量産連続型放電プラズマ焼結装置の開発

メインの製品は結晶育成装置の製造・販売で、太陽電池用多結晶シリコン、スマホ用LT、LED用サファイア単結晶などの製造に使われている。社会の変化が速い中で、結晶関連以外にもう一つのコア技術である高周波誘導加熱電源を熱源としたアプリケーションに力を入れることにし、ハイブリッド加熱式焼結装置の開発プロジェクトを立ち上げた。東日本大震災以降、再生可能エネルギーとして今後急成長が見込まれる熱電発電では、焼結の大幅なコストダウンが課題で、量産も期待されていた。

平成24年度の補助事業で、一つずつ焼結体を生産するバッチ式プラズマ焼結装置を完成させ、その改良を重ねた。平成25年度の本事業では、量産向けの連続式プラズマ焼結装置を開発し、連続焼結を実現した。真空引き、焼結後の冷却、カートリッジ投入までの段取りを工程の中で並行して作業できる構造とした。放電プラズマ加熱に高周波誘導加熱を併用し、処理能力が大きく小型で安価な省エネ型装置の試作を行った。量産機にはチャンバー、制御盤、高周波電源、サーボプレス5トン、放射温度計、ロータリーポンプを組み込んだ。

パルス通電加熱に高周波を加えたことで、短時間での昇温と均一な焼結が可能になった。昇温が速く省エネにもつながる。サーボプレス制御によりプレス位置が正確になり、密度の制御も容易になった。その結果、硬度と品質が向上し、コストが低下した。

焼結法にはホットプレスという技法があり、SPSは生産性が悪いため採用されない場合も多いが、量産機の良さを理解して切り替えてもらえるよう展開を考えている。課題は大口径の焼結体の実現で、現在は直径50ミリメートル程度だが、プレスの推力が大きくなると装置も大型化するため、今後の研究で大口径化を図りユーザー層を広げたい。透明の色が出る宝光の焼結体は、液晶デバイスのバックライトや自動車のヘッドライトなど次世代LEDとして有望視され、世界市場で需要が高まることが期待される。