(57)【要約】【課題】真円度が高いチューブ状セラミック成形体を好適に製造することができるチューブ状セラミック成形体の製造装置及びチューブ状セラミック成形体の製造方法を提供すること。【解決手段】成形金型２７から押し出されたチューブ状セラミック成形体３に対し、成形金型２７の出口から所定の測定範囲内にて、チューブ状セラミック成形体３の真円度を測定し、その金型出口の真円度に基づいて、冷却水の温度を調節する。これによって、製造されるチューブ状セラミック成形体３が長尺の成形体であっても、製造装置１や粘土に過度の負担をかけることなく、チューブ状セラミック成形体３の真円度を高めることができる。つまり、真円度が高いチューブ状セラミック成形体３を好適に製造することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブ状セラミック成形体の材料である粘土を収容する収容部材と、
前記収容部材内に配置されて回転によって前記粘土を混練して押し出す回転押出部材と、
前記収容部材及び前記回転押出部材の少なくとも一方の前記混練する部分の周囲に設けられた冷却用液路と、
前記収容部材の先端側に配置された成形金型と、
を備え、
前記チューブ状セラミック成形体を押出成形によって製造するチューブ状セラミック成形体の製造装置において、
前記成形金型から押し出された前記チューブ状セラミック成形体に対し、前記成形金型の出口から所定の測定範囲内にて、前記チューブ状セラミック成形体の真円の程度を示す真円度を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された前記真円度に基づいて、前記冷却用液路に供給される冷却液の温度を調節する温度調節手段と、
を備えたことを特徴とするチューブ状セラミック成形体の製造装置。
【請求項２】
前記冷却液の温度の調節が可能な温度調整タンクを備えるとともに、該温度調整タンクから前記冷却用液路に冷却液を供給する接続流路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のチューブ状セラミック成形体の製造装置。
【請求項３】
前記測定範囲は、前記成形金型の出口から前記チューブ状セラミック成形体を載置する載置体までの範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載のチューブ状セラミック成形体の製造装置。
【請求項４】
前記チューブ状セラミック成形体の製造装置は、焼成後に多孔質となるセラミック部材用の粘土を押し出すための製造装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のチューブ状セラミック成形体の製造装置。
【請求項５】
前記粘土が、樹脂粒子又は炭素粒子を含むことを特徴とする請求項４に記載のチューブ状セラミック成形体の製造装置。
【請求項６】
チューブ状セラミック成形体の材料である粘土を収容する収容部材と、
前記収容部材内に配置されて回転によって前記粘土を混練して押し出す回転押出部材と、
前記収容部材及び前記回転押出部材の少なくとも一方の前記混練する部分の周囲に設けられた冷却用液路と、
前記収容部材の先端側に配置された成形金型と、
を備えたチューブ状セラミック成形体の製造装置を用い、前記チューブ状セラミック成形体を押出成形によって製造するチューブ状セラミック成形体の製造方法において、
前記成形金型から押し出された前記チューブ状セラミック成形体に対し、前記成形金型の出口から所定の測定範囲内にて、前記チューブ状セラミック成形体の真円の程度を示す真円度を測定する測定工程と、
前記測定工程によって測定された前記真円度に基づいて、前記冷却用液路に供給する冷却液の温度を調節する温度調節工程と、
を有することを特徴とするチューブ状セラミック成形体の製造方法。
【請求項７】
所定の真円度の判定値によって、前記真円度が悪いと判断される場合には、前記冷却液の温度を上昇させることを特徴とする請求項６に記載のチューブ状セラミック成形体の製造方法。
【請求項８】
前記冷却液の温度を、５℃を上回り２５℃を下回る範囲に調節することを特徴とする請求項６又は７に記載のチューブ状セラミック成形体の製造方法。
【請求項９】
前記チューブ状セラミック成形体の製造方法は、焼成後に多孔質となるセラミック部材用の粘土を押し出すための製造方法であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のチューブ状セラミック成形体の製造方法。
【請求項１０】
前記粘土が、樹脂粒子又は炭素粒子を含むことを特徴とする請求項９に記載のチューブ状セラミック成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば熱電対の保護管、水濾過セラミック、燃料電池などの製造の際に用いられるチューブ状セラミック成形体に関し、詳しくは、チューブ状セラミック成形体の製造装置及びチューブ状セラミック成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば水濾過セラミック等のチューブ状のセラミック部材は、通常、チューブ状セラミック成形体を焼成して製造されるが、このチューブ状セラミック成形体の製造方法としては、セラミックの粘土を押し出して成形する押出成形が知られている。
【０００３】
この押出成形としては、シリンダー内にスクリューが配置された押出成形機を用い、シリンダー内にセラミックの粘土を充填し、その粘土をスクリューにて混練して押し出す方法が行われている（特許文献１、２参照）。
【０００４】
また、粘土は混練される際に発熱するが、発熱すると水分量が低下したり、セラミック成形体の強度が低下するので、粘土の温度を低下させるために、シリンダーやスクリューに冷却水を流す水路を設けたものが知られている。なお、この水温は、粘土の水分蒸発を防ぐために、１０℃程度にするのが一般的である。
【０００５】
更に、チューブ状セラミック成形体を押出成形によって形成する際には、特に１ｍを超える長尺となると、チューブ状セラミック成形体の先端が押し出されてから長時間経ってしまうので、自重で潰れてしまい、真円度が悪化するという問題があった。
【０００６】
そして、この対策として、水分量を減らして粘土を硬くするなどの対策がとられるのが一般的である。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１−１６９２０８号公報
【特許文献２】特開２００３−１０４７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のように、真円度の悪化を防止するために、水分量を減らして粘土を硬くすると、押し出しの際に、押出成形機や粘土に相当な負担がかかってしまい、好適に押出成形を行うことができないという問題あった。詳しくは、押出成形機においては、金型の過度の摩耗が発生したり、粘土においては、詰まりが生ずることで圧縮脱水が発生する等の問題があった。
【０００９】
しかも、製造されるチューブ状のセラミック部材が、多孔質部材である場合には、粘土中に造孔材と呼ばれる樹脂やカーボンの粒子を混ぜ込むのが一般的であるが、粘土が硬いと、押出成形機の内部で粘土が流動する際に、造孔材が壊れてしまい、所望の多孔質のセラミック部材を得られないことがあった。
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、真円度が高いチューブ状セラミック成形体を好適に製造することができるチューブ状セラミック成形体の製造装置及びチューブ状セラミック成形体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明は、第１態様（チューブ状セラミック成形体の製造装置）として、チューブ状セラミック成形体の材料である粘土を収容する収容部材（例えばシリンダー）と、前記収容部材内に配置されて回転によって前記粘土を混練して押し出す回転押出部材（例えば押出スクリュー）と、 前記収容部材及び前記回転押出部材の少なくとも一方の前記混練する部分の周囲に設けられた冷却用液路と、前記収容部材の先端側に配置された成形金型と、を備え、前記チューブ状セラミック成形体を押出成形によって製造するチューブ状セラミック成形体の製造装置において、前記成形金型から押し出された前記チューブ状セラミック成形体に対し、前記成形金型の出口から所定の測定範囲内にて、前記チューブ状セラミック成形体の真円の程度を示す真円度を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された前記真円度に基づいて、前記冷却用液路に供給される冷却液の温度を調節する温度調節手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本第１態様では、成形金型から押し出されたチューブ状セラミック成形体に対し、成形金型の出口から所定の測定範囲内にて、チューブ状セラミック成形体の真円の程度を示す真円度を測定し、その測定された真円度に基づいて、冷却用液路に供給される冷却液の温度を調節する。
【００１３】
本第１態様では、後に詳述する本発明の原理によって、製造されるチューブ状セラミック成形体が長尺の成形体であっても、製造装置や粘土に過度の負担をかけることなく、チューブ状セラミック成形体の真円度を高めることができる。つまり、本第１態様では、真円度が高いチューブ状セラミック成形体を好適に製造することができる。
【００１４】
以下、本発明の原理について説明する。
長尺（例えば１ｍ以上）のチューブ状セラミック成形体（以下単に成形体と記すこともある）の先端は、成形金型から押し出されて経過した時間に応じて自重で潰れるが、本発明者等の研究によれば、後述する図６（ａ）に示すように、押し出された直後に、チューブ状セラミック成形体の水平方向と垂直方向の外径を測定し、その真円度を割り出すことによって、最終的な潰れ具合（成形終わりにおける真円度）が推定できることを発見した。つまり、金型出口の真円度と成形終わりの真円度との間には、相関関係があることを見出した。
【００１５】
更に、本発明者等の研究により、その潰れ具合は、チューブ状セラミック成形体の製造装置（例えば押出成形機）の冷却液（例えば冷却水）の温度を調節することで改善できることを見出した。
【００１６】
詳しくは、図６（ｂ）に示すように、チューブ状セラミック成形体は、冷却液の温度が低いと潰れやすくなり、温度が高いと潰れにくい傾向にあることが分かる。これは、高い温度で混練されてきた粘土は、粘土中のバインダ（樹脂）の高分子鎖の絡まりが多く、保形性が良い状態であると考えられるからである。
【００１７】
従って、本発明では、この研究結果に基づいて、例えば押出成形機の成形金型の出口で、押し出された直後のチューブ状セラミック成形体の真円度を測定し、その結果に基づいて、冷却液の温度を調節することによって、真円度を改善することができる。
【００１８】
このように温度調節した結果（及び温度調節しない結果）を、図６（ｃ）に示すが、冷却液の温度（図６では水温）を調節することによって、成形終わり（先端側）のチューブ状セラミック成形体の真円度が改善していることが分かる。なお、同図では矢印の先端側が水温の調節後のデータであり、矢印の根元側が水温調整前のデータである。
【００１９】
また、図６（ｄ）に示すように、粘土の温度と成形終わりの真円度とには緩やかな相関が見られるが、前記図６（ｂ）の示す冷却水の温度と成形終わりの真円度との相関よりは弱いことが分かる。これは、金型付近では、粘土に強い圧力がかかるため、粘土が発熱して温度が変化することによると考えられる。
【００２０】
つまり、潰れ具合に関しては、粘土の温度よりも、それまで粘土が通過して混練されてきた経路上の温度が重要であり、成形金型を通過するときに温度が上がったからと言って、それが保形性を良くすることにはならないことが分かる。
【００２１】
すなわち、低い温度で混練されてきた粘土は、粘土中のバインダ（樹脂）の高分子鎖の絡まりが著しく少なく、保形性が悪い状態である。よって、それが金型付近で暖められても、一般的な成形速度では、十分に高分子鎖の絡まりが回復するに到らず成形されてしまう。その結果、潰れが大きな成形体となり、その兆候は、成形金型から粘土が出た直後に検出されると考えられる。
【００２２】
なお、前記冷却液としては、例えば水が挙げられる。また、水に各種の添加剤を加えてもよい。
前記測定範囲としては、例えば成形金型の出口から１００ｍｍ以内の範囲が挙げられる。
【００２３】
前記真円度とは、チューブ状セラミック成形体の真円の程度を示す指標であり、例えばチューブ状セラミック成形体を軸方向から見た場合、水平方向の寸法（最大寸法）Ｗと垂直方向の寸法（最大寸法）Ｈとの差（Ｗ−Ｈ）が挙げられる。
【００２４】
なお、金型出口によって測定される真円度としては、−０．０５ｍｍ以下の範囲が好ましい。
前記測定手段としては、例えばレーザ光線を使用する周知の（非接触の）寸法測定装置が挙げられる。
【００２５】
前記温度調節手段としては、例えば押出成形機に対して温度調節した冷却液を循環して供給するチラーが挙げられる。
（２）本発明は、第２態様として、前記冷却液の温度の調節が可能な温度調整タンクを備えるとともに、該温度調整タンクから前記冷却用液路に冷却液を供給する接続流路を備えたことを特徴とする。
【００２６】
本第２態様は、温度調整タンクに蓄えた冷却液を用いて冷却用液路に冷却液を供給する構成を例示している。これにより、冷却用液路に十分に且つ速やか冷却液を供給することができる。
【００２７】
なお、温度調整タンクの容量が多いほどより安定した温度の冷却水の供給が可能となり、成形後の品質も安定する。例えば温度調整タンクの容量（Ｙ１）と冷却用液路の全容積（Ｙ２）の比（Ｙ１／Ｙ２）が大きいほど、例えば比（Ｙ１／Ｙ２）が１０倍以上であると、その効果は顕著である。
【００２８】
（３）本発明は、第３態様として、前記測定範囲は、前記成形金型の出口から前記チューブ状セラミック成形体を載置する載置体までの範囲であることを特徴とする。
本第３態様は、測定範囲を例示している。成形金型から押し出されるチューブ状セラミック成形体は、押し出しの途中で変形を防止するように、通常、その先端側がコンベア等の載置体上に載置される。
【００２９】
従って、成形金型の出口から載置体までの測定範囲で、（外力の影響が極めて小さく）精度良くチューブ状セラミック成形体の真円度を求めることができる。
（４）本発明は、第４態様として、前記チューブ状セラミック成形体の製造装置は、焼成後に多孔質となるセラミック部材用の粘土を押し出すための製造装置であることを特徴とする。
【００３０】
多孔質のセラミック部材を製造する際には、その粘土中に造孔材を添加するが、本発明では、従来のように、水分量を減らして粘土を硬くする必要がないので、例えば押出成形機の内部で粘土が流動する際に、造孔材が壊れにくく、よって、所望の（即ち目的とする空孔状態を有する）多孔質のセラミック部材を容易に製造することができる。
【００３１】
（５）本発明は、第５態様として、前記粘土が、樹脂粒子又は炭素粒子を含むことを特徴とする。
本第５態様は、使用する粘土を例示している。この粘土を使用することにより、多孔質のセラミック部材を容易に製造することができる。
【００３２】
（６）本発明は、第６態様（チューブ状セラミック成形体の製造方法）として、チューブ状セラミック成形体の材料である粘土を収容する収容部材と、前記収容部材内に配置されて回転によって前記粘土を混練して押し出す回転押出部材と、 前記収容部材及び前記回転押出部材の少なくとも一方の前記混練する部分の周囲に設けられた冷却用液路と、前記収容部材の先端側に配置された成形金型と、を備えたチューブ状セラミック成形体の製造装置を用い、前記チューブ状セラミック成形体を押出成形によって製造するチューブ状セラミック成形体の製造方法において、前記成形金型から押し出された前記チューブ状セラミック成形体に対し、前記成形金型の出口から所定の測定範囲内にて、前記チューブ状セラミック成形体の真円の程度を示す真円度を測定する測定工程と、前記測定工程によって測定された前記真円度に基づいて、前記冷却用液路に供給する冷却液の温度を調節する温度調節工程と、を有することを特徴とする。
【００３３】
本第６態様は、前記第１態様と同様な効果を奏する。つまり、製造されるチューブ状セラミック成形体が長尺の成形体であっても、製造装置や粘土に過度の負担をかけることなく、その真円度を高めることができる。即ち、真円度が高いチューブ状セラミック成形体を好適に製造することができる。
【００３４】
（７）本発明は、第７態様として、所定の真円度の判定値によって、前記真円度が悪いと判断される場合には、前記冷却液の温度を上昇させることを特徴とする。
チューブ状セラミック成形体の真円度が悪い場合（特に上下方向に扁平となっている場合）には、粘土が柔らか過ぎると考えられるので、その場合には冷却液の温度を上昇させる。これによって、粘土が硬くなるので、温度調節後に製造される（即ち温度が上昇した状態で混練されて押し出される）チューブ状セラミック成形体の真円度が向上する。
【００３５】
（８）本発明は、第８態様として、前記冷却液の温度を、５℃を上回り２５℃を下回る範囲に調節することを特徴とする。
本第８態様は、好ましい冷却液の温度範囲を例示している。具体的には、冷却液の温度が５℃以下となると、粘土が軟化し真円度が低下する。一方、冷却液の温度が２５℃以上となると、粘土からの水分蒸発が多くなり、粘土が硬くなって強度が低下する。また、成形体の焼成収縮率にもバラツキが生じる。よって、本第８態様に示す温度範囲が好適である。
【００３６】
（９）本発明は、第９態様として、前記チューブ状セラミック成形体の製造方法は、焼成後に多孔質となるセラミック部材用の粘土を押し出すための製造方法であることを特徴とする。
【００３７】
本第９態様は、前記第４態様と同様な効果を奏する。
（１０）本発明は、第１０態様として、前記粘土が、樹脂粒子又は炭素粒子を含むことを特徴とする。
【００３８】
本第１０態様は、前記第５態様と同様な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例のチューブ状セラミック成形体の製造装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】押出成形機の（軸方向に沿って破断した）先端部分などの構成を示す説明図である。
【図３】チューブ状セラミック成形体の真円度測定装置のうち、水平方向及び垂直方向の寸法を測定する構成を示す説明図である。
【図４】（ａ）はチューブ状セラミック成形体の斜視図、（ｂ）はチューブ状セラミック成形体から製造されるセラミック管の斜視図である。
【図５】チューブ状セラミック成形体の破壊強度を測定する方法を示し、（ａ）は試料を軸方向から示す説明図、（ｂ）は試料を外周方向から示す説明図である。
【図６】（ａ）は金型出口の真円度と成形終わりの真円度との関係を示すグラフ、（ｂ）は押出成形機の冷却水の水温と成形終わりの真円度との関係を示すグラフ、（ｃ）は押出成形機の冷却水の温度を調節した後の水温と成形終わりの真円度との関係を示すグラフ、（ｄ）は粘土の温度と成形終わりの真円度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
次に、本発明を実施するための形態として、チューブ状セラミック成形体の製造装置と、その製造装置を用いてチューブ状セラミック成形体を製造するチューブ状セラミック成形体の製造方法の実施例について説明する。
【実施例】
【００４１】
ａ）まず、本実施例のチューブ状セラミック成形体の製造装置の構成について説明する。
図１に示すように、本実施例のチューブ状セラミック成形体の製造装置１は、チューブ状セラミック成形体３（図４（ａ）参照）を押し出して成形する押出成形機５と、押出成形機５に対して冷却水を循環して供給する冷却水供給装置（チラー）７と、チューブ状セラミック成形体３の真円度を測定する真円度測定装置９とを備えている。
【００４２】
このうち、押出成形機５は、上方に配置された円筒形状の第１シリンダー１１と、第１シリンダー１１より先端側（同図左側）及び下方にて、第１シリンダー１１と平行に配置された円筒形状の第２シリンダー１３と、第１シリンダー１１の先端側と第２シリンダー１３の後端側（同図右側）を連結する脱気室１５とを備えている。
【００４３】
前記第１シリンダー１１の後端側の上部には、粘土を投入するホッパー１７が設けられ、第１シリンダー１１の内部の軸中心には、回転によって粘土を混練して押し出すフィードスクリュー１９が配置されている。
【００４４】
また、第１シリンダー１１の外周、即ちホッパー１７より先端側で粘土が混練される部分の径方向の外周には、第１シリンダー１１の周囲を取り囲むように、環状の冷却用水路２１が設けられている。更に、フィードスクリュー１９の軸中心にも、柱状の冷却用水路２３が設けられている。
【００４５】
なお、フィードスクリュー１９は、モータを駆動源とする回転機構２５によって、軸中心を回転の中心として回転するように構成されている。
一方、前記第２シリンダー１３の先端部分には、粘土を円筒状（チューブ状）に成形する成形金型２７が配置され、第２シリンダー１３の内部の軸中心には、回転によって粘土を混練して押し出す押出スクリュー２９が配置されている。
【００４６】
また、第２シリンダー１３の外周、即ち脱気室１５より先端側の粘土が混練される部分の径方向の外周には、第２シリンダー１３の周囲を取り囲むように、環状の冷却用水路３１が設けられている。更に、押出スクリュー２９の軸中心にも、柱状の冷却用水路３３が設けられている。
【００４７】
なお、押出スクリュー２９は、モータを駆動源とする回転機構３５によって、軸中心を回転の中心として回転するように構成されている。
前記チラー７は、冷却水（循環冷却水）の温度を調節し、冷却水を各冷却用水路２１、２３、３１、３３に対して循環して供給する周知の装置であり、その内部には、冷却水を蓄えて温度調節を行う温度調整タンク３６を備えている。
【００４８】
この温度調整タンク３６の容量は、各冷却用水路２１、２３、３１、３３の全容積に対して十分に大きくなるように（例えば１０倍以上となるように）設定されている。
例えば、ここでは、各冷却用水路２１、２３、３１、３３の全容積は、１０Ｌであるので、温度調整タンク３６の容量は１００Ｌと設定されている。
【００４９】
また、チラー７と各冷却用水路２１、２３、３１、３３とは、各接続流路３７により接続されている。なお、図示しないが、接続流路３７は、冷却水をチラー７から各冷却用水路２１、２３、３１、３３に供給する供給用流路と、冷却水を各冷却用水路２１、２３、３１、３３からチラー７に戻す戻し用流路とから構成されている。
【００５０】
ｂ）次に、チューブ状セラミック成形体の製造装置１の要部について説明する。
図２に拡大して示すように、チューブ状セラミック成形体３の製造時には、押出スクリュー２９の回転によって、押出成形機５の第２シリンダー１３の先端の成形金型２７から、円筒状のチューブ状セラミック成形体３が押し出される。
【００５１】
なお、成形金型２７は、チューブ状セラミック成形体３の押出成形の際に使用される周知の構造であり、先端側が開口したコーン状外周部２７ａとその軸中心に配置された円柱部材２７ｂとを備えている。
【００５２】
また、成形金型２７の先端から（同図左側に）押し出されたチューブ状セラミック成形体３は、所定間隔をあけて配置されたコンベア３９上に載置される。
ここで、所定間隔としては、押し出されたチューブ状セラミック成形体３が重力によって下方にゆがまない程度の２０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内の例えば７０ｍｍを採用できる。なお、許容されるゆがみ（成形金型２７の開口部２７ｃの下端とチューブ状セラミック成形体３の下端とのずれ）の範囲は、例えば０．２ｍｍ以下である。
【００５３】
特に本実施例では、成形金型２７の先端とコンベア３９との間に、チューブ状セラミック成形体３の真円度を測定するための真円度測定装置９が配置されている。
この真円度測定装置９は、成形金型２７の先端から２０ｍｍ〜１００ｍｍの測定範囲内の例えば成形金型２７の先端から７０ｍｍの測定位置に配置されているので、前記測定範囲内の測定位置におけるチューブ状セラミック成形体３の真円度を測定することができる。
【００５４】
なお、真円度測定装置９は、周知のマイクロコンピュータを備えた電子制御装置４１に接続されており、電子制御装置４１では、真円度測定装置９からの測定データを入力して必要な演算を行い、その演算結果（真円度等）を表示装置４３に出力することができる。
【００５５】
また、電子制御装置４１をチラー７に接続して、電子制御装置４１からの制御信号によってチラー７の温度（冷却水の温度）を制御することもできる。なお、ここでは、チラー７を操作することによって、マニュアルにて所望の水温に設定する。
【００５６】
図３に示すように、前記真円度測定装置９は、レーザ光（光線）によって、チューブ状セラミック成形体３の外径である水平方向（横方向）の寸法Ｗと垂直方向（高さ方向）の寸法Ｈを測定する装置である。
【００５７】
この真円度測定装置９は、水平方向の寸法Ｗを測定する構成として、レーザ光を垂直方向の下方に照射する第１照射部４５と、そのレーザ光を受光する第１受光部４７とを備え、更に、垂直方向の寸法Ｈを測定する構成として、レーザ光を水平方向の右方に照射する第２照射部４９と、そのレーザ光を受光する第２受光部５１とを備えている。
【００５８】
なお、第１照射部４５の構成としては、線状にレーザ光を照射するレーザ照射部を水平方向に移動させる構成や、そのようなレーザ照射部を水平方向に多数配置した構成を採用できる。同様に、第２照射部４９の構成としては、線状にレーザ光を照射するレーザ照射部を垂直方向に移動させる構成や、そのようなレーザ照射部を垂直方向に多数配置した構成を採用できる。
【００５９】
第１照射部４５、第１受光部４７、第２照射部４９、第２受光部５１は、チューブ状セラミック成形体３の軸中心（即ち円柱部材２７ｂ及び押出スクリュー２９の軸中心）に対して、垂直な同一平面となるように配置されている。すなわち、第１照射部４５から照射したレーザ光と第２照射部４９から照射したレーザ光とが同一平面となるように構成されている。
【００６０】
従って、第１照射部４５から照射したレーザ光の受光の状態（即ち第１受光部４７にて受光できなかった水平方向の長さ）から水平方向の寸法Ｗを測定し、第２受光部４９から照射したレーザ光の受光の状態（即ち第２受光部５１にて受光できなかった垂直方向の長さ）から垂直方向の寸法Ｈを測定する。
【００６１】
この測定結果は、電子制御装置４１に送信され、真円度（Ｗ−Ｈ）（即ち金型出口での真円度）が算出される。また、電子制御装置４１では、表示装置４３に、水平方向の寸法Ｗと垂直方向の寸法Ｈと真円度（Ｗ−Ｈ）が表示される。
【００６２】
なお、ここでは、水平方向の寸法Ｗ−垂直方向の寸法Ｈを、真円度と定義しているので、真円度が正の値の場合には、その値（絶対値）が大きいほど、扁平な形状である。
ｃ）次に、本実施例１のチューブ状セラミック成形体の製造方法について説明する。
【００６３】
＜原料の調製工程＞
粘土の原料として、セラミック粉末と樹脂粉末と液成分とを所定の割合で混ぜたものを用いる。
【００６４】
セラミック粉末は、用途によって様々に選択されるが、例えば熱電対の保護管や水素透過セラミックの場合は、アルミナが一般的であり、燃料電池の場合は、酸化ニッケルとジルコニアの混合粉末が用いられる。
【００６５】
樹脂粉末は、メチルセルロースやアクリル樹脂が、一般的に選択される。この樹脂粉末は、液成分の混合によって液状に変化するバインダである。
また、多孔質のセラミック部材（セラミック管５３：図４（ｂ）参照）を製造する場合には、造孔材と呼ばれる（焼成によって消失する）樹脂粒子や炭素粒子が用いられる。
【００６６】
液成分としては、水（純水）を主成分とし、それに、周知の分散剤、滑剤、潤滑剤などが添加される。
＜混練工程＞
次に、前記粘土の原料を、前記図１に示すように、ホッパー１７に投入し、第１シリンダー１１内でフィードスクリュー１９を回転させて混練して徐々に均質にする。
【００６７】
そして、フィードスクリュー１９の回転によって、混練された粘土は、脱気室１５に押し出され、重力によって落下して、第２シリンダー１３の後端に供給される。
＜第１成形工程（温度調節前）＞
次に、第２シリンダー１３に供給された粘土は、押出スクリュー２９に回転によって、混練されながら先端側に押し出され、成形金型２７を通過することによって、チューブ状セラミック成形体３となる。
【００６８】
前記図２に示すように、押し出されたチューブ状セラミック成形体３は、コンベア３９上に載置されて、押し出しとともに徐々に先端側（同図左側）に移動する。
＜計測工程＞
また、成形金型２７とコンベア３９との間に配置された真円度測定装置９によって、前記測定位置におけるチューブ状セラミック成形体３の水平方向の寸法Ｗと垂直方向の寸法Ｈとを測定する。
【００６９】
そして、電子制御装置４１によって、「Ｗ−Ｈ」の演算を行って真円度を求め（金型出口の真円度を算出し）、その真円度を表示装置４３に表示する。
＜水温調整工程＞
次に、上述のようにして求めた金型出口の測定位置での真円度に基づいて、成形終わりの真円度の程度（善し悪し）を推定して、チラー７の動作を調節して、冷却水の水温を調整する。
【００７０】
ここで成形終わりの真円度とは、例えば１．５ｍのチューブ状セラミック成形体３を押し出した場合、金型出口にて切断したチューブ状セラミック成形体３を別の場所に移し、その先端側（例えば図４（ａ）の左端である先端から１００ｍｍ）の位置にて測定した真円度である。
【００７１】
本実施例では、例えば金型出口の真円度が所定値の判定値（例えば−０．０５ｍｍ）より悪い場合、即ち真円度の数値が判定値より大きい場合には、チューブ状セラミック成形体３が上下方向の寸法が短くなった扁平形状であると判断できるので、成形終わりの真円度も悪い（更に扁平になった形状）と推定できる。よって、その場合には、チラー７を操作して冷却水の温度を上げて、粘土を硬くして扁平になり難くする。なお、自動制御によって温度を制御してもよい。
【００７２】
なお、この判定値は、実験によって求めた金型出口の真円度と成形終わりの真円度との関係から設定することができる。つまり、金型出口の真円度が−０．０５ｍｍ以下であれば、成形終わりの真円度が良好であると考えられる。
【００７３】
そして、下記のようにして冷却水の水温を調節する。
冷却水の水温と成形終わりの真円度との間には、前記図６（ｂ）に示す相関関係があり、また、前記図６（ｃ）に示すように、冷却水の水温を調節すると（例えば１０℃に近づけると）、成形終わりの真円度が向上する（即ちＷ−Ｈの数値が小さくなる）ので、成形終わりの真円度が向上するように冷却水の温度を調節する。
【００７４】
なお、冷却水の温度を調節すると成形終わりの真円度がどの程度になるかは、実験によって求めることができるので（図６（ｃ）参照）、目的とする成形終わりの真円度に応じて冷却水の水温を選択すればよい。
【００７５】
例えば金型出口の真円度が悪いと判断されるとき（従って成形終わりの真円度も悪いと推定されるとき）に、例えば冷却水の温度を上昇させるように調節し、粘土を硬くしてチューブ状セラミック成形体３も硬くするようにする。なお、冷却水を上昇させる場合にも、その温度範囲は、５〜２５℃の範囲に保っておく。
【００７６】
詳しくは、図６（ａ）の（各データの分布の傾向を示すようにつなぐ）近似曲線を使って、金型出口の真円度から成形終わりの真円度を推定し、図６（ｂ）の近似曲線を使って、成形終わりの真円度から水温を推定する。そして、この水温と理想水温（真円度が１ｍｍになる水温：例えば１５℃）との差から、水温上昇分を見積もって、理想水温に近づけるように水温を調節する（例えば上昇させる）。例えば水温が１３℃の場合は水温を２℃挙げ、また、例えば水温が１７℃の場合は、２℃下げる。
【００７７】
但し、水温を上げても金型出口の真円度が改善しない場合は、更に水温を上げる操作が必要になる。真円度は混練状態や湿度の影響を受けて変化し易いため、水温を１５℃にすれば、必ず狙いの真円度にすることができるというものでもない。
【００７８】
また、金型出口における真円度が良好な場合（真円度が判定値以下の場合）には、温度をそのままとすることが考えられるが、冷却水の温度を前記温度範囲においてできる限り低く保つようにすることが好ましい。これは、温度を上げると水分が蒸発し易くなり、チューブ状セラミック成形体３の強度が低下するからである。
【００７９】
＜第２成形工程（温度調節後）＞
その後、上述したように水温を調整し状態で、チューブ状セラミック成形体３の押出成形を継続し、所望の長尺のチューブ状セラミック成形体３を得る。そして、同様な条件（水温等）で、順次連続して、他のチューブ状セラミック成形体３を製造する。
【００８０】
なお、温度調節した結果、成形終わりの真円度が１．２ｍｍ以下であれば、良好な形状であると考えられる。
＜切断工程＞
その後、チューブ状セラミック成形体３が所定の長さ（例えば１．５ｍ）に押し出されたら、ワイヤーによって、金型出口の位置にて切断する。
【００８１】
＜乾燥工程＞
切断しチューブ状セラミック成形体３は、速やかに乾燥機に移されて乾燥される。なお、乾燥機としては、ローラ乾燥機が使用される。
【００８２】
＜後工程＞
乾燥後、例えば水濾過セラミックの場合は、焼成したセラミック管（アルミナ管５３）の表面にゼオライト膜が形成される。
【００８３】
また、燃料電池の場合は、乾燥後のチューブ状セラミック成形体３の外側表面に、電極膜が形成され、一括して焼成される。
ｄ）次に、本実施例の効果について説明する。
【００８４】
本実施例では、成形金型２７から押し出されたチューブ状セラミック成形体３に対し、成形金型２７の出口から所定の測定範囲内にて、チューブ状セラミック成形体３の真円度を測定し、その金型出口の真円度に基づいて、冷却水の温度を調節する。
【００８５】
これによって、製造されるチューブ状セラミック成形体３が長尺の成形体であっても、製造装置１や粘土に過度の負担をかけることなく、チューブ状セラミック成形体３の真円度を高めることができる。つまり、本実施例では、真円度が高いチューブ状セラミック成形体３を好適に製造することができる。
【００８６】
また、本実施例では、冷却水の温度の調節が可能な（温度調整タンク３６を備えた）チラー７によって、冷却水の温度を調整しており、しかも、温度調整タンク３６の容量は、冷却用水路２１、２５、３１、３３の容積の１０倍以上である。
【００８７】
よって、温度調整タンク３６から冷却用水路２１、２５、３１、３３に、十分に且つ速やか冷却水を供給することができ、成形後の品質も安定するという利点がある。
更に、本実施例では、従って、成形金型２７の出口からコンベア３９までの測定範囲で、精度良くチューブ状セラミック成形体３の真円度を求めることができる。
【００８８】
また、多孔質のセラミック管５３を製造する際には、その粘土中に造孔材を添加するが、本実施例では、従来のように、水分量を減らして粘土を硬くする必要がないので、押出成形機５の内部で粘土が流動する際に、造孔材が壊れにくく、よって、所望の多孔質のセラミック管５３を容易に製造することができる。
【００８９】
しかも、本実施例では、金型出口における真円度の判定値によって、真円度が悪いと判断される場合には、粘土が柔らか過ぎると考えられるので、冷却水の温度を上昇させている。これによって、粘土が硬く、従ってチューブ状セラミック成形体３が硬くなるので、温度調節後に製造される（即ち温度が上昇した状態で混練されて押し出される）チューブ状セラミック成形体３の真円度が向上する。
【００９０】
また、本実施例では、この温度調節の際には、冷却水の温度を、５℃を上回り２５℃を下回る範囲に調節している。つまり、冷却水の温度が５℃以下となると、粘土が軟化し真円度が低下し、２５℃以上となると、粘土からの水分蒸発が多くなり、粘土が硬くなって強度が低下する。また、成形体の焼成収縮率にもバラツキが生じる。よって、この温度範囲に調節することが好適である。
【００９１】
このように、本実施例では、金型出口の真円度と成形終わりの真円度とには相関関係があり、また、冷却水温と成形終わりの真円度とには相関関係あり、よって、金型出口の真円度が悪い場合には、冷却水温を調節することによって（通常は温度を上昇させて粘土の硬さを上げることによって）、成形終わりの真円度を向上させることができるという原理に基づいて、冷却水温を調節している。よって、長尺のチューブ状セラミック成形体３であっても、好適にその真円度を向上させることができる。
【００９２】
［実験例］
次に、本発明に係わる各種の実験例について説明する。
＜実験例１＞
前記実施例のチューブ状セラミック形成体の製造装置及び製造方法を用いて、下記の条件でチューブ状セラミック成形体を製造し、その特性等を調べた。
【００９３】
具体的には、実験に用いる試料の粘土の材料として、アルミナからセラミック粉末１００重量％に対して、メチルセルロース系の樹脂粉末を外重量％で、１０〜５０重量％（例えば３０重量％）と、純水を外重量％で１０〜２５重量％（例えば１５重量％）加えたものを作製した。
【００９４】
なお、粘土の材料を同一組成とした場合でもあっても、製造する日の湿度や混練状態によって、真円度は微妙に変化するので、ここでは、同一組成とした場合に変化する真円度を示している。
【００９５】
また、押出成形の際には、押出スクリューのスクリュー回転数は１５ｒｐｍとし、成形圧力は１〜１０ＭＰａとした。なお、その他の条件は、下記表１に示す通りである
そして、上述した材料及び条件にて、チューブ状セラミック形成体を製造した。
【００９６】
詳しくは、下記表１に示すように、初期水温の条件にて、チューブ状セラミック形成体を製造するとともに、そのチューブ状セラミック成形体の金型出口の真円度と、成形終わりの真円度を測定した。
【００９７】
なお、成形終わりの真円度は、切り離したチューブ状セラミック形成体を乾燥させて、ノギスを用いて測定した。
また、これとは別に、下記表１に示すように、金型出口の真円度に応じて、冷却水の水温を変更して、チューブ状セラミック成形体を製造した。詳しくは、金型出口の真円度が悪いものほど、高い温度となるように水温を調節した後に、チューブ状セラミック成形体を製造した。
【００９８】
その結果、同表１に示すように、水温変更後の成形終わりの真円度が向上した。
また、チューブ状セラミック成形体の強度を測定し、その結果も表１に示した。
チューブ状セラミック成形体の強度は、図５に示すように、チューブ状セラミック成形体を軸方向に所定幅（Ｌ）（ここでは１０ｍｍ幅）で切り出し、外径（Ｄ）や肉厚（ｔ）をノギスで測定した後、破壊試験によって測定した。
【００９９】
破壊試験は、チューブ状セラミック成形体を所定荷重（Ｐ）で径方向から押圧して行い、下記式によって、その破壊強度（σｆ）を求めた。
σｆ＝［Ｐ（Ｄ−ｔ）］／（Ｌｔ２）    ・・・（１）
【０１００】
【表１】
2015066762.tif 000003
この表２から明らかなように、冷却水を初期温度とした場合の金型出口の真円度が悪い場合（例えばNo.２、No.３、No.４の場合）には、実際に成形終わり真円度が悪い場合（例えば１．２ｍｍを上回る）が、水温を上昇させた場合には、成形終わりの真円度が１．１ｍｍ以下と改善していることが分かる。
【０１０１】
なお、No.７、８の試料は、温度を変更せずに初期水温でチューブ状セラミック成形体を製造した。このうち、No.７の試料の場合は、水温が５℃と低かったので、成形体がべたべたした状態となり、コンベアへの貼り付きが酷く評価不能であった。また、No.８の試料の場合は、温度が２５℃と高かったので、強度が低いと推定される。
【０１０２】
＜実験例２＞
前記実験例１で使用したチューブ状セラミック形成体の粘度を測定した。
粘度は、キャピログラフで測定した。キャピログラフとは、直径１０ｍｍの管につめた粘土を、直径１ｍｍの孔から、吐出スピードが一定となるように押し出し、その時の荷重から粘度を測定する装置である。
【０１０３】
なお、粘度（η）は下記式（２）から求めることができる。
η＝τ／γ    ・・・（２）
但し、τ：せん断応力［Ｐａ］、γ：せん断速度［１／ｓ］
本実験例２では、前記金型出口近傍のチューブ状セラミック形成体を構成する粘土（前記No.１〜６と同様な粘土）を使用し、その粘度を測定した。その結果、せん断速度が１２００のとき、粘度は６００〜８００［Ｐａ・ｓ］であった。
【０１０４】
＜実験例３＞
本実験例３は、本発明者等による研究結果を示すものである。なお、ここでは、真円度を、水平方向の外径−垂直方向の外径と定義しているので、真円度が０に近いほど真円に近いことを示している。
【０１０５】
ａ）まず、前記実施例の製造方法にて（但し水温の調節は行わないで）、チューブ状セラミック成形体を複数回（ここでは６回）製造し、その際の金型出口の真円度と成形終わりの真円度を測定した。
【０１０６】
なお、ここでは、各試料の粘土の材料（セラミック材料）としては、アルミナ粉末を用いた。また、チューブ状セラミック成形体の長さは１．５ｍ、外径３０ｍｍ、厚みは３ｍｍであり、成形終わりの真円度は、前記実験例１と同様にして測定した（以下同様）。
【０１０７】
その結果を、図６（ａ）に示すが、金型出口と成形終わりの真円度とには相関関係があることが分かる。
ｂ）同様に、前記実施例の製造方法にて（但し水温の調節は行わないで）、チューブ状セラミック成形体を複数回製造し、その際の冷却水の水温と成形終わりの真円度を測定した。
【０１０８】
その結果を、図６（ｂ）に示すが、水温と成形終わりの真円度とには相関関係があることが分かる。
ｃ）また、水温の調整を行って、前記実施例の製造方法にて、チューブ状セラミック成形体を複数回製造し、その際の冷却水の水温と成形終わりの真円度を測定した。
【０１０９】
水温調節した結果を、図６（ｃ）にて■印（中央の黒い正方形）で示した。なお、前記図６（ｂ）の水温を調節しない結果も、図６（ｃ）にて◆印（左右の黒い菱形）で示した。これらの図から、水温を調節した場合には、真円度が１ｍｍに近づいていることが分かる。
なお、真円度が高くなるものについては、成形体強度を考慮した結果である。即ち、水温が高いと高粘度の粘土を形成することになるため、成形体の充填度が悪くなり、成形体の強度が低下するからである。
【０１１０】
ｄ）更に、前記実施例の製造方法にて（但し水温の調節は行わないで）、チューブ状セラミック成形体を複数回製造し、その際の金型出口近傍の粘土の温度と成形終わりの真円度を測定した。
【０１１１】
その結果を、図６（ｄ）に示すが、粘土の温度と成形終わりの真円度との相関関係は、水温と成形終わりの真円度との相関関係より弱いことが分かる。
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
【０１１２】
例えば、前記実施例では、マニュアルにて水温を制御する例について述べたが、金型出口の真円度の測定結果に基づいて、自動的にチラー等によって水温を制御してもよい。
この場合の制御手法は、上述した実験等によって、予め金型出口の真円度と水温との関係を求めってマップ等を作製しておき、水温の制御を行う場合には、このマップ等を用いて、金型出口の真円度から水温を設定するように制御すればよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１…チューブ状セラミック成形体の製造装置
３…チューブ状セラミック成形体
５…押出成形機
７…チラー
９…真円度測定装置
１３…第２シリンダー
２１、２３、３１、３３…冷却用水路
２７…成形金型
２９…押出スクリュー
３６…温度調整タンク
３７…接続流路
【図１】
2015066762.tif 000004
【図２】
2015066762.tif 000005
【図３】
2015066762.tif 000006
【図４】
2015066762.tif 000007
【図５】
2015066762.tif 000008
【図６】
2015066762.tif 000009