって区画された前記中空部同士を連通する通気溝が形成されること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の焼成治具。
6. 前記枠体および前記架橋部の上面に載置されるセッター
   を備え、
   前記枠体および前記架橋部の少なくともいずれかの上面に、前記セッターの移動を規制する規制部が形成されること
   を特徴とする請求項１または２に記載の焼成治具。
7. 前記枠体および前記架橋部の上面に載置されるセッター
   を備え、
   前記枠体および前記架橋部と前記セッターとのうちの少なくともいずれかは、
   気孔の平均アスペクト比が２．０以上であり、前記気孔が、互いに向かい合う一方の面から他方の面に向かって一方向に配向するように形成される多孔質セラミックスを有すること
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の焼成治具。
8. 前記多孔質セラミックスは、
   平均気孔径が１〜５００μｍであり、気孔率が５０〜９９％であり、気孔径のばらつきが１３０％以下であること
   を特徴とする請求項７に記載の焼成治具。
9. 前記枠体および前記架橋部の上面に載置されるセッター
   を備え、
   前記枠体および前記架橋部と前記セッターとのうちの少なくともいずれかは、
   気孔率が５０％〜９９％であり、気孔の平均アスペクト比が１〜２である多孔質セラミックスを有すること
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の焼成治具。
10. 前記多孔質セラミックスは、
    平均曲げ強度が１０ＭＰａ以上であること
    を特徴とする請求項９に記載の焼成治具。
11. 前記多孔質セラミックスは、
    耐熱衝撃性が４５０℃以上であること
    を特徴とする請求項９または１０に記載の焼成治具。
12. 前記多孔質セラミックスは、
    平均気孔径のばらつきが１０％以下であること
    を特徴とする請求項９〜１１のいずれか一つに記載の焼成治具。
13. 前記多孔質セラミックスは、
    平均気孔径が１０μｍ〜３００μｍであること
    を特徴とする請求項９〜１２のいずれか一つに記載の焼成治具。

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