WO2015008503A1 - 焼成治具 - Google Patents

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WO2015008503A1
WO2015008503A1 PCT/JP2014/054547 JP2014054547W WO2015008503A1 WO 2015008503 A1 WO2015008503 A1 WO 2015008503A1 JP 2014054547 W JP2014054547 W JP 2014054547W WO 2015008503 A1 WO2015008503 A1 WO 2015008503A1
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setter
frame
firing jig
bridging
frame body
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PCT/JP2014/054547
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清志 浦川
打田　龍彦
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三井金属鉱業株式会社
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    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient
    • C04B2235/9623—Ceramic setters properties

Definitions

  • the disclosed embodiment relates to a firing jig.
  • the process of manufacturing a ceramic product or the like includes a firing step of firing an object to be fired using a kiln.
  • a firing step for example, an object to be fired is placed on a firing jig and fired in a kiln.
  • the firing jig described above includes four support columns having holes formed in the side surfaces and a plurality of connecting rods.
  • the connecting rods are inserted into the holes of the support columns to form a rack, and setters are placed on the connecting rods.
  • Has been proposed see, for example, Patent Document 1).
  • One aspect of the embodiments has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a firing jig capable of improving productivity.
  • the baking jig which concerns on 1 aspect of embodiment is equipped with a frame and a some bridge
  • a frame has a hollow part in the center side.
  • the plurality of bridging portions are stretched over the hollow portion of the frame and intersect with each other at the hollow portion.
  • crosslinking part are integrally molded.
  • the productivity of the firing jig itself can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a firing jig according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing one of a plurality of firing jigs shown in FIG.
  • FIG. 3A is a plan view of the base shown in FIG.
  • FIG. 3B is a bottom view of the base shown in FIG. 3A.
  • FIG. 3C is a left side view of the base shown in FIG. 3A.
  • FIG. 3D is a front view of the base shown in FIG. 3A.
  • FIG. 4A is a schematic cross-sectional view for explaining a setter having porous ceramics.
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view for explaining a setter having porous ceramics.
  • FIG. 4A is a schematic cross-sectional view for explaining a setter having porous ceramics.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a method of measuring the average pore diameter and the variation in pore diameter.
  • FIG. 6 is a plan view of the base showing a modification of the base of the firing jig according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view of the base showing a modification of the base of the firing jig according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a plan view showing a firing jig according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a front view showing a firing jig according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view showing a firing jig according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a firing jig according to the first embodiment.
  • an X-axis direction, a Y-axis direction, and a Z-axis direction that are orthogonal to each other are defined, and the positive Z-axis direction is defined as a vertically upward direction.
  • the firing jig 1 is a ceramic firing jig provided with a base 10 and a setter 20, and an object to be fired A is placed on the upper surface 20 a of the setter 20.
  • the above-mentioned baking jig 1 is arrange
  • the firing jig 1 is stacked in a plurality of stages.
  • the firing jig 1 is not limited to this, and may be a single stage.
  • the firing jig 1 is stacked in three stages. However, this is an example, and two or more stages may be used.
  • the productivity of the firing jig itself may be reduced.
  • a firing jig when a firing jig is manufactured by attaching a plurality of connecting rods to four columns to form a rack and placing a setter on the connecting rods, it is possible to prevent rattling of the columns and setters. High assembly accuracy is required from the viewpoint of stability of the assembly. In addition, the work of assembling the support column and the connecting rod described above is complicated, and as a result, the productivity of the firing jig itself may be reduced.
  • the firing jig 1 according to the present embodiment has a configuration capable of improving productivity.
  • the firing jig 1 will be described in detail.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing one of the plurality of firing jigs 1 shown in FIG. 1, and FIG. 3A is a plan view of the base 10 shown in FIG. 3B is a bottom view of the base 10 shown in FIG. 3A, FIG. 3C is a left side view of the base 10 shown in FIG. 3A, and FIG. 3D is a front view of the base 10 shown in FIG. 3A.
  • the base 10 of the firing jig 1 includes a frame body 11, a plurality (for example, two) of bridging portions 12 a and 12 b, and a plurality (for example, four) of support portions 13. .
  • frame body 11 a plurality (for example, two) of bridging portions 12 a and 12 b, and a plurality (for example, four) of support portions 13.
  • bridging part 12a, 12b, and the support part 13 are integrally molded, this is explained in full detail later.
  • the frame 11 is formed in a substantially rectangular shape in plan view, and has a hollow portion 14 on the center side. Specifically, in the frame 11, the space on the upper surface 11 a side and the space on the lower surface 11 b side communicate with each other through the hollow portion 14.
  • the frame 11 is formed into a thin plate shape with a relatively small thickness in the Z-axis direction.
  • the frame 11 and the firing jig 1 itself can be reduced in weight because the frame 11 has the hollow portion 14 and has a thin plate shape.
  • Each side of the frame 11 in plan view is parallel to the X-axis direction or the Y-axis direction.
  • the left side 11L and the right side 11R in the plane of FIG. 3A are parallel to the Y-axis direction
  • the upper side 11U and the lower side 11D are in the X-axis direction.
  • Parallel does not necessarily require a mathematically exact accuracy, and a substantial tolerance or error is allowed.
  • the frame body 11 in the present embodiment is formed in a substantially rectangular shape as described above, but is not limited to this, for example, a polygon such as a square or a triangle, or other shapes such as a circle or an ellipse. It may be a shape.
  • Each of the bridging portions 12a and 12b is continuously formed from the frame body 11 and arranged so as to be bridged over the hollow portion 14 of the frame body 11.
  • the bridging portion 12a is disposed so as to connect the vicinity of the midpoint of the side 11L of the frame 11 and the vicinity of the midpoint of the side 11R, and the longitudinal direction is parallel to the X-axis direction.
  • the bridging portion 12b is disposed so as to connect the vicinity of the middle point of the side 11U of the frame 11 and the vicinity of the middle point of the side 11D, and the longitudinal direction is parallel to the Y-axis direction.
  • the bridging portions 12a and 12b are arranged as described above to form a cross shape and intersect with each other at the hollow portion 14 of the frame body 11, in other words, intersect with each other at the center portion of the frame body 11 in plan view. It becomes.
  • intersect is shown with a code
  • the firing jig 1 is provided with bridging portions 12a and 12b in order to prevent deformation of the setter 20 and deformation of the object to be fired A during the firing process during use.
  • the central portion is supported by the bridging portions 12 a and 12 b because the deformation can be further suppressed. Therefore, the bridging portions 12 a and 12 b are preferably arranged in the central portion, and thus the bridging portions 12 a and 12 b. Are preferably arranged in a cross shape.
  • the bridging portion 12a and the bridging portion 12b are formed in a thin plate shape whose thickness in the Z-axis direction is substantially the same as the frame body 11.
  • the upper surface 12a1 of the bridging portion 12a, the upper surface 12b1 of the bridging portion 12b, and the upper surface 11a of the frame 11 are continuous flat surfaces and are parallel to the XY plane.
  • the hollow part 14 of the frame 11 will be divided into plurality (specifically four, for example).
  • the hollow part 14 defined by the bridging parts 12a and 12b is indicated by reference numerals 14a, 14b, 14c and 14d.
  • each of the plurality of hollow portions 14a, 14b, 14c, and 14d is formed in a substantially rectangular shape that is curved so that the corner portion protrudes outward in plan view.
  • the hollow portions 14a, 14b, 14c, and 14d should have a larger area in the XY plane from the viewpoint of reducing the weight of the firing jig 1, moving hot air described later, and improving the efficiency of debinding.
  • the width W11L of the edge including the left side 11L, the width W11R of the edge including the right side 11R, and the upper side 11U are accordingly included.
  • the edge width W11U, the edge width W11D including the lower side 11D, the width W12a of the bridging portion 12a, and the width W12b of the bridging portion 12b are narrowed.
  • the sizes of the hollow portions 14a, 14b, 14c, and 14d and the widths of the frame body 11 and the bridging portions 12a and 12b are appropriately adjusted according to the load of the setter 20 and the fired product A placed thereon.
  • the width W11L of the edge including the left side 11L, the width W11R of the edge including the right side 11R, and the width W11U of the edge including the upper side 11U is set to be the same or substantially the same value.
  • the width W12a of the bridging portion 12a and the width W12b of the bridging portion 12b are set to be the same or substantially the same value.
  • the widths W11L, W11R, W11U, W11D of the respective edges of the frame 11 and the widths W12a, W12b of the bridging portions 12a, 12b are set to be the same or substantially the same value.
  • each edge of the frame 11 and the bridging portions 12a, 12b are both uniform or substantially uniform in width, and are not formed into a shape that becomes wider or narrower in the middle.
  • the support portions 13 are provided in the vicinity of the four corners of the lower surface 11b of the frame 11, and are formed so as to protrude from the lower surface 11b in the negative direction of the Z axis. Thereby, the support part 13 functions as a foot part of the base 10 while supporting the frame 11 from the lower surface 11b side.
  • the setter 20 and the object to be fired A are placed between the frames 11 adjacent in the vertical direction.
  • a space for placement can be provided.
  • the support portion 13 is formed along the side 11U or the side 11D of the frame 11.
  • the position where the support part 13 is formed is not limited to the above. That is, for example, the support portion 13 may be formed along the sides 11L and 11R of the frame body 11, or may be formed so as to be substantially L-shaped when viewed from the bottom along the four corner sides.
  • the support portion 13 is replaced with appropriate ones of the sides 11U, 11D, 11L, 11R, for example, the sides 11U, 11D, 11L, You may make it provide in the vicinity of the midpoint of at least one side of 11R.
  • the number of the support parts 13 was four in the above, it is not limited to this, Three or less or five or more may be sufficient.
  • the support portion 13 is formed in a substantially trapezoidal shape when viewed from the side.
  • the support portion 13 has a so-called tapered shape in which the width in the X direction decreases as the distance from the lower surface 11b of the frame 11 decreases. It is formed.
  • a draft is provided in a mold (not shown) used for molding the support part 13, and thus the base 10 is formed after press molding (described later). The releasability from the mold can be improved.
  • the draft angle described above may be, for example, 5 ° or more, preferably 10 ° or more, and more preferably 15 ° or more.
  • the draft is less than 5 °, molding failure is likely to occur, for example, the support 13 is not released from the mold when the molded body is taken out after press molding.
  • a receiving portion 16 is formed to receive the support portion 13 of the frame body 11 positioned at the position.
  • the receiving portions 16 are provided at positions corresponding to the support portions 13, specifically, near the four corners of the upper surface 11 a of the frame body 11.
  • the receiving portion 16 is a hole that is recessed from the upper surface 11a of the frame body 11 by a predetermined depth in the negative direction of the Z axis, and has a shape on which the support portion 13 can be placed. Further, the side wall on the outer peripheral side of the frame 11 is not formed on the side wall of the hole serving as the receiving portion 16.
  • the firing jig 1 can be easily stacked while being positioned and stacked. Misalignment of the firing jig 1 can also be prevented.
  • the area where the support portion 13 and the receiving portion 16 are in contact is preferably 40 mm 2 or more, and more preferably 60 mm 2 or more.
  • the support portion 13 is reduced by wear with the receiving portion 16, but when the cross-sectional area is smaller than 40 mm 2 , the wear amount is remarkably large, rattling occurs, and it cannot be used continuously. If the cross-sectional area increases, the amount of wear decreases, so that it can be used stably.
  • the upper limit is not particularly excessively increasing the cross-sectional area of the support portion 13, since the space for placing the setter 20 and the baked product A is reduced, economically unfavorable, thus the upper limit is, for example, 400 mm 2 approximately.
  • the thickness (length in the Y-axis direction) of the support portion 13 is preferably 2 mm to 10 mm, and more preferably 3 to 7 mm.
  • the thickness of the support part 13 is smaller than 2 mm, it is difficult to release the support part 13 after being formed by press molding, and the strength as the support part 13 is reduced, which is not preferable.
  • the thickness of the support part 13 is larger than 10 mm, the space for placing the setter 20 and the object to be fired A is reduced, which is not economically preferable.
  • the frame body 11, the bridging portions 12a and 12b, and the support portion 13 configured as described above are integrally molded, specifically, integrally molded with a refractory.
  • the refractory is, for example, alumina, mullite, zirconia, cordierite, spinel, silicon carbide, silicon nitride, and a mixture thereof, and is a material that can withstand relatively high temperatures (for example, 1500 ° C. or more).
  • the firing jig 1 can be easily manufactured, and thus a plurality of constituent members are assembled.
  • the productivity of the firing jig 1 itself can be improved as compared with the case where it is manufactured.
  • bridging part 12a, 12b, and the support part 13 are shape
  • the refractory generally has small dimensional shrinkage at the time of manufacture, it is easy to obtain dimensional accuracy, and the backlash can be reduced even without processing after firing.
  • the setter 20 is placed on the upper surface 11a of the frame 11 and the upper surfaces 12a1 and 12b1 of the bridging portions 12a and 12b.
  • the setter 20 is formed in a substantially rectangular shape in plan view, and has a thin plate shape whose thickness in the Z-axis direction is thinner than that of the frame body 11 and the bridging portions 12a and 12b. Thereby, weight reduction of the setter 20 can be achieved.
  • the setter may be vertically downward in the vicinity of the center. It may be curved to project and deform. When the setter is deformed, there is a possibility that the object to be fired placed on the setter is also deformed.
  • the cross-linking portions 12a and 12b intersecting each other are bridged over the hollow portion 14 of the frame 11 as described above.
  • the center vicinity of the setter 20 is hold
  • the setter 20 is placed on the upper surface 11a of the frame 11 and the upper surfaces 12a1 and 12b1 of the bridging portions 12a and 12b (the bridging portions 12a and 12b are not visible in FIG. 1).
  • the size is set such that the receiving portion 16 of the frame 11 is exposed. Thereby, even when the firing jig 1 is laminated, the support portion 13 can be received by the exposed receiving portion 16 and the setter 20 and the support portion 13 can be prevented from interfering with each other. .
  • the setter 20 is manufactured from a refractory, for example. Moreover, if the refractory material with a uniform particle diameter is used for the setter 20, for example, the setter 20 can be given air permeability. Thereby, in a baking process, the hot air in a kiln will reach the lower surface side of the to-be-fired object A through the setter 20, and the to-be-fired object A can be baked efficiently. In addition, since the setter 20 has air permeability, the binder can be efficiently removed from the object to be fired A when the binder is removed.
  • the setter 20 may be configured to have porous ceramics in which many pores are formed in ceramics as a refractory.
  • FIG. 4A is a schematic cross-sectional view for explaining a setter 20 having porous ceramics.
  • the thickness of the setter 20 in the Z-axis direction and the size of the pores 21 are exaggerated for convenience of understanding.
  • the porous ceramics constituting the setter 20 have pores 21 formed in a columnar shape.
  • the pores 21 are formed so that the average aspect ratio is 2.0 or more, preferably 3.5 or more.
  • the pores 21 having such an average aspect ratio are preferably formed so as to be oriented in one direction from one surface (lower surface 20b) facing each other to the other surface (upper surface 20a) in the setter 20, for example. .
  • the pores 21 in the setter 20 are oriented in a direction from the lower surface 20b in contact with the base 10 toward the upper surface 20a on which the object A is placed, specifically, in a direction parallel or substantially parallel to the Z-axis direction. It is preferable to be formed.
  • the hot air in the furnace is easily passed through the setter 20 as shown by an arrow B in FIG. A can be baked more efficiently.
  • the setter 20 has air permeability as indicated by an arrow B, the binder can be efficiently removed from the fired object A even when the binder is removed, and further, the life of the setter 20 can be extended. You can also.
  • the upper surface 20a and the like may be covered with a hardly reactive film (not shown).
  • the setter 20 is configured so as to have air permeability as described above, the binder of the object to be fired A easily passes through the setter 20, so that the film and the binder are difficult to contact and the deterioration of the film can be suppressed. As a result, the life of the setter 20 can be extended.
  • the porous ceramics described above have a pore size variation of 130% or less, preferably 85% or less.
  • the variation in pore diameter exceeds 130%, for example, the presence of coarse pores may cause a location where the mechanical strength is locally low, resulting in handling problems. Therefore, the occurrence of the above-described problems can be suppressed by setting the variation in pore diameter to 130% or less.
  • the above-mentioned porous ceramics preferably has an average pore diameter of 1 ⁇ m to 500 ⁇ m for firing the object to be fired A, and more preferably 12 ⁇ m to 102 ⁇ m.
  • the porosity of the porous ceramic is preferably in the range of 50% to 99%, more preferably 70% to 99%. If the porosity of the porous ceramic is less than 50%, the air permeability of the setter 20 may be lowered. On the other hand, if the porosity of the porous ceramic exceeds 99%, the desired strength may not be ensured.
  • the “aspect ratio of the pores 21” of the porous ceramic can be calculated based on, for example, image analysis. That is, the cross-sectional part of the pore 21 is imaged, the imaged cross-sectional part is approximated to an ellipsoid, and the value obtained by dividing the major axis when the area, major axis, and minor axis are measured is referred to as “aspect ratio of the pore 21”. . An average value of the aspect ratios of the 50 pores 21 that are arbitrarily selected is defined as “average aspect ratio of the pores 21”.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a method of measuring the average pore diameter and the variation in pore diameter.
  • the average pore diameter was calculated for each of the five sample pieces.
  • the “average pore diameter” of each sample piece was obtained by measuring each sample piece using a mercury intrusion method at a contact angle of 140 degrees and based on the pore distribution when the pore 21 was approximated to a cylinder. This is the median diameter (d50).
  • the difference between the maximum value and the minimum value of each average pore diameter is obtained, and the percentage of the value obtained by dividing this value ((maximum value)-(minimum value)) by the average value of each average pore diameter is expressed as “cell Variation in pore diameter ”(%). Further, the average value of the average pore diameter obtained for each sample piece is defined as the “average pore diameter” of the porous ceramic.
  • porosity refers to a value obtained by the Archimedes method based on the method specified in JIS R1634: 2008. In such a measurement, closed pores are not taken into account and are also referred to as “apparent porosity”. In this specification, “apparent porosity” is referred to as “porosity”.
  • the setter 20 has porous ceramics.
  • the frame body 11 and the bridging portions 12a and 12b may be configured to have porous ceramics.
  • illustration is omitted, when the frame body 11 and the bridging portions 12a and 12b have the above porous ceramics, the pores from one surface (for example, the lower surface 11b) to the other surface (for example, the upper surface 11a). It is desirable to be oriented in one direction toward
  • the frame body 11 and the bridging portions 12a and 12b and the setter 20 has porous ceramics. it can.
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view for explaining a setter 20 having another example of porous ceramics. 4B exaggeratedly shows the thickness of the setter 20 in the Z-axis direction and the size of the pores 22 as in FIG. 4A.
  • the ceramic skeleton 23 is formed in a three-dimensional network so that the pores 22 are formed in random directions.
  • the pores 22 are formed in a random direction means that the average aspect ratio of the pores 22 is 1 to 2, preferably 1 to 1.4.
  • the hot air in the kiln easily passes through the setter 20 as shown by an arrow C in FIG. A can be baked more efficiently.
  • the setter 20 has air permeability as indicated by an arrow C, the binder can be efficiently removed from the fired object A, and further, the life of the setter 20 can be extended.
  • the porosity of the porous ceramic of the setter 20 in FIG. 4B is preferably in the range of 50% to 99%, more preferably 70% to 99%. If the porosity of the porous ceramic is less than 50%, the air permeability of the setter 20 may be lowered. On the other hand, if the porosity of the porous ceramic exceeds 99%, the desired strength may not be ensured.
  • the porous ceramic of the example of FIG. 4B preferably has an average pore diameter of 10 ⁇ m to 300 ⁇ m for firing the object A to be fired, and more preferably 10 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the porous ceramic of the example of FIG. 4B has a pore size variation of 10% or less.
  • the variation in pore diameter exceeds 10%, for example, a portion having a low mechanical strength is caused by including coarse pores, Problems with handling may occur. Therefore, the occurrence of the above-mentioned problems can be suppressed by setting the variation in pore diameter to 10% or less.
  • the porous ceramic in the example of FIG. 4B preferably has an average bending strength of 10 MPa or more.
  • the porous ceramic of the example of FIG. 4B preferably has a thermal shock resistance of 450 ° C. or higher, more preferably 600 ° C. or higher.
  • “average bending strength” is a value measured based on a three-point bending test specified in JIS R1601: 2008.
  • the “thermal shock resistance” was measured as follows. First, a 100 mm ⁇ ⁇ 3 mm thick sample and a brick-like thin plate of the same size are prepared. Next, a plurality of support columns are arranged between the sample and the thin plate arranged to face each other in the vertical direction, and the sample and the thin plate are pressed so as to be sandwiched from above and below. The sample or the like in that state was heated at a high temperature in an electric furnace and maintained at a desired temperature for 1 hour or longer, then taken out from the electric furnace and exposed to room temperature, and the presence or absence of cracking of the sample was evaluated with the naked eye. The set temperature was changed from 350 ° C. to 700 ° C. while increasing the temperature by 50 ° C., and the upper limit of the temperature at which no cracks occurred was defined as “thermal shock resistance”.
  • the firing jig 1 includes the frame body 11 and the plurality of bridging portions 12a and 12b.
  • the frame 11 has a hollow portion 14 on the center side.
  • the plurality of bridging portions 12 a and 12 b are bridged over the hollow portion 14 of the frame body 11 and intersect with each other at the hollow portion 14.
  • the frame 11 and the bridging portions 12a and 12b are integrally molded. Thereby, the productivity of the firing jig 1 itself can be improved.
  • the upper surfaces 12a1 and 12b1 of the bridging portions 12a and 12b are configured to be flat surfaces.
  • the present invention is not limited to this, and as shown by an imaginary line in FIG. 3A, the bridging portions 12a and 12b A ventilation groove 17 may be formed on the upper surfaces 12a1 and 12b1.
  • the ventilation groove 17 communicates, for example, the hollow portions 14a, 14b, 14c, 14d defined by the bridging portions 12a, 12b.
  • the hollow portions 14a and 14b, the hollow portions 14a and 14c, the hollow portions 14b and 14d, The hollow portions 14c and 14d are configured to communicate with each other.
  • the hot air in the kiln circulates in the vicinity of the lower surface of the setter 20 through the ventilation groove 17 as indicated by an arrow B in FIG. Therefore, the fired object A of the setter 20 can be efficiently fired.
  • the ventilation grooves 17 are provided on the upper surfaces 12a1 and 12b1 of the bridging portions 12a and 12b. However, similar effects can be obtained by providing protrusions instead of or in addition to the ventilation grooves 17a. .
  • the bridging portion 12 a and the bridging portion 12 b are provided one by one.
  • the present invention is not limited to this, and a plurality of bridging portions may be provided. That is, the number of the bridging portions 12a may be m (m is an integer of 2 or more), and the number of the bridging portions 12b may be n (n is an integer of 2 or more).
  • FIG. 6 is a plan view of the base 10 showing a modification of the base 10 of the firing jig 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 6 shows a case where the number of the bridging portions 12a is two.
  • the setter 20 may be more stably held by the bridging portions 12a and 12b by using a plurality of bridging portions 12a and 12b.
  • FIG. 7 is a plan view of the base 10 showing a modification of the base 10 of the firing jig 1 according to the first embodiment.
  • the bridging portions 12 c and 12 d may be configured such that the longitudinal direction is on the diagonal line of the frame body 11. Thus, even if it is a case where bridge
  • FIG. 8 is a plan view showing the firing jig 1 according to the second embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the projection part 30a is made into column shape, for example, it is not limited to this, For example, other shapes, such as prismatic shape and hemisphere, may be sufficient.
  • the number of the protrusions 30a is two, this is an example, and may be one or three or more. Further, the shape and the number of protrusions 30b and 30c described later are not limited to those shown in the drawing.
  • a notch 31a corresponding to the protrusion 30a is formed on the outer periphery on the side 11L side. Therefore, in the second embodiment, when the setter 20 is placed on the frame 11 of the base 10, the setter 20 can be easily positioned by placing the notch 31 a in alignment with the protrusion 30 a. It can be carried out.
  • the setter 20 is placed on the base 10 in a state where the protrusion 30a and the notch 31a are combined, thereby preventing the setter 20 from being displaced relative to the base 10.
  • the protrusion 30a is provided on the side 11L of the upper surface 11a.
  • the present invention is not limited to this. That is, as shown by an imaginary line in FIG. 8, the protrusion 30b may be formed on the side 11R side of the upper surface 11a instead of or in addition to the protrusion 30a, and the side 11U of the upper surface 11a.
  • the protrusion 30c may be formed on the side 11D side.
  • a notch 31b corresponding to the protrusion 30b or a notch 31c corresponding to the protrusion 30c is formed on the outer periphery of the setter 20.
  • the protrusion 30a is formed on the upper surface 11a of the frame 11, but the present invention is not limited to this. That is, although illustration is omitted, the protruding portion 30a may be formed on the upper surfaces 12a1 and 12b1 of the bridging portions 12a and 12b. Furthermore, the protrusions 30a may be formed on both the upper surface 11a of the frame 11 and the upper surfaces 12a1 and 12b1 of the bridging portions 12a and 12b. The remaining configuration and effects are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • FIG. 9 is a front view showing a firing jig 1 according to the third embodiment.
  • the illustration of the receiving portion 16 is omitted for simplification of the drawing.
  • the setter 20 when the setter 20 is placed on the frame 11 of the base 10, the setter 20 can be easily positioned by placing the convex portion 41 while fitting the concave portion 40. It can be carried out.
  • the setter 20 prevents the setter 20 from being displaced with respect to the base 10 by placing the setter 20 on the base 10 in a state where the concave portion 40 and the convex portion 41 are fitted. Can do.
  • the recess 40 is provided on the side 11L, 11R side of the upper surface 11a.
  • the number and position are not limited. That is, for example, the recess 40 may be formed on only one of the sides 11L and 11R of the upper surface 11a, and may be formed on the side 11U or the side 11D.
  • the recess 40 may be formed on the upper surfaces 12a1 and 12b1 of the bridging portions 12a and 12b.
  • the concave portion 40 is formed on the frame body 11 side and the convex portion 41 is formed on the setter 20 side.
  • this concave-convex relationship may be reversed. That is, as indicated by an imaginary line in FIG. 9, a concave portion 42 is formed on the lower surface 20 b of the setter 20, and a convex portion 43 that fits the concave portion 42 at a position corresponding to the concave portion 42 on the upper surface 11 a of the frame 11. May be formed.
  • the convex portion 43 may be formed on the upper surfaces 12a1 and 12b1 of the bridging portions 12a and 12b.
  • the setter 20 can be easily positioned as described above. Further, positional deviation with respect to the frame 11 can be prevented.
  • a recess is formed on one of the upper surface 11a, 12a1, 12b1 of at least one of the frame body 11 and the bridging portions 12a, 12b and the lower surface 20b of the setter 20.
  • 40 and 42 are formed, and convex portions 41 and 43 that fit into the concave portions 40 and 42 are formed on the other side.
  • the remaining configuration and effects are the same as those in the previous embodiment, and thus description thereof is omitted.
  • FIG. 10 is a plan view showing a firing jig 1 according to the fourth embodiment.
  • the firing jig 1 according to the fourth embodiment an appropriate position of the upper surface 11a of the frame 11, for example, on the side 11L side on the upper surface 11a, A plurality (two) of restricting portions 50a are formed.
  • the regulating portion 50a is formed so as to protrude from the upper surface 11a in the positive direction of the Z axis. Therefore, when the setter 20 is placed on the base 10 while being moved from the positive side of the X axis toward the negative side, when the outer periphery of the setter 20 comes into contact with the restricting portion 50a, the restricting portion 50a serves as a stopper. It functions and regulates further movement of the setter 20 (here, movement of the X axis in the negative direction). Thereby, positioning of the setter 20 can be performed easily, and also the position shift with respect to the frame 11 of the setter 20 can be prevented.
  • control part 50a was made into the substantially rectangular shape in planar view as shown in FIG. 10, it is not limited to this, For example, other shapes, such as a column shape and a hemisphere, may be sufficient. . Moreover, although the number of the regulation part 50a was set to two, it is not limited to this, One or three or more may be sufficient.
  • the restricting portion 50a is provided on the side 11L of the upper surface 11a.
  • the present invention is not limited to this. That is, instead of or in addition to the restricting portion 50a, as indicated by an imaginary line in FIG. 10, the restricting portion 50b may be formed on the side 11R side of the upper surface 11a, and further, the side 11U of the upper surface 11a. Alternatively, the restriction portion 50c may be formed on the side 11D side.
  • the restricting portion 50a is formed on the upper surface 11a of the frame body 11.
  • the present invention is not limited to this. That is, although illustration is abbreviate
  • the remaining configuration and effects are the same as those in the previous embodiment, and thus description thereof is omitted.

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Abstract

　容易に製作することができるとともに、生産性を向上させることを課題とする。かかる課題を解決するために、実施形態の一態様に係る焼成治具（１）においては、枠体（１１）と、複数の架橋部（１２ａ，１２ｂ）とを備える。また、枠体（１１）は、中央側に中空部（１４）を有するように形成される。また、複数の架橋部（１２ａ，１２ｂ）は、枠体（１１）の中空部（１４）に架け渡されるとともに、中空部（１４）で互いに交差するように構成される。さらに、枠体（１１）と複数の架橋部（１２ａ，１２ｂ）とは、一体成型される。

Description

焼成治具
　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。また、前記枠体と前記架橋部とは、一体成型される。
　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、４０ｍｍ２以上が好ましく、さらに好ましくは、６０ｍｍ２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４０ｍｍ２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４００ｍｍ２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ａ１×ｂ１＝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 (15)

  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
    　を備え、
    　前記枠体と前記架橋部とは、
    　一体成型されること
    　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. 　前記枠体の下面に一体成型され、前記枠体を支持する支持部
    　を備え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
    　を備えることを特徴とする請求項３に記載の焼成治具。
  5. 　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１～４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、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１～４のいずれか一つに記載の焼成治具。
  7. 　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１～６のいずれか一つに記載の焼成治具。
  8. 　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１～７のいずれか一つに記載の焼成治具。
  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１～８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９に記載の焼成治具。
  11. 　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１～８のいずれか一つに記載の焼成治具。
  12. 　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１１に記載の焼成治具。
  13. 　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１１または１２に記載の焼成治具。
  14. 　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１１～１３のいずれか一つに記載の焼成治具。
  15. 　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１１～１４のいずれか一つに記載の焼成治具。
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