焼成炉及びセラミックの焼成方法
【課題】従来の外部加熱による焼成炉に比較して、焼成に必要な時間を短縮することができるとともに、焼成された被焼成体の気孔率及び曲げ強度のばらつきを小さくすることができる焼成炉を提供する。
【解決手段】焼成炉本体１１は、絶縁性の断熱材で形成された焼成室１３内に、四角筒状のカーボン製のマッフル１５が配設されている。マッフル１５内には被焼成体１７を載置支持する焼成用治具１８が配置されている。焼成室１３内には、第１電極２２及び第２電極２３が、マッフル１５を上下から挟持するように配置されている。第１電極２２及び第２電極２３は、交流電源２４に電力制御器２５を介してそれぞれ接続されている。電力制御器２５は、サイリスタ回路を備え、制御装置２６からの指令信号に基づいて、マッフル１５に供給する電力をオン・オフ制御するようになっている。
【解決手段】焼成炉本体１１は、絶縁性の断熱材で形成された焼成室１３内に、四角筒状のカーボン製のマッフル１５が配設されている。マッフル１５内には被焼成体１７を載置支持する焼成用治具１８が配置されている。焼成室１３内には、第１電極２２及び第２電極２３が、マッフル１５を上下から挟持するように配置されている。第１電極２２及び第２電極２３は、交流電源２４に電力制御器２５を介してそれぞれ接続されている。電力制御器２５は、サイリスタ回路を備え、制御装置２６からの指令信号に基づいて、マッフル１５に供給する電力をオン・オフ制御するようになっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼成炉及びセラミックの焼成方法に係り、詳しくは炭化珪素成形体の焼成に好適な焼成炉及びセラミックの焼成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バス、トラック等の車両や建設機械等で使用されるディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートが環境や人体に悪影響を及ぼすことが問題となっており、この排気ガス中のパティキュレートを捕集して排ガスを浄化するセラミックフィルタ（以下、ＤＰＦと称す。）が種々提案されている。このようなＤＰＦとしては、炭化珪素を主成分とする多孔質のハニカム構造体（ハニカムフィルタ）が提案され、また、実施されている。
【０００３】
従来、このような多孔質炭化珪素製のＤＰＦを製造する際は、まず、炭化珪素粉末とバインダーと分散液とを混合して成形体製造用の混合組成物を調製した後、炭化珪素成形体を作製する。次に、得られた炭化珪素成形体を乾燥させ、一定の強度を有し、容易に取り扱うことができる炭化珪素成形体の乾燥体を製造する。
【０００４】
この乾燥工程の後、炭化珪素成形体を酸素含有雰囲気下において、３００〜６００℃に加熱し、有機バインダー成分中の溶剤を揮発させるとともに、樹脂成分を分解消失させる脱脂工程を行う。その後、さらに、炭化珪素粉末を不活性ガス雰囲気下、所定の焼成温度（例えば、２０００〜２３００℃）に加熱することにより焼結させる焼成工程を経て多孔質炭化珪素製のＤＰＦが製造される。
【０００５】
そして、このような脱脂後の炭化珪素成形体の焼成に使用する焼成炉として、炉の上下両側にグラファイトヒータを配置した構成のものがある（例えば、特許文献１参照。）。この焼成炉は、図５に示すように、焼成室内に配設された筒状のマッフル（焼成室）５１の上下両側に棒状のグラファイトヒータ５２が複数本ずつ一定間隔で配設されている。そして、マッフル５１内に被焼成体５３が載置された焼成用治具５４を複数段積み重ねて支持台５５上に載置した状態で、グラファイトヒータ５２に通電することによりグラファイトヒータ５２が発熱して、その熱によりマッフル５１内の被焼成体５３を加熱する。なお、炉の左右両側にグラファイトヒータを配設した構成のものもある。
【０００６】
また、ハニカム構造体の製造方法として、導電性材料でハニカム形状の成形体を成形し、その成形体を非酸化性雰囲気中、ハニカム貫通孔の軸方向の両端を上部電極及び下部電極で挟持して通電することにより、ハニカム形状成形体を加熱焼結する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。そして、炭化珪素質ハニカム構造体の製造方法として、炭化珪素粉末、窒化珪素粉末及び炭素質物質の所定量を含む混合物をハニカム形状の成形体に成形し、それを通電焼結することが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１９３６７０号公報（明細書の段落［０００８］，［００２１］，［００２２］、図１，図５）
【特許文献２】特開平１０−５２６１８号公報（明細書の段落［００２１］〜［００２５］，［００３６］〜［００３８］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１に記載の焼成炉では、被焼成体５３はマッフル５１の中に配置された焼成用治具５４に支持された状態で加熱される。そのため、グラファイトヒータ５２の熱が被焼成体５３に効率良く伝達されず、焼成完了（焼結完了）までに時間がかかる。また、グラファイトヒータ５２が上下あるいは左右の２面にしか配置されないため、炉内の温度ムラによって焼成状態にばらつきが生じ易い。焼成状態にばらつきがあると、焼成された被焼成体（多孔質炭化珪素成形体）５３の気孔径にばらつきが存在する。気孔径に大きなばらつきが存在する多孔質炭化珪素成形体は、その曲げ強度にもばらつきが発生するとともに、パティキュレートの捕集効率が劣るという問題もある。
【０００８】
一方、特許文献２に記載の加熱方法では被焼結体を一対の電極で挟んで通電するため、グラファイトヒータを使用した外部加熱に比較して焼成時間を短くできる。しかし、この方法で炭化珪素成形体の焼成を行うには問題がある。なぜならば、炭化珪素成形体は、焼成前に３００〜６００℃で脱脂される。そして、脱脂後の炭化珪素成形体は、機械的強度が低く、壊れ易いため、保形性が不安定となり、そのような状態の炭化珪素成形体を型崩れさせずに電極間に支持（挟持）するのは困難であり、生産性や歩留まりが悪くなる。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、従来の外部加熱による焼成炉に比較して、焼成に必要な時間を短縮することができるとともに、焼成された被焼成体の気孔径及び曲げ強度のばらつきを小さくすることができる焼成炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、焼成室と、その焼成室内に設けられるとともに被焼成体を取り囲むマッフルと、前記マッフル内に配置されるとともに被焼成体を載置支持するための治具と、前記マッフル及び治具の少なくとも一方に通電するための電極と、前記電極に電力を供給する電力供給装置とを備えた。
【００１１】
この発明では、被焼成体が収容されるマッフル及び被焼成体を載置支持するための治具の少なくとも一方に通電されることにより、マッフル及び治具が加熱されるとともに被焼成体が加熱される。従って、マッフルの外側に配設されたヒータで加熱する外部加熱による焼成炉に比較して、焼成に必要な時間を短縮することができる。また、電極が被焼成体に触れないので、マッフル内部の被焼成体を型崩れさせることがない。また、被焼成体が均一に加熱され易くなり、焼成された被焼成体の気孔径及び曲げ強度のばらつきを小さくすることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記治具は、該治具に支持された被焼成体にも通電可能に構成されている。この発明では、被焼成体の材質が導電性の材質であれば、治具を介して被焼成体にも通電されて被焼成体自身も加熱されるため、焼成時間をより短縮できる。炭化珪素は導電性の材質であるため、炭化珪素製のＤＰＦの製造に使用すれば、焼成時間をより短縮できる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記治具は複数段に積層可能に形成されている。この発明では、複数の被焼成体を効率良く焼成することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の発明において、前記マッフル及び治具はカーボンで形成されている。この発明では、マッフル及び治具の材質が導電性で、炭化珪素焼成体の焼成温度である、例えば２０００〜２３００℃でも充分な耐熱性を有するため、通電可能なマッフル及び治具として好適である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の発明において、前記治具は有底箱状の本体部と、その開口部を覆う蓋部とを備え、前記本体部内に被焼成体が収容された状態で前記蓋部が被焼成体と接触するように形成されている。この発明では、治具に被焼成体が載置支持（収容）された状態で、本体部の底部と蓋部との間に通電すると、被焼成体にも通電される状態となる。従って、マッフル及び治具の少なくとも一方に加えて、被焼成体にも通電する状態で焼成可能な構成が容易になる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の発明において、前記焼成室に不活性ガスを導入するガス導入管を備えている。この発明では、非酸化雰囲気下で焼成を行うのが容易になる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の発明において、前記マッフルは、前記治具を移動可能とするローラが設けられている。この発明では、被焼成体の焼成位置へのセットや焼成炉からの取り出しが容易になる。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載の焼成炉を用いて、前記治具に被焼成体を載置支持した状態で前記マッフル及び治具の少なくとも一方に通電して焼成を行う。この発明では、請求項１〜請求項７のうちの対応する発明と同様な効果が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、従来の外部加熱による焼成炉に比較して、焼成に必要な時間を短縮することができるとともに、焼成された被焼成体の気孔径及び曲げ強度のばらつきを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下、本発明を多孔質炭化珪素成形体であるＤＰＦの製造に好適な焼成炉に具体化した第１実施形態を図１及び図２に従って説明する。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、焼成炉１０は四方を壁面で囲まれた焼成炉本体１１を有している。焼成炉本体１１は、その周壁部分に水冷ジャケット１２を備え、水冷ジャケット１２で囲まれた空間内に焼成室１３が設けられている。水冷ジャケット１２は鉄製で内部に冷却水が循環されるようになっている。焼成室１３は、断熱材で形成されている。断熱材がカーボン等の導電性の材料で形成されている場合は、水冷ジャケット１２と同様に後述する電極２２，２３と絶縁をとる。焼成室１３は、水冷ジャケット１２の内側下部に設けられたフレーム１４により支持されている。
【００２２】
焼成室１３の内側には四角筒状のマッフル１５が横置き（水平）に配設されている。すなわち、マッフル１５は上下左右４つの板状部１５ａが四角環状に連続した四角筒状をなしている。マッフル１５はその下面と焼成室１３の下壁面との間にスペーサ１６を介して配置されている。マッフル１５は、焼成時の最高温度（例えば、２３００℃）の高温に耐える抵抗加熱体としてのカーボンで形成されている。
【００２３】
マッフル１５の下部には、被焼成体１７を載置支持するための治具としての焼成用治具１８をマッフル１５の軸方向に沿って移動可能とするローラ１９が設けられている。焼成用治具１８は支持台２０上に複数段に載置された状態で、支持台２０と共にマッフル１５の内部に収容可能に構成されている。ローラ１９及び支持台２０は、前記焼成炉１０における焼成時の最高温度（例えば、２３００℃）の高温に耐える材質、例えばカーボンで形成されている。マッフル１５は、複数積み重ねられた焼成用治具１８の１組を、あるいは複数組を２列に収容可能に形成されている。
【００２４】
図２に示すように、焼成用治具１８は四角箱状に形成され、内部に複数本の被焼成体１７が平行に収容可能に構成されている。図１（ａ），（ｂ）に示すように、焼成用治具１８は、被焼成体１７を直接、焼成用治具１８上に載置するのではなく、焼成用治具１８上に載置された導電性の下駄材２１の上に被焼成体１７を載置するようになっている。そして、焼成用治具１８は、下駄材２１の上に被焼成体１７を載置した状態において、上段側に他の焼成用治具１８を積み重ねても、被焼成体１７が上段側の焼成用治具１８と干渉しない深さに形成されている。
【００２５】
焼成室１３内には、マッフル１５に通電するための電極としての第１電極２２及び第２電極２３が、マッフル１５を上下から挟持するように配置されている。第１電極２２及び第２電極２３は、炭化珪素成形体の焼成温度に耐える材質（この実施形態ではカーボン）で形成されている。第１電極２２及び第２電極２３は、交流電源２４に電力制御器２５を介してそれぞれ接続されている。電力制御器２５は、サイリスタ回路を備え、制御装置（コンピュータ）２６からの指令信号に基づいて、マッフル１５に供給する電力をオン・オフ制御するようになっている。制御装置２６は図示しない温度センサ（熱電対）により検出された焼成室１３内の温度と、設定温度とに基づいて、電力制御器２５に指令信号を出力する。交流電源２４、電力制御器２５及び制御装置２６は両電極２２，２３に電力を供給する電力供給装置を構成する。
【００２６】
焼成炉本体１１内の空気は、図示しない真空ポンプにより真空引きされるようになっている。また、焼成炉本体１１には、不活性ガス（例えば、アルゴンガス）を導入するためのガス導入管２７が設けられており、周壁部分から焼成室１３内に不活性ガスが流入するようになっている。
【００２７】
次に、前記のように構成された焼成炉の作用を説明する。
炭化珪素粉末とバインダーと分散液とを混合して調製された成形体製造用の混合組成物で作製された炭化珪素成形体が、乾燥工程で乾燥された後、脱脂工程において脱脂されたものが焼成炉での被焼成体１７となる。
【００２８】
脱脂後の炭化珪素成形体は、機械的強度が低く、壊れ易いため、保形性が不安定となる。従って、脱脂後の炭化珪素成形体を焼成炉での焼成の際に、焼成用治具１８に移載する作業を行うと、被焼成体１７が型崩れする等して損傷する虞がある。そのような不都合を回避するため、被焼成体１７は、脱脂工程の段階で、焼成工程で使用される焼成用治具１８に収容された状態で脱脂される。即ち、乾燥工程で乾燥された炭化珪素成形体は、焼成用治具１８上に下駄材２１を介して載置支持された状態で脱脂処理を受ける。
【００２９】
そして、脱脂工程を終了した被焼成体１７が収容された焼成用治具１８は、支持台２０上に複数個積み重ねられた状態で、焼成炉本体１１の筒状のマッフル１５内に搬入される。搬入は支持台２０を押すことにより、ローラ１９が転動して支持台２０が焼成用治具１８と共に安定した状態で移動することにより行われる。
【００３０】
被焼成体１７の搬入が終了すると、焼成炉本体１１の図示しないシャッタが閉じられる。次に焼成炉本体１１内が真空引きされた後、ガス導入管２７からアルゴンガスが導入される。その後、焼成が開始される。焼成は予め設定された条件（昇温速度、最高温度（２３００℃）での保持時間、降温速度等）を満たすように、交流電源２４の電力が電力制御器２５及び両電極２２，２３を介してマッフル１５に供給されることにより行われる。
【００３１】
マッフル１５に電力が供給されると、マッフル１５は抵抗加熱で発熱する。そして、被焼成体１７はマッフル１５から発生する熱で加熱される。最高温度（２３００℃）で設定時間加熱された後、焼成室１３内の温度が所定温度まで降下した後、焼成炉本体１１のシャッタが開かれて、被焼成体１７が焼成用治具１８と共に焼成炉本体１１内から取り出される。
【００３２】
被焼成体１７として、外形寸法が３３ｍｍ×３３ｍｍ×１６７ｍｍのＤＰＦをこの実施形態の焼成炉１０で焼成して製造した場合と、従来技術であるマッフル（焼成室）の外側に配設されたグラファイトヒータで抵抗加熱（通電加熱）する焼成炉で焼成して製造した場合について、得られたＤＰＦの曲げ強度、平均気孔径及びそれらのばらつきを測定した。その結果、この実施形態で得られた被焼成体１７は、従来品に比較して、曲げ強度のばらつきが小さくなり、気孔径のばらつきも小さくなった。
【００３３】
この実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）焼成室１３内に設けられるとともに被焼成体１７を取り囲むマッフル１５に、電極２２，２３から通電されることにより、マッフル１５が抵抗加熱で加熱されて、マッフル１５内に収容された被焼成体１７が焼成される。従って、マッフルの外側に配設されたヒータで抵抗加熱する従来の焼成炉に比較して、焼成に必要な時間を短縮することができる。また、高温にすべき空間の体積（この実施形態ではマッフル１５の内部）を小さくすることができ、被焼成体１７が均一に加熱され易くなり、焼成された被焼成体１７の気孔径及び曲げ強度のばらつきを小さくすることができる。
【００３４】
（２）焼成用治具１８は複数段に積層可能に形成されている。従って、複数の被焼成体１７を効率良く焼成することができる。
（３）マッフル１５はカーボンで形成されている。従って、炭化珪素焼成体の焼成温度である、例えば２２００〜２３００℃でも充分な耐熱性を有し、抵抗加熱に適した導電性を有するマッフル１５を容易に形成することができる。
【００３５】
（４）マッフル１５の下部（下側の板状部１５ａの上面）には被焼成体１７を載置支持する焼成用治具１８を、筒状をなすマッフル１５軸方向に沿って移動可能とするローラ１９を備えている。従って、被焼成体１７の焼成位置へのセットや焼成炉からの取り出しが容易になる。
【００３６】
（５）被焼成体１７は、箱状の焼成用治具１８上に直接載置されるのではなく、下駄材２１介して焼成用治具１８との間に空間を設けて載置されているため、被焼成体１７と焼成用治具１８とのくっつきが回避される。
【００３７】
（６）焼成炉本体１１は、焼成室１３に不活性ガスを導入するためのガス導入管２７を備えている。従って、非酸化雰囲気下で焼成を行うのが容易になる。
（７）マッフル１５は、複数積み重ねられた焼成用治具１８の１組を、あるいは複数組を２列に収容可能に形成されているため、１列を収容する構成に比較して、被焼成体１７の１個当たりに必要な焼成時間を短くでき、生産性が向上する。
【００３８】
（８）被焼成体１７は、脱脂工程で使用された焼成用治具１８に支持されたまま焼成工程の焼成炉１０の焼成位置にセットされる。従って、機械的強度が低く、壊れ易いために保形性が不安定な脱脂後の炭化珪素成形体を焼成する場合でも、被焼成体１７の取り扱いが容易になる。
【００３９】
（第２実施形態）
次に第２実施形態を図３（ａ），（ｂ）に従って説明する。この実施形態ではマッフル１５だけでなく、被焼成体１７及び焼成用治具１８にも通電可能に構成されている点が前記第１実施形態と異なっている。以下においては第１実施形態と実質上同一部分は同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、この実施形態では、焼成用治具１８は有底箱状の本体部１８ａと、その開口部を覆う蓋部１８ｂとを備えている。焼成用治具１８は、本体部１８ａ内に被焼成体１７が収容された状態で、蓋部１８ｂが開口部を覆うと、蓋部１８ｂが被焼成体１７と接触するように形成されている。本体部１８ａ及び蓋部１８ｂはカーボンで形成されている。従って、焼成用治具１８は、焼成用治具１８に支持された被焼成体１７にも通電可能に構成されている。
【００４１】
図３（ａ）に示すように、マッフル１５の上側の板状部１５ａと、マッフル１５内に積み重ねられた状態において最上部の焼成用治具１８の蓋部１８ｂとの間には、通電補助部材２８が介材されている。通電補助部材２８は、前記板状部１５ａと蓋部１８ｂとの間の距離が多少変動してもそれを吸収可能に、例えば、炭素繊維で形成された織物や不織布で形成されているのが好ましい。
【００４２】
この実施形態の焼成炉１０では、導電性の材料で形成された蓋部１８ｂを有する焼成用治具１８が使用され、被焼成体１７は、本体部１８ａと蓋部１８ｂとに接触する状態で焼成用治具１８に収容される。焼成用治具１８は、焼成用治具１８がマッフル１５内に収容された状態において、マッフル１５の上側の板状部１５ａと、下側の板状部１５ａとの間に、通電補助部材２８を介して通電可能な状態で保持される。
【００４３】
そして、被焼成体１７の焼成時に、両電極２２，２３に電力が供給されると、前記第１実施形態と同様にマッフル１５に通電されるとともに、第１実施形態とは異なり、焼成用治具１８にも通電される。また、被焼成体１７は本体部１８ａ及び蓋部１８ｂに接触する状態で焼成用治具１８内に収容されているため、被焼成体１７にも通電可能となる。被焼成体１７は炭化珪素成形体のため、カーボンより導電性は悪いが導電体である。従って、被焼成体１７にも通電され、被焼成体１７自身も通電加熱される。
【００４４】
従って、この実施形態では第１実施形態の効果（１）〜（８）の他に、次の効果を有する。
（９）マッフル１５のみへの通電によって加熱が行われた第１実施形態に比較して、焼成用治具１８及び被焼成体１７も通電で加熱される分、焼成時間をより短縮することができる。
【００４５】
（１０）焼成用治具１８に蓋部１８ｂを設けるとともに、通電補助部材２８を設けるという簡単な改良で、第１実施形態の焼成炉１０に適用できる。
なお、上記実施形態は、例えば次のような別の実施形態（別例）に具体化してもよい。
【００４６】
・ マッフル１５及び焼成用治具１８に通電可能で、被焼成体１７には通電しない構成としてもよい。例えば、第２実施形態において、焼成用治具１８として、被焼成体１７を本体部１８ａ内に収容し、本体部１８ａの開口部を蓋部１８ｂで覆った状態において蓋部１８ｂと被焼成体１７とが接触しないものを使用する。この構成では、蓋部１８ｂは、最上部に配置される焼成用治具１８にのみ設けてもよい。
【００４７】
・ 焼成炉１０は、マッフル１５に通電せず、マッフル１５内に配置される焼成用治具１８のみに通電可能な構成としてもよい。例えば、図４に示すように、第１電極２２及び第２電極２３を、マッフル１５内の焼成用治具１８の側面に接触可能に設ける。２列に積み重ねられた焼成用治具１８の間には通電補助部材２８が介在されている。この構成では、第１電極２２及び第２電極２３に電力が供給されると、焼成用治具１８に通電され、焼成用治具１８が加熱されてその熱により被焼成体１７が焼成される。
【００４８】
・ 第１及び第２実施形態ではガス導入管２７の一端を焼成室１３の内側に配置したが、図４に示すように、焼成室１３の外側に配置してもよい。
・ マッフル１５は、複数積み重ねられた焼成用治具１８の１組を、あるいは複数組を２列に収容できる形状に限らず、焼成用治具１８を１列あるいは３列以上で収容可能な筒状としてもよい。
【００４９】
・ 第２実施形態において、蓋部１８ｂが直接被焼成体１７と接触する構成に代えて、蓋部１８ｂと被焼成体１７との間に炭素繊維あるいは炭素繊維織物を介在させてもよい。この場合、蓋部１８ｂが直接被焼成体１７に接触する構成に比較して、被焼成体１７に過大な圧力が加わる虞がない。
【００５０】
・ バッチ式の焼成炉に限らず、連続式の焼成炉に適用してもよい。連続式の焼成炉の場合には、焼成用治具１８が焼成炉の中を入口側から出口側へと一定方向に間欠的に移動して、温度が異なる領域を通過することで被焼成体１７の焼成が行われる。即ち、筒状の焼成炉内の温度が入口部から中央部に向かうに従って高くなり、最高温度の領域を過ぎると出口部に向かって次第に低くなるように発熱体（マッフル１５及び焼成用治具１８）の発熱量が制御される。第１及び第２電極２２，２３は、温度が異なる領域に対応して複数組設けられ、各第１及び第２電極２２，２３の組には異なる大きさの電力が供給される。この際、電極と接触する導電性の材料で形成されたローラ等を設けることが望ましい。
【００５１】
・ マッフル１５は四角筒状に限らず、円筒状や六角筒状としてもよい。
・ 被焼成体１７の形状はＤＰＦの場合でも外形が四角柱状に限らず、円柱状あるいは四角柱状以外の多角柱状（例えば、三角柱状、六角柱状）であってもよい。
【００５２】
・ 被焼成体１７がＤＰＦの場合でも、炭化珪素成形体に限らず、他のセラミック成形体であってもよい。例えば、被焼成体１７として主成分をコージェライトとしたりあるいは炭化珪素とシリコン（Ｓｉ）との混合物としたセラミック成形体であってもよい。被焼成体１７の成分（材料）により焼成時の最高温度（最高維持温度）が異なり、被焼成体１７がコージェライトを主成分とした場合、大気雰囲気下、焼成温度は１４００〜１４５０℃が好ましい。また、炭化珪素とシリコンとの混合物を主成分とする場合は、窒素ガス、アルゴンガス等の非酸化性雰囲気下、１４００〜１８００℃の温度で焼成するのが好ましい。従って、焼成される被焼成体１７の成分によっては、最高温度が２３００℃に達する必要はなく、例えば、最高温度が１５００℃又は１８００℃であってもよい。
【００５３】
・ 被焼成体１７はＤＰＦに限らず、他のセラミック製品であってもよい。また、成分も炭化珪素に限らない。
・ 焼成用治具１８を支持台２０を介してローラ１９上を移動させる代わりに、焼成用治具１８を直接ローラ１９上を移動させる構成としてもよい。しかし、支持台２０を使用する方が安定した状態で移動させ易い。
【００５４】
・ 焼成炉１０内を真空引きした後、不活性ガスを充填する構成に代えて、不活性ガスを充填せずに、単に真空引きするだけでもよい。また、真空引きをせずに、不活性ガスを充填する構成としてもよい。
【００５５】
・ マッフル１５及び焼成用治具１８はカーボン製に限らず、焼成温度に耐えるとともに通電加熱（抵抗加熱）可能な材質（炭化珪素等）であればよい。
・ マッフル１５に通電する構成の場合は、焼成用治具１８は、導電性の材質ではなく焼成温度に耐える絶縁性のセラミックスで形成してもよい。
【００５６】
・ 焼成室１３を絶縁性の断熱材で形成してもよい。その場合は両電極２２，２３と絶縁をとる必要はない。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（ａ）は第１実施形態の焼成炉の模式断面図、（ｂ）は部分拡大図。
【図２】焼成用治具の模式斜視図。
【図３】（ａ）は第２実施形態の焼成炉の模式断面図、（ｂ）は部分拡大図。
【図４】別の実施形態の焼成炉の模式断面図。
【図５】従来の焼成炉の模式断面図。
【符号の説明】
【００５８】
１０…焼成炉、１３…焼成室、１５…マッフル、１７…被焼成体、１８…治具としての焼成用治具、１８ａ…本体部、１８ｂ…蓋部、１９…ローラ、２２…電極としての第１電極、２３…電極としての第２電極、２４…電力供給装置を構成する交流電源、２５…電力供給装置を構成する電力制御器、２６…電力供給装置を構成する制御装置、２７…ガス導入管。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼成炉及びセラミックの焼成方法に係り、詳しくは炭化珪素成形体の焼成に好適な焼成炉及びセラミックの焼成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バス、トラック等の車両や建設機械等で使用されるディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートが環境や人体に悪影響を及ぼすことが問題となっており、この排気ガス中のパティキュレートを捕集して排ガスを浄化するセラミックフィルタ（以下、ＤＰＦと称す。）が種々提案されている。このようなＤＰＦとしては、炭化珪素を主成分とする多孔質のハニカム構造体（ハニカムフィルタ）が提案され、また、実施されている。
【０００３】
従来、このような多孔質炭化珪素製のＤＰＦを製造する際は、まず、炭化珪素粉末とバインダーと分散液とを混合して成形体製造用の混合組成物を調製した後、炭化珪素成形体を作製する。次に、得られた炭化珪素成形体を乾燥させ、一定の強度を有し、容易に取り扱うことができる炭化珪素成形体の乾燥体を製造する。
【０００４】
この乾燥工程の後、炭化珪素成形体を酸素含有雰囲気下において、３００〜６００℃に加熱し、有機バインダー成分中の溶剤を揮発させるとともに、樹脂成分を分解消失させる脱脂工程を行う。その後、さらに、炭化珪素粉末を不活性ガス雰囲気下、所定の焼成温度（例えば、２０００〜２３００℃）に加熱することにより焼結させる焼成工程を経て多孔質炭化珪素製のＤＰＦが製造される。
【０００５】
そして、このような脱脂後の炭化珪素成形体の焼成に使用する焼成炉として、炉の上下両側にグラファイトヒータを配置した構成のものがある（例えば、特許文献１参照。）。この焼成炉は、図５に示すように、焼成室内に配設された筒状のマッフル（焼成室）５１の上下両側に棒状のグラファイトヒータ５２が複数本ずつ一定間隔で配設されている。そして、マッフル５１内に被焼成体５３が載置された焼成用治具５４を複数段積み重ねて支持台５５上に載置した状態で、グラファイトヒータ５２に通電することによりグラファイトヒータ５２が発熱して、その熱によりマッフル５１内の被焼成体５３を加熱する。なお、炉の左右両側にグラファイトヒータを配設した構成のものもある。
【０００６】
また、ハニカム構造体の製造方法として、導電性材料でハニカム形状の成形体を成形し、その成形体を非酸化性雰囲気中、ハニカム貫通孔の軸方向の両端を上部電極及び下部電極で挟持して通電することにより、ハニカム形状成形体を加熱焼結する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。そして、炭化珪素質ハニカム構造体の製造方法として、炭化珪素粉末、窒化珪素粉末及び炭素質物質の所定量を含む混合物をハニカム形状の成形体に成形し、それを通電焼結することが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１９３６７０号公報（明細書の段落［０００８］，［００２１］，［００２２］、図１，図５）
【特許文献２】特開平１０−５２６１８号公報（明細書の段落［００２１］〜［００２５］，［００３６］〜［００３８］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１に記載の焼成炉では、被焼成体５３はマッフル５１の中に配置された焼成用治具５４に支持された状態で加熱される。そのため、グラファイトヒータ５２の熱が被焼成体５３に効率良く伝達されず、焼成完了（焼結完了）までに時間がかかる。また、グラファイトヒータ５２が上下あるいは左右の２面にしか配置されないため、炉内の温度ムラによって焼成状態にばらつきが生じ易い。焼成状態にばらつきがあると、焼成された被焼成体（多孔質炭化珪素成形体）５３の気孔径にばらつきが存在する。気孔径に大きなばらつきが存在する多孔質炭化珪素成形体は、その曲げ強度にもばらつきが発生するとともに、パティキュレートの捕集効率が劣るという問題もある。
【０００８】
一方、特許文献２に記載の加熱方法では被焼結体を一対の電極で挟んで通電するため、グラファイトヒータを使用した外部加熱に比較して焼成時間を短くできる。しかし、この方法で炭化珪素成形体の焼成を行うには問題がある。なぜならば、炭化珪素成形体は、焼成前に３００〜６００℃で脱脂される。そして、脱脂後の炭化珪素成形体は、機械的強度が低く、壊れ易いため、保形性が不安定となり、そのような状態の炭化珪素成形体を型崩れさせずに電極間に支持（挟持）するのは困難であり、生産性や歩留まりが悪くなる。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、従来の外部加熱による焼成炉に比較して、焼成に必要な時間を短縮することができるとともに、焼成された被焼成体の気孔径及び曲げ強度のばらつきを小さくすることができる焼成炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、焼成室と、その焼成室内に設けられるとともに被焼成体を取り囲むマッフルと、前記マッフル内に配置されるとともに被焼成体を載置支持するための治具と、前記マッフル及び治具の少なくとも一方に通電するための電極と、前記電極に電力を供給する電力供給装置とを備えた。
【００１１】
この発明では、被焼成体が収容されるマッフル及び被焼成体を載置支持するための治具の少なくとも一方に通電されることにより、マッフル及び治具が加熱されるとともに被焼成体が加熱される。従って、マッフルの外側に配設されたヒータで加熱する外部加熱による焼成炉に比較して、焼成に必要な時間を短縮することができる。また、電極が被焼成体に触れないので、マッフル内部の被焼成体を型崩れさせることがない。また、被焼成体が均一に加熱され易くなり、焼成された被焼成体の気孔径及び曲げ強度のばらつきを小さくすることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記治具は、該治具に支持された被焼成体にも通電可能に構成されている。この発明では、被焼成体の材質が導電性の材質であれば、治具を介して被焼成体にも通電されて被焼成体自身も加熱されるため、焼成時間をより短縮できる。炭化珪素は導電性の材質であるため、炭化珪素製のＤＰＦの製造に使用すれば、焼成時間をより短縮できる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記治具は複数段に積層可能に形成されている。この発明では、複数の被焼成体を効率良く焼成することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の発明において、前記マッフル及び治具はカーボンで形成されている。この発明では、マッフル及び治具の材質が導電性で、炭化珪素焼成体の焼成温度である、例えば２０００〜２３００℃でも充分な耐熱性を有するため、通電可能なマッフル及び治具として好適である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の発明において、前記治具は有底箱状の本体部と、その開口部を覆う蓋部とを備え、前記本体部内に被焼成体が収容された状態で前記蓋部が被焼成体と接触するように形成されている。この発明では、治具に被焼成体が載置支持（収容）された状態で、本体部の底部と蓋部との間に通電すると、被焼成体にも通電される状態となる。従って、マッフル及び治具の少なくとも一方に加えて、被焼成体にも通電する状態で焼成可能な構成が容易になる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の発明において、前記焼成室に不活性ガスを導入するガス導入管を備えている。この発明では、非酸化雰囲気下で焼成を行うのが容易になる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の発明において、前記マッフルは、前記治具を移動可能とするローラが設けられている。この発明では、被焼成体の焼成位置へのセットや焼成炉からの取り出しが容易になる。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載の焼成炉を用いて、前記治具に被焼成体を載置支持した状態で前記マッフル及び治具の少なくとも一方に通電して焼成を行う。この発明では、請求項１〜請求項７のうちの対応する発明と同様な効果が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、従来の外部加熱による焼成炉に比較して、焼成に必要な時間を短縮することができるとともに、焼成された被焼成体の気孔径及び曲げ強度のばらつきを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下、本発明を多孔質炭化珪素成形体であるＤＰＦの製造に好適な焼成炉に具体化した第１実施形態を図１及び図２に従って説明する。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、焼成炉１０は四方を壁面で囲まれた焼成炉本体１１を有している。焼成炉本体１１は、その周壁部分に水冷ジャケット１２を備え、水冷ジャケット１２で囲まれた空間内に焼成室１３が設けられている。水冷ジャケット１２は鉄製で内部に冷却水が循環されるようになっている。焼成室１３は、断熱材で形成されている。断熱材がカーボン等の導電性の材料で形成されている場合は、水冷ジャケット１２と同様に後述する電極２２，２３と絶縁をとる。焼成室１３は、水冷ジャケット１２の内側下部に設けられたフレーム１４により支持されている。
【００２２】
焼成室１３の内側には四角筒状のマッフル１５が横置き（水平）に配設されている。すなわち、マッフル１５は上下左右４つの板状部１５ａが四角環状に連続した四角筒状をなしている。マッフル１５はその下面と焼成室１３の下壁面との間にスペーサ１６を介して配置されている。マッフル１５は、焼成時の最高温度（例えば、２３００℃）の高温に耐える抵抗加熱体としてのカーボンで形成されている。
【００２３】
マッフル１５の下部には、被焼成体１７を載置支持するための治具としての焼成用治具１８をマッフル１５の軸方向に沿って移動可能とするローラ１９が設けられている。焼成用治具１８は支持台２０上に複数段に載置された状態で、支持台２０と共にマッフル１５の内部に収容可能に構成されている。ローラ１９及び支持台２０は、前記焼成炉１０における焼成時の最高温度（例えば、２３００℃）の高温に耐える材質、例えばカーボンで形成されている。マッフル１５は、複数積み重ねられた焼成用治具１８の１組を、あるいは複数組を２列に収容可能に形成されている。
【００２４】
図２に示すように、焼成用治具１８は四角箱状に形成され、内部に複数本の被焼成体１７が平行に収容可能に構成されている。図１（ａ），（ｂ）に示すように、焼成用治具１８は、被焼成体１７を直接、焼成用治具１８上に載置するのではなく、焼成用治具１８上に載置された導電性の下駄材２１の上に被焼成体１７を載置するようになっている。そして、焼成用治具１８は、下駄材２１の上に被焼成体１７を載置した状態において、上段側に他の焼成用治具１８を積み重ねても、被焼成体１７が上段側の焼成用治具１８と干渉しない深さに形成されている。
【００２５】
焼成室１３内には、マッフル１５に通電するための電極としての第１電極２２及び第２電極２３が、マッフル１５を上下から挟持するように配置されている。第１電極２２及び第２電極２３は、炭化珪素成形体の焼成温度に耐える材質（この実施形態ではカーボン）で形成されている。第１電極２２及び第２電極２３は、交流電源２４に電力制御器２５を介してそれぞれ接続されている。電力制御器２５は、サイリスタ回路を備え、制御装置（コンピュータ）２６からの指令信号に基づいて、マッフル１５に供給する電力をオン・オフ制御するようになっている。制御装置２６は図示しない温度センサ（熱電対）により検出された焼成室１３内の温度と、設定温度とに基づいて、電力制御器２５に指令信号を出力する。交流電源２４、電力制御器２５及び制御装置２６は両電極２２，２３に電力を供給する電力供給装置を構成する。
【００２６】
焼成炉本体１１内の空気は、図示しない真空ポンプにより真空引きされるようになっている。また、焼成炉本体１１には、不活性ガス（例えば、アルゴンガス）を導入するためのガス導入管２７が設けられており、周壁部分から焼成室１３内に不活性ガスが流入するようになっている。
【００２７】
次に、前記のように構成された焼成炉の作用を説明する。
炭化珪素粉末とバインダーと分散液とを混合して調製された成形体製造用の混合組成物で作製された炭化珪素成形体が、乾燥工程で乾燥された後、脱脂工程において脱脂されたものが焼成炉での被焼成体１７となる。
【００２８】
脱脂後の炭化珪素成形体は、機械的強度が低く、壊れ易いため、保形性が不安定となる。従って、脱脂後の炭化珪素成形体を焼成炉での焼成の際に、焼成用治具１８に移載する作業を行うと、被焼成体１７が型崩れする等して損傷する虞がある。そのような不都合を回避するため、被焼成体１７は、脱脂工程の段階で、焼成工程で使用される焼成用治具１８に収容された状態で脱脂される。即ち、乾燥工程で乾燥された炭化珪素成形体は、焼成用治具１８上に下駄材２１を介して載置支持された状態で脱脂処理を受ける。
【００２９】
そして、脱脂工程を終了した被焼成体１７が収容された焼成用治具１８は、支持台２０上に複数個積み重ねられた状態で、焼成炉本体１１の筒状のマッフル１５内に搬入される。搬入は支持台２０を押すことにより、ローラ１９が転動して支持台２０が焼成用治具１８と共に安定した状態で移動することにより行われる。
【００３０】
被焼成体１７の搬入が終了すると、焼成炉本体１１の図示しないシャッタが閉じられる。次に焼成炉本体１１内が真空引きされた後、ガス導入管２７からアルゴンガスが導入される。その後、焼成が開始される。焼成は予め設定された条件（昇温速度、最高温度（２３００℃）での保持時間、降温速度等）を満たすように、交流電源２４の電力が電力制御器２５及び両電極２２，２３を介してマッフル１５に供給されることにより行われる。
【００３１】
マッフル１５に電力が供給されると、マッフル１５は抵抗加熱で発熱する。そして、被焼成体１７はマッフル１５から発生する熱で加熱される。最高温度（２３００℃）で設定時間加熱された後、焼成室１３内の温度が所定温度まで降下した後、焼成炉本体１１のシャッタが開かれて、被焼成体１７が焼成用治具１８と共に焼成炉本体１１内から取り出される。
【００３２】
被焼成体１７として、外形寸法が３３ｍｍ×３３ｍｍ×１６７ｍｍのＤＰＦをこの実施形態の焼成炉１０で焼成して製造した場合と、従来技術であるマッフル（焼成室）の外側に配設されたグラファイトヒータで抵抗加熱（通電加熱）する焼成炉で焼成して製造した場合について、得られたＤＰＦの曲げ強度、平均気孔径及びそれらのばらつきを測定した。その結果、この実施形態で得られた被焼成体１７は、従来品に比較して、曲げ強度のばらつきが小さくなり、気孔径のばらつきも小さくなった。
【００３３】
この実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）焼成室１３内に設けられるとともに被焼成体１７を取り囲むマッフル１５に、電極２２，２３から通電されることにより、マッフル１５が抵抗加熱で加熱されて、マッフル１５内に収容された被焼成体１７が焼成される。従って、マッフルの外側に配設されたヒータで抵抗加熱する従来の焼成炉に比較して、焼成に必要な時間を短縮することができる。また、高温にすべき空間の体積（この実施形態ではマッフル１５の内部）を小さくすることができ、被焼成体１７が均一に加熱され易くなり、焼成された被焼成体１７の気孔径及び曲げ強度のばらつきを小さくすることができる。
【００３４】
（２）焼成用治具１８は複数段に積層可能に形成されている。従って、複数の被焼成体１７を効率良く焼成することができる。
（３）マッフル１５はカーボンで形成されている。従って、炭化珪素焼成体の焼成温度である、例えば２２００〜２３００℃でも充分な耐熱性を有し、抵抗加熱に適した導電性を有するマッフル１５を容易に形成することができる。
【００３５】
（４）マッフル１５の下部（下側の板状部１５ａの上面）には被焼成体１７を載置支持する焼成用治具１８を、筒状をなすマッフル１５軸方向に沿って移動可能とするローラ１９を備えている。従って、被焼成体１７の焼成位置へのセットや焼成炉からの取り出しが容易になる。
【００３６】
（５）被焼成体１７は、箱状の焼成用治具１８上に直接載置されるのではなく、下駄材２１介して焼成用治具１８との間に空間を設けて載置されているため、被焼成体１７と焼成用治具１８とのくっつきが回避される。
【００３７】
（６）焼成炉本体１１は、焼成室１３に不活性ガスを導入するためのガス導入管２７を備えている。従って、非酸化雰囲気下で焼成を行うのが容易になる。
（７）マッフル１５は、複数積み重ねられた焼成用治具１８の１組を、あるいは複数組を２列に収容可能に形成されているため、１列を収容する構成に比較して、被焼成体１７の１個当たりに必要な焼成時間を短くでき、生産性が向上する。
【００３８】
（８）被焼成体１７は、脱脂工程で使用された焼成用治具１８に支持されたまま焼成工程の焼成炉１０の焼成位置にセットされる。従って、機械的強度が低く、壊れ易いために保形性が不安定な脱脂後の炭化珪素成形体を焼成する場合でも、被焼成体１７の取り扱いが容易になる。
【００３９】
（第２実施形態）
次に第２実施形態を図３（ａ），（ｂ）に従って説明する。この実施形態ではマッフル１５だけでなく、被焼成体１７及び焼成用治具１８にも通電可能に構成されている点が前記第１実施形態と異なっている。以下においては第１実施形態と実質上同一部分は同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、この実施形態では、焼成用治具１８は有底箱状の本体部１８ａと、その開口部を覆う蓋部１８ｂとを備えている。焼成用治具１８は、本体部１８ａ内に被焼成体１７が収容された状態で、蓋部１８ｂが開口部を覆うと、蓋部１８ｂが被焼成体１７と接触するように形成されている。本体部１８ａ及び蓋部１８ｂはカーボンで形成されている。従って、焼成用治具１８は、焼成用治具１８に支持された被焼成体１７にも通電可能に構成されている。
【００４１】
図３（ａ）に示すように、マッフル１５の上側の板状部１５ａと、マッフル１５内に積み重ねられた状態において最上部の焼成用治具１８の蓋部１８ｂとの間には、通電補助部材２８が介材されている。通電補助部材２８は、前記板状部１５ａと蓋部１８ｂとの間の距離が多少変動してもそれを吸収可能に、例えば、炭素繊維で形成された織物や不織布で形成されているのが好ましい。
【００４２】
この実施形態の焼成炉１０では、導電性の材料で形成された蓋部１８ｂを有する焼成用治具１８が使用され、被焼成体１７は、本体部１８ａと蓋部１８ｂとに接触する状態で焼成用治具１８に収容される。焼成用治具１８は、焼成用治具１８がマッフル１５内に収容された状態において、マッフル１５の上側の板状部１５ａと、下側の板状部１５ａとの間に、通電補助部材２８を介して通電可能な状態で保持される。
【００４３】
そして、被焼成体１７の焼成時に、両電極２２，２３に電力が供給されると、前記第１実施形態と同様にマッフル１５に通電されるとともに、第１実施形態とは異なり、焼成用治具１８にも通電される。また、被焼成体１７は本体部１８ａ及び蓋部１８ｂに接触する状態で焼成用治具１８内に収容されているため、被焼成体１７にも通電可能となる。被焼成体１７は炭化珪素成形体のため、カーボンより導電性は悪いが導電体である。従って、被焼成体１７にも通電され、被焼成体１７自身も通電加熱される。
【００４４】
従って、この実施形態では第１実施形態の効果（１）〜（８）の他に、次の効果を有する。
（９）マッフル１５のみへの通電によって加熱が行われた第１実施形態に比較して、焼成用治具１８及び被焼成体１７も通電で加熱される分、焼成時間をより短縮することができる。
【００４５】
（１０）焼成用治具１８に蓋部１８ｂを設けるとともに、通電補助部材２８を設けるという簡単な改良で、第１実施形態の焼成炉１０に適用できる。
なお、上記実施形態は、例えば次のような別の実施形態（別例）に具体化してもよい。
【００４６】
・ マッフル１５及び焼成用治具１８に通電可能で、被焼成体１７には通電しない構成としてもよい。例えば、第２実施形態において、焼成用治具１８として、被焼成体１７を本体部１８ａ内に収容し、本体部１８ａの開口部を蓋部１８ｂで覆った状態において蓋部１８ｂと被焼成体１７とが接触しないものを使用する。この構成では、蓋部１８ｂは、最上部に配置される焼成用治具１８にのみ設けてもよい。
【００４７】
・ 焼成炉１０は、マッフル１５に通電せず、マッフル１５内に配置される焼成用治具１８のみに通電可能な構成としてもよい。例えば、図４に示すように、第１電極２２及び第２電極２３を、マッフル１５内の焼成用治具１８の側面に接触可能に設ける。２列に積み重ねられた焼成用治具１８の間には通電補助部材２８が介在されている。この構成では、第１電極２２及び第２電極２３に電力が供給されると、焼成用治具１８に通電され、焼成用治具１８が加熱されてその熱により被焼成体１７が焼成される。
【００４８】
・ 第１及び第２実施形態ではガス導入管２７の一端を焼成室１３の内側に配置したが、図４に示すように、焼成室１３の外側に配置してもよい。
・ マッフル１５は、複数積み重ねられた焼成用治具１８の１組を、あるいは複数組を２列に収容できる形状に限らず、焼成用治具１８を１列あるいは３列以上で収容可能な筒状としてもよい。
【００４９】
・ 第２実施形態において、蓋部１８ｂが直接被焼成体１７と接触する構成に代えて、蓋部１８ｂと被焼成体１７との間に炭素繊維あるいは炭素繊維織物を介在させてもよい。この場合、蓋部１８ｂが直接被焼成体１７に接触する構成に比較して、被焼成体１７に過大な圧力が加わる虞がない。
【００５０】
・ バッチ式の焼成炉に限らず、連続式の焼成炉に適用してもよい。連続式の焼成炉の場合には、焼成用治具１８が焼成炉の中を入口側から出口側へと一定方向に間欠的に移動して、温度が異なる領域を通過することで被焼成体１７の焼成が行われる。即ち、筒状の焼成炉内の温度が入口部から中央部に向かうに従って高くなり、最高温度の領域を過ぎると出口部に向かって次第に低くなるように発熱体（マッフル１５及び焼成用治具１８）の発熱量が制御される。第１及び第２電極２２，２３は、温度が異なる領域に対応して複数組設けられ、各第１及び第２電極２２，２３の組には異なる大きさの電力が供給される。この際、電極と接触する導電性の材料で形成されたローラ等を設けることが望ましい。
【００５１】
・ マッフル１５は四角筒状に限らず、円筒状や六角筒状としてもよい。
・ 被焼成体１７の形状はＤＰＦの場合でも外形が四角柱状に限らず、円柱状あるいは四角柱状以外の多角柱状（例えば、三角柱状、六角柱状）であってもよい。
【００５２】
・ 被焼成体１７がＤＰＦの場合でも、炭化珪素成形体に限らず、他のセラミック成形体であってもよい。例えば、被焼成体１７として主成分をコージェライトとしたりあるいは炭化珪素とシリコン（Ｓｉ）との混合物としたセラミック成形体であってもよい。被焼成体１７の成分（材料）により焼成時の最高温度（最高維持温度）が異なり、被焼成体１７がコージェライトを主成分とした場合、大気雰囲気下、焼成温度は１４００〜１４５０℃が好ましい。また、炭化珪素とシリコンとの混合物を主成分とする場合は、窒素ガス、アルゴンガス等の非酸化性雰囲気下、１４００〜１８００℃の温度で焼成するのが好ましい。従って、焼成される被焼成体１７の成分によっては、最高温度が２３００℃に達する必要はなく、例えば、最高温度が１５００℃又は１８００℃であってもよい。
【００５３】
・ 被焼成体１７はＤＰＦに限らず、他のセラミック製品であってもよい。また、成分も炭化珪素に限らない。
・ 焼成用治具１８を支持台２０を介してローラ１９上を移動させる代わりに、焼成用治具１８を直接ローラ１９上を移動させる構成としてもよい。しかし、支持台２０を使用する方が安定した状態で移動させ易い。
【００５４】
・ 焼成炉１０内を真空引きした後、不活性ガスを充填する構成に代えて、不活性ガスを充填せずに、単に真空引きするだけでもよい。また、真空引きをせずに、不活性ガスを充填する構成としてもよい。
【００５５】
・ マッフル１５及び焼成用治具１８はカーボン製に限らず、焼成温度に耐えるとともに通電加熱（抵抗加熱）可能な材質（炭化珪素等）であればよい。
・ マッフル１５に通電する構成の場合は、焼成用治具１８は、導電性の材質ではなく焼成温度に耐える絶縁性のセラミックスで形成してもよい。
【００５６】
・ 焼成室１３を絶縁性の断熱材で形成してもよい。その場合は両電極２２，２３と絶縁をとる必要はない。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（ａ）は第１実施形態の焼成炉の模式断面図、（ｂ）は部分拡大図。
【図２】焼成用治具の模式斜視図。
【図３】（ａ）は第２実施形態の焼成炉の模式断面図、（ｂ）は部分拡大図。
【図４】別の実施形態の焼成炉の模式断面図。
【図５】従来の焼成炉の模式断面図。
【符号の説明】
【００５８】
１０…焼成炉、１３…焼成室、１５…マッフル、１７…被焼成体、１８…治具としての焼成用治具、１８ａ…本体部、１８ｂ…蓋部、１９…ローラ、２２…電極としての第１電極、２３…電極としての第２電極、２４…電力供給装置を構成する交流電源、２５…電力供給装置を構成する電力制御器、２６…電力供給装置を構成する制御装置、２７…ガス導入管。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼成室と、その焼成室内に設けられるとともに被焼成体を取り囲むマッフルと、前記マッフル内に配置されるとともに被焼成体を載置支持するための治具と、前記マッフル及び治具の少なくとも一方に通電するための電極と、前記電極に電力を供給する電力供給装置とを備えた焼成炉。
【請求項２】
前記治具は、該治具に支持された被焼成体にも通電可能に構成されている請求項１に記載の焼成炉。
【請求項３】
前記治具は複数段に積層可能に形成されている請求項１又は請求項２に記載の焼成炉。
【請求項４】
前記マッフル及び治具はカーボンで形成されている請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の焼成炉。
【請求項５】
前記治具は有底箱状の本体部と、その開口部を覆う蓋部とを備え、前記本体部内に被焼成体が収容された状態で前記蓋部が被焼成体と接触するように形成されている請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の焼成炉。
【請求項６】
前記焼成室に不活性ガスを導入するガス導入管を備えている請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の焼成炉。
【請求項７】
前記マッフルは、前記治具を移動可能とするローラが設けられている請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の焼成炉。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載の焼成炉を用いて、前記治具に被焼成体を載置支持した状態で前記マッフル及び治具の少なくとも一方に通電して焼成を行うセラミックの焼成方法。
【請求項１】
焼成室と、その焼成室内に設けられるとともに被焼成体を取り囲むマッフルと、前記マッフル内に配置されるとともに被焼成体を載置支持するための治具と、前記マッフル及び治具の少なくとも一方に通電するための電極と、前記電極に電力を供給する電力供給装置とを備えた焼成炉。
【請求項２】
前記治具は、該治具に支持された被焼成体にも通電可能に構成されている請求項１に記載の焼成炉。
【請求項３】
前記治具は複数段に積層可能に形成されている請求項１又は請求項２に記載の焼成炉。
【請求項４】
前記マッフル及び治具はカーボンで形成されている請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の焼成炉。
【請求項５】
前記治具は有底箱状の本体部と、その開口部を覆う蓋部とを備え、前記本体部内に被焼成体が収容された状態で前記蓋部が被焼成体と接触するように形成されている請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の焼成炉。
【請求項６】
前記焼成室に不活性ガスを導入するガス導入管を備えている請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の焼成炉。
【請求項７】
前記マッフルは、前記治具を移動可能とするローラが設けられている請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の焼成炉。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載の焼成炉を用いて、前記治具に被焼成体を載置支持した状態で前記マッフル及び治具の少なくとも一方に通電して焼成を行うセラミックの焼成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−４６８６５（Ｐ２００６−４６８６５Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３１６４６（Ｐ２００４−２３１６４６）
【出願日】平成１６年８月６日（２００４．８．６）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月６日（２００４．８．６）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]