(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に貫通した中空部を有する長尺中空状セラミック部材であって、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、前記断面において、外周角部に長手方向に貫通孔が設けられた成形体を乾燥した後に焼成してなることを特徴とする長尺中空状セラミック部材。
【請求項２】
長手方向に垂直な断面において、前記貫通孔が外周角部の頂点から前記中空部の外形に向けて引いた最短の直線上にあることを特徴とする請求項１に記載の長尺中空状セラミック部材。
【請求項３】
前記断面における前記貫通孔の形状が円形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の長尺中空状セラミック部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶または半導体の製造装置または精密測定装置に用いられる大型の長尺中空状セラミック部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶または半導体の製造装置または精密測定装置の大型化に伴い、これらの装置に用いるセラミックスからなる構造部品、例えば基板の支持部材も大型化されてきている。この大型化された支持部材には、長さが１ｍを超えるような長尺セラミック部材が用いられることがある。このような大型の長尺セラミック部材は、重いために取り扱いが困難であり、この長尺セラミック部材を組み付けた装置もその重さのために搬送や移動が困難であることから、長尺セラミック部材の中央部に長手方向に連続した中空部を形成して中空状とすることによって軽量化が行なわれている。
【０００３】
従来、１ｍを超える長尺中空状セラミック部材を得るための成形方法として、押出成形法が用いられている。押出成形法とは、粘土状に調製された成形原料である坏土を特定の出口形状を有する金型から押し出すことによって、特定の断面形状を有する成形体を連続的に成形する方法であり、棒状や筒状の長尺の成形体を得ることができる成形法である。この成形法で得られた成形体を乾燥した後に焼成することによって、長尺のセラミック焼結体が得られる。そして、この長尺セラミック焼結体を研削加工すれば、長尺セラミック部材を得ることができる。
【０００４】
このような長尺セラミック部材においては、乾燥工程における乾燥収縮の際に亀裂や曲がりを生じさせないことが必要である。
【０００５】
また、軽量化のために中空部を形成した長尺中空状セラミック部材の成形体では、乾燥工程において中空部内の空気が滞留してしまうので、成形体の中空部側付近（成形体の内面側）の乾燥が不十分となってしまうことから、中空部側の表面付近に亀裂が生じるという問題があった。
【０００６】
ここで、図６は従来の長尺中空状セラミック部材の一例を示す部分破断斜視図である。図６に示す長尺中空状セラミック部材５は、長手方向に垂直な断面の外周61が四角形状で、長手方向に貫通する四角形状の中空部62を有する長尺中空状セラミック部材５である。なお、図６においては、この長尺中空状セラミック部材５の４つの角部63を斜線のハッチングを施して示している。
【０００７】
このような長尺中空状セラミック部材５において中空部62側の表面付近に亀裂が生じるという問題を解決するために、特許文献１には、押出成形体を連続したままで、かつ押出速度で移動中にマイクロ波と遠赤外線ヒータの雰囲気中を通過させるとともに、特に中空部においては内部にドライエアを押出方向に平行に送給し、かつ中空部の水蒸気を外部へ排気するように押出成形体の裏面に排気口を穿設して水蒸気を外部へ排出させ、加熱時に水蒸気が中空部内に滞留して悪影響を与えるのを排除し、押出成形体をより迅速に変形および亀裂が生じないように押し出し成形体をより迅速に同一レベルの直線ライン上で乾燥し、焼成してセラミック板を製造する方法が開示されている。これによれば、押出成形体の中空部裏面に多数の排気口を穿設し、押出成形機の口金に内蔵された中子にドライエア等を供給して押出成形体の中空部内の水蒸気を外部へ排気しつつ乾燥させることで、亀裂のない長尺の乾燥体を得ることができるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭63−218533号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、近年求められている長尺セラミック部材は大型化しており、それに伴い軽量化するために中空状とした長尺中空状セラミック部材の肉厚も厚いものとなっている。とりわけ、長尺中空状セラミック部材５の角部63は他の部位に比べて対角線方向に肉厚が厚い部分であるので、特許文献１に開示されている製造方法では、角部63の乾燥が不十分であった。そのため、乾燥が進んで成形体が乾燥収縮すると、乾燥が遅い角部63、例えば角部63の中央付近に亀裂が生じるという課題があった。
【００１０】
本発明はかかる従来技術の課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、長尺中空状セラミック部材の角部に亀裂が生じるのを抑制することができる長尺中空状セラミック部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の長尺中空状セラミック部材は、長手方向に貫通した中空部を有する長尺中空状セラミック部材であって、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、前記断面において、外周角部に長手方向に貫通孔が設けられた成形体を乾燥した後に焼成してなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材は、上記構成において、長手方向に垂直な断面において、前記貫通孔が外周角部の頂点から前記中空部の外形に向けて引いた最短の直線上にあることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材は、上記各構成において、前記断面における前記貫通孔の形状が円形状であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の長尺中空状セラミック部材によれば、長手方向に貫通した中空部を有する長尺中空状セラミック部材であって、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、断面において、外周角部に長手方向に貫通孔が設けられた成形体を乾燥した後に焼成してなることから、角部に亀裂が生じるのを抑制することができる。
【００１５】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材によれば、長手方向に垂直な断面において、貫通孔が外周角部の頂点から中空部の外形に向けて引いた最短の直線上にあるときには、角部の乾燥をより効率よく促進させることができる。
【００１６】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材によれば、断面における貫通孔の形状が円形状であるときには、貫通孔の形状が非円形状であるものに比べて、貫通孔周りの応力集中を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の一例を示す、（ａ）は部分破断斜視図であり、（ｂ）は（ａ）中の破線で囲んだ部分の拡大図である。
【図２】本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の他の例を示す、（ａ）は部分破断斜視図であり、（ｂ）は（ａ）中の破線で囲んだ部分の拡大図である。
【図３】本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の他の例を示す、（ａ）は部分破断斜視図であり、（ｂ）は（ａ）中の破線で囲んだ部分の拡大図である。
【図４】本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の他の例を示す、（ａ）は部分破断斜視図であり、（ｂ）は（ａ）中の破線で囲んだ部分の拡大図である。
【図５】本発明の長尺中空状セラミック部材を得るための押出成形機の例を示す概略断面図である。
【図６】従来の長尺中空状セラミック部材の例を示す部分破断斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の例について図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１は本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の一例を示す、（ａ）は部分破断斜視図であり、（ｂ）は（ａ）中の破線で囲んだ部分の拡大図である。
【００２０】
図１（ａ）および（ｂ）に示す例の長尺中空状セラミック部材１は、長手方向に垂直な断面（以下、単に断面という）の外周が四角形状であり、４つの外周角部には、それぞれ長手方向に延びる貫通孔12が設けられている。この貫通孔12の断面における外形（以下、単に断面形状という）は円形状である。
【００２１】
本発明の長尺中空状セラミック部材は、長手方向に貫通した中空部11を有する長尺中空状セラミック部材１であって、断面の外周が多角形状であり、その断面において外周角部に長手方向に貫通孔12が設けられていることが重要である。
【００２２】
本例の長尺中空状セラミック部材１によれば、外周角部に長手方向に延びる貫通孔12が設けてあることから、その貫通孔12から外周角部の成形体内部の水分などの溶媒成分が蒸発しやすくなり、乾燥時に外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる。また、焼成時にも、貫通孔12から外周角部の全体に熱が伝わりやすいので、焼成工程でも外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる。また、発生箇所，大きさおよび形状が特定できない亀裂と異なり、貫通孔12は、長尺中空状セラミック部材の用途に合わせて、設ける位置，大きさおよび形状を任意に変更することができるという利点がある。
【００２３】
次に、図２〜４に本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の他の例を示す。なお、図１に示した例と共通の部位を表す場合は同じ参照符号を用いて示す。
【００２４】
図２は本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の他の例を示す、（ａ）は部分破断斜視図であり、（ｂ）は（ａ）中の破線で囲んだ部分の拡大図である。図２に示す例の長尺中空状セラミック部材２は、断面の外周が三角形状であり、３つの外周角部には、長手方向に延びる貫通孔12がそれぞれ設けられている。
【００２５】
図３は本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の他の例を示す、（ａ）は部分破断斜視図であり、（ｂ）は（ａ）中の破線で囲んだ部分の拡大図である。図３に示す例の長尺中空状セラミック部材３は、断面の外周が五角形状であり、５つの外周角部には、長手方向に延びる貫通孔12がそれぞれ設けられている。
【００２６】
図４は本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の他の例を示す、（ａ）は部分破断斜視図であり、（ｂ）は（ａ）中の破線で囲んだ部分の拡大図である。図４に示す例の長尺中空状セラミック部材４は、断面の外周が四角形状であり、外形が円形状である中空部11が形成されている。そして、この長尺中空状セラミック部材４の４つの外周角部には、長手方向に延びる貫通孔12がそれぞれ設けてある。
【００２７】
このように、図２〜４に示す例の長尺中空状セラミック部材２〜４は、図１に示す例の長尺中空状セラミック部材１について説明したように、それぞれの長尺中空状セラミック部材２〜４の外周角部には長手方向に延びる貫通孔12が設けてあることから、その貫通孔12から外周角部の水分などの溶媒成分が蒸発しやすくなり、乾燥時に外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる。また、焼成時にも、貫通孔12から外周角部の全体に熱が伝わりやすいから、焼成工程でも外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる。
【００２８】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材においては、断面において、貫通孔12が外周角部の頂点から中空部11の外形に向けて引いた最短の直線上にあることが好ましい。断面の外周が多角形状の長尺中空状セラミック部材１〜４の場合は、他の部位に比べて対角線方向に肉厚が厚いので、断面において外周角部の頂点から中空部11の外形に向けて引いた最短の直線上にある部分は、他の部位に比べて水分が蒸発しにくい。したがって、この直線上に貫通孔12を設ければ、長尺中空状セラミック部材１〜４の成形体からの外周角部の水分などの溶媒成分の蒸発を促進できるので、外周角部において亀裂が生じるのを効果的に抑制することができる。
【００２９】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材においては、貫通孔12の断面形状が円形状であることが好ましい。長尺中空状セラミック部材１〜４のように貫通孔12の断面形状が多角形状の場合は、長尺中空状セラミック部材１〜４に曲げ応力や引張り応力などの負荷がかかると貫通孔12の角部に応力が集中しやすいが、貫通孔12が円形状の場合は、多角形状のように角部に応力が集中しないので、貫通孔12周りの応力集中が比較的小さいものとなる。
【００３０】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材においては、貫通孔12が円形状である場合の直径Ｄ（以下、単に貫通孔12の直径Ｄという）は、中空部11の外形と外周角部の頂点との最短距離の１／７以上１／４以下であることが好ましい。また、貫通孔12の断面形状が多角形状の場合は、多角形状の断面形状の外接円の直径Ｄが中空部11の外形と外周角部の頂点との最短距離の１／７以上１／４以下となるように貫通孔12を形成すればよい。つまり、長尺中空状セラミック部材１〜４の成形体から外周角部の水分などの溶媒成分を効率よく蒸発させるためには、貫通孔12の直径Ｄが、断面における中空部11の外形と外周角部の頂点との最短距離の１／７以上１／４以下であればよい。貫通孔12の直径Ｄがこのような範囲であれば、長尺中空状セラミック部材１〜４の成形体からの外周角部の水分などの溶媒成分の蒸発速度を最適化して、外周角部において亀裂が生じるのをより効果的に抑制することができて好ましい。
【００３１】
長尺中空状セラミック部材１〜４の外周角部に設けられた貫通孔12の直径Ｄが、断面における中空部11の外形と外周角部の頂点との最短距離の１／７未満であると、貫通孔12は相対的に径が小さくなるので、貫通孔12から蒸発する外周角部の水分などの溶媒成分が相対的に少なくなって、亀裂が生じるのを抑制する効果が減少する傾向がある。また、長尺中空状セラミック部材１〜４の外周角部に設けられた貫通孔12の直径Ｄが断面における中空部11の外形と外周角部の頂点との最短距離の１／４より大きくなると、貫通孔12は相対的に直径が大きくなるので、貫通孔12と外周との間の肉厚が相対的に薄くなり、この肉厚の部分に反りや捻れが生じたり、長尺中空状セラミック部材の強度が下がったりする傾向がある。
【００３２】
以上の例では貫通孔12の断面形状が円形状のものを示したが、貫通孔12の断面形状は、例えば、三角形状，四角形，五角形状，六角形状，七角形状または八角形状などの多角形状であってもよい。また、貫通孔12の断面形状が多角形状の場合は、長尺中空状セラミック部材１〜４に外力が生じたときに貫通孔12の角部に応力が集中して破損しやすいので、断面形状の角部に曲率半径を持たせた形状としておくことが好ましい。
【００３３】
ここまで、本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の例を図１〜４に示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、例えば断面における外周の形状が六角形状，七角形状または八角形状であったり、外周角部の角を取るいわゆる面取りを行なったり、複数の中空部を設けるなどの変更や改良を加えたりすることができることは言うまでもない。
【００３４】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材において、外周角部に設ける貫通孔は必ずしも全ての外周角部に設ける必要はなく、外周角部における亀裂の発生状況に応じて、外周角部の１つ以上に設ければよい。
【００３５】
なお、本発明の長尺中空状セラミック部材は、構造部品の大型化に求められる、長尺で強度が高く、かつ軽量であることに応えるために、図１〜４に示す長さＬが0.5ｍ以上であり、中空部11を有して強度を保つための厚みｔが10ｍｍ以上40ｍｍ以下であるものに好適に適用できる。
【００３６】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材に用いるセラミックスとしては、アルミナ，ジルコニアなどの酸化物セラミックス、または窒化珪素，炭化珪素などの非酸化物セラミックスを適用することが可能である。その中でも特に、液晶および半導体の製造工程や精密測定で用いられる薬品や腐食性ガスに対して良好な耐食性を有し、かつ適度な機械的強度を有するとともに他のセラミック材料と比較して安価であるアルミナセラミックスを用いるのが好ましい。
【００３７】
次に、本発明の長尺中空状セラミック部材の製造方法について説明する。
【００３８】
図５は、本発明の長尺中空状セラミック部材を得るための押出成形機の例を示す概略断面図である。
【００３９】
図５に示すスクリュー式の押出成形機50は、坏土投入口52および坏土を混練するパッグスクリュー53を有するパッグミル部51と、真空引きして坏土中の気泡を排出する真空室54と、坏土を押し出すオーガスクリュー56を有するオーガ部55と、坏土を分断する複数の整流はねを放射状に備えた坏土整流部58および坏土剪断部89を備えて坏土を特定形状に成形する押し出し金型部57とから構成されている。
【００４０】
また、図示していないが、パッグスクリュー53およびオーガスクリュー56は、それぞれ片方を軸受けに接続固定されて、動力源に接続されている。さらに、真空室54にはその内部を真空引きするための真空ポンプ（図示せず）が接続されている。
【００４１】
この押出成形機50を用いる本発明の長尺中空状セラミック部材の製造方法では、アルミナ原料を主としたセラミック材料、バインダおよび溶媒を混合して坏土とし、この坏土を、複数の整流はねを放射状に備えた坏土整流部58と、長尺中空状成形体を得るための坏土剪断部59とを有するスクリュー式の押出成形機50を用いて押し出し成形し、得られた長尺中空状成形体を焼成する。
【００４２】
次に、本発明の長尺中空状セラミック部材の製造方法の詳細について説明する。
【００４３】
まず、アルミナ原料としては、工業製品として多く利用されている市販のα−アルミナ原料で純度が99.5％以上，平均粒子径が１μｍ以上３μｍ以下のものが好ましく、さらにソーダ成分（Ｎａ２Ｏ）が0.1質量％以下のものであれば、焼成した際にソーダ成分（Ｎａ２Ｏ）が飛散して焼成炉内を汚染する心配が少なくて、なお好ましい。ここで、このアルミナ原料の平均粒子径とは、レーザ回折式粒度分布測定法により測定された50％粒子径Ｄ５０を表す。また、焼結助剤としては例えばマグネシア（ＭｇＯ），シリカ（ＳｉＯ２），カルシア（ＣａＯ）などを用いる。その添加総量は、アルミナ質焼結体のアルミナの純度が95質量％以上になるように焼結助剤の総量を５質量％以下にするのが、焼結体の剛性を高める上でよい。なお、予めアルミナ原料と焼結助剤とは水などの溶媒と混合してスラリー状にし、それを噴霧乾燥法（スプレードライ）により顆粒に造粒したものを用いても何ら差し支えない。
【００４４】
バインダとしては、一般に押し出し成形用の坏土に用いられるメチルセルロース（ＭＣ），カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ），ヒドロキシプロピルセルロ−ス（ＨＰＣ），ポリビニルアルコール（ＰＶＡ），ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを用いる。バインダの添加総量は、アルミナ原料と焼結助剤とを含むセラミック材料100質量部に対して固形分で２質量部以上８質量部以下を添加すれば、押し出し成形時の流動性や成形体の保形性が高くてよい。さらに、潤滑剤として、ワックス，グリセリン，ステアリン酸などを固形分で１質量部以上８質量部以下の量で適宜添加してもよい。また、溶媒としては水が好適であり、特にイオン交換水が不純物の量が少ないため好ましい。そして、アルミナ原料を主とした焼結助剤を含むセラミック材料，バインダおよび溶媒を秤量して混合して、万能混合機や３本ロールミルなどを用いて混練する。この混練により、アルミナ原料および焼結助剤からなるセラミック材料の表面をバインダや溶媒が均一に包み込んで、可塑性を持った坏土となる。
【００４５】
次いで、この坏土を押出成形機50の坏土投入口52より投入する。投入された坏土は、パッグスクリュー53の回転によって混練され、パッグスクリュー53とパッグミル部51の内壁との隙間を通って、真空室54へと押し出される。真空室54へと押し出された成形原料は、真空室54に接続された真空ポンプによって内部の気泡が排出される。その後、オーガスクリュー56の回転により、オーガスクリュー56とオーガ部55との隙間を通って押し出し金型部57の方向へと押し出される。
【００４６】
押し出し金型部57には、本発明の長尺中空状セラミック部材における外周角部と対応する位置に、貫通孔12の開口部の断面形状に対応した中子（図示せず）が設けられている。この押し出し金型部57に設けられた中子により、長尺中空状成形体の外周角部に貫通孔12を設けることができる。
【００４７】
次に、押し出し成形により得られた長尺中空状セラミック部材の成形体を乾燥機に入れ、大気雰囲気にて室温付近の20℃から徐々に80℃付近まで昇温して乾燥させる。その後、アルミナ原料の純度や焼結助剤の種類に応じて、大気雰囲気の焼成炉を用いて1550℃以上1650℃以下の焼成温度で焼成を行なう。
【００４８】
最後に、得られた焼結体に所望の寸法となるように仕上げ加工を施すことにより、長尺中空状セラミック部材を得る。
【００４９】
以上のような製造方法により、長尺中空状セラミック部材１〜４の外周角部に、長手方向に延びる貫通孔12を設け、好ましくは、長尺中空状セラミック部材１〜４において、貫通孔12の直径Ｄを中空部11の外形と外周角部の頂点との最短距離の１／７以上１／４以下とすることで、長尺中空状セラミック部材１〜４の成形体の乾燥工程において外周角部に設置された貫通孔12から水分などの溶媒成分が蒸発し、外周角部の乾燥が速まり、乾燥の際の長尺中空状セラミック部材の成形体の乾燥収縮による外周角部の亀裂の発生を抑制することができる長尺中空状セラミック部材１〜４を得ることができる。
【００５０】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００５１】
本発明の長尺中空状セラミック部材と従来の長尺中空状セラミック部材とを同様の製造工程を用いて製造し、長尺中空状セラミック部材の外周角部の中央付近の乾燥収縮に起因する亀裂が生じるかどうか確認する試験を実施した。以下、試験の詳細および結果について説明する。
【００５２】
まず、アルミナ原料の純度が99.8％でありソーダ成分（Ｎａ２Ｏ）が0.05質量％である低ソーダのα−アルミナ原料を96質量％と、マグネシア，カルシア，シリカを含む焼結助剤の総量が４質量％とを混合して100質量％として、この混合したセラミック材料100質量部に対し、バインダにはメチルセルロースを４質量部とポリビニルアルコールを２質量部と、潤滑剤にはワックスを２質量部と、そしてイオン交換水を14質量部とを秤量して混合し、さらに３本ロールミルにて混練して、押し出し成形用の坏土とした。
【００５３】
（実施例１）
作製した坏土を用いて、図５に示す押出成形機50によって押し出し成形を行ない、図１に示す例の長尺中空状セラミック部材１の形状で、厚みｔが10ｍｍ，長さＬが１ｍ，幅が65ｍｍ，高さが65ｍｍの外形寸法であり、その断面において中空部11は外形が長尺中空状セラミック部材１の外周に平行な辺を有する四角形状に形成されており、また貫通孔12の直径Ｄを３ｍｍとした実施例の成形体Ｘを30本作製した。さらに、その成形体Ｘを20℃から徐々に80℃付近まで昇温して乾燥させた。また、長尺中空状セラミック部材１と同様の外形寸法で、貫通孔12が無い従来の長尺中空状セラミック部材となる比較例の成形体Ｙを30本作製し、同条件で乾燥させた。その後、作製した成形体ＸおよびＹの中から無作為にそれぞれ20本選択し、外周角部に亀裂が生じなかったものの数を良品数として、それぞれの良品数を確認した。確認には、それぞれの成形体ＸおよびＹを長手方向に垂直に複数箇所切断して、外周角部の亀裂の有無を目視で調べた。
【００５４】
その結果、本発明の実施例の成形体Ｘは、同じ寸法の比較例の成形体Ｙよりも、良品数が多かった。
【００５５】
さらに、作製した残りの乾燥した成形体Ｘおよび成形体Ｙを、大気雰囲気の焼成炉を用いて1600℃の温度で焼成して焼結体を作製し、成形体ＸおよびＹと同様に長手方向に垂直に複数箇所切断して、良品数を確認した。
【００５６】
その結果、本発明の実施例の長尺中空状セラミック部材１は、同じ寸法の比較例の長尺中空状セラミック部材よりも、良品数が多かった。
【００５７】
また、同様の試験を図２〜４に示す例の長尺中空状セラミック部材２〜４の形状でも行なったところ結果は同じで、乾燥工程および焼成工程ともに本発明の実施例の長尺中空状セラミック部材の方が比較例よりも良品数が多かった。なお、長尺中空状セラミック部材４の形状では、中空部11は、断面の外形が外周の各辺に平行な四角形に内接するように形成した。
【００５８】
（実施例２）
次に、実施例１と同様の製造工程を用いて、本発明の長尺中空状セラミック部材１〜４の貫通孔12の位置が、外周角部に生じる亀裂に対して影響するのかどうか確認する試験を実施した。
【００５９】
図１に示す例の長尺中空状セラミック部材１の形状で、厚みｔが10ｍｍ，長さＬが１ｍ，幅が65ｍｍ，高さが65ｍｍの外形寸法であり、その断面において中空部11は外形が長尺中空状セラミック部材１の外周に平行な辺を有する四角形状に形成されており、貫通孔12の直径Ｄが２ｍｍで、貫通孔12の断面における中心と、外周角部の頂点から中空部11の外形に向けて引いた最短の直線の中点とが等しくなる成形体Ａ０を30本作製した。さらに、同様にして、貫通孔12の中心の位置が、外周角部の頂点から中空部11の外形に向けて引いた最短の直線上において、この直線の中点から外周角部の頂点の方向に１ｍｍずらした点と等しくなる成形体Ａ１，２ｍｍずらした点と等しくなる成形体Ａ２、中空部11の方向に１ｍｍずらした点と等しくなる成形体Ａ３，２ｍｍずらした点と等しくなる成形体Ａ４をそれぞれ30本作製した。また、貫通孔12の中心の位置が、外周角部の頂点から中空部11の外形に向けて引いた最短の直線の中点から水平方向に、最近の外周側に向けて１ｍｍずらした点と等しくなる成形体Ｂ１，２ｍｍずらした点と等しくなる成形体Ｂ２、その逆方向に１ｍｍずらした点と等しくなる成形体Ｂ３，２ｍｍずらした点と等しくなる成形体Ｂ４、垂直方向に、最近の外周側に向けて１ｍｍずらした点と等しくなる成形体Ｃ１，２ｍｍずらした点と等しくなる成形体Ｃ２、その逆方向に１ｍｍずらした点と等しくなる成形体Ｃ３，２ｍｍずらした点と等しくなる成形体Ｃ４を、同様にそれぞれ30本ずつ作製した。それから、それらの成形体Ａ０〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４およびＣ１〜Ｃ４を20℃から徐々に80℃付近まで昇温して乾燥させ、無作為にそれぞれ20本選択し、それぞれの良品数を確認した。確認には、それぞれの成形体Ａ０〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４およびＣ１〜Ｃ４を長手方向に垂直に複数箇所切断して、外周角部の亀裂の有無を目視で調べた。
【００６０】
その結果、成形体Ａ０〜Ａ４の良品数が他の成形体に比べて多かった。とりわけ、成形体Ａ０の良品数が最も多かった。また、成形体Ｂ１〜Ｂ４およびＣ１〜Ｃ４においては、Ｂ１，Ｂ３，Ｃ１およびＣ３が良品数が比較的多かった。
【００６１】
さらに、作製した残りの乾燥した成形体Ａ０〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４およびＣ１〜Ｃ４を、大気雰囲気の焼成炉を用いて1600℃の温度で焼成して焼結体を作製し、成形体Ａ０〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４およびＣ１〜Ｃ４と同様に長手方向に垂直に複数箇所切断して、良品数を確認した。
【００６２】
その結果、成形体Ａ０〜Ａ４の焼結体の良品数が他の焼結体に比べて多かった。
【００６３】
また、同様の試験を図２〜４に示す例の長尺中空状セラミック部材２〜４の形状でも行なったところ結果は同じで、乾燥工程および焼成工程ともに貫通孔12が外周角部の頂点から中空部11の外形に向けて引いた最短の直線上にある長尺中空状セラミック部材２〜４が他の例に比べて良品数が多かった。なお、長尺中空状セラミック部材４の形状では、中空部11は、断面の外形が外周の各辺に平行な四角形に内接するように形成した。
【００６４】
以上の結果から、貫通孔12は断面において外周角部の頂点から中空部11の外形に向けて引いた最短の直線上にあることが好ましく、さらに、貫通孔12の中心と、外周角部の頂点から中空部11の外形に向けて引いた最短の直線の中点とが近いほど、外周角部に亀裂が生じるのを効果的に抑制できることが分かった。
【００６５】
（実施例３）
次に、実施例１と同様の製造工程を用いて、本発明の長尺中空状セラミック部材１〜４の貫通孔12の大きさが、外周角部の角部に生じる亀裂に対して影響するのかどうか確認する試験を実施した。
【００６６】
実施例１と同様の製造工程により、図１〜４に示す例の長尺中空状セラミック部材１〜４の形状で、厚みｔが10ｍｍ，外形寸法が長さＬが１ｍ，幅が65ｍｍ，高さが65ｍｍの外寸法であり、その断面において中空部11は外形が長尺中空状セラミック部材１の外周に平行な辺を有する四角形状に形成されており（長尺中空状セラミック部材４の形状では、中空部11は、断面の外形が外周の各辺に平行な四角形に内接するように形成した）、貫通孔12の直径Ｄが、断面における中空部11の外形と外周角部の頂点との最短距離の１／８，１／７，１／６，１／５，１／４，１／３となる成形体Ｎｏ．１〜６をそれぞれ20本ずつ作製した。なお、成形体Ｎｏ．１〜６はすべて、貫通孔12の断面における中心と、外周角部の頂点から中空部11の外形に向けて引いた最短の直線の中点とが等しくなるように貫通孔12を設けた。また、貫通孔12の直径Ｄの値は小数第３位以下を切り捨てて求めた。それから、同じ外形寸法で貫通孔12が無い従来の長尺中空状セラミック部材となる成形体Ｎｏ．７を20本作製した。それから、作製した成形体Ｎｏ．１〜７を20℃から徐々に80℃付近まで昇温して乾燥し、良品数を確認した。その結果を表１に示す。なお、角部に亀裂は無かったが貫通孔12と外周との間の肉厚の部分に反りや捻れが生じたものは不良品とした。また、表１中のＧは、貫通孔12の直径Ｄ（単位はｍｍ）と断面における中空部の外形と外周角部の頂点との最短距離（単位はｍｍ）との関係を、次に示す式（１）で表したときの値である。
直径Ｄ＝断面における中空部の外形と外周角部の頂点との最短距離×Ｇ・・（１）
【００６７】
【表１】
0005419664.tif 000002
【００６８】
表１に示す結果から分かるように、成形体Ｎｏ．１〜６は、貫通孔12のない成形体Ｎｏ．７に比べて良品数が多かった。
【００６９】
また、成形体Ｎｏ．２〜５のような、貫通孔12の直径Ｄが、断面における中空部11の外形と外周角部の頂点との最短距離の１／７以上１／４以下の成形体では、作製した20本の成形体Ｎｏ．２〜５のうち９割以上の成形体が良品であった。この範囲以外の直径Ｄの貫通孔12を設けた成形体では、良品数が、作製した20本の成形体の９割以上となるものはなかった。
【００７０】
この結果、本発明の長尺中空状セラミック部材１〜４では、貫通孔12の直径Ｄが、断面における中空部11の外形と外周角部の頂点との最短距離の１／７以上１／４以下であることが好適であることが分かった。
【００７１】
（実施例４）
次に、本発明の長尺中空状セラミック部材１〜４について、外周角部に設ける貫通孔12の断面形状を種々変更した試料を実施例１と同様の製造方法により製造し、その効果を確認する試験を実施した。
【００７２】
実施例１と同様の製造工程により、図１に示す例の長尺中空状セラミック部材１の形状で、厚みｔが10ｍｍ，長さＬが１ｍ，幅が65ｍｍ，高さが65ｍｍの外形寸法であり、その断面において中空部11は外形が長尺中空状セラミック部材１の外周に平行な辺を有する四角形状に形成されており、貫通孔12の直径Ｄが、断面における中空部11の外形と外周角部の頂点との最短距離の１／４となる成形体Ｏを５本作製した。なお、成形体Ｏでは、貫通孔12の断面における中心と、外周角部の頂点から中空部11の外形に向けて引いた最短の直線の中点とが等しくなるように貫通孔12を設けた。それから、成形体Ｏと同形状で、貫通孔12の断面形状を四角形状に変更した成形体Ｐを５本作製した。なお、成形体Ｐの貫通孔12は、断面における外形の外接円の直径Ｄが中空部11の外形と外周角部の頂点との最短距離の１／４となるように形成した。また、成形体Ｏと同形状で、貫通孔12の断面形状の４つの角部にそれぞれ曲率半径1.5ｍｍの曲線を持つような成形体Ｑを５本作製した。それから、作製した成形体Ｐ〜Ｑを20℃から徐々に80℃付近まで昇温して乾燥させ、大気雰囲気の焼成炉を用いて1600℃の温度で焼成して焼結体を作製した。
【００７３】
そして、大型の曲げ試験機（株式会社鷺宮製作所製  ＢＭＨ203）を用いて、作製した成形体Ｐ〜Ｑの焼結体を、外周面に対して垂直な荷重がかかるように固定し、３点曲げ強度（以下、強度という）を５回測定して、平均値を各焼結体の強度とした。
【００７４】
その結果、断面形状が円形状の貫通孔12を設けた成形体Ｏの焼結体は、断面形状が四角形状の貫通孔12を設けた成形体ＰおよびＱの焼結体の強度に比べて大きかった。また、断面形状が角部に曲率半径を持たせた四角形状の貫通孔12を設けた成形体Ｑの焼結体は、断面形状が角部に曲率半径を持たない四角形状の貫通孔12を設けた成形体Ｐの焼結体の強度に比べて大きかった。
【００７５】
また、同様の試験を図２〜４に示す例の長尺中空状セラミック部材２〜４の形状でも行なったところ結果は同じで、断面形状が円形状の貫通孔を設けた焼結体が最も強度が高く、次に、断面形状が角部に曲率半径を持たせた四角形状の貫通孔12を設けた焼結体、断面形状が角部に曲率半径を持たない四角形状の貫通孔12を設けた焼結体の順に強度が高かった。なお、長尺中空状セラミック部材４の形状では、中空部11は、断面の外形が外周の各辺に平行な四角形に内接するように形成した。
【００７６】
以上の結果から、本発明の長尺中空状セラミック部材では、断面における貫通孔の形状は円形状が好ましいことが分かった。
【符号の説明】
【００７７】
１〜５：長尺中空状セラミック部材
11：中空部
12：貫通孔
Ｄ：貫通孔の直径
Ｌ：長尺中空状セラミック部材の長さ
ｔ：肉厚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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