(57)【要約】【課題】外部、他の部材、熱応力によって発生する歪みに対し、強い抵抗力を持つセラミックからなる管状体を提供する。【解決手段】管状体１０は、第１のセラミック材２１からなる内層体２０と、第２のセラミック材３１からなる外層体３０と、内層体２０と外層体３０とを部分的につなぐセラミックからなる緩衝層４０と、からなる。このため、内層体２０あるいは外層体３０の破壊が生じても他方に直接的に波及しないので、外部、他の部材、熱応力によって発生する歪みに対し、強い抵抗力を持つセラミックからなる管状体１０を提供することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のセラミック材からなる内層体と、
第２のセラミック材からなるとともに前記内層体の外側に配置された外層体と、
前記内層体と前記外層体とを部分的につなぐセラミックからなる緩衝層と、
からなる管状体。
【請求項２】
前記緩衝層は、前記内層体と前記外層体との間に架け渡された支持部と、前記支持部間に形成された空隙と、からなることを特徴とする請求項１に記載の管状体。
【請求項３】
前記支持部は、多孔質のセラミックであることを特徴とする請求項２に記載の管状体。
【請求項４】
前記第１のセラミック材及び／または前記第２のセラミック材は、セラミック繊維からなる骨材とセラミックマトリックスとからなるセラミック繊維強化セラミック複合材であることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の管状体。
【請求項５】
前記骨材は、セラミック繊維のストランドを編んだ組紐体であることを特徴とする請求項４に記載の管状体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状体に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック材料は、一般に耐熱性、強度、耐食性が高いことから、過酷な環境下で使用する構造材料に広く用いられている。
特許文献１には、過酷な環境の一つである原子力発電所における燃料格納容器障壁等に使用される多層セラミックチューブの発明が記載されている。この多層セラミックチューブは、高純度β型化学量論的炭化ケイ素の内層、連続的β型化学量論的炭化ケイ素ファイバーの中間複合材層、及び細粒炭化ケイ素の外層を有する多層セラミックチューブからなり、原子力発電所または原子炉に使用される燃料棒のための被覆として使用するのに特に好適である。セラミックチューブは高い初期ひび割れ抵抗、剛度、極限強度、及び衝撃／熱衝撃抵抗を兼ね備えていることが記載されている。
【０００３】
すなわち、上記記載された発明は、多層セラミックチューブは、高度の初期ひび割れ抵抗、剛度、及び極限強さと共に、優れた機械的及び熱的衝撃抵抗を備え、このなかで中間複合材層は剛度が低いため、モノリスのひび割れを防止できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５０１９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記記載された発明は、初期のひび割れ抵抗は備えているものの、一旦破壊が始まると、セラミックチューブ（管状体）を貫通するひび割れあるいは全体的な破損が起こる。特に上記セラミックチューブは、弾性率が高いので、外部、他の部材から加わる歪み、熱応力に対しては、大きな応力を発生し、破損にいたる。
例えば、原子炉内で中性子線照射によって発生するスウェリングなど、内部に挿入した核燃料、部材などが膨張する場合には、他の部材の変形によって歪みを生じさせ、大きな応力を発生させる。
【０００６】
上記課題を鑑み本発明では、外部、他の部材、熱応力によって発生する歪みに対し、強い抵抗力を持つセラミックからなる管状体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明の管状体は、第１のセラミック材からなる内層体と、第２のセラミック材からなるとともに前記内層体の外側に配置された外層体と、前記内層体と前記外層体とを部分的につなぐセラミックからなる緩衝層と、からなる。
【０００８】
本発明によれば、管状体が、第１のセラミック材からなる内層体と、第２のセラミック材からなる外層体と、内層体と外層体とを部分的につなぐセラミックからなる緩衝層と、からなる。このため、外部、他の部材から歪み、熱応力が加わり内層体あるいは外層体の破壊が生じても他方に直接的に波及しない。また、緩衝層は、外層体と、内層体とを部分的につないでいるので、管状体の外側から外層体または内層体を圧縮させる応力が加わっても、緩衝層が破壊されることにより応力を緩和し、他方に破壊を及びにくくすることができる。
【０００９】
さらに、内層体と、外層体とは、緩衝層により部分的につながれているので、熱が伝わりにくく、外層体あるいは内層体の内部に発生する温度差を緩やかにすることができる。このため、熱が伝達される側の層では、発生する熱応力の大きさを小さくすることができる。また、内層体と、外層体との間の緩衝層は、内層体と外層体とがそれぞれ異なる温度であっても、熱膨張差を容易に吸収することができるので、管状体の破壊を防止することができる。
【００１０】
さらに、本発明の管状体は、以下の態様であることが望ましい。
（１）前記緩衝層は、前記内層体と前記外層体との間に架け渡された支持部と、前記支持部間に形成された空隙と、からなる。
本発明の管状体の緩衝層は、支持部と空隙とからなり、内層体と、外層体とは、支持部の部分で接続され、空隙の部分では、接続しない。
このため、緩衝層による内層体と外層体との接続は、相対的に弱くなる。内層体と外層体との間隔が広がる方向に応力が加わった場合には、支持部が破断し、内層体と外層体との間隔が狭まる方向に応力が加わった場合には、支持部が潰れる。このため、熱応力、外部からの応力が加わりにくい側の層は保護され、管状体を貫通する破壊を防止することができる。
【００１１】
（２）前記支持部は、多孔質のセラミックである。
すなわち、支持部が、多孔体であると、内層体あるいは外層体と比較して緩衝層を破壊しやすくすることができるので、熱応力、外部からの応力が加わりにくい側の層はより保護され、管状体を貫通する破壊をより防止することができる。
【００１２】
（３）前記第１のセラミック材及び／または前記第２のセラミック材は、セラミック繊維からなる骨材とセラミックマトリックスとからなるセラミック繊維強化セラミック複合材である。
【００１３】
セラミック繊維強化セラミック複合材は、クラックが入っても骨材であるセラミック繊維が切断されにくく全体の形状を保持することができる。さらに、クラックが入っても残ったセラミック繊維の弾力によってクラックが入ったままではあるものの、破損した側の層は元の形状に復元し、管状体としての機能を維持したまま継続して使用することができ、必要に応じて管状体を交換するまで性能を維持することができる。
【００１４】
（４）前記骨材は、セラミック繊維のストランドを編んだ組紐体である。
すなわち、組紐体は管状の骨材であり、シートを巻いたときにできる巻き始め、巻き終わりなどの端部がない。このため、組紐体が一重であっても、ほつれやすい端部は無い。このため、内層体及び／または外層体を薄く構成しても十分な強度を発揮でき、緩衝層を有していても、全体の厚みを小さくすることができる。さらに、内層体と外層体との間に空隙を有していても、全体の厚みを小さくすることができ設計の自由度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、管状体が、第１のセラミック材からなる内層体と、第２のセラミック材からなる外層体と、内層体と外層体とを部分的につなぐセラミックからなる緩衝層と、からなる。このため、内層体あるいは外層体の破壊が生じても他方に直接的に波及しないので、外部、他の部材、熱応力によって発生する歪みに対し、強い抵抗力を持つセラミックからなる管状体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）は本発明に係る管状体の全体斜視図であり、（Ｂ）は端面図である。
【図２】（Ａ）は焼成前の図１（Ｂ）における“ＩＩ”位置の拡大断面図であり、（Ｂ）は焼成後の図１（Ｂ）における“ＩＩ”位置の拡大断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は管状体の製造方法を示す工程図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は外層体と内層体との間に前駆体層が挟まれた挿入ユニットの製造方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の管状体について説明する。
【００１８】
前記課題を解決するための本発明の管状体は、第１のセラミック材からなる内層体と、第２のセラミック材からなるとともに前記内層体の外側に配置された外層体と、前記内層体と前記外層体とを部分的につなぐセラミックからなる緩衝層と、からなる。
【００１９】
本発明によれば、管状体が、第１のセラミック材からなる内層体と、第２のセラミック材からなる外層体と、内層体と外層体とを部分的につなぐセラミックからなる緩衝層と、からなる。このため、外部、他の部材から歪み、熱応力が加わり内層体あるいは外層体の破壊が生じても他方に直接的に波及しない。また、緩衝層は、外層体と、内層体とを部分的につないでいるので、管状体の外側から外層体または内層体を圧縮させる応力が加わっても、緩衝層が破壊されることにより応力を緩和し、他方に破壊を及びにくくすることができる。
【００２０】
さらに、内層体と、外層体とは、緩衝層により部分的につながれているので、熱が伝わりにくく、外層体あるいは内層体の内部に発生する温度差を緩やかにすることができる。このため、熱が伝達される側の層では、発生する熱応力の大きさを小さくすることができる。また、内層体と、外層体との間の緩衝層は、内層体と外層体とがそれぞれ異なる温度であっても、熱膨張差を容易に吸収することができるので、管状体の破壊を防止することができる。
【００２１】
さらに、本発明の管状体は、以下の態様であることが望ましい。
（１）前記緩衝層は、前記内層体と前記外層体との間に架け渡された支持部と、前記支持部間に形成された空隙と、からなる。
本発明の管状体の緩衝層は、支持部と空隙とからなり、内層体と、外層体とは、支持部の部分で接続され、空隙の部分では、接続しない。
このため、緩衝層による内層体と外層体との接続は、相対的に弱くなる。内層体と外層体との間隔が広がる方向に応力が加わった場合には、支持部が破断し、内層体と外層体との間隔が狭まる方向に応力が加わった場合には、支持部が潰れる。このため、熱応力、外部からの応力が加わりにくい側の層は保護され、管状体を貫通する破壊を防止することができる。
【００２２】
（２）前記支持部は、多孔質のセラミックである。
すなわち、支持部が、多孔体であると、内層体あるいは外層体と比較して緩衝層を破壊しやすくすることができるので、熱応力、外部からの応力が加わりにくい側の層はより保護され、管状体を貫通する破壊をより防止することができる。
なお、多孔質のセラミックは、気孔が連続気孔で構成されていることが好ましい。気孔が連続気孔で構成されることにより、支持部が潰れやすくすることができ、管状体を貫通する破壊をより防止することができる。
【００２３】
（３）前記第１のセラミック材及び／または前記第２のセラミック材は、セラミック繊維からなる骨材とセラミックマトリックスとからなるセラミック繊維強化セラミック複合材である。
【００２４】
セラミック繊維強化セラミック複合材は、クラックが入っても骨材であるセラミック繊維が切断されにくく全体の形状を保持することができる。さらに、クラックが入っても残ったセラミック繊維の弾力によってクラックが入ったままではあるものの、破損した側の層は元の形状に復元し、管状体としての機能を維持したまま継続して使用することができ、必要に応じて管状体を交換するまで性能を維持することができる。
【００２５】
（４）前記骨材は、セラミック繊維のストランドを編んだ組紐体である。
すなわち、組紐体は管状の骨材であり、シートを巻いたときにできる、巻き始め、巻き終わりなどの端部がない。このため、組紐体が一重であっても、ほつれやすい端部は無い。このため、内層体及び／または外層体を薄く構成しても十分な強度を発揮でき、緩衝層を有していても、全体の厚みを小さくすることができる。さらに、内層体と外層体との間に空隙を有していても、全体の厚みを小さくすることができ設計の自由度を高めることができる。なお、ストランドとは、セラミック繊維の束である。
【００２６】
管状体の製造方法は、第１のセラミック材からなる内層体の外側に第２のセラミック材からなる外層体を、前駆体層を挟んで配置し、挿入ユニットを形成し、前記挿入ユニットを熱処理することにより、前記前駆体層が焼成され、前記内層体と前記外層体とを部分的につなぐセラミックからなる緩衝層を形成する。
【００２７】
従って、管状体となる挿入ユニットは、第１のセラミック材からなる内層体と、内層体の外側に緩衝層を形成する前駆体層を介して接続される第２のセラミック材からなる外層体とを有する。熱処理により管状体が得られると、前駆体層は、内層体と外層体とを部分的につなぐ緩衝層となる。
このため、内層体あるいは外層体の破壊が生じても他方に直接的に波及しないので、外部、他の部材、熱応力によって発生する歪みに対し、強い抵抗力を持つセラミックからなる管状体を提供することができる。
【００２８】
前駆体層の主成分は、焼成することによりセラミックスが得られるセラミック前駆体からなる。セラミック前駆体と得られるセラミックの組み合わせは、例えばフェノール樹脂であればカーボン、ポリカルボシランであればＳｉＣ、酸素存在下の焼成における塩化アルミニウムであればアルミナ、などが挙げられる。このほかセラミックゾルもセラミック前駆体として使用することができる。
【００２９】
前駆体層には、セラミック前駆体のほかにセラミック粒子を含んでいてもよい。セラミック粒子は、例えばＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＡｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４、黒鉛、コージェライト、マグネシアなどが利用でき、特に限定されない。
また、前駆体層にはこのほかに溶媒、分散媒などを含んでいてもよい。溶媒あるいは分散媒としてはアルコール、テトラヒドロフラン、水などが挙げられ、熱処理によって揮散する。分散媒と溶媒の違いはセラミック前駆体が、溶解しているかどうかであって、溶解している場合には溶媒と呼び、溶解していない場合には分散媒と呼ぶ。
【００３０】
本発明の管状体の断面形状は、特に限定されない。丸パイプ形状、角パイプ形状のほか多角形、長方形、菱形、長方形などどのようなものでも利用することができる。
本発明の管状体は、内層体が外層体の内側に挿入することができればよく、内層体、外層体、緩衝層の大きさ、厚さは特に限定されない。
【００３１】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１（Ａ）は本発明に係る管状体の全体斜視図であり、図１（Ｂ）は端面図である。図２（Ａ）は焼成前の図１（Ｂ）における“ＩＩ”位置の拡大断面図であり、図２（Ｂ）は焼成後の図１（Ｂ）における“ＩＩ”位置の拡大断面図である。図３（Ａ）〜（Ｃ）は管状体の製造方法を示す工程図である。図４（Ａ）〜（Ｄ）は外層体と内層体との間に前駆体層が挟まれた挿入ユニットの製造方法を示す工程図である。
【００３２】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、管状体１０は、管状の内層体２０と、内層体２０の外側に配置された管状の外層体３０と、内層体２０と外層体３０とを部分的につなぐ緩衝層４０とを有する。
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、内層体２０は、第１のセラミック材２１から形成される（図２参照）。第１のセラミック材２１は、特に限定されないが、焼結体、セラミック繊維強化セラミック複合材などが利用できる。セラミック繊維強化セラミック複合材は、セラミック繊維の骨材とセラミックマトリックスとから構成される。尚、図２ではセラミック繊維強化セラミック複合材が示されている。
外層体３０は、第２のセラミック材３１から形成される。特に限定されないが、焼結体、セラミック繊維強化セラミック複合材などが利用できる。尚、図２ではセラミック繊維強化セラミック複合材が示されている。
【００３３】
内層体２０を形成する第１のセラミック材２１と、外層体３０を形成する第２のセラミック材３１とは、同一の形態であっても良いし、異なっていても良い。なお、以下の説明においては、主に内層体２０を形成する第１のセラミック材２１がセラミック繊維強化セラミック複合材である場合に説明する。
骨材２２は、例えばセラミック繊維のストランドを編んだ組紐体を用いることができる。骨材２２は、このほかにもセラミック繊維の組み方の異なるさまざまな形態の骨材を利用することができる。例えば、織布、不織布、フィラメントワインディング、組紐などがある。織布には、平織、綾織などさまざまな形態の織布を利用することができる。不織布であれば、抄造体、フェルトなどの形態が挙げられる。
セラミックマトリックス２３は、例えば、セラミック前駆体を焼成しセラミック（多孔質セラミック）を得る前駆体法、気体の原料ガスの熱分解よるＣＶＤ法などから得ることができる。
骨材２２とセラミックマトリックス２３の組み合わせは特に限定されず、どのように組み合わせも適用することができる。
【００３４】
次に、管状体の製造方法について説明する。
図３（Ａ）に示すように、内層体２０を外層体３０の内側に挿入して内層体２０の外側に外層体３０を配置し、図３（Ｂ）に示すように、内層体２０と外層体３０との間に緩衝層４０となる前駆体層４３を配置して挿入ユニット１１（図１（Ａ）および図１（Ｂ）においてカッコ書き参照）を形成する。
そして、図３（Ｃ）に示すように、挿入ユニット１１を熱処理することにより、内層体２０と外層体３０とを部分的に接続する（図２（Ｂ）参照）セラミックからなる緩衝層４０を形成して、管状体１０を形成する。
【００３５】
セラミックからなる緩衝層４０の形成について詳しく説明する。本発明の管状体の製造方法として、前駆体である樹脂を焼成しセラミックを得る前駆体法が利用できる。この方法では、内層体２０と外層体３０との間に前駆体層を配置し、挿入ユニットを形成する。（図２（Ａ）参照）次に挿入ユニットを熱処理することにより前駆体層を焼成することにより緩衝層を形成し得ることができる。（図２（Ｂ）参照）この前駆体層は焼成の過程で有機物が分解し空隙が形成されるので、多孔質の緩衝層を得ることができる。また、セラミック前駆体にセラミック粉を加えても良い。セラミック粉を加えることで焼成の過程における流出を防止でき、効率よく緩衝層を形成することができる。
【００３６】
また、図２（Ｂ）に示すように、緩衝層４０は、内層体２０と外層体３０との間に架け渡された支持部４１と、支持部４１間に形成された空隙４２と、からなる。支持部４１は、多孔質のセラミックから形成される。支持部は、緩衝層に部分的に形成されていれば良く、どのような形態で形成されていても良い。例えば、柱状、壁状、メッシュ状などが挙げられる。このほかにも緩衝層に外層体と内層体とをつなぐ空隙がランダムに多数形成された残部が支持部を構成してもよい。
【００３７】
緩衝層４０となる前駆体層４３の形成方法は、種々のものがある。
図４（Ａ）は、外周塗布法、図４（Ｂ）は内周塗布法、図４（Ｃ）は注入法、図４（Ｃ）はディップ法を示している。
【００３８】
＜外周塗布法＞
例えば、外周塗布法では、図４（Ａ）に示すように、内層体２０の外面にセラミック前駆体の溶液にセラミック粉を分散した液を塗布した後、内層体２０を外層体３０の内部に挿入して挿入ユニット１１を形成する。なお、セラミック粉は必須ではなく、使用しなくてもよい。
【００３９】
＜内周塗布法＞
あるいは、図４（Ｂ）に示す内周塗布法では、外層体３０の内面にセラミック前駆体にセラミック粉を分散した液を塗布した後、内層体２０を外層体３０の内部に挿入して挿入ユニット１１を形成する。なお、セラミック粉は必須ではなく、使用しなくてもよい。
【００４０】
＜注入法＞
また、図４（Ｃ）に示すように、注入法では、外層体３０の内側に内層体２０を挿入し、外層体３０と内層体２０との間の隙間にセラミック前駆体の溶液にセラミック粉を分散した液を注入器４４で注入して、前駆体層４３を形成し、挿入ユニット１１を形成する。なお、セラミック粉は必須ではなく、使用しなくてもよい。
【００４１】
＜ディップ法＞
あるいは、図４（Ｄ）に示すように、ディップ法では、外層体３０の内側に内層体２０を挿入し、これをセラミック前駆体の溶液にセラミック粉を分散した液４５に浸漬して外層体３０と内層体２０との間に前駆体層４３を形成して挿入ユニット１１を形成する。なお、セラミック粉は必須ではなく、使用しなくてもよい。
【００４２】
次に、本実施形態の管状体１０の作用・効果について説明する。
本実施形態の管状体１０によれば、管状体１０は、第１のセラミック材２１からなる内層体２０と、第２のセラミック材３１からなる外層体３０と、内層体２０と外層体３０とを部分的につなぐセラミックからなる緩衝層４０と、からなる。
このため、外部や他の部材から歪みや熱応力が加わり、内層体２０あるいは外層体３０の破壊が生じても他方に直接的に波及しない。また、緩衝層４０は、外層体３０と、内層体２０とを部分的につないでいるので、管状体１０の外側から外層体３０または内層体２０を圧縮させる応力が加わっても、緩衝層４０が破壊されることにより応力を緩和し、他方に破壊を及びにくくすることができる。
【００４３】
さらに、内層体２０と、外層体３０とは、緩衝層４０により部分的につながれているので、熱が伝わりにくく、外層体あるいは内層体の内部に発生する温度差を緩やかにすることができる。このため、熱が伝達される側の層では、発生する熱応力の大きさを小さくすることができる。また、内層体２０と、外層体３０との間の緩衝層４０は、内層体２０と外層体３０とがそれぞれ異なる温度であっても、熱膨張差を容易に吸収することができるので、管状体１０の破壊を防止することができる。
【００４４】
本実施形態では、内層体２０及び外層体３０はセラミック繊維強化セラミック複合材よりなる。セラミック繊維強化セラミック複合材は、クラックが入っても骨材２２、３２であるセラミック繊維が切断されにくく全体の形状を保持することができる。さらに、クラックが入っても残ったセラミック繊維の弾力によってクラックが入ったままではあるものの、破損した側の層は元の形状に復元し、管状体１０としての機能を維持したまま継続して使用することができ、必要に応じて管状体１０を交換するまで性能を維持することができる。
【００４５】
本実施形態の管状体１０によれば、緩衝層４０は、支持部４１と空隙４２とからなり、内層体２０と、外層体３０とは、支持部４１の部分で接続され、空隙４２の部分では、接続しない。
このため、緩衝層４０による内層体２０と外層体３０との接続は、相対的に弱くなる。内層体２０と外層体３０との間隔が広がる方向に応力が加わった場合には、支持部４１が破断し、内層体２０と外層体３０との間隔が狭まる方向に応力が加わった場合には、支持部４１が潰れる。このため、熱応力、外部からの応力が加わりにくい側の層は保護され、管状体１０を貫通する破壊を防止することができる。
【００４６】
本実施形態の管状体１０によれば、支持部４１は、多孔質のセラミックである。
すなわち、内層体２０と外層体３０とを部分的に接続する支持部４１が、多孔体であると、内層体２０あるいは外層体３０と比較して緩衝層４０を破壊しやすくすることができる。
このため、熱応力、外部からの応力が加わりにくい側の層はより保護され、管状体１０を貫通する破壊を防止することができる。
【００４７】
本実施形態の管状体１０によれば、第１のセラミック材２１及び／または第２のセラミック材３１は、セラミック繊維からなる骨材２２、３２とセラミックマトリックス２３、３３とからなるセラミック繊維強化セラミック複合材である。
【００４８】
セラミック繊維強化セラミック複合材は、クラックが入っても骨材であるセラミック繊維が切断されにくく全体の形状を保持することができる。さらに、クラックが入っても残ったセラミック繊維の弾力によってクラックが入ったままではあるものの、破損した側の層は元の形状に復元し、管状体としての機能を維持したまま継続して使用することができ、必要に応じて管状体を交換するまで性能を維持することができる。
【００４９】
本実施形態の管状体１０によれば、骨材２２、３２は、セラミック繊維のストランドを編んだ組紐体である。
すなわち、組紐体は管状の骨材であり、シートを巻いたときにできる、巻き始め、巻き終わりなどの端部がない。このため、組紐体が一重であっても、ほつれやすい端部は無い。このため、内層体２０及び／または外層体３０を薄く構成しても十分な強度を発揮でき、緩衝層４０を有していても、全体の厚みを小さくすることができる。さらに、内層体２０と外層体３０との間に空隙４２を有していても、全体の厚みを小さくすることができ設計の自由度を高めることができる。
【００５０】
次に、本実施形態の管状体の製造方法の作用・効果について説明する。
本実施形態の管状体１０の製造方法によれば、第１のセラミック材２１からなる内層体２０の外側に第２のセラミック材３１からなる外層体３０を配置する。そして、内層体２０と外層体３０との間に前駆体層４３を挟んで挿入ユニットを形成し、挿入ユニットを熱処理することにより、前駆体層４３を焼成し内層体２０と外層体３０とを部分的につなぐセラミックからなる緩衝層４０を形成する。
【００５１】
従って、管状体１０は、挿入ユニットの段階では第１のセラミック材２１からなる内層体２０と、内層体２０の外側に緩衝層４０となる前駆体層４３を介して接続される第２のセラミック材３１からなる外層体３０とを有する。前駆体層４３は、熱処理されることにより内層体２０と外層体３０とを部分的につなぐ緩衝層４０となる。
このため、内層体２０あるいは外層体３０の破壊が生じても他方に直接的に波及しないので、外部、他の部材、熱応力によって発生する歪みに対し、強い抵抗力を持つセラミックからなる管状体１０を提供することができる。
【００５２】
本発明の管状体は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
【００５３】
（実施例）
次に、具体的な実施例を例示する。
【００５４】
実施例１〜８について共通部分を説明する。
内層体は、外径φ２０ｍｍ、厚さ１ｍｍ、長さ３００ｍｍのセラミックのパイプを使用する。外層体は内径φ２２ｍｍ、厚さ２ｍｍ、長さ３００ｍｍのセラミックのパイプを使用する。
【００５５】
実施例１では、ＳｉＣからなる内層体の周囲にポリカルボシランを塗布したのち、アルミナからなる外層体に挿入し挿入ユニットを形成し、熱処理する。熱処理によりポリカルボシランが焼成されＳｉＣに変わり、内層体がＳｉＣ、緩衝層がＳｉＣ、外層体がアルミナの管状体が得られる。なお、緩衝層はポリカルボシランの熱分解の過程で分解ガスが発生し、大きな空隙と、内層体と外層体とを部分的につなぐ支持部が形成され、支持部内部にも気孔が形成され、多孔質の支持部となる。
【００５６】
実施例２では、Ｃ／Ｃ複合材からなる外層体の内面にフェノール樹脂を塗布したのち、Ｃ／Ｃ複合材からなる内層体を挿入し挿入ユニットを形成し、熱処理する。熱処理によりフェノール樹脂が焼成されカーボンに変わり、内層体がＣ／Ｃ複合材、緩衝層がカーボン、外層体がＣ／Ｃ複合材の管状体が得られる。なお、緩衝層はフェノール樹脂の熱分解の過程で分解ガスが発生し、大きな空隙と、内層体と外層体とを部分的につなぐ支持部が形成され、支持部内部にも気孔が形成され、多孔質の支持部となる。なお、内層体、外層体ともマトリックスは、ＣＶＤ法で形成された熱分解炭素である。また、内層体、外層体とも骨材は、炭素繊維のストランドを編んだ組紐体であり、１層でありながら継ぎ目のない骨材を得ることができる。このため、薄くても強度のある内層体及び外層体を得ることができる。
【００５７】
実施例３では、アルミナからなる内層体に、アルミナからなる外層体を挿入し、外層体と内層体との間に塩化アルミニウムを注入し挿入ユニットを形成し、空気中で熱処理する。熱処理により塩化アルミニウムが焼成されアルミナに変わり、内層体がアルミナ、緩衝層がアルミナ、外層体がアルミナの管状体が得られる。なお、緩衝層は塩化アルミニウムの熱分解の過程で分解ガスが発生し、大きな空隙と、内層体と外層体とを部分的につなぐ支持部が形成され、支持部内部にも気孔が形成され、多孔質の支持部となる。また、塩化アルミニウムは、多木化学（株）製の高塩基性塩化アルミニウム（商品名：タキバイン）を使用することができる。これは高塩基性塩化アルミニウムが水に分散した液である。
【００５８】
実施例４では、Ｓｉ３Ｎ４からなる内層体を、ＳｉＣからなる外層体に挿入したのち、乳酸アルミニウムを含む液にディップし、外層体と内層体との間に乳酸アルミニウムをしみこませ挿入ユニットを形成し、空気中で熱処理する。熱処理により乳酸アルミニウムが焼成されアルミナに変わり、内層体がＳｉ３Ｎ４、緩衝層がアルミナ、外層体がＳｉＣの管状体が得られる。なお、緩衝層は乳酸アルミニウムの熱分解の過程で分解ガスが発生し、大きな空隙と、内層体と外層体とを部分的につなぐ支持部が形成され、支持部内部にも気孔が形成され、多孔質の支持部となる。また、乳酸アルミニウムは、多木化学（株）製の塩基性乳酸アルミニウム（商品名：タキセラム）を使用することができる。これは高塩基性乳酸アルミニウムが水に分散した液である。
【００５９】
実施例５では、マグネシアからなる内層体の周囲にポリカルボシランとＳｉＣ粉の混合液を塗布したのち、コージェライトからなる外層体に挿入し挿入ユニットを形成し、熱処理する。熱処理によりポリカルボシランが焼成されＳｉＣに変わり、内層体がＳｉＣ、緩衝層がＳｉＣ、外層体がアルミナの管状体が得られる。なお、緩衝層はポリカルボシランの熱分解の過程で分解ガスが発生し、大きな空隙と、内層体と外層体とを部分的につなぐ支持部が形成され、支持部内部にも気孔が形成され、多孔質の支持部となる。また、ＳｉＣ粉が入っていることにより、熱処理の過程でポリカルボシランのみの場合よりも前駆体層の流出を防止することができ、より空隙の比率の少ない管状体を形成することができる。
【００６０】
実施例６では、アルミナからなる外層体の内面にフェノール樹脂とアルミナ粉の混合液を塗布したのち、コージェライトからなる内層体を挿入し挿入ユニットを形成し、熱処理する。熱処理によりフェノール樹脂が焼成され、カーボンに変わり、内層体がコージェライト、緩衝層がカーボンとアルミナ、外層体がアルミナの管状体が得られる。なお、緩衝層はフェノール樹脂の熱分解の過程で分解ガスが発生し、大きな空隙と、内層体と外層体とを部分的につなぐ支持部が形成され、支持部内部にも気孔が形成され、多孔質の支持部となる。また、アルミナ粉が入っていることにより、熱処理の過程でフェノール樹脂のみの場合よりも前駆体層の流出を防止することができ、より空隙の比率の少ない管状体を形成することができる。
【００６１】
実施例７では、アルミナからなる内層体を、コージェライトからなる外層体に挿入し、外層体と内層体との間にシリカゾルとシリカ粉との混合液を注入し挿入ユニットを形成し、空気中で熱処理する。熱処理によりシリカゾルが焼成されＳｉＯ２に変わり、内層体がアルミナ、緩衝層がＳｉＯ２、外層体がコージェライトの管状体が得られる。なお、緩衝層はシリカゾルの熱分解の過程で分解ガスが発生し、大きな空隙と、内層体と外層体とを部分的につなぐ支持部が形成され、支持部内部にも気孔が形成され、多孔質の支持部となる。また、シリカ粉が入っていることにより、熱処理の過程でシリカゾルのみの場合よりも前駆体層の流出を防止することができ、より空隙の比率の少ない管状体を形成することができる。
【００６２】
実施例８では、アルミナからなる内層体を、ＳｉＣからなる外層体に挿入したのち、フェノール樹脂とＳｉＣ粉との混合液にディップし、外層体と内層体との間にフェノール樹脂とＳｉＣ粉をしみこませ挿入ユニットを形成し、不活性雰囲気下で熱処理する。熱処理によりフェノール樹脂が焼成されカーボンに変わり、内層体がアルミナ、緩衝層がカーボンとＳｉＣ、外層体がＳｉＣの管状体が得られる。なお、緩衝層はフェノール樹脂の熱分解の過程で分解ガスが発生し、大きな空隙と、内層体と外層体とを部分的につなぐ支持部が形成され、支持部内部にも気孔が形成され、多孔質の支持部となる。
【００６３】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の管状体は、外部、他の部材、熱応力によって発生する歪みに対し、強い抵抗力を持つセラミックからなる管状体として用いることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０  管状体
２０  内層体
２１  第１のセラミック材
２２、３２  骨材
２３、３３  セラミックマトリックス
３０  外層体
３１  第２のセラミック材
４０  緩衝層
４１  支持部
４２  空隙
４３  前駆体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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