JP2009092361A

JP2009092361A - セラミック成形体の保持具

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Publication number: JP2009092361A
Application number: JP2007266395A
Authority: JP
Inventors: Yuriko Kaito; ゆり子海渡; Yukihiro Kanechika; 幸博金近; Masanobu Azuma; 正信東
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2027-10-12
Also published as: JP5192770B2

Abstract

【課題】窒化アルミニウムなどからなるセラミック成形体の変形を可及的に防止することのできるセラミック成形体の保持具を提供する。
【解決手段】中空成形体よりなる本体と、該本体の両端よりそれぞれ延出して形成された軸部分とからなるセラミック成形体を、軸部分を垂直とした状態で保持するための保持具１０であって、軸部分が遊嵌し得る穴部１２を同位置に有する一対の枠体２０，３０と、枠体２０，３０間に介在せしめ、該上下段の枠体２０，３０の間隔を、セラミック成形体の本体の高さ以上、上方の軸部分と本体の高さの合計長未満となるように保持する支持体５０とよりなり、且つ、該支持体５０は、少なくとも一方の枠体２０，３０と着脱自在に枠体２０，３０に取り付けられ、該セラミック成形体が、下段の枠体３０に本体の下方面の少なくとも一部が当接して保持されるように成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、窒化アルミニウムなどからなるセラミック成形体の保持具に関する。

近年、高い透光性を有する窒化アルミニウムを用いた発光管が開発されている（特許文献１，２等）。窒化アルミニウムは、これまでの透明材料として使用されていたアルミナよりも耐熱衝撃性および耐食性に優れているため、発光管として用いれば、ランプの長寿命化を達成することができるという利点がある。

このような発光管の製造に際しては、例えば、高純度の窒化アルミニウム粉末に酸化イットリウムなどの焼結助剤を混合するとともに、成形性を向上させるため必要に応じて有機バインダーを配合し、これらの混合物を所定形状に成形してセラミックグリーン体を作成する場合がある。

さらに、このセラミックグリーン体を炉内で脱脂（脱バインダー）することで脱脂体とし、その後、この脱脂体を焼成することで発光管が製造される。なお、脱脂温度は、有機バインダーの種類によっても異なるが、一般には、３００〜９００℃、特には３００〜７００℃が好適である。また、圧縮成形法のように、有機バインダーを用いない圧縮成形体の場合には、上記の脱脂工程は不要である。

一方、グリーン体や圧縮成形体（以下、合わせて「セラミック成形体」という）の焼成は、従来公知の方法で実施される。
焼成は、焼結助剤の除去を有効に行うとともにセラミックグリーン体中の金属不純物濃度や酸素濃度を低減するために、例えば、還元雰囲気下で行なわれている。

上記還元性雰囲気を実現する方法としては、焼成用の容器内に、セラミック成形体とともにカーボン発生源を予め共存させる方法、焼成用の容器としてカーボン製のものを用いる方法などが挙げられるが、その中でも、得られる焼結体の熱伝導率や色ムラなどを勘案すると、セラミック成形体とカーボン発生源とを焼成用の容器内に予め共存させる方法が好適である。

ここで、図７（Ａ）に示したように、発光管を形成するためのセラミック成形体２は、略円筒状に膨出して形成された本体２ａと、本体２ａの一方の端部および他方の端部からそれぞれ外方に延出して形成された軸部分２ｂおよび軸部分２ｃとから構成されている。
特開平２−１８９８５３号公報特開平６−２９０７５０号公報

ところで、このようなセラミック成形体２を焼成したり、あるいは有機バインダーを含んだセラミックグリーン体のように脱脂したりする場合には、通常、図７（Ａ）に示したように、セラミック成形体２の本体２ａよりも背の高いブロック４を用意するとともに、このブロック４上にセラミック成形体２を横臥した姿勢にセットし、この状態で容器内に収容していた。

しかしながら、このように焼成前のセラミック成形体２を横臥した姿勢でブロック４上にセットすると、その本体２ａが、図７（Ｂ）に示したように、自重により垂れ下がって
しまい、結果として、両端の軸部分２ｂ、２ｃが変形してしまうという問題があった。このようなセラミック成形体２の変形は、バインダーが使用されたセラミックグリーン体を脱脂する際に、顕著である。

本発明は、このような従来の実情に鑑み、窒化アルミニウムなどからなるセラミック成形体の変形を可及的に防止することのできるセラミック成形体の保持具を提供することを目的としている。

本発明に係るセラミック成形体の保持具は、
中空成形体よりなる本体と、該本体の両端よりそれぞれ延出して形成された軸部分とからなるセラミック成形体を、上記軸部分を垂直とした状態で保持するための保持具であって、
前記軸部分が遊嵌し得る穴部を同位置に有する一対の枠体と、上記枠体間に介在せしめ、該上下段の枠体の間隔を、前記セラミック成形体の本体の高さ以上、上方の軸部分と本体の高さの合計長未満となるように保持する支持体とよりなり、
且つ、該支持体は、少なくとも一方の枠体と着脱自在に枠体に取り付けられ、該セラミック成形体が、下段の枠体に本体の下方面の少なくとも一部が当接して保持されるように成したことを特徴としている。

このような構成の本発明に係る保持具によれば、セラミック成形体が一対の枠体間に立位の姿勢に配置され、かつ本体の上部が枠体に押さえられることなく保持されるとともに、下段の枠体側では、本体の一部が下段の枠体上に保持されるので、軸部分に変形が生じることがない。

また、一対の枠体間に介在される支持体は、少なくとも一方の枠体と着脱自在であるため、この支持体を一方の枠体から取り外すことにより、内部に収容されるセラミック成形体の取り付け、取り外しを容易に行なうことができる。

さらに、本発明の保持具では、上下段のそれぞれの枠体に穴部を複数個設けても良い。
このような構成であれば、複数個のセラミック成形体を同時に保持することができる。
また、本発明に係るセラミック成形体の保持具では、下方に位置する枠体に形成された穴の長さが、前記セラミック成形体の下方の軸部分の長さに対して、０．３倍以上のであることが好ましい。

このように、穴の長さが設定されていれば、セラミック成形体を安定した状態で下方の枠体に保持させることができる。
さらに、本発明では、枠体の穴部が、互いに直交するように重ねられた櫛歯状の枠体構成部材により形成されていても良い。

このような構成であれば、２つの櫛歯状の枠体構成部材に形成された溝部の交差する位置に穴を構成することができるので、加工が容易である。

本発明に係るセラミック成形体の保持具によれば、セラミック成形体が立位の姿勢で無理なく保持されるので、セラミック成形体の変形を可及的に防止することができる。
また、枠体間に介在される支持体は、一方の枠体に着脱自在に取り付けられているので、セラミック成形体の取り付け、取り外しを容易に行なうことができる。

以下、図面に示した本発明の好ましい実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施例に係るセラミックス成形体６を示したもので、図２は図１のセラミックス成形体６を複数固定するための保持具１０を示したものである。

このセラミック成形体６は、発光管を製造するためのものであり、図７に示したセラミック成形体２と略同様に形成されている。すなわち、中空状に形成された本体６ａと、この本体６ａの一方の端部に延出して形成された第１の軸部分６ｂと、他方の端部に延出して形成された第２の軸部分６ｃとか構成されている。第１の軸部分６ｂと第２の軸部分６ｃは、同径でかつ同一長さに形成されている。これらは窒化アルミニウムからなる原料粉末に、例えば、酸化イットリウムなどの焼結助剤を混合するとともに有機バインダーを配合し、その後、これらの混合物を所定形状に成形して製造されている。また、このセラミック成形体６を脱脂した後、所定の温度で焼成することで焼結体（発光管６’）が製造される。

なお、セラミック成形体６がプレス加工で製造されたセラミックプレス体である場合には、有機バインダーを含んでいないため脱脂が不要であり、そのまま焼成される。
一方、このようなセラミック成形体６を固定するための保持具１０は、平板状の一対の枠体２０、３０と、これらの枠体間を一定の間隔に保持する支持体５０と、から構成される。

枠体２０，３０の材質は、窒化アルミニウム、窒化ホウ素等のセラミックスや、タングステン[Ｗ]、モリブデン[Ｍｏ]等の非炭素製の材料が使用できるが、その中でも、耐久性の点から窒化アルミニウム、窒化ホウ素等のセラミックス製であることが好ましい。

枠体２０、３０には、図１に示したセラミック成形体６の第１の軸部分６ｂまたは第２の軸部分６ｃを収容することのできる多数の穴１２が、所定のピッチで縦横に並ぶように形成されるとともに、四隅部に係止穴５８が形成されている。また、枠体２０，３０は、汎用性の点から同一形状、同一厚さであることが好ましいが、これに限定されない。

枠体２０，３０に形成された穴１２の径は、セラミック成形体６の軸部分６ｂ、６ｃを遊嵌できるように、軸部分６ｂ、６ｃの直径より大径に形成されている。
すなわち、図４に示したように、第１の軸部６ｂと第２の軸部６ｃの直径をＸ、穴１２の径をＹとしたとき、１．１Ｘ＜Ｙ＜２Ｘが好ましい。これにより、軸部６ｂ、６ｃを穴１２に挿入すれば、軸部６ｂ、６ｃは、穴１２の内部に遊嵌状態で収容される。

一方、枠体２０，３０間に配置される支持体５０は、略円柱状の胴部５２と、これより小径の軸状端部５４，５６とを有し、軸状端部５４，５６が、枠体２０，３０の係止穴５８、５８内にそれぞれ挿入されることで、一対の枠体２０，３０間が一定間隔Ａに保持される。

支持体５０の材質も枠体の材質と同様、窒化アルミニウム、窒化ホウ素等のセラミックス製であることが好ましい。
そして、セラミック成形体６は、図３に示したように、保持具１０内に立位の姿勢で収容される。なお、支持体５０の軸状端部５４，５６の長さは、枠体２０，３０から突出する長さであっても良く、図３に示したように枠体２０，３０から突出しない長さであっても良い。

また、図３に示したように、支持体５０により規定される枠体２０，３０の間隔Ａは、セラミック成形体６の本体６ａが、枠体２０に当接しないことが好ましい。
すなわち、上下段の枠体２０，３０間の間隔をＡ、セラミック成形体６の本体６ａの高
さをＢ、セラミック成形体６の上方の軸部分６ｂの長さをＣとしたとき、
Ｂ≦Ａ＜（Ｂ＋Ｃ）であることが好ましい。

これにより、セラミック成形体６の本体６ａは、枠体２０に接触しないで枠体２０、３０間に収容されることになる。一方、セラミック成形体６の本体６ａの下方部は、下段の枠体３０の上面に当接して保持されることになる。

ここで、図４に示したように、下方に配置される枠体３０の穴１２の長さ（深さ）をＤ、セラミックス成形体６の下方の軸部分６ｃの長さをＥとしたとき、
Ｄ＞０．３Ｅ
であることが好ましい。

また、穴１２の長さＤが十分に長い場合は、穴１２は枠体３０を貫通していない凹部であっても良い。
図３、図４に示したように、セラミック成形体６の下方の軸部分６ｃの先端部が枠体３０の穴１２を貫通して外方に突出する場合には、枠体３０の下方に、軸部分６ｃの突出長より長い高さの脚部を配設し、この脚部により枠体３０の載置面と軸部分６ｃの先端部との間に間隙を設ける必要がある。

このような脚部を枠体３０の下部に設ければ、セラミックス成形体６の軸部分６ｃの先端部が載置面に接触することがない。したがって、セラミック成形体６の脚部６ｃが載置面に接触することによるセラミック成形体６の変形を防止することができる。

なお、脚部の材質も枠体及び支持体の材質と同様、窒化アルミニウム、窒化ホウ素等のセラミックス製であることが好ましい。
以上説明したように、本発明によれば、多数のセラミック成形体６が立位の姿勢で保持されるので、セラミック成形体６の本体６ａが自重などにより変形してしまうことはない。よって、セラミック成形体６を保持具１０を介して図示しない所定の容器内に入れ炉内で脱脂したり、焼成したりしても、セラミック成形体６の寸法精度を良好に維持することができる。

なお、本発明の有効性を調べるための実験を行なった。
先ず、上記したように、有機バインダーを含んだセラミックグリーン体６を用意し、このセラミックグリーン体６を、従来例の図７（Ａ）に示したように、横臥した姿勢で２つのブロック４，４上に載置して脱脂し、その後、炉内で焼成することでセラミック製の発光管６を製造した（サンプル１）。

また、同様のセラミックグリーン体６を用意し、このセラミックグリーン体６を、図３に示したように立位の姿勢として下段の枠体３０と上段の枠体２０との間に配置し、この姿勢から脱脂と焼成を行なった。そして、本発明によるセラミック製の発光管６を得た（サンプル２）。

サンプル１の場合、軸部分６ｂ、６ｃを中心に変形が生じたが、サンプル２の場合、どこにも変形が生じていなかった。これにより、本発明の有効性が確認された。
以上本発明の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されない。

例えば、上記実施例では、セラミック成形体６の下方部分は、一枚の枠体３０により保持されているが、下方部分を２枚の枠体で保持させても良い。
図５は、２枚の枠体でセラミックス成形体６の下方部分を保持する例を示したものであ
る。

この実施例では、枠体３０の下方に第３の枠体４０が組み合わされて積層されている。
このように２枚の枠体３０，４０で下段の枠体を構成すれば、一枚当たりの枠体の厚さを薄くすることができる。なお、この実施例の場合も軸部分６ｃの先端部が外方に突出するので、第３の枠体４０の下面に、別途脚部を設けることが好ましい。

さらに、本発明では、上部の枠体と下部の枠体を、それぞれ２枚の枠体から構成することもできる。
すなわち、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、櫛歯状の溝６２が多数形成された１つの枠体構成部材６０と，櫛歯状の溝７２が多数形成された他の枠体構成部材７０を２枚一対で用意し、これらの枠体構成部材６０，７０を図６（Ｃ）に示したように、互いの溝６２、７２が直交する方向に重ね合わせれば、２枚の枠体で第１の枠体２０と同様の枠体８０を構成することもできる。

このような構成によれば、枠体構成部材６０に形成された直線状の溝６２と、他の枠体構成部材７０に形成された直線状の溝７２とが、互いに合致する部分に、穴１２に対応する矩形の開口２２が形成されることになる。よって、この開口２２を、図１に示したセラミック成形体６の軸部分６ｂ、６ｃを挿入するための穴１２の代わりとして使用することができる。

また、上記実施例では、上段の枠体２０と下段の枠体３０とを同じ厚さに設定しているが、下段の枠体３０を上段の枠体２０に対して厚く設定することもできる。
また、支持体５０は、上記実施例に何ら限定されない。

例えば、上記実施例では、支持体５０が枠体２０，３０と別部材であり、枠体２０，３０に対して着脱自在に形成されているが、支持体５０を、枠体２０、３０のいずれか一方に一体的に取り付けても良い。このようにすれば、保持具１０の組立て、組み外しを簡略化することができる。

さらに、セラミック成形体６は、発光管以外であっても良い。また、上記実施例におけるセラミック成形体６の本体６ａは、軸方向にも緩やかに膨出した形状となっているが、その本体６ａの外形は、単に円柱状に形成されていても良い。

また、上記実施例では、例えば、第２の枠体３０に、計１６個の穴１２が形成され、最大１６個のセラミック成形体６を固定できるようにしているが、保持具１０の最大処理数などは、実施例に何ら限定されない。

図１は、本発明の一実施例で保持されるセラミック成形体の斜視図である。図２は、本発明の一実施例に係る保持具を示した分解斜視図である。図３は図２に示した保持具でセラミック成形体を固定するときの断面図である。図４は図３の一部を拡大して示した断面図である。図５は本発明の他の実施例に係るセラミック成形体の保持具を示した断面図である。図６は、本発明のさらに他の実施例に係るセラミック保持具を示したもので、図６（Ａ）は、枠体を構成する枠体構成部材の平面図、図６（Ｂ）は枠体を構成する他の枠体構成部材の平面図、図６（Ｃ）は図６（Ａ）に示した枠体構成部材と図６（Ｂ）に示した他の枠体構成部材を互いに組み込んで一つの枠体を構成したときの平面図である。図７は従来例を示したもので、図７（Ａ）はセラミック成形体を固定したときの側断面図、図７（Ｂ）はセラミック成形体を固定して脱脂したときの側断面図である。

符号の説明

６セラミック成形体
６ａ本体
６ｂ軸部分
６ｃ軸部分
１０保持具
１２穴
２０枠体
２２開口
３０枠体
４０第３の枠体
５０支持体
５２胴部
５４軸状端部
５６軸状端部
５８係止穴
６０枠体構成部材
６２溝
７０枠体構成部材
７２溝
Ａ枠体間の間隔

Claims

中空成形体よりなる本体と、該本体の両端よりそれぞれ延出して形成された軸部分とからなるセラミック成形体を、上記軸部分を垂直とした状態で保持するための保持具であって、
前記軸部分が遊嵌し得る穴部を同位置に有する一対の枠体と、上記枠体間に介在せしめ、該上下段の枠体の間隔を、前記セラミック成形体の本体の高さ以上、上方の軸部分と本体の高さの合計長未満となるように保持する支持体とよりなり、
且つ、該支持体は、少なくとも一方の枠体と着脱自在に枠体に取り付けられ、該セラミック成形体が、下段の枠体に本体の下方面の少なくとも一部が当接して保持されるように成したことを特徴とするセラミック成形体の保持具。
上下段のそれぞれの枠体に穴部を複数個設けた、請求項１記載のセラミック成形体の保持具。
下方に位置する枠体に形成された穴の長さが、前記セラミック成形体の下方の軸部分の長さに対して、０．３倍以上の厚みを有する、請求項１記載のセラミック成形体の保持具。
枠体の穴部が、互いに直交するように重ねられた櫛歯状の枠体構成部材により形成された、請求項１記載のセラミック成形体の保持具。