(57)【要約】【課題】セラミックス多孔体の強度低下を抑制しつつ、セラミックス多孔体内の表面積を拡大させる。【解決手段】セラミックス多孔体は、セラミックス多孔体における少なくとも１つの特定断面には、特定気孔が、複数存在する。各特定気孔は、第１の方向の長さに対する、第１の方向に直交する第２の方向の長さの比であるアスペクト比が１より大きい。また、特定気孔は、特定断面における輪郭線が凹凸を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス多孔体において、
前記セラミックス多孔体における少なくとも１つの特定断面には、第１の方向の長さに対する、前記第１の方向に直交する第２の方向の長さの比であるアスペクト比が１より大きい特定気孔であって、前記特定断面における輪郭線が凹凸を有する特定気孔が、複数存在する、
ことを特徴とするセラミックス多孔体。
【請求項２】
請求項１に記載のセラミックス多孔体において、
前記特定断面において、開口面積の大きいものから順に５０個の気孔のアスペクト比の平均値は、１．２以上である、
ことを特徴とするセラミックス多孔体。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のセラミックス多孔体において、
前記特定断面において、開口面積の大きいものから順に５０個の気孔に対して、前記特定気孔の数の割合は、２５％以上である、
ことを特徴とするセラミックス多孔体。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のセラミックス多孔体において、
前記特定断面において、開口面積の大きいものから順に５０個の気孔に対して、前記凹凸における凹部分の外角が１３０度以下である前記特定気孔の数の割合は、１０％以上である、
ことを特徴とするセラミックス多孔体。
【請求項５】
セラミックス多孔体の製造方法において、
前記セラミックス多孔体の主成分を含む形成材料の粉末と、前記形成材料の粉末の一部を溶解させる液体と、を含む混合物を作製する工程と、
前記混合物を成形して成形体を作製する工程と、
前記成形体を第１の温度で加熱しつつプレスを行ってプレス体を作製する工程と、
前記プレス体を、前記第１の温度より高い第２の温度で焼成して、前記プレス体の気孔率より高い気孔率を有するセラミックス多孔体を作製する工程と、
を備える、
ことを特徴とするセラミックス多孔体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書によって開示される技術は、セラミックス多孔体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、フィルタ、断熱材や建材等に用いられるセラミックス多孔体が知られている。具体的には、流体透過性の向上のために、一方向に配向した複数の貫通孔が形成されたセラミックス多孔体を備えるフィルタが知られている（下記特許文献１参照）。また、耐久性の向上および圧力損失の低減のために、セラミックス多孔体からなる多孔質層と、該多孔質層の両面に配された緻密質層とを備える積層フィルタが知られている（下記特許文献２参照）。また、気孔率が高く、熱伝導率が低く、かつ、ガス透過係数の小さい炭化珪素質多孔体からなる断熱材が知られている（下記特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６３５３７号公報
【特許文献２】特開２００６−３２６４２７号公報
【特許文献３】特開２００９−１７９５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、例えば、セラミックス多孔体における気孔の平均径や気孔率を大きくすれば、セラミックス多孔体内において気孔を構成する内壁の表面積（以下、単に「セラミックス多孔体内の表面積」という）が拡大し、その結果、フィルタのフィルタリング性能、断熱材の断熱性能や建材の軽量化を向上させることができる。しかし、その反面、セラミックス多孔体における気孔の平均径や気孔率を大きくすれば、セラミックス多孔体の強度が低下する。すなわち、従来、セラミックス多孔体の強度低下を抑制しつつ、セラミックス多孔体内の表面積を拡大させることは困難である、という問題があった。
【０００５】
なお、このような課題は、上述のフィルタ、積層フィルタや断熱材に用いられるセラミックス多孔体に限らず、他の用途に用いられるセラミックス多孔体に共通の課題である。
【０００６】
本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
【０００８】
（１）本明細書に開示されるセラミックス多孔体は、セラミックス多孔体において、前記セラミックス多孔体における少なくとも１つの特定断面には、第１の方向の長さに対する、前記第１の方向に直交する第２の方向の長さの比であるアスペクト比が１より大きい特定気孔であって、前記特定断面における輪郭線が凹凸を有する特定気孔が、複数存在する。
【０００９】
本セラミックス多孔体では、セラミックス多孔体における少なくとも１つの特定断面には、特定気孔が複数存在する。この特定気孔は、第１の方向の長さに対する、該第１の方向に直交する第２の方向の長さの比であるアスペクト比が１より大きく、かつ、特定断面における輪郭線が凹凸を有する。ここで、セラミックス多孔体の上記特定断面において、凹凸を有する特定気孔と、該特定気孔と同一の開口面積を有し、かつ、凹凸を有しない略円形（楕円形も含む）の気孔（以下、「円形気孔」という）と、を比較する。特定気孔と円形気孔とは、同一の開口面積を有しているものの、特定気孔の周長は、凹凸を有する分だけ、円形気孔の周長より長い。このことは、特定気孔が存在するセラミックス多孔体であれば、特定気孔が存在せずに円形気孔だけが存在するセラミックス多孔体に対して、気孔の平均径や気孔率の増大を抑制しつつ、セラミックス多孔体内の表面積を拡大させることができることを意味する。したがって、本セラミックス多孔体によれば、セラミックス多孔体の強度低下を抑制しつつ、セラミックス多孔体内の表面積を拡大させることができる。
【００１０】
（２）上記セラミックス多孔体において、前記特定断面において、開口面積の大きいものから順に５０個の気孔のアスペクト比の平均値は、１．２以上である構成としてもよい。本セラミックス多孔体によれば、開口面積の大きいものから順に５０個の気孔に対して、アスペクト比の平均値が１．２未満である構成に比べて、セラミックス多孔体の第１の方向と第２の方向との特性（例えば強度、断熱性、吸音性等）に異方性を持たせることができる。
【００１１】
（３）上記セラミックス多孔体において、前記特定断面において、開口面積の大きいものから順に５０個の気孔に対して、前記特定気孔の数の割合は、２５％以上である構成としてもよい。本セラミックス多孔体によれば、開口面積の大きいものから順に５０個の気孔に対して、特定気孔の数の割合が２５％未満である構成に比べて、セラミックス多孔体内の表面積を、より効果的に拡大させることができる。また、本セラミックス多孔体では、セラミックス多孔体に存在する多くの気孔が第２の方向に配向しているため、セラミックス多孔体の第１の方向と第２の方向との特性に異方性を持たせることができる。
【００１２】
（４）上記セラミックス多孔体において、前記特定断面において、開口面積の大きいものから順に５０個の気孔に対して、前記凹凸における凹部分の外角が１３０度以下である前記特定気孔の数の割合は、１０％以上である構成としてもよい。本セラミックス多孔体によれば、開口面積の大きいものから順に５０個の気孔に対して、凹部分の外角が１３０度以下である特定気孔の数の割合が１０％未満である構成に比べて、セラミックス多孔体内の表面積の拡大とセラミックス多孔体の強度維持とを効果的に向上させることができる。
【００１３】
（５）本明細書に開示されるセラミックス多孔体の製造方法は、セラミックス多孔体の製造方法において、前記セラミックス多孔体の主成分を含む形成材料の粉末と、前記形成材料の粉末の一部を溶解させる液体と、を含む混合物を作製する工程と、前記混合物を成形して成形体を作製する工程と、前記成形体を第１の温度で加熱しつつプレスを行ってプレス体を作製する工程と、前記プレス体を、前記第１の温度より高い第２の温度で焼成して、前記プレス体の気孔率より高い気孔率を有するセラミックス多孔体を作製する工程と、を備える。
【００１４】
本願の発明者は、上述のセラミックス多孔体の画期的な製造方法を創作した。この画期的な製造方法は、次のように、本願の発明者による新たな見地により見出されたものである。すなわち、セラミックス多孔体の主成分を含む形成材料の粉末と、形成材料の粉末の一部を溶解させる液体と、を含む混合物によって成形した成形体を、第１の温度で加熱しつつプレスを行って、成形体よりも緻密なプレス体を作製する。さらに、この緻密なプレス体を、第１の温度より高い第２の温度で焼成することにより、プレス体の気孔率より高い気孔率を有するセラミックス多孔体を作製することができる。セラミックス多孔体が作製される要因の１つとしては、セラミックス多孔体の主成分を含む形成材料から液体によって溶解した成分が、プレス体の焼成過程において第２の温度によって揮発する際に気孔が形成されるからであると考えられる。これにより、本セラミックス多孔体の製造方法によれば、セラミックス多孔体を作製することができる。また、本セラミックス多孔体の製造方法によれば、仮に造孔材を使用しなくても、セラミックス多孔体を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態におけるセラミックス多孔体１００のＸＺ断面構成の一例である。
【図２】本実施形態におけるセラミックス多孔体１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】性能評価結果を示す説明図である。
【図４】サンプルＳ１，Ｓ２のＸＺ断面写真の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
Ａ．実施形態：
Ａ−１．セラミックス多孔体１００の構成：
図１は、本実施形態におけるセラミックス多孔体１００のＸＺ断面構成の一例である。図１には、セラミックス多孔体１００のＸＺ断面構成におけるＸ１部分を拡大した模式図が示されている。図１には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向と呼び、Ｚ軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、セラミックス多孔体１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。他の図についても同様である。
【００１７】
セラミックス多孔体１００は、セラミックを主成分とする材料（「セラミック材料１１０」という）により形成され、内部に複数の気孔１２０が形成された多孔体である。なお、ここでいう主成分とは、多孔体の内、気孔を除いた部分の体積に対する各成分の体積含有率（ｖｏｌ％）の内、セラミックの体積含有率が最大であることを意味する。例えば、多孔体の内、気孔を除いた部分の体積に対するセラミックの体積含有率は、５０ｖｏｌ％以上であることが好ましい。図１において、複数箇所に点在している閉塞領域が気孔１２０である。また、図１において、各気孔１２０の周囲を囲んでいる領域がセラミックス多孔体１００を形成するセラミック材料１１０である。セラミック材料１１０は、例えば、酸化物やリン酸化合物であることが好ましい。酸化物は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、コーディライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）等である。リン酸化合物は、例えば、ハイドロキシアパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２）、ＬＡＧＰ（Ｌｉ１．５Ａｌ０．５Ｇｅ１．５（ＰＯ４）３）等である。また、セラミックス多孔体１００の特性を活かすためには、セラミックス多孔体１００の気孔率は２０％以上であることが好ましい。また、セラミックス多孔体１００の強度確保のためには、セラミックス多孔体１００の気孔率は８０％以下であることが好ましい。
【００１８】
セラミックス多孔体１００は、気孔１２０に関して、次の第１の要件を満たす。
第１の要件：セラミックス多孔体１００における少なくとも１つの特定断面（図１では、ＸＹ断面）には、特定気孔１２２が、複数存在する。特定気孔１２２は、気孔１２０のうち、次の気孔条件１，２の両方を満たす気孔１２０をいう。
気孔条件１：第１の方向（図１では、Ｚ軸方向）における気孔の長さΔＺに対する、第１の方向に直交する第２の方向（図１では、Ｘ軸方向）における気孔の長さΔＸの比（ΔＸ／ΔＺ）であるアスペクト比が、１より大きい。
気孔条件２：上記特定断面における気孔１２０の輪郭線（セラミックス多孔体１００における気孔１２０を構成する内壁面と特定断面との交線）が凹凸を有する。
【００１９】
各気孔１２０が気孔条件２を満たすか否かは次のようにして判断する。すなわち、各気孔１２０の輪郭線について、凹凸変曲部分１２６の有無を判断する。凹凸変曲部分１２６は、特定断面における気孔１２０の輪郭線上の複数の位置（図１のＸ１部分のＰ１〜Ｐ４参照）のそれぞれの接線（図１のＸ１部分のＬａ〜Ｌｄ参照）を引いていき、所定の方向（例えばＸ軸方向）に対する接線の傾きが２回反転（正から負、次に、負から正、または、負から正、そして、正から負）する線部分である。すなわち、１つの凹凸変曲部分１２６は、互いに隣接する１つの凹部分と１つの凸部分とを含む。気孔１２０の輪郭線に凹凸変曲部分１２６が１つ以上有れば、該気孔１２０は気孔条件２を満たすと判断し、気孔１２０の輪郭線に凹凸変曲部分１２６が無ければ、該気孔１２０は気孔条件２を満たさないと判断する。なお、上記所定の方向は、セラミックス多孔体１００の特定断面における複数の気孔１２０の多くが延びている方向（配向方向）であり、具体的には、特定断面における複数の気孔１２０のうち、全長が最も長い気孔１２０の長手方向でもよいし、特定断面における複数の気孔１２０の多くが延びている方向であってもよい。
【００２０】
図１におけるＸ１部分の中央左側に位置する気孔１２０は、アスペクト比（ΔＸ１／ΔＺ１）が１より大きいため、気孔条件１を満たす。また、例えば、Ｘ軸方向に対して右肩上がりである接線の傾きを正とし、Ｘ軸方向に対して右肩下がりである接線の傾きを負とする。該気孔１２０では、輪郭線上の位置Ｐ１の接線Ｌａの傾きは正であり、次の位置Ｐ２，Ｐ３の接線Ｌｂ，Ｌｃの傾きは負であり、次の位置Ｐ４の接線Ｌｄの傾きは正である。したがって、該気孔１２０の位置Ｐ１〜Ｐ４を含む輪郭線部分は、位置Ｐ１から位置Ｐ２にかけて凸部を有し、位置Ｐ３から位置Ｐ４にかけて凹部を有するため、該輪郭線部分は凹凸変曲部分１２６である。すなわち、該気孔１２０の輪郭線には、凹凸変曲部分１２６が有るため、該気孔１２０は気孔条件２を満たす。したがって、該気孔１２０は、特定気孔１２２である。同様に、図１におけるＸ１部分の中央右側に位置する気孔１２０も、アスペクト比（ΔＸ２／ΔＺ２）が１より大きいため、気孔条件１を満たす。また、該気孔１２０の輪郭線には、凹凸変曲部分１２６が有るため、該気孔１２０は気孔条件２を満たす。したがって、該気孔１２０は、特定気孔１２２である。なお、図１のＸ１部分では、各特定気孔１２２の輪郭線が有する複数の凹凸変曲部分１２６の一部のみ符号で示している。
【００２１】
また、図１に示すように、セラミックス多孔体１００の特定断面に存在する複数の気孔１２０には、複数の特定気孔１２２に加えて、上記気孔条件１および気孔条件２の少なくとも一方を満たさない、複数の非特定気孔１２４が存在する。具体的には、図１のＸ１部分において、特定気孔１２２の左下に位置する気孔１２０は、少なくとも気孔条件１を満たさないため、非特定気孔１２４である。また、図１のＸ１部分において、特定気孔１２２の右下に位置する気孔１２０は、少なくとも気孔条件２を満たさないため、非特定気孔１２４である。
【００２２】
また、セラミックス多孔体１００は、気孔１２０に関して、次の第２の要件を満たすことが好ましい。
第２の要件：セラミックス多孔体１００の上記特定断面において、複数の気孔１２０のうち、開口面積（各気孔１２０の輪郭線によって囲まれた領域の面積）の大きいものから順に５０個の気孔１２０のアスペクト比の平均値（以下、「平均アスペクト比」という）は、１．２以上である。
【００２３】
また、セラミックス多孔体１００は、気孔１２０に関して、次の第３の要件を満たすことが好ましい。
第３の要件：セラミックス多孔体１００の上記特定断面において、複数の気孔１２０のうち、開口面積の大きいものから順に５０個の気孔１２０に対して、特定気孔１２２の数の割合である、第１の特定気孔割合は、２５％以上である。
【００２４】
また、セラミックス多孔体１００は、気孔１２０に関して、次の第４の要件を満たすことが好ましい。
第４の要件：セラミックス多孔体１００の上記特定断面において、開口面積の大きいものから順に５０個の気孔１２０に対して、凹凸変曲部分１２６における凹部分の外角が１３０度以下である特定気孔１２２の数の割合である、第２の特定気孔割合は、１０％以上である。
凹部分の外角は、図１におけるＸ１部分に示すように、凹部分の輪郭線における最も深い点Ｄ０の両側に位置する一対の凸部分を構成する一対の傾斜部分の輪郭線のそれぞれに接する一対の接線Ｌ１，Ｌ２であって、該点Ｄ０を通る一対の接線Ｌ１，Ｌ２がなす角度θである。なお、一対の傾斜部分の一方の輪郭線に接し、かつ、点Ｄ０を通る接線が複数存在する場合、これらの複数の接線のうち、該輪郭線との接点（例えば図１中の接点Ｄ１，Ｄ２参照）と点Ｄ０との距離が最も近い接線を、凹部分の外角を特定するための接線とする。
【００２５】
なお、図１に示すように、セラミックス多孔体１００は、さらに、次の要件を満たすことが好ましい。
第５の要件：セラミックス多孔体１００の上記特定断面において、複数の特定気孔１２２の中には、１つの凹凸変曲部分１２６に含まれる凹部分と凸部分との曲率が互いに異なるものが含まれる。
第６の要件：セラミックス多孔体１００の上記特定断面において、複数の特定気孔１２２の中には、凹凸変曲部分１２６を２つ以上有するものが含まれる。
第７の要件：セラミックス多孔体１００の上記特定断面において、複数の特定気孔１２２の中には、凹凸変曲部分１２６の数が互いに異なる複数の特定気孔１２２が含まれる。
第８の要件：セラミックス多孔体１００の上記特定断面において、複数の特定気孔１２２の中には、第１の方向（図１では、Ｚ軸方向）における気孔の輪郭線の最短距離（例えば図１中のΔＺ１１）に対する、第２の方向（図１では、Ｘ軸方向）における気孔の輪郭線の最短距離（例えば図１中のΔＸ１１）の比（ΔＸ１１／ΔＺ１１  以下「最短距離比率」という）と、アスペクト比との差が、０．２以上であるものが含まれる。なお、最短距離比率とアスペクト比との差が大きいほど、特定気孔１２２の輪郭線の長さが長くなり、セラミックス多孔体内の表面積が大きくなる。
第９の要件：セラミックス多孔体１００の上記特定断面において、複数の特定気孔１２２の中には、セラミックス多孔体１００における特定気孔１２２を構成する内壁面の露出部分（図１において、特定気孔１２２の輪郭線に囲まれた紙面奥側部分）に凸凹を有するものが含まれる。
第１０の要件：セラミックス多孔体１００の上記特定断面において、複数の特定気孔１２２の中には、該特定断面に示されていない気孔１２０（主に特定気孔１２２）を介して互いに連通しているものが含まれる。
【００２６】
Ａ−２．セラミックス多孔体１００の製造方法：
次に、本実施形態におけるセラミックス多孔体１００の製造方法の一例について説明する。図２は、本実施形態におけるセラミックス多孔体１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【００２７】
はじめに、例えばＬＡＧＰを主成分とするセラミックの粉末に、所定の温度および圧力下において該セラミックの粉末の一部を溶解させる液体（例えば、水酸化リチウム飽和水溶液）を所定量加えて加湿混合を行い、セラミックの加湿粉末を作製する（Ｓ１１０）。液体（加湿液）は、セラミックの粒子の表面を溶かして僅かな液相部分を作り、加熱プレスが行われることにより、液体の固化が促進され、セラミックが緻密になる。セラミックの加湿粉末は、特許請求の範囲における混合物に相当する。
【００２８】
次に、セラミックの加湿粉末を所定の形状に成形して、セラミックの加湿粉末の成形体（以下、「セラミック粉末成形体」という）を作製する（Ｓ１２０）。セラミック粉末成形体は、特許請求の範囲における成形体に相当する。
【００２９】
次に、セラミック粉末成形体に対して、第１の温度で加熱しつつ所定の圧力で、所定の方向（上下方向）にプレスを行って、プレス体を作製する（Ｓ１３０）。プレス時の圧力は、セラミック粉末の表面が加湿液に溶解し、かつ、セラミック粉末成形体の緻密化が進行する圧力が好ましく、例えば、１２５ＭＰａより大きく、５００ＭＰａ以下であることが好ましい。また、第１の温度は、セラミック粉末の表面が加湿液に溶解した成分（セラミックの原料由来の副生成物  セラミック材料がＬＡＧＰの場合、異種組成のＡｌ系やＧｅ系の副生成物）の気化温度（例えば８００℃以上）未満であり、例えば、３０℃以上、４００℃以下であることが好ましい。第１の温度が３０℃以上であれば、緻密なプレス体をより確実に作製することができる。第１の温度が４００℃以下であれば、セラミック粉末の表面と加湿液とが反応する前に液体が気化（揮発）することを抑制することができる。
【００３０】
次に、プレス体を、第１の温度より高い第２の温度で焼成して、プレス体の気孔率より高い気孔率を有するセラミックス多孔体１００を作製する（Ｓ１４０）。第２の温度は、セラミック粉末の表面が加湿液に溶解した成分の気化温度以上であり、７００℃以上であることが好ましい。以上により、上述した構成のセラミックス多孔体１００が製造される。なお、製造されたセラミックス多孔体１００の特定断面における複数の気孔１２０は、配向性を有する。すなわち、複数の気孔１２０のうちの２５％以上の気孔１２０が所定方向に延びている。この所定方向は、プレス体の作製工程（Ｓ１３０）におけるプレス方向（図１では、Ｚ軸方向）に略直交する方向（図１では、Ｘ軸方向）である。
【００３１】
Ａ−３．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態のセラミックス多孔体１００では、セラミックス多孔体１００における少なくとも１つの特定断面（例えば図１ではＸＺ断面）には、特定気孔１２２が複数存在する（上記第１の要件）。この特定気孔１２２は、第１の方向（例えば図１ではＺ軸方向）の長さΔＺに対する、第２の方向（例えば図１ではＸ軸方向）の長さΔＸの比であるアスペクト比が１より大きく、かつ、特定断面における輪郭線が凹凸を有する（上記気孔条件１，２）。
【００３２】
ここで、セラミックス多孔体１００の上記特定断面において、輪郭線が凹凸を有する特定気孔１２２と、該特定気孔１２２と同一の開口面積を有し、かつ、輪郭線が凹凸を有しない略円形（楕円形も含む）の気孔（以下、「円形気孔」という）と、を比較する。特定気孔１２２と円形気孔とは、同一の開口面積を有しているものの、特定気孔１２２の輪郭線は凹凸を有する分だけ、特定気孔１２２の輪郭線は、円形気孔の輪郭線より長い。つまり、１つの特定気孔１２２を構成するセラミックス多孔体の内壁の表面積は、該特定気孔１２２と同一体積である、１つの円形気孔を構成するセラミックス多孔体の内壁の表面積より大きい。このことは、特定気孔１２２が存在するセラミックス多孔体１００であれば、特定気孔１２２が存在せずに円形気孔だけが存在するセラミックス多孔体に対して、気孔の平均径や気孔率の増大を抑制しつつ、セラミックス多孔体内において気孔を構成する内壁の表面積（以下、単に「セラミックス多孔体内の表面積」という）を拡大させることができることを意味する。したがって、本実施形態のセラミックス多孔体１００によれば、セラミックス多孔体の強度低下を抑制しつつ、セラミックス多孔体内の表面積を拡大させることができる。
【００３３】
また、本実施形態のセラミックス多孔体１００では、セラミックス多孔体１００の特定断面において、開口面積の大きいものから順に５０個の気孔１２０のアスペクト比の平均値（平均アスペクト比）は、１．２以上である（第２の要件）。これにより、本実施形態によれば、平均アスペクト比が１．２未満である構成に比べて、セラミックス多孔体の第１の方向と第２の方向との特性（例えば強度、断熱性、吸音性等）に異方性を持たせることができる。
【００３４】
また、本実施形態のセラミックス多孔体１００では、セラミックス多孔体１００の特定断面において、開口面積の大きいものから順に５０個の気孔１２０に対して、特定気孔１２２の数の割合である、第１の特定気孔割合は、２５％以上である（第３の要件）。本実施形態によれば、第１の特定気孔割合が２５％未満である構成に比べて、セラミックス多孔体内の表面積を、より効果的に拡大させることができる。また、本実施形態では、セラミックス多孔体１００に存在する多くの気孔（特定気孔１２２）が第２の方向に配向しているため、セラミックス多孔体の第１の方向と第２の方向との特性に異方性を持たせることができる。
【００３５】
本実施形態のセラミックス多孔体１００では、セラミックス多孔体１００の特定断面において、開口面積の大きいものから順に５０個の気孔１２０に対して、凹凸変曲部分１２６における凹部分の外角が１３０度以下である特定気孔１２２の数の割合である、第２の特定気孔割合は、１０％以上である（第４の要件）。これにより、本実施形態によれば、第２の特定気孔割合が１０％未満である構成に比べて、セラミックス多孔体１００内の表面積の拡大とセラミックス多孔体１００の強度維持とを効果的に向上させることができる。
【００３６】
本願の発明者は、セラミックス多孔体１００の画期的な製造方法を創作した。この画期的な製造方法は、セラミックス多孔体の主成分を含む形成材料に液体を添加し、加熱プレスを行うことにより既に緻密になったプレス体を、さらに加熱プレス時より高い温度で焼成する、という、本願の発明者の独自の発想により見出されたものである。すなわち、セラミックス多孔体１００の主成分を含む形成材料の粉末と、形成材料の粉末の一部を溶解させる液体とによって成形した成形体を、第１の温度で加熱しつつプレスを行って、成形体よりも緻密なプレス体を作製する（図２のＳ１１０〜Ｓ１３０参照）。さらに、この緻密なプレス体を、第１の温度より高い第２の温度で焼成することにより、プレス体の気孔率より高い気孔率を有するセラミックス多孔体を作製することができる（図２のＳ１４０参照）。要するに、本発明の製造方法で用いられるセラミックス多孔体の形成材料や液体は、特定の材料に限定されるものではなく、セラミックス多孔体の形成材料と、その形成材料の一部を溶解させる液体とを適切に組み合わせて、上述した工程（図２のＳ１１０〜Ｓ１４０）を行うことにより、上述のセラミックス多孔体１００を得ることができる。
【００３７】
ここで、既に緻密になったプレス体を、さらに加熱プレス時より高い温度で焼成すると、焼成時のプレス体の収縮率を低く、焼成前のプレス体と焼成後の焼結体との寸法差は微少である、とも考えられる。しかし、実際には、プレス体の焼成過程において、プレス体の内部に気孔が形成されることによって膨張し、その結果、プレス体の気孔率より高い気孔率を有する焼結体（セラミックス多孔体）を作製することができる、ことが分かった。このような本実施形態の製造方法によりセラミックス多孔体１００が作製されるメカニズムとしては、次のことが考えられる。すなわち、プレス体の焼成過程において、セラミックス多孔体１００の主成分を含む形成材料から加湿液へ溶解した成分が、第２の温度で気化することによって、気孔が形成される。また、焼成前のプレス体は加熱プレスによる緻密化で骨格が形成されているため、焼成の際、体積収縮により形成される隙間が集中することによって、気孔が形成される。その結果、セラミックス多孔体１００の内部には不規則な形状およびサイズの複数の気孔１２０（特に特定気孔１２２）が形成される。
【００３８】
なお、造孔材を使用してセラミックス多孔体を製造した場合、セラミックス多孔体の特定断面において、造孔材により形成された気孔の輪郭線は、造孔材の粒子形に応じた略同一サイズの略円形（楕円含む）である。このため、造孔材により形成された気孔は、特定気孔１２２ではない。
【００３９】
また、上述したように、本実施形態の製造方法（図２）によれば、造孔材を使用せずに上述のセラミックス多孔体１００を製造することができる。この場合の効果として次のことが挙げられる。
（１）セラミックス多孔体におけるセラミックの純度に関して
造孔材を使用する従来の製造方法では、セラミックス多孔体の内部に造孔材が残留することによりセラミックス多孔体におけるセラミックの純度が低下するおそれがある。これに対して、本実施形態の製造方法では、造孔材を使用しないため、造孔材の残留に起因するセラミックス多孔体におけるセラミックの純度低下が生じないため、セラミックス多孔体におけるセラミックの純度を向上させることができる。
（２）セラミックス多孔体の形成材料の種類に関して
造孔材を使用する従来の製造方法では、セラミックス多孔体の内部に残留する造孔材を燃焼させるために極めて高温での加熱を要する。その結果、セラミックス多孔体の形成材料は、高い耐熱性を有する材料に制限されるおそれがある。これに対して、本実施形態の製造方法では、造孔材を使用しないため、造孔材の燃焼のための温度調整が不要であり、その結果、セラミックス多孔体の形成材料の種類が制限されることを抑制することができる。
（３）セラミックス多孔体の作製に要するエネルギーに関して
造孔材を使用する従来の製造方法では、セラミックス多孔体の内部に残留する造孔材を燃焼させるために、高温かつ長時間の熱処理を要する分だけ、セラミックス多孔体の作製に要するエネルギーが比較的に大きい。これに対して、本実施形態の製造方法では、造孔材を使用しないため、造孔材の燃焼のためのエネルギーを要しない分だけ、セラミックス多孔体の作製に要するエネルギーが相対的に小さく、その結果、例えばＣＯ２の排出量の低減などの環境面にも高いメリットがある。
【００４０】
Ａ−４．性能評価：
セラミックス多孔体のサンプルを複数作製し、作製された複数のサンプルを用いて性能評価を行った。図３は、性能評価結果を示す説明図である。
【００４１】
Ａ−４−１．各サンプルについて：
（各サンプルの作製方法）
図３に示すように、性能評価には、６個のセラミックス多孔体のサンプル（Ｓ１〜Ｓ６）を用いた。なお、６個のサンプルの内、サンプルＳ１，Ｓ２については、上述した実施形態において説明した製造方法に従って作製し、サンプルＳ４〜Ｓ６については、実施形態とは異なる製造方法に従って作製した。より具体的なサンプルＳ１〜Ｓ６の作製方法は、以下の通りである。
【００４２】
（１）仮焼粉末の作製工程
はじめに、炭酸リチウムと、γ−アルミナと、酸化ゲルマニウムと、リン酸水素２アンモニウムとを、ＬＡＧＰの組成と一致するような配合比で秤量し、エチルアルコールと共に、ナイロンポットおよびジルコニア球石を用いて混合した。該混合物を乾燥した後、アルミナルツボで、最高温度９００℃で２時間保持して仮焼を行い、ＬＡＧＰの仮焼粉末を得た。
【００４３】
（２）粉砕粉末の作製工程
上述したＬＡＧＰの仮焼粉末を、エチルアルコールと共に、ナイロンポットおよびジルコニア球石を用いて３６時間粉砕し、乾燥して、ＬＡＧＰの粉砕粉末を作製した。
【００４４】
（３）加湿粉末の作製工程
次に、サンプルＳ１〜Ｓ４では、上述したＬＡＧＰの粉砕粉末に、２０ｗｔ％の水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）飽和水溶液を加え、乳鉢にて加湿混合を行い、ＬＡＧＰの加湿粉末を得た。
【００４５】
（４）成形体の作製工程
次に、サンプルＳ１〜Ｓ４では、上述したＬＡＧＰの加湿粉末を、直径１２ｍｍの円筒形状の金型に入れた。これにより、加湿粉末が円板状に成形される。その後、サンプルＳ１，Ｓ２では、１４０℃に設定したプレス機により、加湿粉末の成形体を３５０ＭＰａで一軸プレスし、３０分保持した。なお、この加熱プレス中では、プレス機の下パンチと加湿粉末との間、プレス機の上パンチと加湿粉末との間のそれぞれにポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を挿入した。プレス完了後、得られた成形体を、１２０℃で４時間保持して乾燥した。これにより、直径１２ｍｍの円盤状のプレス体であるサンプルＳ１，Ｓ２を得た。
【００４６】
サンプルＳ３，Ｓ４では、未加熱にて、上述の加湿粉末の成形体を５ＭＰａでプレスし、１０秒保持した。プレス完了後、得られた成形体を、１２０℃で４時間保持して乾燥し、さらに、１４７ＭＰａで静水圧プレス（ＣＩＰ）をし、１２０℃で４時間保持して乾燥後、直径１２ｍｍの円盤状のプレス体であるサンプルＳ３，Ｓ４を得た。
【００４７】
サンプルＳ５，Ｓ６では、上述の仮焼粉末の作製工程で得られたＬＡＧＰの仮焼粉末を、直径１２ｍｍの円筒形状の金型に入れた。その後、未加熱にて、ＬＡＧＰの仮焼粉末の成形体を５ＭＰａでプレスし、１０秒保持した。さらに、１４７ＭＰａの圧力で静水圧プレス（ＣＩＰ）をし、直径１２ｍｍの円盤状のプレス体であるサンプルＳ５，Ｓ６を得た。
【００４８】
（５）焼結体の作製工程
サンプルＳ１，Ｓ３，Ｓ５では、得られた成形体を、大気雰囲気下において最高温度８００℃で２時間保持して焼成した。サンプルＳ２，Ｓ４，Ｓ６では、得られた成形体を、大気雰囲気下において最高温度９００℃で２時間焼成し、焼成体を得た。
【００４９】
Ａ−４−２．評価方法：
各サンプルについて、気孔率が２０％以上である場合、合格（〇）と判定し、それ以外の場合に、不合格（×）と判定した。各サンプルの気孔率は、次のようにして算出した。各サンプルの密度を、公知のアルキメデス法により測定した。次に、各サンプルにおいて測定された密度から、次の式１を用いて、各サンプルのセラミックス多孔体の気孔率を算出した。
＜式１＞
セラミックス多孔体の気孔率＝［１−（測定密度／理論密度）］×１００
測定密度：上述のアルキメデス法により測定したサンプルの密度
理論密度：セラミック材料の理論上の密度
【００５０】
各サンプルについて、上述の第２の要件を満たす場合、合格（〇）と判定し、それ以外の場合に、不合格（×）と判定した。各サンプルのセラミックス多孔体における気孔の平均アスペクト比は次のようにして算出した。まず、各サンプルの試料を切断し、その断面を研磨後、その断面のＳＥＭ画像（反射電子像）を取得する。ＳＥＭ画像の倍率は、例えば１００倍とする。試料の断面のＳＥＭ画像において、開口面積の大きいものから５０個の気孔を選択する。次に、選択された５０個の気孔のそれぞれについて、ＳＥＭ画像のＸ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれにおける気孔のフェレ径（図１ではΔＸ，ΔＺ）を測定した。フェレ径が測定された各気孔についてアスペクト比を算出し、５０個の気孔についてのアスペクト比の平均値を算出し、平均アスペクト比とした。
【００５１】
各サンプルについて、上述の第３の要件を満たす場合、合格（〇）と判定し、それ以外の場合に、不合格（×）と判定した。各サンプルのセラミックス多孔体における第１の特定気孔割合は、次のようにして算出した。まず、上述した気孔のアスペクト比の平均値の算出に用いられた試料の断面のＳＥＭ画像における５０個の気孔のそれぞれについて、算出されたアスペクト比から気孔条件１を満たすか否かを判断し、凹凸変曲部分１２６の有無から気孔条件２を満たすか否かを判断する。そして、５０個の気孔に対する、気孔条件１，２を満たす気孔の数の割合を算出し、第１の特定気孔割合とした。
【００５２】
Ａ−４−３．評価結果：
図４は、各サンプルＳ１，Ｓ２のＸＺ断面写真の一例である。図４において、セラミックス多孔体１００は、複数箇所に点在し、周縁が淡色になっている閉塞領域である気孔１２０と、各気孔１２０の周囲を囲み、気孔１２０の周縁の淡色より濃い色の領域であるセラミック材料１１０とから構成されている。なお、各サンプルＳ１，Ｓ２のＸＺ断面写真は、各サンプルＳ１，Ｓ２を切断し、その断面を研磨後、その断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影して得られたＳＥＭ画像である。ＳＥＭ画像の倍率は、１００倍である。サンプルＳ１の製造方法では、ＬＡＧＰの粉砕粉末に水酸化リチウム飽和水溶液を加えて加湿混合を行い（図２のＳ１１０参照）、ＬＡＧＰの加湿粉末を得た。次に、ＬＡＧＰの加湿粉末を成形した成形体に加熱プレスを行い（図２のＳ１２０，Ｓ１３０参照）、得られたプレス体を、８００℃で高温焼成した（図２のＳ１４０参照）。その結果、図４の左側の写真に示すような断面を有するセラミックス多孔体が作製された。図４の左側の写真の分析により、図３に示すように、サンプルＳ１の気孔率は２４．９％であり、合格（〇）と評価され、平均アスペクト比が１．３８であり、合格（〇）と評価され、第１の特定気孔割合が４３％であり、合格（〇）と評価された。また、サンプルＳ２の製造方法での焼成温度は９００℃であり、その他の点は、サンプルＳ１の製造方法と同じである。その結果、図４の右側の写真に示すような断面を有するセラミックス多孔体が作製された。図４の右側の写真の分析により、図３に示すように、サンプルＳ１の気孔率は３７．９％であり、合格（〇）と評価され、平均アスペクト比が１．４４であり、合格（〇）と評価され、第１の特定気孔割合が３３％であり、合格（〇）と評価された。
【００５３】
一方、サンプルＳ３の製造方法では、サンプルＳ１の製造方法に対して、成形体に加熱せずにプレスだけを行う点で、サンプルＳ１の製造方法とは異なる。その結果、図３に示すように、サンプルＳ３の気孔率は１１．８％であり、不合格（×）と評価され、平均アスペクト比が０．８８であり、不合格（×）と評価され、第１の特定気孔割合が３％であり、不合格（×）と評価された。また、サンプルＳ４の製造方法での焼成温度は９００℃であり、その他の点は、サンプルＳ３の製造方法と同じである。その結果、図３に示すように、サンプルＳ４の気孔率は２３．８％であり、合格（〇）と評価され、平均アスペクト比が１．０４であり、不合格（×）と評価され、第１の特定気孔割合が２０％であり、不合格（×）と評価された。
【００５４】
また、サンプルＳ５の製造方法では、サンプルＳ１の製造方法に対して、ＬＡＧＰの粉砕粉末を加湿しない点と、成形体に加熱せずにプレスだけを行う点とで、サンプルＳ１の製造方法とは異なる。その結果、図３に示すように、サンプルＳ５の気孔率は５．２％であり、不合格（×）と評価され、平均アスペクト比と第１の特定気孔割合とはいずれも測定不能（−）と評価された。また、サンプルＳ６の製造方法での焼成温度は９００℃であり、その他の点は、サンプルＳ５の製造方法と同じである。その結果、図３に示すように、サンプルＳ６の気孔率は１２．３％であり、不合格（×）と評価され、平均アスペクト比が１．０８であり、不合格（×）と評価され、第１の特定気孔割合が１０％であり、不合格（×）と評価された。
【００５５】
以上の評価結果によれば、サンプルＳ１，Ｓ２の製造方法によれば、気孔率が２０％以上、平均アスペクト比が１．２以上、かつ、第１の特定気孔割合が２５％以上のセラミックス多孔体を、より確実に製造することができることがわかる。
【００５６】
Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
【００５７】
上記実施形態におけるセラミックス多孔体１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、セラミックス多孔体１００の形状は、例えば、直方体状、平板状、柱状、筒状など、様々な形状を採用することができる。また、セラミックス多孔体１００は、上述の第２の要件から第１０の要件の少なくとも１つを満たさなくてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態におけるセラミックス多孔体１００を構成する各部材の形成材料は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、セラミックス多孔体１００の形成材料は、ＬＡＧＰであるとしているが、他の種類のセラミック材料であってもよい。
【００５９】
また、上記実施形態におけるセラミックス多孔体１００の製造方法は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態におけるセラミックス多孔体１００の製造方法において、プレス体を作製する工程（Ｓ１３０）において、セラミック粉末成形体を、互いに異なる圧力で複数回プレスしてもよい。また、上記実施形態では、液体として、水酸化リチウム飽和水溶液を例示したが、これに限らず、セラミックス多孔体の形成材料の粉末の一部を溶解させる液体であればよく、例えば水などであってもよい。また、上記実施形態では、セラミックス多孔体の主成分を含む形成材料の粉末として、ＬＡＧＰを主成分とするセラミックの粉末を例示したが、ＬＡＧＰ以外のセラミック材料を主成分とするセラミックの粉末であってもよい。本発明のセラミックス多孔体１００の製造方法は、上述したメカニズムや評価結果からも明らかなように、セラミックス多孔体の主成分を含む形成材料の粉末と、該形成材料の粉末の一部を溶解させる液体との両者の関係が成り立てば、図２に示すＳ１１０〜Ｓ１４０の工程を実施することにより、上述のセラミックス多孔体を製造することができる。なお、上記実施形態におけるセラミックス多孔体１００の製造方法（図２）では、造孔材を使用せずにセラミックス多孔体１００を製造したが、本発明のセラミックス多孔体の製造方法は、造孔材を使用しない場合に限らず、造孔材を使用した場合でも、特定気孔が存在するセラミックス多孔体（特定気孔と造孔材により形成された気孔とを含む）を製造することができる。
【００６０】
また、上記実施形態におけるセラミックス多孔体１００は、フィルタや断熱材に用いられるセラミックス多孔体に限らず、他の用途（例えば自動車排ガス浄化用などの触媒担体、吸音または消音部材、調湿材）に用いられるセラミックス多孔体であってもよい。
【００６１】
なお、本発明は、セラミックス多孔体に関するものであったが、金属を主成分とする材料により形成された金属多孔体にも適用可能である。すなわち、金属多孔体における少なくとも１つの特定断面に、上述の気孔条件１，２を満たす複数の特定気孔が存在すれば、金属多孔体の強度低下を抑制しつつ、金属多孔体内の表面積を拡大させることができる。また、上述の実施形態の製造方法（図２）と同様、金属多孔体の主成分を含む形成材料に液体を添加し、加熱プレスを行うことにより既に緻密になったプレス体を、さらに加熱プレス時より高い温度で焼成することにより、複数の特定気孔が存在する金属多孔体を作製することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１００：セラミックス多孔体  １１０：セラミック材料  １２０：気孔  １２２：特定気孔  １２４：非特定気孔  １２６：凹凸変曲部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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