特許 6435515 焼成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6435515

(24)【登録日】2018年11月22日

(45)【発行日】2018年12月12日

(54)【発明の名称】焼成装置

(51)【国際特許分類】

   C01B 21/082 20060101AFI20181203BHJP

   C01F 17/00 20060101ALI20181203BHJP

   F27B 7/06 20060101ALI20181203BHJP

   F27B 5/10 20060101ALI20181203BHJP

   F27B 5/04 20060101ALI20181203BHJP

   C01C 1/02 20060101ALI20181203BHJP

【ＦＩ】

   C01B21/082 G

   C01F17/00 Z

   F27B7/06

   F27B5/10

   F27B5/04

   C01C1/02 D

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-533949(P2015-533949)

(86)(22)【出願日】2014年7月9日

(86)【国際出願番号】JP2014003635

(87)【国際公開番号】WO2015029306

(87)【国際公開日】20150305

【審査請求日】2017年6月6日

(31)【優先権主張番号】特願2013-181077(P2013-181077)

(32)【優先日】2013年9月2日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100170494

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 浩夫

(72)【発明者】

【氏名】瀧澤 俊幸

【審査官】 小野 久子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１２１８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０６８３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 K.M.A. SARON et al.，Study of using aqueous NH3 to synthesize GaN nanowires on Si(1 1 1) by thermal chemical vapor deposi，Mater. Sci. Eng. B，２０１３年 ３月２０日，Vol.178, No.5，p.330-335

【文献】 G. BRAUER et al.，Synthese und Eigenschaften des roten Tantalnitrids Ta3N5，Angew. Chem.，ドイツ，１９６５年，Vol.77, No.5，p.218-219

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０１Ｂ ２１／０８２

Ｃ０１Ｃ １／０２

Ｃ０１Ｆ ７／００

Ｃ０１Ｆ １７／００

Ｃ０４Ｂ ３５／５８

Ｆ２７Ｂ ５／０４

Ｆ２７Ｂ ５／１０

Ｆ２７Ｂ ７／０６

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原料を焼成して焼成物を形成する焼成装置であって、
炉と、前記炉を加熱するヒータと、前記炉の内部に水を含む窒化剤を導入する管と、前記炉の内部に配置された脱酸素部材とを有し、
前記脱酸素部材は、前記原料よりも酸化されやすい部材よりなり、
前記窒化剤は、尿素、カルバミド系化合物、ヒドラジン系化合物またはアジド系化合物であることを特徴とする記載の焼成装置。

【請求項2】

前記部材は炭素、アルミニウム、チタンの少なくとも１つで構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の焼成装置。

【請求項3】

前記炉は円筒状で、回転可能であることを特徴とする、請求項１に記載の焼成装置。

【請求項4】

前記炉は、前記ヒータにて加熱されて前記焼成物が形成されているときに回転することを特徴とする、請求項３に記載の焼成装置。

【請求項5】

前記炉の上に窒化剤を供給する機構を有し、かつ重力によって前記窒化剤が滴下することを特徴とする、請求項１に記載の焼成装置。

【請求項6】

前記窒化剤は水を含む液体にて前記炉へ導入されることを特徴とする、請求項１に記載の焼成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、窒化物蛍光体粉末をはじめとする、窒化物材料を安価かつ安全に焼成することができる焼成装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

これまでに蛍光体は、さまざまなデバイスに用いられてきた。特に表示デバイスに関しては、陰極線管を用いたテレビに用いられたのが最初の応用と考えられる。陰極線管内では、静電界にて加速された電子線を蛍光体に照射し、その運動エネルギーを特定波長帯の光に変換させることで、映像を表示させている。また、プラズマディスプレイテレビでは、希ガスを主成分とする気体をプラズマ励起して得られる深紫外光を蛍光体によって特定波長帯の光に変換している。これらの波長変換では、励起および発光間のエネルギー差が非常に大きいのが特徴である。

【0003】

一方近年では、発光ダイオードを励起光源として用い、それらの出す光を蛍光体によってさらに波長変換する方法を用いた表示デバイスが実用化されている。たとえば、液晶テレビのバックライトに用いられる白色発光ダイオードでは、青色光を励起光として、黄色光を放射する。このような方式では、励起と蛍光間のエネルギー差が非常に小さいことが特徴である。

【0004】

励起と蛍光間のエネルギー差が小さい場合、使える蛍光体は種類が非常に限定されてしまう。これは、蛍光体の吸収スペクトルが励起光波長に合致するような位置に存在するか否かで決まる。たとえば、セリウム添加されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体（ＹＡＧ蛍光体）は優れた黄色蛍光体として知られているが、青色４５０ｎｍ波長域に吸収帯を有するものの、青紫色４０５ｎｍ波長域には吸収帯がないため、利用は限定的となってしまう。

【0005】

幅広い吸収スペクトルを有しつつ、様々な色にて蛍光を呈する蛍光体として、２価のユウロピウムを発光中心としたものが多く実用化されている。ユウロピウムは１４種類のランタノイド元素のうち、最も安定した２価を得られる元素である。ユウロピウムが２価を取ると、４ｆ電子は局在化できず、５ｄ電子と混成される。５ｄ電子は４ｆ電子に比べて空間的に拡がっており、周囲原子の軌道と混成しやすいことから、ホスト材料のバンド構造を反映したブロードな励起スペクトルを持つことができる。また、蛍光波長もホスト材料のバンド構造の影響を強く受ける。その結果、ホスト材料を適切に選ぶことによって、励起および蛍光スペクトルをデザインすることが可能となる。

【0006】

２価のユウロピウムを用いて緑色や赤色といった長波長の可視光域にて蛍光を得るには、一般にバンドギャップの狭いホスト材料を用いる必要がある。ホスト材料のバンドギャップを狭くするための有効な方法として、酸化物を酸窒化物あるいは窒化物にすることが挙げられる。窒素は酸素に比べて電気陰性度が小さいため、バンドギャップを効果的に狭くすることができる。また、ユウロピウムと化学結合している原子が酸素から窒素に置き換わることで、励起および蛍光スペクトルも変化する。一般的に、酸化物蛍光体に比べて（酸）窒化物蛍光体は励起および蛍光スペクトルは長波長化しやすい。

【0007】

２価のユウロピウムを用いた蛍光体では、青色蛍光体としてストロンチウム・マグネシウム・シリコン酸化物（ＳＭＳ）やバリウム・アルミニウム・マグネシウム酸化物（ＢＡＭ）が挙げられ、これらは窒素を含んでいないことが一つの共通点である。一方、緑色あるいは赤色蛍光体では、（酸）窒化物系の種類がかなり増える。たとえば、カルシウム・アルミニウム・シリコン窒化物系蛍光体（ＣＡＳＮ）やシリコン・アルミニウム酸窒化物系蛍光体（サイアロン）であり、これらは赤色や緑色にて蛍光する。特許文献１で開示されている蛍光体は、ベータサイアロン系蛍光体の蛍光スペクトルであり、ピーク波長は５３０ｎｍの緑色にて蛍光発光する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１２−６２３９４号公報

【発明の概要】

【0009】

しかしながら上記に述べた（酸）窒化物蛍光体は、特許文献１にもあるように、焼成には窒素雰囲気下にて高温（〜１５００℃）かつ高圧（１気圧以上）にする必要がある。そのため、焼成炉は耐圧性の確保などで、一般の電気炉よりも大掛かりとなってしまい、その結果、（酸）窒化物蛍光体は一般的な酸化物蛍光体よりも割高となってしまう。

【0010】

一方で、アンモニアを窒化剤として用いる焼成方法も実用化されており、この場合はより低温あるいはより低圧にて焼成することで、（酸）窒化物蛍光体を得ることができる。本方法は、蛍光体のみならず、青色発光ダイオードなどの窒化物半導体や光触媒に用いられる窒化タンタルなどの結晶成長においても用いられる普遍的な方法である。しかしながら、危険な高圧ガスを用いるため、安全機構を有するガス供給設備が必要であり、付帯設備もコストアップの一因となってしまう。

【0011】

上記課題に対して、本発明の目的は、窒化剤として尿素を用いることで、蛍光体のみならず、様々な酸窒化物材料を焼成できる装置を提供することである。

【0012】

上記課題を解決するために本発明の一側面における焼成装置は、原料を焼成して焼成物を形成する焼成装置であって、炉と、炉を加熱するヒータと、炉の内部に水を含む窒化剤を導入する管と、炉の内部に配置された脱酸素部材とを有し、脱酸素部材は、原料よりも酸化されやすい部材よりなることを特徴とする。この構成により、水に含まれる酸素を酸化されやすい部材との反応によって効果的に除去することができる一方、水に含まれる水素は原料の還元に用いられる。さらに、強い還元性雰囲気の中、原料は脱酸素反応と共に窒化剤による窒化反応を起こすことによって、より低温かつ低圧に酸窒化物あるいは窒化物材料を焼成することができる。

【0013】

本発明の焼成装置は、さらに脱酸素部材は炭素、アルミニウム、チタンの少なくとも１つで構成されていることが好ましい。この好ましい構成によれば、より酸化されにくい原料は、効果的に酸素を奪われる。その結果、より効果的に酸窒化物あるいは窒化物材料を焼成することができる。

【0014】

本発明の焼成装置は、さらに窒化剤は、尿素、カルバミド系化合物、ヒドラジン系化合物、アジド系化合物であることが好ましい。この好ましい構成によれば、窒化剤は熱分解過程において、アンモニアあるいは反応性の高いアミノ基を遊離する。これら窒素を含む化合物が原料を効果的に窒化する。また、これらの原料はアンモニアよりもはるかに安価かつ安全な物質であるため、低コストかつ安全に窒化物材料を焼成することができる。

【0015】

本発明の焼成装置は、さらに炉は円筒状で、回転可能であることが好ましい。この好ましい構成によれば、原料は均等に窒化剤と混合されることから、均一な焼成物を得ることができる。

【0016】

本発明の焼成装置は、さらに炉は、ヒータにて加熱されて焼成物が形成されているときに回転することが好ましい。

【0017】

本発明の焼成装置は、さらに炉の上に窒化剤を供給する機構を有し、かつ重力によって焼成物が滴下することが好ましい。この好ましい構成によれば、焼成装置に対し押し出し機構が不要となる。そのため、焼成装置の構成が簡便となり、より低コストに窒化物材料を焼成することができる。

【0018】

本発明の焼成装置は、さらに窒化剤は水を含む液体にて炉へ導入されることが好ましい。この好ましい構成によれば、原料を安定な水和物として炉内へ供給することができる。炉内では水和物が熱分解して還元作用と窒化作用を行なう結果、効率的な窒化材料を焼成することができる。また、水と窒化剤との混合比率が安定しているため、均一な窒化物材料を焼成することができる。

【0019】

本発明の別の一側面における焼成装置は、原料を焼成して焼成物を形成する焼成装置であって、炉と、炉を加熱するヒータと、炉の内部に水を含む窒化剤を導入する管とを有し、炉は脱酸素部材よりなり、脱酸素部材は、原料よりも酸化されやすい部材よりなることを特徴とする。この構成により、水に含まれる酸素を酸化されやすい部材との反応によって効果的に除去することができる一方、水に含まれる水素は原料の還元に用いられる。さらに、強い還元性雰囲気の中、原料は脱酸素反応と共に窒化剤による窒化反応を起こすことによって、より低温かつ低圧に酸窒化物あるいは窒化物材料を焼成することができる。

【0020】

本発明によると、毒性の高いガス設備を持たずに、より低圧にて酸窒化物材料を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施の形態１における焼成装置の構成断面図である。

【図2】本発明の実施の形態２における焼成装置の構成断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【0023】

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１にかかる焼成装置の構成断面図を図１に示す。図１において、焼成装置１００はヒータ１０１ａおよびヒータ１０１ｂ、アルミナ製の耐熱容器１０２、脱酸素容器１０３を有する。耐熱容器１０２には不活性ガスを内部に導入するためのガス導入穴１０２ａと、ガス導入穴１０２ａとは反対側に排気をするための排気穴１０２ｂとが備えられている。脱酸素容器１０３は耐熱容器１０２の内部に設けられ、脱酸素容器１０３へは窒化剤導入管１０４が導入されている。また、脱酸素容器１０３には排気をするための排気穴１０３ｂが設けられている。本実施の形態においては、脱酸素容器１０３はグラファイトよりなる。ヒータ１０１ａおよびヒータ１０１ｂは、耐熱容器１０２の周囲に配置され、耐熱容器１０２を加熱する。

【0024】

窒化剤導入管１０４は、外部から脱酸素容器１０３の内部へ窒化剤を供給するためのものである。また、脱酸素容器１０３の内側には、耐熱るつぼ１０５の上に試料１０６が置かれている。ここで試料１０６は、一例としてストロンチウムとシリコンの酸化物にユウロピウムが少量添加されたものとし、窒化剤としては、尿素を水に溶かした、いわゆる尿素水（濃度５Ｍ）としている。

【0025】

まず、本装置に尿素水を窒化剤として、窒化剤導入管１０４を介して供給する。尿素水の供給レートは１分当たり１ミリリットル（ｍL／ｍｉｎ）である。また、窒素ガスを１分当たり１リットル（１Ｌ／ｍｉｎ）のレートにて、ガス導入穴１０２ａから供給しておく。これは、尿素水から発生したガスを、排気穴１０２ｂからすみやかに排出させるためである。次に、ヒータ１０１ａおよびヒータ１０１ｂに通電し、耐熱容器１０２およびその内部を加熱する。耐熱容器１０２の内部の温度が１５００℃に至るまで１時間当たり２００℃（２００℃／ｈ）のレートにて昇温させる。耐熱容器１０２の内部の温度が１５００℃に至った後は、尿素水を供給状態にしたまま、４時間その温度を保持する。反応後は、２００℃／ｈのレートにて降温させ、常温にまで戻す。尿素水の供給は１０００℃以下になった時点で停止する。常温に戻った後は、試料１０６を取り出す。試料は尿素水によってユウロピウムを賦活剤とした酸窒化ストロンチウムシリコン系蛍光体（ＳＳＯＮ）となり、たとえば青色光を励起光として、赤色にて蛍光を呈する。

【0026】

ここで、尿素水の窒化反応機構について説明する。

【0027】

尿素に水を加え、温度を上げると、下記に示す加水分解を起こす。

【0028】

【数1】

【0029】

つまり、尿素１モルに対して、２モルのアンモニアと１モルの二酸化炭素が生成される。このアンモニアが試料１０６の窒化を起こす。また、原料は脱酸素容器１０３によって還元雰囲気下に置かれている結果、高温にて試料１０６に含まれる酸素は脱離しやすい状況となる。酸素が脱離したところにアンモニアが窒化する結果、試料は窒化物として焼成される。

【0030】

一方で、尿素水に含まれ、尿素の加水分解反応に用いられなかった水が余剰に存在する。水は一般的に、原料の酸化を促進し、雰囲気の還元性を弱める傾向がある。しかしながら、試料１０６に比べて脱酸素容器１０３の表面積が十分に大きい場合、水から発生する酸素は、脱酸素容器１０３の酸化に用いられるため、依然として高い還元性雰囲気を維持することができる。また、水から遊離した水素はさらに還元性を強める。さらに水素は、試料１０６の酸素と結合し、脱酸素を促進する効果があり、脱酸素容器１０３内では窒化をさらに促進する効果がある。

【0031】

一方、上記のことはヒドラジン水でも同様に起こる。ヒドラジン水では、下記のような分解反応が起こる。

【0032】

【数2】

【0033】

１モルのヒドラジンは、２モルのアンモニアを生成しつつ、余剰の酸素ガスを発生させる。酸素ガスは雰囲気の還元性を弱めたり、生成された窒化物を再び酸化物に戻してしまう働きがある。しかしながら、試料１０６に比べて脱酸素容器１０３の表面積が十分に大きい場合、酸素ガスは効果的に除去され、高い還元性雰囲気を維持することができる。

【0034】

さらに、上記のことはカルバミド系化合物でも同様に起こる。たとえば最も分子構造が単純なカルバミドの場合、下記のような分解反応が起こる。

【0035】

【数3】

【0036】

カルバミドを構成する原子組成は、尿素のそれと全く同一である。そのため、尿素と同様に、１モルのカルバミドは、２モルのアンモニアを生成しつつ、１モルの二酸化炭素を発生させる。そしてこれらの生成物は、尿素を用いた場合と全く同様の効果を生み出す。

【0037】

また、上記のことはアジド系化合物でも同様に起こる。たとえば過去に自動車のエアバッグなどに多用されていたアジ化ナトリウム（化学式ＮａＮ_３）の場合、一般に下記のような分解反応が起こる。

【0038】

【数4】

【0039】

分解反応の結果、窒素ガスが生成されるが、これは中間過程でラジカルとなる。そのとき、反応させたい酸化物が近隣に存在する場合、窒素ガスとはならずに酸化物の酸素を脱離しつつ窒化反応が起こる。一方、ナトリウムが析出するが、ナトリウムの常圧沸点は８８０℃であるため、この温度よりも高温にて焼成する場合、ナトリウムは雰囲気ガス中へ拡散する結果、焼成物に含まれる心配はほとんどない。焼成物がナトリウムなどのアルカリ金属元素を構成元素として含む場合、アジ化アルカリ金属をより積極的に窒化剤として用いることも有効である。一方、アルカリ金属元素の混入を極力減らしたい場合、アルカリ金属元素を全く含まないアジ化水素（化学式Ｎ_３Ｈ）を用いることも有効である。この場合、水素が生成物となるが、その還元性によって、窒化反応はアジ化ナトリウムに比べてさらに加速する利点が挙げられる。

【0040】

以上、尿素水、ヒドラジン、カルバミド、アジドを用いた窒化の機構について述べた。本反応の本質は、より毒性の低い含窒素化合物を用い、その分解反応から生成するアンモニアによって原料を窒化することである。また、脱酸素容器によって、高い還元雰囲気を維持し、原料および窒化剤の脱酸素を促進することも重要である。これら２点の作用によって、窒化物の焼成をより低温かつ常圧にて効率的に行なうことができる。

【0041】

なお、本実施の形態では、脱酸素容器１０３を設けている。しかし、耐熱容器１０２がグラファイトなどの酸素と化学反応しやすい材料で構成されている場合、脱酸素容器１０３は必ずしも必要ではない。この場合、耐熱容器１０２が脱酸素容器１０３の役割を兼ねるためである。

【0042】

また、図１では脱酸素容器を入れ物として記しているが、必ずしも入れ物である必要はない。要点は還元雰囲気を維持することであり、雰囲気内の酸素を効果的に除去できるのであれば、板状や棒状などであっても、本発明の効果は発揮される。

【0043】

なお、本実施の形態では、脱酸素容器１０３をグラファイト製としたが、酸素と化学反応しやすい材料であれば、代用が可能である。たとえば、アルミニウムやチタン、シリコンが挙げられる。特にチタンは融点が高く、酸素と結合しやすいため、グラファイトの代用として有効である。これらの酸化物は二酸化炭素のように揮発せずに、固体として残留する。そのため、容器としてではなく、粉末として、試料１０６の近傍に設置する方が、より効果的に還元雰囲気を作り出すことができる。

【0044】

なお、本実施の形態では、耐熱るつぼ１０５を記しているが、高温にて酸素を放出しない材料でできていれば、なお望ましい。その場合、例えば、窒化ホウ素、炭化シリコンなどの材料が挙げられる。

【0045】

また、ガス導入穴１０２ａは、反応後の生成ガスを排出するために設けられたものであり、本発明において必ずしも必要ではない。不活性ガスを導入することは、アンモニアの炉内の残留を防止し、試料取り出し時の安全性を高めるので好ましい。

【0046】

なお、尿素水の供給方法であるが、窒化剤導入管１０４の上流側に押し出しポンプを取り付け、尿素水を５０℃程度に加熱しながら供給するのが望ましい。高温にすることで、尿素水の固化を防ぐことができ、窒化剤導入管１０４内にて詰まることを防ぐねらいがある。また、押し出しポンプの代わりに、尿素水を入れたバブラ（Bubbler）を用いる方法もよい。この場合、たとえば、窒素ガスをバブリングガス（Bubbling Gas）として用い、バブラ温度をなるべく上げて、水と尿素を同時に窒素ガスに取り込ませ、窒化剤導入管１０４を介して炉内に導入すればよい。この場合、押し出しポンプのような機構が不要となるため、焼成物のコスト削減が可能となる。さらに低コストである尿素水の供給方法としては、点滴用バッグのようなものに充填し、重力による滴下を利用して炉内へ導入する方法である。この場合、押し出しポンプもバブラ容器も不要となり、さらに供給系を簡略化することができる。そのため、さらなる焼成物の低コスト化が可能となる。なお、ここでは尿素水について述べたが、これはヒドラジン水であっても、同様の効果が得られる。

【0047】

（実施の形態２）
次に、尿素窒化技術を回転炉に導入した場合の実施の形態を、図２を用いて説明する。

【0048】

本発明の実施の形態２にかかる焼成装置の構成断面図を図２に示す。図２において、焼成装置２００はヒータ２０１ａおよびヒータ２０１ｂ、回転炉２０２、脱酸素構造材２０３を有する。回転炉２０２は壁２０２ａと中空部２０２ｂとを有し、中空部２０２ｂの中に脱酸素構造材２０３が配置されている。回転炉２０２は脱酸素構造材２０３を中心軸とする円筒形状を有し、壁２０２ａの内側に生成物２０８ａ、生成物２０８ｂ、生成物２０８ｃが置かれる。

【0049】

ヒータ２０１ａおよびヒータ２０１ｂは回転炉２０２の周囲に設けられ、回転炉２０２を加熱する。

【0050】

回転炉２０２は微傾斜が付けられて設置されている。すなわち、壁２０２ａは微傾斜を有している。中空部２０２ｂにおいて、窒化反応が行なわれる。また、中空部２０２ｂへは、窒化剤導入管２０４と不活性ガスの導入管２０５が接続されている。この中空部２０２ｂには、試料２０６が上方から投入され、炉内を生成物２０８ａ、生成物２０８ｂ、生成物２０８ｃのように順次反応されていき、最終的な反応焼成物２０７は下方から出てくる構成となっている。

【0051】

まず、回転炉２０２を回転させることから始める。回転炉２０２の寸法は、たとえば、内径１０ｃｍ、長さ２ｍとなっている。回転が始まったらヒータ２０１ａおよびヒータ２０１ｂに通電し、回転炉２０２を加熱する。昇温レートは、たとえば１時間当たり１５０℃（１５０℃／ｈ）である。加熱にともなって、不活性ガスを導入管２０５から流量１Ｌ／ｍｉｎにて導入する。これは、炉内の還元雰囲気を一定にするためと、尿素水の加水分解反応によって生ずるガスを、下流へ押し流すためである。炉内の温度が１４００℃になったら、尿素水を窒化剤導入管２０４から１０ｍL／ｍｉｎの流量にて導入する。流れが安定した後、試料２０６を上流側から導入する。ここでは試料２０６を、モル分率２％の酸化ユウロピウムを混合した酸化アルミニウム粉末としている。炉内への供給量は、たとえば、１分あたり１ｇである。試料２０６は、微傾斜された回転炉の内部をゆっくりと下降していく。試料２０６が回転炉２０２の内部を通過するのに、約２時間を要しており、この通過時間は回転速度と傾斜角によって調節される。下降していく間に、試料２０６は還元雰囲気によって酸素を奪われ、順次生成物２０８ａ、生成物２０８ｂ、生成物２０８ｃとなっていく。これは、炉内に設置された脱酸素構造材２０３によって、非常に強い還元雰囲気となっているためである。そして、尿素水から発生したアンモニアと反応することにより、窒化されていく。順次窒化された結果、最終的には回転炉の下端（図２では右端）にまで到達すると、外部へ反応焼成物２０７として押し出される。ここでは、反応焼成物２０７として緑色の蛍光を呈するユウロピウムを賦活剤とする酸窒化アルミニウムができあがる。

【0052】

この炉の構造の場合、連続に焼成物を得られることが利点である。炉の構造も単純であることも長所である。

【0053】

なお、ここでは尿素水を例に挙げたが、ヒドラジン水であっても同様の効果が得られる。また、余剰酸素ガスによる酸化が懸念されるが、これは脱酸素構造材２０３によって効果的に除去されるために問題にはならない。また積極的に酸素除去を行なうには、原料にたとえばメタノールなど、少量の有機化合物を混合することも効果的である。この場合、メタノールの燃焼によって余分な酸素は除去される。メタノールの量をあまりにも増大させると、焼成物に炭素が混入してしまうので、原料に合わせてメタノールなどの混合量を調製する必要がある。

【0054】

なお、ここでは炉が回転するとしているが、原料が自発的に落ちていく場合は、回転させる必要はない。また、原料をゆっくりと攪拌しつつ下降させることが目的であるため、回転でなくとも、炉を振動させるだけでも効果が得られる。

【産業上の利用可能性】

【0055】

本発明によれば、高温高圧を必要とせず、なおかつガス設備が不要な窒化物焼成炉を実現することができる。その結果、焼成物は安価にて供給することが可能となる。

【符号の説明】

【0056】

１００，２００ 焼成装置
１０１ａ，１０１ｂ，２０１ａ，２０１ｂ ヒータ
１０２ 耐熱容器
１０２ａ ガス導入穴
１０２ｂ，１０３ｂ 排気穴
１０３ 脱酸素容器
１０４，２０４ 窒化剤導入管
１０５ 耐熱るつぼ
１０６，２０６ 試料
２０２ 回転炉
２０２ａ 壁
２０２ｂ 中空部
２０３ 脱酸素構造材
２０５ 導入管
２０７ 反応焼成物

【図1】

【図2】