(57)【要約】  絶縁部材の耐用期間を延長させる構造を有する焼成炉は、筺体（１２）の内部に配置され、外部電源（４０）からの電力供給によって発熱する発熱体（２３）と、外部電源と発熱体とを接続する接続部材（３５）と、筺体に装着され、接続部材を受承する挿通孔（３４）を有する固定部材（３２）と、挿通孔と接続部材との間を封止する絶縁部材（３６）と、筺体内で発生したガス（Ｇ）の流れが固定部材と接続部材との間の隙間を通って絶縁部材に到達するのを規制する規制構造（３９）とを備える。【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源に接続され、被焼成体を焼成する焼成炉であって、
前記被焼成体を収容する焼成室を有する筺体と、
前記筺体の内部に配置され、前記外部電源からの電力供給によって発熱して、前記焼成室内の前記被焼成体を加熱する複数の発熱体と、
前記外部電源と各発熱体とを接続する接続部材と、
前記筺体に装着され、前記接続部材を受承する挿通孔を有する固定部材と、
前記挿通孔と前記接続部材との間を封止する絶縁部材と、
前記筺体内で発生したガスの流れが前記固定部材と前記接続部材との間の隙間を通って前記絶縁部材に到達するのを規制する規制構造とを備えることを特徴とする前記焼成炉。
【請求項２】
前記規制構造は、前記筺体内で発生したガスの流れが前記固定部材と前記接続部材との間の隙間に進入するのを規制するように構成されていることを特徴とする請求項１の焼成炉。
【請求項３】
前記筺体の内側から見たとき、前記規制構造の後ろに前記絶縁部材が隠れるように前記規制構造は設けられることを特徴とする請求項１の焼成炉。
【請求項４】
前記規制構造は、前記接続部材の外面に形成された突起、及び、前記固定部材の内面に形成された突起のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項の焼成炉。
【請求項５】
前記規制構造は前記接続部材の外面に形成されて、前記固定部材の内面に向けて突出する突起であることを特徴とする請求項４の焼成炉。
【請求項６】
前記規制構造は、前記接続部材の外面において周方向に延びる突起、及び前記固定部材の内面の全周にわたって形成される突起を含むことを特徴とする請求項４の焼成炉。
【請求項７】
前記規制構造は、前記固定部材と前記接続部材との間の隙間を部分的に小さくするように構成されていることを特徴とする請求項１の焼成炉。
【請求項８】
前記筺体は断熱層を含み、前記絶縁部材は前記断熱層よりも外側に配置されることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか一項の焼成炉。
【請求項９】
前記筺体は断熱層を含み、前記固定部材の一部と前記絶縁部材と前記接続部材の一端は前記断熱層よりも外側に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか一項の焼成炉。
【請求項１０】
前記筺体は断熱層を含み、前記固定部材は、前記断熱層よりも外側に配置される端部を含み、前記端部は、前記断熱層よりも外側において前記絶縁部材を支持する内向きのリップを含み、前記規制構造は前記内向きのリップを含むことを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか一項の焼成炉。
【請求項１１】
前記絶縁部材は前記断熱層から１０〜１００ｍｍだけ離間していることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項の焼成炉。
【請求項１２】
複数の被焼成体を連続的に焼成する連続式焼成炉であることを特徴とする請求項１〜１１のうちいずれか一項の焼成炉。
【請求項１３】
多孔質セラミック焼成体の製造方法であって、
セラミック粉末を含む組成物から被焼成体を形成する工程と、
前記被焼成体を収容する焼成室を有する筺体と、前記筺体の内部に配置され、外部電源からの電力供給によって発熱して、前記焼成室内の前記被焼成体を加熱する複数の発熱体と、前記外部電源と各発熱体とを接続する接続部材と、前記筺体に装着され、前記接続部材を受承する挿通孔を有する固定部材と、前記挿通孔と前記接続部材との間を封止する絶縁部材と、前記筺体内で発生したガスの流れが前記固定部材と前記接続部材との間の隙間を通って前記絶縁部材に到達するのを規制する規制構造とを含む焼成炉を用いて、前記被焼成体を焼成する工程とを備えることを特徴とする、前記多孔質セラミック焼成体の製造方法。
【請求項１４】
前記規制構造は、前記筺体内で発生したガスの流れが前記固定部材と前記接続部材との間の隙間に進入するのを規制するように構成されている請求項１３の多孔質セラミック焼成体の製造方法。
【請求項１５】
前記筺体の内側から見たとき、前記規制構造の後ろに前記絶縁部材が隠れるように前記規制構造は設けられている請求項１３の多孔質セラミック焼成体の製造方法。
【請求項１６】
前記規制構造は、前記接続部材の外面に形成された突起、及び、前記固定部材の内面に形成された突起のうちの少なくとも一つを含む請求項１３乃至１５のいずれか一項の多孔質セラミック焼成体の製造方法。
【請求項１７】
前記規制構造は前記接続部材の外面に形成されて、前記固定部材の内面に向けて突出する突起である請求項１６の多孔質セラミック焼成体の製造方法。
【請求項１８】
前記規制構造は、前記接続部材の外面において周方向に延びる突起、及び前記固定部材の内面の全周にわたって形成される突起を含むこと請求項１６の多孔質セラミック焼成体の製造方法。
【請求項１９】
前記規制構造は、前記固定部材と前記接続部材との間の隙間を部分的に小さくするように構成されている請求項１３の多孔質セラミック焼成体の製造方法。
【請求項２０】
前記筺体は断熱層を含み、前記絶縁部材は前記断熱層よりも外側に配置されている請求項１３〜１９のうちいずれか一項の多孔質セラミック焼成体の製造方法。
【請求項２１】
前記筺体は断熱層を含み、前記固定部材の一部と前記絶縁部材と前記接続部材の一端は前記断熱層よりも外側に配置されている請求項１３〜２０のうちいずれか一項の多孔質セラミック焼成体の製造方法。
【請求項２２】
前記筺体は断熱層を含み、前記固定部材は、前記断熱層よりも外側に配置される端部を含み、前記端部は、前記断熱層よりも外側において前記絶縁部材を支持する内向きのリップを含み、前記規制構造は前記内向きのリップを含む請求項１３〜２０のうちいずれか一項の多孔質セラミック焼成体の製造方法。
【請求項２３】
前記絶縁部材は前記断熱層から１０〜１００ｍｍだけ離間している請求項２０乃至２２のいずれか一項の多孔質セラミック焼成体の製造方法。
【請求項２４】
前記焼成炉は連続式焼成炉であり、前記焼成する工程は、複数の被焼成体を連続的に焼成することを含む請求項１３〜２３のうちいずれか一項の多孔質セラミック焼成体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は２００４年８月２５日に出願した特願２００４−２４５７６５号に基づく優先権主張出願である。
本発明は焼成炉に関し、詳しくは、セラミックス原料の成形体を焼成する抵抗加熱式焼成炉及びその焼成炉を用いた多孔質セラミック焼成体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、セラミックス原料からなる成形体は抵抗加熱式焼成炉で比較的高温で焼成される。抵抗加熱式焼成炉の一例が特許文献１に開示されている。その焼成炉は、成形体を焼成する焼成室（マッフル）に配置された複数のヒータを備える。高温での焼成を可能にするため、抵抗加熱式焼成炉には、耐熱性に優れる材料が採用される。従来の焼成炉においては、ヒータに電流を供給して発熱させて、ヒータの輻射熱によって焼成室内に収容された成形体を加熱し焼結して、セラミックス焼結体を製造する。【０００３】
従来の抵抗加熱式焼成炉は、ヒータに給電するための給電部を有する。図７に示すように、給電部１００は、外部電源に接続された電極部材１０４とヒータ１０５とを接続するコネクタ１０１、コネクタ１０１を覆う固定部材１０２、及びコネクタ１０１と固定部材１０２とを電気的に絶縁する絶縁部材１０３を含む。焼成炉の筺体の内周部に設けられた断熱層１０６の一部には、給電部１００を設置するための貫通孔１０６ａが形成されている。貫通孔１０６ａに給電部１００の固定部材１０２が嵌め込まれる。固定部材１０２にはコネクタ１０１を挿通させる挿通孔１０７が形成されている。挿通孔１０７の内壁とコネクタ１０１との間に、それらを電気的に絶縁する環状の絶縁部材１０３が介装されている。
【特許文献１】特開２００２−１９３６７０号公報
【発明の開示】
【０００４】
焼成炉の内部では、ヒータ１０５からの輻射熱で被焼成体から発生したガスが加熱される。従来の焼成炉の構造では、高温のガスＧが絶縁部材１０３に接触し、絶縁部材１０３の劣化や溶損が促進される。そのため、絶縁部材１０３の交換作業を頻繁に行わなければならず、これが焼成炉の稼動効率を低下させる一因となっていた。
【０００５】
本発明の目的は、耐用期間の延長された絶縁部材を有する焼成炉及びその焼成炉を用いた多孔質セラミック焼成体の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の一態様は外部電源に接続され、被焼成体を焼成する焼成炉を提供する。その焼成炉は、前記被焼成体を収容する焼成室を有する筺体と、前記筺体の内部に配置され、前記外部電源からの電力供給によって発熱して、前記焼成室内の前記被焼成体を加熱する複数の発熱体と、前記外部電源と各発熱体とを接続する接続部材と、前記筺体に装着され、前記接続部材を受承する挿通孔を有する固定部材と、前記挿通孔と前記接続部材との間を封止する絶縁部材と、前記筺体内で発生したガスの流れが前記固定部材と前記接続部材との間の隙間を通って前記絶縁部材に到達するのを規制する規制構造とを備える。
【０００６】
本発明の他の態様は、多孔質セラミック焼成体の製造方法を提供する。その方法は、セラミック粉末を含む組成物から被焼成体を形成する工程と、前記被焼成体を収容する焼成室を有する筺体と、前記筺体の内部に配置され、外部電源からの電力供給によって発熱して、前記焼成室内の前記被焼成体を加熱する複数の発熱体と、前記外部電源と各発熱体とを接続する接続部材と、前記筺体に装着され、前記接続部材を受承する挿通孔を有する固定部材と、前記挿通孔と前記接続部材との間を封止する絶縁部材と、前記筺体内で発生したガスの流れが前記固定部材と前記接続部材との間の隙間を通って前記絶縁部材に到達するのを規制する規制構造とを含む焼成炉を用いて、前記被焼成体を焼成する工程とを備える。
【０００７】
前記規制構造は、前記筺体内で発生したガスの流れが前記固定部材と前記接続部材との間の隙間に進入するのを規制するように構成されている。一実施形態では、前記筺体の内側から見たとき、前記規制構造の後ろに前記絶縁部材が隠れるように前記規制構造は設けられる。一実施形態では、前記規制構造は、前記接続部材の外面に形成された突起、及び、前記固定部材の内面に形成された突起のうちの少なくとも一つを含む。一実施形態では、前記規制構造は前記接続部材の外面に形成されて、前記固定部材の内面に向けて突出する突起である。一実施形態では、前記規制構造は、前記接続部材の外面において周方向に延びる突起、及び前記固定部材の内面の全周にわたって形成される突起を含む。一実施形態では、前記規制構造は、前記固定部材と前記接続部材との間の隙間を部分的に小さくするように構成されている。
【０００８】
前記筺体は断熱層を含み、前記絶縁部材は前記断熱層よりも外側に配置されることが好ましい。前記筺体は断熱層を含み、前記固定部材の一部と前記絶縁部材と前記接続部材の一端は前記断熱層よりも外側に配置されていることが好ましい。前記筺体は断熱層を含み、前記固定部材は、前記断熱層よりも外側に配置される端部を含み、前記端部は、前記断熱層よりも外側において前記絶縁部材を支持する内向きのリップを含み、前記規制構造は前記内向きのリップを含むことが好ましい。
【０００９】
前記絶縁部材は前記断熱層から１０〜１００ｍｍだけ離間していることが好ましい。一実施形態では、複数の被焼成体を連続的に焼成する連続式焼成炉が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態における焼成炉の概略断面図。
【図２】図１の焼成炉の２−２線に沿った断面図。
【図３】焼成炉の電極部の部分拡大断面図。
【図４】焼成室内から見た電極部の正面図。
【図５】第２実施形態の焼成炉の電極部の部分断面図。
【図６】第３実施形態の焼成炉の電極部の部分断面図。
【図７】従来の焼成炉の電極部の部分断面図。
【図８】排気ガス浄化用のパティキュレートフィルタの斜視図。
【図９】（Ａ）（Ｂ）は図８のパティキュレートフィルタを製造するための一つのセラミック部材の斜視図及び断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の好ましい実施形態に従う焼成炉について説明する。
図１は、セラミックス製品の製造工程で使用される焼成炉１０を示す。焼成炉１０は搬入口１３ａ及び取出口１５ａを有する筺体１２を備えている。被焼成体１１は搬入口１３ａから筺体１２に搬入され、搬入口１３ａから取出口１５ａに向かって搬送される。焼成炉１０は、筺体１２内で被焼成体１１を連続して焼成する連続式焼成炉である。被焼成体の原料の例は、多孔質炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、サイアロン、コーディエライト、カーボン等のセラミックスである。【００１２】
筺体１２内には、前処理室１３、焼成室１４及び冷却室１５が区画される。各室１３〜１５の下面に沿って、被焼成体１１を搬送するための複数の搬送ローラ１６が設けられている。図２に示すように、搬送ローラ１６上には支持台１１ｂが載置される。支持台１１ｂは複数段の焼成用治具１１ａを支持する。各焼成用治具１１ａに被焼成体１１が載置される。支持台１１ｂは搬入口１３ａから取出口１５ａに向けて押される。被焼成体１１、焼成用治具１１ａ及び支持台１１ｂは、搬送ローラ１６の転動により、前処理室１３、焼成室１４、及び冷却室１５の順に搬送される。【００１３】
被焼成体１１の例はセラミックス原料を圧縮して成形された成形体である。被焼成体１１は筺体１２内を所定の速度で移動しながら処理される。被焼成体１１は、焼成室１４を通過する際に焼成される。この搬送過程において、被焼成体１１を形成するセラミックス粉末が焼結されて、焼結体が得られる。焼結体は冷却室１５に搬送されて、所定温度まで冷却される。冷却された焼結体が取出口１５ａから取り出される。【００１４】
次に、焼成炉１０の構造について説明する。
図２は、図１の２−２線に沿った断面図である。図２に示されるように、炉壁１８が焼成室１４の上面、下面及び２つの側面を区画する。炉壁１８及び焼成用治具１１ａは、カーボン等の高耐熱性材料から形成される。【００１５】
筺体１２の内部には、カーボンファイバ等からなる断熱層１９が設けられる。筺体１２には、冷却水を流通させるための水冷ジャケット２０が埋設されている。断熱層１９及び水冷ジャケット２０は、焼成室１４の熱によって筺体１２の金属製部品が劣化したり損傷するのを抑制する。本実施形態では、筺体１２は断熱層１９及び水冷ジャケット２０を含む。【００１６】
複数のロッドヒータ（発熱体）２３が焼成室１４の上方及び下方に、すなわち、焼成室１４内の被焼成体１１を挟むように、配置されている。一実施形態では、各ロッドヒータ２３は円柱状であり、その長手軸は、筺体１２の幅方向（被焼成体１１の搬送方向に直交する方向）に延びている。各ロッドヒータ２３は筺体１２の両壁間に架設される。ロッドヒータ２３は互いに平行に且つ所定間隔を隔てて設けられる。ロッドヒータ２３は、焼成室１４において被焼成体１１の搬入位置から搬出位置まで全体的に配置される。【００１７】
ロッドヒータ２３を形成する材料の例は、耐熱性に優れるカーボン等のセラミックス系材料である。好ましいセラミックス系材料は、特に耐熱性に優れかつ加工の容易なグラファイトである。【００１８】
次に、ロッドヒータ２３に給電する給電部３０について説明する。図３は、図２のＰ部分の拡大断面図である。
図３に示されるように、筺体１２は内面に沿って設けられた断熱層１９を含む。断熱層１９には、ロッドヒータ２３を固定するための複数の固定孔３１が形成されている。各固定孔３１には、円筒状の固定部材３２が嵌められる。固定部材３２の端部３２ａは断熱層１９の外面１９ａから露出している。固定部材３２はコネクタ３５を受承する挿通孔３４を有する。【００１９】
コネクタ３５は、外部電源４０に直接又は間接的に接続された金属製の電極部材３７と筺体１２内に配設されたロッドヒータ２３とを接続する。コネクタ３５は、筺体１２の内側に配置される端部すなわち第１接続部３８ａと、筺体１２の外側に配置される他端すなわち第２接続部３８ｂと、コネクタ３５の長手方向の中央部に形成されて、コネクタ３５の他の部分に比べて太い円柱状の拡径部（規制構造）３９とを含む。コネクタ３５の第１及び第２接続部３８ａ、３８ｂには雌螺子が形成される。ロッドヒータ２３及び電極部材３７はコネクタ３５の第１及び第２接続部３８ａ、３８ｂにそれぞれ接続される雄螺子端部を有する。ロッドヒータ２３と電極部材３７とがそれぞれコネクタ３５の第１及び第２接続部３８ａ，３８ｂに螺合され、互いに電気的に接続される。【００２０】
固定部材３２の端部３２ａは、内向きに延びるリップ３２ｄを含む。リップ３２ｄとコネクタ３５との間の隙間は環状の絶縁部材３６によって封止される。絶縁部材３６及び固定部材３２の端部３２ａは、断熱層１９の外面１９ａよりも外側に配置される。絶縁部材３６は断熱層１９から１０〜１００ｍｍ、好ましくは２０〜１００ｍｍだけ離間される。離間距離が１０ｍｍ未満の場合、筺体１２内の高温ガスＧが絶縁部材３６に到達する可能性が高くなるため、絶縁部材３６の耐用期間の延長効果が不十分となるおそれがある。一方、離間距離が１００ｍｍを超えると、固定部材３２が大型化することから、給電部３０の設置スペースの確保に支障をきたすおそれがある。【００２１】
固定部材３２及びコネクタ３５を形成する材料の例は、カーボン等の高耐熱性材料である。好ましい材料は、耐熱性と耐腐食性に優れかつ加工の容易なグラファイトである。絶縁部材３６を形成する材料の例は、高温での絶縁性に優れた窒化ホウ素（ＢＮ）である。【００２２】
コネクタ３５の拡径部（規制構造）３９は、コネクタ３５の外周面３５ｂと固定部材３２の内周面３２ｂとの間の距離を部分的に狭くする。規制構造３９は、筺体１２の内部で発生した高温ガスＧの流れが直接に絶縁部材３６に到達するのを規制する。図３の例では、規制構造３９によって、高温ガスＧの流れが固定部材３２とコネクタ３５との間の隙間に進入するのが規制されている。高温ガスＧは、被焼成体１１を高温で焼成するときに発生する揮発成分（バインダー由来）や異物である。【００２３】
図４は、筺体１２の内側から見た給電部３０の平面図である。規制構造３９の外縁３９ａが絶縁部材３６の外縁３６ａよりも外側にある。すなわち、規制構造３９の直径は絶縁部材３６の直径より大きく、絶縁部材３６は規制構造３９によって完全に隠されている。【００２４】
第１実施形態によれば以下の効果が得られる。
（１）コネクタ３５の中央部に規制構造３９が形成される。規制構造３９によって、コネクタ３５の外周面３５ｂと固定部材３２の内周面３２ｂとの間の隙間における高温ガスＧの流れは蛇行し、また、両部材３２、３５間の距離が小さくなり、高温ガスＧの流れが絶縁部材３６に向かって流れるのが抑制される。筺体１２内の高温ガスＧの流れが絶縁部材３６に直接接触するのを効果的に抑制することで、絶縁部材３６の高温ガスＧによる劣化や溶損が抑制され、絶縁部材３６の耐用期間は延長される。絶縁部材３６の交換作業を頻繁に行う必要が無くなり、焼成炉１０の稼動効率は向上する。【００２５】
（２）規制構造３９は、筺体１２の内側から投影したときに、絶縁部材３６を完全に覆うように配置される。これにより、高温ガスＧの流れが絶縁部材３６に向かって流れるのが抑制される。筺体１２内の高温ガスＧの流れが絶縁部材３６に直接接触するのを効果的に抑制することができ、絶縁部材３６の耐用期間は延長される。【００２６】
（３）規制構造３９は、コネクタ３５の形状を部分的に変更することで形成される。そのため、給電部３０の大きな構造変化は不要であり、従来の構造の大部分をそのまま採用することができる。そのため、大幅な設計変更を伴うことなく、絶縁部材３６の耐用期間を延長することができる。【００２７】
（４）コネクタ３５の拡径された中央部のため、コネクタ３５の断面積は図７に示す従来構成のものよりも大きい。コネクタ３５の電気抵抗値が低減され、コネクタ３５の抵抗による発熱が低く抑えられることから、コネクタ３５の抵抗発熱による劣化や損傷等を抑制することができる。よって、絶縁部材３６のみならず、コネクタ３５の耐用期間を延長することができる。【００２８】
（５）固定部材３２の端部３２ａは断熱層１９の外面１９ａよりも外側に配置され、その端部３２ａに絶縁部材３６が取り付けられる。絶縁部材３６は高温ガスＧの雰囲気下にある筺体１２の内部空間から極力遠ざけられ、高温ガスＧが絶縁部材３６に到達するまでの距離を長くすると共に筺体１２から絶縁部材３６への伝熱を抑制することができる。筺体１２内の高温ガスＧの流れが絶縁部材３６に直接接触するのを効果的に抑制することができ、絶縁部材３６の高温ガスＧによる劣化や溶損を抑制することができる。【００２９】
（６）焼成炉１０は、筺体１２内に搬入された被焼成体１１が焼成室１４において連続して焼成される連続式焼成炉である。連続式焼成炉を採用することによって、セラミック製品の大量生産を行う上で、従来のバッチ式焼成炉のものと比較した場合に、その生産性を大幅に向上させることができる。【００３０】
図５を参照して、第２実施形態の給電部５０について説明する。コネクタ４５は外面４５ｂの一部に形成された突起（拡径部）４９ａを有する。固定部材４２は、コネクタ４５の突起４９ａを収容する比較的広い空間を区画する内面４２ｂと、コネクタ４５の突起４９ａを除く部分を収容する比較的狭い空間を区画する内面を有する突起４９ｂとを含む。コネクタ４５の突起４９ａは固定部材４２の内面４２ｂに向けて突出し、固定部材４２の突起４９ｂは、コネクタ４５の突起４９ａを除く外面４５ｂに向けて突出する。突起４９ａ，４９ｂは、コネクタ４５と固定部材４２との間に屈曲した狭い隙間を形成し、規制構造として機能する。規制構造により、筺体１２内の高温ガスＧの流れが絶縁部材３６に直接接触するのを効果的に抑制することができる。絶縁部材３６の高温ガスＧによる劣化や溶損がより確実に抑制され、その耐用期間は更なに延長される。コネクタ４５の突起４９ａを省略してもよい。この場合であっても、固定部材４２の突起４９ｂによって、絶縁部材３６の高温ガスＧによる劣化や溶損が抑制される。【００３１】
図６を参照して、第３実施形態について説明する。図６に示されるように、給電部６０は、円筒状のコネクタ６５と、コネクタ６５を覆う固定部材６２と、コネクタ６５と固定部材６２とを電気的に絶縁する絶縁部材３６とを含む。固定部材６２の端部６２ａは断熱層１９の外面１９ａよりも外側に配置され、端部６２ａに絶縁部材３６が取り付けられる。断熱層１９の外面１９ａよりも外側に配置された端部６２ａが規制構造として機能する。絶縁部材３６を高温ガスＧの雰囲気下にある筺体１２の内部空間から極力遠ざけることにより、筺体１２内の高温ガスＧが絶縁部材３６に直接接触するのが抑制される。【００３２】
次に、本発明の焼成炉を用いた多孔質セラミック焼成体の製造方法を説明する。
多孔質セラミック焼成体は、焼成材料を成形して成形体を用意し、その成形体（被焼成体）を焼成することによって製造される。焼成材料の例は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素及び窒化チタン等の窒化物セラミックや、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル及び炭化タングステン等の炭化物セラミックや、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト及びシリカ等の酸化物セラミックや、シリコンと炭化ケイ素との複合体のような複数の焼成材料の混合物や、チタン酸アルミニウムのような複数種類の金属元素を含む酸化物セラミック及び非酸化物セラミックを含む。【００３３】
好ましい多孔質セラミック焼成体は、高い耐熱性、優れた機械的特性、及び高い熱伝導率を有する多孔質の非酸化物焼成体である。特に好ましい多孔質セラミック焼成体は多孔質の炭化ケイ素焼成体である。多孔質の炭化ケイ素焼成体は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガスを浄化するパティキュレートフィルタや触媒担体等のセラミック部材として用いられる。【００３４】
以下、パティキュレートフィルタを説明する。
図８はパティキュレートフィルタ（ハニカム構造体）８０を示す。パティキュレートフィルタ８０は、図９（Ａ）に示す多孔質の炭化ケイ素焼成体としての複数のセラミック部材９０を結束することによって製造される。複数のセラミック部材９０は接着層８３によって互いに接着されて、一つのセラミックブロック８５を形成する。セラミックブロック８５は用途に応じて整えられた寸法と形状を有する。例えば、セラミックブロック８５は用途に応じた長さに切断され、用途に応じた形状（円柱、楕円柱、角柱など）に削られる。形状の整えられたセラミックブロック８５の側面はコート層８４で覆われる。【００３５】
図９（Ｂ）に示すように、各セラミック部材９０は長手方向に延びる複数のガス通路９１を区画する隔壁９３を含む。セラミック部材９０の各端面において、ガス通路９１の開口は一つおきに封止プラグ９２によって塞がれている。すなわち、各ガス通路９１の一方の開口は封止プラグ９２によって塞がれており、他方の開口は開放されている。パティキュレートフィルタ８０の一端面から一ガス通路９１に流入した排気ガスは、隔壁９３を通過して、そのガス通路９１に隣接する他のガス通路９１に入り、パティキュレートフィルタ８０の他端面から流出する。排気ガスが隔壁９３を通過するときに、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）は隔壁９３に捕捉される。このようにして、浄化された排気ガスがパティキュレートフィルタ８０から流出する。【００３６】
炭化ケイ素焼成体から形成されたパティキュレートフィルタ８０は、極めて高い耐熱性を備え、また、再生処理も容易であるため、種々の大型車両やディーゼルエンジン搭載車両への使用に適している。【００３７】
セラミック部材９０を互いに接着するための接着層８３は粒子状物質（ＰＭ）を除去するフィルタの機能を有してもよい。接着層８３の材料は特に限定されないが、セラミック部材９０の材料と同じであることが好ましい。【００３８】
コート層８４は、セラミックフィルタ８０が内燃機関の排気経路に設置されたときに、排気ガスがセラミックフィルタ８０の側面から漏出するのを防止する。コート層８４の材料は特に限定されないが、セラミック部材９０の材料と同じであることが好ましい。【００３９】
各セラミック部材９０の主成分は炭化ケイ素であることが好ましい。各セラミック部材９０の主成分は、炭化ケイ素と金属ケイ素とを混合したケイ素含有セラミックや、炭化ケイ素がケイ素又はケイ素酸塩化物で結合されたセラミックや、チタン酸アルミニウムや、炭化ケイ素以外の炭化物セラミックや、窒化物セラミックや、酸化物セラミックであってもよい。【００４０】
セラミック部材９０の０〜４５重量％の金属ケイ素が焼成材料に含まれる場合、金属ケイ素によって一部又は全部のセラミック粉末が互いに接着される。そのため、機械的強度の高いセラミック部材９０が得られる。【００４１】
セラミック部材９０の好ましい平均気孔径は５〜１００μｍである。その平均気孔径が５μｍ未満の場合、排気ガスによりセラミック部材６０が目詰まりすることがある。平均気孔径が１００μｍを超えると、排気ガス中のＰＭがセラミック部材９０の隔壁９３を通り抜けてしまい、セラミック部材９０に捕集されないことがある。【００４２】
セラミック部材９０の気孔率は特に限定されないが、４０〜８０％であることが好ましい。気孔率が４０％未満の場合、排気ガスによりセラミック部材９０が目詰まりすることがある。気孔率が８０％を超えると、セラミック部材９０の機械的強度が低く、破損することがある。【００４３】
セラミック部材９０を製造するための好ましい焼成材料はセラミック粒子である。セラミック粒子は焼成時に収縮の程度が少ないものが好ましい。パティキュレートフィルタ５０を製造するのに特に好ましい焼成材料は、０．３〜５０μｍの平均粒径を有する比較的大きなセラミック粒子１００重量部と、０．１〜１．０μｍの平均粒径を有する比較的小さなセラミック粒子５〜６５重量部との混合物である。【００４４】
パティキュレートフィルタ５０の形状は円柱に限られず、楕円柱や角柱であってもよい。
次に、パティキュレートフィルタ８０の製造方法を説明する。【００４５】
まず、アトライターのような湿式混合粉砕装置を用いて、炭化ケイ素粉末（セラミック粒子）と、バインダと、分散溶媒とを含む焼成組成物（材料）を調製する。焼成組成物をニーダーで十分に混練し、例えば押し出し成形法によって、図９（Ａ）のセラミック部材９０の形状（中空の角柱）を有する成形体（被焼成体１１）に成形する。【００４６】
バインダの種類は特に限定されないが、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、及びエポキシ樹脂が一般に使用される。バインダの好ましい量は、炭化ケイ素粉末１００重量部に対して、１〜１０重量部である。【００４７】
分散溶媒の種類は特に限定されないが、ベンゼンなどの非水溶性有機溶媒、メタノールなどの水溶性有機溶媒、及び水が一般に使用される。分散溶媒の好ましい量は、焼成組成物の粘度が一体範囲内となるように決められる。【００４８】
被焼成体１１を乾燥させる。必要に応じて、一部のガス通路９１の一開口を封止する。その後、再度被焼成体１１を乾燥させる。
複数の乾燥した被焼成体１１を焼成用治具１１ａに並べて載置する。複数の焼成用治具１１ａを積み重ねて、支持台１１ｂに載置する。支持台１１ｂは搬送ローラ１６によって移動されて、焼成室１４を通過する。このときに、被焼成体１１は焼成されて、多孔質のセラミック部材６０が製造される。【００４９】
複数のセラミック部材９０を接着層８３によって互いに接着し、セラミックフィルタブロック８５を形成する。セラミックブロック８５の寸法と形状を用途に応じて整える。セラミックブロック８５の側面にコート層８４を形成する。このようにして、パティキュレートフィルタ８０が完成する。【００５０】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明は下記の実施例に限定されない。
（実施例１〜７及び比較例１）
実施例１〜３の焼成炉は、図３の給電部３０を有する。実施例４〜６の焼成炉は図５の給電部５０を有する。実施例７の焼成炉は図６の給電部６０を有する。比較例１の焼成炉は、図７の給電部１００を有する。【００５１】
各給電部３０，５０，６０，１００を筺体１２の所定箇所に設置し、焼成炉１０の通電加熱を長期間に亘って行うことにより、規制構造３９，４９ａ，４９ｂが絶縁部材３６の耐用期間の延長に及ぼす影響を評価した。また、絶縁部材３６の位置、即ち断熱層１９からの離間距離が絶縁部材３６の耐用期間の延長に及ぼす影響も評価した。炉内温度を約２２００℃とし、炉内雰囲気をアルゴン（Ａｒ）雰囲気とした焼成炉１０による通電加熱試験を行った。そして、２０００時間経過時と４０００時間経過時において、それぞれ絶縁部材３６の劣化と破損状態を目視により調べ、絶縁部材３６の耐用期間を評価した。評価結果と、実施例１〜７及び比較例１で使用されるコネクタ３５，４５，６５，１０１の外径、固定部材３２，４２，６２，１０２の内径、これら両部材間に形成される隙間の寸法、及び絶縁部材３６の位置（断熱層１９からの距離）を、表１に示す。【００５２】
【表１】
2006022131.tif 000002
表１に示されるように、実施例１〜７の場合、２２００℃の高温ガスＧの雰囲気下で４０００時間使用したとしても、絶縁部材３６の破損が防止されることが確認された。一方、比較例１の場合、２２００℃の高温ガスＧの雰囲気下で２０００時間使用すれば、絶縁部材３６が破損されることが確認された。これは、実施例１〜６では、規制構造３９，４９ａ，４９ｂによって、筺体１２内の高温ガスＧが絶縁部材３６に直接接触し難くなることから、高温ガスＧによる溶損・劣化等が抑制され、絶縁部材３６の破損が防止されたものと推定される。また、実施例７では、絶縁部材３６が断熱層１９よりも外側、即ち筺体１２内から離れた位置に配置されているため、実施例１〜６の場合と同様に、筺体１２内の高温ガスＧが絶縁部材３６に直接接触し難くなることから、高温ガスＧによる溶損・劣化等が抑制され、絶縁部材３６の破損が防止されたものと推定される。【００５３】
従って、絶縁部材３６の耐用期間の延長を図るには、実施例１〜７より、筺体１２内から絶縁部材３６に向うガスの流れ方向に規制構造３９，４９ａ，４９ｂを設ける、又は絶縁部材３６の位置を筺体１２内から遠ざけることが好ましいことが確認された。また、耐用期間の延長を図るには、実施例１〜３、実施例４〜６より、絶縁部材３６と断熱層１９との離間距離を１０ｍｍ以上にするのが好ましく、２０ｍｍ以上にするのがより好ましいことが確認された。【００５４】
実施例８
実施例１〜７の焼成炉を用いた多孔質セラミック焼成体の製造方法を説明する。
平均粒径１０μｍのα型炭化ケイ素粉末６０重量％と、平均粒径０．５μｍのα型炭化ケイ素粉末４０重量％とを湿式混合した。混合物１００重量部に対して、有機バインダとして５重量部のメチルセルロースと、１０重量部の水とを加えてから混練して混練物を調製した。混練物に可塑剤と潤滑剤とを少量ずつ加えて更に混練して、押し出し成形を行うことにより、炭化ケイ素質成形体（被焼成体）を作成した。【００５５】
その成形体をマイクロ波乾燥機を用いて１００℃で３分間一次乾燥を行なった。引き続き、成形体を熱風乾燥機を用いて１１０℃で２０分間二次乾燥を行なった。
乾燥した成形体を切断し、ガス通路の開口した端面を露出させた。一部のガス通路の開口に炭化ケイ素ペーストを詰めて、封止プラグ６２を形成した。【００５６】
カーボン製の焼成用治具１１ａに載せられたカーボン製の下駄材上に、１０個の乾燥した成形体（被焼成体）１１を並べた。焼成用治具１１ａを５段に積み重ねた。最上段の焼成用治具上１１ａに蓋板を載せた。この積層体（積み重ねた焼成用治具１１ａ）を２つ並べて支持台１１ｂ上に載置した。【００５７】
複数の成形体１１を載せた支持台１１ｂを連続脱脂炉に搬入した。酸素濃度を８％に調節した、空気と窒素の混合ガス雰囲気下で３００℃で加熱して成形体１１を脱脂した。
脱脂後、支持台１１ｂを連続焼成炉１０に搬入した。常圧のアルゴンガス雰囲気下で２２００℃で３時間焼成して、四角柱状の多孔質炭化珪素焼成体（セラミック部材６０）を製造した。【００５８】
繊維長が２０μｍのアルミナファイバーを３０重量％、平均粒径が０．６μｍの炭化ケイ素粒子を２０重量％と、シリカゾル１５重量％と、カルボキシメチルセルロース５．６重量％と、水２８．４重量％を含む接着ペーストを用意した。この接着ペーストは耐熱性である。この接着ペーストで１６個のセラミック部材６０を４×４の束に接着して、セラミックブロック５５を作成した。ダイアモンドカッターでセラミックブロック５５を切断及び切削してセラミックブロック５５の形状を整えた。セラミックブロック５５の例は、１４４ｍｍの直径と１５０ｍｍの長さの円柱である。【００５９】
無機繊維（アルミナシリケートのようなセラミックファイバー、繊維長が５〜１００μｍ、ショット含有率３％）を２３．３重量％と、無機粒子（炭化ケイ素粒子、平均粒径が０．３μｍ）を３０．２重量％と、無機バインダ（ゾル中にＳｉＯ２を３０重量％含有する）７重量％と、有機バインダ（カルボキシメチルセルロース）０．５重量％と、水３９重量％を混合し混練してコート材ペーストを調製した。【００６０】
コート材ペーストをセラミックブロック５５の側面に塗布して、１．０ｍｍの厚さのコート層５４を形成し、コート層５４を１２０℃で乾燥した。このようにして、パティキュレートフィルタ５０が完成する。【００６１】
実施例８のパティキュレートフィルタ５０は、排気ガス浄化フィルタに要求される種々の特性を満たす。複数のセラミック部材６０は均一な温度の焼成炉１０で連続的に焼成されるので、気孔径、気孔率及び機械的強度等の特性がセラミック部材６０間でばらつくのが低減され、パティキュレートフィルタ５０の特性のばらつきも低減される。【００６２】
以上説明したように、本発明の焼成炉は多孔質セラミック焼成体の製造に適している。
各実施形態は以下のように変更してもよい。
規制構造３９は、筺体１２の内側から外側に投影したとき絶縁部材３６を完全に覆う位置に配設される必要は無く、絶縁部材３６を部分的に覆う位置に配設されてもよい。【００６３】
規制構造３９はコネクタ３５に一体形成されたものであったが、この規制構造３９をコネクタ３５とは別体に形成してもよい。
固定部材３２の端部３２ａが断熱層１９の外面１９ａと同位置、又は外面１９ａよりも内側に配置されていてもよい。こうした構成であっても、上記規制構造３９により絶縁部材３６の劣化や溶損等を抑制することはできる。【００６４】
コネクタ３５は角柱状や楕円柱状等の円柱状以外の形状に変更してもよい。
固定部材３２を角筒状や楕円筒状等の円筒状以外の形状に変更してもよい。
炭化珪素系のセラミックス発熱体やニクロム線等の金属材料のような、グラファイト以外の材料からロッドヒータ２３を形成してもよい。【００６５】
略直方体状の被焼成体１１を例に説明したが、被焼成体１１の形状はこれに限定されるものではなく、任意形状に被焼成体１１に対して第１実施形態を適用することができる。
焼成炉１０は連続式焼成炉以外であってもよく、例えばバッチ式焼成炉等であってもよい。【００６６】
焼成炉１０はセラミックス製品の製造工程以外で使用されるものであってもよく、例えば、半導体や電子部品等の製造工程等で使用される熱処理炉やリフロー炉等であってもよい。【００６７】
実施例８では、パティキュレートフィルタ５０は、接着層５３（接着ペースト）によって相互に接着された複数のフィルタ素子６０を含む。一つのフィルタ素子６０をパティキュレートフィルタ５０として用いてもよい。【００６８】
各フィルタ素子６０の側面にコート層５４（コート材ペースト）を塗布してもよく、しなくてもよい。
セラミック部材９０の各端面において、全てのガス通路９１は封止プラグ９２で封止されずに開放されていてもよい。このようなセラミック焼成体は、触媒担体として使用するのに適している。触媒の例は、貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、酸化物、及びそれらのうちの２種類以上の組み合わせであるが、触媒の種類は特に限定されない。貴金属としては、白金、パラジウム、ロジウム等が使用できる。アルカリ金属としては、カリウム、ナトリウム等が使用できる。アルカリ土類金属としては、バリウム等が使用できる。酸化物としては、ペロブスカイト型酸化物（Ｌａ0.75Ｋ0.25ＭｎＯ3等）、ＣｅＯ2等が使用できる。この様な触媒を担持したセラミック焼成体は、特に限定されるものではないが、例えば、自動車の排ガス浄化用のいわゆる三元触媒やＮＯｘ吸蔵触媒として用いることができる。触媒は、セラミック焼成体を作成した後にその焼成体に担持されても良いし、焼成体の作成前に焼成体の原料（無機粒子）に担持されても良い。触媒の担持方法の例は含浸法であるが、特に限定されない。
【図１】
2006022131.tif 000003
【図２】
2006022131.tif 000004
【図３】
2006022131.tif 000005
【図４】
2006022131.tif 000006
【図５】
2006022131.tif 000007
【図６】
2006022131.tif 000008
【図７】
2006022131.tif 000009
【図８】
2006022131.tif 000010
【図９】
2006022131.tif 000011
【国際調査報告】
2006022131.tif 000012
2006022131.tif 000013