JPH10267561A - 被加熱物の収納容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 匣内の雰囲気ガスの濃度の調整が容易にで
き、かつ、常に安定した雰囲気のもとで加熱処理が行う
ことができるとともに、被加熱物の成分揮発を調整する
ことができる被加熱物の収納容器を提供する。 【解決手段】 被加熱物１１を収納する第１収納部４ａ
と雰囲気形成剤７を収納する第２収納部４ｂとを有する
収納容器本体３と、第１収納部４ａと第２収納部４ｂと
を仕切る仕切部材１３と、収納容器本体３に形成され、
該収納容器本体内の雰囲気ガスの濃度を調整する複数の
通気孔５と、通気孔５を閉塞する遮蔽板９とからなるこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、被加熱物の収納容
器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、セラミック電子部品の製造プ
ロセスにおいて、セラミック成形体である被加熱物を雰
囲気焼成炉で加熱処理するという工程において、被加熱
物を載置する容器としては被加熱物の収納容器（以下、
匣とする）が用いられている。

【０００３】このような匣としては、図１０のように、
上面に開口部を有するとともにセラミック材料や耐熱金
属からなる匣本体２３と、その開口部を閉塞する蓋２５
とからなる匣２０を用いていた。

【０００４】被加熱物であるセラミック成形体（以下、
ワークとする）の加熱処理工程においては、ワーク２１
は匣本体２３内に載置された後、熱処理炉（図示しな
い）内に挿入され、熱処理炉内に充填されている雰囲気
ガス中で加熱処理を行っていた。

【０００５】

【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
の匣２０には以下のような問題点があった。 １．匣２０内の雰囲気ガスの濃度を所望の濃度に調整す
ることが困難である。

【０００６】２．匣２０内の雰囲気ガスの濃度が変動
し、ワーク２１の成分からの揮発も進むため、常に安定
した雰囲気のもとでのワーク２１の加熱処理が困難であ
る。

【０００７】３．ワーク２１の成分揮発を経験的に見込
んで材料組成を調合する必要があるため、時間とコスト
がかかる。

【０００８】本発明の目的は、匣内の雰囲気ガスの濃度
の調整が容易にでき、かつ、常に安定した雰囲気のもと
でワークの加熱処理を行うことができるとともに、ワー
クの成分揮発を調整することができる被加熱物の収納容
器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような目
的に鑑みてなされたものである。本発明の被加熱物の収
納容器は、被加熱物を収納する第１収納部と雰囲気形成
剤を収納する第２収納部とを有する収納容器本体と、前
記第１収納部と前記第２収納部とを仕切る仕切部材と、
前記収納容器本体に形成され、該収納容器本体内の雰囲
気ガスの濃度を調整する複数の通気孔と、前記通気孔を
閉塞する遮蔽板とからなることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明のワークの匣は、被加熱物を収納す
る第１収納部と雰囲気形成剤を収納する第２収納部とを
有する匣本体と、第１収納部と第２収納部とを仕切る仕
切部材と、匣本体に形成され、匣本体内の雰囲気ガスの
濃度を調整する複数の通気孔と、通気孔を閉塞する遮蔽
板とからなるという構成になっている。

【００１１】このような構成を有することによって、匣
内の雰囲気ガスの濃度の調整が容易にでき、かつ、常に
安定した雰囲気中でワークの加熱処理が行うことができ
るとともに、ワークの成分揮発を調整することができ
る。

【００１２】すなわち、上記雰囲気形成剤により、匣内
で雰囲気ガスを生成し、熱処理炉内における雰囲気ガス
の濃度の微調整を行うことができる。また、上記通気孔
の数を調節することにより、雰囲気ガスの匣内の蒸気圧
を調整し、その結果、所望の雰囲気濃度に保つことがで
きる。よって、常に安定した雰囲気のもとでのワークの
熱処理が可能となる。また、雰囲気濃度を一定にするこ
とにより、匣内の揮発成分の蒸気圧を平衡状態に保つこ
とができる。よって、ワークからの成分揮発を抑制する
ことができる。

【００１３】また、遮蔽板によって通気孔の数を調節す
ることができる。すなわち、多数の通気孔と遮蔽板とを
備えた匣を用いることにより、１つの匣でワークの種類
や性質に合わせた雰囲気ガス濃度の調整が可能となる。

【００１４】また、遮蔽板の材質は、通気孔を遮蔽する
ことのできる（雰囲気ガスを通さない）ものであれば特
に限定しないが、匣本体に使用されている材質のように
熱処理の際に溶着しないものであることがより好まし
い。また、遮蔽板の形状も特に限定するものではない。

【００１５】また、上記匣本体は、ワークを収納する第
１収納部と、雰囲気形成剤を収納する第２収納部とから
なり、第１収納部と第２収納部とは仕切部材によって互
いに独立して設けられている。

【００１６】この構成によれば、ワークが雰囲気形成剤
に対して反応性を有する場合でも、同一の匣内に収納す
ることができる。また、第１収納部と第２収納部との位
置関係は特に限定するものではない。例えば、雰囲気形
成剤の上方に仕切部材を設けてワークを載置してもよい
し、雰囲気形成剤の側方に仕切部材を介してワークを載
置してもよい。また、中央に雰囲気形成剤を置いてその
周囲にワークを載置してもよい。

【００１７】また、匣本体の形状は、内部にワークおよ
び雰囲気形成剤が収納できるものであれば特に限定する
ものではない。例えば、開口部を有する箱形状のものと
その開口部を閉塞する蓋とから構成してもよいし、箱形
状のものを組み合わせたものでもよい。

【００１８】また、匣本体や遮蔽板の材質としては、熱
処理温度が１０００℃を越える場合には、匣本体の変形
などを防止するという理由からアルミナ、ジルコニア、
シリカ、ムライト等の緻密質（気孔率１％以下）のセラ
ミックが好ましい。また、熱処理温度が１０００℃以下
の場合には、耐久性がよく、加工が容易という理由から
ステンレス、インコネル等の金属が挙げられる。

【００１９】また、仕切部材の材質は、雰囲気形成剤か
ら生成された雰囲気ガスがワークに届くのであれば、匣
本体や遮蔽板と同様でよいが、特に緻密質である必要は
なく、セラミックであれば、多孔体やハニカム等のポー
ラスなものやメッシュタイプのものでもよいし、金属で
あれば網状のものでもよい。

【００２０】次に、本発明を実施例に基づき、さらに具
体的に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定さ
れるものではない。

【００２１】

【実施例】本発明を実施例にもとづいて説明する。な
お、ここに引用する図は、略図であって通気孔の数やワ
ークの個数などはこの限りではない。

【００２２】（実施例１）図１は実施例１の匣の概略断
面図、図２から図４は実施例１の匣の通気孔と遮蔽板と
の関係を示す説明図、図５は実施例１の匣の通気孔と遮
蔽板との変形例を示す概略斜視図を示す。実施例１の匣
１は、図１に示すような構成になっている。すなわち、
第１収納部４ａと第２収納部４ｂとを有する匣本体３
と、第１収納部４ａと第２収納部４ｂとを仕切る仕切部
材１３と、匣本体３内の雰囲気ガスの濃度を調整する複
数の通気孔５と、通気孔５を閉塞する遮蔽板９とを備え
ている。

【００２３】さらに詳しく説明すると、匣本体３は、ア
ルミナを材質とし、開口部を有する直方体形状である。
また、匣本体３の側面内部には、匣本体３内を２つの収
納部に分ける仕切部材１３を掛止するための棚部１５が
匣底部３ｃと略平行に設けられている。

【００２４】また、第１収納部４ａは匣本体３内の上部
にあり、ワーク１１が収納されている。第２収納部４ｂ
は匣本体３内の下部にあり、粉体状の雰囲気形成剤７が
収納されている。ワーク１１としては酸化鉛、酸化ビス
マス等を含むものであり、この場合には、雰囲気形成剤
７には酸化鉛、酸化ビスマスを用いる。

【００２５】また、第１収納部４ａと第２収納部４ｂと
の間には、アルミナ、ジルコニア等のセラミックあるい
は耐熱金属からなるメッシュタイプの板状の仕切部材１
３が匣本体３内に設けられた棚部１５によって掛止され
ており、ワーク１１はこの仕切部材１３上に載置されて
いる。

【００２６】また、蓋３ａは、匣側面３ｂと当接する当
接部３ａ1を有するもので、匣本体３の開口部全体を閉
塞するように匣本体３の上面に設けられている。なお、
蓋３ａの材質は、匣本体３と同様のものである。

【００２７】また、通気孔５は、蓋３ａに矩形状に配列
されて１００箇所設けられている。また、通気孔５の直
径は１ｍｍである。

【００２８】また、蓋３ａ上には、遮蔽板９が設けられ
ている。遮蔽板９は、匣本体３と同様の材質からなり、
全ての通気孔５を遮蔽できる大きさを有している。ま
た、全体の形状は長方形の板状のものであり、図２から
図４に示すように、大きさの異なる長方形の開放窓９ａ
を有している。これは、遮蔽板９をスライドさせて遮蔽
板９の設置位置を変えることにより、遮蔽する通気孔５
の数を調節するためのものである。

【００２９】上記の遮蔽方法を具体的に説明すると、図
２のように、遮蔽板９の開放窓９ａの中に通気孔５全て
が入るように遮蔽板９を設置すると通気孔５全てが開放
されている状態となる。それを図３に示すようにスライ
ドさせると、開放窓９ａの大きさの違いにより１／４の
通気孔５を遮蔽することになる。さらに、図４に示すよ
うにスライドさせると同様に３／４の通気孔５を遮蔽す
ることになる。このように、熱処理するワークによって
最適な通気孔５の個数に調節することができる。

【００３０】なお、遮蔽板９の形状は、上記のようなも
のでなくとも、図５に示すような開放窓９ａを有さない
ものであってもよい。

【００３１】（実施例２）図６は実施例２の概略断面図
を示す。実施例２の匣１は、図６に示すような構成を有
している。すなわち、第１収納部４ａと第２収納部４ｂ
とを有する匣本体３と、第１収納部４ａと第２収納部４
ｂとを仕切る仕切部材１３と、匣本体３内の雰囲気ガス
の濃度を調整する複数の通気孔５と、通気孔５を閉塞す
る遮蔽板９とを備えている。

【００３２】さらに詳しく説明すると、第１収納部４ａ
と第２収納部４ｂとの間には、アルミナやジルコニア等
のセラミックを材質とするメッシュタイプであり、断面
形状がコの字型の仕切部材１３が設けられており、ワー
ク１１はこの仕切部材１３上に載置されている。

【００３３】その他の構成は、実施例１と同様であり、
詳細な説明は省略する。

【００３４】（実施例３）図７は実施例３の概略断面図
を示す。実施例３の匣１は、図７に示すような構成を有
している。すなわち、第１収納部４ａと第２収納部４ｂ
とを有する匣本体３と、第１収納部４ａと第２収納部４
ｂとを仕切る仕切部材１３と、匣本体３内の雰囲気ガス
の濃度を調整する複数の通気孔５と、通気孔５を閉塞す
る遮蔽板９とを備えている。

【００３５】さらに詳しく説明すると、第１収納部４ａ
と第２収納部４ｂとの間には、ポーラスな板状セラミッ
クの仕切部材１３が支柱１７によって保持されており、
ワークは仕切部材１３上に載置されている。

【００３６】その他の構成は、実施例１と同様であり、
詳細な説明は省略する。

【００３７】（実施例４）図８は実施例４の概略断面
図、図９は実施例４の通気孔と遮蔽板との概略斜視図を
示す。

【００３８】実施例４の匣１は、図８に示すような構成
を有している。すなわち、第１収納部４ａと第２収納部
４ｂとを有する匣本体３と、第１収納部４ａと第２収納
部４ｂとを仕切る仕切部材１３と、匣本体３内の雰囲気
ガスの濃度を調整する複数の通気孔５と、通気孔５を閉
塞する遮蔽板９とを備えている。

【００３９】さらに詳しく説明すると、匣底部３ｃを２
つに分け、一方を第１収納部４ａ、他方を第２収納部４
ｂとし、第１収納部４ａにはワーク１１が載置され、第
２収納部４ｂには粉体状の雰囲気形成剤７が収納されて
いる。

【００４０】また、第１収納部４ａと第２収納部４ｂと
の間には、アルミナ、ジルコニアなどのセラミックを材
質とする緻密な板状の仕切部材１３が設けられており、
雰囲気形成剤７がワーク１１の載置してある第１収納部
４ａへ侵入することを防止している。

【００４１】また、蓋３ａは、板状のもので、匣本体３
の開口部全体を閉塞するように匣本体３の上面に設けら
れている。なお、蓋３ａの材質は、匣本体３と同様のも
のである。

【００４２】また、通気孔５は、匣本体３の側面に矩形
状に配列されて１００箇所設けられている。また、通気
孔５の直径は１ｍｍである。

【００４３】また、匣本体３の側面には、遮蔽板９と、
遮蔽板９を掛止しているスライドガイド１９とが設けら
れている。スライドガイド１９は、匣本体３の側面の下
部近傍に設けられる断面がＬ字型の形状のものであり、
遮蔽板９を掛止するとともにスライドの経路を規定して
いる。

【００４４】なお、遮蔽板９の形状は、上記のようなも
のでなくとも、図９に示すような開放窓９ａを有さない
ものであってもよい。

【００４５】その他の構成は、実施例１と同様であり、
詳細な説明は省略する。

【００４６】ここで、本発明による匣１を用いてチタン
酸ジルコン酸鉛を焼成した結果を以下に示す。酸化マグ
ネシウムからなる緻密質な匣１の蓋３ａに直径１ｍｍの
通気孔５を１００箇所設け、雰囲気形成剤７として酸化
鉛を入れて１２００℃で焼成した。通気孔５数は、遮蔽
板９により１０個、５０個、１００個がそれぞれ開放さ
れた状態にした３種類に分けて評価した。また、あらか
じめ通気孔５数の各条件において、ワーク１１を載置し
ない状態での重量減少速度を測定しておいた。

【００４７】この結果、通気孔５数５０個のときがワー
ク１１の特性が最もよく、通気孔５数が１０個の場合に
はワーク１１の重量増加が見られ、通気孔５数が１００
個の場合にはワーク１１の重量減少が見られた。

【００４８】このとき、通気孔５を有する匣１内の雰囲
気ガスの蒸気圧Ｐは Ｋｎｕｄｓｅｎの式により、 Ｐ＝ｄｗ／ｄｔ（２πｋＴ／ｍ）^1/2１／Ａｏ・Ｗ （ｄｗ／ｄｔ：雰囲気形成剤の重量減少速度， ｋ：ボルツマン定数， Ｔ：絶対温度， ｍ：蒸発種の分子量， Ａｏ：通気孔面積， Ｗ：Ｃｌａｕｓｉｎｇの誤差係数）と表される。

【００４９】なお、通気孔５数が５０個のチタン酸ジル
コン酸鉛の蒸気圧は、上記の式を用いて計算すると約
３．０・１０^-5（ａｔｍ）であり、数回連続して焼成を
行っても安定した特性を得ることができた。これは、通
気孔５数が５０個の場合には、匣１内の酸化鉛の蒸気圧
が平衡状態となり、ワーク１１からの酸化鉛の揮発が抑
制されたためと考えられる。

【００５０】また、上記の３種類の匣１のうち、通気孔
５数が１０個のものには酸化鉛を通常より少なく含有し
たチタン酸ジルコン酸鉛からなるワーク１１を載置し、
通気孔５数が５０個のものには酸化鉛が通常に含有した
チタン酸ジルコン酸鉛からなるワーク１１を載置し、通
気孔５数が１００個のものには酸化鉛を過剰に含有した
チタン酸ジルコン酸鉛からなるワーク１１を載置し、焼
成した。

【００５１】この結果、いずれのワーク１１も特性のよ
いものが得られた。

【００５２】これは、通気孔５の数が１０個の匣の場合
には、酸化鉛の蒸気圧が通気孔５の数が５０個の匣１の
ものより上がり、ワーク１１に酸化鉛が吸収されている
ためである。一方、通気孔５の数が１００個の匣１の場
合には、酸化鉛の蒸気圧が通気孔５の数が５０個の匣１
のものより下がり、ワーク１１から酸化鉛が揮発してい
るためである。

【００５３】これらの結果から、匣１に設けられた通気
孔５の数を調節することによって、多様なワーク１１に
対応できることがわかる。

【００５４】次に、本発明の匣１を用いた熱処理工程に
ついて説明する。 １．匣１の内部に、雰囲気形成剤７とワーク１１をそれ
ぞれ載置する。

【００５５】２．匣１を熱処理炉の中に挿入し、焼成す
る。

【００５６】３．熱処理炉から匣１を取り出す。

【００５７】４．匣１の中から焼成されたワーク１１を
取り出し、ワーク１１を次工程に搬送する。

【００５８】

【発明の効果】本発明の匣を用いれば、匣内の雰囲気ガ
スの濃度の調整が容易にでき、かつ、常に安定した雰囲
気中でワークの加熱処理が行うことができるとともに、
ワークの成分揮発を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である匣の概略断面図。

【図２】本発明の第１実施例の匣と通気孔と遮蔽板との
関係を示す説明図。

【図３】本発明の第１実施例の匣と通気孔と遮蔽板との
関係を示す説明図。

【図４】本発明の第１実施例の匣と通気孔と遮蔽板との
関係を示す説明図。

【図５】本発明の第１実施例である匣の通気孔と遮蔽板
との変形例を示す概略斜視図。

【図６】本発明の第２実施例である匣の概略斜視図。

【図７】本発明の第３実施例である匣の概略断面図。

【図８】本発明の第４実施例である匣の概略断面図。

【図９】本発明の第４実施例である匣の通気孔と遮蔽板
との関係を示す説明図。

【図１０】従来の匣の概略断面図。

【符号の説明】

１ 匣（被加熱物の収納容器） ３ 匣本体（収納容器本体） ３ａ 蓋 ４ａ 第１収納部 ４ｂ 第２収納部 ５ 通気孔 ７ 雰囲気形成剤 ９ 遮蔽板 ９ａ 開放窓 １１ ワーク（被加熱物） １３ 仕切部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱物を収納する第１収納部と雰囲気
   形成剤を収納する第２収納部とを有する収納容器本体
   と、前記第１収納部と前記第２収納部とを仕切る仕切部
   材と、前記収納容器本体に形成され、該収納容器本体内
   の雰囲気ガスの濃度を調整する複数の通気孔と、前記通
   気孔を閉塞する遮蔽板とからなることを特徴とする被加
   熱物の収納容器。